JP2022103000A - ワイパーを具備しない車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパーを具備せず、透明なフロントガラスと同様な機能で、画面に映し出された映像を見ながら運転でき、夜間でも昼間と同様な視覚で運転可能であると共に、安全性を高める機能を有したワイパーを具備しない車両を提供する。
【解決手段】車両の運転席前面部に画像表示部が設置されると共に、車両前方の道路状況を撮像する撮像手段が設けられており、前記画像表示部の画像表示面が車内側に配置され、前記撮像手段で撮像された画像が前記画像表示面に表示され、前記表示された画像を見ながら運転若しくは走行するようになっているワイパーを具備しない車両である。
【選択図】図７

Description

本発明は、運転ができ、ワイパーを具備しない車両（乗用車、タクシー、トラック、ダンプカー、トレーラなど）に関し、特に車両前面に透明なフロントガラスがなく、前方カメラの撮像画像を見ながら運転でき、しかもワイパーを具備しない車両に関する。

例えば図１は一般的な乗用車（セダンタイプ）の外観を示しており、運転席１の前面に透明なフロントガラス２が設けられ、運転席１に座った運転者が、フロントガラス２を通して実際に見ることができる道路状況（風景）から、ハンドルを操舵して乗用車を運転する。その際、雨や雪などでフロントガラス２の表面に雨滴などが付着すると、前方が見え難くなって運転に支障を生じるため、フロントガラス２を拭き取るワイパー３が具備されている。

また、図２に示すような小型の１ボックスカーでも同様であり、運転席１０の前方にフロントガラス１１が設けられていると共に、ワイパー１２が設けられている。図３はバス（若しくはトラックやトレーラ）の前部を断面的に示しており、運転席２０に座った運転者２０Ａは、前面のフロントガラス２１を通して道路状況を見て、ハンドル操作して運転する。フロントガラス２１の前面には、雨のときの雨滴や流水、雪のときの雪片などを拭取り、前方を見やすくするためのワイパー２２が設けられている。

特開２０１６－７１６６６号公報 特開２００６－１３７７号公報 特開２０１３－２４２３４６号公報 特開２０２０－１３１９０１号公報 特開２００５－２８６９３８号公報 特開２０２０－１７５８８９号公報 特開２０１３－３２０８２号公報 特開２０１８－１８４１１９号公報

上述のように従来の車両は、車両前面に透明なフロントガラスが設けられており、運転者は、フロントガラスを通して道路状況を見ながら運転するようになっている。自動運転（レベル０～レベル５）の車両でも、フロントガラスが設けられている。フロントガラスを設けると、雨や雪が降った時にフロントガラスに雨滴や雪片が付着してしまい、前方が見難くなり、運転に支障を生じることになる。そのため、車両にはフロントガラスの前面側にワイパーが装着されており、ワイパーをスイープ動作乃至旋回動作させ、雨滴や雪片等をフロントガラス面上から拭き取るようになっている。ワイパーは一般的に接触式、機械式であるため、そのメンテナンス作業に労力やコストがかかると共に、大雨や大雪の場合には、スイープ速度乃至旋回速度を上げても、ワイパーの拭き取り効果が十分発揮できない現況となっている。高価な高級車においても同様である。

接触式でないワイパーも提案されているが（特許文献８）、別途大掛かりな装置を設置する必要があり、実用的に採用できるものではない。

また、フロントガラスは透明であるため、太陽やサーチライト等の光源に向かって走行するような場合には、運転者の目に光が入り、眩しくなり、運転し難くなる。日差しや光が眩しい場合には、サングラス等を装着したとしても前が見難くなるので、安全運転に支障を生じることになる。更に、夜間の運転においては、ヘッドライトの照明があるにしても、前方や周囲の見通しが悪くなる問題がある。

本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、保守が必要で拭き取り効果が十分でないこともあるワイパーを具備せず、透明なフロントガラスと同様な機能で、画面に映し出された映像を見ながら運転でき、夜間でも昼間と同様な視覚で運転可能であると共に、安全性及び信頼性を高める機能を有したワイパーを具備しない車両を提供することにある。

本発明は、ワイパーを具備しない車両に関し、本発明の上記目的は、車両の運転席前面部に画像表示部が設置されると共に、車両前方の道路状況を撮像する撮像手段が設けられており、前記画像表示部の画像表示面が車内側に配置され、前記撮像手段で撮像された画像が前記画像表示面に表示され、前記表示された画像を見ながら運転若しくは走行するようになっていることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、車両前方側に配置された遮蔽板及び車室側の運転席前面部に配置された表示ユニットで成り、車両の前面部に設置された画像表示部と、車両前方の道路状況を撮像する可視光広角センサ及び赤外光広角センサを有し、前記遮蔽板に設置された広角センサ部材と、前記可視光広角センサ及び前記赤外光広角センサからの各映像データを画像合成処理して、前記表示ユニットに撮像画像を表示する画像合成処理手段とを備え、前記広角センサ部材は、前記可視光広角センサ及び前記赤外光広角センサの上方を覆う構造になっており、前記表示ユニットに表示された前記撮像画像を見ながら運転若しくは走行するようになっていることにより達成される。

本発明に係る車両はワイパーを具備しないので、その保守作業は全く不要であり、大雨や大雪の時でも視界を妨げられることはなく、昼夜を問わず常に安全な運転を継続することができる。また、フロントガラスを通しての運転ではないので、太陽や光源等の光を目に入れることがないので、常に安全な運転を行うことができる。

更に、運転者の実視野角より広くすることができるので、一層安全運転に寄与でき、事故の回避にも役立つ利点がある。

一般的な乗用車の例を示す平面図及び側面図である。 １ボックスカーの一例を示す斜視図である。 バス（トラック）の構造例を示す断面図である。 本発明に係る乗用車の一例を示す斜視図である。 本発明に係る乗用車の車室内後部から前方を見た構造例を示す図である。 画面表示例を示す画面図である。 運転者と画像表示部の関係を示す断面構造図である。 広角センサの配設例を示す平面図である。 図８の詳細構成図である。 図９のＸ－Ｘ’の断面図である。 図９のＹ－Ｙ’の断面図である。 載置台の変形例を示す構成図である。 載置台の変形例を示す断面図である。 制御部の構成例（第１実施形態）を示すブロック図である。 本発明の動作例（第１実施形態）を示すフローチャートである。 制御部の構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。 本発明の動作例（第２実施形態）を示すフローチャートである。 アラーム信号の処理例（第１実施例）を示すブロック構成図である。 アラーム信号の処理例（第２実施例）のためのスペアカメラの設置例を示す斜視図である。 アラーム信号の処理例（第２実施例）のための画像表示部の設置例を示す車室内の図である。 アラーム信号の処理例（第２実施例）を示すブロック構成図である。 本発明の他の実施形態を示す斜視図である。

本発明に係る車両はフロントガラスを具備せず、フロントガラス表面を拭き取るためのワイパーを具備せず、撮像手段として、広い視野（画角１８０°）を有する広角センサ（カメラ）が撮像した道路状況（車両の前方風景）を画像表示装置（フロントガラス位置相当部）に映し出し、運転者はその表示画像（映像）を見ながら運転する。運転者の見る視野を大きく広げて、昼夜を問わず、運転中に車外のリアルタイム映像を画像表示装置に映し出すことができる。また、安全を損なうような場合にはアラームを発したり、ハザードランプを点滅させて自動ブレーキを掛けたりして、事故を未然に防ぐような安全対策を講じている。更に、周囲の状況に応じて、自動ハンドルを作動させ、自動ブレーキによる衝突や追突を回避する対策も講じている。

本発明に係る車両では、運転者が画像表示装置の映像を見ながら運転するので、特に安全性が要請されるが、システムを多重化、冗長化することで、高信頼化を達成できる。冗長化には、並列冗長、待機冗長、多数決冗長などがあり、宇宙、交通、金融等、ミッションクリティカルな分野でそれぞれ適用されている。本発明の場合は、システムに異常（故障や不具合を含む）が発生した際、即時にリカバーできるリアルタイム性が重要であり、並列冗長方式が適している。そのためには、本体、電源、ケーブル、メモリなどを２重化し、２つのシステムが常に全く同じ処理を行う状態を形成する。１つをメインシステムとし、他をサブ（バックアップ）システムとするが、この２つのシステムを使う方式は、（１）互いに監視し合う方式（デュアルシステム）、（２）異常発生時に入れ換える入れ換え方式などがある。デュアルシステムでは、常時互いに処理結果を比較し合い、いつでもシステムの入れ換えができるようにする。映像投影のシステムの場合、互いに常時監視を行う必要性は少ない場合が多い。この場合は、どちらかが異常となった時に、他のシステムに切り換えれば良く、入れ換え方式が簡単でコスト的にも良い。

メインシステムに異常が発生した場合、メインシステムがこの異常を検知し、サブシステムに高速度で切り換え、動作を途切れなく継続する。即ち、メインシステムは先ず異常の自動回復を図るが、回復できない場合にはサブシステムに高速度で切り換え、更にサブシステムに異常が発生した場合にも自動回復を図るが、回復できない場合にはアラーム（停止等）の動作となる。この動作を実現するために、２つのシステムの共有メモリを具備し、その共有メモリに異常発生を知らせる異常フラグを設定し、この異常フラグの値をチェックし合う。異常は通常、外部ＩＣが検出してCPU(Central Processing Unit)に割り込みでエラーを知らせる。転送エラー、電源エラー、伝送路エラーなどのエラーがあるが、それらを監視する外部ＩＣを使用する。CPUは割り込みを検出した場合、実行中の処理を中断し、割り込み処理ルーチンを優先して実行するが、そのルーチンの最初に、エラー発生を共有メモリのフラグに書き込み、サブシステムがフラグのエラーを読んだ時、メインシステムとして動作する。

或いは、より迅速には、メインシステムが外部ＩＣからの割り込みを検出した時、サブシステムのCPUに割り込みを発行してエラーを報知する方法がある。フラグを使用する場合は、１つの処理が終わらなければチェックされないが、割り込みの場合は、１つの命令が終了するたびにチェックされるので、ほぼ１クロック～数クロック（例えば1GHzで動作中の場合、1nsec～数nsec）でエラーが他のCPUに認知され、メインシステムの切り換え処理がスタートする。このフラグや割り込みの方式により、高速度のシステム交替を実現することができる。

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図４は本発明に係る車両（乗用車）１００の外観例を示しており、車体構造自体は従来と同一であるが、フロントガラスを有さず、その代わりに、車両前面部の全面に画像表示部１１０が設けられると共に、画像表示部１１０の前面表面（遮蔽板１１２）に、車両１００の前方風景（道路）を広い視野角（画角１８０°）で、可視光及び赤外光で撮像する広角センサ部材１２０が設けられている。画像表示部１１０は、従来のフロントガラスと同様サイズの平面矩形状の構造物であり、車両１００の構造的強度を補強し、画像表示部１１０の前方側（車両外側）は車両としての美観を有する遮蔽板１１２であり、車室側が液晶等で成る表示ユニット１１１となっている。広角センサ部材１２０の配設位置は、本例では、運転者が運転席に座った目線の高さに応じて、高さ位置を調整できるようになっている。

図５は、車室内の後部方向から運転席前方を見た様子を示しており、前面には画像表示部１１０の表示ユニット１１１に、広角センサ部材１２０で撮像された道路状況（風景）が映し出されている。表示ユニット１１１に道路状況が映し出されるのは、車両１００の走行時（イグニションキーＯＮ時）であり、イグニションキーＯＮ時には停車及び停止中であっても表示される。従って、運転者は、停車及び停止中においても常時車両前方の道路状況（風景）を見ることができる。

また、図６は、表示ユニット１１１に映し出される画面の一例を示しており、運転者１０１は表示ユニット１１１の映像を見ながら、ハンドル１０２を操舵して運転する。また、運転席前のボードには、後述する広角センサ位置表示部１７０が設けられている。更に図６の例では、ハンドル１０２を操舵する場合を示しているが、自動運転についても同様である。ＮＨＴＳＡ（National Highway Traffic Safety Administration）は２０１６年、ＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）の自動運転レベルの定義を採用し、自動運転レベルを、運転自動化なし（レベル０）、運転者支援（レベル１）、部分的運転自動化（レベル２）、条件付き運転自動化（レベル３）、高度運転自動化（レベル４）、及び完全自動運転化（レベル５）に分類したが、これら各レベルの自動運転車両についても適用できる。

図７は、運転者１０１と画像表示部１１０（表示ユニット１１１）の関係の構造例を示しており、図７（Ａ）は遮蔽板１１２と表示ユニット１１１が分離された例であり、図７（Ｂ）は遮蔽板１１２と表示ユニット１１１が一体化された例を示している。即ち、図７（Ａ）では、遮蔽板１１２を乗用車の前面に設け、雨等が車内に侵入することを防止すると共に、乗用車の強度を補強し、遮蔽板１１２上に広角センサ部材１２０を設け、遮蔽板１１２の車内側の分離された位置に表示ユニット１１１を設けた例である。本例によれば、表示ユニット１１１と遮蔽板１１２とが分離されているので、遮蔽板１１２を強度な材料で作製することにより、乗用車を一層強固な構造とすることができる。また、図７（Ｂ）は乗用車の前面に一体型の画像表示部１１０を直接設けた例であり、画像表示部１１０の裏面、つまり乗用車の前面側の遮蔽板１１２に広角センサ部材１２０が設けられ、画像表示部１１０の表面、つまり乗用車の内側は表示ユニット１１１になっている。

いずれの構成でも良いが、図７（Ｂ）の一体型の場合には、表示ユニット１１１の設置角度が運転者１０１の目線に対して大きくなるので、画像処理によって遠近感を補正する必要がある。例えば、遠近法（パース(perspective)）などを使い、画面中央を消失点として、周囲を収斂させる様に、遠方を小さく表示する手法などを用いる。また、遮蔽板１１２は車両１００の前方に配置されるので、遮蔽板１１２の表面側（前方側）は、空気抵抗を弱めるように、通常の一般的なフロントガラスと同様な湾曲形状となっている。

本発明の広角センサ部材１２０の表示ユニット１１１は、通常時においても、また、雨や雪が降った場合にも、更に夜間においても運転者が、従来のフロントガラスを介して前方を見た場合と同様の視覚機能で、若しくはフロントガラスの場合以上の視覚機能を有している。そのため、本発明では、可視光の可視光広角センサと、夜間などに好的な赤外光広角センサの２系統を用いる。また、広角センサの撮像に基づく表示ユニット１１１の映像を見ながら運転するので、特に広角センサ系統の異常発生は重大である。このため、本発明では安全性と信頼性を損なわないように、センサ系統及び画像処理系統を、バックアップ系統を含めた２系統とし、更に安全対策も講じている。

図８は、遮蔽板１１２に広角センサ部材１２０を設置する様子を示しており、乗用車１００の前方より車両（遮蔽板１１２）を見た場合の構造を示している。広角センサ部材１２０は断面Ｌ字状の載置台１２６を備え、載置台１２６の底部に画角１８０°の可視光広角センサ１４０－１及び１４０－２と、画角１８０°の赤外光広角センサ１５０－１及び１５０－２とが設置されている。可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１でメインセンサ光学系を形成し、可視光広角センサ１４０－２及び赤外光広角センサ１５０－２でバックアップとなるサブセンサ光学系を形成している。これらセンサの平面的配置は、図８の配置例に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

運転者の目線位置は身長（上背）や座席の高さによって相違するので、可視光広角センサ１４０－１及び１４０－２と赤外光広角センサ１５０－１及び１５０－２は、運転者の目線位置に合致して配置されるように、ガイド溝１２１及び１２２を介して上下方向に可動となっている。これにより、運転者の目線位置に合った撮像画像を得ることができる。また、広角センサ部材１２０の設置位置は左ハンドル仕様車、右ハンドル仕様車によって相違し、図８では、右ハンドル仕様車の場合の装着位置を示しているが、左ハンドル仕様車の場合も同様に適用できる。

図９は広角センサ部材１２０の詳細を平面図で示しており、図１０は図９のＸ－Ｘ’の断面構造であり、図１１は図９のＹ－Ｙ’の断面構造である。遮蔽板１１２の左右端の上下方向に穿設された長形状のガイド溝１２１及び１２２内には、各１対のホイール１２１Ａ、１２１Ｂ及び１２２Ａ、１２２Ｂが設けられている。ホイール１２１Ａ及び１２１Ｂにはベルト１２３－１が巻回され、ホイール１２２Ａ及び１２２Ｂにはベルト１２３－２が巻回されている。固定された駆動モータ１２５の出力軸にはウォームギア等で成る回転変換部１２４が接続され、回転変換部１２４の両側には回転軸１２４－１及び１２４－２が延伸しており、回転軸１２４－１にはホイール１２１Ａが連結され、回転軸１２４－２にはホイール１２２Ａが連結されている。従って、駆動モータ１２５を回転駆動することにより、回転変換部１２４、回転軸１２４－１及び１２４－２を介してホイール１２１Ａ及び１２２Ａを回動させることができる。

ベルト１２３－１及び１２３－２の上面には断面Ｌ字状の載置台１２６の底部が固定されており、ベルト１２３－１及び１２３－２の移動に応じて載置台１２６も移動（上下動）する。載置台１２６の底部には可視光広角センサ１４０－１及び１４０－２が設置されると共に、赤外光広角センサ１５０－１及び１５０－２が設置されているので、載置台１２６の移動に応じて可視光広角センサ１４０－１及び１４０－２、赤外光広角センサ１５０－１及び１５０－２も移動し、センサの高さ調整を行うことができる。この高さ調整により、運転者の目線位置で車両前方を撮像することができる。

また、ベルト１２３－１（又は１２３－２或いは両方）の下面には突起１２３－１Ａが取り付けられると共に、該当するガイド溝１２１（又は１２２或いは両方）の底面にはストッパ部１２１－１及び１２１－２が突設されている。ストッパ部１２１－１及び１２１－２によって突起１２３－１Ａの移動が制限されることにより、広角センサ部材１２０の上下動範囲が制限される。従って、載置台１２６が遮蔽板１１２のガイド溝１２１及び１２２の壁部に衝突して、破損することはない。

更に、載置台１２６の上部は、雨や雪などが広角センサ１４０－１、１４０－２及び１５０－１、１５０－２の前面に付着しないように、壁部材１２６Ａが垂設されると共に、壁部材１２６Ａの先端部に下方に折れ曲がった庇部１２６Ｂを具備して、広角センサ１４０－１、１４０－２及び１５０－１、１５０－２を覆うようになっている。即ち、詳細を図１１に示すように、載置台１２６の底部の一端部に高さＬ１の壁部材１２６Ａが垂設され、壁部材１２６Ａの先端から傾斜角θで長さＬ２の庇部１２６Ｂが設けられている。壁部材１２６Ａの高さＬ１、庇部１２６Ｂの傾斜角θ及び長さＬ２は適宜変更可能であり、雨や雪が広角センサ１４０－１、１４０－２及び１５０－１、１５０－２の前面に付着しないように予め寸法設定されている。

上記例では、広角センサ１５０－１及び１５０－２が載置台１２６の底部表面から高さｈで突出しているが、高さｈ＝０であっても良いし、撮像に悪影響を及ぼさない限り、表面から埋没した構造であっても良い。他のセンサ１４０－１及び１４０－２も同様である。また、本例では、載置台１２６の底部両側は貫通構造となっているが、車両１００の進行方向に対して横方向からの雨や雪の付着の防護対策として、図１２及び図１３に示すように、底部両側に三角形状の防護壁１２６Ｃ-1及び１２６Ｃ-2を設けた構造であっても良い。

図１４は本発明の制御部２００の構成例（第１実施形態）を示しており、全体の制御を行うＣＰＵ（ＭＣＵ(Micro Controller Unit)，ＭＰＵ(Micro Processor Unit)などを含む）２１０が設けられており、ＣＰＵ２１０には、プログラムやデータを格納するＲＯＭ２１２と、データや情報等を記憶したり、画像処理に使用するビデオメモリとなるＲＡＭ２１１とが接続されている。

メインセンサ光学系となる可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２は、それぞれＡ／Ｄ変換部２０１及び２０２でディジタル変換処理されて制御部２００に取り込まれ、サブセンサ光学系となる可視光広角センサ１４０－２及び赤外光広角センサ１５０－２からの映像データＳＳ１及びＳＳ２は、それぞれＡ／Ｄ変換部２０３及び２０４でディジタル変換処理されて制御部２００に取り込まれる。なお、Ａ／Ｄ変換部２０１～２０４は、それぞれ各センサのチップに内蔵されることもあり、この場合には、ディジタル変換された各映像データが制御部２００に取り込まれる。

また、ＣＰＵ２１０には、可視光の映像データ及び赤外光の映像データを合成して必要な画像処理を施す画像合成処理部２２０と、画像合成処理された画像を画像表示部１１０に表示するための映像信号ＤＳを出力する表示制御部２３０と、駆動モータ１２５を駆動信号ＤＭで駆動制御する駆動制御部２４０と、メインセンサ光学系が異常となったときにサブセンサ光学系に切り換える切換部２５０と、センサ光学系の異常（故障や不具合を含む）を検知するセンサ異常検知部２６０と、電圧等の基礎的項目の初期診断を行う初期診断部２７０とが相互に接続されている。制御部２００には、運転者の操作による操作部１６０からの操作信号ＰＳも入力され、画像合成処理部２２０は、ＲＧＢ画像の生成、明度調整、ホワイトバランス調整、シャープネス調整、コントラスト調整、画像の重ね合わせ、特定部分の強調なども行う。

なお、赤外線は赤外光（単色）の反射を見ているので、そのままでは単色なので、良い画像を得るには着色（ＲＧＢ）などの処理が必要である。

画像合成処理部２２０は、ＣＰＵ２１０と協働して画像処理を実行するＧＤＣ（Graphics Display Controller）で成る。ＧＤＣは、例えばＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等から構成されている。

また、制御部２００はＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークに接続されており、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＭＯＳＴ（Media Oriented Systems Transport）等の規格の少なくとも１つを使用して構築されている。無線接続の場合は、無線ＬＡＮ(IEEE802,11a/b/g)、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線（IrDA）、ＵＷＢ(Ultra Wide Band)等を使用することができる。これにより、制御部２００は車載ネットワークのデータや情報（例えば車速、エンジン速度、気温など）を共有している。

このような構成において、その動作例（第１実施形態）を図１５のフローチャートを参照して説明する。

先ず、イグニションキーＯＮ後、運転席前のボード等に設けられている広角センサ位置表示部１７０を見て、広角センサ部材１２０の高さ位置が自分に合っているか否かを判断する（ステップＳ１０）。広角センサ位置が自分に合っていない場合には、操作部１６０からの指示により、駆動制御部２４０を介して駆動モータ１２５を駆動し、広角センサ位置の高さを調整する（ステップＳ１１）。実際の広角センサ位置の高さと、広角センサ位置表示部１７０の表示との関係は予め求めてあるので、広角センサを実際に起動して画像表示しなくても、高さの調整は可能である。また、広角センサ起動後の運転時においても、任意時に、操作部１６０の操作によって適宜高さ調整可能である。

広角センサ部材１２０の高さ位置がＯＫの場合若しくは高さ調整後には、メインセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２と、サブセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－２及び赤外光広角センサ１５０－２からの映像データＳＳ１及びＳＳ２とを取り込み（ステップＳ１２）、電圧、電流等の基礎的項目に異常がないかの初期診断を初期診断部２７０により行い（ステップＳ１３）、異常がなければ、メインセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２を取り込む（ステップＳ１４）。メインセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２を画像合成処理部２２０で画像合成処理し（ステップＳ１５）、画像合成処理された映像を、表示制御部２３０を介して映像信号ＤＳにより画像表示部１１０（表示ユニット１１１）に表示する（ステップＳ１６）。表示ユニット１１１の映像は、可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１で撮像された画像であり、車両の前方風景（道路状況）であり、運転者は、この映像を見ながら乗用車を運転する（ステップＳ２０）。

運転中、センサ異常検知部２６０は、センサ部が異常になっているか否かを常時検知しており（ステップＳ２１）、正常な場合はリターンとなり、異常発生が検知された場合には、切換部２５０を介してメインセンサ光学系をサブセンサ光学系に切り換える（ステップＳ２２）。これにより、サブセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－２及び赤外光広角センサ１５０－２からの映像データＳＳ１及びＳＳ２を取り込み（ステップＳ２３）、当該センサからの映像データＳＳ１及びＳＳ２を画像合成処理部２２０で画像合成処理し（ステップＳ１５）、以降は上記動作を繰り返す。

なお、運転中においても、操作部１６０を操作して、随時センサ位置の高さを調整することができる。また、表示ユニット１１１の映像の明るさなども、操作部１６０により調整可能である。更に、メインセンサ光学系が異常でなくても、センサ表面に雨滴等が付着して、映像が見難くなった場合等においては、操作部１６０によりメインセンサ光学系をサブセンサ光学系に切り換えて、運転を継続することもできる。

近年、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）と称される画像表示装置の開発が進められ、乗用車等の移動体に搭載されている。乗用車に搭載されるヘッドアップディスプレイでは、画像情報により変調された光がウインドシールド（フロントガラス）に向けて投射され、その反射光が運転者の目に照射される。これにより、運転者は、ウインドシールドの前方に、画像の虚像を見ることができる。例えば、車速や外気温度等が、虚像として表示されるが、本発明の表示ユニット１１１にヘッドアップディスプレイの虚像を照射することも可能である。

表示ユニット１１１は液晶ディスプレイであっても良いが、ヘッドアップディスプレイの虚像を表示する場合には、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diodes）、ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device）、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）などの表示デバイスを用いたものであっても良い。

また、表示制御部２３０からの映像信号ＤＳを直接映像メモリ（レコーダ）に記録することができ、これによりドライブレコーダの機能を有する。一般的なドライブレコーダは、フロントガラスの室内側に撮像カメラを装着し、カメラ映像を映像メモリ経由でＳＤカードに書き込んで保存し、後でそれを読み出して画像を得ており、リアルタイム性はない。また、一般的なドライブレコーダでは、運転者の視野の妨げにならない位置、つまりフロントガラスのワイパーの届かない位置に撮像カメラを装着するので、雨や雪などの場合には、撮像カメラ前のフロントガラスに付着した雨滴や雪片等により、鮮明な画像が得られない不都合もある。しかしながら、本発明では、撮像手段で撮像しながら画像表示部１１０に表示すると共に、そのまま映像メモリ（レコーダ）に記録することができるので、リアルタイム性があると共に、雨等に影響されずに常に鮮明な画像が得られる利点がある。なお、映像メモリ（レコーダ）として、ＲＡＭ２１１を使用しても良い。

図１６は本発明の制御部の他の構成例（第２実施形態）を示しており、より安全性と信頼性を高めたものである。本第２実施形態では、メインセンサ光学系のメイン制御部２００Ｍと、サブセンサ光学系のサブ制御部２００Ｓと、全体の制御を行う全体制御部３００とで構成されており、画像表示部１１０に画像を映し出すと共に、駆動モータ１２５を駆動して広角センサの高さ位置を調整するようになっている。

制御部２００Ｍ及び２００Ｓは、広角センサからの映像データ及び出力する信号やデータは異なるが、同一の構成である。即ち、メイン制御部２００Ｍには、可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２が入力され、メイン制御部２００Ｍから、映像信号ＤＳＭ及び駆動信号ＤＭＭが出力され、サブ制御部２００Ｓには、可視光広角センサ１４０－２及び赤外光広角センサ１５０－２からの映像データＳＳ１及びＳＳ２が入力され、サブ制御部２００Ｓから、映像信号ＤＳＳ及び駆動信号ＤＭＳが出力される。ここでは、メイン制御部２００Ｍについて説明するが、サブ制御部２００Ｓの動作構成も同一である。

メイン制御部２００Ｍは、全体の制御を行うＣＰＵ（ＭＣＵ，ＭＰＵなど）２１０Ｍを備え、ＣＰＵ２１０Ｍには、プログラムやデータを格納するＲＯＭ２１２Ｍと、データや情報等を記憶したり、画像処理に使用するＲＡＭ２１１Ｍとが接続されている。メインセンサ光学系となる可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２は、それぞれＡ／Ｄ変換部２０１Ｍ及び２０２Ｍでディジタル変換処理されて取り込まれ、ＣＰＵ２１０Ｍには、可視光の映像データＭＳ１及び赤外光の映像データＭＳ２を合成して必要な画像処理を施す画像合成処理部２２０Ｍと、画像合成処理された画像を画像表示部１１０に表示するための映像信号ＤＳＭを出力する表示制御部２３０Ｍと、駆動モータ１２５を駆動制御する駆動信号ＤＭＭを出力する駆動制御部２４０Ｍと、メインセンサ光学系の異常（故障や不具合を含む）を検知するセンサ異常検知部２６０Ｍと、電圧、電流等の基礎的項目の初期診断を行う初期診断部２７０Ｍとが相互に接続されている。なお、画像合成処理部２２０Ｍは、ＲＧＢ画像の生成、明度調整、ホワイトバランス調整、シャープネス調整、コントラスト調整、画像の重ね合わせ、特定部分の強調なども行う。

また、ＣＰＵ３０１を備える全体制御部３００は、制御部２００Ｍ及び２００Ｓと相互に接続されると共に、ＲＡＭ３０２及びＲＯＭ３０３を有し、切換部３１０及び３１１を切り換える切換制御部３０４と、全体のシステム異常を検知する異常検知部３０５とを備えている。

このような構成において、その動作例（第２実施形態）を図１７のフローチャートを参照して説明する。

本例の場合も先ず、イグニションキーＯＮ後、運転席前のボード等に設けられている広角センサ位置表示部１７０を見て、広角センサ位置が自分に合っているか否かを判断する（ステップＳ３０）。広角センサ位置が自分に合っていない場合には、操作部１６０からの指示により、駆動制御部２４０Ｍを介して駆動モータ１２５を駆動し、広角センサの高さ位置を調整する（ステップＳ３１）。この場合、初期状態においては、切換部３１１は切換制御部３０４により、メイン制御部２００Ｍの駆動制御部２４０Ｍからの駆動信号ＤＭＭとなっている。

広角センサの高さ位置がＯＫの場合若しくは高さ調整後には、全体制御部３００により、メイン制御部２００Ｍは、メインセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２を取り込み（ステップＳ３２）、電圧、電流等の基礎的項目に異常がないか否かの初期診断を初期診断部２７０Ｍにより行う（ステップＳ３３）。初期診断に異常がなければ、全体制御部３００により、サブ制御部２００Ｓは、サブセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－２及び赤外光広角センサ１５０－２からの映像データＳＳ１及びＳＳ２を取り込み（ステップＳ４４）、同様に電圧、電流等の基礎的項目に異常がないか否かの初期診断を初期診断部２７０Ｓにより行う（ステップＳ３５）。

上記初期診断により異常がない場合、全体制御部３００により、メイン制御部２００Ｍは、メインセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－１及び赤外光広角センサ１５０－１からの映像データＭＳ１及びＭＳ２を取り込み（ステップＳ４０）、映像データＭＳ１及びＭＳ２を画像合成処理部２２０Ｍで画像合成処理し（ステップＳ４１）、表示制御部２３０Ｍから映像信号ＤＳＭを出力し、切換部３１０を介して画像表示部１１０（表示ユニット１１１）に画像を表示する（ステップＳ４２）。運転者はこの映像を見ながら、乗用車を運転する（ステップＳ４３）。

運転中、センサ異常検知部２６０Ｍはセンサ部及びメイン制御部２００Ｍが異常か否かを検知しており（ステップＳ４４）、正常な場合は継続動作か否かの判定を行う（ステップＳ４５）。判定が継続の場合は上記ステップＳ４１にリターンし、継続でない場合は停止（イグニションキーＯＦＦ）となる。

また、上記ステップＳ４４において異常と判定された場合には、全体制御部３００の切換制御部３０４により、サブセンサ光学系の可視光広角センサ１４０－２及び赤外光広角センサ１５０－２からの映像データＳＳ１及びＳＳ２をサブ制御部２００Ｓに取り込み（ステップＳ５０）、映像データＳＳ１及びＳＳ２を画像合成処理部２２０Ｓで合成処理し（ステップＳ５１）、表示制御部２３０Ｓは映像信号ＤＳＳを出力する。同時に、切換制御部３０４は切換部３１０をメイン制御部２００Ｍからサブ制御部２００Ｓに切り換え（ステップＳ５２）、映像信号ＤＳＳにより、切換部３１０を介して画像表示部１１０（表示ユニット１１１）に画像表示する（ステップＳ５３）。運転者はこの映像を見ながら、乗用車を運転する（ステップＳ５４）。

運転中、センサ異常検知部２６０Ｓは、常時センサ部及びサブ制御部２００Ｓに異常が発生していないか否かを検知しており（ステップＳ５５）、正常な場合は上記ステップＳ５０にリターンし、上記動作を繰り返す。センサ異常検知部２６０Ｓが異常発生を検知した場合には、全体制御部３００の異常検知部３０５からアラーム信号ＡＲを出力する（ステップＳ６０）。また、異常検知部３０５がシステムの異常を検知した場合も、アラーム信号ＡＲを出力する。

本第２実施形態でも、切換部３１０からの映像信号ＤＳを直接映像メモリ（レコーダ）に記録することができ、これによりドライブレコーダの機能を有する。一般的なドライブレコーダは前述の通りであるが、本実施形態では、撮像手段で撮像しながら、切換部３１０を経て画像表示部１１０に表示する映像信号ＤＳをそのまま映像メモリ（レコーダ）に記録することができるので、リアルタイム性があると共に、常に鮮明な画像が得られる利点がある。映像メモリ（レコーダ）として、ＲＡＭ３０２（若しくはＲＡＭ２１１Ｍ，２１１Ｓ）を使用しても良い。

なお、上述ではメイン光学系及びメイン制御系に異常が生じたときにサブ光学系及びサブ制御系に切り換えているが、異常発生でなくても、メインセンサ表面に雨滴等が付着して、映像が見難くなった場合等においては、操作部１６０によりサブセンサ光学系及びサブ制御系に切り換えることもできる。

一方、上記ステップＳ６０においてアラーム信号ＡＲが出力された状態では、画像表示部１１０に映像が映し出されない状況が考えられ、本発明では車両の安全のために、以下のような対策を講じる。

図１８は第１実施例を示しており、アラーム信号ＡＲはランプ点滅部１８０－１に入力され、ハザードランプ１８０－２が点滅されると共に、アラーム信号ＡＲはブレーキ作動部１８０－３に入力され、ブレーキ１８０－４が徐々にかかるようになっている。車両が急停止すると、後続車に追突される恐れがあるので、徐々にブレーキをかける。これにより、ハザードランプ１８０－２の点滅により周辺に注意喚起を促しながら、車両は自動的に徐々に停止する。当然、運転者がブレーキをかけても良い。

第２実施例は、図１９に示すように車両フロント部にスペアカメラ１８１－１を設置し、図２０に示すように車室内の適当な位置に、小さな画像表示部１８１－３を設置しておく。つまり、小型で簡易な撮像映像手段を予備的に用意しておく。スペアカメラ１８１－１からの撮像信号は、一般的な画像処理部１８１－２で処理され、アラーム信号ＡＲが入力されたときに、車室内の画像表示部１８１－３に画像が表示される。スペアカメラ１８１－１は車両の前方風景を撮像できるものであれば良く、また、画像表示部１８１－３も車両の前方風景を表示でき、運転者が前方を確認できる程度の機能を有すれば良い。

図２１は第２実施例の構成例を示しており、通常時は画像処理部１８１－２は動作しておらず、画像表示部１８１－３にも画像は表示されていない。そして、アラーム信号ＡＲが入力されると自動的に電源がＯＮされ、スペアカメラ１８１－１からの撮像信号が画像処理部１８１－２で処理され、画像表示部１８１－３に画像、つまり車両の前方風景が映し出される。従って、運転者は画像表示部１８１－３の画像を見ながら、安全な停車位置まで車両を移動することができる。

また、第３実施例として、図１６の２重系システムを３重系としても良いが、この場合にはカメラ系統も３系統を要する。更に、上記第１実施例～第３実施例を適宜組み合わせても良い。

ここで、光ファイバは、アナログの光画像を送る場合と、光そのものを送る場合に有効である。ＣＭＯＳ(Complementary MOS)センサやＣＣＤ(Charge-Coupled Device)センサを使用せず、集光レンズで集めた光をそのまま光ファイバで送って、出口でレンズにより拡散させて表示部に映し出す方法がある。しかし、この方法は画像の精度が低く、本発明には不適である。可視光のＣＭＯＳセンサの場合、Ａ／Ｄ変換器はセンサと同じ技術で作製されることが多いが、ＣＣＤセンサでは別チップとなる。しかし、光ファイバは、どこかに設置する照射光をセンサの横に導く場合には必要となり、センサ横からレンズを通して放出し、その反射光をセンサが画像として捉える。照射光は、可視光の場合は、ヘッドライトや太陽光が照射光になるので、使用しても補助光程度であるが、赤外光センサでは人工的に赤外線を作るので必須でとなり、赤外光広角センサ１５０－１及び１５０－２の横に赤外線照射光を設置することが必要である。この赤外線照射光は、赤外線ＬＥＤで作られ、監視カメラなどではセンサの周りに１０個～２０個設置されることが多いが、赤外光広角センサ１５０－１及び１５０－２は、周りにこの赤外線ＬＥＤが付いているセンサとする必要がある。ＬＥＤは大きな電流を必要とするので、ダッシュボード付近に配置して銅線でＬＥＤに電力を送るか、電源とＬＥＤをダッシュボード付近に配置して、光ファイバで赤外線をセンサ横まで伝送する方法がある。

本発明の車両は無線通信部を備え、外部のデータセンタ、路側機、他の車両などと無線通信を行うようにしても良い。例えば携帯電話網（セルラー網）、無線ＬＡＮ、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）、Ｖ２Ｉ（Vehicle-to-Infrastructure）、Ｖ２Ｖ（Vehicle-to-Vehicle
）を使用することができる。

なお、上述の実施形態では可視光広角センサと赤外光広角センサによりセンサ系を形成したが、可視光広角センサのみでも良い。また、上述の実施形態では、広角センサ部材を上下に可動として高さ調整するようになっているが、例えば図２２に示すように固定した場所に設置するようにしても良い。

本願発明では、広角センサで撮像された撮像画像を画像表示部の表示ユニットに表示しており、その撮像画像は車両が走行する前方風景であるので、別途撮像カメラを設けることなく、表示ユニットに入力される映像信号を用いて危険物（例えば前方を横切る人）の検知を行い、運転者等に報知することもできる。

例えば特開２００７－４８２４９号公報に開示されているように、映像中の監視対象物の要素単位で解析できる知的映像解析システムを利用して知的映像監視システムを構成し、該解析システムの解析機能を使って監視対象物の行動を監視することができる。また、特開２０１７－１４２７９５号公報に開示されているように、撮影された画像から子供に関連するオブジェクトを割り出すことができるように構成された評価手段と、評価手段によって評価された車両から子供に関連するオブジェクトまでの間隔に応じて、該子供に関連するオブジェクトが帰属する、突然現れる可能性を有する人物との少なくとも一種の該車両の衝突予防対策を開始するように構成された制御手段とを備えることにより、子供の交通安全を高めることができる。また、特開２００６－２８５３８５号公報に開示されているように、各種画像フィルタを木構造状に組み合わせた処理プログラムを遺伝的プログラミングにより自動的に最適化できるＡＣＴＩＴ(Automatic Construction of Tree-structural Image Transformations)の手法を動画像中からの特定対象の抽出に拡張すると共に、オプティカルフローの手法を取り入れて動画像中から移動物体を精度良く抽出することができる。

更に、上述の実施形態では乗用車について説明したが、タクシー、トラック、ダンプカー、トレーラ、バス、ワゴン車、ＳＵＶ車、一人若しくは二人乗りの小型車両など、道路（高速道路や農道などを含む）を走行する車両全てに同様に適用できる。

１、１０、２０ 運転席
２、１１、２１ フロントガラス
３、１２、２２ ワイパー
１００ 車両（乗用車）
１０２ ハンドル
１１０ 画像表示部
１１１ 表示ユニット
１１２ 遮蔽板
１２０、１２０Ａ 広角センサ部材
１２３－１，１２３－２ ベルト
１２４ 回転変換部
１２５ 駆動モータ
１２６ 載置台
１４０－１、１４０－２ 可視光広角センサ
１５０－１、１５０－２ 赤外光広角センサ
１６０ 操作部
１７０ 広角センサ位置表示部
１８０－１ ランプ点滅部
１８０－２ ハザードランプ
１８０－３ ブレーキ作動部
１８０－４ ブレーキ
２００，３００ 制御部
２００Ｍ メイン制御部
２００Ｓ サブ制御部
２１０，２１０Ｍ，２１０Ｓ，３０１ ＣＰＵ
２２０，２２０Ｍ，２２０Ｓ 画像合成処理部
２３０，２３０Ｍ，２３０Ｓ 表示制御部
２４０，２４０Ｍ，３４０Ｓ 駆動制御部
２５０，３０４ 切換制御部
２６０，２６０Ｍ，２６０Ｓ センサ異常検知部

本発明は、車両の運転席前面部に画像表示部が設置されると共に、車両前方の道路状況を撮像する撮像手段が設けられており、前記画像表示部の画像表示面が車内側に配置され、前記撮像手段で撮像された撮像画像が前記画像表示面に表示され、前記画像表示面に表示された画像を見ながら運転若しくは走行するようになっているワイパーを具備しない車両に関し、本発明の上記目的は、前記撮像手段が、メイン光学系を構成する第１の可視光センサ及び赤外光センサと、サブ光学系を構成する第２の可視光センサ及び赤外光センサとで成り、前記撮像手段が上下方向に調整可能であると共に、操作部により高さ調整できるようになっており、前記メイン光学系及び前記サブ光学系の画像合成処理を実施する画像処理手段により、前記画像表示面に前記撮像画像を表示するようになっていることにより達成される。

また、本発明の上記目的は、車両前方側に配置された遮蔽板及び車室側の運転席前面部に配置された表示ユニットで成り、車両の前面部に設置された画像表示部と、車両前方の道路状況を撮像する、メイン光学系を構成する第１の可視光センサ及び赤外光センサと、サブ光学系を構成する第２の可視光センサ及び赤外光センサとを有し、前記遮蔽板に設置されたセンサ部材と、前記第１の可視光センサ及び赤外光センサ並びに前記第２の可視光センサ及び赤外光センサからの各映像データを画像合成処理して、前記表示ユニットに撮像画像を表示する画像合成処理手段と、前記メイン光学系の異常を検知するセンサ異常検知部とを備え、前記センサ部材は、前記第１の可視光センサ及び赤外光センサ並びに前記第２の可視光センサ及び赤外光センサの上方を覆う構造になっており、前記表示ユニットに表示された前記撮像画像を見ながら運転若しくは走行するようになっており、通常は前記メイン光学系を作動させ、前記センサ異常検知部が前記メイン光学系の異常を検知したとき、前記メイン光学系を前記サブ光学系に切り換えて作動させるようになっているワイパーを具備しない車両により達成される。

Claims (10)

1. 車両の運転席前面部に画像表示部が設置されると共に、車両前方の道路状況を撮像する撮像手段が設けられており、前記画像表示部の画像表示面が車内側に配置され、前記撮像手段で撮像された画像が前記画像表示面に表示され、前記表示された画像を見ながら運転若しくは走行するようになっていることを特徴とするワイパーを具備しない車両。
2. 前記撮像手段が可視光広角センサで構成されている請求項１に記載のワイパーを具備しない車両。
3. 前記撮像手段が可視光広角センサ及び赤外光広角センサで構成されている請求項１に記載のワイパーを具備しない車両。
4. 前記撮像手段が上下方向に調整可能であり、操作部により高さ調整できるようになっていると共に、前記可視光広角センサ及び赤外光広角センサのそれぞれがメイン光学系及びサブ光学系であり、前記メイン光学系及び前記サブ光学系の画像合成処理手段も２系列となっている請求項３に記載のワイパーを具備しない車両。
5. 車両前方側に配置された遮蔽板及び車室側の運転席前面部に配置された表示ユニットで成り、車両の前面部に設置された画像表示部と、
   車両前方の道路状況を撮像する可視光広角センサ及び赤外光広角センサを有し、前記遮蔽板に設置された広角センサ部材と、
   前記可視光広角センサ及び前記赤外光広角センサからの各映像データを画像合成処理して、前記表示ユニットに撮像画像を表示する画像合成処理手段と、
   を備え、
   前記広角センサ部材は、前記可視光広角センサ及び前記赤外光広角センサの上方を覆う構造になっており、
   前記表示ユニットに表示された前記撮像画像を見ながら運転若しくは走行するようになっていることを特徴とするワイパーを具備しない車両。
6. 前記広角センサ部材が上下動可能になっており、車両室内に前記広角センサ部材の位置を表示する広角センサ位置表示部が設けられており、前記車両室内に設けられている操作部により前記広角センサ部材の高さ位置を調整できるようになっている請求項５に記載のワイパーを具備しない車両。
7. 前記可視光広角センサ及び前記赤外光広角センサがメイン光学系及びサブ光学系の２系統となっており、前記メイン光学系の異常を検知する第１のセンサ異常検知部が設けられており、通常は前記メイン光学系を作動させ、前記第１のセンサ異常検知部が前記メイン光学系の異常を検知したとき、前記メイン光学系を前記サブ光学系に切り換えて作動させるようになっている請求項５又は６に記載のワイパーを具備しない車両。
8. 前記サブ光学系に異常が発生したときに、ハザードランプを点滅させると共に、徐々にブレーキをかけるようになっている請求項７に記載のワイパーを具備しない車両。
9. 前記可視光広角センサ及び前記赤外光広角センサがメイン光学系及びサブ光学系の２系統となっており、
   前記画像合成処理手段が、
   前記メイン光学系の第１の映像データを画像処理する第１の画像処理手段と、
   前記サブ光学系の第２の映像データを画像処理する第２の画像処理手段と、
   前記第１の画像処理手段及び前記第２の画像処理手段を制御すると共に、異常の発生を検知する機能を含む制御手段と、
   で構成されており、
   前記制御手段は、
   通常は前記メイン光学系及び前記第１の画像処理手段を作動させ、前記異常が検知されたとき、前記前記メイン光学系及び前記第１の画像処理手段を前記サブ光学系及び前記第２の画像処理手段に切り換えて作動させるようになっている請求項５又は６に記載のワイパーを具備しない車両。
10. 前記画像表示部に表示される映像信号を記録するドライブレコーダーの機能、前記映像信号を処理して車両前方の危険物を検知する機能を備えている請求項１乃至９のいずれかに記載のワイパーを具備しない車両。
    

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