JP4566822B2 - 車両用画像表示装置 - Google Patents

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Description

この発明は、車両用画像表示装置に関する。
従来、例えば車両の進行方向前方をカメラにより撮影して得た撮影画像に基づき道路の形状等を検知し、この検知結果に係る画像をフロントウィンドウの表面上あるいはダッシュボード等に設けられた表示画面上に表示する車両用運転支援システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２５３０５９号公報
ところで、上記従来技術の一例に係る車両用運転支援システムでは、単に、カメラによる撮影に応じた画像を表示するだけであって、例えば車両の走行状態や乗員の外界認識能力等の変化に応じて表示画面での表示内容を変化させることはできない。このため、車両の走行状態に応じて乗員の視認による外界認識能力が低下する際に、この外界認識能力を適切に補助することはできないという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の走行状態に応じて低下する乗員の視認による外界認識能力を適切に補助することが可能な車両用画像表示装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の車両用画像表示装置は、車両の進行方向を所定周期（例えば、実施の形態での撮影周期ａ、撮影周期ｂ）で撮像する撮像手段（例えば、実施の形態での中央領域用カメラ１１ａ、左右領域用カメラ１２ａ）と、前記撮像手段による撮像画像を表示する表示手段（例えば、実施の形態での表示装置１６）とを備える車両用画像表示装置であって、前記表示手段の画像表示領域を少なくとも中央部と両端部とに分割し、前記両端部に表示する撮像画像（例えば、実施の形態での左側部ＭＬおよび右側部ＭＲ）を前記撮像手段により撮像する際の撮像時間間隔（例えば、実施の形態での撮影周期ｂ）を、前記中央部に表示する撮像画像（例えば、実施の形態での中央部ＭＣ）を前記撮像手段により撮像する際の撮像時間間隔（例えば、実施の形態での撮影周期ａ）よりも長くなるように設定する制御手段（例えば、実施の形態での撮影状態制御部２８）を備えることを特徴としている。
上記の車両用画像表示装置によれば、車両の走行状態の変化（例えば、速度の増大）に応じて車両の乗員の動体視力が低下すると共に視野が狭くなる場合であっても、車両の乗員の認識能力が相対的に低下する視野領域の撮像画像（つまり、画像表示領域の両端部に表示される撮像画像）の表示継続時間が撮像時間間隔に応じて長くなることで、これらの撮像画像を乗員に的確に認識させることができ、低下する乗員の認識能力を適切に補助することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両用画像表示装置は、車両の速度を検出する速度検出手段（例えば、実施の形態での車輪速センサ１４および速度演算部２５）を備え、前記制御手段は、前記速度検出手段により検出される速度が増大することに伴い、前記中央部の表示領域幅が縮小傾向に変化するように、かつ、前記両端部の表示領域幅が拡大傾向に変化するように設定することを特徴としている。
上記の車両用画像表示装置によれば、車両の速度の増大に応じて車両の乗員の視野が狭くなる場合であっても、車両の乗員の認識能力が相対的に低下する視野領域の撮像画像（つまり、画像表示領域の両端部に表示される撮像画像）の表示領域幅が拡大されることで、低下する乗員の認識能力を適切に補助することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用画像表示装置では、前記撮像手段は２つのカメラ（例えば、実施の形態での中央領域用カメラ１１ａ、左右領域用カメラ１２ａ）を備え、前記制御手段は、前記両端部に表示する撮像画像を撮像する一方のカメラ（例えば、実施の形態での左右領域用カメラ１２ａ）のシャッター速度を、前記中央部に表示する撮像画像を撮像する他方のカメラ（例えば、実施の形態での中央領域用カメラ１１ａ）のシャッター速度よりも速くなるように設定することを特徴としている。
上記の車両用画像表示装置によれば、車両の乗員の認識能力が相対的に低下する視野領域の撮像画像（つまり、画像表示領域の両端部に表示される撮像画像）を撮像する際のシャッター速度が相対的に速くなることで、撮像画像はより鮮明になり、乗員の認識能力を向上させることができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の車両用画像表示装置では、前記制御手段は、前記中央部に前記撮像手段による動画像を表示することを特徴としている。
上記の車両用画像表示装置によれば、車両の乗員の認識能力の低下が相対的に抑制される視野領域の撮像画像（つまり、画像表示領域の中央部に表示される撮像画像）として、動画像を表示することにより、実際に乗員が目視により外界を認識している状態のようにして、いわばリアルタイムで外界を認識させることができる。
さらに、請求項５に記載の本発明の車両用画像表示装置では、車両の操舵角を検出する操舵角検出手段（例えば、実施の形態での操舵角センサ１３）を備え、前記制御手段は、前記操舵角検出手段により検出される操舵角に応じて前記撮像手段の撮像方向もしくは前記表示手段に表示する前記撮像画像上の選択領域を変更することを特徴としている。
上記の車両用画像表示装置によれば、撮像手段による撮像画像上に適宜の選択領域を設定して、この選択領域の画像を表示手段により表示する際に、運転者の運転意志に応じた適切な画像を画像表示領域の中央部および両端部に表示することができ、運転者の認識能力を適切に補助することができる。
以上説明したように、本発明の車両用画像表示装置によれば、車両の走行状態の変化に応じて車両の乗員の動体視力が低下すると共に視野が狭くなる場合であっても、車両の乗員の認識能力が相対的に低下する視野領域の撮像画像（つまり、画像表示領域の両端部に表示される撮像画像）の表示継続時間が撮像時間間隔に応じて長くなることで、これらの撮像画像を乗員に的確に認識させることができ、低下する乗員の認識能力を適切に補助することができる。
さらに、請求項２に記載の本発明の車両用画像表示装置によれば、車両の乗員の認識能力が相対的に低下する視野領域の撮像画像（つまり、画像表示領域の両端部に表示される撮像画像）の表示領域幅が拡大されることで、低下する乗員の認識能力を適切に補助することができる。
さらに、請求項３に記載の本発明の車両用画像表示装置によれば、車両の乗員の認識能力が相対的に低下する視野領域の撮像画像（つまり、画像表示領域の両端部に表示される撮像画像）を撮像する際のシャッター速度が相対的に速くなることで、撮像画像はより鮮明になり、乗員の認識能力を向上させることができる。
さらに、請求項４に記載の本発明の車両用画像表示装置によれば、車両の乗員の認識能力の低下が相対的に抑制される視野領域の撮像画像として、動画像を表示することにより、実際に乗員が目視により外界を認識している状態のようにして、いわばリアルタイムで外界を認識させることができる。
さらに、請求項５に記載の本発明の車両用画像表示装置によれば、車両の運転者の運転意志に応じた適切な画像を画像表示領域の中央部および両端部に表示することができ、運転者の認識能力を適切に補助することができる。
以下、本発明の一実施形態に係る車両用画像表示装置について添付図面を参照しながら説明する。
本実施の形態による車両用画像表示装置１０は、例えば図１に示すように、中央領域撮影装置１１および左右領域撮影装置１２と、操舵角センサ１３と、車輪速センサ１４と、ＣＰＵ等を含む電子回路により構成された処理装置１５と、表示装置１６とを備えて構成されている。
中央領域撮影装置１１は、中央領域用カメラ１１ａと、画像処理部１１ｂとを備えて構成され、左右領域撮影装置１２は、左右領域用カメラ１２ａと、画像処理部１２ｂとを備えて構成されている。
各カメラ１１ａ，１２ａは、例えば可視光領域や赤外線領域にて撮像可能なＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラ等であって、車室内に配置され、フロントウィンドウ越しに自車両の進行方向前方の所定撮影範囲の外界を撮影する。
各画像処理部１１ｂ，１２ｂは、各カメラ１１ａ，１２ａにより撮影して得た各画像に対して、例えばフィルタリングや二値化処理等の所定の画像処理を行い、二次元配列の画素からなる各中央領域画像および左右領域画像を生成して処理装置１５へ出力する。
操舵角センサ１３は、例えばステアリング軸に設けられたロータリエンコーダ等をなし、運転者により操作入力されるステアリングの操舵角（ハンドル角）の方向と大きさを検出する。
また、車輪速センサ１４は、車両の左右の各車輪の回転速度を検出する。
処理装置１５は、例えば中央領域画像取得部２１と、左右領域画像取得部２２と、舵角演算部２３と、撮影角度設定部２４と、速度演算部２５と、減速度演算部２６と、走行状態判定部２７と、撮影状態制御部２８と、画像合成部２９と、表示制御部３０とを備えて構成されている。
中央領域画像取得部２１は、中央領域撮影装置１１から出力される中央領域画像を取得し、画像合成部２９へ出力する。
また、左右領域画像取得部２２は、中央領域撮影装置１１から出力される左右領域画像を取得し、画像合成部２９へ出力する。
舵角演算部２３は、操舵角センサ１３から入力される操舵角の方向と大きさの検出信号に基づき、転舵角（実舵角）の方向と大きさを演算する。
撮影角度設定部２４は、舵角演算部２３により算出される実舵角に応じて、車両進行方向前方に対する各カメラ１１ａ，１２ａの撮影方向を設定し、各カメラ１１ａ，１２ａの撮影角度（例えば、水平方向での撮影角度等）を設定すると共に、設定した撮影方向の情報を撮影状態制御部２８および画像合成部２９に出力する。
速度演算部２５は、車輪速センサ１４から入力される左右の各車輪の回転速度に基づき、車体の速度を演算する。
また、減速度演算部２６は、車輪速センサ１４から入力される左右の各車輪の回転速度に基づき、車体の減速度を演算する。
走行状態判定部２７は、速度演算部２５により算出される車体の速度と減速度演算部２６により算出される車体の減速度とに基づき車両の走行状態を判定し、この判定結果を撮影状態制御部２８および画像合成部２９に出力する。
撮影状態制御部２８は、撮影角度設定部２４から入力される各カメラ１１ａ，１２ａの撮影方向の情報に基づき各カメラ１１ａ，１２ａの撮影角度を制御すると共に、走行状態判定部２７から入力される車両の走行状態の判定結果に基づき、各カメラ１１ａ，１２ａの撮影タイミングおよびシャッター速度を制御する。
例えば図２に示すように、撮影状態制御部２８は、左右領域撮影装置１２の撮影周期ｂ（ｍｓｅｃ）を、中央領域撮影装置１１の撮影周期ａ（ｍｓｅｃ）よりも長くなるように設定する。さらに、撮影状態制御部２８は、走行状態判定部２７から入力される車両の走行状態の判定結果に基づき、例えば車両の速度が増大することに伴い、左右領域撮影装置１２の撮影周期ｂ（ｍｓｅｃ）が増加傾向に変化（例えば、図２に示す撮影周期ｂ１から撮影周期ｂ２へと変化）するように設定する。
また、撮影状態制御部２８は、左右領域撮影装置１２のシャッター速度を、中央領域撮影装置１１のシャッター速度よりも速くなるように設定する。
画像合成部２９は、撮影角度設定部２４から入力される各カメラ１１ａ，１２ａの撮影方向の情報と、走行状態判定部２７から入力される車両の走行状態の判定結果とに基づき、中央領域画像取得部２１から入力される中央領域画像と左右領域画像取得部２２から入力される左右領域画像とを合成して合成画像を生成し、この合成画像を表示制御部３０へ出力する。
例えば図３に示すように、画像合成部２９は、中央領域画像取得部２１から入力される中央領域画像から、合成画像Ｍの水平方向の中央部ＭＣつまり表示装置１６の画像表示領域の中央部に表示される画像を構成する画像領域を抽出すると共に、左右領域画像取得部２２から入力される左右領域画像から、合成画像Ｍの水平方向の左側部ＭＬおよび右側部ＭＲつまり表示装置１６の画像表示領域の両端部に表示される画像を構成する画像領域を抽出し、各画像領域を合成して合成画像Ｍを生成する。
このとき、画像合成部２９は、例えば撮影角度設定部２４から入力される各カメラ１１ａ，１２ａの撮影方向の情報に応じて、各中央領域画像Ｃおよび左右領域画像Ｅから抽出する各画像領域の位置および形状等を設定する。
また、画像合成部２９は、走行状態判定部２７から入力される車両の走行状態の判定結果に基づき、例えば車両の速度が増大することに伴い運転者の視野ＲＶが狭くなることに応じて、表示装置１６の画像表示領域の中央部の水平方向幅つまり合成画像Ｍの中央部ＭＣの水平方向幅ＬＣが減少傾向に変化すると共に、表示装置１６の画像表示領域の両端部の水平方向幅つまり合成画像Ｍの左側部ＭＬおよび右側部ＭＲの水平方向幅ＬＬ，ＬＲが増大傾向に変化するように設定する。なお、車両の速度の増大に伴い、減少傾向に変化する合成画像Ｍの中央部ＭＣの水平方向幅に対しては、所定の下限値（例えば、画像上で認識される走行路の車線幅もしくは車線幅よりも若干大きな幅に相当する値）が設定されている。
そして、表示制御部３０は、画像合成部２９から入力される合成画像を表示装置１６に表示させる。
本実施の形態による車両用画像表示装置１０は上記構成を備えており、次に、この車両用画像表示装置１０の動作について説明する。
先ず、例えば図４に示すステップＳ０１においては、操舵角センサ１３および車輪速センサ１４の各検出信号に基づき算出される車両の実舵角と速度との情報を取得する。
次に、ステップＳ０２においては、車両の実舵角に応じて、車両進行方向前方に対する各カメラ１１ａ，１２ａの撮影方向を制御する。
次に、ステップＳ０３においては、車両の速度に応じて、各カメラ１１ａ，１２ａのシャッター速度を制御する。
次に、ステップＳ０４においては、各カメラ１１ａ，１２ａの撮影による各中央領域画像および左右領域画像を取得する。
次に、ステップＳ０５においては、中央領域画像から合成画像Ｍの中央部ＭＣを抽出すると共に、左右領域画像Ｅから合成画像Ｍの左側部ＭＬおよび右側部ＭＲを抽出する。このとき、車両の速度に応じて、中央部ＭＣの水平方向幅ＬＣと、左側部ＭＬおよび右側部ＭＲの各水平方向幅ＬＬ，ＬＲとを設定し、さらに、車両の実舵角に応じて、中央部ＭＣを抽出する領域を設定すると共に、左側部ＭＬおよび右側部ＭＲを抽出する領域を設定する。
次に、ステップＳ０６においては、抽出した中央部ＭＣと左側部ＭＬおよび右側部ＭＲとにより合成画像Ｍを生成する。
次に、ステップＳ０７においては、生成した合成画像Ｍを表示して、一連の処理を終了する。
例えば図３に示すように、車両の走行状態の変化、特に車両の速度の増大に応じて車両の乗員の動体視力が低下すると共に視野ＲＶが狭くなることに対応して、乗員の視認による認識能力が相対的に低下する視野領域（つまり、表示装置１６の表示画面上の水平方向両端部）には、撮影周期が相対的に長い左右領域画像が表示され、表示継続時間が相対的に長くなるように設定される。そして、車両の走行状態に応じて低下する乗員の視認による認識能力を補助するために、左右領域画像が表示される表示画面上の領域の水平方向幅は、車両の速度の増大に伴い増大傾向に変化するように設定される。
また、左右領域画像は相対的に短いシャッター速度の撮影により得られることから、乗員の視認による認識能力が低下する視野領域では、相対的に鮮明な静止画像が表示されることになる。
一方、車両の走行状態が変化した場合であっても乗員の視認による認識能力の低下が抑制される視野領域（つまり、表示装置１６の表示画面上の水平方向中央部）には、撮影周期が相対的に短い中央領域画像が表示され、表示継続時間が相対的に短くなるように設定される。しかも、中央領域画像は相対的に長いシャッター速度の撮影により得られることから、時系列的に隣り合う中央領域画像同士では表示内容の連続性が強調され、この視野領域では、実際に乗員が視認により外界を認識している状態に近い、いわば動画像が表示されるような状態となる。
上述したように、本実施の形態による車両用画像表示装置１０によれば、車両の走行状態の変化（例えば、速度の増大）に応じて車両の乗員の動体視力が低下すると共に視野が狭くなる場合であっても、車両の乗員の視認による認識能力が相対的に低下する視野領域には、撮影周期が相対的に長く、かつ、シャッター速度が相対的に短い左右領域画像が表示されることで、車両の走行状態に応じて低下する乗員の視認による外界の認識能力を適切に補助することができる。
なお、上述した実施の形態においては、中央領域用カメラ１１ａと左右領域撮影用カメラ１２ａとを備えるとしたが、これに限定されず、例えば単一のカメラのみを備えてもよい。この場合には、単一のカメラの撮影画像から、合成画像Ｍの中央部ＭＣを構成する画像領域と、左側部ＭＬおよび右側部ＭＲを構成する各画像領域とを、互いに異なる更新周期で抽出し、各画像領域を合成して合成画像Ｍを生成する。なお、左側部ＭＬおよび右側部ＭＲの更新周期を、中央部ＭＣの更新周期よりも長く設定する。このとき、例えば図２に示す低車速での時刻ｔ１，ｔ４，ｔ７等のように、左側部ＭＬおよび右側部ＭＲを更新するタイミングと、中央部ＭＣを更新するタイミングとが一致する場合には、シャッター速度を相対的に高速に設定し、左側部ＭＬおよび右側部ＭＲは更新されず、中央部ＭＣのみが更新されるタイミング、例えば図２に示す低車速での時刻ｔ２，ｔ３，ｔ５等では、シャッター速度を相対的に低速に設定する。
なお、上述した実施の形態においては、舵角演算部２３により算出される実舵角に応じて各カメラ１１ａ，１２ａの撮影方向を設定するとしたが、これに限定されず、例えば各カメラ１１ａ，１２ａを相対的に広角のカメラとし、各カメラ１１ａ，１２ａの撮影画像から舵角演算部２３により算出される実舵角に応じて中央部ＭＣを構成する画像領域と左側部ＭＬおよび右側部ＭＲを構成する画像領域とを選択してもよい。
本発明の実施の形態に係る車両用画像表示装置の構成図である。 各低車速および高車速での中央領域画像および左右領域画像の各撮影タイミングの一例を示す図である。 各低車速および高車速での運転者の視野ＲＶおよび合成画像Ｍの各一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両用画像表示装置の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１０ 車両用画像表示装置
１１ａ 中央領域用カメラ（撮像手段、カメラ）
１２ａ 左右領域用カメラ（撮像手段、カメラ）
１３ 操舵角センサ（操舵角検出手段）
１４ 車輪速センサ（速度検出手段）
１６ 表示装置（表示手段）
２５ 速度演算部（速度検出手段）
２８ 撮影状態制御部（制御手段）

Claims (5)

  1. 車両の進行方向を所定周期で撮像する撮像手段と、
    前記撮像手段による撮像画像を表示する表示手段とを備える車両用画像表示装置であって、
    前記表示手段の画像表示領域を少なくとも中央部と両端部とに分割し、前記両端部に表示する撮像画像を前記撮像手段により撮像する際の撮像時間間隔を、前記中央部に表示する撮像画像を前記撮像手段により撮像する際の撮像時間間隔よりも長くなるように設定する制御手段を備えることを特徴とする車両用画像表示装置。
  2. 車両の速度を検出する速度検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記速度検出手段により検出される速度が増大することに伴い、前記中央部の表示領域幅が縮小傾向に変化するように、かつ、前記両端部の表示領域幅が拡大傾向に変化するように設定することを特徴とする請求項１に記載の車両用画像表示装置。
  3. 前記撮像手段は２つのカメラを備え、
    前記制御手段は、前記両端部に表示する撮像画像を撮像する一方のカメラのシャッター速度を、前記中央部に表示する撮像画像を撮像する他方のカメラのシャッター速度よりも速くなるように設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用画像表示装置。
  4. 前記制御手段は、前記中央部に前記撮像手段による動画像を表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用画像表示装置。
  5. 車両の操舵角を検出する操舵角検出手段を備え、
    前記制御手段は、前記操舵角検出手段により検出される操舵角に応じて前記撮像手段の撮像方向もしくは前記表示手段に表示する前記撮像画像上の選択領域を変更することを特徴とする請求項１から請求項４の何れかひとつに記載の車両用画像表示装置。

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