JP5143481B2 - 建設機械用モニター装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ショベル等の建設機械に使用されるモニター装置に関するものであり、特に、建設機械から後方に向けて設けられたカメラと側方に向けて設けられたカメラとを有し、その２個のカメラが撮像して得た２個の画像を並置して１個の画像として、運転手席から視認しうる位置に設けられるモニター装置にディスプレーする機能を有するモニター装置に関するものである。

従来、油圧ショベル等の建設機械、特に、下部走行体上に旋回自在に搭載された上部旋回体を有する複雑な構造の建設機械においては、前方のみならず側方・後方もモニターし、そして、建設機械の周囲全ての方向の安全を確保する必要がある。

そこで、建設機械の前方のみならず、側方・後方をもモニターしたいという要請に応えて建設機械用モニター装置の技術開発がなされており、特許文献１記載の発明は、テレビカメラ等のモニター装置用撮像手段本体が損傷を受ける可能性を排除するため、例えばカウンターウエイト等、建設機械の後部に装備される部材の後面に凹部を設け、その凹部の中にテレビカメラ等の撮像手段を配置している。

又、油圧ショベル等の建設機械の後方領域における安全上の問題点のうち、最も重要な課題は、建設機械の後方領域を移動する人や動物等の安全を確保することであり、又、建設機械用モニター装置が当該建設機械の運転手にとって使用し易いことも極めて重要な要素であることに鑑み、特許文献２記載の発明は建設機械から側方及び／又は後方に向けてテレビカメラ等を装備し、これらのテレビカメラ等のモニター装置用撮像手段が撮像して得た画像自体、即ち、正像を運転手席に向けて配置されるディスプレー装置にディスプレーすると、そのディスプレー装置にディスプレーされる画像の左右方向（撮像対称の移動方向）が、テレビカメラ等撮像手段から撮像対称を見た場合（建設機械から後方を見た場合）に見える画像の左右方向（撮像対称の移動方向）と逆になるため、ディスプレー装置に描画される撮像対称の左右方向の運動方向が現実の運動方向と逆になり、ややもすると、誤認を招く虞があるので、この欠点を解消する目的で後方監視用撮像手段が撮像した画像そのもの（正像）の左右方向を逆転させて形成した画像（鏡像）を、運転手席の前方に配置されるディスプレー装置にディスプレーする方式の建設機械の監視カメラシステムに係る発明を開示している。

更に、複数個の撮像手段を有し、その複数個の撮像手段を使用して取得した複数個の画像を合成して、その単一の画像を、単一のディスプレー手段を使用してディスプレーする監視装置において、複数個の撮像手段の夫々と被写体との距離に大きな相違がある場合、合成した画像の境界において、画像に歪みが発生すると言う欠点があるのでこの欠点を解消することを目的として、特許文献３記載の発明は（イ）一方の撮像手段（第１の撮像手段）の後方に他方の撮像手段（第２の撮像手段）を配置し、（ロ）第１の撮像手段と第１の撮像手段とを結ぶ仮想直線上に境界ラインを設定し、（ハ）この境界ラインを基準として一方側に第１の画像を配置し、（ニ）他方側に第２画像を配置して作成した合成画像を作成し、（ホ）前記の境界ライン上に存在し、前記二つの画像に含まれる障害物の少なくとも一方を補正した後、他方の障害物と整合させる工程を実行する機能を有する補正処理手段を有する監視装置を開示している。
特開平１０−１４０６１９号公報 特開２００１−１４０２８６号公報 特開２００６−３５２２４９号公報

又、従来技術として前記特許文献１，２，３以外に図９に示すような、油圧ショベル等の建設機械本体の後方と側方とに撮像手段６，７が設けられ、キャブ２内に設けられている運転手席３の斜め前方に運転手席に向かってディスプレー手段８が設けられている建設機械用モニター装置も知られている。

而して、ディスプレー手段８は、図１０に示すように後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の鏡像をディスプレーする後方画像ディスプレー部８１を右側に、側方撮像手段７が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方画像ディスプレー部８２を左側に並置して作成された１個の連続する画像をディスプレーする。

尚、後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の鏡像を使用する理由は、特許文献２が教示するところと同一であり、後方に向けて設けられた撮像手段が撮像して得た画像（正像）は、正面を向いている運転手が見る方向と、左右が逆であるため後方に向かって撮像して得た画像を後方に向けてディスプレーし、これを正面に向かって観察すると左右方向が逆になると言う欠点を免れるためである。

ところで、油圧ショベル等、上部旋回体１０が下部走行体１１に対し、旋回可能な建設機械において、機械後方に物体がある状態で旋回操作を行う場合の作図を図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に従って説明する。先ず、同図（ａ）から同図（ｂ）に旋回した場合、ディスプレー手段８のモニターの後方カメラ７の画像では物体は右から左に移動し、更に同図（ｂ）から同図（ｃ）に旋回した場合、該ディスプレー手段８のモニター右側カメラの画像は左から右に移動する。

そのため、上記ディスプレー手段８自体は、１個のディスプレー手段であるが、その上を移動する画像の動きは左右で連続しないことになり、運転手は直感的に理解できず、建設機械が旋回する場合でなくても、人が機械の周りを反時計周りに移動した場合も同じ事が起こり、運転手は困惑し誤操作の原因となる虞があり、安全維持の観点から由々しい問題を有する。本発明はこのような欠点を解消し、建設機械周りの物体及び人等の移動を正確にモニターして建設機械の誤操作をなくし、安全性が確保されるようにするために解決せられるべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は後方撮像手段と、側方撮像手段と、ディスプレー手段とを有する建設機械用モニター装置において、前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有して、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段であって、前記ディスプレー手段は、オペレータの左側を向いた状態でオペレータの右側に設けられている建設機械用モニター装置を提供する。

この構成によれば、例えば建設機械の後方を、建設機械の左から右方向に移動する撮像対象（撮像手段から見れば右から左に移動する撮像対象）をモニター装置の１個のディスプレー手段の右側のディスプレー部がディスプレーする画像において、右から左に移動し、又、このモニター装置の１個のディスプレー手段の左側のディスプレー部、即ち側方ディスプレー部がディスプレーする画像においても右から左に移動する。そのため、ディスプレー手段上を移動する物体の動きは連続し、運転手はその物体の移動を直感的に理解でき、誤操作の原因は解消され建設機械の作業中の安全性が向上する。
さらに、左右のディスプレー部に亘り連続的にディスプレーされる画像が、建設機械の左側後部上方にある仮想的なカメラで撮像方向「Ａ」（図６）から撮像した画像と捉えられることにより、この仮想的なカメラの撮像方向「Ａ」とオペレータがディスプレー手段のモニターを見るときの視線方向「Ｂ」（図６）とが一致するため、撮像対象の移動状態を直感的に認識することが可能となり、建設機械の安全性と操作性が向上する。

又、請求項２記載の発明は前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有して、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段である建設機械用モニター装置を提供する。

この構成によれば、ディスプレー手段は、後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーするディスプレー部を右側に、側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーするディスプレー部を左側に配置して、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段に改変することができる。その結果、ディスプレーされる画像は直視画像の実感に近くなる。

又、請求項３記載の発明は前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に有し、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有し、前記右側半部がディスプレーする正像は、該正像の高さを、前記左側半部がディスプレーする正像の高さと合わせるように調節されている建設機械用モニター装置を提供する。

この構成によれば、ディスプレー手段は、後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転し、更に、その正像の高さを調節して、その画像の中を移動する撮像対象の動きが、側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像の中を移動する撮像対象の動きと連続するようにした画像をディスプレーするディスプレー部を右側に、側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーするディスプレー部を左側にして、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段に改変することができる。

この改変は、前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に有し、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有し、前記右側半部がディスプレーする正像は、該正像の高さを前記左側半部がディスプレーする正像の高さと合わせるように調節されているので、ディスプレーされる画像は実像の移動等の状態と一致する。その結果、ディスプレーされる画像は、直視画像の実感に更に近くなる。

請求項４記載の発明は前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に有し、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有し、前記右側半部がディスプレーする画像は、前記左側半部がディスプレーする画像と連続的につながるように合成されている建設機械用モニター装置を提供する。

この構成によれば、上記右側半部がディスプレーする画像が前記左側半部がディスプレーする画像と連続的につながるように合成されて成るから、該合成された画像は図６及び図７に示す油圧ショベルの左側後部上方にある仮想的なカメラから右側「Ａ」方向に撮像された画像として捉えられる。

本発明に係るモニター装置は、後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーするディスプレー部を右側に、側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーするディスプレー部を左側にして配置されて、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段を有するので、ディスプレーされる画像が左右のディスプレー部に亘り連続的にディスプレーされることになり、運転手はその撮像対象の移動を直感的に理解でき誤操作の原因は解消され、安全維持を向上する効果を有する。

本発明は建設機械のディスプレー手段によって表示される画像の動きを運転手が実像の状態を直感的に把握でき、建設機械の誤操作を未然に回避すると共に建設機械の安全性と操作性を向上させると云う目的を達成するために、後方撮像手段と、側方撮像手段と、ディスプレー手段とを有する建設機械用モニター装置において、前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有して、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段であって、前記ディスプレー手段は、オペレータの左側を向いた状態でオペレータの右側に設けられていることを特徴とする建設機械用ニター装置を提供することにより実現した。

以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図５に従って詳述する。図１は、本発明に係るモニター装置を搭載する建設機械の平面図である。図において１は建設機械本体であり、２はキャブ、３は運転手席、４はシュー、５は掘削具、６は後方撮像手段であり、７は側方撮像手段である。図において側方撮像手段７は右側方にある撮像対象を撮像する手段であり、８モニター用のディスプレー手段を示す。

後方撮像手段６の撮像範囲は、図において扇形Ｗ₁ で示す領域であり、側方撮像手段７の撮像範囲は図において扇形Ｗ₂ で示す領域である。９は撮像対象、例えば人であり、停止している場合もありうるが２点鎖線で示す矢印の方向に移動する場合もある。本発明においては撮像対象が移動している場合、又は機械の移動により撮像対象が画面内を移動する場合の機能がより重要である。

図２は請求項１記載の発明のディスプレー手段の画面を、やや詳細に示す図である。図において８１はディスプレー手段８の画面の右側半部を示し、８２はディスプレー手段８の画面の左側半部を示す。

本発明に係るモニター装置は、上記のとおり後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする後方ディスプレー部８１を右側半部に、側方撮像手段７が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部８２を左側半部にして並置合成して得た連続する画像をディスプレーするディスプレー手段８を請求項１記載の発明の主要部とするものである。

又、後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする後方ディスプレー部８１においては、撮像対象は図示するように右（イ）点から左（ロ）点に移動する。正像であるから恰も運転手席から後向きに撮像したかのような動きをするからである。重要なことは従来技術の場合と移動の方向が逆であることであり、側方撮像手段７が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部８２における撮像対象の移動方向と同一であることである。

従って、本発明に係るモニター装置においては、例えば建設機械の後方を、建設機械の左から右に移動する撮像対象（撮像手段から見れば右から左に移動する撮像対象）を、このモニター装置の１個のディスプレー手段８の右側の後方ディスプレー部８１がディスプレーする画像において、右から左に移動し、又、このモニター装置のディスプレー手段８の左側の側方ディスプレー部８２がディスプレーする画像においても右から左に移動する。そのため、ディスプレー手段８の画面上を移動する物体の動きは連続するので、オペレータはその物体の移動を直感的に理解でき、誤操作の原因は解消され安全維持を向上する効果を有する。

図３は請求項２記載の発明の実施の態様に係るディスプレー手段８の画面をやや詳細に示す図である。図において８３は後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像を、ディスプレー手段８の画面の右側半部にディスプレーする後方ディスプレー部である。又、図において８２は側方撮像手段７が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部である。

上記したとおり、ディスプレーされる画像は請求項１記載の発明の場合より、直視画像の実感に更に近くなる。付属的効果ではあるが、ディスプレー手段８の画面の横方向の長さは短縮可能となる。

図４は請求項３記載の発明の実施の態様に係るディスプレー手段８の画面をやや詳細に示す図である。図において８４はディスプレー手段８の画面の右側を構成する右側半部であり、後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転し、更に、その正像の高さを調節して、ディスプレー手段８の画面の左側を構成する左側半部８２と並置合成した時、その画像の中を移動する撮像対象の動きが、側方撮像手段７が撮像する撮像対象の正像の中を移動する撮像対象の動きと連続するようにした画像をディスプレーする後方ディスプレー部である。

上記したとおり、ディスプレーされる画像は、請求項１及び２記載の発明の実施例の場合より、直視画像の実感に更に近くなる。

又、請求項４記載の発明は、図３に示すように前記右側半部がディスプレーする画像が、左側半部がディスプレーする画像と連続的につながるように合成されて成るから、該合成された画像は図６に示す油圧ショベルの左側後部上方にある仮想的なカメラＣａから右側即ち、矢印「Ａ」方向に撮像された画像として捉えることができる。

斯くして、実際に建設機械右側から後方を見る姿勢と近い状態でモニターを見るようになる。

更に又、キャブ２内のオペレータの右側にディスプレー手段８のモニターを設置しているので、オペレータがモニターを見るときの視線方向「Ｂ」（図６）が上記仮想的なカメラＣａの撮像方向「Ａ」と一致するため、実像の移動状況を直感的に正確に認識することができ、依って、建設領域の安全性と操作性を一層向上させることが可能となる。

本発明に係る建設機械用モニター装置は、建設機械の後方に設けられる後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする後方ディスプレー部８１を右側に、建設機械の側方に設けられる側方撮像手段７が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部８２を左側にして、連続する画像をディスプレーする１個のディスプレー手段を構成するモニター装置であり、ディスプレー手段上を移動する画像の動きが、両半部に亘って連続し、運転手はその物体の移動を直感的に理解でき、誤操作の原因は解消され、安全維持を向上するので産業上の利用可能性は極めて大きい。

本発明に係るモニター装置を有する建設機械の平面図。 本発明の請求項１記載の発明に係る建設機械用モニター装置のディスプレー手段の画面を示す正面図。 本発明の請求項２記載の発明に係る建設機械用モニター装置のディスプレー手段の画面を示す正面図。 本発明の請求項３記載の発明に係る建設機械用モニター装置のディスプレー手段の画面を示す正面図。 本発明の請求項４記載の発明に係る建設機械用モニター装置のディスプレー手段の画面を示す正面図。 本発明の請求項４及び５記載の発明の作用を解説する建設機械の平面図。 請求項４及び５記載の発明に係る建設機械用モニター装置のディスプレー手段の画面を示す正面図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）：従来例の油圧ショベルの上部旋回体が時計方向へ回動したときの後方及び側方撮像手段による撮像状態を解説する平面図。 従来のモニター装置を有する建設機械の平面図。 従来技術に係る建設機械用モニター装置のディスプレー手段の画面を示す正面図。

符号の説明

１ 建設機械本体
２ キャブ
３ 運転手席
４ シュー
５ 掘削具
６ 後方撮像手段
７ 側方撮像手段
８ ディスプレー手段
９ 撮像対象（人）
１０ 上部旋回体
１１ 下部走行体
８１ 後方画像ディスプレー部（ディスプレー手段８の画面の右半部）
８２ 側方画像ディスプレー部（ディスプレー手段８の画面の左半部）
８３ 後方ディスプレー部（後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の正像を
時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする半部）
８４ 後方ディスプレー部（後方撮像手段６が撮像して得た撮像対象の正像を
時計方向に９０°回転し、更に、その正像の高さを調節した画像をディ
スプレーする半部）
Ｗ₁ 後方撮像手段６の撮像範囲
Ｗ₂ 側方撮像手段７の撮像範囲

Claims (4)

1. 後方撮像手段と、側方撮像手段と、ディスプレー手段とを有する建設機械用モニター装置において、
   前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有して、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段であって、
   前記ディスプレー手段は、オペレータの左側を向いた状態でオペレータの右側に設けられていることを特徴とする建設機械用モニター装置。
2. 前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有して、連続する画像をディスプレーするディスプレー手段であることを特徴とする請求項１記載の建設機械用モニター装置。
3. 前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に有し、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有し、
   前記右側半部がディスプレーする正像は、該正像の高さを、前記左側半部がディスプレーする正像の高さと合わせるように調節されていることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械用モニター装置。
4. 前記ディスプレー手段は、前記後方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像を時計方向に９０°回転して得た画像をディスプレーする後方ディスプレー部を右側半部に有し、前記側方撮像手段が撮像して得た撮像対象の正像をディスプレーする側方ディスプレー部を左側半部に有し、
   前記右側半部がディスプレーする画像は、前記左側半部がディスプレーする画像と連続的につながるように合成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の建設機械用モニター装置。

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