JP5566492B2 - 車両用リアビューモニタシステム - Google Patents

Description

本発明は，商用車又は小型トラック等の車両用リアビューモニタシステムに関し，特に，車両の後方域を直視できない車両や，ルームミラーで車両リアウインドウ越しに間接視認できない車両を対象とするリアビューモニタシステムに関する。

リアウインドウを有する車両の場合，ルームミラーが備えられ，運転席に着座した運転手が振り返ることなく，ルームミラーにより車両の後方域を視認可能とするのが普通である。例えば後退走行に際して運転手が直視を希望する場合には，リアウインドウ越しでの直視も可能である。

商用車又は小型トラック等の車両において，車両の真後ろを直視可能とするリアウインドウが備わっていない場合，車両の後方域における可及的に広範囲な視界を確保することが安全上の観点から望ましい。そして，車体後部により視界が遮られて視認ができないため，車両の後方域への可及的に良好な視界を確保すべく，車体側部にサイドミラーを装備するのが普通である。

しかしながら，リアウインドウを備えない商用車等の車両において，車両の後方域を車外ミラーにより間接視する場合には視界が不十分であることが多く，運転手から見えないか，又は見えにくい死角域が存在する。他方，例えば後退走行時や荷積み用ランプ等の車載機器の操作時には，安全上の観点に加えて，荷積み及び荷降ろしの作業効率を向上するために，運転手が正常姿勢で運転席に着座している場合でも車両後方域を常に良好に視認可能とすることが望ましい。これにより，例えば車両の後方において常に可及的に完全な視界が得られ，後方の障害物を確実に確認できるので後退走行が容易となる。

死角域を可及的広範囲に視認可能とするため，例えば車外ミラーを分割し，通常の車外ミラーに隣接させて，いわゆる死角域監視用の第２ミラー又はセグメントミラーを配置する場合もある。このようなミラーは通常小型であるため，死角域の比較的狭い範囲しか視認することができない。又，このようなミラーは広角ミラーであって湾曲していることが多く，通常の車外ミラーと比較して画像が歪み易く，車両の運転手にとっては，視認可能な領域内に存在する障害物との距離又は相対的位置関係を正確に把握することが困難である。

上記に鑑み，ドイツ特許第19900498号明細書は，車両の後退方向の車外ミラーの監視域用のカメラ又はイメージセンサシステムを開示している。このシステムにおいて，監視域はカメラまたはイメージセンサシステムにより撮像され，イメージスクリーン上に表示される。監視域は，車両の真後ろ領域及び死角域を含む。死角域は真後ろ領域よりも広い角度域で撮像され，両領域は反転した幅比をもって隣接する状態で１つのイメージスクリーン上に表示される。

ドイツ特許出願公表第60031011号公報は，車体後部に装備したカメラ装置により，車両の後方域のイメージを撮像する車両用走行支援システムを開示している。この場合，カメラ装置で撮像したイメージは車両内部のディスプレイ上に表示され，そのイメージには予想される走行カーブ及び走行ラインがオーバーラップしている。これらのラインは，車両の両側面のラインから延長されるものである。これにより，運転手にとって駐車時の運転時を支援する。カメラ装置が視界に車体部分を含むように配置されている場合，その車体部分はディスプレイで表示される画像中にも含まれる。

ドイツ特許出願公開第102005043411号公報は，イメージデータを取得するために，少なくとも１つのイメージセンサと，少なくとも２本の撮像アームとを備えるステレオビデオシステムを開示している。各撮像アームは，少なくとも１つずつの前方レンズシステム及び撮像レンズシステムと，少なくとも１つの前方レンズシステムからの光路を，少なくとも１つのイメージセンサに向けて転向するための少なくとも１つのミラーシステムとを備える。

ドイツ特許第19900498号明細書 ドイツ特許出願公表第60031011号公報 ドイツ特許出願公開第102005043411号公報

上述した背景技術に鑑み，本発明の課題は，運転席に着座した運転手が直視できない車両の後方域を，可及的広範囲に視認可能とする車両用リアビューモニタシステムを提案することである。更に，リアビューモニタシステムを人間工学的観点から見直し，運転手が習熟や適応に時間を割くことなく，ごく自然に使用可能とするものである。

本明細書において，車両に関する特定の方向性についての記載は通常の前進方向を基準とする。例えば，幅方向は車両の前進方向ベクトルに対して垂直な方向であり，左右両方向に対応する。

上述した課題は，請求項１に記載した車両用リアビューモニタシステムにより解決できる。このリアビューモニタシステムは，車両後方域の少なくとも一部に対応する円錐状視認領域を撮像する撮像装置と，撮像装置が取得したイメージを，車両の運転手が視認可能なイメージとして再生する再生装置とを備え，撮像装置が取得したイメージを仮想円錐状視認領域のイメージとなるよう調整する。仮想円錐状視認領域のイメージは，撮像された円錐状視認領域のイメージから生成され，表示されるイメージ中に少なくとも車両のイメージが含まれるよう再生装置によって再生前に補正される。従って，撮像装置が取得したイメージに対しては，再生装置により再生する前に，元の取得イメージに含まれていなかった追加的な仮想車両イメージを，イメージ処理装置によりクロスフェードさせる。この場合に仮想車両イメージは，完全に仮想的に生成された車両イメージで構成するか，又は方向線若しくは方向面に対応する車両のマーカー位置で構成し，又はカメラ装置により事前に撮像され保存されていたイメージで構成することができる。

本発明によれば，表示イメージ中に車両イメージが加えられているため，運転手はイメージを見た際に，表示イメージが何れの方向からのイメージであるかを直ちに理解することが可能である。それにより，運転手にとって方向確認が非常に容易となる。特に，後退走行等に際し，例えば商用車の車体後部又は荷積み用ランプ等を車両イメージとしてフェードイン表示することが効果的である。

従って，通常は死角域となる車両の後方域を直視できない車両でも，もっぱら表示イメージに基づいて操縦することができ，例えば，表示される視界及びイメージを，乗用車に通常は備わっているルームミラーに映る視界及びイメージに対応する，運転手にとって見慣れたイメージとして表示することが可能である。

従って，仮想円錐状視認領域の投影イメージは，実際には後方域を直視できない車両又は商用車において，イメージ再生装置の装備された平面のルームミラー位置から見た円錐状視認領域の投影イメージに適合するよう調整される。このような投影イメージは，ルームミラーの円錐状視認領域において不透明物体がなく，ルームミラーの平面ベクトルが実際に再生装置の表示面の平面ベクトルと一致するよう車両を仮想的に補正することによって発生させることができる。

本発明は，実際の円錐状視認領域と共に少なくとも１つの適切なイメージを撮像し，かつ，適切にイメージ処理することにより，仮想円錐状視認領域と，その仮想円錐状視認領域のイメージとを生成し，その生成イメージを，車両から後方を振り返って見た際に見える，視界の遮られない円錐状視認領域，即ち仮想ルームミラーにおける仮想画像の生成イメージに対応させるという着想に基づいている。

好適な実施形態は，従属請求項に記載したとおりである。

好適な一実施形態において，撮像装置は，車体後部上側における幅方向中央から後方，下方及び幅方向両側に向かって拡がる円錐状視認領域を撮像する。このような撮像装置を例えばカメラ又はイメージセンサで構成すると，リアビューモニタシステム無しでは視認できない死角域を含む車両後方域を画像化することができる。

代替的に，撮像装置は，車体後部における幅方向中央から後方，幅方向両側，上方及び下方に向かって拡がる円錐状視認領域を撮像する。この場合にも，死角域を含む車両後方域を画像化することができる。

好適な一実施形態において，撮像装置は，可能であれば広角装置を有し，さもなければイメージセンサを有するカメラを備える。好適には，イメージセンサは少なくとも車両のエンジンが稼動している間は継続的にイメージを撮像し，車両の処理装置に送信する。処理装置は，請求項１に記載の特徴に従って受信データを更に変換し，表示イメージを生成して表示する。

好適な一実施形態において，撮像されたイメージは，仮想的な車体後部又は車体後部のイメージをオーバーラップさせて補正する。この場合に車体後部とは，商用車の荷室から車両の後方域を見た場合に視認できる車両部分，例えば荷積み用ランプや仮想端縁部を指す。例えば，商用車を荷積み／荷降ろし位置まで後退させる際の運転操作を容易とするため，車両イメージとして開放状態の荷積み用ランプをフェードインすることも可能である。このような車両イメージとして，事前に保存しておいたイメージを使用する場合，そのイメージは完全に仮想的に生成されたイメージ，即ち車体後部の一部分のモデルイメージとするか，又は事前に一度撮像して保存したイメージを，撮像装置で実際に撮像したイメージにオーバーラップさせたイメージとすることができる。事前に撮像されたイメージ又はモデルイメージを，走行状態に応じて選択してオーバーラップさせることも考えられる。例えば後退時には開放状態の荷積み用ランプをクロスフェードさせ，順次切り替わる途中でオーバーラップし，他の走行状態では，車体後部に窓状の開口部をシミュレートすることができる。そのために，撮像された円錐状視認領域に車両イメージをオーバーラップさせて表示イメージを生成する処理装置に，更なるセンサから走行状態に関する追加情報を供給することが好適である。

上述した実施形態の代替案として，撮像装置に複数の撮像ユニットを備え，死角域方向及び車両後方域方向を監視するための円錐状視認領域用の撮像ユニットに隣接させて更なる撮像ユニットを装備する。この更なる撮像ユニットにより更なる円錐状視認領域を撮像し，車体後部を含む方向の車両イメージを取得して，撮像装置で撮像した円錐状視認領域を補正する。更なる撮像ユニットを装備する代わりに，１つの撮像装置で複数の異なる円錐状視認領域を記録することも可能である。これは，例えばマルチプルレンズの配置により実現することができる。撮像された両円錐状視認領域は，処理装置により互いにオーバーラップされ，車両の後方域に対応する円錐状視認領域イメージとして使用される。そのイメージは，第２円錐状視認領域における車体後部に関する情報により補完されている。従って，事前に生成されたイメージとは異なり，車両イメージがそれぞれの現況及び車両状態に対応し，例えば商用車においては，更なるセンサを設けなくとも荷積み用ランプの開放状態及び閉鎖状態を区別することが可能である。

マルチプル・レンズシステム又は複数の撮像ユニットを装備すれば，異なる円錐状視認領域が記録される。即ち，マルチレンズアレイを備えたカメラ装置を装備し，或いは複数の分割されたカメラや他のイメージ記録装置を備え，好適にはこれらの機器を，記録された円錐状視認領域がオーバーラップするよう配置する。これにより，車体後部と車両後方域をシームレスに表示でき，視覚的に自然な１つのイメージとして融合できる利点がある。

その際，好適には円錐状視認領域の中心軸線を１つの平面上に配置し，これにより仮想イメージを容易に算出可能とする。

好適な一実施形態において，再生装置は，運転手の着席位置が異なるという事実を考慮し矯正歯科や形成外科等の分野において所謂「フランクフルト平面」（「ドイツ平面」とも称される。）の高さで車内に配置するか，又運転席に着座した運転手の眼球位置に対して95パーセントの高さに配置する。フランクフルト平面は，ヒトの外耳道上縁と眼窩下点とを結ぶ直線で規定され，その位置は大部分の運転手にとって慣用的な，乗用車等の車両におけるルームミラーの装備位置と一致する。

好適な一実施形態においては，再生装置はルームミラーと同様に旋回軸線を中心に調整可能な状態で車内に装備される。これにより，運転手は再生装置の位置を必要に応じて調整することができる。

他の好適な実施形態においては，旋回軸線を中心に調整可能として車内に配置された再生装置により，仮想の円錐状視認領域の中心軸線も変更可能である。即ち，仮想的な円錐状視認領域の中心軸線が再生装置のその都度の位置に追随し，ルームミラーと同様に，種々の円錐状視認領域が容易に画像化される。しかしながら，再生装置が常に死角域を含む車両後方域を表示することが好適である。

更に他の好適な実施形態においては，リアビューモニタシステムに衝突警告装置を組み込むことができる。この衝突警告装置は，撮像した円錐状視認領域内の障害物を画像処理により検知し，運転手に対して警告を発する。警告は例えば音響的な警告とするか，又は表示イメージ中に障害物をハイライトした視覚的警告とすることも可能である。

以下，添付図面に基づいて本発明を単なる例示として説明する。

本発明の概念を具体的に適用した商用車の略図である。 本発明に係るリアビューモニタシステムの略図である。 本発明の一実施形態に係るリアビューモニタシステムを装備した商用車の略図である。 本発明の他の実施形態に係るリアビューモニタシステムの略図である。 本発明の更に他の実施形態に係るリアビューモニタシステムの略図である。

図１は，商用車を車両10として例示し，この車両10には，便宜を図るべく本発明に従ったリアビューモニタシステム50を適用している。この種の商用車では，一般的に車室内から車両後方域20が直視できないためである。従って商用車以外でも，本発明に従うリアビューモニタシステム50は，少なくともある走行状況又は搭載状況において，例えばリアウインドウ越しに車両後方域20が直視できないか，または視界が遮られることがあるような全ての車両に対し，装備することが好適である。

図１は本発明の基本的な着想を図示したものである。車両10においては，車両後部の不透明な構造体により，実際には車両後方域20を視認できないが，運転席の運転手が眼球位置12をもって車両後部を見通すと，仮想リアウインドウ13, 14が透明であるか，それに対応して積荷も無いか又は積荷が透明であると仮定して，視認可能とする。これは，仮想ルームミラー15の仮想鏡面16上に円錐状視認領域17を表示することで，車両後方域20が視認可能となることを意味する。この場合，車体後部18が仮想円錐状視認領域17上に含まれ，乗用車のルームミラーの場合と同様に，仮想ルームミラー15の仮想鏡面16上に車体後部18が表示される。

実際には，リアビューモニタシステム50は主として車両10の後部，又は車両後方域20を直視できない車両用であるため，本発明に係るリアビューモニタシステム50は，後述する方法により，上記の着想を前述した車両に対して適用することを提案するものである。

本発明に係るリアビューモニタシステム50は，少なくとも円錐状視認領域54を撮像する撮像装置52を備え，円錐状視認領域54は車両後方域20の少なくとも一部に対応する。図２及び３に示すように，車両後方域20に存在する２つの異なる円錐状視認領域54, 55を撮像するよう撮像装置52を調整する。これは，例えば撮像装置52が複数の撮像ユニット56, 57を備え，それぞれが別のカメラ装置を構成することにより可能となる。又は撮像装置52にマルチレンズアレイを装備してもよい。例えば，前述の撮像装置のカメラの開口角は70°乃至120°の範囲とすることが可能で，車内のカメラ又は撮像装置52の配置によって開口角を調整する。

リアビューモニタシステム50は更に，撮像装置52からのデータをインプットするイメージ処理装置58を備える。イメージ処理装置58は，撮像装置52が撮像した仮想の円錐状視認領域54のイメージを処理し，少なくとも１つの車両イメージを再生装置60上の表示イメージ62に加える。この車両イメージとして，例えば車体後部18（図１参照）のイメージをオーバーラップして表示することも可能である。こうした車体後部18のイメージは，事前にメモリ64に記憶されており，撮像装置52が撮像し，変換したイメージに対してオーバーラップされる。

車体後部18をイメージにフェードインする，又はオーバーラップすることに代えて，例えば荷積み用ランプ又はそれに類した他の車両装備要素を，随意に選択可能である。その場合，荷積み用ランプを車両の現況に応じて表示することも一考であり，例えば積込用荷積み用ランプが開放されている場合には，開放状態又はそれに類する状態を表示する。又，荷積み用ランプが実際には車両10内部で閉じられていても，開放状態のイメージを撮像装置52が撮像したイメージにオーバーラップすることで，後退走行時に運転手が容易に積込位置に到達可能となり，荷積み作業位置に対する商用車10の距離及び位置の見積りが容易になる。

事前に生成されたイメージに代えて，実際の撮像イメージ又は仮想上の生成イメージ（モデル）に対して，撮像装置52がイメージをオーバーラップすることも可能である。その場合，複数の撮像ユニット56, 57をシステムに装備するか，又はシステムを調整して複数の円錐状視認領域54, 55を表示する。又は，車両後部が共に表示されるよう一方の円錐状視認領域55を選択し，車両イメージを生成する。この場合，イメージ処理装置58は円錐状視認領域54, 55を互いにオーバーラップし，共通する１つの眺望からの１つのイメージを生成するため，運転手は再び車室内の着座位置（図３の眼球位置12）からルームミラーを見ているような感覚を得る。ルームミラーであるかのような再生装置60上には，イメージが表示される。このイメージは，再生装置60が鏡であるとして，運転手が乗員キャビンから，後方に続く車両10の後部方向を見る必要がある場合，車両後方域20への視界が基本的に遮られないという仮定のもと，図１の関連性において運転手が目にするイメージと合致する。

複数の円錐状視認領域54, 55を備える場合，撮像された円錐状視認領域54, 55がオーバーラップし，車両後方域20を可及的に連続したイメージで撮像及び表示可能にすることが好適である。この場合，更に円錐状視認領域54, 55の中心軸線が１つの共通する平面上に位置して互いに交わることが好適であり，これによりイメージ処理装置58のイメージ処理が簡素化する。

再生装置60は，図３に示すように乗員キャビン又は車室内に配置することとし，好適にはフランクフルト平面（ドイツ平面，即ち外耳道上縁と眼窩下点とを結ぶ仮想面）の高さに，又はフランクフルト平面の高さの95パーセント位置よりも上方に配置する。これにより，運転手は人間工学的に，乗用車内のルームミラーの通常位置に適応すると同様に感じられ，再生装置60には，運転手が乗用車のルームミラーを使用して後方を見る場合と同様のイメージが表示される。

再生装置60は，運転手が個々の眼球位置12から良好に視認可能な位置を微調整できるよう，乗員キャビン又は車両10内部に，旋回軸線を中心に調整可能な状態で装備されることが好適である。

この場合に再生装置60の旋回又はその位置を，センサ（図示せず）で探知し，更にセンサから対応情報をイメージ処理装置58に伝達するのが好適である。イメージ処理装置58は，再生装置60の表示用に伝達するイメージが，再生装置60の表示イメージの回転位置に対応して補正されるよう調整する。これにより，表示イメージはルームミラー調整時と同様に調整される。これは，再生装置60上に表示する仮想の円錐状視認領域17の中心軸線が，再生装置60の回転位置に対応することを意味する。

好適な実施形態においては，衝突警告装置を備えることも可能である。イメージ処理装置58は車両後方域20にある障害物を探知するが，こうした障害物が探知された場合，衝突警告装置は例えば再生装置60に対して信号を送り，再生装置60がこの信号を音響信号又は視覚信号として運転手に発信する。

図３に示すように，撮像装置52は車両10の車体後部上側における幅方向中央に装備され，撮像された円錐状視認領域54は基本的に，後方，下方並びに幅方向で左右両側に拡がる。図４はこの状態を示す。この実施形態とは異なり，例えば車両の形式に応じて，撮像装置52を車両10の車体後部下側に装備し，円錐状視認領域54を後方，幅方向における左右両側と，上下の奥行き方向に拡げることも可能である。図５はこの状態を示す。

いずれにせよ，本発明に係るリアビューモニタシステム50によれば，車両の後部が透明であり，車両又は積荷が障害物とならないと仮定した場合に，運転席に着座した運転手が仮想ルームミラー15上で見るイメージに対応するイメージを生成し，再生装置60上に表示することができる。

10 車両
12 運転手の眼球位置
13 仮想透明リアウインドウ
14 仮想透明リアウインドウ
15 仮想ルームミラー
16 仮想鏡面
17 仮想円錐状視認領域
18 車体後部
20 車両後方域
50 リアビューモニタシステム
52 撮像装置
54 円錐状視認領域
55 円錐状視認領域
56 撮像ユニット
57 撮像ユニット
58 イメージ処理装置
60 再生装置
62 表示イメージ
64 メモリ

Claims (13)

1. 車両用のリアビューモニタシステム（50）であって，
   車両の後方域（20）の少なくとも一部に対応する円錐状視認領域（54）を撮像する撮像装置（52）と，
   該撮像装置（52）が撮像したイメージを，車両の運転手が視認可能なイメージ（62）として再生する再生装置（60）とを備え，
   撮像装置（52）で撮像し，イメージ処理装置（58）で処理したイメージを，仮想円錐状視認領域（17）のイメージとなるように調整し，該仮想円錐状視認領域（17）のイメージを，撮影された円錐状視認領域（54）のイメージから生成し，前記再生装置により表示イメージを，その再生に先立って，少なくとも車両イメージが含まれるように補正する構成とし、
   撮像されたイメージの補正は，前記イメージ処理装置（58）が前記円錐状視認領域（17）における仮想の表示イメージ（62）を生成し，前記円錐状視認領域（17）が，ルームミラーに映る車両（10）から後方域への遮られない視界に対応するように実施されるリアビューモニタシステム。
2. 請求項１に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，撮像装置は，車両（10）の後部上側における幅方向中央から後方，下方及び幅方向両側に向かって拡がる円錐状視認領域（54）を撮像するリアビューモニタシステム。
3. 請求項１に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，撮像装置は，車両（10）の後部における幅方向中央から後方，幅方向両側，上方及び下方に向かって拡がる円錐状視認領域（54）を撮像するリアビューモニタシステム。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，撮像されたイメージを，仮想的な車体後部（18）又は該仮想的な車体後部（18）のイメージをオーバーラップして補正するリアビューモニタシステム。
5. 請求項１〜３の何れか一項に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，撮像されたイメージの補正は，前記撮像装置（52）が，２つの互いに異なる円錐状視認領域（54, 55）のイメージを，車両後方域（20）で同時に撮像するよう調整され，前記イメージ処理装置（58）は，前記仮想の表示イメージ（62）が，ルームミラーに映った車両（10）から後方域への遮られない視界である円錐状視認領域（17）と共に生成されるよう，前記２つの円錐状視認領域（54, 55）のイメージをオーバーラップして調整し，撮像装置の円錐状視認領域（54, 55）においては，少なくとも一方の円錐状視認領域（55）で１台の車両イメージが撮像され，前記再生装置により表示されるようイメージが補正されるリアビューモニタシステム。
6. 請求項５に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，前記撮像装置（52）は，マルチレンズアレイを備えるリアビューモニタシステム。
7. 請求項５に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，前記撮像装置（52）は円錐状視認領域毎に分かれた撮像ユニット（56, 57）を備えるリアビューモニタシステム。
8. 請求項５〜７の何れか一項に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，撮像された前記円錐状視認領域（54, 55）がオーバーラップするリアビューモニタシステム。
9. 請求項５〜８の何れか一項に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，前記円錐状視認領域（54, 55）の中心軸線が１つの平面上に位置するリアビューモニタシステム。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，前記再生装置が，フランクフルト平面の高さに，又はフランクフルト平面の上方で，運転席に着座した運転手の眼球位置（12）に対して95パーセントの高さに配置されることを特徴とするリアビューモニタシステム。
11. 請求項１〜１０に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，再生装置（60）が，旋回軸線を中心に調整できるように車内に装備されることを特徴とするリアビューモニタシステム。
12. 請求項１１に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，仮想円錐状視認領域の中心軸線が，再生装置（60）の回転ポジションと対応することを特徴とするリアビューモニタシステム。
13. 請求項１〜１２に記載のリアビューモニタシステム（50）であって，撮像された円錐状視認領域（54）における障害物を検出して警告を発するための衝突警告装置を更に備えるリアビューモニタシステム。