(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に設置されて車両周辺の障害物までの距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段で検出する障害物までの距離から障害物の位置を検出する位置検出手段と、車両に設置されて車両周辺を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像した映像を表示して車両周辺の状況を運転者に視認させる表示手段と、距離検出手段によって検出される障害物までの距離が所定のしきい値よりも近くなった場合に撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させる制御手段とを備えた車両周辺障害物監視装置であって、距離検出手段は、超音波を送波及び受波する超音波センサと、超音波を受波する超音波センサと、音による警報を発するブザーとを具備し、一方の超音波センサから送波された超音波が障害物で反射して各超音波センサで受波されるまでの時間に基づいて当該障害物までの距離を検出し、位置検出手段は、所定の距離を隔てて配置された前記２つの超音波センサを具備し、一方の超音波センサから送波された超音波が障害物で反射して２つの超音波センサで受波されたときに各超音波センサにおける受波の時間差に基づいて障害物の位置を検出してなり、制御手段は、位置検出手段の検出結果に基づいて撮像手段の撮像領域内における障害物の存否を判断し撮像領域内に障害物が存在する場合には表示手段における画面上で障害物が表示されるべき領域を算定するとともに算定された表示画面の該当領域を表示手段により強調して表示させ且つブザーを鳴動して警報を発し、さらに撮像領域内に存在していた障害物が撮像領域内に存在しなくなった時点でブザーの鳴動を停止するとともに当該時点から所定のオフディレイ時間が経過するまでは撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させ続けることを特徴とする車両周辺障害物監視装置。
【請求項２】
制御手段は、前記オフディレイ時間が経過する前に位置検出手段の検出結果に基づいて撮像領域内に障害物が存在すると判断したときはオフディレイ時間を初期化して撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させることを特徴とする請求項１記載の車両周辺障害物監視装置。
【請求項３】
それぞれ異なる撮像領域を有する複数の撮像手段が車両に設置され、制御手段は、表示手段の表示画面を分割して複数の撮像手段の映像を各々独立して適宜表示させるとともに、位置検出手段によって検出された障害物の位置に対応する各撮像手段毎の表示範囲を表示手段により他の表示範囲よりも明るく表示させることを特徴とする請求項１記載の車両周辺障害物監視装置。
【請求項４】
少なくとも車両の前方及び後方の両端部にそれぞれ撮像手段が設置されたことを特徴とする請求項１記載の車両周辺障害物監視装置。
【請求項５】
少なくとも車両の前方及び後方の両端部にそれぞれ距離検出手段が設置されたことを特徴とする請求項４記載の車両周辺障害物監視装置。
【請求項６】
距離検出手段は、車両後方の障害物までの距離が検出可能な位置に設置されるとともに、撮像手段は、車両後方が撮像可能な位置に設置されたことを特徴とする請求項１記載の車両周辺障害物監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両周辺の死角領域の障害物を検出し、運転者に障害物の存在や接近を知らせて衝突を未然に防止する車両周辺障害物監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両周辺の死角領域の障害物を検出し、運転者に障害物の存在や接近を知らせて衝突を未然に防止するための車両周辺障害物監視装置としては、例えば車両後部にＣＣＤカメラを取り付け、トランスミッションのシフトレバーがリバース位置に切り換えられたときにフロントパネルに取り付けられたカーナビゲーションシステム用のモニタ装置又はカーＴＶ用のモニタ装置の画面にＣＣＤカメラで撮像した映像を表示することで死角となり易い車両後方の状況を運転者に視認させるものや、超音波又はレーザ光を利用したセンサで障害物までの距離を検出し、検出された障害物までの距離が所定値を下回った場合にブザーや発光ダイオードによる警報を行うものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記前者の従来例においては、ＣＣＤカメラの映像で車両周辺（後方）の状況が容易に視認できるという利点があるが、壁のように表面形状が一様であってＣＣＤカメラの画角に対して十分な大きさを有する物体（障害物）が撮像された場合には距離感が分かりづらいという問題があった。また、複数台のＣＣＤカメラと各ＣＣＤカメラの映像を表示する表示器を車両に設置した場合には、何れの表示器に表示されている箇所が最も危険で注目しなければならないかといったことが分かりづらいという問題があった。
【０００４】
一方、上記後者の従来例においては、超音波やレーザ光等を利用した反射型のセンサによって障害物までの距離を検出することが可能であるが、そのセンサによって検出可能な領域が分かりづらいという問題があった。例えば、レーザ光を利用したセンサの場合には泥や汚れの付着、超音波を利用したセンサの場合には積雪や凍結などによる目詰まりといった環境条件によって、センサ自体の動作には問題が無いものの検出可能な領域が縮小したり、検出精度が低下してしまい、正常時の検出能力が得られないことがあり、使用者が故障か否かの判断を行うことが難しいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、運転者に対する車両周辺の状況の視認性と利便性を向上させた車両周辺障害物監視装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、車両に設置されて車両周辺の障害物までの距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段で検出する障害物までの距離から障害物の位置を検出する位置検出手段と、車両に設置されて車両周辺を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像した映像を表示して車両周辺の状況を運転者に視認させる表示手段と、距離検出手段によって検出される障害物までの距離が所定のしきい値よりも近くなった場合に撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させる制御手段とを備えた車両周辺障害物監視装置であって、距離検出手段は、超音波を送波及び受波する超音波センサと、超音波を受波する超音波センサと、音による警報を発するブザーとを具備し、一方の超音波センサから送波された超音波が障害物で反射して各超音波センサで受波されるまでの時間に基づいて当該障害物までの距離を検出し、位置検出手段は、所定の距離を隔てて配置された前記２つの超音波センサを具備し、一方の超音波センサから送波された超音波が障害物で反射して２つの超音波センサで受波されたときに各超音波センサにおける受波の時間差に基づいて障害物の位置を検出してなり、制御手段は、位置検出手段の検出結果に基づいて撮像手段の撮像領域内における障害物の存否を判断し撮像領域内に障害物が存在する場合には表示手段における画面上で障害物が表示されるべき領域を算定するとともに算定された表示画面の該当領域を表示手段により強調して表示させ且つブザーを鳴動して警報を発し、さらに撮像領域内に存在していた障害物が撮像領域内に存在しなくなった時点でブザーの鳴動を停止するとともに当該時点から所定のオフディレイ時間が経過するまでは撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させ続けることを特徴とし、障害物が所定のしきい値よりも近い距離にあるときにのみ撮像手段で撮像された映像が表示手段の画面に表示されるため、遠い距離にあって衝突の可能性が低い障害物の映像が不要に表示されることが無く、また、壁のように映像からは距離が分かりづらい障害物に対して所定のしきい値よりも近い距離にある場合だけ映像が表示されることから、運転者が車両周辺の状況を的確に視認することができる。しかも、距離検出手段による検出結果と障害物までの実際の距離とを比べることによって、汚れの付着や目詰まりなどによる距離検出手段の検出能力の低下を容易に発見することができ、さらに距離検出手段の清掃等を行なっても検出能力が低下したままであれば、正常動作ではないために故障や断線等の他の原因で異常状態にあるということが直感的に判断でき、出荷検査時の動作試験の効率化や実使用時のメンテナンス性の向上を図ることができる。また、危険度合いの高い障害物の位置が表示手段の画面上で強調して表示されるため、障害物の視認性が向上し、安全性の向上が図れる。さらに、位置検出手段による障害物位置の検出結果と表示画面の画面表示を比較することにより、汚れの付着や目詰まりなどによる位置検出手段の検出能力の低下が発生していれば、検出結果に基づいて強調表示される領域と実際の障害物の表示位置が異なるため、利用者は位置検出手段の能力低下を容易に発見することができ、位置検出手段の清掃等を行なっても検出能力が低下した状態であれば、正常動作ではないために故障や断線等の他の原因で異常状態にあるということを直感的に判断でき、出荷検査時の動作試験の効率化や実使用時のメンテナンス性の向上を図ることができる。しかも、車両と障害物との距離がしきい値の近傍で変化した場合に表示手段の画面表示が点いたり消えたりするチャタリング動作を防止することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御手段は、前記オフディレイ時間が経過する前に位置検出手段の検出結果に基づいて撮像領域内に障害物が存在すると判断したときはオフディレイ時間を初期化して撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、それぞれ異なる撮像領域を有する複数の撮像手段が車両に設置され、制御手段は、表示手段の表示画面を分割して複数の撮像手段の映像を各々独立して適宜表示させるとともに、位置検出手段によって検出された障害物の位置に対応する各撮像手段毎の表示範囲を表示手段により他の表示範囲よりも明るく表示させることを特徴とし、請求項１の発明の作用に加えて、表示手段の画面上で複数の撮像手段の映像から車両の広範囲の周辺状況を同時に視認することができるとともに、危険度合いの高い周辺状況を撮像した撮像手段の表示範囲が明るく強調して表示されるために障害物の視認性が向上し、安全性の向上が図れる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、少なくとも車両の前方及び後方の両端部にそれぞれ撮像手段が設置されたことを特徴とし、請求項３の発明の作用に加えて、死角となり易い車両のコーナ部分の周辺状況を撮像することでさらに安全性の向上が図れる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、少なくとも車両の前方及び後方の両端部にそれぞれ距離検出手段が設置されたことを特徴とし、請求項４の発明の作用に加えて、死角となり易い車両のコーナ部分で障害物の位置を検出するため、さらに安全性の向上が図れる。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、距離検出手段が、車両後方の障害物までの距離が検出可能な位置に設置されるとともに、撮像手段は、車両後方が撮像可能な位置に設置されたことを特徴とし、請求項１の発明の作用に加えて、運転者から見づらい車両の後方で障害物の位置を検出するとともに車両後方を撮像手段で撮像するため、障害物の視認性がさらに向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、図１〜図６を参照して本発明の実施形態１を詳細に説明する。
【００１３】
図２に示すように車両（自動車）Ｑ１の後部のバンパに６個の超音波センサ１１〜１６が設置されている。これらの超音波センサ１１〜１６は従来周知の送波／受波兼用型であって、図１に示すように超音波センサ制御回路２により動作制御されて車両後方の障害物までの距離を検出する。また、超音波センサ制御回路２は、各超音波センサ１１〜１６に超音波の送波を指示する信号を送り、超音波センサ１１〜１６の受波信号を読み取って反射波の信号成分を検出し、超音波の送波開始から反射波を受波するまでの経過時間を測定することで超音波センサ１１〜１６から障害物までの距離を算出する。
【００１４】
また、図１に示すように超音波センサ制御回路２にはブザー３並びにシフト位置センサ４が接続されている。このシフト位置センサ４は従来周知の構成を有し、車両が備えるトランスミッションのシフトレバーの位置、例えばＰ（パーキング）、Ｒ（リバース）、Ｎ（ニュートラル）、Ｄ（ドライブ）、２（２速）、１（１速）の何れの位置にシフトレバーが位置しているかを検出するものであって、検出したシフト位置を表す信号（以下、「シフト位置検出信号」という）を超音波センサ制御回路２に出力している。
【００１５】
一方、超音波センサ制御回路２では、シフト位置センサ４から送られてくるシフト位置検出信号がＮ（ニュートラル）又はＲ（リバース）のシフト位置を示す場合にのみ超音波センサ１１〜１６を動作させ、Ｐ（パーキング）やＤ（ドライブ）等のシフト位置を示すシフト位置検出信号が送られてきている場合には超音波センサ１１〜１６を停止させる。すなわち、通常車両が後方へ動く可能性があるのはシフトレバーがＮ（ニュートラル）又はＲ（リバース）に位置している場合だけであるから、それ以外の場合に超音波センサ１１〜１６を停止させることでバッテリの不要な電力消費を防ぐことができる。なお、本実施形態ではシフト位置センサ４によってオートマチックトランスミッションのシフトレバーの位置を検出する場合を例示したが、マニュアルトランスミッションのシフトレバーの位置を検出する場合、あるいはそれ以外の方式であっても、車両が後退可能な状態を検出する検出手段を設けて超音波センサ１１〜１６の動作を制御するようにすれば、同様の作用効果を奏する。
【００１６】
また本実施形態では、図２に示すように車両後部のルーフ近傍に車両の後方を撮像するＣＣＤカメラ５が設置され、このＣＣＤカメラ５の映像信号が表示制御回路６に入力されている。また、表示制御回路６には表示器７が接続されており、この表示器７は従来周知のカーナビゲーションシステム（図示せず）を構成する液晶ディスプレイ装置、あるいはカーＴＶ用の液晶モニタ装置として用いられるものである。而して、表示制御回路６は表示器７の画面に通常表示されているナビゲーション情報やＴＶ映像等と切り換えて、ＣＣＤカメラ５で撮像した映像を表示器７の画面全体あるいは画面の一部に形成される子画面に表示させるように表示器７を制御している。なお、本実施形態においては、超音波センサ制御回路２と表示制御回路６とで制御手段を構成している。
【００１７】
ここで、図３にはＣＣＤカメラ５で撮像された画面領域と、車両の輪郭を基準に測定した距離並びに車両の中心線からの角度の座標軸を図示し、同じく図４には上記座標軸上にＣＣＤカメラ５で撮像された画面領域と、超音波センサ１１〜１６の検出エリアとの関係を図示してある。車両後部の両端近傍に設置されている２個の超音波センサ１１，１６の検出領域は、測距可能な距離が６０ｃｍで中心角度が６０°の開きを有する領域Ｍ１，Ｍ６（図４参照）であり、それ以外の４個の超音波センサ１２〜１５の検出領域は、測距可能な距離が１２０ｃｍで中心角度が約３０°の開きを有する領域Ｍ２〜Ｍ５であって、ＣＣＤカメラ５の撮像可能な全領域がカバーできるように超音波センサ１１〜１６が配置してある。
【００１８】
したがって、例えば超音波センサ１２にて距離約８０ｃｍの位置に障害物が検出されたとすると、超音波センサ制御回路２においては、図４に示す超音波センサ１２の検出領域Ｍ２内のＡ１の領域に障害物が存在すると特定できる。すなわち、本実施形態では超音波センサ１１〜１６と超音波センサ制御回路２とによって、障害物の位置を検出する位置検出手段を構成している。
【００１９】
また、超音波センサ制御回路２では上述のようにして検出された障害物の位置情報を各超音波センサ１１〜１６の検出距離情報とともに表示制御回路６へ送る。そして表示制御回路６では、超音波センサ１１〜１６の位置と超音波センサ制御回路２から送られてきた距離情報とに基づいて障害物が存在すると特定された領域Ａ１に該当する表示領域を判定し、図５に示すように該当する表示領域Ｎ１以外の表示領域Ｎ２〜Ｎ８の明度を暗くして該当する表示領域Ｎ１を強調して表示する。なお、本実施形態では、表示器７の画面を予め８つの表示領域Ｎ１〜Ｎ８に分割して強調する領域を規定している。また、複数の超音波センサ１１…で同時に障害物が検出された場合には、各超音波センサ１１…で検出された障害物までの距離を比較し、その距離値が最も小さい値を示す超音波センサ１１…で検出された障害物が車両に最も接近しており危険であると考えられるため、最短距離で検知した障害物の位置が含まれる表示領域Ｎ１…を強調して表示する。また、同時に同じ距離に複数の障害物が検出された場合は、各々の障害物の位置が含まれる複数の表示領域Ｎ１…を同時に強調して表示する。
【００２０】
次に、図６に示すタイムチャートを参照して本実施形態の動作を詳細に説明する。超音波センサ制御回路２では、各超音波センサ１１〜１６の検出距離値が予め設定されたしきい値（上限値）Ｌmax（例えば、９０ｃｍ）よりも大きい場合（時刻ｔ＝０〜ｔ＝ｔ０の間）には、表示制御回路６に対して超音波センサ１１…の検出距離情報を出力せず、またブザー３も鳴動させない（図６（ａ）及び（ｃ）参照）。このため、上記時刻ｔ＝０〜ｔ＝ｔ０の間には障害物への衝突の危険度が低くカメラの撮像可能範囲を超える場合があるので、表示制御回路６はＣＣＤカメラ５で撮像した映像を表示器７の画面に表示させない（図６（ｂ）参照）。そして、車両と障害物との距離が縮まって例えば超音波センサ１１の検出距離値が上限値Ｌmaxを下回ったとき（時刻ｔ＝ｔ０）、超音波センサ制御回路２はブザーを断続的に鳴動させて運転者に警報を発するとともに（図６（ｃ）参照）、表示制御回路６に対して上限値Ｌmaxを下回った検出距離値の情報を出力する。この検出距離情報を受け取った表示制御回路６では、表示器７を制御してＣＣＤカメラ５で撮像された映像を画面上に表示させる。このとき、上述したように８つに分割された表示領域Ｎ１〜Ｎ８の中で障害物が存在する表示領域（例えば、Ｎ１）の明度を他よりも明るくすることで強調して表示する（図５参照）。このように危険度合いの高い障害物の位置が表示器７の画面上で強調して表示されるため、運転者による障害物の視認性が向上し、安全性の向上が図れる。
【００２１】
また、車両と障害物との距離がさらに縮まって超音波センサ１１…の検出距離値が予め設定された下限値Ｌmin（例えば、２０ｃｍ）を下回ったとき（時刻ｔ＝ｔ１）、超音波センサ制御回路２はブザー３を連続して鳴動させることで運転者に対してさらに強い警報を発する。
【００２２】
そして、運転者が警報にしたがって車両を回避させた結果、車両と障害物との距離が広がり、超音波センサ１１の検出距離値が下限値Ｌminを上回れば（時刻ｔ＝ｔ２）、超音波センサ制御回路２はブザーの鳴動を連続から断続に切り換える。
【００２３】
また、車両と障害物との距離がさらに広がって超音波センサ１１の検出距離値が上限値Ｌmaxを上回ったとき（時刻ｔ＝ｔ３）、ブザー３の鳴動を停止するとともに表示制御回路６に対する検出距離情報の出力を停止する。一方、表示制御回路６では、超音波センサ制御回路２から検出距離情報が入力されなくなっても直ちに表示器７におけるＣＣＤカメラ５の映像表示を停止せず、予め設定されたオフディレイ時間Ｔｄの間はＣＣＤカメラ５の映像表示を継続し、オフディレイ時間Ｔｄの経過後にＣＣＤカメラ５の映像表示を停止して表示器７の画面をナビゲーション情報の表示等に切り換えるか、あるいは表示器７をオフする。なお、オフディレイ時間Ｔｄ内に超音波センサ制御回路２から再度検出距離情報が入力されれば、オフディレイ時間Ｔｄの時限を初期化してＣＣＤカメラ５の映像表示を継続する。
【００２４】
このようにオフディレイ時間Ｔｄを設けたことにより、車両と障害物との距離が上限値Ｌmaxの近傍で変化した場合に表示器７の表示画面が点いたり消えたりするチャタリング動作を防止することができる。なお、このオフディレイ時間Ｔｄ内では、検出距離値が超音波センサ１１…の検出領域外となって表示器７の画面上に障害物が存在しない場合が生じる可能性があるが、そのときは表示制御回路６により強調表示を行わずに画面全面を均一の明度で表示するようにすればよい。
【００２５】
このように本実施形態では、障害物が所定のしきい値（上限値Ｌmax）よりも近い距離にあるときにのみ、ＣＣＤカメラ５で撮像された映像が表示制御回路６によって表示器７の画面に表示されるため、遠い距離にあって衝突の可能性が低い障害物の映像が不要に表示されることが無く、また、壁のように映像から距離が分かりづらい障害物に対して上限値Ｌmaxよりも近い距離にある場合だけ映像が表示されることから、運転者が車両周辺の状況を的確に視認することができるという利点がある。しかも、超音波センサ１１…及び超音波センサ制御回路２による検出結果と障害物までの実際の距離とを比べることによって、超音波センサ１１…の汚れの付着や目詰まりなどによる検出能力の低下を容易に発見することができ、さらに超音波センサ１１…の清掃等を行なっても検出能力が低下したままであれば、正常動作ではないために故障や断線等の他の原因で異常状態にあるということが直感的に判断でき、出荷検査時の動作試験の効率化や実使用時のメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００２６】
尚、本実施形態では車両の後部にのみ超音波センサ１１…及びＣＣＤカメラ５を設置しているが、車両の前部にも同様に超音波センサ及びＣＣＤカメラを設置し、シフト位置センサ４で検出するシフト位置に応じて、Ｄ（ドライブ），２（２速），１（１速）又はＮ（ニュートラル）の場合には前方の超音波センサのみを動作させ、Ｒ（リバース）の場合には前部及び後部の全ての超音波センサ１１…を動作させるとともに、Ｐ（パーキング）の場合には全ての超音波センサ１１を停止させて、車両の前後における障害物の監視を行うようにしてもよい。
【００２７】
（実施形態２）
以下、図７〜図１７を参照して本発明の実施形態２を説明する。但し、本実施形態の基本的な構成並びに動作は実施形態１と共通するので、共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本実施形態においては、図８（ａ）（ｂ）に示すように車両Ｑ２の前部及び後部の各バンパにおける両コーナ部分にそれぞれＣＣＤカメラ５１〜５４と、２個を１組とする超音波センサ１11，１12、１21，１22、１31，１32、１41，１42とがＣＣＤカメラ５１…を上方にして設置されている。なお、各組の一方の超音波センサ１11，１21，１31，１41は送波／受波兼用型であり、他方の超音波センサ１12，１22，１32，１42は受波専用型であって、互いに距離Ｌｓを隔てて同一平面上に配置されている。
【００２９】
超音波センサ１11，１12、…と障害物との位置関係は、図９に示すパラメータを用いて表現される。すなわち、Ｈは超音波センサ１11，１12の平面であり、超音波センサ１11，１12において超音波を送波／受波する開口が形成される開口面である。Ｖは上記平面Ｈの法線であり、超音波センサ１11，１12において超音波を送波／受波する開口の略中心Ｏを通り、超音波センサ１11，１12の垂直二等分線を構成する。Ｌは開口の略中心Ｏから障害物までの距離であり、φは法線Ｖと障害物とのなす角である。
【００３０】
ここで、超音波センサ１11，１12、…及び超音波センサ制御回路２により車両から障害物までの距離と位置を検出する手順について説明する。なお、以下の説明では超音波センサ１11，１12の組について説明するが、他の組も全く同様の動作を行うために説明は省略する。
【００３１】
それぞれの超音波センサ１11，１12は距離Ｌｓを隔てて同一平面上に配置される。超音波センサ１11には、図１２（ａ）に示すように、超音波センサ制御回路２によって送波信号（パルス波形の信号）が印加され、送波信号がＨレベルである間に超音波を送波するようになっている。送波信号がＬレベルになった後も超音波センサ１11を構成する超音波振動子の振動が停止するまでに所定の時間を要するために残響現象が生じ、超音波信号がしばらく放射され続ける（図１２（ｂ）参照）。
【００３２】
なお、図１２（ｄ）は超音波センサ１12の受波信号であり、その中で左側の信号（時間的に先に受波する信号）は超音波センサ１11の送波信号を直接受波した波形であり、右側の信号（時間的に後から受波する信号）は障害物からの反射波を示している。また、図１２R>２（ｂ）及び（ｄ）に示す受波信号は超音波振動子の振動波形（約４０KHz）の包絡線を示しており、その振幅が一定のレベル以上である場合にＬレベルになり、一定レベル以下である場合にＨレベルになるように整形される（図１２（ｃ）及び（ｅ）参照）。超音波センサ１11及び１12では、これら整形された信号（以下、「整形信号」という）ａ及びｂのＨレベルからＬレベルへの立ち下がりを検出することで、受波された信号が反射波であることを認識するようになっている。
【００３３】
超音波センサ１11から放射された超音波が近接物体に当たって反射すると、図１２（ｂ）及び（ｄ）に示すように、超音波センサ１11，１12において反射波が観測されることになる。超音波は空気中を音速ｃ（＝３４０ｍ／ｓ程度）で移動するので、近接物体までの距離は超音波の送波開始から反射波の受信までの時間を測定することで計算することが可能になる。
【００３４】
反射波が超音波センサ１11，１12で受波される時間は、それぞれの超音波センサ１11，１12が離れて配置されているため、近接物体の位置によって変わる。例えば、超音波センサ１11，１12が配置されている法線Ｖよりも近接物体が超音波センサ１11側に位置していれば、図１３（ｃ）に示すように超音波センサ１11が先に反射波を受波し（ｔａ＜ｔｂ）、超音波センサ１12側に位置していれば、図１３（ｄ）に示すように超音波センサ１12が先に反射波を受波する（ｔｂ＜ｔａ）。すなわち、図１０及び図１１に示すように超音波センサ１11から超音波が送波されてから超音波センサ１11，１12が反射波を受信するまでの時間ｔａ，ｔｂを測定することにより、法線Ｖと近接物体との角度φ及び開口の略中心Ｏから障害物までの距離Ｌ（＝ｔｂ×ｃ／２）を計算することができる。
【００３５】
ただし、超音波センサ１11の残響により、超音波を送波してからしばらくの間は反射波を受波することができない。したがって、例えば、図１３（ｂ）に示すように反射波の検出タイミングによっては、残響時間以内に反射波が受波されるような距離に障害物が存在すると、超音波センサ１12でしか反射波が観測されない。この場合は、角度φの計算は行わず、距離Ｌの情報しか得られないので角度φは０であると近似する。
【００３６】
以上のように、２個１組の超音波センサ１11，１12により、近接物体（障害物）までの距離Ｌと角度φとが求められる。上述の手続により車両に取り付けられた全ての超音波センサ１11，１12、…から得られる情報から車両の周囲に存在する障害物が検出されるのである。
【００３７】
なお、超音波センサ制御回路２ではシフト位置センサ４から送られてくるシフト位置検出信号がＤ（ドライブ），２（２速），１（１速）又はＮ（ニュートラル）のシフト位置を示す場合には前方の超音波センサ１11，１12及び１21，１22のみを動作させ、Ｒ（リバース）の場合には前部及び後部の全ての超音波センサ１11…を動作させるとともに、Ｐ（パーキング）の場合には全ての超音波センサ１11を停止させる。
【００３８】
ここで、図１４にはＣＣＤカメラ５１〜５４で撮像された画面領域と、超音波センサ１11，１12、…の中心を基準に測定した距離並びに角度の座標軸を図示し、同じく図１５には上記座標軸上にＣＣＤカメラ５１…で撮像された画面領域と、超音波センサ１11，１12、…の検出エリアとの関係を図示してある。各超音波センサ１11，１12、…は、測距可能な距離が８０ｃｍで中心角度が１２０°の開きを有し、各組の超音波センサ１11，１12、…間の距離Ｌｓを３ｃｍとし、各組における互いの超音波センサ１11，１12、…の検出領域Ｍ11，Ｍ12が重なる部分が障害物までの距離と角度の検出可能領域となることから、この検出可能領域が各ＣＣＤカメラ５１…の撮像可能領域全体をカバーするように車両に配置されている（図１５参照）。
【００３９】
したがって、例えば左前方のコーナ部に設置されている超音波センサ１11，１12にて距離約４５ｃｍ、角度が３０°の位置に障害物を検出したとすると、超音波センサ制御回路２においては、図１５に示す超音波センサ１11，１12の検出領域内のＡ２の領域に障害物が存在すると特定できる。
【００４０】
また、超音波センサ制御回路２では、実施形態１と同様に各超音波センサ１11，１12、…の組で検出された障害物の位置情報を表示制御回路６へ送る。そして表示制御回路６では、超音波センサ制御回路２から送られてきた位置情報に基づいて障害物が存在すると特定された領域Ａ２に該当する表示領域を判定し、図１６に示すように該当する表示領域Ｎ５以外の表示領域Ｎ１〜Ｎ４，Ｎ６〜Ｎ８の明度を暗くして該当する表示領域Ｎ５を強調して表示する。なお、本実施形態でも実施形態１と同様に、表示器７の画面を予め８つの表示領域Ｎ１〜Ｎ８に分割して強調する領域を規定している。
【００４１】
また、本実施形態では、図１７に示すように表示器７の画面を４つに分割して各領域Ｗ１〜Ｗ４を４台のＣＣＤカメラ５１〜５４にそれぞれ割り当てて各ＣＣＤカメラ５１…で撮像された映像を表示するように表示制御回路６が表示器７を制御する。ここで、複数組の超音波センサ１11，１12、…で同時に所定の上限値Ｌmax（例えば、５０ｃｍ）を下回る距離で障害物が検出された場合には、各超音波センサ１11，１12…、で検出された障害物までの距離を比較し、その距離値が最も小さい値を示す超音波センサ１11，１12、…で検出された障害物が車両に最も接近しており危険であると考えられるため、その超音波センサ１11，１12、…の検出領域を撮像するＣＣＤカメラ５１…の映像を強調して表示する。
【００４２】
例えば、図１７に示すように左前と右後のコーナ部における超音波センサ１11，１12及び１41，１42の検出距離が上限値Ｌmaxを下回り且つ左前のコーナ部における超音波センサ１11，１12の検出距離の方が右後のコーナ部における超音波センサ１41，１42の検出距離よりも近い場合には、表示制御回路６が左前のコーナ部に設置されているＣＣＤカメラ５１の撮像画像を表示する領域Ｗ１の画面枠の色を異ならせて明るく表示し、右後のコーナ部に設置されているＣＣＤカメラ５４の撮像画像を表示する領域Ｗ４を全体的に明度を下げて表示するとともに、それ以外のコーナ部に設置されているＣＣＤカメラ５２，５３の撮像画像を表示しないようにして、最も危険であると思われる左前のコーナ部のＣＣＤカメラ５１で撮像された映像を強調して表示している。但し、表示制御回路６は、実施形態１と同様に強調表示された領域Ｗ１内において、最短距離で検知した障害物の位置が含まれる表示領域Ｎ５を強調して表示する。また、同時に同じ距離に複数の障害物が検出された場合は、各々の障害物が撮像される領域Ｗ１…を同時に強調して表示する。
【００４３】
而して、表示器７の画面上で複数のＣＣＤカメラ５１〜５４で撮像した各映像から、車両の広範囲の周辺状況を同時に視認することができるとともに、危険度合いの高い周辺状況を撮像したＣＣＤカメラ５１…の映像の表示範囲が明るく強調して表示されるために障害物の視認性が向上し、特に、死角となり易い車両のコーナ部分で障害物の位置を検出するため、さらに安全性の向上が図れるという利点がある。
【００４４】
次に、図６に示すタイムチャートを参照して本実施形態の動作を簡単に説明する。超音波センサ制御回路２では、各組の超音波センサ１11，１12、…の検出距離値が上記上限値Ｌmaxよりも大きい場合（時刻ｔ＝０〜ｔ＝ｔ０の間）には、表示制御回路６に対して超音波センサ１11…の検出距離情報を出力せず、またブザー３も鳴動させず、表示制御回路６ではＣＣＤカメラ５１〜５４で撮像した映像を表示器７の画面に表示させない。そして、車両と障害物との距離が縮まって超音波センサ１11，１12、…の検出距離値が上限値Ｌmaxを下回ったとき（時刻ｔ＝ｔ０）、超音波センサ制御回路２はブザーを断続的に鳴動させて運転者に警報を発するとともに、表示制御回路６に対して上限値Ｌmaxを下回った検出距離値の情報を出力する。この検出距離情報を受け取った表示制御回路６では、表示器７を制御して上限値Ｌmaxを下回ったコーナ部に設置されているＣＣＤカメラ５１…で撮像された映像を画面上の対応する領域Ｗ１…に表示させる。このとき、実施形態１と同様に各領域Ｗ１…内を８つに分割した表示領域Ｎ１〜Ｎ８の中で障害物が存在する表示領域（例えば、Ｎ５）の明度を他よりも明るくすることで強調して表示する（図１７参照）。
【００４５】
また、車両と障害物との距離がさらに縮まって超音波センサ１11，１12、…の検出距離値が予め設定された下限値Ｌmin（例えば、２０ｃｍ）を下回ったとき（時刻ｔ＝ｔ１）、超音波センサ制御回路２はブザー３を連続して鳴動させることで運転者に対してさらに強い警報を発する。
【００４６】
そして、運転者が警報にしたがって車両を回避させた結果、車両と障害物との距離が広がり、超音波センサ１11，１12、…の検出距離値が下限値Ｌminを上回れば（時刻ｔ＝ｔ２）、超音波センサ制御回路２はブザーの鳴動を連続から断続に切り換える。
【００４７】
また、車両と障害物との距離がさらに広がって超音波センサ１11，１12、…の検出距離値が上限値Ｌmaxを上回ったとき（時刻ｔ＝ｔ３）、ブザー３の鳴動を停止するとともに表示制御回路６に対する検出距離情報の出力を停止する。一方、表示制御回路６では、超音波センサ制御回路２から検出距離情報が入力されなくなってからオフディレイ時間Ｔｄの経過後にＣＣＤカメラ５１…の映像表示を停止して表示器７の画面をナビゲーション情報の表示等に切り換えるか、あるいは表示器７をオフする。なお、オフディレイ時間Ｔｄ内に超音波センサ制御回路２から再度検出距離情報が入力されれば、オフディレイ時間Ｔｄの時限を初期化してＣＣＤカメラ５１…の映像表示を継続する。なお、このオフディレイ時間Ｔｄ内では、検出された障害物が表示器７の表示可能範囲を超えている場合や、超音波センサ１11，１12、…の検出可能領域内に障害物を検出しない場合があるが、そのときは表示制御回路６により強調表示を行わず、その該当するコーナ部に対応する領域Ｗ１…全体を均一の明度で表示する。また、他のコーナ部における超音波センサ１11，１12、…の検出距離の方が近い場合には、そのコーナ部に設置されたＣＣＤカメラ５１…で撮像された映像を強調して表示する。
【００４８】
このように本実施形態では、障害物が所定のしきい値（上限値Ｌmax）よりも近い距離にあるときにのみ、その障害物が存在する領域を撮像するＣＣＤカメラ５１…の映像が表示制御回路６によって表示器７の画面に表示されるとともに、危険度合いの高い障害物の位置が画面内でさらに強調して表示されるため、実施形態１よりもさらに障害物の視認性が向上し、安全性の向上が図れる。さらに、位置検出手段（超音波センサ１11…及び超音波センサ制御回路２）による障害物位置の検出結果と表示画面の画面表示を比較することにより、汚れの付着や目詰まりなどによる位置検出手段の検出能力の低下が発生していれば、検出結果に基づいて強調表示される領域と実際の障害物の表示位置が異なるため、利用者は位置検出手段の能力低下を容易に発見することができ、超音波センサ１11…の清掃等を行なっても検出能力が低下した状態であれば、正常動作ではないために故障や断線等の他の原因で異常状態にあるということを直感的に判断でき、出荷検査時の動作試験の効率化や実使用時のメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００４９】
なお、上述した本実施形態では、撮像手段としてＣＣＤカメラ５を用いているが、可視光領域だけではなく赤外線領域まで撮像可能なものを用いて夜間など暗い状態での視認性を向上させることも可能である。さらに、表示器７の画面上で障害物位置の強調表示方法として、他の部分よりも明るく表示する形態を例示したが、該当する領域を線で囲って表示したりしても良い。また、検知した障害物の位置までの距離を数値で表示したり、座標軸をＣＣＤカメラ５の画像の上に重ねて予め表示しておき、座標軸内部の該当する領域を点滅させたり他の色を重ね塗りして点滅させるなどしても良い。
【００５０】
また、表示器７としてはフロントパネルに搭載されたナビゲーションシステム用やカーＴＶ用のモニタ装置を用いているが、フロントガラス上に画像を投影する方式のディスプレイ装置や、ヘルメットあるいは眼鏡の視野内に画面を形成するヘッドアップディスプレイ装置を表示器として用いても良い。さらに、車両後部に設置した表示器をバックミラーを介して見ることにより後部の映像を確認することができるようにしたり、バックミラーに直接表示したり、その周辺に表示器を設けるなどしてバックミラーで後部を確認する動作を妨げないようにしながら後部の映像を確認できるようにしても良い。
【００５１】
ここで、本実施形態では特に、表示の形態として４つのコーナ部に設置された各ＣＣＤカメラ５１〜５４の映像を１つの表示器７の画面を４分割して表示する例を示したが、各ＣＣＤカメラ５１〜５４の映像を表示する為の専用の表示器を設けて、各ＣＣＤカメラ５１〜５４毎の表示器を運転者が各コーナを見たときの視線上に位置するように分割して配置しても良い。
【００５２】
ところで、超音波センサ１１…による障害物までの距離検出に連動せず、単にＣＣＤカメラ５の映像を表示する動作モードに移行する為のスイッチを設けて、運転者の要望に合わせて表示器７の画面表示の形態を切り換えるようにして、車両周辺障害物監視装置の機能選択ができるようにしても良い。さらに車両の側方を監視するための撮像手段と距離検出手段を設けて車両の全周囲を監視することも可能である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、車両に設置されて車両周辺の障害物までの距離を検出する距離検出手段と、距離検出手段で検出する障害物までの距離から障害物の位置を検出する位置検出手段と、車両に設置されて車両周辺を撮像する撮像手段と、撮像手段で撮像した映像を表示して車両周辺の状況を運転者に視認させる表示手段と、距離検出手段によって検出される障害物までの距離が所定のしきい値よりも近くなった場合に撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させる制御手段とを備えた車両周辺障害物監視装置であって、距離検出手段は、超音波を送波及び受波する超音波センサと、超音波を受波する超音波センサと、音による警報を発するブザーとを具備し、一方の超音波センサから送波された超音波が障害物で反射して各超音波センサで受波されるまでの時間に基づいて当該障害物までの距離を検出し、位置検出手段は、所定の距離を隔てて配置された前記２つの超音波センサを具備し、一方の超音波センサから送波された超音波が障害物で反射して２つの超音波センサで受波されたときに各超音波センサにおける受波の時間差に基づいて障害物の位置を検出してなり、制御手段は、位置検出手段の検出結果に基づいて撮像手段の撮像領域内における障害物の存否を判断し撮像領域内に障害物が存在する場合には表示手段における画面上で障害物が表示されるべき領域を算定するとともに算定された表示画面の該当領域を表示手段により強調して表示させ且つブザーを鳴動して警報を発し、さらに撮像領域内に存在していた障害物が撮像領域内に存在しなくなった時点でブザーの鳴動を停止するとともに当該時点から所定のオフディレイ時間が経過するまでは撮像手段で撮像した映像を表示手段に表示させ続けるので、障害物が所定のしきい値よりも近い距離にあるときにのみ撮像手段で撮像された映像が表示手段の画面に表示されるため、遠い距離にあって衝突の可能性が低い障害物の映像が不要に表示されることが無く、また、壁のように映像からは距離が分かりづらい障害物に対して所定のしきい値よりも近い距離にある場合だけ映像が表示されることから、運転者が車両周辺の状況を的確に視認することができるという効果がある。しかも、距離検出手段による検出結果と障害物までの実際の距離とを比べることによって、汚れの付着や目詰まりなどによる距離検出手段の検出能力の低下を容易に発見することができ、さらに距離検出手段の清掃等を行なっても検出能力が低下したままであれば、正常動作ではないために故障や断線等の他の原因で異常状態にあるということが直感的に判断でき、出荷検査時の動作試験の効率化や実使用時のメンテナンス性の向上を図ることができるという効果がある。また、危険度合いの高い障害物の位置が表示手段の画面上で強調して表示されるため、障害物の視認性が向上し、安全性の向上が図れるという効果がある。さらに、位置検出手段による障害物位置の検出結果と表示画面の画面表示を比較することにより、汚れの付着や目詰まりなどによる位置検出手段の検出能力の低下が発生していれば、検出結果に基づいて強調表示される領域と実際の障害物の表示位置が異なるため、利用者は位置検出手段の能力低下を容易に発見することができ、位置検出手段の清掃等を行なっても検出能力が低下した状態であれば、正常動作ではないために故障や断線等の他の原因で異常状態にあるということを直感的に判断でき、出荷検査時の動作試験の効率化や実使用時のメンテナンス性の向上を図ることができ、しかも、車両と障害物との距離がしきい値の近傍で変化した場合に表示手段の画面表示が点いたり消えたりするチャタリング動作を防止することができるという効果がある。
【００５４】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、それぞれ異なる撮像領域を有する複数の撮像手段が車両に設置され、制御手段は、表示手段の表示画面を分割して複数の撮像手段の映像を各々独立して適宜表示させるとともに、位置検出手段によって検出された障害物の位置に対応する各撮像手段毎の表示範囲を表示手段により他の表示範囲よりも明るく表示させるので、請求項１の発明の効果に加えて、表示手段の画面上で複数の撮像手段の映像から車両の広範囲の周辺状況を同時に視認することができるとともに、危険度合いの高い周辺状況を撮像した撮像手段の表示範囲が明るく強調して表示されるために障害物の視認性が向上し、安全性の向上が図れるという効果がある。
【００５５】
請求項４の発明は、請求項３の発明において、少なくとも車両の前方及び後方の両端部にそれぞれ撮像手段が設置されたので、請求項３の発明の効果に加えて、死角となり易い車両のコーナ部分の周辺状況を撮像することでさらに安全性の向上が図れるという効果がある。
【００５６】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、少なくとも車両の前方及び後方の両端部にそれぞれ距離検出手段が設置されたので、請求項４の発明の効果に加えて、死角となり易い車両のコーナ部分で障害物の位置を検出するため、さらに安全性の向上が図れるという効果がある。
【００５７】
請求項６の発明は、請求項１の発明において、距離検出手段が、車両後方の障害物までの距離が検出可能な位置に設置されるとともに、撮像手段は、車両後方が撮像可能な位置に設置されたので、請求項１の発明の効果に加えて、運転者から見づらい車両の後方で障害物の位置を検出するとともに車両後方を撮像手段で撮像するため、障害物の視認性がさらに向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１を示すブロック図である。
【図２】  同上における超音波センサ及びＣＣＤカメラの車両への設置箇所を説明する説明図である。
【図３】  同上の動作説明図である。
【図４】  同上の動作説明図である。
【図５】  同上の動作説明図である。
【図６】  同上の動作説明用のタイムチャートである。
【図７】  本発明の実施形態２を示すブロック図である。
【図８】  （ａ）及び（ｂ）は同上における超音波センサ及びＣＣＤカメラの車両への設置箇所を説明する説明図である。
【図９】  同上における超音波センサと障害物との位置関係を表示するパラメータの説明図である。
【図１０】  同上における障害物の位置を検出する過程の説明図である。
【図１１】  同上における障害物の位置を検出する過程の説明図である。
【図１２】  同上における超音波センサの送受波信号のタイムチャートである。
【図１３】  同上における超音波センサの送受波信号を整形した整形信号のタイムチャートである。
【図１４】  同上の動作説明図である。
【図１５】  同上の動作説明図である。
【図１６】  同上の動作説明図である。
【図１７】  同上の動作説明図である。
【符号の説明】
１１〜１６  超音波センサ
２  超音波センサ制御回路
５  ＣＣＤカメラ
６  表示制御回路
７  表示器
【図１】
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【図２】
0003855552.tif 000003
【図３】
0003855552.tif 000004
【図４】
0003855552.tif 000005
【図５】
0003855552.tif 000006
【図６】
0003855552.tif 000007
【図７】
0003855552.tif 000008
【図８】
0003855552.tif 000009
【図９】
0003855552.tif 000010
【図１０】
0003855552.tif 000011
【図１１】
0003855552.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003855552.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003855552.tif 000016
【図１６】
0003855552.tif 000017
【図１７】
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