(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被撮像物からの反射光を集光して周囲の反射像を映し出す凸面鏡、及びこの凸面鏡による反射像を撮像して画像信号を出力する撮像手段から成り車両の車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる１個の全方位視覚センサと、
前記全方位視覚センサによる画像信号が入力されて全方位画像を形成する画像入力部と、
前記全方位画像を仮想的な円筒に投影して成る円筒投影画像に変換処理して車両後方の画像を選択する画像変換部と、
前記画像変換部により選択された画像を表示する表示部と、
トランスミッションのシフトレバーの位置を検出して検出した位置に応じた信号を出力するシフトレバーセンサとを備え、
前記画像変換部が、前記シフトレバーセンサの出力信号に基づく前記シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせから車両の前進または後退とターンスイッチの右または左への切り換えを検出し、検出結果に応じて選択範囲を可変することを特徴とする車両用モニタ装置。
【請求項２】
前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする所定範囲の後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち右後方を中心とする画像のみを選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち左後方を中心とする画像のみを選択することを特徴とする請求項１に記載の車両用モニタ装置。
【請求項３】
前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角での右後方を中心とする右後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角で左後方を中心とする左後方画像を選択することを特徴とする請求項１に記載の車両用モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両周囲、特に車両後方の画像を表示する車両用モニタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
車両の周囲の状況をモニタするモニタ装置として、例えばＣＣＤカメラ等から成る撮像手段に広角レンズを装着したものを、車両の適当な箇所に取付けることが従来より考えられている。
【０００３】
このとき、広角レンズとして魚眼レンズを用いた場合、得られた画像は歪みが非常に大きいため、そのような歪みの大きい画像を表示手段のモニタ画面に表示しても、自車とその周囲との距離や位置関係を明確に把握することは困難である。
【０００４】
また、広角レンズの視野角は制限されているため、１台の撮像手段では車両の全周囲をカバーすることはできず、車両の全周囲をカバーするには複数台の撮像手段を搭載しなければならない。
【０００５】
更に、車両の後方を中心とした範囲だけをモニタする場合であっても、せいぜい１２０゜程度の視野角では、ドライバの死角となる右後方や左後方をモニタすることは困難であるため、従来のモニタ装置では車両の後退時や右左折時における安全補助用として不十分である。
【０００６】
この発明が解決しようとする課題は、歪みの少ない十分な視野範囲の後方画像が得られるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明は、被撮像物からの反射光を集光して周囲の反射像を映し出す凸面鏡、及びこの凸面鏡による反射像を撮像して画像信号を出力する撮像手段から成り車両の車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる１個の全方位視覚センサと、前記全方位視覚センサによる画像信号が入力されて全方位画像を形成する画像入力部と、前記全方位画像を仮想的な円筒に投影して成る円筒投影画像に変換処理して車両後方の画像を選択する画像変換部と、前記画像変換部により選択された画像を表示する表示部と、トランスミッションのシフトレバーの位置を検出して検出した位置に応じた信号を出力するシフトレバーセンサとを備え、前記画像変換部が、前記シフトレバーセンサの出力信号に基づく前記シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせから車両の前進または後退とターンスイッチの右または左への切り換えを検出し、検出結果に応じて選択範囲を可変することを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる１個の全方位視覚センサによる画像信号から、画像入力部によって全方位画像が形成され、画像変換部によりこの全方位画像が円筒投影画像に変換されて車両後方の画像が選択され、選択された画像が表示部により表示される。そのため、１個の全方位視覚センサにより得られる全方位画像を円筒投影画像に変換することで、歪みの少ない画像を得ることができ、複数のセンサを設けることなく１個の全方位視覚センサで済み、簡単な構成により自車とその周囲との距離や位置関係を明確に把握することが可能になり、しかも画像変換部による円筒投影画像からの選択範囲が、シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせに応じて可変されるため、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像を表示することができ、ターン時の安全補助として効果的である。
【００１１】
更に、本発明は、前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする所定範囲の後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち右後方を中心とする画像のみを選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像のうち左後方を中心とする画像のみを選択することを特徴としている。
【００１２】
このようにすれば、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像だけを表示することができ、表示画像に基づいて死角範囲の安全確認を容易に行うことが可能になる。
【００１３】
また、本発明は、前記画像変換部が、後退状態で前記ターンスイッチのオフを検出したときに後方を中心とする後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの右への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角での右後方を中心とする右後方画像を選択し、前進状態における前記ターンスイッチの左への切り換えを検出したときに前記後方画像とほぼ同じ視野角で左後方を中心とする左後方画像を選択することを特徴としている。
【００１４】
こうすることで、画像変換部が選択する範囲の視野角は一定のまま変えずに、シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせに応じて選択範囲の中心方向が可変される。そのため、シフトレバーやターンスイッチを切り換えても、表示部に表示される画像は撮像手段の撮像方向を単に可変したのと同じで横に伸びたり縮んだりすることがなく、ドライバに対して全く違和感のないモニタ画像を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
この発明の第１の実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。ただし、図１はブロック図、図２は一部の断面図、図３ないし図５は動作説明図である。
【００１８】
全体構成を示す図１において、１は車室内のリヤウィンドの上部近辺に取り付けられて車両に搭載される全方位視覚センサ、２は全方位視覚センサ１による画像信号が入力されて全方位画像を形成する画像入力部、３は画像入力部２による全方位画像を円筒投影画像に変換処理して車両後方の画像を選択する画像変換部、４は表示部であり、例えば液晶ディスプレイ等から成り、画像変換部３により選択された車両後方の画像を表示する。このとき、表示部４として、ナビゲーションシステムを搭載している場合にはその表示手段を利用してもよい。
【００１９】
ところで、全方位視覚センサ１は、例えば図２に示すように、ケース１ａと、ケース１ａ内に収容された撮像手段１ｂと、ケース１ａの上部に連結された円筒状の透明体１ｃと、透明体１ｃの上部開口を閉塞した蓋体１ｄと、この蓋体１ｄの内側に取り付けられた凸面鏡１ｅとにより構成されている。
【００２０】
このとき、凸面鏡１ｅは球面鏡、回転放物面鏡或いは回転双曲面鏡等から成り、周囲の被撮像物からの反射光を集光して周囲の反射像を映し出す。撮像手段１ｂは、ＣＣＤカメラ等の２次元イメージセンサ、及びこの２次元イメージセンサからの信号をＮＴＳＣ、ＰＡＬ等の規格に準拠したコンポジットビデオ信号に変換処理する画像処理回路から成る。そして、凸面鏡１ｅによる反射像が撮像手段１ｂにより撮像され、コンポジットビデオ信号が画像信号として後段の画像入力部２に出力されるのである。尚、図２中の一点鎖線矢印は、撮像手段１ｂの視線を表わしている。
【００２１】
また、画像入力部２では、全方位視覚センサ１からの画像信号に基づき、例えば図３に示すような全方位画像を形成し、画像変換部３では、画像入力部２により形成された全方位画像を仮想的な円筒に投影し、これにより得られた円筒投影画像から、例えば図４に示すような車両後方１８０゜の範囲の後方画像を選択的に切り出すようになっている。
【００２２】
ところで、画像変換部３による円筒投影変換の原理について簡単に説明すると、図５に示すように、Ｚ軸のまわりに半径Ｒp の仮想的な円筒面を設定し、全方位画像の各写像点を円筒面上に投影することで可能になる。いま、図５は双曲面鏡を水平方向から見た図であり、３次元空間内の点Ｐ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）の全方位画像上での写像点をｐ（ｘ、ｙ）とし、ｐと画像中心との距離をｒとすると、点Ｐの方位角をθとして、数式１に示すような関係が成り立つ。
【００２３】
【数１】
0003732346.tif 000002
【００２４】
一方、双曲面は双曲線をＺ軸まわりに回転することで得られる２葉双曲面であり、双曲線を数式２とすると、双曲面鏡は２つの焦点（０、０、ｃ）及び（０、０、−ｃ）を持つ（但し、ｃ２＝ａ２＋ｂ２）。ここで、ａ、ｂ、ｃは双曲面のパラメータである。
【００２５】
【数２】
0003732346.tif 000003
【００２６】
そして、撮像手段１ｂ（図２参照）の撮像レンズの中心をＺ＜０側の焦点位置に設定し、３次元空間内の任意の点Ｐ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）に対する全方位画像上での写像点をｐ（ｘ、ｙ）とすれば、点Ｐと写像点ｐとの間には数式３の関係が成り立つ。尚、数式３において、ｆはカメラレンズの焦点距離である。
【００２７】
【数３】
0003732346.tif 000004
【００２８】
従って、上記した数式１及び数式３より、円筒面上の点の高さＺと方向角θを決めることにより、対応する画像座標（ｘ、ｙ）を一意的に決めることが可能になり、全方位画像を円筒投影画像に変換することができるのである。
【００２９】
このようにして得られる円筒投影画像は、図４に示すように、通常の撮像画像と同じく殆ど歪みがないため、モニタ表示されたときに非常に見やすいものとなり、自車とその周囲との距離や位置関係の把握が明確かつ容易になる。また、画像変換部３により円筒投影画像から後方を中心としてほぼ１８０゜にわたる範囲の後方画像（図４参照）を選択することで、ドライバの死角となる右後方や左後方モニタ画像が得られる。
【００３０】
従って、上記した第１の実施形態によれば、全方位視覚センサ１により得られる全方位画像を、画像変換部３によって円筒投影画像に変換することで、歪みの少ない後方画像をドライバに提供できるため、ドライバは自車とその周囲との距離や位置関係の把握を明確かつ容易に行うことができる。
【００３１】
また、円筒投影画像を選択的に表示すべき範囲を画像変換部３によって真後ろ方向を中心としてほぼ１８０゜としているため、ドライバの死角となる右後方や左後方をモニタすることが可能になる。
【００３２】
なお、画像変換部３により円筒投影画像を選択する範囲は、上記したような１８０゜に限定されるものではなく、要するにドライバの死角を含む所定の視野角範囲であればよい。
【００３３】
（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態について図６ないし図８を参照して説明する。但し、図６はブロック図、図７は動作説明図、図８は動作説明用フローチャートである。
【００３４】
図６において、図１と同一符号は同一のもの若しくは相当するものを示しており、次のような点が図１と相違している。即ち図６では、トランスミッションのシフトレバーの位置を検出して検出した位置に応じた信号を出力するシフトレバーセンサ１１を設け、このシフトレバーセンサ１１の出力信号、及びターンスイッチ１２の切換信号を画像変換部３に入力するようにし、画像変換部３では、シフトレバーセンサ１１の出力信号とターンスイッチ１２からの切換信号に基づき、後退状態でターンスイッチ１２のオフを検出したときに後方を中心とする所定範囲の後方画像（図７中の範囲▲１▼）を選択し、前進状態におけるターンスイッチ１２の右への切り換えを検出したときに後方画像のうち右後方を中心とする右後方画像（図７中の範囲▲２▼）のみを選択し、前進状態におけるターンスイッチ１２の左への切り換えを検出したときに後方画像のうち左後方を中心とする左後方画像（図７中の範囲▲３▼）のみを選択するようにしている。
【００３５】
続いて、動作について説明すると、図８に示すように、全方位視覚センサ１からの画像信号に基づき画像入力部２により全方位画像が形成され（ステップＳ１）、形成された全方位画像が画像変換部３により上記したようにして円筒投影変換され（ステップＳ２）、円筒投影変換された画像のうち真後ろ方向を中心として所定範囲の後方画像が選択されて表示部４に表示され（ステップＳ３）、その後シフトレバーセンサ１１の出力信号から自車が後退状態か否かの判定がなされる（ステップＳ４）。
【００３６】
そして、ステップＳ４の判定結果がＹＥＳであればターンスイッチ１２がオフか否かの判定がなされ（ステップＳ５）、この判定結果がＹＥＳであれば上記したステップＳ３に戻り、表示部４に後方画像が継続表示され、判定結果がＮＯであればその後スタートに戻る。
【００３７】
一方、上記したステップＳ４の判定結果がＮＯであれば、シフトレバーセンサ１１の出力信号から自車が前進状態か否かの判定がなされ（ステップＳ６）、この判定結果がＮＯであれば、シフトレバーがパーキング或いはニュートラルの位置にあると判断されるためスタートに戻り、判定結果がＹＥＳであれば、ターンスイッチ１２が右に切り換えられたか否かの判定がなされ（ステップＳ７）、この判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ３の処理により表示されている後方画像のうち右後方を中心とする死角を含む右後方画像が選択されて表示部４に表示され（ステップＳ８）、その後スタートに戻る。
【００３８】
次に、ステップＳ７の判定結果がＮＯであれば、ターンスイッチ１２が左に切り換えられたか否かの判定がなされ（ステップＳ９）、この判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ３の処理により表示されている後方画像のうち左後方を中心とする死角を含む左後方画像が選択されて表示部４に表示され（ステップＳ１０）、その後スタートに戻る。
【００３９】
従って、上記した第２の実施形態によれば、画像変換部３による円筒投影画像からの選択範囲が、シフトレバーの位置とターンスイッチ１２の切換信号との組み合わせに応じて可変されるため、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる右後方または左後方の画像を表示することができ、ターン時の安全補助として非常に効果的である。
【００４０】
なお、上記した第２の実施形態では、右後方または左後方を中心とする画像を表示する際に、後方画像の視野角より小さい視野角の画像を画面上に拡大して表示するようにしているが、この発明の第３の実施形態として、画像変換部３が、前進状態におけるターンスイッチ１２の右への切り換えを検出したときに後方画像とほぼ同じ視野角での右後方を中心とする右後方画像を選択し、前進状態におけるターンスイッチ１２の左への切り換えを検出したときに後方画像とほぼ同じ視野角で左後方を中心とする左後方画像を選択するようにしてもよい。
【００４１】
この場合、シフトレバーやターンスイッチ１２を切り換えても、表示部４に表示される画像は撮像手段の撮像方向を単に可変したのと同じで横に伸びたり縮んだりすることがないため、ドライバに対して全く違和感のないモニタ画像を提供することができるという特有の効果が得られる。
【００４２】
更に、画像変換部３により選択すべき後方画像の範囲を、外部操作によって可変設定する設定手段を設けてもよく、こうすると、車種やドライバの運転感覚により右後方、左後方の死角となる範囲が異なるものの、設定手段の操作により後方画像の範囲を各ドライバの使い勝手に合わせることが可能になる。
【００４３】
また、本発明は、上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の発明によれば、車室内のリヤウィンド上部近辺に取り付けられる１個の全方位視覚センサにより得られる全方位画像を円筒投影画像に変換することで、歪みの少ない画像を得ることができ、１個の全方位視覚センサを設けるだけでよく、簡単な構成により、自車とその周囲との距離や位置関係を明確に把握することが可能になり、しかも画像変換部による円筒投影画像からの選択範囲が、シフトレバーの位置とターンスイッチの切換信号との組み合わせに応じて可変されるため、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像を表示することができ、ターン時の安全補助として効果的である。
【００４６】
また、請求項２に記載の発明によれば、特に前進状態でのターン時においてドライバの死角となる範囲の画像だけを表示することができ、表示画像に基づいて死角範囲の安全確認を容易に行うことが可能になる。
【００４７】
また、請求項３に記載の発明によれば、シフトレバーやターンスイッチを切り換えても、表示部に表示される画像は撮像手段の撮像方向を単に可変したのと同じで横に伸びたり縮んだりすることがなく、ドライバに対して全く違和感のないモニタ画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態のブロック図である。
【図２】第１の実施形態の一部の断面図である。
【図３】第１の実施形態の動作説明図である。
【図４】第１の実施形態の動作説明図である。
【図５】第１の実施形態の動作説明図である。
【図６】この発明の第２の実施形態のブロック図である。
【図７】第２の実施形態の動作説明図である。
【図８】第２の実施形態の動作説明用フローチャートである。
【符号の説明】
１    全方位視覚センサ
２    画像入力部
３    画像変換部
４    表示部
１１  シフトレバーセンサ
１２  ターンスイッチ
【図１】
0003732346.tif 000005
【図２】
0003732346.tif 000006
【図３】
0003732346.tif 000007
【図４】
0003732346.tif 000008
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003732346.tif 000012