JP6179975B2 - バックモニターカメラ、車両、バックモニターシステム及びバックモニター方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の後面に設置されるバックモニターカメラ、このバックモニターカメラが設置されている車両、このバックモニターカメラを用いたバックモニターシステム及びバックモニターカメラによるバックモニター方法、に関する。

たとえば、車両である自動車を後退させて駐車場に配置する場合、通常は運転者は後方を確認しながら自動車を操作する。しかしながら、これではリヤウインドウシールドより下方は視認することができないため、たとえば、自動車の後方にサッカーボール等の障害物が転がり込んでも、これに気付かずに車両が当該ボールに接触することがある。このようなことを防止するため、バックモニターカメラを自動車の後面に設置することがある。

このようなバックモニターカメラ１０は、図７に示すように、リヤバンパーＲＢが下部に装備されている自動車ＣＲの後面の略中央などに設置される。このようなバックモニターカメラ１０は、たとえば、米国規格などに対応して、自動車ＣＲの後方の横幅３ｍで前後６ｍの駐車場ＰＳの全体を近距離から撮像するため、通常のカメラとは相違して結像光学系が魚眼レンズに近いものとなっている。たとえば、図７に示すように、結像光学系の画角が１３０°〜１４０°のバックモニターカメラ１０の撮像画像は、図８に示すように、上述のように自動車ＣＲの後方の横幅３ｍで前後６ｍの駐車場ＰＳの全体が湾曲して撮像されたものとなる。

しかしながら、このように画角が１３０°〜１４０°のバックモニターカメラ１０では、相対位置の関係から必然的にリヤバンパーＲＢの左右両端は撮像されない。このため、このようなバックモニターカメラ１０の撮像画像で後方を確認しながら、自動車ＣＲを後退させて駐車場ＰＳに移動させる場合、リヤバンパーＲＢの左端や右端を壁面などに接触させることがある。

これを防止するため、たとえば、図９に示すように、画角が１８０°以上の等距離射影方式の魚眼レンズを使用したバックモニターカメラもある。このようなバックモニターカメラでは、図１０に示すように、自動車ＣＲの後方の横幅３ｍで前後６ｍの駐車場ＰＳの全体とともに、リヤバンパーＲＢの全体も撮像されることになる。しかしながら、この場合は、リヤバンパーＲＢの左端や右端は撮像されるものの、後方の駐車場ＰＳの撮像画像は非常に湾曲することになる。

これを解消するため、たとえば、特許文献１に記載されたカメラ装置のように、電子回路やソフトウェアなどにより撮像画像を画像処理することによって拡大等し、距離感を把握しやすいようにした製品もある。このカメラ装置は、レンズの構成として、撮像素子上に結像される画像上における各画像部分の像高とその各画像部分に入射す光線の画角（光軸に対する入射角）との関係において、画角の変化に対する像高の変化量が、画像の中心部より周辺部の方が大きくなるように構成し、このレンズを有する撮像装置で得られた画像について、図１１（ａ）に示すように画像２０の中央領域２１を切り出すとともに当該中央領域２１を同図（ｂ）に示すように拡大するようにしたものである。

特開２０１１−１９３４８５号公報

上述のように、画角が１３０°〜１４０°の一般的なバックモニターカメラ１０では、後方の距離感は把握しやすいものの、リヤバンパーＲＢの左右両端は撮像されない。このため、バックモニターカメラ１０の撮像画像で後方を確認しながら、自動車ＣＲを後退させて駐車場ＰＳに駐車させる場合、リヤバンパーＲＢの左端や右端を壁面などに接触させて損傷させることがある。

一方、画角が１８０°以上の魚眼レンズを使用したバックモニターカメラでは、リヤバンパーの左端や右端は確認されるものの、後方の駐車場ＰＳの撮像画像は非常に湾曲しているので距離感を把握しにくい。

また、特許文献１に記載されたカメラ装置においては、レンズ自体について、その像高・画角特性の関係からレンズ中央領域の歪が大きく、明瞭な画像を得にくいという問題があり、また当該中央領域を画像処理によって拡大する構成であるから装置の構成が複雑で高価となる問題がある。また、主に車両後方を撮像するものであるから、車両自体の位置が把握し難く、したがって、前述した一般的なバックモニターカメラと同様に、リヤバンパーの左端や右端を壁面などに接触させて損傷させることがある。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、上述のような課題を解決するバックモニターカメラおよび車両およびバックモニター方法を提供するものである。

本発明のバックモニターカメラは、左右方向に細長形状のリヤバンパーが装備されている車両の後面に設置されるバックモニターカメラであって、複数の画像撮像素子がマトリクス配列されている撮像素子アレイと、中央領域の画角が魚眼レンズより小画角とされるとともに、該中央領域の大きさがその周辺領域より大とされ、前記周辺領域の画角が前記リヤバンパーの左右両端を前記撮像素子アレイに結像する１４０度から１９０度の範囲内の画角を有する結像光学系と、を有している。

本発明の車両は、左右方向に細長形状のリヤバンパーが装備されている車体と、該車体の後面に装備された前記バックモニターカメラと、を有している。

本発明のバックモニターシステムは、左右方向に細長形状のリヤバンパー及び車体の後面に前記バックモニターカメラが装備された車両のバックモニターシステムであって、前記車両の車両長をＬ１、車幅をＬ２としたときに、駐車場の駐車面に前後方向にＬ１＋６００ｍｍから１０００ｍｍ、左右方向にＬ２＋４００ｍｍから１０００ｍｍの範囲の駐車スペース表示が付され、前記結像光学系は、前記車両の前記駐車スペース表示内への車庫入れ運転時に、前記リヤバンパーの両端及び前記駐車スペースの左右両端及び後端を結像するものである。

本発明のバックモニター方法は、左右方向に細長形状のリヤバンパーが装備されている車両の後面に設置されるバックモニターカメラによるバックモニター方法であって、結像光学系として、中央領域の画角が魚眼レンズより小画角とされるとともに、該中央領域の大きさがその周辺領域より大きい光学系を用い、該結像光学系の前記周辺領域で前記リヤバンパーの左右両端を撮像素子アレイに結像する方法である。

本発明のバックモニターカメラによるバックモニター方法では、撮像して表示出力する後方の撮像画像の中央領域の湾曲が小さいので、車両を後方の駐車場に後退させる場合の距離感を把握しやすく、周辺領域の湾曲が大きくリヤバンパーの左右両端も撮像できるので、車両を後方の駐車場に後退させるときに、リヤバンパーの左端や右端を壁面に接触させることなどを防止できる。また、構成が簡単であるから、安価に提供することができる。

本発明の実施の形態におけるバックモニターカメラの、(ａ)は模式的な平面図、(ｂ)は撮像範囲と画角との相対関係を示す模式図、である。 （ａ）、（ｂ）ともに一般的な魚眼レンズと本発明に係る結像光学系の一例との入射角と像高との関係を示す図である。 本発明の実施の形態におけるバックモニターカメラの光学構造を示す模式的な縦断側面図である。 本発明の実施の形態におけるバックモニターカメラが設置された車両である自動車の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態におけるバックモニターカメラが設置された自動車と駐車場との位置関係などを示す模式的な平面図である。 本発明の実施の形態におけるバックモニターカメラの撮像画像を示す模式図である。 一従来例におけるバックモニターカメラが設置された自動車と駐車場との位置関係などを示す模式的な平面図である。 一従来例におけるバックモニターカメラの撮像画像を示す模式図である。 魚眼レンズの撮像範囲と画角との相対関係を示す模式図である。 魚眼レンズを使用したバックモニターカメラの撮像画像を示す模式図である。 （ａ）、（ｂ）ともに一従来例におけるカメラ装置の撮像画像を示す模式図である。

本発明の実施の一形態に関して図面を参照して以下に説明する。本実施の形態のバックモニターカメラ１００は、図１(ａ)に示すように、左右方向に細長形状のリヤバンパーＲＢが装備されている車両である自動車ＣＲの後面に設置されており、複数のＣＣＤなどの画像撮像素子１１１がマトリクス配列されている撮像素子アレイ１１０と、図１(ｂ)に示すように、魚眼レンズより小画角の中央領域が大きく大画角の周辺領域でリヤバンパーＲＢの左右両端を撮像素子アレイ１１０に結像する結像光学系１２０と、を有している。

本実施の形態のバックモニターカメラ１００の結像光学系１２０は、図３に示すように、実際には、第一レンズ１２１、第二レンズ１２２、第三レンズ１２３、第四レンズ１２４、第五ガラス１２５、第六ガラス１２６、を有している。第一レンズ１２１は、外部から入射する光線を撮像素子アレイ１１０に集光する。第二レンズ１２２は、外部から入射する光線を撮像素子アレイ１１０に集光するとともに、撮像範囲の中央領域と周辺領域とのディストーションを可変する。第三レンズ１２３は、収差を補正する。第四レンズ１２４は、収差を補正するとともに、表面で不要な光線を反射する。第五ガラス１２５は、赤外線を反射と吸収とで遮断する。第六ガラス１２６は、撮像素子アレイ１１０を保護する。

このようなバックモニターカメラ１００は、図１(ａ)および図４に示すように、左右方向に細長形状のリヤバンパーＲＢが装備されている自動車ＣＲの後面に設置される。この場合、バックモニターカメラ１００は、地面から８０〜９５ｍｍの高さ、車体中心から±２５０ｍｍ以内の位置、地面との角度４８°、に設置される。このように自動車ＣＲの後面に設置されるバックモニターカメラ１００は、図５に示すように、１８０°〜１９０°の画角を発生する。

結像光学系１２０は、中央領域の画角が魚眼レンズよりも小画角とされるとともに、該中央領域の大きさがその周辺領域よりも大とされている。すなわち、図１(ｂ)に示すように、画角が２０°や６０°などと小さい中央領域が大きく、１００°や１８０°などと大きい周辺領域は、外縁近傍のみに形成されている。この周辺領域の画角は、後述するようにリヤバンパーＲＢの左右両端を撮像素子アレイ１１０に結像させるために、１４０°から１９０°の範囲の画角を有することが望ましい。

図２（ａ）、（ｂ）は、結像光学系の入射角（画角）と像高との関係を示す図であり、一般的な魚眼レンズと本発明に係る結像光学系の一例とを比較した図である。
これらの図に示すように、本発明に係る結像光学系１２０は、入射角の変化に対する像高の変化量が画像の中心領域より周辺領域の方が小さい。したがって、入射角が小さい中央領域ほど広く映り、かつ歪も少ない。
なお、この例では、結像光学系１２０の画角が左右両側で１８０°まで確保することができる。
また、この例の結像光学系１２０は、正射影方式の魚眼レンズより小画角の中央領域が大きく大画角の周辺領域が小さい。

一方、本実施の形態のバックモニターカメラ１００は、図５および図６に示すように、たとえば、米国規格などに対応して、自動車ＣＲの後方の横幅３ｍで前後６ｍの駐車場ＰＳの全体を近距離から撮像できるように結像光学系１２０が調整されている。このため、本実施の形態のバックモニターカメラ１００では、結像光学系１２０に後方の横幅３ｍの駐車場ＰＳが、たとえば、内角８０°で入射する。この場合、既存の一般的な魚眼レンズでは、“１００”の像高が“４０(％)”として撮像素子アレイに結像されるが、本実施の形態のバックモニターカメラ１００の結像光学系１２０では、“７５(％)”として撮像素子アレイ１１０に結像される。

そして、本実施の形態のバックモニターカメラ１００は、上述のように自動車ＣＲの後方の横幅３ｍで前後６ｍの駐車場ＰＳの全体を近距離から撮像できるように結像光学系１２０が調整されているが、前述のように大画角の周辺領域でリヤバンパーＲＢの左右両端を撮像素子アレイ１１０に結像するように設定されている。このため、本実施の形態のバックモニターカメラ１００では、図６に示すように、小画角の中央領域に後方の駐車場ＰＳの撮像画像が必要最小限の湾曲となる。

したがって、このバックモニターカメラ１００の撮像画像により距離感を把握しやすく、その撮像画像で後方を確認しながら自動車ＣＲを後退させて駐車場ＰＳに容易に移動させることができる。また、本実施の形態のバックモニターカメラ１００では、大画角の周辺領域でリヤバンパーＲＢの左右両端も撮像する。このため、このバックモニターカメラ１００の撮像画像で後方を確認しながら、自動車ＣＲを後退させて駐車場ＰＳに移動させる場合、リヤバンパーＲＢの左端や右端を壁面などに接触させることを防止できる。

また、バックモニターカメラ１００では、上述のように小画角の中央領域で後方の駐車場ＰＳを最小限の湾曲で撮像することができるとともに、大画角の周辺領域でリヤバンパーＲＢの左右両端を撮像することができるが、これを正射影方式の魚眼レンズより小画角の中央領域が大きく大画角の周辺領域が小さい結像光学系１２０のみで実現している。この構成により、車両を後方の駐車場に後退させる場合に、結像光学系１２０の中央領域が広く映るとともに歪も少ないので、距離感を把握しやすく、駐車を容易に行うことができる。また、電子回路やソフトウェアなどにより撮像画像を補正する必要がなく、構造が簡単で安価に提供することができる。

また、本実施の形態のバックモニターカメラ１００では、結像光学系１２０が自動車ＣＲに対応した形状および寸法の駐車場ＰＳの全体を撮像素子アレイ１１０に結像する。より具体的には、少なくとも前後方向に６ｍで左右方向に３ｍの駐車場ＰＳの全体を撮像素子アレイ１１０に結像する。このため、一般的な駐車場ＰＳの全体を撮像して駐車を容易とすることができ、米国規格などもクリアすることができる。

本発明は、上記の実施の形態の変形例として、撮像素子アレイ１１０の出力画像について、その解像度が、前記中央領域より前記周辺領域が高くなるように構成することができる。
この解像度の構成については、撮像素子アレイ１１０の画像撮像素子１１１を中央領域より周辺領域の方に密度高く配置したり、撮像素子アレイ１１０の出力画像を画像処理することにより実現することができる。
このように構成した場合には、周辺領域の画像が高密度に圧縮されているにもかかわらず、当該画像の解像度が高いため、画像を明確に視認することができ、特に駐車スペースに対するリヤバンパーＲＢの両端位置を明確に確認することができる。

また、別の変形例として、前記撮像素子アレイ１１０の出力画像に対して、前記中央領域に対して、前記周辺領域の輝度を調整する第一の画像処理部３００（図１（ａ）参照）を設けることができる。
このように構成した場合には、天候や駐車スペースの周囲の環境によって当該駐車スペースの近辺が暗い場合、前記周辺領域の輝度を上げることにより、上記と同様に駐車スペースに対するリヤバンパーＲＢの両端位置を明確に確認することができる。

また、別の変形例として、撮像素子アレイ１１０の出力画像に対して、リヤバンパーＲＢの左右両端の位置を表示する補助線を付加する第二の画像処理部３０１（図１（ａ）参照）を設けることができる。
このように構成した場合には、撮像画像によりリヤバンパーＲＢの左右両端の位置を明確に確認することができ、バックモニターカメラ１００の撮像画像で後方を確認しながら、自動車ＣＲを後退させて駐車場ＰＳに移動させる場合、リヤバンパーＲＢの左端や右端を壁面などに接触させることを良好に防止できる。

また、別の変形例として、撮像素子アレイ１１０の出力画像に対して、図１（ｂ）に示すように中央領域外縁近傍の画角を表示する画角線４００を付加する第三の画像処理部３０２（図１（ａ）参照）を設けることができる。
このように構成した場合には、小画角領域と大画角領域との境界を確認することができ、画像密度が急速に変化する部分を確認することによって車両の移動状態を明確に把握することができる。

また、本発明は、上記のバックモニターカメラを用いて車両のバックモニターシステムを構成することができる。
例えば、車両の車両長をＬ１、車幅をＬ２としたときに、駐車場の駐車面に前後方向にＬ１＋６００ｍｍから１０００ｍｍ、左右方向にＬ２＋４００ｍｍから１０００ｍｍの範囲の駐車スペース表示付す。
そして、結像光学系１２０によって、車両の前記駐車スペース表示内への車庫入れ運転時に、前記リヤバンパーの両端及び前記駐車スペースの左右両端及び後端を結像するようにする。
駐車スペースの寸法を上記の範囲に設定したのは、スペースの前後については、駐車後の人の通行等を考慮し、左右方向についてはドアの開閉、人の通行等を考慮したものである。
この構成によれば、上記の実施の形態、各変形例のように駐車を事故なく容易に行うことができる。

なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素を一個の部材として形成していること、一つの構成要素を複数の部材で形成していること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。また、上述した実施の形態では、各部の構造などを具体的に説明したが、本発明は本実施の形態に限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容し、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。

１００ バックモニターカメラ
１１０ 撮像素子アレイ
１１１ 画像撮像素子
１２０ 結像光学系
３００ 第一の画像処理部
３０１ 第二の画像処理部
３０２ 第三の画像処理部
４００ 画角線
ＣＲ 車両である自動車
ＰＳ 駐車場
ＲＢ リヤバンパー

Claims (8)

1. 左右方向に細長形状のリヤバンパーが装備されている車両の後面に設置されるバックモニターカメラであって、
   複数の画像撮像素子がマトリクス配列されている撮像素子アレイと、
   中央領域の画角が魚眼レンズより小画角とされるとともに、該中央領域の大きさがその周辺領域より大とされ、前記周辺領域の画角が前記リヤバンパーの左右両端を前記撮像素子アレイに結像する１４０度から１９０度の範囲内の画角を有する結像光学系と、
   を有し、
   前記撮像素子アレイの出力画像に対して、前記中央領域外縁近傍の画角を表示する画角線を付加する第三の画像処理部を有している、
   バックモニターカメラ。
2. 前記結像光学系は、前記中央領域が正射影方式の魚眼レンズより小画角とされている、
   請求項１記載のバックモニターカメラ。
3. 前記撮像素子アレイの出力画像について、その解像度が、前記中央領域より前記周辺領域が高くなるように構成されている、
   請求項１又は２記載のバックモニターカメラ。
4. 前記撮像素子アレイの出力画像に対して、前記中央領域に対して、前記周辺領域の輝度を調整する第一の画像処理部を有している、
   請求項１から３の何れか一項に記載のバックモニターカメラ。
5. 前記撮像素子アレイの出力画像に対して、前記リヤバンパーの左右両端の位置を表示する補助線を付加する第二の画像処理部を有している、
   請求項１から４の何れか一項に記載のバックモニターカメラ。
6. 左右方向に細長形状のリヤバンパーが装備されている車体と、
   該車体の後面に装備された請求項１から５の何れか一項に記載のバックモニターカメラと、
   を有している車両。
7. 左右方向に細長形状のリヤバンパー及び車体の後面に請求項１から５の何れか一項に記載のバックモニターカメラが装備された車両のバックモニターシステムであって、
   前記車両の車両長をＬ１、車幅をＬ２としたときに、
   駐車場の駐車面に前後方向にＬ１＋６００ｍｍから１０００ｍｍ、左右方向にＬ２＋４００ｍｍから１０００ｍｍの範囲の駐車スペース表示が付され、
   前記結像光学系は、
   前記車両の前記駐車スペース表示内への車庫入れ運転時に、前記リヤバンパーの両端及び前記駐車スペースの左右両端及び後端を結像する、
   車両のバックモニターシステム。
8. 左右方向に細長形状のリヤバンパーが装備されている車両の後面に設置されるバックモニターカメラによるバックモニター方法であって、
   結像光学系として、中央領域の画角が魚眼レンズより小画角とされるとともに、該中央領域の大きさがその周辺領域より大きい光学系を用い、該結像光学系の前記周辺領域で前記リヤバンパーの左右両端を撮像素子アレイに結像し、
   前記撮像素子アレイの出力画像に対して、前記中央領域外縁近傍の画角を表示する画角線を付加する、
   バックモニター方法。