DE102004043257B4

DE102004043257B4 - Kameraeinheit und Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung

Info

Publication number: DE102004043257B4
Application number: DE102004043257A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Yokkaichi Imoto; Akinori Yokkaichi Matsui
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; AutoNetworks Technologies Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2024-09-08
Also published as: JP2005110202A; US7697055B2; US20050083405A1; DE102004043257A1; CN100462835C; CN1637578A

Abstract

Kameraeinheit (1) mit:
– einem Aufnahmeelement (13);
– einem Linsensystem (11), in dem Strahlenbündel, die aus einem vorbestimmten Gesichtsfeld (A4) auf das Aufnahmeelement (13) auftreffen, abgebildet werden; mit
– einem ersten Linsensystem (25), dessen Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung 120 Grad oder mehr beträgt; und
– einem anamorphotischen Linsensystem (27), dessen anamorphotisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, wobei
– das Linsensystem (11) bezüglich einer Beziehung zwischen einer Bildhöhe entsprechender Bildbereiche eines auf dem Aufnahmeelement (13) erzeugten Bildes und einem Bildwinkel der auf die entsprechenden Bildbereiche auftreffenden Strahlenbündel so ausgelegt ist, dass eine Änderung der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels in einem Randbereich des Bildes größer als in einem mittleren Bereich des Bildes ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraeinheit und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung.
2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Zur Verwendung in einem Fahrzeug und zur Überwachung ist es sehr empfehlenswert, dass ein weites Gesichtsfeld mit Hilfe einer einzigen Kamera aufgenommen werden kann. In einem solchen Fall gibt es viele Situationen, in denen es erwünscht ist, dass das Gesichtsfeld in vertikaler Richtung größer als in horizontaler Richtung ist.
Eine Kameraeinheit, die an der Vorderseite ihrer Kamera ein Prisma aufweist und ausgelegt ist, um Bilder in drei Richtungen aufzunehmen, ist bereits vorhanden ( JP 2000-89301 A ). Indem die Kameraeinheit im vorderen Endabschnitt eines Fahrzeugs eingebaut wird, können links und rechts vor dem Fahrzeug liegende Gesichtsfelder A1 und A2 und ein Gesichtsfeld A3 vor dem Fahrzeug, das nach schräg unten gerichtet ist, gleichzeitig aufgenommen werden, wie es in 33 und 34 gezeigt ist.
Eine Vorrichtung zur visuellen Erkennbarkeit des Bereichs hinter dem Fahrzeug, mit der der hinter dem Fahrzeug befindliche Bereich von einer Kameraeinheit, die eine Fischaugenlinse verwendet, aufgenommen werden kann, ist bereits bekannt ( JP 7-28537 A ).
Eine Überwachungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die einen weiten Bereich der Umgebung eines Fahrzeugs mittels einer Fischaugenlinse aufnimmt, arbeitet und einen Teil des aufgenommenen Bildes durch Bildverarbeitung lädt und dasselbe vergrößert und auf einer Anzeigeeinheit anzeigt, ist aus der JP 2003-143596 A bekannt.
In der JP 2000-89301 A sind, da die Gesichtsfelder A1 bis A3 auf in Richtungen links und rechts vor dem Fahrzeug gelegene Teilbereiche und einen von dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs aus schräg nach vorn unten gerichteten Teilbereich begrenzt sind, tote Winkelbereiche B1 und B2 vor dem Fahrzeug, die nicht aufgenommen werden, die Folge, wie es in 33 gezeigt ist.
In der JP 7-285379 A tritt, da das Gesichtsfeld durch die Verwendung einer Fischaugenlinse lediglich vergrößert ist, obwohl das Gesichtsfeld durch das Fischaugenlinse vergrößert ist und die hinter dem Fahrzeug liegenden toten Winkelbereiche so zusammengepresst sind, dass sie schmal sind, eine Verzerrung des aufgenommenen Bildes verstärkt auf, wie zum Beispiel in dem Bereich C1, der durch eine hypothetische Linie in 35 begrenzt ist, wodurch die visuelle Erkennbarkeit herabgesetzt ist. Ferner wird, wie zum Beispiel in dem Bereich C2 in 35, der von einer hypothetischen Linie begrenzt ist, ein Objekt klein aufgenommen, so dass die visuelle Erkennbarkeit erschwert ist. Ferner wird, zum Beispiel wie in dem von einer hypothetischen Linie begrenzten Bereich C3 in 35, die halbkugelförmige Himmelskuppel von einem Fischaugenlinse aufgenommen, wobei unnötige Lichtstrahlen wie etwa Sonnenlicht, Straßenlichter etc. von einem Aufnahmeelement aufgenommen werden können, so dass die Helligkeitseinstellung einer Kamera falsche Werte liefert (das heißt, wenn ein helles Objekt aufgenommen wird, wer den die weniger hellen Bereiche zu dunkel dargestellt). Ferner treten aufgrund des unnötigen Lichts Geisterbilder, Aufhellungen etc. auf, wobei die visuelle Erkennbarkeit der Bilder weiter verschlechtert ist.
In der JP 2003-143596 A wird, da die Anzahl der Pixel der Kamera begrenzt ist, das Bild grobkörnig, wenn es durch einen Bildverarbeitungsprozesses vergrößert wird, so dass die visuelle Erkennbarkeit herabgesetzt wird. Das bedeutet, dass das Auflösungsvermögen eines aufgenommenen Bildes von der Anzahl der NTSC-Rasterlinien bestimmt wird. Insbesondere ist eine Bildverschlechterung durch einen Vergrößerungsprozess in vertikaler Richtung ausgeprägter als in horizontaler Richtung. Ferner wird ein mit einer normalen Fischaugenlinse aufgenommenes Bild durch Verzerrungen in den Randbereichen kleiner als in dem mittleren Bereich aufgenommen, wobei die Bildverzerrung besonders ausgeprägt wird, wenn die Randbereiche in dem aufgenommenen Bild vergrößert werden.
Die DE 197 21 915 C1 , die den nächstliegenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Vorrichtung zur Messung von Unebenheiten, die ein Aufnahmeelement und ein Linsensystem, in dem Strahlenbündel, die aus einem vorbestimmten Gesichtsfeld auf das Aufnahmeelement auftreffen, abgebildet werden und das aus einem ersten Linsenssystem und einem zweiten, anamorphotischen Linsensystem besteht, umfasst.
Weitere, für das Verständnis der vorliegenden Erfindung relevante optische Vorrichtungen sind in der EP 1 148 461 A2 , der DE 198 01 884 A1 und der EP 1 004 916 A1 beschrieben.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Kameraeinheit und eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung bereitzustellen, die in der Lage sind, ein weites Gesichtsfeld so aufzunehmen, dass die Gesichtsfelder in horizontaler und vertikaler Richtung adequat eingestellt sind, und eine visuelle Erkennbarkeit von aufgenommenen Bildern zu verbessern.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Kameraeinheit ein Aufnahmeelement, ein Linsensystem, durch das aus einem vorbestimmten Gesichtsfeld eintreffende und auf das Bildaufnahmeelement auffallende Strahlenbündel abgebildet werden, wobei das Linsensystem ein Weitwinkellinsensystem, dessen Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung 120 Grad oder mehr beträgt, und ein anamorphoti sches Linsensystem, dessen anamorphotisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, umfasst, wobei das Linsensystem bezüglich eines Verhältnisses zwischen einer Bildhöhe entsprechender Bildbereiche auf einem Bild, das auf dem Bildaufnahmeelement abgebildet wird, und einem Bildwinkel der Strahlenbündel, die auf die entsprechenden Bildbereiche auftreffen, so ausgelegt, dass eine Änderung der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels in einem Randbereich des Bildes größer als in einem mittleren Bereich des Bildes ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beträgt der Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung mindestens 180 Grad und höchstens 270 Grad. Durch diese Konfiguration ist es möglich, ein weiteres Gesichtsfeld in horizontaler Richtung aufzunehmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Linsensystem so ausgebildet, dass eine Bildhöhe Y der entsprechenden Bildbereiche, die in horizontaler Richtung von der Bildmitte des auf dem Aufnahmeelement abgebildeten Bildes abweichen, und ein Bildwinkel θ der Strahlenbündel, die auf die entsprechenden Bildbereiche auftreffen, der Beziehung: Y = p·f·tan(θ/p)genügen, wobei ein Parameter p mit 1 < p < 4 verwendet und als Brennweite des Linsensystems in horizontaler Richtung f angenommen wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Wert von p auf 2 festgelegt.
Das Bild eines Objekts in den Randbereichen (insbesondere in den Randbereichen in horizontaler Richtung) des Gesichtsfeldes kann so abgebildet werden, dass es auf dem Bildaufnahmeelement groß ist, wobei die visuelle Erkennbarkeit von Objektbildern in den Randbereichen des Gesichtfeldes verbessert werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung presst das anamorphotische Linsensystem das auf dem Aufnahmeelement erzeugte Bild in horizontaler Richtung zusammen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung vergrößert das anamorphotische Linsensystem das auf dem Aufnahmeelement erzeugte Bild in vertikaler Richtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine optische Achse des Linsensystems in vertikaler Richtung bezüglich einer Mitte des Aufnahmeelements außermittig versetzt bzw. exzentrisch. Durch eine solche Konfiguration ist es möglich, die Aufnahmerichtung der Aufnahmekamera in vertikaler Richtung zu verändern, indem der Betrag von deren Exzentrizität eingestellt wird, wobei das Gesichtsfeld der Kameraeinheit auf eine geeignete Richtung eingestellt werden kann, wobei die optische Achse des Linsensystems in einer festgelegten Richtung (z. B. der horizontalen Richtung) gehalten wird. Zum Beispiel ist es leicht möglich, das Verhältnis des Abschnitts des in dem Gesichtsfeld enthaltenen Himmelbereichs einzustellen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zur Überwachung der Fahrzeugumgebung, die in ein Fahrzeug eingebaut ist, die Kameraeinheit gemäß Anspruch 1, die die Fahrzeugumgebung aufnimmt, eine Anzeigeeinheit, die ein mit der Kameraeinheit aufgenommenes Bild anzeigt, einen Bildverarbeitungsabschnitt, der we nigstens einen Bildverarbeitungsprozess an wenigstens einem Bereich eines mit der Kameraeinheit aufgenommenen Bildes ausführt, den wenigstens einen Bereich des Bildes anzeigt und gleichzeitig ein vorbestimmtes Überlagerungsbild synthetisiert, und der nach Ausführen des wenigstens einen Bildverarbeitungsprozesses dem aufgenommenen Bild das vorbestimmte Überlagerungsbild überlagert, und eine Umschaltesteuerungseinheit, die das Anzeige-Timing, mit dem das aufgenommene Bild der Kameraeinheit auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird, steuert, einen auf der Anzeigeeinheit anzuzeigenden Anzeigebereich des Gesichtsfeldes der Kameraeinheit auswählt und einen Inhalt des wenigstens einen Bildverarbeitungsprozesses auf der Grundlage von wenigstens einem Signal auswählt. Das von einem weiten Gesichtsfeld in der Umgebung des Fahrzeugs aufgenommene Bild wird mit zufriedenstellender visueller Erkennbarkeit gewonnen und angezeigt. Daher kann die Umgebung eines Fahrzeugs zufriedenstellen überwacht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine optische Achse des Linsensystems der Kameraeinheit bezüglich der horizontalen Richtung zu einer Bodenoberfläche geneigt.
Durch eine solche Konfiguration ist es möglich, zu verhindern, dass das Verhältnis des Bereichs des Himmels in dem Gesichtsfeld der Kameraeinheit unnötig groß ist.
Da das Linsensystem durch Kombination eines Weitwinkel-Linsensystems, dessen Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung 120 Grad oder mehr beträgt, und eines anamorphotischen Linsensystem, dessen anamorphotisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, gebildet ist, ist es möglich, ein weites Gesichtsfeld aufzunehmen und gleichzeitig die Gesichtsfeldwinkel in horizontaler und vertikaler Richtung geeignet einzustellen, sowie die visuelle Er kennbarkeit eines angezeigten Bildes zu verbessern. Zum Beispiel kann dort, wo unnötige Abschnitte in den Randbereichen (zum Beispiel der Bereich, in dem oberer Himmel aufgenommen ist) des Gesichtsfeldes eines Weitwinkel-Linsensystems enthalten sind, eine Aufnahme so erfolgen, dass die unnötigen Bereiche aus einem auf dem Aufnahmeelement erzeugten Bild ausgeschnitten werden, indem das anamorphotische Verhältnis (zum Beispiel durch Vergrößern des Bildes in vertikaler Richtung) des anamorphotischen Linsensystems eingestellt wird. Dadurch ist ein notwendiger Abschnitt (zum Beispiel ein Abschnitt, in dem Straßen, Gebäude etc. aufgenommen sind) des Gesichtsfeldes des Weitwinkel-Linsensystems auf dem Aufnahmeelement ein vergrößertes Bild, und Pixel des Aufnahmeelements können wirksam benutzt werden, um die Bildqualität zu verbessern.
Darüber hinaus können verschiedene Anzeigen ausgeführt werden. Zum Beispiel kann ein Bild eines Teilabschnitts des Gesichtsfeldes vergrößert und auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden.
Darüber hinaus kann das Anzeige-Timing etc. eines mit der Kameraeinheit aufgenommenen Bildes in Übereinstimmung mit der Situation des Fahrzeugs gesteuert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung, die eine Fahrzeugumgebung umfasst und in einem Fahrzeug eingebaut ist, eine oben beschriebene Kameraeinheit, die die Fahrzeugumgebung aufnimmt, eine Anzeigeeinheit, die ein von der Kameraeinheit aufgenommenes Bild anzeigt, einen Umschaltesteuerungsabschnitt, der zwischen einer Mehrzahl von Anzeigemodi bezüglich eines Anzeigemusters umschaltet, um das von der Kameraeinheit aufgenommene Bild auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen, und einen Bildverarbeitungsabschnitt, der an einem Bild von wenigstens einem Teilbereich des aufgenommenen Bildes in wenigstens einem der Anzeigemodi in dem Umschaltesteuerungsabschnitt wenigstens eine der Bildverarbeitungen ausführt, die eine Vergrößerung, eine Verkleinerung, eine Verschiebung, eine Drehung und eine Verformung umfassen. Da ein Bild in einer Anzeigeeinheit angezeigt wird, während zwischen einer Mehrzahl von Anzeigemodi umgeschaltet wird, ist es mit einer solchen Konfiguration möglich, ein in einem weiten Gesichtsfeld in der Umgebung eines Fahrzeugs aufgenommenes Bild mit einer optimalen visuellen Erkennbarkeit und in Übereinstimmung mit der Fahrzeugsituation anzuzeigen und die Umgebung des Fahrzeugs besser zu überwachen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, da die Anzeigemodi einen normalen Anzeigemodus enthalten, der so eingestellt ist, dass das von der Kameraeinheit aufgenommene Bild, das keiner Bildverarbeitung durch den Bildverarbeitungsabschnitt unterzogen wird, auf der Anzeigeeinheit angezeigt wird. Insbesondere beträgt der Gesichtsfeldwinkel des Linsensystems in horizontaler Richtung 180 Grad oder mehr, so dass es möglich ist, nicht nur Objekte, die sich in der mittleren Richtung des Gesichtsfeldwinkels befinden, sondern gleichzeitig auch Objekte, die sich in den Richtungen links und rechts davon befinden, anzuzeigen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es möglich, ein Bild, das das leichte Erkennen eines Abstandes erlaubt, besser anzuzeigen als in einem Fall, in dem das aufgenommene Bild so wie es ist angezeigt wird, da der zweite Anzeigemodus einer Mehrzahl von Anzeigemodi ein Anzeigemodus zur Vergrößerung eines Bereichs mit Hilfe des Bildverarbeitungsabschnitts ist, der den mittleren Bereich eines mit der Kameraeinheit aufgenommenen Bildes enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, da die Anzeigemodi einen multidirektionalen Bildsynthetisierungsanzeigemodus umfassen, der wenigstens entweder einen linken oder einen rechten Bereich des von der Kameraeinheit aufgenommenen Bildes mit dem Bildverarbeitungsabschnitt vergrößert und wenigstens entweder den linken oder den rechten Bereich des Bildes durch Synthetisieren und Überlagern von wenigstens dem linken und dem rechten Bereich des Bildes über einen vorbestimmten Teilbereich des Bildes der Anzeigeeinheit anzeigt. Es kann durch Vergrößern und Anzeigen von Objekten in der linken und der rechten Richtung stark verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, da der multidirektionale Bildsynthetisierungsanzeigemodus wenigstens entweder ein von der Kameraeinheit aufgenommenes Bild anzeigt, das keiner Bildverarbeitung durch den Bildverarbeitungsabschnitt unterzogen ist, oder das Bild anzeigt, das gewonnen wird, indem mit Hilfe der Bildverarbeitungseinheit ein Bereich des aufgenommenen Bildes, der einen mittleren Bereich umfasst, vergrößert, synthetisiert und einem Teilbereich überlagert wird. Wenigstens der mittlere Abschnitt und die linke/rechte Richtung können vergrößert und auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit angezeigt werden, wobei die visuelle Erkennbarkeit stark verbessert ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es möglich, die Anzeigemodi auf der Grundlage des Ermessens des Fahrers frei zu ändern, was vorteilhaft ist, da die Vorrichtung mit einem Betriebselement versehen ist, das wenigstens einen Anzeigemodus der Mehrzahl von Anzeigemodi umschaltet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung steuert der Umschaltesteuerungsabschnitt ein Anzeige-Timing der Anzeige des von der Kameraeinheit aufgenommenen Bildes auf der Anzeigeeinheit, wählt der Umschaltesteuerungsabschnitt einen Anzeigebereich, in dem das von der Kameraeinheit aufgenommene Bild auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden soll, und wählt der Umschaltesteuerungsabschnitt einen Inhalt von wenigstens entweder den Anzeigeverarbeitungen, die von dem Bildverarbeitungsabschnitt an dem aufgenommenen Bild ausgeführt werden, auf der Grundlage von wenigstens einem Signal. Daher ist es möglich, das Anzeige-Timing des mit der Kameraeinheit aufgenommenen Bildes in Übereinstimmung mit den Fahrzeugsituationen entsprechend zu steuern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, da der Bildverarbeitungsabschnitt vorbestimmte Fahrzeuginformationen, die wenigstens entweder Informationen bezüglich der Fahrzeugbreite, der Fahrtrichtung oder eines Abstandes enthalten, durch Synthetisieren als ein überlagertes Bild auf der Anzeigeeinheit anzeigt, ist es möglich, einen Fahrer beim Parken und Rückwärtsfahren nicht nur auf der Grundlage von Umgebungsbildern eines Fahrzeugs, sondern auch auf der Grundlage von Informationen über sein eigenes Fahrzeug umfassend zu unterstützen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wählt der Umschaltesteuerungsabschnitt den multidirektionalen Bildsynthetisierungsanzeigemodus, wenn auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals beurteilt wird, dass das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit gefahren wird, die eine vorbestimmte Geschwindigkeit oder geringer ist, und das Schaltpositionssignal zu einem Signal umgeschaltet wird, das ein Rückwärtsfahren des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit anzeigt. Daher ist es möglich, Bilder von mehreren Richtungen, einschließlich den Rich tungen hinten links und hinten rechts, gleichzeitig auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit anzuzeigen, wenn man langsam rückwärts fährt oder während des rückwärts Ein-, Parkens, was günstig ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, da der Umschaltesteuerungsabschnitt den normalen Anzeigemodus wählt, wenn nach dem Starten eines Motors erfasst wird, dass ein Schaltpositionssignal zu einem Signal umgeschaltet wird, das ein Rückwärtsfahren des Fahrzeugs anzeigt, ist es möglich, ein Bild in einem weiten Gesichtsfeld und ohne einen fehlenden Winkel in dem Gesichtsfeld auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen, wenn man nach dem Parken oder Stoppen gleich rückwärts fährt (das heißt, wenn man in der Rückwärtsrichtung startet), wobei ein sicherer Rückwärtsstart ausgeführt werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Kameraeinheit an einem vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet und in Richtung eines mittleren Bereichs vor dem Fahrzeug ausgerichtet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Kameraeinheit an einem seitlichen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet und in Richtung eines Bereichs seitlich des Fahrzeugs ausgerichtet sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Kameraeinheit an einem Eckabschnitt eines Fahrzeugs angebracht sein, wie in dem vierundzwanzigsten Aspekt.
Da gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung die Anzeigeeinheit in dem normalen Anzeigemodus das aufgenommene Bild, das durch den Bildverarbeitungsabschnitt anamorphotisch gemacht wurde, anzeigt, kann zum Beispiel ein Prozess zur Gewährleistung der räumlichen Wahrnehmung ausgeführt werden, indem ein mittlerer Teil gekrümmt wird, wobei eine genaue Erkennbarkeit des Abstandes weiter sensorisch gewährleistet wird, um ein aufgenommenes Bild auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Anzeige einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 1 der Erfindung;
2 ist eine Ansicht eines Längsquerschnitts, die einen Aufbau einer Kameraeinheit zeigt, die in der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 1 angebracht ist;
3 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante der Kameraeinheit der 2 in ein Fahrzeug zeigt;
4 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante der Kameraeinheit der 2 in ein Fahrzeug zeigt;
5 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines anamorphotischen Systems zeigt, das in die Kameraeinheit von 2 angebracht ist;
6 ist eine Ansicht, die das Prinzip des anamorphotisches Systems von 5 zeigt;
7 ist eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommenen Bildes und ein Einstellbeispiel eines Verarbeitungsbereichs bei der Bildverarbeitung zeigt;
8 ist eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommenes Bild zeigt;
9 ist eine Ansicht, die ein Einstellungsbeispiel eines Verarbeitungsbereichs einer Bildverarbeitung eines von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommenen Bildes zeigt;
10 ist eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines mit der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 1 aufgenommenen Bildes zeigt;
11 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt;
12 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 2 der Erfindung zeigt;
13 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt;
14 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigt;
15 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Situation zeigt, in der die Umgebung eines Fahrzeugs mit der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 13 überwacht wird;
16 ist eine Ansicht, die einen Bereich eines mit der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 13 aufgenommenen Bildes zeigt;
17 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigt;
18 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigt;
19 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Situation zeigt, in der die Umgebung eines Fahrzeugs von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 17 überwacht wird;
20 ist eine Ansicht, die ein von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung von 17 aufgenommenes Bild zeigt;
21 ist eine Draufsicht eines Linsensystems einer Kameraeinheit, die in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 5 der Erfindung angeordnet ist;
22 ist eine Seitenansicht des Linsensystems von 20;
23 ist eine Ansicht, die einen Aufbau eines anamorphotischen Systems zeigt, das in das Linsensystem von 21 eingebaut ist;
24 ist eine Ansicht, die das Prinzip des anamorphotischen Systems von 23 zeigt;
25 ist eine Draufsicht, die ein Linsensystem einer Kameraeinheit zeigt, das in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung eingebaut ist;
26 ist eine Seitenansicht des Linsensystems von 25;
27 ist eine beispielhafte Ansicht, die einen Aufbau einer Kameraeinheit zeigt, die in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung eingebaut ist;
28 ist eine Ansicht, die einen von einer Kameraeinheit einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung aufgenommenen Bereich zeigt;
29 ist eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines mit einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung aufgenommenen Bildes in dem ersten Anzeigemodus gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung zeigt;
30 ist eine Ansicht, die ein Anzeigebeispiel eines mit einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung aufgenommenes Bildes in dem zweiten Anzeigemodus und in dem dritten Anzeigemodus gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung zeigt;
31 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines mit einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 9 der Erfindung aufgenommenen Bildes zeigt;
32 ist eine Ansicht, die ein Bild zeigt, das mit einem Bildverarbeitungsabschnitt einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 9 der Erfindung anamorphotisch gemacht wurde;
33 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in ein Fahrzeug gemäß der JP 2000-89301 A zeigt;
34 ist eine Ansicht, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in ein Fahrzeug gemäß der JP 2000-89301 A zeigt; und
35 ist eine Ansicht, die ein aufgenommenes Bild einer Einheit zur Erkennung des hinter dem Fahrzeug liegenden Bereichs gemäß der JP 7-285379 A zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Ausführungsform 1]
1 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, und 2 ist eine Ansicht im Längsschnitt, die einen Aufbau einer Kameraeinheit zeigt, die in der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung in 1 angebracht ist. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung eine Kameraeinheit 1, eine Anzeigeeinheit 3 und eine Steuerungseinheit 5. Ferner umfasst der Aufbau in der vorliegende Ausführungsform nur eine einzige Kameraeinheit 1. Die Anordnung kann jedoch, wie es in 1 mit gestrichelten Linien angezeigt ist, zwei oder mehrere Kameraeinheiten umfassen.
Die Kameraeinheit 1 weist einen Aufbau auf, wie er in 2 gezeigt ist, und ist im mittleren Abschnitt des vorderen Endabschnitts eines Fahrzeugs angebracht, wie es in 3 und 4 gezeigt ist, wobei die Kameraeinheit 1 so ausgelegt ist, dass sie ein weites Gesichtsfeld A4 links und rechts vor dem Fahrzeug (einschließlich eines Bereichs vor dem Fahrzeug, der schräg nach unten gerichtet ist) aufnehmen kann. Ferner ist die Kameraeinheit 1 mittels zum Beispiel einer Klammer bzw. eines Bügels an der Karosserie festgeschraubt.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst eine solche Kameraeinheit 1 ein Linsensystem 11, ein Aufnahmeelement 13 und ein wasserdichtes Gehäuse 15, in dem das Linsensystem 11 und das Aufnahmeelement 13 untergebracht sind. Das Linsensystem 11 ist so in dem wasserdichten Gehäuse 15 untergebracht, dass es mit Ausnahme seines vorderen Endabschnitts in einem Linsengehäuse 17 untergebracht ist, so dass nur der vordere Abschnitt einer Linse 25a am vorderen Endabschnitt zur Vorderseite des wasserdichten Gehäuses 15 offenliegt. Das Aufnahmeelement 13 ist zum Beispiel aus einem CCD-Element gebildet und in dem wasserdichten Gehäuse 15, an der hinteren Seite des Linsensystems 11, auf einem Substrat 19 angeordnet. Ein Kabel 23, das mit Hilfe eines wasserdichten Verbinders 21 verbunden ist, wird verwendet, um der Kameraeinheit 1 Energie und Steuerungssignale zuzuführen und von ihr Bildsignale abzuleiten. Das wasserdichte Gehäuse 15 wird mittels eines (nicht gezeigten) O-Ringes wasserdicht gehalten, so dass innere Komponenten der Kameraeinheit 1 von Wind und Regen geschützt werden können.
Das Linsensystem 11 umfasst eine erste bis eine dritte Linsengruppe 25, 27 bzw. 29. Im Folgenden kann eine Linsengruppe wenigstens eine Linse umfassen. Das Gesichtsfeldwinkel H in horizontaler Richtung des Linsensystems ist auf mindestens 180 Grad und höchstens 270 Grad (z. B. 190 Grad) festgelegt, und das Gesichtsfeldwinkel V in vertikaler Richtung ist zum Beispiel auf 71 Grad festgelegt, wobei das Verhältnis des Gesichtsfeldwinkels H in horizontaler Richtung zu dem Gesichtsfeldwinkel V in vertikaler Richtung, d. h. H/V, 2,7 beträgt (H/V = 2,7). Daher sind die Gesichtsfeldwinkel für eine Überwachung geeignet, zu der Bilder von der Umgebung eines Fahrzeugs verwendet werden und wobei in horizontaler Richtung ein Bereich verwendet wird, der weiter als ein Bereich in vertikaler Richtung ist. Darüber hinaus sind die oben beschriebenen Gesichtsfeldwinkel H und V in der horizontalen Richtung bzw. in der vertikalen Richtung mit dem Gesichtsfeld eines in der Lichtempfangsebene des Aufnahmeelements 13 mit Hilfe des Linsensystems 11 gebildeten Bildes in Übereinstimmung gebracht.
Die erste Linsengruppe (Weitwinkel-Linsensystem) 25 umfasst zwei Linsen 25a und 25b, so dass ein Gesichtsfeldwinkel von 120 Grad oder mehr erfasst werden kann, und hat einen negativen Brechwert. Sie hat ferner die Funktion einer Fischauge-Umwandlungslinse zur Umwandlung des Gesichtsfeldes der dritten Linsengruppe 29, die als Abbildungssystem fungiert, zu einem weiten Winkel. Da die erste Linsengruppe 25 als afokales System ausgelegt ist, emittiert sie ein paralleles Strahlenbündel, wenn ein paralleles Strahlenbündel in sie eintritt, wobei sie die Bildhöhe ändert. Hierbei führt die erste Linsengruppe 25 eine Umwandlung derart durch, dass die Bildhöhe zusammengepresst wird (das heißt so, dass der Bildwinkel groß wird).
Die zweite Linsengruppe (anamorphotisches Linsensystem) 27 umfasst zwei Linsen 27a und 27b (hier Zylinderlinsen), die bildseitig der ersten Linsengruppe 25 angeordnet sind, und bildet ein anamorphotisches System, in dem sich die Vergrößerungen in horizontaler Richtung und vertikaler Richtung voneinander unterscheiden, und hat die Funktion der Einstellung des Gesichtsfeldes in der Länge und der Breite des Linsensystems 11. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die zweite Linsengruppe 27 insgesamt einen negativen Brechwert in vertikaler Richtung, jedoch keinerlei Brechkraft in horizontaler Richtung auf. Hier bildet die zweite Linsengruppe 27 ein afokales System und ist so ausgelegt, dass das anamorphotische Verhältnis von Länge zu Breite des Bildes 1,5 oder mehr (z. B. 2) beträgt.
Insbesondere ist die zweite Linsengruppe 27, wie es in 5 gezeigt ist, bezüglich der vertikalen Richtung als Galileo-Typ ausgebildet, bei dem die Brennweite f1 der objektseitigen Linse 27a auf f1 = 12,7 (mm], die Brennweite f2 der bildseitigen Linse 27b auf f2 = –6,35 (mm] und der Abstand d zwischen den Linsen 27a und 27b auf d = f1 – f2 = 12,7 – 6,35 = 6,35 festgelegt ist (in diesem Ausdruck sind f1 und f2 Absolutwerte), so dass die Vergrößerung r des afokalen Systems r = f1/f2 = 2,0 beträgt. Ferner ist, wenn ein Strahlenbündel unter einem Einfallswinkel α1 in vertikaler Richtung in die zweite Linsengruppe 27 eintritt, die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel α1 des Strahlenbündels und dem Ausfallswinkel α2 des Strahlenbündels durch r = tan α2/tan α1 = 2,0 gegeben. Demzufolge ist das auf dem Aufnahmeelement 13 erzeugte Bild durch die zweite Linsengruppe 27 in vertikaler Richtung zweifach vergrößert.
Aus diesem Grund beträgt das Gesichtsfeldwinkel V des Linsensystems 11 in vertikaler Richtung, wenn die zweite Linsengruppe 27 verwendet wird, ungefähr 142 Grad. Das Gesichtsfeldwinkel 27 beträgt jedoch nur 71 Grad, wenn die zweite Linsengruppe 27 nicht verwendet wird.
Die dritte Linsengruppe (Abbildungslinsensystem) 29 umfasst drei Linsen 29a bis 29c, die bildseitig von der ersten und zweiten Linsengruppe 25 bzw. 27 angeordnet ist. Strahlenbündel, die aus dem Gesichtsfeld A4 durch die erste und zweite Linsengruppe 25 bzw. 27 eintreffen, werden in der Lichtempfangsebene des Aufnahmeelements 13 abgebildet.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die erste Linsengruppe 25 objektseitig von der zweiten Linsengruppe 27 angeordnet ist, kann eine Konstruktion verwendet werden, die das System 11 bildet und bei der die zweite Linsengruppe 27 objektseitig von der ersten Linsengruppe 25 angeordnet ist.
Ferner, ist das Linsensystem 11, was die Beziehung zwischen Bildhöhen der jeweiligen Bildbereiche in einem auf dem Aufnahmeelement 13 erzeugten Bild und Bildwinkeln (Einfallswinkel bezüglich der optischen Achse) von Strahlenbündeln, die auf jeweilige Bildbereiche auftreffen, anbelangt, so ausgelegt, dass die Änderung der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels in den Randbereichen des oben beschriebenen Bildes größer als in deren mittlerem Teil ist. Ferner ist es so ausgelegt, dass die Bildhöhe Y von jeweiligen Abschnitten eines in der Lichtempfangsebene des Aufnahmeelements 13 durch das Linsensystem 11 erzeugten Bildes und der Bildwinkel θ von Strahlenbündeln, die auf die jeweiligen Abschnitte auftreffen, in einem Zustand, in dem die zweite Linsengruppe 27 entfernt ist, der Beziehung genügen: Y = p·f·tan(θ/p), wobei ein Parameter p mit 1 < p < 4 verwendet wird und die Brennweite des Linsensystems 11f ist.
Insbesondere ist das Linsensystem 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, da der Wert des oben beschriebenen Parameters p auf 2 festgelegt ist und ein stereografisches Projektionssystem verwendet wird, so ausgelegt, dass die oben beschriebene Bildhöhe Y und der oben beschriebene Bildwinkel der Beziehung genügen: Y = 2·f·tan(θ/2). Da gemäß der vorliegenden Ausführungsform die zweite Linsengruppe 27 keinen Brechwert bezüglich der horizontalen Richtung aufweist, kann die oben angegebene Beziehung Y = 2·f·tan(θ/2) bezüglich der horizontalen Richtung in dem Linsensystem 11 in einem Zustand gehalten werden, in dem die zweite Linsengruppe 27 eingefügt ist. Das heißt, die Bildhöhe Y von jeweiligen von der Mitte des in der Lichtempfangsebene des Aufnahmeelements 13 erzeugten Bildes in horizontaler Richtung abweichenden Bildbereichen und der Einfallswinkel θ von Strahlenbündeln bezüglich der optischen Achse, die auf die jeweiligen Bildbereiche auftreffen, genügen der oben genannten Beziehung Y = 2f·tan (θ/2) für das gesamte Linsensystem (f ist jedoch die Brennweite des Linsensystems 11 in horizontaler Richtung). Daher ist es möglich, selbst von den Randbereichen in horizontaler Richtung des aufgenommenen Gesichtsfeldes A4 ein Bild eines Objekts in den Randbereichen des Aufnahmeelements 13 groß zu erzeugen.
Bildsignale eines Bildes des von dem Aufnahmeelement 13 aufgenommenen Gesichtsfeldes A4 werden über ein Kabel 23 zu der an einer vorbestimmten Position in einem Fahrzeug angebrachten Steuerungseinheit 5 übertragen.
Die Anzeigeeinheit 3 ist aus einer Flüssigkeitskristallanzeigeeinheit etc. gebildet, ist in einem Fahrzeug angebracht und zeigt, gesteuert durch die Steuerungseinheit 5, ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild an.
Die Steuerungseinheit 5 umfasst einen Umschaltesteuerungsabschnitt 5a und einen Bildverarbeitungsabschnitt 5b. Auf der Grundlage von Operationseingaben eines Fahrers und von Fahrzeugsituationen, die durch verschiedene Arten von Eingangssignalen angezeigt werden, wird das Anzeige-Timing, in dem ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt wird, gesteuert, der auf der oben beschriebenen Anzeigeeinheit anzuzeigende Anzeigebereich bzw. Anzeigerahmen für den Gesichtsfeld A4 der Kameraeinheit 1 ausgewählt, und die Art der Bildverarbeitung, die dem oben beschriebenen, auf der Anzeigeeinheit anzuzeigenden aufgenommenen Bild ausgeführt wird, wird ausgewählt. Der Umschaltesteuerungsabschnitt 5a bestimmt die von der Steuerungseinheit 5 zu steuernden Steuerungsinhalte. Der Bildverarbeitungsabschnitt 5b führt an den durch den Umschaltesteuerungsabschnitt 5a bestimmten Inhalten eine Bildverarbeitung an dem von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bild aus und veranlasst die Anzeigeeinheit 3, diese Inhalte anzuzeigen.
Wie in 1 gezeigt ist, steuert der Umschaltesteuerungsabschnitt 5a den Anzeigeinhalt etc. der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage von wenigstens entweder einem mittels eines (nicht gezeigten) zu betätigenden Anweisungsschalters eingegebenen Operationssignal, einem von einem (nicht dargestellten) ausgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, einem Schaltpositionssignal, das die Schaltposition angibt, einem Zündsignal zur Erfassung des Zustandes des Zündschalters, einem Hinderniserfassungssignal, das von einem (nicht gezeigten) Hinderniserfassungssensor ausgegeben wird, um das Vorhandensein eines Hindernisses in der Umgebung eines Fahrzeugs zu erfassen, einem Fahrtrichtungsanzeigersignal, das den Betriebszustand eines Fahrtrichtungsanzeigers angibt, oder einem Lenkdrehwinkelsignal, der von einem (nicht dargestellten) Lenksensor zur Erfassung eines Lenkdrehwinkels ausgegeben wird. Die auf der Anzeigeeinheit 3 anzuzeigenden Bilder umfassen ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild, ein Navigationsbild einer Navigationseinheit 31, die eine Streckenführung zu einem Ziel ausführt (einschließlich Bilder zum Betrieb der Navigationseinheit 31) und Fernsehbilder, die von einem Fernsehempfänger 33 geliefert werden, und die Umschaltesteuerungseinheit 5a steuert, welches von diesen Bildern auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt werden soll.
In einer von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b auf der Grundlage von Anweisungen des Umschaltesteuerungsabschnitts 5a ausgeführten Bildverarbeitung wird zum Beispiel ein Prozess ausgeführt, bei der wenigstens ein Teilbereich des Gesichtsfeldes A4 der Kameraeinheit 1 ausgeschnitten und geladen wird, eine Bildverarbeitung ausgeführt, die wenigstens entweder eine Vergrößerung, eine Verkleinerung, eine Verschiebung, eine Drehung oder eine Verformung des Teilbereichs des aufgenommenen Bildes umfasst, das Bild auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt und gleichzeitig ein vorbestimmtes Überlagerungsbild synthetisiert, dem aufgenommenen Bild nach der Bildverarbeitung überlagert und auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. Hierbei vergrößern bzw. verkleinern die Vergrößerungs- und Zusammenpressprozesse die Bildgröße, und das Bild wird auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. Im Falle einer Vergrößerung wird in Übereinstimmung mit der Vergrößerung ein Interpolationsprozess ausgeführt. Der Verschiebungsprozess verschiebt die Anzeigeposition eines Bildes auf der Anzeigeeinheit 3. Der Drehprozess ändert den Drehwinkel auf dem Anzeigebildschirm, wenn ein Bild auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt wird. Der Verformungsprozess ist ein Kompensationsprozess zur Kompensation einer Verzerrung eine Bildes, das durch Aufnehmen erzeugt wird. Die zu kompensierenden Verzerrungen umfassen eine Linsenverzerrung aufgrund von Eigenschaften von zum Beispiel dem Linsensystem 11. Das Überlagerungsbild soll eine Markierung etc. umfassen, die anzeigt, in welcher Richtung ein Bild, das aus dem Gesichtsfeld A4 der Kameraeinheit 1 ausgeschnitten und geladen wird, dem Gesichtsfeld A4 entspricht.
Was ein detailliertes Anzeigebeispiel eines von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bildes entspricht, zum Beispiel wo es erforderlich ist, einen weiten Bereich vor einem Fahrzeug zu kontrollieren, wie es in 7 gezeigt ist, so wird ein Bild I1 des Gesichtsfeldes A4, das von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wird, auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt.
Ferner, dort, wo es notwendig ist, die Situationen in den Richtungen links und rechts vor dem Fahrzeug zu kontrollieren, werden Bilder der zwei Ausschnittbereiche (Verarbeitungsbereiche) D1 und D2, die den in dem Gesichtsfeld A4 in 7 eingestellen Richtungen links und rechts entsprechen, ausgeschnitten und geladen, wobei ein Vergrößerungsprozess und ein Prozess zur Beseitigung des anamorphotischen Effekts der Linse an dem so ausgeschnittenen und geladenen Bild ausgeführt werden. Wie in 8 gezeigt ist, werden die verarbeiteten Bilder I2 und I3 der linken bzw. rechten Richtung auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. In dem Anzeigebeispiel in 8 werden die Bilder I2 und I3 der linken bzw. rechten Richtung nebeneinander auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. Ein sich in Längsrichtung erstreckendes Maskenbild zur Unterteilung wird von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b synthetisiert und in einer vorbestimmten Farbe (zum Beispiel schwarz) zwischen den Bildern I2 und I3 angezeigt. Ferner wird, wie es in 8 gezeigt ist, dort, wo ein Bild eines Teilbereichs (zum Beispiel die Aus schnittbereiche D1 und D2), die in dem Gesichtsfeld A4 enthalten sind, zur Anzeige ausgeschnitten und geladen wird, wird ein (nicht dargestelltes) Überlagerungsbild von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b synthetisiert, um zu kennzeichnen, welchem Teilbereich des Gesichtsfeldes A4 das Bild entspricht, dem entsprechenden Bild überlagert und angezeigt. Wenn zum Beispiel die Bilder I2 und I3 der linken bzw. rechten Richtung ausgeschnitten, geladen und angezeigt werden, wird eine Markierung, die kennzeichnet, dass die angezeigten Bilder den Bildern I2 und I3 in der linken bzw. rechten Richtung entsprechen, überlagert und als Überlagerungsbild angezeigt.
Als ein weiteres Beispiel, wie es in 9 gezeigt ist, sollen die Verarbeitungsbereiche D3 bis D5 in dem aufgenommenen Bild I1 des Gesichtsfeldes A4 erzeugt und zur Anzeige Bildverarbeitungen, die voneinander verschieden sind, an den Verarbeitungsbereichen D3 bis D5 ausgeführt werden. In dem in 9 gezeigten Beispiel ist das Gesichtsfeld A4 längs in drei (links, Mitte, rechts) Verarbeitungsabschnitte D3 bis D5 unterteilt, und die Bilder I1a und I1c des linken bzw. rechten Verarbeitungsbereichs D3 bzw. D5 werden in horizontaler Richtung vergrößert und zur Beseitigung von Linsenverzerrungen entzerrt. Ferner wird das Bild I1b des mittleren Verarbeitungsabschnitts D4 einem Zusammenpressprozess in horizontaler Richtung unterzogen, wodurch die visuelle Erkennbarkeit der Bilder I1a und I1c des linken bzw. rechten Verarbeitungsbereichs D3 bzw. D5 verbessert ist. Durch diesen Prozess wird ein Bild I4, wie es in 10 gezeigt ist, auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. In dem in 10 gezeigten Bild sind die Bilder I1a und I1c des linken bzw. rechten Verarbeitungsbereichs D3 bzw. D5 in horizontaler Richtung vergrößert, so dass deren visuelle Erkennbarkeit verbessert ist.
Im Folgenden ist ein Beispiel von Steuerungsoperationen des Anzeigeinhalts der Anzeigeeinheit 3 ausführlich beschrieben. Zum Beispiel wird in einem Betriebsbeispiel "Starten eines Fahrzeugs" ein Zündsignal, das anzeigt, dass der Zündschlüssel eingeschaltet ist, in den Umschaltesteuerungsabschnitt 5a eingegeben. Anschließend wird, wenn die Schaltposition in den D-(Fahr) Bereich geändert wird, ein Schaltpositionssignal, dass eine Änderung in den D-Bereich anzeigt, dem Umschaltesteuerungsabschnitt 5a zugeführt. Als Antwort auf die Eingabe des Zündsignals und des Schaltpositionssignals wird das aufgenommene Bild I1 des Gesichtsfeldes A4 auf der Grundlage einer Steuerung der Steuerungseinheit 5 in dem Anzeigeformat des in 10 gezeigten Bildes auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt, so dass ein toter Bereich, der von der Vorderseite eines Fahrzeugs schräg nach unten gerichtet ist, erkannt werden kann. Und sobald auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals erfasst wird, dass das Fahrzeug gestartet wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit eine erste vorbestimmte Geschwindigkeit (zum Beispiel 10 km/h) erreicht hat, wird der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 durch eine von der Steuerungseinheit 5 ausgeführte Steuerung von dem aufgenommenen Bild I1 zu einem Navigationsbild der Navigationseinheit 31 umgeschaltet. Wenn auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals erfasst wird, dass das Fahrzeug während der Fahrt anhält oder seine Geschwindigkeit auf eine zweite vorbestimmte Geschwindigkeit (z. B. 10 km/h) oder weniger verringert, werden die Bilder I2 und I3 der ausgeschnittenen Bereiche D1 bzw. D2 der linken bzw. rechten Richtung durch eine von der Steuerungseinheit 5 ausgeführte Steuerung auf der Anzeigeeinheit 3 in dem in 8 gezeigten Anzeigeformat angezeigt.
Als Steuerungsoperation auf der Grundlage eines Lenkdrehwinkelsignals oder eines Fahrtrichtungsanzeigersi gnals wird auf der Grundlage eines Lenkwinkelsignals oder eines Fahrtrichtungsanzeigersignals ein Abbiegen eines Fahrzeugs nach links oder rechts erfasst, und ein aufgenommenes Bild I1 wird auf der Anzeigeeinheit 3 in dem in 10 gezeigten Format angezeigt, um die linke und rechte Richtung zu überprüfen. Als Steuerungsoperation auf der Grundlage eines Hinderniserfassungssignals des Hinderniserfassungssensors, zum Beispiel, wenn von dem Hinderniserfassungssensor, der in dem vorderen Endabschnitt des Fahrzeugs (zum Beispiel in dem vorderen linken und rechten Abschnitt des Fahrzeugs), eingebaut ist, erfasst wird, dass sich in der Umgebung des Fahrzeugs ein Hindernis befindet, wird ein aufgenommenes Bild I1 in dem in 10 gezeigten Format auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt, um die Umgebung des Fahrzeugs zu überprüfen. Als Steuerungsoperation auf der Grundlage eines Beleuchtungssignals wird die Anzeigehelligkeit der Anzeigeeinheit 3 bei Nacht herabgesetzt.
Da, wie oben beschrieben, bei der Kameraeinheit 1 gemäß der vorliegenden Erfindung das Linsensystem 11 durch Kombination der ersten Linsengruppe (Weitwinkel-Linsensystem) 25, dessen Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung 120 Grad oder mehr beträgt, mit der zweiten Linsengruppe (anamorphotisches Linsensystem) 27, dessen anamorphotisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, gebildet ist, ist es möglich, ein weites Gesichtsfeld A4 aufzunehmen, wobei die Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung und vertikaler Richtung eingestellt werden, und es kann gleichzeitig die visuelle Erkennbarkeit der angezeigten verbessert werden. Zum Beispiel werden dort, wo unnötige Abschnitte der Randabschnitte des Gesichtsfeldes der ersten Linsengruppe 25 enthalten sind (zum Beispiel in dem Abschnitt, der den oberen Himmelsabschnitt zeigt), die unnötigen Abschnitte (zum Beispiel obere und untere Umgebungsabschnitte) von dem auf dem Aufnahmeelement 13 erzeugten Bild entfernt, indem das anamorphotische Verhältnis der zweiten Linsengruppe eingestellt wird (zum Beispiel durch Vergrößerung des Bildes in vertikaler Richtung, etc.), und seine Aufnahme kann durchgeführt werden. Daher werden notwendige Abschnitte des Gesichtsfeldes der ersten Linsengruppe 13 (zum Beispiel Abschnitte, in denen Straßen und Gebäude aufgenommen sind) in großem Bildformat auf dem Anzeigeelement 13 erzeugt, wobei die Pixel des Aufnahmeelements 13 effektiv ausgenutzt werden können, so dass die Bildqualität verbessert werden kann.
Darüber hinaus ist es bei der Kameraeinheit 1 möglich, ein weites Gesichtsfeld in horizontaler Richtung aufzunehmen, da das Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung auf 190 Grad eingestellt ist.
Darüber hinaus können bei der Kameraeinheit 1 die erste und die zweite Linsengruppe 25 bzw. 27 zu dem vorhandenen Abbildungslinsensystem kombiniert werden, da die erste und die zweite Linsengruppe 25 bzw. 27 ein afokales System bilden, so dass es möglich ist, das Linsensystem 11 leicht zu zusammenzustellen.
Da bei der Kameraeinheit 1 das Linsensystem 11 so ausgelegt ist, dass es der oben genannten Beziehung Y = 2·f·tan(θ/2) bezüglich der horizontalen Richtung genügt, ist es darüber hinaus möglich, dass Bilder von Objekten in den Umgebungsabschnitten, selbst von den Umgebungsabschnitten in horizontaler Richtung des Aufnahmegesichtsfeldes A4, in großem Format auf dem Aufnahmeelement 13 dargestellt werden. Folglich kann die visuelle Erkennbarkeit von Objektbildern der Umgebungsabschnitte in horizontaler Richtung des Gesichtsfeldes A4 weiter verbessert werden.
Da die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine wie oben beschriebene Kameraeinheit 1 verwendet, kann man darüber hinaus ein Aufnahmebild eines weiten Gesichtsfeldes A4 in der Fahrzeugumgebung (das heißt, gemäß der ersten Ausführungsform vor dem Fahrzeug) erhalten und mit zufriedenstellender visueller Erkennbarkeit anzeigen, wodurch es möglich ist, die Fahrzeugumgebung besser zu überwachen.
Darüber hinaus können mehrere Arten der Anzeige in Übereinstimmung mit den Situationen eines Fahrzeugs ausgeführt werden, wobei ein Teil eines Aufnahmebildes I1 der Kameraeinheit 1 ausgeschnitten, geladen und in dem in 8 gezeigten Anzeigeformat angezeigt wird, oder zusammengepresst oder vergrößert und in dem in 10 gezeigten Anzeigeformat angezeigt wird.
Es ist möglich, das Anzeige-Timing etc. von mit der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bilder auf der Anzeigeeinheit 3 in Übereinstimmung mit den Situationen eines Fahrzeugs entsprechend zu steuern.
Ferner kann gemäß einer modifizierten Version der ersten Ausführungsform die erste Linsengruppe 25 bei der Konstruktion des Linsensystems 11 der Kameraeinheit 1 weggelassen werden.
[Ausführungsform 2]
11 und 12 sind Ansichten, Einbauvarianten einer Kameraeinheit in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen. In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 11 und 12 gezeigt ist, ist eine Kameraeinheit 1, deren Konstruktion nahezu identisch mit der der Kameraeinheit 1 der Ausführungsform 1 ist, in dem mittleren Abschnitt in dem hinteren Abschnitt eines Fahrzeugs angebracht und so ausgelegt, dass ein weiter Gesichtsfeld A5, der von der Rückseite eines Fahrzeugs nach hinten (einschließlich eines Bereichs hinter dem Fahrzeug, der schräg nach unten gerichtet ist) und nach links und rechts gerichtet ist, überprüft werden kann. Der weitere Aufbau ist im Wesentlichen identisch mit dem der ersten Ausführungsform, so dass auf eine Beschreibung verzichtet ist.
Als ein Beispiel zur Umschaltesteuerung des Anzeigeinhalts der Anzeigeeinheit 3, wenn zum Beispiel von der Steuerungseinheit 5 auf der Grundlage eines Schaltpositionssignals erfasst wird, dass die Schaltposition nach R (Rückwärts) bewegt wird, wird der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 zur Erkennbarkeit des hinter dem Fahrzeug liegenden Bereichs von einem Navigationsbild zu einem von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bild umgeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt wird das von der Kameraeinheit 1 aufgenommene Bild invertiert und von der Bildverarbeitungseinheit 5b bezüglich der linken und rechten Seite verarbeitet, um das Bild von der Rückseite mit dem Rückblickspiegel im Fahrzeuginnenraum in Übereinstimmung zu bringen, und auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt.
Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Effekt erzielt werden, durch den es möglich ist, ein Bild eines weiten Gesichtsfeldes A5 eines hinter dem Fahrzeug befindlichen Bereichs mit verbesserter visueller Erkennbarkeit aufzunehmen und anzuzeigen, und es ist möglich, eine Kollision mit einem Hindernis, das sich hinter dem Fahrzeug befindet, zu vermeiden.
[Ausführungsform 3]
13 und 14 sind Ansichten, die eine Einbauvariante einer Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 3 der Erfindung zeigen. In der zweiten Ausführungsform, wie sie in 13 und 14 gezeigt ist, ist eine Kameraeinheit, deren Konstruktion im Wesentlichen mit der der Kameraeinheit 1 gemäß Ausführungsform 1 identisch ist, an einem Eckabschnitt eines Fahrzeugs (in der vorliegenden Ausführungsform an der linken vorderen Ecke eines Fahrzeugs (zum Beispiel an der Ecke einer Stoßstange)) angeordnet und so ausgelegt, dass sie ein weites Gesichtsfeld A6 der Umgebung des Eckabschnitts aufnehmen kann. Die weitere Konstruktion ist im Wesentlichen mit der der ersten Ausführungsform identisch, so dass auf eine Beschreibung verzichtet ist.
Ein Beispiel einer Steuerung der Umschaltung des Anzeigeinhalts der Anzeigeeinheit 3, wenn zum Beispiel durch ein Hinderniserfassungssignal von einem (nicht gezeigten) Hinderniserfassungssensor, der an dem linksseitigen Eckabschnitt dem vorderen Endabschnitt eines Fahrzeugs angeordnet ist, erfasst wird, dass sich in der Umgebung des linken Eckabschnitts ein Hindernis befindet, wird zur Erkennbarkeit der Umgebung des linken Eckabschnitts durch Steuerung mit Hilfe der Steuerungseinheit 5 der Anzeigeinhalt der Anzeigevorrichtung 3 von einem Navigationsbild und einem Fernsehbild auf ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild umgeschaltet. Zum Beispiel wird, wie es in 15 gezeigt ist, in einem Fall, in dem sich beim Vorbeifahren an einem hinteren Abschnitt oder einer Seite eines weiteren Fahrzeugs der Abstand von dem linksseitigen Eckabschnitt nach vorn des eigenen Fahrzeugs zu dem weiteren Fahrzeug bis auf weniger als einen festgelegten Abstand verringert, dieses von dem Hinderniserfassungssensor erfasst und der Steuerungseinheit 5 mitgeteilt, worauf der Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 zu dem von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bild I5 geändert wird, wie es in 17 gezeigt ist. Ferner zeigt 17 nur einen Teil des von der Kameraeinheit 1 aufgenommenen Bildes I5, und die Bezugszahl 41 von 17 bezeichnet ein Bild eines weiteren Fahrzeugs, dem sich das Fahrzeug nähert, und die Bezugszahl 41a bezeichnet ein Bild einer hinteren Stoßstange des Fahrzeugs.
Eine Umschaltung des Anzeigeinhalts kann bei einer solchen Anzeigeeinheit durch einen (nicht gezeigten) Anweisungsschalter manuell ausgeführt werden.
Daher ist es in der zweiten Ausführungsform möglich, ein Bild eines weiteren Gesichtsfeldes A6 in der Umgebung der Ecke (in der dritten Ausführungsform des linksseitigen Eckabschnitts an dem vorderen Endabschnitt des Fahrzeugs) eines Fahrzeugs aufzunehmen und anzuzeigen, während versucht wird, die visuelle Erkennbarkeit zu verbessern, wobei ein Effekt verwendet werden kann, durch den es möglich ist, eine Kollision mit Hindernissen in der Umgebung eines Fahrzeugs zu verhindern.
[Ausführungsform 4]
17 und 18 sind Ansichten, die eine Einbauvariante der Kameraeinheit in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 4 der Erfindung zeigen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 17 und 18 gezeigt ist, ist eine Kameraeinheit 1, deren Konstruktion im Wesentlichen mit der der Kameraeinheit der Ausführungsform 1 identisch ist, seitlich an einem Fahrzeug (in der vorliegenden Ausführungsform an dem in Längsrichtung mittleren Abschnitt, an der linken Seite eines Fahrzeugs (zum Beispiel einem Türgriffabschnitt)) angebracht und so ausgelegt, dass sie einen weiten seitlichen Gesichtsfeld seitlich des Fahrzeugs aufnehmen kann. Die weitere Konstruktion ist im We sentlichen mit der der ersten Ausführungsform identisch, so dass auf eine Beschreibung verzichtet wird.
Wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Situation der Umgebung eines Fahrzeugs eine wie in 19 gezeigte Situation ist (das heißt eine Situation, in der das Fahrzeug in einem Parkbereich geparkt ist), wird, da die Kameraeinheit 1 an dem linksseitigen Abschnitt des Fahrzeugs angeordnet ist, ein Bild I6 wie es in 20 gezeigt ist, von der Kameraeinheit 1 aufgenommen und auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. Ferner bezeichnet die Bezugszahl 43 in 20 ein Bild eines vorderen Reifens des Fahrzeugs, und die Bezugszahl 45 bezeichnet ein Bild des hinteren Reifens des Fahrzeugs.
Beispiele der Steuerung der Umschaltung des Anzeigeinhalts der Anzeigeeinheit 3 sind eine Umschaltsteuerung, die auf eine Betriebseingabe von einem (nicht dargestellten) Anweisungsschalter antwortet, und eine Umschaltsteuerung, die auf ein Hinderniserfassungssignal von einem Hinderniserfassungssensor antwortet.
Demzufolge wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein weiter Gesichtsfeld in der Umgebung der Seite eines Fahrzeugs (in der vorliegenden Ausführungsform der linksseitige Bereich des Fahrzeugs) aufgenommen, während versucht wird, die visuelle Erkennbarkeit zu verbessern, und auf der Anzeigeeinheit angezeigt, wobei ein Effekt erzielt wird, durch den es möglich ist, zu verhindern, dass sich ein Rad löst und das Fahrzeug in Kontakt mit dem Hindernis gerät.
[Ausführungsform 5]
21 und 22 sind eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Linsensystems einer Kameraeinheit, die in einer Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung eingebaut ist. Die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich wesentlich von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der Ausführungsform 1 nur im Aufbau des Linsensystems 11 der Kameraeinheit 1, und einander entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszahlen versehen, so dass auf eine Beschreibung verzichtet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 21 und 22 gezeigt ist, bildet die zweite Linsengruppe 27, die in dem Linsensystem 11 enthalten ist, ein anamorphotisches System mit positivem Brechwert in horizontaler Richtung, jedoch ohne jeglichen Brechwert in vertikaler Richtung. Darüber hinaus bildet die zweite Linsengruppe 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein afokales System, wobei das anamorphotische Verhältnis zwischen der Länge und der Breite auf zum Beispiel 1,5 oder mehr (zum Beispiel 2,0) festgelegt ist.
Insbesondere ist die zweite Linsengruppe 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bezüglich der horizontalen Richtung vom Typ eines invertierten Galileo-Fernrohrs, wie es in 23 gezeigt ist, wobei für die Brennweite f1 der objektseitigen Linse 27a f1 < 0, für die Brennweite f2 der bildseitigen Linse 27b f2 > 0 und für den Abstand d zwischen den Linsen 27a und 27bd = f2 – f1 > 0 gilt (in dem angegebenen Ausdruck sind f1 und f2 Absolutwerte), und wobei für die Vergrößerung r des afokalen Systems gilt: r = f1/f2 < 1. Wie in 24 gezeigt ist, besteht, wenn ein Strahlenbündel unter einem Einfallswinkel α1 in horizontalen Richtung bezüglich der optischen Achse in die zweite Linsengruppe 27 eintritt, zwischen dem Einfallswinkel α1 des Strahlenbündels und dem Ausfallswinkel α2 die Beziehung r = tanα2/tanα1. Als Folge davon wird das auf dem Aufnahmeelement 13 erzeugte Bild durch die zweite Linsengruppe 27 in horizontaler Richtung zusammengepresst.
Aus diesem Grund ist das Gesichtsfeldwinkel H des Linsensystems 11 in horizontaler Richtung im Vergleich zu dem Fall, in dem das zweite Linsensystem 27 nicht verwendet wird, vergrößert.
Als die erste Linsengruppe 25 kann eine Linsengruppe verwendet werden, die mit der ersten Linsengruppe 25 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 identisch ist. Da jedoch gemäß der vorliegenden Ausführungsform das Gesichtsfeldwinkel H in horizontaler Richtung durch die zweite Linsengruppe vergrößert ist, kann eine Linsengruppe, deren Weitwinkelumwandlungsvergrößerung kleiner als die der ersten Linsengruppe 25 gemäß der ersten Ausführungsform ist, verwendet werden. Eine Linsengruppe, die mit der dritten Linsengruppe 29 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 1 identisch ist, kann als die dritte Linsengruppe 29 verwendet werden.
Daher lässt sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Anzeigebild eines weiten Gesichtsfeldes gewinnen, das den in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung liegenden Bereichen genau entspricht, die als den Gesichtsfeld erforderlich sind, und die visuelle Erkennbarkeit des Anzeigeinhalts kann verbessert werden. Daher lassen sich im Wesentlichen gleiche Effekte wie jene der oben beschriebenen ersten Ausführungsform erzielen.
[Ausführungsform 6]
25 und 26 sind eine Draufsicht und eine Seitenansicht eines Linsensystems einer Kameraeinheit, die in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 6 der Erfindung eingebaut ist. Die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich wesentlich von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der Ausführungsform 1 nur im Aufbau des Linsensystems der Kameraeinheit 1, und einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen versehen, so dass auf eine Beschreibung verzichtet ist.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das Linsensystem 11 der Kameraeinheit 1 die in 25 und 26 gezeigte erste und zweite Linsengruppe 51 bzw. 53.
Die erste Linsengruppe (anamorphotisches Linsensystem) 51 umfasst zwei Linsen (hier Zylinderlinsen) 51a und 51b, die am äußersten vorderen Abschnitt des Linsensystems 11 angeordnet sind und ein anamorphotisches System bilden, bei dem die Vergrößerung in vertikaler Richtung von der in horizontaler Richtung verschieden ist. Gemäß der Ausführungsform ist die erste Linsengruppe 51 so ausgelegt, dass ihr Gesamtbrechwert in horizontaler Richtung negativ ist, sie jedoch keine brechende Wirkung in vertikaler Richtung aufweist, wobei das anamorphotische Verhältnis zwischen der Länge und der Breite auf 1,5 oder mehr festgelegt ist.
Die zweite Linsengruppe 53 fungiert bzw. wirkt als Abbildungslinsensystem und umfasst fünf Linsen 53a bis 53e, die bildseitig von der ersten Linsengruppe 51 angeordnet sind. Die zweite Linsengruppe 53 bildet die aus dem Gesichtsfeld durch die erste Linsengruppe 51 eintretenden Strahlenbündel in der Lichtempfangsebene des Aufnahmeelements 13 ab.
Durch einen solchen Aufbau bleibt das Gesichtsfeld Winkel V in vertikaler Richtung unverändert, während der Gesichtsfeldwinkel H in horizontaler Richtung durch die erste Linsengruppe 51 vergrößert wird, wodurch es mit der Kameraeinheit 1 möglich ist, ein weites Gesichtsfeld in horizontaler Richtung aufzunehmen.
Folglich lässt sich auch in der vorliegenden Ausführungsform ein Anzeigebild eines weiten Gesichtsfeldes anzeigen, das den Bereichen in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung genau entspricht, welche für das Gesichtsfeld benötigt werden, und gleichzeitig wird eine Verbesserung der visuellen Erkennbarkeit des Anzeigebildes versucht, wobei im Wesentlichen identische Effekte wie jene der oben beschriebenen ersten Ausführungsform erreicht werden können.
[Ausführungsform 7]
27 ist eine beispielhafte Ansicht, die eine Konstruktion einer Kameraeinheit zeigt, die in eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 7 der Erfindung eingebaut ist. Die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform 7 unterscheidet sich wesentlich von der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß jeder der Ausführungsformen 1 bis 6 nur in der relativen Anordnung des Linsensystems 11 in der Kameraeinheit 1 und des Aufnahmeelements 13, und einander entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, so dass auf eine Beschreibung verzichtet ist. Darüber hinaus zeigt 27 eine vereinfachte Konstruktion des Linsensystems 11 etc.
In der Kameraeinheit 1 der vorliegenden Ausführungsform ist die optische Achse 61 des Linsensystems 11 um einen vorbestimmten Exzentrizitätsbetrag E in vertikaler Richtung (zum Beispiel nach unten) bezüglich der Mittennormalen 63, die durch die Mitte des Aufnahmeelements 13 führt, verschoben. Ferner ist die optische Achse 61 parallel zu der Mittennormalen 63 gehalten. Darüber hinaus werden die Bilder der jeweiligen Gesichtsfelder A4 bis A7 bezüglich der vertikalen Richtung seitenverkehrt auf dem Aufnahmeelement 13 abgebildet.
Demzufolge ändert sich die Aufnahmerichtung der Kameraeinheit 1 in vertikaler Richtung bezüglich der optischen Achse 61 des Linsensystems 11. Zum Beispiel ist in dem in 27 gezeigten Konstruktionsbeispiel die optische Achse 61 des Linsensystems 11 bezüglich der Mittennormalen 63 des Aufnahmeelements 13 nach unten versetzt, wodurch die Aufnahmerichtung der Kameraeinheit 1 bezüglich der optischen Achse 61 des Linsensystems 11 diagonal nach unten geneigt ist. Daraus folgt zum Beispiel, dass in einem Zustand, in dem die optische Achse 61 des Linsensystems 11 parallel zu der horizontalen Richtung gehalten wird, die Aufnahmerichtung so eingestellt ist, dass sie bezüglich der horizontalen Richtung diagonal nach unten geneigt ist.
Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Anzeigebild eines weiten Gesichtsfeldes gewonnen werden, das genau den Bereichen in horizontaler Richtung und in vertikaler Richtung entspricht, die für das Gesichtsfeld erforderlich sind, und gleichzeitig wird eine Verbesserung der visuellen Erkennbarkeit des Anzeigebildes versucht, wobei im Wesentlichen die gleichen Effekte wie jene der oben beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 6 erzielt werden können. Gleichzeitig können die folgenden Effekte erzielt werden.
Das heißt, durch Einstellen des oben beschriebenen Exzentrizitätsbetrags E des Linsensystems 11 der Kameraeinheit 1 bezüglich des Aufnahmeelements 13 ist es möglich, die Aufnahmerichtung der Kameraeinheit 1 in verti kaler Richtung zu verändern, wodurch es möglich ist, die Gesichtsfelder A4 bis A7 der Kameraeinheit 1 in einem Zustand in eine entsprechende Richtung einzustellen, in dem die optische Achse 61 des Linsensystems 11 in einer festgelegten Richtung (zum Beispiel in der horizontalen Richtung) gehalten wird. Zum Beispiel ist es leicht möglich, das Verhältnis des in den Gesichtsfeldern A4 bis A7 enthaltenen Himmelsabschnitts einzustellen.
Ferner kann, anstatt die optische Achse 61 des Linsensystems 11 gegenüber dem Aufnahmeelement 13 exzentrisch zu machen (oder eine schon vorhandene Exzentrizität der optischen Achse 61 zu vergrößern), eine Konstruktion als modifizierte Version der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, bei der die optische Achse 61 des Linsensystems 11 der Kameraeinheit 1 um einen vorbestimmten Winkel bezüglich der horizontalen Richtung in Richtung der Bodenoberfläche geneigt ist und die Aufnahmeeinheit 1 bezüglich der horizontalen Richtung diagonal nach unten geneigt wird.
[Ausführungsform 8]
Eine Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 8 der Erfindung ist so aufgebaut, dass zwischen dem ersten Anzeigemodus (normaler Anzeigemodus) zur Bereitstellung eines Videobildes, das in einem weiten Bereich keine toten Winkel aufweist, indem ein Superweitwinkel-Linsensystems 11 wie etwa eine Fischaugelinse etc. verwendet wird, dem zweiten Anzeigemodus (Vergrößerungsanzeigemodus) zur Vergrößerung und Anzeige eines Videobildes in einem notwendigen Bereich in einer vorbestimmten Stelle, wo ein Erkennen des Abstandes erforderlich ist, wenn in einer Garage oder auf einem Parkplatz in Längsrichtung eingeparkt wird, und dem dritten Anzeigemodus (Multidirektionaler Bildsynthetisierungsanzeigemodus) umgeschaltet werden kann. Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform Abschnitte, die im Wesentlichen die gleichen Funktionen wie jene in den oben beschriebenen Ausführungsformen haben, mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
Die Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung umfasst eine Kameraeinheit 1, eine Anzeigeeinheit 3 und eine Steuerungseinheit 5 wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform 1.
Von diesen ist die Kameraeinheit 1 ungefähr in der Mitte des hinteren Abschnitts, genauer zum Beispiel im Kühlergrill des mittleren Abschnitts des hinteren Endabschnitts eines Fahrzeugs zum Beispiel über eine (nicht gezeigte) Klammer bzw. einen Bügel gemäß Ausführungsform 2, angeschraubt, wie es zum Beispiel in 11 gezeigt ist, wobei von der Oberfläche an dem hinteren Abschnitt ein weites Gesichtsfeld links und rechts hinter dem Fahrzeug aufgenommen werden kann.
Außerdem ist die Kameraeinheit 1 wie in der Ausführungsform 1 ausgelegt, wie es zum Beispiel in 2 gezeigt ist, das Gesichtsfeldwinkel H des Linsensystems 11 in horizontaler Richtung ist auf 180 Grad oder mehr (zum Beispiel 190 Grad) eingestellt, und ein optisches System mit einer größeren Informationsmenge in den Randbereichen als die einer allgemeinen Fischaugenlinse wird verwendet, wodurch die Kameraeinheit 1 gleichzeitig sowohl ein Videobild von Bereichen links und rechts hinter einem Fahrzeug als auch ein Videobild des unteren Bereichs hinter dem Fahrzeug in einem einzigen Bild 17 aufnimmt, wie es in 28 gezeigt ist, und ein Modus, in dem ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild auf der Anzeigeeinheit 3 wie in dem ersten Anzeigemodus angezeigt.
Die Gesamtheit der Kameraeinheit 1 ist in einem wasserdichten Gehäuse 15 untergebracht, das mittels eines (nicht gezeigten) O-Rings abgedichtet ist, um die Kameraeinheit 1 vor Regen und Wind zu schützen, und nur der vordere Abschnitt der Linse 25a des vorderen Endabschnitts ist zur Vorderseite des wasserdichten Gehäuses 15 offengelegt.
Zum Beispiel sind in dem Linsensystem 11 die Bildhöhe Y von entsprechenden Bereichen eines in der Lichtempfangsebene des Aufnahmeelements 13 erzeugten Bildes und ein Bildwinkel θ eines Strahlenbündels, der auf die jeweiligen Bereiche auftrifft, so festgelegt, dass sie der Beziehung Y = p·f·tan(θ/p) genügen, wobei ein Parameter p mit 1 < p < 4 verwendet wird und die Brennweite des Linsensystems f beträgt, und wobei der oben genannte Parameter p zum Beispiel auf 2 festgelegt wird und ein kubisches Projektionsverfahren wird verwendet, das Linsensystem 11 ist so konfiguriert, dass die oben beschriebene Bildhöhe Y und der Bildwinkel θ der Beziehung Y = 2·f·tan(θ/2) genügen. Somit wird ein Objekt, das sich in horizontaler Richtung in der Umgebung befindet, auf dem Aufnahmeelement 13 groß abgebildet, wodurch eine visuelle Erkennbarkeit eines Objekts, das sich von der Seite nähert, verbessert ist.
Das auf der Oberfläche des Aufnahmeelements 13 erzeugte Bild der Umgebung wird zu dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuerungseinheit 5 übertragen und einer Bildverarbeitung unterzogen.
Und in dem oben beschriebenen zweiten Anzeigemodus wird ein Bereich 61 des in 28 gezeigten, von der Aufnahmeeinheit gewonnenen Bildes 17, der den mittleren Bereich enthält, ausgeschnitten und von der Bildverarbeitungseinheit 5b der Steuerungseinheit 5 geladen, und gleichzeitig wird zum Beispiel der mittlere Bereich in dem Bildrahmen teilweise vergrößert, wodurch ein Abstandsgefühl gegenüber einem durch das Linsensystem 11, das eine Fischaugenlinse ist, noch leichter erkannt werden kann, indem dessen Pixel interpoliert werden. Ein Bild 18, das ein Anzeigebeispiel des zweiten Anzeigemodus ist, ist in 29 gezeigt.
Ferner zeigt der dritte Anzeigemodus nicht nur ein vergrößertes Bild des Bereichs hinter einem Fahrzeug an, wie es in dem zweiten Anzeigemodus von 29 der Fall ist, sondern weitere Bilder (das heißt Bilder des Bereichs links und rechts hinter einem Fahrzeug) I9b und I9c in dem linken bzw. rechten Randbereich in einem von dem Linsensystem 11 gewonnenen Bild, wie es in 30 gezeigt ist, wobei diese wie in dem Bild des zweiten Anzeigemodus von 29 dem linken und rechten oberen Bereich des Bildes I9a überlagert sind, so dass ein Fahrer dazu gedrängt wird, einem sich aus toten Winkeln links und rechts hinter dem Fahrzeug nähernden Fahrzeug Aufmerksamkeit zu schenken. Zu diesem Zeitpunkt werden die Bilder I9b und I9c in dem linken bzw. rechten Randbereich des von dem Linsensystem 11 gezeigten Bildes nicht angezeigt wie sie in einem vorbestimmten Bereich auf der Anzeigeeinheit 3 sind, sondern vergrößert, indem ihre Pixel extrapoliert werden, und gleichzeitig werden ihre Koordinaten so umgewandelt, dass die tatsächlichen Koordinaten in der vertikalen Richtung eines in den Bildern I9b und I9c aufgenommenen Bildes den Koordinaten in der vertikalen Richtung auf der Anzeigeeinheit 3 entsprechen. Die Vergrößerung dieser Bilder I9b und I9c und die Umwandlung von deren Koordinaten werden von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuerungseinheit 5 ausgeführt.
Zwischen dem ersten Anzeigemodus und dem zweiten Anzeigemodus oder dem dritten Anzeigemodus wird von dem in 1 gezeigten Umschaltesteuerungsabschnitt 5a der Steuerungseinheit 5 umgeschaltet. Das heißt, der Umschaltesteuerungsabschnitt 5a steuert den Anzeigeinhalt der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage von wenigstens entweder einem über einen (nicht gezeigten) zu betätigenden Anweisungsschalter eingegebenen Betriebssignal, einem von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, einem die Schaltposition betreffenden Schaltpositionssignal, einem Zündsignal zur Erfassung des Status des Zündschalters, einem von einem (nicht dargestellten) Hinderniserfassungssensor zur Erfassung des Vorhandenseins eines Hindernisses in der Umgebung eines Fahrzeugs ausgegebenen Hinderniserfassungssignal, einem Fahrtrichtungsanzeigersignal, das den Betätigungsstatus von Fahrtrichtungsanzeigern anzeigt und einem Lenkdrehwinkelsignal, das von einem Lenksensor zur Erfassung des Drehwinkels des Lenkeinschlags ausgegeben wird, wie es in 1 gezeigt ist.
Als Beispiel wird in einem Fall, in dem ein Fahrzeug mit seiner Vorderseite voraus in einer Garage eingeparkt ist und es für den Fahrer schwierig ist, die Bereiche rechts und links hinter dem Fahrzeug direkt visuell zu erkennen, wenn das Zündsignal eingegeben wird und anschließend das Schaltpositionssignal von einem Signal, das Parken anzeigt, zu einem Signal, das den R (Rückwärts) – Bereich anzeigt, umgeschaltet wird, ein Bild, das die Bilder der toten Winkel in der Gesamtheit der rückwärtigen Umgebung des Fahrzeugs, die von der Kameraeinheit 1 aufgenommen wird, enthält, in dem ersten Anzeigemodus auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. Somit kann, wenn der Fahrer beginnt, nach einem Stopp oder nach dem Parken, rückwärts zu fahren (das heißt, beginnt nach hinten zu fahren), ein Bild, das den Bereich hinter einem Fahrzeug zeigt, in einem weiten Gesichtsfeld aufgenommen ist und einen vollen Bereich ohne fehlende Winkel des Ge sichtsfeldes abdeckt, auf der Anzeigeeinheit angezeigt werden. Zum Beispiel kann sicherer zurückgesetzt werden, da es möglich ist, weitere Fahrzeuge und Fußgänger, die sich dem eigenen Fahrzeug nähern, zu erkennen.
Ferner, in einem Fall, in dem auf der Grundlage eines Fahrzeuggeschwindigkeitssignals beurteilt wird, ob das Fahrzeug mit einer niedrigeren Geschwindigkeit (vorwärts oder rückwärts) als eine vorbestimmte Geschwindigkeit fährt oder nicht, und während des Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit das Schaltpositionssignal nach R (Rückwärts) umgeschaltet wird, wird beurteilt, dass versucht wird, das Fahrzeug einzuparken oder zurückzusetzen, so dass ein vergrößertes Bild, das einer Bildverarbeitung unterworfen wird, um leicht ein Gefühl für den Abstand zu haben, ebenso wie in dem zweiten Anzeigemodus (29) angezeigt, und zwar wird nicht nur ein vergrößertes Bild des Bereichs hinter dem Fahrzeug angezeigt, sondern es werden auch Bilder I9b und I9c der Bereiche hinten links bzw. hinten rechts, die einer Bildverarbeitung unterzogen wurden, wie in dem dritten Anzeigemodus (30) angezeigt, und ein Fahrer wird in komfortabler und praktischer Weise dazu gebracht, einem sich aus den toten Winkeln hinten links und rechts sich nähernden Objekt seine Aufmerksamkeit zu schenken.
Da die Anzeigeinhalte der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage von wenigstens entweder einem Operationssignal von Anweisungsschaltern, einem Geschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Schaltpositionssignal, das die Schaltposition betrifft, einem Zündsignal, einem Hinderniserfassungssignal von dem Hinderniserfassungssensor, einem Fahrtrichtungsanzeigersignal und einem Lenkdrehwinkelsignal von dem Lenksensor gesteuert werden, ist es möglich, die Anzeige auf der Anzeigeeinheit 3 als Antwort auf verschiedene Situationen eines Fahrzeugs entsprechend automatisch umzuschalten, was sehr komfortabel ist.
Hier wird durch eine vorbestimmte Operation, die ein Fahrer ausführt, zwischen dem zweiten Anzeigemodus und dem dritten Anzeigemodus umgeschaltet. Zum Beispiel ist eine Berührungsanzeigeeinheit als die Anzeigeeinheit 3 vorgesehen, wobei ein Anzeigemodus in einen weiteren Anzeigemodus umgeschaltet wird, wenn ein Umschalte-Piktogramm, das in einem Bereich (zum Beispiel rechts unten) von jeweiligen Bildern I8 und I9 angezeigt wird, berührt und gedrückt wird. Insbesondere wird ein Piktogramm 63 zum Umschalten in den dritten Anzeigemodus, auf dem zum Beispiel "3 Richtungen" angezeigt ist, auf dem Bildschirm des zweiten Anzeigemodus (29) angezeigt, und ein Piktogramm 65 zur Umschaltung in den zweiten Anzeigemodus, in dem zum Beispiel "Weit" angezeigt ist, wird auf dem Bildschirm des dritten Anzeigemodus angezeigt, wobei der Anzeigemodus in einen weiteren Anzeigemodus umgeschaltet wird, wenn das Umschaltepiktogramm 63 oder 65 in dem jeweiligen Anzeigemodus des zweiten bzw. dritten Anzeigemodus durch Berühren betätigt wird. Wenn daher eine Berührungsanzeigeeinheit als die Anzeigeeinheit 3 verwendet wird, kann eingestellt werden, dass die Anzeigemodi durch Berühren des Bildschirms der Anzeigeeinheit 3 umgeschaltet werden. Wenn hingegen eine derartige Berührungsanzeigeeinheit nicht als die Anzeigeeinheit 3 verwendet wird, ist in der Nähe der Anzeigeeinheit 3 ein (nicht dargestellter) Umschalter vorgesehen, durch dessen Betätigung in den zweiten Anzeigemodus und in den dritten Anzeigemodus umgeschaltet werden kann. Durch Betätigen von vorbestimmten Betätigungselemente wie etwa Umschaltpiktogramme oder Umschalter, kann der Anzeigemodus auf der Anzeigeeinheit 3 in Übereinstimmung mit den Anforderungen eines Fahrers etc. leicht umgeschaltet werden.
Es kann eine solche Konstruktion verwendet werden, bei der die Fahrzeuginformationen des eigenen Fahrzeugs wie etwa Fahrzeugbreite, Fahrtrichtung, Abstand, etc. überlagert und auf dem Bildschirm als Schriftzeichen- bzw. Symbolinformation synthetisiert und darüber hinaus zusätzlich zu den von der Kameraeinheit 1 gewonnenen Bildern I7, I8 und I9 als Bilder auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt werden, so dass es möglich ist, einen Fahrer beim Parken und Rückwärtsfahren umfassend zu unterstützen.
Der weitere Aufbau ist nahezu identisch mit der der ersten Ausführungsform, so dass auf eine Beschreibung verzichtet wird.
Da ferner gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Fischaugenlinse verwendet wird, bei der das Gesichtsfeldwinkel des Linsensystems 11 in horizontaler Richtung 180 Grad oder mehr beträgt, kann nicht nur ein großer Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung in dem ersten Anzeigemodus aufgenommen werden, sondern es können darüber hinaus in dem dritten Anzeigemodus Bilder I9b und I9c von den Bereichen links und rechts hinter dem Fahrzeug aufgenommen werden, ohne jede Behinderung.
Ferner, da in dem zweiten Anzeigemodus und in dem dritten Anzeigemodus Bilder I8 und I9 (I9a, I9b und I9c) von notwendigen Bereichen von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuerungseinheit 5 vergrößert und auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt werden, ist es möglich, große Bilder von Objekten auf dem Aufnahmeelement zu erzeugen, während verschiedene Anzeigearten ausgeführt werden, wodurch man Abstände leicht abschätzen kann. Ferner, da in dem dritten Anzeigemodus nicht nur ein Bild I9a von dem Bereich direkt hinter dem Fahrzeug, sondern auch Bilder I9b und I9c von den Bereichen links bzw. rechts hinter dem Fahrzeug vergrößert und angezeigt werden können, können diese Modi wirksam zum Einparken eines Fahrzeugs in eine Garage oder längs in einer Linie verwendet werden.
Ferner, da die Anzeigeinhalte der Anzeigeeinheit 3 auf der Grundlage von wenigstens entweder einem Betriebssignal von einem Anweisungsschalter, einem Geschwindigkeitssignal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Schaltpositionssignal, das der Schaltposition entspricht, einem Zündsignal, einem Hinderniserfassungssignal von dem Hinderniserfassungssensor, einem Fahrtrichtungsanzeigersignal und einem Lenkdrehwinkelsignal von dem Lenksensor gesteuert wird, ist es möglich, die Anzeige auf der Anzeigeeinheit 3 als Antwort auf verschiedene Situationen eines Fahrzeugs automatisch entsprechend umzuschalten, was benutzerfreundlich ist.
Insbesondere wird in dem ersten Anzeigemodus, wenn erfasst wird, dass die Schaltposition unmittelbar nach dem Starten des Motors zu R (Rückwärts) geändert wird, normalerweise nicht nur der Bereich hinter dem Fahrzeug angezeigt, sondern es wird auch ein vorbestimmter Bereich von einem Gesichtsfeld ausgeschnitten, geladen, vergrößert, gedreht und interpoliert, wenn zum Parken oder Rückwärtsfahren das Schaltpositionssignal in ein Signal umgeschaltet wird, das R (Rückwärts) bedeutet, und ein in dem zweiten Anzeigemodus vergrößertes Bild wird angezeigt, und Bilder I9a, I9b und I9c der drei Richtungen werden in dem dritten Anzeigemodus gleichzeitig angezeigt. Daher ist es möglich, in Übereinstimmung mit der Fahrzeugsituation die Bilder I7, I8 und I9, die ein Fahrer leicht visuell wahrnehmen kann, automatisch anzuzeigen.
Ferner, da die Anzeigemodi (der zweite Anzeigemodus und der dritte Anzeigemodus) wahlweise umgeschaltet wer den können, indem die auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigten Umschaltepiktogramme betätigt werden oder indem der um die Anzeigeeinheit 3 herum angeordnete Umschalter betätigt wird, ist es möglich, die Anzeigemodi auf der Anzeigeeinheit 3 in Übereinstimmung mit den Anforderungen eines Fahrers, etc. leicht umzuschalten.
Ferner, da Informationen des eigenen Fahrzeugs wie etwa die Fahrzeugbreite, die Fahrtrichtung und der Abstand, etc. synthetisiert und auf dem Bildschirm als Schriftzeichen- bzw. Symbolinformationen überlagert und auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt werden, kann ein Fahrer zur Unterstützung beim Parken und Rückwärtsfahren nicht nur auf der Grundlage der Bilder I7, I8 und I9, sondern auch auf der Grundlage der Schriftzeichen- und Symbolinformationen umfassend unterstützt werden.
Ferner ist in Ausführungsform 8 die Kameraeinheit 1 in etwa in der Mitte hinten angebracht und nimmt von der Rückseite ein weites Gesichtsfeld A5 des Bereichs links und rechts hinter dem Fahrzeug und des direkt hinter dem Fahrzeug liegenden Bereichs auf. Ferner kann die Kameraeinheit 1 etwas in der Mitte der Frontparty eines Fahrzeugs, an der Seite eines Fahrzeugs oder an dessen Eckabschnitten eingebaut sein. Darüber hinaus kann die Kameraeinheit 1 gemäß den Ausführungsform 1 bis 7 an jeder Position angebracht sein, von der die Umgebung eines Fahrzeugs aufgenommen werden kann.
Darüber hinaus sind in Ausführungsform 8 Bilder I9a, I9b und I9c der drei Richtungen auf der Anzeigeeinheit 3 als dritter Anzeigemodus (Multidirektionaler Bildsynthetisierungsanzeigemodus) überlagert und synthetisiert. Dabei tritt jedoch kein Problem auf, selbst wenn eine Mehrzahl von Bildern von zwei oder vier oder mehreren Rich tungen überlagert, synthetisiert und auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt werden.
Darüber hinaus werden in dem dritten Anzeigemodus (multidirektionaler Bildsynthetisierungsanzeigemodus) der achten Ausführungsform die Bilder I9b und I9c von hinten links bzw. rechts synthetisiert, dem vergrößerten Bild 19a überlagert und auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt. Die Bilder I9b und I9c des linken und rechten Endes können jedoch synthetisiert und dem Bild I7 (28) überlagert sein, das von der Aufnahmeeinheit aufgenommen ist und können ohne Verarbeitung auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt werden.
[Ausführungsform 9]
Bei den jeweiligen, oben beschriebenen Ausführungsformen werden Objekte in Randbereichen des Gesichtsfeldes so dargestellt, dass sie größer als durch eine Fischaugenlinse dargestellt sind. In diesem Fall ist im Gegensatz dazu jedoch die Verzerrung von Objekten in dem mittleren Bereich gering, und ein Fahrer hat den Eindruck, dass jene Objekte weiter entfernt sind, als sie es tatsächlich sind, wobei es schwierig ist, ein richtiges Gefühl für den Abstand zu entwickeln.
In der Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung gemäß Ausführungsform 9 ist daher ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild anamorphotisch gemacht, so dass der mittlere Bereich des Bildes von dem Bildverarbeitungsabschnitt 5b der Steuerungseinheit vergrößert und gleichzeitig auf der Anzeigeeinheit 3 normal angezeigt wird, oder das so aufgenommene anamorphotische Bild wird synthetisiert und einem Teilbereich überlagert und darin angezeigt.
Wenn zum Beispiel angenommen wird, dass das in 31 gezeigte Bild ein von der Kameraeinheit 1 aufgenommenes Bild ist, so wird das von dem Bildverarbeiungsabschnitt 5b der Steuerungseinheit 5 verzerrte Bild so wie es in 32 gezeigt ist. In 32 ist der mittlere Bereich stärker vergrößert als die Randbereiche. Da somit der mittlere Bereich anamorphotisch verzerrt wird, so dass er vergrößert ist, kann der Abstand zu einem Objekt leicht erkannt werden, wenn man die Anzeigeeinheit 3 betrachtet. Ferner ist es günstiger, den mittleren Bereich zu verzerren, anstatt den mittleren Bereich nur zu vergrößern und anzuzeigen, da der Fahrer ein Gefühl dafür haben kann, dass sich ein Objekt, das in dem mittleren Teil aufgenommen ist, nähert. Das heißt, indem ein Prozess ausgeführt wird, um ein Gefühl für die Perspektive zu vermitteln, indem zum Beispiel der mittlere Teil gekrümmt wird, kann ein aufgenommenes Bild auf der Anzeigeeinheit 3 angezeigt werden, während der Abstand bzw. die Entfernung besser erkannt werden kann.

Claims

Kameraeinheit (1) mit: – einem Aufnahmeelement (13); – einem Linsensystem (11), in dem Strahlenbündel, die aus einem vorbestimmten Gesichtsfeld (A4) auf das Aufnahmeelement (13) auftreffen, abgebildet werden; mit – einem ersten Linsensystem (25), dessen Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung 120 Grad oder mehr beträgt; und – einem anamorphotischen Linsensystem (27), dessen anamorphotisches Verhältnis 1,5 oder mehr beträgt, wobei – das Linsensystem (11) bezüglich einer Beziehung zwischen einer Bildhöhe entsprechender Bildbereiche eines auf dem Aufnahmeelement (13) erzeugten Bildes und einem Bildwinkel der auf die entsprechenden Bildbereiche auftreffenden Strahlenbündel so ausgelegt ist, dass eine Änderung der Bildhöhe bezüglich einer Änderung des Bildwinkels in einem Randbereich des Bildes größer als in einem mittleren Bereich des Bildes ist.
Kamereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesichtsfeldwinkel in horizontaler Richtung wenigstens 180 Grad und höchstens 270 Grad beträgt.
Kameraeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Linsensystem (11) so ausgelegt ist, dass eine Bildhöhe (Y) der entsprechenden Bildbereiche des auf dem Bildaufnahmeelement (13) erzeugten Bildes, die in horizontaler Richtung von dem mittleren Bereich abweichen, und ein Bildwinkel θ der Strahlenbündel, die auf die entsprechenden Bildabschnitte auftreffen, der Beziehung Y = p·f·tan(θ/p)genügen, wobei ein Parameter p mit 1 < p < 4 verwendet und eine Brennweite des Linsensystems (11) in horizontaler Richtung mit f angenommen wird.
Kameraeinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Parameter p den Wert 2 besitzt.
Kameraeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anamorphotische Linsensystem (27) das auf dem Aufnahmeelement (13) erzeugte Bild in horizontaler Richtung zusammenpresst.
Kameraeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das anamorphotische Linsensystem (27) das auf dem Aufnahmeelement (13) erzeugte Bild in vertikaler Richtung vergrößert.
Kameraeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Achse des Linsensystems (11) bezüglich einer Mitte des Aufnahmeelements (13) in vertikaler Richtung exzentrisch ist.
Vorrichtung zur Überwachung einer Fahrzeugumgebung, die in einem Fahrzeug eingebaut ist und umfasst: – die Kameraeinheit (1) gemäß Anspruch 1, die die Fahrzeugumgebung aufnimmt; – eine Anzeigeeinheit (3), die ein von der Kameraeinheit (1) aufgenommenes Bild anzeigt; – einen Bildverarbeitungsabschnitt, der wenigstens eine Bildverarbeitung an wenigstens einem Bereich eines von der Kameraeinheit (1) aufgenommenen Bildes ausführt, der wenigstens einen Bereich des Bildes anzeigt und gleichzeitig ein vorbestimmtes Überlagerungsbild synthetisiert und der nach der Ausführung der wenigstens einen Bildverarbeitung dem aufgenommenen Bild das vorbestimmte Überlagerungsbild überlagert; und – eine Umschaltsteuerungseinheit, die ein Anzeige-Timing steuert, mit dem das von der Kameraeinheit (1) aufgenommene Bild auf der Anzeigeeinheit (3) angezeigt wird, aus einem Gesichtsfeldbereich der Kameraeinheit (1) einen auf der Anzeigeeinheit (3) anzuzeigenden Anzeigebereich auswählt und einen Inhalt der wenigstens einen Bildverarbeitung auf der Grundlage von wenigstens einem Signal auswählt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Achse des Linsensystems (11) der Kameraeinheit (1) bezüglich der horizontalen Richtung zur Seite einer Bodenoberfläche geneigt ist.
Vorrichtung, die eine Fahrzeugumgebung überwacht und in einem Fahrzeug eingebaut ist, und die umfasst: – eine Kameraeinheit (1) gemäß Anspruch 1, die die Fahrzeugumgebung aufnimmt; – eine Anzeigeeinheit (3), die ein von der Kameraeinheit (1) aufgenommenes Bild anzeigt; – einen Umschaltesteuerungsabschnitt, der zwischen einer Mehrzahl von Anzeigemodi hinsichtlich eines Anzeigemusters umschaltet, in dem das von der Kameraeinheit (1) aufgenommene Bild auf der Anzeigeeinheit (3) angezeigt wird; und – einen Bildverarbeitungsabschnitt, der an einem Bild von wenigtens einem Teilbereich des aufgenommenen Bildes, in wenigstens einem der Anzeigemodi in dem Umschaltesteuerungsabschnitt, wenigstens eine der folgenden Bildverarbeitungen ausführt: eine Vergrößerung, ein Zusammenpressen, eine Verschiebung, eine Drehung und eine Verformung.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemodi einen normalen Anzeigemodus umfassen, in dem das von der Kameraeinheit (1) aufgenommene Bild, das keinerlei Bildverarbeitung durch den Bildverarbeitungsabschnitt unterliegt, auf der Anzeigeeinheit (3) angezeigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemodi einen Vergrößerungsanzeigemodus umfassen, in dem mit Hilfe des Bildverarbeitungsabschnitts ein Bereich vergrößert wird, der einen mittleren Bereich des von der Kameraeinheit (1) aufgenommenen Bereichs umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigemodi einen multidirektionalen Bildsynthetisierungsanzeigemodus umfassen, in dem wenigstens entweder ein linker oder ein rechter Bereich eines von der Kameraeinheit (1) aufgenommenen Bildes mit Hilfe des Bildverarbeitungsabschnitts vergrößert und wenigstens entweder der linke oder der rechte Bereich des Bildes angezeigt wird, indem wenigstens entweder der linke oder der rechte Bereich des Bildes synthetisiert und einem vorbestimmter Teilbereich des Bildes der Anzeigeeinheit (3) überlagert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem multidirektionalen Bildsynthetisierungsanzeigemodus wenigstens entweder ein von der Kameraeinheit (1) aufgenommenes Bild, das keinerlei Bildverarbeitung durch den Bildverarbeitungsabschnitt erfahren hat, oder das Bild, das durch Vergrö ßern eines Bereichs des aufgenommenen Bildes mit Hilfe des Bildverarbeitungsabschnitts gewonnen wird, der einen mittleren Bereich enthält, angezeigt wird, indem das entsprechende Bild synthetisiert und nur einem Teilbereich überlagert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, der ferner ein Betätigungselement umfasst, das wenigstens einen der Mehrzahl von Anzeigemodi umschaltet.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Umschaltesteuerungsabschnitt ein Anzeige-Timing für die Anzeige des von der Kameraeinheit (1) aufgenommenen Bildes auf der Anzeigeeinheit (3) steuert; – der Umschaltesteuerungsabschnitt einen Anzeigebereich auswählt, in dem das von der Kameraeinheit (1) aufgenommene Bild auf der Anzeigeeinheit (3) angezeigt werden soll; und – der Umschaltesteuerungsabschnitt auf der Grundlage von wenigstens einem Signal einen Inhalt von wenigstens einem der Anzeigeverarbeitungen auswählt, die von dem Bildverarbeitungsabschnitt an dem aufgenommenen Bild ausgeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildverarbeitungsabschnitt auf der Anzeigeeinheit (3) vorbestimmte Fahrzeuginformationen, die wenigstens entweder Informationen bezüglich der Fahrzeugbreite, einer Fahrtrichtung oder eines Abstandes umfassen, durch Synthetisieren als Überlagerungsbild anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinheit (1) an einem hinteren Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet und in Richtung des mittleren Bereichs hinter dem Fahrzeug ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltesteuerungsabschnitt den multidirektionalen Bildsynthetisierungsanzeigemodus auswählt, wenn auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals beurteilt wird, dass das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit gefahren wird, welche höchstens eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, und das Schaltpositionssignal zu einem Signal geändert wird, das ein Rückwärtsfahren des Fahrzeugs mit niedriger Geschwindigkeit anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschaltesteuerungsabschnitt den normalen Anzeigemodus auswählt, wenn erfasst wird, dass ein Schaltpositionssignal zu einem Signal umgeschaltet wird, dass ein Rückwärtsfahren nach dem Starten des Motors anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinheit (1) an einem vorderen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet und in Richtung eines mittleren Bereichs vordem Fahrzeug ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinheit (1) an einem seitlichen Abschnitt eines Fahrzeugs angeordnet und in Richtung eines Bereichs seitlich des Fahrzeugs ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinheit (1) an einem Eckabschnitt des Fahrzeugs angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (3) das aufgenommene Bild, das von dem Bildverarbeitungsabschnitt anamorphotisch gemacht wird, in dem normalen Anzeigemodus anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinheit (3) das aufgenommene Bild, das von dem Bildverarbeitungsabschnitt anamorphotisch gemacht wird, anzeigt, indem das aufgenommene Bild, das anamorphotisch gemacht wird, synthetisiert und dem Teilbereich überlagert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Bildverarbeitung eine Vergrößerung, eine Verkleinerung, eine Verschiebung, eine Drehung und eine Verformung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Signal ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, ein Schaltpositionssignal, ein Lenkdrehwinkelsignal, ein Fahrtrichtungsanzeigersignal, ein Beleuchtungssignal und ein von einem Hinderniserfassungssensor geliefertes Hinderniserfassungssignal umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Signal ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, ein Schaltpositionssignal, ein Lenkdrehwinkelsignal, ein Fahrtrichtungsanzeigersignal, ein Beleuchtungssignal und ein von einem Hinderniserfassungssensor geliefertes Hinderniserfassungssignal umfasst.