DE10253378B4

DE10253378B4 - Visuelles Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem, Kamera und Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung sowie Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem

Info

Publication number: DE10253378B4
Application number: DE10253378A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Nagoya Imoto
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: 2001-11-16
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2022-11-16
Also published as: US7253833B2; US20030095182A1; DE10253378A1

Abstract

Kamera, die Folgendes umfasst:
– ein Bildaufnahmemittel, das eine Bildaufnahmevorrichtung und Bildaufnahmelinsen umfasst, die vor der Bildaufnahmevorrichtung angeordnet sind; und
– ein Paar Prismen, die alle die Form eines dreieckigen Stabes aufweisen und mit zu den Bildaufnahmelinsen gerichteten hinteren Prismenseiten und mit zu unterschiedlichen seitlichen Blickfeldern gerichteten Prismenseiten vor dem Bildaufnahmemittel angeordnet sind, um ein auf der Blickfeldseite auf das Prisma auftreffendes Licht intern zwischen der Prismenseite auf der gegenüberliegenden Blickfeldseite und der Prismenseite auf der Blickfeldseite zweimal zu reflektieren und das Licht von der hinteren Prismenseite zu emittieren, wobei
– das Bildaufnahmemittel Bilder des von den seitlichen Blickfeldern einfallenden, durch das Prisma zweimal intern reflektierten Lichts und eines von dem vorderen Blickfeld einfallendes Lichts ohne ein Zwischenschalten des Prismas gleichzeitig durch die Bildaufnahmelinsen auf der Bildaufnahmevorrichtung bildet;
– die Prismen symmetrisch paarweise mit der linken Prismenseite des linken Prismas zum linken Blickfeld und mit der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera nach Anspruch 1 sowie eine Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 13.
Bisher wurde ein visuelles Erkennungssystem vorgeschlagen, um ein Bild eines toten Winkels aufzunehmen, der vom Blickfeld eines Fahrers schlecht erfasst werden kann, wie etwa einen tiefer liegenden Bereich vor dem Fahrzeug oder eines Bereichs hinter dem Fahrzeug, und um das Bild auf einer Anzeige im Fahrzeug anzuzeigen. Die JP 2000-89301 A , die als nächstkommender Stand der Technik für den Gegenstand des Anspruchs 1 angesehen wird, offenbart z. B. ein visuelles Erkennungssystem, das gleichzeitig Bilder von drei Bereichen, nämlich einem bezüglich des Fahrzeugs nach links vorn, nach rechts vorn bzw. schräg nach vorn unten gerichteten Bereich, aufnehmen kann. 6 ist eine schematische Draufsicht, die den Hauptteil einer Bildaufnahmeeinheit 100 zeigt, die bei einem solchen System verwendet wird. 7 ist, von der rechten Seite der Bildaufnahmeeinheit 100 gesehen, eine schematische Zeichnung der in 6 gezeigten Bildaufnahmeeinheit 100. 8 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 101, bei dem die Bildaufnahmeinheit 100 in einem vorderen Teil eingebaut ist.
Wie in 6 gezeigt ist, umfasst die Bildaufnahmeeinheit 100 ein Prisma 102, dessen Querschnitt ungefähr die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist, ein Halteelement 103 zum Halten eines Linsensystems 105 und eine CCD- oder CMOS-Bildaufnahmevorrichtung 104 oder dergleichen. Die Bildaufnahmeeinheit 100 ist so angeordnet, dass eine Spitze 102V des Prismas 102 zu einer Vorderseite D₁ des in 8 dargestellten Fahrzeugs 101 ausgerichtet ist und die (nicht gezeigte) optische Achse des Linsensystems 105 in Richtung der Vorderseite D₁ gerichtet ist. Die Bildaufnahmeeinheit 100 umfasst zudem ein (zur Vereinfachung der Beschreibung nicht gezeigtes) Gehäuse zur Unterbringung des Prismas 102 und des Halteelements 103.
Das Prisma 102 ist ein säulenförmiger Körper, dessen Querschnitt ungefähr die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist. Ein von einem linken und einem rechten Bereich A₁ bzw. A₂ des in 8 gezeigten Fahrzeugs 102 kommendes Licht trifft auf zwei Seiten 102L bzw. 102R, die sich von der Spitze 102V aus erstrecken. Das von dem linken Bereich A₂ kommende und auf die linke Seite 102L auftreffende Licht wird in dem Prisma 102 gebrochen, intern auf der rechten Seite 102R reflektiert, zu einer hinteren Seite 102B umgelenkt und emittiert. Andererseits wird das von dem rechten Bereich A₁ kommende und auf die rechte Seite 102R auftreffende Licht ebenfalls gebrochen, intern auf der linken Seite 102L reflektiert, zu der hinteren Seite 102B umgelenkt und emittiert. Anschließend sammelt das Linsensystem 105 das von der hinteren Seite 102B emittierte Licht und erzeugt auf der Bildaufnahmevorrichtung 104 ein Bild des Lichts (Lichtbild). Die Bildaufnahmevorrichtung 104 führt eine fotoelektrische Umwandlung des Lichtbildes aus und gibt über ein Kabel oder dergleichen ein Bildsignal an eine (nicht gezeigte) Steuereinheit aus, die in das Fahrzeug eingebaut ist.
7 zeigt die in 4 gezeigte Bildaufnahmeeinheit 100 von rechts. Wie in 7 gezeigt ist, weist eine Grundfläche 102C des Prismas 102 eine geneigte Endfläche auf, und das Prisma 102 ist so angeordnet, dass es aufrecht, d. h. senkrecht zu einer horizontalen Ebene 106 des Fahrzeugs 101 angeordnet ist. Das Linsensystem 105 ist mit seiner optischen Achse 107 um einen vorbestimmten Winkel bezüglich der horizontalen Ebene 106 nach unten gerichtet. Folglich tritt Licht von einem tiefer liegenden Bereich A₃ vor dem Fahrzeug 101 durch den unter der Grundfläche 102C des Prismas 102 liegenden Raum hindurch, wird durch das Linsensystem 105 als Bild abgebildet und von der Bildaufnahmevorrichtung 104 empfangen.
Die durch gleichzeitige Aufnahme der Bilder des linken und des rechten Bereichs A₁ bzw. A₂ sowie des tiefer liegenden Bereichs A₃ vor dem Fahrzeug 101 gewonnenen Signale werden in der in dem Fahrzeug eingebauten (nicht gezeigten) Steuereinheit einer Bildberarbeitung unterzogen und dann als Bilder auf einer (nicht gezeigten) Anzeige angezeigt, die auf einer Instrumententafel oder dergleichen angeordnet ist. 9 ist eine schematische Zeichnung, die ein Beispiel von Bildern 110 zeigt, die auf der Anzeige angezeigt werden. Die Bilder des rechten Bereichs A₁, des linken Bereichs A₂ und des vorderen tiefer liegenden Bereichs A₃ werden in den geteilten Feldern B₁, B₂, bzw. B₃ der Anzeige angezeigt. Dadurch kann der Fahrer zur Sicherheit die toten Winkel in den drei Richtungen kontrollieren.
Das beschriebene visuelle Erkennungssystem weist jedoch das Problem eines schmalen Blickfeldes in der vertikalen Richtung auf. Dieses Problem wird ausführlich unter Bezugnahme auf 8 diskutiert. Angenommen die in 8 gezeigte Bildaufnahmeeinheit 100 ist an einer Position montiert, die in einer Höhe von L₄ = 0,9 m oberhalb des Erdbodens 108 liegt. In 8 bezeichnet W₁ einen möglichen Direktsichtbereich des Fahrers in dem Fahrzeug 101, HV₂ bezeichnet einen möglichen Bildaufnahmebereich der im vorderen Teil des Fahrzeugs 101 eingebauten Bildaufnahmeeinheit 100, und HV₃ bezeichnet einen erforderlichen Bildaufnahmebereich, der von der Bildaufnahmeeinheit 100 gefordert wird.
Ein vertikaler Winkel θ₁ des möglichen Bildaufnahmebereichs HV₂ beträgt ungefähr 19°, ein vertikaler Winkel θ₂ des erforderlichen Bildaufnahmebereiches HV₃ beträgt etwa 54°, und ein vertikaler Winkel θ₃ in einem unsichtbaren Bereich außerhalb des erforderlichen Bildaufnahmebereichs HV₃, in der Umgebung unmittelbar unter einer Stoßstange 101a, beträgt ungefähr 21°. Eine vordere Entfernung L₁ von der Stoßstange 101a, welche an der Vorderseite des Fahrzeugs 101 angebracht ist, bis zu einem vorderen Endpunkt 109 des möglichen Bildaufnahmebereichs HV₂ beträgt ungefähr 3,3 m, eine vordere Entfernung L₂ in dem erforderlichen Bildaufnahmebereich HV₃, die außerhalb des möglichen Bildaufnahmebereichs HV₂ liegt, beträgt ungefähr 1,0 m, und eine vordere Entfernung L₃ in dem unsichtbaren Bereich beträgt ungefähr 0,2 m.
Da die Bildaufnahmeeinheit 100 nach dem Stand der Technik das Standardlinsensystem 105 verwendet, das einen Öffnungswinkel mit einem horizontalen Sichtwinkel von 50° und einem vertikalen Sichtwinkel von 38° aufweist, ist der mögliche Bildaufnahmebereich HV₂ beschränkt, und der erforderliche Bildaufnahmebereich HV₃ ist nicht abgedeckt. Um ein Weitwinkel-Linsensystem zu verwenden, so dass man einen Sichtwinkel in vertikaler Richtung erhält, wird der Sichtwinkel in horizontaler Richtung ebenfalls vergrößert, so dass das in 6 gezeigte Prisma 102 einfallendes Licht eingibt, welches an der inneren Fläche der Seite 102L, 102R nicht totalreflektiert wird. Demzufolge werden der linke und der rechte Bereich A2 bzw. A1 des Fahrzeugs 101 nicht auf den Endbereichen 111R bzw. 111L der in 9 gezeigten Anzeigefelder B₁ bzw. B₂ angezeigt. Damit ist das Problem verbunden, dass sich die Sichtbarkeit verringert.
Darüber hinaus muss der Einfallswinkel ϕ auf die Reflexionsebene, damit Licht intern auf der Seite des Prismas 102 reflektiert wird, dem relationalen Ausdruck sinϕ > 1/n, d. h. ϕ > arcsin (i/n) (n: Brechungsindex des Prismas 102) genügen. Wird z. B. ein Linsensystem mit einem horizontalen Sichtwinkel von 120° und einem vertikalen Sichtwinkel von 90° und ein Prisma 102 mit einem Brechungsindex von n = 1,5 verwendet, so wird Licht, das aus einem horizontalen Winkelbereich von 20° auf der linken bzw. der rechten Seite, welcher den horizontalen mittleren Bildaufnahmebereich von 80° nicht enthält, einfällt, in dem Prisma 102 gebrochen und unverändert von dem Prisma 102 nach außen emittiert, ohne intern an der Seite 102L, 102R reflektiert zu werden. Demzufolge wird ein Bild aus unnötigem Licht, das weder das Bild des linken Bereichs A₂ noch das Bild des rechten Bereichs A₁ ist, in dem Endbereich 111L bzw. 111R der in 9 gezeigten Anzeigefelder B₂ bzw. B₁ angezeigt. Daher tritt das Problem einer sehr schlechten Sicht ein.
Wie aus den vorstehenden ausführlichen Erörterungen dieser Druckschrift deutlich wird, zeigt diese Entgegenhaltung weder die beanspruchten mehreren Bildaufnahmelinsen noch die symmetrisch paarweise vor der Kamera angeordneten Prismen nach Anspruch 1.
Andererseits offenbart die JP 3154676 B2 eine im Fahrzeug eingebaute Vorrichtung, die ein Kamerabild mit einer Durchsicht kombiniert und eine Kamera umfasst, die ein sehr starkes Weitwinkelobjektiv mit einem weiten vertikalen Sichtwinkel wie im Stand der Technik verwendet. Die Vorrichtung umfasst ein Mittel zur Echtzeit-Ausführung einer Durchsicht-Umwandlung eines mit der Kamera, das ein sehr starkes Weitwinkelobjekiv aufweist, aufgenommenen Bildes, indem mehrere Kamerabilder kombiniert werden und das resultierende Bild auf einer Anzeige angezeigt wird. Die in der JP 3154676 B2 beschriebene Vorrichtung erfordert jedoch einen Bildspeicher sowie eine komplizierte Schaltkreiskonfiguration, um die Durchsicht-Umwandlung auszuführen, und weist somit das Problem zunehmender Herstellungskosten auf.
Ferner ist eine in der JP 2000-89301 A beschriebene Vorrichtung als eine Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung zur gleichzeitigen Aufnahme von Bildern von Blickfeldern in drei Richtungen durch eine einzige Bildaufnahmevorrichtung bekannt.
Eine Kamera der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach dem Stand der Technik reflektiert ein von dem linken und den rechten Blickfeld einfallendes Licht im Inneren eines Prismas, um den Lichtweg zu ändern, bildet dann durch eine Bildaufnahmelinse das Licht als Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung ab, und bildet ein von dem vorderen Blickfeld einfallendes Licht direkt, ohne Zwischenschalten der Linse, durch die Bildaufnahmelinse als Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung ab, wodurch die Bilder der Blickfelder der drei Richtungen links, rechts und vorn durch eine einzige Bildaufnahmevorrichtung gleichzeitig aufgenommen werden.
Jedoch erfährt das bei der beschriebenen Kamera von dem linken und dem rechten Blickfeld einfallende Licht durch eine Reflexion in dem Prisma eine spiegelbildliche Invertierung und wird als Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung abgebildet, während das von dem vorderen Blickfeld einfallende Licht nicht durch das Prisma hindurchtritt und daher ohne eine spiegelbildliche Invertierung zu erfahren als Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung abgebildet wird. Somit werden die Bilder des linken, des rechten Blickfeldes und des vorderen Blickfeldes durch die Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen, wobei die jeweiligen Richtungen unterschiedlich invertiert werden.
Daher benötigt die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach dem Stand der Technik Verarbeitungsmittel, um eine teilweise Invertierung des durch die Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bildes auszuführen, und muss von den Bildbereichen des linken und des rechten Blickfeldes oder des Bildbereichs des vorderen Blickfeldes des durch die Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bildes eine partielle Umkehrverarbeitung ausführen, um die Richtungen der Bildbereiche anzupassen und ein Vermischen des normalen Bildes und des Spiegelbildes bei der Anzeige zu vermeiden. Daher weist die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung den Nachteil auf, dass die Konfiguration der Signalverarbeitungsschaltung kompliziert wird.
Ferner ist im Stand der Technik als ein Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems ein System bekannt, das Bilder von Bildaufnahmebereichen in drei Richtungen in der Umgebung eines Fahrzeugs aufnimmt, und die Bilder der Bildaufnahmebereiche in den drei Richtungen auf einem einzigen Anzeigebildschirm einer Anzeige in einem Fahrzeuginnenraum anzeigt. Die Bilder aller Bildaufnahmebereiche in den drei Richtungen werden während des Systembetriebs ständig auf dem Anzeigebildschirm der Anzeige angezeigt.
Im übrigen muss es nicht notwendig sein, die Bilder aller Bildaufnahmebereiche in den drei Richtungen anzuzeigen. Wenn zum Beispiel die Bildaufnahmebereiche in den drei Richtungen einen vom Fahrzeug schräg nach hinten unten gerichteten Bildaufnahmebereich enthalten, muss das Bild des Bildaufnahmebereichs nur dann visuell erkennbar sein, wenn das Fahrzeug startet oder mit geringer Geschwindigkeit fährt oder dergleichen, und muss nicht auch in jeder anderen Situation angezeigt werden.
Jedoch zeigt das Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach dem Stand der Technik immer die Bilder von allen Bildaufnahmebereichen in den drei Richtungen auf dem Anzeigbildschirm der Anzeige an, und folglich wird das Bild eines unnötigen Bildaufnahmebereichs je nach dem Betriebszustand des Fahrzeugs angezeigt, und es wird schwierig, die notwendigen Bilder anderer Bildaufnahmebereiche visuell zu erken nen, da das Bild des unnötigen Bildaufnahmebereichs angezeigt wird. Dies stellt ein Problem dar.
Die DE 199 23 964 A1 offenbart ein Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem, bei welchem ein Trimm-Videobild mit einem Maskierungsbereich und ein Fahrzeugbild aufgenommenen Videobildern überlappt werden, um ein synthetisiertes Bild auszubilden. Das synthetisierte Bild wird auf einer Anzeigeeinrichtung dargestellt.
Die EP 1 145 906 A2 zeigt ein System mit einer Kamera und einem Prisma, das dazu verwendbar ist, mit der einen Kamera über das Prisma zwei getrennte Bilder gleichzeitig aufzunehmen.
Die US 6 166 764 A beschreibt eine Kamera in einem Gehäuse mit mehreren Eingangsfenstern. Das Licht durch diese Fenster wird durch ein Prisma auf die Abbildungsebene der Kamera reflektiert.
Die EP 1 129 904 A2 erläutert ebenfalls eine Kombination von Kamera und Prisma zur Aufnahme zweier Bilder. Darüber hinaus lehrt diese Druckschrift den Einsatz eines Filters zur Intensitätsregelung abhängig von der Helligkeit der aufgenommenen Bilder.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die vorstehend genannten Probleme des Stands der Technik werden durch eine Kamera nach Anspruch 1, eine Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9 und ein Überwachungssystem nach Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Funktionsblockschaltbild, das eine schematische Konfiguration eines visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Zeichnung, die den Querschnitt einer Bildaufnahmeeinheit des visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 ist eine schematische Zeichnung, die ein von der Bildaufnahmeeinheit des visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung aufgenommenes Bild zeigt, sowie ein vorderes unteres Bild, ein vorderes linkes und ein vorderes rechtes Bild;
4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine schematische Konfiguration des visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 ist eine Zeichnung, die ein Ansteuerungsverfahren für die Bildaufnahmevorrichtung des visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zu beschreibt;
6 ist eine schematische Draufsicht, die den Hauptteil einer Bildaufnahmeeinheit des visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem nach dem Stand der Technik zeigt;
7 ist eine Zeichnung der in 6 gezeigten Bildaufnahmeeinheit, betrachtet von der rechten Seite der Bildaufnahmeeinheit;
8 ist eine Seitenansicht eines Fahrzeuges, in das das visuelle Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem eingebaut ist;
9 ist eine schematische Zeichnung, die Bilder zeigt, die mit dem visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem nach dem Stand der Technik aufgenommen sind;
10 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
11 ist eine schematische Draufsicht einer Kamera der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
12 ist eine schematische Seitenansicht der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
13 ist eine vergrößerte Zeichnung eines rechten Prismas der Kamera in 11;
14 ist eine Zeichnung, die der Beschreibung von Invertierungsrichtungen von Bildbereichen von mit der Kamera der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung aufgenommenen Bildern dient;
15 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel eines Anzeigebildes zeigt, bevor die Maskenberarbeitung der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wurde;
16 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel eines Anzeigebildes zeigt, nachdem die Maskenberarbeitung der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wurde;
17 ist eine Zeichnung, die eine Modifikation des verbundenen Zustands von Prismen in der Kamera der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt;
18 ist eine Draufsicht einer Modifikation, um einen Prismenhalter einteilig mit den Prismen in der Kamera der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung zu bilden;
19 ist eine Zeichnung der Modifikation, betrachtet aus der Richtung des Pfeils X in 18;
20 ist eine Zeichnung, die einen Zustand zeigt, in dem die Prismen in 18 an der Kamerahaupteinheit befestigt sind;
21 ist eine Zeichnung, die eine Modifikation beschreibt, welche die Form der Prismaoberflächen des Prismas in der Kamera der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung betrifft;
22 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
23 ist eine schematische Zeichnung, die die Konfiguration des Längsschnittes einer Bildaufnahmeeinheit zeigt;
24 ist eine Zeichnung, die eine ebene Konfiguration des Hauptteils der Bildaufnahmeeinheit zeigt;
25 ist eine Zeichnung, die Bildaufnahmebereiche der Bildaufnahmeeinheit zeigt;
26 ist eine Zeichnung, die den Bildaufnahmebereich der Bildaufnahmeeinheit zeigt;
27A bis 27C sind Zeichnungen, die Anzeigemodi einer Anzeige zeigen; und
28 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das visuelle Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem 1 ist aus einer Bildaufnahmeeinheit 11 zur gleich zeitigen Aufnahme von Bildern von Bildaufnahmebereichen in drei Richtungen, nämlich des tiefer liegenden Bereichs vor einem Fahrzeug und des linken und dem rechten seitlichen Bereichs bezüglich des Fahrzeugs, und eine Steuereinheit 10 zur Ausführung einer Bildverarbeitung von Bildsignalen, die von der Bildaufnahmeeinheit 11 bereitgestellt werden, und zur anschließenden Ausgabe der Signale an eine Anzeige 15.
2 ist eine schematische Zeichnung, die den Querschnitt der Bildaufnahmeeinheit 11 zeigt. Die Bildaufnahmeeinheit 11 umfasst ein säulenförmiges Prisma 20, das im Querschnitt ungefähr die Form eines gleichseitigen Dreiecks aufweist, ein Weitwinkel-Linsensystem 23 zur Erzeugung eines Bildes eines von dem tiefer liegenden Bereich vor dem Fahrzeug einfallenden Lichts, und eine Bildaufnahmevorrichtung 22 zum Empfangen des durch das Weitwinkel-Linsensystem 23 hindurchtretenden Lichts. Das Weitwinkel-Linsensystem 23 und die Bildaufnahmevorrichtung 22 sind starr an einem Halteelement 21 befestigt, das zusammen mit dem Prisma 20 in einem Gehäuse 24 angeordnet ist. Die Auflösung der Bildaufnahmevorrichtung 22 weist die effektive Pixelzahl von ungefähr 250000 auf (die Pixelzahl in horizontaler Richtung beträgt 512, und Pixelzahl in vertikaler Richtung beträgt 490).
Wie die in 8 gezeigte Bildaufnahmeeinheit 100 nach dem Stand der Technik ist die Bildaufnahmeeinheit 11 in der Umgebung unterhalb eines Emblems im vorderen Teil des Fahrzeugs angeordnet, so dass eine vordere Endlinie 20V, die die Spitze des gleichseitigen Dreiecks des Primas 20 bildet, zur Vorderseite des Fahrzeugs gerichtet ist. 2 ist eine von rechts betrachtete Zeichnung der Bildaufnahmeeinheit 11 und zeigt eine rechte Seite 20R des Prismas 20.
Es ist wünschenswert, dass das Weitwinkel-Linsensystem 23 einen horizontalen Sichtwinkel von 70° oder mehr aufweist. Das Weitwinkel-Linsensystem 23 in der Ausführungs form ist aus einer Mehrzahl von Linsen 23A, 23B, 23C und 23D aufgebaut und weist einen Öffnungswinkel mit einem horizontalen Sichtwinkel von 120° und einem vertikalen Sichtwinkel von 90° (= θ₄ + θ₅) auf. Eine optische Achse 26 des Weitwinkel-Linsensystems 23 ist so eingestellt, dass sie um etwa 25° (= θ₇) gegenüber einer horizontalen Ebene 25 nach unten gerichtet ist. Eine Einstellung wird so vorgenommen, dass der Winkel θ₆ zwischen der Grenze des Bildaufnahmebereichs, der den vertikalen Sichtwinkel des Weitwinkel-Linsensystems 23 entspricht, und einer vertikalen Ebene 27, die senkrecht auf der horizontalen Ebene 25 steht, etwa 20° beträgt. 20 zeigt eine Gruppe von vier Linsen, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und eine Gruppe von weniger als vier Linsen oder fünf oder mehr Linsen kann verwendet werden.
Das Prisma 20 weist als Grundfläche 20C eine Schnittfläche auf, die nach vorn geneigt ist. Ebenso wie das in 6 gezeigte Prisma nach dem Stand der Technik reflektiert das Prisma 20 intern ein von dem linken seitlicher Bereich und dem rechten seitlicher Bereich der Umgebung des Fahrzeugs einfallendes Licht, und emittiert das Licht von einer hinteren Seite 20B. Das emittierte Licht wird durch das Weitwinkel-Linsensystem 23 auf der Bildaufnahmevorrichtung 22 als ein Bild abgebildet. Die Bildaufnahmevorrichtung 22 führt eine fotoelektrische Umwandlung des Lichtbildes aus und gibt das durch die fotoelektrische Umwandlung bereitgestellte Bildsignal über ein Kabel an die Steuereinheit 10 aus, die in dem Fahrzeug eingebaut ist.
Licht vom tiefer liegenden Bereich vor dem Fahrzeug tritt durch eine Öffnung 24a in das Gehäuse 24 ein und trifft ohne Zwischenschaltung des Prismas 20 auf das Weitwinkel-Linsensystem 23. Das Weitwinkel-Linsensystem 23 kann Licht in dem vertikalen Winkelbereich von ungefähr 55° zwischen der Grundfläche 20C des Prismas 20 und der Öffnung 24a aufnehmen. Somit kann das Weitwinkel-Linsensystem 23 Licht von dem in 8 gezeigten erforderlichen Bildaufnahmebereich HV₃ aufnehmen.
Die Oberfläche der Grundfläche 20C des Prismas 20 wird einer Lichtabschirmungsbehandlung unterzogen. Insbesondere wird die Oberfläche einer Strahlbehandlung unterzogen, um die Oberfläche aufzurauhen, und auf der aufgerauhten Oberfläche wird eine lichtabschirmende Fläche ausgebildet, auf die schwarze Farbe mit einem hohen Brechungsindex aufgetragen wird. Demzufolge wird eine Lichtreflexion auf der Grundfläche 20C des Prismas 20 unterdrückt, und die Aufnahme eines durch unnötiges Licht verursachtes Geisterbildes wird vermieden.
Wie oben beschrieben, kann die Lichtaufnahmevorrichtung 22 das Lichtsignal, das durch Aufnehmen der Bilder der Bildaufnahmebereiche in den drei Richtungen, nämlich des Bildaufnahmebereichs der linken und der rechten Umgebung des Fahrzeugs und des tiefer liegenden Bereichs vor dem Fahrzeug, erzeugt wird, an die Steuereinheit 10 ausgeben. Die Anzeige des durch die Bildaufnahmevorrichtung 22 bereitgestellten und nicht verarbeiteten Bildsignals ist ein in 3 gezeigtes aufgenommenes Bild 30. Da ein vom seitlichen Bereich des Fahrzeugs einfallendes Licht intern in dem Prisma 20 reflektiert und in das Weitwinkel-Linsensystem 23 eingekoppelt wird, wird das von der Bildaufnahmevorrichtung 22 aufgenommene Bild ein Spiegelbild, bei dem die linke Seite und die rechte Seite vertauscht sind. Daher wird ein Spiegelbild des rechten seitlichen Bereichs des Fahrzeugs in einem linken Feld H₁ des aufgenommenen Bildes 30 dargestellt, und ein Spiegelbild des linken seitlichen Bereichs wird in einem rechten Feld H₂ dargestellt. Darüber hinaus trifft ein Licht von dem tiefer liegenden Bereich vor dem Fahrzeug ohne Zwischenschaltung des Prismas 20 auf das Weitwinkel-Linsensystem 23, so dass ein normales Bild, bei dem die linke und die rechte Seite nicht vertauscht sind, in einem Feld V₁ unterhalb des aufgenommenen Bildes 30 dargestellt wird.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Steuereinheit 10 einen Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 zur Ausführung eines Interpolationsprozesses, um ein von der Bildaufnahmeeinheit 11 eingegebenes Bildsignal in einem vorbestimmten Verstärkungsverhältnis zu verstärken, einen Invertierungsabschnitt 13 zur Ausführung eines Links/Rechts-Invertierungsprozess des Eingangssignals, das von dem Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 ausgegeben wird, und einen Videoausgangsabschnitt 14 zur Umwandlung des von dem Umwandlungsverarbeitungsabschnitt 13 ausgegebenen Signals in ein auf die Anzeige 15 abgestimmtes Videosignal und zur Ausgabe des Videosignals.
Die Steuereinheit 10 umfasst zudem einen Schaltsteuerabschnitt 17 zur Operationssteuerung des Auflösungsumwandlungsabschnitts 12 und des Invertierungsabschnitts 13. Steuersignale wie etwa ein Umschaltsignal, die von einer Eingabeeinheit eines (nicht gezeigten) externen Berührungstabletts oder dergleichen ausgegeben werden, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signal, das von einem (nicht gezeigten) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ausgegeben wird, ein Schaltpositions-Signal, das den Einstellzustand einer Schaltposition anzeigt, und ein Zündschaltsignal (IG-SW-Signal), das den Start- oder Stoppzustand eines Motors anzeigt, werden in den Schaltsteuerabschnitt 17 eingegeben. Der Schaltsteuerabschnitt 17 steuert auf der Basis der Steuersignale den Betrieb des Funktionsblocks in der Steuereinheit 10.
Im Folgenden wird ein Betriebsbeispiel des beschriebenen visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems 1 ausführlich diskutiert.
Der Fahrer schaltet zuerst das Zündschaltsignal zum Starten des Motors des Fahrzeugs an. Danach schaltet der Fahrer die Bildaufnahmeeinheit 11, die Steuereinheit 10 des visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems 1 und die Anzeige 15 ein. Zu diesem Zeitpunkt werden das Zündschaltsignal, das an ist, das Schaltpositions-Signal, das den Parkmodus anzeigt, und das Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signal, das den Fahrzeugstoppzustand angibt, in den Schaltsteuerabschnitt 17 eingegeben.
Auf der Grundlage der Steuersignale gibt der Schaltsteuerabschnitt 17 dem Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 eine Anweisung, das Bild in dem tiefer liegenden Feld V1 des Aufnahmebildes 30 (3) mit einem vorbestimmten Skalierungsfaktor in der vertikalen Richtung zu vergrößern, und gibt dem Invertierungsabschnitt 13 eine Anweisung, keinen Invertierungsprozess auszuführen. Demzufolge führt der Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 einen Interpolationprozess aus, um das von der Bildaufnahmeeinheit 11 eingegebene Bildsignal in vertikaler Richtung zu verstärken, und der Invertierungsabschnitt 13 führt keinen Invertierungprozess des Bildsignals aus, das von dem Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 eingegeben wird, sondern gibt das Bildsignal durch den Videoausgangsabschnitt 14 an die Anzeige 15 aus. Ein in 3 gezeigtes Anzeigebild 40A ist ein Bild des tiefer liegenden Bereichs vor dem Fahrzeug (vorderes unteres Bild), das auf einem Anzeigefeld 16 der Anzeige 15 angezeigt wird. Ein Bild V₂ in der Mitte ist ein Bild, das durch den Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 in vertikaler Richtung vergrößert ist, und die Anzeigeposition des Bildes ist so eingestellt, dass das Bild in vertikaler Richtung in der Mitte des Anzeigebildes 40A angeordnet ist. Streifenförmige Felder 40U und 41D sind dem oberen und dem unteren Ende des Anzeigebildes 40A überlagert, um die Sichtbarkeit zu erhöhen. Daher zeigt der Anzeigefeld 16 der Anzeige 15 unmittelbar nachdem der Motor des Fahrzeugs gestartet wurde nur das vordere untere Bild in einem vergrößerten Maßstab an, so dass linke und rechte Endbereiche 31 bzw. 32 in dem Anzeigebild 40A nicht angezeigt zu werden brauchen.
Als nächstes verändert der Fahrer die Schaltposition von Parken nach Fahren, um das Fahrzeug zu bewegen. Zu diesem Zeitpunkt verändert sich das in den Schaltsteuerabschnitt 17 eingegebene Schaltpositions-Signal vom Parkmodus zum Fahrmodus. In Verbindung mit der Veränderung des Schaltpositions-Signals gibt der Schaltsteuerabschnitt 17 eine Anweisung an den Auflösungsumwandlungsabschnitt 12, die Bilder in dem linken und dem rechten Feld H₁ bzw. H₂ in dem aufgenommenen Bild 30 (3) um einen vorbestimmten Skalierungsfaktor zu vergrößern, und gibt außerdem eine Anweisung an den Invertierungsabschnitt 13, einen Invertierungsprozess auszuführen. Demzufolge führt der Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 einen Interpolationsprozess aus, um die Bilder um den vorbestimmten Skalierungsfaktor in vertikaler Richtung und in horizontalen Richtung zu vergrößern, wobei der linke und der rechte Endbereich 31 bzw. 32 der Bereiche H₁ und H₂ in dem aufgenommenen Bild 30 entfernt werden. Der Invertierungsabschnitt 13 führt einen Links/Rechts-Invertierungsprozess des von dem Auflösungsumwandlungsabschnitt 12 eingegebenen Bildsignals aus, und gibt das durch die Ausführung des Invertierungsprozesses bereitgestellte Signal über den Videoausgangsabschnitt 14 an die Anzeige 15 aus. Das in 3 gezeigte Anzeigebild 40B zeigt Bilder des linken und des rechten seitlichen Bereichs des Fahrzeugs (vorderes linkes und rechtes Bild) das auf dem Anzeigefeld 16 der Anzeige 15 angezeigt wird. Das Bild des linken seitlichen Bereichs des Fahrzeugs wird in einem linken Feld HE₁ des vorderen linken und rechten Bildes 40B angezeigt, und das Bild des rechten seitlichen Bereichs des Fahrzeugs wird in einem rechten Feld HE₂ angezeigt. Ein streifenförmiger Trennungsbereich 41C zur visuellen Trennung des linken und des rechten Bereichs HE₁ bzw. HE₂ ist der Mitte des vorderen linken und rechten Bildes 40B überlagert, um die Sichtbarkeit zu erhöhen.
Wenn der Fahrer die Handbremse löst und die Fahrzeuggeschwindigkeit 6 km/h erreicht oder überschritten hat, führt der Schaltsteuerabschnitt 17 in Verbindung mit dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signal und dem Schaltpositions-Signal als nächstes eine Schaltsteuerung aus, so dass die Ausgabe des vorderen linken und des rechten Bildes von dem Videoausgabeabschnitt 14 beendet wird und ein (nicht gezeigtes) Navigationsbild auf der Anzeige 15 angezeigt wird. Unter Verwendung von GPS (Global Positioning System) und diversen Sensoren werden die Fahrzeugposition und seine Umgebung auf einer Karte auf der Anzeige 15 dargestellt, und Informationen (Unfallinformationen, Überlastungsinformationen, Parkinformationen, etc.), die von dem VICS (Vehicle Information Communication System) bereitgestellt werden, werden auf der Anzeige 15 angezeigt.
Der Fahrer kann eine Eingabeeinheit eines (nicht gezeigten) Berührungstabletts oder dergleichen bedienen, um ein Umschaltsignal in den Schaltsteuerabschnitt 17 einzugeben, um so den Schaltsteuerabschnitt 17 zu veranlassen, das Bild entweder in das vordere linke oder rechte Bild, das vordere untere Bild oder das Navigationsbild umzuschalten.
Wie oben beschrieben ist, verwendet das visuelle Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem 1 das Weitwinkel-Linsensystem 23, das den Öffnungswinkel mit einem horizontalen Sichtwinkel von 70° oder mehr aufweist. Folglich werden, wie in 3 gezeigt ist, als das von der Bildaufnahmevorrichtung 22 ausgegebene augenommene Bild 30 Bilder eines Lichts, die nicht im Inneren des Prismas 20 reflektiert werden, in dem linken und dem rechten Bereich 31 bzw. 32 enthalten, jedoch kann der Schaltsteuerabschnitt 17 das vordere linke und rechte Bild oder das vordere tiefer liegende Bild als Antwort auf das Steuerungssignal auswählen, das von außen eingegeben wurde und dem Betriebszustand des Fahrzeugs entspricht, und kann das ausgewählte Bild in ver größertem Maßstab auf der Anzeige 15 anzeigen. Daher kann eine Kompatibilität zwischen der Vergrößerung des Blickfeldbereichs in vertikaler Richtung und einer guten Sichtbarkeit bereitgestellt werden, wenn das Weitwinkel-Linsensystem 23 verwendet wird.
Das visuelle Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform erfordert keine komplizierte Schaltkreiskonfiguration oder Bildspeicher, und kann kostengünstig hergestellt werden.
(Zweite Ausführungsform)
4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das schematisch eine Konfiguration eines visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Funktionsblöcke, die im wesentlichen identisch mit denen sind, die zuvor mit Bezug auf 1 beschrieben wurden, weisen in 5 die gleichen Bezugszeichen auf und werden nicht erneut ausführlich diskutiert.
Das visuelle Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem 1A ist aus einer Bildaufnahmeeinheit 11A und einer Steuereinheit 10A aufgebaut. Mit Ausnahme der Auflösung der eingebauten Bildaufnahmevorrichtung weist die Bildaufnahmeeinheit 11A die gleiche Konfiguration wie die in 2 gezeigte Bildaufnahmeeinheit 11 auf. Die Bildaufnahmevorrichtung weist eine effektive Pixelzahl von etwa 380.000 auf (die horizontale Pixelzahl beträgt 761, und vertikale Pixelzahl beträgt 494) und weist in horizontaler Richtung eine Auflösung von ungefähr dem 1,5-fachen der Auflösung der Bildaufnahmevorrichtung 22 gemäß der ersten Ausbildungsform.
Die Steuereinheit 10A ist aufgebaut aus einem Schaltsteuerabschnitt 17A zur Steuerung eines Ansteuerungsabschnitts für eine Bildaufnahmevorrichtung 18 auf der Grundlage von verschiedenen Steuersignalen (Umschaltsignal, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signal, Schaltpositions-Signal und IG-SW-Signal), ähnlich wie jene bei der ersten Ausführungsform, einem Bildverarbeitungsabschnitt 19 zur Ausführung eines Auflösungsumwandlungsprozesses etc., und einem Videoausgangsabschnitt 14. Demzufolge umfasst die Steuereinheit 10A keinen Funktionsblock, der dem bei der ersten Ausführungsform verwendeten Invertierungsabschnitt 13 entspricht. Einen Links/Rechts-Invertierungsprozess eines Bildes wird durch den Ansteuerungsabschnitt 18 für die Bildaufnahmevorrichtung vorgenommen, der eine Antriebssteuerung der Bildaufnahmevorrichtung der Bildaufnahmeeinheit 11A ausführt, wie weiter unten beschrieben ist.
Im folgenden wird ein Betriebsbeispiel des beschriebenen visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystems 1A ausführlich diskutiert.
Die Bearbeitung des Anzeigevorgangs des in 3 gezeigten vorderen unteren Bildes 40A geschieht wie folgt:
Der Schaltsteuerabschnitt 17A bestimmt die Pixeldatenleseposition der Bildaufnahmevorrichtung und die Leserichtung für den Abschnitt 18 zur Ansteuerung der Bildaufnahmevorrichtung auf der Grundlage der von außen eingegebenen Steuersignale (Umschaltsignal, Zündschaltsignal, etc.). Das heißt, um Ladungsträger (Elektronen oder Löcher) zu lesen, die in den Pixeln der Bildaufnahmevorrichtung angehäuft sind, steuert der Abschnitt 18 zur Ansteuerung der Bildaufnahmevorrichtung den Lesebereich eines in 5 gezeigten aufgenommenen Bildes 30, der von einem durchgezogenen Rahmen 50B eines tiefer liegenden Bereichs V_A begrenzt ist, einen Lesestartpunkt 54 sowie eine Leserichtung 52. Da das Bild in dem tiefer liegenden Feld V₁ nicht links/rechts-invertiert ist, kann die Leserichtung 52 die normale Leserichtung sein. Folglich kann nur das Bildsignal des tiefer liegenden Bereichs V₁ aus der Bildaufnahmeeinheit 11A ausgekoppelt und dem Bildverarbeitungsabschnitt 19 zugeführt werden. Der Bildverarbeitungsabschnitt 19 führt einen Interpolationsprozess aus, um das eingegebene Bildsignal in vertikaler Richtung zu vergrößern, so dass ein vergrößertes Bild erzeugt wird, überlagert die in 3 gezeigten streifenförmigen Maskenfelder 41U und 41D dem vergrößerten Bild, und gibt dann das resultierende Bild über den Videoausgangsabschnitt 14 an eine Anzeige 15 aus.
Anschließend erfolgt der Anzeigeprozess des in 3 gezeigten vorderen linken und rechten Bildes 40B wie folgt:
Um die in den Pixeln der Bildaufnahmevorrichtung angehäuften Ladungsträger zu lesen, steuert der Ansteuerungsabschnitt 18 für die Bildaufnahmevorrichtung den, gesteuert durch den Schaltsteuerabschnitts 17A, den Lesebereich der Bereiche H₁ und H₂ des in 5 gezeigten aufgenommenen Bildes 30, der durch einen durchgezogenen Rahmen 50A dargestellt ist, einen Lesestartpunkt 53 und eine Leserichtung 51. Die Leserichtung 51 ergibt sich aus der Ausführung des Links/Rechts-Invertierungsprozesses der normalen Leserichtung, und der Lesebereich 50A wird auf den Bereich eingestellt, der die Endbereiche 31 und 32 nicht enthält, und auf Bilder eines Lichts, das nicht innerhalb eines Prismas 20 reflektiert wird. Folglich kann das Bildsignal, das aus der Ausführung des Links/Rechts-Invertierungsprozesses des von dem durchgezogenen Rahmen 50A begrenzten Bereichs resultiert, von der Bildaufnahmeeinheit 11A gelesen und in den Bildverarbeitungsabschnitt 19 eingegeben werden. Um ein vergrößertes Bild zu erzeugen, führt der Bildverarbeitungsabschnitt 19 zur Verstärkung des eingegebenen Bildsignals einen Interpolationsprozess in horizontaler Richtung aus, überlagert dem vergrößerten Bild den in 3 gezeigten Trennungsbereich 41C und gibt anschließend über den Videoausgangsabschnitt 14 das resultierende Bild an die Anzeige 15 aus.
Wie oben beschrieben ist, steuert bei dem visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der Abschnitt 18 zur Ansteuerung der Bild aufnahmevorrichtung den Pixellesebereich der Bildaufnahmevorrichtung und die Pixel-Leserichtung, wodurch das Bildsignal in jedem gewünschten Pixelbereich direkt von der Bildaufnahmevorrichtung ausgegeben werden kann. Das Bildsignal kann zur Ausgabe zudem links/rechts-invertiert werden. Daher muss die Steuereinheit 10A keine Schaltkreiskonfiguration zur Ausführung eines Links/Rechts-Invertierungsprozesses aufweisen, so dass die Kosten für die Steuereinheit reduziert werden können.
Die horizontale Auflösung der in der Bildaufnahmeeinheit 1 eingebauten Bildaufnahmevorrichtung ist im Vergleich zu der vertikalen Auflösung hoch eingestellt, so dass die Qualität des in 3 gezeigten linken und rechten Bildes 40B gut wird und eine gute Sichtbarkeit bereitgestellt werden kann.
Bei der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform ist die Bildaufnahmeeinheit 11, 11A so angeordnet, dass sie Bilder von dem vorderen tiefer liegenden Bereich und dem linken und dem rechten seitlichen Bereich des Fahrzeugs aufnimmt, jedoch ist die Erfindung nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Die Bildaufnahmeeinheit 11, 11A kann so angeordnet sein, dass sie ein Bild des tiefer liegenden Bereichs hinter dem Fahrzeug aufnimmt. In einem solchen Fall ist es wünschenswert, dass eine Steuerung durchgeführt wird, derart dass zur Ausgabe auf der Anzeige 15 das aufgenommene Bild des hinteren tiefer liegenden Bereichs des Fahrzeugs links/rechts-invertiert wird, und die aufgenommenen Bilder des linken und des rechten seitlichen Bereichs hinter dem Fahrzeug nicht links/rechts-invertiert werden, um eine Inkompatibilität zwischen dem Anzeigebild auf der Anzeige 15 und dem auf einem Kontrollrückspiegel im Fahrzeug angezeigten Bild eliminiert wird.
(Dritte Ausführungsform)
10 ist ein Blockdiagramm einer Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 11 ist eine Draufsicht eines Kameraabschnitts der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. 12 ist eine Seitenansicht des Kameraabschnitts der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung. 13 ist eine vergrößerte Draufsicht eines rechten Prismas der Kamera. 14 ist eine Zeichnung, die mit der Kamera aufgenommene Bilder beschreibt. 15 und 16 sind Zeichnungen, die Beispiele von Anzeigebildern vor und nach einer Maskenverarbeitung zeigen.
Die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung 201 gemäß der dritten Ausführungsform ist aufgebaut aus einer Kamera 203 zum Aufnehmen von Bildern von Blickfeldern (Totwinkelbereiche) in drei Richtungen, der vorderen Umgebung sowie der linken und rechten Umgebung des Fahrzeugs, die im vorderen Teil eines Fahrzeugs, in einem tiefer liegenden Bereich eines an der Vorderseite des Fahrzeugs angebrachten Emblems angebracht ist, einem Verarbeitungsabschnitt 205 zum Verarbeiten der von der Kamera 203 aufgenommenen Bilder und eine Anzeige 207 zum Anzeigen der durch den Verarbeitungsabschnitt 205 verarbeiteten Bilder, die in einem Gehäuse eingebaut ist, wie es in 10 gezeigt ist.
Die Kamera 203 ist aufgebaut aus einer Kamerahaupteinheit (Bildaufnahmemittel) 211 und zwei Prismen 215 und 216, die vor der Kamerahaupteinheit 211 angeordnet sind, um ein Licht 213L bzw. 213R von dem linken bzw. dem rechten Blickfeld im Inneren des Prismas zweimal zu reflektieren, um so eine Änderung des Lichtweges in Richtung der Kamerahaupt einheit 211 zu erreichen, wie es in den 11 und 12 gezeigt ist.
Die Kamerahaupteinheit 211 hat ein Gehäuse 211a, in dem eine einzige Bildaufnahmevorrichtung 211b sowie Bildaufnahmelinsen 211c untergebracht sind, die vor der Bildaufnahmevorrichtung 211b angeordnet sind, wobei eine optische Achse P1 einer Linse mit der Bildaufnahmerichtung der Bildaufnahmevorrichtung 211b zusammenfällt. Als Bildaufnahmelinse 213c wird eine Weitwinkellinse verwendet. Zum Beispiel wird eine Weitwinkellinse mit einem horizontalen Sichtwinkel H von 70° oder mehr (hier z. B. 120°) und einem vertikalen Sichtwinkel V von 90° verwendet.
In der Kamerahaupteinheit 211 wird ein Halbfeld Vu des vertikalen Sichtwinkels V verwendet, um ein Licht 213L und 213R von dem linken und dem rechten Blickfeld mit durch die Prismas geänderten Lichtwegen einzugeben, und ein unterer Halbfeld Vd des vertikalen Sichtwinkels V wird verwendet, um ein Licht 213F einzugeben, das ohne Zwischenschaltung der Prismen 215 und 216 direkt von dem vorderen Blickfeld einfällt. Die Kamerahaupteinheit 211 ist mit der Bildaufnahmerichtung (d. h. der optischen Achse P1 der Linse) in Richtung der Fahrzeugvorderseite und nach unten geneigt angeordnet. Demzufolge kann das Licht 213F von dem vorderen Blickfeld, das in ausreichender Weise auf dieser Seite des Fahrzeugs ist (Totwinkelbereich), in den unteren Halbfeld Vd eingegeben werden, und ein Bild von der vorderen Umgebung des Totwinkelbereichs kann aufgenommen werden. Hier ist zum Beispiel die Bildaufnahmerichtung P1 um einen Neigungswinkel δ ≈ 25° nach unten geneigt, der obere Halbfeld Vu des vertikalen Sichtwinkels V ist auf etwa 40° eingestellt, und der untere Halbfeld Vd des vertikalen Sichtwinkels V ist auf etwa 50° eingestellt.
Zwei Prismen 215 und 216 sind aus einem Glasmaterial oder dergleichen, ungefähr in Form eines dreieckiger Stabes hergestellt und sind spiegelbildich zueinander angeordnet, wie es in den 11 bis 13 gezeigt ist. Die zwei Prismen 215 und 216 sind symmetrisch bezüglich einer vertikalen Winkelhalbierenden P2 der Bildaufnahmelinsen 211c vor den Bildaufnahmelinsen 211c angeordnet. Jedes Prisma 215 (216) wird in einer vertikalen Position und unter einem vertikalen Winkel α gehalten, und die hintere Prismenseite 215B (216B) ist in Richtung der Vorderseite und der Bildaufnahmelinsen 211c gerichtet. Hier ändert das linke (rechte) Prisma 215 (216) den Lichtweg des Lichts 213L (213R), das von dem linken (rechten) Blickfeld eintritt. Das heißt, das linke (rechte) Prisma 215 (216) weist eine linke (rechte) Prismenseite 215L (216R) als Lichteinfallsebene, eine rechte (linke) Prismenseite 215R (216L) als Reflexionsebene und eine hintere Seite des Prismas 215B (216B) als Lichtemissionsebene auf.
Ein Metall 217, wie zum Beispiel Aluminium oder dergleichen, ist auf die Reflexionsebene 215R, 216L des Prismas 215, 216 aufgedampft, so dass die innere Fläche eine Spiegelfläche wird, und darüber hinaus ist ein (nicht gezeigter) Schutzfilm in schwarzer Farbe ausgebildet, so dass die Verdampfungsfläche abgedeckt ist.
Die Prismen 215 und 216 weisen angefaste Diagonalteile 215a und 216a auf, die den Lichteinfallsebenen 215L und 216R gegenüberliegen, und sind an den eingefasten Flächen mit Hilfe eines Klebemittels verbunden und einstückig ausgebildet. Folglich kann auf die Winkeljustierung zwischen den Prismen 215 und 216 beim Zusammenbau verzichtet werden, so dass die Montageeffizienz erhöht ist. Zu diesem Zeitpunkt kann, wie in 17 gezeigt ist, zum Verbinden ein Abstandhalter 219 zwischen die Reflexionsebenen 215R und 216L der Prismen 215 und 216 eingefügt werden, wodurch die Verbindung der Prismen 215 und 216 verstärkt wird.
Hier ist zum Beispiel jedes Prisma 215, 216 in etwa in Form eines dreieckigen Stabes ausgebildet, mit einem vertikalen Winkel α = 28°, einem der Reflexionsebene 215R, 216L gegenüberliegenden Winkel β = 60° und einem der Lichteinfallsebene 215L, 216R gegenüberliegenden Winkel γ = 32°, und weist Abmessungen innerhalb des Prismengebrauchsbereichs (Abstand zwischen der Prismavorderseite und der Vorderseite der Bildaufnahmelinse 11c) h = 13,6 mm auf, wie in 13 gezeigt ist.
Bei jedem Prisma 215, 216 ist ein in den unteren Halbfeld Vd des vertikalen Sichtwinkels V hervorragenden Abschnitt 215b abgeschnitten, so dass das Prisma 215, 216 innerhalb des oberen Halbfelds Vu des vertikalen Sichtwinkels V der Bildaufnahmelinse 211c angeordnet ist, wie es in 12 gezeigt ist. Folglich wird eine Blockierung des einfallenden Lichtweges des Lichts 213F von dem vorderen Blickfeld vermieden.
Die Schnittfläche 215c, 216c jedes Prismas 215, 216 wird einer Lichtabschirmungsbehandlung 221 unterzogen. Insbesondere wird die Schnittfläche 215c, 216c durch Bestrahlen oder dergleichen aufgerauht, und eine schwarze Farbe mit einem hohen Brechungsindex wird auf die Schnittfläche 215c, 216c aufgetragen. Demzufolge wird eine interne Lichtreflexion und eine externe Lichtreflexion auf der Schnittfläche (das heißt, der Prismagrundfläche) 215c, 216c vermieden, und ein Geisterbild, das als das Licht 213L, 213R (213F) von dem linken, rechten (vorderen) Blickfeld wird an der Grundfläche 215c, 216c des Prismas intern reflektiert (extern reflektiert), trifft auf die Bildaufnahmelinsen 211c und wird als ein Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung 211b abgebildet, kann verhindert werden.
Das heißt, bei der in den 11 und 14 gezeigten Konfiguration trifft das Licht 213L (213R) von dem linken (rechten) Blickfeld auf die Prismenseite 215L (216R) auf der Blickfeldseite des Prismas 215 (216), wird intern an der Prismenseite 215R (216L) auf der gegenüberliegenden Blickfeldseite in dem Prisma reflektiert, wird intern auf der Prismenseite 215L (216R) auf der gegenüberliegenden Blickfeldseite reflektiert, wird anschließend auf der inneren Fläche der Prismenseite 215L (216R) auf der Blickfeldseite total reflektiert, wird zweimal links/rechts-invertiert, wird dann von der Prismenunterseite 215B (216B) emittiert und tritt dann durch die Bildaufnahmelinsen 11c hindurch, um oben/unten- bzw. links/rechts-invertiert zu werden. Anschließend wird das Licht als ein invertiertes Spiegelbild in einem rechten (linken) Halbfeld 211R (211L) eines unteren Halbfelds 211d der Bildaufnahmefläche der Bildaufnahmevorrichtung 211b abgebildet. Andererseits tritt das Licht 213F von dem vorderen Blickfeld direkt durch die Bildaufnahmelinsen 211c hindurch, so dass es ohne Zwischenschaltung des Prismas 215, 216 oben/unten- bzw. links/rechts-invertiert wird, und wird als ein invertiertes Spiegelbild in einem oberen Halbfeld 211u der Bildaufnahmefläche der Bildaufnahmevorrichtung 211b abgebildet, wie es in 12 und 14 gezeigt ist. Das heißt, bei der Kamera werden die Blickfelder in den drei Richtungen, dem nach links, nach rechts und nach vorn gerichteten Blickfeld, in einer Richtung invertiert, und gleichzeitig werden Bilder auf der Bildaufnahmevorrichtung 211b abgebildet. 14 ist eine Zeichnung der Bildaufnahmefläche der Bildaufnahmevorrichtung 211b, betrachtet von der Seite der Bildaufnahmelinse 211c.
Bei der oben beschriebenen Einstellung der numerischen Werte gilt mit Bezug auf die 12 und 13 für den Bildaufnahmebereich des linken und des rechten Blickfeldes Folgendes: Horizontaler Sichtwinkel Sh1 = 28° der ersten Hälfte, horizontaler Sichtwinkel Sh2 = 7,5° der zweiten Hälfte, vertikaler Sichtwinkel Sv (oberer Halbfeld Vu des vertikalen Sichtwinkels V) = 40°, und für den Bildaufnahmebereich des vorderen Blickfeldes gilt mit Bezug auf die 11 und 12 Folgendes: Horizontaler Sichtwinkel Fh (horizontaler Sichtwinkel H) = 120° und vertikaler Sichtwinkel Fv (oberer Halbfeld Vd des vertikalen Sichtwinkels V) = 50°, so dass ein praktisch ausreichender Bereich abgedeckt wird.
Der Verarbeitungsabschnitt 205 führt einen Invertierungs-Stapelverarbeitungsprozess der Gesamtfläche der von der Bildaufnahmevorrichtung 211b aufgenommenen Bilder durch, um aufrechte Bilder zu erzeugen, und zeigt die aufrechten Bilder auf der Anzeige 207 an. Demzufolge werden, wie es in 15 gezeigt ist, das linke Blickfeld, das rechte Blickfeld und das vordere Blickfeld als aufrechte Bilder in einem linken Halbfeld 207L des oberen Halbfelds 207u eines Anzeigebildschirms der Anzeige 207, einem rechten Halbfeld 207R des oberen Halbfelds 207u und einem unteren Halbfeld 207d angezeigt.
Zur Anzeige überlagert zu diesem Zeitpunkt der Verabeitungsabschnitt 205, wie es in 16 gezeigt ist, auf der Anzeige 207 ein Maskenbild 207a auf einen unnötigen Abschnitt des von der Bildaufnahmevorrichtung 211b aufgenommenen Bildes. In 16 zum Beispiel ist das Maskenbild 207a den Rändern der Bilder des linken und des rechten Blickfeldes (ungeordnete Bildabschnitte, die auf der Bildaufnahmefläche ohne Totalreflexion auf der Prismenseite 215L, 216R auf der Blickfeldseite gebildet sind) überlagert, und ist der oberen rechten und der oberen linken Ecke des Bildes des vorderen Blickfeldes überlappend überlagert, um leicht eine Perspektive zu erkennen. Somit ist das Anzeigebild leicht zu sehen und die Sichtbarkeit ist erhöht.
Je nach Anforderungen kann ein Bildspeicher und eine Bildverarbeitungsfunktion zu dem Verarbeitungsabschnitt 205 hinzugefügt werden, und eine Verarbeitung zur Vergrößerung des notwendigen Abschnitts des von der Bildaufnahmevorrichtung 211b aufgenommenen Bildes (Normalabschnitt ohne Stö rung) etc. kann für die Anzeige kombiniert werden. Demzufolge kann das Anzeigebild noch besser gesehen werden, und die Sichtbarkeit wird erhöht.
Gemäß der beschriebenen Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung 201 werden die Prismen 215 und 216 zur Änderung des Lichtweges durch zweimalig interne Reflexion des Lichts zwischen den Prismenseiten 215R und 216L auf der gegenüberliegenden Blickfeldseite und den Prismenseiten 215L und 216R auf der Blickfeldseite verwendet, um die Lichtwege des Lichts 213L und des Lichts 213R von den seitlichen Blickfeldern (hier das linke und das rechte Blickfeld) zur Seite der Bildaufnahmelinse 211c zu ändern, so dass die Änderung des Lichtweges ohne spiegelbildliche Invertierung des Lichts 213L und des Lichts 213R von den seitlichen Blickfeldern durchgeführt werden kann. Daher können die Bilder der seitlichen Blickfelder, die durch die Prismen 215 und 216 eingegeben werden, und des vorderen Blickfelds, das ohne Zwischenschaltung der Prismen 215 und 216 eingegeben wird, gleichzeitig durch die einzige Bildaufnahmevorrichtung 211b aufgenommen werden, so dass die Invertierungsrichtungen übereinstimmen. Daher ist die Notwendigkeit zur Ausführung eines teilweisen Invertierungsprozesses der von der Bildaufnahmevorrichtung 211b aufgenommenen Bilder, um die der Invertierungsrichtungen der Bildbereiche des vorderen Blickfeldes und der seitlichen Blickfelder gemäß dem Stand der Technik anzupassen, beseitigt, und die Signalverarbeitungs-Schaltungskonfiguration kann vereinfacht werden.
Ferner sind die Prismen 215 und 216 paarweise symmetrisch vor den Bildaufnahmelinsen 211c angeordnet, die linke Prismenseite 215L des linken Prismas 215 ist zu dem linken Blickfeld gerichtet, und die rechte Prismenseite 216R des rechten Prismas 216 ist zu dem rechten Blickfeld gerichtet, so dass die Bilder des linken und des rechten Blickfeldes gleichzeitig und mit passenden Invertierungsrichtungen aufgenommen werden können.
Darüber hinaus ist auf die Prismenseiten 215R und 216L auf den gegenüberliegenden Blickfeldseiten 215 und 216 der Prismen 215 und 216 ein Metall aufgedampft, so dass die Prismenseiten 215R und 216L auf den gegenüberliegenden Blickfeldseiten zu Spiegelflächen gemacht werden können, so dass eine Totalreflexion gewährleistet ist.
Ferner werden als Bildaufnahmelinsen 211c Weitwinkellinsen verwendet, so dass die Bilder über einen praktisch ausreichenden Bereich aufgenommen werden können, wenn Bilder einer Mehrzahl von seitlichen Blickfeldern gleichzeitig aufgenommen werden.
Bei der dritten Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, bei der die zwei Prismen 215 und 216 dazu verwendet werden, Bilder von dem linken und dem rechten Blickfeld aufzunehmen, jedoch kann ein Prisma dazu verwendet werden, ein Bild von einem seitlichen Blickfeld aufzunehmen, oder zwei oder mehrere Prismen können verwendet werden, um Bilder von drei oder mehreren seitlichen Blickfeldern aufzunehmen.
Bei dieser Ausführungsform sind das linke und das rechte Prisma 215 und 216 getrennt aus Glas gebildet und mit einem Klebemittel oder dergleichen miteinander verbunden, um die Prismen 215 und 216 in einteiliger Form zu bilden. Jedoch können das linke und das rechte Prisma 215 bzw. 216 von Beginn an einstückig aus einem optisch transparenten Harz wie PMMA oder dergleichen gebildet werden.
Darüber hinaus sind, wie es in den 18 bis 20 gezeigt ist, Abschnitte der Prismen 215 und 216 aus PMMA-Harz oder dergleichen gebildet, ein Abschnitt eines Prismenhalters 223 (fester Teil) ist aus einem opaken Harz aus PC (Polykarbonat) gebildet, der eine Glasfüllmasse oder dergleichen enthält, wobei z. B. die Prismen 215 und 216 so wie der Prismahalter 223 einstückig aus zwei Farben gebildet sein kann. Folglich kann auf die Arbeit der Befestigung des Prismenhalters 223 verzichtet und die Anzahl der Teile kann reduziert werden. In den 18 bis 20 erstreckt sich der Prismahalter 223 z. B. von den hinteren Endabschnitten der Prismenseiten 215L und 216R auf den Blickfeldseiten der Prismen 215 und 216 nach hinten und ist an dem Gehäuse 211b der Kamerahaupteinheit 211 durch Schrauben 225 oder dergleichen befestigt, und darüber hinaus ist der Abstandshalter 219 einteilig mit den Prismen 215 und 216 aus einem opaken Harz aus PC gebildet, das einen Glasfüllstoff, PMA, oder dergleichen enthält.
Bei der Ausführungsform werden die Prismen 215 und 216, mit den Prismenflächen (hintere Fläche 215B und 216B sowie Seiten 215F, 215R, 216L und 216R), die alle als flache Oberflächen ausgebildet sind, verwendet, jedoch kann wenigstens eine der Prismenoberflächen als gekrümmte Oberfläche ausgebildet sein, und die gekrümmte Oberfläche und die anderen Oberflächen können in Kombination verwendet werden. Daher können die Prismen 215 und 216 von geringerer Dimension sein, solange die Bildaufnahmebereiche des linken und des rechten Blickfeldes in gleicher Weise gehalten werden. Z. B. kann die genutzte Höhe h der Prismen, wie es in 21 gezeigt ist, auf h = 11,8 mm reduziert werden, wenn die Prismenseite 215R, 216L auf der gegenüberliegenden Blickfeldseite teilweise mit einer konkav gekrümmten Oberfläche mit einem Krümmungsradius von R1 = 16.6 mm und die hintere Prismenoberfläche 215B, 216B mit einer konvex gekrümmten Oberfläche mit einem Krümmungsradius von R2 = 4,0 mm gebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die Kamera 203 vorn im Fahrzeug eingebaut, um die Bilder der Blickfelder in drei Richtungen, dem in Fahrtrichtung des Fahrzeugs nach links, nach rechts und nach vorn ausgerichteten Blickfeld, aufzunehmen. Jedoch kann die Kamera 203 hinten am Fahrzeug ein gebaut werden, um Bilder von den Blickfeldern in drei Richtungen, dem in Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs nach links, nach rechts und nach hinten ausgerichteten Blickfeld, aufzunehmen. Selbstverständlich kann die Kamera 203 an jeder anderen Stelle des Fahrzeugs eingebaut werden, um Bilder von jedem gewünschten Blickfeld aufzunehmen.
(Vierte Ausführungsform)
22 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. 22 ist eine schematische Zeichnung, die die Konfiguration des Längsquerschnitts einer Bildaufnahmeeinheit zeigt. 24 ist eine Zeichnung, die die Konfiguration in Draufsicht des Hauptteils der Bildaufnahmeeinheit zeigt.
Wie in 22 gezeigt ist, umfasst das Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem eine Bildaufnahmeeinheit (Bildaufnahmemittel) 301, die in dem vorderen Teil eines Fahrzeugs eingebaut ist, um Bilder eines Bildaufnahmebereichs A1 links vor dem Fahrzeug (siehe 25), eines Bildaufnahmebereichs A2 rechts vor dem Fahrzeug (siehe 25) und einem schräg unten liegenden Bildaufnahmebereich A3 (siehe 25) aufzunehmen, eine Anzeige 303, einen Anweisungsschalter (Bedienungseingabeannahmemittel) 305, und eine Steuereinheit (Steuerungsmittel) 307.
Wie in den 23 und 24 gezeigt ist, umfasst die Bildaufnahmeeinheit 301 ein Weitwinkel-Linsensystem 311, einen Abschnitt 313 einer Bildaufnahmevorrichtung, zwei Prismen 315 und 317 als Reflexionsmittel zur Reflexion von Licht nach rechts und nach links und zum Einkoppeln des reflektierten Lichtes in das Weitwinkel-Linsensystem 311, sowie ein Gehäuse 319 zum Unterbringen der Komponenten. Die Bildaufnahmeeinheit 301 ist in dem vorderen Teil des Fahrzeugs (z. B. dem tiefer liegenden Bereich eines Emblems oder dergleichen) eingebaut, um Bilder des Bildaufnahmebereichs A1 links vor dem Fahrzeug (siehe 25), des rechten Bildaufnahmebereichs A2 rechts vor dem Fahrzeug (siehe 25) und dem schräg unten liegenden Bildaufnahmebereich A3 (siehe 25) aufzunehmen. Das Weitwinkel-Linsensystem 311 und der Abschnitt 313 der Bildaufnahmevorrichtung bilden einen Bildaufnahmeabschnitt 320.
Das Weitwinkel-Linsensystem 311 ist aus Linsen 311a bis 311d aufgebaut und weist einen horizontalen Sichtwinkel von 90° und einen vertikalen Sichtwinkel von 70° auf. Das Weitwinkel-Linsensystem 311 ist mit der Einfallsrichtung zur Vorderseite des Fahrzeugs hin eingebaut und so eingestellt, dass eine optische Bildaufnahmeachse 321 des Weitwinkel-Linsensystems 311 einen vorbestimmten Winkel θ₁ (hier etwa 15°) nach unten bezüglich einer horizontalen Richtung 323 bildet.
Wie in 24 gezeigt ist, weisen die Prismen 315 und 317 jeweils einen dreieckigen Querschnitt auf und sind aufrecht, entlang einer Richtung von oben nach unten, angeordnet, so dass sie symmetrisch bezüglich der optischen Bildaufnahmeachse 321 vor dem Weitwinkel-Linsensystem 311 angeordnet sind, wobei eine jeweilige Ecke 315a, 317a des Dreiecks zur Vorderseite des Fahrzeugs gerichtet ist. Eine erste Seite 315b, 317b jedes Prismas 315, 317 ist eine Lichteinfallsebene zum Auffangen von Licht, eine zweite Seite 315c, 317c dient der Spiegelung (ein Aluminiumfilm ist aufgedampft, und ein Schutzfilm aus schwarzer Farbe ist auf dem Aluminiumfilm ausgebildet), um eine Spiegeloberfläche zu bilden, und eine dritte Seite 315d, 317d ist eine Lichtemissionsebene zur Emission von Licht. Ein Lichtabschirmelement (das einen Lichtabschirmfilm enthält) 325 ist an der unteren Grundfläche des Prismas 315, 317 angebracht.
Das Prisma 315, 317 nimmt über die erste Seite 315b, 317b Licht von den linken und dem rechten Bildaufnahmebe reiche A1, A2 auf, reflektiert das Licht auf der zweiten Seite 315c, 317c, die der Spiegelung dienen, in Richtung der ersten Seite 315b, 317b, totalreflektiert das Licht auf der ersten Seite 315b, 317b in Richtung des Weitwinkel-Linsensystems 311 und emittiert dann das Licht von der dritten Seite 315d, 317d.
Die Prismen 315 und 317 weisen untere Endflächen auf, die schräg nach unten, zur Vorderseite des Fahrzeugs hin geneigt und so angeordnet sind, dass sie den Bereich mit einem vorbestimmten Winkel θ₂ (hier 40°) von oben des gesamten vertikalen Sichtwinkels des Weitwinkel-Linsensystems 311 abdecken.
Demzufolge trifft Licht von dem linken und dem rechten Bildaufnahmebereich A1 bzw. A2 durch die Prismen 315 und 317 auf den Bereich des vorbestimmten Winkels θ₂ (40°) von oben des vertikalen Sichtwinkels (40°) des Weitwinkel-Linsensystems 311, und Licht von dem Bildaufnahmebereich A3 vor dem Fahrzeug trifft ohne Zwischenschalten der Prismen 315 und 317 auf den verbleibenden Winkel θ₃ (30°) des tiefer liegenden Bereichs des vertikalen Sichtwinkels. Folglich werden Bilder von dem Licht des linken und des rechten Bildaufnahmebereichs A1 bzw. A2 und des Lichts von dem schräg nach vorn unten gerichteten Bildaufnahmebereich A3 durch das Weitwinkel-Linsensystem 311 in unterschiedliche Bereiche des Bildaufnahmevorrichtungsabschnitts 313 abgebildet, so dass sie sich nicht gegenseitig überlappen, und die Bilder des in den 25 und 26 gezeigten linken, des rechten und des schräg nach vorn unten gerichteten Bildaufnahmebereichs A1 bis A3 werden gleichzeitig durch einen einzigen Abschnitt 313 der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen. Da z. B. das Bild des schräg nach vorn unten gerichteten Bildaufnahmebereichs A3 aufgenommen wird, kann ein Bild eines Totwinkelbereichs B vor dem Fahrzeug, in der Nähe des vorderen Teils des Fahrzeugs, der durch die vor dere Spitze des Fahrzeugs uneinsichtig ist, genau aufgenommen werden.
Der Abschnitt 313 der Bildaufnahmevorrichtung umfasst wenigstens eine Bildaufnahmevorrichtung. Er empfängt Licht von dem Weitwinkel-Linsensystem 311, nimmt Bilder aus den drei Richtungs-Bildaufnahmebereichen A1 bis A3 auf, und gibt die aufgenommenen Bilder (Videosignal) an die Steuereinheit 307 aus.
Das Gehäuse 319 ist mit Durchbrechungen 319a zur Aufnahme von Licht aus den drei Richtungen der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 in das Gehäuse 319 ausgebildet.
Die Anzeige 303, die als eine Flüssigkristallanzeige oder dergleichen implementiert ist, ist in einem Gehäuse eingebaut und zeigt, gesteuert durch einen später beschriebenen Videoverarbeitungsabschnitts 307b der Steuerungseinheit 307, ein von der Bildaufnahmeeinheit 301 aufgenommenes Bild, ein Navigationsbild, Bedienungsinformation und dergleichen an. Das Bild des nach links ausgerichteten Bildaufnahmebereichs A1 wird in einem oberen, linken Anzeigefeld C1 von drei Anzeigefeldern C1 bis C3 angezeigt, welche auf einem Anzeigebildschirm 303a der Anzeige 303 dargestellt sind (siehe 27A), das Bild des nach rechts ausgerichteten Bildaufnahmebereichs A2 wird in einem oberen rechten Anzeigefeld C2 angezeigt, und das Bild des schräg nach unten vorne gerichteten Bildaufnahmebereichs A3 wird in einem unteren Anzeigefeld C3 angezeigt.
Der Anweisungsschalter 305 nimmt eine Bedienungseingabe an, um eine Schaltanweisung des Anzeigemodus der Bilder der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 in den Anzeigefeldern C1 bis C3 der Anzeige 303 auszugeben. Bei dieser Ausführungsform kann der Anwender z. B. durch den Anweisungsschalter 305 einen Befehl zur Anzeige der Bilder aller Bildaufnahmeberei che A1 bis A3 (Befehl zum Anzeigen der gesamten Fläche) mit einer einzigen Bewegung (Druckbetätigung etc.) eingeben.
Ein Navigationssystem (eine im Fahrzeug eingebaute Informationsvorrichtung) 309 weist eine Funktion zur Erfassung der momentanen Position des Fahrzeugs auf der Grundlage eines von einem Satelliten empfangenen GPS-Signals, eine Funktion zum Suchen einer Route von der erfassten momentanen Position, die unter Verwendung einer (nicht gezeigten) enthaltenen Datenbasis durch einen (nicht gezeigten) Bedienungseingabeabschnitt eingegeben wird, und eine Funktion zur Erzeugung eines Navigationsbildes (Kartenbild etc.) zur Führung des Fahrers entlang der gefundenen Route als einer empfohlenen Route und Ausgabe des Navigationsbildes an ein externes Anzeigemittel (z. B. die Anzeige 303 durch die Steuereinheit 307) auf.
Wie in 22 gezeigt ist, umfasst die Steuerungseinheit einen Steuerabschnitt 307a und den oben erwähnten Videoverarbeitungsabschnitt 307b. Der Videoverarbeitungsabschnitt 307b zeigt, gesteuert durch den Steuerabschnitts 307a, das von der Bildaufnahmeeinheit 301 aufgenommene Bild und das von dem Navigationssystem 309 bereitgestellte Bild auf der Anzeige 303 in verschiedenen (später beschriebenen) Anzeigemodi an.
Der Steuerabschnitt 307a steuert das Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem (insbesondere die durch den Videoverarbeitungsabschnitt 307b erzeugten Anzeigeinhalte der Anzeige 303) auf der Grundlage der durch den Anweisungsschalter 305 und verschiedene Signale eingegebenen Befehlsinhalte, die den Betriebszustand des Fahrzeugs anzeigen. Gemäß der Ausführungsform umfassen die Signale, die den Betriebszustand des Fahrzeugs anzeigen und die in den Steuerabschnitt 307a eingegeben werden, ein IG-Schaltsignal, das den Zustand eines Zündschalters angibt, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, ein Schaltpositions-Signal, das den eingelegten Zustand einer Schaltposition anzeigt, und dergleichen.
Insbesondere steuert der Steuerabschnitt 307a den Videoverarbeitungsabschnitt 307b, wenn der Steuerabschnitt 307a auf der Grundlage des IG-Schaltsignals den Start des Motors und auf der Grundlage des Schaltpositions-Signals die Schaltposition erfasst, die von der Parkposition zur Fahrposition geändert wird, und wenn das Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem zu diesem Zeitpunkt eingeschaltet ist, wodurch die Bilder aller Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 in den entsprechenden Anzeigefeldern C1 bis C3 angezeigt werden, wie es in 27A gezeigt ist, und dieser Anzeigemodus wird beibehalten, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte Geschwindigkeit (hier 10 km/h) oder mehr erreicht. Folglich kann der Fahrer von den Anzeigebildern in der Fahrzeugumgebung zur Sicherheit den Bereich vor dem Fahrzeug überprüfen.
Wenn der Steuerabschnitt 307a auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signals erfasst, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht oder überschritten hat, steuert der Steuerabschnitt 307a den Videoverarbeitungsabschnitt 307b, wodurch die Anzeige der Bilder aller Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 in den Anzeigefeldern C1 bis C3 beendet wird und stattdessen das von dem Navigationssystem 309 bereitgestellte Navigationsbild auf dem ganzen Anzeigebildschirm 303a angezeigt wird. In diesem Fall wird ein Bild einer Übereinanderlagerung des Navigationsbildes (unterschiedliches Bild) auf die Bilder der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 auf dem Anzeigebildschirm 303a angezeigt, so dass es nicht möglich ist, die Bilder der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 visuell zu erkennen, wodurch die Anzeige der Bilder der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 beendet wird. Als Modifikation kann das unterschiedliche Bild auf der Anzeige 303 in einem Zustand angezeigt werden, indem der Anzeigeausgang der Bildsignale der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 vollständig beendet ist, ohne das unterschiedliche Bild den Bildern der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 zu überlagern, um die Anzeige der Bilder, der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 zu beenden und stattdessen ein unterschiedliches Bild auf der Anzeige 303 anzuzeigen.
Wenn die Steuerungseinheit 307a erfasst, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unter die vorbestimmte Geschwindigkeit fällt, da sich das Fahrzeug einer Kreuzung oder dergleichen nähert, während das Navigationsbild wie oben beschrieben auf dem Anzeigefeld 303a angezeigt wird, steuert der Steuerabschnitt 307a den Videoverarbeitungsabschnitt 307b, wodurch die Anzeigeinhalte in den Anzeigefeldern C1 und C2 von dem Navigationsbild zu den Bildern des linken und des rechten Bildaufnahmebereichs A1 und A2 geändert werden, wobei das Navigationsbild in dem Anzeigefeld C3 gehalten wird (in diesem Fall wird vorzugsweise der Hauptteil des Navigationsbildes (Umgebungsbereich der Anzeigemarke der momentanen Position) in dem Anzeigefeld C3 angezeigt). Folglich kann der Fahrer das Navigationsbild sehen, während er zur Sicherheit den linken und den rechten Totwinkelbereich auf der Grundlage der Bildanzeige in dem linken und dem rechten Bildaufnahmebereich A1 bzw. A2 bei schlechter Sicht der Kreuzung usw. kontrolliert.
Wenn ferner der Steuerungsabschnitt 307a, dadurch, dass eine Kreuzung etc. überfahren wird, auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signals erfasst, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht oder überschritten hat, während der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a in dem in 27B gezeigten Modus gehalten wird, steuert der Kontrollabschnitt 307a den Videoverarbeitungsabschnitt 307b, wodurch wiederum die Anzeige der Bilder der Bildaufnahmebereiche A1 und A2 in den Anzeigefeldern C1 und C2 beendet wird und stattdessen das von dem Navigationssystem 309 bereitgestellte Navigations bild auf dem gesamten Anzeigebildschirm 303a angezeigt wird.
Folglich schaltet der Steuerabschnitt 307a als Antwort darauf, ob oder ob nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht oder überschritten hat, während der Fahrt den Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a zwischen dem Anzeigemodus des Navigationsbildes auf dem gesamten Anzeigebildschirm 303a und dem in 27B gezeigten Modus um.
Wenn der Steuerabschnitt 307a in dem Zustand, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit, während sich das Fahrzeug dem Ziel nähert, unterhalb der vorbestimmten Geschwindigkeit liegt und in dem der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a in dem Anzeigemodus der 27B gehalten wird, über den Anzeigeschalter 305 eine Eingabe eines Befehls zur Anzeige aller Bildaufnahmebereiche entgegennimmt, schaltet der Steuerabschnitt 307a den Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a von dem in 27B gezeigten Modus zu dem in 27A gezeigten Modus um. Demzufolge kann der Fahrer, wenn das Fahrzeug steht, die Umgebung des Fahrzeugs genau überprüfen. Insbesondere kann der Fahrer, dadurch dass er die Bildanzeige des vom Fahrzeug schräg nach vorn unten gerichteten Bildaufnahmebereich A3 betrachten kann, zum beim Parken das Fahrzeug genau, sicher und leicht nach vorn bewegen.
Als Modifikation kann in dem in 27B gezeigten Anzeigemodus ein Überlagerungsbild 331, wie es in 27C gezeigt ist, anstelle des Navigationsbildes in dem Anzeigefeld C3 angezeigt werden. Das Überlagerungsbild 331 ist ein Bild, das von dem Videoverarbeitungsabschnitt 307b zur Anzeige in dem Anzeigefeld C3 erzeugt wurde und dem Bild in dem Bildaufnahmebereich A3 überlagert wurde. Das Überlagerungsbild 331 enthält ein Bild eines Symbolzeichens 331a für eine Zweirichtungsanzeige, die ein Zeichen umfasst, die den Anzeigemodus eines Fahrzeugumgebungsbildes in den zwei Richtungen, der linken und der rechten Richtung, anzeigt, die einem Symbolzeichen zugeordnet wurden, das die Fahrzeugform andeutet. Alternativ kann anstelle des Symbolzeichens 331a ein Symbolzeichen des Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems angezeigt werden, das dem Startschalter des Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems zugeordnet ist.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der vierten Ausführungsform die Anzeige der Bilder der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 je nach Betriebszustand des Fahrzeugs beendet werden oder nur dann angezeigt werden, wenn es notwendig ist, so dass die Erkennbarkeit des Fahrzeugsumgebungsbildes erhöht werden kann.
Wenn eine Anzeige des Bildes der Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 beendet ist, wird stattdessen das Navigationsbild angezeigt, so dass der Anzeigebildschirm 303a der Anzeige 303 effektiv genutzt werden kann.
Darüber hinaus kann der Fahrer die Situation der Totwinkelbereiche des linken und des rechten Bildaufnahmebereichs vor dem Fahrzeug und in des schräg nach vorn unten gerichteten Bildaufnahmebereichs des Fahrzeugs überwachen, da die Bilder der drei Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 in den drei Richtungen angezeigt werden.
Da die Bilder aller Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 in den drei Richtungen beim Start des Fahrzeugs angezeigt werden, kann der Fahrer die Umgebung des Fahrzeugs genau überprüfen.
(Fünfte Ausführungsform)
28 ist ein Blockdiagramm eines Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Das Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem gemäß der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von dem Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem gemäß der vierten Ausführungsform im wesentlichen dadurch, dass eine Navigationsvorrichtung 309 ein (später beschriebenes) Zielannäherungssignal an eine Steuerungseinheit 307 ausgibt und die Steuerungsinhalte des Anzeigemodus einer Anzeige 303 dementsprechend geändert sind. Teile, die gleich oder ähnlich sind, wie jene, die in Bezug auf 22 beschrieben wurden, sind in 28 weisen die gleichen Bezugszeichen auf und werden nicht erneut diskutiert.
Bei der in 28 gezeigten fünften Ausführungsform ist die Navigationsvorrichtung 309, zusätzlich zu den oben beschriebenen Funktionen, mit einer Funktion zur Ausgabe eines Zielannäherungssignals an einen Steuerabschnitt 307a der Steuerungseinheit 307 ausgestattet, und gibt das Zielannäherungssignal aus, wenn die Entfernung zwischen der momentanen Position zur Zielposition eine vorbestimmte Entfernung erreicht oder unterschreitet hat, und der Steuerabschnitt 307a steuert den Anzeigemodus der Anzeige 303, wobei das Zielannäherungssignal hinzugefügt ist.
Bei der Steuerungsoperation des Steuerabschnitts 307a gemäß der fünften Ausführungsform ist die Steuerung der Anzeigeinhalte eines Anzeigebildschirms 303a der Anzeige 303 bis die Fahrzeuggeschwindigkeit nach dem Start des Motors eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht oder überschreitet ähnlich wie die bei der vierten Ausführungsform. Bei der fünften Ausführungsform wird der Anzeigemodus des Anzeigebildschirmes 303a, je nachdem, ob oder ob nicht die Fahrzeuggeschwindigkeit die vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht oder überschritten hat, während das Fahrzeug wie bei er vierten Ausführungsform läuft, ebenfalls zwischen dem Anzeigemodus eines Navigationsbildes auf dem gesamten Anzeigebildschirm 303a und dem in 27B gezeigten Modus umgeschaltet. Wenn ferner eine Eingabe eines Befehls zur Anzeige aller Bildaufnahmebereiche in dem Zustand durch ei nen Anweisungsschalter 305 angenommen wird, in dem der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a in dem in 27B gezeigten Anzeigemodus gehalten wird, wird der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a wie in der vierten Ausführungsform von dem in 27B gezeigten Modus zu dem in 27A gezeigten Modus umgeschaltet.
Bei der für die fünfte Ausführungsform charakteristischen Steuerungsoperation wird der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 3a von dem in 27B gezeigten Modus zu dem in 27A gezeigten Modus umgeschaltet, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter die vorbestimmte Geschwindigkeit fällt und der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a zu dem in 27B gezeigten Modus umgeschaltet wird (oder der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a in dem in 27B gezeigten Modus gehalten wird), und wenn sich das Fahrzeug dem Ziel nähert und die Navigationsvorrichtung 309 das Zielannäherungssignal ausgibt und sich das Fahrzeug in dem Bereich der vorbestimmten Entfernung von dem Ziel befindet (oder wenn das Fahrzeug den Bereich der vorbestimmten Entfernung von dem Ziel erreicht). Folglich kann der Fahrer zu dem Zeitpunkt, zu dem er das Fahrzeug anhält die Umgebung des Fahrzeugs genau überprüfen. Insbesondere kann der Fahrer das Fahrzeug beim Parken genau, sicher und leicht vorwärts bewegen, indem er die Anzeige des Bildes eines vorm Fahrzeug schräg nach vorn unten gerichteten Bildaufnahmebereich A3 betrachtet.
Wie oben bei der fünften Ausführungsform beschrieben ist, weist die fünfte Ausführungsform ähnliche Vorteile wie die vierte Ausführungsform auf, und wenn das Fahrzeug am Ziel ankommt, wird der Anzeigemodus des Anzeigebildschirms 303a automatisch zu dem Anzeigemodus umgeschaltet, bei dem die Bilder aller Bildaufnahmebereiche A1 bis A3 in den drei Richtungen angezeigt werden, sodass der Fahrer, wenn er das Fahrzeug anhält, die Umgebung des Fahrzeugs genau überprüfen kann.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Bildaufnahmeeinheit 301 in dem vorderen Teil des Fahrzeugs eingebaut. Sie kann jedoch auch in dem hinteren Teil des Fahrzeugs eingebaut sein, um Bilder des nach hinten links, nach hinten rechts und schräg nach hinten unten gerichteten Bildaufnahmebereichs zur Anzeige aufzunehmen. Um in diesem Fall dem Fahrer ein Gefühl der Inkompatibilität zwischen einer auf einem Kontrollrückpiegel im Fahrzeuginnenraum angezeigten Umgebung hinter dem Fahrzeug und dem auf der Anzeige 303 angezeigten hinteren Fahrzeugumgebungsbild zu nehmen, werden vorzugsweise die Bilder der nach hinten rechts, nach hinten links und schräg nach hinten unten gerichteten Bildaufnahmebereichs zur Anzeige links/rechts-invertiert.
Wie oben beschrieben ist kann der Auflösungsumwandlungsabschnitt jeden gewünschten bestimmten Bereich des Bildsignals, das von dem Weitwinkel-Linsensystem zur Ausgabe an die Anzeige bereitgestellt wird mit dem visuellen Fahrzeugumgebungs-Erkennungssystem gemäß der Ausführungsform 1 vergrößern, wenn ein Weitwinkel-Linsensystem mit einem horizontalen Sichtwinkel von 70° oder mehr verwendet wird. Somit kann ein Bild, von dem ein unnötiger Bereich ausgenommen ist, in vergrößerten Maßstab angezeigt werden, so dass es möglich ist, eine Kompatibilität zwischen einer Vergrößerung des Blickfeldbereichs und einer Verbesserung der Erkennbarkeit bereitzustellen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält das von der Bildaufnahmeeinheit ausgegebene Bildsignal ein Spiegelbild, dass dadurch erzeugt wird, dass Licht durch die Lichtführungsmittel einmal reflektiert wird, und ein normales Bild, dass dadurch erzeugt wird, das einfallendes Licht auf das Weitwinkel-Linsensystem auftrifft, ohne von dem Lichtführungsmittel reflektiert zu werden. Eine Steuerung kann durch die Steuereinheit so ausgeführt werden, dass die bestimmten Bereiche des Spiegelbildes und des normalen Bildes vergrößert werden, oder so, dass als Antwort auf den Betriebszustand des Fahrzeugs einen Links/Rechts-Invertierungsprozess ausgeführt wird, so dass die Erkennbarkeit erhöht wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung kann der Abschnitt zur Ansteuerung der Bildaufnahmevorrichtung die Pixel-Leserichtung der Bildaufnahmevorrichtung und den Pixel-Lesebereich steuern, so dass das Bildsignal in jedem gewünschten Pixelbereich direkt von der Bildaufnahmevorrichtung ausgegeben und zur Ausgabe auch links/rechts-invertiert werden kann. Die Steuereinheit muss keine Schaltkreiskonfiguration zur Ausführung eines Links/Rechts-Invertierungsprozess aufweisen, so dass die Kosten der Steuereinheit reduziert werden können.
Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung ist die horizontale Auflösung der Bildaufnahmevorrichtung erhöht, wodurch die Qualität des durch den Auflösungsumwandlungsabschnitt in horizontaler Richtung vergrößerten Bildes verbessert und die Erkennbarkeit erhöht werden kann.
Gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung kann der Fahrer zur Sicherheit die Bildaufnahmebereiche in den drei Richtungen, dem nach links, nach rechts und nach unten gerichteten Bildaufnahmebereich, in der Umgebung des Fahrzeugs überprüfen.
Gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung wird eine Lichtreflexion auf der Grundfläche des Prismas unterdrückt, so dass es möglich ist, das Auftreten eines Geisterbildes, das durch unnötiges Licht hervorgerufen wird, zu vermeiden und somit die Erkennbarkeit zu erhöhen.
Gemäß der Kamera der siebten Ausführungsform der Erfindung werden die Prismen zur Änderung des Lichtweges durch zweimalige interne Reflexion des Lichts zwischen den Prismenseiten auf den gegenüberliegenden Blickfeldseiten und der Blickfeldseite dazu verwendet, den Lichtweg des Lichts von den seitlichen Blickfeldern zur Seite der Bildaufnahmelinse zu ändern, so dass die Änderungen des Lichtweges ohne spiegelbildliche Invertierung des Lichts von den seitlichen Blickfeldern erreicht werden kann. Daher können die Bilder von den seitlichen Blickfeldern, die durch die Prismen eintreten, und von dem vorderen Blickfeld, die ohne die Zwischenschaltung der Prismen eintreten, gleichzeitig auf der einzigen Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen werden, wobei die Invertierungsrichtungen übereinstimmen.
Gemäß der Kamera der Ausführungsform 8 sind die Prismen vor den Bildaufnahmelinsen paarweise, symmetrisch angeordnet, die linke Prismenseite des linken Prismas ist auf das linke Blickfeld und die rechte Prismenseite des rechten Prismas auf das rechte Blickfeld gerichtet, so dass die Bilder des linken und des rechten seitlichen Blickfeldes gleichzeitig aufgenommen werden können, wobei die Invertierungsrichtungen übereinstimmen.
Gemäß der Kamera der neunten Ausführungsform ist Metall auf die Prismenseiten auf den gegenüberliegenden Blickfeldseiten des Prismas aufgedampft, so dass die Prismenseiten auf den gegenüberliegenden Blickfeldseiten zu Spiegeloberflächen gemacht werden können, um so eine Totalreflexion zu gewährleisten.
Gemäß der Kamera der zehnten Ausführungsform werden als Bildaufnahmelinsen Weitwinkellinsen verwendet, so dass die Bilder über den praktisch ausreichenden Bereich aufgenommen werden können, wenn Bilder von einer Mehrzahl von seitlichen Blickfeldern gleichzeitig aufgenommen werden.
Gemäß der Kamera der elften Ausführungsform ist die Bildaufnahmerichtung der Bildaufnahmemittel nach vorne ge richtet und nach unten geneigt, und das von dem vorderen Blickfeld eintreffende Licht wird von dem unteren Halbfeld des vertikalen Sichtwinkels des Bildaufnahmemittels eingegeben, so dass Licht von dem vorderen Blickfeld, das ausreichend auf der Seite des Fahrzeugs ist, in den unteren Halbfeld eingegeben werden kann, und ein Bild der vorderen Umgebung, das ausreichend auf dieser Seite des Fahrzeugs ist, kann aufgenommen werden.
Gemäß der Kamera der zwölften Ausführungsform ist das Prisma vor dem Bildaufnahmemittel in aufrechter Position angeordnet, und der zu dem tiefer liegenden Halbfeld des vertikalen Sichtwinkels des Bildaufnahmemittels hervorragende Abschnitt ist abgeschnitten, so dass die Lichtwege des Lichts von dem linken und dem rechten Blickfeld zu der Bildaufnahmelinse abgelenkt werden können, ohne den Lichtweg des von dem vorderen Blickfeld einfallenden Lichts zu blockieren.
Gemäß der Kamera der dreizehnten Ausführungsform wird die abgeschnittene Seite des Prismas einer Lichtabschirmungsbehandlung unterzogen, so dass eine interne Lichtreflexion und eine externe Lichtreflexion auf der Schnittfläche (d. h. der Prismagrundfläche) vermieden wird, und ein Geisterbild, das als das Licht von dem linken, rechten (vorderen) Blickfeld auf der Prismengrundfläche intern reflektiert (extern reflektiert) wird, trifft auf die Bildaufnahmelinsen und wird als Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung abgebildet.
Gemäß der Kamera der vierzehnten Ausführungsform sind die Prismen einstückig ausgebildet, wenn die Anzahl der Prismen zwei oder mehr beträgt, so dass die Winkelanpassung zwischen den Prismen zum Zeitpunkt der Montage entfallen können, wodurch die Montage effizienter wird.
Gemäß der Kamera der fünfzehnten Ausführungsform ist ein Prismenhalter einteilig mit dem Prisma ausgebildet, so dass die Arbeit zum Anbringen des Prismahalters entfallen und die Anzahl der Teile reduziert werden kann.
Gemäß der Kamera der sechszehnten Ausführungsform ist wenigstens entweder die Prismenseite auf der Seite des Blickfeldes, die Prismenseite auf der gegenüberliegenden Seite des Blickfeldes oder die hintere Seite des Prismas als gekrümmte Oberfläche ausgebildet, so dass das Prisma kleiner dimensioniert werden kann.
Da die Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung gemäß der siebzehnten Ausführungsform als Kamera eine Kamera gemäß einer der Ausführungsformen sieben bis sechszehn verwendet wird, können die Bilder der seitlichen Blickfelder und des vorderen Blickfeldes gleichzeitig mit einer einzigen Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen werden, wobei die Invertierungsrichtungen übereinstimmen, und die Notwendigkeit zur Durchführung eines teilweisen Invertierungsprozesses der von der Bildaufnahmevorrichtung aufgenommenen Bilder, um wie nach dem Stand der Technik die Invertierungsrichtungen der Bildabschnitte des vorderen Blickfeldes und der seitlichen Blickfelder anzupassen ist beseitigt, so dass die Signalverarbeitungs-Schaltungskonfiguration des Verarbeitungsabschnitts kann vereinfacht werden.
Gemäß der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung der achtzehnten Ausführungsform ist die Kamera vorn oder hinten im Fahrzeug eingebaut und nimmt gleichzeitig Bilder von drei vorderen Blickfeldern, einem vorderen linken, einem vorderen rechten und einem in Fahrtrichtung ausgerichteten Blickfeld, oder von drei hinteren Blickfeldern, einem hintern linken, einem hinteren rechten und einem in Rückwärtsrichtung ausgerichteten Blickfeld auf, so dass die Bilder von drei vorderen Blickfeldern, einem vorderen linken, einem vorderen rechten und einem in Fahrtrichtung ausgerich teten Blickfeld, oder von drei hinteren Blickfeldern, einem hintern linken, einem hinteren rechten und einem in Rückwärtsrichtung ausgerichteten Blickfeld entsprechend der einfachen Konfiguration gleichzeitig aufgenommen werden können.
Gemäß der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung der neunzehnten Ausführungsform überlagert der Verarbeitungsabschnitt ein Maskenbild auf einen unnötigen Abschnitt des mit der Kamera aufgenommenen Bildes zur Anzeige auf der Anzeige, so dass das Anzeigebild gut zu sehen und somit besser erkennbar ist.
Gemäß der Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung der zwanzigsten Ausführungsform vergrößert der Verarbeitungsabschnitt einen notwendigen Abschnitt des von der Kamera aufgenommenen Bildes zur Anzeige auf der Anzeige, so dass das Anzeigebild gut sichtbar ist und die Erkennbarkeit erhöht werden kann.
Gemäß den Ausführungsformen 21 bis 31 der Erfindung kann eine Anzeige des Bildes von wenigstens einem der Bildaufnahmebereiche je nach Betriebszustand des Fahrzeugs beendet werden oder nur dann erzeugt werden, wenn sie zur Verbesserung der Erkennbarkeit des Fahrzeugumgebungsbildes notwendig ist.
Gemäß der zweiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung wird dem Bild eines Bildaufnahmebereichs ein vorbestimmtes unterschiedliches Bild überlagert, und es ist im wesentlichen nicht möglich, das Bild visuell zu erkennen, wodurch die Anzeigen des Bildes des Bildaufnahmebereichs beendet wird, so dass das überlagerte Bild mit einigen Anzeigeinformationen versorgt werden kann.
Gemäß der dreiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung kann die Situation der drei Bildaufnahmebereiche, dem vom Fahrzeug nach vorn links, nach vorn rechts und schräg nach vorn unten gerichteten Bildaufnahmebereich, überwacht werden.
Gemäß der dreiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung kann die Situation der drei Bildaufnahmebereiche, dem vom Fahrzeug nach hinten links, nach hinten rechts und schräg nach hinten unten gerichteten Bildaufnahmebereich, überwacht werden.
Gemäß der siebenundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung kann das von einer unterschiedlichen, im Fahrzeug eingebauten Informationsvorrichtung gelieferte Bild anstelle des Bildes von dem Bildaufnahmebereich angezeigt werden, dessen Anzeige beendet wird.
Gemäß der achtundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung kann ein Navigationsbild anstelle des Bildes des Bildaufnahmebereichs angezeigt werden, dessen Anzeige beendet wird.
Gemäß der neunundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung kann der Fahrer zum Zeitpunkt des Fahrzeugstarts die Bilder aller Bildaufnahmebereiche überprüfen und kann die das Fahrzeugumgebenden Umstände eingehend überprüfen.
Gemäß der dreißigsten Ausführungsform der Erfindung wird eine Operationseingabe durch das Eingabeannahmemittel in dem Zustand ausgeführt, indem die Anzeige des Bildes von wenigstens einem Bildaufnahmebereich der Bilder von Aufnahmebereichen auf dem Anzeigemittel beendet wird, wobei die Bilder aller Bildaufnahmebereiche angezeigt werden können.
Gemäß der einunddreißigsten Ausführungsform der Erfindung werden die Bilder aller Bildaufnahmebereiche automatisch angezeigt, wenn die Entfernung zwischen der momentanen Position und der Zielposition eine vorbestimmte Entfer nung oder weniger erreichen, so dass der Fahrer an der Zielposition ankommen kann, während die Situation des Fahrzeugumfelds genau dargestellt wird.

Claims

Kamera, die Folgendes umfasst: – ein Bildaufnahmemittel, das eine Bildaufnahmevorrichtung und Bildaufnahmelinsen umfasst, die vor der Bildaufnahmevorrichtung angeordnet sind; und – ein Paar Prismen, die alle die Form eines dreieckigen Stabes aufweisen und mit zu den Bildaufnahmelinsen gerichteten hinteren Prismenseiten und mit zu unterschiedlichen seitlichen Blickfeldern gerichteten Prismenseiten vor dem Bildaufnahmemittel angeordnet sind, um ein auf der Blickfeldseite auf das Prisma auftreffendes Licht intern zwischen der Prismenseite auf der gegenüberliegenden Blickfeldseite und der Prismenseite auf der Blickfeldseite zweimal zu reflektieren und das Licht von der hinteren Prismenseite zu emittieren, wobei – das Bildaufnahmemittel Bilder des von den seitlichen Blickfeldern einfallenden, durch das Prisma zweimal intern reflektierten Lichts und eines von dem vorderen Blickfeld einfallendes Lichts ohne ein Zwischenschalten des Prismas gleichzeitig durch die Bildaufnahmelinsen auf der Bildaufnahmevorrichtung bildet; – die Prismen symmetrisch paarweise mit der linken Prismenseite des linken Prismas zum linken Blickfeld und mit der rechten Prismenseite des rechten Prismas zum rechten Blickfeld gerichtet vor dem Bildaufnahmemittel angeordnet sind; – das Bildaufnahmemittel mit der Bildaufnahmerichtung nach vorn und nach unten geneigt angeordnet ist, und das Licht, das von dem vorderen Blickfeld, von dem tieferliegenden Halbfeld des vertikalen Sichtwinkels des Bildaufnahmemittels einfällt, und das Licht, das durch die Prismen von den seitlichen Blickfeldern, von dem oberen Halbfeld des vertikalen Sichtwinkels einfällt, eingibt; und – das Licht von dem linken Blickfeld als ein invertiertes Spiegelbild in einem rechten Halbfeld eines unteren Halbfelds der Bildaufnahmevorrichtung und das Licht von dem rechten Blickfeld als ein invertiertes Spiegelbild in einem linken Halbfeld des unteren Halbfelds der Bildaufnahmevorrichtung abgebildet wird.
Kamera nach Anspruch 1, wobei auf der der Blickfeldseite gegenüberliegenden Prismenseite der Prismen ein Metall aufgedampft ist.
Kamera nach Anspruch 1, wobei die Bildaufnahmelinsen ein Weitwinkellinsensystem darstellen.
Kamera nach Anspruch 1, wobei: – das Prismenpaar in einer aufrechten Position vor dem Bildaufnahmemittel angeordnet ist; und – ein zu dem tieferliegenden Halbfeld des vertikalen Sichtwinkels des Bildaufnahmemittels hervorragender Teil abgeschnitten ist.
Kamera nach Anspruch 4, wobei eine Lichtabschirmungsbehandlung an der Schnittfläche der Prismen vorgenommen ist.
Kamera nach Anspruch 1, wobei die Prismen einstückig ausgebildet sind.
Kamera nach Anspruch 1, wobei ein Prismenhalter einteilig mit den Prismen ausgebildet ist.
Kamera nach Anspruch 1, wobei wenigstens entweder die Prismenseiten auf der Blickfeldseite, die Prismenseiten auf der gegenüberliegenden Blickfeldseite oder die hinteren Prismenseiten der Prismen als gekrümmte Oberfläche ausgebildet sind.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung, die Folgendes umfasst: – eine Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die in einem Fahrzeug zur Aufnahme von Bildern von einer Mehrzahl von Blickfeldern in der Umgebung des Fahrzeugs eingebaut ist; – einen Verarbeitungsabschnitt zur Verarbeitung der von der Kamera aufgenommenen Bilder; und – eine Anzeige, die in einem Gehäuse untergebracht ist, um die von dem Verarbeitungsabschnitt verarbeiteten Bilder anzuzeigen.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Kamera vorn oder hinten in dem Fahrzeug eingebaut ist um gleichzeitig Bilder von den Blickfeldern in drei Richtungen, der Blickfelder in der linken und der rechten Richtung des Fahrzeugs und dem Blickfeld in der Fahrt- oder Rückwärtsrichtung aufzunehmen.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Verarbeitungsabschnitt einem un nötigen Abschnitt des von der Kamera aufgenommen Bildes zur Anzeige auf der Anzeige ein Maskenbild überlagert.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Verarbeitungsabschnitt einen notwendigen Bereich des von der Kamera aufgenommenen Bildes zur Anzeige auf der Anzeige vergrößert.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem, das Folgendes umfasst: – eine Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 8, – ein Anzeigemittel, das in einem Gehäuse eingebaut ist; und – Steuerungsmittel zum Bereitstellen einer Mehrzahl von Anzeigefeldern, die der Mehrzahl von Bildaufnahmebereichen entsprechen, auf einem Anzeigebildschirm des Anzeigemittels, Anzeigen der Bilder der Bildaufnahmebereiche, die den Anzeigefeldern entsprechen, Eingeben eines Signals, das den Betriebszustand des Fahrzeugs angibt, und Beenden der Anzeige des Bildes von wenigstens einem Bildaufnahmebereich der Bilder der Mehrzahl von Bildaufnahmebereichen, die in der Mehrzahl der Anzeigefelder angezeigt sind, wenn das Steuerungsmittel auf der Grundlage des Signals bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Zustand übereinstimmt.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 13, wobei das Steuerungsmittel dem Bild von wenigstens einem Bildaufnahmebereich der Bilder der Mehrzahl von Bildaufnahmebereichen, die in der Mehrzahl der Anzeigefelder angezeigt sind, ein vorbestimmtes unterschiedliches Bild, das nicht eines der Bilder der Mehrzahl von Bildaufnahmebereichen ist, überlagert und das Erkennen eines Bildes von wenigstens einem Bildaufnahmebereich unmöglich macht, wenn das Steuerungsmittel bestimmt, dass der Betriebszustand des Fahrzeugs mit dem vorbestimmten Zustand übereinstimmt, um die Anzeige des Bildes von dem Bildaufnahmebereich zu beenden.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 13, wobei das Bildaufnahmemittel Bilder von drei Bildaufnahmebereichen, nach links vor dem Fahrzeug, nach rechts vor dem Fahrzeug und vorne schräg nach unten, als die Mehrzahl von Bildaufnahmebereichen aufnimmt.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 13, wobei das Bildaufnahmemittel Bilder von drei Aufnahmebereichen, nach links hinter dem Fahrzeug, nach rechts hinter dem Fahrzeug und hinten schräg nach unten, als die Mehrzahl von Bildaufnahmebereichen aufnimmt.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 14, wobei das unterschiedliche Bild ein Bild eines Zeichens enthält, das die Form des Fahrzeugs darstellt.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 14, wobei das unterschiedliche Bild ein Bild eines Symbolzeichens enthält, das einem Startschalter des Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystems zugeordnet ist.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 14, wobei das unterschiedliche Bild ein Bild ist, das von einer unterschiedlichen, im Fahrzeug eingebauten Informationsvorrichtung stammt.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 19, wobei: – die unterschiedliche, im Fahrzeug eingebaute Informationsvorrichtung ein Navigationssystem ist; und – das vorbestimmte unterschiedliche Bild ein Navigationsbild ist.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 13, wobei: – das in das Steuermittel eingegebene Signal ein IG-Schaltsignal enthält, das den Zustand eines Zündschlüssels angibt, und ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit angibt; und – das Steuermittel die Bilder aller Bildaufnahmebereiche in den entsprechenden Anzeigefeldern des Anzeigemittels in wenigstens einem Teil der Zeitspanne darstellt, bis das Steuerungsmittel auf der Grundlage des Fahrzeuggeschwindigkeitssensor-Signals erfasst, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht, nachdem auf der Grundlage des IG-Schaltsignals ein Motorstart erfasst wurde.
Fährzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 13, das ferner umfasst: – ein Eingabeannahmemittel zur Annahme eines Bedienungseintrags, um eine Anweisung zum Schalten des Anzeigemodus des Anzeigefelds des Anzeigemittels zu geben, wobei – das Steuerungsmittel die Bilder aller Bildaufnahmebereiche in den entsprechenden Anzeigefeldern des Anzeigemittels anzeigt, wenn das Eingabeannahmemittel in einem Zustand, in dem das Anzeigen des Bildes von wenigstens einem Bildaufnahmebereich der Bilder der Mehrzahl von Bildaufnahmebereichen auf dem Anzeigemittel unterbrochen ist, einen Bedienungseintrag annimmt, um eine Anweisung zur Anzeige der Bilder von allen Bildaufnahmebereichen auf dem Anzeigemittel zu geben.
Fahrzeugumgebungs-Überwachungssystem nach Anspruch 13, das ferner umfasst: – ein Navigationssystem zum Anzeigen einer Route von der erfassten momentanen Position des Fahrzeugs zu einem voreingestellten Ziel, Ausgeben eines Zielannäherungssignals, wenn die Entfernung von der momentanen Position zum Ziel eine vorbestimmte Entfernung erreicht oder unterschreitet, wobei – das Steuerungsmittel die Bilder aller Bildaufnahmebereiche in den entsprechenden Anzeigefeldern des Anzeigemittels anzeigt, wenn das Navigationssystem das Zielannäherungssignal ausgibt.