大型トラック、バス、およびトラクターとトレーラーの連結車両は、長年にわたり間接視界の主要な手段として従来のガラス製ミラーに依存してきました。しかし、車両構成の複雑化、都市環境における交通弱者との接触の増加、そしてより厳格な安全要件により、カメラベースの代替手段への関心が高まっています。
商用車カメラモニターシステム（一般的にCMSと略され、電子ミラーとして販売されることが多い）は、車外カメラと車内モニターを使用して、従来のミラーで提供される視界をドライバーに提供します。適切に設計、設置、検証されたカメラモニターシステムは、より広い視界を提供し、過酷な照明条件下での画像視認性を向上させることができます。
現在、ヨーロッパと中国の規制フレームワークは、適合したCMS設置の認可パスを提供しており、他の市場でもそれぞれの国の要件に基づいてカメラベースの代替手段の評価が続けられています。本記事では、従来のミラーの限界、量産対応カメラモニターシステムを支える技術、そしてCMSの導入が車両メーカーおよびフリートオペレーターに与える影響について考察します。
従来のミラーが依然として実用上の限界を抱えている理由
国連規則第46号は、間接視界装置のいくつかのクラスを定義しています。各クラスは、車両周辺の規定された視界に対応しています。クラスIIは主要な後方視界をカバーし、クラスIVはより広角の視界を提供し、クラスVおよびVIは、該当する商用車両の近接視界および前方視界に対応しています。
従来のミラーはこれらの規制要件を満たすことができますが、ミラーのサイズ、曲率、取り付け位置、車両の形状、およびドライバーの視線位置により、実用上の視認性の限界が残る場合があります。凸面ミラーはカバー範囲を広げますが、物体を小さく見せるため、距離や接近速度の判断が難しくなる可能性があります。また、ドライバーは複数のミラー、フロントガラス、インストルメントパネル、および周辺の交通環境に注意を分散させる必要があります。
これらの課題は、キャブの助手席側および旋回する商用車両の内側経路において特に重要になります。車両が旋回し始めると、特に交通弱者がキャブや前輪の近くに位置している場合、自転車乗行者や歩者を継続的に視認することが困難になる可能性があります。
天候や照明条件もさらなる課題を生み出します。従来のミラーは周囲環境からの反射光に依存しています。後続車のヘッドライトによってグレアが発生する可能性があり、雨、路面の水しぶき、粉塵、結露、霜によって視認性が低下する可能性があります。ミラーの加熱や表面処理である程度対処できますが、電子撮像システムのように露出、コントラスト、画像の明るさを動的に最適化することはできません。
大型の車外ミラーアセンブリも、直接気流の中に配置されています。その空力効果は車両の設計や走行速度によって異なりますが、コンパクトなカメラアームは、従来のミラーハウジングと比較して抗力を低減できる可能性があります。
カメラモニターシステムの実際の機能
カメラモニターシステムの中核的な機能は、従来の車外ミラーによって提供されていた、規制で定められた間接視界を提供することです。一般的なCMSは、車外カメラ、画像処理ハードウェア、映像伝送リンク、およびキャブ内に設置されるディスプレイで構成されています。
カメラの位置、レンズの選択、画像処理、およびディスプレイの設定により、エンジニアは従来のミラー表面よりも、提示される視界を定義する際に大きな柔軟性を得ることができます。特定のCMS構成は、車両レベルの設置および規制の検証を条件として、クラスIIおよびクラスIVの視界の両方をサポートできます。
カメラモニターシステムと死角情報システムを混同してはなりません。CMSはドライバーに視覚情報を提供しますが、BSISやMOISなどのシステムは、定義された領域内の特定の交通弱者を検出し、特定の動作条件下で警告を発します。これらの機能はより広範な車両プラットフォームに統合できますが、それぞれ独自の技術要件および検証プロセスの対象となります。
同じ区別が、記録、サラウンドビュー、およびテレマティクスにも適用されます。AI検出、AVM、MDVR、およびクラウド接続はCMSと統合される場合がありますが、これらはすべてのカメラモニターシステムに固有の機能ではありません。
量産対応カメラモニターシステムのエンジニアリング
パッシブミラーを電子システムに置き換えるには、カメラとディスプレイを設置するだけでは不十分です。量産対応のCMSは、商用車両が直面する環境条件および動作条件全体を通じて、画質、低遅延、およびシステム可用性を維持する必要があります。
高コントラスト走行条件のためのHDR
画質は、ドライバーがカメラモニターシステムを受け入れるための重要な要素です。これは、レンズ、イメージセンサー、画像信号プロセッサ、伝送リンク、ディスプレイを含む完全な撮像チェーンに依存します。
AUTOEQUIPSは、選択した製品およびシステム構成に応じて、イメージセンサーと高度な信号処理を組み合わせて、拡張された高ダイナミックレンジをサポートします。HDRは、同じシーンに明るい部分と暗い部分が存在する場合に、ディテールの保持に役立ちます。
一例として、後続車のヘッドライトによるグレアが挙げられます。HDR処理は、光源自体を抑制するのではなく、局所的な露出オーバーを制限し、周囲の車両、車線、道路のディテールを保持するのに役立ちます。また、照明の急激な変化により低ダイナミックレンジのカメラが露出調整中に一時的に情報を失う可能性があるトンネルの出入り口での画像の連続性も向上させます。
LEDフリッカーの低減
LED信号機、ブレーキランプ、可変メッセージサインは、カメラの露出タイミングやフレームレートと同期しない周波数で動作する場合があります。これにより、目に見えるフリッカー、バンディング、明るさの変動、または照明情報の一時的な損失が発生する可能性があります。
LEDフリッカー低減は、これらの影響を軽減し、車内ディスプレイ上でLED光源のより安定した読みやすい表現を維持するのに役立ちます。パフォーマンスは依然として光源の特性やカメラの動作条件に依存するため、フリッカー低減は完全な撮像システムの一部として評価する必要があります。
低照度視認性
低照度パフォーマンスは、夜間、車庫、または照明の乏しい積載エリア周辺で動作する商用車両にとってのもう一つの重要な考慮事項です。
カメラの構成と指定されたテスト条件に応じて、低照度感度は、限られた周囲光が残っている状況でのシーン視認性を向上させることができます。最低照度の数値は、常に露出時間、絞り、ゲイン、フレームレート、ノイズリダクションなどの要因と合わせて解釈する必要があります。
低照度感度は、無照明撮像を意味するものではありません。完全に暗い環境では、依然として可視光または赤外線の追加照明源が必要です。
低遅延映像伝送
広い視界は、応答性の高い映像伝送によってサポートされる必要があります。AUTOEQUIPSのカメラモニターシステムは、製品構成に応じて、最大60フレーム/秒の高解像度映像をサポートするために、LVDSベースの映像リンクを使用しています。
低いエンドツーエンド遅延は、車外の動きとドライバーに提示される画像との間に知覚される遅延を最小限に抑えるのに役立ちます。これは、車線変更、旋回、後退、および低速操縦時に特に重要です。
遅延は、定義された条件下での完全なカメラからディスプレイまで、またはガラスからガラスまでの測定値として指定する必要があります。また、フレームレートと遅延を、露出時間、センサー性能、画像処理、ディスプレイの応答に影響されるモーションブラーと混同してはなりません。
ディスプレイの視認性
車内ディスプレイは、変化する周囲光条件下でも読みやすいままである必要があります。高いディスプレイ輝度と適切なコントラスト比は、強い日差しの中での視認性をサポートし、反射防止表面処理、光学ボンディング、ディスプレイ角度、および自動輝度制御により、パフォーマンスをさらに向上させることができます。
明るさだけでは、直射日光下での視認性を保証するものではありません。したがって、ディスプレイのパフォーマンスは、キャブ内の位置、表面反射率、およびドライバーの通常の視野角と合わせて評価する必要があります。
環境保護と加熱
車外CMSカメラは、雨、粉塵、路面の水しぶき、振動、および極端な温度の中で動作します。IP69K等級の車外カメラハウジングと指定されたコネクタは、定義されたテスト条件下で、粉塵および高圧・高温の水噴射に対する保護を提供できます。
統合されたカメラウィンドウヒーターは、寒冷環境での霜や結露の除去にも役立ちます。これらの機能は過酷な条件での動作をサポートしますが、適切なカメラの位置決め、メンテナンス、点検の必要性を排除するものではありません。
カメラモニターシステムの規制パス
規制は、CMSを量産車両の実現可能なオプションとする上で重要な役割を果たしてきました。しかし、規制の立場は市場ごとに同一ではなく、CMSが普遍的に義務付けられているわけではありません。
国連規則第46号
国連規則第46号は、認可されたカメラモニターシステムを間接視界装置として認めています。適合するCMSは、システムおよび車両への設置が該当する型式認証要件を満たしていることを条件として、対応する視界に対して従来のミラーを置き換えることができます。
適合性はカメラのカバレッジにとどまりません。表示される視界、倍率、解像度、画質、遅延、モニターの位置、システム可用性、および故障表示などの要素も含まれます。
個別のコンポーネントの認可が、すべての車両設置を自動的に適合させるわけではありません。最終的なカメラの位置、モニターの配置、車両の形状は、該当する認可プロセスの一部として評価する必要があります。
欧州連合の要件
欧州連合は、車両型式認証フレームワーク内でUN R46を適用しています。別途、EU一般安全規則は、死角情報、後退検出、歩行者および自転車乗行者への警告、および大型車両の直接視界の改善などの機能をカバーする要件を通じて、交通弱者の保護を拡大しています。
これらの措置は、すべての車両にカメラモニターシステムの使用を要求するものではありません。しかし、これらは車両の視認性の重要性を高め、CMSを別途検証されたアクティブ検出および警告機能と統合する機会を生み出します。
中国のGB 15084-2022
GB 15084-2022は、カメラモニターシステムを含む、中国市場における間接視界装置の技術要件を確立しています。これは、適合するCMS設置が認可車両の対応する従来のミラーを置き換えるための規制パスを提供します。
GB 15084-2022とUN R46は類似した間接視界の目標に対処していますが、メーカーは依然として各市場に適用される特定の要件、認可手順、および車両構成を確認する必要があります。
米国
米国の規制上の立場は、UN R46および中国のフレームワークとは依然として異なっています。連邦当局は、調査、請願、公聴会、および限定的な商用車両の免除を通じて、カメラベースの代替手段を評価してきました。
これらの活動は、すべての新車において必須の車外ミラーを置き換えるための一般的な認可として解釈されるべきではありません。OEMおよびフリートは、各意図された用途に適用されるNHTSA、FMCSA、および州レベルの要件を評価する必要があります。
量産対応CMSが対処すべき事項
従来のミラーは、電力なしで反射像を提供し続けます。カメラモニターシステムは、カメラ、ディスプレイ、電源、処理ハードウェア、および通信リンクに依存しています。したがって、システムの信頼性はCMS開発の中心的な部分です。
量産対応の設計は、以下の事項に対処する必要があります。
- システムの起動時間
- エンドツーエンドの画像遅延
- カメラの遮断および汚染
- ディスプレイの視認性
- 電源中断および電圧変動
- カメラ、ケーブル、ディスプレイの故障
- レンズの加熱および環境保護
- 電磁両立性
- 故障検出および故障表示
- 機能安全およびサイバーセキュリティ要件
- 車両レベルの診断および保守性
実験室テストと実走行は、異なる形態の証拠を提供します。実験室テストでは、温度、振動、浸水、EMC、および電気条件を管理された再現可能な方法で評価できます。OEM車両テストは、統合とアプリケーションのパフォーマンスを確認します。そして、実走行の経験は、さまざまな車両、気候、および稼働サイクルにわたる追加の証拠を提供します。
カメラモニターシステムの導入が商業的に理にかなっている理由
CMSの商業的な理由は、車両メーカーとフリートオペレーターで異なります。
車両メーカーにとっての価値
OEMにとって、ホモロゲーションは車両開発および発売スケジュールの重要な部分です。関連する要件を中心に設計されたモジュラーCMSプラットフォームは、複数の車両プログラム間でハードウェアとソフトウェアの再利用を高めることができます。
最終的な構成と認可は対象市場と車両に固有のものですが、共通のプラットフォームは重複するエンジニアリング作業を削減し、より効率的な以下をサポートできます。
- カメラとモニターの統合
- 機械的設置
- 電気アーキテクチャの開発
- CAN J1939通信
- 診断の実装
- 画像キャリブレーション
- 車両レベルの検証
- 市場固有のホモロゲーション
CMSは、より現代的なキャブデザイン、改善された間接視界、および追加のドライバー支援機能の統合の可能性を通じて、車両の差別化をサポートすることもできます。
フリートオペレーターにとっての価値
フリートにとって、旋回、後退、低速操縦時の視認性向上は、死角衝突への露出、およびそれに伴う修理、保険、車両ダウンタイムのリスクを低減するのに役立ちます。
実際の安全成果は、システムの設計、設置、メンテナンス、およびドライバーの使用に依存します。したがって、CMSは、すべての死角を排除したり、事故の減少を保証したりするシステムではなく、より安全な運転をサポートするツールとして提示されるべきです。
コンパクトな車外カメラアームは、従来のミラーハウジングと比較して空気抵抗を低減する可能性もあります。長距離走行車両では、これにより燃料またはエネルギー消費量の削減に貢献する可能性がありますが、測定可能なメリットは車両の設計、速度プロファイル、年間走行距離、および稼働サイクルに依存します。
量産からの証拠
パッシブミラーを電子システムに置き換える場合、信頼性の証拠は特に重要です。AUTOEQUIPSは、2019年以来、商用車ビジョンソリューションの量産アプリケーションをサポートしてきました。
AUTOEQUIPSのフィールドレコードによると、同社のビジョンシステムを搭載した車両は、実走行で2億6,900万キロメートル以上を累積しています。この運用経験は、多様な車両、気候、および運用環境からの証拠を提供することで、実験室テストおよびOEM車両レベルの検証を補完します。
このような数値を評価する際、車両メーカーは、データの範囲、含まれる製品、報告期間、および累積走行距離の計算に使用された方法を考慮する必要があります。追跡可能なテスト結果、認証文書、フィールドレコード、およびプロジェクトの参照は、いずれか単一の数値よりも、製品の成熟度を評価するためのより強力な基盤を共に提供します。
ミラーの置き換えを超えて
カメラモニターシステムの長期的な可能性は、その中核となる間接視界機能を超えて広がっています。十分な計算リソース、車両インターフェース、およびソフトウェアアーキテクチャを備えたスケーラブルなCMSプラットフォームは、安全関連機能間の適切な分離を維持しながら、追加の視覚ベースの機能をサポートできます。
CAN J1939およびAutomotive Ethernetインターフェースにより、車両コントローラーとのデータ交換が可能になり、UDSは診断およびサービス機能をサポートできます。認可された車両ゲートウェイまたはテレマティクスユニットを介して接続すると、CMSはリモート診断および管理されたソフトウェア更新ワークフローに参加することもできます。
追加の機能は、個別に統合および検証する必要があります。たとえば、死角またはドライバー監視システムからのアラートは、共有の車内HMIを通じて提示される場合があります。スケーラブルなマルチカメラアーキテクチャは、CMSとAIサラウンドビューを組み合わせ、車庫、積載エリア、その他の狭い空間での低速操縦中にステッチされた鳥瞰画像を提供することもできます。
MDVRまたはテレマティクスユニットと統合すると、選択されたイベントおよびシステムヘルス情報が認可されたフリート管理プラットフォームで利用可能になる場合があります。これらの接続機能には、適切なサイバーセキュリティ、アクセス制御、およびデータ保護措置が必要です。
このアーキテクチャでは、CMSは単なるガラスミラーのデジタル代替品ではなく、より広範な商用車ビジョンプラットフォームの基盤となります。
展望
カメラモニターシステムは、従来のミラーに対するますます実現可能な代替手段となりつつあります。ヨーロッパと中国は適合するCMS設置の認可パスを確立しており、他の市場でもカメラベースの代替手段の評価が続けられています。
イメージセンサー、ディスプレイ、低遅延処理の進歩により、システムパフォーマンスとドライバーの受容性が向上しています。視認性、空力特性、車両統合における潜在的なメリットも、車両メーカーおよびフリートオペレーターにとってのビジネスケースを強化しています。
それにもかかわらず、CMSの導入は、対象市場、車両カテゴリ、設置設計、および検証戦略に依存しています。メーカーは、該当する要件への適合性を文書化して提供し、追跡可能な実験室およびフィールドの証拠を提供し、機械的、電気的、ソフトウェア、および車両レベルの統合に対する包括的なサポートを提供できるサプライヤーを探す必要があります。
技術仕様、認証情報、および商用車アプリケーションについては、AUTOEQUIPSカメラモニターシステムのポートフォリオをご覧ください。車両プラットフォームおよびプロジェクト要件について話し合うには、AUTOEQUIPSのエンジニアリングチームにお問い合わせください。
