(57)【要約】【課題】車両のウインドシールドなどに取り付けて用いられる優れた車載カメラ、車載用カメラ装置、並びに車載カメラの支持方法を提供する。【解決手段】車載カメラ１００は、撮像素子１０１を始めとするほとんどすべての回路コンポーネントを実装する基板１０２と、ウインドシールド１１０への入射光を集光する集光光学部１０３と、集光光学部１０３からの出力光を撮像素子１０１の撮像面に向かって反射させる反射部１０４を備えている。これらの部品を収容する筐体１０５は、ブラケットなどの支持手段１０６によって、ウインドシールド１１０の後面上に固定される。【選択図】  図１
2018022953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に実装された撮像素子と、
前記基板上に実装され、前記撮像素子による撮像画像を処理する画像処理回路と、
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部からの出力光を前記撮像素子へ反射させる反射部と、
を具備する車載カメラ。
【請求項２】
少なくとも前記撮像素子及び前記画像処理回路が実装された前記基板と、前記集光光学部と、前記反射部を収容する筐体をさらに備える、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項３】
前記筐体は、ブラケットを介して車両のウインドシールドの内側に固定される、
請求項２に記載の車載カメラ。
【請求項４】
前記基板がほぼ水平方向となるように、車両のウインドシールドの内側に固定される、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項５】
前記基板上に実装された、データ送受信を行なう通信処理回路をさらに備える、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項６】
前記基板上に実装された、前記撮像素子の駆動回路をさらに備える、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項７】
前記基板上に実装された電源回路をさらに備える、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項８】
前記基板上に複数の撮像素子が実装され、
前記複数の撮像素子の各々に対応する複数の集光光学部と、各集光光学部からの出力光をそれぞれに対応する撮像素子に向けて反射させる反射部を備える、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項９】
前記反射部は、前記複数の集光光学部にそれぞれ対応する複数のミラーで構成される、
請求項８に記載の車載カメラ。
【請求項１０】
前記集光光学部と前記反射部は一体的に形成される、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項１１】
前記画像処理回路は、前記撮像素子による撮像画像に対して画像処理及び認識処理を実施する、
請求項１に記載の車載カメラ。
【請求項１２】
前記画像処理回路は、前記画像処理として、前記撮像素子の自動露出制御、自動ホワイト・バランス調整、又は、ハイダイナミックレンジ合成のうち少なくとも１つを実施する、
請求項１１に記載の車載カメラ。
【請求項１３】
前記画像処理回路は、前記認識処理として、道路のレーン検出、歩行者検出、周辺車両の検出、対向車両が点灯するヘッドライトの検出、先行車両のブレーキライトの点灯検出、信号機認識のうち少なくとも１つを実施する、
請求項１１に記載の車載カメラ。
【請求項１４】
前記画像処理回路における前記認識処理により得られた検出結果の情報を外部出力する、
請求項１１に記載の車載カメラ。
【請求項１５】
前記基板上に実装された撮像素子と、
前記基板上に実装され、前記撮像素子による撮像画像を処理する画像処理回路と、
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部からの出力光を前記撮像素子へ反射させる反射部と、
前記基板を収容する筐体と、
前記筐体を車両のウインドシールドの内側に固定するブラケットと、
を具備する車載カメラ装置。
【請求項１６】
前記ブラケットは、前記筐体に収容された前記基板がほぼ水平方向となるように前記筐体を支持する、
請求項１５に記載の車載カメラ装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の車載カメラの筐体をブラケットで支持して、車両のウインドシールドの内側に固定する、車載カメラの支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、車両のウインドシールドなどに取り付けて用いられる車載カメラ、車載用カメラ装置、並びに車載カメラの支持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、カメラを搭載する自動車が増えてきている（例えば、特許文献１、２を参照のこと）。車載カメラが撮影した画像を、例えば車室内のモニター画面でドライバーやその他の搭乗者に見せたり、ドライブ・レコーダーに記録したりすることができる。また、車載カメラが撮影した画像に対して画像認識などの画像処理を適用して、道路の白線（レーン）や信号機、道路標識、対向車、自車両周辺の歩行者などを検出した結果に基づいて走行支援や視界支援を行なったりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２４６３２４号公報
【特許文献２】特許第４６６７４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本明細書で開示する技術の目的は、車両のウインドシールドなどに取り付けて用いられる優れた車載カメラ、車載用カメラ装置、並びに車載カメラの支持方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書で開示する技術の第１の側面は、
基板と、
前記基板上に実装された撮像素子と、
前記基板上に実装され、前記撮像素子による撮像画像を処理する画像処理回路と、
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部からの出力光を前記撮像素子へ反射させる反射部と、
を具備する車載カメラ。
【０００６】
本明細書で開示する技術の第２の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラは、少なくとも前記撮像素子及び前記画像処理回路が実装された前記基板と、前記集光光学部と、前記反射部を収容する筐体をさらに備えている。
【０００７】
本明細書で開示する技術の第３の側面によれば、第２の側面に係る車載カメラの前記筐体は、ブラケットを介して車両のウインドシールドの内側に固定されている。
【０００８】
本明細書で開示する技術の第４の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラは、前記基板がほぼ水平方向となるように、車両のウインドシールドの内側に固定されている。
【０００９】
本明細書で開示する技術の第５の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラは、前記基板上に実装された、データ送受信を行なう通信処理回路をさらに備えている。
【００１０】
本明細書で開示する技術の第６の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラは、前記基板上に実装された、前記撮像素子の駆動回路をさらに備えている。
【００１１】
本明細書で開示する技術の第７の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラは、前記基板上に実装された電源回路をさらに備えている。
【００１２】
本明細書で開示する技術の第８の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラは、前記基板上に複数の撮像素子が実装され、前記複数の撮像素子の各々に対応する複数の集光光学部と、各集光光学部からの出力光をそれぞれに対応する撮像素子に向けて反射させる反射部を備えている。
【００１３】
本明細書で開示する技術の第９の側面によれば、第８の側面に係る車載カメラの前記反射部は、前記複数の集光光学部にそれぞれ対応する複数のミラーで構成されている。
【００１４】
本明細書で開示する技術の第９の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラの前記集光光学部と前記反射部は一体的に形成されている。
【００１５】
本明細書で開示する技術の第１１の側面によれば、第１の側面に係る車載カメラの前記画像処理回路は、前記撮像素子による撮像画像に対して画像処理及び認識処理を実施するように構成されている。
【００１６】
本明細書で開示する技術の第１２の側面によれば、第１１の側面に係る車載カメラの前記画像処理回路は、前記画像処理として、前記撮像素子の自動露出制御、自動ホワイト・バランス調整、又は、ハイダイナミックレンジ合成のうち少なくとも１つを実施するように構成されている。
【００１７】
本明細書で開示する技術の第１３の側面によれば、第１１の側面に係る車載カメラの前記画像処理回路は、前記認識処理として、道路のレーン検出、歩行者検出、周辺車両の検出、対向車両が点灯するヘッドライトの検出、先行車両のブレーキライトの点灯検出、信号機認識のうち少なくとも１つを実施するように構成されている。
【００１８】
本明細書で開示する技術の第１４の側面によれば、第１１の側面に係る車載カメラは、前記画像処理回路における前記認識処理により得られた検出結果の情報を外部出力するように構成されている。
【００１９】
また、本明細書で開示する技術の第１５の側面は、
前記基板上に実装された撮像素子と、
前記基板上に実装され、前記撮像素子による撮像画像を処理する画像処理回路と、
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部からの出力光を前記撮像素子へ反射させる反射部と、
前記基板を収容する筐体と、
前記筐体を車両のウインドシールドの内側に固定するブラケットと、
を具備する車載カメラ装置である。
【００２０】
本明細書で開示する技術の第１６の側面によれば、第１５の側面に係る車載カメラ装置の前記ブラケットは、前記筐体に収容された前記基板がほぼ水平方向となるように前記筐体を支持するように構成されている。
【００２１】
また、本明細書で開示する技術の第１７の側面は、第１の側面に係る車載カメラの筐体をブラケットで支持して、車両のウインドシールドの内側に固定する、車載カメラの支持方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本明細書で開示する技術によれば、車両のウインドシールドなどに取り付けて用いられる優れた車載カメラ、車載用カメラ装置、並びに車載カメラの支持方法を提供することができる。
【００２３】
なお、本明細書に記載された効果は、あくまでも例示であり、本発明の効果はこれに限定されるものではない。また、本発明が、上記の効果以外に、さらに付加的な効果を奏する場合もある。
【００２４】
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本明細書で開示する技術を適用した車載カメラ１００の内部構成例を示した図である。
【図２】図２は本明細書で開示する技術を適用した、多眼式の車載カメラ２００の構成例を示した図である。
【図３】図３は、車両の制御システム３００の機能ブロック図である。
【図４】図４は、図２に示した多眼式車載カメラ２００の変形例を示した図である。
【図５】図５は、集光光学部に出力端付近に反射部を一体的に設置した構成例を示した図である。
【図６】図６は、車載カメラ２００がウインドシールドの内側に固定される様子を示した図である。
【図７】図７は、車載カメラ７００の内部構成例を示した図である。
【図８】図８は、車載カメラ８００の内部構成例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
図７には、車載カメラ７００の内部構成例を示している。同図では、車両のウインドシールド７１０の内側に取り付けた状態の車載カメラ７００を、水平方向（若しくは、車載カメラ７００の光軸方向又は車両の進行方向）と垂直方向を含む平面で切断した断面図で示している。
【００２８】
車載カメラ７００は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子７０１を実装する第１の基板７０２と、車両（図示しない）の前方からウインドシールド７１０に入射する光（すなわち、前方の光景）を撮像素子７０１の撮像面上に結像させる結像光学部７０３と、第１の基板７０２から分離した第２の基板７０４を備え、第１の基板７０２と第２の基板７０４間は基板接続部７０５を介して電気的に接続されている。撮像素子７０１は、第１の基板７０２に対して垂直方向に光軸を持つものとする。
【００２９】
筐体７０６は、例えばプラスチックやマグネシウム合金などからなる中空の成形品であり、上記の部品７０１〜７０５を収容するとともに、ブラケットなどの支持手段（図７では図示しない）によって、ウインドシールド７１０の内側（例えば、ルーム・ミラーの近傍）に固定されている。
【００３０】
図７では簡略化して描いているが、結像光学部７０３は、ガラス又はプラスチックからなる、適正に組み合わされた複数の光学レンズと、これら光学レンズを支持するレンズ鏡筒からなる。
【００３１】
第２の基板７０４は、撮像素子７０１の駆動回路や、撮像素子７０１から出力される画素信号を処理するための各種回路コンポーネントを実装している。具体的には、撮像素子７０１による撮像画像に対して画像補正や画質保証などの処理を行なう他、画像認識を実施して道路の白線（レーン）や信号機、道路標識、対向車、自車両周辺の歩行者などを検出するための回路コンポーネントが、第２の基板７０４上に実装される。これらの検出結果に基づいて走行支援や視界支援を行なうことができる。また、車載カメラ７００がＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信などの車載ネットワークを利用して車両自体の制御システム（図示しない）と相互通信を行なう場合には、この種の通信処理のための回路コンポーネントも第２の基板７０４上に実装される。付言すれば、車載カメラ７００の電源回路も、第２の基板７０４上に実装される。
【００３２】
また、基板接続部７０５は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：フレキシブル・プリント回路基板）などからなり、ＢｔｏＢ（Ｂｏａｒｄ  ｔｏ  Ｂｏａｒｄ：基板対基板接続）コネクターなどを介して各基板７０２、７０４にそれぞれ接続される。
【００３３】
前方の光景は、ほぼ水平方向にウインドシールド７１０に入射する。この入射光の結像光学部７０３による像を好適に受光するために、撮像素子７０１を実装する第１の基板７０２は図７に示したようにほぼ垂直方向に配置する必要がある。ここで、撮像素子７０１の駆動回路や画像処理回路、電源回路まで第１の基板７０２上に実装してしまうと必然的に面積が増大する。ほぼ垂直方向に配置された第１の基板７０２の面積が大きいと、ドライバー（図示しない）の前方視界を阻害することになる。このため、車載カメラ７００では、撮像素子７０１の駆動回路や画像処理回路、通信処理回路、電源回路を、第１の基板７０２とは分離した第２の基板７０４上に実装して第１の基板７０２の面積をできる限り小さくし、且つ、第２の基板７０４をほぼ水平方向に配置している訳である。
【００３４】
しかしながら、第１の基板７０２と第２の基板７０４を分離した構成にすると、ＦＰＣなどの基板接続部７０５で基板同士を接続する必要があるため、製造工程が増えて生産性が低下することが懸念される。さらに、基板間の電気的な信頼性が低下することや、ＦＰＣがＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ：電磁妨害）の発生源になることが懸念される。
【００３５】
図８には、車載カメラ８００の他の内部構成例を示している。同図では、車両のウインドシールド８１０の内側に取り付けた状態の車載カメラ８００を、水平方向（若しくは、車載カメラ８００の光軸方向又は車両の進行方向）と垂直方向を含む平面で切断した断面図で示している。
【００３６】
車載カメラ８００は、撮像素子８０１などの回路コンポーネントを実装する基板８０２と、光学ミラーなどからなる反射部８０３と、結像光学部８０４を備えている。撮像素子８０１は、基板８０２に対して垂直方向に光軸を持つものとする。筐体８０５は、例えばプラスチックやマグネシウム合金などからなる中空の成形品であり、上記の部品８０１〜８０４を収容するとともに、ブラケットなどの支持手段（図８では図示しない）によって、ウインドシールド８１０の内側（例えば、ルーム・ミラーの近傍）に固定されている。
【００３７】
図８に示す例では、基板８０２は、撮像素子８０１とともに、（図７に示した例では第２の基板７０４上に実装される）駆動回路や画像処理回路、電源回路も実装している。また、車載カメラ８００がＣＡＮ通信などの車載ネットワークを利用して車両自体の制御システム（図示しない）と相互通信を行なう場合には、この種の通信処理のための回路コンポーネントも基板８０２上に実装される。基本的に、車載カメラ８００は、基板８０２とは分離した他の基板を含まないものとする。
【００３８】
反射部８０３は、車両（図示しない）の前方からウインドシールド７１０に入射する光（すなわち、前方の光景）を撮像素子８０１の方向に反射（若しくは偏向）させる。
【００３９】
結像光学部８０４は、反射部８０３による反射光を、撮像素子８０１の撮像面に結像させる。図８では簡略化して描いているが、結像光学部８０４は、ガラス又はプラスチックからなる、適正に組み合わされた複数の光学レンズと、これら光学レンズを支持するレンズ鏡筒からなる。
【００４０】
図８に示す車載カメラ８００の構成例によれば、ほぼ水平方向にウインドシールド８１０に入射する入射光（前方の光景）は反射部８０３によって反射（若しくは偏向）される。したがって、結像光学部８０４による像を好適に受光するために、撮像素子８０１を実装する基板８０２を、反射部８０３による反射方向に対してほぼ垂直方向に配置する必要があるが、水平方向（若しくは、ウインドシールド８１０への光の入射方向）に対してほぼ垂直方向に配置する必要はまったくない。
【００４１】
図８に示す車載カメラ８００の構成例では、撮像素子８０１とともに、その駆動回路や画像処理回路、電源回路まで同一の基板８０２上に実装する結果として、必然的に基板８０２の面積が増大する。しかしながら、ウインドシールド８１０への入射光を反射部８０３で反射させることによって、撮像素子８０１の光軸方向を所望の方向に偏向することができるので、基板８０２の面積が大きくなったとしても、基板８０２を垂直方向から傾けて配置することで、ドライバー（図示しない）の前方視界をなるべく阻害しないようにすることができる。
【００４２】
また、基板８０２の実装面積の増大が許容される結果として、ほとんどすべての回路コンポーネントを単一の基板８０２上に実装することが可能になる。したがって、分離した別の基板が不要になることから、ＦＰＣなどによる基板同士を接続する必要がなくなり、製造工程が簡素化して生産性が向上するとともに、ＥＭＩの発生源であるＦＰＣを取り除くことができる。
【００４３】
しかしながら、図８に示すようにウインドシールド８１０への入射光を最初に反射部８０３で反射（若しくは偏向）するという構成では、撮像素子８０１の視野角が反射部８０３を構成する光学ミラーの視野角に制限されてしまう。撮像素子８０１の視野角を大きくするには、光学ミラーをより大きくするか、凸面鏡などの曲面ミラーを用いる必要があり、前者では装置サイズが増大してしまい、後者ではミラーの製作や装置への組み立てが難しくなる。
【００４４】
また、結像光学部８０４は、適正に組み合わされた複数の光学レンズとこれら光学レンズを支持するレンズ鏡筒からなるが（前述）、遠方を捉えようとするとレンズ（鏡筒）のサイズは光軸方向に長くなる。このため、遠方撮像用の車載カメラ８００は、基板８０２から反射部８０３までの高さが大きくなってしまう。また、遠方撮像用、中距離撮像用、近距離広角撮像用といった、用途（若しくは、焦点距離）が異なる複数の撮像素子を組み合わせて多眼式の車載カメラを構成する場合、各々の結合光学部の光軸方向のサイズがまちまちであるため、基板から各々の反射部までの距離（高さ）が均一でなく、組み立てが面倒になる。
【００４５】
図１には、本明細書で開示する技術を適用した車載カメラ１００の内部構成例を示している。同図では、車両のウインドシールド１１０の内側に取り付けた状態の車載カメラ１００を、水平方向（若しくは、車載カメラ１００の光軸方向又は車両の進行方向）と垂直方向を含む平面で切断した断面図で示している。
【００４６】
車載カメラ１００は、撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなど）１０１を始めとする回路コンポーネントを実装する基板１０２と、集光光学部１０３と、反射部１０４を備えている。撮像素子１０１は、基板１０２に対して垂直方向に光軸を持つものとする。
【００４７】
筐体１０５は、例えばプラスチックやマグネシウム合金などからなる中空の成形品であり、上記の部品１０１〜１０４を収容するとともに、ブラケットなどの支持手段１０６によって、ウインドシールド１１０の内側（例えば、ルームミラーの近傍）に固定されている。支持手段１０６は、ルームミラーをウインドシールド１１０の内側に取り付けるための支持手段と一体的に構成されていてもよい。このような構成にすることで、車載カメラ１００を支持する支持手段１０６とウインドシールド１１０を取り付けるための支持手段とを別々に設ける場合と比較して部品点数を削減することができる。さらに、車載カメラ１００を支持する支持手段１０６とウインドシールド１１０を取り付けるための支持手段を別々に設ける場合、支持手段１０６をルームミラーに対して運転席と対向する側へ配置することが望ましい。例えば、車両の運転席が左側である場合、支持手段１０６は、ルームミラー右側に配置することで、車載カメラ１００がドライバーの眼の位置に対してルームミラーの背後に配置される。これにより、車載カメラ１００がドライバーの視界を遮るのを抑制することができる。さらに、車載カメラ１００は、光軸の位置がワイパーで掃かれる領域となるように配置されることが望ましい。これにより、雨天時にも車載カメラ１００で確実に（すなわち、鮮明な映像で）前方を撮像することが可能となる。
【００４８】
基板１０２は、配線パターンが形成されたプリント基板であり、多層基板であってもよい。基板１０２上には、撮像素子１０１とともに、駆動回路や画像処理回路、電源回路も実装されている。また、車載カメラ１００がＣＡＮ通信などの車載ネットワークを利用して車両自体の制御システム（図示しない）と相互通信を行なう場合には、この種の通信処理のための回路コンポーネントも基板１０２上に実装される。基本的に、車載カメラ１００は、基板１０２とは分離した他の基板を含まないものとする。また、撮像素子１０１と、駆動回路や画像処理回路、電源回路などの間は基板１０２に形成されている配線パターンを介して電気接続が果たされる。したがって、分離した別の基板が存在しないことから、ＦＰＣなどによる基板同士を接続するＦＰＣなどの接続手段は不要である。
【００４９】
集光光学部１０３は、車両の前方からウインドシールド１１０に入射する光（すなわち、前方の光景）を集光する。図１では簡略化して描いているが、集光光学部１０３は、ガラス又はプラスチックからなる、適正に組み合わされた複数の光学レンズと、これら光学レンズを支持するレンズ鏡筒からなる。
【００５０】
反射部１０４は、集光光学部１０３からの出力光を、基板１０２上の撮像素子１０１の撮像面に向かって反射（若しくは偏向）させる。反射部１０４は、光学ミラーからなる。基本的には、平面状の光学ミラーを利用することができるが、凸面鏡など曲面状の光学ミラーを用いてもよい。
【００５１】
図１に示す車載カメラ１００の構成例によれば、ほぼ水平方向にウインドシールド１１０に入射する入射光（前方の光景）は、まず集光光学部１０３で集光された後、反射部１０４によって撮像素子１０１の撮像面に反射（若しくは偏向）される。すなわち、集光光学部１０３からの出射光を反射部１０４で偏向することにより、基板１０２上に実装された撮像素子１０１の撮像面に直接結像させることができる。このような構成によれば、集光光学部１０３からの出力光を好適に反射させるために、反射部１０４を集光光学部１０３の光軸上に配置する必要があるが、撮像素子１０１を実装する１０２を水平方向（若しくは、ウインドシールド１１０への光の入射方向）に対してほぼ垂直方向に配置する必要はまったくない。
【００５２】
図１に示す車載カメラ１００の構成例では、撮像素子１０１とともに、その駆動回路や画像処理回路、電源回路（図示しない）まで同一の基板１０２上に実装する結果として、必然的に基板１０２の面積が増大する。しかしながら、ウインドシールド１１０への入射光をまず集光光学部１０３で集光した後、反射部１０４で反射させることによって、撮像素子１０１の光軸方向を所望の方向に偏向することができる。このため、基板１０２の面積が大きくなったとしても、基板１０２をほぼ水平方向に配置することで、ドライバー（図示しない）の前方視界をなるべく阻害しないようにすることができる。
【００５３】
但し、ここで言う「水平方向」はドライバーの視線方向とほぼ同じ方向であることを想定している。また、「ほぼ水平方向」とは、基板１０２のなす平面の水平方向に対する傾斜角（若しくは、基板１０２のなす平面の法線の垂直方向に対する傾斜角）が所定角度未満であることを意味している。なお、車両が坂道など傾斜した路面を走行して車体も傾いているときには、「水平方向」を「車両の接地面と平行な方向」と解釈すべきである。
【００５４】
また、基板１０２の実装面積の増大が許容される結果として、カメラの機能を実現するために必要なほとんどすべての回路コンポーネントを単一の基板１０２上に実装することが可能になる。したがって、分離した別の基板が不要になることから、ＦＰＣなどによる基板同士を接続する必要がなくなり、製造工程が簡素化して生産性が向上するとともに、ＥＭＩの発生源であるＦＰＣを取り除くことができる。同一の基板１０２上に撮像素子１０１と画像処理回路チップ（図示しない）を実装し、基板１０２に形成された配線パターンにより最短距離で配線することにより、安定したＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ：電磁両立性）特性を得ることができる。付言すれば、基板やＦＰＣなどの部品数が削減されることによるコストダウンも期待することができる。
【００５５】
また、図１に示すように、ウインドシールド１１０への入射光をまず集光光学部１０３で集光するという構成では、撮像素子１０１の視野角は集光光学部１０３の視野角とほぼ同じであり、反射部１０４を構成する光学ミラーの視野角に制限されることはない。したがって、撮像素子１０１の視野角を確保するために、光学ミラーを大きくしたり凸面鏡などの曲面ミラーを用いたりする必要はなく、装置サイズの増大や製作・組み立て作業の複雑化を回避することができる。
【００５６】
また、集光光学部１０３は、適正に組み合わされた複数の光学レンズとこれら光学レンズを支持するレンズ鏡筒からなり（前述）、遠方撮像用、中距離撮像用、近距離広角撮像用といった用途毎に（若しくは、焦点距離に応じて）光軸方向のサイズがまちまちになるが、反射部１０３以降の構成はほぼ同一でよい。用途が異なる複数の撮像素子を組み合わせて多眼式の車載カメラを構成する場合であっても、各光学系の先端部分の集光光学部１０３が変わるだけなので、組み立て作業が煩雑になることはない。
【００５７】
ちなみに、遠方の物体を検出するような高解像度が要求される場合は、焦点距離が長く、（２５度程度の）画角が狭い集光光学部を用いて撮像すればよい。また、中距離に存在する物体を検出する場合は、遠方用よりも焦点距離が短く、（５０度程度の）画角がやや広い集光光学部を用いて撮像すればよい。また、近距離に存在する物体を検出するような、なるべく広い範囲で物体を検知しなければならない場合は、焦点距離が短く、（１５０度程度の）画角が広い集光光学部を用いて撮像すればよい。勿論、焦点距離の異なる撮像素子を組み合わせる以外に、焦点距離は変わらないが視差が異なるように配設された撮像素子を組み合わせてステレオカメラを構成することもできる。
【００５８】
図２には、本明細書で開示する技術を適用した、多眼式の車載カメラ２００の構成例を示している。
【００５９】
基板２０２上には、Ｎ個の撮像素子（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなど）２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎと（但し、Ｎは２以上の整数とする）、各撮像素子２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎからの画像信号を処理する画像処理回路２０３と、図示しない撮像素子の駆動回路や電源回路が実装されている。これらの部品は、図示しない筐体に収容されている。そして、車載カメラ２００は、図６に示すように、ウインドシールド２１０の内側に、図示しないブラケットにより支持されている。
【００６０】
撮像素子２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎ毎に、ウインドシールド１１０に入射する光（すなわち、前方の光景）を集光する集光光学部２０４−１、２０４−２、…、２０４−Ｎと、各集光光学部２０４−１、２０４−２、…、２０４−Ｎからの出力光をそれぞれ対応する撮像素子２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎの撮像面に向けて反射（若しくは偏向）する反射部２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎが配設されている。図１に示した単眼式の車載カメラ１００と同様に、集光光学部からの出射光を反射部で偏向させることにより撮像面に直接結像させるという構成を利用することにより、複数の撮像素子２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎが搭載された車載カメラ２００であっても単一の基板２０２のみで機能を実現できる、という点を十分理解されたい。
【００６１】
各撮像素子２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎと画像処理回路２０３は、基板２０２上に形成された配線パターンにより最短距離で配線することにより、安定したＥＭＣ特性を得ることができる。複数の撮像素子を用いた多眼式の車載カメラの場合、各撮像素子を分離した基板に実装してＦＰＣで基板間を接続する製品と比較すると、ＥＭＣ特性の向上や、部品数の削減による生産性向上の効果は極めて大きい。
【００６２】
上記の部品２０１…は、図示しない筐体に収容され、ブラケットなどの支持手段によって車両のウインドシールドの内側（例えば、ルーム・ミラーの近傍）に固定されているものとする。
【００６３】
各集光光学部２０４−１、２０４−２、…、２０４−Ｎは、それぞれの用途に応じて適正に組み合わされた複数の光学レンズと、これら光学レンズを支持するレンズ鏡筒からなる。また、各反射部２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎは、光学ミラーからなる。基本的には、平面状の光学ミラーを利用することができる。各集光光学部２０４−１、２０４−２、…、２０４−Ｎの光軸方向のサイズや径などは用途に応じてまちまちになる可能性がある。一方、各反射部２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎはほぼ同じ構成である。図２では、撮像素子２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎ毎に分断された反射部２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎを用いているが、変形例として、図４に示すように一体化した一枚の反射部２０５を基板２０２上に取り付けるようにしてもよい。
【００６４】
図２では、各反射部２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎは、基板２０２上の、それぞれに対応する撮像素子２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎ付近に取り付けられていることをイメージしている。勿論、基板２０２側でなく、図５に示すように、対応する集光光学部２０４−１、２０４−２、…、２０４−Ｎの出力端付近に反射部２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎを一体的に設置するという変形例も考えられる。
【００６５】
なお、図２では、複数の撮像素子２０１−１…が基板２０２上にライン状に配置されている例を示しているが、複数の撮像素子を２次元アレイ状に配置したり、複数の撮像素子を不規則に配置したりする多眼式の車載カメラの構成例も考えられる。
【００６６】
図３には、車両の制御システム３００の機能ブロック図の一例を示している。図示の制御システム３００は、図１に示した車載カメラ１００を含み、各部はＣＡＮバスを介して相互接続されているものとする。
【００６７】
車載カメラ１００は、例えば車両のウインドシールドの内側のルームミラーの近傍に配置され、車両進行方向の前方を撮像する。車載カメラ１００の撮像画像は、基本的にセンシング目的に使用され、撮像画像に対して画像認識などの画像処理を適用して、道路の白線（レーン）や信号機、道路標識、対向車、自車両周辺の歩行者などを検出することを想定している。但し、車載カメラ１００の撮像画像をビューイング目的にも使用し、車室内で画像を表示するようにしてもよい。
【００６８】
車載カメラ１００は、集光光学部１０３及び反射部１０４からなる光学系と、撮像素子１０１と、画像処理回路３１１と、通信処理回路３１２を備えている。
【００６９】
集光光学部１０３はウインドシールド１１０への入射光を集光し、反射部１０４は集光光学部１０３からの出力光を撮像素子１０１の撮像面に向かって反射させる（前述）。
【００７０】
反射部１０４と、撮像素子１０１と、画像処理回路３１１と、通信処理回路３１２は、同一の基板１０２（図３では図示しない）上に実装されているものとする。図３では図示を省略したが、撮像素子１０１の駆動回路や、車載カメラ１００用の電源回路も、同一の基板上に実装されるものとする。
【００７１】
撮像素子１０１は、撮像画像（ＲＡＷデータ）を、例えばシリアル通信により画像処理回路３１１に出力する。撮像素子１０１と画像処理回路３１１間は、基板１０２上に形成された配線パターンにより最短距離で配線されており、安定したＥＭＣ特性を得ることができる。
【００７２】
画像処理回路３１１は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）で構成される。センシング目的の車載カメラ１００の場合、画像処理回路３１１内では、撮像素子１０１による撮像画像に対して画像処理及び認識処理を実施する。
【００７３】
画像処理回路３１１内で実施する画像処理として、ＡＥ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ：自動露出制御）、ＡＷＢ（Ａｕｔｏ  Ｗｈｉｔｅ  Ｂａｌａｎｃｅ：自動ホワイト・バランス調整）、ＨＤＲ（Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ：ハイダイナミックレンジ合成）などの処理を挙げることができる。但し、これらの画像処理は撮像素子１０１側で行なうようにすることもできる。
【００７４】
また、画像処理回路３１１内で実施する認識処理として、道路の白線（レーン）検出（Ｌａｎｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、歩行者検出（Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、周辺車両の検出（Ｖｅｈｉｃｌｅ  ＤＥｔｅｃｔｉｏｎ）、対向車両が点灯するヘッドライトの検出（Ｈｅａｄｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、先行車両のブレーキライトの点灯検出（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ  Ｂｒｅａｋｉｎｇ）、信号機認識（Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｓｉｇｎ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ）などを行なう。
【００７５】
通信処理回路３１２は、例えばＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）で構成される。通信処理回路３１２は、制御システム３００におけるＣＡＮ通信とのインターフェースであり、ＣＡＮ通信における信号形式と車載カメラ１００内部の信号形式との形式変換を行なう。画像処理回路３１１による上記の各検出・認識結果は、通信処理回路３１２を介して、車両の制御システム３００へ送出される。
【００７６】
車両の制御システム３００側の通信処理部（Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ）３０１は、車車間通信、歩車間通信、路車間通信、さらには車載カメラ１００との通信において、データの送受信を担う。通信処理部３０１は、さらにサーバー（図示しない）とのやり取りも行なう。通信処理部３０１は各種の無線通信を適用可能であるものとする。
【００７７】
自動運転制御部（Ｓｅｌｆ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  ＥＣＵ）３０２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などで構成されるＥＣＵであり、車両の自動運転を司る。例えば、車載カメラ１００による撮像画像をＧＰＵで画像認識した結果を、通信処理部３０１を介してサーバーに送り、ディープ・ニューラル・ネットなどサーバーによるディープ・ラーニングを実行して学習結果を受け取ることもできる。
【００７８】
運転支援制御部（ＡＤＡＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ：先進運転支援システム）  ＥＣＵ）３０３は、ＣＡＮ通信を介して車両の各コンポーネントと信号の送受信を行なうことができる。運転支援制御部３０３は、ドライバーの運転操作や、車載カメラ１００による撮像画像の認識結果などに応じて、車両の各コンポーネントを制御するための制御信号を生成して、ＣＡＮ通信を介して送る。
【００７９】
ステアリング３０４、ヘッドランプ３０５、ブレーキ３０６、エンジン３０７、並びにモーター３０８は、自動運転制御部３０２や運転支援制御部３０３による制御対象となる車両のコンポーネントである。但し、図３に示した以外にも、制御対象となり得る車両のコンポーネントが存在するものと理解されたい。
【００８０】
例えば、運転支援制御部３０３は、車載カメラ１００の撮像画像の画像認識により、自車両が白線から逸脱しそうになったことを検出すると、ステアリング３０４に対して、ＥＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ：電子パワー・ステアリング）モーターを駆動するための制御信号を送出する。また、運転支援制御部３０３は、車載カメラ１００の撮像画像の画像認識により、対向車のヘッドライトの有無を検知して、ヘッドランプ３０５のハイビームとロービームの切り替えを行なう。又は、対向車を避けるようなハイビームを照射させる。
【００８１】
車載カメラ１００内の画像処理回路３１１は、認識処理として、画像情報そのものを出力するのではなく、認識したセンシング情報すなわち画像認識による検出結果のみを出力するようにしてもよい。幾つかのセンシング情報を以下に例示しておく。
【００８２】
・Ｐｅｄｅｓｔｒｉａｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｃｏｌｌｉｇｉｏｎ  Ｗａｒｎｉｎｇ（ＦＣＷ）：自車両前方の歩行者との衝突までの時間を複数出力する。
・Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｍｅｒｇｅｎｃｙ  Ｂｒｅａｋｉｎｇ（ＡＥＢ）：先行車両のブレーキライトの点灯を検出する。
・Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ＦＣＷ／ＡＥＢ
・Ｌａｎｅ  Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ  Ｗａｒｎｉｎｇ（ＬＤＷ）：エッジ検出によりレーンを検出する。レーンの他、路肩や縁石も検出することができる。但し、ウィンカー作動中は警告しない。
・Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｊａｍ  Ｐｉｌｏｔ（ＴＪＰ）：ミリ波レーダーとの融合により実現する。例えば、先行車両の存在有無に応じて車速を制御したり、制限速度に関する道路標識を認識して車速を制御したり、高速道路の入口や出口の道路標識で認識して車速を制御したり、自車両がカーブに差し掛かったときに自動で減速したりする。
・Ｌａｎｅ  Ｋｅｅｐｉｎｇ  Ａｉｄ（ＬＫＡ）：ＴＪＰで実施される。
・Ｖｉｓｉｏｎ  Ｏｎｌｙ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｃｒｕｉｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＶＯＡＣＣ）：ＴＪＰで実施される。
・Ｖｉｓｉｏｎ  Ｏｎｌｙ  Ｔｒａｆｆｉｃ  Ｓｉｇｎ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ（ＶＯＴＳＲ）：ＴＪＰで実施される。高速道路の入口と出口を道路標識（例えば、「自動車専用道路」という標識を識別）を認識して判別する。高速道路では、速度制限に関する道路標識を認識して、車速を自動制御する。
・Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｈｅａｄ  Ｒａｍｐ  Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＩＨＣ）：対向車のヘッドライトの有無を検知して、自車両のヘッドランプのハイビームとロービームの切り替えを行なう。また、先行車両のテールランプの有無を検出して、自車両のヘッドランプのハイビームとロービームの切り替えを行なう。また、光源が左右どちらのレーンにあるかを判別して、対向車や先行車両を避けるようなハイビームを照射させる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
【００８４】
本明細書では、本明細書で開示する技術を適用した車載カメラを車両のウインドシールドに設置した実施形態を中心に説明してきたが、本明細書で開示する技術の要旨はこれに限定されるものではない。ウインドシールド以外の場所に設置する車載カメラに対しても、同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。
【００８５】
また、本明細書で開示する技術は、車載カメラだけでなく、船舶、航空機、移動ロボットなどさまざまな移動体装置に搭載するカメラにも適用することができる。
【００８６】
要するに、例示という形態により本明細書で開示する技術について説明してきたが、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【００８７】
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）基板と、
前記基板上に実装された撮像素子と、
前記基板上に実装され、前記撮像素子による撮像画像を処理する画像処理回路と、
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部からの出力光を前記撮像素子へ反射させる反射部と、
を具備する車載カメラ。
（２）少なくとも前記撮像素子及び前記画像処理回路が実装された前記基板と、前記集光光学部と、前記反射部を収容する筐体をさらに備える、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（３）前記筐体は、ブラケットを介して車両のウインドシールドの内側に固定される、
上記（２）に記載の車載カメラ。
（４）前記基板がほぼ水平方向となるように、車両のウインドシールドの内側に固定される、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（５）前記基板上に実装された、データ送受信を行なう通信処理回路をさらに備える、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（６）前記基板上に実装された、前記撮像素子の駆動回路をさらに備える、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（７）前記基板上に実装された電源回路をさらに備える、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（８）前記基板上に複数の撮像素子が実装され、
前記複数の撮像素子の各々に対応する複数の集光光学部と、各集光光学部からの出力光をそれぞれに対応する撮像素子に向けて反射させる反射部を備える、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（９）前記反射部は、前記複数の集光光学部にそれぞれ対応する複数のミラーで構成される、
上記（８）に記載の車載カメラ。
（１０）前記集光光学部と前記反射部は一体的に形成される、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（１１）前記画像処理回路は、前記撮像素子による撮像画像に対して画像処理及び認識処理を実施する、
上記（１）に記載の車載カメラ。
（１２）前記画像処理回路は、前記画像処理として、前記撮像素子の自動露出制御、自動ホワイト・バランス調整、又は、ハイダイナミックレンジ合成のうち少なくとも１つを実施する、
上記（１１）に記載の車載カメラ。
（１３）前記画像処理回路は、前記認識処理として、道路のレーン検出、歩行者検出、周辺車両の検出、対向車両が点灯するヘッドライトの検出、先行車両のブレーキライトの点灯検出、信号機認識のうち少なくとも１つを実施する、
上記（１１）に記載の車載カメラ。
（１４）前記画像処理回路における前記認識処理により得られた検出結果の情報を外部出力する、
上記（１１）に記載の車載カメラ。
（１５）前記基板上に実装された撮像素子と、
前記基板上に実装され、前記撮像素子による撮像画像を処理する画像処理回路と、
入射光を集光する集光光学部と、
前記集光光学部からの出力光を前記撮像素子へ反射させる反射部と、
前記基板を収容する筐体と、
前記筐体を車両のウインドシールドの内側に固定するブラケットと、
を具備する車載カメラ装置。
（１６）前記ブラケットは、前記筐体に収容された前記基板がほぼ水平方向となるように前記筐体を支持する、
上記（１５）に記載の車載カメラ装置。
（１７）上記（１）に記載の車載カメラの筐体をブラケットで支持して、車両のウインドシールドの内側に固定する、車載カメラの支持方法。
【符号の説明】
【００８８】
１００…車載カメラ、１０１…撮像素子、１０２…基板
１０３…集光光学部、１０４…反射部、１０５…筐体
１０６…支持手段（ブラケット）、１１０…ウインドシールド
２００…車載カメラ
２０１−１、２０１−２、…、２０１−Ｎ…撮像素子
２０２…基板、２０３…画像処理回路
２０４−１、２０４−２、…、２０４−Ｎ…集光光学部
２０５−１、２０５−２、…、２０５−Ｎ…反射部
２１０…ウインドシールド
３００…制御システム、３０１…通信処理部
３０２…自動運転制御部、３０３…運転支援制御部
３０４…ステアリング、３０５…ヘッドランプ
３０６…ブレーキ、３０７…エンジン、３０８…モーター
３１１…画像処理回路、３１２…通信処理回路
７００…車載カメラ
７０１…撮像素子、７０２…第１の基板
７０３…結像光学部、７０４…第２の基板
７０５…基板接続部、７０６…筐体
８００…車載カメラ
８０１…撮像素子、８０２…基板
８０３…反射部、８０４…結像光学部
８０５…筐体、８１０…ウインドシールド
【図１】
2018022953.tif 000003
【図２】
2018022953.tif 000004
【図３】
2018022953.tif 000005
【図４】
2018022953.tif 000006
【図５】
2018022953.tif 000007
【図６】
2018022953.tif 000008
【図７】
2018022953.tif 000009
【図８】
2018022953.tif 000010