(57)【要約】フロントガラスに取り付ける際のレイアウトの自由度を改善できるステレオカメラ装置を提供する。ステレオカメラ装置１０は、フロントガラス２を通して該フロントガラス２の前方を撮像する左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒと、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒのそれぞれと電気的に接続される制御回路基板２０と、左側撮像部１１Ｌ、右側撮像部１１Ｒ及び制御回路基板２０を収納するとともに、その前端中央に設けられた取付突起部３４を介してフロントガラス２に取り付け可能とされる筐体３０とを備える。筐体３０の前端中央には、取付突起部３４を収納する凹部３３が設けられている。
2020003904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントガラスを通して該フロントガラスの前方を撮像する一対の撮像部と、
前記一対の撮像部のそれぞれと電気的に接続される制御回路基板と、
前記一対の撮像部及び前記制御回路基板を収納するとともに、その前端中央に設けられた取付突起部を介して前記フロントガラスに取り付け可能とされる筐体と、を備え、
前記筐体の前端中央には、前記取付突起部の少なくとも一部を収納する凹部が設けられていることを特徴とするステレオカメラ装置。
【請求項２】
前記制御回路基板は、前記凹部に対応する位置に設けられた基板凹部を有する請求項１に記載のステレオカメラ装置。
【請求項３】
前記一対の撮像部は、前記基板凹部を挟んで前記制御回路基板の両側に配置されている請求項２に記載のステレオカメラ装置。
【請求項４】
前記取付突起部の全体が前記凹部内に収められている請求項１〜３のいずれか一項に記載のステレオカメラ装置。
【請求項５】
前記取付突起部の前端は、前記一対の撮像部の前端よりも後方に位置する請求項１〜３のいずれか一項に記載のステレオカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステレオカメラ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載カメラなどの外界認識センサを用いた先進運転支援システムの普及が急速に進んでいる。車載カメラにおいて、ステレオカメラ装置は自動車周辺の様々な対象物を詳細に把握でき、自動運転システム向けのフロントセンシングカメラとして特に注目されている。そして、ステレオカメラ装置の車両への取付方法に関しては、例えば特許文献１に記載されたように、カメラステイを車両の筐体にビスなどで固定する方法が知られているが、現在では、デザイン性や居住性の観点からフロントガラスにブラケット等の部材を介して取り付ける方法が主流となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６８９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ステレオカメラ装置をフロントガラスに取り付ける際には２つの制約がある。
まず、図９（ａ）に示すように、ワイパー２ａの払拭エリア２ｂ内にフロントガラス２上におけるステレオカメラ装置１０の撮像エリアが収まらなくてはならない。これは、フロントガラス２に付着した汚れや雨天時の雨粒などを拭き取り、ステレオカメラ装置１０を正常に動作させたり、撮像の精度を確保したりするためである。次に、フロントガラス２の貼付物や取付物などに関する法規により、運転者の視認性を確保するために、図９（ｂ）の破線で囲むエリア２ｃ（すなわち、運転者の視認性を阻害しないエリア）にしかステレオカメラ装置１０を取り付けることができない。上記２つの制約によって、フロントガラスにステレオカメラ装置を取り付ける際のレイアウトの自由度は大幅に制限されている。【０００５】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、フロントガラスに取り付ける際のレイアウトの自由度を改善できるステレオカメラ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るステレオカメラ装置は、フロントガラスを通して該フロントガラスの前方を撮像する一対の撮像部と、前記一対の撮像部のそれぞれと電気的に接続される制御回路基板と、前記一対の撮像部及び前記制御回路基板を収納するとともに、その前端中央に設けられた取付突起部を介して前記フロントガラスに取り付け可能とされる筐体と、を備え、前記筐体の前端中央には、前記取付突起部の少なくとも一部を収納する凹部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、筐体の前端中央に取付突起部の少なくとも一部を収納する凹部が設けられているので、一対の撮像部をフロントガラスに近づけて取り付けることが可能になる。従って、フロントガラス上における撮像部の撮像エリアが小さくなるので、ステレオカメラ装置をフロントガラスに取り付ける際のレイアウトの自由度を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は実施形態に係るステレオカメラ装置を搭載した車両を示す概略上面図であり、（ｂ）は実施形態に係るステレオカメラ装置を搭載した車両を示す概略側面図である。
【図２】ステレオカメラ装置の構造を示す分解斜視図である。
【図３】ステレオカメラ装置を示す平面図である。
【図４】ステレオカメラ装置をフロントガラスに取り付ける様子を示す模式側面図である。
【図５】（ａ）はステレオカメラ装置の凹部を説明するための平面図であり、（ｂ）はステレオカメラ装置の凹部を説明するための正面図である。
【図６】ステレオカメラ装置の３点支持を説明するための平面図である。
【図７】フロントガラス上における撮像部の撮像エリアを説明するための模式図である。
【図８】基板凹部が設けられた制御回路基板の範囲を説明するための模式図である。
【図９】（ａ）はステレオカメラ装置をフロントガラスに取り付ける際の制約（ワイパーとの関係）を説明するための模式図であり、（ｂ）はステレオカメラ装置をフロントガラスに取り付ける際の制約（貼付位置や取付位置）を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係るステレオカメラ装置の実施形態について説明する。
図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、その重複説明は省略する。また、下記の説明において、上下、左右、前後の位置又は方向は、ステレオカメラ装置が車載カメラとして車両に搭載された状態を基準にする。
【００１０】
図１は（ａ）は実施形態に係るステレオカメラ装置を搭載した車両を示す概略上面図であり、図１（ｂ）は実施形態に係るステレオカメラ装置を搭載した車両を示す概略側面図である。図２はステレオカメラ装置の構造を示す分解斜視図であり、図３はステレオカメラ装置を示す平面図である。なお、本実施形態のステレオカメラ装置は上側筐体が上方、下側筐体が下方に配置された状態で車両に取り付けられているが、上側筐体の内部構造等をより理解し易くするため、図２においては上側筐体が紙面の下側、下側筐体が紙面の上側に配置された状態を示す。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態のステレオカメラ装置１０は、例えば車両１のフロントガラス２の内側に取り付けられ、フロントガラス２を通してフロントガラス２の前方（すなわち、車両前方）を撮像し、撮像した画像から視差を算出することで距離画像を生成し、更に生成した距離画像に基づいて車両前方の対象物を認識するものである。
【００１２】
ステレオカメラ装置１０は、主に、所定の間隔で離れて配置される一対の撮像部（左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒ）と、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒのそれぞれと電気的に接続される制御回路基板２０と、左側撮像部１１Ｌ、右側撮像部１１Ｒ及び制御回路基板２０を収納する筐体３０とを備えている。
【００１３】
左側撮像部１１Ｌと右側撮像部１１Ｒとは、例えば１００ｍｍ〜４００ｍｍの間隔で離れており、左側撮像部１１Ｌの光軸１２Ｌ及び右側撮像部１１Ｒの光軸１２Ｒがそれぞれ車両前後方向と平行になるように配置されている。左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒの構造は同じであるので、以下において左側撮像部１１Ｌのみを説明し、右側撮像部１１Ｒに関する名称及び符号をかっこ書きで示し、その詳細な説明を省略する。
【００１４】
左側撮像部１１Ｌ（右側撮像部１１Ｒ）は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子（図示せず）と、該撮像素子が実装される左側撮像基板１３Ｌ（右側撮像基板１３Ｒ）と、左側撮像基板１３Ｌ（右側撮像基板１３Ｒ）の前方に配置される左側レンズ部１４Ｌ（右側レンズ部１４Ｒ）と、左側撮像基板１３Ｌ（右側撮像基板１３Ｒ）と制御回路基板２０とを電気的に接続する左側ケーブル部１５Ｌ(右側ケーブル部１５Ｒ）を有する。左側撮像部１１Ｌ（右側撮像部１１Ｒ）は、その光軸１２Ｌ（光軸１２Ｒ）が車両前後方向と平行になるように位置調整され、左側レンズ部１４Ｌ（右側レンズ部１４Ｒ）のフランジ部１６Ｌ（フランジ部１６Ｒ）を介して筐体３０の上側筐体３１に固定されている。
【００１５】
左側ケーブル部１５Ｌ（右側ケーブル部１５Ｒ）は、例えば複数本のＦＦＣ（Flexible Flat Cable）ケーブルを平行に並べてテープ状にした構成を有しており、各ケーブルの長さが互いに等長になっている。左側ケーブル部１５Ｌ（右側ケーブル部１５Ｒ）の一端部は、例えば左側撮像基板１３Ｌ（右側撮像基板１３Ｒ）に実装されたコネクタ（図示せず）と接続され、他端部は制御回路基板２０に実装された左側コネクタ２１Ｌ（右側コネクタ２１Ｒ）と接続されている。
【００１６】
制御回路基板２０は、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒで撮像した画像信号を受信し、受信した画像信号に基づいて画像処理を行い、車両制御信号を出力するものである。制御回路基板２０には、上述の左側コネクタ２１Ｌ及び右側コネクタ２１Ｒのほか、電子回路を構成するための各種電子部品も実装されている。制御回路基板２０の前端中央には、略矩形状の基板凹部２２が設けられている。
【００１７】
基板凹部２２は、後述する筐体３０の凹部３３に対応して形成された構造であり、左側撮像部１１Ｌと右側撮像部１１Ｒとの間に配置されている。換言すれば、左側撮像部１１Ｌと右側撮像部１１Ｒとは、該基板凹部２２を挟んで制御回路基板２０の左右両側に配置されている。そして、制御回路基板２０は、例えばガラスエポキシなどの合成樹脂を含む材料からなり、ネジ止めなどで筐体３０の上側筐体３１に固定されている。
【００１８】
図２に示すように、筐体３０は、長手方向が車両左右方向に沿う扁平箱状を呈しており、断面Ｌ字状の上側筐体３１と、断面逆Ｌ字状の下側筐体３２とで構成されている。上側筐体３１と下側筐体３２とは、例えば金属板に打ち抜き加工及び曲げ加工を施すことでそれぞれ形成され、ネジ止め等で互いに固定されている。
【００１９】
上側筐体３１は、筐体３０の前側壁部を構成する前側壁部３１１と、筐体３０の天板部を構成する天板部３１２と、筐体３０の左側壁部を構成する左側壁部３１３と、筐体３０の右側壁部を構成する右側壁部３１４とを有する。前側壁部３１１の左側端部には左側撮像部１１Ｌの左側レンズ部１４Ｌを挿入可能な左側筒部３１１ａ、右側端部には右側撮像部１１Ｒの右側レンズ部１４Ｒを挿入可能な右側筒部３１１ｂがそれぞれ設けられている。また、左側壁部３１３には、該左側壁部３１３から外方（ここでは、車両左方）に突出する円柱状の左側取付ピン３１５が設けられている。これと対応し、右側壁部３１４には、該右側壁部３１４から外方（ここでは、車両右方）に突出する円柱状の右側取付ピン３１６が設けられている。
【００２０】
また、上側筐体３１の前端中央には、取付突起部３４と該取付突起部３４を収納する凹部３３とが設けられている。凹部３３は、上側筐体３１の前側壁部３１１の中央部分を車両後方に凹ませることで形成されている。凹部３３の内部には、舌片状の取付突起部３４が収納されている。取付突起部３４は、その中心軸が筐体３０の中心軸Ｓと同軸上に位置するとともに、凹部３３の底部から車両前方に向かって突出している。取付突起部３４の基端は、凹部３３の底部において前側壁部３１１と接合されている。取付突起部３４の前端は、前側壁部３１１の前端よりも後方に位置しており、すなわち、取付突起部３４の全体が凹部３３の内部に収納されている（図３参照）。
【００２１】
該取付突起部３４は、上述した左側取付ピン３１５及び右側取付ピン３１６とともに、筐体３０をフロントガラス２側に貼り付けられたブラケット３（後述する）を介してフロントガラス２に取り付けるための構造である。
【００２２】
一方、下側筐体３２は、上側筐体３１の開口を閉じるように該上側筐体３１の下方に配置されており、筐体３０の底部を構成する底部３２１と、筐体３０の後側壁部を構成する後側壁部３２２とを有する。そして、上側筐体３１側の凹部３３に合わせて、下側筐体３２における凹部３３に対応する位置には、凹部３２３が設けられている。
【００２３】
以下、図４を参照して本実施形態のステレオカメラ装置１０をフロントガラス２に取り付けることを説明する。
【００２４】
図４はステレオカメラ装置をフロントガラスに取り付ける様子を示す模式側面図である。図４に示すように、フロントガラス２の内側には、ブラケット３が接着剤等で貼り付けられている。ブラケット３は、その長手方向が車両左右方向に沿うように配置されており、長手方向の中央位置に設けられるとともに、下方から筐体３０の取付突起部３４と当接して該取付突起部３４を支持する中央支持部３ａと、上方から取付突起部３４を中央支持部３ａ側に付勢する中央付勢バネ３ｂとを有する。なお、該中央支持部３ａは、筐体３０の凹部３３内に挿入可能と形成されている。
【００２５】
また、ブラケット３は、その長手方向の左側端部に設けられるとともに、下方から筐体３０の左側取付ピン３１５を支持する左側支持部３ｃと、上方から左側取付ピン３１５を左側支持部３ｃ側に付勢する左側付勢バネ３ｄとを有する。図４に示すように、左側支持部３ｃにおける左側取付ピン３１５と対応する位置には、Ｖ字状の溝部３ｅが形成されている。そして、左側取付ピン３１５は、該溝部３ｅと係合された状態で左側付勢バネ３ｄに下方に付勢されている。
【００２６】
図示しないが、ブラケット３は、その長手方向の右側端部に設けられるとともに、下方から筐体３０の右側取付ピン３１６を支持する右側支持部３ｆと、上方から右側取付ピン３１６を右側支持部３ｆ側に付勢する右側付勢バネ３ｇとを更に有する。左側支持部３ｃと同様に、右側支持部３ｆにおける右側取付ピン３１６と対応する位置には、Ｖ字状の溝部３ｈが形成されている。中央付勢バネ３ｂ、左側付勢バネ３ｄ及び右側付勢バネ３ｇは、それぞれ板バネによって形成されている。
【００２７】
そして、ステレオカメラ装置１０は、中央、左側及び右側といった３箇所でブラケット３に支持されながら（３点支持）、該ブラケット３と固定されている。すなわち、中央において、筐体３０の取付突起部３４は、ブラケット３の中央支持部３ａに支持された状態で中央付勢バネ３ｂに下方に付勢されている。そして、左側において、筐体３０の左側取付ピン３１５はブラケット３の左側支持部３ｃに支持された状態で左側付勢バネ３ｄに下方に付勢されている。更に、右側において、筐体３０の右側取付ピン３１６がブラケット３の右側支持部３ｆに支持された状態で右側付勢バネ３ｇに下方に付勢されている。これによって、ステレオカメラ装置１０は、ブラケット３を介してフロントガラス２に取り付けられる。
【００２８】
以下、図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照してステレオカメラ装置１０の凹部３３について説明する。図５（ａ）はステレオカメラ装置の凹部を説明するための平面図であり、図５（ｂ）はステレオカメラ装置の凹部を説明するための正面図である。
【００２９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、凹部３３の車両左右方向に沿う方向を幅方向、車両前後方向に沿う方向を奥行き方向、車両上下方向に沿う方向を高さ方向とした場合、凹部３３の幅Ｗ１、奥行きＤ１、高さＨ１は以下の関係式を満たすようになっている。
Ｗ１＝Ｗ２＋Ｃ１＋Ｃ２
Ｄ１＜Ｄ２
Ｈ１＜Ｈ２
【００３０】
ここで、凹部３３の高さＨ１は筐体３０の最も下方に位置する底面（すなわち、下側筐体３２の最も下方に位置する底面）を基準にしており、Ｈ２は筐体３０の最も下方に位置する底面から左側筒部３１１ａ又は右側筒部３１１ｂの上端までの距離である。凹部３３の奥行きＤ１は、該凹部３３の底部から前側壁部３１１の前端までの距離である。Ｄ２は、凹部３３の底部から左側筒部３１１ａ又は右側筒部３１１ｂの前端までの距離である。
また、Ｗ２は取付突起部３４の幅、Ｃ１及びＣ２はブラケット３と筐体３０とが干渉しないためのクリアランスである。
【００３１】
上述の関係式を満たす凹部３３であれば、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒをフロントガラス２に近づけた際、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒよりも筐体３０が先にフロントガラス２と干渉する（換言すれば、フロントガラス２と接触する）ことがない。仮に筐体３０が先にフロントガラス２と干渉する場合、ステレオカメラ装置１０をフロントガラス２に近づけることができなくなる。
【００３２】
また、上述したように、筐体３０は、取付突起部３４と、左側取付ピン３１５と、右側取付ピン３１６とでブラケット３に支持されているため、図６に示す通り、取付突起部３４、左側取付ピン３１５及び右側取付ピン３１６の３点を直線でつなぐと、取付突起部３４を頂点とする二等辺三角形が構成される。なお、図６中の黒丸はブラケット３の付勢バネが筐体３０の取付突起部３４、左側取付ピン３１５、右側取付ピン３１６に付勢力を加える位置（すなわち、付勢点）を示す。
【００３３】
ここで、左側取付ピン３１５側の付勢点及び右側取付ピン３１６側の付勢点の間の距離の半分であるＬ１／２と、取付突起部３４側の付勢点及び左側取付ピン３１５又は右側取付ピン３１６側の付勢点の間の距離Ｌ２とは、Ｌ１／２≒Ｌ２を満たすことが望ましい。
このようにすることで、取付突起部３４を支点としたときに、左側取付ピン３１５又は右側取付ピン３１６に作用する重力方向の力（例えば、ステレオカメラ装置１０の自重、左側付勢バネ３ｄによる左側取付ピン３１５への付勢力、右側付勢バネ３ｇによる右側取付ピン３１６への付勢力等）によって発生する光軸１２Ｌ，１２Ｒのずれを抑制することができる。
【００３４】
本実施形態のステレオカメラ装置１０によれば、筐体３０の前端中央に取付突起部３４を収納する凹部３３が設けられているので、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒをフロントガラス２に近づけて取り付けることが可能になる。従って、図７に示すように、フロントガラス２上における左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒの撮像エリア４０を小さくすることができるので、ステレオカメラ装置１０をフロントガラス２に取り付ける際のレイアウトの自由度を改善することができる。
【００３５】
ステレオカメラ装置１０をフロントガラス２に近づけて取り付ける場合、ステレオカメラ装置１０の奥行きが狭くなり、これによって制御回路基板２０の面積が縮小してしまう問題が生じる。これに対し、本実施形態では、図８に示すように、凹部３３を挟んで該凹部３３の左右両側の斜線部分５０まで制御回路基板２０の面積を拡げることができるので、ステレオカメラ装置１０をフロントガラス２に近づけることができるとともに、制御回路基板２０の基板面積を確保することができる。更に、凹部３３を設けることで、筐体３０の表面積を増やすことができるので、ステレオカメラ装置１０の放熱効率を高める効果を期待できる。
【００３６】
なお、本実施形態において、凹部３３の幅Ｗ１、奥行きＤ１、高さＨ１が上述の関係式を満たすことについて説明したが、凹部３３の形状に関して、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒをフロントガラス２に近づける際に、筐体３０がフロントガラス２と先に接触して本実施形態の作用効果が損なわれることがなければ、上述した関係式を満たさなくても良い。例えば、Ｈ１＞Ｈ２の場合においても、Ｄ１がＤ２より非常に小さければ（すなわち、Ｄ１＜＜Ｄ２）、本実施形態と同じ作用効果を得ることができる。逆に、Ｄ１＞Ｄ２の場合においても、Ｈ１がＨ２より非常に小さければ（すなわち、Ｈ１＜＜Ｈ２）、本実施形態と同じ作用効果を得ることができる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実施形態において、取付突起部３４全体が凹部３３の内部に収納される例を説明したが、取付突起部３４は、少なくともその一部が凹部３３内に収納されれば良く、例えば、取付突起部３４の前端が前側壁部３１１の前端よりも前方に位置するようになっても良い。なお、この場合、取付突起部３４の前端は、左側撮像部１１Ｌ及び右側撮像部１１Ｒの前端よりも後方に位置することが必要である。具体的には、取付突起部３４の前端は、左側レンズ部１４Ｌを挿入する左側筒部３１１ａの前端、及び右側レンズ部１４Ｒを挿入する右側筒部３１１ｂの前端のいずれよりも後方に位置する。このようにすれば、上述の実施形態と同じ作用効果を得られる。
【符号の説明】
【００３８】
１    車両
２    フロントガラス
１０    ステレオカメラ装置
１１Ｌ    左側撮像部
１１Ｒ    右側撮像部
１３Ｌ    左側撮像基板
１３Ｒ    右側撮像基板
１４Ｌ    左側レンズ部
１４Ｒ    右側レンズ部
１５Ｌ    左側ケーブル部
１５Ｒ    右側ケーブル部
１６Ｌ，１６Ｒ    フランジ部
２０    制御回路基板
２１Ｌ    左側コネクタ
２１Ｒ    右側コネクタ
２２    基板凹部
３０    筐体
３１    上側筐体
３２    下側筐体
３３    凹部
３４    取付突起部
３１１    前側壁部
３１１ａ    左側筒部
３１１ｂ    右側筒部
３１２    天板部
３１３    左側壁部
３１４    右側壁部
３１５    左側取付ピン
３１６    右側取付ピン
３２１    底部
３２２    後側壁部
３２３    凹部
【図１】
2020003904.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020003904.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020003904.tif 000007
【図６】
2020003904.tif 000008
【図７】
2020003904.tif 000009
【図８】
2020003904.tif 000010
【図９】
2020003904.tif 000011
【国際調査報告】
2020003904.tif 000012
2020003904.tif 000013
2020003904.tif 000014
2020003904.tif 000015