JP2016078841A - 自動車運転支援カメラの洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車カメラの効果的なレンズ洗浄装置を提案する。【解決手段】自動車カメラ２のレンズ８を洗浄する洗浄装置１は、前記レンズが長手方向光軸に沿って画像を取り込むように構成され、カメラ２に対して固定された位置に配設され、レンズの軸と同軸の環状の全体形状を有する洗浄ヘッド４を備える。洗浄ヘッド４は、光軸に沿ってレンズの後方に配置され、レンズに向けられた洗浄手段を支持する環状内壁を備える。ヘッド４の環状内壁は、レンズ８に向けて洗浄液を送出可能な複数のノズル３２を備える。本発明は、特に、自動車の後部に配置され、自動車の後方に広がる道路景色の画像を取り込むように向けられた後方カメラの洗浄に適用可能である。【選択図】図２

Description

本発明は、運転支援の分野に関し、特に、車両に設置されたカメラに関する。より詳細には、本発明は、運転者に提供される情報の品質を最適化するように、このような運転支援カメラを洗浄するための装置に関する。

最近では、運転者支援用、特に、駐車操縦時および／または後退操縦時の運転者支援用に、画像取り込み手段、特にカメラが自動車に装備されている。画像取り込み手段によって取得される画像が鮮明であるほど、運転者へ提供される情報も有用なものとなる。

本発明は、上述したような範囲のものであり、特に効果的なカメラ洗浄装置を提案することを目的とする。この目的を達成するために、本発明の１つの主題は、長手光軸に沿って画像を取り込むように構成された自動車カメラのレンズを洗浄するための洗浄装置であって、洗浄手段を支持する支持ヘッドを備え、このヘッドは、カメラの周囲に少なくとも部分的に配置され、カメラに対して固定位置に、好ましくは、カメラの視野から外れた位置に、ヘッドの一部が光軸に沿ってレンズの後方に配置されるように配設される洗浄装置である。

「レンズの後方」とは、光軸上のレンズの後方にあるヘッドの部分が、レンズと、レンズが取り込みに寄与する道路景色との間に配置されていることを意味する。また、「カメラの視野外」である洗浄装置の位置とは、レンズの後方にある洗浄装置の部分が、車両に直接近接した道路景色の要素を取り込む際にカメラの妨げにならないということを意味し、このような配置により、特に、本発明による洗浄手段を定期的に使用することで、運転者に提供される運転支援情報が特に鮮明なものとなるため、信頼性が高く有用なものとなる。

カメラに対して洗浄ヘッドが固定されていることで、可動部を含まない単純な構造の洗浄装置が得られる。このように、自動車に洗浄装置を設置する際、洗浄装置の大きさを考慮に入れやすくなり、既存のシステムに比べて、製造の容易性および洗浄装置の持続的な信頼性が向上する。

本発明の１つの好ましい実施形態の特徴によれば、レンズは、円形の断面を有する対物レンズを有し、洗浄手段を支持する支持ヘッドは、レンズの周囲に配置されるように対物レンズの円形状と相補的な環状の全体形状を有する。洗浄手段を支持する支持ヘッドは、支持ヘッドを長手方向に画定する軸がカメラの軸、特に、レンズによって画定される光軸と一致するようにカメラの対物レンズに対して配設される。ヘッドは、洗浄手段を支持する環状内壁をさらに備え、この環状内壁は、当該洗浄手段がレンズの方に向けられるように配設される。

洗浄手段を支持する支持ヘッドが、少なくとも２つの異なる部分を備えるように設けられてもよく、これらの部分は、基部を形成し、カメラの対物レンズの周囲に配置可能な寸法を有する環状の第１の部分および洗浄手段の支持体として機能する第２の部分である。第２の部分は、洗浄手段が長手方向においてレンズの後方に配置され、レンズの方に向けられるように配設される。

単独または組み合わせとして考えられる本発明の１つの特定の実施形態に固有の特徴の１つによれば、ヘッドが支持する洗浄手段は、洗浄液をレンズに吹き付けることが可能なスプレーノズルタイプのスプレー手段からなる。また、ヘッドの環状内壁には、レンズに向けて出射される洗浄液が通るスプレーノズルタイプの手段を形成する複数のスプレーノズルが設けられてもよい。この場合、洗浄ヘッドが、内部液循環ダクトをさらに備えるように設けられてもよく、内部液循環ダクトは、各ノズルのために働くように洗浄ヘッドの厚み内に形成され、少なくとも１つの水供給パイプに接続される。この第１の実施形態における洗浄装置の１つの特定の構成は、環状内壁が環状ヘッドの軸に平行であり、複数のノズルは、環状内壁に開口し、内部液循環ダクトから延びる孔によって形成され、各孔は、当該ノズルの長手方向前方に位置するレンズに向けて液体を出射させることができるように、対物レンズの周囲に配設されたヘッドの部分の方向に、環状内壁の垂線に対して傾斜している。

また、洗浄ヘッドが、２つの直径方向に対向する注水口を備え、さらに、組み合わせてまたは他の方法で、洗浄ヘッドが、環状内壁から洗浄ヘッドの外側へ半径方向に延びる排出スロットを備え、当該排出スロットは、カメラに対して洗浄ヘッドの固定位置に洗浄ヘッドの底部に垂直方向に配設されるように設けられてもよい。

単独または組み合わせとして考えられる本発明の１つの特定の実施形態に固有の特徴の１つによれば、洗浄ヘッドが支持する洗浄手段は、レンズを除氷する除氷手段からなる。この場合、除氷手段が、ヘッドの環状内壁に配置された加熱要素からなることができるように、さらに、この加熱要素が、環状内壁の周囲すべてに配設されたリングからなることができるように設けられる。加熱要素は、環状内壁に接合されてもよく、または環状内壁とともに成形されてもよい。ヘッドが、これらの除氷手段を制御するためのコマンドを送信可能なように制御ケーブルを受け入れ可能なオリフィスを備えることができるように設けられる。

さらに、２つの実施形態の特徴は、ヘッドが支持する洗浄手段が、スプレーノズルと、ヘッドの環状内壁上に別々に配設された加熱要素とからなるように組み合わせられてもよい。さらに詳しく言えば、溶接または接合されるスプレーノズルおよび加熱要素は、ヘッドの環状壁の全周囲に交互に配置される。

また、本発明は、上述したようなカメラ洗浄装置を備える自動車に関する。

本発明の１つの好ましい実施形態において、上記洗浄装置によって洗浄可能なカメラは、自動車の後部に配置された後方カメラであり、自動車の後方に広がる道路景色の画像を取り込むように向けられている。このように、本発明は、特に、自動車の駐車支援の分野の応用に好適であるが、この分野の応用に限定したものではない。

本発明の他の特徴および利点は、以下の説明および図面を参照しながらより明確になるであろう。

洗浄ヘッドおよびカメラを拡大して示した、本発明の第１の実施形態による洗浄装置の半横向き（three-quarters）正面斜視図。 図１の洗浄装置の組み立て後を示す半横向き正面斜視図。 図２の洗浄装置の長手方向の断面図。 第１の実施形態の変形例による洗浄装置の上方から見た斜視図。 本発明の第２の実施形態による洗浄装置の組み立て後の半横向き正面斜視図。第２の実施形態では、洗浄ヘッドが支持する洗浄手段が、スプレー手段ではなく、この場合は加熱手段であるという点で特に第１の実施形態とは異なる。 図５の洗浄装置の長手方向の断面図。

本発明による洗浄装置１は、特に、カメラ２と、洗浄手段６を支持する支持ヘッド４とを備え、カメラおよび支持ヘッドであるこれらの２つの要素は、互いに固定されている。カメラ２は、自動車の後退時に運転者に情報を提供するために、自動車の全周囲、好適には、自動車の後方に広がる道路景色の画像を取り込む手段を形成する。

後方カメラ２は、自動車の構造要素、例えば、リアバンパ付近に固定される。後方カメラは、長手方向の一端部、この場合は、自動車の後部に向いた端部に、円形断面のシリンダの形態をなす対物レンズ７を備え、対物レンズ７は、所与の定期的な間隔で洗浄され、または後方カメラが使用されるたびにその使用の前に洗浄される必要があるレンズ８を、対物レンズの自由端に有する。好適には、画像を取り込み可能なカメラの端部を、可能な限り自動車の外部車体付近に配置して、道路景色をできるだけ広くとらえた画像を取得するように、カメラおよび洗浄ヘッドは、自動車の構造体に設置されるように策定される。

洗浄手段を支持するヘッド４は、基部を形成し、対物レンズ７の外径より実質的に大きい内径を有する少なくとも１つの環状の第１の部分１０と、同様に環状であり、洗浄手段の支持体を形成し、基部１０の直径よりわずかに小さい直径を有する第２の部分１２とを備える。ヘッドがレンズの周りに固定して取り付けられる場合、第１の部分は、対物レンズの周りに配置され、第２の部分は、長手方向においてレンズの後方に配置される。洗浄手段は、レンズの方に向けられる。

ヘッドの第２の部分１２は、洗浄手段の支持体として機能し、自動車の外方に向けられた遠位端面１４を介して一端部で長手方向に範囲が定められる。なお、ここでは、遠位端面１４は、平坦なものとして示されているが、特に、カメラの周りの自動車の構造体の空間に適合し、自動車の外部車体と同一平面になるように、異なる形状を有するものであってもよいことが理解されるであろう。

第２の部分１２は、短手方向において、レンズのすぐ近傍の環状内壁１６によってさらに範囲が定められる。図示したさまざまな実施形態において、図から分かるように、環状内壁１６がレンズ洗浄手段を支持しており、これらのレンズ洗浄手段に指示を出す手段は、洗浄ヘッドの外側に接続されている。

前述したように、洗浄手段を支持するヘッド４は、カメラに対して固定されている。カメラと洗浄ヘッドとの間を固定する協働手段は、例えば、図４に見られる結合ねじ１８を用いて与えられてもよい。また、ヘッド４が自動車の構造要素、好適には、カメラ２が固定されるものと同じものに固定されるように設けられてもよい。ヘッドおよびカメラが組み立てられた位置にある場合、まず、洗浄手段が、オンに切り換えられたときにレンズに作用するようにレンズの方に向けられ、次に、洗浄手段および洗浄手段を支持する環状内壁１６がカメラの視野に入らないようにすることが重要であることが理解されるであろう。

カメラに対するヘッドの位置は、特に、図３を参照して本発明によって望ましい位置に適合するように画定されうる。光軸に対して垂直な横断面であって、図３において参照番号「Ｐ」が付与されている平面の投影において、環状内壁はレンズを取り囲み、一方で、長手方向において、環状内壁は、レンズの後方において、すなわちレンズとカメラが撮像する道路景色との間で、レンズと実質的に同じ高さにある。

さまざまな実施形態、そのうちの２つが以下に例示的に示される、によれば、洗浄手段のタイプおよび洗浄手段を支持する環状内壁の傾きは、洗浄手段がレンズに良好に作用することが確保される限り変更されてもよい。

特に、図１から図４に示す第１の実施形態において、ヘッドの環状内壁１６が支持する洗浄手段は、スプレーノズルタイプのものであって、特に、洗浄液または加圧空気であってもよい流体をレンズに吹き付け可能なスプレー手段２０からなる。

したがって、洗浄ヘッド４は、長手方向において第１および第２の部分にまたがって延びるカラー２２を備え、カラー２２には、洗浄ヘッドの厚み内に環状に延びる内部流体循環ダクト２４が洗浄ヘッドの軸周りに穿孔されている。ダクトは、一方では、洗浄ヘッドにパイプを載置させずにパイプを接続可能なカラーの突出ボス２９を介して、水供給パイプ２８が接続された少なくとも１つの外側放射状孔２６と、他方では、反対側の端部で環状内壁の方へ開口することで、洗浄ヘッドの当該環状内壁１６上に、スプレーノズルタイプのスプレー手段をなす複数のノズル３２を形成する複数の内側放射状孔３０とが、ダクトから現れるように配設される。洗浄液または空気は、レンズに向けられたこれらのノズルを介して出射することができる。

スプレーノズル３２は、好適には、ヘッドの全周囲に配設される。これらのノズルは均等な分布が想定され、ノズルの数およびノズル間の間隔は、製造業者が決定する。ノズルは、環状内壁１６上に洗浄ヘッドの軸周りに円形に配設され、ノズル３２および環状内壁１６は、洗浄ヘッドの内側、すなわち、環状の洗浄ヘッドの軸に向かう横成分と、基部を形成する洗浄ヘッドの第１の部分に向かう縦成分とを持つようにノズルが液体を出射するようにノズルを配向して設けられる。図示した実施形態によれば、環状内壁は、環状ヘッドに平行であり、ノズルを形成する内側放射状孔は、液体がヘッドの内側に向けて出射されるように対物レンズの周囲に配設されたヘッドの基部の方へ、および出射した液体が長手方向において上記ノズルの前方に配置されたレンズと接触するように、ヘッドの基部を形成する第１の部分の方へ、環状内壁の垂線に対して傾斜される。

一変形例として、図４に示すように、洗浄ヘッドが、外側放射状孔によって内側ダクトに接続された２つの洗浄液供給パイプを備え、供給パイプは、ここでは、直径方向に対向するように設けられてもよい。本発明の範囲から逸脱することなく、洗浄液供給パイプの数およびその配置は異なるものであってもよく、複数の供給パイプとしている場合でも、供給パイプは１つであってもよいことが理解されるであろう。洗浄液供給パイプは、スプレーノズルによって吹き付け可能な圧力で液体が到達できるように、ポンプタイプの装置によって加圧される液体の供給源に対して対向する位置に接続される。一変形例において、洗浄ヘッド内のパイプおよび循環ダクトは、洗浄液の循環を可能にする代わりに、空気の噴射でレンズ上にある汚れが取り払われるようにスプレーノズルが空気を噴射可能なように加圧空気を循環させてもよいことが理解されるであろう。

洗浄ヘッドは、環状内壁から洗浄ヘッドの外側へ向けて半径方向に延びる排出スロット３４をさらに備える。この排出スロットは、重力下で、レンズから除去された汚れや、洗浄手段によって洗浄液体が吹き付けられる場合の洗浄液を除去するために特に有用である。この目的のために、図１、図２および図４から分かるように、洗浄ヘッドは、排出スロットが洗浄ヘッドの垂直方向下方に配置されるように自動車の構造体に対して配置される必要がある。

第２の実施形態において、図５および図６に示すように、ヘッドが支持する洗浄手段は、レンズ除氷手段３６と、より詳細には、洗浄ヘッドの環状内壁１６に配設された加熱要素とからなる。

加熱要素は、環状内壁の湾曲部に沿うように可撓性である必要があり、可撓性シートに埋め込まれた高抵抗の電気ワイヤを用いて従来の方法で構成されてもよく、ワイヤの温度上昇は、洗浄装置に関連する制御モジュールによって生成されたコマンドで制御される。

この加熱要素は、環状内壁の全周囲に配置されたリングの形状を有するように設けられてもよいが、代替として、特に、本明細書において別々に説明する２つの実施形態が組み合わせられている場合に、加熱要素が、１つずつ環状内壁の周囲にわたって非連続的に配置されうることが理解されるであろう。いずれの場合も、除氷手段３６を形成する加熱要素は、洗浄ヘッドの製造の後に続く工程において環状内壁１６に接合されてもよく、あるいは、洗浄ヘッドが成形されている間、環状内壁に組み込まれてもよい。

この第２の実施形態において、当該除氷手段用の制御ケーブル３８が洗浄装置の外側から環状内壁および加熱要素の方へ通過できるように、洗浄ヘッドの厚み内に内部ダクトも形成され、制御ケーブルの反対側の端部は、ここでは図示していないアクチュエータに接続され、制御モジュールによって制御される。

以下、特に、第１の実施形態を示す図１から図４を参照しながら、本発明による洗浄装置の作動方法について説明する。なお、第１の実施形態に対応する装置であるかまたは第２の実施形態に対応する装置であるかにかかわらず、カメラおよび洗浄ヘッドが固定された状態のものであれば、全体的な洗浄装置の動作原理は異なるものではないことが理解されるであろう。

洗浄ヘッド４は、カメラの視野内に位置しないように、カメラおよびレンズ８に対して固定される。したがって、洗浄ヘッドは、画像の取り込み品質や運転者に提供される運転支援を損なうことはない。

後方カメラが使用される可能性のある状況が検知されると、例えば、クラッチの係合時、あるいは、所定の洗浄時間間隔の経過後、制御モジュールは洗浄命令を生成し、この場合は、１つ以上の供給パイプを介して洗浄ヘッドの内部循環路に洗浄液を供給する。

供給パイプ内の加圧洗浄液は、各洗浄ノズルから射出されるように内部循環路を通って拡散する。各ノズルを画定する孔の配向は、光軸に対して洗浄ヘッドの前方に液体を出射し、レンズに向けて十分な量の液体を注ぐように、当該光軸に中心合わせされる。洗浄液は、重力下で洗浄ヘッドの厚み内に半径方向に設けられたスロットで排出され、このような液体の排出は、レンズ上に元々存在する汚れの排出を伴う。

第２の実施形態による洗浄装置の特徴は、第１の実施形態による洗浄装置の特徴と組み合わせてもよいことが理解されるであろう。このようにすると、２つのスプレーノズル間に接合された除氷手段、特に部分加熱要素、のための、且つ、洗浄液を水供給パイプ内に注入する命令、または、例えば外部温度のような検知情報に基づいて部分加熱要素の温度の上昇を命令する電気的コマンド、のようなコマンドの生成が可能な、洗浄装置と結合される制御モジュールのための、供給部を形成することができる。特に、吹き付けられる流体が、上述したような液体ではなく空気である場合、除氷とレンズへの吹き付けとが同時に起こるようにコマンドが同時に生成されてもよく、またはコマンドは時間をずらして生成されてもよい。

このような組み合わせは、スプレーノズル間の内壁に取り付けられた加熱要素が、上述したようなレンズ除氷手段として機能することができ、さらに、これらのスプレーノズルの出口に氷が形成されないようにスプレーノズルを温める手段としても機能することができることが理解されるであろう。

上述した記載は、本発明により上述した目的がどのようにして達成可能であるか、特に、１つには、当該洗浄ヘッドを有効なレンズ洗浄位置の方へ移動させるための駆動手段を追加することなく、もう１つには、カメラの視野内に洗浄ヘッドが入ることなく、画像の取り込みを損なうことなく、カメラのレンズ、特に、後方カメラのレンズを正確に洗浄可能なヘッドを有する洗浄装置が本発明によりどのように提案されるかを明確に説明している。

光軸に対してレンズの後方に常時存在し、レンズを取り囲むことができる寸法の利点によってカメラの視野に入ることがない洗浄ヘッドでカメラのレンズを洗浄可能なものであれば、洗浄装置の構造に対して当業者によりさまざまな変更がなされてもよいことは言うまでもない。このような特徴の組み合わせは、非可動であり、それにより高信頼性であるが、その不変位置が画像の取り込みおよび運転者に提供される運転支援に悪影響を及ぼすものではない機構、でレンズを洗浄可能であることを意味する。上記において詳述した実施形態は、本発明を限定するものではない。いずれにおいても、本発明は、本明細書に詳細に説明した実施形態に限定されるものではなく、特に、あらゆる同等の手段およびあらゆる同等の手段のあらゆる技術的に実現可能な組み合わせに及ぶものである。

Claims (18)

1. 自動車カメラ（２）のレンズ（８）を洗浄する洗浄装置（１）であって、
   前記レンズは、長手方向光軸に沿って画像を取り込むように構成され、
   前記カメラ（２）に対して固定された位置に配設され、前記レンズの軸と同軸の環状の全体形状を有する洗浄ヘッド（４）であって、前記洗浄ヘッドは、前記光軸に沿って前記レンズの後方に配置され、前記レンズに向けられた洗浄手段（２０、３６）を支持する環状内壁（１６）を有する、洗浄ヘッド（４）を有し、
   前記ヘッド（４）の前記環状内壁（１６）は、前記レンズ（８）に向けて流体を送出可能な複数のノズル（３２）を有する、洗浄装置（１）。
2. 前記洗浄ヘッド（４）は、基部を形成し前記カメラ（２）の周囲に配置され得る寸法を有する環状の第１の部分（１０）と、前記洗浄手段（２０、３６）の支持体を形成する第２の部分（１２）とを少なくとも備え、前記第２の部分は、前記洗浄手段が前記光軸に沿って前記レンズ（８）の後方に配置され且つ前記レンズの方に向けられるように、配置される、請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記第２の部分（１２）の直径は、前記第１の部分（１０）の直径よりわずかに小さい、請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記環状内壁（１６）は前記ヘッド（４）の軸に平行であり、前記ノズル（３２）は、孔（３０）によって形成され、前記孔（３０）は、前記環状内壁に開口し、前記ノズルの長手方向前方に配置された前記レンズ（８）へ向けて液体を射出可能なように、対物レンズの周囲に配設された前記ヘッドの部分の方向に、前記環状内壁の垂線に対して傾斜している、請求項１から３のいずれか一項に記載の洗浄装置。
5. 前記洗浄ヘッド（４）は、内部液循環ダクト（２４）をさらに備え、前記内部液循環ダクト（２４）は、前記各ノズル（３２）のために働くように前記洗浄ヘッドの厚み内に形成され、少なくとも１つの水供給パイプ（２８）に接続されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の洗浄装置。
6. 前記ノズル（３２）は、前記内部液循環ダクト（２４）から延びる、請求項５に記載の洗浄装置。
7. 前記洗浄ヘッド（４）は、２つの直径方向に対向する注水口を備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の洗浄装置。
8. 前記洗浄ヘッド（４）は、前記環状内壁（１６）から前記ヘッドの外側へ向けて半径方向に延びる排出スロット（３４）を備え、前記スロットは、前記カメラ（２）に対する前記ヘッドの固定された位置において、前記ヘッドの底部に、垂直方向に配置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の洗浄装置。
9. 前記洗浄ヘッド（４）によって支持された前記洗浄手段は、前記レンズを除氷する除氷手段（３６）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の洗浄装置。
10. 前記除氷手段は、前記洗浄ヘッドの前記環状内壁（１６）に配置された加熱要素からなる、請求項９に記載の洗浄装置。
11. 前記加熱要素は、前記環状内壁（１６）の全周囲に配設されたリングからなる、請求項１０に記載の洗浄装置。
12. 前記加熱要素は、前記環状内壁（１６）に結合されている、請求項１０または１１に記載の洗浄装置。
13. 前記加熱要素は、前記環状内壁（１６）とともに成形されている、請求項１０または１１に記載の洗浄装置。
14. 前記ヘッドは、前記除氷手段を動作させるための制御ケーブル（３８）を受け入れ可能なオリフィスを備える、請求項９から１３のいずれか一項に記載の洗浄装置。
15. 前記ヘッド（４）によって支持された前記洗浄手段は、スプレーノズル（３２）と、前記ヘッドの前記環状内壁（１６）上に分離して配設された加熱要素とからなる、請求項１から１４のいずれか一項に記載の洗浄装置。
16. 前記スプレーノズル（３２）および溶接または結合された前記加熱要素は、前記ヘッド（４）の前記環状内壁（１６）の全周囲に交互に配設される、請求項１５に記載の洗浄装置。
17. 請求項１から１６のいずれか一項に記載のカメラ（２）を洗浄するための洗浄装置（１）を備える、自動車。
18. 前記洗浄装置（１）によって洗浄され得る前記カメラ（２）は、前記自動車の後部に配置された後方カメラであり、前記自動車の後方に広がる道路景色の画像を取り込むように向けられている、請求項１７に記載の自動車。

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