JP6304205B2 - 車載撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は車両に搭載され、ガラス越しに車外を撮像する車載撮像装置に関する。

従来より、車室内にカメラを取り付けて、ガラス越しに車両外部（車外）を撮像する車載システムが知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、カメラの撮像範囲に対応するガラス領域の周囲に熱線ヒータを埋め込み、熱線ヒータでガラス領域を加熱することで、ガラス領域に付着した氷霜を除去する技術が開示されている。また特許文献１には、車載空調装置の除湿機能によりガラス付近湿度を低下させることで、ガラスの曇りを防止または除去する技術も開示されている。

特開２０１４−１０１００４号公報

車両に搭載される運転支援システムは、車載カメラがガラス越しに撮像した画像から車両周囲の歩行者や車両を検出し、運転者に対して警報を出力するなどの運転支援処理を実施する。車載カメラの撮像範囲に含まれるガラス領域が曇っていると、車載カメラが車外を良好に撮像できないため、運転支援システムは、撮像画像にもとづいた運転支援処理を中止しなければならない。そのためガラスの曇りを防止または除去して、車載カメラが車外を良好に撮像できるようにすることが好ましい。

ガラスの曇りは、車両内外の気温差が大きく、車両内の湿度が高い場合に、ガラス近傍の空気温度が下がり、ガラス近傍の空気に含まれる水分がガラス面に放出されることにより生じる。そのため外気温が低いときや雨天時に、ガラスの曇りが生じやすい。曇りを防止または除去するためには、特許文献１に開示されるようにガラス近傍の湿度を低下させる、またはガラス近傍の空気温度を上昇させるなどの対策が考えられる。

特許文献１に開示される熱線ヒータは、カメラの撮像範囲に含まれるガラス領域の周囲に埋め込まれているため、熱線ヒータを作動させると、当該ガラス領域の近傍の空気温度が上昇し、ガラスに生じた曇りを除去できる。しかしながら熱線ヒータを配設し、また電力供給のための回路や部品を搭載することは、製造コストの観点から好ましくない。そこでカメラの撮像範囲に含まれるガラス領域近傍の空気を簡易に昇温する技術の開発が望まれている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、車載撮像装置の撮像範囲に含まれるガラス領域の曇りを、簡易な構成で防止または除去する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車載撮像装置は、車両のガラス越しに車外を撮像する撮像素子と、撮像素子が取得した撮像データを処理する電子部品を搭載する回路基板と、回路基板を収容するハウジングとを備える。この態様の車載撮像装置において、回路基板の上方に配置されるハウジングの上板には、撮像素子の撮像範囲に含まれるガラス領域がある方向に、ハウジング内で発生した熱を放出するための通気口が形成される。

この態様によると、ハウジングの上板に通気口を形成したことで、回路基板に搭載した電子部品で生じた熱を、撮像素子の撮像範囲に含まれるガラス領域がある方向に放出して、ガラス近傍の空気を温めることが可能となる。これによりガラスの曇りを防止または除去するとともに、電子部品の温度上昇を抑制することも可能となる。

車載撮像装置は、開口を有して、ハウジングの上板に取り付けられるフードをさらに備えてもよい。ハウジングの上板にフードを取り付けることで、ガラスの反射光が撮像素子に入射する状況を回避できる。またフードの開口が、ハウジング上板に形成された通気口の上方に配置されることで、ハウジングの内外を連通した状態を維持し、ハウジング内で発生した熱を、撮像素子の撮像範囲に含まれるガラス領域がある方向に放出できる。

本発明によれば、車載撮像装置の撮像範囲に含まれるガラス領域の曇りを、簡易な構成で防止または除去する技術を提供する。

実施例における車載撮像装置を備える車両を示す図である。 車載撮像装置の斜視図である。 図２に示す車載撮像装置のＢ−Ｂ断面の概略を示す図である。 ハウジングの上板の構造の一例を示す図である。 フードを取り付けた車載撮像装置の斜視図を示す図である。 図５に示す車載撮像装置のＣ−Ｃ断面の概略を示す図である。 フードに形成した開口の変形例を示す図である。

図１は、実施例における車載撮像装置１０を備える車両１を示す。車載撮像装置１０は、車両内に取り付けられ、フロントガラス１２越しに車両１の前方を撮像する。車載撮像装置１０は撮像素子を備え、単眼カメラ、ステレオカメラ、赤外カメラとして構成されてよい。なお車載撮像装置１０は、撮像素子以外に、レーザセンサなどの物体検出センサを備えてもよい。車載撮像装置１０は、撮像素子の光軸１４が車両前方を向くように、フロントガラス１２、バックミラーまたは車室天井などに取り付けられる。

図２は、車載撮像装置１０の斜視図を示す。車載撮像装置１０は、筐体である金属製のハウジング２２を備え、ハウジング２２の上面２６は、全体として前方（矢印Ａで示す方向）に向けて下がるように傾斜している。ハウジング２２の上面２６は、周囲より低く窪んだ凹部２４を有する上板により形成される。凹部２４の後端側には撮像素子２０が設けられ、凹部２４は、撮像素子２０が配置された後端側から前方に向けて左右方向の幅が広くなる台形形状をもつ。後述するが凹部２４には、車載撮像装置１０の下方からの光がフロントガラス１２に反射して撮像素子２０に入射しないように、フードが取り付けられてよい。撮像素子２０は、車両１のガラス越しに車外を周期的に撮像して、撮像データを取得する。

ハウジング２２は、撮像素子２０が取得した撮像データを処理する電子部品を搭載する回路基板を収容する。ハウジング２２内において、回路基板は、凹部２４の下方に配置される。凹部２４を構成する上板には、撮像素子２０の撮像範囲に含まれるガラス領域がある方向に、ハウジング２２内で発生した熱を放出するための通気口３０ａ〜３０ｅ（以下、特に区別しない場合には「通気口３０」と呼ぶ）が形成される。

図３は、図２に示す車載撮像装置１０のＢ−Ｂ断面の概略図を示す。ハウジング２２は、その内部に回路基板４０を収容する。ハウジング２２は、回路基板４０の下方に配置されて回路基板４０を支持する下板３４、回路基板４０の上方に配置されて回路基板４０を覆う上板３２、回路基板４０の前方に配置される前板３８および回路基板４０の後方に配置される後板３６とを備える。回路基板４０は、撮像素子２０が取得した撮像データを処理する電子部品を搭載しており、図３では、撮像素子２０と回路基板４０とを接続する配線や、撮像素子２０および回路基板４０への電力供給線などの図示を省略している。

回路基板４０に搭載される電子部品は、撮像データを処理するためのプロセッサやメモリを含む。実施例において、撮像素子２０が取得する撮像データは、運転支援システムによる運転支援処理に利用され、車両１の走行中、撮像素子２０および回路基板４０の電子部品には常時電力が供給されて、駆動されている。そのためハウジング２２内部では、撮像素子２０および電子部品から熱が発生している。

実施例の車載撮像装置１０において、回路基板４０の上方に配置されるハウジング２２の上板３２には、撮像素子２０の撮像範囲５２に含まれるガラス領域がある方向に、ハウジング２２内で発生した熱を放出するための複数の通気口３０が形成される。撮像範囲５２に含まれるガラス領域は通気口３０の上方に位置し、通気口３０は、ガラス領域がある方向、すなわち上方向にハウジング２２内で発生した熱を放出する。この例では通気口３０が、上板３２を左右方向に切り欠いたスリットとして形成され、ハウジング２２内外を連通する。これによりハウジング２２内で発生した熱は、通気口３０から放出されて撮像素子２０の前方に位置するフロントガラス１２近傍の空気を温め、フロントガラス１２の曇りや着氷を防止または除去する。また通気口３０から放熱して撮像素子２０や電子部品の温度上昇を抑制することで、撮像素子２０や電子部品の性能を維持できるようになる。このように実施例の車載撮像装置１０によれば、上板３２に通気口３０を形成するという簡易な構成で、フロントガラス１２の曇りを防止または除去することが可能となる。

図３に示す例において、撮像範囲５２は、撮像素子２０の上下方向の視野角を表現し、撮像領域５０は、撮像素子２０の撮像範囲５２に含まれるフロントガラス１２の領域を示す。上記したように通気口３０は、撮像領域５０近傍の空気を温めて、撮像領域５０の曇りを防止または除去するために形成される。温かい空気は比重が軽く、上に移動するため、車載撮像装置１０を車両１に取り付けた状態で、少なくとも一部の通気口３０は、撮像領域５０よりも下方に位置して、通気口３０から放出される熱が撮像領域５０の方向に移動し、撮像領域５０近傍の空気を効率的に温めることが好ましい。なお車載撮像装置１０を車両１に取り付けた状態で、車載撮像装置１０の上面２６とフロントガラス１２の間には僅かな隙間はあるものの、両者はほぼ密着している。そのため上面２６とフロントガラス１２は、撮像素子２０とフロントガラス１２の間の実質的な密閉空間を画定する。撮像素子２０とフロントガラス１２の間の空間がほぼ密閉されているため、撮像領域５０の上方に位置する通気口３０から放出される熱も、撮像領域５０近傍の空気の昇温に十分寄与する。

なお温かい空気が上に移動することを利用して、回路基板４０は、後端４０ｂ側よりも、前端４０ａ側に発熱量の大きな電子部品を搭載するように設計されてもよい。たとえば通気口３０ａ、３０ｂの下方の基板位置に発熱量の大きな電子部品を搭載すると、発生した熱は通気口３０ａ、３０ｂを通って、撮像素子２０の撮像範囲５２に含まれる撮像領域５０がある方向に放出される。放出された熱は、撮像素子２０とフロントガラス１２の間の空間内を上昇するため、効率よく撮像領域５０近傍の空気を温め、撮像領域５０の曇りを防止または除去できる。

なお図示していないが、ハウジング２２内で発生した熱を効率よく通気口３０から放出するために、ハウジング２２には、後方側から前方側に向かう空気流を生成するファンが設けられてもよい。これによりハウジング２２内で発生した熱を、ガラスの曇り防止または除去に効率よく利用できるとともに、撮像素子２０および電子部品の温度上昇を抑制できる。

図４は、ハウジング２２の上板３２の構造の一例を示す。この例では、上板３２の通気口３０ａ〜３０ｅにおいて、塵や埃を捕捉するための捕捉部５４ａ〜５４ｅ（以下、特に区別しない場合には「捕捉部５４」と呼ぶ）が形成される。捕捉部５４は、左右方向に切り欠いた通気口３０の前縁から垂下した垂下部と、垂下部の下端から後方に延びる延出部により構成される。車載撮像装置１０を車両１に取り付けた状態で、延出部が水平方向よりも上向きの姿勢となることで、塵や埃は、延出部により捕捉され、下方の回路基板４０に堆積することを防止される。

図５は、ハウジング２２の上板３２に樹脂製のフード２８を取り付けた車載撮像装置１０の斜視図を示す。フード２８は、凹部２４（図２参照）に密着するように固定されて、車載撮像装置１０の下方からの光がフロントガラス１２に反射して撮像素子２０に入射することを防止する。なおフロントガラス１２の反射光を効果的に遮るために、フード２８は凹部２４から張り出す形状を有する。

図示されるように、フード２８は、複数の開口６０ａ〜６０ｅ（以下、特に区別しない場合には「開口６０」と呼ぶ）を有する。各開口６０は、上板３２の各通気口３０に対応して設けられ、この例では、図２に示す通気口３０の形状に合わせて、左右方向に切り欠いたスリットとして形成されている。フード２８の開口６０は、ハウジング２２の上板３２に形成された通気口３０の上方に配置され、通気口３０によるハウジング２２の内外を連通した状態を維持する。つまり通気口３０と開口６０とが重なるようにフード２８が上板３２に取り付けられる。

図６は、図５に示す車載撮像装置１０のＣ−Ｃ断面の概略図を示す。ハウジング２２は、その内部に回路基板４０を収容する。図３に示す車載撮像装置１０のＢ−Ｂ断面との相違点として、図６では、上板３２にフード２８が取り付けられている。

図示されるように、フード２８の開口６０は、上板３２の通気口３０の上方に配置され、これによりハウジング２２内外の連通が確保されている。各開口６０は、上板３２における各通気口３０の位置および形状に合わせて形成される。なお開口６０の前後方向の幅は、通気口３０の前後方向の幅よりも若干大きくされて、上板３２に対するフード２８の取付位置誤差により通気口３０が塞がれないようにしてもよい。

なお図６に示す断面図において、回路基板４０の下方に配置されるハウジング２２の下板３４には、ハウジング２２の内外を連通する連通口６２が形成されている。車両１において、空調装置は、フロントガラス１２の下から上へ向かう空気流を生成する。連通口６２は、空調装置からの空気流を受け入れ、通気口３０および開口６０からの放熱を促進させる。このように連通口６２を設けることで、空調装置による空気流を利用して、ハウジング２２内で発生した熱を撮像領域５０の方向に効率よく放出できる。なお温かい空気は上に移動するため、通気口３０および開口６０の下方に位置する連通口６２からの放熱量は少なく、連通口６２は、フロントガラス１２の曇りの防止または除去に寄与する。

なお図５および図６において、金属製の上板３２に樹脂製のフード２８を取り付けた状態を示したが、上板３２およびフード２８は同一材料で一体に構成されてもよい。つまり上板３２がフード２８の形状を備えるように形成されてもよく、その場合は、部品点数を減らすことができる。

実施例の車載撮像装置１０は、図２および図５に示すようにフード２８を取り付けても取り付けなくてもよい。フード２８を取り付けない場合には通気口３０が、またフード２８を取り付けた場合には開口６０が露出することになるが、露出した通気口３０または開口６０は、太陽光や街灯などの外光を散乱させて、撮像素子２０への入光を低減させる効果も有する。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、フード２８に形成した開口６０の変形例を示す。図７（ａ）に示す開口６０は、前後方向に切り欠いたスリットとして形成されており、図７（ｂ）に示す開口６０は、円形の貫通孔として形成されている。なおフード２８の下方に位置する上板３２には、同形状の通気口３０が形成されており、通気口３０と開口６０とが重なって配置されることで、ハウジング２２の内外が連通する。

以上、実施例をもとに本発明を説明した。実施例はあくまでも例示であり、各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施例では、車載撮像装置１０が車両前方を撮像するように車両１に取り付けられた例を示したが、他の方向、たとえば車両後方、車両側方を撮像するように車載撮像装置１０が車両１に取り付けられてもよい。また実施例では、通気口３０および開口６０として、断面矩形状のスリットを形成する例を示したが、他の形状のスリットを形成してもよい。

１・・・車両、１０・・・車載撮像装置、１２・・・フロントガラス、２０・・・撮像素子、２２・・・ハウジング、２８・・・フード、３０・・・通気口、３２・・・上板、３４・・・下板、４０・・・回路基板、６０・・・開口。

Claims (2)

1. 車両内に取り付けられる車載撮像装置であって、
   車両のガラス越しに車外を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子が取得した撮像データを処理する電子部品を搭載する回路基板と、
   前記回路基板を収容するハウジングと、を備えた車載撮像装置であって、
   前記回路基板の上方に配置される前記ハウジングの上板には、前記撮像素子の撮像範囲に含まれるガラス領域がある方向に、前記ハウジング内で発生した熱を放出するための通気口が形成される、ことを特徴とする車載撮像装置。
2. 開口を有し、前記ハウジングの上板に取り付けられるフードをさらに備え、
   前記フードの開口が、前記ハウジングの上板に形成された通気口の上方に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の車載撮像装置。

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