CN105264878B - 立体相机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供防止来自信号线的放射噪声对外部设备的不良影响的立体相机装置。立体相机装置具备：框体；第1摄像部，设置于框体的长度方向的一个端部；第2摄像部，设置于另一个端部；基板，装配有通过信号线与第1摄像部和第2摄像部分别连接的处理电路，并且配置了用于将通过处理电路处理了的信号输出到外部设备的连接器，并设置在框体内；以及分隔构件，以与抑制来自信号线的放射噪声的频带相应的第1间隔，沿着长度方向将框体内部分割成多个空间。

Description

立体相机装置
技术领域
本发明涉及立体相机装置。
背景技术
以往以来，已知了在摄像元件与图像处理用的基板之间设置分隔板而做成使在基板处产生的噪声不被传递到摄像元件的构造的相机模块(例如，专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-229431号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在用长的信号线来连接摄像元件与图像处理用IC的立体相机的情况下，存在由于空腔谐振而从信号线产生大量的放射噪声这样的问题。
解决技术问题的技术手段
技术方案1涉及一种立体相机装置，其特征在于，具备：框体；第1摄像部，设置于框体的长度方向的一个端部；第2摄像部，设置于框体的长度方向的另一个端部；基板，装配有通过信号线与第1摄像部和第2摄像部分别连接的处理电路，并且配置了用于将通过处理电路处理了的信号输出到外部设备的连接器，并设置在框体内；以及至少一个分隔部，以与抑制来自信号线的放射噪声的频带相应的第1间隔，沿着长度方向将框体内部分割成多个空间。
发明效果
根据本发明，以利用与来自信号线的放射噪声的频率相应的第1间隔来分割框体内部的方式来设置分隔部，所以能够防止由放射噪声对外部设备的不良影响。
附图说明
图1是用于说明本发明的第1实施方式的立体相机装置的内部构造的立体图。
图2是第1实施方式的立体相机装置的剖面图。
图3是示意地示出在框体内设置了的基板的上表面的俯视图。
图4是说明在框体内分割而得到的空间内的空腔谐振的图。
图5是第2实施方式的立体相机装置的剖面图。
图6是用于说明第3实施方式的立体相机装置的内部构造的立体图。
图7是变形例中的立体相机装置的剖面图。
符号说明
10…立体相机装置；100…框体；
101…第1摄像部；102…第2摄像部；
103…基板；104、801、802、803、804…分隔板；
108…图像处理IC；109…微型计算机；
110…连接器；111、112…信号线；
501、502…接地构件；550、551…接地图案。
具体实施方式
第1实施方式
参照附图，说明本发明的立体相机装置的第1实施方式。在本说明书中，将在轿车等车辆中具备的并且用作车载安全装置之一的外界识别传感器即立体相机装置作为一个例子来进行说明。立体相机装置使用通过以基线长度(例如，200mm～400mm左右)的间隔左右分离地设置了的2个摄像部而取得的各个图像，利用三角测量的原理来测定直至对象物的距离。图1是透明地示意示出第1实施方式的立体相机装置的内部构造的立体图。此外，如图所示地设定由x轴、y轴、z轴构成的坐标系，进行以后的说明。
立体相机装置10具备金属制的框体100、第1摄像部101、第2摄像部102、基板103、分隔板104a、104b、104c和104d(在统称的情况下，为符号104)、图像处理IC108、微型计算机109、连接器110以及信号线111、112。框体100具有将x轴方向作为长边(长度方向)而延伸的筒状的形状。此外，在图1所示的例子中，关于框体100，示出了在与x轴正交的平面处的剖面形状为矩形的情况，但剖面形状根据立体相机装置10的设置位置等来确定，即使是圆、椭圆，也包含在本发明的一种方式中。
第1摄像部101是装配了未图示的摄像元件与光学透镜而成的，配置在框体100的一个(图1的x轴－侧)端部。第2摄像部102是装配了未图示的摄像元件与光学透镜而成的，配置在框体100的另一个(图1的x轴+侧)端部。即，第1摄像部101与第2摄像部102沿着作为长度方向的x轴仅相距基线长度L0地配置在框体100内。第1摄像部101和第2摄像部102对y轴+侧的被摄体进行摄像，将通过光电转换生成了的模拟摄像信号输出到后述的图像处理IC108。此外，构成立体相机装置10的第1摄像部101和第2摄像部102被控制成在实质上同一时刻进行摄像控制、信号的发送接收。
基板103沿着x轴方向、即框体100的长边方向延伸，通过分隔板104a和104c而从z轴+侧被夹入，并通过分隔板104b和104d而从z轴－侧被夹入，从而被配置在框体100内。基板103的x轴－侧端部和x轴+侧端部通过电缆、连接器等分别与第1摄像部101和第2摄像部102连接。在基板103上，设置了图像处理IC108、微型计算机109、连接器110、信号线111、112和各种IC(未图示)。进而，在基板103上，在与后述的分隔板104连接的位置，沿着y轴方向设置了电路GND图案(布线)或者框架(frame)GND图案(布线)。
图像处理IC108经由信号线111与第1摄像部101连接，并经由信号线112与第2摄像部102连接。图像处理IC108在第1摄像部101和第2摄像部102之间，进行各种控制信号、模拟摄像信号的发送接收，将所接收到的模拟摄像信号转换成数字信号，计算距被拍摄的对象物的距离、大小等。微型计算机109是控制图像处理IC108的控制电路。连接器110向在基板103上设置了的各种IC供给电源，并且将通过图像处理IC108处理了的摄像图像等输出到汽车收音机、导航装置等车载的外部设备。信号线111和112为了避让在基板103上设置了的各种IC、布线等，将基板103上的端部作为路径来进行布线。此外，在图1中，示出了图像处理IC108和微型计算机109配置在基板103的中央部附近的例子，但图像处理IC108和微型计算机109的配置位置不限定于图示的例子。
分隔板104是为了防止来自信号线111和112的放射噪声经由连接器110传递到外部设备而造成不良影响而设置的金属制的板状构件。分隔板104a、104c通过螺纹卡止、焊接等安装到框体100的上表面100U。分隔板104b、104d通过螺纹卡止、焊接等安装到框体100的底面100B。分隔板104形成为沿着x轴方向将框体100的内部分割成多个空间，并且在与yz平面平行的平面处的剖面为矩形形状。关于通过分隔板104来分割的多个空间的x轴方向的长度L、即分隔板104a与104c的间隔、分隔板104b与104d的间隔、框体100的侧面100L与分隔板104a和104b的间隔、框体100的侧面100R与分隔板104c和104d的间隔，是根据抑制来自信号线111和112的放射噪声的频带来确定的。关于该长度L，详细的说明在后面叙述。另外，各分隔板104按针对振动等而能够确保强度的方式来确定厚度。此外，也可以通过与框体100一体形成来构成分隔板104。
使用图2所示的框体100的剖面图，说明基板103与分隔板104的连接。图2(a)示出框体100的xz平面处的剖面，图2(b)示出框体100的yz平面处的剖面。此外，以分隔板104a和104b为中心来进行以下的说明，关于分隔板104c和104d也一样。
如图2(a)所示，分隔板104a经由由弹簧等弹性材料构成的接地构件501，与设置于基板103的上表面的电路GND图案或者框架GND图案(以后，统称为接地图案)550连接。分隔板104b经由由弹簧等弹性材料构成的接地构件502，与设置于基板103的下表面的接地图案551连接。在本实施方式中，分别一体形成了分隔板104a和104b以及接地构件501和502。
如图2(b)所示，接地构件501和502沿着y轴方向、即框体100的宽度方向，每隔规定间隔a地设置有多个。即，分隔板104a和104b在y轴方向上每隔规定间隔a而离散地与基板103连接。因此，在基板103与分隔板104a和104b之间存在空间。通过如后所述地设定规定间隔a，基板103与分隔板104之间的空间作为波导管发挥功能，防止从信号线111和112产生了的规定频率以下的放射噪声经由连接器110传递到外部设备而造成不良影响。
如图2所示，分隔板104a的接地构件501与分隔板104b的接地构件502设置成沿着z轴方向而实质上处于同一直线上。因此，能够提高通过分隔板104a和104b沿着x轴方向分割的空间的隐蔽程度。进而，被分隔板104a和104b夹着的基板103经由由弹性材料构成的接地构件501和502，通过实质上相同的力从z轴+侧和－侧被夹住，能够防止在基板103中产生挠曲。
以下，说明来自信号线111和112的放射噪声。图3是示意地示出在从z轴+方向观察框体100内部的情况下的基板103的上表面的俯视图。如上所述，为了避让在基板103上设置了的各种IC、布线，将基板103上的端部作为路径来设置信号线111和112。一般来说，基板103的端部难以分配到GND图案的返回路径，所以容易从信号线111和112放射噪声。
进而，信号线111和112将在基板103的上表面的中央部附近设置了的图像处理IC108分别与x轴+侧的第1摄像部101和x轴－侧的第2摄像部102连接。因此，如图3所示，信号线111和112的布线路径成为偶极天线那样的形状。如上所述，为了使第1摄像部101与第2摄像部102的动作同步，在实质上同一时刻向信号线111和112传递信号。结果，信号线111和112作为偶极天线发挥功能，容易产生噪声。
在信号线111和112中产生了的噪声在沿x轴方向具有长边的筒状的框体100内部的空间引起谐振现象，成为具有高的频率(谐振频率)的噪声(放射噪声)。在该放射噪声传导到连接器110并经由线束而放出到立体相机装置10的外部、或者从框体100的间隙泄漏到外部的情况下，根据放射噪声的频率，有时对车载的外部设备的动作造成不良影响。
在本实施方式中，通过使用分隔板104来分割框体100内部的空间，从而使放射噪声的频率变成比有可能对外部设备的动作造成不良影响的频带更高的频带的空腔谐振频率f1，降低对外部设备的动作的影响。换而言之，以成为对外部设备的动作不造成不良影响的空腔谐振频率f1的方式，确定在框体100内分割的空间的x轴方向的长度L。
空腔谐振频率f1通过以下的式(1)来表示。
f1＝150{(I/L)2+(m/M)2+(n/N)2}1/2[MHz]…
(1)
此外，L、M和N分别是被分割的空间的x轴、y轴和z轴方向的长度。另外，l、m和n表示在框体100内分割而得到的空间内的半波长的个数。
框体100是具有沿着x轴方向的长边的构造，所以x轴方向的长度起支配作用。因此，能够通过将式(1)近似化而得到的以下的式(2)，表示空腔谐振频率f1。如式(2)所示，被分割的空间的长度L越小，则空腔谐振频率f1的频率越高。
在图4中用实线来表示的波形W1示出了在空间内形成一节的一个半波长的情况。在这种情况下，l＝1、m＝0、n＝0。用虚线来表示的波形W2示出了在空间内形成3个节的3个半波长的情况。在这种情况下，l＝3、m＝0、n＝0。如式(2)所示，半波长的个数越增加，则空腔谐振频率f1的频率越高。即，半波长的个数越多，则空腔谐振频率f1成为越高的频带。该半波长的个数根据搭载立体相机装置10时的车载条件来确定。在以下的说明中，以在将空腔谐振频率f1设为高的频带的情况下将达到最严格的条件的半波长设为一个的情况、即设为l＝1的情况为例。
考虑有可能对外部设备的动作造成不良影响的频带，将放射噪声的空腔谐振频率f1设为比各外部设备的噪声规格(noise spec)中最高的频率更高的频率(例如，约3[GHz])以上。在这种情况下，设为l＝1而对式(2)进行逆运算，从而将被分割的空间的x轴方向的长度L设定为5[cm]以下。即，以使得图2所示的分隔板104a和104c的x轴方向的间隔、分隔板104b和104d的x轴方向的间隔、框体100的侧面100L与分隔板104a和104b的x轴方向的间隔、框体100的侧面100R与分隔板104c和104d的x轴方向的间隔分别为5[cm]以下的方式，在框体100内部设置各分隔板104a、104b、104c和104d。但是，上述x轴方向的间隔的下限优选考虑分隔板104的成本、基板103上的各种IC、构件的配置、图案设计的困难度等来确定。
如上所述，通过确定空间的长度L，从而空腔谐振频率f1成为比对外部设备造成不良影响的频带更高的频带。因此，即使在成为空腔谐振频率f1的放射噪声经由连接器110而放出到立体相机装置10的外部、或者从框体100的间隙泄漏到外部的情况下，也不会对外部设备的动作造成不良影响。
此外，在上述的说明中，以通过分隔板104将框体100的内部分割成3个空间的情况为例进行了说明。但是，根据来自信号线111和112的放射噪声、框体100的x轴方向的长度，被分割的空间的个数、即设置于框体100的分隔板104的个数不同。
进而，如上所述，分隔板104在y轴方向上每隔规定间隔a而离散地与基板103连接，从而使在分隔板104与基板103之间沿着z轴方向存在的空间作为波导管发挥功能。在这种情况下，由于在分隔板104与基板103之间存在的空间而被切断的放射噪声的频率f2(以下，称为截止频率f2)通过以下的式(3)来表示。
f2＝c/2a…(3)
此外，c表示光速。
截止频率f2是对于立体相机装置10的动作来说不相关的频带，被设定为由于分隔板104而未达到空腔谐振频率f1的频率分量、特别是有可能对外部设备造成不良影响的频带。即，截止频率f2优选设定为比空腔谐振频率f1更小的值。
为了得到这样的截止频率f2，根据式(3)来确定规定间隔a。即，规定间隔a是为了将来自信号线111和112的放射噪声中的在截止频率f2以下的放射噪声切断并且妨碍截止频率f2以下的放射噪声从上述空间通过而确定的。其结果，从信号线111和112放射了的噪声中的、包含对外部设备造成不良影响的频带的放射噪声被切断，所以防止来自信号线111和112的放射噪声经由连接器110传递到外部设备而造成不良影响。
此外，在图2(b)所示的例子中，示出了分别设置了5个接地构件501和502的情况。但是，接地构件501和502的个数根据上述的规定间隔a来确定，优选分别设置至少一对接地构件501和502。
根据上述第1实施方式的立体相机装置，能够得到如下作用效果。
(1)具备分隔板104，该分隔板104以与来自将分别设置于筒状的框体100的长度方向的两端部的第1摄像部101和第2摄像部102与图像处理IC108分别连接的信号线111和112的放射噪声被抑制的频带相应的间隔，沿着长度方向将筒状的框体100的内部分割成多个空间。以达到比从信号线111和112放射的噪声的频带更高的频带的空腔谐振频率f1的方式，来确定该间隔。其结果，即使在放射噪声传导到连接器110并经由线束放出到立体相机装置10的外部、或者从框体100的间隙泄漏到外部的情况下，也能够防止由于放射噪声对车载的外部设备的动作造成不良影响。另外，一般来说，电磁波的频率越高则越容易衰减，所以通过设为高的频带的空腔谐振频率f1，也有助于使放射噪声衰减。进而，与将电波吸收片贴合到框体100、图像处理IC108或者在框体100的间隙设置垫圈等的应对示例相比，能够通过更简单的构成来防止放射噪声对外部设备的影响，所以也有助于成本降低。
(2)设置于框体100的上表面100U的内壁的分隔板104a和104c通过接地构件501与设置于基板103的上表面的接地图案551连接，设置于框体100的底面100B的内壁的分隔板104b和104d通过接地构件502与设置于基板103的下表面的接地图案550连接。因此，能够将框体100与基板103的电路GND图案或者框架GND图案连接，所以能够降低GND的阻抗，得到基板103上的噪声降低效果。
(3)分隔板104a、104c经由由弹性材料构成的接地构件501与基板103的上表面的接地图案551连接，分隔板104b、104d经由由弹性材料构成的接地构件502与基板103的下表面的接地图案550连接。因此，实质上相同的力从z轴的+侧和－侧作用到基板103，所以能够防止在基板103中产生挠曲的不佳状况。
(4)通过分隔板104来分割的空间的沿着x轴方向的长度L被设定为使由于信号线111和112而产生了的噪声发生空腔谐振并且变成比根据外部设备规定的噪声频带更高的频带的距离。其结果，放射噪声的谐振频率f1成为比对外部设备造成不良影响的频带更高的频率，所以即使在放射噪声经由连接器110而放出到立体相机装置10的外部或者从框体100的间隙泄漏到外部的情况下，也不会对外部设备的动作造成不良影响。
(5)每隔与来自信号线111和112的放射噪声相应的规定间隔a地沿着y轴方向连接接地构件501和502。在这种情况下，规定间隔a设定为能够切断具有比空腔谐振频率f1小的截止频率f2的放射噪声。其结果，能够防止具有有可能对外部设备造成不良影响的截止频率f2以下的频率的放射噪声通过沿着z轴方向存在于分隔板104与基板103之间的空间，所以防止来自信号线111和112的放射噪声经由连接器110传递到外部设备而造成不良影响。
第2实施方式
参照附图，说明本发明的立体相机装置的第2实施方式。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的构成要素附加相同的符号，以不同点为主进行说明。关于没有特别说明的地方，与第1实施方式相同。在本实施方式中，将焊接于基板的接地构件与分隔板连接这一点不同于将与分隔板一体形成了的接地构件和基板连接的第1实施方式。
图5是第2实施方式中的立体相机装置10的框体100的剖面图。图5(a)示出框体100的xy平面的剖面，图5(b)示出框体100的yz平面的剖面。此外，以分隔板104a和104b为中心进行以下的说明，但关于分隔板104c和104d也一样。
如图5所示，由弹簧等弹性材料构成的接地构件501的下端(z轴－侧)与设置于基板103的上表面的电路GND图案或者框架GND图案等接地图案550焊接。接地构件501的上端(z轴+侧)与分隔板104a的下端连接。由弹簧等弹性材料构成的接地构件502的上端(z轴+侧)与设置于基板103的下表面的接地图案551焊接。接地构件502的下端(z轴－侧)与分隔板104b的上端连接。
此外，分隔板104a的接地构件501与分隔板104b的接地构件502被设置成沿着z轴方向位于实质上同一直线上这一点、以及沿着y轴方向每隔规定间隔a地设置接地构件501和502这一点与第1实施方式的立体相机装置10相同。关于具有上述连接方式的第2实施方式的立体相机装置10，也能够得到与第1实施方式的立体相机装置相同的作用效果。
第3实施方式
参照附图，说明本发明的立体相机装置的第3实施方式。在以下的说明中，对与第1实施方式相同的构成要素附加相同的符号，以不同点为主进行说明。关于没有特别说明的地方，与第1实施方式相同。在本实施方式中，分隔板的形状不同于被形成为平行于yz平面的矩形平面的第1实施方式的分隔板的形状。
图6是透视地第3实施方式的立体相机装置10的内部构造的立体图。如图6所示，分隔板801～804被形成为在平行于xy平面的面的剖面为圆弧状。即使在分隔板801～804具有图6所示的形状的情况下，框体100的内部也通过分隔板801～804与框体100的壁面而被分割成多个空间。在本实施方式中，被形成为圆弧状的分隔板801～804各自的内径、沿着x轴方向邻接的分隔板彼此的距离根据上述的式(2)来确定。其结果，在通过分隔板801～804分割而得到的空间内，由信号线111和112产生了的噪声由于谐振现象而成为具有空腔谐振频率f1的放射噪声。此外，与第1实施方式或者第2实施方式同样地连接各分隔板801～804与基板103。关于具有上述连接方式的第3实施方式的立体相机装置10，也能够得到与第1实施方式的立体相机装置相同的作用效果。
此外，分隔板801～804的平行于xy平面的剖面不限定于被形成为圆弧状，包括剖面为三角形状、阶梯状等各种形状。剖面形状优选被形成为能够避让设置于基板103的各种IC的配置位置。
以下变形也在本发明的范围内，也能够将变形例中的一个或者多个与上述实施方式进行组合。
(1)也可以代替将分隔板104设置于框体100的上表面100U的内壁与底面100B的内壁而从z轴+侧与z轴－侧夹入基板103的构造，而做成将分隔板104设置于框体100的上表面100U的内壁或者底面100B的内壁的一方的构造。例如，当在基板103的下表面未设置装配品的情况下，如图7所示，通过螺钉等将基板103固定于框体100的底面100B的内壁，并将设置于框体100的上表面100U的内壁的分隔板104的下端与基板103的上表面连接即可。
(2)也可以代替经由接地构件501和502将分隔板104与设置于基板103的接地图案550和551连接，而将分隔板与基板103的接地图案550和551直接连接。在这种情况下，优选将分隔板的基板103侧的端部被加工成形成有规定间隔a的空间的形状。
(3)立体相机装置10不限定于用于在车辆中搭载的车载立体相机，也可以用于在建筑机械、铁路车辆等移动体、产业用机器人中搭载的立体相机。
只要不损害本发明的特征，本发明不限定于上述实施方式，关于在本发明的技术思想的范围内考虑到的其他方式，也包含在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种立体相机装置，其特征在于，具备：
框体；
第1摄像部，其设置于所述框体的长度方向的一个端部；
第2摄像部，其设置于所述框体的所述长度方向的另一个端部；
基板，其装配有通过信号线与所述第1摄像部和所述第2摄像部分别连接的处理电路，并且配置有用于将通过所述处理电路处理了的信号输出到外部设备的连接器，该基板设置在所述框体内；以及
至少一个分隔部，其以与抑制来自所述信号线的放射噪声的频带相应的第1间隔，沿着所述长度方向将所述框体内部分割成多个空间，
所述至少一个分隔部由沿着宽度方向设置于所述框体的上表面内壁的第1分隔构件以及沿着宽度方向设置于所述框体的下表面内壁的第2分隔构件构成，
所述第1分隔构件通过第1接地构件与设置于所述基板的上表面的接地布线相连接，
所述第2分隔构件通过第2接地构件与设置于所述基板的下表面的接地布线相连接，
所述第1接地构件和第2接地构件分别设置至少一对，所述一对第1接地构件以及一对第2接地构件之间的第2间隔被确定为与来自所述信号线的放射噪声相应的值，
所述第1间隔以达到比来自所述信号线的放射噪声的频带更高的频带的空腔谐振频率的方式进行设定，所述第2间隔设定为能够切断具有比所述空腔谐振频率小的截止频率的放射噪声。
2.根据权利要求1所述的立体相机装置，其特征在于，
所述第1和第2接地构件是分别介于所述基板的上表面的所述接地布线和下表面的所述接地布线与所述第1和第2分隔构件之间的弹性构件。
3.根据权利要求1所述的立体相机装置，其特征在于，
所述第1间隔被设定为使所述放射噪声发生空腔谐振而变成比由所述外部设备规定的噪声频带高的频带的距离。
4.根据权利要求1所述的立体相机装置，其特征在于，
所述第2间隔被设定为能够切断比通过以所述第1间隔设置了的所述第1分隔构件和所述第2分隔构件确定的空腔谐振频率小的频率的放射噪声的距离。
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