JP2006103528A - 車両用ステレオカメラの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストの高騰や大型・重量化等の不具合を招くことなく、重量物の重みによる車体フレームの変形に起因したカメラの光軸のずれを無くすことのできる車両用ステレオカメラの取付構造を提供する。
【解決手段】 複数のカメラ８を相互に連結するラテラルステー９と、このラテラルステー９とカメラ８をロアクロスメンバ６に固定するブラケット１０を設ける。ロアクロスメンバ６の取付面と直交する軸ｑに対してカメラ８の光軸ｐが上向きに傾斜するように、ブラケット１０のカメラ取付面１０ａを、車体取付面１０ｂに対して傾斜させる。ロアクロスメンバ６が、重量物の重みによって前方に下がったときに、カメラ８の光軸ｐが車両前方の適正位置に向くようになる。
【選択図】 図８

Description

この発明は、車載カメラの取付構造に関し、とりわけ、立体画像を認識するための複数のカメラを車体に取り付けるステレオカメラの取付構造に関するものである。

車両周囲の走行環境をカメラで撮影し、この画像情報を走行支援等のために利用する技術が開発されている。その代表的なものとしては、立体画像認識用の一対のカメラを車両に搭載し、その二つのカメラで撮影した画像から対象物の前後位置を認識する技術が知られている。

このようなステレオカメラの取付構造としては、例えば、特許文献１に記載されるようなものが知られている。
この取付構造は、横長のラテラルステーの両端に一対のカメラを取り付け、ラテラルステーの中央部のみを車室内の固定部材に取り付けることで、振動や車体の歪によって両カメラの光軸がすれるのを防止するようになっている。
特開２００１−８８６２３号公報

ところで、近年、ステレオカメラに、フロントガラスを透過しにくい光を扱う赤外線カメラを用いる場合等において、カメラをエンジンルーム前方の車体フレームに取り付けることが検討されている。しかし、エンジンルームの前方の車体フレームはエンジンやトランスミッション等の重量物の搭載によって前方が若干下がってしまい、その下がり方も車両左右で異なることがある。このため、エンジンルームの前方の車体フレームにカメラを設置する場合には、カメラの撮影面を予め大きく確保して画像処理エリアをソフト的に調整する手段や、機械的な光軸調整機構を設ける手段が考えられている。

しかし、前者の場合には、撮影面を大きく確保する分、製造コストの高騰やカメラの大型化を招き、後者の場合には、調整機構の構造が複雑になることから、重量の増加や製造コストの高騰を招く不具合がある。

そこでこの発明は、製造コストの高騰や大型・重量化等の不具合を招くことなく、重量物の重みによるカメラの光軸のずれを無くすことのできる車両用ステレオカメラの取付構造を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラ（例えば、後述の実施形態におけるカメラ８）を車体フレーム（例えば、後述の実施形態におけるロアクロスメンバ６、サイドフレーム４）に取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造であって、前記車体フレームに重量物が支持されるものにおいて、前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステー（例えば、後述の実施形態におけるラテラルステー９）と、このラテラルステーまたは前記カメラを前記車体フレームに固定するブラケット（例えば、後述の実施形態におけるアッパブラケット１０、ロアブラケット１１）を設け、車体フレームの取付面と直交する軸（例えば、後述の実施形態における軸ｑ）に対して前記カメラの光軸（例えば、後述の実施形態における光軸ｐ）が上向きに傾斜するように、前記ブラケットの前記ラテラルステーまたはカメラに対する取付面（例えば、後述の実施形態におけるカメラ取付面１０ａ，１１ｂ）を、車体取付面（例えば、後述の実施形態における車体取付面１０ｂ，１１ａ，１１ｃ）に対して傾斜させるようにした。

この発明の場合、ブラケットのラテラルステーまたはカメラに対する取付面が、予め車体取付面に対して傾斜させてあるため、車体フレームが重量物の重みによって下方に下がるように変形すると、カメラの光軸が狙い通りの角度を向くようになる。

また、請求項２に記載の発明は、前記ブラケットの、前記ラテラルステーまたはカメラに対する取付面と前記車体取付面との傾斜角度を、そのブラケットを取り付ける車体フレームの部位の変形量に応じて角度設定するようにした。
この場合、ブラケットの前記傾斜角度が、ブラケットを取り付ける車体フレームの部位の変形量に応じて角度設定されるため、車体フレームの部分的な変形量の相違にも対応することができる。

請求項１に記載の発明によると、ブラケットのラテラルステーまたはカメラに対する取付面を、予め車体取付面に対して傾斜させておくことで、重量物の重みによる車体フレームの変形分を相殺してカメラの光軸を狙い通りの角度に向かせることができるため、製造コストの高騰や大型・重量化等の不具合を招くことなくカメラの光軸のずれを確実に無くすことが可能になる。

また、請求項２に記載の発明によると、各ブラケットを取り付ける車体フレームの変形量に応じて傾斜角度を設定するため、重量物の重みによる車体フレームの変形量が部分的に異なっていても、カメラの光軸を確実に狙い通りの角度に向かせることができる。

以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、図２に示す車両１の車体前部Ａのボディパネルやバンパ等を取り外した骨格部の斜視図であり、図３は、同骨格部の概略平面図、図４，図５は、夫々同骨格部の概略正面図と概略側面図である。これらの図において、２は、エンジンであり、４は、エンジンルーム３の両側において車体前後方向に延出する一対のサイドフレーム、５は、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータである。

両側のサイドフレーム４の前端部は、バルクヘッドロアクロスメンバ６（以下、「ロアクロスメンバ６」と呼ぶ。）とバルクヘッドアッパフレーム７（以下、「アッパフレーム７」と呼ぶ）によって結合されており、これらのロアクロスメンバ６とアッパフレーム７の中央部は前記ラジエータ５の下端と上端を夫々支持している。ロアクロスメンバ６とアッパフレーム７は共に閉断面とされ、これらの長手方向の各中央部は夫々下方と上方に湾曲し、両者の間にラジエータ前方の空気取り入れスペースが確保されている。具体的には、例えばロアクロスメンバ６では、車幅方向に水平に延びるメンバ基部６ａに対して、このメンバ基部６ａの両縁がサイドフレーム４に向かって斜め上方に屈曲し（以下、この部分を「側方傾斜部６ｂ」と呼ぶ。）、その側方傾斜部６ｂの各端末部がさらに車幅方向外側に曲げられサイドフレーム４の下面に結合されている。

一方、この車両に搭載されるステレオカメラは、カメラ本体として遠赤外線カメラ８（以下、「カメラ８」と呼ぶ。）を採用している。カメラ８は一対設けられ、これらのカメラ８は、車幅方向に延出するラテラルステー９によって相互に連結されると共に、アッパブラケット１０とロアブラケット１１を介してロアクロスメンバ６に取り付けられるようになっている。

ラテラルステー９は、図１，図６に示すようにアルミニウムや鉄等の金属から成る角パイプによって形成され、その両側縁の前部壁と下部壁が切り欠かれ、残った後部壁の前面側に各カメラ８の背部上縁が固定されている。また、ラテラルステー９の長手方向の中間部には、両カメラ８に接続される信号ケーブルの束１２がクリップ止めによって取り付けられている。

アッパブラケット１０とロアブラケット１１は、図６，図７に示すようにアルミニウム等の金属板によって形成されており、アッパブラケット１０は、各カメラ８の背部上縁をラテラルステー９と共にロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂ（図４参照。）に固定し、ロアブラケット１１は、各カメラ８の背部下縁をロアクロスメンバ６のメンバ基部６ａと側方傾斜部６ｂに固定するようになっている。これらのブラケット１０，１１は、少なくとも一部がラテラルステー９の曲げ剛性よりも低い剛性になるように設定されている。

アッパブラケット１０は、図７に示すように帯状の金属板が板厚方向に複数段に曲げられ、一端側の端縁の前面がカメラ取付面１０ａ、他端側の端縁の後面が車体取付面１０ｂとされている。カメラ取付面１０ａのあるアッパブラケット１０の一端側は、図６に示すようにラテラルステー９の端部と共にカメラ８の上縁にボルト１３によって共締め固定され、車体取付面１０ｂのある他端側はロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂ（図４参照。）の上端近傍にボルト１４によって固定されている。また、この実施形態の場合、アッパブラケット１０の曲げは三段になって設けられ、これらがアッパブラケット１０の変形代を大きくする曲げ部１０ｃとなっている。アッパブラケット１０の長手方向に沿う一方の側縁には、カメラ取付面１０ａ側の端縁と曲げ部１０ｃの一部に跨るように補強フランジ１６が曲げ形成されており、他方の側縁には、車体取付面１０ｂの端縁と曲げ部１０ｃの一部に跨るように補強用ビード１７が形成されている。この実施形態の場合、アッパブラケット１０全体がプレス成形によって形成されている。

一方、ロアブラケット１１は、プレス成形された二枚の金属板が連結されて成り、大型の金属板によって形成されたブラケット本体１１Ａは正面視が略円弧状を成すように形成されている。ブラケット本体１１Ａの一端側の後面は第１の車体取付面１１ａとされ、その第１の車体取付部１１ａのある一端側が図４に示すようにロアクロスメンバ６のメンバ基部６ａにボルト１４によって固定されている。また、ブラケット本体１１Ａの他端は、その前面がカメラ取付面１１ｂとされると共に、末端部が略直角に折り曲げられて、そこにＬ字断面のサブブラケット１１Ｂが結合されている。カメラ取付面１１ｂにはカメラ８の下縁部がボルト１３で固定されており、サブブラケット１１Ｂの底壁後面は第２の車体取付面１１ｃとされ、この第２の車体取付面１１ｃのある底壁がロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂの略中間位置にボルト１４で固定されている。なお、ロアブラケット１１のブラケット本体１１Ａには補強フランジ１８と補強用ビード１９が適宜形成されている。

ところで、アッパブラケット１０とロアブラケット１１の各カメラ取付面１０ａ，１１ｂは、夫々の車体取付面１０ｂ，１１ａ，１１ｃに対して平行ではなく、図８，図９に示すように車体取付面１０ｂ，１１ａ，１１ｃに対して微少角度ａだけ上方側に向くように形成されている。今、両ブラケット１０，１１の各カメラ取付面１０ａ，１１ｂが車体取付面１０ｂ，１１ａ，１１ｃに対して平行であるとすると、これらのブラケット１０，１１を介してロアクロスメンバ６に取り付けられたカメラ８の光軸はｐは、ロアクロスメンバ６の取付面と直交する軸ｑと平行になるが、この取付構造においては、前述のようにカメラ取付面１０ａ，１１ｂが車体取付面１０ｂ，１１ａ，１１ｃに対して微少角度ａだけ上方に傾斜しているため、カメラ８の光軸ｐは軸ｑに対して微少角度ａだけ上方に向いている。

この微少角度ａは、サイドフレーム４にエンジン２やトランスミッション（図示せず）等の重量物を支持させたときの、サイドフレーム４の前端部が下がりを考慮し計算や実験によって求めた角度であり、サイドフレーム４に重量物が支持された状態において、カメラ８の光軸ｑが車両前方の狙い通りの角度に向くようになっている。

以上の構成において、例えば、サイドフレーム４がエンジン２の熱を受けて車幅方向外側に開き変形した場合には、ロアクロスメンバ６の両端部がサイドフレーム４によって引っ張られ、両側の側方傾斜部６ｂがより外側に開くように変形しようとする。このとき、カメラ８とラテラルステー９をロアクロスメンバ６に固定しているアッパブラケット１０とロアブラケット１１に荷重が入力されるが、その荷重は剛性の低い両ブラケット１０，１１を変形させることによって吸収され、ラテラルステー９には大きな曲げ荷重として入力されなくなる。特に、ロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂの上端近傍に結合されているアッパブラケット１０は、複数段の曲げ部１０ｃを中心とする低剛性部が大きな撓み代をもって変形するため、ロアクロスメンバ６からの大きな入力荷重を効果的に吸収することができる。

また、このステレオカメラの取付構造の場合、基本的にラテラルステー９の両端部を車体フレームであるロアクロスメンバ６にブラケット１０，１１によって固定するものであるため、カメラ８のガタ付きや振れを確実に無くすことができる。したがって、この実施形態の取付構造においては、焦点距離の長い遠赤外線カメラを採用する関係でカメラ８の間隔を離し、長いラテラルステー９で両カメラ８を連結しなければならないにも拘らず、カメラ８のガタ付きや振れによる不具合は生じない。また、カメラ８を大きな振動の入力のあるエンジンルーム３の前方に配置するにも拘らず、同様にガタ付きや振れによる不具合は生じない。

さらに、このステレオカメラの取付構造においては、カメラ８をラテラルステー９とブラケット１０，１１を介してロアクロスメンバ６に最終的に取り付けた場合に、重量物によってサイドフレーム４が変形した状態において、図１０（Ｂ）に示すようにカメラ８の光軸ｐを車両前方の最適角度に確実に向かせることができる。因みに、図１０（Ａ）は、この発明による対策を施さない場合の比較例であるが、この比較例の場合には、撮影時に狙いとする対象物の中心に対して光軸ｐが下を向いてしまう。

また、この取付構造においては、アッパブラケット１０とロアブラケット１１の形状の工夫によって車載状態でのカメラ８の光軸ｐを狙い通りの向きに向けることができるため、カメラ８の撮影面を予め大きくして対処する場合や、機械的な光軸調整機構を設ける場合に比較して、車載装置全体のコストの低減と小型・軽量化を図ることができる。

なお、車体取付面１０ｂ，１１ａ，１１ｃに対するカメラ取付面１０ａ，１１ｂの傾斜角度ａは、必ずしもラテラルステー９の左右のブラケット１０，１１で同じである必要はなく、重量物によるサイドフレーム４の前端部の変形量（下がり方）が車体左右で異なる場合には、夫々の変形量に応じた傾斜角度ａに設定することが望ましい。この場合には、各カメラ８の光軸をより正確な向きに設定することが可能となる。

この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上ではステレオカメラのカメラとして遠赤外線カメラを用いたが、遠赤外線カメラに限らず可視光を扱うカメラを用いることも可能である。

この発明の一実施形態を示す図２のＡ部に対応した車両骨格部の斜視図。 同実施形態を示す車両の概観斜視図。 同実施形態を示す車両骨格部の概略平面図。 同実施形態を示す車両骨格部の概略正面図。 同実施形態を示す車両骨格部の概略側面図。 同実施形態を示す分解斜視図。 同実施形態を示す図６の一部部品を拡大した斜視図。 同実施形態のアッパブラケットの取付状態を示す側面図。 同実施形態のロアブラケットの取付状態を示す側面図。 比較例の撮影状態を示す概念図（Ａ）と、この発明にかかる取付構造を採用したときの撮影状態を示す概念図（Ｂ）。

符号の説明

４ サイドフレーム
６ ロアクロスメンバ（車体フレーム）
８ カメラ
９ ラテラルステー
１０ アッパブラケット（ブラケット）
１１ ロアブラケット（ブラケット）
１０ａ，１１ｂ カメラ取付面
１０ｂ，１１ａ，１１ｃ 車体取付面

Claims (2)

1. 車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラを車体フレームに取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造であって、前記車体フレームに重量物が支持されるものにおいて、
   前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステーと、このラテラルステーまたは前記カメラを前記車体フレームに固定するブラケットを設け、
   車体フレームの取付面と直交する軸に対して前記カメラの光軸が上向きに傾斜するように、前記ブラケットの前記ラテラルステーまたはカメラに対する取付面を、車体取付面に対して傾斜させたことを特徴とする車両用ステレオカメラの取付構造。
2. 前記ブラケットの、前記ラテラルステーまたはカメラに対する取付面と前記車体取付面との傾斜角度を、そのブラケットを取り付ける車体フレームの部位の変形量に応じて角度設定したことを特徴とする車両用ステレオカメラの取付構造。
   
   

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