JP2010274717A - 車載用カメラ、車載用カメラシステム、車用窓板及び車 - Google Patents

Abstract

【課題】防水構造が不要であると共に撮像レンズを安価に製造でき、視野の広い広角レンズを用いることが可能な車載用カメラ。
【解決手段】車に備えられる透光性を有する窓板に形成された外部レンズと、該窓板の車内側に配置された内部レンズと、により撮像レンズが構成されていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、防水構造が不要であると共に撮像レンズを安価に製造でき、視野の広い広角レンズを用いることが可能な車載用カメラ、該車載用カメラを備えた車載用カメラシステム、該車載用カメラが装着可能な車用窓板、並びに該車載用カメラシステム若しくは該車用窓板を装着した車に関する。

車の運転席からは前方、後方及び助手席側の各々の下方が死角になり易い。そこで、死角になる方向をデジタルカメラである車載用カメラで撮像し、その画像を運手席に設置した表示装置で視認できるようにした車載用カメラシステムが知られている。

何れにしろ、従来の車載用カメラは車外に配置されるため、雨に晒されても異常が生じないように防水構造に構成されている。

しかし、防水構造にするためにはＯリング等のゴム製のパッキンが各所に必要であり、小型化の阻害になると共に原価高になる。また、車載用カメラは雨以外にも高温、低温、高湿度の環境下であって、更に廃棄ガス等の有害な物質の中に晒されるといった悪条件の下に配置されるので、Ｏリング等は劣化し易く、この結果、雨滴が内部に侵入して故障の原因となることがある。

このような問題に対し、リアガラスの中にハーフミラーを配置し、被写体の光像をハーフミラーで反射させた後、リアガラスを導光路として用い、車内に配置したカメラに受光させるようにした車載用カメラが知られている（特許文献１参照）。

また、２台の車載用カメラをバックミラーの前方に配置し、前方の物体を立体視して距離を検知することにより、車の衝突を防止する車載用カメラシステムも知られているが、基線長に限度があって高精度の測距の要求に応えるのは困難である。

特開２００５−１３６６０９号公報

特許文献１に記載の車載用カメラは、車内に配置されるために防水構造にする必要がない。しかし、被写体の光像をリアガラスで導光する構成なので、リアガラスの厚みを考慮すると、特許文献１の図においても表示されているように、その画角は非常に狭くなる。従って、撮像レンズが捕らえる視野は非常に狭く、この様な車載用カメラを搭載しても死角となる部分が多数残り、地上の物体や道路標識を視認できない場合があって、実用性に欠けるという問題がある。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、防水構造が不要であると共に撮像レンズを安価に製造でき、視野の広い広角レンズを用いることが可能な車載用カメラ、車載用カメラシステム、車用窓板及び車を提案することを発明の目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．車に備えられる透光性を有する窓板に形成された外部レンズと、該窓板の車内側に配置された内部レンズと、により撮像レンズが構成されていることを特徴とする車載用カメラ。

２．前記内部レンズを内蔵するレンズ枠が前記窓板の車内側に形成された保持部によって保持されていることを特徴とする前記１に記載の車載用カメラ。

３．前記窓板が車に装着された場合に、前記撮像レンズの光軸は車の外側に位置する接地面の方向に傾斜することを特徴とする前記１又は前記２に記載の車載用カメラ。

４．前記窓板が車に装着された場合に、前記撮像レンズは前記窓板の上部に配置されることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の車載用カメラ。

５．前記撮像レンズにより被写体の光像が結像する撮像素子はプリント配線板に実装され、該プリント配線板は前記レンズ枠に装着されていることを特徴とする前記２〜４の何れか１項に記載の車載用カメラ。

６．前記窓板はプラスチックから形成されていることを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の車載用カメラ。

７．前記１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも前記撮像素子から出力された画像信号を画像処理する画像処理回路を備えた車載用カメラシステムであって、
前記撮像素子から出力された画像信号は前記窓板に設けられた導体パターンを通じて前記画像処理回路に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。

８．前記１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも前記撮像素子から出力された画像信号を画像処理する画像処理回路を備えた車載用カメラシステムであって、
前記撮像素子から出力された画像信号は前記窓板に設けられたアンテナによって無線で前記画像処理回路に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。

９．前記１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも前記撮像素子から出力された画像信号を画像処理する画像処理回路を備えた車載用カメラシステムであって、
前記撮像素子から出力された画像信号は前記プリント配線板に設けられたアンテナによって無線で前記画像処理回路に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。

１０．前記１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも電源を備えた車載用カメラシステムであって、
前記電源からの電力は前記窓板に設けられた導体パターンを通じて前記撮像素子に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。

１１．前記１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも電源を備えた車載用カメラシステムであって、
前記電源から無線で出力された電力は前記窓板に設けられたアンテナによって受信され、前記撮像素子に供給されることを特徴とする車載用カメラシステム。

１２．前記１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも電源を備えた車載用カメラシステムであって、
前記電源から無線で出力された電力は前記プリント配線板に設けられたアンテナによって受信され、前記撮像素子に供給されることを特徴とする車載用カメラシステム。

１３．前記７〜１２の何れか１項に記載の車載用カメラシステムを備えたことを特徴とする車。

１４．透光性を有し、車載用カメラの撮像レンズにおける最も被写体側のレンズを構成する外部レンズが形成されていることを特徴とする車用窓板。

１５．前記外部レンズと車内に配置される内部レンズとにより撮像レンズが構成されると共に、該内部レンズはレンズ枠に内蔵され、
該レンズ枠を保持する保持部が車内側に位置する面に形成されていることを特徴とする前記１４に記載の車用窓板。

１６．車に装着された場合に、前記外部レンズの光軸が車の外側に位置する接地面の方向に傾斜するように配置されていることを特徴とする前記１４又は前記１５に記載の車用窓板。

１７．車に装着された場合に、前記外部レンズは上部に配置されることを特徴とする前記１４〜１６の何れか１項に記載の車用窓板。

１８．前記外部レンズは複数個設けられていることを特徴とする前記１４〜１７の何れか１項に記載の車用窓板。

１９．被写体の光像が結像する撮像素子で光電変換された画像信号を車内に設置された画像処理回路に出力する導体パターンが設けられたことを特徴とする前記１４〜１８の何れか１項に記載の車用窓板。

２０．被写体の光像が結像する撮像素子で光電変換された画像信号を無線で車内に設置された画像処理回路に出力するアンテナが設けられたことを特徴とする前記１４〜１８の何れか１項に記載の車用窓板。

２１．電源から無線で出力された電力を被写体の光像が結像する撮像素子に供給するアンテナが設けられていることを特徴とする前記１４〜１８の何れか１項に記載の車用窓板。

２２．プラスチックから形成されていることを特徴とする前記１４〜２１の何れか１項に記載の車用窓板。

２３．前記１４〜２２に記載の車用窓板を備えたことを特徴とする車。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

本発明の車載用カメラ、車載用カメラシステム、車用窓板及び車によれば、車載用カメラに防水構造が不要になると共に、その撮像レンズを安価に製造でき、視野の広い広角レンズを用いることが可能になる。

車載用カメラの図である。 車の側面図である。 車の正面図である。 車載用カメラシステムのブロック図である。

本発明の実施の形態を図を参照して説明する。

先ず、本発明の車載用カメラについて図１の車載用カメラの図を参照して説明する。図１（Ａ）は車載用カメラの断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の矢印方向から見た図である。

１は車の前方に配置される透光性を有する窓板であって一部のみ描いてある。この窓板１は一般の車においてはフロントガラスと称せられているものと同様である。しかし、窓板１の材質はガラスに限定されるものでなく、ポリカーボネート等のプラスチックでもよく、加工性、即ち成型性を考慮すると、むしろプラスチックの方が好ましい。従って、本実施の形態においては窓板１と称する。

窓板１の一部には車外側に突出した突出部１０が設けられ、突出部１０には外部レンズ１１が形成されている。外部レンズ１１は内外面に同心円の曲面を有しており、図１においては凹レンズを形成している。但し、このレンズ形状は限定されるものではなく、窓板１の内外面にどのような凹凸のレンズが形成されていてもよい。また、２枚の板材が接合されて窓板１が形成されている場合には、一方の板材のみにレンズを形成しても、双方の板材にレンズを形成してもよい。

なお、２枚の板材が接合されて窓板１が形成され内部に紫外線カットの中間膜が挟み込まれている場合がある。このような場合には、外部レンズ１１の部分のみ中間膜を設けないようにする。

また、外部レンズ１１の外表面には必要に応じて親水コートや撥水コートを施すことが望ましい。

突出部１０の内部には、外部レンズ１１と共に撮像レンズを構成する内部レンズ２１がレンズ枠２２に内蔵されており、レンズ枠２２は突出部１０の車内側に筒状に形成された保持部１２に保持されている。これにより、最も被写体側に位置する外部レンズ１１と車内に配置される内部レンズ２１の光軸Ｏが合致し、且つ、双方のレンズ間隔が所定の値に定まるように各部材は形成されている。

なお、突出部１０の内部にレンズ枠２２を保持する構成はどのような構成であってもよく、例えばレンズ枠２２の外周面より突出したフランジ２２ａを設けると共に、このフランジ２２ａに空けた穴に突出部１０の内面から突出したボス１０ａを嵌め込んでかしめてもよい。また、接着剤による接合であってもよい。

内部レンズ２１の後方にはプリント配線板２４に実装された撮像素子２３が配置され、被写体の光像が外部レンズ１１と内部レンズ２１とにより撮像素子２３に結像し、光電変換される。従って、車載用カメラとして外部レンズ１１に対向する物体を撮像することができる。また、プリント配線板２４はレンズ枠２２の後端部に接合されている。

なお、図１において内部レンズ２１を１個のレンズの如く描いてあるが、複数のレンズで構成されていることが望ましい。

また、撮像素子２３は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ若しくはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサであって、プリント配線板２４に実装される。

車載用カメラを上記の如く構成することにより、防水構造にする必要がなくなって原価低減になる。特に、従来の車載用カメラは常に厳しい環境下である車外に常時設置されるので、Ｏリングが劣化し易く、水漏れによる故障の問題が生ずるが、上記の車載用カメラにおいてはこのような問題は解消される。また、最も被写体側のレンズである外部レンズ１１を窓板１と一体化して形成されているので、この分でも原価低減になる。

図２は車の側面図である。窓板１が車体に装着されたとき、光軸Ｏは車の前方に位置する接地面の方向に傾斜していて、水平に配置されたときより地上の物体をより広範囲に撮像することができる。更に、外部レンズ１１と内部レンズ２１とにより広角の撮像レンズが構成されているので、広い範囲の物体を撮像することができる。

なお、窓板１や突出部１０の形態やデザイン上の理由によって光軸Ｏの傾斜角度に限度がある場合には、撮像素子２３を光軸Ｏより上方にシフトさせて配置させることにより、地上の物体をより多く撮像することができるようになる。

図３は車の正面図である。上記の如く構成された外部レンズ１１を含む車載用カメラは窓板１の上部に装着されることが望ましい。これによって運転手の視界を妨げることがなく、ボンネット等で視野が塞がれることが少なくなる。

従来の如く車載用カメラを車外に配置した場合には、バンパー付近に配置すると視野が狭くなると共に道路の泥が跳ね上がってレンズ面が汚れるという問題があり、ボンネットの上に配置するとデザイン的に違和感が生ずるという問題がある。しかし、上述の如く構成すれば、充分な視野を確保できると共に道路の泥が跳ね上がってレンズ面が汚れることがなく、また、突出部１０の形状を車体に合わせてデザインすれば、車載用カメラを搭載しても違和感が生じない。

また、この車載用カメラは運転席から死角にある物体を視認する目的に使用できるが、前方を走る車との車間距離を保って追突を防ぐ目的等にも利用できる。後者の場合は前方を走る車を立体視して車間距離を測定する必要があり、このためには窓板１に２個以上の外部レンズ１１を形成し、２台以上の車載用カメラを設置すればよい。２台の車載用カメラをバックミラーの前方に配置することは従来より知られており、立体視の精度を向上させるためには２台の車載用カメラの間隔、即ち基線長を長く取ることが有効である。しかし、この場合は基線長に限度があるため、高精度の測距の要求に応えるのは困難である。一方、窓板１に外部レンズ１１を形成する場合には、窓板１の左右端に外部レンズ１１を設置することにより充分に長い基線長を取ることができる。

その他に、この窓板１は必ずしも車の前方に配置したものである必要はなく、車の後方に配置するリアガラスに相当するものであってもよい。また、車の側面に位置して開閉できない窓ガラスであってもよく、特に助手席側の窓ガラスが望ましい。この場合は、バックミラーやサイドミラーで見えずに死角になる物体を視認する目的に主として使用される。

また、上記の構成では外部レンズ１１の光軸と内部レンズ２１の光軸とが同一直線上にあったが、外部レンズ１１と内部レンズ２１の間に三角プリズム若しくは反射鏡を配置し、両者の光軸が交差するが、異なる方向を向くようにしてもよい。また、外部レンズ１１と内部レンズ２１の間にポロプリズムやペンタプリズム等のプリズム若しくは複数の反射鏡を配置し、両者の光軸が交差せずに異なる方向を向くようにしてもよい。この場合は、両者の光軸が平行であってもよい。

また、上述の外部レンズ１１は突出部１０と共に窓板１より突出していたが、外部レンズ１１等を窓板１に対して凹ますように構成してもよい。リアガラスや側面の窓ガラスは傾斜が強いので、これらを窓板１として外部レンズ１１を設ける場合に、窓板１に対して凹ますことが可能になる。これにより、揺動するワイパーの妨げになることがない。なお、外部レンズ１１への入射光路の確保の必要性に応じて外部レンズ１１の下方に位置する窓板１の一部を凹ますことが望ましい。

次に、車載用カメラのシステムについて図４のブロック図を参照して説明する。

撮像素子２３はプリント配線板２４に実装される。一方、窓板１には不図示の導体パターンが印刷等によって形成されている。窓板１が１枚板の構成の場合は、導体パターンは窓板１の車内側の面に形成され、窓板１が２枚板の張り合わせの構成の場合は、導体パターンは窓板１の車内側の面若しくは窓板１の内部に形成される。そして、プリント配線板２４と窓板１の導体パターンの一方の端部は例えばフレキシブルプリント基板２５によって接続される。無論、導体パターンは運転手の視野外に配置される。

窓板１の導体パターンの他方の端部はケーブルに接続され、そのケーブルは車内に設置された画像処理回路４１に接続されている。従って、撮像素子２３で光電変換されて生じた被写体の画像信号は画像処理回路４１に入力し、Ａ／Ｄ変換やカラープロセス処理が行われ、液晶モニタ等であって運転席の傍に配置された表示装置４２に画像として表示される。

また、車のバッテリから取り出した電源４３の電力が画像処理回路４１や表示装置４２に入力し、更に画像処理回路４１から窓板１の導体パターン、プリント配線板２４を介して撮像素子２３に供給される。

以上は一例であって、信号や電力の送受信には種々の形態が考えられる。

例えば、プリント配線板２４の入出力は窓板１の導体パターンを用いずにケーブルで画像処理回路４１と直接接続してもよい。

また、窓板１若しくはプリント配線板２４にアンテナを配置し、無線で撮像素子２３からの画像信号を画像処理回路４１に送信したり、無線で電源４３の電力を撮像素子２３に供給したりしてもよく、この場合は配線が不要になって車載用カメラの装着が容易になる。

更に、画像処理回路が組み込まれている撮像素子を用いてもよいし、画像処理回路が組み込まれているプリント配線板を用いてもよい。

１ 窓板
１０ 突出部
１１ 外部レンズ
１２ 保持部
２１ 内部レンズ
２２ レンズ枠
２３ 撮像素子
２４ プリント配線板
４１ 画像処理回路
４２ 表示装置
Ｏ 光軸

Claims (23)

1. 車に備えられる透光性を有する窓板に形成された外部レンズと、該窓板の車内側に配置された内部レンズと、により撮像レンズが構成されていることを特徴とする車載用カメラ。
2. 前記内部レンズを内蔵するレンズ枠が前記窓板の車内側に形成された保持部によって保持されていることを特徴とする請求項１に記載の車載用カメラ。
3. 前記窓板が車に装着された場合に、前記撮像レンズの光軸は車の外側に位置する接地面の方向に傾斜することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車載用カメラ。
4. 前記窓板が車に装着された場合に、前記撮像レンズは前記窓板の上部に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車載用カメラ。
5. 前記撮像レンズにより被写体の光像が結像する撮像素子はプリント配線板に実装され、該プリント配線板は前記レンズ枠に装着されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の車載用カメラ。
6. 前記窓板はプラスチックから形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の車載用カメラ。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも前記撮像素子から出力された画像信号を画像処理する画像処理回路を備えた車載用カメラシステムであって、
   前記撮像素子から出力された画像信号は前記窓板に設けられた導体パターンを通じて前記画像処理回路に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。
8. 請求項１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも前記撮像素子から出力された画像信号を画像処理する画像処理回路を備えた車載用カメラシステムであって、
   前記撮像素子から出力された画像信号は前記窓板に設けられたアンテナによって無線で前記画像処理回路に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。
9. 請求項１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも前記撮像素子から出力された画像信号を画像処理する画像処理回路を備えた車載用カメラシステムであって、
   前記撮像素子から出力された画像信号は前記プリント配線板に設けられたアンテナによって無線で前記画像処理回路に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。
10. 請求項１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも電源を備えた車載用カメラシステムであって、
    前記電源からの電力は前記窓板に設けられた導体パターンを通じて前記撮像素子に送信されることを特徴とする車載用カメラシステム。
11. 請求項１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも電源を備えた車載用カメラシステムであって、
    前記電源から無線で出力された電力は前記窓板に設けられたアンテナによって受信され、前記撮像素子に供給されることを特徴とする車載用カメラシステム。
12. 請求項１〜６の何れか１項に記載の車載用カメラを備えると共に、車内に少なくとも電源を備えた車載用カメラシステムであって、
    前記電源から無線で出力された電力は前記プリント配線板に設けられたアンテナによって受信され、前記撮像素子に供給されることを特徴とする車載用カメラシステム。
13. 請求項７〜１２の何れか１項に記載の車載用カメラシステムを備えたことを特徴とする車。
14. 透光性を有し、車載用カメラの撮像レンズにおける最も被写体側のレンズを構成する外部レンズが形成されていることを特徴とする車用窓板。
15. 前記外部レンズと車内に配置される内部レンズとにより撮像レンズが構成されると共に、該内部レンズはレンズ枠に内蔵され、
    該レンズ枠を保持する保持部が車内側に位置する面に形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の車用窓板。
16. 車に装着された場合に、前記外部レンズの光軸が車の外側に位置する接地面の方向に傾斜するように配置されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の車用窓板。
17. 車に装着された場合に、前記外部レンズは上部に配置されることを特徴とする請求項１４〜１６の何れか１項に記載の車用窓板。
18. 前記外部レンズは複数個設けられていることを特徴とする請求項１４〜１７の何れか１項に記載の車用窓板。
19. 被写体の光像が結像する撮像素子で光電変換された画像信号を車内に設置された画像処理回路に出力する導体パターンが設けられたことを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載の車用窓板。
20. 被写体の光像が結像する撮像素子で光電変換された画像信号を無線で車内に設置された画像処理回路に出力するアンテナが設けられたことを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載の車用窓板。
21. 電源から無線で出力された電力を被写体の光像が結像する撮像素子に供給するアンテナが設けられていることを特徴とする請求項１４〜１８の何れか１項に記載の車用窓板。
22. プラスチックから形成されていることを特徴とする請求項１４〜２１の何れか１項に記載の車用窓板。
23. 請求項１４〜２２に記載の車用窓板を備えたことを特徴とする車。

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