JP2011225125A - カメラ取付用補助部材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、様々な車種のサイドミラーハウジングに対して、カメラユニットを車種に応じて変更することなく、適切にカメラユニットを取り付けることが可能となるカメラ取付用補助部材を提供することを目的とする。
【解決手段】車両（１）のサイドミラーハウジング（２）の下面の形状に合致した形状を有すると共に、カメラユニット（３０）の撮像レンズ（３１）をサイドミラーハウジングの下面から所定距離突出させて、カメラユニットを固定するカバー部（２０）を有することを特徴とするカメラ取付用補助部材。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される複数のカメラで撮影された画像を合成して俯瞰画像を生成する全周囲モニターシステムに利用するカメラユニット取付用補助部材に関する。

車両に複数のカメラを設置し、複数のカメラが撮像した画像を合成して、車両の上方から車両を見下ろした状態の画像をドライバーに提供する全周囲モニターシステムに関する技術が知られている。

全周囲モニターシステムのカメラユニットは、通常車両の左右のドアに付設されている後方視認用のサイドミラーユニットに取り付けられているが、サイドミラーユニットのハウジング内には、多くの機器を収納するスペースを確保することが困難であることから、カメラの撮像レンズ部をサイドミラーのハウジングから突出させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、車両デザインに与える影響を極力抑えながら、車両近傍の死角をなくした画像の取得を可能とするために、車両の角部に設けられたランプハウスの覆うランプカバーの上部にカメラを組み込んだ構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−３２７０４８号公報（図５（ｂ）） 特開２０００−２３６４６２号公報（図１）

全周囲画像は、複数のカメラにより撮像された画像を合成して、車両の周囲を俯瞰的に、また立体的に映し出すような画像であることから、車両の左右の画像を得るためにサイドミラーハウジングに、カメラを取り付ける必要がある。全周囲画像には、路面の画像の他に、車両のタイヤ全体と路面の接地部分を含んで、車両周囲の高さ方向の画像を得るために、カメラユニットの撮像レンズの光軸方向は、真下ではなく、カメラユニットの真下の地面に対する垂直方向から所定角度（角度ψ）を有するように設定する必要がある。

このように、撮像レンズの光軸方向Ａが所定の角度ψを有するようにカメラユニットを設置するにあたっては、全周囲画像を生成するのに必要な画像を撮像するためには、カメラユニットの撮像レンズを、サイドミラーハウジングから、所定距離だけ下げる必要がある。

しかしながら、サイドミラーハウジングの形状は、車種に対応して様々な種類があり、サイドミラーハウジングの下面の位置（即ち、地面からの高さ）も車両の種類によって様々である。そのため、適切な撮像領域を得るためには、カメラユニットの撮像レンズの光軸方向Ａの向きが最適となるように、車種毎にカメラユニットを用意することが考えられるが、そのような場合、車種に応じた専用のカメラユニットを製造するためのコストがかかり、消費者に安価に提供できないばかりか、カメラユニットが故障した際のメンテナンスや、修理サービスを容易に提供できないといった問題があった。

そこで、本発明は、様々な車種のサイドミラーハウジングに対して、カメラユニットを車種に応じて変更することなく、適切にカメラユニットを取り付けることが可能となるカメラ取付用補助部材を提供することを目的とする。

本発明に係るカメラ取付用補助部材は、車両のサイドミラーハウジングの下面の形状に合致した形状を有すると共に、カメラユニットの撮像レンズをサイドミラーハウジングの下面から所定距離突出させて、カメラユニットを固定するカバー部（２０）を有することを特徴とする。

本発明に係るカメラ取付用補助部材によれば、車種に応じたカメラカバーを用意することによって、消費者に対して安価に全周囲モニターの製品を提供できると供に、カメラユニットが故障した際のメンテナンスや修理サービスを十分に提供することが可能となった。

サイドミラーハウジング２にカメラ構造１０を取り付けた状態を示す図である。 カメラ構造１０の分解斜視図である。 カメラ構造１０を説明するための図である。 車両１における配線構造の一例を示す図である。 全周囲モニターシステムの概略構成図である。 サイドミラーハウジング２に取り付けるカメラ構造１０に含まれるカメラユニット３０の光軸方向Ａの角度ψの決定方法を説明するための図である。 他のカメラ構造１３０を説明するための図である。 更に他のカメラ構造１４０を説明するための図である。

以下図面を参照して、本発明に係るカメラユニットの取り付け方法及びカメラユニットについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

図１は、サイドミラーハウジング２にカメラ構造１０を取り付けた状態を示す図であり、図２は、カメラ構造１０の分解斜視図である。

カメラ構造１０は、カメラカバー２０、カメラユニット３０、及びブラケット４０を含んでいる。ここで、カメラカバー２０及びブラケット４０は、カメラユニット取付用補助部材として機能する。サイドミラーハウジング２の下方には開口部が設けられており、ブラケット４０のネジ受け４２、４３及び４４が、ネジによってネジ留めされることにより、カメラユニット３０がサイドミラーハウジング２の下部に取り付けられる。

すなわち、ブラケット４０は、カメラユニット３０及びカメラカバー２０と固定されているので、ブラケット４０がサイドミラーハウジング２を介してネジ留めされることによって、カメラ構造１０がサイドミラーハウジング２の下部に固定される。

また、開口部を介して、カメラユニット３０が撮像した画像情報を送信したり、カメラ撮影を制御する制御信号をカメラユニット３０へ送信したりするための信号ケーブル７０が、サイドミラーハウジング２内を通過して、車体１に配置されているＥＣＵ８０と接続される。

カメラユニット３０は、撮像レンズ３１を有しており、車両１の真後ろから見た場合には（図１（ａ）参照）、撮像レンズ３１の光軸方向Ａは、カメラユニットの真下（地面に対して垂直方向）に対して、角度ψ（図１の例では４５°）をもって位置決めがなされている。また、車両１の真横から見た場合には（図１（ｂ）参照）、撮像レンズ３１の光軸方向Ａは、車両の前後方向に対しては、角度を有していない。なお、車両の前後方向に対する光軸方向の角度は、サイドミラーハウジング２の形状に寄るところもあり、前後方向に大きな角度を有していなければ良い。

図３は、カメラ構造１０を説明するための図である。

図３（ａ）はカメラ構造１０の表面図であり、図３（ｂ）はカメラ構造１０の側面図である。

カメラユニット３０内には、撮像レンズ３１を介して撮像を行うための撮像部３８が配置されている。撮像レンズ３１の光軸方向Ａは、カメラユニットの真下（地面に対して垂直方向）に対して、角度ψ（図１の例では４５°）をもって位置決めがなされている。撮像部３８は、ＣＭＯＳセンサー等によって構成されている。カメラユニット３０では、撮像レンズ３１を広角レンズ等とすることによって、撮像可能な視野角（ω）を１９０°となるように構成している。しかしながら、上記の視野角は一例であって、広角に撮影するものであれば、これに限定されるものではない。

カメラユニット３０内には、また、近赤外光を照射するための３個のＬＥＤ３２が配置されている。３個のＬＥＤ３２は、それぞれθ４（図３の例では、６５°）及びθ５（図３の例では、６５°）の角度を有して離れた方向Ｂに向いて配置され（図３（ａ）参照）、カメラユニットの真下（地面に対して垂直方向）に対して、角度φ（図１の例では２３°）をもって位置決めがなされている（図３（ｂ）参照）。

ＬＥＤ３２から照射された近赤外光が、サイドミラーハウジング２の下部の路面、タイヤ、車両１の一部等を照射するので、夜間においても、撮像部３８が、サイドミラーハウジング２の周囲の映像を鮮明に撮像できる。なお、カメラユニット３０において、３個のＬＥＤ３２の光源の前部（照射方向）は、ＬＥＤ３２からの照射光が透過できるような照射光の波長に対して透明な樹脂によって覆われている。

カメラユニット３０は、夜間でも鮮明が画像を撮像できるようにするために、ＬＥＤ３２を近接して設けるようにしている。撮像レンズ３１の光軸方向ＡとＬＥＤ３２の光軸の方向は同方向でそれぞれ異なる角度を有するように設置されているが、仮に、撮像レンズ３１の光軸方向ＡとＬＥＤ３２が向いている方向Ｂが平行である場合、若しくは互いが向かい合う方向を向いている場合には、撮影画像にＬＥＤの光源が映り込んでしまい、鮮明な画像が撮像できないという問題がある。そこで、カメラユニット３０では、撮像レンズ３１の光軸方向Ａをカメラユニットの真下（地面に対して垂直方向）に対して角度ψ（図１の例では４５°）とし、３個のＬＥＤ３２の向いている方向Ｂは、それぞれカメラユニットの真下（地面に対して垂直方向）に対して角度φ（図１の例では２３°）として、異なった方向を向くように構成している（図３（ｂ）参照）。また、ＬＥＤ３２は、カメラユニット３０の表面より、奥側に配置することによって、光源の映り込みの問題を解決している。

図３（ｃ）はカメラ構造１０の裏面図であり、図３（ｄ）は図３（ｃ）からブラケット４０を取り除いた状態を示す図である。

カメラカバー２０の裏面には、ネジ受け２１、２２及び２３が設けられている。カメラユニット３０の撮像レンズ３１が配置されている面側とは反対の面側には、位置決め用の面状突起３５及び３６が設けられている。ブラケット４０は、カメラカバー２０と接続するためのネジ穴４１、４５及び４６と、サイドミラーハウジング２の内側からネジ留めするためのネジ受け４２、４３及び４４と、カメラユニット３０と接続された信号ケーブル７０を通すための開口部４８を有している。

ブラケット４０のネジ穴４１、４５及び４６と、カメラカバー２０のネジ受け２１、２５及び２６が、ネジでネジ留めされることによって、ブラケット４０とカメラカバー２０とが接続される。その際に、カメラユニット３０の面状突起３５及び３６は、カメラカバー２０のネジ受け２２及び２３の周囲と、ブラケット４０のネジ穴４５及び４６の周囲との間に挟み込まれるようにして位置決めされる。これによって、カメラユニット３０は、カメラカバー２０とブラケット４０との間に固定される。

図４は、車両１における配線構造の一例を示す図である。

図１〜図３を用いて説明したカメラ構造１０は、車両１の左側のサイドミラーハウジング２に取り付けられているが、図４に示す様に、同様のカメラ構造１１が、車両１の右側のサイドミラーハウジング４に取り付けられている。また、車両１の後方を撮像するバックカメラ１２が車両１の後方に配置されており、車両１の前方を撮像するフロントカメラ１３が車両１の前方に配置されている。

カメラ構造１０に含まれるカメラユニット３０と接続された信号ケーブル７０、車両１の右側のサイドミラーハウジング本体４に取り付けられたカメラ構造１１からの信号ケーブル、バックカメラ１２からの信号ケーブル、及びフロントカメラ１３からの信号ケーブルは、ＥＣＵ８０と接続されている。

図５は、全周囲モニターシステム１００の概略構成図である。

全周囲モニターシステム１００は、左側サイドミラーハウジング２に取り付けられているカメラ構造１０、右側のサイドミラーハウジング本体４に取り付けられたカメラ構造１１、バックカメラ１２、及びフロントカメラ１３と、それらが撮像した画像を合成して全周囲画像データを生成するＥＣＵ（電子制御ユニット）８０、生成した全周囲画像データを受信しディスプレイ９１に表示する車載表示装置（ナビゲーション装置）９０、及びカメラ切換スイッチ９２等から構成されている。

例えば、図４に示すように、ＥＣＵ８０は、車両１の助手席シート５の下部に配置され、フロントパネル上に配置されたディプレイ９１を有する車載表示装置９０、カメラ構造（左側サイドカメラ）１０、カメラ構造（右側サイドカメラ）１１、バックカメラ１２、及びフロントカメラ１３と、ケーブル等によって接続されている。

カメラ切換スイッチ９２を操作することによって、合成された車両１の周囲を俯瞰的に、また立体的に映し出す全周囲画像及び各カメラの画像のそれぞれの内、所望の画像を選択してディスプレイ９１上に表示させることができる。また、車載表示装置９０が表示しているモード（例えば、ナビモード）をカメラ画像モードに切換えることもできる。カメラ切換スイッチ９２は、専用のスイッチとして車両１のフロントパネル上に配置するようにしても良いし、車載表示装置９０に付属している他のスイッチやボタンを兼用するようにしても良い。

図６は、サイドミラーハウジング２に取り付けるカメラ構造１０に含まれるカメラユニット３０の光軸方向Ａの角度ψ（°）の決定方法を説明するための図である。

各カメラからの画像を合成して全周囲画像を生成する場合に、サイドミラーハウジング２に取り付けるカメラユニット３０が撮像する画像範囲に必要となる条件として以下のものが考えられる。
条件１ 駐車時に車両の動きや、車両のタイヤ周辺を確認して運転を支援したいことから、路面並びに車両のタイヤ全体と路面の接地面の状態を撮像できること。
条件２ 車両の周囲の高さ方向（地面に対して垂直方向）の画像を得る場合には、車両の周囲に存在する人や周囲に停まっている車両が全体的に撮像できる範囲であること。周囲の人物や車両が全体的に撮像されることによって、ドライバーは周辺の人物や、車両に乗っている人の顔の向きを確認することができ、ドライバーは注意しながら車両を操作できる。仮に、人物の顔の向きが判別できないと、その人物がどのように行動するかを予測しえないので、接触する危険性をはらんでおり、例えば、人物の脚だけを撮像するだけでは安全運転支援には充分ではない。

そこで、図６に示すように、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の路面からの高さをＨ１（ｍｍ）、車両１のタイヤ６の高さをＨ２（ｍｍ）、車両の周囲に存在する人物Ｃの頭頂部までの高さをＨ３（ｍｍ）、車両１と人Ｂとの距離をＳ（ｍｍ）、車両１とカメラユニット３０の撮像レンズ３１との距離をＷ（ｍｍ）とする。また、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の視野角をω（°）、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の真下から車両のタイヤ６の上部までの角度をθ１（°）、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の真横から人物Ｃの頭頂部までの角度をθ２（°）とする。なお、カメラユニット３０の視野角ωの中心が光軸方向Ａであるものとする。

上記の条件１より、θ１＝ａｒｃｔａｎ（Ｗ／（Ｈ１−Ｈ２））となる。
この時、カメラユニット３０は視野角ωを有しているので、カメラユニット３０の光軸方向Ａの角度ψが、以下の式（２）を満足するように設定すれば、撮像部３８は、タイヤ６の上部までの画像を撮像することが出来ることとなる。
ψ≦ω／２−θ１ （２）

また、上記の条件２より、θ２＝ａｒｃｔａｎ（（Ｈ３−Ｈ１）／（Ｓ−Ｗ））となる。
この時、カメラユニット３０は視野角ωを有しているので、カメラユニット３０の光軸方向Ａの角度ψが、以下の式（３）を満足するように設定すれば、撮像部３８は、カメラユニット３０の真横にいる人物Ｃの頭頂部までの画像を撮像することが出来ることとなる。
ψ≧９０°−（ω／２−θ２） （３）

したがって、上記の式（２）及び（３）を満たすように、角度ψを設定すればよい。
即ち、以下の式（１）を満足するように、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の光軸方向Ａの角度ψを決定して、位置決めすれば、上記の条件１及び２を両方満足するような画像を撮像することが可能となる。
ω／２−θ１≦ ψ ≦９０°−（ω／２−θ２） （１）

例えば、Ｈ１＝１２００ｍｍ、Ｈ２＝７００ｍｍ、Ｈ３＝２０００ｍｍ、Ｗ＝１５０ｍｍ、Ｓ＝２０００ｍｍ、ω＝１９０°とすると、θ１は約１７°、θ２は約２５°であるので、角度ψは、２０°以上、７８°以下であれば良いということとなる。なお、ここでは、人物Ｃの身長を最大に見積もって２ｍ（Ｈ３＝２０００ｍｍ）とし、車両１の周囲２ｍ（Ｓ＝２０００ｍｍ）の範囲内に存在する人物Ｃは要注意であるとして、上記の数値を設定した。ここで、距離Ｓは、１０００〜２０００ｍｍの範囲を設定し、運転中にドライバーが注意すべき範囲を示している。カメラユニット３０の撮像レンズ３１の光軸方向Ａの角度ψが上記の範囲に入るように取り付けを行えば、前述した条件１及び２を満足するような画像を得ることが可能となる。

なお、上記の例では、車両周辺の撮像されるべき対象物を人物として説明したが、対象物は人物に限らず、建造物や車両であっても良く、車両周辺の対象物が全体的に撮像されることが好ましい。

なお、カメラユニット３０の撮像レンズ３１が、真下を向くように位置決めすると、水滴等がサイドミラーハウジング２及びカメラカバー２０から伝わって、カメラユニット３０の最下部に溜まり、撮像する画像が不鮮明になるといった悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、カメラユニット３０の撮像レンズ３１は、カメラユニット３０の最下点ではない箇所に配置することが好ましい。また、同様の理由により、カメラユニット３０のＬＥＤ３２の位置も、カメラユニット３０の最下点ではない箇所に配置することが好ましい。

上述したように、光軸方向Ａの角度ψは所定の角度を有するように設定されることから、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の光軸方向Ａは、カメラユニット３０の最下点より車両１の外側に向くように位置決めされ、カメラユニット３０のＬＥＤ３２は、撮像レンズ３１の光軸方向Ａよりも小さい角度で外側を向くように位置決めされる（図１参照）。なお、図１〜図３の例では、撮像レンズ３１の光軸方向Ａは、地面に対して垂直方向から４５°の角度で外側を向くようにし、ＬＥＤ３２の光軸方向Ｂは、地面に対して垂直方向から２３°の角度で外側を向くように構成している（図３（ｂ）参照）。また、図１では、点Ｑを、カメラユニット３０の最下点としている。

図７は、他のカメラ構造１３０を説明するための図である。図７（ａ）は他のカメラ構造１３０の上面図であり、図７（ｂ）はカメラ構造１３０の側面図であり、図７（ｃ）は図３（ｂ）と同様のカメラ構造１０の側面図である。

全周囲画像は、複数のカメラにより撮像された画像を合成して、車両の周囲を俯瞰的に、また立体的に映し出すような画像であることから、車両の左右の画像を得るためにサイドミラーハウジング２及び４に、カメラ構造１０及び１１を取り付けている。全周囲画像には、路面の画像の他に、車両のタイヤ全体と路面の接地部分を含んだ側方の画像を得るために、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の光軸方向Ａは、真下ではなく、前述した式（１）を満足するような角度ψを有するように設定される。なお、図１〜３の例では、角度ψ＝４５°である。

このように、撮像レンズ３１の光軸方向Ａが所定の角度ψを有するようにカメラユニット３０を設置する必要があるため、全周囲画像を生成するのに必要な画像を撮像するためには、カメラユニット３０の撮像レンズ３１を、サイドミラーハウジング２から、所定距離だけ下げる必要がある。図１〜３のカメラ構造１０では、カメラカバー２０、ブラケット４０が接続し合うことによって、カメラユニット３０の撮像レンズ３１は、距離Ｒ１（例えば、Ｒ１＝２５ｍｍ）だけ、サイドミラーハウジング２の下面から突出している（図１参照）。仮に、カメラユニット３０がサイドミラーハウジング２よりも下がっていないとした場合には、サイドミラーハウジング２が撮像範囲に含まれ、サイドミラーハウジングの一部が撮像範囲に映り込んでしまうため、合成画像を生成するのに最適な画像が得られなくなってしまう。

しかしながら、サイドミラーハウジングの形状は、車種に対応して様々な種類があり、サイドミラーハウジングの下面の位置（即ち、地面からの高さ）も車両の種類によって様々であるので、適切な撮像領域を得るためには、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の光軸方向Ａの向きが最適となるように、車種毎にカメラユニットを用意しなければならない。そのような場合、車種に応じた専用のカメラユニットを製造するためのコストがかかり、消費者に安価に提供できないばかりか、カメラユニットが故障した際のメンテナンスや、修理サービスを容易に提供できないといった問題がある。

そこで、図７（ａ）及び（ｂ）に示すカメラ構造１３０では、カメラユニット３０は変更せずに、カメラカバー１３１のみを変更して、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の突出量を車種に応じてＲ２（例えば、Ｒ２＝４０ｍｍ）に変更したものである。なお、図７（ｃ）は、図３（ｂ）に示すカメラ構造１０の側面図であり、突出量Ｒ１の場合を示している。このように、カメラカバーを複数種類予め作成しておくことによって、様々な車種のサイドミラーハウジングに対して、カメラユニットを車種に応じて変更することなく、適切にカメラユニットを取り付けることが可能となる。

また、カメラカバーとサイドミラーハウジング２との接合面がほぼフラットな場合、カメラカバー２０とサイドミラーハウジング２との接合面に対するカメラユニット３０の取り付け角度と、カメラカバー１３１とサイドミラーハウジング２との接合面に対するカメラユニット３０の取り付け角度とは、同じになるように設定されている。即ち、カメラカバー２０の突出量Ｒ１とカメラカバー１３１の突出量Ｒ２が異なっていたとしても、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の光軸方向Ａの角度ψは一定になるように位置決めされる。

図８は、更に他のカメラ構造１４０を説明するための図である。

図８は、サイドミラーハウジング２´の下面がより立体的な形状をしている場合を示している。図８に示すように、サイドミラーハウジング２との接続部分がより立体的で、サイドミラーハウジング２´の下面が立体的な形状と合致するカメラカバー１４１を用いてカメラユニット３０を取り付けることができる。このように、サイドミラーハウジングの下面の形状に合致したカメラカバーを利用することによって、様々な形状のサイドミラーハウジングに適切にカメラユニットを取り付けることが可能となった。

また、上記の様に、カメラカバーとサイドミラーハウジング２との接合面が立体的な形状となる場合でも、カメラユニット３０の撮像レンズ３１の光軸方向Ａの角度ψが一定になるように、カメラカバー１４１に対してカメラユニット３０が位置決めされるように調整されている。

このように、車種に応じたカメラカバーを用意することによって、消費者に対して安価に全周囲モニターの製品を提供できると供に、カメラユニットが故障した際のメンテナンスや修理サービスを十分に提供することが可能となった。

１ 車両
２ サイドミラーハウジング
１０、１３０、１４０ カメラ構造
２０、１３１、１４１ カメラカバー
３０ カメラユニット
３１ 撮像レンズ
３２ ＬＥＤ光源
４０ ブラケット
７０ 信号ケーブル

Claims (3)

1. 車両のサイドミラーハウジングの下面の形状に合致した形状を有すると共に、カメラユニットの撮像レンズを前記サイドミラーハウジングの下面から所定距離突出させて、前記カメラユニットを固定するカバー部と、
   を有することを特徴とするカメラ取付用補助部材。
2. 前記カバー部は、前記カメラユニットの最下点よりも車両に対して外側に、前記撮像レンズが位置決めする、請求項１に記載のカメラ取付用補助部材。
3. 前記カメラユニットは、ＬＥＤ光源を有し、前記ＬＥＤ光源は、前記カメラユニットの表面より、前記カメラユニットの内部に設けられている、請求項１又は２に記載のカメラ取付用補助部材。

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