JP2018021794A - ステレオカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】部材間に生じる熱応力を緩和して測定誤差を低減することができるステレオカメラを提供する。【解決手段】筐体３０は、回路基板２０を支持する高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌと、高剛性支持部３２Ｈを有する高剛性支持領域３０Ｈと、低剛性支持部３２Ｌを有する低剛性支持領域３０Ｌと、を備える。高剛性支持部３２Ｈは、低剛性支持部３２Ｌよりも一対のカメラモジュールの基線長に沿う基線方向（Ｘ軸方向）に作用する力に対する剛性が高くされている。高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向において低剛性支持領域３０Ｌに隣接して一箇所に設けられる。【選択図】図５

Description

本発明は、ステレオカメラに関する。

従来から取付システムを有するカメラシステムに関する発明が知られている（下記特許文献１を参照）。この従来のカメラシステムは、回路基板と、フレームとを備えている。この回路基板は、第１カメラが電気的に接続される第１端部と第２カメラが電気的に接続される第２端部とを有している。また、前記フレームは、第１フレーム部材と、第２フレーム部材と、車両に取り付けるためのマウントとを有している。

また、前記回路基板は、前記第１フレーム部材と、前記第２フレーム部材との間に配置されている。当該第１フレーム部材は、当該第２フレーム部材に、当該回路基板の第１および第２端部の前記マウントに対する撓みを小さくするため、および前記第１カメラと前記第２カメラの配置を保持するために、前記第１端部近傍の第１連結位置と前記第２端部近傍の第２連結位置で連結されている（同文献、請求項１等を参照）。

第１フレーム部材と第２フレーム部材は、たとえば線膨張係数がほぼ等しい材料から作られる。第２フレーム部材は、たとえば第１フレーム部材に対して回路基板と反対側あるいは面が固定される。これにより、回路基板の表面と背面の移動がバランスするため、回路基板の表面側に位置する第２フレーム部材の膨張が、回路基板の撓みや捩れを減少させることができる（同文献、第００１８段落等を参照）。

特表２０１３−５４５３４７号公報

前記従来のカメラシステムのように、回路基板を第１フレーム部材と第２フレーム部材との間に配置した場合、これらを連結する連結部において、回路基板とフレーム部材の熱膨張量の差に起因する過大な力が作用するおそれがある。前記特許文献１は、回路基板が熱応力を発生させないように、支持フレームに対して移動することができる構成を開示している（同文献、図８−９、第００２９段落等を参照）。

より具体的には、回路基板は、２個の水平方向に延在するスロットと１個の垂直方向に延在スロットを有し、各スロットは、回路基板のその部分がスロットの範囲内でフレームに対して移動することを許容する。そして、カメラシステムが極端な温度状況に曝された場合に、応力を開放できる。各スロットは、回路基板とフレームとをスライド可能に連結する固定部材を収容する。

しかし、回路基板とフレームの相対的な移動のしやすさは、固定部材による締結力や各部材間の摩擦力によって変化するため、再現性が低く、経時的に変化する。そのため、各部材が熱膨張したときに、再現性が低く、経時的に変化する変形が各部材に生じ、ステレオカメラの測定誤差が増大するおそれがある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、部材間に生じる熱応力を緩和して測定誤差を低減することができるステレオカメラを提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明のステレオカメラは、一対のカメラモジュールと、該一対のカメラモジュールに接続される回路基板と、該回路基板および前記一対のカメラモジュールを支持する筐体と、を備えるステレオカメラであって、前記筐体は、前記回路基板を支持する高剛性支持部および低剛性支持部と、該高剛性支持部を有する高剛性支持領域と、該低剛性支持部を有する低剛性支持領域と、を備え、前記高剛性支持部は、前記低剛性支持部よりも前記一対のカメラモジュールの基線長に沿う基線方向に作用する力に対する剛性が高くされ、前記高剛性支持領域は、前記基線方向において前記低剛性支持領域に隣接して一箇所に設けられる

本発明のステレオカメラによれば、回路基板は、一対のカメラモジュールの基線長に沿う基線方向において、筐体の一箇所に設けられた高剛性支持領域の高剛性支持部に支持されるとともに、筐体の高剛性支持領域に隣接する低剛性支持領域の低剛性支持部に支持される。そのため、温度変化によって回路基板と筐体との間に基線方向の熱応力が作用すると、高剛性支持部よりも剛性が低い低剛性支持部が基線方向に弾性変形してその熱応力を緩和する。これにより、一対のカメラモジュールを支持する筐体の変形が抑制され、一対のカメラモジュールによる測定誤差を低減することができる。

本発明の実施形態１に係るステレオカメラの設置状態を示す側面図。 図１に示すステレオカメラの上面側の斜視図。 図１に示すステレオカメラの下面側の斜視図。 図２Ｂに示すステレオカメラの分解斜視図。 図３に示すカメラモジュールの斜視図。 図３に示す基板支持部の配置を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例１を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例２を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例３を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例４を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例５を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例６を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例７を示す平断面図。 図５に示す基板支持部の配置の変形例８を示す平断面図。 図３に示す低剛性支持部の変形例を示す筐体の本体部の斜視図。

以下、図面を参照して本発明のステレオカメラの一実施形態を説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係るステレオカメラ１の設置状態を示す側面図である。本実施形態のステレオカメラ１は、たとえば自動車等の車両のフロントガラスＷＳの内側に進行方向の前方に向けて設置され、道路、先行車両、対向車両、歩行者、障害物等の画像を撮影し、被写体との距離や相対速度等を測定する装置である。

図２Ａは、図１に示すステレオカメラ１の上面側の斜視図である。図２Ｂは、図１に示すステレオカメラ１の下面側の斜視図である。図３は、図２Ｂに示すステレオカメラ１の分解斜視図である。本実施形態のステレオカメラ１は、一対のカメラモジュール１０と、この一対のカメラモジュール１０に接続される回路基板２０と、これら回路基板２０および一対のカメラモジュール１０を支持する筐体３０と、を備えている。

図４は、図３に示すカメラモジュール１０の斜視図である。カメラモジュール１０は、円筒状のレンズ１１と、センサ基板１２とを備えている。レンズ１１は、フランジ部１３を介してセンサ基板１２に固定されている。センサ基板１２は、図示を省略するイメージセンサを備え、レンズ１１を通過した像がイメージセンサの中央に適切に結像するように、レンズ１１に対する位置が調整されている。

カメラモジュール１０は、図１に示すステレオカメラ１の設置状態において、傾斜したフロントガラスＷＳに近接して配置され、車両前方の視野ＶＦに存在する対象物の画像を撮影することができる。なお、各図面では、一対のカメラモジュール１０を結ぶ方向すなわち光軸ＯＡ間の距離である基線長ＢＬに沿う基線方向をＸ軸方向、一対のカメラモジュール１０の光軸ＯＡ方向をＺ軸方向、これらＸ軸方向およびＺ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とする直交座標系を示している。

回路基板２０は、たとえばガラスエポキシ基材やセラミック基材等によって構成されている。図示は省略するが、回路基板２０は、フレキシブル配線によってカメラモジュール１０のセンサ基板１２に電気的に接続される信号処理回路を備えている。回路基板２０の背面側には、信号処理回路に接続されたコネクタ２１が設置されている。回路基板２０のコネクタ２１は、たとえば、図示を省略する車両制御装置に接続された配線のコネクタに接続される。これにより、ステレオカメラ１と車両制御装置との電気的な接続を行うことができる。

回路基板２０は、基線方向であるＸ軸方向を長手方向、カメラモジュール１０の光軸ＯＡ方向であるＺ軸方向を短手方向とする概ね長方形の形状を有している。また、回路基板２０は、ネジ２３等の締結部材を挿通させる複数の貫通孔２２を有している。回路基板２０の貫通孔２２は、後述する基板支持部３２に設けられたネジ穴に対応する位置に設けられている。

筐体３０は、たとえば、本体部３１と、基板支持部３２と、カバー３３とを有している。温度変化による変形量の差を減少させて変形を抑制する観点から、本体部３１の素材とカバー３３の素材は、線膨張係数が等しいか、または、互いの線膨張係数の差ができるだけ小さい素材であることが好ましい。筐体３０の素材は、特に限定されないが、たとえばアルミニウム合金等の金属材料を用いることができる。

本体部３１は、Ｘ軸方向から見た側面視で概ねＬ字形の形状を有し、車両の後方側から前方側へ向けてフロントガラスＷＳの傾斜に合わせて高さ寸法が漸次小さくなっている。より詳細には、本体部３１は、カメラモジュール１０の光軸ＯＡ方向において前端部３１Ｆと後端部３１Ｂとを有し、前端部３１Ｆは、後端部３１Ｂよりも基線方向（Ｘ軸方向）および光軸ＯＡ方向（Ｚ軸方向）に垂直な高さ方向（Ｙ軸方向）における高さ寸法が小さい。また、前端部３１Ｆは、Ｚ軸方向に対して傾斜してフロントガラスＷＳに対向する傾斜部３１ａを有している。本体部３１は、図３に示すように、下端と後端が開放され、内側に一対のカメラモジュール１０と回路基板２０とを収容する空間を有している。

本体部３１は、後端部３１Ｂに概ね矩形箱状の高さ寸法の大きいカメラ支持部３１ｂを有している。カメラ支持部３１ｂは、たとえば、車両の前方を向く前壁部に設けられた一対の円形の開口部３１ｃに一対のカメラモジュール１０のレンズ１１を挿通させ、側壁部および上壁部によってカメラモジュール１０のセンサ基板１２を支持することで、一対のカメラモジュール１０を支持することができる。また、カメラ支持部３１ｂは、前壁部によってカメラモジュール１０のフランジ部１３を支持してもよい。本体部３１は、光軸ＯＡの方向が精密に調整された一対のカメラモジュール１０を安定して保持することができる。

本体部３１は、カバー３３を固定するためのカバー固定部３１ｄを有している。カバー固定部３１ｄは、たとえば、ネジ穴が形成された端面を有する突起状に形成されている。本体部３１は、たとえば、前端部３１Ｆの内側で基線方向（Ｘ軸方向）の両端部に、ネジ穴が下方（Ｙ軸負方向）を向く一対のカバー固定部３１ｄと、後端部３１Ｂの内側でカメラ支持部３１ｂの上壁部に、ネジ穴が車両の後方側（Ｚ軸負方向）を向く一対のカバー固定部３１ｄとを有することができる。カメラ支持部３１ｂの上壁部に設けられた一対のカバー固定部３１ｄは、基線方向に間隔をあけて、一対のカメラモジュール１０の間に、カメラモジュール１０に近接させて配置することができる。

カバー３３は、本体部３１の下端を閉塞する底壁部３３ａと、本体部３１の後端を閉塞する後壁部３３ｂとを有し、基線方向であるＸ軸方向から見た側面視でＬ字形の形状を有している。底壁部３３ａは、前端部のＸ軸方向の両端で、本体部３１のカバー固定部３１ｄのネジ穴に対応する位置に、カバー３３を固定するためのネジ３３ｃを挿通させる貫通孔３３ｄを有している。後壁部３３ｂは、上端部のＸ軸方向の両端よりも内側で、本体部３１のカバー固定部３１ｄのネジ穴に対応する位置に、カバー３３を固定するためのネジ３３ｃを挿通させる貫通孔３３ｄを有している。また、後壁部３３ｂは、回路基板２０のコネクタ２１に対応する位置に、コネクタ２１に対する別のコネクタの接続を可能にする開口部３３ｅを有している。

基板支持部３２は、たとえば、本体部３１と一体成形され、本体部３１の一部として設けられている。基板支持部３２は、たとえば、筐体３０の本体部３１の前端部３１Ｆの内側に１つ、本体部３１の後端部３１Ｂのカメラ支持部３１ｂの内側に２つ、合計３つが互いに間隔をあけて設けられている。

筐体３０の本体部３１の前端部３１Ｆに設けられた基板支持部３２は、基線方向（Ｘ軸方向）において本体部３１の中央部に設けられている。筐体３０の本体部３１の後端部３１Ｂに設けられた２つの基板支持部３２は、Ｘ軸方向に平行な同一の直線上に配置され、本体部３１の前端部３１Ｆに設けられた１つの基板支持部３２から等しい距離に配置されている。また、基板支持部３２は、基線方向において、一対のカメラモジュール１０の内側に配置されている。

図５は、図３に示す基板支持部３２の配置を示す平断面図である。本実施形態のステレオカメラ１において、３つの基板支持部３２は、二等辺三角形の頂点に配置されている。また、３つの基板支持部３２によって画定される二等辺三角形の底辺の垂直二等分線は、一対のカメラモジュール１０の光軸ＯＡ方向であるＺ軸方向に平行になっている。

基板支持部３２は、本体部３１よりも一対のカメラモジュール１０の基線長ＢＬに沿う基線方向（Ｘ軸方向）の力に対する剛性が低くなっている。ここで、基板支持部３２の剛性とは、基線方向の力に対する変形のし難さであり、本体部３１の剛性とは、本体部３１が基板支持部３２から受ける基線方向の力に対する変形のし難さである。基板支持部３２の剛性と本体部３１の剛性との比較は、たとえば以下のように行うことができる。

まず、基板支持部３２を剛体、本体部３１を弾性体と仮定し、回路基板２０と本体部３１との線膨張係数の差に起因して本体部３１に作用する基線方向の力により、本体部３１に発生する撓みを算出する。次に、本体部３１を剛体、基板支持部３２を弾性体と仮定し、回路基板２０と本体部３１との線膨張係数の差に起因して基板支持部３２に作用する基線方向の力により、基板支持部３２に発生する撓みを算出する。

以上のように算出した本体部３１の撓みと基板支持部３２の撓みを比較することで、本体部３１の剛性と基板支持部３２の剛性とを比較することができる。すなわち、算出した本体部３１の撓みが基板支持部３２の撓みよりも小さければ、本体部３１の剛性が基板支持部３２の剛性よりも高いといえる。

なお、基板支持部３２の剛性を本体部３１の剛性よりも低くする方法は、上記の比較に基づいて決定する方法に限定されない。たとえば、振動や衝撃に対する十分な耐久性を有する範囲で可能な限り基板支持部３２を弾性変形しやすくし、仕様上の制限の許す範囲で可能な限り本体部３１の剛性を向上させることで、基板支持部３２の剛性を本体部３１の剛性よりも低くすることができる。

基板支持部３２は、高剛性支持部３２Ｈと低剛性支持部３２Ｌとを含むことができる。すなわち、筐体３０は、回路基板２０を支持する高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌと、該高剛性支持部３２Ｈを有する高剛性支持領域３０Ｈと、該低剛性支持部３２Ｌを有する低剛性支持領域３０Ｌと、を備えている。なお、図５では、高剛性支持部３２Ｈと低剛性支持部３２Ｌとを判別しやすくするために、高剛性支持部３２Ｈにハッチングを施している。高剛性支持部３２Ｈは、低剛性支持部３２Ｌよりも基線長ＢＬに沿う基線方向（Ｘ軸方向）に作用する力に対する剛性が高くされる。

図５に示す例では、筐体３０の前端部３１Ｆに設けられた１つの基板支持部３２が高剛性支持部３２Ｈであり、筐体３０の後端部３１Ｂに設けられた２つの基板支持部３２が低剛性支持部３２Ｌである。すなわち、本実施形態のステレオカメラ１において、筐体３０は、基線方向（Ｘ軸方向）に平行な底辺を有する二等辺三角形を画定するように配置された１つの高剛性支持部３２Ｈと２つの低剛性支持部３２Ｌを有している。高剛性支持部３２Ｈは、車両の前方側の二等辺三角形の頂角の頂点に配置され、低剛性支持部３２Ｌは、車両の後方側の二等辺三角形の底角の頂点に配置されている。

本実施形態のステレオカメラ１において、筐体３０の高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向（Ｘ軸方向）において、低剛性支持領域３０Ｌに隣接して一箇所に設けられている。より具体的には、低剛性支持領域３０Ｌは、基線方向の両端部に設けられ、高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向において低剛性支持領域３０Ｌの間に設けられている。また、筐体３０の中央部の高剛性支持領域３０Ｈは、１つの高剛性支持部３２Ｈを有し、筐体３０の両端部の低剛性支持領域３０Ｌは、それぞれ１つの低剛性支持部３２Ｌを有している。

本実施形態のステレオカメラ１において、高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌは、図３に示すように、高さ方向（Ｙ軸方向）を軸方向とする円柱状に設けられている。より詳細には、高剛性支持部３２Ｈは、筐体３０の本体部３１の前端部３１Ｆに設けられ、低剛性支持部３２Ｌは、本体部３１の後端部３１Ｂに設けられている。そして、高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌは、それぞれ、高さ方向を軸方向とする柱状に形成されている。

高剛性支持部３２Ｈの軸方向の高さ寸法は、低剛性支持部３２Ｌの軸方向の高さ寸法よりも小さい。また、高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌの径は、概ね等しくなっている。このように、軸方向に延びる断面積が概ね等しい柱状の基板支持部３２は、軸方向の高さ寸法を高くすることで基線方向（Ｘ軸方向）の剛性を低下させることができ、軸方向の高さ寸法を低くすることで基線方向の剛性を向上させることができる。

なお、基線方向（Ｘ軸方向）の力に対し、低剛性支持部３２Ｌの剛性が本体部３１の剛性より低ければ、高剛性支持部３２Ｈの剛性は本体部３１の剛性より高くてもよい。すなわち、複数の基板支持部３２を有する場合には、基線方向の力に対し、少なくとも１つの基板支持部３２の剛性が本体部３１の剛性よりも低ければよい。高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌの先端面には、回路基板２０を固定するためのネジを締結するためのネジ穴が設けられている。

また、本実施形態のステレオカメラ１では、図３に示すように、低剛性支持部３２Ｌおよび高剛性支持部３２Ｈは、基線方向（Ｘ軸方向）において一対のカメラモジュール１０の内側に配置されている。

ステレオカメラ１は、たとえば、以下の手順によって組み立てることができる。まず、図３に示すように、筐体３０の本体部３１の一対の円形の開口部３１ｃの内側から、一対のカメラモジュール１０の円筒状のレンズ１１を挿入する。そして、一対のカメラモジュール１０の光軸ＯＡを精密に調整するとともに、一対のカメラモジュール１０を本体部３１のカメラ支持部３１ｂに固定する。これにより、一対のカメラモジュール１０が、筐体３０の本体部３１に支持された状態になる。

次に、回路基板２０の貫通孔２２と、高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌのネジ穴とを位置合わせして、回路基板２０の貫通孔２２に挿通させたネジ２３を高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌのネジ穴に締結する。これにより、回路基板２０が、筐体３０の基板支持部３２、すなわち高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌによって支持された状態になる。

最後に、カバー３３の底壁部３３ａと後壁部３３ｂとによって本体部３１の下端と後端を閉塞し、カバー３３の貫通孔３３ｄと本体部３１のカバー固定部３１ｄのネジ穴とを位置合わせして、カバー３３の貫通孔３３ｄに挿通させたネジ３３ｃをカバー固定部３１ｄのネジ穴に締結する。

これにより、一対のカメラモジュール１０と、一対のカメラモジュール１０に接続される回路基板２０と、回路基板２０および一対のカメラモジュール１０を支持する筐体３０と、を備えるステレオカメラ１の組み立てが終了する。その後、図１に示すように、たとえば、車両のフロントガラスＷＳや車両の天井部に固定された図示を省略するブラケット等を介して、ステレオカメラ１を車両に設置することができる。

以下、本実施形態のステレオカメラ１の作用について説明する。

本実施形態のステレオカメラ１は、前述のように、一対のカメラモジュール１０と、該一対のカメラモジュール１０に接続される回路基板２０と、該回路基板２０および一対のカメラモジュール１０を支持する筐体３０と、を備える。そのため、一対のカメラモジュール１０によって、たとえば車両の前方の道路、先行車両、対向車両、歩行者、障害物等、測定対象の画像を撮影し、一対のカメラモジュール１０の画像から測定対象の視差を求め、測定対象までの距離を求めることができる。

たとえば日照などによって、ステレオカメラ１の温度が変化すると、線膨張係数が異なる筐体３０と回路基板２０との間に、温度変化に伴う変形量の差に起因する力が作用する。より具体的には、たとえば、筐体３０の素材がアルミニウム合金である場合には、筐体３０の線膨張係数は、約２３×１０^−６／℃である。一方、回路基板２０の基材がガラスエポキシ基材である場合には、回路基板２０の線膨張係数は、約１５×１０^−６／℃である。この場合、ステレオカメラ１の温度が上昇すると、筐体３０の熱膨張量が回路基板２０の熱膨張量よりも大きくなる。

一般に、ステレオカメラ１は、一対のカメラモジュール１０の光軸ＯＡ間の距離である基線長ＢＬを長くするほど距離の測定精度が向上する。そのため、ステレオカメラ１の筐体３０は、基線長ＢＬに沿う基線方向（Ｘ軸方向）を長手方向とする細長い形状を有し、基線方向の両端に一対のカメラモジュール１０が取り付けられる場合が多い。この場合に、たとえば回路基板２０の周縁部が筐体３０に対して強固に固定されていると、筐体３０の基線方向の熱膨張が熱膨張量の少ない回路基板２０によって制限され、基線方向において筐体３０の両端部を中央部に引き込むような力が作用する。このような力が筐体３０に作用すると、筐体３０に撓みや反り等の変形が発生し、一対のカメラモジュール１０の相対的な位置関係が変化して視差の誤差が生じ、ステレオカメラ１による距離の測定誤差が増大するおそれがある。

ここで、本実施形態のステレオカメラ１において、筐体３０は、一対のカメラモジュール１０を支持する本体部３１と、回路基板２０を支持する基板支持部３２とを有している。そして、基板支持部３２である低剛性支持部３２Ｌは、本体部３１よりも一対のカメラモジュール１０の基線長ＢＬに沿う基線方向の力に対する剛性が低くされている。そのため、回路基板２０を支持する低剛性支持部３２Ｌが、本体部３１よりも容易に弾性変形して、筐体３０と回路基板２０との間の熱膨張量の差を吸収し、本体部３１に作用する応力を緩和して、本体部３１の撓みや反りを抑制することができる。

より詳細には、筐体３０は、回路基板２０を支持する高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌと、該高剛性支持部３２Ｈを有する高剛性支持領域３０Ｈと、該低剛性支持部３２Ｌを有する低剛性支持領域３０Ｌと、を備えている。そして、高剛性支持部３２Ｈは、低剛性支持部３２Ｌよりも一対のカメラモジュール１０の基線長ＢＬに沿う基線方向に作用する力に対する剛性が高くされている。また、高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向において低剛性支持領域３０Ｌに隣接して一箇所に設けられる。

これにより、基線方向（Ｘ軸方向）において低剛性支持領域３０Ｌに隣接する一箇所の高剛性支持領域３０Ｈに設けられた高剛性支持部３２Ｈによって、回路基板２０を強固に安定して支持することができる。さらに、基線方向において高剛性支持領域３０Ｈに隣接する低剛性支持領域３０Ｌに設けられた低剛性支持部３２Ｌを、高剛性支持部３２Ｈよりも容易に弾性変形させることができる。

すなわち、筐体３０の一箇所に設けられた高剛性支持領域３０Ｈにおいて回路基板２０を安定的かつ強固に支持しつつ、低剛性支持部３２Ｌの弾性変形によって筐体３０と回路基板２０との間の熱膨張量の差を吸収し、本体部３１の撓みや反りを抑制することができる。したがって、本実施形態のステレオカメラ１によれば、一対のカメラモジュール１０間の相対的な変位を抑制し、一対のカメラモジュール１０間の視差の誤差を低減し、測定対象までの距離をより正確に求めることができる。

一方、前記従来のカメラシステムのように、回路基板を前記第１フレーム部材と前記第２フレーム部材との間に配置した場合、これらを連結する連結部において、回路基板とフレーム部材の熱膨張量の差に起因する過大な力が作用するおそれがある。

また、前記従来のカメラシステムでは、回路基板が、２個の水平方向に延在するスロットと１個の垂直方向に延在スロットを有し、各スロットは、回路基板のその部分がスロットの範囲内でフレームに対して移動することを許容する。そして、カメラシステムが極端な温度状況に曝された場合に、応力を開放できる。各スロットは、回路基板とフレームとをスライド可能に連結する固定部材を収容する。しかし、前記従来のカメラシステムにおける回路基板とフレームの相対的な移動のしやすさは、固定部材による締結力や各部材間の摩擦力によって変化するため、再現性が低く、経時的に変化する。そのため、各部材が熱膨張したときに、各部材に再現性が低く、経時的に変化する変形が生じ、ステレオカメラの測定誤差が増大するおそれがある。

より具体的には、前記従来のカメラシステムでは、回路基板とフレームとのスライド量にばらつきが生じると、カメラシステム全体の熱変形後の形状にもばらつきが生じ、視差の誤差の再現性が低下する。また、カメラシステム全体の熱変形後の形状ばらつきがないように、回路基板とフレームとの間を良好なスライド性を維持しつつ固定するには、締結力の調整が極めて困難であり、振動などによって締結部に緩みが生じる懸念がある。さらに、前記従来のカメラシステムでは、フレームが変形しないようにフレームの剛性を高くして堅牢な構造にした場合、フレームと回路基板との締結部に作用する力が増大し、締結力を増加させてもスライドが発生し、熱変形後のカメラシステムの形状が変化するおそれがある。

これに対し、本実施形態のステレオカメラ１は、前述のように、本体部３１よりも一対のカメラモジュール１０の基線長ＢＬに沿う基線方向（Ｘ軸方向）の力に対する剛性が低い基板支持部３２、すなわち低剛性支持部３２Ｌの弾性変形によって、熱応力を緩和する。そのため、低剛性支持部３２Ｌによる緩和後の熱応力によって、本体部３１に僅かな変形が生じたとしても、その変形は良好な再現性を有している。

したがって、本実施形態のステレオカメラ１によれば、本体部３１の変形を精度よく予測することができ、一対のカメラモジュール１０間の画像補正等によって、視差の誤差を精度よく補正することが可能である。また、経時的に変化する変形が生じないため、ステレオカメラ１の測定誤差が増大する懸念を払拭することができる。

また、本実施形態のステレオカメラ１において、低剛性支持領域３０Ｌは、基線方向（Ｘ軸方向）の両端部に設けられ、高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向において低剛性支持領域３０Ｌの間に設けられている。

この構成により、低剛性支持領域３０Ｌと高剛性支持領域３０Ｈとを基線方向の一端と他端に設ける場合と比較して、高剛性支持部３２Ｈと低剛性支持部３２Ｌとの距離を短縮することができ、低剛性支持部３２Ｌの弾性変形量を減少させることができる。そのため、低剛性支持部３２Ｌによる熱応力の緩和をより容易に行うことができる。これにより、筐体３０の本体部３１の変形をより減少させ、一対のカメラモジュール１０間の視差の誤差をより低減し、測定対象までの距離をより正確に求めることができる。

また、前記構成により、高剛性支持部３２Ｈによって支持された回路基板２０の中間部分の両側が、低剛性支持部３２Ｌによって支持される。そのため、回路基板２０は、基線方向の中間部分が高剛性支持部３２Ｈによって安定的かつ強固に保持され、その中間部分から基線方向の両端部までの変形が低剛性支持部３２Ｌの弾性変形によって許容される。これにより、回路基板２０の中間部と両端部をバランスよく支持して変形を安定させることができる。

特に、図５に示すように、１つの高剛性支持部３２Ｈと２つの低剛性支持部３２Ｌとを、底辺が基線方向に平行な二等辺三角形の頂点に配置することで、回路基板２０の基線方向の中間部と両端部を三点でよりバランスよく支持し、変形をより安定させることができる。

図１に示すように、一般的な車両のフロントガラスＷＳは、下方側が上方側よりも車両の前方側に位置するように、鉛直方向に対して傾斜している場合が多い。そのため、本体部３１の前端部３１Ｆの高さ寸法が後端部３１Ｂの高さ寸法よりも小さくすることで、フロントガラスＷＳの近傍にステレオカメラ１をコンパクトに配置することができる。また、本体部３１が側面視で概ねＬ字形の形状を有することで、カメラモジュール１０をフロントガラスＷＳに近接させた状態で、筐体３０を限られたスペースに効率よく配置することができる。

また、筐体３０の本体部３１の前端部３１ＦがフロントガラスＷＳと同様に傾斜する傾斜部３１ａを有することで、カメラモジュール１０をフロントガラスＷＳに近接させた状態で、筐体３０とフロントガラスＷＳとの干渉を防止し、カメラモジュール１０の視野ＶＦを確保することができる。

また、筐体３０の本体部３１の前端部３１Ｆの高さ寸法が後端部３１Ｂの高さ寸法よりも小さい場合に、図３に示すように、本体部３１の前端部３１Ｆに設けられた基板支持部３２を高剛性支持部３２Ｈとし、本体部３１の後端部３１Ｂに設けられた基板支持部３２を低剛性支持部３２Ｌとすることができる。すなわち、高剛性支持部３２Ｈは、本体部３１の前端部３１Ｆに設けられ、低剛性支持部３２Ｌは、本体部３１の後端部３１Ｂに設けられている。そして、高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌは、高さ方向を軸方向とする柱状に形成されている。

これにより、軸方向における高さ寸法が比較的に小さい高剛性支持部３２Ｈを、筐体３０の本体部３１の前端部３１Ｆの内側の比較的に高さ寸法の小さい空間に効率よく配置することができる。また、軸方向における高さ寸法が比較的に大きい高剛性支持部３２Ｈを、本体部３１の後端部３１Ｂの内側の比較的に高さ寸法の大きい空間に効率よく配置することができる。したがって、ステレオカメラ１を小型化することが可能になる。

また、本実施形態のステレオカメラ１において、高剛性支持領域３０Ｈは、１つの高剛性支持部３２Ｈを有している。これにより、温度変化に伴う回路基板２０の変形が高剛性支持部３２Ｈによって妨げられるのを防止し、本体部３１の変形をより効果的に抑制することができる。より具体的には、２以上の高剛性支持部３２Ｈを有する場合には、これら高剛性支持部３２Ｈの間において、回路基板２０の変形を許容して熱応力を緩和する効果が低下する。そのため、高剛性支持部３２Ｈを１つにすることで、高剛性支持部３２Ｈよって温度変化に伴う回路基板２０の変形が妨げられるのを防止し、本体部３１の変形をより効果的に抑制することができる。

また、本実施形態のステレオカメラ１では、すべての基板支持部３２、すなわち低剛性支持部３２Ｌおよび高剛性支持部３２Ｈが、基線方向（Ｘ軸方向）において一対のカメラモジュール１０の内側に配置されている。これにより、一対のカメラモジュール１０の基線長ＢＬをより長くすることができ、ステレオカメラ１の距離測定精度を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態のステレオカメラ１によれば、回路基板２０と筐体３０との間に生じる熱応力を緩和して、カメラモジュール１０を支持する筐体３０の本体部３１の変形を抑制し、測定対象に対する距離の測定誤差を低減することができる。

なお、本実施形態のステレオカメラ１において、基板支持部３２の配置は、前述の二等辺三角形の配置に限定されない。また、低剛性支持部３２Ｌの構成は、前述の柱状の構成に限定されない。以下、図５に示す基板支持部３２の配置の変形例１から変形例８について、図６Ａから図６Ｈを用いて説明する。また、低剛性支持部３２Ｌの変形例９について、図７を用いて説明する。図６Ａから図６Ｈは、図５に対応する基板支持部３２の配置の変形例１から変形例８を示す平断面図である。

（変形例１）
図６Ａに示す変形例１のステレオカメラ１は、基線方向（Ｘ軸方向）において筐体３０の一端と他端に基板支持部３２を有している。より具体的には、筐体３０は、基線方向の一端に１つの高剛性支持領域３０Ｈを有し、基線方向の他端に１つの低剛性支持領域３０Ｌを有している。高剛性支持領域３０Ｈは、１つの高剛性支持部３２Ｈを有し、低剛性支持領域３０Ｌは、１つの低剛性支持部３２Ｌを有している。高剛性支持部Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌは、たとえばカメラモジュール１０の光軸ＯＡ方向（Ｚ軸方向）における回路基板２０の中央部を支持するように配置することができる。

図６Ａに示す低剛性支持部３２Ｌおよび高剛性支持部Ｈの配置によれば、筐体３０の基線方向における一端の高剛性支持部３２Ｈによって回路基板２０を安定的かつ強固に支持することができる。また、筐体３０の基線方向における他端の低剛性支持部３２Ｌを弾性変形させて回路基板２０の基線方向における変形を許容し、筐体３０の本体部３１の基線方向に作用する力を緩和することができる。したがって、図６Ａに示す変形例１のステレオカメラ１においても、前述の実施形態において説明したステレオカメラ１と同様の効果を得ることができる。

（変形例２）
図６Ｂに示す変形例２のステレオカメラ１は、変形例１と同様に、基線方向の一端に１つの高剛性支持領域３０Ｈを有し、基線方向の他端に１つの低剛性支持領域３０Ｌを有している。しかし、変形例２は、変形例１と異なり、高剛性支持領域３０Ｈは、２つの高剛性支持部３２Ｈを有し、低剛性支持領域３０Ｌは、２つの低剛性支持部３２Ｌを有している。

２つの高剛性支持部３２Ｈと、２つの低剛性支持部３２Ｌとは、それぞれ、カメラモジュール１０の光軸ＯＡ方向（Ｚ軸方向）における回路基板２０の一端と他端を支持するように配置することができる。また、２つの高剛性支持部３２Ｈと、２つの低剛性支持部３２Ｌとは、それぞれ、光軸ＯＡ方向に平行な一直線上に配置することができる。すなわち、高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向（Ｘ軸方向）に交差する光軸ＯＡ方向に並べて配置された複数の高剛性支持部３２Ｈを有している。

図６Ｂに示す低剛性支持部３２Ｌおよび高剛性支持部３２Ｈの配置によれば、回路基板２０の４点を支持することができる。そのため、ステレオカメラ１に振動や衝撃が作用したときに、回路基板２０をより強固に安定して支持し、回路基板２０の振動をより低減することができる。この場合、２つの高剛性支持部３２Ｈを、基線方向（Ｘ軸方向）に交差する方向で光軸ＯＡ方向に平行な一直線上に配置することで、回路基板２０の基線方向の変形が２つの高剛性支持部３２Ｈによって妨げられるのを防止することができる。

これにより、視差の誤差に対する影響が大きい基線方向に作用する熱応力を効果的に低減することができる。なお、２つの高剛性支持部３２Ｈによって、回路基板２０の光軸ＯＡ方向の変形が妨げられ、光軸ＯＡ方向に作用する熱応力が本体部３１に作用する。しかし、光軸ＯＡ方向に作用する熱応力は、基線方向に作用する熱応力と比較して、本体部３１の変形に対する影響は小さく、視差の誤差に対する影響は微小であるため、ほとんどの場合に問題にならない。

（変形例３）
図６Ｃに示す変形例３のステレオカメラ１では、前述の実施形態と同様に、低剛性支持領域３０Ｌは、基線方向（Ｘ軸方向）の両端部に設けられ、高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向において低剛性支持領域３０Ｌの間に設けられている。また、前述の実施形態とは異なり、変形例３のステレオカメラ１は、１つの高剛性支持領域３０Ｈに複数の高剛性支持部３２Ｈを有し、１つの低剛性支持領域３０Ｌに複数の低剛性支持部３２Ｌを有している。

より具体的には、変形例３のステレオカメラ１は、基線方向における筐体３０の中央部に、光軸ＯＡ方向（Ｚ軸方向）に平行な一直線上に配置された２つの高剛性支持部３２Ｈを有している。また、変形例３のステレオカメラ１は、基線方向における筐体３０の両端部に、それぞれ、光軸ＯＡ方向（Ｚ軸方向）に平行な一直線上に配置された２つの低剛性支持部３２Ｌを有している。

変形例３のステレオカメラ１によれば、前述の実施形態と同様の効果が得られる。また、前述の実施形態のステレオカメラ１よりも、回路基板２０を支持する高剛性支持部３２Ｈおよび低剛性支持部３２Ｌを増設することで、図６Ｂに示す変形例２と同様に、回路基板２０をより安定的に支持することができ、回路基板２０の振動をより確実に防止することができる。

（変形例４）
図６Ｄに示す変形例４のステレオカメラ１では、前述の実施形態と同様に、低剛性支持領域３０Ｌは、基線方向（Ｘ軸方向）の両端部に設けられ、高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向において低剛性支持領域３０Ｌの間に設けられている。また、前述の実施形態とは異なり、変形例４のステレオカメラ１は、図６Ｃに示す変形例３と同様に、１つの高剛性支持領域３０Ｈに複数の高剛性支持部３２Ｈを有している。

変形例４のステレオカメラ１によれば、前述の実施形態と同様の効果が得られる。また、前述の実施形態のステレオカメラ１よりも、回路基板２０を支持する高剛性支持部３２Ｈを増設することで、図６Ｃに示す変形例３と同様に、回路基板２０をより安定的に支持することができ、回路基板２０の振動をより確実に防止することができる。

（変形例５）
図６Ｅに示す変形例５のステレオカメラ１は、図６Ｂに示す変形例２のステレオカメラ１と同様に、基線方向（Ｘ軸方向）の一端に１つの高剛性支持領域３０Ｈを有し、基線方向の他端に１つの低剛性支持領域３０Ｌを有している。しかし、変形例５は、変形例２と異なり、高剛性支持領域３０Ｈは、基線方向に並べて配置された複数の高剛性支持部３２Ｈを有し、低剛性支持領域３０Ｌは、基線方向に並べて配置された複数の低剛性支持部３２Ｌを有している。

変形例５のステレオカメラ１では、基線方向における回路基板２０の温度変化に伴う変形が、２つの高剛性支持部３２Ｈによって妨げられる傾向がある。しかし、２つの高剛性支持部３２Ｈの基線方向における間隔が所定の間隔以下、たとえば回路基板２０の基線方向の寸法の１／５以下であれば、視差の誤差に影響を与える変形を抑制することが可能である。また、基線方向に配置された複数の高剛性支持部３２Ｈや複数の低剛性支持部３２Ｌを配置することで、ステレオカメラ１の設計自由度を向上させることができる。

（変形例６）
図６Ｆに示す変形例６のステレオカメラ１は、図６Ｅに示す変形例５のステレオカメラ１と同様に、高剛性支持領域３０Ｈが、基線方向に配置された複数の高剛性支持部３２Ｈを有する点で、図６Ｃに示す変形例３のステレオカメラ１と異なっている。変形例６のステレオカメラ１のその他の点は、図６Ｃに示す変形例３のステレオカメラ１と同一である。変形例６のステレオカメラ１においても、２つの高剛性支持部３２Ｈの基線方向における間隔が所定の間隔以下であれば、図６Ｃに示す変形例３のステレオカメラ１と同様の効果を得ることができる。

（変形例７）
図６Ｇに示す変形例７のステレオカメラ１は、高剛性支持領域３０Ｈが、基線方向に配置された複数の高剛性支持部３２Ｈを有する点で、図５に示す前述の実施形態のステレオカメラ１と異なっている。変形例７のステレオカメラ１のその他の点は、図５に示す前述の実施形態のステレオカメラ１と同一である。変形例７のステレオカメラ１においても、２つの高剛性支持部３２Ｈの基線方向における間隔が所定の間隔以下であれば、図５に示す前述の実施形態のステレオカメラ１と同様の効果を得ることができる。

（変形例８）
図６Ｈに示す変形例８のステレオカメラ１は、筐体３０の基板支持部３２がすべて低剛性支持部３２Ｌであり、高剛性支持領域３０Ｈおよび高剛性支持部３２Ｈを有しない点で、図６Ｂに示す変形例２のステレオカメラ１と異なっている。変形例８のステレオカメラ１によれば、前述の実施形態のステレオカメラ１と同様に、温度変化に伴う回路基板２０の変形を低剛性支持部３２Ｌによって許容し、本体部３１に作用する熱応力を緩和することができる。したがって、変形例８のステレオカメラ１によれば、前述の実施形態のステレオカメラ１と同様の効果を得ることができる。

（変形例９）
図７は、低剛性支持部３２Ｌの変形例を示す筐体３０の本体部３１の下面側の斜視図である。図７に示す変形例において、筐体３０は、本体部３１の後端部３１Ｂの内側に設けられた柱状の低剛性支持部３２Ｌだけでなく、本体部３１の前端部３１Ｆに設けられた片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌを有している。すなわち、本体部の前端部３１Ｆに設けられた低剛性支持部３２Ｌは、高さ方向（Ｙ軸方向）から見た平面視で片持ち梁状に形成されている。

この片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌは、本体部３１の前端部３１Ｆの上壁部に切欠部３１ｅを形成することによって設けられている。切欠部３１ｅは、たとえば、高さ方向から見た平面視で一方向に延びる矩形の片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌにおける長手方向の二辺と短手方向の一辺に沿って形成されている。すなわち、切欠部３１ｅは、高さ方向から見た平面視で一方向に延びる矩形の片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌの周囲の３方向を囲む概ねＵ字形またはチャネル状の形状を有している。

片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌは、先端に高剛性支持部３２Ｈと同様の柱状の部分と、その柱状の部分の先端面に設けられたネジ穴とを有することができる。片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌは、基線方向に力が作用すると、柱状の低剛性支持部３２Ｌと同様に、本体部３１よりも容易に弾性変形して本体部３１に作用する応力を緩和する。片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌは、柱状の低剛性支持部３２Ｌと比較して、高さ方向の寸法を小さくできる利点がある。

したがって、片持ち梁状の低剛性支持部３２Ｌは、比較的に高さ寸法の小さい本体部３１の前端部３１Ｆにも形成することができる。なお、低剛性支持部３２Ｌは、柱状または片持ち梁状の構成に限定されず、たとえば、切欠部３１ｅに替えて、本体部３１の一部に薄肉部を設けることで、本体部３１の一部を低剛性支持部３２Ｌとすることもできる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。たとえば、前述の実施形態およびその変形例では、フロントガラスに近接してコンパクトに配置されるステレオカメラの例を示したが、本発明のステレオカメラ構造は、上記の例に限定されるものではない。

１…ステレオカメラ、１０…カメラモジュール、２０…回路基板、３０…筐体、３０Ｈ…高剛性支持領域、３０Ｌ…低剛性支持領域、３１…本体部、３１Ｆ…前端部、３１Ｂ…後端部、３２…基板支持部、３２Ｈ…高剛性支持部、３２Ｌ…低剛性支持部、ＢＬ…基線長、ＯＡ…光軸

Claims (11)

1. 一対のカメラモジュールと、該一対のカメラモジュールに接続される回路基板と、該回路基板および前記一対のカメラモジュールを支持する筐体と、を備えるステレオカメラであって、
   前記筐体は、前記回路基板を支持する高剛性支持部および低剛性支持部と、該高剛性支持部を有する高剛性支持領域と、該低剛性支持部を有する低剛性支持領域と、を備え、
   前記高剛性支持部は、前記低剛性支持部よりも前記一対のカメラモジュールの基線長に沿う基線方向に作用する力に対する剛性が高くされ、
   前記高剛性支持領域は、前記基線方向において前記低剛性支持領域に隣接して一箇所に設けられることを特徴とするステレオカメラ。
2. 前記低剛性支持領域は、前記基線方向の両端部に設けられ、
   前記高剛性支持領域は、前記基線方向において前記低剛性支持領域の間に設けられることを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ。
3. 前記高剛性支持領域は、前記基線方向の一端に設けられることを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ。
4. 前記高剛性支持領域は、１つの前記高剛性支持部を有することを特徴とする、請求項１に記載のステレオカメラ。
5. 前記高剛性支持領域は、前記基線方向に交差する方向に配置された複数の前記高剛性支持部を有することを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ。
6. 前記高剛性支持領域は、前記基線方向に配置された複数の前記高剛性支持部を有することを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ。
7. 前記筐体は、前記カメラモジュールの光軸方向において前端部と後端部とを有し、
   前記前端部は、前記後端部よりも前記基線方向および前記光軸方向に垂直な高さ方向における高さ寸法が小さいことを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ。
8. 前記低剛性支持部は、前記筐体の前記後端部に設けられ、前記高さ方向を軸方向とする柱状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のステレオカメラ。
9. 前記低剛性支持部は、前記筐体の前記前端部に設けられ、前記高さ方向から見た平面視で片持ち梁状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のステレオカメラ。
10. 前記低剛性支持部および前記高剛性支持部は、前記基線方向において前記一対のカメラモジュールの内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のステレオカメラ。
11. 一対のカメラモジュールと、該一対のカメラモジュールに接続される回路基板と、該回路基板および前記一対のカメラモジュールを支持する筐体と、を備えるステレオカメラであって、
    前記筐体は、前記一対のカメラモジュールを支持する本体部と、前記回路基板を支持する基板支持部とを有し、
    前記基板支持部は、前記本体部よりも前記一対のカメラモジュールの基線長に沿う基線方向の力に対する剛性が低いことを特徴とするステレオカメラ。

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