JP2018072520A

JP2018072520A - 撮像装置および移動体

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Publication number: JP2018072520A
Application number: JP2016210999A
Authority: JP
Inventors: 康幸伊藤; Yasuyuki Ito
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-10-27
Filing date: 2016-10-27
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-10-27
Also published as: JP6670733B2

Abstract

【課題】全体の極端の大型化を防ぎ且つ所望の機能を奏しながら冷却能力を向上させる。
【解決手段】撮像装置１０は筐体１２と光学素子２３とノズル１７と発熱体１５と冷却機構２０とを有する。筐体１２は光学系１３を保持する。光学系１３は被写体像を結像する。光学素子２３は光学系１３の中で最も物体側に配置されている。ノズル１７は光学素子２３に洗浄液を噴射する。筐体１２は発熱体１５を収容する。冷却機構２０はノズル１７に供給する洗浄液の少なくとも一部を用いて発熱体１５を冷却する。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置および移動体に関するものである。

従来、車両等の移動体などのように屋外環境において撮像装置を使用することが望まれている。このような屋外で用いられる撮像装置において、高解像度化および画像処理の複雑化が進み、内部の電子部品の発熱量が増加している。そこで、熱伝熱部材を用いて、撮像装置の内部の熱を外部に放熱することが提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２５９１０１号公報

しかし、高解像度化がさらに進み、熱伝導部材を用いる外部への放熱だけでは、冷却が不十分であった。また、屋外で用いられる撮像装置では冷却以外にも、求められる機能があり、これを解決する機構を設けると、撮像装置が大型化していた。

従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、全体の極端の大型化を防ぎ且つ所望の機能を奏しながら、冷却能力が向上する撮像装置および移動体を提供することにある。

第１の観点による撮像装置は、
筐体と、
前記筐体に保持されかつ被写体像を結像する光学系の中で、最も物体側に配置されている光学素子と、
前記光学素子に洗浄液を噴射するノズルと、
前記筐体に収容される発熱体と、
前記ノズルに供給する洗浄液の少なくとも一部を用いて、前記発熱体を冷却する冷却機構と、を備える
ことを特徴とするものである。

また、第２の観点による移動体は、
筐体と、前記筐体に収容され被写体像を結像する光学系の中で最も物体側に配置されている光学素子と、前記光学素子に洗浄液を噴射するノズルと、前記筐体に収容される発熱体と、前記ノズルに供給する洗浄液の少なくとも一部を用いて、前記発熱体を冷却する冷却機構と、を有する撮像装置を備える
ことを特徴とするものである。

上記のように構成された本開示に係る光源装置、ディスプレイ装置、および移動体によれば、全体の極端な大型化を防ぎ且つ所望の機能を奏しながら、冷却能力が向上する。

本発明の一実施形態に係る撮像装置を設けた移動体を示す側面図である。図１の撮像装置の概略構成を示す構造図である。図２の撮像装置の冷却機構の概略構成を示す構造図である。図１の撮像装置の制御部が行なう冷却処理を説明するためのフローチャートである。図２の撮像装置の第２の実施形態の概略構成を示す構造図である。図２の撮像装置の第３の実施形態の概略構成を示す構造図である。

以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、第１の実施形態に係る撮像装置１０の移動体１１における搭載位置を示す配置図である。撮像装置１０は、例えば車載カメラである。撮像装置１０は、移動体１１に設けられる。撮像装置１０は移動体１１の外部に設置され、移動体１１の周辺被写体および周辺光景を撮像可能である。本実施形態において、撮像装置１０は、例えば、移動体１１の後方の被写体などを撮像するために、移動体１１の後方外部に固定される。撮像装置１０は、撮像により生成した画像を表示装置または画像解析装置などに送り、当該画像の表示や画像解析などに用いられる。

移動体１１は、例えば車両、船舶、および航空機等を含んでよい。車両は、例えば自動車、産業車両、鉄道車両、生活車両、および滑走路を走行する固定翼機等を含んでよい。自動車は、例えば乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含んでよい。産業車両は、例えば農業および建設向けの産業車両等を含んでよい。産業車両は、例えばフォークリフトおよびゴルフカート等を含んでよい。農業向けの産業車両は、例えばトラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機等を含んでよい。建設向けの産業車両は、例えばブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラ等を含んでよい。車両は、人力で走行するものを含んでよい。車両の分類は、上述した例に限られない。例えば、自動車は、道路を走行可能な産業車両を含んでよい。複数の分類に同じ車両が含まれてよい。船舶は、例えばマリンジェット、ボート、およびタンカー等を含んでよい。航空機は、例えば固定翼機および回転翼機等を含んでよい。

図２に示すように、撮像装置１０は、筐体１２、光学系１３、撮像素子１４、発熱体１５、基板１６、ノズル１７、供給路１８、洗浄弁１９、冷却機構２０、温度センサ２１、および制御部２２を備えている。

筐体１２は、光学系１３が被写体像を筐体内で結像するように、保持している。筐体１２は、撮像素子１４、発熱体１５、および基板１６を、所定の位置で所定の姿勢で固定するように、収容している。

前述のように、光学系１３は、被写体像を結像する。光学系１３は、少なくとも1つの光学素子を含んでいる。光学素子は、例えば、レンズ、ミラー、絞り、およびカバーガラスなどである。

撮像素子１４は、結像した被写体像を撮像して、当該被写体像に相当する画像を生成する。

発熱体１５は、例えば、画像処理および画像解析用のＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）などの集積回路や、メモリなどの電子機器である。発熱体１５は、撮像素子１４が生成した画像の画像処理などの、撮像装置１０の所望の機能の実行に用いられる。発熱体１５は駆動などにより自身が発熱する。発熱体１５は、高熱化するとき、自身の機能が低下したり、停止し得る。

基板１６は、撮像素子１４、発熱体１５、および他の電子素子を実装している。基板１６は、単一の基板でも、筐体１２の内部に収容するためのサイズ制約を満たすように複数であってもよい。本実施形態においては、基板１６は３枚である。

ノズル１７は、供給路１８を介して送出される洗浄液を、光学系１３の中で最も物体側、言い換えると外側に露出した光学素子２３に噴射する。

供給路１８は、洗浄液の供給源から供給される洗浄液をノズル１７に供給する。供給源は、例えば、移動体１１のウインドゥウォッシャ−液のタンク、および撮像装置１０に設けられている専用のタンクである。また、本実施形態において、供給路１８は、冷却機構２０を介して供給源に接続されており、冷却機構２０が発熱体１５の冷却に用いた洗浄液をノズル１７に供給する。

洗浄弁１９は、供給路１８中に設けられている。洗浄弁１９は、制御部２２の制御により開閉する。洗浄弁１９を開くとき、ノズル１７に洗浄液が供給される。洗浄弁１９を閉じるとき、ノズル１７への洗浄液の供給が停止する。

冷却機構２０は、供給源からノズル１７に供給する洗浄液の少なくとも一部を用いて、発熱体１５を冷却する。図３に示すように、冷却機構２０は、第１の熱交換器２４、第２の熱交換器２５、循環路２６、循環弁２７、ポンプ２８、および内部冷却路２９を含んでいる。

第１の熱交換器２４は、発熱体１５と洗浄液との間で熱交換を行わせる。第１の熱交換器２４は、例えば、洗浄液を通す配管内にヒートシンク３０を配置し、ヒートシンク３０を直接的または間接的に発熱体１５に接触させることにより構成されている。

ヒートシンク３０を間接的に発熱体１５に接触させるとは、例えば、伝熱シートなどを介してヒートシンク３０と発熱体１５を接触させることをいう。また、間接的に接触させるとは、伝熱可能な範囲でヒートシンク３０を発熱体１５から離した状態も、含むものとする。なお、第１の熱交換器２４は、上述のような形態に限定されない。第１の熱交換器２４は、発熱体１５および洗浄液の間で熱交換を行えればよく、筐体１２内で露出した配管であってもよい。

第２の熱交換器２５は、洗浄液と大気との間で熱交換を行わせる。第２の熱交換器２５は、例えば、洗浄液を通す配管に接触したヒートシンク３１を、筐体１２の外部に曝すように配置することにより構成されている。なお、第２の熱交換器２５は、上述のような形態に限定されない。第２の熱交換器２５は、洗浄液および大気の間で熱交換を行えればよく、筐体１２外で単に露出した配管であってもよい。

循環路２６は、第１の熱交換器２４および第２の熱交換器２５の間で、洗浄液を循環させる。循環路２６は、第１の経路３２および第２の経路３３を含んでいる。第１の経路３２は、第１の熱交換器２４の吐出口３４および第２の熱交換器２５の吸入口３５を接続している。第２の経路３３は、第２の熱交換器２５の吐出口３６および第１の熱交換器２４の吸入口３７を接続している。

循環弁２７は、第１の経路３２上に設けられている。循環弁２７は、制御部２２の制御により開閉する。循環弁２７を開くとき、循環路２６内で洗浄液が循環可能となる。循環弁２７を閉じるとき、循環路２６内で洗浄液が循環を停止する。

ポンプ２８は、第２の経路３３上に設けられている。ポンプ２８は第２の熱交換器２５の吐出口３６から洗浄液を吸入し、第１の熱交換器２４の吸入口３７側に吐出するように取付けられている。ポンプ２８は、循環路２６において洗浄液を送る。

少なくとも、上述の、第１の熱交換器２４、第２の熱交換器２５、および循環路２６は、ヒートポンプを構成している。ヒートポンプにおいて、発熱体１５が発する熱を第１の熱交換器２４が洗浄液に伝熱し、当該洗浄液が第２の熱交換器２５に流入し、洗浄液の熱を第２の熱交換器２５が大気中に放熱する。第２の熱交換器２５の放熱により冷却された洗浄液が、再び第１の熱交換器２４に供給される。

上述の供給路１８は、第１の熱交換器２４および循環弁２７の間における第１の経路３２に接続されている。したがって、供給路１８には、少なくとも第１の熱交換器２４において伝熱された洗浄液が供給される。

なお、上述の供給源からの洗浄液の供給は、循環路２６のいずれにおいて受けてもよい。本実施形態においては、第１の熱交換器２４およびポンプ２８の間における第２の経路３３中に供給源からの供給を受けている。

内部冷却路２９は、第１の熱交換器２４および循環弁２７の間における第１の経路３２と、第１の熱交換器２４およびポンプ２８の間における第２の経路３３との間を接続している。内部冷却路２９は、例えば、螺旋の管状であり、例えば、光学系１３、撮像素子１４、発熱体１５、および基板１６の周囲を囲うように光学系１３側まで延びている。

図２において、温度センサ２１は、発熱体１５に、または発熱体１５の周囲に配置されている。温度センサ２１は、発熱体１５の温度を検出する。温度センサ２１が検出する発熱体１５の温度は、発熱体１５そのものの温度、または発熱体１５の温度に応じて変化する周囲温度を意味する。

制御部２２は、１以上のプロセッサを含む。プロセッサは、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、および特定の処理に特化した専用のプロセッサを含んでよい。専用のプロセッサは、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）を含んでよい。プロセッサは、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ）を含んでよい。ＰＬＤは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）を含んでよい。制御部２２は、１つまたは複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐ）、およびＳｉＰ（ＳｙｓｔｅｍＩｎａＰａｃｋａｇｅ）のいずれかであってもよい。

制御部２２は、温度センサ２１から発熱体１５の温度を信号として取得する。制御部２２は、発熱体１５の温度が閾値をこえるとき、ポンプ２８を駆動させ、かつ循環弁２７を開かせて、洗浄液を循環路２６内に循環させる。また、制御部２２は、撮像装置１０外部機器または撮像装置１０内に設けられる、例えば画像処理用のＥＣＵなどからの指令に基づいて、洗浄弁１９を開閉させてもよい。

次に、本実施形態において制御部２２が実行する、冷却処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。冷却処理は、周期的に開始される。

ステップＳ１００において、制御部２２は、温度センサ２１から発熱体１５の温度を取得する。温度を取得すると、プロセスはステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、制御部２２は、ステップＳ１００において取得した温度が閾値を超えるか否か判別する。温度が閾値を超えるとき、プロセスはステップＳ１０２に進む。温度が閾値を超えないとき、プロセスはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０２では、制御部２２は、ポンプ２８を駆動させ、かつ循環弁２７を開放して、洗浄液を循環路２６に循環させる。洗浄液の循環後、プロセスはステップＳ１００に戻る。

ステップＳ１０３では、制御部２２は、ポンプ２８を停止し、かつ循環弁２７を閉鎖して、洗浄液の循環を停止させる。制御部２２は循環の停止後、冷却処理を終了する。

以上のような構成の本実施形態に係る撮像装置１０において、光学素子２３に洗浄液が噴射され、かつ洗浄液の少なくとも一部を用いて発熱体１５が冷却される。空気より熱伝導性の高い洗浄液が一次冷却に用いられるので、発熱体１５の熱を単に大気中に放熱する構成に比較して、冷却能力が向上する。また、冷却機構２０に用いる洗浄液の供給に用いる配管などを洗浄のために用いる配管と共有している。したがって、撮像装置１０は、光学素子２３の洗浄機能を有ししながら、撮像装置１０全体の極端な大型化を防ぎ得る。

また、本実施形態に係る撮像装置１０において、発熱体１５の冷却に用いた洗浄液がノズル１７に供給される。光学素子２３の洗浄に加熱された洗浄液が用いられるので、洗浄効果が向上する。

また、本実施形態に係る撮像装置１０において、冷却機構２０は循環路２６を有する。循環路２６を設けずに洗浄時のみに洗浄液が流れる構成と異なり、撮像装置１０は、洗浄の実行にかかわらず発熱体１５を冷却し得る。

また、本実施形態に係る撮像装置１０において、制御部２２は発熱体１５の温度に基づいてポンプ２８を駆動する。これにより、撮像装置１０は、発熱体１５の冷却が必要なときに、冷却を行い得る。

また、本実施形態に係る撮像装置１０において、ヒートポンプが構成されている。これにより、加熱した洗浄液の放熱能力が向上し、第１の熱交換器２４に冷却された洗浄液が供給される。したがって、撮像装置１０は、冷却能力をさらに向上し得る。

また、本実施形態に係る撮像装置１０において、内部冷却路２９は、光学系１３、撮像素子１４、発熱体１５、および基板１６の周囲を囲う。撮像装置１０は、内部冷却路２９に洗浄液を流動させることにより、筐体１２内部および光学系１３を冷却し得る。

次に、第２の実施形態に係る撮像装置について説明する。第２の実施形態において、撮像装置１０は、図５に示すように、筐体１２内の発熱体１５から筐体１２外部の、例えば第１の熱交換器２４に伝熱する伝熱体３８を設けている。第２の実施形態において、撮像装置１０は、伝熱体３８を介して発熱体１５を冷却する。このような構成は、光学系１３の光軸ＯＸ方向の長さの制約を満たすのに貢献し得る。

次に、第３の実施形態に係る撮像装置について説明する。第３の実施形態において、図６に示すように、撮像装置１０における、基板１６が単一である。さらに、発熱体１５は光学系１３の光軸ＯＸ上から見て当該光軸ＯＸに垂直な方向に偏在している。このような構成は、光軸ＯＸ方向の長さの制約を満たすのに貢献し得る。

本発明を諸図面や実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

１０撮像装置
１１移動体
１２筐体
１３光学系
１４撮像素子
１５発熱体
１６基板
１７ノズル
１８供給路
１９洗浄弁
２０冷却機構
２１温度センサ
２２制御部
２３光学素子
２４第１の熱交換器
２５第２の熱交換器
２６循環路
２７循環弁
２８ポンプ
２９内部冷却路
３０ヒートシンク
３１ヒートシンク
３２第１の経路
３３第２の経路
３４吐出口
３５吸入口
３６吐出口
３７吸入口
３８伝熱体
ＯＸ光軸

Claims

筐体と、
前記筐体内に配置されかつ被写体像を結像する光学系の中で、最も物体側に配置されている光学素子と、
前記光学素子に洗浄液を噴射するノズルと、
前記筐体に収容される発熱体と、
前記ノズルに供給する洗浄液の少なくとも一部を用いて、前記発熱体を冷却する冷却機構と、を備える
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記発熱体の冷却に用いた前記洗浄液を前記ノズルに供給する供給路を、さらに備える
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記冷却機構は、前記発熱体と前記洗浄液との間で熱交換する熱交換器を有する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項３に記載の撮像装置において、
前記冷却機構は、前記熱交換器に前記洗浄液を循環させる循環路を有する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項４に記載の撮像装置において、
前記冷却機構は、前記循環路において前記洗浄液を送るポンプを有する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項５に記載の撮像装置において、
前記発熱体の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサが検出する温度が閾値を超えるとき、前記ポンプを駆動させる制御部とを、さらに備える
ことを特徴とする撮像装置。
請求項４から６のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記冷却機構は、前記循環路において、ヒートポンプを有する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記冷却機構は、前記筐体の内部を冷却する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記発熱体は、前記光学系の光軸上から見て該光軸に垂直な方向に偏在している
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記発熱体が発する熱を前記筐体の外部に伝熱する伝熱体を、さらに備え、
前記冷却機構は、前記伝熱体を介して、前記発熱体を冷却する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１から10のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記冷却機構は、前記光学系を冷却する
ことを特徴とする撮像装置。
筐体と、前記筐体に収容され被写体像を結像する光学系の中で最も物体側に配置されている光学素子と、前記光学素子に洗浄液を噴射するノズルと、前記筐体に収容される発熱体と、前記ノズルに供給する洗浄液の少なくとも一部を用いて、前記発熱体を冷却する冷却機構と、を有する撮像装置を備える
ことを特徴とする移動体。