JP2019528023A - 自動車用撮像システム - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車用撮像システム（１）であって、カメラハウジング（２）と、カメラハウジング（２）に取り付けられる少なくとも１つのカメラモジュール（３）とを備え、カメラハウジング（２）には、所定の幾何形状及び配向を有し、カメラモジュール（２）が当接する、少なくとも２つの第１の当接部（４、５、６）の配置が設けられ、カメラモジュール（３）は、少なくとも１つのばね要素（７）により第１の当接部（４、５、６）に対してばね荷重付与されている、自動車用撮像システム（１）に関する。【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前文の特徴を含む自動車用撮像システムに関する。

自動車用撮像システムの組み立て工程において、レンズ対物レンズは、レンズ対物レンズの製造公差及びイメージセンサの傾き又はミスアライメントを補償するために、通常イメージセンサに対して位置合わせされる。さもなければ、レンズ対物レンズの製造公差及びイメージセンサの傾き又はミスアライメントは、画像品位の低下につながる。レンズ対物レンズの最適な位置及び配向が決定されると、レンズ対物レンズは、レンズ対物レンズとレンズホルダの前方との間の接着部により、イメージセンサに対して固定される。しかし、レンズ対物レンズは、通常、光軸を中心として回転対称であるため、アライメント工程において、イメージセンサに対してレンズ対物レンズを回転させることにより、イメージセンサのロール角変位を補正することができない。したがって、特にステレオシステムの場合だが、モノシステムの場合にも、カメラモジュールの外部カメラハウジング部への装着中、カメラモジュールをその光軸を中心として回転させることにより、面倒なロールアライメントを行わなければならない。

一般に、モノ及びステレオカメラシステムの両方を取り扱うために、効率性及びスループットを得るために、できる限り多くの共通の製造工程を共有することが望ましい。それゆえ、カメラアイ用のモジュール式アプローチである。いずれの自動車用カメラについても、温度エンベロープにわたって焦点を維持することも極めて重要である。

欧州特許出願公開第２ ９４２ ９３９ Ａ１号では、カメラハウジング部に対して回転しないようにカメラモジュールをロックするように連動する第１及び第２の回転ロック手段を、カメラユニット及びカメラハウジング部に設けることが示唆されている。この示唆された解決策の利点は、カメラモジュールが、いかなる修正もなしにモノ及びステレオシステムの両方で使用するのに適しており、カメラモジュールのカメラハウジング部への装着中、面倒なロールアライメントを回避することができることである。したがって、カメラモジュールのカメラハウジング部に対する簡単な受動的アライメントが提供される。

更に、カメラモジュールを予め定義された方向に位置合わせするために、所定の幾何形状及び配向を有し、撮像システムのカメラモジュールが当接する、いくつかの、好ましくは３つの当接部をカメラハウジングに設けることが知られている。当接部は、カメラモジュールを心出しするために、例えば円錐状又は球状の面を有してもよい。更に、当接部は、カメラモジュールを予め定義された方向に調節するように、予め定義された配向を有する平面を画定する。

欧州特許出願公開第２９４２９３９Ａ１号

本発明の基礎となる課題は、カメラモジュールのカメラハウジングへの取り付けが改善された撮像システムを提供することである。

本発明は、独立請求項の特徴により、この目的を解決する。本発明によれば、カメラモジュールを、少なくとも１つのばね要素により第１の当接部に対してばね荷重付与することが示唆される。

既知の取り付けでは、カメラモジュールは、カメラモジュールが第１の当接部に位置決めされた後、ねじなどを介して取り付けられる。この取り付けは、取り付け力によりカメラモジュールを異なる位置に強制的に動かし得るので、カメラモジュールの位置及び配向の、第１の当接部により画定された予め定義された位置及び配向からの小さい逸れを引き起こす可能性がある。この場合、取り付けの精度は、第１の当接部の位置及び幾何形状に依存するだけではなく、例えばねじの最終取付位置にも依存する。更に、当接部により画定され、取り付けにより画定されるカメラモジュールの位置が互いから逸れるとき、取り付けは、デンカメラモジュール内又はカメラハウジング内に張力を引き起こす可能性がある。

本発明によれば、第１の当接部に対してカメラモジュールにばね荷重付与することが示唆される。示唆された解決策の利点は、そこで、ばね荷重のため自由度が導入されることであると分かる。この自由度のため、カメラモジュールの最終位置及び配向が第１の当接部の配向及び幾何形状のみにより決定されるようにカメラモジュールを取り付けることが可能になる。したがって、予め定義された方向への取り付けの影響を受けずに、又は少なくともあまり受けずに、第１の当接部によりカメラモジュールを位置決め及び調節することができる。更に、固定は、したがってカメラモジュール及びカメラハウジングにおいて、より小さい張力により実現することができる。更に、固定は、ばね荷重を手動で加えることにより、又は好適な張力付加装置により、いかなる工具又は追加の取付手段もなしに、はるかに容易に取り扱われ得る。ばね要素は、全ての可能な運転状況においてカメラモジュールを固定するためのばね力に関して設計されており、小さな振動を補償し、したがってカメラモジュールに対する悪影響と、例えばオフロード運転又は劣悪な街路条件に起因してカメラモジュール内で発生する信号とを低減することが更に可能である。

好ましい実施形態によれば、カメラハウジングは、カメラモジュールが通って延在する開口部を含み、第１の当接部は、開口部に隣接するカメラハウジングのリム部に配置され、ばね要素は、第１のリングとして設計され、第１の当接部と重なり合っていることが示唆される。したがって、カメラモジュールは、カメラモジュールを第１の当接部上に押圧するばね要素により包囲される。更に、カメラモジュールが当接部上の心出し効果で押圧され得るように、ばね力は、カメラモジュールを包囲するカメラモジュールの外周において作用してもよい。ばね力を第１のリングで加えることにより、ばね力を均等に分散して加えることが可能であり、ばね要素は、撮像システムにおいて非常に容易に設計し、製造し、組み立てることができる。

カメラモジュールには、径方向に向いた少なくとも１つの第１の突起を設けてもよい。第１の突起は、好ましくは、必要なばね荷重を、カメラモジュール上に軸方向に、最後に第１の当接部上に加えるために使用されるように、径方向に向いている。この軸方向は、カメラモジュールの長さ方向であり、カメラモジュールの装着方向と同一である。

この場合、カメラモジュールは、好ましくは、カメラハウジング又はカメラハウジングに固定された部分の凹部に入る第１の突起と係合してもよく、凹部は、カメラモジュールの軸方向に開口し、カメラモジュールの軸方向への相対移動を可能にする一方、組み立て工程の少なくとも１つのステップにおいてカメラモジュールの周方向への相対移動を阻止する。第１の突起が凹部と係合する目的は、カメラモジュールをカメラハウジングに装着するとき、カメラを軸方向に対して既定の角度配向で固定することである。更に、凹部は、カメラモジュールが軸方向に相対移動を行い、取付位置に入り得るように軸方向に開口する一方、凹部は、この場合、追加的にカメラモジュール用の案内として機能し得る。

カメラモジュールの第１の突起は、ばね要素に対向する側に、カメラハウジングの第１の当接部により画定された平面に対して傾斜した配向を含む斜面を含み得、ばね要素は、斜面に当接しており、カメラモジュールを第１の当接部に対して押圧すると、第１の突起に対して相対移動を行うように適合されている。示唆された解決策の利点は、ばね要素が相対移動を行い、斜面を使用して相対移動を軸方向移動に転換することにより、第１の突起が、第１の当接部へ向かう移動を開始するためにも使用されることである。この場合、第１の突起に対するばねの相対移動が第１の当接部に向かっての軸方向移動に変換されるように、表面が、当接部により画定される平面に対して斜めに向いているか、又は角度を付けられていることが重要である。

更に、カメラハウジングには、第２の当接部を有する少なくとも１つの第２の突起を設けることが示唆される。第２の当接部を有する第２の突起は、カメラモジュールが取付位置へとばね荷重付与されるとき、ばね要素用の当接部として使用される。第２の突起及び第２の当接部は、カメラハウジング又はカメラハウジングに接続された部分に固定され、したがって、ばね荷重をカメラモジュールに加えて取り付けるために必要であるばね要素の反力を受ける働きをする。

したがって、カメラモジュールの第１の突起は、好ましくは第１及び第２の当接部の間に配置され、ばね要素は、第２の突起の第２の当接部と第１の当接部に向かってカメラモジュールを押圧する第１の突起との間に配置される。

更に、いくつかの、好ましくは３つの第２の突起がカメラハウジングに設けられ、第２の当接部は、第２の突起の各々に取り付けられた第２のリングとして設計され、第１のリング（ばね要素）及び第２のリングは、対応する形状を含む。周方向に好ましくは同一の距離で配置されたいくつかの点でばね要素を支持することができ、カメラモジュールが均等に分散したばね荷重により荷重付与されるように、第２リングの形態の第２の当接部は、カメラモジュールを周方向に完全に包囲する当接部を提供する。第１及び第２のリングは、対応する形状を含み、両部品は、その全表面にわたって、ばね荷重を加えるため、及び対応する反力を受けるために使用することができる。

第１のリング（ばね要素）は、取付位置に回転されるカメラモジュールの軸方向に対して回転可能に配置される。示唆される解決策は、第１のステップでカメラモジュールを挿入し、第２のステップで第１のリング又はばね要素を取付位置に回転させることにより非常に容易な装着工程を可能にし、両ステップは、追加の工具又は取付手段を必要とせずに行うことができる。

更に、カメラハウジングは、第１のリングが取付位置から外れて回転するのを防止する阻止構造体を含むことが示唆される。この阻止構造体は、第１のリングの動き、したがってカメラモジュールが取付位置から外れることを防止するためのロックとしても機能する。

第１のリングは、カメラハウジングの第１の突起が通って延在する回転軸と同心に配置されたいくつかの円弧状の開口部を更に含み得る。したがって、リングは、追加的に予め定義された位置に固定され、第２及び第１の当接部の間に配置することができる。

更に、カメラハウジングには、第１のリングの回動を制限するストッパを設けることが示唆される。ストッパの位置は、第１のリングの最終取付位置を画定するため、取扱者は、組み立て工程中にストッパにより相対移動が停止されるまで、第１のリングを可能な限り回転させて第１のリングの取付位置に到達させる必要がある。

以下では、添付の図面を参照して、好ましい実施形態に基づいて本発明を例解する。
基本構成要素を有する撮像システムを示す。 単一の構成要素を有する撮像システムを爆発図において示す。 組み立て工程の取付ステップを示す。 ばね要素を示す。 カメラモジュールを装着するためのカメラハウジングの関連部位を示す。 側面から見た、２つの異なる位置におけるモジュールの拡大断面を示す。

図１には、カメラハウジング２及びカメラモジュール３を含む基本構成要素を有する撮像システム１が示されている。カメラモジュール３は、予め組み立てられたユニットであり、レンズ２０と、レンズホルダ２１と、センサ信号を生成し、センサ信号から更なる処理のために必要なデータを処理するために必要な電子機器を有する光学センサ装置２２と、を含む。カメラモジュール３は、予め定義された方向に配向することが必要であり、これは、撮像システム１が要求事項を満たすために不可欠である。撮像システム１は、例えば、車両の能動的運転者支援システムにおいて使用されてもよく、この場合、車両の能動的及び受動的安全システムにおける不可欠な部分である。更に、撮像システム１は、駐車支援システム、監視システム、及び視覚システム一般において使用され得る。

撮像システム１は、図２において爆発図で示されている。カメラハウジング２には、円形の開口部８が設けられ、３つの第１の当接部４、５、及び６は、開口部８に隣接するリム部９に配置されている。第１の当接部４、５、及び６は、共通の半径上に１２０度の角度で互いに等距離に配置され、開口部８の中心への距離は、同一である。カメラモジュール３は、筒状の基体を含み、筒状の基体は、この場合、図１に示すレンズホルダ２１である。カメラモジュール３は、筒状体から径方向の外側へ、長さ軸Ａに垂直に延在する３つの第１の突起１１を更に含む。３つの第１の突起１１もまた、互いから等距離に配置され、カメラモジュール３の前側からの距離が同一である共通平面内にある。更に、３つの第１突起１１は、同一の形状及び配向を含み、斜面１３が、カメラモジュール３の前側に対向する側に配置されている。

カメラハウジング２には、第２の突起１４が更に設けられ、第２の突起１４もまた、１２０度の角距離で共通半径上にある第１の当接部４、５、及び６の間の開口部８のリム部９に配置されている。あるいは、第２の突起１４は、ポキヨケ（poky yoke）機能を実現するように、異なる半径上に、かつ／又は周方向に異なる角度、例えば１１０〜１３０度を挟んで配置されてもよい。第２の突起１４は、カメラハウジング２の底部から直立する筒状柱として設計され、前側により小さい直径を有するピン２３を備える。第２の突起１４は、例えば、リベット留め、ねじ接続を介して、又は熱かしめによりカメラハウジング２と接続された分離した部分により実現され得る。更に、ランプ形状の阻止構造体１７が設けられている。ランプは、開口部８の中心と同心に配置されたリング切片として設計され、周方向かつ時計回り方向に上昇する高さを有する。更に、第１のリング１０及び第２のリング１６により実現されたばね要素７及び第２の当接部１５が、設けられている。第２のリング１６により実現される第２のリング１５は、３つの開口部２５を含み、例えばリベット留め、スタンピング、止めリング、糊付けなどにより、第２の突起１４のピン２３で開口部２５を介して取り付けられている。第２のリング１６は、径方向内側に３つの第１の凹部１２を更に含み、第１のリング１０はまた、同一の断面形状及び互いから１２０度の距離の配置を有し、カメラモジュール３の第１の突起１１と同一の断面形状及び配置を有する、３つの第２の凹部２４を径方向内側に含む。第１のリング１０には、互いに等距離に、かつ第１のリング１０の中心と同心に配置された３つの円弧状の開口部１８が更に設けられている。第１のリング１０には、追加的に、外側に向いたハンドル２６に対するラジアルが設けられている。

カメラハウジング２は、第２の突起１４と共に予め組み立てられるか、又は射出成形として単一部品として製造される。第１のステップでは、ばね要素７が、ハンドル２６が阻止構造体１７の下側に隣接して配置される位置で、円弧状の開口部１８が第２の突起１４の上にある状態で、装着される。第１のリング１０は、円弧状の開口部１８のため、限られた角度内で回転可能である。次のステップでは、第２のリング１６が、開口部２５が第２の突起１４のピン２３の上にある状態で装着される。両凹部１２、２４が図３の左図に示す共通の凹部を作り出すように、第１のリング１０及び第２のリング１６は、第１及び第２の凹部１２、２４が同一の位置にある状態で位置決めされる。凹部１２及び２４により作り出される共通凹部は、第１の当接部４、５、及び６の上に位置する。凹部１２、２４の位置は、図３の第２の画像に示すように、カメラモジュール３がカメラハウジング２に挿入され得る配向を画定する。カメラモジュール３がこの場合は装着方向でもある軸方向Ａに挿入され得るように、凹部１２、２４は、軸方向Ａに開口している。凹部１２、２４は、カメラモジュール３の回転を防止し、したがって図３の第３の画像に示す最終位置への取り付け移動中、カメラモジュール３用の案内として機能する。凹部１２及び２４が第１の当接部４、５、及び６の上方に配置されているため、第１の突起１１も、第１の当接部４、５、及び６の上方に位置する。カメラモジュール３の最終固定は、第１のリング１０（ばね要素７）を図３の第４の画像に示す位置に時計回り方向に回すことにより遂行される。第１のリング１０は、ハンドル２６を把持することにより容易に回すことができ、ハンドル２６は、回転中に阻止構造体１７にわたって移動する。第１のリング１０が最終取付位置に位置決めされると、第１のリング１０は、図３の右図に示すように、阻止構造体１７の側部に当接することにより、後方への回転を阻止される。

図４及び図５では、第１のリング１０には軸方向に延在する舌部２８が更に設けられ、カメラハウジング２には所定の位置に配置されたストッパ１９が設けられている別の実施形態が示されている。この解決策の利点は、舌部２８がストッパ１９に当接すると第１のリング１０の回動が停止され、したがってストッパ１９が第１のリング１０の最終取付位置を画定することである。

図６には、一方の第１の突起１１の側から見た取付移動が示されている。第１の突起１１は、周方向Ｂとの角度Ｄを含む斜面１３を含む。面１３は、代替的な１３ａにおいて周方向Ｂに減少する角度Ｄを含み得、面１３は、図６において点線で示される第１の突起１１の左側で、最終的に周方向Ｂに対してゼロ度の角度を有する一種の平坦域となって終わる。この実施形態の利点は、カメラモジュール３の軸方向移動がこれにより非線形になり減少することであり、その結果、カメラモジュール３が終了フェーズにおいて、第１のリング１０の回動に対する軸方向移動の比率が非常に小さい、非常に高精度の調節移動を遂行し得ること、である。

図６の上面図には、カメラモジュール３が挿入された後かつ第１のリング１０が回される前の、第１の突起１１及び第１のリング１０の位置が示されており、それゆえこの位置は、図３の左から３番目の画像に示す位置に対応する。カメラモジュール３は、第１の突起１１が凹部１２及び２４を通る状態で、延在する。第１のリング１０及び第２のリング１６は互いに対して押圧されていない。第１のリング１０が周方向Ｂに回転されているとき、第１のリング１０は、リム部２７が下側にある状態で、斜面１３と重なり合い始める。第１のリング１０を更に回転させると、第１のリング１０は、斜面１３により第２のリング１６（第２の当接部１５）に対して強制的に動かされ、これは、第１のリング１０の更に上方に向かう移動を防止し、その結果、第１のリング１０は、第１の突起１１を、カメラハウジング２並びにカメラハウジング２の上に配置された第１の当接部４、５、及び６に向かって、図２の軸方向Ａに対応する軸方向Ｃに押圧する。第１の当接部４、５、又は６は、この実施形態では球状面３０を有する状態で設計されている一方、第１の突起１１の第１の当接部４、５、又は６に対向する側も、球状面２９として設計されており、第１の突起１１の球状面２９は、第１の当接部４、５、又は６の球状面３０の負面である。球状面２９及び３０は、代替的な実施形態で設計されてもよく、正カム形状を有する球状面３０は、第１の突起１１に配置され、負カム形状を有する球状面２９は、第１の当接部４、５、又は６に配置されている。更に、球状面２９又は３０の一方又は両方は、円錐形状の凹部又は円錐形状のカムとして設計されてもよい。

この場合、第１のリング１０は、第１の突起１１に対するばね荷重を生み出すばね要素７として機能し、第１の突起１１を第１の当接部４、５、又は６に対して押圧する。第１の突起１１及びカメラモジュール３は、球状面２９及び３０により予め定義された配向及び方向に調節される。ねじ又はリベットによる更なる接続が存在しないため、カメラモジュール３の調節は、第１の当接部４、５、及び６と、第１の突起１１と、その上に配置された球状面２９及び３０、とによってのみ決定される。球状面２９及び３０の代わりに、円錐面又は傾斜面１３のような他の幾何形状も使用されてもよく、異なる第１の当接部４、５、及び６も、連動してカメラモジュール３の心出し及び調節機能をもたらす異なる面１３を有してもよい。

取付工程は、いかなる工具又は追加の取付手段もなしに遂行することができる。更に、カメラモジュール３のばね荷重付与は、小さい振動又は衝撃を補償することができるという利点を有していた。したがって、カメラモジュールにより生成される信号又は視覚は、より良いものとなる。更に、カメラモジュール３に作用する力は、低減することができる。ばね荷重は、第１のリング１０及び第２のリング１６の寸法を取ることにより決定することができ、ばね荷重は、全ての通常運転条件下でカメラモジュール３を適所に保持するような寸法にするべきである。

Claims (13)

1. 自動車用撮像システム（１）であって、
   −カメラハウジング（２）と、
   −前記カメラハウジング（２）に取り付けられる少なくとも１つのカメラモジュール（３）と
   を備え、
   −前記カメラハウジング（２）には、所定の幾何形状及び配向を有し、前記カメラモジュール（２）が当接する、少なくとも２つの第１の当接部（４、５、６）の配置が設けられ、
   −カメラモジュール（３）が、少なくとも１つのばね要素（７）により前記第１の当接部（４、５、６）に対してばね荷重付与されていることを特徴とする、自動車用撮像システム（１）。
2. −前記カメラハウジング（２）が、前記カメラモジュール（３）が通って延在する開口部（８）を含むことと、
   −前記第１の当接部（４、５、６）が、前記開口部（８）に隣接する前記カメラハウジング（２）のリム部（９）に配置されていることと、
   −前記ばね要素（７）が、第１のリング（１０）として設計され、前記リム部（９）と重なり合っていることと、を特徴とする、請求項１に記載の撮像システム（１）。
3. −前記カメラモジュール（３）には、径方向に向いた少なくとも１つの第１の突起（１１）が設けられていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の撮像システム（１）。
4. −前記カメラモジュール（３）が、前記カメラハウジング（２）の、又は前記カメラハウジング（２）に固定された部分の、第１の凹部（１２）に入った前記第１の突起（１１）と係合することを特徴とし、
   −前記第１の凹部（１２）は、前記カメラモジュール（３）の軸方向（Ａ）に開口し、前記カメラモジュール（３）の軸方向（Ａ）への相対移動を可能にする一方、組み立て工程の少なくとも１つのステップにおいて前記カメラモジュール（３）の周方向への相対移動を阻止する、請求項３に記載の撮像システム（１）。
5. −前記カメラモジュール（３）の前記第１の突起（１１）が、前記ばね要素（７）に対向する側に、前記カメラハウジング（２）の前記第１の当接部（４、５、６）により画定された平面に対して傾斜した配向を含む斜面（１３）を含むことと、
   −前記ばね要素（７）が、前記斜面（１３）に当接しており、前記カメラモジュール（３）を前記第１の当接部（４、５、６）に対して押圧すると、前記第１の突起（１１）に対する相対移動を行うように適合されていることと、を特徴とする、請求項３又は４に記載の撮像システム（１）。
6. −前記カメラハウジング（２）には、第２の当接部（１５）を有する少なくとも１つの第２の突起（１４）が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
7. −前記カメラモジュール（３）の前記第１の突起（１１）が、前記第１の当接部と前記第２の当接部（４、５、６、１５）との間に配置されることを特徴とし、
   −前記ばね要素（７）は、前記第２の突起（１４）の前記第２の当接部（１５）と前記第１の突起（１１）との間に配置され、前記カメラモジュール（３）を前記第１の当接部（４、５、６）に向かって押圧する、請求項３〜５及び６のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
8. −いくつかの、好ましくは３つの第２の突起（１４）が、前記カメラハウジング（２）に設けられ、前記第２の当接部（１５）が、前記第２の突起（１４）の各々に取り付けられる第２のリング（１６）として設計されていることを特徴とする、請求項６又は７に記載の撮像システム（１）。
9. −前記第１のリング（１０）及び前記第２のリング（１６）が、対応する形状を含むことを特徴とする、請求項２及び請求項８に記載の撮像システム（１）。
10. −前記第１のリング（１０）が、取付位置へと回転される前記カメラモジュール（３）の軸方向（Ａ）に対して回転可能に配置されていることを特徴とする、請求項２、又は請求項２に言及する先行請求項のうちのいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
11. −前記カメラハウジング（２）が、前記第１のリング（１０）が前記取付位置から外れて回転するのを防止する阻止構造体（１７）を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の撮像システム（１）。
12. −前記第１のリング（１０）が、前記カメラハウジング（２）の前記第１の突起（１１）が通って延在する回転軸と同心に配置されたいくつかの円弧状の開口部（１８）を備えることを特徴とする、請求項１０又は１１及び請求項８のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。
13. −前記カメラハウジング（２）には、前記第１のリング（１０）の回動を制限するストッパ（１９）が設けられていることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の撮像システム（１）。

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