JP2021508300A - 自動車のためのカメラベースのミラー代替システムのカメラアーム - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車のためのカメラベースのミラー代替システムのカメラアーム（１００）であって、カメラアーム（１００）は、カメラアーム（１００）を自動車に結合させるための第１の構造要素と、少なくとも１つのカメラ（１８０）を有する第２の構造要素（１２０）とを有している、カメラアーム（１００）に関する。アタッチメントまたはカメラアームに対して、かつアタッチメントまたはカメラアームに配置された全ての要素、装置、およびモジュール、とりわけカメラに対して及ぼされる外部の有害な影響からの保護の改善を提供し、かつカメラの最適な画像領域を可能にするような、自動車のミラーの代替としてのカメラモニタシステムのカメラのためのアタッチメントを提供するために、カメラアーム（１００）がさらに、第１の構造要素（１１０）と第２の構造要素（１２０）とを互いに結合させる、容積可変式の流体容器（１５０）と、第１の構造要素（１１０）と第２の構造要素（１２０）とを互いに結合させ、かつ第２の構造要素（１２０）を第１の構造要素（１１０）の方向に引っ張る、少なくとも１つの復元要素（１５５）とを有しており、これにより、第２の構造要素（１２０）が、流体容器（１５０）内に存在する流体の量を変化させることによって、第１の構造要素（１１０）に対して移動可能となっているようにすることが提案される。

Description

本発明は、自動車のためのカメラベースのミラー代替システムのカメラアームであって、このカメラアームは、第１の構造要素と、第２の構造要素と、容積可変式の流体容器とを有しており、容積可変式の流体容器は、第１の構造要素と第２の構造要素とを互いに結合させ、第２の構造要素は、流体容器内に存在する流体の量を変化させることによって、第１の構造要素に対して移動可能となっている、カメラアームに関する。

自動車の運転者に後方視界を提供するバックミラーは、自動車に常に存在するものであり、法律によって規定されている。将来的には、通常のバックミラーは、カメラモニタシステムに取って代わられるであろう。この場合、後方視界は、カメラによって撮影された画像が自動車の運転者に対してモニタ上に表示されることによって提供される。このようなカメラベースのミラー代替システムを商用車のために使用する場合には、カメラを車体に直接的に取り付けるのではなく、車体から離間させることが有用である。すなわち、公知のバックミラーは、車体から一定の距離を有している。これによって例えば、有利な視認領域が提供される。ミラーと車体との間の距離は、通常は５ｃｍから数１０ｃｍのオーダーであるが、例えば、振り出しが大きい多重連結車両、重量車、農業機械、鉱山車両、および鉱山機械の場合には、視認領域を特に広くするために８０ｃｍとなっている。したがって、カメラベースのミラー代替システムのカメラを、とりわけアウトサイドミラーまたはサイドミラーの代替として車両に配置する場合には、これらのカメラもまた、車体から離間させて配置することが望ましい。このために、例えば車両キャビンに取り付けることができるカメラアームを使用することができる。

カメラが固定的に配置されている場合には、機械的な構造物に対して、カメラに対して、および、カメラと共にカメラアームに配置されているその他のモジュール、要素、ならびに装置に対して、全ての側からの力、衝突負荷、および衝撃負荷のような外部の有害な影響に対する十分な保護が提供されない。固定的なアタッチメントは、機械的な力作用による潜在的な損傷作用に対して脆弱である。

したがって、本発明の課題は、アタッチメントまたはカメラアームに対して、かつアタッチメントまたはカメラアームに配置された全ての要素、装置、およびモジュール、とりわけカメラに対して及ぼされる外部の有害な影響からの保護の改善を提供し、かつカメラの最適な画像領域を可能にするような、自動車のミラーの代替としてのカメラモニタシステムのカメラのための（カメラアームの形態の）アタッチメントを提供することである。

上記の課題は、請求項１記載のカメラアームによって解決される。本発明の概念の実施形態および発展形態は、従属請求項の対象である。

本明細書で提案される、自動車のためのカメラベースのミラー代替システムのカメラアームは、カメラアームを自動車に結合させるための第１の構造要素と、少なくとも１つのカメラを有する第２の構造要素とを有しており、さらに、第１の構造要素と第２の構造要素とを直接的に、または１つまたは複数の介在要素を介して互いに結合させる、容積可変式の流体容器と、第１の構造要素と第２の構造要素とを直接的に、または１つまたは複数の介在要素を介して互いに結合させ、かつ第２の構造要素を第１の構造要素の方向に引っ張る、少なくとも１つの復元要素とを有している。第２の構造要素は、流体容器内に存在する流体の量を変化させることによって、第１の構造要素に対して移動可能となっている。

特別な実施形態は、従属請求項の対象である。

容積可変式の流体容器は、流体容器内の流体の量が増加するにつれて伸展し、容積可変式の流体容器内の流体の量が減少するにつれて収縮する。

第２の構造要素は、カメラアームの流体容器が作動流体によって充填されている場合、すなわち、最大またはほぼ最大の充填状態、例えば、９５％超または９９％超の充填量を有する場合に、第１の構造要素から最大限に離れた位置を取る。

流体容器が、所定の最小量よりも少ない流体を含む場合には、第２の構造要素は、第１の構造要素から最小限に離れた位置を取る。なぜなら、流体容器の充填状態が少ない場合には、復元要素が、流体容器の伸展に対抗する力を発揮するからであり、したがって、第２の構造要素は、流体容器から流体が流出すると、第１の構造要素から最小距離の位置へと移動する。

本明細書で提案されるカメラアームの特に有利な実施形態では、容積可変式の流体容器は、流体容器が入れ子式の伸展領域を有するという点で、可変の体積を収容するために適している。例えば、流体容器の一部を、複数の互いに重なり合う同心円状の円筒周壁要素を備える、円筒形の入れ子式の領域として形成することができる。

特に有利な実施形態では、流体容器は、少なくとも一部の領域において弾性の壁を有している。すなわち、この実施形態では、容積可変式の流体容器は、伸展可能である。

画像領域、視認領域、視界、および視野という用語は、同義語として理解されるべきである。すなわち、カメラの視認領域は、カメラが「視認」する領域を表す。カメラは、この領域を画像の形態で転送する。したがって、画像領域は、視認領域から生じる。このカメラの視認領域は、視界にも対応している。視界は、いずれにしても視野と同義である。視野角度は、視野を画定する角度として理解することができる。視野角度は、パースペクティブ（perspective）の同義語でもある。

本明細書で提案されるカメラアームの特に有利な実施形態では、流体容器は、ロールベローズを有しているか、または実質的にロールベローズとして形成されている。これによって、特に有利には、このようなカメラアームのコンパクトでロバストな性質がもたらされる。

ロールベローズを有する容積可変式の流体容器を有するか、または実質的にロールベローズとして形成されている容積可変式の流体容器を有している、本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、ロールベローズは、エラストマ材料から形成されている。これによって、特に有利には、環境影響に対して特に耐性のあるカメラアームがもたらされる。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、復元要素は、ばねとして形成されている。復元要素としてばねを使用する場合の利点は、その幅広い可用性と、コストの低さとである。

ばねとして形成されている復元要素を有している、本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、復元要素は、渦巻きばねとして形成されている。復元要素としての渦巻きばねは、特に有利には、良好に選択可能な動作範囲にわたって線形のばね定数を提供する。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、容積可変式の流体容器は、流体として圧縮空気を使用するように構成されている。流体として圧縮空気を使用する場合の特別な利点は、一方では、流体の補充を省略することができることにある。なぜなら、圧縮空気は、実際にあらゆるところで得られるからである。他方では、車両には、いずれにせよ圧縮空気用のインフラストラクチャが装備されていることが多いので、圧縮空気は、流体として特に有利である。このことは、とりわけトラックおよび農業車両のような商用車だけでなく、鉱山業の車両にも当てはまる。さらに、まさにトラックの場合には、キャビンの屋根に、ひいては従来のミラーの近傍に、すなわちミラー代替システムの使用場所の近傍に、シグナルホーンが設けられていることが多い。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、容積可変式の流体容器は、二重壁状に形成されている。二重壁状の実施形態は、特に有利には、特にロバストな性質を有することができるか、または他方では、二重壁状の容器の２つの壁の間のみに作動流体を配置し、それによって容器の内部に流体のない空間を形成することを可能にすることができる。

二重壁状に形成された容積可変式の流体容器を有している、本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、流体容器は、充填された流体容器内の流体が、円筒周壁の形状を取るように形成されている。充填された状態において、流体が全体として円筒周壁の形状を取るという流体容器の性質は、管のような形状を有する円筒周壁が、特に良好な機械的な剛性を有しているという点で特に有利である。流体と、流体の圧力とが、充填された状態において流体容器の形状を維持する。この形状は、特に効率的である。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態は、２つ以上のカメラを有している。これによって、一方では、ただ１つの視野をカバーすることを企図した場合に、画像内容に関して追加的な情報、例えば深度情報を得ることが可能となるという特別な利点がもたらされる。他方で、特に有利には、それぞれ異なる画像検出特性を有する複数のカメラを組み合わせることができる。すなわち、例えば、望遠特性を有するカメラと、広角特性を有するカメラとを組み合わせることができる。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、少なくとも２つのカメラは、少なくとも２つのそれぞれ異なる視野をカバーする。これによって、一方では、特に有利には、複数の異なる視野角度をただ１つのカメラアームから複数のカメラによってカバーすることが可能となる。他方で、特に有利には、それぞれ異なる画像検出特性を有する複数のカメラを組み合わせることができる。すなわち、例えば、遠くまで、場合によっては地平線まで到達する狭い画像領域のための望遠特性を有するカメラと、広い画像領域のための広角特性を有するカメラとを組み合わせることができる。

２つ以上のカメラを有しており、かつ少なくとも２つのカメラが、少なくとも２つのそれぞれ異なる画像領域をカバーするか、または少なくとも部分的に同じ１つの画像領域をカバーするという、本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、第２の構造要素が、少なくとも２つのカメラを有している。これによって、一方では、特に有利には、カメラが、車両から特に遠く離間されて配置される。他方では、これによってさらに、特に有利には、例えば保守作業時または修理作業時に第２の構造要素を交換することにより、少なくとも２つのカメラが一気に一度で交換されるようになる。

２つ以上のカメラを有しており、かつ少なくとも２つのカメラが、少なくとも２つのそれぞれ異なる視野をカバーするか、または少なくとも部分的に同じ１つの視野をカバーするという、本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、第１の構造要素が少なくとも１つのカメラを有しており、第２の構造要素が少なくとも１つのカメラを有している。これによって、互いに非常に異なっている複数の画像領域を、少なくとも２つのカメラによってカバーすることが可能となるという特別な利点がもたらされる。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態では、第２の構造要素は、少なくとも１つのミラーを追加的に有している。これによって、特に有利には、例えば、ミラー代替システムの給電に関して問題が発生した場合、またはその他の誤動作が発生した場合に、緊急用にミラーを使用して、視認性を保証することが可能となる。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態は、センサを追加的に有している。これによって、特に有利には、これらのセンサを、車両の、そうでなければアクセス不可能であった位置にも配置することが可能となる。なぜなら、カメラアームは、車両自体から突出しているからである。さらに、使用されるセンサは、例えば、特に有利には、そのようなアームに距離センサ、例えば超音波センサを配置して、衝突する可能性のある障害物が制御装置によって検出された際にこのアームを折り畳ませることによって、これらのセンサが装備されたカメラアームの機能の改善または拡張を可能にすることができる。このような距離警告装置は、例えば、乗用車の駐車補助装置として使用される超音波距離警告装置の形態で入手することができる。

好ましくは、第２の構造要素が、１つまたは複数の追加的なセンサを有している。

本明細書で提案されるカメラアームのさらなる特に有利な実施形態は、通信装置を追加的に有している。これによって、特に有利には、このようにして装備されたカメラアームを、通信のために利用することを可能にすることができる。この文脈における通信装置は、例えば、ランプ、ライト、ライトインジケータおよび／またはスピーカおよび／またはマイクロフォンであり得る。

好ましくは、第２の構造要素が、通信装置を有している。

本明細書で提案されるカメラアームの特に有利な実施形態は、通信用の無線アンテナ、ポジションランプ、加熱素子、カメラレンズまたはカメラカバーをクリーニングするためのクリーニング装置、のうちの１つまたは複数の装置を追加的に有している。カメラアームに追加的な装置を配置することにより、装置の状況に応じて種々の利点がもたらされる。例えば、無線アンテナを配置することによって、特に有利には、アンテナの受信特性および送信特性の改善を可能にすることができる。加熱素子は、特に有利には、カメラまたはカメラアームに対する氷の付着防止または水の蓄積防止を提供することができる。カメラレンズまたはカメラカバーをクリーニングするためのクリーニング装置は、特に有利には、カメラの動作を改善することができる。ポジションライトは、特に有利には、カメラアームに配置され、これによって、特に有利には、カメラアームによって占められている位置に対して注意を向けることができる。

好ましくは、第２の構造要素が、無線アンテナ、ポジションライト、加熱素子などのような追加的な装置を有している。

無線アンテナを、例えばデジタル通信のために利用することができ、例えば、車車間通信もしくは路車間通信のために利用することができ、または移動体無線もしくはワイヤレスローカルエリアネットワーク接続のために利用することができ、またはＤＳＲＣのために利用することができ、またはＮＦＣのために利用することができ、または移動体無線（例えば、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、２Ｇ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥ ｌｉｇｈｔ、２．５Ｇなど）のために利用することができ、またはＧＮＳＳ信号および同様のシステム（例えば、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＰＳ、Ｇｌｏｎａｓｓ、Ｂｅｉｄｏｕ、ＱＺＳＳ、ＧＡＧＡＮなど）の信号を受信するために利用することができ、またはデジタルラジオＤＡＢを受信するために利用することができる。アンテナをカメラアームに組み込むことによって、受信の改善という特別な利点がもたらされる。

通信用の無線アンテナは、例えばＷｉＭＡＸ、ＷｉＦｉ、ＮＦＣ、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈを介してインフラストラクチャまたは他の車両と通信するためのアンテナであってもよい。

以下では、本発明を、図面に基づいてより詳細に説明する。図面では、同一または同様の要素には同じ参照記号が付されている。

第１の動作状態における、本発明によるカメラアーム１００の例示的な実施形態の断面図である。 図１と同一ではあるが（第１の動作状態とは異なる）第２の動作状態における、本発明によるカメラアーム１００の例示的な実施形態の断面図である。 第１の動作状態における、本発明によるカメラアーム１００の例示的な実施形態の断面図である。 図３と同一ではあるが（第１の動作状態とは異なる）第２の動作状態における、本発明によるカメラアーム１００の例示的な実施形態の断面図である。

図１は、第１の動作状態における、本発明によるカメラアーム１００を示しており、この第１の動作状態では、カメラアームが展開された位置、すなわち、例えばカメラアーム１００を配置可能な自動車の走行動作のための動作位置にある。ここでは、容積可変式の流体容器１５０が、流体１５７によって充填されており、カメラアーム１００の第２の構造要素１２０は、第１の構造要素１１０から最大限の距離を取っている。示されている図では、第２の構造要素１２０に少なくとも２つのカメラ１８０と、２つの追加的なセンサ１８５とが配置されている。復元要素１５５は、ここでは大きく伸展されており、ばね、例えば渦巻きばねして形成されている。第１の構造要素１１０内には、流体弁１１２が配置されており、この流体弁１１２は、流体容器１５０内の流体１５７の量を変化させる際に使用される。図示の実施例では、容積可変式の流体容器１５０の壁は、伸展可能な材料、例えばエラストマ材料から形成することができる。これによって、流体１５７の量を変化させなくても、カメラアーム１００にはわずかな柔軟性が備わっており、これによって、ロバスト性が向上する。図１に示すカメラアームは、ロールベローズ１５３を備えた流体容器１５０を有している。

流体容器１５０の壁材料が損傷を受けて流体１５７が流出すると、復元要素１５５が、カメラアームの第１の構造要素１１０に向かってカメラアーム１００の第２の構造要素１２０を引っ張る。なお、カメラアームの第１の構造要素１１０は、車両に、例えばキャビンに固定的に結合させることができる。したがって、この場合には、カメラアーム１００は、アームが引っ込められている動作状態を取り、この動作状態を保護状態と呼ぶこともできる。しかしながら、この状態を、流体容器１５０の損傷が存在せずとも、流体１５７の量を変化させることによって達成することができる。

図２は、そのような、カメラアーム１００が引っ込められている状態、すなわち、第２の構造要素１２０が、カメラアーム１００の第１の構造要素１１０にできるだけ密接して位置している状態を示している。図２は、図示されている状況が意図的に引き起こされたものであるのか、または流体容器１５０の損傷によって引き起こされたものであるのかは問わない。いずれの場合でも、流体容器１５０内の流体１５７の量は、同様に最小の状態である。この状況では、復元要素１５５は、完全に収縮している。すなわち、復元要素１５５が、第２の構造要素１２０を第１の構造要素１１０の方に引き寄せている。

図１および２は、同一のカメラアームを示しており、図１は展開された状態、すなわち動作状態を示している。これに対して図２は、カメラアームの保護状態、すなわちカメラアームが引っ込められている状態を示している。

図３および図４も同様に、１つは動作状態（図３）、もう１つは保護状態（図４）にある同一のカメラアームを示している。図３および４のカメラアームは、二重壁状であるという点で、図１および２に示されたカメラアーム１００とは異なっている。図示の実施形態では、流体容器１５０は、この流体容器１５０が充填された状態において、流体が全体として円筒周壁の形状を有するように形成されている。

Claims (16)

1. 自動車のためのカメラベースのミラー代替システムのカメラアーム（１００）であって、
   当該カメラアーム（１００）は、当該カメラアーム（１００）を自動車に結合させるための第１の構造要素（１１０）と、少なくとも１つのカメラ（１８０）を有する第２の構造要素（１２０）とを有している、
   カメラアーム（１００）において、
   前記カメラアーム（１００）はさらに、
   前記第１の構造要素（１１０）と前記第２の構造要素（１２０）とを直接的に、または１つまたは複数の介在要素を介して互いに結合させる、容積可変式の流体容器（１５０）と、
   前記第１の構造要素（１１０）と前記第２の構造要素（１２０）とを直接的に、または１つまたは複数の介在要素を介して互いに結合させ、かつ前記第２の構造要素（１２０）を前記第１の構造要素（１１０）の方向に引っ張る、少なくとも１つの復元要素（１５５）と、
   を有しており、これにより、前記第２の構造要素（１２０）は、前記流体容器（１５０）内に存在する流体の量を変化させることによって、前記第１の構造要素（１１０）に対して移動可能となっていることを特徴とする、カメラアーム（１００）。
2. 前記流体容器は、ロールベローズ（１５３）を有しているか、または実質的にロールベローズとして形成されている、請求項１記載のカメラアーム（１００）。
3. 前記ロールベローズ（１５３）は、エラストマ材料から形成されている、請求項２記載のカメラアーム（１００）。
4. 前記復元要素（１５５）は、ばねとして形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。
5. 前記復元要素（１５５）は、渦巻きばねとして形成されている、請求項４記載のカメラアーム（１００）。
6. 前記カメラアーム（１００）は、前記流体容器（１５０）内の流体（１５７）として圧縮空気を使用するように構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。
7. 前記流体容器（１５０）は、二重壁状に形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。
8. 前記流体容器（１５０）は、充填された前記流体容器（１５０）内の前記流体（１５７）が、円筒周壁の形状を取るように形成されている、請求項７記載のカメラアーム（１００）。
9. 前記カメラアーム（１００）は、２つ以上のカメラ（１８０）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。
10. 少なくとも２つの前記カメラ（１８０）は、少なくとも２つのそれぞれ異なる画像領域をカバーする、請求項９記載のカメラアーム（１００）。
11. 前記第２の構造要素（１２０）が、少なくとも２つの前記カメラ（１８０）を有している、請求項９または１０記載のカメラアーム（１００）。
12. 前記第１の構造要素（１１０）が少なくとも１つのカメラ（１８０）を有しており、前記第２の構造要素（１２０）が少なくとも１つのカメラ（１８０）を有している、請求項９または１０記載のカメラアーム（１００）。
13. 前記第２の構造要素（１２０）は、少なくとも１つのミラーを追加的に有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。
14. 前記カメラアーム（１００）は、センサを追加的に有している、請求項１から１３までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。
15. 前記カメラアーム（１００）は、通信装置を追加的に有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。
16. 前記カメラアーム（１００）は、通信用の無線アンテナ、ポジションランプ、加熱素子、カメラレンズまたはカメラカバーをクリーニングするためのクリーニング装置、のうちの１つまたは複数の装置を追加的に有している、請求項１から１５までのいずれか１項記載のカメラアーム（１００）。

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