JP5132908B2 - 車載用カメラ - Google Patents

Description

本発明は、車両の周囲を撮像するための車載用カメラに関する。

車両の周囲を撮像する安全確認用の小型カメラが車載されるようになって久しい。このような小型カメラでは、外気温とカメラ本体側の温度との温度差が大きい場合、レンズやレンズカバーのガラス面が結露してしまい、カメラの視界が悪くなるという問題がある。この結露は、レンズカバーの外側に生じる場合と、レンズカバーの内側に生じる場合とがある。

レンズカバーの外側に結露が生じる場合とは、外気温がカメラ本体側の温度よりも高い場合である。この場合、小型カメラの電源が入れられるとカメラ本体側の温度が高くなるので、時間の経過に従って結露の問題は自然に解消されることになる。また、レンズカバーの外側であれば、人為的に結露水を拭き取ることも可能である。

一方、レンズカバーの内側に結露が生じる場合とは、外気温がカメラ本体側の温度よりも低い場合であり、この場合には、時間の経過を待っても問題が解消されることがなく、人為的に拭き取ることも困難である。特に温度差の激しい場所、例えば、エンジンルーム空間にさらされるバンパー設置型の車載用カメラでは、外気温との差が５０度近くに達するため、この結露の問題がより生じやすい。

このようなレンズカバー内側の結露を防止する技術としては、レンズとレンズカバーとの間を気密構造にして水蒸気が多く含まれた空気の侵入を防止するものがある。しかし、この技術では、一旦生じた結露水を取り除くことはできない。また、エンジンルーム内等の過酷な条件下の基では、どのような優れた気密構造であろうとも、経年変化により何れは外気が進入することになり、レンズカバー内側に結露が生じてしまう。さらには、気密構造をできるだけ維持するために、ガラスカバーを含めた構造部を強固に設計する必要があるため、大幅なコストアップを生じてしまう。
また、レンズとレンズカバーとの間に乾燥剤を入れて乾燥状態を保つことにより、レンズカバー内側の結露を防止する技術も知られている。しかし、この技術でも、結露が一旦生じた場合には、この結露水を取り除くことはできない。

これに対し、レンズカバーの全面に半透明状のヒータを設け、このヒータでレンズカバーを加熱するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ヒータによって加熱された結露水が蒸発することにより、レンズカバー内側の結露水を取り除くことができる。
特開平６−２５８７１３号公報

上述したヒータを追加で設けることで結露を解消する場合には、常にヒータを加熱し続けなければならず、使用電力が多くなってしてしまう。また、ヒータを適宜ＯＮ／ＯＦＦさせて使用電力を少なくするために、内外の温度差を測定するための温度センサー等を装備させることも考えられるが、温度センサーを装備することは車載用カメラのコストアップとなってしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、温度センサー等を装備せずに、少ない使用電力で結露水を蒸発させることのできる車載用カメラを提供することを目的とする。

本発明では、カメラ筐体部の内部にカメラ及び基板を収納し、前記カメラの前方にはレンズカバーを備えた車両の周囲を撮像する車載用カメラにおいて、前記カメラ筐体部は略筒型形状であり、筒状の内側部から前記カメラに向かって延びる熱伝導性の良い素材で形成された基部を備え、前記カメラのレンズは前記基部の内端よりも前方に突出し、前記基部には前記レンズカバーに向けて遠赤外線を放射する遠赤外線放射素子を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、レンズカバーに生じた結露水を遠赤外線で蒸発・蒸散させることができる。

この場合において、前記遠赤外線放射素子は、前記車両側の熱及び車載用カメラ自体の熱の両方又はいずれか一方の熱を受けて遠赤外線を放射するようにしてもよい。
この構成によれば、車載用カメラへの少ない使用電力で遠赤外線放射素子から遠赤外線を放射させることができる。

また、前記遠赤外線放射素子は、前記レンズカバーのガラス面の中央部に遠赤外線を放射するように、円錐状、または、同心円状に配置されていてもよい。
この構成によれば、結露水が付着しやすいレンズカバーのガラス面の中央部に遠赤外線が主に放射されるようにすることができる。

さらに、前記遠赤外線放射素子は、リング状、または、短冊状に分割されていてもよい。
この構成によれば、遠赤外線放射素子が設置される空間に合わせて、コンパクトに配置することができる。

本発明によれば、レンズとレンズカバーとを仕切る空間に、前記レンズカバーに向けて遠赤外線を放射する遠赤外線放射素子を設けたことにより、レンズカバーに生じた結露水を蒸発・蒸散させることができる。また、遠赤外線放射素子を用いているので、この遠赤外線放射素子が遠赤外線を黒体輻射することにより、使用電力がかからず、車載用カメラ単品の構成によって結露水を蒸散させることができる。また、遠赤外線放射素子の黒体輻射は常時行われているものであり、常時レンズカバーの結露水を蒸発・蒸散させるように作用するため、温度センサー等を用いて結露が生じ得る環境か否かを管理しなくてもよい。そのため、温度センサー等を設けるための費用を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る車載用カメラについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る車載用カメラがフロントバンパー内に取り付けられた状態を示す概要図、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。なお、本実施の形態で使用する方向は、上下方向とは図１における車載用カメラの上下方向をいうものとし、前側とは図１の左側をいい、後側とは図１の右側をいうものとして説明する。

車載用カメラ１は、図１に示すように、フロントバンパー２に形成された開口に取り付けられており、前後方向に長手方向を有するカメラ筐体部３と、このカメラ筐体部３の前側を覆い、フロントバンパー２の開口から車両外側に臨むレンズカバー４と、このレンズカバー４の後方に配置されたＣＣＤカメラ５と、レンズカバー４とＣＣＤカメラ５とを仕切る空間に配設された遠赤外線放射素子６とを備えている。

カメラ筐体部３は、図１及び図２に示すように、内部が中空である略筒型形状をなしており、このカメラ筐体部３の内部にＣＣＤカメラ５及びＣＣＤ基板８が収納されている。このＣＣＤカメラ５は、図２に示すように、カメラ筐体部３のほぼ中央部の位置に配置され、レンズカバー４のほぼ中央部の位置に向けられている。また、このＣＣＤカメラ５のレンズカバー４側の先端には、レンズ５ａが設けられている。これにより、ＣＣＤカメラ５は、レンズカバー４を通して、車両外部の情報を撮像できるようになっている。

また、このカメラ筐体部３は、円筒状の内側部３ａからＣＣＤカメラ５に向かって延びる基部７を備えている。この基部７は、熱伝導性の良い素材、例えばアルミニウム等の材料で形成されており、この基部７からカメラ筐体部３の後端部までが同一材料で一体に形成されている。また、この基部７は、図１に示すように、カメラ筐体部３の内側部３ａから斜め後方に向かって延びており、基部７の全体が、レンズ５ａを中心にした同心円状であって、後側が頂点となる円錐状に形成されている。この円錐状の角度αは、基部７の面からレンズカバー４に向けて延ばした垂直線が、レンズカバー４のほぼ中央部に集まるように形成されている。

さらに、このカメラ筐体部３は、基部７と内側部３ａとの交点から前側に向けて延びる円筒状の側壁部３ｂを備えており、この側壁部３ｂ、レンズカバー４、基部７、レンズ５ａによって、レンズカバー４とレンズ５ａとを仕切る空間９が形成されている。

基部７のレンズカバー４側の面には、遠赤外線放射素子６がその全面に亘って設けられている。この遠赤外線放射素子６は、この遠赤外線放射素子６に作用する熱によって遠赤外線が黒体輻射されるものであり、例えば、セラミック等の材料によって形成されている。また、この遠赤外線放射素子６の材料は、放射する遠赤外線の波長が、水分子（水蒸気）に対する吸収効果の高い３μｍ〜６μｍ付近の波長をより多く効率的に放射する素材を選択して使用することが好ましい。この遠赤外線放射素子６のレンズカバー４側の面についても、基部７と同様に円錐状に形成されており、この面からレンズカバー４に向けて延ばした垂直線が、レンズカバー４のほぼ中央部に集まるように形成されている。

次に、本発明の実施の形態に係る車載用カメラの作用について図３を用いて説明する。図３は、図１に示すレンズカバー４の内側面に結露水１０が付着した状態を示す概要図である。
上述のように、フロントバンパー２のコーナー部に取り付けられる車載用カメラ１は、カメラ筐体部３がエンジンルーム内に臨むように設置されることになり、車両のエンジンをかけた状態では、外気温とカメラ内部の空間９の温度との温度差が大きくなる。すなわち、車載用カメラ１の設置場所や、エンジン始動後の経過時間にもよるが、概ね５０度〜８０度の温度差が生じる場合がある。
また、車載用カメラ１には、上述した雰囲気温度に加え、車載用カメラ１自体の駆動電力による発熱も加味されることになり、更に空間９の温度が上昇する。

ここで、車載用カメラ１の内部に微少な結露水や、吸湿性のある素材（例えば、基板、緩衝材、接着剤等）が存在すると、これらから空間９に水蒸気が供給されることになる。そして、水蒸気は、その温度で飽和可能な状態まで蒸発し、空間９を漂うことになる。

一方、外気と直接接するレンズカバー４は、光の透過性は高いが熱伝導率の低い物質で構成されている。外気は、レンズカバー４と接する全面に対して、レンズカバー４の厚み方向に一様に冷気を伝達する。しかし、レンズカバー４が車両（フロントバンパー）に接する（取り付けられる）外周縁部には、車両及びエンジンルーム内の熱が伝導されるので、この外周縁部は比較的高い温度に維持される。これに対し、レンズカバー４の中央部付近では、レンズカバー４の熱伝導率が低いことに起因して車両及びエンジンルーム内の熱が伝導され難く、外気の影響を受けて低い温度となる。そのため、レンズカバー４の内面、特にレンズカバー４の中央部付近では、水蒸気が結露水１０として付着することになる。

このとき、カメラ筐体部３の基部７は、車両及びエンジンルーム内の熱及び車載用カメラ１自体の熱が伝達され、空間９の温度とほぼ同じ温度になるように暖められる。そして、基部７の熱は、遠赤外線放射素子６へと伝達されることになる。この熱を受けた遠赤外線放射素子６は、レンズカバー４の中央部付近に収束するように、この熱に応じた遠赤外線１１を黒体輻射することになる。

なお、外気温と空間９の温度との温度差が小さい場合には、レンズカバー４は結露していないが、遠赤外線放射素子６からは、その熱（温度差）に応じた量の遠赤外線１１が放射されており、この遠赤外線１１はレンズカバー４のガラス面を通過して外部に放射されることになる。

レンズカバー４の中央部付近に付着した結露水１０に遠赤外線１１が放射されると、結露水１０が加熱され、結露水の蒸発・蒸散を促すようになる。更に、この遠赤外線１１によって間接的にレンズカバー４の中央部付近が加熱されて温度が上昇することにより、結露水１０が付着し難くなる。

また、これらの遠赤外線１１の吸収効果は、レンズカバー４の表面ばかりでなく、車載用カメラ１の内部の空間９で生じた結露現象（霧、もや）に対して同様の効果が得られることになり、車載用カメラ１の視界を更に改善することができる。

さらには、レンズカバー４の外表面の結露にも効果を生じる。例えば、冷たい車庫の中から暖かい外に車両を移動した場合や、冷えたレンズカバー４に排気ガスがかかって外面が結露してしまった場合などについても、レンズカバー４を遠赤外線１１で加熱することにより、この結露を取り除くことができる。

本発明の実施の形態に係る車載用カメラによれば、レンズカバー４に向けて遠赤外線１１を放射する遠赤外線放射素子６を設けたことにより、レンズカバー４に生じた結露水１０を蒸発・蒸散させることができる。これにより、ＣＣＤカメラ５の映像が結露水１０によってぼやけるのを防止することができる。また、遠赤外線１１を利用して結露水を蒸発させるので、他の部品、ガラス面等を損傷・劣化させるなどの影響が殆どない。さらに、車載用カメラ１を強固な気密構造にする必要がなく、生活防水程度の防水構造で十分であるため、安価に車載用カメラ１を製作することができる。さらにまた、乾燥剤等を車載用カメラ１の内部に設ける必要がなく、製造コストを低減させることができる。

放射される遠赤外線１１は、３μｍ〜６μｍ付近の波長であり、カメラの暗視機能で使用する赤外線領域よりも長い波長であるため、散乱による影響、例えば、カメラレンズ内への遠赤外線の飛び込みがあっても、カメラ映像を阻害せず、カメラ本来の映像性能に悪影響を与えることがない。

また、遠赤外線放射素子６は、車両のエンジンルーム側の熱及び車載用カメラ１自体の熱の両方又はいずれか一方の熱を受けて遠赤外線１１を放射するようになっているので、この遠赤外線放射素子６が放射するために特別な電力を使用することがない。すなわち、結露の原因となる温度差（廃熱）を利用して赤外線輻射を行うため、熱源（エネルギ）供給の心配がない。熱源が供給されない場合、つまり、熱源が低温のときには結露水の問題自体が発生しないので、このシステムは働く必要がない。すなわち、自動的に、必要なときにだけ動作することになる。
また、遠赤外線放射素子６は、車両側の熱等によって、常時、遠赤外線１１を放射しているので、ヒータ等を用意する必要がなく、使用熱源（電力）や、電源線の引き回しの問題もない。
さらに、温度センサー等を装備して、ヒータのＯＮ／ＯＦＦを制御する必要がない。そのため、温度センサー自体を設ける必要がなく、更には制御回路も不要であるため、車載用カメラ１の全体のコストを低減させることができる。

さらに、遠赤外線放射素子６は、レンズカバー４のガラス面の中央部に遠赤外線１１を放射するように、円錐状、または、同心円状に配置されているので、結露水１０が付着しやすいレンズカバー４のガラス面の中央部に遠赤外線１１が主に放射されるようにすることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、図１〜図３に示すように、基部７と遠赤外線放射素子６との間に反射材１２を設け、放射する遠赤外線１１が車載用カメラ１の後側（基部７の裏側）に向かわず、レンズカバー４に全て向くようにすることもできる。これにより、さらに効率よく結露水を蒸発・蒸散させることができる。

また、図４に示す車載用カメラ１００のように、遠赤外線放射素子１６０及び基部１７０を同心円のリング状に分割して別部品Ｔ（図４において一点鎖線で囲った部分）として構成することもできる。すなわち、遠赤外線放射素子１６０及び基部１７０とカメラ筐体部３０とは一体ではなく、別部品として構成してもよい。この場合、遠赤外線放射素子１６０への熱伝導性を損なわないように構成する必要がある。
さらに、遠赤外線放射素子１６０及び基部１７０を、レンズ５ａから法線方向に短冊状に分割して平面状に並べて（再構成して）もよい。
これらのように分割することにより、図１に示す車載用カメラ１の前後方向の寸法Ｌ１を、図４に示す車載用カメラ１００の前後方向の寸法Ｌ２まで小さくすることができる。これにより、空間的にコンパクトな設計が可能になり、車載用カメラ１００を小型化することができる。

さらに、図５に示す車載用カメラ２００のように、遠赤外線１１の収束効果を、フレンネルレンズを模した様に分割された遠赤外線放射素子２６０のみで構成し、熱伝導のための基部２７０を平面状に構成してもよい。このような構成であっても、遠赤外線放射素子２６０の黒体放射による収束効果は期待できる。これにより、図１に示す車載用カメラ１の前後方向の寸法Ｌ１を、図５に示す車載用カメラ２００の前後方向の寸法Ｌ３まで小さくすることができる。

さらにまた、本実施の形態では、車載用カメラ１がフロントバンパー２のコーナー部に取り付けられ、車両側（エンジンルーム）の熱と車載用カメラ自体の熱との両方の熱が遠赤外線放射素子６に伝達されるようになっているが、車両側の熱又は車載用カメラ自体の熱のいずれか一方の熱が遠赤外線放射素子６に伝達されて、遠赤外線１１を放射するようにすることもできる。例えば、車載用カメラが車両の後部側に取り付けられる場合に、車載用カメラ自体の発熱のみが遠赤外線放射素子６に伝達され、この熱により遠赤外線が放射されるようになっていてもよい。

本発明の実施の形態に係る車載用カメラがフロントバンパーに取り付けられた状態を示す概要図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図１に示すレンズカバーに結露水が付着した状態を示す概要図である。 本発明の他の実施形態であって、車載用カメラがフロントバンパーに取り付けられた状態を示す概要図である。 本発明のさらに他の実施形態であって、車載用カメラがフロントバンパーに取り付けられた状態を示す概要図である。

符号の説明

１、１００、２００ 車載用カメラ
２ フロントバンパー
３、３０、１３０ カメラ筐体部
３ａ 内側部
３ｂ 側壁部
４ レンズカバー
５ ＣＣＤカメラ
５ａ レンズ
６、６０、１６０ 遠赤外線放射素子
７、７０、１７０ 基部
８ ＣＣＤ基板
９ 空間
１０ 結露水
１１ 遠赤外線
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 寸法
Ｔ 別部品

Claims (4)

1. カメラ筐体部の内部にカメラ及び基板を収納し、前記カメラの前方にはレンズカバーを備えた車両の周囲を撮像する車載用カメラにおいて、
   前記カメラ筐体部は略筒型形状であり、筒状の内側部から前記カメラに向かって延びる熱伝導性の良い素材で形成された基部を備え、前記カメラのレンズは前記基部の内端よりも前方に突出し、前記基部には前記レンズカバーに向けて遠赤外線を放射する遠赤外線放射素子を設けたことを特徴とする車載用カメラ。
2. 前記遠赤外線放射素子は、前記車両側の熱及び車載用カメラ自体の熱の両方又はいずれか一方の熱を受けて遠赤外線を放射することを特徴とする請求項１に記載の車載用カメラ。
3. 前記遠赤外線放射素子は、前記レンズカバーのガラス面の中央部に遠赤外線を放射するように、円錐状、または、同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車載用カメラ。
4. 前記遠赤外線放射素子は、リング状、または、短冊状に分割されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の車載用カメラ。

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