JP6274049B2 - 車両用撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用撮像装置に関する。

従来、窓ガラスを介して車両外部からの光が入射される撮像素子と、撮像素子の出力に基づき生成された画像データの画像処理を行う演算処理部と、を備えた車両用撮像装置が知られている。この種の技術として、例えば特許文献１には、ＣＣＤカメラによって車両の側面、前面あるいは後面の画像データが取得され、この画像データが画像処理装置によって画像処理される技術が記載されている。

特開２００４−１８５５０７号公報

上記車両用撮像装置では、例えば得られる画像データの鮮明化を図るため、窓ガラスの曇りを抑制できるものが望まれる。このような中、近年の車両用撮像装置においては、その高性能化に伴って演算処理部における処理負荷ひいては発熱量が増加しているところ、演算処理部を放熱させる様々な対策が求められている。

そこで、本発明は、演算処理部を放熱させながら、窓ガラスの曇りを抑制することが可能な車両用撮像装置を提供することを課題とする。

本発明に係る車両用撮像装置は、窓ガラスを介して車両外部からの光が入射される撮像素子と、撮像素子の出力に基づき生成された画像データの画像処理を行う演算処理部と、窓ガラスに設けられた放熱部を有し、演算処理部に熱的に接続された熱伝導部材と、を備える。

この車両用撮像装置では、演算処理部で発生した熱を熱伝導部材を介して窓ガラスへ伝え、当該熱を窓ガラスから放熱させることが可能となる。また、このように演算処理部の熱を窓ガラスへ伝えることにより、演算処理部で発生した熱を利用して窓ガラスの曇りを抑制することができる。すなわち、演算処理部を放熱させながら、窓ガラスの曇りを抑制可能となる。

本発明に係る車両用撮像装置は、演算処理部の温度を検出する温度検出部と、窓ガラスに設けられた電熱部材と、温度検出部で検出した温度が所定温度よりも低い場合、電熱部材に通電して窓ガラスを昇温させる通電制御部と、をさらに備えてもよい。演算処理部の温度が所定温度よりも低い場合、当該演算処理部で発生した熱のみでは窓ガラスの曇りを抑制し難い。この場合において、本発明では、電熱部材に通電して窓ガラスを昇温させることから、窓ガラスの曇りを確実に抑制することが可能となる。

本発明によれば、演算処理部を放熱させながら、窓ガラスの曇りを抑制することが可能な車両用撮像装置を提供できる。

実施形態に係る車両用撮像装置を示す概略構成図である。 実施形態に係る車両用撮像装置の要部を示す断面図である。 実施形態に係る車両用撮像装置における通電制御部の処理を示すフローチャートである。 （ａ）は変形例に係る車両用撮像装置の要部を示す断面図である。（ｂ）は他の変形例に係る車両用撮像装置の要部を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は実施形態に係る車両用撮像装置を示す概略構成図であり、図２は実施形態に係る車両用撮像装置の要部を示す断面図である。図２の断面は、窓ガラス１に垂直で水平方向に沿う断面を示している。図１に示すように、車両用撮像装置１０は、車室内に設置され、窓ガラス１越しに車両外部を撮像して画像データを取得する。また、車両用撮像装置１０は、取得した画像データに画像処理を施し、その処理結果を出力する。車両用撮像装置１０は、例えば道路の白線を認識するための白線認識システムや、車両周囲の障害物を認識する障害物認識システム等に適用される。

本実施形態では、窓ガラス１としてフロントガラス（ウィンドシールドガラスとも称される）が適用されており、車両用撮像装置１０は車両前方を撮像する。窓ガラス１としては、サイドガラス又はリアガラスが適用されてもよく、この場合、車両用撮像装置１０は車両側方又は車両後方を撮像する。

車両用撮像装置１０は、筐体１１、カメラ本体１２、画像生成ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３、画像処理ＣＰＵ１４、熱伝導部材１５、電熱部材１６及び通電制御部１７を備えている。筐体１１は、その内部に、カメラ本体１２と画像生成ＣＰＵ１３と画像処理ＣＰＵ１４と通電制御部１７とを配置して収容する。筐体１１は、窓ガラス１の上部にブラケット２を介して固定されている（図２参照）。

カメラ本体１２は、撮像素子２１を有している。撮像素子２１は、窓ガラス１を介して車両外部からの光Ｌが入射される光電変換素子であり、２次元上に配列された複数の受光素子を含んでいる。撮像素子２１としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor）が用いられている。撮像素子２１に対して光Ｌの光軸上の上流側には、光学系２２が配置されている。カメラ本体１２では、窓ガラス１を通過した車両外部からの光Ｌが、光学系２２を通じて撮像素子２１に入射される。なお、窓ガラス１に黒色のセラミックラインが貼付されている場合、このセラミックラインにおける撮像素子２１の画角範囲には、切欠きが設けられる。

画像生成ＣＰＵ１３及び画像処理ＣＰＵ１４は、メモリに記憶されたプログラムを実行して演算処理を行う。画像生成ＣＰＵ１３は、撮像素子２１の出力に基づいて、つまり、撮像素子２１における複数の受光素子からの各出力信号に基づいて、画像データを生成する。

画像処理ＣＰＵ１４は、画像生成ＣＰＵ１３で生成された画像データの画像処理を行う画像処理用の演算処理部である。画像処理とは、画像データに対して行われる変換や変形、認識、又は特定情報の抽出や計測を意味する。画像処理ＣＰＵ１４において行われる画像処理としては、例えば、白線を認識する白線認識処理や、障害物を認識する障害物認識処理が挙げられる。なお、図示する例では、画像処理ＣＰＵ１４の画像処理結果が車両制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３へ出力され、これにより、当該画像処理結果に応じた車両制御が実施される。

画像処理ＣＰＵ１４には、当該画像処理ＣＰＵ１４の内部温度を検出する温度センサ（温度検出部）１４ａが設けられている。温度センサ１４ａとしては、例えば画像処理ＣＰＵ１４のサーミスタを適用することができる。図２に示すように、画像処理ＣＰＵ１４は、回路基板２３上に配置されて固定されている。

熱伝導部材１５は、熱伝導性を有する材料により形成されている。熱伝導部材１５は、画像処理ＣＰＵ１４に熱的に接続されている。熱伝導部材１５は、画像処理ＣＰＵ１４から窓ガラス１に向かって筐体１１及びブラケット２を貫くように延びた後、窓ガラス１内で当該窓ガラス１に沿って延びるように設けられている。熱伝導部材１５は、窓ガラス１に設けられた放熱部１５ａと、画像処理ＣＰＵ１４に当接された当接部１５ｂと、放熱部２１ａ及び当接部２１ｂを互いに熱的に接続する接続部１５ｃと、を含んでいる。放熱部１５ａ、当接部１５ｂ及び接続部１５ｃの各々は、熱伝導性を有する材料で形成されている。

放熱部１５ａは、線状に形成され、窓ガラス１の厚さ方向中央部において水平方向に沿って延在している。例えば放熱部１５ａは、窓ガラス１が２枚のガラス板が樹脂層を介して積層された積層構造を有する場合、その樹脂層内に埋設されている。放熱部１５ａは、少なくとも、窓ガラス１において撮像素子２１の撮像範囲Ｒ（図１参照）内に配置されている。放熱部１５ａの材料としては、高耐熱性及び高熱伝導性を有する例えば銅等が用いられている。

当接部１５ｂは、シート状又はパッド状に形成されている。当接部１５ｂは、画像処理ＣＰＵ１４において回路基板２３側と反対側の表面に設けられ、画像処理ＣＰＵ１４に直に接続されている。当接部１５ｂとしては、周知のＣＰＵ放熱用の伝熱材を利用することができる。

接続部１５ｃは、線状に形成され、内側接続部１５ｃ１及び外側接続部１５ｃ２を含んで構成されている。内側接続部１５ｃ１は、筐体１１の内面に貼り付けられており、当接部１５ｂと筐体１１との間に挟み込まれて当接部１５ｂに直に接触する。外側接続部１５ｃ２は、筐体１１及びブラケット２を貫通するように窓ガラス１の厚さ方向に沿って延び、放熱部１６ａに連続している。接続部１５ｃの材料としては、金属が用いられ、具体的には、例えば銅が用いられている。

図１に戻り、電熱部材１６は、通電されることで発熱して高温状態となる熱線である。電熱部材１６は、導電性を有する材料により形成されている。電熱部材１６の材料としては、高耐熱性及び高導電性を有する例えば銅が用いられている。電熱部材１６は、線状に形成され、窓ガラス１の厚さ方向中央部において水平方向に沿って延在している。ここでの電熱部材１６は、放熱部１５ａと平行に並ぶように設けられている。電熱部材１６は、少なくとも、窓ガラス１において撮像素子２１の撮像範囲Ｒ内に配置されている。

通電制御部１７は、電熱部材１６への通電を制御して、電熱部材１６の発熱の有無を制御する。通電制御部１７は、温度センサ１４ａで検出した画像処理ＣＰＵ１４の温度が所定温度よりも低い場合、電熱部材１６に通電してバッテリ４の電力を電熱部材１６に供給し、電熱部材１６を発熱させて窓ガラス１を昇温させる。ここでの通電制御部１７は、車室外の外気温センサ５で検出した外気温度が基準温度よりも低い場合であって画像処理ＣＰＵ１４の温度が所定温度よりも低い場合に、電熱部材１６に通電してバッテリ４の電力を電熱部材１６に供給する。

以上のように構成された車両用撮像装置１０では、画像処理ＣＰＵ１４で発生した熱を熱伝導部材１５を介して窓ガラス１へ伝え、当該熱を窓ガラス１から放熱させることが可能となる。具体的には、ＣＰＵ処理負荷が高く且つ発熱量が大きい画像処理ＣＰＵ１４の熱を熱伝導部材１５を介して窓ガラス１へ伝え、窓ガラス１と車外の対流との熱伝達によって車外へ熱放出することが可能となる。また、このように画像処理ＣＰＵ１４の熱を窓ガラス１へ伝えることにより、当該熱を窓ガラス１に発生する曇りの除去又は防止のための熱エネルギとして消費（当該熱の再利用による有効消費）でき、窓ガラス１を昇温させて曇りを抑制することが可能となる。

従って、車両用撮像装置１０では、画像処理ＣＰＵ１４を放熱させながら、窓ガラス１の曇りを抑制することが可能となる。また、車室への熱放熱量を低減させることができ、車室内の温度が上昇するのを抑制することができる。その結果、ドライバに与える不快感を低減することが可能となる。

図３は、通電制御部１７の処理を示すフローチャートである。車両用撮像装置１０は、上述したように温度センサ１４ａと電熱部材１６と通電制御部１７とを備えており、通電制御部１７により次の処理を所定周期で繰返し実行する。すなわち、図３に示すように、外気温センサ５で検出した外気温度が基準温度よりも低いか否かを判定する（Ｓ１）。上記Ｓ１でＹＥＳの場合、温度センサ１４ａで検出した画像処理ＣＰＵ１４の温度が所定温度よりも低いか否かを判定する（Ｓ２）。上記Ｓ２でＹＥＳの場合、電熱部材１６に通電し、バッテリ４の電力を電熱部材１６に供給し、電熱部材１６を発熱させて窓ガラス１を加熱する（Ｓ３）。上記Ｓ１でＮＯの場合又は上記Ｓ２でＮＯの場合、電熱部材１６へ電力を供給中か否かを判定する（Ｓ４）。上記Ｓ４でＹＥＳの場合、電熱部材１６への電力供給を停止させる（Ｓ５）。上記Ｓ３の後、上記Ｓ４でＮＯの場合、又は上記Ｓ５の後、処理を終了する。

外気温度が基準温度よりも低いと、窓ガラス１に曇りが発生することが予測されるところ、画像処理ＣＰＵ１４の温度が所定温度よりも未だ低い場合（例えば、イグニッションのＯＮ直後）には、画像処理ＣＰＵ１４で発生した熱のみでは窓ガラス１の曇りを抑制し難い。この場合、車両用撮像装置１０では、電熱部材１６に通電して窓ガラス１を昇温させており、これにより、窓ガラス１の曇りを確実に抑制することが可能となる。

所定温度は、窓ガラス１の曇りを抑制可能な発熱量に対応する画像処理ＣＰＵ１４の温度であって、経験上又は理論上定められている。所定温度としては、例えば画像処理ＣＰＵ１４の常温として定められる温度とされる。基準温度は、窓ガラス１に曇りが発生し易い外気温度の上限値として経験上又は理論上定められた温度であって、例えば１０℃とされる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

上記実施形態では、放熱部１５ａ及び電熱部材１６を窓ガラス１の内部に設けたが、これらの少なくとも何れかを窓ガラス１の表面に這わせるように設けてもよい。例えば図４（ａ）に示す車両用撮像装置１０Ａのように、窓ガラス１の内面に沿って窓ガラス１とブラケット２との間に放熱部１５ａを設けてもよい。これにより、既存の車両に車両用撮像装置１０Ａを取り付けて用いる場合に、車両用撮像装置１０の取付けを容易化できる。

上記実施形態では、熱伝導部材１５を１つの画像処理ＣＰＵ１４と熱的に接続したが、複数の画像処理ＣＰＵ１４に熱的に接続してもよい。例えば図４（ｂ）に示す車両用撮像装置１０Ｂのように、画像処理ＣＰＵ１４を複数設け、これら画像処理ＣＰＵ１４それぞれに当接部１５ｂ及び接続部１５ｃを介して放熱部１５ａを熱的に接続してもよい。

上記実施形態では、画像処理ＣＰＵ１４に当接部１５ｂを設け、当接部１５ｂと筐体１１との間に接続部１５ｃを挟み込むことによって熱伝導部材１５を画像処理ＣＰＵ１４に熱的に接続したが、画像処理ＣＰＵ１４と熱伝導部材１５との間の接続構成は限定されず、種々の構成を採用できる。例えば、熱伝導部材１５をはんだ等で画像処理ＣＰＵ１４に熱的に接続してもよい。また、画像処理ＣＰＵ１４が放熱フィンを有する場合、この放熱フィンに熱伝導部材１５を熱的に接続してもよい。

上記実施形態では、放熱部１５ａ及び電熱部材１６を窓ガラス１に１本ずつ設けたが、放熱部１５ａ及び電熱部材１６の少なくとも何れかを窓ガラス１に複数本設けてもよい。また、窓ガラス１における撮像範囲Ｒ内に放熱部１５ａ及び電熱部材１６を配置したが、放熱部１５ａ及び電熱部材１６の少なくとも何れかを撮像範囲Ｒ外に設けてもよい。この場合においても、画像処理ＣＰＵ１４を放熱させながら、窓ガラス１の曇りを抑制するという上記作用効果が奏される。

上記実施形態の車両用撮像装置１０は、ステレオカメラであってもよい。この場合、例えば、カメラ本体１２及び画像生成ＣＰＵ１３が複数備えられ、画像処理ＣＰＵ１４では、生成した複数の画像データのステレオ画像処理が行われる。

１…窓ガラス、１０，１０Ａ，１０Ｂ…車両用撮像装置、１４…画像処理ＣＰＵ（演算処理部）、１４ａ…温度センサ（温度検出部）、１５…熱伝導部材、１５ａ…放熱部、１６…電熱部材、１７…通電制御部、２１…撮像素子、Ｌ…光。

Claims (2)

1. 窓ガラスを介して車両外部からの光が入射される撮像素子と、
   前記撮像素子の出力に基づき生成された画像データの画像処理を行う演算処理部と、
   前記撮像素子及び前記演算処理部を収容する筐体と、
   前記窓ガラスに設けられた放熱部を有し、前記演算処理部に熱的に接続された熱伝導部材と、を備え、
   前記熱伝導部材は、
   前記演算処理部に当接されたシート状又はパッド状の当接部と、
   前記放熱部及び前記当接部を互いに熱的に接続する、前記筐体を貫通するように延びる接続部と、をさらに有する、車両用撮像装置。
2. 前記演算処理部の温度を検出する温度検出部と、
   前記窓ガラスに設けられた電熱部材と、
   前記温度検出部で検出した温度が所定温度よりも低い場合、前記電熱部材に通電して前記窓ガラスを昇温させる通電制御部と、をさらに備える請求項１に記載の車両用撮像装置。

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