JP6430586B2

JP6430586B2 - 車用ステレオビジョンシステム

Info

Publication number: JP6430586B2
Application number: JP2017109654A
Authority: JP
Inventors: 謙大角
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JP2017223669A

Description

本発明は、撮像素子を備えた車載画像処理装置に関する。

２台の撮像部を用いて写し出した１対の画像を用いて、三角測量により対象物までの距離を算出し、それによって対象物の認識を行う車載画像処理装置である車載カメラ（以下、ステレオカメラと呼ぶ）が、車の安全走行を支援する車載システムに適用され始めている。

特に車載環境においては、たとえば前方車両や人間、障害物などの検知を行い、事前に安全に対処する、といったアプリケーション要求があるために、遠距離対象物の距離計測、認識を確実に実現する必要がある。

さらに、車載システムでこれらのステレオ画像処理システムを利用する場合、小型化、低価格化と高信頼性も要求される。

このシステムにおいては、１対の画像に含まれる画素情報の中から相互の画像に共通する特徴点の画素位置の特定と、その特徴点が１対の画像でずれている画素数（以下、視差と呼ぶ）を求める処理を行う専用のLSIが搭載されているのが一般的である。

上記原理のため、１対の画像間には視差以外のずれがないことが理想的であり、各々の撮像手段ごとに、光学特性や信号特性のずれがないように高精度に調整を行い、その精度を保持できる構造が必要となる。

本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。この公報には、「車載カメラは、一対のカメラを所定の位置で保持するカメラステイカメラステイ一体構造で構成され車両の筐体に固定される取り付け部を備えている。そして、この車載カメラは、取り付け部に設けられた３つの取り付け穴を利用して３本のビスによって車両の筐体の取り付け穴に強固に固定されることにより、カメラ相互間の相対位置を正確に維持することができるようになっている。」と記載されている。

また、特許文献２には、「複眼カメラの取り付け位置に設けた２以上の光源から２本以上の光線を発射し、前記２本以上の光線の交点にターゲットを設置し、このターゲットを前記複眼カメラにより撮影することにより、前記複眼カメラの調整を行う。これにより複眼カメラの光軸調整及びピントの調整を正確におこなうことができる。」と記載されている。

特開２００９−６８９０６号公報特開２００２−２１８５０４号公報

ステレオカメラの場合、上述したように測定精度を向上させるためには左右の撮像部の相対的な位置精度を高くする必要がある。しかし、筐体の機械精度を上げるだけでは十分なステレオカメラの性能を実現できないため、生産工程における電気的調整（ステレオカメラで撮像した画像を用いて補正を行う）が必要となる。

そのため、生産工程においては車両取り付け時以上に生産設備の治具に精度良くステレオカメラを設置して調整を行う必要が出てくる。

前述した特許文献１においては、車両へ取り付け時にステレオカメラを精度良く取り付け、かつ温度変化により筐体が変形しにくいようにするためのアイデアであるが、これは生産工程におけるステレオカメラ調整時の設置精度としては十分ではない。また、特許文献２においては、複眼カメラは、治具の基準面に精度良く取り付けられる、とあるが、精度よく取り付ける具体的な方法は記載されていない。

例えば、本発明の目的は、所定の位置への設置精度を向上させることにある。例えば、本発明の目的は、生産工程における電気的調整の精度を上げるために、生産設備の治具への設置精度を向上しつつ、低コストを実現可能な車載画像処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば、本発明は筐体に設置精度を向上させるための所定の部位を複数形成し、その部位間に所定の位置関係を持たせることを１つの特徴とする。例えば、本発明は、第１の撮像部と、第２の撮像部と、第１の端部側に前記第１の撮像部を設け、前記第１の端部側と対向する第２の端部側に前記第２の撮像部を設けた筐体部と、を有し、前記筺体部の中央と前記第１の撮像部との間の中央より前記第１の撮像部側に設けられた切削又は研磨された第１加工面と、前記筺体部の中央と前記第２の撮像部との間の中央より前記第２の撮像部側に設けられた切削又は研磨された第２加工面と、を有することを１つの特徴とする。

本発明によれば、例えば、所定の位置への設置精度が向上する。例えば、生産工程における電気的調整の精度を上げるために、生産設備の治具への設置精度を向上しつつ、低コストを実現可能な車載画像処理装置を提供できる。

本発明に係る車載画像処理装置の実施例１の筐体構造例を示す図である。本発明に係る車載画像処理装置の実施例２の筐体構造の一例を示す図である。本発明に係る車載画像処理装置の実施例２の筐体構造の他例を示す図である。本発明に係る車載画像処理装置の実施例３の筐体構造例を示す図である。

以下、図面を用いて各実施例を説明する。

本発明の車載画像処理装置の実施形態について説明する。図１は車載画像処理装置であるステレオカメラの筐体構造の一例であるが、生産時に設備の治具と接触させる面（以下、筐体基準面１３と呼ぶ）を備える筐体構造の例である。

本発明の車載画像処理装置であるステレオカメラの構成は、図１のように、二つの撮像部１２（第１の撮像部と第２の撮像部）と、一方端部に第１の撮像部を設け、他方端部に第２の撮像部を設けた筐体部１１からなり、これら二つの撮像部１２で撮像された画像から距離画像（視差画像）を生成するものである。

撮像部１２は、撮像素子と、外界の視覚情報を該撮像素子に結像するためのレンズと、撮像素子に結像された画像情報を画像処理ＬＳＩへ取り込む処理を備えた左右の撮像素子基板と、撮像素子を駆動するための信号処理基板と、から構成されている。

また、筐体部１１は、撮像素子基板から送られてきた画像情報を基に画像処理ＬＳＩにより対象物の抽出を行い、該対象物までの距離や大きさを算出するため回路が構成されている処理基板と、車両側への取り付け時に締結による固定を行うためのネジを通す穴及び台座を有する車両設置面１５と、車載画像処理装置であるステレオカメラを車両取り付け時に所望の方向に高精度に取り付けるために、車両側に用意されたピンと勘合するための車両取り付け時の基準穴１４と、ステレオカメラの生産時に設備の治具と接触させる面となる筐体基準面１３と、から構成される。

ステレオカメラを設備の治具へ設置した後、電気的調整を行うために任意の模様を撮像する必要があるが、その模様から精度よい調整データを生成するためには、ステレオカメラの撮影方向（以下、光軸と呼ぶ）を所望の方向で固定するために、筐体基準面１３は設備の治具へ設置する際に上下、左右、前後位置が所望の位置となるようにする必要がある。

また、生産設備における光軸の方向は、ステレオカメラを設備の治具へ設置した際に発生する上下、左右、前後軸の回転方向のずれに対して最も影響を受けやすいため、これらを出来るだけ少なくする必要がある。

生産時の設備へステレオカメラを取り付ける際、車両取り付け時の基準穴１４を用いて治具への設置を行うと、車両取り付け時の基準穴１４は一般的には筐体部１１の中央部に集中するため、車両取り付け時の基準穴１４の間隔は短くなる。それに伴い、設備へステレオカメラを設置した際の取り付け誤差が大きくなる。

本発明の特徴は、第１の撮像部と第２の撮像部間に、生産時に設備の治具と接触させる筐体基準面１３を２箇所有することである。具体的には、第１の撮像部と第１の撮像部及び第２の撮像部間の中央部（又は車両設置面１５）と、の間と、第２の撮像部と中央部（又は車両設置面１５）と、の間に、それぞれ筐体基準面１３を設ける。つまり、図１にあるように筐体基準面１３を、車両取り付け時の基準穴１４とは別に筐体部１１又は撮像部１２に２つ設ける。これは、その２つの筐体基準面１３の間隔を可能な限り長く取る、具体的には、より撮像部側に筐体基準面１３を設ける（第１の筐体基準面は、第１の撮像部と車両設置面との中央より第１の撮像部側に設け、第２の筐体基準面は、第２の撮像部と車両設置面との中央より第２の撮像部側に設ける）ことで、ステレオカメラを設備に設置する際の取り付け誤差を従来の１／２から１／３に低減することが可能である。可能な限り長く、とは、筐体部１１の長手方向に可能な限限り離して設置することが好ましく、例えば撮像部１２のレンズ周辺にそれぞれ筐体基準面１３を取り付けるよい。

なお、図１では、筐体基準面１３は、筐体部１１の撮像部１２の撮像方向側である前側に設けている構造である。

取り付け誤差を最も小さくするための筐体基準面１３の設置位置として最適な場所は、撮像部１２のレンズ外側に取り付けるのが好ましいが、撮像部１２においてはレンズのピントを調整するなど、機械的調整工程が発生することを加味すると、筐体部１１の中で可能な限り外側に配置するのが最適である。

筐体基準面１３の形状は設備の治具との接点を考慮すると、図1にあるように矩形が好ましい。

ただし、筐体基準面１３は、調整用の設備の治具との接点のほかに、加工時の治具との接点にも使用することが出来る。

また、筐体部１１は、一般的にアルミダイカスト製であるため、ダイカストの鋳型から筐体を取り出す際の押し出しピン位置を兼ねても良い。

これらの場合、筐体基準面１３の形状は円形でも良い。

また、筐体基準面１３を可能な限り平行な面にするには、加工する筐体基準面１３は型から抜いたままの状態でも良いが、切削加工や研磨加工をすることにより、より平行な面とすることが出来る。

ステレオカメラを設置する際に位置決めしなければいけないため、図１にあるように、筐体基準面１３は、設備側の治具が二点以上接触するだけの大きさが必要である。

この場合、筐体基準面１３を一つにしても良いが、筐体基準面１３を加工しなければいけないことを考慮すると、コストを下げるためには筐体基準面は出来るだけ小さいことが望ましい。

従って筐体基準面１３は２点以上で、かつ筐体基準面１３を小さくするのが望ましい。

筐体基準面１３を２点とした場合、設備側に精度良く設置するためには、二つの筐体基準面１３は平行な同一面であることが最適である。同一面が実現不可能な筐体形状の場合は、平行な面であってもよい。

次に、図１の筐体基準面１３の他に筐体基準面を設けた構造の例について説明する。本実施例は、生産時に設備の治具と接触する面が上側（車両と取り付けする面側）にある場合である。

図１に示された同一符号を付された構成と同一機能を有する部分については説明を省略する。

図２（ａ）は、筐体基準面１３とは別に、筐体部１１の上部（車両と取り付けする面側）、つまり車両設置面１５側に上部筐体基準面２１を設けた例である。

図２（ｂ）は、筐体基準面１３と上部筐体基準面２１を一体にした前部筐体基準面２２を設けた例である。この場合は、生産時に設備の治具と接触する面は、前部筐体基準面２２の上側（車両と取り付けする面側）、つまり、筐体部１１の撮像部１２の撮像方向側である前側の上部に設けた例である。

図３は、筐体基準面１３とは別に、筐体部１１の中央部にある基準穴１４と車両設置面１５の側部に、側部筐体基準面３１を設けた例である。具体的には、この中央部において、撮像部１２の撮像方向側に２つ設けた車両設置面１５の一方の車両設置面１５の側面と、その撮像方向とは逆側に１つ設けた車両設置面１５の側面と、に側部筐体基準面３１を設けた例である。

上部筐体基準面２１も筐体基準面１３と同様に、車両取り付け時に車両と接触する車両設置面１５を使用することができるが、筐体基準面１３と同じく、車両と接触する面が筐体部１１の中央部に集中するため、できるだけ距離を離して車両設置面１５を配置するためには、図２（ａ）のように車両と接触する車両設置面１５とは別に、上部筐体基準面２１を設けるのが望ましい。

この場合、２つの上部筐体基準面２１は、平行な同一面であることが最適である。同一面を設けることが困難である場合も、平行な面であれば同様の効果を得ることが可能である。

図２（ｂ）にあるように、上部筐体基準面２１と筐体基準面１３を設ける際には一体の基準面として前部筐体基準面２２としてもよい。これにより、筐体基準面の設置スペースを縮小化することができ、車両搭載時のステレオカメラ筐体の大きさを小さくすることができる。

側部筐体基準面３１は、図３に示す通り、前方及び後方に１つずつ設けても良い。本実施例では、前方に設けた２つの車両設置面１５の一方の車両設置面１５の側面に１つ、後方に設けた２つの基準穴１４の一方の基準穴１４の側面に１つ、側部筐体基準面３１を設けている。但し、どちらか一方、例えば、後方に設けた２つの基準穴１４の一方の基準穴１４の側面に１つだけ、側部筐体基準面３１を設けるだけでも良い。

次に、本実施例では筐体基準面１３の代わりに筐体基準穴４１を設けた構造の例について説明する。

図４は、筐体基準面１３および側部筐体基準面３１を設ける代わりに、筐体基準面として筐体基準穴４１を撮像部１２の車両設置面１５側に設けた例である。

設備治具への位置決めを行う必要があるため、筐体基準穴４１は、図４の通り、２個であるのが望ましい。また、筐体基準穴４１の形状は、両方とも真円または楕円であっても良いが、設備側の治具として挿入するピンを設けることを考慮すると、一方は真円、もう一方は楕円形状であることが嵌合の面から望ましいと言える。

筐体基準穴４１は撮像部１２に設ける代わりに筐体部１１に設けても良い。この場合も、二つの穴は出来る限り距離を離して設置するのが望ましい。

また、上部筐体基準面２１と一体化することにより、前後、上下、左右の位置決めを行うことが可能となる。

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１１筐体部
１２撮像部
１３筐体基準面
１４基準穴
１５車両設置面
２１上部筐体基準面
２２前部筐体基準面
３１側部筐体基準面
４１筐体基準穴

Claims

第１の撮像部と、
第２の撮像部と、
第１の端部側に前記第１の撮像部を設け、前記第１の端部側と対向する第２の端部側に前記第２の撮像部を設けた筐体部と、
前記筺体部の筐体中央と前記第１の撮像部との間の中央より、前記第１の撮像部側に設けられた切削又は研磨された第１加工面と、
前記筐体中央と前記第２の撮像部との間の中央より、前記第２の撮像部側に設けられた切削又は研磨された第２加工面と、
前記筐体部から突出しかつ車への設置面を形成する第１突出部及び第２突出部と、有し
前記第１加工面は、前記第１突出部に設けられ、前記第２加工面は、前記第２突出部に設けられ、
前記第１加工面、及び前記第２加工面は、前記ステレオビジョンシステムが組み立てられた状態で前記ステレオビジョンシステムの外側で露出している、車用ステレオビジョンシステム。
請求項１に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１加工面は、前記第１突出部の第１側面に設けられ、
前記第２加工面は、前記第２突出部の第２側面に設けられる、車用ステレオビジョンシステム。
請求項２に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１側面とは、前記第１突出部の突出方向にある面以外の面であり、
前記第２側面とは、前記第2突出部の突出方向にある面以外の面である、車用ステレオビジョンシステム。
請求項３に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１加工面、及び前記第２加工面は切削されている車用ステレオビジョンシステム。
請求項４に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１突出部、及び前記第２突出部は前記車用ステレオビジョンシステムが組み立てられた状態で前記筐体部から突出している車用ステレオビジョンシステム。
請求項１に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１加工面、及び前記第２加工面は切削されている車用ステレオビジョンシステム。
請求項１に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１突出部、及び前記第２突出部は前記車用ステレオビジョンシステムが組み立てられた状態で前記筐体部から突出している車用ステレオビジョンシステム。
請求項１に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１加工面は、前記第１の撮像部の外側に設けられ、
前記第２加工面は、前記第２の撮像部の外側に設けられている車用ステレオビジョンシステム。
請求項２に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１加工面、及び前記第２加工面は切削されている車用ステレオビジョンシステム。
請求項３に記載の車用ステレオビジョンシステムにおいて、
前記第１突出部、及び前記第２突出部は前記車用ステレオビジョンシステムが組み立てられた状態で前記筐体部から突出している車用ステレオビジョンシステム。