JP6533572B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

従来、撮像基板と他の基板とをケーブルで接続する構造を有する撮像装置が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−１５７３０９号公報

ところで、撮像基板と他の基板とがケーブルで接続される構造では、耐ノイズ性を考えてケーブルをなるべく短くするのが通常である。特に、特許文献１のように撮像基板を他の基板に対して固定する場合には、撮像基板と他の基板との相対位置関係が予め決まっているため、ケーブルの長さに余裕を持たせる必要性は低い。また、撮像基板と他の基板とを直線的に接続する構造では、最短距離でケーブル接続できることが大きな利点であるため、ケーブルはやはりなるべく短くされる。

しかし、撮像基板と他の基板とを接続するケーブルが短いと、耐ノイズ性の観点からは好ましくても、製造作業性が劣るという難点がある。

そこで、本発明は、撮像基板と他の基板とがケーブルで接続される撮像装置において、製造作業性を向上させつつ、ケーブルが原因となるノイズの影響を良好に抑制することができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、撮像素子が備えられた撮像基板と、前記撮像素子からの信号を処理する信号処理基板と、前記撮像基板と信号処理基板とを接続する帯状のケーブルとを備え、前記撮像基板及び信号処理基板には、前記ケーブルの両端部が固定される固定部がそれぞれ設けられ、前記撮像基板及び信号処理基板は、前記各固定部の長手方向部位同士が該長手方向に交差する交差方向に重複する位置関係となるように配置され、前記ケーブルは、前記両端部間の少なくとも一部に曲げ癖が付与された曲げ部を有する。

或いは、本発明は、撮像素子が備えられた撮像基板と、前記撮像素子からの信号を処理する信号処理基板と、前記撮像基板と前記信号処理基板とを接続する帯状のケーブルとを備え、前記撮像基板と前記信号処理基板とは、相対的な位置を調整可能であり、前記撮像基板及び前記信号処理基板の少なくとも一方には、前記ケーブルの端部が固定される固定部が設けられ、前記ケーブルは、前記両端部間の少なくとも一部に曲げ癖が付与された曲げ部を有する。

本発明によれば、撮像基板と他の基板とがケーブルで接続される撮像装置において、製造作業性を向上させつつ、ケーブルが原因となるノイズの影響を良好に抑制することができる。

本発明の実施例１に係る撮像装置が車両に搭載された状態での撮像基板と信号処理基板の位置関係を示す断面図である。 実施例１に係る撮像装置の外観を示す図である。 実施例１に係る撮像装置のカバーを外した状態での展開図であり、（ａ）は垂直方向から見た図、（ｂ）はその斜視図である。 実施例１に係る撮像装置の信号処理基板を垂直方向から見た図である。 図３（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図であり、（ａ）は撮像基板と信号処理基板を接続するケーブルに曲げ癖が付与されていないものを用いた場合の断面図であり、（ｂ）は撮像基板と信号処理基板を接続するケーブルに曲げ癖が付与された曲げ部を有するものを用いた場合の断面図である。 実施例２に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図であり、図５（ｂ）の構造に対して、ケーブルと電子部品間、及び、ケーブルとカバー間に絶縁物を配置した図である。 実施例３に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図である。 実施例４に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図である。 実施例５に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図であり、は撮像基板上のコネクタと、信号処理基板上の撮像基板側の面に配置されたコネクタとを接続する図である。 実施例６に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図であり、撮像基板上のコネクタと、信号処理基板の撮像基板側の面に配置されたコネクタが、垂直方向に重複する位置に配置され、ケーブルが撮像基板とカバー間に収納される状態の図である。 実施例７に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図であり、ケーブルを撮像基板と信号処理基板で形成される空間に収納したときの接続構造である。 実施例８に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図であり、信号処理基板上のコネクタのケーブル挿入方向が図９の例とは反対になった場合の接続構造である。 実施例９に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図であり、ケーブルが信号処理基板上のコネクタから信号処理基板に設けられた挿通穴を経由して、撮像基板上のコネクタに接続される構造である。 実施例１０に係る撮像装置の撮像基板と信号処理基板とのケーブル接続構造を示す断面図であり、撮像基板側と反対側の面に配置された信号処理基板上のコネクタから、挿通穴を経由して撮像基板上のコネクタに接続される構造である。

実施形態の説明に先立ち、撮像装置としてのステレオカメラについて述べる。なお、以下、撮像装置としてステレオカメラを例に説明するため、撮像装置を適宜「ステレオカメラ」と称する場合がある。

近年、予防安全の意識が高まり、車両に搭載して、先行車や歩行者などの対象物までの距離を求め、対象物の衝突回避を行う為に、精度よく距離が測定できるステレオカメラが注目されている。ステレオカメラは、複数の撮像素子を実装したものである。更には、大型、中型車両だけでなく、軽自動車のような小型車両にも搭載するニーズが高まっている。しかし、２つのカメラを搭載し、その２つのカメラで撮像した画像から三角測量技術を適用して対象物までの距離を求めるステレオカメラは、大型化になりやすい。また、ステレオカメラは、２つのカメラで撮像した画像の各画素のずれ（視差）によって距離を求めるものであり、設計、製造誤差による光軸ずれや、熱、ノイズなどによる撮像素子の特性変動によっては、求める距離の精度が落ちてしまう可能性がある。

以下、本実施例に係る小型ステレオカメラの実施例を図面に基づき詳細に説明する。図１は、車両内に取り付けられるステレオカメラにおいて、撮像素子１０を備えた撮像基板２０と、撮像素子２０からの信号を処理する処理回路を搭載した信号処理基板２１の位置関係を表した図であり、図１（ａ）は、撮像基板２０が信号処理基板２１より後方にある場合のステレオカメラの断面図、図１（ｂ）は撮像基板２０が信号処理基板２１より前方にある場合の断面図である。なお、信号処理基板は、メイン基板と呼ばれることもある。なお、ステレオカメラの小型化は、複数の撮像基板２０を信号処理基板２１に重複する位置に配置し、基線長を短くすることで実現可能である。

図２は、本実施例のステレオカメラの外観を示す図である。本ステレオカメラは、第１の撮像部３０（左撮像部）と、第２の撮像部３１（右撮像部）と、第１の撮像部３０が一方に配置され、第２の撮像部３１が他方に配置された筐体（保持部材２及びカバー３）で構成され、第１の撮像部３０と第２の撮像部３１とで撮像された画像から視差を算出することで距離画像を生成し、その距離画像を基に、車両前方の対象物を認識する。このとき、第１の撮像部３０の光軸と第２の撮像部３１の光軸が平行となるように配置することで、認識精度を向上させることができる。従って、光軸調整は撮像基板毎に調整できる方がよい。

図３は、ステレオカメラにおける筐体の一部であるカバー３を外した状態の展開図であり、図３（ａ）は、図２のＡから見たときの展開図、（ｂ）は、その斜視図である。ここで、筐体を構成する保持部材２及びカバー３は、いわゆる金属製の部材である。

保持部材２の内部には、２つの撮像素子１０（第１の撮像素子（左撮像素子）、第２の撮像素子（右撮像素子））と、撮像素子１０で撮像した撮像画像を処理回路が搭載された信号処理基板２１へ出力する通信接続部であるコネクタ４（第１の通信接続部、第２の通信接続部）と、を有する撮像基板２０を２つ（第１の撮像基板（左撮像基板）、第２の撮像基板（右撮像基板））備える。

この２つの撮像基板２０は、保持部材２の長手方向中心に対して左右対称で配置され、かつ同一平面に沿って並んで配置される。また、２つの撮像基板２０は、この２つの撮像基板間方向における位置が信号処理基板２１と重複するように配置される。また、撮像基板２０と信号処理基板２１とは、これら各基板に沿う平面同士が交差するように配置される。

図４は信号処理基板２１を垂直方向から見た図である。信号処理基板２１には、電源部３２、映像処理部３３、認識処理部３４が配置され、反対実装面（裏面）に撮像基板２０との通信接続部であるコネクタ５を２つ備える。このとき、撮像基板２０に設けられたコネクタ４と信号処理基板２１に設けられたコネクタ５は、コネクタの長手方向位置が重複するように配置される。具体的には、撮像基板２０のコネクタ４と信号処理基板２１のコネクタ５は、コネクタ４及びコネクタ５の長手方向部位同士が該長手方向に交差する交差方向に重複する位置関係となるように配置される。

撮像基板２０のコネクタ４と信号処理基板２１のコネクタ５が、コネクタ長手方向に重複するように配置される場合は、コネクタ４とコネクタ５とがいわば直線的に配置される状況となるため、その距離の近さのメリットを活かしてケーブル４０をなるべく短くすることが考えられる。一方でコネクタ同士の接続作業性を考慮すると、ケーブル４０は長い方が扱いやすい。

図５は、図３（ａ）のＢ−Ｂ間の断面図であり、ここではカバー３も図示している。この例では、接続作業性を考慮して比較的長めのケーブル４０を用いている。図５（ａ）は、ケーブル４０に対して特に工夫することなく、撮像基板２０のコネクタ４と信号処理基板２１のコネクタ５とを接続して組み付けた場合の断面図であり、図５（ｂ）は、コネクタ４とコネクタ５とを接続するケーブル４０が曲げ癖が付与された（曲げ加工された）曲げ部４０ａ、４０ｂを有する場合の断面図である。

図５（ｂ）の例では、ケーブル４０に２つの曲げ部４０ａ、４０ｂが形成されている。

曲げ部４０ａは、撮像基板２０と信号処理基板２１とによって囲まれる空間Ｓ１内に配置される。この空間Ｓ１は、カバー３が取り付けられた場合には、撮像基板２０と信号処理基板２１とカバー３とによって囲まれる空間となる。

また、曲げ部４０ｂは、撮像基板２０と信号処理基板２１と保持部材２とによって囲まれる空間Ｓ２内に配置される。なお、撮像基板２０と信号処理基板２１の面のうち空間Ｓ１を向く側を表面とした場合、空間Ｓ２は、撮像基板２０及び信号処理基板２１の表面とは反対側の裏面と保持部材２とによって囲まれる空間となる。

また、ケーブル４０は、信号処理基板２１に一端部が固定されて撮像基板２０に向かい、撮像基板２０の手前で折り返して次に撮像基板２０から遠ざかる方向に向かい、再度折り返して他端部が撮像基板２０に固定されるいわばＳ字形状を有する。

図５（ａ）の場合は、ケーブル４０が曲げ癖が付与された曲げ部を有しないため、ケーブル４０が平坦状に復元しようとする力で、自然に湾曲する。このとき製品ごとにケーブル４０の収納形態が変わる可能性がある。さらに、ケーブル４０は、信号処理基板２１上の電子部品３５と接触してしまうため、電子部品３５からのノイズ、熱が撮像基板２０に伝達することで、撮像素子１０の特性変動を招き、視差精度が落ちることになる。同様に、ケーブル４０は、導電性のカバー３にも接触してしまい、同理由から視差精度を低下させてしまう。

これに対し、図５（ｂ）は、曲げ癖が付与された曲げ部を形成したケーブル４０で、コネクタ４とコネクタ５間を接続することにより、ケーブル４０と電子部品３５間、またケーブル４０とカバー３間を離間させ、ノイズ、熱の影響を無くすことができる。なお、ケーブル４０としては、コネクタ４とコネクタ５とを接続する前に、予め曲げ加工が行われて曲げ癖が付与されたものを用いてもよく、コネクタ４とコネクタ５とを接続した後に、曲げ加工を行って曲げ癖を付与するものであってもよい。また、ケーブル４０に曲げ癖が付与されているのか否かは、コネクタ４や５からケーブル４０を外すなどして、ケーブル４０に外力が加わらない自然状態とした際の形状によって判断することができ、自然状態とした際にも形状が平坦状とならない場合には、曲げ癖が付与されていると判断することができる。

また、本実施例の撮像装置は、撮像基板２０と信号処理基板２１とケーブル４０とがそれぞれ別体で構成されるものであり、その組み立て方法は種々のものが考えられる。方法の一つとしては、ケーブル４０の一端部を信号処理基板２１に接続した上で信号処理基板２１を保持部材２に固定し、これとは別に撮像基板２０も保持部材２に固定し、最後にケーブル４０の他端部を撮像基板２０に接続することが考えられる。これ以外にも、まず撮像基板２０及び信号処理基板２１にケーブル４０を接続して３者を一体化した上で、撮像基板２０及び信号処理基板２１を保持部材２に固定する方法も考えられる。どのような組み立て方法であっても、組み立ての際には撮像基板２０と信号処理基板２１との相対的な位置関係が変わることで両者の距離が変わるため、ケーブル４０には長さの余裕があるものが好ましい。一方で、組付け後には曲げ部４０ａ、４０ｂによって保形性が発揮されるため、ケーブル４０の収まりが良く、上述したように耐ノイズ性に優れたものとなる。

通常、この撮像装置のように各コネクタ４、５の長手方向部位同士が該長手方向に交差する交差方向に重複する位置関係となるように撮像基板２０及び信号処理基板２１が配置される場合、各コネクタ４、５が直線的な位置関係となるため、最短距離で接続することが可能となる。本実施例の構造では、その利点を敢えて抑え、接続作業性の向上を図るためにケーブル４０を比較的長めとし、さらに完成後のケーブル４０の収まりを考慮して曲げ部を形成している。

また、撮像基板２０は、撮像基板２０上の撮像素子１０と光学系７との位置関係を調整するために（いわゆる光軸調整）、光学系７に対する相対位置を調整可能に構成されるのであるが、ケーブル４０に長さの余裕を持たせられることで、この相対位置調整の作業性や調整幅の自由度をも高めることができる。また、ステレオカメラのように撮像基板を複数備える場合には、各撮像基板２０のそれぞれを信号処理基板２１に対して位置調整することになるため、作業性及び保形性の両方を考慮したケーブル４０の構造は特にステレオカメラにおいて有用である。

このように、本実施例に係る撮像装置は、撮像基板と他の基板とがケーブルで接続される撮像装置において、製造作業性を向上させつつ、ケーブルが原因となるノイズの影響を良好に抑制することができる。さらには、光軸調整の作業性を確保しつつ、ノイズや熱の影響による視差の精度低下を抑止し、且つ基線長を短くして小型化も可能となる。

図６は、図５（ｂ）において、さらにケーブル４０と電子部品３５間、ケーブル４０とカバー３間に、絶縁物５０を配置した断面図である。ケーブル４０が予め形成された折り曲げ部を持つ構造でも、車両の振動により、ケーブル４０が、電子部品３５やカバー３と接触する可能性があるため、それぞれの離間部に絶縁物５０を配置することで、ノイズ、熱の影響を避けることができる。

図７は、コネクタ５が信号処理基板２１の表面側に配置される例である。この場合には、上述した組み立て方法の他にも、まず撮像基板２０と信号処理基板２１とを保持部材２に固定し、次にケーブル４０を撮像基板２０及び信号処理基板２１に接続する方法も考えられる。このような構造においても、ケーブル４０の曲げ部４０ａ、４０ｂにより作業性と耐ノイズ性が高まるという効果が奏される。

上記実施例は、撮像基板２０が信号処理基板２１の前方にある場合を示したが、撮像基板２０が信号処理基板２１の後方にある場合でも同様の効果が得られる。

図８は、撮像基板２０のコネクタ４と、信号処理基板２１の裏面に配置されたコネクタ５とを接続する構造である。この構造では、撮像基板２０と信号処理基板２１と保持部材２とによって囲まれる空間Ｓ２内に配置される曲げ部４０ｂがケーブル４０に設けられることで、ケーブル４０が保持部材２と接触しないように距離をとることができる。

図９は、撮像基板２０のコネクタ４と、信号処理基板２１の撮像基板側の面に配置されたコネクタ５とを接続する構造である。曲げ部４０aが複数箇所に設けられている。また、図９の例では、撮像基板２０と信号処理基板２１とによって囲まれる空間Ｓ１内に配置される曲げ部４０ａを３つ有し、撮像基板２０と信号処理基板２１と保持部材２とによって囲まれる空間Ｓ２内に配置される曲げ部４０ｂを一つ有する。

図１０は、撮像基板２０のコネクタ４と、信号処理基板２１の撮像基板２０側の面に配置されたコネクタ５が、垂直方向に重複する位置に配置されている場合の接続図で、接続されたケーブル４０は、撮像基板２０と保持部材２間に収納される。なお、この構造では、撮像基板２０が信号処理基板２１とが重複し、撮像装置の奥行き寸法が小さくなっている。

図１１は、ケーブル４０を撮像基板２０と信号処理基板２１で形成される空間Ｓ１に収納した接続構造である。この構造によれば、ケーブル４０が保持部材２や撮像基板２０、信号処理基板２１と接触しないようにすることができる。

図１２は、図９の例に対して、信号処理基板２１上のコネクタ５のケーブル挿入方向が反対になった接続構造である。また、図１３は、図１２の例に対して、ケーブル４０がコネクタ５から信号処理基板２１に設けられた挿通穴６を経由して、コネクタ４に接続される図である。また、図１４は、撮像基板２０と反対側の面に配置された信号処理基板２１上のコネクタ５から、挿通穴６を経由して撮像基板２０上のコネクタ４に接続される図である。

撮像基板２０と信号処理基板２１をケーブル４０で接続する方法は上記以外にも種々考えられ、上記効果が期待できる構造は、ここに図示した限りではない。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本発明は、ステレオカメラに限定されるものではなく、撮像基板と信号処理基板とがケーブルで接続される構造であれば、撮像素子を一つのみ有するいわゆる単眼カメラに対しても適用することができる。

また、上記実施形態では、撮像基板と光学系との位置関係が調整可能な撮像装置を例に説明したが、撮像基板と光学系との相対位置関係が固定されている撮像装置であっても、撮像基板と信号処理基板とをケーブルで接続する構造の場合には、撮像基板及び信号処理基板にケーブルを接続する作業の作業性が問題となり得るため、本発明は有効である。

また、上記実施形態では、ケーブルが接続される固定部が撮像基板及び信号処理基板に設けられるコネクタである撮像装置を例に説明したが、固定部はコネクタに限定されるものではなく、はんだ付けなどによるものであっても良い。

さらには、上記実施形態では、撮像基板及び信号処理基板にケーブルが固定される固定部を有する撮像装置を例に説明したが、撮像基板及び信号処理基板の一方（例えば撮像基板）がケーブル（若しくはフレキシブル基板）と一体化され、他方の基板（例えば信号処理基板）のみにケーブルを固定する固定部が設けられるものであってもよい。この場合であっても、撮像基板と光学系との位置関係が調整可能な構造の場合には、撮像基板と光学系との位置関係の調整作業の作業性が問題となり得るため、本発明は有効である。

１ フロントガラス
２ 保持部材
３ カバー
４ コネクタ
５ コネクタ
６ 挿通穴
１０ 撮像素子
２０ 撮像基板
２１ 信号処理基板
３０ 撮像部（左撮像部）
３１ 撮像部（右撮像部）
３２ 電源部
３３ 映像処理部
３４ 認識処理部
４０ ケーブル
５０ 絶縁物

Claims (9)

1. 撮像素子が備えられた撮像基板と、
   前記撮像素子からの信号を処理する信号処理基板と、
   前記撮像基板と前記信号処理基板とを接続する帯状のケーブルとを備え、
   前記撮像基板及び前記信号処理基板には、前記ケーブルの両端部が固定される固定部がそれぞれ設けられ、
   前記撮像基板及び前記信号処理基板は、前記各固定部の長手方向部位同士が該長手方向に交差する交差方向に重複する位置関係となるように配置され、
   前記ケーブルは、前記両端部間の少なくとも一部に曲げ癖が付与された曲げ部を有し、
   前記ケーブルと前記信号処理基板間に、絶縁物を配置したことを特徴とする撮像装置。
2. 撮像素子が備えられた撮像基板と、
   前記撮像素子からの信号を処理する信号処理基板と、
   前記撮像基板と前記信号処理基板とを接続する帯状のケーブルとを備え、
   前記撮像基板と前記信号処理基板とは、相対的な位置を調整可能であり、
   前記撮像基板及び前記信号処理基板の少なくとも一方には、前記ケーブルの端部が固定される固定部が設けられ、
   前記ケーブルは、該ケーブルの少なくとも一部に曲げ癖が付与された曲げ部を有し、
   前記ケーブルと前記信号処理基板間に、絶縁物を配置したことを特徴とする撮像装置。
3. 前記撮像基板及び前記信号処理基板は、各基板に沿う平面同士が交差するように配置され、
   前記撮像基板と前記信号処理基板とによって囲まれる空間内に前記曲げ部が配置される請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像基板及び前記信号処理基板は、各基板に沿う平面同士が交差するように配置され、
   前記撮像基板又は前記信号処理基板と筺体とによって囲まれる空間内に前記曲げ部が配置される請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. 前記曲げ部を少なくとも２つ有する請求項１又は２に記載の撮像装置。
6. 前記ケーブルは、前記信号処理基板に一端部が固定されて前記撮像基板に向かい、前記撮像基板の手前で折り返して前記撮像基板から遠ざかる方向に向かい、再度折り返して他端部が前記撮像基板に固定される請求項１又は２に記載の撮像装置。
7. 前記曲げ部の少なくとも一つは前記撮像基板及び前記信号処理基板によって囲まれる空間内に配置され、
   他の曲げ部は前記撮像基板又は前記信号処理基板と筺体とによって囲まれる空間内に配置される請求項５に記載の撮像装置。
8. 前記信号処理基板の固定部は、前記信号処理基板が有する面のうち、前記撮像基板とによって空間を形成する面とは反対側の面に配置されている請求項１に記載の撮像装置。
9. 前記撮像基板を複数備え、
   前記各撮像基板は、前記信号処理基板との相対的な位置をそれぞれ調整可能である請求項１又は２に記載の撮像装置。

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