JP7025234B2 - 車外監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、車外監視装置に関し、特に、車外監視装置の撮像素子がフロントガラスの直近に配置される車外監視装置に関する。

従来から、走行中の車両の前方を監視する車外監視技術として、左右のカメラ（ステレオカメラ）で対象物を異なる位置から撮像し、撮像した１対の画像に基づき両画像の相関を求め、同一物体に対する視差から距離を算出する画像処理が知られている。この種の画像処理では、カメラに設けられているイメージセンサの受光面間の間隔や焦点距離等の予め設定されているカメラパラメータを用いて、三角測量の原理により、ステレオカメラと対象物との間の距離を求める。

このような車室内に配設されたカメラを用いて車外の状況を監視する場合、カメラ前方のフロントガラスに、曇りの発生や霜の付着があると、カメラにより車外の状況を鮮明に撮影することができず、車外の状況を正確に監視することができない問題が発生する。

このような問題に対処するべく、以下の特許文献１では、空気の流通を促進する構造を備えた車両用補機装置が提案されている。具体的には、フロントガラスに取りつけられたカメラを覆うハウジングに、デフロスタ風をハウジング内部に取り入れる前スリットを形成している。また、デフロスタ風をレンズに導くダクト構造が形成された導入部、導入部内の空間とハウジングとを連通する通風孔、デフロスタ風を湿度センサに案内する案内部、更には、ハウジングの内部でデフロスタ風をレンズと湿度センサとの間に流通する間隙部を有している。このようにすることで、レンズ部の近傍を流れるデフロスタ流が積極的に形成され、レンズ部の曇りを防止することができる。また、湿度センサにもデフロスタ流が案内されるので、結露の影響を排除することができる。

特開２０１７－７１３３５号公報

しかしながら、上記した特許文献１に記載された発明では、車外を監視するカメラの曇りを抑止することはできるが、カメラの前方に配置されたフロントガラスにまで積極的にデフロスタ流を流すものではない。よって、特許文献１に記載された発明を適用することで、カメラの前方のフロントガラスの曇りを充分に除去することが難しい場合が予測される。このような場合では、車外の状況をカメラで鮮明に撮影することができず、例えば、車両の前方に存在する障害物の存在を正確に監視することが困難になり、更に、当該障害物と自車両との距離を正確に計測することが困難になることも考えられる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カメラ前方のガラスが曇ってしまうことを効果的に防止することができる車外監視装置を提供することにある。

本発明は、車外の状況を監視する車外監視装置であり、ガラスの内面近傍に配置され、前記車外の状況を撮影する撮像素子が組み込まれた撮像モジュールと、前記撮像モジュールを車室内側から覆い、第１開口部が形成された撮像カバーと、前記撮像カバーと前記ガラスとの間に配置され、第２開口部が形成された反射抑制部材と、を具備し、前記撮像カバーの前記第１開口部と、前記反射抑制部材の前記第２開口部とが、連通し、前記第１開口部が前記撮像カバーを貫通する方向と、前記第２開口部が前記反射抑制部材を貫通する方向とが異なることを特徴とする。

本発明の車外監視装置は、前記第１開口部が、前記撮像カバーを貫通する方向は、前記ガラスの内面に対して略平行であり、前記第２開口部が、前記反射抑制部材を貫通する方向は、前記ガラスの内面に対して略垂直であることを特徴とする。

また、本発明の車外監視装置では、前記撮像素子は、前記車両の幅方向に沿って複数が配設され、前記反射抑制部材、前記第１開口部および前記第２開口部は、各々の前記撮像素子に対応して設けられることを特徴とする。

また、本発明の車外監視装置では、前記車両に配設された空気調和装置から送風されるデフロスタ流が、前記撮像カバーの前記第１開口部と、前記反射抑制部材の前記第２開口部とを経由して、前記撮像素子の前方の前記ガラスに吹き付けられることを特徴とする。

また、本発明の車外監視装置では、前記撮像カバーの、前記第１開口部に対向する側に、第３開口部を有し、前記第１開口部および前記第２開口部を経由して取り込まれた前記デフロスタ流を、前記第３開口部を経由して、車室内に戻すことを特徴とする。

また、本発明の車外監視装置では、前記撮像カバーの前記第１開口部の後方部分を壁状に突起させた壁部を有することを特徴とする。

本発明は、車外の状況を監視する車外監視装置であり、ガラスの内面近傍に配置され、前記車外の状況を撮影する撮像素子が組み込まれた撮像モジュールと、前記撮像モジュールを車室内側から覆い、第１開口部が形成された撮像カバーと、前記撮像カバーと前記ガラスとの間に配置され、第２開口部が形成された反射抑制部材と、を具備し、前記撮像カバーの前記第１開口部と、前記反射抑制部材の前記第２開口部とが、連通し、前記第１開口部が前記撮像カバーを貫通する方向と、前記第２開口部が前記反射抑制部材を貫通する方向とが異なることを特徴とする。従って、ガラスの下方から送風された空気を、撮像カバーの第１開口部、および、反射抑制部材の第２開口部を経由して、撮像素子の前方にてガラスに吹き付けることができる。よって、この部分のガラスが曇ることを防止することができ、撮像素子を用いて車外の状況を正確に監視することができる。従って、第１開口部と第２開口部とで開口する方向が異なることで、下方からの光が第１開口部および第２開口部を経由してガラスに映り込んでしまうことを防止することができる。

本発明の車外監視装置は、前記第１開口部が、前記撮像カバーを貫通する方向は、前記ガラスの内面に対して略平行であり、前記第２開口部が、前記反射抑制部材を貫通する方向は、前記ガラスの内面に対して略垂直であることを特徴とする。従って、ガラスの内面に沿って送風された空気を、第１開口部を経由して撮像カバーの内部に良好に取り込むことができる。また、第２開口部から吹き出された空気を、ガラスの内面に対して略垂直に吹き付けることができ、ガラスが曇ることを抑止することができる。更には、反射抑制部材の本来の機能である反射抑制機能を阻害することなく、曇りを抑制するための空気を流通させることができる。

また、本発明の車外監視装置では、前記第１開口部および前記第２開口部は、車両の幅方向に沿って長手方向を有するスリット状を呈することを特徴とする。従って、ガラスの内面に沿って上方に向かって送風された空気を、スリット状の第１開口部および第２開口部を経由して、良好に送風することができる。

また、本発明の車外監視装置では、前記撮像素子は、前記車両の幅方向に沿って複数が配設され、前記反射抑制部材、前記第１開口部および前記第２開口部は、各々の前記撮像素子に対応して設けられることを特徴とする。従って、各撮像素子の前方に於いて、ガラスの曇りを抑止することができる。

また、本発明の車外監視装置では、前記車両に配設された空気調和装置から送風されるデフロスタ流が、前記撮像カバーの前記第１開口部と、前記反射抑制部材の前記第２開口部とを経由して、前記撮像素子の前方の前記ガラスに吹き付けられることを特徴とする。従って、デフロスタ流を効果的にガラスに吹き付けることができ、撮像素子の近傍のガラスが曇ってしまうことを防止することができる。

また、本発明の車外監視装置では、前記撮像カバーの、前記第１開口部に対向する側に、第３開口部を有し、前記第１開口部および前記第２開口部を経由して取り込まれた前記デフロスタ流を、前記第３開口部を経由して、車室内に戻すことを特徴とする。従って、ガラスを温めた後のデフロスタ流をスムーズに車内に帰還させることができ、ガラスの曇りを除去する効果を顕著にすることができる。

また、本発明の車外監視装置では、前記撮像カバーの前記第１開口部の後方部分を壁状に突起させた壁部を有することを特徴とする。従って、第１開口部から取り入れたデフロスタ流を、撮像カバーの内部で壁部に当てて、第２開口部に向かって進行させることができる。

本発明の一実施形態に係る車外監視装置が組み込まれた車両を示す斜視図であり、（Ａ）は車両の前部を示す斜視図であり、（Ｂ）は車外監視装置が取り付けられる部分を拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車外監視装置が組み込まれた車両を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る車外監視装置の接続構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る車外監視装置を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車外監視装置を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る車外監視装置を示す図であり、（Ａ）は車外監視装置の内部に形成される風路を示す断面図であり、（Ｂ）は車外監視装置の内部に形成される風路を示す斜視図である。

以下、本発明の一実施形態に係る車外監視装置１０を、図面に基づき詳細に説明する。以下の説明では、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。また、以下の説明では上下前後左右の各方向を用いて説明するが、左右とは車両１１の前方を向いた場合の方向を示している。

図１（Ａ）を参照して、本実施の形態に係る車外監視装置１０は、例えば乗用車である車両１１に備えられている。車外監視装置１０は、フロントガラス１２の上端部付近、且つ、車両１１の左右方向に於ける略中央部に配設されている。ここでは、車外監視装置１０が配設されるガラスとして、フロントガラス１２を例示している。

図１（Ｂ）を参照して、車外監視装置１０は、フロントガラス１２のセラミックライン２０により遮蔽される部分の後方に配置されている。また、セラミックライン２０を部分的に切り欠いた箇所から、車外監視装置１０の撮像素子１６が前方に向かって露出している。撮像素子１６の視野角を広く確保するために、撮像素子１６は、車室内に於いて、フロントガラス１２の直近に配置されている。このようにすると、車外監視装置１０とフロントガラス１２との間隙が狭くなり、車外監視装置１０の近傍のフロントガラス１２に曇りが発生しやすくなる。本実施形態では、後述するように、デフロスタ流２４を効率的にフロントガラス１２に吹き付けることで、車外監視装置１０の近傍でフロントガラス１２が曇ることを抑止している。

図２を参照して、フロントガラス１２の上端後方側に車外監視装置１０が配設されている。また、車両１１には、車室内を暖房または冷房するための空気調和装置２５が設置されている。ここでは図示しない乗員が、フロントガラス１２の曇りを除去するべく、車両１１に備えられたデフロスタスイッチを操作すると、空気調和装置２５はフロントガラス１２の内面に沿ってデフロスタ流２４を吹き出す。デフロスタ流２４は、空気調和装置２５が加熱した暖気である。デフロスタ流２４は、フロントガラス１２の内面に沿って上昇した後に、その一部は車外監視装置１０の内部に取り込まれ、車外監視装置１０とフロントガラス１２との間に送風される。このことにより、フロントガラス１２の車外監視装置１０の前方部分に曇りが発生することを防止することができる。

図３を参照して、本実施形態に係る車外監視装置１０等の接続構成を説明する。車外監視装置１０は、撮像素子１６と、制御演算装置２２と、画像処理素子２１と、を主要に有している。

撮像素子１６は、例えば、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子であり、フロントガラス１２を透過して、車両１１の前方側の車外環境を撮影する。本実施形態の車外監視装置１０は、ステレオカメラを構成する２つの撮像素子１６を有している。

制御演算装置２２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等からなり、車外監視装置１０の各部位の動作を制御している。制御演算装置２２は、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）とも称される。

画像処理素子２１は、制御演算装置２２の指示により、撮像素子１６から伝送される画像データに基づいて所定の画像処理を行う半導体素子である。画像処理素子２１は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）からなる画像処理専用の半導体チップである。

また、車両１１には、上記の他にも、車両駆動装置２３が備えられている。

ここで、車外監視装置１０の機能を説明する。車外監視装置１０は、車両用運転支援装置を構成している。具体的には、画像処理素子２１は、車両前方を撮影する撮像素子１６から入力される基準画像データと比較画像データとに基づいて、距離データを算出する。更に、画像処理素子２１は、この距離データに対して周知のグルーピング処理を行い、各種立体物等を抽出する。ここで、立体物等とは、白線、ガードレール、縁石、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等である。

車両駆動装置２３は、画像処理素子２１および制御演算装置２２の指示に基づいて、駆動装置、制動装置および操舵装置を制御する。例えば、車両駆動装置２３は、制動装置および駆動装置を制御することで、車両１１を減速または停止することができる。また、車両駆動装置２３は、操舵装置を制御することで、車両１１の進行方向を是正することができる。更には、車両駆動装置２３は、駆動装置、制動装置および操舵装置を制御することで、車間距離制御付クルーズコントロール（ＡＣＣ；Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｒｕｉｓｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御を行うことも出来る。

図４に車外監視装置１０を示す。図４（Ａ）は車外監視装置１０を前側上方から見た斜視図であり、図４（Ｂ）は車外監視装置１０を後側下方から見た斜視図である。

図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照して、車外監視装置１０は、上方から、ブラケット１７、反射抑制部材１８および撮像カバー１４から構成されている。これらの部材は、例えば射出成型された合成樹脂から成る。ブラケット１７は、上記したフロントガラス１２の内面に接着固定されており、撮像カバー１４は、ブラケット１７に対して例えば嵌合固定されている。また、後述する撮像モジュール１３もブラケット１７に嵌合固定されている。

図４（Ａ）を参照して、反射抑制部材１８は、ブラケット１７の前端側且つ左右方向の両端部にそれぞれ組み込まれており、上方から見たら前方に向かって幅が広くなる略三角形形状を呈している。換言すると、反射抑制部材１８は、上記したフロントガラス１２と撮像カバー１４との間に配設されている。

車外監視装置１０には、後述するようにステレオカメラを構成する２つの撮像素子１６が配設されるが、各撮像素子１６の前方にそれぞれ反射抑制部材１８が配置されている。反射抑制部材１８は、下方からフロントガラス１２に向かう光を遮断し、フロントガラス１２の内面で光が撮像素子１６側に反射することを抑制する部材である。ここで、反射抑制部材１８の前面周辺部は、フロントガラス１２の内面に略密着している。

反射抑制部材１８の平坦面を部分的に開口することで第２開口部２７が形成されている。第２開口部２７は、左右方向に沿って細長くスリット状に形成されている。第２開口部２７は、前後方向に沿って複数が形成されている。後述するように、第２開口部２７は、デフロスタ流２４を流通させるための開口である。

図４（Ｂ）を参照して、撮像カバー１４の左右方向両側に於いて前端部分を開口することで第１開口部２６が形成されている。各第１開口部２６は、撮像カバー１４の底面に、左右方向に沿って細長く形成されたスリットである。第１開口部２６は、前後方向に沿って複数が配置されている。第１開口部２６も、デフロスタ流２４を流通させるための開口である。

ここで、図４（Ａ）に示した第２開口部２７と、図４（Ｂ）に示した第１開口部２６とは、上下方向で重畳する領域に形成されている。このようにすることで、後述するように、第１開口部２６および第２開口部２７を経由して、デフロスタ流２４を上方に通過させ、車外監視装置１０の撮像素子１６の前方側のフロントガラス１２の曇りを除去することができる。

図５は、上記した車外監視装置１０を構成するブラケット１７、撮像モジュール１３および撮像カバー１４を上下方向に離して示す分解斜視図である。

ブラケット１７は、所定形状に成形された合成樹脂板からなり、その前端部に反射抑制部材１８が取り付けられている。

撮像モジュール１３は、モジュール基板１９と、モジュール基板１９の左右方向両端に取り付けられた撮像部１５と、を主要に有している。

撮像部１５は、モジュール基板１９の左右方向端部に取り付けられており、撮像素子１６およびレンズ等が内蔵されている。

モジュール基板１９は、例えば、アルミニウムの金属板等から成る基板であり、撮像モジュール１３を全体的に支える。モジュール基板１９は、左右方向に沿って長手方向を有する略長方形形状を呈している。

撮像カバー１４は、上記した撮像モジュール１３および反射抑制部材１８を、下方から覆う略蓋形状の保護部材である。撮像カバー１４の左右方向の両端部は、前方に向かって延伸している。撮像カバー１４の左右端部および前方端部は、上記したブラケット１７の左右端部および前方端部と一致している。よって、撮像モジュール１３は、ブラケット１７と反射抑制部材１８とで囲まれる空間に収納される。上記したように、撮像カバー１４の底面には第１開口部２６が形成されている。

図６を参照して、上記した車外監視装置１０をデフロスタ流２４が流れる風路を説明する。図６（Ａ）はデフロスタ流２４の流れを示す断面図であり、図６（Ｂ）はデフロスタ流２４の流れを示す斜視図である。

図６（Ａ）を参照して、撮像カバー１４の底面前方側に形成される第１開口部２６は、後側上方に向かって開口している。即ち、第１開口部２６が開口する方向は、フロントガラス１２の内面や、フロントガラス１２に沿って送風されるデフロスタ流２４に対して略平行である。このようにすることで、フロントガラス１２の内面に沿って送風されるデフロスタ流２４を、第１開口部２６から撮像カバー１４の内部に良好に取り込むことができる。

一方、反射抑制部材１８に形成される第２開口部２７は、前側上方に向かって開口している。換言すると、第２開口部２７が開口する方向は、フロントガラス１２の内面に対して略垂直である。このようにすることで、第２開口部２７を通過したデフロスタ流２４を、フロントガラス１２の撮像素子１６の前方側部分に向かって送風することができる。ここで、撮像カバー１４の第１開口部２６と、反射抑制部材１８の第２開口部２７とは、車外監視装置１０の内部で連通している。

また、上記のように、撮像カバー１４の第１開口部２６と、反射抑制部材１８の第２開口部２７とで開口する方向を異ならせることで、ここでは図示しないインスツルメントパネル側から上方に向かう光を、撮像カバー１４および反射抑制部材１８で遮光することができる。よって、撮像素子１６の前方のフロントガラス１２に、インスツルメントパネル側からの光が映り込んでしまうことを防止することができる。

また、撮像カバー１４の底面に第１開口部２６が形成される領域３０と、反射抑制部材１８に第２開口部２７が形成される領域３１とは、少なくとも部分的に重畳している。このようにすることで、第１開口部２６および第２開口部２７を経由して、デフロスタ流２４を良好にフロントガラス１２に向かって送風することができる。

また、撮像カバー１４の後方側面の上端付近を開口することで、第３開口部２９が形成されている。このようにすることで、フロントガラス１２の曇りを除去したデフロスタ流２４は、フロントガラス１２の内面に沿って上方後側に送風され、第３開口部２９を介して車室内に帰還する。車外監視装置１０の内部にこのような風路が形成されることで、車外監視装置１０に取り込まれたデフロスタ流２４は、良好に後方側に抜けるので、デフロスタ流２４をスムーズに送風することができる。

更に、撮像カバー１４の第１開口部２６の後方部分を壁状に上方に向かって突出させることで壁部３２が形成されている。壁部３２は、撮像カバー１４の底面から前側上方に向かって壁状に突出し、その上端は反射抑制部材１８の下面に当接している。壁部３２が形成されていることで、車外監視装置１０の前端部分に、撮像カバー１４の底面、壁部３２および反射抑制部材１８から成る閉空間が形成され、この閉空間にデフロスタ流２４が導入される。また、第１開口部２６から撮像カバー１４の内部に進入したデフロスタ流２４が、壁部３２に接触して第２開口部２７側に向かって進行するようになる。また、壁部３２が反射抑制部材１８の下面に当接することで、反射抑制部材１８と撮像カバー１４との間のスペースを閉空間とすることができ、デフロスタ流２４が意図しない方向に漏れることを抑止し、デフロスタ流２４をフロントガラス１２に向かって効果的に進行させることができる。

ここで、デフロスタ流２４の流れを纏めて説明すると、上記した空気調和装置２５から吹き出されたデフロスタ流２４は、フロントガラス１２の内面に沿って後側上方に向かって送風された後に、その方向性を保ったまま第１開口部２６から撮像カバー１４の内部に進入する。撮像カバー１４の内部に進入したデフロスタ流２４は、壁部３２に当たることでその進行方向を前側上方に変更し、第２開口部２７を経由してフロントガラス１２の内面に対して略垂直に吹き付けられる。これにより、撮像部１５の視野角内のフロントガラス１２の曇りが抑止される。フロントガラス１２の曇りを除去したデフロスタ流２４は、車外監視装置１０の内部でフロントガラス１２の内面に沿って後側上方に向かって送風され、その後、第３開口部２９を経由して車室内に放出される。

図６（Ｂ）を参照して、第２開口部２７を通過したデフロスタ流２４は後方に向かって流通し、撮像部１５の前方端面および上面を経由して撮像カバー１４の内部を後方に向かって進行し、第３開口部２９から車室内に向かって送風される。ここでは、車外監視装置１０の右方側部分のみを図示しているが、車外監視装置１０の左方側部分も同様の構成を有する。

以上、本発明の実施形態を示したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。

１０ 車外監視装置
１１ 車両
１２ フロントガラス
１３ 撮像モジュール
１４ 撮像カバー
１５ 撮像部
１６ 撮像素子
１７ ブラケット
１８ 反射抑制部材
１９ モジュール基板
２０ セラミックライン
２１ 画像処理素子
２２ 制御演算装置
２３ 車両駆動装置
２４ デフロスタ流
２５ 空気調和装置
２６ 第１開口部
２７ 第２開口部
２９ 第３開口部
３０ 領域
３１ 領域
３２ 壁部

Claims (7)

1. 車外の状況を監視する車外監視装置であり、
   ガラスの内面近傍に配置され、前記車外の状況を撮影する撮像素子が組み込まれた撮像モジュールと、
   前記撮像モジュールを車室内側から覆い、第１開口部が形成された撮像カバーと、
   前記撮像カバーと前記ガラスとの間に配置され、第２開口部が形成された反射抑制部材と、を具備し、
   前記撮像カバーの前記第１開口部と、前記反射抑制部材の前記第２開口部とが、連通し、
   前記第１開口部が前記撮像カバーを貫通する方向と、前記第２開口部が前記反射抑制部材を貫通する方向とが異なることを特徴とする車外監視装置。
2. 前記第１開口部が、前記撮像カバーを貫通する方向は、前記ガラスの内面に対して略平行であり、
   前記第２開口部が、前記反射抑制部材を貫通する方向は、前記ガラスの内面に対して略垂直であることを特徴とする請求項１に記載の車外監視装置。
3. 前記第１開口部および前記第２開口部は、車両の幅方向に沿って長手方向を有するスリット状を呈することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車外監視装置。
4. 前記撮像素子は、車両の幅方向に沿って複数が配設され、
   前記反射抑制部材、前記第１開口部および前記第２開口部は、各々の前記撮像素子に対応して設けられることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の車外監視装置。
5. 車両に配設された空気調和装置から送風されるデフロスタ流が、前記撮像カバーの前記第１開口部と、前記反射抑制部材の前記第２開口部とを経由して、前記撮像素子の前方の前記ガラスに吹き付けられることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の車外監視装置。
6. 前記撮像カバーの、前記第１開口部に対向する側に、第３開口部を有し、
   前記第１開口部および前記第２開口部を経由して取り込まれた前記デフロスタ流を、前記第３開口部を経由して、車室内に戻すことを特徴とする請求項５に記載の車外監視装置。
7. 前記撮像カバーの前記第１開口部の後方部分を壁状に突起させた壁部を有することを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の車外監視装置。

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