JP7475104B2 - 車載用撮像装置 - Google Patents

Description

本開示は、撮像装置に関する。

近年、障害物の検知などに使用される映像を撮像するための撮像装置が車両に搭載される場合がある。検知結果は、運転者の注意喚起に使用されたり、速度制御、衝突回避、駐車支援、または自動運転、などの制御に供されたりする。

しかしながら、撮像装置のレンズの表面が結露したり凍結したりすることで撮像装置の視界が遮られ、これによって車両の周辺環境を映した映像を得ることが困難な場合がある。

これに対し、ヒーターを用いて撮像装置の視界を確保する技術がある。例えば特許文献１に記載の技術によれば、撮像装置は、窓が設けられたカバーに収容され、周辺環境を映した映像を、窓を介して撮像することができる。そして、窓に付着した結露水または氷は、窓に設けられたヒーターによって除去される。

特開２００８－１６０７７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術によれば、車両にヒーターを制御する機能を設ける必要があった。

本開示は、ヒーターの制御を実行する機能を撮像装置の外部に設けることを不要とすることができる撮像装置を提供する。

本開示に係る撮像装置は、筐体と、レンズユニットと、ヒーターと、撮像部と、温度センサーと、ヒーター制御部と、を備える。レンズユニットは、筐体に取り付けられている。ヒーターは、レンズユニット内に設けられている。撮像部と、温度センサーと、ヒーター制御部と、は、筐体に収容されている。撮像部は、レンズユニットを透過した光束によって形成された光学像を映像信号として出力する。ヒーター制御部は、温度センサーによる温度検出値に応じてヒーターを制御する。

本開示に係る撮像装置によれば、ヒーターの制御を実行する機能を撮像装置の外部に設けることを不要とすることができる。

図１は、第１の実施形態に係る撮像装置の構成の一例を示す模式的な図である。 図２は、第１の実施形態に係るレンズユニットの具体的な構成の一例を示す模式的な図である。 図３は、第１の実施形態に係るレンズユニットに設けられたＰＴＣヒーターを示す模式的な図である。 図４は、第１の実施形態に係る撮像装置と同じハードウェア構成を有する撮像装置において、起動後にＰＴＣヒーターに電圧の印加を続けた場合における各部位の温度の推移の一例を示す図である。 図５は、第１の実施形態に係るＰＴＣヒーターに印加される電圧の推移の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係る各部位の温度の推移の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図８は、第２の実施形態に係る撮像装置の構成の一例を示す模式的な図である。 図９は、第２の実施形態に係るＰＴＣヒーターに印加される電圧の推移の一例を示す図である。 図１０は、第２の実施形態に係る各部位の温度の推移の一例を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係る撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１２は、第３の実施形態に係る撮像装置の構成の一例を示す模式的な図である。 図１３は、第３の実施形態に係る撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１４は、第４の実施形態に係る撮像装置の構成の一例を示す模式的な図である。

以下、図面を参照しながら、本開示に係る撮像装置の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る撮像装置の構成の一例を示す模式的な図である。当該撮像装置１は、車両に設けられる。撮像装置１が設けられる車両の種類は特定の種類に限定されない。例えば、撮像装置１が設けられる車両は、自動車、鉄道車両、農業用車両、建設用車両、または軍用車両、などであってもよい。撮像装置１が設けられる車両は、運転者を必要とする車両であってもよいし、無人運転が可能な車両であってもよい。

撮像装置１は、車両の周辺環境を映した映像を出力することができる。車両の制御装置は、撮像装置１によって得られた映像に基づいて車両の周囲の障害物を検知することができる。障害物は、人、物体、または他の車両などである。車両の制御装置は、路面の状態、道路標識、路面に設定された区画線などを検知してもよい。車両の制御装置は、検知結果を運転者に通知して注意を喚起したり、速度制御、衝突回避、駐車支援、または自動運転、などの自車両の制御に利用したりすることができる。なお、撮像装置１によって得られた映像の利用方法はこれらに限定されない。

撮像装置１は、筐体１０、レンズユニット２０、撮像部３０、およびヒーター制御部４０を備える。

レンズユニット２０は、１以上のレンズ２３を備える。１以上のレンズ２３の光軸が車両を基準として所定の方向に向くように撮像装置１が車両に取り付けられる。

例えば、撮像装置１は、自動車のエンブレム部などに、光軸が自動車の前方の路面を向くような姿勢で取り付けられている。または、撮像装置１は、自動車のリアライセンスガーニッシュ部などに、光軸が自動車の後方の路面を向くような姿勢で取り付けられている。なお、撮像装置１が設けられる位置および撮像装置１の向きはこれらに限定されない。

撮像装置１は、１以上のレンズ２３の光軸が向けられた領域を所定のフレームレートで逐次撮像し、時間的に連続して得られた複数の撮像画像を動画の映像信号として出力することができる。

レンズユニット２０には、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ヒーター２１が設けられている。ＰＴＣヒーター２１は、温度が上昇するに伴い電気抵抗が増大する特性を有したヒーターである。ＰＴＣヒーター２１によれば、このような特性によって、異常な温度上昇を防止することができる。

図２は、第１の実施形態に係るレンズユニット２０の具体的な構成の一例を示す模式的な図である。図２は、レンズユニット２０を光軸に沿って切断した断面図である。また、図３は、第１の実施形態に係るレンズユニット２０に設けられたＰＴＣヒーター２１を示す模式的な図である。

図２に示される例によれば、レンズユニット２０は、１以上のレンズ２３として、光軸方向に配列された５つのレンズ２３を備えている。５つのレンズ２３は、鏡胴２５に支持されている。

そして、図２および図３に示されるように、５つのレンズ２３のうちの最も外側にあり周辺環境に曝されるレンズ２３である第１レンズ２４のコバ部に、ＰＴＣヒーター２１が設けられている。ＰＴＣヒーター２１には、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）２２を介してヒーター制御部４０から所定の電圧の電力が供給される。

第１レンズ２４の表面は、周辺環境から雨風、雪、冷気に曝されることで、結露したり、凍結したりする。ＰＴＣヒーター２１は、第１レンズ２４を温めることで第１レンズ２４の表面の結露または凍結を解消し、これによって撮像装置１の視界を確保できるようにする。

なお、ＰＴＣヒーター２１は、ヒーターの一例である。ヒーターは、ＰＴＣヒーター２１に限定されない。

例えば、ＰＴＣヒーターのような特性を有したヒーターでなく、一般的な金属のヒーターでも、図３に示されるＰＴＣヒーターの形状で採用することができる。通常の金属ヒーターは、第１レンズ２４のコバ部にＰＴＣヒーターと同じ位置で、設けられ得る。

または、ヒーターとして、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜のような透明でかつ電気伝導性を有する膜を採用することができる。ＩＴＯ膜は、第１レンズ２４の裏面２６（図２参照）に蒸着などによって設けられ得る。

または、ヒーターとして、金属膜を採用することができる。金属膜は、第１レンズ２４のコバ部に蒸着などによって設けられ得る。

また、ヒーターが設けられる位置は第１レンズ２４に限定されない。例えば、任意の種類のヒーターを鏡胴２５内の任意の位置に設けてもよい。しかしながら、図２および図３に示されるように、ヒーターが第１レンズ２４に設けられることで、周辺環境に曝される第１レンズ２４の表面を少ない電力で温めることができる。

図１に説明を戻す。
撮像部３０は、外部のカメラ電源から供給される電力に基づいて動作する。撮像部３０は、レンズユニット２０を透過した光束によって形成された光学像を映像信号として出力する。そのための構成として、撮像部３０は、イメージセンサー３１、および信号処理回路３２を備える。

イメージセンサー３１は、受けた光を光電変換することによって、光強度信号で構成される２次元平面状のフレームを生成する撮像素子である。イメージセンサー３１は、例えば、ＣＣＤイメージセンサーまたはＣＭＯＳイメージセンサーなどである。なお、イメージセンサー３１の種類はこれらに限定されない。

レンズユニット２０は、周辺環境からの光束を透過して、イメージセンサー３１上に周辺環境の光学像を結像させる。そして、イメージセンサー３１は、光学像に対応したフレームを出力する。イメージセンサー３１は、所定のフレームレートでフレームを生成し、逐次生成されたフレームを出力する。

信号処理回路３２は、イメージセンサー３１から逐次出力されたフレームに対し、各種の信号処理を施し、その後、処理後のフレームを映像信号として出力する回路である。信号処理回路３２が実行する処理は、特定の処理に限定されない。例えば、信号処理回路３２は、明るさの調整、ホワイトバランスの調整、シャープネスの調整、コントラストの調整、ノイズ除去、圧縮、または符号化などを実行し得る。

ヒーター制御部４０は、筐体１０内の温度に応じてＰＴＣヒーター２１を制御する。そのための構成として、ヒーター制御部４０は、ヒーター給電部４１、制御回路４２、および温度センサー４３を備える。

温度センサー４３は、筐体１０内の温度を検出するセンサーである。温度センサー４３としては任意の種類のセンサーが採用され得る。例えば、サーミスタが温度センサー４３として採用され得る。

ヒーター給電部４１は、所定値の電圧を生成するレギュレータ回路である。ヒーター給電部４１は、所定値の電圧をＰＴＣヒーター２１にＦＰＣ２２を介して印加する。

制御回路４２は、外部のカメラ電源から供給される電力に基づいて動作する。制御回路４２は、温度センサー４３による温度検出値に応じて、ヒーター給電部４１にＰＴＣヒーター２１への電圧の印加を実行させたり停止させたりする。

図４は、第１の実施形態に係る撮像装置１と同じハードウェア構成を有する撮像装置において、起動後にＰＴＣヒーターに電圧の印加を続けた場合における各部位の温度の推移の一例を示す図である。

撮像装置が起動された時刻ｔｉｎｉにおいてＰＴＣヒーターへの電圧の印加が開始されると、ＰＴＣヒーターの温度は、起動時刻ｔｉｎｉにおける温度Ｔｉｎｉから時間の経過に応じて上昇する。なお、温度Ｔｉｎｉは、外気温、つまり周辺環境の温度と同じとする。ＰＴＣヒーターの温度がキュリー温度（Ｃｕｒｉｅ Ｐｏｉｎｔ）に達すると、ＰＴＣヒーターの電気抵抗が急激に増大することで、ＰＴＣヒーターに流れる電流が急激に小さくなり、発熱量が急激に小さくなる。これによって、ＰＴＣヒーターの温度は、キュリー温度より若干高い温度Ｔｍａｘで一定となる。

第１レンズの表面の温度は、外気温と同じ温度ＴｉｎｉからＰＴＣヒーターの温度に追随して上昇する。第１レンズの表面の温度は、ＰＴＣヒーターの温度よりも若干低い温度で推移する。

筐体の内部の温度は、外気温と同じ温度Ｔｉｎｉから、撮像部およびヒーター制御部の自己発熱と、ＰＴＣヒーターの発熱と、に応じて上昇する。筐体の内部の温度は、ＰＴＣヒーターの温度だけでなく撮像部およびヒーター制御部の自己発熱にも影響されるため、図４に示される例では、第１レンズの表面の温度よりも速く上昇している。そして、筐体の内部の温度は、第１レンズの表面の温度よりも低い温度Ｔｈｓで一定となっている。

ここで、撮像装置が備える部品には、許容上限温度を有するものがある。そのような部品が許容上限温度を越えた高い温度で使用された場合、正常に動作しなかったり、故障したり、劣化の速度が早くなったりする。よって、各部品を動作時の温度が許容上限温度を越えないように保護することが望まれる。

第１の実施形態では、一例として、ＰＴＣヒーター２１が保護対象とされる。ＰＴＣヒーター２１は、許容上限温度Ｔｌｉｍを有し、許容上限温度Ｔｌｉｍを越えた温度で使用された場合、ＰＴＣヒーター２１の劣化の速度が早くなる。よって、ＰＴＣヒーター２１の温度が許容上限温度Ｔｌｉｍを超えないように、ＰＴＣヒーター２１がオンオフ制御される。

ＰＴＣヒーター２１のオンオフ制御の一例を図５および図６を用いて説明する。図５は、第１の実施形態に係るＰＴＣヒーター２１に印加される電圧の推移の一例を示す図である。図６は、第１の実施形態に係る各部位の温度の推移の一例を示す図である。図６には、ＰＴＣヒーター２１の温度と、温度センサー４３によって検出された筐体１０の内部の温度、つまり温度センサー４３による温度検出値と、が示されている。

図５および図６に示される例によれば、ＰＴＣヒーター２１の温度Ｔｌｉｍに対応する筐体１０の内部の温度に関するしきい値Ｔｔｈ１が予め決定されている。しきい値Ｔｔｈ１は、例えば図４にも示されるように、温度Ｔｌｉｍよりも低い。制御回路４２は、起動時刻ｔｉｎｉにおいて、ＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ１の印加をヒーター給電部４１に開始させる。そして、温度センサー４３による温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１を越えた時刻ｔ１において、制御回路４２は、ＰＴＣヒーター２１への電圧の印加をヒーター給電部４１に停止させる。これによって、ＰＴＣヒーター２１の温度がＴｌｉｍを越える前にＰＴＣヒーター２１の発熱を停止させることができる。

なお、しきい値Ｔｔｈ１は、第１しきい値に該当する。しきい値Ｔｔｈ１の求め方は任意である。

一例では、設計者は、図４に示されたようなＰＴＣヒーター２１の温度と筐体１０の内部の温度との関係を実験または計算によって取得し、当該関係に基づいてしきい値Ｔｔｈ１を決定することができる。設計者は、当該関係に基づいてＰＴＣヒーター２１の温度と筐体１０の内部の温度と間の差Ｔｄｉｆｆを求め、温度ＴｌｉｍからＴｄｉｆｆを減算して得られる値をしきい値Ｔｔｈ１として設定することができる。しきい値Ｔｔｈ１が温度ＴｌｉｍからＴｄｉｆｆを減算して得られる値よりも若干低くなるように、しきい値Ｔｔｈ１と、温度ＴｌｉｍからＴｄｉｆｆを減算して得られる値と、の間にマージンが設けられていてもよい。

別の一例では、設計者は、ＰＴＣヒーターの温度がＴｌｉｍで定常状態となるようにＰＴＣヒーターに使用する材料を選定し、ＰＴＣヒーターの温度がＴｌｉｍで定常状態となったときの筐体の内部の温度Ｔｃをしきい値Ｔｔｈ１として設定することができる。しきい値Ｔｔｈ１がＴｃよりも若干低くなるようにＴｃとしきい値Ｔｔｈ１との間にマージンが設けられていてもよい。

また、ＰＴＣヒーター以外のヒーターが採用される場合は、キュリー温度のような温度制約がない。よって、設計者は、ヒーターの温度がＴｌｉｍで飽和状態になるようにヒーターに印可する電圧を制御し、ＰＴＣヒーター同様、ヒーターの温度がＴｌｉｍで定常状態となったときの筐体の内部の温度Ｔｃをしきい値Ｔｔｈ１として設定することができる。

なお、保護対象はＰＴＣヒーター２１だけに限定されない。例えば、レンズユニット２０、ＰＴＣヒーター２１、イメージセンサー３１、信号処理回路３２、ヒーター給電部４１、および制御回路４２、などの温度推移を求め、これらの部品のうち最も早くに温度が許容上限温度に達する部品があれば、その部品を保護対象とすることができる。なお、保護対象の決定方法はこれに限定されない。

なお、ＰＴＣヒーター２１に供給される電力の電圧Ｖ１は、第１値の電圧に該当する。

図７は、第１の実施形態に係る撮像装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

撮像装置１が起動されると（Ｓ１０１）、制御回路４２は、温度センサー４３から温度検出値を取得する（Ｓ１０２）。そして、制御回路４２は、温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１以下であると判定された場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、制御回路４２は、ヒーター給電部４１を制御して、ＰＴＣヒーター２１への電圧の印加を実行する（Ｓ１０４）。このときの電圧値はＶ１とする。

温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１を越えている判定された場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、制御回路４２は、ヒーター給電部４１を制御して、ＰＴＣヒーター２１への電圧の印加を行わない（Ｓ１０５）。Ｓ１０４またはＳ１０５の後、制御がＳ１０２に移行する。

Ｓ１０２からＳ１０４またはＳ１０５までのループ処理は、所定の制御周期で実行される。当該ループ処理は、第１の制御に該当する。第１の制御は撮像装置１の動作の停止などによって終了する。

なお、図７に示された一連の手順においては、Ｓ１０３の判定処理において温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１と等しい場合、制御がＳ１０４に移行して、ＰＴＣヒーター２１への電圧の印加が実行された。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１と等しい場合の処理はこれに限定されない。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１と等しい場合、制御がＳ１０５に移行して、ＰＴＣヒーター２１への電圧の印加が実行されなくてもよい。

このように、第１の実施形態によれば、ヒーター制御部４０は、筐体１０に収容された温度センサー４３による温度検出値に応じて、レンズユニット２０に設けられたヒーターであるＰＴＣヒーター２１を制御する。

よって、ＰＴＣヒーター２１の制御を実行する機能を車両など撮像装置１の外部に設けることを不要とすることが可能となる。

また、ＰＴＣヒーター２１の制御に関する信号の入力が不要であるため、従来の撮像装置を接続するコネクタと同じコネクタを、撮像装置１を接続するコネクタとして使用することができる。よって、第１の実施形態に係る撮像装置１を車両に接続するための専用のコネクタを車両など撮像装置１の外部に設けることを不要とすることができる。つまり、システム依存性の少ない撮像装置１を提供することが可能である。

また、ＰＴＣヒーター２１によって筐体１０の内部の温度が上昇するので、たとえ筐体１０の内部に水分が入り込んで何れかのレンズ２３が曇ったとしても、筐体１０の内部の温度が上昇せしめられることで、レンズ２３の曇りを解消することが可能である。

また、撮像装置１の外部にヒーターを設けることなく第１レンズ２４の表面の結露または凍結を解消することが可能である。

また、撮像装置１を窓を有したカバーに収容することなく撮像装置１の視界を確保することが可能である。

撮像装置１の内部に設けられたヒーターおよび温度センサーが使用されることで、撮像装置１のレンズの表面の結露または凍結を効果的に解消でき、撮像装置１の視界を確保する機能を安価に実現することができる。また、撮像装置１単体で、撮像装置１の視界を確保する機能を実現することができる。

また、第１の実施形態によれば、温度センサー４３による温度検出値が第１しきい値であるしきい値Ｔｔｈ１よりも低い場合、ヒーター制御部４０は、第１値の電圧である電圧Ｖ１の電力をＰＴＣヒーター２１に供給する。温度センサー４３による温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１よりも高い場合、ヒーター制御部４０は、ＰＴＣヒーター２１への電力の供給を実行しない。

よって、撮像装置１を構成する各部品を過熱から保護することが可能となる。また、撮像装置１を構成する各部品を過熱から保護するための機能を車両など撮像装置１の外部に設けることを不要とすることが可能となる。

また、レンズユニット２０は、１以上のレンズ２３を備える。そして、ＰＴＣヒーター２１は、１以上のレンズ２３のうちの最も外側のレンズである第１レンズ２４に設けられている。

よって、周辺環境に曝される第１レンズ２４の表面を少ない電力で温めることができる。

（第２の実施形態）
撮像装置の起動時において外気温が例えば摂氏０度よりも低い場合、第１レンズの表面が凍結している可能性がある。第２の実施形態では、そのような状況においても可能な限り早く撮像装置の視野を確保するために、撮像装置の起動後から所定の時間が経過するまでの間、電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２がＰＴＣヒーターに印加される。これによって、ＰＴＣヒーターが急加熱され、第１レンズの表面の凍結が速やかに解消される。撮像装置の起動後から所定の時間が経過すると、保護対象の部品を許容上限温度を越えるような過熱から保護するために、第１の実施形態で述べた、温度検出値としきい値Ｔｔｈ１との比較に基づいたオンオフ制御、即ち第１の制御が実行される。

以下に、第２の実施形態に係る撮像装置１ａについて説明する。なお、第１の実施形態に係る撮像装置１と同様の構成要素については、撮像装置１と同じ名称および符号を付し、説明を省略するかまたは簡略的に説明する。

図８は、第２の実施形態に係る撮像装置１ａの構成の一例を示す模式的な図である。撮像装置１ａは、筐体１０、レンズユニット２０、撮像部３０、およびヒーター制御部４０ａを備える。撮像部３０は、イメージセンサー３１および信号処理回路３２を備える。ヒーター制御部４０ａは、ヒーター給電部４１、制御回路４２ａ、温度センサー４３、およびタイマー４４を備える。

制御回路４２ａは、撮像装置１ａの起動時に、温度センサー４３から温度検出値を取得する。撮像装置１ａの起動時の時刻をｔｉｎｉとする。起動時刻ｔｉｎｉにおける温度検出値が第１レンズ２４が凍結するような外気温に対応したしきい値Ｔｔｈ２よりも小さい場合、制御回路４２ａは、ヒーター給電部４１にＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ２の印加を所定の期間、実行させる。なお、電圧Ｖ２は、第１値よりも大きい第２値の電圧に該当する。

電圧Ｖ２の印加が完了すると、制御回路４２ａは、第１の制御を開始する。つまり、制御回路４２ａは、温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１より小さい場合にはＰＴＣヒーター２１に電圧Ｖ１の電力を供給し、温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１より大きい場合にはＰＴＣヒーター２１への電力の供給を実行しない。

起動時刻ｔｉｎｉにおける温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２よりも大きい場合、制御回路４２ａは、ＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ２の印加を行うことなく第１の制御を開始する。

タイマー４４は、ハードウェアタイマーである。タイマー４４は、電圧Ｖ２の印加が開始されてからの経過時間をカウントする。制御回路４２ａは、タイマー４４を用いることによって、電圧Ｖ２の印加の終了のタイミングを決定する。なお、タイマー４４はソフトウェアタイマーによって構成されてもよい。

ＰＴＣヒーター２１の制御の一例を図９および図１０を用いて説明する。図９は、第２の実施形態に係るＰＴＣヒーター２１に印加される電圧の推移の一例を示す図である。図１０は、第２の実施形態に係る各部位の温度の推移の一例を示す図である。図１０には、ＰＴＣヒーター２１の温度と、温度センサー４３によって検出された筐体１０の内部の温度、つまり温度センサー４３による温度検出値と、が示されている。

図９および図１０に示される例によれば、起動時刻ｔｉｎｉにおける温度検出値Ｔ０がしきい値Ｔｔｈ２よりも低い。よって、制御回路４２ａは、起動時刻ｔｉｎｉから所定の時間が経過するまでの期間、ヒーター給電部４１にＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ２の印加を実行させる。これによって、ＰＴＣヒーター２１に電圧Ｖ１が印加された場合よりも早くＰＴＣヒーター２１が温められる。その結果、ＰＴＣヒーター２１に電圧Ｖ１が印加される場合に比べて早く第１レンズ２４の凍結を解消することができる。

起動時刻ｔｉｎｉから所定の時間が経過した時刻ｔ２において、制御回路４２ａは、ヒーター給電部４１にＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ２の印加を停止させる。時刻ｔ２においては、温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１よりも低い。よって、制御回路４２ａは、時刻ｔ２から、ヒーター給電部４１にＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ１の印加を実行させる。そして、温度センサー４３による温度検出値が温度Ｔｔｈ１を越えた時刻ｔ３において、制御回路４２ａは、ヒーター給電部４１にＰＴＣヒーター２１への電圧の印加を停止させる。これによって、ＰＴＣヒーター２１の温度がＴｌｉｍを越える前にＰＴＣヒーター２１の発熱を停止させることができる。

なお、しきい値Ｔｔｈ２は、第１しきい値よりも小さい第２しきい値に該当する。しきい値Ｔｔｈ２の求め方は任意である。

一例では、設計者は、第１レンズ２４の凍結が起こらない外気温の下限値Ｔｍを測定する。そして、設計者は、外気温がＴｍであるときに撮像装置１ａを起動して、起動時における筐体１０内の温度Ｔ０′を温度センサー４３によって測定する。設計者は、この温度Ｔ０′をしきい値Ｔｔｈ２として設定することができる。しきい値Ｔｔｈ２が温度Ｔ０′よりも若干大きくなるように、温度Ｔ０′としきい値Ｔｔｈ２との間にマージンが設けられてもよい。

別の一例では、設計者は、第１レンズ２４が凍結している状態においてＰＴＣヒーター２１への電圧の印加を開始して、第１レンズ２４の状態を観察しながら温度センサー４３による温度検出値の推移を測定する。そして、設計者は、第１レンズ２４の凍結が解消したタイミングにおける温度センサー４３による温度検出値Ｔ０′′をしきい値Ｔｔｈ２として設定することができる。しきい値Ｔｔｈ２が温度Ｔ０′′よりも若干大きくなるように、温度Ｔ０′′としきい値Ｔｔｈ２との間にマージンが設けられてもよい。

図１１は、第２の実施形態に係る撮像装置１ａの動作の一例を示すフローチャートである。

撮像装置１ａが起動されると（Ｓ２０１）、制御回路４２ａは、温度センサー４３から温度検出値を取得する（Ｓ２０２）。Ｓ２０２では、起動時における筐体１０の内部の温度の検出値が取得される。そして、制御回路４２ａは、Ｓ２０２で取得された温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２以下であるか否かを判定する（Ｓ２０３）。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２以下であると判定された場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、制御回路４２ａは、ヒーター給電部４１を制御して、ＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ２の印加を実行する（Ｓ２０４）。なお、制御回路４２ａは、電圧Ｖ２の印加の開始時にタイマー４４をスタートさせることで、電圧Ｖ２の印加の開始からの経過時間を計測する。

続いて、制御回路４２ａは、電圧Ｖ２の印加の開始後から所定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ２０５）。所定時間が経過していないと判定された場合（Ｓ２０５：Ｎｏ）、制御がＳ２０４に移行して、電圧Ｖ２の印加が継続される。

Ｓ２０３の判定処理において、温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２を越えていると判定された場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、Ｓ２０４およびＳ２０５の処理はスキップされる。

所定時間が経過したと判定された場合（Ｓ２０５：Ｙｅｓ）、または温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２を越えていると判定された場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、制御回路４２ａは、温度センサー４３から温度検出値を取得する（Ｓ２０６）。そして、制御回路４２ａは、温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１以下であるか否かを判定する（Ｓ２０７）。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１以下であると判定された場合（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）、制御回路４２ａは、ヒーター給電部４１を制御して、ＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ１の印加を実行する（Ｓ２０８）。

温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１を越えている判定された場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）、制御回路４２ａは、ヒーター給電部４１を制御して、ＰＴＣヒーター２１への電圧の印加を行わない（Ｓ２０９）。Ｓ２０８またはＳ２０９の後、制御がＳ２０６に移行する。

Ｓ２０６からＳ２０８またはＳ２０９までのループ処理は、第１の制御に該当する。Ｓ２０４からＳ２０５までのループ処理は、第２の制御に該当する。第１の制御および第２の制御は、所定の制御周期で実行される。Ｓ２０２～Ｓ２０９までの処理は、撮像装置１ａの動作の停止によって終了する。

なお、図１１に示された一連の手順においては、Ｓ２０３の判定処理において温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２と等しい場合、制御がＳ２０４に移行して、ＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ２の印加が実行された。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２と等しい場合の処理はこれに限定されない。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２と等しい場合、制御がＳ２０６に移行してもよい。

また、Ｓ２０７の判定処理において温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１と等しい場合、制御がＳ２０８に移行して、ＰＴＣヒーター２１への電圧Ｖ１の印加が実行された。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１と等しい場合の処理はこれに限定されない。温度検出値がしきい値Ｔｔｈ１と等しい場合、制御がＳ２０９に移行して、ＰＴＣヒーター２１への電圧の印加が実行されなくてもよい。

このように、第２の実施形態によれば、起動時において温度検出値がしきい値Ｔｔｈ２よりも低い場合、ヒーター制御部４０ａは、所定の時間、電圧Ｖ１よりも大きい電圧Ｖ２の電力をＰＴＣヒーター２１に供給する第２の制御を実行する。そして、第２の制御が終了すると、ヒーター制御部４０ａは、第１の制御を実行する。

よって、ＰＴＣヒーター２１に電圧Ｖ１が印加される場合に比べて早く第１レンズ２４の凍結を解消することが可能となる。また、第１レンズ２４の凍結を速やかに解消するための制御を行う機能を車両に設けることを不要とすることが可能となる。

第２の実施形態では、ＰＴＣヒーター使用時よりも、他のヒーターを使用した場合の効果が大きい。ＰＴＣヒーターは、高い電圧Ｖ２を印加しても、ヒーターの温度上昇が、急になるだけだが、他のヒーターでは、高い電圧Ｖ２印可電圧を長い時間継続するとヒーター劣化の要因になるため、タイマーを用いて一定時間後、電圧Ｖ１に印可を変更している。

（第３の実施形態）
第３の実施形態によれば、撮像装置は、温度センサーによる温度検出値に応じたＰＴＣヒーターの制御の実行を、外部からの制御信号に基づいてオンオフすることが可能に構成される。

以下に、第３の実施形態に係る撮像装置１ｂについて説明する。なお、ここでは一例として、第１の実施形態に係る撮像装置１に第３の実施形態と適用した場合について説明するが、第３の実施形態は、第２の実施形態とも併用することができる。第１の実施形態に係る撮像装置１と同様の構成要素については、撮像装置１と同じ名称および符号を付し、説明を省略するかまたは簡略的に説明する。

図１２は、第３の実施形態に係る撮像装置１ｂの構成の一例を示す模式的な図である。撮像装置１ｂは、筐体１０、レンズユニット２０、撮像部３０、およびヒーター制御部４０ｂを備える。撮像部３０は、イメージセンサー３１および信号処理回路３２を備える。ヒーター制御部４０ｂは、ヒーター給電部４１ｂ、制御回路４２、および温度センサー４３を備える。

ヒーター給電部４１ｂは、外部から制御信号を受信することができる。制御信号は、例えば、ＰＴＣヒーター２１の制御のオンおよびオフの何れかを指示する２値信号である。オン指示を示す制御信号が入力された場合、ヒーター給電部４１ｂは、制御回路４２による制御の下で、ＰＴＣヒーター２１への電力の印加を行うことができる。オフ指示を示す制御信号が入力された場合、ヒーター給電部４１ｂは、ＰＴＣヒーター２１への電力の印加を行うことができない。

例えば、制御信号は、車両の車室内に設けられたデフロスタースイッチから送信される。デフロスタースイッチは、車両のガラスの曇りを解消するデフロスト機能をオンオフするためのスイッチであって、例えば運転者によって操作される。つまり、デフロスト機能のオンオフと連動して、第１レンズ２４の結露または凍結を解消する機能がオンオフされる。なお、制御信号の送信元はこれに限定されない。制御信号は、車両の制御装置から送信されてもよい。

図１３は、第３の実施形態に係る撮像装置１ｂの動作の一例を示すフローチャートである。

撮像装置１ｂが起動されると（Ｓ３０１）、ヒーター給電部４１ｂは、制御信号を受け付けることができる。制御信号がオン指示を示す場合（Ｓ３０２）、ヒーター給電部４１ｂはＰＴＣヒーター２１に電圧を印加することができるので、ヒーター制御部４０ｂは、制御回路４２によって、温度検出値に応じたＰＴＣヒーター２１の制御を実行する（Ｓ３０３）。温度検出値に応じたＰＴＣヒーター２１の制御は、例えば第１の制御、つまり図７に示されるＳ１０２からＳ１０４またはＳ１０５までのループ処理である。

制御信号がオフ指示を示す場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、ヒーター給電部４１ｂはＰＴＣヒーター２１に電圧を印加することができないので、ヒーター制御部４０ｂは、温度検出値に応じたＰＴＣヒーター２１の制御を実行しない（Ｓ３０４）。Ｓ３０３またはＳ３０４の後、処理がＳ３０２に移行する。

なお、第２の実施形態に係る撮像装置１ａに第３の実施形態が適用される場合、Ｓ３０３では、図１１に示されるＳ２０３からＳ２０８またはＳ２０９までの制御が実行され得る。

また、以上の説明においては、制御信号はヒーター給電部４１ｂに供給された。制御信号の供給先はヒーター給電部４１ｂに限定されない。制御信号は制御回路４２に供給され、制御回路４２は、温度センサーによる温度検出値に応じたＰＴＣヒーター２１の制御の実行を、制御信号に応じてオンオフしてもよい。

このように、第３の実施形態によれば、ヒーター制御部４０ｂは、オン指示またはオフ指示を示す制御信号の入力を受け付けることができる。制御信号がオン指示を示す場合、ヒーター制御部４０ｂは、温度センサー４３による温度検出値に応じたＰＴＣヒーター２１の制御を実行する。制御信号がオフ指示を示す場合、ヒーター制御部４０ｂは、ＰＴＣヒーター２１への電力の供給を行わない。

よって、ＰＴＣヒーター２１の制御を実行するか否かを外部から指示することが可能となる。

（第４の実施形態）
撮像装置への給電方法は、特定の方法に限定されない。以下に、撮像装置への給電方法の一例として第４の実施形態に係る撮像装置１ｃを説明する。なお、第１の実施形態に係る撮像装置１に第４の実施形態と適用した場合について説明するが、第４の実施形態は、第２または第３の実施形態とも併用することができる。第１の実施形態に係る撮像装置１と同様の構成要素については、撮像装置１と同じ名称および符号を付し、説明を省略するかまたは簡略的に説明する。

図１４は、第４の実施形態に係る撮像装置１ｃの構成の一例を示す模式的な図である。撮像装置１ｃは、筐体１０、レンズユニット２０、撮像部３０ｃ、ヒーター制御部４０、およびコンデンサ５０を備える。筐体１０には同軸端子６０が設けられている。撮像部３０ｃは、イメージセンサー３１、信号処理回路３２、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）ドライバ３３、および撮像系給電部３４を備える。ヒーター制御部４０は、ヒーター給電部４１、制御回路４２、および温度センサー４３を備える。

同軸端子６０は、同軸ケーブルのコネクタである。同軸端子６０は、映像信号を出力できるとともに、外部から電力の供給を受けることができる。

同軸端子６０からの配線は、筐体１０の内部において３つに分岐し、３つの分岐した配線のうちの１つ目の配線はコンデンサ５０を介してＬＶＤＳドライバ３３に接続されている。ＬＶＤＳドライバ３３は、信号処理回路３２から出力された映像信号を低電圧差動信号の形式に変換して出力する。低電圧差動信号に変換された映像信号は、コンデンサ５０および同軸端子６０を介して外部に出力される。

コンデンサ５０は、外部から入力された電力がＬＶＤＳドライバ３３に入力されることを防止するとともに、ＬＶＤＳドライバ３３が出力する低電圧差動信号を透過することができる。

３つに分岐した同軸端子６０からの配線のうちの２つ目の配線は、撮像系給電部３４に接続されている。撮像系給電部３４は、レギュレータ回路である。撮像系給電部３４は、当該２つ目の配線を介して供給される電力に基づいて、イメージセンサー３１、信号処理回路３２、およびＬＶＤＳドライバ３３を駆動するための電圧を生成する。撮像系給電部３４は、生成した電圧の電力をイメージセンサー３１、信号処理回路３２、およびＬＶＤＳドライバ３３のそれぞれに供給する。

３つに分岐した同軸端子６０からの配線のうちの３つ目の配線は、制御回路４２接続されている。制御回路４２は、当該３つ目の配線を介して供給される電力に基づいて動作する。

このように、第４の実施形態によれば、映像信号を外部に出力するとともに外部から電力の供給を受ける同軸端子６０が筐体１０に設けられる。そして、撮像装置１ｃは、同軸端子６０から供給された電力を、撮像部３０ｃとヒーター制御部４０とに分配する。

よって、ＰＴＣヒーター２１を発熱させるための電力を供給する専用の端子を要することなくＰＴＣヒーター２１を動作させることが可能となる。

なお、上記した第４の実施形態は、一例である。映像信号を外部に出力したり、外部から電力の供給を受けたりする端子の種類は、同軸端子だけに限定されない。また、第１～第３の実施形態に係る撮像装置１，１ａ，１ｂには、外部に映像信号を出力する端子と、外部から電力の供給を受ける端子と、のそれぞれ設けられていてもよい。

本開示のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 撮像装置
１０ 筐体
２０ レンズユニット
２１ ＰＴＣヒーター
２３ レンズ
２４ 第１レンズ
２５ 鏡胴
２６ 裏面
３０，３０ｃ 撮像部
３１ イメージセンサー
３２ 信号処理回路
３３ ＬＶＤＳドライバ
３４ 撮像系給電部
４０，４０ａ，４０ｂ ヒーター制御部
４１，４０ｂ ヒーター給電部
４２，４２ａ 制御回路
４３ 温度センサー
４４ タイマー
５０ コンデンサ
６０ 同軸端子

Claims (8)

1. 筐体と、
   前記筐体に取り付けられ、少なくとも１つのレンズを備えるレンズユニットと、
   前記レンズユニットの内部の前記レンズに設けられ、前記レンズを温めるヒーターと、
   前記レンズユニットを透過した光束によって形成された光学像を映像信号として出力する、前記筐体に収容された撮像部と、
   前記筐体に収容され、かつ、前記レンズユニットの外部に配置された温度センサーと、
   前記温度センサーによる温度検出値に応じて前記ヒーターを制御し、前記筐体に収容されたヒーター制御部と、を備える車載用撮像装置であって、
   前記温度センサーは、前記筐体の前記内部の温度を検出し、
   前記ヒーター制御部は、
   前記車載用撮像装置の起動時において、
   前記温度検出値が前記筐体の前記内部の前記温度に関する第１しきい値よりも低く、かつ、前記筐体の前記内部の前記温度に関する第２しきい値よりも高い場合、第１値の電圧の電力を前記ヒーターに供給する第１の制御を実行し、
   前記温度検出値が前記第１しきい値よりも高い場合、前記ヒーターへ電力を供給しない第２の制御を実行し、
   前記温度検出値が前記第２しきい値よりも低い場合、所定の時間、前記第１値よりも大きい第２値の電圧の電力を前記ヒーターに供給する第３の制御を実行し、前記第３の制御が終了すると、前記第１の制御あるいは前記第２の制御を実行する、
   車載用撮像装置。
2. 前記第１しきい値および前記第２しきい値は、前記ヒーターの許容上限温度よりも低い温度である、
   請求項１に記載の車載用撮像装置。
3. 前記ヒーター制御部は、
   前記ヒーターを制御する制御回路と、
   前記温度センサーと、
   前記第１値の電圧または前記第２値の電圧を前記ヒーターに印加する給電部と、を備える、
   請求項２に記載の車載用撮像装置。
4. 前記ヒーター制御部は、オン指示またはオフ指示を示す制御信号の入力を受け付けることができ、前記制御信号が前記オン指示を示す場合に、前記温度検出値に応じた前記ヒーターの制御を実行し、前記制御信号が前記オフ指示を示す場合に、前記ヒーターへの電力の供給を行わない、
   請求項１から３の何れか一項に記載の車載用撮像装置。
5. 前記ヒーターは、前記少なくとも１つのレンズのうちの最も外側のレンズに設けられている、
   請求項１から４の何れか一項に記載の車載用撮像装置。
6. 前記映像信号を外部に出力するとともに外部から電力の供給を受ける同軸端子が前記筐体に設けられ、
   前記電力を、前記撮像部と前記ヒーター制御部とに分配する、
   請求項１から５の何れか一項に記載の車載用撮像装置。
7. 前記ヒーターは、金属のヒーターである、
   請求項１から６の何れか一項に記載の車載用撮像装置。
8. 前記ヒーターは、ＰＴＣヒーターである、
   請求項１から６の何れか一項に記載の車載用撮像装置。

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