JPH11301365A

JPH11301365A - 車載用ステレオカメラの支持装置

Info

Publication number: JPH11301365A
Application number: JP10739698A
Authority: JP
Inventors: Hideki Takada; 英樹高田; Masahiko Ishii; 正彦石井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: JP3603929B2

Abstract

(57)【要約】【課題】取付時の締め付けによる部材の歪みや自重に
よる撓みなどを部材の形状および軽量化により最小に抑
えるとともに車両走行時における幅広い周波数での振動
を許容する剛性を確保することにより振動による基線長
や撮像素子の光軸が変動しないようにし、さらに過酷な
環境下における支持部材の熱膨張による基線長や撮像素
子の光軸のずれを防止することにより、誤差の発生を取
り除き許容範囲の測距精度を維持できる車載用ステレオ
カメラの支持装置を提供する。【解決手段】カメラステイ８は中央後部に車体側取付
部６に取り付けるための固定部２５を有し、前部にリブ
２６を有している。ＣＣＤ（１）９とＣＣＤ（２）１０
は両端部のリブ２６付近に取り付けられている。車体側
取付部６との間に樹脂または硬質ゴムの取付用スペーサ
７を挟んで固定部２５が３本のボルトで取り付けられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基線長を利用して
対象物までの距離測定を行うステレオカメラを搭載し、
車に固定するための支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車の衝突防止システムとして車間距離警
報，居眠り運転警報，歩行者保護や後方障害物警報を発
するものが考えられている。また、車線逸脱防止，車間
距離維持，事故自動回避のシステムが考えられている。
このようなシステムにおいて、対象物までの距離を測定
するために搭載される測距装置の１つとしてステレオ形
式のカメラがある。このステレオカメラは、２個の撮像
素子の光軸を一定の距離（基線長）だけ離して前方に向
けて配置されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に測定された距離
の誤差の原因はステレオカメラの２個の撮像素子の配置
精度に依存する。例えば、２個の撮像素子の距離がわず
かに変わったり，撮像素子の光軸が所定の方向よりずれ
たりした場合には、測距誤差として現れ、システムの信
頼性が低下する結果となる。図９にステレオカメラの支
持部材の考えられる取付構造の一例を示す。３個のカラ
ー４１ａ，４１ｂおよび４１ｃを挟んでカメラステイ４
２を車体側取付面４３に取り付けるもので、接触面を少
なくして車体からの熱伝導を緩和するとともに車振動な
どの影響によるガタ付きを少なくするため強固に取り付
けられる。しかしながら、この構造は取付面の高さの一
部の寸法が異なっている場合には、カメラステイ４２に
ひずみを発生させることとなる。

【０００４】そこで、車にステレオカメラを固定する場
合、支持部材にひずみが発生しないように取り付け、し
かも車の振動に対して２個の撮像素子の間の配置関係が
ずれないようにしなければならない。また、車内は厳し
い環境下に晒される場合があり、駐車中に直射日光が照
り付けて高温になったり、極寒の地では逆に低温になっ
たりする。このような環境下でも耐えることができ、熱
膨張などにより取付部材が伸びたり，縮んだりしても取
付精度に変動が生じないことが要求される。

【０００５】また、車内がエアコン等により温度調整さ
れつつある状態または温度調整された後にシステムが起
動され、車が動き始めた場合でも、例えば、夏の暑い時
にはステレオカメラは車体の一部（例えばルーフの下
面）に取り付けられるので、高温となったルーフの熱が
ステレオカメラの取付具に伝達しやすく、また、依然と
して車内の温度が下がらなかったりする場合には、取付
具にひずみを生じ易い。本発明の課題は、上記諸問題を
解決するもので、取付時の締め付けによる部材の歪みや
自重による撓みなどを部材の形状および軽量化により最
小に抑えるとともに車両走行時における幅広い周波数で
の振動を許容する剛性を確保することにより振動による
基線長や撮像素子の光軸が変動しないようにし、さらに
過酷な環境下における支持部材の熱膨張による基線長や
撮像素子の光軸のずれを防止することにより、誤差の発
生を取り除き許容範囲の測距精度を維持できる車載用ス
テレオカメラの支持装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明による車載用ステレオカメラの支持装置は、複
数の撮像素子を搭載し基線長に基づき測距を行う車載用
ステレオカメラの支持装置において、前記支持装置は、
横長形状の板であって前面側にリブを有し、中央後部で
熱伝導度の小さい樹脂スペーサまたは硬質ゴムを挟んで
車体側取付部に取付け、かつ、両端部の前記リブ付近に
それぞれ撮像素子を取付けた構造としてある。また、本
発明における前記車体側取付部に取り付ける中央後部
は、前記撮像素子取付部分を結ぶ線上より後ろ側の位置
に設けてある。さらに本発明における前記支持装置の部
材はアルミ合金またはセラミックスを用いるものであ
る。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、取付時のひずみは最小限に
抑えられ、自重による撓みも少なくなり、さらに車体側
からの振動は一定の硬度のスペーサにより支持部材にず
れを生じるほどの振動を与えることなく吸収されるとと
もにとともに熱伝導も少なくなり、撮像素子の位置関係
のずれの発生は非常に少なくなり測距精度は維持でき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をさ
らに詳しく説明する。図１は本発明による車載用ステレ
オカメラの支持装置を用いるシステムを説明するための
概念図である。車１および２には車内の天井にステレオ
カメラ４および５が取り付けられている。ステレオカメ
ラ４および５は前方の物体の画像を左右の撮像素子から
取り入れる。画像処理部では取り入れた左右の画像のず
れを処理することにより前方の物体までの距離を算出で
きる。車１のステレオカメラ４は車２との車間距離を検
知でき、車２のステレオカメラ５は前方にある障害物３
までの距離を検知できる。

【０００９】図２は、図１のシステムの動作の一例を説
明するためのブロック図である。ステレオカメラの２つ
のＣＣＤより所定のタイミングで画像を取り入れている
（ステップ（以下「Ｓ」という）２０１）。取り込れた
２つの画像はそのずれを算出し基線長により物体までの
距離を算出することができる（Ｓ２０２）。この物体画
像を、障害物と認識し（Ｓ２０３）、一定の距離に入っ
たか否かを判断し、または一定の距離以内に入る可能性
があるか否かを予測する（Ｓ２０４）。一定の距離に入
ったか、または予測した場合には音・光等により運転者
にその旨の警告を発する（Ｓ２０５）。

【００１０】図３は、本発明による車載用ステレオカメ
ラの支持装置の実施の形態を示す分解斜視図である。車
両ルーフに車体側取付部６が設けられている。この部分
に板状の取付用スペーサ７を挟んでカメラステイ８の固
定部２５が３本のボルトによって締め付け固定される。
取付用スペーサ７は、硬質の樹脂、または硬質ゴムが用
いられる。したがって、ボルトを締め付けたとき、ある
程度圧縮されるため、たとえ取付部分の一部に誤差があ
ったとしてもその誤差は吸収され、カメラステイ８へひ
ずみを与えることは少ない。また、車両走行中における
幅広い周波数の振動も吸収するためカメラステイ８に及
ぼす振動も緩和される。さらに硬質の樹脂または硬質ゴ
ムは金属板に対し熱伝導率が低く、車両からの熱伝導に
よるカメラステイ８のひずみを抑えることができる。

【００１１】図４は、上記カメラステイの詳細図で、
（ａ）は平面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は底面図，
（ｄ）Ａ−Ａ断面図，（ｅ）はＢ−Ｂ断面図である。カ
メラステイ８は長方形状の薄い板で、中央部の後部端面
から少し突出して固定部２５が設けられている。前部下
面には長辺方向に強度を与えるため、特にＣＣＤ取付に
よる荷重を保持するために一定の高さのリブ２６が設け
られている。一方、後部下面の固定部２５を除く部分に
はリブ２６より低くて薄いリブ２７が設けられている。
さらにリブ２７より低い３本のリブ２８，２９および３
０がカメラステイ８の下面に設けられている。このよう
にリブ２６に対し、リブ２７の高さ，厚さを小さくした
のは大きな強度を必要としない部分はできるだけ部材を
軽量化し、かつ一定の強度を保つためである。同様な理
由で３本のリブ２８，２９および３０も設けられてい
る。

【００１２】右端部付近および左端部付近にはＣＣＤ取
付部３１および３２がリブ２６寄りに設けられている。
固定部２５にはボルトを通すためのボルト取付孔２５ａ
〜２５ｅが、ＣＣＤ取付部３１および３２にはＣＣＤ
（１）９および（２）１０（図３参照）をそれぞれ取り
付けるネジを通すためのネジ取付孔３１ａおよび３１ｂ
ならびに３２ａおよび３２ｂが穿設されている。固定部
２５は、ＣＣＤ取付部３１とＣＣＤ取付部３２のネジ取
付孔の中央点を結んだ線より後部寄りに設けてあり、こ
のような位置関係にすることにより、固定部２５を車両
側取付部６にボルトで取付けたときの締め付けトルクが
ＣＣＤ取付部３１および３２に直接及ばないようにして
ある。

【００１３】図５は、図３の支持装置に搭載されるＣＣ
Ｄ駆動回路の実施の形態を示すブロック図である。この
ＣＣＤ駆動回路はカメラステイ８の底面側に取り付けら
れる。ＣＣＤ（１）９から読み込まれた物体の画像はサ
ンプルホールド回路１６によりサンプリングされ、プロ
セスＩＣ１７で処理が行われる。ＡＧＣ回路１７ａによ
りゲインが適切なレベルに調整され、γ値補正回路１７
ｂによりγ値が補正された後、ドライバ１７ｃによりＮ
ＴＳＣＳ信号が出力される。省略されているが、ＣＣＤ
（２）１０も同様な回路構成となっている。

【００１４】２つのＣＣＤ（１）９と（２）１０の同期
はタイミングジェネレータ１８により確保されている。
タイミングジェネレータ１８から各タイミングで出力さ
れるクロックは、それぞれバァファ回路１９ａ，１９
ｂ，２０ａ，２０ｂ，２１ａおよび２１ｂで波形整形さ
れＣＣＤ，サンプルホールド回路およびプロセスＩＣに
供給される。測距精度を維持するためには、上記のよう
に同期が取られ、車両に取り付ける前に調整された２つ
のＣＣＤの相対的画素位置および光軸方向は、車両に取
り付けた時およびその後の車両走行中に生ずるずれ量が
許容範囲内に納まることである。

【００１５】図６は、カメラステイの撓み量の計算モデ
ルを示す図である。この例は長方形状の平板３５を用い
ている。車体側取付部３４に完全拘束状態で取り付けら
れた平板３５の固定端からその先端部までのはりの長さ
をｌ，固定端から集中荷重を受ける位置までの距離を
ａ，集中荷重をｗ，分散荷重をω，座標をｘ，ｙ（平板
の先端をｘ＝０，ｙ＝０），平板の縦弾性係数（ヤング
率）をＥ，断面二次モーメントをＩとすると、ｘ＝ｌ−
ａの位置でのｙ方向の撓み量ｙ_(x=l-a) はｙ_(x=l-a) ＝｛ω（６a² l²-４a³l+a⁴)/２４EI｝＋W a³
/ ３EI …（１）で表すことができる。

【００１６】図７は、カメラステイの各箇所のモーメン
トを算出するための図で、（ａ）はカメラステイの横断
面図，（ｂ）は断面形状の分割図である。（ａ）に示す
ような断面形状の断面二次モーメントを求めるために、
（ｂ）に示すように断面形状を長方形と三角形の単純な
形状の集合体に分割する。それぞれの図形の面積とカメ
ラステイ上面（基準軸）に対する面積モーメントの和か
ら元の断面の図心を求める。さらに平行軸定理を用いて
基準軸に対するそれぞれの図形の断面二次モーメント
Ｉ’から元の断面の図心を通る水平軸に対する断面二次
モーメントを求めることができる。このような手法によ
り1)〜6)までの各図形の断面二次モーメントを求めたの
が表１である。

【表１】

【００１７】表１によれば、面積の約７４％の割合を占
める（1)＋2)）の部分が剛性の面で寄与する割合は僅か
約２６％である。これに対し面積が約１６％の割合を占
める（4)−5)−6)）のリブ２６がカメラステイ８の約６
７％の剛性を導き出している。このようにＣＣＤ取付部
付近に設置されているリブ２６が剛性の大きなウエイト
を占めていることが分かる。そして、表１のデータを
（１）式に代入すると、ＣＣＤ取付位置での撓み量ｙ＝
０．００７５８〔ｍｍ〕と算出される。この撓み量は、
図６に示す長方形状の平板の撓み量を計算した場合の
ｙ’＝０．０１１３０〔ｍｍ〕と比較すると、約３３％
少なくなっていることが分かる。

【００１８】図８は、カメラステイのひずみ測定方法を
説明するための図で、（ａ）はひずみ測定のレイアウト
を示す図，（ｂ）はそのひずみ測定結果を示すグラフで
ある。この図は理論値と実測値の比較を行ったもので、
ひずみゲージ３７を車体側取付部６（固定部２５）から
一定の距離の位置に貼付け、その点における応力を測定
したものである。（ｂ）のグラフによれば、実験値では
カメラステイに理論値の２０〜２２倍の応力が発生して
いることが分かる。しかしながら、ＣＣＤカメラを取付
け、荷重を加えたときの画素ずれ量をＣＣＤの出力信号
より読み取ったとき、画素ずれ量は１Ｋｇの集中荷重
（ＣＣＤカメラも含む）を加えたときに約１／３画素の
ずれしか生ぜず、ＣＣＤカメラ単体のみではカメラステ
イの変形量は無視できるほどであった。

【００１９】一方、理論値では１Ｋｇの集中荷重を加え
たときのカメラステイの撓み量は約０．０３５ｍｍとな
り、画素単位では約４．７画素に相当する。すなわちカ
メラステイの撓み量は計算値よりも測定値の方が遙かに
小さくなった。これは計算ではカメラステイの変形のモ
ードを片持ちばりとしてモデル化したのに対し、実際に
はカメラステイは車体への取付がボルトによる３点締め
となるため支持条件がモデルと異なること、さらに車体
取付時のボルトの締め付けを考慮し取付部は肉厚を増加
させていることが原因と推察される。ひずみの測定値が
計算値より遙かに大きくなったにもかかわらず、カメラ
ステイの撓み量が計算値より測定値の方が小さくなった
原因として、今回用いた計算モデルのカメラステイ断面
は左右非対称であり、カメラステイの曲げ剛性の大部分
をステイ前面のリブ２６が担っている。その結果、カメ
ラステイ断面方向に応力分布が生じ、今回ひずみ量の測
定を行ったカメラステイ中央部は応力が集中する箇所に
なったと考えられるからである。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、横長形
状の板であって前面側にリブを有し、中央後部で熱伝導
度の小さい樹脂スペーサまたは硬質ゴムを挟んで車体側
取付部に取付け、かつ、両端部のリブ付近に２つの撮像
素子をそれぞれ取付けるようにしたものである。また、
車体側取付部に取り付ける中央後部は、２つの撮像素子
取付部分を結ぶ線上より後ろ側の位置に設けたものであ
る。さらに部材はアルミ合金またはセラミックスが用い
られる。したがって、取付時のひずみは最小限に抑えら
れ、自重による撓みも少なくなる。また、車体側からの
振動は一定の硬度のスペーサにより支持部材にずれを生
じるほどの振動を与えることなく吸収されるとともに過
酷な条件下での車体からの熱伝導も少なくなる。よっ
て、車両に取り付けた後の２つの撮像素子の位置のずれ
の発生は非常に少なくなり、ステレオカメラの測距精度
を許容範囲内に維持することができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車載用ステレオカメラの支持装置
を用いるシステムを説明するための概念図である。

【図２】図１のシステムの動作の一例を説明するための
ブロック図である。

【図３】本発明による車載用ステレオカメラの支持装置
の実施の形態を示す分解斜視図である。

【図４】支持部材として用いられるカメラステイの詳細
図で、（ａ）は平面図，（ｂ）は正面図，（ｃ）は底面
図，（ｄ）Ａ−Ａ断面図，（ｅ）はＢ−Ｂ断面図であ
る。

【図５】図３の支持装置に搭載されるＣＣＤ駆動回路の
実施の形態を示すブロック図である。

【図６】カメラステイの撓み量の計算モデルを示す図で
ある。

【図７】カメラステイの各箇所のモーメントを算出する
ための図で、（ａ）はカメラステイの断面図，（ｂ）は
断面形状の分割図である。

【図８】カメラステイのひずみ測定方法を説明するため
の図で、（ａ）はひずみ測定のレイアウトを示す図，
（ｂ）はそのひずみ測定結果を示すグラフである。

【図９】従来の支持部材の取付構造の一例を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１，２…車３…障害物４，５…車載用ステレオカメラ６…車体側取付部７…取付用スペーサ８…カメラステイ９…ＣＣＤ（１）１０…ＣＣＤ（２）１６…サンプルホールド回路１７…プロセスＩＣ１７ａ…ＡＧＣ回路１７ｂ…γ値補正回路１７ｃ…ドライバ１８…タイミングジェネレータ３１，３２…ＣＣＤ取付部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の撮像素子を搭載し基線長に基づき
測距を行う車載用ステレオカメラの支持装置において、
前記支持装置は、横長形状の板であって前面側にリブを
有し、中央後部で熱伝導度の小さい樹脂スペーサまたは
硬質ゴムを挟んで車体側取付部に取付け、かつ、両端部
の前記リブ付近に前記２つの撮像素子をそれぞれ取付け
たことを特徴とする車載用ステレオカメラの支持装置。
【請求項２】前記車体側取付部に取り付ける中央後部
は、前記２つの撮像素子取付部分を結ぶ線上より後ろ側
の位置に設けたことを特徴とする請求項１記載の車載用
ステレオカメラの支持装置。
【請求項３】前記支持装置の部材はアルミ合金または
セラミックスであることを特徴とする請求項１または２
記載の車載用ステレオカメラの支持装置。