KR20240041376A - 자동차용 카메라의 렌즈 모듈 가열 - Google Patents
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Abstract
자동차(1)용 카메라(2)는 렌즈 모듈, 렌즈 모듈에 기계적으로 연결되는 렌즈 홀더 본체(5) 및 렌즈 모듈을 가열하기 위한 전기 히터 요소(6)를 포함한다. 히터 요소(6)는 렌즈 모듈로부터 멀리 향하는, 렌즈 홀더 본체(5)의 표면에 배열되며, 히터 요소(6)는 렌즈 홀더 본체(5)를 통해 렌즈 모듈에 열적으로 연결된다.
Description
본 발명은 렌즈 모듈, 렌즈 모듈에 기계적으로 연결되는 렌즈 홀더 본체, 및 렌즈 모듈을 가열하는 전기 히터 요소를 포함하는, 자동차용 카메라에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 카메라를 포함하는 전자 차량 안내 시스템 및 자동차용 카메라의 렌즈 모듈을 가열하는 방법에 관한 것이다.
자동차에 배치된 카메라는 다양한 구성으로 공지되어 있다. 이러한 맥락에서, 자동차의 환경을 포착하기 위해 카메라가 형성되고 배치되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 카메라는 또한 차량의 내부를 포착하기 위해 사용될 수 있고, 그에 따라 배열될 수 있다. 따라서, 카메라는 상당한 온도 변동 및/또는 기타 환경 조건에 노출될 수 있다. 또한, 카메라는 차량이 이동하는 동안 진동으로 인해 기계적 스트레스에 또한 노출된다. 따라서, 자동차용 카메라는 상기 조건에서 원하는 대로 여전히 작동하고 충분히 양호한 이미지 품질을 달성하도록 설계되어야 한다. 다음에, 이미지는 운전자 지원 시스템 또는 기타 전자 차량 안내 시스템에 제공될 수 있으며, 이는 이를 운전자 지원을 위한 입력으로 사용하거나 또는 차량을 적어도 부분적으로 자동으로 안내할 수 있다.
특히 차량의 외부에 장착된 카메라의 경우 이미지 품질이 저하될 수 있는 하나의 상황은 낮은 환경 온도로 인해 카메라 렌즈에 얼음이 축적되는 경우이다.
독일 특허 공개 제 DE 10 2015 116 962 A1 호는 카메라의 렌즈를 가열하기 위한 가열 유닛을 구비한, 차량용 카메라를 개시하고 있다. 가열 유닛은 렌즈로부터 렌즈에서 축방향으로 멀리 배치된 회로 기판까지 축방향 채널을 통해 안내되는 세장형 와이어 요소로 설계되었다.
독일 특허 공개 제 DE 10 2015 111 281 A1 호는 렌즈를 가열하기 위한 유도 히터를 구비한, 차량용 카메라를 개시하고 있다. 히터는 강자성 재료로 코팅될 수 있는 렌즈의 일부를 둘러싸는 권선을 포함한다.
그러한 공지된 카메라에서, 히터는 히터로부터 일정 거리에 배치된 에너지원에 의해 전기 에너지를 공급받아야 한다. 따라서, 히터의 대응적으로 필요한 배선은 렌즈로부터 카메라 또는 렌즈 하우징을 통해 안내되어야 한다. 배선은 카메라가 외부 영향에 의해 또는 설치 동안에 손상될 수 있는 잠재적인 약점이다. 더욱이, 배선은 조립을 더욱 복잡하게 하고, 그에 따라 비용이 많이 들고 오류가 발생하기 쉽다.
본 발명의 목적은 차량용 카메라의 렌즈 모듈을 가열하기 위한 히터 요소의 전기적 접촉을 단순화하는 것이다.
이러한 목적은 독립항의 각 요지에 의해 달성된다. 추가적인 구현예 및 바람직한 실시예는 종속항의 요지이다.
본 발명은 가열될 실제 렌즈 모듈로부터 원격으로 히터 요소를 배치하고, 렌즈 모듈에 부착된 렌즈 홀더 본체를 가열하고, 히터 요소로부터 렌즈 홀더 본체를 통해 렌즈 모듈로 그리고 마지막으로 렌즈로 열적 연결부를 거쳐서 열을 전달하는 아이디어에 기초한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 자동차용 카메라가 제공된다. 카메라는 렌즈 모듈, 상기 렌즈 모듈에 기계적으로 연결되는 렌즈 홀더 본체 및 렌즈 모듈을 가열하기 위한 전기 히터 요소를 포함한다. 히터 요소는 렌즈 모듈로부터 멀리 향하는, 렌즈 홀더 본체의 표면에 배열된다. 히터 요소는 렌즈 모듈을 가열하기 위해 렌즈 홀더 본체를 통해 렌즈 모듈에 열적으로 연결된다.
렌즈 모듈은 렌즈 하우징과, 렌즈 하우징 내에 배열된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 여기에서, 렌즈 하우징은 예를 들어 적어도 하나의 렌즈를 원주방향으로 둘러쌀 수 있다. 렌즈 하우징은 전방 개구부와 후방 개구부를 갖고, 전방과 후방은 각각 렌즈 하우징, 렌즈 모듈, 카메라의 축 방향에 대한 것으로 이해될 수 있다. 특히, 렌즈 하우징 및 렌즈 모듈의 종방향 축과 동일한 카메라의 종방향 축은 적어도 하나의 렌즈의 광학 축과 동일하거나 평행하다. 렌즈 하우징의 전방 개구부는 카메라의 이미저 칩으로부터 멀리 향하는 렌즈 하우징의 축방향 단부에 위치되며, 렌즈 하우징의 후방 개구부는 이미저 칩을 향하는 렌즈 하우징의 반대쪽 축방향 단부에 위치된다.
렌즈 모듈, 특히 렌즈 하우징을 가열함으로써, 렌즈 홀더 본체를 통해 히터 요소와 렌즈 모듈, 특히 렌즈 하우징 사이의 열적 연결부를 거쳐서 가열된다. 렌즈 하우징을 가열함으로써, 또한 적어도 하나의 렌즈도 효과적으로 가열된다. 따라서 렌즈 및/또는 렌즈 하우징에 쌓인 얼음은 가열에 의해 제거될 수 있다.
렌즈 홀더 본체는 렌즈 하우징의 후방 단부에 그리고 후방 개구부에 위치된다. 특히, 렌즈 홀더 본체는 렌즈 모듈을 차량에 연결하는데 사용될 수 있다. 렌즈 하우징 및 렌즈 홀더 본체 외에, 카메라는 카메라 및 렌즈 모듈을 차량에 장착하기 위한 하나 이상의 추가 구성요소, 특히 장착 구성요소 또는 하우징 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 카메라는, 차량에 연결 가능하고, 렌즈 홀더 본체가 각각 후방 하우징 본체와 렌즈 모듈 사이 또는 후방 하우징 본체와 렌즈 하우징 사이에 배치되도록 렌즈 홀더 본체에 연결되는 후방 하우징 본체를 포함할 수 있다. 렌즈 홀더 본체가 렌즈 모듈에 기계적으로 연결된다는 것은 렌즈 홀더 본체가 렌즈 하우징에 기계적으로 연결, 예를 들어 나사로 고정되거나 클램핑되는 것으로 이해될 수 있다.
렌즈 모듈로부터 멀리 향하는 표면에 배열되는 히터 요소는 히터 요소가 표면에 부착되거나 고정되거나 체결되는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 히터 요소는 접착 재료, 예를 들어 감압성 접착제에 의해 표면에 접착될 수 있다. 그러나, 다른 유형의 접착제도 사용될 수 있다. 대안적으로, 히터 요소는 카메라의 추가 구성요소 또는 하우징 구성요소에 의해 표면에 가압될 수 있다. 환언하면, 히터 요소가 재료 본드(독일어: "Stoffschluss")에 의해 표면에 체결될 수 있지만, 모든 실시예에서 반드시 그런 것은 아니다.
히터 요소는 전기 히터 요소로 설계되었으며, 히터 요소에 전류가 공급될 때 자체적으로 열을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 히터 요소는 저항성 히터 요소로서 구현될 수 있다.
다음에 히터 요소 내에서 또는 히터 요소에서 원래 생성된 열은 히터 요소와 렌즈 모듈, 특히 렌즈 하우징 사이의 열적 연결부를 통해 렌즈 모듈로 전달된다. 특히, 열은 히터 요소로부터 표면을 통해 렌즈 홀더 본체로 그리고 렌즈 홀더 본체로부터 렌즈 모듈로, 특히 렌즈 하우징으로 그리고 렌즈 하우징으로부터 적어도 하나의 렌즈로 전달된다. 여기에서, 히터 요소와 렌즈 홀더 본체 사이에 있으며 열 전달에 기여하는 추가 중간 구성요소가 있을 수 있다. 특히, 열 전달은 열 전도를 통해 발생하며, 특히 열 전도라고 또한 불리는 열 전도에 의해서만 또는 본질적으로 독점적으로 발생한다. 환언하면, 대류 또는 복사를 통한 열 전달은 히터 요소에 의한 렌즈 모듈을 가열하는데 중요한 역할을 하지 않거나, 가열에 전혀 관여하지 않는다.
렌즈 홀더 본체를 통해 렌즈 모듈에 열적으로 연결되는 히터 요소는 특히 열 전도성 또는 전도가 렌즈 모듈을 가열하기 위한 미리 정의된 가열 요구사항에 따라 충분하다는 것으로 이해될 수 있다. 가열 요구사항은 예를 들어 렌즈 모듈의 사전 정의된 위치에서 그리고 주어진 및 사전 정의된 환경 조건, 특히 가열 요소에 의해 달성되어야 하는 사전 정의된 외부 온도에서 최소 온도 증가로 주어질 수 있다. 예를 들어, 공기 습도 또는 공기 흐름과 같은 추가적인 환경 조건이 이러한 맥락에서 미리 정의될 수 있다. 예를 들어, 히터 요소가 Y℃의 주변 온도에서 렌즈 모듈의 사전 정의된 위치를 적어도 X℃만큼 가열할 수 있는 경우 열적 연결부는 충분하다고 지정될 수 있다. 선택적으로, 가열을 달성하기 위한 최대 시간이 또한 지정될 수 있다. 예를 들어, X는 1℃ 내지 20℃, 예를 들어 8℃ 내지 12℃ 정도로 선택될 수 있다. 예를 들어, Y는 -15℃와 0℃ 사이, 예를 들어 -10℃와 -6℃ 사이에서 선택될 수 있다. 대안적으로, 가열 요소로부터 렌즈 모듈의 특정 미리 정의된 지점까지 가열 요소에 의해 달성될 수 있는 최소 열 전달률이 지정될 수 있다.
카메라의 실제 구현예를 설계할 때, 렌즈 홀더 본체와 렌즈 하우징의 각 재질을 선택하고 렌즈 하우징을 렌즈 홀더 본체에 연결하는 연결 기술을 선택하여 열적 연결부를 조정할 수 있다. 구체적인 요구사항에 따라, 상이한 선택이 가능할 수 있다. 바람직하게, 렌즈 홀더 본체 및/또는 렌즈 하우징은 알루미늄과 같은 금속 재료를 포함할 수 있거나, 금속 재료로 구성되거나 또는 대부분 금속 재료로 구성될 수 있다. 또한, 주어진 열 전도성에 대해, 히터 요소의 크기와 가열 전력은 요구사항을 달성하기 위해 추가로 조정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 가열 요소가 렌즈 모듈 및 적어도 하나의 렌즈로부터 원격으로 배치되기 때문에, 가열 요소를 전기적으로 접촉시키려는 노력이 감소될 수 있다. 이미저 칩, 구동 구성요소 또는 평가 구성요소와 같은 추가 전자 구성요소는 카메라의 회로 기판에 배치될 수 있으며, 이 회로 기판은 렌즈 모듈 반대쪽의 렌즈 홀더 본체 측면에 또한 위치된다. 따라서, 이들 추가 전자 구성요소와 히터 요소 사이의 거리는 본 발명에 따른 카메라에서 특히 작을 수 있다.
히터 요소용 전원 공급장치는 회로 기판에도 위치할 수 있거나, 카메라 외부에 위치할 수 있으며, 회로 기판을 통해 히터 요소에 연결될 수 있다. 따라서 전기적 연결은 회로 기판과 히터 요소 사이에만 필요하므로, 특히 짧고 간단할 수 있다. 특히, 히터 요소는 회로 기판의 바로 옆 환경에 위치할 수 있다. 또한, 렌즈 모듈은 원칙적으로 회로 기판 또는 카메라의 다른 하우징 구성요소에 대해 이동 가능할 수 있지만, 히터 요소 및 렌즈 홀더 본체는 회로 기판에 대해 고정된 위치에 있을 수 있다. 따라서, 히터 요소와 회로 기판 사이의 전기적 연결은 특히 간단할 수 있다.
더욱이, 실험에 따르면, 본 발명에 대해 설명된 설계에서는, 렌즈 모듈 및 적어도 하나의 렌즈의 상당한 가열은 렌즈 홀더 본체를 거쳐 히터 요소로부터 렌즈 모듈로의 열적 연결부를 통해 충분히 짧은 시간에 달성될 수 있음이 밝혀졌다.
본 발명에 따른 카메라의 여러 구현예에 따르면, 카메라는 회로 기판을 포함하고, 회로 기판은 렌즈 모듈로부터 멀리 향하는 렌즈 홀더 본체의 측면에 배열된다. 회로 기판은 히터 요소를 가열하기 위해 히터 요소에 전류를 공급하기 위한 공급 회로를 포함한다. 히터 요소는 공급 회로에 전기적으로 연결된다.
회로 기판은 반드시 렌즈 홀더 본체, 또는 히터 요소가 배치되는 표면에 연결될 필요는 없다. 그러나, 회로 기판의 하나의 측면은 히터 요소를 향할 수 있다.
공급 회로는 히터 요소에 전류를 공급하기 위한 전력 소스, 특히 전류 소스 또는 전압 소스를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 구현예에서, 공급 회로는 회로 기판의 외부 및/또는 카메라의 외부에 배열된 외부 전력 소스에 연결될 수 있다. 다음에, 전력 소스는 공급 회로를 통해 히터 요소에 간접적으로 전류를 공급할 수 있다. 가장 간단한 경우에, 공급 회로는 히터 요소와 외부 전원 공급장치를 서로 연결하는 전기적 연결부로 구성된다.
여러 구현예에 따르면, 히터 요소는 회로 기판과 렌즈 홀더 본체 사이에 배열된다.
특히, 회로 기판은 회로 기판과 렌즈 홀더 본체 사이에 공간이 형성되도록 렌즈 홀더 본체에 대해서 장착된다. 히터 요소는 렌즈 홀더 본체의 표면의 공간 내에 배열된다. 특히, 히터 요소와 회로 기판 사이에 공간이 또한 형성될 수 있다. 공급 회로와 히터 요소 사이의 전기적 연결부는 히터 요소와 회로 기판 사이의 공간에 배열될 수 있다. 특히, 히터 요소와 회로 기판 사이의 공간은 예를 들어 1㎜와 10㎜ 사이, 예를 들어 1㎜와 5㎜ 사이로 특히 작을 수 있다. 따라서, 전기적 연결부는 특히 간단한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공급 회로를 히터 요소에 연결하기 위해 견고한 전기 커넥터가 사용될 수 있다.
몇몇 구현예에 따르면, 공급 회로는 공급 접점을 포함하고, 히터 요소는 히터 접점을 포함한다. 카메라는 히터 접점을 공급 접점에 전기적으로 연결하는 커넥터 요소를 포함한다.
히터 접점 및/또는 공급 접점은 예를 들어 각각 히터 요소 및 회로 기판에서 접점 패드로서 구현될 수 있다.
유사하게, 공급 회로는 추가 공급 접점을 포함할 수 있고, 히터 요소는 추가 히터 접점을 포함할 수 있으며, 카메라는 추가 히터 접점을 추가 공급 접점에 전기적으로 연결하는 추가 커넥터 요소를 포함할 수 있다.
다음에, 공급 회로에 의해 공급되는 전류는 공급 접점으로부터 커넥터 요소 및 히터 요소를 거쳐서 히터 요소를 통해 흐르고, 추가 히터 접점으로부터 추가 커넥터 및 추가 공급 점점을 거쳐서 다시 공급 회로로 또는 그 반대로 흐를 수 있다.
커넥터 요소는 예를 들어 스프링 커넥터로 설계될 수 있다. 추가 커넥터 요소에도 동일하게 적용된다. 이러한 구현예에서, 히터 요소를 공급 회로에 접촉시키는데 전선이 필요하지 않으며, 이는 특히 견고하고 단순한 설계를 가능하게 한다.
여러 구현예에 따르면, 히터 요소는 저항성 히터 요소로 설계된다.
예를 들어, 히터 요소는 가요성 시트 히터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히터 요소는 가열 와이어 또는 다른 전도성 구조, 예를 들어 에칭된 포일 또는 가요성 회로 기판 상의 에칭된 전도성 경로 등을 포함할 수 있다. 가열 와이어 또는 다른 전도성 구조는 시트, 예를 들어 실리콘 고무 재료, 폴리이미드 등과 같은 가요성 시트를 형성하는 전기적으로 비전도성 재료에 매립될 수 있다. 히터 요소는 또한 전기 절연 재료로 커버된 가요성 회로 기판을 포함할 수 있다.
이러한 가열 요소는 렌즈 홀더 본체와 회로 기판 사이에 특히 작은 공간을 필요로 한다는 장점이 있다. 또한 예를 들어 표면에 대고 누르거나 접착제로 표면에 점착하는 등 특히 간단한 방법으로 렌즈 홀더 본체에 부착할 수 있다. 반면, 이러한 가열 요소는 다양한 기하학적 형상으로 이용 가능하며, 카메라의 상기 요구사항을 충족하기에 충분한 가열 전력을 갖는다.
여러 구현예에 따르면, 카메라는 렌즈 홀더 본체에 연결된 후방 하우징 본체를 포함한다. 후방 하우징 본체와 렌즈 홀더 본체는 함께 조립 공간을 정의하고, 히터 요소는 조립 공간 내부에 완전히 배열된다.
특히, 후방 하우징 본체는 렌즈 모듈로부터 멀리 향하는 렌즈 홀더 본체의 측면에 배치된다. 조립 공간은 후방 하우징 본체 및/또는 렌즈 홀더 본체에 의해 카메라의 환경과 분리되어 있다. 회로 기판은 또한 조립 공간의 내부, 특히 완전히 조립 공간 내부에 배열될 수 있다. 후방 하우징 본체는 회로 기판을 자동차, 특히 자동차의 전자 제어 유닛(electronic control unit: ECU)에 연결하기 위한 커넥터 케이블용 개구부를 포함할 수 있다.
이러한 구현예에서, 히터 요소, 특히 회로 기판은 오염, 더럽힘, 습도 등과 같은 외부 또는 환경 영향으로부터 효과적으로 보호될 수 있다.
여러 구현예에 따르면, 렌즈 홀더 본체는 금속 재료를 포함하거나 금속 재료로 구성되며, 금속 재료는 히터 요소가 배열되는 표면을 포함하거나 형성한다. 렌즈 모듈에 대한 히터 요소의 열적 연결부는 금속 재료에 의해 적어도 부분적으로 확립된다.
금속 재료는 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하거나 이로 구성될 수 있으며, 이는 특히 높은 열 전도율과 동시에 렌즈 홀더 본체의 경량화 및 높은 기계적 안정성을 허용한다.
렌즈 하우징은 추가 금속 재료를 포함할 수 있고, 히터 요소는 렌즈 홀더 본체 및 추가 금속 재료, 특히 금속 재료 및 추가 금속 재료를 통해 적어도 하나의 렌즈에 열적으로 연결된다.
추가 금속 재료는 또한 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하거나 구성될 수 있다. 특히, 렌즈 하우징은 추가 금속 재료로 구성될 수 있다.
여러 구현예에 따르면, 렌즈 하우징은 수나사를 포함하고, 렌즈 홀더 본체는 암나사를 포함한다. 렌즈 홀더 본체는 암나사와 수나사를 통해 렌즈 하우징에 체결된다.
대안적인 구현예에서, 렌즈 하우징은 암나사를 포함하고, 렌즈 홀더 본체는 수나사를 포함한다.
암나사와 수나사를 통해 렌즈 홀더 본체를 렌즈 하우징에 체결함으로써, 렌즈 하우징과 렌즈 홀더 본체 사이의 연결의 증가된 표면으로 인해 특히 우수한 열 전달이 달성될 수 있다.
여러 구현예에 따르면, 렌즈 하우징은 렌즈 홀더 본체를 향하는 후방 개구부를 포함하며, 적어도 하나의 렌즈의 광학 축은 후방 개구부를 통과한다. 렌즈 홀더 본체는 후방 개구부와 정렬되는 관통 구멍을 포함하고, 히터 요소는 관통 구멍 주위로 환형으로 연장된다.
후방 개구부와 정렬되는 관통 구멍은 특히 광학 축이 후방 개구부를 통과하고 또한 관통 구멍을 통과하며, 히터 요소에 의해 형성된 환형 형상을 통과한다는 것을 의미한다. 특히, 관통 구멍의 중심은 후방 개구부의 중심과 일치할 수 있으며, 광학 축은 후방 개구부와 관통 구멍의 중심을 통과할 수 있다.
특히, 예를 들어 히터 요소, 렌즈 홀더 본체 및 렌즈 모듈을 향하는 회로 기판의 표면에 배열된 이미저 칩은 또한 적어도 하나의 렌즈의 광학 축과 정렬될 수 있다. 히터 요소는 관통 구멍 주위로 환형으로 연장되므로, 적어도 하나의 렌즈를 통해 카메라로 들어가 이미저 칩의 표면에 닿는 광의 광학 경로를 방해하지 않는다.
카메라는 또한 광이 이미저 칩의 활성 표면에 닿을 때 이미저 칩에 의해 생성된 이미저 신호를 처리 또는 사전 처리하기 위한 처리 또는 사전 처리 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 본 발명에 따른 카메라를 포함하는 전자 차량 안내 시스템이 제공된다.
전자 차량 안내 시스템은 차량을 완전 자동 또는 완전 자율 방식으로, 특히 운전자나 필요한 차량의 사용자의 수동 개입이나 제어없이 차량을 안내하도록 구성된 전자 시스템으로 이해될 수 있다. 차량은 조향 조작, 감속 조작 및/또는 가속 조작과 같은 필요한 모든 기능을 수행할 뿐만 아니라 도로 교통 및 대응 반응을 자동으로 모니터링하고 기록한다. 특히, 전자 차량 유도 시스템은 SAE J3016 분류의 레벨 5에 따라 완전 자동 또는 완전 자율 주행 모드를 구현할 수 있다. 전자 차량 안내 시스템은 운전자의 부분 자동 또는 부분 자율 주행을 보조하는 첨단 운전자 보조 시스템(advanced driver assistance system: ADAS)으로도 구현될 수 있다. 특히, 전자 차량 유도 시스템은 SAE J3016 분류의 레벨 1 내지 4에 따라 부분 자동 또는 부분 자율 주행 모드를 구현할 수 있다. 여기와 다음에서, SAE J3016은 2018년 6월의 해당 표준을 나타낸다.
따라서 차량을 적어도 부분적으로 자동으로 안내하는 것은 SAE J3016 분류의 레벨 5에 따른 완전 자동 또는 완전 자율 주행 모드에 따라 차량을 안내하는 것을 포함할 수 있다. 차량을 적어도 부분적으로 자동으로 안내하는 것은 또한 SAE J3016 분류의 레벨 1 내지 4에 따른 부분 자동 또는 부분 자율 주행 모드에 따라 차량을 안내하는 것을 포함할 수 있다.
전자 차량 안내 시스템은 예를 들어 카메라, 특히 이미저 칩 및/또는 처리 또는 사전 처리 회로에 의해 생성된 이미지 데이터에 따라 하나 이상의 제어 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함할 수 있다. 제어 신호는 제어 유닛에 의해 자동차의 하나 이상의 액추에이터에 공급되어 자동차를 적어도 부분적으로 자동으로 안내할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 전자 차량 안내 시스템은 카메라에 의해 생성된 이미지 데이터에 따른 이미지를 자동차의 사용자에게 디스플레이하도록 구성되는 디스플레이 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 본 발명에 따른 전자 차량 안내 시스템 및/또는 본 발명에 따른 카메라를 포함하는 자동차가 또한 제공된다.
본 발명의 추가 양태에 따르면, 자동차용 카메라의 렌즈 모듈을 가열하는 방법이 또한 제공된다. 본 방법에 따르면, 렌즈 모듈에 기계적으로 연결된 카메라의 렌즈 홀더 본체의 표면에 히터 요소가 배열되고, 표면은 렌즈 모듈로부터 멀어지는 방향을 향한다. 렌즈 홀더 본체는 히터 요소에 의해 가열되고, 가열된 렌즈 홀더 본체에서 렌즈 모듈로 열이 전달된다.
환언하면, 열은 히터 요소에 의해 발생되고 렌즈 홀더 본체에 의해 적어도 부분적으로 확립된 열적 연결부를 통해 렌즈 모듈로, 특히 렌즈 모듈의 적어도 하나의 렌즈로 전달된다.
본 발명에 따른 방법의 추가 구현예는 본 발명에 따른 카메라, 전자 차량 안내 시스템 및 본 발명에 따른 자동차의 다양한 구현예로부터 직접적으로 따르며, 그 반대도 마찬가지다. 특히, 본 발명에 따른 카메라는 본 발명에 따른 방법을 수행하거나 수행하는데 사용될 수 있거나 그러한 방법을 수행할 수 있다.
본 발명의 추가 특징은 청구범위, 도면 및 도면 설명으로부터 명백해진다. 설명에서 위에 언급된 특징 및 특징의 조합 뿐만 아니라 도면의 설명에서 아래에 언급되고/또는 도면에 도시된 특징 및 특징의 조합은 언급된 각각의 조합 뿐만 아니라 다른 조합에서 본 발명에 포함될 수 있다. 특히, 본래 작성된 청구범위의 모든 특징을 갖지 않는 실시예 및 특징의 조합이 또한 본 발명에 포함된다. 더욱이, 청구범위의 인용에 기재된 특징의 조합을 넘어서거나 벗어나는 실시예 및 특징의 조합은 본 발명에 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 카메라의 예시적인 구현예를 갖는 자동차를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적 구현예의 분해 측면도 및 분해 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적인 구현예의 일부의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적 구현예의 일부에 대한 개략적인 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적인 구현예의 일부를 통한 종단면을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적 구현예의 분해 측면도 및 분해 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적인 구현예의 일부의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적 구현예의 일부에 대한 개략적인 사시도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 카메라의 다른 예시적인 구현예의 일부를 통한 종단면을 개략적으로 도시한다.
도면에서 동일하거나 기능적으로 동일한 요소에는 동일한 도면부호가 제공된다.
도 1에서, 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 구현되는 적어도 하나의 카메라(2), 예를 들어 전면 카메라, 측면 카메라 및/또는 후면 카메라를 포함하는 자동차(1)가 평면도로 도시되어 있다. 여기서, 자동차(1)는 승용차로 형성된다. 자동차(1)는 본 발명에 따른 전자 차량 안내 시스템을 포함하며, 카메라(2)는 전자 차량 안내 시스템의 일부로 간주될 수 있다. 전자 차량 안내 시스템은 예를 들어 자동차(1)의 전자 제어 유닛(electronic control unit: ECU)에 의해 형성될 수 있는 제어 유닛(3)을 포함한다.
도시된 실시예에서, 자동차(1)는 자동차(1)에 분산 배치된 4개의 카메라(2)를 포함한다. 카메라(2) 중 하나는 후방 영역에 배열되고, 카메라(2) 중 하나는 자동차(1)의 전방 영역에 배열되며, 나머지 2개의 카메라(2)는 각각의 측면 영역, 특히 윙 미러 부근에 배열된다. 그러나 카메라(2)의 개수와 배열은 다른 실시예에서는 상이할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 본 발명에 따른 하나 이상의 카메라는 자동차(1)의 실내 공간 또는 승객실을 포착하도록 배열될 수 있다.
특히, 카메라(2)는 각각의 개별 자동차 구성요소에 조립되도록 설치된다. 자동차 구성요소는, 예를 들어 범퍼, 외부 미러 또는 측면 트림일 수 있다. 자동차 구성요소는 헤드라이너, 내부 트림, 스티어링 휠 중앙의 커버 또는 내부 미러일 수 있다. 언급된 자동차 구성요소는 비제한적인 실시예로서만 고려되어야 한다.
일 실시예에서, 자동차(1)의 환경 영역은 카메라(2)에 의해 캡처될 수 있다. 4개의 카메라(2)의 경우, 4개의 카메라(2)는 바람직하게 구성이 동일하게 형성될 수 있다. 특히, 환경 영역을 기술하는 이미지 시퀀스 또는 비디오 데이터는 카메라(2)에 의해 제공될 수 있다. 비디오 데이터는 카메라(2)에서 제어 유닛(3)으로 전송될 수 있다. 제어 유닛(3)에 의해, 자동차(1)의 디스플레이 장치(도시하지 않음)는 카메라(2)의 비디오 데이터가 자동차(1)의 사용자에게 표시될 수 있도록 제어될 수 있다. 따라서, 전자 차량 안내 시스템은 자동차(1)의 운전자가 자동차(1)를 운전할 수 있도록 보조하는 운전자 보조 시스템으로 동작할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제어 유닛(3)은 비디오 데이터를 처리하고, 자동차(1)의 하나 이상의 각각의 액추에이터(도시하지 않음)에 대해 적어도 하나의 제어 신호를 생성할 수 있으며, 이는 자동차(1)를 제어 신호에 기초하여 자동으로 또는 부분적으로 자동으로 제어할 수 있다.
도 2는 자동차(1) 또는 예를 들어 도 1에 대해서 설명된 대응하는 전자 차량 안내 장치에 사용될 수 있는 본 발명에 따른 카메라(2)의 예시적인 구현예의 좌측의 분해 사시도 및 우측의 대응하는 분해 측면도를 도시한다.
카메라(2)는 렌즈 홀더 본체(5)와 연결된 후방 하우징 본체(8)를 포함하는 하우징을 포함하여, 렌즈 홀더 본체(5)와 조합되어 후방 하우징 본체(8)에 의해 둘러싸인 영역 내에 조립 공간이 형성된다.
카메라(2)는 후방 하우징 본체(8) 및 조립 공간에 대향된 측면에서 렌즈 홀더 본체(5)에 부착된 렌즈 하우징(4)을 갖는 렌즈 모듈을 더 포함한다. 특히, 렌즈 하우징(4)은 수나사(13)를 포함할 수 있고, 렌즈 홀더 본체(5)는 암나사(12)를 포함할 수 있으며, 렌즈 홀더 본체(5)는 도 5의 종단면에서 개략적으로 도시된 바와 같이 암나사(12) 및 수나사(13)에 의해 렌즈 하우징(4)에 체결될 수 있다. 대안적인 구현예에서, 렌즈 홀더 본체(5)는 수나사를 포함할 수 있고, 렌즈 하우징(4)은 렌즈 홀더 본체(5)의 수나사를 연결하기 위한 암나사를 포함할 수 있다.
예를 들어, 렌즈 하우징(4)은, 예를 들어 대략 원통형 내부 형상을 갖고 그리고 각각 렌즈 모듈과 카메라(2)의 하나 이상의 광학 렌즈를 둘러싸는 중공 샤프트를 포함할 수 있다. 특히, 렌즈의 광학 축은 중공 샤프트의 종방향 축과 평행하거나 동일하다. 따라서, 중공 샤프트의 종방향 축은 각각 렌즈 모듈의 종방향 축과 카메라(2)의 종방향 축으로 간주될 수 있다. 별도로 표시하지 않는 한, 이하에서는 종방향 축으로 표시한다. 예를 들어, 수나사(13)는 중공 샤프트의 외부 측면에 배치될 수 있다.
렌즈 홀더 본체(5)는 중공 샤프트와 관통 구멍을 통해 조립 공간으로 렌즈와 렌즈 하우징(4)을 거쳐서 카메라(2)에 빛이 들어가는 것을 허용하도록 렌즈 하우징(4)의 중공 샤프트와 정렬된 관통 구멍을 포함한다. 조립 공간 내에, 카메라(2)의 회로 기판(7)이 배치될 수 있으며, 이는 또한 중공 샤프트, 관통 구멍 및 광학 축 뿐만 아니라 종방향 축과 각기 정렬된 카메라(2)의 이미저 칩(도시하지 않음)을 탑재한다. 따라서, 카메라에 들어가고 그리고 중공 샤프트와 관통 구멍을 통해 조립 공간으로 들어가는 빛은 이미저 칩의 활성 광학 표면에 닿을 수 있다. 이미저 칩은 후방 하우징 본체(8)의 개구부 및 대응하는 케이블 연결부(도시하지 않음)를 통해 제어 유닛(3)으로 전송될 수 있는 각각의 이미저 신호를 생성한다. 대안적으로, 회로 기판(7)은 이미저 신호를 사전 처리하고 그리고 사전 처리된 이미저 신호를 제어 유닛(3)에 제공하기 위해 디지털 신호 프로세서, DSP, 마이크로컨트롤러, 그래픽 처리 장치, GPU 등과 같은 사전 처리 회로를 포함할 수 있다. 그 후, 제어 유닛(3)은 각각 이미저 신호 또는 사전 처리된 이미저 신호에 따라 비디오 데이터를 생성할 수 있다.
렌즈 홀더 본체(5)는, 렌즈 하우징(4)으로부터 멀어지는 쪽을 향하고 그리고 각각 후방 하우징 본체(8), 회로 기판(7) 및 조립 공간을 향하는 표면을 갖는다. 렌즈 홀더 본체(5)의 관통 구멍에 따르면, 표면은 개구부, 예를 들어 원형 개구부를 갖는다. 카메라(2)는 전기 히터 요소(6), 특히 저항성 히터 요소를 포함한다.
히터 요소(6)는 예를 들어 렌즈 홀더 본체(5)의 표면에 배열되는 가요성 히터 포일로서 구현될 수 있다. 특히, 히터 요소(6)는 렌즈 홀더 본체(5)의 개구부 및 관통 구멍의 주위에 환형 방식으로 배열될 수 있다. 히터 요소(6)는 예를 들어 후방 하우징 본체(8)에 의해 또는 카메라(2)의 다른 구성요소에 의해 히터 요소(6)에 가해지는 기계적 압력에 의해 표면에 부착될 수 있다. 예를 들어, 클램프 또는 스프링 요소를 사용하여 히터 요소(6)를 표면에 가압할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 히터 요소(6)는 접착 재료에 의해 렌즈 홀더 본체(5)의 표면에 체결될 수 있다. 예를 들어, 감압성 접착제를 사용하면 UV 경화 또는 열 경화와 같은 특정 경화 단계들을 수행하지 않아도 되므로 제조 동안에 카메라의 간단한 조립을 허용한다. 그러나, 또한 다른 유형의 접착제도 사용될 수 있다.
렌즈 홀더 본체(5) 뿐만 아니라 렌즈 하우징(4)은 열 전도성이 큰 재료, 특히 금속, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함한다. 예를 들어, 렌즈 홀더 본체(5) 및/또는 렌즈 하우징(4)은 이러한 재료로 구성되거나 주로 이러한 재료로 구성될 수 있다. 따라서, 렌즈 홀더 본체(5)는 렌즈 하우징(4)과 기계적으로 연결되므로, 히터 소자(6)에 전류가 공급될 때 히터 소자(6)에 의해 발생하는 열이 히터 소자(6)로부터 렌즈 홀더 본체(5)로 전달되고, 렌즈 홀더 본체(5)와 렌즈 하우징(4)의 기계적 연결부를 통해 렌즈 하우징(4)에 전달된다. 따라서, 렌즈 모듈, 특히 렌즈 하우징(4) 뿐만 아니라 적어도 하나의 렌즈는 히터 요소(6)에 의해 간접적으로 가열될 수 있다. 이를 위해, 히터 요소(6)에 의해 발생된 열은 히터 요소(6)와 렌즈 하우징(4) 사이의 대응하는 열적 연결부를 통한 열 전도에 의해 렌즈 홀더 본체(5)를 통해 전달된다.
렌즈 홀더 본체(5)가 암나사 및 수나사(12, 13)를 통해 렌즈 하우징(4)에 연결되는 경우, 나사(12, 13)에 의해 생성된 큰 표면과 그에 따른 높은 수준의 열 전도성은 특히 빠른 및/또는 효율적인 가열을 유도한다.
회로 기판(7)은 히터 요소(6)에 전류를 공급하기 위한 공급 회로를 포함한다. 이를 위해, 회로 기판(7)은 히터 요소(6)를 외부 전원에 연결하기 위한 대응하는 전원 또는 회로, 특히 전도성 경로 또는 와이어를 가질 수 있다. 외부 전원은 예를 들어 제어 유닛(3)에 위치할 수 있거나, 제어 유닛(3)을 통해 카메라(2)에 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 히터 요소(6)는 회로 기판(7)을 향하는 측면 상에 2개의 접촉 패드(10)를 포함할 수 있고, 카메라(2)는 각각의 접촉 패드(10)를 회로 기판(7) 상의 공급 회로의 대응하는 공급 접점(도시하지 않음)에 연결하는 2개의 각각의 스프링 커넥터(11)를 포함할 수 있다. 도 4에는 2개의 스프링 커넥터(11) 중 하나만 도시되어 있다는 점에 유의한다. 이러한 방식으로, 히터 요소(6)와 회로 기판(7) 사이, 특히 공급 회로와 전원 사이의 전기적 연결부는 특히 간단하고 기계적 교란 또는 다른 외부 영향에 대해 견고하다.
도 4 및 도 5는 카메라(2)와 제어 유닛(3) 사이에 비디오 케이블을 연결하기 위한 커넥터(9)를 추가로 도시한다.
히터 요소(6)를 렌즈 모듈 및 렌즈 하우징(4)으로부터 이격된, 특히 하나 이상의 렌즈로부터 이격된 조립 공간에 배치함으로써, 회로 기판(7)을 통해 히터 요소(6)를 전기적으로 연결하려는 노력이 최소화된다. 그럼에도 불구하고, 렌즈 홀더 본체(5)와 렌즈 하우징(4)을 통한 히터 요소(6)의 열적 연결부로 인해, 렌즈 모듈과 적어도 하나의 렌즈는 카메라(2)의 가용성, 기능성 및 안전성을 향상시키기 위해서 적어도 하나의 렌즈의 축적된 얼음 또는 증기로 덮인 표면을 제거하기 위해서 짧은 기간 내에 효율적으로 가열될 수 있다.
Claims (15)
- 렌즈 모듈, 상기 렌즈 모듈에 기계적으로 연결되는 렌즈 홀더 본체(5) 및 상기 렌즈 모듈을 가열하기 위한 전기 히터 요소(6)를 포함하는, 자동차(1)용 카메라(2)에 있어서,
- 상기 히터 요소(6)는 상기 렌즈 모듈로부터 멀리 향하는, 상기 렌즈 홀더 본체(5)의 표면에 배열되며;
- 상기 히터 요소(6)는 상기 렌즈 홀더 본체(5)를 통해 렌즈 모듈에 열적으로 연결되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 1 항에 있어서,
- 상기 카메라(2)는 상기 렌즈 모듈로부터 멀리 향하는 상기 렌즈 홀더 본체(5)의 측면에 배열되는 회로 기판(7)을 포함하며;
- 상기 회로 기판(7)은 상기 히터 요소(6)에 전류를 공급하기 위한 공급 회로를 포함하며;
- 상기 히터 요소(6)는 상기 공급 회로에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 2 항에 있어서,
상기 히터 요소(6)는 상기 회로 기판(7)과 상기 렌즈 홀더 본체(5) 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 공급 회로는 공급 접점을 포함하고, 상기 히터 요소(6)는 히터 접점(10)을 포함하고, 상기 카메라(2)는 상기 히터 접점(10)을 상기 공급 접점에 전기적으로 연결하는 커넥터 요소(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 4 항에 있어서,
상기 커넥터 요소(11)는 스프링 커넥터로 설계되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 히터 요소(6)는 저항성 히터 요소(6)로서 설계되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 카메라(2)는 상기 렌즈 홀더 본체(5)에 연결되는 후방 하우징 본체(8)를 포함하며;
- 상기 후방 하우징 본체(8)와 렌즈 홀더 본체(5)는 함께 조립 공간을 형성하며;
- 상기 히터 요소(6)는 조립 공간 내에 완전히 배열되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 렌즈 홀더 본체(5)는 상기 히터 요소(6)가 배열되는 표면을 형성하는 금속 재료를 포함하며;
- 상기 렌즈 모듈에 대한 상기 히터 요소(6)의 열적 연결부는 적어도 부분적으로 금속 재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 렌즈 모듈은 렌즈 하우징(4)과, 상기 렌즈 하우징(4) 내에 배열된 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 9 항에 있어서,
- 상기 렌즈 하우징(4)은 추가 금속 재료를 포함하며;
- 상기 히터 요소(6)는 상기 렌즈 홀더 본체(5) 및 추가 금속 재료를 통해 적어도 하나의 렌즈에 열적으로 연결되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
- 상기 렌즈 하우징(4)은 수나사(13)를 포함하고 상기 렌즈 홀더 본체(5)는 암나사(12)를 포함하거나, 또는 상기 렌즈 하우징(4)은 암나사(12)를 포함하고 상기 렌즈 홀더 본체(5)는 수나사(13)를 포함하며;
- 상기 렌즈 홀더 본체(5)는 상기 암나사(12)와 수나사(13)를 통해 렌즈 하우징(4)에 체결되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 상기 렌즈 하우징(4)은 상기 렌즈 홀더 본체(5)를 향하는 후방 개구부를 포함하고, 적어도 하나의 렌즈의 광학 축은 상기 후방 개구부를 통과하며;
- 상기 렌즈 홀더 본체(5)는 상기 후방 개구부와 정렬되는 관통 구멍을 포함하며;
- 상기 히터 요소(6)는 상기 관통 구멍 주위로 환형으로 연장되는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 카메라(2)는 상기 회로 기판(7)에 장착되는 이미저 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는
카메라. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 카메라(2)를 포함하는
전자 차량 안내 시스템. - 자동차(1)용의 카메라(2)의 렌즈 모듈을 가열하는 방법에 있어서,
- 히터 요소(6)는 상기 렌즈 모듈과 기계적으로 연결된 렌즈 홀더 본체(5)의 표면에 배열되며, 상기 표면은 상기 렌즈 모듈로부터 멀리 향하며;
- 상기 렌즈 홀더 본체(5)는 상기 히터 요소(6)에 의해 가열되고, 가열된 렌즈 홀더 본체(5)로부터 렌즈 모듈로 열이 전달되는 것을 특징으로 하는
렌즈 모듈 가열 방법.
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