WO2019093113A1 - 車載撮像装置 - Google Patents

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WO2019093113A1
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WO
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vehicle
imaging device
lens
camera
housing
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賢一 竹内
秀則 篠原
寛之 工藤
晃寛 山口
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02Bodies
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/001Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles integrated in the windows, e.g. Fresnel lenses
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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    • H04N23/51Housings
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50Constructional details
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R11/04Mounting of cameras operative during drive; Arrangement of controls thereof relative to the vehicle
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00Stereoscopic photography
    • G03B35/08Stereoscopic photography by simultaneous recording

Definitions

  • the present invention relates to an on-vehicle imaging device for acquiring an image by an imaging device.
  • Patent Document 1 discloses a camera body portion and a camera body.
  • An assembled structure of a camera having an optical system incorporated in the unit, the circuit board being attached to the camera body and mounted with a sensor for converting optical information through the optical system into electrical information;
  • Camera assembly structure having a first state in which the circuit board is fixed to the camera body and a second state in which the mounting position of the circuit board in the camera body can be displaced It is done.
  • a horizontal shift (parallax) of an object shown in two captured images captured by a pair of imaging units is identified, and based on the identified disparity, the object is determined using triangulation principle. The distance to the object is calculated.
  • the stereo camera also has a function to simultaneously determine the distance and determine from the shape and size of the imaged object whether it is a vehicle, a pedestrian or other than that. .
  • Such stereo cameras are applied to in-vehicle systems that support safe driving of vehicles and monitoring systems that detect intrusions and abnormalities of suspicious persons.
  • ASVs Advanced Safety Vehicles
  • an anti-collision system of a car one that emits an inter-vehicle distance alarm, a drowsy driving alarm, a pedestrian protection and a rear obstacle alarm is considered.
  • systems for lane departure prevention, inter-vehicle distance maintenance, and automatic accident avoidance are also considered.
  • the stereo camera as described above is used as one of the distance measuring devices mounted to measure the distance to the object.
  • the distance between the two imaging units defined as the base length is required with high accuracy in order to achieve the above-described function in a vehicle-mounted imaging device such as a stereo camera or a monocular camera.
  • a camera module that is configured with a lens and an imaging device and adjusted and fixed in a state in which an image formed by the lens is correctly formed on the imaging device surface is called a camera module.
  • the positional accuracy of the pair of left and right camera modules and the rotational accuracy with respect to the optical axis are important.
  • the distance between the left and right camera modules is referred to as a base length, and the distance measurement accuracy with a stereo camera is affected by this position accuracy.
  • Patent Document 1 mentioned above as a technique for adjusting the optical axis with high accuracy.
  • the circuit board on which the imaging unit is mounted is directly fixed to the housing with a screw, and the diameter of the screw and the diameter of the hole are provided so that the position of the circuit board can be adjusted. Is possible.
  • the housing is manufactured by aluminum die casting or the like, high-precision processing is required in order to require the accuracy of the positioning structure. This processing man-hour has been a factor in the increase in cost of the housing. Further, the processing accuracy is also limited by the processing accuracy of the processing machine, but this is a factor of mounting error of the camera module, and has been one of the factors of generating measurement error in the stereo camera system.
  • An object of the present invention is to provide an on-vehicle imaging device capable of adjusting the optical axis of the imaging unit with high accuracy while suppressing precise processing of the casing as much as possible.
  • the present invention includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems, and an example thereof is a lens and at least one reference surface having an optical axis of the lens as a normal.
  • Image pickup element portion having lens holder, insertion portion for inserting the lens holder, opposing surface facing the reference surface, and at least two or more adhesive agents penetrating from the opposing surface side to the opposite surface side of the opposing surface
  • a housing having a part.
  • FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of a housing and a camera module of the stereo camera of Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the characteristic structure of the stereo camera according to the first embodiment. It is AA sectional drawing of FIG. 4A. It is an enlarged view of the area
  • a vehicle-mounted stereo camera 100 is mounted on a vehicle 200 such as a car, captures an object within a predetermined range in front of the vehicle 200, recognizes and monitors an object outside the vehicle from the captured image Do.
  • the stereo camera 100 is disposed at a position not obstructing the driver's field of vision, such as near the rearview mirror of the vehicle 200.
  • An image captured by the stereo camera 100 is processed to calculate three-dimensional distance distribution information, and a road shape and a three-dimensional position of a plurality of three-dimensional objects are detected at high speed from the calculated distance distribution information. And based on the detection result, a preceding vehicle and an obstacle are specified and judgment processing etc. of a collision warning are performed. If it is determined that the recognized object is an obstacle to the vehicle 200, it is displayed on the display device 150 installed in front of the driver to warn the driver, and controls actuators (not shown). Automatic collision avoidance control of the vehicle body is realized by connecting external devices.
  • Stereo image processing used in these systems applies triangulation technology to a pair of captured images taken at a position spaced apart to obtain a distance.
  • a pair of imaging means and a stereo image processing LSI Large-Scale Integrated circuit that performs triangulation processing on a pair of captured images output from the imaging means are provided.
  • the stereo image processing LSI obtains the pixel position of the feature point common to the mutual images among the pixel information included in the pair of images and the number of pixels in which the feature point is deviated in the pair of images. Realize triangulation processing by performing processing.
  • the importance of the relative positional relationship between the left and right imaging optical systems in the stereo camera 100 is very high, and in general, it is required that there is no deviation other than the above-described parallax as the object is far.
  • Example 1 Next, a stereo camera according to a first embodiment, which is one of the preferred embodiments of the present invention, will be described with reference to FIGS. 2 to 4C.
  • FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of the stereo camera according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a view showing a configuration of a case and a camera module of one camera (left side) of the stereo camera of the present embodiment
  • FIG. 4B is a sectional view taken along the line AA in FIG. 4A
  • FIG. 4C is an enlarged view of the area B in FIG. 4B.
  • the stereo camera 100 includes a pair of imaging units (left imaging unit 10L and right imaging unit 10R), and the left imaging unit 10L and the right imaging unit 10R are fixed to the housing 10.
  • the structure of the right imaging unit 10R is such that the structure of the left imaging unit 10L is left-right symmetric, and the detailed description thereof is omitted.
  • the housing 10 and the camera module 20L are not engaged by a member such as a screw, and adhesion in the adhesive filling units 12L, 13L, 14L
  • the relative positions of the agents are fixed by the agent 50L.
  • the camera module 20L is composed of a lens 28L, a lens holder 21L for holding the lens 28L, and a substrate 30L on which an imaging device 40L is mounted.
  • the camera module 20L is adjusted with high accuracy so that the distance between the camera module 20R and the camera module 20R forming a pair is located at a required distance, and the optical axis direction rotational shift (roll angle) such that the optical axes are parallel to each other Is corrected.
  • the adjustment of the roll angle is corrected by observing the pixels arranged in a grid shape of the imaging device 40L from the input surface side of the lens 28L, and finding the deviation in the rotational direction of the imaging device 40L from this.
  • the camera module 20R and the camera module 20L have the same configuration and are arranged side by side.
  • At least one or more reference surfaces 22L, 23L, and 24L are formed in three places on the lens holder 21L with the optical axis of the lens 28L as a normal.
  • the reference planes 22L, 23L, and 24L are, when viewed in the optical axis direction of the camera module 20L, in the triangular area connecting the centers of the three reference planes 22L, 23L, and 24L, the lens 28L and the imaging device 40L. It is a positional relationship in which is placed.
  • the reference surfaces 22L, 23L, 24L do not leak to the camera module 20L side when the fluid adhesive 50L is filled in the adhesive filling portion 14L, that is, the housing
  • the area is made larger than that of the corresponding adhesive filling portions 12L, 13L, 14L.
  • the adhesive 50 ⁇ / b> L is a photo-curable adhesive or an adhesive having both photo-curable and thermosetting properties.
  • the substrate 30L and the imaging device 40L have an optical axis, a focus, and an inclination (six axes; around ( ⁇ x, ⁇ y), height (Z) so that the image information input to the lens 28L is imaged on the imaging device 40L.
  • the plane position (X ⁇ Y ⁇ ⁇ z)) is adjusted with high accuracy, and is fixed to the camera module 20L by an adhesive.
  • the imaging device 40L is configured of a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) or the like that acquires an image.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the housing 10 is formed with an insertion hole 11L, opposing surfaces 15L, 16L, and 17L, and adhesive filled portions 12L, 13L, and 14L.
  • the insertion hole 11L is a hole for inserting a lens barrel that holds the lens 28L in the lens holder 21L of the camera module 20L.
  • the facing surfaces 15L, 16L, and 17L are surfaces in which the optical axes facing the reference surfaces 22L, 23L, and 24L are normal, and the facing surfaces 15L, 16L, and 17L are optical axes of the lens 28L of the camera module 20L.
  • the adhesive filling portions 12L, 13L, and 14L are holes penetrating in parallel to the optical axis direction from the facing surfaces 15L, 16L, and 17L to the opposite surface side, and the reference surfaces 22L, 23L, and 24L of the camera module 20L. Three are formed corresponding to.
  • the pair of camera modules 20L and 20R whose positions are adjusted with high accuracy are adhered and fixed to the housing 10 by filling the adhesive filling portions 12L, 13L and 14L with the adhesive 50L.
  • the housing 10 in order to improve the positional accuracy of the pair of camera modules 20R and 20L, the housing 10 is not used with high precision processing, and the positional accuracy of the pair of camera modules 20R and 20L is used as a jig.
  • the housing 10 is combined with the position determined by the positioning members provided in the camera modules 20R and 20L.
  • the camera modules 20R and 20L are chucked from the side opposite to the surface of the lens 28L and have a structure in which the housing 10 is covered from the side of the lens 28L.
  • Adhesive filler 12L, 13L, 14L filled with adhesive 50L is set in the optical axis direction of camera modules 20R, 20L in the case 10 combined with the pair of camera modules 20R, 20L subjected to position adjustment.
  • the pair of camera modules 20R and 20L are fixed to the housing 10 with high precision using the adhesive 50L from the front side of the camera modules 20R and 20L.
  • the insertion hole 11L for setting the lens 28L of the camera module 20L to the outside of the housing 10 is set in the housing 10.
  • the insertion hole 11L is an insertion hole only for bringing out the lens 28L of the camera module 20L to the outside of the housing 10, it is not necessary that the positional accuracy and the diameter accuracy of the insertion hole 11L be high.
  • the adhesive filling portion 14L set in the housing 10 has a form in which a lid is formed by the reference surface 24L on the camera module 20L side, Even if a certain adhesive 50L is filled, it does not leak to the camera module 20L side.
  • the optical axis is directed in the direction of gravity so that the adhesive 50L does not leak from the form on the cup formed by the adhesive filling portion 14L and the reference surface 24L of the camera module 20L. It is desirable that the housing 10 be in the upward direction and the camera module 20L be in the downward direction.
  • the adhesive filling portions 12L and 13L are filled with an adhesive and cured.
  • the camera modules 20L and 20R After curing the adhesive, releasing the fixing jigs of the pair of camera modules 20L and 20R, the camera modules 20L and 20R maintaining a highly accurately positioned posture are adhered to the housing 10 Complete.
  • the above-described stereo camera 100 has a lens 28L and a lens holder 21L on which at least one or more reference planes 22L, 23L, 24L are formed with the optical axis of the lens 28L as a normal.
  • the camera modules 20R and 20L are provided with three reference planes 22L, 23L and 24L, and the housing 10 has three adhesive filling portions 12L, 13L and 14L.
  • the optical axis adjustment of the camera modules 20R and 20L can be performed with higher accuracy and with less effort.
  • the reference planes 22L, 23L, and 24L are disposed so as to surround the lens 28L and the imaging device 40L, thereby performing optical axis adjustment of the pair of camera modules 20R and 20L with respect to the housing 10 with higher accuracy. Can.
  • Example 2 A stereo camera according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5C.
  • the same reference numerals are given to the same components as in the first embodiment, and the description will be omitted.
  • FIG. 5A is a view for explaining the characteristic structure of the stereo camera according to the second embodiment
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 5A
  • FIG. 5C is an enlarged view of a region D of FIG.
  • the surface shape of the reference plane of the camera module is different.
  • the other configuration and operation are substantially the same as those of the stereo camera 100 according to the first embodiment described above, and the details will be omitted.
  • the concave shape 25L1 and the reference surface 24L1 having the optical axis of the lens held by the lens holder 21L1 as a normal.
  • a convex shape 26L1 having a height recessed from the reference surface 24L1 is formed.
  • the concave shape 25L1 and the convex shape 26L1 are formed as marks when the reference surface 24L1 is wound from the adhesive filled portion 14L of the housing 10.
  • the height of the convex shape 26L1 is preferably equal to or less than that of the reference surface 24L1, but may be higher than the reference surface 24L1.
  • a concave shape and a convex shape are respectively provided on the remaining two reference surfaces corresponding to the adhesive filled portions 12L and 13L.
  • the adhesive filling portion 14L set in the housing 10 has a form in which the lid is formed by the reference surface 24L1 on the camera module 20L1 side, and the camera is filled with the fluid adhesive 52L. There is no leak on the module side.
  • the adhesive 52 ⁇ / b> L is a photo-curable adhesive or a photo-curable and thermosetting adhesive.
  • the reference surface 24L1 has a concave shape 25L1 on the surface thereof, and the concave shape 25L1 serves as an anchor for the adhesive 52L.
  • the Z direction is the optical axis direction, movement in the X and Y directions is suppressed. Since a large bonding area can be obtained, it is possible to further increase the bonding strength.
  • the reference surface 24L1 has the convex shape 26L1 recessed from the reference surface 24L1 in the concave shape 25L1, so that the convex shape 26L1 can be used as a marker for position observation before the adhesive is filled, and the optical axis adjustment The positioning accuracy in the case of can be performed more easily and accurately.
  • the convex shape 26L1 also serves as an anchor for the adhesive 52L, which makes it possible to further increase the adhesive strength.
  • concave and convex shapes are provided similarly to the three reference surfaces, and concave on all the reference surfaces Only a shape can be provided, or a reference surface with only a concave shape, a reference surface with a concave shape and a convex shape, and a reference surface without a concave shape and a convex shape can be mixed. Further, the concave shape and the convex shape to be provided do not have to be all the same in each reference surface, and the shape can be changed as appropriate.
  • Example 3 A stereo camera according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6C.
  • 6A is a view for explaining the characteristic structure of the stereo camera according to the third embodiment
  • FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line EE of FIG. 6A
  • FIG. 6C is an enlarged view of a region F of FIG.
  • the surface shape of the reference plane of the camera module is different.
  • the other configuration and operation are substantially the same as those of the stereo camera 100 according to the first embodiment described above, and the details will be omitted.
  • a convex shape 27L2 is formed on the reference surface 24L2 with the optical axis of the lens held by the lens holder 21L2 as a normal. It is done.
  • the convex shape 27L2 is formed at a position to be a mark when the reference surface 24L2 is wound from the adhesive filling portion 14L of the housing 10.
  • the convex shape 27L2 may have a height equal to or greater than the reference surface 24L2, and may be higher or lower than the adhesive 54L.
  • Convex shapes are respectively provided on the remaining two reference surfaces corresponding to the adhesive filled portions 12L and 13L.
  • the adhesive filling portion 14L set in the housing 10 has a form in which a lid is formed by the reference surface 24L2 on the camera module 20L2 side, and the camera is filled with the fluid adhesive 54L. There is no leak on the module side.
  • the adhesive 54L is a photo-curable adhesive or a photo-curable and thermo-curable adhesive.
  • the reference surface 24L2 has a convex shape 27L2 on the surface thereof, whereby the convex shape 27L2 becomes an anchor for the adhesive 54L, and when the Z direction is the optical axis direction, the movement in the X and Y directions is suppressed. Since the bonding area can be increased, the bonding strength can be enhanced.
  • the convex shape does not have to be provided on all the reference surfaces, and the convex shape can be provided on only a part of the reference surfaces. Further, the convex shape to be provided does not have to be the same at all of the reference planes, and the shape can be changed as appropriate.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and includes various modifications.
  • the above embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • the on-vehicle imaging device has been described as a stereo camera provided with two camera modules, the on-vehicle imaging device does not have to be a stereo camera, and a camera module may be provided appropriately according to the application of the on-vehicle imaging device it can.
  • one camera module can be set depending on the area (one process can be performed with all the faces in contact with the opposing surface of the camera module as the reference plane), and two or four or more places can be set. it can.
  • two adhesive filling portions can be set for one camera module, and in this case, it is desirable that the shape be such as to surround the camera module. It is also possible to set four or more adhesive agent filling parts.

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Abstract

本発明は、筐体への精密な加工を極力抑えつつ、筐体に対する撮像部の高精度な光軸調整が可能な車載撮像装置を提供する。本発明は、レンズ28Lの光軸を法線とする、少なくとも1カ所以上の基準面22L,23L,24Lが形成されているレンズホルダ21Lを有するカメラモジュール20R,20Lと、レンズホルダ21Lを挿通する挿通孔11L、基準面22L,23L,24Lに対向する対向面15L,16L,17L、対向面15L,16L,17L側から対向面15L,16L,17Lの反対面側まで貫通する接着剤充填部12L,13L,14Lを有する筐体10と、を備える。

Description

車載撮像装置
 本発明は、撮像素子により画像を取得する車載撮像装置に関する。
 カメラユニットの生産性の向上を図ること、およびカメラユニットの構成部品点数を減らすことで、カメラユニットの耐久性の向上を図ることを目的として、特許文献1には、カメラボディ部と、カメラボディ部に内蔵された光学系とを有するカメラの組み立て構造において、カメラボディ部に取り付けられているとともに、光学系を介した光学的情報を電気的情報に変換するセンサが搭載された回路基板と、カメラボディ部に回路基板を固定する第1状態と、カメラボディ部における回路基板の取り付け位置を変位させることが可能な第2状態とをとることができる取り付けネジとを有するカメラの組み立て構造が記載されている。
特開2001-242521号公報
 近年、被写体の三次元位置を測定する技術として、一対の撮像部を用いたステレオカメラが注目されている。
 ステレオカメラでは、一対の撮像部により撮像された2つの撮像画像に映し出された対象物に関する水平方向のずれ(視差)を特定し、この特定された視差に基づき、三角測量の原理を用いて対象物までの距離が算出される。
 また、ステレオカメラは、距離の特定と同時に、撮像した物体の形状・大きさから、それらが車両であるのか、歩行者であるのか、或いは、それ以外であるかを判別する機能も併せ持っている。
 このようなステレオカメラが、車の安全走行を支援する車載システムや不審者の侵入や異常を検知する監視システムなどに適用されている。
 自動車の分野では、カメラやレーダ等を搭載して前方の車両や障害物の情報を検知し、検知した情報により前方の車両等に衝突する危険度を判定して運転者に警報を発したり、自動的にブレーキを作動させて減速させたり、あるいは先行車両との車間距離を安全に保つよう自動的に走行速度を増減する等のASV(Advanced Safety Vehicle;先進安全自動車)に係わる技術の開発が積極的に進められている。
 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も考えられている。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つとして上述のようなステレオカメラが用いられている。
 このことにより運転者の視覚を補助し衝突事故等の防止の一助となることが期待されていることから、安価で信頼性の高い車載用のステレオカメラが望まれている。
 このようなステレオカメラや単眼カメラなどの車載撮像装置では、上述した機能を達成するために、特にステレオカメラでは、基線長と定義される二つの撮像部間の距離が高精度に要求される。
 ステレオカメラのうち、レンズと撮像素子で構成され、レンズによる像が撮像素子面に正しく結像する状態で調整・固定されたものをカメラモジュールと呼んでいる。
 ステレオカメラでは左右一対のカメラモジュールの位置精度と、光軸に対する回転精度が重要である。特に左右カメラモジュール間の距離は基線長と呼ばれ、この位置精度によりステレオカメラでの測距精度が左右される。
 光軸を高精度に調整する技術として、上述した特許文献1がある。特許文献1では撮像部が搭載された回路基板を筐体に直接ネジで固定させ、回路基板の位置を調整可能なようにネジの径と、孔の径を設けていることで高精度な調整を可能としている。
 しかしながら、撮像部を筐体へ固定する際に撮像部を直接ネジなどで筐体に固定する場合、撮像部および筐体に高精度な位置決め構造が必要になる、との問題がある。
 その他、従来は、カメラモジュールを固定する筐体の、カメラモジュールを受ける部分、もしくはカメラモジュールのレンズ部分を受ける部分の精度を高めるため、アルミダイカスト等で鋳造される筐体に高精度の切削加工を行っている。
 しかし、筐体をアルミダイカストなどで製作する場合、位置決め構造の精度を要求するためには、高精度な加工が必要となる。この加工工数が筐体のコスト高の要因となっていた。また加工仕上がり精度も加工機の加工精度に制限されてしまうが、ここがカメラモジュールの取付け誤差要因となり、ステレオカメラシステムでの測定誤差発生要因の一つとなっていた。
 本発明は、上記課題に鑑み、筐体への精密な加工を極力抑えつつ、筐体に対する撮像部の高精度な光軸調整が可能な車載撮像装置を提供することを目的とする。
 本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、レンズ、および前記レンズの光軸を法線とする、少なくとも1ヶ所以上の基準面が形成されているレンズホルダを有する撮像素子部と、前記レンズホルダを挿通する挿通部、前記基準面に対向する対向面、前記対向面側から前記対向面の反対面側まで貫通する少なくとも2個以上の接着剤充填部を有する筐体と、を備えたことを特徴とする。
 本発明によれば、筐体への精密な加工を極力抑えつつ、筐体に対する撮像部の高精度な光軸調整が可能となる。上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明に係る車載撮像装置の一例であるステレオカメラを搭載した車両を示す図である。 本発明の実施例1のステレオカメラの概略構成を示す図である 実施例1のステレオカメラの筐体とカメラモジュールの概略構成を示す図である。 実施例1に係るステレオカメラの特徴的構造を説明する図である。 図4AのA-A断面図である。 図4Bの領域Bの拡大図である。 本発明の実施例2に係るステレオカメラの特徴的構造を説明する図である。 図5AのC-C断面図である。 図5Bの領域Dの拡大図である。 本発明の実施例3に係るステレオカメラの特徴的構造を説明する図である。 図6AのE-E断面図である。 図6Bの領域Fの拡大図である。
 以下に本発明の車載撮像装置の実施例を、ステレオカメラを例にして図面を用いて説明する。
 まず、車載用ステレオカメラの適用例について、図1を用いて説明する。
 例えば図1に示すように、車載用のステレオカメラ100は、自動車等の車両200に装着され、車両200前方の所定範囲内の物体を撮像し、撮像した画像から車外の物体を認識して監視する。
 ステレオカメラ100は車両200のルームミラー付近などの運転者の視野を遮らない位置に配置されている。ステレオカメラ100で撮像した画像を処理して三次元の距離分布情報を算出し、算出した距離分布情報から道路形状や複数の立体物の三次元位置を高速で検出する。そしてその検出結果に基づいて先行車や障害物を特定して衝突警報の判断処理等を行っている。もし、認識された物体が車両200の障害物となると判断された場合は、運転者の前方に設置された表示装置150に表示して運転者に対する警告を行うほかに、図示しないアクチュエータ類を制御する外部装置を接続することにより車体の自動衝突回避制御等を実現している。
 これらのシステムで利用されるステレオ画像処理は、位置的に間隔をあけて撮像された1対の撮像画像に対して三角測量技術を適用して距離を求めるものであり、これを実現する装置は1対の撮像手段と、これらの撮像手段が出力する1対の撮像画像に対して三角測量処理を行うステレオ画像処理LSI(Large-Scale Integrated circuit)とを備えているのが一般的である。
 このとき、ステレオ画像処理LSIは、1対の画像に含まれる画素情報の中から相互の画像に共通する特徴点の画素位置と、その特徴点が1対の画像でずれている画素数を求める処理を行うことによって三角測量処理を実現する。
 そのため、1対の画像間には視差以外のずれがないことが理想的であり、各々の撮像手段ごとに光学特性や信号特性のずれがないよう調整する必要がある。特に車載環境においては、たとえば前方車両や人間、障害物などの検知を行い事前に安全に対処するといったアプリケーション要求があるために、遠距離対象物の距離計測、認識を確実に実現する必要がある。
 ステレオカメラ100において左右の撮影光学系の相対位置関係が有する重要性は非常に高く、また一般的に対象物が遠距離になるほど、上述した視差以外のずれがないことが要求される。
 <実施例1>
  次に、本発明の好適な実施例の一つである実施例1のステレオカメラについて図2乃至図4Cを用いて説明する。
 図2は本実施例1に係るステレオカメラの概略構成を示す図、図3は本実施例のステレオカメラの片方のカメラ(左側)の筐体とカメラモジュールの構成を示す図、図4Aは筐体へのモジュールの固定方法を説明する断面図、図4Bは図4AのA-A断面図、図4Cは図4Bの領域Bの拡大図である。
 図2において、ステレオカメラ100は、一対の撮像部(左撮像部10L,右撮像部10R)を有しており、左撮像部10L,右撮像部10Rは筐体10に固定されている。
 次に、図3以降を用いて、撮像部におけるカメラモジュールと筐体との関係について左撮像部10Lを例にして説明する。
 右撮像部10Rの構造は、左撮像部10Lの構造を左右対称にしたものであり、その詳細な説明は省略する。
 図3乃至図4Cに示すように、左撮像部10Lでは、筐体10とカメラモジュール20Lとが、ネジなどの部材によって係合されておらず、接着剤充填部12L,13L,14L内の接着剤50Lによって互いの位置関係が固定されたものである。
 図3および図4Bに示すように、カメラモジュール20Lは、レンズ28Lと、レンズ28Lを保持するレンズホルダ21Lと、撮像素子40Lが実装された基板30Lと、から構成される。
 カメラモジュール20Lは、対をなすカメラモジュール20Rとの距離が、求める距離に位置するように高精度に調整され、かつ互いの光軸が平行となるように、光軸方向回転ずれ(ロール角)が補正されている。ここでロール角の調整は、レンズ28Lの入力面側から、撮像素子40Lの碁盤目状に並ぶ画素を観測し、ここから撮像素子40Lの回転方向ずれを求めることで補正される。
 カメラモジュール20Rとカメラモジュール20Lは、同じ構成であり、並べて配置される。
 図3および図4Aに示すように、レンズホルダ21Lには、レンズ28Lの光軸を法線とする、少なくとも1カ所以上の基準面22L,23L,24Lが3カ所形成されている。この基準面22L,23L,24Lは、カメラモジュール20Lの光軸方向から見たときに、3カ所の基準面22L,23L,24Lのそれぞれの中心を結ぶ三角形領域内に、レンズ28Lや撮像素子40Lが配置される位置関係となっている。
 この基準面22L,23L,24Lは、図4Cに示すように、流動性のある接着剤50Lが接着剤充填部14Lに充填される際にカメラモジュール20L側に漏れだすことがない、すなわち筐体10に設定された接着剤充填部14Lをカメラモジュール20L側の基準面24Lによって蓋がされるように、その面積が各々対応する接着剤充填部12L,13L,14Lより大きくとられている。
 接着剤50Lは、光硬化性、もしくは光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤である。
 基板30Lや撮像素子40Lは、レンズ28Lに入力された画像情報が撮像素子40L上で結像されるように光軸、ピント、傾き(6軸;煽り(θx・θy)、高さ(Z)、平面位置(X・Y・θz))が高精度に調整されており、接着剤によりカメラモジュール20Lに対して固定されている。撮像素子40Lは、画像を取得するCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等から構成される。
 図3に戻り、筐体10は、挿通孔11Lと、対向面15L,16L,17Lと、接着剤充填部12L,13L,14Lとが形成されている。挿通孔11Lは、カメラモジュール20Lのレンズホルダ21Lのうちレンズ28Lを保持する鏡筒を挿通するための孔である。
 対向面15L,16L,17Lは、基準面22L,23L,24Lに対向する光軸が法線となっている面であり、この対向面15L,16L,17Lがカメラモジュール20Lのレンズ28Lの光軸を法線とする共通の基準面22L,23L,24Lに倣う形で組み付けられる。
 接着剤充填部12L,13L,14Lは、対向面15L,16L,17L側からその反対面側まで光軸方向に平行に貫通している孔であり、カメラモジュール20Lの基準面22L,23L,24Lに対応して3個形成されている。
 本実施例では、高精度に位置調整された一対のカメラモジュール20L,20Rは、接着剤充填部12L,13L,14Lに接着剤50Lが充填されることで筐体10に接着固定されている。
 本発明では、一対のカメラモジュール20R,20Lの位置精度を高めるために、筐体10は高精度に加工されたものを用いるのではなく、一対のカメラモジュール20R,20Lの位置精度を治具とカメラモジュール20R,20Lに設けた位置決め部材とで決めた状態を保ち、そこに筐体10を組み合わせることとする。
 また、カメラモジュール20R,20Lは、レンズ28L面と逆側よりチャッキングし、レンズ28L面側から筐体10をかぶせる構造がとられている。
 位置調整が施された一対のカメラモジュール20R,20Lに組み合わされる筐体10には、接着剤50Lが充填される接着剤充填部12L,13L,14Lがカメラモジュール20R,20Lの光軸方向に設定されており、カメラモジュール20R,20Lの前面側より、接着剤50Lで高精度に一対のカメラモジュール20R,20Lを筐体10に対して固定する。
 以下、左側のカメラモジュール20Lを例に、カメラモジュール20Lの筐体10への取付け方について図3乃至図4Cを用いて説明する。
 上述のように、筐体10には、カメラモジュール20Lのレンズ28Lを筐体10の外側に出すための挿通孔11Lが設定されている。ここで挿通孔11Lはカメラモジュール20Lのレンズ28Lを筐体10の外側に出すためだけの挿通孔であるため、挿通孔11Lの位置精度、径精度が高精度に作製されている必要はない。
 接着の詳細を接着剤充填部14Lで説明する。
 カメラモジュール20Lのレンズホルダ21Lを挿通孔11Lに挿通させると、筐体10に設定された接着剤充填部14Lは、カメラモジュール20L側の基準面24Lで蓋を形成される形となり、流動性のある接着剤50Lが充填されてもカメラモジュール20L側に漏れだすことはない。
 接着剤50Lの充填時および硬化時は、接着剤充填部14Lとカメラモジュール20Lの基準面24Lとにより形成されるコップ上の形態から接着剤50Lが漏れ出さないように、光軸を重力方向に一致させ、筐体10を上方向、カメラモジュール20Lを下方向の向きにすることが望ましい。
 接着剤充填部12L,13Lについても同様に接着剤を充填し、硬化させる。
 接着剤を硬化させた後、一対のカメラモジュール20L,20Rの固定治具を解除すれば、筐体10に、高精度な位置決めされた姿勢を保ったカメラモジュール20L,20Rが接着された状態が完成する。
 次に、本実施例の効果について説明する。
 上述した本発明の実施例1のステレオカメラ100は、レンズ28L、およびレンズ28Lの光軸を法線とする、少なくとも1カ所以上の基準面22L,23L,24Lが形成されているレンズホルダ21Lを有するカメラモジュール20R,20Lと、レンズホルダ21Lを挿通する挿通孔11L、基準面22L,23L,24Lに対向する対向面15L,16L,17L、対向面15L,16L,17L側から対向面15L,16L,17Lの反対面側まで貫通する接着剤充填部12L,13L,14Lを有する筐体10と、を備える。
 このように、レンズ28Lの光軸を法線とする、少なくとも1カ所以上の基準面22L,23L,24Lが形成されているレンズホルダ21Lと、基準面22L,23L,24Lに対向する対向面15L,16L,17L、対向面15L,16L,17L側から対向面15L,16L,17Lの反対面側まで貫通する接着剤充填部12L,13L,14Lを有する筐体10とを接着剤50Lによって固定することによって、筐体10への精密な加工、もしくは成型を極力抑えて低コスト化を図ることが出来、且つ筐体10に対する一対のカメラモジュール20R,20Lの高精度な光軸調整が行われたものとすることができる。
 また、カメラモジュール20R,20Lは基準面22L,23L,24Lが3カ所形成されており、筐体10は接着剤充填部12L,13L,14Lを3個有しているため、筐体10に対する一対のカメラモジュール20R,20Lの光軸調整をより高精度に、且つ手間をかけることなく行うことができる。
 更に、基準面22L,23L,24Lは、レンズ28Lおよび撮像素子40Lを囲むように配置されていることで、筐体10に対する一対のカメラモジュール20R,20Lの光軸調整をより高精度に行うことができる。
 <実施例2>
  本発明の実施例2のステレオカメラについて図5A乃至図5Cを用いて説明する。実施例1と同じ構成には同一の符号を示し、説明は省略する。以下の実施例においても同様とする。図5Aは本実施例2に係るステレオカメラの特徴的構造を説明する図、図5Bは図5AのC-C断面図、図5Cは図5Bの領域Dの拡大図である。
 実施例1のステレオカメラ100と本実施例のステレオカメラでは、カメラモジュールの基準面の表面形状が異なる。その他の構成・動作は前述した実施例1のステレオカメラ100と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
 以下、実施例1のステレオカメラ100との相違点について図5A乃至図5Cを用いて説明する。
 図5Aおよび図5Bに示す本実施例のカメラモジュール20L1では、レンズホルダ21L1に保持されるレンズの光軸を法線とする基準面24L1上に、図5Cに示すように、凹形状25L1、およびその内部に基準面24L1より窪んだ高さの凸形状26L1が形成されている。凹形状25L1および凸形状26L1は、筐体10の接着剤充填部14Lから基準面24L1を覗いた際に目印となる位置に形成されている。
 凸形状26L1は、基準面24L1と同一面か、それ以下の高さとすることが望ましいが、基準面24L1より高いものであってもよい。
 接着剤充填部12L,13Lに対応する残る2ヶ所の基準面上にも、それぞれ凹形状およびその内部に凸形状を設ける。
 本実施例においても、筐体10に設定された接着剤充填部14Lは、カメラモジュール20L1側の基準面24L1で蓋を形成される形となり、流動性のある接着剤52Lが充填されてもカメラモジュール側に漏れだすことはない。
 接着剤52Lは光硬化性、もしくは光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤である。
 本発明の実施例2のステレオカメラにおいても、前述した実施例1のステレオカメラ100とほぼ同様な効果が得られる。
 また、基準面24L1は、その表面に凹形状25L1を有することにより、凹形状25L1は接着剤52Lのアンカーとなり、Z方向を光軸方向とした場合、X,Y方向の動きを抑制するとともに、接着面積を大きく取れることから、接着強度をより高める事が可能となる。
 更に、基準面24L1は、凹形状25L1内に基準面24L1より窪んだ凸形状26L1を有することで、接着剤充填前に、凸形状26L1を位置観測用マーカーとして使用することができ、光軸調整の際の位置決め精度をより容易かつ高精度に行うことができる。
また、凸形状26L1についても接着剤52Lのアンカーとなり、接着強度を更に高める事が可能となる。
 なお、3つの基準面に同じように凹形状および凸形状を設ける場合について説明したが、複数の基準面に設ける凹形状や凸形状はすべての基準面に設ける必要はなく、基準面すべてに凹形状のみを設けたり、凹形状のみの基準面と凹形状および凸形状を設けた基準面と凹形状および凸形状を設けていない基準面とを混在させたりすることができる。また、設ける凹形状や凸形状は各々の基準面で全て同じである必要はなく、適宜形状を変えることができる。
 <実施例3>
  本発明の実施例3のステレオカメラについて図6A乃至図6Cを用いて説明する。図6Aは本実施例3に係るステレオカメラの特徴的構造を説明する図、図6Bは図6AのE-E断面図、図6Cは図6Bの領域Fの拡大図である。
 実施例1のステレオカメラ100と本実施例のステレオカメラでは、カメラモジュールの基準面の表面形状が異なる。その他の構成・動作は前述した実施例1のステレオカメラ100と略同じ構成・動作であり、詳細は省略する。
 以下、実施例1のステレオカメラ100との相違点について図6A乃至図6Bを用いて説明する。
 図6Aおよび図6Bに示す本実施例のカメラモジュール20L2では、レンズホルダ21L2に保持されるレンズの光軸を法線とする基準面24L2上に、図6Cに示すように、凸形状27L2が形成されている。凸形状27L2は、筐体10の接着剤充填部14Lから基準面24L2を覗いた際に目印となる位置に形成されている。
 凸形状27L2は、基準面24L2以上の高さであればよく、接着剤54Lよりも高くても低くてもよい。
 接着剤充填部12L,13Lに対応する残る2ヶ所の基準面上にも、それぞれ凸形状を設ける。
 本実施例においても、筐体10に設定された接着剤充填部14Lは、カメラモジュール20L2側の基準面24L2で蓋を形成される形となり、流動性のある接着剤54Lが充填されてもカメラモジュール側に漏れだすことはない。
 接着剤54Lは光硬化性、もしくは光硬化性と熱硬化性を併せ持つ接着剤である。
 本発明の実施例3のステレオカメラにおいても、前述した実施例1のステレオカメラ100とほぼ同様な効果が得られる。
 また、基準面24L2は、その表面に凸形状27L2を有することにより、凸形状27L2は接着剤54Lのアンカーとなり、Z方向を光軸方向とした場合、X,Y方向の動きを抑制するとともに、接着面積を大きく取れることができるため、接着強度を高める事が可能となる。
 なお、3つの基準面に同じように凸形状を設ける場合について説明したが、凸形状はすべての基準面に設ける必要はなく、一部の基準面のみに凸形状を設けることができる。また、設ける凸形状は各々の基準面で全て同じである必要はなく、適宜形状を変えることができる。
 <その他>
  なお、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
  上記の実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
 また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
 例えば、車載撮像装置はカメラモジュールが2つ設けられたステレオカメラの場合について説明したが、車載撮像装置はステレオカメラである必要はなく、車載撮像装置の用途に応じて適宜カメラモジュールを設けることができる。
 また、1つのカメラモジュールにつき基準面を3ヶ所、接着剤充填部を3個設定する場合について説明したが、これら基準面や接着剤充填部は一つのカメラモジュールに対して3ずつ設定する必要はない。
 例えば、基準面についてはその面積次第で1つのカメラモジュールにつき1ヶ所(カメラモジュールの対向面と接する面すべてを基準面として加工)設定することができ、また2ヶ所や4ヶ所以上設定することができる。
 また、接着剤充填部についても、1つのカメラモジュールにつき2個設定することができ、この場合カメラモジュールを囲むような形状であることが望ましい。また接着剤充填部を4個以上設定することも可能である。
10…筐体、10L…左撮像部、10R…右撮像部、11L…挿通孔(挿通部)、12L,13L,14L…接着剤充填部、15L,16L,17L…対向面、20R,20L,20L1,20L2…カメラモジュール(撮像素子部)、21L、21L1,21L2…レンズホルダ、22L,23L,24L,24L1,24L2…基準面、25L1…凹形状(凹状部)、26L1…凸形状(凸状部)、27L2…凸形状(凸状部)、28L…レンズ、30L…基板、40L…撮像素子、50L,52L,54L…接着剤、100…ステレオカメラ(車載撮像装置)、200…車両

Claims (7)

  1.  レンズ、および前記レンズの光軸を法線とする、少なくとも1ヶ所以上の基準面が形成されているレンズホルダを有する撮像素子部と、
     前記レンズホルダを挿通する挿通部、前記基準面に対向する対向面、前記対向面側から前記対向面の反対面側まで貫通する少なくとも2個以上の接着剤充填部を有する筐体と、を備えた
     ことを特徴とする車載撮像装置。
  2.  請求項1に記載の車載撮像装置において、
     前記撮像素子部は、前記基準面が3ヶ所形成されており、
     前記筐体は、前記接着剤充填部を3個有している
     ことを特徴とする車載撮像装置。
  3.  請求項1に記載の車載撮像装置において、
     前記基準面は、その表面に凹状部を有する
     ことを特徴とする車載撮像装置。
  4.  請求項3に記載の車載撮像装置において、
     前記基準面は、前記凹状部内に前記基準面より窪んだ凸状部を有する
     ことを特徴とする車載撮像装置。
  5.  請求項1に記載の車載撮像装置において、
     前記基準面は、その表面に凸状部を有する
     ことを特徴とする車載撮像装置。
  6.  請求項1に記載の車載撮像装置において、
     前記レンズの光軸方向から見たときに、前記基準面は前記レンズを囲むように配置されている
     ことを特徴とする車載撮像装置。
  7.  請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の車載撮像装置において、
     前記撮像素子部は、第1撮像素子部および前記第1撮像素子部と同じ構成の第2撮像素子部を有し、
     前記第1撮像素子部および前記第2撮像素子部は、互いの光軸が平行となるように並べて配置されている
     ことを特徴とする車載撮像装置。
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