WO2021024939A1 - ヒーター装置及び車両用撮像装置 - Google Patents

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真志 梶
拓也 唐澤
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Definitions

  • the present disclosure relates to a heater device and a vehicle imaging device.
  • Patent Document 1 a heater device that is attached to a window glass or the like of a vehicle and heats an object to be attached such as the window glass or the like is known (see, for example, Patent Document 1).
  • This type of heater device is used, for example, as a device for defrosting or preventing fogging of the window glass in the monitoring area in a vehicle imaging device for monitoring the outside of the vehicle through a window glass or an in-vehicle radar.
  • Patent Document 1 describes a sheet-shaped heater device that is directly attached to the windshield of a vehicle to heat the windshield.
  • the image pickup device receives light from the outside of the vehicle through the windshield and the heater device to capture an image of the front of the vehicle.
  • This type of heater device is called, for example, a sticker heater.
  • a safety device is incorporated to stop the heating operation of the heating means when the heating means (heating wire) is abnormally overheated for some reason.
  • a thermal fuse, a thermistor, or the like is used as this safety device.
  • the thermal fuse or thermistor since there is a heating wire as a heating means in the field of view of the imaging device, when the thermal fuse or thermistor is placed at the position corresponding to the heating wire, the thermal fuse or thermistor is reflected in the captured image. Inconvenience such as closing occurs.
  • the heating wire is hardly reflected in the captured image by making it sufficiently thin, but in practice, the temperature fuse and thermistor cannot be made as thin as the heating wire, so they are reflected in the captured image. Since the image captured by the image pickup device is used for vehicle travel control and the like, it is necessary to have the highest possible quality image without reflections such as thermal fuses and thermistors.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above points, and the thermistor and the line of the connecting portion thereof are not reflected in the captured image, and the heater device and the vehicle imaging capable of preventing abnormal overheating with high reliability. Provide the device.
  • a sheet-shaped heater device that is attached to one side of a transparent member.
  • the first and second power supply terminals formed on the transparent substrate, A heating wire formed on the transparent substrate, one end connected to the first power supply terminal and the other end electrically connected to the second power supply terminal, and having a predetermined heating wiring pattern.
  • a thermistor that detects the temperature of the heating wire and cuts off or lowers the current of the heating wire when the heating wire reaches a predetermined temperature or higher.
  • the heating wire includes a first line arranged in a heating target region on the transparent substrate, a second line connected to the first and second power supply terminals, and a second line wider than the first line. Further, a disconnection region is formed in the second line. The thermistor is connected so as to bridge the disconnection region. A part of the first line has entered the disconnection region.
  • One aspect of the vehicle imaging device of the present disclosure is With the heater device An imaging device that receives the imaging light transmitted through the heater device to obtain an image. To be equipped.
  • the thermistor and its connection portion are not reflected in the captured image, and abnormal overheating can be prevented with high reliability.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the heater device of the present embodiment.
  • the heater device 100 includes a transparent substrate 101, power supply terminals 111 and 112, a heating wire 120, and a thermistor 130.
  • the power supply terminals 111 and 112, the heating wire 120 and the thermistor 130 are formed on the transparent substrate 101.
  • the transparent substrate 101 is, for example, a PET (polyethylene terephthalate) film.
  • a substrate that is as transparent as possible and has flexibility that can follow the shape of the glass surface of the vehicle is used.
  • the power supply terminals 111 and 112 and the heating wire 120 are, for example, copper foil.
  • a power supply line (not shown) is connected to the power supply terminals 111 and 112, and the power supply terminals 111 and 112 supply power from the power supply line to the heating wire 120.
  • the power supply terminals 111, 112 and the heating wire 120 are adhered to the first surface of the transparent substrate 101 with an adhesive (not shown).
  • the heating wire 120 is formed, for example, by performing an etching process.
  • the thermistor 130 detects the temperature of the heating wire 120 and cuts off or lowers the current of the heating wire 120 when the heating wire 120 reaches a predetermined temperature or higher.
  • a PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor is used as the thermistor 130.
  • the thermistor 130 is not limited to the PTC thermistor.
  • FIG. 2 is a plan view of the heater device before connecting the thermistor 130.
  • the heating wire 120 is electrically connected to the first power supply terminal 111 at one end and to the second power supply terminal 112 at the other end, and has a predetermined heating wiring pattern.
  • the heating wire 120 is connected to the first line 121 arranged in the heating target region on the transparent substrate 101 and the first and second power supply terminals 111 and 112, and is wider than the first line 121. It has a second line 122 and.
  • the second line 122 is formed to be wide, the power supply terminals 111 and 112 and the thermistor 130 (FIG. 1) can be connected with high reliability. Since the first line 121 is thinner than the second line 122, the resistance value is larger and the amount of heat generated is larger than that of the second line 122. Therefore, the first line 121 is formed in the region to be heated.
  • the first line 121 is formed sufficiently thin so as not to be noticeable on the captured image.
  • the second line 122 is formed at the edge of the transparent substrate 101 so as to be out of the imaging region of the captured image.
  • the evacuation area 101a is formed on the transparent substrate 101, and the power supply terminals 111 and 112 and a part of the second line 122 connected to the power supply terminals 111 and 112 are arranged in the evacuation area 101a. It is possible to surely suppress the reflection on the image.
  • a disconnection region 122a is formed on the second line 122.
  • a part 121a of the first line 121 has entered the disconnection region 122a.
  • a part 121a of the first line 121 is a convex portion formed by bending the first line 121 so as to project in the direction of the disconnection region 122a.
  • the thermistor 130 is electrically connected to the second line 122 so as to bridge the disconnection region 122a.
  • the thermistor 130 and a part 121a of the first line 121 that has entered the disconnection region 122a overlap in the thickness direction of the transparent substrate 101.
  • the disconnection region 122a is an region connecting the two connecting portions of the second line 122 to which the thermistor 130 is attached.
  • the thermistor 130 can detect the temperature of the first line 121 in the very vicinity of the first line 121, so that abnormal overheating of the first line 121 can be prevented with high reliability.
  • the line width near the mounting portion of the thermistor 130 must be widened to some extent. Further, since the first line 121 is formed in the field of view of the image pickup device, the thermistor must be arranged in the field of view of the image pickup device in order to detect the temperature, and then the thermistor and its attachment. There was a problem that the wide line of the part was reflected in the captured image.
  • the temperature of the first line 121 is set to be the same while the thermistor 130 and the wide second line 122 of the mounting portion thereof are arranged at the edge of the transparent substrate 101 which is not reflected in the captured image. It becomes possible to detect in the very vicinity of one line 121.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG.
  • a heating wire 120 is formed on the first surface side of the transparent substrate 101, and a transparent adhesive layer 141 is formed so as to cover the heating wire 120.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the mounting state of the heater device 100.
  • FIG. 4 represents the upper region of the windshield 1 of the vehicle.
  • the windshield 1 extends so as to be inclined by about 20 degrees to about 45 degrees with respect to the horizontal direction.
  • the heater device 100 is attached to the inside of the windshield 1 by an adhesive layer 141 (FIG. 3), and the heating wire 120 heats the windshield 1 and the surrounding atmosphere to defrost or fog the windshield 1. Make a stop.
  • the imaging unit 200 is attached to the vehicle interior position corresponding to the heater device 100.
  • the image pickup unit 200 includes an image pickup unit 201 and an image processing unit 202 that performs image processing of the image captured by the image pickup unit 201.
  • the image of the outside of the vehicle obtained by the image pickup unit 200 is provided to, for example, a vehicle control ECU (not shown) that controls the vehicle.
  • a heater device 100 is arranged in the imaging direction of the imaging unit 201, and the imaging unit 201 receives light from the outside of the vehicle through the windshield 1 and the heater device 100 to image the front image of the vehicle.
  • the alternate long and short dash line in the figure indicates the imaging region.
  • the heater device 100 and the image pickup unit 200 constitute the vehicle image pickup device of the present embodiment.
  • the heating wire 120 is on the transparent substrate 101. It has a first line 121 arranged in a region to be heated, and a second line 122 connected to the first and second power supply terminals 111 and 112 and wider than the first line 121, and further.
  • a disconnection region 122a is formed in the second line 122, the thermistor 130 is connected so as to bridge the disconnection region 122a, and a part 121a of the first line 121 enters the disconnection region 122a.
  • the shape of the portion 121a is not limited to this, and may be a plurality of folded shapes as shown in FIG. 5, for example. By doing so, the sensitivity of the temperature detection of the first line 121 by the thermistor 130 can be further improved.
  • the heater device 100 of the present invention is used as a device for suppressing frost and fogging of the windshield 1 of the vehicle, but the heater device of the present invention is not limited to this.
  • the heater device 100 of the present disclosure may be attached to, for example, a transparent plastic surface instead of the glass surface.
  • the present invention is widely applicable as the heater device in an image pickup device that receives an image pickup light transmitted through a heater device attached to one surface of a transparent member to obtain an image.

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Abstract

ヒーター装置は、電熱線（１２０）が透明基板（１０１）上の加熱対象領域に配索された第１線路（１２１）と、第１及び第２の電源供給端子（１１１、１１２）に接続され、第１線路（１２１）よりも幅広の第２線路（１２２）と、を有し、さらに、第２線路（１２２）には断線領域（１２２ａ）が形成され、サーミスタは断線領域（１２２ａ）を架け渡すように接続され、第１線路（１２１）の一部（１２１ａ）が断線領域（１２２ａ）に入り込んでいる。

Description

ヒーター装置及び車両用撮像装置
　本開示は、ヒーター装置及び車両用撮像装置に関する。
　従来、車両の窓ガラス等に取り付けられ、当該窓ガラス等の取り付け対象物を加熱するヒーター装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
　この種のヒーター装置は、例えば、窓ガラス越しに車外を監視する車両用撮像装置や車載レーダーにおける、監視領域の窓ガラスの霜取りや曇り止めを行う装置として使用される。
　特許文献１には、車両のフロントガラスに直接貼り付けられて、フロントガラスを加熱するシート状のヒーター装置が記載されている。撮像装置は、フロントガラス及びヒーター装置越しに車外からの光を受光して、車両の前方画像を撮像する。この種のヒーター装置は、例えばステッカーヒーターと呼ばれている。
特開２０１７－１４７０３１号公報
　実際上、ステッカーヒーターにおいては、他のヒーター装置と同様に、何等かの原因で加熱手段（電熱線）が異常過熱した場合に、加熱手段の加熱動作を停止させる安全装置が組み込まれる。この安全装置としては、温度ヒューズやサーミスタなどが用いられる。
　しかしながら、ステッカーヒーターにおいては、撮像装置の視界内に加熱手段としての電熱線があるので、電熱線に対応する位置に温度ヒューズやサーミスタを配置した場合、撮像画像に温度ヒューズやサーミスタが映り込んでしまうといった不都合が生じる。因みに、電熱線は十分に細くすることにより撮像画像にほとんど映り込まないが、実際上、温度ヒューズやサーミスタは電熱線ほど細くすることは不可能なので、撮像画像に映り込む。撮像装置によって撮像された画像は、車両の走行制御等に用いられることから、温度ヒューズやサーミスタなどの映り込みの無い、可能な限り高品質な画像である必要がある。
　従来、ステッカーヒーターにおいて、サーミスタやその接続部分の線路が撮像画像に映り込まずに、かつ、高い信頼度で異常過熱を防止できる構成については、十分な検討がなされていなかった。
　本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、サーミスタやその接続部分の線路が撮像画像に映り込まずに、かつ、高い信頼度で異常過熱を防止できるヒーター装置及び車両用撮像装置を提供する。
　本開示のヒーター装置の一つの態様は、
　透明部材の一面に貼着されるシート状のヒーター装置であって、
　透明基板と、
　前記透明基板上に形成された第１及び第２の電源供給端子と、
　前記透明基板上に形成され、一端が前記第１の電源供給端子に接続され、他端が前記第２の電源供給端子に電気的に接続されており、所定の加熱配線パターンを有する、電熱線と、
　前記電熱線の温度を検知し、前記電熱線が所定温度以上となったときに前記電熱線の電流を遮断又は低下させるサーミスタと、
　を備え、
　前記電熱線は、前記透明基板上の加熱対象領域に配索された第１線路と、前記第１及び第２の電源供給端子に接続され、前記第１線路よりも幅広の第２線路と、を有し、さらに、前記第２線路には、断線領域が形成され、
　前記サーミスタは、前記断線領域を架け渡すように接続されており、
　前記第１線路の一部が前記断線領域に入り込んでいる。
　本開示の車両用撮像装置の一つの態様は、
　前記ヒーター装置と、
　前記ヒーター装置を透過した撮像光を受光して撮像画像を得る撮像装置と、
　を具備する。
　本開示によれば、サーミスタやその接続部分が撮像画像に映り込まずに、かつ、高い信頼度で異常過熱を防止できるようになる。
実施の形態のヒーター装置を示す平面図 サーミスタを接続する前のヒーター装置の平面図 図１のＡ－Ａ’断面図 ヒーター装置の取り付け状態の一例を示す略線的断面図 断線領域に入り込む第１線路の一部の形状の他の例を示す平面図
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
　図１は、本実施の形態のヒーター装置の構成を示す平面図である。ヒーター装置１００は、透明基板１０１と、電源供給端子１１１、１１２と、電熱線１２０と、サーミスタ１３０と、を有する。電源供給端子１１１、１１２、電熱線１２０及びサーミスタ１３０は、透明基板１０１上に形成されている。
　透明基板１０１は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムである。透明基板１０１としては、できるだけ透明度が高く、かつ、車両のガラス面の形状に追従できるような可撓性を有する基板が用いられる。
　電源供給端子１１１、１１２及び電熱線１２０は、例えば銅箔である。電源供給端子１１１、１１２には図示しない電源供給ラインが接続され、電源供給端子１１１、１１２はこの電源供給ラインからの電源を電熱線１２０に供給する。電源供給端子１１１、１１２及び電熱線１２０は、接着剤（図示せず）によって透明基板１０１の第１の面に接着されている。電熱線１２０は、例えばエッチング処理を行うことで形成される。
　サーミスタ１３０は、電熱線１２０の温度を検知し、電熱線１２０が所定温度以上となったときに電熱線１２０の電流を遮断又は低下させる。本実施の形態の場合、サーミスタ１３０としてＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタが用いられている。ただし、サーミスタ１３０はＰＴＣサーミスタに限定されるものではない。
　次に、図２を用いて、電熱線１２０の配線パターンについて説明する。図２は、サーミスタ１３０を接続する前のヒーター装置の平面図である。
　電熱線１２０は、一端が第１の電源供給端子１１１に、他端が第２の電源供給端子１１２に電気的に接続されているとともに、所定の加熱配線パターンを有する。
　また、電熱線１２０は、透明基板１０１上の加熱対象領域に配索された第１線路１２１と、第１及び第２の電源供給端子１１１、１１２に接続され、第１線路１２１よりも幅広の第２線路１２２と、を有する。
　ここで、第２線路１２２は、幅広に形成されているので、電源供給端子１１１、１１２及びサーミスタ１３０（図１）を信頼性良く接続できる。第１線路１２１は、第２線路１２２よりも細いので、第２線路１２２よりも抵抗値が大きく発熱量も多い。よって、第１線路１２１は、加熱したい領域に形成されている。
　実際上、第１線路１２１は、撮像画像上で目立たない程度に十分に細く形成されている。一方、第２線路１２２は、撮像画像の撮像領域から外れるように、透明基板１０１の縁部に形成されている。特に、本実施の形態では、透明基板１０１に退避領域１０１ａを形成し、当該退避領域１０１ａに電源供給端子１１１、１１２及びこれに繋がる第２線路１２２の一部を配置したことにより、これらが撮像画像への映り込むことを確実に抑制できるようになっている。
　さらに、第２線路１２２には、断線領域１２２ａが形成されている。断線領域１２２ａには、第１線路１２１の一部１２１ａが入り込んでいる。実際上、第１線路１２１の一部１２１ａは、第１線路１２１を断線領域１２２ａの方向に突出するように折り曲げた凸部である。
　そして、本実施の形態のヒーター装置１００は、図１から分かるように、断線領域１２２ａを架け渡すように第２線路１２２にサーミスタ１３０が電気的に接続される。この状態において、サーミスタ１３０と、断線領域１２２ａに入り込んでいる第１線路１２１の一部１２１ａは透明基板１０１の厚さ方向で重なる。換言すれば、断線領域１２２ａとは、サーミスタ１３０が取り付けられる第２線路１２２の２接続部分を結ぶ領域である。
　これにより、サーミスタ１３０は、第１線路１２１の極近傍で第１線路１２１の温度を検知できるので、高い信頼度で第１線路１２１の異常過熱を防止できるようになる。
　ここで、サーミスタ１３０を取り付けるためにはどうしてもサーミスタ１３０の取り付け部分付近の線路幅をある程度広くしなければならない。また、第１線路１２１は、撮像装置の視野に形成されているので、その温度を検知するためにはサーミスタを撮像装置の視野内に配置しなければならず、そのようにするとサーミスタやその取り付け部分の幅広の線路が撮像画像に映り込んでしまうと言った問題があった。
　本実施の形態の構成によれば、サーミスタ１３０及びその取り付け部分の幅広の第２線路１２２を撮像画像に映り込まない透明基板１０１の縁部に配置したままで、第１線路１２１の温度を第１線路１２１の極近傍で検知できるようになる。
　図３は、図１のＡ－Ａ’断面図である。ヒーター装置１００は、透明基板１０１の第１の面側に電熱線１２０が形成され、さらに電熱線１２０を覆うように透明な粘着層１４１が形成される。
　図４は、ヒーター装置１００の取り付け状態の一例を示す略線的断面図である。図４は、車両のフロントガラス１の上部領域を表している。なお、フロントガラス１は、水平方向に対して約２０度～約４５度傾斜するように延在している。
　ヒーター装置１００は、粘着層１４１（図３）によってフロントガラス１の車内側に貼着され、電熱線１２０が加熱することによりフロントガラス１や周辺の雰囲気を暖めることによってフロントガラス１の霜取りや曇り止めを行う。
　ヒーター装置１００に対応する車内位置には撮像ユニット２００が取り付けられる。撮像ユニット２００は、撮像部２０１と、撮像部２０１で撮像した画像の画像処理を行う画像処理部２０２と、を有する。撮像ユニット２００により得られた車外の画像は、例えば車両を制御する車両制御ＥＣＵ（図示せず）に提供される。
　撮像部２０１の撮像方向には、ヒーター装置１００が配設されており、撮像部２０１は、フロントガラス１及びヒーター装置１００越しに車外からの光を受光して、車両の前方画像を撮像する。なお、図中の一点鎖線は撮像領域を示す。
　ヒーター装置１００と撮像ユニット２００とにより、本実施の形態の車両用撮像装置が構成される。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、透明基板１０１と、電源供給端子１１１、１１２と、電熱線１２０と、サーミスタ１３０とを有するヒーター装置１００において、電熱線１２０が透明基板１０１上の加熱対象領域に配索された第１線路１２１と、第１及び第２の電源供給端子１１１、１１２に接続され、第１線路１２１よりも幅広の第２線路１２２と、を有し、さらに、第２線路１２２には断線領域１２２ａが形成され、サーミスタ１３０は断線領域１２２ａを架け渡すように接続されており、第１線路１２１の一部１２１ａが断線領域１２２ａに入り込んでいる。
　これにより、サーミスタ１３０やその接続部分の第２線路１２２が撮像画像に映り込まずに、かつ、高い信頼度で異常過熱を防止できるヒーター装置１００を実現できる。
　上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
　上述の実施の形態では、図２に示したように、断線領域１２２ａに入り込む第１線路１２１の一部１２１ａを凸形状とした場合について述べたが、断線領域１２２ａに入り込む第１線路１２１の一部１２１ａの形状はこれに限らず、例えば図５に示したように、複数回折り返した形状としてもよい。このようにすれば、サーミスタ１３０による第１線路１２１の温度検知の感度をより向上させることができる。
　上述の実施の形態では、本発明のヒーター装置１００を車両のフロントガラス１の霜や曇りを抑制する装置として用いた場合について述べたが、本発明のヒーター装置はこれに限らない。本開示のヒーター装置１００は、ガラス面に代えて例えば透明なプラスチックの面に貼着されてもよい。要は、本発明は、透明部材の一面に貼着されたヒーター装置を透過した撮像光を受光して撮像画像を得る撮像装置における前記ヒーター装置として広く適用可能である。
　２０１９年８月２日出願の特願２０１９－１４２９９１の日本出願に含まれる明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　１　フロントガラス
　１００　ヒーター装置
　１０１　透明基板
　１０１ａ　退避領域
　１１１、１１２　電源供給端子
　１２０　電熱線
　１２１　第１線路
　１２１ａ　第１線路の一部
　１２２　第２線路
　１２２ａ　断線領域
　１３０　サーミスタ
　１４１　粘着層
　２００　撮像ユニット
　２０１　撮像部
　２０２　画像処理部

Claims (5)

  1. 　透明部材の一面に貼着されるシート状のヒーター装置であって、
    　透明基板と、
    　前記透明基板上に形成された第１及び第２の電源供給端子と、
    　前記透明基板上に形成され、一端が前記第１の電源供給端子に接続され、他端が前記第２の電源供給端子に電気的に接続されており、所定の加熱配線パターンを有する、電熱線と、
    　前記電熱線の温度を検知し、前記電熱線が所定温度以上となったときに前記電熱線の電流を遮断又は低下させるサーミスタと、
    　を備え、
    　前記電熱線は、前記透明基板上の加熱対象領域に配索された第１線路と、前記第１及び第２の電源供給端子に接続され、前記第１線路よりも幅広の第２線路と、を有し、さらに、前記第２線路には、断線領域が形成され、
    　前記サーミスタは、前記断線領域を架け渡すように接続されており、
    　前記第１線路の一部が前記断線領域に入り込んでいる、
    　ヒーター装置。
  2. 　前記サーミスタと、前記断線領域に入り込んでいる前記第１線路は、少なくとも一部が重なっている、
    　請求項１に記載のヒーター装置。
  3. 　前記断線領域に入り込んでいる前記第１線路の一部は、複数回折り返した形状となっている、
    　請求項１に記載のヒーター装置。
  4. 　請求項１に記載のヒーター装置と、
    　前記ヒーター装置を透過した撮像光を受光して撮像画像を得る撮像装置と、
    　を具備する車両用撮像装置。
  5. 　前記第１及び第２の電源供給端子、前記サーミスタ、並びに、前記第２線路は、前記撮像装置による撮像画像に映り込まない位置に形成されている、
    　請求項４に記載の車両用撮像装置。
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