JP4115981B2 - 車両用ステレオカメラの取付構造 - Google Patents

Description

この発明は、車載カメラの取付構造に関し、とりわけ、立体画像を認識するための複数のカメラを車体に取り付けるステレオカメラの取付構造に関するものである。

車両周囲の走行環境をカメラで撮影し、この画像情報を走行支援等のために利用する技術が開発されている。その代表的なものとして、立体画像認識用の一対のカメラを車両に搭載し、その二つのカメラで撮影した画像から対象物の前後位置を認識するステレオカメラの技術が知られている。

このようなステレオカメラの取付構造としては、例えば、特許文献１に記載されるようなものが知られている。
この取付構造は、横長のラテラルステーの両端に一対のカメラを取り付け、ラテラルステーの中央部のみを車体に固定することで、車体の歪等による両カメラの光軸がすれるのを防止するようにしている。つまり、ラテラルステーによって両カメラの光軸を一定に維持し、かつ、ラテラルステーの両端部を車体に対してフリーにすることで車体の歪等の外力がラテラルステーに曲げ応力として入力されないようにしている。
特開２００１−８８６２３号公報

しかし、この従来の取付構造は、重量物である二つのカメラをラテラルステーの中央部のみで車体に支持するものであるため、カメラのガタ付きや振れを抑制することが難しい。
特に、カメラの焦点距離の関係で両カメラを離間して配置せざるを得ない（ラテラルステーの長さを長くせざるを得ない。）場合や、カメラを車体振動の大きい車両前方側に配置しようとした場合には、カメラのガタ付きや振れがより大きくなることが懸念される。

そこでこの発明は、カメラのガタ付きや振れを招くことなく、車体の歪等に起因するカメラの光軸のずれを確実に防止できるようにして、立体画像の認識精度の向上を図ることが可能な車両用ステレオカメラの取付構造を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラ（例えば、後述の実施形態におけるカメラ８）を車体フレーム（例えば、後述の実施形態におけるロアクロスメンバ６）に取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造において、前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステー（例えば、後述の実施形態におけるラテラルステー９）と、このラテラルステーの両端部及び前記各カメラを車体フレームに固定するブラケット（例えば、後述の実施形態におけるアッパブラケット１０、ロアブラケット１１）を設け、このブラケットの少なくとも一部を、前記ラテラルステーの曲げ剛性よりも低い剛性にした。

この発明の場合、ラテラルステーの両端部及び各カメラがブラケットを介して車体フレームに固定されるため、ラテラルステーと各カメラはガタ付きなく車体フレームに支持される。また、ラテラルステーを支持する車体フレームに歪や変形が生じた場合には、その歪や変形による荷重によってブラケットが先に変形し、ラテラルステーには大きな曲げ荷重が作用しなくなる。

前記ブラケットには、請求項２に記載のように板厚方向に曲がった曲げ部（例えば、後述の実施形態における曲げ部１０ｃ）を設けるようにしても良い。この場合、曲げ部を中心としてブラケットが大きな撓み代をもって変形し、その変形が車体フレームからの入力荷重を柔軟に吸収するようになる。

また、前記ブラケットには、請求項３に記載のように補強用ビード（例えば、後述の実施形態における補強用ビード１７）を成形するようにしても良い。この場合、ブラケットの剛性は、補強用ビートの設定によってチューニングされる。

また、前記の構成は、前記カメラが、請求項４に記載のように赤外線カメラであるときに特に有効となる。
即ち、赤外線カメラは焦点距離が長いため、近接した対象物の像をカメラの撮影面に結ぶためにはカメラ相互間の距離を離間させる必要があるが、前記の構成はこのとき長さの長くなるラテラルステーを車体に確実に支持させることができる。

さらに、前記の構成は、請求項５に記載のように前記車体フレームが、両端が斜め上方に屈曲しその端末部がエンジンルーム両側のサイドフレーム（例えば、後述の実施形態におけるサイドフレーム４）に結合されているクロスメンバ（例えば、後述の実施形態におけるロアクロスメンバ６）であり、前記ブラケットがそのクロスメンバの端末部近傍に固定されているときに特に有効となる。
即ち、前記クロスメンバにあっては、サイドフレームがエンジンの熱によって側方に開くように変形したときに、両端の屈曲部分が開き方向に変形し易くなり、ラテラルステーを支持するブラケットに大きな変形荷重が作用することが考えられる。この場合、前記ブラケットの構成はブラケット自体が変形することによってラテラルステーへの曲げ荷重の入力を有効に阻止することができる。

請求項１〜５に記載の発明によると、ラテラルステーの両端部及び各カメラがブラケットを介して車体フレームに支持されるために、カメラのガタ付きや振れを確実に抑制でき、しかも、車体フレームの歪や変形による荷重が剛性の低いブラケット部分で吸収されるために、ラテラルステーの曲げによるカメラの光軸のずれをも確実に防止することができる。

また、請求項３に記載の発明にあっては、さらにブラケットの剛性を補強用ビートの長さや幅、深さ等の設定によって容易にチューラングすることができるため、ブラケットの適切な剛性チューニングを迅速に行うことが可能になるうえ、仕様の異なる車両に対しても補強用ビードを変えることによって容易に適用することが可能になる。

以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、図２に示す車両１の車体前部Ａのボディパネルやバンパ等を取り外した骨格部の斜視図であり、図３は、同骨格部の概略平面図、図４，図５は、夫々同骨格部の概略正面図と概略側面図である。これらの図において、２は、エンジンであり、４は、エンジンルーム３の両側において車体前後方向に延出する一対のサイドフレーム、５は、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータである。

両側のサイドフレーム４の前端部は、バルクヘッドロアクロスメンバ６（この発明におけるクロスメンバ。以下、「ロアクロスメンバ６」と呼ぶ。）とバルクヘッドアッパフレーム７（以下、「アッパフレーム７」と呼ぶ）によって結合されており、これらのロアクロスメンバ６とアッパフレーム７の中央部は前記ラジエータ５の下端と上端を夫々支持している。ロアクロスメンバ６とアッパフレーム７は共に閉断面とされ、これらの長手方向の各中央部は夫々下方と上方に湾曲し、両者の間にラジエータ前方の空気取り入れスペースが確保されている。具体的には、例えばロアクロスメンバ６では、車幅方向に水平に延びるメンバ基部６ａに対して、このメンバ基部６ａの両縁がサイドフレーム４に向かって斜め上方に屈曲し（以下、この部分を「側方傾斜部６ｂ」と呼ぶ。）、その側方傾斜部６ｂの各端末部がさらに車幅方向外側に曲げられサイドフレーム４の下面に結合されている。

一方、この車両に搭載されるステレオカメラは、カメラ本体として遠赤外線カメラ８（以下、「カメラ８」と呼ぶ。）を採用している。カメラ８は一対設けられ、これらのカメラ８は、車幅方向に延出するラテラルステー９によって相互に連結されると共に、アッパブラケット１０とロアブラケット１１を介してロアクロスメンバ６に取り付けられるようになっている。

ラテラルステー９は、図１，図６に示すようにアルミニウムや鉄等の金属から成る角パイプによって形成され、その両側縁の前部壁と下部壁が切り欠かれ、残った後部壁の前面側に各カメラ８の背部上縁が固定されている。また、ラテラルステー９の長手方向の中間部には、両カメラ８に接続される信号ケーブルの束１２がクリップ止めによって取り付けられている。

アッパブラケット１０とロアブラケット１１は、図６，図７に示すようにアルミニウム等の金属板によって形成されており、アッパブラケット１０は、各カメラ８の背部上縁をラテラルステー９と共にロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂ（図４参照。）に固定し、ロアブラケット１１は、各カメラ８の背部下縁をロアクロスメンバ６のメンバ基部６ａと側方傾斜部６ｂに固定するようになっている。これらのブラケット１０，１１は、少なくとも一部がラテラルステー９の曲げ剛性よりも低い剛性になるように設定されている。なお、この剛性の設定は形状による設定であっても、板厚や材質による設定であっても良い。

アッパブラケット１０は、図７に示すように帯状の金属板が板厚方向に複数段に曲げられ、一端側の端縁の前面がカメラ取付面１０ａ、他端側の端縁の後面が車体取付面１０ｂとされている。カメラ取付面１０ａのあるアッパブラケット１０の一端側は、図６に示すようにラテラルステー９の端部と共にカメラ８の上縁にボルト１３によって共締め固定され、車体取付面１０ｂのある他端側はロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂ（図４参照。）の上端近傍にボルト１４によって固定されている。また、この実施形態の場合、アッパブラケット１０の曲げは三段になって設けられ、これらがアッパブラケット１０の変形代を大きくする曲げ部１０ｃとなっている。アッパブラケット１０の長手方向に沿う一方の側縁には、カメラ取付面１０ａ側の端縁と曲げ部１０ｃの一部に跨るように補強フランジ１６が曲げ形成されており、他方の側縁には、車体取付面１０ｂの端縁と曲げ部１０ｃの一部に跨るように補強用ビード１７が形成されている。この実施形態の場合、アッパブラケット１０全体がプレス成形によって形成されている。

一方、ロアブラケット１１は、プレス成形された二枚の金属板が連結されて成り、大型の金属板によって形成されたブラケット本体１１Ａは正面視が略円弧状を成すように形成されている。ブラケット本体１１Ａの一端側の後面は第１の車体取付面１１ａとされ、その第１の車体取付面１１ａのある一端側が図４に示すようにロアクロスメンバ６のメンバ基部６ａにボルト１４によって固定されている。また、ブラケット本体１１Ａの他端側は、その前面がカメラ取付面１１ｂとされると共に、末端部が略直角に折り曲げられて、そこにＬ字断面のサブブラケット１１Ｂが結合されている。カメラ取付面１１ｂにはカメラ８の下縁部がボルト１３で固定されており、サブブラケット１１Ｂの底壁は、その後面が第２の車体取付面１１ｃとされ、ロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂの略中間位置にボルト１４で固定されている。なお、ロアブラケット１１のブラケット本体１１Ａには補強フランジ１８と補強用ビード１９が適宜形成されている。

以上の構成において、例えば、サイドフレーム４がエンジン２の熱を受けて車幅方向外側に開き変形した場合には、ロアクロスメンバ６の両端部がサイドフレーム４によって引っ張られ、両側の側方傾斜部６ｂがより外側に開くように変形しようとする。このとき、カメラ８とラテラルステー９をロアクロスメンバ６に固定しているアッパブラケット１０とロアブラケット１１に荷重が入力されるが、その荷重は剛性の低い両ブラケット１０，１１を変形させることによって吸収され、ラテラルステー９には大きな曲げ荷重として入力されなくなる。特に、ロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂの上端近傍に結合されているアッパブラケット１０は、複数段の曲げ部１０ｃを中心とする低剛性部が大きな撓み代をもって変形するため、ロアクロスメンバ６からの大きな入力荷重を効果的に吸収することができる。

また、以上はサイドフレーム４がエンジン２の熱で両側に開くように変形する場合であるが、例えば、エンジン２の熱が一方のサイドフレーム４に偏って伝達されることによって左右のサイドフレーム４が不均一に側方、或いは、前方に変形した場合も同様にブラケット１０，１１によってラテラルステー９への入力荷重を吸収することができる。さらに、サイドフレーム４等の車体フレームの熱変形に限らず、走行時の振動や衝撃等によって車体フレームが変形する場合も入力荷重を両ブラケット１０，１１によって同様に吸収することができる。

したがって、このステレオカメラの取付構造を採用した場合、外部からの荷重入力によるラテラルステー９の変形が抑制されるため、カメラ８の光軸のずれを無くし、立体画像の認識精度を高めることができる。

しかも、このステレオカメラの取付構造の場合、基本的にラテラルステー９の両端部を車体フレームであるロアクロスメンバ６にブラケット１０，１１によって固定するものであるため、カメラ８のガタ付きや振れを確実に無くすことができる。したがって、この実施形態の取付構造においては、焦点距離の長い遠赤外線カメラを採用する関係でカメラ８の間隔を離し、長いラテラルステー９で両カメラ８を連結しなければならないにも拘らず、カメラ８のガタ付きや振れによる不具合は生じない。また、カメラ８を大きな振動の入力のあるエンジンルーム３の前方に配置しても同様にガタ付きや振れによる不具合は生じない。

また、この実施形態においては、アッパブラケット１０の曲げ部１０ｃに補強用ビード１７を形成しているが、この補強用ビード１７はその長さや幅、深さ等を変えることによってアッパブラケット１０の剛性を容易にチューニングすることができる。したがって、ブラケット１０の適切な剛性を迅速に調整することができると共に、補強用ビード１７のみを変えることで仕様の異なる車両に容易に適用できるという利点がある。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上ではステレオカメラのカメラとして遠赤外線カメラを用いたが、遠赤外線カメラに限らず可視光を扱うカメラを用いることも可能である。

この発明の一実施形態を示す図２のＡ部に対応した車両骨格部の斜視図。 同実施形態を示す車両の概観斜視図。 同実施形態を示す車両骨格部の概略平面図。 同実施形態を示す車両骨格部の概略正面図。 同実施形態を示す車両骨格部の概略側面図。 同実施形態を示す分解斜視図。 同実施形態を示す図６の一部部品を拡大した斜視図。

符号の説明

４ サイドフレーム
６ ロアクロスメンバ（車体フレーム、クロスメンバ）
８ カメラ
９ ラテラルステー
１０ アッパブラケット（ブラケット）
１０ｃ 曲げ部
１１ ロアブラケット（ブラケット）
１７ 補強用ビート

Claims (5)

1. 車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラを車体フレームに取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造において、
   前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステーと、このラテラルステーの両端部及び前記各カメラを車体フレームに固定するブラケットを設け、
   このブラケットの少なくとも一部を、前記ラテラルステーの曲げ剛性よりも低い剛性にしたことを特徴とする車両用ステレオカメラの取付構造。
2. 前記ブラケットに、板厚方向に曲がった曲げ部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の車両用ステレオカメラの取付構造。
3. 前記ブラケットに補強用ビードを成形したことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用ステレオカメラの取付構造。
4. 前記カメラが赤外線カメラであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ステレオカメラの取付構造。
5. 前記車体フレームが、両端が斜め上方に屈曲しその端末部がエンジンルーム両側のサイドフレームに結合されているクロスメンバであり、前記ブラケットがそのクロスメンバの端末部近傍に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用ステレオカメラの取付構造。
   
   

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