JP2009014912A - On-vehicle camera having two focal distances - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両等の移動体に積載される車載用カメラに関し、特に広角と望遠の2焦点距離を有する車載用カメラに関する。 The present invention relates to an in-vehicle camera mounted on a moving body such as a vehicle, and more particularly to an in-vehicle camera having two focal lengths of wide angle and telephoto.
車載用カメラは、走行中に車両の前方を撮像して先行車両、人、障害物等の物体を画像で検出するために設けられ、電子制御ユニット(Electronic Control Unit )に接続され、撮像データは車間距離制御等に利用される。 The in-vehicle camera is provided to image the front of the vehicle while driving to detect objects such as preceding vehicles, people, and obstacles, and is connected to an electronic control unit (Electronic Control Unit). Used for inter-vehicle distance control.
車載用カメラは固体撮像素子とレンズとを備えているが、走行時の状況に応じて遠方の物体を撮像する必要性と前方近く(中近距離)を広角で撮像する必要性がある。例えば高速道路を高速走行するときや夜間に走行するときには、遠方の物体に合焦して撮像する必要性が高く、一般道路を低速で走行するときには中近距離で広角視野内の物体に合焦して撮像する必要性がより高くなる。そこで、走行時の状況に応じて、カメラの焦点距離を「望遠」用(焦点距離が長い)と「広角」用(焦点距離が短い)に変える必要がある。この要求に応える方法として、単純に焦点距離の異なる2つの車載用カメラを車両に設置する方法や、ズームレンズを用いる方法(特許文献1)が提案されている。 An in-vehicle camera includes a solid-state imaging device and a lens, but there is a need to image a distant object and a wide angle near the front (middle and short distance) depending on the situation during travel. For example, when driving on a highway at high speed or driving at night, it is highly necessary to focus on an object at a distance, and when driving at a low speed on a general road, focus on an object in a wide-angle field of view at a medium or short distance. Therefore, the necessity for imaging becomes higher. Therefore, it is necessary to change the focal length of the camera for “telephoto” (long focal length) and “wide angle” (short focal length) depending on the situation during traveling. As methods for meeting this requirement, a method of simply installing two in-vehicle cameras having different focal lengths in a vehicle and a method using a zoom lens (Patent Document 1) have been proposed.
また、合焦位置を2つの位置に設定する2焦点距離を有するカメラが提案されている(特許文献2)。このカメラでは、レンズを固定した鏡筒に可動鉄片を取り付けてこの可動鉄片に復帰バネを取り付け、「広角」用にするときには、電磁石の電磁力により復帰バネのバネ力に抗して可動鉄片をシャッタ部から遠ざけ、「望遠」用にするときには電磁石の駆動を停止して復帰バネのバネ力によって可動鉄片をシャッタ部に近づける。このように、復帰バネと電磁石を使用して、レンズを固定した鏡筒を「望遠」位置と「広角」位置に移動させて2焦点距離を容易に設定出来るようにしている。
しかしながら、焦点距離の異なる2つの車載用カメラを車両に設置する方法では、カメラが2台必要であるために高コストとなり設置スペースも大きくなる問題がある。また、特許文献1に示されるカメラでは、高コスト化するとともに機構が複雑化する問題がある。特に、セットした焦点距離を固定する機構が複雑であり、車載環境では振動・衝撃の影響により焦点位置が変動する可能性がある。特許文献2に示されるカメラでは、コスト的に有利であるが、復帰バネを使ってレンズを固定した鏡筒の位置を保持しているために、振動や衝撃に対して弱いという問題がある。
However, in the method of installing two in-vehicle cameras having different focal lengths in the vehicle, two cameras are required, so that there is a problem that the cost is increased and the installation space is increased. Further, the camera disclosed in Patent Document 1 has a problem that the cost is increased and the mechanism is complicated. In particular, the mechanism for fixing the set focal length is complicated, and the focal position may fluctuate due to the influence of vibration and shock in an in-vehicle environment. The camera disclosed in
この発明の目的は、振動や衝撃に対して強く、2焦点距離の位置に安定してレンズを保持できる、2焦点距離を有する車載用カメラを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an in-vehicle camera having two focal lengths that is resistant to vibration and impact and can stably hold a lens at a position of two focal lengths.
この発明の2焦点距離を有する車載用カメラは、光軸に沿った2つの位置に配置した第1の電磁石及び第2の電磁石と、
可動レンズと永久磁石が取り付けられ、前記第1の電磁石及び第2の電磁石間で光軸に沿って移動可能に取り付けられた可動エレメントと、
前記第1の電磁石及び前記第2の電磁石に駆動パルスを印加する電磁石駆動部と、
を備えている。
The in-vehicle camera having two focal lengths of the present invention includes a first electromagnet and a second electromagnet arranged at two positions along the optical axis,
A movable lens and a permanent magnet attached, and a movable element attached to be movable along the optical axis between the first electromagnet and the second electromagnet;
An electromagnet driving section for applying a driving pulse to the first electromagnet and the second electromagnet;
It has.
前記電磁石駆動部は、カメラ焦点距離を第1の焦点距離にするときは下記(A)のように駆動パルスを印加し、カメラ焦点距離を第2の焦点距離にするときは下記(B)のように駆動パルスを印加する。 When the camera focal length is set to the first focal length, the electromagnet driving section applies a drive pulse as shown in (A) below, and when the camera focal length is set to the second focal length, A drive pulse is applied as follows.
(A)前記電磁石に対して、該電磁石が前記第1の永久磁石を吸引する極性となるように駆動パルスを印加し、前記第2の永久磁石に対して、該電磁石が前記第2の永久磁石を反発する極性となるように駆動パルスを印加する。 (A) A driving pulse is applied to the electromagnet so that the electromagnet has a polarity for attracting the first permanent magnet, and the electromagnet is in contact with the second permanent magnet. A drive pulse is applied so as to have a polarity that repels the magnet.
(B)前記電磁石に対して、該電磁石が前記第1の永久磁石を反発する極性となるように駆動パルスを印加し、前記第2の永久磁石に対して、該電磁石が前記第2の永久磁石を吸引する極性となるように駆動パルスを印加する。 (B) A driving pulse is applied to the electromagnet so that the electromagnet has a polarity repelling the first permanent magnet, and the electromagnet is applied to the second permanent magnet. A drive pulse is applied so as to have a polarity for attracting the magnet.
カメラ焦点距離を第1の焦点距離にするときは次のように動作する。 When the camera focal length is set to the first focal length, the following operation is performed.
電磁石駆動部において第1の電磁石に永久磁石を吸引する極性となるように駆動パルスを印加すると(第1の状態という)、可動エレメント内の永久磁石は第1の電磁石から磁気的に吸引力を受けて引きつけられる。同時に、第1の状態では第2の電磁石に永久磁石が反発する極性となるように駆動パルスが印加されるために、可動エレメント内の永久磁石は第2の電磁石から磁気的に反発力を受けて引き離される。その結果、可動エレメントは、第1の電磁石に対する強い引きつけ力により第1の電磁石に向けて高速に移動し、該第1の電磁石に吸着される。この状態では、カメラ焦点距離が第1の焦点距離となる。 When a driving pulse is applied to the first electromagnet in the electromagnet driving unit so as to have a polarity that attracts the permanent magnet (referred to as a first state), the permanent magnet in the movable element magnetically attracts from the first electromagnet. Received and attracted. At the same time, in the first state, the drive pulse is applied to the second electromagnet so that the permanent magnet has a repulsive polarity, so that the permanent magnet in the movable element receives a magnetic repulsive force from the second electromagnet. Pulled apart. As a result, the movable element moves at a high speed toward the first electromagnet by a strong attraction force with respect to the first electromagnet, and is attracted to the first electromagnet. In this state, the camera focal length is the first focal length.
カメラ焦点距離を第2の焦点距離にするときは次のように動作する。 When the camera focal length is set to the second focal length, the following operation is performed.
上記の第1の状態において、第1の電磁石と第2の電磁石に上記と反対極性の駆動パルスを印加すると(第2の状態という)、可動エレメント内の永久磁石は、第2の電磁石に引きつけられ、また、第1の電磁石から反発力を受ける。その結果、可動エレメントは、第2の電磁石に対する強い引きつけ力により第2の電磁石に向けて高速に移動し、該第2の電磁石に吸着される。この状態では、カメラ焦点距離が第2の焦点距離となる。 In the first state, when a driving pulse having the opposite polarity to the first electromagnet and the second electromagnet is applied (referred to as the second state), the permanent magnet in the movable element is attracted to the second electromagnet. And receives a repulsive force from the first electromagnet. As a result, the movable element moves at a high speed toward the second electromagnet by a strong attracting force with respect to the second electromagnet, and is attracted to the second electromagnet. In this state, the camera focal length is the second focal length.
このように、可動レンズの保持位置を2位置(永久磁石が第1の電磁石に吸着した第1の位置と、第2の電磁石に吸着した第2の位置)のいずれかに設定することができ、その結果、カメラの焦点距離はそれらの位置に応じた2つの大きさのいずれかに設定される。 Thus, the holding position of the movable lens can be set to one of two positions (a first position where the permanent magnet is attracted to the first electromagnet and a second position where the permanent magnet is attracted to the second electromagnet). As a result, the focal length of the camera is set to one of two sizes according to their positions.
この発明では、第1の電磁石及び前記第2の電磁石に対して、駆動パルスの印加極性を変えることにより、第1の状態(第1の焦点距離)と第2の状態(第2の焦点距離)を任意に設定できる。また、各状態では、永久磁石が第1の電磁石又は前記第2の電磁石のいずれかに磁気的に吸着して保持される(双安定)ため、振動や衝撃に強くなる。 In the present invention, the first state (first focal length) and the second state (second focal length) are changed by changing the applied polarity of the drive pulse for the first electromagnet and the second electromagnet. ) Can be set arbitrarily. In each state, the permanent magnet is magnetically attracted to and held by either the first electromagnet or the second electromagnet (bistable), so that it is resistant to vibration and impact.
この発明においては、前記永久磁石が前記第1の電磁石又は前記第2の電磁石に吸着すると前記駆動パルスの印加を停止する制御を行うことが可能である。このように制御することで、無駄な電流消費がなくなる。 In this invention, when the permanent magnet is attracted to the first electromagnet or the second electromagnet, it is possible to perform control to stop the application of the drive pulse. By controlling in this way, useless current consumption is eliminated.
この発明の別の実施態様では、さらに、前記第1の電磁石及び第2の電磁石を光軸周りに複数個配置し、前記永久磁石を光軸周りに前記第1の電磁石及び第2の電磁石に対向するように複数個配置する。また、それらを等間隔で配置する。 In another embodiment of the present invention, a plurality of the first electromagnets and the second electromagnets are arranged around the optical axis, and the permanent magnets are arranged around the optical axis as the first electromagnet and the second electromagnet. A plurality are arranged so as to face each other. Moreover, they are arranged at equal intervals.
この発明のさらに別の実施態様では、上記第1の電磁石及び第2の電磁石をそれぞれ第1の永久磁石と第2の永久磁石に変え、上記可動エレメントに設けられる永久磁石を電磁石に変えることもできる。そして、前記電磁石駆動部は、カメラ焦点距離を第1の焦点距離にするときは下記(C)のように駆動パルスを印加し、カメラ焦点距離を第2の焦点距離にするときは下記(D)のように駆動パルスを印加する。 In still another embodiment of the present invention, the first electromagnet and the second electromagnet may be changed to a first permanent magnet and a second permanent magnet, respectively, and the permanent magnet provided on the movable element may be changed to an electromagnet. it can. The electromagnet drive unit applies a drive pulse as shown in (C) below when the camera focal length is set to the first focal length, and (D) when the camera focal length is set at the second focal length. The drive pulse is applied as shown in FIG.
(C)前記電磁石に対して、該電磁石が前記第1の永久磁石に吸引され、且つ前記第2の永久磁石から反発される極性となるように駆動パルスを印加する。 (C) A driving pulse is applied to the electromagnet so that the electromagnet is attracted to the first permanent magnet and has a polarity repelled from the second permanent magnet.
(D)前記電磁石に対して、該電磁石が前記第1の永久磁石に反発され、且つ前記第2の永久磁石に吸引される極性となるように駆動パルスを印加する。 (D) A drive pulse is applied to the electromagnet so that the electromagnet has a polarity repelled by the first permanent magnet and attracted by the second permanent magnet.
この発明によれば、第1の電磁石及び前記第2の電磁石に対して駆動パルスを印加することにより、可動レンズと一体の永久磁石を第1の電磁石又は前記第2の電磁石のいずれかに選択的に吸着させ、その状態を安定して保持させることができる。このため、振動や衝撃に強い。 According to this invention, by applying a drive pulse to the first electromagnet and the second electromagnet, the permanent magnet integrated with the movable lens is selected as either the first electromagnet or the second electromagnet. It can be adsorbed and the state can be stably maintained. For this reason, it is strong against vibration and impact.
図1は、この発明の実施形態である2焦点距離を有する車載用カメラ(以下、カメラと称する)の取り付け例を示している。 FIG. 1 shows an example of mounting an in-vehicle camera (hereinafter referred to as a camera) having two focal lengths according to an embodiment of the present invention.
図示のように、カメラは、ECU(Electronic Control Unit )2に接続され、車両3の室内のフロントガラス上方に取り付けられている。このカメラ1は、10°の画角(第1の画角)と50°の画角(第2の画角)を選択することができ、第1の画角では焦点距離が長く設定される(第1の焦点距離)。第2の画角では焦点距離が短く設定される(第2の焦点距離)。第1の焦点距離は、夜間の遠方視界を確保するために夜間撮影(ナイトビジョン)モードに設定されたときに選択され、第2の焦点距離は、白線検知を行うときやプリクラッシュを確保するために中/近距離撮影モードに設定されたときに選択される。 As shown in the figure, the camera is connected to an ECU (Electronic Control Unit) 2 and is mounted above the windshield in the vehicle 3. The camera 1 can select an angle of view of 10 ° (first angle of view) and an angle of view of 50 ° (second angle of view), and the focal length is set to be long at the first angle of view. (First focal length). At the second angle of view, the focal length is set short (second focal length). The first focal length is selected when the night shooting mode is set to secure night vision at night, and the second focal length is used for white line detection or pre-crash. Therefore, it is selected when the middle / short-distance shooting mode is set.
通常時においては、中/近距離撮影モードが選択され、白線検知と近距離の対向車や先行車の検知とを行う。上述のように、この場合のカメラ1に設定される画角は50°であり、車両1前方から20〜30m程度までの物体が検知できる第2の焦点距離が設定される。 In normal times, the medium / short-distance shooting mode is selected, and white line detection and detection of an oncoming vehicle and a preceding vehicle at a short distance are performed. As described above, the angle of view set in the camera 1 in this case is 50 °, and the second focal length capable of detecting an object from about 20 to 30 m from the front of the vehicle 1 is set.
夜間においては、夜間撮影モードが設定され、上述のように、この場合のカメラ1に設定される画角は10°であり、遠距離となる100〜150m程度までの物体が検知できる第1の焦点距離が設定される。なお、夜間撮影モードにおいては、100〜150m前方を間欠的に撮影する(例えば、1フレーム/秒。白線検知は30フレーム/秒)。このモードでは赤外線投光機を照射することも可能である。 At night, the night shooting mode is set, and as described above, the angle of view set in the camera 1 in this case is 10 °, and the first object that can detect an object up to about 100 to 150 m, which is a long distance, can be detected. The focal length is set. In the night shooting mode, 100 to 150 m ahead is shot intermittently (for example, 1 frame / second, white line detection is 30 frame / second). In this mode, it is possible to irradiate an infrared projector.
図2は、カメラ1の概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the camera 1.
カメラ1は、カメラ本体10と、鏡筒を含むレンズ部11とで構成されている。レンズ部11は、鏡筒内で光軸方向に移動可能な可動エレメント12と、鏡筒内に固定されている第1の電磁石13と、第2の電磁石14とを備えている。カメラ本体10は、固体撮像素子であるイメージャー15と、タイミングパルス発生回路16とを備えている。レンズ部11は、さらに、第2の電磁石14の位置よりも被写体側に後述の固定レンズを備えている。
The camera 1 includes a
可動エレメント12は、永久磁石17と可動レンズ18とを備えている。可動エレメント12は、光軸Oに沿って第1の電磁石13と第2の電磁石14間で移動可能である。本実施形態では、第1の電磁石13の位置を第1の位置と称する。また、第2の電磁石14の位置を第2の位置と称する。可動エレメント12が第1の位置に移動すると焦点距離は望遠側となる。このときの焦点距離を第1の焦点距離という。可動エレメント12が第2の位置に移動すると焦点距離は広角側となる。このときの焦点距離を第2の焦点距離という。
The
前記タイミングパルス発生回路16は、第1の電磁石13及び第2の電磁石14に対して駆動パルス(タイミングパルス)を印加する。可動エレメント12を、第1の位置に保持させるときは(第1の焦点距離)、第1の電磁石13に対して、永久磁石17が該第1の電磁石13に吸引される極性の駆動パルスを印加する。同時に、第2の電磁石14に対して、永久磁石17が該第2の電磁石14から反発する極性の駆動パルスを印加する。また、可動エレメント12を、第2の位置に保持させるときは(第2の焦点距離)、第2の電磁石14に対して、永久磁石17が該第2の電磁石14に吸引される極性の駆動パルスを印加する。同時に、第1の電磁石13に対して、永久磁石17が該第1の電磁石11から反発する極性の駆動パルスを印加する。可動エレメント12が第1の位置又は第2の位置に移動すると、その位置において永久磁石17がその磁力によって第1の電磁石13又は第2の電磁石14に対して吸着し続ける。したがって、それぞれの電磁石13、14に駆動パルスを一度印加した後は、それ以降、駆動パルスを印加しない。
The timing
タイミングパルス発生回路16には、ECU20が接続されており、前記駆動パルスの極性は、ECU20から切り換え信号として与えられる。ECU20には、運転者により操作されるライトSW(燈火スイッチ)からの信号や、周囲の明るさを検出するオートライトセンサからの信号が入力している。ECU20は、これらの信号を受けると夜間撮影モードを設定し、切り換え信号を第1の焦点距離が設定されるレベルとする。
An
図3は、レンズ部11の詳細な構成図である。
FIG. 3 is a detailed configuration diagram of the
レンズ部11は、円筒状の鏡筒30と、この鏡筒30内に設けられた構造体で構成される。
The
鏡筒30内には、その被写体側に固定レンズ31が固定されている。前部止め環32は、その周囲に雄ネジが形成されていて、鏡筒30の内周に設けられている雌ネジ部にこれをねじ込んで固定される。固定レンズ31は、鏡筒30の内周面に設けられた前部止め環32に固定される。その内側には、コイル止め環33により第2の電磁石14が保持される。鏡筒30のイメージャー側には後部止め環34により第1の電磁石13が保持される。後部止め環34も、前部止め環32と同様に、その周囲に雄ネジが形成されていて、鏡筒30の内周に設けられている雌ネジ部にこれをねじ込んで固定される。
In the
第1の電磁石13は、第1のコイル130と、同コイル130内を貫通している鉄などから構成される第1のヨーク131と、第1のコイル130の両端を保持するストッパー132、133とを備えている。第2の電磁石14は、第2のコイル140と、同コイル140内を貫通している第2のヨーク141と、第1のコイル140の両端を保持するストッパー142、143とを備えている。
The
第1の電磁石13の第1のコイル130に駆動パルスを印加すると、第1のヨーク131が磁化される。第2の電磁石14の第2のコイル140に駆動パルスを印加すると、第2のヨーク141が磁化される。駆動パルスの極性(+、−)を変えることにより、これらのヨーク131、141の両端に発生する磁化極性(N極、S極)が変わる。
When a drive pulse is applied to the
前第1の電磁石13と第2の電磁石14との間には、可動エレメント12が光軸O方向に移動自在に配置されている。すなわち、可動エレメント12の外周面と鏡筒30の内周面は滑らかに形成されており、この外周面が鏡筒30の内周面を光軸方向(図の左右方向)に摺動可能となっている。なお、後述のように、可動エレメント12は円周方向に回転しないように、その周面に回転止めが形成され、該回転止めが鏡筒30の内周面に設けられている溝を光軸Oの方向に摺動するようになっている。
A
可動エレメント12は、その最外周に光軸O方向に伸長している細長状の永久磁石17を備えている。また、可動エレメント12は、内側に可動レンズ18を設けている。可動エレメント12の永久磁石17の光軸O方向の中心線の位置は、第1のヨーク131及び第2のヨーク141の中心線の位置に一致している。また、永久磁石17の被写体側の磁極はN極に磁化されており、イメージャー側の磁極はS極に磁化されている。したがって、第1のヨーク131の左端部がN極に磁化され、且つ、第2のヨーク141の右端部がN極に磁化されると、永久磁石17は、その被写体側の磁極で反発力を受け、そのイメージャー側の磁極で吸引力を受ける。その結果、可動エレメント12に対して右方向の移動力が発生する。反対に、第1のヨーク131の左端部がS極に磁化され、且つ、第2のヨーク141の右端部がS極に磁化されると、永久磁石17は、その被写体側の磁極で吸引力を受け、そのイメージャー側の磁極で反発力を受ける。その結果、可動エレメント12に対して左方向の移動力が発生する。
The
可動エレメント12が図3に示す位置、すなわち第2の位置にあるときは、永久磁石17がその磁力によって第2のヨーク141に吸着している。したがって、可動エレメント12は、第2の位置で永久磁石17の吸着力により保持されている(第2の状態)。この第2の状態で、第1のヨーク131の左端部がN極に磁化され、且つ、第2のヨーク141の右端部がN極に磁化されるように、第1の電磁石13と第2の電磁石14に駆動パルスが印加されると、可動エレメント12に対して右向きの力が発生する。そのため、可動エレメント12が右方向に移動して、第1の電磁石13に吸着された位置、すなわち第1の位置で停止する。このとき、可動エレメント12は、第1の位置で永久磁石17の吸着力により保持される(第1の状態)。さらに、この第1の状態で、第1のヨーク131の左端部がS極に磁化され、且つ、第2のヨーク141の右端部がS極に磁化されるように、第1の電磁石13と第2の電磁石14に駆動パルスが印加されると、可動エレメント12に対して左向きの力が発生する。そのため、可動エレメント12が左方向に移動して、第2の電磁石14に吸着された位置、すなわち第2の位置で停止する。
When the
ここで、第1のヨーク131の左端部がN極に磁化され、且つ、第2のヨーク141の右端部がN極に磁化されるように、第1の電磁石13と第2の電磁石14に印加する駆動パルスの極性は、第1のヨーク131の左端部がS極に磁化され、且つ、第2のヨーク141の右端部がS極に磁化されるように、第1の電磁石13と第2の電磁石14に印加する駆動パルスの極性と全く逆になる。したがって、タイミングパルス発生回路16で発生する駆動パルスの極性(+、−)を選択することで、可動エレメント12を第1の位置で保持させるか第2の位置で保持させるかを決めることができる。
Here, the
以上の構成から明らかなように、可動エレメント12は、常に、永久磁石17の磁力による吸着力により位置決めが行われている。このため、振動や衝撃などがあっても、その保持される位置は安定しており、焦点距離がずれることがない。また、焦点距離を変える(可動エレメントの保持位置を変える)ときには、第1の電磁石13と第2の電磁石14に、逆極性の駆動パルスを1回印加するだけで良く、制御が極めて簡単である。
As is clear from the above configuration, the
図4は、可動エレメント12に設けられている永久磁石17の移動原理を示している。
FIG. 4 shows the principle of movement of the
図4(A)の状態は、可動エレメント12内の永久磁石17が第2の位置(広角側)に停止して保持されている第2の状態を示す。この第2の状態では、第1の電磁石13及び第2の電磁石14は非通電となっている。第2の状態から、可動エレメント12を第1の位置(望遠側)に移動させるきは、第1の電磁石13及び第2の電磁石14に駆動パルスを印加する。このとき、第2の電磁石14には、その右側端部が永久磁石の左端部の磁極と同じN極となるような極性の駆動パルスを印加する。また、同時に、第1の電磁石13には、その左側端部が永久磁石の右端部の磁極と逆のN極となるような極性の駆動パルスを印加する。このように制御すると、図4(B)に示すように、永久磁石17は、同図(A)のように保持されている状態から、右方向の反発力と吸引力により右方向に移動し、第1の電磁石13に吸着されて停止する。永久磁石17が第1の電磁石13に吸着されてその移動を停止すると、第1の電磁石13及び第2の電磁石14に対する通電を停止する。この状態では、永久磁石17がその磁力で第1の電磁石13に吸着して保持されている(同図(C))。
The state of FIG. 4A shows a second state in which the
次に、図(C)の状態で、可動エレメント12を第2の位置(広角側)に移動させるきは、第1の電磁石13及び第2の電磁石14に対して、図(B)のときに印加した駆動パルスとは逆極性の駆動パルスを印加する。このとき、第2の電磁石14には、その右側端部が永久磁石の左端部の磁極と逆のS極となるような極性の駆動パルスを印加する。また、同時に、第1の電磁石13には、その左側端部が永久磁石の右端部の磁極と同じN極となるような極性の駆動パルスを印加する。このように制御すると、図4(D)に示すように、永久磁石17は、同図(C)のように保持されている状態から、左方向の反発力と吸引力により左方向に移動し、第2の電磁石14に吸着されて停止する。
Next, when the
図5は、第1、第2の電磁石13、14に対する駆動パルスを示している。図示のように、駆動パルスは、永久磁石17、すなわち可動エレメント12を反転動作するときのタイミングで出力される。駆動パルスのパルス幅はTであり、数msのオーダである。駆動パルスを1回印加する毎に次の駆動パルスの極性は反転される。これにより、第1、第2の電磁石13、14に対して駆動パルスを印加する毎に、図4に示すように、可動エレメント12を第1の位置→第2の位置→第1の位置→・・・と順に保持することが可能となる。
FIG. 5 shows drive pulses for the first and
次に、可動エレメント12と電磁石13、14の取付構造について図6を参照して説明する。
Next, the mounting structure of the
図6(A)は、可動エレメント12を光軸方向から見た図、図6(B)は、第1の電磁石13を光軸方向に見た図である。第2の電磁石14は第1の電磁石13と同じ構造であるため、以下、第1の電磁石13について説明する。
6A is a view of the
可動エレメント12は、硬質樹脂からなるリング状のレンズ支持体120と、そのレンジ支持体120の内周で支持される可動レンズ18と、永久磁石17と、回転止め121とを備えている。永久磁石17は、図示のように、レンズ支持体120の内部に、90°間隔でインサート成型により4個埋め込まれている。90°間隔なので、各永久磁石17は、光軸Oに対して対称の位置関係となる。回転止め121は、レンズ支持体120の鏡筒30内での回転を防ぐためのものである。レンズ支持体120は、鏡筒30内を光軸方向に摺動自在であるために、振動や衝撃で光軸周りに回転する可能性がある。そこで、レンズ支持体120の外周に突起状の回転止め121を設け、これを鏡筒12の内周に光軸方向に設けられている溝(図示せず)に摺動自在に係合している。回転止めは180°間隔で2個設けているが、等角度で3箇所以上設けるのがより望ましい。また、レンズ支持体120を非磁性体で構成することも可能である。その場合は、非磁性体に孔を形成し、この中に永久磁石17を挿入し、接着剤で固定する。
The
第1の電磁石13は、図6(B)に示すように、第1のコイル130と、鉄などで構成される第1のヨーク131と、第1のストッパー132と、第1の回転止め133とを備えている。第1のストッパー132は、硬質樹脂を材料としてリング状に成型された2つのストッパー部で構成され(図3参照)、内周には開口された空間部が形成される。第1の電磁石13は、この2つのストッパ部で第1のコイル130をサンドイッチ状に挟んで形成される。第1のヨーク131は、その両端が2つのストッパー部に嵌合しており、該ヨーク131の周面に第1のコイル130が巻回されている。
As shown in FIG. 6B, the
また、第1のヨーク131は、永久磁石17と同様に、90°間隔で4個設けられており、それらの光軸O方向の中心線の位置は、4個の永久磁石17のそれぞれの中心線の位置と一致している。
Similarly to the
第1の回転止め133は、2つのストッパー部のそれぞれに180°間隔で2個設けられていて、鏡筒12の内周に設けられている孔(図示せず)に嵌合している。
Two
なお、上述のように、第2の電磁石14は、第1の電磁石13と同じ構成にある。
Note that, as described above, the
上記の構成であれば、永久磁石17と第1の電磁石13とが光軸Oを中心に等間隔に対称に配置されるため、磁力が円周上で均等となる。このため、可動エレメント12に対しては、その移動時に同エレメントの半径方向への力が加わらない。これにより、可動エレメント120は、安定して且つスムースに光軸方向に移動する。また、鏡筒11内に、固定レンズ13や可動レンズ12等の部品を嵌め込んでいくだけでレンズ部11を構成できるため、組立時の作業性も良好になる。
If it is said structure, since the
回転止め121の個数は、図7(A)のように4個にしても良いし、同図(B)のように3個であっても良い。また、同図に示すように、その形状は任意であって良いが、これらの回転止めは、可動エレメント12の移動時において該エレメント12の半径方向への力が生じないように等角度に配置されることが望ましい。すなわち、図7(A)に示す例では90°間隔、同図(B)に示す例では120°間隔に配置される。
The number of
永久磁石17は、図8(A)のように、円筒形状であっても良いし、同図(B)のように、光軸方向に2分割したものであっても良い。これらの図の左側は正面断面図を示し、右側は側面図を示している。また、同図(C)のように断面形状が矩形であったり、同図(D)のように3角形であっても良い。
The
図9は、この発明の他の実施形態の車載用カメラを示している。 FIG. 9 shows an in-vehicle camera according to another embodiment of the present invention.
構成において、図2に示すカメラと相違する点は、永久磁石と電磁石の取付場所を逆にした点である。すなわち、本実施形態のカメラでは、可動エレメント12の永久磁石17に代えて電磁石52を設け、鏡筒内に固定されている第1の電磁石13と第2の電磁石14に代えて第1の永久磁石50と第2の永久磁石51を設けている。そして、カメラ本体10内のタイミングパルス発生回路16からは、可動エレメント12の電磁石52に対して駆動パルスが印加される。
In the configuration, the difference from the camera shown in FIG. 2 is that the mounting locations of the permanent magnet and the electromagnet are reversed. That is, in the camera of the present embodiment, an electromagnet 52 is provided instead of the
図10は、レンズ部11の構成図である。同図において、図3と同一符号で示す箇所は同じ部品であることを示している。
FIG. 10 is a configuration diagram of the
可動エレメント12に設けられる電磁石53は、光軸方向に伸びているヨーク530と、このヨーク530に巻回しているコイル531と、コイル531の両端を保持するコイル保持部532、533とを備えている。この電磁石53は、上記図6(B)に示す構造と同様に、光軸Oに対称となるように可動エレメント12の外周に90°の等角度で4個配置されている。なお、これらの電磁石への通電のための電線は鏡筒30に光軸方向に設けた電線通過用の長孔(図示しない)を通して該電磁石に接続される。
The
第1の位置に設けられる第1の永久磁石50及び第2の位置に設けられる第2の永久磁石51は、それぞれ硬質樹脂500及び硬質樹脂501にインサート成型により埋め込まれている。それらの永久磁石は、その磁極が、図10に示すように、内側がS極、外側がN極となるように設けられている。
The first
以上の構成で、可動エレメント12を第1の位置と第2の位置間で移動するには次のように制御する。
With the above configuration, the
第1の位置(望遠側)に可動エレメント12を移動するときは、電磁石53に対して、電磁石53が前記第1の永久磁石50に吸引され、且つ第2の永久磁石51から反発される極性となるように駆動パルスを印加する。すなわち、電磁石53のヨーク530に対して、その左端部(被写体側端部)にS極が磁化され、且つ、その右端部(イメージャー側端部)にN極が磁化されるように、電磁石53に対して駆動パルスを印加する。図10に示す状態は、可動エレメント12が第2の位置(広角側)に位置しているから、この状態から上記のように電磁石53に対して駆動パルスを印加すると、可動エレメト12は、第1の永久磁石50から右向きの吸引力を受けるとと同時に、第2の永久磁石51から右向きの反発力を受ける。その結果、可動エレメント12は右方向に移動し、第1の位置で停止する。このとき、可動エレメント12のヨーク530は、第1の永久磁石50に、その磁力によって吸着している。
When the
次に、第1の位置(望遠側)から第2の位置(広角側)に可動エレメント12を移動するときは、電磁石53に対して、電磁石53が前記第1の永久磁石50から反発され、且つ第2の永久磁石51に吸引される極性となるように駆動パルスを印加する。すなわち、電磁石53のヨーク530に対して、その左端部(被写体側端部)にN極が磁化され、且つ、その右端部(イメージャー側端部)にS極が磁化されるように、電磁石53に対して駆動パルスを印加する。すると、可動エレメト12は、第1の永久磁石50から左向きの反発力を受けると同時に、第2の永久磁石51から左向きの吸引力を受ける。その結果、可動エレメント12は左方向に移動し、第2の位置で停止する。このとき、可動エレメント12のヨーク530は、第2の永久磁石51に、その磁力によって吸着している。
Next, when the
このように、可動エレメント12に設けられている電磁石53に対して印加する駆動パルスの極性を変えることにより、可動エレメント12を右方向に移動させて第1の位置(望遠側)に保持されるようにしたり、左方向に移動させて第2の位置(広角側)に保持されるようにできる。
Thus, by changing the polarity of the drive pulse applied to the
Claims (5)
光軸に沿った2つの位置に配置した第1の電磁石及び第2の電磁石と、
前記可動レンズと永久磁石が取り付けられ、前記第1の電磁石及び第2の電磁石間で光軸に沿って移動可能に取り付けられた可動エレメントと、
前記第1の電磁石及び前記第2の電磁石に駆動パルスを印加する電磁石駆動部と、を備え、
前記電磁石駆動部は、カメラ焦点距離を第1の焦点距離にするときは下記(A)のように駆動パルスを印加し、カメラ焦点距離を第2の焦点距離にするときは下記(B)のように駆動パルスを印加することを特徴とする、2焦点距離を有する車載用カメラ。
(A)第1の電磁石に対して、該第1の電磁石が前記永久磁石を吸引する極性となるように駆動パルスを印加し、第2の電磁石に対して、該第2の電磁石が前記永久磁石を反発する極性となるように駆動パルスを印加する。
(B)第1の電磁石に対して、該第1の電磁石が前記永久磁石を反発する極性となるように駆動パルスを印加し、第2の電磁石に対して、該第2の電磁石が前記永久磁石を吸引する極性となるように駆動パルスを印加する。 In a vehicle-mounted camera that is attached to a vehicle so as to image the front of the vehicle and changes the focal length by moving a movable lens along the optical axis.
A first electromagnet and a second electromagnet disposed at two positions along the optical axis;
A movable element attached with the movable lens and a permanent magnet, and movably attached along the optical axis between the first electromagnet and the second electromagnet;
An electromagnet driving section for applying a driving pulse to the first electromagnet and the second electromagnet,
When the camera focal length is set to the first focal length, the electromagnet driving section applies a drive pulse as shown in (A) below, and when the camera focal length is set to the second focal length, A vehicle-mounted camera having two focal lengths, wherein a drive pulse is applied as described above.
(A) A drive pulse is applied to the first electromagnet so that the first electromagnet has a polarity for attracting the permanent magnet, and the second electromagnet is applied to the permanent electromagnet. A drive pulse is applied so as to have a polarity that repels the magnet.
(B) A drive pulse is applied to the first electromagnet so that the first electromagnet has a polarity that repels the permanent magnet, and the second electromagnet is applied to the permanent electromagnet. A drive pulse is applied so as to have a polarity for attracting the magnet.
光軸に沿った2つの位置に配置した第1の永久磁石及び第2の永久磁石と、
前記可動レンズと電磁石が取り付けられ、前記第1の永久磁石及び第2の永久磁石間で光軸に沿って移動可能に取り付けられた可動エレメントと、
前記電磁石に駆動パルスを印加する電磁石駆動部と、を備え、
前記電磁石駆動部は、カメラ焦点距離を第1の焦点距離にするときは下記(C)のように駆動パルスを印加し、カメラ焦点距離を第2の焦点距離にするときは下記(D)のように駆動パルスを印加することを特徴とする、2焦点距離を有する車載用カメラ。
(C)前記電磁石に対して、該電磁石が前記第1の永久磁石に吸引され、且つ前記第2の永久磁石から反発される極性となるように駆動パルスを印加する。
(D)前記電磁石に対して、該電磁石が前記第1の永久磁石に反発され、且つ前記第2の永久磁石に吸引される極性となるように駆動パルスを印加する。 In a vehicle-mounted camera that is attached to a vehicle so as to image the front of the vehicle and changes the focal length by moving a movable lens along the optical axis.
A first permanent magnet and a second permanent magnet disposed at two positions along the optical axis;
A movable element attached with the movable lens and an electromagnet, and movably attached along the optical axis between the first permanent magnet and the second permanent magnet;
An electromagnet driving section for applying a driving pulse to the electromagnet,
The electromagnet driving unit applies a driving pulse as shown in (C) below when the camera focal length is set to the first focal length, and the following (D) is set when the camera focal length is set at the second focal length. A vehicle-mounted camera having two focal lengths, wherein a drive pulse is applied as described above.
(C) A driving pulse is applied to the electromagnet so that the electromagnet is attracted to the first permanent magnet and has a polarity repelled from the second permanent magnet.
(D) A drive pulse is applied to the electromagnet so that the electromagnet has a polarity repelled by the first permanent magnet and attracted by the second permanent magnet.
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