JP2010060699A

JP2010060699A - レンズユニット、及び撮像装置

Info

Publication number: JP2010060699A
Application number: JP2008224553A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hashimoto; 隆橋本; Hisatoku Ito; 久徳伊藤
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2008-09-02
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】レンズ面に雨滴が付着しても、簡単な構成で雨滴が除去されるようにしたレンズユニット。
【解決手段】被写体光を導く撮像光学系と、
前記撮像光学系の中の最も被写体側に位置する面に当接する当接部が設けられた枠部材と、
を有し、
前記最も被写体側に位置する面と、前記枠部材における前記当接部に連なる被写体側の面とに親水処理が施されていること。
【選択図】図２

Description

本発明は、雨に晒されてレンズ面に雨滴が付着する可能性がある光学面を有するレンズユニット、及び該レンズユニットを内蔵した撮像装置に関し、例えば車載用カメラや監視用カメラに用いられるものである。

車の運転席からは前方、後方及び助手席側の各々の下方が死角となり易い。そこで、死角となる方向をデジタルカメラで撮像し、その画像を運手席に設置したモニタで視認できるようにした車載用カメラが市販されている。車載用カメラは雨に晒されても異常が生じないように防水構造に構成されているが、撮像レンズの一番玉における被写体側のレンズ面に雨滴が付着するのは避けられない。従って、その状態で撮像すると、画像が不鮮明になり、モニタで充分に視認することができない。また、屋外で用いられる監視用カメラについても同様な問題が生ずる。

このような問題を解決することを目的とした種々の特許公報が開示されている。

例えば、撮像レンズの被写体側のレンズ面に親水膜をコーティングすると共に、該撮像レンズを保持する鏡枠の下縁部に管状の孔を設けた光学装置が開示されている（特許文献１参照）。これによれば、レンズ面に付着した雨滴が親水膜により留まらずに下方に流れ落ち、更に雨滴が毛管現象により管状の孔から排水されるというものである。

また、撮像レンズの一番玉を固定する環状の押さえ部材の内周部から外周部にかけて溝が形成されているレンズユニットが開示されている（特許文献２参照）。これによれば、レンズ表面に付着した水滴が押さえ部材の溝によって外周部側に導かれて水滴が除去されるというものである。
特開２００６−３１３３１２号公報特開２００７−３１６１６７号公報

しかしながら、特許文献１においては、レンズ面から流れ落ちた雨滴がレンズ面の周辺部と鏡枠に跨った状態になったときは、雨滴の一部は鏡枠に付着し、他の一部はレンズ面の周辺部に留まった状態が維持されて、流れ落ちないことがある。また、管状の孔の径が小さいと塵埃によって詰まり易く、逆に径が大きいと毛管現象が作用しないので、実用化が困難である。

また、特許文献２においては、レンズ面に付着した雨滴がレンズ面の周辺部に流れ落ちる保証はなく、例え流れ落ちて押さえ部材の内周部に達しても容易に溝によって導かれるものではなく、表面張力によって溝内に留まることが予想される。また、溝がない部分では当然のことながら、雨滴はレンズ面の周辺部に留まることになる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、撮像光学系における最も被写体側に位置する光学面に雨滴が付着しても、簡単な構成で雨滴が除去されるようにしたレンズユニット、及び該レンズユニットを備えた撮像装置を提案することを目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。

１．被写体光を導く撮像光学系と、
前記撮像光学系の中の最も被写体側に位置する面に当接する当接部が設けられた枠部材と、
を有し、
前記最も被写体側に位置する面と、前記枠部材における前記当接部に連なる被写体側の面とに親水処理が施されていることを特徴とするレンズユニット。

２．前記当接部が当接する前記撮像光学系の面は、凸面、凹面若しくは平面のうちの何れかであることを特徴とする前記１に記載のレンズユニット。

３．前記枠部材における前記当接部に連なる被写体側の面は、前記撮像光学系の光軸から離れるに従い前記光軸に対して３５度以上の角度で傾斜していることを特徴とする前記１又は前記２に記載のレンズユニット。

４．前記１〜３の何れか１項に記載のレンズユニットと、被写体光を光電変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像装置。

５．防水構造に構成されたことを特徴とする前記４に記載の撮像装置。

本発明のレンズユニット及び撮像装置によれば、雨に晒されてレンズ面に雨滴が付着しても、簡単な構成で雨滴を除去することができる。

本発明の撮像装置の一例を図１に示す撮像装置の断面図に基づいて説明する。なお、本撮像装置は、車に搭載する車載用カメラや屋外で用いられる監視用カメラである。

先ず、レンズユニット１について説明する。

レンズユニット１は主として撮像レンズＬ（撮像光学系）及び撮像レンズＬを保持する内鏡枠２１より構成される。

撮像レンズＬは最も被写体側に位置する一番玉としての第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３から構成されている。

第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は内鏡胴２１に保持されている。また、第１レンズＬ１の背面には遮光板２２が配置され、第２レンズＬ２の前面には遮光板２３が配置され、第２レンズＬ２の背面には固定絞り２４が配置され、第３レンズＬ３の背面には遮光板２５が配置されている。

なお、本明細書においては、前面及び前方を被写体が位置する側とし、背面及び後方をその逆側とする。

そして、内鏡枠２１に前方から固定絞り２４、第２レンズＬ２及び遮光板２３を挿入して、不図示の接着剤で遮光板２３を内鏡枠２１に固着することにより、固定絞り２４及び第２レンズＬ２は内鏡枠２１に固定される。続いて、内鏡枠２１に前方から遮光板２２を挿入し、Ｏリング２６を第１レンズＬ１の後部外周面に挿着した状態で第１レンズＬ１を挿入して、内鏡枠２１の先端部２１ｂを内側にカシメ加工する。これにより、遮光板２２及び第１レンズＬ１は内鏡枠２１に保持される。更に、内鏡枠２１に後方から第３レンズＬ３及び遮光板２５を挿入し、不図示の接着剤で遮光板２５を内鏡枠２１に固着することにより、第３レンズＬ３は内鏡枠２１に固定される。

以上の如く構成したレンズユニット１に外鏡枠３１、ＣＣＤやＣＭＯＳから成る撮像素子１１、撮像素子１１が実装されるプリント配線板１２等を加えて構成したユニットを撮像ユニット１０と称する。

内鏡枠２１の外周面には雄ネジ２１ａが螺設され、雄ネジ２１ａは内鏡枠２１の外周側に位置する外鏡枠３１に螺設された雌ネジ３１ａと螺合する。

また、撮像素子１１はプリント配線板１２の前面に実装されている。そして、プリント配線板１２の各配線はケーブル１３によって撮像装置の外部に位置する外部機器と接続されている。

プリント配線板１２の側面は外鏡枠３１に固定されている。従って、内鏡枠２１を回転させれば、雄ネジ２１ａと雌ネジ３１ａの螺合により、内鏡枠２１は外鏡枠３１に対して進退する。従って、撮像レンズＬと撮像素子１１との距離が変化し、被写体像を撮像素子１１に適切に合焦させることができる。即ち、雄ネジ２１ａと雌ネジ３１ａとによりピント調整を行うことができる。

このようにして撮像ユニット１０を組み立てた後、防水構造とするために撮像ユニット１０を前カバー４１と後カバー４２とで被覆する。

先ず、後カバー４２の後部中央に空いた貫通孔にゴムから成るブッシュ４３を挿入し、内面にゴムから成るリング状の弾性部材４４を貼り付ける。この後カバー４２を撮像ユニット１０の後方から挿入して、ケーブル１３をブッシュ４３に設けた貫通孔から引き出し、外鏡枠３１の後端部を弾性部材４４に当接させる。続いて、後カバー４２の先端部２１ｂに円周状に形成した長溝にＯリング４５を挿入する。この状態で、内鏡枠２１の前部外周面にＯリング４６を挿着し、前カバー４１を前方から挿入して、不図示の接着剤で前カバー４１と後カバー４２とを接合する。このようにして撮像装置が完成する。

また、撮像ユニット１０を前カバー４１と後カバー４２とで水密状態に被覆することにより、撮像ユニット１０まで雨水が浸入することがない。即ち、撮像ユニット１０の前部においては、雨水が内鏡枠２１と前カバー４１との間隙から浸入してもＯリング４６によって、それ以上浸入することが阻止される。また、撮像ユニット１０の側部における前カバー４１と後カバー４２との接合部においては、Ｏリング４５により雨水が浸入すること阻止される。更に、撮像ユニット１０の後部においては、ブッシュ４３がケーブル１３に圧着しているので、互いの間隙から雨水が浸入することがない。

また、ピント調整によって内鏡枠２１の先端部２１ｂと外鏡枠３１の後端部との長さが若干変化するが、このような長さの変化は弾性部材４４の圧縮で吸収される。また、本撮像装置を車載用カメラとして用いた場合には振動や衝撃が撮像ユニット１０に加わるが、これを弾性部材４４が吸収して撮像ユニット１０に悪影響を及ぼすことを防止している。

このように構成された撮像装置において、被写体の光像は撮像レンズＬにより撮像素子１１に結像し、その光像は光電変換されて画像信号となり、ケーブル１３を介して外部機器に送信される。外部機器に送信された画像信号は所定の画像処理が行われる。この撮像装置が車載用カメラであるならば、画像信号に基づく画像を運転席に設置したモニタで視認し、この撮像装置が監視用カメラであるならば、画像信号が変換された画像を監視ルームに設置したモニタで視認する。

また、この撮像装置は以上の如く防水構造に構成されているので、車外に設置される車載用カメラであっても、屋外に設置される監視用カメラであっても、雨に晒されたときに雨滴が浸入して故障することがない。

しかし、雨天時には、撮像レンズＬにおける最も被写体側に位置する第１レンズＬ１のレンズ面Ｌ１ａ（光学面）には雨滴が付着する。従って、この状態で撮像すると、画像が不鮮明になり、モニタで充分に視認することができない。

そこで、レンズ面Ｌ１ａに親水処理を施すことが考えられる。親水処理を施すことによってレンズ面Ｌ１ａには雨滴が付着せず、雨滴はより低い位置に流れ落ちて行く。従って、雨天時でも鮮明な画像が得られる。

しかし、レンズ面Ｌ１ａに親水処理を施しただけでは下記の問題が生ずる。

即ち、前述の如く、内鏡枠２１（枠部材）の先端部２１ｂをカシメ加工して第１レンズＬ１を保持するので、第１レンズＬ１のレンズ面Ｌ１ａの周辺部Ｌ１ａ１に枠状の先端部２１ｂが当接している。この状態で、始めにレンズ面Ｌ１ａに付着した雨滴は親水処理によりレンズ面Ｌ１ａより流れ落ち、内鏡枠２１の先端部２１ｂに溜まった状態になるが、次にレンズ面Ｌ１ａに付着した雨滴はレンズ面Ｌ１ａより流れ落ちようとしても内鏡枠２１の先端部２１ｂに溜まった雨滴が邪魔になり、レンズ面Ｌ１ａより流れ落ち難くなる。このため、雨滴はレンズ面Ｌ１ａの周辺部Ｌ１ａ１と内鏡枠２１の先端部２１ｂとに跨って溜まり、撮像画面の下部が不鮮明になる。車載用カメラとして用いた場合には、下方に位置する物体の方が死角になり易いので、これは好ましくない。

この問題を解決するために、図２の部分拡大図に示す如く、第１レンズＬ１のレンズ面Ｌ１ａと、内鏡枠２１の先端部２１ｂにおけるレンズ面Ｌ１ａと当接する当接部２１Ｌに連なる被写体側の面２１ｂ１とに親水処理ＨＣを施す。

これにより、レンズ面Ｌ１ａに雨滴が掛かった際に、親水処理ＨＣによりその雨滴はより低い位置、即ち周辺部Ｌ１ａ１の方向に流れ落ちて行く。この周辺部Ｌ１ａ１に当接し連なっている内鏡枠２１の被写体側の面２１ｂ１にも親水処理ＨＣが施されているので、流れ落ちた雨滴は被写体側の面２１ｂ１に付着することがなく落下する。従って、雨滴がレンズ面Ｌ１ａに次々と掛かっても、雨滴は滞ることがなく内鏡枠２１の被写体側の面２１ｂ１を通って落下してゆく。

従って、この撮像装置によれば、雨の中でも全体として鮮明な撮像画像を得ることができる。

なお、当接部２１Ｌを被写体側から見た形状は、円形、楕円形、多角形等の閉じた線になる。

また、当接部２１Ｌが当接するレンズ面Ｌ１ａの周辺部Ｌ１ａ１は、凸面、凹面若しくは平面の何れであってもよい。

その他に、撮像レンズＬと内鏡枠２１とが単品の状態のときに別個に親水処理を施してもよいが、内鏡枠２１が撮像レンズＬを保持した状態で一度に親水処理を施してもよい。

親水処理の成分としては、アルコキシシラン、ポリエチレングリコール、光触媒（ＴｉＯ_２）、若しくはオルガノシロキサン等を用いる。

親水処理の方法としては、真空蒸着を用いてもよいし、ゾルゲル法、スピンコート、インクジェット等により塗布してもよい。

また、図１及び図２に示す撮像装置において、内鏡枠２１の先端部２１ｂをカシメ加工して内鏡枠２１により第１レンズＬ１を保持した。しかし、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３の順で互いに当接させて各レンズを後方から内鏡枠２１に挿入し、第１レンズＬ１が内鏡枠２１の先端部２１ｂの内面に当接可能な構成にすると共に、第３レンズＬ３の背面を内鏡枠２１の後端部でカシメ加工や接着等で固定することにより、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３を内鏡枠２１に保持することも可能である。このような構成を図３の部分拡大図に示す。

図３においても、内鏡枠７１の先端部７１ｂの被写体側の面７１ｂ１に親水処理ＨＣが施されているが、先端部７１ｂの被写体側の面７１ｂ１を、第１レンズＬ１のレンズ面Ｌ１ａと当接する光軸Ｏから離れる方向に光軸Ｏに対して３５度以上の角度で傾斜させている。これは下記の理由による。

即ち、仮に先端部７１ｂの被写体側の面７１ｂ１を傾斜させずに光軸Ｏと平行に形成したならば、第１レンズＬ１から被写体側の面７１ｂ１に流れ落ちた雨滴が落下せず、被写体側の面７１ｂ１に留まることになる。多量の雨滴が第１レンズＬ１に掛かる場合は、被写体側の面７１ｂ１に雨滴が留まっていると、レンズ面Ｌ１ａに掛かった雨滴が被写体側の面７１ｂ１に移行できず、レンズ面Ｌ１ａの周辺部Ｌ１ａ１に残留する虞がある。

ところで、車載用カメラを車の前方に設置するときには撮像レンズの光軸を水平面に対して１０〜２０度下方に傾け、車の後方に設置するときには撮像レンズの光軸を水平面に対して２０〜２５度下方に傾けるのが一般的である。このため、車載用カメラは撮像レンズの光軸が最小でも１０度下方に傾いて車に設置される。これは監視用カメラであっても同様である。

従って、内鏡枠７１の被写体側の面７１ｂ１を光軸Ｏに対して３５度以上の角度で傾斜させれば、車載用カメラを車に設置したとき、被写体側の面７１ｂ１は水平面に対して４５度以上の角度で傾くので、第１レンズＬ１から被写体側の面７１ｂ１に流れ落ちた雨滴は先端部１２１ｂに留まることなく確実に落下する。依って、多量の雨滴が流れ落ちる場合でも被写体側の面７１ｂ１の雨滴は直ちに落下し、レンズ面Ｌ１ａに付着した雨滴が被写体側の面７１ｂ１に直ちに移行する。

また、図２に示す撮像装置の場合、カシメのために被写体側の面２１ｂ１は光軸Ｏに対して略９０度に図示している。しかし、図２に示す撮像装置の場合でも、被写体側の面２１ｂ１が光軸Ｏに対して略９０度でなくてもよく、光軸Ｏに対して３５度以上の角度で傾斜していればよい。

また、図１乃至図３においては、最も被写体側に位置する光学部材は第１レンズＬ１であるが、第１レンズＬ１を保護するガラス板や有害な反射光をカットする偏光フィルタ等の平行平面板であってもよい。そして、この平行平面板における被写体側の面と、枠部材としての内鏡枠２１の先端部２１ｂにおけるレンズ面Ｌ１ａと当接する当接部に連なる被写体側の面２１ｂ１とに親水処理ＨＣを施す。また、平行平面板を枠部材としての前カバー４１で保持し、前カバー４１の被写体側の面に親水処理ＨＣを施すようにしてもよい。なお、この場合は平行平面板と撮像レンズＬとで撮像光学系が構成される。

撮像装置の断面図である。レンズ面と内鏡枠に親水処理を施した部分拡大図である。図２と異なる形態の部分拡大図である。

符号の説明

１レンズユニット
１１撮像素子
２１，７１内鏡枠
２１ｂ，７１ｂ先端部
２１ｂ１，７１ｂ１被写体側の面
２１Ｌ当接部
Ｌ撮像レンズ
Ｌ１第１レンズ
Ｌ１ａレンズ面
Ｌ１ａ１周辺部
ＨＣ親水処理

Claims

被写体光を導く撮像光学系と、
前記撮像光学系の中の最も被写体側に位置する面に当接する当接部が設けられた枠部材と、
を有し、
前記最も被写体側に位置する面と、前記枠部材における前記当接部に連なる被写体側の面とに親水処理が施されていることを特徴とするレンズユニット。
前記当接部が当接する前記撮像光学系の面は、凸面、凹面若しくは平面のうちの何れかであることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
前記枠部材における前記当接部に連なる被写体側の面は、前記撮像光学系の光軸から離れるに従い前記光軸に対して３５度以上の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズユニット。
請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズユニットと、被写体光を光電変換する撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
防水構造に構成されたことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。