JP2011002493A - レンズユニット及び防水カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】少しでもパッキンの数を減らし、作業上の問題や信頼性の問題を減少させた防水カメラ。
【解決手段】最も被写体側に位置する前方レンズと、該前方レンズより撮像面側に位置する後方レンズとより撮像レンズが構成されたレンズユニットにおいて、
前記前方レンズと、撮像面側に延在し内周面側にて前記後方レンズを保持する筒部とが一体に形成されたレンズ部材を備えたこと。
【選択図】図２

Description

本発明は、車載用カメラ、監視用カメラ、防水カメラ及び水中カメラ等の防水カメラに好適なレンズユニット、並びに該レンズユニットを備えた防水カメラに関する。

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知られている（例えば、特許文献１参照）。

車載用カメラは雨に晒されても水滴が内部に浸入しないように防水構造に構成されている。

屋外に設置される監視用カメラも同様に防水構造に構成され、画像を監視ルームに設置したモニタで視認したり、録画したりする。

また、水辺や雨天時に水滴が掛かっても撮影できるように防滴構造に構成されたカメラや、水中で撮影可能なように完全防水型に構成された水中カメラも知られている（例えば、特許文献２参照）。

このようにカメラを防滴構造や防水構造にするために、水が浸入すると思われる部材の間隙にゴム製のＯリングからなるパッキンを装着することが多い。

Ｏリングは二つの部材の外周面と内周面との間隙や、二つの部材の突き当て面の間隙に配置される。そして、Ｏリングが二つの部材の外周面と内周面との間隙に配置される場合は、Ｏリングは一方の部材の外周面や外周面に形成した溝にゴムの弾性で圧着した状態で装着される。従って、Ｏリングをこのような部材に装着するときには、Ｏリングの内径を若干拡大して装着する必要があり、このために治具を用いて装着することになる。治具は例えば棒状に形成され、一端はＯリングを装着する部分の近傍に配置できるように形成され、他端はテーパーになっていてＯリングを容易にはめ込めるようにＯリングの内径より細く形成されている（例えば、特許文献３参照）。

そして、Ｏリングを治具に他端からはめ込み、一端から抜き取って所定の部材に装着する。

特開２００７−５２０７７号公報 特開平５−１１１６０号公報 特開２００３−３９２５７号公報

上述の如き車載用カメラ、監視用カメラ、防滴カメラ及び水中カメラに関し、以下防水カメラと総称する。

防水カメラにおいては、Ｏリングを装着するために上記の如き治具を用いなければならず、組み立て作業が面倒で作業工数が掛かり、原価高になる。また、Ｏリングには成型時にパーティングラインで生ずる微細なバリがあり、Ｏリングが捻れて装着されると水漏れが生ずることがあるので、注意深く作業する必要がある。従って、防水カメラには多数のＯリングが用いられているが、Ｏリングの数はできるだけ少ないことが作業性の点で望ましい。

また、車載用カメラや監視用カメラの場合は、雨に晒される頻度が高く、高温や低温に高湿度の環境下で用いられ、更に廃棄ガス等の有害な物質の影響を受け易いといった悪条件の下に配置される。更に、水中カメラの場合は、高温の砂浜に放置された後、低温の水中に持ち込まれるといったサーモショックを受け易い。これらの結果、Ｏリングが劣化し、水滴が内部に侵入してカメラの故障の原因となることが生じ易い。従って、Ｏリングの数はできるだけ少ないことが信頼性の点においても望ましい。

更に、車を水洗いする際に高圧洗車機を用いることがあるが、このとき車載用カメラの正面から高い圧力の水が吹き付けられるので、水漏れの危険性を減少させるためには車載用カメラの正面側にＯリングができるだけ少ない方が望ましい。

なお、以上の問題はＯリングに限定されるものではなく、断面形状が円でないパッキンについても同様である。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、防水カメラにおいてＯリング等のパッキンの数を皆無にすることは困難であるが、少しでもパッキンの数を減らし、上述の如き作業上の問題や信頼性の問題を減少させたレンズユニット、及び該レンズユニットを備えた防水カメラを提案することを発明の目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．最も被写体側に位置する前方レンズと、該前方レンズより撮像面側に位置する後方レンズとより撮像レンズが構成されたレンズユニットにおいて、
前記前方レンズと、撮像面側に延在し内周面側にて前記後方レンズを保持する筒部とが一体に形成されたレンズ部材を備えたことを特徴とするレンズユニット。

２．少なくとも前記筒部の内周面及びは撮像面側の端部は遮光処理されていることを特徴とする前記１に記載のレンズユニット。

３．前記後方レンズは不透明な遮光筒を介して前記筒部の内周面にて保持されていることを特徴とする前記１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を内蔵し、前記レンズユニットを被写体側から被覆する前カバーと前記レンズ部材との間隙はパッキンによって水密状態に構成されていることを特徴とする防水カメラ。

５．最も被写体側に位置する前方レンズと、該前方レンズより撮像面側に位置する後方レンズとより構成された撮像レンズを内蔵した防水カメラにおいて、
前記前方レンズと、撮像面側に延在し内周面側にて前記後方レンズを保持する筒部と、該筒部の外周面の外側に位置する枠状の前カバー部とが一体に形成されたレンズ部材を備えたことを特徴とする防水カメラ。

６．少なくとも前記筒部の内周面及び撮像面側の端部は遮光処理されていることを特徴とする前記５に記載の防水カメラ。

７．前記後方レンズは不透明な遮光筒を介して前記筒部の内周面にて保持されていることを特徴とする前記５に記載の防水カメラ。

８．前記撮像レンズを撮像面側から被覆する後カバーと前記前カバー部との間隙はパッキンによって水密状態に構成されていることを特徴とする前記５〜７の何れか１項に記載の防水カメラ。

請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズユニット及び請求項４に記載の防水カメラによれば、従来の如く前方レンズと、後方レンズを保持する筒部との間にパッキンを設ける必要がなくなり、作業上の問題や信頼性の問題が減少し、原価低減される。

請求項５〜８の何れか１項に記載の防水カメラによれば、従来の如く前方レンズと、後方レンズを保持する筒部との間にパッキンを設ける必要がなくなると共に、前方レンズを保持する部材と前カバーとの間にもパッキンを設ける必要がなくなり、作業上の問題や信頼性の問題が減少し、原価低減される。

本発明の元となる防水カメラの断面図である。 第１の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。 第２の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。 第３の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。 第４の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。

先ず、本発明の元となる防水カメラの一例について図１に示す断面図を参照して説明する。なお、この防水カメラは、車載用カメラや屋外で用いられる監視用カメラに好適なものである。

先ず、防水カメラに内蔵されるレンズユニット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及び撮像レンズＬを保持する内鏡筒２１から構成される。

撮像レンズＬは被写体側から第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３より構成されている。第１レンズＬ１、第２レンズＬ２及び第３レンズＬ３は内鏡筒２１に保持されている。

第１レンズＬ１の後方には遮光板２２が内鏡筒２１に固定され、不要光を遮光すると共に、第２レンズＬ２を内鏡筒２１に保持している。第２レンズＬ２の後方には遮光板２３が配置され内鏡筒２１に接合されている。第３レンズＬ３の後方には遮光板２４が接着剤Ｓで内鏡筒２１に接合され、不要光を遮光すると共に、第３レンズＬ３を内鏡筒２１に保持している。

なお、本明細書においては、前面、前部及び前方が被写体側であって、背面、後部及び後方がその逆側である。

第１レンズＬ１の後部外周面にはＯリング２５が装着され、Ｏリング２５は内鏡筒２１の前部内周面に密着しているので、第１レンズＬ１と内鏡筒２１との間隙は水密状態に構成されている。従って、第２レンズＬ２や第３レンズＬ３等の位置に水が浸入することはない。

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

外鏡筒３１の後端面にはプリント配線板１２が固定されており、プリント配線板１２には撮像素子１１が実装されている。撮像素子１１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ若しくはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサであって、プリント配線板１２に実装される。そして、プリント配線板１２の各配線はケーブル１３によって防水カメラの外部に位置する外部機器と接続されている。この接続は、例えばケーブル１３の先端に設けられたコネクタとプリント配線板１２に設けられた受けのコネクタによって行われる。

以上により、内鏡筒２１を回転させれば、雄ネジ２１ａと雌ネジ３１ａの螺合により、内鏡筒２１は外鏡筒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。

以上の如く構成したレンズユニット１に外鏡筒３１、撮像素子１１，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。

この撮像ユニット１０は前後より前カバー４１と後カバー４２とで被覆されている。

後カバー４２には、後部中央に空いた貫通孔にゴムから成るブッシュ４３が装着されている。そして、撮像ユニット１０の後方から後カバー４２が挿入されるときに、ブッシュ４３の貫通孔からケーブル１３が引き出される。また、プリント配線板１２の背面が、後カバー４２の内面に貼着されたゴムから成るリング状の弾性部材４４に当接している。

内鏡筒２１の前部外周面にはＯリング４６が装着され、後カバー４２の先端部に円状に形成された長溝にＯリング４５が装着されている。従って、前方から挿入した前カバー４１の内周面とＯリング４６が密着するので、前カバー４１と内鏡筒２１の間隙は水密状態に保持される。また、前カバー４１の後端部がＯリング４５に密着するので、前カバー４１と後カバー４２の間隙は水密状態に保持され、撮像ユニット１０は水密状態になる。

最後に、前カバー４１と後カバー４２は不図示の接着剤で接合されて、防水カメラが完成する。

このように構成された防水カメラにおいて、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。この防水カメラが車載用カメラであるならば、画像信号に基づいて形成された画像を運転席に設置したモニタで視認し、この防水カメラが監視用カメラであるならば、同様な画像を監視ルームに設置したモニタで視認したり録画したりする。

ここで、以上の如く説明した防水カメラにはＯリング２５，４５，４６と３個のＯリングが使用されている。そこで、作業性や信頼性をより向上させるために、Ｏリングの数を減らした実施の形態を以下に説明する。
［第１の実施の形態］
図２は第１の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。

図２は図１と類似していて、同一の部材が多数ある。しかし、図２が図１と最も異なるのは第１レンズである。

図２におけるレンズ部材１００の中央には第１レンズＬ１１が一体に形成され、図１と同様に第１レンズＬ１１、第２レンズＬ２１及び第３レンズＬ３１で撮像レンズＬ１０を構成している。なお、特許請求の範囲における前方レンズが第１レンズＬ１１に相当し、後方レンズが第２レンズＬ２１及び第３レンズＬ３１に相当する。

レンズ部材１００には撮像素子１１が位置する撮像面側に延在した筒部１００ａが設けられ、この筒部１００ａの内周面側にて第２レンズＬ２１及び第３レンズＬ３１を保持している。また、筒部１００ａの内周面と嵌合する外周面を有する第３レンズ保持枠２１１が設けられ、第３レンズ保持枠２１１の前部には遮光板２３１が接合され、後部には第３レンズＬ３１が装着されて遮光板２４１で保持されている。

組立時には、筒部１００ａの内部に遮光部材２２１、第２レンズＬ２１、第３レンズＬ３等が装着された第３レンズ保持枠２１１及び遮光板２４１を順に挿入し、遮光板２４１を接着剤Ｓで筒部１００ａに接合することにより、挿入した各部材が筒部１００ａに固定される。

以上の如く本レンズユニットはレンズ部材１００、第２レンズＬ２１、第３レンズＬ３１及び第３レンズ保持枠２１１等から構成される。

また、レンズ部材１００の前部外周面には図１における内鏡筒２１と同様にＯリング４６が装着され、レンズ部材１００と前カバー４１との間隙が水密状態に保持される。

また、レンズ部材１００の筒部１００ａの外周面には雄ネジ１００ｂが螺設され、図１と同様に外鏡筒３１に螺設された雌ネジ３１ａと螺合する。

ここで、レンズ部材１００は、第１レンズＬ１１が一体に形成されているために、アクリルやポリカーボネート等の透明な樹脂から成型されていて、筒部１００ａも透明になる。従って、外部の不要光が筒部１００ａを透過して第２レンズＬ２１や撮像素子１１に入射しないように、少なくとも筒部１００ａの内周面と結像面側の端部とを塗装、印刷若しくは不透明なシートをインモールド成形すること等により遮光処理することが望ましい。

なお、他の部材は図１の部材と共通であって図２に同じ符号で示めしてあり、説明は省略する。

以上の如く防水カメラを構成することにより、図１におけるＯリング２５が不要になり、組立工数が低減すると共に信頼性が向上し、組立費とＯリング２５の部品費によって原価低減される。

また、本防水カメラが車載用カメラである場合に、正面側（第１レンズＬ１１の側）には図１と比較してＯリングの数が減少するので、高圧洗車機による洗車が行われても水漏れの虞が減少する。
［第２の実施の形態］
図３は第２の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。

本実施の形態は第１の実施の形態と類似している。

第１の実施の形態と同様に図３におけるレンズ部材１００の中央には第１レンズＬ１１が一体に形成され、第１レンズＬ１１、第２レンズＬ２２及び第３レンズＬ３２で撮像レンズＬ２０を構成している。なお、特許請求の範囲における前方レンズが第１レンズＬ１１に相当し、後方レンズが第２レンズＬ２２及び第３レンズＬ３２に相当する。

第１の実施の形態との相違点は、レンズ部材１００の筒部１００ａの内周面側に、不透明な黒色樹脂から成型された円筒状の遮光筒２２２を配置したことである。これにより、筒部１００ａの遮光処理が不要になり、不要光が筒部１００ａを透過しても第２レンズＬ２１や撮像素子１１に入射することはない。

また、遮光筒２２２は金属から形成されていてもよく、この場合は黒染め等により黒色に処理することが望ましい。

また、遮光筒２２２の前部２２２ａは図２の遮光部材２２１と同様な形状に形成されているので、遮光部材２２１は不要となり、部材の数が増加することはない。

なお、遮光筒２２２を設けることにより、図３の第２レンズＬ２２、第３レンズ保持枠２１２及び遮光板２４２の外径寸法を図２の部材より細く形成することになる。

以上により第１の実施の形態と同様に図１におけるＯリング２５が不要になり、組立工数が低減すると共に信頼性が向上し、組立費とＯリング２５の部品費によって原価低減される。

また、本防水カメラが車載用カメラである場合に、正面側（第１レンズＬ１１の側）には図１と比較してＯリングの数が減少するので、高圧洗車機による洗車が行われても水漏れの危険性が減少する。
［第３の実施の形態］
図４は第３の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。

図４は図１と類似していて、同一の部材が多数ある。しかし、図４が図１と最も異なるのは第１レンズである。

図４におけるレンズ部材３００の中央には第１レンズＬ１３が一体に形成され、図１と同様に第１レンズＬ１３、第２レンズＬ２３及び第３レンズＬ３３で撮像レンズＬ３０を構成している。なお、特許請求の範囲における前方レンズが第１レンズＬ１３に相当し、後方レンズが第２レンズＬ２３及び第３レンズＬ３３に相当する。

レンズ部材３００には撮像素子１１が位置する撮像面側に延在した筒部３００ａと、筒部３００ａの外周面の外側に位置し図１における前カバー４１に相当する枠状の前カバー部３００ｂとが一体に形成されている。

この筒部３００ａの内周面にて第２レンズＬ２３及び第３レンズＬ３３を保持している。また、筒部３００ａの内周面と嵌合する外周面を有する第３レンズ保持枠２１３が設けられ、第３レンズ保持枠２１３の前部には遮光板２３３が接合され、後部には第３レンズＬ３３が装着されて遮光板２４３で保持されている。

組立時には、筒部３００ａの内部に遮光部材２２３、第２レンズＬ２３、第３レンズＬ３３等が装着された第３レンズ保持枠２１３及び遮光板２４３を順に挿入し、遮光板２４３を接着剤Ｓで筒部３００ａに接合する。

なお、本実施の形態においては筒部３００ａの外周面に雄ネジが螺設されてなく、筒部３００ａの後端部にプリント配線板１２が固定されている。第２レンズＬ２３は遮光部材２２３を介してレンズ部材３００の第１レンズＬ１３の近傍に当接し、第３レンズＬ３３は第３レンズ保持枠２１３を介して第２レンズＬ２３に当接しているので、筒部３００ａによってプリント配線板１２に対する撮像レンズＬ３０の位置が定まる。

また、後カバー４２の先端部に円周状に形成された長溝にＯリング４５が装着され、前方から挿入した前カバー部３００ｂの後端部がＯリング４５に密着するので、レンズ部材３００と後カバー４２との間隙は水密状態に保持される。

ここで、レンズ部材３００は、第１レンズＬ１３が一体に形成されているために、アクリルやポリカーボネート等の透明な樹脂から成型されていて、前カバー部３００ｂや筒部３００ａも透明になる。従って、外部の不要光が前カバー部３００ｂ及び筒部３００ａを透過して第２レンズＬ２３や撮像素子１１に入射しないように、少なくとも筒部３００ａの内周面と後端面とを塗装、印刷若しくは不透明なシートをインモールド成形により遮光処理することが望ましい。

なお、他の部材は図１の部材と共通であって図４に同じ符号で示めしてあり、説明は省略する。

以上の如く防水カメラを構成することにより、図１におけるＯリング２５及びＯリング４６が不要になり、組立工数が低減すると共に信頼性が向上し、組立費と、Ｏリング２５及びＯリング４６の部品費によって原価低減される。

また、本防水カメラが車載用カメラである場合に、正面側（第１レンズＬ１３の側）にはＯリングが存在しないので、高圧洗車機による洗車が行われても水漏れの虞が殆どない。
［第４の実施の形態］
図５は第４の実施の形態の防水カメラにおける断面図である。

本実施の形態は第３の実施の形態と類似している。

第３の実施の形態と同様に図５におけるレンズ部材３００の中央には第１レンズＬ１３が一体に形成され、第１レンズＬ１３、第２レンズＬ２４及び第３レンズＬ３４で撮像レンズＬ４０を構成している。なお、特許請求の範囲における前方レンズが第１レンズＬ１３に相当し、後方レンズが第２レンズＬ２４及び第３レンズＬ３４に相当する。

第３の実施の形態との相違点は、レンズ部材３００の筒部３００ａの内周面側に、不透明な黒色樹脂から成型された円筒状の遮光筒２２４を配置したことである。これにより、筒部３００ａの遮光処理が不要になり、不要光が筒部３００ａを透過しても第２レンズＬ２４や撮像素子１１に入射することはない。

また、遮光筒２２４は金属から形成されていてもよく、この場合は黒染め等により黒色に処理することが望ましい。

また、遮光筒２２４の前部２２４ａは図４の遮光部材２２３と同様な形状に形成されているので、遮光部材２２３は不要となり、部材の数が増加することはない。

なお、遮光筒２２４を設けることにより、図５の第２レンズＬ２４、第３レンズ保持枠２１４及び遮光板２４４の外径寸法を図４の部材より細く形成することになる。

以上により第３の実施の形態と同様に図１におけるＯリング２５及びＯリング４６が不要になり、組立工数が低減すると共に信頼性が向上し、組立費と、Ｏリング２５及びＯリング４６の部品費によって原価低減される。

また、本防水カメラが車載用カメラである場合に、正面側（第１レンズＬ１３の側）にはＯリングが存在しないので、高圧洗車機による洗車が行われても水漏れの虞が殆どない。

最後に、第１，２の実施の形態において、第３，４の実施の形態と同様に外鏡筒３１を用いずに筒部３１ａの後端部にプリント配線板１２が固定されるようにしてもよい。

また、第３，４の実施の形態において、第１，２の実施の形態と同様に外鏡筒３１を用いて筒部３００ａに雄ネジを螺設し、外鏡筒３１の雌ネジと螺合させるようにしてもよい。

また、第１〜４の実施の形態における撮像レンズは３枚構成であるが、レンズ構成はどのようなものであってもよい。

更に、Ｏリング２５，４５，４６については、必ずしも断面形状が円でなくてもよく、どのようなパッキンであってもよい。

加えて、第１〜４の実施の形態は車載用カメラや監視用カメラに好適な形態であるが、同様な基本構成のままで防滴カメラや防水カメラにも適用可能である。

１ レンズユニット
１１ 撮像素子
１２ プリント配線板
２１ 内鏡筒
２５，４５，４６ Ｏリング
３１ 外鏡筒
４１ 前カバー
４２ 後カバー
１００，３００ レンズ部材
１００ａ，３００ａ 筒部
２１１，２１２，２１３，２１４ 第３レンズ保持枠
２２２，２２４ 遮光筒
３００ｂ 前カバー部
Ｌ，Ｌ１０，Ｌ２０，Ｌ３０，Ｌ４０ 撮像レンズ
Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ１３ 第１レンズ
Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４ 第２レンズ
Ｌ３，Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３，Ｌ３４ 第３レンズ

Claims (8)

1. 最も被写体側に位置する前方レンズと、該前方レンズより撮像面側に位置する後方レンズとより撮像レンズが構成されたレンズユニットにおいて、
   前記前方レンズと、撮像面側に延在し内周面側にて前記後方レンズを保持する筒部とが一体に形成されたレンズ部材を備えたことを特徴とするレンズユニット。
2. 少なくとも前記筒部の内周面及びは撮像面側の端部は遮光処理されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記後方レンズは不透明な遮光筒を介して前記筒部の内周面にて保持されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズユニットを内蔵し、前記レンズユニットを被写体側から被覆する前カバーと前記レンズ部材との間隙はパッキンによって水密状態に構成されていることを特徴とする防水カメラ。
5. 最も被写体側に位置する前方レンズと、該前方レンズより撮像面側に位置する後方レンズとより構成された撮像レンズを内蔵した防水カメラにおいて、
   前記前方レンズと、撮像面側に延在し内周面側にて前記後方レンズを保持する筒部と、該筒部の外周面の外側に位置する枠状の前カバー部とが一体に形成されたレンズ部材を備えたことを特徴とする防水カメラ。
6. 少なくとも前記筒部の内周面及び撮像面側の端部は遮光処理されていることを特徴とする請求項５に記載の防水カメラ。
7. 前記後方レンズは不透明な遮光筒を介して前記筒部の内周面にて保持されていることを特徴とする請求項５に記載の防水カメラ。
8. 前記撮像レンズを撮像面側から被覆する後カバーと前記前カバー部との間隙はパッキンによって水密状態に構成されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の防水カメラ。

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