JP2014182255A - 光学装置、及び、排水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材の表面に付着した水滴を効率良く排水することができる光学装置、及び、排水方法を提供する。
【解決手段】装置本体１２を収容する筐体１３と、この装置本体１２の前面側に配置され外気に露出した状態で使用されるレンズ１１とを備え、このレンズ１１の中央下部に表面に接触させて排水部材１５を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、屋外で使用される光学装置に関する。

従来、例えば車載カメラ等の屋外で使用される光学装置においては、雨水等の水がレンズ（光学部材）の表面に付着し、画像が不鮮明になる場合がある。そこで、光学部材の表面に水滴の付着を防止する、或いは、光学部材の表面に付着した水滴を除去する技術が提案されている。
例えば、特許文献１記載の光学装置では、光学部材の表面に雨水等の水が溜まるのを防止するために、光学素子を保持する枠部材の外周位置に両端が開口した管状部を形成し、管状部の一端開口部を枠部材の下縁部前面に隣接する位置に開口させ、管状部が、光学素子の表面から枠部材の下縁部前面に流れ込む水を、その毛管現象により一端開口部から吸い込んで排水するようにしている。
また、特許文献２記載の光学装置では、光学部材の周縁部を保持するための保持部材の内側に、端部から外側に向かって伸びる導水路を形成し、光学部材の周縁部に付着した雨滴等の水滴を導水路から光学有効径外に逃がしている。

特開２００６−３１３３１２号公報 特開２００９−１５７１９４号公報

ところで、光学部材の外周位置に形成された管状部／導水路から光学部材に付着した水滴を排水する場合、管状部／導水路の詰りにより、排水効果が劣化することがある。また、魚眼レンズ等の光学部材では、レンズ中央部に水滴が溜まりやすく、レイズ中央部に付着した水滴は、光学部材の外周位置に形成された管状部／導水路からは排水されないという問題があった。
本発明は、上述した従来の技術が有する課題を解消し、光学部材の表面に付着した水滴を効率良く排水することができる光学装置、及び、排水方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光学装置において、装置本体を収容する筐体と、この装置本体の前面側に配置され外気に露出した状態で使用される光学部材とを備え、この光学部材の中央下部に表面に接触させて排水部材を設けたことを特徴とする。

また本発明は、上記光学装置において、前記排水部材を、前記光学部材の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に設置しことを特徴とする。

また本発明は、上記光学装置において、前記光学部材を、親水性のある材料で表面処理したことを特徴とする。

また本発明は、上記光学装置において、前記光学部材の最下点と水平面との接点を通るように、前記排水部材を設置したことを特徴とする。

また本発明は、上記光学装置において、前記排水部材を、親水性のある部材で表面処理したことを特徴とする。

また本発明は、上記光学装置において、前記排水部材を振動させる振動発生部を備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記光学装置において、前記排水部材の、前記光学部材に接触する先端部を、細い管状に形成したことを特徴とする。

また本発明は、上記光学装置において、前記排水部材を格納する格納部を備え、前記排水部材の不使用時には、前記排水部材を前記格納部に格納可能としたことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、外気に露出した状態で使用される光学部材の表面に付着した水滴を排水する排水方法であって、前記光学部材の中央下部に表面に接触するように排水部材を設置し、当該排水部材で前記光学部材の表面に付着した水滴を誘導して排水することを特徴とする。

本発明によれば、装置本体を収容する筐体と、この装置本体の前面側に配置され外気に露出した状態で使用される光学部材とを備え、この光学部材の中央下部に表面に接触させて排水部材を設けたため、光学部材の表面に付着した水滴を排水部材に導いて効率良く排水することができる。

本発明の第１の実施形態に係る光学装置を模式的に示した正面図である。 第１の実施形態に係る光学装置を模式的に示した側面図であり、（Ａ）は排水部材を備えた光学装置を示し、（Ｂ）は排水部材を備えない光学装置の光学部材に水滴が付着した状態を示す図である。 第２の実施形態に係る光学装置を模式的に示した正面図である。 第２の実施形態に係る光学装置を模式的に示した側面図である。 排水部材の先端部の形状を模式的に示した図であり、（Ａ）は矩形形状の先端部を示し、（Ｂ）は先細り形状の先端部を示し、（Ｃ）は細い管状の先端部を示し、（Ｄ）はブラシ状の先端部を示す図である。 第３の実施形態に係る光学装置を模式的に示した側面図であり、（Ａ）は排水部材を設置した状態を示し、（Ｂ）は排水部材を格納した状態を示す図である。 第４の実施形態の係る光学装置を模式的に示した側面図であり、（Ａ）は排水部材を設置した状態を示し、（Ｂ）は排水部材を格納した状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る光学装置１０を模式的に示した正面である。
光学装置１０は、前面にレンズ（光学部材）１１（又はレンズ１１と、レンズ１１を保護するためにレンズ１１の前方を覆う保護ガラス）が設けられた装置本体１２と、装置本体１２を収納する筐体１３とを備える。レンズ１１は、画角の広い魚眼レンズであり、曲率の大きい凸レンズである。

光学装置１０は、レンズ１１が外気に露出した状態で使用される装置であり、例えば、車載用カメラ等の屋外で使用される光学装置である。光学装置１０には、レンズ１１の表面に付着した水滴を排水するための排水部材１５が備えられている。排水部材１５は、図１及び図２に示すように、装置本体１２に斜め下向きに装着されたレンズ１１の中央から鉛直方向に尾根を形成するように延びる細長い板状の部材である。

魚眼レンズのような曲率の大きいレンズ１１では、レンズ１１の表面に付着した水滴が、図２（Ｂ）に示すように、レンズ１１の取り付け角度に対して、レンズ１１の中央下部に溜まり易い。そのため、排水部材１５は、図２（Ａ）に示すように、レンズ１１の表面に付着した水滴が溜まり易いレンズ１１の中央下部に設けられる。排水部材１５は、特に、レンズ１１の球面の接線が水平になる点を通ってレンズ１１に接触するように設置されるのが望ましい。また、排水部材１５は、レンズ１１の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に設置され、上面１６の全体が、レンズ１１の球面に接触する形状に形成されている。

排水部材１５は、前方下端に、レンズ１１の表面から排水部材１５を伝って流れる水滴を排水し易くするための排水突起１７を備えている構成であっても良い。また、レンズ１１の表面には、親水コーティングが施されている構成であっても良い。レンズ１１の表面に親水コーティングを施すことで、レンズ１１の表面に付着した水滴が大きな塊になり易くなる。そして、大きな塊となった水滴は自重により、レンズ１１の表面を伝ってレンズ１１の中央下部に収集され、排水部材１５により排水される。

さらに、排水部材１５の表面にも親水コーティングが施されている構成であっても良い。排水部材１５の表面に親水コーティングを施すことで、レンズ１１の中央下部に収集された水滴が、排水部材１５を伝って流れやすくなる。そのため、排水部材１５により、レンズ１１の表面に付着した水滴を排水し易くすることができる。

排水部材１５は、筐体１３に一体に形成されている構成とすることができる。つまり、排水部材１５は、筐体１３の所定位置に一体に設けられ、上面１６全体がレンズ１１の表面に接触し、前端部１８がレンズ１１の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に設置される形状に予め形成されている。このように、排水部材１５と、筐体１３とが一体になっている構造とすることで、排水部材１５を備えた光学装置１０の製造コストを抑えることができる。

また、排水部材１５は、筐体１３とは別体である構成であっても良い。そして、排水部材１５は、異なる形状の複数の排水部材１５の中から、光学装置１０の設置条件に応じた部材を選択して取り付け可能な構成であっても良い。例えば、光学装置１０は、光学装置１０が搭載される車両の車種に応じて取り付け角度が異なる。そのため、光学装置１０の取り付け角度に応じて、排水部材１５は、レンズ１１の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に設置することができるように、付け替え可能な構成であっても良い。また、排水部材１５を筐体１３とは別体である構成とすることで、排水部材１５が劣化や破損した場合に、交換を容易に行うことができる。

光学装置１０が、車載用カメラである場合には、排水部材１５は、車両のバンパーや、車両のボディーが撮像される領域内に取り付けられることが望ましい。これは、車両のバンパーや、車両のボディーが撮像される領域外（路面領域）の撮像画像は、画像処理によるレーン認識や移動物体認識などで使用される画像処理領域となるためである。つまり、排水部材１５は、車両のバンパーや、車両のボディーが撮像される領域内に取り付けることで、光学装置１０の撮像画像による画像処理の邪魔にならないようにすることができる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、外気に露出した状態で使用されるレンズ１１と、当該レンズ１１に接触するように設置された排水部材１５と、を具備し、排水部材１５は、レンズ１１の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に設置される。レンズ１１の表面に付着した水滴を、排水部材１５により鉛直方向に自重で滴下するように誘導することができ、レンズ１１の表面に付着した水滴を効率良く排水することができる。よって、レンズ１１が魚眼レンズであり、レンズ１１の取り付け角度に対して、レンズ１１の中央下部に水滴が溜まり易い傾向があっても、レンズ１１の表面に付着した水滴を効率良く排水することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、レンズ１１は、親水性のある材料で表面処理されている。この構成によれば、レンズ１１の表面に付着した水滴を大きな塊になり易くすることができる。そして、大きな塊となった水滴を自重により、斜め下向きに取り付けられたレンズ１１の表面を伝ってレンズ１１の中央下部に収集させ、排水部材１５により効率良く排水することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、レンズ１１の取り付け角度に対する最下点と水平面との接点を通るように、排水部材１５を設置した。この構成によれば、レンズ１１の表面に付着し、自重によりレンズ１１の最下点に向かってレンズ１１の表面を伝って流れてくる水滴を、排水部材１５により効率良く排水することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、排水部材１５は、親水性のある部材で表面処理されている。この構成によれば、レンズ１１の表面から排水部材１５に伝った水滴が、排水部材１５の表面を伝って流れやすくなり、排水部材１５により、レンズ１１の表面に付着した水滴を排水し易くすることができる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明を適用した第２実施形態に係る光学装置１１０を模式的に示した正面であり、図４は、光学装置１１０の側面図である。なお、この第２実施形態において、上述の第１実施形態と同一の構成については、図中に同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３及び図４に示したように、装置本体１２の下部に、振動発生部２０が筐体１１３内に収納されて備えられている。振動発生部２０と装置本体１２との間には、振動絶縁部材２５が設けられている。

排水部材１１５は、柔軟性のある材料で細長い板状に形成され、筐体１３に固定されてレンズ１１の中央下部に設けられている。また、排水部材１１５は、上面１１６の全体が、レンズ１１の球面に接触する形状に形成されている。排水部材１１５の下端部１１７は、振動発生部２０に取り付けられている。
振動発生部２０は、小型モータ２１と、当該小型モータ２１により振動する錘２２と、を内蔵し、当該錘２２の振動が排水部材１１５の下端部１１７に伝達されるように構成されている。

レンズ１１の表面に付着した水滴は、斜め下向きに取り付けられたレンズ１１において、水滴が溜まり易いレンズ１１の中央下部に設けられた排水部材１１５を伝って流れる。この時、振動発生部２０により、排水部材１１５を振動させると、排水部材１１５に付着した水滴を効率的に除去することができる。なお、振動発生部２０により排水部材１１５を振動させてレンズ１１に付着した水滴を除去する構成では、排水部材１１５は、必ずしも、レンズ１１の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に取り付けられていなくても、効率的に排水することができる。第１実施形態のように、排水部材１５を鉛直方向に設ける構成では、排水部材１５の画像への映り込みを防止するために、光学装置１０の取り付け角度（俯角）に応じて、排水部材１５の形状を合わせる必要がある。しかしながら、この第２実施形態の排水部材１１５では、光学装置１１０の取り付け角度に関係なく、共通の排水部材１１５により効率的にレンズ１１に付着した水滴を排水することができる。

振動絶縁部材２５は、振動発生部２０で発生した振動を吸収して装置本体１２に伝わらないようにする緩衝部材であり、適宜に素材を選択して用いることができる。このように、振動絶縁部材２５により、振動発生部２０で発生した振動を装置本体１２に伝わらないようにすることで、光学装置１１０の画像に振動発生部２０で発生した振動が影響しない様にすることができる。

なお、振動発生部２０によって、排水部材１１５を振動させる振動数は、排水部材１１５の固有振動数になるように設定することが望ましい。この構成によれば、小型モータ２１の小さな力でも、排水部材１１５を激しく揺らすことができ、小さな力で、排水部材１１５に付着した水滴を効率的に除去することができる。

また、上述したように、排水部材１１５を柔軟性のある材料で形成することにより、振動発生部２０により振動する排水部材１１５から、レンズ１１に振動が伝達されるのを防ぐことができる。
レンズ１１の表面に、レンズ１１の形状に沿って接触する排水部材１１５の先端部１１８（以下、先端部１１８Ａ〜１１８Ｄという）は、振動発生部２０により振動させやすい形状とすることができる。先端部１１８Ａは、例えば、図５（Ａ）に示すように、正面視矩形形状に形成されていても良い。また、排水部材１１５の先端部１１８Ｂは、図５（Ｂ）に示すように、先端に向かって先細りする先細り形状に形成されていても良い。この構成異によれば、先端に付着した水滴が、先端部１１８Ａの形状に沿って流れ易く、排水部材１１５よりレンズ１１の表面に付着した水滴を効率良く排水することができる。

また、排水部材１１５の先端部１１８Ｃは、図５（Ｃ）に示すように、細い管状に形成されている構成であっても良い。この構成によれば、毛細管現象により、レンズ１１の表面に付着した水滴を排水部材１１５に効率良く導くことができる。
さらに、排水部材１１５の先端部１１８Ｄは、図５（Ｄ）に示すように、ブラシ状に形成されている構成であっても良い。この構成によれば、先端部１１８Ｄの各毛先を細かくすることで、先端部１１８Ｄに吸水特性を持たせることができ、レンズ１１の表面に付着した水滴を排水部材１１５に効率良く導くことができる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、排水部材１１５を振動させる振動発生部２０を備えたため、振動発生部２０により、排水部材１１５を振動させて排水部材１１５に付着した水滴を効率的に除去することができる。これにより、レンズ１１の表面に付着した水滴を排水部材１１５により効率的に除去することができる。

また、本発明を適用した実施形態によれば、排水部材１１５の、レンズ１１に接触する先端部１１８Ｃを、細い管状に形成したため、毛細管現象により、レンズ１１の表面に付着した水滴を先端部１１８Ｃから排水部材１１５に効率良く導き、除去することができる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明を適用した第３実施形態に係る光学装置２１０を模式的に示した図である。なお、この第３実施形態において、上述の第１実施形態、又は、第２実施形態と同一の構成については、図中に同一の符号を付して、その説明を省略する。
図６に示すように、装置本体１２の下部に、振動発生部２２０が筐体２１３内に収納されて備えられている。振動発生部２２０と装置本体１２との間には、振動絶縁部材２５が設けられている。

図６（Ａ）に示すように、振動発生部２２０の内部には、排水部材２１５を格納する格納部２１６が設けられる。排水部材２１５は、使用しない時には、この格納部２１６に格納可能に設けられる。排水部材２１５の格納部２１６への格納は、手動で行う構成であっても良いし、使用されない時に自動で格納される構成であっても良い。
排水部材２１５は、デフォルト状態では、レンズ１１に接触した状態で設置され、使用しない時に、格納部２１６内部に格納される構成とすることができる。

排水部材２１５の格納部２１６への格納が自動で行われる構成の場合には、排水部材２１５は、例えば、振動発生部２２０内、或いは、格納部２１６内も設けられた不図示のアクチュエータにより格納部２１６から出し入れ可能な構成とすることができる。そして、光学装置２１０は、不図示の制御ユニットが排水部材２１５を使用しないと判断した場合に、排水部材２１５を格納部２１６に格納する構成とすることができる。光学装置２１０の制御ユニットは、例えば、光学装置２１０が搭載された車両からの入力信号に基づいて、排水部材２１５を使用しないと判断する構成であっても良い。例えば、フロントワイパーの駆動信号がオフの旨を示す信号が入力された場合には、光学装置２１０の制御ユニットは、排水部材２１５を使用しないと判断する構成とすることができる。
また、シフトポジションがリバースに入れられた旨を示す信号が入力された場合に、光学装置２１０の制御ユニットは、排水部材２１５の画像への映り込みにより影響を防ぐために、排水部材２１５を格納部２１６に格納する構成であっても良い。また、画像処理により、レンズ１１に水滴の付着が確認されない場合には、光学装置２１０の制御ユニットは、排水部材２１５を格納部２１６に格納する構成であっても良い。

一方、光学装置２１０の制御ユニットは、排水部材２１５をレンズ１１に接触させるために格納部２１６から出す判断を行う構成であっても良い。例えば、光学装置２１０の制御ユニットは、光学装置２１０が搭載された車両から入力されるフロントワイパーの駆動信号がオンの場合に、排水部材２１５を使用すると判断し、排水部材２１５をアクチュエータにより格納部２１６から出す構成とすることができる。また、光学装置２１０の制御ユニットは、光学装置２１０が搭載された車両が停車しているときには、排水部材２１５を使用すると判断し、排水部材２１５をアクチュエータにより格納部２１６から出す構成とすることができる。また、画像処理により、レンズ１１に水滴が付着していると判断された場合に、光学装置２１０の制御ユニットは、排水部材２１５を格納部２１６から出す構成であっても良い。
格納部２１６から、アクチュエータにより出された排水部材２１５は、例えば、不図時のバネにより負勢されて、レンズ１１の中央下部に表面に接触させて設置される構成とすることができる。

また、排水部材２１５が格納部２１６に格納されているときには、振動発生部２０は、小型モータ２１の駆動を停止し、振動を発生しない構成であっても良い。
これらの構成によれば、排水部材２１５は、使用しない時には、格納部２１６に格納することができるため、光学装置２１０を車両に搭載して車載用カメラとして用いる際に、雨天走行時等、レンズ１１に水滴が付着する可能性がある時以外は、排水部材２１５を格納しておくことができる。これにより、必要な時以外は、排水部材２１５を格納部２１６に格納して、排水部材２１５が光学装置２１０の画像に写り込むのを防ぐことができる。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明を適用した第４実施形態に係る光学装置３１０を模式的に示した図である。なお、この第４実施形態において、上述の第１実施形態、第２実施形態、又は、第３実施形態と同一の構成については、図中に同一の符号を付して、その説明を省略する。
図７に示すように、装置本体１２の下部に、格納部２１６が筐体３１３内に収納されて備えられている。格納部２１６と装置本体１２との間には、振動絶縁部材２５が設けられている。

図７（Ａ）に示すように、格納部２１６内部には、排水部材３１５を出し入れ可能にするアクチュエータ３１６が備えられている。排水部材３１５は、レンズ１１に付着した水滴を排水するために使用される際には、アクチュエータ３１６によりレンズ１１に対して所定の設置位置に保持される。排水部材３１５は、上端３１９が、レンズ１１に接触し、且つ、前端部３１８がレンズ１１の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に設置されるように、アクチュエータ３１６により、設置角度が調節される。排水部材３１５は、アクチュエータ３１６により格納部２１６から送り出され、所定の設置位置に、不図示のバネにより負勢されてレンズ１１の取り付け角度に対して鉛直方向に保持される構成であっても良い。

そして、排水部材３１５は、使用しない場合には、図７（Ｂ）に示すように、アクチュエータ３１６により格納部２６内に引き込んで格納することができる。
これらの構成によれば、排水部材３１５は使用しない場合には、格納部２１６内に格納することができ、必要な時以外は、排水部材３１５が光学装置３１０の画像に写り込むのを防ぐことができる。そして、排水部材３１５を使用する際には、排水部材３１５をアクチュエータ３１６により格納部２１６から送り出して、上端３１９をレンズ１１に接触させ、且つ、前端部３１８をレンズ１１に鉛直方向に配置することができる。これにより、レンズ１１の表面に付着した水滴を、自重で排水部材３１５に導いて、鉛直方向に排水することができる。

１０、１１０、２１０、３１０ 光学装置
１１ レンズ（光学部材）
１２ 装置本体
１３、１１３、２１３、３１３ 筐体
１５、１１５、２１５、３１５ 排水部材
２０、２２０ 振動発生部
２５ 振動絶縁部材
２１６ 格納部

Claims (9)

1. 装置本体を収容する筐体と、この装置本体の前面側に配置され外気に露出した状態で使用される光学部材とを備え、この光学部材の中央下部に表面に接触させて排水部材を設けた
   ことを特徴とする光学装置。
2. 前記排水部材を、前記光学部材の中心から鉛直方向に延長した直線と平行に設置しことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記光学部材は、親水性のある材料で表面処理されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記光学部材の最下点と水平面との接点を通るように、前記排水部材を設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光学装置。
5. 前記排水部材は、親水性のある部材で表面処理されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光学装置。
6. 前記排水部材を振動させる振動発生部を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光学装置。
7. 前記排水部材の、前記光学部材に接触する先端部を、細い管状に形成したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光学装置。
8. 前記排水部材を格納する格納部を備え、前記排水部材の不使用時には、前記排水部材を前記格納部に格納可能としたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光学装置。
9. 外気に露出した状態で使用される光学部材の表面に付着した水滴を排水する排水方法であって、
   前記光学部材の中央下部に表面に接触するように排水部材を設置し、当該排水部材で前記光学部材の表面に付着した水滴を誘導して排水する
   ことを特徴とする排水方法。

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