JP2016139888A - 車両搭載用撮像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】乗物の室内側のガラス面に撮像ユニットを備えた際に、撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面が車両内に晒されないことにより、撮像ユニットの光線部位に水・埃があることを防ぐことが可能となり、好適な撮影が可能な撮像ユニットを提供する。【解決手段】乗物内に固定される筺体と、該筺体に収容される撮像装置と、を備える撮像ユニットにおいて、前記撮像装置は、複数の画素アレイを有する撮像素子と、撮像レンズと、を備え、前記撮像装置は、前記筺体に密封されるように収容され、前記筺体は、前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面と、前記乗物の窓ガラスの室内側の面と密着する部位と、を備え、前記筺体が前記乗物の窓ガラスに密着した際は、前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面が車両内に晒されない、撮像ユニット。【選択図】 図３

Description

本発明は撮像装置、具体的には乗物搭載用撮像ユニット、に関する。

従来このような分野の技術として、特開２０１２−１３３１００公報（特許文献１）に記載の技術や、特開２０１３−９６８９７公報（特許文献２）に記載の技術、がある。この公報に記載された車内取付用の撮像ユニットの断面は、フロントガラスの傾斜に対向して先端に向かって傾斜する傾斜面を有した形状をしている。撮像装置は、撮像ユニットの中でスペースに余裕のある傾斜面の頂上側に配置されている。撮影用のレンズは、撮像装置に合わせて、撮像ユニットの傾斜面の頂上近くに配置されている。このような構造の場合、撮像ユニット自体の外装が、レンズの光軸を遮ってしまうので、外装の一部を切り欠いて、レンズを撮像ユニットから露出させて、光軸が遮られないように形成している。

特開２０１２−１３３１００ 特開２０１３−９６８９７

特許文献１に記載の撮像ユニットは、上述のように、フロントガラス内面に対向するように、配置されている。
ところでフロントガラス内面には、車内外の温度差や湿度変化によって、水滴が付着する。フロントガラスに付着した水滴は、下方へ流れ落ちていくが、途中で撮像ユニットの傾斜面に落下すると、傾斜面を伝わって、車内に晒されているレンズに流れる。このレンズに流れることにより、撮像ユニットの光線部位に、水・埃があることになる。この水・埃により、（Ａ）撮像ユニットにより撮影する画像・動画に、水・埃が映りこみ、撮影画像・撮影動画の解像性能が落ちるおそれや、（２）光線が歪み撮影画像・撮影動画がぼやけるおそれがある。（１）や（２）により（（１）や（２）が起きることにより）、例えば車道の車線認識や白線認識ができないおそれがある。このため、特許文献１に記載の撮像ユニットは、例えば車の自動運転（自動駐車や自動走行など）を可能とするための手段として、適用できない可能性がある。

特許文献２に記載の撮像ユニットは、フロントガラスのガラス面の多少の歪みにより、ガラス面と撮像ユニットとの間に隙間が生じるおそれがある。その隙間により、特許文献１と同様に、撮像レンズ（特許文献２の２０４）に結露などの水滴や埃が混入して付着し、撮像ユニットの光線部位に水・埃があること（おそれ）がある。このことにより、特許文献１と同様に、（Ａ）撮像ユニットにより撮影する画像・動画に、水・埃が映りこみ、撮影画像・撮影動画の解像性能が落ちるおそれや、（Ｂ）光線が歪み撮影画像・撮影動画がぼやけるおそれがある。（Ａ）や（Ｂ）により（（Ａ）や（Ｂ）が起きることにより）、例えば車道の車線認識や白線認識ができないおそれがある。このため、特許文献２に記載の撮像ユニットも、例えば車の自動運転（自動駐車や自動走行など）を可能とするための手段として、適用できない可能性がある。。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。具体的には、乗物（車両等）の窓ガラスの室内側のガラス面（例えば、フロントガラス等の室内側のガラス面）に撮像ユニットを備えた際に、撮像ユニットの光線部位に水・埃があることを防ぐように工夫することにより、撮像ユニットにより撮影する画像・動画に、水・埃が映りこみ、撮影画像・撮影動画の解像性能が落ちることを防ぐことや、光線が歪み撮影画像・撮影動画がぼやけることを防ぐことを可能にした、撮像ユニットや、撮像ユニットを搭載した乗物用窓ガラスや、この乗物用窓ガラスを搭載した車両を提供する。

具体的には以下（１）〜（５）の手段による。
（１）乗物の室内に固定される筺体と、該筺体に収容される撮像装置と、を備える撮像ユニットにおいて、前記撮像装置は、、複数の画素アレイを有する撮像素子と、撮像レンズと、を備え、前記撮像装置は、前記筺体に密封されるように収容され、前記筺体は、前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面と、前記乗物の窓ガラスの室内側の面と密着する部位と、を備え、前記筺体が前記窓ガラスに密着した際は、前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面が乗物の室内に晒されない、撮像ユニット。
（２）前記密着する部位が、弾性部材からなる、（１）記載の撮像ユニット。
（３）前記密着する部位が、規制手段を備える、（１）又は（２）に記載の撮像ユニット。
（４）（１）〜（３）のいずれかの撮像ユニットを備える、乗物用窓ガラス。
（５）（４）の乗物用窓ガラスを備える、乗物。
（１）によると、前記筺体が前記乗物の窓ガラス（乗物の室内側のガラス面）に密着し固定された際、前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面がこの室内に晒されないことにより、撮像ユニットの光線部位に水・埃があることを防ぐことが可能となり、撮像ユニットにより撮影する画像・動画に、水・埃が映りこみ、撮影画像・撮影動画の解像性能が落ちることを防ぐことや、光線が歪み撮影画像・撮影動画がぼやけることを防ぐことを可能となる。なお、前記撮像装置は、筺体に密封されるように収容することにより、撮像装置に結露などの水や埃が混入することが防止されている。
（２）によると、乗物用窓ガラス自体の膨張や歪み等も考慮して、撮像ユニットを乗物用窓ガラスに密着し固定することが、より可能となる。
（３）によると、前記密着する部位が、規制手段によって、外部からの振動等による前記「密着する部位」の位置ずれを抑制することが、より可能となる。この位置ずれの抑制により、撮像レンズの画角範囲内に光が、より確実に通過することが可能となる（光が、密着する部位によって、遮られないことによる）。

本発明によれば、乗物の窓ガラスの室内側のガラス面（例えば、フロントガラス等の室内側のガラス面）に撮像ユニットを備えた際に、撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面が車両内に晒されないことにより、撮像ユニットの光線部位に水・埃があることを防ぐことが可能となり、好適な撮影が可能な撮像ユニットを提供することができる。

本発明に係る撮像ユニットの斜視図である。 本発明に係る撮像ユニットの構造を示す断面図（図１における断面Ａ−Ａ'以下同様）である。 本発明に係る撮像ユニットを窓ガラスに取り付ける構造の一例を示す図である。 本発明に係る撮像ユニットを窓ガラスに取り付ける構造の別の一例を示す図である。 本発明に係る撮像ユニットを窓ガラスに取り付ける構造の別の一例を示す図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係わる撮像ユニット（例えば、カメラモジュールなど）、窓ガラス、乗物等の実施形態についての詳細を説明する。

以下、図面も参照して本発明の実施形態について説明する。

なお、図２を用いて説明すると、結像側（撮像側）とは光軸（Ｌ）に沿って撮像素子が設けられている側をいい、物体側（被写体側）とは光軸に沿って撮像側の反対側をいう。

本発明に係る撮像ユニット（撮像装置）で用いられる撮像レンズは、所望の物性（例えば屈折率・アッベ数・部分分散比・線膨張係数）や耐久性などを満たせば、レンズの枚数やレンズの材質は問わない。また、撮像レンズのレンズ面は、球面または平面で形成されても、非球面で形成されてもよい。レンズ面が球面または平面の場合、レンズ加工及び組立調整が容易になり、加工及び組立調整の誤差による光学性能の変化を防げるので好ましい。また、このレンズ面が非球面の場合、非球面は、研削加工による非球面、ガラスを型で非球面形状に形成したガラスモールド非球面、ガラスの表面に樹脂を非球面形状に形成した複合型非球面のいずれの非球面でも構わない。また、レンズ面は回折面としてもよく、レンズを屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）あるいはプラスチックレンズとしてもよい。

本発明に係る撮像ユニットでは、撮像装置が、密封されるように筺体に収容されている。この収容により、撮像装置に結露などの水や埃が混入することが防止されている。また、筺体は、撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面と、車両のガラスの車両内側の面と密着する部位、とを備える。

筺体は、この密封されるような収容が可能であれば、材質や形状は問わない。この材質は、例えば金属（アルミダイカストや亜鉛ダイガストやマグネシウムダイガストなど）や、樹脂材料（ポリカーボネート（ＰＣ：Ｐｏｌｙ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）等の各種樹脂材料）が挙げられる。また、この形状は例えば円筒体の形状、多角形の筒状体の形状が、が挙げられる。なお、下記実施例で示す筐体の形状は、三角柱の形状である。

前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面（筐体に備えられている面や膜（図１などで示す符号３））は、撮像レンズの画角範囲を光が通過することが可能であれば、材質や形状は問わない。この面の例として、透明なガラス面や透明なプラスチックの面が挙げられる。また、この面は、必要に応じて、様々な加工を施されることも可能である。

本発明に係る撮像ユニットで用いられる撮像素子は、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサが挙げられる。また、本発明に係る撮像装置で用いられる撮像素子は、必要に応じて、他部材を含むこと（例えば、撮像素子がカバーガラスなどのカバー部材に覆われること）もある。本願明細書や特許請求の範囲において、「撮像素子」という用語は、カバー部材など他部材を含まない撮像素子だけでなく、カバー部材など他部材を含む撮像素子も意味する総称として使用する。

本発明の撮像ユニット（密着する部位）で用いられる弾性部材は、乗物用ガラス自体の膨張や歪み等も考慮して、撮像ユニットを車両用ガラスに密着し固定することに寄与すれば、材質や形状は問わない。この材質は、例えばゴムなどの樹脂等が挙げられる。
本発明の撮像ユニット（密着する部位）で用いられる規制手段は、外部からの振動等による前記「密着する部位」の位置ずれを抑制することに寄与すれば、
材質や形状（例えば、凹凸形状など）は問わない。

本発明に係る撮像ユニットが取り付けられる乗物の窓ガラスは、例えば自動車用の窓ガラス
（自動車のフロントガラス、サイドウインドウガラス又はドアウインドウガラスなど）や、バス用の窓ガラス、、電車用の窓ガラス、飛行機用の窓ガラスが挙げられる。また、本発明に係る撮像ユニットは、必要に応じて、これらの窓ガラスだけでなく、例えばサイドミラー内部にも取り付け、乗物外の風景を撮影することも考えられる。

なお、この乗物の窓ガラス等の外界に晒される面は、必要に応じて、例えばワイパーや光触媒等により、水滴や埃等が除去される。

本発明に係る乗物の窓ガラス（撮像ユニットが取り付けられた窓ガラス）を備える乗物は、自家用車等の自動車に限らず、例えばタクシー、バス、電車等の公共交通機関や、トラック、船、ヘリコプター、飛行機なども含まれる。また、この乗物は、運転手が乗り運転操作するだけでなく、自動運転可能な乗物、人が搭乗していない乗り物（例えば、 無人航空機、無人の宇宙探査機、無人地上車両、無人水上艦、無人潜水艇などである。操縦も機械が自律的に行う場合と、人間が遠隔操作で行う場合とがある。）、も含まれる。なお、下記実施例では、乗物の一例として、自動車を挙げて説明する。

本発明に係る撮像ユニットでは、必要に応じて、例えば、撮像装置により撮影した画像等のゴースト対策のためなどの部材、光軸方向のレンズ体の累積公差（光軸方向のレンズ体の厚み）を調整するための部材、防水のための防水部材、ＩＲカットフィルターを設けてもよい。

以下、図面も参照しつつ実施例を用いて、本発明の実施形態を具体的に説明する。

図１は、本発明に係る撮像ユニット１の斜視図を示す。筐体２内に撮像装置４が収容される。筐体２は、アルミダイカスト製であり、透明なガラス面３（撮像装置４の撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面）を備える。面３の周囲には、車の窓ガラスの室内側の面と密着するための部位（弾性部材６）が備えられる。弾性部材６は、接着剤等により、面３の周囲に固定される。

図２は、本発明にかかる撮像ユニット１の構造を模式的に示す断面図（図１における断面Ａ−Ａ'）である。図３は、図１における撮像ユニット１の一部を窓ガラスの室内側の面（乗物の室内側の面）に取り付ける構造の一例である。図４は、図１における撮像ユニットを窓ガラスの室内側の面（乗物の室内側の面）取り付ける構造の別の一例である。図５は、図３に示す構造の変形例であり、撮像ユニット１内に偏光フィルタ７を備えた例である。。

尚、図中における窓ガラス２０は、角度を有するフロントガラスを想定して、傾斜のある窓ガラスが描かれているが、フロントガラスに限らず窓ガラスであれば、適用可能である。

図２に示すように、撮像ユニット１（筐体２）の断面（図１における断面Ａ−Ａ）は、傾斜面を有した三角形状である。筐体２は、傾斜面２を有し、面３（撮像装置４の撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面）、を備える。面３により、車外の情報を撮像装置４が取得できる。撮像装置４は、筐体２内に、に取付部材２ｂ等を介してネジ１２によって固定される。撮像装置４は、物体側に撮像レンズ５（一番玉のレンズ）を備える。

撮像装置４は、撮像側に撮像素子（図示なし）を備える。

撮像ユニット１には、パッキンのような弾性部材６が取り付けれる。

上述の撮像ユニット１において、より鮮明な画像を撮影する場合は、図５に示す撮像ユニット１のように、レンズ５と面３との間に、取付板９を介して偏光フィルタ７を配置することも可能である。

ここで撮像ユニット１を窓ガラス２０の車内側の面に組み付ける手順について説明する。

図３に示すような例では、窓ガラス２０の車内側の面に、筐体２の傾斜面２ａを対向させて、カメラユニットを図示無きネジ或いは接着剤等で、車両の天井や窓ガラスに固定する。このとき、弾性部材６は、窓ガラス２０内面と筐体２の傾斜面２ａとの間で、挟まれる。

また弾性部材６が当接している窓ガラスの内面には、特に溝等を設けていないが、弾性部材６に対し、十分幅方向に余裕を持たせた溝を設けて、弾性部材６が落とし込まれるようにしても良い。この場合にも、溝の底部と筐体２の傾斜面２ａとの間で、弾性部材６が挟み込まれた状態になる。
以上の手順により、撮像ユニット１の窓ガラス２０への取付けは、完了する。

また、図４に示すような例についても、説明する。図４のように、撮像ユニット１０に取付けられる弾性部材６０の断面は、光軸に沿って筒状に形成されている。また第１の実施例に比べ、弾性部材６０は、筐体２の傾斜部２ａに、より強固に取付けられている。 窓ガラス２０には、弾性部材６が嵌合するべく溝２０ａが設けられている。溝２０ａの幅は、弾性部材６の幅とほぼ等しく、溝２０ａに弾性部材６の先端が嵌めこまれた後は、弾性部材６が溝２０ａから抜け落ちない構造になっている。従って、撮像ユニット１に取付けられた弾性部材６が溝２０ａに嵌め込まれると、第１の実施例と同じように、弾性部材６は、窓ガラス２０の溝底部と筐体２０の傾斜部２０ａとの間で、光軸方向に挟まれると同時に、弾性部材６が窓ガラス２０に撮像ユニット１０を固定するための取付け部材の役目を果たし、撮像ユニット１は、ネジや接着部材による固定を必要とせずとも、窓ガラス２０の内面に対向して固定される。

以上の取付けにより、撮像ユニット１の窓ガラス２０への取付けは、完了する。

図５は、図３に示す変形例であり、撮像ユニット１に偏光フィルタ７を取付けた撮像ユニット１を、窓ガラス２０に取付けた状態を示した図である。取付方法は、ほぼ図３に示すような例に倣う。

図３〜５で示すように、弾性部材６は、撮像ユニット１の面３を囲むようにして、窓ガラス２０と筐体２の傾斜部２０ａに挟まれる。そのため、弾性部材６の外側ｍ，ｎから水滴やガラスクリーナの噴霧による飛沫や塵埃が入り込もうとしても、弾性部材６によって、その侵入が遮断される。この遮断により、撮像ユニット１の光線部位（Ｌ）に水・埃があることを防ぐことになり、撮像ユニット１により撮影する画像・動画に、水・埃が映りこみ、撮影画像・撮影動画の解像性能が落ちることを防ぐことや、光線が歪み撮影画像・撮影動画がぼやけることを防ぐことが可能となる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれる。また上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：撮像ユニット
２：筐体，
２ａ：傾斜面２ｂ：取付部材
３：面（撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面）
４：撮像装置
５：撮像レンズ
６：弾性部材
７：偏光フィルタ
８：取付台
９：取付板
１２：ネジ
２０：窓ガラス
Ｌ：光軸
ｍ，ｎ：水滴、ガラスクリーナの飛沫、塵埃の侵入経路

Claims (5)

1. 乗物の室内に固定される筺体と、該筺体に収容される撮像装置と、を備える撮像ユニットにおいて、
   前記撮像装置は、複数の画素アレイを有する撮像素子と、撮像レンズと、を備え、
   前記撮像装置は、前記筺体に密封されるように収容され、
   前記筺体は、前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面と、前記乗物の窓ガラスの室内側の面と密着する部位と、を備え、
   前記筺体が前記窓ガラスに密着した際は、前記撮像レンズの画角範囲を光が通過するための面が乗物の室内に晒されない、撮像ユニット。
2. 前記密着する部位が、弾性部材からなる、請求項１記載の撮像ユニット。
3. 前記密着する部位が、規制手段を備える、請求項１又は２に記載の撮像ユニット。
4. 請求項１〜３のいずれかの撮像ユニットを備える、乗物用窓ガラス。
5. 請求項４の乗物用窓ガラスを備える、乗物。