JP2018054849A

JP2018054849A - 撮像装置及び移動体

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Publication number: JP2018054849A
Application number: JP2016190393A
Authority: JP
Inventors: 敦吉川; Atsushi Yoshikawa
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2018-04-05

Abstract

【課題】レンズに付着した水滴を確実に除去することによって、画像が不鮮明となったり、画像に歪みが発生したりすることを防ぐ。【解決手段】撮像装置１は、撮像光学系の最も被写体側に設けられた光学部材３と、撮像光学系による結像される被写体の像を取得する撮像素子４と、単独で又は他の部材との間に、水滴の吸入路と排出路とを有する空洞を形成するケーシング７１と、吸入路に設けられた第１の逆止弁７１と、空洞内を減圧可能な減圧器７４と、を備え、吸入路の吸入口７ａは光学部材３の周縁部の少なくとも一部に隣接して配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及び移動体に関する。

従来、カメラは屋外で利用されることが多い。特に、車載カメラや監視カメラには、常時、屋外に設置されているものもある。このような場合、降水、水蒸気等によって、カメラのレンズに水滴が付着して、該カメラによって撮像された画像がぼけてしまうことがある。そのため、画像が被写体を鮮明に表したものとはならず、画像を参照する者にとっては、視認性が低下することがあった。

これを防ぐために、例えば、特許文献１には、レンズに付着した水滴が排水部材を伝って排水されるように、レンズに排水部材を接触するように設置する方法が記載されている。

特開２０１４−１８２２５５号公報

しかしながら、上述の方法では、排水部材は水滴が自重で滴下するのを誘導するものであるため、レンズ表面には水滴が残ってしまう場合がある。レンズ表面に水滴が残ったカメラによって撮像された画像は不鮮明となったり、画像に歪みが発生したりするおそれがある。

そこで本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、レンズに付着した水滴を確実に除去することによって、画像が不鮮明となったり、画像に歪みが発生したりすることを防ぐ撮像装置及び移動体を提供することを目的とする。

上記課題を解決する撮像装置は、撮像光学系の最も被写体側に設けられた光学部材と、前記撮像光学系により結像される被写体の像を取得する撮像素子と、単独で又は他の部材との間に、水滴の吸入路と排出路とを有する空洞を形成するケーシングと、前記吸入路に設けられた第１の逆止弁と、前記空洞内を減圧可能な減圧器と、を備え、前記吸入路の吸入口は前記光学部材の周縁部の少なくとも一部に隣接して配置される。

また、上記課題を解決する移動体は、撮像光学系の最も被写体側に設けられた光学部材と、前記撮像光学系による結像される被写体の像を取得する撮像素子と、単独で又は他の部材との間に、水滴の吸入路と排出路とを有する空洞を形成するケーシングと、前記吸入路に設けられた逆止弁と、前記空洞内を減圧可能な減圧器と、を備え、前記吸入路の吸入口は前記光学部材の周縁部の少なくとも一部に隣接して配置される撮像装置を備える。

本発明の一実施形態によれば、レンズに付着した水滴を確実に除去することによって、画像が不鮮明となったり、画像に歪みが発生したりすることを防ぐ。

図１は、本実施形態に係る撮像装置の断面図である。図２は、図１に示す撮像装置を搭載した移動体の概略図である。図３は、図１に示す水滴除去部の拡大断面図であり、図３（ａ）は加圧減圧器が空洞内を加圧している状態を示す図であり、図３（ｂ）は加圧減圧器が空洞内を減圧している状態を示す図である。図４は、本実施形態の他の例に係る撮像装置の断面図である。図５は、本実施形態の他の例に係る水滴除去部、及び水滴除去部が取り付けられる撮像装置の一部の断面図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

撮像装置１は、図１に示すように、筺体２、光学部材３、撮像素子４、基板５、プロセッサ６、水滴除去部７等を含んで構成される。また、撮像装置１は、図２に示すように、移動体８に搭載される。移動体８に搭載された撮像装置１は、移動体８の、例えば後方を撮像する。撮像装置１の撮像方向は移動体８の後方に限られず、移動体８の前方、側方を撮像してもよい。ここで、「移動体」は、例えば、乗用車、トラック、バスといった道路上を走行する車両等を意味する。

筺体２は、光学部材３、及び撮像素子４を取り付けた基板５を固定して保持する部材である。具体的には、筺体２は、第１の側面の中央に開口を有し、開口において光学面が外部に露出するように光学部材３を保持する。また、筺体２は、第１の側面に対向する第２の側面の内側に、撮像面４１が光学部材３の光軸ＯＸに略垂直となるように撮像素子４を取り付けた基板５を固定して保持する。また、開口には、光学部材３とともに光学系を構成する１つ以上の他のレンズ、又は各種フィルタなどの光学材料を配置することができる。

光学部材３は、入射した光を撮像素子２１で結像させるように集光する撮像光学系のうち、最も被写体側に配置される部材である。光学部材３は、レンズとすることができ、例えば、魚眼レンズ、超広角レンズで構成されてもよい。光学部材３は、単レンズで構成されてもよいし、複数枚のレンズで構成されてもよい。

撮像素子４は、撮像光学系によって結像される被写体の像を取得することによって、画像を撮像する。撮像素子４は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ及びＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを含む。撮像素子４は、上述のように、筺体２の内部空間の、光学部材３を透過する光が結像する位置に、基板５に取り付けられて配置される。

プロセッサ６は、撮像素子４によって撮像された画像を処理する。画像の処理には、歪み補正、ガンマ補正、ノイズ除去等の任意の処理が含まれる。本実施形態では、プロセッサ６は、画像に基づいて光学部材３に水滴が付着していることを検出する水滴検出処理を行う。具体的には、プロセッサ６は、画像のエッジ強度を検出して、エッジ強度が弱い領域を含む画像が水滴により被写体がぼやけて撮像されたものとして、光学部材３に水滴が付着したことを検出する。プロセッサ６が行う水滴検出処理はこれに限られず、任意の水滴検出処理とすることができる。

また、プロセッサ６は、画像に基づいて光学部材３に水滴が付着したことを検出すると、水滴検出信号を水滴除去部７に出力する。

水滴除去部７は、光学部材３の周縁部の少なくとも一部に付着した水滴を除去する。水滴除去部７は、ケーシング７１、第１の逆止弁７２、第２の逆止弁７３、加圧減圧器（減圧器）７４、駆動部７５、コントローラとしての制御部７６等を含んで構成される。

ケーシング７１は、単独で又は他の部材との間に、水滴の吸入路と排出路とを有する空洞Ｃを形成する。図１に示す例では、ケーシング７１は、筺体２の外側の側面との間に空洞Ｃを形成する。

吸入路における吸入口７ａは、ケーシング７１によって形成される空洞Ｃとケーシング７１の外部とを分ける入口であり、光学部材３の周縁部の少なくとも一部に設けられる。吸入口７ａは、光学部材３の周縁部における水滴がたまりやすい部分に設けられるのがよい。例えば、吸入口７ａは、光学部材３の鉛直方向下側に位置する部分に設けられるのがよい。また、光学部材３の周辺に位置する筺体２の一部は、吸入路に接する側の側面がレンズ側の側面より光軸方向において短くなるようなテーパ形状を有しているのがよい。これにより、光学部材３の周辺に付着した水滴は吸入口７ａから吸入路へ導入されやすくなる。

排出路における排出口７ｂは、ケーシング７１によって形成される空洞Ｃとケーシング７１の外部を分ける出口であり、該排出口７ｂから排出された水滴が光学部材３の方向へ移動しないような位置に設けられる。例えば、排出口７ｂは、光学部材３の周縁部から離れた位置、より具体的には、吸入口７ａとは空洞Ｃに対して対向する側に設けられるのがよい。また、排出口７ｂは、吸入口７ａより鉛直方向下側の位置に設けられるのがよい。

第１の逆止弁７２は、ケーシング７１の吸引路の入口である吸入口７ａに設けられる。第１の逆止弁７２は、ケーシング７１の外部から空洞Ｃの内部への水滴の流れを許容し、空洞Ｃの内部からケーシング７１の外部への水滴の流れを防止するように設けられる。

第２の逆止弁７３は、ケーシング７１の排出路の出口である排出口７ｂに設けられる。第２の逆止弁７３は、ケーシング７１の外部から空洞Ｃの内部への水滴の侵入を防止し、空洞Ｃの内部からケーシング７１の外部への水滴の排出を許容するように設けられる。

加圧減圧器７４は、ケーシング７１によって形成される空洞Ｃを加圧したり、減圧したりする、例えば、プランジャー、スクリュー、ベーンを含む。図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、加圧減圧器７４は、空洞Ｃとケーシング７１の外部とをつなぐ領域に配置され、駆動部７５によって駆動されることによって変位するプランジャーとすることができる。加圧減圧器７４のプランジャーが変位することによってケーシング７１の空洞Ｃの容積が変化する。空洞Ｃの容積が変化することによって、空洞Ｃ内の気圧が変化する。

具体的には、図３（ａ）に示すように、加圧減圧器７４のプランジャーがケーシング７１の内部の方向へ変位することによって、空洞Ｃの容積が減少し、これに伴い、ケーシング７１によって形成される空洞Ｃは加圧される。また、図３（ｂ）に示すように、加圧減圧器７４がケーシング７１の外部の方向へ変位することによって、空洞Ｃの容積が増加し、これに伴い、ケーシング７１によって形成される空洞Ｃは減圧される。

また、水滴除去部７は、加圧減圧器７４の代わりに、加圧をせず減圧のみが可能な減圧器を有することができる。減圧器は、例えばスクリューであり、スクリューが軸周りの回転によりケーシング７１の空洞Ｃの内側から外側への流れを発生させることにより空洞Ｃ内を減圧することができる。また、減圧器７４はベーンとしてもよく、空洞Ｃ内にベーンを設け、回転させることによって、空洞Ｃ内を減圧することができる。水滴除去部７が加圧減圧器７４の代わりに減圧器を備える場合、空洞Ｃの減圧とともにケーシング７１の外部への排水も行われるため、水滴除去部７は、第２の逆止弁を備えなくてもよい。

駆動部７５は、制御部７６の制御に基づいて駆動し、加圧減圧器７４のプランジャーを変位させる。駆動部７５は、例えば圧電素子、モーター、ソレノイド等である。駆動部７５は、撮像素子４、プロセッサ７等に電力を供給する電源装置によって電力を供給されてもよいし、該電源装置とは別の電源装置によって電力を供給されてもよい。駆動部７５が、撮像素子４、プロセッサ７等に電力を供給する電源装置によって電力を供給される場合、撮像装置１は１つの電源装置を備えればよく、撮像装置１を小型化することが可能となる。

例えば、制御部７６は、光学部材３の周縁部に水滴が付着していることを検出すると、加圧減圧器７４が空洞Ｃを減圧するように駆動部７５を駆動させる。これにより、駆動部７５は、空洞Ｃの容積が増加するように、加圧減圧器７４をケーシング７１の外部の方へ変位させる。このため、光学部材３の周縁に付着した水滴は吸入口７ａより吸引され、吸入路を通過して、空洞Ｃに収容される。このとき、排出口７ｂには第２の逆止弁７３が設けられているため、加圧減圧器７４によって空洞Ｃ内が減圧されても、光学部材３以外の撮像装置１の部材に付着した水滴が排出口７ｂから空洞Ｃ内に流入することは少ない。これにより、空洞Ｃ内が水で満たされ、光学部材３の周縁部の水を吸入口７ａから吸入することができない状態になるのを防ぐことができる。

また、制御部７６は、加圧減圧器７４が空洞Ｃを減圧するように駆動部７５を駆動させた後、加圧減圧器７４が空洞Ｃを加圧するように駆動部７５を駆動させる。すなわち、駆動部７５は、空洞Ｃの容積が増加するように、加圧減圧器７４をケーシング７１の外部の方へ変位させた後、空洞Ｃの容積が減少するように、加圧減圧器７４をケーシング７１の内部の方へ変位させる。これにより、空洞Ｃに収容された水滴は、排出路を通過して排出口７ｂに到達し、排出口７ｂから排出される。このとき、吸入口７ａには第１の逆止弁７２が設けられているため、加圧減圧器７４によって空洞Ｃ内が加圧されても、空洞Ｃに収容された水滴が吸入口７ａから外部に排出されることは少ない。

また、制御部７６は、例えば、プロセッサ６から水滴検出信号を受信することによって、水滴が付着していることを検出する。また、制御部７６は、プロセッサ６から出力された画像信号が表す画像に基づいて、水滴を検出する処理を行ってもよい。

また、制御部７６は、移動体８が備えるワイパー駆動装置からワイパー駆動信号を受信してもよい。この場合、制御部７６は、ワイパー駆動信号を受信すると、降雨により光学部材３に水滴が付着したとみなすことによって、駆動部７５を駆動させる。また、制御部７６は、移動体８が備える降雨検出装置から降雨信号を受信してもよい。この場合、降雨信号を受信すると、降雨により光学部材３に水滴が付着したとみなすことによって駆動部７５を駆動させる。

制御部７６が光学部材３に水滴が付着したことを検出する方法はこれらに限られず、任意の方法を用いることができる。

以上のように、上述の実施形態によれば、吸入口７ａが光学部材３の周縁部に隣接して配置されるケーシング７１内の空洞Ｃを加圧減圧器７４を用いて減圧することによって、光学部材３の周縁部の少なくとも一部に隣接して配置された吸入口７ａから水滴が吸入される。そのため、水滴除去部７は、光学部材３から水滴をよりよく除去することができる。これにより撮像装置１によって撮像された画像がぼやけた画像となるのを防ぐことができ、ユーザによる画像の視認性が向上する。

また、上述の実施形態によれば、撮像装置１は、レンズ表面に排水部材を設ける必要がない。そのため、撮像装置１は、レンズ表面に設けられた排水部材の像が写り込んだり、排水部材に光が反射することによるフレア及びゴーストが発生したりすることを防ぐことができる。

また、上述の実施形態によれば、加圧減圧器７４によって空洞Ｃを加圧することによって、ケーシング７１に収容された水滴が排出される。そのため、空洞Ｃにたまった水滴が溢れ出て、光学部材３の方へ戻ることによって、ふたたび光学部材３に水滴が付着するのを防ぐことができる。

また、上述の実施形態によれば、ケーシング７１の吸入口７ａには逆止弁が設けられる。そのため、空洞Ｃに吸引された水滴が吸入口７ａから排出されて、光学部材３の方へ戻ることによって、ふたたび光学部材３に水滴が付着するのを防ぐことができる。

また、上述の実施形態によれば、ケーシング７１の排出口７ｂには逆止弁が設けられる。そのため、ケーシング７１の外部に排出された水滴が、排出口７ｂから再び流入して、空洞Ｃに水滴がたまるのを防ぐことができる。

また、上述の実施形態によれば、吸入口７ａは、光学部材３の周縁部における、移動体８に取り付けられた場合の鉛直方向下部に隣接して配置される。光学部材３の鉛直方向下部には、光学部材３に付着した水滴がたまりやすく、そのため、この位置に吸入口７ａを配置することによって、より多くの水滴がケーシング７１によって形成される空洞Ｃに吸引されやすくなる。

また、上述の実施形態によれば、排出口７ｂは、該排出口７ｂを通って排出された水滴が光学部材３の方へ移動しないような位置に設けられる。そのため、ケーシング７１の外部に排出された水滴が、光学部材３の方へ戻ることによって、ふたたび光学部材３に付着するのを防ぐことができる。

また、上述の実施形態によれば、光学部材３の少なくとも一部に水滴が付着されたことが検出されると、加圧減圧器７４は、ケーシング７１の空洞Ｃ内を加圧及び減圧する。これにより、光学部材３に水滴が付着したときに、該水滴を確実に除去することができる。また、光学部材３に水滴が付着していないときには、加圧減圧器７４を変位させないため、圧電素子、モーター等を駆動させるための電力を節減することができる。

上述の実施形態及び実施例は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態及び実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

上述の実施形態では、水滴除去部７は、筺体２の外側の側面とケーシング７１とにより空洞Ｃを形成したが、この限りではない。例えば、図４に示すように、ケーシング７１単独での内部に空洞Ｃを形成してもよい。この場合も、上述の実施形態と同様に、水滴除去部７は、ケーシング７１の吸入口７ａは光学部材３の周縁部の少なくとも一部に配置され、排出口７ｂを備える。また、加圧減圧器７４が空洞Ｃを加圧したり減圧したりする。これによって、上述の実施形態と同様の効果を奏する。

撮像装置１は駆動部７５及び制御部７６を備えなくてもよい。この場合、加圧減圧器７４は、外部から受ける任意の力によって変位する。例えば、図５に示すように、加圧減圧器７４はプランジャー７４１とし、スプリング７７等を介してケーシング７１の内部へ進退可能に取り付けられる。

図５に示す例では、プランジャー７４１は、水平方向に変位可能に、かつ、プランジャー収容部７４２に少なくとも部分的に収容可能に配置される。プランジャー７４１の、プランジャー収容部７４２に収容されていない部分は、空洞Ｃ内に位置する。また、スプリング７７は、第１のスプリング７７１と第２のスプリング７７２とを含む。第１のスプリング７７１及び第２のスプリング７７２は、プランジャー収容部７４２内で水平方向に伸縮するように、プランジャー７４１のつば７４１ａを挟んで配置される。これにより、プランジャー７４１は外部からの水平方向の力を受けると力を受けた方向へ変位する。このとき、つば７４１ａの変位に伴ってスプリング７７が伸縮し弾性力が発生するため、プランジャー７４１は、外部からの力により変位した後、該変位の方向とは逆方向に変位する。

このように、移動体８が走行中に振動を受けたとき、又は、加速及び減速をするときに、加圧減圧器７４が、ケーシング７１に対して変位するように、水滴除去部７を構成すると、上述の実施形態と同様に、水滴除去部７は、光学部材３の周縁部に付着した水滴をケーシング７１内に吸引し、また、ケーシング７１外へ排出することによって、光学部材３の表面から水滴を除去することができる。また、この場合、水滴除去部７は、駆動部７５及び制御部７６を必要としないので、撮像装置１の軽量化、小型化を図ることができる。

また、上述の実施形態において、加圧減圧器７４は、水平方向に変位するように設けられているが、この限りではない。例えば、加圧減圧器７４が垂直方向又は斜め方向に変位するように設けられてもよい。

１撮像装置
２筺体
３光学部材
４撮像素子
５基板
６プロセッサ
７水滴除去部
８移動体
７ａ吸入口
７ｂ排出口
７１ケーシング
７２第１の逆止弁
７３第２の逆止弁
７４加圧減圧器
７５駆動部
７６制御部

Claims

撮像光学系の最も被写体側に設けられた光学部材と、
前記撮像光学系により結像される被写体の像を取得する撮像素子と、
単独で又は他の部材との間に、水滴の吸入路と排出路とを有する空洞を形成するケーシングと、
前記吸入路に設けられた第１の逆止弁と、
前記空洞内を減圧可能な減圧器と、
を備え、
前記吸入路の吸入口は前記光学部材の周縁部の少なくとも一部に隣接して配置される撮像装置。
前記吸入口は、前記光学部材の周縁部における鉛直方向下部に隣接して配置される請求項１に記載の撮像装置。
前記排出路の排出口は、前記吸入口より鉛直方向下側の位置に設けられる請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記排出口は、前記ケーシングに対して前記吸入口とは対向する側に設けられる請求項１から３の何れか一項に記載の撮像装置。
前記排出路に設けられた第２の逆止弁を備え、
前記減圧器は、前記空洞内を加圧可能な加圧減圧器であり、前記空洞の内部と外部との間に配置され、前記内部の容積を変化させるプランジャーを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記減圧器は、前記空洞の内部と外部との間に配置されるスクリュー、ベーンのいずれかを含む請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記減圧器を駆動させる圧電素子、モーター、又はソレノイドを備える請求項１から６のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記撮像素子が取得した被写体の像から、前記光学部材への水滴の付着を検出するプロセッサを備え、
前記減圧器は、前記光学部材への水滴の付着が検出されると前記空洞内を加圧及び減圧する請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置。
前記減圧器は、外部から受ける力によって前記空洞内を加圧及び減圧する請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
撮像光学系の最も被写体側に設けられた光学部材と、
前記撮像光学系による結像される被写体の像を取得する撮像素子と、
単独で又は他の部材との間に、水滴の吸入路と排出路とを有する空洞を形成するケーシングと、
前記吸入路に設けられた逆止弁と、
前記空洞内を減圧可能な減圧器と、
を備え、
前記吸入路の吸入口は前記光学部材の周縁部の少なくとも一部に隣接して配置される撮像装置を備える移動体。
降雨検出装置から出力された降雨信号、ワイパー駆動装置から出力されたワイパー駆動信号、及び前記撮像素子が取得した前記被写体の像から、前記光学部材への水滴の付着を検出するプロセッサから出力された水滴検出信号のいずれか１つ以上の信号を受信するコントローラを備え、
前記減圧器は、前記コントローラが前記信号を受信すると、前記空洞内を減圧する請求項９に記載の移動体。