JP2018180264A - Wide-angle lens unit and vehicle-mounted camera - Google Patents
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本発明は、広角レンズユニットおよび車載カメラに関する。 The present invention relates to a wide-angle lens unit and an on-vehicle camera.
車載カメラとしては、駐車等の際にモニタに車の周辺の画像を表示するための広角レンズユニットを有するものが知られている。広角とは、画角が例えば60度から100度ぐらいのレンズユニットであるが、100度から180度を超えるような超広角レンズユニットを含めても良いし、50度から60度程度のレンズユニットを含めてもよい。このような広角レンズユニットを有する車載カメラは、少なくとも最も物体側のレンズが車外に露出するように配置される。そのため、このような車載カメラの広角レンズユニットは、最も物体側のレンズが、雨水や、洗車の際の水や洗浄液で濡れることになる。この場合に、最も物体側のレンズに水滴が付いたままだと、撮影された画像が歪んで不鮮明となる。 An on-vehicle camera is known which has a wide-angle lens unit for displaying an image around the car on a monitor at the time of parking or the like. The wide angle is a lens unit with an angle of view of, for example, 60 to 100 degrees, but may include a super wide-angle lens unit that exceeds 100 to 180 degrees, or a lens unit of about 50 to 60 degrees. May be included. The on-vehicle camera having such a wide-angle lens unit is arranged such that at least the lens on the object side is exposed to the outside of the vehicle. Therefore, in the wide-angle lens unit of such a vehicle-mounted camera, the lens closest to the object is wetted with rain water, water at the time of car washing, and cleaning liquid. In this case, if a drop of water remains on the lens closest to the object side, the captured image is distorted and blurred.
そこで、広角レンズユニットの最も物体側のレンズの物体側の面には、撥水コートが施されている。撥水コートにより、水がはじかれて比較的容易にレンズから落下し、カメラの画像を鮮明にすることができる。しかし、水滴がレンズと鏡筒との境界部分で留まる場合があったり、細かい水滴が落下せずにレンズ表面に残ったりして、撮影される画像を不鮮明にする場合があった。 Therefore, a water repellent coating is applied to the object side surface of the lens on the most object side of the wide angle lens unit. The water repellent coat allows water to be repelled and to fall relatively easily from the lens, thus making the camera image clearer. However, there have been cases where water droplets may stay at the boundary between the lens and the lens barrel, or fine water droplets may not remain on the surface of the lens, making the image to be photographed unclear.
また、車載カメラのレンズ表面に親水膜(親水コート)を形成することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、紫外光を照射しないと親水性が発現しない酸化チタン含有親水膜ではなく、紫外光がなくても使用可能な二酸化ケイ素の粒子とバインダとからなる親水膜をレンズに形成している。車外に露出するレンズに親水膜を設けると、レンズに水滴が付着した際の接触角が小さくなり、レンズ表面に付着した水滴が面方向に広がり、レンズ表面を覆うような状態となって水滴としての立体形状が崩れてしまうので、レンズへの光学的な影響が減少し、撮影された画像が歪むのを抑制することができる。 In addition, it has been proposed to form a hydrophilic film (hydrophilic coat) on the lens surface of a vehicle-mounted camera (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, not a titanium oxide-containing hydrophilic film which does not exhibit hydrophilicity unless irradiated with ultraviolet light, but a hydrophilic film consisting of silicon dioxide particles that can be used without ultraviolet light and a binder is formed on the lens There is. If a hydrophilic film is provided on the lens exposed outside the car, the contact angle when water droplets adhere to the lens will be small, and the water droplets adhering to the lens surface will spread in the surface direction, covering the lens surface and becoming water droplets Since the three-dimensional shape of the lens collapses, the optical influence on the lens is reduced, and distortion of the photographed image can be suppressed.
ところで、親水膜では、親水性の低下が問題となる。親水性低下の主要な原因としては、例えば、塵埃の付着がある。塵埃が付着した部分は、親水膜より親水性が低く、付着した塵芥の部分が水をはじく状態となり、親水性が低下する。また、例えば、アクリル系ポリマの親水膜や、上述の二酸化ケイ素の粒子をバインダで固めた親水膜は、強固な構造とは言えず、例えば、洗車時等の擦れにより傷付き、親水性が低下する。親水性が低下すると、車載カメラの画像に水滴等による乱れが生じ易くなってしまう。自動車等の車両に使用される車載カメラにおいても、ある程度の耐用年数が要求されることになり、親水性が比較的早く低下する親水膜を使用することは難しい。 By the way, in the hydrophilic film, the decrease in hydrophilicity becomes a problem. The main cause of the decrease in hydrophilicity is, for example, adhesion of dust. The portion to which dust adheres is lower in hydrophilicity than the hydrophilic film, and the portion of the adhered dust repels water, and the hydrophilicity decreases. Further, for example, a hydrophilic film of an acrylic polymer or a hydrophilic film obtained by solidifying the above-mentioned particles of silicon dioxide with a binder can not be said to have a strong structure, and for example, it is scratched by rubbing at the time of car washing etc. Do. If the hydrophilicity is reduced, the image of the on-vehicle camera is likely to be disturbed by water droplets and the like. Even in an on-vehicle camera used for a vehicle such as a car, a certain service life is required, and it is difficult to use a hydrophilic film whose hydrophilicity decreases relatively quickly.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、耐久性が向上した親水コートを有するレンズを用いた広角レンズユニットおよび車載カメラを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wide-angle lens unit and an on-vehicle camera using a lens having a hydrophilic coat with improved durability.
前記課題を解決するために、本発明のレンズユニットは、光軸に沿って並べられた複数のレンズを備え、
前記レンズのうちの最も物体側の第1レンズがモース硬度6以上の強化ガラスからなり、
前記第1レンズに接触角が20度以下となる親水コートが設けられ、前記親水コートに表面抵抗値が1×1010Ω・cm以下となる帯電防止性が付与されていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned subject, a lens unit of the present invention is provided with a plurality of lenses arranged along an optical axis,
The first lens on the most object side of the lenses is made of tempered glass having a Mohs hardness of 6 or more,
The first lens is provided with a hydrophilic coat having a contact angle of 20 degrees or less, and the hydrophilic coat is provided with an antistatic property having a surface resistance value of 1 × 10 10 Ω · cm or less. .
このような構成によれば、水が付着した際に接触角が20度以下となる親水コートにより水滴が玉状になるのを防止して、レンズの物体側の面に水を広げた状態とすることで、水にぬれた状態でも画質を維持できる。接触角を20度以下とする親水コートを用いることで、霧等の小さな水滴がレンズについたような場合であっても、十分に水を広げて撮影される画像の画質の劣化を抑制することができる。また、親水コートに表面抵抗値が1×1010Ω・cm以下となる帯電防止性を付与することにより、第1レンズの帯電を防止し、静電気による塵埃の付着を抑制し、塵埃の付着による親水性の低下を抑制できる。さらに、第1レンズをモース硬度6以上の強化ガラスとすることにより、第1レンズの表面の親水コートの傷が第1レンズのガラスに至り、さらに傷が深くなることにより、傷の表面積が大きくなるのを防止できる。例えば、傷が断面楔状に近い形状になる場合に、傷が深くなるほど、表面側で傷が広がることになる。したがって、第1のレンズを強化ガラスとして硬くすることにより、親水コートの傷が第1ガラスレンズに至ってさらに深くなるのを抑制して、傷の表面積を小さくすることにより、親水コートに形成された傷により、親水性が低下するのを抑制することができる。また、この場合に傷により、電気の流れが断ち切られる状態となるのを抑制し、帯電防止性が低下するのを抑制できる。
なお、接触角とは、図3に示すように、固体S表面が液体(水滴)Wおよび気体Gと接触しているとき、この3相の接触する境界線において液体W面が固体S面と成す角度を接触角(θ)という。接触角が90°以下の状態をぬれるといい、接触角が小さい性質を親水性、大きい性質を撥水性という。接触角が10度以下を超親水という。本発明において親水コートの接触角は20度以下であるが、より好ましくは10度以下である。親水コートは第1レンズの物体側レンズ面全面とするのが望ましいが、一部でもよい。この場合に、特に擦れやすいレンズ面中央部に親水コートを設けるとよい。
According to such a configuration, when the water adheres, the water coat is prevented from forming a ball by the hydrophilic coating having a contact angle of 20 degrees or less, and the water is spread on the object side surface of the lens. By doing this, the image quality can be maintained even in a wet state. By using a hydrophilic coating having a contact angle of 20 degrees or less, even when a small water droplet such as mist is attached to the lens, the deterioration of the image quality of the image photographed by sufficiently spreading the water is suppressed. Can. In addition, by providing the hydrophilic coating with an antistatic property such that the surface resistance value is 1 × 10 10 Ω · cm or less, charging of the first lens is prevented, adhesion of dust due to static electricity is suppressed, and adhesion of dust is caused. It is possible to suppress the decrease in hydrophilicity. Furthermore, when the first lens is a tempered glass having a Mohs hardness of 6 or more, the scratch of the hydrophilic coat on the surface of the first lens reaches the glass of the first lens and the scratch further deepens, so the surface area of the scratch is large. Can be prevented. For example, in the case where the wound has a shape close to a cross section, the deeper the wound, the wider the wound on the surface side. Therefore, by hardening the first lens as tempered glass, it is formed in the hydrophilic coating by suppressing the damage of the hydrophilic coating from reaching the first glass lens and becoming deeper and reducing the surface area of the damage. It is possible to suppress the decrease in hydrophilicity due to the scratch. Further, in this case, it is possible to suppress the state in which the flow of electricity is cut off due to the damage, and to suppress the reduction in the antistatic property.
The contact angle means that, as shown in FIG. 3, when the solid S surface is in contact with the liquid (water droplets) W and the gas G, the liquid W surface is the solid S surface at the boundary line where these three phases contact. The angle formed is called the contact angle (θ). A contact angle of 90 ° or less is said to be wet, a property with a small contact angle is called hydrophilic, and a large property is called water repellency. A contact angle of 10 degrees or less is called super-hydrophilic. In the present invention, the contact angle of the hydrophilic coat is 20 degrees or less, and more preferably 10 degrees or less. The hydrophilic coat is desirably formed on the entire surface of the object side lens surface of the first lens, but may be partially formed. In this case, it is preferable to provide a hydrophilic coat at the center of the lens surface which is particularly susceptible to rubbing.
本発明の前記構成において、前記第1レンズと前記親水コートとの間に反射防止コートが設けられていることが好ましい。
このような構成によれば、親水コートの親水性を維持したまま広角レンズユニットの最も物体側の第1レンズに反射防止機能を付与することができる。
In the configuration of the present invention, it is preferable that an antireflective coating be provided between the first lens and the hydrophilic coating.
According to such a configuration, the anti-reflection function can be provided to the first lens on the most object side of the wide-angle lens unit while maintaining the hydrophilicity of the hydrophilic coat.
本発明の車載カメラは、前記構成の広角レンズユニットを有することを特徴とする。
このような構成によれば、上述の広角レンズを用いることにより、雨等で濡れても撮影される画像の画質の低下を抑制し、かつ、耐用期間の延長を図ることができる。
An on-vehicle camera according to the present invention is characterized by having the wide-angle lens unit of the above-described configuration.
According to such a configuration, by using the above-described wide-angle lens, it is possible to suppress the deterioration of the image quality of the image captured even when wet due to rain or the like, and to extend the lifetime.
本発明によれば、撮影される画像への雨等による影響を長い期間に渡って抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the influence of rain or the like on a captured image over a long period of time.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態の広角レンズユニットは、自動車等の車両に搭載される車載カメラに設けられるものである。図1に示すように、本実施の形態の広角レンズユニット10は、略円筒状の鏡筒18と、この鏡筒18内に配置される複数のレンズ11〜14からなるレンズ群17とを備えている。レンズ群17は、物体側から像側に、第1レンズ11、第2レンズ12、第3レンズ13、第4レンズ14を有し、第1レンズ11は、ガラスレンズであり、第2レンズ12、第3レンズ13および第4レンズ14は、樹脂レンズである。また、第4レンズ14は、物体側の樹脂レンズ15と像側の樹脂レンズ16を接着剤で接合した接合レンズである。
また、第2レンズ12と第3レンズ13との間と、第3レンズ13と第4レンズ14との間には絞り21、22が設けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The wide-angle lens unit of the present embodiment is provided in an on-vehicle camera mounted on a vehicle such as a car. As shown in FIG. 1, the wide-
Further,
鏡筒18に固定されて支持されている複数のレンズ11〜14は、それぞれの光軸を一致させた状態に配置されており、1つの光軸に沿って各レンズ11〜14が並べられた状態となって、撮像に用いられる1群のレンズ群17を構成している。
The plurality of
鏡筒18は、両端開口の筒状部材であり、物体側(外側、入射側)の端部(一端部)に開口18aを有し、かつ、像側(内側、出射側)の端部(他端部)に開口18bを有している。また、鏡筒18の像側の端部には、開口18bを狭めるように形成された縮径部18cが設けられている。なお、開口18bは、開口18aよりも狭められているとともに、第4レンズ14の外径より小径となっている。鏡筒18の内径は、第1レンズ11から第4レンズ14の外径に対応して、像側から物体側に内径が段階的に広くなっている。また、鏡筒18には、物体側の開口18aから第4レンズ14、第3レンズ13、第2レンズ12、第1レンズ11の順でレンズが圧入されている。なお、ガラスレンズは、圧入ではなく、すきまばめであってもよい。また、鏡筒18に第4レンズ14から第1レンズ11まで設置した状態で物体側の開口18aがかしめられて第1レンズ11〜第4レンズ14が鏡筒に固定されている。第1レンズ11の外周と鏡筒18の内周の間には、環状のシール部材19が配置されている。
また、鏡筒18の像側の開口18bには、例えば、赤外カットフィルタ23が設けられている。このようなレンズユニットの像側には、イメージセンサ25が配置され、これにより車載カメラが構成される。なお、イメージセンサ25は、図示しない基板に搭載され、レンズユニットは、図示しない取付部材を介してイメージセンサ25を有する基板に固定されている。
The
Further, for example, an
第1レンズ11の表面には、反射防止膜としてのARコート31が形成されるとともに、AR(反射防止)コート31上に、親水コート32が形成されている。すなわち、第1レンズ11と親水コート32の間にARコート31が設けられている。ARコート31は、物質の表面での光の反射を減少させるために、表面に付けた透明な薄膜である。
例えば、単層の薄膜では、物質の屈折率をn0、薄膜の屈折率をn1、外の媒質の屈折率をn2としたときに、n0>n1>n2(またはn0<n1<n2)の条件で、薄膜の厚さをdとすると、薄膜の光学的厚さn1dが1/4波長のとき、反射率は最小になり、さらに薄膜の屈折率n1=(n0・n2)1/2の条件を満足するとき、最小反射率の値は0になる。さらに、完全な反射防止には、多層反射防止膜が用いられる。真空蒸着法などによって作られる。ARコート31の材料としては、例えば、MgF2やSiO2などがあげられる。また、ARコート31としては、真空蒸着以外の方法として、湿式による方法もあり、例えば、フッ素樹脂系の材料を塗布するものが知られている。なお、ARコート31は、上述のものに限られるものではなく、各種ARコートを用いることができるが、例えば、蒸着により形成されてできるだけ硬度が高いものが好ましい。
An
For example, in the case of a single-layer thin film, the condition of n0>n1> n2 (or n0 <n1 <n2), where n0 is the refractive index of the substance, n1 is the refractive index of the thin film, and n2 is the refractive index of the external medium Then, assuming that the thickness of the thin film is d, when the optical thickness n1d of the thin film is 1/4 wavelength, the reflectance is minimized, and the condition of the refractive index n1 = (n0 · n2) 1/2 of the thin film The value of minimum reflectance is 0 when Furthermore, a multilayer antireflective film is used for complete antireflective. It is made by a vacuum evaporation method or the like. Examples of the material of the
親水コート32は、接触角が20度以下となる親水性を示すものが好ましく、より好ましくは接触角が10度以下で超親水性を示すものが好ましい。これにより、撮影に対する細かな水滴による悪影響も抑制することができる。すなわち、親水膜では、レンズ面と空気との界面がレンズ面と水との界面に置き換わるように水が面積を拡張する拡張濡れが生じ、水が丸く集まった状態とならず、光学的な影響を低減できる。親水コート32は、例えば、親水性ポリマとして例えばアクリル系ポリマが用いられるが、これに限られるものではない。基本的に、周知の接触角が20度以下となる親水性を示すものを用いることができる。接触角が20度以下となるものであれば、親水コート32は、親水性ポリマを使用する必要はなく、無機系の親水コートであってもよく、例えば、シリカ系の親水コート32であってもよい。また、親水コート32は、表面抵抗値が1×1010Ω・cm以下となっており、帯電防止性を有するものとなっている。帯電防止性の付与は、例えば、親水コート材料に透明な導電性金属酸化物を加えるものとしてよく、たとえば、酸化スズ、酸化インジウム、酸化亜鉛および酸化アンチモンのうちの一つまたは複数を用いるものとしてもよい。また、帯電防止性の付与は、親水ポリマに界面活性剤を加えるものとしてもよい。
The
第1レンズ11は、ガラスレンズであるが、強化ガラスからなっている。強化ガラスは、例えば、イオン交換法や風冷強化法などで製造される。なお、強化ガラスは加工し難いため、ガラスの形状が決まってから(レンズに成形されてから)強化することになる。イオン交換法では、ナトリウム(Na)イオンを含有したガラスを、カリウム(K)イオンを含有した水溶液に浸けることにより、ガラス表面のNaイオンと溶液中のKイオンが交換される。この際に、Naイオンより大きいKイオンが、元々Naイオンがあった狭い空間に入り込んで、ガラス表面に圧縮応力の層が生じる。すると、ガラスを破壊するためには、分子間の結合を破壊する力だけでなく、表面の圧縮応力を取り除く力も必要となる。このため、このガラスを破壊するには通常のガラスよりも大きな力が必要となる。
The
また、風冷強化法では,ガラスを約650〜700℃まで加熱した後、ガラス表面に空気を吹きつけ、急激に冷やすことにより生成する。表面に圧縮応力層を形成するという点ではイオン交換法と同じであるが、風冷強化法では熱処理によって表面層と内部の密度差をつけることによって応力場を形成する。本実施の形態では、第1レンズ11が強化ガラスとされ、モース硬度が6以上となっている。ここで、参考例として、第1レンズ11のガラスが強化されていない場合には、レンズ表面のコーティングに洗車等により傷が付く場合に、図2(a)に示すように傷35がARコート31および親水コート32を超えて第1レンズ11のガラスに至る虞がある。それに対して、実施例として、第1レンズ11のガラスが強化されてモース硬度が6以上となっている場合には、図2(b)に示すように傷35が第1レンズ11のガラス表面で止められる可能性が高くなる。この場合に、傷35が概略断面楔状の場合に、傷35の断面方向に沿った幅が第1レンズ11を強化ガラスとした方が短くなる。これにより、傷35が生じた場合に第1レンズ11を強化ガラスとした方が強化ガラスとしない場合よりも親水コート32の残量が多くなる。すなわち、第1レンズ11を強化ガラスとすることにより、親水コート32の傷により失われる量を減らすことができる。これにより親水コートの傷による親水性の減衰や、帯電防止性の減衰を減らすことができる。特に、親水コートの表面抵抗値を低く維持するためには、できるだけ傷が小さい方が好ましく、強化ガラスを用いることで、帯電防止性をできるだけ長く維持し、塵埃の第1レンズ11への付着を防止することができる。
Moreover, in the air-cooling method, after heating glass to about 650-700 degreeC, air is blown on the glass surface and it produces | generates by rapidly cooling. It is the same as the ion exchange method in that a compressive stress layer is formed on the surface, but in the case of the air-cooling reinforcement method, a stress field is formed by giving a density difference between the surface layer and the inside by heat treatment. In the present embodiment, the
本実施形態によれば、車載カメラの第1レンズ11が外部にさらされる広角レンズユニット10において、親水性を付与することにより、撥水性よりも水滴による撮影画像への影響を低減できるとともに、本実施の形態では、接触角が20度以下の親水コート32を用いることで、画像への影響をより少なくすることができる。また、表面抵抗値が1×1010Ω・cm以下の帯電防止性を付与することで、第1レンズ11への塵埃の付着による親水性の低下を防止でき、耐用期間を延ばすことができる。また、第1レンズ11を強化ガラスとすることにより、親水コートに生じる傷を小さくして、親水性、帯電防止性の減衰を遅らせることができる。
According to the present embodiment, in the wide-
なお、本実施例においてはARコート31および親水コート32は、レンズ群17において、最も物体側の第1レンズ11の物体側の面に形成しているが、内部空間に存在する水蒸気による曇り防止の観点から、第1レンズ11の像側にも形成するものとしてもよい。この際に、第1レンズの像側にもゴースト防止の観点からはARコートを親水コートの下層に設けるのが好ましい。
また、第2レンズ12〜第4レンズ14は、樹脂レンズであるが、これらの全部または一部をガラスレンズとしてもよい。また、鏡筒18は、例えば、樹脂であるが金属製としてもよい。
In the present embodiment, the
Further, although the
10 広角レンズユニット
11 第1レンズ
12 第2レンズ
13 第3レンズ
14 第4レンズ
17 レンズ群(複数のレンズ)
31 反射防止コート
32 親水コート
31
Claims (3)
前記レンズのうちの最も物体側の第1レンズがモース硬度6以上の強化ガラスからなり、
前記第1レンズに接触角が20度以下となる親水コートが設けられ、前記親水コートに表面抵抗値が1×1010Ω・cm以下となる帯電防止性が付与されていることを特徴とする広角レンズユニット。 With multiple lenses aligned along the optical axis,
The first lens on the most object side of the lenses is made of tempered glass having a Mohs hardness of 6 or more,
The first lens is provided with a hydrophilic coat having a contact angle of 20 degrees or less, and the hydrophilic coat is provided with an antistatic property having a surface resistance value of 1 × 10 10 Ω · cm or less. Wide-angle lens unit.
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