JP2018185435A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】透過部材の入射光光軸部分に水滴が配置されることを抑制する。【解決手段】撮像装置10では、ヒータ30がカバーガラス24を外周側から加熱する。ここで、ヒータ30の上側及び下側にそれぞれ第1加熱領域36及び第2加熱領域38が設けられており、第1加熱領域36の発熱密度が第2加熱領域38の発熱密度より大きくされている。このため、カバーガラス24の除霜を行う際にカバーガラス24の中心部分及び中心より上側部分に水滴が残るのを抑制でき、カバーガラス24の中心部分に水滴が配置されることを抑制できる。【選択図】図2
Description
本発明は、撮像装置に関する。
特許文献1では、後方監視用カメラに結露防止用フィルターが装着されており、結露防止用フィルターでは、ガラスと光学フィルターとの間に薄型リング状ヒータが内蔵封止されている。薄型リング状ヒータでは、薄型リング状フィルムに発熱層が設けられており、薄型リング状ヒータは、後方監視用カメラのレンズユニットの光軸と同軸上に配置されている。例えば、結露防止用フィルターの表面に霜が付着した際には、薄型リング状ヒータがガラス及び光学フィルターを加熱することで、当該霜が、溶融されて、結露防止用フィルターの表面から除去される。
しかしながら、薄型リング状ヒータは、発熱層がガラス及び光学フィルターの外周部に略全周に渡って配置されており、ガラス及び光学フィルターは、外周側からレンズユニットの光軸部分へ向けて加熱される。このため、結露防止用フィルターの表面から霜が除去される際には、結露防止用フィルター表面のレンズユニット光軸部分に水滴が残り易い。
本発明は、上記事実を鑑みて成されたものであり、透過部材の入射光光軸部分に水滴が配置されることを抑制できる撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様は、光を透過する透過部材及び前記透過部材を透過した入射光を受光して撮像する撮像部を含む撮像手段と、環状にされて内部に前記入射光の光軸が配置されると共に、前記透過部材を加熱可能にされ、前記透過部材の前記入射光光軸より上側部分の加熱量が前記透過部材の前記入射光光軸より下側部分の加熱量に比し大きくされる加熱体と、を有している。
本発明の第2の態様は、本発明の第1の態様において、前記加熱体による前記透過部材の加熱量が前記加熱体の上部において最大にされる。
本発明の第3の態様は、本発明の第1又は第2の態様において、前記加熱体に前記入射光光軸の周方向において複数設けられ、それぞれ熱を放出すると共に、熱の放出量が互いに異なる放出部を備えている。
本発明の第4の態様は、本発明の第1から第3の態様の何れかにおいて、前記加熱体による前記透過部材の加熱量が下側へ向かうに従って小さくされる。
本発明の第1の態様では、撮像手段において、撮像部が透過部材を透過した入射光を受光して撮像する。また、加熱体が環状にされて、加熱体内に入射光の光軸が配置されており、加熱体が透過部材を加熱可能にされている。
ここで、加熱体による透過部材の入射光光軸より上側部分の加熱量が加熱体による透過部材の入射光光軸より下側部分の加熱量に比し大きくされている。このため、例えば、透過部材に霜が付着した場合に、加熱体が透過部材を加熱して、当該霜が透過部材から除去される際には、透過部材の入射光光軸より上側部分及び透過部材の入射光光軸部分に水滴が残ることを抑制でき、透過部材の入射光光軸部分に水滴が配置されることを抑制できる。
本発明の第2の態様では、加熱体による透過部材の加熱量が加熱体の上部において最大にされる。このため、透過部材の入射光光軸より上側部分に水滴が残ることを効果的に抑制できる。
本発明の第3の態様では、加熱体に入射光光軸の周方向において放出部が複数設けられており、複数の放出部がそれぞれ熱を放出すると共に、複数の放出部の熱の放出量が互いに異なる。このため、加熱体による透過部材の入射光光軸より上側部分の加熱量を加熱体による透過部材の入射光光軸より下側部分の加熱量に比し容易に大きくできる。
本発明の第4の態様では、加熱体による透過部材の加熱量が下側へ向かうに従って小さくされる。このため、加熱体による透過部材の入射光光軸より下側部分の加熱量を加熱体による透過部材の入射光光軸より上側部分の加熱量に比し小さくしても、加熱体による透過部材の加熱量の全体が小さくなることを抑制でき、加熱体が透過部材を効果的に加熱できる。
〔第1の実施の形態〕
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1には、第1の実施の形態に係る撮像装置10の主要部が側方視の断面図にて示されている。なお、図面では、車両前方を矢印FRで示し、車両右方を矢印RHで示し、上方を矢印UPで示している。
以下、図面を参照して本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1には、第1の実施の形態に係る撮像装置10の主要部が側方視の断面図にて示されている。なお、図面では、車両前方を矢印FRで示し、車両右方を矢印RHで示し、上方を矢印UPで示している。
撮像装置10は、車両の車体側としてのサイドドア(フロントサイドドア、図示省略)の上下方向中間部の車両前側端に外側において設置されている。
撮像装置10には、撮像手段を構成するカメラ12が設けられており、カメラ12は、車両のサイドドアに間接的に支持されている。
カメラ12の外周には、直方体形箱状(略円筒状でも良い)の筐体14が設けられており、筐体14の長手方向(軸方向)は、車両前後方向に平行に配置されている。
筐体14の車両後側壁には、円状のレンズ孔(図示省略)が同軸上に貫通形成されており、レンズ孔には、正面視(後方視)円形状のレンズ16が同軸上にされて嵌込まれている。レンズ16の車両後側面(表面)は、凸状に湾曲されており、レンズ16は、筐体14のレンズ孔から車両後側に突出されて露出されている。レンズ16は、ガラス製にされて、光が透過可能にされており、レンズ16に車両後側から入射されてレンズ16を透過する入射光は、レンズ16への入射方向とレンズ16からの出射方向とが非平行にされている(レンズ16によって集光可能にされている)。
筐体14内には、撮像部としての撮像素子(イメージセンサ、図示省略)が取付けられており、撮像素子は、レンズ16の車両前側において中心がレンズ16の光軸上に配置されていると共に、撮像面(受光面)がレンズ16側に向けられている。カメラ12では、レンズ16を透過した入射光が撮像素子の撮像面上に集光されることで、レンズ16の車両後側の画像が撮像素子の撮像面上に結像されて、撮像素子がレンズ16を介して車両後側を撮像可能にされている。
撮像装置10には、有底筒状のカメラ収容部18が設けられている。カメラ収容部18は、開口断面が矩形状(円状でも良い)にされており、底壁が車両前側に配置されると共に、長手方向が車両前後方向に平行に配置されている。また、カメラ収容部内18は、車両後側に向けて開口されている。カメラ収容部18の車両後側には、筒状の拡形部20が一体形成されている。拡形部20は、断面開口の中心がカメラ収容部18の断面開口の中心と同一直線状にされていると共に、外形がカメラ収容部18の外形よりも大きくされており、拡形部20の車両後側の断面開口は、カメラ収容部18の断面開口より大きな円状にされている。また、拡形部20の車両前側(カメラ収容部18側)の断面開口は、カメラ収容部18の断面開口と同じ形状にされており、拡形部20内は、カメラ収容部18内に連通されている。
カメラ12は、拡形部20側からカメラ収容部18内に挿入されている。また、拡形部20の車両後側内には、円板状のシール部材22が配置されている。シール部材22は、外径が拡形部20の車両後側の内径と略同じにされていると共に、円孔22Aが同軸上に貫通形成されており、円孔22Aは、レンズ16の車両後側に露出される部分を車両後側へ同軸上に露出させている。
シール部材22は、拡形部20の車両後側内の底面20A(車両前側面)とカメラ12のレンズ16外側の部分とに全周において取付けられている。シール部材22は、シール性を有しており、シール部材22は、拡形部20の底面20Aとカメラ12のレンズ16外側の部分との間をシールしている。なお、拡形部20を含むカメラ収容部18及びシール部材22は、熱伝達性が低くされている。
シール部材22の車両後側には、撮像手段を構成する透過部材としての円板状のカバーガラス24が配置されている。カバーガラス24は、透明ガラス製(透明樹脂製でも良い)にされており、カバーガラス24の外径は、拡形部20の車両後側の内径と略同じにされている。カバーガラス24は、拡形部20の車両後側内に嵌込まれて、拡形部20及びシール部材22に固定されている。これにより、カメラ12が、カバーガラス24を介して車両後側を撮像する。
一方、カバーガラス24の車両後側には、第1の実施の形態に係る加熱体としてのヒータ30が同軸上に設けられている。図2には、ヒータ30が斜め後側から見た斜視図にて示され、図3には、ヒータ30が車両後側から見た正面図にて示されている。
図2に示すように、ヒータ30には、基部としての略円板状の基板32が設けられており、基板32には、円形の露出孔32Aが貫通形成されている。露出孔32Aは、基板32の中心(軸心)を中心にした円形にされており、露出孔32Aは、カメラ12の撮像範囲を狭めない内径にされている。また、基板32は、耐熱性、伝熱製及び電気的絶縁性を有している。
基板32には、放出部としての抵抗線34が巻付けられており、抵抗線34は、基板32の露出孔32A側と外周側との間で周回されている。抵抗線34は、通電されることで発熱する(熱を放出する)。ヒータ30は、抵抗線34を用いた所謂熱線式にされている。
ヒータ30には、周方向において、基板32には、第1加熱部としての第1加熱領域36、及び第2加熱部としての第2加熱領域38が設けられている。第1加熱領域36は、ヒータ30の周方向において角度αの範囲とされており、角度αが略90°にされている。第2加熱領域38は、ヒータ30の周方向において、第1加熱領域36を除いた領域(角度βの範囲の領域)にされている。
第1加熱領域36では、抵抗線34が基板32に密に(抵抗線34の間隔が狭くされて)一様に巻かれており、第2加熱領域38では、抵抗線34が第1加熱領域36よりも粗く基板32に巻かれている(抵抗線34の間隔が第1加熱領域36よりも広くされている)。また、抵抗線34は、第1加熱領域36とは反対側(第2加熱領域38の中央位置)において引出されており、第2加熱領域38では、第1加熱領域36から離れるに従い徐々に抵抗線34が基板32に粗く巻かれている。
これにより、ヒータ30の発熱密度(単位周方向長さ当たりの発熱量)は、第1加熱領域36が第2加熱領域38よりも大きくされていると共に、第2加熱領域38では、第1加熱領域36から離れるに従い徐々に小さくされている。
ヒータ30は、抵抗線34の巻かれた基板32が防水性及び防湿性を有する材料により被覆(図示省略)されて用いられている。また、ヒータ30は、第1加熱領域36の周方向中央が上端に配置されて拡形部20の車両後側内に嵌込まれており、ヒータ30は、カバーガラス24の車両後側の面に緊密に接するように取付けられている。
これにより、カバーガラス24の中心Pは、レンズ16の光軸上に配置された状態でヒータ30の露出孔32Aを通して車両後方側に露出されており、カメラ12は、ヒータ30の露出孔32Aを通して車両後方を撮像可能にされている。
撮像装置10は、車両に設けられた図示しない制御装置にカメラ12(撮像素子)及びヒータ30(抵抗線34)が電気的に接続されている。制御装置には、表示手段としてのモニタ(図示省略)が電気的に接続されており、モニタには、制御装置の制御により、撮像素子が撮像した撮影画像が表示される。モニタは、車室内に配置されており、車両の乗員がモニタに表示されるカメラ12の撮影画像を確認することで、乗員の車両後側の視認が補助される。また、撮像装置10では、制御装置から抵抗線34に供給される電力によりヒータ30が作動して、カバーガラス24が外周側の全域から中心P側に向けて加熱される。
次に、第1の実施の形態の作用を説明する。
以上の構成の撮像装置10では、カメラ12が作動されることで、撮像素子がレンズ16及びカバーガラス24を通して車両後側を撮像する。
以上の構成の撮像装置10では、カメラ12が作動されることで、撮像素子がレンズ16及びカバーガラス24を通して車両後側を撮像する。
また、撮像装置10では、ヒータ30が作動されることで、ヒータ30によってカバーガラス24が外周側から中心P側に向けて加熱される。このため、カバーガラス24が着霜した際には、カバーガラス24を除霜(霜を溶融)できると共に、カバーガラス24に曇りが生じた際には、カバーガラス24の曇取りをできる。
ここで、ヒータ30では、第1加熱領域36の発熱密度が第2加熱領域38の発熱密度より大きくされており(第2加熱領域38の発熱密度が第1加熱領域36の発熱密度より小さくされており)、ヒータ30によるカバーガラス24の中心Pより上側部分の加熱量がヒータ30によるカバーガラス24の中心Pより下側部分の加熱量に比し大きくされている。このため、カバーガラス24の除霜を行う際には、除霜により生じる水滴がカバーガラス24の中心Pより下側部分に残り易くなって、当該水滴がカバーガラス24の中心P部分及び中心Pより上側部分に残ることを抑制できる。これにより、当該水滴がカバーガラス24の中心Pに配置されることを抑制でき、カバーガラス24の中心Pへの入射光が当該水滴によって乱反射されることを抑制できて、カメラ12の撮影画像が白くぼやけることを抑制できる。しかも、当該水滴がカバーガラス24の撮像素子による撮像範囲より下側に容易に流下でき、カメラ12の撮影画像が白くぼやけることを効果的に抑制できる。
さらに、ヒータ30の上端に第1加熱領域36の周方向中央(発熱密度が最大の領域)が配置されている。このため、ヒータ30によるカバーガラス24の中心Pより上側部分の加熱量を効果的に大きくでき、除霜により生じる水滴がカバーガラス24の中心Pより下側部分に効果的に残り易くできて、当該水滴がカバーガラス24の中心P部分及び中心Pより上側部分に残ることを効果的に抑制できる。
また、ヒータ30では、第2加熱領域38の発熱密度が第1加熱領域36から離間されるに従い徐々に小さくされている。このため、第2加熱領域38によるカバーガラス24の中心Pより上側部分の加熱量を大きくでき、除霜により生じる水滴がカバーガラス24の中心Pより下側部分に一層残り易くできて、当該水滴がカバーガラス24の中心P部分及び中心Pより上側部分に残ることを一層抑制できる。しかも、第2加熱領域38の発熱密度を第1加熱領域36の発熱密度より小さくしても、ヒータ30によるカバーガラス24の加熱量の全体が小さくなることを抑制でき、ヒータ30がカバーガラス24を効果的に加熱できて、カバーガラス24の除霜を効果的に行うことができる。
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図4には、第2の実施の形態に係る加熱体としてのヒータ50が斜め後側から見た斜視図にて示され、図5には、ヒータ50が車両後側から見た正面図にて示されている。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図4には、第2の実施の形態に係る加熱体としてのヒータ50が斜め後側から見た斜視図にて示され、図5には、ヒータ50が車両後側から見た正面図にて示されている。
第2の実施の形態において、ヒータ50は、第1の実施の形態のヒータ30に代えて、撮像装置10に設けられている。
基板32には、放熱部としての複数のPTC(Positive Temperature Coefficient)発熱体52が設けられており、ヒータ50は、所謂PTCヒータにされている。PTC発熱体52は、複数に分割されて基板32の周方向に配列されている。本実施の形態では、基板32径方向の寸法が同じにされて、基板32周方向の寸法が異なるPTC発熱体52A、52B、52C、52D、52Eを用いており、PTC発熱体52A、52B、52C、52D、52Eの順に基板32周方向の寸法が小さくされている。
ヒータ50には、PTC発熱体52Aの両側にPTC発熱体52B、52C、52D、52Eの順に等離間距離で配置されて、2つのPTC発熱体52Eの間が他よりも長くされている。また、図4に示すように、基板32には、径方向外方に一対の端子54が突出されており(図5では、図示省略)、基板32内には、一対の端子54の各々とPTC発熱体52(52A〜52E)の各々とを電気的に接続する電極線(電気配線、図示省略)が設けられている。
ヒータ50では、一対の端子54に電力が供給されることで、PTC発熱体52(52A〜52E)の各々が発熱する。PTC発熱体52(52A〜52E)は、面積によって発熱量が異なり、面積が広いほど発熱量が大きくなる。
ヒータ50では、第1加熱領域36の周方向全体にPTC発熱体52Aが設けられており、第2加熱領域38に、PTC発熱体52B〜52Eが設けられている。
ヒータ50は、第1加熱領域36のPTC発熱体52Aから周方向に離れるに従って段階的に発熱量が小さくされている共に、第1加熱領域36から最も離れた位置(PTC発熱体52Eの間の位置)において、発熱量が最も小さくされている(0にされている)。
ここで、第2の実施の形態のヒータ50においても、第1の実施の形態のヒータ30と同様の効果を奏することができる。
さらに、第2の実施の形態のヒータ50では、周方向において、複数のPTC発熱体52(52A〜52E)が設けられており、複数のPTC発熱体52(52A〜52E)の発熱量が互いに異なっている。このため、ヒータ50の発熱密度を容易に調整でき、第1加熱領域36の発熱密度を第2加熱領域38の発熱密度より容易に大きくできると共に、第2加熱領域38の発熱密度を第1加熱領域36から離間されるに従い容易に徐々に小さくできる。
また、PTC発熱体52の面積を調整することで、PTC発熱体52の発熱量が調整される。このため、PTC発熱体52の発熱量を容易に調整でき、ヒータ50を容易に製造できる。
なお、第2の実施の形態では、ヒータ50が発熱量を周方向に沿って段階的に変化されたが、ヒータ50は、発熱量が段階的に変化されるものに限らず、発熱量が連続的に変化されても良い。
例えば、PTC発熱体52の基板32径方向における寸法を徐々に小さくして、PTC発熱体52の発熱量を連続的に減少させても良い。
なお、以上説明した第1及び第2の実施の形態では、第1加熱部の範囲を透過部材の周方向において角度αの範囲とすると共に角度αを略90°とした。しかしながら、第1加熱部の範囲は、これに限るものではない。角度αが90°より小さくても良いが、角度αが90°より小さすぎると、第1加熱部による透過部材の上側部分の加熱量が小さくなるので、角度αが90°から大きく下回らないことが好ましい。
また、角度αが180°より大きくても良い。しかしながら、角度αが180°より大きすぎると、第1加熱部による透過部材の下側部分の加熱量が大きくなるので、角度αが180°を大きく上回らないことが好ましく、180°未満であることがより好ましい。従って、第1加熱部の範囲は、第1加熱部の発熱量と第2加熱部の発熱量との総和、及び第1加熱部の発熱量と第2加熱部の発熱量の差を含めて定めることが好ましい。
また、第1の実施の形態では、放出部として抵抗線34を用い、第2の実施の形態では、放出部としてPTC発熱体52を用いた。しかしながら、放出部には、抵抗線34及びPTC発熱体52に限らず、他の熱を放出するものを使用しても良い。
なお、第1及び第2の実施の形態では、カメラ12が車両後側を撮像可能にした。しかしながら、カメラ12が他の方向(例えば下側、上側、車両方向内側、車両方向外側及び車両前側)を撮像可能にしてもよい。
また、第1及び第2の実施の形態では、透過部材としてのカバーガラス24の外形を円板状にしたが、透過部材は、円板状に限らず、矩形状などの他の形状であっても良い。透過部材を矩形状とする場合、拡形部20の車両後側の開口を矩形状に形成する共に、シール部材22に代えて外形が矩形状のシール部材を設ければ良い。第2の実施の形態に係るヒータ50は、基板32に変えて矩形状の基板を設けて、この基板上にPTC発熱体52を配置すれば良く、第1の実施の形態に係るヒータ30は、基板32と拡形部20の開口内面との間にスペーサを配置して、基板32と拡形部20の開口内周面との間の隙間を埋めれば良い。
また、第1及び第2の実施の形態では、透過部材としてのカバーガラス24の除霜を例に説明したが、加熱体は、カバーガラス24に限らず、カメラ12において着霜等が生じる可能性のある透過部材に設けることができる。例えば、レンズ16が外気に晒される場合、加熱体は、レンズ16に設けられても良い。
さらに、第1及び第2の実施の形態では、撮像装置10を車両のサイドドアに設置した。しかしながら、撮像装置10を車両のサイドドア以外の部分(車両の外部及び内部)や車両以外に設置してもよい。
以上、本発明の実施形態(第1及び第2の実施の形態)について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
10 撮像装置
12 カメラ(撮像手段)
24 カバーガラス(撮像手段、透過部材)
34 抵抗線(放出部)
30、50 ヒータ(加熱体)
52(52A〜52E) PTC発熱体(放出部)
12 カメラ(撮像手段)
24 カバーガラス(撮像手段、透過部材)
34 抵抗線(放出部)
30、50 ヒータ(加熱体)
52(52A〜52E) PTC発熱体(放出部)
Claims (4)
- 光を透過する透過部材及び前記透過部材を透過した入射光を受光して撮像する撮像部を含む撮像手段と、
環状にされて内部に前記入射光の光軸が配置されると共に、前記透過部材を加熱可能にされ、前記透過部材の前記入射光光軸より上側部分の加熱量が前記透過部材の前記入射光光軸より下側部分の加熱量に比し大きくされる加熱体と、
を有する撮像装置。 - 前記加熱体による前記透過部材の加熱量が前記加熱体の上部において最大にされる請求項1記載の撮像装置。
- 前記加熱体に前記入射光光軸の周方向において複数設けられ、それぞれ熱を放出すると共に、熱の放出量が互いに異なる放出部を備える請求項1又は請求項2記載の撮像装置。
- 前記加熱体による前記透過部材の加熱量が下側へ向かうに従って小さくされる請求項1から請求項3の何れか1項記載の撮像装置。
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