JP2019184857A - カメラ装置及びクリーニング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で水分除去の確実性及び持続性を得る。【解決手段】カメラ装置１０は、レンズ部１４が撥水コートされた撮像部１２と、レンズ部１４をクリーニングするクリーニング装置１６とを備え、クリーニング装置１６は、レンズ部１４に接触せずにレンズ部１４の撥水コート上にできた水滴Ｗに接触可能で、且つ、水滴Ｗが接触するワイパーブレード２２が親水コートされたワイパー１８と、このワイパー１８を、レンズ部１４に非接触でレンズ部１４に沿って移動させるワイパー駆動部２０とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、カメラ装置及びクリーニング装置に関する。

車載カメラ等の屋外で使用されるカメラのレンズ又はレンズカバー（以下、レンズ等と言う）には、雨水等の水滴が付着することがある。現在の車載カメラはｖｉｅｗ用からｓｅｎｓｉｎｇ用に変わりつつあり、レンズ等に付着した水分を除去する構成が望まれる。車両等の移動体に付着した水滴を除去する構成は、自動車のフロントガラスを清掃するワイパーが代表であり、モータ駆動方式が主流である。ワイパー以外には、振動機構／光触媒コート／洗浄液吹きかけ＆エアーによる吹き飛ばし等が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２０１３−０８０１７７号公報 特開２００１−０４９８２８号公報 特開２０１１−２４４４１７号公報

しかし、従来のモータ駆動方式のワイパーは、モータ及び歯車機構等を必要とするので、構成が複雑化し、車載カメラに合わせた小型化及びコスト低減が困難である。さらに、ワイパーがレンズ等に直接接触するので、レンズ等に通常のガラスよりも柔らかい材質を使用すると、レンズ等に傷ができるおそれもある。また、ワイパーゴムは劣化するので、耐久性にも懸念がある。
振動機構についても、振動を発生する構成が必要であるので、車載カメラに合わせた小型化及びコスト低減が難しい。また、高周波により車載カメラ自体にダメージを与える懸念もある。

また、光触媒コートは、太陽光に含まれるＵＶが照射されることが条件であり、短時間で汚れを除去できず、夜間は汚れを除去できない、といった制約がある。洗浄液吹きかけ＆エアーによる吹き飛ばし等は、構成が複雑化し、車載カメラに合わせた小型化及びコスト低減が困難である。
そこで、本発明は、簡易な構成で、水分除去の確実性及び持続性を得ることを目的とする。

本発明のカメラ装置は、レンズ又はレンズカバーであるレンズ部が撥水コートされた撮像部と、前記レンズ部に接触せずに前記レンズ部の撥水コート上にできた水滴に接触可能で、且つ、前記水滴が接触する面が親水コートされたワイパーと、前記ワイパーを、前記レンズ部に非接触で前記レンズ部に沿って移動させるワイパー駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明は、上記カメラ装置において、前記ワイパーは、接触した水滴を毛細管現象を利用して吸着する吸着構造を有することを特徴とする。

本発明は、上記カメラ装置において、前記ワイパーは、前記レンズ部側に突出する凸部と、前記凸部との間に吸着溝を形成する溝形成部を有することを特徴とする。

本発明は、上記カメラ装置において、前記ワイパーは、前記レンズ部の表面に沿って前記凸部と前記溝形成部とが繰り返す構造を有していることを特徴とする。

本発明は、上記カメラ装置において、前記ワイパーは、前記レンズ部に沿って往復移動自在に設けられ、前記ワイパー駆動部は、前記ワイパーを往復移動させることを特徴とする。

本発明のクリーニング装置は、レンズ又はレンズカバーであり、撥水コートされたレンズ部をクリーニングするクリーニング装置において、前記レンズ部に接触せずに前記レンズ部の撥水コート上にできた水滴に接触可能で、且つ、前記水滴が接触する面が親水コートされたワイパーと、前記ワイパーを、前記レンズ部に非接触で前記レンズ部に沿って移動させるワイパー駆動部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、水分除去の確実性及び持続性を得ることができる。

本発明の実施形態に係るカメラ装置の構成を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は側面図である。 （Ａ）はワイパーをカメラ装置の正面側から見た図、（Ｂ）は上方から見た図、（Ｃ）は下方から見た図、（Ｄ）はレンズ部側から見た図である。 （Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。 レンズ部の表面に付着した水滴の除去の説明に供する図である。 ワイパーの吸着溝に吸着された水滴の挙動の説明に供する図である。 （Ａ）はカメラ装置を車両前方又は車両後部に取り付けた状態を車両側方から見た図、（Ｂ）はカメラ装置を車両のサイドミラーに取り付けた図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１（Ａ）は本発明の実施形態に係るカメラ装置１０の正面図、図１（Ｂ）は上面図、図１（Ｃ）は底面図、図１（Ｄ）は側面図である。
カメラ装置１０は、レンズ部１４を有する撮像部１２と、レンズ部１４の表面に付着した水滴Ｗを除去することによってレンズ部１４をクリーニングするクリーニング装置１６とを有している。レンズ部１４は、レンズカバーがない場合はレンズそのものである。なお、レンズカバーを備える場合、レンズ部１４は、レンズカバーとレンズを一体に備えた部品である。
本実施形態の撮像部１２は、車両の外部に取り付けられる撮像装置である。レンズ部１４は、凸状であり、湾曲した表面を有している。また、レンズ部１４の表面１４Ａ全体には、撥水コートが施されている。
クリーニング装置１６は、ワイパー１８と、磁力を利用してワイパー１８を駆動させるワイパー駆動部２０とを有している。

図２（Ａ）はワイパー１８をカメラ装置１０の正面側から見た図、図２（Ｂ）は上方から見た図、図２（Ｃ）は下方から見た図、図２（Ｄ）はレンズ部１４側から見た図である。
ワイパー１８は、図２に示すように、ワイパーブレード２２と、永久磁石２４とを有している。
ワイパーブレード２２は、Ｕ字状に形成された板状部材であり、内周側（背面側）は、レンズ部１４の湾曲した表面に沿った弧状となっている。このワイパーブレード２２の表面全体には、親水コートが施されている。
ワイパーブレード２２の両端には、貫通孔２６が設けられており、いずれも後述する係止部材３６が係合される。また、ワイパーブレード２２の外周側（正面側）の頂部には、排出部２８が設けられている。排出部２８は、ワイパーブレード２２外周から外側（正面側）に向かって延びており、ワイパーブレード２２と一体に成形されている。
ワイパーブレード２２の上面２２Ａ、及び下面２２Ｂには、複数の吸着溝３０が左右に間隔を空けて設けられている。吸着溝３０は、上面２２Ａ、及び下面２２Ｂのそれぞれにおいて、ワイパーブレード２２の内周面２２Ｃから、ワイパーブレード２２の外周面に向かって延びており、正面視で、断面コ字状の溝に形成されている。

図３（Ａ）は図２のＡ−Ａ断面図、図３（Ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。
図３（Ａ）に示すように、ワイパーブレード２２は、レンズ部１４側へ突出する凸部３２と、この凸部３２よりも上面２２Ａ側及び下面２２Ｂ側に張り出す溝形成部３４とを一体に有している。これら凸部３２と溝形成部３４とは、ワイパーブレード２２の内周面に沿って左右方向に間隔を空けて繰り返し形成されている。ここで、ワイパーブレード２２の上面２２Ａ、及び下面２２Ｂのそれぞれに吸着溝３０が左右方向に間隔を空けて形成されているので、凸部３２と溝形成部３４とは、レンズ部１４の表面に沿って繰り返し形成されている。

凸部３２と、この凸部３２の両側に配置された溝形成部３４とによって吸着溝３０が形成される。図３（Ａ）に示すように、凸部３２は、レンズ部１４に近づくほど厚さが小さくなる形状に形成され、溝形成部３４は、レンズ部１４に近づくほど厚さが大きくなる形状に形成されているので、吸着溝３０は、レンズ部１４に近づくほど深くなる溝に形成されている。
また、凸部３２及び溝形成部３４におけるレンズ部１４側の面によって、ワイパーブレード２２の内周面２２Ｃが形成されており、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、内周面２２Ｃは、ワイパーブレード２２の側断面視において、レンズ部１４の反対側へ凹む凹状湾曲面に形成されている。

永久磁石２４は、ワイパーブレード２２の外周面に沿って設けられており、当該ワイパーブレード２２の上面２２Ａの側と、下面２２Ｂの側とで異なる極性を有している。本実施形態では、上面２２Ａの側にＳ極磁石２４Ａが設けられ、下面２２Ｂの側にＮ極磁石２４Ｂが設けられている。また、永久磁石２４は、ワイパーブレード２２よりも厚くなっている。このため、ワイパー１８の背面視でＳ極磁石２４Ａ、及びＮ極磁石２４Ｂは、ワイパーブレード２２の上面２２Ａの側、及び下面２２Ｂの側に向かってそれぞれが突出している。
ワイパーブレード２２におけるレンズ部１４の反対側には、永久磁石２４のない領域が設けられ、この領域は、溝形成部３４を伝ってレンズ部１４と反対側に流れた水分をワイパーブレード２２外へ排出するための排出部２８として機能する。

ワイパー１８は、レンズ部１４を挟んで配置された一対の係止部材３６によって撮像部１２の正面に固定される。各係止部材３６は、レンズ部１４に表面に沿ってワイパー１８を回動自在に支持することによって、ワイパー１８はレンズ部１４の上側と下側とに往復動自在である。ワイパー１８とレンズ部１４とは、接触せず、ワイパーブレード２２の内周面２２Ｃとレンズ部１４の表面１４Ａとの間には、一定の隙間ｄが確保される。この隙間ｄは例えば０．５ｍｍ以下に設定される。

ワイパー駆動部２０は、ワイパー１８の回動方向一方側であるカメラ装置１０上側に左右一対で設けられる電磁石２０Ａと、ワイパー１８の回動方向一方側であるカメラ装置１０下側に左右一対で設けられる電磁石２０Ｂとを備えている。なお、各電磁石２０Ａ、２０Ｂは、電流を流す方向を切り替えることによって磁極を切り替え可能である。

クリーニング装置１６の駆動方法について説明する。
通常時には、各電磁石２０Ａ、２０Ｂは、通電されておらず、磁石として機能しない。この場合、ワイパー１８は重力の作用によって下方に回動し、Ｎ極磁石２４Ｂと下側の電磁石２０Ｂとがくっついた状態に保持される。
ワイパー１８を駆動する場合には、まず、上側の電磁石２０ＡをＮ極の磁石、下側の電磁石２０ＢをＳ極にするように、各電磁石２０Ａ、２０Ｂに電流を流す。これによってワイパー１８上面側に設けられたＳ極磁石２４Ａと、上側の電磁石２０Ａとの間に吸引力が生じるとともに、ワイパー１８下面側に設けられたＮ極磁石２４Ｂと、下側の電磁石２０Ｂとの間に反発力が生じる。これらの吸引力、及び反発力がワイパー１８の駆動力となり、ワイパー１８は、レンズ部１４の表面１４Ａに沿って上側に回動する。

その後、各電磁石２０Ａ、２０Ｂに逆向きの電流を流すことによって、上側の電磁石２０ＡをＳ極の磁石、下側の電磁石２０ＢをＮ極にする。これによってワイパー１８上面側に設けられたＳ極磁石２４Ａと、上側の電磁石２０Ａとの間に反発力が生じるとともに、ワイパー１８下面側に設けられたＮ極磁石２４Ｂと、下側の電磁石２０Ｂとの間に吸引力が生じる。これによって、ワイパー１８は、レンズ部１４の表面１４Ａに沿って下側に回動する。
以上の電磁石２０Ａ、２０Ｂの制御を繰り返すことによって、ワイパー１８が、レンズ部１４の表面１４Ａに沿って往復動する。ワイパー駆動部２０は、電磁石２０Ａ、２０Ｂによってワイパー１８を駆動するので、モータ等を用いる場合と比べて、簡易かつ小型の構成でワイパー１８を駆動することができ、部品点数も減少することができる。

図４は、レンズ部１４の表面に付着した水滴Ｗの除去の説明に供する図である。
レンズ部１４の表面１４Ａには、撥水コートが施されているので、レンズ部１４に付着した水滴Ｗは球状となる。ワイパーブレード２２は、レンズ部１４との間に微少な隙間ｄを空けているので、レンズ部１４の表面に接触することなく、水滴Ｗに接触することができる。ワイパーブレード２２の表面全体には、親水コートが施されているので、水滴Ｗにワイパーブレード２２の内周面２２Ｃが接触すると、水滴Ｗは内周面２２Ｃ上に拡がる。

内周面２２Ｃには複数の吸着溝３０が形成されているので、各吸着溝３０がいわゆる毛細管現象を利用した吸着構造として機能し、内周面２２Ｃ上に拡がった水滴Ｗはいずれかの吸着溝３０に吸着される。
このように、ワイパーブレード２２はレンズ部１４に非接触なので、レンズ部１４の表面が傷ついたり、摩耗したりすることがない。また、ワイパーブレード２２はレンズ部１４の表面に沿って左右方向に延長し、かつ、レンズ部１４の表面に沿って上下方向に往復動するので、レンズ部１４の表面の異なる箇所に付着した水滴Ｗ、及び、時間間隔を空けて付着した水滴Ｗを除去することが可能である。

図５は、ワイパー１８の吸着溝３０に吸着された水滴Ｗの挙動の説明に供する図である。
吸着溝３０に吸着された水滴Ｗは、ワイパーブレード２２の表面全体に施された親水コートによって接触角が小さくなり、毛細管現象、及び遠心力の少なくともいずれかの作用で吸着溝３０に沿ってワイパーブレード２２の外周側へと移動する。ワイパーブレード２２の外周側には、永久磁石２４が配置されているので、この永久磁石２４によって永久磁石２４の切れ目である排出部２８へ向かって水分が案内される。これによって、排出部２８から水分が排出される。

図６（Ａ）は、カメラ装置１０を車両前方又は車両後部に取り付けた状態を車両側方から見た図であり、レンズ部１４を斜め下方に向けて配置している。また、図６（Ｂ）は、カメラ装置１０を車両のサイドミラーに取り付けた図であり、レンズ部１４を下向きに配置している。
図６（Ａ）に示すように、ワイパー１８は、基本的に排出部２８側を斜め下方に向けた姿勢となるので、重力を利用して排出部２８から水分を排出可能である。また、図６（Ｂ）においても、ワイパー１８は、排出部２８側を下向きにした姿勢となるので、重力を利用して排出部２８から水分を排出可能である。つまり、排出部２８側を相対的に下にした姿勢にすることによって、重力を利用して水分を効率良く排出可能である。

以上説明したように、本実施形態のカメラ装置１０は、レンズ部１４が撥水コートされた撮像部１２と、レンズ部１４をクリーニングするクリーニング装置１６とを備え、クリーニング装置１６は、レンズ部１４に接触せずにレンズ部１４の撥水コート上にできた水滴Ｗに接触可能で、且つ、水滴Ｗが接触するワイパーブレード２２が親水コートされたワイパー１８と、このワイパー１８を、レンズ部１４に非接触でレンズ部１４に沿って移動させるワイパー駆動部２０とを備えている。
これによって、レンズ部１４の表面が傷ついたり、摩耗したりすることがなく、レンズ部１４の撥水コートも長期に渡って維持することができる。また、ワイパーブレード２２表面の損傷もないので、親水コートも長期に渡って維持できる。また、モータ駆動方式のワイパーを使用する場合と比べて、ワイパー駆動部２０の構成が簡易で済む。従って、簡易な構成で水分除去の確実性及び持続性を得ることができる。簡易な構成であるから、コスト低減や小型化が可能である。

また、ワイパー１８は、接触した水滴Ｗを、毛細管現象を利用して吸着する吸着構造を構成する吸着溝３０を有するので、ワイパー１８に接触した水滴Ｗを簡易な構成でレンズ部１４から除去するせることができる。この吸着溝３０によって、水分除去の確実性及び持続性をより向上させることができる。

また、ワイパー１８は、レンズ部１４側に突出する凸部３２と、凸部３２との間に吸着溝３０を形成する溝形成部３４とを一体に有するので、吸着溝３０を簡易に形成でき、また、特別な組立作業も不要である。

また、ワイパー１８は、レンズ部１４の表面１４Ａに沿って凸部３２と溝形成部３４とが繰り返す構造を有するので、レンズ部１４の表面に沿って複数の吸着溝３０を設けることができ、水滴Ｗを効率良く吸着できる。

また、ワイパー１８は、レンズ部１４に沿って往復移動自在に設けられ、ワイパー駆動部２０は、ワイパー１８を往復移動させるので、レンズ部１４の異なる箇所に付着した水滴Ｗ、及び、時間間隔を空けて付着した水滴Ｗを継続して除去することができる。

上述した実施形態は、本発明の一態様を例示したものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
例えば、カメラ装置１０が、撮像部１２とクリーニング装置１６とを一体に備える場合を例示したが、これに限定されず、クリーニング装置１６を別体としてもよい。また、別体のクリーニング装置１６を、既存のカメラ装置に取り付け、既存のカメラ装置のレンズ部をクリーニング可能にしてもよい。

また、カメラ装置１０は、車載カメラに限定されず、公知のカメラ装置の構成を広く適用可能である。また、クリーニング装置１６のワイパー駆動部２０は、電磁石２０Ａ、２０Ｂに限定されず、他の駆動源を使用してもよい。

１０ カメラ装置
１２ 撮像部
１４ レンズ部
１６ クリーニング装置
１８ ワイパー
２０ ワイパー駆動部
２０Ａ、２０Ｂ 電磁石
２２ ワイパーブレード
２４ 永久磁石
２４Ａ Ｓ極磁石
２４Ｂ Ｎ極磁石
２６ 貫通孔
２８ 排出部
３０ 吸着溝
３２ 凸部
３４ 溝形成部
３６ 係止部材
Ｗ 水滴
ｄ 隙間

Claims (6)

1. レンズ又はレンズカバーであるレンズ部が撥水コートされた撮像部と、
   前記レンズ部に接触せずに前記レンズ部の撥水コート上にできた水滴に接触可能で、且つ、前記水滴が接触する面が親水コートされたワイパーと、
   前記ワイパーを、前記レンズ部に非接触で前記レンズ部に沿って移動させるワイパー駆動部と
   を備えることを特徴とするカメラ装置。
2. 前記ワイパーは、接触した水滴を毛細管現象を利用して吸着する吸着構造を有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
3. 前記ワイパーは、前記レンズ部側に突出する凸部と、前記凸部との間に吸着溝を形成する溝形成部を一体に有することを特徴とする請求項２に記載のカメラ装置。
4. 前記ワイパーは、前記レンズ部の表面に沿って前記凸部と前記溝形成部とが繰り返す構造を有していることを特徴とする請求項３に記載のカメラ装置。
5. 前記ワイパーは、前記レンズ部に沿って往復移動自在に設けられ、
   前記ワイパー駆動部は、前記ワイパーを往復移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のカメラ装置。
6. レンズ又はレンズカバーであり、撥水コートされたレンズ部をクリーニングするクリーニング装置において、
   前記レンズ部に接触せずに前記レンズ部の撥水コート上にできた水滴に接触可能で、且つ、前記水滴が接触する面が親水コートされたワイパーと、
   前記ワイパーを、前記レンズ部に非接触で前記レンズ部に沿って移動させるワイパー駆動部と
   を備えることを特徴とするクリーニング装置。

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