JP2020086122A - カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気に露出するレンズへの水滴の付着を抑制することができるカメラ装置を提供する。【解決手段】カメラ装置は、外気に露出するレンズ３と、レンズ３の外縁部を覆うフランジ２１を有する鏡筒２とを備え、フランジ２１の内縁部２２の内周部分には遮光部２３が形成され、遮光部２３は外周部分に連続して傾斜部２４を有するとともに、フランジ２１の表面は、水滴の排水性が高まるようにシボ形状に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両に搭載されるカメラ装置に関する。

例えば、車両に搭載されるカメラ装置は、車両の前方や後方等の車両周囲を時間的に連続して撮影し、映像を記録する。カメラ装置は車両の内側や外側に取り付けられるが、車外に設けられたカメラ装置は風雨等の外部環境に曝される。

特許文献１には、第１レンズを収納支持する鏡筒の第１段部と第１レンズの端部との間に第１の弾性シーリング部材を配設し、第２レンズの端面にも、カメラ内部からの水分の浸透を防ぐ第２の弾性シーリング部材を配設したカメラ装置が開示されている。

また特許文献２には、鏡筒と、鏡筒から前方凸面の一部が前方に突き出た状態で保持されるレンズと、鏡筒に固定されるとともにレンズに固定される環状の押え部材とを備えるカメラ装置が開示されている。押え部材は、前方表面に内周端から外周端にかけて溝が形成されている。

特開２００５−２５０３４８号公報 特開２００７−３１６１６７号公報

特許文献１に記載のカメラ装置では、第１および第２の弾性シーリングによって、簡便且つ適切に密封可能としてレンズ内部の結露または曇りの発生を抑制できるが、外部から降りかかる雨水による水滴がレンズに付着することについては考慮されていない。とくに赤外線カメラ装置では、外気に露出するレンズに水滴が付着すると、赤外線の透過の妨げとなりカメラ性能が著しく劣化してしまうという問題点があった。

特許文献２に記載のカメラ装置では、押え部材に形成された溝は、水を排出する通路となるが、溝部分や、溝と溝との間の凸条部分に付着した水滴の排出が促進されるものではなかった。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外気に露出するレンズへの水滴の付着を抑制することができるカメラ装置を提供することにある。

本発明のある態様のカメラ装置は、外気に露出するレンズと、前記レンズの外縁部を覆うフランジを有する鏡筒と、を備えるカメラ装置において、前記フランジの前方側の表面がシボ形状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、カメラ装置は外気に露出するレンズへの水滴の付着を抑制することができる。

実施形態１に係るカメラ装置の外観を示す斜視図である。 カメラ装置の前端部分の断面図である。 図３（ａ）は傾斜部のテーパ角Ａが４０度の場合の流速ベクトルを、図３（ｂ）はテーパ角Ａが１００度の場合の流速ベクトルを、図３（ｃ）はテーパ角Ａが１２０度の場合の流速ベクトルを示す分布図である。 図４（ａ）は傾斜部のテーパ角Ａが１４０度の場合の流速ベクトルを、図４（ｂ）はテーパ角Ａが１６０度の場合の流速ベクトルを示す分布図である。 フランジの厚みが薄く、傾斜部のテーパ角Ａが１６０度の場合の流速ベクトルを示す分布図である。 フランジの表面に設けるシボ加工について説明するための模式図である。 シボの有無による雨滴の排水状況を目視で検査した結果を示す図表である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図１から図７を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るカメラ装置１００の外観を示す斜視図である。カメラ装置１００は、カメラ本体１、鏡筒２およびレンズ３等を備える。カメラ本体１は、鏡筒２内に通じる孔を設けた箱状であり、内部に図示しない検出器やフィルタ等を収容してなる。鏡筒２は、筒状であり内部に配置される光学系を支持し、前面の開口部２ａにはレンズ３が嵌められている。鏡筒２は、レンズ３を保持するための枠部２０を有している。レンズ３は、例えば非球面レンズであるが、これに限られず球面レンズ等であってもよい。また、カメラ装置１００は、例えば赤外線カメラであるが、これに限られず、可視光撮像カメラなどであってもよい。

図２は、カメラ装置１００の前端部分の断面図である。レンズ３は、表面側が外気に露出しており、風雨等の外部環境に曝される。外気に露出するレンズ３の表面側の外縁部分は、鏡筒２が有する枠部２０のフランジ２１によって覆われている。鏡筒２は、前端側の開口孔の内側に嵌め合わせるようにして、レンズ３を保持する枠部２０が設けられているが、枠部２０と鏡筒２とが一体的に形成されていてもよい。

鏡筒２における枠部２０は、レンズ３の表面側の外縁部分を覆うフランジ２１を有しており、内縁部２２の内周部分に遮光部２３が形成されている。遮光部２３は、光軸方向に対して傾斜するテーパ状であり、前端に向かうにつれて大径となる。遮光部２３は、テーパ角よりも大きい角度からの赤外線または光線を遮るように機能する。

フランジ２１の内縁部２２には、遮光部２３の外周部分に連続して傾斜部２４が形成されている。傾斜部２４は、前端に向かうにつれて大径となるテーパ状である。図２に示すように傾斜部２４のテーパ角Ａは、遮光部２３のテーパ角よりも大きく、より具体的には１２０度以上に設定している。また、傾斜部２４のテーパ角Ａは、１６０度以下に設定することが好ましい。傾斜部２４のテーパ角Ａの設定についての詳細は後述する。

フランジ２１は、傾斜部２４の外周部分に連続し、外側に延びる前端面２５を有している。前端面２５でのフランジ２１の厚みｔは、レンズ３を保持するに十分な強度および剛性を持つように設定される。フランジ２１の厚みは、遮光部２３および傾斜部２４では前端面２５の厚みｔよりも薄くなる。遮光部２３、傾斜部２４および前端面２５での厚みが薄くなると、剛性が低下して変形したり、強度が低下して割れが生じたり、さらには製造性が悪くなる。

図２に示すフランジ２１の傾斜部２４および前端面２５は、鏡筒２のほぼ前端に形成されているが、カメラ本体１側に一段窪んだ位置に形成されても良いし、逆に前方側に一段突出した位置に形成されていても良い。また、遮光部２３と傾斜部２４との接続箇所、および傾斜部２４と前端面２５との接続箇所は、角が生じていても良いし、丸みを帯びて滑らかに接続していても良い。

レンズ３は、外縁部分にあたる遮光部２３の内側において、外気に露出する表面側が前方に対して凹状となる凹面部３ａを有する。レンズ３は、凹面部３ａに連続する内側に、前方に対して凸状となる凸面部３ｂを有する。図２に示すレンズ３は、非球面レンズとして形成されている。また、上述のようにレンズ３は球面レンズ等であってもよく、この場合、凹面部３ａが形成されない構成となることがある。

次に、傾斜部２４のテーパ角Ａの変化によるレンズ３の表面側における流速および水滴の付着について説明する。カメラ装置１００は、車両等に搭載され、該車両の走行中に前方から風を受けて、レンズ３の表面側に風の流れが生じる。レンズ３の表面側において流速が遅い箇所があると、該箇所に水滴が付着し易くなり、傾斜部２４のテーパ角Ａに応じたレンズ３の表面側における流速の変化を検討する。図３（ａ）は傾斜部２４のテーパ角Ａが４０度の場合の流速ベクトルを、図３（ｂ）はテーパ角Ａが１００度の場合の流速ベクトルを、図３（ｃ）はテーパ角が１２０度の場合の流速ベクトルを示す分布図である。図３（ａ）〜（ｃ）ではカメラ装置１００が前方から風速１６．６７ｍ／ｓ（６０ｋｍ／ｈ相当）の風を受けたときに生じる流速ベクトルを表している。図３（ａ）〜（ｃ）に示す各矢印は、その位置における流速ベクトルであり、矢印の方向に、矢印の長さに応じた風速の風が吹くことを示している。

図３（ａ）〜図３（ｃ）に示される流速ベクトルのうち、レンズ３に近く遮光部２３に徐々に近づく位置にある流速ベクトルＶ１〜Ｖ３、および流速ベクトルＶ３に対して前方側にレンズ３から遠ざかる位置にある流速ベクトルＶ４について説明する。流速ベクトルＶ１〜Ｖ４は、レンズ３の外縁部分にあたる遮光部２３の内側における流速ベクトルとなっている。

図３（ａ）〜図３（ｃ）において、流速ベクトルＶ１よりもＶ２の流速が、流速ベクトルＶ２よりもＶ３の流速が小さくなっている。これにより、レンズ３の近くでは、遮光部２３に近い位置ほど、流速が低下し、水滴が吹き付けられたときに、水滴が流され難く、付着し易い傾向にある。

図３（ａ）における流速ベクトルＶ１、Ｖ２およびＶ３の流速よりも、図３（ｂ）における流速ベクトルＶ１、Ｖ２およびＶ３の流速の方がそれぞれ大きい。これにより、図３（ａ）に対して、図３（ｂ）の場合にレンズ３近くの流速ベクトルＶ１、Ｖ２およびＶ３がやや大きくなる。また、図３（ｂ）における流速ベクトルＶ１、Ｖ２およびＶ３の流速よりも、図３（ｃ）における流速ベクトルＶ１、Ｖ２およびＶ３の流速の方がそれぞれ大きい。したがって、図３（ａ）に対して、図３（ｃ）の場合にレンズ３近くの流速ベクトルＶ１、Ｖ２およびＶ３が更に大きくなり、改善が明確に把握できる。

また、流速ベクトルＶ４についても、図３（ａ）に対して、図３（ｂ）の場合にやや大きくなる。図３（ａ）に対して、図３（ｃ）の場合に流速ベクトルＶ４が更に大きくなり、改善が明確に把握できる。これらのことから、図３（ａ）に示す傾斜部２４のテーパ角Ａが４０度の場合に対して、図３（ｂ）に示すテーパ角Ａが１００度の場合よりも図３（ｃ）に示すテーパ角Ａが１２０度の場合の方が流速ベクトルが明確に大きくなり、水滴がレンズ３の表面側に付着し難くなる。

図４（ａ）は傾斜部２４のテーパ角Ａが１４０度の場合の流速ベクトルを、図４（ｂ）はテーパ角Ａが１６０度の場合の流速ベクトルを示す分布図である。図４（ａ）および図４（ｂ）は、図３（ａ）〜図３（ｃ）と同様に、カメラ装置１００が前方から風速１６．６７ｍ／ｓの風を受けたときに生じる流速ベクトルを表している。図３（ｃ）、図４（ａ）および図４（ｂ）に示される流速ベクトルＶ１〜Ｖ４を見ると、図３（ｃ）、図４（ａ）および図４（ｂ）において、あまり変化がないことがわかる。これにより、傾斜部２４のテーパ角Ａが１４０度および１６０度の場合にも、テーパ角Ａが１２０度の場合と同程度の流速ベクトルを有することがわかる。更に図３（ｂ）に示す傾斜部２４のテーパ角Ａが１００度の場合に比べて、テーパ角Ａが１２０度、１４０度および１６０度の場合に改善が明確に把握できる。尚、図４（ｂ）における遮光部２３の高さは、図４（ａ）における遮光部２３の高さよりも高くしてある。これは、図４（ｂ）における遮光部２３の高さを図４（ａ）における遮光部２３の高さと同等とすると、傾斜部２４のテーパ角Ａが１６０度のため、傾斜部２４の径方向の寸法が大きくなり、フランジ２１の厚みｔが薄くなって剛性が低下し、また製造性が低下してしまうためである。

したがって、傾斜部２４のテーパ角Ａを１２０度以上とすることで、カメラ装置１００は、レンズ３の外縁部分にあたる遮光部２３の内側において、流速が明確に大きくなり、水滴の付着を抑制することができる。

図３（ａ）〜図３（ｃ）、並びに、図４（ａ）および図４（ｂ）に示した各ケースでは、フランジ２１の前端面２５における厚みｔを一定としており、各ケースにおいて、フランジ２１部分の強度および剛性を確保できており、製造性も良好となる。例えば、傾斜部２４のテーパ角Ａを１８０度とすることは、傾斜部２４を設けないことを意味しており、流速が低下して、水滴が付着し易くなってしまう。

したがって、上述のとおりテーパ角Ａを４０度、１００度以降２０度ごとに、１２０度、１４０度、１６０度および１８０度とした場合を検討した結果から、傾斜部２４のテーパ角Ａを１２０度以上、１６０度以下と設定することで、カメラ装置１００は、水滴の付着を抑制することができる。

図５はフランジ２１の厚みが薄く、傾斜部２４のテーパ角が１６０度の場合の流速ベクトルを示す分布図である。図５に示す遮光部２３の高さは図４（ａ）に示したケースと同等とし、傾斜部２４のテーパ角を１６０度としている。図５に示す場合でも、流速ベクトルＶ１〜Ｖ４は、図４（ｂ）と同程度であり、レンズ３の外縁部分にあたる遮光部２３の内側において、流速が明確に大きくなり、水滴の付着を抑制することができる。しかし、図５に示すケースでは、フランジ２１の厚みが薄くなることから、図４（ｂ）に示すケースよりも剛性、強度および製造性の面で劣る傾向にある。

また、レンズ３は、上述のように非球面レンズである場合に、レンズ３の外縁部分にあたる遮光部２３の内側に凹面部３ａを有している。前方に対して凸となる球面レンズが遮光部２３に接続される場合と比較すると、凹面部３ａが設けられることにより、凹面部３ａと遮光部２３との接続部分において、凹面部３ａと遮光部２３とがなす角度が大きくなる。凹面部３ａと遮光部２３とがなす角度が大きくなることで、凹面部３ａと遮光部２３との接続部分における風の流速が速くなり、水滴の付着を抑制することができる。

（実施形態２）
図６は、フランジ２１の表面に設けるシボ加工について説明するための模式図である。フランジ２１の前方側の表面は、遮光部２３、傾斜部２４および前端面２５に表われる。遮光部２３、傾斜部２４および前端面２５の少なくともいずれか一つに対して、または二つ以上の任意の組合せに対して、シボ加工またはシボ塗装を施し、表面がシボ形状となるように形成されている。

フランジ２１の表面にシボを設けることによって、水滴の接触角が変わり、これによって表面張力による水玉の重心の界面からの距離が長くなり、重力による下方への排水性が高まり、フランジ２１の表面における水滴の排水性が高まる。フランジ２１の表面における水滴が風によって除去され易くなり、風の流れが全体的に良くなって、レンズ３における水滴の付着が抑制される。フランジ２１において遮光部２３はレンズ３の表面に連続する面となっており、遮光部２３の表面がシボ形状に形成されていることで、レンズ３における水滴の付着がより抑制される。

実施形態１において説明したように、レンズ３が非球面レンズであり、傾斜部２４が設けられる場合には、フランジ２１の表面のシボ形状によって水滴が風によって除去され易くなり、風の流れが全体的に良くなり、レンズ３における水滴の付着が抑制される。

これに対して、レンズ３が非球面レンズであり、傾斜部２４が設けられておらず、遮光部２３が前端面２５に連続する場合には、水滴がレンズ３の凹面部３ａに滞留し易くなる傾向にある。この場合でも、遮光部２３や前端面２５の表面がシボ形状に形成されることによって、フランジ２１の表面での水滴が風によって除去され易くなり、風の流れが全体的に良くなって、レンズ３における水滴の付着が抑制される。

図７は、シボの有無による雨滴の排水状況を目視で検査した結果を示す図表である。鏡筒２およびレンズ３等の試作品に実際に水滴および風を吹きつけて、５段階により検査を実施した。フランジ２１の表面にシボを設けたとき、傾斜部２４のテーパ角Ａが１２０度および１６０度で水滴の排水状況は「良い」となり、１４０度で「非常に良い」との結果が得られた。

一方、フランジ２１の表面にシボを設けていないとき、テーパ角Ａが１２０度および１６０度で水滴の排水状況は「普通」となり、１４０度で「良い」との結果が得られた。フランジ２１の表面にシボを設けた場合、シボを設けなかった場合と比較すると、排水状況が良くなる。また、シボ塗装の材料によっては、水滴の撥水効果が高まり、水滴の排水性が良くなる。

次に、上述の各実施形態に係るカメラ装置１００の特徴を説明する。
実施形態に係るカメラ装置１００は、外気に露出するレンズ３と、レンズ３の外縁部を覆うフランジ２１を有する鏡筒２と、を備える。フランジ２１の前方側の表面には、シボ形状に形成されている。これにより、カメラ装置１００は、フランジ２１の表面における水滴が風によって除去され易くなり、風の流れが全体的に良くなって、レンズ３における水滴の付着が抑制される。

また、レンズ３は非球面レンズである。カメラ装置１００は、フランジ２１の表面における水滴が風によって除去され易く、レンズ３が非球面レンズである場合にも、レンズ３における水滴の付着が抑制される。

またフランジ２１は、内縁部２２に光軸方向に対して傾斜する遮光部２３が形成されており、遮光部２３の表面がシボ形状に形成されている。カメラ装置１００は、遮光部２３の表面がシボ形状に形成されていることによって、レンズ３における水滴の付着がより抑制される。

以上、本発明の実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

２ 鏡筒、 ２１ フランジ、 ２２ 内縁部、 ２３ 遮光部、 ３ レンズ、
１００ カメラ装置。

Claims (3)

1. 外気に露出するレンズと、
   前記レンズの外縁部を覆うフランジを有する鏡筒と、を備えるカメラ装置において、
   前記フランジの前方側の表面がシボ形状に形成されていることを特徴とするカメラ装置。
2. 前記レンズは非球面レンズであることを特徴とする請求項１に記載のカメラ装置。
3. 前記フランジは、内縁部に光軸方向に対して傾斜する遮光部が形成されており、
   前記遮光部の表面がシボ形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラ装置。

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