JP4538725B2 - 車載用撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に車輛後方の周辺状況を視認するためのバックモニタのような、撮像素子及び前記撮像素子に光を導くための撮像レンズを有するカメラと、前記撮像素子の前方に配設されて、不要な光が前記撮像レンズから前記撮像素子に到達することを抑制するための遮光部材とを備えた車載用撮像装置に関する。

この種の車載用撮像装置としては、本発明に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された車載用撮像装置は、上方から入射する太陽光線の影響によって白線検出の精度が低下するのを防止する目的で、集光レンズと、集光した光を受光する受光手段と、受光手段の受光面を覆う透光性保護部材と、受光面上に設定された遮光領域へ入射する光を遮るように保護部材とレンズの間に配置された第１の遮光手段と、レンズよりも撮像対象物側に配置された第２の遮光手段とを有し、特に、第１の遮光手段は、レンズの光軸を含みレンズの主平面に垂直な面よりも遮光領域側に設けられ、第２の遮光手段は、その面よりも遮光領域側とは逆の領域側に設けられている。このように配置された２つの遮光手段は遮光すべき光を分かち合い、受光面上に設定された遮光領域に入射する光を遮光する。これにより、受光手段の受光面に受光されるべき光を遮光することなく、遮光領域に入射する所定方向からの光を遮光して、ブルーミング等の発生を防止することにより、高画質の画像を撮像可能としている。
特開２００３−０７８７８７号公報（段落番号００１８、００３６、図１）

しかし、特許文献１に記された車載用撮像装置では、レンズと撮像対象物の間に配置された第２の遮光手段がレンズの光軸よりも大きく上方に変位した位置にあり、第２の遮光手段の下端とレンズの光軸との間に、水平に近い入射角の光線が入り込み可能な領域が比較的広く残されているため、例えば、日の出後や日の入り前の時間帯のように、地平線に近い高さに位置している太陽からの光の入射を十分に防ぐことができ難く、その場合、結果的に、撮像された画像上にスミア、ブルーミング、或いは、フレア等の不都合な現象が生じ易く、周辺状況の視認に支障を来たす場合があった。すなわち、特許文献１には、車載用撮像装置を実車に搭載した際に、スミア、ブルーミング、或いは、フレア等の現象を防止するには、遮光部材がレンズのどの領域を覆うように設定すれば良いかに関する条件が記されていないと言える。

したがって、本発明の目的は、上に例示した従来技術による車載用撮像装置の持つ前述した欠点に鑑み、日の出後や日の入り前の時間帯のように地平線に近い高さに位置している太陽からの光の入射も十分に防ぐことができ、スミア、ブルーミング、或いは、フレア等の不都合な現象をより確実に防止可能な車載用撮像装置を提供することにある。

本発明の第１の特徴構成は、撮像素子及び前記撮像素子に光を導くための撮像レンズを有するカメラと、前記撮像素子の前方に配設されて、不要な光が前記撮像レンズから前記撮像素子に到達することを抑制する遮光部材とを備え、前記カメラの光軸が水平面から下向きに傾斜された車載用撮像装置であって、
前記遮光部材は、前記撮像レンズの対物側の外方上部を覆う遮光体を含み、前記遮光体の下端部は前記撮像レンズの中心を通る水平面まで延出し、且つ、撮像レンズの径方向における中心面と平行で水平に延出している点にある。

したがって、本発明の第１の特徴構成による車載用撮像装置では、下端部が撮像レンズの中心を通る水平面まで延出している遮光体によって、殆ど水平に近い入射角の光線でも遮光されるので、太陽が地平線に近い高さに位置している日の出後や日の入り前の時間帯でも、スミア、ブルーミング、或いは、フレア等の現象をより確実に防止できる。しかも、遮光体の下端部の下方の空間は撮像レンズに対して開放されているので、駐車場の壁面やポールの根元付近など、主要な周辺状況を示す画像の取り込みは妨げられない。以上の結果、時間帯に関わらず高画質の画像を撮像可能となり、周辺状況の正しい視認が遂行される。

例えば、遮光体がレンズの凸状外面に沿って延びた球面の一部をなし、遮光体の下端部が平面視で円弧状を呈している構成であれば、カメラ及びレンズ鏡筒の水平面に対する姿勢が変化すると（特に車両の前部が後部よりも高くなる姿勢変化）、遮光体の特に中心付近における下端部の位置が比較的上下に大きく変位し易いため、水平線に近い位置にある太陽の光が遮光体の下端部付近からレンズに進入し易くなる。

しかし、本発明の第１の特徴構成による車載用撮像装置では、遮光体の下端部が、撮像レンズの径方向における中心面と平行に水平に延出している。したがって、遮光体の下端部が撮像レンズの中心面と平行な直線状なので、たとえカメラ及びレンズ鏡筒の水平面に対する姿勢が路面の起伏に基づく車体の姿勢と共に変化しても、遮光体の下端部の位置はそれ程上下に変位せず、水平線に近い位置にある太陽の光が遮光体の下端部付近から漏れて、スミア、ブルーミング、或いは、フレア等の現象を起こす等の事態を生じ難くすることができる。
因みに、遮光体の撮像レンズからの距離が小さい程、車体の姿勢変化に基づく遮光体の下端部の上下動は少なくなるので、車体の姿勢が変化した際の、水平線に近い位置にある太陽の光に対する遮光性は高くなる。

本発明の第２の特徴構成は、前記遮光部材は前記カメラに対して嵌着可能な取付け部を有する点にある。

したがって、本発明の第２の特徴構成による車載用撮像装置では、取付け部を介してカメラに遮光部材を取付けできるので、遮光部材を備えていない既設の車載用カメラにでも遮光部材を後付けし、既設の車載用カメラの視認性を高めることが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、前記取付け部は、前記撮像レンズの鏡筒の外周面に外嵌される環状の取付け部からなる点にある。

したがって、本発明の第３の特徴構成による車載用撮像装置では、カメラに取り付けられる遮光部材は、鏡筒の全周を包囲する環状の取付け部を備えるので、遮光部材のレンズ鏡筒に対する取付け強度が十分高く、遮光部材が脱落し難い、また、車体の振動などによって遮光部材がレンズ鏡筒に対して回転変位し難い車載用撮像装置が得られる。

本発明の請求項４の特徴構成は、前記遮光部材を前記撮像レンズの軸芯に沿って押し込み、次に前記軸芯周りで回動させることによって前記鏡筒の外周面に立設された突起を係止する、Ｌ字状の係止溝が前記取付け部に形成されている点にある。

したがって、本発明の第４の特徴構成による車載用撮像装置では、遮光部材を先ず押し込み、次に回動させるという簡単なバヨネット状の取付け操作で、レンズの軸芯周りに関して正しい角度姿勢で遮光部材をレンズ鏡筒に固定でき、しかも、レンズ鏡筒から脱落し難い。

本発明によるその他の特徴および利点は、以下図面を用いた実施形態の説明により明らかになるであろう。

本発明の実施形態の一例について図面に基づいて解説する。
本発明による車載用撮像装置は、図１に概略的に示すように、特に車輛後方の周辺状況を視認するためのバックモニタとして用いられるカメラ１を有する。カメラ１は、車輛（不図示）の後部などに搭載される暗箱状のカメラ本体２、カメラ本体２内に配置された面状のＣＣＤ３（撮像素子の一例）、ＣＣＤ３に光を導くための受光部４を備える。受光部４は、少なくとも１枚の撮像レンズ５、及び、撮像レンズ５を保持する鏡筒６を有する。ＣＣＤ３によって得られた画像情報を担持する電気信号は画像処理手段２０に送られて必要な処理を施され、周辺状況を示す画像が車輛内部のモニタ２１に表示される。
カメラ１には、日の出後から日没前までの太陽や夜間の街灯から直射される強い光線などの不要な光が受光部４からＣＣＤ３に到達することを抑制する遮光部材１０が取り付けられている。

図２に示すように、遮光部材１０は、カメラ１の鏡筒６の外周面に外嵌するように嵌着可能な円筒状（環状の一例）の取付け部１２と、取付け部１２の上端の一部から下方に向けて一体的に延出した遮光体１４とを備える。遮光体１４は、太陽や街灯から発される光線に基づく測光量を１００％或いは１００％近くカットする不透明な金属或いはプラスチック等からなる。
円筒状の取付け部１２は、鏡筒６の外径と略一致する内径を備えており、取付け部１２の左右２箇所には、鏡筒６の外周面の２箇所に立設された一対の突起６ａを受け入れ可能な一対のＬ字状の係止溝１３が形成されている。鏡筒６の突起６ａと取付け部１２の係止溝１３とは、バヨネット式の連結機構を構成している。そこで、遮光部材１０の取付け部１２を鏡筒６の外周に被せて、先ず撮像レンズ５の軸芯に沿って押し込むと、鏡筒６の突起６ａが係止溝１３の第１溝１３ａの中に進入し、次に同軸芯周りで時計方向に回動させると、鏡筒６の突起６ａが係止溝１３の第２溝１３ｂの中に進入して、第２溝１３ｂの終端１３ｃに接当し、遮光部材１０はカメラ１の鏡筒６に固定される。突起６ａが第２溝１３ｂの終端１３ｃに到達すると、突起６ａと第２溝１３ｂとの間の摩擦抵抗によって両部材の相対回転が規制されるように、第２溝１３ｂは終端１３ｃに向かって次第に幅が狭くなるように構成されている。

このように鏡筒６に固定された状態では、遮光体１４は、撮像レンズ５と被写体との間に配置されて、撮像レンズ５の対物側の外方上部を覆っている。また、遮光体１４の下端部１４ａは撮像レンズ５の中心Ｃを通る水平面Ｈまで延出しており、言い換えれば、遮光体１４の下端部１４ａは、下端部１４ａの端面の位置が撮像レンズ５の中心Ｃを通る水平面Ｈの高さと一致するように延出しているので、日中の高い位置にある太陽からの光線は勿論のこと、日の出直後や日の入り直前の時間帯のように、地平線や水平線に近い高さに位置している最も低い太陽から直射される強い光線も遮光体１４によって遮光される。
図２に示すように、遮光体１４は、円筒状の取付け部１２の一端面から円筒の軸芯Ｙと直行するように延出した平坦な板状を呈しており、その結果、遮光体１４の下端部１４ａの端面は、撮像レンズ５の径方向の中心面Ｐと平行で、且つ、水平に延びた直線状に延出されている。したがって、路面の起伏などによって、車載用撮像装置の姿勢が車体の姿勢と共に多少変化しても、遮光体１４の下端部１４ａの位置は、下端部１４ａの中央部並びに左右端部も含めた全長において、それ程上下に変位しないので、水平線に近い位置にある太陽の光が遮光体の下端部付近から漏れて、スミア、ブルーミング、或いは、フレア等の現象を起こす等の事態が防がれる。

尚、遮光体１４の下端部１４ａの延出位置は以下の式から導かれる。
Ｌ＝（Ｄ／２）−Ｓｔａｎθ
但し、図１に示すように、Ｌは鏡筒６の内面から遮光体１４の下端部１４ａの左右中心までを撮像レンズ５の径方向に沿って測定した距離、Ｄは撮像レンズ５の直径、Ｓは撮像レンズ５の中心面Ｐから遮光体１４の外表面までを撮像レンズ５の軸芯Ｘに沿って測定した距離、そして、θは撮像レンズ５の軸芯Ｘが撮像レンズ５の中心Ｃを通る水平面Ｈとなす角度とする。
因みに、図１では、カメラ１の受光部４は模式的に単一の撮像レンズ５を備えるように示されており、中心面Ｐ及び中心Ｃはこの単一の撮像レンズ５について定義されているが、受光部４が複数のレンズを組み合わせた複合レンズを備える場合、この複合レンズと同じ焦点距離を備えた仮想の単レンズの有する光学的な中心面Ｐ及び中心Ｃを用いて算出すれば良い。

したがって、遮光体を撮像レンズ５から離れて被写体側に近接した位置に設置するほど、遮光体の上下方向の寸法は小さくなる。図１には、実線で示された遮光体１４よりも撮像レンズ５から被写体側に寄った位置に配置された遮光体１４′の例が破線で示されている。遮光体を撮像レンズ５から被写体側に配置するほど、車輛後方の周辺状況を映し出すために撮像レンズ５に進入する光量が増し、夜間でも比較的明るい画像が得られるという利点が得られる。
他方、遮光体の撮像レンズからの距離が大きい程、車体の姿勢変化に基づく遮光体の下端部の上下動は大きくなるので、車体の姿勢が変化した際の、水平線に近い位置にある太陽の光に対する遮光性は低くなる。逆に、遮光体の撮像レンズからの距離が小さい程、車体の姿勢変化に基づく遮光体の下端部の上下動は少なくなるので、車体の姿勢が変化した際の、水平線に近い位置にある太陽の光に対する遮光性は高くなる。

〔別実施形態〕
＜１＞板状の遮光体１４の代わりに、乾燥後に所定レベルの遮光性を発揮する塗料をレンズの表面の所定個所に塗り、これを膜状の遮光体としても良い。

＜２＞遮光体は太陽光線の撮像レンズ内への直射を防ぐことが可能であれば、必ずしも不透明である必要はなく、半透明でも良い。

＜３＞遮光部材の全体（すなわち取付け部及び遮光体）、或いは、遮光体のみを、カメラに設置された水平な軸芯周りで前後に揺動可能に支持させ、同時に、遮光体の重心を前記水平な軸芯よりも十分下方に配置することで、遮光体の水平面Ｈに対する姿勢が、路面の起伏に基づく車輛の姿勢変化に関わらず、一定に保たれる構成としても良い。このように構成すれば、遮光体の姿勢が、車輛の姿勢変化の影響を受けないので、不要な光がカメラの撮像素子に到達することの遮光体による抑制を、車輛の姿勢変化に関わらずより確実に達成できる。

本発明による車載用撮像装置のレンズの軸芯に沿った断面を示す略図 車載用撮像装置における遮光部材の取り付け要領を示す略図

符号の説明

１ カメラ
２ カメラ本体
３ ＣＣＤ（撮像素子）
４ 受光部
５ 撮像レンズ
６ 鏡筒
６ａ 突起
１０ 遮光部材
１２ 取付け部
１３ 係止溝
１４ 遮光体
２０ 画像処理手段
２１ モニタ

Claims (4)

1. 撮像素子及び前記撮像素子に光を導くための撮像レンズを有するカメラと、前記撮像素子の前方に配設されて、不要な光が前記撮像レンズから前記撮像素子に到達することを抑制する遮光部材とを備え、前記カメラの光軸が水平面から下向きに傾斜された車載用撮像装置であって、
   前記遮光部材は、前記撮像レンズの対物側の外方上部を覆う遮光体を含み、前記遮光体の下端部は前記撮像レンズの中心を通る水平面まで延出し、且つ、撮像レンズの径方向における中心面と平行に水平に延出している車載用撮像装置。
2. 前記遮光部材は前記カメラに対して嵌着可能な取付け部を有する請求項１に記載の車載用撮像装置。
3. 前記取付け部は、前記撮像レンズの鏡筒の外周面に外嵌される環状の取付け部からなる請求項２に記載の車載用撮像装置。
4. 前記遮光部材を前記撮像レンズの軸芯に沿って押し込み、次に前記軸芯周りで回動させることによって前記鏡筒の外周面に立設された突起を係止する、Ｌ字状の係止溝が前記取付け部に形成されている請求項３に記載の車載用撮像装置。

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