JP4726698B2 - レンズアッシおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、カメラ等に取付けるレンズアッシおよびそれを具備する撮像装置に関し、特に雨や水蒸気によってレンズの表面に水滴がつくような使用にも耐えて劣悪な環境でも性能が維持できるレンズアッシに関する。

近年、ＣＣＤ（charge-coupled device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）等の撮像素子の小型化等の性能向上に伴い、多様な用途、例えば監視カメラや車載カメラのように雨や水蒸気によってレンズの表面に水滴がつくような屋外用途の撮像装置も実用化されている。

かかる屋外用途撮像装置においては、雨や水蒸気によってレンズの表面に水滴がついた状態では撮影された画像が不鮮明となってしまうために、レンズ表面の水滴を速やかにレンズの表面から除去する必要がある。しかしながら、従来のレンズアッシではレンズと鏡筒との間に水滴が溜まってしまい、視界が悪くなるという問題があった。

一方、水滴を除去して視界を確保する方法として、例えば特許文献１には、車両用ミラーに高周波発生装置を取り付けて水滴を除去する水滴除去装置が開示されている。また、特許文献２では、車両用監視カメラの前面を保護するフードにリング状の圧電振動子を貼り付けてフードの前面に付着した水滴を振動によって除去する水滴除去方法が開示されている。
特開平８−２９５２０４号公報 実開平５−３２１９１号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された振動によって水滴を除去する方法では、振動が撮像素子の光信号の感知状態に悪影響を与えてしまい、得られる画像に振動に起因するノイズが発生して不鮮明になってしまうという問題があった。

本発明は、上記問題に対してなされたもので、レンズ表面についた水滴を速やかに除去できて水滴がつくような劣悪な環境であってもクリアな視界を確保できるレンズアッシおよび撮像装置を提供することを目的とする。

本発明のレンズアッシは、鏡筒と、前記鏡筒から前方凸面の少なくとも一部が前方に突き出た状態で配置されるレンズと、前記レンズを前記鏡筒に固定するための環状の押え部材と、を備えたものであって、前記環状の押え部材の前方表面が、前記レンズの前方凸面であって前記押え部材よりも内側表面の少なくとも一部よりも前方に位置するとともに、前記環状の押え部材の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ことを特徴とするものである。

ここで、前記レンズの前方表面において、前記溝の内周端位置が前記レンズに最外角光線が当たる位置よりも後方に配置されている場合に特に有効である。

また、前記溝が複数本形成されて、該複数本の溝が前記環状の押え部材の中心から放射状に配置されていることが望ましい。

さらに、前記溝は、内周端位置の溝底面よりも外周端位置の溝底面が後方に位置するように傾斜していることが望ましい。

また、前記押え部材は、前記溝以外の前表面が内周端位置よりも外周端位置が前方に位置するように傾斜していることが望ましい。

さらに、前記レンズの前方凸面のうちの前記押え部材よりも内側表面の全面が、前記溝の内周端での溝底面の位置と同じかまたは前方に配置されていることが望ましい。

また、前記レンズは外周端に押え部材が係合される段差部を有しており、前記押え部材が前記鏡筒の外周部に固定された状態で、前記溝の内周端位置が前記レンズの前方凸面で押え部材よりも内側表面の外周端位置と同じかまたは後方に位置するように配置されていることが望ましい。

さらに、本発明の他のレンズアッシは、鏡筒と、前記鏡筒から前方凸面の少なくとも一部が前方に突き出た状態で配置されるレンズと、前記レンズを前記鏡筒に固定するための環状の押え部材とを備えて、前記環状の押え部材の前表面が前記レンズの前記押え部材よりも内側表面の全面よりも後方に位置することを特徴とするものである。

本発明のレンズアッシによれば、レンズの外周部と鏡筒とを固定するための環状の押え部材に対して、前方表面に内周端から外周端にかけて溝を形成することによって、この押え部材の溝が１枚目のレンズ表面についた水滴を押え部材の外周部から系外に導出する役目を果たすために、レンズ表面に水滴が溜まって視界が悪くなることを抑制できる。

ここで、前記レンズの前方表面において、前記溝の内周端位置での溝底面が前記レンズに最外角光線が当たる位置よりも後方に配置されていることが、光線を受光する部分に水滴が溜まることがなく全画面に対してクリアな画像を得られる点で望ましい。

また、前記溝が複数本形成されて、該複数本の溝が前記環状の押え部材の中心から放射状に配置されていることが、これら種々の方向に向いた溝を通して種々の方向から風が通る構成となって、より水滴の除去と乾燥が速くできる点で望ましい。

さらに、前記溝は、内周端位置での溝底面よりも外周端位置での溝底面が後方に位置するように傾斜していることが、効率よく水滴を除去できる点で望ましい。

また、前記押え部材は、前記溝以外の前表面が内周端位置よりも外周端位置が前方に位置するように傾斜していることが、広角レンズを用いた場合であっても押え部材が視野内に移りこんでしまうことを防止できる点で望ましい。

さらに、前記レンズの前方凸面のうちの前記押え部材よりも内側表面の全面が、前記溝の内周端での溝底面の位置と同じかまたは前方に配置されていることが、広角レンズを用いた場合においても全面がクリアな画像を得ることができる点で望ましい。

また、前記レンズは外周端に押え部材が係合される段差部を有しており、前記押え部材が前記鏡筒に固定された状態で、前記溝の内周端位置が前記レンズの前方凸面で押え部材よりも内側表面の外周端位置と同じかまたは後方に位置するように配置されていることが、より視野角の広いレンズアッシに対応可能な点で望ましい。

さらに、本発明の他のレンズアッシによれば、環状の押え部材の前表面が前記レンズの前方凸面における前記押え部材よりも内側表面の全面よりも後方に位置することから、水滴がレンズの全外周にわたって確実に排出されるものである。

以下、本発明のレンズアッシを備えた撮像装置の一実施態様であるカメラモジュールについての図を基に説明する。

図１は本発明の一実施形態であるカメラモジュールの（ａ）前方から見た概略斜視図、（ｂ）後方から見た概略斜視図、図２は図１のカメラモジュールに具備されるレンズアッシについてのＡ−Ａ断面図、図３は図１の撮像ユニットについて前方から見た分解斜視図、図４は図１の撮像ユニットについて後方から見た分解斜視図、図５は図１のカメラモジュールの正面図、図６は図５のＢ−Ｂ断面の一実施態様を示す概略断面図、図７は図５のＢ−Ｂ断面の他の実施態様を示す概略断面図、図８は本発明のレンズアッシの他の実施態様を示す概略断面図、図９は本発明のレンズアッシのさらに他の実施態様を示す概略断面図をそれぞれ示す図である。

図１に示すように、カメラモジュール１は、前ケース２と後ケース３とを備え、前ケース２と後ケース３との間にパッキン４を挿入して密閉封止し、ケース内に図３および図４に示すような撮像ユニット１０を組み込んでいる。また、後ケース３の後面には配線用コネクタ６と、カメラモジュール１を車や建物等に取り付けるための一対の取付部７とが形成されている。なお、図２、および後述する図６〜８の構成によれば、前ケース２と鏡筒３２とが一体的に形成されている。

撮像ユニット１０は、被写体側から順に、レンズアッシ２０と、フォームリング４０と、調整用リング４２と、リング固定板４４と、レンズホルダ４６と、ＣＣＤ基板４８と、電源基板５０とを備える。

レンズアッシ２０は、レンズ群（図２によれば、被写体側から順に、第１レンズ２３、第２レンズ２４、絞り２９、第３レンズ２５、第４レンズ２６、第５レンズ２７および第６レンズ２８）を備えている。また、レンズアッシ２０には、鏡筒３２と１枚目のレンズ（第１レンズ２３）の外周部に螺合固定されて第１レンズ２３を固定する環状の押え部材１１が配設されている。なお、押え部材１１は固定されていれば必ずしも螺合される必要はない。また、第１レンズ２３は鏡筒３２にＯリング３４を介して当接した状態で固定される。

本発明によれば、押え部材１１の前表面に、内周端から外周端に開口する溝１２が形成されていることが大きな特徴であり、これによって、押え部材１１の溝１２が第１レンズ２３の表面についた水滴を押え部材１１の外周部側に導くことによって第１レンズ２３の前面から水滴が除去されるために、第１レンズ２３の前方凸面に水滴が溜まって視界が悪くなることが抑制される。また、本発明のレンズアッシによれば、圧電振動子や高周波発生装置によって振動を発生させるような構成ではないので、振動によって画像が乱れるような問題は生じない。

また、図５に示すように、押え部材１１の前表面に溝１２が複数本形成され、この複数本の溝１２が環状の押え部材１１の中心から放射状に配置されていることが、これら種々の方向に向いた溝を通して種々の方向から風が通る構成となって、水滴の除去と乾燥がより速くできる点で望ましい。特に、カメラモジュール１が車載用のカメラモジュールのように移動する装置である場合には風通りがよくてより効果的である。

ここで、複数本の溝１２のうちの一部の溝１２ｘについての溝幅ｗｘが他の溝幅ｗと異なっており、溝幅の異なる溝１２ｘを備えておくことで、溝１２ｘが押え部材１１を着脱する際に治具と嵌合するすりわりとなり、押え部材１１を容易に組み立てることができる点で望ましい。なお、後述する図６〜８の構成によれば押え部材１１は鏡筒３２の内壁面に螺合されており、図９の構成によれば押え部材１１は鏡筒３２の外壁面に螺合されている。

さらに、溝１２は、図６に示すように、内周端位置の溝底面１２ａと外周端位置の溝底面１２ａの高さが同じであってもよいが、図７に示すように、溝１２は、内周端位置の溝底面１６ａよりも外周端位置の溝底面１６ａが後方に位置するように傾斜していることが、効率よく水滴を除去できる点で望ましい。

なお、図７に示すように、第１レンズ３０は外周端に押え部材１４が係合される段差部１５を有しており、押え部材１４が鏡筒３２に固定された状態で、溝１６の内周端位置が第１レンズ３０の前面の押え部材１４より内側表面の外周端位置と同じかまたは後方に位置するように配置されていることが、視野内に移りこんでしまうことを防止できてより視野角の広い広角レンズに対応可能な点で望ましい。すなわち、第１レンズ３０は外周部分が段カット構造となっている。

さらに、本発明の他のレンズアッシを用いたカメラモジュールの一例である図８によれば、第１レンズ３１の前方凸面のうちの押え部材１７よりも内側表面の全面に対して、環状の押え部材１７の前表面が後方に位置することから、水滴が第１レンズ３１の全外周にわたって確実に排出される。

なお、第４レンズ２６、第５レンズ２７、及び第６レンズ２８を保持するレンズ保持部材２２には、図４に示すように、３本のキー溝２１が直線的に、かつ、レンズ保持部材２２の外周を３等分する位置関係で設けられている。なお、本図ではキー溝２１は１本で代表している。また、本実施の形態では３本に限定せず適宜に設けることができる。

フォームリング４０は、発泡ゴムを材料とし、環状の形状を有し、レンズアッシ２０に内挿される。調整用リング４２は、内側にねじ加工が施され、また、レンズアッシ２０に対して自由に回転可能に嵌合される。

リング固定板４４は、調整用リング４２を挟むように、第１及び第２タップタイトネジ８０および８２によって、レンズアッシ２０に固定される。このとき、調整用リング４２の回転自由度は維持されたまま、調整用リング４２が脱落しないよう設計が配慮されている。

レンズホルダ４６は、図４に示すように、その内側に、レンズ保持部材２２に設けられた３本のキー溝２１とキー嵌合する３本のキー４７が直線的に設けられている。なお、本図ではキー４７は１本で代表している。また、本実施の形態では３本に限定せず適宜に設けることができる。

また、レンズホルダ４６は、その外周に所定の長さだけ、雄ねじ加工が施され、調整用リング４２の内側に施されたねじと螺合するように構成されている。したがって、調整用リング４２が回転すると、キー嵌合がガイドとなって、レンズホルダ４６は非回動のまま光軸方向に前後動する。

なお、レンズホルダ４６は、レンズアッシ２０と嵌合し設計上のピント位置となる直前の所定の位置となると、レンズホルダ４６の被写体寄りの端部は、フォームリング４０に当接する。レンズホルダ４６に押されてフォームリング４０が圧縮された際に発生する予張力により、調整用リング４２とレンズホルダ４６とが嵌合するねじ部および調整用リング４２の構造部全体が一方向に片寄せされ、ねじ部のバックラッシュや構成部品寸法ばらつきによる調整用リング４２格納部の寸法変化の影響を受けない。

リング固定板４４には、調整用リング４２の外周に対して平行となるような雌ねじ部４５が形成されている。この雌ねじ部４５にリング固定ネジ５６を組み付け、調整用リング４２とリング固定板４４が一体化することで、ピントが確実に固定される。また、ピントの固定の際に鏡筒３２を直接固定しないため、レンズに負荷が直接かからない。したがって、レンズに歪みが生じず、撮像品位の低下が避けられる。

レンズホルダ４６には、第３及び第４タップタイトネジ８４及び８６によって、撮像素子であるＣＣＤが設けられたＣＣＤ基板４８が固定される。レンズホルダ４６は、上述の通り、レンズアッシ２０に対してキー嵌合しており、その位置の調整が調整用リング４２で行われ、それぞれの部品の精度を適切に管理することにより、いわゆる「垂直出し」または「アオリ調整」とよばれる位置あわせが不要となる。ＣＣＤ基板４８がレンズホルダ４６に対して垂直となるように取り付けることで、撮像面は、光軸方向に対して垂直となる。したがって、撮像面の調整は、光軸方向をＺ軸方向とした場合、Ｘ及びＹ軸方向、及び回転方向（θ）のみでよい。なお、上記タップタイトネジは、場合により、タッピンネジや普通ネジでもよい。

ＣＣＤ基板４８には、ＣＣＤ基板４８に電力を供給するとともに、ＣＣＤ基板４８が出力する信号を撮像ユニット１０の外部に出力する機能を備える電源基板５０が取り付けられる。撮像ユニット１０は、レンズアッシ２０に設けられる、第１及び第２外装止めネジ穴９２及び９４とで、前ケース２にねじ止めされる。

以上の構成により、レンズ自体を調整することなくピント調整が可能となり、調整作業の効率が向上する。また、調整用リング４２を用いることで、ピント調整、及び、レンズ光軸と撮像素子の所定の画素を一致させる、いわゆる「光軸調整」を独立して行うことが可能となる。さらに、ピント固定は、調整用リング４２を固定することで実現できるので、レンズに直接負荷がかからず、レンズに歪みが発生することが回避できる。

なお、図９に示すように、レンズアッシ１００は鏡筒３２の外周部分と嵌合するねじ込み式の押え部材１１によって第１レンズ３０は略光軸ＯＡ方向に押えられる構成のものであってもよい。

本発明の撮像装置の一実施形態であるカメラモジュールについて（ａ）前方から見た概略斜視図、（ｂ）後方から見た概略斜視図である。 図１のカメラモジュールに具備される撮像ユニットについてのＡ−Ａ断面図である。 図１の撮像ユニットについて前方から見た分解斜視図である。 図１の撮像ユニットについて後方から見た分解斜視図である。 図１のカメラモジュールの正面図である。 図５のＢ−Ｂ断面の一実施態様を示す概略断面図である。 図５のＢ−Ｂ断面の他の実施態様を示す概略断面図である。 本発明のレンズアッシの他の実施態様についての概略断面図である。 本発明のレンズアッシのさらに他の実施態様についての概略断面図である。

符号の説明

１ カメラモジュール
２ 前ケース
３ 後ケース
４ パッキン
６ 配線用コネクタ
７ 取付部
１０ 撮像ユニット
１１、１４、１７ 押え部材
１１ａ 前表面
１２、１６ 溝
１２ａ、１６ａ 溝底面
１５ 段差部
２０ レンズアッシ
２１ キー溝
２２ レンズ保持部材
２３、３０、３１ 第１レンズ
２４ 第２レンズ
２５ 第３レンズ
２６ 第４レンズ
２７ 第５レンズ
２８ 第６レンズ
２９ 絞り
３２ 鏡筒
４０ フォームリング
４２ 調整用リング
４４ リング固定板
４５ 雌ねじ部
４７ キー
４８ ＣＣＤ
５０ 電源基板
５６ リング固定ネジ
８４ 第３タップタイトネジ
８６ 第４タップタイトネジ
９２ 第１外装止めネジ穴
９４ 第２外装止めネジ穴

Claims (9)

1. 被写体側を前方、被写体側とは反対側を後方としたとき、
   鏡筒と、
   該鏡筒から前方凸面の少なくとも一部が前方に突き出た状態で配置されるレンズと、
   該レンズを前記鏡筒に固定するための環状の押え部材と、
   を備えたレンズアッシであって、
   前記環状の押え部材の前方表面が、前記レンズの前方凸面であって前記押え部材よりも内側表面のうちの少なくとも一部よりも前方に位置するとともに、前記環状の押え部材の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ことを特徴とするレンズアッシ。
2. 前記レンズの前方表面において、前記溝の内周端位置での溝底面が前記レンズに最外角光線が当たる位置よりも後方に配置されていることを特徴とする請求項１記載のレンズアッシ。
3. 前記溝が複数本形成されて、該複数本の溝が前記環状の押え部材の中心から放射状に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のレンズアッシ。
4. 前記溝は、内周端位置の溝底面よりも外周端位置の溝底面が後方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のレンズアッシ。
5. 前記押え部材は、前記溝以外の前表面が内周端位置よりも外周端位置が前方に位置するように傾斜していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のレンズアッシ。
6. 前記レンズの前方凸面のうちの前記押え部材よりも内側表面の全面が、前記溝の内周端での溝底面の位置と同じかまたは前方に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のレンズアッシ。
7. 前記レンズは、外周端に押え部材が係合される段差部を有しており、前記押え部材が前記鏡筒の外周部に固定された状態で、前記溝の内周端位置が前記レンズの前方凸面で押え部材よりも内側表面の外周端位置と同じかまたは後方に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載のレンズアッシ。
8. 被写体側を前方、被写体側とは反対側を後方としたとき、
   鏡筒と、
   該鏡筒から前方凸面の少なくとも一部が前方に突き出た状態で配置されるレンズと、
   該レンズを前記鏡筒に固定するための環状の押え部材と、
   を備えたレンズアッシであって、
   前記環状の押え部材の前表面が前記レンズの前方凸面における前記押え部材よりも内側表面の全面よりも後方に位置することを特徴とするレンズアッシ。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のレンズアッシを具備する撮像装置。

Images