JP6723194B2

JP6723194B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP6723194B2
Application number: JP2017087661A
Authority: JP
Inventors: 玲也市村; 信寛工藤; 優藤崎
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: WO2018198625A1; DE112018002216T5; CN110573959B; CN110573959A; JP2018185435A; US20200137277A1; US10887496B2

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。

実用新案登録第２５９０５６９号公報

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の実施の形態に係る撮像装置の主要部を示す側方視の断面図である。第１の実施の形態に係るヒータの概略構成を示す斜視図である。第１の実施の形態に係るヒータの正面図である。第２の実施の形態に係るヒータの概略構成を示す斜視図である。第２の実施の形態に係るヒータの正面図である。

〔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。

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。

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。

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）

Claims

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。