JP7370768B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は耐衝撃性能に優れた撮像装置に関するものである。

従来より例えばパンやチルト等の回転駆動が可能なドームカメラが知られている。それらの耐衝撃構造として、ドームカバーから力が作用した場合に、レンズユニットが光軸方向に退避動作可能であるように弾性支持する弾性部材を備えたことを特徴とする撮像装置（特許文献１）がある。

また対応の従来例として、ドームカバーの内側に配置されドームカバーの変形から撮像手段を保護するためのフレームを有する撮像装置（特許文献２）がある。

特許第５５８７１０５号明細書 特許第５７０４９３３号明細書

一方、例えば車載用のドームカメラなどにおいて、高さ方向を小型化する手段の１つとしてレンズユニットと電気基板を高さ方向に重ねて配置せず、水平方向に並列に配置することがある。ただし並列に配置した場合、レンズユニットはドームカバーおよび筐体底面部に近接して挟まれる配置となるため、ドームカバーに衝撃が加わった場合にレンズユニットが退避するスペースが十分に確保できない。

レンズカバーなどの変形を抑えるには、レンズユニットを覆うレンズカバーを剛性の高い金属で構成することが有効である。ただし金属で構成した場合、弾性変形をほぼ伴わないためレンズカバーに加わる瞬間衝撃値は高くなる。そのため所定以上の衝撃によって塑性変形が発生し、繰り返し衝撃に対して塑性変形が蓄積する。レンズカバーはパンやチルトなどの回転が可能な球体形状をしており、この形状が変形することで正常な回転駆動ができなくなる場合があった。本発明は、耐衝撃性能に優れた撮像装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の１つのアスペクトの撮像装置は、
撮像素子と、
光学系を含むレンズユニットおよび前記撮像素子の外側に配置されるとともに、前記レンズユニットを支持するレンズカバーと、
前記レンズカバーを回転可能に支持するベース部と、を有し、
前記レンズカバーは、少なくとも一部が球体形状の球体部を有し、前記光学系の前方周辺に設けられたフロントレンズカバーと前記光学系の後方周辺に設けられたリアレンズカバーを有し、前記フロントレンズカバーは、剛性が高い材料から形成され、前記リアレンズカバーは、前記フロントレンズカバーよりも剛性が低い材料から形成されるとともに弾性変形可能であることを特徴とする。

本発明によれば、塑性変形を低減することが出来るとともに、衝撃を緩和することができ、耐衝撃性能に優れた撮像装置を得ることができる。

実施例における撮像装置の分解斜視図である。 実施例におけるレンズユニットの光軸が垂直の時に垂直の衝撃が加わった際の断面図である。 （Ａ）は実施例におけるレンズユニットの光軸が水平の時に垂直の衝撃が加わった際の断面図、（Ｂ）は衝撃の波形図である。 実施例におけるダンパーの詳細図である。 実施例におけるレンズユニットの光軸が水平の時に垂直の衝撃が加わった際のダンパー周辺断面図である。 実施例におけるレンズユニットの光軸が水平の時に水平の衝撃が加わった際の断面図である。 実施例におけるレンズユニットの光軸が垂直の時に水平の衝撃が加わった際の断面図である。

以下、本発明の実施形態について実施例を用いて説明する。
＜実施例１＞
本実施例における撮像装置の分解斜視図を図１に示す。レンズユニット２０はネジ部を有し、光軸方向に調整可能にレンズホルダー２２に取付けられ、レンズホルダー２２と共に光学系を構成している。レンズホルダー２２はフロントレンズカバー２１に取付け固定されることによってレンズユニット２０と共に支持されている。なおレンズホルダー２２にもレンズを内蔵させて光学系の一部として機能するようにしても良い。フロントレンズカバー２１は光学系の一部としてのレンズホルダー２２前方周辺の外側に配置されており、レンズユニットへの光入射用の開口以外の部分を覆っている。フロントレンズカバー２１の一部は半球状の形状を有するとともに、レンズ保護用の環状リブ部２１ａを備える。リアレンズカバー２４は前記光学系の後方周辺に設けられレンズホルダー２２後方を覆い半球状の形状を有し、フロントレンズカバー２１に取り付けられる。フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４は組み合わせることにより少なくとも一部が球体形状の球体部を形成し、レンズカバー２１、２４の球体部の外側の球面とほぼ同じ半径の球面形状を有するベース部１２ａに当接支持される。なおベース部１２ａは球面形状を有していなくても良く、たとえば離散的に配置された複数の凸部から構成されていても良い。ボトムカバー１２とその一部であるベース部１２ａは金属でできている。なお、本実施例では、パンチルト方向への回転駆動部を有しておらず、ユーザが設置時に手動でパンチルト方向への回転を行う。しかしながら、上記レンズカバー２１、２４の球体部の外側に当接し第１の方向の回転駆動を行わせるための第１の回転駆動部と、前記第１の方向と直交する方向の第２の方向の回転駆動を行わせるための第２の回転駆動部を設けられてもよい。なお前記第１の回転駆動部と第２の回転駆動部の回転方向（あるいは回転軸）は直交していなくても良い。更に、第１の回転駆動部と第２の回転駆動部の一方だけを設けても良く、それによって、たとえばパン方向の回転だけ、或いはチルト方向の回転だけ、など１方向の回転だけができるようにしても良い。また、例えば第１の回転駆動部はチルト回転を行うために、レンズカバーの球体部の外側に直接当接させ、第２の回転駆動部はパン回転を行うためにインナーカバー３０の外側に当接させることによって回転させても良い。その場合にレンズカバーの球体部とインナーカバー３０とは一体的に回転する。即ち、第１の回転駆動部、第２の回転駆動部は前記球体部に直接当接することによって回転させても良いし、間に別の部材を介して間接的に当接することによって前記球体部を回転させても良い。

インナーカバー３０は、フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４の前記球体部の外側の球面より若干大きい半径の球面形状を有し、リアレンズカバー２４の球体面に当接して覆うように配置される。インナーカバー３０はフランジ部を有し、ウェーブワッシャー３１を間に挟んでインナーカバーホルダー３２に押圧固定される。フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４は、インナーカバー３０とベース部１２ａとの間に押圧挟持されることで、所定の摩擦力を有しながらパンチルト方向に回転可能に支持される。

インナーカバーホルダー３２は、中空部にインナーカバー３０を通し、ボトムカバー１２に取付固定される。ボトムカバー１２は、ベース部１２ａに対し水平方向に並列するように電気基板４０を固定支持する。２３は撮像素子基板であり、レンズユニット（およびレンズホルダー２２）を介して入射した光を撮像するためのＣＭＯＳイメージセンサー等の撮像素子が設けられており、撮像素子基板２３はレンズホルダー２２の裏側に固定されている。
電気基板４１は電気基板４０の上部に重なるように、スペーサー４２を介して取付固定される。ボトムカバー１２には、ドーム形状を有するドームカバー１０が一体的に取り付けられたトップケース１１が、電気基板４０、４１およびインナーカバー３０などの内部部品を覆うように取付固定される。

本実施例におけるレンズユニットの光軸が垂直の時に垂直衝撃が加わった際の断面図を図２に示す。ドームカバー１０の変形は、フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４が力の一部を受けることによって抑制される。フロントレンズカバー２１は、レンズユニット２０前面よりドームカバー１０に近接する環状リブ部２１ａを備えており、衝撃が加わった際に変形したドームカバー１０がレンズユニット２０前面に衝突するのを環状リブ部２１ａが防止する。さらにフロントレンズカバー２１は剛性が高い材料として例えば金属で構成（形成）されており、ほぼ変形を伴わずにレンズユニット２０およびレンズホルダー２２を衝撃から保護する。

リアレンズカバー２４はフロントレンズカバー２１よりも剛性の低い材料として例えば樹脂で構成されている。そして、衝撃が加わった際に内側に撓むように弾性変形可能にすることで、フロントレンズカバー２１を垂直方向にわずかに退避させ衝撃を吸収できるようにしている。この際フロントレンズカバー２１に加わる瞬間衝撃値は図３（Ｂ）のグラフの点線のようになり、リアレンズカバー２４は衝撃が加わった後に元の形状に復帰する。図３（Ｂ）は衝撃の波形図であり、図において横軸は時間、縦軸は衝撃値である。

本実施例におけるレンズユニットの光軸が水平の時に垂直衝撃が加わった際の断面図を図３（Ａ）に示す。ドームカバー１０の変形は、フロントレンズカバー２１が力の一部を受けることによって抑制される。フロントレンズカバー２１およびベース部１２ａは金属で構成されており、弾性変形をほとんど伴わない。そのため、フロントレンズカバー２１に加わる瞬間衝撃値は図３（Ｂ）のグラフの実線のようになりレンズユニット２０の光軸が垂直の時と比較すると大幅に増加する。このためフロントレンズカバー２１に塑性変形が生じてしまい、衝撃が加わった後も元の形状に復帰することはない。またフロントレンズカバー２１を樹脂で構成すると、衝撃が加わった際の変形量が大きいため内部のレンズホルダー２２を潰して破損してしまう危険がある。
＜実施例２＞

そこで、実施例２においては以下に説明するようなダンパーを設ける。図４は実施例２におけるダンパーの詳細図である。ベース部１２ａの内側に弾性的な樹脂で構成されたダンパー３３を付加する。ダンパー３３はフロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４により形成される前記球体部の外側の球面とほぼ同じ半径の球面形状のダンパー部分としての弾性変形部３３ａを有している。なお、弾性変形部３３ａは球面形状を有していなくても良く、例えば離散的に配置されていても良い。ダンパー３３は、パンチルトローテーション方向の回転に伴いフロントレンズカバー２１が当接する範囲に弾性変形部３３ａを備える。弾性変形部３３ａは、フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４から垂直方向に押圧されると、球面形状の径方向に拡大することで、フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４を垂直方向にわずかに退避させることが可能である。そのために、タンパー部分の弾性変形部３３ａの一部に図４に示すような半径方向のスリット状の切欠きを有する。またベース部１２ａには、弾性変形部３３ａが押圧によって所定量以上弾性変形しないように、ダンパー３３の外形と嵌合し変形を防止する第１のストッパー部１２ｂを備える。

ダンパー３３は、パンチルトローテーション方向の回転に伴いフロントレンズカバーが回転しても接触せずリアレンズカバー２４のみが接触する範囲に固定摺動部３３ｂを備える。ベース部１２ａには、固定摺動部３３ｂがリアレンズカバー２４のどの方向からの押圧に対しても変形することがないように、ダンパー３３に設けられた突起形状３３ｃに嵌合しリアレンズカバーの移動を規制する第２のストッパー部１２ｃを備える。

なお固定摺動部３３ｂは、ダンパー３３に設けずに金属からなるベース部１２ａに設けても構わない。その場合、固定摺動部３３ｂを、ベース部１２ａに設けた場合は第２のストッパー部１２ｃは不要となる。しかし、リアレンズカバー２４と当接する球面形状の領域が、金属からなるベース部１２ａと樹脂からなる弾性変形部３３ａとに跨るため回転摩擦力が安定しにくい。従って、固定摺動部３３ｂは、ダンパー３３側に設けた方がパンチルトローテーション方向の回転摩擦力は安定する。

本実施例におけるレンズユニットの光軸が水平方向の時に垂直衝撃が加わった際のダンパー周辺断面図を図５に示す。図５（Ａ）は光軸を含む断面図であり、図５（Ｂ）は光軸に垂直な断面図である。ドームカバー１０の変形は、フロントレンズカバー２１およびダンパー３３が力の一部を受けることによって抑制される。ダンパー３３の弾性変形部３３ａは、衝撃が加わってレンズカバーが押圧された際に球面形状の径が広がる方向に拡大するように弾性変形をすることで、フロントレンズカバー２１を垂直方向にわずかに退避させる。この際フロントレンズカバー２１に加わる瞬間衝撃値は図３（Ｂ）のグラフの点線のように緩やかになり、ダンパーは衝撃が加わった後に元の形状に復帰する。

樹脂で構成されたダンパー３３はフロントレンズカバー２１から押圧された際、第１のストッパー部１２ｂがないと外形の径が広がる方向に拡大しすぎてしまうため所望の弾性力を得ることができない。ダンパー３３の弾性力は、通常時にフロントレンズカバー２１に支持されるレンズユニット２０の位置がズレないように、ウェーブワッシャー３１によりインナーカバー３０を押圧する力ではほとんど変位しない程度に大きく設定することが望ましい。

またダンパー３３は、瞬間衝撃値を緩和する目的のみであればゴムのような弾性部材でも代替可能であるが、ゴムのような弾性部材にした場合、摩擦力が増大するためパンチルトローテーション方向の回転を困難にしてしまう。そのためダンパー３３は、樹脂による弾性変形部とすることが望ましい。

本実施例におけるレンズユニットの光軸が水平方向の時に水平の衝撃が加わった際の断面図を図６に示す。図６は光軸を含む断面図である。ドームカバー１０の変形は、フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４が力の一部を受けることによって抑制される。リアレンズカバー２４は固定摺動部３３ｂに当接しており、水平に衝撃が加わってもリアレンズカバー２４が水平方向にずれず、電気基板４０、４１と衝突することを防止できる。即ち、リアレンズカバー２４は内側に撓むように弾性変形し、フロントレンズカバー２１のみを水平方向にわずかに退避させ衝撃を吸収する。

次に、本実施例におけるレンズユニットの光軸が垂直方向の時に水平衝撃が加わった際の断面図を図７に示す。ドームカバー１０の変形は、フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２４が力の一部を受けることによって抑制される。リアレンズカバー２４は固定摺動部３３ｂに当接しているので、衝撃が加わった際にリアレンズカバー２４が水平方向にずれて電気基板４０、４１と衝突しないようになっている。フロントレンズカバー２１は固定摺動部３３ｂには当接しておらず、リアレンズカバー２４のみが径方向に潰れるように撓んで弾性変形をすることで、フロントレンズカバー２４を水平方向にわずかに退避させる。

以上のように構成することによって、レンズユニット２０およびレンズホルダー２２をフロントレンズカバー２１で保護しつつ、ドームカバー１０の変形を抑制することが可能である。またダンパー３３およびリアレンズカバー２４によって、レンズユニット２０の姿勢に関わらず、あらゆる方向からの衝撃に対し瞬間衝撃を緩和することができるため、フロントレンズカバー２１の塑性変形を防止あるいは軽減することが可能である。
なお、以上の実施例においてはドームカバーを有する撮像装置を用いて説明をしたが本発明はドームカバー等のカバーのない撮像装置においても適用できることは言うまでもない。例えばドーム形状のカバーではなく矩形形状のカバーであってもよいし、ドームカバー等を設ける代わりに、レンズカバーの先端部の、光学系へ光を入射するための開口部分だけにレンズ保護用のカバーをつけたものであっても良い。

以上、本発明をその好適な実施例に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

１０‥‥ドームカバー
１１‥‥トップケース
１２‥‥ボトムカバー
１２ａ‥‥ベース部
１２ｂ‥‥第１のストッパー部
１２ｃ‥‥第２のストッパー部
２０‥‥レンズユニット
２１‥‥フロントレンズカバー
２１ａ‥‥環状リブ部
２２‥‥レンズホルダー
２３‥‥センサー基板
２４‥‥リアレンズカバー
３０‥‥インナーカバー
３１‥‥ウェーブワッシャー
３２‥‥インナーカバーホルダー
３３‥‥ダンパー
３３ａ‥‥弾性変形部
３３ｂ‥‥固定摺動部
３３ｃ‥‥突起形状
４０、４１‥‥電気基板

Claims (11)

1. 撮像素子と、
   光学系を含むレンズユニットおよび前記撮像素子の外側に配置されるとともに、前記レンズユニットを支持するレンズカバーと、
   前記レンズカバーを回転可能に支持するベース部と、を有し、
   前記レンズカバーは、少なくとも一部が球体形状の球体部を有し、前記光学系の前方周辺に設けられたフロントレンズカバーと前記光学系の後方周辺に設けられたリアレンズカバーを有し、前記フロントレンズカバーは、剛性が高い材料から形成され、前記リアレンズカバーは、前記フロントレンズカバーよりも剛性が低い材料から形成されるとともに弾性変形可能であることを特徴とする撮像装置。
2. 前記ベース部は前記レンズカバーの前記球体部が当接する、樹脂で構成されたダンパーを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ダンパーは、前記レンズカバーの前記球体部が回転して接触する、球面形状のダンパー部分を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記レンズカバーが押圧された場合に前記球面形状のダンパー部分の径が拡大する方向に弾性変形するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記球面形状のダンパー部分は前記レンズカバーの前記球体部の外側の球面と同じ半径の球面形状を有することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
6. 前記球面形状のダンパー部分は一部にスリット状の切欠きを有することを特徴とする請求項３～５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記ベース部は前記球面形状のダンパー部分が径を拡大する方向に所定量以上弾性変形しないように規制する第１のストッパー部を備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
8. 前記ベース部は前記フロントレンズカバーが回転して接触せず前記リアレンズカバーのみが接触する範囲に、前記リアレンズカバーの移動を規制する第２のストッパー部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
9. 前記フロントレンズカバーは金属で構成されていることを特徴とする請求項１、２、８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記リアレンズカバーは樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１、２、８、９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記レンズカバーより外側に設けられ、少なくとも一部がドーム形状のドームカバーを有することを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
    

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