WO2016158397A1 - 撮像装置 - Google Patents
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- G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
- G03B17/02—Bodies
Definitions
- the present invention relates to an on-vehicle imaging device for driving assistance, for example.
- the imaging device In order to accurately grasp the object, the imaging device is required to have a capability of acquiring a high-quality image.
- the quality of the image of the imaging device is improved, the influence of foreign matters such as dust on the imaging element increases. .
- Technology that suppresses foreign matter from entering the inside of the lens barrel from the inside to the inside of the lens barrel or adhering to the lens in an imaging device that is mounted on a digital imaging device and captures an image using the imaging device, although the field of application is different Is known (see Patent Document 1 below).
- An imaging apparatus described in Patent Literature 1 includes a substrate on which an imaging element is mounted, a base member that has a light-transmitting portion at the center and is provided on the substrate at an outer peripheral side position of an imaging region of the imaging element, and a lens. And a lens barrel that holds the lens holder and moves within a predetermined range in the optical axis direction of the lens.
- This imaging device has a gap between at least one end of the lens barrel and the lens holder and the base member facing the lens barrel, and is an elastic material that prevents foreign matter from entering the inside of the imaging device through the gap from the outside of the lens barrel.
- a shielding member formed of a body is provided on at least one of a base member, a lens barrel, and a lens holder.
- the shielding member causes foreign substances from the outside to the inside of the lens barrel in the gap between at least one end portion of the lens barrel and the lens holder and the base member facing the same. The intrusion is said to be blocked.
- the performance to acquire is required.
- precise adjustment such as position adjustment and focus adjustment between the image pickup device and other members is required at the time of assembling the image pickup apparatus.
- the base member having a light transmitting portion that exposes the imaging element on the substrate is fixed to the substrate, and the shielding member is fixed to the base member and is in contact with the lens holder. .
- the imaging device described in Patent Document 1 it is difficult to perform precise adjustment at the time of assembly performed in order to acquire a high-quality image.
- the present invention has been made in view of the above problems, and provides an imaging apparatus that can reduce the influence of foreign matter such as dust on the imaging element and can easily perform precise adjustment during assembly. With the goal.
- an image pickup apparatus of the present invention includes a substrate on which an image pickup element is mounted, a base member fixed to the substrate around the image pickup element, a lens holder that holds a lens, and the lens holder A holding member that is disposed on the base member and includes an intermediate member that is disposed between the holding member and the base member. It has an opening for exposing the image sensor, surrounds the image sensor with a gap between the substrate, and has a recess for capturing foreign matter around the opening on the opposite side of the substrate. To do.
- the concave portion of the intermediate member can reduce the influence of foreign matter such as dust on the image pickup device, and precise adjustment during assembly can be performed by opening a gap between the intermediate member and the substrate. Since it can be performed easily, it is possible to obtain a higher quality image than conventional. Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a camera that is an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 3 is an enlarged sectional view of the camera shown in FIG. 2.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an in-vehicle stereo camera device 100 including the imaging device of the present embodiment.
- the in-vehicle stereo camera device 100 according to the present embodiment is a device that is mounted on a vehicle and recognizes the environment outside the vehicle based on image information of a shooting target area in front of the vehicle.
- the in-vehicle stereo camera device 100 recognizes, for example, a road white line, a pedestrian, a vehicle, other three-dimensional objects, signals, signs, lighting lamps, and the like, and brakes the vehicle (own vehicle) on which the in-vehicle stereo camera device 100 is mounted. , Make adjustments such as steering adjustment.
- the in-vehicle stereo camera device 100 includes two cameras 101 and 102 arranged on the left and right sides for acquiring image information, and an image input interface 103 that captures images by controlling the imaging of the cameras 101 and 102.
- the in-vehicle stereo camera device 100 includes a bus 109 for sending image data captured by the image input interface 103, an image processing unit 104 and an arithmetic processing unit 105 for processing image data sent via the bus 109, an image A storage unit 106 is provided for storing results during data processing and final results.
- the image input interface 103, the image processing unit 104, and the arithmetic processing unit 105 are configured by a single or a plurality of computer units.
- the storage unit 106 includes, for example, a memory that stores image information obtained by the image processing unit 104, image information created as a result of scanning by the arithmetic processing unit 105, and the like.
- the image processing unit 104 performs image correction such as device-specific deviation correction and noise interpolation caused by the image sensor on the first and second images, and stores the results in the storage unit 106.
- the image processing unit 104 compares the first image obtained from the image sensor of the camera 101 and the second image obtained from the image sensor of the camera 102. Further, the image processing unit 104 calculates a location corresponding to each other between the first and second images, calculates parallax information, and stores it in the storage unit 106.
- the image processing unit 104 is connected to the image input interface 103, the arithmetic processing unit 105, the storage unit 106, the CAN interface 107, and the control processing unit 108 via the bus 109.
- the arithmetic processing unit 105 uses the image and parallax information (distance information for each point on the image) stored in the storage unit 106 to recognize various objects necessary to perceive the environment around the vehicle. Examples of the various objects include people, cars, other obstacles, traffic lights, signs, car tail lamps, head rides, and the like.
- the arithmetic processing unit 105 causes the storage unit 106 to record a part of the object recognition result and the intermediate calculation result. After performing various object recognition on the captured image, the arithmetic processing unit 105 calculates vehicle control using these recognition results.
- the in-vehicle stereo camera device 100 further includes a CAN interface 107 and a control processing unit 108.
- the CAN interface 107 receives a part of the vehicle control policy and the object recognition result obtained as a result of the calculation by the arithmetic processing unit 105 via the bus 109 and transmits it to the in-vehicle network (CAN) 110. That is, the CAN interface 107 outputs information output from the in-vehicle stereo camera device 100 to the control system of the host vehicle via the in-vehicle network 110. As a result, the vehicle is braked.
- CAN in-vehicle network
- the control processing unit 108 monitors the operation of each unit, the presence / absence of an abnormal operation of each processing unit, the presence / absence of an error at the time of data transfer, and prevents the abnormal operation.
- the CAN interface 107 and the control processing unit 108 are configured by a single or a plurality of computer units.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the camera 102 that is the imaging apparatus of the present embodiment.
- FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the camera 102 shown in FIG. Note that the camera 101 has the same configuration as the camera 102. Therefore, hereinafter, the configuration of the camera 102 will be described, and description of the camera 101 will be omitted.
- a camera 102 that is an imaging apparatus includes an imaging device 1 such as a CMOS, a substrate 2 on which the imaging device 1 is mounted, a base member 3 that is fixed to the substrate 2 around the imaging device 1, and a plurality of cameras.
- the camera 102 includes an intermediate member 7 disposed between the holding member 6 and the base member 3.
- the lens holder 5 has an external screw 51 on the outer peripheral surface of the end on the image sensor 1 side.
- the holding member 6 has a through hole that receives the end of the lens holder 5 on the image sensor 1 side, and has an internal screw 61 on the inner peripheral surface of the through hole.
- the lens holder 5 is held by the holding member 6 by screwing the outer screw 51 at the end with the inner screw 61 of the through hole of the holding member 6.
- the configuration in which the lens holder 5 is held by the holding member 6 is not limited to the configuration in which the external screw 51 of the lens holder 5 is screwed to the internal screw 61 of the holding member 6.
- the lens holder 5 may be fitted or bonded using an adhesive. However, by using the screw, it is possible to facilitate precise focusing and the like when the camera 102 is assembled.
- the lens 4 is held by the lens holder 5, and the lens holder 5 is held by the holding member 6, so that the relative positional relationship with the image sensor 1 is fixed.
- the in-vehicle stereo camera device 100 for example, in order to obtain accurate parallax information, it is necessary to stably maintain the image quality of the cameras 101 and 102. For this reason, it is necessary to prevent the relative positional relationship between the lens 4 and the image sensor 1 from changing due to the influence of the external environment.
- the holding structure in which the external screw 51 of the lens holder 5 and the internal screw 61 of the holding member 6 are screwed together makes it easy to adjust or fix the relative positional relationship between the lens 4 and the image sensor 1.
- the intermediate member 7 can be manufactured by an elastic body having a light shielding property such as synthetic rubber or natural rubber.
- the intermediate member 7 has an opening 71 that exposes the image pickup device 1, and a portion extending toward the substrate 2 surrounds the image pickup device 1 with a gap between the intermediate member 7 and the substrate 2.
- the intermediate member 7 has a plurality of convex portions 75 that extend toward the base member 3 opposite to the holding member 6 and abut against the base member 3. The intermediate member 7 is compressed and held between the holding member 6 and the base member 3 by the end of the holding member 6 being in contact with the holding member 6 and the convex portion 75 being in contact with the base member 3. Yes.
- the intermediate member 7 is spaced from the end of the lens holder 5 on the image pickup device 1 side and is not in contact with the lens holder 5. That is, a gap is formed between the lens holder 5 and the intermediate member 7. Further, the end of the intermediate member 7 on the image pickup element 1 side is spaced from the substrate 2 and is not in contact with the substrate 2. As described above, the configuration in which the intermediate member 7 is held between the base member 3 and the holding member 6 and does not contact the lens holder 5 and the substrate 2 can stabilize the relative position between the lens 4 and the imaging device 1. Contribute.
- the intermediate member 7 has a recess 72 that captures foreign matters such as dust on the outside of the opening 71 on the side opposite to the substrate 2.
- the intermediate member 7 has a convex portion 73 surrounding the opening 71 and an inclined surface 74 surrounding the convex portion 73 with the optical axis L and the center as the center, and the convex portion 73 and the inclined surface 74.
- a recess 72 surrounding the entire periphery of the opening 71 is formed between the two.
- the opening 71 has a rectangular planar shape
- the concave portion 72 and the convex portion 73 have a circular planar shape
- the inclined surface has an annular shape. It has a planar shape.
- the concave portion 72 is formed between the inclined surface 74 and the convex portion 73, so that in the depth direction parallel to the optical axis L, from the opening position of the upper end of the convex portion 73 to the bottom portion, that is, the tip of the convex portion 73.
- the opening width in the direction perpendicular to the optical axis L gradually decreases from the base end of the convex portion 73 to the base end of the convex portion 73.
- the recess 72 is located between a contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6, that is, a portion where the outer screw 51 and the inner screw 61 are formed, and the opening 71 of the intermediate member 7.
- the tip of the convex portion 73 may be bent so as to spread outward so that the foreign matter captured in the concave portion 72 does not escape.
- a minute unevenness may be provided on the surface of the intermediate member 7 so that the foreign material can be more easily held in the recess 72.
- the size of the unevenness provided on the surface of the intermediate member 7 is the same as or slightly larger than the size of the foreign matter.
- the surface of the intermediate member 7 including the recess 72 is made sticky, You may make it easier to hold a foreign material.
- the intermediate member 7 may not have the inclined surface 74 and the convex portion 73.
- the recess 72 can be provided in a groove shape surrounding the opening 71 on a surface perpendicular to the optical axis L around the opening 71. Further, the recess 72 may be partially provided around the opening 71.
- the concave portion 72 may be provided so as to surround the side and upper portions except the lower portion of the opening 71.
- the configuration of the recess 72 may be partially changed. In this case, for example, in the region along the short side of the opening 71 where the distance between the circular recess 72 and the rectangular opening 71 is relatively short, the depth of the recess 72 can be made deeper than the other regions.
- the cameras 101 and 102 used in the in-vehicle stereo camera device 100 for example, in order to accurately grasp various objects around the automobile such as a person, a car, a three-dimensional object, a white line, a road surface, and a sign based on parallax information. In some cases, precise adjustment is required during assembly.
- the cameras 101 and 102 according to the present embodiment include an intermediate member 7 disposed between the holding member 6 and the base member 3.
- the intermediate member 7 has an opening 71 through which the image sensor 1 is exposed, and surrounds the image sensor 1 with a gap between the intermediate member 7 and the substrate 2.
- the relative movement between the substrate 2 on which the imaging element 1 is arranged and the holding member 6 that holds the lens holder 5 and the intermediate member 7 is facilitated. Therefore, precise position adjustment between the lens 4 and the image sensor 1 can be easily performed.
- the lens holder 5 since the lens holder 5 is held by the holding member 6, foreign matter such as dust may be generated at the contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6.
- foreign matter such as dust may be generated at the contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6.
- the foreign matter generated at the contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6 has a size of, for example, about several ⁇ m to tens of ⁇ m. Such foreign matter may move to the image sensor 1 side due to the influence of electrostatic force, for example.
- the lens holder 5 and the intermediate member 7 are not in contact with each other in order to facilitate the precise adjustment required in the in-vehicle stereo camera device 100.
- a gap is formed. Therefore, in the cameras 101 and 102 of the present embodiment, precise adjustment such as precise focus adjustment and precise alignment between the lens 4 and the image sensor 1 is easy, but contact between the lens holder 5 and the holding member 6 is easy. There is a possibility that foreign matter generated in the portion easily reaches the image sensor 1 through the gap between the intermediate member 7 and the lens holder 5.
- the cameras 101 and 102 include the intermediate member 7 having a concave portion 72 that captures foreign matter on the outside of the opening 71 on the side opposite to the substrate 2. Therefore, the foreign matter generated at the contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6 is captured by the recess 72 outside the opening 71 of the intermediate member 7 that exposes the image sensor 1 when moving toward the image sensor 1 side.
- the foreign matter captured in the concave portion 72 is held in the concave portion 72 by adsorbing each other, for example, due to the influence of electrostatic force and the mass ratio to the surface area being sufficiently small.
- the foreign matter held in the recess 72 of the intermediate member 7 is prevented from re-floating and prevented from entering the inside of the opening 71. Therefore, according to the cameras 101 and 102 of the present embodiment, even if a foreign matter is generated at the contact portion between the holding member 6 and the lens holder 5, the foreign matter is captured by the concave portion 72 of the intermediate member 7, and the foreign matter with respect to the image sensor 1. Can be reduced.
- the concave portion 72 of the intermediate member 7 includes a contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6, that is, an outer screw 51 and an inner screw 61, and an opening portion 71 of the intermediate member 7. Located between. Therefore, the foreign matter generated at the contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6 is captured before reaching the opening 71 of the intermediate member 7, and the foreign matter reaching the image sensor 1 through the opening 71 is reduced. be able to.
- the recess 72 of the intermediate member 7 surrounds the entire circumference of the opening 71. Therefore, after being generated at the contact portion between the lens holder 5 and the holding member 6, a relatively small foreign object that does not fall downward but floats in the air and tries to enter the opening 71 from the periphery of the opening 71 is removed from the recess 72. Can be effectively captured. Therefore, according to the cameras 101 and 102 of the present embodiment, the foreign matter that reaches the image sensor 1 through the opening 71 can be reduced.
- the concave portion 72 of the intermediate member 7 is partially provided around the opening 71, for example, when the cameras 101 and 102 are arranged so that the optical axis L is along the horizontal direction, the opening in the vertical direction is set.
- a concave portion 72 can be provided so as to surround the side and upper portions of the portion 71. In this case, a relatively small foreign substance that floats in the air and tries to enter the opening 71 from the side and above the opening 71 can be effectively captured by the recess 72.
- the configuration of the recess 72 may be partially changed.
- the depth of the recess 72 can be made deeper than the other regions.
- the concave portion 72 of the intermediate member 7 is provided between the convex portion 73 surrounding the opening portion 71 and the inclined surface 74 surrounding the convex portion 73, and the tip of the convex portion 73.
- the opening width gradually decreases from the base end of the protrusion 73 to the base end. Therefore, foreign substances can be guided and guided along the inclined surface 74, accommodated in the recesses 72 and accumulated on the bottom, and re-scattering of relatively small foreign objects can be prevented.
- the foreign material contained in the concave portion 72 is removed from the intermediate member 7. Can be effectively retained on the surface of the substrate. Therefore, the foreign substance accommodated in the recessed part 72 can be more reliably captured, and the foreign substance that reaches the image sensor 1 through the opening 71 can be further reduced.
- the intermediate member 7 When the intermediate member 7 is made of an elastic body having a light shielding property, the portion extending toward the substrate 2 surrounds the image sensor 1 with a gap between the image sensor 1 and the image sensor 1. It functions as a light shielding member that shields light from around 1. Further, the intermediate member 7 is elastically deformed between the holding member 6 and the base member 3, so that the holding member 6 that holds the lens holder 5 and the substrate 2 to which the base member 3 and the imaging element 1 are attached are relative to each other. Positioning becomes easy. This facilitates precise adjustment of the cameras 101 and 102, such as precise alignment of the optical axis L of the image sensor 1 and the lens 4.
- the pair of cameras 101 and 102 that are the imaging device of the present embodiment are stereo cameras used in the in-vehicle stereo camera device 100. Therefore, it is possible to obtain more accurate parallax information by facilitating precise adjustment of the pair of cameras 101 and 102 and reducing the influence of foreign matters such as dust on the image sensor 1. Therefore, it is possible to improve various recognition functions of the in-vehicle stereo camera device 100 for safe driving and automatic driving of the automobile.
- the influence of foreign matter such as dust on the imaging element 1 can be reduced by the concave portion 72 of the intermediate member 7, and the intermediate member 7 and the substrate can be reduced. Since a precise adjustment at the time of assembling can be easily performed by opening a gap between the two, it is possible to obtain a higher quality image than conventional.
- the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
- the imaging device is a stereo camera
- the imaging device may be a monocular camera.
- Imaging element 1 imaging element, 2 substrate, 3 base member, 4 lens, 5 lens holder, 51 external screw (contact part), 6 holding member, 61 internal screw (contact part), 7 intermediate member, 71 opening, 72 concave part, 73 Convex part, 74 inclined surface, 101 camera (imaging device), 102 camera (imaging device)
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Abstract
撮像素子に対する塵芥等の異物の影響を低減することができ、組立時の精密な調整を容易に行うことができる撮像装置を提供する。撮像装置であるカメラ１０２は、撮像素子１が実装される基板２と、撮像素子１の周囲で基板２に固定されるベース部材３と、レンズ４を保持するレンズホルダ５と、該レンズホルダ５を保持してベース部材３上に配置される保持部材６と、を備える。カメラ１０２は、さらに保持部材６とベース部材３との間に配置される中間部材７を備える。中間部材７は、撮像素子１を露出させる開口部７１を有し、基板２との間に隙間をあけて撮像素子１を囲み、基板２と反対側で開口部７１の周囲に異物を捕捉する凹部７２を有する。
Description
本発明は、例えば、運転支援を目的とした車載可能な撮像装置に関する。
車載センサ装置の普及により、安全運転や自動運転に向けた各種認識機能への要求が高まっている。特に、自動車に搭載された単眼カメラやステレオカメラ等の撮像装置によって、例えば、人、車、立体物、白線、路面、標識等、自動車周辺の様々な対象物の撮像及び画像認識を行い、画像に基づく視覚的な情報を解析して対象物を詳細に把握することで、運転支援時の安全性を向上させることができる。
対象物を正確に把握するためには、撮像装置に高品質の画像を取得する性能が求められるが、撮像装置の画像を高品質化させると、撮像素子に対する塵芥等の異物の影響が増大する。適用分野は異なるが、デジタル撮像機器に搭載され、撮像素子を用いて画像を撮像する撮像装置において、鏡筒外部から内部へ異物が侵入して撮像素子上あるいはレンズに付着することを抑制する技術が知られている（下記特許文献１を参照）。
特許文献１に記載された撮像装置は、撮像素子が実装される基板と、中央部に透光部を有し、撮像素子の撮像領域の外周側位置で基板上に設けられるベース部材と、レンズを内部に保持するレンズホルダと、該レンズホルダを保持し、レンズの光軸方向に所定の範囲で移動する鏡筒とを備えている。この撮像装置は、鏡筒及びレンズホルダの少なくとも一端部とそれに対向する前記ベース部材との間に隙間を有し、鏡筒外部から隙間を介して内部の撮像素子側へ異物侵入を防止する弾性体で形成された遮蔽部材を、ベース部材又は鏡筒あるいはレンズホルダの少なくともいずれかに設けたことを特徴としている。
特許文献１では、かかる構成からなる撮像装置によれば、遮蔽部材により、鏡筒及びレンズホルダの少なくとも一端部とそれに対抗するベース部材との間の隙間において、鏡筒外部から内部への異物の侵入が阻止されるとしている。
例えば、運転支援を目的とした車載可能な撮像装置では、特許文献１に記載されたデジタルカメラやカメラ付き携帯電話などのデジタル撮像機器に搭載される撮像装置と比較して、より高品質の画像を取得する性能が求められる。その要求を満たすために、撮像装置の組立時に、撮像素子とその他の部材との位置調整やピント調整等、精密な調整が必要となる場合がある。
しかし、特許文献１に記載された撮像装置では、基板上の撮像素子を露出させる透光部を有するベース部材が基板に固定され、遮蔽部材がベース部材に固定されてレンズホルダと接触している。そのため、特許文献１に記載された撮像装置では、高品質な画像を取得するために行われる組立時の精密な調整が困難である。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、撮像素子に対する塵芥等の異物の影響を低減することができ、組立時の精密な調整を容易に行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成すべく、本発明の撮像装置は、撮像素子が実装される基板と、前記撮像素子の周囲で前記基板に固定されるベース部材と、レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダを保持して前記ベース部材上に配置される保持部材と、を備えた撮像装置であって、前記保持部材と前記ベース部材との間に配置される中間部材を備え、前記中間部材は、前記撮像素子を露出させる開口部を有し、前記基板との間に隙間をあけて前記撮像素子を囲み、前記基板と反対側で前記開口部の周囲に異物を捕捉する凹部を有することを特徴とする。
本発明の撮像装置によれば、中間部材の凹部によって撮像素子に対する塵芥等の異物の影響を低減することができ、中間部材と基板との間に隙間をあけることで組立時の精密な調整を容易に行うことができるので、従来よりも高品質の画像を取得することができる。前記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を参照して本発明の撮像装置の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態の撮像装置を備えた車載ステレオカメラ装置１００の概略構成を示すブロック図である。本実施形態の車載ステレオカメラ装置１００は、車両に搭載され、車両前方の撮影対象領域の画像情報に基づいて車外環境を認識する装置である。車載ステレオカメラ装置１００は、例えば、道路の白線、歩行者、車両、その他の立体物、信号、標識、点灯ランプなどの認識を行い、車載ステレオカメラ装置１００を搭載した車両（自車両）のブレーキ、ステアリング調整などの調整を行う。
車載ステレオカメラ装置１００は、画像情報を取得する左右に配置された２つのカメラ１０１，１０２と、該カメラ１０１，１０２の撮像を制御して画像を取り込む画像入力インタフェース１０３を備える。また、車載ステレオカメラ装置１００は、画像入力インタフェース１０３が取り込んだ画像データを送るバス１０９と、該バス１０９を介して送られた画像データを処理する画像処理部１０４及び演算処理部１０５と、画像データの処理途中の結果や最終結果を記憶する記憶部１０６を備える。
画像入力インタフェース１０３、画像処理部１０４、及び演算処理部１０５は、単一又は複数のコンピュータユニットにより構成されている。記憶部１０６は、例えば画像処理部１０４によって得られた画像情報や、演算処理部１０５によって走査された結果作られた画像情報等を記憶するメモリ等により構成されている。
画像処理部１０４は、第１及び第２の画像に対して撮像素子に起因するデバイス固有の偏差の補正やノイズ補間などの画像補正を行い、その結果を記憶部１０６に記憶させる。画像処理部１０４は、カメラ１０１の撮像素子から得られる第１の画像と、カメラ１０２の撮像素子から得られる第２の画像とを比較する。さらに、画像処理部１０４は、第１及び第２の画像の間で相互に対応する箇所を計算し、視差情報を算出して記憶部１０６に記憶させる。画像処理部１０４は、バス１０９を介して、画像入力インタフェース１０３、演算処理部１０５、記憶部１０６、ＣＡＮインタフェース１０７、及び制御処理部１０８に接続されている。
演算処理部１０５は、記憶部１０６に蓄えられた画像及び視差情報（画像上の各点に対する距離情報）を用い、車両周辺の環境を知覚するために必要な各種物体の認識を行う。各種物体とは、例えば、人、車、その他の障害物、信号機、標識、車のテールランプやヘッドライドなどである。演算処理部１０５は、物体の認識結果や中間的な計算結果の一部を、記憶部１０６に記録させる。演算処理部１０５は、撮像した画像に対して各種物体認識を行った後に、これら認識結果を用いて車両の制御を計算する。
車載ステレオカメラ装置１００は、さらにＣＡＮインタフェース１０７と制御処理部１０８を備える。ＣＡＮインタフェース１０７は、演算処理部１０５による計算の結果として得られた車両の制御方針や物体認識結果の一部を、バス１０９を介して受け取り、車載ネットワーク（ＣＡＮ）１１０に伝える。すなわち、ＣＡＮインタフェース１０７は、車載ステレオカメラ装置１００から出力された情報を、車載ネットワーク１１０を介して自車両の制御システムに出力する。これにより、車両の制動が行われる。制御処理部１０８は、各部の動作、各処理部の異常動作の有無、データ転送時のエラー発生の有無などを監視し、異常動作を防止する。ＣＡＮインタフェース１０７及び制御処理部１０８は、単一又は複数のコンピュータユニットにより構成されている。
図２は、本実施形態の撮像装置であるカメラ１０２の断面図である。図３は、図２に示すカメラ１０２の拡大断面図である。なお、カメラ１０１は、カメラ１０２と同様の構成を有している。そのため、以下では、カメラ１０２の構成について説明し、カメラ１０１の説明については省略する。
本実施形態の撮像装置であるカメラ１０２は、ＣＭＯＳ等の撮像素子１と、該撮像素子１が実装される基板２と、撮像素子１の周囲で基板２に固定されるベース部材３と、複数のレンズ４と、該レンズ４を保持するレンズホルダ５と、該レンズホルダ５を保持してベース部材３上に配置される保持部材６と、を備える。また、カメラ１０２は、保持部材６とベース部材３との間に配置される中間部材７を備えている。
レンズホルダ５は、撮像素子１側の端部の外周面に外ネジ５１を有している。保持部材６は、レンズホルダ５の撮像素子１側の端部を受け入れる貫通孔を有し、その貫通孔の内周面に内ネジ６１を有している。レンズホルダ５は、端部の外ネジ５１を保持部材６の貫通孔の内ネジ６１に螺合させることによって、保持部材６に保持されている。なお、保持部材６によってレンズホルダ５を保持する構成は、レンズホルダ５の外ネジ５１が保持部材６の内ネジ６１に螺合される構成に限定されず、例えば、保持部材６の貫通孔にレンズホルダ５を嵌合させたり、接着剤を用いて接合したりしてもよい。しかし、ネジを用いることで、カメラ１０２の組立時の精密なピント合わせ等を容易にすることができる。
レンズ４は、レンズホルダ５に保持され、レンズホルダ５が保持部材６によって保持されることで、撮像素子１との間の相対的な位置関係が固定される。車載ステレオカメラ装置１００では、例えば、正確な視差情報を得るために、カメラ１０１，１０２の画像の品質を安定的に保つ必要がある。そのため、レンズ４と撮像素子１との間の相対的な位置関係が、外部環境の影響を受けて変化しないようにする必要がある。レンズホルダ５の外ネジ５１と保持部材６の内ネジ６１とを螺合させる保持構造は、レンズ４と撮像素子１の相対的な位置関係を調整又は固定することを容易にする。
中間部材７は、例えば、合成ゴムや天然ゴム等の遮光性を有する弾性体によって製作することができる。中間部材７は、撮像素子１を露出させる開口部７１を有し、基板２に向けて延びる部分が、基板２との間に隙間をあけて撮像素子１を囲んでいる。中間部材７は、保持部材６と反対のベース部材３に向けて延びてベース部材３に当接する複数の凸部７５を有している。中間部材７は、保持部材６側の端部が保持部材６に当接し、凸部７５がベース部材３に当接することで、保持部材６とベース部材３との間で圧縮されて保持されている。
中間部材７は、レンズホルダ５の撮像素子１側の端部との間に間隔を有し、レンズホルダ５と接していない。すなわち、レンズホルダ５と中間部材７との間に間隙が形成されている。また、中間部材７の撮像素子１側の端部は、基板２との間に間隔を有し、基板２と接していない。このように、中間部材７がベース部材３と保持部材６との間に保持され、レンズホルダ５及び基板２に接しない構成は、レンズ４と撮像素子１との間の相対位置の安定化に寄与する。
図３に示すように、中間部材７は、基板２と反対側で開口部７１の外側に、塵芥等の異物を捕捉する凹部７２を有している。本実施形態のカメラ１０２において、中間部材７は、光軸Ｌと中心として、開口部７１を囲む凸部７３と、該凸部７３を囲む傾斜面７４を有し、凸部７３と傾斜面７４との間に、開口部７１の全周を囲む凹部７２が形成されている。なお、光軸Ｌ方向から見た中間部材７の平面視で、開口部７１は長方形の平面形状を有し、凹部７２及び凸部７３は円形の平面形状を有し、傾斜面は円環状の平面形状を有している。
凹部７２は、傾斜面７４と凸部７３との間に形成されることで、光軸Ｌに平行な深さ方向において、凸部７３の上端の開口位置から底部まで、すなわち凸部７３の先端から凸部７３の基端まで、光軸Ｌに垂直な方向における開口幅が、漸次、減少している。また、凹部７２は、レンズホルダ５と保持部材６との接触部、すなわち外ネジ５１及び内ネジ６１が形成された箇所と、中間部材７の開口部７１との間に位置している。
なお、凸部７３の先端を外側に広げるように屈曲させ、凹部７２に捕捉した異物を逃がさないようにしてもよい。また、中間部材７の表面に微小な凹凸を設け、凹部７２に異物をより保持しやすくしてもよい。この場合、中間部材７の表面に設ける凹凸の大きさは、異物の大きさと同程度かそれよりもやや大きいことが好ましい。また、例えば、凹部７２に接着剤を塗布したり、粘着性を有する材料で中間部材７を製作したりして、凹部７２を含む中間部材７の表面に粘着性を持たせて、凹部７２に異物をより保持しやすくしてもよい。
また、中間部材７は、傾斜面７４及び凸部７３を有しなくてもよい。この場合、凹部７２は、開口部７１の周囲の光軸Ｌに垂直な面に開口部７１を囲む溝状に設けることができる。また、凹部７２は、開口部７１の周囲に部分的に設けてもよい。例えば、カメラ１０２を、光軸Ｌが水平方向に沿うように配置したときに、開口部７１の下方を除く側方と上方の部分を囲むように凹部７２を設けてもよい。また、凹部７２を開口部７１の周囲の全周に亘って連続的に形成する場合に、凹部７２の構成を部分的に異ならせてもよい。この場合、例えば、円形の凹部７２と長方形の開口部７１との距離が比較的短い開口部７１の短辺に沿う領域において、凹部７２の深さをその他の領域よりも深くすることができる。
以下、本実施形態の撮像素子であるカメラ１０１，１０２の作用について説明する。
車載ステレオカメラ装置１００に用いられるカメラ１０１，１０２では、例えば、視差情報に基づいて、人、車、立体物、白線、路面、標識等、自動車周辺の様々な対象物を正確に把握するために、組立時に精密な調整が必要となる場合がある。ここで、本実施形態のカメラ１０１，１０２は、保持部材６とベース部材３との間に配置される中間部材７を備えている。中間部材７は、撮像素子１を露出させる開口部７１を有し、基板２との間に隙間をあけて撮像素子１を囲んでいる。したがって、本実施形態のカメラ１０１，１０２によれば、例えば、撮像素子１が配置された基板２と、レンズホルダ５及び中間部材７を保持する保持部材６との相対的な移動を容易にすることができ、レンズ４と撮像素子１との間の精密な位置調整を容易に行うことができる。
また、本実施形態のカメラ１０１，１０２では、レンズホルダ５が保持部材６によって保持されているため、レンズホルダ５と保持部材６との接触部で塵芥等の異物が発生することがある。特に、レンズホルダ５の外ネジ５１が保持部材６の内ネジ６１に螺合される場合には、車載ステレオカメラ装置１００に要求される精密なピント合わせが可能である反面、外ネジ５１と内ネジ６１との擦過により塵芥等の異物が発生しやすい。レンズホルダ５と保持部材６との接触部で発生する異物は、例えば、数μｍから十数μｍ程度の大きさである。このような異物は、例えば、静電力の影響などによって、撮像素子１側に移動する虞がある。
また、本実施形態のカメラ１０１，１０２は、車載ステレオカメラ装置１００において要求される精密な調整を容易にするために、レンズホルダ５と中間部材７とは接触しておらず、これらの間に間隙が形成されている。したがって、本実施形態のカメラ１０１，１０２では、精密なピント調整やレンズ４と撮像素子１との精密な位置合わせ等の精密な調整が容易である反面、レンズホルダ５と保持部材６との接触部で発生した異物が、中間部材７とレンズホルダ５との間の間隙を介して撮像素子１に到達しやすくなる虞がある。
しかし、本実施形態のカメラ１０１，１０２は、基板２と反対側で開口部７１の外側に異物を捕捉する凹部７２を有する中間部材７を備えている。そのため、レンズホルダ５と保持部材６との接触部で発生した異物は、撮像素子１側に移動しようとすると、撮像素子１を露出させる中間部材７の開口部７１の外側で凹部７２によって捕捉される。凹部７２に捕捉された異物は、例えば、静電力の影響や表面積に対する質量比が十分に小さく互いに吸着することで凹部７２内に保持される。
これにより、中間部材７の凹部７２内に保持された異物は、再浮遊が防止されて開口部７１の内側への侵入が防止される。したがって、本実施形態のカメラ１０１，１０２によれば、保持部材６とレンズホルダ５との接触部で異物が発生しても、中間部材７の凹部７２よって異物を捕捉し、撮像素子１に対する異物の影響を低減することができる。
さらに、本実施形態のカメラ１０１，１０２において、中間部材７の凹部７２は、レンズホルダ５と保持部材６との接触部、すなわち外ネジ５１及び内ネジ６１と、中間部材７の開口部７１との間に位置している。したがって、レンズホルダ５と保持部材６との接触部で発生した異物を、中間部材７の開口部７１に到達する前に捕捉し、開口部７１を通って撮像素子１に到達する異物を減少させることができる。
また、カメラ１０１，１０２の精密なピント調整の際に、例えば光軸Ｌを水平方向に沿って配置した場合は、レンズホルダ５と保持部材６との接触部で発生した異物のうち、比較的大きなものは、重力の影響で下方に落下する。しかし、比較的小さな異物は、レンズホルダ５と保持部材６との接触部で発生した後、空中に浮遊し、又は、車載ステレオカメラ装置１００の車両搭載時の振動によって移動し、例えば、静電力の影響などによって撮像素子１側に移動する虞がある。このような異物が撮像素子１に付着すると、例えば、異物によるシミの混入など、撮影する画像の品質低下を招く虞がある。
しかし、本実施形態のカメラ１０１，１０２において、中間部材７の凹部７２は、開口部７１の全周を囲んでいる。そのため、レンズホルダ５と保持部材６との接触部で発生した後、下方に落下せず空中に浮遊して開口部７１の周囲から開口部７１に侵入しようとする比較的小さい異物を、凹部７２によって効果的に捕捉することができる。したがって、本実施形態のカメラ１０１，１０２によれば、開口部７１を通って撮像素子１に到達する異物を減少させることができる。
なお、中間部材７の凹部７２を開口部７１の周囲に部分的に設ける場合には、例えば、カメラ１０１，１０２を、光軸Ｌが水平方向に沿うように配置したときに、鉛直方向における開口部７１の側方及び上方の部分を囲むように凹部７２を設けることができる。この場合、空中に浮遊して開口部７１の側方及び上方から開口部７１に侵入しようとする比較的小さい異物を、凹部７２によって効果的に捕捉することができる。
また、中間部材７の凹部７２を開口部７１の周囲の全周に亘って連続的に形成する場合に、凹部７２の構成を部分的に異ならせてもよい。この場合、例えば、円形の凹部７２と長方形の開口部７１との距離が比較的短い開口部７１の短辺に沿う領域において、凹部７２の深さをその他の領域よりも深くすることができる。これにより、中間部材７の開口部７１に比較的異物が侵入しやすい領域において、より確実に異物を捕捉することができ、開口部７１を通って撮像素子１に到達する異物をより減少させることができる。
また、本実施形態のカメラ１０１，１０２において、中間部材７の凹部７２は、開口部７１を囲む凸部７３と該凸部７３を囲む傾斜面７４との間に設けられ、凸部７３の先端から凸部７３の基端まで開口幅が漸次減少している。そのため、異物を傾斜面７４に沿って案内及び誘導して凹部７２内に収容して底部に集積させ、比較的小さい異物が再飛散するのを防止することができる。
また、中間部材７の表面に異物と同程度の大きさの凹凸を有する場合や、凹部７２を含む中間部材７の表面に粘着性を有する場合には、凹部７２に収容した異物を中間部材７の表面に効果的に保持することができる。したがって、凹部７２に収容した異物をより確実に捕捉し、開口部７１を通って撮像素子１に到達する異物をより減少させることができる。
また、中間部材７が遮光性を有する弾性体によって製作されている場合には、基板２に向けて延びる部分が、基板２との間に隙間をあけて撮像素子１を囲むことで、撮像素子１の周囲からの光を遮蔽する遮光部材として機能する。また、中間部材７が保持部材６とベース部材３との間で弾性変形することで、レンズホルダ５を保持する保持部材６と、ベース部材３及び撮像素子１が取り付けられた基板２との相対的な位置合わせが容易になる。これにより、撮像素子１とレンズ４の光軸Ｌの精密な位置合わせ等、カメラ１０１，１０２の精密な調整が容易になる。
また、本実施形態の撮像装置である一対のカメラ１０１，１０２は、車載ステレオカメラ装置１００に用いられるステレオカメラである。そのため、一対のカメラ１０１，１０２の精密な調整を容易にし、かつ、撮像素子１に対する塵芥等の異物の影響を低減することで、より正確な視差情報を得ることが可能になる。したがって、自動車の安全運転や自動運転に向けた車載ステレオカメラ装置１００の各種認識機能を向上させることが可能になる。
以上説明したように本実施形態の撮像装置であるカメラ１０１，１０２によれば、中間部材７の凹部７２によって撮像素子１に対する塵芥等の異物の影響を低減することができ、中間部材７と基板２との間に隙間をあけることで組立時の精密な調整を容易に行うことができるので、従来よりも高品質の画像を取得することができる。
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。例えば、前述の実施形態では、撮像装置がステレオカメラである例について説明したが、撮像装置は単眼カメラであってもよい。
１ 撮像素子、２ 基板、３ ベース部材、４ レンズ、５ レンズホルダ、５１ 外ネジ（接触部）、６ 保持部材、６１ 内ネジ（接触部）、７ 中間部材、７１ 開口部、７２ 凹部、７３ 凸部、７４ 傾斜面、１０１ カメラ（撮像装置）、１０２ カメラ（撮像装置）
Claims (9)
- 撮像素子が実装される基板と、前記撮像素子の周囲で前記基板に固定されるベース部材と、レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダを保持して前記ベース部材上に配置される保持部材と、を備えた撮像装置であって、
前記保持部材と前記ベース部材との間に配置される中間部材を備え、
前記中間部材は、前記撮像素子を露出させる開口部を有し、前記基板との間に隙間をあけて前記撮像素子を囲み、前記基板と反対側で前記開口部の外側に異物を捕捉する凹部を有することを特徴とする撮像装置。 - 前記凹部は、前記レンズホルダと前記保持部材との接触部と、前記開口部との間に位置することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記凹部は、前記開口部の全周を囲むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記凹部は、前記開口部を囲む凸部と該凸部を囲む傾斜面との間に設けられ、前記凸部の先端から前記凸部の基端まで開口幅が漸次減少することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記レンズホルダと前記中間部材との間に間隙が形成されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記レンズホルダの外ネジが前記保持部材の内ネジに螺合されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記中間部材は、表面に前記異物と同程度の大きさの凹凸を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記中間部材は、表面に粘着性を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記中間部材は、遮光性を有する弾性体によって製作されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
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