WO2022249735A1 - レンズ装置、撮像装置および車載システム - Google Patents

レンズ装置、撮像装置および車載システム Download PDF

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WO2022249735A1
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lens
angle range
optical axis
circumferential direction
contact portion
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Inventor
健 宮島
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R11/02—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00—Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to a lens device used in an imaging device such as an in-vehicle camera.
  • Patent Document 1 discloses a lens barrel that holds a plurality of lenses, and includes an outer cylinder portion that holds the lens closest to the object side and extends toward the image side, and an inner cylinder that is provided inside the outer cylinder portion and holds the lens on the image side.
  • a lens barrel is disclosed in which a circumferential groove recessed from the image side to the object side is provided between the lens barrel and a portion, and a reinforcing rib is provided in the circumferential groove.
  • This lens barrel is a resin molded product, and the dimensional accuracy of the lens barrel is improved by arranging resin molding gates evenly with respect to the reinforcing ribs.
  • the present invention provides a lens device that can hold a lens well over a wide temperature range.
  • a lens device as one aspect of the present invention has a lens 2 and a holding member that holds the lens.
  • the holding member includes a plurality of protrusions protruding toward the optical axis, and a contact portion of each of the plurality of protrusions is in contact with the outer peripheral portion of the lens.
  • a plurality of openings penetrating in the optical axis direction are provided on the side opposite to the optical axis with respect to the plurality of protrusions in the holding member, corresponding to each of the plurality of protrusions.
  • the entire contact portion of each of the plurality of protrusions is provided in an angular range centered on the optical axis from one end to the other end in the circumferential direction of the corresponding opening.
  • An imaging device using the above lens device and an in-vehicle system including the imaging device also constitute another aspect of the present invention.
  • the lens can be held well in a wide temperature range, and stable high optical performance can be ensured.
  • FIG. 2 is a perspective view of a lens barrel in an embodiment; Sectional drawing of the lens unit of an Example.
  • 4A and 4B are diagrams showing variations of the contact portion of the lens barrel in the embodiment;
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship between the contact portion of the lens barrel and the opening in the embodiment;
  • region in an Example The figure which shows the magnitude
  • FIG. 5 is a diagram showing variations in the shape of the hole in the example.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of an in-vehicle system using the lens unit of the embodiment; Schematic of the vehicle which mounts the said vehicle-mounted system. 4 is a flowchart showing the operation of the in-vehicle system;
  • FIG. 1 shows a lens barrel (holding member) 4 of a lens unit as a lens device of Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 shows a cross section along the optical axis of the lens unit 1 which is composed of the lens barrel 4 and the lenses 2 and 3 held thereby.
  • the lens unit 1 can be used for an in-vehicle camera, a mobile terminal camera, and other imaging devices.
  • Each of the lenses 2 and 3 is made of plastic or glass so that the periphery is circular. Lenses 2 and 3 are held by lens barrel 4 so that their optical axes are aligned with each other to form a wide-angle lens.
  • the lens 3 is an object-side lens, and the lens 2 is an image-side lens having a smaller diameter than the lens 3 .
  • the radial receiving portion 46 of the lens barrel 4 abuts on the entire outer peripheral surface of the lens 3 to hold the lens 3 in the radial direction, and the thrust receiving portion 47 of the lens barrel 4 abuts on the rear surface of the lens 3 to support the lens 3 .
  • the lens 3 is held in the optical axis direction.
  • a recess 50 recessed from the object side to the image side is formed in the central portion of the thrust receiving portion 47 (the inner peripheral portion of the lens barrel 4) so that the lens 2 can be accommodated therein.
  • the image-side surface in the concave portion 50 serves as a thrust receiving portion 44 that abuts against the back surface 21 of the lens 2 and holds the lens 2 in the optical axis direction.
  • Projections 42 protruding radially inward (toward the optical axis) are formed at a plurality of circumferential locations (three locations in this embodiment) on the inner peripheral surface of the recess 50 .
  • a contact portion 45 as an arcuate surface having a length in the circumferential direction is formed at the inner diameter end of each projecting portion 42 .
  • the lens 2 is press-fitted into the three contact portions 45 from the object side.
  • the three abutting portions 45 abut against three points on the outer peripheral surface (peripheral portion) of the lens 2 to hold the lens 2 in the radial
  • the three protrusions 42 are provided at regular intervals of 120° in the circumferential direction.
  • a portion of the inner peripheral surface of the concave portion 50 other than the protruding portion 42 serves as a relief portion 41 that is spaced radially outward from the outer peripheral surface of the lens 2 .
  • the lens 2 can be stably held at three points in the circumferential direction, and manufacturing of the lens barrel 4 is easier than in the case where the lens 3 is supported all around like the radial receiving portion 46. It is possible to lower the processing difficulty. This is because the portion that supports the lens 2 requires high processing accuracy, but only the contact portion 45 requires accuracy in the three-point holding configuration.
  • a hole 43 as an opening corresponding to each projection 42 is provided on the radially outer side of each projection 42 in the thrust receiving portion 47 (on the side opposite to the optical axis).
  • Each hole 43 penetrates the thrust receiving portion 47 in the optical axis direction and extends in an arc shape in the circumferential direction, and its circumferential length is longer than the circumferential length of the contact portion 45 (protruding portion 42). .
  • a deformable portion 49 that extends in the circumferential direction with a small radial thickness and is radially deformable is provided between the projection portion 42 and the corresponding hole portion 43. is formed.
  • the hole portion 43 has an inner peripheral surface 433 extending in an arc shape concentrically with the outer peripheral circle of the lens 2 .
  • the inner peripheral surface 433 By forming the inner peripheral surface 433 in this way, it becomes easier to make the thickness of the deformable portion 49 uniform. If the thickness of the deformable portion 49 is non-uniform, there is a risk of problems such as reduced dimensional accuracy and the occurrence of sink marks when the lens barrel 4 is manufactured by injection molding.
  • the amount of projection of the projecting portion 42 is shown to be large for easy understanding, but in reality the amount of projecting of the projecting portion 42 is small enough not to affect the uniformity of the thickness of the deformable portion 49. be.
  • the stress in the deformable portion 49 caused by contraction of the lens barrel 4 due to temperature changes and press-fitting of the lens 2 against the three contact portions 45 concentrates on the thinnest portion, and the deformable portion 49 is damaged. It is possible. For this reason, it is preferable that at least the inner peripheral surface 433 of the hole 43 on the protrusion side is formed so as to extend in an arc shape concentrically with the outer peripheral circle of the lens 2 .
  • FIG. 3 shows the lens barrel 4 as viewed in the direction of the optical axis.
  • the angular range is 481 .
  • a second angular range 482 is defined as an angular range in the circumferential direction from one circumferential end 431 to the other circumferential end 432 of the hole portion 43 corresponding to the contact portion 45 .
  • one circumferential end 431 and the other circumferential end 432 of the hole portion 43 indicate the apexes of the arc-shaped ends.
  • the first angle range 481 and the second angle range 482 are set so that the entire first angle range 481 (that is, the entire circumferential direction of the contact portion 45) falls within the second angle range 482. It is
  • the lens unit 1 having such a configuration, when pressure is applied to the contact portion 45 from the outer peripheral surface of the lens 2, the deformable portion 49 is deformed radially outward, and the lens 2 is more deformed than when there is no such deformation. It is possible to reduce the stress generated inside. Therefore, when the lens 2 is press-fitted into the contact portions 45 at three locations, or due to the difference in linear expansion coefficient between the lens barrel 4 and the lens 2, there is a difference in the amount of thermal deformation due to temperature changes (for example, at low temperatures). When the lens barrel 4 shrinks more than the lens 2 in the environment, generation of excessive stress in the lens 2 can be prevented.
  • the contact portion 45 does not adhere to the outer peripheral surface of the lens 2 . abutment can be maintained. As a result, it is possible to avoid deterioration in optical performance due to misalignment of the optical axis of the lens 2, inclination, and the like.
  • each of the hole portion 43 and the projecting portion 42 has a shape symmetrical in the circumferential direction with respect to a plane (symmetry plane) 453 passing through the circumferential center of the contact portion 45 and the optical axis.
  • a plane symmetry plane
  • the distribution of the stress acting on the contact portion 45 from the deformable portion 49 and the projecting portion 42 is uniform in the circumferential direction, and the lens 2 can be supported more stably.
  • the hole portion 43 and the projecting portion 42 do not have to be symmetrical.
  • the center in the circumferential direction of 42 does not have to coincide with the plane passing through the optical axis.
  • the lens 2 can be favorably held in a wider temperature range than conventional, and high optical performance of the lens unit 1 can be stably ensured. Further, according to this embodiment, it is possible to select glass as a material for the lens 2, which cannot be selected in the conventional structure, and to select a material having a higher coefficient of linear expansion as a material for the lens barrel 4. be able to.
  • the contact portion 45 has a length in the circumferential direction and is formed in a shape that contacts the outer peripheral surface of the lens 2 .
  • the contact portion 45 does not have a length in the circumferential direction, and contacts the outer peripheral surface of the lens 2 at points or as a line extending in the optical axis direction. It may have a shape such as abutment.
  • the first angular range 481 becomes a circumferential position (angular position) and is represented by a single straight line in the drawing. It is the same as the case of FIG. 3 that the whole is within the second angle range 482 .
  • one circumferential end 431 and the other circumferential end 432 of the hole portion 43 may be formed in a linear shape extending in the radial direction.
  • the entire circumferential direction of the contact portion 45 (the entire first angular range 481) fits within the second angular range 482, which is the same as in FIG.
  • FIG. 7 shows the lens barrel 4 in the lens unit of Example 2 as seen from the optical axis direction.
  • the configuration and shape of the lens barrel 4 are the same as those of the lens barrel 4 of the first embodiment.
  • the interior angle ⁇ of the first angle range 481 and the interior angle ⁇ of the second angle range 482 are smaller than the interior angle ⁇ . This is the same in the first embodiment, and the deformation of the deformable portion 49 between the contact portion 45 and the hole portion 43 causes the stress generated in the lens barrel 4 to be excessive in the lens 2. can be prevented.
  • the bisectors of the interior angle ⁇ and the interior angle ⁇ coincide with each other when viewed along the optical axis.
  • the bisectors of the interior angles ⁇ and ⁇ may be offset from each other.
  • FIG. 8 shows simulation results of the relationship between the difference angle ⁇ and the stress generated in the deformable portion 49.
  • the stress sharply decreases when the differential angle ⁇ is about 0° to 5°, and then decreases gradually from there to 30°.
  • the difference angle ⁇ is 5° or more and 30° or less.
  • the lens barrel 4 Since the lens barrel 4 is difficult to deform without the hole 43 , most of the generated stress acts on the lens 2 .
  • the hole portion 43 to generate stress in the deformable portion 49 or by deforming the deformable portion 49, the stress acting on the lens 2 can be relaxed while holding the lens 2 with high accuracy. can be done.
  • FIG. 9 also shows the lens barrel 4 viewed in the direction of the optical axis.
  • the entire first angle range 481 falls within the third angle range 483. is set to
  • the bisectors (centers in the circumferential direction) of the first angle range ( ⁇ ) 481 and the third angle range 483 ( ⁇ ) coincide with each other.
  • the first angle range 481 that is, the contact portion 45
  • the third angle range 483 are circumferentially aligned with respect to a plane (symmetry plane) 4831 passing through the circumferential center of the contact portion 45 and the optical axis. preferably symmetrical.
  • the bisectors of the first angle range 481 and the third angle range 483 may be shifted from each other.
  • the hole portion 43 may have another shape.
  • it may be rectangular as shown in FIG. 10(a) or circular as shown in FIG. 10(b).
  • FIG. 11 shows the configuration of an in-vehicle camera 10 as an imaging device and an in-vehicle system (driving assistance device) 600 including the same, which is Embodiment 3 of the present invention.
  • the in-vehicle system 600 is held by a movable body (moving device) such as an automobile (vehicle), and is used to assist driving (steering) of the vehicle based on image information around the vehicle acquired by the in-vehicle camera 10. system.
  • FIG. 12 shows a vehicle 700 as a mobile device equipped with an in-vehicle system 600.
  • FIG. FIG. 12 shows the case where the imaging range R of the in-vehicle camera 10 is set in front of the vehicle 700 , but the imaging range R may be set in the rear or side of the vehicle 700 .
  • an in-vehicle system 600 includes an in-vehicle camera 10, a vehicle information acquisition device 20, a control device (control section, ECU: electronic control unit) 30, and a warning device (warning section) 40.
  • In-vehicle camera 10 includes imaging unit 101, image processing unit 102, parallax calculation unit 103, distance acquisition unit (acquisition unit) 104, and collision determination unit 105, as shown in FIG.
  • a processing unit is configured by the image processing unit 102 , the parallax calculation unit 103 , the distance acquisition unit 104 and the collision determination unit 105 .
  • the imaging unit 101 is an imaging device that has the lens unit of Example 1 or 2 and an imaging device such as a CCD sensor or a CMOS sensor, and captures an image of an object.
  • FIG. 13 shows an example of the operation of the in-vehicle system 600.
  • In-vehicle system 600 (mainly control device 30) executes this process according to a computer program.
  • step S1 the imaging unit 101 is used to capture images of objects (objects) such as obstacles and pedestrians around the vehicle, and acquire a plurality of image data (parallax image data).
  • step S2 the vehicle information acquisition device 20 acquires vehicle information.
  • Vehicle information is information including vehicle speed, yaw rate, steering angle, and the like of the vehicle.
  • step S3 image processing is performed by the image processing unit 102 on a plurality of image data acquired by the imaging unit 101.
  • image feature analysis is performed to analyze feature amounts such as the amount and direction of edges in image data and density values.
  • the image feature analysis may be performed on each of the plurality of image data, or may be performed on only some of the plurality of image data.
  • step S4 the parallax calculator 103 calculates parallax (image shift) information between the plurality of image data acquired by the imaging unit 101 .
  • a method for calculating the parallax information known methods such as the SSDA method and the area correlation method can be used, so the description thereof is omitted here. Note that steps S2, S3, and S4 may be performed in the order described above, or may be performed in parallel with each other.
  • the distance acquisition unit 104 acquires (calculates) information about the distance from the object captured by the imaging unit 101 .
  • Distance information can be calculated based on the parallax information calculated by the parallax calculation unit 103 and the internal and external parameters of the imaging unit 101 .
  • the distance information here refers to information about the relative position to the object, such as the distance from the object, the amount of defocus, and the amount of image shift. It may be a representation or an indirect representation of the information corresponding to the distance value.
  • step S6 using the vehicle information acquired by the vehicle information acquisition device 20 and the distance information calculated by the distance acquisition unit 104, the distance to the object is included in the preset distance range.
  • the collision determination unit 105 determines whether or not the collision will occur. Accordingly, it is possible to determine whether or not an object exists within a set distance around the vehicle, and to determine the possibility of collision between the vehicle and the object.
  • the collision determination unit 105 determines that there is a "possibility of collision" if the object exists within the set distance (step S7), and determines that there is no possibility of collision if the object does not exist within the set distance. (step S8).
  • the collision determination unit 105 determines that there is a possibility of collision, it notifies (transmits) the determination result to the control device 30 and the warning device 40 .
  • the control device 30 controls the vehicle based on the determination result of the collision determination unit 105 (step S6), and the warning device 40 controls the vehicle user (driver) based on the determination result of the collision determination unit 105.
  • passengers is warned (step S7).
  • the determination result may be notified to at least one of the control device 30 and the warning device 40 .
  • the control device 30 can control the movement of the vehicle by outputting control signals to the drive units (engine, motor, etc.) of the vehicle. For example, it performs control such as applying a brake in a vehicle, releasing an accelerator, turning a steering wheel, generating a control signal for generating a braking force in each wheel, and suppressing the output of an engine or a motor.
  • the warning device 40 warns the user by, for example, emitting a warning sound (warning), displaying warning information on the screen of the car navigation system, or vibrating the seat belt or steering wheel.
  • the in-vehicle system 600 of the present embodiment it is possible to effectively detect the object and avoid collision between the vehicle and the object by the above processing.
  • the optical system according to each of the embodiments described above to the in-vehicle system 600, the entire in-vehicle camera 10 can be miniaturized and the degree of freedom in placement can be increased, while object detection and collision determination are performed over a wide angle of view. becomes possible.
  • a split-pupil imaging device having a plurality of pixel units arranged regularly in a two-dimensional array is employed as the imaging device of the imaging unit 101 will be described.
  • one pixel unit is composed of a microlens and a plurality of photoelectric conversion units, receives a pair of light beams passing through different regions in the pupil of the optical system, and converts a pair of image data. It can be output from each photoelectric conversion unit.
  • the image shift amount of each region is calculated by correlation calculation between the paired image data, and image shift map data representing the distribution of the image shift amount is calculated by the distance acquisition unit 104 .
  • the distance acquisition unit 104 may further convert the image shift amount into a defocus amount and generate defocus map data representing the distribution of the defocus amount (distribution on the two-dimensional plane of the captured image). Further, the distance acquisition unit 104 may acquire distance map data of the distance to the object converted from the defocus amount.
  • the in-vehicle system 600 and the mobile device 700 make a notification to notify the manufacturer of the in-vehicle system and the distributor (dealer) of the mobile device to that effect.
  • a device (notification unit) may be provided.
  • the notification device it is possible to employ a device that transmits information (collision information) about the collision between the mobile device 700 and an obstacle to a preset external notification destination by e-mail or the like.
  • the notification destination of the collision information may be an insurance company, a medical institution, the police, or any other party set by the user.
  • the notification device may be configured to notify the notification destination not only of the collision information but also of failure information of each part and consumption information of consumables.
  • the presence or absence of a collision may be detected using distance information acquired based on the output from the imaging element described above, or may be performed by another detection unit (sensor).
  • the in-vehicle system 600 is applied to driving support (collision damage reduction), but the in-vehicle system 600 is not limited to this, and can be applied to cruise control (including all vehicle speed tracking function), automatic driving, and the like.
  • the in-vehicle system 600 is not limited to vehicles such as automobiles, and can be applied to moving bodies such as ships, aircraft, and industrial robots.
  • the present invention can be applied not only to mobile objects but also to various devices that use object recognition, such as intelligent transportation systems (ITS).
  • ITS intelligent transportation systems
  • the present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or device via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by processing to It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.
  • a circuit for example, ASIC
  • the lens device is applied to the vehicle-mounted camera 10 as a rangefinder
  • vehicle-mounted cameras other than the rangefinder.
  • an in-vehicle camera may be placed at the rear or side of the vehicle, and the acquired image information may be displayed on a display unit (monitor) inside the vehicle to assist driving.
  • a display unit monitoror
  • the lens device may be applied to an imaging device such as a digital still camera, a digital video camera, or a film camera, or may be applied to an optical device such as a telescope or an image projection device such as a projector.

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Abstract

【課題】幅広い温度レンジにおいてレンズを良好に保持する。 【解決手段】レンズ装置１は、レンズ２と、該レンズを保持する保持部材４とを有する。保持部材は、光軸に向かって突出する複数の突出部を含み、該複数の突出部のそれぞれにおける当接部がレンズの外周部に当接している。保持部材における複数の突出部に対して光軸とは反対側に、光軸方向に貫通する開口４３が複数の突出部のそれぞれに対応して複数設けられている。光軸方向視において、複数の突出部のそれぞれの当接部の全体４８１が、対応する開口の周方向の一端から他端までの光軸を中心とする角度範囲４８２に設けられている。

Description

レンズ装置、撮像装置および車載システム
　本発明は、車載カメラ等の撮像装置に用いられるレンズ装置に関する。
　レンズ装置には、複数のレンズが鏡筒の内周部に嵌め込まれて保持されるものが多い。このようなレンズ装置では、各レンズを高い位置精度で保持して光学性能を向上させるために、鏡筒の寸法精度が重要である。特許文献１には、複数のレンズを保持する鏡筒であって、最も物体側のレンズを保持して像側に延びる外筒部とその内側に設けられて像側のレンズを保持する内筒部との間に像側から物体側に凹んだ周溝を設け、該周溝の中に補強リブを設けた鏡筒が開示されている。この鏡筒は樹脂成型品であり、補強リブに対して樹脂成型用のゲートを均等に配置することで、鏡筒の寸法精度を向上させるというものである。
特開２０１７－５３９３２号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された鏡筒では、車載カメラの使用環境で要求される幅広い温度レンジ（例えば、－４０℃～＋９５℃）において問題が発生するおそれがある。具体的には、低温側では鏡筒が線膨張係数に従って収縮することにより、レンズに対して締まりすぎてレンズが破損したり変形したりするおそれある。また、高温側では熱膨張によって広がった鏡筒とレンズとの間に隙間が発生し、レンズの位置ずれによって光学性能が低下するおそれがある。
　本発明は、幅広い温度レンジにおいてレンズを良好に保持できるようにしたレンズ装置を提供する。
　本発明の一側面としてのレンズ装置は、レンズ２、該レンズを保持する保持部材とを有する。保持部材は、光軸に向かって突出する複数の突出部を含み、該複数の突出部のそれぞれにおける当接部がレンズの外周部に当接している。保持部材における複数の突出部に対して光軸とは反対側に、光軸方向に貫通する開口が複数の突出部のそれぞれに対応して複数設けられている。光軸方向視において、複数の突出部のそれぞれの当接部の全体が、対応する開口の周方向の一端から他端までの光軸を中心とする角度範囲に設けられている。
　なお、上記レンズ装置を用いた撮像装置や、該撮像装置を含む車載システムも、本発明の他の一側面を構成する。
　本発明によれば、幅広い温度レンジにおいてレンズを良好に保持することができ、安定的に高い光学性能を確保することができる。
実施例における鏡筒の斜視図。 実施例のレンズユニットの断面図。 実施例における鏡筒の正面図。 実施例における鏡筒の当接部のバリエーションを示す図。 実施例における鏡筒の当接部と開口との位置関係を示す図。 実施例における角度領域を示す図。 実施例における第１の角度領域と第２の角度領域の大小関係と位置関係を示す図。 実施例における差分角度と発生応力との関係を示す図。 実施例における第１の角度領域と第３の角度領域の大小関係と位置関係を示す図。 実施例における穴部の形状のバリエーションを示す図。 実施例のレンズユニットを用いた車載システムの機能ブロック図。 上記車載システムを搭載した車両の概略図。 上記車載システムの動作を示すフローチャート。
　以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
　図１は、本発明の実施例１のレンズ装置としてのレンズユニットの鏡筒（保持部材）４を示している。図２は、鏡筒４とこれにより保持されたレンズ２、３により構成されるレンズユニット１の光軸に沿った断面を示している。レンズユニット１は、車載カメラやモバイル端末用カメラその他の撮像装置に用いることができる。
　レンズ２、３はそれぞれ、周縁部が円形となるようにプラスチックまたはガラスにより形成されている。レンズ２、３はそれらの光軸が互いに一致するように鏡筒４により保持されて広角レンズを形成している。レンズ３は物体側のレンズであり、レンズ２はレンズ３よりも径が小さい像側のレンズである。
　鏡筒４のラジアル受け部４６はレンズ３の外周面の全周に当接して該レンズ３を径方向にて保持し、鏡筒４のスラスト受け部４７はレンズ３の背面に当接して該レンズ３を光軸方向にて保持する。
　スラスト受け部４７の中央部（鏡筒４の内周部）には、レンズ２を収容できるように物体側から像側に凹んだ凹部５０が形成されている。凹部５０内の像側の面は、レンズ２の背面２１に当接して該レンズ２を光軸方向にて保持するスラスト受け部４４となっている。また、凹部５０の内周面における周方向複数箇所（本実施例では３か所）には、径方向内側（光軸に向かって）に突出した突出部４２が形成されている。各突出部４２の内径端には、周方向に長さを有する円弧面としての当接部４５が形成されている。レンズ２は３つの当接部４５に対して物体側から圧入される。３つの当接部４５は、レンズ２の外周面（外周部）の３か所に当接して該レンズ２を径方向にて保持する。
　３か所の突出部４２は、周方向において１２０°の等間隔で設けられている。凹部５０の内周面のうち突出部４２以外の部分は、レンズ２の外周面から径方向外側に離れた逃げ部４１となっている。これにより、レンズ２を周方向の３点で安定して保持することができるとともに、ラジアル受け部４６のようにレンズ３の全周を支持する場合に比べて鏡筒４を製作する上での加工難易度を下げることができる。レンズ２を支持する部分には高い加工精度が要求されるが、３点保持の構成であれば当接部４５にのみ精度が要求されるからである。
　また、スラスト受け部４７における各突出部４２の径方向外側（光軸とは反対側）には、各突出部４２に対応する開口としての穴部４３が設けられている。各穴部４３は、スラスト受け部４７を光軸方向に貫通して周方向に円弧状に伸びており、その周方向長さは当接部４５（突出部４２）の周方向長さよりも長い。このような穴部４３が形成されることで、突出部４２とこれに対応する穴部４３との間には、薄い径方向厚みで周方向に伸びて径方向に変形可能な可変形部４９が形成される。
　穴部４３は、レンズ２の外周円と同心円上にて円弧形状に伸びる内周面４３３を有する。内周面４３３をこのように形成することで、可変形部４９の肉厚を均一にしやすくなる。可変形部４９の肉厚が不均一であると、鏡筒４を射出成型で製造する際の寸法精度が低下したりヒケが発生したりする等の不具合が生じるおそれがある。なお、図では分かりやすくするために突出部４２の突出量を大きく示しているが、実際には突出部４２の突出量は可変形部４９の肉厚の均一さに影響しない程度に小さいものである。また、温度変化による鏡筒４の収縮や３つの当接部４５に対するレンズ２の圧入によって生じる可変形部４９内の応力が最も肉厚が薄い部分に集中することにより可変形部４９が破損するおそれもある。このため、少なくとも穴部４３の突出部側の内周面４３３は、レンズ２の外周円と同心円上にて円弧形状に伸びるように形成することが好ましい。
　図３は、光軸方向視における鏡筒４を示している。光軸を中心とする周方向角度範囲として、各当接部４５の周方向一端４５１から周方向他端４５２まで（すなわち当接部４５の周方向全体）が設けられた角度範囲を第１の角度範囲４８１とする。また、その当接部４５に対応する穴部４３の周方向一端４３１から周方向他端４３２までの周方向全体の角度範囲を第２の角度範囲４８２とする。ここでの穴部４３の周方向一端４３１および他端４３２はそれぞれ、円弧形状に形成された端の頂点を示している。そして、第１の角度範囲４８１と第２の角度範囲４８２は、第１の角度範囲４８１の全体（すなわち当接部４５の周方向全体）が第２の角度範囲４８２の内側に収まるように設定されている。
　このような構成のレンズユニット１においては、当接部４５にレンズ２の外周面からの圧力がかかると、可変形部４９が径方向外側に変形し、該変形がない場合に比べてレンズ２内に発生する応力を低減することができる。このため、３か所の当接部４５に対してレンズ２が圧入される際や、鏡筒４とレンズ２の線膨張係数の違いにより温度変化に伴う熱変形量に差がある（例えば低温環境で鏡筒４がレンズ２より大きく収縮した）場合にレンズ２内での過度な応力の発生を防止することができる。また、可変形部４９を変形させて当接部４５にレンズ２を圧入できることで、高温環境において鏡筒４がレンズ２よりも大きく膨張しても、当接部４５のレンズ２の外周面への当接を維持することができる。この結果、レンズ２の光軸ずれや傾き等による光学性能の低下を回避することができる。
　図３に示すように、穴部４３と突出部４２はそれぞれ、当接部４５の周方向中央と光軸を通る平面（対称面）４５３に関して周方向にて対称な形状を有することが望ましい。これにより、可変形部４９および突出部４２から当接部４５に作用する応力の分布が周方向において均等になり、より安定したレンズ２の支持が可能となるためである。ただし、可変形部４９の変形に影響がなければ、穴部４３と突出部４２のそれぞれが対称性を持たなくてもよいし、穴部４３の周方向中心と光軸を通る平面と突出部４２の周方向中央と光軸を通る平面とが一致していなくてもよい。
　本実施例によれば、従来よりも広い温度レンジにおいてレンズ２を良好に保持することができ、安定的にレンズユニット１の高い光学性能を確保することができる。また、本実施例によれば、レンズ２の材料として従来の構成では選択できなかったガラスを選択できるようにしたり、線膨張係数がより大きい材料を鏡筒４の材料として選択できるようにしたりすることができる。
　なお、本実施例では、当接部４５が周方向に長さを有してレンズ２の外周面に面で当接する形状に形成されている場合について説明した。しかし、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、当接部４５は、周方向に長さを有さず、レンズ２の外周面に点で当接したり光軸方向に延びる線で当接したりする形状であってもよい。この場合は、図５に示すように、第１の角度範囲４８１は周方向位置（角度位置）となって図では一本の直線で表されることになるが、当接部４５の周方向全体が第２の角度範囲４８２に収まることについては図３の場合と同じである。
　また、図６に示すように、穴部４３の周方向一端４３１と他端４３２が径方向に延びる直線形状に形成されてもよい。この場合も、当接部４５の周方向全体（第１の角度範囲４８１の全体）が第２の角度範囲４８２の内側に収まることについて図３と同じである。
　次に、本発明の実施例２のレンズユニットについて説明する。図７は、実施例２のレンズユニットにおける光軸方向視の鏡筒４を示している。鏡筒４の構成や形状は実施例１の鏡筒４と同じである。
　図７において、第１の角度範囲４８１の内角αと第２の角度範囲４８２の内角βは、内角αが内角βより小さい。このことは、実施例１でも同じであり、鏡筒４内に発生する応力を当接部４５と穴部４３との間の可変形部４９の変形によりレンズ２内での過度な応力の発生を防止することができる。
　また、図７に示すように、光軸方向視において内角αと内角βのそれぞれの二等分線は互いに一致することが好ましい。これにより、可変形部４９の変形により当接部４５をレンズ２の外周面の法線方向に移動させることが可能になり、安定したレンズ２との当接状態を保ちつつ、レンズ２内での過度な応力の発生を防止することができる。なお、内角αと内角βのそれぞれの二等分線が互いにずれていてもよい。
　さらに、内角αと内角βの差分の半分に相当する差分角度θが大きいほど、当接部４５はレンズ２の外周面の法線方向に移動しやすくなる。図８は、差分角度θと可変形部４９に発生する応力との関係のシミュレーション結果を示す。差分角度θが０°～５°付近までは応力が急峻に減少し、そこから３０°にかけてなだらかに減少する。そこから差分角度θを大きくしてゆくと、当接部４５の構造的な強度が減少していく。このため、差分角度θは、５°以上、３０°以下とするのが好ましい。
　穴部４３が無いと鏡筒４が変形しにくいため、発生する応力のうちの多くがレンズ２に作用する。これに対して、穴部４３を設けて可変形部４９に応力を発生させる又は可変形部４９を変形させることにより、レンズ２を精度良く保持しつつ、レンズ２に作用する応力を緩和することができる。
　図９も、光軸方向視の鏡筒４を示している。図９では、穴部４３の突出部側の内周面（円弧線：頂点４３１、４３２を有する円弧状の内端面を含まない）４３３の周方向一端４３４から周方向他端４３５までの周方向角度範囲を第３の角度範囲４８３（＝γ）としている。そして第１の角度範囲（α）４８１と第３の角度範囲４８３（γ）は、第１の角度範囲４８１の全体（すなわち当接部４５の全体）が第３の角度範囲４８３の内側に収まるように設定されている。
　また、第１の角度範囲（α）４８１と第３の角度範囲４８３（γ）のそれぞれの二等分線（周方向の中央）は互いに一致することが好ましい。言い換えれば、第１の角度範囲４８１（つまりは当接部４５）と第３の角度範囲４８３はそれぞれ、当接部４５の周方向中央と光軸を通る平面（対称面）４８３１に関して周方向にて対称であることが好ましい。なお、第１の角度範囲４８１と第３の角度範囲４８３のそれぞれの二等分線が互いにずれていてもよい。
　なお、上記各実施例では穴部４３が円弧形状を有する場合について説明したが、穴部４３が他の形状を有していてもよい。例えば、図１０（ａ）に示すような長方形でもよいし、図１０（ｂ）に示すような円形でもよい。
　図１１は、本発明の実施例３である撮像装置としての車載カメラ１０とこれを備える車載システム（運転支援装置）６００の構成を示している。車載システム６００は、自動車（車両）等の移動可能な移動体（移動装置）により保持され、車載カメラ１０により取得した車両の周囲の画像情報に基づいて、車両の運転（操縦）を支援するためのシステムである。
　図１２は、車載システム６００を備えた移動装置としての車両７００を示している。図１２においては、車載カメラ１０の撮像範囲Ｒを車両７００の前方に設定した場合を示しているが、撮像範囲Ｒを車両７００の後方や側方などに設定してもよい。
　図１１および図１２に示すように、車載システム６００は、車載カメラ１０と、車両情報取得装置２０と、制御装置（制御部、ＥＣＵ：エレクトロニックコントロールユニット）３０と、警告装置（警告部）４０とを有する。また、車載カメラ１０は、図１１に示すように、撮像部１０１と、画像処理部１０２と、視差算出部１０３と、距離取得部（取得部）１０４と、衝突判定部１０５とを有する。画像処理部１０２、視差算出部１０３、距離取得部１０４および衝突判定部１０５によって処理部が構成されている。撮像部１０１は、実施例１または２のレンズユニットと、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子とを有し、物体を撮像する撮像装置である。
　図１３のフローチャートは、車載システム６００の動作の例を示している。車載システム６００（主として制御装置３０）は、コンピュータプログラムに従って本処理を実行する。
　まず、ステップＳ１では、撮像部１０１を用いて車両の周囲の障害物や歩行者等の物体（対象物）を撮像し、複数の画像データ（視差画像データ）を取得する。
　また、ステップＳ２では、車両情報取得装置２０により車両情報の取得を行う。車両情報とは、車両の車速、ヨーレート、舵角等を含む情報である。
　ステップＳ３では、撮像部１０１により取得された複数の画像データに対して、画像処理部１０２により画像処理を行う。具体的には、画像データにおけるエッジの量や方向、濃度値等の特徴量を解析する画像特徴解析を行う。ここで、画像特徴解析は、複数の画像データの夫々に対して行ってもよいし、複数の画像データのうち一部の画像データのみに対して行ってもよい。
　ステップＳ４では、撮像部１０１により取得された複数の画像データ間の視差（像ずれ）情報を、視差算出部１０３によって算出する。視差情報の算出方法としては、ＳＳＤＡ法や面積相関法などの既知の方法を用いることができるため、ここでは説明を省略する。なお、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４は、上記の順番に行われてもよいし、互いに並列して処理を行われてもよい。
　ステップＳ５では、撮像部１０１により撮像した対称物との間隔情報を、距離取得部１０４によって取得（算出）する。距離情報は、視差算出部１０３により算出された視差情報と、撮像部１０１の内部パラメータおよび外部パラメータとに基づいて算出することができる。なお、ここでの距離情報とは、対象物との間隔、デフォーカス量、像ずれ量等の対称物との相対位置に関する情報のことであり、画像内における対象物の距離値を直接的に表すものでも、距離値に対応する情報を間接的に表すものでもよい。
　そして、ステップＳ６では、車両情報取得装置２０により取得された車両情報や、距離取得部１０４により算出された距離情報を用いて、対象物までの距離が予め設定された設定距離の範囲内に含まれるか否かの判定を、衝突判定部１０５によって行う。これにより、車両の周囲の設定距離内に対象物が存在するか否かを判定し、車両と対象物との衝突可能性を判定することができる。衝突判定部１０５は、設定距離内に対象物が存在する場合は「衝突可能性あり」と判定し（ステップＳ７）、設定距離内に対象物が存在しない場合は「衝突可能性なし」と判定する（ステップＳ８）。
　次に、衝突判定部１０５は、「衝突可能性あり」と判定した場合、その判定結果を制御装置３０や警告装置４０に対して通知（送信）する。このとき、制御装置３０は、衝突判定部１０５での判定結果に基づいて車両を制御し（ステップＳ６）、警告装置４０は、衝突判定部１０５での判定結果に基づいて車両のユーザ（運転者、搭乗者）への警告を行う（ステップＳ７）。なお、判定結果の通知は、制御装置３０及び警告装置４０の少なくとも一方に対して行えばよい。
　制御装置３０は、車両の駆動部（エンジンやモータ等）に対して制御信号を出力することで、車両の移動を制御することができる。例えば、車両においてブレーキをかける、アクセルを戻す、ハンドルを切る、各輪に制動力を発生させる制御信号を生成してエンジンやモータの出力を抑制する等の制御を行う。また、警告装置４０は、ユーザに対して、例えば警告音（警報）を発する、カーナビゲーションシステム等の画面に警告情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与える等の警告を行う。
　本実施例の車載システム６００によれば、上記の処理により、効果的に対象物の検知を行うことができ、車両と対象物との衝突を回避することが可能になる。特に、上述した各実施例に係る光学系を車載システム６００に適用することで、車載カメラ１０の全体を小型化して配置自由度を高めつつ、広画角にわたって対象物の検知及び衝突判定を行うことが可能になる。
　なお、距離情報の算出については、様々な方法がある。一例として、撮像部１０１が有する撮像素子として、二次元アレイ状に規則的に配列された複数の画素部を有する瞳分割型の撮像素子を採用した場合について説明する。瞳分割型の撮像素子において、一つの画素部は、マイクロレンズと複数の光電変換部とから構成され、光学系の瞳における異なる領域を通過する一対の光束を受光し、対をなす画像データを各光電変換部から出力することができる。
　そして、対をなす画像データ間の相関演算によって各領域の像ずれ量が算出され、距離取得部１０４により像ずれ量の分布を表す像ずれマップデータが算出される。あるいは、距離取得部１０４は、その像ずれ量をさらにデフォーカス量に換算し、デフォーカス量の分布（撮像画像の２次元平面上の分布）を表すデフォーカスマップデータを生成してもよい。また、距離取得部１０４は、デフォーカス量から変換される対象物との間隔の距離マップデータを取得してもよい。
　また、車載システム６００や移動装置７００は、万が一移動装置７００が障害物に衝突した場合に、その旨を車載システムの製造元（メーカー）や移動装置の販売元（ディーラー）などに通知するための通知装置（通知部）を備えていてもよい。例えば、通知装置としては、移動装置７００と障害物との衝突に関する情報（衝突情報）を予め設定された外部の通知先に対して電子メールなどによって送信するもの採用することができる。
　このように、通知装置によって衝突情報を自動通知する構成を採ることにより、衝突が生じた後に点検や修理などの対応を速やかに行うことができる。なお、衝突情報の通知先は、保険会社、医療機関、警察などや、ユーザが設定した任意のものであってもよい。また、衝突情報に限らず、各部の故障情報や消耗品の消耗情報を通知先に通知するように通知装置を構成してもよい。衝突の有無の検知については、上述した撮像素子からの出力に基づいて取得された距離情報を用いて行ってもよいし、他の検知部（センサ）によって行ってもよい。
　なお、本実施例では、車載システム６００を運転支援（衝突被害軽減）に適用したが、これに限らず、車載システム６００をクルーズコントロール（全車速追従機能付を含む）や自動運転等に適用してもよい。また、車載システム６００は、自動車等の車両に限らず、例えば船舶や航空機、産業用ロボット等の移動体に適用することができる。また、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等の物体認識を利用する種々の機器に適用することができる。
（その他の実施例）
　本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
　以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
　上述した実施形態では、レンズ装置を測距装置としての車載カメラ１０に適用する場合について説明したが、測距装置以外の車載カメラに適用してもよい。例えば、車載カメラを車両の後部や側部などに配置し、取得された画像情報を車内の表示部（モニタ）に表示することで運転支援ができるようにしてもよい。この場合、視差算出部、距離取得部、衝突判定部などの測距に用いるものについては設けなくてもよい。
　また、上述した実施形態では、レンズ装置を車載システムにおける撮像部に適用する場合について説明したが、これに限られるものではない。例えば、レンズ装置をデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、銀塩フィルム用カメラなどの撮像装置に適用してもよいし、望遠鏡等の光学機器やプロジェクタなどの画像投射装置に適用してもよい。
 

Claims (17)

  1. 　レンズと、
    　前記レンズを保持する保持部材とを有し、
    　前記保持部材は、光軸に向かって突出する複数の突出部を含み、該複数の突出部のそれぞれにおける当接部が前記レンズの外周部に当接しており、
    　前記保持部材における前記複数の突出部に対して前記光軸とは反対側に、光軸方向に貫通する開口が前記複数の突出部のそれぞれに対応して複数設けられており、
    　光軸方向視において、前記複数の突出部のそれぞれの前記当接部の全体が、対応する前記開口の周方向の一端から他端までの前記光軸を中心とする角度範囲に設けられていることを特徴とするレンズ装置。
  2. 　前記保持部材における前記突出部とこれに対応する前記開口との間の部分が、径方向に変形可能な可変形部であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
  3. 　前記当接部は周方向の長さを有し、
    　光軸方向視において、前記当接部の周方向の一端から他端までの前記光軸を中心とする角度範囲を第１の角度範囲とし、前記開口の周方向の一端から他端までの前記角度範囲を第２の角度範囲とするとき、
    　前記第１の角度範囲の全体が前記第２の角度範囲の内側にあることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
  4. 　前記第１の角度範囲の内角と前記第２の角度範囲の内角との差の半分が、５°以上、３０°以下であることを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
  5. 　前記当接部は周方向の長さを有さず、点または線で前記レンズの外周部に当接することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ装置。
  6. 　前記突出部と前記開口はそれぞれ、その周方向中央と前記光軸を通る平面に関して対称な形状を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のレンズ装置。
  7. 　前記開口は、周方向に延びる円弧形状を有し、
    　光軸方向視において、前記複数の突出部のそれぞれの前記当接部の全体が、該突出部に対応する前記開口の前記突出部側の円弧線の一端から他端までの前記光軸を中心とする角度範囲の内側に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のレンズ装置。
  8. 　前記当接部は周方向の長さを有し、
    　光軸方向視において、前記当接部の周方向の一端から他端までの前記角度範囲を第１の角度範囲とし、前記円弧線の一端から他端までの前記角度範囲を第３の角度範囲とするとき、
    　周方向における前記第１の角度範囲の中央と前記第３の角度範囲の中央とが互いに一致することを特徴とする請求項７に記載のレンズ装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか一項に記載のレンズ装置と、前記レンズを介して物体を撮像する撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
  10. 　請求項９に記載の撮像装置と、
    　該撮像装置により取得される画像情報を処理する処理部とを有することを特徴とする車載システム。
  11. 　前記画像情報に基づいて車両と前記物体との衝突可能性を判定する判定部を有することを特徴とする請求項１０に記載の車載システム。
  12. 　前記車両と前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知装置を有することを特徴とする請求項１１に記載の車載システム。
  13. 　請求項１０に記載の撮像装置を備え、該撮像装置を保持して移動可能であることを特徴とする移動装置。
  14. 　前記撮像装置によって取得される画像情報に基づいて前記物体との衝突可能性を判定する判定部を有することを特徴とする請求項１３に記載の移動装置。
  15. 　前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、移動を制御する制御信号を出力する制御部を有することを特徴とする請求項１４に記載の移動装置。
  16. 　前記物体との衝突可能性が有ると判定された場合に、前記移動装置のユーザに対して警告を行う警告部を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の移動装置。
  17. 　前記物体との衝突に関する情報を外部に通知する通知部を有することを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載の移動装置。
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