WO2022249743A1 - 撮像装置および車載システム - Google Patents

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WO2022249743A1
WO2022249743A1 PCT/JP2022/015574 JP2022015574W WO2022249743A1 WO 2022249743 A1 WO2022249743 A1 WO 2022249743A1 JP 2022015574 W JP2022015574 W JP 2022015574W WO 2022249743 A1 WO2022249743 A1 WO 2022249743A1
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lens
barrel
image
imaging
linear expansion
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PCT/JP2022/015574
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Inventor
真生 小野
Original Assignee
キヤノン株式会社
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    • 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
    • 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
    • G03B17/00—Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/02—Bodies
    • 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
    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device used for an in-vehicle camera or the like.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 discloses an imaging device that reduces focus fluctuations due to temperature changes by making the materials (that is, coefficients of linear expansion) of a plurality of holding members that hold lenses different from each other. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200000 discloses an image pickup apparatus that reduces focus fluctuations due to temperature changes by using different materials for a lens barrel and a holding member.
  • the present invention provides an imaging device that is compact and can easily reduce focus fluctuations due to temperature changes.
  • the present invention has a lens barrel that holds a plurality of lenses, an imaging device that images an object through the plurality of lenses, and a holding member that holds the imaging device and the lens barrel.
  • the lens barrel is configured by connecting a plurality of partial lens barrels each holding a lens.
  • the holding member holds one of the plurality of partial barrels in a holding portion closer to the object side than the lens closest to the image side among the plurality of lenses.
  • the linear expansion coefficient of at least one partial barrel among the plurality of partial barrels is different from the linear expansion coefficient of the other partial barrels.
  • An in-vehicle system including the imaging device also constitutes one aspect of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the camera of Example 1.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the sign of Pdn/dT in Example 1.
  • FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the camera of Example 2;
  • FIG. 11 is a functional block diagram of an in-vehicle system according to a third 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 cross section along the optical axis 103 of a camera as an imaging device that is Embodiment 1 of the present invention.
  • the camera of this embodiment comprises partial barrels 101 and 102, a plurality of lenses 104a and 104b, an image sensor 115, a substrate 107, a holding member 105, and an interval adjusting member .
  • the camera of this embodiment can be used as an in-vehicle camera, a mobile terminal camera, and other imaging devices.
  • a plurality of lenses 104a and 104b are arranged in the direction in which the optical axis 103 extends (hereinafter referred to as the optical axis direction) to form an imaging optical system.
  • the object-side partial barrel (hereinafter referred to as the object-side barrel) 101 has an image-side outer peripheral portion
  • the image-side partial barrel (hereinafter referred to as an image-side barrel) 102 has an object-side inner portion. Circumferential portions are connected to each other at connecting portions 109 by adhesion or screw connection.
  • the object side barrel 101 holds a plurality of lenses 104a
  • the image side barrel 102 holds a plurality of lenses 104b.
  • a surface perpendicular to the optical axis direction between the lens holding portion that holds the lens 104a closest to the image side in the object-side barrel 101 and the lens holding portion that holds the lens 104b closest to the object side in the image-side barrel 102 is a lens barrel dividing surface 111 .
  • the spacing adjustment member 106 is provided in the object side barrel 101 and the image side barrel 102 to adjust and maintain the spacing between the lenses 104a in the optical axis direction and the spacing between the lenses 104b in the optical axis direction. are placed in
  • the imaging element 115 is mounted and held on the substrate 107 .
  • the imaging element 115 is a photoelectric conversion element configured by a CCD sensor or a CMOS sensor and imaging an object (not shown) via an imaging optical system.
  • the substrate 107 is held by the holding member 105 by being fixed to the image-side end of the holding member 105 .
  • the object-side lens barrel 101 is screwed to a holding portion 108 in the vicinity of the object-side end of the holding member 105 (on the object side of the lens closest to the image side in the imaging optical system), and further bonded to form an object-side mirror. It holds the barrel 101 (that is, the entire lens barrel).
  • the distance between the lens barrel (that is, the lenses 104a and 104b) and the imaging surface of the image sensor 115 in the optical axis direction is a predetermined distance.
  • the screwing amount of the object-side lens barrel 101 at the holding portion 108 to the lens barrel holding member 105 is adjusted.
  • the conditions under which the distance 110 in the optical axis direction between the holding unit 108 and the imaging surface of the imaging device 115 after adjustment preferably satisfies will be described later.
  • A be the linear expansion coefficient of the object-side barrel 101
  • B be the linear expansion coefficient of the image-side barrel 102
  • C be the linear expansion coefficient of the holding member 105 .
  • a ⁇ B and C ⁇ B it is set such that A ⁇ B and C ⁇ B.
  • A 1.5 ⁇ 10 ⁇ 5 m/°C
  • B 6.0 ⁇ 10 ⁇ 5 m/°C
  • C 1.8 ⁇ 10 ⁇ 5 m/°C.
  • the temperature fluctuation of the optical focal plane in this embodiment will be explained.
  • Ps be the amount of change in the focal plane due to linear expansion (change in lens surface shape) due to temperature changes in the plurality of lenses 104a and 104b.
  • Pdn/dT be the amount of change in the focal plane due to changes in the refractive indices of the plurality of lenses 104a and 104b due to temperature changes, and let k be the number of the plurality of lenses 104a and 104b.
  • the total amount of variation of the focal plane with respect to a temperature rise of 1° C. is expressed by the following equation (1).
  • This formula (1) indicates the total variation of the object-side focal plane, which is the sum of the values of Ps and Pdn/dT calculated for each of all the lenses 104a and 104b. If this total variation is positive, i.e.
  • Pdn/dT in the above formulas (1) and (2) is, as shown in FIG. Positive and negative change depending on whether it is a positive lens or not.
  • the refractive index of the positive lens increases and the power of the positive lens increases, the focal plane on the imaging surface side moves away from the imaging surface (object side). Therefore, the sign of Pdn/dT is negative.
  • the refractive index of the negative lens increases and the power of the negative lens increases, the focal plane on the imaging surface side moves closer to the imaging surface. Therefore, the sign of Pdn/dT is positive.
  • the refractive index increases as the temperature rises, but some lenses used in in-vehicle cameras have the property that the refractive index decreases as the temperature rises.
  • the sign of Pdn/DT of a lens having such a refractive index change characteristic is determined by the sign relation shown in FIG.
  • the sign of Ps is determined by whether the lens is positive or negative.
  • the length in the radial direction is longer than in the thickness direction, and when the lens expands due to temperature rise, the lens surface of the lens expands in the radial direction and the curvature of the lens surface increases. Therefore, the power of the lens becomes weak, and if the lens is a positive lens, it becomes a front focus, and the sign of Ps becomes positive. Also, when the lens is a negative lens, it becomes a rear focus, and the sign of Ps is negative. If the coefficient of linear expansion, the curvature of the lens surface, the thickness of the lens in the optical axis direction, and the diameter of the lens are known, the value of Ps can be calculated.
  • the total amount of change in the focal plane due to temperature rise is negative, that is,
  • the temperature fluctuation of the focus plane can be adjusted by setting the materials (linear expansion coefficients) of the object-side barrel 101, the image-side barrel 102, and the holding member 105, the distance 110 described above, and the barrel dividing surface 111.
  • the holding member 105 moves the entire lens barrel to the object side with respect to the image sensor 115 according to its linear expansion coefficient.
  • the total amount of change in the focal plane due to temperature rise is negative, so the focal plane on the imaging plane side moves toward the object side, while the entire lens barrel moves closer to the imaging plane. Movement cancels the movement of the focal plane as a whole.
  • the holding unit 108 is located closer to the object side than the lens closest to the image side in the imaging optical system.
  • the coefficients of linear expansion have a magnitude relationship of A ⁇ B and C ⁇ B. This is for the following reasons.
  • the image-side lens barrel 102 which moves closer to the imaging surface on the image side than the holding unit 108, has a larger coefficient of linear expansion than the holding member 105, and is closer to the imaging surface.
  • the entire barrel can be prevented from separating from the imaging surface. As a result, the entire lens barrel can be controlled to move closer to the imaging surface.
  • the lens barrel dividing surface 111 it is most desirable to set the lens barrel dividing surface 111 so as to match the position of the holding portion 108 . This is because, as described above, the lens barrel is divided into a direction approaching and a direction away from the imaging surface at the holding portion 108, and the closer the lens barrel dividing surface 111 is to the holding portion 108, the easier it is to obtain the aforementioned canceling structure.
  • the lens barrel dividing surface 111 may be difficult to align with the position of the holding portion 108 due to restrictions on the optical arrangement of the lenses and the holding structure of the lens barrel.
  • the distance 110 between the holding portion 108 and the imaging surface is L, a sufficient canceling effect can be obtained by setting the lens barrel dividing surface 111 to a position within 0.5 L from the holding portion 108. can get.
  • the distance L is the distance between the center of the holding portion 108 in the optical axis direction and the imaging plane.
  • 0.5L is more preferably 0.3L, more preferably 0.1L.
  • L is at least a predetermined length in order to obtain a canceling effect. This is because, in this embodiment, the distance by which the lens barrel can be moved in the direction approaching the imaging plane is (AB) ⁇ L, and the longer L is, the easier it is to obtain the canceling effect. is the absolute value of the total amount of variation of the focus plane shown in formula (1),
  • .DELTA.P it is desirable to set (AB).times.L to a distance corresponding to at least half of .DELTA.P, which can suppress the variation of the focal plane. i.e. ⁇ P ⁇ 0.5 ⁇ (AB) ⁇ L It is desirable to set L so as to satisfy the following condition. More preferably ⁇ P ⁇ 0.7 ⁇ (AB) ⁇ L It is desirable to set L so as to satisfy the following condition.
  • the comparative example has the same configuration as that shown in FIG. 1, and the linear expansion coefficient of the object-side lens barrel is the same as that of the image-side lens barrel.
  • the distance L is 16.7 mm in this embodiment.
  • L 20.0 mm in order to make the calculated focus fluctuation zero.
  • the holding portion of the holding member is configured to hold the vicinity of the lens closest to the object side, which causes the camera to become large.
  • the lens closest to the object often has a large lens diameter in order to take in light from a wide imaging range.
  • the exterior protecting the lens and the lens barrel is arranged around the lens closest to the object, it is not suitable for arranging the holding portion of the holding member in this vicinity. Furthermore, in this embodiment, it is possible to select a material having a large difference among the linear expansion coefficients of commonly used materials for the linear expansion coefficients of the holding member 105 and the image-side lens barrel 102. It is difficult to tell the difference. For this reason, in a camera with a large amount of temperature variation on the focal plane, the configuration of the comparative example inevitably increases the size.
  • FIG. 3 shows a cross section along the optical axis 303 of the camera of Example 2.
  • the camera of this embodiment includes an object-side lens barrel 301 and an image-side lens barrel 302, which are partial lens barrels, a plurality of lenses 304a and 304b, an image pickup device 315, a substrate 307, a holding member 305, and an interval adjustment lens. It is composed of a member 306 .
  • a plurality of lenses 304a and 304b are arranged in the optical axis direction to form an imaging optical system.
  • the object-side lens barrel 301 and the image-side lens barrel 302 which are formed separately form an integral lens barrel by combining them in the optical axis direction.
  • the image-side outer peripheral portion of the object-side barrel 301 and the object-side inner peripheral portion of the image-side barrel 302 are joined to each other at a joint portion 309 by adhesion or screw joint.
  • the object side barrel 301 holds a plurality of lenses 304a
  • the image side barrel 302 holds a plurality of lenses 304b.
  • a surface perpendicular to the optical axis direction between the lens holding portion that holds the lens 304a closest to the image side in the object-side barrel 301 and the lens holding portion that holds the lens 304b closest to the object side in the image-side barrel 302 is a lens barrel dividing surface 311 .
  • the spacing adjustment member 306 is provided in the object side barrel 301 and the image side barrel 302 in order to adjust and maintain the spacing in the optical axis direction between the lenses 304a and the spacing in the optical axis direction between the lenses 304b. are placed in
  • An imaging device 315 mounted on the substrate 307 images an object (not shown) via an imaging optical system.
  • the substrate 307 is held by the holding member 305 by being fixed to the image-side end of the holding member 305 .
  • the image-side end surface of the flange portion of the object-side lens barrel 301 is adhered to a holding portion 308 at the object-side end portion of the holding member 305 (the object side of the lens closest to the image side in the imaging optical system). It holds the lens barrel 301, that is, the entire lens barrel. At this time, the distance in the optical axis direction between the lens barrel (lenses 304a and 304b) and the imaging surface of the imaging element 315 is adjusted to a predetermined distance.
  • Distance 310 (L) in the optical axis direction between the holding portion 308 after adjustment (the surface bonded to the image-side end face of the flange portion of the object-side lens barrel 301 in this embodiment) and the imaging surface of the imaging device 315 is the same as in the first embodiment.
  • the linear expansion coefficient A of the object-side barrel 301, the linear expansion coefficient B of the image-side barrel 302, and the linear expansion coefficient C of the holding member 305 are set such that A>B and C>B.
  • A 6.0 ⁇ 10 ⁇ 5 m/°C
  • B 1.5 ⁇ 10 ⁇ 5 m/°C
  • C 5.0 ⁇ 10 ⁇ 5 m/°C.
  • the total amount of change in the focus plane due to temperature rise is assumed to be positive.
  • the focal plane on the imaging plane side moves further toward the imaging plane side, while the entire lens barrel moves toward the imaging plane.
  • moving away from the object cancels the movement of the focal plane as a whole.
  • the linear expansion coefficients are in a relationship of A>B and C>B as described above. This is for the following reasons.
  • the image-side lens barrel 302 located closer to the image side than the holding unit 308 has a smaller linear expansion coefficient than the holding member 305, so that it is more difficult to approach the imaging plane.
  • the linear expansion coefficients of the holding member 305 and the object-side barrel 301 are larger than those of the image-side barrel 302, the entire barrel is farther away from the imaging surface toward the object side. As a result, the entire lens barrel can be controlled to move away from the imaging plane.
  • the lens barrel is divided into two partial lens barrels
  • the number of divisions of the lens barrel may be three or more
  • the plurality of partial lens barrels The coefficient of linear expansion of at least one of the partial barrels should be different from the coefficient of linear expansion of the other partial barrels.
  • the holding member holds the object-side lens barrel, which is the partial lens barrel closest to the object side among the plurality of partial lens barrels, in the holding portion has been described.
  • a partial barrel other than the partial barrel closest to the object side such as the second partial barrel from the object side among three or more partial barrels or the partial barrel closest to the image side among two or more partial barrels You can hold the barrel.
  • the holding portion must be located closer to the object side than the lens closest to the image side.
  • FIG. 4 shows the configuration of an in-vehicle system (driving support device) 600 of Example 3 using the camera of Example 1 or Example 2 as an in-vehicle camera.
  • 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. 5 shows a vehicle 700 as a mobile device equipped with an in-vehicle system 600.
  • FIG. 5 shows the case where the imaging range 50 of the vehicle-mounted camera 10 is set in front of the vehicle 700, the imaging range 50 may be set in the rear or side of the vehicle 700, for example.
  • the 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.
  • the vehicle-mounted camera 10 has an imaging unit 1, an image processing unit 2, a parallax calculation unit 3, a distance acquisition unit (acquisition unit) 4, and a collision determination unit 5, as shown in FIG.
  • a processing unit is configured by the image processing unit 2 , the parallax calculation unit 3 , the distance acquisition unit 4 and the collision determination unit 5 .
  • the image pickup unit 1 has the lens unit of Example 1 or 2 and an image pickup device such as a CCD sensor or a CMOS sensor, and picks up an image of an object.
  • FIG. 6 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.
  • the imaging unit 1 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 2 on the plurality of image data acquired by the imaging unit 1.
  • 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 3 calculates parallax (image shift) information between the plurality of image data acquired by the imaging unit 1 .
  • 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 4 acquires (calculates) information about the distance from the target object imaged by the imaging unit 1.
  • the distance information can be calculated based on the parallax information calculated by the parallax calculator 3 and the internal and external parameters of the imaging unit 1 .
  • 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 4, the distance to the object is included in the preset distance range.
  • the collision judgment unit 5 judges whether or not the collision is possible. 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 5 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 5 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 5 (step S6), and the warning device 40 controls the vehicle user (driver) based on the determination result of the collision determination unit 5.
  • 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 regularly arranged in a two-dimensional array is employed as the imaging device of the imaging unit 1 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 displacement amount of each region is calculated by correlation calculation between the paired image data, and the image displacement map data representing the distribution of the image displacement amount is calculated by the distance acquisition unit 4 .
  • the distance acquisition unit 4 may further convert the image shift amount into a defocus amount and generate defocus map data representing the distribution of the defocus amount (the distribution on the two-dimensional plane of the captured image). Further, the distance acquisition unit 4 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 a projection device such as a projector.

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Abstract

【課題】小型の撮像装置において、容易に温度変化に伴うピント変動を低減可能とする。 【解決手段】撮像装置は、複数のレンズ１０４ａ，１０４ｂを保持する鏡筒と、複数のレンズを介して物体を撮像する撮像素子１１５と、撮像素子および鏡筒を保持する保持部材１０５とを有する。鏡筒は、それぞれレンズを保持する複数の部分鏡筒１０１，１０２が結合されて構成されている。保持部材は、複数のレンズのうち最も像側のレンズよりも物体側の保持部１０８において複数の部分鏡筒のうちいずれかを保持している。複数の部分鏡筒のうち少なくとも１つの部分鏡筒の線膨張係数が他の部分鏡筒の線膨張係数と異なる。

Description

撮像装置および車載システム
　本発明は、車載カメラ等に用いられる撮像装置に関する。
　車載カメラでは、温度変化に伴うレンズやこれを保持する鏡筒、さらには鏡筒と撮像素子を保持する保持部材の膨張、収縮によるピント変動を低減する必要性が高い。特許文献１には、それぞれレンズを保持する複数の保持部材の材料（つまりは線膨張係数）を互いに異ならせることで、温度変化に伴うピント変動を低減する撮像装置が開示されている。また特許文献２には、鏡筒と保持部材の材料を互いに異ならせることで温度変化に伴うピント変動を低減する撮像装置が開示されている。
特開２００３－２６２７７７号公報 特開２０１９－１９７２３１号公報
　しかしながら、特許文献１の撮像装置では、各レンズと撮像素子との間の距離をそれぞれ調整する必要があり、製造工程が複雑化する。また、レンズごとに保持部材を設けることで、撮像装置がレンズ径方向において大型化する。
　また、特許文献２の撮像装置では、鏡筒と保持部材の材料の選択でのみピント変動を低減するため、材料の選択幅が狭くなったり選択自体が困難になったりする。
　本発明では、小型でありながらも容易に温度変化に伴うピント変動を低減することが可能な撮像装置を提供する。
　本発明によれば、複数のレンズを保持する鏡筒と、複数のレンズを介して物体を撮像する撮像素子と、撮像素子および鏡筒を保持する保持部材とを有する。鏡筒は、それぞれレンズを保持する複数の部分鏡筒が結合されて構成されている。保持部材は、複数のレンズのうち最も像側のレンズよりも物体側の保持部において複数の部分鏡筒のうちいずれかを保持している。複数の部分鏡筒のうち少なくとも１つの部分鏡筒の線膨張係数が他の部分鏡筒の線膨張係数と異なることを特徴とする。なお、上記撮像装置を含む車載システムも、本発明の一側面を構成する。
　本発明によれば、小型でありながらも容易に温度変化に伴うピント変動を低減することが可能な撮像装置を提供することができる。
実施例１のカメラの構成を示す断面図。 実施例１におけるＰｄｎ／ｄＴの符号を説明する図。 実施例２のカメラの構成を示す断面図。 実施例３の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である撮像装置としてのカメラの光軸１０３に沿った断面を示している。本実施例のカメラは、部分鏡筒１０１、１０２と、複数のレンズ１０４ａ、１０４ｂと、撮像素子１１５と、基板１０７と、保持部材１０５と、間隔調整部材１０６とにより構成されている。本実施例のカメラは、車載カメラやモバイル端末用カメラその他の撮像装置として用いることができる。
　複数のレンズ１０４ａ、１０４ｂは、光軸１０３が延びる方向（以下、光軸方向という）に並べられて撮像光学系を構成する。
　分割形成された部分鏡筒１０１、１０２は、これらが光軸方向に連結されるように結合されることで一体の鏡筒を構成している。具体的には、物体側の部分鏡筒（以下、物体側鏡筒という）１０１の像側の外周部と、像側の部分鏡筒（以下、像側鏡筒という）１０２の物体側の内周部とが結合部１０９にて接着またはねじ結合により互いに結合されている。
　物体側鏡筒１０１は複数のレンズ１０４ａを保持しており、像側鏡筒１０２は複数のレンズ１０４ｂを保持している。物体側鏡筒１０１における最も像側にてレンズ１０４ａを保持するレンズ保持部と像側鏡筒１０２における最も物体側にてレンズ１０４ｂを保持するレンズ保持部との間において光軸方向に直交する面を鏡筒分割面１１１とする。
　間隔調整部材１０６は、複数のレンズ１０４ａ間の光軸方向での間隔や複数のレンズ１０４ｂ間の光軸方向での間隔を調整および保持するために物体側鏡筒１０１および像側鏡筒１０２内に配置されている。
　撮像素子１１５は、基板１０７上に実装されて保持されている。撮像素子１１５は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成され、撮像光学系を介して不図示の物体を撮像する光電変換素子である。基板１０７は、保持部材１０５の像側端部に固定されることで該保持部材１０５により保持される。保持部材１０５は、その物体側端部近傍（撮像光学系における最も像側のレンズよりも物体側）の保持部１０８に物体側鏡筒１０１がねじ結合され、さらに接着されることで物体側鏡筒１０１（つまりは鏡筒全体）を保持する。物体側鏡筒１０１の保持部材１０５へのねじ結合においては、鏡筒（つまりはレンズ１０４ａ、１０４ｂ）と撮像素子１１５の撮像面との間の光軸方向での距離が所定距離となるように保持部１０８での物体側鏡筒１０１の鏡筒保持部材１０５に対するねじ込み量が調整される。調整後の保持部１０８と撮像素子１１５の撮像面との間の光軸方向での距離１１０が満足することが好ましい条件については後述する。
　物体側鏡筒１０１の線膨張係数をＡ、像側鏡筒１０２の線膨張係数をＢ、保持部材１０５の線膨張係数をＣとする。このとき、本実施例では、Ａ＜ＢおよびＣ＜Ｂのように設定されている。具体的には、例えば、Ａ＝１．５×１０－５ｍ／℃、Ｂ＝６．０×１０－５ｍ／℃、Ｃ＝１．８×１０－５ｍ／℃である。
　本実施例における光学的なピント面の温度変動について説明する。複数のレンズ１０４ａ、１０４ｂの温度変化に伴う線膨張（レンズ面形状の変化）によるピント面の変動量をＰｓとする。また、複数のレンズ１０４ａ、１０４ｂの温度変化に伴う屈折率の変化によるピント面の変動量をＰｄｎ／ｄＴ、複数のレンズ１０４ａ、１０４ｂの数をｋとする。このとき、例えば１℃の温度上昇に対してピント面の合計変動量は以下の式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　この式（１）は、全てのレンズ１０４ａ、１０４ｂのそれぞれについて計算されたＰｓとＰｄｎ／ｄＴの値を合計した物体側のピント面の合計変動量を示している。この合計変動量が正である場合、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
の場合は、温度上昇に伴って物体側のピント面はより物体側（つまりは後ピン方向）に移動し、撮像面側のピント面が撮像面に対して物体側に移動することを意味する。
　上記式（１）、（２）中のＰｄｎ／ｄＴは、図２に示すように、温度上昇ｄＴに伴うレンズの屈折率変動ｄｎの増減方向（ｄｎ／ｄＴの符号）とそのレンズが負レンズか正レンズかによってプラとマイナスが変わる。正レンズの屈折率が増加して該正レンズのパワーが増加すると、撮像面側のピント面は撮像面から離れる方向（物体側）に移動する。このため、Ｐｄｎ／ｄＴの符号はマイナスとなる。また、負レンズの屈折率が増加して該負レンズのパワーが増加すると、撮像面側のピント面は撮像面に近づく側に移動する。このため、Ｐｄｎ／ｄＴの符号はプラスとなる。
　一般的なレンズでは温度上昇によって屈折率が増加するが、車載カメラに用いられるレンズには温度上昇によって屈折率が減少する特性を持つものがある。このような屈折率変化特性を持つレンズのＰｄｎ／ＤＴの符号は、図２に示すような符号関係で決まる。
　一方、Ｐｓの符号は、レンズが正レンズか負レンズであるかで決まる。一般的なレンズでは径方向の長さが厚み方向よりも長く、温度上昇によってレンズが膨張すると、該レンズのレンズ面が径方向に伸びて該レンズ面の曲率が大きくなる。このため、該レンズのパワーは弱くなり、そのレンズが正レンズである場合には前ピンとなり、Ｐｓの符号はプラスとなる。また、該レンズが負レンズである場合には後ピンとなり、Ｐｓの符号はマイナスとなる。線膨張係数、レンズ面の曲率、レンズの光軸方向での厚みおよびレンズの径が既知であれば、Ｐｓの値を計算することができる。
　本実施例では、温度上昇に伴うピント面の合計変動量が負、すなわち、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
であるものとする。この場合のピント面の温度変動の抑制について以下に説明する。
　ピント面の温度変動は、物体側鏡筒１０１、像側鏡筒１０２および保持部材１０５の材料（線膨張係数）と、上述した距離１１０と、鏡筒分割面１１１の設定により調整可能である。ピント調整が行われた温度（例えば、常温２３℃）から環境温度の変化等によってカメラ全体の温度が上昇すると、保持部材１０５はその線膨張係数に従って鏡筒全体を撮像素子１１５に対して物体側に移動させるように線膨張（伸長）する。また、物体側鏡筒１０１のうち保持部１０８より物体側の部分は保持部材１０５に対して物体側に伸長し、保持部１０８より像側の部分は保持部材１０５に対して像側に伸長する。さらに像側鏡筒１０２は、保持部１０８に対して全体が像側に動く。
　前述したように本実施例では温度上昇に伴うピント面の合計変動量は負であるため、撮像面側のピント面が物体側に移動する一方、鏡筒全体が撮像面に対して近づく側に動くことで全体としてのピント面の移動がキャンセルされる。このようなピント面の温度変動のキャンセル効果を有するキャンセル構造を得るためには、保持部１０８が撮像光学系における最も像側のレンズよりも物体側にあることが前提条件となる。さらに、線膨張係数の大小関係は、Ａ＜ＢかつＣ＜Ｂであることが望ましい。これは以下の理由による。
　保持部１０８よりも像側において撮像面に近づくように動く像側鏡筒１０２は、保持部材１０５よりも線膨張係数が大きい方がより撮像面に近づく。一方、保持部材１０５と物体側鏡筒１０１の線膨張係数を像側鏡筒１０２より小さくすることで、鏡筒全体が撮像面から離れないようにすることができる。これにより、鏡筒全体をより撮像面に近づく方向に動くように制御することができる。
　鏡筒分割面１１１は、保持部１０８の位置に一致するように設定することが最も望ましい。これは前述したように鏡筒が保持部１０８を境として撮像面に近づく方向と遠ざかる方向に分かれるため、鏡筒分割面１１１が保持部１０８に近いほど前述したキャンセル構造を得やすいためである。
　ただし、レンズの光学的な配置や鏡筒の保持構成上の制約により、鏡筒分割面１１１を保持部１０８の位置に一致させることが困難な場合がある。この場合は、保持部１０８と撮像面との間の距離１１０をＬとすると、鏡筒分割面１１１を保持部１０８から０．５Ｌ以内の位置となるように設定することで十分なキャンセル効果が得られる。距離Ｌは、本実施例のように保持部１０８が光軸方向に長さを有する場合には、該保持部１０８のうち光軸方向での中央と撮像面との間の距離とする。なお、０．５Ｌを、より望ましくは０．３Ｌ、さらに望ましくは０．１Ｌとするとよい。
　また、Ｌはキャンセル効果を得るためには所定の長さ以上である方が望ましい。これは本実施例において鏡筒を撮像面に近づく方向に動かせる距離は（Ａ－Ｂ）×Ｌとなるため、Ｌが長いほどキャンセル効果を得やすいためである。式（１）で示したピント面の合計変動量の絶対値である、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
をΔＰとするとき、（Ａ－Ｂ）×ＬをΔＰの少なくとも半分に相当するピント面の変動を抑制できる距離に設定することが望ましい。すなわち、
ΔＰ×０．５≦＜(Ａ－Ｂ)×Ｌ
なる条件を満足するようにＬを設定することが望ましい。より望ましくは、
ΔＰ×０．７≦＜(Ａ－Ｂ)×Ｌ
なる条件を満足するようにＬを設定することが望ましい。
　次に、本実施例のピント面の温度変動のキャンセル効果について、比較例と比較しながら説明する。まず、温度変動１℃当たりのピント面の変動を計算上ゼロにするために必要な距離Ｌ（１１０）について説明する。比較例は、その構成は図１に示した構成と同じで、物体側鏡筒の線膨張係数を像側鏡筒の線膨張係数と同一としたものとする。
　距離Ｌは、本実施例では１６．７ｍｍである。これに対して、比較例において計算上のピント変動をゼロにするためにはＬ＝２０．０ｍｍとなる。これは、比較列の物体側鏡筒が実施例に比べて撮像面から離れてしまい、鏡筒全体として撮像面側にピント面を戻す効果が弱まるためである。この結果、比較例においてピント面の温度変動を高精度に抑制しようとすると、保持部材の保持部が最も物体側のレンズ付近を抱えるような構成となり、カメラが大型化する要因となる。一般的に、最も物体側のレンズは、広い撮像範囲からの光を取り込むためにそのレンズ径が大きくなることが多い。また、最も物体側のレンズの周囲には、レンズおよび鏡筒を保護する外装が配置されるため、この付近に保持部材の保持部を配置するには適さない。さらに、本実施例では保持部材１０５と像側鏡筒１０２の線膨張係数として常用される材料の線膨張係数中で差が大きくなるものを選択することができるが、これ以上の線膨張係数の差を与えることは困難である。このため、ピント面の温度変動量が大きいカメラにおいて、比較例の構成では大型化は避けられない。
　図３は、実施例２のカメラの光軸３０３に沿った断面を示している。本実施例のカメラは、それぞれ部分鏡筒である物体側鏡筒３０１および像側鏡筒３０２と、複数のレンズ３０４ａ、３０４ｂと、撮像素子３１５と、基板３０７と、保持部材３０５と、間隔調整部材３０６とにより構成されている。
　複数のレンズ３０４ａ、３０４ｂは、光軸方向に並べられて撮像光学系を構成する。分割形成された物体側鏡筒３０１と像側鏡筒３０２は、これらが光軸方向において結合されることで一体の鏡筒を構成している。具体的には、物体側鏡筒３０１の像側の外周部と像側鏡筒３０２の物体側の内周部とが結合部３０９にて接着またはねじ結合により互いに結合されている。
　物体側鏡筒３０１は複数のレンズ３０４ａを保持しており、像側鏡筒３０２は複数のレンズ３０４ｂを保持している。物体側鏡筒３０１における最も像側にてレンズ３０４ａを保持するレンズ保持部と像側鏡筒３０２における最も物体側にてレンズ３０４ｂを保持するレンズ保持部との間において光軸方向に直交する面を鏡筒分割面３１１とする。
　間隔調整部材３０６は、複数のレンズ３０４ａ間の光軸方向での間隔や複数のレンズ３０４ｂ間の光軸方向での間隔を調整および保持するために物体側鏡筒３０１および像側鏡筒３０２内に配置されている。
　基板３０７上に実装された撮像素子３１５は、撮像光学系を介して不図示の物体を撮像する。基板３０７は、保持部材３０５の像側端部に固定されることで該保持部材３０５により保持される。保持部材３０５は、その物体側端部（撮像光学系における最も像側のレンズよりも物体側）の保持部３０８に物体側鏡筒３０１のフランジ部の像側端面が接着されることで物体側鏡筒３０１、つまりは鏡筒全体を保持する。この際、鏡筒（レンズ３０４ａ、３０４ｂ）と撮像素子３１５の撮像面との間の光軸方向での距離が所定距離となるように調整される。調整後の保持部３０８（本実施例では物体側鏡筒３０１のフランジ部の像側端面に接着された面）と撮像素子３１５の撮像面との間の光軸方向での距離３１０（Ｌ）が満足することが好ましい条件は、実施例１と同様である。
　本実施例では、物体側鏡筒３０１の線膨張係数Ａ、像側鏡筒３０２の線膨張係数Ｂおよび保持部材３０５の線膨張係数Ｃは、Ａ＞ＢおよびＣ＞Ｂのように設定されている。具体的には、例えば、Ａ＝６．０×１０－５ｍ／℃、Ｂ＝１．５×１０－５ｍ／℃、Ｃ＝５．０×１０－５ｍ／℃である。
　また本実施例では、式（２）で示したように、温度上昇に伴うピント面の合計変動量が正であるものとする。この場合、実施例１とは逆に、ピント調整が行われた温度から温度が上昇するのに伴って撮像面側のピント面がより撮像面側に移動する一方、鏡筒全体が撮像面に対して物体側に離れるように動くことで全体としてのピント面の移動がキャンセルされる。このとき、線膨張係数の大小関係は、前述したようにＡ＞ＢかつＣ＞Ｂとなっていることが望ましい。これは、以下の理由による。
　保持部３０８よりも像側にある像側鏡筒３０２は、保持部材３０５よりも線膨張係数が小さい方がより撮像面への近づきにくくなる。一方、保持部材３０５と物体側鏡筒３０１では、それらの線膨張係数が像側鏡筒３０２に対して大きいほど、鏡筒全体が撮像面から物体側に大きく離れる。これにより、鏡筒全体をより撮像面から離れる方向に動くように制御することができる。
　温度上昇に伴うピント面の合計変動量が正である場合には、本実施例のようなピント面の温度変動をキャンセルするキャンセル構造を採用しなくても、ピント変動を自然に補正する方向に鏡筒全体が伸長する。しかし、ピント面の合計変動量が大きい場合は、キャンセル構造を採用して像側鏡筒３０２の撮像面への接近を抑えることで、ピント変動を良好に抑制することが可能である。
　上記実施例１、２では、鏡筒が２つの部分鏡筒に分割されている場合について説明したが、鏡筒の分割数は３つ以上の複数であってもよく、その複数の部分鏡筒うちの少なくとも１つの部分鏡筒の線膨張係数が他の部分鏡筒の線膨張係数と異なっていればよい。
　また、上記実施例１、２では、保持部材が保持部において複数の部分鏡筒のうち最も物体側の部分鏡筒である物体側鏡筒を保持する場合について説明した。しかし、３つ以上の部分鏡筒のうち物体側から２番目の部分鏡筒や２つ以上の部分鏡筒のうち最も像側の部分鏡筒等、最も物体側の部分鏡筒以外の部分鏡筒を保持してもよい。ただし、保持部は最も像側のレンズよりも物体側にある必要がある。
　さらに本実施例では、２つの部分鏡筒と保持部材の全てが異なる線膨張係数を有する場合について説明したが、物体側鏡筒と保持部材の線膨張係数は同一であってもよい。
　図４は、実施例１または実施例２のカメラを車載カメラとして用いた、実施例３の車載システム（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５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５においては、車載カメラ１０の撮像範囲５０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５０を車両７００の後方や側方などに設定してもよい。
　図４および図５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４に示すように撮像部１と、画像処理部２と、視差算出部３と、距離取得部（取得部）４と、衝突判定部５とを有する。画像処理部２、視差算出部３、距離取得部４および衝突判定部５によって処理部が構成されている。撮像部１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。
　図６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１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１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２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１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３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１により撮像した対称物との間隔情報を、距離取得部４によって取得（算出）する。距離情報は、視差算出部３により算出された視差情報と、撮像部１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４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５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５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５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５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５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１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４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４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４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投影装置に適用してもよい。
 

Claims (14)

  1. 　複数のレンズを保持する鏡筒と、
    　前記複数のレンズを介して物体を撮像する撮像素子と、
    　前記撮像素子および前記鏡筒を保持する保持部材とを有し、
    　前記鏡筒は、それぞれ前記レンズを保持する複数の部分鏡筒が結合されて構成されており、
    　前記保持部材は、前記複数のレンズのうち最も像側のレンズよりも物体側の保持部において前記複数の部分鏡筒のうちいずれかを保持し、
    　前記複数の部分鏡筒のうち少なくとも１つの部分鏡筒の線膨張係数が他の部分鏡筒の線膨張係数と異なることを特徴とする撮像装置。
  2. 　前記複数の部分鏡筒が、物体側鏡筒と像側鏡筒からなり、
    　前記レンズの温度変化に伴う線膨張によるピント面の変動量をＰｓ、前記レンズの温度変化に伴う屈折率の変化によるピント面の変動量をＰｄｎ／ｄＴ、前記複数のレンズの数をｋ、前記物体側鏡筒の線膨張係数をＡ、前記像側鏡筒の線膨張係数をＢ、前記保持部材の線膨張係数をＣとするとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    Ａ＜Ｂ
    Ｃ＜Ｂ
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記複数の部分鏡筒が、物体側鏡筒と像側鏡筒からなり、
    　前記レンズの温度変化に伴う線膨張によるピント面の変動量をＰｓ、前記レンズの温度変化に伴う屈折率の変化によるピント面の変動量をＰｄｎ／ｄＴ、前記複数のレンズの数をｋ、前記保持部材の線膨張係数をＡ、前記物体側鏡筒の線膨張係数をＢ、前記像側鏡筒の線膨張係数をＣとするとき、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    Ａ＞Ｂ
    Ｃ＞Ｂ
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  4. 　前記撮像素子の撮像面と前記保持部との間の光軸方向での距離をＬとするとき、前記物体側鏡筒における最も像側のレンズ保持部と前記像側鏡筒における最も物体側のレンズ保持部との間において光軸方向に直交する鏡筒分割面と前記保持部との間の光軸方向での距離が０．５Ｌ以下であることを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装置。
  5. Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    をΔＰとし、前記撮像素子の撮像面と前記保持部との間の光軸方向での距離をＬとするとき、
    ０．５×ΔＰ＜Ｌ（Ａ－Ｂ）
    なる条件を満足することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
  6. 　前記保持部材は、前記保持部において前記複数の部分鏡筒のうち最も物体側の部分鏡筒を保持してい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撮像装置。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項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。
  8. 　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７に記載の車載システム。
  9. 　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８に記載の車載システム。
  10. 　請求項１から６のいずれか一項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。
  11. 　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１０に記載の移動装置。
  12. 　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１１に記載の移動装置。
  13. 　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１１または１２に記載の移動装置。
  14. 　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１１から１３のいずれか一項に記載の移動装置。
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