(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
レンズを保持する部材が塵等の異物を発生させる場合、異物が撮像素子の受光面に付着し、撮像画像に影響を及ぼすことがある。
【0005】
本開示は、撮像画像に対する異物の影響が低減されうる撮像装置及び移動体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施形態に係る撮像装置は、少なくとも1つの光学素子を含む撮像光学系と、前記撮像光学系によって結像した被写体像を受光する受光面を有し、前記被写体像を撮像する
撮像素子と、前記撮像素子の受光面のカバーとを有する撮像部とを備える。前記撮像装置は、前記少なくとも1つの光学素子のうち前記撮像部の最も近くに位置する撮像側光学素子を
所定位置で保持する保持部を有する第1ケースと、光透過性を有し、前記撮像側光学素子と前記撮像部との間に位置
し、前記撮像光学系の光軸の方向から平面視した場合に前記第1ケースの外形よりも内側に位置する板状部材と、前記第1ケースと接合することによって筐体を形成する第2ケースとを備える。前記板状部材は、前記撮像側光学素子の側に位置する第1面で前記保持部に接合するとともに、前記撮像部の側に位置する第2面で前記撮像部
の受光面のカバーに接合する。前記撮像光学系と前記撮像部と前記板状部材とは、前記第2ケースに接しない状態で前記筐体内に配置される。
前記板状部材は、前記第1ケースの接合面において接合され、前記撮像側光学素子の焦点距離に基づく厚みを有する。前記撮像部は前記板状部材のみと接合し、前記第1ケース及び前記第2ケースに直接的に接しない状態で前記筐体内に配置される。
【0007】
本開示の一実施形態に係る移動体は、撮像装置を搭載する。前記撮像装置は、少なくとも1つの光学素子を含む撮像光学系と、前記撮像光学系によって結像した被写体像を受光する受光面を有し、前記被写体像を撮像する
撮像素子と、前記撮像素子の受光面のカバーとを有する撮像部とを備える。前記撮像装置は、前記少なくとも1つの光学素子のうち前記撮像部の最も近くに位置する撮像側光学素子を
所定位置で保持する保持部を有する第1ケースと、光透過性を有し、前記撮像側光学素子と前記撮像部との間に位置
し、前記撮像光学系の光軸の方向から平面視した場合に前記第1ケースの外形よりも内側に位置する板状部材と、前記第1ケースと接合することによって筐体を形成する第2ケースとを備える。前記板状部材は、前記撮像側光学素子の側に位置する第1面で前記保持部に接合するとともに、前記撮像部の側に位置する第2面で前記撮像部
の受光面のカバーに接合する。前記撮像光学系と前記撮像部と前記板状部材とは、前記第2ケースに接しない状態で前記筐体内に配置される。
前記板状部材は、前記第1ケースの接合面において接合され、前記撮像側光学素子の焦点距離に基づく厚みを有する。前記撮像部は前記板状部材のみと接合し、前記第1ケース及び前記第2ケースに直接的に接しない状態で前記筐体内に配置される。
【発明の効果】
【0008】
本開示の一実施形態に係る撮像装置及び移動体によれば、撮像画像に対する異物の影響が低減されうる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
図1及び
図2に示されるように、一実施形態に係る撮像装置1は、撮像光学系2と、撮像部3と、板状部材4と、第1ケース5とを備える。撮像光学系2は、第1レンズ21と第2レンズ22とを含むものとする。第1レンズ21と第2レンズ22とは、レンズと総称される。
図1において、撮像部3及び板状部材4は、二点鎖線の仮想線で表現される。
【0011】
撮像光学系2は、撮像装置1に入射する被写体像を撮像素子31の撮像面で結像させる。撮像光学系2を構成するレンズは、第1ケース5に接合される。レンズの数は、2枚に限られず、1枚であってよいし、3枚以上であってよい。レンズの少なくとも一部は、ミラー等の他の素子に置き換えられてよい。レンズ、又はミラー等の他の素子は、光学素子と総称される。言い換えれば、撮像光学系2は、少なくとも1つの光学素子を含む。レンズは、例えば接着剤等によって第1ケース5に接合されてよい。レンズは、嵌合構造によって第1ケース5に接合されてよい。レンズは、ねじ等の締結によって第1ケース5に接合されてよい。少なくとも1つの光学素子のうち、撮像素子31の最も近くに位置する光学素子は、撮像側光学素子ともいう。本実施形態において、第1レンズ21が撮像側光学素子に該当する。撮像装置1が光学素子を1つだけ備える場合、その光学素子が撮像側光学素子に該当するものとする。
【0012】
図2及び
図3に示されるように、撮像部3は、撮像素子31と、基板32と、カバー33と、カバー支持部34とを備える。撮像素子31は、基板32に実装される。カバー33は、基板32に接合されるカバー支持部34によって支持され、撮像素子31と撮像光学系2との間に位置する。カバー33は、カバー支持部34とともに、撮像素子31の撮像面を封止する。このようにすることで、撮像素子31の撮像面の防塵性が向上しうる。結果として、撮像素子31による撮像画像は、撮像装置1の内部に存在する塵等の異物による影響を受けにくくなる。
【0013】
カバー33による撮像面の封止は、撮像面が位置する空間に所定の大きさよりも大きい異物が侵入することを防ぐ構成であってよい。所定の大きさは、撮像素子31が有する画素の大きさに基づいて決定されうる。
【0014】
撮像素子31は、撮像光学系2によって撮像面に結像された被写体像を撮像する。撮像素子31は、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ又はCCD(Charge Coupled Device)等で構成されてよい。
【0015】
基板32には、撮像素子31だけでなく、撮像素子31で撮像された画像のデータを処理する回路も実装されてよい。基板32は、プリント回路基板等で構成されてよい。
【0016】
カバー33は、光透過性を有する材料で構成される。カバー33は、例えば、リッドガラス等のガラスで構成されてよい。カバー33は、光学ガラスで構成されてよい。カバー33は、アクリル樹脂等の樹脂で構成されてよい。カバー33の撮像光学系2の側の面は、カバー33の表面ともいう。カバー33の撮像光学系2の側の面は、撮像部3の受光面ともいう。言い換えれば、撮像部3は、撮像光学系2によって結像された被写体像を受光面で受光し、撮像素子31で撮像する。
【0017】
カバー支持部34は、基板32とカバー33とを接合する。カバー支持部34は、樹脂等で構成されてよい。カバー支持部34は、接着剤等によって基板32とカバー33とを接合してよい。カバー支持部34は、嵌合構造によって基板32とカバー33とを接合してよい。カバー支持部34は、ねじ等の締結によって基板32とカバー33とを接合してよい。
【0018】
カバー33とカバー支持部34とは、一体に構成されてよい。カバー33は、撮像素子31の撮像面そのものとして構成されてよい。カバー33が撮像面として構成される場合、撮像部3は、カバー支持部34を備えなくてよい。
【0019】
第1ケース5は、例えば樹脂等の材料を含んで構成されてよい。第1ケース5は、樹脂に限られず、種々の材料を含んで構成されてもよい。第1ケース5は、第1レンズ21を保持する保持部51を有する。保持部51は、第1レンズ21を光軸の周りで囲む。保持部51は、撮像部3に向かう側に接合面52を含む。
【0020】
板状部材4は、撮像光学系2と撮像部3との間に位置する。板状部材4は、第1レンズ21の側に位置する第1面41と、撮像部3の側に位置する第2面42とを有する。板状部材4は、第1面41で接合面52に接合される。板状部材4は、第1接合部材61を介して接合面52に接合されてよい。第1接合部材61は、アクリル系接着剤等の接着剤であってよい。第1接合部材61は、両面テープ等の接合部材であってよい。
【0021】
板状部材4は、接合面52に接合されることで、保持部51とともに、第1レンズ21の撮像部3の側の面を封止する。言い換えれば、板状部材4と、保持部51と、第1レンズ21の撮像部3の側の面とは、封止された空間を形成する。このようにすることで、第1レンズ21の撮像部3の側の面の防塵性が向上しうる。第1レンズ21の撮像部3の側の面に塵等が付着しにくいことによって、撮像光学系2から撮像部3に向かう被写体像に塵等の異物の像が含まれにくくなる。結果として、撮像素子31による撮像画像は、撮像装置1の内部に存在する塵等の異物による影響を受けにくくなる。
【0022】
板状部材4は、第2面42で、撮像部3のカバー33に第2接合部材62で接合される。第2接合部材62は、光透過性を有する接着剤であってよい。第2接合部材62は、光透過性を有するテープであってよい。板状部材4は、カバー33の表面を封止する。
【0023】
板状部材4によって第1レンズ21及びカバー33を封止する構成は、封止された部分に所定の大きさよりも大きい異物が侵入することを防ぐ構成であってよい。所定の大きさは、撮像素子31が有する画素の大きさ、又は、第1レンズ21の光学特性等に基づいて決定されうる。言い換えれば、所定の大きさは、撮像素子31による撮像画像に写りこまないような異物の大きさとして決定されてよい。
【0024】
板状部材4は、光透過性を有する材料で構成される。板状部材4は、白板ガラスで構成されてよいし、光学ガラスで構成されてよい。板状部材4は、他の種々のガラスで構成されてよい。板状部材4は、アクリル樹脂等の樹脂で構成されてよい。板状部材4は、光学フィルタとして機能してよい。板状部材4は、例えば、IR(Infrared)カットフィルタ又は波長選択性のフィルタ等として機能してよい。
【0025】
撮像光学系2と撮像素子31との間の距離は、板状部材4の厚みによって調整されうる。撮像装置1の組み立てに際して異なる厚みを有する板状部材4を組み込むことによって、撮像光学系2と撮像素子31との間の距離が容易に調整されうる。板状部材4が比較的低い熱膨張係数を有するガラスで構成される場合、撮像装置1の周囲の温度が変化しても、撮像光学系2と撮像素子31との間の距離は変化しにくくなる。板状部材4は、光学レンズとして機能してよい。板状部材4が光学レンズとして機能することによって、撮像光学系2で結像される被写体像の焦点距離が調整されうる。
【0026】
保持部51は、接合面52から突出する位置決め部53を有してよい。位置決め部53は、第1レンズ21に対して、X軸の正及び負の方向、並びに、Y軸の正及び負の方向の側に位置してよい。板状部材4は、位置決め部53の間に位置してよい。つまり、位置決め部53は、板状部材4の位置を決定しうる。
【0027】
撮像装置1は、
図2において二点鎖線の仮想線で表現される第2ケース7をさらに備えてよい。第2ケース7は、例えば樹脂等の材料を含んで構成されてよい。第2ケース7は、樹脂に限られず、種々の材料を含んで構成されてもよい。第1ケース5及び第2ケース7はそれぞれ、第1ケース接合面54及び第2ケース接合面71を有してよい。第1ケース接合面54及び第2ケース接合面71は、ケース接合面と総称される。第1ケース5及び第2ケース7は、ケース接合面で、互いに接合してよい。第1ケース接合面54と、第2ケース接合面71とは、例えば、超音波溶着又は加熱溶着等の溶着によって接合されてよいし、接着剤等の樹脂による接着によって接合されてよいし、カシメ処理又は圧着によって接合されてよい。
【0028】
図4に示されるように、比較例に係る撮像装置9は、板状部材4を備えない。撮像装置9は、第1ケース5と第2ケース7とを備える。第1ケース5と第2ケース7とは、第1ケース接合面54及び第2ケース接合面71で互いに接合する。第2ケース7は、撮像保持部72を有する。撮像部3は、撮像保持部72に接合され、第2ケース7の側に位置する。
【0029】
第1ケース5と第2ケース7とは、撮像装置9の筐体を構成し、外部からの振動又は衝撃等を直接受けうる。第1ケース5と第2ケース7とがケース接合面で接合される場合、ケース接合面に外部からの振動又は衝撃等が伝達しやすい。ケース接合面は、振動又は衝撃等によって、塵等の異物を生成しうる。ケース接合面は、経年劣化によっても、塵等の異物を生成しうる。ケース接合面で生成された異物は、第1ケース5と第2ケース7とで囲まれた空間の内部に存在しうる。つまり、ケース接合面で生成された異物は、撮像装置9の内部に存在しうる。撮像装置9の内部に存在する異物は、第1レンズ21の撮像部3の側の面、又は、撮像部3のカバー33の表面に付着し、撮像素子31で撮像される撮像画像に写りこみうる。
【0030】
一方、本実施形態に係る撮像装置1(
図1及び
図2参照)において、板状部材4が第1レンズ21の撮像部3の側の面及び撮像部3のカバー33の表面を封止する。このようにすることで、仮に撮像装置1の内部に異物が存在しても、撮像素子31による撮像画像は、異物の影響を受けにくい。撮像装置1が第2ケース7を備えず、第1ケース5の内部に異物が進入しやすい場合であっても、撮像素子31による撮像画像は、異物による影響を受けにくい。
【0031】
比較例に係る撮像装置9において、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係は、第1ケース5と第2ケース7との接合によって調整されうる。第1ケース5と第2ケース7とは、接合される領域が広いことによって、互いに誤差を含む位置で接合されやすい。第1ケース5と第2ケース7とが樹脂で構成され、比較的高い熱膨張係数を有する場合、撮像装置9の周囲の温度変化によって、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係が比較的大きく変化しうる。
【0032】
一方、本実施形態に係る撮像装置1において、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係は、板状部材4、並びに、第1接合部材61及び第2接合部材62によって調整されうる。第1接合部材61及び第2接合部材62によって接合される領域は、第1ケース5と第2ケース7とが接合される領域より狭くされうる。本実施形態に係る撮像装置1によれば、比較例に係る撮像装置9と比較して、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係がより高い精度で調整されうる。板状部材4がガラスで構成され、樹脂と比べて低い熱膨張係数を有する場合、撮像装置1の周囲の温度変化があっても、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係が変化しにくい。板状部材4がガラスで構成され、第1面41及び第2面42が比較的高い面精度を有する場合、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係は、より高い精度で調整されうる。
【0033】
図5に示されるように、板状部材4は、第1面41に凹部43を有してよい。板状部材4は、第1面41に凸部を有してもよい。撮像光学系2から撮像素子31に向かう光が板状部材4を通過する長さは、凹部43の深さ、又は、凸部の突出寸法によって調整されうる。板状部材4を通過する光は、板状部材4で屈折されることによって、異なる位置で焦点を結びうる。つまり、板状部材4は、通過する光の焦点位置を変化させうる。板状部材4が凹部43又は凸部を有することによって、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係が維持されつつ、撮像光学系2で結像される被写体像の焦点位置が調整されうる。
【0034】
本実施形態に係る撮像装置1によれば、第2接合部材62の厚みによって、カバー33の表面と板状部材4の第2面42との間の距離が調整されうる。第2接合部材62の厚みがX軸方向及びY軸方向で分布を有する場合、カバー33の表面と板状部材4の第2面42との角度が調整されうる。第1接合部材61の厚みによって、第1レンズ21と板状部材4の第1面41との間の距離が調整されうる。第1接合部材61の厚みがX軸方向及びY軸方向で分布を有する場合、板状部材4の第1面41と、第1レンズ21の光軸との角度が調整されうる。結果として、撮像光学系2と撮像素子31との位置関係がより高い精度で調整されうる。
【0035】
本実施形態に係る撮像装置1によれば、撮像部3が第1ケース5に直接接合されうる。このようにすることで、撮像部3の基板32を第1ケース5又は第2ケース7に接合するための部材が省略されうる。結果として、撮像装置1の組み立てコストが低減されうる。
【0036】
本開示に係る撮像装置1は、移動体に搭載されてよい。本開示における「移動体」には、車両、船舶、航空機を含む。本開示における「車両」には、自動車及び産業車両を含むが、これに限られず、鉄道車両及び生活車両、滑走路を走行する固定翼機を含めてよい。自動車は、乗用車、トラック、バス、二輪車、及びトロリーバス等を含むがこれに限られず、道路上を走行する他の車両を含んでよい。産業車両は、農業及び建設向けの産業車両を含む。産業車両には、フォークリフト、及びゴルフカートを含むがこれに限られない。農業向けの産業車両には、トラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、及び芝刈り機を含むが、これに限られない。建設向けの産業車両には、ブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、及びロードローラを含むが、これに限られない。車両は、人力で走行するものを含む。なお、車両の分類は、上述に限られない。例えば、自動車には、道路を走行可能な産業車両を含んでよく、複数の分類に同じ車両が含まれてよい。本開示における船舶には、マリンジェット、ボート、タンカーを含む。本開示における航空機には、固定翼機、回転翼機を含む。
【0037】
本開示に係る実施形態について説明する図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。
【0038】
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【0039】
本開示において「第1」及び「第2」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第1」及び「第2」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第1レンズは、第2レンズと識別子である「第1」と「第2」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第1」及び「第2」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
【0040】
本開示において、X軸、Y軸、及びZ軸は、説明の便宜上設けられたものであり、互いに入れ替えられてよい。本開示に係る構成は、X軸、Y軸、及びZ軸によって構成される直交座標系を用いて説明されてきた。本開示に係る各構成の位置関係は、直交関係にあると限定されるものではない。