JP2009194543A

JP2009194543A - 撮像装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2009194543A
Application number: JP2008032033A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Inagaki; 辰彦稲垣; Makoto Imai; 誠今井; Shigetoshi Mimura; 栄年三村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2009-08-27
Also published as: WO2009101774A1; CN101855898A; EP2244460A1; EP2244460B1; US7979982B2; EP2244460A4; US20100236063A1

Abstract

【課題】従来の撮像装置よりも製造工程を簡素化することができるので、容易に製造することができるとともに、振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】本発明の車載カメラ１は、ケースの一部を構成する下側ケース２と、レンズ３ａ、３ｂが設けられ、下側ケース２と一体のケースを構成する上側ケース３と、レンズ３ａ、３ｂを通過した光を電気信号に変換する撮像素子４と、撮像素子４を実装したＭＩＤ実装基板６と、ＭＩＤ実装基板６を上側ケース３に取り付ける基板取り付けボス３ｃ、３ｄと、ＭＩＤ実装基板６と基板取り付けボス３ｃ、３ｄとの間にレンズ３ａ、３ｂと撮像素子４の受光面との間隔を調整するスペーサ７ａ、７ｂとを備え、撮像素子４を実装したＭＩＤ実装基板６が、基板取り付けボス３ｃ、３ｄによって上側ケース３に固定された状態で、下側ケース２を上側ケース３に固定する構成を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置およびその製造方法に関する。

近年、撮像装置は、例えば車両や携帯電話機に搭載されるようになっており、普及に伴って小型化が要求されている。そして撮像装置の小型化を図るため、撮像素子をＭＩＤ工法により省スペースで回路基板に実装した撮像装置が知られている。

従来、この種の撮像装置としては、広角で高性能のカメラレンズ等の比較的重いレンズを実装した場合に、ＭＩＤ（ＭｏｌｄｅｄＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＤｅｖｉｃｅ）と回路基板との接合が不完全な状態となってしまうことに起因する電気的な不具合を防止するようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図５に示すように、特許文献１に記載の従来の撮像装置１０は、レンズ１１と、レンズ１１を実装したレンズブラケット１２と、レンズ固定ナット１３と、レンズ１１を通過した光を電気信号に変換する撮像素子１４と、撮像素子１４を実装したＭＩＤ１５と、ＭＩＤ１５を実装したＭＩＤ実装基板１６と、レンズブラケット１２に取り付けられる板バネ２１と、筺体の一部を形成する下側ケース２２と、下側ケース２２に固定される際に板バネ２１と係合してレンズブラケット１２を下側ケース２２側に押し付ける上側ケース２３と、を備えている。

ここで、レンズブラケット１２には、ＭＩＤ１５と係合することによって光軸方向（矢印１１Ａで示される）と直交する方向へのレンズブラケット１２に対するＭＩＤ１５の位置決めを行うガイド溝１２ｂが形成されている。そして、レンズブラケット１２には、板バネ２１を固定するための爪部１２ｄが形成されており、一方、上側ケース２３には、下側ケース２２に固定された際に、板バネ２１と係合する係合部２３ａが形成されている。したがって、下側ケース２２に上側ケース２３を固定した際に、上側ケース２３の係合部２３ａが板バネ２１に係合することによって、ＭＩＤ実装基板１６がレンズブラケット１２によって押圧されて下側ケース２２に固定されるようになっている。

そしてこのような従来の撮像装置１０は、以下の製造工程によって組み立てられる。

先ず、固定ナット１３が取り付けられたレンズ１１をレンズブラケット１２に挿入する。その際、レンズ１１の雄ネジ部１１ａが、レンズブラケット１２の雌ネジ部１２ａと係合することによって、固定ナット１３が取り付けられたレンズ１１とレンズブラケット１２が一体化される。

次に、撮像素子１４、ＭＩＤ１５、ＭＩＤ実装基板１６は、互いに固定されることによって、一体化される。

次いで、板バネ２１がレンズブラケット１２の爪部１２ｄに係止されることによって、板バネ２１が、レンズブラケット１２に固定される。

その後、レンズブラケット１２が、ガイド溝部１２ｂでＭＩＤ１５に嵌合し、係合部１２ｃでＭＩＤ実装基板１６に係合することによって、光軸方向に直交する方向へのレンズブラケット１２に対するＭＩＤ１５の位置決めがされる。

次いで、レンズブラケット１２に対するレンズ１１の係合位置を調整することによって、撮像素子１４に対する光軸方向の位置（フォーカス位置）が調整され、撮像素子１４との間でフォーカス調整が終了した後、レンズ固定ナット１３によって、レンズ１１がレンズブラケット１２に対して固定される。

そして、レンズ１１が固定されたレンズブラケット１２およびこのレンズブラケット１２に固定された撮像素子１４、ＭＩＤ１５並びにＭＩＤ実装基板１６等を内蔵物２０として下側ケース２２に挿入する。

次に、内蔵物２０を挿入した状態で上側ケース２３を下側ケース２２に固定すると、内蔵物の一部を構成するレンズブラケット１２に固定された板バネ２１の係合部２１ａが上側ケース２３の係合部２３ａによって押圧されて内蔵物２０が、上側ケース２３と下側ケース２２に固定される。

以上のように構成された従来の撮像装置１０にあっては、例えば車両に対して取り付け位置が予め定められる車載カメラ装置に適用する場合に、撮像装置１０の製造過程で下側ケース２２および上側ケース２３に対する内蔵物２０の位置を最適な位置に調節する必要がある。
特開２００７−１０２０１７号公報

しかしながら、従来の撮像装置１０は、内蔵物２０が、下側ケース２２と上側ケース２３とによって位置決めされるため、製造過程にあっては下側ケース２２および上側ケース２３に対する内蔵物２０の位置の調節が困難であるばかりか、完成後にあっては振動によって下側ケース２２および上側ケース２３に対する内蔵物２０の位置がずれる可能性があるので、レンズ１１の光軸が撮像対象からずれてしまうという問題があった。

また、このような従来の撮像装置１０は、レンズがレンズブラケット１２を介して下側ケース２２および上側ケース２３に固定されるため、構成部品も多くなってしまい、製造工程も複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、製造工程を簡素化することができるので、容易に製造することができるとともに、振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができる撮像装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、ケースの一部を構成する第１ケースと、レンズが設けられ、前記第１ケースと一体のケースを構成する第２ケースと、前記レンズを通過した光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子を実装した回路基板と、前記回路基板を前記第２ケースに取り付ける取り付け部と、前記回路基板と前記取り付け部との間に前記レンズと前記撮像素子の受光面との間隔を調整する調整部材とを備え、前記撮像素子を実装した回路基板が、前記取り付け部によって前記第２ケースに固定された状態で、前記第１ケースを前記第２ケースに固定するようにした構成を有している。

この構成により、本発明の撮像装置は、撮像素子を実装した回路基板を、取り付け部によって第２ケースに固定した状態で、第１ケースを第２ケースに固定するので、例えば振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができる。

また、この構成により、本発明の撮像装置は、レンズを設けた第２ケースに取り付け部を介して撮像素子を実装した回路基板を取り付け、この状態で第１ケースを第２ケースに固定するので、製造工程が簡素なものとなるばかりか、調整部材によりレンズと撮像素子の受光面との間隔を調整することができるので、撮像装置のフォーカス調整を簡素化することもでき、その結果、容易に製造することができる。

また、本発明の撮像装置は、前記取り付け部が、前記第２ケースに一体形成されている構成を有している。

この構成により、本発明の撮像装置は、取り付け部が第２ケースに一体形成されているので、撮像素子を実装した回路基板を第２ケースに直接固定することができ、例えば振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができる。

また、この構成により、本発明の撮像装置は、取り付け部が第２ケースに一体形成されているので、製造工程が簡素なものとなり、容易に製造することができる。

本発明の撮像装置の製造方法は、ケースの一部を構成する第１ケースと、レンズが設けられ、前記第１ケースと一体のケースを構成する第２ケースと、前記レンズを通過した光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子を実装した回路基板と、前記回路基板を前記第２ケースに取り付ける取り付け部と、前記回路基板と前記取り付け部との間に前記レンズと前記撮像素子の受光面との間隔を調整する調整部材とを準備する準備ステップと、前記取り付け部によって、前記回路基板を前記第２ケースに取り付ける取り付けステップと、前記第１ケースを前記第２ケースに固定する固定ステップとを含み、前記取り付けステップにおいて、前記回路基板を前記取り付け部によって前記第２ケースに取り付ける際に、前記調整部材によって前記レンズと前記撮像素子の受光面との間隔を調整するようにした構成を有している。

この構成により、本発明の撮像装置の製造方法は、撮像素子を実装した回路基板を、取り付け部によって第２ケースに固定した状態で、第１ケースを第２ケースに固定するので、例えば振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができる撮像装置を製造することができる。

また、この構成により、本発明の撮像装置の製造方法は、回路基板を取り付け部によって第２ケースに取り付ける際に、調整部材によってフォーカス位置を調整するようにしたので、調整部材を設けるだけの簡単な工程でフォーカス位置調整を行うことができ、撮像装置を容易に製造することができる。

本発明は、製造工程を簡素化することができるので、容易に製造することができるとともに、振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができる撮像装置およびその製造方法を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における車載カメラ１の断面図である。

まず、構成について説明する。

図１に示すように、本実施の形態の車載カメラ１は、本体ケースの一部を構成する下側ケース２と、レンズ３ａ、３ｂが設けられ、下側ケース２と一体の本体ケースを構成する上側ケース３と、撮像素子４と、撮像素子４を実装したＭＩＤ５と、ＭＩＤ５を実装したＭＩＤ実装基板６と、上側ケース３の内側からＭＩＤ実装基板６に向けて突出した２本の基板取り付けボス３ｃ、３ｄと、基板取り付けボス３ｃおよび３ｄとＭＩＤ実装基板６との間に設けられたスペーサ７ａ、７ｂと、ＭＩＤ実装基板６を基板取り付けボス３ｃおよび３ｄに固定する固定ネジ８ａ、８ｂとを備えている。

下側ケース２および上側ケース３は、樹脂等で構成されており、互いに固定されることによって、車載カメラ１の本体ケースを構成するようになっている。なお、下側ケース２および上側ケース３は、それぞれ、本発明の第１ケースおよび第２ケースを構成する。

ここで、下側ケース２および上側ケース３の固定方法としては、例えば超音波溶着を用いた方法が挙げられる。これにより、下側ケース２および上側ケース３の接合面の樹脂等が完全に溶融するため、車載カメラ１の本体ケースの高い気密性が得られることとなり、車載カメラ１の防滴効果も高まる。

また、上側ケース３には、内側の所望の位置から突出する２本の基板取り付けボス３ｃ、３ｄが一体形成されている。なお、基板取り付けボス３ｃ、３ｄは、２本に限定されるものではなく、３本または４本もしくはそれ以上であってもよい。また、基板取り付けボス３ｃ、３ｄは、上側ケース３と一体形成されない別部品であってもよい。

基板取り付けボス３ｃ、３ｄは、ＭＩＤ実装基板６を固定するようになっている。なお、この基板取り付けボス３ｃ、３ｄの詳細については、後述する。

レンズ３ａ、３ｂは、上側ケース３に埋め込まれるように固定されているとともに、ガラス、あるいはプラスチックなどの樹脂等で構成され、対象物からの光を撮像素子４上に結像させるようになっている。ここで、レンズ３ａ、３ｂは、上側ケース３と一体になっているため、レンズとケースとを別体としていた従来の車載カメラのように、レンズとケースとの結合部にパッキンなどを設ける必要がなく、上側ケース３の構成を簡素化することができる。

撮像素子４は、ＭＩＤ５に実装され、レンズ３ａ、３ｂを通過した光を電気信号に変換するようになっている。

ＭＩＤ５は、立体回路成形部材として撮像素子４を実装し、ＭＩＤ実装基板６に固定されるようになっており、基板取り付けボス３ｃ、３ｄの間に所定の間隔をもって介挿されるようになっている。すなわち、ＭＩＤ５は、レンズ３ａ、３ｂの光軸に対する撮像素子４の受光面の位置が所望の位置になるようＭＩＤ実装基板６上に固定されるようになっている。

ＭＩＤ実装基板６には、固定ネジ８ａ、８ｂを通す穴が形成されており、ＭＩＤ実装基板６は、この穴および固定ネジ８ａ、８ｂを介して基板取り付けボス３ｃ、３ｄに固定されるようになっている。なおＭＩＤ実装基板６は、本発明の回路基板を構成する。

スペーサ７ａ、７ｂは、基板取り付けボス３ｃおよび３ｄとＭＩＤ実装基板６との間に設けられるとともに、所定の厚さを有し、基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆとＭＩＤ実装基板６の取り付け面６ａ、６ｂとの間の距離を調整する調整部材として機能する。

上述の基板取り付けボス３ｃ、３ｄは、光軸方向に直交する方向と平行な端面部３ｅ、３ｆを有している。この端面部３ｅ、３ｆにはそれぞれネジ穴が形成されており、そのネジ穴に固定ネジ８ａ、８ｂを固定することにより、ＭＩＤ実装基板６が撮像素子４に対して平行な位置で固定されるようになっているとともに、光軸方向と直交する方向へのＭＩＤ実装基板６の位置決めを行うようになっている。これにより、レンズ３ａおよび３ｂの光軸に対する撮像素子４の受光面の位置が固定されることとなる。なお、基板取り付けボス３ｃ、３ｄおよび固定ネジ８ａ、８ｂは、本発明の取り付け部を構成する。また、基板取り付けボス３ｃ、３ｄがそれぞれ有する端面部３ｅ、３ｆの面は、光軸方向に直交する方向と平行であることに限定されない。

ここで、車載カメラ１が対象物を鮮明に撮像するためには、撮像素子４に対するレンズ３ａ、３ｂの最適なフォーカス位置を検出する必要がある。

このようなフォーカス位置の検出は、以下のようにして行われる。

撮像素子４によりレンズ３ａ、３ｂを介して撮像対象として例えばフォーカス調整用チャートを撮像して、その撮像されたフォーカス調整用チャートの画像の解像度に基づいて行われる。

詳細には、図２（ｂ）に示すように、ＭＩＤ実装基板６を基板取り付けボス３ｃ、３ｄに当接した状態で、撮像素子４によりフォーカス調整用チャートを撮像する。そして、撮像素子４によりフォーカス調整用チャートを撮像した状態で、ＭＩＤ実装基板６の取り付け面６ａ、６ｂが当接した基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆを基準面として、図２（ｃ）に示すように、基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆと、ＭＩＤ実装基板６の基板取り付けボス側の取り付け面（以下「ＭＩＤ実装基板６の上面」という。）との間の距離Ｚを変化させながら、ＭＩＤ実装基板６を矢印Ｂの方向、すなわちレンズ３ａ、３ｂの光軸方向に移動させるとともに解像度を測定する。このとき、撮像素子４により撮像されたフォーカス調整用チャート画像の解像度と距離Ｚとの関係は、図４に示すような関係となる。ここで、距離Ｚが適切でないと撮像素子４により撮像したフォーカス調整用チャート画像の解像度も低くなる。

したがって、図４に示されるように、撮像素子４により撮像したフォーカス調整用チャート画像の解像度が最も高いときの基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆと、ＭＩＤ実装基板６の上面との間の距離を距離Ｚ_０とすれば、撮像素子４に対するレンズ３ａ、３ｂの最適なフォーカス位置が得られる。

次に、車載カメラ１の組み立て工程について説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）は、車載カメラ１の組み立て工程の一部を示す車載カメラ１の断面図である。

最初に図２（ａ）に示すように、レンズ３ａ、３ｂが予め設けられた上側ケース３を用意する。

次いで、図２（ｂ）に示すように、撮像素子４を実装したＭＩＤ５が予め実装されたＭＩＤ実装基板６を上側ケース３に形成された基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆに当接させる。この際、ＭＩＤ実装基板６に実装されたＭＩＤ５は、上述したように上側ケース３に形成された２本の基板取り付けボス３ｃ、３ｄの間に介挿される。

次に、フォーカス調整として以下の作業を行う。

先ず上述したフォーカス位置の検出を行い、距離Ｚ_０を求める。

次いで、距離Ｚ_０に対応する厚さに設定された調整部材としてのスペーサ７ａ、７ｂを、図３に示すように基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆと、ＭＩＤ実装基板６の上面との間に介挿する。

次に、基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆと、ＭＩＤ実装基板６の上面との間にスペーサ７ａ、７ｂを介挿した状態で、ＭＩＤ実装基板６を固定手段としての固定ネジ８ａ、８ｂによって基板取り付けボス３ｃ、３ｄに固定する。これにより、撮像素子４が適切なフォーカス位置に固定され、フォーカス調整が完了する。

さらにこの際、ＭＩＤ実装基板６は、固定ネジ８ａ、８ｂによって基板取り付けボス３ｃ、３ｄに固定されることにより、レンズ３ａ、３ｂの光軸方向に直交する方向への位置決めもなされる。

なお、上記フォーカス調整において、最適なフォーカス位置となる上述の距離Ｚ_０は、レンズ固定位置のばらつきや、ＭＩＤの高さのばらつき等により個々の車載カメラによって異なる。したがって、上記フォーカス調整においては、段階的に厚さの異なる複数種類のスペーサを予め用意しておき、個々の車載カメラ毎に、その複数種類のスペーサのうち上述の距離Ｚ_０に対応する厚さのスペーサを選択して使用するのが好ましい。

ここで、上記フォーカス調整に用いるスペーサは、必ずしも上述の距離Ｚ_０に対応する厚さのスペーサである必要はなく、例えば焦点深度の中で吸収される程度のフォーカスずれが許容される範囲に対応したスペーサのうちから選択して使用するものであってもよい。

最後に、下側ケース２を上側ケース３に超音波溶着によって結合することにより、車載カメラ１の本体ケースとして一体化される。

以上のように、本実施の形態に係る車載カメラ１は、レンズ３ａ、３ｂが一体化されて設けられた上側ケース３に基板取り付けボス３ｃ、３ｄが一体に形成されているとともに、この基板取り付けボス３ｃ、３ｄにＭＩＤ実装基板６を固定するようにしたので、レンズ３ａ、３ｂに対する撮像素子４の位置のずれを防止することができるばかりか、車載カメラ１の本体ケースに対する撮像素子４の位置のずれも防止することができる。

したがって、本実施の形態に係る車載カメラ１は、振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができるので、振動等が加えられても初期設定した撮像領域を維持することができる。

また、本実施の形態に係る車載カメラ１は、ＭＩＤ実装基板６をスペーサ７ａ、７ｂを介してレンズ３ａ、３ｂが設けられた上側ケース３に一体形成された基板取り付けボス３ｃ、３ｄに固定するようにしたため、車載カメラ１の製造工程を簡素化することができるので、車載カメラ１を容易に製造することができる。

また、本実施の形態に係る車載カメラ１は、最適なフォーカス位置が得られる距離Ｚ_０に対応する厚さのスペーサ７ａ、７ｂを基板取り付けボス３ｃ、３ｄの端面部３ｅ、３ｆと、ＭＩＤ実装基板６の上面との間に介挿してＭＩＤ実装基板６を基板取り付けボス３ｃ、３ｄに固定するようにしたので、フォーカス調整工程を簡素化することができる。

なお、本実施の形態において、レンズ３ａ、３ｂが上側ケース３に埋め込まれている構成としたが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えばレンズ群を設けた別体のレンズ鏡筒を上側ケース３に一体的に固定する構成であってもよい。

また、本実施の形態において、ＭＩＤ工法により形成された撮像素子を実装した回路基板を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えばパッケージ化された撮像素子を実装した回路基板にも適用することができる。

以上のように、本発明に係る撮像装置およびその製造方法は、製造工程を簡素化することができるので、容易に製造することができるとともに、振動等によるレンズの光軸のずれを防止することができるという効果を有し、例えば車両に搭載され対象物を撮像する撮像装置およびその製造方法として有用である。

本発明に係る撮像装置の一実施の形態における車載カメラの断面図本発明に係る撮像装置の一実施の形態における車載カメラの組み立て工程の一部を示す車載カメラの断面図（ａ）本発明に係る撮像装置の一実施の形態における車載カメラの上側ケースを示す断面図、（ｂ）本発明に係る撮像装置の一実施の形態における車載カメラの上側ケースの基板取り付けボスにＭＩＤ実装基板を当接した様子を示す断面図、（ｃ）本発明に係る撮像装置の一実施の形態における車載カメラのＭＩＤ実装基板を矢印Ｂの方向に移動させる様子を示す断面図本発明に係る撮像装置の一実施の形態における車載カメラのスペーサ挿入後の断面図本発明に係る撮像装置の一実施の形態における車載カメラのフォーカス位置検出時の解像度特性を示す図従来の撮像装置を示す断面図

符号の説明

１車載カメラ（撮像装置）
２下側ケース（第１ケース）
３上側ケース（第２ケース）
３ａ、３ｂレンズ
３ｃ、３ｄ基板取り付けボス（取り付け部）
４撮像素子
５ＭＩＤ
６ＭＩＤ実装基板（回路基板）
７ａ、７ｂスペーサ（調整部材）
８ａ、８ｂ固定ネジ（取り付け部）

Claims

ケースの一部を構成する第１ケースと、
レンズが設けられ、前記第１ケースと一体のケースを構成する第２ケースと、
前記レンズを通過した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を実装した回路基板と、
前記回路基板を前記第２ケースに取り付ける取り付け部と、
前記回路基板と前記取り付け部との間に前記レンズと前記撮像素子の受光面との間隔を調整する調整部材とを備え、
前記撮像素子を実装した回路基板が、前記取り付け部によって前記第２ケースに固定された状態で、前記第１ケースを前記第２ケースに固定するようにしたことを特徴とする撮像装置。
前記取り付け部が、前記第２ケースに一体形成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。
ケースの一部を構成する第１ケースと、
レンズが設けられ、前記第１ケースと一体のケースを構成する第２ケースと、
前記レンズを通過した光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を実装した回路基板と、
前記回路基板を前記第２ケースに取り付ける取り付け部と、
前記回路基板と前記取り付け部との間に前記レンズと前記撮像素子の受光面との間隔を調整する調整部材とを準備する準備ステップと、
前記取り付け部によって、前記回路基板を前記第２ケースに取り付ける取り付けステップと、
前記第１ケースを前記第２ケースに固定する固定ステップとを含み、
前記取り付けステップにおいて、前記回路基板を前記取り付け部によって前記第２ケースに取り付ける際に、前記調整部材によって前記レンズと前記撮像素子の受光面との間隔を調整するようにしたことを特徴とする撮像装置の製造方法。