JP2009223130A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】より低いコストで製造可能な防水機能を有するカメラモジュールを提供する。
【解決手段】本発明によって提供されるカメラモジュールＡ１は、撮像素子２０と、撮像素子２０に光を収束させるレンズ１１と、撮像素子２０とレンズ１１とを収容するケースと、を備えており、上記ケースは、２つの部品４０，５０を接合することによって構成されており、上記ケースの内部は密閉空間となっていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば車載カメラやセキュリティカメラに用いられるカメラモジュールに関する。

近年、車載カメラや野外に設置されるセキュリティカメラとして小型で防水性に優れたカメラモジュールの需要が高まっている。特許文献１では、Ｏリングを用いたカメラモジュールの一例が挙げられている。図９には、従来のＯリングを用いたカメラモジュールの一例を簡略に示している。

図９に示すカメラモジュールＸは、レンズモジュール９１、撮像素子９２、基板９３、ケース本体９４、ケース蓋部９５、ケース底部９６、Ｏリング９７、ネジ９８、およびケーブル９９を備えている。ケース蓋部９５は、その中央に透明カバー９５ａを有しており、この透明カバー９５ａを通してレンズモジュール９１に外部からの光が入射する。レンズモジュール９１に入射した光は基板９３に搭載された撮像素子９２に収束される。撮像素子９２は受光した光に応じて信号を発し、この信号は基板９３に接続されたケーブル９９を通して外部に出力される。カメラモジュールＸでは、ケース本体９４とケース蓋部９５との間にＯリング９７を挟み、ネジ９８によって締め付けることによって、ケース本体９４とケース蓋部９５との間を防水している。ケース底部９６は、たとえばネジによってケース本体９４に組みつけられている。

しかしながら、このようなカメラモジュールＸでは、ケース本体９４とケース底部９６との間の防水性が不十分であり、さらに部品数が多いために製造工程が煩雑となり、製造コストが高くなっていた。

特開２００６−３２７５１２号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より低いコストで製造可能な防水機能を有するカメラモジュールを提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるカメラモジュールは、撮像素子と、上記撮像素子に光を収束させるレンズと、上記撮像素子と上記レンズとを収容するケースと、を備えたカメラモジュールであって、上記ケースは、２つの部品を接合することによって構成されており、上記ケースの内部は密閉空間となっていることを特徴とする。

このような構成によれば、密閉された上記ケースの内部には水が入りにくいため、高い防水機能を得ることができる。さらに、上記ケースは比較的少ない部品で作ることができるため、より低いコストで効率的に防水機能を有するカメラモジュールを製造することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースの２つの部品の接合部は、上記レンズの光軸方向において、上記撮像素子よりも上記レンズから遠ざかる位置に形成されている。このような構成によれば、上記接合部が上記レンズから遠ざかるため、上記接合部から浸水した場合であっても上記レンズへの浸水を防ぎやすくなっている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースの２つの部品のうち、上記レンズにより近い部品は、樹脂によって一体形成されている。このような構成によれば、より一層に防水機能を高めることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明にかかるカメラモジュールの第１実施形態を示している。本実施形態のカメラモジュールＡ１は、レンズモジュール１０、撮像素子２０、基板３０、透明ケース４０、ケース底部５０、および、緩衝部材６１，６２を備えている。カメラモジュールＡ１は、たとえば、車載カメラとして用いられるのに適した構成とされている。なお、図１にはレンズモジュール１０の光軸Ｌを仮想線によって示している。

レンズモジュール１０は、レンズ１１、レンズ１１が装着されるレンズ支持部１２、および、レンズ支持部１２を保持するレンズホルダー１３を備えている。レンズ支持部１２は、光軸Ｌ方向に沿う一方の端部にレンズ１１を保持しており、他方の端部はレンズホルダー１３に嵌め込まれている。レンズ支持部１２のレンズホルダー１３に嵌め込まれる部分の外面には螺旋状の凸部（図示略）が形成されている。レンズホルダー１３は、光軸Ｌ方向に沿って延びる２種類の異なる口径の有する筒部１３１，１３２を組み合わせた形状をしている。口径の小さい方の筒部１３１は、内部に図示しない螺旋状の溝（図示略）が形成されており、レンズ支持部１２と連結されている。口径の大きい方の筒部１３２の光軸Ｌ方向における一方の端部は筒部１３１に連結されており、他方の端部は基板３０によって塞がれている。レンズ支持部１２の凸部と筒部１３１の溝とが嵌合することによって、レンズ支持部１２とレンズホルダー１３とは光軸Ｌ方向に沿って位置調整可能に連結されている。本実施形態では、レンズ１１に入射した光が撮像素子２０に収束するようにレンズ支持部１２はレンズホルダー１３に固定されている。

撮像素子２０は、入射される光像を電気信号に変換可能に構成された電子部品であり、基板３０の表面に搭載されている。

基板３０は、撮像素子２０で得られた電気信号の各種処理を行うために表面に形成された電子回路と、この電子回路に接続され裏面に実装されたコネクタ３１とを有している。この基板３０はその表面の周縁がレンズホルダー１３に接着されて固定されている。

透明ケース４０は、本発明にかかるケースの２つの部品の一方であり、光軸Ｌ方向の一方の端部にレンズ１１と対向する曲面４１と、他方の端部に形成された開口部４２とを備えている。この透明ケース４０は、ポリカーボネイト、ゼオネックス、またはアートンなどの透明樹脂を用いて一体形成される。曲面４１には、反射の防止ためのＡＲコーティング、キズ防止のための無機系樹脂コーティング、および、撥水性を高めるためのフッ素コーティングが施されている。さらに、曲面４１には、曲面４１を保護するための硬化膜がスパッタリングにより形成されている。この硬化膜は、たとえばＳｉＯ₂やＳｉ₃Ｎ₄が用いられる。なお、この硬化膜の形成は蒸着またはＣＶＤ法を用いても可能である。

開口部４２にはケース底部５０の周縁部を受け止めるための受止面４３が形成されている。この透明ケース４０は、光軸Ｌ方向の一方側と他方側との間に段差を有しており、この段差部分には筒部１３２の一方の端部と対向する受止面４４が形成されている。この受止面４４と筒部１３２との間には、緩衝部材６１が挟み込まれている。

ケース底部５０は、本発明にかかるケースの２つの部品の他方であり、中央に嵌め込まれた接続ピン５１と、周縁部に形成された突出部５２と、凹嵌部５３とを有している。接続ピン５１は、一方の端部がコネクタ３１に接続され、他方の端部が外部へ突出している。接続ピン５１は中央部が凹んだ形状であり、脱落しにくくなっている。この接続ピンに通信ケーブルを導通接続させることにより、撮像素子２０で得られた画像データを出力することが可能となる。突出部５２は、その先端部が受止面４３に接合されている。凹嵌部５３には、緩衝部材６２が嵌め込まれている。ケース底部５０は、緩衝部材６２を介して基板３０を支持している。

図２および図３には、ケース底部５０と透明ケース４０とを接合する工程を示している。

図２には、ケース底部５０を開口部４２に嵌め込む前の状態を示している。この状態では、突出部５２の先端はとがった形状に形成されている。図３には、開口部４２にケース底部５０を嵌め込み、突出部５２と受止面４３との接合を行う工程を示している。突出部５２と受止面４３との接合は、超音波振動子Ｂをケース底部５０に当てて、超音波を付与することによって行われる。超音波による振動によって、突出部５２の先端は融解して受止面４３に溶着される。このようにして形成される突出部５２と受止面４３との接合部からは水分などが入り込むことがない。従って、透明ケース４０およびケース底部５０の接合後、その内側は密閉空間となる。

本実施形態では、超音波振動子Ｂによるケース底部５０と透明ケース４０との接合を、乾燥窒素雰囲気中で行っている。このようにすると、透明ケース４０内に乾燥窒素が充填され、透明ケース４０内で結露が発生するのを防ぐことができる。

緩衝部材６１，６２は、ゴムまたはスポンジであり、レンズモジュール１０および基板３０を衝撃から保護している。

次に、カメラモジュールＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、透明ケース４０およびケース底部５０の接合後、その内側は密閉空間となるため、カメラモジュールＡ１は防水性に優れている。さらに、カメラモジュールＡ１は、部品数が少ないため、軽量化が可能となり、製造工程が簡略化され、コスト面も有利となっている。

さらに、本実施形態によれば、透明ケース４０内で結露が発生しにくく、複数のコーティングが施された曲面４１が傷や汚れに強いため、より鮮明な画像を得ることができる。またさらに、緩衝部材６１，６２によってレンズモジュール１０および基板３０が衝撃から保護されているため、故障しにくくなっている。

図４は、本発明にかかるカメラモジュールの第２実施形態を示している。図４に示すカメラモジュールＡ２は、以下の点を除いてカメラモジュールＡ１と同様の構成を有している。カメラモジュールＡ２では、カメラモジュールＡ１における緩衝部材６１，６２が設けられておらず、筒部１３２が受止面４４に接着されている。さらに、カメラモジュールＡ２では、カメラモジュールＡ１における接続ピン５１がケース底部５０に設けられておらず、透明ケース４０にケーブル７０を通すことにより外部との接続が行われている。

カメラモジュールＡ２における透明ケース４０は、ケーブル７０を通すための孔部４５と、孔部４５に隣接するように形成された樹脂充填部４６とが形成されている。樹脂充填部４６には防水のために封止樹脂７１が充填されている。

このようなカメラモジュールＡ２は、防水性に優れており、かつ、少ない部品によって構成されている。このため、カメラモジュールＡ２は、軽量化および製造工程の簡略化が可能であり、コスト面も有利となっている。

図５および図６は、本発明にかかるカメラモジュールの第３実施形態を示している。図５に示すカメラモジュールＡ３は、外部との接続手段以外はカメラモジュールＡ２と同様の構造を有している。カメラモジュールＡ３では、外部との接続手段として、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）７２が用いられている。図５に示すように、ＦＰＣ７２は、一端がコネクタ３１に接続されており、他方の端はケース底部５０を貫通して外部へ延出している。

カメラモジュールＡ３では、図６に示すように、ケース底部５０にＦＰＣ７２を通すためのスリット５４が設けられている。このスリット５４の周縁部は、周囲よりも厚く形成されている。本実施形態では、スリット５４にＦＰＣ７２を挟み、加熱装置Ｃを用いてスリット５４の周縁部を加熱することにより、スリット５４を熱封着している。このため、スリット５４から透明ケース４０内に水分が入り込むのを防ぐことができる。従って、カメラモジュールＡ３は、防水性に優れており、かつ、少ない部品によって構成されているため軽量化および製造工程の簡略化が可能であり、コスト面でも有利となっている。

図７は、本発明にかかるカメラモジュールの第４実施形態を示している。図７に示すカメラモジュールＡ４は、透明ケース４０の形状および外部との接続手段が異なる以外は、カメラモジュールＡ３と同様の構造を有している。

カメラモジュールＡ４では、透明ケース４０は、直方体形状となっている。このような形状の透明ケース４０は、カメラモジュールＡ１〜Ａ３の曲面を有する透明ケースよりも容易に製造することができる。

カメラモジュールＡ４における外部との接続手段には、コネクタ３１に接続された複数の導線７３が用いられる。複数の導線７３は、ケース底部５０を貫通するケーブル７４に保護されて外部へ延出している。ケース底部５０のケーブル７４が貫通する部分には凹部５５が形成されており、凹部５５には防水セメント７５が充填されている。このため、カメラモジュールＡ４では、ケーブル７４を通すための孔から水分が浸入するのを防ぐことができる。なお、図７では、ケース底部５０の表裏の双方に凹部５５が形成されているが、一方にだけ凹部５５を形成した場合でも防水効果を得ることができる。また、防水セメント７５の替わりに封止樹脂を充填してもよい。

図８は、本発明にかかるカメラモジュールの第５実施形態を示している。図８に示すカメラモジュールＡ５は、カメラモジュールＡ４の透明ケース４０の一方の端部にガラスカバー４７をインサート形成したものである。透明ケース４０を形成する透明樹脂よりも強度が高いガラスカバー４７を嵌め込むことにより、カメラモジュールＡ５では透明ケース４０の表面をコーティングする工程を省略することができる。

本発明にかかるカメラモジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明にかかるカメラモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、カメラモジュールＡ１ないしＡ３における曲面を有する透明ケース４０は、いずれもカメラモジュールＡ４における直方体の透明ケース４０と交換可能である。また、カメラモジュールＡ４の透明ケース４０においても、カメラモジュールＡ２のようにケーブルを通すことが可能である。

上記の実施形態においては、透明ケース４０とケース底部５０との接合を超音波溶着によって行っているが、十分な防水効果を得られるなら、接着剤等の他の手段を用いて接合してもよい。また、上記の実施形態においては、透明ケース４０の他方の端部にケース底部５０が接合されているが、密封可能であれば接合場所はどこであっても構わない。たとえば、基板寄りの端部が封鎖され、レンズ寄りの端部が開口するケースに、レンズに対向する透明ケースを接合してもよい。

本発明にかかるカメラモジュールの第１実施形態を示す断面図である。 図１に示すカメラモジュールの製造工程の一例を示す断面図である。 図１に示すカメラモジュールの製造工程の一例を示す断面図である。 本発明にかかるカメラモジュールの第２実施形態を示す断面図である。 本発明にかかるカメラモジュールの第３実施形態を示す断面図である。 図５に示すカメラモジュールの製造工程の一例を示す要部断面図である。 本発明にかかるカメラモジュールの第４実施形態を示す断面図である。 本発明にかかるカメラモジュールの第５実施形態を示す要部断面図である。 従来のカメラモジュールの一例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５ カメラモジュール
Ｂ 超音波振動子
Ｃ 加熱装置
Ｌ 光軸
１０ レンズモジュール
１１ レンズ
１２ レンズ支持部
１３ レンズホルダー
２０ 撮像素子
３０ 基板
４０ 透明ケース
４１ 曲面
４２ 開口部
４３，４４ 受止面
４５ 孔部
４６ 樹脂充填部
４７ ガラスカバー
５０ ケース底部
５１ 接続ピン
５２ 突出部
５３ 凹嵌部
５４ スリット
５５ 凹部
６１，６２ 緩衝部材
７０，７４ ケーブル
７１ 封止樹脂
７２ ＦＰＣ
７３ 複数の導線
７５ 防水セメント
１３１，１３２ 筒部

Claims (3)

1. 撮像素子と、
   上記撮像素子に光を収束させるレンズと、
   上記撮像素子と上記レンズとを収容するケースと、
   を備えたカメラモジュールであって、
   上記ケースは、２つの部品を接合することによって構成されており、上記ケースの内部は密閉空間となっていることを特徴とする、カメラモジュール。
2. 上記ケースの２つの部品の接合部は、上記レンズの光軸方向において、上記撮像素子よりも上記レンズから遠ざかる位置に形成されている、請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 上記ケースの２つの部品のうち、上記レンズにより近い部品は、樹脂によって一体形成されている、請求項２に記載のカメラモジュール。

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