JP2009267756A - カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
温度変動や振動が加わる画像処理装置の使用環境においては、撮像素子に当接する構造部材と接着剤間、及び接着剤と撮像素子間の線膨張係数の違いによる熱応力や振動による応力，接着剤の劣化により接着剥がれ等、撮像素子とレンズの相対位置変動が発生し、画像認識対象を正しく撮像できなくなる可能性が高い、という課題がある。
【解決手段】
レンズと撮像素子を備えるカメラ装置において、撮像素子は、基準ベース，弾性材、及び、プリント基板により固定される。撮像素子は、基準ベースの第１の面に当接され、弾性材は、基準ベースの第１の面とは反対の第２の面と、プリント基板で挟まれていてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載用途のカメラを代表とする画像認識装置に関する。

ビデオカメラ等の画像機器に搭載される撮像素子の保持構造は、接着剤による貼付けが一般的である。具体的には、撮像素子は組立て位置基準となる板材に一定の相対位置で接着固定され、当該板材をカメラ筐体に挿入位置決め後、ネジ等により締め付け保持される。ここで、撮像素子の固定に接着剤が用いる技術がある（特許文献１参照）。又、画像認識装置を構成する部品点数を削減しながら精度良く撮像素子の位置を確定する方法もいくつか提案されている。例えば、撮像素子の半導体チップを取付け板に搭載し、この取付け板に設けられた位置決め手段により撮像素子本体への位置決めを行う技術がある（特許文献２参照）。更に、撮像素子パッケージの形状を異形とし、切り欠き部を設けこれを位置決めとする技術がある（特許文献３参照）。

特開２００６−０９４４４４号公報 特開２００２−９２６４号公報 特開昭６３−３１６５７２号公報

特許文献１乃至３によれば、温度変動や振動が加わる画像処理装置の使用環境においては、撮像素子に当接する構造部材と接着剤間、及び接着剤と撮像素子間の線膨張係数の違いによる熱応力や振動による応力，接着剤の劣化により接着剥がれ等、撮像素子とレンズの相対位置変動が発生し、画像認識対象を正しく撮像できなくなる可能性が高い、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、温度変動や振動が加わる使用環境下においても、画像認識対象を正確に撮像できるカメラ装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の望ましい態様の一つは次の通りである。

レンズと撮像素子を備えるカメラ装置において、撮像素子は、基準ベース，弾性材、及び、プリント基板により固定される。

本発明によれば、温度変動や振動が加わる使用環境下においても、画像認識対象を正確に撮像できるカメラ装置を提供することができる。

以下、図面を用いて、実施例について説明する。

図１は、カメラ装置のレイアウトを示す図である。

本カメラ装置は、撮像素子（ＣＣＤ）１，基準ベース２，弾性材３，プリント基板４，はんだ５、及びレンズ６とから構成される。尚、撮像素子１とレンズ６は焦点距離ｆだけ離れて配置されている。

撮像素子１のパッケージ１−ａからは金属製のリード１−ｂがあり、撮像素子１と基準ベース２は当接され、弾性材３は、基準ベース２における撮像素子１と当接している面とは反対の面とプリント基板とで挟まれるように構成する。そして、図１のように、撮像素子１，基準ベース２，弾性材３、及びプリント基板４を、はんだ５で固定する。本構成により、基準ベース２とレンズ６の位置は温度変化に影響されずに固定でき、ひいては、カメラ装置としての信頼性を向上し、より安定なピント状態を提供することができる。

弾性体３がないと、各部材の線膨張係数の違いによる膨張収縮によって、図２（Ａ）のように、はんだ５にストレスがかかって故障したり、図２（Ｂ）のように、撮像素子１が基準ベース２から離れることにより撮像素子１とレンズ６が近づきすぎて、ピントがぼけたりする。

ここで基準ベース２の材料を例えばアルミ（線膨張係数α：２０ｅ−６）撮像素子１のリード１−ｂの材料を４２アロイ（線膨張係数α：５ｅ−６）と考えると、線膨張係数は４倍である。熱による影響を小さくするためには、基準ベース２と撮像素子１のリード１−ｂを同じ材料であることが望ましい。尚、ｅは自然対数である。

実際には高温時、撮像素子１のリード１−ｂが１０μｍ膨張した場合、基準ベース２は４０μｍ膨張しようとする。この膨張差を弾性材３が吸収する。

低温時には、撮像素子１のリード１−ｂが１０μｍ収縮した場合、基準ベース２は４０μｍ収縮し、３０μｍ発生する隙間を弾性材３が撮像素子１を引っ張って吸収するものである。弾性材３としては、高低温で物性が変化し難いシリコンゴムの成形品を採用したり、金属材料で製作する板バネ等を用いても良い。上記のような構成で、熱変動による信頼性や機能の低下を抑えることができる。

図３は、本構成における具体的な組立方法を示す図である。

まず、基準ベース２に撮像素子１を組み付ける。基準ベース２には、撮像素子１の位置が固定するための基準面が設けられている。次に組付けられた撮像素子１毎に基準ベース２を反転させ、弾性体３を搭載する。次に、弾性体３を挟み込むようにプリント基板４を組み込む。プリント基板４を規定量に押し込んだ状態で、はんだ５付けを行う。この規定量は、弾性体３の形状ばらつき，弾性率，圧縮永久歪等を考慮して選定される。

弾性体３としては、例えば、直径４.５mm，高さ１.５mmの円筒のシリコンゴムを選定した場合、圧縮規定量は０.３mmとなる。

弾性材３にシリコンゴムなどを採用する場合は乳白色ではなく、着色したものが良い。基準ベース２との色差を所定値以上大きくすれば、搭載漏れをしにくくなる。所定値は、どのように定めても良い。

又、弾性体３が撮像素子１を安定して引っ張るためには、撮像素子１の中心位置と弾性体３の中心位置が合っている必要があり、そのため基準ベース２に凹部を設け位置決め部を作り、弾性体３を搭載するのが良い。その場合、図４に示すように位置決め部に弾性材３が乗り上げるなどの作業ミスを少なくするために、直方体であるよりも円筒形状の方が望ましい。

以上、本実施例によれば、プリント基板と基準ベースの間に弾性体を備え、構造部材に設けられた基準面に対し、弾性体の反力を用いて撮像素子を常に基準ベースに押し付けられるように加圧しておくことにより、温度変動による構造部材の膨張収縮に対して撮像素子の当接状態を保持することが可能となる。又、過大な振動や衝撃により撮像素子の基準面に対する当接部に瞬間的に間隙が発生した場合も、弾性体の反力により当接状態が自動的に復元される。

更に、撮像素子の外形基準面を弾性体の反力を用いてカメラ内部の位置決め基準平面に押し当てる構造とすることにより、カメラ内部の基準面を構成する部材に、使用環境の熱変動による膨張収縮や振動による繰り返し応力が加わっても、当該撮像素子は常に基準面に押し当てられた状態が保持され、当該撮像素子の搭載位置を高精度に保ち、また、経年変化に於いても、撮像素子のリードと、はんだ部のストレスを低減させ、良好な状態を保つことができる。

カメラ装置の構成図。 弾性体がない場合の不具合を示す図。 カメラの具体的な組立て方法を示す図。 位置決め部を示す図。

符号の説明

１ 撮像素子
１−ａ 撮像素子のパッケージ
１−ｂ 撮像素子のリード
２ 基準ベース
３ 弾性体
４ プリント基板
５ はんだ
６ レンズ

Claims (8)

1. レンズと撮像素子を備えるカメラ装置において、
   前記撮像素子は、基準ベース，弾性材、及び、プリント基板により固定される、カメラ装置。
2. 前記撮像素子は、前記基準ベースの第１の面に当接され、
   前記弾性材は、前記基準ベースの前記第１の面とは反対の第２の面と、前記プリント基板で挟まれる、請求項１記載のカメラ装置。
3. 前記撮像素子，前記基準ベース，前記弾性体、及び、前記プリント基板は、はんだで固定される、請求項１記載のカメラ装置。
4. 前記弾性材は、シリコンゴムである、請求項１記載のカメラ装置。
5. 前記シリコンゴムは、円筒状である、請求項４記載のカメラ装置。
6. 前記弾性材は、着色される、請求項１記載のカメラ装置。
7. 前記基準ベースと前記弾性材を、所定値以上の色差とする、請求項６記載のカメラ装置。
8. 前記弾性材は、板バネである、請求項１記載のカメラ装置。

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