JP2013037189A - 撮像装置及び車載用カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】レンズユニットと、撮像素子を含むマウントユニットとの間における結像位置の調整及び固定と、レンズユニットとマウントユニット間の防水性能の確保を、少ない部品点数で実現できる撮像装置を提供する。
【解決手段】レンズ４が固定されたレンズ固定部材６、レンズホルダ８とによりレンズユニット１６が構成されている。レンズ固定部材６はレンズホルダ８にネジ部を介して着脱自在に取り付けられている。レンズユニット保持部材１０の所定位置には、撮像素子基板２４を介して撮像素子２２が固定されている。レンズユニット１６をレンズユニット保持部材１０の収容凹部内で光軸方向（矢印Ｎ方向）に移動して撮像素子２２に対するレンズ４の結像位置を調整した後、レンズユニット保持部材１０とレンズホルダ８との間のＣ部位を周方向全体に亘って溶着し、レンズユニット１６をレンズユニット保持部材１０に固定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、車載カメラやデジタルカメラ、デジタルビデオ等に用いられる撮像装置及びこれを有する車載用カメラに関する。

従来、撮像用のレンズと、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有する撮像装置が、車載カメラやデジタルカメラ、デジタルビデオ等に広く適用されている。
この種の撮像装置は、通常、レンズの結像位置に撮像素子を高精度な位置決め調整を行った状態で固定され、筐体に収められている。また、場合によってはレンズと筐体が一体になっているものもある。
装置の筐体には防水機能や防塵機能を持たせて、内部のレンズや結像素子を外気から保護している。
一方、車載カメラなどは、使用する用途によって、外形は似ているが撮像素子や光学特性が、少しずつ異なるもののラインナップが必要になることがある。

従来、簡易な構成で、レンズの結像位置に撮像素子を高精度に位置決め調整・固定し、防水性能の確保を実現すると共に、異なる光学特性のレンズユニットを交換可能とする構成として以下のような技術が知られている。
例えば、特許文献１には、異なる光学特性のレンズユニットを交換可能な、レンズユニットとマウントユニットの組付構造が開示されている。
レンズユニットを収容保持するレンズユニット保持部材と、該レンズユニット保持部材に接続されるリアケースと、レンズユニット保持部材及びリアケースの内方に設けられる基板部とから成るマウントユニットを共通化し、レンズユニットを交換できる構成となっている。
レンズユニットの外周面と、マウントユニットのレンズユニット収容凹部との間にネジ部を形成し、該ネジ部を介して着脱（交換）できるようになっている。ネジ部よりも着脱方向の外側の部位において、レンズユニットとマウントユニットとの間には、防水パッキンが設けられている。

特許文献２には、フォーカス位置の調整後に、保持環を用いたダブルナット方式でレンズユニットをレンズユニット保持部材に固定する構成が開示されている。
この方式によれば、異なる光学特性のレンズユニットが交換可能であり、簡単な操作でレンズユニットとマウントユニットの調整・固定が可能である。

しかしながら、特許文献１の方式では、レンズユニットとマウントユニット（外装カバー）との間に防水パッキンが必要となるため、部品点数が多くなってしまう。
特許文献２の方式では、ダブルナット方式であるが故に、保持環が必要となってしまい、部品点数が多くなってしまう。さらに、外装カバーとレンズユニット間の防水性能を確保するには、外装カバーとレンズユニットとの間に防水パッキンが必要となってしまう。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、光学特性の異なるレンズユニットが交換可能な、レンズユニットとマウントユニットから成る構成で、レンズユニットと、撮像素子を含むマウントユニットとの間における結像位置の調整及び固定と、レンズユニットとマウントユニット間の防水性能の確保を、少ない部品点数で実現できる撮像装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、単数または複数のレンズと、前記レンズのうち少なくとも一つが固定されるレンズ固定部材と、該レンズ固定部材を保持するレンズホルダと、を備えたレンズユニットと、撮像素子が固定され、前記レンズユニットを保持するレンズユニット保持部材と、を有する撮像装置において、前記レンズユニットと前記レンズユニット保持部材とが溶着固定されていることを特徴とする。

本発明によれば、レンズユニット保持部材を含むマウントユニットに対するレンズユニットの位置調整をした後、溶着によりレンズユニットをマウントユニットに固定する構成としたので、位置調整後の固定が固定部材を別途設けることなく可能であり、結像位置の調整と防水機能を少ない部品点数で実現することができ、低コスト化にも寄与できる。
また、溶着により部材間の結合力・密閉力が高まるため、防水パッキンを用いる方式に比べて、防水性能を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る車載用カメラの斜視図である。 車載用カメラの筐体の変形例の斜視図である。 レンズユニットの斜視図である。 基板部の側面図である。 レンズユニット保持部材に対する撮像素子の固定構成を示す一部省略の斜視図である。 撮像装置の概要断面図である。 第２の実施形態に係る撮像装置のレンズユニットの斜視図である。 第２の実施形態に係る撮像装置の概要断面図である。 第３の実施形態に係る撮像装置の概要断面図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
本発明は、撮像素子を含むマウントユニットと、複数のレンズをレンズホルダに納めたレンズユニットの位置調整後の固定に際して、マウントユニットとレンズユニットとを溶着固定することで、簡易な構成で、レンズユニットとマウントユニットを調整・固定すると共に、防水パッキンを使用せずに防水性能を確保し、さらに、光学特性の異なったレンズユニットでも、マウントユニットとの嵌め合い形状を共通化することで、マウントユニットの汎用性を高めることが可能であることが特徴になっている。

本発明の第１の実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る撮像装置を備えた車載用カメラの外観斜視図を示している。
車載用カメラ２は、撮像用のレンズ４と、該レンズ４が固定されたレンズ固定部材６と、該レンズ固定部材６を保持するレンズホルダ８と、撮像用レンズ４、撮像用レンズ４及びレンズホルダ８からなるレンズユニットを保持するレンズユニット保持部材１０と、該レンズユニット保持部材１０に接続・固定されたリアケース１２とを有している。
図２に示すように、レンズホルダ８と、レンズユニット保持部材１０と、リアケース１２から車載用カメラ２の筐体としてのマウントユニット１４が構成されている。図２では、図１と比べて形状が若干異なる筐体を例示している。

図３は、レンズユニットの斜視図である。レンズユニット１６は、レンズ４と、レンズ固定部材６と、レンズホルダ８と、レンズホルダ８の内部にレンズ固定部材６によって固定される図示しないレンズ（レンズ４とは異なるレンズ）で構成されている。
したがって、車載用カメラ２は、レンズユニット１６とマウントユニット１４との２つのユニットから構成されている。
レンズ４と上記図示しないレンズ等は、車載用カメラ２の光学素子を構成する。
レンズホルダ８とレンズ固定部材６は、それぞれに相対的に形成されたねじ形状で締結することができる。
レンズホルダ８とレンズ固定部材６との締結は、ネジ形状によるものに限られず、接着など他の固定手段であっても良い。

図示しないが、レンズユニットの内部には、図示しない絞りや遮光板、レンズユニットの防水性能を確保するための部材、例えばＯリングなどが組み込まれている。
図３に示すように、レンズホルダ８は、レンズ固定部材６を保持する大径部８ａと、レンズ４の光軸方向に延びる小径の円筒部８ｂとから構成され、合成樹脂材料、または金属で形成されている。
レンズホルダ８の内部にはレンズを保持し、レンズを透過した光束を通過させるための空洞が設けられている。円筒部８ｂの外周面は規格化された径となっている。

図２に示すように、マウントユニット１４は、レンズユニット保持部材１０、後述する基板部、リアケース１２、固定ネジ１８、図示しない防水パッキン等で構成されている。基板部はレンズユニット保持部材１０とリアケース１２の内部にある。
図４に示すように、基板部２０は、撮像素子２２や該撮像素子２２を制御する図示しないＩＣなどの電子部品が実装された撮像素子基板２４と、図示しない電源ＩＣなどの電源回路部品が実装されている電源基板２６等を備えている。
基板部２０は、図５に示すように、レンズユニット保持部材１０に接着により固定保持される。
本実施形態では基板部２０を、レンズユニット保持部材１０のレンズ鏡筒保持体２８に接着固定としているが、接着の代わりにネジ止めや、バヨネット構造のような機械的な方法で基板部を固定しても効果は同じである。図５では、基板部２０の一部を省略している。

以上説明したように、基板部２０がレンズユニット保持部材１０に取り付けられることにより、撮像素子２２がレンズユニット保持部材１０に固定される。
基板部２０を固定したレンズユニット保持部材１０に、図示しない防水パッキンを介してリアケース１２を固定ネジ１８により締結する。
レンズユニット保持部材１０のレンズユニット取り付け部は、レンズホルダ８の円筒部８ｂを挿入可能な円柱状の空間（鏡筒）３０を備えている。
レンズホルダ８の円筒部８ｂをレンズユニット保持部材１０の空間３０に挿入することで、レンズユニット１６を透過した光束が撮像素子２２に結像される。

この際、レンズユニット１６と撮像素子２２の位置関係は、結像位置調整が完了していないラフな状態であるため、レンズユニット１６のベストフォーカス位置に撮像素子２２はない。
レンズユニット保持部材１０の空間３０は、レンズホルダ８の円筒部８ｂの径と比べて大きな径をしており、レンズユニット１６を空間３０で光軸方向（矢印Ｎ方向；図６参照）に移動させることにより、レンズユニット８と撮像素子２２の位置関係を調整する。
レンズユニット１６と撮像素子２２の位置調整後、図６に示すように、レンズホルダ８とレンズユニット保持部材１０との間における溶着部Ｃを溶着固定することで、レンズユニット１６と撮像素子２２の位置関係を所望の位置に固定することが可能となる。
レンズユニット１６と、レンズユニット保持部材１０と、撮像素子２２とにより本実施形態に係る撮像装置が構成されている。
なお、図６ではレンズユニット１６内の光学素子、撮像素子基板２４の接着部は省略している。また、分かりやすくするために、レンズユニット１６とレンズユニット保持部材１０間の径差を誇張表示している。
溶着部Ｃにおける溶着は、周方向全体に亘ってなされ、これによりレンズホルダ８とレンズユニット保持部材１０とが気密に一体となるので、防水パッキンを必要とすることなくレンズユニット８とマウントユニット１４間の防水性能を確保することができる。
溶着は、レンズホルダ８とレンズユニット保持部材１０との間の材料の溶融によりなされるので、溶着するための別部材が不要であり、低コスト化を実現できる。
なお、撮像素子２２の結像は、図示しない周知の画像処理手段や接続ケーブル、コネクタを介して、車室内のモニターに映像として表示される。

図６に示すように、レンズ固定部材６の外周面には雄ネジ６ａが形成され、これに対応してレンズホルダ８の大径部８ａの内周面には雄ネジ６ａに噛み合う雌ネジ８ｃが形成されている。レンズ固定部材６はネジの噛み合いによってレンズホルダ８に取り付けられ、レンズ固定部材６のねじ込みにより、レンズホルダ８内のレンズ群が固定される。
なお、図６ではレンズユニット保持部材１０の断面ハッチングを省略している。

図７及び図８に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態では、図７に示すように、レンズホルダ８の円筒部８ｂの外周面には、所定のピッチを備えた雄ネジ８ｄが形成されている（一部省略）。これに対応して、図８に示すように、レンズユニット保持部材１０の空間３０を区画する内周面には雄ネジ８ｄに噛み合う雌ネジ１０ａが形成されている。
これらのネジの噛み合いにより、レンズユニット１６はレンズユニット保持部材１０に取り付けられ、レンズユニット１６を回転させてネジの噛み合い量を変えることにより、撮像素子２２に対するレンズ４の結像位置（フォーカス位置）を調整することができる。
空間３０内でレンズユニット１６をスライド移動させる上記実施形態に比べ、結像位置を得るための微調整が容易となる。
図８ではレンズユニット内の光学素子、撮像素子基板の接着部は省略している。

図９に基づいて第３の実施形態を説明する。
上記各実施形態では、マウントユニット１４とレンズユニット１６間の溶着固定を、レンズユニット保持部材１０とレンズホルダ８間の溶着で説明したが、図９に示すように、本実施形態ではレンズ固定部材とレンズユニット保持部材１０との間で溶着を行っている。
すなわち、レンズ固定部材６はレンズホルダ８の大径部８ａよりも径の大きいフランジ部６ｂを有しており、その外周縁６ｂ−１をレンズユニット保持部材１０に溶着している。
図９ではレンズユニット内の光学素子、撮像素子基板の接着部は省略している。

レンズユニット１６とマウントユニット１４との間における溶着部は、上記実施形態に限定されず、レンズユニット１６側の溶着部位をレンズ自体としてもよい。
また、マウントユニット１４側の溶着部についても、レンズユニット保持部材に限ったものではない。
さらに、レンズユニットとマウントユニットとの溶着部を同一材質とすることで、すなわち、レンズホルダ８とレンズユニット保持部材１０又はレンズ固定部材６とレンズユニット保持部材１０の少なくとも溶着部の材質を同じにすることで、溶着部の結合力、密閉度が高まるため、さらに防水性能を向上することができる（第４の実施形態）。また、異なる材料間の溶着構造に比べ、溶着部位の経年劣化を抑制することができる。
また、上記各実施形態では雄ネジと雌ネジによる結合構成において、ネジ形状を区別したが、これに限定される趣旨ではなく、雄ネジと雌ネジの区別は相対的なものである。
上記車載用カメラ２は、図示しない固定部材を介して車に取り付けられる。上記のように防水性能のすぐれた物となるので、高い信頼性を持ち高性能な画像品質を取得できるカメラを提供することができる。
その結果、運転者からの見えない部位を高画質で映し出すカメラを提供でき、安全運転にも寄与することができる。
また、防水性能が高いため、雨の日等の天気が不順なときでも安全に運転するための支援をすることができる。さらに部品点数を低減できるので低コスト化にも寄与できる。

２ 車載用カメラ
４ レンズ
６ レンズ固定部材
８ レンズホルダ
１０ レンズユニット保持部材
１８ レンズユニット

特許第４３１８５７１号公報 特開２００９−２６５１３１号公報

Claims (6)

1. 単数または複数のレンズと、前記レンズのうち少なくとも一つが固定されるレンズ固定部材と、該レンズ固定部材を保持するレンズホルダと、を備えたレンズユニットと、
   撮像素子が固定され、前記レンズユニットを保持するレンズユニット保持部材と、
   を有する撮像装置において、
   前記レンズユニットと前記レンズユニット保持部材とが溶着固定されていることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記レンズホルダと、前記レンズユニット保持部材との嵌め合い部にネジ部が形成され、該ネジ部の噛み合い量の調整により前記撮像素子に対する前記レンズの結像位置を調整可能であることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置において、
   前記レンズユニットの溶着部は、前記レンズ固定部材であることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１又は２に記載の撮像装置において、
   前記レンズユニットの溶着部は、前記レンズホルダであることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の撮像装置において、
   前記レンズユニットと、前記レンズユニット保持部材との前記溶着部は同一材質であることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載の撮像装置を搭載した車載用カメラ。

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