JP2015060136A - カメラユニット - Google Patents

Abstract

【課題】
カバーガラスの保持に接合部材を用いても、組み立て工数を大きく増加させること無く、カバーガラスへ加わる割れ応力を抑え、接合部材から生ずる汚損物質を極力低く抑え、信頼性が高く、製造不良の少ないカメラユニットを提供することにある。
【解決手段】
撮像素子と、レンズと、カバーガラスと、カバーガラスを保持する保持手段を備えたフードと、を有し、撮像素子、レンズ、カバーガラスの順に配置され、フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、保持手段は、２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、テーパー部は、カバーガラスに対してレンズが配置される側とは反対側でカバーガラスを押圧し、保持手段は、レンズ側のカバーガラスの面とフード間の面の一部に接着剤又はゴム部材を介してカバーガラスを保持する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、CCDあるいはCMOSなどの撮像素子からなるカメラユニットに関する。

自動車の安全への関心が年々高まる中、安全運転システムの一つとして、カメラを用いて画像処理を行い、障害物などを検出し、車両を制御する装置が普及しつつある。

一般に画像処理を行うカメラ装置には、誤判定の原因となるノイズが極力少ない、鮮明な画像が必要とされるため、各々の光学部品への異物付着はカメラ装置の性能を著しく悪化させる要因となる。

すなわち、車載用カメラ装置においてもレンズや撮像素子など光学部品への異物付着の度合いによっては車両制御性能に影響を及ぼしかねないものとなるので、できる限り汚損物質が付着しないような工夫が必要である。

例えば、特許文献１に記載されているように、カバーガラスなどを用いて撮像素子を汚損物質から保護する手段として一般的に用いられ、公知である。

特開2003-46824号公報

上記、特許文献１の撮像装置の構造は、特にデジタルカメラに係わり、カバーガラス、ローパスフィルタを蓋部材で撮像素子に密着あるいは囲うことで撮像素子の汚損を防止する構成、すなわち、カバーガラスの固定方法は、接着剤などの接合材料を用いず、機械的な固定を実現させている。

カバーガラスの固定方法に接着剤などの接合材を用いた場合、これらから揮発するガスがカバーガラスなどに付着して光学性能を劣化させてしまうことが懸念されるため、このような光学部品には接着剤の使用を極力抑えるのが通例である。

しかしながら、物理的なカバーガラスの固定方法によって、カバーガラスを割ることなく、反対にガタツキを生じないように固定することは、カバーガラス及び保持部材の寸法ばらつきから困難である。
さらに、車載用カメラ装置においては、寸法ばらつきをクリアできたとしても、その使用環境から物理的に固定しただけでは、車両から生ずる振動や温度変化等により、緩み、ガタツキが生じてしまうことがあり、物理的な固定には限界があった
車載用カメラ装置において、カバーガラスのガタツキは車両の振動により動き、カメラ本体との共振で破損してしまう可能性がある。レンズの前方に配置されるカバーガラスが破損してしまうと、障害物などの検出が不可能となり安全システムとして機能しなくなる。

よって、車載用カメラ装置においては、カバーガラスの保持、固定方法として接着あるいはそれに順ずる接合部材を用いることが望ましい。

しかし、接着剤等の接合部材を用いると、当然、組立工程が煩雑化し、工数が増加してしまうことが懸念される。

本発明の目的は、カバーガラスの保持に接合部材を用いても、組み立て工数を大きく増加させること無く、カバーガラスへ加わる割れ応力を抑え、接合部材から生ずる汚損物質を極力低く抑え、信頼性が高く、製造不良の少ないカメラユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のカメラユニットは、撮像素子と、レンズと、カバーガラスと、カバーガラスを保持する保持手段を備えたフードと、を有し、撮像素子、レンズ、カバーガラスの順に配置され、フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、保持手段は、２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、テーパー部は、カバーガラスに対してレンズが配置される側とは反対側でカバーガラスを押圧し、保持手段は、レンズ側のカバーガラスの面とフード間の面の一部に接着剤又はゴム部材を介してカバーガラスを保持する構成とする。

また、撮像素子と、レンズと、カバーガラスと、カバーガラスを保持する保持手段を備えたフードと、を有し、撮像素子、レンズ、カバーガラスの順に配置され、フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、保持手段は、２つの部材の一方側にテーパー部を他方側に平坦部を有し、平坦部に設けたゴム部材とテーパー部との圧縮力によりカバーガラスを押圧して、保持する構成とする。

本発明によれば、カバーガラスの保持に接合部材を用いても、組み立て工数を大きく増加させること無く、カバーガラスへ加わる割れ応力を抑え、接合部材から生ずる汚損物質を極力低く抑え、信頼性が高く、製造不良の少ないカメラユニットを提供できる。

本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの正面の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの断面の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの部分断面の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの部分断面の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの成立メカニズムを説明する図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの組立工程例を説明する図である。 本発明の第２の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。 本発明の第３の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。

本発明のカメラユニットの第１の実施例について、図１から図７を用いて説明する。

図１は本発明のカメラユニットの正面図、図２は図１に示すカメラユニットのA-A断面図を示したものである。

本発明のカメラユニット１は、図１、図２に示すように、ガラスエポキシ材等からなるプリント配線基板２に実装されたCCDあるいはCMOSセンサーなどの撮像素子１５と、撮像素子１５に結像させるためのレンズ６と、これらを適切な位置関係に保ち、レンズ６を固定するためのレンズ保持部材３と、をプリント配線基板２にはんだなどのろう材８で固定し、レンズ６に対して外部からの余分な光をシャットアウトするためのフード４（４a、４b）が該レンズ保持部材３にネジ７で固定されている。さらに、フード４の内部にはレンズ６や撮像素子１５を塵や埃から保護するためのカバーガラス５が配置されている。なお、フード４は、そのカバーガラス５を保持する保持手段を備えている。

次に、本発明のカメラユニット１のフード４に配置したカバーガラス５の実装構造の詳細を図３、図４を用いて説明する。

図３、図４は、図１のカメラユニット１のフード４とカバーガラス５のみを抽出して示した図であり、図３は図1の断面A-Aを、図４は、図１のB-B断面図をそれぞれ示したものである。

図３に示すようにフード４は、フード４a、フード４ｂの２つの部材からなり、それぞれを組み合わせる、つまり嵌合させることによりフード４を形成している。フード４にはカバーガラス５を配置するための溝部（保持手段）が設けられており、それぞれのフード4a,4bの溝部における各底面にはテーパー部が設けられている。そのテーパー部は、カバーガラス５に対してレンズ６が配置される側とは反対側でカバーガラス５を押圧し、レンズ６側のカバーガラス５の面とフード４間の面の一部に接着剤又はゴム部材を介してカバーガラス５を保持している。

ここにおいて、フード4a、4bのテーパー部の角度は、フード4a、4bを組み合わせたときに撮像素子１５側が広いかあるいは狭くなるように組合せ面で線対称になるような角度（ほぼ180度回転した角度）に設定している。

なお、保持手段である溝部を形成する面の底面以外の面については、図４に示すとおり、特にテーパーを設けなくとも良い。

図５は、フード4a、4bを組み合わせる際にお互いを嵌合させる手段としてスナップフィットを用いた例を示した図である。

すなわち、フード4a、4bのどちらかにスナップフィットの突起部材２０を形成（C-C断面参照）し、他方のフードには該突起部材が挿入、嵌合される穴が形成されている。このようなスナップフィット部を２箇所以上設けることによりフード4a、4bを確実に嵌合させることが可能となる。

本発明のカメラユニットは以上のように、撮像素子１５と、レンズ６と、カバーガラス５と、カバーガラス５を保持する保持手段を備えたフード４と、を有し、撮像素子１５、レンズ６、カバーガラス５の順に配置され、フード４は、２つの部材を嵌合させて構成され、保持手段は、２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、テーパー部は、カバーガラス５に対してレンズ６が配置される側とは反対側でカバーガラス５を押圧し、このレンズ６側のカバーガラス５の面とフード４との間の面、又は接する面の一部に接着剤３０を介してカバーガラス５を保持したものであり、その最大の特徴は溝部の底面にテーパー部を設けたフード４の作用により、特殊な治工具、工程を用いずに、接着剤の厚さを均一に薄く形成できるようにした点にある。

次に、溝部の底面にテーパー部を設けたフード４の作用により、接着剤３０の厚さを均一に薄く形成できるメカニズムについて、図６、図7を用いて説明する。

フード4a、4bの溝部底面に設けたテーパー部は、例えば図６に示すように、撮像素子１５側に広がるように形成する。そして、カバーガラス５を溝部に配置した後、フード4a、4bを、例えばスナップフィットにより嵌合させる。

この動作により、図６に示す上下の矢印Ｘの方向に荷重が加わり、カバーガラス5はテーパーに沿って矢印Ｙの方向に移動しようとし、溝部の側壁に当たり、矢印Ｚ方向への圧力が生ずる。よって、その溝部の側壁とカバーガラス５の間に接着剤３０をあらかじめ塗布しておくことで、矢印Ｚ方向への圧力により、接着剤３０が薄く均一に濡れ広がり、カバーガラス５はフード4a、4bの溝部底面に設けたテーパー部で保持されている状態にあるので、接着剤３０の硬化中にカバーガラス５の位置が移動することも無い。

図７に上記で説明したフード４とカバーガラス５との組み立て工程の一例を示す。

（１）カバーガラス５の一端にディスペンサなどにより、例えば、シリコーンからなる接着剤３０を微量に塗布する。

（２）次に、接着剤３０が塗布されたカバーガラス５をフード4bに挿入する。

（３）次に、フード4bにフード４aをスナップフィットなどで嵌合させる。

（４）次に、嵌合させたフード４を接着剤３０の硬化条件の環境下でそのまま放置する。

カバーガラス５に塗布した接着剤３０は、保持手段に設けたテーパー部の作用で薄く、ばらつき無く濡れ広がるので、確実で安定した接着強度を得ることができることに加え、その塗布量を僅かとすることができるため、接着剤３０からの揮発ガスを極力押えることができる。

また、接着工程において、特別な位置決め治具や位置決めのための工程がなくとも保持手段に設けたテーパー部の作用で、カバーガラス５の位置が自動的に決まってしまうのでので、位置ばらつきの少ない安定した接着工程でカバーガラス５を保持できる。

すなわち、上記の構成とすることにより、カバーガラス５に接着剤３０が保持手段に設けたテーパー部の作用で薄く濡れ広がるので、接着強度ばらつきと、揮発ガスの影響が少ない、信頼性の高いカメラユニットを提供でき、さらには、単純な接着硬化工程で成立できるので、製造不良の少ないカメラユニットを提供できる。

図８は、本発明の第２の実施例を示す図であり、第１の実施例においてフード4aとフード4bの溝部において、上記で説明した、カバーガラス５が圧接される側壁に、図８のA部の拡大図の通り、接着剤３０ではなく、シリコーン等からなるゴム部材３１を配置したものである。

このようにゴム部材３１を配置した構造としても、第１の実施例で説明したテーパー部の作用により、図６で説明したZ方向の圧縮力が生じるので、その反力として、ゴムの弾性力を利用したものである。

また、ゴム部材３１の材料としてシリコーンゴムなどの比較的、揮発性ガスの少ないものを選定すれば、カバーガラス５を汚損する心配もほとんど無い。

これにより、接着剤３０を用いずに第１の実施例と同じ効果が得られ、さらに、単純な工程で信頼性の高いカメラユニット1を提供できる。

図９は、第３の実施例を示す図であり、上記第２の実施例に対し、フード４の一方側、例えばフード4bの溝部底面にはテーパー部を設けず、傾斜の無い平面とし、この溝部にゴム部材３１を配置したものである。つまり、保持手段である溝部は、フード４の一方側（図ではフード4a側）にテーパー部を、他方側（図ではフード4b側）に平坦部を有し、その平坦部に設けたゴム部材３１とテーパー部との圧縮力によりカバーガラス５を押圧して、保持するものである。

この構造としても、フード4b側のゴムの弾性力によりフード4a側に上記で説明したテーパー部の作用が生じるため、第１、第２の実施例で説明した効果と同等の効果を得ることができ、ゴム部材３１を配置するための作業は溝部にゴムを挿入するだけで整理すするので作業性の向上も見込まれる。

さらに、第４の実施例は、図８（第２の実施例）および、図９（第３の実施例）で説明したゴム部材３１の材料として、例えばシリコーンゴムを母材とした発泡ゴムを用いたことにある。

発泡ゴムは、一般的なゴムと比較してゴム内部に気泡を大量に含むため、硬度を極端に低くできるので、カバーガラス５に掛かる圧縮力を最低限に抑えることができる。よって、カバーガラス５の破損防止の効果をさらに高めることができる。

なお、上記実施例の１から４で説明したカバーガラス５は、光線の反射防止用コート剤や偏光フィルタを付加したものも当然の如く含まれている。

１ カメラユニット、
２ プリント配線基板、
３ レンズ保持部材、
４,４a,４b フード
５ カバーガラス、
６ レンズ、
７ ネジ、
８ ろう材、
１５ 撮像素子、
２０ 突起部材、
３０ 接着剤、
３１ ゴム部材

Claims (4)

1. 撮像素子と、レンズと、カバーガラスと、前記カバーガラスを保持する保持手段を備えたフードと、を有し、
   前記撮像素子、前記レンズ、前記カバーガラスの順に配置され、
   前記フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、
   前記保持手段は、前記２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、
   前記テーパー部は、前記カバーガラスに対して前記レンズが配置される側とは反対側で前記カバーガラスを押圧し、
   前記保持手段は、前記レンズ側の前記カバーガラスの面と前記フード間の面の一部に接着剤又はゴム部材を介して前記カバーガラスを保持するカメラユニット。
2. 撮像素子と、レンズと、カバーガラスと、前記カバーガラスを保持する保持手段を備えたフードと、を有し、
   前記撮像素子、前記レンズ、前記カバーガラスの順に配置され、
   前記フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、
   前記保持手段は、前記２つの部材の一方側にテーパー部を他方側に平坦部を有し、前記平坦部に設けたゴム部材と前記テーパー部との圧縮力により前記カバーガラスを押圧して、保持するカメラユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載のカメラユニットにおいて、
   前記ゴム部材は、発泡ゴム材からなるカメラユニット。
4. 請求項１又は請求項２に記載のカメラユニットにおいて、
   前記カバーガラスは、光線の反射防止用コート剤、又は変更フィルタが付加されたカメラユニット。