JP2019161014A - 固定構造、電子機器、撮像装置、移動体、および固定構造の製造方法 - Google Patents

固定構造、電子機器、撮像装置、移動体、および固定構造の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】接着剤を用いながら高精度に位置合わせを行う。【解決手段】固定構造14は板状部材15と筐体16と接着体17とを有する。板状部材15は係合部18を有する。筐体16は突起19を有する。突起19では係合部18を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向する。突起19に先端から突出方向に沿って陥凹する凹部を形成している。接着体17は係合部18および突起19の間に介在して板状部材15を筐体16に固定する。突起19は凹部と突起19の外周とを連通する連通部を有する。突起19は連通部を突出方向に延びる軸回りに分散するように有する。接着体17は凹部から複数の連通部を介して係合部18および突起19の間に位置する。【選択図】図3

Description

本発明は、固定構造、電子機器、撮像装置、移動体、および固定構造の製造方法に関するものである。
例えば、光学系を保持する筐体に、撮像素子を搭載した回路基板を固定する構成のように、板状部材を筐体内で精密に位置合わせして固定可能な固定構造が従来検討されている。精密な位置合わせを行いながら、製造の簡易化も求められている。製造を簡易化させながら精密な位置合わせを達成すべく、互いの間に隙間を有する突起および切欠きを遊嵌させた状態で位置合わせを行い、接着剤を用いて固定することが提案されている(特許文献1参照)。
特開2004−010759号公報
しかし、特許文献1に記載の固定方法では、高精度な位置合わせを維持するように、接着剤を塗布することが困難であった。そのため、接着剤を用いた固定構造において、高精度な位置合わせが困難であった。
従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本開示の目的は、接着剤を用いながら高精度に位置合わせを行う固定構造、電子機器、撮像装置、移動体、および固定構造の製造方法を提供することにある。
上述した諸課題を解決すべく、第1の観点による固定構造は、
貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む係合部を有する板状部材と、
前記係合部を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向し且つ先端から突出方向に沿って陥凹する凹部が形成された突起を有する筐体と、
前記係合部および前記突起の間に介在して、前記板状部材を前記筐体に固定する接着体と、を備え、
前記突起は、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を、前記突出方向に延びる軸周りに分散するように、有し、
前記接着体は、前記凹部から、前記複数の連通部を介して、前記係合部および前記突起の間に位置する。
また、第2の観点による電子機器は、
貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む係合部を有する回路基板と、
前記係合部を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向し且つ先端から突出方向に沿って陥凹する凹部が形成された突起を有する筐体と、
前記係合部および前記突起の間に介在し、前記回路基板を前記筐体に固定する接着体と、を備え、
前記突起は、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を、前記突出方向に延びる軸周りに分散するように、有し、
前記接着体は、前記凹部から、前記複数の連通部を介して、前記係合部および前記突起の間に位置する。
また、第3の観点による撮像装置は、
貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む係合部を有し、回路基板と、
前記回路基板に搭載されている撮像素子と、
前記係合部を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向し且つ先端から突出方向に沿って陥凹する凹部が形成された突起を有する筐体と、
前記係合部および前記突起の間に介在し、前記回路基板を前記筐体に固定する接着体と、を備え、
前記突起は、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を、前記突出方向に延びる軸周りに分散するように、有し、
前記接着体は、前記凹部から、前記複数の連通部を介して、前記係合部および前記突起の間に位置する。
また、第4の観点による移動体は、
貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む係合部を有し、回路基板と、
前記回路基板に搭載されている撮像素子と、前記係合部を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向し且つ先端から突出方向に沿って陥凹する凹部が形成された突起を有する筐体と、前記係合部および前記突起の間に介在し、前記板状部材を前記筐体に固定する接着体と、を備え、前記突起は、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を、前記突出方向に延びる軸周りに分散するように、有し、前記接着体は、前記凹部から、前記複数の連通部を介して、前記係合部および前記突起の間に位置する、撮像装置を搭載する。
また、第5の観点による固定構造の製造方法は、
突起を有する筐体を、前記突起の突出方向が鉛直上方を向くように支持するステップと、
貫通孔または切欠きの少なくとも一方を含む、板状部材の係合部を、前記突起に挿通させるステップと、
前記筐体における前記板状部材の位置合わせを行うステップと、
前記突起の先端から突出方向に沿って陥凹する凹部内に、接着剤の注入を開始するステップと、
前記突起の前記突出方向に延びる軸周りに分散するように形成されている、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を介して、前記凹部から流出した前記接着剤が流出して、前記係合部に到達した後に、前記接着剤の注入を停止するステップと、
前記係合部に到達した前記接着剤を硬化させるステップと、を備える。
上記のように構成された本開示によれば、接着剤を用いながら高精度に位置合わせを行い得る。
本実施形態に係る固定構造を適用した撮像装置の移動体における搭載位置を示す配置図である。 図1の撮像装置の概略構成を示す、光軸を通るように切断した断面図である。 図2の固定構造の概略構成を示す拡大断面図である。 図3の突起の外観を示す斜視図である。 図4の突起の突出方向に垂直な断面を示す断面図である。 係合部が切欠きである構成における、図4の突起の変形例の突出方向に垂直な断面を示す断面図である。 図3の突起の別の例の外観を示す斜視図である。 図3の突起の別の例の外観を示す斜視図である。 図3の突起の別の例の外観を示す斜視図である。 図3の固定構造の製造方法を示す図であって、筐体の支持姿勢を示す断面図である。 図3の固定構造の製造方法を示す図であって、筐体に板状部材の概略位置合わせを行った状態を示す断面図である。 図3の固定構造の製造方法を示す図であって、筐体に板状部材の精密位置合わせを行った状態を示す断面図である。 図3の固定構造の製造方法を示す図であって、凹部に注入器を挿入した状態を示す断面図である。 図3の固定構造の製造方法を示す図であって、凹部への接着剤の注入を開始した状態を示す断面図である。 図3の固定構造の製造方法を示す図であって、注入された接着剤が係合部に到達した状態を示す断面図である。 従来の固定構造の製造時に必要な作業を示す上面図である。
以下、本発明を適用した固定構造の実施形態について、図面を参照して説明する。
本開示の一実施形態に係る固定構造は、例えば、電子機器に適用されている。電子機器は、具体的には、例えば、撮像装置である。図1に示すように、本実施形態に係る固定構造を適用した撮像装置10は、例えば、移動体11に搭載される。
移動体11は、例えば車両、船舶、および航空機等を含んでよい。車両は、例えば自動車、産業車両、鉄道車両、生活車両、および滑走路を走行する固定翼機等を含んでよい。自動車は、例えば乗用車、トラック、バス、二輪車、およびトロリーバス等を含んでよい。産業車両は、例えば農業および建設向けの産業車両等を含んでよい。産業車両は、例えばフォークリフトおよびゴルフカート等を含んでよい。農業向けの産業車両は、例えばトラクター、耕耘機、移植機、バインダー、コンバイン、および芝刈り機等を含んでよい。建設向けの産業車両は、例えばブルドーザー、スクレーバー、ショベルカー、クレーン車、ダンプカー、およびロードローラ等を含んでよい。車両は、人力で走行するものを含んでよい。車両の分類は、上述した例に限られない。例えば、自動車は、道路を走行可能な産業車両を含んでよい。複数の分類に同じ車両が含まれてよい。船舶は、例えばマリンジェット、ボート、およびタンカー等を含んでよい。航空機は、例えば固定翼機および回転翼機等を含んでよい。
図2に示すように、撮像装置10は、光学系12、撮像素子13、および固定構造14を含む。
光学系12は、レンズなどの光学素子によって構成されている。光学系12は、画角、被写界深度などの光学特性が所望の値となるように設計され、形成されている。光学系12は被写体像を結像させる。光学系12は、後述する固定構造14を構成する筐体16に保持される。
撮像素子13は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサおよびCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサである。撮像素子13は、後述する固定構造14を構成する板状部材15である回路基板に搭載される。撮像素子13は、板状部材15および筐体16を介して、光学系12の結像位置に配置されている。撮像素子13は、光学系12が結像させる被写体像を撮像する。
図3に示すように、固定構造14は、板状部材15、筐体16、および接着体17を含んで構成される。
板状部材15は、前述のように、例えば、回路基板である。板状部材15は、板面の一部に係合部18を有する。係合部18は、例えば、板面を貫通する貫通孔、および板面の端部からの切欠きの少なくとも一方を含んでよい。例えば、係合部18は、すべてが貫通孔であっても、すべてが切欠きであっても、一部が貫通孔で他の一部が切欠きであってもよい。
筐体16は、板状部材15を固定する位置に突起19を有する。突起19は、例えば、全体的に円柱状のボスである。例えば、突起19は、板状部材15を設ける筐体16の内部に、筐体16の内壁面に垂直かつ内方に突出する。さらに具体的には、突起19は、筺体16に保持された光学系12の光軸方向に平行に、光学系12から離れる方向に突出する。突起19は、突起19に板状部材15の係合部18を遊嵌させた状態で、筐体16に対して略定められた位置に板状部材15を配置させるように設けられている。突起19の外径は、板状部材15の係合部18の内径より短く、突起19を係合部18に挿通させた状態で、突起19の外周壁面および係合部18の内周壁面の間には隙間を生じさせ得る。
図4に示すように、突起19には、先端から突出方向に沿って陥凹する凹部20が形成されている。突起19は、複数の連通部21を有する。図5に示すように、連通部21は、凹部20を有する部分の突起19の、凹部20、すなわち内部空間と、突起19の外周、すなわち凹部20を画定する周壁の外側の周囲空間osとを連通する。複数の連通部21は、突出方向に延びる軸周りに分散するように、配置されている。なお、突出方向に延びる軸とは、突出方向に垂直な断面において突起19の重心を通る軸である。複数の連通部21は、突出方向に延びる軸周りに等間隔に配置されても、配置されなくてもよい。本実施形態においては、複数の連通部21は、突出方向に延びる軸周りに等間隔に配置されている。なお、係合部18が切欠きである構成においては、図6に示すように、連通部21は、係合部18を画定する内周壁に面する部分にのみ配置されてもよい。
図4に示すように、連通部21は、例えば、突起19の先端から突出方向に沿って延びるスリット形状であってよい。図7に示すように、連通部21は、例えば、凹部20を画定する突起19の内周壁面から外周壁面に延びる孔形状であってよい。図8に示すように、連通部21は、例えば、突起19の先端近傍に形成される切欠き形状であってよい。複数の連通部21は、すべて同じ形状であってよく、異なっていてもよい。
図4に示すように、凹部20の底面は、連通部21を画定する連通壁面の中で、突起19の先端から最も離れた位置に対して、さらに離れていてよい。または、図9に示すように、凹部20の底面は、突起19の先端から最も離れた位置に対して、先端よりに位置してよい。
図3に示すように、固定構造14において、突起19の外周壁面の少なくとも一部は、係合部18を画定する内周壁面に対向する。言い換えると、固定構造14において、突起19は係合部18に挿通されている。
接着体17は、係合部18および突起19の間に介在して、板状部材15を筐体16に固定する。接着体17は、具体的には硬化した接着剤である。接着剤には、例えば、光硬化性樹脂または熱硬化性樹脂が適用されてよい。図3に示すように、接着体17は、凹部20から、複数の連通部21を介して、係合部18および突起19の間に位置する。すなわち、接着体17は、凹部20から、複数の連通部21を介して、突起19から突出して係合部18に到達している。
次に、固定構造14の製造方法について、以下に説明する。
図10に示すように、固定構造14の製造のために、上述の構成の突起19を有する筐体16が、突起19の突出方向が鉛直上方を向くように支持される。なお、例えば、粘度の大きな接着剤を用いる構成においては、突起19の突出方向の向きは鉛直上方に限定されず水平方向に向くように、筺体16が支持されてもよい。筐体16の支持後に、図11に示すように、上述の構成の板状部材15が、係合部18が突起19に挿通されるように、筐体16に配置される。板状部材15の筐体16への配置には、例えば、板状部材15を3次元方向に変位可能に支持するジグが用いられる。なお、係合部18を突起19に挿通させることにより、板状部材15の筐体16への概略の位置合わせが行われる。
図12に示すように、板状部材15を突出方向および突出方向に垂直な方向に変位させることにより、筐体16における板状部材15の精密な位置合わせが行われる。本実施形態のように、固定構造14が撮像素子13を固定する構成では、突起19の突出方向において光学系12の合焦位置と撮像素子13の受光面の位置とを一致せせる精密な位置合わせが要求される。また、当該構成では、突起19の突出方向に垂直な方向において光学系12の光軸と撮像素子13の撮像領域の中心とを一致させる精密な位置合わせが要求される。例えば、図12の例においては、板状部材15は、概略位置合わせ時(二点鎖線参照)から突出方向に変位させ、紙面左側に変位させるように、精密な位置合わせが行われている。
精密な位置合わせ後に、図13に示すように、突起19の凹部20内に、接着剤の注入器22が挿入される。注入器22は、例えば、ニードルのように凹部20に接着剤を注入可能な細径の注入口を有してよい。凹部20に注入器22を挿入した状態で、図14に示すように、注入器22から接着剤23を吐出させることにより、凹部20内への接着剤23の注入が開始される。
接着剤23の注入開始後、図15に示すように、連通部21を介して凹部20から突起19の外周に流出した接着剤23が係合部18に到達した後に、接着剤23の注入は停止される。注入停止後、凹部20から注入器22が抜脱され、接着剤23が硬化させられる。接着剤23に光硬化性樹脂を適用した場合、当該樹脂を硬化させる波長の光が接着剤23に照射される。接着剤23に熱硬化性樹脂を適用した場合、当該樹脂の硬化温度に接着剤23が昇温される。接着剤23を硬化することにより、固定構造14が製造される。
以上のような構成の本実施形態の固定構造14では、板状部材15を筐体16に固定する接着体17が、筐体16の突起19の凹部20から、突出方向に延びる軸周りに分散するように設けられた複数の連通部21を介して、係合部18および突起19の間に位置している。このような構成により、固定構造14では、接着体17は、突起19の突出方向に延びる軸周りに均等に形成され得る。接着剤は硬化時に収縮するため、突起19と係合部18との間の接着体17が突出方向に延びる軸周りに不均等に形成されると、板状部材15が位置合わせした位置から変位する可能性がある。例えば、図16に示すように、特許文献1に記載の固定構造においては、筐体16’における回路基板15’の位置合わせ後に、突起19’の周方向に亘って、穴18’と突起19’との隙間に接着剤を塗布する必要がある。しかし、突起19’の周方向に亘って、穴18’と突起19’との隙間に均等に接着剤を塗布するためには、例えば、作業者が注入器22’を周方向に沿って変位させながら接着剤を吐出させるなどの高い技能が要求されるため、高精度の位置合わせが困難である。一方、上述の構成を有する固定構造14は、接着体17が突出方向の周りに均等に形成され得るので、板状部材15を筐体16に、高精度に位置合わせさせ得る。
また、本実施形態の固定構造14では、複数の連通部21が、突出方向に延びる軸周りに等間隔に配置されている。このような構成により、固定構造14では、接着体17は突起19の突出方向に延びる軸周りにさらに均等に形成され得る。したがって、固定構造14は、板状部材15を筐体16に、より高精度に位置合わせさせ得る。
また、本実施形態の固定構造14では、凹部20の底面は、連通部21を画定する連通壁面の中で、突起19の先端から最も離れた位置に対して、さらに離れるように形成され得る。このような構成によれば、固定構造14の製造時に、注入器22の凹部20への挿入位置が、突出方向から見て凹部20の中央からずれていたとしても、接着剤23の液面が連通部21にまで上昇する間に当該液面が水平状態になり得る。したがって、固定構造14は、固定構造14の製造時に、挿入位置からの連通部21までの距離に関わらず、接着剤23を各連通部21から均等に流出させ得る。それゆえ、固定構造14は、製造時の注入器22の凹部20への挿入位置にかかわらず、接着体17を突出方向に延びる軸周りに均等に形成させ得る。
また、本実施形態の固定構造14では、凹部20の底面は、連通部21を画定する連通壁面の中で、突起19の先端から最も離れた位置に対して、先端よりに位置させ得る。このような構成によれば、固定構造14は、接着剤23の使用量を削減させ得る。
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
10 撮像装置
11 移動体
12 光学系
13 撮像素子
14 固定構造
15 板状部材
15’ 回路基板
16、16’ 筐体
17 接着体
18 係合部
18’ 穴
19、19’ 突起
20 凹部
21 連通部
22、22’ 注入器
23 接着剤
os 周囲空間

Claims (9)

  1. 貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む係合部を有する板状部材と、
    前記係合部を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向し且つ先端から突出方向に沿って陥凹する凹部が形成された突起を有する筐体と、
    前記係合部および前記突起の間に介在して、前記板状部材を前記筐体に固定する接着体と、を備え、
    前記突起は、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を、前記突出方向に延びる軸周りに分散するように、有し、
    前記接着体は、前記凹部から、前記複数の連通部を介して、前記係合部および前記突起の間に位置する
    固定構造。
  2. 請求項1に記載の固定構造において、
    前記複数の連通部は、前記突出方向に延びる軸周りに等間隔に配置されている
    固定構造。
  3. 請求項1または2に記載の固定構造において、
    前記連通部は、前記突起の先端から前記突出方向に沿って延びるスリット形状である
    固定構造。
  4. 請求項1または2に記載の固定構造において、
    前記連通部は、前記凹部を画定する内周壁面から外周壁面に延びる孔形状である
    固定構造。
  5. 請求項1または2に記載の固定構造において、
    前記連通部は、前記突起の先端近傍に形成される切欠き形状である
    固定構造。
  6. 貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む係合部を有する回路基板と、
    前記係合部を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向し且つ先端から突出方向に沿って陥凹する凹部が形成された突起を有する筐体と、
    前記係合部および前記突起の間に介在し、前記回路基板を前記筐体に固定する接着体と、を備え、
    前記突起は、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を、前記突出方向に延びる軸周りに分散するように、有し、
    前記接着体は、前記凹部から、前記複数の連通部を介して、前記係合部および前記突起の間に位置する
    電子機器。
  7. 貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む係合部を有し、回路基板と、
    前記回路基板に搭載されている撮像素子と、
    前記係合部を画定する内周壁面に少なくとも一部の外周壁面が対向し且つ先端から突出方向に沿って陥凹する凹部が形成された突起を有する筐体と、
    前記係合部および前記突起の間に介在し、前記回路基板を前記筐体に固定する接着体と、を備え、
    前記突起は、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を、前記突出方向に延びる軸周りに分散するように、有し、
    前記接着体は、前記凹部から、前記複数の連通部を介して、前記係合部および前記突起の間に位置する
    撮像装置。
  8. 請求項7に記載の撮像装置を搭載する移動体。
  9. 突起を有する筐体を支持するステップと、
    貫通孔および切欠きの少なくとも一方を含む、板状部材の係合部を、前記突起に挿通させるステップと、
    前記筐体における前記板状部材の位置合わせを行うステップと、
    前記突起の先端から突出方向に沿って陥凹する凹部内に、接着剤の注入を開始するステップと、
    前記突起の前記突出方向に延びる軸周りに分散するように形成されている、前記凹部と前記突起の外周とを連通する複数の連通部を介して、前記凹部から流出した前記接着剤が流出して、前記係合部に到達した後に、前記接着剤の注入を停止するステップと、
    前記係合部に到達した前記接着剤を硬化させるステップと、を備える
    固定構造の製造方法。
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