JP2021167907A - 撮像装置の製造方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度および湿度等の環境の変化による光学性能の劣化を抑える撮像装置の製造方法および撮像装置を提供する。【解決手段】撮像光学系を構成する第１のレンズを保持する第１のレンズバレルが取り付けられたフレームと、撮像光学系を構成する第２のレンズを保持する第２のレンズバレルと、撮像素子を実装した基板と、を備える撮像装置の製造方法であって、スペーサを介してフレームに基板を取り付ける基板取り付けステップＳ２と、第２のレンズバレルと、第１のレンズバレルを取り付けたフレームからなる結合体との取り付け位置を決定するステップＳ３と、取り付け位置が決定された第２のレンズバレルと結合体とをあらかじめ定められた量の接合部材によって取り付けるステップＳ４と、を含み、基板取り付けステップで使用されるスペーサは、撮像素子が撮像光学系を介して結像する像を受光可能であるようにスペーサの厚みまたは個数が設定されている。【選択図】図４

Description

本開示は、撮像装置の製造方法および撮像装置に関する。

近年、撮像装置に対して、さらなる高画素化および小型化が求められている。画素ピッチの縮小化に伴い、各レンズの間および撮像素子と対物レンズとの間など、許容される組立誤差も小さくなっている。

例えば特許文献１は、レンズと保持枠（レンズバレル）で構成されるユニットを２つ備え、組み立て時に一方のユニットに対して他方のユニットを光軸方向に移動させて、撮像素子に対する対物レンズのピント合わせをした後、熱硬化樹脂によって固定することが可能な撮像装置を開示する。

国際公開第２０１５／０６４６１４号

ここで、撮像装置は車両に搭載されることがある。車両に搭載される撮像装置は、屋内使用に比べて、温度変化および湿度変化の大きい環境下で使用されることがある。温度および湿度の大きな変化は、保持枠を含む撮像装置の構成要素を伸縮させて、光学性能に影響を与えるおそれがある。

かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、温度および湿度等の環境の変化による光学性能の劣化を抑える撮像装置の製造方法および撮像装置を提供することにある。

本開示の一実施形態に係る撮像装置の製造方法は、
撮像光学系を構成する第１のレンズを保持する第１のレンズバレルが取り付けられたフレームと、前記撮像光学系を構成する第２のレンズを保持する第２のレンズバレルと、撮像素子を実装した基板と、を備える撮像装置の製造方法であって、
スペーサを介して前記フレームに前記基板を取り付ける、基板取り付けステップと、
前記第２のレンズバレルと、前記第１のレンズバレルを取り付けた前記フレームからなる結合体との取り付け位置を決定するステップと、
取り付け位置が決定された前記第２のレンズバレルと前記結合体とをあらかじめ定められた量の接合部材によって取り付けるステップと、を含み、
前記基板取り付けステップで使用されるスペーサは、前記撮像素子が前記撮像光学系を介して結像する像を受光可能であるように、前記スペーサの厚みまたは個数が設定されている。

本開示の一実施形態に係る撮像装置は、
撮像光学系を構成する第１のレンズを保持する第１のレンズバレルが取り付けられたフレームと、
前記撮像光学系を構成する第２のレンズを保持する第２のレンズバレルと、
撮像素子を実装した基板と、
前記フレームと前記基板との間に位置するスペーサと、を備え、
前記第２のレンズバレルは、前記第１のレンズバレルを取り付けた前記フレームと接合部材によって取り付けられて、前記フレームとの間に所定の厚みを形成し、
前記撮像素子は、前記スペーサの厚みまたは個数によって調整された位置であって、前記撮像光学系を介して結像する像を受光可能な位置に設けられている。

本開示の一実施形態によれば、温度および湿度等の環境の変化による光学性能の劣化を抑える撮像装置の製造方法および撮像装置が提供される。

図１は、本開示の一実施形態に係る撮像装置の主な要素を示す分解図である。 図２は、本開示の一実施形態に係る撮像装置の外観図である。 図３は、本開示の一実施形態に係る撮像装置の主な要素を示す断面図である。 図４は、本開示の一実施形態に係る撮像装置の製造方法のフローチャートである。 図５は、本開示の一実施形態に係る撮像装置の車両への搭載例を示す図である。 図６は、比較例の撮像装置の断面図である。

（撮像装置の構成）
図１は、本開示の一実施形態に係る撮像装置１０の主な要素を示す分解図である。図２は、本実施形態に係る撮像装置１０の外観図である。また、図３は、本実施形態に係る撮像装置１０の主な要素を示す断面図である。図３は図２に示されるＡ−Ａにおける撮像装置１０の断面において、筐体等の内部にある主な要素を示す。ここで、図１〜図３に示すように、撮像装置１０の向きに対応する直交座標が設定される。ｚ軸方向は、撮像装置１０の光軸と平行な方向である。撮像装置１０は、撮像装置１０よりｚ軸正方向に存在する物体である被写体を撮像する。ｚ軸正方向を物体側または前方と表現することがある。また、ｚ軸負方向を像側または後方と表現することがある。ｙ軸方向は、撮像装置１０の幅方向に対応する。また、ｘ軸方向は、撮像装置１０の高さ方向に対応する。以下において、この直交座標の軸または平面を用いて、位置関係を説明することがある。

図１に示すように、撮像装置１０は、第２のレンズバレル２２と、撮像光学系２０と、第１のレンズバレル２１と、撮像素子カバー３３と、フレーム３０と、スペーサ４０と、撮像素子３１と、基板３２と、を備える。また、図２に示すように、撮像装置１０は、前部筐体１２と、後部筐体１３と、配線部１１と、を備える。また、図３に示すように、撮像装置１０は、接合部材２３を、さらに備える。つまり、撮像装置１０は、図１および図３に示される要素が、図２に示される前部筐体１２および後部筐体１３で覆われる構造を有する。撮像装置１０が備える構成要素の詳細については後述する。ここで、図１〜図３は例示である。撮像装置１０は図１〜３に示す構成要素の全てを含まなくてよい。また、撮像装置１０は図１〜３に示す以外の構成要素を備えていてよい。

前部筐体１２は、撮像装置１０の前方に位置する筐体であって、衝撃等から内部の部品を保護する。前部筐体１２は、撮像光学系２０への入射光を遮らない開口を有する。前部筐体１２の開口は、撮像光学系２０および第２のレンズバレル２２の一部を露出させる。前部筐体１２は、例えば前部筐体１２の開口と第２のレンズバレル２２の突出部２２Ａとが嵌合することによって、第２のレンズバレル２２と接続されてよい。別の例として、前部筐体１２と第２のレンズバレル２２とは、接着剤または溶着等の別の手法によって接続されてよい。前部筐体１２は、撮像光学系２０を後方へと押圧し、撮像光学系２０が開口から脱落することを防止する機能も有する。

前部筐体１２の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。前部筐体１２の材料となる樹脂は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリスチレン（ＰＳ）等であってよいが、これらに限定されない。

後部筐体１３は、撮像装置１０の後方に位置する筐体であって、衝撃等から内部の部品を保護する。後部筐体１３は、図１および図３に示される要素を挟んだ状態で、前部筐体１２に対して位置が固定されてよい。後部筐体１３と前部筐体１２とは、例えば接着剤によって接続されるが、溶着、嵌合またはネジ留め等の別の手法によって接続されてよい。後部筐体１３の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。後部筐体１３の材料となる樹脂は、例えば前部筐体１２の説明で列挙した樹脂であるが、それらに限定されない。

配線部１１は、撮像装置１０への電力供給線および撮像素子３１が出力する画像信号を出力する信号線等を含む配線を備える。配線部１１の配線は、後部筐体１３に設けられた開口から撮像装置１０の外部に出て、撮像装置１０の外部にある電子機器と接続されてよい。

撮像光学系２０は、少なくとも１つの光学部材を有し、焦点距離および焦点深度等の所望の光学特性を満たすように設計される。本実施形態において、撮像光学系２０は、光学部材として、第１のレンズ２０１と、レンズ２０２と、レンズ２０３と、第２のレンズ２０４と、レンズ２０５と、を有する。撮像光学系２０はさらに絞りおよび光学フィルタ等を含み得る。第１のレンズ２０１と、レンズ２０２と、レンズ２０３と、第２のレンズ２０４と、レンズ２０５は、例えばプラスチックレンズであるが、一部または全部がガラスレンズであってよい。また、撮像光学系２０が含むレンズの数は、１つ以上かつ４つ以下であってよいし、６つ以上であってよい。

第１のレンズバレル２１は、撮像光学系２０を構成する一部のレンズを保持する部材である。第１のレンズバレル２１は、第２のレンズバレル２２より像側に、すなわち後方に配置される。本実施形態において、第１のレンズバレル２１は、第１のレンズ２０１を保持する。また、第１のレンズバレル２１は、レンズ２０２と、レンズ２０３と、を保持する。本実施形態において、第１のレンズ２０１は、第１のレンズバレル２１が保持するレンズのうちで、最も物体側に、すなわち前方に位置するものをいう。第１のレンズ２０１、レンズ２０２、レンズ２０３は透過光を収束させるものであってよい。第１のレンズバレル２１の保持するレンズ群の取り付け位置精度は、後述する第２のレンズバレル２２の保持するレンズ群の取り付け位置精度に対して高いものが求められる。すなわち、第１のレンズバレル２１の保持するレンズ群の光軸方向の位置の変化による結像位置の変化は、第２のレンズバレル２２の保持するレンズ群の光軸方向の位置の変化による結像位置の変化よりも大きい。

第１のレンズバレル２１は、撮像光学系２０の光軸を囲む筒状の部分と、撮像光学系２０の光軸と交差する方向に突出するフランジ部２１Ａと、を有する。フランジ部２１Ａは、撮像光学系２０の光軸と直交する平面（ｘｙ平面）の方向に突出してよいし、ｘｙ平面からｚ軸方向に傾いた平面の方向に突出してよい。フランジ部２１Ａは、第１のレンズバレル２１の物体側の端部に位置する。詳細は後述するが、フレーム３０が、フランジ部２１Ａに取り付けられている。フランジ部２１Ａは、フレーム３０とネジ留めが可能であるように、ネジ穴を有してよい。ここで、第１のレンズバレル２１とフレーム３０とは、ネジ留めでなく、溶着または嵌合等の別の手法によって接続されてよい。

第１のレンズバレル２１の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。第１のレンズバレル２１の材料となる樹脂は、例えば前部筐体１２の説明で列挙した樹脂であるが、それらに限定されない。第１のレンズバレル２１の材料となる樹脂は、吸湿性の低いものが好ましい。別の例として、第１のレンズバレル２１の材料は、アルミ合金、マグネシウム合金または亜鉛合金等の金属であってよい。

第２のレンズバレル２２は、撮像光学系２０を構成する一部のレンズを保持する部材である。第２のレンズバレル２２は、第１のレンズバレル２１より物体側に、すなわち前方に配置される。本実施形態において、第２のレンズバレル２２は、第２のレンズ２０４を保持する。また、第２のレンズバレル２２は、レンズ２０５を保持する。本実施形態において、第２のレンズ２０４は、第２のレンズバレル２２が保持するレンズのうちで、最も物体側に、すなわち前方に位置するものをいう。第２のレンズバレル２２は、撮像光学系２０の光軸を囲む筒状の形状を有する。第２のレンズバレル２２の物体側の端部は、ｚ軸正方向に突出した突出部２２Ａであって、上記のように前部筐体１２と接続され得る。第２のレンズ２０４とレンズ２０５は透過光を拡散させるものであってよい。

第２のレンズバレル２２の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。第２のレンズバレル２２の材料となる樹脂は、例えば前部筐体１２の説明で列挙した樹脂であるが、それらに限定されない。第２のレンズバレル２２の材料となる樹脂は、吸湿性の低いものが好ましい。別の例として、第２のレンズバレル２２の材料は、アルミ合金、マグネシウム合金または亜鉛合金等の金属であってよい。

接合部材２３は、第１のレンズバレル２１と第２のレンズバレル２２とを接合する部材である。接合部材２３は、第２のレンズバレル２２の第１のレンズバレル２１に対する位置を、撮像素子３１が撮像光学系２０を介して結像する像を受光可能であるように、６軸方向で調整する。ここで、６軸方向の調整は、図１〜図３に示されるｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向に加えて、これらの軸に対する回転方向（パン、チルトおよびロール）での調整を意味する。接合部材２３は、第１のレンズバレル２１の物体側の端部と、第２のレンズバレル２２の像側の端部と、を接合する。接合部材２３は、第１のレンズバレル２１と第２のレンズバレル２２との間に所定の厚みを形成することが可能な接着剤であってよい。つまり、第２のレンズバレル２２は、第１のレンズバレル２１に接着剤によって取り付けられてよい。ここで、後述するように、所定の厚みはスペーサ４０によって調整可能な厚みを下回る、小さな値である。接合部材２３が接着剤である場合に、硬化時の収縮によって光学的なずれが生じないように、接着剤は紫外線硬化型であることが好ましいがこれに限られず熱硬化型の接着剤も使用しうる。別の例として、第１のレンズバレル２１と第２のレンズバレル２２とが金属である場合に、接合部材２３はハンダであってよい。別の例として、第１のレンズバレル２１と第２のレンズバレル２２とがネジ留めされて、接合部材２３はネジまたはバネ付ネジであってよい。

フレーム３０は、第１のレンズバレル２１と、撮像素子３１を実装した基板３２と、に取り付けられている。フレーム３０は、第１のレンズバレル２１の少なくとも一部を収納するように、内部に空間を有する。図１に示すように、フレーム３０は、物体側端部において第１のレンズバレル２１のフランジ部２１Ａに、ネジ留めによって取り付けられている。ここで、第１のレンズ２０１は、撮像光学系２０の設計によって様々な形状を取り得る。そのため、以下において、位置関係を比較する場合に、第１のレンズ２０１の重心Ｇを用いて比較が行われる。図３に示すように、フレーム３０とフランジ部２１Ａとが接合する取り付け位置Ｃは、第１のレンズ２０１の重心Ｇより物体側に位置する。つまり、フレーム３０は第１のレンズ２０１よりも物体側において第１のレンズバレル２１に取り付けられている。このような構造は、環境変化による撮像装置１０への影響を計算し易くして、光学設計を容易にする。つまり、第１のレンズバレル２１の形状の変化、それに伴う第１のレンズバレル２１が保持するレンズの性能の変化、およびフレーム３０の形状の変化を、取り付け位置Ｃを統一された基準位置にして算出することができる。また、温度、湿度などの環境変化に対しては、第１のレンズバレル２１とフレーム３０とが、取り付け位置Ｃを基準に各々が伸縮するため、第１のレンズバレル２１が保持するレンズの撮像素子３１に対する合焦が維持されやすい。また、フレーム３０は、フランジ部２１Ａを除いて、第１のレンズバレル２１との間に所定の間隔、すなわち隙間を有する。第１のレンズバレル２１が使用環境の変化によって形状が変化する場合でも、隙間の範囲内であれば光学性能が保たれる。換言すると、第１のレンズバレル２１が隙間の範囲を超えて形状が変化する場合に、第１のレンズバレル２１は、フレーム３０とフランジ部２１Ａ以外で接触し、光学性能の劣化が生じ得る。

また、フレーム３０は、スペーサ４０を介して基板３２に取り付けられる。図１に示すように、フレーム３０は、撮像素子カバー３３およびスペーサ４０を挟んで、基板３２とネジ留めによって取り付けられてよい。

フレーム３０の材料は例えば金属であるが、金属に限定されない。フレーム３０の材料となる金属は、例えばＡＤＣ１２等のアルミニウム合金であってよいし、マグネシウム合金または亜鉛合金であってよい。寸法精度を高める観点から、フレーム３０はダイカストであってよい。

撮像素子カバー３３は、撮像光学系２０から撮像素子３１の受光面へ入射する被写体像を遮らない開口を有する。また、撮像素子カバー３３は、被写体像以外の周囲からの光が、撮像素子３１の受光面へ入射することを防ぐ。撮像素子カバー３３の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。

スペーサ４０は、フレーム３０と基板３２との間に位置し、１軸方向（ｚ軸方向）においてフレーム３０と基板３２の間隔を調整するために用いられる。スペーサ４０は、フレーム３０と基板３２との間に１つ以上、挿入される。フレーム３０と基板３２とのｚ軸方向の間隔は、スペーサ４０の厚みまたは個数によって調整される。つまり、撮像素子３１が撮像光学系２０を介して結像する像を受光可能な位置にあるように、スペーサ４０によってフレーム３０と基板３２とのｚ軸方向の間隔を調整することが可能である。挿入するスペーサ４０の数を変更することによって、ｚ軸方向の間隔の調整が可能である。一例として、１つのスペーサ４０のｚ方向の厚みは５０μｍであり得る。この場合に、５０μｍ単位で、ｚ軸方向の間隔の調整が可能である。１つのスペーサ４０のｚ方向の厚みは小さい程良く、例えば１００μｍ以下であることが好ましい。１つのスペーサ４０のｚ方向の厚みは５０μｍ以下であることがより好ましい。１つのスペーサ４０のｚ方向の厚みは２０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、ｚ方向の厚みが異なる複数のスペーサ４０が用いられてよい。また、１つのスペーサ４０の厚みは研磨、エッチング処理等の様々な加工を用いて定めることができる。

スペーサ４０の材料は例えば金属であるが、金属に限定されない。また、スペーサ４０の材料は、線膨張係数が小さいことが好ましい。スペーサ４０の材料となる金属は、例えば線膨張係数が１６以下のステンレス鋼であってよい。別の例として、スペーサ４０の材料はセラミックであってよい。また、スペーサ４０は、線膨張係数が小さければ、樹脂が用いられてよい。

撮像素子３１は、撮像光学系２０の像側で、撮像光学系２０を介して結像する被写体像を受光可能に配置される。撮像素子３１は、受光面上に結像される被写体像を撮像して画像信号に変換して出力する。撮像素子３１としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等を用いることができる。

基板３２は、回路基板であって、少なくとも撮像素子３１を含む電子部品を実装する。基板３２は、前方の面に撮像素子３１を実装する。つまり、基板３２は、撮像素子３１の受光面が、撮像光学系２０介して結像する被写体像を受光できるように実装する。基板３２は、撮像素子カバー３３およびスペーサ４０を挟んだ状態で、フレーム３０に対して位置が固定される。基板３２は、フレーム３０とネジ留めされるように、ネジの径よりも大きなネジ穴を備えてよい。基板３２は、ネジ留めされる場合に、撮像素子３１の受光面上に被写体像が結像されるように、ｘ軸方向およびｙ軸方向の２軸方向において位置が調整される。

（製造方法）
図４は、本開示の一実施形態に係る撮像装置１０の製造方法の例を示す。上記構成の撮像装置１０は、図４のフローチャートに従って製造され得る。まず、第１のレンズバレル２１がフレーム３０に取り付けられる（ステップＳ１）。具体的には、第１のレンズバレル２１のフランジ部２１Ａと、フレーム３０の前方とがネジ留めされる。

次に、スペーサ４０を介して、第１のレンズバレル２１が取り付けられたフレーム３０に、基板３２を取り付ける（ステップＳ２、基板取り付けステップ）。具体的には、スペーサ４０を挟んで、撮像素子３１を実装した基板３２と、フレーム３０の後方とがネジ留めされる。ステップＳ２において、基板３２に実装された撮像素子３１のフレーム３０に対するｚ軸方向の位置は、挿入されるスペーサ４０の厚みまたは個数によって調整され得る。また、ステップＳ２において、撮像素子３１のフレーム３０に対するｘ軸方向およびｙ軸方向の位置は、基板３２のネジ留めの位置によって調整され得る。ここで、挿入されるべきスペーサ４０のｚ軸方向の厚みまたは個数は測定装置によって予め計測されてよい。例えば、フレーム３０に取り付けられた第１のレンズバレル２１のレンズの焦点位置を計測装置で測定することで、設定すべきスペーサ４０のｚ軸方向の厚みが求められてよい。もしくは、第１のレンズバレルを取り付けたフレーム３０に、第２のレンズバレル２２を仮置きした状態で撮像光学系２０が測定されてよい。ここで、設定すべきスペーサ４０のｚ軸方向の厚みとは、第２のレンズバレル２２が第１のレンズバレル２１および基板３２が取り付けられたフレーム３０に所定の厚さの接合部材２３で取り付けられた場合に、撮像素子３１の受光面に、撮像光学系２０介して結像する被写体像が結像できるだけの厚みである。

次に、第２のレンズバレル２２と、結合体との取り付け位置が決定される（ステップＳ３）。ここで、結合体は、第１のレンズバレルを取り付けたフレーム３０からなる。より具体的には、結合体は第１のレンズバレル２１および基板３２が取り付けられたフレーム３０で構成される。取り付け位置は、撮像素子３１の受光面が、撮像光学系２０介して結像する被写体像を受光できるように決定される。また、取り付け位置は、第２のレンズバレル２２が保持する第２のレンズ２０４およびレンズ２０５の光軸を、第１のレンズバレル２１が保持する第１のレンズ２０１、レンズ２０２およびレンズ２０３の光軸に合わせるように決定されてよい。

次に、第２のレンズバレル２２と、結合体とが接合部材２３によって取り付けられる（ステップＳ４）。接合部材２３は、第２のレンズバレル２２とフレーム３０とを、６軸方向で調整して取り付ける。

ここで、接合部材２３は、スペーサ４０によって調整できない間隔を調整するために、第２のレンズバレル２２と第１のレンズバレル２１との間に所定の厚みを形成する。上記のように、１枚のスペーサ４０の厚みは１００μｍ以下であることが好ましい。この場合に、接合部材２３は、スペーサ４０によって調整できない１００μｍ未満の厚みを形成すればよい。例えば接合部材２３は、１００μｍ未満の厚みを形成し得る少量の接着剤であってよい。一般に、接着剤は、温度上昇および吸湿によって体積が変動する。しかし、接合部材２３が少量の接着剤で構成される場合には、温度上昇および吸湿による体積の変動は小さい。ここで、この製造方法では、第２のレンズバレル２２と結合体とが接合部材２３によって取り付けられる前に、設定されたスペーサ４０の厚みまたは個数でフレーム３０と基板３２とが取り付けられる。第１のレンズバレル２１と撮像素子３１との位置関係はスペーサ４０の厚みまたは個数に基づいて決定されているので、第２のレンズバレル２２とフレーム３０の取り付け位置との距離が概ね定まっている。したがって、接合部材２３はあらかじめ定められた一定量の少量の接着剤で構成されてよい。このとき、組み立て上のクリアランスをほぼ一定にすることができる。

（撮像装置の車両への搭載）
上記の構成の撮像装置１０は、例えば車載カメラとして車両１に搭載されてよい。撮像装置１０は、前方を走行する車の挙動を撮影可能なように、車両１の前方外部に固定されてよい。撮像装置１０は、車両１の後続車を正面から撮影可能なように、車両１の後方外部に固定されてよい。別の例として、撮像装置１０は、例えば図５に示すように、サイドミラー内にあって電子ミラーを構成してよい。このとき、撮像装置１０は車両１の後方の画像を撮像して、運転支援情報として、運転者に提供し得る。撮像装置１０によって撮像された画像は、車両１の室内にある表示装置に表示されてよい。表示装置は、運転者が運転中に視認可能であるように、例えばルームミラーまたはインストルメントパネルの位置にあってよい。

（環境変化の影響）
車載カメラとして車両１に搭載される撮像装置１０は、屋内使用に比べて、温度変化および湿度変化の大きい環境下で使用される。温度および湿度の大きな変化は、撮像装置１０を構成する部品を伸縮させ得る。本実施形態に係る撮像装置１０は、以下に説明するように、使用環境の変化に対して光学性能の劣化を抑えることができる。そのため、撮像装置１０は車載カメラとしての用途に適している。

本実施形態に係る撮像装置１０は、第１のレンズバレル２１がフレーム３０の内部の空間部分に隙間を有して挿入された、入れ子構造となっている（図３参照）。上記のように、第１のレンズバレル２１が使用環境の変化によって形状が変化する場合でも、隙間の範囲内であれば光学性能が保たれる。よって、温度および湿度等の環境の変化によって、第１のレンズバレル２１の形状が変化しても、隙間の範囲を超えない限り、光学性能を保つことができる。

また、第１のレンズバレル２１とフレーム３０とが入れ子構造であることによって、環境の変化に対する第１のレンズバレル２１とフレーム３０の形状変化の方向を揃えることが可能である。例えば、第１のレンズバレル２１が温度上昇によってｚ軸方向に伸びる場合に、フレーム３０もｚ軸方向に伸びる（図３参照）。フレーム３０がｚ軸方向に伸びると、フレーム３０に取り付けられている基板３２に実装された撮像素子３１の位置もｚ軸負方向に移動する。そのため、撮像素子３１の受光面に合わせた像がずれにくい。このように、温度上昇によって第１のレンズバレル２１とフレーム３０の形状が変化しても、形状変化の方向が同じであるため、撮像素子３１の受光面は、撮像光学系２０介して結像する被写体像を受光できる。

更に、フレーム３０とフランジ部２１Ａとが接合する取り付け位置Ｃは、第１のレンズバレル２１に取り付けられる撮像光学系２０のレンズのうちで、最も物体側に位置する第１のレンズ２０１の重心Ｇより物体側に位置する、より具体的には、取り付け位置Ｃは第１のレンズバレル２１とフレーム３０各々の物体側の端部であってよい。したがって、第１のレンズバレル２１とフレーム３０が温度変化によってｚ軸方向に伸縮する場合に、いずれもが同一の基準点（取り付け位置Ｃ）から、同一方向に個別に伸縮するため、第１のレンズバレル２１の伸縮による撮像光学系２０のレンズの撮像素子３１に対する合焦が維持される。これにより、環境の変化による光学性能の劣化を抑えることが可能である。

また、フレーム３０は、第１のレンズバレル２１より線膨張係数が小さくてよい。フレーム３０は、第１のレンズバレル２１と、撮像素子３１を実装した基板３２と、に取り付けられている。そのため、フレーム３０の形状変化は、第１のレンズバレル２１と撮像素子３１の位置に影響するため、小さいことが好ましい。このとき、第１のレンズバレル２１の形状の変化（膨張）は、相対的にフレーム３０よりも大きくなる。しかし、上記のように、第１のレンズバレル２１とフレーム３０との間には隙間が存在し、撮像装置１０が通常に使用される環境において、これらが接触することはない。

また、本実施形態に係る撮像装置１０は、フレーム３０がスペーサ４０を介して基板３２に取り付けられる。そのため、撮像素子３１の位置は、撮像光学系２０を介して結像する像を受光可能であるように、スペーサ４０の厚みまたは個数によって調整される。スペーサ４０は、１つが例えば１００μｍ以下の厚みを有する、金属またはセラミック等の部材である。よって、本実施形態に係る撮像装置１０は、撮像素子３１の位置をスペーサ４０によって細かく調整することが可能である。また、スペーサ４０の材料は、金属またはセラミック等であるため、線膨張係数が樹脂より小さく、温度および湿度等の環境の変化による体積変化を小さくすることができる。

また、本実施形態に係る撮像装置１０は、第２のレンズバレル２２とフレーム３０（詳細にはフレーム３０に取り付けられた第１のレンズバレル２１）とが、接合部材２３によって取り付けられている。上記のように、接合部材２３は、１つのスペーサ４０の厚み未満の微小な厚さを有し、例えば少量の接着剤で構成される。そのため、接合部材２３は、温度上昇および吸湿による体積の変動が小さい。

ここで、図６は、フレーム３０を備えない比較例の撮像装置１１０の断面図である。比較例の撮像装置１１０は、本実施形態に係る撮像装置１０と同じ第２のレンズバレル２２、撮像素子３１を実装した基板３２を備える。ただし、比較例の撮像装置１１０において、第２のレンズバレル２２および基板３２は、接着部１２３および接着部１２４によって、フランジのない第１のレンズバレル１２１に接続される。接着部１２３および接着部１２４は、接着剤である。

比較例の撮像装置１１０において、温度および湿度等の環境の変化によって第１のレンズバレル１２１の形状が変化すると、第１のレンズバレル１２１の有するレンズ群と第２のレンズバレル２２および撮像素子３１との光軸方向の位置関係に影響する。図６に示すように、第１のレンズバレル１２１がｚ軸方向に伸びると、撮像光学系２０が変形し、撮像素子３１の位置が入射部から遠ざかる。また、比較例の撮像装置１１０は、スペーサ４０ではなく、接着剤である接着部１２４によって基板３２の位置を調整する。そのため、温度上昇および吸湿の影響によって接着部１２４は変形し、撮像素子３１の像の受光に影響する。また、比較例の撮像装置１１０は、接着剤である接着部１２３を用いるが、スペーサ４０を用いていないため、その量を少なく抑えることができない。したがって、温度上昇および吸湿の影響によって接着部１２３は変形し、撮像光学系２０の光路に影響する。このように、比較例の撮像装置１１０では、温度および湿度等の環境の変化による光学性能の劣化を抑えることができない。

比較例との対比から明らかなように、本実施形態の撮像装置１０は上記の構成を備えることによって、温度および湿度等の環境の変化による光学性能の劣化を抑えることが可能である。また、上記に説明した製造方法は、光学性能の劣化を抑えることが可能な撮像装置１０を製造することを可能にする。

本開示を図面および実施形態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。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば、撮像装置１０は、撮像素子３１からの画像信号に基づいて処理を実行するプロセッサを備えてよい。プロセッサは、処理を実行した画像信号を、配線部１１から撮像装置１０の外部に出力してよい。ここで、プロセッサが画像信号に基づいて実行する処理は、例えば外光に応じて輝度を調整する画像処理であってよいし、撮像された画像に含まれる特定物を強調して表示する画像処理であってよい。特定物は、例えば交通標識および道路上の白線であってよい。

例えば、撮像装置１０は、撮像素子３１で発生する熱を放熱させるための伝熱部材を備えてよい。伝熱部材は、前部筐体１２または後部筐体１３と撮像素子３１との間に設けられてよい。伝熱部材は、例えば柔軟性を有する伝熱シートである。伝熱部材の材料は、例えばシリコーンであってよいが、これに限定されず他の伝熱性を有する材料であり得る。

１ 車両
１０ 撮像装置
１１ 配線部
１２ 前部筐体
１３ 後部筐体
２０ 撮像光学系
２１ 第１のレンズバレル
２１Ａ フランジ部
２２ 第２のレンズバレル
２２Ａ 突出部
２３ 接合部材
３０ フレーム
３１ 撮像素子
３２ 基板
３３ 撮像素子カバー
４０ スペーサ
１１０ 撮像装置
１２１ 第１のレンズバレル
１２３ 接着部
１２４ 接着部
２０１ 第１のレンズ
２０２ レンズ
２０３ レンズ
２０４ 第２のレンズ
２０５ レンズ

Claims (10)

1. 撮像光学系を構成する第１のレンズを保持する第１のレンズバレルが取り付けられたフレームと、前記撮像光学系を構成する第２のレンズを保持する第２のレンズバレルと、撮像素子を実装した基板と、を備える撮像装置の製造方法であって、
   スペーサを介して前記フレームに前記基板を取り付ける、基板取り付けステップと、
   前記第２のレンズバレルと、前記第１のレンズバレルを取り付けた前記フレームからなる結合体との取り付け位置を決定するステップと、
   取り付け位置が決定された前記第２のレンズバレルと前記結合体とをあらかじめ定められた量の接合部材によって取り付けるステップと、を含み、
   前記基板取り付けステップで使用されるスペーサは、前記撮像素子が前記撮像光学系を介して結像する像を受光可能であるように、前記スペーサの厚みまたは個数が設定されている、撮像装置の製造方法。
2. 前記スペーサは、金属またはセラミックである、請求項１に記載の撮像装置の製造方法。
3. 前記接合部材は、紫外線硬化型の接着剤である、請求項１または２に記載の撮像装置の製造方法。
4. 前記第２のレンズバレルと前記結合体とが前記接合部材によって取り付けられる前に、設定された前記スペーサの厚みまたは個数で前記フレームと前記基板とが取り付けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置の製造方法。
5. 撮像光学系を構成する第１のレンズを保持する第１のレンズバレルが取り付けられたフレームと、
   前記撮像光学系を構成する第２のレンズを保持する第２のレンズバレルと、
   撮像素子を実装した基板と、
   前記フレームと前記基板との間に位置するスペーサと、を備え、
   前記第２のレンズバレルは、前記第１のレンズバレルを取り付けた前記フレームと接合部材によって取り付けられて、前記フレームとの間に所定の厚みを形成し、
   前記撮像素子は、前記スペーサの厚みまたは個数によって調整された位置であって、前記撮像光学系を介して結像する像を受光可能な位置に設けられている、撮像装置。
6. 前記スペーサは、金属またはセラミックである、請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記接合部材は、紫外線硬化型の接着剤である、請求項５または６に記載の撮像装置。
8. 前記第１のレンズバレルは、撮像光学系の光軸と交差する方向に突出するフランジ部を有し、
   前記フレームは、前記フランジ部に取り付けられている、請求項５から７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 前記フランジ部は、前記第１のレンズバレルの物体側の端部に位置する、請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記フレームは、前記第１のレンズバレルの少なくとも一部を収納し、前記フランジ部を除いて前記第１のレンズバレルとの間に所定の間隔を有する、請求項８または９に記載の撮像装置。

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