JP2023077776A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤が撮像素子に落下して汚染するなどの不都合の発生を抑止可能な撮像装置を提供する。【解決手段】本開示に係る撮像装置は、複数のレンズが内部に組み込まれた鏡筒と、レンズで結像される画像を撮像する撮像素子が実装されたセンサ基板と、撮像素子とレンズとが対向する位置にセンサ基板と鏡筒とを保持し、センサ基板を収納する空間と鏡筒が差し込まれる筒状の空洞とを、レンズを通った光が撮像素子に至るための孔が設けられた隔壁で隔てたケースと、を備え、ケースは、ケースと鏡筒とを接着する接着剤の塗布範囲と孔との間に、接着剤の流入を堰き止める凸部を有する。【選択図】図３

Description

本開示は、撮像装置に関する。

近年、車両の運転支援システムの普及に伴い、車載カメラによる周辺監視システムや車載カメラによるミラー代替システムが車両に搭載されることが増えている。これらの用途で使用される撮像装置としては、例えば、バックの際に後方を映し出すバックカメラや、車両の周辺を確認するためのフロントカメラやサイドカメラ、自動ブレーキ制御に使用する前方カメラ等がある。

撮像装置は、多くの場合、被写体の像を結像するためのレンズユニットと、結像された像を映像信号に変換するセンサ（撮像素子）を内包したケースとを組み合わせて作られる（例えば特許文献１）。レンズユニットは、鏡筒と複数枚のレンズ等で構成される。上記センサ（撮像素子）は、周辺回路とともにセンサ基板上に実装され、センサ基板がケースに固定される。

レンズユニットは、接着剤を用いて、ケースに固定される。この固定の際、レンズユニットが備えるレンズを通過した光が撮像素子上に結像するよう、レンズユニットとケースとの位置関係が調整される。また、固定には、例えば、紫外線の照射により液体から固体に変化する接着剤が使用される。上述の調整がなされた状態で紫外線が照射されて、レンズユニットがケースに対して固定される。

レンズユニットとケースとの位置関係は、映像およびＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を見ながらピントが合うように精密に調整される。この調整において、ケースまたはレンズユニットが、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の他、傾き（θ、アオリ）方向等に動かされる。この工程は接着剤の滴下後に行われるため、調整中の動きによって、液状の接着剤がケースの内側に入り込むことがあり、さらには、接着剤がセンサ（撮像素子）面上に落下してセンサ面が汚れることがある。この場合には、センサの清掃と調整のやり直しが発生してしまい、不都合である。

米国特許第８５４２４５１号明細書

本開示は上記の課題に鑑みてなされたものであり、接着剤が撮像素子に落下して汚染するなどの不都合の発生を抑止可能な撮像装置を提供することをその主たる目的とする。

本開示にかかる撮像装置は、複数のレンズが内部に組み込まれた鏡筒と、前記レンズで結像される画像を撮像する撮像素子が実装されたセンサ基板と、前記撮像素子と前記レンズとが対向する位置に前記センサ基板と前記鏡筒とを保持するケースと、を備える。前記ケースは、前記センサ基板を収納する空間と前記鏡筒が差し込まれる筒状の空洞とを、前記レンズを通った光が前記撮像素子に至るための孔が設けられた隔壁で隔てる。また、前記ケースは、当該ケースと前記鏡筒とを接着する接着剤の塗布範囲と前記孔との間に、前記接着剤の流入を堰き止める凸部を有する。

本開示に係る撮像装置によれば、センサ（撮像素子）面上に接着剤が落下することを防止でき、接着剤の塗布（滴下）範囲を安定させることができるので、歩留まりを改善し品質を向上させることができ、これまで見込んでいたセンサ洗浄等の工数を削減することができる。

図１は、第１の実施形態に係る撮像装置の一例の配置図である。 図２は、第１の実施形態に係る撮像装置の分解図である。 図３は、第１の実施形態に係る撮像装置の要部を概略的に示す縦断面図である。 図４は、第１の実施形態に係る前面ケースの斜視図である。 図５は、第１の実施形態に係る前面ケースの平面図である。 図６は、第２の実施形態に係る撮像装置の要部を概略的に示す縦断面図である。 図７は、第２の実施形態に係る前面ケースの平面図である。

以下に図面を参照して、本開示に係る撮像装置について説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る撮像装置１００について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置１００の一例の配置図である。撮像装置１００は、例えば、移動体２００に搭載される。移動体２００は、例えば、車両、船舶、航空機、ドローンなどである。本実施形態では、移動体２００が車両である形態を一例として説明する。なお、撮像装置１００が搭載される位置は図１に限定されず、撮像装置１００は、例えば、車両の前方、後方、及びサイドミラー等に搭載されてもよい。また、本実施例では、撮像装置１００が車両に搭載された例を実施例として説明するが、撮像装置１００は車両に搭載された形態に限定されない。さらに、撮像装置１００は、移動体以外に設置されてもよい。

図２は、本実施形態に係る撮像装置１００の一例の分解図である。撮像装置１００は、鏡筒１０１、前面ケース１０３、センサ基板１０４、センサ基板固定用ネジ１０５、防水パッキン１０６、後面ケース１０７、ケース固定用ネジ１０８、空気孔用ネジ１０９、およびシールド部材１１２を備える。符号１０２が示すものは、前面ケース１０３に鏡筒１０１を固定するための接着剤１０２である。なお、図２における手前側（鏡筒１０１側）が撮像装置１００の外側で、図２における奥側（ケース固定用ネジ１０８側）が撮像装置１００の内側である。

鏡筒１０１およびセンサ基板１０４は、撮像光学ユニット１２０を構成する。撮像光学ユニット１２０は、レンズおよび撮像素子４１等を含み、撮像によって画像信号を得る。レンズは、本実施形態では、鏡筒１０１の内部に組み込まれている。撮像素子４１は、例えば、センサ基板１０４に設けられており、以下単にセンサとも称される。

鏡筒１０１は、前面ケース１０３の外側から、すなわち後面ケース１０７が取り付けられる側の反対側から、前面ケース１０３に取り付けられる。前面ケース１０３の外側には、鏡筒１０１の一端部の周面を囲む形状の取付穴３１が形成されている。鏡筒１０１の一端部を前面ケース１０３の取付穴３１に嵌め込むことで、鏡筒１０１は、前面ケース１０３に対して取り付けられる。

センサ基板１０４は、撮像素子４１が実装された基板である。撮像素子４１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）である。撮像素子４１は、鏡筒１０１内のレンズを通過した光を受光し、画像信号（映像信号）に変換する。

センサ基板１０４は、センサ基板固定用ネジ１０５により前面ケース１０３の内部に取り付けられている。前面ケース１０３は、鏡筒１０１およびセンサ基板１０４を支持する。なお、前面ケース１０３は、導電性の部材であって、材質は、例えば、アルミニウムなどの金属、導電性の樹脂などである。また、前面ケース１０３は、例えばダイカストにより成型される。

センサ基板１０４の縁部には、センサ基板固定用ネジ１０５を通す貫通孔が形成されている。センサ基板１０４は、その貫通孔を介して、センサ基板固定用ネジ１０５により前面ケース１０３に固定されている。センサ基板固定用ネジ１０５の材料としては、例えばステンレスなどの金属を用いることができる。センサ基板固定用ネジ１０５により前面ケース１０３に固定されることで、センサ基板１０４は、センサ基板固定用ネジ１０５を介して前面ケース１０３と電気的に接続される。

後面ケース１０７は、撮像光学ユニット１２０から出力される信号を出力する出力機構１０７Ａを有する。出力機構１０７Ａは、撮像光学ユニット１２０から出力された信号である画像信号を外部へ出力する電気ケーブル等を接続するための、導電性の接続部である。

後面ケース１０７は、ケース固定用ネジ１０８により前面ケース１０３に取り付けられている。上述したように、前面ケース１０３にはセンサ基板１０４が取り付けられている。このため、センサ基板１０４は、前面ケース１０３と後面ケース１０７との間に挟持されて支持された状態となる。以下では、前面ケース１０３に対して後面ケース１０７が取り付けられて形成された構造体を、筐体１１０と称して説明する場合がある。

防水パッキン１０６は、筐体１１０の内部空間の気密性を保つための密封部材である。防水パッキン１０６は、前面ケース１０３と、後面ケース１０７とに挟まれて、両サイドから押圧される。この結果、防水パッキン１０６により、前面ケース１０３と後面ケース１０７との合わせ面が密封され、撮像装置１００は防水機能を有することになる。防水パッキン１０６の材料としては、例えばゴムなどの任意の弾性材料を用いることができる。

後面ケース１０７には、空気孔が形成されている。空気孔は、筐体１１０の内部空間と、筐体１１０の外側の空間とを繋ぐ孔である。空気孔は、空気孔用ネジ１０９により封止される。なお、空気孔用ネジ１０９は、空気孔を封止する封止部材の一例である。他の封止部材としては、例えば、レーザ透過性の樹脂で形成された空気孔より径が大きい円盤状の部材がある。この円盤状の部材は、空気孔を塞ぐ位置に置かれた状態で後面ケース１０７にレーザ溶着により接着されることで、封止部材として機能する。さらに他の例としては、接着剤を封止部材として用いてもよい。

シールド部材１１２は、前面ケース１０３と出力機構１０７Ａとを電気的に接続する。本実施形態では、シールド部材１１２は、後面ケース１０７と前面ケース１０３との間に設けられている。

続いて、撮像装置１００を構成する主たる部材について、より詳細に説明する。鏡筒１０１は、前面ケース１０３に対して接着剤１０２を介して取り付けられる。図３は、第１の実施形態に係る撮像装置１００の要部を概略的に示す縦断面図である。鏡筒１０１の内部には、複数のレンズ９が組み込まれている。レンズ９は、プラスチックあるいはガラスなどで形成される。レンズ９は、鏡筒１０１の内側において光軸に沿って配置され、センサ基板１０４の撮像素子４１上に被写体からの光を結像させる。

鏡筒１０１は、両端が開口された円筒形の部材である。鏡筒１０１は、例えば樹脂材料を用いて形成することができる。鏡筒１０１は、前面ケース１０３の取付穴３１内に嵌め込まれる筒部１１と、前面ケース１０３の外側に位置する縁部１２とを備えている。縁部１２は、外径が筒部１１よりも大きいフランジ状の形状を有している。また、縁部１２は、筒部１１との径の違いにより形成される段差部分に、被接着部１３および凹部１４を備えている。被接着部１３および凹部１４はともに円形であって、後述する前面ケース１０３の形状に対応する形状である。

なお、鏡筒１０１と前面ケース１０３とは、図３に示すように、鏡筒１０１が上になるよう立てた状態で、組立てられる。鏡筒１０１は、前面ケース１０３に対し、上から取り付けられる。

図４は、第１の実施形態に係る前面ケース１０３の斜視図である。図５は、第１の実施形態に係る前面ケース１０３の平面図である。前面ケース１０３は、撮像素子４１とレンズ９とが対向する位置に、センサ基板１０４と鏡筒１０１とを保持する。前面ケース１０３は、略直方体の箱状の外形を有し、一面に、上述の取付穴３１が開口している。取付穴３１は、鏡筒１０１が差し込まれる筒状の空洞の一例である。

また、前面ケース１０３は、取付穴３１の縁を囲む環状の突出部３２を有している。突出部３２は、鏡筒１０１の被接着部１３が、接着剤１０２越しに接する部分である。つまり突出部３２の被接着部１３に対向する面（図３～図５で示す状態における上面）は、接着剤１０２の塗布範囲である。突出部３２の被接着部１３に対向する面の面積は、前面ケース１０３と鏡筒１０１とが接着剤１０２により接着されるにあたって十分な接着強度を得られる大きさに設定されている。

さらに、前面ケース１０３は、図３および図５に示すように、取付穴３１の奥に、隔壁３４を有している。隔壁３４は、鏡筒１０１が差し込まれる筒状の空洞（取付穴３１）と、センサ基板１０４を収納する空間と、を隔てる。隔壁３４の中心部には、孔３５が形成されている。鏡筒１０１が取り込んでレンズ９を通った光は、孔３５を通って撮像素子４１に至る。

そして、前面ケース１０３は、突出部３２の内周側に、突出部３２と取付穴３１とを隔てる堰３３を有している。堰３３は、接着剤１０２の流入を堰き止める凸部の一例であって、前面ケース１０３と鏡筒１０１とを接着する接着剤１０２の滴下（塗布）範囲と孔３５との間に設けられている。堰３３は、取付穴３１の鏡筒１０１の差し込みを受け付ける開口部の周りを囲む。堰３３は、薄い環状であり、突出部３２よりもさらに高く突出している。堰３３は、図３に示すように、前面ケース１０３上に鏡筒１０１が乗った状態で、上述の凹部１４内に収まる。

繰り返しになるが、鏡筒１０１と前面ケース１０３とは、接着剤１０２により固定（接着、固着）される。この固定の際、鏡筒１０１内のレンズ９を通過した光が撮像素子４１上に結像するよう、鏡筒１０１と前面ケース１０３との位置関係が調整される。また、接着剤１０２としては、例えば、紫外線の照射により硬化（液体から固体に変化）する性質を有するものが使用される。上述の調整がなされた状態で接着剤１０２に紫外線が照射されて、鏡筒１０１が前面ケース１０３に対して固定される。

鏡筒１０１と前面ケース１０３との位置関係は、映像およびＭＴＦ（Modulation Transfer Function）を見ながらピントが合うように精密に調整される。この調整において、前面ケース１０３または鏡筒１０１が、Ｘ，Ｙ，Ｚの三軸方向の他、傾き（θ、アオリ）方向等に動かされる。

なお、上述の調整を行った状態で接着剤１０２を硬化させることで鏡筒１０１と前面ケース１０３とが位置固定される構造のため、被接着部１３および凹部１４と、突出部３２および堰３３とは、適切な隙間を介してゆるくはまる程度の寸法に設計される。これにより、被接着部１３および凹部１４と突出部３２および堰３３とは、組立て時およびその後に干渉しない。

また、接着剤１０２は、例えば、紫外線（ＵＶ）照射により仮硬化し、その後、熱処理により本硬化するような、二段階に硬化する性質を有するものであると、前面ケース１０３と鏡筒１０１とをより精度高く取り付けるために好適である。

このような構成において、前面ケース１０３に接着剤１０２で鏡筒１０１を固定するには、まず前面ケース１０３にセンサ基板１０４を取り付け、前面ケース１０３の突出部３２を上向きにする。次に、突出部３２の上面（被接着部１３に対向する面）に、接着剤１０２を滴下し行き渡らせる（あるいは塗布する）。このとき、堰３３があることで、突出部３２に滴下された接着剤１０２は、取付穴３１内に流入しないので、センサ基板１０４上の撮像素子４１を汚すおそれがない。また、堰３３により接着剤１０２と取付穴３１とが隔てられているので、従来のように取付穴３１への流入を警戒して接着剤１０２の滴下量を抑える必要がない。これにより、接着強度を十分得られるだけの面積に接着剤１０２を行き渡らせやすくなる。

続いて、前面ケース１０３の取付穴３１に、鏡筒１０１の筒部１１を差し込む。この状態で、レンズ９を通過した光が撮像素子４１上に結像するよう、前面ケース１０３に対する鏡筒１０１の位置を調整する。調整が完了すると、当該調整された状態を保持しつつ、接着剤１０２を硬化させる。これにより、鏡筒１０１が前面ケース１０３に固定される。

以上、本実施形態に係る撮像装置１００によれば、撮像素子４１面上に接着剤１０２が落下することを防止でき、さらに、接着剤の滴下（塗布）範囲を安定させることができる。これにより、本実施形態の撮像装置１００によれば、歩留まりを改善し、品質を向上させることができ、また、これまで見込んでいたセンサ洗浄等の工数を削減することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態は、上で説明した第１の実施形態の変形例であるので、第１の実施形態と異なる部分について詳しく説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を用いて詳細な説明を省略する。

図６は、第２の実施形態に係る撮像装置の要部を概略的に示す縦断面図である。図７は、第２の実施形態に係る前面ケース１０３の平面図である。図６および図７に示すように、本実施形態の鏡筒１０１は、第１の実施形態における堰３３に替えて、堰３６を有している。

堰３６は、前面ケース１０３と鏡筒１０１とを接着する接着剤１０２の滴下（塗布）範囲と孔３５との間に設けられた、接着剤１０２の流入を堰き止める凸部の一例である。堰３６は、筒部１１の取付穴３１の底をなす隔壁３４の、外周部分を残した内側部分に設けられた、突出した部分であって、孔３５の周りを囲む。

この堰３６は、突出部３２に滴下（塗布）された接着剤１０２が取付穴３１に落ち、筒部１１の内壁を伝って隔壁３４に至った場合に、この接着剤１０２を堰き止める。したがって、隔壁３４に至った接着剤１０２は、堰３６により堰き止められて、孔３５からセンサ基板１０４上の撮像素子４１に落下しない。

したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、本実施形態では、隔壁３４と堰３６とを一体のものとして示しているが、鏡筒１０１の製作にあたってその手法を限定する意図はなく、例えば隔壁３４の形成後に堰３６が取り付けられるのであっても構わない。

また、実施にあたっては、撮像装置は、第１の実施形態の堰３３と、第２の実施形態の堰３６と、の両方を備えていてもよい。

上述した実施形態は、例として提示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。上記実施形態は、本開示の範囲または要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…撮像装置、
１０１…鏡筒、
９…レンズ、１１…筒部、１２…縁部、１３…被接着部、１４…凹部、
１０２…接着剤、
１０３…前面ケース（ケースの一例）、
３１…取付穴、３２…突出部、３３…堰（第１の実施形態における凸部の一例）、
３４…隔壁、３５…孔、
３６…堰（第２の実施形態における凸部の一例）、
１０４…センサ基板、
４１…撮像素子、
１０５…センサ基板固定用ネジ、１０６…防水パッキン、
１０７…後面ケース、１０７Ａ…出力機構、
１０８…ケース固定用ネジ、１０９…空気孔用ネジ、
１１０…筐体、
１１２…シールド部材、
１２０…撮像光学ユニット、
２００…移動体。

Claims (3)

1. 複数のレンズが内部に組み込まれた鏡筒と、
   前記レンズで結像される画像を撮像する撮像素子が実装されたセンサ基板と、
   前記レンズと前記撮像素子とが対向する位置に前記鏡筒と前記センサ基板とを保持し、前記鏡筒が差し込まれる筒状の空洞と前記センサ基板を収納する空間とを、前記レンズを通った光が前記撮像素子に至るための孔が設けられた隔壁で隔てたケースと、
   を備え、
   前記ケースは、当該ケースと前記鏡筒とを接着する接着剤の塗布範囲と前記孔との間に、前記接着剤の流入を堰き止める凸部を有する
   撮像装置。
2. 前記ケースは、前記凸部として、前記鏡筒の差し込みを受け付ける開口部の周りを囲む堰を有する
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ケースは、前記凸部として、前記孔の周りを囲む堰を有する
   請求項１又は２に記載の撮像装置。

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