JP4880780B2 - 撮像モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、CCDイメージセンサを始めとする半導体イメージセンサ等から成る撮像素子を用いた撮像モジュールに関するものである。
自動車等に取り付けるためのブラケットを有する従来の撮像モジュールは、例えば、以下のような構成を有している。
具体的には、レンズユニットが被写体側に装着されているとともに、撮像素子を搭載した撮像基板がレンズユニットに撮像素子を対向させて被写体側と反対側の部位に設置されている前ケースと、前ケースに取り付けられて撮像基板を前ケースとの内側空間に封止している後ケースと、後ケースに取り付けられたブラケットとを有する構成である。
このような構成の従来の撮像モジュールにおいては、前ケースと後ケースとを第1のねじによってねじ止めして取り付け、さらに後ケースとブラケットとを第2のねじによってねじ止めして取り付けている。そして、第1のねじと第2のねじとは、それぞれ別個のねじ止め部にねじ込まれている。
実開平6−72856号公報
従来の撮像モジュールにおいては、前ケースと後ケースとを第1のねじによってねじ止めして取り付け、さらに後ケースとブラケットとを、第1のねじとは別個のねじ止め部にねじ込まれた第2のねじによってねじ止めして取り付けているために、2段のねじ止め構造となる。その結果、ねじ止め部が大型になり、撮像モジュール自体も大型になるという問題点があった。
これに対して、撮像モジュールを小型化すべくねじ止め部を小型化するために、ねじの径を小さくすると、ねじ止めの強度が不足することとなる。すると、ブラケットを自動車等にねじ止めによって取り付けた際に、自動車等の振動によって第2のねじの締結力が弱まることから、光軸がずれて画質が劣化しやすくなるという問題点があった。
また、第2のねじの締結力が弱まることから、後ケースとブラケットとがずれることによって、撮像モジュールの防水性が低下するという問題点があった。
本発明は、上記の従来の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、前ケースと後ケースとブラケットとを取り付けるねじ止め部を小型化して、撮像モジュール自体を小型化することにある。また、撮像モジュールについて、高いねじ止めの強度を保持して、ブラケットを自動車等にねじ止めによって取り付けた際に、光軸がずれることを抑えて、高画質の画像を得ることができ、また、撮像モジュールの防水性の低下を抑制することにある。
本発明の撮像モジュールは、レンズユニットが被写体側に装着されているとともに、撮像素子を搭載した撮像基板が前記レンズユニットに前記撮像素子を対向させて被写体側と反対側の部位に設置されている前ケースと、該前ケースに取り付けられて前記撮像基板を前記前ケースとの内側空間に封止している後ケースと、該後ケースに取り付けられた外部取付け用のブラケットとを具備しており、前記前ケースにねじ止め穴が、前記後ケースに第1のねじ止め貫通孔が、前記ブラケットに第2のねじ止め貫通孔がそれぞれ形成されており、前記前ケースに前記後ケースが、前記ねじ止め穴および前記第1のねじ止め貫通孔にねじ込まれた第1のねじによって取り付けられているとともに、前記後ケースに前記ブラケットが、前記第1のねじ止め貫通孔および前記第2のねじ止め貫通孔にねじ込まれた、前記第1のねじよりも大径の第2のねじによって取り付けられていることを特徴とするものである。
また、本発明の撮像モジュールは、上記の構成において、前記第1および第2のねじは、それぞれねじ山を有する本体部および該本体部よりも大径の頭部を有しており、前記第2のねじの前記本体部の径が前記第1のねじの前記頭部の径よりも大きいことを特徴とするものである。
また、本発明の撮像モジュールは、上記の構成において、前記第2のねじは、前記第1のねじよりも前記本体部が長いことを特徴とするものである。
本発明の撮像モジュールによれば、レンズユニットが被写体側に装着されているとともに、撮像素子を搭載した撮像基板がレンズユニットに撮像素子を対向させて被写体側と反対側の部位に設置されている前ケースと、前ケースに取り付けられて撮像基板を前ケースとの内側空間に封止している後ケースと、後ケースに取り付けられた外部取付け用のブラケットとを具備しており、前ケースにねじ止め穴が、後ケースに第1のねじ止め貫通孔が、ブラケットに第2のねじ止め貫通孔がそれぞれ形成されており、前ケースに後ケースが、ねじ止め穴および第1のねじ止め貫通孔にねじ込まれた第1のねじによって取り付けられているとともに、後ケースにブラケットが、第1のねじ止め貫通孔および第2のねじ止め貫通孔にねじ込まれた、第1のねじよりも大径の第2のねじによって取り付けられていることから、第1のねじおよび第2のねじを同軸的に配置することができ、前ケースと後ケースとブラケットとを取り付けるねじ止め部を大幅に小型化して、撮像モジュール自体をも小型化することができる。
また、第2のねじが第1のねじよりも大径であることから、第2のねじの取付けの締結力が第1のねじの締結力よりも大きくなる。その結果、例えば、4個の第1のねじを用いた場合であっても、第2のねじを2個用いれば十分な取付けの強度が得られる。従って、第2のねじの使用個数を第1のねじの使用個数よりも減らして、撮像モジュールの軽量化を行なうことができる。
また、第2のねじが第1のねじよりも大径であることから、後ケースとブラケットとを強固に取り付けることができる。その結果、外部の自動車等にブラケットをねじ止めによって取り付けた際に、撮像モジュールに加わる自動車等の振動によって第2のねじの締結力が弱まることを抑制し、撮像モジュールの光軸がずれて画質が劣化することを抑制することができる。また、第2のねじの締結力が弱まることを抑制できることから、後ケースとブラケットとがずれることを抑制できるので、撮像モジュールの防水性が低下することを抑制できる。
また、本発明の撮像モジュールによれば、上記の構成において、第1および第2のねじは、それぞれねじ山を有する本体部およびその本体部よりも大径の頭部を有しており、第2のねじの本体部の径が第1のねじの頭部の径よりも大きいときには、第1のねじを第2のねじ止め貫通孔を通してねじ止め穴および第1のねじ止め貫通孔にねじ込むことが容易になる。また、後ケースとブラケットとをより強固に取り付けることができ、外部の自動車等にブラケットをねじ止めによって取り付けた際に、撮像モジュールに加わる自動車等の振動によって第2のねじの締結力が弱まることを抑制し、撮像モジュールの光軸がずれて画質が劣化することを抑制することができる。また、第2のねじの締結力が弱まることを抑制できることから、後ケースとブラケットとがずれることを抑制できるので、撮像モジュールの防水性が低下することを抑制できる。
また、本発明の撮像モジュールによれば、上記の構成において、第2のねじは、第1のねじよりも本体部が長いときには、後ケースとブラケットとをより強固に取り付けることができ、外部の自動車等にブラケットをねじ止めによって取り付けた際に、撮像モジュールに加わる自動車等の振動によって第2のねじの締結力が弱まることを抑制し、撮像モジュールの光軸がずれて画質が劣化することを抑制することができる。また、第2のねじの締結力が弱まることを抑制できることから、後ケースとブラケットとがずれることを抑制できるので、撮像モジュールの防水性が低下することを抑制できる。
本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例を示す基本構成の斜視図である。 図1に示す撮像モジュールの例のA−A線における縦断面図である。
以下に、本発明の撮像モジュールの実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1および図2は、本発明の撮像モジュールの実施の形態の一例を示すものであり、図1は撮像モジュールの基本構成の斜視図であり、図2は図1のA−A線における縦断面図である。
本例の撮像モジュール1は、レンズユニット2が被写体側に装着されているとともに、撮像素子7を搭載した撮像基板8がレンズユニット2に撮像素子7を対向させて被写体側と反対側の部位に設置されている前ケース3と、前ケース3に取り付けられて撮像基板8を前ケース3との内側空間に封止している後ケース4と、後ケース4に取り付けられた外部取付け用のブラケット5とを具備しており、前ケース3にねじ止め穴3aが、後ケース4に第1のねじ止め貫通孔4aが、ブラケット5に第2のねじ止め貫通孔5aがそれぞれ形成されており、前ケース3に後ケース4が、ねじ止め穴3aおよび第1のねじ止め貫通孔4aにねじ込まれた第1のねじ10によって取り付けられているとともに、後ケース4にブラケット5が、第1のねじ止め貫通孔4aおよび第2のねじ止め貫通孔5aにねじ込まれた、第1のねじ10よりも大径の第2のねじ11によって取り付けられている。
上記の構成により、第1および第2のねじ10,11を同軸的に配置することができ、前ケース3と後ケース4とブラケット5とを取り付けるねじ止め部を大幅に小型化することができて、撮像モジュール1自体をも小型化することができる。
また、第2のねじ11が第1のねじ10よりも大径であることから、第2のねじ11の取り付けの締結力が第1のねじ10の締結力よりも大きくなる。その結果、例えば、4個の第1のねじ10を用いた場合であっても、第2のねじ11を2個用いれば十分な取付けの強度が得られる。従って、第2のねじ11の使用個数を第1のねじ10の使用個数よりも減らして、撮像モジュール1の軽量化を行なうことができる。
また、第2のねじ11が第1のねじ10よりも大径であることから、後ケース4とブラケット5とを強固に取り付けることができる。その結果、外部の自動車等にブラケット5をねじ止めによって取り付けた際に、撮像モジュール1に加わる自動車等の振動によって第2のねじ11の締結力が弱まることを抑制し、撮像モジュール1の光軸がずれて画質が劣化することを抑制することができる。また、第2のねじ11の締結力が弱まることを抑制できることから、後ケース4とブラケット5とがずれることを抑制できるので、撮像モジュール1の防水性が低下することを抑制できる。
さらに、第1のねじ10は、ブラケット5の取付け前には前ケース3の被写体側から見えず、また、ブラケット5の取付け後には外部から見えないため、外観形状の美観を損ねないものとなる。
第1および第2のねじ10,11は同軸的に配置されるが、完全に同軸上に配置される必要はなく、第1のねじ10の軸と第2のねじ11の軸とは若干ずれていてもよい。例えば、第1のねじ10の軸と第2のねじ11の軸とが2mm以下程度ずれていてもよく、この程度のずれであれば、上記の効果を奏するものである。
第2のねじ11は第1のねじ10よりも大径のものであるが、第2のねじ11のねじ山を有する本体部の径が、第1のねじ10の本体部の径の1.5倍〜3倍であることが好ましい。第2のねじ11のねじ山を有する本体部の径をこの範囲内とすることにより、レンズユニット2と撮像素子7との間の光軸長さが変化したり光軸がずれたりすることを抑えることができ、また、ねじ止め部が大型化することを抑えることができる。
また、第1および第2のねじ10,11の組は複数組あることがよい。この場合は、前ケース3と後ケース4とブラケット5とを取り付ける際に、レンズユニット2と撮像素子7との間の光軸長さが変化したり光軸がずれたりすることを、より効果的に抑えることができる。
また、第1および第2のねじ10,11の組が複数組ある場合は、隣接する組について比較したときに、一方の組のねじ込みの回転方向と他方の組のねじ込みの回転方向とが互いに逆方向であることがよい。この場合には、ねじ込みによる応力による歪みが互いに打ち消し合うことから、前ケース3と後ケース4とブラケット5とが歪みによって変形することを抑えることができる。
このような撮像モジュール1は、例えば車載用として用いられるものであり、道路上の白線の撮像あるいは車両を運転する運転手の死角を撮像する機能を有し、自動車の走行の制御を行なうECU(Electronic Control Unit:エレクトロニック・コントロール・ユニット:電子制御装置)により動作が制御される。なお、撮像モジュール1から出力された電気信号は、ECUによって画像信号に変換され、例えば運転席の前方に設置されたディスプレイに表示されることとなる。
撮像素子7は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の半導体イメージセンサ素子である。
レンズユニット2は、被写体からの光を撮像素子7に集光する機能を有し、例えば、光を広角度で集光するために前面側を凸形状とした第1のレンズと、第1のレンズを通過した光を光線として平行に近付けるための第2のレンズと、第3のレンズとから成るレンズ群により構成されている。レンズユニット2が上述の3枚のレンズからなる場合は、例えば、前面側(被写体側であって図2では上側)から第1のレンズ、第2のレンズ、第3のレンズの順で光軸方向に重なるように配置される。なお、レンズユニット2は、4枚以上のレンズを有していてもよい。
ケースは、前面側に位置するレンズユニット2を装着し支持する。ケースは、前ケース3と後ケース4とに分割されており、それらが一体的に取り付けられて構成される。前ケース3は、例えば、前面側に配置されてレンズユニット2の第1のレンズを前ケース3に対して背面側(被写体側と反対側)へ押さえる押さえ部材としての環状のリテーナ12と、リテーナ12の背面側に配置されるレンズ保持具としての全体的に筒状のレンズ鏡筒6とから構成されている。前ケース3のレンズ鏡筒6に第2のレンズおよび第3のレンズが固定され、第1のレンズはリテーナ12によってレンズ鏡筒6に押さえ付けるようにして固定されている。
これらリテーナ12およびレンズ鏡筒6は、例えば次に述べる方法により作製される。
レンズ鏡筒6は、レンズ鏡筒6の形状に合わせて設けられているキャビティを有する射出成形用の金型を準備して、このキャビティ内にレンズ鏡筒6用の原材料を流し込んで固化させて成形することによって所定の形状に形成する射出成形法を用いて作製することができる。また同様に、リテーナ12は、リテーナ12の形状に合わせた形状に形成されているキャビティを有する射出成形用の金型を準備して、このキャビティ内にリテーナ12用の原材料を流し込んで固化させて成形することによって所定の形状に形成して作製することができる。このようなリテーナ12およびレンズ鏡筒6は、例えばポリカーボネイト(PC)やポリフタルアミド(PPA)等の絶縁性の樹脂により構成されて、軽量化が図られている。なお、通常は、リテーナ12およびレンズ鏡筒6の熱膨張および熱収縮を合わせるために、両者に同一の材料を用いることが好ましい。
また、撮像モジュール1の背面側には撮像基板8が取り付けられている。撮像基板8の前面側の主面に、セラミックス,樹脂等から成るパッケージに収納された撮像素子7が設置されている。
撮像素子7のケースへの取付けは、撮像素子7を撮像基板8の前面側の主面に搭載し、その撮像基板8を接続端子9およびはんだ等を介して前ケース3に取り付けることによって行なわれる。
撮像基板8は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて形成した、あるいはエポキシ樹脂にガラスフィラーを添加して形成したプリント配線基板により構成されている。撮像基板8の表面や内部には、搭載される撮像素子7と異なる他の部品等の端子との電気的接続あるいはこれらを固定する配線導体やアース用のグランド配線が形成されている。このような配線導体やグランド配線は、銅または金等の導電性金属をメッキ法により形成する方法、あるいは予め配線パターン形状に形成した金属箔を接着する方法、あるいは全面に金属箔を被着した基板からエッチングによって不要な部分をエッチング除去して形成する方法等を用いることにより、プリント配線基板の表面や内部に形成される。
このような撮像基板8は、例えば表裏全面に銅箔を被着した市販の銅貼基板を準備し、この銅貼基板を所望の大きさに切断するとともに、表面に被着した銅箔を希塩酸等の酸性溶液で所望の配線パターンにエッチングすることによって製作される。なお、必要に応じてレーザやドリルを用いて貫通孔を形成し、この貫通孔に金属ペーストを充填することによって貫通導体を埋設して、基板表裏の配線パターン間を電気的に接続することも可能である。
撮像基板8の背面側の主面には、撮像素子7からの電気信号を処理するIC(図示せず)および撮像基板8の配線導体とECUとを電気的に接続するケーブル(図示せず)を接続するためのコネクタ(図示せず)等の部品が搭載されていてもよい。
後ケース4は、前ケース3と同様に射出成形法を用いて作製することができる。すなわち、後ケース4の形状に合わせて設けられているキャビティを有する射出成形用の金型を準備して、このキャビティ内に後ケース4用の原材料を流し込んで固化させて成形することによって、所定の形状に形成する。
前ケース3および後ケース4は、ステンレススチール,アルミニウム,真鍮(銅−亜鉛合金)等の金属から成っていてもよい。この場合には、撮像モジュールで発生した熱が前ケース3および後ケース4から第1および第2のねじ10,11を介してブラケット5に伝わり、このブラケット5から外部へ効率的に放熱することができる。
ブラケット5は、自動車等の外部の機械または装置等に撮像モジュール1を取り付けるための板状の張出部であり、外部の機械または装置等にねじ止め等によって取り付けるための貫通孔5aを有している。ブラケット5の形状は、板状に限らず、ケースを保護する側壁部を有する形状、例えば皿状,箱状等の形状であってもよい。また、ブラケット5は、ポリカーボネイト(PC),ポリフタルアミド(PPA)等の樹脂、またはステンレススチール,銅,アルミニウム等の金属等から成る。
また、本例の撮像モジュール1は、後ケース4は、撮像素子7がレンズユニット2に対して位置決めされた撮像基板8を内側に収容していることが好ましい。この場合には、位置決めされた撮像基板8を後ケース4によって保護するとともに、前ケース3および後ケース4から成るケースを小型化することができる。また、ケースの内側空間は後ケース4の内側のみとなり、ケースの内側空間を小さくすることができる。
また、本例の撮像モジュール1は、第1および第2のねじ10,11は、それぞれねじ山を有する本体部およびその本体部よりも大径の頭部を有しており、第2のねじ11の本体部の径が第1のねじ10の頭部の径よりも大きいことが好ましい。
この構成によれば、第1のねじ10を第2のねじ止め貫通孔5aを通してねじ止め穴3aおよび第1のねじ止め貫通孔4aにねじ込むことが容易になる。また、後ケース4とブラケット5とを強固に取り付けることができる。その結果、外部の自動車等にブラケット5をねじ止めによって取り付けた際に、撮像モジュール1に加わる自動車等の振動によって第2のねじ11の締結力が弱まることを抑制し、撮像モジュール1の光軸がずれて画質が劣化することを抑制することができる。また、第2のねじ11の締結力が弱まることを抑制できることから、後ケース4とブラケット5とがずれることを抑制できるので、撮像モジュール1の防水性が低下することを抑制できる。
この場合においては、第2のねじ11の本体部の径が第1のねじ10の頭部の径の1倍を超えて2倍以下であることがより好ましい。第2のねじ11の本体部の径をこの範囲内とすることにより、レンズユニット2と撮像素子7との間の光軸長さが変化したり光軸がずれたりすることを抑えることができ、また、ねじ止め部が大型化することを抑えることができる。
また、本例の撮像モジュール1においては、第2のねじ11は、第1のねじ10よりも本体部が長いことが好ましい。
この構成によれば、後ケース4とブラケット5とを強固に取り付けることができる。その結果、外部の自動車等にブラケット5をねじ止めによって取り付けた際に、撮像モジュール1に加わる自動車等の振動によって第2のねじ11の締結力が弱まることを抑制し、撮像モジュール1の光軸がずれて画質が劣化することを抑制することができる。また、第2のねじ11の締結力が弱まることを抑制できることから、後ケース4とブラケット5とがずれることを抑制できるので、撮像モジュール1の防水性が低下することを抑制できる。
この場合において、第2のねじ11の長さが第1のねじ10の長さの1.5倍〜3倍であることがより好ましい。第2のねじ11の長さの範囲内とすることにより、レンズユニット2と撮像素子7との間の光軸長さが変化したり光軸がずれたりすることを抑えることができ、また、撮像モジュール1がねじ込みの方向(光軸方向)に長くなることを抑えることができる。
第1および第2のねじ10,11は、セルフタップねじであってもよい。この場合には、前ケース3および後ケース4として、樹脂等のセルフタップ(ねじによるねじ切り)が可能な材料から成るものを用いることができ、前ケース3および後ケース4を、容易に成形が可能な安価な材料で作製することができる。
本発明の撮像モジュール1の実施例について以下に説明する。
図1および図2に示す構成の実施例の撮像モジュールを以下のようにして作製した。まず、射出成形法によって形成した、ポリカーボネイトから成る四角筒状の前ケース3と、射出成形法によって形成した、ポリカーボネイトから成る四角箱状の後ケース4とを準備した。前ケース3は、四角形状の断面が縦23mmで横23mmの大きさを有し、高さが10mmであるものとし、後ケース4は、四角形状の断面が縦23mmで横23mmの大きさを有し、高さが13mmであるものとした。また、前ケース3は、内側に円筒状のレンズ鏡筒6を有しているものとした。
次に、前ケース3の内側のレンズ鏡筒6に、3枚のレンズから成るレンズユニット2を装着し、環状のリテーナ12によってレンズユニット2を固定した。また、前ケース3の内側のレンズ鏡筒6に設けられた接続端子9を、被写体側の主面に撮像素子7が設置された撮像基板8の貫通孔に挿通させて、貫通孔の周囲の電極パッドにはんだを介して接続端子9を接合することによって、撮像基板8を前ケース4に取り付けた。
次に、前ケース3と後ケース4とを、ねじ止め穴3aおよび第1のねじ止め貫通孔4aにねじ込まれた第1のねじ10によって取り付けるとともに、後ケース4とブラケット5とを、第1のねじ止め貫通孔4aおよび第2のねじ止め貫通孔5aにねじ込まれた、第1のねじ10よりも大径の第2のねじ11によって取り付けた。これにより、撮像基板8が前ケース3と後ケース4とから構成される内側空間に封入された。
このとき、第2のねじ11の本体部の径(2.6mm)が第1のねじ10の本体部の径(1.4mm)の1.86倍であり、第2のねじ11の本体部の径が第1のねじ10の頭部の径(2mm)の1.3倍であり、第2のねじ11の長さ(6.5mm)が第1のねじ10の長さ(4mm)の1.625倍であった。
これに対して、比較例として、前ケースと後ケースとを第1のねじによってねじ止めして取り付け、さらに後ケースとブラケットとを、第1のねじとは別個のねじ止め部にねじ込まれた第2のねじによってねじ止めして取り付けた撮像モジュールを作製した。この撮像モジュールは、前ケースが、四角形状の断面が縦25mmで横25mmの大きさを有し、高さが12mmであるものとし、後ケース4は、四角形状の断面が縦25mmで横25mmの大きさを有し、高さが19mmであった。
このようにして得られた実施例の撮像モジュール1と比較例の撮像モジュールとの大きさを体積比で比較したところ、実施例の撮像モジュール1は比較例の撮像モジュールの約0.67倍であり、大幅に小型化されたものとなった。
また、実施例の撮像モジュールは、第2のねじ11が第1のねじ10よりも大径であることから、後ケース4とブラケット5とを強固に取り付けることができた。その結果、第2のねじ11の締結力が弱まることを抑制し、撮像モジュール1の光軸がずれて画質が劣化することを抑制することができ、また、後ケース4とブラケット5とがずれることを抑制し、撮像モジュール1の防水性が低下することを抑制できた。
なお、本発明は、上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えても何等差し支えない。
1:撮像モジュール
2:レンズユニット
3:前ケース
3a:ねじ止め穴
4:後ケース
4a:第1のねじ止め貫通孔
5:ブラケット
5a:第2のねじ止め貫通孔
7:撮像素子
8:撮像基板
10:第1のねじ
11:第2のねじ

Claims (3)

  1. レンズユニットが被写体側に装着されているとともに、撮像素子を搭載した撮像基板が前記レンズユニットに前記撮像素子を対向させて被写体側と反対側の部位に設置されている前ケースと、該前ケースに取り付けられて前記撮像基板を前記前ケースとの内側空間に封止している後ケースと、該後ケースに取り付けられた外部取付け用のブラケットとを具備しており、前記前ケースにねじ止め穴が、前記後ケースに第1のねじ止め貫通孔が、前記ブラケットに第2のねじ止め貫通孔がそれぞれ形成されており、前記前ケースに前記後ケースが、前記ねじ止め穴および前記第1のねじ止め貫通孔にねじ込まれた第1のねじによって取り付けられているとともに、前記後ケースに前記ブラケットが、前記第1のねじ止め貫通孔および前記第2のねじ止め貫通孔にねじ込まれた、前記第1のねじよりも大径の第2のねじによって取り付けられていることを特徴とする撮像モジュール。
  2. 前記第1および第2のねじは、それぞれねじ山を有する本体部および該本体部よりも大径の頭部を有しており、前記第2のねじの前記本体部の径が前記第1のねじの前記頭部の径よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の撮像モジュール。
  3. 前記第2のねじは、前記第1のねじよりも前記本体部が長いことを特徴とする請求項2に記載の撮像モジュール。
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