JP5289096B2 - 撮像モジュール - Google Patents

Description

本発明は、ＣＣＤイメージセンサ等の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。

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。

また、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。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、ブラケットに加わるねじ止めによる応力の後ケースに対する影響によって、レンズユニットと撮像素子との間の光軸長さが変化したり、光軸がずれて、画質が劣化しやすいという問題点があった。

従って、本発明は、上記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である。また、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、レンズユニットと撮像素子との間の光軸長さが変化したり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るようにすることである。

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用のブラケットとを具備しており、前記前ケースに第１のねじ止め貫通孔が、前記後ケースに第２のねじ止め貫通孔が、前記ブラケットに第３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、前記第１および第２のねじ止め貫通孔に前記被写体側からねじ込まれた第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２および第３のねじ止め貫通孔に前記被写体側と反対側から前記第１のねじのねじ込みの回転方向と逆方向となるねじ込みの回転方向によってねじ込まれた第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のねじは、前記第１のねじ止め貫通孔の前記被写体側の開口よりも内側に存在するようにねじ込まれている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用のブラケットとを具備しており、前ケースに第１のねじ止め貫通孔が、後ケースに第２のねじ止め貫通孔が、ブラケットに第３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、第１および第２のねじ止め貫通孔に被写体側からねじ込まれた第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２および第３のねじ止め貫通孔に被写体側と反対側からねじ込まれた第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、本発明の撮像モジュールは、上記の構成において、第１のねじは、第１のねじ止め貫通孔の被写体側の開口よりも内側に存在するようにねじ込まれているときには、ねじ止め部が、前ケースよりも後ケースおよびブラケットの側に重点的に位置することとなり、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る。その結果、外部の自動車等にねじ止めによって取り付けられるブラケットに加わるねじ止めによる応力の後ケースに対する影響を小さくすることができる。従って、レンズユニットと撮像素子との間の光軸長さが変化したり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る。

また、第１のねじが第１のねじ止め貫通孔から突出することがないので、レンズユニットの最も被写体側（最前側）のレンズが広角レンズ等の外部に突出した面を有する場合に、第１のねじが最前側のレンズに映り込むことを防ぐことができる。

さらに、第１のねじが第１のねじ止め貫通孔から突出することがないので、被写体側から撮像モジュールを観た際の美観を損ねることがない。

また、本発明の撮像モジュールは、上記の構成において、第１のねじのねじ込みの回転方向と第２のねじのねじ込みの回転方向とが互いに逆方向であるときには、ねじ込みによる応力による歪みが互いに打ち消し合うように作用して、前ケースと後ケースとブラケットとが歪みによって変形することを抑えることができる。従って、レンズユニットと撮像素子との間の光軸長さが変化したり光軸がずれることをより抑えることができる。

本発明の撮像モジュールについて実施の形態の１例を示す基本構成の斜視図である。 図１の撮像モジュールのＡ−Ａ線における縦断面図である。 図２と同様の縦断面図であり、レンズユニットと第１のねじとの位置関係を示す縦断面図である。

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、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し、図１は撮像モジュールの基本構成の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線における縦断面図である。

本実施の形態の撮像モジュール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用のブラケット５とを具備しており、前ケース３に第１のねじ止め貫通孔３ａが、後ケース４に第２のねじ止め貫通孔４ａが、ブラケット５に第３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、第１および第２のねじ止め貫通孔３ａ，４ａに被写体側からねじ込まれた第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２および第３のねじ止め貫通孔４ａ，５ａに被写体側と反対側からねじ込まれた第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のねじ10および第２のねじ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して、撮像モジュール１自体をも小型化することができる。

第１のねじ10および第２のねじ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、この範囲内とすることにより、上記の効果を奏するものとなる。

また、第１のねじ10と第２のねじ11の組は複数組あることがよい。この場合、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ることをより抑えて取り付けることができる。

また、第１のねじ10と第２のねじ11の組は複数組ある場合、隣接する組について比較したとき、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、ねじ込みによる応力による歪みが互いに打ち消し合うようにして、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。

なお、第１のねじ止め貫通孔３ａは、第１のねじ10が前ケース３の被写体側からねじ込まれて、さらに後ケースの第２のねじ止め貫通孔４ａにねじ込まれることから、前ケース３に貫通孔として形成されている。第２のねじ止め貫通孔４ａは、第１のねじ10が後ケース４の被写体側からねじ込まれるとともに、第２のねじ11が後ケース４の被写体側と反対側からねじ込まれることから、後ケース４に貫通孔として形成されている。第３のねじ止め貫通孔５ａは、第２のねじ11がブラケット５の被写体側と反対側からねじ込まれて、さらに後ケース４の第２のねじ止め貫通孔４ａにねじ込まれることから、ブラケット５に貫通孔として形成されている。

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（エレクトロニック・コントロール・ユニット）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づけるための第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、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のレンズを背面側（被写体側と反対側）へ押える押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によりレンズ鏡筒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り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り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・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・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り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、例えば市販の表裏全面に銅箔を被着した銅貼基板を準備し、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り製作される。なお、必要に応じてレーザ光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。即ち、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り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、撮像モジュールで発生した熱を前ケース３および後ケース４から第１および第２のねじ10,11を通じて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、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、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、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、本実施の形態の撮像モジュール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、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、本実施の形態の撮像モジュール１は、第１のねじ10は、第１のねじ止め貫通孔３ａの被写体側の開口よりも内側に存在するようにねじ込まれていることが好ましい。

上記の構成により、ねじ止め部が、前ケース３よりも後ケース４およびブラケット５の側に重点的に位置することとなり、後ケース４とブラケット５とをより強固に取り付けることができる。その結果、外部の自動車等にねじ止めによって取り付けられるブラケット５に加わるねじ止めによる応力の後ケース４に対する影響を小さくすることができる。従って、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ることを抑えて、高画質の画像を得ることができる。

また、第１のねじ10が第１のねじ止め貫通孔３ａから突出することがないので、レンズユニット２の最も被写体側（最前側）のレンズが広角レンズ等の外部に突出した面を有する場合に、第１のねじ10が最前側のレンズに映り込むことを防ぐことができる。

さらに、第１のねじ10が第１のねじ止め貫通孔３ａから突出することがないので、被写体側から撮像モジュール１を観た際の美観を損ねることがない。

またこの場合、図３に示すように、第１のねじ10は、被写体側の先端（頭部の上端）がレンズユニット２の光軸方向に平行な中心軸ｘの中心Ｏｘよりも後側（被写体側と反対側）にあることがより好ましい。

上記の構成により、第１のねじ10のねじ込みによる歪みのレンズユニット２に対する影響をより小さくして、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ることをより抑えて、より高画質の画像を得ることができる。

また、本実施の形態の撮像モジュールは、第１のねじ10のねじ込みの回転方向と第２のねじ11のねじ込みの回転方向とが互いに逆方向であることが好ましい。

上記の構成により、ねじ込みによる応力による歪みが互いに打ち消し合うように作用して、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。従って、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ることをより抑えることができる。

第１のねじ10および第２のねじ11は、セルフタップねじであってもよい。この場合、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、成形が可能な安価で軽量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の実施例について以下に説明する。

図１、図２の構成の本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を準備した。前ケース３は、四角形状の断面が縦23ｍｍ、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、横23ｍｍの大きさを有し、高さが７ｍｍ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。

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、第１のねじ止め貫通孔３ａおよび第２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２のねじ止め貫通孔４ａおよび第３のねじ止め貫通孔５ａにねじ込まれた第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１のねじ10は、図３に示すように、被写体側の先端（頭部の上端）がレンズユニット２の光軸方向に平行な中心軸ｘの中心Ｏｘよりも後側（被写体側と反対側）にあるように配置した。

また、第１のねじ10および第２のねじ11は、本体部の径が1.4ｍｍ、頭部の径が２ｍｍ、長さが５ｍｍ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、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、横25ｍｍの大きさを有し、高さが19ｍｍであった。

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0.46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１は、第１のねじ10は、第１のねじ止め貫通孔３ａの被写体側の開口よりも内側に存在するようにねじ込まれていることから、ねじ止め部が、前ケース３よりも後ケース４およびブラケット５の側に重点的に位置することとなり、後ケース４とブラケット５とをより強固に取り付けることができた。その結果、外部の自動車等にねじ止めによって取り付けられるブラケット５に加わるねじ止めによる応力の後ケース４に対する影響を小さくすることができ、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ることを抑えて、高画質の画像を得ることができた。

なお、本発明は、上記実施の形態及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：第１のねじ止め貫通孔
４：後ケース
４ａ：第２のねじ止め貫通孔
５：ブラケット
５ａ：第３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 (2)

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用のブラケットとを具備しており、前記前ケースに第１のねじ止め貫通孔が、前記後ケースに第２のねじ止め貫通孔が、前記ブラケットに第３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、前記第１および第２のねじ止め貫通孔に前記被写体側からねじ込まれた第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２および第３のねじ止め貫通孔に前記被写体側と反対側から前記第１のねじのねじ込みの回転方向と逆方向となるねじ込みの回転方向によってねじ込まれた第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のねじは、前記第１のねじ止め貫通孔の前記被写体側の開口よりも内側に存在するようにねじ込まれていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。

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