JP5816599B2 - カメラユニット - Google Patents

Description

本発明は、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳなどの撮像素子からなるカメラユニットに関する。

自動車の安全への関心が年々高まる中、安全運転システムの一つとして、カメラを用いて画像処理を行い、障害物などを検出し、車両を制御する装置が普及しつつある。

一般に画像処理を行うカメラ装置には、誤判定の原因となるノイズが極力少ない、鮮明な画像が必要とされるため、各々の光学部品への異物付着はカメラ装置の性能を著しく悪化させる要因となる。

すなわち、車載用カメラ装置においても光学部品への異物付着の度合いによっては車両制御性能に影響を及ぼしかねないものとなる。

よって、光学部品を実装、固定するためには各部品の汚損防止の観点から接着剤を使用しないか、使用したとしてもアウトガスの少ない接着剤を選定するのが一般的である。

接着剤を用いない光学部品の実装例として、たとえば特許文献１がある。

特開２００３−４６８２４号公報

上記、特許文献１の撮像装置の構造は、特にデジタルカメラに係わり、カバーガラス、ローパスフィルタを蓋部材で撮像素子に密着あるいは囲うことで撮像素子の汚損を防止する構成としており、これら撮像素子を囲う部材は実装時の汚損を防止するために接着剤を用いない実装方法としている。

一方、車載用カメラ装置における、撮像部は基板上にはんだ実装した撮像素子と、結像するためのレンズと、画像処理に不必要な光をカットするためのフードと、偏光フィルタなどから構成され、接着剤を使用しない実装構造は、すでに公知である。

しかしながら、上記の偏光フィルタの構造は板状のガラスに樹脂製フィルムの偏光フィルタを張り合わせたものであり、板状ガラスは板厚ばらつきを抑えることが困難なため、接着剤を用いずに偏光フィルタを保持することが困難であった。

すなわち、ガラスの板厚ばらつきが少なければ、たとえば、ある寸法範囲で板厚方向を拘束するように、圧入するような実装方法を適用できるが、実際の板厚ばらつきは前記の範囲を超えてしまっているのが実状である。

よって、単純な圧入方式では限界がある。すなわち、ガラスが薄すぎると圧入不十分でフィルタが固定されず、自動車の振動等で破損してしまう可能性がある。逆にガラスが厚すぎると圧入の際の応力が大きすぎてガラスに割れを発生させてしまう可能性がある。

特に車載用カメラ装置において偏光フィルタが破損してしまうと、障害物などの検出が不可能となり安全システムとして機能しなくなる。

本発明の目的は、偏光フィルタの実装において接着剤を用いず、且つ、信頼性、製造不良の少ないカメラユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のカメラユニットは、撮像素子と、レンズと、偏光フィルムと、ガラス板と、偏光フィルムとガラス板を保持する保持手段を備えたフードと、を有し、撮像素子、レンズ、偏光フィルム、ガラス板の順に配置され、フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、保持手段は、２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、テーパー部は、ガラス板に対して偏光フィルムが配置された側とは反対側でガラス板を押圧し、偏光フィルムの一部を圧縮して保持する構成とする。

偏光フィルタの実装において接着剤を用いず、且つ、信頼性、製造不良の少ないカメラユニットを提供できる。

本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの正面の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの断面の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの部分断面の一例を示す図である。 本発明の第１の実施例に係るカメラユニットの部分断面の一例を示す図である。 本発明の第５の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。 本発明のカメラユニット構成の成立メカニズムを説明する図である。 本発明の第２の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。 本発明の第３の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。 本発明の第４の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。 本発明の第６の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。 本発明の第７の実施例に係るカメラユニットの部品の一例を示す図である。

本発明のカメラユニットの第１の実施例について、図１から図６を用いて説明する。

図１は本発明のカメラユニットの正面図、図２は図１に示すカメラユニットのＡ−Ａ断面図を示したものである。

本発明のカメラユニット１は、図１、図２に示すように、ガラスエポキシ材等からなるプリント配線基板２に実装されたＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサーなどの撮像素子１５と撮像素子１５に結像させるためのレンズ６とこれらを適切な位置関係に保ち、レンズ６を固定するためのレンズ保持部材３をプリント配線基板２にはんだなどのろう材８で固定し、レンズ６に対して外部からの余分な光をシャットアウトするためのフード４（４ａ，４ｂ）が該レンズ保持部材３にネジ７で固定されている。さらに、フード４の内部には鮮明な画像を撮像するための偏光フィルタ５が配置されている。なお、偏光フィルタ５は、ガラス板５ａに偏光効果のある樹脂からなる偏光フィルム５ｂを張り合わせて形成している。

つまり、本発明の特徴は、撮像素子と、レンズと、偏光フィルムと、ガラス板と、偏光フィルムとガラスを保持する保持手段を備えたフードと、を有し、撮像素子、レンズ、偏光フィルム、ガラス板の順に配置され、フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、保持手段は、２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、テーパー部は、ガラス板に対して偏光フィルムが配置された側とは反対側でガラス板を押圧し、偏光フィルムの一部を圧縮して保持する構成とすることで、偏光フィルタの実装において接着剤を用いず、且つ、信頼性、製造不良の少ないカメラユニットを提供できるものである。

次に、本発明のカメラユニット１のフード４に配置した偏光フィルタ５の実装構造の詳細を図３、図４を用いて説明する。図４は、図１のＢ−Ｂ断面図を示したものである。

図３、図４は、図１のカメラユニット１のフード４と偏光フィルタ５のみを抽出して示した図である。

図３に示すようにフード４は４ａ，４ｂの２部材からなり、それぞれを組み合わせることによりフード４を形成している。フード４には偏光フィルタ５を配置するための溝部が設けられており、それぞれのフード４ａ，４ｂの溝部における各底面にはテーパー部が設けられている。ここにおいて、フード４ａ，４ｂのテーパー部の角度は、フード４ａ，４ｂを組み合わせたときに撮像素子側が広いかあるいは狭くなるように組み合せ面で線対称になるような（ほぼ１８０度回転した角度）に設定している。

一方、上記のフード４ａ，４ｂのテーパー部において、撮像素子側あるいは反対側のどちらを広くするかは、偏光フィルム５ｂをどちら側に配置するかによるもので、偏光フィルム５ｂが配置される側をテーパ角度の開き側とするのが好ましい。

なお、溝部を形成する面の底面以外の面については、図４に示すとおり、特にテーパとする必要はない。

図５はフード４ａ，４ｂを組み合わせる際にお互いを嵌合させる手段としてスナップフィットを用いた例を示した図である。

すなわち、フード４ａ，４ｂのどちらかにスナップフィット２０の突起部材を形成（Ｃ−Ｃ断面参照）し、他方のフードには該突起部材が挿入、嵌合される穴が形成されている。このようなスナップフィット部を２箇所以上設けることによりフード４ａ，４ｂを確実に嵌合させることが可能となる。

本発明のカメラユニットは以上のように、撮像素子と、レンズと、偏光フィルムと、ガラス板と、偏光フィルムとガラスを保持する保持手段を備えたフードと、を有し、撮像素子、レンズ、偏光フィルム、ガラス板の順に配置され、フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、保持手段は、２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、テーパー部は、ガラス板に対して偏光フィルムが配置された側とは反対側でガラス板を押圧し、偏光フィルムの一部を圧縮して保持する構成からなり、その最大の特徴はフード４に形成した偏光フィルタ５を配置するための溝部の底面にテーパー部を設けた点にある。

前記したとおり、偏光フィルタ５の構造はガラス板５ａに樹脂製フィルムの偏光フィルム５ｂを張り合わせたものであり、ガラス板５ａは板厚のばらつきが大きく、接着剤を用いずに固定、実装することが困難である。

本発明によれば、フード４の溝部の底面にテーパー部を設けたことで上記の実装を、ガラス板５ａの板厚ばらつきに影響しにくいものにできる。

そのメカニズムについて、図６を用いて説明する。
フード４ａ，４ｂの溝部底面に設けたテーパー部はたとえば、撮像素子側に広がるように形成する。そして、偏光フィルタ５は偏光フィルム５ｂを撮像素子側（テーパの広がる側）に配置し、ガラス板５ａをその反対側（テーパの狭まる側）に配置する。以上のように配置した後、フード４ａ，４ｂをたとえば前記のスナップフィットにより嵌合させる。

この動作により、図６に示す上下の矢印Ｘの方向に荷重が加わり、偏光フィルタ５はテーパに沿って矢印Ｙの方向に移動しようとするが、偏光フィルム５ｂが前記溝部の側壁に当たり、矢印Ｚ方向への圧力が生ずる。偏光フィルム５ｂは、たとえばＰＶＡなどの樹脂フィルムで形成されているため、上記圧力により圧縮され固定される。

上記の実装において、テーパー部に接する方向のガラスの高さ寸法にばらつきが大きい場合はその成立が困難となるが、ガラスを切断する手法は半導体ウエハのスクライブ技術を用いるのが一般的であるため、そのばらつきは５０μｍ以下に抑えることが可能である。

一方、ガラス板５ａの厚さが多少ばらついてもＺ方向の圧力が多少増減するだけであるため、その圧力の殆どが、偏光フィルム５ｂ側で吸収され、ガラス板５ａ側には問題となるような応力は発生させずに偏光フィルタ５を固定できる。

すなわち、上記の構成とすることにより、偏光フィルタ５の実装において接着剤を用いずかつ、偏光フィルタの破損、ガタツキのない実装が可能となるため、信頼性、製造不良の少ないカメラユニットを提供することができる。

本発明の第２の実施例は、図７に記載の通りである。第１の実施例において、フード４ａとフード４ｂに設けたテーパ部（傾斜部）を図７のA部の拡大図に示した通り、階段状に形成したものである。

また、本発明の第３の実施例は、図８に記載の通りである。第１の実施例において、フード４ａとフード４ｂに設けたテーパ部（傾斜部）を図８のA部の拡大図に示した通り、曲線状に形成したものである。

第２の実施例、第３の実施例の構成としても、図６で説明したような偏光フィルタ５をY方向へ移動させる機能を十分に有するため、第１の実施例と同様にＸ方向の荷重がZ方向への圧力に変換される。よって、第１の実施例と同様の効果が得られる。

図９は、本発明の第４の実施例を示す図である。第１から第３の実施例において、偏光フィルタ５の構成を図９−（ａ）のとおり、偏光フィルム５ｂの耐環境性を向上させる目的で、ガラス板５ａを２枚用い、偏光フィルム５ｂを挟み込む構造とし、さらに、前記ガラス板５ａの片面に、たとえばPVAなど弾力性を有する樹脂フィルム10を添付した構成（図９−（ｂ））としたものである。フード４ａ、４ｂの溝部（偏光フィルタ５の保持手段）のテーパ部（傾斜部）の開き側に前記樹脂フィルム１０が配置される面を向けて配置することで（図９−（ｃ））、図６で説明したメカニズムにより、前記の樹脂フィルム１０が加圧、圧縮され、偏光フィルタ５を固定することができる。すなわち、第４の実施例の構成としても第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

本発明の第５の実施例は、図５に記載の通り、第１から第４の実施例においてフード４ａとフード４ｂとの嵌合方法をスナップフィットに限定したものである。

すなわち、嵌合方法をスナップフィットとすることで、第１の実施例で説明したとおりの効果を得られると共に、スナップフィットはフード４ａ，４ｂを樹脂成形する際に同時に成形加工ができるので、安価に嵌合、固定するための手段を形成できる効果がある。

図１０は、本発明の第６の実施例を示す図であり、第１から第４の実施例において、フード４ａとフード４ｂとの嵌合をネジ３０により締結したもの（Ｄ−Ｄ断面参照）である。

図１１は、本発明の第７の実施例を示す図であり、第１から第４の実施例において、フード４ａとフード４ｂとの嵌合をりん青銅などからなる板状のばね部材４０により固定した（Ｅ−Ｅ断面参照）ものである。

第６の実施例、第７の実施例の構成としても、図６で説明したようなＸ方向の荷重がテーパー部に十分加わるため、第１の実施例と同様の効果が得られる。

１ カメラユニット
２ プリント配線基板
３ レンズ保持部材
４，４ａ，４ｂ フード
５ 偏光フィルタ
５ａ ガラス板
５ｂ 偏光フィルム
６ レンズ
７ ネジ
８ ろう材
１５ 撮像素子
２０ スナップフィット
３０ ネジ
４０ ばね部材

Claims (6)

1. 撮像素子と、レンズと、偏光フィルムと、ガラス板と、前記偏光フィルムと前記ガラス板を保持する保持手段を備えたフードと、を有し、
   前記撮像素子、前記レンズ、前記偏光フィルム、前記ガラス板の順に配置され、
   前記フードは、２つの部材を嵌合させて構成され、
   前記保持手段は、前記２つの部材のそれぞれにテーパー部を有し、
   前記テーパー部は、前記ガラス板に対して前記偏光フィルムが配置された側とは反対側で前記ガラス板を押圧し、前記偏光フィルムの一部を圧縮して保持するカメラユニット。
2. 請求項１記載のカメラユニットにおいて、
   前記フードは、前記２つの部材が樹脂成形で形成されたスナップフィット形状により嵌合されているカメラユニット。
3. 請求項１記載のカメラユニットにおいて、
   前記フードの前記２つの部材は、ネジにより締結されたカメラユニット。
4. 請求項１記載のカメラユニットにおいて、
   前記フードの前記２つの部材は、ばね部材により締結されたカメラユニット。
5. 請求項１記載のカメラユニットにおいて、
   前記テーパー部は、階段状又は曲線状となっているカメラユニット。
6. 請求項１記載のカメラユニットにおいて、
   前記ガラス板を２枚有し、前記偏光フィルムを前記ガラス板で挟み込む構造とし、
   一方の前記ガラス板において前記偏光フィルムとは反対側の面に、弾力性を有する樹脂フィルムを有するカメラユニット。