JP5999378B2 - カメラモジュール - Google Patents

Description

本発明はカメラモジュールに関するものであって、さらに詳しくは、二つのケースを接合して形成される収容空間内に内部構造物を収容してなるカメラモジュールに関するものである。

近年、自動車の運転席から死角となる範囲の状況を把握する目的で、自動車の後部などに撮像手段を搭載して、撮像した画像を車内の表示手段によって表示する、いわゆる、ビューモニタシステムが広く普及している。さらには、自動車の後部、前部、左右側部に合計４個の撮像手段を搭載して、それぞれの撮像手段から得られる画像を加工して合成することで、疑似的に自動車を真上から俯瞰した画像を表示することができるタイプのビューモニタシステムも普及が進んでいる。

このようなビューモニタシステムの撮像手段として、カメラモジュールが広く用いられている。引用文献１には、カメラモジュールの一例が開示されている（本願の図５参照）。引用文献１に開示されているカメラモジュールは、正面側ベース部分２００ａと背面側ベース部分２００ｂとを密閉して形成したベース部分２００の内部に、レンズユニット１００や撮像素子４００を有して構成され、開口部３００に露出しているレンズを介して画像を撮像するものであって、正面側ベース部分２００ａと背面側ベース部分２００ｂとを固定する方法の一つとして、超音波を用いた溶着を例示している（引用文献１，段落００３７）。

引用文献１に開示されているカメラモジュールにおける正面側ベース部分２００ａと背面側ベース部分２００ｂとの接合面は、レンズユニット１００の光軸方向（本願の図４（ｂ）において紙面左右方向）に対して直交する平面と平行になっている。

特開２００８−７０７９１（段落００３７，図１，図２）

ところで、自動車のデザインや外観は、商品性に大きく影響する要素の一つである。上述したように、ビューモニタシステムを構成するためには、１台の自動車に１〜４個のカメラモジュールを搭載する必要があるが、昨今、自動車の美観を損なわないようにするために、カメラモジュールを小型化して、カメラモジュールができるだけ目立たないようにしたい、という要求が強まっている。

このような要求に応えるべくカメラモジュールを小型化するためには、強度などに関する性能を満たすことができる範囲で、ベース部分２００の側壁部の厚さを可能な限り薄くする必要がある。しかしながら、ベース部分２００の厚さを薄くすると、正面側ベース部分２００ａと背面側ベース部分２００ｂとが対向して接合する接合面の面積が減少するため、十分な接合強度を得ることが困難になる。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであって、二つのケースを接合することで内部構造物を収容する収容部を構成してなるカメラモジュールにおいて、ケースの側壁部の厚さを薄くした場合であっても、双方のケース間の接合強度を十分なものとすることで、カメラモジュールの小型化と強度を両立することを目的とする。

また、二つのケースを超音波溶着で接合する場合において、コネクタなどの外部接続手段が、ケースの側壁面で区画される範囲から突出して設けられている場合であっても、カメラモジュールの小型化を可能とすることを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明によるカメラモジュールは、いずれも合成樹脂によって形成される第１ケースと第２ケースとを、水密に接合することによって形成される収容部を有し、頂部に対物レンズを備えるレンズユニットと、撮像素子と、印刷配線基板とを収容部内に有しており、前記第１ケースは、上面と側壁面とで構成される箱状であって、内部が前記収容部をなす空洞であるとともに、その上面に前記対物レンズを露出させるための開口部を有してなるカメラモジュールにおいて、第１ケースと第２ケースとが超音波溶着によって接合される接合面が、前記レンズユニットの光軸方向に直交する平面に対して傾斜しており、前記第２ケースは、外部接続用開口部を有し、当該外部接続用開口部の周辺部に対して水密な状態で保持されてなり、配線ケーブルを接続することが可能で、外部回路と接続するためのコネクタをさらに有し、当該コネクタの先端部が、前記第１ケースの前記側壁面を延長することで区画される範囲から突出しているとともに、前記接合面に対応して前記接合面に対して垂直な方向へ向けて規定される枠形状に干渉しないことを特徴とする。

第１ケースと第２ケースそれぞれの壁部における接合部分の厚さが互いに同じである前提において、第１ケースと第２ケースとの接合面がレンズユニットの光軸方向に直交する平面に対して傾斜している場合と、従来例のように同平面に対して平行になっている場合とを比較すると、接合面を傾斜させたことで接合面の全周の長さが長くなるので、平行な場合よりも傾斜している場合の方が接合面の面積が大きくなる。接合部分における単位面積当たりの接合強度が均一であるような接合方法を用いれば、接合面の面積が大きい方がより大きい接合強度を得ることができる。

超音波溶着は、接合面の全周にわたって均一な接合強度と、良好な水密性を得られるので、本発明の実施の上で好適である。また、超音波溶着を用いれば、例えば、接着剤によって接合する場合に必要となる接着剤を硬化させるための工程や、その工程を実施することに伴う時間が不要となるため、カメラモジュールの生産性を向上させることができる。

第２ケースに、コネクタを備えたことによって、本発明によるカメラモジュールと、撮像された画像データを受け取るための外部回路との間を任意の長さの配線ケーブルで接続することが可能となるため、外部回路が設置されている位置から本発明によるカメラモジュールを取り付ける位置までの間の距離の制約を受けることがなく、あらゆる位置に取り付けることが可能となる。また、コネクタは、外部接続用開口部の周辺部に対して水密な状態で保持されているため、カメラモジュールとしての水密性が保たれている。

コネクタが、第１ケースの側壁面を延長することで区画される範囲から突出して設けられている場合であっても、接合面が傾斜していることによって、超音波溶着の際に超音波を印加するためのホーンとコネクタとの干渉が回避されるので、カメラモジュールの小型化が可能となる。

本発明によれば、二つのケースを接合することで内部構造物を収容する収容部を構成してなるカメラモジュールにおいて、ケースの壁部の厚さを薄くした場合であっても、双方のケース間の接合強度を十分なものとすることで、カメラモジュールの小型化と強度を両立することができる。

また、本発明によれば、二つのケースを超音波溶着で接合する場合において、コネクタの先端部が、ケースの側壁面で区画される範囲から突出して設けられている場合であっても、カメラモジュールの小型化が可能となる。

本発明に係るカメラモジュールの外観を示す図である。 本発明に係るカメラモジュールの縦断面図である。 本発明に係るカメラモジュールの第１ケースと第２ケースの外観を示す 図であって、相互間を接合する前の状態を示している。 カメラモジュールの第１ケースと第２ケースとを超音波溶着で接合する 工程を示す図であって、（ａ）は本発明に係るカメラモジュールの場合を、 （ｂ）は従来のカメラモジュールによる場合をそれぞれ示す図である。 従来のカメラモジュールを示す図である。

本発明の実施例に係るカメラモジュール１について、図１から図４を用いて説明する。

図１から図３は、それぞれ、図１は本発明による実施例に係るカメラモジュール１の外観を示した斜視図、図２は図１に示したカメラモジュール１の中央縦断面図、図３は第１ケース２と第２ケース３のみを示した分解図である。

カメラモジュール１は、主に、自動車（図示しない）の車体の後部、あるいは、左右の側部に取り付けられて用いられるものであって、主に自動車の運転席から死角となる範囲の状況を把握する用途で用いられるものである。なお、車体の後部、および、左右側部にカメラモジュール１を取り付けて、四つのカメラモジュール１のそれぞれから得られる画像を加工して合成することによって、疑似的に、自動車を真上から俯瞰した画像を表示するタイプのビューモニタシステムを構築することもできる。

カメラモジュール１は、内部に収容部１１を有する略直方体の箱状体をなしており、カメラモジュール１の上側を形成する第１ケース２と、下側を形成する第２ケース３とを、相互に接合することで形成されている。収容部１１内には、後述するレンズユニット１２、撮像素子１３、印刷配線基板１４などが収容され、保持されている。

第１ケース２は、上面と四つの側壁面２ｃで構成される箱状であって、下側が概ね４５°の角度で斜めに開放されており、その内部は収容部１１をなす空洞になっている。第１ケース２の上面には、円形の開口部２ｂが設けられており、開口部２ｂには、収容部１１内に収容されているレンズユニット１２の頂部が露出している。開口部２ｂとレンズユニット１２との間は、水密に接合されている。露出しているレンズユニット１２の中央部には、対物レンズ１２ａが配設されており、カメラモジュール１は、この対物レンズ１２ａを介して得られる画像を撮像する。

第２ケース３は、第１ケース２の開放部の角度に対応する角度で傾斜させて設けられた傾斜部３１と、傾斜部３１から矩形に突出した箱状部３２とを有している。この箱状部３２の内部は空洞となっており、第１ケース２と第２ケース３とを接合した状態において、第１ケース２の空洞と連接することで、カメラモジュール１の収容部１１を形成する。この箱状部３２の側部には、外部接続用開口部３２ａが設けられており、ここから外部接続手段としての同軸コネクタソケット１５が水平方向に沿って、カメラモジュール１の外側へ向けて突出している。

外部接続用開口部３２ａの内周面と同軸コネクタソケット１５の外周面との間には、弾性を有するシリコンゴムで形成されているＯリング１６が配設されている。これら二つの円周面の間において、Ｏリング１６は、適度に圧縮された状態でそれぞれの円周面に密着しており、水滴が収容部１１の内部へと侵入することを防いでいる。

同軸コネクタソケット１５は、収容部１１内に保持されている二つの印刷配線基板１４のうち、下側に位置する第２印刷配線基板１４ｂにはんだ付けによって実装されている。同軸コネクタソケット１５の先端部は、第１ケース２の側壁面２ｃの一つを延長して区画される範囲から突出している。なお、「第１ケース２の側壁面２ｃの一つを延長して区画される範囲」とは、図２において２点鎖線で示すように、側壁面２ｃを仮想的に延長して仮想壁面を想定した上で、その仮想壁面によって区画された内側の範囲を指す。

同軸コネクタソケット１５には、適合する相手側の同軸コネクタプラグを先端に備える配線ケーブル（図示しない）を接続することが可能である。カメラモジュール１を取り付ける車両の全長や全幅に応じて、必要な長さの配線ケーブルを用意することで、様々な大きさの車両に、また、同一の車両の後部や側部など様々な位置に、柔軟にカメラモジュール１を取り付けることができる。

レンズユニット１２は公知な構造のものであって、筒状をなすレンズバレル内部に、最上部に位置する凸レンズである対物レンズ１２ａ（図中、破線で示している）を含めた複数の円形レンズを保持している。複数の円形レンズは、撮像素子１３の撮像面の中央に対する垂直方向（図示の上下方向）に沿う直線である光軸Ａに沿って、同心状に保持されている。なお、保持されているレンズの枚数やレンズ間の間隔など、レンズユニット１２内部に係る構造については、所望する光学特性を得るために任意に設定されてよいものであり、この点は本発明の特徴点との直接的な関係がないので、図面の中では、レンズユニット１２内部の構造を簡略化して示している。

撮像素子１３は、平面状をなす公知なＣＭＯＳタイプの撮像素子であって、収容部１１内に保持されている二つの印刷配線基板１４のうち、上側に位置する第１印刷配線基板１４ａ上に実装されて、固定されている。第１印刷配線基板１４ａと第２印刷配線基板１４ｂとの間は、フレキシブルケーブル１４ｃによって電気的に接続されており、撮像素子１３によって撮像された画像データに対応する電気信号が、上述の外部接続手段から出力されるように構成されている。

本実施例では、第１ケース２と第２ケース３は、良好な耐候性を有するポリアミド樹脂によって形成されている。第１ケース２と第２ケース３の材料については、強度や耐候性、あるいは、第１ケース２と第２ケース３とを接合する際の接合強度など、必要な要件を満たすものであれば、他のあらゆる合成樹脂を用いてもよい。

第１ケース２と第２ケース３とは、第１ケース２を構成する四つの側壁面２ｃの開放部分の周囲に位置する第１接合面２ａと、第２ケース３の傾斜部３１の開放部分の周囲に位置する第２接合面３１ａとを当接させて、両方の接合面の間を接合させる。なお、第１接合面２ａと第２接合面３１ａをなす第１ケース２と第２ケース３の周壁の厚さは概ね均一であり、接合面の幅は全周にわたってほぼ同じである。

第１接合面２ａと第２接合面３１ａとの間は、超音波溶着によって水密に接合されている。超音波溶着は、接合面の全周にわたって均一、かつ、良好な接合強度を得られ、かつ、接合後の良好な水密性を得られるため、本発明の実施の上で好適である。

上述の通り、第１ケース２と第２ケース３との接合面は、光軸に沿う方向に直交する平面に対して、概ね４５°傾斜している。このように接合面を傾斜させたことで、従来のように、光軸に沿う方向に直交する平面に対して接合面が平行となっている場合に対して、接合面の全周の長さが長くなるので、接合面の面積が大きくなる。超音波溶着は、接合部分における単位面積当たりの接合強度がおおよそ均一であるので、接合面の面積が大きい方が、より大きい接合強度を得ることができる。

なお、第１ケース２と第２ケース３とを接合する方法については、例えば、接合面の全周にわたって接着剤を塗布することによる水密な接合など、単位面積当たりの接合強度が概ね均一となる接合方法であれば、超音波溶着以外の接合方法を用いた場合であっても、本発明による強度改善の効果を得ることができる。

図４は、カメラモジュールの第１ケースと第２ケースとを超音波溶着で接合する工程の様子を示す図であって、（ａ）は本発明の実施例に係るカメラモジュール１の場合を、（ｂ）は、対比のために、二つのケースの接合面が光軸方向に直交する平面に対して平行な従来のカメラモジュールの場合を、それぞれ示している。

超音波溶着は、通常、超音波溶着用ホーン４を介して、接合する部位に対して超音波を印加することで施される。本実施例に係るカメラモジュール１の場合は、図４（ａ）に示すように、傾斜部３１に対して垂直な方向に沿って超音波溶着用ホーン４を第２ケース３の傾斜部３１に当接させて、超音波溶着を施す。なお、実際の超音波溶着用ホーン４は、第２接合面３１ａに対応した枠形状のものであるが、説明の便宜上、図４では、その一部を省略して示している。ここで、カメラモジュール１の接合面が傾斜していることで、外部接続手段としての同軸コネクタソケット１５が第１ケース２の側壁面を延長することで区画される範囲から突出しているにもかかわらず、超音波溶着用ホーン４と同軸コネクタソケット１５とが干渉することなく、超音波溶着用ホーン４を第２接合面３１ａに対応する部位の全てにわたって当接させることができる。

これに対して、従来のカメラモジュールの場合は、図４（ｂ）に示すように、第１ケースに相当する上側ケースの側壁面を延長することで区画される範囲から外部接続手段としての同軸コネクタソケット１５が突出していることが障害となって、超音波溶着用ホーン４をケースの接合面に対応する部位に当接させることができない。超音波溶着用ホーン４をケースの接合面に対応する部位に当接させるためには、同図において破線で示す程度にケースの外形を大きくせざるを得ない。

すなわち、二つのケースを超音波溶着で接合する態様のカメラモジュールにおいて、外部接続手段が、ケースの側壁面で区画される範囲から突出して設けられている場合であっても、接合面が傾斜していることによって、超音波溶着用ホーン４と外部接続手段との干渉が回避されるので、カメラモジュールの小型化が可能となる。

本発明は、例えば車両に取り付けて周辺を監視するための用途など、水密性を求められるカメラモジュールにおいて好適に利用することができる。

１ カメラモジュール
１１ 収容部
１２ レンズユニット
１２ａ 対物レンズ
１３ 撮像素子
１４ 印刷配線基板
１４ａ 第１印刷配線基板
１４ｂ 第２印刷配線基板
１４ｃ フレキシブルケーブル
１５ 同軸コネクタソケット（外部接続手段）
１６ Ｏリング
Ａ 光軸
２ 第１ケース
２ａ 第１接合面
２ｂ 開口部
２ｃ 側壁面
３ 第２ケース
３１ 傾斜部
３１ａ 第２接合面
３２ 箱状部
３２ａ 外部接続用開口部
４ 超音波溶着ホーン

Claims (1)

1. いずれも合成樹脂によって形成される第１ケースと第２ケースとを、水密に接合することによって形成される収容部を有し、
   収容部内に、頂部に対物レンズを備えるレンズユニットと、撮像素子と、印刷配線基板とを有し、
   前記第１ケースは、上面と側壁面とで構成される箱状であって、内部が前記収容部をなす空洞であるとともに、前記対物レンズを露出させるための開口部を上面に有してなる
   カメラモジュールにおいて、
   第１ケースと第２ケースとが超音波溶着によって接合される接合面が、前記レンズユニットの光軸方向に直交する平面に対して傾斜しており、
   前記第２ケースは、外部接続用開口部を有し、
   当該外部接続用開口部の周辺部に対して水密な状態で保持されてなり、配線ケーブルを接続することが可能で、外部回路と接続するためのコネクタをさらに有し、
   当該コネクタの先端部が、前記第１ケースの前記側壁面を延長することで区画される範囲から突出しているとともに、前記接合面に対応して前記接合面に対して垂直な方向へ向けて規定される枠形状に干渉しないことを特徴とするカメラモジュール。

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