JP6139554B2 - ２パーツ型カメラモジュール - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本発明は、2012年3月30日付け提出の米国特許出願番号13/436,470及び2011年12月5日提出の米国仮出願番号61/567,082の優先権を主張し、これら出願の内容が本発明に参照して組み込まれることを明らかにする。
本発明は、カメラモジュールのパッケージに関する。

カメラモジュールは多様な適用分野及び産業にて使用可能である。この結果、カメラモジュールには多様性があり、カメラモジュールはその１つの適用分野及び／又はその産業に対して特有である。

これらカメラモジュールは統一性や、交換の可能性が無い。これらカメラモジュールの大部分は複数の金属パーツを有し、螺子や糊を使用した複雑な組立機構を有する。
再使用可能なパーツ及びデザインを使用したカメラモジュールの製造は多くの適用分野にて使用可能となり、安価で且つ有効な解決策を提供する。

ここでは、２パーツ型カメラモジュールが記載される。第１パーツはレンズアセンブリ、レンズアセンブリホルダ、画像取込みデバイスを備えた印刷回路基板(PCB)及び端子ブロックを含む。第２パーツは複数の取り付け要素、コネクタシュラウド、エンドキャップ及び１つのＯリングを含む。第１パーツ及び第２パーツはスナップアセンブリを使用して相互に結合すべく構成されている。第１パーツは全ての装置に適用される統一的なものであり、第２パーツは各装置に適用するために改造可能及び／又は交換可能である。
より詳細な理解は、添付図面とともに一例としての以下の記載から得られる。

組立済みの２パーツ型カメラモジュールの実施形態を示す。 部分的に組立済みの２パーツ型カメラモジュールの実施形態を示す。 ２パーツ型カメラモジュールにおける実施形態の分解図である。 ２パーツ型カメラモジュールにおける実施形態の断面図である。 ゴア通気口を備えた組立済みの２パーツ型カメラモジュールにおける実施形態の他の断面図である。 ２パーツ型カメラモジュールの締結プロセスの一例を示す図である。 端子ブロックの実施形態を示す正面図である。 端子ブロックの実施形態を示す背面図である。 エンドキャップの実施形態をその内側底及び端子ブロックの実施形態をその底にてそれぞれ示す図である。

カメラモジュールパッケージにおける実施形態の図及び記載において、明確な理解に適切である要素を図示するために簡略され、一方、明瞭さを目的として一般的な電子パッケージに見られる多くの他の要素が省略されていることを理解すべきである。当業者は、カメラモジュールパッケージを具体化するうえで、他の要素及び／又は工程が所望され及び／又は要求されることを認識している。しかしながら、このような他の要素及び工程は公知であり、また、カメラモジュールパッケージの理解をより容易にするものでもないから、ここでは他の要素及び工程の説明を提示していない。

ここに記載の非限定の実施形態はカメラモジュールに関する。ここに記載及び／又は図示された実施形態及び変形の形態は単に一例として提示され、発明の範囲及び趣旨を限定するものではない。カメラモジュールは、自動車分野や他の環境露出分野を含む多数の適用分野にて使用可能である。適切なパーツは例えば熱可塑成形技術を含んだ公知の製造方法を使用して得ることができる。

図１は、組立済みの円形をなした２パーツ型カメラモジュール１００を示す。カメラモジュール１００は、統一カメラパーツ１０５と、交換可能なエンドキャップパーツ１１０とを含む。カメラパーツ１０５はレンズアセンブリ１１５と、レンズアセンブリホルダ１１８とを含む。エンドキャップパーツ１１０は複数の取付けフランジ１２０と、コネクタシュラウド１２５とを含む。

取付けフランジ１２０及びコネクタシュラウド１２５は適用分野に応じて改造可能である。例えば、コネクタシュラウド１２５は外部コネクタ１３０を受入れるべく改造可能である。円形のデザインは多様な方向付けを許容し、例えば多様な自動車のプラットホームのための統一的な取付けを提供する。

図２は部分的に組立済みの２パーツ型カメラモジュール２００を示す。カメラモジュール２００はカメラパーツ２０５と、エンドキャップパーツ２１０とを含む。カメラパーツ２０５はレンズアセンブリ（図示しない）と、レンズアセンブリホルダ２０８と、印刷回路基板（PCB）２０８上に実装されたカメラ、即ち、画像取込みチップ又はデバイスとを含む。画像検出マイクロチップを備えたPCB２１５はレンズアセンブリホルダ２０８に熱活性化糊を介在させて載置されている。

その位置決めはコンピュータ数値制御(CNC)機械によってなされ、これにより、PCB２１５はレンズアセンブリ（図示しない）に対して正確に位置決めされる。この位置決めを保持するため、この後、前記糊が硬化される。PCB２１５の片面には端子ブロック２２０が位置決めされ、この端子ブロック２２０はPCB1２１５に移動可能に接続されている。エンドキャップパーツ２１０はエンドキャップ２２２と、複数の取付け要素２２５と、上述したようなコネクタシュラウド２３０とを含む。

また、エンドキャップパーツ２１０は通気口２３５を含むことができ、この通気口２３５は圧力を逃がすために使用される。コネクタシュラウド２３０及び複数の取付け要素２２５は特別な取付けやコネクタ環境を考慮して相違するものとなる。外部コネクタ２４０はコネクタシュラウド２３０を介して端子ブロック２２に接続する。エンドキャップパーツ２１０は異なるコネクタ及び取付け要素のために変更又は適合可能である。

図３は２パーツ型カメラモジュール３００の分解図を示し、このカメラモジュール３００は統一モジュール３０５と、交換可能なモジュール３１０とを含む。統一モジュール３０５は、レンズアセンブリホルダ３２０にねじ込まれたレンズアセンブリ３１５と、印刷回路基板（PCB）３２５と、端子ブロック３３０とを含む。レンズアセンブリ３１５の焦点合わせは、レンズアセンブリホルダ３２０へのねじ込みを進退させることによって成し遂げられる。

PCB３２５は画像取込みデバイス３３を含む。交換可能なモジュール３１０は複数の取付け要素３４０を備えたエンドキャップ３３５と、コネクタシュラウド３４５とを含む。統一モジュール３０５と交換可能なモジュール３１０との間にはＯリング３５０が位置付けられ、このＯリング３５０は２パーツ型カメラモジュール３００が組立て状態にあるとき、水密シールを提供する。Ｏリング３５０は軸方向シールとは対照的な径方向シールを提供する。コネクタ３５５が示され、このコネクタ３５５はコネクタシュラウド３４５を介して端子ブロック３３０に接続する。

径方向シールの利点は、そのＯリングのシール機能が圧縮に関してエンドキャップ３３５及びレンズアセンブルホルダ３２０双方の断固として円形の形状に依存する。軸方向シールはレンズアセンブリホルダ３２０に対するエンドキャップ３３５の取付けによって発生される圧縮に依存する。この場合、その取付けは可撓性を有した複数のスナップアーム３７０及び複数の突起３７５によって容易であり、これらスナップアーム３７０及び突起３７５は４箇所の取付け点を提供する。このことは、アタッチメント無しで、レンズアセンブリホルダ３２０の曲げがスナップアーム３７０の領域にて許容され、これら領域の位置にてシールに抗する圧力の低減が図られる。

特に、径方向のＯリングシールを使用する利点は、モジュールの２つの半体を保持するスナップアーム３７０に対し、Ｏリングによって引き起こされるストレスが無いことである。軸方向のＯリングシールが使用されたなら、スナップアーム３７０は一定のストレスを受けることになる。何故なら、Ｏリングはモジュールの２つの半体を離す方向に押そうとするから、時間の経過に伴い、スナップアーム３７０に変形を引き起こし、これにより、シールの健全性が損なわれることになる。

軸方向シールの場合、２つの半体を一緒に結合するには強固で高価な接続方法の使用が必要となる。例えば、ここでの接続には互いに近接した間隔にて配置された多数の螺子が使用される（このような螺子が使用されても、時間の経過に伴い、プラスチックは螺子間の領域に曲げや変形を受けがちとなってシールの健全性が低減するので、シールは螺子の近傍にて満足できるに過ぎない）。

他方、径方向のＯリングシールを備えていれば、Ｏリング３５０はパーツの構造的形状に基づいてシール空間を作る２つの管状の面の間に取り込まれ、２つのモジュール半体を一緒に結合するのに使用される方法に依存しない。ストレスはシール面の全域に亘って同一であり、Ｏリング３５０から離れるような変形や曲げを受ける弱い領域は存在しない。このことは、径方向のＯリングシールが使用されたとき、構造上の健全性がより大幅に改善され、パーツがシールの健全性を維持することを意味する。

図４は図１中のA-A線に沿う２パーツ型カメラモジュールの断面図を示す。２パーツ型カメラモジュール４００はカメラ構成部４０５と、コネクタ構成部４１０とを含む。カメラ構成部４０５はレンズアセンブリホルダ４２０に位置付けられたレンズアセンブリ４１５と、PCB４２５と、端子ブロック４３０とを含む。端子ブロック４３０は複数の端子ピン４３３と、PCB４２５に移動可能に取付けられた複数の端子脚４３７とを有する。

コネクタ構成部４１０はエンドキャップ４４０と、コネクタシュラウド４４５とを含む。Ｏリング４５０はカメラ構成部４０５とコネクタ構成部４１０とをシールして接続する。Ｏリングシール４５０は高い品質にて無ストレスの水密シールを提供し、典型的な軸方向シールと比較したとき、より信頼性の高い径方向シールである。外部コネクタ４５５はコネクタシュラウド４４５を介して端子ピン４３３に接続する。

図５は図２中、B-B線に沿う２パーツ型カメラモジュールの断面図を示す。２パーツ型カメラモジュール５００はカメラ構成部５０５と、コネクタ構成部５１０とを含む。カメラ構成部５０５はレンズアセンブリホルダ５２０に位置付けられたレンズアセンブリ５１５と、PCB５２５と、端子ブロック５３０とを含む。

コネクタ構成部５１０はエンドキャップ５４０と、コネクタシュラウド５４５と、ゴア(gore)通気口５４８とを含む。ゴア通気口５４８は２パーツ型カメラモジュール５００内での圧力上昇を排除する。例えば、ゴア通気口は空気を通過させるものの、液体を通過させないために使用される。Ｏリング５５０はカメラ構成部５０５とコネクタ構成部５１０とをシールして接続する。Ｏリングシール５５０は高品質な無ストレスの水密シールを提供し、典型的な軸方向シールと比較して、より信頼性のある径方向シールである。外部コネクタ５５５はコネクタシュラウド５４５を介して端子ブロック５３０に接続する。

図６は２パーツ型カメラモジュールにおける締結プロセス６００の一例を示す。２パーツ型カメラモジュール６０５はカメラサブモジュール６１０と、エンドキャップサブモジュール６１５とを含む。カメラサブモジュール６１０は可撓性を有した複数のスナップアーム６２０を含み、エンドキャップサブモジュール６１５は複数の突起６２５を含む。可撓性を有したスナップアーム６２０と突起６２５とは互いに嵌め合わされ、カメラサブモジュール６１０とエンドキャップサブモジュール６１５を一緒に結合する。スナップアセンブリ機構は糊や螺子アセンブリに対比して簡単な組立を許容する。他のスナップアセンブリもまた使用可能である。

図７及び図８は端子ブロック及びPCBをそれぞれ示す。図７はPCB７０５に取付けられた端子ブロック７００の一例を示す正面図である。端子ブロック７００は、コネクタ（図示しない）に接続する複数の端子ピン７１０と、PCB７０５に対して最小にして面接触する複数の足部とを有する。図８はPCB８０５に取付けられた端子ブロック８００の背面を示す。端子ブロック８００は複数の端子脚８１０を有し、これら端子脚８１０はPCB８０５に移動可能に接続している。例えば、端子脚８１０はPCB８０５に半田付けされるか、他の同様な手段が使用可能である。

端子ブロック７００又は８００は端子脚８１０及び足部７１５を使用して、位置合わせのためにPCB７０５又は８０５の面内にて浮動、即ち、移動する。このことは、端子脚８１０がPCB７０５又は８０５に半田付けされた後、端子ブロックの僅かな移動（エンドキャップでのコネクタシュラウドに対する端子ピンの位置決めに十分である）を可能にする。端子脚８１０は端子に好適した金属又は他の材料からなる。また、可撓性を有した長い端子脚８１０はその移動中、半田結合部に最少のストレスのみを加えるに過ぎない。

図９はエンドキャップ９００の内側底及び端子ブロック９０６の底を示す。エンドキャップ９００は外部コネクタ及び／又はコネクタシュラウド（何れも図示せず）に対して端子ブロック９０５を位置決めする。端子ブロック９０５は複数の位置決めリブ９１５を有し、これら位置決めリブ９１５は複数のエンドキャップ位置決めポケット９２０内に案内される。

端子ブロックの構成に関しての上述の特徴の結果、位置決めリブ９１５はPCB上にて端子ブロックの本体を僅かな量だけ移動させる。また、位置決めリブ９１５は、端子ブロックに加わるコネクタの挿入力及びその取外し力に抗し、エンドキャップ９００内での端子ブロック９０５の安定さを確保する。
或る部材は、重量及びコストを低減するため、プラスチック又は他の軽量且つ成形可能な材料から構成可能である。しかしながら、この例に限定されるものでもない。レンズ胴等の部材は金属又は他の材料からなる。

上述したように方法は、特別な機能を実施する特別な要素に限定されず、そして、提示された方法の幾つかの工程は図示された順序にて必ずしも実施される必要はない。例えば、幾つかの場合、２つ以上の方法の工程は異なる順序又は同時に実施可能である。付け加えて、上述の方法の幾つかの工程は（明確に随意的であると述べていないが）随意的であり、それ故、省略可能である。このような省略や他の変形は、特に前述のカメラモジュールパッケージに係る説明を考慮すれば、容易に明らかであり、本発明の最大の範囲内に含まれるものと考えられる。

複数の特徴や要素は特別な組合せにおいて記載されているが、各特徴又は要素は他の特徴や要素無しでも、又は、他の特徴や要素の有無を問わず種々の組み合わせでは単独でも使用可能である。

Claims (14)

1. 少なくとも１つの画像取込みデバイスを含む円形且つ統一的な第１モジュールと、
   複数の取付け要素及びコネクタシュラウドを含む改造可能な円形の第２モジュールであって、前記コネクタシュラウドが前記第２モジュールの径方向の外面にて開口する、第２モジュールと
   を具備し、
   前記第１モジュール及び前記第２モジュールはスナップアセンブリを使用して相互に結合すべく構成され、
   前記第１モジュール及び前記第２モジュールは径方向にシールするＯリングを使用し、環境に対してシールされている、円形のカメラモジュール。
2. 前記取付け要素及び前記コネクタシュラウドは、１つのデバイスに接続すべく改造されている、請求項１に記載の円形のカメラモジュール。
3. 前記第１モジュールは、レンズアセンブリと、レンズアセンブリホルダと、印刷回路基板(PCB)と、端子ブロックとを含む、請求項１に記載の円形のカメラモジュール。
4. 前記第１モジュールは可撓性を有した複数のスナップアームを含み、前記第２モジュールは対応する複数の突起を含む、請求項１に記載の円形のカメラモジュール。
5. 前記第２モジュールは内部ガスの蓄積を軽減する通気口を更に含む、請求項１に記載の円形のカメラモジュール。
6. 少なくとも１つの撮像素子を含み、多数のデバイスのために使用される円形のカメラ構成部と、
   複数の取付けフランジ及びコネクタシュラウドを含む円形のコネクタ構成部と
   を具備した円形のカメラ装置において、
   前記円形のカメラ構成部と前記円形のコネクタ構成部との間に位置付けられたＯリングが環境に対して前記円形のカメラ装置を径方向にシールし、
   前記円形のコネクタ構成部が異なる複数のデバイスに応じて適合され、
   前記コネクタシュラウドが前記円形のコネクタ構成部の径方向の外面にて開口する、円形のカメラ装置。
7. 前記円形のカメラ構成部及び前記円形のコネクタ構成部はスナップアセンブリ機構を使用して相互に結合すべく構成されている、請求項６に記載の円形のカメラ装置。
8. 前記取付けフランジ及び前記コネクタシュラウドは、前記異なるデバイスに結合すべく改造されている、請求項６に記載の円形のカメラ装置。
9. 前記円形のカメラ構成部は、レンズアセンブリと、レンズアセンブリホルダと、印刷回路基板(PCB)と、端子ブロックとを含む、請求項６に記載の円形のカメラ装置。
10. 前記円形のカメラ構成部は第１スナップ嵌合要素を含み、前記円形のコネクタ構成部は対応のスナップ嵌合要素を含む、請求項６に記載の円形のカメラ装置。
11. 前記円形のコネクタ構成部は内部ガスの蓄積を軽減する通気口を更に具備する、請求項８に記載の円形のカメラ装置。
12. 多数のデバイスに統一的に接続すべく構成された円形のカメラモジュールと、
    相方となる交換可能なエンドキャップ構成部であって、複数の異なるデバイスに適合されたエンドキャップ構成部と
    を具備した撮像システムにおいて、
    前記円形のカメラモジュールと前記交換可能なエンドキャップ構成部との間に位置付けられ、外部の汚染に対して前記撮像システムを径方向にシールするＯリングを更に具備し、
    前記交換可能なエンドキャップ構成部が異なるデバイスとの接続のために改造されている複数の取付け要素及びコネクタシュラウドを含み、
    前記コネクタシュラウドが前記交換可能なエンドキャップ構成部の径方向の外面にて開口する、撮像システム。
13. 前記円形のカメラモジュール及び前記相方となる交換可能なエンドキャップ構成部はスナップアセンブリ機構を使用して互いに結合すべく構成されている、請求項１２に記載の撮像システム。
    
14. 前記円形のカメラモジュールは、レンズアセンブリと、レンズアセンブリホルダと、印刷回路基板(PCB)と、端子ブロックとを含む、請求項１２に記載の撮像システム。