WO2021020256A1 - 車載カメラおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2021020256A1
WO2021020256A1 PCT/JP2020/028365 JP2020028365W WO2021020256A1 WO 2021020256 A1 WO2021020256 A1 WO 2021020256A1 JP 2020028365 W JP2020028365 W JP 2020028365W WO 2021020256 A1 WO2021020256 A1 WO 2021020256A1
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substrate
adhesive
vehicle camera
holder
image pickup
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PCT/JP2020/028365
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一真 重松
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • B60R1/20Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
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    • B60R2300/00Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle
    • B60R2300/10Details of viewing arrangements using cameras and displays, specially adapted for use in a vehicle characterised by the type of camera system used

Definitions

  • This technology relates to in-vehicle cameras for front sensing mounted on vehicles and their manufacturing methods.
  • the holder for holding the lens is fixed to the substrate on which the image pickup element is mounted by placing the holder on the surface of the substrate via a UV (ultraviolet) curable adhesive.
  • a method of irradiating the adhesive with UV light to cure the adhesive and then, if necessary, main curing the adhesive portion in a constant temperature bath or the like is generally adopted.
  • a method using 6-axis alignment has become the mainstream as the resolution of the image sensor is increased and the cell size is reduced.
  • the adhesive shrinks at a rate unique to each substance in the process of UV curing and heat curing, it is often the case that the adhesive is displaced from the centering position after curing.
  • the adhesive due to the difference in linear expansion coefficient between the members to be bonded, residual stress is generated in the bonded part at the end of thermosetting, the bonded part and its peripheral members are deformed with the passage of time, and the resolution deteriorates due to out-of-focus. It may occur over time.
  • the outer peripheral surface of the lens barrel and the inner peripheral surface of the holder are fixed with an adhesive.
  • the method is known. However, this method is not suitable for adjusting the tilt in the pitch / yaw direction because the adhesive surfaces are coaxial surfaces.
  • the purpose of this technology is to manufacture an in-vehicle camera capable of obtaining good focus accuracy by suppressing displacement of the image sensor and the lens from the centering position due to curing shrinkage of the adhesive. To provide a method.
  • the in-vehicle camera is The board on which the image sensor is mounted and A holder that holds the lens and The substrate and the holder are provided with an adhesive portion having a photocuring property that joins the substrate and the holder at the surface intersecting the image pickup surface of the image pickup element.
  • the adhesive may be a hybrid type adhesive having thermosetting properties in addition to photocuring properties.
  • the substrate has a side surface orthogonal to the imaging surface.
  • the holder has a substrate side surface facing surface facing the side surface of the substrate.
  • the adhesive portion may be configured to adhere the side surface of the substrate and the surface facing the side surface of the substrate.
  • the holder further has a bottom forming surface that forms the bottom surface of a space for fastening the adhesive before photocuring between the side surface of the substrate and the surface facing the side surface of the substrate.
  • the adhesive portion may be configured to adhere the side surface of the substrate, the surface facing the side surface of the substrate, and the bottom forming surface.
  • the holder receives the back surface of the mounting surface of the image pickup device of the substrate and positions the substrate so that the space is formed before the alignment between the image pickup surface of the image pickup element and the lens portion. It may have.
  • the adhesive portion may be provided so as to correspond to the entire circumference of the substrate.
  • a dustproof cushion arranged between the holder and the mounting surface of the image pickup device on the substrate may be further provided corresponding to the entire circumference of the substrate.
  • the adhesive portion includes a first adhesive portion made of an adhesive having photocuring characteristics or a hybrid type adhesive having thermosetting characteristics in addition to the photocuring characteristics, and a second adhesive portion made of a thermosetting adhesive. It may be composed of.
  • the substrate may have a through hole with a filter function for ventilating the space around the image pickup surface of the image pickup element on the substrate and the outside of the space.
  • the method for manufacturing an in-vehicle camera according to the present disclosure is as follows. An adhesive having photocuring characteristics is applied between the side surface of the substrate on which the image sensor is mounted and the side surface of the substrate facing the side surface of the holder holding the lens portion. 6-axis alignment of the image sensor and the lens unit is performed. After the 6-axis alignment, the adhesive is irradiated with light to cure the adhesive, thereby adhering the substrate side surface and the substrate side surface facing surface.
  • FIG. 5 is a plan view of the holder, substrate, and adhesive portion of the first embodiment as viewed from the optical axis direction. It is sectional drawing which shows the modification which adopted the dustproof cushion. It is a top view which shows the modification which provided the adhesive part partially. It is a top view which shows the other modification which provided the adhesive part partially.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a typical in-vehicle camera 1.
  • this typical vehicle-mounted camera 1 includes a substrate 11, an image sensor 12 mounted on one surface of the substrate, a lens unit 13, and a holder 14 for holding the lens unit 13.
  • An image sensor 12 such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor is mounted on the main surface of the substrate 11.
  • the holder 14 is a metal holder 14 made of, for example, aluminum die-cast, which is configured to hold the outer circumference of the lens portion 13.
  • the holder 14 is adhered to the surface of the substrate 11 on the image pickup element mounting side by an adhesive portion 20 made of a UV curable adhesive or a UV / thermosetting hybrid type adhesive.
  • a UV curable adhesive or a UV / thermosetting hybrid type is interposed between the substrate 11 and the holder 14 after 6-axis alignment between the lens unit 13 and the image pickup element 12.
  • the adhesive is UV-cured, and if necessary, it is main-cured in a constant temperature bath or the like to fix the substrate 11 and the holder 14 to each other.
  • UV curable adhesives or UV / thermosetting hybrid type adhesives shrink at a rate specific to each substance during the process of UV curing and thermosetting, so that after curing, displacement from the centering position may occur. Deformation may occur due to the residual stress generated in the bonded portion 15 and its peripheral portion due to the difference in the thermal expansion rate of each material of the substrate 11 and the holder 14. Therefore, the resolution may be deteriorated due to the out-of-focus.
  • the in-vehicle camera according to the present disclosure has the above-mentioned problems as a part of the problems to be solved.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the vehicle-mounted camera 2 according to the first embodiment according to the present disclosure.
  • the in-vehicle camera 2 of this embodiment is A substrate 22 on which the image sensor 21 is mounted on one main surface, A holder 24 for holding the lens portion 23 and The substrate 22 and the holder 24 are provided with at least an adhesive portion 25 made of an adhesive having at least photocuring properties for joining the image sensor 21 at the surface intersecting the image pickup surface.
  • the image sensor 21 may be, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, a CCD (Charge Coupled DEVICE) image sensor, or the like.
  • the lens unit 23 has a lens barrel unit 23a that holds one or more lenses for imaging. A part of the lens barrel portion 23a in the optical axis direction is inserted into the lens barrel receiving hole 24a of the holder 24, and a lens portion receiving 24b protruding from the inner peripheral surface of the bottom of the lens barrel receiving hole 24a is a part of the lens barrel portion 23a in the optical axis direction.
  • the lens portion 23 is held by the holder 24 by receiving the tip surface 23b of the lens portion 23.
  • the substrate 22 has an image sensor mounting surface (front surface) 22a facing the z direction (optical axis direction), a back surface 22b on the opposite side, and side surfaces 22c, 22d, 22e, and 22f on four sides.
  • the four side surfaces are composed of two side surfaces 22c and 22d facing in the x direction and two side surfaces 22e and 22f facing in the y direction.
  • the four side surfaces are surfaces that intersect the image sensor mounting surface (surface) 22a at 90 ° or approximately 90 °.
  • the holder 24 is made of, for example, aluminum die-cast.
  • the holder 24 has a lens barrel receiving hole 24a into which a part of the lens barrel portion 23a of the lens portion 23 in the optical axis direction is inserted, and a tip surface of a part of the lens barrel portion 23a inserted in the lens barrel receiving hole 24a in the optical axis direction.
  • It has a lens unit receiver 24b that receives the 23b, and is configured to hold the lens unit 23 at a position floating in the optical axis direction from the image pickup surface 21a of the image pickup element 21 of the substrate 22.
  • the holder 24 is provided with a holder holding portion 242 having a substrate adhesive surface 241 bonded to the four side surfaces 22c, 22d, 22e, 22f of the substrate 22 via the adhesive portion 25.
  • the lens portion 23 and the holder 24 may be a combination of separate bodies, or the lens portion 23 may be integrally provided with the holder 24 portion.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the adhesive portion of the side surface 22e of the substrate 22 in the holder holding portion 242.
  • the holder holding portion 242 has a substrate adhesive surface 241 and a seat surface 243 that are adhered to the side surface 22e of the substrate 22.
  • the substrate adhesive surface 241 forms the bottom surface of a space for accumulating the substrate side surface facing surface 241a facing the side surface 22e of the substrate 22 and the adhesive before curing between the substrate side surface 22e and the substrate side surface facing surface 241a. It has a bottom forming surface 241b to be formed.
  • the seat surface 243 is a surface for positioning the substrate 22 by receiving the peripheral edge portion of the image sensor mounting surface 22a of the substrate 22 when forming the above space.
  • the distance between the substrate side facing surface 241a of the holder 24 and the side surface 22e of the substrate 22 is set to the minimum necessary value in consideration of various tolerances such as the manufacturing tolerance of the holder 24 and the manufacturing tolerance of the substrate 22. ..
  • the length of the substrate side facing surface 241a of the holder 24 in the z direction is equal to or slightly larger than the thickness of the substrate 22. For example, when the thickness of the substrate 22 is 1.6 mm, the length of the substrate side surface facing surface 241a in the z direction is appropriately about 2.2 mm.
  • the adhesive having photocuring properties a UV curable adhesive or a UV / thermosetting hybrid type adhesive can be used.
  • the adhesive portion 25 is provided on a part of the outer periphery of the substrate 22 or a part of the adhesive portion 25 after taking measures to prevent dust or the like from entering the surrounding space of the image pickup surface 21a of the image pickup element 21.
  • the adhesive portion may be replaced with a highly heat-resistant adhesive portion using a thermosetting adhesive.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the method for manufacturing the in-vehicle camera of the present embodiment.
  • the peripheral portion of the image sensor mounting surface 22a of the substrate 22 is placed on the seat surface 243 of the holder holding portion 242 of the holder 24 with the holder 24 and the substrate 22 turned upside down from FIG.
  • the substrate 22 is set so as to (step S101).
  • a space 26 for storing the above-mentioned adhesive is formed by the substrate side surface facing surface 241a and the bottom forming surface 241b which are the substrate adhesive surfaces 241 and the side surface 22e of the substrate 22.
  • the adhesive 25a is poured into the space 26 using the coating needle 27 (step S102).
  • the substrate 22 is stably placed on the seat surface 243 of the holder holding portion 242 of the holder 24, and the bottom surface of the space 26 is formed by the substrate 22 so that the adhesive 25a does not leak downward from the space 26. Since it is closed, the adhesive 25a can be applied well and easily.
  • the holder 24 is attached to the holder 24 by inserting the lens barrel portion 23a into the lens barrel receiving hole 24a of the holder 24 (step S103). After that, 6-axis alignment of the lens unit 23 attached to the holder 24 and the image pickup surface 21a of the image pickup device 21 mounted on the substrate 22 is performed using the MTF measurement method (step S104).
  • the adhesive 25a applied to the space 26 is UV-cured by irradiating the adhesive 25a with ultraviolet rays (UV light) (step 105).
  • UV light ultraviolet rays
  • step S106 a set of the holder 24 and the substrate 22 bonded to each other by the UV-cured adhesive portion 25 is taken out from the MTF measurement system (step S106), and the adhesive portion 25 is finally cured in a constant temperature bath or the like (step S107). ).
  • the MTF measurement method is defined by ISO (International Organization for Standardization) 12233.
  • ISO International Organization for Standardization 12233.
  • a chart on which a pattern for MTF measurement is drawn is imaged by a camera to be measured, and the contrast reproducibility of the pattern of the chart is evaluated.
  • FIG. 7 is a schematic view of an MTF measurement system for 6-axis alignment.
  • the MTF measurement system 30 for 6-axis alignment is a 6-axis adjustment stage on which a support portion 31 that supports the holder 24 by a suction mechanism or a mechanical chuck mechanism 31a and a substrate 22 on which an image sensor 21 is mounted are mounted.
  • 32, an MTF measurement chart 33, and an MTF measurement computer 34 are provided.
  • the 6-axis adjustment stage 32 has a suction portion 32a for holding the substrate 22 by suction.
  • the 6-axis adjustment stage 32 is a stage capable of individually adjusting the position of xyz in the 3-axis direction, the rotation position ⁇ , the x-axis tilt angle, and the x-axis tilt angle.
  • the pattern image of the MTF measurement chart 33 is formed on the image pickup surface of the image pickup device 21 through the lens unit 23 held by the holder 24.
  • the video signal thus obtained is supplied to the MTF measurement computer 34.
  • the MTF measurement computer 34 calculates an evaluation value of the above-mentioned contrast reproducibility from the supplied image, and controls the 6-axis adjustment stage 32 so that this evaluation value becomes maximum.
  • the vertical orientation of the holder 24 and the substrate 22 is opposite to that when the adhesive 25a is applied (FIG. 5).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the positional relationship of each surface (side surface 22e of the substrate 22, substrate adhesive surface 241, seat surface 243, etc.) on the holder holding portion 242 before 6-axis alignment after the adhesive is applied
  • FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing the positional relationship of each surface after the axis alignment is completed
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing the positional relationship of each surface after UV curing.
  • UV curing of the adhesive 25a is performed by irradiating the adhesive 25a with UV light through a gap between the substrate side facing surface 241a of the holder holding portion 242 and the side surface 22e of the substrate 22. Will be done.
  • UV curing of the adhesive 25a proceeds from the side opposite to the bottom forming surface 241b by UV irradiation from the side opposite to the bottom forming surface 241b, it is caused by curing of the adhesive 25a near the bottom forming surface 241b.
  • the shrinkage force does not affect the overall height of the adhesive portion 25 in the z direction. That is, no fatal level of displacement due to UV curing shrinkage of the adhesive 25a occurs in the positional relationship in which the 6-axis alignment is completed.
  • the substrate 22 and the holder 24 have photocuring characteristics on the surface intersecting the image pickup surface of the image pickup element 21. Since the adhesive 25a is adhered by the adhesive portion 25, the influence of the displacement of the 6-axis alignment position due to the curing shrinkage of the adhesive 25a can be suppressed, and good focus accuracy can be obtained.
  • ⁇ Modification example 1> In the first embodiment, as shown in FIG. 11, the side surface 22e of the entire circumference of the substrate 22 is adhered to the holder holding portion 242 of the holder 24 by the adhesive portion 25, so that the holder holding portion 242 of the holder 24 and the substrate are adhered to each other.
  • the gap between the side surface 22e and the side surface 22e of the 22 is filled to secure a closed space surrounding the image pickup surface of the image pickup element 21.
  • the present technology is not necessarily limited to this configuration.
  • the holder 24 is provided with a cushion holding protrusion 28 having a surface 28a facing the image sensor mounting surface 22a of the substrate 22, and the facing surface 28a of the cushion holding protrusion 28 and the substrate 22 are provided.
  • a dustproof cushion 29 may be interposed between the image pickup element mounting surface 22a and the image pickup surface of the image pickup element 21 so as to surround the image pickup surface in a plan view.
  • the dust-proof cushion 29 can prevent dust and the like from entering through the gap between the holder holding portion 242 of the holder 24 and the side surface 22e of the substrate 22.
  • the adhesive portion 25 is adhered by an integral adhesive portion 25 in which the side surfaces 22e on the entire circumference of the substrate 22 are continuous.
  • FIG. 13 it is possible to adopt a configuration in which only the side surfaces of the pair of opposite sides of the substrate 22 are adhered to the holder 24 side by the adhesive portion 25.
  • FIG. 14 a configuration may be adopted in which the adhesive portions 25 on each side are provided only on both ends of the sides.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration example when the first adhesive portion 251 made of the UV curable adhesive and the second adhesive portion 252 made of the thermosetting adhesive are used in combination.
  • the first adhesive portion 251 using a UV curable adhesive is used to bond the sides of the substrate 22 facing each other in the y direction
  • the thermosetting adhesive is used to bond the sides facing each other in the x direction.
  • the adhesive portion 252 of 2 is adopted.
  • a first bonding portion 251 using a UV curable adhesive is used to bond only both ends of one pair of substrates 22 facing each other, and each side of the other pair.
  • a second bonding portion 252 using a thermosetting adhesive may be used for bonding the above.
  • ⁇ Modification example 3> As in the first embodiment described above, a structure is adopted in which the side surface 22e of the substrate 22 and the substrate adhesive surface 241 of the holder holding portion 242 of the holder 24 are bonded by the adhesive portion 25 over the entire circumference, and UV is used as the adhesive 25a.
  • a thermosetting hybrid type When a thermosetting hybrid type is adopted, the pressure in the closed space surrounding the image pickup element 21 increases as the temperature rises during thermosetting. When the pressure in the closed space becomes high, a large shear stress is generated on the bonded portion 25 through the flat surface of the substrate 22, and the bonded portion 25 may be broken or the like.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration example capable of suppressing an increase in pressure in the space while preventing dust and moisture from entering the space surrounding the image sensor 21 on the substrate 22.
  • a through hole 41 for ventilation with a filter function is provided outside the image sensor mounting area of the substrate 22.
  • the through hole 41 prevents dust and moisture from entering the space surrounding the image sensor 21 by the substrate 22, the holder 24, the lens portion 23, and the like, and the filter function provided in the through hole 41 prevents the image sensor from entering. Invasion of dust, moisture, etc. into the space surrounding 21 is prevented.
  • a sheet 42 or the like made of a waterproof and breathable material can be used as the filter function.
  • the sheet 42 is attached to, for example, the surface 22b on the opposite side of the image sensor mounting surface 22a of the substrate 22 by using an adhesive tape or the like.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a modified example of the holder holding portion 242.
  • the holder 24 may be configured to have only the substrate side surface facing surface 241a facing the side surface 22e of the substrate 22 as the surface to be adhered to the side surface 22e of the substrate 22 by the adhesive portion 25. .. Also with this configuration, it is possible to suppress the displacement of the 6-axis alignment position due to the contraction force in the xyz direction generated in the adhesive portion 25 due to the curing of the adhesive 25a.
  • the substrate side surface facing surface 241a is not limited to a surface parallel to the side surface 22e of the substrate 22.
  • the substrate side surface facing surface 241a may be a surface inclined with respect to the side surface 22e of the substrate 22.
  • FIG. 20 is a diagram showing a modified example of the connection between the lens portion 23 and the holder 24.
  • the flange portion 23c is provided at a height substantially intermediate to the lens barrel portion 23a inserted into the lens barrel receiving hole 24a of the holder 24, and protrudes from the inner peripheral surface of the bottom of the lens barrel receiving hole 24a.
  • the lens portion 23 is held by the holder 24 by receiving the tip surface 23d of a part of the flange portion 23c of the lens barrel portion 23a in the optical axis direction by the lens portion receiver 24b.
  • the technology according to the present disclosure is an image in which the vertical and horizontal sizes of the imaging surface of the image sensor are 4.32 mm and 8.64 mm (1 / 1.7 type) and the number of pixels is several M pixels or more (particularly, 7 M pixels or more). It is suitable for an in-vehicle camera that uses a sensor and has an optical system within a permissible range of focal position deviation within ⁇ several ⁇ m (for example, ⁇ 3 ⁇ m).
  • the technology according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technique according to the present disclosure may be applied to a drive control system for controlling the drive of an automobile based on a camera image.
  • the drive control system will be described below.
  • the drive control system of the application example according to the present technology is a system for controlling the drive of the automobile M by using the above-mentioned in-vehicle camera 2. Specifically, the drive control system controls the driving force generation mechanism, the braking mechanism, the steering mechanism, and the like of the automobile by using the image captured by the in-vehicle camera 2. The image captured by the in-vehicle camera 2 is sent to the drive control system in the state of high-quality raw image data that has not been subjected to compression coding processing.
  • the drive control system can be configured according to the functions required of the automobile. Specifically, examples of the functions that can be realized by the drive control system include a driving assistance function and an automatic driving function. Hereinafter, the configuration of the drive control system capable of realizing the driving assistance function and the automatic driving function will be described.
  • the driving assistance function is typically an ADAS (Advanced Driver Assistance System) function that includes collision avoidance, impact mitigation, follow-up driving (maintenance of inter-vehicle distance), vehicle speed maintenance driving, collision warning, lane deviation warning, and the like. ..
  • ADAS Advanced Driver Assistance System
  • the drive control system 100 can be configured so that these driving assistance functions can be realized.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a drive control system 100 capable of realizing a driving assistance function.
  • the drive control system 100 includes an in-vehicle camera 2, a processing unit 110, an information generation unit 120, and a drive control unit 130.
  • the processing unit 110 includes an image processing unit 111, a recognition processing unit 112, and a calculation processing unit 113.
  • Each configuration of the drive control system 100 is connected by a communication network.
  • This communication network may be, for example, an in-vehicle communication network compliant with any standard such as CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network), LAN (Local Area Network) or FlexRay (registered trademark).
  • FIG. 22 is a flowchart showing a drive control method by the drive control system 100 shown in FIG.
  • the drive control method shown in FIG. 22 includes imaging step ST11, image processing step ST12, recognition processing step ST13, object information calculation step ST14, drive control information generation step ST15, and drive control signal output step ST16.
  • the vehicle-mounted camera 2 captures the scenery in front of the vehicle M through the windshield M01 to generate an image.
  • the in-vehicle camera 2 transmits an image to the processing unit 110 by, for example, an in-vehicle communication unit mounted on a circuit board.
  • the processing unit 110 is typically composed of an ECU (Electronic Control Unit) and processes an image generated by the in-vehicle camera 2. More specifically, in the processing unit 110, the image processing unit 111 performs the image processing step ST12, the recognition processing unit 112 performs the recognition processing step ST13, and the calculation processing unit 113 performs the object information calculation step ST14.
  • ECU Electronic Control Unit
  • the image processing unit 111 applies image processing to the image to generate a processed image.
  • the image processing by the image processing unit 111 is typically a process for facilitating recognition of an object in an image, such as automatic exposure control, automatic white balance adjustment, and high dynamic range composition.
  • the image processing step ST12 at least a part of the image processing may be performed by the substrate 22 of the vehicle-mounted camera 2 or an image processing unit mounted on another circuit board connected to the substrate 22.
  • the processing unit 110 may not include the image processing unit 111.
  • the recognition processing unit 112 recognizes the object in the processed image by performing the recognition processing on the processed image.
  • the object recognized by the recognition processing unit 112 is not limited to a three-dimensional object, and includes, for example, vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, road lanes, sidewalk curbs, and the like. Is done.
  • the calculation processing unit 113 calculates the object information regarding the object in the processed image.
  • Examples of the object information calculated by the calculation processing unit 113 include the shape of the object, the distance to the object, the moving direction of the object, and the moving speed.
  • the calculation processing unit 113 uses a plurality of processed images that are continuous in time for the calculation of the dynamic object information.
  • FIG. 23 shows an example of the processed image G generated by the image processing unit 111.
  • the preceding vehicle MF and the two lanes L1 and L2 that define the traveling lane are shown.
  • the vanishing point V where the two lanes L1 and L2 intersect in the processed image G is obtained.
  • the vanishing point V may be obtained from another object regardless of the lanes L1 and L2.
  • the calculation processing unit 113 can also obtain the vanishing point V by using a curb of a sidewalk, a movement locus of a fixed object such as a traffic sign in a plurality of processed images, and the like.
  • the inter-vehicle distance from the preceding vehicle MF can be obtained by using the distances D0 and D1.
  • the inter-vehicle distance to the preceding vehicle MF can be calculated. In this way, when the distance is calculated based on the pixel position of the object in the captured image, the detection position of the object shifts when the processing is performed using the out-of-focus image, and the accuracy of the calculated distance is calculated. May get worse. Therefore, the present invention is particularly suitable for a camera that performs such image processing.
  • the processing unit 110 transmits data including the processed images and object information obtained in steps ST12 to ST14 to the information generation unit 120.
  • the processing unit 110 is not limited to the above configuration, and may include, for example, a configuration other than the image processing unit 111, the recognition processing unit 112, and the calculation processing unit 113.
  • the information generation unit 120 In the drive control information generation step ST15, the information generation unit 120 generates drive control information including the drive contents required for the automobile M. More specifically, the information generation unit 120 determines the drive content to be executed by the automobile M based on the data transmitted from the processing unit 110, and generates drive control information including the drive content.
  • Examples of the driving content of the automobile M include a change in speed (acceleration, deceleration), a change in the direction of travel, and the like.
  • the information generation unit 120 determines that deceleration is necessary when the distance between the vehicle M and the preceding vehicle MF is small, and when the vehicle M is likely to deviate from the lane, the direction of travel toward the center of the lane. Judge that it is necessary to change.
  • the information generation unit 120 transmits the drive control information to the drive control unit 130.
  • the information generation unit 120 may generate information other than the drive control information.
  • the information generation unit 120 may detect the brightness of the surrounding environment from the processed image and generate lighting control information for turning on the headlight of the automobile M when the surrounding environment is dark.
  • the drive control unit 130 outputs a drive control signal based on the drive control information.
  • the drive control unit 130 can accelerate the automobile M by the driving force generation mechanism M11, decelerate the automobile M by the braking mechanism M12, and change the traveling direction of the automobile M by the steering mechanism M13.
  • the automatic driving function is a function of autonomously driving the automobile M without the operation of the driver. In order to realize the automatic driving function, more advanced drive control than the driving assistance function is required. By using the in-vehicle camera 2 capable of generating a high-quality image, the drive control system 100 can more accurately execute advanced drive control capable of realizing an automatic driving function.
  • FIG. 24 is a block diagram showing a configuration of a drive control system 100 capable of realizing an automatic driving function.
  • the drive control system 100 further includes a mapping processing unit 114 and a path planning unit 115 included in the processing unit 110.
  • mapping processing unit 114 and a path planning unit 115 included in the processing unit 110.
  • path planning unit 115 included in the processing unit 110.
  • FIG. 25 is a flowchart showing a drive control method by the drive control system 100 shown in FIG. 24.
  • the drive control method shown in FIG. 25 includes, in addition to each step shown in FIG. 22, a mapping processing step ST21 by the mapping processing unit 114 and a path planning step ST22 by the path planning unit 115.
  • mapping processing step ST21 and the path planning step ST22 are executed between the object information calculation step ST14 and the drive control information generation step ST15.
  • the path planning step ST22 is executed after the mapping processing step ST21.
  • the mapping processing unit 114 creates a digital map by performing spatial mapping using the processed image and object information.
  • the digital map created by the mapping processing unit 114 is a three-dimensional map configured by combining static information and dynamic information necessary for automatic driving.
  • a high-definition digital map can be created by the mapping processing unit 114.
  • the mapping processing unit 114 can create a digital map having a larger amount of information by acquiring information other than the image taken by the in-vehicle camera 2.
  • the mapping processing unit 114 can acquire information from the surrounding information detection unit, the positioning unit, and the like provided in the automobile M. Further, the mapping processing unit 114 can acquire various information by communicating with various devices existing in the external environment via the vehicle outside communication unit that enables communication with the outside of the vehicle.
  • the surrounding information detection unit is configured as, for example, an ultrasonic sensor, a radar device, a LIDAR (Light Detection and Ringing, Laser Imaging Detection and Ringing) device, and the like.
  • the mapping processing unit 114 can also acquire information such as the rear side and the side surface of the automobile M, which is difficult to obtain from the in-vehicle camera 2, from the surrounding information detection unit.
  • the positioning unit is configured to be capable of performing positioning by receiving, for example, a GNSS signal from a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite (for example, a GPS signal from a GPS (Global Positioning System) satellite).
  • the mapping processing unit 114 can acquire information on the position of the automobile M from the positioning unit.
  • the out-of-vehicle communication unit includes, for example, GSM (registered trademark) (Global System of Mobile communications), WiMAX (registered trademark), LTE (registered trademark) (Long Term Evolution), LTE-A (LTE-Advanced), and wireless LAN (Wi).
  • GSM Global System of Mobile communications
  • WiMAX registered trademark
  • LTE registered trademark
  • LTE-A Long Term Evolution
  • Wi wireless LAN
  • -It can also be configured using Fi (also referred to as registered trademark), Bluetooth (registered trademark), or the like.
  • the pass planning unit 115 executes pass planning for determining the traveling route of the automobile M using a digital map.
  • Path planning includes various processes such as detection of empty space on a road and prediction of movement of an object such as a vehicle or a human being.
  • the processing unit 110 receives data including the processed images and object information obtained in steps ST12 to ST14, as well as data including the digital map and the pass planning result obtained in steps ST21 and ST22. It is collectively transmitted to the information generation unit 120.
  • the information generation unit 120 In the drive control information generation step ST15, the information generation unit 120 generates drive control information including the drive contents for driving the automobile M on the traveling route according to the path planning determined in the path planning step ST22. The information generation unit 120 transmits the generated drive control information to the drive control unit 130.
  • the drive control unit 130 outputs a drive control signal based on the drive control information. That is, the drive control unit 130 performs drive control of the driving force generating mechanism M11, the braking mechanism M12, the steering mechanism M13, and the like so that the automobile M can safely travel on the traveling path according to the path planning.
  • the in-vehicle camera 2 can be particularly preferably adopted as a camera that performs such image processing.
  • this technology can also adopt the following configurations.
  • the substrate has a side surface orthogonal to the imaging surface.
  • the holder has a substrate side surface facing surface facing the side surface of the substrate.
  • the adhesive portion is an in-vehicle camera configured to adhere the side surface of the substrate and the surface facing the side surface of the substrate.
  • the holder further has a bottom forming surface that forms the bottom surface of a space for fastening the adhesive before photocuring between the side surface of the substrate and the surface facing the side surface of the substrate.
  • the adhesive portion is an in-vehicle camera configured to adhere the side surface of the substrate, the surface facing the side surface of the substrate, and the bottom forming surface.
  • the in-vehicle camera according to any one of (1) to (3) above.
  • the holder receives the back surface of the mounting surface of the image pickup element of the substrate and positions the substrate so that the space is formed before the image pickup surface of the image pickup element and the lens portion are aligned.
  • In-vehicle camera that also has.
  • the in-vehicle camera according to any one of (1) to (4) above.
  • the adhesive is an in-vehicle camera which is a hybrid type adhesive having thermosetting characteristics in addition to photocuring characteristics.
  • the adhesive portion is an in-vehicle camera provided so as to correspond to the entire circumference of the substrate.
  • the adhesive portion includes a first adhesive portion made of an adhesive having photocuring characteristics or a hybrid type adhesive having thermosetting characteristics in addition to the photocuring characteristics, and a second adhesive portion made of a thermosetting adhesive.
  • In-vehicle camera with. The in-vehicle camera according to any one of (1) to (8) above.
  • the substrate is an in-vehicle camera further having a through hole with a filter function for ventilating the space around the image pickup surface of the image pickup element on the substrate and the outside of the space.
  • An adhesive having photocuring characteristics is applied between the side surface of the substrate on which the image sensor is mounted and the side surface of the substrate facing the side surface of the holder holding the lens portion. 6-axis alignment of the image sensor and the lens unit is performed.
  • a method for manufacturing an in-vehicle camera in which the side surface of a substrate and the surface facing the side surface of the substrate are adhered by irradiating the adhesive with light after the 6-axis alignment and curing the adhesive.
  • the adhesive is a hybrid type adhesive having thermosetting characteristics in addition to photocuring characteristics, which is a method for manufacturing an in-vehicle camera.
  • the bonding is a method for manufacturing an in-vehicle camera, which is performed corresponding to the entire circumference of the substrate.
  • the bonding is performed by a first bonding with an adhesive having the photocuring property or a hybrid type adhesive having a thermosetting property in addition to the photocuring property, and a second bonding with a thermosetting adhesive.
  • first bonding with an adhesive having the photocuring property or a hybrid type adhesive having a thermosetting property in addition to the photocuring property
  • second bonding with a thermosetting adhesive.

Abstract

この車載カメラは、撮像素子を搭載する基板と、レンズ部を保持するホルダーと、基板とホルダーとを、撮像素子の撮像面と交わる方向において接合する光硬化特性を有する接着剤による接着部とを具備する。

Description

車載カメラおよびその製造方法
 本技術は、車両に搭載されるフロントセンシング用などの車載カメラおよびその製造方法に関する。
 従来、車載カメラの製造にあたって、撮像素子が実装された基板へのレンズを保持するホルダーの固定には、基板の表面にUV(紫外線)硬化型の接着剤を介してホルダーを載置し、レンズと撮像素子との空間的関係を調整した後、接着剤にUV光を照射して硬化させ、その後必要に応じて、恒温槽などで接着部を本硬化させる方法が一般的に採用される。ここで、レンズと撮像素子との空間的な調整には、撮像素子の解像度増加とセルサイズの小型化にともない6軸調芯による方法が主流となってきている。
 しかしながら、接着剤はUV硬化および熱硬化の過程でそれぞれ物質固有の割合での収縮が発生するため、硬化後、調芯位置からの変位が生じる場合が少なくない。また、接着される部材間での線膨張係数の違いによって、熱硬化終了時に接着部に残留応力が生じ、時間の経過とともに接着部とその周辺部材に変形が生じ、ピントずれによる解像度の劣化が経時的に発生することがあった。
 接着剤の硬化収縮量の影響を受けにくい構造としては、例えば特許文献1のように、レンズ鏡筒の外周面とホルダーの内周面(ホルダ筒部の内壁面)とを接着剤で固定する方式が知られている。しかし、この方式は、接着面が同軸的な面同士であるため、ピッチ・ヨー方向のあおり調整などを行うには不向きである。
特許第6172029号
 上記のように、撮像素子が実装された基板にレンズを保持するホルダーが接着剤により固定された構造を有する車載カメラの製造においては、接着剤の硬化収縮による影響、例えばレンズと撮像素子との6軸調芯後の変位などを低減する対策などが不十分であった。
 以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、接着剤の硬化収縮による撮像素子とレンズとの調芯位置からの変位を抑制して良好なピント精度を得ることのできる車載カメラおよびその製造方法を提供することにある。
 上記目的を達成するため、本開示の一形態に係る車載カメラは、
 撮像素子を搭載する基板と、
 レンズ部を保持するホルダーと、
 前記基板と前記ホルダーとを、前記撮像素子の撮像面と交わる面において接合する光硬化特性を有する接着剤による接着部と、を具備する。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記接着剤は、光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤であってよい。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記基板は、前記撮像面に対して直交する側面を有し、
 前記ホルダーは、前記基板の側面に対向する基板側面対向面を有し、
 前記接着部は、前記基板の側面と前記基板側面対向面とを接着するように構成されてよい。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記ホルダーは、光硬化前の前記接着剤を前記基板の側面と前記基板側面対向面との間に止めるための空間の底面を形成する底形成面をさらに有し、
 前記接着部は、前記基板の側面と前記基板側面対向面および前記底形成面とを接着するように構成されてよい。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記ホルダーは、前記撮像素子の撮像面と前記レンズ部との調芯前に前記空間が形成されるように、前記基板の前記撮像素子の実装面の裏面を受けて前記基板を位置決めする座面を有するものであってよい。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記接着部は、前記基板の全周に対応して設けられてもよい。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記基板の全周に対応して、前記ホルダーと前記基板の前記撮像素子の実装面との間に配置された防塵クッションをさらに具備するものであってよい。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記接着部は、前記光硬化特性を有する接着剤または光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤による第1の接着部と、熱硬化型接着剤による第2の接着部とで構成されてもよい。
 本開示に係る車載カメラにおいて、
 前記基板は、前記基板上の前記撮像素子の撮像面周囲の空間と該空間外とを通気するフィルター機能付きの貫通穴を有するものであってよい。
 本開示に係る車載カメラの製造方法は、
 撮像素子を搭載する基板の側面と、レンズ部を保持するホルダーの前記側面に対向する基板側面対向面との間に光硬化特性を有する接着剤を塗布し、
 前記撮像素子と前記レンズ部との6軸調芯を行い、
 前記6軸調芯後、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させることによって前記基板側面と前記基板側面対向面とを接着する。
 本開示に係る車載カメラおよびその製造方法によれば、撮像素子が実装された基板とレンズ部を保持したホルダーとが、撮像素子の撮像面と交わる面において光硬化特性を有する接着剤による接着部によって接着されるので、接着剤の硬化収縮による6軸調芯位置の変位を抑制でき、良好なピント精度を得ることができる。
典型的な車載カメラ1の構成を示す断面図である。 本開示に係る第1の実施形態の車載カメラ2の構成を示す断面図である。 図2のホルダー保持部242における基板22の側面22eの接着構造を拡大して示す断面図である。 本実施形態の車載カメラの製造方法の手順を示すフローチャートである。 ホルダーに基板をセットした状態を示す断面図である。 接着剤の塗布を示す断面図である。 6軸調芯用のMTF測定システムの概略図である。 接着剤塗布後、6軸調芯前のホルダー保持部242における各面の位置関係を示す断面図である。 6軸調芯完了後の各面の位置関係を示す断面図である。 UV硬化後の各面の位置関係を示す断面図である。 第1の実施形態のホルダー、基板、接着部を光軸方向から見た平面図である。 防塵クッションを採用した変形例を示す断面図である。 接着部を部分的に設けた変形例を示す平面図である。 接着部を部分的に設けた他の変形例を示す平面図である。 UV硬化型接着剤による第1の接着部251と熱硬化型接着剤による第2の接着部252とを併用した変形例を示す平面図である。 UV硬化型接着剤による第1の接着部251と熱硬化型接着剤による第2の接着部252とを併用した他の変形例を示す平面図である。 基板の貫通穴を採用した変形例を示す断面図である。 ホルダーと基板との接着部の構造の変形例を示す断面図である。 ホルダーと基板との接着部の構造の他の変形例を示す断面図である。 本開示に係る第1の実施形態の車載カメラ2におけるレンズ部23とホルダー24との連結の変形例を示す図である。 本開示に係る車載カメラ2の応用例である運転補助機能を実現可能な駆動制御システム100の構成を示すブロック図である。 図21に示す駆動制御システム100による駆動制御方法を示すフローチャートである。 図21の駆動制御システム100における画像処理部111が生成する処理画像Gの一例を示す図である。 本開示に係る車載カメラ2の応用例である自動運転機能を実現可能な駆動制御システム100の構成を示すブロック図である。 図24の駆動制御システム100による駆動制御方法を示すフローチャートである。
 以下、本技術に係る実施形態を図面を参照しながら説明する。
 まず、典型的な車載カメラの構成とその課題について説明し、続いて、本技術に係る車載カメラの実施形態を説明する。
 [典型的な車載カメラの構成とその課題]
 図1は、典型的な車載カメラ1の構成を示す断面図である。
 同図に示すように、この典型的な車載カメラ1は、基板11と、基板の一表面に実装された撮像素子12と、レンズ部13と、レンズ部13を保持するホルダー14とを備える。基板11の主面にはCMOSイメージセンサー、CCDイメージセンサーなどの撮像素子12が実装される。ホルダー14は、レンズ部13の外周を保持するように構成される例えばアルミダイキャスト製などの金属製ホルダー14である。ホルダー14は、基板11の撮像素子実装側の面に、UV硬化型接着剤またはUV・熱硬化型ハイブリッドタイプの接着剤による接着部20によって接着される。
 この車載カメラ1の製造においては、レンズ部13と撮像素子12との6軸調心後、基板11とホルダー14との間に介在させたUV硬化型接着剤またはUV・熱硬化型ハイブリッドタイプの接着剤をUV硬化させ、必要に応じてその後恒温槽などで本硬化させて、基板11とホルダー14とを互いに固定している。
 しかしながら、UV硬化型接着剤またはUV・熱硬化型ハイブリッドタイプの接着剤はUV硬化および熱硬化の過程でそれぞれ物質固有の割合で収縮するので、硬化後、調心位置からの変位が生じたり、基板11とホルダー14の各材料の熱膨張率の差により接着部15およびその周辺部分に生じた残留応力によって変形が生じたりする。このためピントずれによる解像度の劣化が発生するおそれがある。
 本開示に係る車載カメラは、上記のような課題を、解決すべき課題の一部とするものである。
 <第1の実施形態>
 次に、本開示に係る第1の実施形態の車載カメラについて説明する。
 図2は、本開示に係る第1の実施形態の車載カメラ2の構成を示す断面図である。
 本実施形態の車載カメラ2は、
 一方の主面に撮像素子21を搭載する基板22と、
 レンズ部23を保持するホルダー24と、
 基板22とホルダー24とを、少なくとも、撮像素子21の撮像面と交わる面において接合する少なくとも光硬化特性を有する接着剤による接着部25と、を具備する。
 撮像素子21は、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサー、CCD(Charge Coupled DEVICE)イメージセンサーなどであってよい。
 レンズ部23は、撮像用の1以上のレンズを保持する鏡筒部23aを有する。鏡筒部23aの光軸方向一部分は、ホルダー24の鏡筒受け孔24aに挿入され、鏡筒受け孔24aの底部内周面に突出したレンズ部受け24bが鏡筒部23aの光軸方向一部分の先端面23bを受けることによって、レンズ部23がホルダー24に保持される。
 基板22はz方向(光軸方向)に表裏対向する撮像素子実装面(表面)22aおよびその逆側の裏面22bと4方の側面22c、22d、22e、22fを有する。4方の側面はx方向に対向する2つの側面22c、22dと、y方向に対向する2つの側面22e、22fからなる。4つの側面は撮像素子実装面(表面)22aに対し90°あるいは略90°で交わる面である。
 ホルダー24は、例えばアルミダイキャストなどで構成される。
 ホルダー24は、レンズ部23の鏡筒部23aの光軸方向一部分が挿入される鏡筒受け孔24aと、この鏡筒受け孔24aに挿入された鏡筒部23aの光軸方向一部分の先端面23bを受けるレンズ部受け24bとを有し、レンズ部23を基板22の撮像素子21の撮像面21aから光軸方向に浮かせた位置に保持するように構成される。
 また、ホルダー24には、基板22の4方の側面22c、22d、22e、22fと接着部25を介して接着される基板接着面241を有するホルダー保持部242が設けられている。
 なお、上記のようにレンズ部23とホルダー24は別体のものを組み合わせたものであってもよいし、レンズ部23にホルダー24部が一体に設けられたものであってよい。
 図3はホルダー保持部242における基板22の側面22eの接着部構造を拡大して示す断面図である。
 同図に示すように、ホルダー保持部242は、基板22の側面22eと接着される基板接着面241と、座面243とを有する。基板接着面241は、基板22の側面22eに対向する基板側面対向面241aと、硬化前の接着剤を基板22の側面22eおよび基板側面対向面241aとの間に溜めるための空間の底面を形成する底形成面241bとを有する。座面243は、上記の空間を形成する際に基板22の撮像素子実装面22aの周縁部を受けて基板22を位置決めするための面である。
 ここで、ホルダー24の基板側面対向面241aと基板22の側面22eとの距離は、ホルダー24の製造公差、基板22の製造公差などの各種公差を考慮して必要最小限の値に設定される。ホルダー24の基板側面対向面241aのz方向の長さは、基板22の厚さと同等か基板22の厚さより僅かに大きい。例えば、基板22の厚さが1.6mmであるとき、基板側面対向面241aのz方向の長さは2.2mm程度が適当である。
 光硬化特性を有する接着剤としては、UV硬化型接着剤またはUV・熱硬化型ハイブリッドタイプの接着剤を用い得る。また、後述するように、接着部25は、撮像素子21の撮像面21aの周囲空間への塵埃などの侵入防止対策を採ったうえで、基板22の外周の一部に設けたり、一部の接着部を熱硬化型接着剤による高耐熱性接着部で置き換えてもよい。
 (製造方法について)
 次に、本実施形態の車載カメラの製造方法を図4から図7を参照して説明する。
 図4は本実施形態の車載カメラの製造方法の手順を示すフローチャートである。
 1.図5に示すように、まず、ホルダー24および基板22を図1と上下逆さまにした向きで、ホルダー24のホルダー保持部242の座面243に基板22の撮像素子実装面22aの周縁部が載るように基板22がセットされる(ステップS101)。これにより、ホルダー24のホルダー保持部242において、基板接着面241である基板側面対向面241aおよび底形成面241bと基板22の側面22eとによって、上記の接着剤を溜めるための空間26が形成される。
 2.次に、図6に示すように、上記の空間26に塗布ニードル27を使って接着剤25aが流し込まれる(ステップS102)。この際、基板22がホルダー24のホルダー保持部242の座面243に安定的に載置されているとともに、接着剤25aが空間26から下へ漏れ落ちないように空間26の底面は基板22によって塞がれるため、良好かつ容易に接着剤25aを塗布することができる。
 3.次に、ホルダー24の鏡筒受け孔24aにその鏡筒部23aが挿入されることによって、ホルダー24にホルダー24が取り付けられる(ステップS103)。この後、ホルダー24に取り付けられたレンズ部23と基板22に実装された撮像素子21の撮像面21aとの6軸調芯がMTF測定方法を用いて行われる(ステップS104)。
 4.6軸調芯が完了した後、上記空間26に塗布された接着剤25aに紫外線(UV光)が照射されることによって接着剤25aをUV硬化させる(ステップ105)。
 5.続いて、UV硬化状態の接着部25によって互いに接着されたホルダー24と基板22のセットがMTF測定システムから取り出され(ステップS106)、恒温槽などで接着部25の本硬化が行われる(ステップS107)。
 MTF測定方法は、ISO(International Organization for Standardization)12233で定められている。MTF測定では、測定対象であるカメラでMTF測定用のパターンが描かれたチャートを撮像し、そのチャートのバターンがもつコントラストの再現度が評価される。
 図7は6軸調芯用のMTF測定システムの概略図である。
 この6軸調芯用のMTF測定システム30は、ホルダー24を吸着機構やメカ的なチャック機構31aにより支持する支持部31と、撮像素子21が搭載された基板22が搭載される6軸調整ステージ32と、MTF測定用チャート33と、MTF測定用計算機34とを備える。6軸調整ステージ32は、基板22を吸着により保持するための吸着部32aを有する。6軸調整ステージ32は、xyzの3軸方向の位置、回転位置θ、x軸傾斜角、x軸傾斜角の個別の調整が可能なステージである。このMTF測定システムでは、MTF測定用チャート33のパターン像が、ホルダー24に保持されたレンズ部23を通して撮像素子21の撮像面に結像される。これによって得られた映像信号がMTF測定用計算機34に供給される。MTF測定用計算機34は、供給された映像から上記のコントラストの再現度の評価値を算出し、この評価値が最大となるように6軸調整ステージ32を制御する。
 なお、図7に示したMTF測定システムでは、ホルダー24および基板22の上下の向きが接着剤25aの塗布時(図5)と逆になっている。
 図8は接着剤塗布後、6軸調芯前のホルダー保持部242における各面(基板22の側面22e、基板接着面241、座面243など)の位置関係を示す断面図、図9は6軸調芯完了後の各面の位置関係を示す断面図、図10はUV硬化後の各面の位置関係を示す断面図である。
 図8および図9に示すように、本例では、6軸調芯によって、ホルダー24に対して基板22が座面243からHaの高さ(図9参照)だけ浮上した位置に移動された場合を示している。この状態で、図10に示すように、ホルダー保持部242の基板側面対向面241aと基板22の側面22eとの間隙を通して接着剤25aにUV光が照射されることによって接着剤25aのUV硬化が行われる。
 この際、硬化した接着部25内に収縮力が発生する。接着部25内に発生した収縮力のうちxy方向の収縮力については、基板22を挟んで対向する側の接着部25の収縮力によって打ち消されるため、基板22の位置に変動を与えることはほとんどない。また、接着部25はホルダー保持部242の底形成面241bにも接着しているので、硬化によって接着部25をz方向の底面側に収縮させようとする力が発生する。しかしながら、接着剤25aのUV硬化は底形成面241bの側とは逆側からのUV照射によって底形成面241bとは逆側からすすむので、底形成面241b付近の接着剤25aの硬化によって生じた収縮力が接着部25の全体的なz方向の高さに影響を及ぼすことはない。すなわち、6軸調芯が完了した位置関係に、接着剤25aのUV硬化収縮に起因した致命的レベルの変位が生じることはない。
 以上のように、本開示に係る第1の実施形態である車載カメラ2およびその製造方法によれば、基板22とホルダー24とが、撮像素子21の撮像面と交わる面において光硬化特性を有する接着剤25aによる接着部25によって接着されるので、接着剤25aの硬化収縮による6軸調芯位置の変位の影響を抑制でき、良好なピント精度を得ることができる。
 <変形例1>
 上記第1の実施形態では、図11に示すように、基板22の全周の側面22eをホルダー24のホルダー保持部242に接着部25で接着することによって、ホルダー24のホルダー保持部242と基板22の側面22eとの隙間を埋めて、撮像素子21の撮像面を取り囲む閉空間を確保するようにしている。
 但し、本技術は必ずしもこの構成に限定されない。
 例えば、図12に示すように、ホルダー24に基板22の撮像素子実装面22aに対向する面28aを有するクッション押え突起部28を設け、このクッション押え突起部28の上記対向面28aと基板22の撮像素子実装面22aとの間に、撮像素子21の撮像面を平面視上取り囲むようにして防塵クッション29を介在させてもよい。この防塵クッション29により、ホルダー24のホルダー保持部242と基板22の側面22eとの隙間からの塵埃等の侵入を阻止することができる。
 このように防塵クッション29を採用した場合、接着部25は、基板22の全周の側面22eが連続する一体の接着部25で接着されることが必須ではなくなる。例えば、図13に示すように、基板22の互いに対向する一対の辺同士の側面だけが接着部25によってホルダー24側と接着された構成を採用することができる。あるいは、図14に示すように、各辺の接着部25が辺の両端部だけに設けられた構成を採ってもよい。
 <変形例2>
 また、上記の防塵クッション29を採用した場合には、複数の種類の接着剤による複数の接着部を併用した構成を採ることも可能である。複数の種類の接着剤として、UV硬化型接着剤と熱硬化型接着剤を用いれば、熱硬化型接着剤が高い耐熱性を有することを活かして、接着部25全体の高温耐性を向上させることができる。
 図15は、UV硬化型接着剤による第1の接着部251と熱硬化型接着剤による第2の接着部252とを併用した場合の構成例を示す図である。この例は、基板22のy方向に対向する辺同士の接着にUV硬化型接着剤による第1の接着部251を採用し、x方向に対向する辺同士の接着に熱硬化型接着剤による第2の接着部252を採用したものである。あるいは、図16に示すように、基板22の互いに対向する一方の対の各辺の両端部だけの接着にUV硬化型接着剤による第1の接着部251を採用し、他方の対の各辺の接着に熱硬化型接着剤による第2の接着部252を採用した構成としてもよい。
 <変形例3>
 上記の第1の実施形態のように、基板22の側面22eとホルダー24のホルダー保持部242の基板接着面241とを全周にわたって接着部25で接着した構造を採用し、接着剤25aとしてUV・熱硬化型のハイブリッドタイプを採用した場合、熱硬化時に撮像素子21を囲む閉空間内の圧力が温度上昇に伴い高くなる。閉空間内の圧力が高くなると、基板22の平面を介して接着部25に対して大きなせん断応力を発生させ、接着部25の破断等が発生する可能性がある。
 図17は基板22上の撮像素子21を囲む空間への塵埃や水分などの侵入を防止しつつ、その空間内の圧力増大を抑制可能な構成例を示す断面図である。
 同図に示すように、基板22の撮像素子実装領域外には、フィルター機能付きの通気用の貫通穴41が備えられている。この貫通穴41によって、基板22とホルダー24とレンズ部23などによって撮像素子21を取り囲む空間への塵埃や水分などの侵入が防止されるとともに、貫通穴41に設けられたフィルター機能によって、撮像素子21を取り囲む空間への塵埃や水分などの侵入が防止される。
 フィルター機能としては、防水性と通気性を有する素材からなるシート42などを用い得る。このシート42は、例えば、基板22の撮像素子実装面22aの反対側の面22bに粘着テープなどを用いて貼り付けられる。
 <その他の変形例>
 次に、本開示に係る車載カメラにおけるホルダー保持部242の変形例を説明する。
 図18はホルダー保持部242の変形例を示す断面図である。
 同図に示すように、ホルダー24は、基板22の側面22eと接着部25により接着される面として、基板22の側面22eに対向する基板側面対向面241aのみを有するように構成されてもよい。
 この構成によっても、接着剤25aの硬化によって接着部25内に発生したxyz方向の収縮力による6軸調芯位置の変位を抑制することができる。
 なお、基板側面対向面241aは、基板22の側面22eに対して平行な面であることに限定されない。例えば、図19に示すように、基板側面対向面241aは、基板22の側面22eに対して傾斜した面であってもよい。
 図20はレンズ部23とホルダー24との連結の変形例を示す図である。
 この変形例4では、ホルダー24の鏡筒受け孔24aに挿入される鏡筒部23aの略中間の高さの位置にフランジ部23cを設け、鏡筒受け孔24aの底部内周面に突出したレンズ部受け24bが、鏡筒部23aのフランジ部23cの光軸方向一部分の先端面23dを受けることによって、レンズ部23がホルダー24に保持されるようになっている。
 本開示に係る技術は、イメージセンサーの撮像面の縦と横のサイズが4.32mmと8.64mm(1/1.7型)で、画素数が数Mピクセル以上(特に、7Mピクセル以上)のイメージセンサーを利用していて、焦点位置ずれの許容範囲が±数μm(例えば、±3μm)以内の光学系をもつ車載カメラに好適である。また、上記の1/1,7型7Mピクセルのイメージセンサーよりも画素の密度が高いイメージセンサー(1画素辺り面積が6.1 (μm x μm)より小さい)を利用している場合で、かつ、焦点位置ずれの許容範囲が±数μm(例:±3μm)以内の光学系をもつ車載カメラの場合に好適である。
 <<応用例>>
 本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、カメラ映像に基づき自動車の駆動を制御するための駆動制御システムに適用されてもよい。以下、駆動制御システムについて説明する。
[駆動制御システム100]
 この本技術に係る応用例の駆動制御システムは、上記の車載カメラ2を用いて自動車Mの駆動を制御するためのシステムである。具体的に、駆動制御システムは、車載カメラ2によって撮像した画像を用いて、自動車の駆動力発生機構、制動機構、ステアリング機構などを制御する。車載カメラ2によって撮像された画像は、圧縮符号化処理をされていない高画質な画像データ(raw image data)の状態で、駆動制御システムに送られる。
 駆動制御システムは、自動車に求められる機能に応じた構成とすることができる。具体的に、駆動制御システムによって実現可能な機能としては、例えば、運転補助機能や自動運転機能などが挙げられる。以下、運転補助機能及び自動運転機能を実現可能な駆動制御システムの構成について説明する。
 (運転補助機能)
 運転補助機能とは、典型的には、衝突回避、衝撃緩和、追従走行(車間距離の維持)、車速維持走行、衝突警告、レーン逸脱警告などを含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能である。駆動制御システム100は、これらの運転補助機能を実現可能なように構成することができる。
 図21は、運転補助機能を実現可能な駆動制御システム100の構成を示すブロック図である。駆動制御システム100は、車載カメラ2と、処理部110と、情報生成部120と、駆動制御部130と、を有する。処理部110は、画像処理部111と、認識処理部112と、算出処理部113と、を有する。
 駆動制御システム100の各構成は通信ネットワークにより接続されている。この通信ネットワークは、例えば、CAN(Controller Area Network)、LIN(Local Interconnect Network)、LAN(Local Area Network)又はFlexRay(登録商標)などの任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
 図22は、図21に示す駆動制御システム100による駆動制御方法を示すフローチャートである。図22に示す駆動制御方法は、撮像ステップST11、画像処理ステップST12、認識処理ステップST13、物体情報算出ステップST14、駆動制御情報生成ステップST15、及び駆動制御信号出力ステップST16を含む。
 撮像ステップST11では、車載カメラ2が自動車Mの前方の風景をウインドシールドM01越しに撮像して画像を生成する。車載カメラ2は、例えば、回路基板に実装された車内通信部によって画像を処理部110に送信する。
 処理部110は、典型的にはECU(Electronic Control Unit)で構成され、車載カメラ2が生成した画像を処理する。より詳細に、処理部110では、画像処理部111が画像処理ステップST12を行い、認識処理部112が認識処理ステップST13を行い、算出処理部113が物体情報算出ステップST14を行う。
 画像処理ステップST12では、画像処理部111が画像に画像処理を加えて処理画像を生成する。画像処理部111による画像処理は、典型的には、画像中の物体を認識しやすくするための処理であり、例えば、自動露出制御、自動ホワイトバランス調整、ハイダイナミックレンジ合成などである。
 なお、画像処理ステップST12では、画像処理の少なくとも一部を車載カメラ2の基板22または基板22と接続された別の回路基板に実装された画像処理部によって行ってもよい。なお、画像処理ステップST12におけるすべての画像処理を車載カメラ2の画像処理部で行う場合には、処理部110には画像処理部111が含まれていなくてもよい。
 認識処理ステップST13では、認識処理部112が処理画像に対して認識処理を行うことで処理画像中の物体を認識する。なお、認識処理部112が認識する物体としては、3次元のものに限定されず、例えば、車両、歩行者、障害物、信号機、交通標識、道路の車線(レーン)、歩道の縁石などが含まれる。
 算出処理ステップST14では、算出処理部113が処理画像中の物体に関する物体情報を算出する。算出処理部113が算出する物体情報としては、例えば、物体の形状、物体までの距離、物体の移動方向及び移動速度などが挙げられる。算出処理部113は、動的な物体情報の算出には、時間的に連続する複数の処理画像を用いる。
 算出処理部113による物体情報の算出方法の一例として、先行車両MFとの車間距離の算出方法について説明する。図23は、画像処理部111が生成する処理画像Gの一例を示している。図23に示す処理画像Gには、先行車両MFと、走行レーンを規定する2本の車線L1,L2と、が示されている。
 まず、処理画像G中で2本の車線L1,L2が交わる消失点Vを求める。なお、消失点Vは、車線L1,L2によらずに、他の物体から求めてもよい。例えば、算出処理部113は、歩道の縁石や、複数の処理画像における交通標識などの固定物の移動軌跡などを用いて消失点Vを求めることもできる。
 次に、処理画像の下縁部G1から消失点Vまでの距離D0(画像における上下方向の寸法)と、処理画像の下縁部G1から先行車両MFまでの距離D1(画像における上下方向の寸法)と、を求める。先行車両MFとの車間距離は、距離D0,D1を用いて求めることができる。例えば、距離D0と距離D1との比率を用いることにより、先行車両MFとの車間距離を算出することができる。このように、撮像画像中の対象物の画素位置に基づいて距離算出を行う場合、焦点の合っていない画像を用いて処理を行うと物体の検出位置がずれてしまい、算出される距離の精度が悪くなることがある。そのため、今回の発明はこのような画像処理を行うカメラにおいて、特に好適である。
 処理部110は、ステップST12~ST14で得られた処理画像及び物体情報を含むデータを情報生成部120に送信する。なお、処理部110は、上記の構成に限定されず、例えば、画像処理部111、認識処理部112、及び算出処理部113以外の構成を含んでいてもよい。
 駆動制御情報生成ステップST15では、情報生成部120が自動車Mに必要な駆動内容を含む駆動制御情報を生成する。より詳細に、情報生成部120は、処理部110から送信されるデータに基づいて自動車Mに実行させるべき駆動内容を判断し、この駆動内容を含む駆動制御情報を生成する。
 自動車Mの駆動内容としては、例えば、速度の変更(加速、減速)、進行方向の変更などが挙げられる。具体例として、情報生成部120は、自動車Mと先行車両MFとの車間距離が小さい場合には減速が必要と判断し、自動車Mがレーンを逸脱しそうな場合にはレーン中央寄りへの進行方向の変更が必要と判断する。
 情報生成部120は、駆動制御情報を駆動制御部130に送信する。なお、情報生成部120は、駆動制御情報以外の情報を生成してもよい。例えば、情報生成部120は、処理画像から周囲環境の明るさを検出し、周囲環境が暗い場合に自動車Mの前照灯を点灯させるための照明制御情報を生成してもよい。
 駆動制御信号出力ステップST16では、駆動制御部130が駆動制御情報に基づいた駆動制御信号の出力を行う。例えば、駆動制御部130は、駆動力発生機構M11によって自動車Mを加速させ、制動機構M12によって自動車Mを減速させ、ステアリング機構M13によって自動車Mの進行方向を変更させることができる。
 (自動運転機能)
 自動運転機能とは、運転者の操作によらずに、自動車Mを自律的に走行させる機能である。自動運転機能の実現のためには、運転補助機能よりも高度な駆動制御が必要となる。駆動制御システム100は、高画質の画像を生成可能な車載カメラ2を用いることにより、自動運転機能を実現可能な高度な駆動制御をより正確に実行可能となる。
 図24は、自動運転機能を実現可能な駆動制御システム100の構成を示すブロック図である。この駆動制御システム100は、図21に示す各構成に加え、処理部110に含まれるマッピング処理部114及びパスプランニング部115を更に有する。以下、図21に示す構成と同様の構成については適宜説明を省略する。
 図25は、図24に示す駆動制御システム100による駆動制御方法を示すフローチャートである。図25に示す駆動制御方法は、図22に示す各ステップに加え、マッピング処理部114によるマッピング処理ステップST21と、パスプランニング部115によるパスプランニングステップST22と、を含む。
 図25に示すとおり、マッピング処理ステップST21及びパスプランニングステップST22は、物体情報算出ステップST14と駆動制御情報生成ステップST15との間に実行される。パスプランニングステップST22は、マッピング処理ステップST21の後に実行される。
 マッピング処理ステップST21では、マッピング処理部114が処理画像及び物体情報を用いて空間マッピングを行うことによりデジタル地図を作成する。マッピング処理部114が作成するデジタル地図は、自動運転に必要な静的情報及び動的情報が組み合わされて構成された3次元地図である。
 駆動制御システム100では、車載カメラ2によって高画質の画像が得られるため、マッピング処理部114によって高精細なデジタル地図を作成可能である。なお、マッピング処理部114は、車載カメラ2による画像以外の情報を取得することにより、更に情報量の多いデジタル地図を作成可能となる。
 例えば、マッピング処理部114は、自動車Mに備えられた周囲情報検出部や測位部などからの情報を取得することができる。また、マッピング処理部114は、車外との通信を可能にする車外通信部を介して外部環境に存在する様々な機器との間で通信を行うことにより、様々な情報を取得することができる。
 周囲情報検出部は、例えば、超音波センサ、レーダ装置、LIDAR(Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging)装置などとして構成される。マッピング処理部114は、車載カメラ2からは得られにくい自動車Mの後方や側方などの情報も周囲情報検出部から取得可能である。
 測位部は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)衛星からのGNSS信号(例えば、GPS(Global Positioning System)衛星からのGPS信号)を受信して測位を実行可能に構成される。マッピング処理部114は、測位部から自動車Mの位置に関する情報を取得可能である。
 車外通信部は、例えば、GSM(登録商標)(Global System of Mobile communications)、WiMAX(登録商標)、LTE(登録商標)(Long Term Evolution)、LTE-A(LTE-Advanced)、無線LAN(Wi-Fi(登録商標)ともいう)、Bluetooth(登録商標)などを用いた構成とすることができる。
 パスプランニングステップST22では、パスプランニング部115がデジタル地図を用いて自動車Mの進行経路を決定するパスプランニングを実行する。パスプランニングには、例えば、道路上の空きスペースの検出や、車両や人間などの物体の移動予測などの様々な処理が含まれる。
 処理部110は、パスプランニングステップST22の後に、ステップST12~ST14で得られた処理画像及び物体情報を含むデータに加え、ステップST21,ST22で得られたデジタル地図やパスプランニングの結果を含むデータを情報生成部120に一括して送信する。
 駆動制御情報生成ステップST15では、情報生成部120がパスプランニングステップST22で決定されたパスプランニングのとおりの進行経路で自動車Mを走行させるための駆動内容を含む駆動制御情報を生成する。情報生成部120は、生成した駆動制御情報を駆動制御部130に送信する。
 駆動制御信号出力ステップST16では、駆動制御部130が駆動制御情報に基づいた駆動制御信号の出力を行う。つまり、駆動制御部130は、自動車Mがパスプランニングのとおりの進行経路で安全に走行可能なように、駆動力発生機構M11、制動機構M12、及びステアリング機構M13などの駆動制御を行う。
 物体位置検出、測距、地図作成、パスプランニング等の処理を、撮像画像を用いて行う場合、焦点の合っていない画像を用いて処理を行うと、精度の悪い処理となることがある。そのため、本開示に係る車載カメラ2は、このような画像処理を行うカメラに特に好適に採用し得るものである。
 [本技術の別の構成]
 なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)撮像素子を搭載する基板と、
 レンズ部を保持するホルダーと、
 前記基板と前記ホルダーとを、少なくとも、前記撮像素子の撮像面と交わる面において接合する光硬化特性を有する接着剤による接着部と、
 を具備する車載カメラ。
(2)上記(1)に記載の車載カメラであって、
 前記基板は、前記撮像面に対して直交する側面を有し、
 前記ホルダーは、前記基板の側面に対向する基板側面対向面を有し、
 前記接着部は、前記基板の側面と前記基板側面対向面とを接着するように構成される
 車載カメラ。
(3)前記(2)に記載の車載カメラであって、
 前記ホルダーは、光硬化前の前記接着剤を前記基板の側面と前記基板側面対向面との間に止めるための空間の底面を形成する底形成面をさらに有し、
 前記接着部は、前記基板の側面と前記基板側面対向面および前記底形成面とを接着するように構成される
 車載カメラ。
(4)前記(1)から(3)のいずれかに記載の車載カメラであって、
 前記ホルダーは、前記撮像素子の撮像面と前記レンズ部との調芯前に前記空間が形成されるように、前記基板の前記撮像素子の実装面の裏面を受けて前記基板を位置決めする座面をさらに有する
 車載カメラ。
(5)前記(1)から(4)のいずれかに記載の車載カメラであって、
 前記接着剤は、光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤である
 車載カメラ。
(6)前記(1)から(5)のうちいずれかに記載の車載カメラであって、
 前記接着部は、前記基板の全周に対応して設けられる
 車載カメラ。
(7)前記(1)から(6)のうちいずれかに記載の車載カメラであって、
 前記基板の全周に対応して、前記ホルダーと前記基板の前記撮像素子の実装面との間に配置された防塵クッションをさらに具備する
 車載カメラ。
(8)前記(1)から(7)のうちいずれかに記載の車載カメラであって、
 前記接着部は、前記光硬化特性を有する接着剤または光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤による第1の接着部と、熱硬化型接着剤による第2の接着部とを有する
 車載カメラ。
(9)前記(1)から(8)のうちいずれかに記載の車載カメラであって、
 前記基板は、前記基板上の前記撮像素子の撮像面周囲の空間と該空間外とを通気するフィルター機能付きの貫通穴をさらに有する
 車載カメラ。
(10) 撮像素子を搭載する基板の側面と、レンズ部を保持するホルダーの前記側面に対向する基板側面対向面との間に光硬化特性を有する接着剤を塗布し、
 前記撮像素子と前記レンズ部との6軸調芯を行い、
 前記6軸調芯後、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させることによって前記基板側面と前記基板側面対向面とを接着する
 車載カメラの製造方法。
(11)前記(10)に記載の車載カメラの製造方法であって、
 前記接着剤は、光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤である
 車載カメラの製造方法。
(12)前記(10)または(11)に記載の車載カメラの製造方法であって、
 前記接着は、前記基板の全周に対応して行われる
 車載カメラの製造方法。
(13)前記(10)に記載の車載カメラの製造方法であって、
 前記接着は、前記光硬化特性を有する接着剤または光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤による第1の接着と、熱硬化型接着剤による第2の接着とにより行われる
 車載カメラの製造方法。
  2…車載カメラ
 21…撮像素子
 21a…撮像面
 22…基板
 22a…撮像素子実装面
 22c、22d、22e、22f…基板の側面
 23…レンズ部
 24…ホルダー
 25…接着部
 25a…接着剤
 29…防塵クッション
 41…貫通穴
 241…基板接着面
 241a…基板側面対向面
 241b…底形成面
 242…ホルダー保持部
 243…座面
 251…第1の接着部
 252…第2の接着部

Claims (10)

  1.  撮像素子を搭載する基板と、
     レンズ部を保持するホルダーと、
     前記基板と前記ホルダーとを、少なくとも、前記撮像素子の撮像面と交わる面において接合する光硬化特性を有する接着剤による接着部と、
     を具備する車載カメラ。
  2.  請求項1に記載の車載カメラであって、
     前記基板は、前記撮像面に対して直交する側面を有し、
     前記ホルダーは、前記基板の側面に対向する基板側面対向面を有し、
     前記接着部は、前記基板の側面と前記基板側面対向面とを接着するように構成される
     車載カメラ。
  3.  請求項2に記載の車載カメラであって、
     前記ホルダーは、光硬化前の前記接着剤を前記基板の側面と前記基板側面対向面との間に止めるための空間の底面を形成する底形成面をさらに有し、
     前記接着部は、前記基板の側面と前記基板側面対向面および前記底形成面とを接着するように構成される
     車載カメラ。
  4.  請求項3に記載の車載カメラであって、
     前記ホルダーは、前記撮像素子の撮像面と前記レンズ部との調芯前に前記空間が形成されるように、前記基板の前記撮像素子の実装面の裏面を受けて前記基板を位置決めする座面をさらに有する
     車載カメラ。
  5.  請求項1に記載の車載カメラであって、
     前記接着剤は、光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤である
     車載カメラ。
  6.  請求項1に記載の車載カメラであって、
     前記接着部は、前記基板の全周に対応して設けられる
     車載カメラ。
  7.  請求項1に記載の車載カメラであって、
     前記基板の全周に対応して、前記ホルダーと前記基板の前記撮像素子の実装面との間に配置された防塵クッションをさらに具備する
     車載カメラ。
  8.  請求項1に記載の車載カメラであって、
     前記接着部は、前記光硬化特性を有する接着剤または光硬化特性に加えて熱硬化特性を有するハイブリッドタイプの接着剤による第1の接着部と、熱硬化型接着剤による第2の接着部とを有する
     車載カメラ。
  9.  請求項1に記載の車載カメラであって、
     前記基板は、前記基板上の前記撮像素子の撮像面周囲の空間と該空間外とを通気するフィルター機能付きの貫通穴をさらに有する
     車載カメラ。
  10.  撮像素子を搭載する基板の側面と、レンズ部を保持するホルダーの前記側面に対向する基板側面対向面との間に光硬化特性を有する接着剤を塗布し、
     前記撮像素子と前記レンズ部との6軸調芯を行い、
     前記6軸調芯後、前記接着剤に光を照射して前記接着剤を硬化させることによって前記基板側面と前記基板側面対向面とを接着する
     車載カメラの製造方法。
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