JP2022113407A - 撮像モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】レンズユニットの電磁波シールド機能を向上させることが可能な撮像モジュールを提供すること。【解決手段】本開示に係る撮像モジュールは、撮像素子を具備する導電性の筐体と、前記筐体に取り付けられた筒状の鏡筒とを備えた撮像モジュールであって、前記鏡筒は内側に、光軸に沿って配置された複数枚のレンズと、前記鏡筒の内壁に当接した状態で、前記複数枚のレンズのレンズ間に設けられ、前記光軸と交わる面に開口部を有する金属板と、前記金属板と前記筐体とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記金属板の開口部の直径は、前記鏡筒の内側に進入した光が前記撮像素子に到達する光路において、前記金属板の前段に位置するレンズによって集光される光束径に応じた大きさを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、撮像モジュールに関する。

近年、車両の運転支援システムの普及に伴い、車載カメラによる周辺監視システムや車載カメラによるミラー代替システムが車両に搭載されることが増えている。これらの用途で使用される撮像モジュールは、多くの場合、被写体の像を結像するためのレンズユニットと、結像された像を映像信号に変換する撮像素子を内包したケースとを組み合わせて作られる。レンズユニットは、鏡筒の内側に、ガラスやプラスチックで形成された複数枚のレンズと、鏡筒の内側に進入し撮像素子に到達する光の量を調整する絞りとが配置されている。撮像素子は、周辺回路とともにセンサ基板上に実装され、ケースに固定されている。

ところで、車両に搭載される撮像モジュールは、周囲に電子機器等が配置されることが一般的である。このような場合、撮像モジュールの周囲の電子機器等から放射された電磁波が撮像モジュールの内側に侵入すると、撮像素子が電磁波の影響を受けることで、撮像素子により変換される映像信号が乱れ、運転支援のために必要な信頼度の高い画像を提供できない可能性がある。

そのため、ケースの材質として金属が用いられるか、あるいは、ケース内に金属製のシールド構造を配置する構成が採用されてきた。これらの構成により、ケースにある程度の電磁シールド機能を持たせることが可能となるが、一方で、レンズユニットから撮像素子に入射する電磁波を遮ることはできないため、レンズユニットの電磁シールドは不十分である。

そこで、金属を鏡筒の材料として用いることにより、レンズユニットに電磁シールド機能を持たせることが考えられる。しかし、金属部品を増やすことでコストが増えるという課題や、撮像モジュールを車外に取り付ける場合に酸性雨等で腐食が起き、劣化に繋がるという課題が発生する。

なお、従来、金属を鏡筒の材質として用いることなく、レンズユニットの開口部から撮像素子に入射する電磁波を低減するため、ＧＮＤ接続された導電性部材をレンズユニット内やレンズユニットと撮像素子との間に設ける技術が提案されている。例えば、特許文献１、２では、レンズユニットに設けられた複数枚のレンズのうち、被写体に最も近いレンズの撮像素子側や、撮像素子に最も近いレンズの撮像素子側に、ＧＮＤ接続された導電性部材を配置する技術が開示されている。また、例えば、引用文献３には、レンズユニットと撮像素子との間にＧＮＤ接続された導電性部材を配置する技術が開示されている。

特開２０１３－１０９１８８号公報 特開２０１９－０５０５１６号公報 国際公開第２０１８／２２１２１０号

しかしながら、上述した従来の技術には依然として以下の課題が存在する。具体的には、従来の技術では、鏡筒の内側に進入し撮像素子に到達する光を通過させるための開口部を導電性部材に設けることになるが、開口部の大きさについては特段言及されていない。シールド部材の開口部が大きくなると、レンズユニットの電磁シールド機能は低下するため、結果として、運転支援のために必要な信頼度の高い画像を提供できない可能性がある。

本開示は上記の課題に鑑みてなされたものであり、レンズユニットの電磁波シールド機能を向上させることが可能な撮像モジュールを提供することをその主たる目的とする。

撮像素子を具備する導電性の筐体と、前記筐体に取り付けられた筒状の鏡筒とを備えた撮像モジュールであって、前記鏡筒は内側に、光軸に沿って配置された複数枚のレンズと、前記鏡筒の内壁に当接した状態で、前記レンズ同士の間の空間に設けられ、光軸が交わる面において開口部を有する金属板と、前記金属板と前記筐体とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記金属板の開口部の直径は、前記鏡筒の内側に進入した光が前記撮像素子に到達する光路において、前記金属板の前段に位置するレンズによって集光される光束径に応じた大きさを有する。

本開示に係る撮像モジュールは、レンズユニットの電磁波シールド機能を向上させることが可能である。

図１は、第１の実施形態に係る撮像モジュールの縦断面概略図である。 図２は、第１の実施形態に係る絞りおよび脚部の斜視図である。 図３は、図１のＡ－Ａ位置における鏡筒の横断面概略図である。 図４は、第１の実施形態に係る接続部の斜視図である。 図５は、第２の実施形態に係る撮像モジュールの縦断面概略図である。 図６は、第２の実施形態に係る絞りおよび脚部の斜視図である。

以下に図面を参照して、本開示に係る撮像モジュールについて説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る撮像モジュール１０の構成を、図１～３を参照して説明する。

図１は、第１の実施形態に係る撮像モジュール１０の縦断面概略図である。図１に示すように、撮像モジュール１０は、被写体の像を結像するためのレンズユニット２０と、結像された像を映像信号に変換するためのカメラユニット３０とを備える。

レンズユニット２０は、鏡筒２１と、絞り２２と、レンズ２３とを有する。

鏡筒２１は、両端が開口された円筒形の部材である。鏡筒２１の内側には、絞り２２およびレンズ２３が所定の位置に配置される。鏡筒２１は、例えば樹脂材料を用いて形成することができる。

また、鏡筒２１の外部には、フランジ状の接着フランジ２５が設けられている。レンズユニット２０（鏡筒２１）は、接着フランジ２５を介して、接着剤等でカメラユニット３０に取り付けられる。なお、カメラユニット３０に対する鏡筒２１の取り付け方法は、接着剤に限らないものとする。

レンズ２３は、プラスチックあるいはガラスなどで形成される。鏡筒２１の内側において光軸に沿って配置され、後述する撮像素子３１上に被写体からの光を結像させる。なお、図１では、レンズ２３を３枚（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ）設けた例を示しているが、これに限らず、２枚や４以上の複数であってもよい。

絞り２２は、鏡筒２１の内壁に当接した状態で、複数枚のレンズ２３のレンズ間に配置される。図１では、レンズ２３ａとレンズ２３ｂとの間に、絞り２２を設けた例を示している。つまり、図１では、鏡筒２１の内側に進入した光が撮像素子３１に到達する光路（光の進入方向）において、光の進入方向の先頭に位置するレンズ２３ａの後段に絞り２２を配置した例を示している。なお、絞り２２を配置する位置は、図１の例に限らず、レンズ２３ｂの後段であってもよい。

絞り２２は、後述する開口部２２１（図２参照）を有し、レンズ２３を通過する光の量を調整することで、撮像素子３１又は後段のレンズ２３の受光量を調整する。絞り２２の材料としては、例えばステンレスなどの金属を用いることができる。また、絞り２２の表面には黒色の皮膜が形成されている。

また、絞り２２には、脚部２４が設けられている。脚部２４は、絞り２２の縁部からカメラユニット３０の方向に延設された帯状の導電部材であり、絞り２２と一体的に設けられる。脚部２４は、接続部３２に当接している。脚部２４は、接続部３２とともに、絞り２２をケース３４と電気的に接続するための接続部として機能する。脚部２４は、絞り２２と同様に金属を用いて形成される。なお、絞り２２、脚部２４は、後述する接続部３２とともに、シールド部材４０として機能する。シールド部材４０の構成及び機能については後述する。

カメラユニット３０は、撮像素子３１と、接続部３２と、ビス３３と、ケース３４と、センサ基板３５とを備える。また、カメラユニット３０は、撮像素子３１から出力される信号を画像データとして外部に出力する出力機構（図示せず）を備える。

撮像素子３１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary MOS）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）であり、鏡筒２１内のレンズ２３を通過した光を受光し、映像信号に変換する。

センサ基板３５は、撮像素子３１が実装される基板である。センサ基板３５の縁部には、ネジ（ビス３３）を通す穴（ネジ穴）が形成されている。センサ基板３５は、そのネジ穴を介して、ビス３３によりケース３４に固定される。

接続部３２は、センサ基板３５の撮像素子３１が実装された面側に設けられる。接続部３２は、センサ基板３５の撮像素子３１が実装された面側を覆うように設けられ、撮像素子３１に対向する位置に、後述する開口部３２１（図４参照）を有する。接続部３２の端部は、ケース３４とセンサ基板３５とに挟まれ、センサ基板３５とともにビス３３によりケース３４に固定されている。また、接続部３２は、絞り２２から延設された脚部２４に接している。

ビス３３は、センサ基板３５のネジ穴にねじ込まれることで、接続部３２とセンサ基板３５とをケース３４に固定する。ビス３３の材料としては、例えばステンレスなどの金属を用いることができる。ビス３３によって固定されることで、接続部３２及びセンサ基板３５は、ケース３４と電気的に接続される。

ケース３４は、撮像素子３１、接続部３２、ビス３３およびセンサ基板３５を内包している。ケース３４は、撮像素子３１とレンズユニット２０との相対的な位置関係が調整された状態で、接着剤によりレンズユニット２０に固定される。ケース３４の材料としては、例えばアルミニウムなどの金属を用いることができる。また、ケース３４の表面に黒い皮膜が形成されている。

次に、シールド部材４０の構成及び機能について、図１に加えて、図２、図３および図４を参照して説明する。

シールド部材４０は、絞り２２、脚部２４および接続部３２で構成される。

図２は、第１の実施形態に係る絞り２２および脚部２４の斜視図である。絞り２２は、レンズ２３の光軸と交わる面に開口部２２１を有する。絞り２２の開口部２２１の直径は、鏡筒２１の内径未満である。より具体的には、絞り２２の開口部２２１の直径は、鏡筒２１内に進入した光が撮像素子３１に到達する光路において、絞り２２の前段に位置するレンズ２３（２３ａ）によって集光される光束径に応じた大きさを有する。例えば、絞り２２の開口部２２１の直径は、絞り２２が設けられる配置位置において、前段のレンズ２３によって集光される光束径と略同等又は光束径以下に設定される。なお、絞り２２の開口部２２１の直径は、当該絞り２２の配置位置の前段又は後段に位置するレンズ２３との位置関係に応じて調整することが好ましい。

絞り２２は、開口部２２１を介してレンズ２３を通過する光の量を調整することで、撮像素子３１又は後段のレンズ２３の受光量を調整する。つまり、絞り２２は、鏡筒２１の内径よりも小さい開口部２２１を有するため、レンズユニット２０の開口部から鏡筒２１内に入射する電磁波を低減することができる。これらの構造により、レンズユニット２０の開口部から撮像素子３１に入射する電磁波を低減することができる。

また、絞り２２の縁部には、一又は複数本の脚部２４が設けられている。図２では、絞り２２から２本の脚部２４が延設された例を示している。脚部２４は、鏡筒２１の内壁に沿って接続部３２まで延びることで、接続部３２に当接される。より具体的には、鏡筒２１の内壁には、脚部２４を固定するための溝２７が設けられている（図３参照）。

図３は、図１のＡ－Ａ位置における鏡筒２１の横断面概略図である。図３に示すように、鏡筒２１の内壁には、凹状の溝２７が設けられている。また、レンズ２３（２３ｂ）は、鏡筒２１の内壁において、溝２７を除いた凸状の部位によって保持される。つまり、溝２７は、鏡筒２１の内壁とレンズ２３との間に間隙を形成する。

溝２７は、絞り２２の設置位置から撮像素子３１の方向に直線状に一又は複数本設けられる。図３の例では、溝２７を等間隔に８本設けた例を示している。なお、溝２７の本数や設置位置は、絞り２２から延設される脚部２４の本数や位置に対応させることが好ましい。例えば、図２に示した絞り２２および脚部２４の構成例では、鏡筒２１の内壁において、互いに対向する位置に一対の溝２７を設ける形態としてもよい。また、溝２７の幅や深さについても、脚部２４の幅や厚みに応じて設計することが好ましい。

脚部２４は、上述した溝２７に嵌め込まれた状態で接続部３２まで延設される。つまり、脚部２４は、鏡筒２１の内壁とレンズ２３との間隙に嵌入することで、鏡筒２１内での位置が固定される。このように、鏡筒２１内では、脚部２４が他の構成要素（レンズ２３）を邪魔しない構造になっている。また、脚部２４を鏡筒２１に沿って延設することにより、鏡筒２１の側面から鏡筒２１の内側に入射する電磁波の低減化を図ることができる。

図４は、第１の実施形態に係る接続部３２の斜視図である。接続部３２は、レンズ２３の方向に突出した凸状の形状を有し、センサ基板３５を覆うように形成される。また、接続部３２は、レンズ２３の光軸と交わる面に開口部３２１を有する。接続部３２の開口部３２１は、後段のセンサ基板３５の撮像素子３１と対向する位置に設けられる。接続部３２の材料としては、例えばアルミなどの金属を用いることができる。なお、開口部３２１の直径は、撮像素子３１が受光する光の妨げとならない大きさであればよい。そのため、開口部３２１の直径は、絞り２２の開口部２２１の直径以上や、撮像素子３１よりも大きく形成することが好ましい。

上述した構成において、絞り２２から延設された脚部２４は、接続部３２に当接され、接続部３２はビス３３によりケース３４に接続される。これにより、絞り２２、脚部２４、接続部３２は、ケース３４と電気的に接続されるため、ケース３４と略同電位、つまりセンサ基板３５（撮像素子３１）のＧＮＤ電位と略同電位となっている。

これらの構成により、絞り２２、脚部２４および接続部３２とからなるシールド部材４０は、撮像モジュール１０の電磁シールド特性を向上させることができる。

さらに、絞り２２をシールド部材４０として用いることにより、新たな部材を追加することなく撮像モジュール１０の電磁シールド特性の向上を達成することができる。

（第２の実施形態）
図５を参照して、第２の実施形態に係る撮像モジュール１０ｂについて説明する。第２の実施形態において、接続部３２ｂは、鏡筒２１ｂに形成された貫通孔２６ｂを通って、ケース３４に接続している。なお、実施形態１と同一の部材については、同一の番号を付し、詳細な説明については省略する。

図５は、第２の実施形態に係る撮像モジュール１０ｂの縦断面概略図である。図５に示すように、撮像モジュール１０ｂは、被写体の像を結像するためのレンズユニット２０ｂと、結像された像を映像信号に変換するためのカメラユニット３０ｂとを備える。

レンズユニット２０ｂは、鏡筒２１ｂと、絞り２２と、レンズ２３とを有する。

鏡筒２１ｂは、両端が開口された円筒形の部材である。鏡筒２１ｂの内側には、絞り２２およびレンズ２３が所定の位置に配置される。鏡筒２１は、例えば樹脂材料を用いて形成することができる。鏡筒２１ｂは、例えば樹脂材料を用いて形成することができる。鏡筒２１ｂは、第１の実施形態と同様、接着フランジ２５を介して、接着剤等によりカメラユニット３０ｂに取り付けられる。

また、鏡筒２１ｂには、接着フランジ２５よりも撮像素子３１に近い位置に貫通孔２６ｂが設けられている。

カメラユニット３０ｂは、上述したカメラユニット３０の構成に加え、導通部材３６ｂを備える。

接続部３２ｂは、鏡筒２１ｂに形成された貫通孔２６ｂを通って、鏡筒２１ｂとケース３４との間に設けられる導通部材３６ｂと、脚部２４とを接続している。なお、接続部３２ｂは、導電性を有する素材で形成される。

導通部材３６ｂは、接続部３２ｂのうち鏡筒２１ｂの外部に突出している部分とケース３４とに挟まれて、両サイドから押圧されている。導通部材３６ｂは、柔軟性を備えかつ導電性を有する。例えば、導通部材３６ｂは、スポンジの表面に導電性を有する膜を貼り付けたものを用いることができる。また、導通部材３６ｂは、それ自体が柔軟性を備えかつ導電性を有する素材を用いてもよい。このような構成とすることで、導通部材３６ｂは柔軟性を持つため、接続部３２ｂとケース３４との間の寸法が変化しても、その変化に追随し、常に接続部３２ｂとケース３４と電気的に接続している状態を維持できる。

次に、第２の実施形態に係るシールド部材４０ｂの構成及び機能について、図５に加えて、図６を参照して説明する。

第２の実施形態に係るシールド部材４０ｂは、絞り２２、脚部２４、接続部３２ｂおよび導通部材３６ｂで構成される。

図６は、第２の実施形態に係る絞り２２および脚部２４の斜視図である。脚部２４は、円状の絞り２２の外縁から延設された帯状（又は舌片状）の部材であり、絞り２２と一体的に設けられる。なお、脚部２４の延設方向の長さは、第１の実施形態と比較し短いものとなっている。

脚部２４は、絞り２２から撮像素子３１方向へ向かって延び、接続部３２と接する。なお、脚部２４は、ひとつであってもよく、複数であってもよい。鏡筒２１ｂの内壁には、第１の実施形態の鏡筒２１と同様に、撮像素子の方向に向かって溝が設けられている。脚部２４は、この溝に嵌め込まれる。一方、接続部３２ｂも、鏡筒２１ｂの内壁に設けられた溝に嵌め込まれ、一端側が脚部２４に接する。これにより、脚部２４及び接続部３２ｂが他の構成要素を邪魔しない構造になっている。

また、接続部３２ｂの他端側は、鏡筒２１ｂに形成された貫通孔２６ｂを通って、鏡筒２１ｂの外部に突出している。接続部３２ｂのうち、鏡筒２１ｂの外部に突出している部分は、導通部材３６ｂに接する。

上述した構成において、絞り２２から延設された脚部２４は、接続部３２ｂと接続され、接続部３２ｂは導通部材３６ｂを介してケース３４に接続される。これにより、絞り２２、脚部２４、接続部３２ｂおよび導通部材３６ｂは、ケース３４と電気的に接続されるため、ケース３４と略同電位、つまりセンサ基板３５（撮像素子３１）のＧＮＤ電位と略同電位となっている。

これらの構成により、絞り２２、脚部２４および接続部３２ｂとからなるシールド部材４０ｂは、撮像モジュール１０ｂの電磁シールド特性を向上させることができる。

さらに、絞り２２をシールド部材４０ｂとして用いることにより、新たな部材を追加することなく撮像モジュール１０ｂの電磁シールド特性の向上を達成することができる。

なお、上述した実施形態１および２では、絞り２２が電磁シールド機能を備える撮像モジュールを記載している。しかし、電磁シールド機能を備えるシールド部材は、絞り２２に限定されるものではない。電磁シールド機能を備えるシールド部材は、例えばレンズ２３の有効光束径の外方からの光の進入を防止する遮光板であってもよい。また、この場合、絞り２２と遮光板とを別々に設け、何れか一方又は両方の板を、上述したシールド部材４０（４０ｂ）と同様の構成としてもよい。このとき、遮光板は、レンズ２３の光軸が交わる面において開口部を有する。遮光板の開口部の直径は、絞り２２の開口部２２１の直径以上かつ鏡筒２１の内径未満である。これらの構造により、レンズユニット２０の開口部から撮像素子３１に入射する電磁波を低減することができる。

なお、上述した実施形態は、例として提示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態は、本開示の範囲または要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

本開示に係る撮像モジュールは、例えば車載カメラ、監視カメラ、ドローン用カメラなどに用いることができる。

１０、１０ｂ 撮像モジュール
２０、２０ｂ レンズユニット
２１、２１ｂ 鏡筒
２２ 絞り
２２１ 開口部
２３ レンズ
２４ 脚部
２５ｂ 接着フランジ
２６ｂ 貫通孔
２７ 溝
３０、３０ｂ カメラユニット
３１ 撮像素子
３２、３２ｂ 接続部
３２１ 開口部
３３ ビス
３４ ケース
３５ センサ基板
３６ｂ 導通部材
４０、４０ｂ シールド部材

Claims (9)

1. 撮像素子を具備する導電性の筐体と、前記筐体に取り付けられた筒状の鏡筒とを備えた撮像モジュールであって、
   前記鏡筒は内側に、
   光軸に沿って配置された複数枚のレンズと、
   前記鏡筒の内壁に当接した状態で、前記複数枚のレンズのレンズ間に設けられ、前記光軸と交わる面に開口部を有する金属板と、
   前記金属板と前記筐体とを電気的に接続する接続部と、
   を備え、
   前記金属板の開口部の直径は、前記鏡筒の内側に進入した光が前記撮像素子に到達する光路において、前記金属板の前段に位置するレンズによって集光される光束径に応じた大きさを有する、
   撮像モジュール。
2. 前記金属板は、前記鏡筒の内側に進入した光が前記撮像素子に到達する光路において、前記光の進入方向の先頭に位置する前記レンズの後段に配置される、
   請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 前記金属板は、絞りとして機能する、
   請求項１又は２に記載の撮像モジュール。
4. 前記鏡筒は内側に、絞りをさらに備え、
   前記金属板の開口部の直径は、前記絞りの開口部の直径以上である、
   請求項１又は２に記載の撮像モジュール。
5. 前記接続部は、前記金属板の縁部から前記撮像素子の方向に延設された一又は複数の帯状の導電部材を含み、
   前記鏡筒は、前記導電部材の終端が前記撮像素子と前記筐体とを電気的に接続する接続部に当接した状態で前記筐体に取り付けられる、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像モジュール。
6. 前記接続部は、前記鏡筒に設けられた貫通孔を通って前記鏡筒の外部に突出し、前記筐体に当接する、
   請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像モジュール。
7. 接続部と筐体とが、柔軟性を有する導通部材を介して電気的に接続される、
   請求項６に記載の撮像モジュール。
8. 前記帯状の導電部材は、前記鏡筒の内壁に沿って前記金属板の縁部から前記撮像素子の方向に延設される、請求項５に記載の撮像モジュール。
9. 前記鏡筒の内壁には、前記撮像素子の方向に向かって溝が設けられ、
   前記帯状の導電部材は前記溝に嵌め込まれることで前記撮像素子の方向に延設される、
   請求項８に記載の撮像モジュール。

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