JP4652149B2 - カメラモジュール - Google Patents

Description

本発明は、カメラモジュールの製造方法及びカメラモジュールに関する。

レンズ群と撮像素子とを備えたカメラモジュールが知られている（例えば特許文献１）。このようなカメラモジュールでは、組み立ての際にレンズ群と撮像素子との光軸方向の位置を適切な位置に調整する必要がある。

図６は、従来のカメラモジュールを示す断面図である。従来のカメラモジュール１０１では、レンズ群１０２を保持するレンズ鏡筒１０３と、撮像素子１０４が設けられた基板１０５を保持するケース１０６とを備えている。カメラモジュール１０１のレンズ群１０２と撮像素子１０４との光軸方向の位置調整においては、ケース１０６に設けられた支持部材１０６ａに対して、基板１０５がレンズ群１０２とは反対側（紙面右側）から突き当てられて光軸方向において位置決めされた状態で、撮像素子１０４により撮像される画像を参照しつつ、レンズ鏡筒１０３をケース１０６に対して光軸方向に移動させて微調整する。
特開２００３−４６８７５号公報

近年、車載カメラや携帯電話機用のカメラなど、カメラモジュールの小型化が望まれている。しかし、例えば、小型化のためにレンズ鏡筒とケースとを一体化すると、レンズ群をケースに対して移動させることができなくなり、レンズ群と撮像素子との光軸方向の相対位置を調整することができない。

本発明の目的は、レンズをケースに固定した状態でレンズと撮像素子との相対位置を調整可能なカメラモジュールの製造方法及びカメラモジュールを提供することにある。

本発明のカメラモジュールの製造方法は、レンズの光軸方向に延びる支持部材がケースに設けられ、撮像素子を保持する基板が前記支持部材の側面に対して固定されたカメラモジュールの製造方法であって、前記レンズを前記ケースに固定するレンズ固定工程と、前記レンズが固定された前記ケースに、前記撮像素子が設けられた前記基板を固定する基板固定工程と、を備え、前記基板固定工程では、前記レンズからの光が前記撮像素子に結像されて撮像される画像の画質を参照しつつ、前記基板の前記光軸方向の位置決めをし、前記基板を前記支持部材の側面に対して固定する。

本発明のカメラモジュールは、レンズと、前記レンズからの光が結像する撮像素子と、前記撮像素子を保持する基板と、前記レンズ及び前記基板を保持するケースと、を備え、前記ケースには、前記レンズの光軸方向に延びる支持部材が設けられ、前記基板は、前記支持部材の側面に対して固定されることにより前記ケースに保持されている。

好適には、前記支持部材の前記基板が固定される側面は、前記基板の前記光軸方向の位置を調整しつつ固定できるように、前記光軸に平行に延びる平面又は曲面により形成されている。

好適には、前記基板には、前記支持部材が挿通される貫通孔が開口する。

好適には、前記貫通孔は、前記基板の縁部を切り欠いた切り欠き部である。

好適には、前記基板は、前記支持部材に対して半田により固定されている。

好適には、前記支持部材は、断面形状がＣ字である。

好適には、前記ケースは、前記基板の前記レンズ側を覆う前面部と、前記レンズに当接して前記レンズを保持するレンズ保持部とを含んで一体的に形成された前面側ケース部材を備え、前記支持部材は、前記前面側ケース部材に設けられている。

好適には、前記レンズ保持部は、前記前面部から前記ケースの外側及び内側の少なくともいずれか一方へ突出した突出部を含んで形成され、当該突出部に前記レンズを保持している。

好適には、前記基板をシールドするシールド体を更に備え、前記支持部材は導電性を有し、前記基板のグランドと前記シールド体とは前記支持部材により電気的に接続されている。

本発明によれば、レンズをケースに固定した状態でレンズと撮像素子との相対位置を調整できる。

図１は、本発明の実施形態のカメラモジュール１を示す断面図である。カメラモジュール１は、例えば、道路上の白線の撮像あるいは車両の死角を撮像するための車載用のカメラとして構成されており、自動車の走行の制御を行う不図示のＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）により動作が制御される。カメラモジュール１から出力された電気信号は、ＥＣＵによって画像信号に変換され、例えば不図示のディスプレイに表示される。

カメラモジュール１は、レンズ群２と、レンズ群２からの光が結像する撮像素子３と、撮像素子３を保持するメイン基板４と、レンズ群２及びメイン基板４を保持するケース５とを備えている。

レンズ群２は、例えば、被写体側（紙面左側）から第１レンズ７、第２レンズ８、第３レンズ９が積層的に配置されて構成されている。各レンズ７〜９は例えばガラスやプラスチックにより構成されている。第１レンズ７は、ケース５のレンズ保持部５ａの被写体側の面に当接し、リテーナ１１により被写体側から抑止されている。リテーナ１１はレンズ保持部５ａの側面に例えば接着剤や半田により固定されている。第２レンズ８及び第３レンズ９は、レンズ保持部５ａに開口する開口部５ｂに圧入され、例えば接着剤や半田により固定されている。第２レンズ８及び第３レンズ９は、例えば開口部５ｂの壁面から突出する不図示の位置決め部に当接して光軸方向の位置が固定されている。なお、レンズ群２の適宜な位置にマスクや絞りを設けてもよいし、第１レンズ７の外周を第２レンズ８等のようにレンズ保持部５ａにより固定するようにしてもよい。

撮像素子３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳにより構成されている。撮像素子３は、サブ基板１３に収納されている。サブ基板１３は、例えばアルミナを主成分としたセラミック配線基板により構成され、被写体側に形成された不図示のキャビティに撮像素子３を収納する。当該キャビティはガラスリッド４により封止されている。サブ基板１３からは複数の端子１３ａが延出し、半田等によりメイン基板４に対して固定されている。端子１３ａにより撮像素子３とメイン基板４とは電気的に接続され、サブ基板１３はメイン基板４に支持されている。

メイン基板４は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたり、エポキシ樹脂にガラスフィラーを添加して形成されたプリント配線基板により構成されている。なお、ガラスクロスやガラスフィラーの添加量は、サブ基板１３の熱膨張率とメイン基板４の熱膨張率とが同等になるように設定されることが好ましい。メイン基板４の撮像素子３と反対側の面には、撮像素子３からの電気信号を処理するＩＣ１６や、メイン基板４と不図示のＥＣＵとを接続するケーブル１８を接続するためのコネクタ１７等が設けられている。

ケース５は、被写体側に配置される前面側ケース部材２１と、その背面側に配置される背面側ケース部材２２とを備え、前面側ケース部材２１及び背面側ケース部材２２により規定される収容空間に撮像素子３やメイン基板４を収容している。前面側ケース部材２１及び背面側ケース部材２２は、例えばポリカーボネイト（ＰＣ）やポリフタルアミド（ＰＰＡ）等の樹脂により構成されて軽量化が図られている。

前面側ケース部材２１は、撮像素子３やメイン基板４の被写体側を覆う前面部２１ａと、前面部２１ａに連続し、撮像素子３やメイン基板４の周囲を囲む側面部２１ｂとを備えている。前面部２１ａは、全体として概ね錐体状に形成されており、中央側には上述のレンズ保持部５ａが設けられている。レンズ保持部５ａ、前面部２１ａ、側面部２１ｂは射出成形等により一体成形されている。

前面側ケース部材２１の前面部２１ａの内側には、光軸方向に突出するボス２１ｃが設けられている。ボス２１ｃには、メイン基板４を保持するための支持部材２４が固定されるとともに、撮像素子３やメイン基板４等をシールドするためのシールドケース２５が固定されている。支持部材２４及びシールドケース２５は例えば金属等の導電性物質により形成され、ボス２１ｃ内において互いに電気的に接続されている。支持部材２４及びシールドケース２５は、例えば、互いに接続された状態で前面側ケース部材２１を形成するキャビティ内に配置され、当該キャビティ内に溶融した樹脂が流し込まれて前面側ケース部材２１が形成されることにより、前面側ケース部材２１に対して固定されている。

なお、シールドケース２５は、例えば、全体としてケース５よりも若干小さい箱状に形成されており、ケース５の内周面に沿って配置され、撮像素子３やメイン基板４を囲む側面部と、前面側ケース部材２１の前面部２１ａの内周面に沿って配置され、メイン基板４の被写体側を覆う前面部とを有している。

背面側ケース部材２２は、前面側ケース部材２１の側面部２１ｂに連続する側面部２２ａと、メイン基板４の背面側（撮像素子４とは反対側）を覆う背面部２２ｂとを備えている。前面側ケース部材２１の側面部２１ｂと背面側ケース部材２２の側面部２２ａとは、例えば接着剤や半田により互いに固定されている。背面部２２ｂには、ケーブル１８を挿通するための開口部が開口する。

なお、ケーブル１８は、例えばケース５内においてコネクタ１７から延びる複数のケーブル２７と、コネクタ２８を介して複数のケーブル２７に接続され、ケース５から延出するケーブル２９とを備え、コネクタ２８が背面部２２ｂの開口部に対して接着剤等により固定されることにより、背面側ケース部材２２に対して固定されている。

図２は、前面側ケース部材２１と、メイン基板４との取付構造を示す概略図であり、カメラモジュール１の背面側（図１の紙面右側）から見た斜視図である。支持部材２４は、例えば、矩形状のメイン基板４の四隅に対応して４つ設けられている。支持部材２４は、概ね軸状に形成されており、光軸ＬＬに平行に延びている（図１も参照）。

一方、メイン基板４には、支持部材２４が挿通される貫通孔４ａが開口している。貫通孔４ａは、メイン基板４の縁部を切り欠いた切り欠き部でもあり、図２では、紙面上方の貫通孔４ａの切り欠かれた方向と、紙面下方の貫通孔４ａの切り欠かれた方向とが互いに直交する方向に設定された場合を例示している。

図３は、支持部材２４を貫通孔４ａに挿通した状態で示す支持部材２４の断面図である。支持部材２４の断面形状はＣ字に形成されている。また、支持部材２４の外径及び貫通孔４ａの内径は、支持部材２４と貫通孔４ａとの間に隙間が生じるように設定されている。支持部材２４等の寸法は、例えば、貫通孔４ａの内径Ｄ１が１．５ｍｍ、支持部材２４の外径Ｄ２が１．０ｍｍ、支持部材２４の厚さｔ１が０．１５ｍｍである。

メイン基板４は、例えば半田により支持部材２４の側面（長手方向に対する側面、光軸ＬＬに平行な面）に対して固定されている。また、半田により固定されていることから、メイン基板４のグランド層は支持部材２４を介してシールドケース２５と電気的に接続されている。なお、半田による固定をより堅固にするために、予めメイン基板４の貫通孔４ａの内周面に金属を主成分とした薄膜を形成してメタライズを施しておくことが好ましい。

以上のカメラモジュール１の組み立て方法について説明する。

まず、前面側ケース部材２１に対してレンズ群２を取り付けるとともに、リテーナ１１により固定する（レンズ固定工程）。これにより、レンズ群２は、前面側ケース部材２１に対して光軸方向、光軸周り及び光軸に直交する方向のいずれの方向においても移動不可能となる。

次に、撮像素子３やサブ基板１３が取り付けられたメイン基板４を前面側ケース部材２１に対して固定する（基板固定工程）。具体的には、まず、メイン基板４の貫通孔４ａに支持部材２４を挿通してメイン基板４の位置決めを行う。この際、ケーブル１８は不図示の検査装置に接続されており、撮像素子３により撮像された画像は検査装置により参照されて評価される。例えば、レンズ群２から所定距離だけ離れた試験用被写体にカメラモジュール１のピントが合っているか否か評価される。なお、撮像素子３により撮像された画像をモニタに表示し、作業者が画像を視認することにより画質を評価してもよい。そして、当該評価に基づいてメイン基板４の位置決めが行われる。位置決めに際しては、メイン基板４のレンズ群２に対する光軸方向の位置、光軸に対する傾き、光軸に直交する方向の位置が調整される。その後、メイン基板４は支持部材２４に対して半田により固定される。

なお、以上の組み立てにおいては、一部又は全部を自動化してもよいし、作業者が手作業により行ってもよい。

以上の実施形態によれば、レンズ群２の光軸方向に延びる支持部材２４がケース５に設けられ、メイン基板４が支持部材２４の側面に対して固定されることから、メイン基板４を支持部材２４に沿って移動させて適宜な位置においてメイン基板４を固定することができる。すなわち、撮像素子３の光軸方向の位置を調整することにより、レンズ群２と撮像素子３との距離を適切に設定することができる。従って、例えば、レンズを保持するレンズ保持部５ａと、前面側ケース部材の前面部２１ａとを一体形成して小型化を図ることができる。

メイン基板４には、支持部材２４が挿通される貫通孔４ａが開口することから、支持部材２４に対するメイン基板４の取付が容易になるとともに、半田や接着剤等の液化した状態から固化する固定手段により固定した場合には、貫通孔４ａを設けない場合に比較して堅固にメイン基板４と支持部材２４を固定することができる。具体的には図４（ａ）に示すとおりである。図４（ａ）は、貫通孔４ａに支持部材２４を挿通して半田付けした場合における、貫通孔４ａ及び支持部材２４の拡大図である。この図に示すように、貫通孔４ａに支持部材２４を挿通して固定した場合には、半田３５が、支持部材２４の周囲に満遍なく広がるとともに支持部材２４の長手方向に沿ってメイン基板４の両面側へ広がった状態で、メイン基板４を支持部材２４に対して固定できる。

貫通孔４ａは、メイン基板４の縁部を切り欠いた切り欠き部でもあることから、図４（ｂ）に示すように、支持部材２４やメイン基板４の熱膨張による支持部材２４からメイン基板４への応力がメイン基板４の縁部側の変形により吸収され、メイン基板４の破損が防止される。

支持部材２４は、断面形状がＣ字であることから、図４（ｂ）に示すように、支持部材２４やメイン基板４の熱膨張によるメイン基板４から支持部材２４への応力が、支持部材２４の切り欠き部を近接又は離間させる変形により吸収され、メイン基板４の破損が防止される。

メイン基板２４のグランド層とシールドケース２５とは支持部材２４により電気的に接続されていることから、メイン基板２４とシールドケース２５とを接続するための部材を設ける必要がなく、より小型化が図られる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の他の実施形態の一部を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の構成については同一符号を付して説明を省略する。

図５（ａ）のカメラモジュールは、レンズ群２のうち、第２レンズ８及び第２レンズ９を保持するレンズ保持部５１ａが前面側ケース部材５１の前面部５１ｂから被写体側（紙面上方側）に突出するように形成されている。換言すれば、前面部５１ｂの点線で示す領域ＳＰ１をカットした形状となっている。このため、前面側ケース部材５１の熱膨張による応力が直接伝わるのは、前面部５１ｂと連続するレンズ保持部５１ａのケース側（紙面下方側）のみであり、レンズ保持部５１ａの先端側（紙面上方側）の突出部５１ｃにおいては前面側ケース部材５１からの応力が伝わりにくい。従って、レンズ保持部とケースとを一体形成して小型化しても、ケースからの熱膨張による応力からレンズを保護できる。なお、図５（ａ）では、第２レンズ８のみが突出部５１ｃに保持されている状態を例示しているが、第３レンズ９も突出部５１ｃに保持されるようにしてもよい。

図５（ｂ）のカメラモジュールは、レンズ群２のうち、第２レンズ８及び第２レンズ９を保持するレンズ保持部６１ａが前面側ケース部材６１の前面部６１ｂからケース内部側（紙面下方側）に突出するように形成されている。換言すれば、前面部６１ｂの点線で示す領域ＳＰ２をカットした形状となっている。このため、図５（ａ）と同様に、レンズ群２のケース内側の突出部６１ｃにおいては、前面側ケース部材５１の熱膨張による応力が伝わりにくく、ケースからの熱膨張による応力からレンズを保護できる。なお、図５（ｂ）では、第３レンズ９のみが突出部６１ｃに保持されている状態を例示しているが、第２レンズ８も突出部６１ｃに保持されるようにしてもよい。

なお、第１レンズ７は、例えば前面部５１ｂ又は６１ｂの被写体側の面に当接させてリテーナにより固定すればよい。本実施形態では、第１レンズ７は第２レンズ８や第３レンズ９のように外周側をケースに囲まれているわけではないので、ケースの熱膨張による影響は少ない。

本発明は以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。

カメラモジュールは車載用のものに限定されず、例えば携帯電話機用のものであってもよい。レンズ群には撮像素子に光像を結像するレンズが１枚でも含まれていればよい。ケースは、レンズと撮像素子が設けられた基板を保持するものであればよい。従って、筐体状のものに限定されず、また、筐体状の場合には、前面側ケース部材及び背面側ケース部材により構成されるものに限定されず、例えば、図６に示したように箱体及び蓋体により構成されるものでもよいし、被写体側に蓋体、背面側に箱体が配置されるものでもよい。

支持部材は、光軸方向に延びており、側面に基板を固定できればよい。従って、例えば、ケースと一体成形されていてもよいし、導電性を有していなくてもよいし、断面形状がＣ字でなくてもよいし、ケースの前面部ではなく側面部に設けられていてもよい。また、実施形態では、支持部材及びシールドケースをケースの成形時にキャビティに配置する場合を例示したが、ケースの成形後に接着剤等により支持部材やシールド体を固定してもよい。なお、シールド体は本発明に必須の要件ではない。

基板と支持部材との固定方法は、基板を支持部材の側面の適宜な位置に固定できればよく、半田による固定に限定されない。例えば接着剤により固定してもよい。ただし、半田により固定すれば、支持部材と基板とを電気的に接続することが容易である。また、貫通孔は必須ではなく、例えば矩形状の基板の縁部をそのまま支持部材の側面に当接させて、基板を支持部材に固定してもよい。

レンズ保持部と前面部とを含んで一体的に形成される前面側カバーは、射出成形により一体成形されるものに限定されない。２以上の部材が互いに固定されて構成されるものではなければよく、例えば金属を折り曲げ加工等して形成してもよい。なお、金属によりケースを形成した場合には、ケースがシールド体を兼ねることができる。

なお、上述の実施形態からは、レンズと、前記レンズからの光が結像する撮像素子と、前記撮像素子を保持する基板と、前記レンズ及び前記基板を保持するケースとを備え、前記ケースは、前記基板の前記レンズ側を覆う前面部と、前記レンズに当接して前記レンズを保持するレンズ保持部とが一体成形により形成され、前記レンズ保持部は、前記前面部から前記光軸方向に突出するように形成されているカメラモジュールの発明を抽出可能であり、当該発明において、好適には、ケースは、前記前面部と連続し、前記基板の周囲を囲む側面部を有する。

本発明の実施形態のカメラモジュールを示す断面図。 図１のカメラモジュールの基板の取付構造を示す斜視図。 図１のカメラモジュールの支持部材の拡大断面図。 図１のカメラモジュールの取付構造の拡大図。 本発明の他の実施形態のカメラモジュールの一部を示す断面図。 従来のカメラモジュールを示す断面図。

符号の説明

１…カメラモジュール、３…撮像素子、４…メイン基板、５…ケース、７、８、９…レンズ、２４…支持部材。

Claims (9)

1. レンズと、
   前記レンズからの光が結像する撮像素子と、
   前記撮像素子を保持する基板と、
   前記レンズ及び前記基板を保持するケースと、
   を備え、
   前記ケースには、前記レンズの光軸方向に延びる支持部材が設けられ、
   前記基板には、前記支持部材の外径よりも内径が大きく、前記支持部材が挿通された貫通孔が開口し、
   前記基板は、液化した状態から固化する固定手段により、前記支持部材の側面に対して固定されることにより前記ケースに保持され、
   前記撮像素子及び前記基板は、前記レンズ及び前記ケースから離間しており、前記固定手段及び前記支持部材のみにより、前記ケースに対して位置決めされている
   カメラモジュール。
2. 前記支持部材は、前記レンズ側の一端が前記ケースに固定されており、他端は前記ケースから離間して自由端となっている
   請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記基板をシールドするシールド体を更に備え、
   前記支持部材は、導電性を有し、前記基板のグランドと電気的に接続されており、
   前記ケースは、前記光軸方向に突出するボスを有し、
   前記支持部材及び前記シールド体は、その一部が前記ボスに埋設されることにより前記ケースに固定されるとともに互いに電気的に接続されている
   請求項１又は２に記載のカメラモジュール。
4. 前記シールド体は、前記ボス以外においては前記ケースから離間している
   請求項３に記載のカメラモジュール。
5. レンズと、
   前記レンズからの光が結像する撮像素子と、
   前記撮像素子を保持する基板と、
   前記レンズ及び前記基板を保持するケースと、
   を備え、
   前記ケースには、前記レンズの光軸方向に延びる支持部材が設けられ、
   前記基板は、前記支持部材の側面に対して固定されることにより前記ケースに保持され、
   前記基板には、前記支持部材が挿通される貫通孔が開口し、
   前記貫通孔は、前記基板の縁部を切り欠いた切り欠き部である
   カメラモジュール。
6. 前記支持部材は、断面形状がＣ字である
   請求項５に記載のカメラモジュール。
7. 前記支持部材の前記基板が固定される側面は、前記基板の前記光軸方向の位置を調整しつつ固定できるように、前記光軸に平行に延びる平面又は曲面により形成されている
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
8. 前記ケースは、前記基板の前記レンズ側を覆う前面部と、前記レンズに当接して前記レンズを保持するレンズ保持部とを含んで一体的に形成された前面側ケース部材を備え、
   前記支持部材は、前記前面側ケース部材に設けられている
   請求項１〜７のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
9. 前記レンズ保持部は、前記前面部から前記ケースの外側及び内側の少なくともいずれか一方へ突出した突出部を含んで形成され、当該突出部に前記レンズを保持している
   請求項８に記載のカメラモジュール。

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