CN110881095A

CN110881095A - 成像装置和成像系统

Info

Publication number: CN110881095A
Application number: CN201910821206.3A
Authority: CN
Inventors: 新谷悟; 西村贤一; 大屋武
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-09-05
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2039-09-02
Also published as: CN110881095B; US11252307B2; US20200076993A1

Abstract

本公开涉及一种成像装置，其壳体的第一侧表面、第二侧表面、上表面和底表面由金属形成，并且所述第一侧表面、所述第二侧表面、所述上表面和所述下表面中的至少两个表面包括由多个凹槽形成的凹槽区域。本公开还涉及一种成像系统。

Description

成像装置和成像系统

技术领域

本公开涉及在壳体中具有特征件的成像装置，并且涉及包括所述成像装置的成像系统。

背景技术

由于对安保和安全的需求日益增加，经由网络连接的监测相机的数量正在增加。此外，从生产率提高和工厂中的质量和安全管理的观点来看，工业相机安装在工厂中并进行监测。

虽然监测或工业成像装置的性能已经显著提高，但成像装置的功耗也增加，并且成像装置中生成的热量也增加；因此，散热已成为一个技术问题。

为了改善监测相机的散热，日本专利申请特开No.2011-124784描述了一种构造，其中由多个凹槽形成的散热片设置在壳体的底表面处的外壁表面中。然而，在日本专利申请特开No.2011-124784的成像装置中，散热片仅设置在壳体的底表面中。

发明内容

因此，本公开提供了一种具有改善的散热的成像装置和图像处理装置。

根据本公开的成像装置包括壳体和设置在壳体中的成像元件。在成像装置中，壳体的第一侧表面、第二侧表面、上表面和底表面由金属形成，至少第一侧表面和上表面均包括由多个凹槽构造的凹槽区域，并且第一平坦表面和第一弯曲部分包括在由第一侧表面和上表面构造的第一角部部分中。

根据示例性实施例的以下描述，本公开的其他特征将变得显而易见(参考附图)。

附图说明

图1A和图1B是根据本公开的实施例的成像装置的透视图。

图2A至图2C是根据本公开的实施例的成像装置的正视图、后视图和右视图。

图3A和图3B是根据本公开的实施例的成像装置的剖视图。

图4A和图4B是根据本公开的实施例的成像系统的框图和透视图。

图5是根据本公开的实施例的成像装置的剖视图的一部分的放大视图。

具体实施方式

第一示例性实施例

图1A至图3B是示出包括成像元件100和壳体300的成像装置1000的图示。以下将给出描述。

图1A是成像装置1000的透视图，并且图1B是设置有可更换透镜400的成像装置1000的透视图。

图2A至图2C分别是成像装置1000的正视图、后视图和右视图。

图3A是沿图2C中的线IIIA-IIIA截取的剖视图，并且图3B是沿图2C中的线IIIB-IIIB截取的剖视图。

成像元件

如图1A和图2A所示，成像元件100设置在成像装置1000中。成像元件100是将入射光转换成电信号的元件，并且例如是CCD传感器或CMOS传感器。

壳体

如图1A和图1B所示，壳体300形成为大致矩形的平行六面体。本文将限定Z方向(第一方向)、与Z方向正交的X方向(第二方向)、以及与X方向和Z方向正交的Y方向(第三方向)。壳体300在Z方向上的长度比其在X方向和Y方向上的长度更长。因此，壳体300中的Z方向也可以被称为长轴方向，并且壳体300中的X方向或Y方向也可以被称为短轴方向。

壳体300包括彼此接合的第一壳体部分310、第二壳体部分320和第三壳体部分330。第二壳体部分320在Z方向上的长度是最长的，第一壳体部分310在Z方向上的长度是第二长的，并且第三壳体部分330在Z方向上的长度是最短的。考虑到第二壳体部分320是主要部分，可以说第一壳体部分310和第三壳体部分330用作盖。

成像元件100容纳在第一壳体部分310中。此外，处理从成像元件100输出的信号的信号处理电路容纳在第二壳体部分320中。信号处理电路是例如串行器的电路，该串行器串行化从成像元件100输出的并行总线的信号。此外，照亮成像元件100的成像区域的照明(未示出)可以设置在壳体300外部的部分处。控制在上述外部部分处设置的照明的控制电路可以设置在第二壳体部分320中。

第一壳体部分310、第二壳体部分320和第三壳体部分330由金属形成。金属包括选自例如铝、铁和铜的金属。从光亮度、成本、强度、加工性和散热性的观点出发，期望选择铝。

如图2B所示，接口部分510(描绘为虚线部分)设置在成像装置1000的后表面中，该接口部分包括将来自成像装置1000的信息输出到外部装置的端子，以及输出控制外部装置的信号的端子。尽管在图2B中示出了两个端子作为示例，但示例性实施例不限于所示的构造。换句话说，可以在接口部分510中设置单个端子。

凹槽区域

如图1A至图3B所示，均由多个凹槽形成的凹槽区域210、220和230分别设置在第二壳体部分320的上表面、右侧表面(第一侧表面)和左侧表面(第二侧表面)中(参见针对凹槽区域230的图3A和图3B)。通过设置凹槽区域，可以增加热传递区域，并且因此可以提高成像装置1000的散热。此外，为了改善散热，凹槽区域以类似方式设置在第三壳体部分330中。具体地，由于第二壳体部分320在Z方向上最长，因此在第二壳体部分320中设置凹槽区域是有效的。应当注意，虽然在上面的描述中，右侧表面是第一侧表面并且左侧表面是第二侧表面，但右侧表面可以是第二侧表面并且左侧表面可以是第一侧表面。

多个凹槽被设置成在壳体300的长轴方向(Z方向)上延伸。当第二壳体部分320通过挤压成型制造时，使用包括凹槽区域的模具的好处在于，可以在第二壳体部分320中容易地形成在长轴方向上延伸的多个凹槽。

在图1A中，在壳体300中，在第二壳体部分320和第三壳体部分330的整体区域中在长轴方向(Z方向)上设置凹槽区域。然而，为了改善散热，凹槽区域可以在Z方向上进一步延伸。换句话说，凹槽区域也可以设置在第一壳体部分310中。例如，当壳体300在Z方向上的长度是L时，可以在整个长度L上设置凹槽区域。

此外，从尽可能地改善散热的观点出发，期望的是凹槽区域不仅在Z方向上延伸而且也在X方向和Y方向上延伸。

例如，在图1A中，当壳体300在X方向上的高度为H时，具有0.6H或更长的长度的凹槽区域设置在右侧表面的区域中。此外，凹槽区域可以设置在长度比上述长度更长的区域中。例如，凹槽区域可以设置在长度为0.7H或更长的范围内。此外，虽然未示出，但凹槽区域在长度为0.6H或更长的范围内在X方向上以类似的方式设置在左侧表面中。

此外，在图1A中，当壳体300在Y方向上的宽度是W时，具有0.6W或更长的长度的凹槽区域设置在上表面的区域中。不言而喻，凹槽区域可以设置在长度比上述长度更长的区域中。例如，凹槽区域可以设置成0.7W或更长的长度。

应当注意，在图1A至图3B中，凹槽区域设置在壳体300中的三个表面中，即上表面、右侧表面和左侧表面；然而，仅通过在壳体300的至少两个表面中设置凹槽区域就可以改善散热。

此外，在图1A至图3B中，考虑到成像装置1000安装在构件上，已经给出了在壳体300的底表面中没有设置凹槽区域的示例。然而，从改善散热的观点来看，凹槽区域也可以设置在壳体300的底表面中。

切除部分

如上所述，从尽可能地改善散热的观点出发，期望的是凹槽区域不仅在Z方向上延伸而且也在X方向和Y方向上延伸。根据这样的构思，凹槽区域形成在由上表面和右侧表面构造的第一角部部分中以及由上表面和左侧表面构造的第二角部部分中。

然而，当将成像装置1000视为商品时，需要将例如商标、产品编号、ISO的认证标记等标记添加到壳体300中。因此，在本示例性实施例中，第一平坦表面250(第一切除部分)设置在第二壳体部分320和第三壳体部分330的第一角部部分中。通过在第一平坦表面250上添加商标等，可以在提供散热的同时增加标记的可视性。如果在上表面上形成平坦表面并且向其添加标记，则仅可以从上方视觉识别标记。如果在每个侧表面上形成平坦表面并且向其添加标记，则仅可以从对应侧视觉识别标记。另一方面，在本示例性实施例中，由于在角部部分中形成平坦表面(切除部分)并且向其添加标记，因此可以从至少两个方向视觉识别标记。具体地，当成像装置1000用作工业相机并且当成像装置1000并入在另一个装置中时，假设没有太多的开口部分用于视觉识别成像装置1000。如上所述，即使在没有太多开口部分的情况下，由于在角部部分中形成平坦表面，因此可以从各个方向视觉识别标记。

图5是图3B的放大视图。包括第一平坦表面250的虚拟线540与包括右侧表面(第一侧表面)的虚拟线530和包括上表面的虚拟线520相交。如上所述，设置第一平坦表面250以增加标记的可见性，并且仅在第一平坦表面250平坦到实现上述可视性增加的程度时就足够了。

此外，如图3B所示，第二平坦表面251(第二切除部分251)可以设置在由上表面和左侧表面构造的第二角部部分中。通过上述构造，通过例如将公司专用标志的商标添加到第一平坦表面250并且将商品的商标添加到第二平坦表面251，能够以高可见度设置成像装置1000所需的标记。可替代地，公司专用标志的商标可以添加到第一平坦表面250和第二平坦表面251两者。

此外，如图3B所示，第三平坦表面252(第三切除部分252)可以设置在由右侧表面和底表面构造的第三角部部分中，并且第四平坦表面253(第四切除部分253)可以设置在由左侧表面和底表面构造的第四角部部分中。第三平坦表面252和第四平坦表面253是与第一平坦表面250和第二平坦表面251相比可见度不高的位置。因此，产品编号和认证标记可以显示在第三平坦表面252或第四平坦表面253上，使得可以根据需要参考产品编号和认证标志。此外，当公司专用标志的商标被添加到第一平坦表面250和第二平坦表面251两者时，商品的商标可以被添加到第三平坦表面252或第四平坦表面253。

此外，即使在平坦表面上没有设置标记的情况下，通过在角部部分中设置平坦表面，将也存在例如以下的益处：当人运输成像装置1000时平坦表面用作抓握部，以及当成像装置1000固定时平坦表面用作固定部分。

弯曲部分

如图1A和1B所示，第一平坦表面250没有设置在整个第二壳体部分320上。具体地，第一平坦表面250沿Z方向设置在第二壳体部分320的约80％中。另一方面，在第二壳体部分320的剩余20％左右的第一角部部分中设置有第一弯曲部分240，所述第一弯曲部分包括相对于第一平坦表面250向外侧突出的突出部分。

如果第一平坦表面250在Z方向上设置在整个区域中，而标记的可见度以上述方式增加，则平坦表面的占有率增加。因此，在例如洁净室的制造场所中，灰尘可能积聚在平坦表面上并且可能影响产品的质量。因此，通过在每个角部部分中设置弯曲部分，可以抑制灰尘等在平坦表面上的积聚。

此外，通过提供弯曲部分，获得了在成像装置1000落到地板上时减小冲击的优点。

壳体内部

顺便提及，图3A示出了沿图2C中的线IIIA-IIIA截取的第一弯曲部分240的剖视图，并且图3B示出了沿图2C中的线IIIB-IIIB截取的第一平坦表面250和第三平坦表面252的剖视图。

参照图3B，由于设置了第一至第四平坦表面250至253，构成壳体的金属部分的厚度不足。因此，如附图标记720所指示，壳体包括向内突出的金属部分。通过上述构造，即使设置平坦表面，也可以获得壳体的强度。

另一方面，由于在图3A中没有设置第一至第四平坦表面250至253，因此不必设置朝向壳体内部突出的金属部分。因此，与图3B的壳体相比，在图3A中的壳体内可以获得充分的空间。

应当注意，如图1A所示，成像元件100从壳体300的前侧安装并且设置在壳体的前部部分中。当设置大尺寸的成像元件100以获得具有高图像质量的图像时，期望壳体300的前部部分中的空间大于壳体300的后部部分中的空间。因此，在本示例性实施例中，第一至第四平坦表面250至253设置在第二壳体部分320的后部部分中，并且第一弯曲部分240设置在第二壳体部分320的前部部分中。

此外，第二弯曲部分260设置在第一壳体部分310的角部部分中。通过设置第二弯曲部分260，可以抑制灰尘等的积聚。此外，可以在壳体的前部部分内获得空间。在从壳体的前部插入例如螺钉的装配构件并且第一壳体部分310和第二壳体部分320彼此固定的情况下，可以设置装配构件以穿透第二弯曲部分260和第一弯曲部分240。此外，期望每个第一弯曲部分240的曲率和每个第二弯曲部分260的曲率基本相同。期望曲率是基本相同的，因为如果曲率的差异很大，则第一弯曲部分240或第二弯曲部分260将相对于另一个突出并形成突出部分，并且突出部分可能导致意外伤害或可能导致其他构件的损坏。

此外，如图3A和3B所示，芯片衬底500容纳在第二壳体部分320中，并且芯片衬底500由支撑构件900支撑。芯片衬底500例如是其上安装有处理来自成像元件100的信号的信号处理电路的衬底、或者其上安装有控制外部装置(例如，LED照明)的电路的衬底。此外，支撑构件900在第二壳体部分320的长轴方向上延伸，并且分别包括设置在芯片衬底500下方的第一支撑构件以及设置在芯片衬底500上方的第二支撑构件。换句话说，支撑构件900延伸的方向与形成在壳体的表面中的多个凹槽延伸的方向相同。

由于支撑构件900由具有与构成第二壳体部分320的金属相同的组分的金属形成，因此获得了可以有效地释放来自芯片衬底500的热量的效果。

此外，如上所述，设置成在壳体300的长轴方向上延伸的凹槽区域210、220和230可以通过挤压成型来制造。因此，设置成在长轴方向上延伸的支撑构件900可以在与形成凹槽区域210、220和230的过程相同的过程中形成。通过上述构造，可以简化制造过程。

此外，在图3A和图3B所示的构造中，芯片衬底500仅需要安装在凹槽中，每个凹槽由第一支撑构件和第二支撑构件形成并且不需要用螺钉等的固定。通过上述构造，可以减小用于定位芯片衬底500和壳体的工时数以及用于将芯片衬底500和壳体彼此固定的工时数，并且可以改善生产率。

应当注意，在上面的描述中，已经描述了一组支撑构件支撑单个芯片衬底的情况；然而，通过提供多组支撑构件可以设置多个芯片衬底。

可更换透镜

图1B示出了其上已安装可更换透镜400的成像装置1000。根据对象的合适透镜可以用作可更换透镜400。如果可更换透镜400的高度等于或低于壳体300的高度H，则当安装成像装置1000时，可以减小可更换透镜400损坏等的可能性。

第二示例性实施例

在本示例性实施例中，将给出包括在上述示例性实施例中描述的成像装置的成像系统的描述。

框图

图4A是示出成像系统的框图。

信号处理装置3000包括输入接口部分1010、信号处理部分1020和输出接口部分1030。此外，成像系统包括成像装置1000和信号处理装置3000。成像系统可以选择性地包括显示装置4000。

从成像装置1000输出的信号通过导线(信号线)输入到输入接口部分1010。图4A示出了输入从两个成像装置1000输出的信号的示例。输入到输入接口部分1010的信号在信号处理部分1020中被处理。此外，信号处理部分1020中的处理结果被输出并显示在显示装置4000上。

输入接口部分1010可以使用符合各种标准的接口或可以使用原始接口。前者包括例如USB、HDMI(注册商标)和GbE。此外，来自每个成像装置1000的输出不一定必须通过导线输入到信号处理部分1020，并且来自每个成像装置1000的信号可以无线地输入到信号处理部分1020。例如，可以使用Wi-Fi和LTE。

此外，输出接口部分1030还可以使用各种有线或无线接口。

信号处理部分1020处理来自成像装置1000的图像信号。机器视觉中使用的图像处理的示例包括模式匹配、斑点分析、边缘测量和空间滤波。

使用web应用程序和应用程序编程接口(API)，信号处理部分1020可以被构造为可从外部部分访问。因此，通过将根据本示例性实施例的成像系统引入工厂，甚至可以从远程位置容易地执行每个过程的管理。

显示装置4000显示由成像装置1000获取的图像和在信号处理部分1020中执行的信号处理的结果。例如，当成像系统应用于工业相机系统时，成像系统将能够显示在工厂中执行的外观检查过程的结果。

在图4A中，成像系统构造为使得来自两个成像装置1000的信号被输入到信号处理装置3000。通过使用多个成像装置1000，可以执行从多个方向的成像，并且因此可以执行更宽区域的成像。此外，可以利用来自成像装置1000的信号并通过经由比较对象的图像来获得相位差来测量到对象的距离。此外，虽然已经描述了将来自两个成像装置1000的信号输入到信号处理装置3000的示例，但成像系统可以构造为使得来自一个成像装置1000的信号被输入到信号处理装置3000。可替代地，成像系统可以构造成使得来自三个或更多个成像装置1000的信号输入到信号处理装置3000。

信号处理装置的壳体

图4B是图4A所示的成像装置1000和信号处理装置3000的透视图。未示出将成像装置1000和信号处理装置3000彼此连接的导线。单个成像装置1000和信号处理装置3000通过单根导线彼此连接。

应当注意，信号处理装置3000的壳体具有与每个成像装置1000的壳体的形状类似的形状。换句话说，信号处理装置3000的壳体包括第一壳体部分810、第二壳体部分820和第三壳体部分830。其中多个凹槽沿Z方向延伸的凹槽区域610、620和630设置在第二壳体部分820和第三壳体部分830的上表面、右侧表面(第一侧表面)和左侧表面(第二侧表面，未示出)中。通过以上构造可以改善散热。

此外，第一平坦表面650设置在由右侧表面和上表面构造的第一角部部分中。由于第一平坦表面650由平坦表面构成，因此可以在其上添加例如商标和产品编号的标记。应当注意，虽然未示出，但可以在以下中的每个中形成平坦表面：由上表面和左侧表面构造的第二角部部分，由右侧表面和底表面构造的第三角部部分，以及由左侧表面和底表面构造的第四角部部分，并且标记可以添加到每个平坦表面。

此外，不是整个第一角部部分均由第一平坦表面650构造，而是第一弯曲部分640设置在第一角部部分的一部分中。通过以上构造，当信号处理装置3000的壳体安装在工厂中时，也可以防止灰尘的积聚。此外，虽然未示出，但弯曲部分也可以设置在第二角部部分、第三角部部分和第四角部部分中的每一个中。

附加地，包括输入接口部分1010、信号处理部分1020和输出接口部分1030的多个芯片衬底容纳在信号处理装置3000的壳体内。因此，支撑多个芯片衬底的支撑构件也可以设置在信号处理装置3000的壳体内。支撑构件由与构成信号处理装置3000的壳体的金属具有相同组成的金属形成，并且是设置为沿Z方向延伸的构件。支撑构件可以通过挤出成型来制造。因此，壳体内的支撑构件可以在与形成壳体的外侧上的凹槽区域的过程相同的过程中制造。此外，芯片衬底仅需要安装在凹槽中，每个凹槽由第一支撑构件和第二支撑构件形成并且不需要用螺钉等的固定。通过上述构造，可以减小用于定位芯片衬底和壳体的工时数以及用于将芯片衬底和壳体彼此固定的工时数，并且可以改善生产率。

此外，由于信号处理装置3000的壳体的设计和每个成像装置1000的壳体的设计以类似的方式设计，因此有益之处在于可以很容易地区分出单个系统是用上述组合构造的。

其他

已经给出了上述描述，使得右侧表面是第一侧表面并且左侧表面是第二侧表面；然而，左侧表面可以是第一侧表面并且右侧表面可以是第二侧表面。在这种情况下，由左侧表面和上表面构造的角部部分成为第一角部部分。此外，由右侧表面和上表面构造的角部部分成为第二角部部分。

本公开可以提供一种成像装置和图像处理装置，其中与日本专利申请特开No.2011-124784中描述的构造相比，已经改善了散热。

虽然已经参考示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种成像装置，所述成像装置包括：

壳体；以及

设置在所述壳体中的成像元件，

其中，所述壳体的第一侧表面、第二侧表面、上表面和底表面由金属形成，

其中，至少所述第一侧表面和所述上表面均包括由多个凹槽构造的凹槽区域，并且

其中，第一平坦表面和第一弯曲部分包括在由所述第一侧表面和所述上表面构造的第一角部部分中。

2.根据权利要求1所述的成像装置，

其中，所述壳体基本上是具有在第一方向上的长轴的矩形平行六面体，并且

其中，所述多个凹槽在所述第一方向上延伸。

3.根据权利要求2所述的成像装置，

其中，每个凹槽区域在与所述第一方向正交的第二方向上布置，并且

其中，当所述壳体在所述第二方向上的长度为H时，长度为0.6H或更长的凹槽区域设置在所述第一侧表面或所述第二侧表面的区域中。

4.根据权利要求3所述的成像装置，

其中，凹槽区域在与所述第一方向和所述第二方向正交的第三方向上布置，

其中，当所述壳体在所述第三方向上的长度为W时，长度为0.6W或更长的凹槽区域设置在所述上表面的区域中。

5.根据权利要求1所述的成像装置，其中，包括所述第一平坦表面的虚拟线与包括所述第一侧表面的虚拟线和包括所述上表面的虚拟线相交。

6.根据权利要求5所述的成像装置，

其中，所述成像元件容纳在所述壳体的前部部分中，并且

其中，所述第一弯曲部分设置成比所述第一平坦表面更靠近所述前部部分。

7.根据权利要求1所述的成像装置，其中，由所述第二侧表面和所述上表面构造的第二角部部分包括第二平坦表面。

8.根据权利要求7所述的成像装置，其中，所述第二角部部分包括第二弯曲部分。

9.根据权利要求1所述的成像装置，

其中，由所述第一侧表面和所述底表面构造的第三角部部分包括第三平坦表面，并且

其中，由所述第二侧表面和所述底表面构造的第四角部部分包括第四平坦表面。

10.根据权利要求1所述的成像装置，还包括：

设置在所述壳体内的支撑构件，所述支撑构件支撑芯片，

其中，所述支撑构件由形成所述壳体的所述第一侧表面、所述第二侧表面、所述上表面和所述底表面的金属形成。

11.根据权利要求10所述的成像装置，其中，所述支撑构件沿与所述多个凹槽延伸的方向相同的方向延伸。

12.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述金属是铝。

13.根据权利要求1所述的成像装置，其中，所述壳体通过挤压成型来形成。

14.一种成像系统，所述成像系统包括：

成像装置，所述成像装置包括，

壳体；以及

设置在所述壳体中的成像元件，

其中，第一平坦表面和第一弯曲部分包括在由所述第一侧表面和所述上表面构造的第一角部部分中；以及

处理来自所述成像装置的信号的信号处理装置。

15.根据权利要求14所述的成像系统，

其中，所述信号处理装置的壳体包括第一侧表面、第二侧表面、上表面和底表面，并且基本上是具有在第一方向上的长轴的矩形平行六面体，

其中，所述第一侧表面、所述第二侧表面、所述上表面和所述底表面由金属形成，并且

其中，所述第一侧表面、所述第二侧表面和所述上表面均包括由多个凹槽形成的凹槽区域，所述多个凹槽在所述第一方向上延伸。

16.根据权利要求15所述的成像系统，其中，所述信号处理装置的所述壳体包括在由所述第一侧表面和所述上表面构造的第一角部部分中的平坦表面。

17.根据权利要求16所述的成像系统，其中，所述信号处理装置的所述壳体包括位于所述第一角部部分中的第一弯曲部分。