JP2009135828A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度上昇を有効且つ適正に抑制し、適正作動を保証する撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像素子１４を露出させるための開口部を有し、撮像素子１４が装着された基板１５を筐体１１内の空気から隔離するための隔壁１９を有する。撮像素子１４及び基板１５の間に撮像素子１４と一体に固定された拡散板１６を有し、隔壁１９が拡散板１６を覆う。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば監視カメラなどの撮像装置に関する。

一般に商店、銀行などの商業施設、工場などの工業施設の製造ラインあるいは地下鉄、アーケードなどの公共施設には、安全管理などの目的でいわゆる監視カメラが設置されている。この種の監視カメラは、人の出入りがある場所に設置することが多く、被撮影者に監視されているという不快感を与えないように、また、犯罪者に容易に発見されないようにするために、できる限りの小型化が要望されてきた。

かかる要望に応えるべく、光電変換素子であるＣＣＤを用いた小型な監視カメラが登場し、広範に使用されるようになった。しかしながら、装置の小型化と引き換えに、部品装着の高密度化が進み、結果監視カメラ本体内の空気の高温化を招いてしまうこととなった。また、監視カメラは、ごく稀に起こる犯罪や異常などを漏らさず撮影する必要があるため、昼夜を問わず連続運転を行わなければならず、内部空気の高温化に歯止めが効かない状況となっている。更に、映像の高画質化に伴い、カメラ部に搭載されたＣＰＵが処理するデータ量及び発熱量は増加の一途を辿り、状況は更に悪くなっている。

監視カメラに搭載される光電変換素子であるＣＣＤはその固有の特性として、光入力がなくても、暗電流が流れ、この暗電流量は温度が高ければ高いほど増加することが知られている。そして、暗電流の増加に伴い信号のダイナミックレンジが減少し、撮像信号のＳ／Ｎ比が低下してしまうため、光電変換エラーが生じ易くなる。この変換エラーが原因となり、映像にいわゆるシロ傷が現れ、映像劣化の問題を引き起こす。前述のように監視カメラ本体内の空気温度が益々高くなる中、このような映像劣化の問題はますます深刻化している。

これらの事情を鑑み、ＣＣＤを冷却する手段として、様々な放熱構造が提案されている。特許文献１に記載のビデオカメラにおいて、前面板の後方に貫通孔の開口面に撮像素子を介して対向する熱伝達板を設け、この熱伝達板と撮像素子間及び熱伝達板とカメラ筐体間に各々第１熱伝導性ゴムと第２熱伝導性ゴムを介装した放熱構造を採用している。
また、特許文献２に記載のものでは、配線基板にＣＣＤを装着すると共に、該ＣＣＤに対しその主体を包容する吸熱ケースを配置し、更に前記吸熱ケースと外装パネルを接続し一体化する放熱構造を採用している。

特開平７−１５４６５８号公報

特許文献１においては、ＣＣＤと筐体に伝熱部材を配置し、熱拡散及び熱伝達を促進し、筐体への低熱抵抗化が実現されている。しかしながら、ＣＣＤと一体となった熱伝達構造が、ＣＣＤの有効表面積を増大させることとなり、空気の熱を受け易くしてしまっているという問題がある。

更に、図４を用いて詳細に説明する。図４（ａ）は従来技術に係るカメラヘッド部内部の斜視図、図４（ｂ）は該カメラヘッド部の断面図である。これらの図において、カメラヘッド部１０の筐体１１内にレンズ鏡筒１２が収容され、レンズ鏡筒１２内にはズーム機能あるいはフォーカス機能を有するレンズ群１３が配列される。レンズ群１３の光軸後方には、ＣＣＤからなる撮像素子１４が配置される。なお、ここでは図において、前方及び後方を矢印Ｆｒ，Ｒｒにより表す。

撮像素子１４は基板１５に装着され、放熱のための拡散板１６が付設される。レンズ鏡筒１２の側面にはこの例では２つのモータ１７，１８が配置され、これらのモータ１７，１８はレンズ鏡筒１２内のレンズ群１３を駆動し、ズームやフォーカスの駆動源として用いられる。

かかる撮像装置において、モータ１７，１８は使用頻度が高く、非常に高温となる。そして、この高温になったモータ１７，１８が筐体１１内の空気を温める。更に、十分な対流領域が確保できない場合にはその空気はモータ１７，１８付近で滞留し、殆ど他の部位へ周らず篭ってしまう。また、撮像素子１４を構成するＣＣＤについても、レンズ鏡筒１２の端面においてモータ１７，１８に近接した位置に配置されることが多い。このためモータ１７，１８付近の温められ、淀んだ空気がＣＣＤを取り囲み、更なる高温化を招来する等の問題がある。

本発明はかかる実情に鑑み、温度上昇を有効且つ適正に抑制し、適正作動を保証する撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、撮像素子を露出させるための開口部を有し、前記撮像素子が装着された基板を筐体内の空気から隔離するための隔壁を有することを特徴とする。

また、本発明による撮像装置において、前記撮像素子及び前記基板の間に該撮像素子と一体に固定された拡散板を有し、前記隔壁が前記拡散板を覆うことを特徴とする。

また、本発明による撮像装置において、前記拡散板と前記筐体とを伝熱可能に接続する伝熱板を有することを特徴とする。

また、本発明による撮像装置において、前記隔壁が前記伝熱板を覆うことを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子を覆うように隔壁を設け、特にモータの作動により温められた空気が撮像素子側に回り込まないようにする。これにより撮像素子近傍の空気の温度上昇が防止され、そのＣＣＤに対する熱影響を有効に抑制することができる。

以下、図面に基づき、従来例と実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて、本発明による撮像装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１及び図２は、本発明の撮像装置における第１の実施形態を示している。先ず、図１において、１０は光学レンズもしくは光学レンズ群及び撮像系を内蔵したカメラヘッド部、１は電源及び画像処理回路等を内蔵したベース部である。ベース部１は、図示しない基台上に回動可能に支持され、パン軸２の回りに回動可能（図１、矢印Ａ）である。また、ベース部１にはカメラヘッド部１０の支柱３が立設されており、カメラヘッド部１０は支柱３によりチルト軸４の回りに回動可能（図１、矢印Ｂ）に支持される。

このようにベース部１上に搭載されたカメラヘッド部１０は、自動又はオペレータ等の操作によりパン軸２及びチルト軸４の周り回動して、任意方向に作動可能である。この撮像装置は、例えば監視カメラ等として使用され、その設置場所にて所望の映像が撮影できるようになっている。

次に、図２（ａ）は本発明に係るカメラヘッド部内部の斜視図、図２（ｂ）は該カメラヘッド部の断面図である。この実施形態において撮像装置の基本構成は、実質的に従来例（図４）と同様である。即ち、図２において、カメラヘッド部１０の筐体１１の内部にレンズ鏡筒１２が収容され、レンズ鏡筒１２内にはズーム機能あるいはフォーカス機能を有するレンズ群１３が配列される。レンズ群１３の光軸後方には、ＣＣＤでなる撮像素子１４が配置される。なお、ここでは図において、前方及び後方を矢印Ｆｒ，Ｒｒにより表す。

撮像素子１４は基板１５に装着され、放熱のための拡散板１６が付設される。拡散板１６は、撮像素子１４と一体的に固定される。レンズ鏡筒１２の側面には２つのモータ１７，１８が配置され、これらのモータ１７，１８はレンズ鏡筒１２内のレンズ群１３を駆動し、ズームおよびフォーカスの制御のための駆動源として用いられる。

ＣＣＤなどによって構成される撮像素子１４は、上述のように基板１５に装着され、レンズ群１３により集光された光を電気信号に変換し、画像データを出力する。この変換の際に、微量ながら熱が発生するため、撮像素子１４は自身の熱によって昇温する。撮像素子１４は温度上昇に弱いため、撮像素子１４にアルミ等の熱伝導率の高い材料でできた拡散板１６を取り付ける。この拡散板１６により撮像素子１４の局所的な熱を拡散し、過度の温度上昇を防止する。

レンズ鏡筒１４は複数の光学レンズからなるレンズ群１３を有し、レンズ群１３は、モータ１７，１８にて駆動され、これによってズームやフォーカスの制御が行われる。モータ１７，１８の使用頻度及び消費電力量は非常に高く、モータ１７，１８及びそれらを取り巻く空気の温度は高くなる。

さて、本実施形態において、拡散板１６、および基板１５を取り囲むように隔壁１９が配置されている。この隔壁１９は、モータ１７，１８で温められた筐体内の空気が撮像素子１４付近に回り込まないように基板１５（撮像素子１４）の周囲の空気と隔離するためである。隔壁１９の材質はゴム、ウレタン、スポンジ、エラストマー、プラスチックなど熱伝導率が低い材料であることが望ましい。

隔壁１９は、拡散板１６、基板１５を覆っている。例えば図２（ｂ）のように、拡散板１６とレンズ鏡筒１４の後方側端面との間に隔壁１９の底板部１９ａが介挿され、底板部１９ａの周囲から隔板部１９ｂが立ち上がる有底構造の隔壁１９を構成することができる。これにより、モータ１７，１８によって温められた空気と隔離することができる。また、この例では底板部１９ａの略中央部位には、撮像素子１４露出させるための開口部が設けられている。これは、撮像素子１４によって受光させる必要があるためである。このように、筐体１１内の空間において、レンズ鏡筒の後方に撮像素子１４の取付部（主に基板１５及び拡散板１６）を覆う隔壁１９を設けている。

なお、モータ１７，１８と撮像素子１４及び拡散板１６、基板１５との間（底板部１９ａに対応する位置）に板状の隔壁を形成し、気流抵抗を増大させるだけでも効果がある。更に、隔壁１９は図示例では単純な箱状の矩形となっているが、この図示例の場合に限らず、筐体１１内面の曲面に倣うような曲面を形成しておくと、両者の密着性が向上する。

本実施形態によれば、レンズ鏡筒の後方に撮像素子１４の取付部（主に基板１５及び拡散板１６）を覆う隔壁１９を設ける。これによって、モータ１７，１８の作動により温められた空気が撮像素子１４側に回り込まないようにする。その結果、撮像素子１４近傍の空気の温度上昇が防止され、その撮像素子に対する熱影響を有効に抑制することができる。従って、前述した暗電流に起因する問題等を解消し、撮像装置で得られる画像の画質・品位を向上することができる。また、温度上昇を防止することで、撮像素子の耐久性を向上することができるばかりか、構成が比較的簡単であり、コスト的にも有利である等の利点がある。

（第２の実施形態）
次に、本実施の形態による撮像装置を説明する。なお、ここでは第１の実施形態で説明したものについては、その説明を省略するものとする。
図３は、第２の実施形態の撮像装置を示している。図３において、伝熱板２０は、拡散板１６にネジ等で一体に取り付けられ、一体となった状態で筐体１１の内壁に弾性的に圧接されている。これにより拡散板１６と筐体１１とは伝熱可能に接続される。また、伝熱板２０は、隔壁１９によって覆われている。

本実施の形態では、伝熱板２０は略台形の断面形状を有し、その台形の底辺側両端部にて拡散板１６と結合する。また、該台形の上辺部は、図示のように筐体１１の内壁に弾接する。更に、図３（ａ）に示されるように伝熱板２０の両側は開放されている。なお、図示例の場合に限らず、伝熱板２０の断面形状として「コ」字状等に形成することもできる。

上述のように伝熱板２０を筐体１１の内壁に圧接させる弾力は、伝熱板２０自体の弾性力を利用することができる。伝熱板２０は、熱伝導率の高いアルミニウム（もしくはアルミニウム合金）板金で形成されており、撮像素子１４と筐体１１の間を低熱抵抗の状態で接続する。

密閉筐体に構成されたカメラヘッド部１０において温度が最も低い部位は、外気と直接接する筐体１１である。第２の実施形態においては、筐体１１と撮像素子１４とを伝熱板２０を介して低熱抵抗の状態で接続することで、その撮像素子１４の温度上昇を大幅に低減することができる。従って、第２の実施形態の場合でも、前述の隔壁１９と相俟って撮像素子１４近傍の空気の温度上昇を防止し、その撮像素子１４に対する熱影響を有効に抑制することができる。

また、更なる低熱抵抗化を図るには、伝熱板２０の伝熱面積を増大させ、伝熱距離を短くし、高熱伝導率部材（例えば銅など）を用いれば良い。また、伝熱板２０が筐体１１と接する部分の面積は、大きければ大きいほど効果が大きい。
更に、筐体１１と伝熱板２０の間には、熱伝導ゴム（図示しない）を介在させても良く、これにより外部からの衝撃に対し、熱伝導ゴムが弾性変形して衝撃を吸収し、撮像素子１４に大きな衝撃が加わらないようにできる。

以上本発明の好適な実施の形態を説明したが、各実施形態の図示例等のみに限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
例えば、本発明の撮像装置において、隔壁１９及び伝熱板２０はいずれか一方を単独で備えることも可能であり、それぞれによる作用効果を得ることができる。

撮像装置の全体構成を示す斜視図である。 撮像装置の第１の実施形態における筐体内部の構成例を示す斜視図及び断面図である。 撮像装置の第２の実施形態における筐体内部の構成例を示す斜視図及び断面図である。 従来技術に係る撮像装置におけるカメラヘッド部内部の構成例を示す斜視図及び断面図である。

符号の説明

１ ベース部
２ パン軸
３ 支柱
４ チルト軸
１０ カメラヘッド部
１１ 筐体
１２ レンズ鏡筒
１３ レンズ群
１４ 撮像素子
１５ 基板
１６ 拡散板
１７，１８ モータ
１９ 隔壁
２０ 伝熱板

Claims (4)

1. 撮像素子を露出させるための開口部を有し、前記撮像素子が装着された基板を筐体内の空気から隔離するための隔壁を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子及び前記基板の間に該撮像素子と一体に固定された拡散板を有し、前記隔壁が前記拡散板を覆うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記拡散板と前記筐体とを伝熱可能に接続する伝熱板を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記隔壁が前記伝熱板を覆うことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

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