JP2019118044A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型化することなく、結露を抑制することができる撮像装置を提供する。【解決手段】 本発明の撮像装置は、筐体と、レンズと、半球状のレンズ保護部材と、撮像素子と、レンズ駆動部と、前記レンズ、前記撮像素子および前記レンズ駆動部を保持するハウジングと、前記ハウジングを保持する少なくとも１つのカバー部材と、少なくとも１つの放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記撮像素子から発生する熱が伝えられる第１部分と、前記レンズ駆動部から発生する熱が伝えられる第２部分と、を有し、前記放熱部材は、前記第１部分と前記第２部分に伝えられた熱を前記放熱部材と前記レンズ保護部材との間の空間に放熱することを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は撮像装置に関する。

従来からネットワークカメラは様々な環境下に設置されることが想定されている。例えば、屋外で使用されることを想定する場合、防水防塵構造を採用する必要がある。防水防塵性能を担保するためには、シール材などを用いて密閉構造をとることが多い。

また温度変化の激しい地域に設置されることもある。その場合、外気温が筐体内の温度より急激に低くなったときに筐体の内部に結露が発生することがある。そして結露によりレンズを保護するカバー内側が曇り、撮影画質が著しく低下してしまうことがある。

このような結露を防ぐ方法として、結露を物理的に拭き取る方法や、乾燥剤を使用して湿度を下げる方法、またカバーをヒーターで暖め、外気温との温度差をなくして結露を防ぐ方法などがある。

特許文献１に記載された撮像装置では、カメラユニットのドームカバーとインナーカバーの間に空気の対流が抑制された断熱空間部を備えることで結露を防いでいる。

特許文献２に記載された撮像装置では、熱伝導性の高い専用部材を配置し、この専用部材を筐体外部に露出させている。そして意図的に結露する場所を設けることにより筐体内部の結露を低減させている。

特開２０１２―１０９６８７号公報 特開２００８―２４２１８７号公報

ところがネットワークカメラはいたずら防止のため、簡単にカバーを開けることができない構造になっており、筐体内側の結露を物理的に拭き取ることが難しい。また乾燥材を使用しても、一度結露が生じてしまった場合は取り除くことが困難である。ヒーターを使用する場合、消費電力の増加や部品点数の増加が考えられ、筐体が大きくなってしまう恐れがある。

特許文献１に記載された撮像装置では、断熱空間部を設けることにより、筐体内部が発熱した場合の放熱効率が低下する恐れがある。また断熱空間部を用意するため、筐体が大型化してしまう可能性がある。

一方、特許文献２に記載された撮像装置では、専用部材が必要なため部品点数の増加が考えられる。また専用部材を筐体外部に露出させる必要があるため、防水防塵を担保する追加部品が必要になる可能性がある。その結果筐体が大型化したり、防水防塵構造が煩雑化したりする恐れがある。

そこで、本発明は、大型化することなく、結露を抑制することができる撮像装置を提供する。

本発明の撮像装置は、筐体と、レンズと、半球状のレンズ保護部材と、撮像素子と、レンズ駆動部と、前記レンズ、前記撮像素子および前記レンズ駆動部を保持するハウジングと前記ハウジングを保持する少なくとも１つのカバー部材と、少なくとも１つの放熱部材と、を備え、前記放熱部材は、前記撮像素子から発生する熱が伝えられる第１部分と、
前記レンズ駆動部から発生する熱が伝えられる第２部分と、を有し、前記放熱部材は、前記第１部分と前記第２部分に伝えられた熱を前記放熱部材と前記レンズ保護部材との間の空間に放熱することを特徴とする。

本発明によれば、大型化することなく、結露を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の全体断面図 本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のカメラ部斜視図 図２に示したカメラ部の詳細構成を示す断面図 本発明の第２の実施形態に係る撮像装置のカメラ部斜視図 図４に示したカメラ部の詳細構成を示す断面図

〔実施例１〕
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を用いて説明する。

撮像装置の例として、ネットワークカメラを例に挙げて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の全体断面図である。ネットワークカメラ１００は、映像の撮影と記録が可能である。ネットワークカメラ１００は筐体を有し、筐体はアッパーケース１２０とボトムケース１４０により構成される。アッパーケース１２０とボトムケース１４０はそれぞれ、例えば金属ダイキャストやポリカーボネートなどの樹脂成形で作製することができる。アッパーケース１２０とボトムケース１４０は、ねじでお互いに締結されている。アッパーケース１２０とボトムケース１４０の間には、防水防塵性能を担保するためにパッキン１７０が押圧され配置されている。パッキン１７０は例えばシリコンゴムなどで作製される。

半球状のレンズ保護部材１１０はアッパーケース１２０に超音波溶着を用いて固定されており、収容される部品を衝撃やゴミから守り、水の侵入を防ぐ役割を担っている。また映像を撮影する際、レンズ保護部材１１０を通して撮影するため、レンズ保護部材１１０の透明度や寸法精度が重要になる。レンズ保護部材１１０は例えば透明ポリカーボネートなどで作製される。

筐体内部にはレンズ２１０、センサ基板２３０に実装された撮像素子２２０、ハウジング２４０、回転軸が形成されたカバー部材２５０、放熱部材２６０、後述するレンズ駆動部２７０から構成されるカメラ部２００を有している。カメラ部２００はレンズ保護部材１１０とレンズ２１０を通じて受光した光を撮像素子２２０で電気信号に変換する。レンズ２１０はハウジング２４０内に光軸方向に移動可能な状態で保持されており、センサ基板２３０はハウジング２４０に接着されている。カバー部材２５０は左右からねじなどによりハウジング２４０に固定されている。カバー部材２５０とハウジング２４０は例えばポリカーボネートなどの樹脂成形で作製される。

カメラ部２００はカメラベース３４０によりカバー部材２５０の回転軸を介して回動可能に保持されている。そしてカメラ部２００はチルト駆動部としてのチルト回動装置３１０によって回転軸中心に回動することが可能となっている。

さらに筐体内部には制御基板３５０、メインベース３２０、パン回動装置３６０が収容される。制御基板３５０は電源供給やカメラ制御、ネットワークへの接続など、ネットワークカメラ１００全体の制御機能を担っている。また制御基板３５０はボトムケース１４０にねじなどにより固定されている。そしてセンサ基板２３０とワイヤ３７０で電気的に接続され、取得した撮像データが制御基板３５０に伝送される。メインベース３２０はボトムケース１４０にねじなどにより固定されている。またメインベース３２０はカメラベース３４０をボトムケース１４０に形成されたパン軸１４２の周りに回動可能に保持している。固定には回動可能に保持するため、止め輪３８０を用いている。パン回動装置３６０はボトムケース１４０にねじなどにより固定されており、カメラベース３４０をパン回転させることが可能になっている。カメラベース３４０には半球状の摺動部３４２が形成されており、パン回転時の部品保持と摩擦を低減させる役割を担っている。カメラベース３４０とメインベース３２０は例えばポリカーボネートなどの樹脂成形で作製することができる。

図２はカメラ部２００の外観を示す斜視図である。本発明の第１の実施形態では、組立作業性を考慮しカバー部材２５０と放熱部材２６０は複数に分かれている。カバー部材２５０は左右に分かれており、それぞれに回転軸を有している。また映像を撮影するためレンズ付近は開口している。放熱部材２６０は上部の第１の放熱部材２６０ａと底背部の第２の放熱部材２６０ｂの２つに分かれており、カバー部材２５０に爪嵌合などで固定されている。放熱部材２６０は例えば金属フィラーを含有するなどして熱伝導率を高めた熱伝導性樹脂成形で作製することができる。放熱部材２６０はレンズ保護部材１１０の内側に沿うよう略一定距離を保つ状態で配置されている。

図３はカメラ部２００の詳細構成を示す断面図である。レンズ駆動部２７０はレンズ２１０ｂをハウジング内の光軸方向に可動させることによりフォーカス動作やズーム動作を可能にしている。レンズ駆動部２７０は例えばステッピングモーター２７２とギア２７４、固定板金２７６などで構成され、センサ基板２３０を介して制御基板３５０に電気的に接続されている。そして制御基板３５０からの制御信号によりモーターが駆動し、ギアを介してレンズ２１０ｂへ動力を伝える。

第１の放熱部材２６０ａは第１部分としての第１の面２６２ａを備えており、第１の面２６２ａはセンサ基板２３０に近接しているが接触はしていない。そしてセンサ基板２３０は撮像素子２２０の熱を近接した第１の放熱部材２６０ａに伝えることで放熱している。第１の面２６２ａがセンサ基板２３０に接触していない理由は、センサ基板２３０は光軸に対する傾きを補正した状態でハウジング２４０に接着されており、外力により補正がずれることを防ぐためである。そのため第１の面２６２ａとセンサ基板２３０の距離は可能な限り近いことが望ましいが、傾き補正量や部品の公差を考慮して決めるのがよい。

レンズ駆動部２７０は固定板金２７６を用いてステッピングモーター２７２の内部コイルから発生する熱を外部へ放熱している。第２の放熱部材２６０ｂは第２部分としての第２の面２６２ｂを備えており、第２の面２６２ｂと固定板金２７６は当接もしくは近接している。そしてステッピングモーターの熱を固定板金２７６から第２の放熱部材２６０ｂに伝えることで放熱している。

第１の放熱部材２６０ａと第２の放熱部材２６０ｂは略球体状をしており、レンズ保護部材１１０の内側におおよそ一定距離を保つように配置されている。また放熱部材２６０とレンズ保護部材１１０の間に伝熱空間２９０を有している。それぞれの放熱部材には放熱の効率を上げるためにフィン部２６４が形成されている。そしてレンズ駆動部２７０と撮像素子２２０から放熱部材２６０に伝わった熱は伝熱空間２９０を介してレンズ保護部材１１０に伝わる。その結果、レンズ駆動部２７０や撮像素子２２０の放熱を実現するとともに、その熱を利用してレンズ保護部材１１０を暖めることが可能になる。なおレンズ保護部材１１０と放熱部材２６０の距離は２ｍｍ程度が望ましいが、カメラ部２００が可動することや、部品の公差、外部衝撃によるレンズ保護部材１１０の変形などを考慮して決めるのがよい。

外気温が急激に下がった場合、外気によりレンズ保護部材１１０が冷却される。そしてレンズ保護部材１１０が冷えることで、レンズ保護部材１１０の内側空気が冷却される。すると冷やされた空気内の水蒸気が凝縮し、結露となってレンズ保護部材１１０の内側に生じる。この結露により撮影画質が著しく低下し、ネットワークカメラとしての機能を損なってしまうことがある。

本発明の第１の実施形態では放熱部材２６０によりレンズ保護部材１１０とその内側空気が暖められることで、水蒸気の凝縮を抑制し結露の発生を防ぐことが可能になる。またカメラ電源の入切などにより一度結露が生じてしまった場合でも、放熱部材２６０による加熱で短時間のうちに結露を消失させることができる。さらにカメラ部２００はチルト回動装置３１０によりチルト動作が可能となっているが、そのいずれの回転位相であっても、放熱部材２６０はレンズ保護部材１１０の撮影画角範囲内に存在するように制御されている。そのためカメラをチルト動作させ撮影画角を変更したとしても、結露を防止する性能に変化はない構成になっている。

以上により、本発明の第１の実施形態によれば、熱源の放熱を実現するとともに、その熱を利用することでファンやヒーターを用いることなくレンズ保護部材の結露を低減し筐体を小型化することができる。

なお、上述した本発明の第１の実施形態において、筐体は２部品から構成されているが、３つもしくはそれ以上の部品から構成されていてもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、アッパーケース１２０とボトムケース１４０の固定方法は、爪嵌合や接着を用いて固定してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、レンズ保護部材１１０は球形をしているが、非球面形状や平板形状などでもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、レンズ保護部材１１０の固定方法は別の防水部材と共に、ねじや接着、もしくは別部品を用いて固定してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、制御基板３５０とセンサ基板２３０の接続はフレキシブル基板やフラットケーブル、細線同軸ケーブル、中継基板を使用して電気的に接続してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、カバー部材２５０に設けられた軸とカメラベース３４０に設けられた軸受は別部品を用いて形成してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、カバー部材２５０と放熱部材２６０はそれぞれ２つで形成されていたが、単一もしくは３つ以上であってもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、放熱部材２６０はねじや接着などを用いて固定してもよい。

また、上述した本発明の第１の実施形態において、第２の面２６２ｂと固定板金２７６の間に伝熱部材を用いて放熱効率を上げてもよい。

〔実施例２〕
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の第２の実施形態では、上述した本発明の第１の実施形態に係る撮像装置と比較して、カメラ部の構成が異なる。

以下では主に、本発明の第１の実施形態との相違点について重点的に説明し、同一な構成の説明は省略する。

図１において、ネットワークカメラ１００は筐体を有し、筐体はアッパーケース１２０とボトムケース１４０により構成される。アッパーケース１２０とボトムケース１４０は、パッキン１７０を挟み、ねじでお互いに締結されている。アッパーケース１２０はレンズ保護部材１１０を備えており、レンズ保護部材１１０はアッパーケース１２０に超音波溶着を用いて固定されている。筐体内部には制御基板３５０、メインベース３２０、カメラベース３４０、パン回動装置３６０が収容される。

図４は本発明の第２の実施形態に係るカメラ部５００の全体斜視図である。本発明の第２の実施形態では、組立作業性を考慮しカバー部材５５０は複数に分かれているが、放熱部材５６０は単一で構成されている。また放熱部材５６０はレンズ周辺を略円環状に覆うように形成された円環部５６８を有しており、円環部５６８には撮影用の開口部が形成されている。カバー部材５５０は左右に分かれており、それぞれに回転軸を有している。放熱部材５６０はカバー部材５５０に爪嵌合などで固定されている。放熱部材５６０は例えば金属フィラーを含有するなどして熱伝導率を高めた熱伝導性樹脂成形で作製することができる。

図５は本発明の第２の実施形態に係るカメラ部５００の詳細構成を示す断面図である。カメラ部５００はレンズ５１０、センサ基板５３０に実装された撮像素子５２０、ハウジング５４０、回転軸が形成されたカバー部材５５０、放熱部材５６０、レンズ駆動部レンズ駆動部５７０から構成されている。カメラ部５００はカメラベース３４０によりカバー部材５５０の回転軸を介して回動可能に保持されている。

レンズ駆動部５７０はレンズ５１０をハウジング内の光軸方向に可動させることによりフォーカス動作やズーム動作を可能にしている。レンズ駆動部５７０は例えばステッピングモーター５７２とギア５７４、固定板金５７６などで構成され、センサ基板５３０を介して制御基板３５０に電気的に接続されている。

放熱部材５６０は第１の面５６２ａと第２の面５６２ｂを備えており、第１の面５６２ａはセンサ基板５３０に近接しているが接触はしていない。そしてセンサ基板５３０は撮像素子５２０の熱を近接した第１の放熱部材５６０ａに伝えることで放熱している。第２の面５６２ｂは固定板金５７６に当接もしくは近接している。そしてステッピングモーターの熱を固定板金５７６から放熱部材５６０に伝えることで放熱している。

放熱部材５６０は略球体状をしており、レンズ保護部材１１０の内側におおよそ一定距離を保つように配置されている。また放熱部材５６０とレンズ保護部材１１０の間に伝熱空間５９０を有している。さらに放熱部材５６０は放熱の効率を上げるためにフィン部５６４が形成されている。そしてレンズ駆動部５７０と撮像素子５２０から放熱部材５６０に伝わった熱は伝熱空間５９０を介してレンズ保護部材１１０に伝わる。その結果、レンズ駆動部５７０や撮像素子５２０の放熱を実現するとともに、その熱を利用してレンズ保護部材１１０を暖めることが可能になる。

本発明の第２の実施形態では円環部５６８がレンズ５１０ａの周りを円環状に覆っていることにより、レンズ保護部材１１０のより撮影範囲に近い部分を暖めることが可能になる。よって短時間のうちに撮影画質に影響する範囲の結露を消失させることが期待できる。また特殊な環境下においてレンズ５１０ａに結露が生じてしまった場合でも、円環部５６８による加熱でレンズ５１０ａに生じた結露を消失させることができる。さらにカメラ部５００はチルト回動装置５７０によりチルト動作が可能となっているが、そのいずれの回転位相であっても、撮影範囲に近い部分を暖められる構成になっている。

以上により、本発明の第２の実施形態によれば、熱源の放熱を実現するとともに、その熱を利用することでレンズ保護部材の撮影範囲内に生じた結露を効率的に低減することができる。

１００ 監視カメラ
１１０ レンズ保護部材
１２０ アッパーケース
１４０ ボトムケース
２００ カメラ部
２１０ レンズ
２２０ 撮像素子
２４０ ハウジング
２７０ レンズ駆動部
２５０，５５０ カバー部材
２６０，５６０ 放熱部材

Claims (8)

1. 筐体と、レンズと、半球状のレンズ保護部材と、撮像素子と、レンズ駆動部と、前記レンズ、前記撮像素子および前記レンズ駆動部を保持するハウジングと、前記ハウジングを保持する少なくとも１つのカバー部材と、少なくとも１つの放熱部材と、を備え、
   前記放熱部材は、前記撮像素子から発生する熱が伝えられる第１部分と、前記レンズ駆動部から発生する熱が伝えられる第２部分と、を有し、
   前記放熱部材は、前記第１部分と前記第２部分に伝えられた熱を前記放熱部材と前記レンズ保護部材との間の空間に放熱することを特徴とする、撮像装置。
2. 前記第１部分は、前記撮像素子に接触することなく近接しており、前記第２部分は前記レンズ駆動部に当接もしくは近接しており、前記放熱部材は前記レンズ保護部材の内側に沿うよう略一定距離を保つ状態で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記放熱部材は熱伝導性樹脂で形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記放熱部材はフィン部を有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記カバー部材を回動可能に保持する軸受を有したカメラベースを備えていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記カバー部材を回動するチルト駆動部を備えていることを特徴とする、請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記カバー部材が回動した際にいずれの回転位相であっても前記放熱部材が前記レンズ保護部材の撮影画角の範囲内に存在することを特徴とする、請求項５または６に記載の撮像装置。
8. 筐体と、レンズと、半球状のレンズ保護部材と、撮像素子と、レンズ駆動部と、前記レンズ、前記撮像素子および前記レンズ駆動部を保持するハウジングと、前記ハウジングを保持する少なくとも１つのカバー部材と、少なくとも１つの放熱部材と、を備え、
   前記放熱部材は、前記レンズの周りを円環状に覆うように形成されていることを特徴とする撮像装置。

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