JP2019161528A - 画像センサ - Google Patents

Abstract

【課題】産業用の画像センサにおいて、カバー部材での結露の発生を抑制するための構造を提供する。【解決手段】画像センサが、被写体を照明する照明部と、前記被写体の光学像を結像するレンズ部と、前記光学像に基づき画像を生成する撮像部と、前記照明部、前記レンズ部、及び、前記撮像部を収容する筐体と、を有する。前記レンズ部及び前記照明部の前面側を覆う透光性のカバー部材が前記筐体に取り付けられ、且つ、前記レンズ部が配置される空間と前記照明部が配置される空間とを仕切る壁部材が前記筐体の内部に設けられており、前記筐体が、前記筐体の内部で発生した熱を前記カバー部材に伝える伝熱構造を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、工場の製造ラインなどで利用される画像センサに関し、特に、結露や曇りを抑えるための構造に関する。

工場の製造ラインにおいては、製造物の検査や管理を自動化ないし省力化するために、画像センサと呼ばれるシステムが多用されている。従来は、カメラと画像処理装置とをケーブルで接続する構成が一般的であったが（特許文献１参照）、最近では、カメラと画像処理装置を一体化し、単一の装置で撮像から画像処理まで行えるようにした処理一体型画像センサも登場している。このような処理一体型画像センサは「スマートカメラ」とも呼ばれており、照明やレンズが一体となっているものもある。

産業用途の画像センサでは、防塵性及び防水性を確保するため、画像センサ全体を気密性の高い筐体で覆うと共に、レンズ及び照明の前面を透明なカバー部材で密閉する構造が採用される。そのため、センサ内部の発熱によって基板等に含まれている水分が蒸発したときに、その逃げ場が無く、湿気を含んだ空気が筐体内部に充満することとなる。このとき外気温度が低いと、湿気を含んだ空気がカバー部材で冷やされ、カバー部材の内表面に結露（曇り）が発生する場合がある。カバー部材の結露は撮像の妨げとなるため、対策が必要となる。上述したスマートカメラの場合、画像処理用のプロセッサの発熱によりセンサ内部の温度が上昇しやすいので、結露対策は従来型の画像センサよりもさらに重要となる。

ところで、特許文献２−５には、カメラにおける結露対策として、カメラ内部の発熱部品とレンズないしレンズカバーとを熱伝導部材で接続し、発熱部品の熱でレンズやレンズカバーを温めることで結露を防ぐ、という構造が提案されている。ただし、特許文献２−５のものはいずれも民生用のカメラの結露防止構造であり、この構造を産業用の画像センサに単純に転用することは難しい。

特開２００７−２１４６８２号公報 特開平８−１０２８８１号公報 特開２００４−２０７９８号公報 特開２０１５−１１３１１８号公報 特開２０１７−１９８７６８号公報

産業用の画像センサでは、筐体の内部にレンズと照明とを近接して配置する必要から、レンズを配置する空間と光源を配置する空間とを壁部材（遮光部材）で仕切り、照明光が直接レンズに入光することを防止する構造が採られることが多い。そのような構造を採用した場合、結露が問題となるレンズ前面のカバー部材と発熱部品との間に壁部材（遮光部材）が存在するため、上述した特許文献２−５のような結露防止構造、すなわち、発熱部品とカバー部材とを熱伝導部材で接続するような構造は、物理的な制約から、採用し難い。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、産業用の画像センサにおいて、カバ
ー部材での結露の発生を抑制するための構造を提供することを目的とする。

本発明の第一側面は、被写体を照明する照明部と、前記被写体の光学像を結像するレンズ部と、前記光学像に基づき画像を生成する撮像部と、前記照明部、前記レンズ部、及び、前記撮像部を収容する筐体と、を有する画像センサであって、前記レンズ部及び前記照明部の前面側を覆う透光性のカバー部材が前記筐体に取り付けられ、且つ、前記レンズ部が配置される空間と前記照明部が配置される空間とを仕切る壁部材が前記筐体の内部に設けられており、前記筐体が、前記筐体の内部で発生した熱を前記カバー部材に伝える伝熱構造を有していることを特徴とする画像センサを提供する。

このように、画像センサの筐体に伝熱構造を設ける構成を採用したことによって、伝熱構造と筐体内部に存在する壁部材との物理的な干渉を避けつつも、筐体内部からカバー部材に至る伝熱経路を形成することができる。したがって、レンズ部が配置される空間と照明部が配置される空間とが壁部材によって仕切られた構造をもつ画像センサにおいても、カバー部材での結露の発生を効果的に抑制することができる。

前記筐体が、金属製のケース部材を含み、前記ケース部材が前記筐体の内部に存在する発熱体と直接に又は熱伝導部材を介して接触し、且つ、前記ケース部材が前記カバー部材と直接に又は熱伝導部材を介して接触することによって、前記伝熱構造が形成されているとよい。

このように、筐体（金属製のケース部材）そのもので伝熱構造を形成する、つまり、筐体が伝熱構造を兼ねる構成を採用したことによって、部品点数の増加を可及的に抑えつつ、カバー部材の結露対策を採ることができる。ここで「熱伝導部材」は、熱伝導率の高い部材であればどのようなものでもよく、例えば、金属部品のような剛体でもよいし、熱伝導シートや熱伝導両面テープのように可撓性をもつ部材でもよいし、熱伝導性接着剤のように液状ないしゲル状のものでもよい。また、「直接に接触」は、２つの部材が物理的にも熱的にも接続している状態であり、「熱伝導部材を介して接触」は、２つの部材が（物理的には接続していないが）熱伝導部材の介在によって熱的に接続している状態である。

前記ケース部材が、分離可能な第１の部材と第２の部材を含む、複数の部材から構成されているとよい。第１の部材と第２の部材を分離することで、筐体の内部を開放することができるため、筐体内部の部品（例えば、レンズ部、照明部、撮像部、光学フィルタなど）の組み付けや交換が容易となる。このような構造は、レンズ部や照明部や撮像部をモジュール化し、ユーザ側での組み付けや交換を可能にした、いわゆるモジュラー構造の画像センサに好適である。

前記第１の部材と前記第２の部材のあいだに隙間を封止する第１の封止部材が設けられるとよい。筐体（ケース部材）を分離可能な構造としながらも、第１の封止部材によって防水性及び防塵性を確保することができる。第１の封止部材としては、例えば、エラストマーからなるシール部材が用いられる。ただし、このようなシール部材による封止構造は熱伝導を阻害するというデメリットがある。そこで、封止構造とは別に、前記第１の部材と前記第２の部材とが直接に接触する第１の接触部が形成されているとよい。この第１の接触部によって第１の部材と第２の部材のあいだの伝熱性が確保される。以上の構造によって、分離性、防塵性、防水性、伝熱性を同時に満足する筐体（ケース部材）を実現することができる。

前記第２の部材は、前記第１の封止部材を第１の方向に圧縮させながら前記第１の部材に取り付けられるものであり、前記第１の接触部は、前記第１の方向に垂直な第１の接触
面と、前記第１の方向に平行な第２の接触面とを含むとよい。第１の接触面において第２の部材を第１の部材に突き当て、第１の方向に関する２部材の位置決めを行うことで、第１の封止部材の圧縮量（潰し量）を適度に制御することができる。また、第１の接触面だけでなく、第２の接触面でも第１の部材と第２の部材を接触させる構造を採ったことにより、２部材の接触面積を可及的に広くし、２部材のあいだの伝熱性を高めることができる。

前記カバー部材が、前記第２の部材に固定されているとよい。これにより、第２の部材をケース部材から分離することによって、レンズ部及び照明部の前面側を開放することができるため、レンズ部や照明部や光学フィルタの組み付けや交換が容易となる。なお、発熱体は、第２の部材以外の部材（例えば、第１の部材、又は、第１の部材に接続される第３の部材など）に直接に又は熱伝導部材を介して接触するように設けられているとよい。

前記第２の部材と前記カバー部材のあいだに隙間を封止する第２の封止部材が設けられるとよい。金属製の第２の部材と透光性をもつカバー部材とは別々の部材で構成せざるを得ないが、第２の封止部材を設けることで、第２の部材とカバー部材の合わせ目を封止し、筐体の防水性及び防塵性を確保することできる。さらに、封止構造とは別に、前記第２の部材と前記カバー部材とが直接に接触する第２の接触部が形成されているとよい。この第２の接触部によって第２の部材とカバー部材のあいだの伝熱性が確保される。

前記第２の接触部が、前記第２の封止部材よりも前記カバー部材の中央寄りに形成されているとよい。この構造により、結露の発生しやすいカバー部材中央部に熱を伝えやすくなり、結露の発生をより効果的に抑えることができる。

前記カバー部材が前記第２の部材に対してネジ留めされており、前記ネジ留め位置よりも前記カバー部材の中央寄りに前記第２の封止部材が設けられ、前記第２の封止部材よりもさらに前記カバー部材の中央寄りに前記第２の接触部が形成されているとよい。ネジ留めによりカバー部材と第２の部材のあいだを強固に固定することができ、さらにネジ留め位置よりも内側を封止したことで、カバー部材と第２の部材のあいだの防水性及び防塵性も確保することができる。そして、封止位置よりもさらに内側に第２の接触部を設けたことで、カバー部材中央部への熱伝達を効率的に行い、結露の発生をより効果的に抑えることができる。

前記第２の部材が、前記発熱体に向かって延設され、前記発熱体に直接に又は熱伝導部材を介して接触する延設部を有しているとよい。このように、第２の部材自体が発熱体に接触する構造をもつことにより、発熱体の熱を第２の部材により効率的に伝えることができるようになり、その結果、結露の発生をより効果的に抑えることができる。

前記照明部は、光源と、前記光源の駆動回路と、を有しており、前記発熱体は、前記光源と前記光源の駆動回路のうち少なくともいずれかを含んでもよい。また、前記画像を用いた処理を実行するプロセッサを含む処理部を有しており、前記発熱体は、前記プロセッサを含んでもよい。光源、光源の駆動回路、プロセッサはいずれも発熱が大きいからである。

本発明によれば、産業用の画像センサにおいて、カバー部材での結露の発生を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る画像センサにおいて採用される結露防止構造を模式的に示す断面図である。 図２は、画像センサを用いたセンサシステムの一例を示す図である。 図３Ａは、画像センサの外観を模式的に示す斜視図であり、図３Ｂは、画像センサを分解した状態を模式的に示す斜視図である。 図４は、画像センサの構成を模式的に示すブロック図である。 図５は、画像センサの照明部まわりの構造を示す部分断面図である。 図６は、画像センサの照明部まわりの構造を示す分解図である。 図７は、伝熱構造及び伝熱経路を模式的に示す図である。 図８は、伝熱構造及び伝熱経路を模式的に示す図である。 図９Ａは、画像センサの処理部まわりの伝熱構造及び伝熱経路を模式的に示す部分断面図であり、図９Ｂは、図９Ａの破線部分の拡大図である。 図１０は、照明フードカバーの変形例を示す図である。

＜適用例＞
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像センサにおいて採用される結露防止構造を模式的に示す断面図である。

この画像センサ１は、主な構成として、被写体を照明する照明部１０、被写体の光学像を結像するレンズ部１１、光学像に基づき画像を生成する撮像部１２、画像処理などを行う処理部１３を有している。画像センサ１の全体は気密性の高い筐体１４によって覆われ、照明部１０、レンズ部１１、撮像部１２、及び、処理部１３は筐体１４の内部空間に収容されている。筐体１４には透光性のカバー部材１５が取り付けられており、照明部１０及びレンズ部１１の前面側（被写体側）はカバー部材１５によって覆われている。

図１に示すように、筐体１４の内部には、レンズ部１１の周囲を取り囲むように壁部材（遮光部材）１６が設置されている。この壁部材１６は、照明部１０が配置される空間Ｒ１０とレンズ部１１が配置される空間Ｒ１１とを仕切り、照明部１０の光が直接レンズ部１１に入光することを防いでいる。

このような構造をもつ画像センサ１では、外気温が低い場合に、カバー部材１５の内表面１５ａに結露が発生することがある。もしカバー部材１５の中央部分（レンズ部１１の前面側の部分）が曇ってしまうと、撮像の妨げとなるため、好ましくない。とはいえ、壁部材１６によって筐体１４の内部空間が仕切られているため、筐体１４の内部に存在する発熱体１７とカバー部材１５の中央部分とを直接接続するような伝熱部材を設置することは物理的に困難である。

そこで本実施形態の画像センサ１では、筐体１４そのもので伝熱構造（伝熱経路）を形成する、という構成を採用する。筐体１４を利用することで、筐体内部に存在する壁部材１６との干渉を避けることができるとともに、部品点数の増加を防ぐことができるからである。具体的な構造としては、図１に示すように、筐体１４の全部又は一部を、熱伝導率の高い金属製のケース部材１４ａによって形成する。そして、このケース部材１４ａに対し、筐体１４の内部に存在する発熱体１７とカバー部材１５の両方を接触させる。ここで、発熱体１７やカバー部材１５は、ケース部材１４ａに直接的に接触させる構造でもよいし、熱伝導率の高い熱伝導部材１８を介して間接的に接触させる構造でもよい。このような構成により、発熱体１７の熱を筐体１４（ケース部材１４ａ）を介してカバー部材１５へと伝達する伝熱構造が形成される。矢印１９は熱の伝わる経路（伝熱経路）を示している。

＜画像センサの構成＞
図２、図３Ａ、図３Ｂ、図４を参照して、本発明の実施形態に係る画像センサとその使用例を説明する。図２は、本発明の実施形態に係る画像センサを用いたセンサシステムの一例を示している。図３Ａは、画像センサの外観を模式的に示す斜視図であり、図３Ｂは、画像センサを分解した状態を模式的に示す斜視図である。図４は、画像センサの構成を模式的に示すブロック図である。なお、以後の説明では、レンズ部１１の光軸と平行な方向をＺ方向、撮像部１２の撮像面の縦方向をＹ方向、横方向をＸ方向とよぶ。

本実施形態のセンサシステム２は、製造ラインなどにおいて製造物２１の検査や管理などを行うためのシステムであり、複数の画像センサ１と、情報処理装置２０とを有している。情報処理装置２０は、ＥｔｈｅｒＣＡＴなどの産業用ネットワーク２２により画像センサ１と接続されており、各々の画像センサ１との間でネットワーク２２を介したデータの送受信が可能である。図２の例では、コンベア２３上を流れる製造物２１を撮像する３台の画像センサ１が設置されている。ただし、画像センサ１の数は３台に限られず、大規模な工場では数十台から数百台あるいはそれ以上の数の画像センサが設けられることもある。

産業用の画像センサ１は、画像を利用したさまざまな処理に利用される装置である。画像センサ１は、視覚センサ（vision sensor）や視覚システム（vision system）などとも呼ばれる。本実施形態の画像センサ１は、撮像系と処理系とが一体となった処理一体型の画像センサ（いわゆるスマートカメラ）である。

この画像センサ１は、撮像系として、照明部１０、レンズ部１１、撮像部１２を備える。照明部１０は、画像センサ１の視野内の被写体（検査対象など）を照明するデバイスであり、例えば、レンズ部１１の周囲に配列された複数の光源（ＬＥＤなど）及びその駆動回路などにより構成される。レンズ部１１は、被写体の光学像を撮像部１２に結像する光学系であり、例えば、ピント調整、絞り、ズームなどの機能を有する光学系が用いられる。撮像部１２は、光電変換によって画像データを生成・出力するデバイスであり、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子により構成される。

また、画像センサ１は、処理系として、処理部１３、入出力Ｉ／Ｆ３０を備える。処理部１３は、撮像系から取り込まれた画像データに対する画像処理（例えば、前処理、特徴量抽出など）、画像処理の結果に基づく各種処理（例えば、検査、文字認識、個体識別など）、入出力Ｉ／Ｆ３０を介した外部装置とのデータ送受信、外部装置へ出力するデータの生成、外部装置から受信したデータに対する処理、撮像系や入出力Ｉ／Ｆ３０の制御などを行うデバイスである。処理部１３は、例えば、プロセッサ及びメモリなどで構成され、メモリに格納されたプログラムをプロセッサが読み込み、実行することによって、上述した各種処理が実現される。なお、処理部１３の機能のうちの一部又は全部を、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどで実現してもよいし、外部の装置によって提供されてもよい。入出力Ｉ／Ｆ３０は、外部装置との間でデータの送受信を行う通信インターフェイスである。例えば、入出力Ｉ／Ｆ３０は、ＰＬＣや管理用端末（コンピュータ）と接続するためのネットワークインターフェイス、他のセンサやコントローラと接続するためのパラレルインターフェイスなどを含むとよい。

本実施形態の画像センサ１は、モジュラー構造を有しており、図３Ｂに示すように、センサ本体３１に対して、照明部１０・レンズ部１１・撮像部１２の３つのモジュールを選択して組み付ける構造となっている。照明部に関しては選択せずに使用することも可能である。各々のモジュールは、例えば、ネジ締結などによりセンサ本体３１に固定され、ユーザー側で自由にモジュールの取り付け／取り外しが可能である。

照明部（照明モジュール）１０としては、例えば、白色照明／赤色照明／赤外光照明の
ように照明光の波長が異なるものや、発光素子の配置や光量や発光パターンが異なるものなど、複数種類のモジュールが用意される。また、１つのモジュールに赤、青、緑、赤外などの複数種類の光源（ＬＥＤなど）を設け、各光源の発光を制御することで、赤、青、緑、赤外以外の波長の光（例えば白、紫、ピンクなど）を照射可能な照明モジュールを用いてもよい。この種の照明はマルチカラー照明などと呼ばれる。レンズ部（レンズモジュール）１１としては、例えば、手動操作あるいはアクチュエータなどを用いて自動でピントを調整できる機能を有するモジュール、狭視野／広視野のように視野が異なるモジュール、ズーム機能をもつモジュールなど、複数種類のモジュールが用意される。また、撮像部１２としては、例えば、画素数、フレームレート、シャッター方式（ローリングシャッター／グローバルシャッター）などが異なる、複数種類のモジュールが用意される。ユーザーは、画像センサ１の用途や要求スペックにあわせて、適切なモジュールを適宜組み合わせることが可能である。

画像センサ１は、さまざまな用途に利用できる。例えば、検査対象の画像の記録、形状の認識、エッジの検出や幅・本数の計測、面積の計測、色特徴の取得、ラベリングやセグメンテーション、物体認識、バーコードや２次元コードの読み取り、ＯＣＲ、個体識別などが挙げられる。

＜結露防止構造＞
図５及び図６を参照して、画像センサ１の結露防止構造の具体的な一実施例を説明する。図５は、画像センサ１の照明部まわりの構造を示す部分断面図であり、図６は、図５の分解図である。なお、図５及び図６は、図３ＡのＡ−Ｂ−Ｃ線での断面を示している。つまり、図５及び図６において、一点鎖線の右側は光軸を通るＹＺ平面での断面を示し、一点鎖線の左側は光軸と照明部１０の角部を留めるネジの中心を通る平面での断面を示している。

本実施形態の画像センサ１では、筐体１４のケース部材１４ａが、照明ケース部材と本体ケース部材を含む複数のケース部材により構成されている。各々のケース部材のあいだには封止部材（シール部材）としてのパッキンが設けられており、筐体１４の気密性が確保されている。本実施形態では、筐体１４の構造がＩＰ６７を満足する防塵性及び防水性をもつように設計されている。

照明ケース部材は、第１の部材である照明フード１４０と第２の部材である照明フードカバー１４１から構成される。照明フード１４０は、照明部１０とレンズ部１１を収容する空間を形成する、筒状の部材である。照明フードカバー１４１は、カバー部材１５が固定される枠状の部材であり、図６に示すように、照明フードカバー１４１とカバー部材１５とが一体となって、照明フード１４０の前端（Ｚ方向端縁）にネジ１４３により締結される。このような構造を採用したことで、カバー部材１５の着脱、すなわち、ケース部材１４ａの内部空間へのアクセスが容易となり、照明部１０・レンズ部１１・撮像部１２の組み付けや交換作業がしやすくなる。このような構造は、本実施形態のように、照明部１０・レンズ部１１・撮像部１２などをモジュール化し、ユーザ側での組み付けや交換を可能にしたモジュラー構造の画像センサに好適である。なお、照明フードカバー１４１とカバー部材１５のあいだの固定には、ネジ留めや、接着剤又は両面テープによる接着などを用いることができる。本実施形態では、ネジ１４４と封止部材を兼ねた両面テープによりカバー部材１５を照明フードカバー１４１に固定する（詳しくは後述する）。

照明フード１４０と照明フードカバー１４１はいずれも熱伝導率の高い材料（例えば金属材料）で構成される。本実施形態では、一例として、アルミダイカストにより作製した照明フード１４０と照明フードカバー１４１を用いることとする。

図６に示すように、照明フード１４０の前端（照明フードカバー１４１が取り付けられる部分）には、ＸＹ平面に平行な（つまりＺ方向に垂直な）第１面１４００と、Ｚ方向に平行な内周面である第２面１４０２とを有する段差が形成されている。また、照明フード１４０の前端には、封止部材であるパッキン１４２が設置される溝１４０１が設けられている。他方、照明フードカバー１４１の後端（照明フード１４０に取り付けられる部分）には、ＸＹ平面に平行な（つまりＺ方向に垂直な）第１面１４１０と、Ｚ方向に平行な外周面である第２面１４１２とを有する段差が形成されている。

これらを組み付ける場合には、まず、照明フード１４０の環状の溝１４０１にパッキン１４２を設置し、その上から照明フードカバー１４１を取り付ける。このとき、照明フード１４０の第２面１４０２によって、照明フードカバー１４１の第２面１４１２がガイドされ、照明フードカバー１４１のＸＹ面内での位置決めが図られる。また、照明フード１４０の第１面１４００に、照明フードカバー１４１の第１面１４１０が突き当り、照明フードカバー１４１のＺ方向の位置決めも図られる。その後、照明フードカバー１４１の上からネジ１４３によりネジ留めすることで、カバー部材１５及び照明フードカバー１４１が照明フード１４０に強固に固定される。

この状態において、照明フード１４０と照明フードカバー１４１のあいだには、Ｚ方向に垂直な第１の接触面（第１面１４００、１４１０の接触）とＺ方向に平行な第２の接触面（第２面１４０２、１４１２の接触）の２つの接触部が形成される。このような構造を採用したことにより、第一に、第１の接触面によりＺ方向に関する２部材の位置決めを行うことができ、パッキン１４２のＺ方向の圧縮量（潰し量）を適切に制御することができ、照明フード１４０と照明フードカバー１４１の合わせ目における防塵性・防水性を適度に確保できる、という利点がある。第二に、第１の接触面だけでなく、第２の接触面でも２部材を接触させる構造を採ったことにより、接触面積を可及的に広くし、照明フード１４０と照明フードカバー１４１のあいだの伝熱性を高めることができる、という利点がある。すなわち、本実施形態の構造により、本来背反する要求である「防塵性・防水性」と「伝熱性」の両立を図ることが可能となる。

照明部１０は、光源基板１００と光源制御基板１０２を有している。光源基板１００には複数の光源１０１が配置されている。光源１０１としては例えばＬＥＤなどが利用される。また、光源制御基板１０２には、光源１０１を制御するための駆動回路１０３が設けられている。本実施形態では、この駆動回路１０３が発する熱を結露防止に利用する。そのため、照明部１０には、駆動回路１０３の熱をケース部材１４ａ（照明フード１４０）に効率的に伝えるための熱伝導部材として、熱伝導シート１０４と熱伝導プレート１０５とが設けられる。熱伝導プレート１０５と駆動回路１０３とでクッション性のある熱伝導シート１０４を挟み込むことで、駆動回路１０３から熱伝導プレート１０５への伝熱性を向上している。熱伝導プレート１０５は、熱伝導率の高い材料（例えば金属材料）からなり、その外周端部がケース部材１４ａ（照明フード１４０）の内周面に直接接触するように配置される。このような構造により、駆動回路１０３の熱がケース部材１４ａへと効率的に伝達される。

図７及び図８に、伝熱構造の拡大図と伝熱経路を模式的に示す。図示のように、照明フードカバー１４１とカバー部材１５のあいだは両面テープ７０及びネジ１４４で固定されている。両面テープ７０は、照明フードカバー１４１とカバー部材１５を固定する役割と、２部材のあいだの隙間を封止する封止部材（シール部材）の役割を兼ねている。さらに、照明フードカバー１４１とカバー部材１５のあいだ、且つ、両面テープ７０による封止構造よりもカバー部材１５の中央寄りの位置には、照明フードカバー１４１とカバー部材１５の内面とが直接接触する接触部７３が形成されている。なお、ネジ留めの部分では、図７に示すように、ネジ１４４によるネジ留め位置よりもカバー部材１５の中央寄りに両
面テープ７０が配置されるとよい。

このような構造において、駆動回路１０３の熱は、熱伝導シート１０４及び熱伝導プレート１０５を介して照明フード１４０に伝達され、第１の接触面７１及び第２の接触面７２を介して照明フードカバー１４１に伝達される。そして、照明フードカバー１４１から接触部７３を介してカバー部材１５へと熱が伝達される。これにより、カバー部材１５が温められるので、カバー部材１５の内面での結露の発生を抑制することができる。

図９Ａ及び図９Ｂを参照して、処理部１３の発熱を結露防止に利用する例を説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、画像センサ１の処理部まわりの伝熱構造及び伝熱経路を示す部分断面図である。なお、図９Ｂは、図９Ａの破線部分の拡大図である。

図９Ａに示すように、本実施形態の筐体１４は、照明フード１４０と本体ケース部材１４５のあいだも分離可能な構造をもつ。本体ケース部材１４５は、処理部１３、入出力Ｉ／Ｆ３０、電源回路（不図示）などを収容する空間を形成する箱状の部材である。本実施形態では、アルミダイカストにより作製した本体ケース部材１４５を用いる。照明フード１４０と本体ケース部材１４５とは不図示のネジにより固定されている。

照明フード１４０の後端（本体ケース部材１４５との合わせ面）には、ＸＹ平面に平行な（つまりＺ方向に垂直な）第１面と、Ｚ方向に平行な外周面である第２面とを有する段差が形成されている。また、照明フード１４０の後端には、封止部材であるパッキン１４６が設置される溝が設けられている。他方、本体ケース部材１４５の前端（照明フード１４０との合わせ面）には、ＸＹ平面に平行な（つまりＺ方向に垂直な）第１面と、Ｚ方向に平行な内周面である第２面とを有する段差が形成されている。

これらを組み付ける場合には、まず、照明フード１４０の環状の溝にパッキン１４６を設置し、その上から本体ケース部材１４５を取り付ける。このとき、照明フード１４０の第２面によって、本体ケース部材１４５の第２面がガイドされ、照明フード１４０のＸＹ面内での位置決めが図られる。また、照明フード１４０の第１面に、本体ケース部材１４５の第１面が突き当り、照明フード１４０のＺ方向の位置決めも図られる。その後、ネジ留めにより照明フード１４０と本体ケース部材１４５のあいだが強固に固定される。

この状態において、照明フード１４０と本体ケース部材１４５のあいだには、Ｚ方向に垂直な第１の接触面９４とＺ方向に平行な第２の接触面９５の２つの接触部が形成される。このような構造を採用したことにより、第一に、第１の接触面９４によりＺ方向に関する２部材の位置決めを行うことができ、パッキン１４６のＺ方向の圧縮量（潰し量）を適切に制御することができ、照明フード１４０と本体ケース部材１４５の合わせ目における防塵性・防水性を適度に確保できる、という利点がある。第二に、第１の接触面９４だけでなく、第２の接触面９５でも２部材を接触させる構造を採ったことにより、接触面積を可及的に広くし、照明フード１４０と本体ケース部材１４５のあいだの伝熱性を高めることができる、という利点がある。すなわち、本実施形態の構造により、本来背反する要求である「防塵性・防水性」と「伝熱性」の両立を図ることが可能となる。

処理部１３は、ＣＰＵやＦＰＧＡなどのプロセッサ９１を有している。このようなプロセッサ９１の発熱は非常に大きいため、その熱を結露防止に利用するとよい。図９Ｂの例では、プロセッサ９１に対し熱伝導部材としての金属製の熱伝導プレート９２が取り付けられており、この熱伝導プレート９２が不図示のネジで本体ケース部材１４５に固定されている。このような構造により、プロセッサ９１の熱が、熱伝導プレート９２を伝わり、接触部９３を介して本体ケース部材１４５に伝わる。そして、本体ケース部材１４５から第１の接触面９４及び第２の接触面９５を介して照明フード１４０に熱が伝わる。その後
の伝熱経路は図７に示したとおりである。

以上述べた本実施形態によれば、画像センサ１の筐体１４に伝熱構造を設ける構成を採用したことによって、伝熱構造と筐体内部に存在する壁部材１６との物理的な干渉を避けつつも、筐体内部からカバー部材１５に至る伝熱経路を形成することができる。したがって、レンズ部１１が配置される空間Ｒ１１と照明部１０が配置される空間Ｒ１０とが壁部材１６によって仕切られた構造をもつ画像センサ１においても、カバー部材１５での結露の発生を効果的に抑制することができる。

また本実施形態では、ケース部材１４ａを分離可能な構造とした上で、照明フード１４０と照明フードカバー１４１のあいだにパッキン１４２を設けると共に、照明フード１４０と照明フードカバー１４１とが直接接触する構造を採用している。また、照明フード１４０と本体ケース部材１４５のあいだにパッキン１４６を設けると共に、照明フード１４０と本体ケース部材１４５とが直接接触する構造を採用している。これにより、分離性、防塵性、防水性、伝熱性を同時に満足する筐体（ケース部材）を実現することができる。

＜変形例＞
図１０は、照明フードカバー１４１の変形例を示している。図１０に示す照明フードカバー１４１は、発熱体としての駆動回路１０３に向かって延設された延設部１４１３を有している点に特徴を有する。延設部１４１３の先端は、熱伝導プレート１０５に接触している（延設部１４１３と熱伝導プレート１０５の密着性を高めるため、あいだにクッション性のある熱伝導シートを挟んでもよい）。このように、照明フードカバー１４１自体が駆動回路１０３に接触する構造をもつことにより、駆動回路１０３の熱が接触部７４を介して照明フードカバー１４１に直接伝わるため、図７等に示した構造よりもさらに効率的な熱伝達が可能となる。その結果、結露の発生をより効果的に抑えることができる。

＜その他＞
上記実施形態は、本発明の構成例を例示的に説明するものに過ぎない。本発明は上記の具体的な形態には限定されることはなく、その技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、駆動回路１０３の熱を利用したが、光源基板１００（光源１０１）の熱を結露防止に利用してもよい。その場合は、光源基板１００とケース部材１４ａを直接に又は熱伝導部材を介して接触させる構造を採用すればよい。また、図示しないが、筐体１４の内部に存在する他の発熱体（例えば、電源ＩＣ、コイル部品など）からの熱を結露防止に利用することもできる。また、上記実施形態ではモジュラー構造のスマートカメラを例示したが、本発明は、モジュラー構造ではないスマートカメラにも適用可能であるし、画像処理機能をもたない従来型の画像センサにも適用可能である。また、上記実施形態では、ケース部材１４ａが照明フード１４０、照明フードカバー１４１、本体ケース部材１４５の３つに分離する構造を例示したが、ケース部材の分離構造はこれに限られない。例えば分離箇所を１箇所にしてもよいし、３箇所以上にしてもよい。いずれの構成の場合でも、分離箇所における防塵性、防水性、伝熱性を確保する構造を採用するとよい。

＜付記＞
被写体を照明する照明部（１０）と、
前記被写体の光学像を結像するレンズ部（１１）と、
前記光学像に基づき画像を生成する撮像部（１２）と、
前記照明部（１０）、前記レンズ部（１１）、及び、前記撮像部（１２）を収容する筐体（１４）と、
を有する画像センサ（１）であって、
前記レンズ部（１１）及び前記照明部（１０）の前面側を覆う透光性のカバー部材（１
５）が前記筐体（１４）に取り付けられ、且つ、前記レンズ部（１１）が配置される空間（Ｒ１１）と前記照明部（１０）が配置される空間（Ｒ１０）とを仕切る壁部材（１６）が前記筐体（１４）の内部に設けられており、
前記筐体（１４）が、前記筐体（１４）の内部で発生した熱を前記カバー部材（１５）に伝える伝熱構造を有している
ことを特徴とする画像センサ。

１：画像センサ
１０：照明部
１１：レンズ部
１２：撮像部
１３：処理部
１４：筐体
１４ａ：ケース部材
１５：カバー部材
１６：壁部材
１７：発熱体
１８：熱伝導部材

Claims (11)

1. 被写体を照明する照明部と、
   前記被写体の光学像を結像するレンズ部と、
   前記光学像に基づき画像を生成する撮像部と、
   前記照明部、前記レンズ部、及び、前記撮像部を収容する筐体と、
   を有する画像センサであって、
   前記レンズ部及び前記照明部の前面側を覆う透光性のカバー部材が前記筐体に取り付けられ、且つ、前記レンズ部が配置される空間と前記照明部が配置される空間とを仕切る壁部材が前記筐体の内部に設けられており、
   前記筐体が、前記筐体の内部で発生した熱を前記カバー部材に伝える伝熱構造を有している
   ことを特徴とする画像センサ。
2. 前記筐体が、金属製のケース部材を含み、
   前記ケース部材が前記筐体の内部に存在する発熱体と直接に又は熱伝導部材を介して接触し、且つ、前記ケース部材が前記カバー部材と直接に又は熱伝導部材を介して接触することによって、前記伝熱構造が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像センサ。
3. 前記ケース部材が、分離可能な第１の部材と第２の部材を含む、複数の部材から構成されており、
   前記第１の部材と前記第２の部材のあいだに隙間を封止する第１の封止部材が設けられるとともに、前記第１の部材と前記第２の部材とが直接に接触する第１の接触部が形成されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像センサ。
4. 前記第２の部材は、前記第１の封止部材を第１の方向に圧縮させながら前記第１の部材に取り付けられるものであり、
   前記第１の接触部は、前記第１の方向に垂直な第１の接触面と、前記第１の方向に平行な第２の接触面とを含む
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像センサ。
5. 前記カバー部材が、前記第２の部材に固定されている
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像センサ。
6. 前記第２の部材と前記カバー部材のあいだに隙間を封止する第２の封止部材が設けられるとともに、前記第２の部材と前記カバー部材とが直接に接触する第２の接触部が形成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像センサ。
7. 前記第２の接触部が、前記第２の封止部材よりも前記カバー部材の中央寄りに形成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像センサ。
8. 前記カバー部材が前記第２の部材に対してネジ留めされており、
   前記ネジ留め位置よりも前記カバー部材の中央寄りに前記第２の封止部材が設けられ、前記第２の封止部材よりもさらに前記カバー部材の中央寄りに前記第２の接触部が形成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像センサ。
9. 前記第２の部材が、前記発熱体に向かって延設され、前記発熱体に直接に又は熱伝導部材を介して接触する延設部を有する
   ことを特徴とする請求項５〜８のうちいずれか１項に記載の画像センサ。
10. 前記照明部は、光源と、前記光源の駆動回路と、を有しており、
    前記発熱体は、前記光源と前記光源の駆動回路のうち少なくともいずれかを含む
    ことを特徴とする請求項２〜９のうちいずれか１項に記載の画像センサ。
11. 前記画像を用いた処理を実行するプロセッサを含む処理部を有しており、
    前記発熱体は、前記プロセッサを含む
    ことを特徴とする請求項２〜９のうちいずれか１項に記載の画像センサ。

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