JP2023179162A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】筐体に蓄積される熱を外部空間へ効率よく排出することができるカメラモジュールを提供する。【解決手段】カメラモジュールは、撮像センサと、撮像センサを支持する筐体とを備え、筐体は、一面から突出して設けられた円筒状のレンズ装着部と、当該一面の一辺の少なくとも一部から、レンズ装着部の円筒外周を取り囲む外周空間を経由し、当該一辺に対向する他辺の少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路が形成されるように、当該一面から突出して設けられた放熱フィン群とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、カメラモジュールに関する。

デジタルカメラにおいて撮像センサの発熱は、画質の低下を招く要因となる。そこで、冷却ファンや空気循環路をカメラ内に設けて、撮像センサ周りの排熱を効率よく行う技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－７１７２２号公報

例えば工場のラインを監視するカメラモジュールは、高速かつ長時間に亘る繰返しの撮像処理が要求されるなど、コンシューマ向けのデジタルカメラよりも過酷な利用態様が想定される。高速かつ長時間に亘って繰り返し撮像信号を出力し続ければ、撮像センサは高温になり、ノイズの発生が増大する。また、このような撮像信号を画像データへ処理するプロセッサも高温になり、画像処理のエラーを引き起こす場合もある。画像中に発生するノイズや画像そのものの欠落は、画像解析等の妨げにもなり得るので、ラインを監視する等の用途においては許容されるものではない。すなわち、物体認識などの画像センサとして用いられるようなカメラモジュールには、より高い排熱性能が求められる。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、筐体に蓄積される熱を外部空間へ効率よく排出することができるカメラモジュールを提供するものである。

本発明の一態様におけるカメラモジュールは、撮像センサと、撮像センサを支持する筐体とを備え、筐体は、一面から突出して設けられた円筒状のレンズ装着部と、当該一面の一辺の少なくとも一部から、レンズ装着部の円筒外周を取り囲む外周空間を経由し、当該一辺に対向する他辺の少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路が形成されるように、当該一面から突出して設けられた放熱フィン群とを有する。

このように構成されたカメラモジュールは、筐体内で発生された熱が集中しやすいレンズ装着部に接触し、その熱を取り込んで外部空間へ拡散する空気流を生じさせることができるので、高い排熱性能を得ることができる。

また、上記のカメラモジュールにおいて、放熱フィン群は、レンズ装着部の円筒外周を取り囲む外周空間に対して一辺側の複数の放熱フィンと、当該外周空間に対して他辺側の複数の放熱フィンとが、レンズ装着部の円筒中心に対して点対称に配置されて構成されてもよい。このように、外周空間を挟んで２つの放熱フィン群が互いに点対称に配置されていると、円筒外周を取り囲む外周空間を経由しつつ、発生した空気流が流動しやすい経路を形成することができる。

このとき、一辺側の複数の放熱フィンによって形成される経路は当該一辺に対して斜交し、他辺側の複数の放熱フィンによって形成される経路は当該他辺に対して斜交するように構成するとよい。このように構成すれば、空気流が接触する放熱フィンの面積を増大させることができるので、排熱性能を向上させることができる。

また、上記のカメラモジュールにおいて、筐体は、当該一面に少なくとも２組の放熱フィン群を有するように構成するとよい。このように構成すれば、少なくとも２つの空気流を生じさせることが期待できる。また、一方が閉塞されても残りの一方が空気流を生じさせることが期待できる。

また、上記のカメラモジュールは、当該一面から突出して設けられた、当該一面に対向する設置対象に固定するための固定部を備えるように構成してもよい。このような固定部を用いてカメラモジュールを設置対象に固定すると、設置面側に空気流の経路を確保できるので、レンズ装着部に蓄積されやすい熱を適切に外部空間へ排出することができる。

本発明により、筐体に蓄積される熱を外部空間へ効率よく排出することができるカメラモジュールを提供することができる。

本実施形態に係るカメラモジュールの全体斜視図である。 第１筐体を背面側から観察した斜視図である。 放熱フィンとレンズマウントの構成を示す正面図である。 第１組の放熱フィン群による空気流の経路を説明する図である。 第２組の放熱フィン群による空気流の経路を説明する図である。 カメラモジュールを設置台へ設置した様子を示す図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。また、各図において、同一又は同様の構成を有する構造物が複数存在する場合には、煩雑となることを回避するため、一部に符号を付し、他に同一符号を付すことを省く場合がある。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るカメラモジュール１０の全体斜視図である。カメラモジュール１０は、主に、第１筐体１００、第２筐体２００によって構成されている。第１筐体１００、第２筐体２００は、それぞれが略直方体の外形を有し、第１筐体１００と第２筐体２００が互いに連結された場合にも、全体としておよそ直方体の外形を成す。第１筐体１００、第２筐体２００の素材としては、例えば、放熱性の高いアルミニウム合金が採用され得る。なお、第１筐体１００と第２筐体２００が互いに連結された場合に、第１筐体１００に対して第２筐体２００と反対側を正面側、第２筐体２００に対して第１筐体１００と反対側を背面側と称する。

第１筐体１００は、正面側の一面に、レンズマウント１１０、放熱フィン１３０、正面固定部１５０を備える。第１筐体１００は、撮像基板を介して撮像センサ１２０を支持する。レンズマウント１１０は、レンズモジュール２０を着脱可能に装着するためのレンズ装着部であり、円筒形状を成す。レンズモジュール２０がレンズマウント１１０に装着されると、レンズモジュール２０のレンズ群で集光された被写体像は、レンズマウント１１０の円筒内部を通過して、撮像センサ１２０の受光面に結像する。図においては、レンズモジュール２０をレンズマウント１１０に装着した場合におけるレンズ群の光軸Ｃを一点鎖線で示す。

したがって、レンズマウント１１０の後方には撮像センサ１２０が比較的近い距離に配設されることになり、撮像センサ１２０から発生する多くの熱はレンズマウント１１０に集まりやすい。すなわち、レンズマウント１１０は高温になりやすい。レンズマウント１１０に集まった熱の拡散については後に詳述する。

放熱フィン１３０は、撮像基板を介して撮像センサ１２０と熱的に結合されており、撮像センサ１２０で発生した多くの熱を空気中へ拡散する機能を担う。また、第２筐体２００が支持する画像処理プロセッサで発生した熱の一部も、第２筐体２００を介して受け入れ、空気中へ拡散する。放熱フィン１３０の構成や熱の拡散については後に詳述する。

第１筐体１００の正面側の一面には、四隅のそれぞれに、カメラモジュール１０を設置対象へ固定するための正面固定部１５０が設けられている。正面固定部１５０は、例えば雌ねじを備える。また、第１筐体１００の側面のそれぞれには、カメラモジュール１０を設置対象へ固定するための側面固定部１４０が２つずつ設けられている。側面固定部１４０は、例えば雌ねじである。また、第２筐体２００の側面のそれぞれには、同じくカメラモジュール１０を設置対象へ固定するための側面固定部２４０が２つずつ設けられている。側面固定部２４０は、例えば雌ねじである。正面固定部１５０と、側面固定部１４０および側面固定部２４０は、設置対象の構造とカメラモジュール１０の設置姿勢に応じて、選択的に利用される。特に、第１筐体１００の側面と第２筐体２００の側面は、同一平面に沿うように形成されているので、２つの側面固定部１４０と２つの側面固定部２４０を用いれば、カメラモジュール１０を設置対象へより安定して固定することができる。

図２は、第１筐体１００を背面側から観察した斜視図であり、第１筐体１００が支持する要素を取り除いた図である。第１筐体１００は、撮像基板に実装された撮像センサ１２０の周囲を取り囲むように収容する収容凹部１０１を備える。収容凹部１０１は、被写体光束を撮像センサ１２０の受光面へ導くための開口部１０１ａを有する。

撮像センサ１２０で発生した熱は、収容凹部１０１から吸収され第１筐体１００へ伝播する。第１筐体１００へ伝播した熱は、やがて放熱フィン１３０へ到達する。また、レンズマウント１１０の側筒部１１１は、撮像センサ１２０が発生する熱を、開口部１０１ａを介して直接的に受け入れる。また、本実施形態においては、レンズマウント１１０は第１筐体１００の一部分として一体的に形成されているので、収容凹部１０１で受け入れた比較的多くの熱も側筒部１１１へ集まる。この他にも、撮像センサ１２０が発生する熱は、撮像基板を介して第１筐体１００や第２筐体２００へ伝播する。

図３は、放熱フィン１３０とレンズマウント１１０の構成を示す正面図である。レンズマウント１１０、および放熱フィン１３０のそれぞれは、第１筐体１００の正面側の一面であるベース面１０２から突出して設けられている。ベース面１０２からの突出量であるレンズマウント１１０の高さと、同じくベース面１０２からの突出量である放熱フィン１３０の高さは異なっていてもよい。なお、図においては、ベース面１０２を網掛けで表している。

ベース面１０２から立設された放熱フィン１３０の壁面は、隣接する放熱フィン１３０の壁面との間に、ベース面１０２を底面として空気流の流路となる壁間空間を形成する。また、図示するように、各放熱フィン１３０は、レンズマウント１１０の側筒部１１１と対向する端部において、側筒部１１１とは接続しておらず一定の距離を有する。具体的には、図中点線で示す各放熱フィン１３０の端部を繋ぐ円は側筒部１１１と同心円であり、側筒部１１１の外周との間に、ベース面１０２を底面として空気流の流路となる外周空間を形成する。

なお、本実施形態においては、各放熱フィン１３０の端部が側筒部１１１の同心円に沿うように成形しているが、側筒部１１１の外周に外周空間が形成されるのであれば、各放熱フィン１３０の端部の形状や位置は、これに限らない。例えば、各放熱フィン１３０がレンズマウント１１０の円筒中心に対して放射状に延在するように形成してもよい。放射状に延在するように形成する場合には、それぞれの放熱フィン１３０を延長した場合の仮想線が必ずしもレンズマウント１１０の円筒中心を通過する配列に限らず、例えば、そのようなそれぞれの仮想線が円筒中心と一定距離を成すようなオフセットされた放射線状の配列であってもよい。また、各放熱フィン１３０は、直線状に形成する場合に限らず、曲線状に形成しても構わない。また、放射状に形成する場合のように、それぞれの放熱フィン１３０は、同じ放熱フィン群に属する場合であっても互いに平行に配列されなくてもよい。すなわち、空気流の流路幅が変化する構成であってもよい。

また、ベース面１０２は、必ずしも平面でなくてもよく、例えば、外周空間の底面と放熱フィン１３０間の壁間空間の底面は、多少の段差があっても構わない。正面固定部１５０は、レンズマウント１１０および放熱フィン１３０と同様に、ベース面１０２から突出して設けられている。本実施形態においては、正面固定部１５０は、ベース面１０２の四隅に配置されており、それぞれの頂面は同一面を形成する。また、各放熱フィン１３０の頂面は、この同一面よりも低くなるように、すなわちベース面１０２側となるように調製されている。

放熱フィン１３０は、それぞれの配置に応じて複数の放熱フィン群に区分し得る。図４は、第１組の放熱フィン群による空気流の経路を説明する図である。図４のうち上図は、第１組の放熱フィン群を説明する図であり、図４のうち下の２図は、第１組の放熱フィン群によって形成される空気流の経路を説明する図である。

第１組の放熱フィン群は、ベース面１０２の一辺である第１辺１０２ａに一端を有する放熱フィン１３０のグループである第１群１３０ａと、第１辺１０２ａに対向する第２辺１０２ｂに一端を有する放熱フィン１３０のグループである第２群１３０ｂの組合せである。第１群１３０ａと第２群１３０ｂは、レンズモジュール２０をレンズマウント１１０に装着した場合の光軸Ｃに一致するレンズマウント１１０の円筒中心に対して、点対称に配置されている。

このように構成された第１組の放熱フィン群とレンズマウント１１０の側筒部１１１は、壁間空間と外周空間を形成する。そして、図４のうち下左図の点線矢印で示すように、第１辺１０２ａの少なくとも一部から第１群１３０ａによって形成される壁間空間へ入り込み、外周空間を経由して、第２群１３０ｂによって形成される壁間空間を通って第２辺１０２ｂの少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路を形成する。あるいは、図４のうち下右図の点線矢印で示すように、第２辺１０２ｂの少なくとも一部から第２群１３０ｂによって形成される壁間空間へ入り込み、外周空間を経由して、第１群１３０ａによって形成される壁間空間を通って第１辺１０２ａの少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路を形成する。空気流がいずれの向きに生じるかは、カメラモジュール１０が設置された環境や、設置された姿勢等に依存する。

このように形成された経路を通過する空気流は、第１群１３０ａと第２群１３０ｂの放熱フィン１３０および側筒部１１１から効率的に熱を奪い、外部空間へ拡散させる。特に、当該空気流は、撮像センサ１２０が発生する熱が集まりやすいレンズマウント１１０の側筒部１１１に比較的長く接触するので、撮像センサ１２０周りの高温化を抑制し、また、レンズマウント１１０からレンズモジュール２０へ伝達する熱も軽減できる。また、第１群１３０ａと第２群１３０ｂは、レンズマウント１１０の円筒中心に対して点対称に配置されているので、空気流の円滑な流れを妨げることがない。

図５は、第２組の放熱フィン群による空気流の経路を説明する図である。図５のうち上図は、第２組の放熱フィン群を説明する図であり、図５のうち下の２図は、第２組の放熱フィン群によって形成される空気流の経路を説明する図である。

第２組の放熱フィン群は、ベース面１０２の一辺である第３辺１０２ｃに一端を有する放熱フィン１３０のグループである第３群１３０ｃと、第３辺１０２ｃに対向する第４辺１０２ｄに一端を有する放熱フィン１３０のグループである第４群１３０ｄの組合せである。第３群１３０ｃと第４群１３０ｄは、レンズモジュール２０をレンズマウント１１０に装着した場合の光軸Ｃに一致するレンズマウント１１０の円筒中心に対して、点対称に配置されている。

このように構成された第１組の放熱フィン群とレンズマウント１１０の側筒部１１１は、壁間空間と外周空間を形成する。そして、図５のうち下左図の点線矢印で示すように、第３辺１０２ｃの少なくとも一部から第３群１３０ｃによって形成される壁間空間へ入り込み、外周空間を経由して、第４群１３０ｄによって形成される壁間空間を通って第４辺１０２ｄの少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路を形成する。あるいは、図５のうち下右図の点線矢印で示すように、第４辺１０２ｄの少なくとも一部から第４群１３０ｄによって形成される壁間空間へ入り込み、外周空間を経由して、第３群１３０ｃによって形成される壁間空間を通って第３辺１０２ｃの少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路を形成する。空気流がいずれの向きに生じるかは、カメラモジュール１０が設置された環境や、設置された姿勢等に依存する。

このように形成された経路を通過する空気流は、第３群１３０ｃと第４群１３０ｄの放熱フィン１３０および側筒部１１１から効率的に熱を奪い、外部空間へ拡散させる。特に、当該空気流は、撮像センサ１２０が発生する熱が集まりやすいレンズマウント１１０の側筒部１１１に比較的長く接触するので、撮像センサ１２０周りの高温化を抑制し、また、レンズマウント１１０からレンズモジュール２０へ伝達する熱も軽減できる。また、第３群１３０ｃと第４群１３０ｄは、レンズマウント１１０の円筒中心に対して点対称に配置されているので、空気流の円滑な流れを妨げることがない。

また、ベース面１０２には、第１群１３０ａと第２群１３０ｂから成る第１組の放熱フィン群と、第３群１３０ｃと第４群１３０ｄから成る第２組の放熱フィン群とが設けられているので、少なくともいずれかの経路において空気流が生じるものと期待できる。例えば、側面固定部２４０を用いてカメラモジュール１０が設置対象に固定された場合には、カメラモジュール１０の一側面は設置対象と接触し、いずれかの壁面空間の一端は閉塞されるが、ベース面１０２のうち設置対象に直交する２辺を端とする一組の放熱フィン群によって形成される経路は閉塞されることないので、この経路において空気流が生じるものと期待できる。なお、本実施形態のように２組の放熱フィン群を設ける場合に限らず、３組以上の放熱フィン群を設けてもよい。

第１群１３０ａの各放熱フィン１３０は、第１辺１０２ａに対して斜交するようにベース面１０２に立設されている。同様に、第２群１３０ｂの各放熱フィン１３０は、第２辺１０２ｂに対して、第３群１３０ｃの各放熱フィン１３０は、第３辺１０２ｃに対して、第４群１３０ｄの各放熱フィン１３０は、第４辺１０２ｄに対して、それぞれ斜交するようにベース面１０２に立設されている。このように配置することにより、経路の総延長を増大させることができ、ひいては空気量が接触する放熱フィン１３０の面積を増大させることができるので、より多くの熱を放熱フィン１３０から空気流へ移動させることができる。

図６は、カメラモジュール１０を設置台８０へ設置した様子を示す図である。具体的には、正面固定部１５０を設置台８０の設置面８１に接触させて固定ボルト９０で固定した様子を側方から観察した図である。設置台８０は、レンズモジュール２０を貫通させる貫通部を有し、レンズモジュール２０は、当該貫通部を通じてレンズマウント１１０に装着されている。

カメラモジュール１０は、図示するように、正面固定部１５０を用いて設置台８０に固定されると、正面側が設置面８１に覆われる。しかし、放熱フィン１３０によって形成される壁間空間の端は閉塞されないので、空気流の流入出を妨げることがない。すなわち、このような姿勢でカメラモジュール１０を設置対象に固定しても、図４および図５を用いて説明した空気流の経路は確保され、やはり放熱フィン１３０および側筒部１１１から効率的に熱を奪って外部空間へ拡散させることができる。

以上において説明した空気流は、カメラモジュール１０の正面側で生じる空気流の一部を単純化して説明したものであり、実際には他の複雑な空気流も発生し得る。もちろん、ベース面１０２上を面方向に移動する空気流に限らず、垂直方向の成分を含む空気流も生じ得る。

［付記］
撮像センサ（１２０）と、
前記撮像センサを支持する筐体（１００）と
を備え、
前記筐体は、
一面（１０２）から突出して設けられた円筒状のレンズ装着部（１１０）と、
前記一面の一辺（１０２ａ、１０２ｃ）の少なくとも一部から、前記レンズ装着部の円筒外周を取り囲む外周空間を経由し、前記一辺に対向する他辺（１０２ｂ、１０２ｄ）の少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路が形成されるように、前記一面から突出して設けられた放熱フィン群（１３０）と
を有するカメラモジュール（１０）。

１０…カメラモジュール、２０…レンズモジュール、８０…設置台、８１…設置面、９０…固定ボルト、１００…第１筐体、１０１…収容凹部、１０１ａ…開口部、１０２…ベース面、１０２ａ…第１辺、１０２ｂ…第２辺、１０２ｃ…第３辺、１０２ｄ…第４辺、１１０…レンズマウント、１１１…側筒部、１２０…撮像センサ、１３０…放熱フィン、１３０ａ…第１群、１３０ｂ…第２群、１３０ｃ…第３群、１３０ｄ…第４群、１４０…側面固定部、１５０…正面固定部、２００…第２筐体、２４０…側面固定部

Claims (5)

1. 撮像センサと、
   前記撮像センサを支持する筐体と
   を備え、
   前記筐体は、
   一面から突出して設けられた円筒状のレンズ装着部と、
   前記一面の一辺の少なくとも一部から、前記レンズ装着部の円筒外周を取り囲む外周空間を経由し、前記一辺に対向する他辺の少なくとも一部へ向かって流れる空気流の経路が形成されるように、前記一面から突出して設けられた放熱フィン群と
   を有するカメラモジュール。
2. 前記放熱フィン群は、前記外周空間に対して前記一辺側の複数の放熱フィンと、前記外周空間に対して前記他辺側の複数の放熱フィンとが、前記レンズ装着部の円筒中心に対して点対称に配置されて構成される請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記一辺側の複数の放熱フィンによって形成される前記経路は前記一辺に対して斜交し、前記他辺側の複数の放熱フィンによって形成される前記経路は前記他辺に対して斜交する請求項２に記載のカメラモジュール。
4. 前記筐体は、前記一面に少なくとも２組の前記放熱フィン群を有する請求項１から３のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
5. 前記一面から突出して設けられた、前記一面に対向する設置対象に固定するための固定部を備える請求項１に記載のカメラモジュール。

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