JP5963015B2 - 密閉されたセンサ空間を有する画像収集装置および画像収集装置におけるセンサ空間を密閉する方法 - Google Patents

Description

本発明は、センサが配置されたセンサ空間を有する画像収集装置、および画像収集装置におけるセンサ空間を密閉する方法に関する。

多くの場合、画像収集装置においては、画像収集に用いられるセンサを塵や光などの有害因子から保護することが重要となる。このような必要性が生じ得る画像収集装置の例として、カメラが挙げられる。カメラによっては、レンズの外ねじをレンズホルダの内ねじに係合させることで、レンズがレンズホルダに装着される。このような装着動作において、ねじが多少損傷または摩耗することで金属粒子がねじから擦れ落ちる場合がある。さらにレンズの製造段階での切り屑がねじに残ってしまう場合もある。金属粒子や切り屑はレンズ裏に配置されたセンサに落ちて、センサを損傷するか少なくとも画質の劣化を招く。特にカメラを持ち運ぶ際には、ねじに張り付いた切り屑ならばどのようなものでも落ちる可能性がある。この問題の対処法として、レンズのねじにグリースを塗ることが考えられる。このようにすることで、あらゆる切り屑がグリースに絡まりセンサに落ちることがなくなる。しかし、実際に切り屑がセンサの配置されたセンサ空間に侵入することを阻止するのではなく、切り屑をねじに留めるのみであるので、常に有効な解決法になるとは限らない。画像収集装置は多くの場合、クリーンルーム環境で組み立てられるため、グリースは添加物として扱い難い。したがって、未だにこの問題の解決方法が必要とされている。

本発明は、塵などの有害因子から確実にセンサを保護可能な画像収集装置を提供することを目的とする。

さらに、センサ空間を固く密閉可能な画像収集装置を提供することを目的とする。

さらに、画像収集装置内のセンサを、塵などの有害因子から確実に保護可能とする、画像収集装置におけるセンサ空間を密閉する方法を提供することを目的とする。

第１の態様によると、上記目的やその他目的の全てまたは少なくとも一部は、回路基板に配置されたセンサと、レンズと、レンズホルダと、を備え、前記レンズが前記レンズホルダに装着され、前記センサが配置されるセンサ空間が前記レンズと、前記回路基板との間に形成された画像収集装置であって、前記監視装置は密閉装置をさらに備え、前記密閉装置は、第１の端と、第２の端と、前記第１および第２の端間に延在する、弾力性を有する周壁部と、前記第１の端に配置された端壁と、前記端壁に形成された開口部とを備え、前記開口部を囲む端壁部は可撓性を有し、前記密閉装置は、前記密閉装置の前記周壁部が前記センサ周囲に配置され、前記センサ空間を密閉した状態で、前記センサ空間に配置され、前記周壁部が、前記レンズと前記回路基板との間の前記センサ空間に沿った方向に圧縮され、前記端壁の前記開口部は、前記レンズを密閉状態で囲む画像収集装置により達成される。このようにして、センサ空間を固く密閉し、レンズホルダからの塵や粒子などからセンサを保護することができる。

前記レンズは外ねじを備え、前記レンズホルダは内ねじを備え、前記レンズは前記レンズホルダ内に螺合し、前記開口部を囲む前記端壁部は前記外ねじの二つの隣接したねじ山側面間に配置される。この構造により、センサ空間は特に固く密閉される。さらにこの構造により、ねじから擦れ落ちた切り屑に対し、固く密閉することが可能となる。

前記レンズは、少なくとも前記端壁の前記開口部に囲まれた箇所が円形の断面形状を有し、前記端壁の前記開口部が円形状であってよい。このような構造により、例えば、レンズが開口部に回転動作を通じて挿入可能となる。回転動作において、ねじ上の切り屑やその他の粒子は開口部を囲む端壁部によりセンサ空間の反対側へと押し出される。

ある実施形態では、前記密閉装置の前記周壁部がひだ状であってよい。これにより周壁部が適度な弾力性を有するようになる。ひだ状の周壁部は密閉装置の第１の端と第２の端との間の方向に圧縮されてよく、これにより密閉装置がセンサ空間内に嵌まる。このような圧縮と、密閉装置の素材が有する可撓性とにより、密閉装置の両端においてセンサ空間が効果的に密閉される。

前記密閉装置の前記周壁部が蛇腹状であってよい。これにより簡便に周壁部の適切な可撓性や弾力性が実現でき、密閉装置が圧縮され、センサ空間内に嵌ることが可能となる。

前記密閉装置の前記周壁部が一般に長方形の断面形状を有してもよい。このような形状により、回転動作によりレンズが開口部に挿入されていても、密閉装置が回転することが防止できる。

前記密閉装置はエラストマ材料からなってもよい。多くのエラストマ材料が、所望の形状に容易に加工可能であり、適切な弾力性を発揮する。

ある実施形態では、前記密閉装置はエラストマ材料から成型される。密閉装置を製造する方法として、例えば射出成型や圧縮成型などのいくつかの成型法を使用可能である。

前記密閉装置の前記エラストマ材料はシリコーンゴムを含んでもよい。シリコーンは所望の形状に容易に加工可能であり、センサにとって有害となり得るガスを発しないように前処理されるとよい。

前記密閉装置は、前記センサ空間を粒子や光から密閉するように配置されてよい。これにより、一つの密閉装置でセンサを塵などの粒子と光から保護することが可能となる。

第２の態様によると、上記目的の全てまたは少なくとも一部は、画像収集装置において、レンズホルダ内に配置されたレンズと、センサが配置される回路基板との間に画定されるセンサ空間を密閉する方法であって、第１の端と、第２の端と、前記第１および第２の端間に延在する弾力性を有する周壁と、前記第１の端にあり開口部を有する端壁と、可撓性を有し、前記開口部を囲む端壁部と、を有する密閉装置を、前記レンズと前記回路基板との間に配置するステップと、前記開口部が前記レンズを密閉状態で囲むように、前記レンズの周囲に前記端壁の前記開口部を配置するステップと、前記周壁を前記センサの周囲に配置するステップと、前記第１の端を前記レンズホルダに押し付け、前記第２の端を前記回路基板に対して押し付けて、前記周壁が撓み、それにより前記センサ空間が密閉するように、前記密閉装置を前記レンズホルダと前記回路基板との間で圧縮するステップと、を含む方法により達成される。このような方法により、画像収集装置におけるセンサ空間を確実に密閉してセンサを粒子から保護することができる。

方法はさらに、前記レンズを前記レンズホルダ内に螺合するステップと、前記レンズ周囲に径方向シールが形成されるよう、前記開口部を囲む前記端壁部を前記レンズの外ねじの隣接した２つのねじ山側面間に配置するステップと、を含む。レンズはレンズホルダに螺合される際、さらに密閉装置の開口内に螺合されてよい。密閉装置の端壁の開口部を囲む端壁部を配置することで、固い密閉状態が得られる。さらに、レンズのねじに付いたあらゆる切り屑やその他の粒子は、回転螺合動作中に端壁により押し出されてよく、それにより粒子がセンサ空間の反対側へと押し出される。

以下の詳細な説明により、本発明の更なる利用可能な範囲が明らかになろう。ただし、詳細の説明や、具体例は本発明の好適な実施形態を示すものではあるが、あくまで例示の域を脱しない。当該詳細な説明から、本発明の範囲内の多様な変化や変形が当業者により理解されるものである。

従って、説明される装置や、方法は変化し得るため、本発明が当該装置の特定の構成要素や当該方法の特定のステップにより限定されるものではないことが理解されよう。さらに、本明細書で使用される用語は特定の実施形態の説明されるためのみに使用されるものであり、限定を目的とするものではないことが理解されよう。本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される「a（１つの）」「an（１つの）」「the（その）」及び「前記」は、別途明確に規定されない限り、単数、複数の限定はないものとする。したがって、例えば、「目的」や「当該目的」について言及された場合、それはいくつかの目的などを含むものである。さらに、「備える」という用語は記載されていない要素やステップを排除するものではない。

以下の添付の概略的図面を参照にして、例示的に本発明をさらに詳細に説明する。

図１は実施形態に係わる画像収集装置の断面図である。 図２は、図１に示す画像収集装置のレンズおよび密閉装置の端部を示す詳細図である。 図３は図１に示すレンズ周囲に配置された密閉装置の端壁の部分詳細図である。 図４は、図１に示す画像収集装置の密閉装置の斜視図である。

図１は画像収集装置１を示す。本実施形態において、画像収集装置は、レンズホルダ３に配置されたレンズ２を有するカメラ１である。さらに、カメラ１はセンサ５が配置される回路基板４を有する。回路基板はレンズホルダ３にねじ止めされる。レンズ２と回路基板４の間にセンサ空間６が形成され、センサ空間６内にセンサ５が配置される。密閉装置７は回路基板４とレンズ２の間に配置される。更なるシールが、Ｏリング８としてレンズ２のレンズホルダ３外の部分の周囲に配置される。

図４は密閉装置７を、よりよく見えるよう単独で示す。密閉装置７は第１の端９および第２の端１０を有する。周壁１１は第１の端９、第２の端１０間に延在する。図示の実施形態においては、周壁１１はひだ状になっており、蛇腹状であると言える。第１の端９において、密閉装置７は開口部１３が形成された端壁１２を有する。本実施形態では、密閉装置全体が可撓性を有するが、少なくとも開口部１３を囲む端壁部１４が可撓性を有すればよい。密閉装置７は、より詳細に後述されるように、圧縮されることでセンサ空間に嵌合可能な程度の可撓性を有し、圧縮の後に戻ることが可能な程度の弾力性を発揮する。これにより、回路基板４とレンズホルダ３の両方に対し固く密閉可能となる。密閉装置は、射出成型や圧縮成型などの成型過程により、シリコーンから成形されてよくシリコーンは、密閉装置７がカメラ１に装着された後にガスを放出しないように硬化などの処理をされるとよい。処理されない場合、このようなガスはセンサ５にとって有害となり得る。

図示の実施形態において、密閉装置７は、角丸の一般に正方形の断面形状を有する。開口部１３は、円形の断面形状を有するレンズ２の周囲に嵌合するよう、丸形となっている。

図２および拡大詳細図たる図３を参照して、センサ空間６を密閉するための密閉装置７の配置についてさらに説明する。図示の実施形態において、レンズ２は外ねじ１５を有し、レンズホルダ３は内ねじ１６を有する。これにより、レンズ２はレンズホルダ３内に螺合する。カメラ部品を組み立てる際、密閉装置７はレンズホルダ３内に配置される。この状況で、第１の端９が、レンズ２が挿入されるレンズホルダのねじ切り部に面する。さらに、第２の端１０が、回路基板４が取り付けられるレンズホルダ３の反対側に面する。密閉装置７の端壁１２は、レンズホルダ３の当接肩部１７に接触した状態で配置される。そしてレンズ２がレンズホルダ３内にねじ込まれる。レンズ２の内端１８が当接肩部１７を通過すると、レンズ２はさらに密閉装置７の端壁１２の開口部１３内に挿入され始める。レンズの外ねじ１５が開口部１３に到達すると、レンズ２が開口部内にねじ込まれ始める。レンズ２がねじ込まれ、レンズホルダ３内の所望の深度まで達すると、開口部１３周囲の端壁部１４は、外ねじの２つの隣接するねじ山側面１９および２０間に挟まる。ねじ１５に粒子が張り付いたとしても、開口部１３周囲の端壁部１４に押し出されることで、粒子がセンサ空間に侵入しないようにしている。開口部１３周囲の端壁部１４は可撓性を有するため、レンズ２に対する良好な密閉状態が得られる。密閉装置７の一般に正方形の断面形状と、レンズホルダにおける当接肩部１７よりも内側の箇所の、同様に正方形の断面形状との組み合わせで、密閉装置７の回転が防止される。この構造により、さらに密閉装置７の捩れが防止される。その後、センサ５が周壁１１に囲まれるように、センサの付いた回路基板４がレンズホルダ３にねじ止めされる。

伸びきった状態では、密閉装置７は当接肩部１７と回路基板との間の距離よりも長くなる。したがって、回路基板４がレンズホルダ３に装着されると、密閉装置７はレンズホルダ３の当接肩部１７と回路基板４の間で圧縮される。そして周壁１１の弾力性により、センサ空間６は固く密閉される。弾性、可撓性を有する材料と、周壁１１の適切な形状とを適切に組み合わせることで、所望の弾力性が得られる。密閉装置７は圧縮されることでセンサ空間６に嵌合することができ、その後密閉装置７が戻ることでセンサ空間全長にわたり延びて、回路基板４とレンズホルダ３に対し強く当接するような弾力性とするとよい。密閉装置７が回路基板４と当接肩部の間で圧縮されることで、センサ空間の軸方向シールが得られる。開口部１３を囲む可撓性を有する端壁部１４が、レンズの外ねじ１５の２つの隣接したねじ山側面１９および２０の間に配置されることで、径方向シールが確保される。

当業者が上述の実施形態を、多様に変形しながら上述の実施形態に示された本発明の効果を得ることができることが理解されよう。例えば、レンズホルダの形態は、図示された回路基板が直接レンズホルダに取り付けられたものに限らず、レンズがより短いレンズホルダにねじ込まれ、その後、回路基板が取り付けられる筐体内に挿入されてもよい。この場合、密閉装置の端壁は、筐体の適切な壁部や当接肩部に当接した状態で配置される。

密閉装置はシリコーンまたはポリウレタンやその他熱可塑性エラストマなどのエラストマ材料により形成するとよい。材料はセンサにとって有害なガスを発しないよう処理するとよい。例えば、材料がシリコーンであれば二重硬化するとよい。

密閉装置は単一の材料のみで形成してもよいし、複数の材料を組み合わせてもよい。例えば、密閉装置は可撓性を有する周端部を挟む金属製の両端部を有し、第１の端に可撓性を有する端壁が配置されたものであってもよい。さらに、密閉装置を主に比較的硬度の低いエラストマ材料で形成し、より高硬度の補強リングを各端部に配置または埋め込んでもよい。

周壁の材料としては、塵やその他の粒子、湿気、光を通さないものを選ぶとよい。これにより、センサ空間ひいてはその内部に配置されたセンサがこれら潜在的有害因子から保護される。

端壁の開口部の直径は、レンズのねじ切り部の最小直径より若干小さくするとよい。これにより、開口部周囲の端壁部が、可撓性によりレンズ周囲に対し強く密着する。

密閉装置の周壁は、図に例示された蛇腹状以外の形状を有してもよい。例えば、周壁は直線的かつ実質的に可撓性のない壁部であり、可撓性の高い壁部やビードの間に配置されてよい。さらに、密閉装置は、円形などの異なる断面形状を有してもよい。断面形状が五角形であり、且つレンズホルダまたは筐体の壁が、五角形角部に対応し当接可能な表面を有する場合、端壁の開口部にレンズがねじ込まれると、当該角部により密閉装置の回転や捩れを防止できる。

密閉装置は、例えば射出成型や圧縮成型のような成型法により得るとよい。

図示の実施形態では、密閉装置がレンズホルダと回路基板の間に単に圧縮されているが、密閉装置の少なくとも一方の端部をレンズホルダや回路基板に対し接着剤などの固定手段により固定することが望ましい場合もある。

上述の画像収集装置はカメラとして説明されたが、カメラは可視光や赤外光を利用するものであってよく、またはサーマルカメラであってもよい。さらに、画像収集装置は赤外線探知機など、別の形態であってもよい。

上述のように、本発明は図示の実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものである。

１ 画像収集装置
２ レンズ
３ レンズホルダ
４ 回路基板
５ センサ
６ センサ空間
７ 密閉装置
８ Ｏリング
９ 第１の端
１０ 第２の端
１１ 周壁
１２ 端壁
１３ 開口部
１４ 端壁部
１５ 外ねじ
１６ 内ねじ
１７ 当接肩部
１８ 内端
１９．２０ ねじ山側面

Claims (10)

1. 回路基板（４）に配置されたセンサ（５）と、
   レンズ（２）と、
   レンズホルダ（３）と、を備え、
   前記レンズ（２）が前記レンズホルダ（３）に装着され、
   前記センサ（５）が配置されるセンサ空間（６）が前記レンズ（２）と、前記回路基板（４）との間に形成された画像収集装置であって、
   前記画像収集装置（１）は密閉装置（７）をさらに備え、前記密閉装置（７）は、
   第１の端（９）と、
   第２の端（１０）と、
   前記第１および第２の端（９，１０）間に延在する、弾力性を有する周壁部（１１）と、
   前記第１の端（９）に配置された端壁（１２）と、
   前記端壁（１２）に形成された開口部（１３）とを備え、前記開口部（１３）を囲む端壁部（１４）は可撓性を有し、
   前記密閉装置（７）は前記センサ空間（６）に配置され、前記密閉装置（７）の前記周壁部（１１）が、前記センサ（５）周囲に配置され、かつ、前記センサ空間（６）を密閉し、
   前記周壁部（１１）が、前記レンズ（２）と前記回路基板（４）との間の前記センサ空間（６）に沿った方向に圧縮され、
   前記端壁（１２）の前記開口部（１３）は、前記レンズ（２）を密閉状態で囲み、
   前記レンズ（２）は外ねじ（１５）を備え、前記レンズホルダ（３）は内ねじ（１６）を備え、前記レンズ（２）は前記レンズホルダ（３）内に螺合され、前記開口部（１３）を囲む前記端壁部（１４）は前記外ねじ（１５）の二つの隣接したねじ山側面（１９，２０）間に配置される、画像収集装置。
2. 前記レンズ（２）は、少なくとも前記端壁の前記開口部（１３）に囲まれた箇所が円形の断面形状を有し、前記端壁（１２）の前記開口部（１３）が円形状である、請求項１に記載の画像収集装置。
3. 前記周壁部（１１）がひだ状である、請求項１または２に記載の画像収集装置。
4. 前記周壁部（１１）が蛇腹状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像収集装置。
5. 前記周壁部（１１）が一般に長方形の断面形状を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像収集装置。
6. 前記密閉装置（７）はエラストマ材料を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像収集装置。
7. 前記密閉装置（７）はエラストマ材料から成型される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像収集装置。
8. 前記エラストマ材料はシリコーンゴムを含む、請求項６または７のいずれか一項に記載の画像収集装置。
9. 前記密閉装置（７）は、前記センサ空間（６）を粒子や光から密閉するように配置される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の画像収集装置。
10. 画像収集装置（１）において、レンズホルダ（３）内に配置されたレンズ（２）と、センサ（５）が配置される回路基板（４）との間に画定されるセンサ空間（６）を密閉する方法であって、前記方法は、
    第１の端（９）と、第２の端（１０）と、前記第１および第２の端（９，１０）間に延在する弾力性を有する周壁（１１）と、前記第１の端（９）にあり開口部（１３）を有する端壁（１２）と、可撓性を有し、前記開口部（１３）を囲む端壁部（１４）と、を有する密閉装置（７）を、前記レンズ（２）と前記回路基板（４）との間に配置するステップと、
    前記開口部（１３）が前記レンズ（２）を密閉状態で囲むように、前記レンズ（２）の周囲に前記端壁（１２）の前記開口部（１３）を配置するステップと、
    前記周壁（１１）を前記センサ（５）の周囲に配置するステップと、
    前記第１の端（９）を前記レンズホルダ（３）に押し付け、前記第２の端（１０）を前記回路基板（４）に対して押し付けて、前記周壁（１１）が撓み、それにより前記センサ空間（６）が密閉するように、前記密閉装置（７）を前記レンズホルダ（３）と前記回路基板（４）との間で圧縮するステップと、
    前記レンズ（２）を前記レンズホルダ（３）内に螺合するステップと、
    前記レンズ（２）周囲に径方向シールを形成するよう、前記開口部（１３）を囲む前記端壁部（１４）を前記レンズ（２）の外ねじ（１５）の隣接した２つのねじ山側面（１９，２０）間に配置するステップと、を含む方法。

Images