JP7336315B2

JP7336315B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP7336315B2
Application number: JP2019158056A
Authority: JP
Inventors: 大輔佐々木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: JP2021036293A

Description

本発明は、放熱構造を有する撮像装置に関するものである。

従来、被写体を撮像する為のカメラユニットがドーム等の筺体に覆われ、パン軸及びチルト軸周りに回転可能に支持されており、ユーザーが希望する撮影方向にカメラユニットの向きを変えて被写体を撮影することができる撮像装置が知られている。また、撮像装置は、撮像するための撮像素子を備えており、撮像素子の放熱方法が提案されている。

従来の撮像素子の放熱方法として、撮像素子が実装された基板を放熱板金に接触させることで、撮像装置の筐体内の大気中に放熱する方法がある。しかしながら、高画素の撮像素子や高性能な画像処理チップにおいては、この方法では撮像素子の熱を十分に逃がせなくなってきており、より効率の良い撮像素子の放熱構造が求められている。

そこで、例えば、特許文献１に記載の撮像装置では、撮像素子を含むレンズユニットが固定され、チルト回転可能なチルト回転台および筺体が、それぞれ、同一半径の球面部を有し、チルト回転台の球面部と筺体の球面部が面接触して熱伝達している。これにより、撮像素子を含むレンズユニットの熱を筐体へ伝達することができる。

特開２０１３－１４３７６０

しかしながら、他の電気基板により発生した熱も、撮像素子と同様に、筐体に伝達している場合、他の電気基板の発熱量が大きい場合や筐体のサイズが小さい場合に、筐体自体が高温となり、撮像素子の熱が十分に放熱できないという課題があった。また、逆に筐体の熱で煽られてしまうといった課題もあった。特に、小型化のためにレンズユニットを電気基板と並列に筐体内に配置する車載カメラでは、撮像素子が電気基板および放熱を行う筐体と近接するため、撮像素子が電気基板や筐体の熱に煽られるケースが考えられる。

そこで、本発明では、撮像素子からの熱を効率よく放熱できる撮像装置を提供することを目的とする。

課題を解決するために、本発明の撮像装置は、ドームカバーと、前記ドームカバーを支持するトップカバーおよび前記トップカバーが固定されるベース部とからなる筐体と、前記筐体内に配置され、レンズを有するレンズユニットと、前記筐体内に配置されるとともに、前記レンズユニットに固定され、撮像素子が配置される撮像素子基板と、金属で形成されるとともに、前記筐体内に配置され、前記レンズユニットのレンズ側を覆う第１レンズカバーと、樹脂で形成されるとともに、前記筐体内に配置され、前記レンズユニットの前記レンズと反対側である前記撮像素子側を覆う第２レンズカバーと、前記撮像素子基板と前記第１レンズカバーとに接触し、前記撮像素子により発生した熱を前記第１レンズカバーに伝熱する伝熱部材と、を備え、前記第１レンズカバーは、前記ドームカバーと対向する位置であって、前記第２レンズカバーよりも前記本体基板から離れた位置に配置され、前記本体基板により発生した熱は、前記ベース部へ伝熱され、前記撮像素子により発生した熱は、前記伝熱部材を介して前記第１レンズカバーへ伝熱されることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子からの熱を効率よく放熱できる撮像装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態における撮像装置の分解図である。本発明の第１実施形態における撮像装置の断面図である。本発明の第２実施形態における撮像装置の断面図である。本発明の第３実施形態における撮像装置の断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の分解図を示す。図２は、本発明の第１の実施形態の撮像装置の断面図を示す。

撮像装置としてのカメラ１は、トップケース１１とベース１２から構成される筐体内に、レンズユニット２０、フロントレンズカバー２１、リアレンズカバー２５等が収容されている。

ベース１２（ベース部）は、円形状であり、アルミダイキャスト等の熱伝導性の高い金属から構成されている。また、ベース１２には電気部品が実装された電気基板４０（本体基板）および電源基板４１（本体基板）がスペーサー４２によって２段重ねでネジ締め固定される。また、ベース１２は、略矩形状の伝熱用突起部１２ａを有しており、伝熱用突起部１２ａには放熱シート４３が配置される。放熱シート４３は、シリコンで形成されており、電気基板４０の発熱素子の熱をベース１２へと伝熱し、ベース１２から電気基板４０の熱が外部へと放熱される。

トップケース１１は、アルミダイカストの熱伝導性の高い金属から構成されおり、ベース１２に取付固定される。

また、トップケース１１は、ベース１２と接触することで熱を伝熱し、熱を外部へと放熱する。ドームカバー１０は、半球状であって、透明な樹脂部材からなり、トップケース１１に固定されている。

レンズユニット２０は、被写体の光学像を形成する、一以上のレンズを含む撮像光学系を保持する。一以上のレンズは光軸方向に移動可能でもよいし、移動不能（固定）でもよい。レンズは焦点調節用のフォーカスレンズ、焦点距離を変更するズームレンズ（変倍レンズ）を含んでもよい。レンズユニット２０は、雄ネジ部を有し、レンズホルダー２２の雌ネジ部に取付固定される。レンズホルダー２２は、レンズを固定する部材であり、図２に示すように、レンズホルダー２２には、センサ基板２３がねじによって固定される。

撮像素子２３ａが実装されたセンサー基板２３は、レンズユニット２０の光軸と撮像素子２３ａ中心が一致するようにレンズホルダー２２に取り付けられる。センサー基板２３の撮像素子２３ａの裏面側には伝熱部材２４が貼り付けられている。伝熱部材２４はグラファイトシートのような熱伝導性の高い部材で構成されており、フロントレンズカバー２１の伝熱用リブ２１ｂに接続することで撮像素子２３ａの熱をフロントレンズカバー２１へ伝熱する。

フロントレンズカバー２１（第１レンズカバー）は、アルミダイカストなどの熱伝導性の高い金属で構成されている。フロントレンズカバー２１は、レンズユニット２０と同軸の環状形状部２１ａと、レンズユニット２０の雄ネジ部が挿通可能な穴部を有し、レンズユニット２０を覆うように収納すると共に保護する。また、レンズユニット２０の光軸方向に垂直な面で分割した半球状の形状となっている。また、フロントレンズカバー２１は、レンズユニット２０のレンズ側であって、ドームカバー側に配置されている。

フロントレンズカバー２１は、図２に示すように、ベース１２に接触しないように、ポリカーボネートである断熱部材で構成された回転台１３によって回転可能に支持される。回転台１３は、図１に示すように、フロントレンズカバー２１がパン方向、チルト方向、または、ローテーション方向に回転した際に、フロントレンズカバー２１の球面部が移動する範囲をカバーできるような接触面を有している。これにより、フロントレンズカバー２１の姿勢に関わらずベース１２と接触することを防いでいる。また、回転台１３は、ベース１２に固定されている。

リアレンズカバー２５（第２レンズカバー）は、ポリカーボネート等の熱伝導性の低い樹脂で構成されると共に、フロントレンズカバー２１に取り付けられレンズホルダー２２およびセンサー基板２３を覆う。また、リアレンズカバー２５は、フロントレンズカバー２１と同径の半球状の形状であり、フロントレンズカバー２１と合わせることでほぼ球体形状となる。また、図２に示すように、リアレンズカバー２５およびフロントレンズカバー２１は、電気基板４０および電源基板４１と並列配置されている。この配置によって、カメラの上下方向において小型化することが可能である。また、リアレンズカバー２５は、レンズユニット２０のレンズと反対側である撮像素子側であって、フロントレンズカバーよりも本体基板側に配置されている。

インナーカバー３０は、レンズユニット２０が露出する長穴部を有している。インナーカバー３０は、内面の一部がフロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２５と同径の半球形状となっており、リアレンズカバー２５およびフロントレンズカバー２１を覆っている。また、リアレンズカバー２５およびフロントレンズカバー２１は、インナーカバー３０によって、パンチルトローテーション方向に回転可能に支持されている。インナーカバー３０は、ウェーブワッシャー３１によりベース１２側へ押圧されることで、フロントレンズカバー２１およびリアレンズカバー２５に所定の摩擦力を与える。これにより、インナーカバー３０は、リアレンズカバー２５およびフロントレンズカバー２１を支持している。また、カバーホルダー３２は、円筒状であり、インナーカバー３０をパン方向に回転可能に保持する。

次に、電気基板４０および電源基板４１と、センサー基板２３の放熱について説明する。電気基板４０および電源基板４１の電気部品より発生した熱は、放熱シート４３を介してベース１２に伝達され、ベース１２やトップカバー１１から大気中に放熱される。また、センサ基板２３から発生した熱は、伝熱部材２４からフロントレンズカバー２１に伝達される。そして、フロントレンズカバー２１からドーム１０周辺に放熱される。また、リアレンズカバー２５は、樹脂で構成されているため、センサ基板２３に、電気基板４０および電源基板４１の熱が伝達されにくいようになっている。

ここで、センサ基板２３の熱をベース１２側に伝達させるよりも、フロントレンズカバー２１側に伝達した方がよい理由について、下記に述べる。カメラ筐体内部の温度分布は、電気基板４０および電源基板４１の周辺と、その熱を伝熱しているベース１２およびトップケース１１が高い温度となり、それらから離れているドームカバー１０周辺は低い温度となる。また、撮像素子２３ａの発熱量は、電気基板４０および電源基板４１の発熱量に対し相対的に小さい。

そのため、撮像素子２３ａの熱を、ベース１２へ伝熱することで逃がすのではなく、樹脂で構成されたリアレンズカバー２５によって電気基板４０および電源基板４１から断熱している。また、断熱したうえ、面積は少ないながらもフロントレンズカバー２１から温度の低いドームカバー１０周辺に放熱している。以上の構成により、撮像素子２３ａからの熱を効率よく放熱できるカメラ１を提供することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２実施形態における撮像装置の断面図である。第２の実施形態のカメラは、さらに、放熱部材２６を有している。

放熱部材２６は、アルミダイカスト、もしくは、グラファイト等を含有して熱伝導性を上げたポリカーボネートから構成されている。放熱部材２６は、レンズユニット２１とフロントレンズカバー２１の間において、フロントレンズカバー２１の環状形状部２１ａに嵌合している。また、放熱部材２６が撮像画像に映りこまないような形状（ケラレない形状）となっている。

フロントレンズカバー２１からの放熱量を増やすためには、フロントレンズカバー２１を外気に接触しているドームカバー１０に対し近接することが有効である。そこで、本実施形態においては、放熱部材２６によって、ドームカバー１０の内面側に近接する面積を増やすことで、フロントレンズカバー２１の放熱効率を向上させている。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。図４は、本発明の第３実施形態における撮像装置の断面図である。第３の実施形態のカメラは、さらに、放熱部材２７を有している。

放熱部材２７は、グラファイト等を含有して熱伝導性を上げたシリコンから構成された弾性部材である。放熱部材２７は、レンズユニット２１とフロントレンズカバー２１の間において、フロントレンズカバー２１の環状形状部２１ａに嵌合している。また、放熱部材２７が撮像画像に映りこまないような形状（ケラレない形状）となっている。また、放熱部材２７は、ドームカバー１０に接触している。

フロントレンズカバー２１からの放熱量を増やすためには、外気に接触しているドームカバー１０に対し、放熱部材２７が大きい面積で接触することが有効である。そこで、本実施形態においては、放熱部材２７が、ドームカバー１０の内面に広い面積で接触することで、フロントレンズカバー２１の熱を、直接ドームカバー１０へ伝達し、外気へと放熱させている。これにより、フロントレンズカバー２１の放熱効率を向上させることが可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０ドームカバー
１１トップケース
１２ベース
１２ａ伝熱用突起部
１３回転台
２０レンズユニット
２１フロントレンズカバー
２１ｂ伝熱用リブ
２２レンズホルダー
２３センサー基板
２３ａ撮像素子
２４伝熱部材
２５リアレンズカバー
２６放熱部材
２７放熱部材
３０インナーカバー
３１ウェーブワッシャー
３２カバーホルダー
４０電気基板
４１電源基板
４２スペーサー
４３放熱シート

Claims

ドームカバーと、
前記ドームカバーを支持するトップカバーおよび前記トップカバーが固定されるベース部とからなる筐体と、
前記筐体内に配置されるとともに、前記ベース部に支持される本体基板と、
前記筐体内に配置され、レンズを有するレンズユニットと、
前記筐体内に配置されるとともに、前記レンズユニットに固定され、撮像素子が配置される撮像素子基板と、
金属で形成されるとともに、前記筐体内に配置され、前記レンズユニットのレンズ側を覆う第１レンズカバーと、
樹脂で形成されるとともに、前記筐体内に配置され、前記レンズユニットの前記レンズと反対側である前記撮像素子側を覆う第２レンズカバーと、
前記撮像素子基板と前記第１レンズカバーとに接触し、前記撮像素子により発生した熱を前記第１レンズカバーに伝熱する伝熱部材と、を備え、
前記第１レンズカバーは、前記ドームカバーと対向する位置であって、前記第２レンズカバーよりも前記本体基板から離れた位置に配置され、
前記本体基板により発生した熱は、前記ベース部へ伝熱され、前記撮像素子により発生した熱は、前記伝熱部材を介して前記第１レンズカバーへ伝熱されることを特徴とする撮像装置。
前記ベース部に固定され、樹脂で形成される断熱部材を、さらに有し、
前記第２レンズカバーは、前記ベース部と接触し、前記第１レンズカバーは、前記断熱部材と接触するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
レンズユニットは、パン方向に回転可能であり、
前記断熱部材は、前記レンズユニットがパン方向に回転しても前記第１レンズカバーに接触するように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
前記第１レンズカバーと前記第２レンズカバーは、それぞれ半球形状であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１レンズカバーに嵌合し、前記ドームカバーに近接する放熱部材を備えることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第１レンズカバーに嵌合し、前記ドームカバーに接触する放熱部材を備えることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。