TW201925897A - 攝影機 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種攝影機，其包括：一感測器固持件(100)；一影像感測器(150)，其安裝於該感測器固持件(100)上；一基座固持件(350)；及一透鏡基座(300)，其經調適以接納一透鏡陣列(600)且安裝至該基座固持件(350)，其中該感測器固持件(100)附接至該基座固持件(350)，其中具有沿著該攝影機之一光學軸之一延伸部之一間隙(500)係形成於該感測器固持件(100)與該透鏡基座(300)之間，且其中該感測器固持件(100)具有橋接該間隙(500)且在一介面(250)處與該透鏡基座(300)接觸之一導熱突部(200)，該介面(250)容許該透鏡基座(300)與該導熱突部(200)之間沿著該光學軸(10)之相對運動同時維持該透鏡基座(300)與該導熱突部(200)之間的接觸。
Description
本發明係關於一攝影機中之一影像感測器之一配置，及確定自該影像感測器之熱消散。
光學感測器係數位攝影機監控領域中所使用之攝影機之一必不可少部分。光學感測器在其等精確實施方面有所不同，但一共同特徵係使用光電效應來量測入射至光學感測器之一表面之光。該光電效應係其中一金屬之電子吸收撞擊該金屬之表面之光子之能量之一現象。因此，可說數位攝影機監控領域中所使用之光學感測器對入射光之能量作出回應。當光學感測器亦透過熱量吸收熱能時出現問題。此熱量可(例如)源自於用於控制光學感測器及自光學感測器讀出光電資訊之電路。光學感測器之電子可吸收此熱能且給出一信號好像其等已量測一光子。此可導致所產生影像之非所要飽和度及雜訊，從而使該所產生影像較不清晰，此意謂可能丟失該影像之細節。在擷取一影像之大多數情況中，此通常為不希望的。例如，在其中一影像之細節可能關鍵的或甚至至關重要之監控領域中，此通常為不希望的。因此，數位攝影機通常經設計以轉移藉由攝影機中之處理器產生之熱量。熱量可傳導至攝影機之與熱量可透過對流消散至之空氣接觸之一部分(諸如攝影機之散熱凸緣或僅一底盤)。透過攝影機之零件傳導之熱量可引起該等零件以其他方式膨脹或變形，從而在攝影機中產生應力及應變。此意謂攝影機必須考慮到此等應力及應變而建構，從而導致可能昂貴且難以圍繞攝影機進行設計之解決方案。此外，膨脹或變形可使攝影機之透鏡相對於影像感測器移位，因此引起失焦及模糊影像。有數個先前技術嘗試來解決上文所論述之問題。
US 9,407,802 B2論述成像特性之退化可由用於固定影像之黏著劑之熱膨脹/熱收縮所引起。熱膨脹改變影像感測器之位置(其自原始較佳位置移位)，從而引起成像特性之退化。在此文件中此係藉由提供額外移動抑制部件而解決。然而，可注意到，其實際上並未解決使熱量自影像感測器消散之問題。
因此，在設計一攝影機時仍有改進的餘地，該攝影機由於熱膨脹而失焦之風險降低，且其仍易於製造及組裝。
本發明之一目的係緩解至少一些上文所提及之問題。
此目的已藉由一種攝影機實現，該攝影機包括：一感測器固持件；一影像感測器，其安裝於該感測器固持件上；一基座固持件；一透鏡基座，其經調適以接納一透鏡陣列且安裝至該基座固持件，其中該感測器固持件附接至該基座固持件，其中具有沿著該攝影機之一光學軸之一延伸部之一間隙係形成於該感測器固持件與該透鏡基座之間，且其中該感測器固持件具有橋接該間隙且在一介面處與該透鏡基座接觸之一導熱突部，該介面容許該透鏡基座與該導熱突部之間沿著該光學軸之相對運動同時維持該透鏡基座與該導熱突部之間的接觸。容許該透鏡基座與該導熱突部之間沿著該光學軸之相對運動同時維持該透鏡基座與該導熱突部之間的接觸使熱量能夠自該感測器固持件經由該導熱突部傳遞至該透鏡基座，同時仍容許該導熱突部及該透鏡基座兩者熱膨脹，同時避免與該感測器固持件接觸，此否則會引起該透鏡基座將該透鏡陣列推動遠離該影像感測器，藉此可能引起透鏡相對於影像感測器移位。
感測器固持件可黏著地附接至基座固持件。藉由黏著劑之附接係附接感測器固持件之一快速及廉價方式。
介面可包括透鏡基座上之面向導熱突部上之一第二表面之一第一表面，其中該第一表面及該第二表面兩者具有垂直於光學軸延伸之一法線。此構造使得有可能提供一大介面且仍容許透鏡基座與導熱突部之間沿著光學軸之相對運動。
導熱突部可定位於感測器固持件之一中間區域處，該中間區域圍繞影像感測器延伸且在感測器固持件之一周邊內部。突部之此放置容許自影像感測器之有效熱消散而不會干擾感測器固持件附接至基座固持件。中間區域可在藉由感測器支撐件與基座固持件之間的附接點所界定之一周邊內部。將導熱突部放置於圍繞影像感測器延伸同時徑向定位於影像感測器與感測器支撐件與基座固持件之附接點之間的一區域中確保熱量未必要傳導通過感測器支撐件之附接點以傳導至透鏡基座。藉此，導熱材料之任何熱膨脹或收縮並不直接導致影像感測器之位移。此外，降低使附接點(諸如一黏著層)升溫之風險。
導熱突部可覆蓋圍繞影像感測器之中間區域之圓周之至少50%。覆蓋圍繞影像感測器之中間區域之圓周之至少50%使得能夠實現將熱量充分傳導遠離影像感測器。
介面之第一表面可形成一圓形外包封表面且介面之第二表面可形成一圓形內包封表面。一主要圓形之介面相對於方向均勻地擴散熱量，以分別抵消導熱突部及透鏡基座之材料中之不均勻變形行為。此外，任何壓力將沿著介面更均勻地分佈。
感測器固持件可為一印刷電路板。印刷電路板適用於固持感測器，因為其等可廉價地製造，且通常因具有一薄輪廓而重量輕。
導熱突部可由附接至感測器固持件之導熱材料形成。由一導熱材料形成導熱突部增加導熱突部每時間單位可自感測器轉移至透鏡基座之熱能之量。
透鏡基座可由一導熱材料(較佳一金屬材料)形成。此增加透鏡基座每時間單位可自導熱突部且引申開來感測器轉移之熱能之量。金屬適於此目的，因為其通常較強且具有良好熱性質。
攝影機可包括包含支撐一或多個透鏡之一管狀部件之一透鏡陣列，該管狀部件經插入至透鏡基座中。透鏡陣列之管狀部件可由一導熱材料(較佳一金屬材料)形成。透鏡基座可包括經調適以接納透鏡陣列之一管狀部分。基座固持件包括經調適以接納透鏡基座之一管狀部分。此等設計實現其中光學器件在製程期間易於安裝以及交換其他光學器件或經移除以用於維護之一攝影機之構造。
基座固持件可由聚合物基材料形成。聚合物適於此用途，因為其等通常重量輕且易於塑形成所要形狀。
將自下文給出之詳細描述明白本發明之適用性之另一範疇。然而，應理解，詳細描述及特定實例雖然指示本發明之較佳實施例，但僅供圖解說明，因為熟習此項技術者將自此詳細描述明白在本發明之範疇內之各種改變及修改。
因此，應理解，本發明並不限於所描述之裝置之特定組件部分或所描述之方法之步驟，因為此裝置及方法可改變。亦應理解，本文中所使用之術語係僅出於描述特定實施例之目的，且並不意欲具限制性。必須注意，如說明書及附屬技術方案中所使用，冠詞「一」、「一個」、「該(the)」及「該(said)」旨在意謂除非上下文另有明確規定否則具有元件之一或多者。因此，例如，引用「一單元」或「該單元」可包含若干裝置及類似者。此外，字詞「包括」、「包含」、「含有」及類似用語並不排除其他元件或步驟。
現將參考圖更詳細描述本發明。圖1繪示一攝影機20之零件1之一橫截面。
攝影機20包括一感測器固持件100、安裝於感測器固持件100上之一影像感測器150、一基座固持件350及一透鏡基座300。透鏡基座300經調適以接納一透鏡陣列600且安裝至基座固持件350。感測器固持件100附接至基座固持件350。如下文將更詳細闡述，具有沿著攝影機20之一光學軸A之一延伸部之一間隙500係形成於感測器固持件100與透鏡基座300之間。如下文亦將更詳細闡述，感測器固持件100具有橋接間隙500且在一介面250處與透鏡基座300接觸之一導熱突部200，介面250容許透鏡基座300與導熱突部200之間沿著光學軸A之相對運動同時維持透鏡基座300與導熱突部200之間的接觸。
基座固持件350可由聚合物基材料製成。然而，基座固持件350未必要由聚合物基材料製成，而可由任何合適剛性材料製成。聚合物基材料係較佳的，因為其等通常重量輕，且易於塑形(例如，藉由射出成型)。
透鏡基座300可由金屬製成。其可(例如)由鋁製成。透鏡基座300未必要由金屬製成，而可由任何合適剛性材料製成。金屬係較佳的，因為其係剛性的且具有合適熱性質。
影像感測器150經組態以偵測入射至攝影機20之光子，且可為適於成像使用之任何感光感測器，諸如一電荷耦合裝置(CCD)或一主動像素感測器(諸如一互補金屬氧化物半導體(CMOS))。影像感測器150可進一步包括扁平板狀偵測器、一微測輻射熱計或促進具有可見或不可見波長之光子之成像之其他特徵。
如上文所提及，影像感測器150經調適以安裝至感測器固持件100上。此可(例如)藉由將影像感測器150黏著地連接至感測器固持件100而執行。然而，影像感測器150可以其他方式附接至感測器固持件100。例如，其可焊接至感測器固持件100。例如，其可使用一按扣或螺絲夾箝至感測器固持件100。
感測器固持件100可為一印刷電路板。印刷電路板適於此應用，因為其等通常具有一薄輪廓。其等亦係重量輕且易於製造，同時提供足夠剛度。提供控制影像感測器150及自影像感測器150讀出資訊所需之合適電路也很方便。感測器固持件100可為另一類型；例如，其可為具有用纜線連接之組件之一板而非一印刷電路板。
圖1中展示透鏡基座300及感測器固持件100經配置使得一間隙500形成於其間。間隙500具有沿著一假想光學軸10之一延伸部。光學軸A通常法向於影像感測器150且通常亦法向於感測器固持件100之一主延伸部。
感測器固持件100包括一導熱突部200。導熱突部200具有沿著假想光學軸10之一延伸部，且經配置以橋接間隙500且與透鏡基座300接觸，藉此在透鏡基座300與導熱突部200之間形成一介面250。
透鏡基座300可沿著光學軸A朝向感測器固持件100膨脹或移動而不會使透鏡基座300與感測器固持件100接觸且同時維持透鏡基座300與導熱突部200之間的接觸。
此使導熱突部200能夠引導熱能遠離影像感測器150，否則影像感測器150可能過熱，此繼而可導致雜訊及甚至影像飽和度或對影像感測器150之損壞。該熱能可接著通過導熱突部200與透鏡基座300之間的介面250分散至透鏡基座300中。若透鏡基座300吸收之熱能引起其膨脹或以其他方式變形，則間隙500可容納因此膨脹之透鏡基座300之一部分。此降低一膨脹透鏡基座300在感測器固持件100上施加力之風險。藉此，降低影像感測器相對於透鏡陣列移位之風險。
感測器固持件100藉由附接點400附接至基座固持件350。附接點400可使用黏著劑形成以將基座固持件350連接至感測器固持件100。例如，其可為一UV硬化黏著劑。使用一黏著劑基座使得可以一簡單及具成本效益方式組裝攝影機20。本發明之此態樣可藉由憑藉透鏡基座300沿著光學軸10之移動而抵消施加至感測器固持件100上之力之間隙500所促進，因為與(例如)攝影機構造中常用之螺絲或鉚釘相比，黏著劑可能(尤其隨時間流逝)對此等力之抵抗力較小。
介面250可包括透鏡基座300上之一第一表面301及導熱突部200上之一第二表面202，其中該第一表面及該第二表面兩者具有垂直於光學軸10延伸之一法線。若透鏡基座300歸因於熱膨脹而沿著光學軸A之方向移動或變形，則具有垂直於光學軸A之一法線之介面使透鏡基座300能夠保持與導熱突部200接觸，而間隙500容許在透鏡基座300未在沿著該光學軸A之一方向上施加力於感測器固持件100上之情況下沿著光學軸A之移動或膨脹。以此方式，維持透鏡基座300與導熱突部200之間的一熱連接。
圖2中揭示導熱突部200定位於徑向位於影像感測器150與感測器固持件100之周邊之間的一中間區域中。將導熱突部200定位於距影像感測器150一距離而非鄰近於影像感測器150為在沿著光學軸A之與影像感測器150重疊或靠近影像感測器150之一位置處提供透鏡基座300與導熱突部200之間的一介面提供空間。導熱突部200可藉由至少一導熱輻條(未繪製)連接至影像感測器150。因而熱能亦可經由印刷電路板傳輸。
中間區域可定位於藉由附接點400界定之一周邊內部。此構造意謂熱量未必要引導通過附接點400以到達導熱突部200。當附接點400係黏著劑附接點400時此尤其有利，因為所使用之黏著劑可能受熱量不利影響。
在圖中所描繪之實施例中，介面250之第一表面形成一圓形外包封表面301且介面250之第二表面形成一圓形內包封表面202。圍繞影像感測器150之導熱突部200之一主要圓形佈局係有利的，因為其圍繞影像感測器150均勻地傳導熱量且抵消在導熱突部200及自導熱突部200接收熱量之透鏡基座300之變形中之方向相依性。此由於具有一圓形橫截面之一突部之機械性質(諸如在感測器固持件100上來自導熱突部200之內力均勻分佈於來自影像感測器150之所有方向上)而亦係有利的。儘管較佳的，然可能應注意，導熱突部200未必要界定一閉合圓，即，導熱突部200可包括(例如)容納組件或減輕重量之間隙。較佳的是導熱突部200覆蓋圍繞影像感測器之中間區域之圓周之至少50%以在導熱突部200與透鏡基座300之間具有一合適介面。導熱突部200較佳由一導熱材料製成。其較佳地直接附接至感測器固持件100。導熱突部200較佳為可撓性的。例如，其可由聚合物基材料形成。然而，亦可想象導熱突部200由一剛性材料(舉例而言，諸如一硬塑膠、一金屬或一陶瓷材料)形成。
透鏡基座300亦由一導熱材料形成。較佳由一金屬材料形成透鏡基座300。
現將參考圖2更詳細描述如何建構攝影機20。在圖2中，展示一透鏡陣列600。透鏡陣列600包括支撐一或多個透鏡之一管狀部件。透鏡陣列600用於引導光朝向影像感測器150，且可具有與攝影機中所發現之功能性有關之任何功能性。此等可為透視相關的(例如，廣角或微距透視鏡)或其等可與攝影機之控制(諸如用於變焦功能之致動器或類似者)有關。用於攝影機之透鏡陣列之領域經良好地開發，且上述功能性意欲僅作為實例。管狀部件經插入至透鏡基座300之一管狀部分350中。在所描繪之實施例中，管狀部件接著藉由一夾具650固持於適當位置中，以抵消透鏡陣列600之非所要移動。透鏡陣列600可以許多其他方式固持於適當位置中，即，可用螺絲、鉚釘或黏著劑、一按扣機構將其緊固至攝影機，或為透鏡基座300及透鏡陣列600提供螺紋以便能夠將透鏡陣列600螺合至透鏡基座300中。在較佳實施例中，透鏡基座300及透鏡陣列600經螺合，其中透鏡陣列600螺合至透鏡基座300中。透鏡陣列600之管狀部件亦較佳由一導熱材料(較佳金屬)形成。透鏡基座300藉由基座固持件350之一管狀部分附接至基座固持件350。透鏡基座300可以一些其他方式(諸如螺絲、鉚釘、一按扣構造或將基座固持件350螺合至透鏡基座300上)附接至基座固持件350。在較佳實施例中，基座固持件350及透鏡基座300經螺合，其中基座固持件350螺合至透鏡基座300上。
預期具有本文中所描述之實施例之諸多修改，其等仍在如藉由隨附發明申請專利範圍所定義之本發明之範疇內。
附接點400可以除上文所描述之實施例中之方式以外之方式形成，其中感測器固持件黏著地附接至基座固持件。感測器固持件100可(例如)藉由焊接或熔接，或藉由螺絲、鉚釘或按扣機構附接至基座固持件350。
在上文所描述之實施例中，介面經展示為由兩個圓形包封表面形成。介面可替代性地以任何其他幾何形狀圍繞影像感測器150佈置，諸如一矩形、橢圓形或不規則形狀。
圖3及圖4繪示在包括一罩蓋22及一底板30之一外殼內部之具有上文所論述之零件1之一攝影機20。在圖3中，攝影機罩蓋22係自底板30拆卸。在圖4中，攝影機罩蓋22係組裝至底板30。攝影機罩蓋22包括一窗口21，且經設計以緊固至底板30使得攝影機零件1可通過窗口21接收光。窗口21可為圓頂狀的。在底板30上，一第一印刷電路板(PCB) 13安裝於一PCB罩蓋11下面。第一PCB 13及PCB罩蓋11係用螺絲安裝於一第一安裝點12處。第一PCB 13可固持電子器件(諸如處理器、記憶體晶片、不同種類之感測器或其他種類之電子器件)。鉚釘或其他緊固構件可代替螺絲用於安裝點12。攝影機20之零件1係支撐於主要圍封基座固持件350連同透鏡陣列600之一前底盤部分18及一後底盤部分19中。透鏡陣列600係部分可見的，突出穿過前底盤部分18。前底盤部分18及後底盤部分19係放置於一旋轉基座15中。出於安裝目的，該旋轉基座經配置以對攝影機提供左右轉動與傾斜功能。旋轉基座15係藉由螺絲在一第二安裝點14處安裝於底板30上。又，可使用除螺絲外之其他緊固構件。底板30及攝影機罩蓋22可由金屬或聚合物材料製成。聚合物材料係有利的，因為其等可有效地製造且不受天氣影響。
1‧‧‧零件/攝影機零件
10‧‧‧光學軸
11‧‧‧印刷電路板(PCB)罩蓋
12‧‧‧第一安裝點/安裝點
13‧‧‧第一印刷電路板(PCB)
14‧‧‧第二安裝點
15‧‧‧旋轉基座
18‧‧‧前底盤部分
19‧‧‧後底盤部分
20‧‧‧攝影機
21‧‧‧窗口
22‧‧‧罩蓋/攝影機罩蓋
30‧‧‧底板
100‧‧‧感測器固持件/印刷電路板
150‧‧‧影像感測器
200‧‧‧導熱突部
202‧‧‧第二表面/圓形內包封表面
250‧‧‧介面
300‧‧‧透鏡基座
301‧‧‧第一表面/圓形外包封表面
350‧‧‧基座固持件/管狀部分
400‧‧‧附接點
500‧‧‧間隙
600‧‧‧透鏡陣列
650‧‧‧夾具
A‧‧‧光學軸
現將參考展示本發明之實施例之附圖更詳細描述本發明之上文態樣及其他態樣。該等圖不應被視為將本發明限於特定實施例；而是其等用於闡釋及理解本發明。 圖1展示一攝影機之一零件之一橫截面。 圖2係圖1之攝影機零件之一分解視圖。 圖3展示在一拆卸狀態中之一攝影機及一攝影機外殼。 圖4展示在一組裝狀態中之一攝影機及一攝影機外殼之一橫截面。
Claims (15)
- 一種攝影機，其包括： 一感測器固持件(100)， 一影像感測器(150)，其安裝於該感測器固持件(100)上， 一基座固持件(350)，及 一透鏡基座(300)，其經調適以接納一透鏡陣列(600)且安裝至該基座固持件(350)， 其中該感測器固持件(100)附接至該基座固持件(350)， 其中具有沿著該攝影機之一光學軸之一延伸部之一間隙(500)係形成於該感測器固持件(100)與該透鏡基座(300)之間，且 其中該感測器固持件(100)具有橋接該間隙(500)且在一介面(250)處與該透鏡基座(300)接觸之一導熱突部(200)，該介面(250)容許該透鏡基座(300)與該導熱突部(200)之間沿著該光學軸(10)之相對運動同時維持該透鏡基座(300)與該導熱突部(200)之間的接觸。
- 如請求項1之攝影機，其中該感測器固持件(100)黏著地附接至該基座固持件(350)。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該介面(250)包括該透鏡基座(300)上之面向該導熱突部(200)上之一第二表面(202)之一第一表面(301)，其中該第一表面及該第二表面(301、202)兩者具有垂直於該光學軸延伸之一法線。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該導熱突部(200)係定位於該感測器固持件(100)之一中間區域處，該中間區域圍繞該影像感測器(150)延伸且在該感測器固持件(100)之一周邊內部。
- 如請求項4之攝影機，其中該中間區域係在藉由感測器支撐件與該基座固持件(350)之間的附接點(400)所界定之一周邊內部。
- 如請求項4之攝影機，其中該導熱突部(200)覆蓋圍繞該影像感測器(150)之該中間區域之圓周之至少50%。
- 如請求項3之攝影機，其中該介面(250)之該第一表面形成一圓形外包封表面(301)且該介面(250)之該第二表面形成一圓形內包封表面(202)。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該感測器固持件係一印刷電路板(100)。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該導熱突部(200)係由附接至該感測器固持件(100)之導熱材料形成。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該透鏡基座(300)係由一導熱材料，較佳一金屬材料形成。
- 如請求項1或2之攝影機，其進一步包括包含支撐一或多個透鏡之一管狀部件之一透鏡陣列(600)，該管狀部件經插入至該透鏡基座(300)中。
- 如請求項11之攝影機，其中該透鏡陣列(600)之該管狀部件係由一導熱材料，較佳一金屬材料形成。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該透鏡基座(300)包括經調適以接納該透鏡陣列(600)之一管狀部分。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該基座固持件(350)包括經調適以接納該透鏡基座(300)之一管狀部分。
- 如請求項1或2之攝影機，其中該基座固持件(350)係由聚合物基材料形成。
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