JP2010239581A - Imaging apparatus - Google Patents

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哲男 斉藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus for radiating heat generated from built-in components, achieving reduction in size, and attaining a simplified assembling process. <P>SOLUTION: Radiation of heat generated from built-in components, reduction in size, and simplified assembling can be achieved by forming a structure that a metal fixing member 5, to which a main substrate 6 mounting a CMOS sensor 7 is fixed, is fixed to a front cover 3 in such a way that the main substrate 6 faces the front cover, an auxiliary substrate 9 loading a connector is fixed to bosses 11a, 11b integrated to the fixing member 5 in opposition to a rear cover, and the rear cover 4 is finally assembled. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像素子を用いた小型化された撮像装置に関する。   The present invention relates to a miniaturized imaging apparatus using an imaging element.

近年、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤセンサのような撮像素子を使用したカメラ等の撮像装置は小型化軽量化され、また撮像素子の画素数の増加による高解像度化が進み、それを利用したカメラは小型軽量で高画質な画像が得られるようになった。   In recent years, an imaging apparatus such as a camera using an imaging device such as a CMOS image sensor or a CCD sensor has been reduced in size and weight, and the resolution has been increased due to an increase in the number of pixels of the imaging device, and a camera using the imaging device has been reduced in size. Lightweight and high-quality images can be obtained.

小型化のためには撮像装置を構成する要素部品の小型化と部品数の削減、またそれに伴う組立て及び調整の簡単化が求められ、撮像素子とその出力信号を信号処理する回路基板の配置や組立て方法が種々考案されている。   In order to reduce the size, it is necessary to reduce the size of the component parts constituting the imaging apparatus, reduce the number of parts, and simplify the assembly and adjustment associated therewith. Various assembling methods have been devised.

例えば、脚部とこの脚部上に設けられた筒状の胴部とを有する立体プリント基板を備え、脚部の裏面に半導体撮像素子を装着し、胴部の内部に撮像素子に光を入射させるためのレンズを保持し、レンズを保持する有底円筒形の胴部と、胴部に連続して、裏面内側に配線パターンを形成された脚部と、胴部と脚部との境界に形成された開口部とを有し、立体プリント基板の開口部の上側に光学フィルタを配置し、開口部の下側に半導体撮像素子とチップ部品を配置し、また、脚部の内側裏面に配線パターンを形成された段部を備え、段部にＬＳＩとチップ部品を片面または両面に接合したプリント基板を配置した撮像装置が提案されている。（例えば特許文献１参照。）   For example, a three-dimensional printed circuit board having a leg and a cylindrical body provided on the leg is provided. A semiconductor image sensor is mounted on the back of the leg, and light is incident on the image sensor inside the body. A bottomed cylindrical barrel that holds the lens, a leg that is continuous with the barrel and has a wiring pattern formed inside the back surface, and a boundary between the barrel and the leg. The optical filter is arranged above the opening of the three-dimensional printed circuit board, the semiconductor image sensor and the chip component are arranged below the opening, and the wiring is provided on the inner back surface of the leg. There has been proposed an imaging apparatus that includes a stepped portion on which a pattern is formed, and a printed circuit board in which an LSI and a chip component are bonded to one or both sides. (For example, refer to Patent Document 1.)

特開２００１−２４５１８６号公報JP 2001-245186 A

撮像素子の高性能化と小型化に伴って撮像素子とその周辺部品から発生する熱の放熱も重要である。放熱が効率よく行われずに温度が上昇すると熱膨張による部品間の位置ずれや部品性能、部品寿命の低下を招く虞がある。従って撮像素子とその周辺部品から発生する熱を効率よく筐体と筐体外部へ伝熱することを考慮する必要がある。特許文献１は、撮像素子とその周辺部品から発生する熱の放熱については検討されていないため、実用上問題があった。   With the improvement in performance and miniaturization of the image sensor, it is also important to dissipate heat generated from the image sensor and its peripheral components. If the temperature rises without efficiently dissipating heat, there may be a risk of positional displacement between components due to thermal expansion, component performance, and component life. Therefore, it is necessary to consider transferring heat generated from the image sensor and its peripheral parts efficiently to the housing and the outside of the housing. Patent Document 1 has a problem in practical use because heat dissipation generated from the image sensor and its peripheral components is not studied.

小型化のためには撮像装置を構成する要素部品の小型化と部品数の削減、またそれに伴う組立て及び調整の簡単化が重要であり、撮像素子とその出力信号を信号処理する回路基板の配置や組立て方法が種々考案されている。   For miniaturization, it is important to reduce the size of the component parts that make up the imaging device, to reduce the number of parts, and to simplify the assembly and adjustment that accompanies it. The layout of the image sensor and the circuit board that processes the output signals Various assembling methods have been devised.

本発明は上記したような事情に鑑み成されたものであって、内蔵された部品から生じる熱の放熱と小型化、組立ての簡単化を可能とする撮像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide an imaging apparatus that can dissipate heat from a built-in component, reduce the size, and simplify assembly.

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、フロントカバーとリアカバーを有する筐体と、撮像素子を搭載した主基板と、外部のケーブルが接続されるコネクタを有する補助基板と、前記主基板を前記フロントカバーに対向するように固定すると共に前記補助基板を前記リアカバーに対向するように固定する固定部材とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention includes a housing having a front cover and a rear cover, a main board on which an imaging element is mounted, an auxiliary board having a connector to which an external cable is connected, and the main board. And a fixing member for fixing the substrate so as to face the front cover and fixing the auxiliary substrate so as to face the rear cover.

本発明によれば、撮像装置において内蔵された部品から生じる熱の放熱と小型化、組立ての簡単化を可能とする。   According to the present invention, it is possible to radiate and reduce the size of heat generated from components built in the imaging apparatus, and to simplify the assembly.

本発明によるカメラヘッドの実施例を示す概観図。1 is a schematic view showing an embodiment of a camera head according to the present invention. 本発明によるカメラヘッドの実施例を示す分解斜視図。1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a camera head according to the present invention. 本発明によるカメラヘッドの実施例を示す正面図および断面図。The front view and sectional drawing which show the Example of the camera head by this invention.

以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明によるカメラヘッド１の実施例を示す概観図である。カメラヘッド１は、内部に撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ（以下ＣＭＯＳセンサとする）を備え、フロントカバー３の第１の開口部１５、第２開口部１６を通して内部に取り込まれた光を受光して光電変換し、その出力信号を内蔵された回路基板によって所定の信号処理を施し、外部のケーブルが接続されるコネクタ１０へ供給する撮像装置である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a camera head 1 according to the present invention. The camera head 1 includes a CMOS image sensor (hereinafter referred to as a CMOS sensor) as an image sensor inside, and receives light taken inside through the first opening 15 and the second opening 16 of the front cover 3. This is an imaging device that performs photoelectric conversion, performs predetermined signal processing on the output signal by a built-in circuit board, and supplies the signal to a connector 10 to which an external cable is connected.

カメラヘッド１は前部にフロントカバー３、後部にリアカバー４を備える筐体を有し、全体が略直方体をしている。フロントカバー３は、中央部に第１の開口部１５と第１の開口部より小さい第２の開口部１６を有している。これら第１の開口部１５と第２の開口部１６から内部に外部からの光が取り込まれる。フロントカバー３には表面積を大きくして筐体外部への放熱効果を高めるための放熱フィン１８が備えられている。リアカバー４は、カメラヘッド１の後部を覆い囲むように配置されている。フロントカバー３とリアカバー４はネジ１７ａ〜１７ｄにより結合されている。   The camera head 1 has a housing having a front cover 3 at the front and a rear cover 4 at the rear, and the whole has a substantially rectangular parallelepiped shape. The front cover 3 has a first opening 15 and a second opening 16 smaller than the first opening at the center. Light from the outside is taken into the inside from the first opening 15 and the second opening 16. The front cover 3 is provided with heat radiating fins 18 for increasing the surface area and enhancing the heat radiating effect to the outside of the housing. The rear cover 4 is disposed so as to cover the rear part of the camera head 1. The front cover 3 and the rear cover 4 are coupled by screws 17a to 17d.

図２は、本発明によるカメラヘッド１の実施例を示す分解斜視図である。フロントカバー３の内側後部には固定部材５が固定されている。固定部材５は、略平板状でありネジ８ａと８ｂによってフロントカバー３に固定されている。固定部材５のフロントカバー３側には主基板６が固定されている。   FIG. 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of the camera head 1 according to the present invention. A fixing member 5 is fixed to the inner rear portion of the front cover 3. The fixing member 5 has a substantially flat plate shape and is fixed to the front cover 3 by screws 8a and 8b. A main board 6 is fixed to the fixing member 5 on the front cover 3 side.

主基板６のフロントカバー３側の略中心部にはＣＭＯＳセンサ７が装着されている。ＣＭＯＳセンサ７はフロントカバー３の第２の開口部１６に対向しており、第２の開口部１６を通った光を受光し、光電変換して電気信号を出力する。主基板６はＣＭＯＳセンサ７の出力信号に対して所定の信号処理を施す。撮像素子としてＣＭＯＳセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤイメージセンサ等を使用することも考えられる。   A CMOS sensor 7 is attached to a substantially central portion of the main substrate 6 on the front cover 3 side. The CMOS sensor 7 faces the second opening 16 of the front cover 3, receives light passing through the second opening 16, photoelectrically converts it, and outputs an electrical signal. The main substrate 6 performs predetermined signal processing on the output signal of the CMOS sensor 7. The image sensor is not limited to a CMOS sensor, and a CCD image sensor or the like may be used.

固定部材５のフロントカバー３と反対側の面には補助基板９が固定されている。固定部材５には、フロントカバー３と接合する面と反対側の面（後方の面）に補助基板９を固定するためのボス１１ａ、１１ｂが固定部材５と一体的に設けられている。この例ではボスは２箇所であるが３箇所以上あっても構わない。固定用ボス１１ａ、１１ｂの端面に補助基板９がネジ１２ａ、１２ｂによって固定される。   An auxiliary substrate 9 is fixed to the surface of the fixing member 5 opposite to the front cover 3. The fixing member 5 is integrally provided with bosses 11 a and 11 b for fixing the auxiliary substrate 9 on the surface (rear surface) opposite to the surface to be joined to the front cover 3. In this example, there are two bosses, but there may be three or more bosses. The auxiliary substrate 9 is fixed to the end faces of the fixing bosses 11a and 11b by screws 12a and 12b.

補助基板９は、図示しないフレキシブルケーブルによって主基板６と接続され、主基板６から電気信号を受信し、所定の信号処理を施し出力信号をカメラヘッド１の外部へ出力するためのコネクタ１０へ供給する。補助基板９には、外部のケーブルが接続されるコネクタ１０が装着されている。   The auxiliary board 9 is connected to the main board 6 by a flexible cable (not shown), receives an electrical signal from the main board 6, performs predetermined signal processing, and supplies the output signal to the connector 10 for outputting to the outside of the camera head 1. To do. A connector 10 to which an external cable is connected is attached to the auxiliary board 9.

リアカバー４の後部には、コネクタ１０の外部ケーブルと接触する部分を外部に突出させるための穴１３が設けられている。固定ネジ１４ａ、１４ｂによってコネクタ１０に対してリアカバー４の穴１３の周囲が固定される。   A hole 13 is provided in the rear portion of the rear cover 4 for projecting a portion of the connector 10 that contacts the external cable to the outside. The periphery of the hole 13 of the rear cover 4 is fixed to the connector 10 by the fixing screws 14a and 14b.

図３（ａ）、図３（ｂ）は、本発明によるカメラヘッドの実施例を示す正面図および断面図である。図３（ｂ）の断面図は図３（ａ）のＡＡ断面を示す図である。フロントカバー３の第１の開口部１５および第２の開口部１６を通過した光は、さらにフィルタガラス１９を通過してＣＭＯＳセンサ７に到達する。   FIG. 3A and FIG. 3B are a front view and a cross-sectional view showing an embodiment of a camera head according to the present invention. The cross-sectional view of FIG. 3B is a view showing the AA cross-section of FIG. The light that has passed through the first opening 15 and the second opening 16 of the front cover 3 further passes through the filter glass 19 and reaches the CMOS sensor 7.

フィルタガラス１９は、赤外カットフィルタあるいはローパスフィルタ等の機能を有するフィルタである。フィルタパッキング２０はフィルタガラス１９とＣＭＯＳセンサ７の間にあってフィルタガラス１９をフロントカバー３に保持している。   The filter glass 19 is a filter having a function such as an infrared cut filter or a low-pass filter. The filter packing 20 is between the filter glass 19 and the CMOS sensor 7 and holds the filter glass 19 on the front cover 3.

ＣＭＯＳセンサ７は、例えば処理速度の高速化に伴って動作中の発熱量が多くなる傾向にある。そのため、ＣＭＯＳセンサ７の適切な動作環境を維持するために、ＣＭＯＳセンサ７の放熱を積極的に行うことが必要である。ＣＭＯＳセンサ７は、主基板６のフロントカバー３側の略中心部に装着されているが、主基板６のＣＭＯＳセンサ装着部分の略中心部には通孔があり、固定部材５の凸部５ａが通孔を通してＣＭＯＳセンサ７の裏面に接しており、ＣＭＯＳセンサ７の熱が固定部材５に伝導するようになっている。またＣＭＯＳセンサ７の裏面と固定部材５の凸部５ａは熱伝導性を有する接着剤を用いて接着されており、ＣＭＯＳセンサ７からの放熱を促進している。   The CMOS sensor 7 tends to generate more heat during operation, for example, as the processing speed increases. Therefore, in order to maintain an appropriate operating environment for the CMOS sensor 7, it is necessary to actively dissipate the CMOS sensor 7. The CMOS sensor 7 is mounted at a substantially central portion of the main substrate 6 on the front cover 3 side, but there is a through hole at a substantially central portion of the CMOS sensor mounting portion of the main substrate 6, and the convex portion 5 a of the fixing member 5. Is in contact with the back surface of the CMOS sensor 7 through the through hole, so that the heat of the CMOS sensor 7 is conducted to the fixing member 5. Further, the back surface of the CMOS sensor 7 and the convex portion 5a of the fixing member 5 are bonded using an adhesive having thermal conductivity, and heat dissipation from the CMOS sensor 7 is promoted.

固定部材５は、ＣＭＯＳセンサの熱を伝導するために熱伝道率の高い材料が望ましく、金属が好適である。固定部材５は、その周辺部をフロントカバー３の接合部２１と接合している。このように固定部材５はＣＭＯＳセンサ７の熱を放熱するために一部がＣＭＯＳセンサ７に接触し、その熱をフロントカバー３に伝導し熱を逃がしている。   The fixing member 5 is preferably made of a material having a high thermal conductivity in order to conduct heat of the CMOS sensor, and is preferably a metal. The fixing member 5 has a peripheral portion joined to the joint portion 21 of the front cover 3. Thus, in order to dissipate the heat of the CMOS sensor 7, a part of the fixing member 5 is in contact with the CMOS sensor 7, and the heat is conducted to the front cover 3 to release the heat.

固定部材５には、補助基板９を固定するためのボス１１ａ、１１ｂが固定部材５と一体的に設けられている。固定部材５は、主基板６と補助基板９の間に配置された状態となっている。補助基板９は、主基板６と図示しないフレキシブルケーブルによって電気的に接続されるため、固定部材５に直接固定されることによって、主基板６との位置関係が固定され、物理的にも電気的にも安定する。   The fixing member 5 is provided with bosses 11 a and 11 b for fixing the auxiliary substrate 9 integrally with the fixing member 5. The fixing member 5 is arranged between the main board 6 and the auxiliary board 9. Since the auxiliary substrate 9 is electrically connected to the main substrate 6 by a flexible cable (not shown), the positional relationship with the main substrate 6 is fixed by being directly fixed to the fixing member 5, and the physical substrate is also electrically electrically connected. Also stable.

固定部材５は、略平板状であるが、ＣＭＯＳセンサ７の熱を受熱するための凸部５ａや補助基板９を固定するための複数のボス１１を有する形状であるため、ダイカストにより製造されることが望ましい。使われる金属としては、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金等が考えられる。放熱に対してはアルミニウム合金が好適である。マグネシウム合金の熱伝導率はアルミニウム合金には及ばないものの比重はアルミニウム合金の比重の約３分の２であり放熱と軽量化の重要度によって使い分けることができる。   Although the fixing member 5 has a substantially flat plate shape, the fixing member 5 has a plurality of bosses 11 for fixing the protrusions 5a for receiving the heat of the CMOS sensor 7 and the auxiliary substrate 9, and is thus manufactured by die casting. It is desirable. As the metal used, an aluminum alloy, a zinc alloy, a magnesium alloy, or the like can be considered. An aluminum alloy is suitable for heat dissipation. Although the thermal conductivity of the magnesium alloy does not reach that of the aluminum alloy, the specific gravity is about two-thirds of the specific gravity of the aluminum alloy and can be used properly depending on the importance of heat dissipation and weight reduction.

以上のような構成により、カメラヘッド１の組立ての順序は、フロントカバー３にフィルタガラス１９、フィルタパッキング２０を装着し、ＣＭＯＳセンサ７が装着された主基板６と固定部材をサブ組立し、それをフロントカバー３に固定し、ボス１１ａ、１１ｂに補助基板９を固定し、フレキシブルケーブルを接続し、リアカバー４を装着し、ネジ１７a〜１７ｄ、固定ネジ１４ａ、１４ｂにより固定することである。   With the above-described configuration, the assembly order of the camera head 1 is as follows. The filter glass 19 and the filter packing 20 are attached to the front cover 3, the main board 6 on which the CMOS sensor 7 is attached, and the fixing member are sub-assembled. Is fixed to the front cover 3, the auxiliary board 9 is fixed to the bosses 11 a and 11 b, a flexible cable is connected, the rear cover 4 is mounted, and the screws are fixed by screws 17 a to 17 d and fixing screws 14 a and 14 b.

リアカバー４を装着する前の段階では、全ての部品がフロントカバー３に固定されることで、組立て性がよく、フロントカバー３に対して位置が決まるため、カメラヘッドに装着されるレンズやカメラヘッド１が組み込まれる機器に対する位置調整が良好になる。   Before mounting the rear cover 4, all parts are fixed to the front cover 3, so that the assembly is easy and the position is determined with respect to the front cover 3. The position adjustment with respect to the device in which 1 is incorporated becomes good.

以上のように、ＣＭＯＳセンサ７を搭載した主基板６を固定した固定部材５をフロントカバー３に固定し、固定部材５に一体的に設けられたボス１１ａ、１１ｂにコネクタを装着した補助基板９を固定することによって、内蔵された部品から生じる熱の放熱と小型化、組立ての簡単化を実現することができる。   As described above, the fixing member 5 that fixes the main substrate 6 on which the CMOS sensor 7 is mounted is fixed to the front cover 3, and the auxiliary substrate 9 in which connectors are mounted on the bosses 11 a and 11 b that are integrally provided on the fixing member 5. By fixing, it is possible to realize heat dissipation, miniaturization, and simplification of assembly caused by built-in components.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

１ カメラヘッド
２ 筐体
３ フロントカバー
４ リアカバー
５ 固定部材
６ 主基板
７ ＣＭＯＳセンサ
８ａ、８ｂ ネジ
９ 補助基板
１０ コネクタ
１１ａ、１１ｂ ボス
１２ａ、１２ｂ ネジ
１３ 穴
１４ａ、１４ｂ 固定ネジ
１５ 第１の開口部
１６ 第２の開口部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ
１８ 放熱フィン
１９ フィルタガラス
２０ フィルタパッキング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camera head 2 Case 3 Front cover 4 Rear cover 5 Fixing member 6 Main board 7 CMOS sensor 8a, 8b Screw 9 Auxiliary board 10 Connector 11a, 11b Boss 12a, 12b Screw 13 Hole 14a, 14b Fixing screw 15 1st opening part 16 Second opening 17a, 17b, 17c, 17d
18 Radiation fin 19 Filter glass 20 Filter packing

Claims (7)

フロントカバーとリアカバーを有する筐体と、
撮像素子を搭載した主基板と、
外部のケーブルが接続されるコネクタを有する補助基板と、
前記主基板を前記フロントカバーに対向するように固定すると共に前記補助基板を前記リアカバーに対向するように固定する固定部材と
を有することを特徴とする撮像装置。 A housing having a front cover and a rear cover;
A main board on which an image sensor is mounted;
An auxiliary board having a connector to which an external cable is connected;
An imaging apparatus comprising: a fixing member that fixes the main board so as to face the front cover and fixes the auxiliary board so as to face the rear cover. 前記固定部材は、前記フロントカバーに固定されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fixing member is fixed to the front cover. 前記固定部材は、略平板状であり、前記主基板と前記補助基板の間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fixing member has a substantially flat plate shape and is disposed between the main substrate and the auxiliary substrate. 前記固定部材は、前記補助基板を固定するボスを有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fixing member includes a boss that fixes the auxiliary substrate. 前記ボスは、２箇所以上であることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 4, wherein the boss has two or more locations. 前記固定部材は、金属であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the fixing member is a metal. 前記固定部材はダイカストにより製造されたものであることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 6, wherein the fixing member is manufactured by die casting.
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