JP2017161675A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率が高い撮像素子駆動機構を搭載した撮像装置を低コストで提供すること【解決手段】撮像素子１０と、熱伝導部材で構成された固定枠１４と、光軸方向に駆動する第２群レンズと、固定枠１４に接触する熱伝導部材で構成されたガイドバー１５，１６と、ガイドバー１５、１６に沿って光軸方向に駆動する熱伝導部材で構成された撮像素子保持枠１９と、撮像素子１０と結合し、撮像素子保持枠１９に固定するセンサー板金２０を備え、撮像素子１０が発熱する熱を、センサー板金２０、撮像素子保持枠１９、ガイドバー１５、１６を通して、固定枠１４へ伝える。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に撮像素子駆動機構搭載した撮像装置に関する。

従来、監視カメラ等の撮影装置に内蔵する撮像素子（ＣＣＤ等）やＣＰＵは、高性能化やより高温化する使用環境によって発熱量が増加し動作が不安定になったり処理速度が低下したり、また寿命が短くなる等の弊害が起こる。したがって、撮像素子等の熱を効率よく放熱して温度上昇を抑える必要がある。

特許文献１には、回路基板上に撮像素子を実装し、回路基板裏面側に放熱部材である金属製の筺体を配置した撮像素子の放熱構造において、撮像素子と筺体との間の熱伝達経路を構成するシート状熱伝導部材を備え、撮像素子基板から放熱筺体に向かって配置する技術が開示されている。特許文献２には、レンズフードを金属性の放熱部材にするとともに、撮像素子が発する熱をレンズフードに伝導するヒートパイプを鏡筒本体内に組み込む技術が開示されている。

特開２０１１−１２００６５号公報 特開２００６−３５０１１２号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、撮像素子が筺体に取り付けられているため、撮像素子を光軸方向に駆動することができない、特許文献２に開示された従来技術では光学系前のレンズフードを金属性の放熱部材にするため、塗装などの遮光対策を行わないとレンズフードで反射した光がゴーストになりやすく、コストアップにつながる。また、撮像素子とレンズフードの間に光学系が入るため、撮像素子からレンズフードまでの経路が長くなり放熱効率が不利になる恐れがある。

そこで、本発明の目的は、放熱効率が高い撮像素子駆動機構を搭載した撮像装置を低コストで提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
撮像素子と、
熱伝導部材で構成された放熱部材と、
光軸方向に駆動する少なくとも一枚のレンズと、
前記放熱部材に接触する熱伝導部材で構成された第一、第二のガイドバーと、
前記第一、第二のガイドバーに沿って光軸方向に駆動する駆動する熱伝導部材で構成された第一の可動枠と、
前記撮像素子と結合し、前記第一の可動枠に固定するための中間部材を備え、
前記撮像素子が発熱する熱を前記中間部材、前記第一の可動枠、前記第一、第二のガイドバーを通して、前記放熱部材へ伝えることを特徴とする。

本発明によれば、放熱効率が高い撮像素子駆動機構を搭載した撮像装置を低コストで提供することができる。

本発明の実施形態１における撮像装置の通常撮影時のレンズユニットのA-A´、B-B´断面での断面図である。 本発明の実施形態１における撮像装置のメカ構成図である。 本発明の実施形態１における撮像装置のレンズユニットの構成図である。 本発明の実施形態１における撮像装置のズームレンズ可動枠と撮像素子可動枠と固定枠の関係を示す図である。 本発明の実施形態１における撮像装置の撮像素子可動枠とズームレンズ可動枠と固定枠と二つのガイドバーの関係を示す図である。 本発明の実施形態１における撮像装置のブロック図である。 本発明の実施形態１における撮像装置の撮像素子放熱動作のフローチャートである。 本発明の実施形態１における撮像装置の放熱補助動作時のズームレンズ可動枠と撮像素子可動枠と固定枠の関係を示す図である。 本発明の実施形態１における撮像装置の放熱補助動作時のレンズユニットのC-C´、D-D´断面での断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
まず撮像装置の構成について説明する。

図１は本発明の実施形態１における撮像装置の通常撮影時のレンズユニットのA-A´、B-B´断面での断面図である。図２は本発明の実施形態１における撮像装置のメカ構成図である。

１はドームカバー、２はドーム、３はドームホルダーである。ドーム２はドームカバー１、ドームホルダー３に挟み込まれるように配置され、ビスで固定されている。４はフロントレンズカバー、５はレンズユニット、６はバックレンズカバーである。

レンズユニット５はフロントレンズカバー４とバックレンズカバー６によって挟み込まれるように配置され、フロントレンズカバー４、バックレンズカバー６はビスによってレンズユニット５に固定されている。

またバックレンズカバー６はレンズユニット５が見えるような形で一部隙間があいている。

７は撮像装置の動作を制御するメイン基板で、ケーブル８によってレンズユニット５に電気的に接続されている。９はバックレンズカバー６を通じて、レンズユニット５をパン、チルト方向に回転可能に固定しているパンチルトユニットである。さらにパンチルトユニット９はメイン基板７を保持しており、ビスによってドームカバー１に固定されている。

次にレンズユニット５について説明する。
図３は本発明の実施形態１における撮像装置のレンズユニットの構成図である。図４は本発明の実施形態１における撮像装置のズームレンズ可動枠と撮像素子可動枠と放熱部材の関係を示す図である。図５は本発明の実施形態１における撮像装置の撮像素子可動枠とズームレンズ可動枠と固定枠と二つのガイドバーの関係を示す図である。

レンズユニット５は、図３、図４、図５において、L１〜L３からなる３群レンズである。L１は固定の第１群レンズである。L２は光軸方向に移動してズーム動作を行う第２群レンズ。L３は固定の第３群レンズである。１０は撮像素子で、光軸方向へ駆動することでフォーカス動作を行う。１１は第１群レンズL１を保持する固定枠で、固定ビスによって、第３群レンズL３を保持する固定枠１２と係合している。１３は絞りユニットで、絞り固定ビスによってL３側に固定されており、固定枠１１および固定枠１２に挟み込まれる形で係合している。

１４は金属性の熱伝導部材で構成された固定枠で、ビスによって固定枠１２に固定されている。１５、１６は金属製の熱伝導部材で構成されたガイドバーで、固定枠１１、固定枠１４に挟まれる形で固定されている。１４dはガイドバー１５の固定部である。１４eはガイドバー１６の固定部である。１７はガイドバーで、固定枠１１、固定枠１２に挟まれる形で固定されている。１８は２群レンズL２を保持するズームレンズ可動枠で、ガイドバー１５によって、光軸方向に移動可能に支持される。またガイドバー１７にて、２群可動枠１８上のＵ溝１８aが係合して、ガイドバー１５周りの回転が規制される。

１９は撮像素子１０を保持する金属性の熱伝導部材で構成された撮像素子可動枠で、ガイドバー１６によって、光軸方向に移動可能に支持される。また、ガイドバー１５にて、撮像素子可動枠１９上のＵ溝１９aが係合して、上記ガイドバー１６周りの回転が規制される。２０はセンサー板金で、図示しないビスにて撮像素子可動枠１９に固定されている。２１はローパスフィルタ、２２はセンサーラバーで、撮像素子可動枠１９とセンサー板金２０に挟み込まれるようにローパスフィルタ２１とセンサーラバー２２が配置されている。

２３はセンサー基板で撮像素子１０を実装しており、図示しない熱伝導率が高い接着剤にて、センサー板金２０と固定されている。２４はレンズ基板で、固定枠１４に図示しないビスによって固定枠１４内の接触部１４aと固定され、メイン基板７からの信号で、レンズユニット５のモーター駆動を制御する。フレキシブル基板２５はレンズ基板２４とセンサー基板２３を電気的に接続している。これにより撮像素子１０からの画をレンズ基板経由で、メイン基板７へ伝える。

２６はズーム用のステッピングモーターで、固定ビスによって、固定枠１２に固定されている。ステッピングモーター２６のネジ部がズームレンズ可動枠１９に固定されたラック２７に係合しており、ネジ部の回転により、上記ズームレンズ可動枠１９は光軸方向に移動する。２８はフォーカス用のステッピングモーターで、固定ビスによって、固定枠１２に固定されている。ステッピングモーター２８のネジ部が撮像素子可動枠１９に固定されたラック２９に係合しており、ネジ部の回転により、上記撮像素子可動枠１９は光軸方向に移動する。その際、撮像素子可動枠１９の駆動の制限にならないよう、フレキシブル基板２５は十分な長さが確保されている。

３０はフレキシブル基板で、レンズ基板２４とステッピングモーター２６、ステッピングモーター２８を電気的に接続している。これによりレンズ基板２４からの信号をステッピングモーター２７、２８へ伝える。

次にケーブル８の接続について説明する。
穴部１４bは固定枠１４に設けられた穴部で、この穴部１４bをケーブル８が通ることで、レンズユニット５内のレンズ基板２４とメイン基板７が電気的に接続される。メイン基板７からケーブル８を通して、センサー基板２３とレンズ基板２４が制御される。

次に撮像素子１０へのゴミ侵入防止構造について説明する。
レンズ基板２４は、穴部１４bを塞ぐように配置されている。これによって穴部１４bから撮像素子１０へゴミが侵入することを防ぐことができる。

次に放熱の仕組みを説明する。
撮像素子１０から発熱した熱はセンサー板金２０を通して、撮像素子可動枠１９に伝わる。撮像素子可動枠１９に伝わった熱はガイドバー１５、１６を通じて、固定枠１４に伝わる。こうして固定枠１４に伝わった熱はバックレンズカバー６内の隙間を通じて外部に放熱される。固定枠１１を金属にした場合は、固定枠１１に遮光対策を行わないと、固定枠１１で反射した光がゴーストとして撮像素子１０に入射する。対して固定枠１４を放熱部材にすることで、塗装などの遮光対策を行わなくても固定枠１４で反射した光がゴーストとして撮像素子１０に入射することはない。また撮像素子可動枠１９から固定枠１４までの経路が短いため、効率的な放熱が可能となる。結果、放熱効率が高い撮像素子駆動機構が低コストで実現できる。

次に撮像装置の小型化について説明する。
図５で示すようにガイドバー１５はズームレンズ可動枠１８を光軸方向に移動可能に支持し、撮像素子１０の熱を固定枠１４に伝えるとともに、撮像素子可動枠１９上のＵ溝１９aが係合して、ガイドバー１６周りの回転を規制している。このように、一つのガイドバーに複数の機能を持たせることで、レンズユニット５が小型化する。

図６は本発明の実施形態１における撮像装置のブロック図である。
図６において撮影時に被写体からの光がレンズユニット５内のレンズ群を通って、撮像素子１０に入射する。入射した光は処理信号３１に光電変化し、デジタル信号としてＡＦゲート３２を通り、ＡＦ信号処理３３などを行ったあとメイン基板７内のＣＰＵ３４に入力される。ＣＰＵ３４に入力された信号をレンズ基板２４に伝え、ステッピングモーター２６、２８の駆動によって第２群レンズＬ２、撮像素子可動枠１９が光軸方向に移動する。また、絞りモーター１３aが作動し、絞り羽根を可変させる。

またＰＣ３５でパン、チルト角を入力すると、パンモーター３６、チルトモーター３７が駆動しパンチルトユニット９が動き、レンズユニット５のパン角、チルト角が変化する。パンチルトユニット９はパン角、チルト角検出手段を備えておりＣＰＵ３４を介して、ＰＣ３５にフィードバックされる。またＣＰＵ３４から電子ズーム３８が作動し、電子的に画角が変化する。

最後に撮像素子１０がより高温になった際、より放熱効果を高めるための制御方法を図７の撮像素子放熱動作のフローチャートに沿って説明する。

図７は本発明の実施形態１における撮像装置の撮像素子放熱動作のフローチャートである。図８は本発明の実施形態１における撮像装置の放熱補助動作時のズームレンズ可動枠と撮像素子可動枠と固定枠の関係を示す図である。図９は本発明の実施形態１における撮像装置の放熱補助動作時のレンズユニットのC-C´、D-D´断面での断面図である。

ステップＳ１０１では、撮像素子１０に搭載した図示しない温度センサーを使用し、撮像素子１０の温度を確認する。
ステップＳ１０２では、温度センサーの値が所定値以上か確認する。所定値以上の場合はステップＳ１０３へ、そうでない場合はステップＳ１０５へ移行する。なお所定値は実施形態に応じて大きさの変更が可能である。今回は７０℃を所定値としている。

ステップＳ１０３では、図９(b)のように撮像素子可動枠１９を固定枠１４内の突起１４cに接触させる放熱補助動作を実施し、ステップＳ１０４へ移行する。それによって撮像素子１０から伝わった撮像素子可動枠１９の熱がガイドバー１５、１６からだけでなく、直接撮像素子可動枠１９から固定枠１４に伝わるため、大きな放熱効果が得られる。

ステップＳ１０４では、撮像素子可動枠１９を固定枠１４内の突起１４bに接触させたまま、合焦動作を第２群レンズL２で実施する。その際光学変倍動作ができなくなるため、変倍動作をする場合は電子ズーム３７で実施し、処理を終了する。電子ズーム３８による変倍動作のため、光学性能が低下するが、放熱効果はより大きく得られる。
ステップＳ１０５では、図１(b)のように撮像素子可動枠１９を固定枠１４内の突起１４ｃに接触させない。第２群レンズL２で変倍動作を実施し、合焦動作を撮像素子１０の駆動で実施し、処理を終了する。

以上のように撮像素子１０の温度状態に応じて、放熱の制御を切り替えることで、より放熱効果を高めることができる。

結果、撮像素子１０と、熱伝導部材で構成された固定枠１４と、光軸方向に駆動する第２群レンズＬ２と、固定枠１４に接触する熱伝導部材で構成されたガイドバー１５、１６と、ガイドバー１５、１６に沿って光軸方向に駆動する熱伝導部材で構成された撮像素子可動枠１９を備え、撮像素子１０を接着したセンサー板金２０を撮像素子可動枠１９に固定し、撮像素子１０が発熱する熱をセンサー板金２０、撮像素子可動枠１９、ガイドバー１５、１６を通して、固定枠１４へ伝えることで、放熱効率が高い撮像素子駆動機構を搭載した撮像装置を低コストで提供することができる。

さらに第２群レンズＬ２を保持するズームレンズ可動枠１８を備え、ガイドバー１７に沿って、光軸方向に駆動することで小型化しつつ、放熱効率が高い撮像素子駆動機構を搭載した撮像装置を低コストで提供することができる。
さらに温度センサーを備え、撮像素子１０の温度が所定値を超えた際、撮像素子可動枠１９を固定枠１４に接触させることで撮像素子１０の熱を固定枠１４へ伝え、第２群レンズL２で合焦動作を行い、電子ズーム３８で変倍動作を行うことで、撮像素子１０がより高温になってもより放熱効率が高い撮像素子駆動機構を搭載した撮像装置を低コストで提供することができる。

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。

Ｌ２ 第２群レンズ、１０ 撮像素子、１４ 固定枠（放熱部材）、
１５ ガイドバー（第一のガイドバー）、１６ ガイドバー（第二のガイドバー）、
１９ 撮像素子保持枠（第一の可動枠）、２０ センサー板金（中間部材）

Claims (3)

1. 撮像素子と、
   熱伝導部材で構成された放熱部材と、
   光軸方向に駆動する少なくとも一枚のレンズと、
   前記放熱部材に接触する熱伝導部材で構成された第一、第二のガイドバーと、
   前記第一、第二のガイドバーに沿って光軸方向に駆動する熱伝導部材で構成された第一の可動枠と、
   前記撮像素子と結合し、前記第一の可動枠に固定する中間部材を備え、
   前記撮像素子が発熱する熱を前記中間部材、前記第一の可動枠、前記第一、第二のガイドバーを通して、前記放熱部材へ伝えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記レンズを保持する第二の可動枠を備え、前記第一のガイドバー、前記第二のガイドバーの少なくとも一本に沿って、光軸方向に駆動すること特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 温度測定手段を備え、
   前記撮像素子の温度が所定値を超えた際、前記可動枠を前記放熱部材に接触させることで撮像素子が発熱する熱を前記放熱部材へ伝え、
   前記レンズで合焦動作、電子ズームで変倍動作を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。