JP6363712B2

JP6363712B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6363712B2
Application number: JP2016534072A
Authority: JP
Inventors: 紘佑土田; 壮志野村
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Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2014-07-18
Publication date: 2018-07-25
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Description

本発明は、撮像素子を載置した基板部を有する撮像装置に関するものである。

産業用カメラなどの撮像装置として、特許文献１等に記載のものが知られているが、昨今の撮像装置においては、高性能であることは勿論であるが、加えて小型であることが求められている。しかしながら、従来の撮像装置の多くは、撮像素子を載置した基板を撮像装置の筐体内で固定するようになっている。

特開２０１２−１３７７８９号公報

このため、従来においては、撮像装置の外形寸法が、基板の外形寸法（面積）より大きくなり、小型化の制約となっている。また、この種の撮像装置は、高性能であるほど消費電力が大きくなり、撮像装置内の発熱量も多くなる傾向にあるが、小型化の要求を達成する上で、放熱ファンなどを使用した強制空冷が困難となっている。このため、伝熱板などによる熱伝導で放熱を行うことが有効となるが、伝熱板などの放熱構造物を撮像装置内に組み込むと小型化の妨げとなり、一方、できるだけ小型化を図ろうとすると、必然的に放熱能力が低くなり、撮像素子の特性が悪くなってしまうことになる。

本発明は、上記した課題に鑑みてなされたもので、小型化が可能で、かつ放熱能力を向上できる撮像装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明の特徴は、撮像素子が載置された基板部と、前記基板部を前記撮像素子側の面から固定するための第１筐体部と、前記基板部を前記撮像素子側の面と反対の面から固定するための第２筐体部と、前記第１筐体部側に取付けられたレンズ部とを備え、前記第１筐体部は、前記基板部を固定するための基板固定部材と、前記レンズ部を取付けるためのレンズ取付部材とによって構成され、前記第１筐体部と前記第２筐体部が、前記基板部を挟んで締付部材により固定され、前記レンズ取付部材が、前記基板固定部材に対して位置調整可能に固定される撮像装置である。

本発明によれば、第１筐体部と第２筐体部とによって基板部を挟んで締付部材により固定するので、撮像装置の外形寸法を基板部の外形寸法と同程度に抑制することができ、撮像装置の小型化を可能にできる。

本発明の実施の形態を示す撮像装置の外観図である。図１の矢印２方向から見た図である。図２の３−３線に沿って切断した撮像装置の斜視図である。撮像装置の分解図である。基板部を示す平面図である。図２の６−６線に沿って切断した図である。本発明の変形例を示す図である。本発明の別の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１ないし図４に示すように、撮像装置１０は、主として、撮像素子１７を載置した制御基板１８を有する基板部１２と、基板部１２を撮像素子１７側の面から固定するための第１筐体部１３と、基板部１２を撮像素子１７側の面と反対の面から固定するための第２筐体部１４と、第１筐体部１３側に取付けられたレンズ部１５とによって構成されている。第１筐体部１３と第２筐体部１４が、撮像装置１０の外殻を構成している。

なお、以下の説明においては、便宜上、レンズ部１５の光軸と平行な図３の上下方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する図３の左右方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向に直交する図３の前後方向をＹ方向とする。

レンズ部１５は、被写体光を制御基板１８上の撮像素子１７に結像するもので、鏡筒１９と、鏡筒１９の先端部に取付けられたレンズ２０などによって構成される。撮像素子１７は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサからなり、撮像素子１７の撮像面がレンズ部１５の光軸に対して直角となるように配置される。

実施の形態においては、第１筐体部１３は、基板部１２を固定するための基板固定部材２１と、レンズ部１５を取付けるためのレンズ取付部材２２とによって構成され、後述するように、レンズ取付部材２２は基板固定部材２１に位置調整可能に固定される。

基板部１２の制御基板１８は、例えば、ガラスエポキシ基板からなり、板状で矩形状を呈している。制御基板１８の中央部には、撮像素子１７が載置されている。制御基板１８の周縁部の両面には、図５に示すように、導電体パターン２３が形成され、導電体パターン２３は制御基板１８のグランド電位と接続されている。制御基板１８の四隅には、後述する締付部材が貫通する貫通穴１８ａが形成されている。なお、導電体パターン２３は、制御基板１８の表面を覆うレジスト（保護膜）を、制御基板１８の周縁部に沿って剥がして銅配線を露出させることにより形成される。

基板固定部材２１は、基板部１２の制御基板１８と同じ大きさの矩形状をなし、伝熱性に優れたアルミニウム等の金属からなっている。基板固定部材２１の基板部１２に対向する面、すなわち、図３および図４の下面（以下、裏面という）には、矩形状にくり貫かれた所定深さの空間部２１ａが形成され、空間部２１ａに制御基板１８上より突出する突出部が収容される。基板固定部材２１の空間部２１ａの周囲には、制御基板１８の導電体パターン２３に接触する矩形に沿った接触部２１ｂが突設されている。また、基板固定部材２１の裏面の四隅には、図６に示すように、レンズ部１５の光軸と平行な方向に第１ねじ穴（タップ穴）２１ｃが、制御基板１８の四隅に形成された貫通穴１８ａとそれぞれ同心上に開口されている。

基板固定部材２１の基板部１２に対向する面と反対の面、すなわち、図３および図４の上面（以下、表面という）の中央部には、円形もしくは矩形状の中心穴２１ｄが貫通されている。また、基板固定部材２１の表面の周縁部には、四辺に沿って帯状凹部２１ｅが、各辺の中央部に形成されている。四辺に沿って帯状凹部２１ｅが形成されることにより、基板固定部材２１の表面の四隅に、後述するシム３０が載置される座面２１ｆが形成される。

第２筐体部１４は、基板部１２の制御基板１８と同じ大きさの矩形状をなし、伝熱性に優れたアルミニウム等の金属からなっている。第２筐体部１４の基板部１２に対向する表面（図３および図４の上面）には、矩形状にくり貫かれた所定深さの空間部１４ａが形成され、この空間部１４ａの周囲に、制御基板１８の導電体パターン２３に接触する矩形に沿った接触部１４ｂが突設されている。また、第２筐体部１４の四隅には、光軸と平行な方向に貫通穴１４ｃが、制御基板１８の四隅に形成された貫通穴１８ａとそれぞれ同心上に貫通されている。

なお、基板固定部材２１および第２筐体部１４に所定深さの空間部２１ａ、１４ａを形成するのは、制御基板１８と基板固定部材２１および第２筐体部１４との各接触部位に、矩形状の接触部２１ｂ、１４ｂを形成するためと、撮像装置１０の焦点距離の変更に伴って、撮像素子１７の取付け位置をＺ軸方向に可変にできるようにするためである。

第２筐体部１４の四隅の貫通穴１４ｃには、第２筐体部１４の裏面（図３および図４の下面）側より、４本の第１締付部材（締付ねじ）２５が挿通され、第１締付部材２５は、制御基板１８の四隅の貫通穴１８ａを貫通して基板固定部材２１の四隅の第１ねじ穴２１ｃにそれぞれねじ込まれる。これにより、制御基板１８が、基板固定部材２１と第２筐体部１４との間に挟まれ、基板固定部材２１および第２筐体部１４に固定される。

この際、第２筐体部１４および基板部１２の各貫通穴１４ｃ、１８ａを、第１締付部材２５の軸部分に密嵌合する寸法公差で形成することにより、基板固定部材２１、基板部１２および第２筐体部１４をＸＹ平面内で位置決めして固定することができる。また、基板固定部材２１の接触部２１ｂと第２筐体部１４の接触部１４ｂが、制御基板１８の導電体パターン２３に全面接触した状態で基板部１２（制御基板１８）が固定されるため、撮像装置１０の使用によって撮像素子１７より発生した熱は、伝熱性に優れた金属からなる基板固定部材２１および第２筐体部１４に伝えられ、基板固定部材２１および第２筐体部１４より外部に放熱される。

レンズ取付部材２２は、基板固定部材２１と同じ大きさの矩形状をなし、基板固定部材２１の表面に位置調整可能に固定される。レンズ取付部材２２の中央部には、レンズ部１５を取付けるためのねじ穴２２ａが貫通して形成され、このねじ穴２２ａにレンズ部１５に形成されたねじ部１５ａがねじ込まれ、レンズ部１５がレンズ取付部材２２に一体的に固定される。

レンズ部１５を取付けた側と反対のレンズ取付部材２２の下面には、四辺に沿って帯状突部２２ｂが四辺の各中央部に形成されている。帯状突部２２ｂは、基板固定部材２１の表面に形成された帯状凹部２１ｅに、少量の遊びをもって臨んでいる。これにより、基板固定部材２１に対してレンズ取付部材２２を少量の位置調整を許容しつつ、基板固定部材２１とレンズ取付部材２２との間より異物が侵入しないようにしている。

また、レンズ取付部材２２の四隅には、光軸と平行な方向に貫通穴２２ｃが貫通されている。四隅の貫通穴２２ｃには、レンズ取付部材２２の上面側より、４本の第２締付部材(締付ねじ)２６が遊びをもって挿通され、第２締付部材２６は、基板固定部材２１の表面の四隅に開口された第２ねじ穴（タップ穴）２１ｇ（図６参照）にそれぞれねじ込まれる。

この際、基板固定部材２１の表面の四隅に形成された座面２１ｆとレンズ取付部材２２との間に、それぞれシム３０が介挿され、これらシム３０の厚み調整によって、撮像素子１７に対するレンズ部１５の光軸のあおりを調整できるようになっている。また、基板固定部材２１に対するレンズ取付部材２２のＸＹ平面内での位置調整およびＺ軸回りの位置調整により、レンズ部１５の光軸および撮像素子１７に対するレンズ部１５の回転ずれが調整される。基板固定部材２１に対するレンズ取付部材２２の位置調整の後、レンズ取付部材２２は基板固定部材２１に第２締付部材２６によって一体的に固定され、第１筐体部１３を構成する。

なお、第１締付部材２５の頭部が係合する第２筐体部１４の下面四隅、および第２締付部材２６の頭部が係合するレンズ取付部材２２の上面四隅は、それぞれ座繰られ、第１締付部材２５の頭部および第２締付部材２６の頭部が、第２筐体部１４の下面およびレンズ取付部材２２の上面より突出しないようにしている。

第２筐体部１４の基板部１２に対向する面と反対の面（以下、裏面という）の中央部には、円形もしくは矩形状の中心穴１４ｄが貫通されている。第２筐体部１４の裏面には、カバープレート２７が第３締付部材２８によって固定され、第２筐体部１４の中心穴１４ｄを閉塞している。なお、図示してないが、第２筐体部１４とカバープレート２７との間に形成された隙間より、基板部１２から引き出されたケーブルが取り出されるようになっている。

次に、上記した実施の形態に係る撮像装置１０の組み付けについて、図４を参照して説明する。先ず、撮像素子１７を載置した制御基板１８を有する基板部１２を、第１筐体部１３の基板固定部材２１と第２筐体部１４との間に配置し、基板固定部材２１の四隅の第１ねじ穴２１ｃに、制御基板１８および第２筐体部１４の各貫通穴１８ａ、１４ｃを位置合わせする。

その状態で、第２筐体部１４の四隅の貫通穴１４ｃに第１締付部材２５を、第２筐体部１４の裏面（図４の下面）より挿通し、制御基板１８の各貫通穴１８ａを貫通して、基板固定部材２１の各第１ねじ穴２１ｃにそれぞれねじ込む。これによって、制御基板１８の周縁部に形成された導電体パターン２３（図５参照）が、基板固定部材２１および第２筐体部１４の接触部２１ｂ、１４ｂによって挟持され、基板部１２が基板固定部材２１および第２筐体部１４に固定される。

次いで、基板固定部材２１の四隅の座面２１ｆ上にシム３０をそれぞれ装着するとともに、シム３０上に、レンズ部１５を取付けたレンズ取付部材２２を配置し、基板固定部材２１の四隅の第２ねじ穴２１ｇに、レンズ取付部材２２の貫通穴２２ｃを位置合わせする。その状態で、レンズ取付部材２２の四隅の貫通穴２２ｃに第２締付部材２６を、レンズ取付部材２２の上面側より挿通し、基板固定部材２１の各第２ねじ穴２１ｇにそれぞれねじ込む。これによって、図１に示すように、レンズ部１５を取付けたレンズ取付部材２２がシム３０を介して基板固定部材２１に取付けられる。

次いで、撮像面のあおりや、レンズ部１５の光軸を調整するために、レンズ取付部材２２を基板固定部材２１に対して位置調整する。撮像面のあおりの調整は、基板固定部材２１の四隅の座面２１ｆ上に装着したシム３０の少なくとも１つを、厚みの異なるものに交換して行う。また、レンズ部１５の光軸の調整や、撮像素子１７に対するレンズ部１５の回転ずれの調整は、レンズ取付部材２２を基板固定部材２１に対して、ＸＹ平面内で位置調整したりＺ軸回りに位置調整することにより行う。その後、第２締付部材２６を締め込んで、レンズ取付部材２２を基板固定部材２１に固定する。

上記した実施の形態によれば、撮像素子１７を載置した基板部１２を、基板固定部材２１と第２筐体部１４とにより挟んで固定するので、撮像装置１０の外形寸法を基板部１２の外形寸法とほぼ同程度に抑制することができ、撮像装置１０の小型化を達成することができる。

また、上記した実施の形態によれば、基板部１２の周縁部に形成した導電体パターン２３に、基板固定部材２１および第２筐体部１４に形成した接触部２１ｂ、１４ｂを接触した状態で基板部１２を固定するので、撮像素子１７で発生した熱を導電体パターン２３に接触する基板固定部材２１および第２筐体部１４を介して放熱させることができる。特に、放熱のために特別な部材を付加する必要がなく、撮像装置１０の基本構成によって放熱能力を向上することができる。

なお、上記した実施の形態においては、第１筐体部１３を、基板固定部材２１とこの基板固定部材２１に対して位置調整可能なレンズ取付部材２２とによって構成した例について述べたが、位置調整は本発明にとって必ずしも必須の要件ではなく、第１筐体部１３を、基板固定部材２１とレンズ取付部材２２とを一体不可分で構成するようにしてもよい。

また、上記した実施の形態においては、制御基板１８の周縁部両面に形成した導電体パターン２３に、基板部１２を挟む第１筐体部１３（基板固定部材２１）と第２筐体部１４の接触部２１ｂ、１４ｂをそれぞれ接触させた例について述べたが、導電体パターン２３を制御基板１８の周縁部片面にのみ形成し、この導電体パターン２３に、第１筐体部１３（基板固定部材２１）および第２筐体部１４のいずれか一方を接触させても、基板部１２の熱を放熱するうえで有効である。

図７は、本発明の変形例を示すもので、基板部１２の外面を第１筐体部１３（基板固定部材２１）および第２筐体部１４によって覆うようにしたものである。なお、実施の形態で述べたと同一の構成部品については同一の参照番号を付し、説明を省略する。

図７に示す変形例においては、基板固定部材２１の周縁部に、例えば、薄肉状の覆い部１２１を下方に向けて突出させ、この覆い部１２１を基板部１２の制御基板１８の外面に当接させる。また、第２筐体部１４の周縁部に、例えば、薄肉状の覆い部１１４を上方に向けて突出させ、この覆い部１１４を制御基板１８の外面に当接させる。

このような結果、覆い部１２１、１１４によって基板部１２の外面が覆われ、基板部１２と基板固定部材２１および第２筐体部１４との各間にごみなどの異物が侵入するおそれがなくなる。しかも、覆い部１２１、１１４は薄肉でよいので、撮像装置１０の外形寸法が大きくならず、上記した実施の形態で述べたと同様に、撮像装置１０の小型化を達成することができる。

上記した実施の形態に係る撮像装置１０は、撮像素子１７が載置された基板部１２と、基板部１２を撮像素子１７側の面から固定するための第１筐体部１３と、基板部１２を撮像素子１７側の面と反対の面から固定するための第２筐体部１４と、第１筐体部１３側に取付けられたレンズ部１５とを備え、第１筐体部１３と第２筐体部１４を、基板部１２を挟んで締付部材２５により固定するようになっている。これにより、撮像装置１０の外形寸法を基板部１２の外形寸法と同程度に抑制することができ、撮像装置１０の小型化を可能にできる。

また、上記した実施の形態に係る撮像装置１０は、第１筐体部１３と第２筐体部１４が、撮像装置１０の外殻を構成するようになっている。これにより、撮像装置１０の外殻を形成するための構成が不要となり、部品点数の削減を図りながら、小型化を可能にできる。

また、上記した実施の形態に係る撮像装置１０は、基板部１２の少なくとも一方の面には、基板部１２のグランド電位と接続された放熱用の導電体パターン２３が形成され、導電体パターン２３が第１筐体部１３および第２筐体部１４の少なくとも一方に形成された接触部２１ｂ（１４ｂ）と接触した状態で、基板部１２が第１および第２筐体部１３、１４に固定されるようになっている。これにより、撮像素子１７で発生した熱を導電体パターン２３に接触する第１筐体部１３および第２筐体部１４の少なくとも一方を介して放熱させることができる。しかも、放熱のために特別な部材を付加する必要がなく、撮像装置１０の基本構成によって放熱能力を向上することができる。

また、上記した実施の形態に係る撮像装置１０は、第１筐体部１３は、基板部１２を固定するための基板固定部材２１と、レンズ部１５を取付けるためのレンズ取付部材２２とによって構成され、レンズ取付部材２２が基板固定部材２１に対して位置調整可能に固定されるようになっている。これにより、基板固定部材２１に対してレンズ取付部材２２を位置調整することにより、撮像素子１７に対するレンズ部１５の光軸のあおりを調整できるとともに、レンズ部１５の光軸の調整および撮像素子１７に対するレンズ部１５の回転ずれが調整可能となる。

また、上記した実施の形態に係る撮像装置１０は、第１筐体部１３の基板固定部材２１と第２筐体部１４は、伝熱性の高いアルミニウム等の金属からなっている。これにより、導電体パターン２３に接触する第１筐体部１３（基板固定部材２１）および第２筐体部１４からの放熱効果をより高めることができる。

上記した実施の形態においては、第１筐体部１３（基板固定部材２１）と第２筐体部１４との間に、基板部１２を挟んで固定する第１締付部材２５を、基板部１２の制御基板１８に設けた貫通穴１８ａを貫通して固定する例について述べたが、第１締付部材２５を基板部１２（制御基板１８）を貫通させずに固定することもできる。例えば、図８に示すように、基板部１２の四隅に切欠き１８ｂを形成し、この切欠き１８ｂの部分に第１締付部材２５を挿通させるようにしてもよい。

なお、本発明は上記した実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の形態を採り得るものである。

本発明に係る撮像装置は、撮像素子が載置された基板部を第１および第２筐体部によって固定する構成の産業用カメラに用いるのに適している。

１０…撮像装置、１２…基板部、１３…第１筐体部、１４…第２筐体部、１４ｂ…接触部、１５…レンズ部、１７…撮像素子、１８…制御基板、２１…基板固定部材、２１ｂ…接触部、２２…レンズ取付部材、２３…導電体パターン、２５、２６…締付部材。

Claims

撮像素子が載置された基板部と、
前記基板部を前記撮像素子側の面から固定するための第１筐体部と、
前記基板部を前記撮像素子側の面と反対の面から固定するための第２筐体部と、
前記第１筐体部側に取付けられたレンズ部とを備え
前記第１筐体部は、前記基板部を固定するための基板固定部材と、前記レンズ部を取付けるためのレンズ取付部材とによって構成され、
前記第１筐体部と前記第２筐体部が、前記基板部を挟んで締付部材により固定され、前記レンズ取付部材が、前記基板固定部材に対して位置調整可能に固定されることを特徴とする撮像装置。
前記第１筐体部と前記第２筐体部が、撮像装置の外殻を構成する請求項１に記載の撮像装置。
前記基板部の少なくとも一方の面には、前記基板部のグランド電位と接続された放熱用の導電体パターンが形成され、前記導電体パターンが前記第１筐体部および前記第２筐体部の少なくとも一方に形成された接触部と接触した状態で、前記基板部が前記第１および第２筐体部に固定される請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
前記第１筐体部の前記基板固定部材と前記第２筐体部は、伝熱性の高いアルミニウム等の金属からなる請求項１−３の何れか一項に記載の撮像装置。