JP2023071108A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの結露を低減することができる撮像装置を提供する。【解決手段】本実施形態の一態様に係る撮像装置は、鏡筒と、基板と、筐体と、第１放熱部材と、を備える。鏡筒はレンズを収容する。基板は、レンズを介して受光した光を画像信号に変換するセンサが実装される。筐体は鏡筒及び基板を収容する。第１放熱部材は、鏡筒と、筐体との間に設けられ、前記鏡筒と筐体とを熱的に接続する。【選択図】図２

Description

本開示は、撮像装置に関する。

近年、車両の運転支援システムの普及に伴い、車両にカメラが搭載されることが増えつつある。また、車両に搭載されたカメラ（以下、車載カメラともいう）が撮像する画像はより鮮明な画像が求められるため、車載カメラが備えるイメージセンサ（以下、単にセンサともいう）の画素数は増加傾向にある。

ところで、画素数の増加に伴い、センサからの放熱量が増えるため、車載カメラの温度が上昇する傾向ある。車載カメラの内部温度が上昇すると、車載カメラの内部温度と外気との温度差がより大きくなるため、外部に露出しているレンズに結露が生じる可能性がある。従来、レンズと鏡筒の隙間にＯリングを設けたり、接着剤で封止したりすることで外気との気密性を高め、結露防止の取り組みがなされている（例えば、特許文献１）。

特許第５６８５６２５号公報

しかしながら、上述した従来技術では、外気に対する気密性を高めることはできるものの、車載カメラの内部において、鏡筒内部とセンサとで温度差が発生し、結露が生じる可能性がある。

本開示が解決しようとする課題は、レンズの結露を低減することができる撮像装置を提供することである。

本実施形態の一態様に係る撮像装置は、鏡筒と、基板と、筐体と、第１放熱部材と、を備える。鏡筒はレンズを収容する。基板は、レンズを介して受光した光を画像信号に変換するセンサが実装される。筐体は鏡筒及び基板を収容する。第１放熱部材は、鏡筒と、筐体との間に設けられ、鏡筒と筐体とを熱的に接続する。

本開示によれば、レンズの結露を低減することができる。

図１は、第１の実施形態に係る撮像装置の外観図の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係る撮像装置の縦断面図の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る撮像装置内部の組立途中の概略図の一例を示す図である。 図４は、第２の実施形態に係る撮像装置の外観図の一例を示す図である。 図５は、第２の実施形態に係る撮像装置の縦断面図の一例を示す図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る撮像装置は、例えば、車両に搭載され、車両の運転支援に用いられ得る車載カメラである。運転支援用の撮像装置は、内部のＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）による画像処理により、車両、歩行者、障害物等の物体を検知し、運転者に警告を行ったり、車両を強制的に停止させたりする等、車両の運転支援システムにおいて主要な役割を担っている。

図１は、第１の実施形態に係る撮像装置１００の外観図である。図２は、第１の実施形態に係る撮像装置１００の縦断面図である。

以下に説明する図面において、便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｚ軸を示しており、実施形態の撮像装置１００における上下方向（Ｘ方向）、左右方向（Ｚ方向）をＸ軸及びＺ軸を用いて説明する。なお、以下の説明において、単に、Ｘ方向、またはＺ方向と記載した場合には、それぞれの軸方向であり、逆向きの２方向を含む。

また、Ｘ軸の正の方向と特定した場合には下側から上側への一方向であり、Ｚ軸の正の方向と特定した場合には左側から右側への一方向である。Ｘ軸の負の方向と特定した場合には上側から下側への一方向であり、Ｚ軸の負の方向と特定した場合には右側から左側への一方向である。

第１の実施形態に係る撮像装置１００は、第１筐体１０、第２筐体２０、鏡筒３０、レンズ４０、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙｓ）カットフィルタ４６、基板５０、第１固定部材５４、第２固定部材５５及びセンサ５６を備える。

第１筐体１０及び第２筐体２０は、金属等の導電材料で作製される。第１筐体１０及び第２筐体２０は、例えば、アルミダイカスト（一例として、ＡＤＣ１２等のアルミニウム合金）等から作製される。第１筐体１０及び第２筐体２０は、第１筐体１０と第２筐体２０とを組み合わせることで形成される空間内部に、鏡筒３０の一部及び基板５０を収容する。

鏡筒３０は、両端が開口された円筒形の部材である。鏡筒３０は、例えば、樹脂などの吸湿性を有する部材により形成される。鏡筒３０の一部は、第１筐体１０に設けられた凹状の凹部３１に収容される。より具体的には、鏡筒３０は、当該鏡筒３０の先端部（第１レンズ４１側）が露出した状態で第１筐体１０の凹部３１に収容される。なお、鏡筒３０の凹部３１は、鏡筒３０の径に応じた形状を有するものとする。

また、鏡筒３０の内部には、レンズ４０及びＩＲカットフィルタ４６が所定の位置に配置される。具体的には、鏡筒３０は、後述する第１レンズ４１、第２レンズ４２、第３レンズ４３、第４レンズ４４、第５レンズ４５及びＩＲカットフィルタ４６を、鏡筒３０に入射する順に配置する。

レンズ４０は、第１レンズ４１、第２レンズ４２、第３レンズ４３、第４レンズ４４及び第５レンズ４５を有する。レンズ４０は、プラスチックあるいはガラス等で形成される。また、鏡筒３０に収容されるレンズ４０の各レンズ間には空気が保持される。なお、レンズ４０の枚数はこれに限定されない。

ＩＲカットフィルタ４６はレンズ４０から入射された赤外線をカットし、可視光のみを後述するセンサ５６へ透過する。なお、鏡筒３０と、鏡筒３０の内部に配置されたレンズ４０及びＩＲカットフィルタ４６の構成を総称してレンズユニットともいう。

基板５０は、第１筐体１０及び第２筐体２０で形成される空間内部に収容される。基板５０は、後述する第１基板５１、第２基板５２及びフレキシブル配線５３を有する。基板５０は、レンズ４０により撮像面に形成された被写体像を撮像する後述するセンサ５６を実装する。

第１基板５１は、後述するセンサ５６が実装された基板５０である。第１基板５１は、第１固定部材５４及び第２固定部材５５を介して第１筐体１０に固定される基板５０である。第２基板５２は、出力機構（図示せず）を篏合する実装基板コネクタを有し、フレキシブル配線５３を介して第１基板５１と電気的に接続される基板５０である。フレキシブル配線５３は、第１基板５１及び第２基板５２を電気的に接続する配線である。

第１固定部材５４及び第２固定部材５５は、例えば、金属材料（一例として、ステンレス）等から作製されたネジであり、第１基板５１を第１筐体１０に固定する。具体的には、第１固定部材５４及び第２固定部材５５は、第１筐体１０から第１基板５１に設けられた穴に挿入され、第１基板５１を第１筐体１０に固定する。

第１基板５１の固定方法は特に問わず、例えば接着剤を用いて固定してもよい。接着剤を用いる場合、例えば、第１基板５１に設けられた第１固定部材５４と接する第１受け皿５４１と、第２固定部材５５と接する第２受け皿５４２とにＵＶ仮硬性の接着剤を塗布（充填）する。次いで、鏡筒３０に対する第１基板５１の配置位置及び配置角度を調整した後、接着剤の硬化を実施する。

センサ５６は、第１基板５１に実装する。センサ５６は、撮像素子であり、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサである。センサ５６は、鏡筒３０内のレンズ４０及びＩＲカットフィルタ４６を通過した光を受光し、受光した光を結像させ、画像信号に変換する。センサ５６は、鏡筒３０及びレンズ４０の光軸上に配置される。また、センサ５６は、センサ５６が動作することで、熱を発生する。つまり、センサ５６は、熱を発生する発生源である。

封止部材６０は、鏡筒３０と、第１レンズ４１との間に設けられる。封止部材６０は、例えば、Ｏリングである。撮像装置１００は、封止部材６０を設けることで、防水機能が実現されている。

封止剤６１は、第１レンズ４１と第２レンズ４２との間に設けられる。封止剤６１は、例えば、接着剤等の樹脂であり、より好適には紫外線硬化樹脂等が用いられる。封止剤６１及び第２レンズ４２により封止構造が形成されるため、第２レンズ４２側から第１レンズ４１側（－Ｚ軸方向）への流体の流入を遮断することができる。

また、封止剤６１は、第５レンズ４５とＩＲカットフィルタ４６との間に設けられる。封止剤６１及びＩＲカットフィルタ４６により封止構造が形成されるため、ＩＲカットフィルタ４６側から第５レンズ４５側（－Ｚ軸方向）への流体の流入を遮断することができる。流体は、例えば、高温かつ高湿の空気である。なお、封止構造は、断熱構造であっても良い。

ところで、上記の構成では、撮像装置１００が動作することで、センサ５６は熱を発生することになる。センサ５６が熱を発生すると、第１筐体１０の内部の温度が上昇する。第１筐体１０の内部の温度が上昇すると、第１筐体１０の内部温度と、外気との温度差がより大きくなるため、外部に露出しているレンズ４０に結露が生じる可能性がある。なお、上述の封止部材６０及び封止剤６１では、外気に対する撮像装置１００の気密性を高めることはできるものの、第１筐体１０の内部の熱を遮断することはできず、更なる改善の余地がある。

そこで、第１の実施形態の撮像装置１００では、上述した第１筐体１０と鏡筒３０との温度差によるレンズ４０の結露を低減するために、以下の構成を備える。

第１の実施形態の撮像装置１００は、第１放熱部材７１を備える。第１放熱部材７１は、熱伝導性を有した部材（例えば、放熱シートや放熱グリース等）で形成される。

第１放熱部材７１は、第１筐体１０と鏡筒３０との間に設けられる。具体的には、第１放熱部材７１は、第１筐体１０の凹部３１と鏡筒３０の外周面との間に設けられ、第１筐体１０と鏡筒３０とを熱的に接続する。例えば、第１放熱部材７１は、鏡筒３０の外周面に沿って設けられる（巻き付けられる）。鏡筒３０は、第１筐体１０と鏡筒３０との間に第１放熱部材７１を設けられることで、第１筐体１０の内部からの熱が第１放熱部材７１を介して、鏡筒３０の外周面に熱が伝導する。熱が伝導することで、第１筐体１０の内部と、鏡筒３０の内部との温度差が発生しにくくなる。

これにより、第１放熱部材７１は、第１筐体１０の内部と、鏡筒３０の内部との温度差を小さく、略均一にすることができる。よって、撮像装置１００は、鏡筒３０に収容される各レンズ４０の結露を低減することができる。なお、第１放熱部材７１は、第１筐体１０の凹部３１の底面に設けても良い。

また、第１の実施形態の撮像装置１００は、第２放熱部材７２をさらに備える。第２放熱部材７２は、第１基板５１と第２基板５２との間に設けられる。具体的には、第２放熱部材７２は、第１基板５１のセンサ５６が実装される基板面の裏面側と、第２基板５２の出力機構を篏合する実装基板コネクタの裏面側との間に設けられ、第１基板５１と第２基板５２とを熱的に接続する。

また、第２放熱部材７２は、第１筐体１０との側面と接する。具体的には、第２放熱部材７２は、基板５０（第１基板５１及び第２基板５２）が収容される第１筐体１０及び第２筐体２０で形成される空間内部の第１筐体１０の内周側面及び内周底面に接し、第１筐体１０と基板５０とを熱的に接続する。

第２放熱部材７２は、熱伝導性を有した部材（例えば、放熱グリースや放熱用シリコン等）で形成される。例えば、第２放熱部材７２が２液混合型の放熱グリースの場合、２液を混合した後、ポットライフ中は粘度の高い液状となるため、基板５０上に実装される電子部品同士の僅かな隙間等、様々な形状に対応できる。なお、第１放熱部材７１及び第２放熱部材７２を総称して、放熱部材７０ともいう。

ここで、第１基板５１及び第２基板５２に第２放熱部材７２を設ける方法について図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態に係る撮像装置１００内部の組立途中の概略図の一例を示す図である。なお、本例では、第２放熱部材７２として、２液混合型の放熱グリースを用いる場合を説明する。

まず、放熱グリースは、第１基板５１のセンサ５６が実装される基板面の反対側（以下、裏面ともいう）の中心に塗布される。その後、第２基板５２は、第１基板５１の裏面に塗布された放熱グリースを、第１基板５１との間で挟み込むように上から押し付けられることで、第１基板５１及び第２基板５２を密着させる。

放熱グリースは、第２基板５２を上から押し付けられることで、第１基板５１及び第２基板５２の間の隙間に流れ込み、隙間から流れ出た第１筐体１０の壁面（内周側面及び内周底面）にまで達する。その後、放熱グリースが自然硬化することで、第１基板５１と第１筐体１０との熱的な接続が放熱グリース（放熱部材７０）によって保持される。

第２放熱部材７２は、第１筐体１０の側面に接することで、センサ５６からの熱が第２放熱部材７２を介して、第１筐体１０の側面に熱が伝導する。熱が伝導することで、第１筐体１０の内部と、センサ５６との温度差が発生しにくくなる。これにより、第２放熱部材７２は、第１筐体１０の内部と、センサ５６との温度を均一にすることができる。

このように、第１の実施形態の撮像装置１００では、第１筐体１０と鏡筒３０の間との間に放熱部材７０を設けることで、第１筐体１０からの熱を鏡筒３０に伝導する。これにより、第１の実施形態の撮像装置１００では、第１筐体１０の内部と鏡筒３０の内部との温度差をなくすことができるため、レンズ４０が曇ることを低減することができる。したがって、第１の実施形態の撮像装置１００は、レンズ４０の結露の発生を低減することができる。

また、第１の実施形態の撮像装置１００では、第１基板５１と第２基板５２との間に放熱部材７０を設けることで、センサ５６が発する熱を第１筐体１０に伝導する。これにより、第１の実施形態の撮像装置１００では、第１筐体１０及びセンサ５６との温度差を小さくすることができるため、第１筐体１０の内部と鏡筒３０の内部との温度差を小さくすることができる。

（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４は、第２の実施形態に係る撮像装置２００の外観図である。図５は、第２の実施形態に係る撮像装置２００の縦断面図である。上述の第１の実施形態と共通する部分については説明を適宜に省略する。なお、第１の実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付与し適宜説明を省略する。

上述の第１の実施形態では、鏡筒３０の一部が第１筐体１０の凹部３１に収容される形態について説明した。第２の実施形態では、鏡筒３０全体が第１筐体１０の凹部に収容される形態について説明する。

第１筐体１０の凹部３２は、鏡筒３０全体を収容する。凹部３２に収容された状態の鏡筒３０は、鏡筒３０の光軸方向（Ｚ軸上）において、第１筐体１０の先端部と鏡筒３０の先端部とが略同等の位置となる。つまり、第１筐体１０の先端部と鏡筒３０の先端部とが重なっている。ここで、図５を用いて、鏡筒３０が第１筐体１０に収容される状態について説明する。

図５に示すように、鏡筒３０全体が第１筐体１０の凹部３２に収容されている。鏡筒３０全体が第１筐体１０の凹部３２に収容されることで、第１筐体１０と鏡筒３０との接触面積をより増やすことができる。これにより、レンズユニットの露出部分（第１筐体１０に収容されていない部分）が少なくなるため、レンズユニットの露出部分からの温度の影響を受けにくくなる。

つまり、放熱部材７０は、第１筐体１０からの熱を鏡筒３０全体に伝導することができる。これにより、第２の実施形態の撮像装置２００では、第１筐体１０と鏡筒３０の内部との温度差をより効率的に小さくすることができる。したがって、第２の実施形態の撮像装置２００は、レンズ４０の結露のより効率的に低減することができる。

なお、上述した実施形態は、上述した装置が有する構成の一部を変更することで、適宜に変形して実施することも可能である。そこで、以下では、上述した実施形態に係るいくつかの変形例を他の実施形態として説明する。なお、以下では、上述した実施形態と異なる点を主に説明することとし、既に説明した内容と共通する点については詳細な説明を省略する。また、以下で説明する変形例は、個別に実施されても良いし、適宜組み合わせて実施されても良い。

（変形例）
上述の実施形態では、基板５０の枚数を２枚として説明したが、これに限られないものとする。例えば、基板５０の枚数は１枚であっても良いし、３枚以上であっても良い。すなわち、基板５０の枚数に関係なく、基板５０に放熱部材７０を設ける構成であれば良い。

なお、上述した実施形態は、例として提示したものであり、本開示の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態は、本開示の範囲または要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 第１筐体
２０ 第２筐体
３０ 鏡筒
４０ レンズ
４６ ＩＲカットフィルタ
５０ 基板
５４ 第１固定部材
５５ 第２固定部材
５６ センサ
６０ 封止部材
６１ 封止剤
７１ 第１放熱部材
７２ 第２放熱部材
１００、２００ 撮像装置

Claims (6)

1. レンズを収容する鏡筒と、
   前記レンズを介して受光した光を画像信号に変換するセンサが実装された基板と、
   前記鏡筒及び前記基板を収容する筐体と、
   前記鏡筒と前記筐体との間に設けられ、前記鏡筒と前記筐体とを熱的に接続する第１放熱部材と、
   を備える、撮像装置。
2. 前記鏡筒の先端部は、前記筐体から露出する、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記鏡筒の先端部は、前記筐体の先端部と重なる、
   請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記第１放熱部材は、前記鏡筒の外周面に沿って設けられる、
   請求項１から３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記基板と前記筐体とを熱的に接続する第２放熱部材を更に備える、
   請求項１から４の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記第２放熱部材は、前記基板の前記センサが実装される基板面の裏面側に設けられる、
   請求項５に記載の撮像装置。

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