JP5983398B2

JP5983398B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5983398B2
Application number: JP2012287284A
Authority: JP
Inventors: 政行野澤; 宗宣中山; 中野　洋一; 洋一中野; 博巳田口
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: JP2014130205A; US20140184835A1; US8964042B2

Description

本発明は撮像装置に関し、特に内部の熱を放熱する放熱部を備えた撮像装置に関するものである。

撮像装置の内部の回路や部品の発熱により温度が上昇するのを防止するため、放熱部を備えた撮像装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１６９８７５号公報

特許文献１に記載のビデオカメラは、ビデオカメラの発熱体である基板５、基板６からの熱を、筐体の左右側面のサイドパネルにそれぞれ伝熱し、左右のサイドパネルから放熱を行っている。

ここで、ビデオカメラの主要な発熱部の例として、信号処理を行うＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの画像処理部と、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサーやＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーなどの撮像素子が挙げられる。一般に、画像処理部は発熱量が多いという特徴を備えている。また撮像素子は発熱量はさほど多くないものの、素子としての最高許容温度が低く、過度の温度上昇により性能や寿命が劣化する恐れがあるという特徴を備えている。
しかしながら特許文献１に記載のビデオカメラは、左右対称のサイドパネルを使用しており、発熱体の特徴に応じてサイドパネルの大きさや配置を変えることは行っていない。すなわち、冷却に関してこのような発熱部の特徴を考慮していない。そのため、発熱部の特徴に応じて適切に放熱を行うことが困難であるという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、撮像装置の発熱部の特徴に応じて適切に放熱を行うことのできる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は以下の装置を提供するものである。
１）第１の発熱源（１０４）と、第１の発熱源よりも最高許容温度の高い第２の発熱源（１０２）とを有し、撮像を行う撮像部(１０)と、撮像部を覆う透明性を備えたカバー(７０)と、撮像部をチルト方向に駆動するチルト駆動部(４０)と、撮像部をパン方向に駆動するパン駆動部(５０)と、撮像部の、撮像方向およびチルト駆動部の回転軸に直交する方向の一方の面に設けられ、露出する部分の外形がチルト駆動部の回転軸とパン駆動部の回転軸との交点を中心とした略球面である第１の放熱部(３０２)と、撮像部の、撮像方向およびチルト駆動部の回転軸に直交する方向の他方の面に設けられ、露出する部分の外形がチルト駆動部の回転軸とパン駆動部の回転軸との交点を中心とした略球面である第２の放熱部(３０１)と、撮像方向を前方向としたとき、撮像部の後面に設けられ、露出する部分の外形がチルト駆動部の回転軸とパン駆動部の回転軸との交点を中心とした略球面である第３の放熱部(３０３)と、第１の放熱部と第３の放熱部とに第１の発熱源の熱を伝熱する第１の伝熱部(１１０)と、第２の放熱部に、第２の発熱源の熱を伝熱する第２の伝熱部(１０８)と、第１の放熱部材および第３の放熱部材と、第２の放熱部材との間の伝熱を抑止する断熱部(１１２)と、を備えることを特徴とする撮像装置。

本発明の撮像装置によれば、撮像装置の発熱部の特徴に応じて適切に放熱を行うことができる。

本発明の撮像装置の一実施形態であるドーム型カメラの外観図である。ドーム型カメラに用いるカメラモジュールの構成図である。カメラモジュールとフロントプレートとリアプレートの構成を示す斜視図である。カメラモジュールとフロントブラケットとリアブラケットの構成を示す斜視図である。カメラモジュールと上側ヒートシンクとの構成を示す斜視図である。カメラモジュールと下側ヒートシンクと後側ヒートシンクとの構成を示す斜視図である。カメラモジュールの放熱の流れを示す側面図である。ドーム型カメラの構成を示す断面図である。ドーム型カメラのダクトカバーとファンブラケットの構成を示す斜視図である。ドーム型カメラの内部の空気の流れを示す断面図である。

以下、本発明の撮像装置の一実施形態であるドーム型カメラを、図を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。また既に説明したものと同一部分ならびに同一事項には同一符号、番号を付し、重複する説明は省略する。
＜構成＞

本実施形態のドーム型カメラ１は、図１に示すように、筐体部６０と、透明または半透明のドームカバー７０とを備え、ドームカバー７０の内部にカメラモジュール１０を備えている。ドーム型カメラ１は、実際に天井に取り付ける際は、図１に示す状態とは天地逆にして取り付けるが、説明の都合上、以降も図１の向きで説明する。カメラモジュール１０は図２に示すように、光学画像を取得するレンズ１０１と、レンズ１０１で取得した光学画像を光電変換して画像信号を生成するＣＭＯＳイメージセンサー１０４と、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４で生成した画像信号に対して画像処理を行うＤＳＰ１０２と、ＤＳＰ１０２を搭載したＤＳＰ基板１０３と、ＤＳＰ１０２の熱を伝える伝熱部材１０５と、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４を搭載したＣＭＯＳ基板１０６と、ＣＭＯＳ基板１０６の熱を伝える伝熱部材１０７と、カメラモジュール１０を保護するカバー１０８とを備えている。伝熱部材１０５は一方の面がＤＳＰ１０２に接し、他方の面がカバー１０８に接しているので、ＤＳＰ１０２の熱が伝熱部材１０５を介してカバー１０８へと伝熱される。
伝熱部材１０７は一方の面がＣＭＯＳ基板１０６に接し、他方の面が後述のリアプレート１１０に接しているので、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の熱がＣＭＯＳ基板１０６と伝熱材１０７を介してリアプレート１１０に伝熱される。

撮像方向、すなわちレンズ１０１を備えた方向をカメラモジュール１０の前方としたとき、カバー１０８には、図３に示すように前方にフロントプレート１０９が取り付けられている。またカバー１０８の後方の左右の２箇所で、たとえばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）などの樹脂製の熱伝導率の低い断熱シート１１２をはさんでリアプレート１１０がカバー１０８に取り付けられている。断熱シート１１２により、リアプレート１１０とカバー１０８との間の伝熱が抑制されている。リアプレート１１０は、カメラモジュール１０の図３における下方向に突出する突出部１１０ａを左右の２箇所に備えている。リアプレート１１０の後面には、光軸１１１を中心とした同心円上に２箇所のネジ穴１１０ｂが設けられている。リアプレート１１０にはまた、光軸１１１を中心とした円形の凸部１１０ｃが設けられている。

図４ａ）はカメラモジュール１０を斜め後方からみた斜視図、図４ｂ）はカメラモジュール１０を斜め前方からみた斜視図である。いずれも、カメラモジュール１０に、フロントプレート１０９、リアプレート１１０、フロントブラケット２０１、リアブラケット２０３を取り付けた状態を示している。

フロントプレート１０９の前面には、図４ｂ）に示すように光軸１１１を中心とした同心円上に円形の凸部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃが設けられている。そしてカメラモジュール１０の前面および右側面を覆うように、Ｌ字型の形状のフロントブラケット２０１が取り付けられている。フロントブラケット２０１には、凸部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃに対応し、光軸１１１を中心とした円弧状の長穴２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃが孔設されている。長穴２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、凸部１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと嵌合する。これにより、フロントブラケット２０１は、光軸１１１を中心に回動可能となっている。フロントブラケット２０１にはまた、カメラモジュール１０をチルト方向に回転させるための軸であるチルト回転軸２０２が設けられている。なお、フロントブラケット２０１とフロントプレート１０９とを、段付のねじ２０５で結合し、外れ防止としてもよい。

また、図４ａ）に示すように、カメラモジュール１０の後面および左側面を覆うように、Ｌ字型の形状のリアブラケット２０３が取り付けられている。リアブラケット２０３には、リアプレート１１０の凸部１１０ｃに嵌合する丸穴２０３ａが設けられている。リアブラケット２０３にはまた、図示しないが、リアプレート１１０に設けられたネジ穴１１０ｂに対応し、光軸１１１を中心とした円弧状の２つの長穴が設けられている。そしてこの２つの長穴を通しネジ穴１１０ｂにネジ２０４ａ、２０４ｂを締結して、リアブラケット２０３を固定する。凸部１１０ｃと丸穴２０３ａとが嵌合するので、ネジ２０４ａ、２０４ｂを緩めるとリアブラケット２０３は光軸１１１を中心に回動可能となっている。また、リアブラケット２０３の図４ａ）、図４ｂ）で裏側となる部分には、後述のチルト駆動モーター４０１が取り付けられる。フロントブラケット２０１とリアブラケット２０３とは前述のようにいずれもＬ字形の形状であり、２箇所で互いをネジ止めしてカメラモジュール１０を覆う四角形状を構成する。

そして、図５における上方向をカメラモジュールの上方向としたとき、図５に示すように、カバー１０８の上面部分に、図示しないねじで上側ヒートシンク３０１を固定する。また、図６に示すように、リアプレート１１０の、カメラモジュール１０の下面に突出する２箇所の突出部１１０ａに下側ヒートシンク３０２をねじで固定する。さらに、図示しない断熱シートをはさんでカメラモジュール１０に下側ヒートシンク３０２をねじで固定する。また、カメラモジュール１０の後面にあるリアブラケット２０３に、後側ヒートシンク３０３をねじで固定する。後側ヒートシンク３０３と、上側ヒートシンク３０１と、下側ヒートシンク３０２との間にはそれぞれ間隙があり、互いに伝熱しないよう構成されている。
上側ヒートシンク３０１と下側ヒートシンク３０２と後側ヒートシンク３０３との外形は、それぞれ後述するカメラモジュール１０のパン、チルトの回転中心を中心とした略球状となるよう構成されている。

前述のように、カメラモジュール１０のＤＳＰ１０２の熱が、伝熱材１０５を介してカバー１０８の上面に伝熱されている、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の熱はＣＭＯＳ基板１０６と伝熱材１０７とリアプレート１１０を介して、リアプレート１１０に固定されたリアブラケット２０３に伝熱されている。

したがって図７の側面図に示すように、ＤＳＰ１０２の熱は矢印Ａのように、カメラモジュール１０の上方でカバー１０８を介して上側ヒートシンク３０１に伝熱され、外部へ放熱される。また、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の熱は矢印Ｂのように、カメラモジュール１０の後方でリアブラケット２０３から後側ヒートシンク３０３へ伝熱され外部に放熱されるとともに、矢印Ｃのようにカメラモジュール１０の下方でリアプレート１１０の突出部１１０ａから下側ヒートシンク３０２へ伝熱され、下側ヒートシンク３０２からも外部に放熱される。
また、断熱シート１１２によって、カバー１０８とリアプレート１１０との間の伝熱が抑制されているので、上側ヒートシンク３０１と、下側ヒートシンク３０２と後側ヒートシンク３０３との間の伝熱が、抑制されている。

また、図８のドーム型カメラ１の構成図に示すように、筐体部６０は円筒状の筐体外周部６０ａと、その上面の筐体上面部６０ｂとを備えており、さらに筐体ベース６０６が筐体部６０の底面に取り付けられている。ドーム型カメラ１を天井に取り付けるときは、筐体ベース６０６を天井に取り付け、その後に筐体ベース６０６をベース部６０に嵌合させることにより、ドーム型カメラ１を着脱可能に天井に取り付けることができる。筐体上面部６０ｂには、パン駆動モーター５０が取り付けられている。そして、パン駆動モーター５０の上面には、パン・チルト駆動部４０が取り付けられており、パン・チルト駆動部４０は、パン駆動モーター５０によってパン方向に回転駆動される。パン・チルト駆動部４０は、チルト駆動モーター４０１を備えており、チルト駆動モーター４０１がリアブラケット２０３を保持し、パン・チルト駆動部４０がチルト回転軸２０２を保持することにより、カメラモジュール１０がパン・チルト駆動部４０に保持されている。なおチルト駆動モーター４０１は、図８でカメラモジュール１０の裏側となる位置にあるので、図中では破線で示している。
パン駆動モーター５０がパン・チルト駆動部４０を回転させることにより、カメラモジュール１０はパン方向に回転し、パン方向に撮像方向を変更することができる。また、チルト駆動モーター４０１がカメラモジュール１０を回転させることにより、チルト方向に撮像方向を変更することができる。

一方、筐体部６０の底部にある筐体ベース６０６には、ファンブラケット６０２とダクトカバー６０１とが取り付けられている。図９ａ）は、ファンブラケット６０２を筐体ベース６０６に取り付けた状態を示している。ファンブラケット６０２には、ドーム型カメラ１の内部の空気を循環させるためのファン６０５が取り付けられている。
そして、図９ｂ）は、図９ａ）に示す、ファンブラケット６０２を取り付けた筐体ベース６０６の上部に、さらにダクトカバー６０１を取り付けた状態を示している。図９ｂ）に示すように、ダクトカバー６０１には、筐体上面部６０ｂを貫通してファン６０５により送り出された空気をドームカバー７０の内部へ放出するための送風ダクト６０３と、ドームカバー７０の内部から空気を吸入する上側吸入ダクト６０４ａ（６０４ａ１、６０４ａ２、６０４ａ３、６０４ａ４）とが設けられている。

送風ダクト６０３と上側吸入ダクト６０４ａとは、ドームカバー７０の内周に沿って設けられている。また送風ダクト６０３と上側吸入ダクト６０４ａの少なくとも何れか一方は、ドームカバー７０の内周に沿った複数のダクトで構成されている。本実施形態では、上側吸入ダクト６０４ａが、ドームカバー７０の内周に沿った複数（４つ）のダクトで構成されている。

送風ダクト６０３は、ダクトカバー６０１をファンブラケット６０２に重ね合わせたときにファン６０５の直上となる位置に設けられている。ファンブラケット６０２にはまた、上側吸入ダクト６０４ａに対応する位置に吸入溝６０４ｂが設けられ、上側吸入ダクト６０４ａと一体となって吸入ダクト６０４を構成している。このようにダクトカバー６０１とファンブラケット６０２とを取り付けた筐体ベース６０６を、筐体部６０の底部に取り付ける。

筐体部６０にはまた、図示しないが、カメラモジュール１０と信号をやり取りするスリップリングや、カメラモジュール１０を制御したり電源を供給したりするための回路基板などが設けられている。
＜ドーム型カメラ１０の放熱＞

図１０の図中の矢印は空気の流れを示す。図１０に示すように、送風ダクト６０３からドームカバー７０の内部に放出された空気は、ドームカバー７０の内壁に沿って図１０の上方向に送られてドームカバー７０の頭頂部に達する。そしてドームカバー７０の内壁に沿って図１０の下方向に送られて、吸入ダクト６０４に吸入される。また図９に示すように、上側吸入ダクト６０４ａがドームカバー７０の内周に沿って複数設けられているので、送風ダクト６０３からドームカバー７０の内部に放出された空気はドームカバー７０の内周に沿ってさらに周方向に広がり、吸入ダクト６０４に吸入されることとなる。これにより、ドームカバー７０の内部を広く空気が循環する。

吸入ダクト６０４に吸入された空気は、ダクトカバー６０１とファンブラケット６０２との間をとおって再びファン６０５に送られる。
したがって、ファン６０５による空気の循環は、ドームカバー７０の内部と、ダクトカバー６０１とファンブラケット６０２で囲まれた空間との間で循環し、外気と混じることがない。そのため、外部の埃を吸入することがなく、撮像をさまたげない。また、ドーム型カメラ１を天井などに取り付けられると、ドームカバー７０の頭頂部（球状の先端）が最も低い位置となり、温度が低くなるが、その部分の空気を循環させることができるので、効率的に放熱を行うことができる。

ドームカバー７０の内部を循環する空気は、ドームカバー７０の内面に沿って流れるので、略球状の上側ヒートシンク３０１、下側ヒートシンク３０２、後側ヒートシンク３０３にあたる。これにより、それぞれのヒートシンクが冷却される。ＤＳＰ１０２の熱は上側ヒートシンク３０１から放熱される。ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の熱は後側ヒートシンク３０３と下側ヒートシンク３０２との両方から放熱される。このように、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の熱は２つのヒートシンクから放熱されるため、ＤＳＰ１０２よりも広い表面積のヒートシンクで放熱が行われ、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の放熱を十分行うことができる。また、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の放熱に用いるヒートシンクとＤＳＰ１０２の放熱に用いるヒートシンクとを別の部材とし、さらに相互の熱伝導を抑止している。これにより、ＤＳＰ１０２の放熱により上側ヒートシンク３０１の温度が上昇しても、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の放熱を妨げることがない。

また、ヒートシンクが筐体上面部６０ｂの近傍に位置するとヒートシンクに当たる空気の流量が減る恐れがあるが、本実施形態ではＣＭＯＳイメージセンサー１０４の放熱はカメラモジュール１０の後側と下側との２箇所で行っている。そのためチルト方向に回転を行って、一方のヒートシンクが空気の流れの悪い筐体上面部６０ｂの近傍に位置しても、他方のヒートシンクは空気の流れのよい位置となる。このようにチルトの角度にかかわらず、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の放熱を十分行うことができる。このように構成することにより、ＣＭＯＳイメージセンサー１０４の温度をＤＳＰ１０２よりも下げることができる。

また、それぞれのヒートシンクの外形は、カメラモジュール１０のパン、チルトの回転中心を中心とした略球状となっている。そのため、カメラモジュール１０がパン、チルトを行って撮像方向を変更しても、放熱の状態が大きく変わることがなく、安定して放熱を行うことができる。
＜ローテーション調整＞

フロントブラケット２０１およびリアブラケット２０３は、前述のように、後方から２本のネジ２０４でリアプレート１１０に取り付けられている。そのため、この２本のネジ２０４を緩めることにより、カメラモジュール１０の光軸１１１を中心として、フロントブラケット２０１およびリアブラケット２０３に対してカメラモジュール１０を回転させることができる。
ドーム型カメラ１のパン・チルト駆動部４０などの部品精度や組立精度により、カメラモジュール１０が光軸を中心にして回転する方向に傾き、その結果撮像した画像が傾く場合がある。本実施形態のドーム型カメラ１は、リアブラケット２０３を固定するねじ２０４を緩めることにより、カメラモジュール１０を回転させ、撮像した画像の傾きを補正することができる。また、ねじをレンズ１０１の反対側の、カメラモジュール１０の後方から操作することができるので、撮像の邪魔にならず、撮像した画像をみながら、調整を行うことができる。

なお、本実施形態では、最高許容温度が異なる複数の発熱部を冷却する例を示したが、特徴が異なる発熱部であってもよい。たとえば発熱量が大きく異なる複数の発熱部を備える場合や、一方の発熱部の発熱量が大きく変動する場合にも、本発明を適用することができる。

１ドーム型カメラ
１０カメラモジュール
１０１レンズ
１０２ＤＳＰ
１０３ＤＳＰ基板
１０４ＣＭＯＳイメージセンサー
１０５伝熱部材
１０６ＣＭＯＳ基板
１０７伝熱部材
１０８カバー
１０９フロントプレート
１１０リアプレート
１１１光軸
１１２断熱シート
２０１フロントブラケット
２０２チルト回転軸
２０３リアブラケット
２０４ネジ
２０５段付ネジ
３０１上側ヒートシンク
３０２下側ヒートシンク
３０３後側ヒートシンク
４０パン・チルト駆動部
４０１チルト駆動モーター
５０パン駆動モーター
６０筐体部
６０ａ筐体外周部
６０ｂ筐体上面部
６０１ダクトカバー
６０２ファンブラケット
６０３送風ダクト
６０４吸入ダクト
６０５ファン
６０６筐体ベース
７０ドームカバー

Claims

第１の発熱源と、前記第１の発熱源よりも最高許容温度の高い第２の発熱源とを有し、撮像を行う撮像部と、
前記撮像部を覆う透明性を備えたカバーと、
前記撮像部をチルト方向に駆動するチルト駆動部と、
前記撮像部をパン方向に駆動するパン駆動部と、
前記撮像部の、撮像方向および前記チルト駆動部の回転軸に直交する方向の一方の面に設けられ、露出する部分の外形が前記チルト駆動部の回転軸と前記パン駆動部の回転軸との交点を中心とした略球面である第１の放熱部と、
前記撮像部の、撮像方向および前記チルト駆動部の回転軸に直交する方向の他方の面に設けられ、露出する部分の外形が前記チルト駆動部の回転軸と前記パン駆動部の回転軸との交点を中心とした略球面である第２の放熱部と、
前記撮像方向を前方向としたとき、前記撮像部の後面に設けられ、露出する部分の外形が前記チルト駆動部の回転軸と前記パン駆動部の回転軸との交点を中心とした略球面である第３の放熱部と、
前記第１の放熱部と前記第３の放熱部とに前記第１の発熱源の熱を伝熱する第１の伝熱部と、
前記第２の放熱部に、前記第２の発熱源の熱を伝熱する第２の伝熱部と、
前記第１の放熱部および前記第３の放熱部と、前記第２の放熱部との間の伝熱を抑止する断熱部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
前記カバーは略半球状であり、
前記撮像装置はさらに
前記カバーの内周に沿って送風を行う送風部と
前記カバーの内周に沿って前記送風部で送風した空気を放出する放出ダクトと、
前記カバーの内周に沿って前記放出ダクトから放出された空気を吸入する吸入ダクトと
を備え、
前記送風部と前記放出ダクトと前記吸入ダクトとは、前記送風部によって送風された空気が前記撮像装置の内部で循環するよう構成された
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像装置は
前記撮像部を保持するとともに前記撮像部をチルト方向に回転させるためのチルト回転軸を有する保持部をさらに備え、
前記撮像部は前記保持部に対し、前記撮像部の光軸を中心とした回転方向の取付位置を調整可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。