JP2017198754A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温下でも高耐久性を有するような放熱性能を有する撮像装置を提供する。【解決手段】レンズを保持するレンズ部と、前記レンズ部を支持するベース部材と、前記レンズを通過した入射光を受光するセンサ及び発熱部材を搭載した基板と、を備え、前記発熱部材は、熱伝導性を有する放熱部材を介して前記ベース部材に接触しており、前記ベース部材は、前記発熱部材との接触領域近傍の被写体側の表面積が見かけの表面積よりも広くなるような凹凸が形成されている、撮像装置を採用する。【選択図】図２

Description

本発明の一態様は、小型軽量化を図りながら所定の強度も保ちつつ放熱効率を向上させた撮像装置に関する。

車載カメラや監視カメラ等に用いられる撮像装置として、複数のレンズを配列して保持するレンズホルダー、撮像素子を実装したプリント配線基板（センサ基板）、レンズホルダーとプリント配線基板とを連結固定するベース部材等を備えたものがある（例えば特許文献１）。この撮像装置では、ベース部材の筒部（レンズホルダーを受容する部分）の中心軸と撮像素子の受光部の中心とが合致するようにベース部材にプリント配線基板を固定し、かつ、レンズを保持したレンズホルダーの雄ネジ部をベース部材の筒部の雌ネジ部に螺合して光軸方向のフォーカス調整を行うよう構成されている。

特開２００５−２１５３６９号公報

ところで、上記のような従来構成の撮像装置を車載カメラとして用いる場合、高温下などの過酷な環境での使用に耐えられるよう設計する必要がある。特に、近年の撮像装置に搭載される高性能な電子部品は熱を発しやすいため、高温により破壊されてしまうことも想定される。そこで、高温下での使用にも耐えられる撮像装置が求められてきた。

本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
レンズを保持するレンズ部（２）と、
前記レンズ部を支持するベース部材（３）と、
前記レンズを通過した入射光を受光するセンサ（１１）及び発熱部材（１２）を搭載した基板（１）と、を備え、
前記発熱部材は、熱伝導性を有する放熱部材（１３）を介して前記ベース部材に接触しており、
前記ベース部材は、前記発熱部材との接触領域の被写体側の表面積が見かけの表面積よりも広くなるような凹凸（３１）が形成されている、
撮像装置である。

上記構成の撮像装置では、発熱部材から発せられた熱を、放熱部材を介してベース部材から放熱することができる。さらに、ベース部材には表面積が広くなるような凹凸が形成されているため、これらの凹凸が放熱フィンのように機能し、効率的に放熱を行うことが可能となる。この効率的に放熱を行うことが可能となることで、より高温下での使用にも耐えられる撮像装置が提供できる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記ベース部材に形成された前記凹凸は、前記発熱部材との前記接触領域の被写体側の表面積が、見かけの表面積の２倍以上の面積になっている。

上記の撮像装置によれば、より効率的に放熱を行うことが可能となる。より好ましくは、ベース部材の所望の強度を保つ観点で、見かけ表面積を３倍程度にすることが好ましい。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記ベース部の凹凸がリブ形状を形成している。

上記の撮像装置によれば、放熱性を高めるのみでなく、ベース部材の強度を高めることなどが可能となる。より好ましくは、ベース部材をアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で形成する。

撮像装置の外観斜視図。 撮像装置の分解斜視図。 撮像装置の三面図。 図３のＡ−Ａの位置から見た側面図。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

＜１．実施形態＞
本実施形態の撮像装置は、基板に搭載された熱を発する半導体装置（ＤＳＰまたはＡＳＩＣなど）を、熱伝導性を有する放熱部材を介して、アルミニウム等で形成されリブ形状を有するベース部材に接触させることで、放熱性能を高める構成としている点を特徴としている。以下、本実施形態の撮像装置の構成について具体的に説明する。

図１は、本実施形態の撮像装置を前面側（被写体側）から見た外観斜視図である。図２は、本実施形態の撮像装置を前面側から見た分解斜視図である。図３は、本実施形態の撮像装置の三面図であり、図３（ａ）は前面側から見た図、図３（ｂ）は上面側から見た図、図３（ｃ）は裏面側（基板側から被写体に向かった側）から見た図である。図４は、図３（ａ）のＡ−Ａの位置における側面図である。図４は断面のみでなく側面図であるため、断面の先に見られるねじ４ａ〜４ｃなどが図中に示されている。

図１〜図４（特に図２）に示されるように、本実施形態の撮像装置は、基板１、レンズ部２、及びベース部材３を含んで構成される。ベース部材３の開口部に挿入されたレンズ部２は、ねじ結合または接着剤などでベース部材３に連結されている。ベース部材３は、ねじ４ａ〜４ｃなどによって基板１と連結され固定されている。

＜基板１＞
基板１は、特に図２に示されるように、センサ１１、発熱部材１２、及び各種電子部品を搭載したプリント基板であって、ベース部材３と連結される。

センサ１１は、レンズ部２のレンズを透過した光を受光し、電気信号に変換して出力する光電変換機能を有するＣＭＯＳまたはＣＣＤなどの撮像素子である。センサ１１から出力された撮像信号は、基板１に搭載された電子部品及び／または発熱部材１２に入力され処理される。

発熱部材１２は、例えばセンサ１１から出力された撮像信号を処理するＩＳＰ（Ｉｍａｇｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などの画像処理装置であって、例えばＤＳＰやＡＳＩＣなどの半導体装置である。従来のセンサでは、ＩＳＰはセンサと一体的に構成されたものが一般的であったが、放熱の必要性などから近年はセンサとは別の構成とされることが多くなってきている。このようなＩＳＰでは、処理負荷の高い画像処理を行うため、基板１に搭載された電子部品の中で特に発熱性が高くなっている。なお、この発熱部材１２は必ずしもＩＳＰである必要はなく、放熱の必要性の高い素子を選択する。また、発熱部材１２は必ずしも１つの部材に限定されるものではなく、複数の部材を対象としてもよい。

発熱部材１２は基板１に半田等で固定されており、その上（基板１とは反対の面）には放熱緩衝材１３が搭載されている。放熱緩衝材１３は、高い熱伝導性と弾性とを有する素材で、例えば略矩形の板状に形成されており、その一面は発熱部材に接し、他面はベース部材３に弾性的に密着している（特に図４の断面図参照）。放熱緩衝材１３の両面は、発熱部材１２の前面を覆うような面積及び形状で形成されている。放熱緩衝材１３は、一般的な放熱シートまたは放熱グリスなどが用いられる。

＜レンズ部２＞
レンズ部２は、一または複数（一般的には複数）のレンズを含み、これらのレンズを支持するよう円筒状に形成されており、ベース部材３とねじ結合（螺合）などで連結されている。レンズ部２に含まれるレンズは、被写体からの入射光を屈折しながらセンサ１１に向かって導光していく。

＜ベース部材３＞
ベース部材３は、アルミニウムなどの高い熱伝導性と剛性とを有する金属素材で形成されており、円形に形成された開口部にレンズ部２を支持するよう構成されている。ベース部材３は、ねじ４ａ〜４ｃなどで基板１と連結されている。ベース部材３の基板１と対向する面の一部は、放熱緩衝材１３と接触している（図４参照）。ベース部材３の被写体側の面には、図１〜図４に示されるように凹凸３１が形成されている。この凹凸３１の底部を基準に考えると、この凹凸３１によりリブ形状が形成されるということもできる。本実施形態では、このように凹凸が形成されつつ、補強のための壁に類似した形状を有する構造をリブ形状と呼んでいる。このような凹凸３１によるリブ形状が形成されることで、リブ形状が形成されない見かけ表面積に対して、外気に接する表面積が広くなっている。特に放熱の必要性の高い、発熱部材１２の表面領域（発熱部材１２が放熱緩衝材１３を介してベース部材３に接触する領域、及びその近傍領域）に対応する部分では、表面積が見かけ表面積の２〜３倍になるように、リブ形状が形成されている。ベース部材３にリブ形状が形成されることで、外気と接する表面積が広くなるとともに、必要となる素材の量が減少しつつも、必要な強度が確保されている。

なお、本特許請求の範囲記載の「（ベース部材における）発熱部材との接触領域」とは、（１）発熱部材１２が（場合により、放熱緩衝材１３を介して）ベース部材に接触する領域、又は（２）発熱部材１２が（場合により、放熱緩衝材１３を介して）ベース部材に接触する領域及びその接触する領域の近傍領域、をいう。

このように、本実施形態の撮像装置では、基板１に搭載された発熱部材１２の上に放熱緩衝材１３を配置してベース部材３に接触させ、発熱部材１２の熱を、放熱緩衝材１３を介してベース部材３に伝導させて、広い表面積を有するベース部材３から放熱する構成としている。これによって、発熱部材１２から発せられた熱を、効率的に放熱することができる。また、ベース部材３に形成されたリブ形状が放熱フィンのように機能し、効率的に放熱を行うことが可能となる。さらに、ベース部材３にリブ形状が形成されることで、撮像装置の小型軽量化が可能になるとともに、ベース部材３の成形時間を短くし、材料費を削減することなどが可能となる。

また、ベース部材３に形成された凹凸３１によるリブ形状は、リブ形状が形成されていないときの見かけ表面積に対して２〜３倍の表面積を有している。これによって、ベース部材３の所望の強度を保ちつつ、より効果的に発熱部材１２の熱を放熱することが可能となる。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

例えば、上記実施形態の撮像装置では、ベース部材３に形成されたリブ形状は、見かけ面積に対して２〜３倍の表面積を有するよう形成されていたが、この面積は見かけ表面積の２倍より狭くなっていても一定の効果を得ることができる。

また、上記実施形態の撮像装置では、ベース部材３はアルミニウムで形成されていたが、必ずしもアルミニウムに限定されるものではなく、熱伝導性に優れた他の材料を採用してもよい。また、ベース部材３のうち、発熱部材１２が配置された領域の周辺部分のみがアルミニウムなどの熱伝導性に優れる材料で形成され、その他の部分は別の熱伝導性に劣る材料で形成されていてもよい。

また、上記実施形態の撮像装置におけるベース部材３にはリブ形状の凹凸３１が形成されていたが、リブ形状ではない凹凸、または放熱フィン形状に形成されていても、一定の放熱効果を得ることができる。

本発明は、高温下での使用されることがある車載カメラなどとして特に効果的に利用される。

１…基板
１１…センサ
１２…発熱部材
１３…放熱緩衝材
２…レンズ部
３…ベース部材
４ａ〜４ｃ…ねじ

Claims (3)

1. レンズを保持するレンズ部と、
   前記レンズ部を支持するベース部材と、
   前記レンズを通過した入射光を受光するセンサ及び発熱部材を搭載した基板と、を備え、
   前記発熱部材は、熱伝導性を有する放熱部材を介して前記ベース部材に接触しており、
   前記ベース部材は、前記発熱部材との接触領域の被写体側の表面積が見かけの表面積よりも広くなるような凹凸が形成されている、
   撮像装置。
2. 前記ベース部材に形成された前記凹凸は、前記発熱部材との前記接触領域の被写体側の表面積が、見かけの表面積の２倍以上の面積になっている、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記ベース部の凹凸がリブ形状を形成している、
   請求項１または請求項２に記載の撮像装置。

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