特許 7551376 撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/52 20230101AFI20240909BHJP

   G03B 17/55 20210101ALI20240909BHJP

   G03B 17/02 20210101ALI20240909BHJP

   H04N 23/51 20230101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

H04N23/52

G03B17/55

G03B17/02

H04N23/51

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020124781

(22)【出願日】2020-07-21

(65)【公開番号】P2022021258

(43)【公開日】2022-02-02

【審査請求日】2023-06-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110412

【弁理士】

【氏名又は名称】藤元 亮輔

(74)【代理人】

【識別番号】100104628

【弁理士】

【氏名又は名称】水本 敦也

(74)【代理人】

【識別番号】100121614

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 倫也

(72)【発明者】

【氏名】守矢 怜子

【審査官】岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９８３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２１３３２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｎ ５／２２２－５／２５７

Ｈ０４Ｎ ２３／００

Ｈ０４Ｎ ２３／４０－２３／７６

Ｈ０４Ｎ ２３／９０―２３／９５９

Ｇ０３Ｂ １７／４８－１７／５５

Ｇ０３Ｂ １７／０２

Ｇ０３Ｂ １７／２２

Ｈ０４Ｎ ７／１８

Ｂ６０Ｒ １／００－１／０４

Ｂ６０Ｒ １／０８－１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮影窓を保持した筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記撮影窓を通して撮像を行う撮像ユニットと、
前記筐体の内部に配置され、前記撮影窓に接触するヒータと、
前記筐体の内部に配置され、前記ヒータへの通電を行うヒータ基板とを有し、
前記筐体は、前記撮像ユニットを保持する第１の筐体と、前記撮影窓および前記ヒータを保持して前記第１の筐体に組み合わされる第２の筐体とにより構成され、
前記ヒータ基板は、前記撮像ユニットに対して前記撮影窓とは反対側に配置され、
前記ヒータ基板は、前記第２の筐体により保持されていることを特徴とする撮像装置。

【請求項2】

前記筐体の内部に、前記ヒータ基板を通じて前記ヒータへの通電を制御するヒータ制御基板が配置されており、
前記ヒータ制御基板は、前記第１の筐体により保持されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記ヒータ基板および前記ヒータ制御基板のうち一方に弾性を有する電気接点が設けられており、
前記第２の筐体が前記第１の筐体に組み合わされることにより、前記電気接点が前記ヒータ基板および前記ヒータ制御基板のうち他方に設けられた導通部に接触することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記第１の筐体から前記ヒータ制御基板に伝わる振動を減衰させる緩衝部材と、前記第２の筐体から前記ヒータ基板に伝わる振動を減衰させる緩衝部材とを有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

【請求項5】

前記ヒータは、前記ヒータ基板に電気的に接続される接続部を有し、
前記接続部は、前記ヒータから前記撮像ユニットの側方を通って前記ヒータ基板に延びていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項6】

前記ヒータと該ヒータを保持するホルダにより構成されるヒータユニットをさらに有し、前記ヒータユニットは、前記撮像ユニットによる撮像を可能とするヒータ開口部を有し、
前記撮像ユニットの被写体側の部分が、前記ヒータ開口部に入り込んでいることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。

【請求項7】

撮影窓を保持した筐体と、
前記筐体の内部に配置され、前記撮影窓を通して撮像を行う撮像ユニットと、
前記筐体の内部に配置され、前記撮影窓に接触するヒータと、
前記筐体の内部に配置され、前記ヒータへの通電を行うヒータ基板と、
前記ヒータと該ヒータを保持するホルダにより構成されるヒータユニットとを有し、
前記ヒータ基板は、前記撮像ユニットに対して前記撮影窓とは反対側に配置され、
前記ヒータユニットは、前記撮像ユニットによる撮像を可能とするヒータ開口部を有し、
前記撮像ユニットの被写体側の部分が、前記ヒータ開口部に入り込んでいることを特徴とする撮像装置。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置と、
該撮像装置により得られた撮像データを処理する処理装置とを有することを特徴とする撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒータが搭載された撮像装置（カメラ）に関する。

【背景技術】

【0002】

屋外で用いられるカメラには、筐体内の撮像ユニットの前側に配置される撮影窓（前窓）から氷雪や結露を除去するために、前窓に接触したフィルム型またはリング型のヒータが設けられることがある。特許文献１には、ヒータの熱を熱伝導性のガスケットを通じて前窓に伝達するカメラが開示されている。また、特許文献２には、温度センサよる検出温度が所定値以下になると発熱するヒータを搭載した監視カメラが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国公開２００２／０１７０１１９号公報

【文献】特開２００８－１６０７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたカメラでは、ガスケットとヒータとの間の接触熱抵抗によって熱損失が生じる。その結果、必要な熱量を得るためにヒータが大型化するおそれがある。また、特許文献２に開示されたカメラでは、温度センサが実装されたセンサ基板を前窓の近傍に配置するため、撮像ユニットを前窓に近づけて配置することができない。このため、前窓を大きくしてケラレを防止する必要がある。しかも、前窓より下側にセンサ基板が配置されると、前窓の位置が高くなり、その結果、前窓を保持する筐体が高さ方向に大型化する。

【0005】

本発明は、ヒータを備えた小型の撮像装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面としての撮像装置は、撮影窓を保持した筐体と、筐体の内部に配置され、撮影窓を通して撮像を行う撮像ユニットと、筐体の内部に配置され、撮影窓に接触するヒータと、筐体の内部に配置され、ヒータへの通電を行うヒータ基板とを有する。筐体は、撮像ユニットを保持する第１の筐体と、撮影窓およびヒータを保持して第１の筐体に組み合わされる第２の筐体とにより構成され、
ヒータ基板は、撮像ユニットに対して撮影窓とは反対側に配置され、ヒータ基板は、第２の筐体により保持されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、ヒータを備えた小型の撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例のカメラの外観斜視図。

【図2】実施例のカメラの前窓とヒータユニットの分解斜視図。

【図3】実施例のカメラの断面図。

【図4】実施例におけるヒータと撮像ユニットの斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

【0010】

図１は、実施例であるカメラ（撮像装置）１００の外観を示している。カメラ１００は、下カバー（第１の筐体）１２０と上カバー（第２のカバー）１１０により構成される筐体を有する。上カバー１１０と下カバー１２０はそれぞれ、金属やポリカーボネート等の樹脂により形成されている。上カバー１１０と下カバー１２０は、ねじやスナップフィット等によって互いに結合されている。

【0011】

上カバー１１０の前面には開口部が設けられている。上カバー１１０には、この開口部を塞ぐ前窓（撮影窓）１３０が接着等により固定されている。すなわち、筐体は前窓１３０を保持している。前窓１３０は、可視光を透過する透明なガラスまたはポリカーボネート等の樹脂により形成されている。

【0012】

図２は、前窓１３０とヒータユニット２００を分解して示している。ヒータユニット２００は、ヒータ２１０、ホルダ２２０およびヒータ基板２３０により構成されている。ヒータ２１０は、その中央に撮影用のヒータ開口部Ａを有し、前窓１３０の内面に接触するように配置される。ホルダ２２０は、ヒータ２１０を保持して前窓１３０に接着等により固定される。ホルダ２２０も、その中央にヒータ開口部Ａを有する。

【0013】

前窓１３０は、通電されて発熱したヒータ２１０によって周辺部から中心部に向かって加熱される。ヒータ２１０が前窓１３０に接触することで、ヒータ２１０と前窓１３０との間の接触熱抵抗以外の熱損失が生じないため、効率良く前窓１３０を加熱することができる。その結果、前窓１３０を加熱するために小型のヒータ２１０を用いることができる。ヒータ２１０はフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）により形成されており、２つの接続部２１１を有する。

【0014】

２つの接続部２１１は、ヒータ基板２３０に実装されたコネクタに接続されている。これにより、ヒータ２１０とヒータ基板２３０とが電気的に接続される。ヒータ２１０は、前窓１３０と接触する発熱部分の抵抗値を接続部２１１よりも大きくすることで、該発熱部への電圧印加によって発熱するように構成されている。接続部２１１の抵抗値が発熱部分より小さいことで、電圧印加による接続部２１１の発熱が抑えられる。このため、ヒータ２１０への電圧印加によってヒータ基板２３０が加熱されることはない。

【0015】

ヒータ基板２３０は、ヒータ２１０への通電を行うための中継基板の役割を有する。このため、ヒータ基板２３０には金メッキ等で導通部が形成されている。本実施例におけるヒータ２１０はＦＰＣにより形成されているが、シリコンラバーヒータ等、ヒータとして機能するものであればよい。また、ヒータ２１０とヒータ基板２３０とが接続されれば、接続部としてケーブルを用いてもよい。

【0016】

図３は、カメラ１００の断面を示している。筐体の内部には、撮像ユニット３００が収容されている。撮像ユニット３００は、レンズホルダ３４０により保持されたレンズ３１０と、センサ基板３２０に実装された撮像素子３３０とにより構成された撮像部を有する。センサ基板３２０は、レンズホルダ３４０に固定されている。また撮像ユニット３００は、撮像部を覆うカバーを構成するフロントカバー３５０とリアカバー３６０を有する。撮像ユニット３００（フロントカバー３５０）は、下カバー１２０にビス等により固定されることで下カバー１２０により保持されている。カメラ１００の外部の被写体からの光は前窓１３０とヒータ２１０の開口部を通ってレンズ３１０に入射し、レンズ３１０により形成された被写体像は撮像素子３３０により撮像（光電変換）される。

【0017】

さらに、筐体の内部には、メイン基板４１０、パワー基板４２０、基板支持部材４３０およびヒータ制御基板４４０が配置されている。メイン基板４１０は、カメラ１００の撮像動作を制御したり、撮像ユニット３００により得られた撮像データをネットワークＮを介してサーバーやパーソナルコンピュータ等の処理装置Ｐに送信したりする。処理装置Ｐは、受信した撮像データに対して画像処理や解析処理を行ったり撮像データを保存したりする。カメラ１００と処理装置Ｐにより撮像システムが構成される。

【0018】

パワー基板４２０は、メイン基板４１０、撮像素子３３０およびヒータ制御基板４４０への電源供給を行う。ヒータ制御基板４４０は、ヒータ基板２３０を通じてヒータ２１０に対する通電制御（温度制御等）を行う。

【0019】

メイン基板４１０とセンサ基板３２０はセンサケーブル４５０によって接続されており、撮像素子３３０によって取得された撮像データはメイン基板４１０に伝送される。メイン基板４１０は、下カバー１２０にビス等の固定部材によって固定されている。メイン基板４１０と下カバー１２０の間には緩衝部材５００が配置されている。緩衝部材５００は、ゴムや熱可塑性エラストマー等の弾性材料により形成されており、メイン基板４１０と下カバー１２０とにより押圧されている。他の緩衝部材５００も同様である。

【0020】

メイン基板４１０の上側にはパワー基板４２０が配置されており、メイン基板４１０とパワー基板４２０の間にも緩衝部材５００が配置されている。メイン基板４１０とパワー基板４２０は、ＢｔｏＢコネクタやケーブルコネクタ等を介して電気的に接続されている。

【0021】

基板支持部材４３０は、パワー基板４２０の上面に位置するように下カバー１２０に対して固定されている。基板支持部材４３０とパワー基板４２０の間にも緩衝部材５００が配置されている。

【0022】

ヒータ制御基板４４０は、基板支持部材４３０に下カバー１２０側を向くように固定され、ＢｔｏＢコネクタやケーブルコネクタ等を介してパワー基板４２０と電気的に接続されている。

【0023】

ヒータ制御基板４４０の上面には、ピン形状の電気接点４４１が実装されている。電気接点４４１は弾性を有する弾性構造体であり、上下方向にスライド可能なピンが弾性力により上方に付勢されている。電気接点４４１は、弾性構造体であれば、板バネやコイルバネ等で構成されてもよい。

【0024】

一方、ヒータ基板２３０は、上カバー１１０に形成されたリブ１１１に固定されている。上カバー１１０が下カバー１２０に対して組み合わされると、ヒータ基板２３０がヒータ制御基板４４０の上に位置し、ヒータ基板２３０の上述した導通部が電気接点４４１と接触する。これにより、電気接点４４１を通じてヒータ制御基板４４０からヒータ基板２３０へと電流が流れ、ヒータ２１０の発熱が行われる。なお、電気接点４４１をヒータ基板２３０の下面に設けて、ピンがヒータ制御基板４４０に設けられた導通部に接触するようにしてもよい。

【0025】

ヒータ基板２３０を、撮像ユニット３００よりも後方（前窓１３０とは反対側）に配置することで、撮像ユニット３００を前窓１３０に近接させて配置することができる。具体的には、図３に示すように、撮像ユニット３００の前端部（被写体側の部分）を前窓１３０に隣接するヒータユニット２００に設けられたヒータ開口部Ａ内に入り込ませることができる。このため、撮像ユニット３００に入射する光のケラレを回避しつつ、前窓１３０を小さくすることができる。また、ヒータ基板２３０を撮像ユニット３００よりも後方に配置することで、筐体の高さを抑え、カメラ１００を小型化することができる。仮に撮像ユニット３００を前窓１３０に近づけた上で前窓１３０より下側にヒータ基板２３０やヒータ制御基板４４０を配置すると、筐体が高さ方向に大きくなるため、好ましくない。

【0026】

リブ１１１とヒータ基板２３０との間にも緩衝部材５００が配置されている。前述したように、下カバー１２０、メイン基板４１０、パワー基板４２０および基板支持部材４３０（により支持されたヒータ制御基板４４０）の間にも緩衝部材５００が配置されている。このため、車両の外側等にカメラ１００を設置したときに車両の振動が下カバー１２０に伝わるが、メイン基板４１０、パワー基板４２０および基板支持部材４３０（ヒータ制御基板４４０）に伝わる振動は緩衝部材５００によって減衰される。また、上カバー１１０と下カバー１２０は互いに結合されているため、下カバー１２０から上カバー１１０へも振動が伝わり、さらに上カバー１１０からヒータ基板２３０へも振動が伝わる。

【0027】

しかし、上カバー１１０に形成されたリブ１１１とヒータ基板２３０との間に緩衝部材５００が配置されているため、上カバー１１０からヒータ基板２３０に伝わる振動も減衰される。このように、ヒータ制御基板４４０とヒータ基板２３０に伝わる振動が減衰されることで、電気接点４４１が振動しにくくなる。この結果、電気接点４４１やヒータ基板２３０が振動してヒータ基板２３０の導通部の金メッキが摩耗することによる導通不良の発生を防ぐことができる。また、電気接点４４１も弾性構造体により形成されているため、振動にピンの動きが追従することで、ヒータ２１０への通電が遮断されることを防ぐことができる。

【0028】

図４は、ヒータ２１０と撮像ユニット３００を示している。ヒータ２１０の２つの接続部２１１は、撮像ユニット３００の側方（図では上側方）の空間を通ってヒータ基板２３０まで延びている。このとき、２つの接続部２１１は互いに異なる側方空間を通る。接続部２１１を２つに分けてそれらの幅を１つの接続部とする場合の半分にすることで、各接続部２１１を側方空間を通すことを可能にしている。これにより、接続部２１１を撮像ユニット３００の上側を通す必要がなく、筐体の高さを抑えることができる。しかも、接続部２１１が撮像ユニット３００と上カバー１１０との間に挟み込まれるおそれもなくなる。

【0029】

以上説明したように、本実施例によれば、前窓１３０を小型のヒータ２１０により効率良く加熱することができるとともに、前窓１３０に撮像ユニット３００が近接した小型で、かつ振動による動作不良が生じ難いカメラ１００を実現することができる。

【0030】

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

【符号の説明】

【0031】

１００ カメラ（撮像装置）
１１０ 上カバー
１２０ 下カバー
１３０ 前窓（撮影窓）
２００ ヒータユニット
２１０ ヒータ
２３０ ヒータ基板
３００ 撮像ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】