(57)【要約】【課題】高精細の撮像素子を用いたセンサー基板を固定する際においても、センサー基板の位置ずれにより映像がずれることを抑制できるセンサー基板やセンサー基板固定方法を提供する。【解決手段】イメージセンサーが実装されたセンサー基板の部品実装面上に、補助部品を接合して補助部品付きセンサー基板を作製し、該補助部品付きセンサー基板を、センサー基板にはねじ穴が設けられており、補助部品には、センサー基板のねじ穴と対応する位置にねじ穴が設けられるとともに、センサー基板に実装されたイメージセンサーと対応する位置に開口部が設けられ、補助部品のねじ穴の穴径が、センサー基板のねじ穴の穴径よりも小さいように構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサーが実装されたセンサー基板の部品実装面上に、補助部品が接合された補助部品付きセンサー基板であって、
前記センサー基板には、ねじ穴が設けられており、
前記補助部品には、前記センサー基板のねじ穴と対応する位置にねじ穴が設けられるとともに、前記センサー基板に実装されたイメージセンサーと対応する位置に開口部が設けられ、
前記補助部品のねじ穴の穴径が、前記センサー基板のねじ穴の穴径よりも小さいことを特徴とする補助部品付きセンサー基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視カメラ等のカメラで使用されるセンサー基板を、カメラの筐体等に取付ける際などにおける、センサー基板の位置ずれ防止技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、監視カメラ等で使用されるＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーといった撮像素子の画素数は、６４０ｘ４８０ピクセルが主流であり、３１万画素程度であった。
従来は、図６に示すように、はんだ付け等により撮像素子（イメージセンサーＩＣ（Integrated Circuit））１１をセンサー基板１０に実装した後、センサー基板１０に設けたねじ穴１３を使用して、センサー基板１０をカメラ等の筐体あるいは他の基板へねじ止めにより取り付けていた。センサー基板１０を取り付ける対象が、様々なカメラ等の筐体等、多種であるため、センサー基板１０に設けたねじ穴１３は、使用されるねじのねじ径に比べて、余裕を持たせた大きさとしている。
【０００３】
そのため、センサー基板１０をカメラ等の筐体へねじ止めして取り付ける際や、取り付けた後の経年変化により、図７に示すように、センサー基板のＸ方向（水平方向）のずれが生じる恐れがある。Ｘ方向にずれると、映像の中心が左右にずれる。また、図８に示すように、Ｙ方向（垂直方向）のずれが生じる恐れがある。Ｙ方向にずれると、映像の中心が上下にずれる。また、図９に示すように、Ｚの回転方向のずれが生じる恐れがある。Ｚの回転方向にずれると、映像がゆがむ。また、図１０に示すように回転方向の傾きが生じる恐れがある。回転すると、映像が傾く。あるいは、センサー基板１０の反りが生じる恐れがある。これらのずれや反りが生じると、撮像素子から映像を取り込んだ際に、ずれた映像や焦点の合ってないぼけた映像として現れてくる。図７〜図９の破線は理想位置を示し、図１０の破線は中心を示す。
【０００４】
ただし、従来の３１万画素程度の撮像素子の場合は、センサー基板の固定が多少ずれていたとしても、画素のピッチに十分余裕があるので、上記に説明したような映像がずれるという問題は実用上発生せず、発生していたとしても目視ではまったく問題ないレベルであった。
下記の特許文献１（特開２００１-１５７０９４公報）には、ビデオカメラのプリント回路基板に、撮像素子を密着させてはんだ付けする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１-１５７０９４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、最近のように、撮像素子が、ＨＤ（High-Definition）に代表されるような高精細なものになってくると、撮像素子の画素ピッチが細かくなるので、従来では問題にならなかったわずかなセンサー基板固定位置のずれでも、その影響が映像に顕著に現れてくる。
本発明の目的は、高精細の撮像素子を用いたセンサー基板を固定する際においても、映像がずれることを抑制できる補助部品付きセンサー基板やセンサー基板固定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従来では撮像素子を実装したセンサー基板を、ねじで直接筐体等に固定していたが、本発明では、位置を決めるための補助部品を使用することにより、センサー基板固定時の誤差を低減する。
前記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、次のとおりである。
イメージセンサーが実装されたセンサー基板の部品実装面上に、補助部品が接合された補助部品付きセンサー基板であって、
前記センサー基板には、ねじ穴が設けられており、
前記補助部品には、前記センサー基板のねじ穴と対応する位置にねじ穴が設けられるとともに、前記センサー基板に実装されたイメージセンサーと対応する位置に開口部が設けられ、
前記補助部品のねじ穴の穴径が、前記センサー基板のねじ穴の穴径よりも小さいことを特徴とする補助部品付きセンサー基板。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の構成によれば、高精細のイメージセンサーを実装したセンサー基板を筐体に組み込む際においても、容易にセンサー基板の位置を固定でき、映像のずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るカメラの基板構成例を示す図である。
【図２】本発明に係るセンサー基板とメイン基板の電気的接続の一例である。
【図３】本発明に係るセンサー基板固定用補助部品の張り合わせ例を示す図である。
【図４】本発明に係るセンサー基板固定用補助部品の張り合わせの別例を示す図である。
【図５】本発明に係る補助部品付きセンサー基板の一例を示す図である。
【図６】従来例におけるセンサー基板を示す図である。
【図７】従来例におけるセンサー基板の固定が横方向にずれた場合を示す図である。
【図８】従来例におけるセンサー基板の固定が縦方向にずれた場合を示す図である。
【図９】従来例におけるセンサー基板の固定が前後方向にずれた場合を示す図である。
【図１０】従来例におけるセンサー基板の固定が回転方向にずれた場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図を参照して説明する。
図１は、本発明に係るカメラの基板構成例を示す図である。図１において、撮像素子（イメージセンサーＩＣ、以下センサーと略すことがある。）１１を搭載したセンサー基板１０は、メイン基板２０とケーブルにより電気的に接続され、メイン基板２０は、補助基板３０とケーブルにより電気的に接続されている。被写体からの映像は、センサー１１により取り込まれ、センサー基板１０、メイン基板２０、補助基板３０を経て、外部機器へ送られる。
【００１１】
センサー基板１０とメイン基板２０の電気的接続の一例を図２に示す。センサー基板１０からメイン基板２０へは、映像信号を送信する。映像信号はセンサー１１が受けた光を電気信号に変換したものである。高精細のセンサー１１では、映像信号は１２ｂｉｔ幅や１０ｂｉｔ幅のデータである。この映像信号を、メイン基板２０に実装されたＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサＩＣ２１に入力し、映像処理を行う。
メイン基板２０からセンサー基板１０へは、センサー１１を駆動させるクロックや、映像信号の同期を得るための水平同期信号、および、垂直同期信号を接続する。このほかに、センサー１１の設定を行うシリアル通信用の信号（ＳＤＩ， ＳＤＯ， ＳＣＫ， ＳＣＥ）も接続する。
また、電源とＧＮＤ（接地）も接続されている。メイン基板２０からセンサー基板１０へ３．３Ｖを供給し、電圧コンバータ１２により、センサー基板１０において撮像素子１１の駆動に必要な１．８Ｖと２．７Ｖを得るようにしている。
【００１２】
図３に実施例の構成を示す。図３は、本発明に係るセンサー基板固定用補助部品の張り合わせ例を示す図である。図３（ａ）は、センサー１１がはんだ付けにより実装されたセンサー基板１０を示す。センサー基板１０には、センサー基板１０を筐体等に固定するためのねじ穴１３が、２つ設けられている。図３（ｂ）は、補助部品４０を示す。補助部品４０は、外形がセンサー基板１０の外形と同一の板であり、補助部品４０をセンサー基板１０に重ねたときに、センサー１１の位置と対応する位置に開口部４２が設けられており、また、センサー基板１０のねじ穴１３と対応する位置、つまり、重なる位置に、ねじ穴４１が設けられている。
図３（ｃ）は、補助部品付きセンサー基板を示す図であり、センサー基板１０の部品実装面上に、補助部品４０を重ねて張り合わせた状態を、側面から見た図である。また、図３（ｄ）は、図３（ｃ）の状態を、補助部品４０側から見た図である。
【００１３】
このように本実施例では、センサー基板１０を筐体等に固定する際に、センサー基板１０と同じサイズの板を用意し、センサー基板固定用の補助部品４０とする。補助部品４０には、センサー基板１０に実装されるＩＣ等の部品の実装位置に相当する位置に、穴を開け開口部４２とする。また、部品実装位置だけでなく、ねじ穴１３に相当する位置にも、ねじ穴４１を開けておく。一般的に、センサー基板１０に開けるねじ穴１３は、使うねじに対してかなり大きい穴となる。そこで、補助部品４０のねじ穴４１の大きさは、センサー基板１０のねじ穴１３の大きさに比べて小さい大きさ、つまり、ねじがねじ穴４１にしっかりと止まり、補助部品４０と筐体との位置関係がずれることなく固定される大きさとする。補助部品４０のねじ穴４１の位置は、誤差を少なくし、精度を高くして作成する必要があるので、補助部品４０は、ダイキャスト法などによって製造するのが好ましい。このようにして製造した補助部品４０を、センサー基板１０に貼り付けることにより、センサー基板１０の位置がずれないようにする。
【００１４】
センサー基板１０と補助部品４０を張り合わせるのは接着剤等で良い。ただし、補助部品４０が導体の場合、補助部品４０が接触することによりセンサー基板１０の回路がショートしてしまわないように、接合部に絶縁シート等の絶縁体を挟む必要がある。センサー基板１０と補助部品４０が張り合わさった状態で、ねじによりセンサー基板１０を筐体に固定する。
【００１５】
従来はイメージセンサー１１の画素ピッチ間に十分な余裕があったため、多少、センサー基板１０の位置がずれたとしても、イメージセンサー１１が取り込む映像には目に見える影響は無かった。しかし高精細のイメージセンサー１１では画素が細かいため、わずかなセンサー基板１０の位置のずれが映像に顕著に現れてくる。したがって、このような誤差を低減させるために、本発明に係る補助部品４０をセンサー基板１０に張り合わせておけば、センサー基板１０を筐体等にねじで固定する際に、センサー基板１０がずれて動くことが無いので、Ｘ軸方向やＹ軸方向、回転方向の誤差を少なくすることができ、容易にセンサー基板１０の位置を定めることができる。
また経年変化等によりセンサー基板１０自体に反りが発生するような場合も、センサー基板１０のサイズと同じサイズの補助部品４０を張り合わせるようにすると、反りの発生を防ぐことが可能となる。これにより、Ｚの回転方向のずれも低減することができる。
【００１６】
なお、上記実施例では、補助部品４０の外形をセンサー基板１０の外形と同一としたが、これに限られず、補助部品４０の外形をセンサー基板１０の外形よりも小さくすることもでき、また、センサー基板１０を固定する筐体等の形状次第で大きくすることもできる。また、補助部品４０の開口部４２は、センサー１１の外形より大きくすることもできる。このようにしても、センサー基板１０を筐体等にねじで固定する際に、センサー基板１０がずれることを抑制できる。
【００１７】
センサー基板１０の補助部品４０を張り合わせる面は、撮像素子１１以外に突起となるような素子等は存在しないことが望ましい。つまり、センサー基板１０の撮像素子面は、撮像素子１１以外の素子は実装しないようにすることが望ましい。ただし、もし撮像素子１１以外の素子や突起があった場合は、その形状に合わせて補助部品４０を加工すれば問題ない。
【００１８】
補助部品４０の材質としては、軽くて硬くて熱伝導率の高いものが理想的である。補助部品４０によって、カメラ等の機器本体の重量が増えてしまうことは避けたいため、なるべく軽いものが良い。また、ねじ止めやセンサーの位置決めを厳密に行う必要があり、センサー基板１０の取付け時などに誤差を最小限にしなければならないため、できるだけ硬いものが良い。さらに高精細の撮像素子１１を採用したカメラは、従来のカメラに比べてデータ量が多くなり、より高速に処理を行う必要があるため、周辺のデバイスも高性能なものを実装する必要がある。したがって従来のカメラに比べて消費電力が高くなり発熱量も増えるため、放熱効果の高い材質が好ましい。価格を気にしなければチタンがよいが、価格を考えて鉄やアルミニウムを使用するようにしてもよい。
【００１９】
図５に示すように、導体の補助部品４０を筐体のＧＮＤと接続して共通化することにより、センサー基板１０のセンサー面のＧＮＤを強化し、映像信号に影響が出る外来ノイズに対して強くすることができる。図５においては、外来ノイズが、ＧＮＤである補助部品４０に落とされる。ただし、補助部品４０とセンサー基板１０がショートしないように、絶縁シートを挟む等により、直接電気的接続がないようにする。補助部品４０とセンサー基板１０のＧＮＤのみ接続していても良い。
【００２０】
図４に、図３の実施例の変形例を示す。図４は、本発明に係るセンサー基板固定用補助部品の張り合わせの別例を示す図である。
高精細のイメージセンサーになると、従来のイメージセンサーと比べて、消費電力が上がり、従来よりも発熱するという問題もある。そこで補助部品４０にアルミなどの熱伝導性の高い部品を使うことによって、センサー基板１０の放熱性を高めることも可能である。図４の実施例では、補助部品４０にアルミを用い、補助部品４０の表面に放熱フィン４３を設けている。ただし前述のとおり、この場合はセンサー基板１０が電気的にショートしてしまわないように、絶縁フィルムを張るなどの対策を行っておく。
【符号の説明】
【００２１】
１０：センサー基板、１１：イメージセンサー、１２：電圧コンバータ、１３：ねじ穴、２０：メイン基板、２１：プロセッサ、３０：補助基板、４０：補助部品、４１：ねじ穴、４２：開口部、４３：放熱フィン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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