CN106060345A - 数字视频摄像机 - Google Patents

Abstract

一种数字视频摄像机，包括热量管理系统，该热量管理系统包括在壳体中的至少一个进口和至少一个出口，以使空气能够流过壳体。热量管理系统还包括与一个或数个图像传感器热连接的第一散热器和与一个或数个数据处理单元热连接的第二散热器，以及离心式风扇。离心式风扇被配置成在轴向方向上将空气吸入风扇的前面并且在向侧面的方向上将空气径向地推出，由此空气在第一散热器上方通过一个或数个进口行进，接着在第二散热器的上方行进到一个或数个出口。

Description

数字视频摄像机

技术领域

本发明涉及数字视频摄像机及其构造。

背景技术

在电影和电视剪辑期间，从许多不同摄像机取得的片段能够被一起剪辑到单个场景中。为了确保来自不同摄像机的片段相匹配，使用的每个摄像机能够输出相等品质(例如，关于分辨率、动态范围、帧速和颜色)的片段是重要的。如果品质有太多不同，那么来自不同摄像机的片段之间的过渡对于观察者将是明显的并且对于电影摄影使用所期望的标准来说不是明显的。

在一些情况下，要求使用能够装进标准摄像机不能装进的有限空间或位置中(例如冰箱或其它外壳中)的视频摄像机；或要求使用安装到无人机以进行空中拍摄的视频摄像机。尽管过去已经存在可用的小尺寸的摄像机，但是这类摄像机产生的图像品质是受限制的，这使得它们在高品质电影和电视应用方面的实用性是有限的。

数字视频摄像机设计者所面临的限制制造紧凑电影品质摄像机的能力的其中一个问题是需要使用某些高功率部件。这些高功率部件生成大量的热量，这样如果它们被局限在小的壳体中，那么它们将会过热，图像将恶化，并且摄像机将有可能出故障。随着理想的图像分辨率和品质的提高，这个问题正变得更加突出。

因此，需要一种视频摄像机设计，以解决上面的现有技术的缺点或至少提供对常规的电影摄影视频摄像机设计有用的替代。

说明书中参考的任何现有技术并非是承认或建议：这个现有技术在任何管辖范围内形成公知常识的一部分，本领域技术人员可以合理期望这个现有技术被理解、视为相关、和/或与现有技术的其它部分组合。

发明内容

在一种形式中，根据本发明的实施例制造的视频摄像机使用离心式风扇结合两个散热器提供了横穿摄像机壳体进行冷却。第一散热器与图像传感器热连接，第二散热器与数据处理单元热连接。数据处理单元产生比图像传感器更多的热量。空气流动的方向为使得在空气在流动横穿第二散热器之前流动横穿第一散热器。

根据第一方面，本发明提供一种数字视频摄像机，包括：

壳体；

至少一个图像传感器，至少一个图像传感器用来将光转化为电信号；

光学系统，光学系统与图像传感器相关联；

透镜安装件，透镜安装件用于可松脱地接合透镜或其它光学模块；

一个或数个数据处理单元，一个或数个数据处理单元用来处理从一个或数个图像传感器接收到的图像数据；以及

热量管理系统，该热量管理系统包括：

在壳体中的至少一个进口和至少一个出口，至少一个进口和至少一个出口用来使空气能够流过壳体；

进口侧散热器和出口侧散热器，进口侧散热器与一个或数个图像传感器热连接，出口侧散热器与一个或数个数据处理单元热连接，所述进口侧散热器与出口侧散热器分开；以及

风扇，风扇被配置成通过一个或数个进口将空气吸入壳体中在进口侧散热器上方，并且将出口侧散热器上方的空气从一个或数个出口推出；

其中，风扇是离心式风扇，从而空气被吸入风扇的前面，并且从风扇的一个侧面推出。

根据第二方面，本发明提供一种数字视频摄像机，包括：

壳体；

至少一个图像传感器，至少一个图像传感器用于将光转化为电信号；

光学系统，光学系统与图像传感器相关联；

透镜安装件，透镜安装件用于可松脱地接合透镜或其它光学模块；

一个或数个数据处理单元，一个或数个数据处理单元用来处理从一个或数个图像传感器接收到的图像数据；以及

热量管理系统，该热量管理系统包括：

在壳体中的至少一个进口和至少一个出口，至少一个进口和至少一个出口用来使空气能够流过壳体；

第一散热器和第二散热器，第一散热器与一个或数个图像传感器热连接，第二散热器与一个或数个数据处理单元热连接；以及

离心式风扇，离心式风扇被配置成在大体上轴向方向上将空气吸入风扇的前面并且在向侧面的方向上将空气径向地推出，由此空气通过一个或数个进口被吸入壳体中在第一散热器上方，接着在第二散热器上方从一个或数个出口出去。

第一散热器优选地是进口侧散热器。第二散热器优选地是出口侧散热器。

第一/进口侧散热器优选地与第二/出口侧散热器分开。

第一/进口侧散热器可以另外地热连接至与图像传感器相关联的处理器。

壳体优选地被提供为两个部件，即，前壳体部件和后壳体部件。前壳体部件可以由镁制成。后壳体部件可以由塑料制成，例如热塑性聚合物(例如ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯))。

散热器可以由压铸铝制成，然而将理解的是可以使用其它材料，例如镁，并且可以使用可替代的制造技术，例如锻造。

有利地，一个或数个进口和一个或数个出口被提供在后壳体部件上。壳体大体上为矩形，具有前侧、后侧、顶侧、底侧和左右侧。一个或数个进口和一个或数个出口优选地位于壳体的相对侧上。一个或数个进口和一个或数个出口可以提供在壳体的同一侧上。在一些实施例中，一个或数个进口和一个或数个出口可以在壳体的相邻侧上。在一个实施例中，分开的进口可以提供在壳体的相对侧上并且一个或数个出口可以提供在那些侧中的一个上。一个或数个进口和一个或数个出口优选地是壳体中的开口。壳体的形状有利地设置成使得将摄像机放在任一侧上不能妨碍开口。

同样有利地，后壳体部件容纳一个或数个数据处理单元。一个或数个数据处理单元优选地包含主要印刷电路板(PCB)，印刷电路板(PCB)可以包括现场可编程门阵列(FPGA)。

后壳体部件优选地还包括第二/出口侧散热器。

提供有外部安装装置，使得数字视频摄像机能够被安装到外部附件，例如三脚架或臂。安装装置优选地提供在前壳体部件上，因为前壳体部件通常由比后壳体部件更坚硬的材料制成。安装装置可以提供在壳体的顶部和/或底部上。

前壳体部件有利地还包括一个或多个扩音器，扩音器摆放成使得它们与风扇机械隔离以使通过摄像机传播到扩音器的变换器的噪音最小化。

第一/进口侧散热器和图像传感器之间的热连接以及第二/出口侧散热器和数据处理单元之间的热连接分别将热量抽离图像传感器和数据处理单元。在一些实施例中，热量管理系统可包括冷却子系统以移走由图像传感器生成的热量。冷却子系统可包括传热元件。传热元件可以包括有源冷却器，例如Peltier冷却器或热管等等。图像传感器通常安装到基板，例如传感器PCB。Peltier冷却器可位于图像传感器和第一/进口侧散热器之间。因此，图像传感器和第一/进口侧散热器之间的热连接可以是直接的或间接的。

风扇优选地位于第一/进口侧散热器和第二/出口侧散热器之间。风扇在流动路径中可以位于第一/进口侧散热器和第二/出口侧散热器之后。主要内部部件可以在单一方向上背靠背堆叠，使得它们大体上排列成串。离心式风扇在向堆叠方向侧面的方向上吹气。

优选地提供有间隔件以使得第一/进口侧散热器和第二/出口侧散热器物理上分开。间隔件可以由低导热材料(例如塑料)制成，以提供第一/进口侧散热器和第二/出口侧散热器之间的隔热。间隔件包围风扇并且可以包括围绕间隔件的进口侧延伸的框边。框边有助于捕获空气并且使空气在风扇叶片的尖端处增压，以便通过在其它方向上约束空气流动来在一个或数个出口方向上引导空气流动。间隔件可以附接至第一/进口侧散热器或第二/出口侧散热器。第一/进口侧散热器优选地附接至前壳体部件。前壳体部件和后壳体部件可以分开以使得风扇能够被暴露以拆装，从而允许修理或更换。

图像传感器和光学系统可以构成图像捕捉模块。图像捕捉模块可以是密封的模块。

每个图像传感器可以具有像平面，所述图像传感器安装在壳体内部，使得像平面位于离透镜安装件的安装面的平面一预定距离处。至少一个图像传感器可以经由可调节安装结构安装至图像捕捉模块，以允许至少一个图像传感器位置相对于壳体和透镜安装件的位置调节。至少一个图像传感器可以安装至基板，例如传感器PCB，其中可调节安装结构包括一系列将基板保持至壳体的可调节螺钉。所述可调节安装结构还可以包括摆放在基板和壳体之间的一个或多个间隔件，以设定像平面和透镜安装件的安装面的平面之间的预定距离。

电力供应子系统可安装到壳体以供应电力。有利地外部电池安装到后壳体部件的后壁。可替代地可经由电缆提供电力供应。

优选地，提供有用户界面子系统以使得用户能够控制图像传感器。这可以与壳体相关联或可以远程地提供。用户界面子系统优选地包括按钮、和/或光或多功能指示器。

可以提供数据保存子系统以存储从图像传感器得到的数据。数据保存子系统可包括可拆装存储模块。优选地，可拆装存储模块是储存卡。

通常提供输入和/或输出子系统来实现到另一个设备的数据或电连接。

在优选的形式中，摄像机包括数据处理单元和另一个模块之间的数据通信连接以在数据处理单元和别的模块之间交换数据。所述数据可以是但不限于：从图像传感器接收的图像数据；用于控制连接至其的光学系统或透镜的运行的控制数据；从连接至其的图像传感器、或光学系统或透镜得到的感测数据。

透镜安装件优选地包括将透镜或其它光学模块可松脱地接合至其的联接部。透镜安装件可具有透镜配合表面邻接抵靠的安装面。

可提供一个或多个光传送元件，其在图像传感器之前并且覆盖图像传感器。一个或多个光传送元件可以是任意类型的光传送元件，包括但不限于：

一个或多个透镜；

一个或多个过滤器；

一个或多个偏振器；

光传送盖。

优选地，覆盖图像传感器的光学元件与图像传感器间隔开并且密封到壳体。

如将理解的，在热传递的情况下，直接接触可包括经由有助于部件之间的热传递的中间物质或材料(例如热油脂等等)的接触。

如在此所使用的，除非上下文另有要求，术语“包含”及该术语的变体，例如“包括”、“含有”和“具有”，并非旨在排除更多的附加物、部件、组成物或步骤。

附图说明

参照所述附图，从下面通过示例的方式给出的描述中，本发明的更多方面和前述段落中描述的方面的更多实施例将变得清楚。其中：

图1是根据本发明的第一个实施例的数字视频摄像机的前视立体图；

图2是图1的数字视频摄像机的后视立体图；

图3是根据本发明的第二个实施例的数字视频摄像机的前视立体图；

图4是图1的数字视频摄像机的分解前视立体图；

图5是第一/进口侧散热器、间隔件、风扇和第二/出口侧散热器的分解后视立体图；

图6是通过图1中示出的数字视频摄像机的中心的仰视横截面图；

图7是朝向进口侧观看时通过图1中示出的数字视频摄像机的中心的侧视横截面图；

图8是朝向进口侧观看时通过图1中示出的数字视频摄像机的中心的立体侧视横截面图；

图9是通过图1中示出的数字视频摄像机的中心的立体俯视横截面图；

图10是根据第二个实施例的具有内部配置的摄像机壳体的视图；

图11是根据第三个实施例的具有内部配置的摄像机壳体的视图。

具体实施方式

图1示出了根据第一个实施例的数字视频摄像机100。摄像机100大体上为矩形并且由两个壳体部件，即前壳体部件102和后壳体部件104构成。前壳体部件102具有包括透镜安装件106的前侧，透镜安装件106包括配置成接纳在将被装配到安装件106的透镜上的机械联接部的机械结构。在一个形式中，机械结构被设置成接纳卡扣(bayonet)型安装件。透镜安装件106另外地包括一系列电接触件和数据接触件108。还提供有按钮110，用于使透镜与透镜安装件106脱离。在这个摄像机的实施例中，透镜安装件可以根据标准透镜安装件配置制成，例如EF安装件、MFT安装件或其它透镜安装件。

前壳体部件102还包括中心孔112，用于允许光到安装在其中的光学系统。孔112的内壁包括一系列肋条以防止来自孔112的内表面114的离轴非聚焦光的反射到达图像传感器。也提供有外盖(不可见)，外盖采用光学过滤器的形式以密封前壳体部件102的敏感部分。

光指示器116在前壳体部件102的顶部，光指示器116可以是RGB LED多功能指示器。在图1中示出的实施例中，还提供有用户界面按钮。用户界面按钮是记录按钮118，记录按钮118驱使摄像机记录。用户可从摄像机100的前面容易地接近这个按钮118。

前壳体部件102优选地由镁制成，赋予它强度同时还有轻量性。在前壳体部件102的顶侧和底侧上提供有许多安装点119。安装点119允许摄像机100附接到外部附件或支撑件，例如三脚架。镁提供的强度也适应附接至透镜安装件的透镜的重量。

后壳体部件104大体上为矩形。后壳体部件104的右侧上提供有出口124，出口124是在壳体壁中的高的细长的开口。出口124之前是限定出口124的前面的向前柱133。

后壳体部件104的该侧上还有在后壁135中的槽口120，用于接纳存储设备，例如存储卡等等。也提供有用于音频输入的插头122。

图2示出了摄像机100的后视立体图，显示摄像机的相对的左侧。摄像机的该侧包括进口128，进口128与出口124的外表相同，为高的细长的开口，其前侧由柱133限定。

后壳体部件104的后侧132上有切口区域134，切口区域134用于接纳外部安装的电池。切口区域134包括轨道136，轨道136与电池中的槽口相对应。电接触件138连接至电池以向摄像机100供电。提供有可缩回的扣钩140,用来锁至电池的背部中的槽口中并且将电池保持在切口区域134。电池从顶部竖直地滑到切口区域134中。电池下压扣钩直到完全插入为止。扣钩140接着伸出并将电池保持就位。可使用滑块143来电池使松脱，滑块143使扣钩140缩回以允许电池向上滑动。

图2中示出后壳体的左侧上有两个在后壁135上的连接端口142，连接端口142允许电缆连接以提供电力和/或数据传输。

图3示出了图1和图2中示出的摄像机的替代实施例，摄像机100’。摄像机100’包括上述与摄像机100有关的、除了用户界面按钮118以外的全部特征。摄像机100’可以是“广播”摄像机变体，其包括有限的用户界面或内部存储器并且被远程控制。为此，图3中示出的摄像机100’因此包括连接器142’，连接器142’与外部接口和存储器通信。

图4是摄像机100的部件的分解视图。前景处是前壳体部件102，前壳体部件102如同早前关于图1讨论的。它包括透镜安装件106，透镜安装件106包括配置成接纳机械联接部的机械结构，其中该机械联接部在将被装配到安装件106的透镜上。前壳体部件102还包括中心孔112，用于允许光到安装在其中的光学系统。也提供有光指示器116和安装点119。

前壳体部件102具有圆柱形前部分144和大体上矩形的后部分146。后部分146的侧面148从前面150向外地展开到后边缘152。一系列轴套154从后边缘152向后延伸，轴套154用于接纳紧固件(未示出)以将前壳体部件102固定到后壳体部件104。

转回到图1，当前壳体部件102和后壳体部件104联结到一起时，前壳体部件102的向外展开的侧面148与后壳体部件104上的向前柱133对齐。后壁135从展开的柱133插入使得开口128和124定向在一角度。这样的优点在于如果摄像机放置于它的侧面，那么不会妨碍开口并且将维持通过壳体的空气流动。

光通过孔隙156进入摄像机100并穿过光学系统并且在图像传感器158处被接收。图像传感器158可包括将接收到的光转化为电信号的一个或多个设备，例如电荷耦合设备(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)像素传感器。在一些实施例中，这可以是4K视频格式或更高分辨率的传感器，在其它实施例中，它将是HD，但是将理解的是，本领域技术人员将能够选择具有适合运行参数(例如传感器尺寸、分辨率等)的图像传感器以适应需求。

图像传感器组件160包括基板162，在这个示例中基板162是印刷电路板(PCB)基板，基板162承载图像传感器158。图像传感器组件160经由一系列螺钉(未示出)安装到前壳体部件102。当将图像传感器组件160安装到前壳体部件102时螺钉被用来为图像传感器组件160提供可调节的安装。安装可另外地包括一个或多个间隔件(例如薄金属垫片159等等)，其能够用来调节图像传感器组件160相对于前壳体部件102的摆放。特别地，重要的是，图像传感器158相对于孔隙156的中心轴线准确定位，并且它在向前和向后方向上的位置相对于透镜安装件106的前安装面被精确地设定。密封件163被提供在图像传感器组件160之前。

第一散热器位于图像传感器组件160之后，第一散热器是进口侧散热器164。进口侧散热器164具有大体上平坦的板166以及一系列鳍片168(最佳如图5所示)。鳍片168从平坦的板166的后侧大体上垂直地延伸。框边170也从平坦的板166的后侧延伸，离开中心腔体172。平坦的板166的前侧上有许多肋条174，当将被接纳的间隙垫173在部件之间被压缩时这允许用于间隙垫173的空间。进口侧散热器164由压铸铝制成，然而将理解的是，可以利用其它传导材料和制造技术。

来自图像传感器158的热量经由铜块161和间隙垫173以及任何必需的热界面材料(例如热油脂)被热传输到进口侧散热器164。这些部件一起形成热量管理系统的部分。

热量管理系统可包括冷却子系统230，冷却子系统230将热量从图像传感器158抽离以便维持传感器的准确运行。在优选的形式中，图像传感器的温度维持在恒定水平，因此优选地使用有源冷却器，例如Peltier冷却器230，其能够改变它的加热和冷却效力以适应图像传感器的温度水平变化。Peltier冷却器230被安装为经由铜块161与图像传感器158的后侧热接触。

图像传感器158对温度变化很敏感。为此空气流动的方向使得热连接至图像传感器158的散热器164首先被冷却。尽管数据处理单元190是更高功率的部件并且产生更多的热量，但是它对温度波动没那么敏感。因此尽管标准惯例是将冷却系统设计成优先冷却生成更高热量的部件，但是本发明逆转该想法，以便将更恒定的温度传递到较低功率的部件(是图像传感器)。

间隔件180附接至进口侧散热器164的后侧。将理解的是间隔件也可以附接至出口侧散热器。间隔件180大体上为圆柱形，具有臂182以允许间隔件被拧到散热器164。壁184从间隔件180的后侧突出并且将在下面进一步讲解。间隔件由低导热材料(例如，塑料)制成。

采用螺钉将联结的间隔件180和进口侧散热器164紧固至前壳体部件102，螺钉穿过散热器164中的孔隙186并穿过传感器PCB 162中的孔隙188。这使得散热器164紧靠图像传感器组件160的后部被稳固地夹紧。这些部件在单一方向上堆叠在一起以形成摄像机100的前段。将理解的是可利用替代的安装布置。

数据处理单元190内设在后壳体部件104中。数据处理单元190包括横穿两个基板194、196提供的主要PCB 192，两个基板194、196在联结198处连接。主要PCB包括现场可编程门阵列(FPGA)191或其它数据处理系统，例如可编程微控制器、专用集成电路(ASIC)等等，并且可用来处理图像数据和控制摄像机的运行，如同将对本领域技术人员了解的。

在最优选的实施例中，数据处理单元190生成热量最多的部件很可能是FPGA 191或其它原始数据处理元件，该部件被安装以便被暴露于前基板194的最前侧189或与前基板194的最前侧189热接触，从而它能够有效地将热量传输到第二(出口侧)散热器200。

后壳体部件104由热塑性聚合物(例如ABS)制成。由于强度由前壳体部件102提供，因此后壳体部件可以由低导热性的材料制成。后壳体部件104将因此不至于太热而不能触摸并且这是用户很可能握持的摄像机部分。

出口侧散热器200在数据处理单元190之前。类似于进口侧散热器164，出口侧散热器200包括板202。框边204在板202的前侧，框边204包括将在下面描述的间隙206。一系列鳍片208从平坦的板202的前侧按照扇形阵列大体上垂直地延伸。内端210比它们的外端212更紧密地在一起。

出口侧散热器200紧固至数据处理单元190并且接着紧固至后壳体部件104。侧盖板214附接至出口侧散热器200和后壳体部件104。

出口侧散热器200、数据处理单元190和后壳体部件104在一个方向上堆叠在一起以形成摄像机的后段。

出口侧散热器200由铝或其它适合的导热材料制成并且将热量从数据处理单元190抽离。

主要PCB 192经由带状电缆220连接至图像传感器组件160。

风扇222放置在摄像机的前段和后段之间。风扇222是离心式风扇，指的是从轴向方向向内地抽吸空气并且经过叶片226的尖端224将其从侧面径向地推出的离心式风扇。出口侧散热器208被设置成正切风扇叶片226，这样空气不必为了从出口128排出而改变方向。进口侧散热器和出口侧散热器和离心式风扇一起形成热量管理系统的部分。

离心式风扇222包括臂228，臂228保持在橡胶靴状物229中，橡胶靴状物229从出口侧散热器200延伸。这将离心式风扇222保持在框边204的内部并且橡胶靴状物229限制振动传输。经由电缆230给离心式风扇222供电，电缆230通过框边204中的间隙206伸出并且连接回主要PCB。

当被加紧到一起，全部部件在单一方向上堆叠，进口侧散热器164上的中央腔体17在风扇222之前建立用于气流的空隙。

离心式风扇222的使用引起在风扇之前并且在至少一个侧向方向(即不同维度)上所需的空气流动空间。因此空气被吹出堆叠的部件的侧面，其中出口侧散热器200的鳍片208位于这个方向上。这与轴流式风扇形成对照，轴流式风扇要求在风扇之前和之后(即相同维度)的空气流动空间。通过离心式风扇的流动路径的优点在于在它的进口和出口之间的流动方向改变。这允许流动路径以空间有效的方式路由通过摄像机。

离心式风扇比轴流式风扇更空间有效，因为进口和出口能够是更受限的。这是由于以下事实：进口上的框边比轴流式风扇的开放叶片更有效地捕获空气，一旦空气经过框边它就被捕获并旋转到叶片的尖端。轴流式风扇易于再循环，除非进口和出口是开放的并且清扫干净的。为此，大的工业轴流式风扇将优选地内设在管道中。

然而，离心式风扇通过建立压力而不是空气流动来工作。这导致较低的流动和较高的噪音。对于大多数电影摄像机来说，气流(即冷却容量)和减小的噪音的等级高于空间节省。本发明反转这种优选关系，同时仍设法获得这类型的数字视频摄像机的全部性能特性。对付更小的空隙的这个能力使得出口能够具有紧靠它定位的散热器鳍片，并且压力损耗很小。

考虑到摄像机壳体的总体尺寸，离心式风扇222可以相当大。在图1-9示出的实施例中，风扇222的直径为40mm，厚度为8mm。壳体的高度约65.4mm、宽度约82.5mm、深度约69.5mm。大尺寸允许离心式风扇以相对低的速度运转。这减小了风扇噪音，并且重要地是减小了用户和内设在前壳体部件102中的扩音器接收到的噪音量。

在图1-9中示出的实施例中，离心式风扇222摆放在两个散热器164、200之间。离心式风扇222的中心旋转轴线大体上垂直于进口128和出口124之间的线。这与标准布置形成对照，标准布置中轴流式风扇将要求它的轴线平行于进口128和出口124之间的线。使用这样定向的离心式风扇允许比如果使用轴流式风扇更大直径的风扇。如果需要接近风扇222以修理或更换，那么使前段和后段分开，从而暴露风扇222。

图6到图9显示了通过摄像机100的多个横截面图。这些视图示出了如何将全部部件一个在一个之后地分层堆放以在非常小的外壳体内建立高性能摄像机。

如图6和图9所示，箭头A表示气流的方向。离心式风扇222的旋转通过进口128抽吸空气。然后空气经过进口侧散热器164上的鳍片168到中央腔体172，中央腔体172由风扇222之前的进口侧散热器164的框边170建立。将理解的是，进口侧散热器164可以不包括鳍片168。可替代地，可以减小鳍片168的深度使得它们只被提供以建立通过进口128的与鳍片208视觉上对称的图案，通过出口124可看见该图案。来自图像传感器158的热量进入进口侧散热器164。当空气在进口侧散热器164上方流动时，热量进入空气，使得空气的温度升高。

在大体上轴向方向上从中心腔体172将空气吸入风扇叶片226。由于受限的腔体172，空气流动方向开始时为径向并且弯曲以在它进入风扇时变成轴向。出口侧散热器200的进口侧上的框边204和间隔件180的壁184阻止空气排放到摄像机壳体之后。框边捕获空气并且在风扇叶片224的尖端226处使空气增压。来自数据处理单元190的热量进入出口侧散热器200。空气改变方向并且被风扇叶片的尖端226向外推，从而引导空气径向地横穿出口侧散热器200的鳍片208。然后空气行进通过出口124离开壳体。

图10示出了摄像机400的可替代实施例。在这个配置中，第一散热器464和第二散热器500和离心式风扇422一起被摆放。第一散热器646和风扇422与进口428对齐从而空气在轴向方向上流过进口，流过第一散热器464，到风扇422的前面。第二散热器500被容纳在管道501中。管道501是L形或弯曲的从而管道501的第一端503连接至离心式风扇422的侧面并且散热器鳍片508以直角延伸。因此进口428和出口424在壳体的同一侧，并且空气流动路径大体上为U形。这个配置的优点在于取得了相对细的宽度。此外，在手持摄像机应用中，这个配置将进口和出口放在壳体的同一侧上因此它们能够远离用户的手，用户的手能够抓住壳体的相对侧。如同早先的实施例，第一散热器464与图像传感器458相关联。第二散热器500与数据处理单元490相关联。

图11示出了摄像机600的可替代的第三个实施例。在这个配置中，离心式风扇622位于第一和第二散热器664、700之后。进口628提供在壳体的邻近第一散热器664的相对侧上。然后在轴向方向上通过第二散热器700朝向风扇622抽吸空气。然后，空气被引导从风扇622的侧面离开，离开出口624。出口624可以位于与进口628中的一个相同的一侧或位于壳体垂直于进口的一侧。

在图10和图11中示出的这两种配置中，空气的流动路径从进口到出口改变两次方向。这些改变中的一个是由于离心式风扇的使用。另一个是由于散热器的形状或定向。

在每个配置中，离心式风扇在轴向方向上将空气吸入风扇的前面并且按照一定方向将空气从侧面径向地推出，从而空气流动路径在它经过风扇时弯曲。空气在与图像传感器相关联的第一散热器的上方行进，并且然后在与数字处理单元相关联的第二散热器的上方行进。

已经认识到，通过为图像传感器提供稳定的温度而不是最大限度地对高功率部件进行冷却能够设计出利用电影品质图像传感器的紧凑的数字视频摄像机。离心式风扇的使用允许在紧凑的壳体中的空气流动最大化并且噪音相对低。

因此本发明允许电影摄影水平的部件(例如4K图像传感器)被容纳在非常小的壳体中。能够实现这种方案的原因是通过使用紧凑的热量管理系统来有效地维持图像传感器的温度。

将理解的是，本说明书中公开和限定的本发明可扩展至从文字或附图中提到的或显见的各个特征中的两个或更多的全部可替代组合。全部这些不同组合构成本发明的各种可替代方面。

Claims (16)

1.一种数字视频摄像机，包括：

壳体；

至少一个图像传感器，所述至少一个图像传感器用来将光转化为电信号；

光学系统，所述光学系统与所述图像传感器相关联；

透镜安装件，所述透镜安装件用于可松脱地接合透镜或其它光学模块；

一个或数个数据处理单元，所述一个或数个数据处理单元用来处理从一个或数个图像传感器接收到的图像数据；以及

热量管理系统，所述热量管理系统包括：

在所述壳体中的至少一个进口和至少一个出口，所述至少一个进口和所述至少一个出口用来使空气能够流过所述壳体；

进口侧散热器和出口侧散热器，所述进口侧散热器热连接至所述一个或数个图像传感器，所述出口侧散热器热连接至所述一个或数个数据处理单元，所述进口侧散热器与所述出口侧散热器分开；以及

风扇，所述风扇被配置成通过一个或数个进口将空气吸入所述壳体中在所述进口侧散热器上方，并且将所述出口侧散热器上方的空气从一个或数个出口推出；

其中，所述风扇是离心式风扇，从而空气被吸入所述风扇的前面并且从所述风扇的一个侧面推出。

2.一种数字视频摄像机，包括：

壳体；

至少一个图像传感器，所述至少一个图像传感器用来将光转化为电信号；

光学系统，所述光学系统与所述图像传感器相关联；

透镜安装件，所述透镜安装件用于可松脱地接合透镜或其它光学模块；

一个或数个数据处理单元，所述一个或数个数据处理单元用来处理从一个或数个图像传感器接收到的图像数据；以及

热量管理系统，所述热量管理系统包括：

在所述壳体中的至少一个进口和至少一个出口，所述至少一个进口和所述至少一个出口用来使空气能够流过所述壳体；

第一散热器和第二散热器，所述第一散热器热连接至所述一个或数个图像传感器，所述第二散热器热连接至所述一个或数个数据处理单元；以及

离心式风扇，所述离心式风扇被配置成在大体上轴向方向上将空气吸入所述风扇的前面并且在向侧面的方向上将空气径向地推出，由此空气通过一个或数个进口被吸入所述壳体中在所述第一散热器上方，接着在所述第二散热器的上方从一个或数个出口出去。

3.根据权利要求2所述的数字视频摄像机，其中，所述第一散热器是进口侧散热器并且所述第二散热器是出口侧散热器。

4.根据权利要求3所述的数字视频摄像机，其中，所述进口侧散热器与所述出口侧散热器分开。

5.根据权利要求2所述的数字视频摄像机，其中，所述离心式风扇位于所述第一散热和所述第二散热器之间。

6.根据权利要求1或2所述的数字视频摄像机，其中，所述壳体被提供为两个部件：前壳体部件和后壳体部件，并且所述一个或数个进口和所述一个或数个出口提供在所述后壳体部件上。

7.根据权利要求2所述的数字视频摄像机，其中，所述一个或数个进口和所述一个或数个出口是位于所述壳体的相对侧上的开口。

8.根据权利要求2所述的数字视频摄像机，其中，所述壳体的形状设置成使得将摄像机放在任一侧上不能妨碍用于所述一个或数个进口和所述一个或数个出口的开口。

9.根据权利要求2所述的数字视频摄像机，其中，提供有间隔件，用来使所述第一散热器和所述第二散热器物理上分开。

10.根据权利要求9所述的数字视频摄像机，其中，所述间隔件由低导热材料制成，以提供所述第一散热器和所述第二散热器之间的隔热。

11.根据权利要求9或10所述的数字视频摄像机，其中，所述间隔件包围所述离心式风扇并且包括围绕所述间隔件的进口侧延伸的框边，以帮助捕获空气并且在所述风扇的叶片的尖端处使空气增压，以在所述一个或数个出口的方向上引导空气流动。

12.根据权利要求6所述的数字视频摄像机，其中，所述前壳体部件和所述后壳体部件能够被分开，从而所述离心式风扇能够被暴露以拆装，从而允许修理或更换。

13.根据权利要求6所述的数字视频摄像机，其中，所述前壳体部件还包括一个或多个扩音器，所述一个或多个扩音器被摆放成使得它们与所述风扇机械地隔离以最小化通过摄像机传播到扩音器的变换器的噪音。

14.根据权利要求6所述的数字视频摄像机，其中，所述前壳体部件由比所述后壳体部件更坚硬的材料制成。

15.根据权利要求14所述的数字视频摄像机，其中，所述前壳体部件由镁制成。

16.根据权利要求14所述的数字视频摄像机，其中，所述后壳体部件由塑料制成，例如由热塑性聚合物制成。