JP2006085002A - 放熱構造を有するデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 カメラの放熱効率を向上させてカメラ内部および表面の温度を下げる。
【解決手段】 発熱源となる電気素子１４を有するデジタルカメラにおいて、カメラ本体の外観カバー１０の側面に下部通気孔１０Ｌを設けるとともに、それよりも上方に上部通気孔１０Ｕを設け、これら上下の通気孔１０Ｌ，１０Ｕをカメラ本体内に設けた筒体２０によって連通することで、下部通気孔１０Ｌから導入した空気を上部通気孔１０Ｕから外部に放出するための空気流路Ｐを確保し、かつ発熱源となる電気素子１４を筒体２０の外面に直接あるいは熱伝導部材３１を介して接触配置する。この構成によれば、いわゆる煙突効果による空気の流れを空気流路Ｐに発生させ、放熱効率をアップさせることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は放熱構造を有するデジタルカメラに関し、放熱効率の向上を図ったものである。

デジタルカメラは、レンズの透過光束を撮像素子で受光し、その光電変換出力に基づいて画像データを得る。近年では撮像素子の画素数の増大に伴って動作クロックが上がり、撮像素子やその周辺回路の発熱量が増大する傾向にある。しかし、一方でカメラの小型化が進んでいるため、放熱面積は減少傾向にあり、カメラ内に熱がこもり易い構造となっている。熱は、いわゆる熱ノイズによる画質の低下をもたらすとともに、カメラ表面温度の上昇によりユーザに不快感を与えることもあり、効率的な放熱対策が望まれている。

放熱対策を施したデジタルカメラとしては、例えば特許文献１に記載されたものがある。これは、カメラボディの底面から上面に抜ける空気流路を形成し、この空気流路を介して発熱源の熱を外部に放出するものである。

特開２００４−４８５１７号公報（図４）

引用文献１の放熱構造は、空気流路の下端、つまり空気の導入口がカメラ底面に形成されているため、カメラを何かの上に置いたときや三脚に取り付けたときなどに、空気導入口が閉塞され、放熱効率が悪化するおそれがある。また流路を形成する部材の構成が単純であるため、流路に導入された空気が発熱体に作用するまでに流路形成部材によって暖められ、熱交換効率が悪化するおそれもある。

本発明は、発熱源となる電気素子を有するデジタルカメラに適用される。
請求項１の発明は、カメラ本体の外観カバーの側面に下部通気孔を設けるとともに、それよりも上方に上部通気孔を設け、これら上下の通気孔をカメラ本体内に設けた筒体によって連通することで、下部通気孔から導入した空気を上部通気孔から外部に放出するための空気流路を確保し、かつ発熱源となる電気素子を筒体の外面に直接あるいは熱伝導部材を介して接触配置して成る。
請求項２の発明は、カメラ本体の外観カバーに上部通気孔および下部通気孔をそれぞれ設け、これら上下の通気孔をカメラ本体内に設けた筒体によって連通することで、下部通気孔から導入した空気を上部通気孔から外部に放出するための空気流路を確保し、かつ発熱源となる電気素子を筒体の外面に直接あるいは熱伝導部材を介して接触配置し、筒体の電気素子との接触部分を、筒体の空気導入側よりも熱伝導率の高い材料で構成して成る。
請求項３の発明は、筒体の電気素子との接触部分から空気放出側にかけての部分を、筒体の空気導入側よりも熱伝導率の高い材料で構成したものである。
請求項４の発明は、筒体を外部に露出させないようにしたものである。
請求項５の発明は、上部通気孔を外観カバーの上面に形成したものである。
請求項６の発明は、空気流路が空気の流れ方向が変わる部分を有し、その部分の流路内壁を曲面状としたものである。
請求項７の発明は、空気流路を上方に至るほど細くなる形状としたものである。
請求項８の発明は、上下の通気孔の少なくともいずれか一方を、外観カバーに明示すべき文字またはマークの形状としたものである。
請求項９の発明は、上下の通気孔の少なくともいずれか一方を、外観カバーに通気孔以外の役割を果たすために形成されている孔で兼用したものである。

ここで、特許請求の範囲および本明細書における「側面」は、上面および底面以外の全ての面（左右の側面，前面，背面）を含む概念である。

請求項１の発明によれば、上記のような空気流路を設けることで、煙突効果を利用した放熱が可能となり、放熱効率の向上が図れるとともに、空気の導入口となる下部通気孔がカバー側面に設けられているので、カメラを置いたり三脚に取り付けた場合も下部通気孔が閉塞されることがなく、放熱効率の悪化を防止できる。
請求項２の発明によれば、空気流路を形成する筒体のうち電気素子（発熱体）との接触部分を空気導入側よりも熱伝導率の高い材料で構成したので、電気素子の熱を効率よく流路内の空気に伝えることができるのに加えて、導入側は熱伝導率が低いため、電気素子に作用するまでに空気温度が上昇してしまうことがなく、以て熱交換効率を向上させて放熱効果をアップできる。

図１〜図４により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態におけるデジタルカメラをレンズ光軸を含む平面で切った図である。１０はカメラの外郭を構成する外観カバーであり、カバー１０内には、撮影レンズ１１、ＣＣＤ等の撮像素子１２、タイミングジェネレータ（以下、ＴＧ）１３、ＣＰＵ１４、バッテリ１５、閃光発光用のメインコンデンサ１６などが収容される。撮像素子１２は基板１７の前面に実装され、ＴＧ１３は基板１７の背面に実装される。ＣＰＵ１４は、他の基板１８の背面に実装される。

撮影レンズ１１を透過した被写体光束は、撮像素子１２の受光面に結像し、撮像素子１２はその受光光量に応じた電気的画像信号を生成する。画像信号は不図示のＡ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換され、ＣＰＵ１４により種々の画像処理が施された後、画像データとしてメモリカード（不図示）に記録される。ＴＧ１３は、撮像素子１２やＡ／Ｄコンバータの動作タイミングを制御する。カバー１０の背面には液晶モニタ１９が設けられ、その画面上に撮影画像や種々の情報が表示される。

次に、カメラの発熱，伝熱および放熱のメカニズムについて説明する。
デジタルカメラにおいては、撮像素子１２，ＴＧ１３およびＣＰＵ１４が主たる発熱源であり、これらから発生する熱は、伝導，対流，輻射の３つの伝熱形態で外観カバー１０に伝わる。これらの伝熱形態は、次の一般式で表される。

外観カバー１０の内面に伝わった熱は、伝導伝熱によりカバー外面まで伝わる。発熱源からの総発熱量をＱ０とすると、上記（１）式を用いて

となる。

そして、外観カバー１０の外面に伝わった熱は、対流伝熱および輻射伝熱によって外気に放熱される。対流伝熱による放熱量をＱ１とすると、上記（２）式を用いて

となる。また、輻射伝熱による放熱量をＱ２とすると、上記（３）式を用いて

となる。なお、Ｑ１＋Ｑ２＝Ｑ０である。

ここで、外観カバー１０の外面温度Ｔ１が高くなると、その熱がカメラを保持するユーザの手に伝わり、ユーザは不安感あるいは不快感を感じるため、Ｔ１を極力下げる必要がある。総発熱量Ｑ０を低く抑えられれば自ずとＴ１を下げられるが、周囲環境温度が一定でＱ０を抑えられない場合は、外観カバー１０の表面積Ａ１を大きくするしかＴ１を下げる術はない。表面積Ａ１を大きくすれば、Ｔ１の低下に寄与する上、カバー内面（熱源側）温度Ｔ０およびカメラ内平均温度Ｔも下げることができる。しかし、カメラの小型化を推進する現状を考えると、表面積Ａ１を大きくすることは現実的でない。

また

が成り立つことから、熱抵抗Ｒを小さくすることでカメラ内平均温度Ｔを下げられることが分かるが、Ｒを小さくするには熱伝導率や輻射率の大きい高価な材料を使用する必要があり、これも採用し難い。

そこで本実施形態では、カメラボディ内に空気流路を形成することで、発熱量の最も多いＴＧ１３とＣＰＵ１４の放熱を促進させ、カメラの表面積を大きくせず、また高価な材料を使用することなくカメラの内部温度および表面温度を下げるようにした。以下、その詳細を説明する。

まずＣＰＵ１４に対する放熱構造について説明すると、カメラの外観カバー１０には、その背面下部に下部通気孔１０Ｌ（図１）が設けられるとともに、上面に上部通気孔１０Ｕ（図２）が設けられる。そして、これら上下の通気孔１０Ｌ，１０Ｕは、カバー１０内に配置された筒体２０によって連結される。

図３，図４に示すように、筒体２０は上下の筒体２１，２２を環状のゴム部材２３で連結して成り、その内部空間が空気流路Ｐとなる。下部筒体２２は、下端が下部通気孔１０Ｌに連結されるとともに、その下部通気孔１０Ｌからの導入空気を抵抗なく上方に向かわせるために湾曲面を有している。一方、上部筒体２１は上下に直線状に延び、上端が上部通気孔１０Ｕに連結される。ＣＰＵ１４は、その上面が熱伝導シート３１を介して上部筒体２１の外面に接触するよう配置される。各通気孔１０Ｌ，１０Ｕと筒体２１，２２との連結部には断熱材３２が介装され、筒体２０からカバー１０への熱伝達を抑制している。また下部筒体２２は、上部筒体２１と比べて熱伝導率が低い材質で構成されている。

上記の構成によれば、空気流路Ｐ内にいわゆる煙突効果による空気の流れを発生させることで、ＣＰＵ１４の熱を外部に放出することができる。すなわち、ＣＰＵ１４が発熱すると、その熱が熱伝導シート３１を介して上部筒体２１に伝わり、空気流路Ｐ内の空気に伝わる。これにより暖められた空気は、流路Ｐ内を上昇して上部通気孔１０Ｕから外部に抜け、それに伴って下部通気孔１０Ｌから低温の外気が流路Ｐ内に引き込まれる。したがって、流路Ｐ内には上昇方向の空気の流れが発生し続けることになり、その空気の流れがＣＰＵ１４の熱を外部に放出し続ける。その放熱量をＱａとすると、ＣＰＵ１４から外観カバー１０に伝わる熱量は、流路Ｐを設けなかった場合と比べてＱａだけ減ることになり、その結果、外観カバー１０の内／外面の温度Ｔ０，Ｔ１を下げることができる。よってカメラを保持するユーザが不快感を感ずることがなくなるとともに、内面温度Ｔ０の低下によりカメラ内平均温度Ｔも下がるので、熱ノイズによる画像の劣化も防止できる。

特に本実施形態では、下部筒体２２の熱伝導率が低いため、導入空気を低温のまま発熱源（ＣＰＵ１４）に作用させることができる一方、発熱源が接する上部筒体２１は熱伝導率が高いため、熱を効率よく空気に伝えることができ、熱交換効率を向上させて放熱を促進することができる。また、流路Ｐを形成する筒体２０（特に上部筒体２１）は高温となるが、図から分かるように筒体２０はカバー外面に露出していないので、ユーザの手が直接筒体２０に触れることはない。しかも筒体２０と外観カバーとの間には断熱材３２が介装されているので、筒体２０から外観カバー１０に伝わる熱を最小限に抑えることができる。

さらに、空気の導入口である下部通気孔１０Ｌはカバーの底面ではなく側面（ここでは背面）に形成されているため、カメラを置いたときや三脚等に取り付けたときに下部通気孔１０Ｌが閉塞されることがなく、カメラがいかなる状態にあっても放熱効率が悪化することはない。また、空気流路Ｐのうち流れ方向が変わる部分は緩やかに湾曲しているので、流路Ｐが直線形状でなくとも通気性の悪化を最小限に抑えられる。

以上はＣＰＵ１４の放熱について説明したが、ＴＧ１３に対しても同様の放熱構造が適用される。すなわち、外観カバー１０の側面には下部通気孔１０Ｌ２（図１）が、上面には上部通気孔１０Ｕ２（図２）がそれぞれ設けられ、これらを連通する空気流路を形成する筒体５０がカバー１０内に配置される。筒体５０の外面にはＴＧ１３が接触配置され、これにより上述と同様の作用でＴＧ１３の熱を外部に放出する。したがって、カバー１０の内／外面の温度Ｔ０，Ｔ１およびカメラ内平均温度Ｔの更なる低下が図れる。

なお、空気通路Ｐの形状は実施形態に限定されず、例えば図５（ａ），（ｂ）に示す形状でもよい。また上部通気孔はカバー上面に限定されず、例えば図５（ｃ）に示すように側面（左右の側面，前面，背面のいずれか）に設けてもよい。さらに請求項２の発明においては、下部通気孔がカバー底面にあってもよい。

また、空気流路Ｐを上に至るほど細くなる形状とすれば、空気の流速を速めて放熱効率の向上が図れる。ズームレンズを有するデジタルカメラにおいては、ズーミング（レンズ移動）によって移動するカメラ内の空気を流路Ｐに導くことでも流速を速めることができる。

さらに、上下の通気孔の形状は特に制約を受けず、例えば通気孔を外観カバー１０に明示すべき文字またはマークの形状とすることで、見栄えの悪化を防止できる。図６はその一例を示し、上部通気孔１００Ｕをカメラ前面に明示すべき文字「Digital」の形状としたものである。その他にもメーカのロゴマークなどを用いることができる。また、外観カバーにもともと形成されている孔（通気孔以外の役割を果たすために形成されている孔）で兼用してもよい。この種の孔として、例えばスピーカやマイクの孔などを用いることができる。

一実施形態におけるデジタルカメラをレンズ光軸を含む水平面で切った断面図。 カメラの上面図。 カメラの放熱構造を示す図２のIII−III線断面図。 カメラの放熱構造を示す斜視図。 空気流路の変形例を示す図。 上部通気孔（空気排出口）を文字で形成した例を示す図。

符号の説明

１０ カメラ外観カバー
１０Ｌ，１０Ｌ２ 下部通気孔
１０Ｕ，１０Ｕ２ 上部通気孔
１２ 撮像素子
１３ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１４ ＣＰＵ
１７，１８ 基板
２０，５０ 筒体
２１ 上部筒体
２２ 下部筒体
３１ 熱伝導シート
３２ 断熱材
Ｐ 空気流路

Claims (9)

1. 発熱源となる電気素子を有するデジタルカメラにおいて、
   カメラ本体の外観カバーの側面に下部通気孔を設けるとともに、それよりも上方に上部通気孔を設け、これら上下の通気孔を前記カメラ本体内に設けた筒体によって連通することで、前記下部通気孔から導入した空気を前記上部通気孔から外部に放出するための空気流路を確保し、かつ前記発熱源となる電気素子を前記筒体の外面に直接あるいは熱伝導部材を介して接触配置したことを特徴とする放熱構造を有するデジタルカメラ。
2. 発熱源となる電気素子を有するデジタルカメラにおいて、
   カメラ本体の外観カバーに上部通気孔および下部通気孔をそれぞれ設け、これら上下の通気孔を前記カメラ本体内に設けた筒体によって連通することで、前記下部通気孔から導入した空気を前記上部通気孔から外部に放出するための空気流路を確保し、かつ前記発熱源となる電気素子を前記筒体の外面に直接あるいは熱伝導部材を介して接触配置し、前記筒体の前記電気素子との接触部分を、該筒体の空気導入側よりも熱伝導率の高い材料で構成したことを特徴とする放熱構造を有するデジタルカメラ。
3. 前記筒体の前記電気素子との接触部分から空気放出側にかけての部分を、該筒体の空気導入側よりも熱伝導率の高い材料で構成したことを特徴とする請求項２に記載の放熱構造を有するデジタルカメラ。
4. 前記筒体を外部に露出させないようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放熱構造を有するデジタルカメラ。
5. 前記上部通気孔は前記外観カバーの上面に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放熱構造を有するデジタルカメラ。
6. 前記空気流路は、空気の流れ方向が変わる部分を有し、その部分の流路内壁を曲面状としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の放熱構造を有するデジタルカメラ。
7. 前記空気流路を上方に至るほど細くなる形状としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放熱構造を有するデジタルカメラ。
8. 前記上下の通気孔の少なくともいずれか一方は、前記外観カバーに明示すべき文字またはマークの形状を呈していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放熱構造を有するデジタルカメラ。
9. 前記上下の通気孔の少なくともいずれか一方を、前記外観カバーに通気孔以外の役割を果たすために形成されている孔で兼用したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放熱構造を有するデジタルカメラ。

Images