JP2006174226A - 撮像ユニット及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像素子揺動方式の手ブレ補正機能付き撮像ユニットでは、重量等の関係で放熱容量の大きい放熱板が置けない。
【解決手段】 撮像素子揺動方式の手ブレ補正機能付き撮像ユニットで、撮像素子側に冷却素子と小型の放熱部材を、筐体側に固定の大型放熱部材を配置して、両者の間を熱伝達部材で熱的につなぐ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像ユニット及び撮像装置に関する。特に、撮像素子を冷却する冷却素子を備えた撮像ユニット及び撮像装置に関するものである。

近年、デジタルカメラ等の撮像装置の高画素化、高画質化、高機能化、小型化が進むにつれて、ＣＣＤ等の撮像素子での画素の高密度化が顕著になっている。それに伴い、撮像素子の駆動による撮像素子チップ内部での発熱によって画質に悪影響を及ぼすことが懸念されている。一般にＣＣＤ等の撮像素子では、撮像素子チップの温度が８℃上昇すると暗電流、つまり暗ノイズが２倍になることが知られている。従って、高密度の撮像素子チップで高フレームレートでの撮像が行われると、発熱による暗ノイズで画像信号のＳ／Ｎ比が低下する。このため、ＣＣＤ等の撮像素子を冷却することにより暗電流を低減させて、画像信号のＳ／Ｎ比の向上を図る方法が採られている。

そのために、ＣＣＤ等の撮像素子の冷却構造としてペルチェ素子を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、ＣＣＤ等の撮像素子の冷却構造として、ＣＣＤ、ペルチェ素子、伝熱部材、および放熱部材を順番に配置して板バネで押しつけて密着させ、ＣＣＤからの熱をペルチェ素子で吸収するとともに、熱伝導によりペルチェ素子から伝熱部材、放熱部材を介してカメラ筐体に伝熱し、外部に放熱するように構成されている。

又、ペルチェ素子をパルス電流で間欠駆動することで、ペルチェ素子の冷却効果を改善するものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。これによれば、ペルチェ素子がパルス電流で駆動されている時に撮像素子が冷却され、この時にペルチェ素子の発熱側に発生する熱をペルチェ素子の非駆動時に放熱フィンにより外部に放出することで、ペルチェ素子の発熱部の温度上昇によるペルチェ素子の冷却効果の低減を防止し冷却効果を改善できる、とされている。

更に、デジタルカメラ等のバッテリを電源とする機器でペルチェ素子等の冷却素子を用いる場合には、バッテリの容量から考えると、冷却素子の消費電力はかなり大きいので常時通電を行って冷却することは困難であり、レリーズ時のみ通電して冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

一方、デジタルカメラ等の撮像装置の高機能化の一つとして、撮像素子シフト方式と呼ばれる、撮像素子を光軸に対して揺動させることで手ぶれ補正を行うものが製品化されている（例えば、特許文献４、非特許文献１参照）。手ぶれ補正の方法は、角速度センサによりぶれの量と速度、方向を検知し、撮影レンズの画角に合わせて撮像素子上でのずれ量をリアルタイムで演算し、圧電素子を応用したアクチュエータで光軸上の撮像素子を上下左右に駆動することでぶれを解消するものである（例えば、特許文献５参照）。
特開平９−３７１６１号公報 特開平１０−２５６６１３号公報 特開２００３−３０４４２０号公報 特開平６−４６３１４号公報 特開２００３−１１１４４９号公報 コニカミノルタ社α−７ＤＩＧＩＴＡＬ ＰＤＦ版カタログ（；２００４年１１月１０日検索）

そこで、撮像素子を光軸に対して揺動させることで手ぶれ補正を行う撮像装置に、ペルチェ素子等の冷却素子を用いた撮像素子の冷却方法を組み込むことができれば、手ブレと暗ノイズによる画質劣化を一挙に解消することができ、撮像装置の高画質化に大きな貢献ができる。

しかしながら、特許文献１で提案された方法を撮像素子シフト方式の手ぶれ補正装置に組み込むことは、ペルチェ素子の駆動による発熱が大きく、撮像素子から吸熱した熱量とペルチェ素子自身が発熱した熱量の両方を吸熱面と反対側の放熱面に放出するため、本方法では、非常に大きな放熱部材が必要となり、撮像素子と放熱部材を駆動するアクチュエータの負荷が増大したり、撮像素子とともに上下左右に駆動される放熱部材の設置場所を確保する等、撮像素子シフト方式との両立は非常に難しい。

又、特許文献２で提案された方法を撮像素子シフト方式の手ぶれ補正装置に組み込むことは、ペルチェ素子をパルス電流で間欠駆動するために間欠駆動回路が必要となるため、装置の回路が複雑になり高価になり、更に、駆動時にペルチェ素子の発熱側に発生した熱が非駆動時に吸熱側に戻ることで逆に撮像素子を暖めることになり、それを防止するためには非常に大きな放熱部材が必要となるため、本方法では、非常に大きな放熱部材が必要となり、特許文献１の方法同様、撮像素子シフト方式との両立は非常に難しい。

更に、特許文献３で提案された方法を撮像素子シフト方式の手ぶれ補正装置に組み込むことは、ペルチェ素子の非駆動時に、ペルチェ素子の放熱側から撮像素子に熱が戻って撮像素子を暖めてしまうことがあり、これを防止するためには大きな放熱部材が必要となるため、本方法では、非常に大きな放熱部材が必要となり、撮像素子シフト方式との両立は非常に難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で高い冷却効率を得ることができ、撮像素子シフト方式の手ぶれ補正装置と組み合わせるのに適した冷却素子を備えた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

（請求項１）
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を揺動して手ブレを補正する手ブレ補正ユニットと、
前記手ブレ補正ユニットを支持する基準台板とを備え、前記撮像素子が前記基準台板に対して相対移動する撮像ユニットにおいて、
前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記撮像素子を冷却するための冷却素子と、
前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記冷却素子からの熱を放熱するための第一の放熱部材と、
前記基準台板にとともに固定された状態で前記第一の放熱部材に対向し、前記第一の放熱部材からの熱を放熱するための第二の放熱部材とを備えたことを特徴とする撮像ユニット。

（請求項２）
前記第一の放熱部材と、前記第二の放熱部材の間に、前記第一の放熱部材の熱を前記第二の放熱部材に伝達する熱伝達部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。

（請求項３）
被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子を揺動して手ブレを補正する手ブレ補正ユニットと、
前記手ブレ補正ユニットを支持する基準台板とを備え、前記撮像素子が前記基準台板に対して相対移動する撮像ユニットにおいて、
前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記撮像素子からの熱を放熱するための第一の放熱部材と、
前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記第一の放熱部材を介して前記撮像素子を冷却するための冷却素子と、
前記基準台板にとともに固定された状態で前記冷却素子に対向し、前記冷却素子からの熱を放熱するための第二の放熱部材とを備えたことを特徴とする撮像ユニット。

（請求項４）
前記冷却素子と、前記第二の放熱部材の間に、前記冷却素子の熱を前記第二の放熱部材に伝達する熱伝達部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。

（請求項５）
前記熱伝達部材は、前記冷却素子もしくは前記第一の放熱部材の熱を吸収し、前記第二の放熱部材に放射することで熱を伝達する熱放射シートであることを特徴とする請求項２又は４に記載の撮像ユニット。

（請求項６）
前記熱伝達部材は、前記冷却素子もしくは前記第一の放熱部材の熱を吸収し、前記第二の放熱部材に放射することで熱を伝達する熱伝導性グリスであることを特徴とする請求項２又は４に記載の撮像ユニット。

（請求項７）
前記第二の放熱部材は、前記冷却素子もしくは前記第一の放熱部材より大きな放熱容量を持つことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像ユニット。

（請求項８）
前記第二の放熱部材は、前記基準台板であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像ユニット。

（請求項９）
請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像ユニットを搭載したことを特徴とする撮像装置。

（請求項１０）
前記撮像素子で撮像された画像を記録する記録手段と、
前記冷却素子を、前記撮像素子が前記記録手段で画像を記録するための撮像時にのみ駆動させる制御手段とを有することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。

請求項１に記載の発明によれば、撮像素子とともに揺動する冷却素子からの熱を、該撮像素子とともに揺動する第一の放熱部材に対向する、基準台板側に固定された第二の放熱部材を介して放熱するようにしたので、撮像素子とともに揺動する第一の放熱部材の大きさを抑えることができ、撮像素子シフト方式の手ぶれ補正装置においても簡単な構成で、撮像素子の揺動を妨げることなく、高い冷却効率を得ることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、第一の放熱部材の熱を第二の放熱部材に伝達する熱伝達部材を設けたので、第一の放熱部材から第二の放熱部材への熱伝導が良好となり、高い冷却効率を得ることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、撮像素子とともに揺動する第一の放熱部材からの熱を、該撮像素子とともに揺動する冷却素子に対向する、基準台板側に固定された第二の放熱部材を介して放熱するようにしたので、撮像素子とともに揺動する第一の放熱部材の大きさを抑えることができ、撮像素子シフト方式の手ぶれ補正装置においても簡単な構成で、撮像素子の揺動を妨げることなく、高い冷却効率を得ることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、冷却素子の熱を第二の放熱部材に伝達する熱伝達部材を設けたので、冷却素子から第二の放熱部材への熱伝導が良好となり、高い冷却効率を得ることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、冷却素子もしくは第一の放熱部材の熱を吸収し、第二の放熱部材に放射することで熱を伝達する熱放射シートを熱伝達部材としたので、冷却素子もしくは第一の放熱部材と第二の放熱部材とは、物理的に接触することなく冷却素子もしくは第一の放熱部材の熱を第二の放熱部材に伝達することができるので、撮像素子の揺動を妨げることなく、高い冷却効率を得ることが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、冷却素子もしくは第一の放熱部材の熱を吸収し、第二の放熱部材に放射することで熱を伝達する熱伝導性グリスを熱伝達部材としたので、冷却素子もしくは第一の放熱部材は、熱伝導性グリスを介して第二の放熱部材によって支持されることで位置が安定するために、手ブレ補正ユニットの支持が簡略化でき、高い冷却効率を保ったまま、撮像ユニットの小型軽量化に寄与することができる。

請求項７に記載の発明によれば、第二の放熱部材の放熱容量を大きくすることで、第一の熱伝達部材と第二の熱伝達部材を介して伝えられる冷却素子もしくは第一の放熱部材の熱を短時間に効率よく放熱することができるため、冷却素子もしくは第一の放熱部材の放熱容量を比較的小さく抑えることができ、撮像素子とともに揺動する冷却素子もしくは第一の放熱部材の大きさを抑えることができるので、撮像素子の揺動を妨げることなく、高い冷却効率を得ることが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、手ブレ補正ユニットを支持する基準台板を第二の放熱部材として兼用することで、部品点数の削減と撮像ユニットの小型軽量化が実現でき、コストダウンにも貢献できる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像ユニットを撮像装置に搭載することで、手ブレ補正と撮像素子の冷却の相乗効果による画質向上が実現でき、高性能な撮像装置を提供することができる。

請求項１０に記載の発明によれば、冷却素子を画像の記録のための撮像時のみ駆動することで、省エネルギーに寄与し、撮像装置のバッテリの長寿命化を実現することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係る撮像装置として機能するデジタルカメラ１の外観模式図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は背面図である。

カメラ１０の正面には、図示しないマウント（カメラ側）１７１及びマウント（レンズ側）２７１を介して交換レンズ２０が装着されている。

カメラ１０の上面には、撮影のための操作部材であるレリーズボタン１０１が設置されており、カメラ１０の内部でレリーズボタン１０１の下部にはＡＦスイッチＳＷ１とレリーズスイッチＳＷ２を構成する２段スイッチが配置されている。また、カメラ１０の上部には、エレクトロフラッシュ１０２が内蔵されている。更に、カメラ１０の上面にはデジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル１１２と、各動作モードでのカメラ制御値を設定する制御値設定ダイアル１１４が配置されている。

カメラ１０の背面には、電源スイッチ１１１、カメラ制御値を変更する変更ダイアル１１３、手ブレ補正の動作をオンオフする手ブレ補正スイッチ１１５、ファインダ接眼レンズ１２１ａ、画像表示部１３１が配置されている。

図２は、図１に示したデジタルカメラ１の縦断面模式図（図１のＡ−Ａ’断面）である。図中、図１と同じ部分には同じ番号を付与した。

交換レンズ２０内部には、レンズ２１１、絞り２４１が設置されている。交換レンズ２０のカメラ１０側にはマウント（レンズ側）２７１が設置されており、マウント（カメラ側）１７１を介して交換レンズ２０がカメラ１０に取り付けられる。又、マウント（レンズ側）２７１の一部にはＢＬ交信部（レンズ側）２７２が、マウント（カメラ側）１７１の一部にはＢＬ交信部（カメラ側）１７２が設けられており、交換レンズ２０がカメラ１０に取り付けられた場合に、カメラとレンズ間の交信（以下、ＢＬ交信という）が行えるように成されている。

カメラ１０内部には、交換レンズ２０を通った光をファインダ１２１に導くための、一部が半透明になったレフレックスミラー１４１、ファインダ１２１を構成する接眼レンズ１２１ａ、ペンタプリズム１２１ｂ、焦点板１２１ｃ、フラッシュ１０２、レフレックスミラー１４１の半透明部を通った光をＡＦモジュール１４４に導くサブミラー１４２、ＡＦモジュール１４４、シャッタ１４５、撮像素子１５３、手ブレ補正ユニット３０１、冷却ユニット１８０、手ブレを検知するセンサを含む手ブレ検知部３２０が設置されている。

次に、本発明における撮像ユニットの構成の一例を、図３、図４を用いて説明する。図３は撮像ユニットを交換レンズ２０側から見た平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ’断面である。図中、図１、２と同じ部分には同じ番号を付与した。撮像ユニットは、機能的に、手ブレ補正ユニット３０１と冷却ユニット１８０に分けることができる。

まず、手ブレ補正ユニット３０１について説明する。手ブレ補正ユニット３０１は、Ｈ台板３０２、Ｖ台板３０３、Ｈアクチュエータ３１１、Ｖアクチュエータ３１５、撮像素子１５３及び回路基板１６１から成り、基準台板３００上に構築される。

基準台板３００は、その底部３００ａでカメラ１０の内部に固定されている。基準台板３００上にはＨ台板３０２を水平方向に移動させるための、圧電素子と軸から成るＳＩＤＭ（Ｓｍｏｏｔｈ Ｉｍｐａｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）等で構成されるＨアクチュエータ３１１が配置されている。Ｈアクチュエータ３１１とＨ台板３０２は嵌合部３０２ｂで嵌合しており、Ｈ台板３０２はＨアクチュエータ３１１に駆動パルスを印加することで水平に移動する。Ｈ台板３０２の勘合部３０２ｂと撮像素子１５３を挟んで反対側のＨ摺動部３０２ｃは、基準台板３００の折り曲げ部３００ｂと当接し、Ｈ台板３０２の水平方向への移動時は水平摺動面となる。

Ｈ台板３０２上にはＶ台板３０３を垂直方向に移動させるための、圧電素子と軸から成るＳＩＤＭ（Ｓｍｏｏｔｈ Ｉｍｐａｃｔ Ｄｒｉｖｅ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）等で構成されるＶアクチュエータ３１５が配置されている。Ｖアクチュエータ３１５とＶ台板３０３は嵌合部３０３ｂで嵌合しており、Ｖ台板３０３はＶアクチュエータ３１５に駆動パルスを印加することで垂直に移動する。Ｖ台板３０３の勘合部３０３ｂと撮像素子１５３を挟んで反対側のＶ摺動部３０３ａは、Ｈ台板３０２のＶ摺動部３０２ａと当接し、Ｖ台板３０３の垂直方向への移動時は摺動面となる。Ｖ台板３０３は、Ｈ台板３０２の開口部３０２ｄの内部にはめ込まれている。

Ｖ台板３０３上には、撮像素子１５３を駆動するための回路部品（図示せず）が搭載された回路基板１６１が配置され、回路基板１６１上には撮像素子１５３が半田付け等によって実装されている。

以上に述べた構成により、手ブレ検知部３２０で検出された手ブレの状態に応じて、Ｈアクチュエータ３１１及びＶアクチュエータ３１５に必要に応じた駆動パルスを印加することで、撮像素子１５３を光軸２００に垂直な面内で水平、垂直の任意の方向と位置に移動することで、手ブレ補正を行うことができる。尚、Ｈアクチュエータ３１１、Ｖアクチュエータ３１５の構造の詳細、及びＨアクチュエータ３１１、Ｖアクチュエータ３１５の駆動方法の詳細については説明を省略する。

次に、撮像素子１５３の冷却ユニット１８０の第一の実施の形態について述べる。冷却ユニット１８０は、冷却素子１８１、第一の放熱部材１８２、第二の放熱部材１８３、第一の熱伝達部材１８５、第二の熱伝達部材１８６及び撮像素子１５３から成る。冷却ユニット１８０の役割は、撮像素子１５３を冷却することによって暗ノイズを低減して高画質化を図ることにあるので、冷却ユニット１８０は、撮像素子チップ１５３ａの温度が「撮像素子チップ１５３ａの画像出力が、画像として鑑賞に堪えるに十分なノイズレベルになるような温度Ｔ」以下になるに十分な冷却能力を有する必要がある。

撮像素子１５３は、撮像素子チップ１５３ａ、パッケージ１５３ｂ、リードフレーム１５３ｃ、カバーガラス１５３ｄ等から成り、回路基板１６１上に半田付け等によって実装されて、Ｖ台板３０３上に配置されている。一方、パッケージ１５３ｂの裏面（撮像素子チップ１５３ａ搭載部と反対側の面）には、回路基板１６１及びＶ台板３０３に設けられた開口部に挿入されたペルチェ素子等の冷却素子１８１の吸熱面１８１ａが当接されて熱的に密着される。

又、冷却素子１８１の放熱面１８１ｂには小型の第一の放熱部材１８２が当接されて熱的に密着される。第一の放熱部材１８２の冷却素子１８１との当接面と反対側の面には放熱シート等の第一の熱伝達部材１８５が配置される。基準台板３００の開口部３００ｃを挟んで第一の放熱部材１８２と対向して第一の放熱部材１８２よりも放熱容量の大きい第二の放熱部材１８３が配置される。第二の放熱部材１８３の第一の熱伝達部材１８５と対向する部分には、放熱シート等の第二の熱伝達部材１８６が配置される。同じく第二の放熱部材１８３の底部１８３ａは、カメラ１０の内部に当接され熱的に密着される。

ここに、放熱シートとは、例えば特開２００４−２００１９９号公報にその構造が開示されているもので、金属の薄板等の熱伝導性を有する可撓性の吸熱層の表面に、二酸化珪素、酸化アルミニウム等を含む赤外線放射効果を有する可撓性の熱放射膜を形成することで、吸熱した熱を遠赤外線として伝達する可撓性のシートとするものである。

以上に述べた構成により、撮像動作時に撮像素子チップ１５３ａが駆動されることで発生した熱は、パッケージ１５３ｂを介して冷却素子１８１により吸熱、冷却され、第一の放熱部材１８２を経由して、第一の熱伝達部材１８５と第二の熱伝達部材１８６により第二の放熱部材１８３に伝達されて、最終的にはカメラ１０に放熱される。

以上、図３、図４に示した撮像ユニットでは、撮像素子１５３の冷却のために、手ブレ補正ユニット３０１上には冷却素子１８１と小型の第一の放熱部材１８２と第一の熱伝達部材１８５だけを搭載すればよいので軽量小型化が可能であり、また、可動部である手ブレ補正ユニット３０１と固定部である第二の放熱部材１８３の間を第一の熱伝達部材１８５と第二の熱伝達部材１８６で熱的に結合することで、物理的接触を行っていないため、撮像素子１５３の冷却のために手ブレ補正ユニット３０１に機械的な負荷をかけることがなく、手ブレ補正の性能に影響を及ぼさない冷却ユニット１８０を提供することができる。

次に、図５を用いて撮像素子１５３の冷却ユニット１８０の第二の実施の形態について述べる。図５は、図４と同じく図３のＢ−Ｂ’断面である。図中、図１乃至４と同じ部分には同じ番号を付与し、図４と異なる部分のみ説明する。

撮像素子１５３は、回路基板１６１上に半田付け等によって実装されて、Ｖ台板３０３上に配置されている。一方、パッケージ１５３ｂの裏面（撮像素子チップ１５３ａ搭載部と反対側の面）には、小型の第一の放熱部材１８２が当接されて熱的に密着される。第一の放熱部材１８２のパッケージ１５３ｂの裏面との当接面と反対側の面には、回路基板１６１及びＶ台板３０３に設けられた開口部に挿入された第一の放熱部材１８２よりも小型の冷却素子１８１の吸熱面１８１ａが当接されて熱的に密着される。

冷却素子１８１の放熱面１８１ｂには放熱シート等の第一の熱伝達部材１８５が配置される。基準台板３０１３００の開口部３０１３００ｃを挟んで冷却素子１８１と対向対面して冷却素子１８１よりも放熱容量の大きい第二の放熱部材１８３が配置される。第二の放熱部材１８３の第一の熱伝達部材１８５と対向対面する部分には、放熱シート等の第二の熱伝達部材１８６が配置される。同じく第二の放熱部材１８３の底部１８３ａは、カメラ１０の内部に当接され熱的に密着される。

図５の構成では、撮像素子１５３と冷却素子１８１の間に第一の放熱部材１８２を挟むことで、小型の冷却素子１８１を用いても撮像素子１５３を均一に冷却することができる。又、冷却素子１８１の放熱面１８１ｂに直接第一の熱伝達部材１８５を配置することで、冷却素子１８１の熱を効率よく第二の放熱部材１８３に導くことができる。

次に、図６を用いて撮像素子１５３の冷却ユニット１８０の第三の実施の形態について述べる。図６は、図４と同じく図３のＢ−Ｂ’断面である。図中、図１乃至５と同じ部分には同じ番号を付与した。

撮像素子１５３は、回路基板１６１上に半田付け等によって実装されて、Ｖ台板３０３上に配置されている。一方、パッケージ１５３ｂの裏面（撮像素子チップ１５３ａ搭載部と反対側の面）には、回路基板１６１に設けられた開口部と、第一の放熱部材１８２を兼ねるＶ台板３０３に設けられた凹部３０３ｃに挿入されたペルチェ素子等の冷却素子１８１の吸熱面１８１ａが当接されて熱的に密着される。

又、冷却素子１８１の放熱面１８１ｂには、第一の放熱部材を兼ねるＶ台板３０３の凹部３０３ｃが当接されて熱的に密着される。第一の放熱部材を兼ねるＶ台板３０３の冷却素子１８１との当接面と反対側の面には、放熱シート等の第一の熱伝達部材１８５が配置される。第二の放熱部材を兼ねる基準台板３００の第一の放熱部材を兼ねるＶ台板３０３と対向する部分には、放熱シート等の第二の熱伝達部材１８６が配置される。同じく第二の放熱部材を兼ねる基準台板３００の底部３００ａは、カメラ１０の内部に当接され熱的に密着される。

以上に述べた構成により、撮像動作時に撮像素子チップ１５３ａが駆動されることで発生した熱は、パッケージ１５３ｂを介して冷却素子１８１により吸熱、冷却され、第一の放熱部材を兼ねるＶ台板３０３を経由して、第一の熱伝達部材１８５と第二の熱伝達部材１８６により第二の放熱部材を兼ねる基準台板３００に伝達されて、最終的にはカメラ１０に放熱される。

以上、図６に示した撮像ユニットでは、第一の放熱部材１８２とＶ台板３０３を兼用することで、撮像素子１５３の冷却のために、手ブレ補正ユニット３０１上には冷却素子１８１と第一の熱伝達部材１８５だけを搭載すればよいので図４に示した撮像ユニットよりも更に軽量小型化が可能であり、手ブレ補正の性能に影響を及ぼさない冷却ユニット１８０を提供することができる。又、第二の放熱部材１８３と基準台板３００も兼用することで部品点数もさらに削減でき、カメラ全体の軽量小型化と低コスト化にも大きく寄与することができる。

更に、図７を用いて撮像素子１５３の冷却ユニット１８０の第四の実施の形態について述べる。図７は、図６と同じく図３のＢ−Ｂ’断面である。図中、図１乃至６と同じ部分には同じ番号を付与し、図６と異なる部分のみ説明する。

図６と図７の異なる部分は、第一の放熱部材を兼ねるＶ台板３０３から第二の放熱部材を兼ねる基準台板３０１に熱を伝達する部材として、放熱シート等の第一及び第二の熱伝達部材ではなく、熱伝導性グリス１８７を用いた点である。これによって、第一の放熱部材を兼ねるＶ台板３０３から第二の放熱部材を兼ねる基準台板３０１への熱伝達効率はより向上し、且つ、手ブレ補正ユニット３０１が熱伝導性グリス１８７を介して基準台板３００に支持されるので安定性が向上するため、手ブレ補正ユニット３０１の構成を簡略化することが可能となる。

次に、本発明に係る撮像装置として機能するデジタルカメラ１の回路を、図８を用いて説明する。図８はデジタルカメラ１の回路ブロック図である。図中、図１乃至７と同じ部分には同じ番号を付与した。

制御部であるカメラ制御部１５１は、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）、ワークメモリ等から構成され、図示しない記憶部に記憶されているプログラムをワークメモリに読み出し、当該プログラムに従ってデジタルカメラ１の各部を集中制御する。

又、カメラ制御部１５１は、電源スイッチ１１１、モード設定ダイアル１１２、変更ダイアル１１３、制御値設定ダイアル１１４、手ブレ補正スイッチ１１５、ＡＦスイッチＳＷ１、レリーズスイッチＳＷ２等からの入力を受けてカメラ各部の動作を制御すると共に、撮像の制御を行う画像制御部１５２と連携して、ＢＬ交信部（カメラ側）１７２、ＢＬ交信部（レンズ側）２７２及びレンズ制御部２５１を介したＡＦ制御、絞り制御、フラッシュ１０２の昇圧制御、発光制御、シャッタ駆動部１４６を介したシャッタ１４５の駆動制御を行う。

更に、カメラ制御部１５１は、手ブレ補正スイッチ１１５がオンされている場合、例えばジャイロ等で構成される手ブレ検知部３２０の出力を受け、手ブレ補正のための演算を行い、手ブレ補正ユニット３０１の構成要素である、図３乃至図５に示したＨアクチュエータ３１１、Ｖアクチュエータ３１５を駆動して手ブレ補正を行う。

撮像素子１５３に接して、撮像素子１５３を冷却するための冷却素子１８１が配置される。カメラ制御部１５１は、後述するフローチャートに従って、撮像素子１５３を冷却するための冷却素子１８１への通電を制御する。

レリーズスイッチＳＷ２がオンされると、シャッタ１４５が開かれ、レンズ２１１で集光された被写体からの光は撮像素子１５３上に結像され、記録のための撮像（以下、撮影という）が行われ、シャッタ１４５が閉じられ、画像データが画像メモリ１５５に一旦蓄えられた後、画像表示部１３１上に撮影画像としてアフタービュー表示され、メモリカード１５６に保存される。レリーズスイッチＳＷ２オンから撮影完までの間、撮像素子１５３の冷却と手ブレ補正が行われる。

次に、本発明に係る撮像装置としてのデジタルカメラ１での撮像動作の制御を、図９を用いて説明する。図９は、デジタルカメラ１での撮影の流れを示すフローチャートである。

まず、ステップＳ０１で電源スイッチ１１１が操作されてステップＳ０２でカメラの電源がオンされると、ステップＳ０３でカメラの起動時の動作モードが判別される。ここでは、モード設定ダイアル１１２を用いて画像の撮影を行う「カメラモード」に設定されているとして、カメラモードが起動される。カメラモード以外の動作モード（例えば、再生モード）での制御については説明を省略する。

カメラモードが起動された場合は（ステップＳ０３；ＹＥＳ）、ステップＳ１１でＢＬ交信により交換レンズ２０のズーム値やＦナンバー等の情報が読みとられる。ステップＳ１２でＨアクチュエータ３１１とＶアクチュエータ３１５を駆動して撮像素子１５３の光電変換部１５３ａの光学中心を光軸２００に合わせるセンタリングが行われ、ステップＳ１３で手ブレ補正スイッチ１１５がオンされているかどうかが判断される。手ブレ補正スイッチ１１５がオンされている場合（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、ステップＳ２１でＡＦスイッチＳＷ１がオンされているかどうかが判断される。ＡＦスイッチＳＷ１がオンされるまでステップＳ２１で待機する。

ＡＦスイッチＳＷ１がオンされると（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、ステップＳ２２でＡＦとＡＥが行われ、ステップＳ２３でＢＬ交信により再度交換レンズ２０のズーム値やＦナンバーが読みとられ、ステップＳ２４で、手ブレ検知部３２０によって手ブレの検知が開始される。次に、ステップＳ２５でレリーズスイッチＳＷ２がオンされたかどうかが判断される。レリーズスイッチＳＷ２がオンされるまでステップＳ２１からＳ２５が繰り返される。

レリーズスイッチＳＷ２がオンされると（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、ステップＳ２６で撮像素子１５３に通電開始されて撮影可能状態となり、ステップＳ２７で冷却素子１８１に通電され、撮像素子１５３の冷却が開始される。ステップＳ２６とＳ２７は、ほぼ同時あるいはステップＳ２７が先でもよい。ステップＳ２８で、手ブレ検知部３２０の出力に従ってＨアクチュエータ３１１とＶアクチュエータ３１５を駆動して撮像素子１５３を揺動しての手ブレ補正が開始され、ステップＳ２９で、撮影（シャッタ１４５開、撮像素子１５３露光、シャッタ１４５閉）が行われ、ステップＳ３０で手ブレ補正が終了される。

ステップＳ１３で手ブレ補正スイッチがオフされていた場合には（ステップＳ１３；ＮＯ）、ステップＳ６１でＡＦスイッチＳＷ１がオンされているかどうかが判断される。ＡＦスイッチＳＷ１がオンされるまでステップＳ６１で待機する。

ＡＦスイッチＳＷ１がオンされると（ステップＳ６１；ＹＥＳ）、ステップＳ６２でＡＦとＡＥが行われ、ステップＳ６３でＢＬ交信により再度交換レンズ２０のズーム値やＦナンバーが読みとられる。次に、ステップＳ６５でレリーズスイッチＳＷ２がオンされたかどうかが判断される。レリーズスイッチＳＷ２がオンされるまでステップＳ６１からＳ６５が繰り返される。

レリーズスイッチＳＷ２がオンされると（ステップＳ６５；ＹＥＳ）、ステップＳ６６で、撮影（シャッタ１４５開、撮像素子１５３露光、シャッタ１４５閉）が行われ、ステップＳ２９で手ブレ補正が終了される。ステップＳ３１で撮像素子１５３から画像処理部１５４に画像出力が読み出され、ステップＳ３２で冷却素子１８１への通電が停止され、撮像素子１５３の冷却が終了する。

ステップＳ３３で、撮影された画像データが画像メモリ１５５に一旦蓄えられ、ステップＳ３４で画像表示部１３１上に撮影された画像の表示（アフタービュー表示）が行われ、ステップＳ３５で撮影された画像データがメモリカード２２２に記録される。

ステップＳ３４でアフタービュー表示が行われてから一定時間経過後、ステップＳ３６で画像表示部１３１上のアフタービュー表示が消灯される。これで、１コマの撮影が終了する。

ステップＳ１３で手ブレ補正スイッチがオフされていた場合には（ステップＳ１３；ＮＯ）、前述のステップＳ２１からＳ３０中で手ブレ補正に関わるステップ（ステップＳ２４、Ｓ２８、Ｓ３０）を除いてステップＳ２１乃至ステップＳ３０と同様にして撮像素子１５３に通電開始されて撮影可能状態となり（ステップＳ６１乃至ステップＳ６６）、ステップＳ６７で冷却素子１８１に通電され、撮像素子１５３の冷却が開始される。ステップＳ６６とＳ６７は、ほぼ同時あるいはステップＳ６７が先でもよい。ステップＳ６９で、撮影（シャッタ１４５開、撮像素子１５３露光、シャッタ１４５閉）が行われる。

ステップＳ３１で撮像素子１５３から画像処理部１５４に画像出力が読み出され、ステップＳ３２で撮像素子１５３への通電が終了され、ステップＳ３３で冷却素子１８１への通電が停止され、撮像素子１５３の冷却が終了する。

ステップＳ３４で、撮影された画像データが画像メモリ１５５に一旦蓄えられ、ステップＳ３５で画像表示部１３１上に撮影された画像の表示（アフタービュー表示）が行われ、ステップＳ３６で撮影された画像データがメモリカード２２２に記録される。

ステップＳ３５でアフタービュー表示が行われてから一定時間経過後、ステップＳ３７で画像表示部１３１上のアフタービュー表示が消灯される。これで、１コマの撮影が終了する。

ステップＳ４１でオートパワーオフ（ＡＰＯ：既定の時間、何の操作も行われなかった場合に、電源をオフする機能）時間が経過していないかどうかが判断され、ＡＰＯ時間が経過していない場合は（ステップＳ４１；ＮＯ）、ステップＳ４２で電源スイッチ１１１がオフされていないかどうかが判断される。

電源スイッチ１１１がオフされていない場合は（ステップＳ４２；ＮＯ）、ステップＳ４３で動作モードがカメラモードから変更されていないかどうかが判断される。変更されていなければ（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、ステップＳ１１に戻って上述のシーケンスを繰り返す。動作モードが変更されている場合は（ステップＳ４３；ＮＯ）、変更されたモードでの制御に移行する。カメラモード以外の動作モード（例えば、再生モード）での制御については説明を省略する。

ステップＳ４１でＡＰＯ時間が経過していた場合（ステップＳ４１；ＹＥＳ）及びステップＳ４２で電源スイッチ１１１がオフされていた場合（ステップＳ４２；ＹＥＳ）、ステップＳ５１でＨアクチュエータ３１１とＶアクチュエータ３１５を駆動して撮像素子１５３を待機位置に移動し、ステップＳ５２でカメラ電源がオフされる。以上で撮影終了となる。

次に、図９に示した処理の流れにおける撮像素子１５３及び冷却素子１８１周辺の回路の動作と、撮像素子チップ１５３ａの温度について、図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は、図９の各ステップの動作タイミングを示したタイミングチャートであり、図１０（ｂ）は、本発明に係る撮像素子チップ１５３ａの図１０（ａ）に示した動作における温度の推移を示した模式図であり、図１０（ｃ）は、本発明に係る第一の放熱部材１８２の図１０（ａ）に示した動作における温度の推移を示した模式図であり、図１０（ｄ）は、本発明に係る第二の放熱部材１８３の図１０（ａ）に示した動作における温度の推移を示した模式図である。

まず、図１０（ａ）で、ステップＳ０１で電源スイッチ１１１がＯＮされて、カメラ電源がオンされてカメラモードで起動されると、ステップＳ１１でＢＬ交信が行われる。次に、ステップＳ１３で手ブレ補正スイッチ１１５のオンが確認される。

ステップＳ２１でＡＦスイッチＳＷ１のオンが確認されると（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、ＡＦ、ＡＥが行われ、ステップＳ２４で手ブレ検知部３２０により手ブレ検知が開始される。続いて、ステップＳ２５でレリーズスイッチＳＷ２のオンが確認されると（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、ステップＳ２６で撮像素子１５３に通電が開始され、ステップＳ２７で冷却素子１８１に通電が開始されると共に、ステップＳ２８で手ブレ補正が開始される。

ステップＳ２６の撮像素子１５３への通電開始から冷却素子１８１への通電開始までは冷却素子１８１は作動していないので、図１０（ｂ）に示したように、撮像素子チップ１５３ａの温度は初めのうちは少しずつ上昇を続け、やがて温度平衡に達する。第一の放熱部材１８２の温度も、冷却素子１８１を介して撮像素子チップ１５３ａの熱が伝わるため、図１０（ｃ）に示したように、撮像素子チップ１５３ａと同様の温度上昇カーブを描く。第二の放熱部材１８３の温度も、第一の放熱部材１８２の熱が第一の熱伝達部材１８５及び第二の熱伝達部材１８６を介して伝達されるため、図１０（ｄ）に示したように、第一の放熱部材１８２と同様の温度カーブを描く。

ステップＳ２７で冷却素子１８１に通電が開始されると、撮像素子チップ１５３ａの温度が下がりはじめる。ステップＳ２９で撮影が行われる時点では、撮像素子チップ１５３ａの温度が上述した「撮像素子チップ２１１ａの画像出力が、画像として鑑賞に堪えるに十分なノイズレベルになるような温度Ｔ」以下になるように、冷却素子１８１は、撮像素子１５３の熱量を吸熱できる冷却能力を有するように、第一の放熱部材１８２と第一の熱伝達部材１８５は、冷却素子１８１が吸熱した撮像素子１５３の熱量と、冷却時に冷却素子１８１自身の出す熱量の両方を放熱できる放熱容量を有するように設定される。

次に、ステップＳ２９で撮影が行われ、ステップＳ３０で手ブレ補正が終了され、ステップＳ３１で画像出力が読み出される。この間、冷却素子１８１への通電が行われているため、図１０（ｂ）に示すように、撮像素子チップ１５３ａの温度は温度Ｔよりも下がり、やがて温度平衡に達する。図１０（ｃ）に示すように、第一の放熱部材１８２は冷却素子１８１が撮像素子１５３から吸熱した熱と冷却素子自身の出す熱の両方を放熱するために温度が上昇し、やがて温度平衡に達する。第二の放熱部材１８３も、第一の放熱部材１８２の熱が第一の熱伝達部材１８５及び第二の熱伝達部材１８６を介して伝達されるため、図１０（ｄ）に示すように第一の放熱部材１８２と同様の温度カーブを示す。

本例では、特に冷却素子１８１への通電の制御は行っていないが、例えば、撮像素子チップ１５３ａの温度が温度Ｔ以下になった後は冷却素子１８１への通電を断続的に行うことで、消費電力の更なる削減を行ってもよい。

ステップＳ３２で撮像素子１５３への通電が終了され、ステップＳ３３で冷却素子１８１への通電が終了されると、撮像素子チップ１５３ａの温度は、冷却素子１８１及び第一の放熱部材１８２に残存している熱と外気温により再び上昇を始め、ステップＳ３５でのアフタービュー表示を経て上記のステップを繰り返すことになり、温度的にも上記の温度遷移を繰り返すことになる。

なお、本実施の形態においては、冷却素子１８１への通電開始（ステップＳ２７）を、ステップＳ２５でレリーズスイッチＳＷ２がオンされ、ステップＳ２６で撮像素子１５３に通電開始された後に置いたが、その代わりに、ステップＳ２１でＡＦスイッチＳＷ１がオンされた後、あるいは、ステップＳ２２でＡＦとＡＥが行われた後に置いてもよい。

又、本実施の形態では撮像素子１５３の冷却を撮影時のみとして説明したが、例えば電子ビューファインダを備えたデジタルカメラ等のライブビュー表示を行うカメラでは、ライブビュー表示を行っている間中冷却するように成してもよい。この場合、ライブビューの画質が撮影画像の画質ほどの高画質を要求されないのであれば、例えば冷却素子を間欠駆動して冷却温度を撮影時より高めに設定することで、省エネルギーを図ってもよい。

その他、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る撮像装置の外観模式図である。 図１に示した撮像装置の図１中 Ａ−Ａ’断面の模式図である。 本発明に係る撮像ユニットの構成例の模式図である。 図３に示した撮像ユニットの図３中 Ｂ−Ｂ’断面の第一の実施の形態に係る模式図である。 図３に示した撮像ユニットの図３中 Ｂ−Ｂ’断面の第二の実施の形態に係る模式図である。 図３に示した撮像ユニットの図３中 Ｂ−Ｂ’断面の第三の実施の形態に係る模式図である。 図３に示した撮像ユニットの図３中 Ｂ−Ｂ’断面の第四の実施の形態に係る模式図である。 本発明に係る撮像装置の回路ブロック図である。 本発明に係る撮像装置における撮影の流れを示すフローチャートである。 図１０（ａ）は本発明に係る撮像装置各部の動作タイミングを示したタイミングチャートであり、図１０（ｂ）は本発明に係る撮像素子チップの温度の推移を示した模式図であり、図１０（ｃ）は本発明に係る第一の放熱部材の温度の推移を示した模式図であり、図１０（ｄ）は本発明に係る第二の放熱部材の温度の推移を示した模式図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１０ カメラ
１０１ レリーズボタン
ＳＷ１ ＡＦスイッチ
ＳＷ２ レリーズスイッチ
１０２ エレクトロフラッシュ
１１１ 電源スイッチ
１１２ モード設定ダイアル
１１３ 変更ダイアル
１１４ 制御値設定ダイアル
１１５ 手ブレ補正スイッチ
１２１ ファインダ
１２１ａ 接眼レンズ
１２１ｂ ペンタプリズム
１２１ｃ 焦点板
１３１ 画像表示部
１４１ レフレックスミラー
１４２ サブミラー
１４４ ＡＦモジュール
１４５ シャッタ
１４６ シャッタ駆動部
１５１ カメラ制御部
１５２ 画像制御部
１５３ 撮像素子
１５３ａ 撮像素子チップ
１５３ パッケージ
１５３ リードフレーム
１５３ カバーガラス
１５４ 画像処理部
１５５ 画像メモリ
１５６ メモリカード
１６１ 回路基板
１７１ マウント（カメラ側）
１７２ ＢＬ交信部（カメラ側）
１８０ 冷却ユニット
１８１ 冷却素子
１８１ａ 吸熱面
１８１ｂ 放熱面
１８２ 第一の放熱部材
１８３ 第二の放熱部材
１８３ａ 第二の放熱部材底部
１８５ 第一の熱伝達部材
１８６ 第二の熱伝達部材
１８７ 熱伝導性グリス
３００ 基準台板
３００ａ 基準台板底部
３００ｂ 基準台板折り曲げ部
３００ｃ 基準台板開口部
３０１ 手ブレ補正ユニット
３０２ Ｈ台板
３０２ａ Ｈ台板Ｖ摺動部
３０２ｂ Ｈ台板嵌合部
３０２ｃ Ｈ台板Ｈ摺動部
３０２ｄ Ｈ台板開口部
３０３ Ｖ台板
３０３ａ Ｖ台板Ｖ摺動部
３０３ｂ Ｖ台板嵌合部
３０３ｃ Ｖ台板凹部
３１１ Ｈアクチュエータ
３１５ Ｖアクチュエータ
３２０ 手ブレ検知部
２０ 交換レンズ
２００ 光軸
２１１ レンズ
２４１ 絞り
２７１ マウント（レンズ側）
２７２ ＢＬ交信部（レンズ側）

Claims (10)

1. 被写体を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子を揺動して手ブレを補正する手ブレ補正ユニットと、
   前記手ブレ補正ユニットを支持する基準台板とを備え、前記撮像素子が前記基準台板に対して相対移動する撮像ユニットにおいて、
   前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記撮像素子を冷却するための冷却素子と、
   前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記冷却素子からの熱を放熱するための第一の放熱部材と、
   前記基準台板にとともに固定された状態で前記第一の放熱部材に対向し、前記第一の放熱部材からの熱を放熱するための第二の放熱部材とを備えたことを特徴とする撮像ユニット。
2. 前記第一の放熱部材と、前記第二の放熱部材の間に、前記第一の放熱部材の熱を前記第二の放熱部材に伝達する熱伝達部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 被写体を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子を揺動して手ブレを補正する手ブレ補正ユニットと、
   前記手ブレ補正ユニットを支持する基準台板とを備え、前記撮像素子が前記基準台板に対して相対移動する撮像ユニットにおいて、
   前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記撮像素子からの熱を放熱するための第一の放熱部材と、
   前記撮像素子とともに揺動し、かつ前記第一の放熱部材を介して前記撮像素子を冷却するための冷却素子と、
   前記基準台板にとともに固定された状態で前記冷却素子に対向し、前記冷却素子からの熱を放熱するための第二の放熱部材とを備えたことを特徴とする撮像ユニット。
4. 前記冷却素子と、前記第二の放熱部材の間に、前記冷却素子の熱を前記第二の放熱部材に伝達する熱伝達部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の撮像ユニット。
5. 前記熱伝達部材は、前記冷却素子もしくは前記第一の放熱部材の熱を吸収し、前記第二の放熱部材に放射することで熱を伝達する熱放射シートであることを特徴とする請求項２又は４に記載の撮像ユニット。
6. 前記熱伝達部材は、前記冷却素子もしくは前記第一の放熱部材の熱を吸収し、前記第二の放熱部材に放射することで熱を伝達する熱伝導性グリスであることを特徴とする請求項２又は４に記載の撮像ユニット。
7. 前記第二の放熱部材は、前記冷却素子もしくは前記第一の放熱部材より大きな放熱容量を持つことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の撮像ユニット。
8. 前記第二の放熱部材は、前記基準台板であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像ユニット。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像ユニットを搭載したことを特徴とする撮像装置。
10. 前記撮像素子で撮像された画像を記録する記録手段と、
    前記冷却素子を、前記撮像素子が前記記録手段で画像を記録するための撮像時にのみ駆動させる制御手段とを有することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。

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