JP2006191465A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CCDイメージセンサーやCMOSイメージセンサーなどの固体撮像素子を用い画像をセンシングし、映像化あるいは写真化するための電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device that senses an image using a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor, and visualizes or photographs the image.
デジタルカメラやビデオカメラ等では、画像のセンシングにCCDイメージセンサーやCMOSイメージセンサー等の半導体を用いた固体撮像素子を用いているが、これらの半導体を用いたイメージセンサーは、温度上昇と共に暗電流が増化する。この暗電流の増化は、センシングした画像の画質の低下をもたらしている。 In digital cameras and video cameras, solid-state image sensors using semiconductors such as CCD image sensors and CMOS image sensors are used for image sensing. However, image sensors using these semiconductors have dark current as temperature rises. Increase. This increase in dark current results in a decrease in the image quality of the sensed image.
また、上記イメージセンサーから出力される電気信号は、信号処理デバイスにより処理されることにより画像化されるが、この信号処理デバイスは、高速動作するため非常に大きな電力を消費し、大きな発熱源となる。 The electrical signal output from the image sensor is imaged by being processed by a signal processing device. This signal processing device consumes a large amount of power because of its high-speed operation, and has a large heat source. Become.
一方、電子機器や光学部品の小型化要求に対して、レンズやフィルターなどの光学系とイメージセンサーを保持し、電気的に実装する基板をパッケージとし、イメージセンサーをこの中に封入する構造がとられてきているが、さらに、イメージセンサーと信号処理デバイスは非常に近接した位置に実装されるようになってきており、信号処理デバイスの上にイメージセンサーを直接接着し、実装しモジュール化したものが多用されるようになった。たとえば、このような例が、特許文献1や特許文献2に開示されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載された従来のモジュール化されたものには、イメージセンサーや信号処理デバイスからの熱を放出するために、ヒートシンクが取付けられるが、信号処理デバイスから発熱した熱の影響は避けられず、イメージセンサーが加熱され、温度上昇をきたすため画質の劣化が著しかった。
However, the conventional module described in
本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。 The present invention provides the following means in order to solve the above problems.
本発明の電子機器は、イメージセンサーが取付けられた信号処理デバイスをその裏面よりペルチェ素子により冷却することによりイメージセンサーの温度上昇を防ぎ、さらに、下げることができることを特徴とするものである。 The electronic apparatus according to the present invention is characterized in that the temperature of the image sensor can be prevented from rising and further lowered by cooling the signal processing device to which the image sensor is attached from the back surface thereof with a Peltier element.
また、ペルチェ素子を発熱体である信号処理デバイスに直接とりつけるため、吸熱効率が高まると同時に、全体の大きさを小さく留めることが出来る。 Further, since the Peltier element is directly attached to the signal processing device which is a heating element, the heat absorption efficiency is enhanced and the overall size can be kept small.
さらに、光学部品や保持部品・配線部品等によりパッケージされるので、ペルチェ素子により室温以下に冷却した場合においても、雰囲気より結露を生じることが無くなる。 Further, since it is packaged by an optical component, a holding component, a wiring component, or the like, dew condensation does not occur from the atmosphere even when it is cooled to room temperature or lower by a Peltier element.
本発明によれば、イメージセンサーの温度上昇を押さえるだけでなく下げることができるので、イメージセンサーの性能に係わる暗電流を下げることがきる。これにより、優れた質の画像出力できる電子機器を提供することができる。 According to the present invention, it is possible not only to suppress the temperature rise of the image sensor but also to reduce it, so that the dark current related to the performance of the image sensor can be reduced. Thereby, it is possible to provide an electronic apparatus that can output an image of excellent quality.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る電子機器について、図面を参照して説明する。図1は、本発明である電子機器の主要部の断面図である。電気配線が施された基板1上にペルチェ素子2が接着剤等により固定され、電気的にはワイヤー3により基板1上の配線に接続され電力が供給されるようになっている。ペルチェ素子2は、その放熱面側が基板1側となるように配置されている。信号処理デバイス4はペルチェ素子2の吸熱面側に取付けられペルチェ素子2と同様にワイヤー3により基板1に電気的に接続され信号の入出力ができるようになっている。さらに、CCDイメージセンサー5は信号処理デバイス4に接続されており、電気的にはワイヤー3により外部と接続が取られている。このペルチェ素子2、信号処理デバイス4およびCCDイメージセンサー5は、フィルター7およびレンズ8を保持した鏡筒6と、ペルチェ素子2、信号処理デバイス4及びCCDイメージセンサー5を保持すると共にこれらに電力を供給する前記基板1により覆われることで、パッケージ化された状態にたもたれ、いわゆるカメラモジュール9を構成した形となっている。
(First embodiment)
Hereinafter, an electronic apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an electronic apparatus according to the present invention. A
このカメラモジュール9にヒートシンクを取り付け、CCDイメージセンサー5、信号処理デバイス4および関連周辺部品を動作させ画像を取り込んだ。このとき、ペルチェ素子2を動作させずに動作した場合、CCDイメージセンサー5の温度は、初期温度25℃であったものが、42℃まで上昇した。これは、CCDイメージセンサー5の発熱に加え、信号処理デバイス4の発熱が加わったため、このような大幅な温度上昇をきたしたものである。つぎに、ペルチェ素子2に電流を流し、このペルチェ素子2上に取付けられたCCDイメージセンサー5と信号処理デバイス4の冷却を行った。ヒートシンク能力とのバランスをとりながらペルチェ素子2への投入電力を調整したところ、CCDイメージセンサー5の温度は20℃となった。
A heat sink was attached to the camera module 9, and the
ペルチェ素子を取付けていない従来の品の構造を図2に示す。これに対しても同様の実験を行ったところ、CCDイメージセンサー5の温度は40℃となっていた。このことから、本発明によるCCDイメージセンサー5に対する冷却効果は40℃−20℃=20℃ということになる。一般に、シリコンを用いたCCDイメージセンサー5では、8℃の温度低下に対して、ノイズは半減する。したがって、本実施形態では、ノイズが約18%、すなわち、82%のノイズ低減が図れたことになる。
The structure of a conventional product without a Peltier element is shown in FIG. When the same experiment was conducted for this, the temperature of the
(第2実施形態)
次に、図3をもとに本発明の第2実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図3に示すように、ペルチェ素子に取り付ける基板1にスルーホール(貫通孔)を形成し、基板表面およびスルーホール内を熱伝導率が高い金属、例えば銅などによりメタライズして熱伝導層10を形成する。この熱伝導層10の上にペルチェ素子2の放熱面を配置することにより、熱が貫通孔内の熱伝導層を通って基板裏側の熱伝導層に伝わる。従って、ペルチェ素子2およびこれに搭載されているCCDイメージセンサー5と信号処理デバイス4からの熱の放散性を高めることができる。
As shown in FIG. 3, through holes (through holes) are formed in the
(第3実施形態)
さらに、熱の放散性を高めるためには、図4に示すような金属等からなる熱伝導性の高いヒートシンク11を直接ペルチェ素子2に接続してもよい。図4では、基板1に穴部を設け、この基板の裏面に設けたヒートシンク11の一部を穴部から突出させて直接ペルチェ素子2の放熱側と接続する構造となっている。
(Third embodiment)
Furthermore, in order to improve heat dissipation, a heat sink 11 having a high thermal conductivity made of metal or the like as shown in FIG. 4 may be directly connected to the
なお、本実施形態では、CCDイメージセンサーを用いたが、CMOSイメージセンサーでも同様の効果が得られることはいうまでもない。 In this embodiment, the CCD image sensor is used, but it goes without saying that the same effect can be obtained with a CMOS image sensor.
1・・・基板
2・・・ペルチェ素子
3・・・ワイヤー
4・・・信号処理デバイス
5・・・CCDイメージセンサー
6・・・鏡筒
7・・・フィルター
8・・・レンズ
9・・・カメラモジュール
10・・・熱伝導層
11・・・ヒートシンク
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ペルチェ素子上に配置され撮像素子からの電気信号を受けて信号処理を行う信号処理デバイスと、
前記信号処理デバイス上に配置された撮像素子と、からなることを特徴とする電子機器。 Peltier element,
A signal processing device arranged on the Peltier element and receiving an electrical signal from the image sensor to perform signal processing;
An electronic device comprising: an image sensor disposed on the signal processing device.
前記撮像素子の上に配置された光学部品を保持する保持部材と、からなり、
前記基板と前記保持部材とで、前記ペルチェ素子、前記信号処理デバイス、及び前記撮像素子を覆ったことを特徴とする請求項1記載の電子機器。 A substrate that mounts the Peltier element and supplies power to the Peltier element, the signal processing device, and the imaging element;
A holding member for holding an optical component disposed on the imaging element,
2. The electronic apparatus according to claim 1, wherein the substrate and the holding member cover the Peltier element, the signal processing device, and the imaging element.
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