JP2007274565A - Imaging apparatus - Google Patents

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JP2007274565A
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JP2006100155A
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Nobuo Nakamura
信夫 中村
Yoshimitsu Watanabe
善光 渡邉
Yoshifumi Shimodaira
美文 下平
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NOBUO DENSHI KK
Shizuoka University NUC
Original Assignee
NOBUO DENSHI KK
Shizuoka University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus which has improved imaging accuracy by efficiently cooling an imaging element and can be easily miniaturized. <P>SOLUTION: The imaging apparatus 1 is provided with the imaging element 2 thermally coupled to a Peltier element 4, and a heat radiator 20 thermally coupled to the Peltier element 4. The heat radiator 20 is configured to include two strip-like heat pipes 6, 7 arranged so as to cross. The heat radiator 20 has a heat transfer 9 in which a crossing section 9a is coupled to the Peltier element 4 and four strips 6a, 7a protruding from the crossing section 9a extend in the same direction so as to surround a circuit board 12; and a heat diffuser 19 in which the imaging element 2 and the heat transfer 9 are surrounded, the external surfaces of the strips 6a, 7a are thermally coupled to the internal surface, and a plurality of protrusions 13a for heat diffusion are formed on the external surface. In the imaging apparatus 1, a ventilating gap SL is formed between the adjacently extending strips 6a, 7a, and ventilating ports 16b, 18a communicating to the gap SL are formed on the heat diffuser 19. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、撮像素子を冷却するペルチェ素子を備えた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus including a Peltier element that cools an imaging element.

CCD素子やC−MOSセンサ等の撮像素子を用いた撮像装置では、撮像素子の温度が上昇すると暗電流成分の増加によってノイズが増加し、撮像装置の性能が低下する。そのため、撮像素子をペルチェ素子によって冷却し、且つペルチェ素子の放熱部で生じた熱を伝熱部材を経由して放熱させると共に、ファンモータによって、熱を持った空気を排出する撮像装置が知られている(特許文献1参照)   In an image pickup apparatus using an image pickup element such as a CCD element or a C-MOS sensor, when the temperature of the image pickup element rises, noise increases due to an increase in dark current components, and the performance of the image pickup apparatus deteriorates. Therefore, there is known an image pickup apparatus that cools the image pickup element with a Peltier element, dissipates heat generated in a heat dissipation portion of the Peltier element through a heat transfer member, and discharges hot air with a fan motor. (See Patent Document 1)

特開2002−329991号公報JP 2002-329991 A

撮像素子を冷却するためのペルチェ素子は局所的に高温になるため、ペルチェ素子で生じた熱を効果的に放散させる必要がある。そのために、ファンモータをペルチェ素子に近づけると、撮像素子とファンモータとの距離が近づき、ファンモータの振動によって撮像素子の撮像精度が低下する。一方、モータファンを使用せずに、水冷式の放熱器でペルチェ素子を冷却しようとすると、撮像装置が大型になってしまい、撮像精度の向上と小型化とを両立させることは困難であった。   Since the Peltier element for cooling the imaging element is locally heated, it is necessary to effectively dissipate heat generated in the Peltier element. For this reason, when the fan motor is brought closer to the Peltier element, the distance between the image sensor and the fan motor becomes closer, and the imaging accuracy of the image sensor decreases due to the vibration of the fan motor. On the other hand, if the Peltier element is cooled with a water-cooled radiator without using a motor fan, the imaging device becomes large, and it is difficult to achieve both improvement in imaging accuracy and downsizing. .

本発明は、撮像素子を効果的に冷却して撮像精度を向上させ、且つ小型化し易い撮像装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an imaging device that effectively cools an imaging element to improve imaging accuracy and is easy to miniaturize.

本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、撮像素子の光軸上に配置されたレンズユニットと、撮像素子に電気的に接続された回路基板と、撮像素子側に吸熱部を向け、撮像素子に熱的に結合されたペルチェ素子と、ペルチェ素子の放熱部に熱的に結合された放熱器とを備え、放熱器は、交差して配置された二枚の帯状ヒートパイプを含んで構成され、各帯状ヒートパイプの交差部がペルチェ素子に結合され、且つ交差部から突出した四本の帯部が回路基板を囲むようにして同一方向に延在する熱移送部と、撮像素子及び熱移送部を包囲し、内面には、帯部の外面が熱的に結合され、外面には、熱放散用の複数の突出部が形成された熱放散部とを有し、隣接して延在する帯部同士の間には、通気用の隙間が形成され、熱放散部には、隙間に連通する通気口が形成されていることを特徴とする。   An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element, a lens unit disposed on the optical axis of the image pickup element, a circuit board electrically connected to the image pickup element, and a heat absorption part facing the image pickup element. And a heat radiator thermally coupled to the heat radiating portion of the Peltier element, and the heat radiator is configured to include two strip-shaped heat pipes arranged to cross each other. A heat transfer portion in which the crossing portions of the belt-like heat pipes are coupled to the Peltier element, and the four belt portions protruding from the crossing portions extend in the same direction so as to surround the circuit board, and the imaging device and the heat transfer portion. Surrounding, the outer surface of the band portion is thermally coupled to the inner surface, and the outer surface has a heat dissipation portion formed with a plurality of protrusions for heat dissipation and extends adjacently A gap for ventilation is formed between them, and the heat dissipation part communicates with the gap. Wherein the vent is formed.

この撮像装置によれば、撮像素子で発生する熱がペルチェ素子によって吸熱され、ペルチェ素子からの放熱は、放熱器の熱移送部を経由して熱放散部から放散される。熱移送部は、二本の帯状ヒートパイプの交差部がペルチェ素子に結合され、交差部から突出した四本の帯部が回路基板を囲むようにして同一方向に延在する。そして、帯部の外面には、熱放散部の内面が熱的に結合され、熱放散部の外面には、熱放散用の複数の突出部が形成されており、回路基板のある内側ではなく、外側に向けて効果的に熱が放散される。さらに、隣接して延在する帯部同士の間には、通気用の隙間が形成され、熱放散部には、隙間に連通する通気口が形成されているため、帯部の内側も通気され、帯部の内部も熱がこもり難くなっている。その結果として、ペルチェ素子からの放熱を効果的に放散させて撮像素子を効果的に冷却してノイズの発生を抑え、撮像精度の向上と小型化とを両立させ易くなっている。   According to this imaging apparatus, heat generated in the imaging element is absorbed by the Peltier element, and heat radiation from the Peltier element is dissipated from the heat dissipation unit via the heat transfer unit of the radiator. The heat transfer portion extends in the same direction so that the crossing portion of the two belt-like heat pipes is coupled to the Peltier element, and the four belt portions protruding from the crossing portion surround the circuit board. The outer surface of the belt portion is thermally coupled to the inner surface of the heat dissipating portion, and the outer surface of the heat dissipating portion has a plurality of heat dissipating portions formed on the outer surface of the circuit board. Heat is effectively dissipated toward the outside. Furthermore, a gap for ventilation is formed between adjacent bands, and a vent hole communicating with the gap is formed in the heat dissipation part, so that the inside of the band is also vented. The heat inside the band is also difficult to collect. As a result, the heat radiation from the Peltier element is effectively dissipated to effectively cool the imaging element, thereby suppressing the generation of noise, and it is easy to achieve both improvement in imaging accuracy and downsizing.

さらに、帯状ヒートパイプは、作動液が循環する蛇行細管を内蔵する自励振動式ヒートパイプであると好適である。自励振動式ヒートパイプとは、蛇行細管に充填された作動液が熱吸収する際に相変化し、蒸気の移動を利用して潜熱を輸送する核沸騰により液相が振動し、この振動を利用して顕熱を輸送するヒートパイプある。自励振動式ヒートパイプからなる帯状ヒートパイプによれば、ウイックを装填した従来のヒートパイプに比べて、軽量で屈曲加工が容易であり、熱伝導率が高くて熱移送効果が高まる。さらに、配置上の制約が少なく、どの向きにしても熱伝導率に影響を与え難いという特徴を有するために、撮像装置の向きに影響され難くなって幅広い用途に用いることが可能になる。   Furthermore, it is preferable that the belt-shaped heat pipe is a self-excited vibration heat pipe having a meandering tubule through which the working fluid circulates. A self-excited vibration type heat pipe changes its phase when the working fluid filled in the meandering tubule absorbs heat, and the liquid phase vibrates due to nucleate boiling that transports latent heat using the movement of steam. There is a heat pipe that uses it to transport sensible heat. According to a belt-like heat pipe made of a self-excited vibration heat pipe, it is light and easy to bend, and has a high thermal conductivity and heat transfer effect, compared to a conventional heat pipe loaded with a wick. Furthermore, since there are few restrictions on arrangement | positioning and it has the characteristic that it is hard to influence thermal conductivity in which direction, it becomes difficult to be influenced by the direction of an imaging device, and it becomes possible to use it for a wide range of uses.

さらに、熱放散部は、帯部の長手方向に沿って延在し、且つ帯部の外面に当接する筒状ヒートシンク部と、筒状ヒートシンク部の開口を閉塞するようにして筒状ヒートシンク部の前端に固定され、且つ撮像素子の光軸上に窓部が形成された前面ヒートシンク部と、筒状ヒートシンク部の後側開口を閉塞するようにして筒状ヒートシンク部の後端に固定されたカバー部とを有し、通気口は、前面ヒートシンク部及びカバー部に形成されていると好適である。筒状ヒートシンク部は、帯部の長手方向に沿って延在し、筒状ヒートシンク部の前端側と後端側に通気口が形成され、且つ隣接の帯部同士の間の隙間は、筒状ヒートシンク部に沿って形成されるため、筒状ヒートシンク部内を空気が流動し易くなって筒状ヒートシンク部の内部に熱がこもり難い。  Further, the heat dissipating part extends along the longitudinal direction of the band part and is in contact with the outer surface of the band part, and the cylindrical heat sink part so as to close the opening of the cylindrical heat sink part. A front heatsink part fixed to the front end and having a window formed on the optical axis of the image sensor, and a cover fixed to the rear end of the cylindrical heatsink part so as to close the rear opening of the cylindrical heatsink part It is preferable that the ventilation hole is formed in the front heat sink part and the cover part. The cylindrical heat sink part extends along the longitudinal direction of the band part, vent holes are formed on the front end side and the rear end side of the cylindrical heat sink part, and the gap between adjacent band parts is cylindrical. Since it is formed along the heat sink part, the air easily flows in the cylindrical heat sink part, and it is difficult for heat to stay inside the cylindrical heat sink part.

本発明によれば、撮像素子を効果的に冷却して撮像精度を向上させ、且つ容易に小型化できる。   According to the present invention, the imaging element can be effectively cooled to improve imaging accuracy, and can be easily downsized.

以下、図面を参照して本発明に係る撮像装置の好適な実施の形態について詳細に説明をする。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of an imaging device according to the invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1の実施の形態]
図1及び図2に示すように、撮像装置1は、CCD素子(撮像素子)2によって被写体を撮像する装置であり、主として、顕微鏡や天体望遠鏡などの精密光学機器に取り付けられる。CCD素子2は、光量に応じて蓄積された電荷を、時系列に沿って順番に出力する電子結合素子であり、長時間の撮像によって熱を帯びる。この熱によって、CCD素子2の温度が上昇すると、暗電流によるノイズが生じるため、CCD素子2の背面2aには、銅製で四角形状の吸熱側ブロック3を介してペルチェ素子4が熱的に結合されている。
[First embodiment]
As shown in FIGS. 1 and 2, the imaging device 1 is a device that images a subject with a CCD element (imaging device) 2, and is mainly attached to a precision optical instrument such as a microscope or an astronomical telescope. The CCD element 2 is an electronic coupling element that sequentially outputs charges accumulated according to the amount of light along a time series, and is heated by long-time imaging. When the temperature of the CCD element 2 rises due to this heat, noise due to dark current is generated. Therefore, the Peltier element 4 is thermally coupled to the back surface 2a of the CCD element 2 through the heat absorption side block 3 made of copper. Has been.

CCD素子2の背面2aは、吸熱側ブロック3の前面3aに当接し、吸熱側ブロック3の背面3bは、ペルチェ素子4の吸熱部4aに当接する。CCD素子2とペルチェ素子4との間に熱伝導部材である吸熱側ブロック3を挟み込むことにより、CCD素子2の背面2aとペルチェ素子4の吸熱部4aとの形状の違いを吸収でき、機械的及び熱的な結合を安定させることができる。また、熱伝導部材は、熱伝導性の高いアルミや銀などの金属製部材、あるいは、アルミ、銅及び銀などの金属を融合させて作った合金製部材であってもよく、さらに、ダイヤモンドやカーボン等を含む物質をペースト状または箔状に加工した部材であってもよい。また、吸熱側ブロック3を挟まずに、CCD素子2の背面2aとペルチェ素子4の吸熱部4aとを、熱伝導性の高いエポキシ樹脂に代表されるような接着剤で固定するようにしてもよい。   The back surface 2 a of the CCD element 2 is in contact with the front surface 3 a of the heat absorption side block 3, and the back surface 3 b of the heat absorption side block 3 is in contact with the heat absorption part 4 a of the Peltier element 4. By sandwiching the heat absorption side block 3 which is a heat conducting member between the CCD element 2 and the Peltier element 4, the difference in shape between the back surface 2a of the CCD element 2 and the heat absorption part 4a of the Peltier element 4 can be absorbed. And the thermal bond can be stabilized. Further, the heat conducting member may be a metal member such as aluminum or silver having high heat conductivity, or an alloy member made by fusing metals such as aluminum, copper and silver. It may be a member obtained by processing a substance containing carbon or the like into a paste or foil. Further, the back surface 2a of the CCD element 2 and the heat absorption part 4a of the Peltier element 4 may be fixed with an adhesive such as an epoxy resin having high thermal conductivity without sandwiching the heat absorption side block 3. Good.

ペルチェ素子4は、直流電流を通電することにより、吸熱部4aで吸収した熱を放熱部4bから放出する半導体素子である。ペルチェ素子4の放熱部4bは、熱伝導部材である銅製で四角形状の放熱側ブロック5の前面5aに当接している。CCD素子2は吸熱側ブロック3にねじ止めされ、吸熱側ブロック3は、ペルチェ素子4を挟んで放熱側ブロック5にねじ止めされている。そして放熱側ブロック5の背面5bは、第1帯状ヒートパイプ6の中央に当接し、熱伝導性の高い接着剤で接着されている。第1帯状ヒートパイプ6は、長尺板状の自励振動式ヒートパイプの中央部分を挟んで一方側部分と他方側部分とを同一方向に直角に屈曲させた部材である。なお、放熱側ブロック5も、吸熱側ブロック3と同様に、ペルチェ素子4と第1帯状ヒートパイプ6との形状の違いを吸収し、ペルチェ素子3と第1の帯状ヒートパイプ6との間の機械的及び熱的な結合を安定させる。   The Peltier element 4 is a semiconductor element that emits heat absorbed by the heat absorbing part 4a from the heat radiating part 4b by passing a direct current. The heat radiating portion 4b of the Peltier element 4 is in contact with the front surface 5a of the rectangular heat radiation side block 5 made of copper, which is a heat conducting member. The CCD element 2 is screwed to the heat absorption side block 3, and the heat absorption side block 3 is screwed to the heat radiation side block 5 with the Peltier element 4 interposed therebetween. And the back surface 5b of the heat radiation side block 5 contacts the center of the 1st strip | belt-shaped heat pipe 6, and is adhere | attached with the adhesive agent with high heat conductivity. The 1st strip | belt-shaped heat pipe 6 is a member which bent the one side part and the other side part at right angle in the same direction on both sides of the center part of a long plate-shaped self-excited vibration type heat pipe. Note that, similarly to the heat absorption side block 3, the heat radiation side block 5 also absorbs the difference in shape between the Peltier element 4 and the first belt-like heat pipe 6, and between the Peltier element 3 and the first belt-like heat pipe 6. Stabilize mechanical and thermal bonds.

図3に示すように、第1帯状ヒートパイプ6の中央背面には、第1帯状ヒートパイプ6と同一形状の第2帯状ヒートパイプ7が直交するように交差し、熱伝導性の高い接着剤で接着されている。交差して配置された第1帯状ヒートパイプ6と第2帯状ヒートパイプ7とによって熱移送部9が構成される。第1帯状ヒートパイプ6と第2帯状ヒートパイプ7との交差部9aには、放熱側ブロック5を介してペルチェ素子4が熱的に結合されている(図2参照)。さらに、交差部9aから突出する第1帯状ヒートパイプ6の2本の帯部6aは、後側に屈曲し、互いに平行になるように前後方向に沿って延在している。同様にして、交差部9aから突出する第2帯状ヒートパイプ7の2本の帯部7aも、後側に屈曲し、帯部6aと同一方向に沿って延在している。さらに、隣接して同一方向に延在している帯部6a,7a同士の間には、通気用の隙間SLが形成されている。   As shown in FIG. 3, the second belt-shaped heat pipe 7 having the same shape as that of the first belt-shaped heat pipe 6 intersects with the center rear surface of the first belt-shaped heat pipe 6 so as to be orthogonal to each other, and has a high thermal conductivity. It is glued with. The first belt-like heat pipe 6 and the second belt-like heat pipe 7 arranged to intersect each other constitute a heat transfer section 9. The Peltier element 4 is thermally coupled to the intersection 9a between the first belt-like heat pipe 6 and the second belt-like heat pipe 7 via the heat radiation side block 5 (see FIG. 2). Further, the two belt portions 6a of the first belt-like heat pipe 6 protruding from the intersecting portion 9a are bent rearward and extend along the front-rear direction so as to be parallel to each other. Similarly, the two belt portions 7a of the second belt-shaped heat pipe 7 protruding from the intersecting portion 9a are also bent rearward and extend in the same direction as the belt portion 6a. Further, a ventilation gap SL is formed between the adjacent strips 6a and 7a extending in the same direction.

第1帯状ヒートパイプ6及び第2帯状ヒートパイプ7は、自励振動式ヒートパイプ(通称「ヒートレーン」、「蛇行細管型ヒートパイプ」ともいう。)であり、蛇行細管に充填された作動液が熱吸収する際に相変化し、蒸気の移動を利用して潜熱を輸送する核沸騰により液相が振動し、この振動を利用して顕熱を輸送するヒートパイプある。自励振動式ヒートパイプによれば、ウイックを装填した従来のヒートパイプに比べて、軽量で屈曲加工が容易であり、容易に第1帯状ヒートパイプ6及び第2帯状ヒートパイプ7を加工できる。   The first belt-like heat pipe 6 and the second belt-like heat pipe 7 are self-excited vibration heat pipes (commonly referred to as “heat lanes” or “meandering tubule-type heat pipes”). There is a heat pipe that changes phase when absorbing heat, vibrates the liquid phase by nucleate boiling that transports latent heat using the movement of vapor, and transports sensible heat using this vibration. According to the self-excited vibration heat pipe, it is lighter and easier to bend than the conventional heat pipe loaded with a wick, and the first belt-like heat pipe 6 and the second belt-like heat pipe 7 can be easily machined.

図2及び図3に示すように、第1及び第2帯状ヒートパイプ6,7の交差部9aの背面側には、矩形の四隅を切り欠いて通気溝を形成した断熱板11が接着されている。さらに、断熱板11の背面側で、且つ、第1及び第2帯状ヒートパイプ6,7の四本の帯部6a,7aで囲まれた空間内には、回路基板12が固定されている。回路基板12は、CCD素子2に電気的に接続され、回路基板12上には、CCD素子2から出力された電気画像信号を処理する回路が実装されている。   As shown in FIGS. 2 and 3, a heat insulating plate 11 having a rectangular groove cut out to form a ventilation groove is bonded to the back side of the intersecting portion 9a of the first and second belt-like heat pipes 6 and 7. Yes. Further, the circuit board 12 is fixed on the back side of the heat insulating plate 11 and in a space surrounded by the four belt portions 6a and 7a of the first and second belt-like heat pipes 6 and 7. The circuit board 12 is electrically connected to the CCD element 2, and a circuit for processing an electrical image signal output from the CCD element 2 is mounted on the circuit board 12.

第1及び第2帯状ヒートパイプ6,7の各帯部6a,7aの外面には、それぞれ矩形のヒートシンク部13の内面が熱伝導性の高い接着剤で接着されおり、且つ四個のヒートシンク部13(図1参照)は、各帯部6a,7aの長手方向に沿って延在し、第1及び第2帯状ヒートパイプ6,7、ペルチェ素子4及びCCD素子2を囲んでいる。各ヒートシンク部13の外面には、前後方向に延在する平板状の突出部13aが並列に複数形成されている。帯部6a,7aからヒートシンク部13に伝わった熱は、この突出部13aから放散される。第1及び第2帯状ヒートパイプ6,7及びCCD素子2を囲む四個のヒートシンク部13によって筒状ヒートシンク部14が構成される。なお、第1及び第2帯状ヒートパイプ6,7の各帯部6a,7aとヒートシンク部13との固定は、ロウ付けであってもよく、また、アルミ製の板を使用して各帯部6a,7aとヒートシンク部13とを挟み込んでねじ止めしてもよい。   The inner surfaces of the rectangular heat sink portions 13 are bonded to the outer surfaces of the band portions 6a and 7a of the first and second belt-shaped heat pipes 6 and 7, respectively, and four heat sink portions are bonded to each other with an adhesive having high thermal conductivity. 13 (see FIG. 1) extends along the longitudinal direction of the strips 6a and 7a, and surrounds the first and second strip-shaped heat pipes 6 and 7, the Peltier element 4 and the CCD element 2. A plurality of flat plate-like protrusions 13 a extending in the front-rear direction are formed in parallel on the outer surface of each heat sink portion 13. The heat transmitted from the band portions 6a and 7a to the heat sink portion 13 is dissipated from the protruding portion 13a. A cylindrical heat sink portion 14 is constituted by the first and second belt-like heat pipes 6 and 7 and the four heat sink portions 13 surrounding the CCD element 2. The band portions 6a and 7a of the first and second belt-like heat pipes 6 and 7 and the heat sink portion 13 may be fixed by brazing, or each band portion using an aluminum plate. 6a, 7a and the heat sink part 13 may be inserted and screwed.

図1及び図2に示すように、筒状ヒートシンク部14の前端には、筒状ヒートシンク部14の前側開口を閉塞するようにして、矩形の前面ヒートシンク部16がねじ止めされている。前面ヒートシンク部16の中央には、窓部16aが形成され、四隅には通気口16bが形成されている。さらに、前面ヒートシンク部16の前面には、上下方向に沿って延在する平板状の突出部16cが並列に複数形成されている。窓部16aは、CCD素子2の光軸S上に配置され、窓部16aには、レンズユニット17が螺合して固定される。レンズユニット17の光学系は、被写体光を取り込んでCCD素子2の受光面2aに結像させる。   As shown in FIGS. 1 and 2, a rectangular front heat sink portion 16 is screwed to the front end of the cylindrical heat sink portion 14 so as to close the front opening of the cylindrical heat sink portion 14. A window portion 16a is formed at the center of the front heat sink portion 16, and vent holes 16b are formed at four corners. Further, on the front surface of the front heat sink portion 16, a plurality of flat plate-like protruding portions 16c extending in the vertical direction are formed in parallel. The window portion 16a is disposed on the optical axis S of the CCD element 2, and the lens unit 17 is screwed and fixed to the window portion 16a. The optical system of the lens unit 17 takes in the subject light and forms an image on the light receiving surface 2 a of the CCD element 2.

前面ヒートシンク部16には、筒状ヒートシンク部14から熱が伝わり、突出部16cから放散される。CCD素子2の背面2aは、ペルチェ素子4によって−20°C〜−10°Cの範囲で冷却される。そして、CCD素子2の受光面2aが外気温以下になった場合には、結露で曇り、撮像できなくなってしまう。しかしながら、本実施形態では、前面ヒートシンク部16が熱を持ち、その熱によってCCD素子2の受光面2b近接を外気温以上に保つので、結露の発生を効果的に防止できる。   Heat is transmitted from the cylindrical heat sink part 14 to the front heat sink part 16 and is dissipated from the protruding part 16c. The back surface 2a of the CCD element 2 is cooled in the range of −20 ° C. to −10 ° C. by the Peltier element 4. When the light receiving surface 2a of the CCD element 2 is below the outside air temperature, it becomes cloudy due to condensation and cannot be imaged. However, in the present embodiment, the front heat sink portion 16 has heat, and the proximity of the light receiving surface 2b of the CCD element 2 is kept above the ambient temperature by the heat, so that the occurrence of condensation can be effectively prevented.

筒状ヒートシンク部14の後端には、筒状ヒートシンク部14の後側開口を閉塞するようにして、矩形のカバー部18がねじ止めされている。カバー部18の四隅には、通気口18aが形成されている。カバー部18の通気口18aと、前面ヒートシンク部16の通気口16bとは、隣接して延在する各帯部6a,7a同士の間の隙間SLに連通し、且つ、この隙間SLは、両方の通気口16b,18a同士を結ぶ直線上に在る。そのため、両方の通気口16b,18aを流動する空気は隙間SLに沿ってスムーズに流れ易く、回路基板12を収容した帯部6a,7a内に熱がこもるのを防止する。筒状ヒートシンク部14、前面ヒートシンク部16及びカバー部18によって熱放散部19が構成され、熱放散部19及び熱移送部9によって放熱器20が構成される。   A rectangular cover 18 is screwed to the rear end of the cylindrical heat sink 14 so as to close the rear opening of the cylindrical heat sink 14. Vents 18 a are formed at the four corners of the cover portion 18. The vent 18a of the cover 18 and the vent 16b of the front heat sink 16 communicate with the gap SL between the adjacent strips 6a and 7a, and the gap SL is both Are located on a straight line connecting the vent holes 16b and 18a. Therefore, the air flowing through both the vents 16b and 18a easily flows smoothly along the gap SL, and prevents heat from being trapped in the band portions 6a and 7a in which the circuit board 12 is accommodated. The cylindrical heat sink 14, the front heat sink 16 and the cover 18 constitute a heat dissipating part 19, and the heat dissipating part 19 and the heat transfer part 9 constitute a radiator 20.

以上の撮像装置1によれば、CCD素子2で発生する熱がペルチェ素子4によって吸熱され、ペルチェ素子4から放熱される熱が放熱器20の熱移送部9を経由して熱放散部19から放散される。熱移送部9は、第1,第2帯状ヒートパイプ6,7を含んで構成され、第1,第2帯状ヒートパイプ6,7の交差部9aがペルチェ素子4に結合され、交差部9aから突出した四本の帯部6a、7aが回路基板12を囲むようにして同一方向に延在している。そして、帯部6a、7aの外面6b,7bには、熱放散部19が熱的に結合され、熱放散部19の外面には、熱放散用の複数の突出部13aが形成されているため、回路基板12のある内側ではなく、外側に向けて効果的に熱が放出される。さらに、隣接して延在する帯部6a、7a同士の間には、通気用の隙間SLが形成され、熱放散部19には、隙間SLに連通する通気口16b,18aが形成されているため、帯部16b,18aの内側も通気され、帯部16b,18aの内部も熱がこもり難くなっている。その結果として、ペルチェ素子4から放熱される熱を効果的に放散させてノイズの発生を抑え、撮像精度の向上と小型化とを両立させ易くなっている。   According to the imaging apparatus 1 described above, the heat generated by the CCD element 2 is absorbed by the Peltier element 4, and the heat radiated from the Peltier element 4 is transmitted from the heat dissipation unit 19 via the heat transfer unit 9 of the radiator 20. Dissipated. The heat transfer unit 9 includes first and second belt-like heat pipes 6 and 7, and an intersection 9 a between the first and second belt-like heat pipes 6 and 7 is coupled to the Peltier element 4. The projecting four strips 6a and 7a extend in the same direction so as to surround the circuit board 12. And since the heat-dissipating part 19 is thermally coupled to the outer surfaces 6b, 7b of the band parts 6a, 7a, and a plurality of projecting parts 13a for heat dissipation are formed on the outer surface of the heat-dissipating part 19. The heat is effectively released not to the inside of the circuit board 12 but to the outside. Further, a gap SL for ventilation is formed between the adjacent strips 6a and 7a, and vent holes 16b and 18a communicating with the gap SL are formed in the heat dissipation section 19. For this reason, the insides of the belt portions 16b and 18a are also ventilated, and the inside of the belt portions 16b and 18a is also difficult to trap heat. As a result, the heat radiated from the Peltier element 4 is effectively dissipated to suppress the generation of noise, and it is easy to achieve both improvement in imaging accuracy and downsizing.

さらに、熱移送部9を構成する第1,第2帯状ヒートパイプ6,7は、自励振動式ヒートパイプであるため、銅に比べて30倍程度の極めて高い熱伝導率を有する。そのため、局所的に高温になったペルチェ素子4から、熱を素早く熱放散部19に移送して放散させることができ、撮像装置1の内部に熱がこもることを防止する。さらに、自励振動式ヒートパイプは折り曲げ加工も容易であり、自励振動式ヒートパイプによって第1,第2帯状ヒートパイプ6,7を形成すると、撮像装置1の使用方向に応じた自然対流を生じ易い形状に加工し易く、効果的な熱放散が可能になる。   Furthermore, since the first and second belt-like heat pipes 6 and 7 constituting the heat transfer unit 9 are self-excited vibration heat pipes, they have extremely high thermal conductivity about 30 times that of copper. Therefore, heat can be quickly transferred to the heat dissipating unit 19 from the Peltier element 4 that has locally become high temperature to be dissipated, thereby preventing heat from being trapped inside the image pickup apparatus 1. Furthermore, the self-excited vibration heat pipe is easy to bend. When the first and second belt-shaped heat pipes 6 and 7 are formed by the self-excited vibration heat pipe, natural convection according to the use direction of the image pickup apparatus 1 is generated. It is easy to process into a shape that tends to occur, and effective heat dissipation becomes possible.

さらに、水冷式の放熱器を用いなくても効果的な熱放散が可能になるため、小型、軽量化が容易になり、且つ水を用いて冷却する場合に比べて取り扱いが容易である。さらに、ファンモータを用いなくても効果的な熱放散が可能になるため、撮像装置1を小型化し易く、また、ファンモータの振動によって生じるノイズを防止できる。   Furthermore, since effective heat dissipation can be achieved without using a water-cooled radiator, the size and weight can be easily reduced, and handling is easier than in the case of cooling with water. Furthermore, since effective heat dissipation is possible without using a fan motor, the imaging device 1 can be easily miniaturized, and noise caused by vibration of the fan motor can be prevented.

また、ウイックを装填した従来のヒートパイプでは熱伝導に鉛直上下方向の制限があり、設置使用方向が定まらない撮像装置に従来のヒートパイプを採用する場合には、ヒートパイプの取り付けスペースに余裕を持たせて設計する必要があり、さらに、設置使用方向が変わっても熱伝導性能を維持するためには、ヒートパイプの本数を増やす必要があった。そのため、従来のヒートパイプを用いた場合には、小型化し難く、製造コストも増大し易い。しかしながら、自励振動式ヒートパイプを用いて熱移送部9を形成することにより、使用方向による熱伝導性の低下が非常の小さくなり、自然対流を促す配置にし易い。   In addition, conventional heat pipes loaded with wicks have vertical and vertical restrictions on heat conduction, and when using conventional heat pipes in imaging devices where the installation and use directions are not fixed, there is room for heat pipe installation space. In order to maintain the heat conduction performance even if the installation and use direction changes, it is necessary to increase the number of heat pipes. Therefore, when a conventional heat pipe is used, it is difficult to reduce the size and the manufacturing cost is likely to increase. However, by forming the heat transfer portion 9 using a self-excited vibration heat pipe, the decrease in thermal conductivity due to the direction of use becomes very small, and it is easy to arrange to promote natural convection.

さらに、従来のヒートパイプでは、設置方向によって熱伝導率が異なるため、設置使用方向が変化する撮像装置では、放散される熱量を考慮した設計を行い難いが、自励振動式ヒートパイプを用いて熱移送部9を形成することにより、設置方向によって熱伝導率が変わらず、放散される熱量を考慮した設計を行い易い。   Furthermore, in conventional heat pipes, the thermal conductivity differs depending on the installation direction, so it is difficult to design an imaging device that changes the installation usage direction in consideration of the amount of heat dissipated, but using self-excited vibration heat pipes By forming the heat transfer part 9, the thermal conductivity does not change depending on the installation direction, and it is easy to design in consideration of the amount of heat dissipated.

(変形例)
上記の撮像装置1では、熱放散部19の筒状ヒートシンク部14及び前面ヒートシンク部16の突出部13a、16cが平板状であった。本変形例では、筒状ヒートシンク部20に複数の棒状の突出部20aが形成されている。このような、複数の棒状の突出部20aとすることにより、熱を放散させる自然対流の向きに影響され難くなり、効果的な熱の放散が可能になる。
(Modification)
In the imaging apparatus 1 described above, the cylindrical heat sink portion 14 of the heat dissipating portion 19 and the protruding portions 13a and 16c of the front heat sink portion 16 are flat. In this modification, a plurality of rod-like protrusions 20 a are formed on the cylindrical heat sink portion 20. By using such a plurality of rod-like protrusions 20a, it becomes difficult to be influenced by the direction of natural convection that dissipates heat, and effective heat dissipation becomes possible.

本発明は、上記の実施形態に限定されず、例えば、撮像素子はC―MOSセンサであってもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the image sensor may be a C-MOS sensor.

本発明に係る撮像装置の第1実施形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a first embodiment of an imaging apparatus according to the present invention. 図1のII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line of FIG. 熱移送部の斜視図である。It is a perspective view of a heat transfer part. 筒状ヒートシンク部に形成された突出部の変形例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the modification of the protrusion part formed in the cylindrical heat sink part.

符号の説明Explanation of symbols

1…撮像装置、2…CCD素子(撮像素子)、4…ペルチェ素子、4a…吸熱部、4b…放熱部、6…第1帯状ヒートパイプ、6a…帯部、7…第2帯状ヒートパイプ、7a…帯部、9…熱移送部、9a…交差部、12…回路基板、13a,20a…突出部、14…筒状ヒートシンク部、16…前面ヒートシンク部、16a…窓部、16b…通気口、17…レンズユニット、18…カバー部、18b…通気口、19…熱放散部、20…放熱器、S…光軸、SL…隙間。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Imaging device, 2 ... CCD element (imaging element), 4 ... Peltier element, 4a ... Heat absorption part, 4b ... Heat dissipation part, 6 ... 1st strip | belt-shaped heat pipe, 6a ... Strip | belt part, 7 ... 2nd strip | belt-shaped heat pipe, 7a ... belt part, 9 ... heat transfer part, 9a ... crossing part, 12 ... circuit board, 13a, 20a ... projecting part, 14 ... cylindrical heat sink part, 16 ... front heat sink part, 16a ... window part, 16b ... vent , 17 ... lens unit, 18 ... cover part, 18b ... vent, 19 ... heat dissipation part, 20 ... radiator, S ... optical axis, SL ... gap.

Claims (3)

撮像素子と、
前記撮像素子の光軸上に配置されたレンズユニットと、
前記撮像素子に電気的に接続された回路基板と、
前記撮像素子側に吸熱部を向け、前記撮像素子に熱的に結合されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子の放熱部に熱的に結合された放熱器と、を備え、
前記放熱器は、
交差して配置された二枚の帯状ヒートパイプを含んで構成され、前記各帯状ヒートパイプの交差部が前記ペルチェ素子に結合され、且つ前記交差部から突出した四本の帯部が前記回路基板を囲むようにして同一方向に延在する熱移送部と、
前記撮像素子及び前記熱移送部を包囲し、内面には、前記帯部の外面が熱的に結合され、外面には、熱放散用の複数の突出部が形成された熱放散部と、を有し、
隣接して延在する前記帯部同士の間には、通気用の隙間が形成され、前記熱放散部には、前記隙間に連通する通気口が形成されていることを特徴とする撮像装置。
An image sensor;
A lens unit disposed on the optical axis of the image sensor;
A circuit board electrically connected to the imaging device;
A Peltier element that is directed to the heat-absorbing portion toward the image-pickup element and is thermally coupled to the image-pickup element;
A heat radiator thermally coupled to the heat radiating portion of the Peltier element,
The radiator is
The circuit board includes four belt-shaped heat pipes arranged to intersect each other, the intersecting portions of the belt-shaped heat pipes are coupled to the Peltier element, and the four belt portions protruding from the intersecting portions A heat transfer section extending in the same direction so as to surround
Surrounding the image pickup device and the heat transfer unit, the inner surface is thermally coupled to the outer surface of the band portion, and the outer surface includes a heat dissipation unit formed with a plurality of protrusions for heat dissipation. Have
An image pickup apparatus, wherein a gap for ventilation is formed between the adjacent belt portions extending, and a vent hole communicating with the gap is formed in the heat dissipation portion.
前記帯状ヒートパイプは、作動液が循環する蛇行細管を内蔵する自励振動式ヒートパイプであることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。   2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the belt-shaped heat pipe is a self-excited vibration heat pipe having a meandering tubule through which a working fluid circulates. 前記熱放散部は、前記帯部の長手方向に沿って延在し、且つ前記帯部の外面に当接する筒状ヒートシンク部と、前記筒状ヒートシンク部の前側開口を閉塞するようにして前記筒状ヒートシンク部の前端に固定され、且つ前記撮像素子の光軸上に窓部が形成された前面ヒートシンク部と、前記筒状ヒートシンク部の後側開口を閉塞するようにして前記筒状ヒートシンク部の後端に固定されたカバー部とを有し、
前記通気口は、前記前面ヒートシンク部及び前記カバー部に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
The heat-dissipating part extends along the longitudinal direction of the band part and is in contact with the outer surface of the band part, and the cylinder is configured to close the front opening of the cylindrical heat sink part. A front heat sink portion fixed to the front end of the cylindrical heat sink portion and having a window portion formed on the optical axis of the imaging device, and a rear opening of the cylindrical heat sink portion so as to close the cylindrical heat sink portion. A cover portion fixed to the rear end,
The imaging device according to claim 1, wherein the vent is formed in the front heat sink portion and the cover portion.
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