JP2008271487A - 撮像素子モジュール、撮像素子モジュールを用いたレンズユニット及び携帯用電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】この発明は、簡易な構成で、高効率な熱移送を実現して、冷却効率の高効率化を図り得、且つ、設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにすることにある。
【解決手段】吸熱側と放熱側が熱的に分離され、撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱をFPC基板11の開口部111を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容されるヒートパイプ21を備えて、撮像素子10で発生した熱が、背面側絶縁シート101から対流及び放射によりヒートパイプ21に熱移送され、その作動流体の相変化により吸熱して放熱すると共に、FPC基板11及び撮像素子10の熱が素子支持部材20に熱伝導により熱移送されて排熱されるように構成したものである。
【選択図】図1
【解決手段】吸熱側と放熱側が熱的に分離され、撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱をFPC基板11の開口部111を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容されるヒートパイプ21を備えて、撮像素子10で発生した熱が、背面側絶縁シート101から対流及び放射によりヒートパイプ21に熱移送され、その作動流体の相変化により吸熱して放熱すると共に、FPC基板11及び撮像素子10の熱が素子支持部材20に熱伝導により熱移送されて排熱されるように構成したものである。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えばレンズユニット及び携帯用電子機器に係り、特に、その撮像素子モジュールの冷却構造に関する。
一般に、この種の電子機器においては、電子部品である撮像素子や、制御回路を構成するCPU(中央演算装置)を内装する場合、防塵性を持たせたうえで、その熱対策を採ることが要請されている。このうち熱対策は、防塵性を高めると、電子部品の温度が上昇して、雑音レベルが上がると、電子カメラ装置の場合、画質の劣化を招くために、最近の撮像素子やCPUの高性能化により、特に、重要な課題の一つとなっている。
そこで、このような放熱構造としては、液体冷却方式や空冷却方式の例えば特許文献1〜3が提案されている。
特許文献1には、回路基板上に搭載されている集積回路素子の表面に冷却板を接触させ、微細の冷媒流路に冷却水などを供給し、冷却板を水冷させる液体冷却方式の構成が開示されている。そして、この冷却板と集積回路素子との間である熱接合部に熱伝導性の優れたコンパウンド等の熱伝導性可変形物質を介在させ、接触面積を増大させることにより、熱伝導性を良好とする試しも実施されている。
具体的には、セラミック板等の回路基板の一面側に多数の集積回路素子が搭載されている。そして、回路基板に設置される液体冷却モジュールは、冷媒流路から冷媒が供給される冷却板と、集積回路素子の表面との間に熱伝導性の優れたコンパウンド等の熱伝導性可変形物質が介在されており、スプリングのバネ圧により、冷却板と集積回路素子との熱接合を良好なものにしている。また、液体供給手段は、冷媒流路につなぐ冷媒供給管と、開閉弁と、メカニカルポンプを備えている。
また、特許文献2は、カメラボディ内の本体構造体に組み込まれ、撮影レンズを支持するボディ側マウントと、本体構造体の開口部に光軸に沿って配されるシャッタと、撮像ユニット等からなる空気冷却方式を採用した撮像装置が開示されている。即ち、撮像ユニットは、本体構造体に固定支持される撮像素子固定板、光学ローパスフィルタ、保護ガラス、ベアチップタイプの撮像素子が設けられ、撮像素子が、その非撮像面側表面に対して放熱板を構成する撮像素子固定板が接着固定されてボディ側マウントの表面から撮像素子の撮像面(光電変換面)までの光軸方向の距離を精度よく組み付けられる。そして、撮像素子は、その駆動に伴い発生した熱が、撮像素子固定板を介して放熱されることで、温度上昇が抑えられている。
また、特許文献3には、パッケージ、リードフレーム、カバーガラス等から成る撮像素子を回路基板上に実装して、回路基板に設けた開口部と、パッケージの裏面に可塑性シートを介在してペルチェ素子等の冷却素子の吸熱面を当接させた撮像素子揺動方式の手ブレ補正機能付き撮像ユニットが開示されている。このパッケージの裏面と、冷却素子の吸熱面との間に小型放熱部材を配置し、筐体側に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結合される。
特開平02−143152号公報
特開2006−332894号公報
特開2006−174226号公報
しかしながら、上記特許文献1の構成では、メカニカルポンプからの冷媒液を導くための冷媒流路を必要とする構成上、冷媒液の流速損失により、冷却効率が劣るという問題を有する。また、冷媒流路の配置スペースがそれぞれ必要となることで、その設計の自由度が劣るうえ、機器筐体が大型となるという問題を有する。
また、特許文献2の構成では、撮像素子からの熱が熱輸送される放熱部材の放熱面積により、その放熱効率が決まるために、放熱量を高めると、機器筐体が大型となるという問題を有する。また、高速駆動する撮像素子の温度上昇に十分な放熱面積を確保することが困難なために撮像素子近傍の温度と放熱板全体の温度との温度差がなくなる飽和状態下となる。従って、撮像素子近傍の発熱温度をさらに下げることができない、いわゆる撮像素子近傍に、熱の淀みが起こり、その熱抵抗が大きいことで、放熱部材への効率的な熱輸送が困難であるという問題も有する。
また、特許文献3の構成では、ペルチェ素子をパッケージ型撮像素子の下面に配して、撮像素子を、ペルチェ素子を挟んで回路基板に搭載し、このペルチェ素子及び回路基板を介して放熱板に接合する構成のために、その組立作業が非常に面倒なうえ、その取付け精度により、放熱効率が低下されるという問題を有する。
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、高効率な熱移送を実現して、冷却効率の高効率化を図り得、且つ、設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにした撮像素子モジュール、撮像素子モジュールを用いたレンズユニット及び携帯用電子機器を提供することを目的とする。
この発明は、開口部の設けられた印刷配線基板と、この印刷配線基板上の開口部に背面側絶縁シートが対向されて該印刷配線基板に搭載される撮像素子と、前記印刷配線基板及び撮像素子と熱的に結合されて配置される放熱部材と、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側絶縁シートからの熱を前記印刷配線基板の開口部を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路とを備えて撮像素子モジュールを構成した。
上記構成によれば、撮像素子が駆動されると、その熱は、背面側絶縁シートから印刷配線基板の開口部を通り相変化流路に熱移送されると、該相変化流路の作動流体が相変化して吸熱され、流路内を移動して相変化して放熱する。同時に、印刷配線基板及び撮像素子の熱は、放熱部材に熱移送され、該放熱部材を介して排熱される。
これにより、撮像素子の熱を含む印刷配線基板の熱を効率良く放熱部材を介して放熱することができて、高効率な冷却が実現される。従って、モジュールの熱設計を含む製作の自由度の向上が図れる。
また、この発明は、撮像レンズの装着されるレンズ本体と、このレンズ本体の撮像レンズに対向して配置されるもので、開口部を有した印刷配線基板に対して撮像素子が、その背面側絶縁シートが前記開口部に対向され、且つ受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載され、この撮像素子及び前記印刷配線基板に対して放熱部材が熱的に結合されて配置され、前記撮像素子の背面側絶縁シートからの熱を前記印刷配線基板の開口部を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される吸熱側と放熱側が熱的に分離されて配置される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールとを備えてレンズユニットを構成した。
上記構成によれば、撮像素子が駆動されると、その熱は、背面側絶縁シートから印刷配線基板の開口部を通り相変化流路に熱移送されると、該相変化流路の作動流体が相変化して吸熱され、流路内を移動して相変化して放熱する。同時に、印刷配線基板及び撮像素子の熱は、放熱部材に熱移送され、該放熱部材を介して排熱される。
これにより、ユニット本体内の撮像素子の熱を含む印刷配線基板の熱を効率良く放熱部材を介して放熱することができて、高効率な冷却が実現される。従って、その熱設計を含む製作の自由度の向上が図れる。
また、この発明は、撮像レンズの装着された機器筐体と、この機器筐体の撮像レンズに対向して配置されるもので、開口部を有した印刷配線基板に対して撮像素子が、その背面側絶縁シートが前記開口部に対向され、且つ受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載され、この撮像素子及び前記印刷配線基板に対して放熱部材が熱的に結合されて配置され、前記撮像素子の背面側絶縁シートからの熱を、前記印刷配線基板の開口部を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される吸熱側と放熱側が熱的に分離されて配置される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールと、前記機器筐体に設けられ、前記撮像素子で取得した画像データを表示する表示部とを備えて携帯用電子機器を構成した。
上記構成によれば、撮像素子が駆動されると、その熱は、背面側絶縁シートから印刷配線基板の開口部を通り相変化流路に熱移送されると、該相変化流路の作動流体が相変化して吸熱され、流路内を移動して相変化して放熱する。同時に、印刷配線基板及び撮像素子の熱は、放熱部材に熱移送され、該放熱部材を介して排熱される。
これにより、機器筐体内の撮像素子の熱を含む印刷配線基板の熱を効率良く放熱部材を介して放熱することができて、高効率な冷却が実現される。従って、その熱設計を含む製作の自由度の向上が図れる。
以上述べたように、この発明によれば、簡易な構成で、高効率な熱移送を実現して、冷却効率の高効率化を図り得、且つ、熱設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにした撮像素子モジュール、撮像素子モジュールを用いたレンズユニット及び携帯用電子機器を提供することができる。
以下、この発明の実施の形態に係る撮像素子モジュール、撮像素子モジュールを用いたレンズユニット及び携帯用電子機器について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施の形態に係る撮像素子モジュール1を、携帯用電子機器である電子カメラに適用した場合を示すもので、いわゆるベアチップタイプの撮像素子10は、その背面側に所定形状の背面側絶縁シート101が接着等により被着される。
なお、この撮像素子の背面側絶縁シート101上には、好ましくは例えば図示しない赤外線反射部材である熱反射部材が接合される。この熱反射部材は、例えばアルミニウム材で、鏡面仕上げされて形成され、その表面に金属箔や金属酸化物や赤外線カットフィルタ等のコーティング、または白色塗料のシートが接合されて、放射率が0.1〜0.6以下の表面処理が施される。この熱反射部材は、撮像素子10からの熱を赤外線として熱放射し、外部からの赤外線を反射することから、放射熱による撮像素子10の再温度上昇を抑えることができる。
上記撮像素子10は、その背面側絶縁シート101が、例えば弾性変形自在なフレキシブル印刷配線基板(以下、FPC基板と記す)11に設けられた放熱用開口部111に対向されて該FPC基板11に搭載され、リード端子102を介してFPC基板11と電気的に接続される(図2参照)。
この撮像素子10には、受光面上にゴム枠12内に組付けられた光学ローパスフィルタ13が同軸的に配置される。光学ローパスフィルタ13のゴム枠12は、レンズ枠を構成する粒状黒鉛とカーボンまたはガラス繊維が充填されたポリフェニレンスルフィルド樹脂(以下PPS樹脂と記す)成形材料等の熱伝導性の優れた材料製の枠部材14内に設けられる保持部15に支持される。そして、この枠部材14の先端部には、シャッタ16が上記光学ローパスフィルタ13に対向して組付けられている。
そして、枠部材14の保持部15には、防塵機構を構成する透明ガラス基板17が上記光学ローパスフィルタ13とシャッタ16の間において、その光学ローパスフィルタ13上に、例えば圧電素子で構成される加振部材18が介在された状態で、その上面側が押圧部材19で加振自在に押圧されて気密を有して配置される。この透明ガラス基板17は、加振部材18が図示しない駆動制御部を介して駆動されて加振されると、押圧部材19の弾性力に抗して気密を保った状態で振動して、その上面等に付着した埃等を除去して、光学ローパスフィルタ13内への侵入を防止する。
また、上記撮像素子10の背面側には、例えばアルミニウム、ステンレス鋼やPPS樹脂成形材料等の熱伝導性の優れた材料で形成される放熱部材を構成する素子支持部材20が配置される。この素子支持部材20には、上記FPC基板11の背面側にアルミニウム、ステンレス鋼を用いる場合に、熱伝導性の高い接着剤112等の手法、上記PPS樹脂を用いる場合に、上記FPC基板11を直接支持するインサート成形(上記接着剤112を用いない)手法により接合されて組付けられる。
素子支持部材20には、開口部201が上記撮像素子10の背面側絶縁シート101に対応して設けられ、この開口部201に対向して作動流体の相変化を利用して熱移送を行う相変化流路を構成する、例えばループ状の平板型ヒートパイプ21の一部が対向配置される。この平板型ヒートパイプ21としては、例えば古河電工時報 第114号に開示されている「1mm厚マイクロヒートパイプ」や日本金属産業(株)製の「熱伝導性に優れたヒートパイプ」等のパイプ内壁にいわゆるウイックが設けられた平板あるいは棒状のものが用いられる。
このヒートパイプ21の凝縮部(放熱側)は、後述するアルミニウムやステンレス鋼等の熱伝導性の高い金属材料を用いたポンプ接続部材が配置される。また、ヒートパイプ21は、銅または銅合金を用いているが、可塑性、量産性等から粒状黒鉛にアルミナ粉、ガラス繊維やカーボン繊維が充填されたPPS樹脂でインサート成形品に置き換えることも可能である。
上記素子支持部材20には、例えば図示しない凹部がヒートパイプ21の配置位置に形成され、この凹部(図示せず)に、例えば熱伝導性の優れた熱伝導材を介在して両面テープ等を用いてヒートパイプ21の一部が収容されて相互の位置決めが行われて配置される。これにより、ヒートパイプ21は、素子支持部材20に対して容易に組付け配置することが可能となる。なお、素子支持部材20に上記PPS樹脂のインサート成形品を用いる場合には、素子支持部材20に対して直接、ヒートパイプ21を埋め込む構造となり、両面テープ等を使用しないことで、ヒートパイプ21から素子支持部材20への熱的結合(熱伝導)が著しく向上される。
ここで、素子支持部材20は、例えば図示しない機器筐体である後述するカメラ本体91(図4参照)に熱的に結合され、例えば撮像素子10から熱伝導により熱移送された熱を、カメラ本体91に熱移送して排熱可能に構成される。そして、上記枠部材14が接合された素子支持部材20は、例えば上記機器筐体(図示せず)に設けられたモジュール支持部に位置決めされて取付けられ、その光軸方向が位置決め固定されて配置される。
上記ヒートパイプ21は、吸熱側となる例えば素子支持部材20の開口部201の周囲部が放熱部材22に支持されて熱的に結合される。このヒートパイプ21には、純水、アルコールまたは周知の潜熱蓄積材や高温度(例えば、59℃)で発色開始及び記憶可能な可逆熱変色性顔料を内包したマイクロカプセルの分散液を用いる等の作動流体が収容され、撮像素子10の背面側絶縁シート101から放射される熱を吸熱して、相変化により該熱を移送して、その相変化の反転により放熱を実行する。この放熱部材22は、例えば上記素子支持部材20に対して接着剤あるいは螺子部材を用いて取付けられる。
また、ヒートパイプ21には、その管路中間部に流体循環手段を構成する、例えば特開2003−28068号等に開示されている公知の合成樹脂製ポンプまたはポンプと放熱部材22に断熱部材を介在するダイヤフラム型の圧電型ポンプ(またはトロコイド型の小型ポンプ)23が上記撮像素子10の近傍に位置されて配されると共に、上記放熱部材22と熱的に断たれた上記圧電型ポンプ23を介在してポンプ接続部財231がある。このポンプ接続部材231が凝縮部となる。
ここで、凝縮部に上述したウイックを形成すると、例えば圧電型ポンプ23を省略することも可能となる。この場合は、ポンプ接続部材231がヒートパイプ21の凝縮部となり、この凝縮部と放熱部材22との間に断熱部材(圧電型ポンプ23の置き換え)を介在すると、放熱部材22の熱がポンプ接続部材231に熱伝導することを抑えることが可能となる。
上記圧電型ポンプ23は、例えばその圧電振動子の駆動周波数を制御して、その送り回数を制御して行われ、その吸熱側と放熱側における熱的な平衡を持たせて、その圧電定数を大きくして、その変位量を大きくするように駆動される。これにより、圧電型ポンプ23の送り回数を制御する駆動回路が不要となる。
即ち、図示しない温度センサを備え、この温度センサによって、撮像素子10の温度を一定時間毎に検出し、検出信号に基づいて動作時間を、例えば図示しないタイマーにより選択制御する。
具体的には、予め上記撮像素子10の温度と駆動周波数の動作時間との関係を図示しないメモリに記憶して、撮像素子10の温度上昇が始まり、所定時間が経過した状態で、上記温度センサ(図示せず)の検出信号に基づいて上記メモリの記憶情報から圧電型ポンプ23の駆動時間、停止時間を制御する。これにより、電池の消費電力の軽減を図ることが可能となる。
例えば、圧電型ポンプ23は、電子カメラにおける撮影モードや撮影画像を表示画面に表示する表示モードにおいて、上記温度センサ(図示せず)の検出信号に基づいて駆動することにより、作動流体が停止しないように強制循環させるように制御される。これにより、撮像素子10の温度は、効果的に冷却することが可能となる。
また、上記ヒートパイプ21は、流体循環手段である圧電型ポンプ23を配置することなく、作動流体を、その相変化を利用して吸熱側と放熱側との間の循環を行うように構成してもよい。
また、上記ヒートパイプ21は、例えば撮像素子10の背面側絶縁シート101に対向した外壁に赤外線を吸収する部材である熱吸収材212が接合されている。この熱吸収材212は、アルミニウム合金材で形成され、その表面側に黒色アルマイト処理、スプライン加工、あるいは上記粒状黒鉛とカーボンまたはガラス繊維が充填されたPPS樹脂、赤外線を散乱するための砂目処理やエンボス(規則または不規則な凹凸形状)処理等を施して0.9以上の放射率で、赤外線の反射率が低く熱吸収性を高めた熱吸収面211を形成すると、さらに良好な効果が期待される。これにより、ヒートパイプ21には、その熱吸収面211で、撮像素子10の背面側絶縁シート101から素子支持部材20の開口201を通して放熱及び対流により熱移送される熱を効率よく吸熱して、作動流体による高効率な相変化(気化)が実現できる。
ここで、撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱をヒートパイプ21に熱伝導で移送させる場合には、例えば熱伝導性ゴム材を用いて背面側絶縁シート101とヒートパイプ21の熱吸収面211との間を熱的に結合するように構成する。これにより、ヒートパイプ21は、撮像素子10の背面側絶縁シート101と同長となり、熱伝導により、熱移送され、さらに冷却効率の向上を図ることが可能となる。
また、撮像素子10の背面側絶縁シート101は、上記ヒートパイプ21の外壁に接続するように構成してもよい。
また、撮像素子10の背面側絶縁シート101は、上記ヒートパイプ21の外壁に接続するように構成してもよい。
例えば上記ヒートパイプ21には、その放熱側に上記放熱部材22と熱的に断たれた図示しない第2の放熱部材が熱的に結合されて配置される。これにより、ヒートパイプ21は、その吸熱側及び放熱側に十分な相変化面積が得られ、上記熱対流及び熱放射により熱移送された熱を、効率よく吸熱及び放熱することが可能となり、撮像素子10の高効率な冷却を実現することが可能となる。
また、上記素子支持部材20には、FPC基板11が熱的に結合され、撮像素子10で発生した熱及び該FPC基板11に搭載された他の電子部品の熱がFPC基板11を経由して熱伝導により熱移送される。この素子支持部材20に熱伝導された熱は、該素子支持部材20から機器筐体(図示せず)に熱移送されて、放熱される。
上記構成により、撮像素子10で発生した熱は、背面側絶縁シート101から対流及び熱伝導によりヒートパイプ21の熱吸収面211に熱移送されると共に、熱伝導により素子支持部材20に熱移送される。ここで、ヒートパイプ21は、その熱吸収面211で熱を吸熱することで、その作動流体が相変化して気化され、流路内に移動して液化されて、放熱することにより、撮像素子10の熱を排熱して冷却する。
同時に、撮像素子10で発生した熱は、素子支持部材20に熱伝導により熱移送され、素子支持部材20を介して機器筐体(図示せず)等に排熱されて放熱される。これにより、撮像素子の高効率な熱制御が可能となる
このように、上記撮像素子モジュール1は、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱をFPC基板11の開口部111を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容されるヒートパイプ21を備えて、撮像素子10で発生した熱が、背面側絶縁シート101から対流及び放射によりヒートパイプ21に熱移送され、その作動流体の相変化により吸熱して放熱すると共に、FPC基板11及び撮像素子10の熱が素子支持部材20に熱伝導により熱移送されて排熱されるように構成した。
このように、上記撮像素子モジュール1は、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱をFPC基板11の開口部111を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容されるヒートパイプ21を備えて、撮像素子10で発生した熱が、背面側絶縁シート101から対流及び放射によりヒートパイプ21に熱移送され、その作動流体の相変化により吸熱して放熱すると共に、FPC基板11及び撮像素子10の熱が素子支持部材20に熱伝導により熱移送されて排熱されるように構成した。
これにより、撮像素子10の熱をヒートパイプ21及び素子支持部材20を介して放熱することができて、高効率な冷却が実現される。従って、モジュールの熱設計を含む製作の自由度の向上が図れる。
また、流体強制循環手段として、上記圧電型ポンプ23に代えて図3に示す周知のEO(電気浸透流)現象を利用した電気浸透流型ポンプ23aを用いて構成してもよい。但し、この図3においては、上記図1及び図2と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
電気浸透流型ポンプ23aは、例えばガラス基板部100aを有した外形が円形、楕円形、矩形、多角形等のガラス管100で形成され、このガラス管100のガラス基板部100a内には、シリカ粉等の多孔質部材101が収容されて位置決め部材102及び蓋部材103を用いて位置決めされて密閉収容される。そして、ガラス管100の下面側には、流入口100b及び流出口100cが上記多孔質部材2を挟んで設けられ、この流入口100b及び流出口100cは、上記ヒートパイプ21にそれぞれ連結される。
このヒートパイプ21には、上記ガラス管100の流入口100b及び流出口100cとの連結部間に例えば逆流防止用の逆止弁104が接着剤を用いて設けられる。この逆止弁104は、ヒートパイプ21に循環される作動流体(例えば、アルコール、純水等)がガラス管100の流入口100bから供給されて該ガラス管100の流出口100cから排出されるように逆流を防止する。
また、ガラス管100には、その上面側に短冊形状の正極端子100d及びGND端子100eが上記流入口100b及び流出口100cに対応して設けられており、上記ヒートパイプ21を支持する上記ポンプ接続部材231に破損防止用のクッション材105が介在されて取付け配置される。
なお、上記ポンプ接続部材231は、例えば熱伝導性の優れたアルミニウムやステンレス鋼等の金属材料や球状黒鉛とカーボン繊維が充填されたPPS樹脂を用いて構成してもよい。
上記ガラス管100の正極端子100d及びGND端子100eは、上記FPC基板11に電気的に接続される。そして、このガラス管100及びFPC基板11は、その一部が上記放熱部材22と熱的に結合される。
上記構成により、ガラス管100の正極端子100d及びGND端子100eは、上記FPC基板11を介して直流の電圧が印加されると、その多孔質部材105に電流浸透流現象が発生して、その流入口100bからの作動流体が正極端子100d側から多孔質部材105内を通りGND端子100e側に流れて流出口100cからヒートパイプ21に排出される。これにより、作動流体は、ヒートパイプ21内に循環供給される。
ここで、携帯用電子機器として、例えば電子カメラに適用する場合、後述するカメラ本体91(図7参照)に配置されたモードを設定するモード設定ダイヤルを操作して行う、「通常撮影モード」や「ライブビュー表示モード」において、撮像素子10の近傍の温度を、例えば後述する温度センサ37(図7参照)を用いて検出して、その検出信号に基づいてガラス管1の正極端子1d及びGND端子1e間に直流の定電圧を印加するように構成される。これにより、放熱部材22は、ヒートパイプ21を介して冷却され、撮像素子10の熱制御が行われる。
また、上記直流電圧は、例えば上記温度センサ37の検出信号が所定値以上か否か、あるいは上記「通常撮影モード」や「ライブビュー表示モード」等の設定モードの選択に応じて可変設定される。
具体的には、撮像素子10の温度が所定値(例えば、60℃)以上となった状態では、「ライブビュー表示モード」で、間欠駆動とし、その他の「通常撮影モード」や「連続撮影(連写)モード」で、予め設定した第1定電圧の連続駆動とする。また、撮像素子10の温度が所定値(例えば、70℃)以上となった状態では、「通常撮影モード」、「連続撮影(連写)モード」、「ライブビュー表示モード」の全てのモードで、第1定電圧に比べて高い第2定電圧の連続駆動とする。これにより、撮像素子近傍が高温と判断されたときに、ヒートパイプ21の管内を流れる作動流体の速度を増加させた強制循環が行われ、撮像素子10の温度上昇を効果的に抑制することが可能となる。
なお、上記「通常撮影モード」、「連続撮影(連写)モード」、「ライブビュー表示モード」の設定モードに応じて直流電圧を可変設定するポンプ制御方法は、上記圧電型ポンプ23を用いた場合においても、同様に有効である。
次に、上記撮像素子モジュール1の使用形態について説明する。例えば上記撮像素子モジュール1は、図4に示すように携帯用電子機器である電子カメラのレンズユニットとして使用に供される。但し、この図4においは、図の便宜上、図1に示す光学ローパスフィルタ13、防塵機構を構成する透明ガラス基板17及びシャッタ16を省略し、その他、上記図1及び図2と同一部分について、同一符合を付して詳細な説明を省略する。
即ち、上記撮像素子モジュール1は、例えば枠部材14が位置決めピン24を介してレンズユニットを構成するユニット基板15に位置決めされた状態で、その素子支持部材20及び枠部材14が圧縮コイルばね25を挟んで螺子部材26を用いて上記ユニット基板に螺着されて組付けられる。
上記ユニット基板15上には、レンズ光学系50が組付けられる。このレンズ光学系50には、撮像レンズ系が収納配置される。この撮像レンズ系は、例えば第1群の第1のレンズ55a、第2群の第2及び第3のレンズ55b,55c、第3群の第4のレンズ25dの3群4枚で構成され、その第2群の第2及び第3のレンズ55b,55cを光軸O方向に移動させて焦点調節が行われる。
上記第1のレンズ55aと、第4のレンズ55dは、それぞれホルダ56a,56dに収容され、このホルダ56a,56dを介して光軸上に位置決め固定されて配置される。そして、第2及び第3のレンズ55b、55cは、ホルダ56bに収容され、このホルダ56bは、例えばガタ防止構造を有した案内機構57に光軸に対応した矢印A,B方向に移動自在に支持される。
このホルダ56bは、直線螺子機構58に光軸方向の矢印A,B方向に直線移動自在に連結される。この直線螺子機構58は、例えばステッピングモータ59に駆動自在に連結され、このステッピングモータ59の駆動に連動して回転駆動されて、上記ホルダ56aを矢印A,B方向に直線移動される。この際、ホルダ56bは、上記案内機構57に案内されて矢印A,B方向に移動されて、上記第2及び第3のレンズ55b,55cを光軸方向に移動させて焦点調整を実行する。
このように上記撮像素子モジュール1は、電子カメラのレンズ光学系50と組み合わせてレンズユニットを構成することにより、上述したように高効率な冷却を実現したうえで、その熱設計を含む製作の自由度の向上が図れるため、そのカメラ全体の小形化に寄与することが可能となる。
また、レンズユニット構造としては、その他、図5及び図6に示すようにレンズ側マウント部材80を用いて上記ユニット基板15に組付けるように構成してもよい。
即ち、レンズ側マウント部材80には、印刷配線基板81が配置され、この印刷配線基板81上には、パッケージタイプの撮像素子10aが搭載されて電気的に接続される。この撮像素子10aの受光面には、保護ガラス82が被着される。
そして、印圧配線基板81の背面側には、上記相変化流路を構成するループ状の平板型のヒートパイプ21が配置され、このヒートパイプ21の外周部には、シリコンシートやグラファイトシート等の熱伝導材を被着した熱吸収面211が撮像素子に対向して設けられる。そして、ヒートパイプ21の放熱側は、上記レンジ側マウント部材80に熱伝導性に優れた接着剤を用いて接合される。
また、印刷配線基板21の背面側には、素子支持部材83が絶縁スペーサ部材84を介在して螺子部材85を用いて高さ調整自在に組付けられる。そして、素子支持部材83と上記レンズ側マウント部材80との間には、断熱部材86が、例えば赤外線硬化型接着剤を用いて接合されて配され、相互間は、断熱部材を介して熱的に断たれて配置される。
上記レンズ側マウント部材80には、取付け孔801が設けられ、この取付け孔801に図示しない螺子部材等を挿通させて上記ユニット基板15に螺着することで、取付け配置される。また、レンズ側マウント部材80には、その基端側に接点端子基板87が配置され、接点端子基板87を介してカメラ本体側と電気的に接続される。
また、上記撮像素子モジュール1は、例えば図7に示す一眼レフ用電子カメラのカメラ筐体であるカメラ本体91に内装されて使用に供される。但し、この図7においは、上記図1及び図2と同一部分について、同一符合を付して詳細な説明を省略する。
即ち、一眼レフ用電子カメラは、カメラ本体91に撮像光学系、ファインダー光学系、焦点検出光学系が配置される。このうち撮像光学系は、光路の順に撮影レンズ群92a、ハーフミラー92b、反射ミラー54で構成される。
この撮影レンズ群92aは、マウントを介してカメラ本体91に着脱自在に組付けられる。ハーフミラー92bは、撮影レンズ群92aからの光路を上記撮像素子モジュール1fの方向とファインダー光学系とに分割するように構成される。また、このハーフミラー92bは、上記シャッタ88と連動して持ち上がるクイックリターンミラーで構成されている。
反射ミラー92cは、撮影レンズ群92aからの光を焦点検出光学系に導くように構成されている。また、反射ミラー92cは、ハーフミラー92bと連動して持ち上がるように構成され、持ち上げられたときに光路から外れて撮影レンズ群92aからの光が撮像素子モジュール1fに導かれて、撮影レンズ群92aからの光路を撮像素子モジュール方向と焦点検出光学系とに切替え設定される。
焦点検出光学系は、撮影レンズ群92aの結像面と等価な予定結像面92d近傍に配置されたコンデンサーレンズ93aと、このコンデンサーレンズ93aからの光を折曲げてカメラ本体91内でコンパクトに収めるための反射ミラー93bと、縦横方向にそれぞれ一対の開口絞りを持つ開口絞り群93cと、再結像レンズ93dが開口絞り93cに対応して一体形成された再結像光学系93eとの組み合わせと、光電変換素子列93fとで構成されている。
また、一対の開口絞り93cと対応する一対の再結像レンズ93dとの組み合わせにおいて、それぞれの開口絞り93cの中心及びそれに対応する再結像レンズ93dは、撮影レンズ群92aの光軸から偏心している。ファインダー光学系は、ハーフミラー92bで反射された方向の光路上において撮影レンズ群92aの結像面と等価な予定結像面に配置されたスクリーン94aと、ペンタダハプリズム94bと、接眼レンズ94cとで構成されている。
このように上記撮像素子モジュール1は、カメラ本体91内に組付けることで、上述したように高効率な冷却を実現したうえで、その熱設計を含む製作の自由度の向上を図ることが可能となる。
なお、上記実施の形態では、弾性変形自在なFPC基板11を用いて構成した場合について説明したが、これに限ることなく、その他、ハードタイプの印刷配線基板を用いて構成することも可能で、同様に有効な効果が期待される。
また、この発明は、上記放熱構造に限ることなく、その他、例えば図8、図9及び図10、図11乃至図15にそれぞれ示すように構成してよく、いずれも上記実施の形態による放熱構造と同様に有効な効果を期待することができる。但し、これら図8乃至図15においては、上記図1乃至図5と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図8に示すモジュール構造は、上記ベアチップタイプの撮像素子10の背面側絶縁シート101がFPC基板11に設けた開口部111内に収容するように該FPC基板11に搭載されて電気的に接続され、このFPC基板11の開口部111の背面側には、相変化流路を構成するループ状の平板型ヒートパイプ21(例えば外形状はループ状で、パイプ幅は撮像素子10の寸法より小さく、略背面側絶縁シート101幅と同じである)の一部(吸熱部)が上記背面側絶縁シート101に対向されて配置されている。そして、上記FPC基板11の背面側には、アルミニウム材等の金属材料や粒状黒鉛にアルミナ粉、ガラス繊維やカーボン繊維が充填されたPPS樹脂でインサート成形された筒状の素子支持部材30が配置されて、その一端部が熱的に結合される。
上記ヒートパイプ21には、その外周部の上記背面側絶縁シート101に対向する部位に黒色アルマイト処理等が施されて熱吸収面211が形成される。この熱吸収面211は、素子支持部材30の開口部301と熱伝導による熱結合が断たれており、撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱が熱対流及び熱放射により熱移送される。そして、このヒートパイプ21の熱吸収面211を挟んだ両側の一部は、上記素子支持部材30に接着剤334を介して接合されて支持され、熱伝導により熱的に結合される。
この素子支持部材30は、その内壁部にフィン案内溝302が設けられ、このフィン案内溝302には、放熱部材を構成するシリコンゲル材等の熱伝導材31を挟持して配置された第1及び第2の放熱部材32,33が移動自在に収容される。この第1及び第2の放熱部材32,33には、対向して複数のフィン321,331が設けられ、相互間が熱伝導材を介して熱結合されている。
このうち第2の放熱部材33には、その一端部に透孔333を有した取付け部332が設けられ、この取付け部332の透孔333が上記素子支持部材30に設けられた図示しない螺子孔に対向されて該素子支持部材30に載置される。
そして、取付け部332上には、透孔341を有したスペーサ部材34が積重され、このスペーサ部材34上には、上記FPC基板11が上記素子支持部材30を包み込むように折返された一部が載置される。このFPC基板11上には、例えばステンレス鋼やアルミニウム製の押え部材35が積重されて配置される。
これらFPC基板11及び押え部材35には、透孔112,351が上記スペーサ部材34の透孔341に対応して設けられ、この各透孔351,112,341,333には、螺子部材36が挿入されて上記素子支持部材30で、ヒートパイプ21の両側に穿設された螺子孔(図示せず)に螺着されて上記素子支持部材30に熱的に結合されて位置決め配置される。
また、上記FPC基板11には、例えば温度センサ37が搭載され、この温度センサ37で上記第1及び第2の放熱部材32,33内の温度が検出される。この温度センサ37は、第1及び第2の放熱部材32,33内の周囲温度を検出して図示しない制御部に出力する。この制御部(図示せず)は、温度センサ37の検出信号に基づいて、その温度が所定時間以上、所定の温度以上であるのを検出した状態で、危険信号を生成して図示しない表示部に動作停止等の危険を表示したりする。
さらに、上記撮像素子10には、例えばその撮像面の周囲部に、例えば本出願人による特願2006−222709号の図4、図5に示される手振れ防止機構を構成する粒状黒鉛にガラス繊維やカーボン繊維が充填されたPPS樹脂でインサート成形された移動枠38に支持された押え部材39が係合され、その面方向が一定に維持された状態で、移動枠38を介して二次元的に移動されて、いわゆる手振れ補正が可能に構成される。この移動枠38は、例えば図示しない結合手段を介して上記押え部材39に熱的に結合され、その駆動に伴う熱が結合手段を介して排熱される。
ここで、上記ヒートパイプ21には、温度センサ37に対して並列的に上記圧電型ポンプ23(あるいは上記電気浸透流型ポンプ23a)を組付け配置するように構成してもよい。そして、この圧電型ポンプ23(あるいは上記電気浸透流型ポンプ23a)は、上述したように駆動して、ヒートパイプ21内の作動流体を強制循環させる。
これにより、2次元方向に移動される撮像素子10、または撮像素子駆動用の図示しないTG(タイミングジェネレータ)を含む撮像素子10の画像出力信号を、保持、利得制御すると共に、A/D(アナログ/デジタル)変換を行うAFE(アナログ・フロント・エンド)IC素子などから発生する熱源による撮像素子10の温度上昇を抑制することも可能となる。
図9に示すモジュール構造は、上記ベアチップタイプの撮像素子10を用いて構成したもので、同様にFPC基板11には、撮像素子10の背面側絶縁シート101に対応して開口部111が形成される。そして、この開口部111の背面側には、例えば銅等の金属材料製の放熱部材を構成する素子支持部材40が対向配置される。この素子支持部材40には、開口部401が上記開口部111に対向して設けられ、この開口部401には、上記相変化流路を構成する平板型ループ状のヒートパイプ21の一部が撮像素子10の背面側絶縁シート101に対向するように配置される。
このヒートパイプ21には、その素子支持部材40の開口部401に対応する部位に同様に黒色アルマイト処理等が施されて熱吸収面211が形成される。この熱吸収面211は、素子支持部材40の開口部401と熱伝導による熱結合が断たれると共に、断熱部材41を介してヒートパイプ21の放熱側とも熱的に断たれており、上記撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱が熱対流及び熱放射により熱移送される。そして、このヒートパイプ21の熱吸収面211を挟んだ両側の一部は、上記素子支持部材40に支持されて熱伝導により熱的に結合される。
上記ヒートパイプ21の放熱側には、例えば図示しない機器筐体と熱的に結合されるアルミニュウム等で形成される放熱部材42が熱的に結合される。この放熱部材42は、上記断熱部材41を介してヒートパイプ21に熱吸収面211を支持して、該ヒートパイプ21を素子支持部材40に組付け配置する。これにより、ヒートパイプ21は、その熱吸収面211が、断熱部材41により放熱部材42と熱的に断たれ、上記撮像素子10の背面側絶縁シート101からの熱が熱対流及び熱放射により熱移送されると、作動流体が相変化により吸熱して気化され、放熱側において液化されて排熱する。
そして、ヒートパイプ21には、上記圧電型ポンプ23が配管接続される。圧電型ポンプ23は、例えば上記素子支持部材40に支持されて配置され、上記ヒートパイプ21内に作動流体を循環供給する。また、この圧電型ポンプ23は、その他、図9に示すように放熱部材42に取付けてヒートパイプ21に対して配管接続するようにしてもよい。
ここで、圧電型ポンプ23に代えて上記電気浸透流型ポンプ23aを放熱部材42に取付けてヒートパイプ21に配管接続するように構成してもよい。
なお、上記撮像素子10上には、光学ローパスフィルタ43が支持部材431に支持されて状態で、パッキン部材432が介在されて組付けられる。そして、この光学ローパスフィルタ43上には、防塵機構を構成する透明ガラス基板433が圧電素子等で構成される加振部材434及び押圧部材435が介在されて組付けられる。この透明ガラス基板433は、加振部材434が図示しない駆動制御部を介して駆動されて加振されると、押圧部材435の弾性力に抗して気密を保った状態で振動して、その上面等に付着した埃等を除去して、光学ローパスフィルタ43内への侵入を防止する。
また、図11及び図12に示すモジュール構造は、撮像素子10aは、例えばベアチップタイプの撮像素子10aが、いわゆるハードタイプの印刷配線基板61にアルミニウム等の金属材料や粒状黒鉛とカーボン繊維や非結晶(ガラス)の繊維等が充填されたPPS樹脂のインサート成形品の素子支持部材62を介して搭載される。
この素子支持部材62には、位置決めピン621が印刷配線基板61に対向して突設され、この位置決めピン621が印刷配線基板61の挿通孔611に挿入されて相互間が位置決めされて組付けられる。これにより、撮像素子10aは、その受光面が撮像レンズに対して光軸が一致されて組付けることが可能となる。
上記素子支持部材62には、開口部622と開口部601が設けられ、この撮像素子支持部材62を挟み、上記撮像素子10aの背面側より突出されたリード端子102aが挿通され、該リード端子102aが上記印刷配線基板61に半田等により電気的に接続される。
そして、この印刷配線基板61の背面側には、例えば電子カメラを構成するバックライト63及びLCD(liquid Crystal Display)64の収容されたシールド部材65が、取付け具66及び螺子部材67を用いて組付けられている。また、撮像素子10aの背面側絶縁シート101aや上記撮像素子支持部材62に設けられた開口部622及び開口部601を設けず、撮像素子10aと撮像素子支持部材62との熱結合は、熱伝導のみにすることもできる。
このシールド部材65は、熱伝導性のよいアルミニウム等で形成され、例えば機器筐体である電子カメラを構成する後カバー68に熱伝導により熱的に結合されて組付けられている。この後カバー68は、図示しない前カバー及び中枠でカメラ筐体を構成する。
上記印刷配線基板61には、開口612及び切欠き部613がヒートパイプ69に対応して所定の間隔に設けられる。この開口612及び切欠き部613には、相変化流路を構成するループ状のヒートパイプ69が挿通されて該ヒートパイプ69が印刷配線基板61の上面側から背面側に配管される。
このヒートパイプ69は、例えばウイックの形成された上記日本金属産業(株)製の熱伝導性に優れたヒートパイプを用い、撮像素子10aの背面側から、その吸熱側に熱が加わると、その毛細管現象により作動流体が熱を奪って蒸発し、気圧を上げて他端側の気圧の低い側に流れる相変化を利用するもので、印刷配線基板61の背面側において、熱伝導性のよいアルミニウム等で形成された複数のパイプ支持部材70を介して上記シールド部材65に支持されて熱伝導により熱的に結合される。
ここで、内壁にウイックと呼ばれる毛細管作用を持つヒートパイピ69内では、凝縮した作動流体が再び、ウイックの毛細管により吸熱側へ還流し、この蒸発、凝縮、及び還流のサイクルが実行され、撮像素子10aの温度上昇を抑制することができる。そして、上記印刷配線基板61には、温度センサ37が、例えば上記パイプ支持部材70間の空間を利用(図示しない熱伝導性の高いゴム材を介在して支持する)して搭載され、リード線711を介して電気的に接続される。
上記ヒートパイプ69のパイプ支持部材70間には、図13に示すように上記温度センサ71に変えて圧電型ポンプ72を接続配管するようにしてもよい。また、このヒートパイプ69は、パイプ支持部材70に支持された部位の近傍を、例えば軸方向に伸縮自在なベローズ型接続管73を用いて配管接続するように構成することにより、簡便な配管接続を行うことが可能となる。なお、図13中721,722は、作動液に流入口及び流出口で、723は、圧電部である。
ここで、ヒートパイプ69は、素子支持部材62の開口部601及び開口部622を通して撮像素子10aの背面側絶縁シート101aからの熱が対流及び熱放射により熱移送されると、その作動流体が相変化により吸熱して気化され、放熱側において液化されて排熱する。同時に、撮像素子10aの熱は、パッケージ本体60、素子支持部材62及び印刷配線基板61を介してシールド部材65に熱伝導により熱移送されて放熱される。
また、上記印刷配線基板61に実装されるCPU(中央演算装置)や、AFEIC素子等の電子部品の発熱は、該印刷配線基板61の部品搭載部位の背面側と上記シールド部材65との間にシリコンシート等の熱伝導材を介在してシールド部材65に直接的に熱伝導するように熱的に結合する。これにより、印刷配線基板61に実装した電子部品の熱は、素子支持部材62に熱伝導するのが抑えられてシールド部材65を介して効率よく放熱され、素子支持部材62の構成の簡略化が図れる。
なお、上記ヒートパイプ69は、その素子支持部材62の開口部622に対向する外周部に黒色アルマイト処理等を施して熱吸収面を形成するように構成してもよい。これにより、撮像素子10aからの熱対流及び熱放射による熱のヒートパイプ69への熱移送の促進を図ることが可能となる。
また、このモジュール構造においては、上記印刷配線基板61に代えて上述した自在状に形成されたFPC基板(図9中二点鎖線で示す)74を用いて構成するようにしてもよい。この場合、FPC基板74は、上記ヒートパイプ69の配管方向に対して直交する方向に引き出すように構成することにより、FPC基板74を電気的に接続するための接続コネクタとヒートパイプ69とが干渉することがなくなり、その組立て作業の簡便化を図ることが可能となる。
さらに、上記圧電型ポンプ72に代えて図14に示すように上記電気浸透流型ポンプ23aをヒートパイプ69に配して構成したり、図15に示すように周知の可塑性樹脂チューブ69aを用いるいわゆるダイヤフラム型の導電型ポンプ23bを配して構成することも可能である。但し、図14及び図15においては、上記図12と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図14に示す例では、上記ガラス管100内にシリカ粉等の多孔質部材101が位置決め部材102及び蓋部材103を介して位置決め収容された電気浸透流型ポンプ23aが、クッション部材105を介在して電極支持部材106に組付けられ、この電極支持部材106がシールド部材65に取付けられる。ガラス管100には、その下面側に流入口100b及び流出口100cが上記多孔質部材101を挟んで設けられ、この流入口及び流出口100b、100cが、上記ヒートパイプ69の流入側及び流出側に連結される。
上記ガラス管100には、正極端子100d及びGND端子100eが流入口100b及び流出口100cに対応して設けられ、この正極端子100d及びGND端子100eは、ガラス管100上に突設されてFPC基板74(図12参照)に電気的に接続される。これらガラス管100及びFPC基板74は、電極支持部材106を介して上記シールド部材65に熱的に結合される。
上記ガラス管100の正極端子100d及びGND端子100eは、上記FPC基板74を介して直流の電圧が印加される。すると、ガラス管100内の多孔質部材1004に電流浸透流現象が発生して、ヒートパイプ69の作動流体は、その流出側からガラス管100の流入口100eに導かれて多孔質部材104内を通り、その流出口100cからヒートパイプ69の流出側に排出される。これにより、作動流体は、ヒートパイプ69内に循環供給され、撮像素子10aの熱制御が行われる。
また、図15に示す例では、ヒートパイプ69に代えて、例えば外形を矩形形状に形成したパイプ状の可塑性樹脂チューブ69aが、上記パイプ支持部材70を用いてシールド部材65に取付け配置される。この可塑性樹脂チューブ69aは、上記パイプ支持部材70間に、基板支持部材110が外挿される。この基板支持部材110内の可塑性樹脂チューブ69aの外壁面には、正の電圧の印加される複数、例えば3枚の第1の導電シート111が軸方向に所定の間隔に設けられる。そして、この3枚の第1の導電シート111に対向する可塑性樹脂チューブ69aの外壁面には、負の電圧の印加される第2の導電シート112が設けられる。
こうち第2の導電シート112は、基板支持部材110に接合される。他方の第1の導電シート111は、基板支持部材110上に配置される上記FPC基板74にボンディングワイヤ等の図示しない金属細線を用いて電気的に接続される。
上記第1及び第2の導電シート111,112には、その第1の導電シート111に正の遅延した電圧(例えば図中右側を印圧した後、図中中央側、図中左側)が順に印加され、その第2の導電シート112に負の電圧が印加される。ここで、可塑性樹脂チューブ69aは、その軸方向に静電力が順に付与されて、順に側壁が閉じたり、開いたりすることにより、その作動流体を軸方向に移動させる、いわゆるポンプ力が発生される。これにより、可塑性チューブ69a内の作動流体は、強制循環され、撮像素子10aの熱制御が行われる。
これら圧電型ポンプ23、電気浸透流型ポンプ23a及び導電型ポンプ23bは、いわゆるマイクロポンプと称されて振動源となる可動部が存在しないことで、画像信号のS/N比を低く抑えることができるうえ、少ない消費電力で、撮像素子10(10a)や電子部品の高精度な熱制御を実現することが可能となる。
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
また、この発明は、上記図1乃至15に示す実施の形態に基づいて、次のような構成を得ることもできる。
(付記1)
撮像素子と、
前記撮像素子と電気的に接続された印刷配線基板と、
前記印刷配線基板上に搭載され、前記撮像素子と熱的に結合されて配置される撮像素子支持板と、
吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側から発生した熱を前記撮像素子支持板を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路と、
を具備することを特徴とする撮像素子モジュール。
撮像素子と、
前記撮像素子と電気的に接続された印刷配線基板と、
前記印刷配線基板上に搭載され、前記撮像素子と熱的に結合されて配置される撮像素子支持板と、
吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側から発生した熱を前記撮像素子支持板を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路と、
を具備することを特徴とする撮像素子モジュール。
(付記2)
撮像レンズの装着されるレンズ本体と、
撮像素子と、
前記撮像素子と電気的に接続された印刷配線基板と、
前記印刷配線基板上に搭載され、前記撮像素子と熱的に結合されて配置される撮像素子支持板と、
このレンズ本体に対向し、且つ前記撮像素子の受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載されて前記撮像素子支持板と熱的に結合されて配置されるもので、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側から発生した熱を前記撮像素子支持板を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールと、
を具備することを特徴とするレンズユニット。
撮像レンズの装着されるレンズ本体と、
撮像素子と、
前記撮像素子と電気的に接続された印刷配線基板と、
前記印刷配線基板上に搭載され、前記撮像素子と熱的に結合されて配置される撮像素子支持板と、
このレンズ本体に対向し、且つ前記撮像素子の受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載されて前記撮像素子支持板と熱的に結合されて配置されるもので、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側から発生した熱を前記撮像素子支持板を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールと、
を具備することを特徴とするレンズユニット。
(付記3)
撮像レンズの装着された機器筐体と、
撮像素子と、
前記撮像素子と電気的に接続された印刷配線基板と、
前記印刷配線基板上に搭載され、前記撮像素子と熱的に結合されて配置される撮像素子支持板と、
前記機器筐体の撮像レンズに対向し、且つ前記撮像素子の受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載されて前記撮像素子支持板と熱的に結合されて配置されるもので、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側から発生した熱を前記撮像素子支持板を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールと、
前記機器筐体に設けられ、前記撮像素子で取得した画像データを表示する表示部と、
を具備することを特徴とする携帯用電子機器。
撮像レンズの装着された機器筐体と、
撮像素子と、
前記撮像素子と電気的に接続された印刷配線基板と、
前記印刷配線基板上に搭載され、前記撮像素子と熱的に結合されて配置される撮像素子支持板と、
前記機器筐体の撮像レンズに対向し、且つ前記撮像素子の受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載されて前記撮像素子支持板と熱的に結合されて配置されるもので、吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側から発生した熱を前記撮像素子支持板を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールと、
前記機器筐体に設けられ、前記撮像素子で取得した画像データを表示する表示部と、
を具備することを特徴とする携帯用電子機器。
(付記4)
前記撮像素子近傍に温度センサを備え、前記温度センサの検出信号に基づいて前記撮像素子モジュールの相変化流路の作動流体を、トロコイド型ポンプ、圧電型ポンプ、電気浸透流型ポンプあるいは導電型ポンプのいずれかを用いて強制循環することを特徴とする付記3記載の携帯用電子機器。
前記撮像素子近傍に温度センサを備え、前記温度センサの検出信号に基づいて前記撮像素子モジュールの相変化流路の作動流体を、トロコイド型ポンプ、圧電型ポンプ、電気浸透流型ポンプあるいは導電型ポンプのいずれかを用いて強制循環することを特徴とする付記3記載の携帯用電子機器。
(付記5)
前記撮像素子近傍に温度センサを備え、前記温度センサの検出信号及び設定モードに基づいて前記撮像素子モジュールの相変化流路の作動流体を、トロコイド型ポンプ、圧電型ポンプ、電気浸透流型ポンプあるいは導電型ポンプのいずれかを用いて強制循環することを特徴とする付記3記載の携帯用電子機器。
前記撮像素子近傍に温度センサを備え、前記温度センサの検出信号及び設定モードに基づいて前記撮像素子モジュールの相変化流路の作動流体を、トロコイド型ポンプ、圧電型ポンプ、電気浸透流型ポンプあるいは導電型ポンプのいずれかを用いて強制循環することを特徴とする付記3記載の携帯用電子機器。
(付記6)
前記トロコイド型ポンプ、圧電型ポンプ、電気浸透流型ポンプあるいは導電型ポンプは、設定モードに応じて選択的に連続駆動あるいは間欠駆動されることを特徴とする付記5記載の携帯用電子機器。
前記トロコイド型ポンプ、圧電型ポンプ、電気浸透流型ポンプあるいは導電型ポンプは、設定モードに応じて選択的に連続駆動あるいは間欠駆動されることを特徴とする付記5記載の携帯用電子機器。
1…撮像素子モジュール、10,10a…撮像素子、101,101a…絶縁シート、102,102a…リード端子、11…FPC基板、111…開口部、112…接着剤、12…ゴム枠、13…光学ローパスフィルタ、14…枠部材、15…保持部、16…シャッタ、17…透明ガラス基板、18…加振部材、19…押圧部材、20…素子支持部材、201…開口部、21…ヒートパイプ、211…熱吸収面、212…熱吸収材、22…放熱部材、23…圧電型ポンプ、23a…電気浸透流型ポンプ、23b…導電型ポンプ、231…ポンプ接続部材、24…位置決めピン、25…圧縮コイルばね、26…螺子部材、30…素子支持部材、301…開口部、302…フィン案内溝、31…熱伝導材、31,32…第1及び第2の放熱部材、321,331…フィン、332…取付け部、333…透孔、334…接着剤、34…スペーサ部材、341…透孔、35…押え部材、36…螺子部材、37…温度センサ、38…移動枠、39…押え部材、40…素子支持部材、401…開口部、41…断熱部材、42…放熱部材、43…光学ローパスフィルタ、431…支持部材、432…パッキン部材、433…透明ガラス基板、434…加振部材、435…押圧部材、50…レンズ光学系、601…開口部、61…印刷配線基板、611…挿通孔、612…開口、613…切欠き部、62…素子支持部材、621…位置決めピン、622…開口部、63…バックライト、64…LCD、65…シールド部材、66…取付け具、67…螺子部材、68…後カバー、69…ヒートパイプ、69a…可塑性樹脂チューブ、70…パイプ支持部材、71…温度センサ、711…リード線、72…圧電型ポンプ、73…ベローズ型接続管、80…マウント部材、91…カメラ本体、100…ガラス管、100a…ガラス基板部、100b…流入口、100c…流出口、100d…正極端子、100e…GND端子、101…多孔質部材、102…位置決め部材、103…蓋部材、104…逆止弁、105…クッション部材、110…111…基板支持部材、第1の導電シート、112…第2の導電シート。
Claims (16)
- 開口部の設けられた印刷配線基板と、
この印刷配線基板上の開口部に背面側絶縁シートが対向されて該印刷配線基板に搭載される撮像素子と、
前記印刷配線基板及び撮像素子と熱的に結合されて配置される放熱部材と、
吸熱側と放熱側が熱的に分離され、前記撮像素子の背面側絶縁シートからの熱を前記印刷配線基板の開口部を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される相変化流路と、
を具備することを特徴とする撮像素子モジュール。 - 前記相変化流路は、吸熱側あるいは放熱側の一方が前記放熱部材に熱的に結合されることを特徴とする請求項1記載の撮像素子モジュール。
- 前記相変化流路は、熱伝導性の高い合成樹脂でインサート成形されることを特徴とする請求項1記載の撮像素子モジュール。
- 前記相変化流路は、伸縮自在な接続部材を介して形成されることを特徴とする請求項3記載の撮像素子モジュール。
- さらに、前記相変化流路に流体強制循環手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の撮像素子モジュール。
- 前記流体強制循環手段は、圧電型ポンプ、導電型ポンプ、電気浸透流型ポンプのいずれかで構成されることを特徴とする請求項5記載の撮像素子モジュール。
- 前記圧電型ポンプ及び導電型ポンプは、ダイヤフラム型であることを特徴とする請求項6記載の撮像素子モジュール。
- 前記相変化流路は、流路方向が前記印刷配線基板の板面に対して平行に設けられることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか記載の撮像素子モジュール。
- 前記相変化流路の吸熱部には、熱伝導材が前記撮像素子の絶縁シートに対向して設けられることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか記載の撮像素子モジュール。
- 前記熱伝導材は、銅、アルミニウム材または粒状黒鉛と繊維が充填されたポリフェニレンスルフィド樹脂で形成され、その表面にアルマイト処理あるいはエンボス(規または不規則凹凸形状)処理の少なくとも一方が施されることを特徴とする請求項9記載の撮像素子モジュール。
- 前記放熱部材は、互いに熱的に分離され、前記相変化流路の吸熱部及び放熱部に熱的に結合される第1及び第2の放熱部で形成されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか記載の撮像素子モジュール。
- 前記相変化流路は、ループ状のヒートパイプで形成されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか記載の撮像素子モジュール。
- 撮像レンズの装着されるレンズ本体と、
このレンズ本体の撮像レンズに対向して配置されるもので、開口部を有した印刷配線基板に対して撮像素子が、その背面側絶縁シートが前記開口部に対向され、且つ受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載され、この撮像素子及び前記印刷配線基板に対して放熱部材が熱的に結合されて配置され、前記撮像素子の背面側絶縁シートからの熱を前記印刷配線基板の開口部を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される吸熱側と放熱側が熱的に分離されて配置される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールと、
を具備することを特徴とするレンズユニット。 - さらに、前記撮像素子モジュールの撮像素子を二次元的に移動させて手振れを防止する手振れ防止機構を備えることを特徴とする請求項13記載のレンズユニット。
- さらに、前記撮像素子モジュールの撮像素子の受光面に光学フィルタ及び防塵機構を順に組付けたことを特徴とする請求項13又は14記載のレンズユニット。
- 撮像レンズの装着された機器筐体と、
この機器筐体の撮像レンズに対向して配置されるもので、開口部を有した印刷配線基板に対して撮像素子が、その背面側絶縁シートが前記開口部に対向され、且つ受光面が前記撮像レンズの光軸に一致されて搭載され、この撮像素子及び前記印刷配線基板に対して放熱部材が熱的に結合されて配置され、前記撮像素子の背面側絶縁シートからの熱を、前記印刷配線基板の開口部を通して吸熱して相変化により熱移送して放熱する作動流体の収容される吸熱側と放熱側が熱的に分離されて配置される相変化流路が設けられた撮像素子モジュールと、
前記機器筐体に設けられ、前記撮像素子で取得した画像データを表示する表示部と、
を具備することを特徴とする携帯用電子機器。
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JP2007201118A JP2008271487A (ja) | 2007-03-29 | 2007-08-01 | 撮像素子モジュール、撮像素子モジュールを用いたレンズユニット及び携帯用電子機器 |
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-
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- 2007-08-01 JP JP2007201118A patent/JP2008271487A/ja active Pending
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