JP2009182922A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画質の劣化を防止するとともに、小型化を図ることができるようにする。
【解決手段】撮像装置１１には、ＣＣＤ２１とペルチェ素子２２とが設けられており、ＣＣＤ２１はプリント基板２７に固定され、ペルチェ素子２２はＣＣＤ２１と放熱筐体２３との間に配置されている。また、プリント基板２７は、金属よりも熱伝導率の低いスリーブ２９およびビス２８により放熱筐体２３に固定されている。したがって、スリーブ２９およびビス２８が断熱材となり、プリント基板２７が放熱筐体２３から断熱される。その結果、放熱筐体２３からＣＣＤ２１への熱の回り込みを抑制し、画質の劣化を防止することができる。本発明は、冷却ＣＣＤカメラに適用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置に関し、特に、電子冷却素子により固体撮像素子を冷却し、より暗電流ノイズの少ない画像を得ることができるようにした撮像装置に関する。

従来、被写体を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Devices）およびペルチェ素子を内蔵し、ＣＣＤをペルチェ素子により冷却する冷却ＣＣＤカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。そのような冷却ＣＣＤカメラでは、ＣＣＤが実装されたプリント基板が、放熱板に取り付けられ、ＣＣＤと放熱板との間にペルチェ素子が配置される。

ところで、ＣＣＤが実装されたプリント基板が放熱板に取り付けられる場合、プリント基板に設けられた取り付け穴に通された段付きねじが、放熱板に取り付けられたスタッドのねじ穴に挿入されてねじ止めされる。この段付きねじにはコイルばねが挿入されており、プリント基板は、放熱板側とは反対側からコイルばねにより押されて放熱板に固定される。

このような冷却ＣＣＤカメラでは、ＣＣＤとプリント基板の取り付け穴との距離を充分に離すことで、プリント基板に断熱材の機能を持たせ、ペルチェ素子の動作時に、放熱板に放熱された熱がプリント基板を介して再びＣＣＤに回り込まないようになされている。

特開２００６−２２２７７６号公報

しかしながら、通常、プリント基板の表層および内層には、電気回路を構成するパターンが銅により形成されているため、銅の熱伝導によりプリント基板の断熱材としての機能が充分に発揮されているとはいえなかった。したがって、放熱板に放熱された熱がプリント基板を介して再びＣＣＤに回り込むため、ＣＣＤを充分に冷却することができず、その結果、暗電流ノイズが発生して撮像される画像の画質が劣化する恐れがあった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、画質の劣化を防止するとともに、撮像装置の小型化を図ることができるようにするものである。

本発明の撮像装置は、撮像素子と、放熱部材と、前記撮像素子と前記放熱部材との間に配置され、前記撮像素子からの熱を前記放熱部材に伝導して前記撮像素子を冷却する電子冷却素子と、前記撮像素子が配置され、前記放熱部材に固定される基板と、前記放熱部材と前記基板との間に配置され、前記放熱部材と前記基板とを断熱する断熱部材とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、被写体を撮像することができる。特に、本発明によれば、画質の劣化を防止するとともに、撮像装置の小型化を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。

撮像装置１１は、例えば固体撮像素子としてのＣＣＤ２１を、電子冷却素子としてのペルチェ素子２２により冷却しながら被写体の撮像を行う冷却ＣＣＤカメラである。

撮像装置１１では、ＣＣＤ２１およびペルチェ素子２２が、放熱筐体２３および前筐体２４により囲まれる空間内に配置されており、前筐体２４は、外側に設けられたフランジ部の穴に通されたビス２５−１およびビス２５−２により放熱筐体２３に固定されている。また、前筐体２４の放熱筐体２３に当接する面には溝２４ａが設けられており、溝２４ａにはＯリング２６が嵌入されている。これにより、前筐体２４は、Ｏリング２６を介して放熱筐体２３に密着し、撮像装置１１の内部の空間の気密性が保たれている。

また、撮像装置１１の内部においては、ＣＣＤ２１が固定されているプリント基板２７が、ビス２８−１およびビス２８−２により放熱筐体２３に取り付けられている。すなわち、プリント基板２７には、ビス２８−１およびビス２８−２を通す取り付け穴２７ａおよび取り付け穴２７ｂが設けられており、放熱筐体２３には、ビス２８−１およびビス２８−２が挿入されるねじ穴２３ａおよびねじ穴２３ｂが設けられている。

さらに、プリント基板２７と放熱筐体２３との間にはスリーブ２９−１およびスリーブ２９−２が配置され、ビス２８−１が、取り付け穴２７ａおよびスリーブ２９−１の中央の穴に通されて、ねじ穴２３ａに螺挿される。また、ビス２８−２が、取り付け穴２７ｂおよびスリーブ２９−２の中央の穴に通されて、ねじ穴２３ｂに螺挿される。このように、プリント基板２７は、締結部材としてのビス２８−１およびビス２８−２によって、断熱部材であり支持部材としてのスリーブ２９−１およびスリーブ２９−２を介して放熱筐体２３にねじ止めされる。

ここで、ビス２８−１、ビス２８−２、スリーブ２９−１、およびスリーブ２９−２は、金属よりも熱伝導率の低い部材、例えば熱伝導率が0.2W/（m・K）程度であるポリアミド等の樹脂により成型されている。プリント基板２７は、熱伝導率の低いスリーブ２９−１およびスリーブ２９−２を介して、ビス２８−１およびビス２８−２により放熱筐体２３に固定されているため、放熱筐体２３に対して断熱された状態となる。

なお、以下、ビス２８−１およびビス２８−２を個々に区別する必要のない場合、単にビス２８とも称し、スリーブ２９−１およびスリーブ２９−２を個々に区別する必要のない場合、単にスリーブ２９とも称する。

また、プリント基板２７の中央には、ＣＣＤ２１の撮像面２１ａが図中、下側を向くように、ＣＣＤ２１が半田付けされて固定されている。さらに、プリント基板２７のＣＣＤ２１が配置された部分には、プリント基板２７を貫通する角穴２７ｃが設けられており、その角穴２７ｃを貫通するように、ペルチェ素子２２が配置されている。

ペルチェ素子２２は、冷却面２２ａおよび放熱面２２ｂを有している。ペルチェ素子２２は、その冷却面２２ａが伝熱性両面テープ３０を介してＣＣＤ２１の裏面に接し、放熱面２２ｂが熱伝導シート３１を介して放熱筐体２３に設けられた突部２３ｃに接するように、ＣＣＤ２１と放熱筐体２３との間に配置されている。

すなわち、ペルチェ素子２２の冷却面２２ａと、ＣＣＤ２１の撮像面２１ａと反対側の面とは伝熱性両面テープ３０により接着され、放熱面２２ｂは、熱伝導シート３１を介して図中、下方向に突出した突部２３ｃに押し付けられている。

ここで、熱伝導シート３１は、シリコーン等の樹脂製のシートであり、図中、上下方向の厚みの寸法が、放熱面２２ｂと突部２３ｃとの間の長さよりも長いものとされている。そして、ペルチェ素子２２の取り付け時には、放熱面２２ｂが熱伝導シート３１に押し付けられると、熱伝導シート３１がつぶれるように変形し、これによりペルチェ素子２２と放熱筐体２３との密着性が確保される。例えば、放熱面２２ｂと突部２３ｃとの間の距離が0.4mmである場合、熱伝導シート３１の厚みは、0.5mmとされる。

また、前筐体２４における撮像面２１ａと対向する部分には、被写体からの光を撮像面２１ａに入射させるための開口２４ｂが設けられている。さらに、前筐体２４の開口２４ｂの部分には、ガラス板３２が固定されており、開口２４ｂがガラス板３２により覆われている。すなわち、前筐体２４のガラス板３２に当接する面には、開口２４ｂを囲むように溝２４ｃが設けられており、溝２４ｃにはＯリング３３が嵌入されて、Ｏリング３３によりガラス板３２と前筐体２４との間の隙間が封止されている。これにより、ガラス板３２は、Ｏリング３３を介して前筐体２４に密着するように固定され、撮像装置１１内部の気密性が確保される。

次に、撮像装置１１の動作について説明する。

被写体からの光は、ガラス板３２および開口２４ｂを通過して、ＣＣＤ２１の撮像面２１ａに入射する。すると、ＣＣＤ２１は、撮像面２１ａにおいて被写体からの光を受光して、受光した光を光電変換することにより、被写体の画像を撮像する。そして、撮像により得られた電気信号に対して、必要に応じてプリント基板２７に実装された図示せぬ回路により所定の処理が施され、その結果、被写体の画像である撮像画像の画像データが得られる。

このとき、ＣＣＤ２１が動作して発熱し、ＣＣＤ２１の温度が上昇すると、ＣＣＤ２１の温度に起因する暗電流ノイズが発生し、この暗電流ノイズにより、撮像画像の画質が劣化してしまうことがある。そこで、撮像装置１１は、図示せぬ電源からペルチェ素子２２に電力を供給し、ＣＣＤ２１を冷却させる。

ペルチェ素子２２は、電源から電力が供給されて所定の電圧が印加されると、冷却面２２ａから放熱面２２ｂに熱を移動させることで、ＣＣＤ２１を冷却する。そして、冷却面２２ａから放熱面２２ｂに移動した熱は、さらに放熱筐体２３に伝導されて、放熱筐体２３により外気に放出（放熱）される。

ここで、放熱筐体２３に固定されているプリント基板２７は、断熱材としてのビス２８およびスリーブ２９により放熱筐体２３から断熱されている。つまり、放熱筐体２３とプリント基板２７とは、金属などの熱伝導率の高い部材により接続されていない。そのため、ＣＣＤ２１から放熱筐体２３に伝導された熱が、プリント基板２７に移動することはない。

このように、ＣＣＤ２１が配置されたプリント基板２７を、熱伝導率の低いビス２８およびスリーブ２９を用いて放熱筐体２３に固定することで、ビス２８およびスリーブ２９により、プリント基板２７と放熱筐体２３とを断熱することができる。これにより、ＣＣＤ２１において発生した熱が、再びＣＣＤ２１に回り込むことを防止することができ、ＣＣＤ２１をより効率よく冷却することができる。その結果、ＣＣＤ２１における暗電流ノイズの発生を抑制し、撮像画像の画質の劣化を防止することができる。また、ペルチェ素子２２を冷却する為に供給する電圧を必要以上に多くすることがなく、エネルギー効率のよい撮像装置を提供することができる。

しかも、プリント基板２７は断熱されているので、ＣＣＤ２１がプリント基板２７のどの位置に配置されても、すなわちＣＣＤ２１とビス２８との距離が近くても、ＣＣＤ２１から放熱筐体２３に移動した熱がＣＣＤ２１に戻ることはない。したがって、プリント基板２７の大きさをより小さくすることが可能となり、撮像装置１１の小型化を図ることができる。

また、ＣＣＤ２１は、放熱筐体２３、前筐体２４、およびガラス板３２により囲まれて形成される密閉空間内に配置され、撮像装置１１の外部から内部に水蒸気が進入することもないので、ＣＣＤ２１の冷却に伴う撮像面２１ａの結露を防止することができる。

なお、ビス２８は樹脂などから構成されると説明したが、撮像装置１１を特に小型化する必要がない場合には、プリント基板２７の取り付け穴２７ａおよび取り付け穴２７ｂの周辺に銅のパターンを引き回さないようにし、ビス２８を金属製のものとしてもよい。このように金属製のビス２８を用いると、断熱効果を維持しつつプリント基板２７を堅固に固定することができる。

［第２の実施の形態］
図２は、本発明を適用した撮像装置の他の実施の形態の構成例を示す図である。なお、図２において、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図２に示す撮像装置１１は、図１の撮像装置１１と比べてプリント基板２７の固定方法だけが異なっている。すなわち、図２の撮像装置１１では、例えば、アルミニウムや銅、真鍮、ステンレス等の金属からなる金属ビス６１−１および金属ビス６１−２により、プリント基板２７が放熱筐体２３に固定される。

プリント基板２７には、取り付け穴２７ｄおよび取り付け穴２７ｅが設けられている。そして、取り付け穴２７ｄには、図中、上側から段付きスリーブ６２−１が嵌入され、図中、下側から固定補助部材としての段付きワッシャ６３−１が嵌入されて、プリント基板２７が段付きスリーブ６２−１および段付きワッシャ６３−１により挟み込まれている。

同様に、取り付け穴２７ｅには、図中、上側から段付きスリーブ６２−２が嵌入され、図中、下側から固定補助部材としての段付きワッシャ６３−２が嵌入されて、プリント基板２７が段付きスリーブ６２−２および段付きワッシャ６３−２により挟み込まれている。

ここで、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２は、外径の異なる２つの円筒が同心となるように接続された形状とされており、例えばポリアミド等の熱伝導率の低い樹脂により成型される。そして、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２は、図中、下側に設けられた、より外径の小さい円筒形の突出部分（小径部分）が、上から下方向に取り付け穴２７ｄおよび取り付け穴２７ｅに挿入されて嵌合される。

したがって、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２は、プリント基板２７と放熱筐体２３との間に配置されることになる。

また、段付きワッシャ６３−１および段付きワッシャ６３−２は、外径の異なる２つの円筒が同心となるように接続された形状とされており、例えばポリアミド等の熱伝導率の低い樹脂により成型される。段付きワッシャ６３−１および段付きワッシャ６３−２は、図中、上側に設けられた、より外径の小さい円筒形の突出部分（小径部分）が、下から上方向に取り付け穴２７ｄおよび取り付け穴２７ｅに挿入されて嵌合される。

段付きワッシャ６３−１および段付きワッシャ６３−２は、プリント基板２７における段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２が配置される面とは、反対側の面に配置されている。

また、図２では、段付きスリーブ６２−１および段付きワッシャ６３−１のそれぞれの小径部分の端面が互いに当接するようになされている。同様に、段付きスリーブ６２−２および段付きワッシャ６３−２のそれぞれの小径部分の端面も互いに当接するようになされている。

取り付け穴２７ｄに、段付きスリーブ６２−１および段付きワッシャ６３−１が嵌入されると、金属ビス６１−１が、段付きスリーブ６２−１および段付きワッシャ６３−１のそれぞれの中央に設けられた穴に通されて、ねじ穴２３ａに螺挿される。

同様に、取り付け穴２７ｅに、段付きスリーブ６２−２および段付きワッシャ６３−２が嵌入されると、金属ビス６１−２が、段付きスリーブ６２−２および段付きワッシャ６３−２のそれぞれの中央に設けられた穴に通されて、ねじ穴２３ｂに螺挿される。

このようにして、プリント基板２７は、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２と、段付きワッシャ６３−１および段付きワッシャ６３−２とに挟まれた状態で、締結部材としての金属ビス６１−１および金属ビス６１−２により放熱筐体２３にねじ止めされる。したがって、プリント基板２７が金属ビス６１−１および金属ビス６１−２に接触することがない。

ここで、放熱筐体２３とプリント基板２７との間には、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２が配置されている。また、プリント基板２７と、金属ビス６１−１および金属ビス６１−２との間には、段付きワッシャ６３−１および段付きワッシャ６３−２が配置されている。したがって、プリント基板２７は、放熱筐体２３、金属ビス６１−１、および金属ビス６１−２に直接接触せずに放熱筐体２３に固定され、放熱筐体２３に対して断熱された状態となる。

なお、以下、金属ビス６１−１および金属ビス６１−２を個々に区別する必要のない場合、単に金属ビス６１と称する。また、以下、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２を個々に区別する必要のない場合、単に段付きスリーブ６２と称し、段付きワッシャ６３−１および段付きワッシャ６３−２を個々に区別する必要のない場合、単に段付きワッシャ６３と称する。

以上のように、断熱部材としての段付きスリーブ６２および段付きワッシャ６３を用いて、プリント基板２７を放熱筐体２３に固定することで、放熱筐体２３および金属ビス６１がプリント基板２７に、接触しない構造とすることができる。これにより、放熱筐体２３の熱がプリント基板２７を介してＣＣＤ２１に回り込まないようにすることができ、撮像画像の画質の劣化を防止することができる。また、取り付け穴２７ｄおよび取り付け穴２７ｅと、ＣＣＤ２１との距離をより短くすることができ、撮像装置１１の小型化を図ることができる。

また、段付きスリーブ６２と段付きワッシャ６３の各々の小径部間は、隙間を有して配置してもよい。

なお、以上においては、取り付け穴２７ｄおよび取り付け穴２７ｅに、段付きスリーブ６２と段付きワッシャ６３とが嵌入（嵌合）されると説明したが、段付きスリーブ６２だけが嵌入されるようにしてもよい。

そのような場合、例えば図３に示すように、取り付け穴２７ｄおよび取り付け穴２７ｅに、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２が嵌入され、取り付け穴２７ｄおよび取り付け穴２７ｅの下側に、ワッシャ９１−１およびワッシャ９１−２が配置される。なお、図３において、図２における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図３では、プリント基板２７の取り付け穴２７ｄの図中、下側にはワッシャ９１−１が配置されており、金属ビス６１−１が、段付きスリーブ６２−１およびワッシャ９１−１のそれぞれの中央に設けられた穴に通されて、ねじ穴２３ａに螺挿される。

同様に、プリント基板２７の取り付け穴２７ｅの図中、下側にはワッシャ９１−２が配置されており、金属ビス６１−２が、段付きスリーブ６２−２およびワッシャ９１−２のそれぞれの中央に設けられた穴に通されて、ねじ穴２３ｂに螺挿される。

ここで、ワッシャ９１−１およびワッシャ９１−２には、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２のそれぞれの小径部分の端面が当接するようになされている。また、ワッシャ９１−１およびワッシャ９１−２は、例えば金属よりも熱伝導率の低いポリアミド等の樹脂により成型される。したがって、図３に示す撮像装置１１においても、プリント基板２７は、放熱筐体２３および金属ビス６１から断熱された状態となるので、ＣＣＤ２１を効率よく充分に冷却することができる。

さらに、ワッシャ９１−１およびワッシャ９１−２は小径部分を有しておらず、一般的なワッシャの形状とされるため、ワッシャ９１−１およびワッシャ９１−２として、市販品を用いることができ、撮像装置１１の製造コストを抑えることができる。

なお、段付きスリーブ６２の小径部分の端面がワッシャ９１と当接するとしたが、段付きスリーブ６２の小径部分をプリント基板２７の厚さよりも短くし、段付きスリーブ６２とワッシャ９１との間に隙間を形成してもよい。

さらに、図４に示すように、放熱筐体２３に、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２を嵌入（圧入）するための溝２３ｄおよび溝２３ｅが設けられるようにしてもよい。なお、図４において、図２における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。

図４では、放熱筐体２３には、ねじ穴２３ａと同心の溝２３ｄ、およびねじ穴２３ｂに同心の溝２３ｅが設けられている。そして、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２の放熱筐体２３に当接する端のそれぞれが、溝２３ｄおよび溝２３ｅに嵌入されて、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２が放熱筐体２３に固定されている。

このように、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２を、溝２３ｄおよび溝２３ｅに嵌入（圧入）することで、プリント基板２７の放熱筐体２３に対する位置決めの精度を向上させることができる。

また、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２が放熱筐体２３に対して固定されるので、撮像装置１１の組み立て時に、プリント基板２７を簡単に放熱筐体２３に固定することができる。なお、段付きスリーブ６２−１および段付きスリーブ６２−２を溝２３ｄおよび溝２３ｅに挿入して接着することにより、段付きスリーブ６２を放熱筐体２３に固定するようにしてもよい。

さらに、段付きスリーブ６２の外周部の外径のうち、プリント基板２７に嵌入される部分の外径が、嵌入されない部分の外径よりも大きくなるようにしてもよい。そのような場合、例えば、図５に示すように、段付きスリーブ６２−１の取り付け穴２７ｄに嵌入される部分の外径は、その部分の図中、上側の部分、つまり取り付け穴２７ｄに嵌入されない部分の外径よりも大きくなっている。したがって、放熱筐体２３からの熱が、プリント基板２７により伝わり難くなり、断熱効率を向上させることができる。

なお、プリント基板２７の固定に図５の段付きワッシャ６３−１ではなく、図３のワッシャ９１−１が用いられる場合、つまりワッシャが取り付け穴２７ｄに嵌入されない場合においても、段付きスリーブ６２−１の取り付け穴２７ｄに嵌入される部分の外径が他の部分より大きくなるようにしてもよい。

また、図２の撮像装置１１の変形例として、例えば図６に示すように、段付きスリーブ６２の表面の一部に金属薄膜（導電性薄膜）を蒸着し、プリント基板２７に設けられた回路のグランドと、放熱筐体２３の筐体グランドとが直接、接続されるようにしてもよい。

なお、図６Ａは、段付きスリーブ６２を図２中、斜め上側から見た図であり、図６Ｂは、段付きスリーブ６２を図２中、斜め下側から見た図を示している。

図６Ａおよび図６Ｂでは、段付きスリーブ６２の放熱筐体２３の表面に当接（接触）する面６２ａと、段付きスリーブ６２のプリント基板２７の表面に当接（接触）する面６２ｂとに、銅や金などからなる金属薄膜が蒸着されている。また、段付きスリーブ６２の側面の一部の面６２ｃにも銅や金などからなる金属薄膜が蒸着されており、面６２ａと面６２ｂとに形成された金属薄膜は、面６２ｃに形成された金属薄膜により電気的に接続されている。

ところで、一般的に、放熱筐体２３には図示せぬコネクタ等が設けられ、そのコネクタにケーブルが接続されるため、放熱筐体２３には、筐体グランド（フレームグランド）が設けられている。

また、フレームグランドと、プリント基板２７に設けられた電気回路のグランドとの間で電位差が生じると、撮像画像の画質が劣化したり、ＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）（不要電磁波の輻射）特性が悪化したりすることが知られている。したがって、電気回路のグランドと、フレームグランドとはインピーダンスの低い状態で電気的に接続されていることが望ましい。

ところが、図２に示した撮像装置１１では、放熱筐体２３とプリント基板２７とは電気的に接続されず、電気回路のグランドとフレームグランドとを接続することはできない。そこで、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、段付きスリーブ６２に金属を蒸着することで、段付きスリーブ６２に導電性を持たせ、これにより電気回路のグランドとフレームグランドとを電気的に接続することができるようになる。

そのような場合、例えばプリント基板２７内部の取り付け穴２７ｄ、および取り付け穴２７ｅの外周部分には電気回路のグランドと電気的に接続されるスルーホールが設けられる。また、放熱筐体２３の段付きスリーブ６２と当接（接触）する面には、金属面が露出するか、またはニッケルメッキなどの導電性に優れた表面処理が施される。

これにより、面６２ａ乃至面６２ｃに蒸着された金属薄膜およびスルーホールを介して、プリント基板２７上の電気回路のグランドと、フレームグランドとが電気的に接続され、断熱性はわずかに低下するが、良好なグランド接続が可能となる。したがって、撮像画像の画質の劣化や、不要電磁波の輻射を抑制することができる。

なお、図６の例では、段付きスリーブ６２の表面の一部に金属薄膜が蒸着されるとしたが、表面の全部に金属薄膜が蒸着されるようにしてもよい。また、段付きスリーブ６２の表面だけでなく、段付きワッシャ６３の表面の一部や全部に金属薄膜を蒸着するようにしてもよいし、段付きスリーブ６２および段付きワッシャ６３の両方の表面に金属薄膜を蒸着するようにしてもよい。

また、例えば、図７に示すように、プリント基板２７とＣＣＤ２１との間に、ＣＣＤ２１の温度を測定する温度センサ１４１が設けられるようにしてもよい。なお、図７において、図１における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は省略する。

図７では、温度センサ１４１は、プリント基板２７におけるペルチェ素子２２近傍の位置に固定されており、その表面がＣＣＤ２１のプリント基板２７と対向する面に接触するようになされている。

このように、ＣＣＤ２１に接触するように温度センサ１４１を設けることで、撮像装置１１は、温度センサ１４１にＣＣＤ２１の温度を測定させ、その測定結果に応じてペルチェ素子２２を制御し、ＣＣＤ２１を適切な温度に冷却することができる。

また、ＣＣＤ２１と温度センサ１４１との接触を良好な状態に保ち、温度センサ１４１による温度の測定結果のばらつきを吸収するために、例えば図８Ａおよび図８Ｂに示すように、プリント基板２７の一部が片持ち梁状の形状とされるようにしてもよい。なお、図８Ｂは、プリント基板２７を図８Ａ中、下から上方向に見た図を示している。

図８Ａおよび図８Ｂでは、プリント基板２７には、ペルチェ素子２２を配置するための角穴２７ｆが設けられている。また、図８Ｂに示すように、角穴２７ｆは、矩形状の穴の図中、右側に、さらに長方形状の２本の切り込みが設けられた形状とされている。これらの切り込みは、温度センサ１４１の図８Ｂ中、上側と下側に設けられており、プリント基板２７の切り込みにより囲まれる湾曲部２７ｇがたわむようになされている。

したがって、湾曲部２７ｇがたわむと、そのたわみにより湾曲部２７ｇの先端に設けられた温度センサ１４１がＣＣＤ２１に押し付けられて密着する。このように、プリント基板２７の弾性を利用して温度センサ１４１をＣＣＤ２１に密着させる場合、湾曲部２７ｇのたわみにともない、温度センサ１４１がわずかに傾斜するため、温度センサ１４１の表面とＣＣＤ２１の表面とが平行ではなく、いわゆる片当たりの状態で接触することがある。そのような場合、より正確に温度を測定するために、温度センサ１４１とＣＣＤ２１との間には熱伝導グリスが塗布される。

また、湾曲部２７ｇの弾性を強化するために、例えば、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、湾曲部２７ｇの表面に板ばね１７１が固定されるようにしてもよい。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、板ばね１７１は、湾曲部２７ｇの温度センサ１４１が設けられる面とは反対側の面に配置され、ビス等によりプリント基板２７に固定されている。

この板ばね１７１は、例えばステンレス、りん青銅などからなり、温度センサ１４１がＣＣＤ２１側に押されるように、湾曲部２７ｇをたわませる。

さらに、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、温度センサ１４１がＣＣＤ２１の側面に直接、実装されるようにしてもよい。なお、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、図２における場合と対応する部分には、同一の符号を付してあり、その説明は適宜、省略する。

図１０Ａでは、温度センサ１４１は、ＣＣＤ２１の図中、左側の側面に固定されている。温度センサ１４１が固定されるＣＣＤ２１の側面には、図１０Ｂに示すように、ＣＣＤ２１とプリント基板２７とを電気的に接続するためのピンが複数設けられている。

図１０Ｂでは、それらの複数のピンのうち、図中、右側の２つのピン２１ｂおよびピン２１ｃが、通常では使用されない空きピン（端子）とされている。そして、温度センサ１４１は、ＣＣＤ２１に設けられたこれらのピン２１ｂおよびピン２１ｃに半田付け等により固定されている。また、これらのピン２１ｂおよびピン２１ｃは、プリント基板２７に設けられたパターンを介して検出回路に電気的に接続されており、温度センサ１４１による温度の測定結果は、検出回路に供給される。

このように、空きピンを利用して、温度センサ１４１をＣＣＤ２１の側面に直接実装することで、プリント基板２７をより小さくすることができ、撮像装置１１の小型化を図ることができる。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用した撮像装置の一実施の形態の構成例を示す図である。 本発明を適用した撮像装置の他の実施の形態の構成例を示す図である。 図２の撮像装置の変形例の構成例を示す図である。 図２の撮像装置の変形例の構成例を示す図である。 段付きスリーブの他の構成例を示す図である。 段付きスリーブの他の構成例を示す図である。 温度センサの実装例を示す図である。 温度センサの他の実装例を示す図である。 温度センサの他の実装例を示す図である。 温度センサの他の実装例を示す図である。

符号の説明

１１ 撮像装置， ２１ ＣＣＤ， ２２ ペルチェ素子， ２３ 放熱筐体， ２３ｃ 放熱面， ２７ プリント基板， ２７ａ 取り付け穴， ２７ｂ 取り付け穴， ２７ｄ 取り付け穴， ２７ｅ 取り付け穴， ２８−１，２８−２，２８ ビス， ２９−１，２９−２，２９ スリーブ， ６１−１ 金属ビス， ６１−２ 金属ビス， ６２−１，６２−２，６２ 段付きスリーブ， ６３−１，６３−２，６３ 段付きワッシャ， ９１−１ ワッシャ， ９１−２ ワッシャ

Claims (8)

1. 撮像素子と、
   放熱部材と、
   前記撮像素子と前記放熱部材との間に配置され、前記撮像素子からの熱を前記放熱部材に伝導して前記撮像素子を冷却する電子冷却素子と、
   前記撮像素子が配置され、前記放熱部材に固定される基板と、
   前記放熱部材と前記基板との間に配置され、前記放熱部材と前記基板とを断熱する断熱部材と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記断熱部材は、
   金属より熱伝導率の低い材料からなり、前記放熱部材と前記基板との間に配置される支持部材と、
   金属より熱伝導率の低い材料からなり、前記基板、前記支持部材、および前記放熱部材に通されて前記基板を前記放熱部材にねじ止めする締結部材と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記断熱部材は、
   金属より熱伝導率の低い材料からなり、前記放熱部材と前記基板との間に配置される支持部材と、
   金属より熱伝導率の低い材料からなり、前記基板における前記支持部材が配置される面とは反対の面に配置される固定補助部材と
   を備え、
   前記基板は、前記固定補助部材、前記基板、前記支持部材、および前記放熱部材に通された締結部材により前記放熱部材にねじ止めされる
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記支持部材は、前記基板に設けられた、前記締結部材が通される取り付け穴に嵌合される第１の突出部を有し、
   前記固定補助部材は、その端が前記第１の突出部の端と当接するように前記取り付け穴に嵌合される第２の突出部を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記支持部材は、その端が前記固定補助部材の端と当接するように、前記基板に設けられた、前記締結部材が通される取り付け穴に嵌合される突出部を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 前記突出部は、その外径が、前記支持部材の前記突出部とは異なる部分の外径よりも大きくなるようになされている
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記放熱部材には、前記支持部材が嵌合される穴が設けられている
   ことを特徴とする請求項２乃至請求項６の何れかに記載の撮像装置。
8. 前記支持部材の表面の全面または一部には導電性薄膜が形成され、前記導電性薄膜により、前記基板と前記放熱部材とが電気的に接続される
   ことを特徴とする請求項３乃至請求項７の何れかに記載の撮像装置。

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