JP2010041345A - 撮像機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度実装された発熱体の熱を簡素な冷却装置によって効率よく冷却する小型の撮像機器を提供する。
【解決手段】本体側の筐体２と、筐体２に保持されて保持姿勢を変位可能とした表示部３と、を有し、筐体２内に載置される発熱体７と、発熱体７の熱を放熱する冷却装置を所定の熱伝導特性を有する板状の熱伝導部材として設け、熱伝導部材は、板状の一端の平面を受熱領域として筐体２内において発熱体７と熱的に接続され、板状の他端の平面を放熱領域として表示部３の背面に配置され、筐体２と表示部３との間を熱移送する熱移送領域として表示部３の保持姿勢を変位可能とする支軸部９内に挿入して設置される構成としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像機器に関する。例えば、携帯型の小型電子機器内において高密度に実装される半導体等の発熱を効率よく冷却することを可能とした撮像機器に関するものである。

本技術分野の背景技術として、例えば、ビデオカメラに搭載された半導体デバイスの発熱を筐体の外部に放熱するための技術が、特開２０００−２４４７８７号公報（特許文献１）、特開２００４−２００５８６号公報（特許文献２）、特開２００６−３４０２１４号公報（特許文献３）、特開２０００−１６２６８７号公報（特許文献４）に開示されている。

特開２０００−２４４７８７号公報 特開２００４−２００５８６号公報 特開２００６−３４０２１４号公報 特開２０００−１６２６８７号公報

携帯型の電子機器は、持ち運び性、及び取り扱い性の観点から、自ずとして、小型・軽量化の要望が大きい。それに伴い、電子機器内に搭載される信号処理回路等の半導体素子は高集積化され、かつ高密度実装化が図られている。また、光ディスクを情報の記録再生媒体とするビデオカメラのような電子機器においては、情報の記録再生における信頼性の確保等のために半導体レーザーの高出力化を要求されている。

このような状況において、各々の半導体デバイスは、発熱量を増大する傾向にあり、また、発熱された熱は、高密度実装化によって電子機器の筐体内部に滞留しやすい状況にある。

一方、半導体デバイスは、所定の温度を超えると、所望の性能の維持を図れないだけでなく、破損することもある。このため、発熱する半導体デバイスは、冷却等による温度管理を必要としている。

特開２０００−２４４７８７号公報（特許文献１）に記載されているビデオカメラ装置は、熱伝導性の良い放熱板の一端を本体内部の回路基板上における電子素子の発熱源に接触、あるいは近傍に配置し、他端をマイクネット部に配置した冷却部材を設けている。この放熱板によって電子素子の熱をマイクネットの穴まで熱移送して放熱する構造としている。

しかし、特許文献１に記載の技術においては、マイクネットの穴部に通風する空気の熱伝達によって外気に放熱するものであり、空気への熱伝達率は非常に小さいことから、マイクネットのような限られた領域においては、十分な放熱を行うことができない懸念を有する。また、マイク近傍において放熱するため、強制通風もファンの騒音の懸念があり不適当と目され、冷却性能の確保が限られると想定される。

特開２００４−２００５８６号公報（特許文献２）に記載されている電子機器は、筐体内の複数の発熱素子と、炭素繊維を含有した樹脂モールド材で形成された筐体熱伝導部と、を熱伝導部材で熱的に接続して発熱素子の熱を平準化し、筐体熱伝導部に熱移送する構成としている。筐体熱伝導部は、本体側における表示部の格納領域に設けることで、放熱面積の拡大を図ることができるとしている。

しかし、特許文献２に記載の技術においては、本体側の筐体内に熱伝導部材を配置し、本体側の筐体の一部を筐体熱伝導部としていることから、本体側の筐体内の実装密度をより高密度にしてしまう。また、筐体熱伝導部から筐体の他の部分への熱伝導への影響も想定され、携帯型電子機器における筐体放熱の問題を完全に払拭できない懸念がある。

特開２００６−３４０２１４号公報（特許文献３）に記載されているビデオカメラは、カメラ筐体の内部における信号処理回路部のＬＳＩの発熱を熱伝導部材とヒートパイプとヒートシンクとによって、カメラ筐体から遠い位置のハンドル部に熱移送して、ハンドル部で外部に放熱する構成としている。筐体から離れた部分に熱移送することから、操作者への不快感を解消することができるとしている。

しかし、特許文献３に記載の技術においては、筐体から離れたハンドル部等位置への熱移送は、ヒートパイプによる熱移送、およびファンによる強制通風の構成であって、大型の業務用のカメラであるために可能とされる懸念を有し、しかも、操作時のカメラの姿勢が特定されやすい場合においてのみ有効な構造となるものと想定される。

特開２０００−１６２６８７号公報（特許文献４）に記載されているビデオカメラは、本体内の撮像素子に伝熱性を有する放熱部材と本体筐体外部に露出して本体以外の筐体を保持する伝熱性を有する保持部材とを連結して、本体内の発熱を外気中に放散させるとしている。

しかし、特許文献４に記載の技術においては、放熱部材と保持部材との熱的な接続による熱伝達によって筐体外部に熱移送する構成であって、単に熱を筐体外部に移送する構成に限って記載されており、放熱部材と保持部材の熱的な接続によるための熱伝達ロスや、保持部材の熱伝導性の配慮、また、保持部材の放熱のための構造等、筐体外部における放熱性能に関する配慮はなされていない。

上記のような従来技術には、筐体の大部分が手の中に収納されるような小型のビデオカメラにおいて発熱体の熱による操作者に不快感をあたえることなく、半導体デバイス等を高性能で安定した動作させるための冷却装置として、解決しなければならない課題を有している。

上記課題を解決するために、本発明における撮像機器は、例えば、本体側の筐体と、筐体に保持されて保持姿勢を変位可能とした表示部と、を有し、筐体内に載置される発熱体と、発熱体の熱を放熱する冷却装置とを搭載したものであり、冷却装置は、所定の熱伝導特性を有する板状の熱伝導部材であって、熱伝導部材は、板状の一端の平面を受熱領域として筐体内において発熱体と熱的に接続され、板状の他端の平面を放熱領域として表示部の背面に配置され、筐体と前記表示部との間を熱移送する熱移送領域として表示部の保持姿勢を変位可能とする支軸部内に挿入して設置される構成としている。

上記構成によって、高密度実装された発熱体の熱を簡素な冷却装置によって効率よく冷却する小型の撮像機器（ビデオカメラ）を提供できる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図1は、本発明におけるビデオカメラの一実施形態を示す外観斜視図である。図１は、表示部３を筐体２より矢印（イ）方向に開き、撮影するときの状態を示している。図１に示すように、ビデオカメラ１は、本体側の筐体２と、筐体２の側部において矢印（イ）（ロ）方向に開閉、かつ矢印（ハ）、（二）方向に回動自在に支持された表示部３と、筐体２の前方に配置されたレンズ部４と、例えば光ディスクの記録媒体を装着する媒体装着部５、および、図示されていないが筐体２を手で保持するためのグリップ部と、を有している。また、詳細は後述するが、表示部３の背面において本体側の筐体２内に配置された発熱体７の熱を放熱する構成としている。

図２は、本発明におけるビデオカメラの操作者側からみた一部断面を示した正面図である。図２において、本体側の筐体２の内部には、電子部品を載置した回路基板６を搭載している。回路基板６には、ビデオ信号をコーディック処理するための半導体回路素子や、機能を制御するための半導体回路素子や、記録媒体に情報を記録再生するための例えばレーザーを発光させる駆動回路素子など、複数の半導体デバイスを発熱体７として載置している。図２においては、説明を分かりやすくするために1つの回路基板６、及び１つの発熱体７を代表して記載しているが、複数の半導体デバイスを冷却の対象とする発熱体７として対応してもよい。

ここで、表示部３は、ビデオカメラ１の撮影時において、本体側の筐体２からの開離された状態において、撮影時の姿勢に対応して、支軸９を回動軸として矢印（ハ）、（ニ）方向に回動可能な構造としている。

さらには、発熱体７には、板状の高熱伝導性の熱伝導部材８の一領域を熱的に接続している。発熱体７と熱的に接続された熱伝導部材８の他の領域は、本体側と支軸９を挟んだ表示部３の背面側に配置されている。すなわち、発熱体７の発熱を、熱伝導部材８の受熱部領域８１で熱伝達して受熱させ、支軸９内を貫通させた熱伝導部材８の熱移送部領域８２の平面内で熱拡散させて熱移送し、表示部３の背面に配置された放熱部領域８３で表示部３の筐体に熱的に接続され、表示部３の筐体から大気中の空気に熱伝達して放熱する構成である。

次に、熱伝導部材８の構造について説明する。

図３は、本発明における回路基板上に載置された発熱体に熱的に接続された熱伝導部材の一実施例を示す展開図である。熱伝導部材８の一実施例は、カーボングラファイトシートである。カーボングラファイトシート８は、厚さ方向に弾力性を有する厚さ（ｔ）数ｍｍ（例えば３ｍｍ）の板状の部材であり、熱伝導の異方性を有しており同一平面状における熱伝導率（例えば、８００〜１６００Ｗ／ｍ・Ｋ）に非常に優れるものである。

図３に示すように、熱伝導部材８は、回路基板６上に載置された半導体デバイス７にカーボングラファイトシートの弾力性によって押圧され、図示しない保持部材によって熱的に接続されている。よって、半導体デバイス７における発熱は、カーボングラファイトシート８に熱的に接続している領域８１において熱伝達される。この発熱体と接続している領域８１は、熱伝達の実効性をあげるために、発熱体の半導体デバイス７よりも若干広い幅（ｗ）に設定されている。もちろん、幅（ｗ）より大きな幅に設定することによって、受熱した熱は、幅方向においても熱拡散されることになることから支障はないが、本体側の筐体２内において放熱することなく、表示部３の背面の放熱領域８３に熱拡散を図るためには、過度に広くすることは好ましくない。

ここで、カーボングラファイト８の熱移送量ｑは、下記の数１で表される。

（数１） ｑ ∝ λ×Ｓ／Ｌ
ｑ（熱移送量） 〔Ｗ／Ｋ〕
λ（熱伝達率） 〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕
Ｓ（熱移送断面積）（ｄ×ｗ） 〔ｍ²〕
Ｌ（熱移送距離） 〔ｍ〕
すなわち、熱移送量ｑは、熱移送断面積Ｓに比例するため、熱移送を行うカーボングラファイトシート８は、断面積Sを広くする方が好ましい。ただ、熱移送経路において断面積Sを減少するようなボトルネック的な形状があると、その断面部分において熱移送抵抗が増して、拡散した熱がボトルネック部の近傍で滞留する懸念がある。よって、少なくとも、受熱した熱を本体側の筐体２内に滞留させることのないようにするために、本体側の筐体２内に配置される熱伝導部材８は、極力ボトルネック的な形状を有しないことが好ましいといえる。よって、熱移送領域８２の各熱移送経路は、少なくとも幅（ｗ）によって形成されている。

前述したように、カーボングラファイトシート８の受熱領域８１で熱伝達された発熱体７の熱は、熱移送領域８２によって熱移送され、さらに放熱領域８３に熱移送される。ここで放熱領域８３は、より多くの熱を熱移送させながら、かつ効率よく放熱させるために、外気との熱伝達面積を増加させることが好ましいことから、図３の2点鎖線で示すように熱移送断面積Ｓを熱移送距離Ｌに応じて拡大する構造がより好ましい。よって、表示部３において配置可能な最大な面積を有する矩形平面としても良い。

次に、熱伝導部材８のビデオカメラ１への搭載について説明する。

図４は、本発明における熱伝導部材のビデオカメラに搭載のための一実施状況を示す斜視図である。

カーボングラファイトシート８は、前述したようにビデオカメラ１の本体側の筐体２内で発熱体７と熱的に接続し、筐体２に対して開閉、かつ回動自在な表示部３内で放熱させる構成とするために、支軸９内を貫通させて配置している。

よって、図４に示されるように、カーボングラファイトシート８は、熱移送領域８２において、丸めることにより筒状になるようにして、支軸９の一方より支軸９内に挿入して装着する。

ここで、表示部３の回動量は、例えば、矢印（ハ）方向に最大でも１８０度であり、矢印（ニ）方向には９０度とされる。表示部３の矢印（ハ）方向の回動によって、熱伝導部材８は、１８０度分丸め込まれることになる。また、表示部３の開閉は、約９０度の移動を行われることから、熱伝導部材８は、表示部の開閉に伴って、繰り返し折り曲げられる。熱伝導部材の一実施例であるカーボングラファイトシート８は、この表示部３の可動状態におけるカーボンなどの貼付物の脱落を回避するためには、高分子樹脂材料によってラミネート、あるいはコーティングされることが好ましい。よって、貼付物などを有しないで熱伝導性のよい銅材などの金属箔材を使用することでも良い。ただ、この場合には、発熱体７と金属箔材との熱的な接触を図るために熱伝導性グリース等を介在して保持されることが好ましい。

ここで、図５によって、発熱体７の冷却に関して詳細に説明する。

図５は、本発明におけるビデオカメラの熱伝導部材の実装状態を上部側からの一部断面を示した平面図である。図５に示すように、発熱体７、および冷却装置（熱電導部材）８は、前述した構造によってビデオカメラ１に搭載されている。すなわち、ビデオカメラ１の本体側の筐体２内部には、回路基板６を搭載し、回路基板６上には発熱体７を載置している。発熱体７には熱伝導部材８の受熱領域８１のA平面で熱的に接続している。熱伝導部材８は、表示部３の支軸９において熱移送領域８２を貫通して配置され、放熱領域８３のA平面で表示部３の一部（表示部筐体３１）に熱的に接続している。ここで、カーボングラファイトシート８は、熱伝導率に異方性を有する素材であって、発熱体７に熱的に接続されている受熱領域８１のA平面と、表示部筐体３１に熱的に接続している放熱領域８３のA平面とは、熱伝導特性の観点から熱伝達を同一平面において行うことが好ましい。また、表示部筐体３１は、熱伝導部材８の放熱領域８３と熱的に接続されて熱伝達されることから、熱伝導性に優れるアルミニウム等の金属材料とすることが好ましい。表示部筐体３１に熱伝達された熱は、少なくとも表示部３の背面における表示部筐体３１の広い面積によって大気中の空気に熱伝達して放熱されることになる。

また、表示部筐体３１には、本体側の筐体２に対して矢印（イ）、（ロ）方向の開閉により連動して矢印（ホ）、（へ）方向に開閉される開口窓部３２を構成している。すなわち、表示部３が矢印（イ）方向に開かれて、撮影等の稼動を行うことの可能な状態にした際に、リンク機構１０によって開口窓部３２を矢印（ホ）方向に開窓するように構成されている。リンク機構１０は、表示部３の矢印（イ）、（ロ）方向の動作によって本体側の筐体２に設けられた案内孔によって、操作されるので、開口窓部３１は、図示しないバネ等によって自動的に開閉窓されるものである。この表示部３の背面側の表示部筐体３１の開口窓部３２が開窓されると、熱伝導性部材８と熱的に接続された表示部筐体３１からの熱伝達による放熱と共に、熱伝導部材８から直接大気中の空気に熱伝達を図ることが可能である。開口窓部３２は空気の熱伝達を図るために下から上部に向けた長孔形状としている。さらには、空気への放熱を図るために、この開口窓部３２に向かって強制的に送風するファンを設けても良い。

上記のような構成とすることにより、本体側の内部での発熱対７の発熱を、表示部３に熱移送して放熱することから、効率の良い冷却が図られる。また、ビデオカメラの小型化によって筐体を握る状態においても、発熱を手に感ずることがなく不快感を解消させることができる。

本発明におけるビデオカメラの一実施形態を示す外観斜視図である。 本発明におけるビデオカメラの操作者側からみた一部断面を示した正面図である。 本発明における回路基板上に載置された発熱体に熱的に接続された熱伝導部材の一実施例を示す展開図である。 本発明における熱伝導部材のビデオカメラに搭載のための一実施状況を示す斜視図である。 本発明におけるビデオカメラの熱伝導部材の実装状態を上部側から見た一部断面を示す平面図である。

符号の説明

１・・・ビデオカメラ
２・・・本体側の筐体、
３・・・表示部、
３１・・表示部筐体
３２・・開口窓部
４・・・レンズ部
５・・・媒体装着部、
６・・・回路基板
７・・・発熱体
８・・・熱伝導部材、
８１・・受熱領域、
８２・・熱移送領域
８３・・放熱領域、
９・・・支軸、
１０・・リンク機構

Claims (5)

1. 本体側の筐体と、前記筐体に保持されて保持姿勢を変位可能とした表示部と、を有し、前記筐体内に載置される発熱体と、前記発熱体の熱を放熱する冷却装置とを搭載した撮像機器において、
   前記冷却装置は、所定の熱伝導特性を有する板状の熱伝導部材とし、
   前記熱伝導部材は、板状の一端の平面を受熱領域として前記筐体内において前記発熱体と熱的に接続され、前記板状の他端の平面を放熱領域として前記表示部の背面に配置され、前記筐体と前記表示部との間を熱移送する熱移送領域として前記表示部の保持姿勢を変位可能とする支軸部内に挿入して設置される構成とした
   ことを特徴とする撮像機器。
2. 請求項１に記載の撮像機器において、
   前記熱伝導部材は、カーボングラファイトシートである
   ことを特徴とする撮像機器。
3. 請求項１、あるいは２に記載の撮像機器において、
   前記熱伝導部材は、少なくとも前記筐体内に配置されている前記受熱領域部からの熱移送領域における断面積を略等しいか、あるいは、発熱体の受熱位置からの移送距離に応じて大きくした
   ことを特徴とする撮像機器。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像機器において、
   前記熱伝導部材の放熱領域は、前記表示部の外表部に熱的に接続され、前記表示部の外表部をヒートシンクとした
   ことを特徴とする撮像機器。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像機器において、
   前記熱伝導部材の放熱領域は、前記撮像機器を稼動させる際に前記表示部の前記筐体からの開閉に連動して前記表示部の背面側の外表部において形成される開口部によって外気と熱的に接続する
   ことを特徴とする撮像機器。

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