JP2010068328A

JP2010068328A - 撮像装置

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Publication number: JP2010068328A
Application number: JP2008233542A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Aiba; 公志相場
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: US8207489B2; CN101674406A; US20100059664A1; JP5100582B2; CN101674406B

Abstract

【課題】撮像素子の温度上昇を防止し、傾き調整機構を損なうことなく高速連射時や長時間の連続露光であってもノイズの少ない高画質の画像データを形成することができる撮像装置を提供する。
【解決手段】鏡筒６と、撮像素子１と、撮像素子１が固定され、鏡筒６に対して調整可能に支持される撮像プレート４と、鏡筒６と撮像プレート４との間に配置された弾性部材３と、撮像プレート４の熱を伝える伝熱板８と、撮像プレート４と伝熱板８に挟持される熱伝導シート５とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、デジタルカメラに代表される撮像装置に関し、特に、撮像素子を冷却する放熱構造に特徴のある撮像装置に関する。

近年、被写体像を電気信号に変換する撮像素子として、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を使用した撮像装置が広く普及している。固体撮像素子は、一般的に半導体を用いて構成されているため、熱による雑音が素子内部で発生する。また、固体撮像素子の周辺に実装された素子も発熱の影響を受ける。

この熱雑音（ダークノイズ等ともいう）は、素子の温度の上昇に応じて単調に増加するため、撮像素子をなるべく低い温度にして撮像を行うようにした方が熱雑音の発生が少なくなり、得られる撮像画像の画質が良好となる。

このため、例えば、高速連射が可能な撮像装置や、天体写真といった長秒露光の撮影に用いられる撮像装置では、高画質の画像を得るために、撮像素子のための冷却機構が備えられているものもある。

ところで今日、デジタルカメラは、小型化の要望が強く、光学系や回路素子の小型密集化等、高機能・高性能を維持しつつカメラボディの小型化が日々進化している。

しかしながら、従来の冷却機構は、一般に複雑な構造や構成とされており、デジタルカメラの小型化を困難とする一因となっている。

上記問題を解決するために、特許文献１には、弾性を有する熱伝導性部材を撮像プレートと表示部の間に挟み込んで熱を逃がすような機構が提案されている。
特開２００３−３０４４２０号公報

ところで、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子がレンズ鏡筒に取り付けられるときに傾くと、光軸を中心としてピントが合う場所とずれる場所が発生するといった光学性能に問題が発生する。

そのために、図８に示すように、調整ビス２´を締めたり緩めたりすることで付勢バネ３´によって支持された撮像プレート４´の傾きや位置を調整する光学調整機構を設けている。

このときに、熱伝導性部材５´の応力が大きいと、撮像プレート４´の傾き補正が阻害されるといった問題が発生していた（付勢バネ２´が与えるＡ方向の応力に対して熱伝導性部材５´が与えるＢ方向の応力が付勢効果を阻害する）。

本発明の目的は、撮像素子の温度上昇を防止し、傾き調整機構を損なうことなく高速連射時や長時間の連続露光であってもノイズの少ない高画質の画像データを形成することができる撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、鏡筒と、撮像素子と、前記撮像素子が固定される撮像プレートと、前記鏡筒と前記撮像プレートとの間に配置される弾性部材と、前記弾性部材を弾性変形させながら前記撮像プレートを前記鏡筒に固定する固定部材と、前記撮像プレートの熱を伝える伝熱板と、前記撮像プレートと前記伝熱板との間に挟持される弾性変形可能な熱伝導シートとを備え、前記撮像プレートが前記鏡筒に固定される際に前記弾性部材が前記撮像プレートに与える弾性力の方向と、前記熱伝導シートが前記撮像プレートに与える弾性力の方向とが一致するように、前記熱伝導シートは前記撮像プレートと前記伝熱板との間に挟持されることを特徴とする。

本発明の撮像装置は、鏡筒と、撮像素子と、前記撮像素子が固定される撮像プレートと、前記撮像プレートを前記鏡筒に固定する固定部材と、前記撮像プレートの熱を伝える伝熱板と、前記撮像プレートと前記伝熱板との間に挟持される弾性変形可能な熱伝導シートとを備え、前記熱伝導シートと前記伝熱板は前記鏡筒と前記撮像プレートの間に配置され、前記固定部材は前記熱伝導シートを弾性変形させながら前記撮像プレートを前記鏡筒に固定することを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、撮像素子の温度上昇を防止し、傾き調整機構を損なうことなく高速連射時や長時間の連続露光であってもノイズの少ない高画質の画像データを形成することができる。

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの正面図、図２は、図１のデジタルカメラの背面図、図３は、図１のデジタルカメラの透視底面図である。

図１に示すように、デジタルカメラ１００の筐体正面におけるやや右寄りの中央部には鏡筒６が設けられており、鏡筒６は撮影レンズ１０３（図４）を保持している。

また、デジタルカメラ１００の筐体上面にはシャッタスイッチ６１が筐体正面から見て左端に設けられており、更に、夜間撮影のために使用されるフラッシュ光が放射されるフラッシュ窓９が筐体正面の上部に設けられている。

また、デジタルカメラ１００の筐体の底面中央には、三脚ネジ２０が設けられている。三脚ネジ２０は、デジタルカメラ１００を固定するのに使用される。三脚ネジ２０は、機械強度が求められる箇所のため、亜鉛ダイキャストやアルミダイキャスト等で作られることが多い。

また、図２に示すように、デジタルカメラ１００の筐体背面には、ＬＣＤで構成される画像表示部２８と操作部７０が設けられている。

また、図３に示すように、デジタルカメラ１００の筐体内部の左端にはデジタルカメラ１００の電源である電池を収納する電池収納部２５と、映像信号が記録されるメモリカードを収納する記録部１９が設けられている。

また、デジタルカメラ１００の筐体内部の右端には、夜間撮影用のフラッシュの動作に必要な高い電圧を得るための昇圧回路に使用される大容量のメインコンデンサ２０２が配置されている。

また、鏡筒６によって保持されているレンズ１０３が被写体像を結像させる位置に撮像素子の受光面が位置するように撮像素子が実装されている撮像部２２が配置されている。

図４は、図１のデジタルカメラのブロック図である。

鏡筒６は、絞り機能を備えるシャッタ１０１、デジタルカメラ１の撮影レンズ１０３、撮像部２２を覆うことにより撮像部２２の汚れや破損を防止するバリア１０２、撮影レンズ１０３を備える。

撮像部２２は、光学像を電気信号に変換するＣＣＤやＣＭＯＳ素子等で構成される。アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２３は、撮像部２２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する場合に用いられる。また、Ａ／Ｄ変換器２３は、音声制御部１１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する場合にも用いられる。

タイミング発生部２１は、撮像部２２、音声制御部１１、Ａ／Ｄ変換器２３、Ｄ／Ａ変換器１３にクロック信号や制御信号を供給するものであり、メモリ制御部１５及びシステム制御部５０により制御される。

画像処理部２４は、Ａ／Ｄ変換器２３からのデータ、または、メモリ制御部１５からのデータに対し、所定の画素補間、縮小といったリサイズ処理や色変換処理を行う。画像処理部２４ではまた、撮像（撮影）した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御部５０が露光制御、測距制御を行う。

これにより、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理が行われる。画像処理部２４では更に、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理も行っている。

Ａ／Ｄ変換器２３からの出力データは、画像処理部２４及びメモリ制御部１５を介して、或いは、直接メモリ制御部１５を介して、メモリ３２に書き込まれる。

メモリ３２は、マイク１０において録音された音声データ、撮影した静止画像や動画像及び画像ファイルを構成する場合の、ファイルヘッダを格納するためのものである。このメモリ３２は、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像及び音声を格納するのに十分な記憶容量を備えている。

圧縮／伸張部１６は、適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等により画像データを圧縮／伸張するものであり、シャッタ１０１をトリガにしてメモリ３２に格納された撮影画像を読み込んで圧縮処理を行い、処理を終えたデータをメモリ３２に書き込む。

また、圧縮／伸張部１６は、記録部１９等からメモリ３２に読み込まれた圧縮画像を読み込んで伸張処理を行い、処理を終えたデータをメモリ３２に書き込む。

圧縮／伸張部１６によりメモリ３２に書き込まれた画像データは、システム制御部５０のファイル部においてファイル化され、インターフェース（Ｉ／Ｆ）１８を介して記録媒体２００に記録される。

また、メモリ３２は画像表示用のメモリを兼ねており、メモリ３２に書き込まれた表示用の画像データは、Ｄ／Ａ変換器１３を介して画像表示部２８により表示される。

マイク１０から出力された音声信号は、アンプ等で構成される音声制御部１１を介してＡ／Ｄ変換器２３においてデジタル信号に変換された後、メモリ制御部１５によってメモリ３２に格納される。

一方、記録媒体２００に記録されている音声データは、メモリ３２に読み込まれた後、Ｄ／Ａ変換器１３を介し音声制御部１１において制御され、スピーカ３９において発音される。

システム制御部５０は、デジタルカメラ１の全体を制御する。システムメモリ５２は、システム制御部５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶する。

不揮発性メモリ５６は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。

第１シャッタスイッチＳＷ１（６２）、第２シャッタスイッチＳＷ２（６４）、操作部７０は、システム制御部５０に各種の動作指示を入力するための操作手段である。

モード切替ボタン６０は、システム制御部５０の動作モードを、静止画撮影モード、連続撮影（連写）モード、動画モード、再生モードのいずれかに切り替えることができる。

第１シャッタスイッチＳＷ１は、シャッタスイッチ６１の操作途中（半押し）でＯＮとなり、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、ＥＦ処理等の動作開始を指示する。

第２シャッタスイッチＳＷ２は、シャッタスイッチ６１の操作完了（全押し）でＯＮとなり、撮像部２２からの信号読み出しから記録媒体２００に画像データを書き込むまでの一連の撮像処理の動作開始を指示する。

操作部７０の各操作部材は、画像表示部２８に表示される種々の機能アイコンを視認しながら操作すること等により、場面ごとに適宜機能が割り当てられ、各種機能ボタンとして作用する。

機能ボタンとしては、例えば、終了ボタン、戻るボタン、画像送りボタン、ジャンプボタン、絞込みボタン、属性変更ボタン等がある。例えば、操作部７０が押されると、種々の機能アイコンが画像表示部２８に表示される。利用者は、画像表示部２８に表示されたメニュー画面と、操作部７０を用いて直感的に各種設定を行うことができる。

電源スイッチ７２は、電源オン、電源オフを切り替える。電源制御部３９は、電池検出回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成され、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行う。

また、電源制御部３９は、検出結果及びシステム制御回路５０の指示に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体２００を含む各部へ供給する。

電源部３０は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、ＡＣアダプタ等からなる。コネクタ３３及び３４は、電源部３０と電源制御部３９とを接続する。

ＲＴＣ（Real Time Clock）４０は、電源制御部３９とは別に内部に電源部を保持し、電源部３０が落ちた状態であっても、時計動作状態を続けている。システム制御部５０は、起動時にＲＴＣ４０より取得した日時を用いてタイマ制御する。

インターフェース（Ｉ／Ｆ）１８は、メモリカードやハードディスク等の記録媒体２００との接続部であり、コネクタ３５は、記録媒体２００とインターフェース１８との接続を行う。

記録媒体着脱検知部９８は、コネクタ３５に記録媒体２００が装着されているか否かを検知する。

記録媒体２００は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部１９、デジタルカメラ１００とのインターフェース（Ｉ／Ｆ）３７、記録媒体２００とデジタルカメラ１００とを接続するためのコネクタ３６を備えている。

通信部１１０は、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｐ１２８４、ＳＣＳＩ、モデム、ＬＡＮ、無線通信等の各種通信処理を行う。

コネクタ（無線通信の場合はアンテナ）１１２は、通信部１１０を介してデジタルカメラ１００を他の機器と接続する。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの鏡筒近傍の側面図である。

鏡筒６によって保持されている撮影レンズ１０３が被写体像を結像する位置に撮像素子１の受光面を配置する。その配置方法を次に説明する。

撮像素子１は、基板７に半田付けされていて、撮像プレート４が基板７に当接している。この撮像プレート４は、熱伝導性の良い銅やアルミ、またはＳＵＳ等の金属部材からなる。撮像プレート４は、鏡筒６に調整ビス２（固定手段）によって、３〜４箇所固定するのが一般的である。

調整ビス２の近傍に、鏡筒６と撮像プレート４に挟まれた状態で付勢バネ３（弾性部材）が配置（圧接）されている。これも調整ビス２と同じ数を配置するのが一般的である。付勢バネ３によって撮像プレート４は付勢されていて、調整ビス２を締め付けたり緩めたりすることで結像面の位置や傾きを調整する。

従って、付勢バネ３は、鏡筒６と撮像プレート４との間に配置される弾性部材として機能する。調整ビス２は、弾性部材である付勢バネ３を弾性変形させながら撮像プレート４を鏡筒６に固定する固定部材として機能する。

即ち、撮像プレート４は、鏡筒６に対して調整可能に支持される。これにより、鏡筒個々の光学性能のばらつきを吸収して所望の光学性能を実現している。

鏡筒６には伝熱板８が固定されている。伝熱板８は、撮像素子１の熱を逃がす役割を有している。伝熱板８は、主に銅やアルミ等の熱伝導性の良い部材で作られる。また、伝熱板８は、鏡筒６自体の強度向上も兼ねている。

次に組立手順と、撮像素子１と伝熱板８とを熱結合させるための手法を説明する。

伝熱板８の上に弾性変形可能な熱伝導シート５を配置する。熱伝導シート５としては、例えば、シリコン系やアクリル系のシート等を使用することができる。熱伝導シート５は、弾性によって撮像プレート４と伝熱板８に挟持されている。

熱伝導シート５を取り付けた後、付勢バネ３を鏡筒６の付勢バネ取り付け部６ａに配置する。そして撮像素子１、基板７、撮像プレート４が一体となった撮像部２２を鏡筒６取り付け、調整ビス２で固定を行う。

この構造を採用することにより、熱は撮像素子１、撮像プレート４、伝熱板８へと伝わる。最終的に熱は、伝熱板８を経由して外装カバーや三脚ネジ２０から大気へ放射される。

従って、デジタルカメラ１００を大型化することなく、放熱効率を向上させて、撮像素子１の温度上昇を防ぐことができる。

また、調整ビス２の締め付け具合を変化させて行う光学調整によって撮像部２２の位置にばらつきが発生したとしても、熱伝導シート５の弾性によってそのばらつきに追従して撮像プレート４を伝熱板８に当接することができる。

さらに、熱伝導シート５の弾性によって応力が発生（Ｂ方向）するが、本実施の形態の構成では、付勢バネ３の応力方向（Ａ方向）と同方向に応力が発生するために、付勢バネ３の付勢効果を阻害せず、所望の位置に撮像部２２を保持することができる。

即ち、撮像プレート４が鏡筒６に固定される際に付勢バネ３が撮像プレート４に与える付勢力（弾性力）の方向と、熱伝導シート５が撮像プレート４に与える弾性力の方向とが一致するので、熱伝導シート５の弾性力が付勢バネ３の付勢を妨げることがない。

図６は、本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの鏡筒近傍の側面図である。

図６に示すように、全ての調整ビス２の近傍に熱伝導シート５を配置しておけば、付製バネ３を削減、あるいは完全に削除しながら、熱伝導シート５の応力で撮像部２２を保持することができ、部品点数削減に効果がある。

図７は、本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの鏡筒近傍の背面図である。

図７に示すように、熱伝導シート５を２箇所の調整ビス２の中心を結んだ線上に配置すれば、付勢バネ３が無い構成を取ったとしても、熱伝導シート５の応力バランスを取ることができ、光学調整を良好に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの正面図である。図１のデジタルカメラの背面図である。図１のデジタルカメラの透視底面図である。図１のデジタルカメラのブロック図である。本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの鏡筒近傍の側面図である。本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの鏡筒近傍の側面図である。本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの鏡筒近傍の背面図である。従来例に係る撮像装置としてのデジタルカメラの鏡筒近傍の側面図である。

符号の説明

１撮像素子
２調整ビス
３付勢バネ
４撮像プレート
５熱伝導性シート
６鏡筒
６ａ付勢バネ取り付け部
７基板
８伝熱板

Claims

鏡筒と、
撮像素子と、
前記撮像素子が固定される撮像プレートと、
前記鏡筒と前記撮像プレートとの間に配置される弾性部材と、
前記弾性部材を弾性変形させながら前記撮像プレートを前記鏡筒に固定する固定部材と、
前記撮像プレートの熱を伝える伝熱板と、
前記撮像プレートと前記伝熱板との間に挟持される弾性変形可能な熱伝導シートとを備え、
前記撮像プレートが前記鏡筒に固定される際に前記弾性部材が前記撮像プレートに与える弾性力の方向と、前記熱伝導シートが前記撮像プレートに与える弾性力の方向とが一致するように、前記熱伝導シートは前記撮像プレートと前記伝熱板との間に挟持されることを特徴とする撮像装置。
鏡筒と、
撮像素子と、
前記撮像素子が固定される撮像プレートと、
前記撮像プレートを前記鏡筒に固定する固定部材と、
前記撮像プレートの熱を伝える伝熱板と、
前記撮像プレートと前記伝熱板との間に挟持される弾性変形可能な熱伝導シートとを備え、
前記熱伝導シートと前記伝熱板は前記鏡筒と前記撮像プレートの間に配置され、前記固定部材は前記熱伝導シートを弾性変形させながら前記撮像プレートを前記鏡筒に固定することを特徴とする撮像装置。
前記固定手段は、前記撮像プレートを前記鏡筒に固定する調整ビスであって、前記熱伝導シートは、２箇所の前記調整ビスの中心を結んだ線上に配置することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。