JP2010200237A

JP2010200237A - カメラ

Info

Publication number: JP2010200237A
Application number: JP2009045632A
Authority: JP
Inventors: Yukio Kanjo; 行男冠城
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】カメラ内の除湿を効率良く行い結露の発生を防止したカメラを提供する。
【解決手段】撮像素子５と、撮像素子５を気密に収納する筐体６と、を有しており、筐体６には、筐体６内の空気を筐体６の外装面近傍へ案内するための鉛直方向に延在した鉛直流路１２が形成されており、鉛直流路１２中の筐体６の外装面近傍に、固体高分子電解質膜３ａを用いた除湿素子３を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、除湿素子として電気分解セルを搭載したカメラに関する。

従来、結露防止のために除湿素子として電気分解セルを搭載したカメラが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。電気分解セルは、固体高分子電解質膜を用いた除湿素子であって、固体高分子電解質膜に接触した水蒸気を電気分解して水素イオンを接触面の反対側へ移動させ水分子として排出するものである。

特開２００５−２６０９２３号公報

しかしながら上述のような従来のカメラでは、カメラ内の水蒸気を電気分解セルに効率良く接触させることができず、除湿を十分に行うことができないという問題があった。
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、カメラ内の除湿を効率良く行い結露の発生を防止したカメラを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、
撮像素子と、
前記撮像素子を気密に収納する筐体と、を有しており、
前記筐体には、前記筐体内の空気を前記筐体の外装面近傍へ案内するための鉛直方向に延在した鉛直流路が形成されており、
前記鉛直流路中の前記筐体の外装面近傍に、固体高分子電解質膜を用いた除湿素子を備えていることを特徴とするカメラを提供する。

本発明によれば、カメラ内の除湿を効率良く行い結露の発生を防止したカメラを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るカメラの構成を示す断面図（第１撮影姿勢）である。本発明の第１実施形態に係るカメラの構成を示す断面図（第２撮影姿勢）である。本発明の第２実施形態に係るカメラの構成を示す断面図（第１撮影姿勢）である。

以下、本発明の各実施形態に係るカメラを添付図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るカメラの構成を示す断面図である。
本実施形態に係るカメラ１は、図１に示すように縦向き（第１撮影姿勢）で使用したり、図２に示すように横向き（第２撮影姿勢）で使用される冷却カメラであって、以下に詳述する基板２、電気分解セル３、ペルチェ素子４、及び撮像素子（ＣＣＤ）５等を筐体６内に備えてなる。

筐体６は、前筐体７と放熱器８と外観カバー１４とからなり、前筐体７と放熱器８はＯリング９を介して気密状態を維持しながら固定されている。
前筐体７にはＣＣＤ５と対向する位置に開口が形成されており、この開口には光学フィルタ１０が筐体６内の気密状態を維持しながら固定されている。なお、前筐体７には、本カメラ１を顕微鏡等のレンズ鏡筒に装着するためのレンズマウント１１が取り付けられている。

放熱器８は、熱伝導性の良いアルミニウム等の金属材料によって構成されており、図１に示すように縦向きで使用時に地球の重力の方向と略平行な鉛直方向（図１中の上下方向）へ延在する第１流路１２が基板２に隣接した位置に形成されている。そして、基板２を挟んで第１流路１２の向かい側であって当該基板２に隣接した位置には、鉛直方向へ延在し途中で折れ曲がり第１流路１２の延在方向と略直交した水平方向へ延在する第２流路１３が形成されている（なお、第２流路１３の鉛直方向へ延在する部分を「前側流路１３ａ」、水平方向へ延在する部分を「後側流路１３ｂ」という。）。また、第１流路１２及び第２流路１３は、同一平面（図１紙面）内に形成されており、筐体６の外観カバー１４の近傍位置において略垂直に交差している。この構成により、図１に示すように本カメラ１を第１撮影姿勢で使用する際には第１流路１２が鉛直方向に略一致し、図２に示すように本カメラ１を第２撮影姿勢で使用する際には第２流路１３の後側流路１３ｂが鉛直方向に略一致することとなる。なお、第１流路１２と第２流路１３の交差位置には、後述する保持手段１５によって保持された電気分解セル３が配置されている。
また放熱器８は、前筐体７に固定された外観カバー１４によって全体が覆われている。なお、外観カバー１４における放熱器８の第１流路１２及び第２流路１３の後側流路１３ｂの延長線上の位置には、電気分解セル３から放出された水分子をカメラ１外部へ放出するための開口がそれぞれ形成されている。

基板２は、ビス等の不図示の固定手段によって放熱器８に対して所定の間隔をおいて設置されている。この基板２には、ＣＣＤ５が実装されており、さらにカメラコントロールユニット等の外部装置から入力された電力のＣＣＤ５、電気分解セル３、ペルチェ素子４等の各素子への供給、前記各素子の制御、及びＣＣＤ５で得られた画像信号の処理等を行う不図示の制御回路が実装されている。なお、基板２の中央位置には貫通穴が形成されており、この貫通穴内にペルチェ素子４が配置され基板２に実装されている。

ペルチェ素子４は、ＣＣＤ５を冷却するための板状の電子冷却素子であり、図１中の下側表面（冷却面）とＣＣＤ５、及び図１中の上側表面（放熱面）と放熱器８は、それぞれ伝熱性両面テープや熱伝導シート等の熱伝導部材を介して接触している。

電気分解セル３は、固体高分子電解質膜３ａ（以下、単に「除湿膜３ａ」という。）を用いた除湿素子であって、除湿膜３ａに接触した水蒸気を電気分解して水素イオンを接触面の反対側へ移動させ水分子として排出するものである。なお、電気分解セル３は、不図示のフレキシブルなケーブルによって基板２上の不図示の制御回路と電気的に接続されており、これによって電気分解セル３への電力供給が可能となっている。

保持手段１５は、図１紙面の垂直方向へ延在した中空の円柱部材からなり、その側面には対向する２つの開口部１５ａ，１５ｂが形成されている。この保持手段１５の内部には電気分解セル３が収納されており、その位置は除湿膜３ａが開口部１５ａ，１５ｂと対向するように固定されている。なお、電気分解セル３の外周と保持手段１５の内側面とは気密に接触している。
斯かる保持手段１５は、外観カバー１４に一体的に形成された支持部１６によって図１紙面に垂直な回転軸１６ａを中心に図１中の矢印１８の方向へ回転可能に支持されている。また、保持手段１５の開口部１５ａの近傍には、所定のおもり１７が備えられている。これらの構成により、本カメラ１の撮影姿勢に関わらず保持手段１５の開口部１５ａが常に下側に位置する、即ち電気分解セル３の除湿膜３ａがカメラの姿勢によらず常に鉛直方向に対して略垂直に維持されることとなる。
なお、保持手段１５の直径は放熱器８の第１流路１２及び第２流路１３の開口よりも大きく構成されており、保持手段１５の側面と各流路１２，１３の端部とは気密に接触している。したがって、以上に述べた保持手段１５、上記前筐体７、及び放熱器８の構成により、筐体６の内部は常時気密に保たれている。

電気分解セル３及び保持手段１５の上記構成により、本カメラ１の撮影姿勢に関わらず電気分解セル３の除湿膜３ａを鉛直方向に対して略垂直に維持し、これと同時に第１流路１２と第２流路１３の後側流路１３ｂのうち、鉛直方向に対して略垂直な状態にある流路を遮断することができる。詳細には、本カメラ１を第１撮影姿勢で使用する場合には、電気分解セル３の除湿膜３ａを第１流路１２に対して略垂直に配置し、第２流路１３の後側流路１３ｂを保持手段１５の側面で遮断することができる。また、本カメラ１を第２撮影姿勢で使用する場合には、電気分解セル３の除湿膜３ａを第２流路１３の後側流路１３ｂに対して略垂直に配置し、第１流路１２を保持手段１５の側面で遮断することができる。

上記構成の本実施形態に係るカメラ１において、該カメラ１へ導かれた不図示の被写体からの光１９は、ＣＣＤ５の撮像面上に投影されて被写体像を形成する。この被写体像はＣＣＤ５で光電変換され、基板２上の不図示の制御回路で画像データに変換された後、カメラコントロールユニット等の外部装置へ出力されることとなる。
ここで、動作中のＣＣＤ５が発熱してその温度が上昇すると、これに起因して生じる暗電流ノイズによって撮影画像の画質が劣化してしまう。これを防止するために本カメラ１では、基板２上の不図示の制御回路がペルチェ素子４を作動させる。これにより、ペルチェ素子４でＣＣＤ５を冷却して暗電流の発生を抑制することができ、これと同時に熱を放熱器８へ伝導して外部へ放出することができる。

また、ＣＣＤ５の冷却とともに本カメラ１では、基板２上の不図示の制御回路が電気分解セル３を作動させる。これにより、本カメラ１内（放熱器８、前筐体７、及び光学フィルタ１０によって形成された密閉空間２０内）の水蒸気を、電気分解セル３の電気分解作用によって外部へ放出することができ、これによってカメラ１内の結露を防止することができる。

以下、本実施形態に係るカメラ１の特徴的な作用について説明する。
本カメラ１の動作時には、基板２上の各種電気部品等の発熱やペルチェ素子４から放熱器８へ伝導された熱によって、基板２周辺の空気があたためられるとともにカメラ１内に温度分布が生じる。具体的には、放熱器８においてペルチェ素子４の放熱面と接する部分の温度Ｔ１が電気分解セル３及び保持手段１５の温度よりも高くなり、このようにして生じた温度差によってカメラ１内に空気の対流が生じることとなる。なお、保持手段１５を支持する支持部１６が外観カバー１４に設けられていることにより、保持手段１５及び電気分解セル３の温度は外観カバー１４の温度Ｔ２と同程度である。

したがって、図１のように本カメラ１を第１撮影姿勢で使用する場合、基板２周辺のあたためられた空気は、鉛直方向へ上昇して第１流路１２へ進入し、この第１流路１２を進行して保持手段１５へと導かれる。そしてこの空気は、開口部１５ａより保持手段１５内へ進入して電気分解セル３に達し、該電気分解セル３によって除湿されるとともに温度が低下することとなる。このとき、電気分解セル３の除湿膜３ａは第１流路１２に対して略垂直、即ち進行する空気に対して最も抵抗が大きくなるように配置されているため、空気に含まれる水蒸気を除湿膜３ａに対して効率良く接触させることができる。したがって、電気分解セル３で効率良く除湿を行うことが可能となり、カメラ１内の結露を効果的に防止することが可能となる。
なお、電気分解セル３で除湿され温度が低下した空気は、第１流路１２を逆行して基板２周辺へ送出されることとなる。また、第２流路１３は保持手段１５によって遮断されているため、第２流路１３内の空気が第１流路１２から電気分解セル３へ進行する空気の妨げとなることがない。

また、図２のように本カメラ１を第２撮影姿勢で使用する場合には、基板２周辺のあたためられた空気が、第２流路１３の前側流路１３ａへ進入し、前側流路１３ａと後側流路１３ｂを順に進行して保持手段１５へと導かれる。そしてこの空気は、開口部１５ａより保持手段１５内へ進入して電気分解セル３に達し、該電気分解セル３によって除湿されるとともに温度が低下することとなる。このとき、電気分解セル３の除湿膜３ａは後側流路１３ｂに対して略垂直に配置されているため、前述の第１撮影姿勢の場合と同様に、電気分解セル３で効率良く除湿を行うことが可能となり、カメラ１内の結露を効果的に防止することが可能となる。
なお、電気分解セル３で除湿され温度が低下した空気は、第２流路１３を逆行して基板２周辺へ送出されることとなる。また、第１流路１２は保持手段１５によって遮断されているため、第１流路１２内の空気が後側流路１３ｂから電気分解セル３へ進行する空気の妨げとなることがない。

以上より本実施形態に係るカメラ１は、第１撮影姿勢と第２撮影姿勢のいずれの場合においても、カメラ１内の除湿を効率良く行い結露の発生を効果的に防止することができる。
なお、本実施形態に係るカメラ１では、第１流路１２と第２流路１３が交差するように放熱器８内に各流路が設けられているが、このような構成に限られるものではない。例えば、第１流路１２と第２流路１３を独立に設けて、それぞれの外観カバー１４近傍位置に電気分解セル３を配置（より好ましくは、電気分解セル３を各流路１２，１３の延在方向に対して略垂直に配置）する構成としてもよい。これにより保持手段１５が不要となり、構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態に係るカメラ１は第１撮影姿勢と第２撮影姿勢での使用を想定するものであるが、いずれか一方の撮影姿勢でのみ使用されるカメラが求められる場合には、前述のように独立に設けた第１流路１２と第２流路１３のうち、使用される撮影姿勢に対応する流路のみを備えたカメラを構成することもできる。
また、本実施形態に係るカメラ１では、カメラ１内に小型のファン等の送風手段を配置することも可能であり、これによってカメラ１内で空気の対流をより効果的に発生させることができ、電気分解セル３の除湿膜３ａに対して水蒸気をより効率良く接触させることが可能となる。

（第２実施形態）
本実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成である部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係るカメラの構成を示す断面図（第１撮影姿勢）である。

図３に示すように本実施形態に係るカメラ２０において、外観カバー１４には、第１流路１２と第２流路１３の交差位置で各流路１２，１３に対して略４５度傾いた斜面部１４ａが設けられている。斜面部１４ａには開口が形成されており、この開口に電気分解セル３が気密に装着されている。即ち本実施形態では、電気分解セル３が第１流路１２と第２流路１３の交差位置において各流路１２，１３に対して略４５度傾けて配置されており、第１流路１２と第２流路１３がつながって循環流路２１を形成している。なお、斯かる斜面部１４ａ及び電気分解セル３の傾きは、略４５度に限られるものではない。

以上の構成の下、本カメラ２０の動作時には上記第１実施形態と同様に、基板２周辺の空気があたためられるとともにカメラ２０内に温度分布が生じる。具体的には、放熱器８においてペルチェ素子４の放熱面と接する部分の温度Ｔ１が電気分解セル３の温度よりも高くなり、カメラ２０内に空気の対流が生じることとなる。なお、電気分解セル３が外観カバー１４に設けられていることにより、電気分解セル３の温度は外観カバー１４の温度Ｔ２と同程度である。

したがって、図３のように本カメラ２０を第１撮影姿勢で使用する場合、基板２周辺のあたためられた空気は、鉛直方向へ上昇して第１流路１２へ進入する。この空気は第１流路１２を進行して電気分解セル３へ達し、該電気分解セル３によって除湿されるとともに温度が低下する。そしてこの空気は、第２流路１３の後側流路１３ｂへ進入し、後側流路１３ｂと前側流路１３ａを順に進行して基板２周辺へ送出されることとなる。
このように本実施形態では、循環流路２１を設けてカメラ２０内の空気を積極的に対流させることで、空気に含まれる水蒸気を除湿膜３ａに対して効率良く接触させることができる。このため、電気分解セル３で効率良く除湿を行うことが可能となり、カメラ２０内の結露を効果的に防止することが可能となる。ここで、斯かる循環流路は、前述の基板２周辺へ送出される空気が第２流路１３を経ることでその温度を十分に低下させることができるため、より積極的に空気の対流を生じさせることができるという利点も備えている。
なお、本カメラ２０を横向き（第２撮影姿勢）で使用する場合にも、上記第１撮影姿勢と同様の効果を奏することができる。

以上より本実施形態に係るカメラ２０は、上記第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
なお、本実施形態に係るカメラ２０では、カメラ２０内の除湿をより効率良く行うために、第２流路１３の前側流路１３ａと後側流路１３ｂの折れ曲がり位置に、上記構成と同様の電気分解セル３をさらに備える構成とすることも可能である。

以上、上記各実施形態によれば、カメラ内に高温部分（基板２周辺）からこれよりも上方に位置する低温部分（外観カバー１４）に向かって延在する流路（第１流路１２）を設け、この流路の先端（外観カバー１４近傍）に電気分解セル３を配置することで、温度差によって生じる空気の対流により活発に上昇する空気を電気分解セル３へ積極的に導くことができる。したがって、空気中の水蒸気を電気分解セル３の除湿膜３ａに効率良く接触させることができ、効率良く除湿を行うことが可能なカメラを実現することができる。
また、カメラ内に鉛直方向に延在した流路と水平方向に延在した流路を設け、それらの流路の外観カバー付近等の外側近傍に除湿素子を設けることで、特に顕微鏡のカメラポートに取り付け可能なカメラに好適である。なぜなら、顕微鏡のカメラポートに取り付けた際、カメラの姿勢は図１に示すＣＣＤの撮像面を下向きにする場合と、図２に示すＣＣＤの撮像面を横向きにする場合とに限られる。それゆえ、対流を増長する鉛直方向に延在した流路が必ず存在するので、効率的に除湿が可能となる。
なお、上記各実施形態ではペルチェ素子４を備えた冷却カメラを例示しているが、本発明はこれに限られず、冷却手段を備えていない通常のカメラに適用することも勿論可能である。

１，２０カメラ
２基板
３電気分解セル
３ａ固体高分子電解質膜（除湿膜）
５撮像素子（ＣＣＤ）
６筐体
８放熱器
１２第１流路
１３第２流路
１４外観カバー
１５保持手段

Claims

撮像素子と、
前記撮像素子を気密に収納する筐体と、を有しており、
前記筐体には、前記筐体内の空気を前記筐体の外装面近傍へ案内するための鉛直方向に延在した鉛直流路が設けられており、
前記鉛直流路中の前記筐体の外装面近傍に、固体高分子電解質膜を用いた除湿素子を備えていることを特徴とするカメラ。
前記除湿素子は、前記固体高分子電解質膜を前記鉛直流路の延在方向に対して略垂直に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
前記筐体には、前記筐体内の空気を前記筐体の外装面近傍へ案内するための前記鉛直流路の延在した方向に対して垂直な水平方向に延在した水平流路がさらに設けられており、
前記鉛直流路と前記水平流路とは、前記筐体の外装面近傍で交差しており、
前記除湿素子を前記鉛直流路と前記水平流路との交差位置で回転自在に保持し、前記固体高分子電解質膜を鉛直方向に対して略垂直に維持する回転保持機構を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカメラ。
前記筐体には、前記鉛直流路によって前記筐体の外装面近傍へ案内された空気を前記筐体内へ案内する返送流路がさらに設けられており、
前記除湿素子は、前記固体高分子電解質膜を前記鉛直流路及び前記返送流路に対して傾けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
前記筐体は、前記撮像素子を冷却するための放熱器を含んでおり、
前記各流路は、前記放熱器に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のカメラ。