JP2015125309A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な外部装置に放熱することが可能で、かつ、外部装置の装着状態や外部装置の放熱性に応じて、最も効率的な経路で放熱を行うことを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像装置内部に設けられた発熱部材と、撮像装置の外観部に露出する位置に配置された放熱部と、前記発熱部材の熱を前記放熱部に伝達する伝熱部材と、前記伝熱部材と前記放熱部の間の熱抵抗を、前記放熱部の温度に応じて変化させる切替部材とを有し、前記放熱部は撮像装置に装着される複数種類の外部装置に熱伝達可能な位置に配置されていることを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、内部で発生した熱を外部装置に対して放熱する撮像装置に関し、特に複数の外部装置が装着可能な撮像装置に関するものである。

近年、デジタルカメラなどの撮像装置において、様々な機能の追加や撮影処理能力の向上によって撮像装置内部で消費される電力が増加している。しかし一方では、筐体の小型化が進み、撮像装置の外装部が外気と接触する面積は減少傾向にある。このため、撮像装置内部で発生した熱を効率的に放出し、電気素子や外装の温度上昇を防ぐための様々な提案がなされている。

以下に示す特許文献１では、撮像素子で発生した熱を電池ケースまで導き、電池ケース内に設けられた放熱部より、カメラに装着された外部電源装置に対して放熱を行う構成が提案されている。

また特許文献２では、撮像素子付近に形状記憶合金製の放熱板を設け、撮像素子の温度が上昇した場合には形状記憶合金が変形することで、撮像素子と放熱板の距離が近くなり、撮像素子からより多くの熱を放熱可能な構成が提案されている。

特許4499316号明細書 特開2012-58405号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、電池ケース内に放熱部が設けられているため、専用の外部電源装置が接続された時にしか、放熱をおこなうことができない。つまり、比較的熱容量の大きい金属製の三脚などが取り付けられた場合でも、そちらに熱を逃がすことは困難である。また、電池ケース内部から外部電源装置の放熱部まで所定の距離が必要となるため伝熱経路が長くなり、効率的な放熱を行う上で不利である。

また、特許文献２に開示された従来技術では、撮像素子の温度に応じて、放熱板と撮像素子の間の熱抵抗は変化させることができるが、放熱板から先の放熱経路は一定である。そのため最終的に熱が放出される撮像装置外装部では、撮像素子付近の温度は高く、離れた場所では温度が低くなるような温度勾配が生じ、効率的な放熱が行われない懸念がある。

そこで、本発明の目的は、様々な外部装置に放熱することが可能で、かつ、外部装置の装着状態や外部装置の放熱性に応じて、最も効率的な経路で放熱を行うことを可能にした撮像装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像装置内部に設けられた発熱部材と、撮像装置の外観部に露出する位置に配置された放熱部と、前記発熱部材の熱を前記放熱部に伝達する伝熱部材と、前記伝熱部材と前記放熱部の間の熱抵抗を、前記放熱部の温度に応じて変化させる切替部材とを有し、前記放熱部は撮像装置に装着される複数種類の外部装置に熱伝達可能な位置に配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、様々な外部装置に放熱することが可能で、かつ、外部装置の装着状態や外部装置の放熱性に応じて、最も効率的な経路で放熱を行うことを可能にした撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態に関わるカメラの外観図である 発熱部材から放熱部材までの伝熱経路を示す分解斜視図である 発熱部材から放熱部材までの伝熱経路全体を示す図である 発熱部材から放熱部材までの伝熱経路を示す断面図である 放熱部に外部装置が取り付けられていない状態を示す断面図である 放熱部に外部装置が取り付けられていない状態を示す断面図である

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわるカメラの外観図である。図1（a）はカメラ１を被写体側から見た斜視図である。図1(ｂ)はカメラ1を底面側から見た斜視図である。図1（ｂ）に示すように、カメラ１の底面には、後述するベースプレート２に設けられた、ネジ部２１が露出しており、ここに三脚、バッテリーグリップ、ストロボ用ブラケットなど様々なアクセサリ（外部装置）を取り付ける事が可能である。

［実施例１］
以下、図２(a)を参照して、本発明の第1の実施例について説明する。図２(a)はカメラ１の内部構成を背面側から見た分解斜視図である。１１はカメラ本体であり主に樹脂で構成されている。カメラ本体１１の底面にベースプレート２、背面に回路基板５１が取り付けられる。

回路基板５１の被写体側には信号処理チップ５が配置される（破線部）。信号処理チップ５１はカメラ動作時に様々な信号処理を行い高熱を発生させる。４は伝熱部材である。伝熱部材４に設けられた取付け部４１は回路基板５１と本体取付部１１１の間に挟まれて、基板取付けビス８１によって固定される。４は高い熱伝導率と可撓性を有する金属製である。４２は伝熱部材４に設けられた接触部であり、後述するベースプレート２に設けられた立ち曲げ部２２と接触し、熱を伝える。

３は伝熱部材４を付勢するための形状記憶合金製の弾性部材であり、弾性部材取付けネジ８２によって、弾性部材取付け部３１の部分でベースプレート２に固定されている。一般的にNi,Ti等を含む形状記憶合金は結晶組成が変化する変態温度の前後で、その弾性率が数倍程度変化する。弾性部材３は、カメラ動作時に信号処理チップ５が発生する熱により所定の温度以上に温められると相変化がおこるように変態温度を調整されている。このため、前記所定の温度を超えた場合、弾性部材３の発生する荷重は平常時の数倍まで大きくなる。

ここで、図２（ｂ）、（ｃ）を用いて、弾性部材３と伝熱部材４の関係を詳細に説明する。図２（ｂ）はカメラ１が動作していない状態での、弾性部材３と伝熱部材４の状態を示す図である。図２（ｃ）は弾性部材３と伝熱部材４の図２（ｂ）の状態からの変位と、荷重の関係を表すグラフである。カメラ１が動作していない状態では、図２（ｂ）に実線で示された位置で弾性部材３と伝熱部材４の力の釣り合いが取れている。この状態を図２（ｃ）のグラフで見ると、実線で書かれた伝熱部材４の荷重と破線で書かれた弾性部材３の荷重（常温時）が変位０の位置において同じ荷重となっていることが分かる。

しかし、信号処理チップ５が発熱し、弾性部材３が加熱され変態温度をこえると、弾性部材３の発生する荷重は図２（c）のグラフ中に一点鎖線で示される荷重‐変位曲線をたどることになる。このため、伝熱部材４との荷重の釣り合い位置はカメラ非動作状態から距離Pだけ変位した位置となる。図２（ｂ）中に破線であらわされている位置４ａ、３ａが、弾性部材３が加熱された状態での伝熱部材４と弾性部材３の釣り合いの位置である。

このように、弾性部材３はその温度に応じて伝熱部材４の位置を変化させ、結果として伝熱部材４の先端に設けられた接触部４２の位置を移動させることが出来る。

次に図３及び図４を用いて、ベースプレート２のネジ部２１にアクセサリが取付けられた際の熱の流れについて説明する。図３はカメラ１に三脚９を取り付けた状態で、外装カバーを非表示にし背面から見た状態を表す。図４（ａ）は図３に示す切断線Ａ−Ａの位置での断面図である。図４（ｂ）は図３の状態で伝熱部材４と弾性部材３の関係を示す斜視図である。

三脚９はベースプレート２のネジ部２１に三脚ネジ９１をねじ込むことによって、カメラ１と強固に締結されている。三脚９は三脚ネジ９１を含めて金属製であり、比較的大きな熱容量、放熱性を持っている。

この状態においてカメラ１を動作させると信号処理チップ５が発熱を始める。発生した熱は基板５１を伝わり、信号処理チップ５近傍に配置されている伝熱部材４に流入する。そして、伝熱部材４に設けられた接触部４２によってベースプレート２の立ち曲げ部２２に伝わり、ネジ部２１、三脚ネジ９１を介して三脚９を温める。基板５１、伝熱部材４およびベースプレートは熱伝導率が大きな金属製である。伝熱部材４は弾性部材３とも接触しているが、弾性部材３に使用されている形状記憶合金は熱伝導率が低いため、熱量の大部分は接触部４２と立ち曲げ部２２を介して流れる。

また、前述したように回路基板５１が取り付けられているカメラ本体１１は樹脂製であり比較的熱伝導率が低い。このため信号処理チップ５で発生した熱は、大部分が三脚９に流入することになる。三脚９は十分な熱容量と放熱性をもっているので、信号処理チップ５１の熱によって温度が上昇することもなく、周囲への放熱を行う事が可能となる。このようにアクセサリによって周囲への放熱が十分に行える状態では伝熱経路上にある各部品の温度が上昇する程度は小さい。従って弾性部材３が形状記憶合金の変態温度をこえることはなく、伝熱部材の位置は変化しない。よってカメラが動作している間、継続的に放熱を行い、信号処理チップ５や外装カバーの温度上昇を防止することが可能である。

ベースプレート２のネジ部２１にはここで説明した三脚以外にも様々なアクセサリが装着可能である。例えば、電池を内蔵したバッテリーグリップやファン等を用いた強制冷却アクセサリなども考えられる。いずれのアクセサリでも十分な放熱効果を持つものであれば、上述したような放熱効果が得られる。また、発生した熱の伝達先としては三脚取付け用ネジ部に限定されるものではなく、底面の外装カバー等、複数のアクセサリと接触する部分であれば、同様の効果が得られる。

次に図５を用いてカメラ１にアクセサリが取り付けられていない場合の放熱経路について説明を行う。図５（ａ）はアクセサリ未装着状態でカメラを動作させた場合の図３（ｂ）と同位置での断面図、図３（ｂ）はその時の伝熱部材４と弾性部材３の動きを説明する斜視図である。

アクセサリ未装着状態でカメラ１を動作させた場合も、信号処理チップ５で発生した熱は、上述した経路を辿ってベースプレート２に流入する。しかしアクセサリ未装着状態では、ベースプレート２の外部に露出しているネジ部２１から放出される熱量は僅かであるため、ベースプレート２の温度が上昇する。ベースプレート２には、弾性部材取付けネジ８２によって弾性部材３が固定されているため、ベースプレート２の昇温に伴い、弾性部材３の温度も上昇する。弾性部材３の温度が前述した形状記憶合金の変態温度をこえると、弾性部材３が伝熱部材４を変形させ図５で示す状態となる。

図５（b）に示すように、伝熱部材４の接触部４２とベースプレート２の立ち曲げ部２２の接触面積は、伝熱部材４が弾性部材３に押圧されて移動することによって大幅に減少する。このため接触部４２と立ち曲げ部２２の間の熱抵抗が大きくなり、ベースプレート２に流入する熱量は少なくなる。この結果、ネジ部２１を含むベースプレート２の温度は形状記憶合金の変態温度付近に保たれることになる。

ベースプレート２からの放熱が行えないため、信号処理チップ５で発生した熱は回路基板５１を伝わって、図３（ａ）に１２で示される外部インターフェース部まで運ばれる。カメラ１を背面から見た際に右側にある信号処理チップ５で発生した熱が、左側にあるインターフェース部まで伝熱され外装から放熱されるため、カメラ左右の温度差が少なくなり、外装全体から均一な放熱を行う事が可能である。

以上説明したように、ベースプレート２にアクセサリが装着されていない場合には、ベースプレート２が局所的に昇温することを防ぎ、カメラ１の外装温度のバラツキを少なくし、効率的に放熱を行う事が可能となる。なお、本実施例ではベースプレート２の温度に応じて荷重が変化する形状記憶合金製の弾性部材３を用いた機構を説明したが、線膨張係数の異なる金属を組み合わせたバイメタルなどの素子を用いても同様の効果が得られる。

また、本実施例ではアクセサリが装着されていない場合について説明を行ってきたが、樹脂製の三脚や小型のブラケット等、放熱能力が低いアクセサリが装着されている場合にも同様の効果を得る事が出来る。

このように、本実施例で説明した構成によって、様々なアクセサリに放熱する事が可能である。また、アクセサリが装着されていない場合や冷却能力の低いアクセサリが装着された場合でも、アクセサリ取付け部が局所的に高温になることを防止し、カメラ全体から放熱することがきる。つまり、アクセサリの装着状態や放熱性に応じてもっとも効率的な経路で放熱を行う事が可能となる。

［実施例２］
以下、図６を参照して、本発明の第２の実施例について説明する。なお第１の実施例と同様の構成には同様の符号を付し、詳細な説明は省略する。第２の実施例において、第１の実施例と異なる点は、伝熱部材４の接触部４２の形状である。図６は第２の実施例において、カメラ１にアクセサリが取り付けられていない場合の放熱経路を説明するための図である。図６（ａ）、（ｂ）は図５（ａ）、（ｂ）と同様の断面図、斜視図である。

第１の実施例同様に、アクセサリ未装着状態でカメラ１を動作させた場合、信号処理チップ５で発生した熱は、上述した経路を辿ってベースプレート２に流入する。しかしアクセサリ未装着状態では、ベースプレート２の外部に露出しているネジ部２１から放出される熱量は僅かであるため、ベースプレート２の温度が上昇していく。ベースプレート２には、弾性部材取付けネジ８２によって弾性部材３が固定されているため、ベースプレート２の昇温に伴い、弾性部材３の温度も上昇する。弾性部材３の温度が前述した形状記憶合金の変態温度をこえると、弾性部材３が伝熱部材４を変形させ図５で示す状態となる。

図６（b）に示すように、伝熱部材４の接触部４２とベースプレート２の立ち曲げ部２２は、伝熱部材４が弾性部材３に押圧されて移動することによって接触しなくなる。このため伝熱部材４とベースプレート２は弾性部材３を介して熱的に接続されることになる。上述したように、一般的にNi,Ti等を含む形状記憶合金の熱伝導率は小さく、本実施例においても弾性部材３の熱伝導率は伝熱部材４に比べて低い。このためこの伝熱経路における熱抵抗が増大し、ベースプレート２に流入する熱量は少なくなる。この結果、ネジ部２１を含むベースプレート２の温度は形状記憶合金の変態温度付近に保たれることになる。

ベースプレート２からの放熱が行えないため、信号処理チップ５で発生した熱は回路基板５１を伝わって、図３（ａ）に１２でしめされる外部インターフェース部まで運ばれる。カメラ１を背面から見た際に右側にある信号処理チップ５で発生した熱が、左側にあるインターフェース部まで伝熱され外装から放熱されるため、カメラ左右の温度差が少なくなり、外装全体から均一な放熱を行う事が可能である。

本実施例で説明した構成においても、様々なアクセサリに放熱する事が可能である。また、アクセサリが装着されていない場合や冷却能力の低いアクセサリが装着された場合でも、アクセサリ取付け部が局所的に高温になることを防止し、カメラ全体から放熱することがきる。つまり、アクセサリの装着状態や放熱性に応じてもっとも効率的な経路で放熱を行う事が可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ カメラ本体
２ 三脚座
３ 弾性部材
４ 伝熱部材
５ 発熱部材
９ 三脚

Claims (7)

1. 撮像装置内部に設けられた発熱部材（５）と、
   撮像装置の外観部に露出する位置に配置された放熱部（２）と、
   前記発熱部材（５）の熱を前記放熱部（２）に伝達する伝熱部材（４）と、
   前記伝熱部材（４）と前記放熱部（２）の間の熱抵抗を、前記放熱部（２）の温度に応じて変化させる切替部材（３）とを有し、
   前記放熱部（２）は撮像装置に装着される複数種類の外部装置（９）に熱伝達可能な位置に配置されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記切替部材（３）は、前記伝熱部材（４）と前記放熱部（２）の接触面積を変化させることで熱抵抗を変化させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記切替部材（３）は、前記伝熱部材（４）と前記放熱部（２）を、前記伝熱部材（４）より熱伝導率の低い部材で接続することで熱抵抗を変化させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記切替部材（３）は形状記憶合金であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記切替部材（３）は線膨張係数が異なる金属を組み合わせたバイメタルであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記放熱部（２）は三脚（９）を取り付けるための部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の撮像装置。
7. 前記放熱部（２）は外装カバーであることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の撮像装置。