JP2016019005A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子及び撮像素子を実装した撮像基板の熱を筐体に放熱する放熱構造で、特にフランジバック調整後にイメージセンサに対してフランジバックズレの原因となる付勢力が働かない放熱構造を提供する。
【解決手段】金属製筐体２０と、イメージセンサ１２及びイメージセンサを実装するイメージセンサ基板３１で構成されるイメージセンサユニット３０と、金属製筐体に螺合しイメージセンサユニットの位置及び傾きを調整する調整ビス２１と、イメージセンサユニットに固定される放熱部材３５を備え、放熱部材はイメージセンサユニットに熱的に接続し、イメージセンサユニットに固定される固定部と、調整ビスのビス頭に固定されるワッシャ部とから構成されることを特徴とする撮像装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、撮像装置の放熱に関するものである。

従来、光学像を光電変換して画像データを生成し、データファイルとして記録する撮像装置がある。撮像装置には、撮影レンズの交換が可能な一眼レフタイプがある。撮像装置は、持ち運びの際の利便性から小型化、薄型化したものが多く好まれている。近年、一眼レフタイプには、小型化、薄型化のため、撮影レンズを通して得られる像を光学ファインダに導くためのレフレックスミラーを備えないものがあり、一般にミラーレスタイプと呼ばれる。

撮像装置において、撮影時には、イメージセンサ、イメージセンサ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ＡＤＴＧ回路、主基板に実装された画像処理システムＩＣなどが熱を発生させる主な熱源となる。一般的にイメージセンサに対する熱の影響として、イメージセンサの信号ノイズ増加による画質への影響が知られている。そのため、熱源であるイメージセンサやＡＤＴＧ回路と筺体を放熱用の熱伝導部材で連結することが望ましい。

一方で、撮像素子の大型化により、撮像素子の撮像面を精度良く光軸に対して垂直に向けることが求められるようになっている。そのため一眼レフタイプやミラーレスタイプの撮像装置には、イメージセンサの光軸方向位置と光軸に対する傾斜を調整する機構が設けられている。これらの調整は一般にフランジバック調整と呼ばれる。ノイズ低減の観点からＡＤＴＧ回路はイメージセンサの近傍に配置することが望ましく、その場合フランジバック調整によってＡＤＴＧ回路もイメージセンサと一体的に移動する。

すなわち、イメージセンサやＡＤＴＧ回路はフランジバック調整によって筺体に対して移動可能に構成する一方で、同時にイメージセンサやＡＤＴＧ回路の熱を筺体に伝達する放熱経路を構成しなければいけない。

この課題に対し特許文献１では、フランジバック調整可能なイメージセンサと、放熱用熱伝導部材を備える。放熱用熱伝導部材は、弾性を有する金属板で形成される。放熱用熱伝導部材は、イメージセンサに固定される一端部と、筺体に固定される他端部と、一端部と他端部を繋ぐ長尺状板部で構成されている。一端部と長尺状板部の境目を形成する第一境目部と、長尺状板部と他端部の境目を形成する第二境目部は、それぞれ光軸方向に折れ曲がったクランク形状に形成される。第一境目部と第二境目部は略直交する方向に設定される。

イメージセンサの位置と傾斜を調整すると、筺体に固定された他端部に対してイメージセンサに固定された一端部が移動するが、第一境目部、第二境目部、長尺状板部がそれぞれ弾性変形して、イメージセンサの位置と傾斜の調整に追従できる。

特開２０１３−３８５９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の放熱構造では、フランジバック調整によって放熱用熱伝導部材に生じる弾性変形が、常にイメージセンサに対し付勢力を及ぼす。イメージセンサの位置や傾斜が調整後の状態から変化すると、フランジバックの距離が変化したり、撮影された画像に片ボケが生じてしまう。そのため、フランジバック調整後にイメージセンサに対して付勢力が働かない放熱構造が望まれる。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、金属製筐体２０と、イメージセンサ１２及びイメージセンサを実装するイメージセンサ基板３１で構成されるイメージセンサユニット３０と、金属製筐体に螺合しイメージセンサユニットの位置及び傾きを調整する調整ビス２１と、イメージセンサユニットに固定される放熱部材３５を備え、放熱部材はイメージセンサユニットに熱的に接続し、イメージセンサユニットに固定される固定部と、調整ビスのビス頭に固定されるワッシャ部とから構成されることを特徴とする。

本発明によれば、イメージセンサ及びセンサ基板に実装されたＡＤＴＧ回路の熱を効率的に筐体に放熱するとともに、フランジバック調整をしてもイメージセンサに付勢力が働かない放熱機構を有する撮像装置を提供することができる。

撮像装置外観斜視図 撮像装置内部分解斜視図 フロントベース背面斜視図 イメージセンサユニット分解斜視図 ワッシャ兼放熱部材斜視図 イメージセンサユニット取り付け状態斜視図 （ａ）はイメージセンサユニット取り付け状態背面図、（ｂ）はイメージセンサユニット取り付け状態部分断面図 イメージセンサユニットがカメラ前方に動いた状態を示す部分断面図

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。

以下、図１〜図８を参照して、本発明の撮像装置の構成について説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の前側の斜視図である。この撮像装置１０は、撮影用レンズの交換が可能で、レフレックスミラーを有しない一眼カメラとして構成される。図１では、撮影用レンズを取り外した状態を示している。ただし、本発明の適用に関し、レンズ交換が可能か否か、及び、撮像装置１０がレフレックスミラーを備えるか否かは問わない。

撮像装置１０は、上面に電源ボタン１１、レリーズボタン１３、閃光装置等の撮影アクセサリを取り付けるアクセサリシュー１４を備える。レンズマウント１５は撮影用レンズを取り付ける部分である。撮像装置１０はレフレックスミラーが廃止されているので、ライブビュー表示のため撮影待機の状態でシャッタ羽根が開いている。そのため、撮影用レンズを取り外した状態においてはイメージセンサ１２の撮像面が露出している。

以降、撮像装置１０に対して、レンズマウント１５のある側が前側（正面側）、撮影者側が後側（背面側）とする。また、上下方向については、アクセサリシュー１４が位置する側が上側とする。

図２は、撮像装置１０の構成の一部を示す分解斜視図である。レンズ通信接点ユニット２３は、撮影用レンズと通信するための電気的な接点を有している。レンズマウント１５及びレンズ通信接点ユニット２３は、ベース体としてのフロントベース２０の正面側に対し固定されている。フロントベース２０は金属製であり、撮像装置１０における主たる構造体である。

シャッタユニット２４はフロントベース２０の背面側に締結される。イメージセンサユニット３０はシャッタユニット２４を挟みフロントベース２０の内部側に締結される。フロントベース２０は、レンズマウント１５からイメージセンサ１２を含むイメージセンサユニット３０までの主要なユニットを保持している。

図３は、フロントベース２０の背面側の斜視図である。フロントベース２０は導電性のある金属で一体的に形成される。フロントベース２０は、レンズマウント１５と平行なベース部２０ｄを有する。ベース部２０ｄには、イメージセンサユニット２９が締結されるための締結部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設けられている。ベース部２２の撮影者から見て右側に放熱部２０ｅがベース部２０ｄと垂直に延設されている。

図４は、イメージセンサユニット３０の分解斜視図である。図５は、ワッシャ兼放熱部材の斜視図である。図６はイメージセンサユニット３０をフロントベース２０に取り付けた状態を表す斜視図である。図７（ａ）はイメージセンサユニット３０をフロントベース２０に取り付けた状態を表す背面図である。図７（ｂ）は図７（ａ）における一点鎖線部を左側面から見た部分断面図である。図４〜図７で、イメージセンサ１２のフランジバック調整機構と放熱構成を説明する。

イメージセンサ１２は基板接合部であるＬＧＡ（ＬａｎｄＧｒｉｄＡｒｒａｙ）端子１２ｂを有し、イメージセンサ基板３１に実装される。イメージセンサ基板３１において、イメージセンサ１２が実装される実装面３１ａとは反対側（背面側）の実装面には、ＡＤＴＧ回路３３等の回路部品が実装されている。ＡＤＴＧ回路３３は、イメージセンサ１２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とともに、駆動制御信号のタイミングを生成するタイミングジェネレータとしての役割を有する。

イメージセンサ１２には金属製の取り付け板金１２ａが一体化され、固定ビス３７によって取り付け板金１２ａが金属製のセンサープレート３２に固定される。センサープレート３２には調整ビス用の通し穴３２ａ、３２ｂ、３２ｃが設けられている。

ＡＤＴＧ回路３３には熱伝導性ゴム３４が貼付される。熱伝導性ゴム３４はＡＤＴＧ回路３３及びイメージセンサ基板３１の熱を、ワッシャ兼放熱部材３５に放熱する。

ワッシャ兼放熱部材３５は、調整ビス２１ａ、２１ｂ、２１ｃのワッシャとして機能するワッシャ部３５ａ、３５ｂ、３５ｃと、熱伝導性ゴム３４に接して熱を受け取る平面部３５ｄと、平面部３５ｄの上下両端でイメージセンサ１２に固定される固定部３５ｅ、３５ｆと、固定部とワッシャ部を接続する長尺状の弾性部３５ｇ、３５ｈとから構成され、金属板金をプレス加工することで形成される。

調整ビス２１ａ、２１ｂ、２１ｃはワッシャ兼放熱部材３５のワッシャ部３５ａ、３５ｂ、３５ｃと、センサープレート３２の調整ビス用通し穴３２ａ、３２ｂ、３２ｃを挿通し、フロントベース２０の締結部２０ａ、２０ｂ、２０ｃに締結される。フロントベース２０の締結部２０ａ、２０ｂ、２０ｃはダボ状に形成されており、ダボ外周面に案内されてフランジバック調整バネ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが設置される。フランジバック調整バネは圧縮コイルバネで、センサープレート３２をフロントベース２０から離反する方向（カメラ後方）に向けて付勢する。

調整ビスをフロントベース締結部にねじ込む方向に回転させると、イメージセンサユニット３０はカメラ前方に向けて移動する。調整ビスを緩める方向に回転させると、イメージセンサユニット３０は調整バネに押されてカメラ後方に向けて移動する。

ワッシャ兼放熱部材３５の平面部３５ｄと、フロントベース２０の放熱用延設部２０ｅは、可撓性の熱伝導性シート３６（例えばグラファイトシートをラミネート加工したもの）によって接続される。熱伝導性シート３６は、フランジバック調整で突っ張らないようにたるみを持たせて、一端をワッシャ兼放熱部材３５の平面部３５ｄに固定され、他端をフロントベース２０の放熱用延設部２０ｅに固定される。固定には両面テープなどを利用すれば、組み立て性を損なうことなく簡単に熱伝導性シートを組み込むことができる。

フランジバック調整を行う際には、３本の調整ビス２１ａ、２１ｂ、２１ｃそれぞれを適切な量だけねじ込むことで、レンズマウント１５に対してイメージセンサ１２の受光面の位置を調整し、同時に受光面が光軸に対して垂直になるように傾斜を調整する。

ワッシャ兼放熱板金３５は固定部３５ｅ、３５ｆによってイメージセンサ１２に固定されているため、フランジバック調整によってイメージセンサ１２の位置と傾斜が調整される際には、イメージセンサ１２と一体的に移動する。そのため、ワッシャ兼放熱部材３５に弾性変形などは生じず、イメージセンサ１２に対して位置ずれの原因となる付勢力を及ぼさない。

イメージセンサ１２の位置と傾斜が調整されたら、調整ビス２１ａ、２１ｂ、２１ｃが回転しないように、ビス頭とワッシャ兼放熱部材３５のワッシャ部３５ａ、３５ｂ、３５ｃとを接着剤３７によって接着固定して、フランジバック調整が完了する。

図７（ｂ）は、フランジバック調整完了後のイメージセンサユニット３０の断面図である。フランジバック調整されたイメージセンサユニット３０は、フロントベース２０の締結部２０ａ、２０ｂ、２０ｃとセンサープレート３２の間に光軸方向に隙間Ｘが生じている。この隙間はフランジバック調整の調整代として設けられているもので、レンズマウント１５、フロントベース２０、センサープレート３２の各寸法公差、イメージセンサ１２内でのチップの位置ばらつきなどを考慮し決められる。すなわち、各寸法が公差の範囲内でばらついても、センサープレート３２とフロントベース２０の締結部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが干渉せずに確実にフランジバックを調整できるように設定される。

イメージセンサユニット３０の光軸方向位置は、調整バネ２２の付勢力によって調整ビス２１のビス頭に突き当てられることで決まっている。そのため、落下等によりイメージセンサユニット３０に対してカメラ前方に向けて調整バネ２２のバネ力を超える力が働くと、フロントベース締結部とセンサープレートの間の隙間Ｘだけ、調整バネ２２の付勢力に抗してイメージセンサユニット３０は前方に動く。外力が除かれると、調整バネ２２の付勢力によって元の位置に戻る。図８は図７ｂの状態からイメージセンサユニット３０がカメラ前方に向けて動いた状態を示す断面図である。

図８に示す通り、フロントベース２０とセンサープレート３２の隙間Ｘが無くなる。このとき、前述の通り、調整ビス２１の回転止めのために調整ビス２１とワッシャ兼放熱部材３５のワッシャ部３５ａ、３５ｂ、３５ｃが接着剤３７で接着されている。よってワッシャ部は固定され、前方に動かない。そのためセンサープレート３２とワッシャ兼放熱部材３５のワッシャ部３５ｃの間に隙間Ｙが生じる。ここで、ワッシャ兼放熱部材３５の固定部３５ｅ、３５ｆとワッシャ部３５ａ、３５ｂ、３５ｃの間を接続する弾性部３５ｇ、３５ｈが弾性変形することで、ワッシャ兼放熱部材３５の塑性変形を防止する。

仮にワッシャを介さず直接に調整ビス２１とセンサープレート３２を回転止め接着すると、イメージセンサユニット３０が外力で前方に動く際に接着剤が剥がれ、剥がれたカスがセンサープレート３２と調整ビス２１のビス頭の間に挟まれる虞がある。すると、外力が除かれてもイメージセンサユニット３０が元の位置に戻ることができず、フランジバックズレが生じる。

イメージセンサユニット３０の熱源とその放熱経路を説明する。イメージセンサユニット３０の主な熱源として、イメージセンサ１２と、ＡＤＴＧ回路３３が挙げられる。イメージセンサ１２から発生する熱は、イメージセンサに一体化された金属製の取り付け板金１２ａから、金属製のセンサープレート３２に伝わり、３箇所の調整ビス２１ａ、２１ｂ、２１ｃからフロントベース２０に放熱される。また前述のとおりイメージセンサ１２はＬＧＡ端子によってイメージセンサ基板３１に実装されているが、ＬＧＡ端子は接触面積が広いため、イメージセンサ１２の熱の一部はＬＧＡ端子を通じてイメージセンサ基板３１にも伝わる。

ＡＤＴＧ回路３３から発生する熱、およびイメージセンサ１２からイメージセンサ基板３１に伝えられた熱は、熱伝導性ゴム３４を通じて、ワッシャ兼放熱部材３５の平面部３５ｄに放熱される。ワッシャ兼放熱部材３５の平面部３５ｄから、一部の熱は固定部３５ｅ、３５ｆ及び弾性部３５ｇ、３５ｈを経由してワッシャ部３５ａ、３５ｂ、３５ｃに伝わり、調整ビス２１を通じてフロントベース２０に放熱される。またその他の熱は、ワッシャ兼放熱部材の平面部３５ｄに貼り付けられた熱伝導性シート３６を伝わり、フロントベース２０の放熱部２０ｅに放熱される。

以上説明したとおり、本発明によれば、イメージセンサ１２及びＡＤＴＧ回路３３から発生した熱を、調整ビスを通じて効率的にフロントベース２０に放熱することが可能である。本発明の構成では、フランジバック調整をしてもイメージセンサ１２に対してフランジバックズレの原因となる付勢力が発生しないように、熱的接続が可能になる
また、イメージセンサ基板３１に実装されたＡＤＴＧ回路３３とワッシャ兼放熱部材３５の平面部３５ｄを熱伝導性ゴム３４で熱的接続することで、特にイメージセンサ基板とＡＤＴＧ回路の熱を、ワッシャ兼放熱部材３５を経由してフロントベース２０に放熱することが可能である。

また、ワッシャ兼放熱部材３５の固定部とワッシャ部を弾性変形可能な弾性部３５ｇ、３５ｈで接続することで、イメージセンサユニット３０に外力が加わって一時的にイメージセンサユニットの光軸方向位置がずれても、ワッシャ兼放熱部材３５の塑性変形が防止される。

また、ワッシャ兼放熱部材３５の平面部とフロントベース２０の放熱部２０ｅを可撓性熱伝導シート３６で接続することで、組み立て性やフランジバック調整を阻害することなくさらなる放熱効果を得ることができる。

１０ 撮像装置、１２ イメージセンサ、２０ フロントベース、２１ 調整ビス、
３０ イメージセンサユニット、３１ イメージセンサ基板、３２ センサープレート、
３３ ＡＤＴＧ回路、３４：熱伝導性ゴム、３５ ワッシャ兼放熱部材、
３６ 熱伝導性シート

Claims (4)

1. 金属製筐体２０と、イメージセンサ１２及びイメージセンサを実装するイメージセンサ基板３１で構成されるイメージセンサユニット３０と、金属製筐体に螺合しイメージセンサユニットの位置及び傾きを調整する調整ビス２１と、イメージセンサユニットに固定される放熱部材３５を備え、放熱部材はイメージセンサユニットに熱的に接続し、イメージセンサユニットに固定される固定部と、調整ビスのビス頭に固定されるワッシャ部とから構成されることを特徴とする撮像装置。
2. 前記イメージセンサ基板のイメージセンサと反対面に実装された素子と、前記放熱部材の間を、熱伝導部材３４で熱的に接続することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記放熱部材には固定部とワッシャ部を接続する弾性変形可能な弾性部３５ｇ、３５ｈをさらに備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
4. 一端を放熱部材に固定され他端を金属製筐体に固定される可撓性熱伝導性シート３６を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。