JP2019095564A

JP2019095564A - カメラシステム

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Publication number: JP2019095564A
Application number: JP2017223951A
Authority: JP
Inventors: 秀樹東一; Hideki Toichi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: JP7086577B2

Abstract

【課題】放熱モジュールを撮像装置に着脱可能に取り付けることができ、さらには冷却ファンによる振動の影響を受けにくく、放熱モジュールを撮像装置から取り外した状態でも撮像装置を効率よく冷却することができるカメラシステムを提供する。【解決手段】カメラシステムは、冷却ファン３００を有するカメラ本体１０と、冷却ファン７３０とカメラ本体１０の排気口２４０に連通する吸気口７１０とを有してカメラ本体１０に対して着脱可能に取り付けられる放熱モジュール２０と、冷却ファン３００と冷却ファン７３０の動作状態を制御する制御手段１５０と、を備える。カメラ本体１０に放熱モジュール２０が取り付けられた状態で、カメラ本体１０と放熱モジュール２０とは電気的に接続され、制御手段１５０は、冷却ファン３００と冷却ファン７３０の少なくとも一方の冷却ファンの動作状態を変更する。【選択図】図９

Description

本発明は、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置と放熱モジュールにより構成されるカメラシステムに関する。

デジタルビデオカメラ等の撮像装置は、近年、８Ｋのような映像の高解像度化や、１２０Ｐ、２４０Ｐ等のハイフレームレート（ＨＦＲ）化、さらにはハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）対応等によって、取り扱う映像のデータレートが膨大になってきている。またそれらのデータの演算処理や記録のために必要な消費電力が増えてきており、発熱が課題となっている。

上述の発熱の課題に対応するために、撮像装置に放熱モジュールを着脱可能に取り付けることにより撮像装置を冷却するものがある（特許文献１）。また、一方で、放熱構造として冷却ファンを内蔵した撮像装置が知られている（特許文献２）。

特開２００９−７１５１６号公報特開２０１４−４５３４５号公報

しかし、上記特許文献１では、撮像装置に放熱モジュールを取り付けていない場合において使用環境温度が極めて高温の場合では、基板の温度が上昇し実装部品の保証温度を超えてしまうことがあり、動作不良をきたすおそれがある。また、放熱モジュールに設けられている小さい冷却ファンを高速回転させ放熱能力を上げる方法では、冷却ファンの振動が映像の揺れ等の悪影響を引き起こし、また、マイクを備える撮像装置では、振動がマイクに伝わることで騒音が悪化する等の問題がある。

一方、上記特許文献２では、消費電力が大きくなるにつれて、内蔵された放熱構造は十分な性能を得るために占有スペースが増え、撮像装置の小型化の妨げとなっている。また、内蔵された冷却ファンは、一般的には使用者が取り外すことを考えて取り付けられていない。そのため、特別な放熱を必要としない、例えば低解像度撮影のような省電力動作モードの場合や、使用環境温度が極めて低温の場合等であっても、不必要な放熱構造を撮像装置から取り外すことができず、状況に合わせた最適な形態を採ることができない。

そこで、本発明は、放熱モジュールを撮像装置に着脱可能に取り付けることができ、さらには冷却ファンによる振動の影響を受けにくく、放熱モジュールを撮像装置から取り外した状態でも撮像装置を効率よく冷却することができるカメラシステムを提供する。

上記目的を達成するために、本発明のカメラシステムは、第１冷却ファンを有する撮像装置と、第２冷却ファンと前記撮像装置の排気口に連通する吸気口とを有して前記撮像装置に対して着脱可能に取り付けられる放熱モジュールと、前記第１冷却ファンと前記第２冷却ファンの動作状態を制御する制御手段と、を備え、前記撮像装置に前記放熱モジュールが取り付けられた状態で、前記撮像装置と前記放熱モジュールとは電気的に接続され、前記制御手段は、前記第１冷却ファンと前記第２冷却ファンの少なくとも一方の冷却ファンの動作状態を変更することを特徴とする。

本発明によれば、放熱モジュールを撮像装置に着脱可能に取り付けることができ、さらには冷却ファンによる振動の影響を受けにくく、放熱モジュールを撮像装置から取り外した状態でも撮像装置を効率よく冷却することができる。

（ａ）は本発明の実施形態の一例であるカメラシステムの外観斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すカメラシステムの分解斜視図である。カメラ本体のシステム構成を示すブロック図である。カメラ本体を説明する図である。カメラ本体の分解斜視図である。メイン基板を説明する図である。カメラ本体に内蔵される冷却ファンを説明する図である。（ａ）はファンゴムの斜視図、（ｂ）はファンゴムにカメラ本体の冷却ファンを組み込んだ状態の斜視図である。（ａ）は放熱モジュールをカメラ本体の取付面側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）の裏面から見た斜視図である。（ａ）はカメラ本体に放熱モジュールを取り付けた状態を上面側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１（ａ）は本発明の実施形態の一例であるカメラシステム５０の外観斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すカメラシステム５０の分解斜視図である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態のカメラシステム５０は、デジタルビデオカメラ（以下、カメラという。）４０と、放熱モジュール２０とにより構成されている。カメラ４０は、カメラ本体１０の正面側（被写体側）に、交換式のレンズ鏡筒３０が着脱可能に設けられている。なお、カメラ本体１０とレンズ鏡筒３０が一体のカメラであってもよい。カメラ４０は、本発明の撮像装置の一例に相当する。

カメラ本体１０の背面側には、放熱モジュール２０が着脱可能に設けられる。放熱モジュール２０とカメラ本体１０は、不図示の固定部により固定される。レンズ鏡筒３０と放熱モジュール２０は、それぞれカメラ本体１０に装着された状態でカメラ本体１０に対して電気的に接続される。

図２は、カメラ本体１０のシステム構成を示すブロック図である。図２において、撮像部２００は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子及びＡ／Ｄ変換器を有する。撮像素子は、レンズ鏡筒３０を介して結像した光学像に応じた電気信号（アナログ信号）を出力する。Ａ／Ｄ変換器は、当該アナログ信号をデジタル信号に変換して画像データとして出力する。

音声入力部１６０は、外部の音声を受けて電気信号に変換するマイクロフォンを有しており、マイクロフォンの出力である電気信号に応じた音声データを出力する。ＲＯＭ１５１は、電気的に消去・記録可能なメモリであって、たとえば、ＥＥＰＲＯＭなどが用いられる。ＲＯＭ１５１には、ＣＰＵ１５０の動作用の定数、及びプログラムなどが記憶される。ＣＰＵ１５０は、カメラ本体１０全体の制御を司る。ＣＰＵ１５０は、ＲＯＭ１５１に記録されたプログラムを実行することによって、後述する冷却ファン３００，７３０の回転数や回転方向の制御や所定の処理を行う。冷却ファン３００は、本発明の第１冷却ファンの一例に相当し、冷却ファン７３０は、第２冷却ファンの一例に相当する。

ＲＡＭ１５２は、システムメモリ、ワークメモリ、画像メモリ、及び音声メモリとして用いられる。ＲＡＭ１５２には、ＣＰＵ１５０の動作用の定数、変数、及びＲＯＭ１５１から読み出したプログラムなどが展開される。画像データや音声入力部１６０が出力した音声データは、たとえば、ＲＡＭ１５２に一旦記録される。

ＣＰＵ１５０は、ＲＡＭ１５２に記録された画像データ、及び音声データを記録部１５３に送って記録部１５３に記録する。なお、記録部１５３は、たとえば、メモリカードなどの記録媒体である。ＣＰＵ１５０は、ＲＡＭ１５２に記録された画像データに応じた画像を表示部１７０に表示する。なお、表示部１７０には、液晶パネルまたは有機ＥＬなどが用いられる。

温度検知部１５４は、例えばサーミスタが用いられ、後述するメイン基板４００に実装されている。操作部１５５は、ユーザーによって操作され、各種指示をＣＰＵ１５０に与える。冷却ファン３００は、後述するファンダクトユニット３０１を構成し、カメラ本体１０を冷却する。

図３（ａ）はカメラ本体１０の正面図、図３（ｂ）はカメラ本体１０の正面から見て右側の側面図、図３（ｃ）はカメラ本体１０の背面側から見た斜視図である。図３（ａ）に示すように、カメラ本体１０には、レンズ鏡筒３０を固定するためのマウント部２０１、及び撮像部２００（図２参照）に入力する光を減光させるＮＤユニット２０２等が設けられている。

また、音声入力部１６０であるマイクロフォンは、カメラ本体１０の正面に設けられている。したがって、音声入力部１６０は、カメラ本体１０の背面側に設けられる冷却ファン３００（図３（ｃ）参照）からは離れて配置される。これにより、音声入力部１６０に対する冷却ファン３００の振動や回転音による騒音の影響を抑制している。

図３（ｂ）に示すように、カメラ本体１０の正面から見て右側の側面部には、操作部１５５である電源ボタン２０５、撮影ボタン２０６、操作ボタン群２０７、及び表示部１７０が設けられている。図３（ｃ）に示すように、カメラ本体１０の正面から見てカメラ本体１０の左側の側面部には、カード蓋２１０、外部入出力端子部２２０、電源端子２２１、及び本体吸気口２３０が設けられている。カード蓋２１０は、不図示のカードスロットの開口部を開閉可能に覆う。

また、図３（ｃ）に示すように、カメラ本体１０の背面部には、後方排気口２４０と接続コネクタ２５０が設けられ、後方排気口２４０の近傍には、冷却ファン３００が設けられている。そして、本体吸気口２３０と本体吸気口２３０に連通する後方排気口２４０を利用し、冷却ファン３００によりカメラ本体１０の内部の冷却を行う。

図４は、カメラ本体１０の分解斜視図である。図４に示すように、カメラ本体１０は、ファンダクトユニット３０１、メイン基板４００、接続基板４０１、及び入出力基板４０２を有する。ファンダクトユニット３０１は、右ダクト３０２、左ダクト３０３、及び冷却ファン３００で構成され、メイン基板４００に実装された発熱部品の放熱を行う。

右ダクト３０２、及び左ダクト３０３は、アルミニウムやマグネシウムなどの金属材料で形成されている。接続コネクタ２５０は、接続基板４０１に実装されており、放熱モジュール２０側の接続コネクタ５０１と電気的に接続されて、電源や制御信号／映像信号を送受信する。

図５（ａ）は図４の矢印Ｂ方向から見たメイン基板４００の斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すメイン基板４００の裏面側から見た斜視図である。図５（ａ）に示すように、メイン基板４００には、各部へ電源を供給するための電源回路部品６０４や接続基板４０１、入出力基板４０２に不図示の細線同軸で接続するためのコネクタ６１１、コネクタ６１２が実装されている。温度検知部１５４は、ＩＣ６００の近傍に実装されており、電気抵抗の変化によりＩＣ６００の温度を検知する。冷却ファン３００は、温度検知部１５４から取得する温度に応じて、メイン基板４００に実装されたＣＰＵ１５０等の制御部により、回転数や回転方向が制御される。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、メイン基板４００は、すべての電子デバイスと電気的に接続されるため、多くのＩＣが実装されている。本実施形態では、ＩＣ６００及びＩＣ６０１は、発熱量が大きいため、メイン基板４００のファンダクトユニット３０１側に実装している。そして、不図示の放熱ゴムを利用してＩＣ６００及びＩＣ６０１で発生した熱をファンダクトユニット３０１に伝熱する。

次に、図６を参照して、カメラ本体１０に内蔵される冷却ファン３００について説明する。図６（ａ）は冷却ファン３００の斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す冷却ファン３００を背面側から見た斜視図である。図６に示すように、冷却ファン３００は、小型の軸流ファンであり、樹脂製のフレーム３１０により外装が形成され、メイン基板４００と電気的に接続するためのファンワイヤ３１２と、不図示のファン基板を有する。

冷却ファン３００の内部には、ファン基板を経由して電気的に接続される不図示のモータが保持されており、モータにより羽根３１３を回転させることにより圧力差を生み出して空気を送っている。また、羽根３１３の回転検出手段として、羽根３１３には不図示の磁石が設けられおり、ファン基板には不図示のホール素子等の磁気センサが設けられている。

ファン基板は、羽根３１３の回転数を検知して羽根３１３が所定の回転数になるようにフィードバック制御する制御手段を備えており、羽根３１３の回転数を制御可能である。一般的に軸流ファンは、羽根３１３を低速回転することでも十分大きな風量を得ることができる。羽根３１３を低速で回転させることで、風切り音やモータ音などの騒音ノイズも抑えることができる。

次に、図７を参照して、冷却ファン３００が組み込まれるファンゴム３０６について説明する。図７（ａ）はファンゴム３０６の斜視図、図７（ｂ）はファンゴム３０６に冷却ファン３００を組み込んだ状態の斜視図である。図７（ａ）に示すように、ファンゴム３０６には、シリコンゴムなどの弾性材料で形成された外側リブ３２１、内側リブ３２２及び切り欠き部３２３が設けられている。内側リブ３２２は、ファンゴム３０６の内側の４隅に設けられている。

図７（ｂ）に示すように、ファンゴム３０６は、冷却ファン３００の吸込側や吐出側の開口を覆わないように、冷却ファン３００を内側リブ３２２で軸方向に挟み込んで保持する。冷却ファン３００をファンゴム３０６に組み込むことにより、冷却ファン３００の羽根３１３が回転することで発生する振動がカメラ本体１０に影響しないようにしている。また、外側リブ３２１は、ファンダクトユニット３０１（図４参照）の右ダクト３０２と左ダクト３０３に当接して、ファンダクトユニット３０１内での空気の逆流を防ぐ。

図８（ａ）は放熱モジュール２０をカメラ本体１０の取付面側から見た斜視図、図８（ｂ）は図８（ａ）の裏面から見た斜視図である。図８（ａ）に示すように、放熱モジュール２０には、カメラ本体１０の接続コネクタ２５０に接続される接続コネクタ５０１が設けられている。接続コネクタ５０１の上方には、冷却ファン７３０の吸気口７１０が設けられており、吸気口７１０の開口部の周辺には、弾性部材７４０が設けられている。冷却ファン７３０は、ファンゴム７６０（図９（ｂ）参照）に組み込まれ、ダクト７５０（図９（ｂ）参照）の内部に固定されている。

また、図８（ｂ）に示すように、放熱モジュール２０の背面には、排気口７２０が設けられており、冷却ファン７３０が動作することにより、空気は吸気口７１０から吸気され排気口７２０から排気される。

図９（ａ）はカメラ本体１０に放熱モジュール２０を取り付けた状態を上面側から見た図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図９（ａ）において、Ａ−Ａ線断面は、カメラ本体１０のファンダクトユニット３０１の中央部付近を指している。図９（ｂ）に示すように、カメラ本体１０の後方排気口２４０と放熱モジュール２０の吸気口７１０とは弾性部材７４０を挟んで係合しており、この状態で不図示のビス等によりカメラ本体１０に放熱モジュール２０が取り付けられる。

ファンゴム７６０は、ファンゴム３０６の外側リブ３２１と略同一形状の不図示の外側リブによってダクト７５０の内壁に当接し空気の逆流を防いでいる。この状態で、冷却ファン３００と冷却ファン７３０を駆動することにより、ファンダクトユニット３０１とダクト７５０の内部空間に空気の流れが生じる。

そして、カメラ本体１０の本体吸気口２３０から吸気され空気はファンダクトユニット３０１、後方排気口２４０、吸気口７１０、冷却ファン７３０、ダクト７５０を経由してカメラ本体１０と放熱モジュール２０内を流れ、排気口７２０から排気される。なお、図９（ｂ）の矢印は空気の流れを示している。

ここで、前述したように、カメラ本体１０の後方排気口２４０と放熱モジュール２０の吸気口７１０との間に弾性部材７４０を設けている。この弾性部材により、冷却ファン７３０が回転する際に発生する振動をカメラ本体１０に伝達しにくくし、また、後方排気口２４０と吸気口７１０との間での空気の漏れを防止している。

また、放熱モジュール２０をカメラ本体１０に取り付けた際に、放熱モジュール２０の接続基板５００に実装された接続コネクタ５０１がカメラ本体１０の接続基板４０１に実装された接続コネクタ２５０と接続される。接続コネクタ２５０，５０１を通じて、カメラ本体１０との間で冷却ファン７３０を駆動するための電源の受け渡しや冷却ファン７３０の動作信号の通信が行われる。

冷却ファン７３０は、カメラ本体１０のメイン基板４００に実装されたＣＰＵ１５０等の制御部において回転数や回転方向が制御される。また、冷却ファン７３０は、温度検知部１５４の検知温度があらかじめ定めた温度を超えた場合に、冷却ファン３００とともに、回転数や回転方向が制御される。この際、冷却ファン７３０の羽根の回転方向と冷却ファン３００の羽根の回転方向とを反対方向に回転させることにより、２重反転プロペラの原理で高風量・高静圧を実現することができる。

これにより、冷却ファン７３０とカメラ本体１０側の冷却ファン３００の回転数を高速に回転させなくても多くの風量を流すことができ、カメラ本体１０のメイン基板４００上に実装されたＩＣ６００やＩＣ６０１等の実装部品が効果的に冷却される。そのため、冷却ファン３００や冷却ファン７３０の回転を低速回転にして振動成分を増加させることなく放熱能力を上昇させることができる。

以上説明したように、本実施形態では、極めて高温の使用環境温度等で十分な放熱性能を得たい場合には、カメラ本体１０に放熱モジュール２０を取り付け、冷却ファン３００、及び冷却ファン７３０により基板に実装された部品を効率よく冷却することができる。その際、冷却ファン３００と冷却ファン７３０の振動の影響を抑えるように、冷却ファン３００，７３０の回転数や回転方向の動作状態の制御を行い、冷却ファン３００，７３０の振動成分を増加させることなく放熱能力を上げることができる。また、低解像度撮影のような省電力動作モードや使用環境温度が比較的低温の場合等は、カメラ本体１０から放熱モジュール２０を取り外すことで、冷却ファン３００のみでカメラ本体１０を効率よく冷却して小型のカメラ本体１０として運用することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１０カメラ本体
２０放熱モジュール
４０カメラ
５０カメラシステム
１５０ＣＰＵ
２４０排気口
３００，７３０冷却ファン
７１０吸気口

Claims

第１冷却ファンを有する撮像装置と、第２冷却ファンと前記撮像装置の排気口に連通する吸気口とを有して前記撮像装置に対して着脱可能に取り付けられる放熱モジュールと、前記第１冷却ファンと前記第２冷却ファンの動作状態を制御する制御手段と、を備え、
前記撮像装置に前記放熱モジュールが取り付けられた状態で、前記撮像装置と前記放熱モジュールとは電気的に接続され、前記制御手段は、前記第１冷却ファンと前記第２冷却ファンの少なくとも一方の冷却ファンの動作状態を変更することを特徴とするカメラシステム。
前記撮像装置の温度を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段があらかじめ定めた温度を超えたことを検知した場合に、前記第１冷却ファンと前記第２冷却ファンの少なくとも一方の冷却ファンの動作状態を変更することを特徴とする請求項１に記載のカメラシステム。
前記第１冷却ファンは、前記撮像装置の前記排気口の近傍に配置され、前記第２冷却ファンは、前記放熱モジュールの前記吸気口の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラシステム。
前記制御手段は、前記第１冷却ファンと前記第２冷却ファンの少なくとも一方の冷却ファンの回転数を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のカメラシステム。
前記制御手段は、前記第１の冷却ファンと第２の冷却ファンの回転方向が反対方向になるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のカメラシステム。
前記撮像装置と前記放熱モジュールは弾性部材を挟んで取り付けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のカメラシステム。
前記撮像装置は、前記放熱モジュールが取り付けられる面と反対の側の面に音声入力部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のカメラシステム。
第１冷却ファンを有する撮像装置に対して着脱可能に取り付けられる放熱モジュールであって、
第２冷却ファンと、
前記撮像装置の排気口に連通する吸気口と、を有し、
前記撮像装置に取り付けられた状態で前記撮像装置と電気的に接続され、
前記撮像装置に備えられる制御手段により前記第２冷却ファンの動作状態が制御されることを特徴とする放熱モジュール。