JP2020056858A - Imaging apparatus - Google Patents

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和也 宮崎
Kazuya Miyazaki
和也 宮崎
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Abstract

To provide an imaging apparatus capable of improving the response performance of an electrochromic device degraded in low temperature environment by solving problem in a conventional energization and heating manner that complicated configurations of element drive circuit and heating circuit and relatively large power consumption are required.SOLUTION: The imaging apparatus has an electrochromic device that includes: an image sensor; a pair of transparent electrode substrates; and an electrochromic media containing at least one kind of electrochromic material and a solvent disposed between the pair of transparent electrode substrates. The imaging apparatus also includes: a thermally conductive sealing member that is variable in volume and seals the electrochromic media; and a mechanism that performs thermal connection and interception with a heating element that becomes a high temperature during shooting operation.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、光の強度および色を制御するエレクトロクロミック素子を用いた撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging device using an electrochromic device that controls light intensity and color.

エレクトロクロミック素子は、一対の電極と、この一対の電極間に配置されているエレクトロクロミック層と、を有する素子である。   An electrochromic device is a device having a pair of electrodes and an electrochromic layer disposed between the pair of electrodes.

エレクトロクロミック素子の一対の電極間に電圧を印加してエレクトロクロミック層内のエレクトロクロミック化合物を酸化還元すると、可視光領域の分光透過率が変化し、これによってエレクトロクロミック素子を通過する可視光量を調整することができる。   When a voltage is applied between a pair of electrodes of the electrochromic device to redox the electrochromic compound in the electrochromic layer, the spectral transmittance in the visible light region changes, thereby adjusting the amount of visible light passing through the electrochromic device. can do.

近年、固体撮像素子を用いた動画撮影装置において、光学濃度を無段階に調整できる可変NDフィルタに対する要求が高まっている。この用途の光学素子としては、これまでに液晶や無機エレクトロクロミック薄膜を用いたものが多く提案されているが、光量調整範囲や信頼性等の点で従来の固定濃度のNDフィルタより劣るため広く普及していない。   2. Description of the Related Art In recent years, in a moving image photographing apparatus using a solid-state imaging device, a demand for a variable ND filter capable of adjusting the optical density steplessly has been increasing. Many optical elements using liquid crystal or inorganic electrochromic thin films have been proposed as optical elements for this purpose, but they are inferior to conventional fixed-density ND filters in terms of light amount adjustment range and reliability, and are widely used. Not popular.

一方、有機エレクトロクロミック分子を用いた光学素子は光量調整範囲が広く、また分光透過率の設計が比較的容易であることから、撮像装置に搭載する可変NDフィルタ用途として有望である。   On the other hand, an optical element using organic electrochromic molecules has a wide range of light quantity adjustment and a relatively easy design of spectral transmittance, and is therefore promising as a variable ND filter used in an imaging device.

有機エレクトロクロミック分子を用いたエレクトロクロミック素子は、一対の電極間に電気化学的に活性なアノード性材料とカソード性材料と、を有する。そして、これらの少なくとも一つがエレクトロクロミック性、すなわち電気化学的な酸化還元によって可視光領域に吸収帯を発現する材料として構成されている。このとき一対の電極上では、アノード性材料の酸化反応とカソード性材料の還元反応とが同時に起こり、素子に閉回路が形成されて電流が流れる。   An electrochromic element using an organic electrochromic molecule has an electrochemically active anodic material and a cathodic material between a pair of electrodes. At least one of them is configured as a material that exhibits an absorption band in a visible light region by electrochromic property, that is, electrochemical redox. At this time, on the pair of electrodes, an oxidizing reaction of the anodic material and a reducing reaction of the cathodic material occur at the same time, a closed circuit is formed in the element, and current flows.

しかしながら、有機エレクトロクロミック分子を用いたエレクトロクロミック素子は溶液相における分子の酸化還元反応を利用しているため、光学濃度増減に係る応答時間は原理的に環境温度に依存する。即ち、低温環境では反応分子の物質移動が阻害されて応答時間が極めて遅くなり、高温環境では逆に応答時間が早くなる。   However, since an electrochromic device using organic electrochromic molecules utilizes a redox reaction of molecules in a solution phase, the response time for increasing or decreasing the optical density depends on the environmental temperature in principle. That is, in a low temperature environment, the mass transfer of the reaction molecules is inhibited, and the response time becomes extremely slow. In a high temperature environment, the response time becomes short.

撮像装置に組み込まれた可変NDフィルタ等は低温環境においても不都合無く動作する必要があり、そのためにはエレクトロクロミック素子が遅滞なく動作する温度まで加熱することが重要になってくる。   A variable ND filter or the like incorporated in an imaging device needs to operate without any inconvenience even in a low-temperature environment. For that purpose, it is important to heat the electrochromic element to a temperature at which it operates without delay.

特許文献1には、電極上に形成したエレクトロクロミック物質層を加熱するために、少なくとも一方の電極を加熱用電源に接続して通電を行う内容が記載されている。   Patent Literature 1 describes that at least one of the electrodes is connected to a heating power supply and is energized in order to heat an electrochromic material layer formed on the electrodes.

特開昭61−245143号公報JP-A-61-245143

しかしながら、上記従来の通電によるエレクトロクロミック素子の加熱では、素子の駆動回路および加熱回路構成が複雑になることに加え、比較的大きな電力消費があるといった問題がある。   However, the conventional heating of the electrochromic element by energization has a problem that the driving circuit and the heating circuit configuration of the element are complicated and that relatively large power is consumed.

一方、撮像装置に関しては、小型化の要請によって、撮像素子が実装された回路基板や、制御信号や画像信号を処理する電子部品が実装されたメイン回路基板の配置スペースが小さくなっており、これらの基板は密集した状態で配置されている。また、高画素化に伴う撮像素子の消費電力増大により、撮像素子における発熱量も増大している。   On the other hand, with respect to the imaging device, due to the demand for miniaturization, the layout space of the circuit board on which the imaging element is mounted and the main circuit board on which electronic components for processing control signals and image signals are mounted have been reduced. Are arranged in a dense state. In addition, due to an increase in power consumption of the imaging device accompanying an increase in the number of pixels, the amount of heat generated by the imaging device has also increased.

このように現状の撮像装置において、撮像素子が実装された回路基板やメイン回路基板は発熱体に相当するものになっている。   As described above, in the current imaging apparatus, the circuit board or the main circuit board on which the imaging element is mounted corresponds to a heating element.

そこで、本発明は、撮像装置の回路基板や撮像素子で発生した熱をエレクトロクロミック素子に効率良く伝熱させることによってエレクトロクロミック素子の低温環境時における応答性能を向上し、さらに撮像装置全体の熱マネジメントを適正化することで撮像装置の性能向上を図ることを目的とする。   Therefore, the present invention improves the response performance of the electrochromic element in a low-temperature environment by efficiently transferring the heat generated in the circuit board or the imaging element of the imaging apparatus to the electrochromic element, and further improves the thermal performance of the entire imaging apparatus. It is an object of the present invention to improve the performance of an imaging device by optimizing management.

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
撮像素子と、一対の透明電極基板と、前記一対の透明電極基板の間に配置された少なくとも一種のエレクトロクロミック材料と溶媒とを含むエレクトロクロミック媒体と、を有するエレクトロクロミック素子を内包する撮像装置であって、体積が可変であって、前記エレクトロクロミック媒体の封止を行う熱伝導性封止部材と、撮影動作中に高温状態となる発熱体との熱的な接続及び遮断を行う機構を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an imaging device according to the present invention includes:
An imaging device including an electrochromic element including an imaging element, a pair of transparent electrode substrates, and an electrochromic medium including at least one electrochromic material and a solvent disposed between the pair of transparent electrode substrates. A heat-conductive sealing member having a variable volume and sealing the electrochromic medium, and a mechanism for thermally connecting and disconnecting a heating element that is in a high temperature state during a photographing operation; It is characterized by the following.

本発明によれば、撮像装置の回路基板や撮像素子で発生した熱をエレクトロクロミック素子に効率良く伝熱させることによってエレクトロクロミック素子の低温環境時における応答性能を向上し、さらに撮像装置全体の熱マネジメントを適正化することで撮像装置の性能向上することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the response performance at the time of low temperature environment of an electrochromic element is improved by efficiently transmitting the heat | fever which generate | occur | produced in the circuit board of an imaging device or an imaging element to an electrochromic element, Furthermore, the heat of the imaging apparatus whole is improved. The performance of the imaging device can be improved by optimizing the management.

本発明の撮像装置で使用したエレクトロクロミック素子の一実施形態を表わす断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating an embodiment of an electrochromic device used in the imaging device of the present invention. 本発明の撮像装置で使用したエレクトロクロミック素子の一実施形態を表わす平面模式図である。FIG. 2 is a schematic plan view illustrating an embodiment of an electrochromic device used in the imaging device of the present invention. 本発明の撮像装置の一実施形態を表わす断面模式図である。1 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of an imaging device of the present invention.

以下、図面を参照しながら本発明のエレクトロクロミック素子を用いた撮像装置の構成について、好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成、相対配置等は特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the configuration of an imaging device using the electrochromic device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the configurations, relative arrangements, and the like described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified.

本発明に係る撮像装置は、一対の透明電極基板と、前記一対の透明電極基板の間に配置された、少なくとも一種のエレクトロクロミック材料と溶媒とを含むエレクトロクロミック媒体と、を有するエレクトロクロミック素子を内包する撮像装置であって、前記エレクトロクロミック媒体の封止が体積可変の熱伝導性封止部材によって行われ、前記体積可変の熱伝導性封止部材と、撮像装置内の回路基板との熱的な接続及び遮断機構を有することを特徴とする。   An imaging device according to the present invention includes an electrochromic element having a pair of transparent electrode substrates and an electrochromic medium including at least one electrochromic material and a solvent, which is disposed between the pair of transparent electrode substrates. An encapsulating imaging device, wherein the sealing of the electrochromic medium is performed by a variable volume heat conductive sealing member, and the heat exchange between the variable volume heat conductive sealing member and a circuit board in the imaging device. It has a special connection and disconnection mechanism.

図1は、本発明の撮像装置で使用したエレクトロクロミック素子100の一実施形態を示す断面模式図であり、図2は本発明の撮像装置で使用したエレクトロクロミック素子100の一実施形態を表わす平面模式図である。図1において、ガラス基板1a,1bには、それぞれ透明電極2a,2bが形成されている。これにより、一対の透明電極基板が構成されている。一対の透明電極基板はギャップ制御粒子(不図示)を含むシール3を介して貼り合わされ、このとき一対の透明電極基板間には少なくとも一種類のエレクトロクロミック材料を含有する溶媒からなるエレクトロクロミック媒体4が充填される。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an electrochromic device 100 used in the imaging device of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing one embodiment of the electrochromic device 100 used in the imaging device of the present invention. It is a schematic diagram. In FIG. 1, transparent electrodes 2a and 2b are formed on glass substrates 1a and 1b, respectively. Thereby, a pair of transparent electrode substrates is formed. The pair of transparent electrode substrates are bonded together via a seal 3 containing gap control particles (not shown). At this time, an electrochromic medium 4 composed of a solvent containing at least one type of electrochromic material is provided between the pair of transparent electrode substrates. Is filled.

また、一対の透明電極基板にはそれぞれ少なくとも一つ以上の給電端子(不図示)が設置される。給電端子はそれぞれ駆動回路基板を含む駆動電源7に接続され、これらの端子間に電圧パルスが印加されることによって素子の駆動が行われる。   Further, at least one or more power supply terminals (not shown) are provided on each of the pair of transparent electrode substrates. Each of the power supply terminals is connected to a drive power supply 7 including a drive circuit board, and a voltage pulse is applied between these terminals to drive the element.

エレクロクロミック媒体4の充填方法としては、ガラス基板1a,1bに一対のエレクトロクロミック媒体の注入穴5を形成して充填する方法や、シールパターンによって形成した素子側面の充填孔からから真空注入する方法や、一対の透明電極基板の貼り合わせと同時に真空中で充填する方法等があり、何れも好適に使用することができる。   As a method of filling the electrochromic medium 4, a method of forming and filling a pair of electrochromic medium injection holes 5 in the glass substrates 1a and 1b, or a method of vacuum injection from a filling hole on the side surface of the element formed by a seal pattern is used. There are a method and a method of filling in a vacuum at the same time as bonding a pair of transparent electrode substrates, and any of them can be suitably used.

本発明の撮像装置におけるエレクトロクロミック素子100は、撮像装置内における回路基板や撮像素子等の発熱源の排熱を利用して伝熱によって加熱するため、これらの発熱源とエレクトロクロミック素子は良好な熱伝導性部材によって接続している必要がある。   Since the electrochromic device 100 in the imaging device of the present invention heats by heat transfer using the exhaust heat of a heat source such as a circuit board or an imaging device in the imaging device, these heat sources and the electrochromic device are excellent. It must be connected by a heat conductive member.

エレクトロクロミック素子の構成部材で唯一熱の良導体と言えるのは透明電極であるが、透明電極と発熱源を熱伝導性部材によって接続してしまうと、エレクトロクロミック素子の電圧印加操作に干渉してしまう。   Transparent electrodes are the only components of the electrochromic element that can be said to be good conductors of heat, but if the transparent electrode and the heat source are connected by a heat conductive member, they will interfere with the voltage application operation of the electrochromic element. .

そこで、本発明の撮像装置におけるエレクトロクロミック素子100では、エレクトロクロミック媒体4の封止部材として熱伝導性封止部材6を使用し、これと発熱源を接続することによりエレクトロクロミック媒体の加熱を行う。   Therefore, in the electrochromic element 100 in the imaging apparatus of the present invention, the heat conductive member is used as the sealing member for the electrochromic medium 4, and the electrochromic medium is heated by connecting it to a heat source. .

また、エレクトロクロミック媒体4は温度が上昇すると数%程度の体積膨張があるため、封止部材として可撓性がない部材で固定してしまうと、エレクトロクロミック素子の中央部分が膨らむ外形変化が起きる。素子の外形変化は光学的な影響を伴うため、本発明における封止部材としては、可撓性、若しくは体積可変である熱伝導性部封止部材6を使用することが好適である。   In addition, the volume of the electrochromic medium 4 expands by about several percent when the temperature rises. Therefore, if the electrochromic medium 4 is fixed with a non-flexible member as a sealing member, a change in outer shape occurs in which the central portion of the electrochromic element expands. . Since a change in the outer shape of the element is accompanied by an optical effect, it is preferable to use a flexible or volume-variable heat conductive portion sealing member 6 as the sealing member in the present invention.

例えば、金属製の超小型ベローズや、金属箔等を好ましく使用することができる。特に金属製ベローズを封止部材として用いる場合には、予めインジウム、インジウム−スズ、インジウム−銀等を用いてガラス基板にろう付けした後に、ベローズを最小にした状態で注入することが好ましい。このときベローズの注入穴の封止や、金属箔で封止する場合も上記ろう付け材料を好ましく使用することができる。   For example, a metal ultra-small bellows, a metal foil, or the like can be preferably used. In particular, when a metal bellows is used as a sealing member, it is preferable to inject in a state where the bellows is minimized after brazing the glass substrate using indium, indium-tin, indium-silver or the like in advance. At this time, the above brazing material can also be preferably used for sealing the injection hole of the bellows or for sealing with a metal foil.

図3は、本発明の撮像装置10の一実施形態を表わす断面模式図である。   FIG. 3 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the imaging device 10 of the present invention.

9はレンズユニット、10は撮像装置であり、本発明のエレクトロクロミック素子を用いた光学フィルタ8は撮像装置10内において、ガラスブロック11と撮像素子が実装された回路基板との間に設置される。さらに、エレクトロクロミック素子を用いた光学フィルタ8の熱伝導性封止部材6は、後述の機構14によって、撮像素子が実装された回路基板12やメイン回路基板13と、熱的な接続されたり遮断されたりする状態になる。   Reference numeral 9 denotes a lens unit, 10 denotes an imaging device, and an optical filter 8 using the electrochromic device of the present invention is installed in the imaging device 10 between the glass block 11 and a circuit board on which the imaging device is mounted. . Further, the heat conductive sealing member 6 of the optical filter 8 using the electrochromic element is thermally connected to or cut off from the circuit board 12 or the main circuit board 13 on which the imaging element is mounted by a mechanism 14 described later. Or be in a state of being done.

エレクトロクロミック素子を用いた光学フィルタ8(以下、「エレクトロクロミック光学フィルタ8」とする)は不図示の温度検知手段によって温度をモニタしている。これにより、エレクトロクロミック光学フィルタ8が低温の時には遮断機構14を介して回路基板12やメイン回路基板13と熱的な接続がなされる。また、エレクトロクロミック光学フィルタ8が所定温度以上の時には、遮断機構14によってエレクトロクロミック光学フィルタ8は回路基板12やメイン回路基板13と熱的な接続が遮断されてエレクトロクロミック素子の過昇温が防止される。   The temperature of an optical filter 8 using an electrochromic element (hereinafter, referred to as “electrochromic optical filter 8”) is monitored by a temperature detection unit (not shown). Thus, when the electrochromic optical filter 8 is at a low temperature, thermal connection is made to the circuit board 12 and the main circuit board 13 via the cutoff mechanism 14. When the temperature of the electrochromic optical filter 8 is equal to or higher than a predetermined temperature, the thermal connection between the electrochromic optical filter 8 and the circuit board 12 or the main circuit board 13 is cut off by the cutoff mechanism 14, thereby preventing the temperature of the electrochromic element from excessively rising. Is done.

なお、遮断機構14の具体的な構成としては、例えば、遮断機構14が複数の熱伝導部材が接続された状態であり、その一部が移動可能な状態に配設されている。また、モータ等の公知の駆動手段によって、一部の熱伝導部材が移動する事により、他の熱伝導部材と接続したり切り離されたりする。このような構成によって、エレクトロクロミック光学フィルタ8は、回路基板12やメイン回路基板13と熱的な接続状態と遮断状態に切り替え可能になっている。   As a specific configuration of the shutoff mechanism 14, for example, the shutoff mechanism 14 is in a state where a plurality of heat conducting members are connected, and a part of the shutoff mechanism 14 is disposed in a movable state. In addition, by moving a part of the heat conducting member by a known driving means such as a motor, the heat conducting member is connected to or disconnected from another heat conducting member. With such a configuration, the electrochromic optical filter 8 can be switched between a thermal connection state and a cutoff state with the circuit board 12 and the main circuit board 13.

つまり、遮断機構14は、本発明の撮影動作中に高温状態となる発熱体との熱的な接続及び遮断を行う機構に相当する。   That is, the cut-off mechanism 14 corresponds to a mechanism for performing thermal connection and cut-off with the heating element that is in a high temperature state during the photographing operation of the present invention.

本発明のエレクトロクロミック光学フィルタ8の使用方法として、エレクトロクロミック素子100が加熱されて所定の性能まで達した後に、撮像装置10側でその使用が可能とする表示を行うようなインターフェースを採用することも好ましく採用することができる。   As a method of using the electrochromic optical filter 8 of the present invention, an interface that performs a display that enables the electrochromic device 100 to be used after the electrochromic element 100 is heated to reach a predetermined performance is used. Can also be preferably adopted.

以下、本発明のエレクトロクロミック光学フィルタ8として用いるエレクトロクロミック素子100について詳しく説明する。   Hereinafter, the electrochromic device 100 used as the electrochromic optical filter 8 of the present invention will be described in detail.

ガラス基板1a,1bとしては、光学ガラス、石英ガラス、白板ガラス、青板ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、化学強化ガラス等を用いることができ、特に透明性や耐久性、耐熱性の点から無アルカリガラスを好適に使用することができる。   As the glass substrates 1a and 1b, optical glass, quartz glass, white plate glass, blue plate glass, borosilicate glass, alkali-free glass, chemically strengthened glass, and the like can be used. In particular, in terms of transparency, durability, and heat resistance. Alkali-free glass can be suitably used.

ガラス基板1a,1bには透明電極2のほかに、ガラス基板表面、ガラス基板−透明電極界面及び透明電極−エレクトロクロミック媒体界面の反射を低減して素子透過率を向上する不図示の反射防止層やインデックスマッチング層を好適に使用することができる。   On the glass substrates 1a and 1b, in addition to the transparent electrode 2, an anti-reflection layer (not shown) for reducing the reflection on the glass substrate surface, the glass substrate-transparent electrode interface and the transparent electrode-electrochromic medium interface to improve the device transmittance. And an index matching layer can be suitably used.

透明電極2としては、いわゆる透明導電性酸化物であるスズドープ酸化インジウム(ITO)、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛(GZO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ(ATO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、ニオビウムドープ酸化チタン(TNO)等を用いることができる。   As the transparent electrode 2, a so-called transparent conductive oxide, tin-doped indium oxide (ITO), zinc oxide, gallium-doped zinc oxide (GZO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), tin oxide, antimony-doped tin oxide (ATO) , Fluorine-doped tin oxide (FTO), niobium-doped titanium oxide (TNO), or the like.

シール3としては、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を用いることができるが、前述したエレクトロクロミック媒体4の充填法、すなわち素子プロセスによって適宜好適な材料が選択される。また、シール3には一対の透明電極基板間隔を規定するセルギャップ制御粒子を混練しておくのが好ましい。   As the seal 3, a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin can be used, and a suitable material is appropriately selected according to the above-described method of filling the electrochromic medium 4, that is, an element process. Further, it is preferable that the cell gap control particles for defining the distance between the pair of transparent electrode substrates are kneaded in the seal 3.

エレクトロクロミック媒体4は、少なくとも一種類のエレクトロクロミック材料と、溶媒と、からなり、さらに支持電解質や増粘剤等他の有益剤を添加してもよい。   The electrochromic medium 4 is composed of at least one kind of electrochromic material and a solvent, and may further contain other beneficial agents such as a supporting electrolyte and a thickener.

エレクトロクロミック材料としては、酸化還元により可視光透過率が変化する化合物を好適に使用することができ、中でもチオフェン類化合物、フェナジン類化合物、ビピリジニウム塩類化合物等の有機化合物を好適に用いることができる。   As the electrochromic material, a compound whose visible light transmittance is changed by oxidation-reduction can be preferably used, and among them, an organic compound such as a thiophene compound, a phenazine compound, and a bipyridinium salt compound can be preferably used.

溶媒としては、エレクトロクロミック材料や支持電解質等の有益剤を溶解するものであれば特に限定されないが、極性が大きいものを好ましく用いることができる。具体的には水や、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、プロピオンニトリル、ベンゾニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジオキソラン等の有機極性溶媒が挙げられる。   The solvent is not particularly limited as long as it dissolves a beneficial agent such as an electrochromic material or a supporting electrolyte, but a solvent having a large polarity can be preferably used. Specifically, water, methanol, ethanol, propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl sulfoxide, dimethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, sulfolane, dimethylformamide, dimethoxyethane, tetrahydrofuran, acetonitrile, propionnitrile, benzonitrile, benzonitrile, Organic polar solvents such as dimethylacetamide, methylpyrrolidinone, and dioxolane are exemplified.

支持電解質としては、イオン解離性の塩であり、かつ溶媒に対して良好な溶解性を示すものであれば限定されないが、電子供与性を有する電解質を好ましく用いることができる。例えば、各種のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などの無機イオン塩や4級アンモニウム塩や環状4級アンモニウム塩などがあげられる。具体的にはLiClO、LiSCN、LiBF、LiAsF、LiCF3SO、LiPF、LiI、NaI、NaSCN、NaClO、NaBF、NaAsF、KSCN、KCl等のLi、Na、Kのアルカリ金属塩等や、(CHNBF、(CNBF、(n−CNBF、(n−CNPF、(CNBr、(CNClO、(n−CNClO等の4級アンモニウム塩および環状4級アンモニウム塩等が挙げられる。 The supporting electrolyte is not limited as long as it is an ion dissociable salt and shows good solubility in a solvent, but an electrolyte having an electron donating property can be preferably used. Examples thereof include inorganic ion salts such as various alkali metal salts and alkaline earth metal salts, quaternary ammonium salts, and cyclic quaternary ammonium salts. Specifically, alkali metal salts of Li, Na and K such as LiClO 4 , LiSCN, LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiPF 6 , LiI, NaI, NaSCN, NaClO 4 , NaBF 4 , NaAsF 6 , KSCN, KCl, etc. And (CH 3 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NBF 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NPF 6 , (C 2 H 5) And quaternary ammonium salts such as ( 4 ) NBr, (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (n-C 4 H 9 ) 4 NClO 4, and cyclic quaternary ammonium salts.

増粘剤としては、例えばシアノエチルポリビニルアルコール、シアノエチルプルラン、及びシアノエチルセルロースから選ばれる少なくとも1種を好適に使用することができる。これらは、CR−V(シアノエチルポリビニルアルコール:軟化温度20〜40℃、誘電率18.9)、CR−S(シアノエチルプルラン:軟化温度90〜100℃、誘電率18.9)、CR−C(シアノエチルセルロース:軟化温度200℃以上、誘電率16)、CR−M(シアノエチルプルランとシアノエチルポリビニルアルコールの混合物:軟化温度40〜70℃、誘電率18.9)として、信越化学工業製から入手することが可能であり、広い温度範囲にわたる高粘性と高イオン導電性という、相反する課題を良好なバランスで解決する添加剤である。   As the thickener, for example, at least one selected from the group consisting of cyanoethyl polyvinyl alcohol, cyanoethyl pullulan, and cyanoethyl cellulose can be suitably used. These include CR-V (cyanoethyl polyvinyl alcohol: softening temperature 20 to 40 ° C., dielectric constant 18.9), CR-S (cyanoethyl pullulan: softening temperature 90 to 100 ° C., dielectric constant 18.9), CR-C ( Obtained from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. as cyanoethyl cellulose: softening temperature of 200 ° C. or higher, dielectric constant 16), CR-M (mixture of cyanoethyl pullulan and cyanoethyl polyvinyl alcohol: softening temperature 40 to 70 ° C., dielectric constant 18.9). It is an additive that solves the conflicting problems of high viscosity and high ionic conductivity over a wide temperature range with a good balance.

以上の構成によって作製したエレクトロクロミック素子100は、電圧制御、或いはPWM制御によって任意の光学濃度に設定することができるが、光学濃度変化には化学反応を利用しているため、応答時間が低温側で遅くなるという原理的な特徴がある。   The electrochromic device 100 manufactured according to the above configuration can be set to an arbitrary optical density by voltage control or PWM control. There is a principle feature that it is slow.

エレクトロクロミック素子100の構成によっても異なるが、−5℃においては6段着消色に3〜4秒程度、室温25℃では1〜2秒程度、60℃では1秒程度の時間が必要となる。   Although it depends on the configuration of the electrochromic element 100, it takes about 3 to 4 seconds for 6-step color erasing at -5 ° C, about 1 to 2 seconds at room temperature 25 ° C, and about 1 second at 60 ° C. .

以下、本発明の撮像装置10の実施例について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the imaging device 10 of the present invention will be described.

先ず、エレクトロクロミック素子100を用いたエレクトロクロミック光学フィルタ8について説明する。   First, the electrochromic optical filter 8 using the electrochromic element 100 will be described.

厚さ0.7mmのガラス基板(Corning社製EAGLE−XG)上にシート抵抗10Ω/□のITO透明電極を形成し、これを一対の透明電極基板として使用した。   An ITO transparent electrode having a sheet resistance of 10Ω / □ was formed on a 0.7 mm thick glass substrate (EAGLE-XG manufactured by Corning), and this was used as a pair of transparent electrode substrates.

ギャップ制御粒子(積水化学工業社製ミクロパール−SP(直径30μm))と熱硬化型エポキシ樹脂(三井化学製ストラクトボンドHC−1850)を混練し、一方の透明電極基板にディスペンサ装置を使用してシールパターンを描画塗布し、エレクトロクロミック媒体4の注入穴を形成したもう一方の透明電極基板と貼り合わせて電極間間隙30μmの素子を作製した。ここでエレクトロクロミック媒体注入部を除く、素子の有効光線領域は11×18mmとした。   Gap control particles (Micropearl-SP (30 μm in diameter) manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) and a thermosetting epoxy resin (Structbond HC-1850 manufactured by Mitsui Chemicals) are kneaded, and a dispenser device is used for one of the transparent electrode substrates. A seal pattern was applied by drawing and bonded to the other transparent electrode substrate on which the injection hole for the electrochromic medium 4 was formed, thereby producing an element having a gap between the electrodes of 30 μm. Here, the effective light area of the device excluding the electrochromic medium injection portion was 11 × 18 mm.

次に、エレクトロクロミック媒体4の体積可変な熱伝導性封止部材8として、SUS製の超小型ベローズを金属インジウムを用いて一対の注入穴部分にろう付けした。   Next, as a thermally conductive sealing member 8 having a variable volume of the electrochromic medium 4, an ultra-small bellows made of SUS was brazed to a pair of injection holes using metal indium.

エレクトロクロミック媒体4としては、3種類のアノード性エレクトロクロミック材料(フェナジン類化合物)と、3種類のカソード性エレクトロクロミック材料(ビピリジニウム塩類化合物)とを炭酸プロピレン溶媒に溶解したものを作製した。   The electrochromic medium 4 was prepared by dissolving three types of anodic electrochromic materials (phenazine compounds) and three types of cathodic electrochromic materials (bipyridinium salt compounds) in a propylene carbonate solvent.

先に作製した素子の金属ベローズ穴からエレクトロクロミック媒体を注入し、最後に金属ベローズ穴を金属インジウムによって封止した。   An electrochromic medium was injected from the metal bellows hole of the device prepared above, and finally the metal bellows hole was sealed with metal indium.

さらに一対の透明電極2には一対のリード線をハンダ付けして、電圧印加により光学濃度可変なエレクトロクロミック光学フィルタ8を作製した。   Further, a pair of lead wires were soldered to the pair of transparent electrodes 2 to produce an electrochromic optical filter 8 whose optical density was variable by applying a voltage.

さらに、熱伝導性封止部材である金属ベローズには銅箔を接続し、これを撮像素子が実装された回路基板12やメイン回路基板13と、熱的な接続及び遮断機構14を介して接続して撮像装置10内に組み込んだ。   Further, a copper foil is connected to the metal bellows which is a heat conductive sealing member, and this is connected to the circuit board 12 or the main circuit board 13 on which the image pickup device is mounted via a thermal connection and cutoff mechanism 14. Then, it was incorporated into the imaging device 10.

(評価)
実施例1で作製した撮像装置10にレンズユニット9を取り付け、環境試験機内で動作及び実写確認を行った。
(Evaluation)
The lens unit 9 was attached to the imaging device 10 manufactured in Example 1, and operation and actual photographing were confirmed in an environmental tester.

先ず、環境試験機の温度を−5℃に設定し、エレクトロクロミック光学フィルタ8と、撮像素子が実装された回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を行った状態で、撮像装置10を立ち上げて標準的な使用を行った場合の30分後のエレクトロクロミック光学フィルタ8の温度を確認したところ、約15℃であり、このとき6段着消色時間は約2秒であった。比較のためにエレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を遮断した状態で同様の評価を行ったところ、エレクトロクロミック光学フィルタ8の温度は約−5℃のままであり、このとき6段着消色時間は約3〜4秒であった。   First, the temperature of the environmental tester is set to −5 ° C., and the imaging apparatus is thermally connected to the electrochromic optical filter 8, the circuit board 12 on which the imaging device is mounted, and the main circuit board 13. When the temperature of the electrochromic optical filter 8 was confirmed 30 minutes after the start-up of 10 and the standard use, the temperature was about 15 ° C. At this time, the six-step decoloring time was about 2 seconds. Was. For comparison, the same evaluation was performed in a state where the thermal connection between the electrochromic optical filter 8 and the circuit board 12 and the main circuit board 13 was cut off. As a result, the temperature of the electrochromic optical filter 8 was about −5 ° C. At this time, the six-step color erasing time was about 3 to 4 seconds.

次に、環境試験機の温度を60℃に設定して同様の評価を行った。このとき、エレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を行った状態では、30分後のエレクトロクロミック光学フィルタ8の温度は約80℃であり、またこのときの6段着消色時間は約0.5〜1秒であった。   Next, the same evaluation was performed by setting the temperature of the environmental tester to 60 ° C. At this time, in a state where the electrochromic optical filter 8 is thermally connected to the circuit board 12 and the main circuit board 13, the temperature of the electrochromic optical filter 8 after 30 minutes is about 80 ° C. The six-step color erasing time was about 0.5 to 1 second.

一方、エレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を遮断した状態では、エレクトロクロミック光学フィルタ8の温度は約60℃であり、このときの6段着消色時間は約1秒であった。   On the other hand, when the thermal connection between the electrochromic optical filter 8 and the circuit board 12 and the main circuit board 13 is cut off, the temperature of the electrochromic optical filter 8 is about 60 ° C. The time was about 1 second.

さらに、比較のために金属ベローズ(熱伝導性封止部材6)を用いずに標準的なUV硬化性樹脂で注入穴を封止したエレクトロクロミック素子を作製し、これを回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続が無い状態で撮像装置10に組込み、同様の評価を行った。   Further, for comparison, an electrochromic element in which the injection hole was sealed with a standard UV curable resin without using a metal bellows (thermally conductive sealing member 6) was manufactured, and this was mounted on the circuit board 12 and the main circuit. The same evaluation was performed by assembling the imaging device 10 with no thermal connection to the substrate 13.

エレクトロクロミック光学フィルタ8の温度変化は、金属ベローズを使用して回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続が無い場合と略同様であったが、60℃環境における使用では、エレクトロクロミック光学フィルタ8の外形変化に伴う影響から、一部で撮影画像の劣化が確認された。   The temperature change of the electrochromic optical filter 8 was almost the same as when there was no thermal connection between the circuit board 12 and the main circuit board 13 using the metal bellows. Due to the influence of the change in the outer shape of the optical filter 8, deterioration of the captured image was confirmed in part.

つまり、エレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を行った状態ではエレクトロクロミック光学フィルタ8を効率よく加熱することができ、低温環境時において応答性能を向上することができた。さらに、体積が可変である熱伝導性封止部材6として金属ベローズを使用した場合には、エレクトロクロミック媒体の熱膨張による体積変化を緩衝して、形状変化による光学的な影響を抑制することができた。   That is, in a state where the electrochromic optical filter 8 is thermally connected to the circuit board 12 and the main circuit board 13, the electrochromic optical filter 8 can be efficiently heated, and the response performance is improved in a low temperature environment. I was able to. Further, when a metal bellows is used as the heat conductive sealing member 6 having a variable volume, it is possible to buffer the volume change due to the thermal expansion of the electrochromic medium and suppress the optical influence due to the shape change. did it.

実施例2の素子は実施例1と同様のプロセスで作製を行った。但し、体積可変な熱伝導性封止部材8として、銀箔を用いて一対の注入穴部分にろう付けを行った。   The device of Example 2 was manufactured by the same process as in Example 1. However, a silver foil was used as the heat-conductive sealing member 8 having a variable volume, and the pair of injection holes were brazed.

(評価)
実施例2で作製した撮像装置にレンズユニット9を取り付け、環境試験機内で動作確認を行った。
(Evaluation)
The lens unit 9 was attached to the imaging device manufactured in Example 2, and the operation was confirmed in an environmental tester.

先ず、環境試験機の温度を−5℃に設定し、エレクトロクロミック光学フィルタ8と、撮像素子が実装された回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を行った状態で、撮像装置10を立ち上げて標準的な使用を行った場合の30分後のエレクトロクロミック光学フィルタ8の温度を確認したところ、約20℃であり、このときの6段着消色時間は約1〜2秒であった。比較のためにエレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を遮断した状態で、同様の評価を行ったところ、エレクトロクロミック光学フィルタ8の温度は約−5℃のままであり、このときの6段着消色時間は約3〜4秒であった。   First, the temperature of the environmental tester is set to −5 ° C., and the imaging apparatus is thermally connected to the electrochromic optical filter 8, the circuit board 12 on which the imaging device is mounted, and the main circuit board 13. When the temperature of the electrochromic optical filter 8 was confirmed 30 minutes after the start-up of 10 and the standard use was performed, the temperature was about 20 ° C., and the six-step decoloring time at this time was about 1-2. Seconds. For comparison, the same evaluation was performed in a state where the thermal connection between the electrochromic optical filter 8 and the circuit board 12 and the main circuit board 13 was cut off, and the temperature of the electrochromic optical filter 8 was about −5 ° C. The six-step color erasing time at this time was about 3 to 4 seconds.

次に、環境試験機の温度を60℃に設定して同様の評価を行った。   Next, the same evaluation was performed by setting the temperature of the environmental tester to 60 ° C.

このとき、エレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を行った状態では、30分後のエレクトロクロミック光学フィルタ8の温度は約85℃であり、このときの6段着消色時間は約0.5秒であった。   At this time, in a state where the electrochromic optical filter 8 is thermally connected to the circuit board 12 and the main circuit board 13, the temperature of the electrochromic optical filter 8 after about 30 minutes is about 85 ° C. The six-step color erasing time was about 0.5 seconds.

一方、エレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を遮断した状態では、エレクトロクロミック光学フィルタ8の温度は約60℃であり、このとき6段着消色時間は約1秒であった。   On the other hand, when the thermal connection between the electrochromic optical filter 8 and the circuit board 12 and the main circuit board 13 is cut off, the temperature of the electrochromic optical filter 8 is about 60 ° C. Was about 1 second.

さらには、エレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を行った状態で約85℃で撮影した画像は若干の画質劣化を伴っていたため、80℃に達したところでエレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を遮断したところ、画質劣化は見られなくなった。   Furthermore, the image taken at about 85 ° C. in a state where the electrochromic optical filter 8 was thermally connected to the circuit board 12 and the main circuit board 13 had a slight deterioration in image quality, and thus reached 80 ° C. By the way, when the thermal connection between the electrochromic optical filter 8 and the circuit board 12 and the main circuit board 13 was cut off, no deterioration in image quality was observed.

つまり、エレクトロクロミック光学フィルタ8と回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を行った状態ではエレクトロクロミック光学フィルタ8を効率よく加熱することができ、低温環境時において応答性能を向上することができた。さらに、体積可変の熱伝導性封止部材6として銀箔を使用した場合には、エレクトロクロミック媒体の熱膨張による体積変化を緩衝する効果がやや不十分であったものの、回路基板12及びメイン回路基板13との熱的な接続を遮断する機構によって過昇温を防止することができ、エレクトロクロミック光学フィルタ8の形状変化による光学的な影響を抑制することができた。   That is, in a state where the electrochromic optical filter 8 is thermally connected to the circuit board 12 and the main circuit board 13, the electrochromic optical filter 8 can be efficiently heated, and the response performance is improved in a low temperature environment. I was able to. Further, when silver foil is used as the heat conductive sealing member 6 having a variable volume, although the effect of buffering the volume change due to the thermal expansion of the electrochromic medium is somewhat insufficient, the circuit board 12 and the main circuit board are not used. The mechanism for interrupting the thermal connection with the optical filter 13 can prevent an excessive temperature rise, and can suppress an optical influence due to a change in the shape of the electrochromic optical filter 8.

以上、説明したように、本発明の撮像装置によれば、撮像装置の回路基板や撮像素子で発生した熱をエレクトロクロミック素子に効率良く伝熱させることによってエレクトロクロミック素子の低温環境時における応答性能を向上し、さらに撮像装置全体の熱マネジメントを適正化することで撮像装置の性能向上することができる。   As described above, according to the imaging apparatus of the present invention, the response performance of the electrochromic element in a low-temperature environment is achieved by efficiently transferring the heat generated in the circuit board and the imaging element of the imaging apparatus to the electrochromic element. And the thermal management of the entire imaging device can be optimized to improve the performance of the imaging device.

1a,1b ガラス基板、2a,2b 透明電極、 シール、
4 エレクトロクロミック媒体、
5 エレクトロクロミック媒体の注入穴、
6 熱伝導性封止部材(金属ベローズ)、
7 駆動回路基板を含む駆動電源、
8 エレクトロクロミック素子を用いた光学フィルタ、
9 レンズユニット、10 撮像装置、11 ガラスブロック、
12 撮像素子が実装された回路基板、13 メイン回路基板、
14 エレクトロクロミック素子と回路基板との熱的な接続及び遮断機構、
100 エレクトロクロミック素子
1a, 1b glass substrate, 2a, 2b transparent electrode, seal,
4 electrochromic medium,
5 injection holes for electrochromic medium,
6 thermal conductive sealing members (metal bellows),
7 drive power supply including drive circuit board,
8 An optical filter using an electrochromic element,
9 lens unit, 10 imaging device, 11 glass block,
12 a circuit board on which an image sensor is mounted, 13 a main circuit board,
14 thermal connection and disconnection mechanism between the electrochromic element and the circuit board,
100 electrochromic element

Claims (3)

撮像素子と、
一対の透明電極基板と、
前記一対の透明電極基板の間に配置された少なくとも一種のエレクトロクロミック材料と溶媒とを含むエレクトロクロミック媒体と、を有するエレクトロクロミック素子を内包する撮像装置であって、
体積が可変であって、前記エレクトロクロミック媒体の封止を行う熱伝導性封止部材と、
撮影動作中に高温状態となる発熱体との熱的な接続及び遮断を行う機構を有することを特徴とする撮像装置。
An image sensor;
A pair of transparent electrode substrates,
An electrochromic medium including at least one electrochromic material and a solvent disposed between the pair of transparent electrode substrates, and an electrochromic medium including an electrochromic element,
A volume is variable, a heat conductive sealing member for sealing the electrochromic medium,
An imaging apparatus, comprising: a mechanism for thermally connecting and disconnecting a heating element that is in a high temperature state during a shooting operation.
前記熱伝導性封止部材が金属ベローズであることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the heat conductive sealing member is a metal bellows. 前記熱伝導性封止部材が金属箔であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, wherein the heat conductive sealing member is a metal foil.
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