JP2022016035A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱部品の温度上昇の抑制と小型化が可能な電子機器を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、撮像素子１０１と第１のコネクタ１１４が実装された撮像素子基板１１３と、制御ＩＣ１０３と第２のコネクタ１１５が実装されたメイン基板１０４と、第１のコネクタ１１４と第２のコネクタ１１５に接続されるケーブル１０６とを備える。メイン基板１０４は、メイン基板１０４を第１の領域１１８と第２の領域１１９に画定するL字状部１１７を有し、ケーブル１０６はL字状部１１７に挿通され、メイン基板１０４において第１の領域１１８に第２のコネクタ１１５が実装されると共に第２の領域に制御ＩＣ１０３が実装される構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器に関し、特に電子機器の内部に配置された電子部品の温度上昇を抑制する技術に関する。

デジタルカメラ等の電子機器では、高機能化や高性能化を図るために撮像素子やドライバＩＣ等の各種ＩＣ（集積回路）の処理能力が高められており、これに伴ってＩＣ等での消費電力が増大すると共にＩＣ等が発生する熱量も増加している。そこで、ＩＣ等の発熱によって電子機器の外装温度が局所的に上昇することを抑制し、また、電子部品の温度上昇による性能低下を抑制するために、電子機器内部での熱の流れを制御する技術が求められている。例えば、特許文献１には、発熱部品である撮像素子が実装された第１の回路基板に、発熱部品が実装された第２の回路基板に接続するための第１の経路とは別に金属筐体に放熱するための第２の経路を設けたデジタルカメラが記載されている。このデジタルカメラでは、撮像素子で発生した熱を第２の経路を通じて金属筐体へ流すことで、発熱部品が搭載された第２の回路基板への熱伝達を抑制しながら、撮像素子の温度上昇を抑制している。

特開２０１６－８２２６１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、熱の流れを制御するために、撮像素子の制御には不要な第２の経路を第１の回路基板に設けるため、撮像素子の小型化が妨げられてしまうという問題がある。

本発明は、発熱部品の温度上昇の抑制と小型化が可能な電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る電子機器は、動作時に発熱する第１の電子部品と、第１のコネクタとが実装された第１の基板と、動作時に発熱する第２の電子部品と、第２のコネクタとが実装された第２の基板と、一端が前記第１のコネクタに接続されると共に他端が前記第２のコネクタに接続されるケーブルと、を備える電子機器であって、前記第２の基板は、前記第２の基板を第１の領域と第２の領域に画定する穴部を有し、前記ケーブルは前記穴部に挿通され、前記第２の基板において前記第１の領域に前記第２の電子部品が実装されると共に前記第２の領域に前記第２のコネクタが実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、発熱部品の温度上昇の抑制と小型化が可能な電子機器を提供することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の外観斜視図である。 図１の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の撮像装置に内蔵された主要部材の斜視図である。 図１の撮像装置に内蔵されたメイン基板の平面図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面にを参照して詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態に係る撮像装置１を斜め前方から見て示す外観斜視図であり、図１（ｂ）は撮像装置１を斜め後方から見て示す外観斜視図である。図２は撮像装置１の概略構成を示すブロック図である。

説明の便宜上、図１に示す三次元の直交座標系を設定する。Ｘ方向は撮像装置１の左右方向であり、Ｙ方向は撮像装置１の上下方向であり、Ｚ方向は撮像装置１の前後方向であるとする。また、上方向を＋Ｙ方向とし、前方向を＋Ｚ方向とし、＋Ｚ方向から見た場合の右方向を＋Ｘ方向とする。

撮像装置１は、固定部１０、第１の可動部２０及び第２の可動部３０を備える。第１の可動部２０は、Ｙ軸と平行なパン回転軸Ｐ（図１（ａ）に一点鎖線で示す）を中心として回転可能に、固定部１０に取り付けられている。第２の可動部３０は、Ｙ軸と直交するチルト回転軸Ｔ（図１（ａ）に一点鎖線で示す）を中心として回転可能に、第１の可動部２０に保持されている。こうして撮像装置１は、第２の可動部３０が固定部１０に対してパン回転軸Ｐとチルト回転軸Ｔ１の自由度を有して回転することができるように、構成されている。

第２の可動部３０は、撮像素子１０１と鏡筒ユニット１０２を有し、鏡筒ユニット１０２は撮像光学系１２５を備える。撮像素子１０１は、光学像を光電変換して画像信号を生成するＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等である。撮像光学系１２５は、被写体像を撮像素子１０１に結像させる各種のレンズや絞り等で構成されており、鏡筒ユニット１０２は撮像光学系１２５を構成する各種の部品を保持している。第１の可動部２０のパン回転軸Ｐまわりの回転と、第２の可動部３０のチルト軸Ｔまわりの回転によって、撮像光学系１２５の光軸方向、つまり撮像方向、を変更することができる。

固定部１０には、図１に示すように、電源ボタン１０７、操作ボタン１０８、表示窓１０９、外部接続コネクタ蓋１１１及び記録メディアコネクタ蓋１１２が設けられている。また、固定部１０は、図２に示すように、制御ＩＣ１０３、外部接続コネクタ１１０、発光素子１２０、電源部１２１、記録メディアコネクタ１２２、記憶部２１０、電源スイッチ１２３及び操作スイッチ１２４を備える。

制御ＩＣ１０３は、撮像素子１０１で生成された画像信号を処理して画像データを生成する機能を含め、撮像装置１の全体的な動作の制御を司る。撮像素子１０１で生成された画像信号は、ケーブル１０６（図３参照）を通じてメイン基板１０４（図３参照）に伝送される。制御ＩＣ１０３をはじめとして、各種の電子部品や電気部品がメイン基板１０４に実装されている。制御ＩＣ１０３で生成された画像データは、記憶部２１０に保存される。記憶部２１０は、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶と消去が可能な半導体記憶装置であるが、これに限定されるものではない。

電源部１２１は、制御ＩＣ１０３や撮像素子１０１等に必要な電力を供給する。固定部１０の右側の側面に設けられた押しボタンスイッチ式の電源ボタン１０７が押下されると、その操作は固定部１０に内蔵された電源スイッチ１２３によって検知される。制御ＩＣ１０３は、電源スイッチ１２３の検知結果に応じて、撮像装置１の電源オフ状態と電源オン状態を切り替える。また、撮像装置１が電源オン状態となっている場合に固定部１０の右側の側面に設けられた押しボタンスイッチ式の操作ボタン１０８が押下されると、その操作は固定部１０に内蔵された操作スイッチ１２４によって検知される。制御ＩＣ１０３は、操作スイッチ１２４の検知結果に応じて撮像装置１の動作状態を切り替える。

表示窓１０９は、透明又は半透明の部材であり、固定部１０の前面に設けられている。発光素子１２０は、例えばＬＥＤ等であり、撮像装置１の内部において表示窓１０９に対面する位置に配置されている。使用者は、発光素子１２０の発光状態を撮像装置１の外側から表示窓１０９を通して視認することができる。例えば、制御ＩＣ１０３は、撮像装置１での動画録画中には発光素子１２０を発光させる。これにより、使用者は表示窓１０９を通して発光素子１２０の発光を確認することにより、撮像装置１が動画録画動作中であると認識することができる。なお、本実施形態では使用者からの視認性を考慮して表示窓１０９は固定部１０の前面に配置されているが、表示窓１０９は撮像装置１の設置場所や使用態様を考慮して別の位置に設けても構わない。

外部接続コネクタ蓋１１１は、固定部１０の左側の側面に設けられており、外部接続コネクタ１１０を不使用時に覆い隠す位置と使用時に外観に露出させる位置との間で動かすことができるよう構成されている。記録メディアコネクタ蓋１１２は、固定部１０の背面側に設けられており、記録メディアコネクタ１２２を不使用時に覆い隠す位置と使用時に外観に露出させる位置との間で動かすことができるように構成されている。

図３（ａ）は撮像装置１に内蔵された主要部材の斜視図であり、図３（ｂ）は撮像装置１に内蔵された主要部材を図３（ａ）とは異なる方向から見た斜視図である。撮像素子１０１は撮像素子基板１１３の一方の面に実装されており、撮像素子基板１１３において撮像素子１０１が実装されている面の反対側の面には第１のコネクタ１１４が実装されている。撮像素子基板１１３は第２の可動部３０を構成する不図示のシャーシ（フレーム）に固定されている。よって、撮像素子基板１１３は、固定部１０に対して第２の可動部３０と一体的に動く。

制御ＩＣ１０３を実装したメイン基板１０４には更に、外部接続コネクタ１１０及び第２のコネクタ１１５が実装されている。図３（ｂ）に示されるように、第２のコネクタ１１５と制御ＩＣ１０３は、メイン基板１０４の同一面であって、撮像素子基板１１３と対面する面の反対側の面に実装されている。一方、外部接続コネクタ１１０は、メイン基板１０４において制御ＩＣ１０３が実装されている面の反対側の面に実装されている。なお、メイン基板１０４は、固定部１０を構成する不図示のシャーシ（フレーム）に固定されている。

撮像素子基板１１３に実装された第１のコネクタ１１４には、撮像素子１０１で生成された画像信号をメイン基板１０４に伝達するためのケーブル１０６の一端が接続されている。ケーブル１０６の他端は、メイン基板１０４に実装された第２のコネクタ１１５に接続されている。メイン基板１０４にはメイン基板１０４を厚み方向に貫通するようにメイン基板穴１１６が設けられており、ケーブル１０６はメイン基板穴１１６を挿通するように配置されている。ケーブル１０６は可撓性を有するため、固定部１０に対して第２の可動部３０が動いて撮像素子基板１１３とメイン基板１０４の相対的な位置関係が変化しても、撮像素子基板１１３とメイン基板１０４との間のケーブル１０６を介した電気的接続は維持される。

次に、撮像装置１の内部で発生した熱の流れの制御について説明する。図４はメイン基板１０４の平面図であり、制御ＩＣ１０３が実装された面を表している。

撮像素子１０１は、温度が上昇し過ぎると画像信号に含まれるノイズが多くなる（Ｓ／Ｎ比が低下する）ため、温度上昇を極力抑えるべき電子部品の１つである。また、制御ＩＣ１０３は、撮像素子１０１で生成された画像信号を処理する機能のみならず、撮像装置１の種々の制御を司る電子部品であり、メイン基板１０４に実装される電子部品の中で最も発熱量が大きい。そして、制御ＩＣ１０３は、温度が上昇し過ぎると処理能力が低下するため、温度上昇を極力抑えるべき電子部品の１つである。

撮像装置１では、制御ＩＣ１０３で発生した熱のうち第２のコネクタ１１５に流れた熱は、第２のコネクタ１１５からケーブル１０６と第１のコネクタ１１４を介して撮像素子基板１１３へ流れる。従って、制御ＩＣ１０３から発生した熱が第２のコネクタ１１５に流れ過ぎると、撮像素子基板１１３に実装されている撮像素子１０１の温度上昇を加速させてしまうおそれがある。また、メイン基板１０４に実装された外部接続コネクタ１１０は使用者が直接触れる可能性の部品であるため、温度が上昇し過ぎると使用者は違和感を覚える可能性がある。これらのことから、発熱量の大きい制御ＩＣ１０３で発生した熱が第２のコネクタ１１５及び外部接続コネクタ１１０へ流れる量をできる限り低減させる必要があり、本実施形態ではメイン基板１０４を以下の通りに構成することにより、この課題を解決している。

即ち、メイン基板穴１１６は、図４に破線で示すように略Ｌ字型に形成された部分（以下「L字状部１１７」という）を有する略Ｔ字型の形状を有する。また、制御ＩＣ１０３は、メイン基板１０４の厚み方向から見た場合に、略矩形の形状を有する。そして、L字状部１１７を構成する２つの直線状穴部はそれぞれ、制御ＩＣ１０３の互いに略直交する（連続する）２辺と対向している。

ここで、L字状部１１７を構成する２つの直線状穴部のそれぞれの中心線を、これら２つの直線状穴部の交点とは反対側に延伸した線（以下「領域画定線Ｌ１，Ｌ２」という）を規定する。領域画定線Ｌ１，Ｌ２は、換言すれば、２つの直線状穴部の交点からそれぞれの端点に向かう直線であり、図４において一点鎖線で示されている。メイン基板１０４は、領域画定線Ｌ１，Ｌ２によって第１の領域１１８と第２の領域１１９に画定される。

メイン基板１０４では、主要な発熱源である制御ＩＣ１０３が第２の領域１１９に実装され、温度上昇を抑制する必要のある第２のコネクタ１１５及び外部接続コネクタ１１０は第１の領域に１１８に配置されている。L字状部１１７を構成する２つの直線状穴部はそれぞれ、ＩＣ１０３の連続する２辺（直交する２辺）と対向している。そのため、L字状部１１７の２つの直線状穴部によって、制御ＩＣ１０３が実装された第２の領域１１９から第２のコネクタ１１５及び外部接続コネクタ１１０が実装された第１の領域１１８への熱の流れが低減される。こうして、第２のコネクタ１１５と外部接続コネクタ１１０の温度上昇を抑制することが可能となっている。

第２のコネクタ１１５は、その長手方向が領域画定線Ｌ２と平行となるようにメイン基板１０４に実装されている。このとき更に第２のコネクタ１１５は、領域画定線Ｌ２の長さ方向（図４の左右方向）において第２のコネクタ１１５の中心が制御ＩＣ１０３の中心から領域画定線Ｌ１側（図４の右側）へ所定の距離ｄ１だけずらして、メイン基板１０４に実装されている。換言すれば、第２のコネクタ１１５の中心は、第２のコネクタ１１５と制御ＩＣ１０３の間に介在する直線状穴部の長さ方向、且つ、２つの直線状穴部の交点側へ、制御ＩＣ１０３の中心から距離ｄ１だけずれている。こうして、第２のコネクタ１１５を、メイン基板穴１１６のL字状部１１７を挟まずに制御ＩＣ１０３と対向することのないようにメイン基板１０４に実装することで、制御ＩＣ１０３から第２のコネクタ１１５への熱伝達をより効果的に抑制することができる。

更に、撮像装置１では、メイン基板１０４に設けられたメイン基板穴１１６にケーブル１０６を挿通させて、メイン基板１０４において撮像素子基板１１３と対面する面の反対側の面へケーブル１０６を引き回すことが可能となっている。そこで、第２のコネクタ１１５は、メイン基板１０４において撮像素子基板１１３と対面する面の反対側の面に実装されている。これにより、第２のコネクタ１１５から撮像素子基板１１３までのケーブル１０６による接続長を長くして、ケーブル１０６からの放熱量を増大させることで、第２のコネクタ１１５から撮像素子基板１１３への熱伝達を抑制することができる。

外部接続コネクタ１１０は、長手方向が領域画定線Ｌ１と平行になるようにメイン基板１０４に実装されている。また、外部接続コネクタ１１０は、領域画定線Ｌ１の長さ方向（図４の上下方向）において外部接続コネクタ１１０の中心が制御ＩＣ１０３の中心から領域画定線Ｌ２側（図４の上側）へ所定の距離ｄ２だけずらして、メイン基板１０４に実装されている。こうして、外部接続コネクタ１１０をメイン基板穴１１６のL字状部１１７を挟まずにが制御ＩＣ１０３と対向することのないようにメイン基板１０４に実装することで、制御ＩＣ１０３から外部接続コネクタ１１０への熱伝達をより効果的に抑制することができる。また、外部接続コネクタ１１０と制御ＩＣ１０３はそれぞれ、メイン基板１０４の異なる面に実装されている。よって、制御ＩＣ１０３から外部接続コネクタ１１０への熱伝達をより効果的に抑制することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。例えば、本発明に係る電子機器の実施形態として撮像装置を取り上げたが、本発明は撮像装置に限定して適用可能なものではなく、動作時に発熱する電子部品（発熱性部品）を実装した基板を備える各種の電子機器に適用が可能である。特に本発明は、発熱性部品を実装した複数の基板をケーブルによって接続する必要のある電子機器や、発熱性部品を実装すると共に使用者が外部からアクセスするコネクタ等を実装した基板を内蔵した電子機器に適している。

１ 撮像装置
１０１ 撮像素子
１０４ メイン基板
１０６ ケーブル
１１０ 外部接続コネクタ
１１３ 撮像素子基板
１１４ 第１のコネクタ
１１５ 第２のコネクタ
１１６ メイン基板穴
１１７ L字状部
１１８ 第１の領域
１１９ 第２の領域

Claims (12)

1. 動作時に発熱する第１の電子部品と、第１のコネクタとが実装された第１の基板と、
   動作時に発熱する第２の電子部品と、第２のコネクタとが実装された第２の基板と、
   一端が前記第１のコネクタに接続されると共に他端が前記第２のコネクタに接続されるケーブルと、を備える電子機器であって、
   前記第２の基板は、前記第２の基板を第１の領域と第２の領域に画定する穴部を有し、
   前記ケーブルは前記穴部に挿通され、
   前記第２の基板において、前記第１の領域に前記第２のコネクタが実装されると共に、前記第２の領域に前記第２の電子部品が実装されていることを特徴とする電子機器。
2. 前記第２の基板に複数の電子部品が実装され、前記第２の電子部品は前記複数の電子部品の中で最も発熱量が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記第２のコネクタは、前記第２の基板において前記第１の基板と対面する面の反対側の面に実装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器。
4. 前記穴部は少なくとも略Ｌ字型に形成された第１の直線状穴部と第２の直線状穴部を有し、
   前記第２の基板において前記第１の領域と前記第２の領域は、前記第１の直線状穴部と前記第２の直線状穴部の交点からそれぞれの端点に向かう直線によって画定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 前記第２の基板の厚み方向から見た場合に前記第２の電子部品は略矩形の形状を有し、
   前記第１の直線状穴部と前記第２の直線状穴部は、前記第２の電子部品の互いに略直交する２辺と対向していることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
6. 前記第２の電子部品と前記第２のコネクタは、前記第１の直線状穴部を挟んで前記第２の基板の同一面に実装され、
   前記第１の直線状穴部の長さ方向、且つ、前記第１の直線状穴部と前記第２の直線状穴部の交点側へ、前記第２のコネクタの中心は前記第２の電子部品の中心から所定の距離だけずれていることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
7. 前記第２の基板に実装された第３のコネクタを有し、
   前記第３のコネクタは前記第１の領域に実装されていることを特徴とする請求項５又は６記載の電子機器。
8. 前記第２の直線状穴部は前記第２の電子部品と前記第３のコネクタとの間に介在し、
   前記第２の直線状穴部の長さ方向、且つ、前記第１の直線状穴部と前記第２の直線状穴部の交点側へ、前記第３のコネクタの中心は前記第２の電子部品の中心から所定の距離だけずれていることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
9. 前記第３のコネクタは、前記第２の基板において前記第２の電子部品が実装されている面の反対側の面に実装されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の電子機器。
10. 前記電子機器は撮像装置であり、
    前記第１の電子部品は撮像素子であり、
    前記第２の電子部品は、前記撮像装置の動作を制御する制御ＩＣであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電子機器。
11. 少なくとも略Ｌ字型に形成された穴部を有する基板と、
    動作時に発熱する電子部品と、
    コネクタと、を備える電子機器であって、
    前記基板は、前記穴部を形成する２つの直線状穴部によって第１の領域と第２の領域に画定され、
    前記第１の領域に前記コネクタが実装されると共に前記第２の領域に前記電子部品が実装されていることを特徴とする電子機器。
12. 動作時に発熱する第１の電子部品と、第１のコネクタと、が実装された第１の基板と、
    動作時に発熱する第２の電子部品と、第２のコネクタと、が実装された第２の基板と、
    一端が前記第１のコネクタに接続されると共に他端が前記第２のコネクタに接続されるケーブルと、を備える電子機器であって、
    前記第２の基板は穴部を有し、前記ケーブルは前記穴部に挿通されていることを特徴とする電子機器。

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