JP4499316B2

JP4499316B2 - 電子カメラ

Info

Publication number: JP4499316B2
Application number: JP2001229953A
Authority: JP
Inventors: 澄夫川合
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: JP2003046828A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子カメラ、より詳しくは、固体撮像素子から発生された熱を冷却する構造を備えた電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子部品は、集積度が高まり、より高クロックで駆動されるなどの高性能化が図られるにつれて、発熱量が多くなる傾向にある。例えば電子カメラにおいては、被写体像を撮像する固体撮像素子が、高画素化、大型化するにつれて、こうした傾向が見られている。
【０００３】
固体撮像素子では、熱によって暗電流等が発生し、ノイズの原因となって画質が低下することが知られているが、上述したような高画素化された固体撮像素子においては、個々の画素のサイズが小さくなるために、Ｓ／Ｎ比がより低下してしまうことになる。
【０００４】
そこで、固体撮像素子から発生された熱を冷却する技術が重要となってきており、こうした筐体内の電子部品の熱を筐体の外部に放散する技術は、従来より、各種のものが知られている。
【０００５】
例えば、固体撮像素子を備えた電子撮像装置を用いて長時間露光により天体撮影等を行う際に、ペルチェ素子や液体窒素を用いて固体撮像素子を直接冷却することにより、暗電流等による画質劣化を防止する技術が知られており、絶大な効果を発揮するものとなっている。
【０００６】
また、特開２０００−３２３０７号公報には、電子カメラの内部空間を固体撮像素子が配設される空間と電池が配設される空間とに分割して、固体撮像素子から発生された熱を、ヒートパイプを通して、電池に伝熱するようにする技術が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなペルチェ素子や液体窒素を用いて固体撮像素子を直接冷却する手段では、装置が大がかりになったり、冷却のための電力消費も大きくなったりするために、民生品では実用化されるに至ってはいない。
【０００８】
また、上記特開２０００−３２３０７号公報に記載されたものでは、固体撮像素子から発生された熱を、電子カメラ内の他の部材に伝達して自然放熱による冷却を行うものであるために、冷却能力が必ずしも十分であるとはいえない。
【０００９】
こうして、民生品に使用可能な程度に低コストで小型でありながら、ある程度の冷却能力を備えた冷却手段が望まれている。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、暗電流等による画質劣化を低コストに防止することができる電子カメラを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の電子カメラは、被写体光像を電気的な映像信号に変換するための固体撮像素子と、一端部が上記固体撮像素子と熱的に結合するように密着しており、該固体撮像素子から発生された熱を取り込む受熱部と、一端部がこの受熱部の他端部に熱的に接続されていて、該受熱部の熱を伝達する熱伝達部と、当該電子カメラの電源となる電池または外部電源装置を装着自在とする電池ケースであって、前記熱伝達部の他端部に熱的に接続され、当該電子カメラの外部に向けて熱を放出可能な冷却機能を果たす電池ケースと、前記電池ケースに配設され、前記外部電源装置が装着された際に当該外部電源装置に対して熱的接触がなされ、当該電池ケースに伝達された前記熱伝達部の熱を当該外部電源装置に伝達するための取り付け部と、を具備し、前記電池ケースは、前記電池を装着した際は当該電池とは熱的な接触を行なわず、前記熱伝達部の他端部から伝達された熱を当該電子カメラの外部に向けて放出し、前記外部電源装置が装着された際は、前記取り付け部を介して当該外部電源装置に対して熱的接触がなされ、当該電池ケースに伝達された前記熱伝達部の熱を当該外部電源装置に放出することを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１から図３は本発明の一実施形態を示したものであり、図１は電子カメラにおける固体撮像素子の冷却構造および冷却装置の構成を示す一部断面を含む斜視図、図２は冷却装置の内部構成を示す断面図、図３は固体撮像素子からの熱が冷却装置に伝達される構成を示す一部断面を含む背面図である。
【００２４】
この電子カメラは、被写体光像を光電変換して映像信号として出力するための固体撮像素子１を、パッケージである撮像素子ケース２と保護ガラス３により封止し、さらにその前面側に光束中の不要な高周波成分をカットする光学的ローパスフィルタ４を配設した撮像素子ユニットを備えており、上記撮像素子ケース２からは上記固体撮像素子１の駆動信号を入力したり該固体撮像素子１により撮像された映像信号を出力したりするための端子５が延出されている。
【００２５】
上記撮像素子ケース２は、熱伝導率の高い素材により形成されていて、上記固体撮像素子１から発生された熱を効率的に伝達することができるようになっている。
【００２６】
上記撮像素子ケース２には、上記固体撮像素子１を図示しない本体シャーシ等に位置決めするための基準板６が比較的広い接触面積をもって固着されており、この基準板６は、例えばアルミニウムなどの比較的軽量でかつ熱伝導率の高い素材により、細長の板状をなすように形成された、熱伝達手段を兼ねた受熱部となっている。
【００２７】
こうして、撮像素子ケース２と基準板６とは、高い効率で熱が伝達されるように、互いに熱的に結合している。
【００２８】
上記基準板６の一端部には、熱伝達手段であり熱伝達部たるヒートパイプ８の一端部が、熱伝導率の高い素材により形成された固定板７を該基準板６に溶接またはねじ止めすることにより固定されている。これにより、基準板６とヒートパイプ８は、良好に熱を伝達することができるようになっている。
【００２９】
上記ヒートパイプ８は、真空状態にしたパイプの内部に、適量の作動液（例えば水や代替フロンなど）を封入するとともに、その還流を促進する毛細管構造（例えば内壁に刻設したグルーブや、内壁に内張りしたウィック（網目状材料）など）を設けた、対流構造を利用した公知の熱伝導素子である。
【００３０】
このヒートパイプ８の一端部に熱が加わると、作動液が蒸発し、圧力差によって該ヒートパイプ８の他端部に音速に準ずる速度で移動する。この他端部において冷却されると、作動液が凝縮し、上記毛細管構造により上記一端部側（熱が加わる側）に還流される。このようなサイクルを繰り返すことにより、一端部から他端部へ、熱が移動する構成となっている。
【００３１】
このようなヒートパイプ８は、熱伝導性が高く（例えば銀の１０００倍程度）、熱応答性が早く（上述したように音速に準ずる応答性）、軽量で信頼性が高いなどの利点を有している。
【００３２】
上記ヒートパイプ８の他端部は、熱伝導率の高い素材により形成された固定板９を溶接またはねじ止めすることにより、電池ケース１０に対して良好に熱を伝達することができるように固定されている。
【００３３】
この電池ケース１０は、熱伝達手段を兼ねた冷却部であって、金属等の熱伝導率の高い素材でなる板状部材をコの字形状に折曲して形成されており、例えば、この電子カメラを把持するためのグリップ部の内部に配設されている。
【００３４】
該電池ケース１０は、電源となる電池１５を装填するための部位であるが、該電池１５が装填された際に、電池１５とは熱的な接触を直接行わないように構成されている。
【００３５】
一方で、該電池ケース１０は、この電子カメラの外装１１に熱的に接触するように構成されており、冷却部を兼ねた該外装１１を介して、外部への放熱も行うことができるようになっている。
【００３６】
この電子カメラは、上記電池１５に代えて、アクセサリ装置であり外部バッテリ装置として電源装置２１を装着することができるように構成されていて、この電源装置２１は、後述するように冷却装置を兼ねたものとなっている。
【００３７】
この電源装置２１は、比較的大容量のバッテリを内蔵する電源部２２から、電池ケース挿入部２３を立設しており、この電池ケース挿入部２３が上記電池１５に代えて、上記電池ケース１０の内部に装填されるようになっている。
【００３８】
この電池ケース挿入部２３には、上記電池１５の電極に相当する位置に、＋端子２４ｐと−端子２４ｍが配設されており、図示しない電子カメラ内の端子に各接続されて、上記電源部２２からの電力を伝達するようになっている。
【００３９】
上記電源装置２１は、図３にも示すように、この電子カメラのカメラ本体１２に設けられた取付部たる三脚穴１２ａに、ねじ２５ａを介して着脱自在に装着されるようになっており、このねじ２５ａと回動一体に設けられた円板部２５の一端が上記電源部２２の背面側に露呈して、指などを用いて回動させることができるようになっている。
【００４０】
上記電池ケース１０の内部には、板ばね１０ａが設けられており、上記電池ケース挿入部２３が装填されると、該板ばね１０ａは、該電池ケース挿入部２３を、該電池ケース１０の上記ヒートパイプ８および固定板９が取り付けられた側の内面に向けて押圧するようになっている。
【００４１】
これにより、電池ケース１０と電池ケース挿入部２３は、高い効率で熱を伝導することができるような熱的接触を行う状態となる。
【００４２】
一方、上記板ばね１０ａは、２本でなる上記電池１５の間に配置されていて、該電池１５に対しては作用を及ぼさないように構成されている。従って、電池１５が装填された際にも、電池ケース１０と電池１５との熱的な非接触は維持されるようになっている。
【００４３】
次に、図２を参照して、上述したような電池ケース挿入部２３内に設けられた冷却装置の構成について説明する。
【００４４】
図１にも示したように、上記電源部２２の正面側下部には外気取入口２６が設けられており、一方、該電源部２２の底面には排気口２７が設けられていて、これら外気取入口２６と排気口２７は、該外気取入口２６から入って電池ケース挿入部２３の内側上部まで達した後に再び下方に向けて垂下され上記排気口２７に到達する送風路３０により連通されている。
【００４５】
上記外気取入口２６には、塵芥等が外部から空気とともに侵入するのを防ぐためのフィルタ２８が配設されており、このフィルタ２８を介した内部が、上記送風路３０の一部を構成する冷却室３０ａとなっている。
【００４６】
この冷却室３０ａには、ペルチェ素子３１の冷却面が露呈するようになっており、該ペルチェ素子３１の排熱面は、上記排気口２７の近傍に露呈するようになっている。
【００４７】
こうして、冷却室３０ａ内において冷却された空気は、続く送風路３０上に設けられた送風ファン装置である送風ファン３２により、該送風路３０内に送り出される。
【００４８】
なお、ここでは電源装置２１に冷却装置を兼ねさせているために、上記ペルチェ素子３１や送風ファン３２の電源は、該電源装置２１の電源部２２から取ることが可能であり、極めて利便性が良い。
【００４９】
上記送風路３０内には、内面側に向けて複数の放熱フィン３３が突設されており、これらの放熱フィン３３は、上記電池ケース挿入部２３から、熱が良好に伝導されるように、該電池ケース挿入部２３内に固着されている。
【００５０】
こうして、これらの放熱フィン３３を冷却しながら送風路３０を運ばれる空気は、上記排気口２７の近傍に取り付けられたフィルタ２９を通過した後に、該排気口２７を介して外部に排気されるようになっている。
【００５１】
このように、外気取入口２６は前面側に配置されているために、電子カメラを操作する撮影者の撮影操作を阻害することはなく、また、排気口２７は、電子カメラを構えたときの下面側となる位置に配設されているために、排出される温風によって撮影者が不快さを感じることもない。
【００５２】
なお、上記送風ファン３２やペルチェ素子３１は、常に動作させなければならないものではなく、撮影者の手動により、または温度センサ等を設けることにより検出される温度に応じて、適応的に動作させるようにしても構わない。例えば、温度が第１の所定温度に達したときに上記送風ファン３２を回転させ、この第１の所定温度よりも高い第２の所定温度に達したときに、該送風ファン３２に加えてペルチェ素子３１を動作させる、などの制御を行うことが考えられる。
【００５３】
また、上述では基準板６を構成する素材としてアルミニウムを例に挙げたが、熱伝導率の高い金属等であればこれに限るものではなく、例えば銅などであっても構わない。
【００５４】
さらに、上述では、冷却装置を電源装置と兼ねる例について説明したが、これに限らず、例えば、ストロボ装置や大型の外付けレンズ等を冷却装置と兼ねるようにすることも可能である。
【００５５】
このような実施形態によれば、電池を装填して通常の枚数の撮影を行う場合には、固体撮像素子から発生した熱を外装を介して放出するようにし、一方、外部の電源装置を装着して連続撮影や大量枚数、あるいは長時間露光の撮影を行う場合には、該電源装置と一体に設けられた冷却装置を用いて固体撮像素子を効率的に冷却するようにしたために、使用目的に応じて固体撮像素子を冷却することができ、撮影される画像の暗電流等によるノイズを低減して、画質を向上することが可能となる。
【００５６】
そして、ヒートパイプによる熱の伝達を行っているために、高い伝導率で高速に熱を伝達することができる。
【００５７】
さらに、送風ファンやフィンを用いた冷却を行っているために、冷却装置を比較的小型に保ちながら、低コストに構成することができる。
【００５８】
加えて、ペルチェ素子を用いることにより、より強力な冷却を行うことも可能となる。
【００５９】
また、三脚穴を介して取り付けられる電源装置と冷却装置を一体に設けたために、容易かつ自在に着脱を行うことができる。
【００６０】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子カメラによれば、簡単で低コストな構成により、固体撮像素子から発生された熱を外部に放散させて、暗電流等による画質劣化を防止することができ、実用上満足できる画質の画像を撮影することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電子カメラにおける固体撮像素子の冷却構造および冷却装置の構成を示す一部断面を含む斜視図。
【図２】上記実施形態において、冷却装置の内部構成を示す断面図。
【図３】上記実施形態において、固体撮像素子からの熱が冷却装置に伝達される構成を示す一部断面を含む背面図。
【符号の説明】
１…固体撮像素子
２…撮像素子ケース（パッケージ）
３…保護ガラス
６…基準板（受熱部、熱伝達手段）
７，９…固定板
８…ヒートパイプ（熱伝達部、熱伝達手段）
１０…電池ケース（冷却部、熱伝達手段）
１０ａ…板ばね
１１…外装（冷却部）
１２…カメラ本体
１２ａ…三脚穴（取付部）
１５…電池
２１…電源装置（冷却装置、外部バッテリ装置）
２２…電源部
２３…電池ケース挿入部
２５…円板部
２５ａ…ねじ
２６…外気取入口
２７…排気口
２８，２９…フィルタ
３０…送風路
３０ａ…冷却室
３１…ペルチェ素子
３２…送風ファン（送風ファン装置）
３３…放熱フィン

Claims

被写体光像を電気的な映像信号に変換するための固体撮像素子と、
一端部が上記固体撮像素子と熱的に結合するように密着しており、該固体撮像素子から発生された熱を取り込む受熱部と、
一端部がこの受熱部の他端部に熱的に接続されていて、該受熱部の熱を伝達する熱伝達部と、
当該電子カメラの電源となる電池または外部電源装置を装着自在とする電池ケースであって、前記熱伝達部の他端部に熱的に接続され、当該電子カメラの外部に向けて熱を放出可能な冷却機能を果たす電池ケースと、
前記電池ケースに配設され、前記外部電源装置が装着された際に当該外部電源装置に対して熱的接触がなされ、当該電池ケースに伝達された前記熱伝達部の熱を当該外部電源装置に伝達するための取り付け部と、
を具備し、
前記電池ケースは、前記電池を装着した際は当該電池とは熱的な接触を行なわず、前記熱伝達部の他端部から伝達された熱を当該電子カメラの外部に向けて放出し、前記外部電源装置が装着された際は、前記取り付け部を介して当該外部電源装置に対して熱的接触がなされ、当該電池ケースに伝達された前記熱伝達部の熱を当該外部電源装置に放出する
ことを特徴とする電子カメラ。
上記電池ケースは、当該電子カメラの外装の少なくとも一部と熱的に結合しており、該外装を介して熱を外部に放出可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子カメラ。
上記外部電源装置は、空気を送るための送風ファンを有し、この送風ファンにより送風された空気によって上記冷却部を冷却するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電子カメラ。
上記外部電源装置は、上記送風ファンによって送風される空気を冷却するためのペルチェ素子をさらに有してなるものであることを特徴とする請求項３に記載の電子カメラ。
上記外部電源装置は、外部の空気を取り入れるための外気取入口と、この外気取入口から取り入れた空気により冷却を行った後の空気を排出するための排気口と、を有することを特徴とする請求項１−４のいずれか一項に記載の電子カメラ。
上記受熱部は、熱伝導率の高い金属で形成された板状部材であることを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載の電子カメラ。
上記熱伝達部は、ヒートパイプを含んで構成されていることを特徴とする請求項１−６のいずれか一項に記載の電子カメラ。
上記外部電源装置は、放熱フィンを有してなるものであることを特徴とする請求項１−７のいずれか一項に記載の電子カメラ。