JP4722505B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、CCD,CMOS等の撮像素子を用いる撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an image pickup apparatus using an image pickup element such as a CCD or a CMOS.
一般に、CCD等の撮像素子を用いた撮像装置においては、CCDの温度上昇や長い露出時間などの影響によって撮像する画像が劣化することが知られている。特に、蛍光顕微鏡などの用途に用いる場合には、対象となる蛍光画像等の発する蛍光は非常に微弱な光であるため、長時間にわたって露出する必要があり、CCDが発する熱を無視することができず、画像にノイズが生ずることが知られている。 In general, in an image pickup apparatus using an image pickup element such as a CCD, it is known that an image to be picked up deteriorates due to an influence of a temperature rise of the CCD or a long exposure time. In particular, when used in applications such as a fluorescence microscope, the fluorescence emitted from the target fluorescent image is very weak light, so it must be exposed for a long time, and the heat generated by the CCD may be ignored. It is known that noise cannot be generated in the image.
このようなCCDの温度上昇に対する主な対策としては、ペルチェ素子等の冷却素子を使用してCCDを冷却するようにしている。ここで、CCDと冷却素子との間に他の部材を介在させると、CCDの冷却温度が上昇してしまうので、CCDは冷却素子の冷却面に直接取付けることが望ましい。これは、他の部材を介在させると、冷却する部材の総熱容量が増えることによる冷却速度の低下や、介在させた部材が周囲から熱を吸熱することによる冷却効率の低下があるためである。しかしながら、通常、CCDと冷却素子とは、ねじ等で直接固定できる構造は採られていない。 As a main measure against such a temperature rise of the CCD, a cooling element such as a Peltier element is used to cool the CCD. Here, if another member is interposed between the CCD and the cooling element, the cooling temperature of the CCD rises. Therefore, it is desirable to attach the CCD directly to the cooling surface of the cooling element. This is because, when another member is interposed, there is a decrease in cooling rate due to an increase in the total heat capacity of the member to be cooled, and a decrease in cooling efficiency due to the interposed member absorbing heat from the surroundings. However, normally, the CCD and the cooling element do not adopt a structure that can be directly fixed by screws or the like.
このため、従来にあっては、CCDと冷却素子とを如何に直接的に接触させるかについての対応策が種々提案されている。例えば、特許文献1によれば、撮像を行うCCDと、CCD側の面を冷却面とする冷却素子(ペルチェ素子)と、一端が冷却素子の放熱面に接触するように配置されるヒートパイプと、CCDが半田付け固定された基板とヒートパイプとの間に挿入されてヒートパイプに対してCCD側に向けて圧力を加えるゴム等の弾性体と、を備えることで、CCDと冷却素子とヒートパイプとの確実な熱接触を得る構成例が提案されている。
For this reason, conventionally, various countermeasures have been proposed for how to directly contact the CCD and the cooling element. For example, according to
また、特許文献2によれば、撮像を行うCCDと、冷却面がCCDの撮像面とは反対側の背面側に接触するように配置された冷却素子と、放熱ブロックを含む外装カバーの一部に取付けられてCCDを冷却素子側に押圧する板ばねと、を備える構成例が提案されている。 Further, according to Patent Document 2, a CCD that performs imaging, a cooling element that is disposed so that a cooling surface is in contact with the back side opposite to the imaging surface of the CCD, and a part of an exterior cover that includes a heat dissipation block And a leaf spring that presses the CCD toward the cooling element, and has been proposed.
さらに、特許文献3によれば、撮像を行うCCDと、CCD側を冷却面とする冷却素子と、冷却素子の放熱面に接するように配置される熱伝導ピン並びに放熱板と、放熱板に取付けられて熱伝導ピンをCCD側に押圧する板ばねと、を備える構成例が提案されている。
Further, according to
また、特許文献4によれば、部材の寸法にばらつきがあっても、CCDの光軸が一定となるように、撮像を行うCCDと、このCCDに対して伝熱板を介して接触してCCDの冷却を行う冷却素子と、CCDを含む電子部品を実装する基板と、これらを収容する気密構造の金属パッケージと、を備える構造において、CCDの基板上への実装をソケット構造によって光軸方向に移動自在とする、構成例が提案されている。
Further, according to
ところで、特許文献1によれば、CCDと冷却素子(ペルチェ素子)とヒートパイプとがゴムによって加圧状態で密着するので、CCDが発する熱を冷却素子を介してヒートパイプによって外部に放熱する上で冷却効率が極めて良好なる構造といえる。しかし、特許文献1方式の場合、CCD付近の光軸方向の厚みが大きくて冷却構造が大型化してしまう。また、CCD構造も、CCDとその実装基板との間で、冷却素子とヒートパイプとゴム等の弾性体とが積層状態になるため、CCDのリード端子の長さがこれらの積層厚みより長くなくてはならず、リード端子が汎用長さのCCDを用いることはできず、CCDの選択肢が大幅に限定されてしまうという欠点もある。
By the way, according to
一方、特許文献2によれば、CCD付近の冷却構造が大型化することなく、かつ、汎用のCCDを用いることが可能な上に、CCDを冷却素子に対して常に加圧状態で密着させることができる。しかしながら、放熱ブロックを含む外装カバーの一部に取付けられてCCDを冷却素子側に押圧する板ばねを備えるため、冷却素子が外装カバー側に折角放熱した熱量の一部が該外装カバーの一部に取付けられた板ばねを通してCCDに回り込み、冷却効率が著しく低下してしまう場合がある。 On the other hand, according to Patent Document 2, a general-purpose CCD can be used without increasing the cooling structure in the vicinity of the CCD, and the CCD is always kept in close contact with the cooling element in a pressurized state. Can do. However, since it is provided with a leaf spring that is attached to a part of the outer cover including the heat dissipation block and presses the CCD to the cooling element side, a part of the amount of heat that the cooling element radiates to the outer cover side is part of the outer cover. In some cases, the cooling efficiency is remarkably lowered by going around the CCD through the leaf spring attached to the CCD.
また、特許文献3の場合、CCDの撮像面側はカバー部材によって固定されているものであり、CCDから冷却素子、熱伝導ピン、放熱板を介して外気に放熱した熱がカバー部材を介してCCD側に回り込むため、特許文献2の場合と同様に、冷却効率が著しく低下してしまう場合がある。
In the case of
さらに、特許文献4の場合、基板に対するCCDの実装がソケット構造によって挿入方向には移動自在とされているので、寸法ばらつきに関係なくCCDと冷却素子の冷却面との接触状態が得られたとしても、本来的にソケット方式によって圧力がかからない構造であり、より現実的には両者間に浮きが生じてしまう構造であるため、CCDから冷却素子の冷却面への熱伝導率は低く、結局、冷却効率が低くなるという問題点があった。
Further, in the case of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、小型な冷却構造で、撮像素子への熱の回り込みが少なく、冷却効率が良好な撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus that has a small cooling structure, little heat wraps around the image pickup element, and good cooling efficiency.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項1に係る撮像装置は、撮像素子と、該撮像素子が冷却面側に配置されて前記撮像素子を冷却する冷却素子と、該冷却素子の放熱面に接する接触面を有するヒートシンクと、前記撮像素子が電気的に接続され機械的に固定された断熱材からなる基板と、前記基板の端部に押圧力を発生させることによって、前記冷却素子側に前記撮像素子を押圧する押圧手段と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, an imaging apparatus according to
請求項2に係る撮像装置は、請求項1に係る撮像装置において、前記押圧手段は、前記冷却素子側に押圧力が作用する状態で前記基板を前記ヒートシンクに取付けることによって前記撮像素子を前記冷却素子側に押圧することを特徴とする。 An imaging apparatus according to a second aspect is the imaging apparatus according to the first aspect , wherein the pressing means attaches the substrate to the heat sink in a state in which a pressing force acts on the cooling element side, thereby cooling the imaging element. It is characterized by pressing toward the element side.
請求項3に係る撮像装置は、請求項2に係る撮像装置において、前記押圧手段は、押圧部材を用いて押圧力を作用させることを特徴とする。 An imaging apparatus according to a third aspect is the imaging apparatus according to the second aspect, wherein the pressing means applies a pressing force using a pressing member.
請求項4に係る撮像装置は、請求項3に係る撮像装置において、前記押圧部材の前記ヒートシンク側から頂部までの高さは、前記撮像素子の前記冷却素子とは反対側の面までの高さとほぼ同一であることを特徴とする。 An imaging apparatus according to a fourth aspect is the imaging apparatus according to the third aspect, wherein the height of the pressing member from the heat sink side to the top is the height from the surface of the imaging element opposite to the cooling element. It is characterized by being almost identical.
請求項5に係る撮像装置は、請求項2に係る撮像装置において、前記押圧手段は、前記基板の有する弾性変形力を用いて押圧力を作用させることを特徴とする。 An imaging apparatus according to a fifth aspect is the imaging apparatus according to the second aspect, wherein the pressing means applies a pressing force using an elastic deformation force of the substrate.
請求項6に係る撮像装置は、請求項5に係る撮像装置において、前記押圧手段は、前記撮像素子の撮像面を含む平面と平行な面において前記撮像素子よりも外側に設定された取付け位置で押圧方向の高さを調整自在に前記基板を前記ヒートシンクに取付ける締結具を有し、該締結具による前記基板の取付け位置での高さを前記撮像素子が前記冷却素子に接する場合の高さ位置よりも前記ヒートシンク側に低い位置とすることを特徴とする。 The image pickup apparatus according to a sixth aspect is the image pickup apparatus according to the fifth aspect, wherein the pressing means is an attachment position set outside the image pickup element on a plane parallel to a plane including the image pickup surface of the image pickup element. A height position when the imaging element is in contact with the cooling element, the height of the position at which the board is attached by the fastener is fixed to the heat sink, the height of the pressing direction being adjustable; The position is lower than the heat sink side.
請求項7に係る撮像装置は、請求項2〜6のいずれか1つに係る撮像装置において、前記ヒートシンクに対する前記基板の取付け位置は、前記撮像素子から離れた該基板の端部付近に設定されていることを特徴とする。 An imaging apparatus according to a seventh aspect is the imaging apparatus according to any one of the second to sixth aspects, wherein an attachment position of the substrate with respect to the heat sink is set in the vicinity of an end portion of the substrate far from the imaging element. It is characterized by.
請求項8に係る撮像装置は、請求項1〜7のいずれか1つに係る撮像装置において、前記撮像素子は、前記基板に対してリード端子の半田付けによって電気的に接続されかつ機械的に固定されていることを特徴とする An imaging apparatus according to an eighth aspect is the imaging apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the imaging element is electrically connected to the substrate by soldering a lead terminal and mechanically. Characterized by being fixed
請求項9に係る撮像装置は、請求項1〜7のいずれか1つに係る撮像装置において、前記撮像素子は、前記基板に対してリード端子が着脱自在なソケット構造によって電気的に接続され、第2の締結具によって機械的に着脱自在に固定されていることを特徴とする。
The imaging device according to
請求項10に係る撮像装置は、請求項1に係る撮像装置において、前記ヒートシンクは、前記撮像素子および前記冷却素子を密閉する空間を形成する外装カバーよりなることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect, the heat sink includes an exterior cover that forms a space for sealing the imaging element and the cooling element.
本発明によれば、冷却素子の冷却面側に配置された撮像素子を押圧手段によって冷却素子側に押圧するので、構造的な制約は少なく、小型な冷却構造を実現でき、また、押圧手段は、断熱材を介して撮像素子を冷却素子側に押圧するので、撮像素子は冷却素子と断熱材とによって熱的に孤立した状態となり、撮像素子だけを冷却することができ、シートシンクが放熱した熱や外気熱の撮像素子への回り込みが少なくて冷却効率が良好な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, since the image pickup device arranged on the cooling surface side of the cooling element is pressed to the cooling element side by the pressing means, there are few structural restrictions, and a small cooling structure can be realized. Since the image sensor is pressed to the cooling element side through the heat insulating material, the image sensor becomes thermally isolated by the cooling element and the heat insulating material, and only the image sensor can be cooled, and the sheet sink radiates heat. It is possible to provide an image pickup apparatus that has a low cooling efficiency and less heat or outside air heat entering the image pickup element.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施の形態について詳述する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態1は、例えば露出時間の長い蛍光顕微鏡等において撮像素子として2次元CCDを用いた撮像装置への適用例を示す。図1は、本実施の形態1の撮像装置の構成例を示す縦断正面図である。まず、蛍光画像等の被写体を撮像する撮像素子を実現する2次元構造のCCD(電荷結合素子)1が設けられている。このCCD1は、その撮像面1aとは反対側の背面側に該CCD1よりも一回り小さな開口2を有する基板3に対して開口2周りでリード端子4が半田5付けされることによって電気的に接続され、かつ、機械的にも固定されている。また、CCD1の背面側には、開口2位置に配置されて該CCD1を冷却するための冷却素子6を実現するペルチェ素子が設けられている。この冷却素子6は開口2よりも一回り小さな直方体状の素子であり、CCD1の背面と接触する面が冷却面6aとされ、その反対側の面が放熱面6bとされている。なお、特に図示しないが、基板3と冷却素子6との間で該冷却素子6に対する電気的な接続がされている。
(Embodiment 1)
The first embodiment shows an application example to an image pickup apparatus using a two-dimensional CCD as an image pickup element in a fluorescent microscope having a long exposure time, for example. FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing a configuration example of the imaging apparatus according to the first embodiment. First, a CCD (Charge Coupled Device) 1 having a two-dimensional structure that realizes an imaging device for imaging a subject such as a fluorescent image is provided. The
さらに、これらのCCD1や冷却素子6、並びに基板3を取り囲んで密閉する空間7を形成する外装カバー8が設けられている。この外装カバー8は結露対策等の目的で密閉空間を形成するが、ヒートシンクとしても機能するもので熱伝導性のよい金属、例えばアルミニウム、銅などによって形成されている。この外装カバー8は、CCD1や基板3や冷却素子6などの組み付け性等を考慮して、CCD1の撮像方向に2分割されたカバー8a,8bによる分割構造からなる。カバー8aは例えば円盤形状、カバー8bは例えばカバー8aと同径の有底円筒形状とされ、固定ねじ9によって一体化されている。また、これらのカバー8a,8bの合わせ目は例えば円周方向に連続するシール機構10によって密閉性が保たれる構造とされている。ここに、一方のカバー8aは、冷却素子6の冷却面6bに接する接触面11を有し、他方のカバー8bにはCCD1の撮像面1aに対向する部分に開口12が形成され、この開口12部分に光透過性を有するカバーガラス13が接着剤等によって固定されることによって密閉状態でのCCD1による撮像が可能とされている。
Further, an
さらに、前述の基板3を外装カバー8、本実施の形態1ではカバー8a側に取付ける取付け構造を有する。この取付け位置は、基板3上のどの位置でもよいが、本実施の形態1では、CCD1および冷却素子6よりも外側の位置であって、かつ、これらのCCD1および冷却素子6から最も離れた基板3の端部付近に設定されている。さらには、この取付け位置はCCD1の中心から見て左右均等位置に設定されている。このような取付け位置において、カバー8a側のねじ穴14に取付けられたスタッド15に対して基板3の丸孔3a(段付きねじ部の詳細を拡大して示す図2参照)が丁度嵌合する大きさの径を有する段付きねじ16のねじ部16aをねじ止めし、かつ、基板3と段付きねじ16の径大な頂部16bとの間に適正な押圧力を有する押圧部材、例えばコイルばね17を介在させることによって、基板3がカバー8aに対して取付けられている。従って、基板3は丸孔3aと段付きねじ16との嵌合によって該段付きねじ16の軸方向にのみ移動可能とされている。また、スタッド15の高さは、少なくとも、例えばCCD1が冷却素子6の冷却面6aに接する状態の基板3の高さ位置よりもカバー8a側に低い高さ位置となるように調整され、基板3がコイルばね17のばね力によって段付きねじ16に従いカバー8aに近づく方向への移動が可能とされている。
Furthermore, it has an attachment structure for attaching the above-described
これにより、CCD1が実装固定された基板3を段付きねじ16とコイルばね17とによって冷却素子6側に押圧力が作用する状態でカバー8aに取付けることによって、CCD1を冷却素子6側に押圧する構造とされている。さらに、段付きねじ16のカバー8a内面から頂部16bまでの高さは、CCD1の冷却素子6とは反対側の面(撮像面1a)までの高さとほぼ同一となるように設定されている。この場合のほぼ同一とは、厳密に同一である必要はなく、同一程度であればよいことを意味する。
Accordingly, the
なお、カバー8aの一部には、基板3上の回路を外部の回路と接続するための接続線18が挿通される孔19が形成され、シリコン等の絶縁性シール部材20によって閉塞されている。21は接続線18を基板3に接続するためのコネクタである。
In addition, a
このような構成において、基板3上に固定されたCCD1は、該基板3がコイルばね17によって冷却素子6側に押圧力が作用する状態で取付けられているので、CCD1もその押圧力によって常に冷却素子6の冷却面6aに押圧状態で接触することとなる。この結果、CCD1と冷却素子6とカバー8aが密着状態を維持する。これにより、長時間の露光等によってCCD1が発熱したとしても、該CCD1は冷却素子6の冷却面6aを通じて直接冷却され、冷却素子6は吸熱した熱をカバー8a,8b側に放熱する。さらに、これらのカバー8a,8bは外気に放熱を行うことで、CCD1に起因する熱量を外気に放熱する。この場合、上記のように、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aとがコイルばね17による押圧力の下に適正な圧力で接触しているので、これらの、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aと、の間の熱抵抗が十分小さくなり、効率よくCCD1を冷却することができる。
In such a configuration, the
特に、本実施の形態1では、基板3をCCD1等から離れた取付け位置でコイルばね17によって冷却素子6側に押圧しているので、より近くの位置でコイルばね17による押圧力を作用させる場合よりも、CCD1部分で冷却素子6に作用する押圧力が強すぎず、かつ、弱すぎないようにバランスされた適正な押圧力にしやすいものとなる。すなわち、CCD1や冷却素子6の実装高さのばらつきの影響を受けにくく、かつ、CCD1や冷却素子6が破損しないような押圧負荷をかけることが容易となる。
In particular, in the first embodiment, since the
このように、本実施の形態1によれば、冷却素子6の冷却面6a側に配置されたCCD1を、基板3を介してコイルばね17によって冷却素子6側に押圧する単純構造なので、構造的な制約は少なく、CCDとして汎用の撮像素子を用いることができる小型な冷却構造を実現できる。この小型化は、段付きねじ16のカバー8a内面から頂部16bまでの高さを、CCD1の撮像面1aまでの高さとほぼ同一として高さを抑えることによっても、より実効あるものとすることができる。
As described above, according to the first embodiment, since the
また、CCD1とカバー8aとの間には、熱的に断熱材として機能する基板3が存在するので、スタッド15、段付きねじ16、コイルばね17等による金属製の押圧手段は、基板3を介してCCD1を冷却素子6側に押圧する構造であり、CCD1がカバー8a,8bと熱的に直接接触することなく、冷却素子6と基板3(断熱材)とによって熱的に孤立した状態となり、CCD1だけを冷却することができ、カバー8a,8bに放熱された熱や外気の熱が、これらのカバー8a,8bからCCD1側へ回り込むことはなく、冷却効率の良好なるものとなる。
In addition, since there is a
図3は、変形例を示し、コイルばね17に代えて、板ばね22を押圧部材として用いた例を示す。この他、カバー8aの内面側と基板3との間に押圧部材として引っ張りばねを係止させることで、基板3に冷却素子6側への押圧力を作用させるようにしてもよい。また、長い段付きねじを直接カバー8aにねじ止めすることによってスタッド15を省略してもよい。
FIG. 3 shows a modification, and shows an example in which a
(実施の形態2)
図4は、本実施の形態2の撮像装置の構成例を示す縦断正面図である。本実施の形態2は、CCD1が固定された基板3のカバー8aに対する取付け構造が実施の形態1と異なり、他の構造は実施の形態1と同じであるので、図1で説明した部分と同一部分は同一符号を用いて示している。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a longitudinal front view showing a configuration example of the imaging apparatus according to the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment in the structure for attaching the
本実施の形態2では、コイルばね17、板ばね22等の押圧部材を別個に用いることなく、基板3の有する弾性変形力を用いて該基板3を冷却素子6側に押圧力が作用するように変形させて取付けたものである。具体的には、基板3の端部付近に設定された取付け位置において、カバー8aに対してスタッド(締結具)31をその回転操作によってカバー8a内面からの高さ調整自在に設け、ナット32によって任意高さ位置で固定可能とし、所望の高さに調整固定されたスタッド31に対して基板3を固定ねじ(締結具)33によって固定するように構成されている。この場合の基板3の取付け位置での高さ(カバー8a内面からの高さ)は、CCD1が丁度冷却素子6の冷却面6aに接する場合の高さ位置P0よりもカバー8a側に少し低い位置P1に設定され、この高さ位置P1で固定ねじ33によって固定される。図5は、該位置P1等を含めて基板の変形等を模式的に示す図である。
In the second embodiment, a pressing force acts on the
つぎに、組立ておよび固定例について説明する。本実施の形態2の撮像装置の組立てに際して、基板3上にCCD1を半田付け固定した後、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aとが各々密着するようにスタッド31の高さ位置を調整した状態から、図4に示すように、CCD1の側面からスタッド31の中心までの距離をLとした場合、P0−P1=L/50〜L/100程度分の長さだけスタッド31をさらに押し込んで低く調整してナット32によって固定し、この調整完了状態で基板3を固定ねじ33によってスタッド31に固定するものである。スタッド31を押し込む程度は、基板3の厚さ、材質等にもよるが、本実施の形態2におけるL/50〜L/100という程度は、厚さ1.2mm程度の通常の基板を想定した場合の数値例である。
Next, assembling and fixing examples will be described. In assembling the imaging apparatus according to the second embodiment, after the
このような基板3の取付け構造によれば、その取付け固定位置が基板3が平らになる位置よりもカバー8a側に低い位置となっているので、該基板3が図4に示す状態では上向きU字状に弾性変形し、基板3に固定されてそのほぼ中央に位置するCCD1に対しては冷却素子6側に常に押圧力を作用させる状態となり、CCD1は押圧状態で冷却素子6の冷却面6aに密着する。特に、本実施の形態2では、基板3をCCD1等から離れた取付け固定位置にてスタッド31に対して固定することによって基板3を弾性変形させているので、より近くで基板3を固定して弾性変形させる場合よりも、基板3に過度な変形負担をかけることなく、CCD1部分で冷却素子6に作用する押圧力が強すぎず、かつ、弱すぎないようにバランスされた適正な変形押圧力にしやすいものとなる。すなわち、CCD1や冷却素子6の実装高さのばらつきの影響を受けにくく、かつ、CCD1や冷却素子6が破損しないような押圧負荷をかけることが容易となる。
According to such a mounting structure of the
このように、本実施の形態2によれば、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aとが基板3の弾性変形による押圧力の下に適正な圧力で接触しているので、これらの、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aと、の間の熱抵抗が十分小さくなり、効率よくCCD1を冷却することができる。特に、本実施の形態2では、冷却素子6の冷却面6a側に配置されたCCD1を、基板3の弾性変形を利用して冷却素子6側に押圧する単純構造なので、構造的な制約は少なく、CCDとして汎用の撮像素子を用いることができる小型な冷却構造を実現できる。この小型化は、コイルばね17等の弾性部材を別個に用いないことによっても、より実効あるものとすることができる。
As described above, according to the second embodiment, the
また、CCD1とカバー8aとの間には、熱的に断熱材として機能する基板3が存在するので、金属製のスタッド31、固定ねじ33等の締結具によってカバー8aに固定される構造であっても、CCD1がカバー8a,8bと熱的に直接接触することなく、冷却素子6と基板3(断熱材)とによって熱的に孤立した状態となり、CCD1だけを冷却することができ、カバー8a,8bに放熱された熱や外気の熱が、これらのカバー8a,8bからCCD1側へ回り込むことはなく、冷却効率の良好なるものとなる。
Further, since there is a
(実施の形態3)
図6は、本実施の形態3の撮像装置の構成例を示す縦断正面図であり、図7は、その縦断側面図である。本実施の形態3は、基板3に対するCCD1の取付け構造が実施の形態2と異なり、基板3のカバー8aへの取付け固定構造は実施の形態2と同じである。
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a longitudinal front view showing a configuration example of the imaging apparatus according to the third embodiment, and FIG. 7 is a longitudinal side view thereof. The third embodiment differs from the second embodiment in the mounting structure of the
本実施の形態3の基板3は、図6に示すように、CCD1のリード端子4の挿入部がソケットタイプ、すなわち、CCD1のリード端子4が挿入される孔には貫通孔を備えたソケット41が固定されている。これにより、CCD1のリード端子4はソケット41に対して着脱自在であって、装着時の高さ方向の位置も調整可能とされている。従って、CCD1は基板3に対してリード端子4が着脱自在なソケット41によって電気的に接続されている。
As shown in FIG. 6, the
一方、CCD1は、機械的には図7に示すように、基板3に対してナット42によって固定されたスタッド43に対してねじ44をねじ着させることによって着脱自在に固定されている。すなわち、これらのナット42、スタッド43およびねじ44が第2の締結具として用いられている。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the
つぎに、組立ておよび固定例について説明する。本実施の形態3の撮像装置の組立てに際して、基板3のソケット41にCCD1のリード端子4を挿入して電気的な接続を確保した後、基板3に対してスタッド43をナット42によって固定し、この状態でスタッド43に対してCCD1をねじ44によって固定する。スタッド43の固定は、リード端子4のソケット41への挿入前でもよい。ここで、リード端子4の長さ等にばらつきがあってもソケット41内で軸方向に移動自在であり、スタッド43によって規制される位置でCCD1は支障なく基板3に対して固定される。この後、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aとが各々密着するようにスタッド31の高さ位置を調整した状態から、図4で示した場合と同様に、CCD1の側面からスタッド31の中心までの距離をLとした場合、P0−P1=L/50〜L/100程度分の長さだけスタッド31をさらに押し込んで低く調整してナット32によって固定し、この調整完了状態で基板3を固定ねじ33によってスタッド31に固定する。
Next, assembling and fixing examples will be described. In assembling the imaging device of the third embodiment, after inserting the
なお、本実施の形態2では、冷却素子6の放熱面6bとカバー8aの接触面11との間に、アルミニウム等の熱伝導率の高い材質による熱伝導部材45が介在され、ねじ46等によってカバー8aに固定されている。ここで、カバー8aと熱伝導部材45とは一体としてもよい。
In the second embodiment, a
本実施の形態3の場合も、CCD1が基板3に固定されているので、CCD1が基板3に半田付け固定された実施の形態2の場合と同様の作用・効果を奏する。加えて、本実施の形態3では、基板3に対するCCD1の取付けが、電気的にも機械的にも着脱自在であるので、例えばCCD1に不良があったような場合、ねじ44を外すことによって基板3からCCD1のみを取り外し交換することができ、半田付け方式のように、CCD1に不良があった場合に基板3全体を交換する方式に比して、交換に要する部品代、工数を削減することができる。逆に、電気的な接続はソケット方式とするが、機械的にはスタッド43、ねじ44によってCCD1は基板3に固定状態であるため、振動等によってCCD1の位置がずれてしまう等の不具合は生じない。
Also in the case of the third embodiment, since the
なお、本実施の形態3のソケット方式は、実施の形態2の如く、基板3の弾性変形力を利用する方式への適用例として説明したが、実施の形態1の如く、コイルばね17等の押圧部材を用いる方式にも同様に適用することができる。
The socket method of the third embodiment has been described as an application example to the method of using the elastic deformation force of the
(実施の形態4)
図8は、本実施の形態4の撮像装置の構成例を示す縦断正面図である。本実施の形態4では、CCD1をその撮像面1a側端部にて直接的に冷却素子6側に押圧する押圧手段を実現する板ばね51をカバー8b側に取付けて設け、かつ、板ばね51とCCD1との間に断熱材52を介在させたものである。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a longitudinal sectional front view showing a configuration example of the imaging apparatus according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, a
このような構成において、基板3上に固定されたCCD1は、板ばね51によって冷却素子6側に押圧力が作用する状態とされているので、その押圧力によって常に冷却素子6の冷却面6aに押圧状態で接触することとなる。この結果、CCD1と冷却素子6とカバー8a(従って、外装カバー8)が密着状態を維持する。これにより、長時間の露光等によりCCD1が発熱したとしても、該CCD1は冷却素子6の冷却面6aを通じて直接冷却され、冷却素子6は吸熱した熱をカバー8a,8b側に放熱する。さらに、これらのカバー8a,8bは外気に放熱を行うことで、CCD1に起因する熱量を外気に放熱する。この場合、上記のように、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aとが板ばね51による押圧力の下に適正な圧力で接触しているので、これらの、CCD1と冷却素子6、冷却素子6とカバー8aと、の間の熱抵抗が十分小さくなり、効率よくCCD1を冷却することができる。このように、冷却素子6の冷却面6a側に配置されたCCD1を、板ばね51によって冷却素子6側に押圧する単純構造なので、構造的な制約は少なく、CCDとして汎用の撮像素子を用いることができる小型な冷却構造を実現できる。
In such a configuration, the
また、CCD1と板ばね51との間には、断熱材52が存在するので、金属製の板ばね51による押圧する構造であっても、CCD1がカバー8a,8bと熱的に直接接触することなく、冷却素子6と断熱材52とによって熱的に孤立した状態となり、CCD1だけを冷却することができ、カバー8a,8bに放熱された熱や外気の熱が、これらのカバー8a,8bからCCD1側へ回り込むことはなく、冷却効率の良好なるものとなる。
Further, since there is a
なお、これらの実施の形態では、結露対策等を考慮し、ヒートシンクとして密閉構造の外装カバー7を備える構造例で説明したが、このような密閉構造方式に限らず、例えばカバー8aに相当するヒートシンクのみが存在するような形式の開放構造の場合にも同様に適用することができる。
In these embodiments, in consideration of dew condensation countermeasures and the like, the description has been given of the structure example including the
1 CCD、撮像素子
3 基板、断熱材
4 リード端子
5 半田
6 冷却素子
6a 冷却面
6b 放熱面
8 外装カバー、ヒートシンク
11 接触面
17 押圧部材
22 押圧部材
31,33 締結具
41 ソケット
42〜44 第2の締結具
51 押圧手段
52 断熱材
DESCRIPTION OF
Claims (10)
該撮像素子が冷却面側に配置されて前記撮像素子を冷却する冷却素子と、
該冷却素子の放熱面に接する接触面を有するヒートシンクと、
前記撮像素子が電気的に接続され機械的に固定された断熱材からなる基板と、
前記基板の端部に押圧力を発生させることによって、前記冷却素子側に前記撮像素子を押圧する押圧手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An image sensor;
A cooling element that is disposed on the cooling surface side to cool the imaging element;
A heat sink having a contact surface in contact with the heat dissipation surface of the cooling element;
A substrate made of a heat insulating material to which the image sensor is electrically connected and mechanically fixed;
A pressing means for pressing the image sensor toward the cooling element by generating a pressing force at an end of the substrate ;
An imaging apparatus comprising:
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