JP5464930B2 - 電子機器 - Google Patents

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本発明は、発熱する素子を実装した回路基板を有する電子機器に関する。
近年、撮像装置(デジタルカメラ)は、撮像素子として高画素CCDの採用、複数の機能を装備する多機能化の進展、ハイビジョン動画機能の搭載により、長時間の動画撮影が可能となっている。そのため、デジタルカメラ内部の回路基板に実装されている素子(画像処理IC等)から発生する熱の影響により、デジタルカメラ内部の温度が高くなる傾向にある。更に、デジタルカメラの薄型化に伴い、カメラ外装の内側に素子から発生する熱を逃がすための十分な空気層を確保できないため、デジタルカメラ内部に蓄積される熱の逃げ場がなくなっている。
また、一般的にデジタルカメラの内部に素子が実装された回路基板や各種部品を配置するレイアウト構成上、回路基板がカメラ正面側或いはカメラ背面側のグリップ側に配置されている場合が多い。そのため、使用者がデジタルカメラを手で保持する撮影中等のホールディング時に、直に手に触れている外装表面及び外装部材(ストラップ取り付け部)が熱くなりやすいという問題がある。
デジタルカメラの熱の対策としては、デジタルカメラの電気回路系の消費電流を下げるのが良い方法であるが、その方法がとれない場合は、例えば動画撮影中の電気素子の動作クロック周波数を下げる或いは動画撮影時間を短くする等の方法がある。しかし、前記方法は実際にはデジタルカメラの仕様及び基本性能に影響がでるので現実的ではない。
上記対策の代わりの対策としては次のような方法がある。例えばデジタルカメラ内部の発熱する電気素子の上にグラファイトシート等の熱吸収シートを密着させて貼り付けることで、デジタルカメラの内部温度を下げる方法がある。また、内部スペースがある程度あるデジタルカメラでは熱伝導性のよい銅板等の放熱板を設け、撮影時に不用意に手を触れない三脚部(亜鉛ダイキャスト)等に放熱板の一端を締結して局部的な熱を全体的に分散させることで、内部温度を下げる方法がある。
他方、上述したデジタルカメラの熱の対策に関する先行技術としては次の技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の提案では、発熱する電気素子が搭載された第一の回路基板と第二の回路基板とを、該第一の回路基板及び第二の回路基板を支持するフレームに接合され電気素子からの熱が伝えられる放熱板を挟んで配置する。更に、電気素子と放熱板の間に複数の放熱ゴムを介在させ、第一の回路基板、フレーム、放熱板、第二の回路基板の順に配置し、フレームに設けられた開口部を通り第一の回路基板と第二の回路基板を接続する構成としている。
特開2007−134610号公報
しかしながら、上述した特許文献1記載のデジタルカメラは、フレームに接合している放熱板を挟んで二つの回路基板を配置し、それぞれの回路基板に実装されている発熱する電気素子と放熱板の間に放熱ゴムを介在させた構成となっている。そのため、フレーム及び放熱板の寸法のバラツキ、基板のソリ、電気素子の部品公差、半田付けによる浮き、組み立てバラツキ等により、電気素子と放熱板の間隔が大きくなった場合、次の問題が発生する。即ち、放熱ゴムの接触圧が低くなり安定しないので、電気素子の熱を確実に放熱板に伝えることができないという問題がある。
また、放熱ゴムの接触圧を上げるためには、ある程度の放熱ゴム自体の厚みを必要とするが、デジタルカメラ内部において放熱板と回路基板の間隔を詰めることができない制約があるため、デジタルカメラ自体の薄型化を図ることができないという問題もある。更に、放熱ゴムを複数使用しているので、部品点数、部品コスト、組み立て工数等を考えるとコスト上昇の要因となる。
他方、上述した、回路基板上の電気素子に熱伝導性のよい銅板等の放熱板を密着させて、その一端を三脚部(亜鉛ダイキャスト)等に締結して熱を逃がす構造では、デジタルカメラの小型化に伴い三脚部の形状が小さくなり三脚部の体積も少ない。そのため、十分な放熱効果が出せないという問題がある。また、デジタルカメラの軽量化やコスト面から三脚部をモールド化した場合は、放熱ができないという問題もある。
また、特にデジタルカメラの前面側外装の内側にメインの回路基板が配設されている構造の場合、フロントカバー自体に熱伝導性のよい銅板を貼り付けて内部の熱を外装へ伝わりにくくすることはできる。しかし、実際上は外装に熱の伝わる時間が変わるだけで、熱の対策としては十分ではない。
本発明の目的は、回路基板に実装された素子の温度上昇により発生した熱を外装部材に直接伝えることなく、効率良く熱を分散させることを可能とした電子機器を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、熱発生させる素子が実装された回路基板と、前記回路基板と結合されるフレーム部材と、前記フレーム部材よりも熱伝導率の高い材料で形成され、前記フレーム部材に接触固定されるプレート部材と、前記プレート部材よりも熱伝導率の低い材料で形成され、前記プレート部材を挟み込んで前記フレーム部材に固定される外装部材とを有することを特徴とする。
本発明によれば、回路基板に実装された素子の温度上昇により発生した熱を外装部材に直接伝えることなく、効率良く熱を分散させることが可能となる。
本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図であり、(a)は、正面側の構成を示す斜視図、(b)は、背面側の構成を示す斜視図である。 デジタルカメラの背面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。 デジタルカメラの正面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。 デジタルカメラの表示パネルの支持構造を示す斜視図である。 デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す図であり、(a)は、背面図、(b)は、側面図である。 デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す正面図である。 図6の矢視A−A線に沿うデジタルカメラの回路基板の支持構造を示す断面図である。 本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの背面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。 デジタルカメラの正面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。 デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す図であり、(a)は、背面図、(b)は、側面図である。 デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す正面図である。 図11の矢視A−A線に沿うデジタルカメラの回路基板の支持構造を示す断面図である。
以下、本実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの構成を示す斜視図であり、(a)は、正面側の構成を示す斜視図、(b)は、背面側の構成を示す斜視図である。
図1において、デジタルカメラは、カメラ筐体101の正面部、背面部、上面部に、レンズ鏡筒102、電源ボタン103、レリーズボタン104、モードレバー105、ストロボ106、保護窓107、操作ダイヤル108、操作ボタン109を備えている。レンズ鏡筒102は、撮影レンズ、該撮影レンズを支持する鏡筒部材、撮像素子等からなる撮影光学系を構成している。電源ボタン103は、デジタルカメラの電源の投入/切断を行う際に操作する。レリーズボタン104は、撮影を行う際に操作する。
モードレバー105は、デジタルカメラの各種モード(撮影モードや再生モード等)を変更する際に操作する。ストロボ106は、発光動作を行う。保護窓107は、確認を行う際や再生表示を行う際の撮影画像、撮影条件等の各種情報を表示する表示パネル210(図4参照)を保護するための部材である。操作ダイヤル108(操作部材)は、時計回りと反時計回りに回動させることが可能で且つ上下左右4箇所と中央部1箇所に対して押し込み操作が可能に構成されており、各種の設定を行う際に操作する。
操作ボタン109は、表示部に撮影画像を再生表示する再生モードの設定や、表示部に表示したメニューの中から所望の項目を選択する際などに操作する。上述した電源ボタン103、レリーズボタン104、モードレバー105、ストロボ106、操作ダイヤル108、操作ボタン109は、後述のメイン基板に実装されているCPUにより制御される。
図2は、デジタルカメラの背面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。図3は、デジタルカメラの正面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。図4は、デジタルカメラの表示パネルの支持構造を示す斜視図である。図5は、デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す図であり、(a)は、背面図、(b)は、側面図である。図6は、デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す正面図である。
図2乃至図6において、デジタルカメラは、電池収納部201、メインフレーム202(フレーム部材)、三脚部203、操作プレート204(プレート部材)を備えている。更に、デジタルカメラは、操作フレキシブル部材(以下操作フレキと略称)205、メイン基板207、外装部材208、表示パネル210等を備えている。
まず、メインフレーム202を中心とした構成を説明する(図2、図3、図5、図6)。メインフレーム202は、カメラ筐体内部に配設された複数の内部構造部材やメイン基板207(回路基板)等を支持するものであり、メイン基板207の板面に直交する面(第1の面)と、メイン基板207の板面に平行な面(第2の面)を有する(図7参照)。メインフレーム202には、貫通穴202a、貫通穴202b、貫通穴202c、貫通穴202d、貫通穴202h、締結穴202k、締結穴202w、締結穴202m等が形成されている。
電池収納部201には、デジタルカメラを駆動するための電池が収納される。電池収納部201には、突起部201a、締結穴201b、爪201c、突起部201d等が形成されている。三脚部203には、突起部203a、貫通穴203b、締結穴203c等が形成されている。
メインフレーム202の貫通穴202hに電池収納部201の爪201cがスナップフィット等の係止機構(不図示)により保持される。更に、メインフレーム202の貫通穴202aに電池収納部201の突起部201aが嵌合されることで、メインフレーム202と電池収納部201が位置決めされる。また、メインフレーム202の貫通穴202bと電池収納部201の締結穴201bにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。
次に、メインフレーム202の貫通穴202cに三脚部203の突起部203aが嵌合されることで、メインフレーム202と三脚部203が位置決めされる。更に、メインフレーム202の貫通穴202dと三脚部203の貫通穴203bにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。
メイン基板207には、貫通穴207a、貫通穴207bが形成されている。メイン基板207には、デジタルカメラを動作させるための半導体素子207dを含む電子部品が実装されている。メイン基板207の貫通穴207a、207bと、メインフレーム202の締結穴202w、202mと、三脚部203の締結穴203cとにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。
次に、操作ダイヤル108を中心とした構成を説明する(図2、図5)。操作プレート204には、貫通穴204a、貫通穴204bが形成されている。操作プレート204は、メインフレーム202の外側に設けられ、メインフレーム202におけるメイン基板207の板面に直交する面(第1の面)と、メイン基板207の板面に平行な面(第2の面)とに当接して配置される。操作フレキ205には、貫通穴205b、貫通穴205c、コンタクト部205dが形成されている。タクティールシート206には、貫通穴206bが形成されている。
操作ダイヤル108は、該操作ダイヤル108に形成されているボスが操作フレキ205に形成されている貫通穴(以上不図示)に嵌合されることで、位置決めされる。また、操作フレキ205には、バックライトのコネクタ205aが実装されている。操作フレキ205の貫通穴205bと、タクティールシート206の貫通穴206bと、操作プレート204の貫通穴204aとを、治具(不図示)等により位置決めする。これにより、操作フレキ205とタクティールシート206は、それぞれ両面テープ(不図示)等により接着され、操作プレート204と共に操作ダイヤル108のユニットを構成する。尚、以下の説明では、前記ユニットにおける貫通穴204a、貫通穴205b、貫通穴206bを、貫通穴204aで代表させる。
次に、操作プレート204の貫通穴204aとメインフレーム202の突起部202fが嵌合されることで、操作プレート204とメインフレーム202が位置決めされる。更に、操作プレート204の貫通穴204bとメインフレーム202の締結穴202gにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。
外装部材208には、貫通穴208a、貫通穴208bが形成されている。外装部材208の貫通穴208aと電池収納部201の突起部201dが嵌合されることで、外装部材208と電池収納部201が位置決めされる。更に、外装部材208の貫通穴208bとメインフレーム202の締結穴202kにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。このとき、外装部材208とメインフレーム202との間に、操作プレート204を挟み込んでいる。また、図3に示されるように、操作フレキ205のコンタクト部205dがメイン基板207に実装されているコネクタ207cに接続されることで、操作フレキ205とメイン基板207が電気的に接続される。
次に、図4に基づいて、表示パネル210の構成を説明する。表示パネル210は、不図示のLED、光学シート、導光板、フレキシブル部材(以下フレキ)209bから構成されるバックライト部により、照明される。バックライト部は、バックライトフレーム209(表示部フレーム部材)に適度なクリアランスを持ってスナップフィット等の係止機構(不図示)により保持されている。表示パネル210に配設されたフレキシブルプリント基板のコンタクト部が、メイン基板207に実装されているコネクタ(以上不図示)に接続されることで、表示パネル210とメイン基板207が電気的に接続される。
表示パネル210は、バックライトフレーム209に形成されている複数のリブ(不図示)により、表示パネル210の上下左右が適度なクリアランスでバックライトフレーム209に係止されることで、バックライトフレーム209に載せられて支持される。
更に、バックライトフレーム209に形成されている突起部と表示押えフレーム211に形成されている貫通穴(以上不図示)が嵌合されることで、バックライトフレーム209と表示押えフレーム211が位置決めされる。更に、表示押えフレーム211に形成されている爪部211aがバックライトフレーム209に形成されている穴部209aに、スナップフィット等の係止機構(不図示)により保持される。この状態で表示パネル210のユニットとなる。
次に、メインフレーム202に形成されている突起部202i(図5(a))に表示押えフレーム211に形成されている貫通穴211bが嵌合されることで、メインフレーム202と表示押えフレーム211が位置決めされる。更に、メインフレーム202に形成されている締結部202j(図5(a))と表示押えフレーム211に形成されている貫通穴211cにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。
この時、メインフレーム202と表示押えフレーム211の間の一箇所に、操作フレキ205の貫通穴205cを挟み込み、ネジ締めにより固定する。操作フレキ205の貫通穴205cの周囲をグランドパターンとし、そこをランドとしてメインフレーム202に接触させることでアースを取っている。このように操作フレキ205をメインフレーム202と表示押えフレーム211の間に挟み込むことで、操作ダイヤル108や操作ボタン109に静電気が印加した場合に、メイン基板207に実装されている電子部品の誤動作や破損を防止している。
そこで、また、バックライトフレーム209に配設されているフレキ209bが操作フレキ205に実装されているコネクタ205aに接続されることで、バックライトフレーム209と操作フレキ205が電気的に接続される。
本実施の形態では、メインフレーム202がカメラ筐体101、レンズ鏡筒102、表示パネル210、外装部材208等を保持するので、メインフレーム202を剛性の高い金属材料により形成している。しかし、メインフレーム202は、剛性が高い分だけ熱伝導率が劣るため、メイン基板207に実装されている半導体素子207dからの熱が背面側に伝わりにくい。そのため、操作プレート204をメインフレーム202よりも熱伝導率の高い材料により形成している。
図7は、図6の矢視A−A線に沿うデジタルカメラの回路基板の支持構造を示す断面図である。
図7において、メイン基板207に実装されている半導体素子207dで発生した熱をメインフレーム202の背面側に導いて分散させる経路を説明する。メイン基板207の半導体素子207dの実装位置近傍でメイン基板207の貫通穴207bとメインフレーム202の締結部202mとがネジ(不図示)により結合されている。これにより、半導体素子207dで発生した熱は、メイン基板207を伝わり、メインフレーム202の側面202nに伝わっていく。そして、メインフレーム202の側面202nから広い面積を持つ背面202oへと伝達されて、分散させる。
更に、操作プレート204の側面204cと背面204eがメインフレーム202の側面202nと背面202oに接触して固定されるため、熱が効率良く広い面積を持つメインフレーム202の背面202oに伝達され分散される。
また、メインフレーム202の側面202nから背面202oに熱が伝達される途中には、操作プレート204の側面204dと外装部材208の底面208cとが接触する部分がある。即ち、操作プレート204の一方面はメインフレーム202の側面202nに接触し、他方面は外装部材208の底面208cに接触する。
本実施の形態では、外装部材208はメインフレーム202よりも熱伝導率の高い金属材料により形成しているが、操作プレート204の熱伝導率よりは低い。そのため、操作プレート204から外装部材208に伝達される熱量はわずかであり、大半の熱はメインフレーム202の背面202oに伝達され分散される。
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、メインフレーム202より熱伝導率の高い材料で形成される操作プレート204を、メインフレーム202の側面202nと背面202oに接触するように固定する。これによって、半導体素子207dにて発生した熱を効率よく、広い面積を持つメインフレーム202の背面202oに導いて分散させることができる。また、外装部材208よりも熱伝導率の高い材料で形成される操作プレート204をメインフレーム202と外装部材208との間に挟み込むことで、半導体素子207dからメインフレーム202に伝わる熱は外装部材208にほとんど伝わらない。これによって、使用者の手に触れる外装部材208が高温になることはない。
〔第2の実施の形態〕
本発明の第2の実施の形態は、上記第1の実施の形態に対して、図8乃至図12で説明する点において相違する。本実施の形態は、図8等に示すようにメインフレーム202及び操作プレート204の形状の一部を変更した構成となっている。本実施の形態のその他の要素は、上記第1の実施の形態(図1、図2)の対応するものと同一なので説明を省略する。尚、説明の便宜上、メインフレーム及び操作プレートには上記第1の実施の形態と同じ符号を付記するものとする。
図8は、本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの背面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。図9は、デジタルカメラの正面側から見た場合の回路基板の支持構造を示す分解斜視図である。図10は、デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す図であり、(a)は、背面図、(b)は、側面図である。図11は、デジタルカメラの回路基板の支持構造を示す正面図である。
図8乃至図11において、操作プレート204の貫通穴204aとメインフレーム202の突起部202fが嵌合されることで、操作プレート204とメインフレーム202が位置決めされる。更に、メインフレーム202の貫通穴202gと操作プレート204の締結穴204bにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。
次に、メインフレーム202の貫通穴202hに電池収納部201の爪201cが、スナップフィット等の係止機構(不図示)により保持される。更に、メインフレーム202の貫通穴202aに電池収納部201の突起部201aが嵌合されることで、メインフレーム202と電池収納部201が位置決めされる。また、メインフレーム202の貫通穴202bと電池収納部201の締結穴201bにネジが挿入され、ネジ締めにより固定される。以下の構成は上記第1の実施の形態と同様であるため説明を省略する。
図12は、図11の矢視A−A線に沿うデジタルカメラの回路基板の支持構造を示す断面図である。
図12において、メイン基板207に実装されている半導体素子207dから発生した熱をメインフレーム202の背面側に放熱する経路を説明する。メイン基板207の半導体素子207dの実装位置近傍で、メイン基板207の貫通穴207bと操作プレート204の締結部204cとがネジ(不図示)により結合されている。これにより、メイン基板207の半導体素子207dにて発生した熱は、操作プレート204の側面204dから背面204eに伝達されていく。
更に、メインフレーム202の側面202nと背面202oが、それぞれ操作プレート204の側面205dと背面204eに当接されているため、熱が効率良くメインフレーム202の背面202oに伝達され分散される。
本実施の形態では、上記第1の実施の形態と異なり、外装部材208は操作プレート204の側面204dと接触することなく、メインフレーム202に固定されている。即ち、メインフレーム202の一方面に外装部材208が固定され、メインフレーム202の他方面に操作プレート204が固定されている。そのため、操作プレート204の側面204dからの熱が外装部材208に直接伝達されることはほとんどなく、広い面積を持つ背面204eに確実に伝達され分散される。
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、半導体素子207dの近傍でメイン基板207と操作プレート204とが結合され、操作プレート204がメインフレーム202の側面202nと背面202oに接触固定されている。これにより、メイン基板207の半導体素子207dにて発生した熱を効率よく、広い面積を持つメインフレーム202の背面202oに導いて分散させることができる。またメインフレーム202の一方面に外装部材208を固定している。メインフレーム202の外装部材208が固定される面の反対側の面に操作プレート204を固定することで、外装部材208に熱を直接伝えることなく、使用者の手に触れる外装部材208が高温になることはない。
〔他の実施の形態〕
第1の実施の形態では、外装部材208の底面208cと操作プレート204の側面204dを当接させる構成を例に挙げたが、これに限定されるものではない。外装部材208の底面208cと操作プレート204の側面204dとの間に隙間を設けて空気層とすることで、外装部材208に熱が直接伝わらないような構成としてもよい。この場合も同様の効果が得られる。
第1及び第2の実施の形態では、バックライトフレーム209を独立して設けた構成を例に挙げたが、これに限定されるものではない。バックライトフレーム209を操作プレート204と一体化する構成としてもよい。この場合も同様の効果が得られる。
第1及び第2の実施の形態では、メインフレーム202の背面202oと操作プレート204の背面204eを当接させる構成を例に挙げたが、これに限定されるものではない。メインフレーム202の背面202oと操作プレート204の背面204eとの当接部分の間に隙間を設けて空気層とすることで、操作ダイヤル108や操作ボタン109に熱が直接伝わらないような構成としてもよい。この場合も同様の効果が得られる。
第1及び第2の実施の形態では、外装部材208を亜鉛ダイキャスト等の金属材料により形成する構成を例に挙げたが、これに限定されるものではない。外装部材208をモールドで形成してもよい。この場合も同様の効果が得られる。
第1及び第2の実施の形態では、本発明の電子機器における回路基板支持構造をデジタルカメラに適用した場合を例に挙げたが、これに限定されるものではない。本発明の電子機器における回路基板支持構造は、デジタルカメラ以外にも、一眼レフカメラ、レンズシャッタカメラ、ビデオカメラ等の各種形態の撮像装置、撮像装置以外の光学機器、その他の電子機器にも適用することができる。更に、撮像装置や光学機器やその他の電子機器を構成する要素にも適用することができる。
202 メインフレーム
204 操作プレート
207 メイン基板
208 外装部材
209 バックライトフレーム

Claims (2)

  1. 発生させる素子が実装された回路基板と、
    前記回路基板と結合されるフレーム部材と、
    前記フレーム部材よりも熱伝導率の高い材料で形成され、前記フレーム部材に接触固定されるプレート部材と、
    前記プレート部材よりも熱伝導率の低い材料で形成され、前記プレート部材を挟み込んで前記フレーム部材に固定される外装部材とを有することを特徴とする電子機器。
  2. 前記フレーム部材は前記素子の実装位置近傍で前記回路基板と結合されることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
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