JP5832234B2

JP5832234B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP5832234B2
Application number: JP2011233807A
Authority: JP
Inventors: 和彦惠利川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: JP2013093697A

Description

本発明は、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置に関する。

デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等では、近年の小型化の要請により、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り、これらの基板が密集状態で配置されている。

一方、高画質化に伴い、撮像素子の消費電力が大きくなり、発熱量も増大している。撮像素子は、一般的に高温になるほど性能が低下するため、撮像素子で発生した熱を放散する必要がある。また、メイン回路基板に実装された電子部品で発生した熱が撮像素子に伝わり、撮像素子の温度を上昇させてしまうことを抑制する必要がある。

そこで、装置内部に、外筺の一面に開口され、外筺の内部に連通しない放熱用の空気流通路を備える撮像装置が提案されている（特許文献１）。この提案では、撮像素子が配置された第一の空間と、電子部品の回路基板が配置された第二の空間とを空気流通路を挟むように配設し、空気流通路の第一の空間側を第二の空間側より熱伝導性の低い材料によって形成している。

また、レンズマウントのレンズが装着される側と反対側に配置された撮像素子と、撮像素子を制御する回路基板と、コントローラを含むメイン回路基板と、撮像素子とメイン回路基板との間に配置される放熱板とを備える撮像装置が提案されている（特許文献２）。この提案では、放熱板に、メイン回路基板と反対側に延びる熱伝導部が接続されている。

特許第４２６４５８３号公報特開２０１０−９３７９７号公報

上記特許文献１では、メイン回路基板に実装された電子部品で発生した熱が撮像素子に伝わり難くすることはできるが、撮像素子自体で発生した熱を放散することについては開示されていない。従って、撮像素子が高温になり、性能が劣化してしまう可能性がある。

上記特許文献２では、撮像素子とメイン回路基板との間に配置した放熱板によって、撮像素子で発生した熱をレンズマウント側に放散しているため、レンズマウントの周辺部が高温になり、レンズマウントを構成する部材が熱膨張を起こす場合がある。この場合、レンズマウントと撮像素子との間の距離が変動し、レンズの合焦位置がずれてしまうおそれがある。

また、上記特許文献２では、撮像素子と放熱板とは隙間を介して対向配置されているだけで、撮像素子の熱を有効に放散できないばかりか、メイン回路基板が高温になった場合、メイン回路基板の熱が撮像素子に伝わり、撮像素子の温度を上げてしまうおそれもある。

そこで、本発明は、撮像装置の小型化を維持しつつ、撮像素子で発生した熱を効率よく放散するとともに、メイン回路基板の熱が撮像素子に伝わりにくくする仕組みを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、装置本体と、前記装置本体の内部に配置される撮像素子と、前記装置本体の内部に配置され、電子部品が実装されたメイン回路基板と、前記撮像素子と前記メイン回路基板との間に配置され、吸気口から取り込まれた空気を排気口から前記装置本体の外部に排気するための前記装置本体の内部とは連通しない空気流通路を有する放熱ダクトと、前記撮像素子と前記放熱ダクトとの間に配置された第１の熱伝導性部材と、前記メイン回路基板と前記装置本体とを接続する第２の熱伝導性部材とを備え、前記放熱ダクトは、前記撮像素子の側の部材が熱伝導率の高い部材で形成されるとともに前記メイン回路基板の側の部材が熱伝導率の低い部材で形成され、前記第２の熱伝導性部材は、面方向に熱を伝達しやすく、厚み方向に熱を伝達しにくい特性を有することを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の小型化を維持しつつ、撮像素子で発生した熱を効率よく放熱することができるとともに、メイン回路基板の熱が撮像素子に伝わりにくくすることができる。

本発明の撮像装置の実施形態の一例であるレンズ交換式のデジタルビデオカメラを前方から見た斜視図である。図１に示すデジタルビデオカメラを後方から見た斜視図である。カメラ本体の要部の分解斜視図である。図３の矢印Ａ方向から見た分解斜視図である。

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。

図１は本発明の撮像装置の実施形態の一例であるレンズ交換式のデジタルビデオカメラを前方から見た斜視図、図２は図１に示すデジタルビデオカメラを後方から見た斜視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態のデジタルビデオカメラは、カメラ本体１の前方に不図示のレンズユニットを着脱するためのマウント部２が配置され、マウント部２には、レンズユニットとのデータ通信用の電気的接点３が設けられている。マウント部２側から見てカメラ本体１の左側方には、撮影時にカメラ本体１を把持するためのグリップ４が取り付けられ、グリップ４には、トリガーボタン５が設けられている。ここで、カメラ本体１は、本発明の装置本体の一例に相当する。

カメラ本体１の底面カバー３４には、三脚取り付け部材３５（図３参照）が設けられ、カメラ本体１の上面部には、アクセサリシュー１２が設けられている。また、カメラ本体１の後方には、ファインダ６、バッテリカバー７、外部機器と接続するための入出力端子部８、及び記録メディア装着部９が設けられている。

そして、カメラ本体１の外装カバー１０のグリップ４側の側面に、後述する放熱ダクト２６（図３参照）に外気を取り込む貫通穴１１ｂ，１１ｃが設けられている。また、カメラ本体１の外装カバー１０のグリップ４とは逆の側面の下方にも、放熱ダクト２６に外気を取り込む吸気口としての貫通穴１１ａが設けられている。

図３はカメラ本体１の要部の分解斜視図、図４は図３の矢印Ａ方向から見た分解斜視図である。

カメラ本体１には、前方から順に、マウントリング２０、マウントバネ２１、マウント保持部材２２、撮像素子２３、撮像素子回路基板２４、撮像素子保持部材２５、放熱ダクト２６、及びメイン回路基板２７が配置されている。

マウントリング２０は、マウントバネ２１を挟んでマウント保持部材２２にビス等により保持される。また、撮像素子２３の外周部で、且つ、撮像素子２３の受光面２３ａの裏面には、撮像素子２３の出力接点２３ｂが配置され、出力接点２３ｂは、撮像素子回路基板２４に半田付け等により実装される。撮像素子回路基板２４には、撮像素子２３の出力接点２３ｂ部分より内側に角穴２４ａが形成されている。

撮像素子保持部材２５は、撮像素子回路基板２４の後方に配置され、撮像素子回路基板２４の角穴２４ａより小さい角状の凸部２５ａを備える。そして、撮像素子保持部材２５は、撮像素子２３が凸部２５ａに接着された状態でワッシャ２８を介してマウント保持部材２２にビス等により保持される。

ここで、撮像素子保持部材２５の凸部２５ａの突出量は、撮像素子回路基板２４の厚みより十分に大きい。また、撮像素子保持部材２５の凸部２５ａの中央部には、角穴２５ｂが形成されており、撮像素子２３の受光面２３ａの裏面が角穴２５ｂから露出するようになっている。

そして、弾性部材２９に巻き付けられたカーボングラファイトシート３０が、角穴２５ｂから露出した撮像素子２３の受光面２３ａの裏面、及び放熱ダクト２６にそれぞれ密着するように配置される。

このように配置された撮像素子２３の受光面２３ａには、マウント部２に装着されたレンズユニットからの被写体像が結像される。そして、撮像素子２３の受光面２３ａに結像した被写体像は、撮像素子２３で画像データに変換された後、撮像素子回路基板２４を介してメイン回路基板２７に出力され、画像処理が施される。

このとき、撮像素子２３の受光面２３ａとマウントリング２０との距離が所定の寸法からずれると、レンズの合焦位置がずれ、正確な画像データが得られなくなる。このため、撮像素子保持部材２５とマウント保持部材２２との間のワッシャ２８の厚みを換えることにより、撮像素子２３の受光面２３ａとマウントリング２０との距離を正確に調整する必要がある。

この調整のために撮像素子２３の位置がばらつき、撮像素子２３と放熱ダクト２６との隙間が変動するが、弾性部材２９に巻き付けられたカーボングラファイトシート３０が撮像素子２３と放熱ダクト２６との間に介装されている。このため、弾性部材２９が光軸方向に弾性変形して、撮像素子２３の裏面と放熱ダクト２６との両方に熱伝導率の高いカーボングラファイトシート３０が安定して密着し、撮像素子２３の熱を効率良く放熱ダクト２６に伝えることができる。ここで、カーボングラファイトシート３０は、本発明の第１の熱伝導性部材の一例に相当する。

従って、撮像素子２３の熱は、カメラ本体１の後方に放散されることになるため、マウント保持部材２２の温度が撮像素子２３の熱によって上昇するのを抑制することができる。このため、マウント保持部材２２が熱膨張を起こして、マウントリング２０と撮像素子２３の受光面２３ａとの間の距離が変わり、レンズの合焦位置がずれてしまうのを回避することができる。

放熱ダクト２６は、前方に開口する凹状カバー２６ａと、板状プレート２６ｂとで構成される。凹状カバー２６ａは、樹脂材料などの熱伝導率の低い部材で形成されてメイン回路基板２７側に配置され、板状プレート２６ｂは、アルミニウムなどの熱伝導率の高い部材で形成されて撮像素子２３側に配置される。

凹状カバー２６ａには、カメラ本体１の外装カバー１０のグリップ４側の側面に設けられた貫通穴１１ｂ，１１ｃ、及びグリップ４と逆の外装カバー１０の側面の下方に設けられた貫通穴１１ａにそれぞれ対応する吸気口２６ｄ，２６ｅ，２６ｃが設けられる。凹状カバー２６ａの吸気口２６ｄ，２６ｅ，２６ｃは、外装カバー１０の貫通穴１１ｂ，１１ｃ，１１ａの形成部分の内面に密着するようになっている。

また、凹状カバー２６ａには、撮像素子２３の真上方向の位置に排気口２６ｆが形成され、排気口２６ｆに設けられたファン３１によって、排気口２６ｆから排気された空気を上部カバー３２の開口穴３２ａからカメラ本体１の外部に排気可能とされている。

そして、凹状カバー２６ａの前方の開口を塞ぐように板状プレート２６ｂがビス等により凹状カバー２６ａに固定される。これにより、凹状カバー２６ａと板状プレート２６ｂとの間に、カメラ本体１の外部とは連通するがカメラ本体１の内部とは連通しない空気流通路が形成される。

ここで、上述したように、撮像素子２３の熱は、カーボングラファイトシート３０を介して放熱ダクト２６の板状プレート２６ｂに伝えられる。一方、外装カバー１０に形成された貫通穴１１ｂ，１１ｃ，１１ａから取り込まれた外気が放熱ダクト２６内の空気流通路を通り、ファン３１により排気口２６ｆから上部カバー３２の開口穴３２ａを介して強制排気される。

従って、カーボングラファイトシート３０を介して放熱ダクト２６の板状プレート２６ｂに伝えられた撮像素子２３の熱は、放熱ダクト２６内の空気流通路を通って排気口２６ｆ及び開口穴３２ａを介して強制排気される空気とともに外気に放熱されることになる。

また、メイン回路基板２７側に配置された放熱ダクト２６の凹状カバー２６ａを熱伝導率の低い部材で形成しているので、メイン回路基板２７の熱を、放熱ダクト２６内を流れる空気に放散し難くなる。従って、撮像素子２３にメイン回路基板２７の熱が伝わり難くなり、撮像素子２３から効率良く放熱可能となる。

また、放熱ダクト２６の吸気口２６ｃは、メイン回路基板２７の実装部品の無い位置２７ａ、すなわち高温になる電子部品を避けた位置の前方に配置される。このため、吸気口２６ｃから放熱ダクト２６に取り込まれる空気がメイン回路基板２７の熱によって暖められるのを防止することができ、より効率良く撮像素子２３を放熱可能である。

メイン回路基板２７に実装された電子部品２７ｂには、略短冊状のグラファイトシート３３の一端が張り付け等により接続され、グラファイトシート３３の他端は、熱伝導率の高い金属製等の底面カバー３４に設けられた凸部３４ａに張り付け等により接続される。ここで、グラファイトシート３３は、本発明の第２の熱伝導性部材の一例に相当する。

底面カバー３４には、三脚取り付け部材３５が取り付けられるため、カメラ本体１を三脚に取り付けた際にカメラ本体１がぐらついては操作性に劣るため、十分に剛性を上げる必要がある。従って、底面カバー３４は、構造上、剛性を上げるためにも金属製であることが望ましい。

ここで、グラファイトシート３３は、面方向に熱を伝達し易いが、厚み方向には熱を伝達し難い特性を有する。従って、メイン回路基板２７に実装された電子部品２７ｂで発生した熱は、グラファイトシート３３を介して金属製の底面カバー３４に効率良く伝わるが、放熱ダクト２６側には伝わり難い。このため、放熱ダクト２６の凹状カバー２６ａの温度上昇を抑制することができ、撮像素子２３の熱を効率良く放散することが可能となる。

また、カメラ本体１を三脚に取り付け場合、底面カバー３４から三脚取り付け部材３５を介して三脚にも放熱できるため、メイン回路基板２７に実装された電子部品２７ｂの熱を更に効率良く放散することができる。

以上説明したように、本実施形態では、デジタルビデオカメラの小型化を維持しつつ、撮像素子２３で発生した熱を効率よく放散することができるとともに、メイン回路基板２７の熱を撮像素子２３に伝わりにくくすることができる。

また、本実施形態では、放熱ダクト２６の排気口２６ｆを撮像素子２３の真上方向に設けると共に、吸気口２６ｃをメイン回路基板２７の高温になる実装部品を避けた位置に配置している。これにより、低温の空気を吸気し、放熱ダクト２６内で暖まった高温の空気を上方へ移動させることが可能となり、冷却効率を向上させることができる。

更に、本実施形態では、メイン回路基板２７に実装された高温になる電子部品２７ｂとカメラ本体１の底面カバー３４とを熱伝導率の高いグラファイトシート３３等の部材で接続している。これにより、メイン回路基板２７の熱をカメラ本体１の底面カバー３４に効率よく放散することができる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

１カメラ本体
２３撮像素子
２４撮像素子回路基板
２５撮像素子保持部材
２６放熱ダクト
２７メイン回路基板
３０カーボングラファイトシート
３３グラファイトシート

Claims

装置本体と、
前記装置本体の内部に配置される撮像素子と、
前記装置本体の内部に配置され、電子部品が実装されたメイン回路基板と、
前記撮像素子と前記メイン回路基板との間に配置され、吸気口から取り込まれた空気を排気口から前記装置本体の外部に排気するための前記装置本体の内部とは連通しない空気流通路を有する放熱ダクトと、
前記撮像素子と前記放熱ダクトとの間に配置された第１の熱伝導性部材と、
前記メイン回路基板と前記装置本体とを接続する第２の熱伝導性部材とを備え、
前記放熱ダクトは、前記撮像素子の側の部材が熱伝導率の高い部材で形成されるとともに前記メイン回路基板の側の部材が熱伝導率の低い部材で形成され、
前記第２の熱伝導性部材は、面方向に熱を伝達しやすく、厚み方向に熱を伝達しにくい特性を有することを特徴とする撮像装置。
前記第１の熱伝導性部材は、光軸方向に弾性変形が可能であり、前記撮像素子及び前記放熱ダクトの両方に密着するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記吸気口は、前記メイン回路基板に実装された前記電子部品を避けた位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記第２の熱伝導性部材は、前記メイン回路基板に実装された前記電子部品と前記装置本体の底面カバーとを接続することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。