JP5925053B2

JP5925053B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5925053B2
Application number: JP2012117566A
Authority: JP
Inventors: 圭太岩井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-05-23
Filing date: 2012-05-23
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2032-05-23
Also published as: JP2013247390A

Description

本発明は、撮像装置の放熱構造に関する。

従来、光学像を光電変換して画像データを生成し、データファイルとして記録する撮像装置がある。撮像装置には、撮影レンズの交換が可能な一眼レフタイプがある。撮像装置は、持ち運びの際の利便性から小型化、薄型化したものが多く好まれている。近年、一眼レフタイプには、小型化、薄型化のため、撮影レンズを通して得られる像を光学ファインダに導くためのレフレックスミラーを備えないものがある。

撮像装置において、撮影時には、イメージセンサや主基板に実装された画像処理システムＩＣが熱を発生させる主な熱源となる。特に、レフレックスミラーを備えない撮像装置においては、撮像装置の表示部がファインダとしての機能を果たす。そのため、撮像装置はイメージセンサを常に駆動し、画像処理を行い表示部にライブビューを表示している。その結果、レフレックスミラーを備える撮像装置に比べて、レフレックスミラーを備えない撮像装置では、イメージセンサや画像処理システムＩＣが熱を発生させる時間が長くなる。

一般的にイメージセンサに対する熱の影響として、イメージセンサの信号ノイズ増加による画質への影響が知られている。このような影響を少なくするため、イメージセンサ及び信号処理基板に放熱構造を持たせ放熱効率を高める構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−１４７６８５号公報

しかしながら、近年、イメージセンサの画素数の増加、大型化に伴い、イメージセンサの発熱量は増加している。また、イメージセンサの画素数の増加、大型化は、主基板に実装された画像処理システムＩＣの負荷も増加させ、画像処理システムＩＣの発熱量も増加させている。そのためイメージセンサ、及び主基板に実装された画像処理システムＩＣ等、撮像装置の内部にある複数の熱源に対し効果的な放熱を行う必要がある。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、異なる熱源に対し放熱経路を最適化して放熱効果を高めることができる撮像装置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撮像装置は、第１の放熱部及び第２の放熱部を有し、三脚座が締結され、主たる構造体である金属製のベース体と、第１の熱源と、第２の熱源と、前記第１の熱源及び前記ベース体の前記第１の放熱部を熱的に接続する第１の熱伝導部材と、前記第２の熱源及び前記ベース体の前記第２の放熱部を熱的に接続する第２の熱伝導部材とを有し、前記第２の放熱部は前記三脚座に熱的に接続され、前記ベース体を介した熱伝導経路の距離については、前記第１の放熱部から前記三脚座までの距離の方が前記第２の放熱部から前記三脚座までの距離よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、異なる熱源に対し放熱経路を最適化して放熱効果を高めることができる。

本発明の一実施の形態に係る撮像装置の前側の斜視図、撮像装置の構成の一部を示す分解斜視図である。フロントベースの背面側の斜視図である。イメージセンサユニットの分解斜視図、イメージセンサユニットにおけるイメージセンサの実装部の下部の側面図である。イメージセンサの放熱構成とフロントベースとの関係を説明する背面側の斜視図、放熱板の斜視図である。フロントベース、主基板、放熱板及び三脚座の分解斜視図、フロントベース、放熱板及び放熱シートによる放熱経路を示すための斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置の前側の斜視図である。

この撮像装置１０は、撮影用レンズの交換が可能なレフレックスミラーを有しない一眼カメラとして構成される。図１（ａ）では、撮影用レンズを取り外した状態を示している。ただし、本発明の適用に関し、レンズ交換が可能か否か、及び、撮像装置１０がレフレックスミラーを備えるか否かは問わない。

撮像装置１０は、上面に電源ボタン１１、レリーズボタン１３、閃光装置等の撮影アクセサリを取り付けるアクセサリシュー１４を備える。レンズマウント１５は撮影用レンズを取り付ける部分である。撮像装置１０はレフレックスミラーが廃止されているので、ライブビュー表示のため撮影待機の状態でシャッタ羽根が開いている。そのため、撮影用レンズを取り外した状態においてはイメージセンサ１２の撮像面が露出している。

以降、撮像装置１０に対して、レンズマウント１５のある側が前側（正面側）、撮影者側が後側（背面側）とする。また、上下方向については、アクセサリシュー１４が位置する側が上側とする。

図１（ｂ）は、撮像装置１０の構成の一部を示す分解斜視図である。

レンズ通信接点ユニット２７は、撮影用レンズと通信するための電気的な接点を有している。レンズマウント１５及びレンズ通信接点ユニット２７は、ベース体としてのフロントベース２０の正面側に対し固定されている。フロントベース２０は金属製であり、撮像装置１０における主たる構造体である。

シャッタユニット２８はフロントベース２０の背面側に締結される。イメージセンサユニット２９はシャッタユニット２８を挟みフロントベース２０の内部側に締結される。フロントベース２０は、レンズマウント１５からイメージセンサ１２を含むイメージセンサユニット２９までの主要なユニットを保持している。

図２は、フロントベース２０の背面側の斜視図である。

フロントベース２０は導電性のある金属で一体的に形成される。フロントベース２０は、レンズマウント１５と平行なベース部２２を有する。ベース部２２には、イメージセンサユニット２９が締結されるための締結部２３ａ、２３ｂ、２３ｃが設けられている。ベース部２２の撮影者から見て右側に第１の放熱部２１ａがベース部２２と平行に延設されている。ベース部２２の下部からは、ベース部２２に対して垂直な第２の放熱部２１ｂが後方に延設されている。

第２の放熱部２１ｂには上下方向の貫通穴２５が設けられている。ベース部２２には前後方向に貫通する開口部２６が形成される。開口部２６の下部には、撮像装置１０の底面側に向かって拡大された拡大部２６ａが、開口部２６の一部として形成されている。開口部２６には、レンズ通信接点ユニット２７（図１（ｂ））が取り付けられる。拡大部２６ａは、レンズ通信接点ユニット２７に設けられた不図示の接点ピンの機構の逃げとして形成される。

図３（ａ）は、イメージセンサユニット２９の分解斜視図である。図３（ｂ）は、イメージセンサユニット２９におけるイメージセンサ１２の実装部の下部の側面図である。図３（ａ）、（ｂ）で、イメージセンサ１２の放熱構成を説明する。

イメージセンサ１２は基板接合部である端子３２を有し、イメージセンサ基板３０に実装される。イメージセンサ基板３０において、イメージセンサ１２が実装される実装面３０ａとは反対側（背面側）の実装面には、信号処理ＩＣ３３等の回路部品が実装されている。

イメージセンサ１２の裏面１２ａとイメージセンサ基板３０との間には、第１の熱伝導部材としての放熱シート３１が配置される。放熱シート３１は、イメージセンサ１２の裏面１２ａとの当接部分が補強板３１ｂで補強されている。スペーサ３１ａは放熱シート３１とイメージセンサ１２の裏面１２ａとが当接するよう、補強板３１ｂと共に放熱シート３１を前側に付勢する役割を果たす。

図３（ｂ）に示すように、イメージセンサ１２の端子３２はイメージセンサ１２の裏面１２ａより後ろ側に突出しており、これは上側においても同様である。イメージセンサ１２はイメージセンサ基板３０に対してスタンドオフして実装される。そのため、イメージセンサ１２の裏面１２ａとイメージセンサ基板３０の実装面３０ａとの間には間隙３６が確保される。図３（ａ）に示される放熱シート３１は、この間隙３６に挿入されている。図３（ａ）に示されるスペーサ３１ａによって付勢された放熱シート３１は、イメージセンサ１２の裏面１２ａと当接し、イメージセンサ１２から発生する熱が放熱シート３１に伝わる。

図４（ａ）は、イメージセンサ１２の放熱構成とフロントベース２０との関係を説明する背面側の斜視図である。

イメージセンサユニット２９におけるイメージセンサ１２には筐体取り付け部材３５が固定されている。筐体取り付け部材３５はビス３４ａ、３４ｂ、３４ｃによってフロントベース２０の締結部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ（図２）に締結される。筐体取り付け部材３５を介してイメージセンサ１２はフロントベース２０に固定される。

放熱シート３１の端部３１ｃは、フロントベース２０の第１の放熱部２１ａに背面側から対向当接し、第１の放熱部２１ａに熱的に接続されている。これにより、イメージセンサ１２で発生した熱は、放熱シート３１の端部３１ｃを通じてフロントベース２０の第１の放熱部２１ａから放熱される。

図４（ｂ）は、放熱板の斜視図である。

主基板４４に、第２の熱源としての画像処理ＩＣ、すなわち画像処理システムＩＣ４５ａが実装される（図５（ａ）参照）。第２の熱伝導部材としての放熱板４１は、画像処理システムＩＣ４５ａの熱を第２の放熱部２１ｂから放熱するための金属製の部材である。放熱板４１には、画像処理システムＩＣ４５ａを熱的に接続する腕部４１ａが設けられている。放熱板４１にはまた、腕部４１ａに垂直な方向で且つ撮像装置１０の底面側に配置される熱接続部４１ｂが設けられている。

熱接続部４１ｂは、撮像装置１０の底面に配設される金属製の三脚座４２に直に接触する。三脚座４２は、内径側に雌ねじが形成される突部４２ａを有し、熱接続部４１ｂに形成された穴と第２の放熱部２１ｂの貫通穴２５（図４（ａ））とを突部４２ａが貫通する。これにより、三脚座４２の上面が熱接続部４１ｂと対向当接し、画像処理システムＩＣ４５ａは、放熱板４１を介して三脚座４２に熱的に接続される。

放熱シート３１及び放熱板４１は、熱伝導性の高い材料で構成される。放熱シート３１は特に、柔軟性を有する。

図５（ａ）は、フロントベース２０、主基板４４、放熱板４１及び三脚座４２の分解斜視図である。

主基板４４は、イメージセンサユニット２９の背面側に配設される。放熱板４１は、主基板４４の背面側及びフロントベース２０の下側に近接して配置される。三脚座４２はフロントベース２０の下側に配置される。

主基板４４はフロントベース２０に固定される。主基板４４の背面側の実装面には、画像処理システムＩＣ４５ａが実装される。イメージセンサ基板３０は、不図示のプリント配線板によって主基板４４と電気的に接続されている。画像処理システムＩＣ４５ａはイメージセンサ基板３０からの信号を処理する。

放熱板４１の熱接続部４１ｂは、フロントベース２０の第２の放熱部２１ｂと、三脚座４２のうち突部４２ａを除く部分との間に、上下から挟まれた状態で締結される。締結用の不図示のビスは、三脚座４２に設けられた穴４３ａ、４３ｂ及び熱接続部４１ｂに形成された穴４１ｂ１を貫通し、フロントベース２０の第２の放熱部２１ｂに設けられた締結部４７ａ、４７ｂに締結される。

これにより、熱接続部４１ｂを介して第２の放熱部２１ｂと三脚座４２とが確実に熱的接続状態となる。第２の放熱部２１ｂはフロントベース２０において三脚座４２を締結する部分を兼ねるため、大きな熱容量が確保され、放熱に有利である。また、第２の放熱部２１ｂと三脚座４２との距離が極めて短く、熱的接続が効果的であるだけでなく、挟み込みにより、締結の構成も簡単である。

熱接続部４１ｂが第２の放熱部２１ｂに固定されると、放熱板４１の腕部４１ａは画像処理システムＩＣ４５ａに背面側から接触する状態となり、画像処理システムＩＣ４５ａに熱的に接続される。

図５（ｂ）は、フロントベース２０、放熱板４１及び放熱シート３１による放熱経路を示すための斜視図である。図５（ｂ）では、基板類等の図示が省略されている。

イメージセンサ１２から発生する熱の伝達経路は矢印５１で示される。イメージセンサ１２から発生する熱は、イメージセンサ１２の裏面１２ａ（図３（ａ））に熱的に接続された放熱シート３１を通じて端部３１ｃに伝わり、端部３１ｃからフロントベース２０の第１の放熱部２１ａに伝わる。そして第１の放熱部２１ａから放熱される。

一方、画像処理システムＩＣ４５ａで発生する熱の伝達経路は矢印５２で示される。画像処理システムＩＣ４５ａで発生する熱は、放熱板４１の腕部４１ａから放熱板４１を通じて熱接続部４１ｂに伝わり、さらに熱接続部４１ｂからフロントベース２０の第２の放熱部２１ｂを介して三脚座４２（図５（ａ））に伝わる。そして三脚座４２から放熱される。

ここで、フロントベース２０を介した熱伝導経路の距離について考える。フロントベース２０の第１の放熱部２１ａから三脚座４２までの熱伝達経路の距離は、第２の放熱部２１ｂから三脚座４２までの熱伝達経路の距離より十分に長い。

特に、フロントベース２０の開口部２６には、上述したように、レンズ通信接点ユニット２７のために底面側に拡大する拡大部２６ａが連接して形成されている（図２）。拡大部２６ａが存在することで、第１の放熱部２１ａから第２の放熱部２１ｂまでのフロントベース２０の肉部を通じた最短距離が遠くなり、フロントベース２０の体積自体も小さくなるので、熱が伝わりにくい。

そのため、第１の放熱部２１ａからの熱はフロントベース２０の下側と比較して上側に伝わりやすい。よってイメージセンサ１２から第１の放熱部２１ａに伝わった熱は、第２の放熱部２１ｂからの放熱に対する影響が少なく、画像処理システムＩＣ４５ａの放熱をほとんど阻害しない。従って、画像処理システムＩＣ４５ａに関して十分な放熱効果が得られる。

第１の放熱部２１ａの側から見ても同様のことが言える。すなわち、画像処理システムＩＣ４５ａから第２の放熱部２１ｂに伝わった熱は、第１の放熱部２１ａからの放熱に対する影響が少なく、イメージセンサ１２の放熱をほとんど阻害しない。従って、イメージセンサ１２に関して十分な放熱効果が得られる。

さらに、主な熱源となるイメージセンサ１２と画像処理システムＩＣ４５ａとの実距離に比し、それらの放熱部となる第１の放熱部２１ａと第２の放熱部２１ｂ（ないし三脚座４２）との実距離は十分に長く離間している。

このように、イメージセンサ１２と画像処理システムＩＣ４５ａという異なる２つの熱源に対して、離間した２つの放熱部に熱を導くように放熱経路を最適化することができ、放熱効果を高めることが可能である。

本実施の形態によれば、第１の熱源であるイメージセンサ１２とフロントベース２０の第１の放熱部２１ａとを放熱シート３１が熱的に接続する。また、第２の熱源である画像処理システムＩＣ４５ａとフロントベース２０の第２の放熱部２１ｂとを放熱板４１が熱的に接続し、第２の放熱部２１ｂが熱接続部４１ｂを介して三脚座４２に熱的に接続される。そして、フロントベース２０を介した熱伝導経路の距離については、第１の放熱部２１ａから三脚座４２までの熱伝達経路の距離の方が、第２の放熱部２１ｂから三脚座４２までの熱伝達経路の距離より長い。

これにより、異なる熱源に対し放熱経路を最適化して放熱効果を高めることができる。

なお、放熱板４１の熱接続部４１ｂは三脚座４２とフロントベース２０の第２の放熱部２１ｂとに挟まれる構成としたが、三脚座４２と第２の放熱部２１ｂとが熱的に接続される構成であればよく、締結の手法は問わない。

また、放熱シート３１によって第１の放熱部２１ａに熱的に接続される第１の熱源としてイメージセンサ１２を例示したが、これに限られない。例えば、イメージセンサ基板３０、イメージセンサ１２及び信号処理ＩＣ３３の少なくとも１つを第１の熱源とし、それを第１の放熱部２１ａに熱的に接続してもよい。

また同様に、放熱板４１によって第２の放熱部２１ｂに熱的に接続される第２の熱源として、画像処理システムＩＣ４５ａを例示したが、これに限られない。

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。

１２イメージセンサ
２０フロントベース
２１ａ第１の放熱部
２１ｂ第２の放熱部
３０イメージセンサ基板
３１放熱シート
４１放熱板
４１ｂ熱接続部
４２三脚座
４５ａ画像処理システムＩＣ

Claims

第１の放熱部及び第２の放熱部を有し、三脚座が締結され、主たる構造体である金属製のベース体と、
第１の熱源と、
第２の熱源と、
前記第１の熱源及び前記ベース体の前記第１の放熱部を熱的に接続する第１の熱伝導部材と、
前記第２の熱源及び前記ベース体の前記第２の放熱部を熱的に接続する第２の熱伝導部材とを有し、
前記第２の放熱部は前記三脚座に熱的に接続され、
前記ベース体を介した熱伝導経路の距離については、前記第１の放熱部から前記三脚座までの距離の方が前記第２の放熱部から前記三脚座までの距離よりも長いことを特徴とする撮像装置。
前記第２の熱伝導部材のうち前記第２の放熱部を熱的に接続する部分は、前記第２の放熱部と前記三脚座とに挟まれることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記第１の熱源は、センサ基板、該センサ基板に実装されるイメージセンサ及び該センサ基板に実装される信号処理ＩＣの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
前記第２の熱源は、画像処理ＩＣであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1項に記載の撮像装置。