JP7053026B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮影のスタイルに影響されにくく高い放熱効果を発揮することが可能な撮像装置に関する。

近年、デジタルカメラの高性能化や多機能化のニーズがますます高まっており、これにより、イメージャの高画素化、駆動及び信号処理の高速化、画像処理の高速化が進んでいる。そのため、それらの電子素子の負荷が増加して発熱量の増大につながっている。

このような発熱が生じると、電子素子自体の処理に誤動作が発生するだけでなく、発熱した電子素子近傍の外観部において局所的な温度上昇が生じることにより、製品品位の低下や低温やけどに至るおそれもある。

高性能化や多機能化と同時にデジタルカメラの小型化や薄型化も望まれている。カメラの小型化・薄型化を進めた結果、発熱する電子素子同士が接近して互いに加熱してしまうおそれがある。特に、イメージャユニットに熱が伝わってイメージャ及びイメージャ回路の温度が上昇すると、暗電流や信号の読み出し等におけるノイズが増加して画質が低下してしまう。また、小型化・薄型化により電子素子と外観部とが接近したり、放熱に寄与する表面積が減少するため、局所的な温度上昇や外観全体の温度上昇につながる。

そこで、放熱するための専用の機構を備えた撮像装置が従来より提案されている。

例えば、特許文献１に開示の発明では、外筐の内部に配置された撮像素子と、外筐の内部に配置され発熱体となる電子部品が搭載された回路基板とを備え、外筐の外面側に少なくとも外筐の一面に開口され外筐の内部に連通しない放熱用空気流通路を形成し、外筐の一部を放熱用空気流通路を形成する流通路形成部として設け、回路基板に搭載された電子部品に発生する熱を流通路形成部を伝達させて放熱用空気流通路から外筐の外部へ放出するようにし、外筐の内部に、放熱用空気流通路を挟んだ反対側に第１の配置空間と回路基板が配置された第２の配置空間とを形成し、外筐の流通路形成部に第１の配置空間側に位置する第１の部分と第２の配置空間側に位置する第２の部分とを設け、第１の配置空間に撮像素子を配置し、流通路形成部の第１の部分を第２の部分より熱伝導率の低い材料によって形成した構成としている。

この発明によれば、撮影時等に使用者が把持する外筐の部分には熱が伝達され難く、外筐に伝達させる熱量を抑制したり、外筐を大型化して放熱効率を向上させる等の手段を講じる必要がなく、撮像装置の小型化を確保しつつ放熱効率の向上を図ることができ、さらに、第１の配置空間に熱の影響を受け易い部品を配置した場合に、放熱用空気流通路によって熱の影響を受け易い部品を電子部品から離隔して位置させることができ、熱の影響を受け易い部品に対する熱の影響を低減することができる、としている。

また、特許文献２に開示の発明では、発熱源となる電気素子を有するデジタルカメラにおいて、カメラ本体の外観カバーの側面に下部通気孔を設けるとともに、それよりも上方に上部通気孔を設け、これら上下の通気孔を前記カメラ本体内に設けた筒体によって連通することで、前記下部通気孔から導入した空気を前記上部通気孔から外部に放出するための空気流路を確保し、空気流路は、空気の流れ方向が変わる部分を有し、その部分の流路内壁を曲面状とした構成としている。

この発明によれば、煙突効果を利用した放熱が可能となり、放熱効率の向上が図れるとともに、空気の導入口となる下部通気孔がカバーの底面ではなく背面に設けられているので、カメラを置いたり三脚に取り付けた場合も下部通気孔が閉塞されることがなく、放熱効率の悪化を防止できる、としている。

特許４２６４５８３号公報 特開２００６－８５００２号公報

しかしながら、上述した従来技術では以下のような問題点があった。すなわち、特許文献１に開示の発明では、放熱用空気流通路を発熱体となる電子部品の近くにレイアウトする必要があるため、撮像装置の内部構造に大きく影響する。そのため、設計自由度と放熱性能を同時に満足させることが難しい。また、空気流通路の一方の開口が撮像装置底面に設けられると、撮像装置を地面に直接置いての撮影や三脚等のアクセサリーに固定しての撮影等の撮影スタイルにおいて、空気流通路が塞がれて機能せず放熱が不可能になる。

また、特許文献２に開示の発明では、上述した特許文献１の課題は解決できるものの、空気流路の下部通気孔として文字やロゴマークを代用する等、小型の空気流路が想定されており、放熱性能に限界がある。さらに、空気流路により区切られたカメラ背面側スペースの活用について言及されておらず、カメラ内部構造の設計自由度を低下させる。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、設計自由度への影響を抑えつつ、撮影のスタイルに影響されにくく高い放熱効果を発揮することが可能な撮像装置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、本発明を実施の撮像装置は、光軸上に位置する撮像素子と高発熱性の電子素子が実装される回路基板とを保持する第１の筐体ユニットと、第１の筐体ユニットに固定され、表示装置を保持する第２の筐体ユニットと、を備え、前記第１の筐体ユニットと前記第２の筐体ユニットとは、光軸方向に所定の間隔を保持したまま互いに固定され、前記所定の間隔により形成される空間は、少なくとも、前記撮像装置上面に露出する上面開口と、前記撮像装置背面に露出する背面開口と、を介して外気と連通されて空気流路を形成し、前記空気流路を形成する前記第１の筐体ユニットの背面部は、前記第２の筐体ユニットと対向する面の表面積を大きくする放熱構造を有し、前記電子素子と前記放熱構造とは熱的に接続されることを特徴とする。

また、本発明を実施の撮像装置は、好ましくは、前記空気流路の横幅は、前記表示装置の横幅と同等又はそれ以上を有し、前記背面開口は、前記表示装置の下端よりも前記撮像装置の底面側に設けられることを特徴とする。

また、本発明を実施の撮像装置は、好ましくは、前記第１の筐体ユニットは、本体カバーと、前記放熱構造を有する背面カバーと、を有し、前記撮像素子は主に前記本体カバーと熱的に接続されることを特徴とする。

本発明を実施の撮像装置によれば、設計自由度への影響を抑えつつ、撮影のスタイルに影響されにくく高い放熱効果を発揮することが可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である撮像装置の外観斜視図である。 背面ユニットの主要な構成を説明するための展開斜視図である。 撮像装置の主要な内部構造を説明する左右方向の断面図である。 背面カバーの形状を説明するための斜視図である。 空気流路を説明するための縦方向の断面図である。 放熱構造のその他の実施形態を説明するための斜視図である。 空気流路のその他の実施形態を説明するための断面図である。

以下、添付の図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

図１に示す斜視図には、本発明の一実施形態である撮像装置１００の背面側外観が示されている。撮像装置１００は、本図に示すように概ね矩形形状を有しており、被写体側前面、上下左右の側面及び後面を形成する本体ケース１１０と、本体ケース１１０の後方に固定される背面ユニット２００とを有している。

本体ケース１１０の被写体側前面にはマウント部１２０が設けられている。マウント部１２０はバヨネット構造を有しており、不図示の交換レンズが着脱可能となっている。

以降の説明では、本図のマウント部１２０に装着される交換レンズの光軸方向を前後方向と定義し、マウント部１２０が設けられる側を前方とする。また、本図における後述するレリーズボタン１１１が設けられる側を上方と定義し、その反対側を下方と定義する。さらに、前後方向及び上下方向と直交する方向を左右方向と定義し、レリーズボタン１１１を上向きに置いた撮像装置１００を背面側から見たときの右側を右方と定義する。

本体ケース１１０の上面には、ＡＦ動作及び撮像動作を行うレリーズボタン１１１と、撮像装置１００の電源ＯＮ／ＯＦＦを行う電源ボタン１１２と、動画像の録画開始／終了を行う動画撮影ボタン１１３と、コマンドダイヤル１１４とが設けられている。

コマンドダイヤル１１４は回動可能なダイヤル式スイッチで構成されている。ユーザーがコマンドダイヤル１１４を回動させることで、所定のパラメータや撮影モード等を変更することができる。

本体ケース１１０の後方には、背面ユニット２００が固定されている。本図に示すように、背面ユニット２００は、撮像装置１００の底面側の一部を除くほぼ全ての面を覆っている。そして、背面ユニット２００に覆われていない底面側は本体ケース１１０の後面が露出している。本体ケース１１０の後面下部は、背面ユニット２００の光軸方向の厚みを超えない程度に、全体が背面側に突出されていて、その内部には、背面ボタンユニット１６４が設けられている。背面ボタンユニット１６４には、再生ボタン、削除ボタン、モードボタン等が含まれている。

背面ユニット２００は主にＬＣＤケース２１０で構成されている。図２は、背面ユニット２００の主要な構成を説明する展開斜視図である。ＬＣＤケース２１０の背面側には、ＬＣＤユニット２２０と操作ボタンユニット２３０とが保持されている。

ＬＣＤケース２１０には所定の当て面が設けられており、これを用いてＬＣＤユニット２２０及び操作ボタンユニット２３０の位置決めが行われる。操作ボタンユニット２３０には、十字ボタン及びダイヤル、ＯＫボタン、再生ボタン等が含まれている。

ＬＣＤケース２１０には、さらに、不図示のガラスパネルが接着剤等によって固定されている。ＬＣＤユニット２２０及び操作ボタンユニット２３０は、このガラスパネルの内側面に貼り付けられることで、ＬＣＤケース２１０に対して固定保持されている。

また、ＬＣＤケース２１０には一部に長孔２１１が設けられている。ＬＣＤユニット２２０及び操作ボタンユニット２３０の不図示のフレキシブルプリント基板は、この長孔２１１を介して本体ケース１１０内部の所定の回路基板と電気的に接続されている。

図３は、撮像装置１００の主要な構成を説明する左右方向の横断面図である。本図を用いて、撮像装置１００内部での熱の発生と、その熱伝達経路について説明する。

撮像装置１００の外観を形成する本体ケース１１０の内部には、前方から順に、マウント部１２０と、撮像素子ユニット１３０と、メイン基板１４０とが設けられている。また、撮像素子ユニット１３０の右側には、不図示のバッテリーを収納するためのバッテリー収納部１５０が設けられている。

撮像素子ユニット１３０は本体ケース１１０に対してネジで固定されており、被写体からの入射光を光電変換する不図示の撮像素子を有している。この撮像素子は、マウント部１２０に装着される交換レンズの光軸と、その中心軸が一致するように配置されている。

メイン基板１４０は撮像素子ユニット１３０の後方に、撮像素子ユニット１３０と概ね平行となるように設けられており、本体ケース１１０に対してネジにより固定されている。

メイン基板１４０の両方の実装面には種々の電子素子が実装されており、それぞれが所定の処理動作を行っている。本図に示すように、メイン基板１４０後側の実装面には、ＤＳＰ１４１とＳＤＲＡＭ１４２とが実装されている。ＤＳＰ１４１は取得された画像データに対して種々の画像処理を行う。また、ＳＤＲＡＭ１４２は画像処理を行う途中の画像データを一時記憶するためのバッファとして機能する。

これらの電子素子は特に発熱性が高く、連写撮影やＲＡＷ画像現像等の高負荷の処理を行うと発熱し、高温になりやすい。以後、これらの素子をまとめて高発熱素子１４３とも呼ぶ。ただし、高発熱素子１４３に含まれるものはＤＳＰ１４１とＳＤＲＡＭ１４２とに限られるものではなく、例えばメイン基板１４０に実装される各種電子素子から適宜選択される。

本体ケース１１０の後方には、メイン基板１４０後面と対向する位置に開口が設けられていて、本体ケース１１０の一部である背面カバー１６０によってこの開口が塞がれている。

この背面カバー１６０と、メイン基板１４０に実装された高発熱素子１４３とは対向していて、熱伝導部材１４４により熱的に接続されている。詳しくは、この熱伝導部材１４４は熱伝導性を有するラバーでできており、高発熱素子１４３表面に熱伝導性を有する両面テープ等によって貼りつけられている。

熱伝導部材１４４は、光軸方向の厚みが、背面カバー１６０を取り付けたときの熱伝導部材１４４と背面カバー１６０との間の距離よりも若干大きく設定されている。そのため、本体ケース１１０に背面カバー１６０を固定すると、熱伝導部材１４４は高発熱素子１４３と背面カバー１６０との間に挟持されて弾性変形を起こし、それぞれの面に確実に密着され、これにより熱的な接続が達成される。

また、背面カバー１６０の後方の面、すなわち背面ユニット２００と対向する面には、所定形状を有した放熱構造１６５が設けられている。この放熱構造１６５を介して、熱伝導部材１４４を介して流入した熱が効率的に放出される。放熱構造１６５について詳しくは後述する。

次に、本図を用いて、撮像素子ユニット１３０内で発生した熱がどのような経路で伝達されていくかについて説明する。本図中の矢印は撮像装置１００内の主要熱源からの大まかな熱伝達経路を表している。

本実施形態の撮像装置１００における主要熱源としては、上述した高発熱素子１４３、すなわちＤＳＰ１４１及びＳＤＲＡＭ１４２が含まれる。上述したように、それらの高発熱素子１４３はメイン基板１４０の後面側に実装されており、さらに、素子表面には熱伝導部材１４４が貼りつけられている。

ユーザーが高速連写するなどして撮像装置１００に負荷が掛かると、ＤＳＰ１４１及びＳＤＲＡＭ１４２が高温になる。すると、発生した熱が、熱伝導部材１４４を介して、熱伝導部材１４４が圧接されている背面カバー１６０に伝達される。

ＤＳＰ１４１やＳＤＲＡＭ１４２等の高発熱素子１４３からは実装されているメイン基板１４０へも熱が伝わり、周囲に実装されている素子を熱して悪影響を与えるおそれがある。そこで、高発熱素子１４３の表面に熱伝導部材１４４を貼りつけ、背面カバー１６０と熱的に接続することで、メイン基板１４０に伝わる熱量を大幅に低減させることができる。背面カバー１６０は撮像装置１００の背面のほぼ全面を覆う面積を有しているので、十分な熱容量を有している。

主要熱源には、上述したＤＳＰ１４１やＳＤＲＡＭ１４２の他に、撮像素子ユニット１３０内の撮像素子も含まれる場合がある。その一方で、撮像装置１００の重要な要素として小型化を考慮すると、撮像素子ユニット１３０とメイン基板１４０とが接近して配置される傾向にある。その結果、主要熱源である撮像素子と高発熱素子１４３とが接近することになるので、より一層の発熱対策が重要となる。

そこで、本発明を実施の撮像装置１００では、メイン基板１４０に実装された高発熱素子１４３で発生する熱と、撮像素子で発生する熱とで、放熱経路を分離させている。すなわち、メイン基板１４０上の高発熱素子１４３で発生する熱は撮像装置１００後方に逃がしているのに対して、撮像素子で発生する熱は、撮像素子ユニット１３０を介して、撮像素子ユニット１３０が固定される本体ケース１１０の前方に逃がすことで拡散及び放熱することとしている。

メイン基板１４０に実装した高発熱素子１４３の放熱の説明に戻る。図３にも示したように、背面カバー１６０の後方の面には、所定形状を有した放熱構造１６５が設けられている。図４は、この放熱構造１６５を説明するための背面カバー１６０単体の斜視図である。

本実施形態において背面カバー１６０は、本図に示すように、放熱面１６１と、放熱面１６１の下部に後方に若干突出した突出部１６２と、を有しており、それらの間を傾斜部１６３が接続している。突出部１６２には、上述したように背面ボタンユニット１６４が設けられている。放熱面１６１と傾斜部１６３の後方面には、ほぼ全面に亘って放熱構造１６５が設けられていている。

放熱面１６１には、放熱構造１６５の他に、長孔１６６と複数の当て面１６７も設けられている。長孔１６６は、対向する背面ユニット２００に設けられた長孔２１１と対応しており、背面ユニット２００から延びる不図示のフレキシブルプリント基板は、この長孔１６６も経由して本体ケース１１０内部に這い回される。また、当て面１６７は、対向する背面ユニット２００との光軸方向の間隔を所定の距離に規定するために設けられている。

本実施形態の放熱構造１６５は、本図に示すように、撮像装置１００の上下方向に平行して延在する複数のフィンが所定の間隔で配置された構造となっている。このような凹凸構造とすることで背面カバー１６０後面の表面積が拡大され、高発熱素子１４３から流入する熱を効率よく拡散・放熱することが可能になる。

図５は、撮像装置１００の縦断面図である。本図にも示すように、背面カバー１６０とＬＣＤケース２１０とは、当て面１６７により所定の間隔だけ離間して固定されている。さらに、背面ユニット２００の底面側には、背面カバー１６０の傾斜部１６３と対向する位置に同様の傾斜部２１２が設けられている。

その結果、撮像装置１００の上面には上面開口２４０が、背面には背面開口２５０が形成され、本体ケース１１０と背面ユニット２００との間には、これらの開口を介して外気と連通する空気流路２６０が形成される。

空気流路２６０の内部にはいわゆる煙突効果による空気の流れが生じる。すなわち、発熱した高発熱素子１４３から流入した熱が放熱構造１６５に伝わり、空気流路２６０内の空気が暖められる。暖められた空気は、空気流路２６０内を上昇して撮像装置１００の上面開口２４０から外部に抜ける。それに伴って、背面開口２５０からは新鮮な外気が空気流路２６０内に引き込まれ、流入した外気が再度放熱構造１６５の熱により暖められる。

従って、空気流路２６０内には上昇する方向の空気の流れが発生し続けることになり、放熱構造１６５の放熱が連続的に行われる。

煙突効果による空気の流れは、メイン基板１４０に実装される高発熱素子１４３の位置を撮像装置１００下方の背面開口２５０付近に移動することで、より効率的に発生させることが可能となる。

なお、本実施形態では図４にも示したように、放熱構造１６５として多数のフィンが放熱面１６１の上下端部まで設けられている。そのため、放熱効果により空気流路２６０を通過する空気との接触面積が拡大されるので、より効率的に放熱面１６１から放熱が行われる。

次に、図５を用いて空気流路２６０について詳しく説明する。上述したように、背面カバー１６０の下部は突出部１６２となっており、そこには背面ボタンユニット１６４が設けられている。そして、背面カバー１６０と対向する背面ユニット２００のＬＣＤケース２１０は、この突出部１６２を除いた放熱面１６１と傾斜部１６３のみ覆うような平面方向の形状を有していて、突出部１６２は、撮影者がこれらのボタンにアクセス可能なように背面側に露出している。

背面カバー１６０とＬＣＤケース２１０とは、上述した当て面１６７により光軸方向に所定の間隔を有して固定されている。そして、背面カバー１６０側の傾斜部１６３とＬＣＤケース２１０側の傾斜部２１２とは概ね同一の傾斜角を有していて、これら対向する２つの傾斜部により形成される空間も空気流路２６０の一部を構成している。

傾斜部１６３及び傾斜部２１２が形成する空気流路２６０が外気と連通する箇所が背面開口２５０となっている。

図１にも示したように、背面ユニット２００は左右方向について撮像装置１００の全面を覆っている。そのため、上面開口２４０及び背面開口２５０も同様に、撮像装置１００の左右方向に亘って設けられている。その結果、本実施形態の撮像装置１００には、装置の全面を覆う横幅の空気流路２６０が設けられるので、放熱面１６１に設けた放熱構造１６５の効果と相まって、優れた放熱性能を発揮することが可能となる。

一方で、空気流路２６０によって本体ケース１１０と背面ユニット２００とを分断したので、それぞれの内部の設計自由度が損なわれることはない。

また、外部の空気が吸引される開口を背面に設けた背面開口２５０としたので、撮像装置１００を地面に置いた状態での撮影や、三脚座を用いた撮影等の、背面開口２５０を塞いでしまうような撮影のスタイルによって、撮像装置１００の放熱効果が影響を受けることはない。

また、本体ケース１１０と背面ユニット２００との間に空気流路２６０を設け、そこに表面積を大きくする放熱構造１６５を設けたので、高発熱素子１４３の配置等の内部構造に影響されることなく、放熱構造１６５に流入した熱を煙突効果を用いて効率よく外気に排出することができる。

以上で説明したように、本発明を実施の撮像装置によれば、設計自由度への影響を抑えつつ、撮影のスタイルに影響されにくく高い放熱効果を発揮することが可能な撮像装置を提供することができる。

なお、上述した実施例では、放熱構造の凹凸としてフィン形状を採用したが、これには限られない。例えば、図６に示すように、凹凸として多数のボス形状を採用しても、表面積を大きくすることができる。

また、上述した実施例では、空気流路を撮像装置のほぼ全面に亘って形成したが、これには限られない。例えば、図７に示すように、操作ボタンユニット６６１をＬＣＤケース７１０ではなく、本体ケース１１０の背面カバー６６０側に設けることとし、ＬＣＤユニット７２０を保持する背面ユニット７００の横幅を短くする。このようにして、背面カバー６６０とＬＣＤケース７１０との間に形成される空気流路７６０の横幅を、ＬＣＤユニット７２０の横幅と同程度にしても、撮影スタイルに影響を受けにくく高い放熱効果を発揮することができる。

１００ 撮像装置、１１０ 本体ケース、１１１ レリーズボタン、１１２ 電源ボタン、１１３ 動画撮影ボタン、１１４ コマンドダイヤル、１２０ マウント部、１３０ 撮像素子ユニット、１４０ メイン基板、１４１ ＤＳＰ、１４２ ＳＤＲＡＭ、１４３ 高発熱素子、１４４ 熱伝導部材、１５０ バッテリー収納部、１６０ 背面カバー、１６１ 放熱面、１６５ 放熱構造、１６６ 長孔、１６７ 当て面、１６２ 突出部、１６４ 背面ボタンユニット、１６３ 傾斜部、２００ 背面ユニット、２１０ ＬＣＤケース、２１１ 長孔、２１２ 傾斜部、２２０ ＬＣＤユニット、２３０ 操作ボタンユニット、２４０ 上面開口、２５０ 背面開口、２６０ 空気流路

Claims (3)

1. 光軸上に位置する撮像素子と高発熱性の電子素子が実装される回路基板とを保持する第１の筐体ユニットと、
   第１の筐体ユニットに固定され、表示装置を保持する第２の筐体ユニットと、
   を備える撮像装置において、
   前記第１の筐体ユニットと前記第２の筐体ユニットとは、光軸方向に所定の間隔を保持したまま互いに固定され、
   前記所定の間隔により形成される空間は、少なくとも、前記撮像装置上面に露出する上面開口と、前記撮像装置背面に露出する背面開口と、を介して外気と連通されて空気流路を形成し、
   前記空気流路を形成する前記第１の筐体ユニットの背面部は、前記第２の筐体ユニットと対向する面の表面積を大きくする放熱構造を有し、
   前記電子素子と前記放熱構造とは熱的に接続される
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記空気流路の横幅は、前記表示装置の横幅と同等又はそれ以上を有し、
   前記背面開口は、前記表示装置の下端よりも前記撮像装置の底面側に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の筐体ユニットは、本体カバーと、前記放熱構造を有する背面カバーと、を有し、
   前記撮像素子は主に前記本体カバーと熱的に接続される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。

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