JP7055369B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、高い放熱効果を発揮しつつ、製品サイズと外観品位への影響を抑えた撮像装置に関する。

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。

本出願人は、これらの問題を解消するために特許文献１を出願している。特許文献１に開示の発明では、結像光学系を内包するレンズユニットと、金属製の外装カバーと、外装カバーから突出して設けられ、少なくともレンズユニットの一部が緩挿される鏡筒ユニットと、イメージャとイメージャ基板とを有するイメージャユニットと、イメージャユニットが固定され、イメージャの傾き調整を行う金属製のベース部材と、発熱性の電子素子が実装されたメイン基板と、電池を収容する電池室と、金属製の第１の放熱部材と、弾性を有する第２の放熱部材とを有する撮像装置において、イメージャユニットとメイン基板とは光軸と略直交する方向に隣接して配置され、第１の放熱部材はメイン基板と対向して配置され、第２の放熱部材は第１の放熱部材と電子素子との間に挟持され、ベース部材と第１の放熱部材とは熱的に接続される構成としている。

しかしながら、上記の発明を採用しても放熱が十分でない場合も起こり得る。そこで、放熱するための専用の機構を備えた撮像装置も従来より提案されている。

例えば、特許文献２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３に開示の発明では、撮影光学系により結像される被写体像を受けて画像データを生成するための撮像素子１３を適用する撮像装置であるデジタルカメラ１において、外装体となる前カバー４および後カバー５と、上記前、後カバー内部に配置され、制御用電子部品が実装されるメイン制御基板１５と、後カバー５の背面部５ａに可動状態で支持される液晶表示ユニット２２と、後カバー５の背面部５ａに設けられ、通常の撮影ホールド状態における上下（Ｙ）方向に沿って設けられ、上端部が外気に所定の隙間ｅを介して開放され、さらに、下端部が外気に直接開放されている放熱用の複数の溝部５ｃとを備える構成としている。

この発明によれば、後カバー５のメイン制御基板１５の中央領域に対向する背面部５ａに上下方向に沿った複数の溝部５ｃを設けることによって、上記背面部５ａが液晶表示ユニット２２によって覆われるモニタ観察可能な収納状態（図１，５）にあっても該背面部５ａの溝部５ｃからの放熱が効果的に行われ、撮像素子１３およびメイン制御基板１５の温度上昇、および、液晶表示ユニット２２の温度上昇も抑えられる、としている。

特許５９５２１１１号公報 特許４２６４５８３号公報 特開２０１２－０５３３５２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２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、特許文献３に開示の発明では、撮像装置の後カバーに放熱のための溝部を設けているため、製品の外観品位が低下してしまう。さらに、液晶表示ユニットが可動式となっているので、後カバーからの放熱に貢献しない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、高い放熱効果を発揮しつつ、製品サイズと外観品位への影響を抑えた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し、背面に開口が設けられた第１の筐体ユニットと、前記第１の筐体ユニットに固定され、前記第１の筐体ユニットの背面全体を覆う第２の筐体ユニットと、を備え、前記撮像素子は主に前記第１の筐体ユニットと熱的に接続され、前記回路基板は主に前記第２の筐体ユニットと熱的に接続され、前記第２の筐体ユニットは、表示装置を保持する保持部と、前記開口を覆いつつ前記電子素子と対向する放熱部と、を有し、前記放熱部は、前記保持部との間で、外気が流入可能であり、前記第１の筐体ユニット及び前記第２の筐体ユニット内部に連通しない空気流路を形成す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、前記撮像素子と前記回路基板とは、光軸方向に対向する位置にそれぞれ固定され、前記電子素子は、前記回路基板の撮像素子と対向しない面に実装され、前記電子素子と前記放熱部とは熱伝導部材を介して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、前記放熱部は、前記保持部と対向する面の表面積を大きくする凹凸部を有し、前記空気流路は、前記凹凸部と前記保持部との間で形成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、高い放熱効果を発揮しつつ、製品サイズと外観品位への影響を抑えた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。 背面ユニットが有する放熱構造を説明するための斜視図である。 放熱構造の凹凸により形成される空気流路を説明するための断面図である。 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。

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、被写体側及び上下左右の側面を形成する本体ケース１１０と、本体ケース１１０背面を覆う背面ユニット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。

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。背面ユニット２００は、主に、ＬＣＤケース２１０と背面カバー２２０とで構成されている。

ＬＣＤケース２１０の内部には、ＬＣＤユニット２１１及び操作ボタンユニット２１２が配置されている。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２１１及び操作ボタンユニット２１２の位置決めが行われる。

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２１１及び操作ボタンユニット２１２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２１３が設けられている。ＬＣＤユニット２１１及び操作ボタンユニット２１２の不図示のフレキシブルプリント基板は、この長孔２１３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。

操作ボタンユニット２１２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。

背面カバー２２０は本体ケース１１０背面の開口を全て覆う大きさを有し、不図示のビスによって本体ケース１１０に固定されている。また、背面カバー２２０はＬＣＤケース２１０との間でもネジにより固定されている。

背面カバー２２０は、ＬＣＤケース２１０に設けられた長孔２１３と対向する位置に同様の長孔２２１を有しており、不図示のフレキシブルプリント基板はこの長孔２２１も経由して本体ケース１１０内部に這い回される。

また、背面カバー２２０の後方の面には、所定形状を有した放熱構造２２２が設けられている。この放熱構造２２２を介して、撮像装置１００内部で発生した熱が効率的に放出される。放熱構造２２２について詳しくは後述する。

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、その放熱について説明する。

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、背面ユニット２００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に対してネジにより固定されており、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。

背面ユニット２００は、上述したように、背面カバー２２０とＬＣＤケース２１０とで構成されており、本体ケース１１０後方に、メイン基板１４０後面と対向する場所に設けられた開口を覆うように背面カバー２２０が設けられている。背面カバー２２０は、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、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。

さらに、高発熱素子１４３の表面には熱伝導部材１４４が設けられている。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２２０を取り付けたときの熱伝導部材１４４と背面カバー２２０との間の距離よりも若干大きく設定されている。これにより、本体ケース１１０に背面カバー２２０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２２０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２２０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２２０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２２０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の放熱の説明に戻る。図２にも示したように、背面カバー２２０の後方の面には、所定形状を有した放熱構造２２２が設けられている。図４は、この放熱構造２２２を説明するための背面カバー２２０単体の斜視図である。

本実施形態において背面カバー２２０は、本図に示すように、後方の面のほぼ全面を覆うように放熱構造２２２が設けられている。また、上述した長孔２２１以外にも、背面カバー２２０とＬＣＤケース２１０との間隔を所定の距離に規定するための当て面が設けられている。

本実施形態の放熱構造２２２は、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によって、背面カバー２２０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。

さらに、本図によれば、放熱構造２２２のフィンは背面カバー２２０の上下端部まで設けられている。従って、撮像装置１００を上方又は下方から見ると、背面ユニット２００の背面カバー２２０とＬＣＤケース２１０との間に、放熱構造２２２の多数の凹凸による複数の開口が形成されているように見える。

図５は、放熱構造２２２の凹凸により形成される上面開口２２３及び下面開口２２４部分の縦断面図である。本図に示すように、放熱構造２２２の凹凸とＬＣＤケース２１０との間に空気流路２２５が形成される。この空気流路２２５は撮像装置１００の下面開口２２４から上面開口２２３にかけて貫通されており、外気が自由に出入り可能となっている。

各空気流路２２５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２２２に伝わると、空気流路２２５内の空気に伝わる。この熱により暖められた空気は、空気流路２２５内を上昇して撮像装置１００の上面開口２２３から外部に抜ける。それに伴って、下面開口２２４からは外気が空気流路２２５内に引き込まれ、流入した外気が再度放熱構造２２２の熱により暖められる。

従って、空気流路２２５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２２２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の下方である底面側に寄せることで、より効率的に発生させることが可能となる。

このように、高発熱素子１４３からの熱を、本体ケース１１０とＬＣＤケース２１０との間に設けた放熱構造２２２で外部に放熱する構造とすることで、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２２２を大きく取ることができ、高い放熱効果を得ることができる。

また、放熱構造２２２が外観に露出することがないので、製品として外観品位の低下を抑えることができる。

さらに、放熱構造２２２を、撮像装置１００の上下面に設けた開口を貫通させた空気流路２２５とすることで、各空気流路２２５内に煙突効果による上昇気流が発生するので、より放熱効率を高めることができる。

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、高い放熱効果を発揮しつつ、製品サイズと外観品位への影響を抑えた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。

この場合、空気流路の向きが上下方向だけでなく左右方向にも形成されるので、煙突効果の程度は低下するが、撮像装置をいわゆる縦位置で使用したときにも煙突効果を利用した放熱が可能となる。

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
２００ 背面ユニット
２１０ ＬＣＤケース
２１１ ＬＣＤユニット
２１２ 操作ボタンユニット
２１３ 長孔
２２０ 背面カバー
２２１ 長孔
２２２ 放熱構造
２２３ 上面開口
２２４ 下面開口
２２５ 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し、背面に開口が設けられた第１の筐体ユニットと、
   前記第１の筐体ユニットに固定され、前記第１の筐体ユニットの背面全体を覆う第２の筐体ユニットと、を備え、
   前記撮像素子は主に前記第１の筐体ユニットと熱的に接続され、前記回路基板は主に前記第２の筐体ユニットと熱的に接続され、
   前記第２の筐体ユニットは、表示装置を保持する保持部と、前記開口を覆いつつ前記電子素子と対向する放熱部と、を有し、
   前記放熱部は、前記保持部との間で、外気が流入可能であり、前記第１の筐体ユニット及び前記第２の筐体ユニット内部に連通しない空気流路を形成する
   ことを特徴とする撮像装置。
   
2. 前記撮像素子と前記回路基板とは、光軸方向に対向する位置にそれぞれ固定され、
   前記電子素子は、前記回路基板の撮像素子と対向しない面に実装され、
   前記電子素子と前記放熱部とは熱伝導部材を介して熱的に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記放熱部は、前記保持部と対向する面の表面積を大きくする凹凸部を有し、
   前記空気流路は、前記凹凸部と前記保持部との間で形成される
   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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