JP7091061B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えばビデオカメラ等の撮像装置の冷却構造に関する。
ビデオカメラ等の撮像装置では、高温環境下でも撮影可能であることが求められることから、高温環境下で撮影を行うときには、撮像装置に保冷剤を接触させることにより、撮像装置を冷却し撮影を行っている。
従来、保冷剤を使用した効率の良い電子機器の冷却構造が提案されている。例えば、保冷剤の効果を有する蓄冷材が収納された蓄冷材パックと、蓄冷材パックを格納できる格納部を備え、冷却対象の電子部品と格納部を熱電導部材により熱的に接続することにより、電子部品を冷却する技術が提案されている(特許文献1)。
特開2007-183746号公報
しかし、上記特許文献1では、保冷剤の格納部が設けられているために保冷剤の形状が限定されてしまう。従来、ビデオカメラの撮影現場では、汎用の保冷剤により冷却を行っているため、保冷剤の形状が限定されてしまうと、汎用の保冷剤が使用できなくなってしまう不具合が生じる。ここで、汎用の保冷剤が使用でき、効率の良い冷却構造として、例えば、保冷剤と撮像装置が接触する箇所を撮像装置の外観面に設け、外観面と冷却対象の電子部品を熱電導部材より熱的に接続する構造が考えられる。しかし、このような構造では、外観面が高温になるため、撮影者が外観面の高温部に触れてしまう可能性がある。
そこで、本発明は、汎用の保冷剤で撮像装置を効率良く冷却することにより高温環境下でも撮影をすることができ、かつ外観面を高温にし難い撮像装置を提供することを目的とする。
本発明は、冷却器を備える撮像装置であって、前記冷却器は、吸気口を備える第1のダクトと、前記第1のダクトと接続される第2のダクトと、排気口を備え、前記第2のダクトと接続される第3のダクトと、を有し、前記第2のダクトは第1の熱源と熱的に接続され、前記第3のダクトは前記第1の熱源よりも動作保証温度の高い第2の熱源と接続され、前記第1のダクトは前記撮像装置の上面側において前記第2のダクトと略直交するように配置され、前記第3のダクトは前記撮像装置の下面側において前記第2のダクトと略直交するように配置され、前記吸気口から吸入された空気は前記第1のダクト、前記第2のダクト、前記第3のダクトの順に通過して前記排気口から排出されることを特徴とする。
本発明によれば、汎用の保冷剤で撮像装置を効率良く冷却することにより高温環境下でも撮影をすることができ、かつ外観面を高温にし難い撮像装置を提供することができる。
本発明の実施形態の一例に係るデジタルビデオカメラの外観斜視図である。 メイン基板の斜視図である。 撮像素子ユニットの斜視図である。 冷却ユニットの斜視図である。 冷却ユニットの流路ごとの分解斜視図である。 冷却ユニットの分解斜視図である。 冷却ユニットに撮像素子ユニットとメイン基板を取り付けた状態を示す斜視図である。 (a)は冷却ユニットに撮像素子ユニットとメイン基板を取り付けた状態を示す図、(b)は(a)のE-E線断面図である。 デジタルビデオカメラの上面外装部材に保冷剤をのせた状態を示す斜視図である。 デジタルビデオカメラの上面外装部材周辺の分解斜視図である。 上面外装部材の斜視図である。 デジタルビデオカメラの斜視図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。
図1(a)は本発明の実施形態の一例に係るデジタルビデオカメラを上側前方から見た外観斜視図、図1(b)は図1(a)に示すデジタルビデオカメラを上側後方から見た外観斜視図である。なお、本実施形態では、撮像装置の一例としてレンズ交換式のデジタルビデオカメラ(以下、カメラという。)を例示するが、これに限定されない。また、本実施形態の説明において、カメラの光軸方向で被写体側を前方、撮影者側を後方とし、被写体側からカメラを見て右方向を右側、左方向を左側とし、更に、カメラの鉛直上向きを上側、鉛直下向きを下側とする。
図1に示すように、本実施形態のカメラ1は、交換レンズ2を着脱できるレンズマウント部101を有する。図3を用いて後述するが、レンズマウント部101の後方の本体内部には被写体より入射した光を受光する撮像素子701が設けられている。
カメラ1の右側面には、電源スイッチ103、表示パネル104、ISO感度設定ダイヤル108、F値設定ダイヤル109、メニューボタン110、十字キー111、及びRECボタン106等が設けられている。カメラ1の後方面には、映像及び音声出力端子105a~105g、バッテリ3、電源端子113、及び排気口116等が設けられている。また、カメラ1の左側面には、記録メディアカードが挿入される記録カードスロット部107a,107bが設けられている。
カメラ1の上側面には、アクセサリを取り付けるための多数のネジ穴が形成された上面外装部材501が設置されている。また、カメラ1の上側面の後方には、上面外装部材501と後方外装部材114により形成された第1の吸気口115が設けられている。第1の吸気口115により吸気を行い、後方外装部材114の下側に形成された排気口116より排気を行うことにより強制空冷を行っている。強制空冷の構成に関しての詳細は後述する。
カメラ1を駆動するための電力は、後方に設置されたバッテリ3よりカメラ1に給電される。また、電源端子113に不図示の外部電源を入力することで電源端子113からも電力を得ることができる。
図2は、カメラ1の内部にあるメイン基板(回路基板)400の斜視図である。図2(a)はメイン基板400を上側から見た斜視図、図2(b)はメイン基板400を下側から見た斜視図である。メイン基板400では、カメラ1を操作した際の入力信号等の制御や、撮像素子701で得られた映像信号の処理及び圧縮を行う。これらの処理を行うメイン基板400は、カメラ1において大きな熱源の一つとなっている。
具体的には、図2(b)に示すように、メイン基板400の下側の面に実装された制御素子401a~401iがメイン基板400の中でも特に発熱量が多い素子である。そのため、制御素子401a~401iは放熱が必要な素子である。
図3(a)はカメラ1の撮像素子ユニット700を前方から見た斜視図、図3(b)は撮像素子ユニット700を後方から見た斜視図である。図3に示すように、カメラ1には、交換レンズ2を透過して結像した被写体像を電気信号に変換するための撮像素子701が設けられている。撮像素子701は、カメラ1において大きな熱源であり、放熱が必要な素子である。また、光電変換する際に撮像素子701の温度が高い程、ノイズが発生し易くなってしまう。それに加え、動作保証温度は一般的にメイン基板400上の制御素子401a~401iよりも撮像素子701の方が低い。このため、撮像素子701は、メイン基板400の制御素子401a~401iよりも更に放熱が必要な素子である。
撮像素子701の放熱のためには、撮像素子701の裏側に後述する放熱ゴム508(図4参照)を接触させる必要がある。そのため、撮像素子701を固定するための固定板金702の一部を略矩形に切り欠いて、孔形状部703を設けている。孔形状部703に放熱ゴム508を通すことにより、撮像素子701に放熱ゴム508を接触させることができ、撮像素子701を放熱することができる構成となっている。
前述した通り、カメラ1では、メイン基板400に実装された制御素子401a~401iと撮像素子701が主要な熱源であって、放熱が必要な部品であり、その放熱構造に関して詳細に説明する。
図4(a)はカメラ1の冷却ユニット500(冷却器)を前方から見た斜視図、図4(b)は冷却ユニット500を上側後方から見た斜視図、図4(c)は冷却ユニット500を下側後方より見た斜視図である。図5(a)はカメラ1の冷却ユニット500を上側前方から見た流路ごとの分解斜視図、図5(b)は冷却ユニット500を下側前方から見た流路ごとの分解斜視図である。
図4及び図5で示す通り、冷却ユニット500は、第1の流路560(第1のダクト)、第2の流路570(第2のダクト)、第3の流路580(第3のダクト)とファンユニット590a,590bを有し、冷却ユニット500の内部に空気が流れるための空間を設けて構成される。冷却ユニット500は、第1の流路560と第3の流路580が略平行に配置され、第2の流路570が第1の流路560に対して略直交する方向に配置されて第1の流路560と第3の流路580とが接続されて略コ字形状をなしている。空気を流す流路は次の通りである。
まず、冷却ユニット500の上側後方にある第1の吸気口115より吸気を行い、その空気を第1の流路560により上面外装部材501の外観面に沿う方向、つまり流路方向Aに向かって送風する。
その後、第1の流路560を流れた空気は略直角に曲がり、上面外装部材501の固定部開口503を通り、第2の流路570を流れる。第2の流路570では、上側から下側で撮像素子701に沿う方向、つまり流路方向Bに向かって送風する。第2の流路570を流れた空気は、下側ダクト部材511の開口部509を通り、略直角に曲げられ第3の流路580を流れる。
第3の流路580では、後方、つまり流路方向Cに向かって送風する。第3の流路580を流れた空気は略直角に曲げられ、ファンユニット開口513a,513bを流れる。ファンユニット開口513a,513bを通過した空気はファンユニット590a,590bにより略直角に曲げられ、流路方向Da,Dbに向かって排気される構成となっている。
次に、冷却ユニット500の第1の流路560、第2の流路570、第3の流路580及びファンユニット590a,590bについて詳細に説明する。
図6(a)は冷却ユニット500を上側前方から見た分解斜視図、図6(b)は冷却ユニット500を上側後方から見た分解斜視図、図6(c)は冷却ユニット500を下側後方から見た分解斜視図である。
図7(a)は冷却ユニット500に撮像素子ユニット700とメイン基板400を取り付けた状態を上側前方から見た斜視図、図7(b)は冷却ユニット500に撮像素子ユニット700とメイン基板400を取り付けた状態を上側後方から見た斜視図である。図7(c)は、冷却ユニット500に撮像素子ユニット700とメイン基板400を取り付けた状態を下側後方から見た斜視図である。
図8(a)は冷却ユニット500に撮像素子ユニット700とメイン基板400を取り付けた状態を示す図、図8(b)は図8(a)のE-E線断面図である。
図6乃至図8に示すように、第1の流路560は、上面外装部材501と上面外装部材501を固定する固定部502を有する。第1の流路560は、後方にある第1の吸気口115より吸気された空気を流路方向Aに流すための流路である。第1の流路560の詳細に関しては後述する。
第1の流路560を通過した空気は、前述した通り上面外装部材501の固定部開口503を通り第2の流路570を通過する。第2の流路570は、流路方向Bに空気を流す流路であるとともに、撮像素子701を冷却するための流路である。そのため、第2の流路570は、上側ダクト部材505、上側ダクト部材505のフタ部506及び撮像素子ヒートシンク507により構成されている。
前述した通り、撮像素子701は冷却が必要な素子であり、冷却のために、第1の流路560を通過し冷えている状態の空気を第2の流路570にある撮像素子ヒートシンク507のフィン形状部の箇所に通す構成となっている。撮像素子ヒートシンク507は、熱伝導性を有する放熱ゴム508と接しており、放熱ゴム508は、撮像素子701と接している。これにより、撮像素子701の熱を第2の流路570を通過する空気に伝えることができ、撮像素子701を冷却することができる。
また、撮像素子ヒートシンク507は、熱伝導性が高い材質で成形されていることが望ましく、本実施形態では、アルミニウム合金等により形成されている。また、前述した通り、撮像素子701は、メイン基板400に実装された制御素子401a~401iよりも冷却が必要な素子である。そのため、カメラ1では、制御素子401a~401iの熱が伝わる前の空気により、撮像素子701を冷却する構成となっている。
第2の流路570を通過した空気は、前述した通り下側ダクト部材511の開口部509を通り第3の流路580を通過する。第3の流路580は、流路方向Cの向きに空気を流す流路であるとともに、メイン基板400に実装された制御素子401a~401iを冷却するための流路である。そのため、第3の流路580は、下側ダクト部材511、及びメイン基板400を冷却するヒートシンク512により構成されている。前述した通り、制御素子401a~401iは冷却が必要な素子であり、冷却のために、ヒートシンク512はフィン形状を有し、フィン形状の箇所に空気を通す構成となっている。
ヒートシンク512は、熱伝導性を有する放熱ゴム514a~514iと接しており、放熱ゴム514a~514iは、それぞれ制御素子401a~401iと接している。この構成により、メイン基板400に実装された制御素子401a~401iを冷却できる構成となっている。
ヒートシンク512は、熱伝導性が高い材質で形成されていることが望ましく、本実施形態では、アルミニウム合金等により形成されている。前述した通り、一般的に制御素子401a~401iの動作保証温度は、撮像素子701より高い。そのため、第2の流路570を通過し撮像素子701の熱が伝わった空気でも、制御素子401a~401iを十分に冷却することができる。
第3の流路580を通過した空気は、前述した通りファンユニット開口513a,513bを通り第3の流路580の下側にあるファンユニット590a,590bに向けて流される。その後、空気は、ファンユニット590a,590bにより流路方向Da,Dbの向きで排気口116から排気される。なお、本実施形態では、空気の流れを略直角に曲げて後方から空気を排出する為に、ファンユニット590a,590bはシロッコファンを使用している。
このように、本実施形態では、冷却ユニット500により、カメラ1の主要熱源である撮像素子701及びメイン基板400に実装された制御素子401a~401iを冷却できる構成となっている。
ここで、本実施形態では、カメラ1では汎用の保冷剤900を使用することにより、高温環境下でも撮影を行うことが可能な構成となっているが、その構成を詳細に説明する。
図9は、高温環境下での撮影状態を示すカメラ1の斜視図である。図9(a)は汎用の保冷剤900をカメラ1の上面外装部材501にのせた状態を上側前方より見た斜視図、図9(b)は汎用の保冷剤900をカメラ1の上面外装部材501にのせた状態を上側後方より見た斜視図である。図10は、上側後方から見た上面外装部材501周辺のカメラ1の分解斜視図である。図11(a)は上面外装部材501を上側前方から見た斜視図、図11(b)は上面外装部材501を下側前方から見た斜視図である。
図9では、高温環境下で撮影する為に、カメラ1の上面外装部材501上に略直方体の保冷剤900をのせて撮影を行っている。図1及び図9で示す通り、上面外装部材501は、比較的大きな平面部を有しているため、上面外装部材501にのせる保冷剤900の形状は制限されることが少ない。具体的には、第1の吸気口115を塞がなければ、どのような形状の保冷剤900でも使用することができる。保冷剤900の温度撮影環境の温度より低い温度であれば冷却効果が得られ、保冷剤900の温度が低い程、冷却効果は高い。また、上面外装部材501は、カメラ1の主要な熱源であるメイン基板400や撮像素子701とは遠い位置にあるため、これらからは熱が伝わり難く、上面外装部材501を手等で触れても熱く感じることは少ない。
保冷剤900を使用した効率の良い冷却方法としては、保冷剤900をのせる上面外装部材501と熱源を近い位置で配置し、上面外装部材501と熱源を熱伝導部材で接続する方法が一般的には考えられる。これに対してカメラ1では、上面外装部材501に保冷剤900をのせることにより吸気した空気を冷却できる構成を採用している。そのため、冷却された空気を第の流路570及び第の流路580に流すことにより、効率良く主要熱源である撮像素子701及びメイン基板400を冷却することができる。こうして、本実施形態においては保冷剤900をのせる上面外装部材501と熱源が遠い構成であるにも関わらず、カメラ1では効率良く熱源を冷却できる構成を実現している。このようにして空気を冷却する構成に関して詳細に説明する。
図10及び図11で示す通り、上面外装部材501は、下方向にフィン形状を有している。保冷剤900に接している面から、保冷剤900の冷気が上面外装部材501に伝わり、さらに上面外装部材501のフィン形状の先端まで冷気が伝わる。そのため、吸気された空気が第1の流路560を流れる間に、保冷剤900の冷気が空気に伝わり易い構成となっている。この構成をとることにより、吸気した直後の空気より、第一の流路560を通過した空気の温度の方が低くなる。
上面外装部材501のフィン形状が設置される距離は長い程、冷気を空気に伝える距離が長くなるため効果的である。そのため、上面外装部材501の後端から前端までの全域にわたりフィン形状が設置されている。上面外装部材501のフィン形状を通過し温度が低くなった空気を、まず第2の流路570に流し、制御素子401a~401iよりも冷却が優先される撮像素子701を冷却する。
その後、その空気を第3の流路580に流すことにより、制御素子401a~401iを冷却する構成となっている。この構成により、保冷剤900で効率よく冷却を行うことにより高温環境下でも撮影でき、かつ、上面外装部材501の外観面は高温になり難い構成となっている。保冷剤900の冷気を伝える上面外装部材501は、熱伝導性が高い材質で形成されていることが望ましく、本実施形態では、アルミニウム合金等により成形されている。
ところで、上面外装部材501のフィンの先端が上面外装部材501の固定部502に触れてしまうと、カメラ1の内部の熱がフィンに伝わって、フィンの温度が上がってしまう。そうなると、上面外装部材501のフィン形状を通過する空気を冷却し難くなってしまう。
そこで、この問題を防ぐために、カメラ1では図10で示す通り、上面外装部材501のフィン形状の先端の空間と上面外装部材501の固定部502の間に、断熱を目的として断熱部材515を設置している。断熱部材515は、断熱を行うためにスポンジ状の部材である。上面外装部材501のフィン形状の先端と断熱部材515は接しており、上面外装部材501の固定部502と断熱部材515は接している。しかし、断熱部材515により上面外装部材501のフィン形状の先端と断熱部材515を接することを防いでいるため、熱は伝わりにくい構成となっている。このように、本実施形態のカメラ1では、第1の流路560を通過する空気の冷却効果の低減を防ぐ構成を採用している。
図11で示すように、上面外装部材501には、アクセサリを設置するための複数のねじ挿通穴からなるねじ穴列516a~516cが形成されている。上面外装部材501の下側(内部側)には、ねじ穴列516a~516cに挿通されるねじ部材のねじ溝を設けるための下穴リブ形状部517a~517bが形成されている。
従来のビデオカメラでもアクセサリを設置するためにねじ挿通穴が上面外装部材に複数設置されることがあったが、ねじ溝を形成するためのリブ形状部を設置する空間はデッドスペースになってしまっていた。
本実施形態のカメラ1では、下穴リブ形状部517a~517bの間にフィン形状部を設置し、そのスペースを第1の流路560として活用している。この構成により、カメラ1のスペースを有効活用することができ、また、下穴リブ形状部517a~517bもフィン形状の効果を有しているため、効果的に空気を冷却することができる。
図12(a)は高温環境下の撮影状態におけるカメラ1を上側前方から見た斜視図、図12(b)は常温環境下の撮影状態におけるカメラ1を上側前方から見た斜視図である。
高温環境下において保冷剤900を使用しての冷却には、第1の流路560が効果的であるが常温環境下で保冷剤900を使用しない状態においては第1の流路560は効果がなく、余分な通風抵抗を発生させてしまう。
そこで、本実施形態のカメラ1では、図12で示す通り、第2の吸気口519を開閉可能に覆う蓋部材518を前方にスライド操作すると、第2の吸気口519が露出する。第2の吸気口519が露出すると、第2の吸気口519からも吸気を行うことができるので、第2の吸気口519から吸気された空気を直接、第2の流路570に流すことができる。つまり、第2の吸気口519が露出した状態では、第1の流路560の余分な通風抵抗を発生させなくて済むことができる。
常温環境下では、保冷剤900を使用せず、且つ、第2の吸気口519を露出させない状態であっても撮影に問題は生じないが、撮像素子701の性質上、撮像素子701の温度が低い方がノイズが減少する。そのため、保冷剤900を使用していない場合には、第2の吸気口519を露出させることで良好な画像を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態では、カメラ1では上面外装部材501が高温にならず、保冷剤900により効率的に冷却を行うことで高温環境下でも撮影を行うことができる。これにより、汎用の保冷剤900でカメラ1を効率良く冷却して高温環境下でも撮影をすることができ、かつ外観面を高温にし難いカメラ1を提供することができる。
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。
例えば、本実施形態では、保冷剤900を上面外装部材501にのせる措置としたが、保冷剤900を保持する何らかの保持機構を有しても良い。
1 カメラ
115 第1の吸気口
116 排気口
400 メイン基板
401a~401i 制御素子
500 冷却ユニット
501 上面外装部材
507 ヒートシンク
701 撮像素子
900 保冷剤

Claims (8)

  1. 冷却器を備える撮像装置であって、
    前記冷却器は、
    吸気口を備える第1のダクトと、
    前記第1のダクトと接続される第2のダクトと、
    排気口を備え、前記第2のダクトと接続される第3のダクトと、を有し、
    前記第2のダクトは第1の熱源と熱的に接続され、
    前記第3のダクトは前記第1の熱源よりも動作保証温度の高い第2の熱源と接続され、
    前記第1のダクトは前記撮像装置の上面側において前記第2のダクトと略直交するように配置され、
    前記第3のダクトは前記撮像装置の下面側において前記第2のダクトと略直交するように配置され、
    前記吸気口から吸入された空気は前記第1のダクト、前記第2のダクト、前記第3のダクトの順に通過して前記排気口から排出されることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記第1のダクトと前記第3のダクトは略平行に配置されていることを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  3. 前記第1の熱源は撮像素子を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
  4. 前記第1のダクトの外観面は、保冷剤の接触が可能であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像装置。
  5. 冷却器を備える撮像装置であって、
    前記冷却器は、
    吸気口を備える第1のダクトと、
    前記第1のダクトと接続される第2のダクトと、
    排気口を備え、前記第2のダクトと接続される第3のダクトと、を有し、
    前記第2のダクトは第1の熱源と熱的に接続され、
    前記第3のダクトは前記第1の熱源よりも動作保証温度の高い第2の熱源と接続され、
    前記第1のダクトの外観面に複数のねじ挿通穴が設けられ、
    前記ねじ挿通穴に挿通されるねじ部材のねじ溝を形成するためのリブ形状部が前記外観面の内部側に設けられ、
    前記リブ形状部がフィン形状に形成され、
    前記吸気口から吸入された空気は前記第1のダクト、前記第2のダクト、前記第3のダクトの順に通過して前記排気口から排出されることを特徴とする撮像装置。
  6. 前記第2のダクトにヒートシンクのフィン形状部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像装置。
  7. 前記ヒートシンクの前記フィン形状部よりも前記第1のダクトの近くにおいて、前記第2のダクトに第2の吸気口が形成され、
    前記第2の吸気口を開閉可能に覆う蓋部材が設けられていることを特徴とする請求項に記載の撮像装置。
  8. 前記第1のダクトの内部における前記撮像装置の筐体内部側の壁面に断熱部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
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