以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
図1は、本実施例のカメラシステム1000の斜視図である。図2は、カメラシステム1000の上面図である。図3(a)は図2のA-A線断面図、図3(b)は撮像装置1のB-B線断面図である。図4は、カメラシステム1000の電気的構成を示すブロック図である。
カメラシステム1000は、撮像装置1と、撮像装置1に着脱可能に取り付けられるレンズ鏡筒2とを有する。撮像装置1とレンズ鏡筒2は、電気接点部18を介して電気的に連結され、互いに通信可能である。なお、撮像装置1とレンズ鏡筒2は、一体的に構成されていてもよい。
レンズ鏡筒2は、複数の光学レンズからなる撮影光学系3を有する。撮影光学系3は、フォーカスレンズ31や絞り部32を有する。
操作検出部15は、シャッタレリーズボタン8等の操作手段から得られる操作信号を受信し、制御部5に出力する。制御部5は、カメラシステム1000を制御する回路を含み、撮像の際のタイミング信号などを生成して出力する。また、制御部5は、撮像素子6の駆動、シャッタ機構11の駆動、画像処理部19の動作およびメモリ手段12の圧縮処理などを制御する。また、制御部5は、第1の表示手段7および第2の表示手段10の表示状態を制御する。第1の表示手段7は、タッチパネルであり、操作検出部15に接続されている。第2の表示手段10に表示された像は、接眼レンズ群9を介して観察可能である。
物体からの光は、撮影光学系3を介して撮像素子6の撮像面に結像する。制御部5は、撮像素子6から得られた焦点検出信号に基づいてレンズ制御部16を介してレンズ駆動手段17を駆動し、撮影光学系3の状態を変化させることで適当なピント位置を調整する、いわゆるAF動作を行う。また、制御部5は、撮像素子6の信号に基づいて露光状態の設定を行う、いわゆるAE動作を行う。露光状態とは、撮像素子6への露光時間、絞り部32による絞り値、および撮像素子6の信号の増幅率などである。また、撮影光学系3にブレ補正レンズが含まれる場合、制御部5はレンズ制御部16を介してレンズ駆動手段17を駆動することでブレ補正レンズを制御可能である。
画像処理部19は、A/D変換器、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路および補間演算回路等を有する画像処理部を含み、記録用の画像を生成する。また、画像処理部19は、画像、動画および音声などの圧縮を行う。
メモリ手段12は、記憶部に加え、記録に必要な処理回路を備える。メモリ手段12は、記録手段に出力を行うとともに、第1の表示手段7または第2の表示手段10に表示させるための像を生成または保存する。
撮像装置1のエイミング動作では、撮像素子6で電子画像を撮影しながら第1の表示手段7または第2の表示手段10で被写体観察を行う(ライブビュー撮影を行う)ことが可能である。
撮像装置1の筐体1bには、撮像素子6と電気接点部18との間に内部空間1aが設けられている。撮像装置1は、撮像装置1とレンズ鏡筒2との間に、撮影光学系3の光軸4および内部空間1aを取り囲むように設けられた、すなわち中空形状の冷却ユニット(冷却装置)100を有する。本実施例では、冷却ユニット100は、円筒形状で構成されているが、光軸4および内部空間1aを取り囲む構成であれば、他の形状で構成されていてもよい。
冷却ユニット100は、内側筒部(内周部)102と筒外装部(外周部)103から構成され、内側筒部102と筒外装部103との間に形成された空間である中空部104を有する。冷却ユニット100は、外部から気体を取り込み、取り込んだ気体に撮像装置1の内部で発生した熱を伝える熱交換を行い、熱を受け渡された気体を外部に排出する。
内側筒部102には、撮像装置1の動作により制御部5、撮像素子6および第1の表示手段7等の電子部品から発生した熱(撮像装置1の内部の熱)を内側筒部102に伝える伝熱手段13が接続されている。内側筒部102は、熱伝導率の高い部材で構成されている。内側筒部102は、例えば、マグネシウム、アルミニウムおよび銅等の熱伝導率の高い合金で形成されている。伝熱手段13は、撮像装置1の内部の熱を内側筒部102に伝えることが可能な熱伝導率の高い部材で構成されている。伝熱手段13は、例えば、カーボンフィルムや、アルミニウムや銅などの金属板といった熱伝導率の高い材質で構成されている。
筒外装部103は、吸気口111および排気口112を有し、それらを通じて中空部104と外部との間で気体の出入りが可能である。筒外装部103は、ユーザーが触れる可能性のある部材であり、冷却ユニット100による熱交換時に温度上昇し、ユーザーが火傷を負うことを防止するために、熱伝導率の低い樹脂等の温度上昇しにくい材料で構成されることが望ましい。
中空部104の最下部には、制御部5により駆動制御されるファン101が配置されている。本実施例では、ファン101を中空部104の最下部に配置しているが、これは撮像素子6が一般的に横長の長方形形状をしており、中空部104の最下部はスペースに余裕があるため、冷却能力の高いファンを配置しやすいからである。同様の理由により、ファン101を中空部104の頂上部に配置してもよい。ファン101をどちらの位置に配置するかは、電気接点部18の設置位相を避けることが可能であるかを基準にして決定してもよい。なお、中空部104の最下部および頂上部とは、厳密に最下部および頂上部である場合だけでなく、実質的に最下部および頂上部(略最下部および略頂上部)である場合も含まれる。
図5は、ファン101の構成の説明図である。本実施例では、ファン101は、遠心ファンである。ファン101は、ファン筐体101aと回転翼101bとで構成される。回転翼101bは、回転軸101cを中心に回転することでファン101の吸気および排気に対する駆動力を与える。ファン筐体101aは、吸気口111に対向し、回転軸101cに垂直になるように設けられたファン吸気口101dと、回転軸101cに直交する方向に垂直になるように設けられたファン排気口101eとを有する。回転翼101bが回転すると、遠心力により気体が回転軸101cから円周方向へと押し出される駆動力が発生する。その結果、ファン吸気口101dから回転軸101cの方向(Y方向)に沿って気体が吸い込まれ、ファン排気口101eから回転軸101cに直交する方向(X方向)に沿って気体が排出される。ファン101を撮像装置1の状態に応じて動作させることにより、強制空冷によって排熱を行うことが可能である。
ファン101が動作すると、図3(b)の矢印α1で示される吸引力が働き、撮像装置1の外部から気体が吸気口111を介してファン吸気口101dに引き込まれる。引き込まれた気体は、図3(b)の矢印α2で示される排出力を受け、ファン排気口101eから排出される。中空部104は、ファン排気口101eから排出された気体の流路として機能し、気体は図3(b)の矢印βで示されるように流れる。このとき、撮像装置1の内部の発熱体である電子部品から伝熱手段13を介して内側筒部102に伝わる熱は、図3(b)の矢印aで示されるように、中空部104を流れる気体に受け渡される。すなわち、内側筒部102は、撮像装置1の内部から内側筒部102に伝わる熱を気体に受け渡す熱交換部として機能する。前述したように、内側筒部102は、熱伝導率の高い部材で構成されており、撮像装置1の内部から伝わる熱を全領域に速やかに拡散して均一化することが可能である。したがって、放熱面積を大きくすることができ、高効率の熱交換が可能である。中空部104を流れた気体は、最終的に、矢印γに示されるように、排気口112から外部に排出される。
通常、強制空冷を行う場合、発熱部または発熱部から熱を伝えたフィンに、外部から取り込まれた気体を当て、温まった気体を排出する。しかしながら、精密機械である撮像装置の内部は、多数の部品が隙間なく詰まっているため、気体の流路が曲がりくねったり、細ったりするなどして流路抵抗が高くなってしまうことがある。また、熱交換をするフィン等の放熱面積を大きくすることができないため、放熱効率が悪い。本実施例では、レンズ鏡筒2周りに配置された冷却ユニット100を強制空冷の気体流路として利用している。そのため、複雑に曲がりくねったり細ったりしない、流路抵抗の低い流路を実現している。また、内側筒部102全体を熱交換部として使用できるため、従来に比べて非常に大きな放熱面積を有する熱交換部を実現可能である。したがって、本実施例の構成では、流路抵抗の低い流路および放熱面積の大きい熱交換部を実現可能であるため、強制空冷による筐体内部から外部への排熱を高効率に実行可能である。
通常、気体がファンを流れる際の抵抗を低くするために、ファン吸気口とファン排気口との距離を短くすることが好ましい。すなわち、冷却ユニット100のなす円の中心を通る直線上にファン吸気口とファン排気口を設けることが好ましい。図6は、軸流ファン1010を用いた場合の気体の流れの説明図である。軸流ファン1010が動作すると、矢印δ1で示される吸引力が働き、撮像装置1の外部から気体がファン吸気口に引き込まれる。引き込まれた気体は、矢印δ2で示される排出力を受け、ファン排気口から排出される。すなわち、軸流ファン1010の気体の吸入方向と排出方向は一致しており、中空部104に引き込まれる際の気体の流入方向は冷却ユニット100のなす円の中心を通る方向に平行な方向である。しかしながら、中空部104に引き込まれた直後に気体が進む流路の方向は、流入方向に垂直な冷却ユニット100のなす円の接線方向である。そのため、中空部104に流入した気体は、まず、内側筒部102に衝突し、その後、矢印δ3で示されるように、流入方向から冷却ユニット100のなす円の接線方向(X方向)へ流れる方向を変え、勢いを減じられて中空部104を流れる。したがって、中空部104の気体流路としての流路抵抗が高くなり、熱運搬効率が下がってしまう。本実施例では、気体の吸入方向と排出方向が垂直の関係になるファン101を使用している。これにより、図3(b)の矢印α2で示されるファン排気口101eからの気体の排出方向と中空部104の気体の流れ方向を同一方向にすることが可能である。そのため、軸流ファン1010を用いた場合のように、気体が流路内壁である内側筒部102に衝突し、勢いを減じるようなことのない、流路抵抗が低い構成を実現可能である。したがって、ファンのパワーを十全に生かした効率の良い気体の運搬が可能となる。
本実施例では、撮像装置1の内部の電子部品が発する熱は、伝熱手段13を通じて内側筒部102に伝わり、内側筒部102を介して外部から中空部104に流入した気体に受け渡される。すなわち、強制空冷により流入する気体は、中空部104のみを流れる。中空部104は、気体を引き込むために外部とは繋がっているが、撮像装置1の内部空間1aとは繋がっていない。そのため、中空部104を介して撮像装置1の内部に外部からの水滴や粉塵が侵入し、電子部品に付着することはない。したがって、水滴や粉塵の侵入による電子部品の誤作動や故障を防止することができる。
本実施例では、図3(b)に示されるように、撮像装置1の姿勢における正位置状態において、吸気口111が筒外装部103の最下部に設けられ、排気口112が筒外装部103の頂上部に設けられている。本実施例では、ファン101による強制空冷により、外部から中空部104に流入した気体は下部から上部に流れる。また、中空部104に流入した気体は、内側筒部102から熱を受けて温まると、膨張し比重が小さくなるため、重力に反して上昇しようとする。これを煙突効果という。したがって、ファン101による気体の流れ方向と煙突効果による気体の流れ方向は一致する。その結果、気体の流れが高まり、排熱効率を向上させることができ、高効率な強制空冷が可能となる。なお、レンズ鏡筒2の最下部および頂上部とは、厳密に最下部および頂上部である場合だけでなく、実質的に最下部および頂上部(略最下部および略頂上部)である場合も含まれる。
本実施例では、図1(b)に示されるように、筒外装部103の下部に位置する吸気口111は露出しているが、撮像装置1は、図7に示されるように、吸気口111を覆うカバー部材105を有してもよい。図7は、カバー部材105の構成説明図である。図8は、カバー部材105が取り付けられた場合の冷却ユニット100の断面図である。図8に示されるように、カバー部材105と筒外装部103との間には、中空部106が形成されている。中空部106は、吸気口111を通して中空部104と繋がっている。カバー部材105は、吸気口111に対向しない位置にカバー吸気口105aを有する。撮像装置1の外部の気体は、図8の矢印εで示されるように、カバー吸気口105aを介して中空部106に流入する。流入した気体は、気体流路として機能する中空部106を流れて吸気口111にたどりつく。吸気口111にたどりついた気体は、前述のように、吸気口111から中空部104に引き込まれ、中空部104を流れて排気口112から排出される。カバー部材105を有することで、ユーザーが撮影時にレンズ鏡筒2の最下部周辺に手を当てて撮像装置1を保持することで、吸気口111が塞がれることを防止することが可能となる。
上記説明では、冷却ユニット100が撮像装置1と一体化された構成について説明したが、冷却ユニット100を撮像装置1とは別体にした構成でも同様な効果が得られる。図9は、冷却ユニット100が撮像装置1に着脱可能に取り付けられる場合のカメラシステム1000の中央断面図である。冷却ユニット100は、マウント部1cを介して、撮像装置1に着脱可能に取り付け可能に構成されている。冷却ユニット100は、撮像装置1に装着された際に撮像装置1の内部の電子部品が発する熱を伝熱するための接触点である伝熱接点107と、伝熱接点107に伝わった熱を内側筒部102まで伝える伝導手段108とを有する。伝熱接点107は、例えば、熱伝導率の高い銅やアルミニウムなどの金属で構成されている。また、伝導手段108は、例えば、カーボンフィルムや、アルミニウムや銅などの板金といった熱伝導率の高い材質で構成されている。また、冷却ユニット100は、撮像装置1およびレンズ鏡筒2の電気接点部18と電気的に連結される電気接点部109を有する。
また、本実施例では、冷却ユニット100を円筒形状としているが、本発明はこれに限定されない。冷却ユニット100が光軸4を取り囲むように構成されていれば、本発明の効果を得ることが可能である。図10は、円筒形状と異なる六角形状の冷却ユニット100を有するカメラシステム1000の中央断面図である。冷却ユニット100は、六角形状ではなく、多角形状で構成されていてもよい。
以上説明したように、本実施例によれば、強制空冷による筐体内部から外部への排熱を高効率に実行可能な冷却装置またはそれを備える撮像装置を提供することができる。
図11は、本実施例のカメラシステム1000の中央断面図である。本実施例では、実施例1と同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
取得画像の高精細化や、撮影光学系3の高倍率化により、撮像装置1には大型のレンズ鏡筒2が取り付けられることがある。そのような場合、レンズ鏡筒2の重みにより矢印で示されるモーメントMが発生する。モーメントMによって撮影光学系3と撮像素子6は相対的に傾き、画質劣化が起こる場合がある。本実施例では、中空部104内にリブ201を設けることで、モーメントMの影響を低減する。
図12は、本実施例の冷却ユニット100の説明図である。図12(a)は、撮像装置1の側面図である。図12(b)は、図12(a)のC-C線断面図である。図12(c)は、リブの構造を説明する図であり、冷却ユニット100の一部を切り欠いた状態を示している。図12(d)は、冷却ユニット100の展開図である。
本実施例では、吸気口111は筒外装部103の頂上部に設けられ、排気口112は筒外装部103の頂上部からずれた位置に設けられている。また、ファン101は、内側筒部102、筒外装部103、レンズ鏡筒側壁部110aおよび撮像装置側壁部110bに囲まれた中空部104の頂上部に配置されている。ファン101を中空部104の頂上部に配置することで、中空部104の最下部に配置する場合に比べて、撮像装置1が三脚に設置された場合や机の上に置かれた場合に吸気口111が塞がれる可能性が下がる。なお、本実施例のファン101は、実施例1と同様に、遠心ファンである。
ファン101が動作すると、矢印23aで示される吸引力が働き、撮像装置1の外部から気体が吸気口111を介してファン101に引き込まれる。ファン101から排出された気体は、矢印23b、23c、23dで示されるように流れ、最終的に排気口112から矢印23eで示されるように排出される。
リブ201aとリブ201bは、交互に設けられている。リブ201aは内側筒部102に設けられており、リブ201aと筒外装部103との間には空隙が形成されている。リブ201bは筒外装部103に設けられており、リブ201bと内側筒部102との間には空隙が形成されている。中空部104に流入した気体は、矢印23b、23c、23dで示されるように、筒外装部103側の空隙と内側筒部102側の空隙を交互に通過して、排気口112から排出される。気体は、蛇行しながら中空部104を流れるため、リブ201aおよびリブ201bに触れやすくなっている。リブ201aおよびリブ201bは、気体から熱を受け取る熱交換部として機能する。空隙が形成されないようにリブ201aおよびリブ201bを設けた場合、流路が遮断されてファン101による強制空冷を適切に行うことができない。
リブ201aおよびリブ201bは、図12(d)に示されるように、光軸4に垂直な平面14a、14b、14cのいずれの位置で切断しても存在するように設けられている。すなわち、リブ201aおよびリブ201bは、中空部104を通り、光軸4に垂直な所定の平面上に存在するように設けられている。光軸4に垂直な平面で切断したときにリブ201が存在しない個所では、レンズ鏡筒2の重みに起因するモーメントMの影響により大きな変形が起きてしまう。本実施例の構成により、断面2次モーメントが小さい個所がなくなるため、高剛性な冷却ユニット100を実現することが可能である。したがって、撮影光学系3と撮像素子6の相対的な傾きを抑制して、高品位な像をユーザーに提供することが可能となる。
図13は、図12のリブとは異なるリブを有する冷却ユニット100の説明図である。図13(a)は、冷却ユニット100の断面図である。図13(b)は、リブ201cの構造を説明する図であり、冷却ユニット100の一部を切り欠いた状態を示している。図13(c)は、冷却ユニット100の展開図である。リブ201cは、内側筒部102や筒外装部103との間に空隙が形成されないように設けられており、気体が通過するための穴51を有する。穴51の数や大きさは、任意であるが、穴51を多くかつ大きく形成すると、ファン101の流路抵抗は減少するが、リブ201cの強度が低下する。一方、穴51を少なくかつ小さく形成すると、リブ201cの強度は向上するが、ファン101の流路抵抗は増加する。そのため、穴51は、ファン101の冷却能力などを考慮して形成すればよい。リブ201cに穴51を形成することで、気体は矢印24で示されるように流れることができ、吸気口111から排気口112への経路が形成される。また、リブ201cは、気体が穴51を通過する際に気体から熱を受け取る熱交換部として機能する。
図14は、図12のリブとは異なるリブを有する冷却ユニット100の説明図である。図14(a)は、冷却ユニット100の断面図である。図14(b)は、冷却ユニット100の展開図である。リブ201dは、中空部104により形成される円の円周方向に沿って設けられている。このような構成では、光軸4に垂直な平面で切断したときにリブ201dが存在しない個所がある。そのような箇所では、断面2次モーメントが小さいままであるため、レンズ鏡筒2の重みに起因するモーメントMの影響を受けてしまうおそれがある。しかしながら、リブ201dを設けない場合に比べて、冷却ユニット100の剛性は向上する。一方、リブ201dを設けることで、冷却ユニット100は握りつぶすような力に対しては非常に強い構造となっている。また、気体は矢印25で示されるように流れることができ、吸気口111から排気口112への経路が形成される。リブ201dはこのような気体の流れに沿って設けられているため、熱交換は効率的に行われる。
また、リブ201dは、図14(c)に示されるように、中空部104により形成される円の円周方向に沿って蛇行しながら設けられてもよい。リブ201eは、光軸4に垂直な平面に対する角度が周期的に変化するように設けられている。このような構成では、光軸4に垂直な平面で切断したときにリブ201eが存在しない個所がある。そのような箇所では、断面2次モーメントが小さいままであるため、レンズ鏡筒2の重みに起因するモーメントMの影響を受けてしまうおそれがある。しかしながら、リブ201eを設けない場合に比べて、冷却ユニット100cの剛性は向上する。一方、リブ201eを設けることで、冷却ユニット100dは握りつぶすような力に対しては非常に強い構造となっている。また、気体は矢印26で示されるように流れることができ、吸気口111から排気口112への経路が形成される。リブ201dはこのような気体の流れに沿って設けられているため、熱交換は効率的に行われる。
なお、リブ201の代わりにリブ201dやリブ201eを設けるかどうかは、レンズ鏡筒2の重みに起因するモーメントMの大きさ、排熱すべき熱量の大きさ、および冷却ユニット100を握りつぶす力がどの程度作用するかなどを考慮して決定すればよい。
図15は、図12のリブとは異なるリブを有する冷却ユニット100の説明図である。図15(a)は、冷却ユニット100の断面図である。図15(b)は、冷却ユニット100の展開図である。リブ201fとリブ201gは、交互に設けられている。リブ201fはレンズ鏡筒側壁部110aに設けられており、リブ201fと撮像装置側壁部110bとの間には空隙が形成されている。リブ201gは撮像装置側壁部110bに設けられており、リブ201gとレンズ鏡筒側壁部110aとの間には空隙が形成されている。中空部104に流入した気体は、矢印27で示されるように、撮像装置側壁部110b側の空隙とレンズ鏡筒側壁部110a側の空隙を交互に通過して、排気口112から排出される。気体は、蛇行しながら中空部104を流れるため、リブ201fおよびリブ201gに触れやすくなっている。リブ201fおよびリブ201gは、気体から熱を受け取る熱交換部として機能する。
また、リブ201fおよびリブ201gは、図15(c)や図15(d)に示されるように、光軸4に垂直は平面に対して垂直にならないように、交互に設けられてもよい。図15(c)では、リブ201hは撮像装置側壁部110bに設けられており、リブ201hとレンズ鏡筒側壁部110aとの間には空隙が形成されている。リブ201iはレンズ鏡筒側壁部110aに設けられており、リブ201iと撮像装置側壁部110bとの間には空隙が形成されている。中空部104に流入した気体は、矢印28で示されるように、レンズ鏡筒側壁部110a側の空隙と撮像装置側壁部110b側の空隙を交互に通過して、排気口112から排出される。気体は、蛇行しながら中空部104を流れるため、リブ201hおよびリブ201iに触れやすくなっている。リブ201hおよびリブ201iは、気体から熱を受け取る熱交換部として機能する。
また、図15(d)では、リブ201jはレンズ鏡筒側壁部110aに設けられており、リブ201jと撮像装置側壁部110bとの間には空隙が形成されている。リブ201kは撮像装置側壁部110bに設けられており、リブ201kとレンズ鏡筒側壁部110aとの間には空隙が形成されている。中空部104に流入した気体は、矢印30で示されるように、撮像装置側壁部110b側の空隙とレンズ鏡筒側壁部110a側の空隙を交互に通過して、排気口112から排出される。気体は、蛇行しながら中空部104を流れるため、リブ201jおよびリブ201kに触れやすくなっている。リブ201jおよびリブ201kは、気体に触れることで気体から熱を受け取る熱交換部として機能する。
図15で説明した冷却ユニットでは、リブが光軸4に垂直な平面で切断したときに存在するように設けられている。このような構成により、断面2次モーメントが小さい個所がなくなるため、高剛性な冷却ユニット100を実現することが可能である。したがって、撮影光学系3と撮像素子6の相対的な傾きを抑制して、高品位な像をユーザーに提供することが可能となる。
図16は、ファン101が図12とは異なる位相に設けられている冷却ユニット100の説明図である。図16(a)は、撮像装置1の側面図である。図16(b)は、図16(a)のD-D線断面図である。図16において、図12と同一の部材については同一の参照符号を付している。なお、リブ201aおよびリブ201bの代わりに、図13から図15で説明したリブを用いてもよい。
撮像素子6は、冷却ユニット100における撮像素子6へ集光する光束の通過する領域である撮像領域40の横方向が長辺、縦方向が短辺となるように配置されている。吸気口111は筒外装部103の右部の位置に設けられ、排気口112は筒外装部103の頂上部と右部との間に設けられている。また、ファン101は、内側筒部102、筒外装部103、レンズ鏡筒側壁部110aおよび撮像装置側壁部110bに囲まれた中空部104の右部に配置されている。言い換えると、ファン101は、撮像素子6の長辺に平行な直線上に設けられている。撮像素子6の長辺に平行な直線とは、図16(b)の横方向の直線である。
ファン101が動作すると、矢印31aで示される吸引力が働き、撮像装置1の外部から気体が吸気口111を介してファン101に引き込まれる。ファン101から排出された気体は、矢印31bで示されるように流れ、最終的に排気口112から矢印31cで示されるように排出される。気体は、蛇行しながら中空部104を流れるため、リブ201aおよびリブ201bに触れやすくなっている。リブ201aおよびリブ201bは、気体から熱を受け取る熱交換部として機能する。
ファン101を右部に設けたことで、ファン101の大きさに対応する冷却能力は制限を受けてしまう。しかしながら、ファン101を右部に設けることで、リブ201bを筒外装部103の頂上部と最下部に設けることが可能である。すなわち、リブ201bは、撮像素子6の短辺に平行な直線上に設けられている。撮像素子6の短辺に平行な直線とは、図16(b)の縦方向の直線である。これにより、冷却ユニット100をレンズ鏡筒2の重みに起因するモーメントMに対してさらに強い構造とすることができる。
図12の構成の代わりに図16の構成を実施するかは、ファンの大きさを優先するか、モーメントMに対する剛性を優先するか、に基づいて選択すればよい。
図17は、本実施例のカメラシステム1000の説明図である。図17(a)は、カメラシステム1000の側面図である。図17(b)は、カメラシステム1000の中央断面図である。図17(c)は、図17(a)のE-E線断面図である。図18は、冷却ユニット100の説明図である。図18(a)は、冷却ユニット100の斜視図である。図18(b)は、筒外装部103を取り外した状態の冷却ユニット100の斜視図である。なお、断面図は切断されている面をハッチングで図示することが一般的であるが、本実施例では煩雑になるためハッチングを施さずに断面図を表している。また、本実施例では、実施例1および実施例2と同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
冷却ユニット100は、撮像装置1とレンズ鏡筒2との間に、光軸4および内部空間1aを取り囲むように設けられている。冷却ユニット100は、内側筒部102と筒外装部103から構成されている。また、筒外装部103は、吸気口111および排気口112を有する。また、冷却ユニット100は、実施例1および実施例2とは異なる構成のファン301を有する。ファン301は、内側筒部102の周囲に設けられ、制御部5により駆動制御される。
ファン301は、図17(c)に示されるように、筒外装部103側から順に、回転翼301a、駆動用マグネット301b、および駆動用コイル301cを有する。ファン301では、固定された駆動用コイル301cに通電を行うことで、駆動用マグネット301bおよび駆動用マグネット301bに係合された回転翼301aが光軸4または光軸4に平行な軸を回転軸として回転する。ファン301が動作すると、図17(b)の矢印308で示される吸引力が働き、撮像装置1の外部から気体が吸気口111に引き込まれる。引き込まれた気体は、図18(b)の矢印309で示されるように、排気口112から排出される。また、ファン301は、光軸方向において回転翼301aに対して撮像素子6側に設けられ、撮像装置1の内部で発生した熱をファン301によって流入した気体に伝える熱交換部300aを有する。
なお、以下の説明では、駆動用マグネット301bを、ファン301を駆動させるための可動部材として、駆動用コイル301cを、ファン301を駆動させるための固定部材として説明するが、本発明はこれに限定されない。駆動用可動部材として駆動用コイルを、駆動用固定部材として駆動用マグネットを備える撮像装置であっても、本発明は有効である。
図17(c)において、撮像素子6の中心線20は、撮像素子6の長辺の中心線である長辺中心線20aと撮像素子6の短辺の中心線である短辺中心線20bの2つから構成されている。撮像領域(非部品配置領域)40は、冷却ユニット100における撮像素子6へ集光する光束の通過する領域である。撮像領域40に部品が配置されると、撮影光束を遮ってしまい、撮像素子6に十分な光量を集光することができなくなる、いわゆる、ケラレが発生する。そのため、冷却ユニット100では、撮像領域40を避けて部品を配置することが好ましい。電気接点部18は、通常、撮像装置1とレンズ鏡筒2とが接触する面に設けられるため、断面図には表れないが、本実施例では、撮像装置1とレンズ鏡筒2との接触面で電気接点となる接点ピンも含めているため、図示されている。
図19は、駆動用コイル301cの配置を説明する図である。図19(a)は、撮像素子6の対角線21が駆動用コイル301cの中心35を通過するように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図19(b)は、撮像素子6の対角線21が駆動用コイル301cの中心35とは異なる部分を通過するように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図19(c)は、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。
図19(c)では、内側筒部102の一部を、撮像領域40を避けて切り欠くことができるため、内側筒部102のサイズを図19(a)や図19(b)で示されるサイズ31に比べてサイズ33まで小型化可能である。これにより、冷却ユニット100のサイズを図19(a)や図19(b)で示されるサイズ32に比べてサイズ34まで小型化可能である。また、駆動用マグネット301bや駆動用コイル301cは小さくしていないため、ファン101の駆動力は損なわれず、冷却ユニット100の冷却能力は低下しない。すなわち、図19(c)のように、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置することにより、冷却能力の低下を抑制しつつ、撮像装置1の小型化が可能になる。
したがって、図19(c)のように、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置することが、冷却ユニット100を半径方向へ小型化する上で好ましい。
図19では、駆動用コイル301cが6つ設けられているが、本発明はこれに限定されない。撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置することで上述した小型化の効果を得ることが可能になる。
以下、図20を用いて、駆動用コイル301cの数を変化させた場合について説明する。図20は、冷却ユニット100の断面図である。図20(a)および図20(b)は、駆動用コイル301cの数が3つである場合を示している。図20(c)および図20(d)は、駆動用コイル301cの数が4つである場合を示している。図20(e)および図20(f)は、駆動用コイル301cの数が5つである場合を示している。
図20(a)は、撮像素子6の対角線21が駆動用コイル301cを通過するように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図20(b)は、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図20(b)では、駆動用コイル301cを冷却ユニット100の半径方向において内側に配置させることが可能である。したがって、冷却ユニット100のサイズを図20(a)で示されるサイズ32に比べてサイズ34まで小型化可能である。
図20(c)は、撮像素子6の対角線21が駆動用コイル301cを通過するように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図20(d)は、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図20(d)では、駆動用コイル301cを冷却ユニット100の半径方向において内側に配置させることが可能である。したがって、冷却ユニット100のサイズを図20(c)で示されるサイズ32に比べてサイズ34まで小型化可能である。
図20(e)は、撮像素子6の対角線21が駆動用コイル301cを通過するように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図20(f)は、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置した場合を示している。図20(f)では、駆動用コイル301cを冷却ユニット100の半径方向において内側に配置させることが可能である。したがって、冷却ユニット100のサイズを図20(e)で示されるサイズ32に比べてサイズ34まで小型化可能である。
このように、駆動用コイル301cの個数を変化させた場合であっても、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置することで、冷却ユニット100を半径方向へ小型化可能である。
以下、図21を用いて、電気接点部18と駆動用コイル301cの好ましい配置について説明する。図21は、冷却ユニット100の断面図である。図21の冷却ユニット100では、駆動用コイル301cは2つ設けられている。電気接点部18の周辺には電気接点部18に用いるための配線等が配置されており、駆動用コイル301cの周辺には駆動用コイル301cを駆動させるための回路等が設けられている。駆動用コイル301cと電気接点部18を回転方向における同じ位相の場所に設けると、配線や回路にノイズの影響が出てしまうため、駆動用コイル301cと電気接点部18は近接しないように配置することが好ましい。
電気接点部18は、一般に、光軸4に垂直な断面において、図21のように撮像素子6の下部に設けられる場合や、撮像素子6の上部に設けられる場合が多い。そのため、図21のように駆動用コイル301cが2つ設けられる場合、駆動用コイル301cは撮像素子6の短辺に平行になるように配置されることが好ましい。駆動用コイル301cの数が2つではない場合であっても、駆動用コイル301cは光軸4を中心とした半径方向において電気接点部18と重ならないように配置することが好ましい。
上述したように、電気接点部18を避けるように、駆動用コイル301cを配置することが好ましいことを考慮すると、駆動用コイル301cの数は2つ、または3つであることが好ましい。駆動用コイル301cの数が2つである場合、図21に示されるように、駆動用コイル301cは撮像素子6の短辺に平行になるように配置されることが好ましい。また、駆動用コイル301cの数が3つの場合、図20(b)に示されるように、1つを撮像素子6の短辺に平行になるように配置し、その他を円周上に均等に配置することが好ましい。
以上説明したように、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル301cを配置することで、冷却ユニット100を、冷却能力を低下させることなく、小型化可能である。
本実施例では、駆動用コイルと駆動用マグネットの配置が実施例3と異なるものに関して説明する。図22は、本実施例のカメラシステム1000の説明図である。図22(a)は、カメラシステム1000の側面図である。図22(b)は、カメラシステム1000の中央断面図である。本実施例では、実施例1から実施例3と同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
冷却ユニット100は、撮像装置1とレンズ鏡筒2との間に、光軸4および内部空間1aを取り囲むように設けられている。冷却ユニット100は、内側筒部102と筒外装部103から構成されている。また、筒外装部103は、吸気口111および排気口112を有する。また、冷却ユニット100は、実施例1および実施例2とは異なる構成のファン401を有する。ファン401は、内側筒部102の周囲に設けられ、制御部5により駆動制御される。
ファン401は、回転翼401a、駆動用マグネット401b、および駆動用コイル401cを有する。本実施例では、光軸方向において、駆動用マグネット401bと駆動用コイル401cが重なるように配置されている。これらを動力源として、ファン401は光軸4または光軸4に平行な軸を回転軸として回転する。
図23は、図22(a)のF-F線断面図である。図23(a)は、撮像素子6の長辺中心線20aが駆動用コイル401cの中心を通過するように駆動用コイル401cを配置した場合を示している。図23(b)は、撮像素子6の短辺中心線20bが駆動用コイル401cの中心を通過するように駆動用コイル401cを配置した場合を示している。
図23(a)では、駆動用コイル401cは、撮像素子6の対角線21の延長線上に配置されている。図23(b)では、駆動用コイル401cは、撮像素子6の対角線21の延長線上に配置されていない。そのため、図23(b)では、内側筒部102の一部を、撮像領域40を避けて切り欠くことができるため、内側筒部102のサイズを図23(a)で示されるサイズ62に比べてサイズ64まで小型化可能である。これにより、冷却ユニット100のサイズを図23(a)で示されるサイズ61に比べてサイズ63まで小型化可能である。
以上説明したように、駆動用マグネット401bおよび駆動用コイル401cが光軸方向において重なるように配置されている場合でも、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル401cを配置することで、冷却ユニット100を小型化可能である。
また、駆動用マグネット401bや駆動用コイル401cは小さくしていないため、ファン401の駆動力は損なわれず、冷却ユニット100の冷却能力が低下することもない。すなわち、図23(b)のように、撮像素子6の対角線21を避けるように駆動用コイル401cを配置することで、冷却ユニット100を、冷却能力を低下させることなく、小型化可能である。
さらに、本実施例における好ましい駆動用マグネット401bおよび駆動用コイル401cの配置について図24を用いて説明する。図24は、図22(b)に対して、駆動用マグネット401bと駆動用コイル401cが光軸方向において逆に取り付けられた場合のカメラシステム1000の中央断面図である。すなわち、図24では、駆動用マグネット401b(および回転翼401a)は撮像装置1側に配置され、駆動用コイル401cはレンズ鏡筒2側に配置されている。
冷却ユニット100における熱交換は、熱交換部300aで行われる。図24の構成では、図24(b)の構成に比べて、撮像素子6やその周囲にある回路基板等の発熱源から熱交換部300aまでの熱的な経路を短くすることが可能である。すなわち、図24に示されるように、駆動用コイル401cや駆動用マグネット401bを回転翼401aに対して光軸方向前側に配置することで、駆動用コイル401cや駆動用マグネット401cが発熱源から熱交換部300aまでの熱抵抗とならない。そのため、図24の構成により、発熱源から熱交換部300aまで熱を伝えやすくすることが可能になる。
また、熱交換部300a上で熱交換を行うため、図24のように駆動用コイル401cを回転翼401aよりもレンズ鏡筒2側に設けることで、駆動用コイル401cが熱交換の妨げになることはなく、熱交換部300aはその面積を広くとることが可能になる。そのため、図24の構成により、図22(b)の構成よりも、熱交換量を増やすことが可能となり、冷却に関して有利である。したがって、駆動用コイル401cは回転翼401aに対してレンズ鏡筒2側に設けられる方が好ましい。
以上説明したように、撮像素子6における対角線21を避けるように駆動用コイル401cを配置することで、冷却ユニット100を、冷却能力を低下させることなく、小型化可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。