JP7291897B1

JP7291897B1 - 撮像装置

Info

Publication number: JP7291897B1
Application number: JP2022208597A
Authority: JP
Inventors: 竣介板屋; 佑治松尾; 憲和金田; 拓也天野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2022-12-26
Filing date: 2022-12-26
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2042-12-26
Also published as: US20240214655A1

Abstract

【課題】熱源である撮像素子から発生した熱が熱伝導シートを介して放熱部材であるハウジングに伝わる撮像装置において、より放熱性を高める。
【解決手段】撮像装置は、ハウジング１２と、ハウジング１２内に配置され、撮像素子を含む撮像モジュール３０と、撮像モジュール３０に接触する第１の端部６０ａおよびハウジング１２の内面に接触する第２の端部６０ｂを備える熱伝導シートとを有する。熱伝導シート６０の第１の端部６０ａと第２の端部６０ｂの間の中間部６０ｃが、外側に凸に湾曲してハウジング１２の内面の一部分１２ｈに接触している。
【選択図】図４

Description

本開示は、撮像装置に関する。

特許文献1には、撮像素子パッケージとハウジングとが熱伝導シートを介して熱的に接続されている放熱構造が開示されている。熱伝導シートの両端部がハウジングに接触し、熱電導シートの中間部が撮像素子パッケージに接触している。

特開２０１１－１２００６５号公報

本開示は、熱源である撮像素子から発生した熱が熱伝導シートを介して放熱部材であるハウジングに伝わる撮像装置において、より放熱性を高めることを課題とする。

上述の課題を解決するために、本開示の一態様によれば、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、撮像素子を含む撮像モジュールと、
前記撮像モジュールに接触する第１の端部および前記ハウジングの内面に接触する第２の端部を備える熱伝導シートと、を有し、
前記熱伝導シートの前記第１の端部と前記第２の端部の間の中間部が、外側に凸に湾曲して前記ハウジングの内面の一部分に接触している、撮像装置が提供される。

本開示によれば、熱源である撮像素子から発生した熱が熱伝導シートを介して放熱部材であるハウジングに伝わる撮像装置において、より放熱性を高めることができる。

本開示の一実施の形態に係る撮像装置の斜視図本開示の一実施の形態に係る撮像装置の分解斜視図本開示の一実施の形態に係る撮像モジュールの分解斜視図ハウジングと撮像モジュールの熱的接続を示す部分断面図撮像モジュールがハウジングに取り付けられる直前の状態を示す部分断面図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

以下、本開示の一実施の形態に係る撮像装置について図面を参照しながら説明する。

図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像装置の斜視図である。また、図２は、本開示の一実施の形態に係る撮像装置の分解斜視図である。

ここで、図に示すＸ－Ｙ－Ｚ直交座標系は、本開示の実施の形態の理解を容易にするためのものであって、本開示の実施の形態を限定するものではない。Ｘ軸方向は撮像装置の前後方向であって、Ｙ軸方向は左右方向であって、Ｚ軸方向は高さ方向である。また、撮影時に被写体が存在する側を、撮像装置の前側とする。さらに、本明細書における「左右方向」は、撮像装置の前方から撮像装置の前面を見た場合の左右方向である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係る撮像装置１０は、いわゆるデジタルカメラである。

具体的には、撮像装置１０は、ハウジング１２を備える。そのハウジング１２の前面１２ａには、レンズが取り付けられるレンズマウント（図示せず）が設けられている。なお、図面は、レンズマウントにレンズキャップ１４が取り付けられた状態を示している。

ハウジング１２の左側には、ユーザが把持するグリップ部１２ｂが設けられている。そのグリップ部１２ｂの上面には、シャッタボタン１６が設けられている。さらに、ハウジング１２の後面には、バリアングルモニタ１８が設けられている。

なお、本実施の形態の場合、ハウジング１２は、金属材料から作製されたフロントケーシング２０、リアケーシング２２、およびトップケーシング２４から構成されている。フロントケーシング２０は、ハウジング１２の前側部分であって、ハウジング１２の前面１２ａを備える。リアケーシング２２は、ハウジング１２の後側部分であって、ハウジング１２の後面を備える。トップケーシング２４は、ハウジング１２の上側部分であって、ハウジング１２の上面１２ｃを備える。

図２に示すように、ハウジング１２内には、撮像モジュール３０が配置されている。

図３は、本開示の一実施の形態に係る撮像モジュールの分解斜視図である。

図２および図３に示すように、撮像モジュール３０は、撮像素子３２を含んでいる。撮像素子３２は、レンズマウントに取り付けられたレンズを透過した被写体の像（画像光）を受光面で受光し、受光した画像光を電気信号に変換するデバイスである。なお、撮像素子３２は、保護ガラス３４によって覆われて保護されている。

本実施の形態の場合、撮像モジュール３０は、手振れ補正機構を含んでいる。手振れ補正機構は、撮像装置１０を持つユーザの手の振動によって画像ぶれが生じないように、撮像装置１０の光軸の延在方向（すなわち前後方向（Ｘ軸方向））と直交する方向（すなわち左右方向（Ｙ軸方向）および高さ方向（Ｚ軸方向））に、撮像素子３２を変位させる機構である。

具体的には、撮像モジュール３０は、撮像素子３２を支持する可動フレーム３６と、可動フレーム３６を左右方向（Ｙ軸方向）および高さ方向（Ｚ軸方向）に移動可能に支持するフロントフレーム３８とリアフレーム４０とを含んでいる。なお、撮像モジュール３０は、フロントフレーム３８を介して、ハウジング１２の前面１２ａの裏側部分であるハウジング１２の内面の前側部分（本実施の形態の場合、フロントケーシング２０）に、ねじなどを介して固定される。

フロントフレーム３８とリアフレーム４０は、互いに固定され、その間で可動フレーム３６が変位するように、可動フレーム３６を支持する。可動フレーム３６を変位させるために、フロントフレーム３８とリアフレーム４０それぞれに複数の磁石４２、４４が設けられている。また、複数の磁石４２、４４の間に位置する可動フレーム３６の部分に、複数のコイル（図示せず）が設けられている。コイルに電流が流れることにより、磁石４２、４４の間に形成された磁界の中でコイルが変位する。その結果、可動フレーム３６が変位する。

図２に示すように、ハウジング１２内において、撮像モジュール３０の前方には、シャッタモジュール４６が配置されている。シャッタモジュール４６は、露光時間を調節するためのシャッタを含んでいる。また、ハウジング１２内において、撮像モジュール３０の後方には、回路基板４８が配置されている。回路基板４８は、バリアングルモニタ１８、撮像モジュール３０、シャッタモジュール４６などを制御する制御基板である。

また、撮像装置１０は、いくつかの熱源と、それらの熱源から発生した熱を外部に排熱するためのいくつかの放熱経路を備えている。

図２に示すように、本実施の形態の場合、撮像装置１０は、そのハウジング１２内に、放熱部材であるヒートシンク５０と、ヒートシンク５０を冷却するファン５２とを有する。ヒートシンク５０は、高い熱伝導率を備える材料から作製されている。ヒートシンク５０上にファン５２が載置された状態で、ヒートシンク５０とファン５２は、ハウジング１２の上面１２ｃの中央部分から突出する突出部１２ｄ（本実施の形態の場合、トップケーシング２４）内に格納されている。そのため、図１に示すように、突出部１２ｄの前端の底面に吸気口１２ｅが設けられ、突出部１２ｄの左右方向（Ｙ軸方向）の両側面に排気口１２ｆが設けられている。ファン５２が回転すると、空気が、吸気口１２ｅを介して突出部１２ｄ内に流入し、ヒートシンク５０を冷却し、そして排気口１２ｆ介して突出部１２ｄの外部に流出する。

本実施の形態の場合、ヒートシンク５０に取り付けられて接触し、それによりヒートシンク５０に熱的に接続する伝熱プレート５４が、ハウジング１２内に設けられている。伝熱プレート５４は、高い熱伝導率を備える金属材料から作製されている。

伝熱プレート５４は、撮像モジュール３０と回路基板４８との間に配置されている。また、伝熱プレート５４は、回路基板４８上に搭載された、熱源であるＩＣチップなどの実装部品５６とシリコーンゴム等の高熱伝導性放熱部材（図示せず）を介して接触し、実装部品５６の熱を吸収する。これにより、実装部品５６から発生した熱が、伝熱プレート５４を介して、ヒートシンク５０に伝わる。

また、本実施の形態の場合、撮像モジュール３０における可動フレーム３６が、ヒートシンク５０に熱的に接続されている。具体的には、図２および図３に示すように、可動フレーム３６には、ループ状の熱伝導シート５８が設けられている。熱伝導シート５８は、可撓性と高い熱伝導率を備えるシートである。熱伝導シート５８は、例えばグラファイトシートである。ループ状の熱伝導シート５８がヒートシンク５０の下面に固定されることにより、可動フレーム３６が、ループ状の熱伝導シート５８を介して、ヒートシンク５０に熱的に接続されている。これにより、熱源である撮像素子３２から発生した熱が、可動フレーム３６と熱伝導シート５８とを介して、ヒートシンク５０に伝わる。

さらに、ハウジング１２と撮像モジュール３０とが熱的に接続されている。

図４は、ハウジングと撮像モジュールの熱的接続を示す部分断面図である。

図２および図４に示すように、ハウジング１２と撮像モジュール３０との間には、熱伝導シート６０が配置されている。熱伝導シート６０は、可撓性と高い熱伝導率を備えるシートである。熱伝導シート６０は、例えばグラファイトシートである。本実施の形態の場合、熱伝導シート６０は、ハウジング１２の右側部分内に配置されている。

熱伝導シート６０は、撮像モジュール３０の前面３８ａ（本実施の形態の場合、フロントフレーム３８の前面３８ａ）に接触する第１の端部６０ａと、ハウジング１２の内面の前側部分１２ｇ（本実施の形態の場合、フロントケーシング２０の裏面の部分１２ｇ）に接触する第２の端部６０ｂとを備える。

また、本実施の形態の場合、熱伝導シート６０の第１の端部６０ａと第２の端部６０ｂは、前後方向（Ｘ軸方向）に間隔をあけて対向している。さらに、第１の端部６０ａと第２の端部６０ｂの間の熱伝導シート６０の中間部６０ｃは、左右方向（Ｙ軸方向）の外側（本実施の形態の場合、右側）に凸に湾曲している。

本実施の形態の場合、熱伝導シート６０の第１の端部６０ａと第２の端部６０ｂの間には、弾性部材６２が配置されている。弾性部材６２は、例えば発砲ウレタンなどの弾性材料から作製された部材である。

本実施の形態の場合、熱伝導シート６０の第１の端部６０ａと第２の端部６０ｂが弾性部材６２に対して、両面テープなどの接着部材（図示せず）を介して固定されている。また、熱伝導シート６０の第１の端部６０ａは、撮像モジュール３０のフロントフレーム３８の前面３８ａに対して、両面テープなどの接着部材（図示せず）を介して固定されている。これは、撮像装置１０の組み立て性を向上させるためである。

図５は、撮像モジュールがハウジングに取り付けられる直前の状態を示す部分断面図である。

上述したように、撮像モジュール３０は、フロントフレーム３８を介して、ハウジング１２（本実施の形態の場合、フロントケーシング２０）に、ねじなどを介して固定される。固定するとき、撮像モジュール３０が、フロントケーシング２０に対して前後方向（Ｘ軸方向）に接近される。撮像モジュール３０がフロントケーシング２０に接近すると、熱伝導シート６０の第２の端部６０ｂが、フロントケーシング２０の裏面の部分１２ｇに接触する。なお、この接触したタイミングでは、熱伝導シート６０の中間部６０ｃは、フロントケーシング２０に接触していない。

熱伝導シート６０の第２の端部６０ｂがフロントケーシング２０に接触したタイミングからさらに撮像モジュール３０がフロントケーシング２０に接近され、その後、撮像モジュール３０がフロントケーシング２０に固定される。これにより、図４に示すように、弾性部材６２が前後方向（Ｘ軸方向）に圧縮され、熱伝導シート６０の第１の端部６０ａと第２の端部６０ｂが前後方向に接近する。それにより、熱伝導シート６０の中間部６０ｃが、第２の端部６０ｂがフロントケーシング２０に接触する前に比べてより鋭く凸に左右方向（Ｙ軸方向）の外側に湾曲する。その結果、熱伝導シート６０の中間部６０ｃが、ハウジング１２の内面の一部分１２ｈ（本実施の形態の場合、ハウジング１２の内面の右側部分１２ｈ）に接触し続ける。また、弾性部材６２が第１の端部６０ａを撮像モジュール３０のフロントフレーム３８に向かって付勢しつつ、第２の端部６０ｂをフロントケーシング２０に向かって付勢する。これにより、熱伝導シート６０の第１の端部６０ａが撮像モジュール３０のフロントフレーム３８に接触し続けるとともに、第２の端部６０ｂがフロントケーシング２０に接触し続ける。

このような熱伝導シート６０によれば、撮像素子３２の発熱によって高温状態になった撮像モジュール３０の熱は、そのフロントフレーム３８から第１の端部６０ａを介して熱伝導シート６０に伝わる。熱伝導シート６０の熱は、第２の端部６０ｂと中間部６０ｃとを介して、ハウジング１２のフロントケーシング２０に伝わる。そして、熱は、フロントケーシング２０から外部に放熱される。

熱源である撮像モジュール３０に接触する第１の端部６０ａと放熱部材であるハウジング１２のフロントケーシング２０に接触する第２の端部６０ｂとの間の熱伝導シート６０の中間部６０ｃがフロントケーシング２０に接触することにより、放熱性が向上する。すなわち、熱伝導シート６０とハウジング１２のフロントケーシング２０との間の接触面積が増加する。その結果、熱伝導シート６０の中間部６０ｃが何も接触していない場合に比べて、撮像モジュール３０からハウジング１２への放熱性がさらに向上する。

また、本実施の形態の場合、熱伝導シート６０の中間部６０ｃは、ハウジング１２の内面の右側部分１２ｈに接触している。すなわち、熱伝導シート６０の中間部６０ｃは、グリップ部１２ｂの裏側であるハウジング１２の内面の左側部分に接触していない。そのため、グリップ部１２ｂを把持するユーザの手に熱が伝わることがなく、ユーザに不快感を与えることが抑えられる。

さらに、本実施の形態の場合、上述したように、熱伝導シート６０の第２の端部６０ｂおよび中間部６０ｃは、ハウジング１２のフロントケーシング２０に接触するものの固定されていない。そのため、撮像装置１０のメンテナンス性が向上する。すなわち、熱伝導シート６０を破壊することなく、撮像モジュール３０をハウジング１２のフロントケーシング２０から取り外すことができる。

なお、本実施の形態の場合、図４に示すように、伝熱プレート５４の右側端は、ハウジング１２のフロントケーシング２０に接触している。したがって、熱伝導シート６０を介してフロントケーシング２０に移動した熱の一部は、伝熱プレート５４に伝わる。上述したように、伝熱プレート５４は、ファン５２によって冷却されるヒートシンク５０に熱的に接続されている。そのため、熱伝導シート６０からハウジング１２への放熱性がさらに向上する。

以上のような本実施の形態によれば、熱源である撮像素子３２から発生した熱が熱伝導シート６０を介して放熱部材であるハウジング１２に伝わる撮像装置１０において、より放熱性を高めることができる。

以上、上述の実施の形態を挙げて本開示の実施の形態を説明したが、本開示の実施の形態は上述の実施の形態に限定されない。

例えば、上述の実施の形態の場合、図４および図５に示す熱伝導シート６０は、可撓性を備えるグラファイトシートである。しかしながら、本開示の実施の形態はこれに限らない。例えば、熱伝導シート６０は、弾性変形する金属材料から作製されてもよい。熱伝導シート６０は、例えばアルミシートであってもよい。なお、熱伝導シート６０の弾性変形（復元力）によって第１の端部６０ａと撮像モジュール３０との接触および第２の端部６０ｂとハウジング１２との接触それぞれを維持できる場合、弾性部材６２を省略することが可能である。また、この場合、熱伝導シート６０の第１の端部６０ａと第２の端部６０ｂとが前後方向（Ｘ軸方向）に対向しなくてもよい。

すなわち、本開示の実施の形態に係る撮像装置は、広義には、ハウジングと、前記ハウジング内に配置され、撮像素子を含む撮像モジュールと、前記撮像モジュールに接触する第１の端部および前記ハウジングの内面に接触する第２の端部を備える熱伝導シートと、を有し、前記熱伝導シートの前記第１の端部と前記第２の端部の間の中間部が、外側に凸に湾曲して前記ハウジングの内面の一部分に接触している。

以上のように、本開示における技術の例示として、上述の実施の形態を説明してきた。そのために、図面および詳細な説明を提供している。したがって、図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上述の技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。

本開示は、撮像素子を備える撮像装置に適用可能である。

１２ハウジング
３０撮像モジュール
６０熱伝導シート
６０ａ第１の端部
６０ｂ第２の端部
６０ｃ中間部

Claims

ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、撮像素子を含む撮像モジュールと、
前記撮像モジュールに接触する第１の端部および前記ハウジングの内面に接触する第２の端部を備える熱伝導シートと、を有し、
前記熱伝導シートの前記第１の端部と前記第２の端部の間の中間部が、外側に凸に湾曲して前記ハウジングの内面の一部分に接触している、撮像装置。
前記ハウジングが、ユーザが把持するグリップ部を備え、
前記熱伝導シートの前記中間部が、前記ハウジングの内面の前記グリップ部と異なる位置で接触する、請求項１に記載の撮像装置。
前記ハウジング内に配置された伝熱プレートと、
前記ハウジング内に配置され、前記伝熱プレートに接触するヒートシンクと、
前記ハウジング内に配置され、前記ヒートシンクを冷却するファンと、をさらに有し、
前記伝熱プレートが、前記ハウジングの内面に接触している、請求項２に記載の撮像装置。
前記熱伝導シートの前記第１の端部と前記第２の端部とが間隔をあけて対向し、
前記熱伝導シートの前記第１の端部と前記第２の端部との間に配置された弾性部材を、さらに有し、
前記弾性部材が、前記熱伝導シートの前記第１の端部を前記撮像モジュールに向かって付勢しつつ、前記熱伝導シートの前記第２の端部を前記ハウジングに向かって付勢している、請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像モジュールが、前記撮像素子を左右方向および高さ方向に変位させる手振れ補正機構を含んでいる、請求項１に記載の撮像装置。
前記熱伝導シートが、グラファイトシートである、請求項１に記載の撮像装置。