JP2006094382A - 電子機器、冷却装置、充電器、クレイドル、電子機器システム - Google Patents

Abstract

【課題】 携帯型の電子機器内を冷却する。
【解決手段】 デジタルカメラ３内に、蓄熱材料で形成された冷却部２０を収納する。デジタルカメラ３の冷却蓋２３を開放すると、冷却部２０が外部に露呈される。デジタルカメラ３を冷却蓋２３を開放した状態で冷却装置４にセットすると、ペルチェ素子５１を有する冷却部材４７が冷却部２０に接触する。冷却部材４７は、ペルチェ素子５１によって蓄熱材料の熱を吸熱し、冷熱を蓄積させる。冷却部２０の冷却後に冷却蓋２３を閉じると、冷却部２０から放出された冷気は通気孔３３を通ってデジタルカメラ３内に流れ込み、メイン基板２９や電源基板３０、固体撮像装置２７等を冷却する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子機器の冷却技術に関する。

ＣＣＤやＣ−ＭＯＳ等の固体撮像装置で被写体光を撮像し、これによって得た撮像信号をデジタルの画像データに変換してメモリ等の記憶媒体に記憶するデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラと略称する）が普及している。デジタルカメラでは、撮像を行なうことによって固体撮像装置や、固体撮像装置の駆動回路等の温度が上昇する。これは、固体撮像装置に設けられた多数の受光素子に蓄積された電荷を転送路を用いて転送する際に起こる発熱が原因であり、撮像時間に比例して温度の上昇が大きくなる。

固体撮像装置では、受光していないときにも受光素子に電荷が蓄積される、いわゆる暗電流が発生する。この暗電流は、受光素子によって実際に受光することにより蓄積された電荷に取り込まれてしまうため、スローシャッタ等で夜景を撮影したときには、暗電流の乗った受光素子に相当する画素が光点となり、撮影画像のＳ／Ｎ比を悪化させてしまう。この暗電流は、固体撮像装置の温度上昇にともなって増加することが知られており、例えば、固体撮像装置の温度が１０°上昇すると暗電流は２倍以上に増加する。

上記固体撮像装置の温度上昇による暗電流の悪影響を解消するために、本体ケース内の空気を電動ファンによって強制的に排気し、空冷するようにしたビデオカメラが発明されている（例えば、特許文献１参照）。また、冷却ユニットの熱伝導板を挿入して固体撮像装置に接触させ、熱伝導板を介してペルチェ素子により固体撮像装置を冷却するようにしたデジタルカメラが発明されている（例えば、特許文献２参照）。その他、物品を冷却する装置として、ドライアイス等の冷媒を用いた保冷コンテナ（例えば、特許文献３参照）や、ペルチェ素子を用いた保冷装置（例えば、特許文献４参照）等が知られている。
特開平１０−２８５４４１号公報 特開２００３−３０４４２０号公報 特開２００４−１５０７３５号公報 特開２００１−０２１２４９号公報

上記特許文献１記載の発明は、カメラ内の空気の循環を良くするために筐体を大型化する必要がある。更に、電動ファンの騒音や、消費電力の増加による電池の消耗等も問題となる。また、特許文献２記載の発明は、冷却ユニットを携行していないときには、固体撮像装置を冷却することができず、デジタルカメラと冷却ユニットとを携行する場合には、携行物の増加により煩雑さが増してしまうという問題があった。

本発明は、上記各問題点を解決するためのもので、機器の大型化、消費電力の増加、不携行時の使用不能、取り扱いの煩雑さ等の問題を発生させずに、デジタルカメラ等の電子機器内の冷却を行なうことを目的とする。

上記問題点を解決するために、本発明の電子機器は、電子装置が組み込まれた筐体と、この筐体内に組み込まれて電子装置を冷却する蓄熱材料で形成された冷却部と、該筐体に設けられ、冷却部に接触して冷熱を蓄積させる冷却装置が挿入される挿入開口と、この挿入開口を開閉する冷却蓋とから構成した。

また、別の電子機器では、冷却部と電子装置とに接触する冷却位置と、挿入開口に挿入された冷却装置に押されて冷却部と電子装置との間から退避する退避位置との間で移動自在とされた熱伝達部材を設けた。

また、電子装置として、固体撮像装置を用いた。電子装置がプリント基板に取り付けられている場合には、このプリント基板ごと電子装置を冷却するようにした。更に、電子装置、または冷却部の温度を測定する温度センサと、この温度センサによって測定された温度が予め設定された設定温度よりも高いか否かを判定する判定部と、測定された温度が設定温度よりも高いときに警告を行なう警告手段とを設けた。

本発明の冷却装置は、熱伝導性を有する冷却部材と、この冷却部材を介して電子機器の冷却部に冷熱を蓄積する冷却手段とから構成した。また、本発明の充電器は、この充電装置と充電回路とから構成した。更に、本発明のクレイドルには、冷却装置とともに充電回路も設けた。

また、本発明の電子機器システムは、上記電子機器と、冷却装置、充電器、クレイドルとを適宜組み合わせて構成した。

本発明の電子機器、冷却装置、充電器、クレイドル、電子機器システムによれば、冷却部として蓄熱材料を用いたので、冷却時の騒音や、消費電力の増加等の問題は発生しない。更に、外付けの冷却ユニットのように使用したいときに携行していなかったり、携行時に煩雑さが増す等の問題も発生しない。また、冷却部を電子機器内に収納した状態で冷やせるようにしたので、電子機器から冷却部を取り外して冷却し、再び電子機器に収納するという面倒な作業は発生しない。

また、電子装置または冷却部の温度を測定し、設定温度よりも高いときには警告を発するようにしたので、冷却部の冷却を忘れてしまうことはない。

更に、冷却部を冷却装置を電子機器システムの構成としたり、充電器やクレイドルに組み込むようにしたので、手軽に冷却部の冷却を行なうことができる。

図１は、本発明の電子機器システムの一例である、デジタルカメラシステムの構成を示す概略図である。デジタルカメラシステム２は、デジタルカメラ３と、冷却装置４とから構成されている。

デジタルカメラ３の前面及び上面には、撮影レンズ７が組み込まれた鏡筒部８，光学ファインダ９，ストロボ発光部１０と、シャッタボタン１１，モード選択ダイヤル１２等が設けられている。モード選択ダイヤル１２は、デジタルカメラ３の動作モードを静止画撮影モード，動画撮影モード，再生モード等の各種モード間で切り換え、かつデジタルカメラ３の電源をオン／オフする操作に用いられる。

デジタルカメラ３の背面には、撮影した画像や各種操作メニュー等が表示されるＬＣＤ１５が設けられている。またデジタルカメラ３の側面には、メモリカード１６が挿入されるメモリカードスロット１７等が設けられている。

デジタルカメラ３を正面から見て左側面には、蓄熱材料で形成された冷却部２０を収納する冷却室２１と、この冷却室２１を開放する挿入開口２２と、この挿入開口２２を開閉する冷却蓋２３とが設けられている。

デジタルカメラ３の断面図である図２（Ａ）に示すように、デジタルカメラ３の外形形状を構成する筐体２５内には、撮影レンズ７を組み込んで鏡筒部８内に収納されたレンズ鏡筒２６と、固体撮像装置２７と、光学ファインダ９と、ストロボ発光部１０を含むストロボ装置２８と、メイン基板２９，電源基板３０等が組み込まれている。

固体撮像装置２７は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサであり、レンズ鏡筒２６の背後に配置されて撮影レンズ７よって結像された被写体光を撮像し、この被写体光の光量に応じた撮像信号を出力する。メイン基板２９には、ＣＰＵやメモリ等の各種電子部品が取り付けられ、デジタルカメラ３の各部を制御する制御回路や、固体撮像装置を駆動する駆動回路等が設けられている。このメイン基板２９は、冷却室２１の側方に配置されている。電源基板３０には、電池パックから供給された電気を変圧し、デジタルカメラ３の各部に給電する電源回路が設けられている。この電源基板３０は、冷却室２１の上方に配置されている。冷却室２１のデジタルカメラ３の内側を向いている側面には、通気孔３３が形成されている。

冷却部２０は蓄熱材料で形成されており、冷やされることによって冷熱を蓄積する。蓄熱材料としては、蓄熱効果の高い金属や合成樹脂を使用してもよいし、液体状またはゲル状等の蓄熱材料を密閉収納した、いわゆる保冷材を用いてもよい。

図３は、デジタルカメラ３の構成の一部を示すブロック図である。デジタルカメラ３は、例えばマイクロコンピュータからなるシステムコントローラ３６によって各部が制御されている。システムコントローラ３６は、ドライバ３７を制御して固体撮像装置２７を動作させて撮像を行い、画像処理回路３８により、固体撮像装置２７から出力されたアナログの撮像信号をデジタルの画像データに変換する。

システムコントローラ３６は、内部に温度判定部４１を備えている。また、温度センサ４２と、警告手段を構成するＬＣＤ１５とが接続されている。図２（Ａ）に示すように、温度センサ４２は冷却室２１内の冷却部２０に取り付けられて、その温度を測定している。温度センサ４２から出力された測定信号は、温度判定部４１に入力され、冷却部２０の温度が予め設定されている設定温度よりも高いか否かが判定される。冷却部２０の温度が設定温度よりも高いと判定された場合には、システムコントローラ３６はＬＣＤ１５を制御して、警告メッセージを表示させる。

図１に示すように、冷却装置４は、デジタルカメラ３がセットされる凹部４５が設けられた保持台４６を備えている。保持台４６の上面には、凹部４５内にデジタルカメラ３がセットされた際に、デジタルカメラ３の挿入開口２２内に入り込んで冷却部２０を冷却する冷却部材４７と、冷却装置４に冷却を開始させる冷却ボタン４８とが設けられている。

図２（Ｂ）に示すように、冷却部材４７には、冷却素子であるペルチェ素子５１が組み込まれている。このペルチェ素子５１は、プリント基板５２上に設けられたペルチェ素子５１を制御する冷却回路５３に接続されている。周知のようにペルチェ素子５１は、Ｐ型素子とＮ型素子からなる二種類の熱電半導体素子を金属電極でπ型に接合したもので、Ｎ型素子からＰ型素子に向かって電流を流すと、ペルチェ効果により一方の面（吸熱面）から吸熱して他方の面（放熱面）から放熱する素子である。ペルチェ素子５１は、冷却部２０に接触する面が吸熱面５１ａであり、その反対側の面が放熱面５１ｂとなっている。

次に、上記実施形態の作用について説明する。デジタルカメラ３の冷却蓋２３を開放して冷却装置４にセットすると、冷却部材４が挿入開口２２内に入り込み、ペルチェ素子５１の吸熱面が冷却部２０に接触する。この状態で冷却ボタン４８を操作すると、冷却回路５３がペルチェ素子５１を動作させ、冷却部２０の熱を奪って冷熱を蓄積させる。

冷却部２０の冷却終了後、冷却蓋２３を閉じると、冷却部２０から放出された冷気は通気孔３３を通ってデジタルカメラ３内に導入される。通気孔３３の近傍には、メイン基板２９や電源基板３０が配置されているため、冷却部２０の冷気によって効果的に冷却することができる。また、デジタルカメラ３内に冷気が充満することによって、通気孔３３から離れた位置にある固体撮像装置２７やストロボ装置２８も冷却することができる。

図４のフローチャートに示すように、デジタルカメラ３の電源オンと同時に、温度センサ４２は冷却部２０の温度を測定し、その測定信号を温度判定部４１に入力する。温度判定部４１によって、冷却部２０の温度が設定温度よりも高いと判定された場合、システムコントローラ３６はＬＣＤ１５に、冷却部２０の冷却を促すメッセージや、撮像時の感度設定の変更を促すメッセージを表示する。これにより、冷却部２０の温度が上昇していることに気付かずに撮影を行なうようなことはない。

このように、蓄熱材料を用いた冷却部２０で冷却を行なうようにしたので、冷却ユニットや電動ファンを組み込む場合のように、デジタルカメラ３のサイズを極端に大型化することはない。また、電気を使用せずに冷却を行なうため、騒音や消費電力の増加も発生しない。更に、固体撮像装置２７の温度上昇を防止することができるので、暗電流の増加による画像劣化も発生しない。また、筐体２５の外側や内側に断熱材を配したり、筐体２５を断熱性を材料で形成すれば、より冷却効率を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、冷却部２０をデジタルカメラ３の外側に露呈させて冷却するようにしたが、図５のデジタルカメラ６０の断面図に示すように、デジタルカメラ６０の奥まで冷却装置６２の冷却部材６３を挿入させて、冷却部６４を冷却させてもよい。これによれば、冷却部材６３によってデジタルカメラ６０内を直接冷却することもできるので、長時間露光などを要する撮影時には、デジタルカメラ６０を冷却装置６２にセットした状態で撮影を行なうことができる。

また、冷却部６４を固体撮像装置６７に接触させて直接冷却してもよい。これによれば、デジタルカメラ３内で最も発熱量の大きな固体撮像装置６７の冷却効率をより向上させることができる。本実施形態の冷却部材６３には、例えばヒートパイプを使用し、ペルチェ素子６８の吸熱面６８ａに取り付けておく。ペルチェ素子６８の放熱面６８ｂは、冷却装置６２内にあるため、冷却回路６９は放熱面６８ｂに対面しない位置に配置し、放熱面６８ｂの前方を空けておくとよい。

また、固体撮像装置６７の背後に冷却部６４を取り付け、その背後に冷却部材６３を挿入すると、デジタルカメラ６０の背面にＬＣＤを配置するスペースが無くなる。そのため、例えばアイ・ビュー・ファインダ（ＥＶＦ）を使用して、ＬＣＤの代わりに使用することもできる。

また、上記実施形態では、冷却装置６２にデジタルカメラ６０をセットして撮影を行なう際に、冷却部材６３で冷却部６４を冷却し、この冷却部６４で固体撮像装置６７を冷却するようにした。しかし、この構成では、長時間露光において固体撮像装置の冷却を効率よく行なうことができない。そこで、冷却装置によって、固体撮像装置と冷却部とを直接、かつ同時に冷却させてもよい。

図６（Ａ）に示すデジタルカメラ７５では、固体撮像装置７６と冷却部７７との間に、上下方向で移動自在とされ、バネ７８によって下方に付勢された熱伝達部材７９を配置している。デジタルカメラ７５だけで撮影行なう場合には、熱伝達部材７９を介して冷却部７７により固体撮像装置７６が冷却される。また、同図（Ｂ）に示すように、長時間露光等を行なうために、冷却部材８２がデジタルカメラ７５の底面から挿入された場合には、冷却部材８２によって熱伝達部材７９を下方から押し、バネ７８の付勢に抗して上方に移動させる。これにより、固体撮像装置７６と冷却部７７とに冷却部材８２が直接接触するため、両者を同時に冷却することができる。

また、上記各実施形態では、冷却装置を使用してデジタルカメラ内の冷却部を冷却したが、図６（Ｂ）に示すように、電池パック８５に充電を行なう充電回路８６や、デジタルカメラ７５のＩ／Ｏ回路８７と接続して外部機器との介在を行なう外部機器接続回路８８等を組み込んだクレイドル８９に、冷却部材８２に接続されたペルチェ素子９０と、冷却回路９１とを組み込んでもよい。これによれば、充電や、外部機器との接続時にも冷却部７７の冷却を行なうことができる。

なお、上記各実施形態は、デジタルカメラを例に説明したが、ポータブルＤＶＤプレーヤーや、パーソナルコンピュータ、シリコンオーディオプレーヤー、携帯電話機等の各種電子機器にも適用することができる。

本発明のデジタルカメラシステムの構成を示す外観斜視図である。 デジタルカメラの正面断面図である。 デジタルカメラの構成を示すブロック図である。 冷却部の温度を警告する手順を示すフローチャートである。 本発明の別の実施形態のデジタルカメラシステムの構成を示す側面断面図である。 本発明の更に別の実施形態のデジタルカメラシステムの構成を示す側面断面図である。

符号の説明

２ デジタルカメラシステム
３，６０，７５ デジタルカメラ
４，６２ 冷却装置
１５ ＬＣＤ
２０，６４，７７ 冷却部
２１ 冷却室
２２，６５ 挿入開口
２３ 冷却蓋
２７，６７，７６ 固体撮像装置
３６ システムコントローラ
４１ 温度判定部
４２ 温度センサ
４７，６３，８２ 冷却部材
５１，６８，９０ ペルチェ素子
５３，６９，９１ 冷却回路
８５ 電池パック
８６ 充電回路
８７ Ｉ／Ｏ回路
８８ 外部機器接続回路
８９ クレイドル

Claims (12)

1. 電子装置が組み込まれた筐体と、
   この筐体内に組み込まれて電子装置を冷却する蓄熱材料で形成された冷却部と、
   該筐体に設けられ、冷却部に接触して冷熱を蓄積させる冷却装置が挿入される挿入開口と、
   この挿入開口を開閉する冷却蓋とを設けたことを特徴とする電子機器。
2. 電子装置が組み込まれた筐体と、
   この筐体内に組み込まれ電子装置を冷却する蓄熱材料で形成された冷却部と、
   該筐体に設けられ、冷却部に接触して冷熱を蓄積させる冷却装置が挿入される挿入開口と、
   この挿入開口を開閉する冷却蓋と、
   前記冷却部と電子装置とに接触する冷却位置と、挿入開口に挿入された冷却装置に押されて、該冷却部と電子装置との間から退避する退避位置との間で移動自在とされた熱伝達部材とを設けたことを特徴とする電子機器。
3. 前記電子装置は、固体撮像装置であることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器。
4. 前記電子装置はプリント基板に取り付けられており、前記冷却部はプリント基板とともに該電子装置を冷却することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の電子機器。
5. 前記電子装置、または冷却部の温度を測定する温度センサと、この温度センサによって測定された温度が予め設定された設定温度よりも高いか否かを判定する判定部と、測定された温度が設定温度よりも高いときに警告を行なう警告手段とを設けたことを特徴とする請求項１ないし４いずれか記載の電子機器。
6. 熱伝導性を有し、前記請求項１ないし５いずれか記載の電子機器の挿入開口に挿入されて冷却部に接触する冷却部材と、この冷却部材を介して前記冷却部に冷熱を蓄積する冷却
   手段とからなることを特徴とする冷却装置。
7. 前記請求項１ないし５いずれか記載の電子機器の筐体内に収納された二次電池に充電を行なう充電回路を備えた充電器であって、
   前記請求項６記載の冷却装置を設けたことを特徴とする充電器。
8. 前記請求項１ないし５いずれか記載の電子機器を保持する保持台と、電子機器内の電子装置に接続して、該電子機器と外部機器との接続を介在する接続端子とを備えたクレイドルであって、
   前記請求項６記載の冷却装置を設けたことを特徴とするクレイドル。
9. 前記請求項１ないし５いずれか記載の電子機器を保持する保持台と、電子機器内の電子装置に接続して、該電子機器と外部機器との接続を介在する接続端子とを備えたクレイドルであって、
   前記請求項６記載の冷却装置と、請求項７記載の充電回路とを設けたことを特徴とするクレイドル。
10. 前記請求項１ないし５いずれか記載の電子機器と、請求項６記載の冷却装置とから構成したことを特徴とする電子機器システム。
11. 前記請求項１ないし５いずれか記載の電子機器と、請求項７記載の充電器とから構成したことを特徴とする電子機器システム。
12. 前記請求項１ないし５いずれか記載の電子機器と、請求項８または９記載のクレイドルとから構成したことを特徴とする電子機器システム。
    

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