JP2011146856A - 撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮像ICが実装された配線基板が移動する場合においても優れた放熱能力を確保することができるデジタルカメラを提供する。
【解決手段】デジタルカメラは、撮像素子実装部43aと撮像IC実装部43bとがフレキシブル部43dで接続され、撮像IC実装部43bと基板間コネクタ実装部43cとがフレキシブル部43eで接続されるリジッドフレキ配線基板43と、撮像IC実装部43bの基板背面及び撮像IC45の表面をそれぞれ弾性を有する熱伝導シート53,51を介して挟むことで前記配線基板43を固定する放熱板52,4と、を備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、例えば、デジタルカメラやビデオカメラ、携帯電話機等の撮像装置に関する。
近年のこの種の撮像装置では、CCDセンサやCMOSセンサ等の撮像素子の多画素化が進み、静止画や動画撮影時に大容量のデータ処理や転送が行われている。このため、回路基板上の画像データのA/D変換等を行う撮像ICや画像処理や撮像機器の制御を行う映像エンジンなどの回路部品の消費電力が増加する傾向にある。回路部品が高温になると、回路部品の信頼性が低下するほか、熱ノイズにより撮影画像にも影響を及ぼす。そのため、撮像装置に放熱構造を設けて、回路部品の熱を効率よく外部に逃がす必要がある。
図9〜図11を参照して、従来のデジタルカメラの放熱構造について説明する。図9は撮像素子と撮像ICが実装されたリジッドフレキシブル配線基板(以下、「リジッドフレキ配線基板」という。)を示す斜視図、図10はデジタルカメラの分解斜視図、図11は図10のB−B線断面図である。
図10において、リジッドフレキ配線基板105は、リジッド部105a,105b,105cと、フレキシブル部105d,105eとを備える。フレキシブル部105dは、リジッド部105aとリジッド部105bとを接続し、フレキシブル部105eは、リジッド部105bとリジッド部105cとを接続する。
リジッド部105aには、撮像素子100が実装され、リジッド部105bには、撮像IC101が実装され、リジッド部105cには、基板間コネクタ106が実装される。基板間コネクタ106は、映像エンジンが実装されているメイン配線基板107(図10及び図11参照)の基板間コネクタ108に接続されて、データのやり取りが行われる。
リジッド部105aへの撮像素子100の組み付けに際しては、撮像素子100の受光面が撮像光学系の焦点位置において光軸に対して垂直になるように、あおり調整を行う必要がある。あおり調整は、センサプレート103を用いて行われる。センサプレート103は、鏡筒102の背面に対してばね110a,110b,110cにより鏡筒102の背面から離れる方向に付勢されている。ばね110a,110b,110cは、センサプレート103の3箇所のビス穴に対応して配置されている。ビス穴から挿入したビス111a,111b,111cをばね110a,110b,110cに挿通して鏡筒102に締め付ける際の締め付け量を調整することで、あおり調整が行われる。
撮像素子100に対してあおり調整を行うと、リジッド部105aは移動することになるが、このときの移動は、フレキシブル部105dの変形により吸収される。フレキシブル部105dは、リジッド部105aが移動しても基板が突っ張らないように長さが調整されている。また、基板間コネクタ106が実装されたリジッド部105cは、基板間コネクタのレセプタクル側(基板間コネクタ108側)とプラグ側(基板間コネクタ106側)のそれぞれの実装ずれが発生する。このときの実装ずれは、フレキシブル部105eの変形により吸収される。
また、鏡筒102には、撮像IC101の熱を逃がすための放熱板104が設けられており、撮像IC101上に貼り付けられた弾性を有する熱伝導シート109及び放熱板104を介して撮像IC101の放熱が行われる。
一方、基板に実装された撮像素子の裏面に貼り付けた熱伝導性ゴムを表示部の保持部材に押し当てることで撮像素子の放熱を行う技術が提案されている(特許文献1)。
また、基板の表面側及び裏面側にそれぞれ配置された撮像素子及び回路部品が発生した熱を、回路部品と裏面側の外装カバーとの間に介装された複数の熱伝導性部材を介して外装カバーから外部に放熱する技術が提案されている(特許文献2)。
特開2003−204457号公報 特開2005−252547号公報
ところで、図9〜図11に示す放熱構造では、上述した撮像素子100のあおり調整によりリジッド部105aの基板が大きく移動した場合に、フレキシブル部105dを介してリジッド部105bの基板も大きく撓む。このため、熱伝導シート109が放熱板104に十分に接触しない場合や、逆に熱伝導シート109のチャージ量(通常、0.1mm程度)が大きくなりすぎて、撮像IC101に大きな負荷をかけてしまう場合がある。
また、基板間コネクタ106が実装されるリジッド部105cにおいても同様に、プラグ側(基板間コネクタ106側)とレセプタクル側(基板間コネクタ108側)のそれぞれの実装ずれが大きい場合には、実装ずれをフレキシブル部105eで吸収しきれない。このため、リジッド部105bの基板も大きく移動して、放熱板104と撮像IC101との接触が不十分になり、撮像IC101の熱を逃がしきれない可能性がある。
また、撮像IC101は非常に高温になるため、リジッドフレキ配線基板105が熱で伸長して撓みやすくなって放熱板104と撮像IC101との接触が不安定になり、撮像IC101の熱を安定して放熱することが難しくなる。
一方、上記特許文献1及び特許文献2では、基板に実装された撮像素子や回路部品等の熱を効率よく放熱することができても、上述したリジッドフレキ配線基板105のように、基板が移動する場合には、回路部品等と放熱板との接触が不十分になる。
そこで、本発明は、発熱する回路部品が実装された配線基板が移動する場合においても優れた放熱能力を確保することができる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、本発明の撮像装置は、撮像素子を含む複数の回路部品が実装され、隣り合う回路部品の実装部の間が可撓性を有するフレキシブル部で接続される配線基板と、該配線基板における前記撮像素子の実装部に隣接する前記回路部品の実装部の背面及び該回路部品の表面をそれぞれ弾性を有する熱伝導部材を介して挟むことで前記配線基板を固定する放熱板と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、発熱する回路部品が実装された配線基板が移動する場合においても優れた放熱能力を確保することができる。
本発明の撮像装置の第1の実施形態であるデジタルカメラを前面から見た分解斜視図である。 図1に示すデジタルカメラを背面から見た分解斜視図である。 図2のA−A線断面図である。 リジッドフレキ配線基板の斜視図である。 リジッドフレキ配線基板の放熱構造を説明するための分解斜視図である。 組み付け時の放熱板とリジッドフレキ配線基板との関係を示す斜視図である。 本発明の撮像装置の第2の実施形態であるデジタルカメラで用いるフレキシブル配線基板の一例を示す斜視図である。 デジタルカメラの要部断面図である。 従来のデジタルカメラに用いられるリジッドフレキ配線基板を示す斜視図である。 従来のデジタルカメラの分解斜視図である。 図10のB−B線断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の撮像装置の第1の実施形態であるデジタルカメラを前面から見た分解斜視図、図2は図1に示すデジタルカメラを背面から見た分解斜視図である。
本実施形態のデジタルカメラは、図1及び図2に示すように、前面カバー1と背面カバー2との間に、撮影レンズ等を保持する鏡筒3、金属シャーシ4及び液晶パネル40が配置される。金属シャーシ4には、鏡筒3、電池15を保持する電池ケース5及びメイン配線基板6がそれぞれねじ等を介して固定される。
メイン配線基板6には、CPUやメモリ、鏡筒ドライバ回路、電源回路、映像や音声を保存するメモリーカード7のスロットおよびHDMIコネクタ8等が実装される。電池蓋21の開閉により、電池ケース5及びスロットから電池15及びメモリーカード7が出し入れされる。また、メイン配線基板6には、上面フレキシブル配線板9がコネクタ接続されている。
上面フレキシブル配線板9には、電源コネクタ10が実装されており、上面フレキシブル配線基板9を経由して電源がメイン配線基板6上の電源回路ブロックへと送られる。また、上面フレキシブル配線板には、レリーズスイッチ11および電源スイッチ12、AF補助光LED13が実装される。
電池ケース5の前面には、前面放熱板14が配置される。前面放熱板14は、メイン配線基板6の前面側に実装された電源回路ブロックの電源IC上に貼られた不図示の熱伝導シートを介して電源ICの熱をカメラ前面側に逃がす役割をしている。
電池ケース5の上面には、上面フレキシブル配線基板9を挟んで上面カバー16が配置される。上面カバー16は、ズームレバー17、レリーズボタン18、電源ボタン19、モードダイアル20を保持する。モードダイアル20は、回転させることによりにオートモードやポートレートモード、スポーツモードなどの撮影シーンに合わせた撮影モードを切り替えることができる。
鏡筒3の側部には、ストロボユニット22、ポップアップ式のストロボ発光部23、メインコンデンサ24が配置され、メインコンデンサ24の背面側には、ストロボ回路を実装したストロボ配線基板25が固定されている。ストロボ配線基板25には、ケーブルを介してスピーカ26に接続される。ストロボユニット22は、鏡筒3に組みつけられた超音波モーター27の上部に配され、ねじ等により鏡筒3に固定される。ストロボユニット22の側面は、側面カバー39により覆われる。また、鏡筒3の両側には、マイク28,29が配置されて、動画撮影時のステレオ音声録音を可能にしている。
液晶パネル40の側部には、背面操作フレキシブル配線基板30が配置される。背面操作フレキシブル配線基板30には、再生モードに切り替える再生ボタン31や回転操作モジュール32などの複数の操作部材が配置されている。回転操作モジュール32は、十字キーと回転操作の両方の機能を有しており、背面操作フレキシブル配線板30とともに金属シャーシ4に固定される。
上面フレキシブル配線基板9と上面カバー16との間には、USBコネクタ34が実装されたジャック配線基板33が配置される。ジャック配線基板33は、電池ケース5に設けられた凹部5aにUSBコネクタ34が嵌め込まれるように配置され、電池ケース5にねじ等により固定される。また、側面カバー35には、USBコネクタ34およびHDMIコネクタ8をカバーするためのジャックカバー36を収納する凹部(不図示)が設けられている。側面カバー35は、カメラの側面を覆うとともに、ストラップ紐を通すストラップリング37とともに金属シャーシ4に固定される。また、鏡筒3の背面側には、リジッドフレキ配線基板43が配置されている。
次に、図3〜図6を参照して、リジッドフレキ配線基板43の一例について説明する。図3は図2のA−A線断面図、図4はリジッドフレキ配線基板43の斜視図、図5はリジッドフレキ配線基板43の放熱構造を説明するための分解斜視図、図6は組み付け時の放熱板50,52とリジッドフレキ配線基板43との関係を示す斜視図である。
図3〜図6に示すように、リジッドフレキ配線基板43は、リジッド部43a,43b,43cと、可撓性を有するフレキシブル部43d,43eとを備える。フレキシブル部43dは、リジッド部43aとリジッド部43bとを接続し、フレキシブル部43eは、リジッド部43bとリジッド部43cとを接続する。リジッド部43aには、撮像素子44が実装され、リジッド部43bには、撮像IC45が撮像素子44に隣接して実装され、リジッド部43cには、基板間コネクタ46が撮像IC45に隣接して実装される。基板間コネクタ46は、映像エンジンが実装されているメイン配線基板6の基板間コネクタ47に接続されて、データのやり取りが行われる。
撮像IC45には、撮像信号処理部、A/D変換部、及び画像信号処理部等が配置される。撮像信号処理部は、撮像素子44から出力される電気信号のクロックの除去やノイズの軽減するための相関二重サンプリング処理や所定の基準電圧にクランプするクランプ処理などの撮像信号の処理を行う。A/D変換部は、撮像信号処理部から出力されるクランプ出力の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。画像信号処理部は、A/D変換部から送られてくるデジタルデータを表示や記録などをするための形式となるように種々の信号処理や変換を行う。
リジッドフレキ配線基板43の層構成は、リジッド部43a,43b,43cが6層とされ、フレキシブル部43d,43eが2層とされている。リジッド部間の信号は、3層目と4層目からフレキシブル部を通ってやり取りされる。リジッドフレキ配線基板43を用いてコネクタを介さずに撮像IC45まで最短で配線することで、撮像素子44で得られたアナログ信号にノイズが混入するのを防いでいる。
フレキシブル部43dは、撮像素子44の受光面が撮像光学系の焦点位置において光軸に対して垂直になるようにあおり調整を行うために設けられる。フレキシブル部43eは、レセプタクル側の基板間コネクタ47とプラグ側の基板間コネクタ46のそれぞれの実装ずれを吸収するとともに、組み立て時にコネクタ46,47を接続しやすくするために設けられる。本実施形態では、リジッドフレキ配線基板43上の回路部品は、片面のみに実装されており、両面に実装されている場合と比較してデジタルカメラの厚みを薄くすることができる。
撮像素子44には、センサプレート48が貼り付けられている。撮像素子44の熱はセンサプレート48に伝導し、センサプレート48に伝導した熱は弾性を有する熱伝導シート49を介してセンサ側放熱板50へ伝導する。放熱板50は、ストロボユニット22側に配置されている。これにより、撮像素子44の熱はメイン配線基板6やリジッドフレキ配線基板43とは反対側に伝導することになり、メイン配線基板6側に熱が集中してカメラのグリップ部が熱くなるのを防止することができる。また、放熱板50に伝導した熱を前面カバー1及び背面カバー2に分散させることにより、効率よく外装表面から放熱できるため、放熱効果を高めることができる。
センサプレート48と鏡筒3の背面との間には、センサプレート48を鏡筒3の背面から離れる方向に付勢するばね54a,54b,54cがセンサプレート48に設けた3箇所のビス穴に対応して配置されている。センサプレート48の3箇所のビス穴に挿入したビス55a,55b,55cをばね54a,54b,54cに挿通して鏡筒3の背面に締め付ける際の締め付け量を調整することで、撮像素子44に対するあおり調整が行われる。撮像素子44に対してあおり調整を行うとリジッド部43aが移動することになるが、このときの移動は、フレキシブル部43dの変形により吸収される。
リジッド43bに実装された撮像IC45には、撮像IC45と略同形状の撮像IC用熱伝導シート51が貼り付けられ、撮像IC用熱伝導シート51には、鏡筒3に取り付けられてストロボユニット22側に延びる撮像IC用放熱板52が接触している。撮像IC用熱伝導シート51は、本発明の熱伝導部材の一例に相当する。リジッド部43bの撮像IC45で発生した熱は、撮像IC用熱伝導シート51を介して撮像IC用放熱板52に伝導する。
このとき、撮像IC用放熱板52は、ストロボユニット22側に延びているため、撮像IC45の熱はメイン配線基板6の反対側に伝導され、これにより、メイン配線基板6側に熱が集中してカメラのグリップ部が熱くなるのを防止することができる。また、放熱板52に伝導した熱を前面カバー1及び背面カバー2に分散させることにより、効率よく外装表面から放熱できるため、放熱効果を高めることができる。
撮像IC45が実装されたリジッド部43bの基板背面には、撮像IC裏面用放熱シート53が貼り付けられる。撮像IC裏面用放熱シート53、本発明の熱伝導部材の一例に相当する。リジッド部43bは、撮像IC45及び周辺の回路部品で発生した熱により基板の温度が高温になりやすいため、リジッド部43bで発生した熱を撮像IC裏面用放熱シート53を介して金属シャーシ4に放熱する構造となっている。この場合、金属シャーシ4が放熱板の役割を果たすことになる。
そして、本実施形態では、放熱効果を高めるため、撮像IC45が実装されたリジッド部43bの基板背面には、グラウンドパターン(GNDパターン)が配線されている。GNDパターンには、リジッド部43bの基板の各層を接続して撮像IC45にグランド接続されるスルーホールが配置されている。これにより、スルーホールを通して撮像IC45の実装面の熱がリジッド部43bの背面に伝導し、金属シャーシ4への放熱効率を高めることができる。更に、リジッド部43bの基板背面に配線されたGNDパターンの表面に形成されているレジスト印刷をなくして、GNDパターンを露出させることにより、さらに放熱効率を向上させることができる。
ここで、上述したあおり調整によりリジッド部43aが移動し、上述した基板間コネクタ46,47の実装ずれによりリジッド部43cが移動する。このため、本実施形態では、リジッド部43bの位置決め及びビス止めは行わず、撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4により撮像IC用熱伝導シート51と撮像IC裏面用放熱シート53を介してリジッド部43bを挟むようにして固定している。
これにより、リジッド部43aとリジッド部43cの移動量が大きい場合においても、撮像IC用熱伝導シート51と撮像IC裏面用放熱シート53とがその弾性により追従して撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4に確実に接触する。また、撮像IC用熱伝導シート51の弾性率を撮像IC裏面用放熱シート53の弾性率より小さくしてより変形し易くしているため、撮像IC用熱伝導シート51が柔軟に撮像IC45に接触して凹凸がある部品に対しても追従性がよくなる。更に、撮像IC裏面用放熱シート53は基板に直接貼り付けているため弾性率は比較的大きいが、熱伝導率の高いものを用いることで熱を効率よく金属シャーシ4に逃がすことができる。
以上説明したように、本実施形態では、リジッド部43a,43cの移動量が大きい場合においても、撮像IC用熱伝導シート51と撮像IC裏面用放熱シート53とがその弾性により追従して撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4に確実に接触する。これにより、リジッド部43bに実装された撮像IC45や周辺の回路部品で発生した熱を効率よく撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4に逃がすことができ、優れた放熱能力を確保することができる。
また、デジタルカメラが振動や落下等で衝撃を受けた場合でも、該衝撃を弾性を有する撮像IC用熱伝導シート51及び撮像IC裏面用放熱シート53が吸収するために、耐衝撃性が向上する。
更に、デジタルカメラの撮影動作時に発生した熱により、リジッド部43bの基板や撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4が熱膨張した際にも該熱膨張によるずれを各シート51,53の弾性変形により吸収することができる。
(第2の実施形態)
次に、図7及び図8を参照して、本発明の撮像装置の第2の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。図7は本実施形態のデジタルカメラで用いるフレキシブル配線基板の一例を示す斜視図、図8はデジタルカメラの要部断面図である。なお、上記第1の実施形態に対して重複又は相当する部分については、各図に同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、図7に示すように、配線基板としてフレキシブル配線基板56を用い、フレキシブル配線基板56に、上記第1の実施形態と同様に、撮像素子44、撮像IC45及び基板間コネクタ46が実装されている。ここで、フレキシブル配線基板56の撮像素子44と撮像IC45との間の部分及び撮像IC45と基板間コネクタ46との間の部分がそれぞれ本発明のフレキシブル部の一例に相当する。
フレキシブル配線基板56の基板間コネクタ46の実装部背面には、補強板57が貼り付けられており、これにより、比較的薄くて柔らかいフレキシブル配線基板56の場合でもコネクタの抜き差しが容易に行えるようになっている。なお、フレキシブル配線基板56の撮像素子44の実装部背面及び撮像IC45の実装部背面にも、実装性を高めるために、補強板を貼り付けるようにしてもよい。
フレキシブル配線基板56は、通常ポリイミドからなるカバーレイフィルムで覆われるが、カバーレイフィルムは、開口精度や貼りずれが大きいため、狭ピッチの部品が実装できない。そこで、本実施形態では、カバーレイフィルムに代えて、撮像IC45の実装面にレジスト印刷58(斜線領域)を施して、狭ピッチ端子を有する部品の実装や高密度実装を可能にしている。
撮像IC45には、図8に示すように、撮像IC45と略同形状の熱伝導シート59が貼り付けられ、フレキシブル配線基板56の撮像IC45の実装部の裏面には、熱伝導シート60が貼り付けられている。そして、上記第1の実施形態と同様に、撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4により、熱伝導シート59,60を介してフレキシブル配線基板56の撮像IC45の実装部を挟むようにして固定している。
これにより、フレキシブル配線基板56の撮像素子44の実装部及び基板間コネクタ46の実装部の移動量が大きい場合においても、熱伝導シート59,60がその弾性により追従して撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4に確実に接触する。この結果、フレキシブル配線基板56に実装された撮像IC45や周辺回路で発生した熱を効率よく撮像IC用放熱板52及び金属シャーシ4に逃がすことができ、優れた放熱能力を確保することができる。その他の構成及び作用効果は、上記第1の実施形態と同様である。
なお、本発明の構成は、上記各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。
4 金属シャーシ
43 リジッドフレキ配線基板
43a リジッド部
43b リジッド部
43c リジッド部
43d フレキシブル部
43e フレキシブル部
51 撮像IC用熱伝導シート
52 撮像IC用放熱板
53 撮像IC裏面用放熱シート

Claims (5)

  1. 撮像素子を含む複数の回路部品が実装され、隣り合う回路部品の実装部の間が可撓性を有するフレキシブル部で接続される配線基板と、
    該配線基板における前記撮像素子の実装部に隣接する前記回路部品の実装部の背面及び該回路部品の表面をそれぞれ弾性を有する熱伝導部材を介して挟むことで前記配線基板を固定する放熱板と、を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記配線基板における前記回路部品の実装部の背面に配置される前記熱伝導部材の弾性率を、前記回路部品の表面に配置される前記熱伝導部材の弾性率より大きくした、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記配線基板は、前記回路部品の実装部に前記フレキシブル部を介して接続される基板間コネクタの実装部を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
  4. 前記配線基板における前記回路部品の実装部の背面には、該回路部品のグラウンドに接続されるスルーホールが配置されたグラウンドパターンが配線されている、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の撮像装置。
  5. 前記グラウンドパターンは、パターンが露出している、ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
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