JP6861334B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本開示は、電子機器内部で発生する熱を外装筐体に伝達し、放熱させることができる放熱構造を有する電子機器に関する。

近年、電子機器の一例であるデジタルカメラにおいて、高精細の静止画像だけでなく、４Ｋ６０Ｐなどに対応した、より高精細な動画を撮影することが求められている。動画画像の高精細化によって、処理するデータ量は膨大になる。したがってデジタルカメラは、高画素の静止画像データや動画データを処理するために、より高速処理できる信号処理ＬＳＩなどが必要となる。そのためデジタルカメラの消費電力は大きくなり発熱の問題が顕著になっている。

放熱構造を有する電子機器の例として、特許文献１には、撮像素子の放熱に対して撮像素子の前面および背面に放熱板を取り付けることが記載されている。

特開２０１１−２２９０４６号公報

本開示は、撮像装置内部で発生する熱を外装筐体に伝達し、放熱させることができる放 熱構造を有する撮像装置を提供することを目的とする。

本開示にかかる撮像装置は、電子部品と、前記電子部品を包み込み、外装を構成する外装筐体と、前記電子部品から発生する熱を前記外装筐体に伝える放熱フレームと、を備える。前記外装筐体は、トップケースと、フロントケースと、リアケースと、を含み、前記放熱フレームは、互いに独立した第１放熱フレームと、第２放熱フレームと、第３放熱フレームと、を含む。前記トップケースと前記第１放熱フレーム、前記フロントケースと前記第２放熱フレーム、及び前記リアケースと前記第３放熱フレームのそれぞれは、機械的に固定されることで一体的に形成されており、前記トップケースと、前記フロントケースと、前記リアケースの材料は、熱伝導性の高い金属材料である。

本開示にかかる撮像装置は、撮像装置内部で発生する熱を外装筐体に効率的に伝達し、放熱させるのに有効であり、熱の均熱化が図れる。

図１Ａは、実施の形態１にかかるデジタルカメラの外観図である。 図１Ｂは、実施の形態１にかかるデジタルカメラの外観図である。 図２は、実施の形態１にかかるデジタルカメラの分解斜視図である。 図３は、デジタルカメラのフロントユニットの締結状態を示す斜視図である。 図４は、デジタルカメラのトップユニットの締結状態を示す斜視図である。 図５は、デジタルカメラのフロントユニットとトップユニットの締結状態を示す斜視図である。 図６は、デジタルカメラのリアユニットの締結状態を示す斜視図である。 図７は、実施の形態１にかかるデジタルカメラのＡ１−Ａ１による断面を示す図である。 図８は、実施の形態１にかかるデジタルカメラのＢ１−Ｂ１による断面を示す図である。

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。ただし、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、出願人は、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。

（実施の形態１）
以下、図１〜８を用いて、実施の形態１について説明する。実施の形態１では、電子機器の一例としてデジタルカメラを挙げる。

［１−１．外観］
図１Ａ及び図１Ｂは、実施の形態１に係るデジタルカメラの外観図である。図１Ａは、前面図であり、図１Ｂは、背面図である。

本実施の形態に係るデジタルカメラ１００は、レンズ交換式のデジタルカメラであって、マウント１０１に様々な種類の交換レンズを取り付けて撮影を楽しむことができる。マウント１０１の内周の一部には、複数の電気接点１０２が円弧状に設けられている。交換レンズがマウント１０１に取り付けられると、電気接点１０２を介して、デジタルカメラと交換レンズの通信が可能になる。デジタルカメラは、交換レンズから交換レンズ固有の情報を取得するとともに、撮影条件に応じて、交換レンズの動作を制御する。レンズ取外しボタン１０３を押しながら、交換レンズを回転させると、交換レンズをマウント１０１から取り外すことができる。

デジタルカメラ１００は、いわゆる一眼レフ方式のデジタルカメラではないので、交換レンズからの入射光を撮像素子または光学ビューファインダーのいずれに導くかを切り換える可動式ミラーを備えない。したがって、マウント１０１の内部にある、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサで構成される撮像素子１０４は、デジタルカメラ１００の被写体側から直視され得る。ただし、撮像素子１０４の前面には、付着した塵埃を除去するための超音波フィルターや入射光の高周波成分を除去するための光学ローパスフィルターが配されている。

デジタルカメラ１００の上面には、撮影を指示するためのシャッターボタン１０５、撮影に関する各種設定を行うためのモードダイヤル１０６及びモードダイヤル１０７等の操作部材が配されている。また、デジタルカメラの上面には、発光量の大きい外部ストロボ装置等を取り付けることができるホットシュー１０９が設けられている。デジタルカメラの左右には、ストラップを取り付けるための金具１１０が設けられている。

デジタルカメラ１００の背面には、可動式モニター１１１が配されている。可動式モニター１１１には、液晶モニター等の平面ディスプレイが採用される。可動式モニター１１１には、撮像素子１０４に結像した入射光に基づく画像が表示される。図１Ｂに示す状態は、可動式モニター１１１が閉じられた状態であり、可動式モニター１１１の表示面は、デジタルカメラ側に向いている。可動式モニター１１１は、Ｘ軸を中心に図１Ｂの手前側に回転して開くことができる。また、可動式モニター１１１は、Ｙ軸を中心に回転することができる。したがって、撮影条件に応じて、可動式モニター１１１の位置を、最も表示面を視認しやすいように調整することができる。

デジタルカメラ１００は、可動式モニター１１１に加えて、電子ビューファインダー１１２をも備える。電子ビューファインダー１１２は、小型液晶モニターと接眼光学系によって構成され、可動式モニター１１１と同様に、撮像素子１０４に結像した入射光に基づく画像を表示する。電子ビューファインダー１１２は、覗き込むタイプのファインダーであるから、外光が明るすぎて可動式モニター１１１の視認が難しい状況であっても、電子ビューファインダー１１２によって明瞭な画像を視認することができる。電子ビューファインダー１１２の近傍には、アイセンサー１１３が配されている。アイセンサー１１３は、電子ビューファインダー１１２に対する接眼を検知する。アイセンサー１１３が電子ビューファインダー１１２に対する接眼を検知すると、撮像素子１０４に結像した入射光に基づく画像の表示を、可動式モニター１１１から電子ビューファインダー１１２に切り換える。

デジタルカメラ１００の背面には、十字キーを含む各種操作ボタン１１４、操作ダイヤル１１５等の操作部材が配されている。これらの操作部材によって、ユーザは、撮影、再生等の詳細設定を行うことができる。デジタルカメラの背面から見て右側面には、メモリカードを挿入することができるスロットが設けられている。このスロットは、カバー１１６によって隠蔽されている。

［１−２．全体構成］
図２は、実施の形態１に係るデジタルカメラの分解斜視図である。デジタルカメラ１００は、フロントユニット１、トップユニット２、リアユニット３、メインＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）４で構成される。なお、図２では、リアユニットに含まれる釦等の必要部品の一部が省略されている。

フロントユニット１は、フロントケース１０と、フロントグリップ１３と、マウントユニット１４と、フロント放熱フレーム１１（第２放熱フレーム）と、を有する。フロントケース１０はデジタルカメラ１００の外装の一部を構成する筐体である。フロントケース１０の材料は、Ａｌ（アルミニウム）やＭｇ（マグネシウム）等の放熱性の高い金属である。フロントグリップ１３とマウントユニット１４は、フロントケース１０に装着されている。フロント放熱フレーム１１には、フロント放熱フレームネジ締結部１５（ネジ孔）が設けられている。フロントケース１０とフロント放熱フレーム１１とは、フロント放熱フレームネジ締結部１５にフロント放熱フレーム固定ネジ１２を差し込むことにより一体的に形成される。つまりフロントケース１０とフロント放熱フレーム１１とは、機械的に固定されることにより、一体となる。フロント放熱フレーム１１にはバッテリー収納ケース１６及びバッテリー収納ケース１７が取り付けられている。バッテリー収納ケース１６及びバッテリー収納ケース１７にはバッテリーが格納される。

トップユニット２はトップケース２０とトップ放熱フレーム２１（第１放熱フレーム）とを有する。トップケース２０はデジタルカメラ１００の外装の一部を構成する。トップケース２０の材料は、ＡｌやＭｇ等の放熱性の高い金属である。トップケース２０とトップ放熱フレーム２１とは、トップ放熱フレーム固定ネジ２２により一体的に形成される。つまりトップケース２０とトップ放熱フレーム２１とは、機械的に固定されることにより、一体となる。

リアユニット３はリアケース３０とリア放熱フレーム３１（第３放熱フレーム）とを有する。リアケース３０はデジタルカメラ１００の外装の一部を構成する筐体である。リアケース３０の材料は、ＡｌやＭｇ等の放熱性の高い金属である。リアケース３０とリア放熱フレーム３１とは、リア放熱フレーム固定ネジ３２により一体的に形成される。つまりリアケース３０とリア放熱フレーム３１とは、機械的に固定されることにより、一体となる。

フロント放熱フレーム１１とリア放熱フレーム３１の間には、ＬＳＩなどの電子部品を搭載したメインＰＣＢ４が配置される。メインＰＣＢ４には、発熱量の大きいＬＳＩから構成されるＣＰＵ４０が搭載されている。ＣＰＵ４０から発生する熱は、放熱部材としての放熱パッド４１を介してフロント放熱フレーム１１に放出される。また、メインＰＣＢ４の、ＣＰＵ４０が搭載された面の裏面側には放熱部材としての放熱パッド４２が配置されている。ＣＰＵ４０から発生する熱を、放熱パッド４２により裏面からも放熱する。これによりＣＰＵ４０から発生する熱は、放熱パッド４２を介してリア放熱フレーム３１に放出される。放熱パッド４１及び放熱パッド４２は高い放熱効果を発揮する放熱シートや放熱シリコーンゴム等で形成されている。放熱パッド４１及び放熱パッド４２の材料としては、２Ｗ/ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を示す材料が好ましい。また放熱パッド４１及び放熱パッド４２の材料としては、例えばシリコーンゴムやアクリル系樹脂、α‐オレフィン系樹脂など、種々のゴムや樹脂が挙げられる。

メインＰＣＢ４に搭載されたほかの発熱を伴う部品としては、電源ＩＣ４３や電源ＩＣ４５が挙げられる。電源ＩＣ４３の熱は、放熱部材としての放熱パッド４４を介してリア放熱フレーム３１に放出される。電源ＩＣ４５の熱は、放熱部材としての放熱パッド４６を介してリア放熱フレーム３１に放出される。なお、メインＰＣＢ４にはＳＤカード用コネクタ４７、外部接続端子４８も搭載される。放熱パッド４４及び放熱パッド４６の材料は、放熱パッド４１及び放熱パッド４２と同様である。

トップ放熱フレーム２１とフロント放熱フレーム１１とは、フロントユニット１とトップユニット２が組み立てられた状態でフロント放熱フレーム／トップ放熱フレーム固定ネジ５０により機械的に固定される。このようにトップ放熱フレーム２１とフロント放熱フレーム１１とが固定されることで、フロント放熱フレーム１１に当接している発熱量の大きいＣＰＵ４０の熱を、トップ放熱フレーム２１を介してトップケース２０側にも効率的に放出する。

なお、フロント放熱フレーム１１、トップ放熱フレーム２１、リア放熱フレーム３１の材料は、放熱性の高い金属であるＣｕ（銅）やＡｌ等である。

［１−３．放熱経路］
図３はデジタルカメラのフロントユニットの締結状態を示す斜視図である。図３に示されるようにフロントユニット１ではフロントケース１０にフロント放熱フレーム固定ネジ１２によりフロント放熱フレーム１１が締結されている。つまりフロントケース１０はフロント放熱フレーム１１と機械的固定手段により一体的に形成されている。なお、領域４１ａは放熱パッド４１が配置される領域である。

図４はデジタルカメラのトップユニットの締結状態を示す斜視図である。図４に示されるようにトップユニット２ではトップケース２０にトップ放熱フレーム固定ネジ２２によりトップ放熱フレーム２１が締結されている。つまりトップケース２０はトップ放熱フレーム２１と機械的固定手段により一体的に形成されている。

図５はデジタルカメラのフロントユニットとトップユニットの締結状態を示す斜視図である。図５に示されるように、図３のフロントケース１０にフロント放熱フレーム１１を締結した部材と図４のトップケース２０にトップ放熱フレーム２１を締結した部材とがフロント放熱フレーム／トップ放熱フレーム固定ネジ５０によって締結されている。具体的には、フロント放熱フレーム１１とトップ放熱フレーム２１とがフロント放熱フレーム／トップ放熱フレーム固定ネジ５０により一体的に形成されている。このことで、後述する放熱経路がフロント放熱フレーム１１からトップ放熱フレーム２１に接続されることになる。

図６はデジタルカメラのリアユニットの締結状態を示す斜視図である。図６に示されるようにリアユニット３においてリアケース３０にリア放熱フレーム固定ネジ３２によりリア放熱フレーム３１が締結されている。つまりリアケース３０はリア放熱フレーム３１と機械的固定手段により一体的に形成されている。なお、リア放熱フレーム３１上には放熱パッド４２、放熱パッド４４、及び放熱パッド４６が配置されている。

次に図７、図８を用いて、放熱経路などについて説明する。

図７の紙面下方は、デジタルカメラ１００の前面図を示す。図７の紙面上方は、図７のデジタルカメラ１００の前面図におけるＡ１−Ａ１線による断面図を示す。図７に示すようにフロント放熱フレーム１１の形状は、バッテリー４９の形状に沿った形状である。フロント放熱フレーム１１、リア放熱フレーム３１は、ＣＰＵ４０など電子部品を搭載した基板（メインＰＣＢ４など）を挟み込むように配置されている。また、フロント放熱フレーム１１、リア放熱フレーム３１とＣＰＵ４０は熱伝導性の高い材料で形成された放熱パッド４１及び放熱パッド４２を介して当接する。

図７において２つの放熱経路（放熱経路Ａ及び放熱経路Ｂ）を示す。放熱経路Ａにおいて、ＣＰＵ４０の熱は放熱パッド４１を介してフロント放熱フレーム１１に伝達される。次にフロント放熱フレーム１１に伝達された熱は熱伝導性の高い金属材料で形成されるフロントケース１０に放出される。放熱経路Ｂにおいて、ＣＰＵ４０の熱は、メインＰＣＢ４の裏面（ＣＰＵ４０が搭載された面と反対の面）に配置された放熱パッド４２を介してリア放熱フレーム３１にも伝達される。次にリア放熱フレーム３１に伝達された熱は熱伝導性の高い金属材料で形成されるリアケース３０に放出される。

図８の紙面右側は、デジタルカメラの背面図を示す。図８の紙面左側は、図８のデジタルカメラ１００の背面図におけるＢ１−Ｂ１線による断面図である。図８に示すように熱を発生するファインダーモジュール５の裏面には放熱パッド５２が配置され、放熱パッド５２はファインダーモジュール放熱フレーム５１に当接する。完成組立状態で放熱パッド５２とトップ放熱フレーム２１が当接し、ファインダーモジュール５の熱をトップ放熱フレーム２１へ放出する。また、フロント放熱フレーム１１の被写体方向の前方に撮像素子１０４などを搭載したマウントユニット１４が配置されている。放熱パッド５２の材料は、放熱パッド４１及び放熱パッド４２の材料と同じである。

図８において２つの放熱経路（放熱経路Ｂ及び放熱経路Ｃ）を示す。放熱経路Ｂは上記した放熱経路Ｂと同じである。放熱経路Ｃでは、放熱経路Ａにおいてフロント放熱フレーム１１に伝達された一部の熱は、フロント放熱フレーム１１と機械的に固定されたトップ放熱フレーム２１に伝達される。次にトップ放熱フレーム２１に伝達された熱は熱伝導性の高い金属材料で形成されるトップケース２０に放熱される。

以上のように本開示のデジタルカメラ１００は３つの放熱経路（放熱経路Ａ、放熱経路Ｂ、及び放熱経路Ｃ）を有し、３つの放熱経路（放熱経路Ａ、放熱経路Ｂ、及び放熱経路Ｃ）を用いることで、２つの放熱経路を用いた構成に比べて電子部品（ＣＰＵ４０、電源ＩＣ４３及び電源ＩＣ４５など）からの熱を均等に放出することができる。そのため、放熱効果が高く、熱を外観の空気層と接する金属筐体（フロントケース１０、トップケース２０、リアケース３０）へ均等に導くことができる。このことでＣＰＵ４０などの電子部品の高発熱によるデジタルカメラ１００の誤動作を低減可能である。

［１−４．まとめ］
以上のように、本実施の形態において、電子機器の一例であるデジタルカメラ１００は、電子部品（例えばＣＰＵ４０、電源ＩＣ４３、電源４５）と、電子部品を包み込み、外装を構成する外装筐体（フロントケース１０、トップケース２０、リアケース３０）と、電子部品から発生する熱を外装筐体に伝える放熱フレーム（フロント放熱フレーム１１、トップ放熱フレーム２１、リア放熱フレーム３１）とを備える。フロント放熱フレーム１１と、トップ放熱フレーム２１と、リア放熱フレーム３１とは、互いに独立した部材である。フロントケース１０とフロント放熱フレーム１１とは、機械的固定手段（フロント放熱フレーム固定ネジ１２）により機械的に固定され、一体的に形成されている。トップケース２０とトップ放熱フレーム２１とは、機械的固定手段（トップ放熱フレーム固定ネジ２２）により機械的に固定され、一体的に形成されている。リアケース３０とリア放熱フレーム３１とは、機械的固定手段（リア放熱フレーム固定ネジ３２）により機械的に固定され、一体的に形成されている。

これにより、電子機器内部で発生する熱を外装筐体に効率的に伝達し、放熱させるのに有効であり、熱の均熱化が図れる。

フロントケース１０と、トップケース２０と、リアケース３０のそれぞれは、分割された部材である。フロントケース１０と、トップケース２０と、リアケース３０の材料は、熱伝導性の高い金属材料である。これにより、電子機器内部で発生する熱を効率的に放熱させるのに有効である。

電子機器は、電子部品を搭載した基板（メインＰＣＢ４など）をさらに備え、フロント放熱フレーム１１とリア放熱フレーム３１とは、基板を挟み込むように配置されている。これにより、電子機器内部で発生する熱を外装筐体に効率的に伝達し、放熱させるのに有効であり、熱の均熱化が図れる。

放熱フレーム（フロント放熱フレーム１１、リア放熱フレーム３１）と電子部品は熱伝導性の高い材料（放熱パッド４１、放熱パッド４２放熱パッド４６）を介して当接する。これにより、電子機器内部で発生する熱を外装筐体に効率的に伝達し、放熱させるのに有効であり、熱の均熱化が図れる。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示における実装の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。

そこで、以下、他の実施の形態についてまとめて説明する。

実施の形態１では、可動式ミラーを備えないレンズ交換式デジタルカメラに本開示の放熱構造を適用した場合を例示したが、可動式ミラーを備えるいわゆる一眼レフ方式のデジタルカメラであっても適用することができるし、レンズ交換式でないデジタルカメラであっても適用することができる。

実施の形態１では、撮像素子１０４はＣＭＯＳイメージセンサとして説明したが、これに限定されず、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＮＭＯＳ（ｎ‐Ｃｈａｎｎｅｌ Ｍｅｔａｌ‐Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなど、他のイメージセンサを用いてもよい。

本開示は、放熱効率をより向上させた電子機器を提供することができるので、デジタルカメラ等の撮像装置に適用することができる。具体的には、デジタルカメラ、ムービー、カメラ機能付き携帯電話機、スマートフォンなどの電子機器に、本開示は適用可能である。

１ フロントユニット
２ トップユニット
３ リアユニット
４ メインＰＣＢ
１０ フロントケース
１１ フロント放熱フレーム
１２ フロント放熱フレーム固定ネジ
２０ トップケース
２１ トップ放熱フレーム
２２ トップ放熱フレーム固定ネジ
３０ リアケース
３１ リア放熱フレーム
３２ リア放熱フレーム固定ネジ
４０ ＣＰＵ
４１，４２，４４，４６，５２ 放熱パッド
４３，４５ 電源ＩＣ
５０ フロント放熱フレーム／トップ放熱フレーム固定ネジ
１００ デジタルカメラ

Claims (4)

1. 電子部品と、
   前記電子部品を包み込み、外装を構成する外装筐体と、
   前記電子部品から発生する熱を前記外装筐体に伝える放熱フレームと、を備え、
   前記外装筐体は、トップケースと、フロントケースと、リアケースと、を含み、
   前記放熱フレームは、互いに独立した第１放熱フレームと、第２放熱フレームと、第３放熱フレームと、を含み、
   前記トップケースと前記第１放熱フレーム、前記フロントケースと前記第２放熱フレーム、及び前記リアケースと前記第３放熱フレームのそれぞれは、機械的に固定されることで一体的に形成されており、
   前記トップケースと、前記フロントケースと、前記リアケースの材料は、熱伝導性の高い金属材料である、撮像装置。
2. 前記トップケースと、前記フロントケースと、前記リアケースのそれぞれは、分割された部材である、請求項１記載の撮像装置。
3. 前記電子部品を搭載した基板をさらに備え、
   前記第２放熱フレームと前記第３放熱フレームとは、前記基板を挟み込むように配置されている、請求項１記載の撮像装置。
4. 前記第２放熱フレームと前記電子部品とは熱伝導性の高い材料で形成された放熱部材を介して当接し、
   前記第３放熱フレームと前記電子部品とは熱伝導性の高い材料で形成された他の放熱部材を介して当接する、請求項２記載の撮像装置。

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