撮像装置
【課題】撮像素子や制御ＩＣで発生した熱をヒートパイプを用いて効率がよく冷却し、また、組み立てが容易でコンパクト化や薄型化が可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、プリント基板３に実装される撮像素子５と、撮像素子５を支持し、シールド板２７上に配置された撮像素子支持部材４と、撮像素子５に配置された蒸発部１２ａを有するヒートパイプ１２とが熱結合する構成を有しており、撮像素子支持部材４と撮像素子５との間で、プリント基板３に端子接続する撮像素子５の一対の端子列５ａの間に蒸発部１２ａのヒートシンクであって、該蒸発部が固定される撮像素子支持板凹部４ａが配置され、また、撮像素子支持板４には撮影レンズおよびプリント基板３に対する位置きめピン７，８が設けられている。
【解決手段】撮像装置１は、プリント基板３に実装される撮像素子５と、撮像素子５を支持し、シールド板２７上に配置された撮像素子支持部材４と、撮像素子５に配置された蒸発部１２ａを有するヒートパイプ１２とが熱結合する構成を有しており、撮像素子支持部材４と撮像素子５との間で、プリント基板３に端子接続する撮像素子５の一対の端子列５ａの間に蒸発部１２ａのヒートシンクであって、該蒸発部が固定される撮像素子支持板凹部４ａが配置され、また、撮像素子支持板４には撮影レンズおよびプリント基板３に対する位置きめピン７，８が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子冷却用のヒートパイプを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置、例えば、撮像素子一体型レンズ交換式カメラやカメラヘッドなどにおいて、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）を配備する場合、防塵性を持たせた上、さらに、カメラヘッド等に放熱構造を備える必要がある。しかしながら、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などの電子部品を防塵構造とすると、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などで発生した熱を外部へ放熱するのが困難となる。この熱対策を怠ると撮像素子やＣＰＵの温度が上昇して雑音レベルが上がり、画質の劣化を引き起してしまう。この熱対策として撮像素子、ＣＰＵ、ＩＣドライバなどの熱発生源と伝熱部材とを結合させた構造が従来から提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている撮像装置においては、撮像素子側にウイック部を有する蒸発部が装着されており、筐体側にウイック部を有する凝縮部が装着されている。上記蒸発部と上記凝縮部とは、チューブを介して接続されている。上記プリント基板側で発生した熱は、上記蒸発部で吸収され、上記凝縮部にて筐体外部に逃がされる。
【０００４】
また、特許文献２に開示された撮像装置は、撮像素子が実装されるプリント基板と、ＬＣＤおよびバックライトが嵌め込まれたシールド板との間に熱伝導性ゴムを挟入し、両者を熱結合させることにより撮像素子の放熱を行うように構成したものである。
【０００５】
また、特許文献３に開示された電子機器の冷却装置は遠心ファンつきヒートパイプヒートシンク構造を有する装置である。上記冷却装置には機密状態に密閉し断面形状が扁平形状したコンテナ（中空密封容器）の内部に、アンモニア、純水などの凝縮性の流体を作動流体として封入し、作動流体を還流するためのウィックが設けられた熱輸送用冷却ユニットからなる二本のヒートパイプと、全体形状が正方形に形成されている遠心ファンとが設けられている。上面または下面から取り入れた冷たい空気は遠心ファンによって水平方向のファン吹き出し口から吹き出され、上記二本のヒートパイプが冷却される。
【０００６】
非特許文献１には、金型やパソコンなどの冷却用として用いられるウィック（毛細管現象発生手段）を適用したヒートパイプの構造について記載されている。図１０は、該ヒートパイプの断面図であって、ヒートパイプ２０１は、外周が銅製パイプ２０２で覆われ、一方部が吸熱部２０１ａ、他方部が放熱部２０１ｂとなる。内部には、毛細管作用をする構造のウイック部２０３と、ウイック部２０３内部に蒸気通路２０５が配されている。蒸気通路２０５の吸熱部２０１ａ側は、気化部２０４となり、蒸気通路２０５の放熱部２０１ｂ側は、凝縮部２０４となる。
【特許文献１】特開２００４−１９０９７９号公報
【特許文献２】特開２００３−２０４４５７号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６０６号公報
【非特許文献１】ヒートパイプのカタログ（日本金型産業株式会社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示された撮像装置では、上記ウィックの蒸発部と凝縮部との間が比較的に長いチューブで連結されている。従って、撮像モジュールの組み立てが複雑になり、同時に小型化も難しい。また、撮像素子上にヒートパイプの蒸発部を接合しているが、撮像素子内の絶縁シートとヒートパイプの蒸発部とが離間しており、十分な熱冷却を行うことができない。また、撮像素子に近接した位置にヒートパイプの蒸発部を配置しており、ヒートパイプの厚みだけ、筐体の厚みが増加し、小型化の妨げとなる。
【０００８】
また、特許文献２に開示された撮像装置においては、上記撮像素子が実装されるプリント基板と上記ＬＣＤのシールド板とを熱伝導性ゴムにより直接的に熱結合させた構成を採用しているので、スペース的な制限があり、各構成要素の配置が制限され、コンパクト化や薄型化が困難になる。
【０００９】
また、特許文献３の電子機器の冷却装置のようにプリント基板上の各電子部品側に遠心ファンつきヒートパイプヒートシンクの冷却装置を用いた場合には遠心ファンによって水平方向に吹き出しロから吹き出されるため、撮像素子を支持する放熱部材や電子部品が取り付いたプリント基板との間に熱風が循環する状態となるので、放熱性能が悪くなる。 本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、撮像素子等の熱源で発生した熱をヒートパイプを用いて効率がよく冷却し、また、組み立てが容易で装置のコンパクト化や薄型化も容易である撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の撮像装置は、プリント基板に実装される撮像素子と、上記撮像素子を支持し、シールド板上に配置された撮像素子支持部材と、上記撮像素子に配置された蒸発部を有するヒートパイプとが熱結合する構成を有する撮像装置において、上記撮像素子支持部材と上記撮像素子との間で、上記プリント基板に端子接続する撮像素子の一対の端子列間に上記ヒートパイプの蒸発部を配置する。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記撮像素子支持板は、撮影レンズおよび上記プリント基板に対する位置きめ部を有する。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記ヒートパイプの蒸発部は、ＡＦＥＩＣチップ上面にも配置している。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の撮像装置は、請求項３の記載の撮像装置において、上記ＡＦＥＩＣチップ上の上記ヒートパイプの蒸発部の径は、上記撮像素子支持板上の上記ビートパイプの蒸発部の径より大きい。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記ヒートパイプの凝縮部は、上記プリント基板に開口部または切り欠き部を設け、該開口部または切り欠き部内で上記シールド板上に立設した接続ブロック体と接合したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記蒸発部と上記凝縮部との間に上記ヒートパイプを支持する支持ブロッ体を上記プリント基板または上記シールド板に配置する。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の撮像装置は、請求項６の記載の撮像装置において、上記支持ブロック体に２つのマイクロバルブを配置する。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の撮像装置は、請求項６の記載の撮像装置において、さらに、上記プリント基板上に軸流ファンとヒートパイプとを有する冷却機構部を配し、上記プリント基板上の上記軸流ファンに対向する位置に開口部を設け、上記軸流ファンの回転により液晶表示部の背面に配置されている上記シールド板、または、熱伝導性ゴムに上記軸流ファンの排気を吹き付ける。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、撮像素子や制御用ＩＣで発生した熱をヒートパイプを用いて効率がよく冷却し、また、組み立てが容易でコンパクト化や薄型化が可能な撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第一実施形態の撮像装置の配置図（平面図）である。図２は、図１のＡ矢視図である。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図１のＣ−Ｃ断面図である。図５は、図１のＤ−Ｄ断面図である。
【００２１】
本実施形態の撮像装置１は、装置の外装体である前カバー（図示せず）、および、被写体像を取り込むための撮影レンズユニット（図示せず）と、図１〜３に示す上記前カバーに装着される後カバー２と、上記撮影レンズユニットの下方（結像側）に配される撮像ユニット３１と、後カバー２の底面部に配される液晶表示部である表示ユニット３２と、ＡＳＩＣやＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）ＩＣ等からなる制御用ＩＣ９や撮像素子５が実装されるプリント基板３と、撮像ユニット冷却用ヒートパイプ１２，１３および制御用ＩＣ冷却用ヒートパイプ１４と、シールド板接続ブロック体１６および１８と、端子部３３ａを有する温度センサ３３とを具備している。
【００２２】
表示ユニット３２は、図３に示すように後カバー２の底面部に収納されており、画像表示用ＬＣＤ２５と、ＬＣＤ用バックライト２６と、上記ＬＣＤおよびバックライトを覆うアルミニウム合金等の金属製ボックス形状のシールド板２７とからなる。シールド板２７は、熱結合部材である熱伝導ゴムシート２８を介して後カバー２の底面に密着して装着されている。
【００２３】
プリント基板３は、表示ユニット３２のシールド板２７の上部に位置決めして支持される。詳しくは、該プリント基板３は、シールド板２７から上方に突出する支持部２７ａ，２７ｂに位置決めピン４６，４８で位置決めされ、ビス４５，４７によって螺着され、さらに、切り欠き部３ｃがシールド板支持部２７ｃで係止された状態でシールド板２７の上方に所定の間隔をもって固着されている。
【００２４】
撮像ユニット３１は、撮像素子支持板４と、撮像素子支持板４に支持される撮像素子５と、撮像素子裏面側に接着される絶縁シート６とからなる。
【００２５】
撮像素子支持板４は、アルミニウム合金、あるいは、ステンレス材、あるいは、熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填された樹脂の成型品を適用する。このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板４に適用した場合、後述するヒートパイプと圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。
【００２６】
撮像素子支持板４は、プリント基板３上に位置決めピン７により位置決めされた状態で固定支持されている。撮像素子支持板４上部には撮像素子の接続端子列５ａに沿った溝であって、ヒートパイプ蒸発部１２ａ，１３ａのヒートシンク部を形成する凹部４ａ（図４）が設けられており、該凹部４ａには後述するヒートパイプ１２の蒸発部１２ａが挿入固着されている。凹部４ａは、ヒートパイプの幅よりやや広い幅であって、ヒートパイプよりやや深い溝からなり、その凹部断面は、半円断面、Ｕ字断面、矩形断面等の凹形状を有する。さらに、撮像素子支持板４の底部には段差形状の凹部４ｂがもうけられており、該凹部４ｂは、撮像ユニット３１の外部に開放なれた状態になっている。この凹部４ｂにより撮像素子５からの熱が撮像素子支持板４で滞るのが防止される。また、撮像素子支持板４の取り付け端部の上面には、上記位置決めピン７の他に上記撮影レンズユニット（図示せず）を位置決めするための位置決めピン８が配されている。
【００２７】
撮像素子５は、撮像面側である上面側に保護ガラスが固着され、非撮像面側である下面側に絶縁シート６が接着されており、プリント基板３に実装された状態で撮像素子支持板４の上面に固定支持されている。
【００２８】
絶縁シート６は、所定寸法の極めて薄い厚みを有するシートであり、赤外線カットフィルタをコーティングしたものや赤外線カットフィルタや白色塗装シート（放射率０．１〜０．６以下）を接合したものを適用する。撮像素子５から放射された赤外線が対向する後述するヒートパイプ吸熱部の表面で反射して、再び、撮像素子５に吸収されると、撮像素子５が再温度上昇することになるが、例えば、白色塗装シートを接合した絶縁シートを適用すると、上記赤外線が上記白色塗装シート等で反射され、上記撮像素子５の再温度上昇が抑えられる。
【００２９】
シールド板接続ブロック体１６および１８は、アルミニウム合金やステンレス材、あるいは、それ以外の熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂が適用される。この接続ブロック体１６，１８は、シールド板２７上に立設されており、プリント基板３の開口部３ａ、または、３ｂを貫通してプリント基板３上に突出している。
【００３０】
ヒートパイプ１２，１３，１４は、図９に示した非特許文献１のヒートパイプと同様の構成を有しており、棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ部と、該パイプ材内に沿って配される毛細管作用をする構造をもつウイック部と、該ウイック内部に形成される気化部を有する蒸気通路部とからなる。上記ウイック内に純水、メタノール、アンモニア水、または、公知の潜熱蓄熱材や高温度（例えば、５９°Ｃ）で発色開始および記憶可能な可逆熱変色性顔料を内包したマイクロカプセルの分散液等の作動流体である作動液が封入されている。上記コンテナ部の外表面はサンド加工等により微細な凹凸面（ナシ地面）になっており、さらに、黒色塗装が施されており、高放射率の表面になっている。なお、ヒートパイプ外径（コンテナの外径）が１〜２ｍｍであるものを適用する。上記ウイック部は、細いワイヤを網状に編み込んだ細網部分やメッシュなどからなる。そして、各ヒートパイプ１２，１３，１４の一方が吸熱部である蒸発部１２ａ，１３ａ，１４ａであり、他方が放熱部である凝縮部１２ｂ，１３ｂ，１４ｂとなっている。なお、ヒートパイプ１４の外径は、ヒートパイプ１２，１３の外径よりも大きい。
【００３１】
ヒートパイプ１２の蒸発部１２ａは、撮像素子支持板４の凹部４ａに埋設され、凝縮部１２ｂ側は、それぞれシールド板接続ブロック体１６の凹部に固着され、蓋１６ａが被せられ、ビス４１で螺着される。
【００３２】
ヒートパイプ１３の蒸発部１３ａは、同様に撮像素子支持板４の凹部４ａに埋設され、凝縮部１３ｂ側は、それぞれシールド板接続ブロック体１８の凹部にヒートパイプ１４の蒸発部１４ｂとともに固着され、蓋１８ａが被せられ、ビス４１で螺着される。
【００３３】
ヒートパイプ１２，１３の蒸発部１２ａ，１３ａと凝縮部１２ｂ，１３ｂの中間部は、プリント基板３上に固着された支持ブロック体２１により保持されており、ヒートパイプ１２，１３の撓みや変形が防止される。
【００３４】
ヒートパイプ１４の蒸発部１４ａは、二本に分枝され、制御用ＩＣ９上に絶縁シート１１を介して接着剤１５により固着される。また、凝縮部１４ｂ側は、それぞれシールド板接続ブロック体１８の凹部に上述したようにヒートパイプ１３の凝縮部１３ｂとともに固着される。
【００３５】
上述した構成を有する撮像装置１において、撮像素子５による撮像動作中の撮像素子５および制御用ＩＣ９は、動作電流により加熱される。撮像素子５の熱は、撮像素子下方の撮像素子支持板４に固着されているヒートパイプ１２，１３の蒸発部１２ａ，１３ａ側に放射および伝熱により吸収される。該蒸発部内の作動液は、蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って凝縮部１２ｂ，１３ｂ側に流入する。該蒸気の熱は、シールド板接続ブロック体１６，１８を介してシールド板２７側に伝達され、シールド板２７の表面、または、後カバー２の表面等を介して外部に放熱され、該蒸気は、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、蒸発部１２ａ，１３ａ側に戻され、吸熱が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、撮像素子１３の温度上昇が抑えられる。
【００３６】
同様に制御用ＩＣ９の熱は、該制御用ＩＣの上方に固着されているヒートパイプ１４の蒸発部１４ａ側に放射および伝熱により吸収される。該蒸発部内の作動液は、蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って凝縮部１４ｂ側に流入する。該蒸気の熱は、シールド板接続ブロック体１８を介してシールド板２７側に伝達され、シールド板２７の表面、または、後カバー２の表面等を介して外部に放熱され、該蒸気は、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、蒸発部１４ａ側に戻され、吸熱が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、制御用ＩＣ９の温度上昇が抑えられる。
【００３７】
上述したように本実施形態の撮像装置１によれば、撮像素子５や制御用ＩＣ９の熱源で発生した熱をヒートパイプ１２，１３，１４を用いてシールド板２７側に伝達し、効率よく冷却することができる。また、ヒートパイプ１２，１３，１４をプリント基板３に露呈した接続ブロック体１６，１８の上部にビスを用いて固着することができるので組み立て作業が容易である。また、１本のヒートパイプ１４を二本に分枝した蒸発部を高さの低い制御用ＩＣ９の上面に固着することによって、撮像素子側のヒートパイプ１２，１３と共にプリント基板３上に沿って配したので装置のコンパクト化や薄型化も可能となる。
【００３８】
上述した撮像装置１に適用したシールド板接続ブロック体１８に対する変形例として接続ブロック体に軸流ファンを組み込んだ冷却機構部を適用した撮像装置を提案することができる。図６は、本変形例の冷却機構部を適用した撮像装置１Ａの配置図（平面図）である。
【００３９】
撮像装置１Ａにおける上記冷却機構部以外の構成要素は、第一実施形態の撮像装置１のものと同一であり、図６には、同一符号を付して示している。以下、異なる部分についてのみ説明する。
【００４０】
本撮像装置１Ａに適用される冷却機構部は、図６に示すようにヒートパイプの蒸発部が固着されるシールド板接続ブロック体３５と、該接続ブロック体に組み込まれた軸流ファン３６とからなる。なお、シールド板２７内部には、ＬＣＤ２５の作動温度を検出する温度センサが配されている。
【００４１】
シールド板接続ブロック体３５は、シールド板２７上に熱結合状態で密着、あるいは、熱伝導ゴムシートを介した状態で取り付けられ、プリント基板３の開口部３ｄを挿通して上方に突出した状態で配されている。シールド板接続ブロック体３５の上面には撮像素子側ヒートパイプ１３の蒸発部１３ｂおよび制御用ＩＣ側ヒートパイプ１４の蒸発部１４ｂが蓋部材をビス４９で固着することにより熱結合状態で装着される。さらに、該接続ブロック体の中央部であって、蒸発部１３ｂ,１４ｂの間に軸流ファン３６が配されている。
【００４２】
軸流ファン３６の吹き出し口は、プリント基板開口部３ｄの下方のシールド板側に対向して位置している。軸流ファン３６稼働中は、シールド板接続ブロック体３５の上記ヒートパイプ蒸発部１３ｂ，１４ｂの周囲の熱で暖められた空気が軸流ファン３６によりシールド板２７側、または、シールド板上の上記熱伝導ゴムシートに吹き付けられる。なお、蒸発部１３ｂ,１４ｂは、軸流ファン３６の吸入口に対して露呈した状態に保持されていてもよい。
【００４３】
上述した構成を有する撮像装置１Ａにおいては、始動時にシールド板２７により覆われているＬＣＤ２５やバックライト２６は、まだ適切な作動温度に達していない。そこで軸流ファン３６を駆動し、撮像素子５や制御用ＩＣ９の熱を吸熱したヒートパイプ蒸発部１３ｂ，１４ｂで暖められた接続ブロック３５の周囲の空気を軸流ファン３６の送風によりシールド板２７側に吹き付け、ＬＣＤ２５やバックライト２６の温度を上げる。これによって始動時における低温状態のＬＣＤ２５の動作不良を回避することができる。上記温度センサによりＬＣＤ２５の温度が所定の温度に達したことが検出されたときには軸流ファン３６の稼働を停止、あるいは、低速回転に切り替える。この状態ではヒートパイプ蒸発部１３ｂ，１４ｂの熱は、主にシールド板接続ブロック体３５の伝熱作用によりシールド板２７側に伝達される。また、上記冷間動作時や始動時に限らず、常時、軸流ファンを稼働させて、撮像素子や制御用ＩＣの熱をシールド板側に効率よく伝えることもできる。なお、その他の動作は、撮像装置１の場合と同様である。
【００４４】
上述したように本変形例の冷却機構部を適用した撮像装置１Ａによれば、冷間動作時や始動時において、撮像素子や制御用ＩＣの熱を軸流ファンの送風によって強制的にシールド板側により多量に与えてＬＣＤの動作を補償することができる（プレートヒート機能）。
【００４５】
次に本発明の第二実施形態の撮像装置について図７〜９を用いて説明する。
図７は、本実施形態の撮像装置の配置図（平面図）である。図８は、図７のＥ−Ｅ断面図である。図９は、上記撮像装置に適用されるヒートパイプ接続切り替えユニットの構成を示す図である。
【００４６】
本実施形態の撮像装置５１は、前カバー、撮影レンズユニット（図示せず）と、図７，８に示す上記前カバーに装着される後カバー５２と、上記撮影レンズユニットの下方（結像側）に配される撮像ユニット８１と、後カバー５２の底面部に配される表示ユニット８２と、撮像素子冷却用ヒートパイプ６１，６２と、ヒートパイプ接続切り替えユニット６４を備えたシールド板接続ブロック体６３と、後カバー接続ブロック体６５とを具備している。
【００４７】
表示ユニット８２は、図８に示すように後カバー５２の底面部に収納されており、画像表示用ＬＣＤ７１と、ＬＣＤ用バックライト７２と、上記ＬＣＤおよびバックライトを覆うアルミニウム合金等の金属製ボックス形状のシールド板７３とからなる。シールド板７３は、熱結合部材である熱伝導ゴムシート７５を介して後カバー５２の底面に密着して装着されている。
【００４８】
撮像ユニット８１は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５３と、撮像素子支持板５４と、ＦＰＣ５３に実装され、かつ、撮像素子支持板５４に支持される撮像素子５５と、撮像素子裏面側に接着される絶縁シート５６とからなる。
【００４９】
撮像素子支持板５４は、アルミニウム合金、あるいは、ステンレス材、あるいは、熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填された樹脂の成型品を適用する。このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板５４に適用すると、後述するヒートパイプと圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。この撮像素子支持板５４は、シールド板７３の上面にＦＰＣ５３および熱伝導性ゴムシート７４を介在した状態で固定されている。
【００５０】
撮像素子支持板５４の上部には撮像素子の接続端子列５５ａに沿った溝であって、ヒートパイプ蒸発部６１ａ，６２ａのヒートシンク部を形成する凹部が設けられており、該凹部には後述するヒートパイプ６１の蒸発部６１ａとヒートパイプ６２の二分割された蒸発部６２ａが挿入され、接着等により埋設状態で固着されている。上記凹部は、前記第一実施形態における撮像素子支持板４の凹部４ａと同様にヒートパイプの幅よりやや広い幅であって、ヒートパイプよりやや深い溝からなり、その凹部断面は、半円断面、Ｕ字断面、矩形断面等の凹形状を有する。撮像素子支持板５４の取り付け端部の上面には、ＦＰＣ５３に対する位置決めピン５７や撮影レンズユニット（図示せず）との位置決めピン５８が配されている。
【００５１】
撮像素子５５は、撮像面側である上面側に保護ガラスが固着され、非撮像面側である下面側に絶縁シート５６が接着されており、ＦＰＣ５３に実装された状態で撮像素子支持板５４の上面に固定支持されている。
【００５２】
絶縁シート５６は、所定寸法の極めて薄い厚みを有するシートであり、赤外線カットフィルタをコーティングしたものや赤外線カットフィルタや白色塗装シート（放射率０．１〜０．６以下）を接合したものを適用する。撮像素子５５から放射された赤外線が対向する後述するヒートパイプ吸熱部の表面で反射して、再び、撮像素子５５に吸収されると、撮像素子５５が再温度上昇することになるが、例えば、白色塗装シートを接合した絶縁シートを適用すると、上記赤外線が上記白色塗装シート等で反射され、上記撮像素子５５の再温度上昇が抑えられる。
【００５３】
ヒートパイプ６１，６２は、図１０に示した非特許文献１のヒートパイプと同様の構成を有しており、前述した第一の実施形態で適用したヒートパイプ１２，１３と同様の構造を有している。ヒートパイプ６１，６２は、それぞれ一方が吸熱部である蒸発部６１ａおよび二分割された蒸発部６２ａとなり、他方が放熱部である凝縮部６１ｂ，６２ｂとなっている。凝縮部６２ｂの外径は、凝縮部６１ｂの外径より大きい。
【００５４】
シールド板接続ブロック体６３は、アルミニウム合金やステンレス材、あるいは、それ以外の熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂が適用される。シールド板接続ブロック体６３は、シールド板７３上に立設されており、ＦＰＣ５３や熱伝導性ゴムシート７４の開口部を貫通してＦＰＣ５３上に突出して配される。この接続ブロック体６３上にはヒートパイプ６１の凝縮部６１ｂが熱結合状態で固着され、ヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂが挿通状態で支持されている。さらに、ヒートパイプ６１，６２の流れを切り替え制御するためのマイクロ制御弁を内蔵するヒートパイプ接続切り替えユニット６４（図９により後で説明する）が接続ブロック体６３上に配されている。
【００５５】
後カバー接続ブロック体６５は、後カバー５２の底面部にもうけられる突起部に熱伝導性ゴム６６を介して固着されており、その上面部にヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂが熱結合状態で蓋６５ａで押圧されてビス７６により固定支持されている。
【００５６】
上述したシールド板接続ブロック体６３上に配されているヒートパイプ接続切り替えユニット６４は、静電型アクチュエータにより開閉駆動されるダイヤフラム型マイクロ制御弁からなる第一開閉弁６７と第二開閉弁６８を内蔵している（図９）。第一開閉弁６７と第二開閉弁６８の一方は共にヒートパイプ６１側（蒸発部側）に接続されている。第一開閉弁６５の他方はヒートパイプ６１の凝縮部６１ｂ側に接続され、第二開閉弁６６の他方はヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂ側に接続されている。なお、上記マイクロ制御弁としては、例えば、特開２００７−２９４７号公報等に開示されたマイクロ制御弁が適用可能である。
【００５７】
従って、第一開閉弁６５と第二開閉弁６６とを開閉することによりヒートパイプ６１がヒートパイプ６１自身の凝縮部６１ｂに接続した状態と、ヒートパイプ６１が他方のヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂに接続した状態とを切り替えることができる。なお、シールド板７３には、温度センサ（図示せず）が装着されており、動作中のシールド板７３の温度が検出されている。その検出温度によって第一開閉弁６５と第二開閉弁６６の開閉制御がなされる。
【００５８】
上述した構成を有する撮像装置５１において、撮像素子５５による撮像動作中の撮像素子５５は、動作電流により加熱される。撮像素子５５の熱は、撮像素子下方の撮像素子支持板５４に固着されているヒートパイプ６１，６２の蒸発部６１ａ，６２ａ側に放射および伝熱により吸収される。該蒸発部内の作動液は、蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って凝縮部６１ｂ，６２ｂ側に流入する。該蒸気の熱は、シールド板接続ブロック体６３、または、後カバー接続ブロック体６５を介してシールド板２７、または、後カバー５２側直接、伝達される。そして、シールド板２７の表面、または、後カバー２の表面等を介して外部に放熱され、該蒸気は、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、蒸発部６１ａ，６２ａ側に戻され、吸熱が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、撮像素子５５の温度上昇が抑えられる。
【００５９】
撮像動作の初期状態にてシールド板７３が所定の温度に到達していない状態にあるときは、ヒートパイプ接続切り替えユニット６４の第一開閉弁６７は開状態に、また、第二開閉弁６８は閉状態にセットされている。
【００６０】
しかし、撮像動作中、上記温度センサによりシールド板７３が所定の温度に到達し、温度的に飽和したことが検出されたとき、第一開閉弁６７は閉状態に、また、第二開閉弁６８は開状態に切り替えられる。この切り替え状態では、ヒートパイプ６１の蒸発部６１ａ側がヒートパイプ６２側に合流する状態に切り替えられる。従って、ヒートパイプ６１の蒸発部６１ａの蒸気もヒートパイプ６２を通してその凝縮部６２ｂに流れ込み、後カバー接続ブロック体６５側で共に放熱される状態となる。シールド板７３が所定の温度以上になった状態にあっても撮像素子５５の冷却が後カバー５２によって効率よく行われる。
【００６１】
上述したように本実施形態の撮像装置５１によれば、前記第一の実施形態の撮像装置１と同様に撮像素子５５の熱源で発生した熱をヒートパイプ６１，６２を用いてシールド板７３側、後カバー５２側に伝達され、効率よく冷却することができる。特にシールド板７３が所定の温度以上になった飽和状態にあっても上記マイクロ制御弁によりヒートパイプ６１，６２の流れを切り替えることにより撮像素子５５の冷却を滞ることなく行うことができる。
【００６２】
なお、上述した第一，第二開閉弁６５，６６には静電型アクチュエータを駆動源としたマイクロ制御弁を適用したが、これ以外にも小型の電気浸透流ポンプやトロコイド型ポンプ等を適用することも可能である。
【００６３】
この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の撮像装置は、撮像素子や制御用ＩＣの熱源で発生した熱をヒートパイプを用いて効率がよく冷却し、また、組み立てが容易でコンパクト化や薄型化が可能な撮像装置として利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一実施形態の撮像装置の配置図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図１の撮像装置におけるシールド板接続ブロック体１８に対する変形例としての冷却機構部を適用した撮像装置の配置図（平面図）である。
【図７】本発明の第二の実施形態の撮像装置の配置図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ断面図である。
【図９】図７の撮像装置に適用されるヒートパイプ接続切り替えユニットの構成を示す図である。
【図１０】非特許文献１に記載されているヒートパイプの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
３…プリント基板
３ａ，３ｂ，３ｄ…開口部
４，５４…撮像素子支持板
４ａ…凹部（ヒートシンク部）
５，５５…撮像素子
５ａ，５５ａ…接続端子列
７，８，５７，５８…位置決めピン（位置決め部）
９…制御用ＩＣ（ＡＦＥＩＣチップ）
１２，１３，１４，６１，６２
…ヒートパイプ
１２ａ，１３ａ，１４ａ，６１ａ，６２ａ…蒸発部
１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，６１ｂ，６２ｂ…凝縮部
１６，１８，３５，６３
…シールド板接続ブロック体（接続ブロック体）
２１…支持ブロック体
３２…表示ユニット（液晶表示部）
３６…軸流ファン
５３…ＦＰＣ（プリント基板）
６７…第一開閉弁(ダイヤフラム型マイクロバルブ)
６８…第二開閉弁(ダイヤフラム型マイクロバルブ)
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子冷却用のヒートパイプを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置、例えば、撮像素子一体型レンズ交換式カメラやカメラヘッドなどにおいて、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）を配備する場合、防塵性を持たせた上、さらに、カメラヘッド等に放熱構造を備える必要がある。しかしながら、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などの電子部品を防塵構造とすると、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などで発生した熱を外部へ放熱するのが困難となる。この熱対策を怠ると撮像素子やＣＰＵの温度が上昇して雑音レベルが上がり、画質の劣化を引き起してしまう。この熱対策として撮像素子、ＣＰＵ、ＩＣドライバなどの熱発生源と伝熱部材とを結合させた構造が従来から提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている撮像装置においては、撮像素子側にウイック部を有する蒸発部が装着されており、筐体側にウイック部を有する凝縮部が装着されている。上記蒸発部と上記凝縮部とは、チューブを介して接続されている。上記プリント基板側で発生した熱は、上記蒸発部で吸収され、上記凝縮部にて筐体外部に逃がされる。
【０００４】
また、特許文献２に開示された撮像装置は、撮像素子が実装されるプリント基板と、ＬＣＤおよびバックライトが嵌め込まれたシールド板との間に熱伝導性ゴムを挟入し、両者を熱結合させることにより撮像素子の放熱を行うように構成したものである。
【０００５】
また、特許文献３に開示された電子機器の冷却装置は遠心ファンつきヒートパイプヒートシンク構造を有する装置である。上記冷却装置には機密状態に密閉し断面形状が扁平形状したコンテナ（中空密封容器）の内部に、アンモニア、純水などの凝縮性の流体を作動流体として封入し、作動流体を還流するためのウィックが設けられた熱輸送用冷却ユニットからなる二本のヒートパイプと、全体形状が正方形に形成されている遠心ファンとが設けられている。上面または下面から取り入れた冷たい空気は遠心ファンによって水平方向のファン吹き出し口から吹き出され、上記二本のヒートパイプが冷却される。
【０００６】
非特許文献１には、金型やパソコンなどの冷却用として用いられるウィック（毛細管現象発生手段）を適用したヒートパイプの構造について記載されている。図１０は、該ヒートパイプの断面図であって、ヒートパイプ２０１は、外周が銅製パイプ２０２で覆われ、一方部が吸熱部２０１ａ、他方部が放熱部２０１ｂとなる。内部には、毛細管作用をする構造のウイック部２０３と、ウイック部２０３内部に蒸気通路２０５が配されている。蒸気通路２０５の吸熱部２０１ａ側は、気化部２０４となり、蒸気通路２０５の放熱部２０１ｂ側は、凝縮部２０４となる。
【特許文献１】特開２００４−１９０９７９号公報
【特許文献２】特開２００３−２０４４５７号公報
【特許文献３】特開２００４−３１６０６号公報
【非特許文献１】ヒートパイプのカタログ（日本金型産業株式会社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示された撮像装置では、上記ウィックの蒸発部と凝縮部との間が比較的に長いチューブで連結されている。従って、撮像モジュールの組み立てが複雑になり、同時に小型化も難しい。また、撮像素子上にヒートパイプの蒸発部を接合しているが、撮像素子内の絶縁シートとヒートパイプの蒸発部とが離間しており、十分な熱冷却を行うことができない。また、撮像素子に近接した位置にヒートパイプの蒸発部を配置しており、ヒートパイプの厚みだけ、筐体の厚みが増加し、小型化の妨げとなる。
【０００８】
また、特許文献２に開示された撮像装置においては、上記撮像素子が実装されるプリント基板と上記ＬＣＤのシールド板とを熱伝導性ゴムにより直接的に熱結合させた構成を採用しているので、スペース的な制限があり、各構成要素の配置が制限され、コンパクト化や薄型化が困難になる。
【０００９】
また、特許文献３の電子機器の冷却装置のようにプリント基板上の各電子部品側に遠心ファンつきヒートパイプヒートシンクの冷却装置を用いた場合には遠心ファンによって水平方向に吹き出しロから吹き出されるため、撮像素子を支持する放熱部材や電子部品が取り付いたプリント基板との間に熱風が循環する状態となるので、放熱性能が悪くなる。 本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、撮像素子等の熱源で発生した熱をヒートパイプを用いて効率がよく冷却し、また、組み立てが容易で装置のコンパクト化や薄型化も容易である撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載の撮像装置は、プリント基板に実装される撮像素子と、上記撮像素子を支持し、シールド板上に配置された撮像素子支持部材と、上記撮像素子に配置された蒸発部を有するヒートパイプとが熱結合する構成を有する撮像装置において、上記撮像素子支持部材と上記撮像素子との間で、上記プリント基板に端子接続する撮像素子の一対の端子列間に上記ヒートパイプの蒸発部を配置する。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記撮像素子支持板は、撮影レンズおよび上記プリント基板に対する位置きめ部を有する。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記ヒートパイプの蒸発部は、ＡＦＥＩＣチップ上面にも配置している。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の撮像装置は、請求項３の記載の撮像装置において、上記ＡＦＥＩＣチップ上の上記ヒートパイプの蒸発部の径は、上記撮像素子支持板上の上記ビートパイプの蒸発部の径より大きい。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記ヒートパイプの凝縮部は、上記プリント基板に開口部または切り欠き部を設け、該開口部または切り欠き部内で上記シールド板上に立設した接続ブロック体と接合したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の撮像装置は、請求項１の記載の撮像装置において、上記蒸発部と上記凝縮部との間に上記ヒートパイプを支持する支持ブロッ体を上記プリント基板または上記シールド板に配置する。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の撮像装置は、請求項６の記載の撮像装置において、上記支持ブロック体に２つのマイクロバルブを配置する。
【００１７】
本発明の請求項８に記載の撮像装置は、請求項６の記載の撮像装置において、さらに、上記プリント基板上に軸流ファンとヒートパイプとを有する冷却機構部を配し、上記プリント基板上の上記軸流ファンに対向する位置に開口部を設け、上記軸流ファンの回転により液晶表示部の背面に配置されている上記シールド板、または、熱伝導性ゴムに上記軸流ファンの排気を吹き付ける。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、撮像素子や制御用ＩＣで発生した熱をヒートパイプを用いて効率がよく冷却し、また、組み立てが容易でコンパクト化や薄型化が可能な撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第一実施形態の撮像装置の配置図（平面図）である。図２は、図１のＡ矢視図である。図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図４は、図１のＣ−Ｃ断面図である。図５は、図１のＤ−Ｄ断面図である。
【００２１】
本実施形態の撮像装置１は、装置の外装体である前カバー（図示せず）、および、被写体像を取り込むための撮影レンズユニット（図示せず）と、図１〜３に示す上記前カバーに装着される後カバー２と、上記撮影レンズユニットの下方（結像側）に配される撮像ユニット３１と、後カバー２の底面部に配される液晶表示部である表示ユニット３２と、ＡＳＩＣやＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド）ＩＣ等からなる制御用ＩＣ９や撮像素子５が実装されるプリント基板３と、撮像ユニット冷却用ヒートパイプ１２，１３および制御用ＩＣ冷却用ヒートパイプ１４と、シールド板接続ブロック体１６および１８と、端子部３３ａを有する温度センサ３３とを具備している。
【００２２】
表示ユニット３２は、図３に示すように後カバー２の底面部に収納されており、画像表示用ＬＣＤ２５と、ＬＣＤ用バックライト２６と、上記ＬＣＤおよびバックライトを覆うアルミニウム合金等の金属製ボックス形状のシールド板２７とからなる。シールド板２７は、熱結合部材である熱伝導ゴムシート２８を介して後カバー２の底面に密着して装着されている。
【００２３】
プリント基板３は、表示ユニット３２のシールド板２７の上部に位置決めして支持される。詳しくは、該プリント基板３は、シールド板２７から上方に突出する支持部２７ａ，２７ｂに位置決めピン４６，４８で位置決めされ、ビス４５，４７によって螺着され、さらに、切り欠き部３ｃがシールド板支持部２７ｃで係止された状態でシールド板２７の上方に所定の間隔をもって固着されている。
【００２４】
撮像ユニット３１は、撮像素子支持板４と、撮像素子支持板４に支持される撮像素子５と、撮像素子裏面側に接着される絶縁シート６とからなる。
【００２５】
撮像素子支持板４は、アルミニウム合金、あるいは、ステンレス材、あるいは、熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填された樹脂の成型品を適用する。このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板４に適用した場合、後述するヒートパイプと圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。
【００２６】
撮像素子支持板４は、プリント基板３上に位置決めピン７により位置決めされた状態で固定支持されている。撮像素子支持板４上部には撮像素子の接続端子列５ａに沿った溝であって、ヒートパイプ蒸発部１２ａ，１３ａのヒートシンク部を形成する凹部４ａ（図４）が設けられており、該凹部４ａには後述するヒートパイプ１２の蒸発部１２ａが挿入固着されている。凹部４ａは、ヒートパイプの幅よりやや広い幅であって、ヒートパイプよりやや深い溝からなり、その凹部断面は、半円断面、Ｕ字断面、矩形断面等の凹形状を有する。さらに、撮像素子支持板４の底部には段差形状の凹部４ｂがもうけられており、該凹部４ｂは、撮像ユニット３１の外部に開放なれた状態になっている。この凹部４ｂにより撮像素子５からの熱が撮像素子支持板４で滞るのが防止される。また、撮像素子支持板４の取り付け端部の上面には、上記位置決めピン７の他に上記撮影レンズユニット（図示せず）を位置決めするための位置決めピン８が配されている。
【００２７】
撮像素子５は、撮像面側である上面側に保護ガラスが固着され、非撮像面側である下面側に絶縁シート６が接着されており、プリント基板３に実装された状態で撮像素子支持板４の上面に固定支持されている。
【００２８】
絶縁シート６は、所定寸法の極めて薄い厚みを有するシートであり、赤外線カットフィルタをコーティングしたものや赤外線カットフィルタや白色塗装シート（放射率０．１〜０．６以下）を接合したものを適用する。撮像素子５から放射された赤外線が対向する後述するヒートパイプ吸熱部の表面で反射して、再び、撮像素子５に吸収されると、撮像素子５が再温度上昇することになるが、例えば、白色塗装シートを接合した絶縁シートを適用すると、上記赤外線が上記白色塗装シート等で反射され、上記撮像素子５の再温度上昇が抑えられる。
【００２９】
シールド板接続ブロック体１６および１８は、アルミニウム合金やステンレス材、あるいは、それ以外の熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂が適用される。この接続ブロック体１６，１８は、シールド板２７上に立設されており、プリント基板３の開口部３ａ、または、３ｂを貫通してプリント基板３上に突出している。
【００３０】
ヒートパイプ１２，１３，１４は、図９に示した非特許文献１のヒートパイプと同様の構成を有しており、棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ部と、該パイプ材内に沿って配される毛細管作用をする構造をもつウイック部と、該ウイック内部に形成される気化部を有する蒸気通路部とからなる。上記ウイック内に純水、メタノール、アンモニア水、または、公知の潜熱蓄熱材や高温度（例えば、５９°Ｃ）で発色開始および記憶可能な可逆熱変色性顔料を内包したマイクロカプセルの分散液等の作動流体である作動液が封入されている。上記コンテナ部の外表面はサンド加工等により微細な凹凸面（ナシ地面）になっており、さらに、黒色塗装が施されており、高放射率の表面になっている。なお、ヒートパイプ外径（コンテナの外径）が１〜２ｍｍであるものを適用する。上記ウイック部は、細いワイヤを網状に編み込んだ細網部分やメッシュなどからなる。そして、各ヒートパイプ１２，１３，１４の一方が吸熱部である蒸発部１２ａ，１３ａ，１４ａであり、他方が放熱部である凝縮部１２ｂ，１３ｂ，１４ｂとなっている。なお、ヒートパイプ１４の外径は、ヒートパイプ１２，１３の外径よりも大きい。
【００３１】
ヒートパイプ１２の蒸発部１２ａは、撮像素子支持板４の凹部４ａに埋設され、凝縮部１２ｂ側は、それぞれシールド板接続ブロック体１６の凹部に固着され、蓋１６ａが被せられ、ビス４１で螺着される。
【００３２】
ヒートパイプ１３の蒸発部１３ａは、同様に撮像素子支持板４の凹部４ａに埋設され、凝縮部１３ｂ側は、それぞれシールド板接続ブロック体１８の凹部にヒートパイプ１４の蒸発部１４ｂとともに固着され、蓋１８ａが被せられ、ビス４１で螺着される。
【００３３】
ヒートパイプ１２，１３の蒸発部１２ａ，１３ａと凝縮部１２ｂ，１３ｂの中間部は、プリント基板３上に固着された支持ブロック体２１により保持されており、ヒートパイプ１２，１３の撓みや変形が防止される。
【００３４】
ヒートパイプ１４の蒸発部１４ａは、二本に分枝され、制御用ＩＣ９上に絶縁シート１１を介して接着剤１５により固着される。また、凝縮部１４ｂ側は、それぞれシールド板接続ブロック体１８の凹部に上述したようにヒートパイプ１３の凝縮部１３ｂとともに固着される。
【００３５】
上述した構成を有する撮像装置１において、撮像素子５による撮像動作中の撮像素子５および制御用ＩＣ９は、動作電流により加熱される。撮像素子５の熱は、撮像素子下方の撮像素子支持板４に固着されているヒートパイプ１２，１３の蒸発部１２ａ，１３ａ側に放射および伝熱により吸収される。該蒸発部内の作動液は、蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って凝縮部１２ｂ，１３ｂ側に流入する。該蒸気の熱は、シールド板接続ブロック体１６，１８を介してシールド板２７側に伝達され、シールド板２７の表面、または、後カバー２の表面等を介して外部に放熱され、該蒸気は、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、蒸発部１２ａ，１３ａ側に戻され、吸熱が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、撮像素子１３の温度上昇が抑えられる。
【００３６】
同様に制御用ＩＣ９の熱は、該制御用ＩＣの上方に固着されているヒートパイプ１４の蒸発部１４ａ側に放射および伝熱により吸収される。該蒸発部内の作動液は、蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って凝縮部１４ｂ側に流入する。該蒸気の熱は、シールド板接続ブロック体１８を介してシールド板２７側に伝達され、シールド板２７の表面、または、後カバー２の表面等を介して外部に放熱され、該蒸気は、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、蒸発部１４ａ側に戻され、吸熱が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、制御用ＩＣ９の温度上昇が抑えられる。
【００３７】
上述したように本実施形態の撮像装置１によれば、撮像素子５や制御用ＩＣ９の熱源で発生した熱をヒートパイプ１２，１３，１４を用いてシールド板２７側に伝達し、効率よく冷却することができる。また、ヒートパイプ１２，１３，１４をプリント基板３に露呈した接続ブロック体１６，１８の上部にビスを用いて固着することができるので組み立て作業が容易である。また、１本のヒートパイプ１４を二本に分枝した蒸発部を高さの低い制御用ＩＣ９の上面に固着することによって、撮像素子側のヒートパイプ１２，１３と共にプリント基板３上に沿って配したので装置のコンパクト化や薄型化も可能となる。
【００３８】
上述した撮像装置１に適用したシールド板接続ブロック体１８に対する変形例として接続ブロック体に軸流ファンを組み込んだ冷却機構部を適用した撮像装置を提案することができる。図６は、本変形例の冷却機構部を適用した撮像装置１Ａの配置図（平面図）である。
【００３９】
撮像装置１Ａにおける上記冷却機構部以外の構成要素は、第一実施形態の撮像装置１のものと同一であり、図６には、同一符号を付して示している。以下、異なる部分についてのみ説明する。
【００４０】
本撮像装置１Ａに適用される冷却機構部は、図６に示すようにヒートパイプの蒸発部が固着されるシールド板接続ブロック体３５と、該接続ブロック体に組み込まれた軸流ファン３６とからなる。なお、シールド板２７内部には、ＬＣＤ２５の作動温度を検出する温度センサが配されている。
【００４１】
シールド板接続ブロック体３５は、シールド板２７上に熱結合状態で密着、あるいは、熱伝導ゴムシートを介した状態で取り付けられ、プリント基板３の開口部３ｄを挿通して上方に突出した状態で配されている。シールド板接続ブロック体３５の上面には撮像素子側ヒートパイプ１３の蒸発部１３ｂおよび制御用ＩＣ側ヒートパイプ１４の蒸発部１４ｂが蓋部材をビス４９で固着することにより熱結合状態で装着される。さらに、該接続ブロック体の中央部であって、蒸発部１３ｂ,１４ｂの間に軸流ファン３６が配されている。
【００４２】
軸流ファン３６の吹き出し口は、プリント基板開口部３ｄの下方のシールド板側に対向して位置している。軸流ファン３６稼働中は、シールド板接続ブロック体３５の上記ヒートパイプ蒸発部１３ｂ，１４ｂの周囲の熱で暖められた空気が軸流ファン３６によりシールド板２７側、または、シールド板上の上記熱伝導ゴムシートに吹き付けられる。なお、蒸発部１３ｂ,１４ｂは、軸流ファン３６の吸入口に対して露呈した状態に保持されていてもよい。
【００４３】
上述した構成を有する撮像装置１Ａにおいては、始動時にシールド板２７により覆われているＬＣＤ２５やバックライト２６は、まだ適切な作動温度に達していない。そこで軸流ファン３６を駆動し、撮像素子５や制御用ＩＣ９の熱を吸熱したヒートパイプ蒸発部１３ｂ，１４ｂで暖められた接続ブロック３５の周囲の空気を軸流ファン３６の送風によりシールド板２７側に吹き付け、ＬＣＤ２５やバックライト２６の温度を上げる。これによって始動時における低温状態のＬＣＤ２５の動作不良を回避することができる。上記温度センサによりＬＣＤ２５の温度が所定の温度に達したことが検出されたときには軸流ファン３６の稼働を停止、あるいは、低速回転に切り替える。この状態ではヒートパイプ蒸発部１３ｂ，１４ｂの熱は、主にシールド板接続ブロック体３５の伝熱作用によりシールド板２７側に伝達される。また、上記冷間動作時や始動時に限らず、常時、軸流ファンを稼働させて、撮像素子や制御用ＩＣの熱をシールド板側に効率よく伝えることもできる。なお、その他の動作は、撮像装置１の場合と同様である。
【００４４】
上述したように本変形例の冷却機構部を適用した撮像装置１Ａによれば、冷間動作時や始動時において、撮像素子や制御用ＩＣの熱を軸流ファンの送風によって強制的にシールド板側により多量に与えてＬＣＤの動作を補償することができる（プレートヒート機能）。
【００４５】
次に本発明の第二実施形態の撮像装置について図７〜９を用いて説明する。
図７は、本実施形態の撮像装置の配置図（平面図）である。図８は、図７のＥ−Ｅ断面図である。図９は、上記撮像装置に適用されるヒートパイプ接続切り替えユニットの構成を示す図である。
【００４６】
本実施形態の撮像装置５１は、前カバー、撮影レンズユニット（図示せず）と、図７，８に示す上記前カバーに装着される後カバー５２と、上記撮影レンズユニットの下方（結像側）に配される撮像ユニット８１と、後カバー５２の底面部に配される表示ユニット８２と、撮像素子冷却用ヒートパイプ６１，６２と、ヒートパイプ接続切り替えユニット６４を備えたシールド板接続ブロック体６３と、後カバー接続ブロック体６５とを具備している。
【００４７】
表示ユニット８２は、図８に示すように後カバー５２の底面部に収納されており、画像表示用ＬＣＤ７１と、ＬＣＤ用バックライト７２と、上記ＬＣＤおよびバックライトを覆うアルミニウム合金等の金属製ボックス形状のシールド板７３とからなる。シールド板７３は、熱結合部材である熱伝導ゴムシート７５を介して後カバー５２の底面に密着して装着されている。
【００４８】
撮像ユニット８１は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）５３と、撮像素子支持板５４と、ＦＰＣ５３に実装され、かつ、撮像素子支持板５４に支持される撮像素子５５と、撮像素子裏面側に接着される絶縁シート５６とからなる。
【００４９】
撮像素子支持板５４は、アルミニウム合金、あるいは、ステンレス材、あるいは、熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填された樹脂の成型品を適用する。このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板５４に適用すると、後述するヒートパイプと圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。この撮像素子支持板５４は、シールド板７３の上面にＦＰＣ５３および熱伝導性ゴムシート７４を介在した状態で固定されている。
【００５０】
撮像素子支持板５４の上部には撮像素子の接続端子列５５ａに沿った溝であって、ヒートパイプ蒸発部６１ａ，６２ａのヒートシンク部を形成する凹部が設けられており、該凹部には後述するヒートパイプ６１の蒸発部６１ａとヒートパイプ６２の二分割された蒸発部６２ａが挿入され、接着等により埋設状態で固着されている。上記凹部は、前記第一実施形態における撮像素子支持板４の凹部４ａと同様にヒートパイプの幅よりやや広い幅であって、ヒートパイプよりやや深い溝からなり、その凹部断面は、半円断面、Ｕ字断面、矩形断面等の凹形状を有する。撮像素子支持板５４の取り付け端部の上面には、ＦＰＣ５３に対する位置決めピン５７や撮影レンズユニット（図示せず）との位置決めピン５８が配されている。
【００５１】
撮像素子５５は、撮像面側である上面側に保護ガラスが固着され、非撮像面側である下面側に絶縁シート５６が接着されており、ＦＰＣ５３に実装された状態で撮像素子支持板５４の上面に固定支持されている。
【００５２】
絶縁シート５６は、所定寸法の極めて薄い厚みを有するシートであり、赤外線カットフィルタをコーティングしたものや赤外線カットフィルタや白色塗装シート（放射率０．１〜０．６以下）を接合したものを適用する。撮像素子５５から放射された赤外線が対向する後述するヒートパイプ吸熱部の表面で反射して、再び、撮像素子５５に吸収されると、撮像素子５５が再温度上昇することになるが、例えば、白色塗装シートを接合した絶縁シートを適用すると、上記赤外線が上記白色塗装シート等で反射され、上記撮像素子５５の再温度上昇が抑えられる。
【００５３】
ヒートパイプ６１，６２は、図１０に示した非特許文献１のヒートパイプと同様の構成を有しており、前述した第一の実施形態で適用したヒートパイプ１２，１３と同様の構造を有している。ヒートパイプ６１，６２は、それぞれ一方が吸熱部である蒸発部６１ａおよび二分割された蒸発部６２ａとなり、他方が放熱部である凝縮部６１ｂ，６２ｂとなっている。凝縮部６２ｂの外径は、凝縮部６１ｂの外径より大きい。
【００５４】
シールド板接続ブロック体６３は、アルミニウム合金やステンレス材、あるいは、それ以外の熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂が適用される。シールド板接続ブロック体６３は、シールド板７３上に立設されており、ＦＰＣ５３や熱伝導性ゴムシート７４の開口部を貫通してＦＰＣ５３上に突出して配される。この接続ブロック体６３上にはヒートパイプ６１の凝縮部６１ｂが熱結合状態で固着され、ヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂが挿通状態で支持されている。さらに、ヒートパイプ６１，６２の流れを切り替え制御するためのマイクロ制御弁を内蔵するヒートパイプ接続切り替えユニット６４（図９により後で説明する）が接続ブロック体６３上に配されている。
【００５５】
後カバー接続ブロック体６５は、後カバー５２の底面部にもうけられる突起部に熱伝導性ゴム６６を介して固着されており、その上面部にヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂが熱結合状態で蓋６５ａで押圧されてビス７６により固定支持されている。
【００５６】
上述したシールド板接続ブロック体６３上に配されているヒートパイプ接続切り替えユニット６４は、静電型アクチュエータにより開閉駆動されるダイヤフラム型マイクロ制御弁からなる第一開閉弁６７と第二開閉弁６８を内蔵している（図９）。第一開閉弁６７と第二開閉弁６８の一方は共にヒートパイプ６１側（蒸発部側）に接続されている。第一開閉弁６５の他方はヒートパイプ６１の凝縮部６１ｂ側に接続され、第二開閉弁６６の他方はヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂ側に接続されている。なお、上記マイクロ制御弁としては、例えば、特開２００７−２９４７号公報等に開示されたマイクロ制御弁が適用可能である。
【００５７】
従って、第一開閉弁６５と第二開閉弁６６とを開閉することによりヒートパイプ６１がヒートパイプ６１自身の凝縮部６１ｂに接続した状態と、ヒートパイプ６１が他方のヒートパイプ６２の凝縮部６２ｂに接続した状態とを切り替えることができる。なお、シールド板７３には、温度センサ（図示せず）が装着されており、動作中のシールド板７３の温度が検出されている。その検出温度によって第一開閉弁６５と第二開閉弁６６の開閉制御がなされる。
【００５８】
上述した構成を有する撮像装置５１において、撮像素子５５による撮像動作中の撮像素子５５は、動作電流により加熱される。撮像素子５５の熱は、撮像素子下方の撮像素子支持板５４に固着されているヒートパイプ６１，６２の蒸発部６１ａ，６２ａ側に放射および伝熱により吸収される。該蒸発部内の作動液は、蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って凝縮部６１ｂ，６２ｂ側に流入する。該蒸気の熱は、シールド板接続ブロック体６３、または、後カバー接続ブロック体６５を介してシールド板２７、または、後カバー５２側直接、伝達される。そして、シールド板２７の表面、または、後カバー２の表面等を介して外部に放熱され、該蒸気は、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、蒸発部６１ａ，６２ａ側に戻され、吸熱が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、撮像素子５５の温度上昇が抑えられる。
【００５９】
撮像動作の初期状態にてシールド板７３が所定の温度に到達していない状態にあるときは、ヒートパイプ接続切り替えユニット６４の第一開閉弁６７は開状態に、また、第二開閉弁６８は閉状態にセットされている。
【００６０】
しかし、撮像動作中、上記温度センサによりシールド板７３が所定の温度に到達し、温度的に飽和したことが検出されたとき、第一開閉弁６７は閉状態に、また、第二開閉弁６８は開状態に切り替えられる。この切り替え状態では、ヒートパイプ６１の蒸発部６１ａ側がヒートパイプ６２側に合流する状態に切り替えられる。従って、ヒートパイプ６１の蒸発部６１ａの蒸気もヒートパイプ６２を通してその凝縮部６２ｂに流れ込み、後カバー接続ブロック体６５側で共に放熱される状態となる。シールド板７３が所定の温度以上になった状態にあっても撮像素子５５の冷却が後カバー５２によって効率よく行われる。
【００６１】
上述したように本実施形態の撮像装置５１によれば、前記第一の実施形態の撮像装置１と同様に撮像素子５５の熱源で発生した熱をヒートパイプ６１，６２を用いてシールド板７３側、後カバー５２側に伝達され、効率よく冷却することができる。特にシールド板７３が所定の温度以上になった飽和状態にあっても上記マイクロ制御弁によりヒートパイプ６１，６２の流れを切り替えることにより撮像素子５５の冷却を滞ることなく行うことができる。
【００６２】
なお、上述した第一，第二開閉弁６５，６６には静電型アクチュエータを駆動源としたマイクロ制御弁を適用したが、これ以外にも小型の電気浸透流ポンプやトロコイド型ポンプ等を適用することも可能である。
【００６３】
この発明は、上記各実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記各実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の撮像装置は、撮像素子や制御用ＩＣの熱源で発生した熱をヒートパイプを用いて効率がよく冷却し、また、組み立てが容易でコンパクト化や薄型化が可能な撮像装置として利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一実施形態の撮像装置の配置図である。
【図２】図１のＡ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図６】図１の撮像装置におけるシールド板接続ブロック体１８に対する変形例としての冷却機構部を適用した撮像装置の配置図（平面図）である。
【図７】本発明の第二の実施形態の撮像装置の配置図である。
【図８】図７のＥ−Ｅ断面図である。
【図９】図７の撮像装置に適用されるヒートパイプ接続切り替えユニットの構成を示す図である。
【図１０】非特許文献１に記載されているヒートパイプの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
３…プリント基板
３ａ，３ｂ，３ｄ…開口部
４，５４…撮像素子支持板
４ａ…凹部（ヒートシンク部）
５，５５…撮像素子
５ａ，５５ａ…接続端子列
７，８，５７，５８…位置決めピン（位置決め部）
９…制御用ＩＣ（ＡＦＥＩＣチップ）
１２，１３，１４，６１，６２
…ヒートパイプ
１２ａ，１３ａ，１４ａ，６１ａ，６２ａ…蒸発部
１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，６１ｂ，６２ｂ…凝縮部
１６，１８，３５，６３
…シールド板接続ブロック体（接続ブロック体）
２１…支持ブロック体
３２…表示ユニット（液晶表示部）
３６…軸流ファン
５３…ＦＰＣ（プリント基板）
６７…第一開閉弁(ダイヤフラム型マイクロバルブ)
６８…第二開閉弁(ダイヤフラム型マイクロバルブ)
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント基板に実装される撮像素子と、上記撮像素子を支持し、シールド板上に配置された撮像素子支持部材と、上記撮像素子に配置された蒸発部を有するヒートパイプとが熱結合する構成を有する撮像装置において、
上記撮像素子支持部材と上記撮像素子との間で、上記プリント基板に端子接続する撮像素子の一対の端子列間に上記ヒートパイプの蒸発部を配置することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記撮像素子支持板は、撮影レンズおよび上記プリント基板に対する位置きめ部を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記ヒートパイプの蒸発部は、ＡＦＥＩＣチップ上面にも配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記ＡＦＥＩＣチップ上の上記ヒートパイプの蒸発部の径は、上記撮像素子支持板上の上記ビートパイプの蒸発部の径より大きいことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
上記ヒートパイプの凝縮部は、上記プリント基板に開口部または切り欠き部を設け、該開口部または切り欠き部内で上記シールド板上に立設した接続ブロック体と接合したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
上記蒸発部と上記凝縮部との間に上記ヒートパイプを支持する支持ブロッ体を上記プリント基板または上記シールド板に配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
上記支持ブロック体に２つのマイクロバルブを配置することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
さらに、上記プリント基板上に軸流ファンとヒートパイプとを有する冷却機構部を配し、上記プリント基板上の上記軸流ファンに対向する位置に開口部を設け、上記軸流ファンの回転により液晶表示部の背面に配置されている上記シールド板、または、熱伝導性ゴムに上記軸流ファンの排気を吹き付けることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１】
プリント基板に実装される撮像素子と、上記撮像素子を支持し、シールド板上に配置された撮像素子支持部材と、上記撮像素子に配置された蒸発部を有するヒートパイプとが熱結合する構成を有する撮像装置において、
上記撮像素子支持部材と上記撮像素子との間で、上記プリント基板に端子接続する撮像素子の一対の端子列間に上記ヒートパイプの蒸発部を配置することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記撮像素子支持板は、撮影レンズおよび上記プリント基板に対する位置きめ部を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記ヒートパイプの蒸発部は、ＡＦＥＩＣチップ上面にも配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記ＡＦＥＩＣチップ上の上記ヒートパイプの蒸発部の径は、上記撮像素子支持板上の上記ビートパイプの蒸発部の径より大きいことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
上記ヒートパイプの凝縮部は、上記プリント基板に開口部または切り欠き部を設け、該開口部または切り欠き部内で上記シールド板上に立設した接続ブロック体と接合したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
上記蒸発部と上記凝縮部との間に上記ヒートパイプを支持する支持ブロッ体を上記プリント基板または上記シールド板に配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
上記支持ブロック体に２つのマイクロバルブを配置することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
さらに、上記プリント基板上に軸流ファンとヒートパイプとを有する冷却機構部を配し、上記プリント基板上の上記軸流ファンに対向する位置に開口部を設け、上記軸流ファンの回転により液晶表示部の背面に配置されている上記シールド板、または、熱伝導性ゴムに上記軸流ファンの排気を吹き付けることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−３０６４８９（Ｐ２００８−３０６４８９Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５１９９８（Ｐ２００７−１５１９９８）
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
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