JP5427076B2 - ３ｃｃｄ小型カメラの放熱構造 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）等の固体撮像素子を用いたカメラ装置に関わり、特に、３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造に関するものである。

従来の３ＣＣＤ小型カメラの構造を、図３、図４、及び図５によって説明する。
図３〜図５は、従来の３ＣＣＤ小型カメラのＣＣＤ部の構造を上から見たの断面図である。図３〜図５において、３０１はフロントフレーム、３０２はプリズム部、３０３はＣＣＤ固定板、３０５はＣＣＤ、３０６は基板、３０７はパッキン、３２０はＣＣＤ３０５のリード、３５１と３５１’はフロントフレーム３０１に設けられたプリズム部３０２を固定するための固定部である。また、図４において、図３の構成の他に、３１６はファンである。さらに、図５において、図３の構成の他に、３０４はＣＣＤ放熱板、３１２は熱伝導部材Ａ、３１４は押さえ板Ａ、３３２は熱伝導部材Ａ３１２の可撓部である。
プリズム３０２は、色分解プリズムであり、撮像レンズ（図示しない）から入射した光を所定の色成分ごと、例えば、３原色の光に分解する。その各々分解された光成分は、それぞれＣＣＤ３０５によって電気信号に変換された後、カメラ装置内の処理回路によって合成され、撮像画像が得られる。
なお、ＣＣＤ３０５は、固体撮像素子であれば良く、ＣＯＳイメージデバイスや電子増倍型のＣＣＤでも良い。

図３において、プリズム部３０２は、フロントフレーム３０１の後面に連結された平板状の固定部３５１と締結等の固定手段によって固定されることによって、フロントフレーム３０１の後面に取付けられている。
ＣＣＤ固定板３０３は、前面にＣＣＤ３０５が接着部材で固定され、後面にはＣＣＤ３０５のリード３２０が基板３０６の端子穴に挿入され、ハンダで電気的機械的に接続されている。ＣＣＤ３０５には、パッキン３０７が装着されており、この状態で、位置決めを行いプリズム部３０２に固定して取り付けられた金具３０２ａにハンダ３１０で固定されている。
なお、図３〜図５では、１個のＣＣＤ３０５だけ示し、他のＣＣＤは図示していない。

放熱対策が必要な場合には、図３の３ＣＣＤ小型カメラのＣＣＤ部構造に、さらに、図４に示すように、ファン３１６を取付けた構造とし、ＣＣＤ３０５から発生する熱をカメラ装置外部に強制的に排出している。

図５において、プリズム部３０２は、フロントフレーム３０１の後面に連結された平板状の固定部３５１’と締結等によって固定され、フロントフレーム３０１の後面に取付けられている。
ハンディカメラ等の小型カメラにおいて実施している放熱構造では、図５に示すように、図５の固定部３５１’は、図３の固定部３５１より、板厚を大きくして、熱伝導性を高くしている。
また図５では、図３の３ＣＣＤ小型カメラのＣＣＤ部構造に、さらに、ＣＣＤ固定板３０３の後面に密着してＣＣＤ放熱板３０４を設ける。また、ＣＣＤ放熱板３０４に熱的に熱伝導部材Ａ３１２の一端を接続し、他端を押さえ板Ａ３１４でフロントフレーム３０１の固定部３５１’に取付けることで、ＣＣＤから発生する熱を、主にフロントフレーム３０１を介してカメラ装置外部に強制的に排出している。そしてさらに、熱伝導部材Ａ３１２には、固定されていない中央部に十分な可撓性を有する可撓部３３２を備え、プリズム部３０２とＣＣＤ３０５とで相対的に位置ずれがあっても、その位置ずれを吸収するようにしている（特許文献１参照。）。
なお図５の構成において、放熱フィンをＣＣＤ基板３０６の後面に設ける構成も考えられる（例えば、ＣＣＤ基板３０６の後面の発熱部品に、放熱フィンを接着剤等によって接着固定する、等）。

特開平０９−０６５３４８号公報

近年のカメラ筐体の小型化、高性能化により、従来のハンディカメラ等の小型カメラの構造では、内部温度が上昇しカメラの性能に影響を与える。このため、ＣＣＤ等の撮像素子部及び基板実装部品の放熱対策が一層必要となってきている。
ファンを実装し、強制空冷による放熱対策を行うことは有効な解決方法であるが、カメラ装置及びカメラ筐体の小型化により、ファン実装が困難になっている。
また、電子増倍型撮像素子を用いたカメラ装置等、粉塵の吸込み等の使用条件によって、強制空冷ができない場合が多い。このような場合には、小型化に対応するために、熱伝導による放熱構造とすることになるが、従来ハンディカメラ等の小型カメラに実施していたＣＣＤ部の放熱構造とは別の放熱構造が、基板実装部品に新たに必要となる。また、３ＣＣＤでは、それぞれの撮像素子について緻密な位置精度が必要であり、ＣＣＤを実装している基板は、ＣＣＤとハンダで固定されているため、基板に機械的負荷を与えるとＣＣＤの位置精度に影響し良好な画像が得られなくなってしまう。また、基板の発熱部品も小型化により接着面積が小さくなるため、放熱フィンの接着固定も困難になってきている。
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造において、効率的な放熱を実現する放熱構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造は、ＣＣＤを保持するＣＣＤ固定板に取り付けられ、ＣＣＤから発生する熱を放熱するＣＣＤ放熱板と、該ＣＣＤ放熱板に放熱されたＣＣＤからの熱をフロントフレームに放熱させる熱伝導部材Ａとを備えると共に、ＣＣＤと発熱部品が実装されるＣＣＤ制御基板上の発熱部品に接触し、発熱部品から発生する熱を放熱する第２の放熱板と、該第２の放熱板に放熱された前記発熱部品からの熱をフロントフレームに放熱させる熱伝導部材Ｂとを備えることによって、ＣＣＤと発熱部品からの発熱をそれぞれ別々のルートで効率良く放熱するものである。
好ましくは、上記発明の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造は、熱伝導部材Ａと熱伝導部材Ｂを変形し易い形状及び材料で製作することによって、ハンダ付け部とＣＣＤ制御基板への機械的負荷を少なくするものである。
また好ましくは、上記発明の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造は、ＣＣＤの放熱と基板実装部品の放熱を併せ持った放熱構造とし、基板の機械的負荷を少なくした放熱構造を有するするものである。

さらに好ましくは、上記発明の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造において、前記第２の放熱板の後面に前記第２の放熱板を前記発熱部品に密着させる押さえバネを設けたものである。

本発明によれば、ＣＣＤの放熱と基板実装部品の放熱を併せ持った放熱構造で、基板の機械的負荷を少なくした放熱構造ができる。

本発明の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造の一実施例を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造を上から見た時の断面図である。 従来の３ＣＣＤ小型カメラのＣＣＤ部構造を上から見た時の断面図である。 従来の３ＣＣＤ小型カメラのＣＣＤ部構造を上から見た時の断面図である。 従来の３ＣＣＤ小型カメラのＣＣＤ部構造を上から見た時の断面図である。 本発明の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造の一実施例を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造を示す図である。

以下、図１と図２の図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明のハンディカメラ等の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造の一実施例を示す分解斜視図である。
図１は、本実施形態の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造をフロントフレームの前上方からの斜視図である。図２は、本発明の一実施例の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造を上から見た時の断面図である。１０１はフロントフレーム、１０２はプリズム部、１０３はＣＣＤ固定板、１０４はＣＣＤ放熱板、１０５はＣＣＤ、１０６は基板、１０７はパッキン、１０８は基板放熱板、１０９は押さえバネ、１１０はサポートＡ、１１１はサポートＢ、１１２は熱伝導部材Ａ、１１３は熱伝導部材Ｂ、１１４は押さえ板ＡＡ、１１５は押さえ板ＡＢ、１１７は押さえ板ＢＢ、１２０はＣＣＤ１０５のリード、１２１はボス、１５１はフロントフレーム１０１に設けられたプリズム部１０２を固定するための固定部、２１１は制御基板Ａ、２１２は制御基板Ｂ、２１３はサポートである。

例えば、フロントフレーム１０１、基板放熱板１０８、１０８’及び１０８”、サポートＢ１１１、押さえ板ＡＡ１１４、押さえ板ＡＢ１１５、１１５’及び１１５”、押さえ板ＢＢ１１７、１１７’及び１１７”、並びに、固定部１５１はアルミニウム材で構成される。また例えば、ＣＣＤ固定板１０３、１０３’及び１０３”は、鉄ニッケル合金で構成される。また例えば、ＣＣＤ放熱板１０４、１０４’及び１０４”、並びに、サポートＡ１１０は銅材で構成される。また例えば、パッキン１０７、１０７’及び１０７”はフッ素ゴム材で構成される。また例えば、押さえバネ１０９、１０９’、１０９”の材質は、バネ用リン青銅である。また例えば、熱伝導部材Ａ１１２及び熱伝導部材Ｂ１１３は、厚さ０．５ｍｍの銅箔を５枚重ねて貼り合わせて構成される。

プリズム１０２は、色分解プリズムであり、撮像レンズ（図示しない）から入射した光を所定の色成分ごと、例えば、３原色の光に分解する。その各々分解された光成分は、それぞれＣＣＤ１０５によって電気信号に変換された後、カメラ装置内の処理回路によって合成され、撮像画像が得られる。図１の実施例の説明は、その３原色の１色の光学系についてのＣＣＤ部の放熱構造のみを説明する。「’」のついた符号は、他の１色の光学系の構成要素であり、「”」のついた符号は、また他の１色の光学系の構成要素である。他の光学系についても、上下方向、及び左右方向について異なるが、構造は同様であるので、説明を省略する。また、図２では、１個のＣＣＤだけ示し、他のＣＣＤは図示しない。
なお、３個のＣＣＤは、固体撮像素子であれば良く、ＣＭＯＳイメージデバイスや電子増倍型のＣＣＤでも良い。また。基板１０６は例えばＣＣＤ１０５の制御基板（ＣＣＤ制御基板）である。

図１及び図２において、プリズム部１０２は、フロントフレーム１０１の後面に形成された平板状の固定部１５１と締結等の固定手段によって固定され、フロントフレーム１０１の後面に取付けられている。
ＣＣＤ１０５の前面（プリズム部１０２側）には、その撮像面を窓状に開けたパッキン１０７が装着されている。
ＣＣＤ固定板１０３は、前面にＣＣＤ１０５を熱伝導性接着部材で密着固定し、後面には位置決め用のボス１２１を取り付けている。ボス１２１は、基板放熱板１０８の左右、上下方向の位置決め、及び、押さえバネ１０９の固定部である。例えば、基板放熱板１０８の凸部（ダボ）１０８ａに、押さえバネ１０９の嵌合穴１０９ａが嵌合され位置決めされる。またＣＣＤ固定板１０３は、その後面に、ボス１２１の他に、ＣＣＤ放熱板１０４をネジ等の締結部材で固定している。そして、ＣＣＤ１０５リード１２０が、基板１０６に設けられたリード接続穴に挿入され、ハンダで電気的機械的に接続されている。
また、基板１０６の後面側には、熱伝導部材Ｂ１１３にネジ締結された基板放熱板１０８が基板１０６に実装された発熱部品に接するように取り付けられる。このとき、基板放熱板１０８の後面に押さえバネ１０９が密着して取り付けられ、押さえバネ１０９の後面からネジ等の締結部材でボス１２１と、２箇所以上固定している。従って、基板への機械的負荷を少なくした状態で、発熱部品の熱を基板放熱板１０８と熱伝導部材Ｂ１１３を経由して、フロントフレーム１０１に放熱することができる。

サポートＡ１１０の一端は、フロントフレーム１０１の後面左側にネジ等の締結部材で熱的及び機械的に接続される。例えば、サポートＡ１１０の一端は、フロントフレーム１０１の後面左側の上下２箇所で固定される。
熱伝導部材Ａ１１２の中央部は、左側から、３本のネジ等の締結部材と押さえ板ＡＡ１１４とによってサポートＡ１１０の中央部に接続される。また、熱伝導部材Ａ１１２の３つの端部の１つは、ネジと押さえ板ＡＢ１１５とによって、ＣＣＤ放熱板１０４に接続される。さらに、熱伝導部材Ａ１１２の３つの端部の他の１つは、ネジと押さえ板ＡＢ１１５”とによって、ＣＣＤ放熱板１０４”に接続される。また熱伝導部材Ａ１１２の３つの端部の他のもう１つは、ネジと押さえ板ＡＢ１１５’とによって、ＣＣＤ放熱板１０４’に接続される。

熱伝導部材Ａ１１２において、サポートＡ１１０と接続される中央部と、ＣＣＤ放熱板１０４、１０４’、及び１０４”と接続される３つの端部とをつなぐ首部分は、高熱伝導性を有し、かつＣＣＤ１０５とプリズム部１０２との位置決め時のずれや経時変化による位置ずれに追随可能な可撓性を有する部材である。

サポートＢ１１１の一端は、フロントフレーム１０１の後面右側固定部１５１に、熱伝導部材１１３の中央部を挟み込んで、ネジ等の締結部材で熱的及び機械的に接続される。例えば、サポートＢ１１１の中央部は、熱伝導部材１１３の中央部と層状に、フロントフレーム１０１の後面右側の固定部１５１に固定される。
サポートＢ１１１の中央部と熱伝導部材Ｂ１１３の中央部は、右側から、３本のネジ等の締結部材によって固定部１５１に接続される。なお、サポートＢ１１１及び熱伝導部材Ｂ１１３の中央部は、固定部１５１にプリズム部１０２を固定するためのネジの頭の逃げである。
また、熱伝導部材Ｂ１１３の３つの端部の１つは、ネジと押さえ板ＢＢ１１７とによって、基板放熱板１０８に接続される。さらに、熱伝導部材Ｂ１１３の３つの端部の他の１つは、ネジと押さえ板ＢＢ１１７’とによって、基板放熱板１０８’に接続される。また熱伝導部材Ｂ１１３の３つの端部の他のもう１つは、ネジと押さえ板ＢＢ１１７”とによって、基板放熱板１０８”に接続される。

熱伝導部材Ｂ１１３において、サポートＢ１１１と接続される中央部と、基板放熱板１０８、１０８’、及び１０８”に実装された発熱部品と接触される３つの端部とをつなぐ首部分は、高熱伝導性を有し、かつＣＣＤ１０５とプリズム部１０２との位置決め時のずれや経時変化による位置ずれに追随可能な可撓性を有する部材である。

さらに、図２に示すように、サポートＡ１１０とサポートＢ１１１は、元来、制御基板Ａ２１１と制御基板Ｂ２１２とを保持するように設けられた金具である。なお、制御基板Ａ２１１は、制御基板Ｂ２１２とサポート２１３で保持される。

次に、図６と図７の図面を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図６は、本発明の３ＣＣＤ小型カメラのＣＣＤ基板の放熱構造の一実施例を示す分解斜視図である。図６は、本実施形態の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造をフロントフレームの前上方からの斜視図である。図７は、本発明の一実施例の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造を示す図である。図７（ａ）は後面から見た正面図、図７（ｂ）は右側から見た側面図、図７（ｃ）は上から見た平面図である。
図６及び図７の構成は、図１及び図２とほぼ同様である。従って、異なるところについて、説明する。７２１と７２１’はＣＣＤ固定板１０３の支柱、７０５はＣＣＤ基板上の発熱部品Ａ、７０６はＣＣＤ基板上の部品Ｂ、７０８は基板放熱板、７０９は押さえバネ、７２３は押えバネのダボ（凸）である。

ＣＣＤ固定板１０３は、後面に位置決め用のボス７２１を設けている。ボス７２１は、基板放熱板７０８の左右、上下、及び回転方向の位置決め、並びに、押さえバネ７０９の固定部である。例えば、基板放熱板７０８の嵌合穴７０８ａに、押さえバネ７０９のダボ（凸）７２３が嵌合され位置決めされる。
また、基板１０６の後面側には、熱伝導部材Ｂ１１３にネジ締結された基板放熱板７０８が基板１０６に実装された発熱部品Ａ７０５に接するように取り付けられる。このとき、基板放熱板７０８の後面に押さえバネ７０９が密着して取り付けられ、押さえバネ７０９の後面からネジ等の締結部材とボス７２３とで固定している。この時、ボス７２１は、基板放熱板７０８の孔７０８ｂを貫通し、押さえバネ７０９のダボ７２３と嵌合され固定されている。従って、基板への機械的負荷を少なくした状態で。発熱部品の熱を基板放熱板１０８と熱伝導部材Ｂ１１３を経由して、フロントフレーム１０１に放熱することができる。

図６、７の実施例では、ＣＣＤ固定板１０３に設けられている支柱７２１、７２１’は、プリズム１０２に固定するための位置決め用に設けているが、基板放熱板７０８の取付用としても兼用するものである。ＣＣＤ固定板１０３に設けられている支柱７２１，７２１’に基板放熱板７０８を挿入すれば、基板放熱板７０８は、支柱７２１，７２１’の軸方向に移動する構造となる。しかし、ＣＣＤ基板１０６上の部品Ｂ７０６の実装高さが大きく、部品Ｂ７０６を実装したことによって、発熱量が少ない部品Ｂ７０６に遮蔽され、基板放熱板７０８を支柱７２１’まで形成できない。
このような場合には、支柱７２１のみに基板放熱板７０８を挿入する。しかし、この状態では、基板放熱板７０８は、支柱７２１を軸とする回転方向にフリーであり、製作時の位置ずれや、製品使用時の機械的熱的要因によって回転する不具合が発生する惧れがある。そこで、押えバネ７０９にダボ（凸）７２３を設け、ダボ（凸）７２３を基板放熱板７０８に設けられている受穴に差し込み、押さえバネ７０９を支柱７２１の先端ネジ部に固定する。この結果、基板放熱板７０８の回転はなくなる。

また、押さえバネ７０９のダボ７２３は、大小の２段になっており、小の先端部分は基板放熱板７０８の回転止め用、大の根元部分は基板放熱板７０８を押し、ＣＣＤ基板１０６上の発熱部品Ａ７０５に一定の力で接触させる構造としている。これにより、締付等の固定方法と比べて、ＣＣＤ基板１０６に対する機械的負荷を軽減した状態が可能となる。
なお、サポートＢ１１１の中央部は、フロントフレーム１０１の後面右側に、熱伝導部材Ｂ１１３の中央部を挟み込んで、ネジ等の締結部材で熱的及び機械的に接続される。
また、熱伝導部材Ｂ１１３の３つの端部の１つは、ネジと押さえバネ１０９とによって、基板放熱板７０８に熱的及び機械的に接続される。他の２つも同様である。

上述の図１及び図２の実施例、並びに上述の図６及び図７の実施例によれば、３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造は、ＣＣＤから発生する熱を、ＣＣＤ固定板、ＣＣＤ放熱板、熱伝導部材Ａ、及びサポートＡを経由してフロントフレームに放熱する第１の経路と、ＣＣＤを実装する基板上の部品から発生する熱を、基板放熱板及び熱伝導部材Ｂを経由してフロントフレームに放熱する第２の経路と、を備え、ＣＣＤと発熱部品からの発熱をそれぞれ別々のルートで効率良く放熱することができる。さらに、第２の経路においては、基板放熱板の後面に押さえバネが密着するように取り付けられ、さらに熱伝導性が高まる。
また、図６及び図７の実施例によれば、基板放熱板をＣＣＤ基板も後面に高い部品が実装されて、基板放熱板を１つのネジで固定した場合であっても、押さえバネに設けたダボによって、回転を防止することができるため、製作時のずれや使用時のずれを防ぐことが可能となる。
好ましくは、上記の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造は、熱伝導部材Ａと熱伝導部材Ｂを変形し易い形状及び材料で製作することによって、ハンダ付け部と基板への機械的負荷を少なくするものである。
また好ましくは、上記の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造は、ＣＣＤの放熱と基板実装部品の放熱を併せ持った放熱構造とし、基板の機械的負荷を少なくした放熱構造を有するするものである。
この構造により、ＣＣＤの発熱は、ＣＣＤ放熱板からサポートＡを経由しフロントフレームに伝わり、基板の部品からの発熱は、基板放熱板から熱伝導部材Ｂを経由しフロントフレームに伝わる。この結果、効率的に放熱が可能となる。

１０１：フロントフレーム、 １０２：プリズム部、 １０３、１０３’、１０３”：ＣＣＤ固定板、 １０４、１０４’、１０４”：ＣＣＤ放熱板、 １０５、１０５’、１０５”：ＣＣＤ、 １０６：基板、 １０７、１０７’、１０７”：パッキン、 １０８、１０８’、１０８”：基板放熱板、 １０８ａ：凸部、 １０９、１０９’、１０９”：押さえバネ、 １０９ａ：嵌合穴、 １１０：サポートＡ、 １１１：サポートＢ、 １１２：熱伝導部材Ａ、 １１３：熱伝導部材Ｂ、 １１４：押さえ板ＡＡ、 １１５、１１５’、１１５”：押さえ板ＡＢ、 １１７、１１７’、１１７”：押さえ板ＢＢ、 １２０：リード、 １５１：固定部、 ２１１：制御基板Ａ、 ２１２：制御基板Ｂ、 ２１３：サポート、 ３０１：フロントフレーム、 ３０２：プリズム部、 ３０３：ＣＣＤ固定板、 ３０４：ＣＣＤ放熱板、 ３０５：ＣＣＤ、 ３０６：基板、 ３０７：パッキン、 ３１０：ハンダ、 ３１２：熱伝導部材Ａ、 ３１４：押さえ板Ａ、 ３１６：ファン、 ３２０：リード、 ３３２：可撓部、 ３５１、３５１’：固定部、 ７０５：発熱部品Ａ、 ７０６：部品Ｂ、 ７０８：基板放熱板、 ７０８ａ：嵌合穴、 ７０９：押さえバネ、 ７２１、７２１’：支柱、 ７２３：押えバネのダボ（凸）。

Claims (2)

1. ＣＣＤを保持するＣＣＤ固定板に取り付けられ、ＣＣＤから発生する熱を放熱するＣＣＤ放熱板と、該ＣＣＤ放熱板に放熱されたＣＣＤからの熱をフロントフレームに放熱させる熱伝導部材Ａとを備えると共に、ＣＣＤと発熱部品が実装されるＣＣＤ制御基板上の発熱部品に接触し、発熱部品から発生する熱を放熱する第２の放熱板と、該第２の放熱板に放熱された前記発熱部品からの熱をフロントフレームに放熱させる熱伝導部材Ｂとを備えることによって、ＣＣＤと発熱部品からの発熱をそれぞれ別々のルートで効率良く放熱することを特徴とする３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造。
2. 請求項１記載の３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造において、前記第２の放熱板の後面に前記第２の放熱板を前記発熱部品に密着させる押さえバネを設けたことを特徴とする３ＣＣＤ小型カメラの放熱構造。

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