特開 2023-181257 撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023181257

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/52 20230101AFI20231214BHJP

   G03B 17/55 20210101ALI20231214BHJP

   G03B 19/07 20210101ALI20231214BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20231214BHJP

   G03B 37/00 20210101ALI20231214BHJP

【ＦＩ】

H04N23/52

G03B17/55

G03B19/07

G03B15/00 W

G03B37/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023179335

(22)【出願日】2023-10-18

(62)【分割の表示】P 2019068522の分割

【原出願日】2019-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】110001678

【氏名又は名称】藤央弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】築山 大亮

(72)【発明者】

【氏名】秋山 輝匡

(72)【発明者】

【氏名】伊三木 一皇

(72)【発明者】

【氏名】木次 康雄

(72)【発明者】

【氏名】神山 知也

(72)【発明者】

【氏名】相原 卓也

(57)【要約】

【課題】筐体内の熱を拡散すること。
【解決手段】撮像装置は、第１撮像素子と、前記第１撮像素子で発生した熱を伝導する第１熱伝導部と、前記第１撮像素子からの出力に基づく第１画像データを処理する、前記第１撮像素子よりも発熱量が大きい第１画像処理回路と、前記第１画像処理回路で発生した熱を伝導する第２熱伝導部と、前記第１撮像素子から前記第１熱伝導部への熱の伝導経路と、前記第１画像処理回路から前記第２熱伝導部への熱の伝導経路との間に設けられ、前記第２熱伝導部による熱を拡散する熱拡散部と、を備え、前記第１熱伝導部は、前記第１撮像素子に対して、前記第１撮像素子に光が入射する方向とは異なる方向に配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１撮像素子と、
前記第１撮像素子で発生した熱を伝導する第１熱伝導部と、
前記第１撮像素子からの出力に基づく第１画像データを処理する、前記第１撮像素子よりも発熱量が大きい第１画像処理回路と、
前記第１画像処理回路で発生した熱を伝導する第２熱伝導部と、
前記第１撮像素子から前記第１熱伝導部への熱の伝導経路と、前記第１画像処理回路から前記第２熱伝導部への熱の伝導経路との間に設けられ、前記第２熱伝導部による熱を拡散する熱拡散部と、を備え、
前記第１熱伝導部は、前記第１撮像素子に対して、前記第１撮像素子に光が入射する方向とは異なる方向に配置される、撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、複数種類の発熱電子部品の間で熱的な干渉が生じ難くした放熱構造を開示する。しかしながら、特許文献１の放熱構造では、断熱部材を用いているため、断熱部材において熱が均一に広がらない。したがって、回路基板近傍での熱拡散が考慮されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７‐１７４５２６号公報

【発明の概要】

【0004】

本開示技術にかかる撮像装置は、第１撮像素子と、前記第１撮像素子で発生した熱を伝導する第１熱伝導部と、前記第１撮像素子からの出力に基づく第１画像データを処理する、前記第１撮像素子よりも発熱量が大きい第１画像処理回路と、前記第１画像処理回路で発生した熱を伝導する第２熱伝導部と、前記第１撮像素子から前記第１熱伝導部への熱の伝導経路と、前記第１画像処理回路から前記第２熱伝導部への熱の伝導経路との間に設けられ、前記第２熱伝導部による熱を拡散する熱拡散部と、を備え、前記第１熱伝導部は、前記第１撮像素子に対して、前記第１撮像素子に光が入射する方向とは異なる方向に配置される。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、実施例１にかかる撮像装置の斜視図である。

【図2】図２は、実施例１にかかる撮像装置の側断面図１である。

【図3】図３は、実施例１にかかる撮像装置の側断面図２である。

【図4】図４は、実施例２にかかる撮像装置を示す説明図である。

【図5】図５は、実施例３にかかる撮像装置の側断面図である。

【図6】図６は、実施例３にかかる撮像装置の側断面図である。

【図7】図７は、撮像装置内におけるフレキシブル配線基板の引き回し例を示す斜視図である。

【図8】図８は、実施例５にかかる撮像装置の側断面図である。

【図9】図９は、実施例６にかかる撮像装置の側断面図である。

【図10】図１０は、実施例７にかかる撮像装置の側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0006】

＜撮像装置の外観＞
図１は、実施例１にかかる撮像装置の斜視図である。図１において、（Ａ）は正面斜視図であり、（Ｂ）は背面斜視図である。撮像装置１００は、筐体１０１を有する。筐体１０１は、正面板部１０１Ａ，背面板部１０１Ｂ，底面板部１０１Ｃ，上面板部１０１Ｄ，左側面板部１０１Ｅおよび右側面板部１０１Ｆを有する。

【0007】

正面板部１０１Ａには、広角レンズ１０２Ａが設けられる。背面板部１０１Ｂには、広角レンズ１０２Ｂが設けられる。左側面板部１０１Ｅには、吸気口１０４が設けられる。右側面板部１０１Ｆには、排気口１０５が設けられる。吸気口１０４および排気口１０５には、たとえば、網目状または線状のスリットが設けられ、スリットの間を空気が通過する。吸気口１０４および排気口１０５は、筐体１０１内部でＸ軸方向に連通するように構成される。

【0008】

広角レンズ１０２Ａは、筐体１０１から表出するように筐体１０１に設けられる。広角レンズ１０２Ａは、筐体１０１外からの光を入射して撮像素子に出射する。広角レンズ１０２Ｂは、広角レンズ１０２Ａが表出する方向とは反対方向に筐体１０１から表出するように筐体１０１に設けられる。広角レンズ１０２Ｂは、筐体１０１外からの光を入射して撮像素子に出射する。

【0009】

広角レンズ１０２Ａの光軸と広角レンズ１０２Ｂの光軸とは一致する。広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂの少なくとも一方は、１８０度以上の画角を有する。撮像装置１００は、２つの撮像素子を互いに逆向きとなるように配置し、各撮像素子の前段に広角レンズ１０２Ａおよび広角レンズ１０２Ｂを配置することで、４πステラジアンの立体角で被写体を撮像する。

【0010】

２つの撮像素子で得られた画像データを合成すると、全天球画像（４πステラジアンの立体角内の画像）の画像データが生成される。なお、広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂは、被写体を撮像する範囲が４πステラジアンの立体角分必要ない場合には、２つとも１８０未満の画角を有するものでもよい。

【0011】

ここで、実施例１の座標軸１１０について説明する。座標軸１１０では、広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂの光軸をＺとし、光軸Ｚと１０２Ｂから広角レンズ１０２Ａへの方向を＋Ｚ方向とし、光軸Ｚと１０２Ａから広角レンズ１０２Ｂへの方向を－Ｚ方向とする。また、光軸Ｚに直交する２つの軸をそれぞれＸ、Ｙとする。

【0012】

軸Ｘは、左側面板部１０１Ｅおよび右側面板部１０１Ｆの配列方向である。左側面板部１０１Ｅから右側面板部１０１Ｆへの方向を、＋Ｘ方向とし、右側面板部１０１Ｆから左側面板部１０１Ｅへの方向を、－Ｘ方向とする。＋Ｘ方向は、吸排気方向を示す。軸Ｙは、底面板部１０１Ｃおよび上面板部１０１Ｄの配列方向である。底面板部１０１Ｃから上面板部１０１Ｄへの方向を、＋Ｙ方向とし、上面板部１０１Ｄから底面板部１０１Ｃへの方向を、－Ｙ方向とする。

【0013】

また、本実施例において、広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂのように、末尾に「Ａ」および「Ｂ」が付されている符号において、末尾がＡの符号は、撮像装置１００の正面側に配置される部材を示し、末尾がＢの符号は、撮像装置１００の背面側に配置される部材を示す。なお、「Ａ」（正面側）および「Ｂ」（背面側）を区別しない場合は、「Ａ」および「Ｂ」を省略する。たとえば、広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂを区別しない場合は、単に、「広角レンズ１０２」とする。

【0014】

＜撮像装置１００の側断面図＞
図２は、実施例１にかかる撮像装置１００の側断面図１である。撮像装置１００は、鏡筒２０１Ａ，２０１Ｂと、撮像素子２０２Ａ，２０２Ｂと、第１ヒートシンク２０３－１Ａ，２０３－１Ｂ，第２ヒートシンク２０３－２Ａ，２０３－２Ｂと、フレキシブル配線基板２０４Ａ，２０４Ｂと、第１放熱シート２０５－１Ａ，２０５－１Ｂ，第２放熱シート２０５－２Ａ，２０５－２Ｂと、熱拡散部材２０６Ａ，２０６Ｂと、回路基板２０７Ａ，２０７Ｂと、プロセッサ２０８Ａ，２０８Ｂと、第３ヒートシンク２０９Ａ，２０９Ｂと、通気孔２１０と、冷却ファン２１１と、と有する。

【0015】

撮像素子２０２、回路基板２０７およびプロセッサ２０８が熱源である。プロセッサ２０８は、撮像素子２０２よりも発熱量が大きい。鏡筒２０１は、広角レンズ１０２を保持する。撮像素子２０２は、広角レンズ１０２からの被写体光を受光して電気信号に変換し、フレキシブル配線基板２０４を介して回路基板２０７およびプロセッサ２０８に出力する。

【0016】

第１ヒートシンク２０３－１は、第１放熱シート２０５－１から吸熱し、筐体１０１に放熱する熱伝導部材である。また、正面板部１０１Ａから第１ヒートシンク２０３－１を露出させてもよい。これにより、筐体１０１の内部の空気が第１ヒートシンク２０３－１から直接撮像装置１００の外部に排出されるため、冷却効率が向上する。撮像素子２０２から第１ヒートシンク２０３－１への熱が伝わる経路を、熱伝導経路と称す。

【0017】

第２ヒートシンク２０３－２は、第２放熱シート２０５－２から吸熱し、筐体１０１に放熱する熱伝導部材である。正面板部１０１Ａから第２ヒートシンク２０３－２を露出させてもよい。これにより、筐体１０１の内部の空気が第２ヒートシンク２０３－２から直接撮像装置１００の外部に排出されるため、冷却効率が向上する。撮像素子２０２から第２ヒートシンク２０３－２への熱が伝わる経路を、熱伝導経路と称す。

【0018】

フレキシブル配線基板２０４は、可撓性のプリント配線基板であり、撮像素子２０２からの出力信号を回路基板２０７およびプロセッサ２０８に出力する。フレキシブル配線基板２０４は、撮像素子２０２と回路基板２０７との間で、熱拡散部材２０６を迂回して、熱拡散部材２０６の－Ｘ側端部と右側面板部１０１Ｆの内面との間に引き回されている。

【0019】

第１放熱シート２０５－１は、フレキシブル配線基板２０４を介して撮像素子２０２から吸熱し、第１ヒートシンク２０３－１に放熱する熱伝導部材である。第２放熱シート２０５－２は、撮像素子２０２から吸熱し、第２ヒートシンク２０３－２に放熱する熱伝導部材である。

【0020】

熱拡散部材２０６は、断熱部材のように、断熱部材の一方側の熱を他方側に伝えないようにするものではなく、回路基板２０７およびプロセッサ２０８からの熱を熱拡散部材２０６の内部に拡散する。熱拡散部材２０６は、たとえば、ステンレス鋼（または、銅、アルミニウム等）で構成される。熱拡散部材２０６は、たとえば、Ｚ軸、すなわち、撮像素子２０２およびプロセッサ２０８の配列方向に交差（好適には直交）する板状部材である。熱拡散部材２０６の一端は左側面板部１０１Ｅの内面で支持され、他端は右側面板部１０１Ｆの内面でフレキシブル配線基板２０４とともに支持される。熱拡散部材２０６としては、熱伝導率が１０［Ｗ／ｍＫ］（Ｗ：ワット、ｍ：メートル、Ｋ:ケルビン）以上であることが好ましい。なお、ステンレスの熱伝導率は、概ね１５～２０［Ｗ／ｍＫ］となっているため、熱拡散部材としては、１５［Ｗ／ｍＫ］以上であることが好ましい。

【0021】

熱拡散部材２０６は、熱拡散部材２０６の内部において、熱拡散部材２０６の平面方向、すなわち、ＸＹ平面方向に熱を拡散する（図２中、白太矢印で表記）。この方向を熱拡散方向と称す。熱拡散部材２０６は、その中央において第１ヒートシンク２０３－１、第２ヒートシンク２０３－２、第１放熱シート２０５－１および第２放熱シート２０５－２と、回路基板２０７と、に挟まれている。したがって、熱拡散方向は、これら熱伝導部材から離間する方向となる。

【0022】

撮像装置１００のような全天球型撮像装置では、Ｚ軸付近の熱源（撮像素子２０２、回路基板２０７およびプロセッサ２０８）近傍に熱がこもりやすい。熱拡散部材２０６をＸＹ平面方向に広がる板状部材とすることにより、Ｚ軸付近である熱源（撮像素子２０２、回路基板２０７およびプロセッサ２０８）近傍に熱がこもらない。したがって、熱が熱拡散部材２０６内部で拡散するほど、熱源と対向する熱拡散部材２０６の中途部での熱分布を小さくし、熱源と対向しないＸ方向の両端での熱分布を大きくする。これにより、熱源の温度上昇を抑制する。

【0023】

熱拡散部材２０６Ａは、筐体１０１内部の通気孔２１０から＋Ｚ方向へ向かう前面側の内部空間を、第１内部空間２２１Ａと第２内部空間２２２Ａとに区画する。同様に、熱拡散部材２０６Ｂは、筐体１０１内部の通気孔２１０から－Ｚ方向へ向かう前面側の内部空間を、第１内部空間２２１Ｂと第２内部空間２２２Ｂとに区画する。

【0024】

これにより、撮像素子２０２から発生する熱は第１内部空間２２１から熱拡散部材２０６に伝達されても熱拡散部材２０６の内部で拡散するため、第２内部空間２２２への熱伝達を抑制する。同様に、プロセッサ２０８および回路基板２０７から発生する熱は第２内部空間２２２から熱拡散部材２０６に伝達されても熱拡散部材２０６の内部で拡散するため、第１内部空間２２１への熱伝達を抑制する。

【0025】

回路基板２０７は、プロセッサ２０８およびその他不図示の回路、メモリ、配線および端子を実装し、フレキシブル配線基板２０４と接続する熱伝導部材である。プロセッサ２０８は、撮像素子２０２からの出力信号に基づいて画像処理を実行し、画像データを生成する画像処理回路である。

【0026】

第３ヒートシンク２０９は、プロセッサ２０８と当接してプロセッサ２０８から吸熱し、通気孔２１０に放熱する。第３ヒートシンク２０９は、たとえば、Ｚ軸に交差（好適には直交）する板状部材である。第３ヒートシンク２０９は、筐体１０１の内面および熱拡散部材２０６とともに、第２内部空間２２２を形成する。

【0027】

通気孔２１０は、吸気口１０４と排気口１０５とを有する空間である。通気孔２１０は、Ｚ方向において第３ヒートシンク２０９で区画される。吸気口１０４からの空気は、通気孔２１０内部で第３ヒートシンク２０９からの熱により温められ、排気口１０５から排出される。なお、図２では、通気孔２１０はＸ方向に存在するが、Ｚ方向に存在してもよい。

【0028】

冷却ファン２１１は、通気孔２１０内に設けられ、通気孔２１０内を冷却する。冷却ファン２１１の回転軸は、Ｚ軸に平行である。冷却ファン２１１は、吸気口２１２Ａ，２１２Ｂと、排気口２１２Ｆと、を有する。吸気口２１２Ａ，２１２Ｂはそれぞれ、第３ヒートシンク２０９に対向する。排気口２１２Ｄは、筐体１０１の排気口１０５に向けられている。したがって、冷却ファン２１１は、通気孔２１０内の空気を吸気口２１２Ａ，２１２Ｂで吸気し、排気口２１２Ｆ，１０５から排気する。

【0029】

なお、図２では、ＸＺ平面の断面を示したが、熱拡散部材２０６は、ＸＺ平面にわたって存在しない。これにより、撮像装置１００の軽量化を図ることができる。また、熱拡散部材２０６は、ＸＺ平面にわたって存在してもよい。これにより、熱拡散部材２０６の面積が広くなり、熱拡散効率の向上を図ることができる。

【0030】

なお、図２では、ＸＺ平面の断面を示したが、第３ヒートシンク２０９は、ＸＺ平面にわたって存在しない。これにより、撮像装置１００の軽量化を図ることができる。また、第３ヒートシンク２０９は、ＸＺ平面にわたって存在してもよい。これにより、通気孔２１０内部の空冷効率の向上を図ることができる。

【0031】

図３は、実施例１にかかる撮像装置１００の側断面図２である。図３では、回路基板２０７と対向しない熱拡散部材２０６のＸ方向の両端が、回路基板２０７と対向する中途部よりもＺ方向に厚くなった構成である。このように、回路基板２０７から離間するほど、熱拡散部材２０６のＺ方向の厚さを厚くすることで、回路基板２０７と対向する中途部での熱分布を小さくし、回路基板２０７と対向しないＸ方向の両端での熱分布を大きくする。したがって、回路基板２０７の温度上昇を抑制する。

【0032】

このように、撮像装置１００は、回路基板２０７近傍の熱を回路基板２０７から離間するように拡散することができる。これにより、回路基板２０７の温度上昇を抑制し、ノイズ発生の低減化を図ることができる。

【実施例0033】

実施例２では、実施例１の撮像装置１００とは異なる構造の撮像装置について説明する。実施例１と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

【0034】

図４は、実施例２にかかる撮像装置を示す説明図である。図４において、（Ａ）は、実施例２にかかる撮像装置４００の斜視図であり、（Ｂ）は、撮像装置４００の側断面図である。撮像装置４００は、筐体４０１を有する。筐体４０１は、正面板部４０１Ａ，背面板部４０１Ｂ，底面板部４０１Ｃ，上面板部４０１Ｄ，左側面板部４０１Ｅおよび右側面板部４０１Ｆを有する。

【0035】

正面板部４０１Ａには、広角レンズ１０２Ａが設けられる。背面板部４０１Ｂには、広角レンズ１０２Ｂが設けられる。左側面板部４０１Ｅには、吸気口４０１Ｅａが設けられる。右側面板部４０１Ｆには、吸気口４０１Ｆａが設けられる。吸気口４０１Ｅａおよび吸気口４０１Ｆａには、たとえば、網目状または線状のスリットが設けられ、スリットの間を空気が通過する。吸気口４０１Ｅａおよび吸気口４０１Ｆａは、筐体４０１内部でＸ軸方向に連通するように構成される。

【0036】

第４ヒートシンク４０３は、上面板部４０１Ｄの内面に当接して設けられる。第４ヒートシンク４０３は、第３放熱シート４０５に支持される。第４ヒートシンク４０３は、第３放熱シート４０５から吸熱し、筐体４０１に放熱する。また、上面板部４０１Ｄから第４ヒートシンク４０３を露出させてもよい。これにより、筐体４０１の内部の空気が第４ヒートシンク４０３から直接撮像装置１００の外部に排出されるため、冷却効率が向上する。

【0037】

フレキシブル配線基板４０４は、可撓性のプリント配線基板であり、撮像素子２０２からの出力信号を回路基板２０７およびプロセッサ２０８に出力する。フレキシブル配線基板４０４の＋Ｙ側端部は、第４ヒートシンク４０３に接続されている。フレキシブル配線基板４０４の中途部は、撮像素子２０２と第３放熱シート４０５とに挟まれている。フレキシブル配線基板４０４の－Ｙ側端部は、熱拡散部材４０６を迂回して回路基板２０７に接続される。

【0038】

第３放熱シート４０５は、第４ヒートシンク４０３およびフレキシブル配線基板４０４に当接する。第３放熱シート４０５は、フレキシブル配線基板４０４を介して撮像素子２０２から吸熱し、第４ヒートシンク４０３に放熱する。第３放熱シート４０５は、たとえば、銅テープである。

【0039】

熱拡散部材４０６は、熱拡散部材２０６と同様、回路基板２０７およびプロセッサ２０８からの熱を熱拡散部材４０６の内部に拡散する。熱拡散部材４０６は、たとえば、ステンレス鋼で構成される。熱拡散部材４０６は、たとえば、Ｙ軸、すなわち、撮像素子２０２およびプロセッサ２０８の配列方向に交差（好適には直交）する板状部材であり、筐体４０１内部で支持される。

【0040】

熱拡散部材４０６は、撮像素子からの熱と、回路基板４０７およびプロセッサ２０８からの熱と、熱拡散部材４０６の内部でＸＺ平面方向に拡散する。この方向を熱拡散方向と称す。熱拡散部材４０６は、その中央において熱源であるプロセッサ２０８、回路基板４０７、撮像素子２０２に挟まれているため、熱拡散方向は、熱源から離間する方向となる。

【0041】

撮像装置４００のような全天球型撮像装置では、Ｚ軸付近の撮像素子２０２近傍に熱がこもりやすい。熱拡散部材２０６をＸＺ平面方向に広がる板状部材とすることにより、Ｚ軸付近である熱源（撮像素子２０２）近傍に熱がこもらない。したがって、熱が熱拡散部材４０６内部で拡散するほど、熱源と対向する熱が熱拡散部材４０６の中途部での熱分布を小さくし、熱源と対向しないＺ方向の両端での熱分布を大きくする。したがって、熱源の温度上昇を抑制する。

【0042】

熱拡散部材４０６は、筐体４０１内部を、第３内部空間４２１と第４内部空間４２２とに区画する。これにより、撮像素子２０２から発生する熱は第３内部空間４２１から熱拡散部材４０６に伝達されても熱拡散部材４０６の内部で拡散するため、第４内部空間４２２への熱伝達を抑制する。同様に、プロセッサ２０８および回路基板４０７から発生する熱は第４内部空間４２２から熱拡散部材４０６に伝達されても熱拡散部材４０６の内部で拡散するため、第３内部空間４２１への熱伝達を抑制する。

【0043】

回路基板４０７は、プロセッサ２０８およびその他不図示の回路、メモリ、配線および端子を実装し、フレキシブル配線基板４０４と接続する。回路基板４０７は、Ｙ軸方向に延在する。

【0044】

第５ヒートシンク４０９は、内部に通気孔４１０を有する。第５ヒートシンク４０９は、吸気口４０１Ｅａと吸気口４０１Ｆａとを通気孔４１０で連通させる。第５ヒートシンク４０９は、プロセッサ２０８と当接し、プロセッサ２０８から吸熱して通気孔４１０に放熱する。第５ヒートシンク４０９は、通気孔４１０内に冷却ファン４１１を有する。

【0045】

冷却ファン４１１は、吸気口４０１Ｅａから吸気する。吸気された空気は、通気孔４１０内に放出された熱で温められる。冷却ファン４１１は、この温められた空気を吸気口４０１Ｆａから排出する。第５ヒートシンク４０９および冷却ファン４１１は、筐体４０１内の熱を筐体４０１外に拡散する熱拡散部として機能する。

【0046】

このように、実施例２の撮像装置４００のような内部構造であっても、回路基板４０７およびプロセッサ２０８近傍の熱を回路基板４０７およびプロセッサ２０８から離間するように拡散することができる。これにより、回路基板４０７およびプロセッサ２０８の温度上昇を抑制し、ノイズ発生の低減化を図ることができる。