JP2023115096A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気によるゴミや水などの液体の混入を抑制しながら、空冷効率の向上を図ること。【解決手段】撮像装置は、第１撮像素子と、前記第１撮像素子の出力信号を信号処理する画像処理チップと、前記第１撮像素子および前記画像処理チップを囲む第１部材と、前記第１部材の外部に一部が設けられ、前記第１撮像素子で発生した熱を、前記画像処理チップに対して前記１撮像素子が配置される第１方向側に伝導する第１伝熱部材と、前記第１部材の外部に一部が設けられ、前記画像処理チップで発生した熱を前記第１方向側に伝導する第２伝熱部材と、前記第１伝熱部材および前記第２伝熱部材に接して空気が流れるように、前記第１部材の外部に設けられた前記第１伝熱部材および前記第２伝熱部材を前記第１方向から覆う第２部材と、を備える。【選択図】図１３

Description

本発明は、撮像装置に関する。

全天球型撮像装置は、広角レンズとこの広角レンズによる像を撮像する撮像センサとによる撮像光学系を複数有する。全天球型撮像装置は、各撮像光学系により撮像された像を合成して４πステラジアンの立体角内の像を得る（たとえば、下記特許文献１を参照）。

しかしながら、特許文献１の全天球型撮像装置では、撮像センサなどの熱源を放熱させる構成は考慮されていない。

特開２０１３－２５２５５号公報

本願において開示される撮像装置は、第１撮像素子と、前記第１撮像素子の出力信号を信号処理する画像処理チップと、前記第１撮像素子および前記画像処理チップを囲む第１部材と、前記第１部材の外部に一部が設けられ、前記第１撮像素子で発生した熱を、前記画像処理チップに対して前記１撮像素子が配置される第１方向側に伝導する第１伝熱部材と、前記第１部材の外部に一部が設けられ、前記画像処理チップで発生した熱を前記第１方向側に伝導する第２伝熱部材と、前記第１伝熱部材および前記第２伝熱部材に接して空気が流れるように、前記第１部材の外部に設けられた前記第１伝熱部材および前記第２伝熱部材を前記第１方向から覆う第２部材と、を備える。

本願において開示される撮像装置は、第１撮像素子と、前記第１撮像素子の出力信号を信号処理する画像処理チップと、前記第１撮像素子、前記画像処理チップ、および、前記第１撮像素子と前記画像処理チップを接続する配線を囲む第１部材と、前記第１部材の外部に一部が露出し、前記第１撮像素子で発生した熱を伝導する第１伝熱部材と、前記第１部材の外部に一部が露出し、前記画像処理チップで発生した熱を伝導する第２伝熱部材と、前記第１部材は、前記第１伝熱部材および前記第２伝熱部材とともに、吸気口から排気口に向けて空気が流れる流路を形成する。

本願において開示される撮像装置は、吸気口および排気口を有する筐体と、前記吸気口と前記排気口との間を空気が流れる流路を有する放熱構造と、前記流路とは隔離されて前記筐体内に設けられた複数の熱源と、を有する。

図１は、実施例１にかかる撮像装置の斜視図である。 図２は、実施例１にかかる撮像装置の平面図または底面図である。 図３は、実施例１にかかる撮像装置の断面図である。 図４は、実施例１にかかるヒートシンクへの冷却ファンの配置例を示す斜視図である。 図５は、実施例１にかかる熱源の他の配置例を示す側断面図である。 図６は、実施例１にかかるヒートシンクの他の構成例１を示す撮像装置の平断面図である。 図７は、実施例１にかかるヒートシンクの他の構成例２を示す撮像装置の平断面図である。 図８は、実施例１にかかるヒートシンクの他の構成例３を示す撮像装置の平断面図である。 図９は、実施例１にかかるヒートシンクの他の構成例４を示す撮像装置の平断面図である。 図１０は、実施例１にかかるヒートシンクの他の構成例５を示す撮像装置の平断面図である。 図１１は、実施例２にかかる撮像装置の外観図である。 図１２は、実施例２にかかる撮像装置の分解斜視図である。 図１３は、実施例２にかかる撮像装置の断面図である。 図１４は、実施例２にかかる撮像装置への冷却装置の装着例を示す斜視図である。

＜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り、図２は、実施例１にかかる撮像装置の平面図または底面図である。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の正面板１０１Ａには、広角レンズ１０２Ａが設けられる。

筐体１０１の背面板１０１Ｂには、広角レンズ１０２Ｂが設けられる。筐体１０１の上面板１０１Ｃには、通気口１０３Ｃが設けられる。筐体１０１の底面板１０１Ｄには、通気口１０３Ｄが設けられる。通気口１０３Ｃ，１０３Ｄにはスリットが形成され、スリットの間を空気が通過する。

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後段に配置された撮像素子３０２Ａ（図３参照）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後段に配置された撮像素子３０２Ｂ（図３参照）に出射する。

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３０２Ａ，３０２Ｂを互いに逆向きとなるように配置し、各撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ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。

＜撮像装置１００の内部構造＞
図３は、実施例１にかかる撮像装置１００の断面図である。（Ａ）は撮像装置１００の平断面図であり、（Ｂ）は撮像装置１００の側断面図である。撮像装置１００は、鏡筒３０１Ａ，３０１Ｂと、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂと、回路基板３０３と、回路３０４と、伝熱シート３０５と、放熱構造の一例であるヒートシンク３０６と、を有する。撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂと回路３０４が熱源である。Ｘは広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂに共通の光軸である。背面板１０１Ｂから正面板１０１Ａに向かう方向を＋Ｘとし、正面板１０１Ａから背面板１０１Ｂに向かう方向を－Ｘとする。

鏡筒３０１Ａ，３０１Ｂはそれぞれ、外部に表出する一端に広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂを保持し、筐体１０１内部の他端に撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂを保持する。

撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂはそれぞれ、広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂの後段に配置され、広角レンズ１０２Ａ，１０２Ｂで集光される光を受光し、電気信号に変換する。撮像素子３０２Ａは、伝熱シート３０５を介してヒートシンク３０６に接続される。撮像素子３０２Ｂは、ヒートシンク３０６に接続される。

また、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂは、内部空間３００に存在する図示しないフレキシブル配線基板により、回路基板３０３を介して回路３０４に電気的に接続される。これにより、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂからの画像信号を回路３０４に出力することができる。内部空間３００とは、撮像装置１００内部において、ヒートシンク３０６および貫通孔３０６ａを除いた密閉空間である。

撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂは、たとえば、ＸＹアドレス方式の固体撮像素子（たとえば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ‐Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ）であってもよく、順次走査方式の固体撮像素子（たとえば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ））であってもよい。

撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂの受光面には、複数の受光素子（画素）がマトリクス状に配列されている。そして、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂの画素には、それぞれが異なる色成分の光を透過させる複数種類のカラーフィルタが所定の色配列（たとえば、ベイヤ配列）に従って配置される。そのため、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂの各画素は、カラーフィルタでの色分解によって各色成分に対応するアナログの電気信号を回路３０４に出力する。なお、回路３０４の発熱量よりも小さければ、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂの発熱量は異なってもよい。

撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂは各々、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）を有する。ＡＦＥは、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂからのアナログの電気信号に対して信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。ＡＦＥは、電気信号のゲイン調整、アナログ信号処理（相関二重サンプリング、黒レベル補正など）、Ａ／Ｄ変換処理、デジタル信号処理（欠陥画素補正など）を順次実行してＲＡＷ画像データを生成し、回路３０４に出力する。

回路基板３０３は、回路３０４を実装する基板である。回路基板３０３は、撮像素子３０２Ａとヒートシンク３０６との間において、光軸Ｘに直交する方向に沿って配置される。回路基板３０３は、回路３０４同士を電気的に接続する配線を有する。回路基板３０３は、不図示のフレキシブル配線基板により、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂと回路３０４とを電気的に接続する。回路３０４は、回路基板３０３に実装されるデバイスであり、ヒートシンク３０６に直接または不図示の伝熱パッドを介して接続される。これにより、回路３０４で発生した熱がヒートシンク３０６に伝達される。

回路３０４は、具体的には、たとえば、プロセッサ、メモリ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのＬＳＩを含む。

プロセッサは、撮像装置１００を統括制御する。プロセッサは、プログラムを実行する。メモリは、プロセッサが実行するプログラム、あらかじめ用意されたデータ、および、プロセッサやＬＳＩの実行処理で得られたデータを格納する。

ＬＳＩは、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂからの電気信号を用いた画像処理や圧縮伸張処理など、特定の信号処理を実行する。この特定の信号処理は、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することで実現してもよい。たとえば、画像処理を実行するＬＳＩやメモリに記憶された画像処理プログラムを実行するプロセッサは画像処理チップである。このように、回路３０４はさまざまな処理を実行するため、回路３０４の発熱量は、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂよりも大きい。なお、画像処理を実行するＬＳＩを画像処理チップと称す。

伝熱シート３０５は、熱伝導性および可撓性を有するシートである。伝熱シート３０５は、たとえば、銅箔やグラファイトシートである。伝熱シート３０５の一端は、撮像素子３０２Ａと直接または不図示の伝熱パッドを介して接続される。伝熱シート３０５の他端は、ヒートシンク３０６の外側面に接続される。これにより、伝熱シート３０５は、撮像素子３０２Ａで発生した熱を吸収して、ヒートシンク３０６に伝達する。

ヒートシンク３０６は、回路３０４と撮像素子３０２Ｂとの間に設けられる。ヒートシンク３０６は、アルミニウムなど熱伝導性の放熱部材である。ヒートシンク３０６は筒状であり、その貫通孔３０６ａは光軸Ｘに直交する方向に延在する。具体的には、たとえば、貫通孔３０６ａの一端は、底面板１０１Ｄの通気口１０３Ｄと連通し、貫通孔３０６ａの他端は、上面板１０１Ｃの通気口１０３Ｃと連通する。

ヒートシンク３０６の下端縁３０６ｃは、底面板１０１Ｄの筐体１０１側の面と接触し、通気口１０３Ｄを覆う。同様に、ヒートシンク３０６の上端縁３０６ｂは、上面板１０１Ｃの筐体１０１側の面と接触し、通気口１０３Ｃを覆う。これにより、筐体１０１は、貫通孔３０６ａと、ヒートシンク３０６および貫通孔３０６ａを除いた内部空間３００とに分離される。すなわち、筐体１０１の内壁面とヒートシンク３０６の外壁面とにより、内部空間３００は密閉され、空冷の際における通気口１０３Ｃ，１０３Ｄおよび貫通孔３０６ａからのゴミや水などの液体の進入を防止する。

ヒートシンク３０６は、直接または不図示の伝熱パッドを介して回路３０４および撮像素子３０２Ｂと固定される。したがって、ヒートシンク３０６は、回路３０４および撮像素子３０２Ｂで発生した熱を吸収することができる。また、ヒートシンク３０６は、外側面で伝熱シート３０５と接続される。これにより、ヒートシンク３０６は、撮像素子３０２Ａで発生した熱を、伝熱シート３０５を介して吸収することができる。

筐体１０１外の空気が、たとえば、風向きや撮像装置１００の動きなどにより、底面板１０１Ｄの通気口１０３Ｄから流入したとする。上述したように、ヒートシンク３０６は回路３０４および撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂから熱を吸収しているため、流入した空気は、ヒートシンク３０６の内壁面からの熱で温められながら、（Ｂ）の太矢印方向に流れ、通気口１０３Ｃから排出される。

これにより、内部空間３００内の回路３０４および撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂが、内部空間３００外（貫通孔３０６ａ）を流れる空気により冷却される。したがって、空気とともに貫通孔３０６ａにゴミや水などの液体が流入しても内部空間３００に進入しない。これにより、ゴミや水などの液体の進入による故障やレンズ汚れなどを抑制することができる。

なお、空気は、通気口１０３Ｃから流入して通気口１０３Ｄから排出されてもよい。また、ヒートシンク３０６は、貫通孔３０６ａが筐体１０１の両側面に直交する方向に向くように配置されてもよい。

＜冷却ファンの配置例＞
図４は、実施例１にかかるヒートシンク３０６への冷却ファンの配置例を示す斜視図である。実施例１では、図３に示したように、冷却ファンを実装しない撮像装置１００としてもよく、図４に示すように、冷却ファン４００を実装する撮像装置１００としてもよい。冷却ファン４００は、ヒートシンク３０６の貫通孔３０６ａに配置される。冷却ファン４００は、たとえば、冷却ファン４００とヒートシンク３０６とが接触する貫通孔３０６ａの内壁面からヒートシンク３０６内部に引き回された図示しない配線により、回路基板３０３を介して回路３０４に電気的に接続される。また、これにより、撮像装置１００は、回路３０４から冷却ファン４００を駆動制御することができる。

冷却ファン４００は、たとえば、軸流ファンであり、一方の面から吸気して、反対側の面から排気する。図４では、（Ａ）～（Ｃ）のいずれにおいても、冷却ファン４００の回転軸は貫通孔３０６ａの方向と同一方向であり、冷却ファン４００は、ヒートシンク３０６の下端開口３０６ｅから吸気し、上端開口３０６ｄから排気する。

（Ａ）は、冷却ファン４００がヒートシンク３０６の上端開口３０６ｄに配置された構成である。これにより、冷却ファン４００は、下端開口３０６ｅからヒートシンク３０６内部に吸気する。空気は、ヒートシンク３０６の貫通孔３０６ａの内壁面の熱を吸収する。冷却ファン４００は、熱を吸収して温められた空気を筐体１０１外へ排出する。

（Ｂ）は、冷却ファン４００がヒートシンク３０６の下端開口３０６ｅに配置された構成である。これにより、冷却ファン４００は、筐体１０１外から下端開口３０６ｅで吸気してヒートシンク３０６内に空気を流入させる。流入した空気は、貫通孔３０６ａの内壁面の熱を吸収しながら上端開口３０６ｄに向かい、筐体１０１外に排気される。

（Ｃ）は、冷却ファン４００がヒートシンク３０６の貫通孔３０６ａ内部に配置された構成である。これにより、冷却ファン４００は、貫通孔３０６ａ内部において下端開口３０６ｅから空気を流入させ、上端開口３０６ｄに排出する。空気は、下端開口３０６ｅから上端開口３０６ｄにかけて、貫通孔３０６ａの内壁面の熱を吸収する。

このように、冷却ファン４００を搭載することにより、筐体１０１内部を強制的に空冷することができる。なお、（Ａ）～（Ｃ）の構成では、冷却ファン４００の配置位置が異なるため、筐体１０１内の他の部品との重量バランスを考慮して、（Ａ）～（Ｃ）のいずれかの構成が採用される。

＜熱源の他の配置例＞
図５は、実施例１にかかる熱源の他の配置例を示す側断面図である。図５では、通気口１０３Ｄを吸気口、通気口１０３Ｃを排気口とする。図３では、回路３０４および撮像素子３０２Ｂは、ヒートシンク３０６を挟んで互いに反対側の底面板１０１Ｄから同じ距離の位置に接続された。図５では、回路３０４および撮像素子３０２Ｂは、ヒートシンク３０６を挟んで互いに反対側の底面板１０１Ｄから異なる距離の位置に接続される。

具体的には、撮像素子３０２Ｂは回路３０４よりも発熱量が小さい。このため、撮像素子３０２Ｂは、回路３０４よりも空気の流れの上流側、たとえば、通気口１０３Ｄの近傍であるヒートシンク３０６の下端側に接続される。一方、回路３０４は、撮像素子３０２Ｂよりも発熱量が大きい。このため、回路３０４は、撮像素子３０２Ｂよりも空気の流れの下流側、たとえば、通気口１０３Ｃの近傍であるヒートシンク３０６の上端側に接続される。

このように、相対的に発熱量が小さい熱源（撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ）が空気の流れの上流側となるヒートシンク３０６の外側面に接続され、相対的に発熱量が大きい熱源（回路３０４）が空気の流れの下流側となるヒートシンク３０６の外側面に接続される。これにより、貫通孔３０６ａの上流側で吸熱した空気が下流側に流れても十分、回路３０４からの放熱を吸収し、下流側の空気からの伝熱による下流側の熱源（回路３０４）の温度上昇を抑制することができる。したがって、効率的な空冷を図ることができる。また、図５の構成において、図４の（Ａ）～（Ｃ）に示したように冷却ファン４００を実装してもよい。これにより、急速に空冷することが可能となる。

＜ヒートシンク３０６の他の構成例＞
つぎに、ヒートシンク３０６の他の構成例について説明する。

図６は、実施例１にかかるヒートシンク３０６の他の構成例１を示す撮像装置１００の平断面図である。ヒートシンク３０６は、遮蔽部材６０１～６０３を有する。遮蔽部材６０１～６０３は、上端開口３０６ｄから下端開口３０６ｅにかけて貫通孔３０６ａの貫通方向に延在する。遮蔽部材６０１～６０３は、ヒートシンク３０６を熱源ごとの区画６１２，６１３，６２３に分ける。遮蔽部材６０１～６０３は、ヒートシンク３０６よりも熱伝導性の低い材料、たとえば、プラスティックで構成される。これにより、区画６１２，６１３，６２３間での熱伝達が抑制され、区画６１２，６１３，６２３単位で蓄熱しやすくする。

遮蔽部材６０１～６０３の位置は、区画６１２，６１３，６２３に接続される各熱源（回路３０４、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ）により決まる。発熱量が大きい熱源が接続される区画ほど、蓄熱量を増やすため領域を大きくしたい。このため、発熱量が大きいほど遮蔽部材６０１～６０３間距離を長くなるように（たとえば、熱源の消費電力に比例するように）、遮蔽部材６０１～６０３の位置が決まる。ここで、ヒートシンク３０６に沿う遮蔽部材６０１，６０２間距離をＤ１２、遮蔽部材６０１，６０３間距離をＤ１３、遮蔽部材６０２，６０３間距離をＤ２３とする。

たとえば、回路３０４は撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂよりも発熱量が大きい。したがって、回路３０４が接続される区画６１２の距離Ｄ１２が、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂが接続される区画６１２，６１３の距離Ｄ１２，Ｄ２３よりも長くなる。これにより、回路３０４が接続されるヒートシンク３０６の領域が撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂが接続されるヒートシンク３０６の領域より大きくなるように、遮蔽部材６０１～６０３が配置される。

このように、ヒートシンク３０６に遮蔽部材６０１～６０３を設け区画６１２，６１３，６２３を形成することにより、ヒートシンクを介した熱源間の熱の授受を抑制することができ、たとえば発熱量の大きい熱源からの熱で発熱量の小さい熱源が熱せられることを回避し、発熱量に応じた効率的な空冷が可能となる。なお、図６の構成において、図４の（Ａ）～（Ｃ）に示したように冷却ファン４００を実装してもよい。これにより、急速に空冷することが可能となる。

図７は、実施例１にかかるヒートシンク３０６の他の構成例２を示す撮像装置１００の平断面図である。他の構成例２は、図６の他の構成例１に、さらに仕切板７００を設けた構成である。仕切板７００は、遮蔽部材６０１～６０３間を連結する板状部材であり、上端開口３０６ｄから下端開口３０６ｅにかけて貫通孔３０６ａの貫通方向に延在する。仕切板７００は、遮蔽部材６０１～６０３と同様、ヒートシンク３０６よりも熱伝導性の低い材料、たとえば、プラスティックで構成される。仕切板７００により、貫通孔３０６ａは、３つの貫通孔７１２，７１３，７２３に分割される。

これにより、貫通孔７１２に流れる空気は、回路３０４から発生した熱が伝導した区画６１２を冷却する。貫通孔７１３に流れる空気は、伝熱シート３０５を介して撮像素子３０２Ａから発生した熱が伝導した区画６１３を冷却する。貫通孔７２３に流れる空気は、撮像素子３０２Ｂから発生した熱が伝導した区画６２３を冷却する。

このように、仕切板７００をヒートシンク３０６内に設けたことにより、貫通孔７１２，７１３，７２３間での熱の授受を抑制することができ、区画６１２，６１３，６２３ごとに独立して空冷することができる。なお、図６の構成において、図４の（Ａ），（Ｂ）に示したように冷却ファン４００を実装してもよい。これにより、急速に空冷することが可能となる。

図８は、実施例１にかかるヒートシンク３０６の他の構成例３を示す撮像装置１００の平断面図である。他の構成例３は、ヒートシンク３０６を光軸Ｘ方向に凹ませた例である。ヒートシンク３０６は、回路３０４および撮像素子３０２Ｂの接続箇所に凹部８００Ａ，８００Ｂを有する。凹部８００Ａ，８００Ｂ間距離Ｄ１は、凹部８００Ａ，８００Ｂが形成されていない貫通孔３０６ａの光軸Ｘ方向の幅Ｄ２よりも短い。したがって、貫通孔３０６ａに空気が流入すると、凹部８００Ａ，８００Ｂ間の空間８０１は、凹部８００Ａ，８００Ｂが形成されていない貫通孔３０６ａの空間８０２よりも、空気の流れが速くなって、凹部８００Ａ，８００Ｂの内壁面から吸熱しやすくなる。したがって、空間８０１での空冷効率が向上する。

また、ヒートシンク３０６の外側において凹部８００Ａ，８００Ｂに回路３０４および撮像素子３０２Ｂが収容されるため、その分筐体１０１の光軸Ｘ方向における厚みが薄くなる。したがって、撮像装置１００の小型化を図ることができる。なお、図８の構成において、図４の（Ａ）～（Ｃ）に示したように冷却ファン４００を実装してもよい。これにより、急速に空冷することが可能となる。

図９は、実施例１にかかるヒートシンク３０６の他の構成例４を示す撮像装置１００の平断面図である。他の構成例４は、他の構成例１（図６）と他の構成例３（図８）とを組み合わせた例である。他の構成例１（図６）と同様、ヒートシンク３０６に遮蔽部材６０１～６０３を設け区画６１２，６１３，６２３が形成されているため、ヒートシンクを介した熱源間の熱の授受を抑制することができ、たとえば発熱量の大きい熱源からの熱で発熱量の小さい熱源が熱せられることを回避し、発熱量に応じた効率的な空冷が可能となる。

また、他の構成例３（図８）と同様、空間８０１における空気の流れが空間８０２よりも速くなるため、空間８０１での空冷効率が向上する。また、ヒートシンク３０６の外側において凹部８００Ａ，８００Ｂに回路３０４および撮像素子３０２Ｂが収容されるため、その分筐体１０１の光軸Ｘ方向における厚みが薄くなる。したがって、撮像装置１００の小型化を図ることができる。なお、図９の構成において、図４の（Ａ）～（Ｃ）に示したように冷却ファン４００を実装してもよい。これにより、急速に空冷することが可能となる。

図１０は、実施例１にかかるヒートシンクの他の構成例５を示す撮像装置１００の平断面図である。他の構成例５は、他の構成例２（図７）と他の構成例３（図８）とを組み合わせた例である。他の構成例２（図７）と同様、仕切板７００をヒートシンク３０６内に設けたことにより、貫通孔７１２，７１３，７２３間での熱の授受を抑制することができ、区画６１２，６１３，６２３ごとに独立して空冷することができる。

また、他の構成例３（図８）と同様、空間８０１における空気の流れが空間８０２よりも速くなるため、空間８０１での空冷効率が向上する。また、ヒートシンク３０６の外側において凹部８００Ａ，８００Ｂに回路３０４および撮像素子３０２Ｂが収容されるため、その分筐体１０１の光軸Ｘ方向における厚みが薄くなる。したがって、撮像装置１００の小型化を図ることができる。なお、図１０の構成において、図４の（Ａ），（Ｂ）に示したように冷却ファン４００を実装してもよい。これにより、急速に空冷することが可能となる。

このように、実施例１によれば、回路３０４、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ等が存在する空間への吸気によるゴミや水などの液体の混入を抑制しながら、撮像装置１００内の空冷効率の向上を図ることができる。また、撮像装置１００では、－Ｘ方向に向かって、広角レンズ１０２Ａ、撮像素子３０２Ａ、回路３０４、ヒートシンク３０６、撮像素子３０２Ｂ、広角レンズ１０２Ｂの順に、これらがＸ軸上に配列されている。広角レンズ１０２Ａおよび撮像素子３０２Ａの組み合わせと広角レンズ１０２Ｂおよび撮像素子３０２Ｂの組み合わせとを背中合わせで逆方向に配置したような撮像装置１００は、４πステラジアンの立体角で被写体を撮像する。

したがって、撮像装置１００内部にヒートシンク３０６など新規な機構を追加する場合、当該新規な機構を収容するために筐体１０１を拡充する必要がある。たとえば、筐体１０１の光軸Ｘ方向の厚みを変えないまま、筐体１０１を光軸Ｘに直交する方向（たとえば、底面板１０１Ｄ側）に長尺にした場合、筐体１０１の拡充した部分の像が映りこんでしまう。

このため、ヒートシンク３０６、回路３０４および回路基板３０３は、光軸Ｘ上で、かつ、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂの間に配置するのが好ましい。このように配置することにより、筐体１０１の像の映り込みを抑制することができる。

つぎに、実施例２について説明する。実施例１にかかる撮像装置１００は、空気の流路となる貫通孔３０６ａを有するヒートシンク３０６を放熱構造とし、回路３０４および撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂのような熱源を収容する筐体１０１の内部空間３００から貫通孔３０６ａを隔離する構造とした。これに対し、実施例２にかかる撮像装置は、撮像装置内に熱源である回路３０４および撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂを収容ケースに収容して密閉し、撮像装置内の収容ケース外の空間で、収容ケース内の熱源で発生した熱が撮像装置外へ放熱される放熱構造とする。なお、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。

＜撮像装置１１００の外観＞
図１１は、実施例２にかかる撮像装置１１００の外観図である。（Ａ）は、撮像装置１１００の斜視図であり、（Ｂ）は、撮像装置１１００の正面図である。撮像装置１１００は、筐体を構成する、正面板１１０１Ａと、収容ケース１１０１と、背面板１１０１Ｂと、を有する。正面板１１０１Ａの中央には、広角レンズ１０２Ａが挿入されて表出する。また、正面板１１０１Ａの広角レンズ１０２Ａの左右および下方には、通気口１１０２～１１０４が設けられる。正面板１１０１Ａおよび背面板１１０１Ｂは、収容ケース１１０１を挟み、撮像装置１１００の上面１１０１Ｃ、底面１１０１Ｄ、側面１１０１Ｅを形成する。

＜撮像装置１１００の内部構造＞
図１２は、実施例２にかかる撮像装置１１００の分解斜視図である。図１３は、実施例２にかかる撮像装置１１００の断面図である。図１３において、（Ａ）は図１１に示したＡＡ線での側断面図、（Ｂ）は図１１に示したＢＢ線での平断面図、（Ｃ）は図１１に示したＣＣ線での側断面図である。収容ケース１１０１は、箱部１２００Ａと、蓋部１２００Ｂと、を有する。箱部１２００Ａの開口１２００Ａ０は蓋部１２００Ｂで封止される。

箱部１２００Ａは、保持部１２００Ａａと開口１２００Ａｂ２～１２００Ａｂ４とを有する。保持部１２００Ａａは、たとえば、中空円筒形状であり、鏡筒１２０１Ａが挿入可能な貫通孔１２００Ａａ１を有する。保持部１２００Ａａは、当該貫通孔１２００Ａａ１に鏡筒１２０１Ａが挿入されることで鏡筒１２０１Ａを保持する。

これにより、貫通孔１２００Ａａ１が封止される。したがって、貫通孔１２００Ａａ１から収容ケース１１０１内へのゴミや水などの液体の進入を抑制しつつ、撮像素子３０２Ａで被写体を撮像することができる。また、保持部１２００Ａａは、正面板１１０１Ａの開口１１０５Ａに挿入される。

開口１２００Ａｂ２～１２００Ａｂ４はそれぞれ、通気口１１０２～１１０４と対向する位置に設けられる。開口１２００Ａｂ２は、後述する第１伝熱板１２１２で封止される。開口１２００Ａｂ３は、第２伝熱板１２１３で封止される。開口１２００Ａｂ４は、後述する第４伝熱板１２１５で封止される。したがって、開口１２００Ａｂ２～１２００Ａｂ４から収容ケース１１０１内へのゴミや水などの液体の進入を抑制しつつ、収容ケース１１０１内から収容ケース１１０１外に放熱することができる。

正面板１１０１Ａと箱部１２００Ａとの間の空間には、ヒートシンク１２０２～１２０４が収容される。ヒートシンク１２０２は、正面板１１０１Ａの通気口１１０２と開口１２００Ａｂ２との間に配置される。ヒートシンク１２０３は、正面板１１０１Ａの通気口１１０３と開口１２００Ａｂ３との間に配置される。ヒートシンク１２０４は、正面板１１０１Ａの通気口１１０４と開口１２００Ａｂ４との間に配置される。正面板１１０１Ａは箱部１２００Ａに固定される。なお、背面板１１０１Ｂも箱部１２００Ａに固定される。

また、図１３の（Ｃ）において、ヒートシンク１２０４の近傍には、排気口となる通気口１３０２が設けられる。通気口１３０２は、正面板１１０１Ａと収容ケース１１０１との間の空間に連通する。これにより、通気口１１０２～１１０４からヒートシンク１２０２～１２０４を介して通気口１３０２に到達するという流路Ｆ（図１４を参照）が形成される。したがって、ヒートシンク１２０２～１２０４は、通気口１１０２～１１０４から流入された空気で冷却される。そして、ヒートシンク１２０２～１２０４から熱が伝わった空気は、通気口１３０２から排気される。

収容ケース１１０１には、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ、回路基板３０３、回路３０４、第１伝熱板１２１２、第２伝熱板１２１３、第３伝熱板１２１４、および第４伝熱板１２１５が収容される。回路基板３０３は、不図示のフレキシブル配線基板により、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂと回路３０４とを電気的に接続する。このフレキシブル配線基板も収容ケース１１０１に収容される。第１伝熱板１２１２、第２伝熱板１２１３、第３伝熱板１２１４、および第４伝熱板１２１５は、たとえば、銅板などの熱伝導性の板である。

撮像素子３０２Ａには鏡筒１２０１Ａが取り付けられる。鏡筒１２０１Ａは保持部１２００Ａａの貫通孔１２００Ａａ１に挿入される。これにより、鏡筒１２０１Ａの貫通孔１２００Ａａ１が撮像素子３０２Ａで封止される。

第１伝熱板１２１２は、光軸Ｘに直交するように回路基板３０３に平行に配置される。第１伝熱板１２１２は、撮像素子３０２Ａと直接または不図示の伝熱パッドを介して固着される。これにより、第１伝熱板１２１２は、撮像素子３０２Ａからの熱を吸収する。また、第１伝熱板１２１２は、箱部１２００Ａの裏面に固着され、箱部１２００Ａの開口１２００Ａｂ２を封止する。これにより、開口１２００Ａｂ２から収容ケース１１０１内部へのゴミや水などの液体の進入が抑制される。

開口１２００Ａｂ２を封止したことにより、第１伝熱板１２１２の一部が開口１２００Ａｂ２から表出する。これにより、第１伝熱板１２１２は、この表出面から、撮像素子３０２Ａから吸収した熱をヒートシンク１２０２に伝導する。すなわち、第１伝熱板１２１２およびヒートシンク１２０２は、収容ケース１１０１内の撮像素子３０２Ａで発生した熱を収容ケース１１０１の外部に伝導する伝熱部材となる。撮像素子３０２Ａからヒートシンク１２０２までが伝熱経路Ｒ２となる。したがって、撮像素子３０２Ａから発生した熱が、ヒートシンク１２０２を介して収容ケース１１０１外の空気に伝わり、その空気が通気口１１０２から撮像装置１１００外に排出される。

第２伝熱板１２１３は、回路基板３０３に直交するように光軸Ｘに平行に配置される。第２伝熱板１２１３の一端１２１３ａおよび他端１２１３ｂは、回路基板３０３と平行になるように屈曲している。第２伝熱板１２１３は、屈曲した一端１２１３ａで、撮像素子３０２Ｂと直接または不図示の伝熱パッドを介して固着される。これにより、第２伝熱板１２１３は、撮像素子３０２Ｂからの熱を吸収する。また、第２伝熱板１２１３は、屈曲した他端１２１３ｂで、箱部１２００Ａの裏面に固着され、箱部１２００Ａの開口１２００Ａｂ３を封止する。これにより、開口１２００Ａｂ３から収容ケース１１０１内部へのゴミや水などの液体の進入が抑制される。

開口１２００Ａｂ３を封止したことにより、第２伝熱板１２１３の他端１２１３ｂが開口１２００Ａｂ３から表出する。これにより、第２伝熱板１２１３は、この表出した他端１２１３ｂから、撮像素子３０２Ｂから吸収した熱をヒートシンク１２０３に伝導する。すなわち、第２伝熱板１２１３およびヒートシンク１２０３は、収容ケース１１０１内の撮像素子３０２Ｂで発生した熱を収容ケース１１０１の外部に伝導する伝熱部材となる。撮像素子３０２Ｂからヒートシンク１２０３までが伝熱経路Ｒ３となる。したがって、撮像素子３０２Ｂから発生した熱が、ヒートシンク１２０３を介して収容ケース１１０１外の空気に伝わり、その空気が通気口１１０３から撮像装置１１００外に排出される。

第３伝熱板１２１４は、光軸Ｘに直交するように回路基板３０３に平行に配置される。第３伝熱板１２１４は、撮像素子３０２Ｂと第２伝熱板１２１３とを接続する。第３伝熱板１２１４は、撮像素子３０２Ｂで発生した熱を、第２伝熱板１２１３に伝導する。

第４伝熱板１２１５は、光軸Ｘに直交するように回路基板３０３に平行に配置される。第４伝熱板１２１５は、回路３０４と伝熱パッド１３０３（図１３を参照）を介して固着される。これにより、第４伝熱板１２１５は、回路３０４から発生した熱を吸収する。また、第４伝熱板１２１５は、箱部１２００Ａにも固着され、開口１２００Ａｂ４を封止する。これにより、開口１２００Ａｂ４から収容ケース１１０１内部へのゴミや水などの液体の進入が抑制される。

開口１２００Ａｂ４を封止したことにより、第４伝熱板１２１５が開口１２００Ａｂ４から表出する。これにより、第４伝熱板１２１５は、その表出面から、回路３０４から吸収した熱をヒートシンク１２０４に伝導する。すなわち、第４伝熱板１２１５およびヒートシンク１２０４は、収容ケース１１０１内の回路３０４で発生した熱を収容ケース１１０１の外部に伝導する伝熱部材となる。回路３０４からヒートシンク１２０４までが伝熱経路Ｒ４となる。したがって、回路３０４から発生した熱が、ヒートシンク１２０３を介して収容ケース１１０１外の空気に伝わり、その空気が通気口１１０４から撮像装置１１００外に排出される。

また、第１伝熱板１２１２、第２伝熱板１２１３、第３伝熱板１２１４および第４伝熱板１２１５は、互いに接触しない。これにより、第１伝熱板１２１２、第２伝熱板１２１３、第３伝熱板１２１４および第４伝熱板１２１５間の熱の授受が抑制される。特に、相対的に発熱量の大きい回路３０４からの熱が、相対的に発熱量が小さい撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂに伝達されるのを抑制する。これにより、空冷効率の低減を抑制することができる。

図１３の（Ａ），（Ｃ）において、収容ケース１１０１には、電池１３００が収容される。電池１３００は、収容ケース１１０１内の不図示のフレキシブル配線基板により、回路基板３０３を介して、回路３０４や撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂに給電する。電池１３００は、充電式でもよい。実施例２においては、電池１３００は、ヒートシンク１２０２、ヒートシンク１２０３、およびヒートシンク１２０４と、光軸Ｘ方向において重ならない位置に配置される。これにより、撮像装置１１００の大型化を防ぐことが可能となる。また、図１３の（Ａ）において、ヒートシンク１２０４の近傍には、ネジ溝１３０１が設けられる。

＜冷却ファン４００の装着例＞
図１４は、実施例２にかかる撮像装置１１００への冷却装置の装着例を示す斜視図である。図１４は、撮像装置１１００および冷却装置１４００の内部構造がわかるように示す。冷却装置１４００は、撮像装置１１００と着脱自在である。

冷却装置１４００は、筐体１４０１に冷却ファン４００を収容する。筐体１０１は、たとえば、直方体形状であり、その一側面に着脱機構１４０３を有する。着脱機構１４０３は、ダイヤル１４０３ａとその回転軸に不図示のネジを有する構造である。ダイヤル１４０３ａを一方の方向に回転させると、ネジが図１３に示したネジ溝１３０１に進入してネジ溝１３０１と結合し、ダイヤル１４０３ａを他方の方向に回転させると、ネジが後退してネジ溝１３０１から離脱する。なお、着脱機構１４０３は、撮像装置１１００と着脱自在であれば、ラッチ機構など、ネジとネジ溝１３０１との結合／離脱に限られない。

また、着脱機構１４０３が設けられる筐体１０１の側面には、吸気口１４０１ａが設けられている。吸気口１４０１ａは、冷却装置１４００が撮像装置１１００に装着されることで、通気口１３０２と連通する。また、着脱機構１４０３が設けられる筐体１０１の側面とは異なる他の側面には、排気口１４０１ｂが設けられる。

冷却ファン４００は、ファンの回転により吸気口１４０１ａから撮像装置１１００内で熱が伝達された空気を強制的に吸気し、排気口１４０１ｂから排気する。冷却ファン４００は、筐体１０１内の図示しない電源または撮像装置１１００の電池１３００から電力供給を受け、操作ボタン１４０４の押下によりファンを回転駆動または停止する。

このように、冷却装置１４００を撮像装置１１００に対し着脱自在とした。これにより、強制的な空冷が不要な場合は、冷却装置１４００を離脱させることで、撮像装置１１００の軽量化を図ることができる。すなわち、空冷が必要になった場合に冷却装置１４００を撮像装置１１００に装着して冷却ファン４００を駆動させればよい。

このように、実施例２によれば、回路３０４、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ等が存在する空間への吸気によるゴミや水などの液体の混入を抑制しながら、撮像装置１１００内の空冷効率の向上を図ることができる。

また、相対的に発熱量が小さい熱源（撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ）からの熱を放熱するヒートシンク１２０２，１２０３が流路Ｆの上流側となる通気口１１０２，１１０３近傍に配置される。相対的に発熱量が大きい熱源（回路３０４）からの熱を放熱するヒートシンク１２０４が流路Ｆの下流側となる通気口１３０２近傍に配置される。これにより、流路Ｆの上流側で吸熱した空気が下流側に流れても十分、回路３０４からの放熱を吸収し、下流側の空気からの伝熱による下流側の熱源（回路３０４）の温度上昇を抑制することができる。したがって、効率的な空冷を図ることができる。

また、通気口１１０４を設けたことにより、ヒートシンク１２０４は、ヒートシンク１２０２，１２０３で温められた空気だけではく、ヒートシンク１２０２，１２０３で温められていない撮像装置１１００外からの空気で吸熱される。これにより、回路３０４の冷却効率の向上を図ることができる。

また、撮像装置１１００では、－Ｘ方向に向かって、広角レンズ１０２Ａ、撮像素子３０２Ａ、ヒートシンク１２０２～１２０４、回路３０４、撮像素子３０２Ｂ、広角レンズ１０２Ｂの順に、これらがＸ軸上に配列されている。広角レンズ１０２Ａおよび撮像素子３０２Ａの組み合わせと広角レンズ１０２Ｂおよび撮像素子３０２Ｂの組み合わせとを背中合わせで逆方向に配置したような撮像装置１１００は、４πステラジアンの立体角で被写体を撮像する。

したがって、撮像装置１１００内部にヒートシンク１２０２～１２０４など新規な機構を追加する場合、当該新規な機構を収容するために撮像装置１１００を拡充する必要がある。たとえば、撮像装置１１００の光軸Ｘ方向の厚みを変えないまま、撮像装置１１００を光軸Ｘに直交する方向（たとえば、底面板１０１Ｄ側）に長尺にした場合、撮像装置１１００の拡充した部分の像が映りこんでしまう。

このため、ヒートシンク１２０２～１２０４、回路３０４および回路基板３０３は、光軸Ｘ上で、かつ、撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂの間に配置するのが好ましい。このように配置することにより、撮像装置１１００の像の映り込みを抑制することができる。

また、撮像装置１１００外からの空気を供給する通気口１１０２～１１０４を吸気口として正面板１１０１Ａに集約されている。これにより、正面板１１０１Ａが風を受けて吸気されることで、正面板１１０１Ａ側の撮像素子３０２Ａ，３０２Ｂ，回路３０４をまとめて空冷することができる。

たとえば、移動体（人や自転車、自動車）に設けられた撮像装置１１００が＋Ｘ方向を進行方向として移動体とともに移動する場合、通気口１１０２～１１０４から空気が正面板１１０１Ａと収容ケース１１０１との間の空間に流入する。そして、流入した空気は、収容ケース１１０１内に流入することなく通気口１３０２から排気される。したがって、吸気によるゴミや水などの液体の混入を抑制しながら、撮像装置１１００内の空冷効率の向上を図ることができる。

また、図１１から図１４を用いて説明した実施例２では、ヒートシンク１２０２およびヒートシンク１２０３が、光軸Ｘを挟んで配置される。また、ヒートシンク１２０４が、ヒートシンク１２０２およびヒートシンク１２０３と通気口１３０２との間に位置するように配置される。このような構成により、撮像装置１１００の大型化を抑えるとともに効率的な空冷を行うことが可能となる。

なお、図１１から図１４を用いて説明した実施例２では、ヒートシンク１２０２、ヒートシンク１２０３およびヒートシンク１２０４が、すべて、撮像装置１１００の一方の鏡筒１２０１Ａ側に配置される構成である。しかし、これに限らず、ヒートシンク１２０２、ヒートシンク１２０３およびヒートシンク１２０４のいずれか一つ又は二つが、他方の鏡筒１２０１Ｂ側に配置される構成としてもよい。

たとえば、ヒートシンク１２０２が他方の鏡筒１２０１Ｂ側に配置される構成の場合、他方の鏡筒１２０１Ｂ側に配置されたヒートシンク１２０２に伝熱されるように伝熱板１２１２が形成されるとともに、他方の鏡筒１２０１Ｂに吸気口を設け、この吸気口から排気口１４０１ｂに向けて形成された空気の流れにより放熱が行われる。ヒートシンク１２０３、１２０４が他方の鏡筒１２０１Ｂ側に配置される構成の場合も同様に、伝熱板１２１３、１２１４および吸気口が形成される。

また、図１１から図１４を用いた実施例２では、ヒートシンク１２０４は光軸Ｘを挟んで電池１３００と反対側に配置される構成であるが、これに限らず、ヒートシンク１２０４が電池１３００と同じ側に配置されるように構成しても良い。この場合、収容ケース１１０１の図１１から図１４の例とは反対側の端面に通気口１３０２が設けられる。

以上説明したように、実施例１および実施例２にかかる撮像装置１００，１１００は、撮像装置１００，１１００内部で密閉された熱源から撮像装置１００，１１００内部の開放された箇所に伝熱された熱を撮像装置外に放熱する。このため、熱源に直接風があたらず、防塵および防水性が向上する。

なお、本発明は上記の内容に限定されるものではなく、これらを任意に組み合わせたものであってもよい。また、本発明の技術的思想の範囲で考えられるその他の態様も本発明の範囲に含まれる。

１００ 撮像装置、１０１ 筐体、１０３Ｃ，１０３Ｄ 通気口、３００ 内部空間、３０２Ａ，３０２Ｂ 撮像素子、３０３ 回路基板、３０４ 回路、３０５ 伝熱シート、３０６ ヒートシンク、３０６ａ 貫通孔、４００ 冷却ファン、６０１～６０３ 遮蔽部材、１１００ 撮像装置、１１０１ 収容ケース、１１０１Ａ 正面板、１１０１Ｂ 背面板、１１０２～１１０４ 通気口、１２００Ａ 箱部、１２００Ａａ 保持部、１２００Ｂ 蓋部、１２０２～１２０４ ヒートシンク、１２１２～１２１５ 伝熱板、１３００ 電池、１３０２ 通気口、１４００ 冷却装置

Claims (1)

1. 第１撮像素子と、
   前記第１撮像素子の出力信号を信号処理する画像処理チップと、
   前記第１撮像素子および前記画像処理チップを囲む第１部材と、
   前記第１部材の外部に一部が設けられ、前記第１撮像素子で発生した熱を、前記画像処理チップに対して前記１撮像素子が配置される第１方向側に伝導する第１伝熱部材と、
   前記第１部材の外部に一部が設けられ、前記画像処理チップで発生した熱を前記第１方向側に伝導する第２伝熱部材と、
   前記第１伝熱部材および前記第２伝熱部材に接して空気が流れるように、前記第１部材の外部に設けられた前記第１伝熱部材および前記第２伝熱部材を前記第１方向から覆う第２部材と、
   を備える撮像装置。
   

Images