(57)【要約】【課題】  回路規模の増大を回避しつつ、効率的に撮像素子などの電子部品を冷却することができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】  回路基板と、回路基板に実装される電子部品と、電子部品の近傍に配置され、空気中の湿気を吸着し湿気を電子部品が放出する熱で気化させて、電子部品を冷却する冷却部と、を備える。【選択図】    図１
2012037751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
前記回路基板に実装される電子部品と、
前記電子部品の近傍に配置され、空気中の湿気を吸着し前記湿気を前記電子部品が放出する熱で気化させて、前記電子部品を冷却する冷却部と、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
請求項１に記載の電子機器において、
前記回路基板は、前記電子部品が実装される領域に開口部を備え、
前記冷却部は、前記電子部品の前記開口部に対向する側に配置される
ことを特徴とする電子機器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電子機器において、
前記電子部品と前記冷却部とを接続するように配置され、前記電子部品から前記冷却部へ前記熱を伝導する熱伝導部を備える
ことを特徴とする電子機器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子機器において、
前記冷却部は、ケイ素化合物で形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電子機器において、
前記冷却部は、活性アルミナまたは塩化カルシウムで形成されることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
受光した被写体光に基づいて画像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像素子を実装する、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電子機器と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却機構を備えた電子機器および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラなどに用いられる電子部品、特に、撮像素子は、撮像動作に伴って温度が上昇するために、暗電流が増加し撮像した画像の画質を劣化させてしまう。そこで、画質の劣化を回避するために、放熱板、ペルチェ素子、ヒートパイプなどの冷却機構を撮像素子に配置することにより、撮像素子を冷却する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、撮像素子を冷却するために用いられる、ペルチェ素子やヒートパイプなどの冷却機構は、機構的に複雑で回路規模を小さくすることが困難である。
【０００５】
また、ペルチェ素子やヒートパイプなどの冷却機構は、高価であるという問題を有する。
【０００６】
上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、回路規模の増大を回避しつつ、効率的に撮像素子などの電子部品を冷却することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の電子機器は、回路基板と、回路基板に実装される電子部品と、電子部品の近傍に配置され、空気中の湿気を吸着し湿気を電子部品が放出する熱で気化させて、電子部品を冷却する冷却部と、を備える。
【０００８】
また、回路基板は、電子部品が実装される領域に開口部を備え、冷却部は、電子部品の開口部に対向する側に配置されてもよい。
【０００９】
また、電子部品と冷却部とを接続するように配置され、電子部品から冷却部へ熱を伝導する熱伝導部を備えてもよい。
【００１０】
また、冷却部は、ケイ素化合物で形成されてもよい。
【００１１】
また、冷却部は、活性アルミナまたは塩化カルシウムで形成されてもよい。
【００１２】
本発明の撮像装置は、受光した被写体光に基づいて画像信号を出力する撮像素子と、撮像素子を実装する、本発明の電子機器と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回路規模の増大を回避しつつ、効率的に撮像素子などの電子部品を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一の実施形態に係るカメラ１００の構成を示すブロック図
【図２】撮像素子１６の回路基板３０への実装の一例を示す図
【図３】撮像素子１６の回路基板３０への実装の変形例を示す図
【図４】撮像素子１６の回路基板３０への実装の他の例を示す図
【図５】撮像素子１６の回路基板３０への実装の別例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《一の実施形態》
図１は、本発明の一の実施形態に係るカメラ１００の構成を示すブロック図である。本実施形態のカメラ１００は、一眼レフデジタルカメラであるとし、図１に示すように、カメラ１００は、レンズ部分と本体部分とからなる。また、カメラ１００は、レンズ部分と本体部分とを電気的に接続する電気接点６を備える。
【００１６】
レンズ部分は、繰出し可能な撮影レンズ１、絞り２、撮影レンズ１を駆動するレンズ駆動部３、絞り２を制御する絞り制御部４、レンズ部分の各部を制御するレンズ側マイコン５を備える。
【００１７】
一方、カメラ部分は、撮影レンズ１からの光束を分岐するクイックリターンミラー１０、焦点板１１、ペンタプリズム１２を備える。さらに、ペンタプリズム１２からの光束を構図確認に用いるための接眼レンズ１３、被写体の情報の取得するための再結像レンズ１４、測光センサ１５を備える。なお、測光センサ１５には、例えば、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのイメージセンサを適宜選択して用いることができる。
【００１８】
また、カメラ部分は、撮像素子１６、シャッタ１７、焦点検出に用いる光束を導くサブミラー１８を備える。さらに、カメラ部分は、測光センサ１５によって撮像された構図確認用の低解像度画像（スルー画）や、撮像素子１６によって撮像された画像などを表示する表示部１９を備える。また、カメラ部分は、各部を制御するボディ側マイコン２０、焦点検出部２１、シャッタ１７を制御するシャッタ制御部２２、撮像素子１６を駆動する撮像素子駆動部２３、撮像素子１６により得られた画像に画像処理を施す画像処理部２４を備える。
【００１９】
カメラ１００は、被写体からの光束を撮影レンズ１および絞り２を通過して、クイックリターンミラー１０に導く。カメラ１００は、撮影時にクイックリターンミラー１０を跳ね上げるとともに、シャッタ１７を開放し、被写体からの光束を撮像素子１６の撮像面上に結像する。そして、撮像素子１６によって撮像された画像信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号化され、画像処理部２４によって画像処理が施される。処理された画像信号は、不図示のＲＡＭに記憶される。なお、撮像素子１６は、測光センサ１５と同様に、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどのイメージセンサを適宜選択して用いることができる。また、撮像素子１６の画素には、赤、緑、青などのオンチップカラーフィルタが、例えば、ベイヤ配列の配列で設けられる。
【００２０】
一方、カメラ１００は、撮影以外の構図確認時などでは、クイックリターンミラー１０を下げ、被写体からの光束の一部を、クイックリターンミラー１０に反射させ、焦点板１１上に結像させる。この像の一部の光束は、ペンタプリズム１２を介して、接眼レンズ１３に導かれる。ユーザは、接眼レンズ１３を介して、この像を観察することにより構図を確認することができる。一方、残りの光束は、再結像レンズ１４を介して、測光センサ１５上に結像される。
【００２１】
また、下がった状態のクイックリターンミラー１０を透過した、被写体からの光束の一部は、サブミラー１８によって焦点検出部２１に導かれる。焦点検出部２１は、例えば、撮影レンズ１を通過する光束を用いて、視差を有する被写体の２像を１対のイメージセンサアレー上に導き、イメージセンサアレーの画像出力から像の相対的ずれ量を算出して合焦状態を判別する、いわゆる位相差方式の焦点検出を行う。
【００２２】
ここまで説明した各部は、基本的に、ボディ側マイコン２０によって制御される。ボディ側マイコン２０の各制御プログラムは、不図示のＲＯＭなどに予め記憶される。また、撮像素子１６により生成されて記憶された画像は、メモリカードなどの外部記憶装置などにファイルとして出力され、ユーザの利用に供される。また、ボディ側マイコン２０は、電気接点６を介して、レンズ側マイコン５と相互に接続される。そして、ボディ側マイコン２０は、電気接点６を介して、レンズ側マイコン５を制御する。
【００２３】
図２は、本実施形態のカメラ１００において、各種電子部品が回路基板３０に実装されてなる電子機器のうち、撮像素子１６の回路基板３０への実装の一例を示す。図２（ａ）は、撮影レンズ１を通過する光束の入射側、すなわち、撮像素子１６の撮像面側から見た、撮像素子１６および回路基板３０の配置関係を示す図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の反対側から見た、撮像素子１６および回路基板３０の配置関係を示す図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）および（ｂ）において、断面Ａ−Ｂにおける撮像素子１６および回路基板３０の配置関係を示す。
【００２４】
図２（ｃ）に示すように、本実施形態の撮像素子１６の背面には、空気中にある湿気（水蒸気）を吸着し、その湿気を撮像素子１６が撮像動作に伴って放出する熱で気化させることで、撮像素子１６を冷却する冷却部として動作する吸着冷却層５０が設けられている。本実施形態の吸着冷却層５０は、親水性を有するＳｉＯ２薄膜であるとする。なお、本実施形態におけるＳｉＯ２薄膜の吸着冷却層５０の厚さは、１００ｎｍ〜２００ｎｍであるとする。ただし、吸着冷却層５０の厚さは、吸着冷却層５０を形成する物質や撮像素子１６の発熱量などに応じて、適宜決定することが好ましい。
【００２５】
また、本実施形態では、開口部４０が、撮像素子１６が実装される領域の回路基板３０に形成される。図２（ｂ）に示すように、開口部４０から吸着冷却層５０の一部は、外気と接触する。これにより、吸着冷却層５０は、空気中の湿気を引き寄せて表面に水分吸着層を形成する。吸着冷却層５０は、撮像素子１６の撮像動作に伴って放出される熱を気化熱として用い、水分吸着層の水分を蒸発させ、撮像素子１６の温度を下げる。同時に、吸着冷却層５０は、再び空気中の湿気を吸着する。
【００２６】
このように、本実施形態では、撮像素子１６の背面に吸着冷却層５０を配置し、上記一連の吸着−気化のサイクルを繰り返すことにより、回路規模の増大を回避しつつ、効率的に撮像素子１６を冷却することができ、撮像素子特有の暗電流による撮像画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００２７】
また、安価なＳｉＯ２薄膜などの吸着冷却層５０を用いることから、コスト削減を図ることができる。
《一の実施形態の変形例》
次に、本発明の一の実施形態の変形例に係るカメラについて説明する。本実施形態のカメラは、図１に示す一の実施形態に係るカメラ１００と同一であり、構成についての詳細な説明は省略する。
【００２８】
本実施形態のカメラ１００が一の実施形態のものと異なる点は、図３に示すように、例えば、複数のパンチング穴４５が、開口部４０として形成されることにある。これにより、図３（ｂ）に示すように、各パンチング穴４５を介して、吸着冷却層５０の一部は、外気と接触することができる。これにより、吸着冷却層５０は、空気中の湿気を引き寄せて表面に水分吸着層を形成する。吸着冷却層５０は、撮像素子１６の撮像動作に伴って放出される熱を気化熱として用い、水分吸着層の水分を蒸発させ、撮像素子１６の温度を下げる。同時に、吸着冷却層５０は、再び空気中の湿気を吸着することができる。
【００２９】
なお、本実施形態の複数のパンチング穴４５は、図３に示すように、格子状に配置したが、撮像素子１６の発熱量やカメラ１００内での配置位置に応じて、ハニカム構造など任意の配列で配置させることが好ましい。
【００３０】
このように、本実施形態では、撮像素子１６の背面に吸着冷却層５０を配置し、上記一連の吸着−気化のサイクルを繰り返すことにより、回路規模の増大を回避しつつ、効率的に撮像素子１６を冷却することができ、撮像素子特有の暗電流による撮像画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００３１】
また、安価なＳｉＯ２薄膜などの吸着冷却層５０を用いることから、コスト削減を図ることができる。
【００３２】
さらに、開口部４０を複数のパンチング穴４５で形成することにより、回路基板３０の強度を高めることができる。
《他の実施形態》
次に、本発明の他の実施形態に係るカメラについて説明する。本実施形態のカメラは、図１に示す一の実施形態に係るカメラ１００と同一であり、構成についての詳細な説明は省略する。また、本実施形態のカメラ１００における回路基板３０への撮像素子１６の実装は、図２に示すように、一の実施形態の場合と同じである。
【００３３】
しかしながら、本実施形態が一の実施形態と異なる点は、断面Ａ−Ｂの図が、図２（ｃ）から図４（ａ）に変更される。すなわち、図４（ａ）に示すように、開口部４０側の吸着冷却層５０の表面を、平らでは無く、任意の形状からなる構造体を有する点にある。これにより、吸着冷却層５０の表面積を増やすことができ、冷却効果を高めることができる。なお、吸着冷却層５０の厚さが、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲となるように、構造体を形成することが好ましい。
【００３４】
このように、本実施形態では、撮像素子１６の背面に吸着冷却層５０を配置し、回路規模の増大を回避しつつ、効率的に撮像素子１６を冷却することができ、撮像素子特有の暗電流による撮像画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００３５】
また、開口部４０側の吸着冷却層５０の表面を、任意の形状を有する構造体を形成することにより、より効率的に撮像素子１６を冷却することができる。
【００３６】
また、安価なＳｉＯ２薄膜などで形成される吸着冷却層５０を用いることから、コスト削減を図ることができる。
《他の実施形態の変形例》
次に、本発明の他の実施形態の変形例に係るカメラについて説明する。本実施形態のカメラは、図１に示す一の実施形態に係るカメラ１００と同一であり、構成についての詳細な説明は省略する。また、本実施形態のカメラ１００における回路基板３０への撮像素子１６の実装は、図２に示すように、一の実施形態の場合と同じである。
【００３７】
しかしながら、本実施形態が一の実施形態と異なる点は、断面Ａ−Ｂの図が、図２（ｃ）から図４（ｂ）に変更される。すなわち、図４（ｂ）に示すように、例えば、撮像素子１６の背面に、開口部４０の開口面積と同じ大きさ有し、撮像素子１６からの熱を伝導する熱伝導部として動作する放熱板６０を配置する。さらに、その放熱板６０の表面に吸着冷却層５０を配置する。これにより、吸着冷却層５０の表面積を増やすことができ、放熱板６０とともに冷却効果を高めることができる。
【００３８】
このように、本実施形態では、撮像素子１６の背面に放熱板６０を配置するとともに、その放熱板６０の表面に吸着冷却層５０を配置することにより、回路規模の増大を回避しつつ、効率的に撮像素子１６を冷却することができ、撮像素子特有の暗電流による撮像画像の画質の劣化を抑制することができる。
【００３９】
また、安価なＳｉＯ２薄膜などで形成される吸着冷却層５０を用いることから、コスト削減を図ることができる。
《実施形態の補足事項》
（１）上記実施形態では、カメラ１００は一眼レフデジタルカメラとしたが、本発明はこれに限定されず、コンパクトカメラ、デジタルビデオカメラなどや、ストロボなどのカメラの周辺装置に対しても適用可能である。また、カメラ以外の一般的な電子機器に対しても適用可能である。
【００４０】
（２）上記実施形態では、撮像素子１６の背面に直接または放熱板６０を介して、吸着冷却層５０を配置し、撮像素子１６を冷却したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ボディ側マイコン２０や、画像処理部２４として動作するＡＳＩＣなどの背面に、直接または放熱板６０を介して、吸着冷却層５０を配置してもよい。また、表示部１９に用いられる液晶基板に対しても適用してもよい。
【００４１】
（３）上記実施形態では、撮像素子１６が実装される回路基板３０の領域に開口部４０または複数のパンチング穴４５を形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、開口部４０を形成せずに撮像素子１６を回路基板３０に直に実装し、撮像素子１６が実装された領域に対向する回路基板３０の反対側に、吸着冷却層５０または吸着冷却層５０を有した放熱板を直に配置してもよい。
【００４２】
また、背面に吸着冷却層５０を配置した撮像素子１６を、回路基板３０に接触させないように浮かせて実装してもよい。
【００４３】
（４）上記実施形態では、吸着冷却層５０は、ＳｉＯ２薄膜としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、吸着冷却層５０は、シリカゲルやゼオライトなどの他のケイ素化合物で形成されてもよい。ゲル化したシリカゲルを吸着冷却層５０として用いる場合、より水分吸着能力が増し高い冷却効果を得ることができる。また、シリカゲルの多孔質状態のまま用いることにより、例えば、図４（ａ）に示すような、凹凸を有した構造体を容易に形成することができる。なお、シリカゲルを吸着冷却層５０として用いる場合、吸着冷却層５０の厚さは、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍくらいにするのが好ましい。
【００４４】
また、吸着冷却層５０は、活性アルミナまたは塩化カルシウムなどで形成されてもよい。
【００４５】
（５）上記実施形態では、吸着冷却層５０を撮像素子１６の背面全体に配置したが、本発明はこれに限定されず、例えば、開口部４０の開口部分のみに吸着冷却層５０が配置されてもよい。
【００４６】
（６）上記実施形態では、回路基板３０に開口部４０（または複数のパンチング穴４５）のみを配置したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、放熱板６５が、開口部４０を囲むように撮像素子１６が配置さられた面とは反対側に配置されてもよい。これにより、撮像素子１６からの発熱を、より効果的に放出することができる。また、放熱板６５の表面に、吸着冷却層５０を配置してもよい。
【００４７】
（７）上記他の実施形態では、撮像素子１６の背面に、構造体を有した吸着冷却層５０や放熱板６０を配置したが、本発明はこれに限定されない。例えば、撮像素子１６の背面の形状を平面ではなく、構造体を形成しその表面に吸着冷却層５０を配置してもよい。
【００４８】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  撮影レンズ、２  絞り、３  レンズ駆動部、４  絞り制御部、５  レンズ側マイコン、６  電気接点、１０  クイックリターンミラー、１１  焦点板、１２  ペンタプリズム、１３  接眼レンズ、１４  再結像レンズ、１５  測光センサ、１６  撮像素子、１７  シャッタ、１８  サブミラー、１９  表示部、２０  ボディ側マイコン、２１  焦点検出部、２２  シャッタ制御部２２、２３  撮像素子駆動部、２４  画像処理部、３０  回路基板、４０  開口部、４５  パンチング穴、５０  吸着冷却層、６０、６５  放熱板、１００  カメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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