(57)【要約】【課題】この発明は、簡易な構成で、高効率な熱制御を実現したうえで、熱設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにすることにある。【解決手段】撮像素子モジュール１の撮像素子１０に対して熱電変換素子２１を、その一方の面を熱的に結合させて配して、この熱電変換素子２１の他方の面に放熱部材２３を熱的に結合させて、その両面の温度差を大きくするようにして、この熱電変換素子２１による発生起電力の効率化を図り、その発生起電力による冷却ファン７３の安定した駆動を実現するように構成したものである。【選択図】図１
2009071627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズの装着されるレンズ本体と、
このレンズ本体の撮像レンズに対向して配置され、前記撮像レンズで取り込んだ光学像に基づく映像信号を生成する撮像素子と、
前記レンズ本体に配され、前記撮像素子と熱的に断たれて配置される放熱部材と、
一方が前記撮像素子に熱的に結合され、他方が前記放熱部材に熱的に結合されて配され、
前記撮像素子と前記放熱部材との温度差に応じた起電力を発生する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の発生起電力を電源として駆動され、前記撮像素子の駆動に伴い発生する熱を排熱する熱制御手段と、
を具備することを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記放熱部材と前記熱電変換素子を支持する素子支持部材との間には、断熱部材が介在されて相互間が熱的に断たれていることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記熱制御手段は、
前記放熱部材に熱的に結合されて配され、相変化により熱を移送する作動流体が収容された相変化流路と、
前記熱電変換素子の発生起電力を電源として駆動され、前記相変化流路の作動流体を強制循環して前記放熱部材を冷却し、前記撮像素子の駆動に伴い発生する熱を排熱する作動流体循環手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項４】
前記熱電変換素子は、前記撮像素子及び前記放熱部材と間に絶縁部材が介在されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記撮像素子を二次元的に移動させて手振れを防止する手振れ防止機構を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記撮像素子の受光面に光学フィルタ及び防塵機構を順に組付けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載のレンズユニット。
【請求項７】
撮像レンズの装着されたカメラ本体と、
このカメラ本体の撮像レンズに対向して配置され、前記撮像レンズで取り込んだ光学像に基づく映像信号を生成する撮像素子と、
前記レンズ本体に配され、前記撮像素子と熱的に断たれて配置される放熱部材と、
一方が前記撮像素子に熱的に結合され、他方が前記放熱部材に熱的に結合されて配され、前記撮像素子と前記放熱部材との温度差に応じた起電力を発生する熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の発生起電力を電源として駆動され、ファインダモードがライブビューモード以外で前記熱変換素子の発生起電力に基づいて前記撮像素子の駆動に伴う熱を排熱する熱制御手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記熱電変換素子の側壁にゲル剤を充填したことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
前記熱電変換素子の側壁に外気を吸気する吸気口を設けたことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば撮像素子を備えるレンズユニット及び撮像装置に係り、特に、その冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像装置においては、電子部品である撮像素子や、制御回路を構成するＣＰＵ（中央演算装置）を内装する場合、防塵性を持たせたうえで、その熱対策を採ることが要請されている。このうち熱対策は、防塵性を高めると、電子部品の温度が上昇して、雑音レベルが上がると、電子カメラ装置の場合、画質の劣化を招くために、最近の撮像素子やＣＰＵの高性能化により、特に、重要な課題の一つとなっている。
【０００３】
このような撮像装置としては、カメラボディ内の本体構造体に組み込まれ、撮影レンズを支持するボディ側マウントと、本体構造体の開口部に光軸に沿って配されるシャッタと、撮像ユニット等からなる空気冷却方式を採用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
即ち、撮像ユニットには、本体構造体に固定支持される撮像素子固定板、光学ローパスフィルタ、保護ガラス、ベアチップタイプの撮像素子が設けられ、撮像素子が、その非撮像面側表面に対して放熱板を構成する撮像素子固定板が接着固定されてボディ側マウントの表面から撮像素子の撮像面（光電変換面）までの光軸方向の距離を精度よく組み付けられる。そして、撮像素子は、その駆動に伴い発生した熱が、撮像素子固定板を介して放熱されることで、温度上昇が抑えられている。
【０００５】
ところが、上記撮像装置では、撮像素子からの熱が熱輸送される放熱部材の放熱面積により、その放熱効率が決まるために、放熱量を高めると、機器筐体が大型となるという問題を有する。
【０００６】
また、高速駆動する撮像素子の温度上昇に十分な放熱面積を確保することが困難なために撮像素子近傍の温度と放熱板全体の温度との温度差がなくなる飽和状態下となる。従って、撮像素子近傍の発熱温度をさらに下げることができない、いわゆる撮像素子近傍に、熱の淀みが起こり、その熱抵抗が大きいことで、放熱部材への効率的な熱輸送が困難であるという問題も有する。
【０００７】
そこで、デジタルカメラの筐体内に冷却装置を構成するプロペラファンを収容配置し、このプロペラファンを用いて強制的に外部空気を筐体内に取り込んで排気することにより、発熱部品の高精度な熱制御を行うように構成したものも提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
この冷却構成では、電源として周知の異なる接点間の温度差により起電力を発生する、いわゆるゼーベック効果を利用した熱電変換素子であるゼーベック効果素子を、基板に搭載したＣＰＵと筐体間に熱的に組付け配置し、このゼーベック効果素子の発生起電力でプロペラファンを駆動制御して、筐体内に外気を取り込んで排気することにより、発熱部品の冷却が行われる。このようなゼーベック効果素子を備える冷却構成の場合、筐体内に熱源となるプロペラファン駆動用の電源回路を備える必要が無くなることで、筐体内の発熱量の軽減を図ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−３３２８９４号公報
【特許文献２】特開２００６−３３７５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記撮像装置では、ゼーベック効果素子の接点を、基板に搭載したＣＰＵと筐体とに熱的に結合させて配し、その温度差により起電力を発生させているために、冷却装置を構成するプロペラファンの駆動に必要となるだけの起電力の生成が困難であるという問題を有する。
【００１０】
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、高効率な熱制御を実現し得、且つ、熱設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにしたレンズユニット及び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】
【００１１】
この発明は、撮像レンズの装着されるレンズ本体と、このレンズ本体の撮像レンズに対向して配置され、前記撮像レンズで取り込んだ光学像に基づく映像信号を生成する撮像素子と、前記レンズ本体に配され、前記撮像素子と熱的に断たれて配置される放熱部材と、一方が前記撮像素子に熱的に結合され、他方が前記放熱部材に熱的に結合されて配され、前記撮像素子と前記放熱部材との温度差に応じた起電力を発生する熱電変換素子と、前記熱電変換素子の発生起電力を電源として駆動され、前記撮像素子の駆動に伴い発生する熱を排熱する熱制御手段とを備えてレンズユニットを構成した。
【００１２】
上記構成によれば、熱変換素子は、撮像素子が駆動されると、その一方が加熱され、その他方が放熱部材に熱結合されていることで、一方が高温となり、他方が初期の温度に維持されていることにより、ゼーベック効果が大きくなり、十分な起電力を発生して熱制御手段を駆動制御する。これにより、別途に熱制御手段を駆動するための熱源となる電源回路を配することなく、高効率な放熱構造を実現することが可能となり、その熱設計を含む製作の自由度の向上を図ることができる。
【００１３】
また、この発明は、撮像レンズの装着されたカメラ本体と、このカメラ本体の撮像レンズに対向して配置され、前記撮像レンズで取り込んだ光学像に基づく映像信号を生成する撮像素子と、前記レンズ本体に配され、前記撮像素子と熱的に断たれて配置される放熱部材と、一方が前記撮像素子に熱的に結合され、他方が前記放熱部材に熱的に結合されて配され、前記撮像素子と前記放熱部材との温度差に応じた起電力を発生する熱電変換素子と、前記熱電変換素子の発生起電力を電源として駆動され、ファインダモードがライブビューモード以外で前記熱変換素子の発生起電力に基づいて前記撮像素子の駆動に伴う熱を排熱する熱制御手段とを備えて撮像装置を構成した。
【００１４】
上記構成によれば、熱変換素子は、撮像素子が駆動されると、その一方が加熱され、その他方が放熱部材に熱結合されていることで、一方が高温となり、他方が初期の温度に維持されていることにより、ゼーベック効果が大きくなり、十分な起電力を発生してファインダモードがライブビューモード以外で熱制御手段を駆動制御する。これにより、別途に熱制御手段を駆動するための熱源となる電源回路を配することなく、高効率な放熱構造を実現することが可能となり、その熱設計を含む製作の自由度の向上を図ることができる。
【００１５】
また、前記熱電変換素子の側壁や絶縁シート上にゲル剤を充填させた撮像装置を構成した。上記構成によれば、熱電変換素子が外部振動による破壊を防止することが可能となる。
【００１６】
さらに、前記熱電変換素子の側壁に外気を吸気する吸気口を設けると、撮像素子の上昇温度による素子破壊を防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上述べたように、この発明によれば、簡易な構成で、高効率な熱制御を実現し得、且つ、熱設計を含む製作の自由度の向上を図り得るようにしたレンズユニット及び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】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態に係るレンズユニット及び撮像装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、この発明の一実施の形態に係るレンズユニット及び撮像装置で適用される撮像素子モジュール１を示すもので、いわゆるベアチップタイプの撮像素子１０は、その背面側に所定形状の背面側絶縁シート１０１が接着等により被着されている。
【００２０】
上記撮像素子１０は、その背面側絶縁シート１０１が、例えば弾性変形自在なフレキシブル印刷配線基板（以下、ＦＰＣ基板と記す）１１に設けられた放熱用開口部１１１に対向されて該ＦＰＣ基板１１に搭載され、リード端子１０２を介してＦＰＣ基板１１と電気的に接続されている。
【００２１】
この撮像素子１０には、受光面上にゴム枠１２内に組付けられた光学ローパスフィルタ１３が同軸的に配置されている。光学ローパスフィルタ１３のゴム枠１２は、レンズ枠を構成する粒状黒鉛とカーボンまたはガラス繊維が充填されたポリフェニレンスルフィルド樹脂（以下ＰＰＳ樹脂と記す）成形材料等の熱伝導性の優れた材料製の枠部材１４内に設けられる保持部１５に支持される。そして、この枠部材１４の先端部には、シャッタ１６が上記光学ローパスフィルタ１３に対向して組付けられている。
【００２２】
また、枠部材１４の保持部１５には、防塵機構を構成する透明ガラス基板１７が上記光学ローパスフィルタ１３とシャッタ１６の間において、その光学ローパスフィルタ１３上に、例えば圧電素子で構成される加振部材１８が介在された状態で、その上面側が押圧部材１９で加振自在に押圧されて気密を有して配置されている。この透明ガラス基板１７は、加振部材１８が図示しない駆動制御部を介して駆動されて加振されると、押圧部材１９の弾性力に抗して気密を保った状態で振動して、その上面等に付着した埃等を除去して、光学ローパスフィルタ１３内への侵入を防止する。
【００２３】
また、上記撮像素子１０の背面側には、例えばアルミニウム、ステンレス鋼やＰＰＳ樹脂成形材料等の熱伝導性の優れた材料で形成される放熱部材を構成する素子支持部材２０が配置されている（図２参照）。この素子支持部材２０には、上記ＦＰＣ基板１１の背面側にアルミニウム、ステンレス鋼を用いる場合に、熱伝導性の高い接着剤１１２等の手法、上記ＰＰＳ樹脂を用いる場合に、上記ＦＰＣ基板１１を直接支持するインサート成形（上記接着剤１１２を用いない）手法により接合されて組付けられる。
【００２４】
上記素子支持部材２０には、開口部２０１が上記撮像素子１０の背面側絶縁シート１０１に対応して設けられ、この開口部２０１には、周知の両端に温度差を与えると、その両端に起電力を発生するゼーベック効果を有する熱電変換素子２１が収容されて一方の面が上記背面絶縁シート１０１と熱的に結合されている。
【００２５】
また、素子支持部材２０の上面には、ＦＰＣ基板１１の延在する方向に対して直交する方向に複数の凹凸からなる放熱フィン２０ａが形成されている。この放熱フィン２０ａの中を後述するファンンの回転により外気をＦＰＣ基板１１に侵すことで通気性がよくなる。したがって、撮像素子１０の熱がＦＰＣ基板１１に熱伝導による温度上昇を抑えることができる。
【００２６】
この熱電変換素子２１は、例えば図３に示すように使用温度域が低温領域（室温程度）のＢｉ2Ｔｅ3［Ｐｂ］のＰ型半導体２１１、使用温度域が低温領域（室温程度）のＢｉ2Ｔｅ3［ＣｕＩ］のＮ型半導体２１２を一対として複数個が並設配置され、その他端が、熱伝導性に優れ、絶縁性及び弾性を有する絶縁シート２２（例えば、シリコンゴムシート）を介して放熱フィン２３ａを有する放熱部材２３に熱的に結合され、そのＰ型半導体２１１とＮ型半導体素子２１２の温度差に応じた起電力を発生する。この放熱部材２３は、例えばアルミニウム、金属酸化物、セラミック等のフィラーを混入した熱伝導性の優れた樹脂材料（例えば球状黒鉛にガラス繊維やカーボン樹脂などを充填したＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）樹脂）等で構成され、吸気孔を有する多孔質合成樹脂材料等の断熱部材２４を挟んで上記素子支持部材２０に対して対向配置され、上記素子支持部材２０と熱的に断たれた状態で組合せ配置されている。
【００２７】
これにより、熱電変換素子２１は、その一方の面、例えばＰ型半導体２１１が撮像素子１０により、直接的に熱移送されて高温化されて、その他方の面、例えばＮ型半導体２１２が放熱部材２３に熱的に結合されて効率よく放熱されて低温化され、その温度差が、例えば発生起電力が最大限となるように熱制御される。
【００２８】
また、熱電変換素子２１の側壁と、その側壁に対向する開口部２０１との間に外気を吸気する吸気口２２ｂがある。この吸気口２２ｂに後述するファン駆動により外気を通過させる。この外気が撮像素子１０の背面側を適宜、空冷するために、撮像素子１０の温度上昇による素子破壊を防止することができる。また、温度差を維持するためには、吸気口２２ｂの上下に位置する熱電変換素子２１の側壁や絶縁シート１０１上の周囲、または四隅にシリコンゲル剤２２ａで埋め込み、熱電変換素子２１は、外部からの衝撃や防塵フィルターを駆動する加振部材から発生する内部振動による破壊防止が施された構造とする。
【００２９】
ここで、素子支持部材２０は、上記枠部材１４に熱的に結合される。枠部材１４には、その一端部にインサート成形等により、蓄熱マイクロカプセルがシリコンシートに接合される蓄熱材１４１が埋設され、この蓄熱材１４１の埋設された周囲部に、リブ１４２が設けられている。これにより、素子支持部材２０は、枠部材１４の蓄熱材１４１に撮像素子１０からの熱が蓄熱されることで、略一定の温度に維持される。
【００３０】
そして、この熱電変換素子２１は、リード２１３（図３参照）を介して後述するカメラ本体側に配置される印刷配線基板２５のコネクタ２６に接続され、該コネクタ２６を介して印刷配線基板２５に搭載された熱制御手段を構成する図示しないＤＣ−ＤＣコンバータである駆動回路に接続されている。
【００３１】
また、印刷配線基板２５には、ＡＦＥ（Analogue Front End）ＩＣ素子２８、温度センサ２９等が搭載される。この温度センサ２９は、周囲部の温度を検出してＣＰＵ（中央演算処理装置）２７に出力する。ＣＰＵ２７は、例えば温度センサ２９で検出した温度情報と、ファインダモード（光学ファインダモードあるいはライブビューモード）とに基づいて詳細を後述する熱制御手段を構成する冷却ファン７３（図４参照）を図示しないＤＣ−ＤＣコンバータを介して選択的に駆動制御する。
【００３２】
上記冷却ファン７３は、例えば図４に示すように撮像装置である、例えば一眼レフレックスカメラのカメラ本体６０の側壁に設けた排気孔６１内に収容配置され、上記熱電変換素子２１の発生起電力を電源として駆動制御される。このカメラ本体６０には、その底面、背面等の他の壁面に分離して配置された吸気孔６１が、排気孔６２に対応して設けられ、上記冷却ファン７３が駆動されると、その吸気孔６１から外部空気を取り込んで排気孔６２から排気して、カメラ本体６０内の熱制御を実行する。
【００３３】
これら吸気孔６１、排気孔６２には、図示しないフィルタ部材が被着され、このフィルタ部材（図示せず）を介して塵埃等がカメラ本体６０内に侵入するのが防止されるように構成されている。
【００３４】
上記カメラ本体６０には、前面側略中央部にリング状のボディ側マウント部６３が設けられている。このマウント部６３には、レンズ着脱ボタン６４が設けられ、このレンズ着脱ボタン６４の選択操作により、後述するレンズユニット等のレンズユニットの着脱が行われる。そして、カメラ本体６０の前面側から見て光軸を含む垂直面から左側に外れた端部には、グリップ形状の保持領域となるグリップ部６５が設けられ、このグリップ部６５を撮影者が把持して撮影が行われる。このグリップ部６５には、レリーズボタン６６、露出補正ボタン６７が設けられている。
【００３５】
また、カメラ本体６０には、前面側から見て左側上にパワースイッチ（ＳＷ）を含むモードダイヤル６８、コントロールダイヤル６９が設けられ、これらモードダイヤル６８、コントロールダイヤル６９の選択操作により、各種モード等の設定切換えが行われる。
【００３６】
さらに、カメラ本体６０には、上記グリップ部６５の背面側に図示しないＡＦ（Auto focus）フレーム選択ボタン、ワンタッチホワイトバランスボタン、ホワイトバランス、ＡＦ等の調整ボタン及びＯＫボタン等が設けられている。
【００３７】
上記カメラ本体６０の背面側には、液晶モニター７０が上記グリップ部６５に隣接する光軸上に設けられている。この液晶モニター７０は、撮影した画像の他、各種設定・調整事項等を表示するＴＦＴ（Thin Film Transistor）タイプのモニターであり、背面側面積の半分程度を占める大形の矩形状表示パネルである。
【００３８】
カメラ本体６０の背面側には、液晶モニター７０の上部に光学ファインダー７１、外付けフラッシュ取付用のホットシュー７２が設けられ、その他、図示しない再生ボタン、消去ボタン、情報表示ボタン等が設けられている。
【００３９】
上記構成において、一眼レフレックスカメラに適用した場合の制御手順について、図５を参照して説明する。
【００４０】
即ち、上記モードダイヤル６８のパワースイッチをオン操作すると、上記ＣＰＵ２７が制御システムのメイン処理を立ち上げて、制御動作を開始して、先ず、ステップＳ１００に移行される。このステップＳ１００では、制御システム（各制御部）の初期化を行って、撮影に関する各種の制御を実行する。
【００４１】
そして、ステップＳ１０１に移行して、図示しないライブビュースイッチ（ＳＷ）が操作されたか否を判定する。ステップＳ１０１において、Ｙｅｓを判定した場合には、ステップＳ１０２に移行して、例えば上記ライブビューＳＷ（図示せず）の操作回数に応じて選択的に切換え設定されるファインダモードのモードの判別が行われる。このステップＳ１０２において、ライブビューモードの設定を判定した場合には、ステップＳ１０３に移行して、ファインダモードをライブビューモードに設定して、ステップＳ１０４に移行する。
【００４２】
ステップＳ１０４では、ミラーをアップ（Ｕｐ）位置に設定して、ライブビュー動作を開始し、ライブビュー用撮像素子を駆動して被写体像を取得して電気信号に変換し、外部画像表示装置である上記液晶モニター７０に表示させる。その後、上記ステップＳ１０１に戻り、再び、同様の処理を継続する。
【００４３】
そして、上記ステップＳ１０２において、光学ファインダモードを判定した場合には、ステップＳ１０５に移行して、ファインダモードを光学ファインダモードに設定して、ステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、ミラーをダウン（Ｄｏｗｎ）位置に設定して、ライブビュー動作を中止し、光学ファインダモード状態に設定する。その後、上記ステップＳ１０１に戻り、再び、同様の処理を継続する。
【００４４】
また、上記ステップＳ１０１において、上記ライブビューＳＷ（図示せず）の操作が行われていないＮｏを判定した場合には、ステップＳ１０７に移行して、上記温度センサ２９で検出した温度情報が、予め設定した所定値を超えたか否かの判定が行われる。このステップＳ１０７において、温度センサ２９の温度情報が、所定値を超えたＹｅｓを判定した場合には、ステップＳ１０８に移行して、ファインダモードが、ライブビューモードに設定されているか否かの判定が行われる。
【００４５】
ステップＳ１０８において、ライブビューモードであるＹｅｓを判定した場合には、ステップＳ１０９に移行して、ファインダモードを光学ファインダモードに切換え設定し、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、ミラーをＤｏｗｎ位置に移動させてライブビュー動作を停止させ、ステップＳ１１１に移行して、上記熱電変換素子２１の発生起電力に基づいて上記冷却ファン７３を駆動制御する。冷却ファン７３は、その駆動に連動して外気をカメラ本体６０の吸気孔６１から内部に取り込で、排気孔６２から外部に排気することで、カメラ本体６０内の撮像素子１０を含む発熱体の熱を排熱する、いわゆる強制冷却を実行する。
【００４６】
また、上記ステップＳ１０８において、ライブビューモードでないＮｏを判定した場合には、上記ステップＳ１１１に移行して、上記熱電変換素子２１の発生起電力に基づいて冷却ファン７３を駆動制御し、上述したようにカメラ本体６０内の撮像素子１０を含む発熱体の強制空冷を実行する。
【００４７】
次に、ステップＳ１１２に移行して、上記温度センサ２９の温度情報が、上記所定値−Δｔより高いか否かを判定して、温度が高くない（低い）Ｎｏを判定した場合には、冷却が行われたものとして、ステップＳ１１３に移行して、上記冷却ファン７３の駆動を停止させる。その後、上記ステップＳ１０１に戻り、再び、同様の処理を継続する。ここで、Δｔは、冷却ファン７３の動作が上記所定値の付近でオン／オフして不安定となるのを防止するためのシステリシスである。
【００４８】
上記ステップＳ１１２おいて、温度が高いＹｅｓを判定した場合には、再び、上記温度センサ２９の温度情報に基づいて温度が所定値−Δｔより大きいか否かの判定動作が、温度が高くない（低い）Ｎｏを判定するまで、温度センサ２９で検出される温度情報を繰り返し判定する。また、温度が所定値−Δｔ以下にするためには、機器内の２次電池を用いて補助駆動すると、短時間で温度を下げることができる。
【００４９】
また、上記ステップＳ１０７において、温度が所定値より高くないＮｏを判定した場合には、ステップＳ１１４に移行して、上記レリーズボタン６６が操作されたか否かの判定が行われる。このステップＳ１１４において、レリーズボタン６６が操作されたＹｅｓを判定した場合には、ステップＳ１１５に移行して、撮影準備動作（ＡＥ/ＡＦ）を行った後、ステップＳ１１６に移行して撮影動作が行われる。その後、上記ステップＳ１０１に戻り、再び、同様の処理を継続する。
【００５０】
上記ステップＳ１１４において、レリーズボタン６６が操作されていないＮｏを判定した場合には、ステップＳ１１７に移行して、上記モードダイヤル６８のパワースイッチ（ＳＷ）がＯＦＦされているか否かの判定が行われる。ステップＳ１１７において、パワーＳＷがＯＦＦされていないＮｏを判定した場合には、上記ステップＳ１０１に戻り、再び、同様の処理を継続する。
【００５１】
そして、上記ステップＳ１１７において、パワーＳＷがＯＦＦされているＹｅｓを判定した場合には、ステップＳ１１８に移行して、制御システムを停止させ、制御動作を終了する。
【００５２】
また、上記撮像素子モジュール１は、例えば図６に示すようにレンズユニットとして使用に供される。但し、この図６においは、図の便宜上、上記図１に示す光学ローパスフィルタ１３、防塵機構を構成する透明ガラス基板１７及びシャッタ１６、ＦＰＣ基板１１と素子支持部材２０とを接着する接着剤１１２の記載を省略し、その他の同一部分については、同一符合を付して、その詳細な説明を省略する。
【００５３】
即ち、上記撮像素子モジュール１は、例えば枠部材１４が位置決めピン９を介してレンズユニットを構成するユニット基板６に位置決めされた状態で、上記素子支持部材２０及び枠部材１４が圧縮コイルバネ８を挟んで螺子部材７を用いて上記ユニット基板６に螺着されて組付けられている。
【００５４】
ユニット基板６上には、レンズ光学系５０が組付けられ、このレンズ光学系５０には、撮像レンズ系が収納配置されている。撮像レンズ系は、例えば第１群の第１のレンズ５５ａ、第２群の第２及び第３のレンズ５５ｂ，５５ｃ、第３群の第４のレンズ２５ｄの３群４枚で構成され、その第２群の第２及び第３のレンズ５５ｂ，５５ｃを光軸Ｏ方向に移動させて焦点調節が行われる。
【００５５】
上記第1のレンズ５５ａと、第４のレンズ５５ｄは、それぞれホルダ５６ａ，５６ｄに収容され、このホルダ５６ａ，５６ｄを介して光軸上に位置決め固定されて配置されている。そして、第２及び第３のレンズ５５ｂ、５５ｃは、ホルダ５６ｂに収容され、このホルダ５６ｂは、例えばガタ防止構造を有した案内機構５７に光軸に対応した矢印Ａ，Ｂ方向に移動自在に支持されている。
【００５６】
ホルダ５６ｂは、直線螺子機構５８に光軸方向の矢印Ａ，Ｂ方向に直線移動自在に連結されている。この直線螺子機構５８は、例えばステッピングモータ５９に駆動自在に連結され、このステッピングモータ５９の駆動に連動して回転駆動されて、上記ホルダ５６ａを矢印Ａ，Ｂ方向に直線移動させる。この際、ホルダ５６ｂは、上記案内機構５７に案内されて矢印Ａ，Ｂ方向に移動されて、上記第２及び第３のレンズ５５ｂ，５５ｃを光軸方向に移動させて焦点調整を実行して、所望の光学像を取り込んで上記撮像素子１０に結像する。
【００５７】
このように、レンズユニットには、上記撮像素子モジュール１の撮像素子１０に対して熱電変換素子２１を、その一方の面を熱的に結合させて配して、この熱電変換素子２１の他方の面に放熱部材２３を熱的に結合させ、この熱電変換素子２１の発生起電力を電源とする冷却構造を備えて構成している。したがって、熱源となる冷却用の電源回路を削減することができることにより、発熱量の軽減が図れ、その熱設計を含む製作の自由度の向上が図れる。
【００５８】
また、レンズユニット構造としては、その他、例えば図７及び図８に示すようにレンズ側マウント部材８０を用いて上記ユニット基板６に組付けるように構成してもよく、同様に有効な効果が期待される。
【００５９】
即ち、レンズ側マウント部材８０には、印刷配線基板８１が配置され、この印刷配線基板８１上には、パッケージタイプの撮像素子１０ａが搭載されている。この撮像素子１０ａの受光面には、保護ガラス８２が被着されている。
【００６０】
そして、印圧配線基板８１には、開口部８１１が設けられ、その開口部８１１の背面側には、上記熱電変換素子２１が配置され、この熱電変換素子２１の一方の面が熱伝導性に優れ、絶縁性及び弾性を有する絶縁シート１０１ａ（例えば、シリコンゴムシート）を介して上記撮像素子１０ａと熱的に結合される。そして、この熱電変換素子２１の他方の面は、熱伝導性に優れ、絶縁性及び弾性を有する絶縁シート１０１ｂ（例えば、シリコンゴムシート）を介して図１に示す素子支持部材２０と同材料からなる素子支持部材８３に熱的に結合されている。
【００６１】
この素子支持部材８３は、上記印刷配線基板８１の背面側に断熱材である断熱スペーサ部材８４を介在して螺子部材８５を用いて高さ調整自在に組付けられている。そして、素子支持部材８３と上記レンズ側マウント部材８０との間には、板バネ部材８６が、例えば紫外線硬化型接着剤を用いて熱的に結合されている。熱電変換素子２１と素子支持部材８３との間には、熱電変換素子２１の電極の側壁や絶縁シート１０１ｂ上の周囲または四隅にシリコンゲル剤１０１ｃで埋め込み、熱電変換素子２１は、外部からの衝撃や防塵フィルターを駆動する加振部材から発生する内部振動による破壊防止が施された構造とする。
【００６２】
ここで、上記熱電変換素子２１は、一方が撮像素子１０ａからの熱が伝導されて高温制御され、その他方が印刷配線基板８１と熱的に分離された素子支持部材８３に熱的に結合されている。これにより、熱電変換素子２１は、その他方側の熱が、素子支持部材８３からマウント部材８０に効率よく、熱移送されて放熱され、その両方の温度差が大きくなり、効率よく起電力を発生することが可能となる。
【００６３】
上記レンズ側マウント部材８０には、取付け孔８０１が設けられ、この取付け孔８０１に図示しない螺子部材等を挿通させて上記ユニット基板１５に螺着することで、取付け配置されている。また、レンズ側マウント部材８０には、その基端側に接点端子基板８７が配置され、上記熱電変換素子２１が接点端子基板８７を介してカメラ本体側と電気的に接続されている。
【００６４】
また、上記撮像素子モジュール１は、撮像装置として、例えば図９に示す一眼レフレックス電子カメラのカメラ筐体であるカメラ本体６０に内装されて使用に供される。但し、この図９においは、上記図１及び図２おける同一部分について、同一符合を付してその詳細な説明を省略する。
【００６５】
即ち、一眼レフレックス電子カメラは、上記カメラ本体６０に撮像光学系、ファインダー光学系、焦点検出光学系が配置されている。このうち撮像光学系は、光路の順に撮影レンズ群９２ａ、ハーフミラー９２ｂ、反射ミラー９２ｃ及び撮像素子モジュール１で構成されている。
【００６６】
この撮影レンズ群９２ａは、マウントを介してカメラ本体６０に着脱自在に組付けられる。ハーフミラー９２ｂは、撮影レンズ群９２ａからの光路を上記撮像素子モジュール１の方向とファインダー光学系とに分割するように構成されている。また、このハーフミラー９２ｂは、上記シャッタ８８と連動して持ち上がるクイックリターンミラーで構成されている。
【００６７】
反射ミラー９２ｃは、撮影レンズ群９２ａからの光を焦点検出光学系に導くように構成されている。また、反射ミラー９２ｃは、ハーフミラー９２ｂと連動して持ち上がるように構成され、持ち上げられたときに光路から外れて撮影レンズ群９２ａからの光が撮像素子モジュール１に導かれて、撮影レンズ群９２ａからの光路を撮像素子モジュール方向と焦点検出光学系とに切替え設定される。
【００６８】
焦点検出光学系は、撮影レンズ群９２ａの結像面と等価な予定結像面９２ｄ近傍に配置されたコンデンサーレンズ９３ａと、このコンデンサーレンズ９３ａからの光を折曲げてカメラ本体６０内でコンパクトに収めるための反射ミラー９３ｂと、縦横方向にそれぞれ一対の開口絞りを持つ開口絞り群９３ｃと、再結像レンズ９３ｄが開口絞り群９３ｃに対応して一体形成された再結像光学系９３ｅとの組み合わせと、光電変換素子列９３ｆとで構成されている。
【００６９】
また、一対の開口絞り群９３ｃと対応する一対の再結像レンズ９３ｄとの組み合わせにおいて、それぞれの開口絞り群９３ｃの中心及びそれに対応する再結像レンズ９３ｄは、撮影レンズ群９２ａの光軸から偏心している。ファインダー光学系は、ハーフミラー９２ｂで反射された方向の光路上において撮影レンズ群９２ａの結像面と等価な予定結像面に配置されたスクリーン９４ａと、ペンタダハプリズム９４ｂと、接眼レンズ９４ｃとで構成されている。
【００７０】
このように上記一眼レフレックスカメラは、撮像素子モジュール１の撮像素子１０に対して熱電変換素子２１を、その一方の面を熱的に結合させて配して、この熱電変換素子２１の他方の面に放熱部材２３を熱的に結合させ、この熱電変換素子２１の発生起電力を電源とする冷却構造をカメラ本体６０に設けていることにより、その熱源となる冷却用の電源回路を削減することができることで、発熱量の軽減が図れ、その熱設計を含む製作の自由度の向上が図れる。
【００７１】
なお、上記実施の形態では、弾性変形自在なＦＰＣ基板１１を用いて構成した場合について説明したが、これに限ることなく、その他、ハードタイプの印刷配線基板を用いて構成することも可能で、同様に有効な効果が期待される。
【００７２】
また、上記実施の形態では、カメラ本体６０に配した冷却ファン７３を、熱電変換素子２１の発生起電力を用いて駆動させて撮像素子１０（１０ａ）を含む発熱体の熱制御を行うように構成した場合について説明したが、これに限ることなく、その他、例えば図１０に示すように上記熱電変換素子２１を、上記撮像素子１０と放熱部材９６とに独立に熱的に結合して配し、さらにその他方を、相変化流路であるヒートパイプ９５を用いて冷却するように構成することも可能である。この実施の形態によれば、熱電変換素子２１の熱電変換効率を、さらに高めるように構成することが可能となり、さらに有効な効果が期待される。但し、図１０においては、上記図１における同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００７３】
即ち、熱電変換素子２１の一方を撮像素子１０の背面側絶縁シート１０１に熱的に結合させて配する。そして、この熱電変換素子２１の他方には、絶縁シート９５１、熱吸収材９５２を介在させて上記ヒートパイプ９５が熱的に結合されて配置されている。このヒートパイプ９５は、熱伝導性の優れた放熱部材９６が熱的に結合されて配置されている。そして、このヒートパイプ９５は、上記素子支持部材２０に対して図示しない断熱部材を介して熱的に断たれて配置されている。
【００７４】
また、ヒートパイプ９５には、作動流体強制循環手段である例えば圧電型ポンプ９７が連結されている。この圧電型ポンプ９７は、ポンプ接続部材９７１を介して放熱部材９６と熱的に断たれて組付けられており、作動流体をヒートパイプ９５内に強制的に循環供給して、いわゆる冷凍サイクルを構成している。
【００７５】
上記圧電型ポンプ９７は、上記熱電変換素子２１の発生起電力を電源として駆動制御され、その駆動によりヒートパイプ９５に密閉収容された作動流体を強制循環させて、熱電変換素子２１の他方から熱吸収材９５２を介して熱移送された熱を冷却する。
【００７６】
同時に、熱電変換素子２１の他方から熱吸収材９５２に熱移送された熱は、放熱部材９６を介して放熱される。これにより、熱電変換素子２１は、その一方の面と他方の面との温度差が大きく設定されて、その温度差に応じた多くの起電力を発生することが可能となる。
【００７７】
この熱電変換素子２１の発生起電力は、作動流体を強制循環するための圧電型ポンプ９７の駆動と共に、上述したカメラ本体６０内の外部空気を強制循環するための冷却ファン７３の駆動に用いられる。
【００７８】
なお、上記ヒートパイプ９５としては、圧電型ポンプ９７を配して、強制循環させる方式に限るものでなく、その他、作動流体を、その相変化を利用して吸熱側と放熱側との間の循環を行う冷凍サイクルを構成してもよい。
【００７９】
また、上記ヒートパイプ９５を用いる放熱構造としては、その他、例えば図１１に示すように構成してよく、同様に有効な効果を期待することができる。但し、この図１１においては、上記図１乃至図１０における同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１１に示す放熱構造は、上記ベアチップタイプの撮像素子１０の背面側絶縁シート１０１がＦＰＣ基板１１に設けた開口部１１１内に収容するように該ＦＰＣ基板１１に搭載されて電気的に接続されている。そして、このＦＰＣ基板１１の開口部１１１には、上記熱電変換素子２１が、その一方の面を上記絶縁シート１０１と熱的に結合させて配置されている。
【００８１】
この熱電変換素子２１の他方の面には、相変化流路を構成するループ状の平板型ヒートパイプ９５ａ（例えば外形状はループ状で、パイプ幅は撮像素子１０の寸法より小さく、背面側絶縁シート１０１幅と略同じである）の一部（吸熱部）が図示しない絶縁シートを介して熱的に結合されて配置されている。そして、この熱電変換素子２１の一部（吸熱部）には、黒色アルマイト処理等が施されて熱吸収面９５１ａが形成される。
【００８２】
上記ＦＰＣ基板１１の背面側には、アルミニウム材等の金属材料や粒状黒鉛にアルミナ粉、ガラス繊維やカーボン繊維が充填されたＰＰＳ樹脂でインサート成形された筒状の素子支持部材３０が配置されて、その一端部が熱的に結合されている。この素子支持部材３０には、開口部３０１が設けられ、この開口部３０１に上記熱電変換素子２１が、ヒートパイプ９５ａの熱吸収面９５１ａとの熱伝導による熱結合が断たれて収容配置されている。そして、この素子支持部材３０の開口部３０１の周囲部には、上記ヒートパイプ９５ａの熱吸収面９５１ａの周囲部が接着剤３３４を介して接合されて支持され、熱的に結合されている。
【００８３】
また、素子支持部材３０には、その内壁部にフィン案内溝３０２が設けられ、このフィン案内溝３０２には、放熱部材を構成するシリコンゲル材等の熱伝導材３１を挟持して対向配置された第１及び第２の放熱部材３２，３３が移動自在に収容されている。この第１及び第２の放熱部材３２，３３には、対向して複数のフィン３２１，３３１が設けられ、これら複数のフィン３２１，３３１が熱伝導材３１を介して対向配置されて相互間が熱的に結合されている。
【００８４】
このうち第２の放熱部材３３には、その一端部に透孔３３３を有した取付け部３３２が設けられ、この取付け部３３２の透孔３３３が上記素子支持部材３０に設けられた図示しない螺子孔に対向されて該素子支持部材３０に載置されている。
【００８５】
そして、取付け部３３２上には、透孔３４１を有したスペーサ部材３４が積重され、このスペーサ部材３４上には、上記ＦＰＣ基板１１が上記素子支持部材３０を包み込むように折返された一部が載置されている。このＦＰＣ基板１１上には、例えばステンレス鋼やアルミニウム製の押え部材３５が積重されて配置されている。
【００８６】
これらＦＰＣ基板１１及び押え部材３５には、透孔１１２，３５１が上記スペーサ部材３４の透孔３４１に対応して設けられ、この各透孔３５１，１１２，３４１，３３３には、螺子部材３６が挿入されて上記素子支持部材３０で、ヒートパイプ９５ａの両側に穿設された螺子孔（図示せず）に螺着されて上記素子支持部材３０に熱的に結合されて位置決め配置されている。
【００８７】
上記構成により、熱電変換素子２１は、その一方の面が撮像素子１０により熱移送され、その他方の面がヒートパイプ９５ａにより冷却されることで、その両側の面の温度差を大きく設定することができて、その温度差に応じた多くの起電力を発生することが可能となる。
【００８８】
ここで、上記ＦＰＣ基板１１には、上記温度センサ２９が搭載され、この温度センサ２９で上記第１及び第２の放熱部材３２，３３内の温度が検出される。この温度センサ２９は、第１及び第２の放熱部材３２，３３内の周囲温度を検出して上記ＣＰＵ２７に出力する。このＣＰＵ２７は、温度センサ２９で検出した温度情報に基づいて、上記熱電変換素子２１の発生起電力により、上記冷却ファン７３（図４参照）を駆動制御してカメラ本体６０内の撮像素子１０を含む発熱体の熱制御を実行する。
【００８９】
また、上記撮像素子１０の受光面側には、例えばその撮像面の周囲部に、例えば本出願人による特願２００６−２２２９号の図３、図４に示される手振れ防止機構を構成する粒状黒鉛にガラス繊維やカーボン繊維が充填されたＰＰＳ樹脂でインサート成形された移動枠３８に支持された押え部材３９が係合され、その面方向が一定に維持された状態で、移動枠３８を介して二次元的に移動されて、いわゆる手振れ補正が可能に構成されている。この移動枠３８は、例えば図示しない結合手段を介して上記押え部材３９に熱的に結合され、その駆動に伴う熱が結合手段を介して排熱される。
【００９０】
なお、この図１１に示す実施の形態においても、作動流体強制循環手段として、圧電型ポンプ等をヒートパイプ９５ａに配置して、作動流体を強制的にヒートパイプ９５ａ内に循環供給するように構成することも可能である。
【００９１】
よって、この発明は、上記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、上記実施の形態には、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。
【００９２】
例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】この発明の一実施の形態に係るレンズユニット及び撮像装置に適用する撮像素子モジュールの一例を示した断面図である。
【図２】図１の撮像素子モジュールから光学ローパスフィルタ、防塵機構及びシャッタを省略して、撮像素子の受光面側から見た状態を示した平面図である。
【図３】図１の撮像素子モジュールに用いた熱電変換素子の詳細を説明するために示した拡大図である。
【図４】図１の熱電変換素子の発生起電力を用いて駆動される冷却ファンの配置例を示した斜視図である。
【図５】図１の撮像素子モジュールを搭載した冷却手順を説明するために示したフローチャートである。
【図６】図１の撮像素子モジュールを搭載したこの発明の一実施の形態に係るレンズユニットを示した一部断面図である。
【図７】図１の撮像素子モジュールを搭載したこの発明の一実施の形態に係るレンズユニットの他の例を示した一部断面図である。
【図８】図７のレンズユニットを受光面側から見た状態を示した平面図である。
【図９】この発明の一実施の形態に係る撮像装置である一眼レフレックス電子カメラを示した構成図である。
【図１０】この発明の他の実施の形態の係るレンズユニットの構成を説明するために示した断面図である。
【図１１】図１０の撮像素子モジュールの変形例を示した断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１…撮像素子モジュール、６…ユニット基板、７…螺子部材、８…圧縮コイルバネ、１０，１０ａ…撮像素子、１０１，１０１ａ，１０１ｂ…絶縁シート、１０１ｃ…シリコンゲル剤、１０２…リード端子、１１…ＦＰＣ基板、１１１…開口部、１１２…接着剤、１２…ゴム枠、１３…光学ローパスフィルタ、１４…枠部材、１４１…蓄熱材、１４２…リブ、１５…保持部、１６…シャッタ、１７…透明ガラス基板、１８…加振部材、１９…押圧部材、２０…素子支持部材、２０１…開口部、２０ａ…放熱フィン、２１…熱電変換素子、２１１…Ｐ型半導体、２１２…Ｎ型半導体、２１３…リード、２２…絶縁シート、２２ａ…シリコンゲル剤、２２ｂ…吸気口、２３…放熱部材、２３ａ…放熱フィン、２４…断熱部材、２５…印刷配線基板、２６…コネクタ、２７…ＣＰＵ、２８…ＡＦＥＩＣ素子、２９…温度センサ、３０…素子支持部材、３０１…開口部、３０２…フィン案内溝、３１…熱伝導材、３１，３２…第１及び第２の放熱部材、３２１，３３１…フィン、３３２…取付け部、３３３…透孔、３３４…接着剤、３４…スペーサ部材、３４１…透孔、３５…押え部材、３６…螺子部材、３７…温度センサ、３８…移動枠、３９…押え部材、５０…レンズ光学系、５５ａ，５５ｂ，５５ｃ…第１乃至第３のレンズ、５６ａ，５６ｄ…ホルダ、５７…案内機構、５８…直線螺子機構、５９…ステッピングモータ、６０…カメラ本体、６１…吸気孔、６２…排気孔、６３…ボディ側マウント、６４…レンズ着脱ボタン、６５…グリップ部、６６…レリーズボタン、６７…露出補正ボタン、６８…モードダイヤル、６９…コントロールダイヤル、７０…液晶モニター、７１…光学ファインダー、７２…ホットシュー、７３…冷却ファン、８０…レンズ側マウント部材、８１…印刷配線基板、８１１…開口部、８２…保護ガラス、８３…素子支持部材、８４…断熱スペーサ部材、８５…螺子部材、８６…板バネ部材、８７…接点端子基板、９２ａ…撮像レンズ群、９２ｂ…ハーフミラー、９２ｃ…反射ミラー、９２ｄ…予定結像面、９３ａ…コンデンサーレンズ、９３ｂ…反射ミラー、９３ｃ…開口絞り群、９３ｄ…再結像レンズ、９３ｅ…再結像光学系、９３ｆ…光電変換素子列、９４ａ…スクリーン、９４ｂ…ペンタプリズム、９４ｃ…接眼レンズ、９５，９５ａ…ヒートパイプ、９５１…絶縁シート、９５１ａ…熱吸収面、９５２…熱吸収材、９６…放熱部材、９７…圧電型ポンプ、９７１…ポンプ接続部材。
【図１】
2009071627.tif 000003
【図２】
2009071627.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009071627.tif 000009
【図８】
2009071627.tif 000010
【図９】
2009071627.tif 000011
【図１０】
2009071627.tif 000012
【図１１】
2009071627.tif 000013