CN101674406A

CN101674406A - 摄像设备

Info

Publication number: CN101674406A
Application number: CN200910172158A
Authority: CN
Inventors: 相场公志
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: JP5100582B2; CN101674406B; US8207489B2; US20100059664A1; JP2010068328A

Abstract

一种摄像设备，其包括：镜筒；图像传感器；摄像板，其被构造成将图像传感器固定到摄像板；弹性构件，其被布置在镜筒和摄像板之间；固定构件，其被构造成在弹性构件变形的状态下将摄像板固定到镜筒；传热板，其传递来自摄像板的热；以及导热片，其能弹性变形并且被保持在摄像板和传热板之间。当摄像板被固定到镜筒时，导热片被保持在摄像板和传热板之间，使得由弹性构件施加到摄像板的弹性力的方向与由传热板施加到摄像板的弹性力的方向一致。

Description

摄像设备

技术领域

本发明涉及以数字式照相机为代表的摄像设备，更特别地，涉及具有用于冷却图像传感器的散热结构的摄像设备。

背景技术

近年来，使用如电荷耦合器件(CCD)或者互补金属氧化物半导体(CMOS)等固态图像传感器将被摄体像转换成电信号的摄像设备已经普及。固态图像传感器一般包括半导体，在图像传感器中产生热噪音。此外，安装在固态图像传感器周围的元件受到所产生的热的影响。

因为热噪音(也称为暗噪音)随着图像传感器的温度的升高而单调地增加，因此，期望将图像传感器的温度保持在最低可能值，以减少热噪音的产生并且拍摄具有高图像品质的图像。

因此，用于高速连拍和用于在天体摄影中长时间曝光摄像的一些摄像设备设置有用于图像传感器的冷却机构，以获得具有高图像品质的图像。

此外，强烈要求数字式照相机小型化，通过例如使光学系统和电路元件小型化和高密度集成化，在维持高功能和高性能的同时，照相机主体的小型化稳定地前进。

然而，传统的冷却机构一般具有复杂的结构，这是使数字式照相机难以小型化的一个因素。

为了解决上述问题，日本特开2003-304420号公报论述了具有布置在摄像板和显示单元之间以散热的弹性导热构件的机构。

当图像传感器被安装在镜筒上时，如果如CCD或者CMOS传感器等图像传感器倾斜，则产生光轴附近的一些区域中的图像焦点对准而另一些区域中的图像焦点未对准的光学性能的问题。

因此，如图8所示，光学调整机构被设置成通过拧紧或松开调整螺杆2’来调整被施力弹簧3’支撑的摄像板4’的倾斜或位置。

此时，如果导热构件5’的应力大，则该应力妨碍了摄像板4’的倾斜的校正(更具体地，由导热构件5’施加的沿“B”方向的应力减小了施加沿“A”方向的应力的施力弹簧3’的施力效果。)

本发明涉及一种摄像设备，该摄像设备能够防止图像传感器的温度升高，并且在不损坏倾斜调整机构的性能的情况下，即使在高速连拍和长时间连续曝光摄像中也能够形成显示较少噪音的高品质图像数据。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种摄像设备包括：镜筒；图像传感器；摄像板，该摄像板被构造成将图像传感器固定到该摄像板；弹性构件，该弹性构件被布置在镜筒和摄像板之间；固定构件，该固定构件被构造成在弹性构件变形的状态下将摄像板固定到镜筒；传热板，该传热板传递来自摄像板的热；以及导热片，该导热片能弹性变形并且被保持在摄像板和传热板之间。当摄像板被固定到镜筒时，导热片被保持在摄像板和传热板之间，使得由弹性构件施加到摄像板的弹性力的方向与由导热片施加到摄像板的弹性力的方向一致。

根据本发明的另一个方面，一种摄像设备包括：镜筒；图像传感器；摄像板，该摄像板被构造成将图像传感器固定到摄像板；固定构件，该固定构件被构造成将摄像板固定到镜筒；传热板，该传热板传递来自摄像板的热；以及导热片，该导热片能弹性变形并且被保持在摄像板和传热板之间。导热片和传热板被配置在镜筒和摄像板之间，固定构件在导热片弹性变形的状态下将摄像板固定到镜筒。

通过下面参照附图对典型实施方式的详细说明，本发明的其它特征将变得明显。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的实施方式，用于说明本发明的原理。

图1是根据本发明的典型实施方式的作为摄像设备的数字式照相机的主视图。

图2是图1中的数字式照相机的背面图。

图3是图1中的数字式照相机的仰视图。

图4是图1中的数字式照相机的方框图。

图5是根据本发明的第一典型实施方式的作为摄像设备的数字式照相机的镜筒及其附近的侧视图。

图6是根据本发明的第二典型实施方式的作为摄像设备的数字式照相机的镜筒及其附近的侧视图。

图7是根据本发明的第三典型实施方式的作为摄像设备的数字式照相机的镜筒及其附近的背面图。

图8是作为传统例的摄像设备的数字式照相机的镜筒及其附近的侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明的各典型实施方式、特征和方面。

图1是根据本发明的典型实施方式的作为摄像设备的数字式照相机的主视图。图2是图1中的数字式照相机的背面图。图3是图1中的数字式照相机的仰视图。

如图1所示，镜筒6被配置在数字式照相机100的壳体的正面的中央的稍右方，并且镜筒6保持图4所示的摄影透镜103。

当从壳体的正面观察时，快门开关61被设置在数字式照相机100的壳体的顶面的左方。此外，发出用于夜间拍摄的闪光的闪光窗口9被设置在壳体的正面的上方。

三角架螺杆20被设置在数字式照相机100的壳体的底面的中央。三角架螺杆20被用来固定数字式照相机100。需要具有足够的机械强度的三角架螺杆20一般由锌压铸品或铝压铸品制成。

如图2所示，操作单元70和由液晶显示器(LCD)形成的图像显示单元28被设置在数字式照相机100的壳体的背面上。

如图3所示，被构造成存储作为数字式照相机100的电源的电池的电池存储单元25和被构造成容纳用于记录视频信号的存储卡的记录单元19被设置在数字式照相机100的壳体的左端。

用在升压电路中以获得夜间拍摄的闪光操作所需的高电压的具有大容量的主电容器202被配置在数字式照相机100的壳体的右端。

安装有图像传感器的摄像单元22被配置成使得摄像单元22的光接收面被置于由被保持在镜筒6中的摄影透镜103聚焦被摄体像的位置。

图4是图1中的数字式照相机的方框图。

镜筒6包括具有光圈机构的快门101、摄影透镜103、和被构造成覆盖摄影透镜103和摄像单元22的挡板102。

摄像单元22由将光学图像转换成电信号的CCD或CMOS元件形成。模数(A/D)转换器23被用来将从摄像单元22输出的模拟信号转换成数字信号。A/D转换器23还被用来将从声音控制单元11输出的模拟信号转换成数字信号。

定时生成单元21向摄像单元22、声音控制单元11、A/D转换器23和数模(D/A)转换器13供给时钟信号和控制信号。由存储器控制单元15和系统控制单元50控制定时生成单元21。

图像处理单元24基于来自A/D转换器23的数据或者来自存储器控制单元15的数据来进行预定的像素插值、如压缩等调整大小处理和颜色转换处理。图像处理单元24还通过使用所拍摄(摄影)的图像数据来进行预定的运算处理，系统控制单元50基于运算处理的结果进行曝光控制和聚焦控制。

因此，进行通过镜头(TTL)类型的自动聚焦(AF)处理、自动曝光(AE)处理和预闪发光(EF)处理。图像处理单元24还通过使用所拍摄的图像数据来执行预定的运算处理，并且执行TTL类型的自动白平衡(AWB)处理。

来自A/D转换器23的输出数据经由图像处理单元24和存储器控制单元15或者直接经由存储器控制单元15被写入到存储器32中。

当获得由麦克风10记录的音频数据、所摄影的静止图像和运动图像、以及图像文件时，存储器32存储文件标题。存储器32具有足够的存储容量来存储预定数量的静止图像以及预定长度的运动图像和声音。

压缩/解压缩单元16被用来通过自适应离散余弦变换(ADCT)来压缩或者解压缩图像数据。更具体地，当操作快门101时，压缩/解压缩单元16读取存储在存储器32中的拍摄图像以压缩该拍摄图像，并且将处理后的数据写入到存储器32中。

压缩/解压缩单元16读取从记录单元19读取到存储器32的压缩图像，并且解压缩该压缩图像，然后将处理后的数据写入到存储器32中。

由系统控制单元50中的编档(filing)单元将由压缩/解压缩单元16被写入到存储器32中的图像数据制成文件，并且经由接口(I/F)18将该图像数据记录在记录介质200中。

存储器32也用作显示图像用的存储器，被写入到存储器32中的显示用的图像数据经由D/A转换器13被显示在图像显示单元28上。

从麦克风10输出的音频信号经由放大器等所形成的声音控制单元11被A/D转换器23转换成数字信号，然后被存储器控制单元15存储在存储器32中。

此外，记录在记录介质200中的音频数据被读取到存储器32中，经由D/A转换器13被声音控制单元11控制，并且经由扬声器38被输出。

系统控制单元50控制整个数字式照相机100。系统存储器52存储系统控制单元50的操作用的常量、变量和程序。

非易失性存储器56是电可擦除和可记录存储器，并且由例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)形成。

第一快门开关SW1(62)、第二快门开关SW2(64)和操作单元70被用于向系统控制单元50输入各种操作命令。

模式切换开关60可以将系统控制单元50的操作模式切换到静止图像拍摄模式、连拍模式、运动图像模式和再现模式中的任一种模式。

在快门开关61的操作途中(半按)，接通第一快门开关SW1，以指示AF处理、AE处理、AWB处理或EF处理的开始。

在快门开关61的操作完成(全按)时，接通第二快门开关SW2，以指示从自摄像单元22读取信号到将图像数据写入到记录介质200的一系列摄像处理的开始。

操作单元70的操作构件被分配功能并且根据情况而适当地用作功能按钮，使用者可以在视觉确定图像显示单元28上显示的各种功能图标的状态下使用这些功能。

功能按钮包括例如结束按钮、返回按钮、图像前进按钮、跳过按钮、限制(narrow-down)按钮和属性改变按钮。例如，当按下操作单元70时，在图像显示单元28上显示各功能按钮。使用者可以通过使用图像显示单元28上的菜单画面和操作单元70而直观地执行各种设定。

电源开关72接通和切断电源。电源控制单元39由电池检测电路、直流-直流(DC-DC)转换器和被构造成切换供电对象的切换电路形成。电源控制单元39检测电池的有无、电池的类型和电池的剩余电荷。

电源控制单元39根据检测结果和来自系统控制单元50的命令来控制DC-DC转换器，并且在必要时间段向包括记录介质200在内的各单元供给必要电压。

电源单元30包括：如碱性电池或锂(Li)电池等一次电池；如镍镉电池(NiCd)、镍氢电池(NiMH)或Li电池等二次电池；和AC适配器。连接器33和34将电源单元30连接到电源控制单元39。

实时时钟(RTC)40内含独立于电源控制单元39的电源单元，并且甚至当电源单元30关闭时也可以维持时钟工作。在启动时，系统控制单元50通过使用从RTC 40获得的日期和时间来控制计时器(timer)。

接口(I/F)18是与如存储卡或硬盘等记录介质200连接的连接单元，并且连接器35连接记录介质200与接口18。

记录介质装卸检测单元98检测记录介质200是否被安装到连接器35。

记录介质200包括由半导体存储器或磁盘构成的记录单元19、与数字式照相机100连接的接口(I/F)37、以及用于连接记录介质200与数字式照相机100的连接器36。

通信单元110基于如推荐的标准232版本C(RS232C)、通用串行总线(USB)、电气和电子工程师协会(IEEE)1394、P1284、小型计算机系统接口(SCSI)、调制解调器、局域网(LAN)和无线通信等各种类型的标准来执行通信处理。

连接器112(无线通信的情况下的天线)经由通信单元110将数字式照相机100连接到其它设备。

图像传感器1的光接收面被配置在由被镜筒6保持的摄影透镜103形成被摄体像的位置。以下将说明上述配置的方法。

图像传感器1被软焊到基板7，摄像板4被安装到基板7。基板7由导热性材料制成。摄像板4由如铜、铝或SUS(不锈钢)等导热性优异的金属材料制成。一般由调整螺杆2(固定构件)将摄像板4固定到镜筒6的三个或四个位置。

施力弹簧3(弹性构件)被夹在镜筒6和摄像板4之间并且被配置(压力接触地安装)在调整螺杆2的附近。一般配置与调整螺杆2的数量相同数量的施力弹簧。由施力弹簧3对摄像板4施力，并且通过拧紧或松开调整螺杆2来调整图像形成面的位置或倾斜。

因此，施力弹簧3用作配置在镜筒6和摄像板4之间的弹性构件。调整螺杆2起到在弹性施力弹簧3弹性变形的状态下将摄像板4固定到镜筒6的固定构件的功能。

换句话说，摄像板4被可调整地支撑在镜筒6上。从而，吸收了各镜筒的光学性能的差异，并且能够实现期望的光学性能。

传热板8被固定到镜筒6。传热板8消散了图像传感器1的热。传热板8由如铜或铝等导热性优异的材料制成。传热板8有助于增强镜筒6的强度。

以下将说明组装过程和用于提供图像传感器1到传热板8的热联接的方法。

可弹性变形的导热片5被布置在传热板8上。对于导热片5，可使用例如硅胶片、硅钢片或丙烯酸片。导热片5通过其弹性被夹在摄像板4和传热板8之间。

在安装导热片5之后，将施力弹簧3置于镜筒6的施力弹簧安装部6a中。然后，图像传感器1、基板7和摄像板4成为一体的摄像单元22被安装到镜筒6，并且用调整螺杆2固定该摄像单元22。

通过采用上述结构，热从图像传感器1传递到摄像板4然后传递到传热板8。最后，热传递通过传热板8并且从外盖或三脚架螺杆20散发射到大气中。

因此，在不增大数字式照相机100的尺寸的情况下，通过提高散热效率能够防止图像传感器1的温度升高。

即使摄像单元22的位置由于通过改变调整螺杆2的拧紧强度的光学调整而发生变化，也可以通过由导热片5的弹性吸收该变化而经由导热片5将摄像板4安装到传热板8。

虽然导热片5的弹性产生应力(沿B方向)，但是，根据本典型实施方式的结构，由于沿与施力弹簧3的应力方向相同的方向(沿A方向)产生应力，因此，可以在不损坏施力弹簧3的施力效果的情况下，将摄像单元22保持在期望位置。

换句话说，当摄像板4被固定到镜筒6时由施力弹簧3施加到摄像板4的施加力(弹性力)的方向与由导热片5施加到摄像板4的弹性力的方向一致，因此，导热片5的弹性力不会妨碍施力弹簧3的施力作用。

如图6所示，通过将导热片5配置在所有调整螺杆2的近旁，即使减少施力弹簧3的数量或者完全移除施力弹簧3，也能够由来自导热片5的应力来保持摄像单元22，从而可以减少部件的数量。

如图7所示，如果导热片5被配置在连接两个调整螺杆2的中心的直线上，即使数字式照相机不具有施力弹簧3，也可以保持导热片5的应力平衡，从而可以适当地进行光学调整。

根据本发明的典型实施方式的摄像设备，在防止图像传感器的温度升高和不减损倾斜调整机构的性能的同时，即使在高速连拍和长时间曝光摄像中，也能形成显示较少噪音的高品质图像数据。

虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和功能。

Claims

1.一种摄像设备，所述摄像设备包括：

镜筒；

图像传感器；

摄像板，所述摄像板被构造成将所述图像传感器固定到所述摄像板；

弹性构件，所述弹性构件被布置在所述镜筒和所述摄像板之间；

固定构件，所述固定构件被构造成在所述弹性构件变形的状态下将所述摄像板固定到所述镜筒；

传热板，所述传热板传递来自所述摄像板的热；以及

导热片，所述导热片能弹性变形并且被保持在所述摄像板和所述传热板之间，

其中，当所述摄像板被固定到所述镜筒时，所述导热片被保持在所述摄像板和所述传热板之间，使得由所述弹性构件施加到所述摄像板的弹性力的方向与由所述导热片施加到所述摄像板的弹性力的方向一致。

2.一种摄像设备，所述摄像设备包括：

镜筒；

图像传感器；

固定构件，所述固定构件被构造成将所述摄像板固定到所述镜筒；

传热板，所述传热板传递来自所述摄像板的热；以及

其中，所述导热片和所述传热板被配置在所述镜筒和所述摄像板之间，所述固定构件在所述导热片弹性变形的状态下将所述摄像板固定到所述镜筒。

3.根据权利要求2所述的摄像设备，其特征在于，

所述固定构件是用于将所述摄像板固定到所述镜筒的调整螺杆，并且所述导热片被配置在连接两个调整螺杆的中心的直线上。