JP2019179949A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気効率を著しく低下させることなくファンにかかる水の量を低減させることで、高い次元での放熱性能および防滴性能を有する撮像装置を提供すること。【解決手段】吸気口と排気口との間を連通する空間を内部に有するダクトと、前記内部の空間にファンを内包するダクトを持つ撮像装置において、前記ダクト内部で前記ファンを通過して前記吸気口から前記排気口までを通過する第一の流路と、前記ダクト内部で、前記ファンを通過せずに前記吸気口から前記排気口までを通過する第二の流路を有することを特徴とする。【選択図】図６

Description

本発明は、強制空冷構造を備える撮像装置の構造に関する。

一般的に、放送用・業務用のビデオカメラは、その本体を撮影者の肩に担いで撮影する肩乗せ型の撮影スタイルが多く採られており、撮影者の肩にかかる負担を軽減するため、ビデオカメラ底面の肩に当たる部位にショルダーパッドが設けられていることが一般的である。

また放送用・業務用の撮像装置は小型化が求められる反面、高機能化や高画質化が市場から要望されるに伴い、消費電力の増大を招き、外装温度の高温化および内部電気素子の保証温度を超えることによる熱暴走などが近年問題となっている。肩乗せ型の撮像装置の場合、本体側面の近傍にカメラマンの顔が位置するので、撮像装置の同一側面他側面に吸気口と排気口を備える必要があり、一側面に吸気口・排気口を備え、ファンを用いた強制空冷構造を備える撮像装置が提案されている。なお、このようなファンを用いた強制空冷構造においては、吸気口と排気口を繋ぐ空間を持ちその空間内にファンを配置するダクト方式が主流となってきている。

このようなダクト方式の強制空冷構造においては、ダクト内部と製品内部はダクトの内壁によって隔絶されている。そして、内部電気素子が発熱した熱をダクトまで導き、その熱をダクト内部に設置したファンし稼働させることで排熱する。

一般的に肩に担ぐタイプの放送用・業務用の撮像装置は、屋外で使用されることが多く、雨天の時に撮像装置内部に雨が入らないように防滴する必要がある。

ダクトは内壁によって製品内部とは隔絶されているため、雨等の水がダクト内に侵入した場合には、外部に漏れることなくファンを通過して排気口に向かうことになり、電気部品であるファンに水がかかってしまい故障してしまう恐れがある。

放熱機能および防滴機能を有する放熱部に関する発明は様々提案されている（特許文献１）。

特開２０１１−１０９３９３号公報

特許文献１に記載の従来の技術は、放熱用開口部の内側に空間部を設け、空間部には装置内部と連通する通気孔を設け、空間部には製品底面まで繋がる排水溝を設けるものである。この技術を適用し、ダクト内から製品底面まで繋がる排水溝を設ければダクト内部に侵入した水を排出することは可能となるが、ダクトの密閉性を大きく低下させてしまうため、ファンの排気効率が著しく低下してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、排気効率を著しく低下させることなくファンにかかる水の量を低減させることで、高い次元での放熱性能および防滴性能を有する撮像装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本出願に係る撮像装置は、吸気口と排気口との間を連通する空間を内部に有するダクトと、前記内部の空間にファンを内包するダクトを持つ撮像装置において、前記ダクト内部で前記ファンを通過して前記吸気口から前記排気口までを通過する第一の流路と、前記ダクト内部で、前記ファンを通過せずに前記吸気口から前記排気口までを通過する第二の流路を有することを特徴としている。

本発明によれば、排気効率を著しく低下させることなくファンにかかる水の量を低減させることで、高い次元での放熱性能および防滴性能を有する撮像装置を提供することが可能となる。

撮像装置の斜視図 撮像装置の分解斜視図 メインユニットの分解斜視図 ダクトの内部を示す側面図 ダクトの内部を示す斜視図 ダクトの内部での水の流れを示す模式図 フィン間の気流の流速を示す模式図 排水モードへの移行を行う場合の処理の流れを示すフローチャート 排水モード滞在時に電源を切った場合の処理の流れを示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜撮像装置の構成要素説明＞
まず最初に図１および図２を用いて撮像装置１００の構成を説明する。図１は、本発明の撮像装置１００を右前側から見た斜視図である。図２は、本発明の撮像装置１００を右前側から見た分解斜視図である。なお、本実施例に示す形態においては、図１に示すように被写体に向かう方向で上下左右とし、被写体側を正面と定義し説明を行う。

本実施例に示す撮像装置１００は、図１に示すように、本体部１０１と、肩乗せユニット１０２と、レンズ鏡筒１０３と、グリップ部１０４から構成されている。

撮像装置１００を使用する際には、撮影者が自身の右肩の上に肩乗せユニット１０２を乗せる形で担ぎ、本体部１０１の左側面に撮影者の右頬を当てながら、レンズ鏡筒１０３の一部に設けられているグリップ部１０４を右手で把持しバランスを取りながら保持する形態を取ることが最も安定して撮影出来る姿勢である。そのため、本実施例に示す撮像装置１００も、この撮影姿勢を前提に各部の配置を行っている。

次に、撮像装置１００の各構成要素についての詳細説明を行う。

本体部１０１は、図２に示すように、マグネシウム等の金属で構成された外装１０６で全周構成されており、その内部には詳細は後述するメインユニット１０５が内包されている。そして、外装１０６の右側側面前方に吸気口１０７、右側側面後方に排気口１０８が設けられている。

なお、吸気口１０７および排気口１０８は外装１０６に設けられた内外連通する開口部であり、その開口部は格子状に形成されており、大型の異物の通過を防ぐ構成になっている。そして、格子状の開口の内側にはオープンセル構造のウレタンフォームで構成された吸気フィルタ（不図示）が設けられており、微細な粉塵が内部に流入することを防ぐことができる。

これら以外にも、内部に不図示の撮像素子、電源部、記録部、各種操作部など、ビデオカメラとしての機能を果たすための主要機能を備えている。

肩乗せユニット１０２は、本体部１０１の底面部に連結されるユニットであり、撮影時には撮影者の肩に当接し撮像装置１００を安定的に保持する、表面を発泡ポリエチレンなどの弾力のある材料で構成した部位である。

レンズ鏡筒１０３は、複数枚のレンズ群、絞り等の可動可能な複数の光学要素、およびこれらの光学要素を駆動させるアクチュエーターを有しており、本体部１０１に内包されている撮像素子（不図示）上に結像する光学系である。なお所定のレンズ群を内部で移動させることにより、撮影画像の画角を変化させるズームや、被写体にピントを合わせるフォーカス、絞り機構による撮像装置が受光する光量の調節などを行うことができる。また、レンズ鏡筒１０３は本体部１０１の前側に対して着脱自在に構成されている。

グリップ部１０４は、撮影時に手を添えて撮像装置１００を把持するための部位である。また、ズームや絞り等のレンズ鏡筒１０３のアクチュエーターを操作する部位や記録の開始停止を指示するトリガーキーなど各種操作部など撮影時に使用する各種操作系が設けられており、撮影時に使用する操作を片手でスムーズに行えるようになっている。

なお、本実施例中においては、グリップ部１０４はレンズ鏡筒１０３に対して強固に固定されているが、本体部１０１や肩乗せユニット１０２に対して固定されていても良い。

撮像装置１００は、この他にも動画を記録するための機能を果たす為に必要な種々の構成要素を有している。しかし、その構成や機能の詳細は本発明の本質にかかわりが少ないため説明を省略する。

＜メインユニットの詳細説明＞
次に、メインユニット１０５の詳細について図３を用いて説明する。図３は、本発明のメインユニット１０５の分解斜視図である。なお内部の説明を行うため、ダクト１０５の一部は非表示としている。

メインユニット１０５は、図３に示すように、ダクト１０９、撮像装置１００全体を制御する制御基板１１０、放熱ゴム１１１、ファン１１２、排水チューブ１１３から構成されている。

ダクト１０９は複数個のアルミニウムやマグネシウムなどの熱伝導率の高い金属部品で構成されており、その形状は上側から見た際に略コの字の形状になっている。そして、その内部には吸気側開口１１４と排気側開口１１５を結ぶ、外部と隔離されている空間を有している。また、ダクト１０９の吸気側開口１１４は吸気口１０７と、排気側開口１１５は排気口１０８と接続されている。なお、ダクト１０９の詳細形状は後述する。

制御基板１１０は撮像装置１００全体の動作を制御する回路が実装されている基板であり、制御基板１１０には多くのＩＣが実装されている。その中でも撮像素子からの信号を処理する素子や、映像処理を行う素子などの消費電力が大きく非常に発熱するＩＣは、制御基板１１０のダクト１０９側に実装されている。

放熱ゴム１１１は、熱伝導率が高い弾性を有するゴム部材であり、制御基板１１０に実装されている消費電力が大きいＩＣとダクト１０９との間に圧縮された状態で挟み込まれている。そのため、制御基板１１０上で発生する熱を効率よくダクト１０９に伝熱することができる。

ファン１１２は小型の軸流ファンであり、プラスチック製のフレーム内に羽根およびモーターを内包している。そして、制御基板１１０とワイヤー１１６により電気的に接続されたファン基板（不図示）を有しており、モーターと連結された羽根を回転させることにより、その前後に圧力差を生み出し空気を送っている。また、羽根には磁石（不図示）、ファン基板にはホール素子（不図示）が備えられ、羽根の回転数を検知しフィードバック制御する手段を備えている。

排水チューブ１１３は、可撓性を有する中空状の透明部材で形成されたホース部材であり、その太さはダクト１０９の断面積に比べると非常に細いものとなっている。

このような構成を持つファン１１２はシリコンゴムなどの変異可能な加撓性を有する適宜の弾性部材で形成されているファンゴム（不図示）を介してダクト１０９の内部に弾性的に固定されている。これにより、ファン１１２の回転時に発生する振動が伝達されることを低減している。

以上説明した構成により、ファン１１２はその駆動により気流を生じさせ、吸気口１０７からダクト１０９内に空気を吸気し、本体部１０１の右側後方に設けられている排気口１０８から排出する機能を持ち、かつ回転数を制御可能となっている。

なお、本実施の形態に示す撮像装置１００においては、前述のとおり撮影者は肩乗せユニット１０２を自身の右肩に乗せて撮影を行う。そのため、撮影者の顔が本体部１０１の左側面に隣接することになるが、排気口１０８は右側側面に設けられているため、排気風が撮影者の顔にあたることは無く、不快感を与えることは無い。

一般的に軸流ファンは、羽根を低速回転することでも十分大きな風量を得ることができる。

羽根を低速で回転させることで風切り音やモーター音などの騒音ノイズも抑えることができるので、本実施の形態のような撮像装置には最適である。

＜ダクトの詳細説明＞
次に、ダクト１０９の詳細について図４および図５を用いて説明する。図４は、本発明のダクト１０９の内部構造を示すダクト１０９を右側から見た図である。図５は、本発明のダクト１０９の内部構造を示す斜視図である。

ダクト１０９は、前述のとおり、吸気側開口１１４と排気側開口１１５を先端としたコの字形状をしており、その内部ではコの字の角部にはファン保持部１１７が設けられている。 また、ファン保持部１１７の下側の面は周囲の面よりも一段高い段差１１８で構成されている。

ファン保持部１１７はダクト内で段差１１８の上側に設けられているため、ファン１１２は周囲の面よりも一段高く配置されることになる。

ダクト１０９の内側には制御基板１１０が近接する側の底面１１９から凸する形でリブ状のフィン群がダクト１０９と一体に前後方向を長手とする形で形成されている。そして、フィン群の中でも吸気側開口１１４とファン保持部１１７の間にあるフィン群を前側フィン１２０と呼び、排気側開口１１５とファン保持部１１７の間にあるフィン群を後ろ側フィン１２１と呼ぶ。

前側フィン１２０は、全数に渡ってその一部が略同一箇所で切りかかれており、その奥面には周囲よりも一段凹となる一本の溝形状である縦溝１２２が設けられている。そして、縦溝１２２はダクト１０９の下側面に設けられた周囲よりも一段凹となる貯水池１２３に繋がっている。

後ろ側フィン１２１の一部の間でかつ、ファン保持部１１７の近傍には排水チューブ接続部１２４が設けられている。排水チューブ接続部１２４はダクト１０９の内外を連通する小さな穴部であり、その断面積はダクト１０９の断面積に比べて非常に小さなものとなっている。そして、その外側には排水チューブ１１３が接続される構成となっている。

また、貯水池１２３にも、排水チューブ接続部１２４とほぼ同等の穴（不図示）が設けられており、排水チューブ１１３が外側に接続されている。

ダクト１０９の下側面はファン保持部１１７周辺が最も高く、吸気側開口１１４および排気側開口１１５に向かって緩やかに傾斜する斜面形状１２５が形成されている。

＜水の流れの詳細説明＞
以上説明した構成を持つ本発明の撮像装置１００において、ダクト１０９内に侵入した水の流れについて、その詳細を以下説明する。図６はダクト１０９の内部における水の流れを示す模式図である。

まず、吸気側開口１１４すなわち撮像装置１００の吸気口１０７から吸い込まれた水に関しては、ファン１１２によって発生する気流に乗り、前側フィン１２０の間を通ったのちに縦溝１２２に到達する。縦溝１２２部では前述のとおり、前側フィン１２０が切りかかれているため、水は縦溝１２２に沿って貯水池１２３まで落ちていき、その内部に貯水される。なおこの時、縦溝１２２の幅は、ファン１１２の吸引力によっても、水が縦溝１２２のファン１１２側に飛び越えることができない所定の距離となっている。

また、前述の様に排水チューブ接続部１２４はダクト１０９に比べて断面積が非常に小さく、さらにその近傍にはファン１１２が存在するため、排水チューブ接続部１２４の直上をファン１１２によって生み出された気流が通過することとなる。これにより、いわゆるベンチュリー効果により、排水チューブ接続部１２４には排水チューブ１１３内の流体を吸い出す負圧が働く。つまりは、ファン１１２が回転することによって生じる流速によって貯水池１２３に貯水された水をファン１１２の排気口１０７側に吸い出すことになる。そして、吸い出された水は、ファン１１２によって生み出される気流に乗り、排気側開口１１５を通り排気口１０８から撮像装置１００の外に排出される。

以上説明した構成を採用することによって、吸気口１０７から流入した水をファン１１２を迂回して排気口１０８に到達させ排出することができるため、電気部品であるファン１１２を水から守ることが可能となり、撮像装置１００の防滴性能を強化することが可能となる。

またここで、二つの壁に挟まれた通路の内側を流体が流れるときには、その中央部が最も流速が早いことが広く一般的に知られている。図７は二つの壁に挟まれた通路の中央部の流速が最も早いことを示す模式図である。

そのため、排水チューブ接続部１２４は後ろ側フィン１２１の略中央部に配置することで、排水チューブ接続部１２４の直上を通過する気流の流速を上げることが可能になる。流速が早ければ、排水チューブ接続部１２４において大きな負圧を生むことが可能となり、効率的に貯水池１２３の水を排気口側に吸い出すことが可能となる。

次に、例えば吸気側開口１１４の一番下側から水が流入した際や、貯水地１２３からあふれ出た時について図６を用いて説明する。

前述のとおり、ダクト１０９の底面はファン保持部１１７の下側には段差１１８が設けられている。そのため、仮に貯水池１２３が溢れることがあっても、段差１１８に阻まれる。そして、吸気側開口１１４に向かって斜面形状１２５が形成されているため、溢れた水などはファン１１２には到達せずに吸気側開口１１４に向かい流れ、吸気口１０７を通り撮像装置１００の外に排水される。また排気側開口１１５側から流入した水においても反対側と同様に段差１１８に阻まれる。そしてその後、斜面形状１２５に沿って排気側開口１１５に向かい流れ、排気口１０８を通り撮像装置１００の外に排出される。

以上説明したようなのような排水構造を持つダクト１０９であれば、ダクト内部にファンの気流と共に侵入した水はファン１１２自身の動作による気流によって生じた気圧差により吸気側開口１１４から侵入した水をファン１１２を通過すること無く、ファン１１２の排気側開口１１５側へ移動し、撮像装置１００の外に排出することが可能となる。これにより、ファン１１２にかかる水の量を低減することが可能となり防滴性能の向上を果たしている。なお本発明の技術を従来の技術と比較した場合、流速を上げるためにダクト１０９の断面積に比べて排水チューブ接続部１２４の断面積は著しく小さなものに設定している。そのため、仮に貯水池１２３に水が入っていない状態において、排水チューブ１２３内を通過して吸気口１０７から排気口１０８に抜ける空気量は非常に少ない。つまりは放熱効率という点においては、従来の技術を用いたものと遜色ないものとなっているため、放熱効率を落とすこともない構成である。

＜排水モードの説明＞
撮像装置１００は、排水チューブ１１３内の水の有無を検知する手段（不図示）を持っている。この検知する手段は、例えば透明部材で構成されている排水チューブ１１３を透過する光を発し、その変化量を見るなどの、既知の技術のどれを用いてもかまわない。

撮像装置１００は、前述の排水チューブ１１３内の水の有無を検知する手段から得られる結果により、排水チューブ１１３内に所定の量以上の水がたまった場合、排水モードに移行する機能を有している。

次に排水モードに移行する場合の撮像装置１００の動作を図８に従って説明する。図８は制御基板１１０における排水モードへの移行を行う場合のフローチャートである。なお、図８のフローチャートでは、撮像装置１００は通常モードの状態からスタートしているものとする。

制御基板１１０は、排水チューブ１１３内に所定の量以上の水を検知すると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、通常モードから排水モードに移行する（ステップＳ１０２）。

排水モードに移行時には、撮像装置１００が撮影中か否かの判断を行う（ステップＳ１０３）。

撮影中では無い場合（ステップＳ１０３でＮＯ）、ファン１１２を高速で回転させる排水モードＨに移行（ステップ１０４）し、排水チューブ接続部１２４の直上を流れる気流の流速を早めることで貯水池１２３からの水の排出を促す。

また、排水モードに移行時に撮影中であった場合（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、ファン１１２を所定の値よりも低い回転数で回転させる排水モードＬに移行（ステップＳ１０５）する。排水モードＬ時のファン１１２の回転数は撮像装置１００に内蔵されているマイク（不図示）にファン１１２の回転音が収録されない略上限の回転数に設定されている。これにより、撮影時であっても雑音として記録されずに排水を行うことができる。

また、どちらの排水モードに滞在していたとしても、モード移行後に所定の時間経過したのち（ステップＳ１０６）、排水チューブ１１３内の水量を再度確認する（ステップＳ１０７）。

水量確認の結果、排水チューブ１１３内の水量が所定の値を下回った場合（ステップＳ１０７でＮＯ）、排水モードを終了し、通常モードに戻る（ステップＳ１０８）。

また、水量確認の結果、排水チューブ１１３内の水量が所定の値よりも多かった場合（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、ステップ１０３に戻り再度撮影中か否かの確認を行う。

上記のように、撮影中において排水モードの回転数を下げる処理を行うことによって、雑音が記録されることが防がれる。これによって、使い勝手を損なうこと無く撮像装置１００の防滴性能を向上させることが可能となっている。

次に、排水モード滞在時に電源を切った場合の撮像装置１００の動作を図９に従って説明する。図９は排水モード滞在時に電源を切った場合の処理の流れを示すフローチャートである。

撮像装置１００は電源をオフにすると、まず滞在しているモードを確認する（ステップＳ２０１）。

排水モードに滞在していない場合（ステップＳ２０１でＮＯ）、電源オフの処理に入る（ステップＳ２０２）。

排水モードに滞在していた場合（ステップＳ２０１でＹＥＳ）、排水チューブ１１３内に所定の量以上の水があるかを確認する（ステップＳ２０２）。

水量確認の結果、排水チューブ１１３内の水量が所定の値を下回った場合（ステップＳ２０２でＮＯ）、電源オフの処理に入る（ステップＳ２０２）。

水量確認の結果、排水チューブ１１３内の水量が所定の値を上回っていた場合（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、所定の時間ファンを回し（ステップＳ２０３）、その後、再度排水チューブ１１３内の水量を確認する（ステップＳ２０２）。

電源オフ時に、排水チューブ１１３内に処置の量の水が残っていた場合、ファン１１２を回して排出したのちに電源を切るという制御を行うことによって、例えば雨の中で撮影した直後に電源を落としたとしても、ダクト１０９内に入ってしまった雨水を排出してから電源を落とすためファン１１２に水がかかってしまうことが無く、非常に防滴性能に優れるものとなっている。

ここまでで説明した本実施例に示す構成をとることにより、排気効率を著しく低下させることなくファンにかかる水の量を低減させることで、高い次元での放熱性能および防滴性能を有する撮像装置を提供することが可能となる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明は上記実施例に示す形態のみに限定されるものではなく、本発明と同様の効果が得られるものであれば、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。また、上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

１００ 撮像装置、１０１ 本体部、１０２ 肩乗せユニット、１０３ レンズ鏡筒、
１０４ グリップ部、１０５ メインユニット、１０６ 外装、１０７ 吸気口、
１０８ 排気口、１０９ ダクト、１１０ 制御基板、、１１１ 放熱ゴム、
１１２ ファン、１１３ 排水チューブ、１１４ 吸気側開口、１１５ 排気側開口、
１１６ ワイヤー、１１７ ファン保持部、１１８ 段差、１１９ 底面、
１２０ 前側フィン、１２１ 後ろ側フィン、１２２ 縦溝、１２３ 貯水池、
１２４ 排水チューブ接続部、１２５ 斜面形状、１２６ 風の流れ、
１２７ 水の流れ

Claims (7)

1. 吸気口と排気口との間を連通する空間を内部に有するダクトと、前記内部の空間にファンを内包するダクトを持つ撮像装置において、前記ダクト内部で前記ファンを通過して前記吸気口から前記排気口までを通過する第一の流路と、前記ダクト内部で、前記ファンを通過せずに前記吸気口から前記排気口までを通過する第二の流路を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第一の流路と前記第二の流路の前記吸気口側の分岐点は、前記ダクト内の底面から一段凹形状であり、前記第一の流路と前記第二の流路の前記排気口側の分岐点は、前記ファンの直後であり、前記第二の流路は前記第一の流路に対して断面積が十分に小さいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第二の流路は、チューブ部材で構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第一の流路は、前記ファンの駆動による気流に対して平行な複数のフィンを備え、前記複数のフィンの一部は前記吸気口側分岐点の凹形状の近傍において、前記第一の流路に対して垂直方向に切り欠いた溝形状を構成していることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
5. 前記ダクト内の底面は、前記ファン近傍が周囲の面から一段凸となる丘部を形成しており、前記丘部から前記吸気口および前記排気口に向かって下る斜面となっていることを特徴と請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の撮像装置。
6. 前記ダクトは、内部に複数のフィンを有しており、前記第一の流路と前記第二の流路の前記排気口側の分岐点は、前記複数のフィンのうちの一対のフィンの中央部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の撮像装置。
7. 前記第二の流路の中に所定の量以上の水があるときには、排水モードに移行することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の撮像装置。