撮像素子冷却ユニット、撮影レンズユニットおよび電子機器
【課題】撮像素子等の熱源を効率よく冷却し、また、組み立てが複雑とならず、小型化が可能な撮像素子冷却ユニットを提供する。
【解決手段】撮像素子冷却ユニット３０は、撮像素子支持板２２に固着されて支持される撮像素子２１と、放熱機能を有するヒートパイプ３１，３２と、熱伝導面となる両面に第１の熱伝導シート４１と第二の熱伝導シート４２とが接合される熱電変換素子６３とを具備しており、撮像素子２１の反撮像面側に上記第１の熱伝導シート４１が接合され、ヒートパイプ３１，３２の撮像素子側に第二の熱伝導シート４２が接合された状態で熱電変換素子６３が挟持して支持され、さらに、ヒートパイプ３１，３２には、撮像素子支持板２２との間に断熱部材４４，４５を介在させ、さらに、循環流体流路を配置する。
【解決手段】撮像素子冷却ユニット３０は、撮像素子支持板２２に固着されて支持される撮像素子２１と、放熱機能を有するヒートパイプ３１，３２と、熱伝導面となる両面に第１の熱伝導シート４１と第二の熱伝導シート４２とが接合される熱電変換素子６３とを具備しており、撮像素子２１の反撮像面側に上記第１の熱伝導シート４１が接合され、ヒートパイプ３１，３２の撮像素子側に第二の熱伝導シート４２が接合された状態で熱電変換素子６３が挟持して支持され、さらに、ヒートパイプ３１，３２には、撮像素子支持板２２との間に断熱部材４４，４５を介在させ、さらに、循環流体流路を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子冷却ユニット、または、撮像素子冷却ユニットを内蔵する撮影レンズユニットおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子機器にて、例えば、撮像素子一体型レンズ交換式カメラやカメラヘッド内に撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）を配備する場合、防塵性を持たせた上、さらに、カメラヘッド等に放熱構造を備える必要がある。しかしながら撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などの電子部品を防塵構造とすると、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などで発生した熱を外部へ放熱するのが困難となる。この熱対策を怠ると撮像素子やＣＰＵの温度が上昇して雑音レベルが上がり、画質の劣化を引き起してしまう。この熱対策として例えば、ゼーベック効果素子からなる熱電変換素子を適用したものが特許文献１に提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された撮影装置は、該装置の駆動により発熱するＣＰＵによってゼーベック効果素子（熱電変換素子）が加熱され、該ゼーベック効果素子に発生する熱起電力によってプロペラファンを駆動し、ＣＰＵ等の冷却を行うものである。
【０００４】
非特許文献１には、金型やパソコンなどの冷却用として用いられるウィック（毛細管現象発生手段）を適用したヒートパイプの構造について記載されている。図１４は、該ヒートパイプの断面図であって、ヒートパイプ５０１は、外周が銅製パイプ５０２で覆われ、一方部が吸熱部５０１ａ、他方部が放熱部５０１ｂとなる。内部には、毛細管作用をする構造のウイック部５０３と、ウイック部５０３内部に蒸気通路５０５が配されている。蒸気通路５０５の吸熱部５０１ａ側は、気化部５０４となり、蒸気通路５０５の放熱部５０１ｂ側は、凝縮部５０４となる。
【特許文献１】特開２００６−３３７５３１号公報
【非特許文献１】ヒートパイプのカタログ（日本金型産業株式会社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１においては、上記ゼーベック効果素子が上記ＣＰＵに対して近接した状態で配置されているとだけ記載されており、高速駆動により発生する撮像素子からの熱を効率よく冷却するための具体的な配置が示されていない。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、例えば、携帯または据え置き式撮像ユニットなどの電子機器において、撮像素子等の熱源を効率よく冷却し、また、組み立てが複雑とならず、小型化が可能な撮像素子冷却ユニットおよび該撮像素子冷却ユニットを適用する撮影レンズユニットや電子機器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】
【０００７】
本発明の請求項１記載の撮像素子冷却ユニットは、撮像素子支持板に固着されて支持される撮像素子と、放熱機能を有する放熱部材と、第一の熱伝導シート材および第二の熱伝導シート材と、熱伝導面となる両面にそれぞれ上記第一の熱伝導シート材と上記第二の熱伝導シート材とが接合される熱電変換素子と、を具備しており、上記撮像素子の反撮像面側に上記第一の熱伝導シート材が接合され、放熱部材の撮像素子側に上記第二の熱伝導シートが接合された状態で上記熱電変換素子が挟持して支持され、さらに、上記放熱部材には、上記撮像素子支持板との間に断熱部材を介在させ、さらに、循環流体流路を配置する。
【０００８】
本発明の請求項２記載の撮像素子冷却ユニットは、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットにおいて、上記循環流体流路は、吸熱部および放熱部を有するウイック付きヒートパイプからなり、上記第二の熱伝導シートは上記ヒートパイプの吸熱部に接合するとともに上記断熱部材に上記ヒートパイプの放熱部を接合する。
【０００９】
本発明の請求項３記載の撮像素子冷却ユニットは、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットにおいて、上記循環流体流路は、水冷ヒートパイプと圧電ポンプとを具備している。
【００１０】
本発明の請求項４記載の撮像素子冷却ユニットは、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットにおいて、さらに、撮影レンズ内に設けられた所望のレンズ群を駆動するためのフォーカス駆動用アクチュエータとレンズマウントとを具備する。
【００１１】
本発明の請求項５記載の撮影レンズユニットは、請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、撮影レンズの装着されるレンズ鏡枠部とを具備する。
【００１２】
本発明の請求項６記載の電子機器は、請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットおよび防塵機構部を制御するためのボディ制御用制御回路と、機器本体に着脱可能な撮影レンズとを有する。
【００１３】
本発明の請求項７記載の電子機器は、請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、機器本体から着脱可能な撮影レンズとを有する。
【００１４】
本発明の請求項８記載の電子機器は、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、上記撮像素子を撮影レンズからの入射する光束の光軸に対して垂直な２次元方向に移動する撮像素子シフト駆動機構と、を有しており、上記撮像素子支持板および上記放熱部材は、上記撮像素子シフト駆動機構の移動部材に配されている。
【００１５】
本発明の請求項９記載の電子機器は、ライブビュー機能を有する電子機器であって、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、上記撮像素子の近傍に配される温度センサとを有し、上記ボディ制御用制御回路は、上記温度センサにより検出される温度が所定値以上であるとき、ライブビュー動作を停止し、排気ファン、または、圧電ポンプを駆動する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高速駆動により発生する撮像素子からの熱を効率よく、冷却し、かつ、組み立てが複雑とならず、小型化も可能な撮像素子冷却ユニットおよび該撮像素子冷却ユニットを適用する撮影レンズユニットや電子機器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】
【００１７】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第一の実施形態である撮像素子冷却ユニットを適用する電子機器としての一眼レフデジタルカメラ（以下カメラと記載する）の要部の光軸を含む縦断面図である。図２は、上記デジタルカメラに内蔵される撮像素子ユニットまわりの断面図である。図３は、上記撮像素子ユニットの拡大断面図である。図４は、上記撮像素子ユニットに配される熱電変換素子の構造を示す模式図である。図５は、内蔵される排気ファンおよび吸排気口の配置を示す上記カメラの斜視図である。図６は、カメラの電気制御システムについてのブロック構成図である。
【００１９】
なお、以下に説明するカメラの撮影レンズの光軸は、各図中「Ｏ」で示す。また、以下の説明で光軸の被写体側を前方側とし、撮像面側を後方側（背面側）として説明する。
【００２０】
本実施形態のカメラ（カメラボディ）１は、交換レンズ鏡筒１５が着脱可能な一眼レフデジタルカメラであって、ファインダモード（被写体像観察モード）として光学ファインダ装置による光学ファインダモードと液晶モニタによるライブビューモードとを選択可能なカメラである。
【００２１】
カメラ（カメラボディ）１は、図１に示すように下記の各構成部材を収容するカメラ外装カバー２と、カメラ外装カバー２に固定支持され、光軸に沿った中央開口部４ａを有するカメラ構造体４と、上記交換式レンズ鏡筒１５が着脱されるボディマウント３と、さらに、カメラ構造体４の中央開口部４ａの後方に光軸上に沿って配置される構成部材として、メインミラー５と、フォーカルプレーン式シャッタ６と、ヒートパイプを適用する冷却式の撮像素子ユニット８とを備えており、さらに、カメラ構造体４の上側に固定支持され、光学ファインダ装置を構成する部材としてフォーカシングスクリーン９と、ペンタプリズム１０と、接眼レンズ１１とを有している。さらに、カメラ外装カバー２の背面側のモニタ表示窓１３の内方に電子ビューファインダ（液晶表示装置）としての液晶モニタ１２と、排気ファン６５（図５）と、後述する防塵機構部を駆動する圧電素子２６と、カメラ本体内部に設けられた各機能を制御し、後述するレンズ制御用マイクロコンピュータ７６を制御するボディ制御用制御回路であるボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｂμｃｏｍと記載する）６１とを含む電気制御部（図６）とを備えている。
【００２２】
交換レンズ鏡筒１５には、撮影レンズ１４と、レンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｌμｃｏｍと記載する）７６を含む電気制御部（図６）とが内蔵されている。
【００２３】
ボディマウント３は、カメラ構造体４の前面に当て付けた状態で固定される。メインミラー５は、被写体光束を上方のフォーカシングスクリーン側に反射する斜設位置と光軸Ｏの被写体光路上から退避した退避位置とに回動駆動される。シャッタ６は、光軸Ｏ上であって斜設位置にあるメインミラー５の後方位置に配される。
【００２４】
カメラ構造体４は、ボディマウント３の他に撮像素子ユニット８やファインダ装置等を支持する枠体であって、軽量化およびコスト低減が可能であって、さらに、熱伝導率の高い素材として炭素繊維などのフィラーが混入させているポリカボネート樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂が適用される。そして、カメラ構造体４は後述の撮像素子支持板２２と結合され、内蔵潜熱蓄熱体４ｂにより撮像素子２１周辺の熱を蓄積する機能を有する。この潜熱蓄熱体４ｂを設けることにより放熱板を別途配置するスペースが不要となる。
【００２５】
潜熱蓄熱体４ｂは、カメラ構造体４にインサート成形により熱的に結合されて配される。潜熱蓄熱体４ｂの壁面に凹凸形状の補強リブ４ｃが設けられている。補強リブ４ｃにより潜熟畜熱体４ｂが液化した状態におけるカメラ構造体４の強度が確保される。
【００２６】
潜熟畜熱体４ｂを構成する有機系蓄熱材は、パラフィンまたは熱伝導性の高い炭素繊維およびゲル材が充填されたバラフィンで形成され、このパラフィンや無機水和塩などの芯材を容器で被覆した畜熱マイクロカプセルで構成される。この蓄熱クロカプセルは、撮像素子２１の使用限界温度以下、例えば、５０°〜６０°Ｃで、相変化して融解可能とする。
【００２７】
通常の撮影状態において、撮像素子２１から発生した熱は、後述する上方に上昇し、カメラ外装カバー２の排気口２ｂ（図５）から外部へ放出される。したがって、カメラ構造体４のペンタプリズム１０の右側に位置する補強リブ４ｃ付近が上昇するが、この潜熱蓄熱体４ｂによって蓄熱することができるので、撮像素子２１の周辺温度が著しく上昇するのを抑え、インサート成形による合成樹脂のカメラ構造体４を用いた場合にはボディマウント３の全端面から撮像素子の結像面までの距離（フランジバック）の精度が高精度に確保される。
【００２８】
撮像素子ユニット８は、図２，３に示すように後述する撮像素子２１の前面側に配される防塵機構部と、シャッタ６の後方位置に配され、カメラ構造体４に密着して直接的に支持される撮像素子支持板２２に支持される撮像素子冷却ユニット３０とからなる。
【００２９】
上記防塵機構部は、図２に示すようにカメラ構造体４に固定される基台２３と、基台２３により弾性体からなる支持部材２７を介して支持される保護ガラス２４と、ゴム枠２３ａを介して保護ガラス２４の先端部に装着される圧電素子２６と、基台２３の裏面側に押さえ板により押さえられた状態で支持される光学フィルタ２５からなる。この防塵機構部により保護ガラス２４および基台２３で囲まれた撮像素子２１の撮像面側表面への埃の侵入が防止される。さらに、圧電素子２６により保護ガラス２４が振動駆動されると保護ガラス２４上の付着したゴミが除去される。そして、図６には図示されていないが、Ｂμｃｏｍ６１は圧電素子駆動回路を介して防塵フィルタ２４の周縁部に取り付けられた電極を有している圧電素子２６を駆動し、その振動により防塵フィルタ２４の表面に付着した埃を除去し得る構成とする。
【００３０】
上記撮像素子冷却ユニット３０は、撮像素子支持板２２と、極めて薄い絶縁シート２８を介して撮像素子支持板２２に非撮像面（裏面）側が接着固定される撮像素子２１と、撮像素子２１の非撮像面側に取り付け接続され、撮像回路基板３６にコネクタ３９を介して接続される接続フレキシブルプリント基板（以下、接続ＦＰＣと記載する）３５と、絶縁シート２８の背面側に熱伝導シートを介して密着して配される熱電変換素子６３と、撮像素子支持板２２に支持され、熱電変換素子６３の後面に配される後述する冷却部と、撮像回路基板３６に装着される温度センサ６２と、さらに、撮像素子支持板２２の後方に配される撮像回路基板３６とからなる。
【００３１】
撮像回路基板３６には、ＣＰＵからなるカメラボディ側制御部であるＢμｃｏｍ６１やインターフェース回路部品や画像処理回路部品等が実装される。
【００３２】
撮像素子支持板２２は、アルミニウム板、あるいは、ステンレス鋼板で形成され、撮像素子２１を保持すると共に撮像素子の放熱機能も有しており、カメラ構造体４の背面部に固定して取り付けられる。撮像素子支持板２２は、撮像素子２１側の絶縁シート２８に対向する開口部２２ａを有している。
【００３３】
なお、撮像素子支持板２２は、カメラ構造体４と同一材料である熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたポリカボネートやＰＰＳ樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填されたポリフェニレンサルファイド樹脂の成型品を適用する。
【００３４】
絶縁シート２８は、所定寸法の極めて薄い厚みを有するシートであり、接着剤塗布用孔が設けられる。
【００３５】
接続ＦＰＣ３５は、絶縁シート２８に対向する部分が開口部となっており、両端部が撮像回路基板３６の接続コネクタ部３９に接続されている。
【００３６】
撮像素子２１は、ベアチップタイプ（非パッケージ）の撮像素子であって、接続ＦＰＣ３５に接続された状態の撮像素子２１の非撮像面側（光電変換面である撮像面の裏面側）に絶縁シート２８を貼り付けた状態で撮像素子支持板２２の前面側に接着固定される。
【００３７】
なお、カメラ構造体４に対して撮像素子支持板２２は、光軸と直交する方向の位置が精度よく位置決めされており、カメラ構造体４の前面側に固着されるボディマウント３の前端面から撮像素子支持板２２上の撮像素子２１の撮像面までの距離（フランジバック）の精度は、撮像素子２１がベアチップであることも加味されて高精度が確保される。
【００３８】
熱電変換素子６３は、図４に示すように使用温度領域が低温のＢｉ２Ｔｅ３のＮ型半導体６３ａとＰ型半導体６３ｂが接合された形成されるセラミックス熱変換モジュールからなり、熱伝導面となる両面に電極６３ｃ，６３ｄが配され、該電極に熱伝導シート６３ｅ，６３ｆが接合されている。熱電変換素子６３の厚みは３ｍｍ程度である。一方の絶縁シート６３ｅ側が高温側に配され、他方の絶縁シート６３ｆ側が低温側に配される。熱電変換素子６３の撮像素子２１側と上記冷却部側の両側表面に放熱部材である熱伝導シート４１，４２が貼付されている。熱電変換素子６３は、熱伝導シート４１を絶縁シート２８側に密着させる。ここでは絶縁シート２８と熱電変換素子６３との間に、熱伝導シート材４１（図４では６３ｅ）介在させたが、撮像素子２１の背面側に絶縁シート２８が接合されていない場合には直接、熱伝導シート材２８を接合することも可能である。
【００３９】
熱伝導シート４１，４２は、例えば、弾性変形可能な熱伝導シート材であるシリコンゴムシート、金属繊維を含有するポリアミド樹脂シート、あるいは、グラファイトシート等が適用可能である。
【００４０】
カメラ１において、撮影動作中、撮像素子２１が動作している状態で温度上昇し、熱電変換素子６３の電極４１ｃ，４１ｄ間に温度差が生じると、ゼーベック効果により熱起電力が発生し、電極４１ｃより電力が出力される。Ｂμｃｏｍ６１の制御のもとで熱電変換素子６３からの電力により排気ファン６５を駆動し、カメラ外装カバー２内の排気が行われ、撮像素子２１を含む内部制御要素の冷却が行われる。この制御動作の詳細については後でフローチャートを用いて説明する。
【００４１】
上記冷却部は、図３に示すように撮像素子支持板２２に断熱部材４４，４５を介在して支持されるユニットであって、蒸発部と凝縮部とを備えた循環流体流路を形成するヒートパイプ３１，３２と、ヒートパイプ３１，３２の前後面に密着して配される伝熱板３３，３４とからなる。ヒートパイプ３１，３２は、複数対からなり、撮像素子支持板２２の後方側に開口部２２ａを跨いで隙間のある状態で対向して配置される。
【００４２】
ヒートパイプ３１と３２は、同一断面形状の部材であり、非特許文献１に記載される図１４のヒートパイプが適用可能である。ヒートパイプ３１は、棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ３１ａと、該パイプ材内に沿って配される毛細管作用をする構造をもつウイック３１ｂと、該ウイック内部に形成される蒸気通路部とからなる。コンテナ３１ａは、密封されており、ウイック３１ｂ内に純水、メタノール、アンモニア水、または、公知の潜熱蓄熱体や高温度（例えば、５９°Ｃ）で発色開始および記憶可能な可逆熱変色性顔料を内包したマイクロカプセルの分散液等の作動流体である作動液を封入されている。上記蒸気通路部は、一端側（ヒートパイプ対向側）の蒸発部３１ｃと他端側の凝縮部３１ｄとからなる。なお、ヒートパイプ外径（コンテナ３１ａの外径）が１〜２ｍｍであるものを適用する。
【００４３】
ヒートパイプ３２もヒートパイプ３１と同様にコンテナ３２ａとウイック３２ｂと一端側の蒸発部３２ｃ、他端側の凝縮部３２ｄとからなる蒸気通路部とを有している。また、伝熱板３３，３４はアルミニウム材やステンレス鋼材等の金属材料、またはフィラー入りＰＰＳ樹脂からなる一対の高熱伝導性材料を適用する。
【００４４】
伝熱板３３，３４の中央部には、開口部３３ａと伝熱板３４には放熱フィン３４ａが形成されている。この開口部３３ａにより伝熱板３３の内部に淀む熱が排出される。
【００４５】
ヒートパイプ３１，３２は、撮像素子支持板２２の背面側に収納され、該ヒートパイプの放熱フィン３４ａを有する伝熱板３４が接合された凝縮部３１ｄ側と３２ｄ側が撮像素子支持板２２に直接、断熱部材４４，４５を介して接着固定される。そして、ヒートパイプ３１，３２の撮像素子支持板２２のシリコンゲル剤４６が埋め込まれた開口部２２ａ側であって、ヒートパイプが互いに対向する側の端部である蒸発部３１ｃ、および、３２ｃの光軸方向前後面を光軸直交平面に沿った伝熱板３３，３４の凹部で挟持した状態で熱伝導性のよい紫外線硬化型接着剤、または、高熱伝導性合成樹脂シートと接着剤により接合される。
【００４６】
上述した構成を有する撮像素子冷却ユニット３０において、撮像動作により撮像素子２１が駆動電流により加熱された場合、撮像素子２１の熱は、絶縁シート２８、熱電変換素子６３に伝わり、さらに、伝熱板３３に吸収される。伝熱板３３の熱は、ヒートパイプ３１，３２の蒸気通路部の蒸発部３１ｃ，３２ｃに伝わる。蒸発部３１ｃ，３２ｃにてウイック３１ｂ，３２ｂにより搬送された作動液が加熱され、蒸気となる。その蒸気は、撮像素子支持板２２の凹部２２ｂに支持されている断熱部材４４，４５および放熱フィンを有する伝熱板３４の凝縮部３１ｄ，３２ｄに搬送される。そして凝縮部３１ｄ，３２ｄに到達した蒸気の熱は放熱フィン３４ａの表面が隙間を流れる外部からの空気流により冷却されて凝縮部３１ｄ、３２ｄで液体化する。その液体化した作動液は、ウイック３１ｂを通して再度蒸発部３１ｃ，３２ｃに搬送され、吸放熱サイクルが繰り返される。このような吸放熱作用によって撮像素子２１の熱は、吸収され、温度上昇が抑えられる。
【００４７】
撮像素子２１の近傍の撮像素子冷却ユニット３０の撮像素子２１の背面側近傍には温度センサ６２が取り付けられている。温度センサ６２により撮像素子２１近傍が所定の温度に達したことが検出された場合、熱電変換素子６３より出力される熱起電力によって排気ファン６５の運転が開始される。
【００４８】
カメラ１の外装カバー２には、図５に示すように背面部、底面部に吸気孔２ａ，２ｂ，が設けられている。さらに、カメラグリップ部２ｄの反対側の側面部に排気孔２ｃが設けられている。排気孔２ｃの内側に排気ファン６５が配されている。なお、吸気孔２ａ，２ｂ、排気孔２ｃの内側には通気性を有するスポンジ状のフィルタ部材が外装カバー２内面に密着させて配されている。これらフィルタ部材を備えることで、塵埃等が吸気孔２ａ，２ｂ、排気孔２ｃからカメラ１内に入り込むことが防止される。また、吸気孔２ａ，２ｂは、撮像回路基板３６や液晶モニタ１２の近傍に配されており、排気ファン６５の駆動時には吸気孔２ａ，２ｂから吸い込まれた空気が撮像回路基板３６や液晶モニタ１２を冷却してさらにその近傍の側方に配される排気孔２ｃを通って外部に排出される。
【００４９】
なお、外装カバー２には、グリップ部２ｄの上面部にシャッタボダン５３や露出補正ボタン５４を備え、さらに、パワースイッチを含むモードダイヤル５５やコントロールダイヤル５６を備えている。背面部に液晶モニタ１２を備える。この液晶モニタ１２は、撮影画像の他に各種設定・調整内容を表示するＴＦＴタイプのモニタからなり、背面側面積の半分程度を占める大型の矩形状表示パネルである。また、背面側から見て液晶モニタ１２の左側に再生ボタン、消去ボタン、メニューボタ情報表示ボタン等を備える。さらに、背面側の液晶モニタ１２の上部に、撮影時に操作者が覗く光学ファインダ接眼部５７や、外付けフラッシュを取り付けるホットシュー５８を備えている。
【００５０】
本実施形態のカメラ１の電気制御システムについて図６のブロック構成図を用いて説明する。本実施形態のカメラ（カメラボディ）１には、アクセサリ装置の一つである交換レンズ鏡筒１５が装着可能である。
【００５１】
交換レンズ鏡筒１５は、カメラ１の前面に設けられた図示しないレンズマウントを介して着脱自在である。レンズ鏡筒１５の制御は、自身が有するレンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｌμｃｏｍと記載する）７６が行う。一方、カメラ１（カメラボディ）１の制御は、ボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｂμｃｏｍと記載する）６１が行う。これらＬμｃｏｍ７６とＢｕｃｏｍ６１とは、カメラ（カメラボディ）１にレンズ鏡筒１５を装着した状態において通信コネクタ７５を介して通信可能に接続される。上記接続状態でＬμｃｏｍ７６がＢｕｃｏｍ６１に従属的に協働する。
【００５２】
交換レンズ鏡筒１５は、制御要素としてＬμｃｏｍ７６の他に撮影レンズ１４を進退駆動するためのレンズ駆動回路７７と、絞り開閉駆動するための絞り駆動回路と、撮影レンズ駆動用モータおよび絞り駆動用モータとを備える。
【００５３】
カメラ（カメラボディ）１は、制御要素としてＢμｃｏｍ６１の他にＢμｃｏｍ６１により制御される制御要素として被写体輝度検出用測光回路６６と、被写体距離を検出し、合焦データを得るためのＡＦ回路６７と、メインミラー５を駆動するためのミラー駆動回路６８と、シャッタ６を駆動制御するためのシャッタ制御回路６９と、撮像素子２１と、撮像素子制御回路７１と、液晶表示装置７３（液晶モニタ１２）と、液晶表示装置制御回路７２と、画像データ記録用のメモリ７４と、撮像素子制御回路７１、液晶表示装置制御回路７２、メモリ７４を制御する画像処理コントローラ７０と、さらに、撮像素子近傍の温度を検出する温度センサ６２と、熱電変換素子６３と、熱電変換素子６３の出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ６４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の出力電圧によりＢμｃｏｍ６１により制御される駆動回路６５ａによって駆動される排気ファン６５と、ファインダモード設定スイッチを含む操作スイッチ群８０とを備えている。なお、撮像素子制御回路７１、液晶表示装置制御回路７２は、前述した撮像回路基板３６に実装されており、発熱体となるＡＦＥＩＣ等を有している。
【００５４】
上述した構成を有するレンズ鏡筒装着状態のカメラ１における排気ファン動作を含む撮影動作の処理について図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
カメラ１においてパワースイッチがオンされると、Ｂμｃｏｍ６１の制御のもとで図７のメイン処理が立ち上げられ、制御動作が開始される。まず、ステップＳ１００にてシステム（各制御要素）の初期化がなされ、撮影に関する各種の制御が開始される。
【００５６】
ステップＳ１０１では、操作スイッチ群８０のファインダモード設定スイッチ（ＳＷ）が操作されたかをチェックし、ファインダモードの切り換え操作がなされたかを判別する。ファインダモードの切り換え操作があった場合、ステップＳ１０２に進み、切り換え操作がなかった場合は、ステップＳ１０７にジャンプする。
【００５７】
ステップＳ１０２では、設定されたファインダモードを確認して、光学ファインダモードであった場合は、ステップＳ１０３へ、ライブビューモードであった場合は、ステップＳ１０５に進む。
【００５８】
ステップＳ１０３ではファインダモードをライブビューモードに設定し、撮像素子２１を駆動して被写体像を電気的撮像信号に変換し、その撮像信号による画像を液晶表示装置７３（液晶モニタ１２）に表示させ、ステップＳ１０４でメインミラー５をアップ位置へ移動してステップＳ１０１に戻る。
【００５９】
一方、ステップＳ１０５ではファインダモードを光学ファインダモードに設定し、上記ライブビューモード動作を中止させ、ステップＳ１０６でメインミラー５をダウン位置へ移動して光学ファインダ観察状態としてステップＳ１０１に戻る。
【００６０】
ステップＳ１０１でファインダモードの切り換え操作がなかったことが確認され、ステップＳ１０７にジャンプした場合、撮像素子２１の近傍に配置された温度センサ６２の検出温度Ｔが第一の設定温度Ｔ2 を超えたかを判別する。この設定温度Ｔ2 は、例えば、６０〜７０℃に設定されている。検出温度Ｔが設定温度Ｔ2 を超えている場合は、ステップＳ１０８に進み、超えていない場合は、ステップＳ１１４に進む。
【００６１】
ステップＳ１０８では、現在設定されているファインダモードがライブビューモードであるかをチェックし、ライブビューモードでない場合は、そのままステップＳ１１２にジャンプするが、ライブビューモードであった場合には、ステップＳ１０９に進む。
【００６２】
ステップＳ１０９では、ファインダモードを光学ファインダモードに切り換え、ステップＳ１１０でメインミラー５をダウン位置へ移動させて光学ファインダ観察が可能な状態とし、ライブビューモード動作を中止させ、ステップＳ１１１に進む。
【００６３】
ステップＳ１１１では熱電変換素子６３の熱起電力による排気ファン６５の駆動が開始される。排気ファン６５の排気により撮像素子支持板２２の周囲の加熱された空気が排気孔２ｃより排気され、発熱体である撮像素子２１やＡＦＥＩＣ素子が強制冷却される。さらに、排気ファンの駆動時において、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４から出力する電力が不足した場合には２次電池から補助供給することが好ましい。また、Ｂμｃｏｍ６１は、状況に応じて、例えば、撮像素子の温度が所定温度以下に下がったときになどにバッテリ（図示されていない）からの電力を用いて排気ファン６４を駆動し、撮像素子の周辺温度を強制的に下げる。
【００６４】
その後、ステップＳ１１２で温度センサ６２の検出温度Ｔが第二の設定温度Ｔ1 以下に下がったかが判別が行われる。この設定温度Ｔ1 は、検出温度の変化を示す図８に示すように第一の設定温度Ｔ2 に対してヒステリシスを持たせ、所定の温度差ΔＴだけ低い温度に設定されており、排気ファン６５のオン／オフ動作が不安定になることを防止している。
【００６５】
上記ステップＳ１１２の判別で検出温度Ｔが設定温度Ｔ1 より低くなったことが確認された場合、ステップＳ１１３に進み、排気ファン６５の駆動を停止させ、ステップＳ１０１に戻り、再度ファインダモードの切り換え操作のチェックを行う。
【００６６】
ステップＳ１０７における検出温度Ｔの判別で設定温度Ｔ2 を超えていないことが確認され、ステップＳ１１４に進んだ場合、レリーズスイッチが操作されたかを判別し、操作された場合は、ステップＳ１１５に進み、ＡＥまたはＡＦの撮影準備動作が実行され、さらに、ステップＳ１１６に進み、撮影動作が実行される。その後、ステップＳ１０１に戻る。また、上記レリーズスイッチが操作されなかった場合は、ステップＳ１１７に進む。
【００６７】
ステップＳ１１７ではパワースイッチのオン／オフをチェックし、オンの場合は、ステップＳ１０１に戻るが、オフ状態の場合は、ステップＳ１１８にてシステムを停止させ、本ルーチンを終了する。
【００６８】
上述した第一の実施形態のカメラによれば、撮像素子等の発熱部近傍に熱電変換素子を配し、該熱電変換素子の熱起電力を用いて排気ファンを駆動し、カメラ内蔵電池の電力を消費することなく、撮像素子等の発熱部を効率よく冷却することができ、また、組み立てが複雑とならず、小型化も可能なカメラを提供することができる。
【００６９】
次に本発明の第二の実施形態の撮像素子冷却ユニットについて、図９，１０を用いて説明する。
図９は、本実施形態の撮像素子冷却ユニットを構成する撮像部の光軸を含む縦断面図である。図１０は、上記撮像素子冷却ユニットを構成し、上記撮像部に連結される放熱部の断面図である。
【００７０】
本実施形態の撮像素子冷却ユニットは、交換式撮影レンズの鏡筒部（図示せず）が着脱可能な、手ぶれ補正機能を有する一眼レフデジタルカメラに適用可能な撮像素子冷却ユニットであって、撮像部１６０と放熱部１９０とからなる。撮像部１６０は、カメラ構造体（図示せず）によって光軸と直交する平面上移動可能な状態で支持され、撮影時に手ぶれ駆動機構部（例えば、本出願人による特願２００６−２２２７０９号の図３，４に示される）により手ぶれ状態に対応して上記平面上を駆動される。放熱部１９０は、上記カメラ構造体に対して固定支持される。
【００７１】
本実施形態の撮像素子冷却ユニットの撮像部１６０は、図９に示すよう固定部材である上記カメラ構造体に対して上記直交平面上を移動可能に支持される移動部材である移動枠１６４と、ボディ制御用マイクロコンピュータの指示に基づいて、移動枠１６４を移動させるための撮像素子シフト機構および撮像素子シフト機構を駆動する駆動回路（図示せず）と、移動枠１６４の後面に固着される撮像素子支持板１６６と、移動枠１６４に撮像素子支持板１６６を介して固着される基板押さえ板１７１と、絶縁シート１６７を介して撮像素子支持板１６６の前面側に接着固定される撮像素子１６２と、撮像素子１６２や該撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータを含むインターフェースＩＣ素子１７２、温度センサ１７３等が実装され、基板押さえ板１７１に保持される中央開口部を有する接続ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１６８と、撮像素子１６２の撮像面側に保護ガラス支持用押さえ板１６５を介して移動枠１６４に支持される保護ガラス１６３と、撮像素子１６２の反撮像面側に絶縁シート１６７を介して装着される熱電変換素子１５１と、撮像素子支持板１６６および基板押さえ板１７１の背面側に固着される伝熱板１７５，１７６と、伝熱板１７５，１７６に挟持される複数本（例えば、５本）の循環流体流路を形成する棒状ヒートパイプ（蒸発部）１７４と、伝熱板１７６の背面側に固着される放熱板１７７と、さらに、ヒートパイプ（蒸発部）１７４の蒸気送出側Ｓ1 に接続されるベローズ接続管１８３と該接続管に接続される可撓性合成樹脂管１８２、および、ヒートパイプ（蒸発部）１７４への作動液流入側Ｓ2 に接続されるベローズ接続管１８５と該接続管に接続される可撓性合成樹脂管１８４からなる。
【００７２】
移動枠１６４は、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填されたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなる部材である。また、基板押さえ板１７１は、薄いアルミニウム板、または、ステンレス鋼板からなる。そして、接続ＦＰＣ１６８は、基板押さえ板１７１によって振れ防止状態で保持されている。
【００７３】
撮像素子支持板１６６は、金属板、または、熱伝導率の高いフィラー（例えば、炭素繊維）やセラミックなどが混入したＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂材料からなり、中央部に開口部が設けられている。
【００７４】
熱電変換素子１５１は、前記第一の実施形態に適用した図４の熱電変換素子６３と同様の素子であり、熱電変換素子１５１の撮像素子１６２側とヒートパイプ（蒸発部）１７４側の両側に放熱部材である熱伝導シート１５２，１５３が貼付されている。熱電変換素子１５１は、熱伝導シート１５２を絶縁シート１６７に密着させ、熱伝導シート１５３をヒートパイプ（蒸発部）１７４に対して放熱のための隙間Ｃ2 を設けた状態で撮像素子支持板１６６の開口部１６６ａに配される。なお、隙間Ｃ2 は、必ずしも必要ではなく、熱伝導シート１５３を密着状態で配してもよい。熱電変換素子１５１からの熱起電電力は、後述する放熱部１９０の圧電素子１８８に供給され、圧電ポンプ１８７を駆動する。
【００７５】
なお、熱伝導シート１５２，１５３は、例えば、弾性変形可能な熱伝導シート材であるシリコンゴムシート、金属繊維を含有するポリアミド樹脂シート、あるいは、グラファイトシート等が適用可能である。
【００７６】
ヒートパイプ（蒸発部）１７４は、第一の実施形態にて適用したヒートパイプ３１の蒸発部のみで形成されるものとし、棒状以外、平型形状であってもよい。ヒートパイプ（蒸発部）１７４の複数本の一方の蒸気送出側は、単一の管にまとめられ、ベローズ接続管１８３に接続される。さらに、ベローズ接続管１８３は、蒸気送出側Ｓ1 の気相流体流路用可撓性合成樹脂管１８２に接続される。また、作動液流入側Ｓ2 の液相流体流路用可撓性合成樹脂管１８４は、ベローズ接続管１８５を経た後、複数本に分割され、ヒートパイプ（蒸発部）１７４の作動液流入側に接続される。可撓性合成樹脂管１８２，１８４は、ヒートパイプ１７４を直径２ｍｍとすると接続ＦＰＣ１６８よりやや狭い幅１５ｍｍ×高さ３ｍｍのサイズを有し、接続ＦＰＣ１６８と一体の状態で保持される可撓性樹脂ケーブルを構成し、放熱部１９０側接続される。
【００７７】
ヒートパイプ１７４を保持する伝熱板１７５，１７６は、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、または、熱伝導率の高いフィラー（例えば、炭素繊維）やセラミックなどが混入したＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂材料、あるいは、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填されたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなる。この伝熱板１７５，１７６にはＹ方向に沿って形成されるヒートパイプ外径に合わせた形状の溝部が設けられる。該溝部によりヒートパイプを挟み込み、面接触した状態で熱伝導性の高い接着剤で接合される。さらに、伝熱板１７５側は、基板押さえ板１７１の背面部に熱伝導性の高い接着剤で接合される。なお、伝熱板１７５，１７６は、酸化アルミニウムの場合は黒色アルマイト処理されたものを適用し、また、それ以外の素材の場合、表面に小さい凹凸を付し、高放射性表面を有するものとする。
【００７８】
なお、上記ＰＰＳ樹脂は、熱伝導に優れており、このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板１６６に適用すると、ヒートパイプ１７４とは圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。
【００７９】
放熱板１７７は、アルミニウム材、または、熱伝導率の高いフィラー（例えば、炭素繊維）やセラミックなどが混入したＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂材料からなり、伝熱板１７６の背面側に密着して配される。放熱板１７７の中央部に２枚の金属板１７８，１７９で囲われた熱媒体室が設けられている。該熱媒体室にはシリコングリース１８１が注入され、さらに、伝熱フィン１７８ａ，１７９ａが配されている。この放熱板１７７は、伝熱板１７６に熱伝導性の高い両面接着剤で接合される。なお、上記シリコングリース１８１は、グラファイト、炭素繊維を含有した樹脂からなる発砲材に置き換えることもできる。
【００８０】
上記撮像素子支持板１６６，基板押さえ板１７１，伝熱板１７５，１７６，放熱板１７７は、ビス１８０によって締結され、一体化される。
【００８１】
接続ＦＰＣ１６８は、Ｕ字状に折り曲げられて形成され。この接続ＦＰＣ１６８は、可撓性合成樹脂管１８２，１８４に積層され、一体状態の可撓性樹脂ケーブルとして放熱部１９０側に導かれ、プリント基板支持台１９３に配されるメインプリント基板に接続される。
【００８２】
一方、本実施形態の撮像素子冷却ユニットの放熱部１９０は、図１０に示すように上記カメラボディのカメラ構造体（図示せず）により固定支持されるプリント基板支持台１９３と、プリント基板支持台１９３上に固着される制御回路（ＣＰＵ）やＴＧ（タイミングジェネレータ）ＩＣが実装されているプリント基板１８９と、該プリント基板１８９に実装される圧電ポンプ用駆動ＩＣチップ１９１と、プリント基板１８９に絶縁シート１９２介して装着される伝熱ブロック体１８６と、伝熱ブロック体１８６に取り付けられ、熱電変換素子１５１の出力電圧が印加される圧電素子１８８と、圧電素子１８８により駆動される圧電ポンプ１８７とを有している。
【００８３】
伝熱ブロック体１８６は、例えば、多孔質金属材料などの金属からなり、外部に伝熱用フィン１８６ａが配され、さらに、伝熱ブロック体１８６の放熱性を改善するために伝熱ブロック体１８６とプリント基板支持台１９３との間が金属箔１８６ｄで連結されている。そして、伝熱ブロック体１８６には、蒸気流入側Ｓ1 に循環流体流路を形成するヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂと、作動液送出側Ｓ2に作動液送出部１８６ｃが配されている。
【００８４】
圧電ポンプ１８７は、作動液が循環する流速を所定の速度に保ち、可撓性合成樹脂管内における熱の淀みを少なくするために伝熱ブロック体１８６に配されている。なお、圧電ポンプ１８７と伝熱ブロック体１８６のヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂとの間、および、圧電ポンプ１８７と伝熱ブロック体１８６の作動液送出部１８６ｃとの間にはそれぞれ逆止弁が配されている。
【００８５】
伝熱ブロック体１８６のヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂは、撮像部１６０の蒸気送出側Ｓ1の前記可撓性合成樹脂管１８２に接続されている。伝熱ブロック体１８６の作動液送出部１８６ｃは、撮像部１６０の作動液流入側Ｓ2の前記可撓性合成樹脂管１８４に接続されてる。
【００８６】
上述した構成を有する本実施形態の撮像部１６０と放熱部１９０とからなる撮像素子冷却ユニットにおいては、撮影動作時、撮像部１６０における撮像素子１６２が高速動作時に発生する熱が熱電変換素子１５１を経て、伝熱板１７５からヒートパイプ（蒸発部）１７４に伝わり、その熱により作動液が蒸発し、蒸気に変態する。なお、上記熱の一部は、伝熱板１７６を経て放熱板１７７より外部に放出される。また、熱電変換素子１５１において撮像素子１６２から伝わる熱により発電がなされ、その熱起電力は、圧電ポンプ１８７の駆動電力として供給される。
【００８７】
ヒートパイプ（蒸発部）１７４で生じた蒸気は、ヒートパイプ（蒸発部）１７４から送出され、可撓性合成樹脂管１８２を通過して放熱部１９０の伝熱ブロック体１８６のヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂに到達する。そこで冷却され，凝縮して作動液に戻る。その作動液は、圧電ポンプ１８７側に送られる。圧電ポンプ１８７は、熱電変換素子１５１から供給される電力により駆動され、上記作動液を強制的にヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂから作動液送出部１８６ｃへ送る。そして、該作動液は、可撓性合成樹脂管１８４を経て再度、撮像部１６０のヒートパイプ（蒸発部）１７４に戻され、吸放熱のサイクルが繰り返される。この吸放熱動作によって撮像素子１６２が冷却される。
【００８８】
なお、圧電ポンプ１８７は、ボディ制御用マイクロコンピュータの指示に基づいて駆動回路により駆動されるが、その駆動制御部の構成は、図６に示す排気ファン６５を上記圧電ポンプに入れ替えたものとなる。さらに、圧電ポンプ１８７の駆動制御は、図７のフローチャートにてステップＳ１１１，Ｓ１１３における排気ファンを圧電ポンプに入れ替えた処理を適用することができる。
【００８９】
上述した本実施形態の撮像部１６０と放熱部１９０とからなる撮像素子冷却ユニットによれば、発熱部となる撮像素子を有する可動の撮像部１６０に対して固定支持される放熱部１９０を離間させ、独立して配置したことにより、効率のよい十分な冷却が可能となる。また、撮像素子１６２の背面側に熱電変換素子１５１を配し、撮像素子１６２の熱による熱電変換素子１５１の熱起電力により圧電ポンプ１８７を駆動することによりヒートパイプ１７４の作動液を強制的に循環させることにより、カメラ内蔵電池の消費電力の少ない状態で上述した撮像部１６０の冷却を行うことができる。
【００９０】
また、撮像部１６０にて移動枠１６４と共に基板押さえ板１７１が手ぶれ補正動作時にＸＹ平面に沿って移動した場合、撮像部１６０と放熱部１９０とを接続する管部材であって、ベローズ接続管１８３，１８５を介して接続されている可撓性合成樹脂管１８２，１８５が柔軟に変形することにより移動枠１６４および基板押さえ板１７１の移動を妨げることがない。例えば、振動型モータや電磁モータなどの駆動モータによって基板押さえ板１７１を駆動する際に、棒状または平板型マイクロヒートパイプの反力による影響で、撮像素子の所望位置において、位置きめの不安定さや駆動モータの負荷の増大が避けられる。
【００９１】
また、手ぶれ補正のための駆動源が電磁駆動モータであって、ムービングコイル型のアクチュエータを使用する場合にはその電力駆動信号線をベローズ接続管１８３，１８５と重ねて配置することも可能となる。さらに、上記駆動信号線がＸおよびＹ軸用それぞれの電力駆動線が２つに分離されている場合には棒状または平板型マイクロヒートパイプも分離することができ、駆動モータヘの過負荷を防止することが可能となる。
【００９２】
また、図示していないが、合成樹脂からなるカメラ構造体において、ストロボ回路や撮像画像処理回路、電源制御回路などのプリント基板、または、液晶表示部および操作部基板と撮像素子支持板との間に介在した金属材料（ステンレス鋼材、アルミニウム材など）の凹凸形状の仕切り板や外部へ露出する金属材料（ステンレス材料、アルミニウム材料など）の前カバー、後カバー、外装体と電気的に導通するアース端子などに対してフィン付き伝熱ブロック体の一部の面（棒状および平板型ヒートパイプ（凝縮部）が接する面）をカシメ加工、弾性力のあるクリップ、小ネジなどにより直接的に接触させて固定する構造を採用することもできる。さらには棒状および平板型ヒートパイプを金属性外装カバーに、また、液晶表示部や操作部基板を覆う金属材料からなる仕切り板と熱伝導率の高い両面テープで接合することも可能である。これらの構造を採用した場合、撮像素子や回路部品の発熱による機器本体の温度上昇を極めて効率よく抑制することができる。
【００９３】
次に本発明の第三の実施形態の撮像素子冷却ユニットを備えた撮影レンズユニットについて、図１１を用いて説明する。
なお、図１１は、本実施形態の撮影レンズユニットの光軸に沿った断面図である。
【００９４】
本実施形態の撮影レンズユニット２０１は、デジタルカメラ等の電子機器に内蔵される撮影レンズユニットであって、図１１に示すようにレンズ鏡枠部２０２と撮像素子冷却ユニット２０３とからなり、撮影時に上記撮像素子を手ぶれに対応させて移動させる手ぶれ撮影防止機能を有し、さらに、上記撮像素子の冷却を内蔵ヒートパイプにより行うものである。
【００９５】
レンズ鏡枠部２０２は、カメラ本体等に固定され、各構成部材を直接、または、間接的に支持し、下記の第三群レンズ枠２０７の背面側に配され、開口部２０４ａを有する地板２０４と、レンズ光軸に沿って配される構成部材として、第一群レンズ２０５ａを保持する第一群レンズ枠２０５と、第二群レンズ２０６ａを保持する第二群レンズ枠２０６と、第三群レンズ２０７ａを保持する第三群レンズ枠２０７と、スムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８と、撮像素子冷却ユニット２０３と、手ぶれ検出センサ（図示せず）を備えている。
【００９６】
第一群レンズ枠２０５は、地板に対して固定支持されている。第二群レンズ枠２０６は、ズーミング時にスムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８のズーム駆動部２０８ａによりレンズ光軸に沿って進退駆動される。また、第三群レンズ枠２０７は、ズーミング時にスムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８のフォーカス駆動部２０８ｂによりレンズ光軸に沿って進退駆動される。
【００９７】
スムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８は、モータ部からなるズーム駆動部２０８ａと、電磁コイル部からなるフォーカス駆動部２０８ｂとを有している。
【００９８】
撮像素子冷却ユニット２０３は、地板２０４の背面側に取り付けられる冷却式の撮像素子冷却ユニットであって、固定枠部材である撮像撮像冷却ユニット支持体２１１と、撮像素子冷却ユニット用プリント基板２１２と、レンズ光軸に直交する平面に沿って移動可能に支持される撮像素子支持板２１５と、撮像素子支持板２１５に固定支持されるＣＣＤ、または、ＣＭＯＳ等からなる撮像素子２１３と、撮像素子２１３が実装される接続用フレキシブルプリント基板（以下、接続ＦＰＣと記載する）２３１と、撮像素子２１３の反撮像面側（下面側）の絶縁シート２１４に密着して配される熱電変換素子２４１と、撮像素子支持板２１５側に固着支持され、循環流体流路を形成する吸熱用ヒートパイプ（以下、吸熱ヒートパイプと記載する）２１６と、撮像素子冷却ユニット支持体２１１側に固着支持され、循環流体流路を形成する放熱用ヒートパイプ(以下、放熱ヒートパイプと記載する)２１７と、吸熱ヒートパイプ２１６と放熱ヒートパイプ２１７とを連接する伸縮接続管であるベローズ型接続管２１８と、撮像素子支持板２１５を光軸直交平面に沿って移動可能に支持する支持板支持機構部（撮像素子シフト機構）と、撮像素子支持板２１５を上記光軸直交平面に沿って駆動するための支持板電磁駆動部とを備えている。なお、図６のブロック図は、本実施形態にも適用可能であるが、ボディ制御用マイクロコンピュータの指示に基づき、上記支持板電磁駆動を駆動するための駆動回路は図示していない。
【００９９】
撮像素子冷却ユニット支持体２１１は、リング形状の部材であって、熱伝導性の高い金属や合成樹脂であるステンレス材、アルミニウム材や繊維入りの合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂からなる。そして、放熱ヒートパイプ２１７が挿入接着される取り付け孔２１１ａを有し、地板２０４の背面側に取り付けられる。
【０１００】
この撮像素子冷却ユニット支持体２１１のリング内周表面には潜熱蓄熱剤を含有したシートであって、球状黒鉛にガラス繊維やカーボン繊維が充填された合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂からなる蓄熱シート２３８が接着剤により接合されている。上記潜熱蓄熱剤は、例えば、撮像素子の使用限界温度以下である６０°〜８０°Ｃで相変化して融解、凝固可能なものであって、有機系であれば、パラフィンやワックスが適用可能である。撮像素子冷却ユニット支持体２１１の内周表面に蓄熱シート２３８を接合することによって撮像素子近傍の温度上昇を一次的に抑えることができる。従って、ＣＰＵによる撮像素子の異常温度上昇検出の頻度が低減され、ユーザの利便性が改善される。
【０１０１】
なお、撮像素子冷却ユニット支持体２１１が球状黒鉛にガラス繊維やカーボン繊維が充填された合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂やＰＣ樹脂である場合は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１の内部に上記潜熱蓄熱剤を含有したシート２３９（図１１に二点鎖線で示す）を内部にインサート成型により埋め込んでもよい。
【０１０２】
撮像素子冷却ユニット用プリント基板２１２は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１の下面にビス２２９によって光軸直交平面に沿った姿勢で固着されている。プリント基板２１２の上面側に上記支持板支持機構部を介して撮像素子支持板２１５が支持されている。プリント基板２１２の背面側にはＣＰＵ２２１やＴＧ（タイミングジェネレータ）回路を有し、撮像素子から出力された画像信号に対して保持および利得制御回路を含むＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド回路）ＩＣ（以下，ＡＦＥＩＣと記載する）２２２等が実装されている。
【０１０３】
なお、ＣＰＵ２２１やＡＦＥＩＣ２２２の熱は、プリント基板２１２を介して撮像素子冷却ユニット支持体２１１側に伝わるので上記ＣＰＵ等の温度上昇が抑えられる。
【０１０４】
撮像素子２１３は、撮像面側である上面側に保護ガラス２１３ａが固着され、非撮像面側である下面側に絶縁シート２１４が接着されており、接続ＦＰＣ２３１に実装された状態で撮像素子支持板２１５の上面に固定支持されている。
【０１０５】
撮像素子支持板２１５は、アルミニウム板、あるいは、ステンレス鋼板で形成され、撮像素子２１３側の絶縁シート２１４に対向する開口部２１５ａと、該開口部下方に配される開放凹部２１５ｂと、吸熱ヒートパイプ２１６の両端がが取り付けられるヒートパイプ固着凹部２１５ｃと、撮影レンズの光軸に対して撮像素子２１３の位置を決めるための位置決め孔２１５ｄ，２１５ｅと有している。
【０１０６】
上記開放凹部２１５ｂは、撮像素子冷却ユニット２０３の外部に対して開放された凹部であり、撮像素子２１３からの熱が撮像素子支持板２１５内部での滞るのを防止する。また、ヒートパイプ固着凹部２１５ｃは、ヒートパイプの幅よりやや広い幅であって、ヒートパイプよりやや深い溝からなり、その断面は、半円形状、Ｕ字形状、多角形状、矩形形状、楕円形状等の形状を有する。
【０１０７】
なお、撮像素子支持板２１５の材料として熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填された樹脂の成型品を適用する。このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板２１５に適用すると、後述する吸熱ヒートパイプ２１６と圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。
【０１０８】
熱電変換素子２４１は、前記第一の実施形態に適用した図４の熱電変換素子６３と同様の素子であり、撮像素子２１３側と吸熱ヒートパイプ２１６側との両側に放熱部材である熱伝導シート２４２，２４３が貼付されている。熱電変換素子２４１は、熱伝導シート２４２を絶縁シート２１４に密着させ、熱伝導シート２４３を吸熱ヒートパイプ２１６に対して接合した状態で撮像素子支持板２１５の開口部２１５ａに配される。
【０１０９】
なお、熱伝導シート２４２，２４３は、例えば、弾性変形可能な熱伝導シート材であるシリコンゴムシート、金属繊維を含有するポリアミド樹脂シート、あるいは、グラファイトシート等が適用可能である。
【０１１０】
撮像素子２１３の動作時の発熱により熱電変換素子２４１にて発電がなされ、その熱起電力により第一、または、第二の実施形態の場合と同様に排気ファン（図示せず）、あるいは、作動液循環用の圧電ポンプを駆動することができる。
【０１１１】
吸熱ヒートパイプ２１６は、４本のヒートパイプからなり、前記非特許文献１に記載されるヒートパイプ（図１４）の吸熱部が適用可能であり、棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ部と、該パイプ材内に沿って配される毛細管作用をする構造をもつウイック部と、該ウイック内部に形成される気化部を有する蒸気通路部とからなる。上記ウイック内に純水、メタノール、アンモニア水、または、公知の潜熱蓄熱材や高温度（例えば、５９°Ｃ）で発色開始および記憶可能な可逆熱変色性顔料を内包したマイクロカプセルの分散液等の作動流体である作動液が封入されている。上記コンテナ部の外表面はサンド加工等により微細な凹凸面（ナシ地面）になっており、さらに、黒色塗装が施されており、高放射率の表面になっている。なお、ヒートパイプ外径（コンテナの外径）が１〜２ｍｍであるものを適用する。上記ウイック部は、細いワイヤを網状に編み込んだ細網部分やメッシュなどからなる。
【０１１２】
放熱ヒートパイプ２１７は、１本のヒートパイプからなり、吸熱ヒートパイプ２１６と同様に棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ部と、該パイプ材内に沿って配され、上記作動液が通る毛細管構造を有するウイック部と、該ウイック内部に形成される凝縮部をもつ蒸気通路部とからなる。放熱ヒートパイプ２１７は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１に設けられるヒートパイプ装着孔２１１ａに挿入され、接着固定される。
【０１１３】
吸熱ヒートパイプ２１６と放熱ヒートパイプ２１７とは、ベローズ型接続管２１８を介してに互いに連接接続されている。
【０１１４】
ベローズ型接続管２１８は、伸縮性、可撓性を有する接続管であり、ベローズ型接続管２１８の放熱ヒートパイプ２１７側は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１に支持され、放熱ヒートパイプ２１７の支持具２１７ａを介して固定支持されている。吸熱ヒートパイプ２１６が撮像素子支持板２１５と共に撮像素子冷却ユニット支持体２１１に対して光軸直交平面に沿って移動した場合、ベローズ型接続管２１８が弾性変形し、吸熱ヒートパイプ２１６に大きな力を与えることなく、また、上記撮像素子支持板電磁駆動部の負荷抵抗も少ない状態を維持できる。ベローズ型接続管２１８の接続部は、接続ＦＰＣ２３１のＵ字折り曲げ部の配置位置と反対側に位置している。
【０１１５】
上記支持板支持機構部（撮像素子シフト機構）は、撮像素子支持板２１５の下面部と撮像素子冷却ユニット用プリント基板２１２の上面部の間に摺動板を介して挟持した状態で配されるすくなくとも４つの鋼製のベアリングボール２２３と、該ベアリングボール２２３を保持するリテーナ部材２２４とからなる。撮像素子支持板２１５はベアリングボール２２３を介してプリント基板２１２に対してＸＹ平面に沿って移動可能に支持される。
【０１１６】
撮像素子支持板２１５のすくなくとも一対の永久磁石とプリント基板側の上記磁性材との間で、４つのベアリングボール２２３に磁気的な押圧力（磁気吸引力）が作用する。この押圧力が作用すると、ベアリングボール２２３が撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２とに押し付けられる。この結果、撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２とはベアリングボール２２３を介在して押圧され、がた付きが除去される。
【０１１７】
上記支持板電磁駆動部は、光軸直交平面上の二次元直交座標系のＸ方向駆動部とＹ方向駆動部とからなり、該ＸおよびＹ方向駆動部はそれぞれプリント基板２１２の上面に実装されるＸ，Ｙ駆動用プリントコイル２２５，２２８と、撮像素子支持板２１５の下面に固着され、上記プリントコイル２２５，２２８に対向した状態で厚さ方向に磁化された異極対向で２つが結合した永久磁石２２７，２３０とからなる。該プリントコイル２２５，２２８には、それぞれの中央部にＸＹ位置検出用ホール素子２２６，２２９が配されている。さらに、プリントコイルの２２５，２２８上面には磁性材が貼り付けられている。
【０１１８】
永久磁石２２７は、Ｎ極とＳ極がプリント基板の延在方向（Ｘ方向）に並ぶように分極着磁されている。また、永久磁石２３０は、Ｎ極とＳ極がプリント基板の延在方向と直交する方向（Ｙ方向）に並ぶように分極着磁されている。Ｙ軸駆動用ブリントコイル２２８は横長の長方形をしており、その長辺が永久磁石２２７の各磁極に対向するように配置されている。同様にＸ軸駆動用プリントコイル２２５は横長の長方形をしており、その長辺が永久磁石２３０の各磁極に対向するように配置されている。
【０１１９】
また、撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２の間には、撮像素子２１３からの出力信号をプリント基板側に伝達するための接続ＦＰＣ２３１が接続されている。
【０１２０】
撮像素子２１３を支持する撮像素子支持板２１５の位置制御を行うＣＰＵ（図示せず）は、プリント基板２１２上に実装され、撮像素子支持板２１５の水平方向であるＸ軸方向の移動と、撮像素子支持板２１５の鉛直方向であるＹ軸方向の移動を制御する。このＣＰＵは、図示されていない手ぶれ検出センサから入力される角速度に基づいて、撮像素子支持板２１５を所望位置へ位置制御を行う。撮像素子支持板２１５に配置された異極接合された永久磁石２２７，２３０の磁束内に鉛直方向のＸ，Ｙ軸駆動用ブリントコイル２２５，２２８に通電され、撮像素子支持板２１５が移動すると位置検出用ホール素子２２６，２２９により位置検出が行われる。上記Ｘ，Ｙ軸駆動用プリントコイル２２５，２２８の通電が遮断されると撮像素子支持板２１５は永久磁石２２７，２３０と上記磁性材との磁気バランスで初期位置に戻る。このように撮影レンズユニット２０１が振動したときに、可動の撮像素子支持板２１５上の撮像素子２１３が２次元方向に移動して撮像素子２１３の撮像面における画像の振れを補正することができる。
【０１２１】
上述した構成を有する撮影レンズユニット２０１において、撮影動作中の撮像素子２１３は、動作電流により加熱され、動作温度が上昇するが、撮像素子２１３の熱は、撮像素子下方の撮像素子支持板２１５に固着されている吸熱ヒートパイプ２１６側に放射および伝熱により吸収される。吸熱ヒートパイプ２１６内の上記作動液は、上記熱により蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って放熱ヒートパイプ２１７側に流入する。該蒸気の熱は、放熱ヒートパイプ２１７側が固着されている撮像子冷却ユニット支持体２１１に放熱され、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、吸熱ヒートパイプ２１６側に戻され、吸熱動作が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、撮像素子２１３の温度上昇が抑えられる。
【０１２２】
さらに、第一の実施形態の場合と同様に撮像素子２１３の近傍に配される温度センサにより所定の温度上昇が検出された場合、熱電変換素子２４１の熱起電力により排気ファン（図示せず）が駆動され、カメラボディの排気孔（図示せず）より内部の加熱空気が排出され、撮像素子２１３やＣＰＵ２２１の温度上昇が抑えることができる。また、排気ファンの駆動と同様に圧電ポンプによりヒートパイプの作動液に強制循環を行わせてもよい。上記排気ファン、または、圧電ポンプの駆動制御を含む撮影処理は、図７のフローチャートに示す処理と略同様となる。
【０１２３】
一方、撮影レンズユニット２０１の撮影動作中に上記手ぶれ検出センサにより手ぶれが検出された場合、上記支持板電磁駆動部によって上記支持板支持機構部で支持される撮像素子支持板２１５がＸＹ平面に沿って手ぶれ量に応じて駆動される。この駆動状態においてもベローズ型接続管２１８の弾性変形によって吸熱ヒートパイプ２１６は、大きな力を受けることなく、同時に撮像素子支持板２１５は、上記支持板電磁駆動部により抵抗の増加が少ない状態で駆動される。
【０１２４】
本実施形態の撮影レンズユニット２０１に内蔵される撮像素子冷却ユニット２０３によれば、構成が簡単であって、上述した吸熱、放熱ヒートパイプ２１６，２１７を備えたことによって撮像素子２１３の温度上昇を抑え、同時に、手ぶれ補正動作時における撮像素子支持板２１５を駆動する電磁駆動部の負荷増大を抑えることができる。また、ベローズ型接続管２１８の接続部が接続ＦＰＣ２３１のＵ字折り曲げ部の配置位置と反対側に位置しており、組み立て作業が容易である。
【０１２５】
なお、上述の実施形態においては、リテーナ付きベアリングボール２２３を挟持した状態で撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２との間に磁気吸引力を作用させた支持手段を適用した。その支持手段に替えてプリント基板上の磁性材を使用せず、撮像素子支持板側に軸受けを形成し、プリント基板側にガイド軸を設け、さらに、撮像素子支持板とプリント基板との間に一軸方向に移動可能な中間部材を配置し、該中間部材の移動方向に対して直交する方向に撮像素子支持板を移動させる構成のメタル軸受け支持手段を適用してもよい。
【０１２６】
また、本実施形態では１組の永久磁石２２７，２３０を適用したが、それぞれの永久磁石が対角線に位置するように４つの永久磁石とそれに対向するプリント基板上に４つの駆動用プリントコイルとを適用し、Ｘ軸、Ｙ軸駆動用ブリントコイルの対向する延長線上で各駆動用プリントコイルの裏面位置にそれぞれ磁性片を配置した電磁駆動部を採用することも可能である。または、磁性片をＸ軸またはＹ軸駆動用プリントコイルによって囲まれるように配置することも可能である。
【０１２７】
本実施形態では駆動プリントコイルと永久磁石はＮ極とＳ極に跨るように磁性片とをプリント基板に配置し、永久磁石を撮像素子支持板側に配置したが、逆に、駆動プリントコイルと磁性材を撮像素子支持側に配置し、永久磁石をプリント基板側に配置してもよい。
【０１２８】
永久磁石をプリント基板側に配置してもよい。このように配置すると、可動コイル型の駆動機構となるので撮像素子を二次元方向に駆動する駆動線やサーボ用信号線をＦＰＣ基板に形成し、リード線の本数を削減し、可動の撮像素子の移動の妨げを防止し、組み立て時の配線の引き回しを簡略化することができる。
【０１２９】
また、上述の実施形態では撮像素子冷却ユニット２０３が可動の撮像素子支持板２１５を適用する手ぶれ防止機能を有するものであったが、これに限らず、上記撮像素子支持板が固定支持される撮像素子冷却ユニットに対しても吸熱、放熱ヒートパイプ接続用として上述したベローズ型接続管２１８を適用することにより組み立て、修理作業等が容易な撮像素子冷却ユニットを提供することができる。
【０１３０】
次に本発明の第四の実施形態であって、撮像部のない一眼レフデジタルカメラボディに着脱可能な撮像素子冷却ユニット内蔵レンズマウントについて、図１２を用いて説明する。
図１２は、本実施形態の撮像素子冷却ユニットを内蔵するレンズマウントの光軸を含む縦断面図である。
【０１３１】
本実施形態の撮像素子冷却ユニット内蔵レンズマウント３５８には、図１２に示すようにレンズマウント３５８の前面側に撮像素子冷却ユニット３４１、および、交換式レンズ鏡筒部のフォーカスレンズを駆動するためのアクチュエータが組み込まれており、その前方側には図示しない上記交換式レンズ鏡筒部が装着される。また、後端のレンズマウント面３５８ａ上に接続端子基板３５９が取り付けられている。
【０１３２】
撮像素子冷却ユニット３４１は、金属製のレンズマウント３５８の凹部に固定支持される撮像素子支持板３５３と、撮像素子支持板３５３に固着され、中央開口部を有するるセラミックパッケージ３４４と、低放射率の絶縁シート３４５を介してセラミックパッケージ３４４内に固着され、光軸上の所定位置に位置決めされるベアチップタイプの撮像素子と、該撮像素子にボンディングワイヤを介して接続される端子板、該端子板に接続され、撮像素子支持板３５３に支持される接続プリント基板３４６と、セラミックパッケージ３４４に前面に固着され、上記撮像素子の前面側を密封する保護ガラス３４３と、上記撮像素子の背面側に絶縁シート３４５に密着して配される熱電変換素子３６１と、冷却部３５０とからなる。なお、接続プリント基板３４６は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で構成することも可能である。
【０１３３】
熱電変換素子３６１は、図４に示した熱電変換素子６３と同様のものであり、撮像素子側とヒートパイプ３４９側との両面に放熱部材である熱伝導シート３６２，３６３が貼付されている。ヒートパイプ３４９とは所定の隙間をもって、あるいは、密着状態で配されている。
【０１３４】
冷却部３５０は、撮像素子支持板３５３により断熱部材３５４を介して支持され、その裏面側に高熱伝導性の接着剤により接着固定され、循環流体流路を形成する複数対の棒状ヒートパイプ３４９と、ヒートパイプ３４９を挟持する伝熱板３５１と、ヒートパイプ３４９の背面側を押さえる押さえ板３５２とからなる。
【０１３５】
撮像素子支持板３５３は、金属材料、または、熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたポリカボネートや球状黒鉛および非結晶（ガラス）繊維あるいはカーボン繊維が充填されたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂材料からなる。
【０１３６】
ヒートパイプ３４９としては、非特許文献１に記載される図１４のヒートパイプと同様の複数対のヒートパイプが適用される。
【０１３７】
上述した構成を有する本実施形態の撮像ユニット内蔵レンズマウント３５８においては、該マウントをカメラに装着した状態でパッケージ３４４の撮像素子が駆動状態にあるとき、該撮像素子の熱を熱電変換素子３６１を経て伝熱板で受け、ヒートパイプ３４９の蒸発部に伝わり、ヒートパイプ３４９中の作動液を蒸発させる。その蒸気は、ヒートパイプ３４９の凝縮部に移動し、撮像素子支持板３５３により冷却され、再度、作動液に変態し、ウイック部を通して蒸発部に戻される。この吸熱サイクルを繰り返すことにより上記撮像素子の熱が吸収され、温度上昇が抑えられる。
【０１３８】
熱電変換素子３６１は、上記撮像素子の熱により発電し、その起電力は、上記作動液の循環用圧電ポンプ（図示せず）の駆動電力として利用できる。
【０１３９】
上述した本実施形態の撮像ユニット内蔵レンズマウント３５８によれば、ヒートパイプ３４９から撮像素子支持板３５３で吸収された熱は、熱容量の大きい金属製のレンズマウント３５８に速やかに伝わる。従って、上記撮像素子の温度上昇を効率よく抑えることができる。また、撮像ユニット内蔵レンズマウントとして大型化することなく、コンパクトにまとめることができる。
【０１４０】
次に本発明の第五の実施形態の撮像素子冷却ユニットを備えたミラー／撮像素子ユニットについて図１３を用いて説明する。
図１３は、本実施形態のミラー／撮像素子ユニットの横断面図（水平方向の断面図）である。
【０１４１】
本実施形態のミラー／撮像素子ユニット４００は、一眼レフカメラに適用され、カメラボディ（図示せず）のフレーム本体に支持されるユニットであって、交換レンズが装着可能なボディマウント４２２と、該ボディマウントが装着される前フレーム４２０と、ミラーボックス４０１と、該ミラーボックス内に収納される回動可能な反射ミラー４０２と、撮像素子４６０と、循環流体流路を形成する水冷ヒートパイプ４５４と、ゼーベック素子からなる熱電変換素子４５１と、圧電ポンプ４５５と、該サイドフレーム背面に固着される後フレーム４４０とからなる。
【０１４２】
前フレーム４２０は、中央開口部を有しており、その前面部にボディマウント４２２が固着され、後面側中央にミラーボックス４０１が固着され、後面部がフレーム本体のサイドフレーム４３０Ｌと４３０Ｒに支持される。
【０１４３】
後フレーム４４０は、ステンレス金属板またはアルミニウム板からなり、ミラーボックス４０１の後端部を跨いで配され、サイドフレーム４３０Ｌと４３０Ｒに対して支柱４３８ｃ，４３８ａを挟んで固着されている。この支柱４３８ａ，４３８ｃは、撮像素子４６０で発生した熱が後フレーム４４０からサイドフレーム４３０Ｌ，４３０Ｒへの熱伝達を遮断するために断熱部材となる。また、後フレーム４４０には放熱効果を向上させるための放熱用フィン４４０ａが外方に配されている。
【０１４４】
そして、後フレーム４４０に形成された多数の挿通孔のうちの所定の挿通孔を利用して、サイドフレーム４３０Ｌ，４３０Ｒに後フレーム４４０がねじ止めされている。
【０１４５】
上述のように前フレーム４２０と、サイドフレーム４３０Ｌ，Ｒと、後フレーム４４０とが順次固定され、これら三つの部材が一体化されて、カメラの外形形状に合わせた中空のボックス形状のフレーム本体が構成される。
【０１４６】
なお、右のサイドフレーム４３０Ｒは、左のサイドフレーム４３０Ｌよりも薄く形成されているため、その厚さ不足を補うように断熱部材を用いた支柱４３８ａがサイドフレーム４３０Ｒの背面から後方に延びており、支柱４３８ａおよびサイドフレーム４３０Ｌに立設された支柱４３８ｃの先端のねじ孔にはビスが螺合され、後フレーム４４０が固着される。支柱４３８ａと平行に伸びる長い支柱４３８ｂは、後フレーム４４０の背後の電気基板４７０をサイドフレーム４３０Ｌの先端に形成された鍔部に挿入してサイドフレーム４３０Ｒに固定するために使用される。
【０１４７】
ミラーボックス４０１は、中央開口部を有したボックス形状に形成され、前面フランジ部にて前フレーム４２０に取り付けられる。中央開口部内部に回動可能な反射ミラー４０２が配され、上記開口部上方にスクリーン（図示されていない）が配置されている。また、後方部に撮像素子支持板４８０を介して撮像素子４６０が固着される。
【０１４８】
さらに、撮像素子４６０の背面と後フレーム４４０の前面との間にシリコンゴムシート等からなる熱伝導性シート４５２、４５３を介して熱電変換素子４５１が密着状態で接合して配置される。そして、熱電変換素子４５１の側壁と後フレーム４４０の対向する側面突起部４４０ｂと間にシリコンゲル剤４５６を介在させる。なお、このシリコンゲル剤４５６は、カメラボディを誤って落下したときなどの衝撃による熱電変換素子４５１の破損を防止するためのものである。
【０１４９】
熱電変換素子４５１は、図４に示した熱電変換素子６３と同様のものであり、撮像素子側と後フレーム４４０側との両面に放熱部材である熱伝導シート４５２，４５３が貼付されている。後フレーム４４０に密着状態で配されている。
【０１５０】
撮像素子支持板４８０は、挿通孔に挿通するビスをミラーボックス４０１の背面のねじ孔に螺着することによりミラーボックス４０１に取付けられている。
【０１５１】
ストッパーとしての位置決めピンがミラーボックス４０１背面に形成され、撮像素子支持板４８０の挿通孔、後フレーム４４０の挿通孔に挿通されている。後フレーム４４０の位置決め孔に対しては、十分な隙間を残して上記位置決めピンが挿通され、いわゆる、スキマハメの状態にあり、ミラーボックス４０１は、後フレーム４４０に直接固定されていない。上記位置決めピンと後フレーム４４０の位置決め孔との嵌合は、ミラーボックス４０１の位置決めピンの直径寸法誤差とミラーボックス４０１におけるその位置寸法誤差および後フレーム４４０の位置決め孔の孔径寸法誤差と後フレーム４４０における位置決め孔の位置寸法誤差を考慮してもなお、位置決めピンと位置決め孔との間に隙間があるように設定される。そして、上記フレーム本体が大きく変形すれば、この片側隙間が詰まって、変形をそれ以上防ぐことができ、大きな変形が防止される。
【０１５２】
撮像素子４６０は、ミラーボックス４０１の背面開口に配置され、撮像素子支持板４８０の前面に接着、固定され、上記フレーム本体に囲まれるように配置されている。そして、撮像素子４６０はその上下に、光軸方向に延出した一対の複数のリード（接続端子）４６２を有する。撮像素子４６０のリード(端子)４６２は、撮像素子支持板４８０の長孔（逃げ孔）、後フレーム４４０の円形の逃げ孔、電気基板４７０の長孔（逃げ孔）を遊嵌状態で挿通し、さらに、電気基板４７０上のフレキシブルプリント基板４９０に挿着されて、撮像素子４６０と電気基板４７０とが一対のフレキシブルプリント基板４９０によって電気的に接続されている。なお、一対のフレキシブルプリント基板４９０は、いずれも、撮像素子４６０のリード４６２が挿入可能な周囲に導電パターンを有する複数の挿入孔を有するとともに、導電パターンと電気的に接続されていて電気基板４７０上の接続パターンと接続される複数の接続パターンを有している。
【０１５３】
後フレーム４４０の上面には圧電ポンプ４５５と、該圧電ポンプに接続され、ミラーボックス４０１の撮像素子装着位置の外周部を２回巻回する水冷ヒートパイプ４５４が設けられている。熱電変換素子４５１による熱起電力により圧電ポンプ４５５を駆動し、該圧電ポンプにより水冷ヒートパイプ４５４内の流体を循環させ、撮像素子４６０の冷却する（水冷方式）。この水冷方式により後フレーム４４０を冷却することで、撮像素子４６０を冷却する。同時に撮像素子４６０と後フレーム４４０との温度差を生じさせ、熱電変換素子４５１の熱起電力の変換効率を高めている。
【０１５４】
本実施形態のミラー／撮像素子ユニット４００によれば、熱電変換素子４５１にて撮像素子４６０の熱を電力に変換し、その電力を水冷ヒートパイプ４５４の流体循環用圧電ポンプ４５５の駆動電力として利用することによりカメラ側電池の電力を消費することなく効果的に撮像素子４６０の冷却を行うことができる。
【０１５５】
また、また、デジタル一眼レフカメラのミラーボックス内に撮像素子を有する撮像ユニットは特開２００６−８１００８号の図３に開示されている。この図３に撮像素子冷却ユニットを適用した場合、以下のようになる。即ち、撮像素子の背面と電気基板との間に熱電変換素子（例えば、ゼーベック素子）を配置するために、電気基板上に熱伝導シートを接合し、その熱伝導シート上に熱電変換素子を接合する。ここで、熱伝導シートに熱の溜りをなくすために、電気基板と熱伝導シートとの間にアルミニウムまたはステンレス鋼板材の金属シートを積層し、介在する。この金属シートと撮像素子支持板の開口部との間にシリコンゲル剤を設ける。このようにすると、カメラ本体を誤って落下したときなどの衝撃による熱電変換素子の破損を防止できる。また、電気基板の長孔状開口部に撮像素子のリード線を遊嵌状態で貫通させて電気基板がアルミニウムまたはステンレス鋼板材の撮像素子支持板の背面側に配置され、電気基板の背面側よりネジ挿通穴に挿入されたネジが前枠のネジ孔に螺着される。
【０１５６】
上述したように前枠に対して、電気基板がミラーユニット、シャッタユニット、防塵ユニット、撮像素子、撮像素子支持板を少なくとも間に介在させた形で固定される。この取り付けた状態で。電気基板は撮像素子支持板に対して防塵ユニットの支持台は該支持台もしくは撮像素子支持板に設けられた断熱部材（たとえば、発泡材やグラスウールを接着剤で接合）の部材受け部（スペーサ）に位置規制されて所定の間隔のある状態で支持される。また、撮像素子の結像面は、ボディマウントのマウント面から光軸方向に沿った所定距であるフランジバックＬに位置きめされる。そして撮像素子と撮像素子支持板との間に断熱部材を介在することで、支持台の材質（例えば、炭素繊維が充填されたＰＰＳ合成樹脂）による伸縮を抑えることができる。
【０１５７】
この発明は、上記各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、上記各実施形態には、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。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明による撮像素子冷却ユニットは、撮像素子を効率よく冷却し、かつ、組み立てが複雑とならず、小型化も可能な撮像素子冷却ユニットとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明の第一の実施形態である撮像素子冷却ユニットを適用する電子機器としての一眼レフデジタルカメラの要部の光軸を含む縦断面図である。
【図２】図１のカメラに内蔵される撮像素子ユニットまわりの断面図である。
【図３】図２の撮像素子ユニットの拡大断面図である。
【図４】図２の撮像素子ユニットに配される熱電変換素子の構造を示す模式図である。
【図５】図１のカメラの斜視図である。
【図６】図１のカメラの電気制御システムのブロック構成図である。
【図７】図１のカメラにおける撮影処理のフローチャートである。
【図８】図１のカメラにおける温度センサの検出温度の変化を示す線図である。
【図９】本発明の第二の実施形態の撮像冷却ユニットを構成する撮像部の光軸を含む縦断面図である。
【図１０】図９の撮像素子冷却ユニットを構成する放熱部の断面図である。
【図１１】本発明の第三の実施形態の撮影レンズユニットの光軸に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第四の実施形態の撮像素子冷却ユニットを内蔵するレンズマウントの光軸を含む縦断面図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態のミラーユニットの横断面図（水平方向の断面図）である。
【図１４】非特許文献１に記載されているヒートパイプの断面図である。
【符号の説明】
【０１６０】
２１，１６２，２１３，４６０
…撮像素子
２２，１６６，２１５，３５３，４８０
…撮像素子支持板
２８，１６７，２１４，３４５
…絶縁シート（第一の熱伝導シート）
３１，３２，１７４，２１６，３４９
…ヒートパイプ
４１，６３ｅ…熱伝導シート（第一の熱伝導シート）
４２，６３ｆ…熱伝導シート（第二の熱伝導シート）
６２，１７３…温度センサ
６３，１５１，２４１，３６１，４５１
…熱電変換素子
１６４…移動枠（移動部材）
３４４…セラミックパッケージ（撮像素子）
４５４…水冷ヒートパイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子冷却ユニット、または、撮像素子冷却ユニットを内蔵する撮影レンズユニットおよび電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子機器にて、例えば、撮像素子一体型レンズ交換式カメラやカメラヘッド内に撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）を配備する場合、防塵性を持たせた上、さらに、カメラヘッド等に放熱構造を備える必要がある。しかしながら撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などの電子部品を防塵構造とすると、撮像素子や制御回路（ＣＰＵ）などで発生した熱を外部へ放熱するのが困難となる。この熱対策を怠ると撮像素子やＣＰＵの温度が上昇して雑音レベルが上がり、画質の劣化を引き起してしまう。この熱対策として例えば、ゼーベック効果素子からなる熱電変換素子を適用したものが特許文献１に提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された撮影装置は、該装置の駆動により発熱するＣＰＵによってゼーベック効果素子（熱電変換素子）が加熱され、該ゼーベック効果素子に発生する熱起電力によってプロペラファンを駆動し、ＣＰＵ等の冷却を行うものである。
【０００４】
非特許文献１には、金型やパソコンなどの冷却用として用いられるウィック（毛細管現象発生手段）を適用したヒートパイプの構造について記載されている。図１４は、該ヒートパイプの断面図であって、ヒートパイプ５０１は、外周が銅製パイプ５０２で覆われ、一方部が吸熱部５０１ａ、他方部が放熱部５０１ｂとなる。内部には、毛細管作用をする構造のウイック部５０３と、ウイック部５０３内部に蒸気通路５０５が配されている。蒸気通路５０５の吸熱部５０１ａ側は、気化部５０４となり、蒸気通路５０５の放熱部５０１ｂ側は、凝縮部５０４となる。
【特許文献１】特開２００６−３３７５３１号公報
【非特許文献１】ヒートパイプのカタログ（日本金型産業株式会社）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１においては、上記ゼーベック効果素子が上記ＣＰＵに対して近接した状態で配置されているとだけ記載されており、高速駆動により発生する撮像素子からの熱を効率よく冷却するための具体的な配置が示されていない。
【０００６】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、例えば、携帯または据え置き式撮像ユニットなどの電子機器において、撮像素子等の熱源を効率よく冷却し、また、組み立てが複雑とならず、小型化が可能な撮像素子冷却ユニットおよび該撮像素子冷却ユニットを適用する撮影レンズユニットや電子機器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】
【０００７】
本発明の請求項１記載の撮像素子冷却ユニットは、撮像素子支持板に固着されて支持される撮像素子と、放熱機能を有する放熱部材と、第一の熱伝導シート材および第二の熱伝導シート材と、熱伝導面となる両面にそれぞれ上記第一の熱伝導シート材と上記第二の熱伝導シート材とが接合される熱電変換素子と、を具備しており、上記撮像素子の反撮像面側に上記第一の熱伝導シート材が接合され、放熱部材の撮像素子側に上記第二の熱伝導シートが接合された状態で上記熱電変換素子が挟持して支持され、さらに、上記放熱部材には、上記撮像素子支持板との間に断熱部材を介在させ、さらに、循環流体流路を配置する。
【０００８】
本発明の請求項２記載の撮像素子冷却ユニットは、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットにおいて、上記循環流体流路は、吸熱部および放熱部を有するウイック付きヒートパイプからなり、上記第二の熱伝導シートは上記ヒートパイプの吸熱部に接合するとともに上記断熱部材に上記ヒートパイプの放熱部を接合する。
【０００９】
本発明の請求項３記載の撮像素子冷却ユニットは、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットにおいて、上記循環流体流路は、水冷ヒートパイプと圧電ポンプとを具備している。
【００１０】
本発明の請求項４記載の撮像素子冷却ユニットは、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットにおいて、さらに、撮影レンズ内に設けられた所望のレンズ群を駆動するためのフォーカス駆動用アクチュエータとレンズマウントとを具備する。
【００１１】
本発明の請求項５記載の撮影レンズユニットは、請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、撮影レンズの装着されるレンズ鏡枠部とを具備する。
【００１２】
本発明の請求項６記載の電子機器は、請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットおよび防塵機構部を制御するためのボディ制御用制御回路と、機器本体に着脱可能な撮影レンズとを有する。
【００１３】
本発明の請求項７記載の電子機器は、請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、機器本体から着脱可能な撮影レンズとを有する。
【００１４】
本発明の請求項８記載の電子機器は、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、上記撮像素子を撮影レンズからの入射する光束の光軸に対して垂直な２次元方向に移動する撮像素子シフト駆動機構と、を有しており、上記撮像素子支持板および上記放熱部材は、上記撮像素子シフト駆動機構の移動部材に配されている。
【００１５】
本発明の請求項９記載の電子機器は、ライブビュー機能を有する電子機器であって、請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、上記撮像素子の近傍に配される温度センサとを有し、上記ボディ制御用制御回路は、上記温度センサにより検出される温度が所定値以上であるとき、ライブビュー動作を停止し、排気ファン、または、圧電ポンプを駆動する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高速駆動により発生する撮像素子からの熱を効率よく、冷却し、かつ、組み立てが複雑とならず、小型化も可能な撮像素子冷却ユニットおよび該撮像素子冷却ユニットを適用する撮影レンズユニットや電子機器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】
【００１７】
以下、図を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第一の実施形態である撮像素子冷却ユニットを適用する電子機器としての一眼レフデジタルカメラ（以下カメラと記載する）の要部の光軸を含む縦断面図である。図２は、上記デジタルカメラに内蔵される撮像素子ユニットまわりの断面図である。図３は、上記撮像素子ユニットの拡大断面図である。図４は、上記撮像素子ユニットに配される熱電変換素子の構造を示す模式図である。図５は、内蔵される排気ファンおよび吸排気口の配置を示す上記カメラの斜視図である。図６は、カメラの電気制御システムについてのブロック構成図である。
【００１９】
なお、以下に説明するカメラの撮影レンズの光軸は、各図中「Ｏ」で示す。また、以下の説明で光軸の被写体側を前方側とし、撮像面側を後方側（背面側）として説明する。
【００２０】
本実施形態のカメラ（カメラボディ）１は、交換レンズ鏡筒１５が着脱可能な一眼レフデジタルカメラであって、ファインダモード（被写体像観察モード）として光学ファインダ装置による光学ファインダモードと液晶モニタによるライブビューモードとを選択可能なカメラである。
【００２１】
カメラ（カメラボディ）１は、図１に示すように下記の各構成部材を収容するカメラ外装カバー２と、カメラ外装カバー２に固定支持され、光軸に沿った中央開口部４ａを有するカメラ構造体４と、上記交換式レンズ鏡筒１５が着脱されるボディマウント３と、さらに、カメラ構造体４の中央開口部４ａの後方に光軸上に沿って配置される構成部材として、メインミラー５と、フォーカルプレーン式シャッタ６と、ヒートパイプを適用する冷却式の撮像素子ユニット８とを備えており、さらに、カメラ構造体４の上側に固定支持され、光学ファインダ装置を構成する部材としてフォーカシングスクリーン９と、ペンタプリズム１０と、接眼レンズ１１とを有している。さらに、カメラ外装カバー２の背面側のモニタ表示窓１３の内方に電子ビューファインダ（液晶表示装置）としての液晶モニタ１２と、排気ファン６５（図５）と、後述する防塵機構部を駆動する圧電素子２６と、カメラ本体内部に設けられた各機能を制御し、後述するレンズ制御用マイクロコンピュータ７６を制御するボディ制御用制御回路であるボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｂμｃｏｍと記載する）６１とを含む電気制御部（図６）とを備えている。
【００２２】
交換レンズ鏡筒１５には、撮影レンズ１４と、レンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｌμｃｏｍと記載する）７６を含む電気制御部（図６）とが内蔵されている。
【００２３】
ボディマウント３は、カメラ構造体４の前面に当て付けた状態で固定される。メインミラー５は、被写体光束を上方のフォーカシングスクリーン側に反射する斜設位置と光軸Ｏの被写体光路上から退避した退避位置とに回動駆動される。シャッタ６は、光軸Ｏ上であって斜設位置にあるメインミラー５の後方位置に配される。
【００２４】
カメラ構造体４は、ボディマウント３の他に撮像素子ユニット８やファインダ装置等を支持する枠体であって、軽量化およびコスト低減が可能であって、さらに、熱伝導率の高い素材として炭素繊維などのフィラーが混入させているポリカボネート樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂が適用される。そして、カメラ構造体４は後述の撮像素子支持板２２と結合され、内蔵潜熱蓄熱体４ｂにより撮像素子２１周辺の熱を蓄積する機能を有する。この潜熱蓄熱体４ｂを設けることにより放熱板を別途配置するスペースが不要となる。
【００２５】
潜熱蓄熱体４ｂは、カメラ構造体４にインサート成形により熱的に結合されて配される。潜熱蓄熱体４ｂの壁面に凹凸形状の補強リブ４ｃが設けられている。補強リブ４ｃにより潜熟畜熱体４ｂが液化した状態におけるカメラ構造体４の強度が確保される。
【００２６】
潜熟畜熱体４ｂを構成する有機系蓄熱材は、パラフィンまたは熱伝導性の高い炭素繊維およびゲル材が充填されたバラフィンで形成され、このパラフィンや無機水和塩などの芯材を容器で被覆した畜熱マイクロカプセルで構成される。この蓄熱クロカプセルは、撮像素子２１の使用限界温度以下、例えば、５０°〜６０°Ｃで、相変化して融解可能とする。
【００２７】
通常の撮影状態において、撮像素子２１から発生した熱は、後述する上方に上昇し、カメラ外装カバー２の排気口２ｂ（図５）から外部へ放出される。したがって、カメラ構造体４のペンタプリズム１０の右側に位置する補強リブ４ｃ付近が上昇するが、この潜熱蓄熱体４ｂによって蓄熱することができるので、撮像素子２１の周辺温度が著しく上昇するのを抑え、インサート成形による合成樹脂のカメラ構造体４を用いた場合にはボディマウント３の全端面から撮像素子の結像面までの距離（フランジバック）の精度が高精度に確保される。
【００２８】
撮像素子ユニット８は、図２，３に示すように後述する撮像素子２１の前面側に配される防塵機構部と、シャッタ６の後方位置に配され、カメラ構造体４に密着して直接的に支持される撮像素子支持板２２に支持される撮像素子冷却ユニット３０とからなる。
【００２９】
上記防塵機構部は、図２に示すようにカメラ構造体４に固定される基台２３と、基台２３により弾性体からなる支持部材２７を介して支持される保護ガラス２４と、ゴム枠２３ａを介して保護ガラス２４の先端部に装着される圧電素子２６と、基台２３の裏面側に押さえ板により押さえられた状態で支持される光学フィルタ２５からなる。この防塵機構部により保護ガラス２４および基台２３で囲まれた撮像素子２１の撮像面側表面への埃の侵入が防止される。さらに、圧電素子２６により保護ガラス２４が振動駆動されると保護ガラス２４上の付着したゴミが除去される。そして、図６には図示されていないが、Ｂμｃｏｍ６１は圧電素子駆動回路を介して防塵フィルタ２４の周縁部に取り付けられた電極を有している圧電素子２６を駆動し、その振動により防塵フィルタ２４の表面に付着した埃を除去し得る構成とする。
【００３０】
上記撮像素子冷却ユニット３０は、撮像素子支持板２２と、極めて薄い絶縁シート２８を介して撮像素子支持板２２に非撮像面（裏面）側が接着固定される撮像素子２１と、撮像素子２１の非撮像面側に取り付け接続され、撮像回路基板３６にコネクタ３９を介して接続される接続フレキシブルプリント基板（以下、接続ＦＰＣと記載する）３５と、絶縁シート２８の背面側に熱伝導シートを介して密着して配される熱電変換素子６３と、撮像素子支持板２２に支持され、熱電変換素子６３の後面に配される後述する冷却部と、撮像回路基板３６に装着される温度センサ６２と、さらに、撮像素子支持板２２の後方に配される撮像回路基板３６とからなる。
【００３１】
撮像回路基板３６には、ＣＰＵからなるカメラボディ側制御部であるＢμｃｏｍ６１やインターフェース回路部品や画像処理回路部品等が実装される。
【００３２】
撮像素子支持板２２は、アルミニウム板、あるいは、ステンレス鋼板で形成され、撮像素子２１を保持すると共に撮像素子の放熱機能も有しており、カメラ構造体４の背面部に固定して取り付けられる。撮像素子支持板２２は、撮像素子２１側の絶縁シート２８に対向する開口部２２ａを有している。
【００３３】
なお、撮像素子支持板２２は、カメラ構造体４と同一材料である熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたポリカボネートやＰＰＳ樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填されたポリフェニレンサルファイド樹脂の成型品を適用する。
【００３４】
絶縁シート２８は、所定寸法の極めて薄い厚みを有するシートであり、接着剤塗布用孔が設けられる。
【００３５】
接続ＦＰＣ３５は、絶縁シート２８に対向する部分が開口部となっており、両端部が撮像回路基板３６の接続コネクタ部３９に接続されている。
【００３６】
撮像素子２１は、ベアチップタイプ（非パッケージ）の撮像素子であって、接続ＦＰＣ３５に接続された状態の撮像素子２１の非撮像面側（光電変換面である撮像面の裏面側）に絶縁シート２８を貼り付けた状態で撮像素子支持板２２の前面側に接着固定される。
【００３７】
なお、カメラ構造体４に対して撮像素子支持板２２は、光軸と直交する方向の位置が精度よく位置決めされており、カメラ構造体４の前面側に固着されるボディマウント３の前端面から撮像素子支持板２２上の撮像素子２１の撮像面までの距離（フランジバック）の精度は、撮像素子２１がベアチップであることも加味されて高精度が確保される。
【００３８】
熱電変換素子６３は、図４に示すように使用温度領域が低温のＢｉ２Ｔｅ３のＮ型半導体６３ａとＰ型半導体６３ｂが接合された形成されるセラミックス熱変換モジュールからなり、熱伝導面となる両面に電極６３ｃ，６３ｄが配され、該電極に熱伝導シート６３ｅ，６３ｆが接合されている。熱電変換素子６３の厚みは３ｍｍ程度である。一方の絶縁シート６３ｅ側が高温側に配され、他方の絶縁シート６３ｆ側が低温側に配される。熱電変換素子６３の撮像素子２１側と上記冷却部側の両側表面に放熱部材である熱伝導シート４１，４２が貼付されている。熱電変換素子６３は、熱伝導シート４１を絶縁シート２８側に密着させる。ここでは絶縁シート２８と熱電変換素子６３との間に、熱伝導シート材４１（図４では６３ｅ）介在させたが、撮像素子２１の背面側に絶縁シート２８が接合されていない場合には直接、熱伝導シート材２８を接合することも可能である。
【００３９】
熱伝導シート４１，４２は、例えば、弾性変形可能な熱伝導シート材であるシリコンゴムシート、金属繊維を含有するポリアミド樹脂シート、あるいは、グラファイトシート等が適用可能である。
【００４０】
カメラ１において、撮影動作中、撮像素子２１が動作している状態で温度上昇し、熱電変換素子６３の電極４１ｃ，４１ｄ間に温度差が生じると、ゼーベック効果により熱起電力が発生し、電極４１ｃより電力が出力される。Ｂμｃｏｍ６１の制御のもとで熱電変換素子６３からの電力により排気ファン６５を駆動し、カメラ外装カバー２内の排気が行われ、撮像素子２１を含む内部制御要素の冷却が行われる。この制御動作の詳細については後でフローチャートを用いて説明する。
【００４１】
上記冷却部は、図３に示すように撮像素子支持板２２に断熱部材４４，４５を介在して支持されるユニットであって、蒸発部と凝縮部とを備えた循環流体流路を形成するヒートパイプ３１，３２と、ヒートパイプ３１，３２の前後面に密着して配される伝熱板３３，３４とからなる。ヒートパイプ３１，３２は、複数対からなり、撮像素子支持板２２の後方側に開口部２２ａを跨いで隙間のある状態で対向して配置される。
【００４２】
ヒートパイプ３１と３２は、同一断面形状の部材であり、非特許文献１に記載される図１４のヒートパイプが適用可能である。ヒートパイプ３１は、棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ３１ａと、該パイプ材内に沿って配される毛細管作用をする構造をもつウイック３１ｂと、該ウイック内部に形成される蒸気通路部とからなる。コンテナ３１ａは、密封されており、ウイック３１ｂ内に純水、メタノール、アンモニア水、または、公知の潜熱蓄熱体や高温度（例えば、５９°Ｃ）で発色開始および記憶可能な可逆熱変色性顔料を内包したマイクロカプセルの分散液等の作動流体である作動液を封入されている。上記蒸気通路部は、一端側（ヒートパイプ対向側）の蒸発部３１ｃと他端側の凝縮部３１ｄとからなる。なお、ヒートパイプ外径（コンテナ３１ａの外径）が１〜２ｍｍであるものを適用する。
【００４３】
ヒートパイプ３２もヒートパイプ３１と同様にコンテナ３２ａとウイック３２ｂと一端側の蒸発部３２ｃ、他端側の凝縮部３２ｄとからなる蒸気通路部とを有している。また、伝熱板３３，３４はアルミニウム材やステンレス鋼材等の金属材料、またはフィラー入りＰＰＳ樹脂からなる一対の高熱伝導性材料を適用する。
【００４４】
伝熱板３３，３４の中央部には、開口部３３ａと伝熱板３４には放熱フィン３４ａが形成されている。この開口部３３ａにより伝熱板３３の内部に淀む熱が排出される。
【００４５】
ヒートパイプ３１，３２は、撮像素子支持板２２の背面側に収納され、該ヒートパイプの放熱フィン３４ａを有する伝熱板３４が接合された凝縮部３１ｄ側と３２ｄ側が撮像素子支持板２２に直接、断熱部材４４，４５を介して接着固定される。そして、ヒートパイプ３１，３２の撮像素子支持板２２のシリコンゲル剤４６が埋め込まれた開口部２２ａ側であって、ヒートパイプが互いに対向する側の端部である蒸発部３１ｃ、および、３２ｃの光軸方向前後面を光軸直交平面に沿った伝熱板３３，３４の凹部で挟持した状態で熱伝導性のよい紫外線硬化型接着剤、または、高熱伝導性合成樹脂シートと接着剤により接合される。
【００４６】
上述した構成を有する撮像素子冷却ユニット３０において、撮像動作により撮像素子２１が駆動電流により加熱された場合、撮像素子２１の熱は、絶縁シート２８、熱電変換素子６３に伝わり、さらに、伝熱板３３に吸収される。伝熱板３３の熱は、ヒートパイプ３１，３２の蒸気通路部の蒸発部３１ｃ，３２ｃに伝わる。蒸発部３１ｃ，３２ｃにてウイック３１ｂ，３２ｂにより搬送された作動液が加熱され、蒸気となる。その蒸気は、撮像素子支持板２２の凹部２２ｂに支持されている断熱部材４４，４５および放熱フィンを有する伝熱板３４の凝縮部３１ｄ，３２ｄに搬送される。そして凝縮部３１ｄ，３２ｄに到達した蒸気の熱は放熱フィン３４ａの表面が隙間を流れる外部からの空気流により冷却されて凝縮部３１ｄ、３２ｄで液体化する。その液体化した作動液は、ウイック３１ｂを通して再度蒸発部３１ｃ，３２ｃに搬送され、吸放熱サイクルが繰り返される。このような吸放熱作用によって撮像素子２１の熱は、吸収され、温度上昇が抑えられる。
【００４７】
撮像素子２１の近傍の撮像素子冷却ユニット３０の撮像素子２１の背面側近傍には温度センサ６２が取り付けられている。温度センサ６２により撮像素子２１近傍が所定の温度に達したことが検出された場合、熱電変換素子６３より出力される熱起電力によって排気ファン６５の運転が開始される。
【００４８】
カメラ１の外装カバー２には、図５に示すように背面部、底面部に吸気孔２ａ，２ｂ，が設けられている。さらに、カメラグリップ部２ｄの反対側の側面部に排気孔２ｃが設けられている。排気孔２ｃの内側に排気ファン６５が配されている。なお、吸気孔２ａ，２ｂ、排気孔２ｃの内側には通気性を有するスポンジ状のフィルタ部材が外装カバー２内面に密着させて配されている。これらフィルタ部材を備えることで、塵埃等が吸気孔２ａ，２ｂ、排気孔２ｃからカメラ１内に入り込むことが防止される。また、吸気孔２ａ，２ｂは、撮像回路基板３６や液晶モニタ１２の近傍に配されており、排気ファン６５の駆動時には吸気孔２ａ，２ｂから吸い込まれた空気が撮像回路基板３６や液晶モニタ１２を冷却してさらにその近傍の側方に配される排気孔２ｃを通って外部に排出される。
【００４９】
なお、外装カバー２には、グリップ部２ｄの上面部にシャッタボダン５３や露出補正ボタン５４を備え、さらに、パワースイッチを含むモードダイヤル５５やコントロールダイヤル５６を備えている。背面部に液晶モニタ１２を備える。この液晶モニタ１２は、撮影画像の他に各種設定・調整内容を表示するＴＦＴタイプのモニタからなり、背面側面積の半分程度を占める大型の矩形状表示パネルである。また、背面側から見て液晶モニタ１２の左側に再生ボタン、消去ボタン、メニューボタ情報表示ボタン等を備える。さらに、背面側の液晶モニタ１２の上部に、撮影時に操作者が覗く光学ファインダ接眼部５７や、外付けフラッシュを取り付けるホットシュー５８を備えている。
【００５０】
本実施形態のカメラ１の電気制御システムについて図６のブロック構成図を用いて説明する。本実施形態のカメラ（カメラボディ）１には、アクセサリ装置の一つである交換レンズ鏡筒１５が装着可能である。
【００５１】
交換レンズ鏡筒１５は、カメラ１の前面に設けられた図示しないレンズマウントを介して着脱自在である。レンズ鏡筒１５の制御は、自身が有するレンズ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｌμｃｏｍと記載する）７６が行う。一方、カメラ１（カメラボディ）１の制御は、ボディ制御用マイクロコンピュータ（以下、Ｂμｃｏｍと記載する）６１が行う。これらＬμｃｏｍ７６とＢｕｃｏｍ６１とは、カメラ（カメラボディ）１にレンズ鏡筒１５を装着した状態において通信コネクタ７５を介して通信可能に接続される。上記接続状態でＬμｃｏｍ７６がＢｕｃｏｍ６１に従属的に協働する。
【００５２】
交換レンズ鏡筒１５は、制御要素としてＬμｃｏｍ７６の他に撮影レンズ１４を進退駆動するためのレンズ駆動回路７７と、絞り開閉駆動するための絞り駆動回路と、撮影レンズ駆動用モータおよび絞り駆動用モータとを備える。
【００５３】
カメラ（カメラボディ）１は、制御要素としてＢμｃｏｍ６１の他にＢμｃｏｍ６１により制御される制御要素として被写体輝度検出用測光回路６６と、被写体距離を検出し、合焦データを得るためのＡＦ回路６７と、メインミラー５を駆動するためのミラー駆動回路６８と、シャッタ６を駆動制御するためのシャッタ制御回路６９と、撮像素子２１と、撮像素子制御回路７１と、液晶表示装置７３（液晶モニタ１２）と、液晶表示装置制御回路７２と、画像データ記録用のメモリ７４と、撮像素子制御回路７１、液晶表示装置制御回路７２、メモリ７４を制御する画像処理コントローラ７０と、さらに、撮像素子近傍の温度を検出する温度センサ６２と、熱電変換素子６３と、熱電変換素子６３の出力電圧を昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ６４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６４の出力電圧によりＢμｃｏｍ６１により制御される駆動回路６５ａによって駆動される排気ファン６５と、ファインダモード設定スイッチを含む操作スイッチ群８０とを備えている。なお、撮像素子制御回路７１、液晶表示装置制御回路７２は、前述した撮像回路基板３６に実装されており、発熱体となるＡＦＥＩＣ等を有している。
【００５４】
上述した構成を有するレンズ鏡筒装着状態のカメラ１における排気ファン動作を含む撮影動作の処理について図７のフローチャートを用いて説明する。
【００５５】
カメラ１においてパワースイッチがオンされると、Ｂμｃｏｍ６１の制御のもとで図７のメイン処理が立ち上げられ、制御動作が開始される。まず、ステップＳ１００にてシステム（各制御要素）の初期化がなされ、撮影に関する各種の制御が開始される。
【００５６】
ステップＳ１０１では、操作スイッチ群８０のファインダモード設定スイッチ（ＳＷ）が操作されたかをチェックし、ファインダモードの切り換え操作がなされたかを判別する。ファインダモードの切り換え操作があった場合、ステップＳ１０２に進み、切り換え操作がなかった場合は、ステップＳ１０７にジャンプする。
【００５７】
ステップＳ１０２では、設定されたファインダモードを確認して、光学ファインダモードであった場合は、ステップＳ１０３へ、ライブビューモードであった場合は、ステップＳ１０５に進む。
【００５８】
ステップＳ１０３ではファインダモードをライブビューモードに設定し、撮像素子２１を駆動して被写体像を電気的撮像信号に変換し、その撮像信号による画像を液晶表示装置７３（液晶モニタ１２）に表示させ、ステップＳ１０４でメインミラー５をアップ位置へ移動してステップＳ１０１に戻る。
【００５９】
一方、ステップＳ１０５ではファインダモードを光学ファインダモードに設定し、上記ライブビューモード動作を中止させ、ステップＳ１０６でメインミラー５をダウン位置へ移動して光学ファインダ観察状態としてステップＳ１０１に戻る。
【００６０】
ステップＳ１０１でファインダモードの切り換え操作がなかったことが確認され、ステップＳ１０７にジャンプした場合、撮像素子２１の近傍に配置された温度センサ６２の検出温度Ｔが第一の設定温度Ｔ2 を超えたかを判別する。この設定温度Ｔ2 は、例えば、６０〜７０℃に設定されている。検出温度Ｔが設定温度Ｔ2 を超えている場合は、ステップＳ１０８に進み、超えていない場合は、ステップＳ１１４に進む。
【００６１】
ステップＳ１０８では、現在設定されているファインダモードがライブビューモードであるかをチェックし、ライブビューモードでない場合は、そのままステップＳ１１２にジャンプするが、ライブビューモードであった場合には、ステップＳ１０９に進む。
【００６２】
ステップＳ１０９では、ファインダモードを光学ファインダモードに切り換え、ステップＳ１１０でメインミラー５をダウン位置へ移動させて光学ファインダ観察が可能な状態とし、ライブビューモード動作を中止させ、ステップＳ１１１に進む。
【００６３】
ステップＳ１１１では熱電変換素子６３の熱起電力による排気ファン６５の駆動が開始される。排気ファン６５の排気により撮像素子支持板２２の周囲の加熱された空気が排気孔２ｃより排気され、発熱体である撮像素子２１やＡＦＥＩＣ素子が強制冷却される。さらに、排気ファンの駆動時において、ＤＣ−ＤＣコンバータ６４から出力する電力が不足した場合には２次電池から補助供給することが好ましい。また、Ｂμｃｏｍ６１は、状況に応じて、例えば、撮像素子の温度が所定温度以下に下がったときになどにバッテリ（図示されていない）からの電力を用いて排気ファン６４を駆動し、撮像素子の周辺温度を強制的に下げる。
【００６４】
その後、ステップＳ１１２で温度センサ６２の検出温度Ｔが第二の設定温度Ｔ1 以下に下がったかが判別が行われる。この設定温度Ｔ1 は、検出温度の変化を示す図８に示すように第一の設定温度Ｔ2 に対してヒステリシスを持たせ、所定の温度差ΔＴだけ低い温度に設定されており、排気ファン６５のオン／オフ動作が不安定になることを防止している。
【００６５】
上記ステップＳ１１２の判別で検出温度Ｔが設定温度Ｔ1 より低くなったことが確認された場合、ステップＳ１１３に進み、排気ファン６５の駆動を停止させ、ステップＳ１０１に戻り、再度ファインダモードの切り換え操作のチェックを行う。
【００６６】
ステップＳ１０７における検出温度Ｔの判別で設定温度Ｔ2 を超えていないことが確認され、ステップＳ１１４に進んだ場合、レリーズスイッチが操作されたかを判別し、操作された場合は、ステップＳ１１５に進み、ＡＥまたはＡＦの撮影準備動作が実行され、さらに、ステップＳ１１６に進み、撮影動作が実行される。その後、ステップＳ１０１に戻る。また、上記レリーズスイッチが操作されなかった場合は、ステップＳ１１７に進む。
【００６７】
ステップＳ１１７ではパワースイッチのオン／オフをチェックし、オンの場合は、ステップＳ１０１に戻るが、オフ状態の場合は、ステップＳ１１８にてシステムを停止させ、本ルーチンを終了する。
【００６８】
上述した第一の実施形態のカメラによれば、撮像素子等の発熱部近傍に熱電変換素子を配し、該熱電変換素子の熱起電力を用いて排気ファンを駆動し、カメラ内蔵電池の電力を消費することなく、撮像素子等の発熱部を効率よく冷却することができ、また、組み立てが複雑とならず、小型化も可能なカメラを提供することができる。
【００６９】
次に本発明の第二の実施形態の撮像素子冷却ユニットについて、図９，１０を用いて説明する。
図９は、本実施形態の撮像素子冷却ユニットを構成する撮像部の光軸を含む縦断面図である。図１０は、上記撮像素子冷却ユニットを構成し、上記撮像部に連結される放熱部の断面図である。
【００７０】
本実施形態の撮像素子冷却ユニットは、交換式撮影レンズの鏡筒部（図示せず）が着脱可能な、手ぶれ補正機能を有する一眼レフデジタルカメラに適用可能な撮像素子冷却ユニットであって、撮像部１６０と放熱部１９０とからなる。撮像部１６０は、カメラ構造体（図示せず）によって光軸と直交する平面上移動可能な状態で支持され、撮影時に手ぶれ駆動機構部（例えば、本出願人による特願２００６−２２２７０９号の図３，４に示される）により手ぶれ状態に対応して上記平面上を駆動される。放熱部１９０は、上記カメラ構造体に対して固定支持される。
【００７１】
本実施形態の撮像素子冷却ユニットの撮像部１６０は、図９に示すよう固定部材である上記カメラ構造体に対して上記直交平面上を移動可能に支持される移動部材である移動枠１６４と、ボディ制御用マイクロコンピュータの指示に基づいて、移動枠１６４を移動させるための撮像素子シフト機構および撮像素子シフト機構を駆動する駆動回路（図示せず）と、移動枠１６４の後面に固着される撮像素子支持板１６６と、移動枠１６４に撮像素子支持板１６６を介して固着される基板押さえ板１７１と、絶縁シート１６７を介して撮像素子支持板１６６の前面側に接着固定される撮像素子１６２と、撮像素子１６２や該撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータを含むインターフェースＩＣ素子１７２、温度センサ１７３等が実装され、基板押さえ板１７１に保持される中央開口部を有する接続ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１６８と、撮像素子１６２の撮像面側に保護ガラス支持用押さえ板１６５を介して移動枠１６４に支持される保護ガラス１６３と、撮像素子１６２の反撮像面側に絶縁シート１６７を介して装着される熱電変換素子１５１と、撮像素子支持板１６６および基板押さえ板１７１の背面側に固着される伝熱板１７５，１７６と、伝熱板１７５，１７６に挟持される複数本（例えば、５本）の循環流体流路を形成する棒状ヒートパイプ（蒸発部）１７４と、伝熱板１７６の背面側に固着される放熱板１７７と、さらに、ヒートパイプ（蒸発部）１７４の蒸気送出側Ｓ1 に接続されるベローズ接続管１８３と該接続管に接続される可撓性合成樹脂管１８２、および、ヒートパイプ（蒸発部）１７４への作動液流入側Ｓ2 に接続されるベローズ接続管１８５と該接続管に接続される可撓性合成樹脂管１８４からなる。
【００７２】
移動枠１６４は、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填されたＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂からなる部材である。また、基板押さえ板１７１は、薄いアルミニウム板、または、ステンレス鋼板からなる。そして、接続ＦＰＣ１６８は、基板押さえ板１７１によって振れ防止状態で保持されている。
【００７３】
撮像素子支持板１６６は、金属板、または、熱伝導率の高いフィラー（例えば、炭素繊維）やセラミックなどが混入したＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂材料からなり、中央部に開口部が設けられている。
【００７４】
熱電変換素子１５１は、前記第一の実施形態に適用した図４の熱電変換素子６３と同様の素子であり、熱電変換素子１５１の撮像素子１６２側とヒートパイプ（蒸発部）１７４側の両側に放熱部材である熱伝導シート１５２，１５３が貼付されている。熱電変換素子１５１は、熱伝導シート１５２を絶縁シート１６７に密着させ、熱伝導シート１５３をヒートパイプ（蒸発部）１７４に対して放熱のための隙間Ｃ2 を設けた状態で撮像素子支持板１６６の開口部１６６ａに配される。なお、隙間Ｃ2 は、必ずしも必要ではなく、熱伝導シート１５３を密着状態で配してもよい。熱電変換素子１５１からの熱起電電力は、後述する放熱部１９０の圧電素子１８８に供給され、圧電ポンプ１８７を駆動する。
【００７５】
なお、熱伝導シート１５２，１５３は、例えば、弾性変形可能な熱伝導シート材であるシリコンゴムシート、金属繊維を含有するポリアミド樹脂シート、あるいは、グラファイトシート等が適用可能である。
【００７６】
ヒートパイプ（蒸発部）１７４は、第一の実施形態にて適用したヒートパイプ３１の蒸発部のみで形成されるものとし、棒状以外、平型形状であってもよい。ヒートパイプ（蒸発部）１７４の複数本の一方の蒸気送出側は、単一の管にまとめられ、ベローズ接続管１８３に接続される。さらに、ベローズ接続管１８３は、蒸気送出側Ｓ1 の気相流体流路用可撓性合成樹脂管１８２に接続される。また、作動液流入側Ｓ2 の液相流体流路用可撓性合成樹脂管１８４は、ベローズ接続管１８５を経た後、複数本に分割され、ヒートパイプ（蒸発部）１７４の作動液流入側に接続される。可撓性合成樹脂管１８２，１８４は、ヒートパイプ１７４を直径２ｍｍとすると接続ＦＰＣ１６８よりやや狭い幅１５ｍｍ×高さ３ｍｍのサイズを有し、接続ＦＰＣ１６８と一体の状態で保持される可撓性樹脂ケーブルを構成し、放熱部１９０側接続される。
【００７７】
ヒートパイプ１７４を保持する伝熱板１７５，１７６は、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、または、熱伝導率の高いフィラー（例えば、炭素繊維）やセラミックなどが混入したＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂材料、あるいは、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填されたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂からなる。この伝熱板１７５，１７６にはＹ方向に沿って形成されるヒートパイプ外径に合わせた形状の溝部が設けられる。該溝部によりヒートパイプを挟み込み、面接触した状態で熱伝導性の高い接着剤で接合される。さらに、伝熱板１７５側は、基板押さえ板１７１の背面部に熱伝導性の高い接着剤で接合される。なお、伝熱板１７５，１７６は、酸化アルミニウムの場合は黒色アルマイト処理されたものを適用し、また、それ以外の素材の場合、表面に小さい凹凸を付し、高放射性表面を有するものとする。
【００７８】
なお、上記ＰＰＳ樹脂は、熱伝導に優れており、このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板１６６に適用すると、ヒートパイプ１７４とは圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。
【００７９】
放熱板１７７は、アルミニウム材、または、熱伝導率の高いフィラー（例えば、炭素繊維）やセラミックなどが混入したＡＢＳ樹脂やポリカーボネート樹脂材料からなり、伝熱板１７６の背面側に密着して配される。放熱板１７７の中央部に２枚の金属板１７８，１７９で囲われた熱媒体室が設けられている。該熱媒体室にはシリコングリース１８１が注入され、さらに、伝熱フィン１７８ａ，１７９ａが配されている。この放熱板１７７は、伝熱板１７６に熱伝導性の高い両面接着剤で接合される。なお、上記シリコングリース１８１は、グラファイト、炭素繊維を含有した樹脂からなる発砲材に置き換えることもできる。
【００８０】
上記撮像素子支持板１６６，基板押さえ板１７１，伝熱板１７５，１７６，放熱板１７７は、ビス１８０によって締結され、一体化される。
【００８１】
接続ＦＰＣ１６８は、Ｕ字状に折り曲げられて形成され。この接続ＦＰＣ１６８は、可撓性合成樹脂管１８２，１８４に積層され、一体状態の可撓性樹脂ケーブルとして放熱部１９０側に導かれ、プリント基板支持台１９３に配されるメインプリント基板に接続される。
【００８２】
一方、本実施形態の撮像素子冷却ユニットの放熱部１９０は、図１０に示すように上記カメラボディのカメラ構造体（図示せず）により固定支持されるプリント基板支持台１９３と、プリント基板支持台１９３上に固着される制御回路（ＣＰＵ）やＴＧ（タイミングジェネレータ）ＩＣが実装されているプリント基板１８９と、該プリント基板１８９に実装される圧電ポンプ用駆動ＩＣチップ１９１と、プリント基板１８９に絶縁シート１９２介して装着される伝熱ブロック体１８６と、伝熱ブロック体１８６に取り付けられ、熱電変換素子１５１の出力電圧が印加される圧電素子１８８と、圧電素子１８８により駆動される圧電ポンプ１８７とを有している。
【００８３】
伝熱ブロック体１８６は、例えば、多孔質金属材料などの金属からなり、外部に伝熱用フィン１８６ａが配され、さらに、伝熱ブロック体１８６の放熱性を改善するために伝熱ブロック体１８６とプリント基板支持台１９３との間が金属箔１８６ｄで連結されている。そして、伝熱ブロック体１８６には、蒸気流入側Ｓ1 に循環流体流路を形成するヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂと、作動液送出側Ｓ2に作動液送出部１８６ｃが配されている。
【００８４】
圧電ポンプ１８７は、作動液が循環する流速を所定の速度に保ち、可撓性合成樹脂管内における熱の淀みを少なくするために伝熱ブロック体１８６に配されている。なお、圧電ポンプ１８７と伝熱ブロック体１８６のヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂとの間、および、圧電ポンプ１８７と伝熱ブロック体１８６の作動液送出部１８６ｃとの間にはそれぞれ逆止弁が配されている。
【００８５】
伝熱ブロック体１８６のヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂは、撮像部１６０の蒸気送出側Ｓ1の前記可撓性合成樹脂管１８２に接続されている。伝熱ブロック体１８６の作動液送出部１８６ｃは、撮像部１６０の作動液流入側Ｓ2の前記可撓性合成樹脂管１８４に接続されてる。
【００８６】
上述した構成を有する本実施形態の撮像部１６０と放熱部１９０とからなる撮像素子冷却ユニットにおいては、撮影動作時、撮像部１６０における撮像素子１６２が高速動作時に発生する熱が熱電変換素子１５１を経て、伝熱板１７５からヒートパイプ（蒸発部）１７４に伝わり、その熱により作動液が蒸発し、蒸気に変態する。なお、上記熱の一部は、伝熱板１７６を経て放熱板１７７より外部に放出される。また、熱電変換素子１５１において撮像素子１６２から伝わる熱により発電がなされ、その熱起電力は、圧電ポンプ１８７の駆動電力として供給される。
【００８７】
ヒートパイプ（蒸発部）１７４で生じた蒸気は、ヒートパイプ（蒸発部）１７４から送出され、可撓性合成樹脂管１８２を通過して放熱部１９０の伝熱ブロック体１８６のヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂに到達する。そこで冷却され，凝縮して作動液に戻る。その作動液は、圧電ポンプ１８７側に送られる。圧電ポンプ１８７は、熱電変換素子１５１から供給される電力により駆動され、上記作動液を強制的にヒートパイプ（凝縮部）１８６ｂから作動液送出部１８６ｃへ送る。そして、該作動液は、可撓性合成樹脂管１８４を経て再度、撮像部１６０のヒートパイプ（蒸発部）１７４に戻され、吸放熱のサイクルが繰り返される。この吸放熱動作によって撮像素子１６２が冷却される。
【００８８】
なお、圧電ポンプ１８７は、ボディ制御用マイクロコンピュータの指示に基づいて駆動回路により駆動されるが、その駆動制御部の構成は、図６に示す排気ファン６５を上記圧電ポンプに入れ替えたものとなる。さらに、圧電ポンプ１８７の駆動制御は、図７のフローチャートにてステップＳ１１１，Ｓ１１３における排気ファンを圧電ポンプに入れ替えた処理を適用することができる。
【００８９】
上述した本実施形態の撮像部１６０と放熱部１９０とからなる撮像素子冷却ユニットによれば、発熱部となる撮像素子を有する可動の撮像部１６０に対して固定支持される放熱部１９０を離間させ、独立して配置したことにより、効率のよい十分な冷却が可能となる。また、撮像素子１６２の背面側に熱電変換素子１５１を配し、撮像素子１６２の熱による熱電変換素子１５１の熱起電力により圧電ポンプ１８７を駆動することによりヒートパイプ１７４の作動液を強制的に循環させることにより、カメラ内蔵電池の消費電力の少ない状態で上述した撮像部１６０の冷却を行うことができる。
【００９０】
また、撮像部１６０にて移動枠１６４と共に基板押さえ板１７１が手ぶれ補正動作時にＸＹ平面に沿って移動した場合、撮像部１６０と放熱部１９０とを接続する管部材であって、ベローズ接続管１８３，１８５を介して接続されている可撓性合成樹脂管１８２，１８５が柔軟に変形することにより移動枠１６４および基板押さえ板１７１の移動を妨げることがない。例えば、振動型モータや電磁モータなどの駆動モータによって基板押さえ板１７１を駆動する際に、棒状または平板型マイクロヒートパイプの反力による影響で、撮像素子の所望位置において、位置きめの不安定さや駆動モータの負荷の増大が避けられる。
【００９１】
また、手ぶれ補正のための駆動源が電磁駆動モータであって、ムービングコイル型のアクチュエータを使用する場合にはその電力駆動信号線をベローズ接続管１８３，１８５と重ねて配置することも可能となる。さらに、上記駆動信号線がＸおよびＹ軸用それぞれの電力駆動線が２つに分離されている場合には棒状または平板型マイクロヒートパイプも分離することができ、駆動モータヘの過負荷を防止することが可能となる。
【００９２】
また、図示していないが、合成樹脂からなるカメラ構造体において、ストロボ回路や撮像画像処理回路、電源制御回路などのプリント基板、または、液晶表示部および操作部基板と撮像素子支持板との間に介在した金属材料（ステンレス鋼材、アルミニウム材など）の凹凸形状の仕切り板や外部へ露出する金属材料（ステンレス材料、アルミニウム材料など）の前カバー、後カバー、外装体と電気的に導通するアース端子などに対してフィン付き伝熱ブロック体の一部の面（棒状および平板型ヒートパイプ（凝縮部）が接する面）をカシメ加工、弾性力のあるクリップ、小ネジなどにより直接的に接触させて固定する構造を採用することもできる。さらには棒状および平板型ヒートパイプを金属性外装カバーに、また、液晶表示部や操作部基板を覆う金属材料からなる仕切り板と熱伝導率の高い両面テープで接合することも可能である。これらの構造を採用した場合、撮像素子や回路部品の発熱による機器本体の温度上昇を極めて効率よく抑制することができる。
【００９３】
次に本発明の第三の実施形態の撮像素子冷却ユニットを備えた撮影レンズユニットについて、図１１を用いて説明する。
なお、図１１は、本実施形態の撮影レンズユニットの光軸に沿った断面図である。
【００９４】
本実施形態の撮影レンズユニット２０１は、デジタルカメラ等の電子機器に内蔵される撮影レンズユニットであって、図１１に示すようにレンズ鏡枠部２０２と撮像素子冷却ユニット２０３とからなり、撮影時に上記撮像素子を手ぶれに対応させて移動させる手ぶれ撮影防止機能を有し、さらに、上記撮像素子の冷却を内蔵ヒートパイプにより行うものである。
【００９５】
レンズ鏡枠部２０２は、カメラ本体等に固定され、各構成部材を直接、または、間接的に支持し、下記の第三群レンズ枠２０７の背面側に配され、開口部２０４ａを有する地板２０４と、レンズ光軸に沿って配される構成部材として、第一群レンズ２０５ａを保持する第一群レンズ枠２０５と、第二群レンズ２０６ａを保持する第二群レンズ枠２０６と、第三群レンズ２０７ａを保持する第三群レンズ枠２０７と、スムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８と、撮像素子冷却ユニット２０３と、手ぶれ検出センサ（図示せず）を備えている。
【００９６】
第一群レンズ枠２０５は、地板に対して固定支持されている。第二群レンズ枠２０６は、ズーミング時にスムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８のズーム駆動部２０８ａによりレンズ光軸に沿って進退駆動される。また、第三群レンズ枠２０７は、ズーミング時にスムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８のフォーカス駆動部２０８ｂによりレンズ光軸に沿って進退駆動される。
【００９７】
スムーズ／フォーカス駆動アクチュエータ２０８は、モータ部からなるズーム駆動部２０８ａと、電磁コイル部からなるフォーカス駆動部２０８ｂとを有している。
【００９８】
撮像素子冷却ユニット２０３は、地板２０４の背面側に取り付けられる冷却式の撮像素子冷却ユニットであって、固定枠部材である撮像撮像冷却ユニット支持体２１１と、撮像素子冷却ユニット用プリント基板２１２と、レンズ光軸に直交する平面に沿って移動可能に支持される撮像素子支持板２１５と、撮像素子支持板２１５に固定支持されるＣＣＤ、または、ＣＭＯＳ等からなる撮像素子２１３と、撮像素子２１３が実装される接続用フレキシブルプリント基板（以下、接続ＦＰＣと記載する）２３１と、撮像素子２１３の反撮像面側（下面側）の絶縁シート２１４に密着して配される熱電変換素子２４１と、撮像素子支持板２１５側に固着支持され、循環流体流路を形成する吸熱用ヒートパイプ（以下、吸熱ヒートパイプと記載する）２１６と、撮像素子冷却ユニット支持体２１１側に固着支持され、循環流体流路を形成する放熱用ヒートパイプ(以下、放熱ヒートパイプと記載する)２１７と、吸熱ヒートパイプ２１６と放熱ヒートパイプ２１７とを連接する伸縮接続管であるベローズ型接続管２１８と、撮像素子支持板２１５を光軸直交平面に沿って移動可能に支持する支持板支持機構部（撮像素子シフト機構）と、撮像素子支持板２１５を上記光軸直交平面に沿って駆動するための支持板電磁駆動部とを備えている。なお、図６のブロック図は、本実施形態にも適用可能であるが、ボディ制御用マイクロコンピュータの指示に基づき、上記支持板電磁駆動を駆動するための駆動回路は図示していない。
【００９９】
撮像素子冷却ユニット支持体２１１は、リング形状の部材であって、熱伝導性の高い金属や合成樹脂であるステンレス材、アルミニウム材や繊維入りの合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂からなる。そして、放熱ヒートパイプ２１７が挿入接着される取り付け孔２１１ａを有し、地板２０４の背面側に取り付けられる。
【０１００】
この撮像素子冷却ユニット支持体２１１のリング内周表面には潜熱蓄熱剤を含有したシートであって、球状黒鉛にガラス繊維やカーボン繊維が充填された合成樹脂、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂やＰＣ（ポリカーボネイト）樹脂からなる蓄熱シート２３８が接着剤により接合されている。上記潜熱蓄熱剤は、例えば、撮像素子の使用限界温度以下である６０°〜８０°Ｃで相変化して融解、凝固可能なものであって、有機系であれば、パラフィンやワックスが適用可能である。撮像素子冷却ユニット支持体２１１の内周表面に蓄熱シート２３８を接合することによって撮像素子近傍の温度上昇を一次的に抑えることができる。従って、ＣＰＵによる撮像素子の異常温度上昇検出の頻度が低減され、ユーザの利便性が改善される。
【０１０１】
なお、撮像素子冷却ユニット支持体２１１が球状黒鉛にガラス繊維やカーボン繊維が充填された合成樹脂、例えば、ＰＰＳ樹脂やＰＣ樹脂である場合は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１の内部に上記潜熱蓄熱剤を含有したシート２３９（図１１に二点鎖線で示す）を内部にインサート成型により埋め込んでもよい。
【０１０２】
撮像素子冷却ユニット用プリント基板２１２は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１の下面にビス２２９によって光軸直交平面に沿った姿勢で固着されている。プリント基板２１２の上面側に上記支持板支持機構部を介して撮像素子支持板２１５が支持されている。プリント基板２１２の背面側にはＣＰＵ２２１やＴＧ（タイミングジェネレータ）回路を有し、撮像素子から出力された画像信号に対して保持および利得制御回路を含むＡＦＥ（アナログ・フロント・エンド回路）ＩＣ（以下，ＡＦＥＩＣと記載する）２２２等が実装されている。
【０１０３】
なお、ＣＰＵ２２１やＡＦＥＩＣ２２２の熱は、プリント基板２１２を介して撮像素子冷却ユニット支持体２１１側に伝わるので上記ＣＰＵ等の温度上昇が抑えられる。
【０１０４】
撮像素子２１３は、撮像面側である上面側に保護ガラス２１３ａが固着され、非撮像面側である下面側に絶縁シート２１４が接着されており、接続ＦＰＣ２３１に実装された状態で撮像素子支持板２１５の上面に固定支持されている。
【０１０５】
撮像素子支持板２１５は、アルミニウム板、あるいは、ステンレス鋼板で形成され、撮像素子２１３側の絶縁シート２１４に対向する開口部２１５ａと、該開口部下方に配される開放凹部２１５ｂと、吸熱ヒートパイプ２１６の両端がが取り付けられるヒートパイプ固着凹部２１５ｃと、撮影レンズの光軸に対して撮像素子２１３の位置を決めるための位置決め孔２１５ｄ，２１５ｅと有している。
【０１０６】
上記開放凹部２１５ｂは、撮像素子冷却ユニット２０３の外部に対して開放された凹部であり、撮像素子２１３からの熱が撮像素子支持板２１５内部での滞るのを防止する。また、ヒートパイプ固着凹部２１５ｃは、ヒートパイプの幅よりやや広い幅であって、ヒートパイプよりやや深い溝からなり、その断面は、半円形状、Ｕ字形状、多角形状、矩形形状、楕円形状等の形状を有する。
【０１０７】
なお、撮像素子支持板２１５の材料として熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたＰＣ（ポリカボネート）樹脂やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂を適用してもよい。上記ＰＰＳ樹脂には、球状黒鉛と非結晶（ガラス）繊維やカーボン繊維が充填された樹脂の成型品を適用する。このＰＰＳ樹脂を撮像素子支持板２１５に適用すると、後述する吸熱ヒートパイプ２１６と圧着接合が可能であり、ＰＰＳ樹脂と該ヒートパイプ間の接着剤介在による熱伝導の低下が阻止できる。
【０１０８】
熱電変換素子２４１は、前記第一の実施形態に適用した図４の熱電変換素子６３と同様の素子であり、撮像素子２１３側と吸熱ヒートパイプ２１６側との両側に放熱部材である熱伝導シート２４２，２４３が貼付されている。熱電変換素子２４１は、熱伝導シート２４２を絶縁シート２１４に密着させ、熱伝導シート２４３を吸熱ヒートパイプ２１６に対して接合した状態で撮像素子支持板２１５の開口部２１５ａに配される。
【０１０９】
なお、熱伝導シート２４２，２４３は、例えば、弾性変形可能な熱伝導シート材であるシリコンゴムシート、金属繊維を含有するポリアミド樹脂シート、あるいは、グラファイトシート等が適用可能である。
【０１１０】
撮像素子２１３の動作時の発熱により熱電変換素子２４１にて発電がなされ、その熱起電力により第一、または、第二の実施形態の場合と同様に排気ファン（図示せず）、あるいは、作動液循環用の圧電ポンプを駆動することができる。
【０１１１】
吸熱ヒートパイプ２１６は、４本のヒートパイプからなり、前記非特許文献１に記載されるヒートパイプ（図１４）の吸熱部が適用可能であり、棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ部と、該パイプ材内に沿って配される毛細管作用をする構造をもつウイック部と、該ウイック内部に形成される気化部を有する蒸気通路部とからなる。上記ウイック内に純水、メタノール、アンモニア水、または、公知の潜熱蓄熱材や高温度（例えば、５９°Ｃ）で発色開始および記憶可能な可逆熱変色性顔料を内包したマイクロカプセルの分散液等の作動流体である作動液が封入されている。上記コンテナ部の外表面はサンド加工等により微細な凹凸面（ナシ地面）になっており、さらに、黒色塗装が施されており、高放射率の表面になっている。なお、ヒートパイプ外径（コンテナの外径）が１〜２ｍｍであるものを適用する。上記ウイック部は、細いワイヤを網状に編み込んだ細網部分やメッシュなどからなる。
【０１１２】
放熱ヒートパイプ２１７は、１本のヒートパイプからなり、吸熱ヒートパイプ２１６と同様に棒状、かつ、円形断面を有する銅製パイプ材からなるコンテナ部と、該パイプ材内に沿って配され、上記作動液が通る毛細管構造を有するウイック部と、該ウイック内部に形成される凝縮部をもつ蒸気通路部とからなる。放熱ヒートパイプ２１７は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１に設けられるヒートパイプ装着孔２１１ａに挿入され、接着固定される。
【０１１３】
吸熱ヒートパイプ２１６と放熱ヒートパイプ２１７とは、ベローズ型接続管２１８を介してに互いに連接接続されている。
【０１１４】
ベローズ型接続管２１８は、伸縮性、可撓性を有する接続管であり、ベローズ型接続管２１８の放熱ヒートパイプ２１７側は、撮像素子冷却ユニット支持体２１１に支持され、放熱ヒートパイプ２１７の支持具２１７ａを介して固定支持されている。吸熱ヒートパイプ２１６が撮像素子支持板２１５と共に撮像素子冷却ユニット支持体２１１に対して光軸直交平面に沿って移動した場合、ベローズ型接続管２１８が弾性変形し、吸熱ヒートパイプ２１６に大きな力を与えることなく、また、上記撮像素子支持板電磁駆動部の負荷抵抗も少ない状態を維持できる。ベローズ型接続管２１８の接続部は、接続ＦＰＣ２３１のＵ字折り曲げ部の配置位置と反対側に位置している。
【０１１５】
上記支持板支持機構部（撮像素子シフト機構）は、撮像素子支持板２１５の下面部と撮像素子冷却ユニット用プリント基板２１２の上面部の間に摺動板を介して挟持した状態で配されるすくなくとも４つの鋼製のベアリングボール２２３と、該ベアリングボール２２３を保持するリテーナ部材２２４とからなる。撮像素子支持板２１５はベアリングボール２２３を介してプリント基板２１２に対してＸＹ平面に沿って移動可能に支持される。
【０１１６】
撮像素子支持板２１５のすくなくとも一対の永久磁石とプリント基板側の上記磁性材との間で、４つのベアリングボール２２３に磁気的な押圧力（磁気吸引力）が作用する。この押圧力が作用すると、ベアリングボール２２３が撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２とに押し付けられる。この結果、撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２とはベアリングボール２２３を介在して押圧され、がた付きが除去される。
【０１１７】
上記支持板電磁駆動部は、光軸直交平面上の二次元直交座標系のＸ方向駆動部とＹ方向駆動部とからなり、該ＸおよびＹ方向駆動部はそれぞれプリント基板２１２の上面に実装されるＸ，Ｙ駆動用プリントコイル２２５，２２８と、撮像素子支持板２１５の下面に固着され、上記プリントコイル２２５，２２８に対向した状態で厚さ方向に磁化された異極対向で２つが結合した永久磁石２２７，２３０とからなる。該プリントコイル２２５，２２８には、それぞれの中央部にＸＹ位置検出用ホール素子２２６，２２９が配されている。さらに、プリントコイルの２２５，２２８上面には磁性材が貼り付けられている。
【０１１８】
永久磁石２２７は、Ｎ極とＳ極がプリント基板の延在方向（Ｘ方向）に並ぶように分極着磁されている。また、永久磁石２３０は、Ｎ極とＳ極がプリント基板の延在方向と直交する方向（Ｙ方向）に並ぶように分極着磁されている。Ｙ軸駆動用ブリントコイル２２８は横長の長方形をしており、その長辺が永久磁石２２７の各磁極に対向するように配置されている。同様にＸ軸駆動用プリントコイル２２５は横長の長方形をしており、その長辺が永久磁石２３０の各磁極に対向するように配置されている。
【０１１９】
また、撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２の間には、撮像素子２１３からの出力信号をプリント基板側に伝達するための接続ＦＰＣ２３１が接続されている。
【０１２０】
撮像素子２１３を支持する撮像素子支持板２１５の位置制御を行うＣＰＵ（図示せず）は、プリント基板２１２上に実装され、撮像素子支持板２１５の水平方向であるＸ軸方向の移動と、撮像素子支持板２１５の鉛直方向であるＹ軸方向の移動を制御する。このＣＰＵは、図示されていない手ぶれ検出センサから入力される角速度に基づいて、撮像素子支持板２１５を所望位置へ位置制御を行う。撮像素子支持板２１５に配置された異極接合された永久磁石２２７，２３０の磁束内に鉛直方向のＸ，Ｙ軸駆動用ブリントコイル２２５，２２８に通電され、撮像素子支持板２１５が移動すると位置検出用ホール素子２２６，２２９により位置検出が行われる。上記Ｘ，Ｙ軸駆動用プリントコイル２２５，２２８の通電が遮断されると撮像素子支持板２１５は永久磁石２２７，２３０と上記磁性材との磁気バランスで初期位置に戻る。このように撮影レンズユニット２０１が振動したときに、可動の撮像素子支持板２１５上の撮像素子２１３が２次元方向に移動して撮像素子２１３の撮像面における画像の振れを補正することができる。
【０１２１】
上述した構成を有する撮影レンズユニット２０１において、撮影動作中の撮像素子２１３は、動作電流により加熱され、動作温度が上昇するが、撮像素子２１３の熱は、撮像素子下方の撮像素子支持板２１５に固着されている吸熱ヒートパイプ２１６側に放射および伝熱により吸収される。吸熱ヒートパイプ２１６内の上記作動液は、上記熱により蒸発し、その蒸気は、蒸気通路を通って放熱ヒートパイプ２１７側に流入する。該蒸気の熱は、放熱ヒートパイプ２１７側が固着されている撮像子冷却ユニット支持体２１１に放熱され、作動液に凝縮する。その作動液は、上記ウイック部を通って、再度、吸熱ヒートパイプ２１６側に戻され、吸熱動作が行われる。この吸熱、放熱が繰り返され、撮像素子２１３の温度上昇が抑えられる。
【０１２２】
さらに、第一の実施形態の場合と同様に撮像素子２１３の近傍に配される温度センサにより所定の温度上昇が検出された場合、熱電変換素子２４１の熱起電力により排気ファン（図示せず）が駆動され、カメラボディの排気孔（図示せず）より内部の加熱空気が排出され、撮像素子２１３やＣＰＵ２２１の温度上昇が抑えることができる。また、排気ファンの駆動と同様に圧電ポンプによりヒートパイプの作動液に強制循環を行わせてもよい。上記排気ファン、または、圧電ポンプの駆動制御を含む撮影処理は、図７のフローチャートに示す処理と略同様となる。
【０１２３】
一方、撮影レンズユニット２０１の撮影動作中に上記手ぶれ検出センサにより手ぶれが検出された場合、上記支持板電磁駆動部によって上記支持板支持機構部で支持される撮像素子支持板２１５がＸＹ平面に沿って手ぶれ量に応じて駆動される。この駆動状態においてもベローズ型接続管２１８の弾性変形によって吸熱ヒートパイプ２１６は、大きな力を受けることなく、同時に撮像素子支持板２１５は、上記支持板電磁駆動部により抵抗の増加が少ない状態で駆動される。
【０１２４】
本実施形態の撮影レンズユニット２０１に内蔵される撮像素子冷却ユニット２０３によれば、構成が簡単であって、上述した吸熱、放熱ヒートパイプ２１６，２１７を備えたことによって撮像素子２１３の温度上昇を抑え、同時に、手ぶれ補正動作時における撮像素子支持板２１５を駆動する電磁駆動部の負荷増大を抑えることができる。また、ベローズ型接続管２１８の接続部が接続ＦＰＣ２３１のＵ字折り曲げ部の配置位置と反対側に位置しており、組み立て作業が容易である。
【０１２５】
なお、上述の実施形態においては、リテーナ付きベアリングボール２２３を挟持した状態で撮像素子支持板２１５とプリント基板２１２との間に磁気吸引力を作用させた支持手段を適用した。その支持手段に替えてプリント基板上の磁性材を使用せず、撮像素子支持板側に軸受けを形成し、プリント基板側にガイド軸を設け、さらに、撮像素子支持板とプリント基板との間に一軸方向に移動可能な中間部材を配置し、該中間部材の移動方向に対して直交する方向に撮像素子支持板を移動させる構成のメタル軸受け支持手段を適用してもよい。
【０１２６】
また、本実施形態では１組の永久磁石２２７，２３０を適用したが、それぞれの永久磁石が対角線に位置するように４つの永久磁石とそれに対向するプリント基板上に４つの駆動用プリントコイルとを適用し、Ｘ軸、Ｙ軸駆動用ブリントコイルの対向する延長線上で各駆動用プリントコイルの裏面位置にそれぞれ磁性片を配置した電磁駆動部を採用することも可能である。または、磁性片をＸ軸またはＹ軸駆動用プリントコイルによって囲まれるように配置することも可能である。
【０１２７】
本実施形態では駆動プリントコイルと永久磁石はＮ極とＳ極に跨るように磁性片とをプリント基板に配置し、永久磁石を撮像素子支持板側に配置したが、逆に、駆動プリントコイルと磁性材を撮像素子支持側に配置し、永久磁石をプリント基板側に配置してもよい。
【０１２８】
永久磁石をプリント基板側に配置してもよい。このように配置すると、可動コイル型の駆動機構となるので撮像素子を二次元方向に駆動する駆動線やサーボ用信号線をＦＰＣ基板に形成し、リード線の本数を削減し、可動の撮像素子の移動の妨げを防止し、組み立て時の配線の引き回しを簡略化することができる。
【０１２９】
また、上述の実施形態では撮像素子冷却ユニット２０３が可動の撮像素子支持板２１５を適用する手ぶれ防止機能を有するものであったが、これに限らず、上記撮像素子支持板が固定支持される撮像素子冷却ユニットに対しても吸熱、放熱ヒートパイプ接続用として上述したベローズ型接続管２１８を適用することにより組み立て、修理作業等が容易な撮像素子冷却ユニットを提供することができる。
【０１３０】
次に本発明の第四の実施形態であって、撮像部のない一眼レフデジタルカメラボディに着脱可能な撮像素子冷却ユニット内蔵レンズマウントについて、図１２を用いて説明する。
図１２は、本実施形態の撮像素子冷却ユニットを内蔵するレンズマウントの光軸を含む縦断面図である。
【０１３１】
本実施形態の撮像素子冷却ユニット内蔵レンズマウント３５８には、図１２に示すようにレンズマウント３５８の前面側に撮像素子冷却ユニット３４１、および、交換式レンズ鏡筒部のフォーカスレンズを駆動するためのアクチュエータが組み込まれており、その前方側には図示しない上記交換式レンズ鏡筒部が装着される。また、後端のレンズマウント面３５８ａ上に接続端子基板３５９が取り付けられている。
【０１３２】
撮像素子冷却ユニット３４１は、金属製のレンズマウント３５８の凹部に固定支持される撮像素子支持板３５３と、撮像素子支持板３５３に固着され、中央開口部を有するるセラミックパッケージ３４４と、低放射率の絶縁シート３４５を介してセラミックパッケージ３４４内に固着され、光軸上の所定位置に位置決めされるベアチップタイプの撮像素子と、該撮像素子にボンディングワイヤを介して接続される端子板、該端子板に接続され、撮像素子支持板３５３に支持される接続プリント基板３４６と、セラミックパッケージ３４４に前面に固着され、上記撮像素子の前面側を密封する保護ガラス３４３と、上記撮像素子の背面側に絶縁シート３４５に密着して配される熱電変換素子３６１と、冷却部３５０とからなる。なお、接続プリント基板３４６は、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で構成することも可能である。
【０１３３】
熱電変換素子３６１は、図４に示した熱電変換素子６３と同様のものであり、撮像素子側とヒートパイプ３４９側との両面に放熱部材である熱伝導シート３６２，３６３が貼付されている。ヒートパイプ３４９とは所定の隙間をもって、あるいは、密着状態で配されている。
【０１３４】
冷却部３５０は、撮像素子支持板３５３により断熱部材３５４を介して支持され、その裏面側に高熱伝導性の接着剤により接着固定され、循環流体流路を形成する複数対の棒状ヒートパイプ３４９と、ヒートパイプ３４９を挟持する伝熱板３５１と、ヒートパイプ３４９の背面側を押さえる押さえ板３５２とからなる。
【０１３５】
撮像素子支持板３５３は、金属材料、または、熱伝導率の高い素材であって、炭素繊維などのフィラーを混入させたポリカボネートや球状黒鉛および非結晶（ガラス）繊維あるいはカーボン繊維が充填されたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂材料からなる。
【０１３６】
ヒートパイプ３４９としては、非特許文献１に記載される図１４のヒートパイプと同様の複数対のヒートパイプが適用される。
【０１３７】
上述した構成を有する本実施形態の撮像ユニット内蔵レンズマウント３５８においては、該マウントをカメラに装着した状態でパッケージ３４４の撮像素子が駆動状態にあるとき、該撮像素子の熱を熱電変換素子３６１を経て伝熱板で受け、ヒートパイプ３４９の蒸発部に伝わり、ヒートパイプ３４９中の作動液を蒸発させる。その蒸気は、ヒートパイプ３４９の凝縮部に移動し、撮像素子支持板３５３により冷却され、再度、作動液に変態し、ウイック部を通して蒸発部に戻される。この吸熱サイクルを繰り返すことにより上記撮像素子の熱が吸収され、温度上昇が抑えられる。
【０１３８】
熱電変換素子３６１は、上記撮像素子の熱により発電し、その起電力は、上記作動液の循環用圧電ポンプ（図示せず）の駆動電力として利用できる。
【０１３９】
上述した本実施形態の撮像ユニット内蔵レンズマウント３５８によれば、ヒートパイプ３４９から撮像素子支持板３５３で吸収された熱は、熱容量の大きい金属製のレンズマウント３５８に速やかに伝わる。従って、上記撮像素子の温度上昇を効率よく抑えることができる。また、撮像ユニット内蔵レンズマウントとして大型化することなく、コンパクトにまとめることができる。
【０１４０】
次に本発明の第五の実施形態の撮像素子冷却ユニットを備えたミラー／撮像素子ユニットについて図１３を用いて説明する。
図１３は、本実施形態のミラー／撮像素子ユニットの横断面図（水平方向の断面図）である。
【０１４１】
本実施形態のミラー／撮像素子ユニット４００は、一眼レフカメラに適用され、カメラボディ（図示せず）のフレーム本体に支持されるユニットであって、交換レンズが装着可能なボディマウント４２２と、該ボディマウントが装着される前フレーム４２０と、ミラーボックス４０１と、該ミラーボックス内に収納される回動可能な反射ミラー４０２と、撮像素子４６０と、循環流体流路を形成する水冷ヒートパイプ４５４と、ゼーベック素子からなる熱電変換素子４５１と、圧電ポンプ４５５と、該サイドフレーム背面に固着される後フレーム４４０とからなる。
【０１４２】
前フレーム４２０は、中央開口部を有しており、その前面部にボディマウント４２２が固着され、後面側中央にミラーボックス４０１が固着され、後面部がフレーム本体のサイドフレーム４３０Ｌと４３０Ｒに支持される。
【０１４３】
後フレーム４４０は、ステンレス金属板またはアルミニウム板からなり、ミラーボックス４０１の後端部を跨いで配され、サイドフレーム４３０Ｌと４３０Ｒに対して支柱４３８ｃ，４３８ａを挟んで固着されている。この支柱４３８ａ，４３８ｃは、撮像素子４６０で発生した熱が後フレーム４４０からサイドフレーム４３０Ｌ，４３０Ｒへの熱伝達を遮断するために断熱部材となる。また、後フレーム４４０には放熱効果を向上させるための放熱用フィン４４０ａが外方に配されている。
【０１４４】
そして、後フレーム４４０に形成された多数の挿通孔のうちの所定の挿通孔を利用して、サイドフレーム４３０Ｌ，４３０Ｒに後フレーム４４０がねじ止めされている。
【０１４５】
上述のように前フレーム４２０と、サイドフレーム４３０Ｌ，Ｒと、後フレーム４４０とが順次固定され、これら三つの部材が一体化されて、カメラの外形形状に合わせた中空のボックス形状のフレーム本体が構成される。
【０１４６】
なお、右のサイドフレーム４３０Ｒは、左のサイドフレーム４３０Ｌよりも薄く形成されているため、その厚さ不足を補うように断熱部材を用いた支柱４３８ａがサイドフレーム４３０Ｒの背面から後方に延びており、支柱４３８ａおよびサイドフレーム４３０Ｌに立設された支柱４３８ｃの先端のねじ孔にはビスが螺合され、後フレーム４４０が固着される。支柱４３８ａと平行に伸びる長い支柱４３８ｂは、後フレーム４４０の背後の電気基板４７０をサイドフレーム４３０Ｌの先端に形成された鍔部に挿入してサイドフレーム４３０Ｒに固定するために使用される。
【０１４７】
ミラーボックス４０１は、中央開口部を有したボックス形状に形成され、前面フランジ部にて前フレーム４２０に取り付けられる。中央開口部内部に回動可能な反射ミラー４０２が配され、上記開口部上方にスクリーン（図示されていない）が配置されている。また、後方部に撮像素子支持板４８０を介して撮像素子４６０が固着される。
【０１４８】
さらに、撮像素子４６０の背面と後フレーム４４０の前面との間にシリコンゴムシート等からなる熱伝導性シート４５２、４５３を介して熱電変換素子４５１が密着状態で接合して配置される。そして、熱電変換素子４５１の側壁と後フレーム４４０の対向する側面突起部４４０ｂと間にシリコンゲル剤４５６を介在させる。なお、このシリコンゲル剤４５６は、カメラボディを誤って落下したときなどの衝撃による熱電変換素子４５１の破損を防止するためのものである。
【０１４９】
熱電変換素子４５１は、図４に示した熱電変換素子６３と同様のものであり、撮像素子側と後フレーム４４０側との両面に放熱部材である熱伝導シート４５２，４５３が貼付されている。後フレーム４４０に密着状態で配されている。
【０１５０】
撮像素子支持板４８０は、挿通孔に挿通するビスをミラーボックス４０１の背面のねじ孔に螺着することによりミラーボックス４０１に取付けられている。
【０１５１】
ストッパーとしての位置決めピンがミラーボックス４０１背面に形成され、撮像素子支持板４８０の挿通孔、後フレーム４４０の挿通孔に挿通されている。後フレーム４４０の位置決め孔に対しては、十分な隙間を残して上記位置決めピンが挿通され、いわゆる、スキマハメの状態にあり、ミラーボックス４０１は、後フレーム４４０に直接固定されていない。上記位置決めピンと後フレーム４４０の位置決め孔との嵌合は、ミラーボックス４０１の位置決めピンの直径寸法誤差とミラーボックス４０１におけるその位置寸法誤差および後フレーム４４０の位置決め孔の孔径寸法誤差と後フレーム４４０における位置決め孔の位置寸法誤差を考慮してもなお、位置決めピンと位置決め孔との間に隙間があるように設定される。そして、上記フレーム本体が大きく変形すれば、この片側隙間が詰まって、変形をそれ以上防ぐことができ、大きな変形が防止される。
【０１５２】
撮像素子４６０は、ミラーボックス４０１の背面開口に配置され、撮像素子支持板４８０の前面に接着、固定され、上記フレーム本体に囲まれるように配置されている。そして、撮像素子４６０はその上下に、光軸方向に延出した一対の複数のリード（接続端子）４６２を有する。撮像素子４６０のリード(端子)４６２は、撮像素子支持板４８０の長孔（逃げ孔）、後フレーム４４０の円形の逃げ孔、電気基板４７０の長孔（逃げ孔）を遊嵌状態で挿通し、さらに、電気基板４７０上のフレキシブルプリント基板４９０に挿着されて、撮像素子４６０と電気基板４７０とが一対のフレキシブルプリント基板４９０によって電気的に接続されている。なお、一対のフレキシブルプリント基板４９０は、いずれも、撮像素子４６０のリード４６２が挿入可能な周囲に導電パターンを有する複数の挿入孔を有するとともに、導電パターンと電気的に接続されていて電気基板４７０上の接続パターンと接続される複数の接続パターンを有している。
【０１５３】
後フレーム４４０の上面には圧電ポンプ４５５と、該圧電ポンプに接続され、ミラーボックス４０１の撮像素子装着位置の外周部を２回巻回する水冷ヒートパイプ４５４が設けられている。熱電変換素子４５１による熱起電力により圧電ポンプ４５５を駆動し、該圧電ポンプにより水冷ヒートパイプ４５４内の流体を循環させ、撮像素子４６０の冷却する（水冷方式）。この水冷方式により後フレーム４４０を冷却することで、撮像素子４６０を冷却する。同時に撮像素子４６０と後フレーム４４０との温度差を生じさせ、熱電変換素子４５１の熱起電力の変換効率を高めている。
【０１５４】
本実施形態のミラー／撮像素子ユニット４００によれば、熱電変換素子４５１にて撮像素子４６０の熱を電力に変換し、その電力を水冷ヒートパイプ４５４の流体循環用圧電ポンプ４５５の駆動電力として利用することによりカメラ側電池の電力を消費することなく効果的に撮像素子４６０の冷却を行うことができる。
【０１５５】
また、また、デジタル一眼レフカメラのミラーボックス内に撮像素子を有する撮像ユニットは特開２００６−８１００８号の図３に開示されている。この図３に撮像素子冷却ユニットを適用した場合、以下のようになる。即ち、撮像素子の背面と電気基板との間に熱電変換素子（例えば、ゼーベック素子）を配置するために、電気基板上に熱伝導シートを接合し、その熱伝導シート上に熱電変換素子を接合する。ここで、熱伝導シートに熱の溜りをなくすために、電気基板と熱伝導シートとの間にアルミニウムまたはステンレス鋼板材の金属シートを積層し、介在する。この金属シートと撮像素子支持板の開口部との間にシリコンゲル剤を設ける。このようにすると、カメラ本体を誤って落下したときなどの衝撃による熱電変換素子の破損を防止できる。また、電気基板の長孔状開口部に撮像素子のリード線を遊嵌状態で貫通させて電気基板がアルミニウムまたはステンレス鋼板材の撮像素子支持板の背面側に配置され、電気基板の背面側よりネジ挿通穴に挿入されたネジが前枠のネジ孔に螺着される。
【０１５６】
上述したように前枠に対して、電気基板がミラーユニット、シャッタユニット、防塵ユニット、撮像素子、撮像素子支持板を少なくとも間に介在させた形で固定される。この取り付けた状態で。電気基板は撮像素子支持板に対して防塵ユニットの支持台は該支持台もしくは撮像素子支持板に設けられた断熱部材（たとえば、発泡材やグラスウールを接着剤で接合）の部材受け部（スペーサ）に位置規制されて所定の間隔のある状態で支持される。また、撮像素子の結像面は、ボディマウントのマウント面から光軸方向に沿った所定距であるフランジバックＬに位置きめされる。そして撮像素子と撮像素子支持板との間に断熱部材を介在することで、支持台の材質（例えば、炭素繊維が充填されたＰＰＳ合成樹脂）による伸縮を抑えることができる。
【０１５７】
この発明は、上記各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、上記各実施形態には、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。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明による撮像素子冷却ユニットは、撮像素子を効率よく冷却し、かつ、組み立てが複雑とならず、小型化も可能な撮像素子冷却ユニットとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明の第一の実施形態である撮像素子冷却ユニットを適用する電子機器としての一眼レフデジタルカメラの要部の光軸を含む縦断面図である。
【図２】図１のカメラに内蔵される撮像素子ユニットまわりの断面図である。
【図３】図２の撮像素子ユニットの拡大断面図である。
【図４】図２の撮像素子ユニットに配される熱電変換素子の構造を示す模式図である。
【図５】図１のカメラの斜視図である。
【図６】図１のカメラの電気制御システムのブロック構成図である。
【図７】図１のカメラにおける撮影処理のフローチャートである。
【図８】図１のカメラにおける温度センサの検出温度の変化を示す線図である。
【図９】本発明の第二の実施形態の撮像冷却ユニットを構成する撮像部の光軸を含む縦断面図である。
【図１０】図９の撮像素子冷却ユニットを構成する放熱部の断面図である。
【図１１】本発明の第三の実施形態の撮影レンズユニットの光軸に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第四の実施形態の撮像素子冷却ユニットを内蔵するレンズマウントの光軸を含む縦断面図である。
【図１３】本発明の第五の実施形態のミラーユニットの横断面図（水平方向の断面図）である。
【図１４】非特許文献１に記載されているヒートパイプの断面図である。
【符号の説明】
【０１６０】
２１，１６２，２１３，４６０
…撮像素子
２２，１６６，２１５，３５３，４８０
…撮像素子支持板
２８，１６７，２１４，３４５
…絶縁シート（第一の熱伝導シート）
３１，３２，１７４，２１６，３４９
…ヒートパイプ
４１，６３ｅ…熱伝導シート（第一の熱伝導シート）
４２，６３ｆ…熱伝導シート（第二の熱伝導シート）
６２，１７３…温度センサ
６３，１５１，２４１，３６１，４５１
…熱電変換素子
１６４…移動枠（移動部材）
３４４…セラミックパッケージ（撮像素子）
４５４…水冷ヒートパイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子支持板に固着されて支持される撮像素子と、
放熱機能を有する放熱部材と、
第一の熱伝導シート材と、
第二の熱伝導シート材と、
熱伝導面となる両面にそれぞれ上記第一の熱伝導シート材と上記第二の熱伝導シート材とが接合された熱電変換素子と、
を具備しており、上記撮像素子の反撮像面側に上記第１の熱伝導シート材が接合され、放熱部材の撮像素子側に上記第二の熱伝導シートが接合された状態で上記熱電変換素子が挟持して支持され、さらに、上記放熱部材には、上記撮像素子支持板との間に断熱部材を介在させ、さらに、循環流体流路を配置することを特徴とする撮像素子冷却ユニット。
【請求項２】
上記循環流体流路は、吸熱部および放熱部を有するウイック付きヒートパイプからなり、上記第２の熱伝導シートは上記ヒートパイプの吸熱部に接合するとともに上記断熱部材に上記ヒートパイプの放熱部を接合したことを特徴とする請求項１記載の撮像素子冷却ユニット。
【請求項３】
上記循環流体流路は、水冷ヒートパイプと圧電ポンプとを具備していることを特徴とする請求項１記載の撮像素子冷却ユニット。
【請求項４】
さらに、撮影レンズ内に設けられた所望のレンズ群を駆動するためのフォーカス駆動用アクチュエータとレンズマウントとを具備したことを特徴とする請求項１記載の撮像素子冷却ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、
撮影レンズの装着されるレンズ鏡枠部と、
を具備することを特徴とする撮影レンズユニット。
【請求項６】
請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットおよび防塵機構部を制御するためのボディ制御用制御回路と、
機器本体に着脱可能な撮影レンズと、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、
機器本体から着脱可能な撮影レンズと、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、
上記撮像素子を撮影レンズからの入射する光束の光軸に対して垂直な２次元方向に移動する撮像素子シフト駆動機構と、
を有しており、上記撮像素子支持板および上記放熱部材は、上記撮像素子シフト駆動機構の移動部材に配されていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
ライブビュー機能を有する電子機器であって、
請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、
上記撮像素子の近傍に配される温度センサと、
を有し、上記ボディ制御用制御回路は、上記温度センサにより検出される温度が所定値以上であるとき、ライブビュー動作を停止し、排気ファン、または、圧電ポンプを駆動することを特徴とする電子機器。
【請求項１】
撮像素子支持板に固着されて支持される撮像素子と、
放熱機能を有する放熱部材と、
第一の熱伝導シート材と、
第二の熱伝導シート材と、
熱伝導面となる両面にそれぞれ上記第一の熱伝導シート材と上記第二の熱伝導シート材とが接合された熱電変換素子と、
を具備しており、上記撮像素子の反撮像面側に上記第１の熱伝導シート材が接合され、放熱部材の撮像素子側に上記第二の熱伝導シートが接合された状態で上記熱電変換素子が挟持して支持され、さらに、上記放熱部材には、上記撮像素子支持板との間に断熱部材を介在させ、さらに、循環流体流路を配置することを特徴とする撮像素子冷却ユニット。
【請求項２】
上記循環流体流路は、吸熱部および放熱部を有するウイック付きヒートパイプからなり、上記第２の熱伝導シートは上記ヒートパイプの吸熱部に接合するとともに上記断熱部材に上記ヒートパイプの放熱部を接合したことを特徴とする請求項１記載の撮像素子冷却ユニット。
【請求項３】
上記循環流体流路は、水冷ヒートパイプと圧電ポンプとを具備していることを特徴とする請求項１記載の撮像素子冷却ユニット。
【請求項４】
さらに、撮影レンズ内に設けられた所望のレンズ群を駆動するためのフォーカス駆動用アクチュエータとレンズマウントとを具備したことを特徴とする請求項１記載の撮像素子冷却ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、
撮影レンズの装着されるレンズ鏡枠部と、
を具備することを特徴とする撮影レンズユニット。
【請求項６】
請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットおよび防塵機構部を制御するためのボディ制御用制御回路と、
機器本体に着脱可能な撮影レンズと、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
請求項１乃至３記載のいずれかの撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、
機器本体から着脱可能な撮影レンズと、
を有することを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、
上記撮像素子を撮影レンズからの入射する光束の光軸に対して垂直な２次元方向に移動する撮像素子シフト駆動機構と、
を有しており、上記撮像素子支持板および上記放熱部材は、上記撮像素子シフト駆動機構の移動部材に配されていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
ライブビュー機能を有する電子機器であって、
請求項１記載の撮像素子冷却ユニットと、
上記撮像素子冷却ユニットを制御するためのボディ制御用制御回路と、
上記撮像素子の近傍に配される温度センサと、
を有し、上記ボディ制御用制御回路は、上記温度センサにより検出される温度が所定値以上であるとき、ライブビュー動作を停止し、排気ファン、または、圧電ポンプを駆動することを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−１００３７４（Ｐ２００９−１００３７４Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７１６６６（Ｐ２００７−２７１６６６）
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
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