УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЪЕМКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК G03B17/55 H04N5/225 

Предпосылки создания изобретения

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устройству для съемки изображения, а более конкретно к конструкции для охлаждения элемента для съемки изображения.

Характеристика предшествующего уровня техники

Элементы для съемки изображения преобразуют свет в электрические сигналы. Когда температура элемента для съемки изображения возрастает, нежелательные составляющие шума накладываются на сигналы, выдаваемые элементом для съемки изображения, что приводит к снижению качества изображения. Поэтому важно охлаждать элемент для съемки изображения в устройстве, включающем в себя этот элемент для съемки изображения.

В выложенном патенте Японии № 2005-354637 описана конструкция, в которой элемент для съемки изображения механически соединен с корпусом устройства посредством элемента, рассеивающего тепло, так что тепло, генерируемое элементом для съемки изображения, рассеивается наружу через поверхность устройства за счет теплопроводности. Этот способ является недорогим и может быть воплощен посредством простой конструкции, вследствие чего широко применяется в узлах изделий.

В выложенном патенте Японии № 2009-33718 (публикация заявки на патент США № 2009/0002549) описана конструкция, в которой элемент для съемки изображения принудительно охлаждается воздухом за счет формирования проточного канала воздуха вокруг элемента для съемки изображения. При осуществлении этого способа можно усилить эффект охлаждения и можно предотвратить возрастание температуры корпуса устройства. Таким образом, этот способ во многих аспектах выгоднее, чем вышеописанный способ, предусматривающий использование теплопередачи.

Устройства для съемки изображения, такие как цифровые камеры (фотоаппараты), в общем случае включают в себя механизм трансфокации, который изменяет угол обзора захватываемого изображения за счет перемещения одной или более групп линз, входящих в оптическую систему формирования изображения. Кроме того, недавно - как способ уменьшения габаритов оптической системы формирования изображения и повышения надежности - предложены конструкции, в которых элемент для съемки изображения, на котором формируют изображение, перемещается вместе с группами подвижных линз во время операции трансфокации.

В конструкциях, где элемент для съемки изображения перемещается во время операции трансфокации, вышеописанные способы охлаждения страдают следующими проблемами.

То есть, по поводу способа охлаждения с использованием теплопередачи можно сказать, что трудно применить этот способ охлаждения к конструкции, в которой элемент для съемки изображения перемещается, поскольку элемент для съемки изображения должен быть механически соединен с корпусом устройства или аналогичным элементом конструкции посредством элемента, рассеивающего тепло.

По поводу способа принудительного воздушного охлаждения можно сказать, что есть затруднения при формировании проточного канала воздуха вокруг элемента для съемки изображения. Более конкретно, поскольку положение элемента для съемки изображения изменяется во время операции трансфокации, нужно перемещать проточный канал воздуха в соответствии с положением элемента для съемки изображения. Это делает эффект охлаждения нестабильным.

Соответственно, становится необходимым увеличение габаритов устройства для того, чтобы сформировать эффективный проточный канал воздуха в зависимости от расположения элемента для съемки изображения и от пространства вокруг элемента для съемки изображения. Кроме того, поскольку элемент для съемки изображения функционирует как часть механизма объектива, в объективе распространяется воздух. В результате, пыль попадает в объектив и рассеивается в объективе.

Краткое изложение существа изобретения

В одном аспекте данного изобретения предложено устройство для съемки изображения, включающее в себя: элемент для съемки изображения; элемент, рассеивающий тепло, включающий в себя участок, рассеивающий тепло, и термически соединенный с элементом для съемки изображения за счет крепления к элементу для съемки изображения; корпус, который вмещает элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло (отводящий тепло элемент), так что элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, имеют возможность перемещения, причем корпус имеет проем, в котором участок, рассеивающий тепло, раскрыт (подвергается воздействию) независимо от положения элемента для съемки изображения и элемента, рассеивающего тепло, в диапазоне подвижности; вентилятор, который создает воздушный поток; и короб, который образует проточный канал воздуха, направляющий воздушный поток, создаваемый вентилятором, к проему.

В соответствии с данным изобретением, оказывается возможным стабильное охлаждение элемента для съемки изображения независимо от положения элемента для съемки изображения, который заключен с возможностью перемещения в корпусе.

Дополнительные признаки данного изобретения станут ясными из нижеследующего описания возможных вариантов осуществления, приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1А-1С представлены перспективные изображения, иллюстрирующие цифровой фотоаппарат, соответствующий варианту осуществления.

На фиг. 2 представлено сечение узла объектива, проведенное вдоль вертикальной плоскости, включающей в себя оптическую ось.

На фиг. 3 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей узла для съемки изображения.

Фиг. 4А и 4В иллюстрируют положения участка, рассеивающего тепло, когда узел для съемки изображения перемещается в направлении оптической оси.

На фиг. 5А и 5В представлены перспективные изображения, иллюстрирующие внешний вид узла охлаждения.

На фиг. 6 представлено сечение узла охлаждения, проведенное вдоль плоскости, перпендикулярной оптической оси.

На фиг. 7 представлено сечение узла объектива и узла охлаждения, проведенное вдоль плоскости, перпендикулярной оптической оси.

Описание вариантов осуществления

В качестве устройства для формирования изображения, соответствующего варианту осуществления данного изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи будет описана цифровая камера (цифровой фотоаппарат).

На фиг. 1А-1С представлены перспективные изображения, иллюстрирующие цифровой фотоаппарат, соответствующий данному варианту осуществления. На фиг. 1А и 1В представлены перспективные изображения, иллюстрирующие внешний вид цифрового фотоаппарата, соответствующего данному варианту осуществления, а на фиг. 1С представлено перспективное изображение, иллюстрирующее внутреннюю конструкцию цифрового фотоаппарата, соответствующего данному варианту осуществления.

Как показано на фиг. 1А и 1В, цифровой фотоаппарат, соответствующий данному варианту осуществления, содержит корпус 10 фотоаппарата и узел 20 объектива. Корпус 10 фотоаппарата включает в себя кнопку 11 трансфокации, а узел 20 объектива включает в себя кольцо 21 трансфокации. Как показано на фиг. 1С, в корпусе 10 фотоаппарата расположен контроллер 12. Контроллер 12 выполняет операцию трансфокации, которая является операцией уменьшения или увеличения поля зрения на основании сигналов, выдаваемых от кнопки 11 трансфокации или кольца 21 трансфокации.

Как показано на фиг. 1С, узел 20 объектива также включает в себя узел 30 охлаждения, предназначенный для охлаждения элемента для съемки изображения, который будет описан ниже.

Теперь, со ссылками на фиг. 2, будет описана внутренняя конструкция узла 20 объектива. На фиг. 2 представлено сечение узла 20 объектива, проведенное вдоль вертикальной плоскости, включающей в себя оптическую ось. Узел 20 объектива включает в себя корпус 23 объектива, а в корпусе 23 объектива заключены группа 22 линз формирования изображения и узел 40 для съемки изображения.

Группа 22 линз формирования изображения включает в себя первую группу 22а линз, вторую группу 22b линз, третью группу 22с линз и четвертую группу 22d линз. Изображение объекта проходит через группу 22 линз формирования изображения и фокусируется на узле 40 для съемки изображения. Корпус 23 объектива соответствует корпусу, который вмещает узел 40 для съемки изображения с возможностью его перемещения.

В данном варианте осуществления, вторая группа 22b линз, четвертая группа 22d линз и узел 40 для съемки изображения являются подвижными группами, которые выполнены с возможностью перемещения в направлении оптической оси и приводятся в движение соответствующими исполнительными механизмами. Таким образом, каждая из подвижных групп перемещается в направлении оптической оси.

Когда пользователь задействует кнопку 11 трансфокации или кольцо 21 трансфокации, контроллер 12 осуществляет управление исполнительными механизмами соответствующим образом.

На фиг. 3 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей узла 40 для съемки изображения. Узел 40 для съемки изображения включает в себя элемент 41 для съемки изображения, элемент 42, рассеивающий тепло, фильтр 43 нижних частот, резиновую втулку 44 и держатель 45, которые объединены друг с другом. Элемент 40 для съемки изображения преобразует изображение объекта, сфокусированное группой 22 линз формирования изображения, в электрические сигналы и выдает эти электрические сигналы. Элемент 40 для съемки изображения представляет собой фотоэлектрический преобразующий элемент, такой, как датчик на основе комплементарной структуры «метал - окисел - полупроводник» (КМОП-структуры) или датчик на основе прибора с зарядовой связью (ПЗС).

Как показано на фиг. 3, элемент 42, рассеивающий тепло, включает в себя участок 42а, рассеивающий тепло. Участок 42а, рассеивающий тепло, имеет такую форму, что простирается в направлении оптической оси, так что участок 42а, рассеивающий тепло, раскрыт в проеме 25, который будет описан ниже, в корпусе 23 объектива независимо от положения узла 40 для съемки изображения в диапазоне его подвижности. Элемент 42, рассеивающий тепло, крепится к элементу 40 для съемки изображения таким образом, что элемент 42, рассеивающий тепло, находится в контакте с задней поверхностью элемента 40 для съемки изображения. Элемент 42, рассеивающий тепло, крепится также к держателю 45, тем самым обеспечивая функцию позиционирования элемента 41 для съемки изображения. Таким образом, элемент 42, рассеивающий тепло, термически соединен с элементом 41 для съемки изображения. Направляющие отверстия 45a выполнены в держателе 45 таким образом, что они простираются в направлении оптической оси, а через направляющие отверстия 45а вставлены направляющие валики 24, предусмотренные в узле 20 объектива. Таким образом, узел 40 для съемки изображения можно точно перемещать в направлении оптической оси.

Фиг. 4А и 4В иллюстрируют положения участка 42a, рассеивающего тепло, когда узел 40 для съемки изображения перемещается в направлении оптической оси в соответствии с операцией трансфокации узла 20 объектива. Проем 25 выполнен в боковой поверхности корпуса 23 объектива, а узел 40 для съемки изображения располагается в узле 20 объектива таким образом, что участок 42а, рассеивающий тепло, раскрыт (не защищен) в проеме 25. Фиг. 4А иллюстрирует состояние, в котором узел 40 для съемки изображения находится у заднего конца своего диапазона подвижности. В этом состоянии, передняя концевая часть участка 42а, рассеивающего тепло, раскрыта в проеме 25, и этот участок 42а, рассеивающий тепло, располагается так, что целиком закрывает проем 25. Фиг. 4В иллюстрирует состояние, в котором узел 40 для съемки изображения находится у переднего конца своего диапазона подвижности. В этом состоянии, задняя концевая часть участка 42а, рассеивающего тепло, раскрыта в проеме 25, и этот участок 42а, рассеивающий тепло, располагается так, что целиком закрывает проем 25. Таким образом, независимо от положения узла 40 для съемки изображения в его диапазоне подвижности, участок 42а, рассеивающий тепло, раскрыт в проеме 25 и располагается так, что целиком закрывает проем 25. Поэтому можно предотвратить попадание инородного вещества, такого как пыль, в узел 20 объектива через проем 25.

На фиг. 5А и 5В представлены перспективные изображения, иллюстрирующие внешний вид узла 30 охлаждения. Узел 30 охлаждения, короб 31 вентиляторов, дутьевой вентилятор 32 и нагнетательный вентилятор 33, которые объединены друг с другом. Нагнетательный вентилятор 32 соответствует первому вентилятору, а нагнетательный вентилятор 33 соответствует второму вентилятору. Короб 31 вентиляторов имеет выпускное отверстие 35, через которое выпускается воздух, всасываемый нагнетательным вентилятором 32, и впускное отверстие 36, через которое нагнетательный вентилятор 33 всасывает воздух. Нагнетательный вентилятор 32 имеет впускное отверстие 34 и плотно прикреплен к коробу 31 вентиляторов. Нагнетательный вентилятор 33 имеет выпускное отверстие 34 и плотно прикреплен к коробу 31 вентиляторов. Соответственно, короб 31 вентиляторов включает в себя первый проточный канал воздуха, по которому воздух всасывается через впускное отверстие 34 нагнетательным вентилятором 32 и выпускается через выпускное отверстие 35. Кроме того, короб 31 вентиляторов также включает в себя второй проточный канал воздуха, по которому воздух, находящийся в коробе 31 вентиляторов, выпускается через выпускное отверстие 37 нагнетательным вентилятором 33, так что через впускное отверстие 36 в короб 31 вентиляторов вводится свежий воздух.

На фиг. 6 представлено сечение узла 30 охлаждения, проведенное вдоль плоскости, перпендикулярной оптической оси. Короб 31 вентиляторов включает в себя первый проточный канал А воздуха, образованный нагнетательным вентилятором 32, и второй проточный канал В воздуха, образованный нагнетательным вентилятором 33. Как показано на фиг. 6, первый проточный канал А воздуха и второй проточный канал В воздуха пересекаются.

В данном варианте осуществления, нагнетательный вентилятор 32 имеет характеристики высокого давления, так что в первом проточном канале А воздуха создается высокоскоростной воздушный поток с высокой направленностью и высокой локальной рабочей характеристикой воздушного охлаждения. Нагнетательный вентилятор 33 имеет большую скорость потока, так что во втором проточном канале В воздуха создается воздушный поток, который собирает воздух со всего внутреннего пространства короба 31 вентиляторов и равномерно вентилирует короб 31 вентиляторов. Поскольку нагнетательные вентиляторы 32 и 33 снабжены соответствующими впускными отверстиями, холодный внешний воздух, который непрерывно поступает в первый проточный канал А воздуха и второй проточный канал В воздуха, поддерживает рабочую характеристику вентиляции, которая соответствует большой скорости потока нагнетательного вентилятора 33. Таким образом, можно по максимуму использовать рабочую характеристику каждого проточного канала воздуха.

На фиг. 7 представлено сечение узла 20 объектива и узла 30 охлаждения, проведенное вдоль плоскости, перпендикулярной оптической оси, в положении около узла 40 для съемки изображения. Тепло, генерируемое элементом 41 для съемки изображения, передается через элемент 42, рассеивающий тепло (теплоотводящий элемент), на участок 42а, рассеивающий тепло (теплоотводящий участок), за счет теплопроводности (см. пунктирную линию на фиг. 7). Как показано на фиг. 7, когда узел 30 охлаждения крепится к узлу 20 объектива, выпускное отверстие 35 оказывается напротив проема 25. Таким образом, поскольку выпускное отверстие 35 сформировано, в коробе 31 вентиляторов образуется первый проточный канал А воздуха, который вызывает протекание воздуха, всасываемого нагнетательным вентилятором 32, в проем 25, сформированный в коробе 31 вентиляторов. Участок 42а, рассеивающий тепло, раскрыт внутрь короба 31 вентиляторов в проеме 25 и выпускном отверстии 35 и принудительно охлаждается, когда воздух, который течет по первому проточному каналу А воздуха с высокой скоростью, продувается на участок 42а, рассеивающий тепло. Как описано выше, участок 42а, рассеивающий тепло, имеет такую форму, что простирается в направлении оптической оси в положении около внутренней стенки корпуса 23 объектива. Поэтому участок 42а, рассеивающий тепло, раскрыт в проеме 25 независимо от положения узла 40 для съемки изображения, а проем 25 полностью закрыт участком 42а, рассеивающим тепло. Воздух, который нагнетается на участок 42а, рассеивающий тепло, и температура которого увеличилась, диспергируется в коробе 31 вентиляторов, а затем выпускается из короба 31 вентиляторов по второму проточному каналу В воздуха.

Вышеописанное устройство для съемки изображения, соответствующее данному варианту осуществления, обеспечивает следующие преимущества. То есть, элемент, рассеивающий тепло, который перемещается вместе с элементом для съемки изображения, локально охлаждается воздухом с помощью высокоскоростного воздушного потока, так что оказывается возможным эффективное охлаждение перемещающегося элемента для съемки изображения. Поскольку проточные каналы воздуха сформированы снаружи узла объектива, а механизм охлаждения и механизм съемки изображения конструктивно отделены друг от друга, механизм воздушного охлаждения можно оптимизировать, а габариты устройства можно уменьшить. Поскольку проем в корпусе объектива закрыт участком, рассеивающим тепло, независимо от положения элемента, рассеивающего тепло, можно гарантировать высокую стойкость узла объектива к проникновению пыли. Поскольку предусмотрено несколько нагнетательных вентиляторов, а эти нагнетательные вентиляторы снабжены соответствующими впускными отверстиями, эффект охлаждения можно максимизировать.

Хотя данное изобретение описано со ссылками на возможные варианты осуществления, следует понять, что изобретение не ограничивается описанными возможными вариантами осуществления. Объем притязаний нижеследующей формулы изобретения следует толковать в самом широком смысле как охватывающий все такие модификации, а также эквивалентные конструкции и функции.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для съемки изображения. Устройство для съемки изображения включает в себя корпус, вентилятор, короб, элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло. Элемент, рассеивающий тепло, включает в себя участок, рассеивающий тепло, и термически соединен с элементом для съемки изображения за счет крепления к элементу для съемки изображения. Корпус вмещает элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, так что элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, имеют возможность перемещения. Корпус имеет проем, в котором участок, рассеивающий тепло, раскрыт независимо от положения элемента для съемки изображения и элемента, рассеивающего тепло, в диапазоне подвижности. Вентилятор создает воздушный поток. Короб образует проточный канал воздуха, направляющий воздушный поток, создаваемый вентилятором, к проему. Технический результат: создание стабильного эффекта охлаждения устройства. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для съемки изображения, содержащее элемент для съемки изображения, элемент, рассеивающий тепло, включающий в себя участок, рассеивающий тепло, и термически соединенный с элементом для съемки изображения за счет крепления к элементу для съемки изображения, корпус, который вмещает элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, так что элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, имеют возможность перемещения, причем корпус имеет проем, в котором участок, рассеивающий тепло, является раскрытым, вентилятор, который создает воздушный поток, и короб, который образует проточный канал воздуха, направляющий воздушный поток, создаваемый вентилятором, к проему, при этом участок, рассеивающий тепло, раскрыт в проеме так, что закрывает этот проем независимо от положения элемента для съемки изображения и элемента, рассеивающего тепло, в диапазоне подвижности.

2. Устройство для съемки изображения по п.1, в котором элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, расположены таким образом, что элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, имеют возможность перемещаться в направлении оптической оси в соответствии с операцией трансфокации объектива.

3. Устройство для съемки изображения, содержащее элемент для съемки изображения, элемент, рассеивающий тепло, включающий в себя участок, рассеивающий тепло, и термически соединенный с элементом для съемки изображения за счет крепления к элементу для съемки изображения, корпус, который вмещает элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, так что элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, имеют возможность перемещения, причем корпус имеет проем, в котором участок, рассеивающий тепло, является раскрытым, первый вентилятор, который создает воздушный поток, короб, который образует проточный канал воздуха, направляющий воздушный поток, создаваемый первым вентилятором, к проему, и второй проточный канал воздуха, который пересекается с первым проточным каналом воздуха, и второй вентилятор, который обеспечивает выпуск воздуха из второго проточного канала воздуха, при этом участок, рассеивающий тепло, раскрыт в проеме так, что закрывает этот проем независимо от положения элемента для съемки изображения и элемента, рассеивающего тепло, в диапазоне подвижности.

4. Устройство для съемки изображения по п.3, в котором элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, расположены таким образом, что элемент для съемки изображения и элемент, рассеивающий тепло, имеют возможность перемещаться в направлении оптической оси в соответствии с операцией трансфокации объектива.