JP6727889B2 - デジタル・ビデオ・カメラ - Google Patents

Description

本発明は、デジタル・ビデオ・カメラおよびその構造に関する。

映画およびテレビを編集する間、幾つかの異なるカメラから撮られる撮影画面は、単一のシーンに合わせて編集されることが可能である。異なるカメラからの撮影画面がマッチングすることを保証するために、使用されるカメラは、各々、例えば解像度、ダイナミックレンジ、フレームレートおよびカラーに関して等品質の撮影画面を出力できることが重要である。品質の相違が甚だしければ、異なるカメラからの撮影画面間の移行がビューアに明らかになり、よって映写用途用に予想される規格に至らない。

状況によっては、一般的なカメラを据え付けることができない、冷蔵庫または他のエンクロージャ等の限定された空間またはロケーションに据え付けることができる、または空中撮影画面用のドローンに取り付けられるビデオカメラを使用することが必要とされる。過去には、小型カメラが利用可能であったが、このようなカメラにより作成される画面は、品質に限界があり、高品質カメラおよびテレビアプリケーションにおけるその有用性が限定的になる。

デジタル・ビデオ・カメラの設計者が遭遇する、映画品質の小型カメラを製造する能力を制限する問題点の１つは、所定の高出力コンポーネントを用いる必要性にある。これらの高出力コンポーネントは、大量の熱を発生し、よって、これらは、小さいハウジング内に閉じこめられれば過熱して画像を劣化させ、よってカメラが故障する可能性がある。この問題点は、所望される画像解像度および品質が高まるにつれて、ますます顕著になってくる。

したがって、先行技術による上述の欠点に対処する、または少なくとも従来の映写ビデオカメラ設計に代わる有益なものを提供するビデオカメラ設計が必要とされている。

本明細書における任意の先行技術への言及は、その先行技術が任意の管轄権における共通の一般的知識を形成すること、または、その先行技術が、当業者によって理解され、関連があるものとされ、かつ／または他の先行技術部分と組み合わされるものであると合理的に予想され得ること、を認知または示唆するものではない。

ある形態において、本発明の一実施形態に従って製造されるビデオカメラは、遠心ファンと２つのヒートシンクとの組合せを用いてカメラハウジング全域を冷却する。第１のヒートシンクは、画像センサへ熱接続され、かつ第２のヒートシンクは、データ処理ユニットへ熱接続される。データ処理ユニットは、画像センサより多くの熱を生成する。空気流の方向は、空気が第２のヒートシンクを流れる前に第１のヒートシンクを流れるような方向である。

第１の態様によれば、本発明が提供するデジタル・ビデオ・カメラは、ハウジングと、光を電気信号に変換するための少なくとも１つの画像センサと、画像センサに関連づけられる光学システムと、レンズまたは他の光学モジュールを取り外し可能に係合するためのレンズマウントと、画像センサから受信される画像データを処理するためのデータ処理ユニットと、熱管理システムと、を含み、前記熱管理システムは、空気がハウジングを介して流れることを可能にする、ハウジング内の少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口と、画像センサへ熱接続される入口側ヒートシンク、およびデータ処理ユニットへ熱接続される出口側ヒートシンクであって、前記入力側ヒートシンクは、出口側ヒートシンクから分離される、入口側ヒートシンクおよび出口側ヒートシンクと、空気を入口からハウジング内の入口側ヒートシンク全体へ引き込み、かつ出口側ヒートシンク全体を覆う空気を出口から押し出すように構成されるファンと、を含み、前記ファンは、遠心ファンであり、よって、空気は、ファンの前へ引き込まれてファンの片側から押し出される。

第２の態様によれば、本発明が提供するデジタル・ビデオ・カメラは、ハウジングと、光を電気信号に変換するための少なくとも１つの画像センサと、画像センサに関連づけられる光学システムと、レンズまたは他の光学モジュールを取り外し可能に係合するためのレンズマウントと、画像センサから受信される画像データを処理するためのデータ処理ユニットと、熱管理システムと、を含み、前記熱管理システムは、空気がハウジングを介して流れることを可能にする、ハウジング内の少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口と、画像センサへ熱接続される第１のヒートシンク、およびデータ処理ユニットへ熱接続される第２のヒートシンクと、空気をファンの前へ略軸方向に引き込み、かつ空気を横方向へ半径方向に押し出すように構成される遠心ファンと、を含み、これにより、空気は、入口からハウジング内の第１のヒートシンク全体へ引き込まれ、次いで第２のヒートシンク全体を通って出口から出る。

第１のヒートシンクは、好ましくは、入口側ヒートシンクである。第２のヒートシンクは、好ましくは、出口側ヒートシンクである。

第１の／入口側ヒートシンクは、好ましくは、第２の／出口側ヒートシンクから分離される。

第１の／入口側ヒートシンクは、さらに、プロセッサへ熱接続されてもよく、プロセッサは、画像センサに関連づけられてもよい。

ハウジングは、好ましくは、前部ハウジングコンポーネントおよび後部ハウジングコンポーネントである２つのコンポーネントとして提供される。前部ハウジングコンポーネントは、マグネシウムから製造されてもよい。後部ハウジングコンポーネントは、熱可塑性ポリマー、例えばＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）等のプラスチックから製造されてもよい。

ヒートシンクは、ダイカスト・アルミニウムから製造されてもよいが、マグネシウム等の他の材料が使用されてもよく、かつ鍛造等の他の代替製造技術が使用されてもよいことは認識されるであろう。

入口および出口は、後部ハウジングコンポーネント上に設けられることが効果的である。ハウジングは、概して、長方形であって、前側と、後側と、上側と、底側と、左右側面とを有する。入口および出口は、好ましくは、ハウジングに関して異なる側に位置決めされる。入口および出口は、ハウジングの同じ側面に設けられてもよい。実施形態によっては、入口および出口は、ハウジングの隣接する側面に存在してもよい。ある実施形態では、ハウジングに関して異なる側に別々の入口が設けられてもよく、かつこれらの側面の一方に出口が設けられてもよい。入口および出口は、好ましくは、ハウジング内の開口である。ハウジングは、効果的には、カメラがどちらの側に置かれても開口を塞がないように成形される。

また、後部ハウジングコンポーネントがデータ処理ユニットを含むことも効果的である。データ処理ユニットは、好ましくは、主プリント回路板（ＰＣＢ）を備え、主プリント回路板は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）を含んでもよい。

また、後部ハウジングコンポーネントは、好ましくは、第２の／出口側ヒートシンクも含んでもよい。

外部取り付け装置は、デジタル・ビデオ・カメラを三脚またはアーム等の外部アクセサリへ取り付けることができるように設けられる。前部ハウジングコンポーネントは、典型的には、後部ハウジングコンポーネントより強い材料で製造されることから、取付け装置は、好ましくは、前部ハウジングコンポーネント上に設けられる。取付け装置は、ハウジングの上部および／または底部に設けられてもよい。

前部ハウジングコンポーネントは、効果的には、１つまたは複数のマイクロフォンも含み、これらは、カメラを介するマイクロフォントランスデューサへのノイズ伝達を最小限に抑えるために、ファンから機械的に隔離されるように位置合わせされる。

第１の／入口側ヒートシンクと画像センサとの熱接続、および第２の／出口側ヒートシンクとデータ処理ユニットとの熱接続は、各々、画像センサおよびデータ処理ユニットから熱を引き抜く。一部の実施形態において、熱管理システムは、画像センサにより発生される熱を移動させるための冷却サブシステムを含むことが可能である。冷却サブシステムは、熱交換素子を含むことが可能である。熱交換素子には、ペルチェ式クーラまたはヒートパイプまたはこれらに類似するもの等のアクティブクーラが含まれる可能性もある。画像センサは、典型的には、センサＰＣＢ等の基板へ取り付けられる。ペルチェ式クーラは、画像センサと第１の／入口側ヒートシンクとの間に位置決めされてもよい。したがって、画像センサと第１の／入口側ヒートシンクとの熱接続は、直接的または間接的であることが可能である。

ファンは、好ましくは、第１の／入口側ヒートシンクと第２の／出口側ヒートシンクとの間に位置決めされる。ファンは、流路において、第１の／入口側ヒートシンクおよび第２の／出口側ヒートシンクの後に位置決めされてもよい。主要な内部コンポーネントは、単一方向へ背中合わせに積み重ねられてもよく、よって、これらは、概して直列に整合される。遠心ファンは、積層方向に対して横向きの方向に空気を送る。

第１の／入口側ヒートシンクと第２の／出口側ヒートシンクとを物理的に分離するために、好ましくは、スペーサが設けられる。スペーサは、第１の／入口側ヒートシンクと第２の／出口側ヒートシンクとの間に熱断層を設けるために、プラスチック等の低伝熱材料から製造されてもよい。スペーサは、ファンを包囲し、かつスペーサの入口側の周囲に延びるリムを含んでもよい。リムは、空気流を出口方向へ方向づけるために、他の方向への空気流を制限することによりファンブレードの先端で空気を捕捉しかつ空気を加圧する手助けをする。スペーサは、第１の／入口側ヒートシンクまたは第２の／出口側ヒートシンクの何れに付着されてもよい。第１の／入口側ヒートシンクは、好ましくは、前部ハウジングコンポーネントへ付着される。前部ハウジングコンポーネントおよび後部ハウジングコンポーネントは、修理または交換を見込んでファンを露出させて取り外せるように、分離されてもよい。

画像センサおよび光学システムは、画像捕捉モジュールを構成してもよい。画像捕捉モジュールは、密封モジュールであってもよい。

各画像センサは、撮像面を有してもよく、前記画像センサは、撮像面がレンズマウントの取付け面の平面から規定の距離を隔てて存在するように、ハウジング内部に取り付けられる。少なくとも１つの画像センサは、ハウジングおよびレンズマウントに対する少なくとも１つの画像センサ位置の位置合わせを調整できるように、調整可能な取付け構造体を介して画像捕捉モジュールへ取り付けられてもよい。少なくとも１つの画像センサは、センサＰＣＢ等の基板へ取り付けられてもよく、調整可能な取付け構造体は、基板をハウジングへ保持する一連の調整ねじを含む。前記調整可能な取付け構造体は、さらに、基板とハウジングとの間に位置合わせされて撮像面とレンズマウントの取付け面の平面との間に規定の距離を設定する１つまたは複数のスペーサを含んでもよい。

ハウジングには、電力を供給するための電力供給サブシステムが取り付けられてもよい。効果的には、後部ハウジングコンポーネントの後壁へ外部バッテリが取り付けられる。あるいは、電力供給は、ケーブルを介して提供されてもよい。

好ましくは、ユーザが画像センサを制御できるようにユーザ・インタフェース・サブシステムが設けられている。これは、ハウジングに関連づけられてもよく、または遠隔的に提供されてもよい。ユーザ・インタフェース・サブシステムは、好ましくは、ボタンおよび／またはライトまたは多機能インジケータを含む。

データ記憶サブシステムは、画像センサから導出されるデータを記憶するために設けられてもよい。データ記憶サブシステムは、取り外し可能なメモリモジュールを含むことが可能である。好ましくは、取り外し可能なメモリモジュールは、メモリカードである。

入力および／または出力サブシステムは、典型的には、別のデバイスへのデータまたは電気接続を可能にするために設けられる。

ある好適な形態において、カメラは、データ処理ユニットと他のモジュールとの間でデータを交換するために、データ処理ユニットと別のモジュールとの間のデータ通信接続部を含む。前記データは、限定なしに、画像センサから受信される画像データ、光学システムまたは光学システムへ接続されるレンズの動作を制御するための制御データ、画像センサまたは光学システムまたは光学システムへ接続されるレンズから導出される検出データである可能性もある。

レンズマウントは、好ましくは、レンズマウントにレンズまたは他の光学モジュールを取り外し可能に係合するためのカップリングを含む。レンズマウントは、レンズの合せ面が当接する取付け面を有することが可能である。

画像センサの前には、画像センサを覆って１つまたは複数の光透過性素子が設けられてもよい。１つまたは複数の光透過性素子は、下記を含む、但しこれらに限定されないあらゆるタイプの光透過性素子である可能性もある：
１つまたは複数のレンズ、
１つまたは複数のフィルタ、
１つまたは複数の偏光子、
光透過性カバー。

好ましくは、画像センサを覆う光学素子は、画像センサから離隔され、かつハウジングへ密封される。

認識されるであろうが、伝熱の文脈における直接的接触は、コンポーネント間の伝熱を補助するサーマルグリースまたはこれに類似するもの等の中間物質または中間材料を介する接触を含むことが可能である。

文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、本明細書で使用している「を備える」という用語、およびその「現在分詞形」、「現在単数形」および「過去分詞形」等の変形語は、さらなる追加物、コンポーネント、完全体またはステップの排除を意図するものではない。

本発明のさらなる態様および先行する段落において説明した態様のさらなる実施形態は、例示として、かつ添付の図面を参照して行う以下の説明から明らかとなるであろう。

本発明の第１の実施形態によるデジタル・ビデオ・カメラを示す正面斜視図である。 図１のデジタル・ビデオ・カメラの背面斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるデジタル・ビデオ・カメラを示す正面斜視図である。 図１のデジタル・ビデオ・カメラの分解正面斜視図である。 第１の／入口側ヒートシンク、スペーサ、ファンおよび第２の／出口側ヒートシンクの分解背面斜視図である。 図１に示すデジタル・ビデオ・カメラの中心に沿った底部断面図である。 図１に示すデジタル・ビデオ・カメラの中心に沿って入口側を見た側面断面図である。 図１に示すデジタル・ビデオ・カメラの中心に沿って入口側を見た側断面斜視図である。 図１に示すデジタル・ビデオ・カメラの中心に沿った上部断面斜視図である。 第２の実施形態による内部構造を有するカメラハウジングを示す図である。 第３の実施形態による内部構造を有するカメラハウジングを示す図である。

図１は、第１の実施形態によるデジタル・ビデオ・カメラ１００を示す。カメラ１００は、概して長方形であって、２つのハウジングコンポーネント、即ち前部ハウジングコンポーネント１０２および後部ハウジングコンポーネント１０４から形成される。前部ハウジングコンポーネント１０２は、レンズマウント１０６を含む前側を有し、レンズマウント１０６は、マウント１０６へ嵌合されるべきレンズ上の機械的カップリングを受け入れるように構成される機械的構造体を含む。ある形態において、機械的構造体は、バヨネット式マウントを受け入れるように配置される。レンズマウント１０６は、さらに、一連の電気的およびデータ接点１０８を含む。また、レンズマウント１０６からレンズを外すためのボタン１１０も設けられる。このカメラの実施形態において、レンズマウントは、ＥＦマウント、ＭＦＴマウントまたは他のレンズマウント等の標準的なレンズマウント構造に従って製造されてもよい。

前部ハウジングコンポーネント１０２は、内部に取り付けられる光学システムへ光を入れるための中央ボア１１２も含む。ボア１１２の内壁は、ボア１１２の内面１１４からの軸外れ非焦点光の反射が画像センサへ到達することを防止するための一連のリブを含む。また、図には見えていないが、前部ハウジングコンポーネント１０２の感光部品を密封するために、光学フィルタ形式の外部カバーも設けられる。

前部ハウジングコンポーネント１０２の上部には、光インジケータ１１６が存在するが、これは、ＲＧＢ ＬＥＤ多機能インジケータであってもよい。図１に示されている実施形態には、ユーザ・インタフェース・ボタンも設けられている。ユーザ・インタフェース・ボタンは、記録ボタン１１８であって、カメラによる記録を作動させる。ユーザは、このボタン１１８にカメラ１００の前側から容易にアクセスすることができる。

前部ハウジングコンポーネント１０２は、好ましくは、マグネシウムから製造され、軽量であると同時に前部ハウジングコンポーネント１０２に強さが与えられる。前部ハウジングコンポーネント１０２の上側および底側には、幾つかの取付けポイント１１９が設けられている。取付けポイント１１９は、カメラ１００を三脚等の外部アクセサリまたはサポートへ取り付けることを見込んでいる。マグネシウムにより与えられる強度は、レンズマウントへ取り付けられるレンズの重量にも対応する。

後部ハウジングコンポーネント１０４は、概して長方形である。後部ハウジングコンポーネント１０４の右側面には、出口１２４が設けられるが、これは、ハウジング壁内の縦長の細い開口である。出口１２４の前には、出口１２４の前部を画定する前方カラム１３３が存在する。

同じく、後部ハウジングコンポーネント１０４のこの側面には、後壁１３５内に、メモリカードまたはこれに類似するもの等のメモリデバイスを受け入れるためのスロット１２０が存在する。また、オーディオ入力用のプラグ１２２も設けられている。

図２は、カメラの反対側左側面を示す、カメラ１００の背面斜視図である。カメラのこの側面は、前側をカラム１３３により画定される縦長の細い開口である、外見が出口１２４に等しい入口１２８を含む。

後部ハウジングコンポーネント１０４の後側１３２には、外付けバッテリを受け入れるためのカットアウト部位１３４が存在する。カットアウト部位１３４は、バッテリ内のスロットに対応するレール１３６を含む。電気接点１３８は、バッテリと接触してカメラ１００へ電力を提供する。引込み式クラスプ１４０は、バッテリ背部のスロット内へロックされてバッテリをカットアウト部位１３４内に保持するために設けられる。バッテリは、カットアウト部位１３４内へ上から垂直にスライドする。バッテリは、完全に挿入されるまでクラスプを押し下げる。次に、クラスプ１４０が延びて、バッテリを所定位置に保持する。バッテリを取り外すには、クラスプ１４０を引っ込めてバッテリを上へスライドさせるスライダ１４３を用いることができる。

図２に示されている後部ハウジングの左側面には、後壁１３５に、電力および／またはデータ転送を提供するためのケーブル接続を見込む２つの接続ポート１４２が存在する。

図３は、図１および図２に示されているカメラに対する代替実施形態であるカメラ１００’を示す。カメラ１００’は、ユーザ・インタフェース・ボタン１１８を除いて、カメラ１００に関連して先に論じた全ての特徴を含む。カメラ１００’は、「放送」カメラとしての変形例であってもよく、これは、限定的なユーザインタフェースまたは内部メモリを含んでいて、遠隔制御される。したがって、この目的のために、図３に示されているカメラ１００’は、外部インタフェースおよびメモリと通信するコネクタ１４２’を含む。

図４は、カメラ１００のコンポーネントの分解図である。前景には、図１に関連して先に論じたような前部ハウジングコンポーネント１０２が存在する。これは、マウント１０６へ嵌合されるべきレンズ上の機械的カップリングを受け入れるように構成される機械的構造体を含むレンズマウント１０６を含む。前部ハウジングコンポーネント１０２は、内部に取り付けられる光学システムへ光を入れるための中央ボア１１２も含む。また、光インジケータ１１６および取付けポイント１１９も設けられる。

前部ハウジングコンポーネント１０２は、円筒形の前部分１４４と、概して長方形である後部分１４６とを有する。後部分１４６の側面１４８は、前面１５０から後縁１５２へ外向きに広がる。後縁１５２からは、前部ハウジングコンポーネント１０２を後部ハウジングコンポーネント１０４へ固定する締結具（不図示）を受け入れるための一連のボス１５４が後側へ延びている。

再度図１を参照すると、前部ハウジングコンポーネント１０２と後部ハウジングコンポーネント１０４が互いに接合されると、前部ハウジングコンポーネント１０２の外向きに広がる側面１４８は、後部ハウジングコンポーネント１０４上の前方カラム１３３とぴったり合う。後壁１３５は、開口１２８および１２４がある角度で方向づけられるように、広がったカラム１３３から嵌め込まれる。これの利点は、カメラが横にされても、開口が塞がらず、ハウジングを介する空気流が保持されることにある。

光は、アパーチャ１５６を介してカメラ１００に入り、光学システムを通過して画像センサ１５８で受信される。画像センサ１５８は、受信した光を電気信号に変換する、例えば電荷結合デバイス（ＣＣＤ）または相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）ピクセルセンサである１つまたは複数のデバイスを含むことが可能である。これは、一部の実施形態では４Ｋビデオフォーマットまたはこれを超える解像度センサであってもよく、他の実施形態ではＨＤであるが、認識されるように、当業者は、要件に合わせて、適切な動作パラメータ（例えば、センササイズ、解像度、他）を有する画像センサを選ぶことができる。

画像センサアッセンブリ１６０は、本例ではプリント回路板（ＰＣＢ）基板である基板１６２を含み、これに画像センサ１５８が載る。画像センサアッセンブリ１６０は、一連のねじ（不図示）を介して前部ハウジングコンポーネント１０２へ取り付けられる。ねじは、画像センサアッセンブリ１６０を前部ハウジングコンポーネント１０２へ取り付ける際の調整可能なマウンティングを与えるために使用される。マウンティングは、さらに、前部ハウジングコンポーネント１０２に対する画像センサアッセンブリ１６０の位置合わせを調整するために使用されることが可能な、薄い金属またはこれに類似するもので製造されるシム１５９等の１つまたは複数のスペーサを含むことが可能である。具体的には、画像センサ１５８がアパーチャ１５６の中心軸に対して適正に位置決めされること、および、その前後方向位置がレンズマウント１０６の前部取付け面に対して精確に定められることが重要である。画像センサアッセンブリ１６０の前側には、シール１６３が設けられる。

画像センサアッセンブリ１６０の背後には、入口側ヒートシンク１６４である第１のヒートシンクが位置決めされる。入口側ヒートシンク１６４は、概して平坦なプレート１６６と、一連のフィン１６８とを有する（図５に最もよく示されている）。フィン１６８は、平坦なプレート１６６の後側から概して垂直に延びる。リム１７０も、中央の空洞１７２を残して平坦なプレート１６６の後側から延びる。平坦なプレート１６６の前側には、ギャップ充填材１７３がコンポーネント間で圧縮される際にこれを受け入れるための空間を見込む幾つかのリブ１７４が存在する。入口側ヒートシンク１６４は、ダイカスト・アルミニウムから製造されるが、他の導電材料および製造技術が利用され得ることは認識されるであろう。

画像センサ１５８からの熱は、銅ブロック１６１およびギャップ充填材１７３およびサーマルグリース等の任意の必要な熱界面材料を介して入口側ヒートシンク１６４へ熱伝導される。これらのコンポーネントは、合わせて熱管理システムの一部を形成する。

熱管理システムは、センサの適正動作を保全するために、画像センサ１５８から熱を引き抜く冷却サブシステム２３０を含むことが可能である。ある好適な形態において、画像センサの温度は、一定のレベルに保持され、よって、画像センサの温度レベルの変動に合わせてその加熱および冷却有効性を変えることができる、ペルチェ式クーラ２３０等のアクティブクーラを用いることが好ましい。ペルチェ式クーラ２３０は、銅ブロック１６１を介して画像センサ１５８の後側と熱接触して取り付けられる。

画像センサ１５８は、温度変化に極めて敏感である。そのため、空気は、画像センサ１５８へ熱接続されるヒートシンク１６４がまず冷却される方向へ流れる。データ処理ユニット１９０は、より高出力のコンポーネントであって、より多くの熱を発生するが、温度変動に対する感度は低い。よって、冷却システムは、より多くの熱を発生するコンポーネントの冷却を優先して設計することが標準的技法であるが、本発明は、この思考を逆にして、より低出力のコンポーネントである画像センサに、より一定の温度を供給する。

スペーサ１８０は、入口側ヒートシンク１６４の後側へ付着される。スペーサが、出口側ヒートシンクに付着される可能性もあることは認識されるであろう。スペーサ１８０は、概して円筒形であり、スペーサをヒートシンク１６４へねじで止めることができるようにするアーム１８２を有する。スペーサ１８０の後側からは、壁１８４が突き出しているが、これについては後に詳述する。スペーサは、プラスチック等の低伝熱材料から製造される。

スペーサ１８０および入口側ヒートシンク１６４は、接合されて、ヒートシンク１６４内のアパーチャ１８６を貫通するねじおよびセンサＰＣＢ１６２内のアパーチャ１８８を貫通するねじにより、前部ハウジングコンポーネント１０２へ固定される。これにより、ヒートシンク１６４は、画像センサアッセンブリ１６０の背面にしっかりと締め付けられる。これらのコンポーネントは、互いに一方向に積み重ねられてカメラ１００の前部分を形成する。取付けについては、代替配置が利用され得ることは認識されるであろう。

後部ハウジングコンポーネント１０４の内部には、データ処理ユニット１９０が収容される。データ処理ユニット１９０は、接合部１９８で接続される２つの基板１９４、１９６に渡って設けられる主ＰＣＢ１９２を含む。主ＰＣＢは、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）１９１、またはプログラマブル・マイクロ・コントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはこれらに類似するもの等の他のデータ処理システムを含み、当業者には知られるように、画像データの処理およびカメラの動作制御に使用される。

最も好適な実施形態において、ＦＰＧＡ１９１または他の主データ処理エレメントであると思われる、大部分の熱を発生するデータ処理ユニット１９０のコンポーネントは、第２の出口側ヒートシンク２００へ効率的に熱を伝達することができるように、前基板１９４の最前側面１８９に暴露されて、または最前側面１８９と熱接触して取り付けられる。

後部ハウジングコンポーネント１０４は、ＡＢＳ等の熱可塑性ポリマーから製造される。強度は、前部ハウジングコンポーネント１０２によって与えられることから、後部ハウジングコンポーネントは、より低い伝熱性を有する材料製であることが可能である。したがって、後部ハウジングコンポーネント１０４は、触っても熱くはなく、よってユーザが保持すると思われるカメラ部分である。

出口側ヒートシンク２００は、データ処理ユニット１９０の前に存在する。入口側ヒートシンク１６４と同様に、出口側ヒートシンク２００は、プレート２０２を含む。プレート２０２の前側には、リム２０４が存在し、リム２０４は、後述する間隙２０６を含む。平坦なプレート２０２の前側からは、一連のフィン２０８が扇形アレイ内で概して垂直に延びる。内端２１０同士は、その外端２１２同士よりも互いに近接している。

出口側ヒートシンク２００は、データ処理ユニット１９０へ固定され、次に、後部ハウジングコンポーネント１０４へ固定される。サイド・カバー・プレート２１４は、出口側ヒートシンク２００および後部ハウジングコンポーネント１０４に付着する。

出口側ヒートシンク２００、データ処理ユニット１９０および後部ハウジングコンポーネント１０４は、互いに一方向に積み重ねられてカメラ１００の後部分を形成する。

出口側ヒートシンク２００は、アルミニウムまたは他の適切な熱伝導材料から製造され、データ処理ユニット１９０から熱を引き抜く。

主ＰＣＢ１９２は、画像センサアッセンブリ１６０へリボンケーブル２２０を介して接続する。

ファン２２２は、カメラの前部分と後部分との間に置かれる。ファン２２２は、遠心ファンであって、軸方向から内側へ空気を引き込み、ブレード２２６の先端２２４を通して半径方向へ側面から押し出すファンであることを意味する。出口側ヒートシンクのフィン２０８は、ファンブレード２２６に対して接線方向に配置され、よって、空気は、出口１２４から逃げるために方向を変える必要がない。遠心ファンは、入口側および出口側ヒートシンクと共に、熱管理システムの一部を形成する。

遠心ファン２２２は、出口側ヒートシンク２００から延びるラバーブーツ２２９内に保持されるアーム２２８を含む。これにより、遠心ファン２２２は、リム２０４内部に保持され、かつラバーブーツ２２９は、振動の伝達を制限する。遠心ファン２２２は、リム２０４内の間隙２０６を通って突き出しかつ主ＰＣＢへ繋がって戻るケーブル２３０を介して給電される。

互いに締め付けられると、全てのコンポーネントは、入口側ヒートシンク１６４上の中央空洞１７がファン２２２の前に空気流のための隙間を作るようにして、一方向に積み重ねられる。

遠心ファン２２２を用いる結果、ファンの前に、かつ少なくとも１つの横方向に、即ち異なる次元に空気流スペースが必要になる。したがって、空気は、この方向に位置決めされる出口側ヒートシンク２００のフィン２０８によって、コンポーネントスタックの側面から吹き飛ばされる。これは、ファンの前後、即ち同一次元に空気流スペースを必要とする軸流ファンとは対照的である。遠心ファンを介する流路は、流れの方向がその入口と出口との間で変わるという点で効果的である。これにより、流路は、カメラ全体を空間効率的にルーティングされることが可能である。

遠心ファンは、軸流ファンよりも、入口および出口をさらに制限できることから空間効率的である。これは、入口上のリムが空気を軸流ファンのオープンブレードより効果的に捕捉し、リムを通り過ぎた空気は、ブレードの先端へと捉えられてスピンされる、という事実に起因する。軸流ファンは、入口および出口が開放されかつ清浄でない限り、再循環に陥りやすい。このため、大型の産業用軸流ファンは、好ましくはチューブ内に収容される。

しかしながら、遠心ファンは、空気流ではなく圧力の蓄積によって作動する。これにより、流れは少なくなり、ノイズは大きくなる。大部分の映画カメラでは、空気流、即ち冷却能力およびノイズ低減は、省スペースより高位に格付けされる。本発明は、この優先性を反転させると同時に、なおもこのタイプのデジタル・ビデオ・カメラの全てのパフォーマンス特性を達成すべく管理する。より小さい隙間に対処するこの能力により、ほとんど圧力を損失することなく、ヒートシンクフィンを出口に当てて位置決めすることができるようになる。

遠心ファン２２２は、カメラハウジングの全体サイズを所与として、かなり大型であることが可能である。図１から図９までに示されている実施形態において、ファン２２２は、直径４０ｍｍおよび厚さ８ｍｍである。ハウジングは、ほぼ、高さ６５．４ｍｍ、幅８２．５ｍｍおよび深さ６９．５ｍｍである。この大型サイズは、遠心ファンが比較的低速で動作されることを見込んでいる。これにより、ファンのノイズが低減し、かつ重要な点として、ユーザおよび前部ハウジングコンポーネント１０２内に収容されるマイクロフォンによって拾われるノイズの量が低減する。

図１から図９までに示されている実施形態において、遠心ファン２２２は、２つのヒートシンク１６４、２００の間に位置合わせされる。遠心ファン２２２の回転中心軸は、概して、入口１２８と出口１２４とを結ぶ線に対して垂直である。これは、その軸が入口１２８と出口１２４とを結ぶ線に対して平行であることを必要とする標準的な軸流ファンの配置とは対照的である。この方向性における遠心ファンの使用は、軸流ファンが使用される場合より直径が大きいファンを見込んでいる。点検または交換のためにファン２２２にアクセスすることが必要であれば、前部分と後部分とを分離してファン２２２を露出させることができる。

図６から図９までは、カメラ１００の様々な断面図を示す。これらの図は、極めて小さい外部ハウジング内部に高性能カメラを作製するために、全てのコンポーネントが前後してどのように層化されるかを示している。

図６および図９に示されているように、空気流の方向は、矢印Ａで表現されている。遠心ファン２２２が回転すると、入口１２８を介して空気が引き込まれる。空気は、次に、入口側ヒートシンク１６４上のフィン１６８を通過して、ファン２２２の前に入口側ヒートシンク１６４のリム１７０により生成される中央の空洞１７２内へ入る。入口側ヒートシンク１６４がフィン１６８を含まなくてもよいことは、認識されるであろう。あるいは、フィン１６８の深さは、フィン１６８が単に、入口１２８を介して、出口１２４を通して見えるフィン２０８とは対称的に見えるパターンを生成するために設けられるように、低減されてもよい。画像センサ１５８からの熱は、入口側ヒートシンク１６４内へ入る。空気が入口側ヒートシンク１６４全体に流れるにつれて、熱は、空気に移り、空気の温度を上げる。

空気は、中央の空洞１７２からファンブレード２２６内へ略軸方向に引き込まれる。空洞１７２が限定されていることに起因して、空気流の方向は、半径方向として始まり、ファンへの進入に伴って曲がり、軸方向になる。出口側ヒートシンク２００の入口側のリム２０４およびスペーサ１８０の壁１８４は、この空気がカメラハウジングの後部へと逃げることを防止する。リムは、ファンブレード２２６の先端２２４において空気を捉え、かつこれを加圧する。データ処理ユニット１９０からの熱は、出口側ヒートシンク２００に移動する。空気は方向を変えてファンブレードの先端２２４によって外側へ押され、出口側ヒートシンク２００のフィン２０８を通って半径方向に方向づけられる。空気は、次に、出口１２４を介してハウジングから出る。

図１０は、代替実施形態であるカメラ４００を示す。この構造には、第１のヒートシンク４６４と、遠心ファン４２２と共に位置合わせされる第２のヒートシンク５００とが存在する。第１のヒートシンク４６４およびファン４２２は、入口４２８と位置合わせされ、よって、空気は、入口から第１のヒートシンク４６４を介してファン４２２の前へ軸方向に流れる。第２のヒートシンク５００は、ダクト５０１内部に包含される。ダクト５０１は、ダクト５０１の第１の端５０３が遠心ファン４２２の側面へ接続しかつヒートシンクフィン５０８が直角に延びるようにＬ字形であるか、湾曲している。したがって、入口４２８および出口４２４は、ハウジングの同一側面上にあり、よって空気流路は、概してＵ字形である。この構造の優位点は、比較的細い幅が達成されることにある。さらに、ハンディカメラのアプリケーションにおいて、この構造は、入口および出口をハウジングの同一側面に配置し、よって、これらをユーザの手から離しておくことができ、ユーザは、ハウジングの反対側を把持することができる。先の実施形態の場合と同様に、第１のヒートシンク４６４は、画像センサ４５８に関連づけられる。第２のヒートシンク５００は、データ処理ユニット４９０に関連づけられる。

図１１は、第３の代替実施形態であるカメラ６００を示す。本構造において、遠心ファン６２２は、第１および第２のヒートシンク６６４、７００の後に位置決めされる。入口６２８は、第１のヒートシンク６６４に隣接して、ハウジングに関して異なる側に設けられている。空気は、次に、第２のヒートシンク７００を介して軸方向にファン６２２へ向かって引き込まれる。空気は、次に、ファン６２２の側面から外へ方向づけられ、出口６２４から出る。出口６２４は、一方の入口６２８と同一側面上に、または両入口に対して垂直なハウジング側面上に位置決めされてもよい。

図１０および図１１に示されている構造の双方において、空気流路は、入口から出口までに２回方向を変える。これらの変化のうちの一方は、遠心ファンを用いることに起因する。もう一方は、ヒートシンクの形状または方向性に起因する。

これらの構造の各々において、遠心ファンは、空気を軸方向にファンの前へと引き込み、かつ側面において空気を、ファンの通過に伴って空気流路が曲がるような方向へ半径方向に押し出す。空気は、画像センサに関連づけられる第１のヒートシンクに渡って進み、次に、データ処理ユニットに関連づけられる第２のヒートシンクに渡って進む。

高出力コンポーネントの冷却を最大化することよりも、画像センサに安定した温度を提供することによって映画品質の画像センサを利用する小型デジタル・ビデオ・カメラを設計可能であることは、認識されている。遠心ファンの使用は、小型ハウジングにおいて、比較的低いノイズで空気流を最大化することを可能にする。

したがって、本発明は、４Ｋ画像センサ等の映写レベルコンポーネントが超小型ハウジング内部に包含されることを可能にする。これを達成できる理由は、小型の熱管理システムを用いて画像センサの温度を効果的に保全することにある。

本明細書に開示されかつ規定されている発明が、明細書本文または図面において言及されている、または明細書本文または図面から自明である個々の特徴のうちの２つ以上によるあらゆる代替的な組合せにも拡大されることは理解されるであろう。これらの異なる組合せは全て、本発明の様々な代替態様を構成する。

Claims (16)

1. デジタル・ビデオ・カメラであって、
   ハウジングと、
   光を電気信号に変換するための少なくとも１つの画像センサと、
   前記画像センサに関連づけられる光学システムと、
   レンズまたは他の光学モジュールを取り外し可能に係合するためのレンズマウントと、
   前記画像センサから受信される画像データを処理するためのデータ処理ユニットと、
   熱管理システムと、を含み、
   前記熱管理システムは、
   空気が前記ハウジングを介して流れることを可能にする、前記ハウジング内の少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口と、
   前記画像センサへ熱接続される入口側ヒートシンク、および前記データ処理ユニットへ熱接続される出口側ヒートシンクであって、前記入口側ヒートシンクは、前記出口側ヒートシンクから分離される、入口側ヒートシンクおよび出口側ヒートシンクと、
   空気を前記入口から前記ハウジング内の前記入口側ヒートシンク全体へ引き込み、かつ前記出口側ヒートシンク全体を覆う空気を前記出口から押し出すように構成されるファンと、を含み、
   前記ファンは、遠心ファンであり、よって、空気は、前記ファンの前へ引き込まれて前記ファンの片側から押し出される、デジタル・ビデオ・カメラ。
2. デジタル・ビデオ・カメラであって、
   ハウジングと、
   光を電気信号に変換するための少なくとも１つの画像センサと、
   前記画像センサに関連づけられる光学システムと、
   レンズまたは他の光学モジュールを取り外し可能に係合するためのレンズマウントと、
   前記画像センサから受信される画像データを処理するためのデータ処理ユニットと、
   熱管理システムと、を含み、
   前記熱管理システムは、
   空気が前記ハウジングを介して流れることを可能にする、前記ハウジング内の少なくとも１つの入口および少なくとも１つの出口と、
   前記画像センサへ熱接続される第１のヒートシンク、および前記データ処理ユニットへ熱接続される第２のヒートシンクと、
   遠心ファンであって、空気を前記ファンの前へ略軸方向に引き込み、かつ空気を横方向へ半径方向に押し出すように構成される遠心ファンと、を含み、
   これにより、空気は、前記入口から前記ハウジング内の前記第１のヒートシンク全体へ引き込まれ、次いで前記第２のヒートシンク全体を通って前記出口から出る、デジタル・ビデオ・カメラ。
3. 前記第１のヒートシンクは、入口側ヒートシンクであり、かつ
   前記第２のヒートシンクは、出口側ヒートシンクである、請求項２に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
4. 前記入口側ヒートシンクは、前記出口側ヒートシンクから分離される、請求項３に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
5. 前記遠心ファンは、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシンクとの間に位置決めされる、請求項２に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
6. 前記ハウジングは、２つのコンポーネント、即ち前部ハウジングコンポーネントおよび後部ハウジングコンポーネントとして設けられ、
   前記入口および前記出口は、前記後部ハウジングコンポーネント上に設けられる、請求項１または請求項２に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
7. 前記入口および前記出口は、前記ハウジングに関して異なる側に位置決めされる開口である、請求項２に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
8. 前記ハウジングは、前記入口および前記出口の開口が、前記カメラが何れの側に横たえられても塞がれないように成形される、請求項２に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
9. スペーサが、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシンクとを物理的に分離するために設けられる、請求項２に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
10. 前記スペーサは、前記第１のヒートシンクと前記第２のヒートシンクとの間に熱断層を設けるために、低伝熱材料から製造される、請求項９に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
11. 前記スペーサは、前記遠心ファンを包囲し、かつ、空気流を前記出口の方向へ方向づけるためにファンブレードの先端で空気を捕捉しかつ空気を加圧する手助けをすべく前記スペーサの入口側の周りに延びるリムを含む、請求項９または請求項１０に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
12. 前記前部ハウジングコンポーネントおよび後部ハウジングコンポーネントは、修理または交換を見込んで前記遠心ファンを露出させて取り外せるように分離されることが可能である、請求項６に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
13. 前記前部ハウジングコンポーネントは、カメラを介するマイクロフォントランスデューサへのノイズ伝達を最小限に抑えるために、前記ファンから機械的に隔離されるように位置合わせされる１つまたは複数のマイクロフォンも含む、請求項６に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
14. 前記前部ハウジングコンポーネントは、前記後部ハウジングコンポーネントより強い材料から製造される、請求項６に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
15. 前記前部ハウジングコンポーネントは、マグネシウムから製造される、請求項１４に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。
16. 前記後部ハウジングコンポーネントは、熱可塑性ポリマーのようなプラスチックから製造される、請求項１４に記載のデジタル・ビデオ・カメラ。