JP2018185496A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化および振動の影響を受けにくく、高精度にぶれを検出可能な撮像装置を提供すること。【解決手段】ぶれを検出可能な撮像装置であって、撮像光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、撮像光学系の光軸方向において被写体側に突出した形状を有するグリップ部と、被写体側とは反対側に配置された背面外装部材と、撮像装置の内部で駆動可能な駆動部と、駆動部を保持する第１の保持部と、撮像装置の制御を行う制御素子を備える第１の基板と、撮像装置のぶれの角速度を検出する角速度検出部と、角速度検出部を、光軸方向視において撮像光学系の光軸に対してグリップ部とは反対側、かつ光軸方向において第１の基板と背面外装部材との間に形成された空間に対して被写体側に配置されるように、保持する第２の保持部と、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、撮像装置に関する。

従来、カメラや撮影レンズユニットに角速度センサを配置し、手ぶれ等によるカメラ本体や撮影レンズのぶれを検出する方法が知られている。角速度センサは、例えば、ジャイロセンサなどであって、カメラの移動量を表す角速度を周期的に検出し、電気信号に変換して、カメラマイコンに伝達する。特許文献１では、撮影レンズユニットの光軸に対して、略平行な平面に配置された角速度センサにより、撮影レンズユニットのぶれを検出し、被写体の像ぶれを補正する撮影レンズが開示されている。

また、撮影方法の一つとして流し撮り撮影が知られている。これは、移動している被写体のスピード感を表現する撮影技術であり、撮影者が被写体の動きに合わせてカメラをパンニングすることにより、移動している被写体を静止させて背景は流すことを目的とする。流し撮り撮影では、撮影者が被写体の動きに合わせてパンニングをする必要があるが、被写体の移動速度とパンニング速度との間に差が生じると、被写体がぶれた画像になる。このような問題に対し、流し撮り撮影の補助を行う技術として、手ぶれを補正するためのシフトレンズを移動させることにより、被写体の移動速度とパンニング速度との差を吸収する方法が提案されている。特許文献２では、角速度センサを用いて検出された装置本体の動き、および画像の動きベクトルから検出された補正量に基づいて、光軸シフトレンズの移動で被写体を画像中央に位置させるための補正を行う撮像装置が開示されている。

特開２００８−０８９９９５号公報 特開２００６−３１７８４８号公報

角速度センサは、温度変化によって出力の変化が生じる素子であり、カメラマイコン近傍やグリップ部のように、素子の発熱や撮影者の体温によって、温度変化が生じやすい箇所に近接して配置されると、正常にぶれを検出できないおそれがある。しかしながら、特許文献１や特許文献２では、角速度センサと装置内部の温度変化が生じやすい箇所との位置関係については言及されていない。

また、特許文献１および特許文献２では、角速度センサは、装置内部に配置されたユニット（例えば、シャッタユニットを駆動するためのモータやレンズ駆動用の電源など）の振動の影響を受け、正常にぶれを検出できないおそれがある。

このような課題に鑑みて、本発明は、温度変化および振動の影響を受けにくく、高精度にぶれを検出可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面としての撮像装置は、ぶれを検出可能な撮像装置であって、撮像光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系の光軸方向において被写体側に突出した形状を有するグリップ部と、前記被写体側とは反対側に配置された背面外装部材と、前記撮像装置の内部で駆動可能な駆動部と、前記駆動部を保持する第１の保持部と、前記撮像装置の制御を行う制御素子を備える第１の基板と、前記撮像装置のぶれの角速度を検出する角速度検出部と、前記角速度検出部を、光軸方向視において前記撮像光学系の光軸に対して前記グリップ部とは反対側、かつ前記光軸方向において前記第１の基板と前記背面外装部材との間に形成された空間に対して前記被写体側に配置されるように、保持する第２の保持部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、温度変化および振動の影響を受けにくく、高精度にぶれを検出可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の一例であるカメラ本体の外観斜視図である。 カメラ本体のブロック図である。 バリアングルユニットの回動動作を示す図である。 カメラ本体の内部構成の斜視図である。 カメラ本体の内部構成の分解斜視図である。 角速度フレキシブル基板の説明図である。 メインベースに取り付けられた角速度フレキシブル基板を示す図である。 角速度センサの配置の説明図である。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題の解決に必須のものとは限らない。

まず、図１および図２を参照して、本発明の実施形態に係る撮像装置の一例であるカメラ本体１の構成について説明する。図１は、カメラ本体１の外観斜視図である。図１（ａ）は正面側（被写体側）から見たカメラ本体１、図１（ｂ）は背面側（撮影者側）から見たカメラ本体１を示している。図２は、カメラ本体１の主要な構成を示すブロック図である。

カメラ本体１は、撮像光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子１１を有するデジタルカメラである。カメラ本体１の背面には、バリアングルユニット１００が設けられている。バリアングルユニット１００は、撮像素子１１によって取得される画像や、各種設定画面等を表示可能な表示部２を有する。本実施形態では、表示部２として、液晶表示装置が使用されている。表示部２には、タッチパネル３が設けられており、撮影者のタッチ入力操作によって、表示部２の表示切り換え、レリーズ、およびカメラ本体１の各種設定変更などを行うことができる。入力操作部４は、撮影者により操作される操作部材であり、撮影者の操作によって、カメラ本体１の各種設定変更や電源のＯＮ/ＯＦＦなどを行うことができる。背面外装カバー（背面外装部材）５は、カメラ本体１の外装部品であり、バリアングルユニット１００が収納される凹形状が設けられている。

グリップ部６は、撮影者がカメラ本体１を保持するためにカメラ本体１の側面に設けられており、撮影者が握りやすいように凸形状を有する。本実施形態では、グリップ部６は、背面側から見たカメラ本体１の右側に設けられている。以下の説明では、背面側（撮影者側）から見たカメラ本体１の右側、すなわちグリップ部６が設けられている側をグリップ側、背面側（撮影者側）から見たカメラ本体１の左側、すなわちグリップ部６が設けられている側とは反対側を反グリップ側という。グリップ部６は、撮影者が握る箇所であるため、撮影者の体温によって温度変化が生じやすい。すなわち、グリップ部６は、温度変化が生じやすい箇所である。メディアドア７は、ＣＦカードやＳＤカード等の画像等を保存可能な外部メモリに接続可能なコネクタである外部メモリ接続部１２に、外部メモリを挿抜するために、開閉可能にグリップ部６に設けられている。インターフェース部９は、ＵＳＢケーブルや外部機器と接続される。本実施形態では、撮影者がカメラ本体１を握った状態で外部機器の接続を可能にするために、インターフェース部９は反グリップ側に設けられている。

マイクロコンピュータ（制御素子。以下、ＭＰＵ１０という）１０は、撮像素子１１で取得された画像信号を処理し、処理後の画像信号を表示部２に表示する。また、ＭＰＵ１０は、タッチパネル３、入力操作部４またはインターフェース部９に接続された外部機器から受信した入力信号に基づいてカメラ動作の制御や外部機器の制御を行う。例えば、ＭＰＵ１０は、レリーズ操作を検出した場合、ミラーユニット１４を所定の位置に退避させた後、シャッタユニット１３のシャッタ羽根（不図示）を駆動させることで、撮像素子１１に撮影光束を露光させ画像信号を取得する。また、ＭＰＵ１０は、外部メモリ接続部１２に接続されている外部メモリに画像データを記録させる。

角速度センサ（角速度検出部）１５は、カメラ本体１の一定時間当たりの角度変化（ぶれ）を検出可能である。ＭＰＵ１０は、角速度センサ１５から出力された信号値に基づいて、流し撮り撮影におけるシャッタースピード等の撮影条件の制御を行う。

バリアングルユニット１００は、ヒンジ機構８によってカメラ本体１に対して回動可能に支持されている。撮影者がカメラ本体１を握った状態でバリアングルユニット１００の回動を可能にするために、ヒンジ機構８は反グリップ側に設けられている。

次に、図３を参照して、バリアングルユニット１００の回動動作について説明する。図３は、バリアングルユニット１００の回動の説明図である。

ヒンジ機構８は、２軸ヒンジ機構であって、第１の回転軸Ａと第２の回転軸Ｂを有する。バリアングルユニット１００は、第１の回転軸Ａを中心に、カメラ本体１に対して開閉動作を行うことができる。開閉動作とは、バリアングルユニット１００が、第１の回転軸Ａ回りに、図３（ａ）の表示部２が撮影者側を向いている状態と、図３（ｂ）の表示部２がカメラ本体１側を向き、背面外装カバー５に収納されている状態との間を回動することをいう。

また、バリアングルユニット１００は、第２の回動軸Ｂを中心に、回転動作を行うことができる。回転動作とは、バリアングルユニット１００が、第２の回転軸Ｂ回りに、図３（ａ）に示される、表示部２が撮影者側を向いている状態と、図３（ｃ）に示される、表示部２がカメラ本体１側を向いている状態との間を回動することをいう。

次に、カメラ本体１の内部構成（外装部材を外した状態の構成）について説明する。図４は、カメラ本体１の内部構成の斜視図である。図４（ａ）は正面側から見たカメラ本体１、図４（ｂ）は背面側から見たカメラ本体１を示している。図５は、カメラ本体１の内部構成の分解斜視図である。

メインベース（第２の保持部）２０は、カメラ本体１の骨格であり、樹脂などによって形成されている。撮影者は、ペンタプリズム（ファインダ光学系）２１を介してミラーユニット１４により反射された被写体像を観察可能である。

マウント２２は、撮影レンズ（撮像光学系）を取り付けるための金属環であり、ステンレスなどの金属材料によって形成されている。撮影レンズは、レンズ着脱ボタン（不図示）の操作により、マウント２２に着脱可能に取り付けられる。撮影レンズとカメラ本体１との通信、および撮影レンズを駆動するための電源の供給は、複数の通信ピン２３を介して行われる。

制御基板（第１の基板）２４は、メインベース２０に固定され、撮像フレキシブル基板２６を介して、撮像基板２５と電気的に接続されている。制御基板２４および撮像基板２５は、プリント配線板（ＰＷＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｗｉｒｅｄ Ｂｏａｒｄ）である。制御基板２４は、撮影レンズの光軸方向において、メインベース２０に対して背面側（撮影者側）に配置されている。

制御基板２４は、略コの字形状であり、ＭＰＵ１０をはじめとする多くの電気回路が実装されている。ＭＰＵ１０は、カメラ動作の制御を行うため、多くの信号が集結する。そのため、ＭＰＵ１０は、基板面積の広い箇所に配置することが望ましく、本実施形態では、グリップ部６が設けられていることで基板面積を確保しやすいグリップ側に配置される。ＭＰＵ１０は、データ処理時に発熱するが、特に、動画撮影時やライブビュー撮影時など、膨大なデータ処理を行う場合、高温になる。ＭＰＵ１０の発熱により、制御基板２４全体も高温となる。すなわち、制御基板２４全体は、温度変化が生じやすい箇所である。また、制御基板２４と背面外装カバー５との間の空間は、ＭＰＵ１０の発熱、およびバリアングルユニット１００の開閉動作による背面外装カバー５の外気と接する面積の変化（外気への放熱量の変化）により、温度変化が生じやすい箇所である。

また、ＭＰＵ１０は、外部メモリ接続部１２に接続されている外部メモリとの間で画像信号の伝送を行うため、画像信号へのノイズ影響を考慮すると、外部メモリ接続部１２の近傍（グリップ側）に配置されることが望ましい。

撮像基板２５には、撮像素子１１が実装されている。撮像素子１１は、動作時に発熱するが、特に、動画撮影時やライブビュー撮影時など、膨大なデータ処理を行う場合に高温になる。そのため、撮像素子１１の発熱により、撮像素子１１の近傍も高温になる。すなわち、撮像素子１１も含めた撮像素子１１の近傍は、温度変化が生じやすい箇所である。

電源基板２７は、電池１６から電力供給を受け、電気回路を駆動するために基板やユニットに供給する電源を生成する。電池１６は、カメラ本体１の省スペース化のために、グリップ部６に設けられた凸形状の内部に配置されている。したがって、電源基板２７と電池１６は、グリップ側に配置されている。

フロントユニット（第１の保持部）３０は、樹脂などの材料によって形成され、カメラ本体１の内部で駆動可能な駆動部材が取り付けられている。本実施形態では、駆動部材として、撮像素子１１の露光時間を調整可能なシャッタユニット１３やミラーユニット１４の一部であるミラー駆動ユニット１４ａが取り付けられている。フロントユニット３０は、メインベース２０に対してビス（不図示）により締結固定されている。フロントユニット３０には、プレート３２が取り付けられている。プレート３２は、ステンレスなどの金属材料によって形成され、撮像基板２５を保持する。

角速度フレキシブル基板（第２の基板）４０は、角速度センサ１５が実装されており、メインベース２０に固定されている。

以下、図６および図７を参照して、角速度フレキシブル基板４０の構成について説明する。図６は、角速度フレキシブル基板４０の説明図である。図６（ａ）は正面側（被写体側）から見た角速度フレキシブル基板４０を示しており、図６（ｂ）は角速度フレキシブル基板４０の分解斜視図である。図７は、メインベース２０に取り付けられた角速度フレキシブル基板４０を示す図である。

角速度フレキシブル基板４０には、上述したように、外装が樹脂材料によって形成された角速度センサ１５が半田により実装されており、互いに電気的に接続されている。端子部４０ｂは、制御基板２４に実装された角速度接続部に接続されている。これにより、角速度センサ１５からの出力信号は、制御基板２４上のＭＰＵ１０に伝送される。

角速度センサ１５は、外力、角速度フレキシブル基板４０の変形、または高温および低温環境下における角速度フレキシブル基板４０の伸縮による影響により、誤検出を起こしやすい。そこで、本実施例では、角速度フレキシブル基板４０の裏面に、角速度センサ１５の実装領域を覆うように、金属材料によって形成された補強部材４１が設けられている。補強部材４１を設けることで、外力や、角速度フレキシブル基板４０の変形による角速度センサ１５に対する影響を防止することができるため、角速度センサ１５の誤検出を低減することができる。

撮影時には、例えば、シャッタユニット１３のモータ（不図示）の駆動によって、カメラ本体１の内部に振動が生じる。この振動は、シャッタユニット１３が取り付けられているフロントユニット３０、およびフロントユニット３０が取り付けられているメインベース２０に伝達される。さらに、振動は、メインベース２０に固定されている角速度フレキシブル基板４０にも伝達され、角速度センサ１５の誤検出の原因となる。そこで、本実施形態では、補強部材４１の裏面に、発泡素材等によって形成され、空気層を有する緩衝部材４２が設けられている。緩衝部材４２を設けることで、角速度センサ１５に対する振動の伝達を緩和可能であるため、角速度センサ１５の誤検出を低減することができる。

本実施形態では、角速度センサ１５は、角速度フレキシブル基板４０に実装されているため、制御基板２４と熱的に分離されている。そのため、ＭＰＵ１０の発熱による角速度センサ１５への熱影響を抑制することが可能である。また、角速度センサ１５は、制御基板２４に実装されている様々な電気回路、特に角速度センサ１５の駆動周波数近傍の周波数で駆動する回路と分離されている。そのため、角速度センサ１５へのノイズ干渉や共振・振動の影響も抑制することが可能である。

角速度フレキシブル基板４０は、メインベース２０に組み付ける際に位置決めするために用いられる第１の位置決め部４１ａおよび第２の位置決め部４０ａを有する。

第１の位置決め部４１ａは、図７に示されるように、角速度フレキシブル基板４０の外形から突出するように補強部材４１に設けられている。第１の位置決め部４１ａをメインベース２０に設けられた位置決め対象（不図示）に突き当てて組み付けることで、角速度フレキシブル基板４０は位置決めされる。位置決め対象は、本実施形態では、組立時に用いられる組立用の治具であり、位置決め後はメインベース２０から取り外すため、製品状態では補強部材４１はメインベース２０に接触していない。第１の位置決め部４１ａを位置決め対象に突き当てて位置決めすることで、組立作業における角速度フレキシブル基板４０の変形を抑制することが可能であるため、角速度センサ１５の誤検出を低減することができる。

第２の位置決め部４０ａは、角速度フレキシブル基板４０に形成された穴形状である。図７に示されるように、第２の位置決め部４０ａには、メインベース２０に設けられたボス形状２０ａが第２の位置決め部４０に圧入嵌合されている。第２の位置決め部４０ａは、角速度センサ１５の実装面と略同一平面上、かつ角速度センサ１５と端子部４０ｂとの間で補強部材４１と緩衝部材４２が配置されていない領域に配置される。

以上説明したように、本実施形態では、角速度フレキシブル基板４０の、角速度センサ１５周辺、および端子部４０ｂまでの配線経路の２箇所を固定している。そのため、角速度フレキシブル基板４０のテンションによって、緩衝部材４２がたわみ、角速度センサ１５が位置ズレする可能性を抑制することができる。その結果、角速度センサ１５の取り付け位置を安定させることが可能になり、角速度センサ１５の誤検出を低減することができる。

次に、図８を参照して、角速度センサ１５の配置について説明する。図８は、角速度センサ１５の配置の説明図である。図８（ａ）は、撮影者側（背面側）から見たカメラ本体１の内部構成であり、角速度センサ１５の内部構成における位置を示している。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図であり、角速度センサ１５の光軸方向における位置を示している。

まず、ＸＹ平面における角速度センサ１５の配置について説明する。図８（ａ）に示されるように、角速度フレキシブル基板４０は、光軸方向視において、角速度センサ１５が光軸（光軸中心）に対して反グリップ側、かつ撮像素子１１の投影領域外に配置されるように、メインベース２０に取り付けられる。角速度センサ１５を光軸に対して反グリップ側に配置することで、角速度センサ１５に対する撮影者の体温によるグリップ部６の温度変化の影響を低減することが可能である。また、角速度センサ１５をグリップ側に配置されているＭＰＵ１０から離れた位置に配置することで、角速度センサ１５に対するＭＰＵ１０の発熱による温度変化の影響を低減することが可能である。また、角速度センサ１５を撮像素子１１の投影領域外に配置することで、角速度センサ１５に対する撮像素子１１の発熱による温度変化の影響を低減することが可能である。

次に、光軸方向における角速度センサ１５の配置について説明する。図８（ｂ）に示されるように、角速度フレキシブル基板４０は、角速度センサ１５が制御基板２４と背面外装カバー５との間に形成された空間Ｄよりも正面側（被写体側）に配置されるように、メインベース２０に取り付けられている。なお、角速度フレキシブル基板４０は、緩衝部材４２側がメインベース２０側になるように、制御基板２４に対して平行に配置されている。空間Ｄは、上述したように、ＭＰＵ１０の発熱、およびバリアングルユニット１００の開閉動作により、カメラ本体１の温度変化が生じやすい箇所である。本実施形態では、角速度センサ１５を光軸方向において空間Ｄよりも正面側（被写体側）に配置することで、角速度センサ１５に対する空間Ｄの温度変化の影響を低減することが可能である。また、角速度センサ１５は、ＭＰＵ１０の発熱を受けて温度上昇する制御基板２４からの熱影響を略平行な面で受ける、すなわち均一に熱の影響を受けるため、局所的な熱上昇を防止することができる。そのため、角速度センサ１５の誤検出を低減することができる。また、緩衝部材４２が制御基板２４側に配置されていることで、緩衝部材４２が有する空気層によって角速度センサ１５が制御基板２４から受ける熱影響を抑制することができる。

また、角速度フレキシブル基板４０は、シャッタユニット１３やミラーユニット１４といった振動を発生させる駆動部材が取り付けられているフロントユニット３０とは異なるメインベース２０に取り付けられているため、振動の影響を受けにくい。

以上説明したように、本実施形態の角速度センサ１５は、シャッタユニット１３などの振動源から分離しており、その振動の影響を受けにくい。また、角速度センサ１５は、カメラ内部の温度変化が生じやすい箇所（グリップ部６の近傍、ＭＰＵ１０の近傍、制御基板２４と背面外装カバー５との間に形成された空間）から離れて配置されているため、温度変化の影響も受けにくい。これらの構成によって、角速度センサ１５は、高精度にカメラ本体１のぶれを検出することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ カメラ本体（撮像装置）
５ 背面外装カバー（背面外装部材）
６ グリップ部
１０ ＭＰＵ（制御素子）
１１ 撮像素子
１３ シャッタユニット（駆動部）
１４ ミラーユニット（駆動部）
１５ 角速度センサ（角速度検出部）
２０ メインベース（第２の保持部）
２４ 制御基板（第１の基板）
３０ フロントユニット（第１の保持部）

Claims (10)

1. ぶれを検出可能な撮像装置であって、
   撮像光学系によって結像された被写体像を撮像する撮像素子と、
   前記撮像光学系の光軸方向において被写体側に突出した形状を有するグリップ部と、
   前記被写体側とは反対側に配置された背面外装部材と、
   前記撮像装置の内部で駆動可能な駆動部と、
   前記駆動部を保持する第１の保持部と、
   前記撮像装置の制御を行う制御素子を備える第１の基板と、
   前記撮像装置のぶれの角速度を検出する角速度検出部と、
   前記角速度検出部を、光軸方向視において前記撮像光学系の光軸に対して前記グリップ部とは反対側、かつ前記光軸方向において前記第１の基板と前記背面外装部材との間に形成された空間に対して前記被写体側に配置されるように、保持する第２の保持部と、を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記駆動部は、前記撮像素子の露光時間を調整可能なシャッタユニットを少なくとも含んでいることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の保持部は、撮影者が前記被写体像を観察可能なファインダ光学系を保持し、
   前記駆動部は、前記被写体像を前記ファインダ光学系に反射させるミラーユニットを少なくとも含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 画像を保存可能なメモリと接続可能なメモリ接続部と、
   前記撮像装置に電力を供給する電池と、を更に有し、
   前記制御素子、前記メモリ接続部、および前記電池は、光軸方向視において前記グリップ部が設けられている側に配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 画像を表示可能な表示部と、
   前記表示部を前記撮像装置に対して回動可能に支持するヒンジ機構と、を更に有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記角速度検出部は、光軸方向視において前記撮像素子の投影領域外に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記角速度検出部を備える第２の基板を更に有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記第２の基板は、振動を緩和可能な緩衝部材を備え、前記緩衝部材を介して前記第１の基板と平行に前記第２の保持部に保持されることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記制御素子は、前記角速度検出部から出力された信号値に基づいて撮影条件を設定することを特徴とした請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 撮影条件は、少なくとも前記撮像素子の露光時間を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。