JP2021047312A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防振ユニットの磁石が発生した磁束の外部への漏れを抑制できるようにした撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１００は、被写体像を撮像する撮像素子１０３ｂと、コイル３４１ａ、該コイルに対向する磁石３１１ａ，３５１ａおよび該磁石に接触するヨーク３１０，３６０を含み、コイルへの通電により撮像素子を像振れ低減のために移動させる防振ユニット１０４とを有する。撮像装置は、磁性材料により形成され、防振ユニットと撮像装置の外装面１００ａとの間における磁石から発生して撮像装置の外部に向かう磁束１３００が通る領域に配置された磁束遮蔽部材１２２を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、磁石を用いて光学部材を駆動する撮像装置に関する。

撮像装置には、電磁アクチュエータを用いて光学部材を移動させて防振（像振れ補正）を行うものがある。特許文献１には、コイルに電流を流すことによって該コイルとこれに対向する磁石とを相対移動させて防振用の光学部材を移動させる構成が開示されている。

特開２０００−２１４５０８号公報

しかしながら、磁石から発生する磁束が撮像装置の外装を通過して外部にまで漏れ出ると、磁性体を含んだゴミ等の異物が撮像装置に引き付けられるおそれがある。

本発明は、磁石が発生した磁束の外部への漏れを抑制できるようにした撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、被写体像を撮像する撮像素子と、コイル、該コイルに対向する磁石および該磁石に接触するヨークを含み、コイルへの通電により撮像素子を像振れ低減のために移動させる防振ユニットとを有する。該撮像装置は、磁性材料により形成され、防振ユニットと撮像装置の外装面との間における磁石から発生して撮像装置の外部に向かう磁束が通る領域に配置された磁束遮蔽部材を有することを特徴とする。

本発明によれば、防振ユニットの磁石から発生した磁束の撮像装置の外部への漏れを抑制することができる。

本発明の実施例であるカメラの外観図。 実施例のカメラの内部構成を示す断面図。 実施例のカメラの電気的構成を示すブロック図。 実施例のカメラの分解斜視図。 実施例のカメラに搭載された防振ユニットの分解斜視図。 従来および実施例のカメラの部分断面図。 実施例のカメラにおける磁石と薄板部材との関係を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１（ａ），（ｂ）は被写体側（前側）斜めから見た本発明の実施例である撮像装置としてのレンズ交換型デジタルカメラ（以下、単にカメラという）１００を示しており、図１（ｂ）はカメラ１００のコネクタカバー５を開いた状態を示している。なお、レンズ一体型カメラも、本発明の他の実施例に含まれる。

カメラ１００の前面には、不図示の交換レンズが着脱可能に装着されるマウント部１が設けられている。マウント部１の内周には、装着された交換レンズに電源を供給したり該交換レンズと通信を行ったりするための電気端子部２が設けられている。

カメラ１００の上部右側（図では左側）には、ユーザが操作して撮像を指示するためのシャッターボタン３が設けられている。さらにカメラ１００の上部には、ユーザが各種撮像モードを設定するためのモード切替えスイッチ４、シャッタ速度や絞り値等の設定値を変更するための電子ダイヤル６や、カメラ１００の電源のオン／オフを切り替えるための電源スイッチ７が設けられている。

カメラ１００の左側（図では右側）の側面にはコネクタカバー５が開閉可能に設けられている。このコネクタカバー５は、図１（ｂ）に示すように、不図示の外部機器に延びるケーブルが接続される複数のインターフェースコネクタ（外部接続端子：以下、単にコネクタという）８を保護するカバーである。

図２は、カメラ１００の内部構成を示している。この図は、カメラ１００に交換レンズ１０１が装着された状態を示している。交換レンズ１０１は、フォーカスレンズ等の複数のレンズ（図では１つのレンズで示す）および絞り（図示せず）を含む撮像光学系１０２を保持している。交換レンズ１０１内のレンズ制御部２１４は、前述した電気端子部２を介してカメラ１００内の不図示のカメラ制御部と通信する。

カメラ１００内において、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成される撮像素子１０３ａが撮像基板１０３ｂの前面に実装されている。撮像素子１０３ａは、撮像光学系１０２により形成された被写体像を光電変換（撮像）して撮像信号を出力する。撮像基板１０３ｂの背面には、撮像信号に対する画像処理を行って画像データを生成したり、カメラ１００の動作に関する各種処理を行ったりするメイン基板（電気回路基板）１０５が設けられている。撮像基板１０３ｂとメイン基板１０５は、不図示の接続基板によって電気的に接続されている。

またカメラ１００内には、撮像素子１０３ａの露光時間を制御するシャッタユニット１１０が設けられている。さらにカメラ１００には、撮像素子１０３ａ（および撮像基板１０３ａ）を撮像光学系１０２の光軸１０００に対して直交する方向に移動させる防振ユニット１０４が搭載されている。防振ユニット１０４は、詳しくは後述するが、固定部１０４ｂと可動部１０４ａとを有する。

カメラ１００の上部には、画像信号に対応する画像や撮像に関する情報を表示するファインダ表示素子１０６とユーザによるファインダ表示素子１０６に表示された画像の観察を可能とする接眼レンズ１０７とが設けられている。またカメラ１００の背面には、画像データに対応する画像や撮像に関する情報（絞り値、シャッタ速度、ＩＳＯ感度等）を表示する背面ディスプレイ１０８が設けられている。ユーザは、ファインダ表示素子１０６や背面ディスプレイ１０８を見ることで、撮像構図や撮像画像、さらには撮像に関する情報を確認することができる。

またカメラ１００には、画像データを記録する記録媒体を着脱可能に保持する記録媒体スロット（図示せず）が設けられている。

図３は、カメラ１００および交換レンズ１０１の電気的構成を示している。交換レンズ１０１には、撮像光学系１０２内のフォーカスレンズや絞りを駆動するレンズ駆動回路２０１と、該レンズ駆動回路２０１を通じてフォーカスレンズや絞りの駆動を制御するレンズ制御回路２０５とが設けられている。

カメラ１００において、前述したように撮像基板１０３ｂに実装された撮像素子１０３ａには焦点検出センサ２０２が内蔵されている。焦点検出センサ２０２は、位相差検出方式で焦点検出を行う。焦点検出センサ２０２から出力された焦点検出信号（対の像信号）は、メイン基板１０５に実装された焦点駆動回路２０３に送られる。焦点駆動回路２０３は、焦点検出信号の位相差を演算し、該位相差からデフォーカス量を算出し、さらにデフォーカス量からフォーカスレンズの駆動量を算出してカメラ制御マイコン２０４に送る。カメラ制御マイコン２０４は、フォーカスレンズの駆動量を含むフォーカス駆動指令をレンズ制御回路２０５に送信する。レンズ制御回路２０５は、受信した駆動量だけフォーカスレンズを移動させるようにレンズ駆動回路２０１を制御する。こうしてオートフォーカスが行われる。

またカメラ制御マイコン２０４は、防振駆動回路２２０を通じて防振ユニット１０４に設けられた３つのコイル（これについては後に詳述する）３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃへの通電を制御する。カメラ１００には、ユーザの手振れ等により発生するカメラ１００の振れ（以下、カメラ振れという）を検出して振れ信号を出力する振れセンサ２２１が設けられている。カメラ制御マイコン２０４は、振れ信号に応じてコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃへの通電を制御することで、カメラ振れに起因する像振れを低減（補正）することができる。

撮像時には、カメラ制御マイコン２０４は、レンズ制御回路２０５に絞り駆動指令を送信して絞りを駆動させるとともに、撮像素子１０３ａを所定時間、露光するようにシャッタユニット１１０を制御する。

撮像基板１０３ｂに実装された撮像駆動／制御回路２０６は撮像素子１０３ａに電荷蓄積を行わせ、電荷蓄積によって生成された撮像信号を撮像素子１０３ａから読み出してＡ／Ｄ変換回路２０７に送る。Ａ／Ｄ変換回路２０７は、入力されたアナログ信号としての撮像信号をデジタル撮像信号に変換してメイン基板１０５上の画像処理回路２０８に送る。画像処理回路２０８は、デジタル撮像信号に対して各種画像処理を行って画像データを生成する。画像データはバッファメモリ２１０へ保存されたり、表示駆動回路２１１を通じてファインダ表示素子１０６や背面ディスプレイ１０８に表示されたりする。

接眼検出部２１２は、赤外光を発光して図２に示した接眼レンズ１０７を覗いているユーザからの反射光を受光することで、ユーザがファインダ表示素子１０６を観察していることを検出する。接眼検出部２１２による検出状態を示す信号はデジタル制御マイコン２０９に入力され、デジタル制御マイコン２０９は検出状態に応じてファインダ表示素子１０６による表示と背面ディスプレイ１０８による表示とを切り替える。

スイッチセンス回路２１６は、図１に示したモード切替えスイッチ４、電子ダイヤル６および電源スイッチ７、さらに背面ディスプレイ１０８に設けられたタッチセンサ等の各種操作部材に対するユーザ操作を検出して、検出信号をカメラ制御マイコン２０４に送る。カメラ制御マイコン２０４は、スイッチセンス回路２１６からの検出信号に応じた動作、処理および設定を行う。カメラ制御マイコン２０４内のＥＥＰＲＯＭ２１３には、各種設定値が記録される。

図４（ａ）はカメラ１００の一部を示し、図４（ｂ）はカメラ１００を分解して示している。これらの図は、メイン基板１０５、防振ユニット１０４、シャッタユニット１１０およびベース部材１２０を示している。図５（ａ），（ｂ）は、前側および後側から見た防振ユニット１０４を分解して示している。

ベース部材１２０には、前述したマウント１が固定されている。防振ユニット１０４は、シャッタユニット１１０が組み付けられて固定されたベース部材１２０によって光軸１０００が延びる方向（光軸方向）に変位可能に支持される。具体的には、防振ユニット１０４は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、前側ヨーク３１０の３箇所の孔部に３本のビス６００ａ，６００ｂ，６００ｃを挿入し、これら３つのビス６００ａ，６００ｂ，６００ｃの外周に３つのコイルばね５００ａ，５００ｂ，５００ｃを配置して、各ビスの先端部をベース部材１２０に締め込む。各ビスの締め込み量を調整することで、ベース部材１２０に対する撮像素子１０３ａの撮像面の傾きを調整することができ、該調整後の防振ユニット１０４は光軸方向において固定される。

図４（ａ），（ｂ）において、メイン基板１０５には、防振ユニット１０４から延出する不図示のフレキシブルプリント基板が接続される。これにより、メイン基板１０５とコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃが電気的に接続される。熱拡散部材１２１は、メイン基板１０５と防振ユニット１０４との間に配置され、メイン基板１０５とともにベース部材１２０に取り付けられる。熱拡散部材１２１は、アルミ等の熱伝導率が高い材料により形成されており、メイン基板１０５で発生する熱を拡散させる。

磁束遮蔽部材１２２は、薄板状に形成された部材であり、熱拡散部材１２１のうち折り曲げられた側面部に、コネクタ８の接続開口面に平行になるように取り付けられる。磁束遮蔽部材１２２は、鉄やフェライト系ステンレス鋼等の磁性材料により形成されている。また磁束遮蔽部材１２２は、熱拡散部材１２１を介してグランドに接続されている。

図５（ａ），（ｂ）において、防振ユニット１０４は、固定部１０４ｂと、該固定部１０４ｂに対して光軸１０００に直交する方向に移動可能に支持される可動部１０４ａとを有する。可動部１０４ａは、撮像基板１０３ｂに実装された撮像素子１０３ａと、撮像素子１０３ａへの赤外光の入射を防止したり色モアレの発生を防止したりするローパスフィルタ３２１と、これらを保持するセンサホルダ３２０と、該センサホルダ３２０に固定された３つのコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃとにより構成されている。固定部１０４ｂは、前述した前側ヨーク３１０と、ベースプレート３５０および後側ヨーク３６０とで構成され、撮像面の傾き調整後にベース部材１２０に対して固定される。

センサホルダ３２０の３箇所には、ボール受け部３２２ａ，３２２ｂ，３２２ｃが形成されている。前側ヨーク３１０のうちボール受け部３２３ａ，３２２ｂ，３２３ｃに対向する位置には、ボール受け部３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃが形成されている。互いに対向するボール受け部（３２２ａと３２３ａ，３２２ｂと３２３ｂ，３２２ｃと３２３ｃ）の間にはボール３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃが配置される。

前側ヨーク３１０のうちセンサホルダ３２０に固定されたコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃに対向する３箇所には、磁石３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃが固定されている。センサホルダ３２０のうち上記磁石３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃに対向する位置には、鉄等の磁性材料により形成された不図示の磁性板材が固定されている。前側ヨーク３１０とセンサホルダ３２０とを近接させると、磁石３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃが磁性板材を吸引する力によってセンサホルダ３２０が前側ヨーク３１０に向けて付勢され、互いに対向するボール受け部（３２２ａと３２３ａ，３２２ｂと３２３ｂ，３２２ｃと３２３ｃ）によってボール３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃが挟持される。これにより、可動部１０４ａは固定部１０４ｂに対して光軸方向にて位置決めされ、ボール３１３ａ，３１３ｂ，３１３ｃの転動によって光軸１０００に直交する方向にスムーズに移動することが可能となる。

ベースプレート３５０のうちセンサホルダ３２０に固定されたコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃに対向する３箇所には、磁石３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃが固定されている。これら磁石３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃの背面には、後側ヨーク３６０が固定される。後側ヨーク３６０とベースプレート３５０はともに磁性材料により形成されている。

前側ヨーク３１０の３箇所には、後方のベースプレート３５０に向かって延びる支柱３１６ａ，３１６ｂ，３１６ｃが設けられている。各支柱の一端は、ベースプレート３５０に形成された孔部に圧入される。これにより、前側ヨーク３１０とベースプレート３５０とがセンサホルダ３２０を挟み込むようにして接合され、前側ヨーク３１０に固定された磁石３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃとベースプレート３５０に固定された磁石３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃとにより形成される磁界内にコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃが配置される。コイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃに電流が流れると、各コイルに光軸１０００に直交する方向に向かうローレンツ力が作用する。これにより、センサホルダ３２０（つまりは撮像素子１０３ｂ）が光軸１０００に直交する平面（以下、センサ移動平面という）内で移動することができる。具体的には、コイル３４１ａ，３４１ｃへの通電によりセンサホルダ３２０はセンサ移動面内において水平方向（撮像素子１０３ｂの長辺が延びる方向）に移動し、コイル３４１ｂへの通電によりセンサホルダ３２０はセンサ移動面において垂直方向（撮像素子１０３ｂの短辺が延びる方向）に移動する。

またセンサホルダ３２０におけるコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃのうち少なくとも１つの内側には、図３に示すホール素子２２３が配置されている。ホール素子２２３は、センサホルダ３２０がコイル３４１ａ，３４１ｂ，３４１ｃとともに磁石３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃに対して移動することによる磁力の変化を検出する。カメラ制御マイコン２０４は、ホール素子２２３からの検出信号を用いて、光軸１０００に直交して互いに直交する２方向における固定部１０４ｂに対する可動部１０４ａの移動量を検出することができる。

このように防振ユニット１０４は、カメラ１００内に設けられた磁石３１１ａ，３１１ｂ，３１１ｃと磁石３５１ａ，３５１ｂ，３５１ｃの間に発生する磁界を利用して可動部１０４ａを移動させる。この磁界を形成する磁束が、カメラ１００の外部に漏れ出ると、磁性を帯びたゴミや塵等の異物を吸い寄せるおそれがある。さらにカメラ１００においてコネクタカバー５が取り外されてコネクタ８が露出すると、その周辺から磁性異物がカメラ１００内に侵入するおそれがある。

図６（ａ）は、本実施例のカメラ１００の図４（ａ）に示したＡ−Ａ線での断面を示している。図６（ｂ）は防振ユニット１０４を有する従来のカメラにおける図６（ａ）と同断面を示している。図６（ｂ）では、後側ヨーク３６０、磁石３１１ａおよび後側ヨーク３６０のみを示し、図６（ａ）ではそれらに加えて、前述した磁束遮蔽部材１２２を示している。

図６（ｂ）おいて、１３００は磁石３１１ａと磁石３５１ａとの間で発生する磁束を示す。磁束１３００における矢印は該磁束の方向を示す。図の右側において上下に延びる線はカメラの外装面１００ａであり、該外装面１００ａより右側がカメラの外部である。磁石３５１ａから発生した磁束１３００は、カメラの外装面１００ａを透過して外部に漏れ出た後にカメラ内の磁石３１１ａに向かい、磁石３１１ａからの磁束はこれに対向する磁石３５１ａに到達する。磁石３１１ａと磁石３５１ａの中心線１００１を挟んで反対側に発生する、磁束１３００とは逆方向に向かう磁束の図示は省略している。このように従来のカメラでは、磁石３１１ａと磁石３５１ａとの間の磁界を形成する磁束１３００がカメラの外部に漏れ出る。

これに対して、図６（ａ）では、磁石３１１ａ，３５１ａ（防振ユニット１０４）とカメラ１００の外装面１００ａとの間における磁石３５１ａから発生してカメラ１００の外部に向かう磁束１３００が通る領域に磁束遮蔽部材１２２が配置されており、該磁束遮蔽部材１２２がカメラ１００の外部に向かう磁束１３００を引き寄せる（遮蔽する）。これにより、磁束１３００をカメラ１００の内部に留めて磁束１３００がカメラ１００の外部に漏れ出ることを抑制することができる。

図７は、図４（ａ）に示した矢印Ａ方向（外装面側）から見た磁束遮蔽部材１２２（破線で示す）と磁石３１１ａ，３１１ｃ，３５１ａ，３５１ｃを示している。図６（ａ）と図７から分かるように、磁束遮蔽部材１２２は、その平面部が磁石３１１ａ，３１１ｃ，３５１ａ，３５１ｃの側端面（すなわち各磁石のうちコイルと対向せず、かつヨークと接触していない端面）とカメラ１００の外装面とに平行になるように配置されている。言い換えれば、磁束遮蔽部材１２２はセンサ移動平面に直交するように配置されている。これにより、磁石３１１ａ，３１１ｃ，３５１ａ，３５１ｃに近いカメラ１００の外装面から磁束が漏れ出すことを効果的に抑制することができる。

また磁束遮蔽部材１２２は、磁石３１１ａ，３１１ｃ，３５１ａ，３５１ｃの側端面を覆うように配置されている。これにより、磁束遮蔽部材１２２の板厚を薄くしても、磁束１３００を効率的に引き寄せることができ、カメラ１００のサイズ増加を抑えることができる。なお、磁束遮蔽部材１２２は、磁石３１１ａ，３１１ｃ，３５１ａ，３５１ｃの側端面の全部を覆わなくても大部分を覆えばよい。

また磁束遮蔽部材１２２は、コネクタ８に近接した領域に該コネクタ８の接続開口面と平行になるように配置されている。これにより、コネクタカバー５が開けられた状態でコネクタ８内やその周囲から磁性異物がカメラ１００内に吸い込まれることを抑制することができる。

また磁束遮蔽部材１２２は、可動部１０４ａの移動範囲外に配置され、移動する可動部１０４ａに干渉したり可動部１０４ａの駆動に必要な磁束に影響したりしない位置に配置されている。さらに磁束遮蔽部材１２２は、可動部１０４ａの位置によらず、磁石３１１ａ，３１１ｃ，３５１ａ，３５１ｃと常に一定距離を保つように保持されている。本実施例では、熱拡散部材１２１の側面に取り付けられている。これにより、可動部１０４ａの位置にかかわらず常に磁束漏れを抑制することができる。

本実施例によれば、防振ユニット１０４の磁石３１１ａ，３１１ｃ，３５１ａ，３５１ｃとカメラ１００の外面との間に磁束遮蔽部材１２２を設けることで、磁束がカメラ１００の外部に漏れ出ることを抑制して、磁性異物がカメラ１００の外面に吸着されたりカメラ１００内に吸い込まれたりすることを防止することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

８ インターフェースコネクタ
１００ カメラ
１０３ａ 撮像素子
１０４ 防振ユニット
３１１ａ〜３１１ｃ，３５１ａ〜３５１ｃ 磁石
３４１ａ〜３４１ｃ コイル

Claims (10)

1. 被写体像を撮像する撮像素子と、
   コイル、該コイルに対向する磁石および該磁石に接触するヨークを含み、前記コイルへの通電により撮像素子を像振れ低減のために移動させる防振ユニットとを有する撮像装置であって、
   磁性材料により形成され、前記防振ユニットと前記撮像装置の外装面との間における前記磁石から発生して前記撮像装置の外部に向かう磁束が通る領域に配置された磁束遮蔽部材を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記磁束遮蔽部材は、前記磁石のうち前記コイルと対向せず、かつ前記ヨークに接触していない端面と前記外装面との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記磁束遮蔽部材は、平面部を有し、
   該平面部が前記磁石の前記端面と前記外装面とに平行になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記磁束遮蔽部材は、前記撮像素子が移動する平面に直交するように配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記外装面側から前記磁束遮蔽部材を見たとき、
   該磁束遮蔽部材は、前記磁石を覆うように配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記撮像装置は外部接続端子を有し、
   前記磁束遮蔽部材は、前記外部接続端子に近接した領域に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記磁束遮蔽部材は、前記外部接続端子の接続開口面に平行になるように配置されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記磁束遮蔽部材は、前記防振ユニットにおいて前記撮像素子を含む可動部の移動範囲外に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 前記磁束遮蔽部材は、前記可動部の移動によらず、前記磁石と一定距離を保つように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記撮像装置は、前記防振ユニットと、電気回路基板との間に配置された熱拡散部材を有し、
    前記磁束遮蔽部材は、前記熱拡散部材に取り付けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像装置。
    

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