JP6592875B2 - 焦点調節装置、カメラおよび光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、焦点調節装置、カメラおよび光学機器に関する。

位相差検出法によって撮影レンズの焦点調節状態を検出する技術が知られている。また、位相差検出法を用いた場合において、使用環境温度の変動により移動する結像レンズの位置に対応して補正を行うことも知られている。（たとえば特許文献１）。

特開２００６−１９４５９０号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、好適な焦点調節制御が可能な焦点調節装置、カメラおよび光学機器を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るカメラ（光学機器）は、
フレキシブル回路基板と、
前記フレキシブル回路基板により挟み込まれる第１部分と、前記第１部分に連続して前記フレキシブル回路基板からはみ出している第２部分とを有する放熱シートと、
前記フレキシブル回路基板の実装面に取り付けられた撮像素子とを有し、
前記フレキシブル回路基板における前記実装面とは反対側の裏面が、前記放熱シートの第１部分の両面に折り返して接着してある。

本発明に係る光学機器としては、たとえばオートフォーカス（ＡＦ）ユニット、携帯用カメラ、望遠鏡、顕微鏡などを含む。

なお、本発明は、上述の説明に限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成に代替させてもよい。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るカメラの概略図である。 図２Ａは図１に示すＡＦセンサユニットの拡大断面図である。 図２Ｂは図２に示す撮像素子ユニット４４の詳細を示す部分断面図である。 図３は図２Ａおよび図２Ｂに示す撮像素子とフレキシブル回路基板との関係を示す斜視図である。 図４は図３に示すIII−III線に沿う断面図である。 図５は本発明の他の実施形態に係るフレキシブル回路基板と放熱シートとの関係を示す斜視図である。 図６は本発明のさらに他の実施形態に係るフレキシブル回路基板と放熱シートとの関係を示す斜視図である。 図７は本発明のさらに他の実施形態に係るフレキシブル回路基板と放熱シートとの関係を示す斜視図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るカメラ１は、いわゆる一眼レフデジタルカメラであり、カメラボディ１ａとレンズ鏡筒（交換レンズ）２とが着脱可能に構成してある。なお、以下の実施形態では、一眼レフデジタルカメラを例に説明するが、本発明はこれに限定されない。たとえば、レンズ鏡筒２とカメラボディ１ａとが一体に構成されるコンパクトデジタルカメラであっても良い。さらに、ミラー機構を省いたミラーレスタイプのカメラであっても良い。

レンズ鏡筒２は、被写体側から順に、ズームレンズ群Ｌ１、フォーカスレンズ群Ｌ２、振れ補正レンズ群Ｌ３を配列して構成された撮像光学系を備えている。振れ補正レンズ群Ｌ３の背後（像面側）には、ＣＣＤやＣＭＯＳに代表される撮影用の撮像素子３がカメラボディ１ａの内部に配置してある。

レンズ鏡筒２におけるズームレンズ群Ｌ１は、撮像光学系のうち最も被写体側に設けられ、駆動機構６により光軸Ｌに沿った方向に移動自在に駆動され、ズーミングが可能になっている。フォーカスレンズ群Ｌ２は、駆動機構８により光軸Ｌに沿った方向に移動自在に駆動され、フォーカシングが可能になっている。

振れ補正レンズ群Ｌ３は、像ブレ補正装置１００の一部を構成する。振れ補正レンズ群Ｌ３は、ボディ側ＣＰＵ１４からの信号を受けた像ブレ補正装置１００により、光軸Ｌに交差する面内で移動され、カメラの動きに起因する像ブレを低減する。

なお、図１では、ボディ側ＣＰＵ１４のみを図示してあるが、レンズ鏡筒２には、レンズ側ＣＰＵを具備させても良く、また、レンズ鏡筒２とカメラボディ１ａとの接続部には、これらのＣＰＵの送受信部を具備させても良い。そして、以下の説明では、ボディ側ＣＰＵ１４によりレンズ側の駆動部を直接に制御しているように説明するが、ボディ側ＣＰＵ１４から送受信部を介してレンズ側ＣＰＵに制御信号を送り、レンズ側の駆動部をレンズ側ＣＰＵにより制御しても良い。

絞り機構４は、振れ補正レンズ群Ｌ３と撮像素子３との間に配置してあり、被写体光の光量を制御するように駆動機構１０により駆動される。

カメラボディ１ａの内部に装着してあるクイックリターンミラー２６は、構図決定の際にファインダー３２に像を映し出すための構成であり、露光中は光路から退避する。クイックリターンミラー２６は、不図示のミラー駆動部（例えばＤＣモータ）により駆動される。シャッター２８は、露光時間を制御する構成であり、不図示のシャッター駆動部（例えばＤＣモータ）によって駆動される。

撮像素子３は、撮像光学系が撮像面上に結像する被写体像の光に基づいて、電気的な画像出力信号を生成する。その画像出力信号は、信号処理回路１６で、Ａ／Ｄ変換やノイズ処理されて、カメラボディ１ａのボディ側ＣＰＵ１４へ入力する。

レンズ鏡筒２には、ジャイロセンサなどの角速度センサ１２が内蔵してあり、角速度センサ１２は、カメラ１に生じる手ブレなどによる角速度を検出する。角速度１２で検出した角速度データはボディ側ＣＰＵ１４に出力する。ＣＰＵ１４には、ＡＦセンサユニット４０からの検出信号も入力され、その検出信号に基づき、駆動機構８を制御し、オートフォーカス（ＡＦ）機構を実現している。ＣＰＵ１４は、例えば、焦点検出部（図示せず）を有し、ＡＦセンサユニット４０からの検出信号を用いてデフォーカス量を演算する。ＣＰＵ１４は、例えば、駆動制御部（図示せず）を有し、焦点検出部が演算したデフォーカス量を用いて駆動機構８を制御する。なお、角速度センサ１２は、カメラボディ１ａに備えられても良い。

ＣＰＵ１４には、記憶媒体２０、不揮発性メモリ２２および各種操作ボタン２４などが接続されている。記憶媒体２０は、ＣＰＵ１４からの出力信号を受けて、撮影画像を記憶したり、読み出されたりするメモリであり、たとえば着脱自在なカード式メモリである。着脱自在なメモリとしては、ＳＤカード等のさまざまなタイプがあるが、特に限定されるものではない。

不揮発性メモリ２２は、ジャイロセンサのゲイン値などの調整値情報が記憶してあり、ＣＰＵ１４と共にカメラの内部に内蔵してある半導体メモリなどで構成される。各種操作ボタン２４としては、たとえばレリーズスイッチが例示され、レリーズスイッチを半押しまたは全押しすることで、その信号がＣＰＵ１４に入力される。

本実施形態では、クイックリターンミラー２６とシャッター２８との間には、補助ミラー２６ａが具備してあり、光軸Ｚ方向からの被写体光を、ＡＦセンサユニット４０へ導くようになっている。図２Ａに示すように、ＡＦセンサユニット４０は、モールド樹脂で構成してある導光用ケーシング４２を有する。導光用ケーシング４２の一端４２ａには、補助ミラー２６ａに向けて開口する開口部が形成してあり、そこから光を取り込むようになっている。ケーシング４２の一端近くの外周部は、たとえばカメラボディ１ａのシャーシの一部８０に固定してある。

導光用ケーシング４２の他端４２ｂには、撮像素子ユニット４４が直接に取り付けてあるが、必ずしも直接では無くても良く、撮像素子ユニット４４が取り付けられているフレキシブル回路基板５０を介して撮像素子ユニット４４が取り付けられていても良い。導光用ケーシング４２の内部には、各種レンズや反射鏡などが取り付けてあり、導光用ケーシング４２の一端４２ａに設けられた開口部から取り入れた光を撮像素子ユニット４４に向けて入射させるようになっている。導光用ケーシング４２は、筒状の部材であり、内部に熱が籠もりやすく熱膨張しやすい。

撮像素子ユニット４４は、撮像素子単独で構成されても良いが、図２Ｂに示すように、撮像素子４４ａがユニットベース４４ｂに固定してある構造を有していても良い。図２Ｂに示す例では、ユニットベース４４ｂには、その表面から突出している枠体４４ｃが一体に形成してあり、その枠体４４ｃの頂部に光透過部材４４ｄが固定してあり、撮像素子４４ａの周囲にゴミなどが進入しないようになっている。ユニットベース４４ｂ、枠体４４ｃ、光透過部材４４ｄは、撮像素子４４ａにゴミなどが進入しないようにシールドするシールド部材として機能する。光透過部材４４ｄは、撮像素子４４ａへ向かう光を透過するようになっている。この実施形態では、導光用ケーシング４２の他端４２ｂは、たとえば接着剤４５を用いて、枠体４４ｃの外側に位置するユニットベース４４ｂの表面に固定してあるが、その他の手段で固定してあっても良い。ユニットベース４４ｂ、枠体４４ｃは、例えば、樹脂などで構成され、光透過部材４４ｄは、例えば、ガラスなどで構成される。

導光用ケーシング４２の他端４２ｂ側について詳細に説明する。導光用ケーシング４２は、第１側面と、第１側面に対向する第２側面と、第１側面に直交する第３側面と、第３側面に対向する第４側面とを有する。導光用ケーシング４２を光軸に交差する面で切断した場合、第１側面〜第４側面の切断面をそれぞれ一辺とする略長方形の切断面を有する。

撮像部の少なくとも一部は、第１側面、第２側面、第３側面及び第４側面に囲まれており、第１側面及び第２側面がユニットベース４４ｂの表面に固定され、第３側面及び第４側面がユニットベース４４ｂの表面に固定されていない。

本実施形態では、ＡＦセンサユニット４０は、たとえば位相差検出方式でオートフォーカスのためのデフォーカス量をＣＰＵ１４の焦点検出部が演算するために必要な検出信号を出力するものである。位相差検出方式では、レンズから入った光を２つに分けて撮像素子ユニット４４へ導き、結像した２つの像の間隔からピントの方向と量を判断する。撮像素子ユニット４４の撮像素子４４ａとしては、たとえばＣＣＤあるいはＣＭＯＳなどが用いられる。

撮像素子ユニット４４は、フレキシブル回路基板（ＦＰＣ）５０を折り返し部５２で折り返して形成してあるケーシング側実装面５４の表面に装着してある。フレキシブル回路基板５０のケーシング側実装面５４とは反対側の反ケーシング側実装面５６には、撮像素子ユニット４４の撮像素子４４ａを駆動する回路やその他の回路などが装着してあっても良い。

フレキシブル回路基板５０が折り返し部５２で折り返して折り曲げられて形成されたケーシング側実装面５４および反ケーシング側実装面５６のそれぞれの裏面５５，５７により放熱シート６０の第１部分６２が挟み込まれている。

図３および図４に示すように、フレキシブル回路基板５０の裏面５５，５７と放熱シート６０とは、これらの間に位置する粘着剤層７０により接着してある。すなわち、フレキシブル回路基板５０における実装面５４，５６とは反対側の裏面５５，５７が、放熱シート６０の第１部分６２の両面に折り返して接着してある。なお、粘着剤層７０を構成する粘着剤は、折り返し部５２の裏側にも充填してあっても良い。また、粘着剤層７０は、たとえば両面粘着テープなどにより構成され、放熱シート６０とフレキシブル回路基板５０との接着に際しては、作業性を考慮し、放熱シート６０の第１部分６２の両面に、両面粘着テープを貼っておくことが好ましい。

放熱シート６０は、フレキシブル回路基板５０により挟み込まれる第１部分６２と、第１部分６２に連続して形成されフレキシブル回路基板５０からはみ出している第２部分６４とを有する。本実施形態では、放熱シート６０は、細長い長方形状を有し、その長手方向に垂直な幅は、フレキシブル回路基板５０の幅と同等以下である。ただし、放熱シート６０の幅は、フレキシブル回路基板５０の幅よりも大きくても良い。

放熱シート６０の熱伝導率は、図２Ａおよび図２Ｂに示すケーシング４２を構成するモールド樹脂の熱伝導率よりも高いことが好ましい。本実施形態では、図４に示すように、放熱シート６０は、中間層６０ａと、当該中間層６０ａを挟み込むように積層してある保護層６０ｂ１，６０ｂ２とを有する。中間層６０ａは、たとえば熱伝達性に優れたグラファイトで構成してあり、保護層６０ｂ１，６０ｂ２は、たとえばＰＥＴなどの樹脂フィルムで構成してある。

本実施形態では、粘着剤層７０の厚みをｔ０とし、中間層の厚みをｔ１とし、フレキシブル回路基板の厚みをｔ２とした場合に、ｔ２＞ｔ０＞ｔ１の関係にある。中間層の厚みｔ１は、たとえば０．０４ｍｍ以上である。粘着剤層７０の厚みｔ０は、好ましくは０．０８ｍｍ以上である。粘着剤層の厚みｔ０が薄すぎると、フレキシブル回路基板５０の裏面５５，５７と放熱シート６０の第１部分６２との間に空気が入り込みやすくなり、伝熱特性が悪化する傾向にある。

放熱シート６０のトータル厚みｔ３は、中間層６０ａの厚みに、保護層６０ｂ１，６０ｂ２の各厚みｔ４ａ，ｔ４ｂを加えた厚みであり、特に限定されないが、たとえばフレキシブル回路基板５０の厚みｔ２よりも小さくても良い。本実施形態では、放熱シートの第２部分６４の端部６４ａが固定されておらず、自由端となっている。

本実施形態に係るＡＦセンサユニット４０と、そのユニット４０を有するカメラボディと、そのユニット４０を有するカメラ１によれば、たとえばＡＦの起動時初期時、またはＡＦ継続中においても、撮像素子ユニット４４の撮像素子４４ａからの発熱が、放熱シート６０の第１部分６２から第２部分６４へと良好に逃がされる。また、折り返して折り曲げられたフレキシブル回路基板５０の表面からの輻射による放熱効果も期待できる。そのため、撮像素子４４ａの発熱によるモールド樹脂から成るケーシング４２の熱膨張を抑制し、ケーシング４２の内部での光路変化による検出誤差を最小限にすることができる。

また、本実施形態では、フレキシブル回路基板５０を折り返し部５２で折り返してあるため、フレキシブル回路基板５０が占めるスペースを最小限にすることができ、狭いカメラの内部空間を有効利用することができる。さらに、放熱シートの第２部分６４の端部６４ａが固定されておらず、自由端となっていることから、放熱シート６０および撮像素子ユニット４４を有するフレキシブル回路基板５０をカメラボディ１ａ内に取り付ける作業が容易である。なお、撮像素子ユニット４４およびフレキシブル回路基板５０は、ケーシング４２の他端４２ｂに予め取り付けてあることが好ましいが、特に限定されない。

なお上述した実施形態では、図３に示すように、放熱シート６０の第２部分６４の端部６４ａと反対側の端部６４ｂに、フレキシブル回路基板５０の折り返し部５２が位置するが、それに限らない。たとえば、放熱シート６０の側端部６４ｃに折り返し部５２を位置させるように、フレキシブル回路基板５０で放熱シート６０を挟んでも良い。

第２実施形態
図５に示すように、本実施形態では、放熱シート６０の第２部分６４の端部６４ｂが、カメラボディのシャーシの一部８０ａに粘着剤やビスなどで固定してある。本実施形態では、カメラボディのシャーシの一部８０ａが、放熱用ヒートシンクと成るが、別にヒートシンクを設けても良い。

本実施形態では、放熱シート６０の第１部分６２から第２部分６４に伝達した熱が、カメラボディのシャーシの一部８０ａにも伝熱して、放熱性がさらに向上する。なお、カメラボディのシャーシの一部８０ａに固定してある放熱シート６０の端部と、放熱シート６０の第１部分との間の放熱シート６０には、弛みがあることが好ましい。撮像素子ユニット４４が固定される図２Ａおよび図２Ｂに示すケーシング４２などに無理な力が作用しないようにするためである。本実施形態のその他の構成と作用効果は、第１実施形態と同様であり、重複する説明は省略する。

第３実施形態
図６に示すように、本実施形態では、放熱シート６０ａが全体としてＴ字形状を有し、フレキシブル回路基板５０から３方向に飛び出している複数の第２部分６４，６６，６７を有する。本実施形態では、フレキシブル回路基板５０から３方向に飛び出している複数の第２部分６４，６６，６７からの輻射による放熱効果が期待でき、放熱効果が向上する。本実施形態のその他の構成と作用効果は、第１実施形態または第２実施形態と同様であり、重複する説明は省略する。

第４実施形態
図７に示すように、本実施形態では、フレキシブル回路基板５０ａの折り返し部５２には通孔５２ａが形成してあり、通孔５２ａを通してフレキシブル回路基板５０ａから飛び出しているその他の第２部分６８を放熱シート６０ｂが有している。本実施形態では、放熱シート６０ｂが全体として十字形状を有し、フレキシブル回路基板５０ｂから４方向に飛び出している複数の第２部分６４，６６，６７、６８を有する。本実施形態では、フレキシブル回路基板５０から４方向に飛び出している複数の第２部分６４，６６，６７、６８からの輻射による放熱効果が期待でき、放熱効果が向上する。また、本実施形態では、フレキシブル回路基板５０ａの折り返し部５２に通孔５２ａが形成してあることから、フレキシブル回路基板５０ａの折り曲げが容易である。本実施形態のその他の構成と作用効果は、第１実施形態から第３実施形態と同様であり、重複する説明は省略する。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。たとえば、上述した実施形態では、本発明を一眼レフデジタルカメラやコンパクトデジタルカメラに適用したが、これに限らず、ビデオカメラ、双眼鏡、顕微鏡、望遠鏡、携帯電話などの光学機器にも適用できる。

１… カメラ
１ａ… カメラボディ
２… レンズ鏡筒
４０… ＡＦセンサユニット
４４… 撮像素子ユニット
５０… フレキシブル回路基板
５２… 折り返し部
５４，５６… 実装面
５５，５７… 裏面
６０… 放熱シート
６０ａ… 中間層
６０ｂ１，６０ｂ２… 保護層
６２… 第１部分
６４，６６，６７，６８… 第２部分

Claims (7)

1. 撮像素子を内蔵可能な機器の筐体と、
   前記撮像素子及び回路が配置可能な第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有し、前記第２面同士が対向し、前記撮像素子及び前記回路が互いに異なる側に配置されるように折り返される回路基板と、
   対向する前記第２面の間に挟まれる第１部分と、前記第１部分に連続して前記第２面の間からはみ出した第２部分とを有し、前記第２部分の一端が前記筐体に接続されている放熱シートと、を備える光学機器。
2. 前記第２面と前記第１部分とを接着する接着部材を備え、
   前記放熱シートは、熱伝導性を有する中間層と前記中間層を挟む保護層とを有し、
   前記接着部材の厚みをｔ０とし、前記中間層の厚みをｔ１とし、前記フレキシブル回路基板の厚みをｔ２とし、ｔ２＞ｔ０＞ｔ１の関係とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記回路は、前記撮像素子を駆動する回路である請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記放熱シートは、Ｔ字形状を有し、前記第２面の間から３方向にはみ出した前記第２部分を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学機器。
5. 前記フレキシブル回路基板の折り返し部には孔が形成してあり、
   前記放熱シートは、前記孔を通して前記回路基板からはみ出した前記第２部分を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学機器。
6. 前記撮像素子に光を導く、モールド樹脂で構成された導光用ケーシングを備え、
   前記放熱シートの熱伝導率が、前記モールド樹脂の熱伝導率よりも高い請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学機器。
7. 前記撮像素子を有する請求項１から請求項６のいずれかに記載の光学機器。

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