JP7387569B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関し、特に、手振れ補正機構を備える撮像装置及び撮像方法に関する。

従来、手振れ補正機構を備える撮像装置において、撮像素子を冷却させることを目的とした技術が提案されている。

特許文献１に記載された技術では、撮像素子が冷却装置で冷却される場合には、撮像素子は、光軸と垂直に交わる平面上においてアクチュエータにより移動させられ、冷却装置により冷却される位置に配置される。

特開２００６－３４５０５２号公報

本開示の技術にかかる一つの実施形態は、手振れ補正機構を備える撮像装置及び撮像方法を提供する。

本発明の一の態様である撮像装置は、撮影光学系で結像した像を光電変換する撮像素子と、撮像素子を保持して撮影光学系の光軸と直交する方向に自由度を持つ可動部、可動部に対し撮像素子の受光面に対し反対側に配置された固定部、可動部を固定部に向かって付勢する付勢部材、可動部の固定部側の面に当接する振動子を有し、振動子を駆動させて可動部を光軸に直交する面内で移動させる複数の第１超音波モータからなる第１駆動部で構成される手振れ補正機構と、第１駆動部を支持し、第１駆動部を駆動させて光軸の方向に沿って移動させる第２駆動部と、第２駆動部を駆動し、第１駆動部を付勢部材の付勢力に抗して第１位置に移動させる制御、又は第２駆動部を駆動し、第１駆動部を第２位置に移動させる制御を行う制御部と、を備える。

好ましくは、制御部は、第２駆動部を駆動し、第１駆動部を付勢部材の付勢力に抗して第１位置に移動させる第１状態と、第２駆動部を駆動し、第１駆動部を第２位置に移動させる第２状態とを切り替えて制御する。

好ましくは、第１位置は、振動子を可動部の固定部側の面に当接させる位置である。

好ましくは、第２位置は、撮像素子と固定部とを当接させる位置である。

好ましくは、第１状態は、手振れ補正機構が駆動している状態である。

好ましくは、第２状態は、撮像装置の電源がオフの状態、又は手振れ補正機構が非駆動の状態である。

好ましくは、制御部は、振動子の先端を可動部に設けられた窪みに当接させる。

好ましくは、第２駆動部は、第２超音波モータにより第１駆動部を移動させる。

好ましくは、第２駆動部は、ギアモータにより第１駆動部を移動させる。

好ましくは、付勢部材は、バネである。

好ましくは、付勢部材は、磁気バネである。

好ましくは、更に、固定部に配置され、撮像素子を冷却する冷却装置とを備え、撮像素子の受光面とは逆の背面には、板金が配置され、第２位置である場合には、板金が固定部に接した状態で冷却装置が撮像素子を冷却する。

好ましくは、板金は、撮像素子の受光面に対し反対側の面の面積と同一、又は小さい面積を有する。

好ましくは、撮像素子と板金との間に熱伝導性を有する基板を備える。

好ましくは、冷却装置の発熱する表面に、強制冷却機構を設ける。

好ましくは、冷却装置の発熱する表面に、熱を輸送する熱輸送体の端部を設置し、熱輸送体の他方の端部に強制冷却機構を設ける。

好ましくは、強制冷却機構は、ヒートシンク及びファンで構成されている。

好ましくは、撮像素子に固定される温度検知器を備える。

本発明の他の態様である撮像方法は、撮影光学系で結像した像を光電変換する撮像素子と、撮像素子を保持して撮影光学系の光軸と直交する方向に可動する可動部、可動部に対し撮像素子の背面側に配置された固定部、可動部を固定部に向かって付勢する付勢部材、可動部の固定部側の面に当接する振動子を有し、振動子を駆動させて可動部を光軸に直交する面内で移動させる複数の第１超音波モータからなる第１駆動部で構成される手振れ補正機構、第１駆動部を支持し、第１駆動部を光軸の方向に沿って移動させる第２駆動部と、を備える撮像装置の撮像方法であって、第１状態では、第２駆動部を駆動し、第１駆動部を付勢部材の付勢力に抗して第１位置に移動させるステップと、第２状態では、第２駆動部を駆動し、第１駆動部を第２位置に移動させるステップと、を含む。

図１は、手振れ補正機構を含む撮像ユニットを搭載する撮像装置の内部の概略図である。 図２は、撮像装置の内部構成の実施形態を示すブロック図である。 図３は、撮像ユニットを示す図である。 図４は、撮像ユニットを示す図である。 図５は、撮像ユニットを示す図である。 図６は、撮像素子部を説明する図である。 図７は、撮像素子部を説明する図である。 図８は、付勢部材に関して説明する図である。 図９は、付勢部材に関して説明する図である。 図１０は、手振れ補正可動部の背面図である。 図１１は、第１超音波モータ及び第２超音波モータを説明する図である。 図１２は、第１超音波モータ及び第２超音波モータを説明する図である。 図１３は、撮像ユニットの第１状態を示す図である。 図１４は、撮像ユニットの第２状態を示す図である。 図１５は、撮像装置を使用した撮像方法を示すフロー図である。 図１６は、付勢部材をボイスコイルモータとした例を説明する図である。 図１７は、付勢部材をボイスコイルモータとした例を説明する図である。 図１８は、第２駆動部をギアモータとした例を説明する図である。 図１９は、第２駆動部をギアモータとした例を説明する図である。 図２０は、第２駆動部をギアモータとした例を説明する図である。 図２１は、第２駆動部をギアモータとした例を説明する図である。 図２２は、撮像ユニットを説明する図である。 図２３は、撮像ユニットを説明する図である。

以下、添付図面にしたがって本発明に係る撮像装置及び撮像方法の好ましい実施の形態について説明する。

近年、撮像装置によって長時間、高画質動画の撮影を行う場合がある。撮像装置は適切な温度範囲での使用が好ましい。高画質動画の撮影は消費電力が多く、撮像装置本体からの発熱により適切な温度範囲を超えてしまう。長時間の高画質動画撮影において、撮像装置は装置自身の保護や撮影者の安全のために、適切な温度範囲を超える場合には撮影を強制終了するなどの保護機能を働かせる。そのため、高画質動画の撮影において十分な撮影時間を確保することができないことがある。また、繰り返し撮影を行う場合に、前回使用した際に上昇した撮像装置の温度が、適切な範囲まで下がる時間間隔が無いときには、十分な撮影時間を確保することができない。更に、手振れ補正機能付き撮像装置においては、発熱する撮像素子が撮影時に常に浮動している状態であるため、構造上、撮像素子から発生した熱を放熱することが困難である。

以上で説明した状況に鑑み、本実施の形態では、撮影が終了又は手振れ補正機能の使用後に、撮像素子を急速に冷却し、適切な温度範囲での撮影時間を確保することができる撮像装置及び撮像方法を提案する。

図１は、手振れ補正機構を含む撮像ユニットを搭載する撮像装置の内部の概略図である。

撮像装置１０は、レンズ交換式のカメラであり、撮像装置本体２にアダプタ６を介して、撮影レンズ装置（撮影光学系）１２を装着する。撮影レンズ装置１２は、絞り８、レンズ群１２Ａ及び１２Ｂを備える。光軸Ｌを有する撮影レンズ装置１２は、被写体１で反射した光を結像させる。撮像装置本体２は接眼部４を備え、撮影者は、被写体１を撮影する場合には、接眼部４に接眼して被写体１の撮影を行う。

撮像素子１６は、撮像装置本体２の光軸Ｌに垂直に交わる平面（Ｙ－Ｚ平面）に沿って受光面が配置されている。撮像素子１６は、手振れ補正機構を含む撮像ユニット１００に保持されている。また、撮像ユニット１００は撮像素子１６の冷却機能を有する。撮像ユニット１００に含まれる駆動部５８が制御部４０に制御されることにより、手振れ補正機能及び冷却機能が実現される。

［撮像装置の内部構成］
図２は、撮像装置１０の内部構成の実施形態を示すブロック図である。この撮像装置１０は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、装置全体の動作は、制御部４０（中央処理装置：ＣＰＵ：Central Processing Unit）４０によって統括制御される。

撮像装置１０には、シャッタボタン、電源／モードスイッチ、モードダイヤル、十字操作ボタン、等の操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号（指令）は制御部４０に入力され、制御部４０は入力信号に基づいて撮像装置１０の各回路を制御し、撮像素子１６の駆動制御、レンズ駆動制御、絞り駆動制御、撮像動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、及び、画像モニタ３０の表示制御などを行う。

撮影レンズ装置１２を通過した光束は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型のカラーイメージセンサである撮像素子１６に結像される。なお、撮像素子１６は、ＣＭＯＳ型に限らず、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型、又は有機撮像素子など他の形式のイメージセンサでもよい。

撮像素子１６は、多数の受光素子（例えばフォトダイオード）が２次元配列されており、各受光素子の受光面に結像された被写体像は、その入射光量に応じた量の信号電圧（又は電荷）に変換（光電変換）され、撮像素子１６内のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器を介してデジタル信号に変換されて出力される。

動画又は静止画の撮影時に撮像素子１６から読み出された画像信号（画像データ）は、画像入力コントローラ２２を介してメモリ（ＳＤＲＡＭ(Synchronous Dynamic Random Access Memory)）４８に一時的に記憶される。

また、フラッシュメモリ（Flash Memory）４７は、カメラ制御プログラム、画像処理等に使用する各種のパラメータやテーブルが記憶されている。

センサ６６は、手振れセンサであり、撮像装置１０の姿勢情報及び姿勢変化情報を検出する。センサ６６は、例えばジャイロセンサで構成される。センサ６６は、縦方向の手振れ量と横方向の手振れ量を検出するために例えば２つのジャイロセンサで構成され、検出された手振れ量（角速度）は制御部４０に入力される。制御部４０は駆動部５８の第１駆動部６０を制御して、手振れに応じた被写体像の移動をキャンセルするように撮像素子１６を移動させることで手振れ補正を行う。

冷却装置１０８及び強制冷却機構４６は、制御部４０により制御が行われる。制御部４０の制御の下、冷却装置１０８及び強制冷却機構４６は高温になった撮像素子１６の冷却を行う。冷却装置１０８及び強制冷却機構４６は、撮像素子１６の位置に応じて作動してもよいし、操作部３８からの指令の入力によって作動してもよい。

温度検知器１８は、撮像素子１６の温度を計測し、制御部４０に計測した温度出力する。温度検知器１８は、例えばサーミスタ又はダイオードなどで構成される。温度検知器１８は、制御部４０の制御の下、常時又は予め決められたタイミングで撮像素子１６の温度を測定する。温度検知器１８は、撮像素子１６の温度が適切に計測できる箇所に設けられる。なお温度検知器１８は撮像素子１６に内蔵することも可能である。

駆動部５８は、第１駆動部６０と第２駆動部６２とで構成される。駆動部５８は、制御部４０で制御され、撮像素子１６を後で説明を行う第１位置と第２位置に移動させる。

画像処理部２４は、動画又は静止画の撮影時に画像入力コントローラ２２を介して取得され、メモリ４８に一時的に記憶された未処理の画像データを読み出す。画像処理部２４は、読み出した画像データに対してオフセット処理、画素補間処理（位相差検出用画素、欠陥画素等の補間処理）、ホワイトバランス補正、感度補正を含むゲインコントロール処理、ガンマ補正処理、同時化処理（「デモザイク処理」ともいう）、輝度及び色差信号生成処理、輪郭強調処理、及び色補正等を行う。画像処理部２４により処理された画像データであって、ライブビュー画像として処理された画像データは、ＶＲＡＭ（Video RAM Random access memory）５０に入力される。

ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データは、ビデオエンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている画像モニタ３０に出力される。これにより、被写体像を示すライブビュー画像が画像モニタ３０に表示される。

画像処理部２４により処理された画像データであって、記録用の静止画又は動画として処理された画像データ（輝度データ(Ｙ)及び色差データ(Ｃｂ),(Ｃｒ)）は、再びメモリ
４８に記憶される。

圧縮伸張処理部２６は、静止画又は動画の記録時に、画像処理部２４により処理され、メモリ４８に格納された輝度データ(Ｙ)及び色差データ(Ｃｂ),(Ｃｒ)に対して圧縮処理を施す。圧縮された圧縮画像データは、メディアコントローラ５２を介してメモリカード５４に記録される。

また、圧縮伸張処理部２６は、再生モード時にメディアコントローラ５２を介してメモリカード５４から得た圧縮画像データに対して伸張処理を施す。メディアコントローラ５２は、メモリカード５４に対する圧縮画像データの記録及び読み出しなどを行う。

上記実施形態において、各種の処理を実行する処理部（制御部４０等）（processing unit）のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されていてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサ（例えば、複数のＦＰＧＡ、あるいはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組合せで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System on Chip：ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。

＜撮像ユニット＞
次に、撮像装置１０が備える撮像ユニット１００に関して説明する。

図３、図４、及び図５は、撮像装置１０に搭載される撮像ユニット１００を示す図である。図３は撮像ユニット１００の分解図であり、図４は撮像ユニット１００の正面斜視図であり、図５は撮像ユニット１００の背面斜視図である。なお以下の説明では、正面とはマイナスＸ軸側（被写体側）から見た面であり、背面とはプラスＸ軸側（撮影者側）から見た面である。

撮像ユニット１００は、主に、第１手振れ補正固定部１０２、手振れ補正可動部１０４、撮像素子部１５０、第２手振れ補正固定部１０６、冷却装置１０８、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃ、第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃ、ヒートシンク１１０、及びファン１１２を備える。第１手振れ補正固定部１０２、手振れ補正可動部１０４、第２手振れ補正固定部１０６、及び第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃは手振れ補正機構を構成する。また、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃ及び第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃは駆動部５８を構成する。また、ヒートシンク１１０及びファン１１２は強制冷却機構４６を構成する。

第１手振れ補正固定部１０２は、Ｌ字形状の部材（図４参照）であり、第２手振れ補正固定部１０６と共に手振れ補正可動部１０４を挟むように設けられる。

手振れ補正可動部１０４は、撮像素子１６を含む撮像素子部１５０を保持している。また、手振れ補正可動部１０４は、３つの窪み部（窪み）１１８Ａ～１１８Ｃを有する。プラスＺ軸側（上側）には２つの窪み部１１８Ａ及び１１８Ｂを有し、対向するマイナスＺ軸側（下側）には一つの窪み部１１８Ｃを有している。窪み部１１８Ａ～１１８Ｃは、後で説明する第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃのそれぞれの振動子１４０Ａ～１４０Ｃに当接される。手振れ補正可動部１０４は、振動子１４０Ａ～１４０Ｃの先端が窪み部１１８Ａ～１１８Ｃに接触することにより、光軸Ｌと垂直に交わる平面（Ｙ－Ｚ平面）方向に自由度を有し移動することができる。また、手振れ補正可動部１０４は、取付部１５４Ａ及び１５４Ｂを備える（図３では省略している）。

第２手振れ補正固定部１０６は、手振れ補正可動部１０４の背面に配置される。第２手振れ補正固定部１０６は、３つの窓部１１６Ａ～１１６Ｃを有する。窓部１１６Ａ～１１６Ｃは第２手振れ補正固定部１０６を貫通して設けられており、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃは窓部１１６Ａ～１１６Ｃを突き抜ける。また、第２手振れ補正固定部１０６は、３つの脚部１３２Ａ～１３２Ｃを備える。脚部１３２Ａ～１３２Ｃの一つの端部は、第２手振れ補正固定部１０６に設けられ、他の端部は第１手振れ補正固定部１０２に設けられている。このように、第１手振れ補正固定部１０２と第２手振れ補正固定部１０６とは、脚部１３２Ａ～１３２Ｃにより、手振れ補正可動部１０４が可動する空間を保持するように設けられている。また、第２手振れ補正固定部１０６は、熱伝送性を有し、撮像素子部１５０の熱を冷却装置１０８へ伝送することができる。

第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃは、第２手振れ補正固定部１０６が有する３つの窓部１１６Ａ～１１６Ｃに対応して３つ備えられている。第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃには第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃがそれぞれ備えられている。なお、第１超音波モータ１１４Ａ及び第２超音波モータ１２０Ａ、第１超音波モータ１１４Ｂ及び第２超音波モータ１２０Ｂ、及び第１超音波モータ１１４Ｃ及び第２超音波モータ１２０Ｃの各々は駆動部５８を構成する。なお、上記では３つの駆動部５８が設けられている例を説明したが、駆動部５８の数はこれに限定されない。駆動部５８は、少なくとも２以上設けられていればよい。

冷却装置１０８は、第２手振れ補正固定部１０６の背面に設けられている。冷却装置１０８は、冷却素子１０８Ｂ、板金１０８Ａ及び板金１０８Ｃで構成される。冷却素子１０８Ｂは、例えばペルチェ素子で構成される。冷却素子１０８Ｂは、板金１０８Ａと板金１０８Ｃとで挟まれている。冷却装置１０８は、冷却素子１０８Ｂに電流が流されることにより、板金１０８Ａが吸熱側となり、板金１０８Ｃが放熱側となる。

ヒートシンク１１０及びファン１１２は、冷却装置１０８の背面に設けられる。ヒートシンク１１０及びファン１１２は、強制冷却機構４６を構成し、冷却装置１０８の放熱側の板金１０８Ｃの強制冷却を行う。

＜撮像素子部＞
次に、手振れ補正可動部１０４に保持される撮像素子部１５０に関して説明する。

図６及び図７は、撮像素子部１５０を説明する図である。図６は、撮像素子部１５０の正面斜視図であり、また、図７は撮像素子部１５０の側面図である。

撮像素子部１５０は、正面から順に撮像素子１６、基板１３０、及び板金１３２を備える。基板１３０は、熱伝導性を有し、撮像素子１６で発生した熱を板金１３２に伝えることができる。板金１３２は、手振れ補正可動部１０４から突き出るように設けられ、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃが第２位置の場合に、第２手振れ補正固定部１０６に接する（図１４を参照）。板金１３２は、撮像素子１６の受光面に対し反対側の面（背面）の面積と同一、又は小さい面積を有する。このように、板金１３２の表面の面積が撮像素子１６の背面の面積と同一又は小さい面積を有することにより、板金１３２が撮像素子部１５０の移動の支障となることを抑制することができる。

＜付勢部材＞
次に、手振れ補正可動部１０４を第２手振れ補正固定部１０６へ付勢する付勢部材に関して説明する。図８及び図９は、付勢部材に関して説明する図である。図８は、手振れ補正可動部１０４、撮像素子部１５０、及び第２手振れ補正固定部１０６の背面斜視図である。なお、図８では、手振れ補正可動部１０４は、透視図（２点鎖線で図示）で記載されている。

付勢部材は、弾性体で構成されており、具体的にはバネ１５２Ａ～１５２Ｂで構成されている。バネ１５２Ａ～１５２Ｂは、第２手振れ補正固定部１０６の上側（プラスＺ軸側）及び下側（マイナスＺ軸側）に１つずつ設けられている。また、手振れ補正可動部１０４には、付勢部材を取り付ける取付部１５４Ａ～１５４Ｂを有する。バネ１５２Ａ～１５２Ｂは、取付部１５４Ａ～１５４Ｂに取り付けられて、手振れ補正可動部１０４を第２手振れ補正固定部１０６に向かって付勢する。第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃが第１位置にある場合には、手振れ補正可動部１０４が第２手振れ補正固定部１０６へ付勢される付勢力に抗するように、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃの振動子１４０Ａ～１４０Ｃは窪み部１１８Ａ～１１８Ｃに当接する。

なお、上述した例では、バネ１５２Ａ～１５２Ｂは２つ設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、付勢部材は２つ以上設けられいればよい。

以下に手振れ補正可動部１０４が有する窪み部１１８～１１８Ｃに関して説明する。図１０は、手振れ補正可動部１０４の背面図である。手振れ補正可動部１０４は、図示するように、窪み部１１８Ａ～１１８Ｃを有する。窪み部１１８Ａ～１１８Ｃは、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃの振動子１４０Ａ～１４０Ｃに向かって凹形状を有する。振動子１４０Ａ～１４０Ｃが窪み部１１８Ａ～１１８Ｃに当接することにより、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃが第１位置に位置する場合に、付勢部材の付勢力に抗した状態となる。また、手振れ補正可動部１０４は、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃの振動子１４０Ａ～１４０Ｃが駆動されることにより、Ｙ－Ｚ平面内を移動することができる。制御部４０が、センサ６６から得た手振れに関する情報に基づいて、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃを制御することにより、手振れ防振作用を発現させることができる。

＜駆動部＞
次に、駆動部５８に関して説明する。前述したように駆動部５８は第１駆動部６０及び第２駆動部６２で構成される。上述した例では、第１駆動部６０は第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃであり、第２駆動部６２は第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃである。

図１１及び図１２は、駆動部５８を構成する第１超音波モータ１１４Ａ及び第２超音波モータ１２０Ａを説明する図である。図１１は第１超音波モータ１１４Ａ及び第２超音波モータ１２０Ａの正面斜視図であり、図１２は、第１超音波モータ１１４Ａ及び第２超音波モータ１２０Ａの側面図である。なお、第１超音波モータ１１４Ｂ～１１４Ｃは第１超音波モータ１１４Ａと同様の構成であり、第２超音波モータ１２０Ｂ～１２０Ｃは第２超音波モータ１２０Ａと同様の構成であるので説明は省略する。

第１超音波モータ１１４Ａは、第２超音波モータ１２０Ａに取り付けられているモータ保持部１４２Ａで保持されいてる。したがって、第１超音波モータ１１４Ａは、第２超音波モータ１２０Ａに支持されると共に、第２超音波モータ１２０Ａが駆動して移動することにより、矢印Ｔ（光軸Ｌ、Ｚ軸）に沿った方向に移動する。このように、第１超音波モータ１１４Ａを矢印Ｔ（光軸Ｌ、Ｚ軸）に沿った方向に移動することにより、第１状態及び第２状態を制御することができるので、撮像素子１６と光軸Ｌとの相対的な位置がずれる事を抑制することができる。

第１超音波モータ１１４Ａは、圧電素子を用いたリニア型超音波モータである。第１超音波モータ１１４Ａは、内部にある圧電素子を２０ＫＨｚ以上の超音波領域で動作させる。そして、圧電素子を２軸の伸縮運動をさせ、振動子１４０Ａ～１４０Ｃが楕円運動することで当接する手振れ補正可動部１０４を矢印Ｓの方向に移動させる。第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃを適切な方向に取り付けることにより、手振れ補正可動部１０４を光軸Ｌと垂直に交わる平面方向に自由に移動させることができる。

第２超音波モータ１２０Ａは、圧電素子の伸縮運動を利用した軸の自己潤滑作用によりリニアにモータ保持部１４２Ａ～１４２Ｃを移動させることができる。第２超音波モータ１２０Ａの圧電素子は、ユ二モルフ（板金とセラミック）又はバイモルフ型（セラミック同士）を使用することができる。

＜第１状態及び第２状態＞
次に、撮像ユニット１００の第１状態及び第２状態に関して説明する。撮像ユニット１００は、制御部４０の制御により、第１状態と第２状態とに制御される。具体的には、制御部４０は、第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃを駆動し、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃを付勢部材の付勢力に抗して第１位置に移動させる第１状態と、第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃを駆動し、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃを第２位置に移動させる第２状態とを切り替えて制御する。ここで、第１状態は、手振れ補正機構が駆動している状態である。また、第２状態は、撮像装置１０の電源がオフの状態、又は手振れ補正機構が非駆動の状態である。

図１３は、撮像ユニット１００の第１状態を示す図であり、撮像ユニット１００の側面図である。

撮像ユニット１００が第１状態の場合には、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃは、第１位置の位置に移動する。第１位置は、振動子１４０Ａ～１４０Ｃを可動部の固定部側の面に当接させる位置である。このように、振動子１４０Ａ～１４０Ｃを手振れ補正可動部１０４の一部（窪み部１１８Ａ～１１８Ｃ）に当接させることにより、手振れ補正可動部１０４は、光軸Ｌに垂直な平面に沿った方向に自由に移動することできる。

図１４は、撮像ユニット１００の第２状態を示す図であり、撮像ユニット１００の側面図である。

撮像ユニット１００が第２状態の場合には、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃは、第２位置の位置に移動する。第２位置は、撮像素子部１５０の一部である板金１３２と第２手振れ補正固定部１０６とを当接させる位置である。このように、撮像素子部１５０の一部である板金１３２を第２手振れ補正固定部１０６に当接することにより、撮像素子１６で発せられた熱を冷却装置１０８で冷却することができる。

＜撮像方法＞
次に、撮像装置１０を使用した撮像方法に関して説明する。

図１５は、撮像装置１０を使用した撮像方法を示すフロー図である。

先ず、操作部３８の電源スイッチがユーザにより操作されることにより、制御部４０に指令が入力され、制御部４０により撮像装置１０の電源がＯＮにされる（ステップＳ１０）。その後、制御部４０は、手振れ補正機能を有効にするために、第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃを駆動させて第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃを第１位置に移動させる（第１状態）（ステップＳ１１）。次に、ユーザにより撮像装置１０を使用した撮影が行われる（ステップＳ１２）。

撮影の終了後、操作部３８により、電源ＯＦＦの指令が制御部４０に入力される（ステップＳ１３）。また、ユーザの選択により操作部３８から、手振れ補正機能ＯＦＦの指令が制御部４０に入力される（ステップＳ１３）。電源ＯＦＦ又は手振れ補正機能ＯＦＦ場合には、制御部４０により、第２駆動部６２が制御され、第１駆動部６０を第２位置に移動させる（第２状態）（ステップＳ１４）。そして制御部４０により、冷却装置１０８及び強制冷却機構４６のファン１１２を稼働させる（ステップＳ１５）。次に、温度検知器１８により、撮像素子１６の温度が計測され、制御部４０は設定された温度に撮像素子１６の温度が下がっているか否かの判定を行う（ステップＳ１６）。撮像素子１６の温度が設定温度まで低下していない場合には、冷却装置１０８及びファン１１２の稼働を継続する（ステップＳ１５）。また、制御部４０は、操作部３８を介して、再度の撮影開始の指示を受けたか否かを判定する（ステップＳ１６）。再度撮影開始の指令が入力されていない場合には、冷却装置１０８及びファン１１２の稼働を継続する（ステップＳ１５）。

一方、撮像素子１６の温度が設定温度まで低下した場合、制御部４０は冷却装置１０８及びファン１１２を停止させる（ステップＳ１７）。また、撮影開始の指令が入力された場合にも、制御部４０は冷却装置１０８及びファン１１２を停止させる（ステップＳ１７）。なお、冷却途中で撮影開始の指令が入力された場合には、撮像素子１６の温度が十分に低下していない場合があり、その場合には、適切な温度範囲での撮影を所定の時間行うことができない。したがって、制御部４０は、温度検知器１８から撮像素子１６の温度情報を取得し、撮影可能時間を算出し、画像モニタ３０に撮影可能時間を表示する。これにより、ユーザは、撮影可能時間を認識することができる。

上述の各構成及び機能は、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは両者の組み合わせによって適宜実現可能である。例えば、上述の処理ステップ（処理手順）をコンピュータに実行させるプログラム、そのようなプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（非一時的記録媒体）、或いはそのようなプログラムをインストール可能なコンピュータに対しても本発明を適用することが可能である。

以上で説明したように、本態様では制御部４０の制御により、第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃを駆動させて、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃの位置を第１位置又は第２の位置に移動させる。第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃが第１位置に位置する場合には、手振れ補正可動部１０４が動き手振れ補正機能を実現される。また、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃが第２位置に位置する場合には、撮像素子１６が発した熱を冷却装置１０８により冷却することができる。これにより、本態様は、手振れ補正機能を使用していない場合に、撮像素子１６を急冷することができ、繰り返し撮影を行う場合に、撮像装置１０が高温になることを抑制し、撮影時間を延ばすことができる。

なお、上述の実施形態では、強制冷却機構４６を備えた撮像ユニット１００に関して説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。ユーザが所望する冷却速度や撮像素子１６の耐温度性に応じて、強制冷却機構４６（ヒートシンク１１０及びファン１１２）を設けなくてもよい。

＜第１変形例＞
第１変形例は、付勢部材がバネ１５２Ａ～１５２Ｂに代えて磁気バネ（ボイスコイルモータ）で構成される。

図１６及び図１７は、付勢部材をボイスコイルモータとした例を説明する図である。図１６は、背面斜視図であり、図１７は正面斜視図である。

手振れ補正可動部１０４の背面には、３つのコイル１６０Ａ～１６０Ｃが備えらている。また、第２手振れ補正固定部１０６には磁石１６６Ａ～１６６Ｃが備えられている。コイル１６０Ａ～１６０Ｃと対応する磁石１６６Ａ～１６６Ｃにより、ボイスコイルモータを構成し、手振れ補正可動部１０４を第２手振れ補正固定部１０６に付勢力が働く。

このように、付勢部材として、バネ１５２Ａ～１５２Ｂに代えて磁気バネであるボイスコイルモータを使用することにより、バネ１５２Ａ～１５２Ｂの劣化による付勢力の低下を防ぐことができる。

＜第２変形例＞
第２変形例では、第２駆動部６２を第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃに代えて、ギアモータで構成される。

図１８、図１９、図２０、及び図２１は、第２駆動部６２をギアモータとした例を説明する図である。図１８は、撮像ユニット（強制冷却機構４６を除く）１００の背面斜視図である。図１９は、撮像ユニット１００の背面図である。図２０は、撮像ユニット１００の平面図である。図２１は、撮像ユニット１００の側面図である。

ギアモータ１７０Ａ～１７０Ｃは、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃにそれぞれ備えられている。ギアモータ１７０Ａ～１７０Ｃは、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４ＣのＺ軸方向に移動させる。具体的にはギアモータ１７０Ａ～１７０Ｃは、ギア１７２Ａ～１７２Ｃを備え、ギア１７２Ａ～１７２Ｃと第１超音波モータ１１４Ａ～１１４Ｃの側面に設けられる溝（不図示）とが噛み合っている。これにより、ギアモータ１７０Ａ～１７０Ｃの軸が回転してギア１７２Ａ～１７２Ｃが回転して、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４ＣをプラスＺ軸方向及びマイナスＺ軸方向に移動させることができる。

このように、第２駆動部６２を第２超音波モータ１２０Ａ～１２０Ｃに代えて、ギアモータ１７０Ａ～１７０Ｃとした場合にも、第１超音波モータ１１４Ａ～１１４ＣをＸ軸方向（光軸方向）に移動させることができる。

＜第３変形例＞
第３変形例は、撮像ユニット１００にヒートパイプ備える。

図２２及び図２３は、本例の撮像ユニット１００を説明する図である。

図２２は、撮像ユニット１００の背面斜視図であり、図２３は、撮像ユニット１００の背面図である。

撮像ユニット１００は、３つのヒートパイプ１８０Ａ～１８０Ｃを備える。ヒートパイプ１８０Ａ～１８０Ｃは、熱を輸送する熱輸送体である。ヒートパイプ１８０Ａ～１８０Ｃの端部は、冷却装置１０８の板金１０８Ｃに設置されている。また、ヒートパイプ１８０Ａ～１８０Ｃの他方の端部は、ヒートシンク１１０に設置されている。これにより、冷却装置１０８で発せられた熱は、ヒートパイプ１８０Ａ～１８０Ｃで輸送され、輸送先の強制冷却機構４６により冷却を行うことができる。

このように、ヒートパイプ１８０Ａ～１８０Ｃを利用して、冷却装置１０８から発した熱を輸送し、輸送先の強制冷却機構４６で冷却を行うことができる。これにより、強制冷却装置を冷却装置１０８の板金１０８Ｃに必ずしも備える必要はなく、撮像装置１０の撮像装置本体２の内部の空間を有効に利用することができる。

以上で本発明の例に関して説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１ ：被写体
２ ：撮像装置本体
４ ：接眼部
６ ：アダプタ
８ ：絞り
１０ ：撮像装置
１２ ：撮影レンズ装置
１２Ａ ：レンズ群
１６ ：撮像素子
１８ ：温度検知器
２２ ：画像入力コントローラ
２４ ：画像処理部
２６ ：圧縮伸張処理部
２８ ：ビデオエンコーダ
３０ ：画像モニタ
３８ ：操作部
４０ ：制御部
４６ ：強制冷却機構
４８ ：メモリ
５２ ：メディアコントローラ
５４ ：メモリカード
５８ ：駆動部
６０ ：第１駆動部
６２ ：第２駆動部
６６ ：センサ
１００ ：撮像ユニット
１０２ ：第１手振れ補正固定部
１０４ ：手振れ補正可動部
１０６ ：第２手振れ補正固定部
１０８ ：冷却装置
１０８Ａ ：板金
１０８Ｂ ：冷却素子
１０８Ｃ ：板金
１１０ ：ヒートシンク
１１２ ：ファン
１１４Ａ ：第１超音波モータ
１１４Ｂ ：第１超音波モータ
１１４Ｃ ：第１超音波モータ
１１６Ａ ：窓部
１１６Ｂ ：窓部
１１６Ｃ ：窓部
１１８Ａ ：窪み部
１１８Ｂ ：窪み部
１１８Ｃ ：窪み部
１２０Ａ ：第２超音波モータ
１２０Ｂ ：第２超音波モータ
１２０Ｃ ：第２超音波モータ
１３０ ：基板
１３２ ：板金
１３２Ａ ：脚部
１３２Ｂ ：脚部
１３２Ｃ ：脚部
１４０Ａ ：振動子
１４０Ｂ ：振動子
１４０Ｃ ：振動子
１５０ ：撮像素子部
１５２Ａ ：バネ
１５２Ｂ ：バネ
１５４Ａ ：取付部
１５４Ｂ ：取付部

Claims (19)

1. 撮影光学系で結像した像を光電変換する撮像素子と、
   前記撮像素子を保持して前記撮影光学系の光軸と直交する方向に自由度を持つ可動部、前記可動部に対し前記撮像素子の受光面に対し反対側に配置された固定部、前記可動部を前記固定部に向かって付勢する付勢部材、前記可動部の前記固定部側の面に当接する振動子を有し、前記振動子を駆動させて前記可動部を前記光軸に直交する面内で移動させる複数の第１超音波モータからなる第１駆動部で構成される手振れ補正機構と、
   前記第１駆動部を支持し、前記光軸の方向に沿って前記第１駆動部を移動させる第２駆動部と、
   前記第２駆動部を駆動し、前記第１駆動部を前記付勢部材の付勢力に抗して、前記手振れ補正機構が機能する第１位置に移動させる制御、又は前記第２駆動部を駆動し、前記第１駆動部を、前記手振れ補正機構の機能が停止する第２位置に移動させる制御を行う制御部と、
   を備える撮像装置。
2. 前記制御部は、前記第２駆動部を駆動し、前記第１駆動部を前記付勢部材の付勢力に抗して前記第１位置に移動させる第１状態と、前記第２駆動部を駆動し、前記第１駆動部を前記第２位置に移動させる第２状態とを切り替えて制御する請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１位置は、前記振動子を前記可動部の前記固定部側の面に当接させる位置である請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記第２位置は、前記撮像素子と前記固定部とを当接させる位置である請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. 前記第１状態は、前記手振れ補正機構が駆動している状態である請求項２に記載の撮像装置。
6. 前記第２状態は、前記撮像装置の電源がオフの状態、又は前記手振れ補正機構が非駆動の状態である請求項２に記載の撮像装置。
7. 前記制御部は、前記振動子の先端を前記可動部に設けられた窪みに当接させる請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記第２駆動部は、第２超音波モータにより前記第１駆動部を移動させる請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記第２駆動部は、ギアモータにより前記第１駆動部を移動させる請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記付勢部材は、バネである請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記付勢部材は、磁気バネである請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 更に、前記固定部に配置され、前記撮像素子を冷却する冷却装置とを備え、
    前記撮像素子の受光面とは逆の背面には、板金が配置され、
    前記第２位置である場合には、前記板金が前記固定部に接した状態で前記冷却装置が前記撮像素子を冷却する請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記板金は、前記撮像素子の受光面に対し反対側の面の面積と同一、又は小さい面積を有する請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記撮像素子と前記板金との間に熱伝導性を有する基板を備える請求項１２又は１３に記載の撮像装置。
15. 前記冷却装置の発熱する表面に、強制冷却機構を設ける請求項１２から１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 前記冷却装置の発熱する表面に、熱を輸送する熱輸送体の端部を設置し、前記熱輸送体の他方の端部に強制冷却機構を設ける請求項１２から１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 前記強制冷却機構は、ヒートシンク及びファンで構成されている請求項１５又は１６に記載の撮像装置。
18. 前記撮像素子に固定される温度検知器を備える請求項１から１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
19. 撮影光学系で結像した像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子を保持して前記撮影光学系の光軸と直交する方向に可動する可動部、前記可動部に対し前記撮像素子の背面側に配置された固定部、前記可動部を前記固定部に向かって付勢する付勢部材、前記可動部の前記固定部側の面に当接する振動子を有し、前記振動子を駆動させて前記可動部を前記光軸に直交する面内で移動させる複数の第１超音波モータからなる第１駆動部で構成される手振れ補正機構、前記第１駆動部を支持し、前記第１駆動部を前記光軸の方向に沿って移動させる第２駆動部と、を備える撮像装置の撮像方法であって、
    前記第２駆動部を駆動し、前記第１駆動部を前記付勢部材の付勢力に抗して、前記手振れ補正機構が機能する第１位置に移動させて第１状態とするステップと、
    前記第２駆動部を駆動し、前記第１駆動部を、前記手振れ補正機構の機能が停止する第２位置に移動させて第２状態とするステップと、
    を含む撮像方法。

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