撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置
【課題】撮像素子をウォブリングしている間の振動を防止することが可能な撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像素子ユニット４は、撮像素子８に結合され、力を受けて変形する板金９と、板金を支持し、板金が変形した時に支点として機能して板金が撮像素子を光軸方向に移動することを可能にする支持部材１０と、板金に固定され、撮像素子の移動と連動して撮像素子とは反対方向に移動する錘１２と、を有する。
【解決手段】撮像素子ユニット４は、撮像素子８に結合され、力を受けて変形する板金９と、板金を支持し、板金が変形した時に支点として機能して板金が撮像素子を光軸方向に移動することを可能にする支持部材１０と、板金に固定され、撮像素子の移動と連動して撮像素子とは反対方向に移動する錘１２と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、コントラスト方式のオートフォーカス（ＡＦ：自動焦点調節）時にバイモルフ素子などの圧電素子によって撮像素子を撮像光学系の光軸方向に微小移動（ウォブリング）することによって合焦位置がある方向を判別する撮像装置を提案している。その他の従来技術としては特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７９８４６号公報
【特許文献２】特開２００３−９８４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の撮像装置では撮像素子がウォブリングしている間に撮像装置本体に振動が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、撮像素子をウォブリングしている間の振動を防止することが可能な撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像素子ユニットは、撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節機能を有する撮像装置に使用される撮像素子ユニットであって、前記撮像素子に結合され、力を受けて変形する変形部材と、前記変形部材を支持し、前記変形部材が変形した時に支点として機能して前記変形部材が前記撮像素子を前記光軸方向に移動することを可能にする支持部材と、前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像素子をウォブリングしている間の振動を防止することが可能な撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は撮像装置の本体の横断面図で、図１（ｂ）はその縦断面図である。（実施例１）
【図２】図２（ａ）は図１に示す本体の正面側の要部斜視図であり、図２（ｂ）はその背面側の要部斜視図である。（実施例１）
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は図１に示す撮像素子ユニットの拡大断面図である。（実施例１）
【図４】図４は撮像装置のブロック図である。（実施例１）
【図５】図５（ａ）は撮像素子ユニットの要部の一部透過正面図、図７（ｂ）及び図７（ｃ）はその概略上面図である。（実施例２）
【図６】図６（ａ）及び図６（ｃ）は、撮像素子ユニットの概略上面図である。（実施例３）
【図７】図７（ａ）は、撮像素子ユニットの一部透過正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す撮像素子ユニットの上面図である。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１（ａ）は撮像装置の本体１の要部横断面図で、図１（ｂ）は本体１の要部縦断面図であり、破線は光軸を表している。図２（ａ）は、本体１の正面側の要部斜視図であり、図２（ｂ）は、本体１の背面側の要部斜視図である。
【００１１】
図３は本体１の部分拡大断面図である。図３（ａ）は撮像素子８が基準位置にある状態で撮像面がレンズユニット２の予定結像面Ｐにあることを示し、図３（ｂ）は撮像素子８が前進した状態、図３（ｃ）は撮像素子８が後退した状態を示している。図４は、撮像装置のブロック図である。
【００１２】
なお、本実施例においては被写体側を前側、前方、その反対側を後側、後方と称することがある。
【００１３】
本実施例の撮像装置は、デジタルビデオカメラであるが、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話に搭載されるカメラなどその種類は限定されない。また、撮像装置は、撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置（コントラストのピーク位置）がある方向を判別する自動焦点調節機能（ＡＦ機能）を有する。
【００１４】
撮像装置は、図４に示すように、本体１と、本体１に交換可能に装着されるレンズユニット２を有するが、本発明の撮像装置はレンズ一体型であってもよい。本体１とレンズユニット２の機械的な着脱は、図１に示す本体１のマウント１ａとレンズユニット２の不図示のマウントを介してなされる。
【００１５】
レンズユニット２は、被写体の光学像を形成する撮像光学系を有する。撮像光学系は、被写体の光学像を撮像素子８に集光させる複数枚のレンズを有する。複数枚のレンズの一部は、変倍用の変倍レンズ（ズームレンズ）や焦点調節用のフォーカスレンズ３を含み、これらは光軸方向に沿って移動可能に構成されている。フォーカスレンズ３は、フォーカスレンズ駆動手段３ａによって駆動され、フォーカスレンズ駆動手段３ａによる駆動は本体１のシステム制御部１４によって制御される。なお、焦点調節を撮像素子８の移動のみで行いフォーカスレンズ３を省略してもよい。
【００１６】
本体１は、撮像素子ユニット４、信号処理回路１３、システム制御部１４、メモリ１５、圧電素子駆動手段１６、位置検出手段１７、その他の部材を有する。
【００１７】
撮像素子ユニットは、図４においては点線で囲まれており、センサ地板５、撮像素子８、板金９、一対の支持部材１０、圧電素子１１、錘１２を有する。
【００１８】
センサ地板５は撮像素子ユニットの筺体を形成する。センサ地板５は、センサ地板５の位置がマウント１ａから所定の距離とレンズユニット２の光軸に直交する平面性が得られるように、例えば、３箇所に調整ワッシャ５ａを介して高さ調整可能に本体１に取り付けられている。
【００１９】
撮像素子８は、撮像光学系が形成した光学像を光電変換するＣＭＯＳやＣＣＤであり、コントラストＡＦ時に撮像光学系の光軸方向に微小移動（ウォブリング）するように構成されている。撮像素子８は電極８ａを背面に有する。
【００２０】
板金９はニッケルと鉄の合金である４２アロイ材などからなる薄板部材である。板金９は、矩形の板材を曲げ加工により中央の平面部（水平部）９ｂと両端の略直角に曲げられた一対の腕部（垂直部）９ａからなる略Ｕ字形状の断面を有する。平面部９ｂは光軸方向に垂直であり、一対の腕部９ａは光軸方向に延びている。
【００２１】
腕部９ａはその先端において、撮像素子８の撮像面と板金９の平面部９ｂが略平行となる状態で、撮像素子８の電極８ａと精度良く半田付け固定されている。即ち、各腕部９ａの一端は平面部９ｂに固定され、他端は撮像素子８に結合している。この結果、板金９は、撮像素子８の撮像面は平行を保ったまま、その中央を中心に板厚方向（光軸方向）に変形することができる。
【００２２】
板金９は、圧電素子１１と錘１２を搭載し、力を受けて変形することによって撮像素子８を光軸方向に移動する弾性変形可能な変形部材である。板金９は本実施例のように撮像素子８に直接接続されていてもよいし、別の部材を介して接続されていてもよい。
【００２３】
板金９の平面部９ｂは、ウォブリング時は圧電素子１１によって駆動力を受けて弾性変形が可能である被駆動部であり、支持部材１０を介して腕部９ａを光軸方向に沿って変位させることができる。一対の腕部９ａは、平面部９ｂの両端部に接続されて撮像素子８を移動する変位部である。
【００２４】
平面部９ｂは、被写体側にある表面と、表面の反対側にある裏面とを有する。平面部９ｂの表面と裏面には圧電素子１１が固定されている。この平面部９ｂと、一対の腕部９ａ及び撮像素子８の平面部が結合されて、いわゆる４節リンク機構を構成している。従って、基本的に撮像素子８は平行度を維持しながら前後する。
また、平面部９ｂの表面と裏面の圧電素子１１が固定されている部分の外側には一対の支持部１０が上下から平面部９ｂを挟み込むように設けられている。平面部９ｂの裏面には、錘１２が固定されている。
【００２５】
一対の支持部材１０は板金９が変形する際の支点として機能し、板金９を上下から挟み、調整ワッシャ１０ａを挟んでセンサ地板５に対し、調整可能に取り付けられて板金９及び撮像素子８の撮像装置の基準に対する位置を決定している。
【００２６】
調整ワッシャ１０ａは板金９の短手方向において支持部材１０の端部のそれぞれに２箇所、合計４箇所設けられている。なお、支持部材１０の数は限定されないが、平面部９ｂに対して光軸に対称に、また、平面部９ｂの表裏に対称に設けられることが好ましい。
【００２７】
支持部材１０は板金９の中央から略等距離の位置で圧電素子１１の撓み変形の節となる位置の近傍を前後から挟むように板金９を支持し、圧電素子１１の撓み変形に支障なく板金９及び撮像素子８を支持している。
【００２８】
各支持部材１０は、本体１に固定され、板金９の平面部９ｂが弾性変形する際に支点として機能する。このため、一対の腕部９ａの変位を安定させることができる。また、薄板である板金９の両面に圧電素子が貼りあわされて厚板となっていることにより、平面部９ｂの捩れ剛性は薄板のみに比べて高くなっている。従って、撮像素子８の自重や落下加速度による鉛直方向下方に傾く力に対し、支持部材１０による平面部９ｂの支持によって水平を維持することができる。
【００２９】
なお、支持部材１０は本体１の一部であってもよい。支持部材１０は、撮像素子８の光軸方向の位置を調整する調整機構を有してもよい。
【００３０】
一対の圧電素子１１は、板金９の平面部９ｂの表裏面の中央に取り付けられている。圧電素子１１は、平面部９ｂを変形させることによって一対の腕部９ａを介して撮像素子８をウォブリングさせる駆動手段である。
【００３１】
本実施例の圧電素子１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの薄板状の圧電セラミック素子であり、板金９の表裏に貼り合わされて板金９と共にいわゆるバイモルフ構造を構成している。圧電素子１１の貼り付け枚数は限定されない。圧電素子１１は、電圧源を含む圧電素子駆動手段１６に接続されており、圧電素子１１への電圧印加（電圧量や印加のタイミング）はシステム制御部１４によって制御される。
【００３２】
本実施例は、パラレル型の接続方式により、一定の電圧を上下の圧電素子１１に印加した場合、上下の圧電セラミックスが互いに逆方向に伸縮するように構成している。板金９がその前側が凹むように変形した場合、支持部材１０を支点として一対の腕部９ａが変位して撮像素子８が光軸方向に沿って前進する（図３（ｂ））。逆に、板金９がその前側が突出するように変形した場合、支持部材１０を支点として一対の腕部９ａが変位して撮像素子８は光軸方向に沿って後退する（図３（ｃ））。また、これらは電圧の大きさに応じた変位量が生じる。
【００３３】
なお、本実施例では、圧電素子１１を板金９の表裏に１枚ずつ、計２枚貼り合せているが、圧電素子１１は板金９の一面のみに貼られてもよく、その場合、変形力は約半分になるがコストダウンの効果が得られる。
【００３４】
また、撮像素子８を駆動する駆動手段は板金９と圧電素子１１の組み合わせに限定されない。例えば、駆動手段としてモータを用いたり、変形部材にリンク機構を用いたりするなどである。
【００３５】
錘１２は、板金９の平面部９ｂの裏面に固定され、撮像素子８の移動と連動して撮像素子８とは光軸方向において反対方向に移動する。錘１２は、撮像素子８がウォブリングする際に撮像素子ユニット４の重心が移動することによって発生する振動を相殺または低減する機能を有する。即ち、錘１２は、撮像素子ユニット４の平衡を維持する平衡錘（カウンタウエイトまたはカウンタバランス）として機能するが、重心移動をある程度低減すれば足りるため、平衡状態をある程度維持すれば足りる。
【００３６】
本実施例の錘１２は、真鍮などの比重が大きく、かつ、放熱の良好な材料からなり、また多数の放熱フィンを備え、その質量は撮像素子８の質量と同等である。また、錘１２は、板金９の背面の中央の上下２点を取付け位置として板金９に固定されているので、圧電素子１１による板金９の変形には影響しない。
【００３７】
なお、錘１２は撮像素子８と接続される回路基板を含んでいてもよい。これにより、撮像素子８と回路基板の接続部が短くなり、ノイズ対策になると同時に撮像素子周辺のスペースが小型化される。
【００３８】
一対の支持部材１０の、板金９の長手方向の間隔を調整することで撮像素子８が移動するストロークと錘１２が移動するストロークの比を変えることができる。また、板金９の短手方向において、調整ワッシャ１０ａにより支持部材１０の光軸方向の高さを変化させて板金９を捻ることで撮像素子８の撮像面の倒れ方が変化する。このように支持部材１０の位置を前後、左右、或いは傾けて微調整することによって、部品の製造ばらつきがあっても撮像素子８の撮像面が光軸に対して傾くことがなくなる。
【００３９】
また、ここでは理解を容易とするために、一対の支持部材１０の間隔、及び支持部材１０と板金９の腕部の距離などから決定されるレバー比を調整して、基準位置から撮像素子８が前進するストロークと錘１２が後退するストロークを同一にしている。撮像素子８の質量と錘１２の質量も同一であるために、力のバランスにより、撮像素子８がウォブリング動作をした場合に生じる撮像装置に与える振動は相殺されて、撮影者はその振動を感じることはない。もちろん本実施例と異なる条件の場合でも、撮像素子８と錘１２の質量比やレバー比を調整することによって同様の効果が得られる。
【００４０】
以上により、薄板部材の形状により撮像面の倒れ精度を保証しながら撮像素子８を光軸方向に移動し、撮像素子８と逆方向に移動する錘１２により振動を低減し、フォーカスレンズ３による撮像面への結像状態を調節している。
【００４１】
信号処理回路１３は、撮像素子８とシステム制御部１４に接続され、撮像素子８で光電変換された画像情報を電気信号として受信および処理し、システム制御部１４へ送信する。信号処理回路１３は、撮像素子８からのアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換部、タイミング発生回路、画像処理部、メモリ制御部などを含む。
【００４２】
システム制御部１４は、撮像素子ユニット４、信号処理回路１３、メモリ１５に接御されると共に、コネクタ１０５にも接続されている。システム制御部１４は、ウォブリングを含むＡＦ制御や画像処理制御を行うと共にレンズユニット２の不図示のレンズ制御部とコネクタ１０５を介して通信するマイクロコンピュータ（プロセッサ）である。
【００４３】
メモリ１５は、システム制御部１４の動作用の定数、変数、各種のプログラムやコントラストＡＦ時に必要な情報を保持する。圧電素子駆動手段１６は、圧電素子１１を駆動する。位置検出手段１７は、例えば、ホール素子などで撮像素子８に設けられたセンサマグネット８ｂ（図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照）の位置を検出することによって撮像素子８の光軸方向の位置を検出する。なお、位置検出手段１７は撮像素子ユニット４の一部であってもよい。
【００４４】
撮像素子ユニット４、信号処理回路１３、システム制御部１４、メモリ１５は、撮像素子８を光軸方向にウォブリングすることによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節装置を構成する。
【００４５】
コントラストＡＦにおいては、撮像素子８の現在位置からコントラストピーク位置（合焦位置）までフォーカスレンズまたは撮像素子８を移動するが、合焦位置がある方向を判別するために撮像素子８を光軸方向に沿って前後にウォブリングする。このため、システム制御部１４は、ウォブリング時に圧電素子駆動手段１６から圧電素子１１に電圧を印加する。
【００４６】
図３（ａ）は圧電素子８に電圧印加されない状態で、撮像素子８の撮像面は予定結像面Ｐと一致している。ここではプラスの電圧印加により、ウォブリングが開始されて、図３（ｂ）に示すように、撮像素子８が前進して錘１２が後退する。マイナスの電圧印加により、図３（ｃ）に示すように、撮像装置８が後退して錘１２が前進する。撮像素子８と錘１２は常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体１に伝わる振動が低減する。また、支持部材１０を調整可能とすることによって撮像素子８がウォブリングするストロークを微調整したり、撮像素子８の撮像面の倒れ精度を向上することができる。
【００４７】
このようにして、システム制御部１４は撮像素子８をその現在位置から前側と後側に移動し、それぞれの位置におけるコントラスト値（ＡＦ評価値）を信号処理回路１３から取得してメモリ１５に格納する。その後、システム制御部１４は、メモリ１５に格納されたＡＦ評価値を比較することによってＡＦ評価値が増加する方向を合焦位置がある方向であると判定する。その後、システム制御部１４は、合焦位置がある方向にフォーカスレンズ３か撮像素子８を移動する。
【００４８】
次に、撮像素子８の撮像面とマウント部１ａの距離及び平行度を調整する調整手段について説明する。なお、調整手段は撮像素子を移動しないレンズユニット交換可能な撮像装置にも適用可能である。
【００４９】
まず、撮像素子８がウォブリング時にマウント１ａに対し倒れることなく移動するために、センサ地板５の基準面と撮像素子８の撮像面の平行度調整を行う。ここでは、センサ地板５の基準面を基準として撮像素子８の撮像面までの距離をレーザ変位計で複数箇所を測定し、センサ地板５の基準面と撮像素子８の撮像面が平行になるように調整ワッシャ１０ａを調節する。このとき撮像素子８を駆動して、撮像面が予定結像面Ｐとその前後の位置にある場合に測定して倒れることなく所定のストロークだけ前進及び後退するように確認および調整する。
【００５０】
次に、レーザ変位計を使用して、マウント１ａと撮像素子８の撮像面の距離であるフランジバック距離を等距離に維持してかつ倒れないように調整ワッシャ５ａによって調整する。
【実施例２】
【００５１】
図５（ａ）は、実施例２の撮像素子ユニット４Ａの一部透過正面図、図５（ｂ）はその上面図である。図５（ｂ）においては、撮像素子８は予定結像面であるＰ位置にある状態を示す。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態からウォブリング動作により、撮像素子８が光軸方向被写体側に前進した状態を示す上面図である。撮像素子８が後退した状態の図は省略している。撮像素子ユニット４Ａは平板形状を有する板金９Ａと一対の錘１２Ａを有する点で撮像素子ユニット４と相違している。
【００５２】
撮像素子８は、予定結像面Ｐにおいて、撮像光学系の光軸の中心と合致し、かつ、光軸に垂直に配置され、背面に取り付けられたジョイント６を介して板金９Ａと結合している。
【００５３】
板金９Ａは平面形状を有する薄板部材であり、撮像素子８の長手方向を長手方向している。板金９Ａは、その被写体側の表面中央にはジョイント６が固定され、その撮影者側の裏面中央部にはユニモルフ型の圧電素子１１が固定されている。板金９Ａは、その表裏面の、圧電素子１１が取り付けられている部分の外側において、一対の支持部材１０によって支持されている。
【００５４】
板金９Ａの両端部には一対の錘１２Ａが設けられている。各錘１２Ａは撮像素子８の半分の質量を有し、平衡を維持している。即ち、板金９Ｃの機能は板金９と同様であり、錘１２Ａの機能は錘１２と同様である。
【００５５】
図５（ｃ）に示すように、圧電素子１１が前側が凸になるように変形すると撮像素子８は前進して錘１２Ａは後退する。また、圧電素子１１が前側が凹むように変形すると撮像素子８は後退して錘１２Ａは前進する。
【００５６】
撮像素子８と錘１２Ａは常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体に伝わる振動が低減する。また、撮像素子８のウォブリング時に撮像面の倒れ精度を保証することができる。
【００５７】
板金９Ａは平面形状であるので、量産時にそのたわみ変形のばらつきが小さく、安定したストロークを実現することができる。また、板金９Ａが平面状に形成されているので板金が折り曲げ形状を有するよりも撮像素子ユニット４Ａが光軸方向において薄くなる。更に、一対の錘１２Ａが板金９Ａの両側に配置され、錘１２Ａと撮像素子８は光軸方向において重ならないように配置されているので撮像素子ユニット４よりも光軸方向の厚さを薄くすることができる。
【実施例３】
【００５８】
図６（ａ）は、実施例の３の撮像素子ユニット４Ｂの上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態からウォブリング動作により、撮像素子８が光軸方向被写体側に前進した状態を示す上面図である。撮像素子８が後退した状態の図は省略している。撮像素子ユニット４Ｂは駆動手段として圧電素子１１の代わりに電磁駆動ユニットを使用している点において撮像素子ユニット４Ａと相違している。
【００５９】
撮像素子８の背面に取付けられたジョイント６ａは板金９Ａの表面に固定され、板金９Ａの裏面にはジョイント６ｂが固定され、ジョイント６ｂの端部の両側には２極に着磁された一対のマグネット７ａが固定されている。また、撮像装置の本体の不図示の固定部には一対のコイル７ｂが固定されている。
【００６０】
コイル７ｂへの通電方向を変化させることでマグネット７ａに対し、吸引力或いは反発力が発生し、ジョイント６ｂを光軸方向に沿って前進または後退させることで、板金９Ａを前側に凸または凹むように変形させる。この結果、板金９Ａは、支持部材１０を支点として変形するのでジョイント６ａは撮像素子８を光軸方向に沿って前進または後退させる。
【００６１】
撮像素子８と錘１２Ａは常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体に伝わる振動が低減する。また、撮像素子８のウォブリング時に撮像面の倒れ精度を保証することができる。
【００６２】
板金９は平面形状であるので、量産時にそのたわみ変形のばらつきが小さく、安定したストロークを実現することができる。また、板金９Ａが平面状に形成されているので板金が折り曲げ形状を有するよりも撮像素子ユニット４Ａが光軸方向において薄くなる。
【００６３】
更に、一対の錘１２Ａが板金９Ａの両側に配置され、錘１２Ａと撮像素子８は光軸方向において重ならないように配置されているので撮像素子ユニット４よりも光軸方向の厚さを薄くすることができる。更に、電磁駆動方式により板金９Ａを変形させているので落下等の衝撃があっても破損する部品がなく耐久性が優れている。
【実施例４】
【００６４】
図７（ａ）は、実施例４の撮像素子ユニット４Ｃの一部透過正面図、図７（ｂ）は撮像素子８が光軸方向被写体側に前進した状態を示す撮像素子ユニット４Ｃの上面図である。撮像素子ユニット４Ｃは、平板十字形状の板金９Ｃと、二対の支持部材１０及び１０Ｃと、二対の錘１２及び１２Ｃを使用している点で撮像素子ユニット４Ａとは相違する。
【００６５】
板金９Ｃは、平面形状を有する薄板部材であり、撮像素子８の長手方向と短手方向に延びる十字形状を有している。但し、短手方向の板金９Ｃの幅は狭くしている。板金９Ｃの短手部分は一対の支持部材１０Ｃによって支持され、両端部には一対の錘１２Ｃが固定されている。即ち、板金９Ｃの機能は板金９と同様であり、支持部材１０Ｃの機能は支持部材１０と同様であり、錘１２Ｃの機能は錘１２と同様である。
【００６６】
図７（ａ）に示す状態で撮像素子ユニット４Ｃを配置すると重力方向は下方向となる。従って、図７（ｂ）において、支持部材１０Ｃの位置に対し、光軸方向で所定の距離だけ離れている撮像素子８が図面の裏面に向かう方向の重力に対し、板金９Ｃが図面の裏面側に向かう力により変形することが考えられる。実施例１〜３はこの問題を圧電素子を貼り合わせたり、板金の幅を広くすることで解決しており、他の手段としては板金自体の厚さを厚くしたり、曲げ部を追加したりすることがある。
【００６７】
実施例２と同様に、圧電素子１１の電圧制御により、撮像素子８をウォブリング駆動する際、板金９Ｃの短手方向は幅が長手方向の幅よりも狭く、圧電素子１１による長手方向のたわみ変形には影響しない。
【００６８】
本実施例においては、板金９Ｃにより、撮像素子８の自重や落下時の大きな重力による上下方向の変形を回避することができ、撮像面の垂直方向の倒れを防止することができる。従って、板金の垂直方向の剛性を高める為に板厚を厚くしたり、曲げ部を追加したりする必要がない。板厚を薄くすることができるので圧電素子１１の変位量を大きく取ることが可能となる。
【００６９】
本実施例でも同様に、撮像素子８と錘１２及び１２Ａは常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体に伝わる振動が低減する。また、撮像素子８のウォブリング時に撮像面の倒れ精度を保証することができる。
【００７０】
板金９Ｃは平面形状であるので、量産時にそのたわみ変形のばらつきが小さく、安定したストロークを実現することができる。また、板金９Ａが平面状に形成されているので板金が折り曲げ形状を有するよりも撮像素子ユニット４Ａが光軸方向において薄くなる。
【００７１】
更に、二対の錘１２Ａが板金９Ｃの四方に配置され、錘１２及び１２Ｃと撮像素子８は光軸方向において重ならないように配置されているので撮像素子ユニット４よりも光軸方向の厚さを薄くすることができる。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７３】
なお、本出願は更に以下の事項を開示する。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
撮像装置は被写体を撮像する用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 撮像素子ユニット
８ 撮像素子
９、９Ａ、９Ｃ 板金
１０、１０Ｃ 支持部材
１１ 圧電素子
１２、１２Ａ、１２Ｃ 錘
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、コントラスト方式のオートフォーカス（ＡＦ：自動焦点調節）時にバイモルフ素子などの圧電素子によって撮像素子を撮像光学系の光軸方向に微小移動（ウォブリング）することによって合焦位置がある方向を判別する撮像装置を提案している。その他の従来技術としては特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２７９８４６号公報
【特許文献２】特開２００３−９８４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の撮像装置では撮像素子がウォブリングしている間に撮像装置本体に振動が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、撮像素子をウォブリングしている間の振動を防止することが可能な撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像素子ユニットは、撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節機能を有する撮像装置に使用される撮像素子ユニットであって、前記撮像素子に結合され、力を受けて変形する変形部材と、前記変形部材を支持し、前記変形部材が変形した時に支点として機能して前記変形部材が前記撮像素子を前記光軸方向に移動することを可能にする支持部材と、前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像素子をウォブリングしている間の振動を防止することが可能な撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（ａ）は撮像装置の本体の横断面図で、図１（ｂ）はその縦断面図である。（実施例１）
【図２】図２（ａ）は図１に示す本体の正面側の要部斜視図であり、図２（ｂ）はその背面側の要部斜視図である。（実施例１）
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は図１に示す撮像素子ユニットの拡大断面図である。（実施例１）
【図４】図４は撮像装置のブロック図である。（実施例１）
【図５】図５（ａ）は撮像素子ユニットの要部の一部透過正面図、図７（ｂ）及び図７（ｃ）はその概略上面図である。（実施例２）
【図６】図６（ａ）及び図６（ｃ）は、撮像素子ユニットの概略上面図である。（実施例３）
【図７】図７（ａ）は、撮像素子ユニットの一部透過正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す撮像素子ユニットの上面図である。（実施例４）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１（ａ）は撮像装置の本体１の要部横断面図で、図１（ｂ）は本体１の要部縦断面図であり、破線は光軸を表している。図２（ａ）は、本体１の正面側の要部斜視図であり、図２（ｂ）は、本体１の背面側の要部斜視図である。
【００１１】
図３は本体１の部分拡大断面図である。図３（ａ）は撮像素子８が基準位置にある状態で撮像面がレンズユニット２の予定結像面Ｐにあることを示し、図３（ｂ）は撮像素子８が前進した状態、図３（ｃ）は撮像素子８が後退した状態を示している。図４は、撮像装置のブロック図である。
【００１２】
なお、本実施例においては被写体側を前側、前方、その反対側を後側、後方と称することがある。
【００１３】
本実施例の撮像装置は、デジタルビデオカメラであるが、デジタルスチルカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、携帯電話に搭載されるカメラなどその種類は限定されない。また、撮像装置は、撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置（コントラストのピーク位置）がある方向を判別する自動焦点調節機能（ＡＦ機能）を有する。
【００１４】
撮像装置は、図４に示すように、本体１と、本体１に交換可能に装着されるレンズユニット２を有するが、本発明の撮像装置はレンズ一体型であってもよい。本体１とレンズユニット２の機械的な着脱は、図１に示す本体１のマウント１ａとレンズユニット２の不図示のマウントを介してなされる。
【００１５】
レンズユニット２は、被写体の光学像を形成する撮像光学系を有する。撮像光学系は、被写体の光学像を撮像素子８に集光させる複数枚のレンズを有する。複数枚のレンズの一部は、変倍用の変倍レンズ（ズームレンズ）や焦点調節用のフォーカスレンズ３を含み、これらは光軸方向に沿って移動可能に構成されている。フォーカスレンズ３は、フォーカスレンズ駆動手段３ａによって駆動され、フォーカスレンズ駆動手段３ａによる駆動は本体１のシステム制御部１４によって制御される。なお、焦点調節を撮像素子８の移動のみで行いフォーカスレンズ３を省略してもよい。
【００１６】
本体１は、撮像素子ユニット４、信号処理回路１３、システム制御部１４、メモリ１５、圧電素子駆動手段１６、位置検出手段１７、その他の部材を有する。
【００１７】
撮像素子ユニットは、図４においては点線で囲まれており、センサ地板５、撮像素子８、板金９、一対の支持部材１０、圧電素子１１、錘１２を有する。
【００１８】
センサ地板５は撮像素子ユニットの筺体を形成する。センサ地板５は、センサ地板５の位置がマウント１ａから所定の距離とレンズユニット２の光軸に直交する平面性が得られるように、例えば、３箇所に調整ワッシャ５ａを介して高さ調整可能に本体１に取り付けられている。
【００１９】
撮像素子８は、撮像光学系が形成した光学像を光電変換するＣＭＯＳやＣＣＤであり、コントラストＡＦ時に撮像光学系の光軸方向に微小移動（ウォブリング）するように構成されている。撮像素子８は電極８ａを背面に有する。
【００２０】
板金９はニッケルと鉄の合金である４２アロイ材などからなる薄板部材である。板金９は、矩形の板材を曲げ加工により中央の平面部（水平部）９ｂと両端の略直角に曲げられた一対の腕部（垂直部）９ａからなる略Ｕ字形状の断面を有する。平面部９ｂは光軸方向に垂直であり、一対の腕部９ａは光軸方向に延びている。
【００２１】
腕部９ａはその先端において、撮像素子８の撮像面と板金９の平面部９ｂが略平行となる状態で、撮像素子８の電極８ａと精度良く半田付け固定されている。即ち、各腕部９ａの一端は平面部９ｂに固定され、他端は撮像素子８に結合している。この結果、板金９は、撮像素子８の撮像面は平行を保ったまま、その中央を中心に板厚方向（光軸方向）に変形することができる。
【００２２】
板金９は、圧電素子１１と錘１２を搭載し、力を受けて変形することによって撮像素子８を光軸方向に移動する弾性変形可能な変形部材である。板金９は本実施例のように撮像素子８に直接接続されていてもよいし、別の部材を介して接続されていてもよい。
【００２３】
板金９の平面部９ｂは、ウォブリング時は圧電素子１１によって駆動力を受けて弾性変形が可能である被駆動部であり、支持部材１０を介して腕部９ａを光軸方向に沿って変位させることができる。一対の腕部９ａは、平面部９ｂの両端部に接続されて撮像素子８を移動する変位部である。
【００２４】
平面部９ｂは、被写体側にある表面と、表面の反対側にある裏面とを有する。平面部９ｂの表面と裏面には圧電素子１１が固定されている。この平面部９ｂと、一対の腕部９ａ及び撮像素子８の平面部が結合されて、いわゆる４節リンク機構を構成している。従って、基本的に撮像素子８は平行度を維持しながら前後する。
また、平面部９ｂの表面と裏面の圧電素子１１が固定されている部分の外側には一対の支持部１０が上下から平面部９ｂを挟み込むように設けられている。平面部９ｂの裏面には、錘１２が固定されている。
【００２５】
一対の支持部材１０は板金９が変形する際の支点として機能し、板金９を上下から挟み、調整ワッシャ１０ａを挟んでセンサ地板５に対し、調整可能に取り付けられて板金９及び撮像素子８の撮像装置の基準に対する位置を決定している。
【００２６】
調整ワッシャ１０ａは板金９の短手方向において支持部材１０の端部のそれぞれに２箇所、合計４箇所設けられている。なお、支持部材１０の数は限定されないが、平面部９ｂに対して光軸に対称に、また、平面部９ｂの表裏に対称に設けられることが好ましい。
【００２７】
支持部材１０は板金９の中央から略等距離の位置で圧電素子１１の撓み変形の節となる位置の近傍を前後から挟むように板金９を支持し、圧電素子１１の撓み変形に支障なく板金９及び撮像素子８を支持している。
【００２８】
各支持部材１０は、本体１に固定され、板金９の平面部９ｂが弾性変形する際に支点として機能する。このため、一対の腕部９ａの変位を安定させることができる。また、薄板である板金９の両面に圧電素子が貼りあわされて厚板となっていることにより、平面部９ｂの捩れ剛性は薄板のみに比べて高くなっている。従って、撮像素子８の自重や落下加速度による鉛直方向下方に傾く力に対し、支持部材１０による平面部９ｂの支持によって水平を維持することができる。
【００２９】
なお、支持部材１０は本体１の一部であってもよい。支持部材１０は、撮像素子８の光軸方向の位置を調整する調整機構を有してもよい。
【００３０】
一対の圧電素子１１は、板金９の平面部９ｂの表裏面の中央に取り付けられている。圧電素子１１は、平面部９ｂを変形させることによって一対の腕部９ａを介して撮像素子８をウォブリングさせる駆動手段である。
【００３１】
本実施例の圧電素子１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの薄板状の圧電セラミック素子であり、板金９の表裏に貼り合わされて板金９と共にいわゆるバイモルフ構造を構成している。圧電素子１１の貼り付け枚数は限定されない。圧電素子１１は、電圧源を含む圧電素子駆動手段１６に接続されており、圧電素子１１への電圧印加（電圧量や印加のタイミング）はシステム制御部１４によって制御される。
【００３２】
本実施例は、パラレル型の接続方式により、一定の電圧を上下の圧電素子１１に印加した場合、上下の圧電セラミックスが互いに逆方向に伸縮するように構成している。板金９がその前側が凹むように変形した場合、支持部材１０を支点として一対の腕部９ａが変位して撮像素子８が光軸方向に沿って前進する（図３（ｂ））。逆に、板金９がその前側が突出するように変形した場合、支持部材１０を支点として一対の腕部９ａが変位して撮像素子８は光軸方向に沿って後退する（図３（ｃ））。また、これらは電圧の大きさに応じた変位量が生じる。
【００３３】
なお、本実施例では、圧電素子１１を板金９の表裏に１枚ずつ、計２枚貼り合せているが、圧電素子１１は板金９の一面のみに貼られてもよく、その場合、変形力は約半分になるがコストダウンの効果が得られる。
【００３４】
また、撮像素子８を駆動する駆動手段は板金９と圧電素子１１の組み合わせに限定されない。例えば、駆動手段としてモータを用いたり、変形部材にリンク機構を用いたりするなどである。
【００３５】
錘１２は、板金９の平面部９ｂの裏面に固定され、撮像素子８の移動と連動して撮像素子８とは光軸方向において反対方向に移動する。錘１２は、撮像素子８がウォブリングする際に撮像素子ユニット４の重心が移動することによって発生する振動を相殺または低減する機能を有する。即ち、錘１２は、撮像素子ユニット４の平衡を維持する平衡錘（カウンタウエイトまたはカウンタバランス）として機能するが、重心移動をある程度低減すれば足りるため、平衡状態をある程度維持すれば足りる。
【００３６】
本実施例の錘１２は、真鍮などの比重が大きく、かつ、放熱の良好な材料からなり、また多数の放熱フィンを備え、その質量は撮像素子８の質量と同等である。また、錘１２は、板金９の背面の中央の上下２点を取付け位置として板金９に固定されているので、圧電素子１１による板金９の変形には影響しない。
【００３７】
なお、錘１２は撮像素子８と接続される回路基板を含んでいてもよい。これにより、撮像素子８と回路基板の接続部が短くなり、ノイズ対策になると同時に撮像素子周辺のスペースが小型化される。
【００３８】
一対の支持部材１０の、板金９の長手方向の間隔を調整することで撮像素子８が移動するストロークと錘１２が移動するストロークの比を変えることができる。また、板金９の短手方向において、調整ワッシャ１０ａにより支持部材１０の光軸方向の高さを変化させて板金９を捻ることで撮像素子８の撮像面の倒れ方が変化する。このように支持部材１０の位置を前後、左右、或いは傾けて微調整することによって、部品の製造ばらつきがあっても撮像素子８の撮像面が光軸に対して傾くことがなくなる。
【００３９】
また、ここでは理解を容易とするために、一対の支持部材１０の間隔、及び支持部材１０と板金９の腕部の距離などから決定されるレバー比を調整して、基準位置から撮像素子８が前進するストロークと錘１２が後退するストロークを同一にしている。撮像素子８の質量と錘１２の質量も同一であるために、力のバランスにより、撮像素子８がウォブリング動作をした場合に生じる撮像装置に与える振動は相殺されて、撮影者はその振動を感じることはない。もちろん本実施例と異なる条件の場合でも、撮像素子８と錘１２の質量比やレバー比を調整することによって同様の効果が得られる。
【００４０】
以上により、薄板部材の形状により撮像面の倒れ精度を保証しながら撮像素子８を光軸方向に移動し、撮像素子８と逆方向に移動する錘１２により振動を低減し、フォーカスレンズ３による撮像面への結像状態を調節している。
【００４１】
信号処理回路１３は、撮像素子８とシステム制御部１４に接続され、撮像素子８で光電変換された画像情報を電気信号として受信および処理し、システム制御部１４へ送信する。信号処理回路１３は、撮像素子８からのアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換するＡ／Ｄ変換部、タイミング発生回路、画像処理部、メモリ制御部などを含む。
【００４２】
システム制御部１４は、撮像素子ユニット４、信号処理回路１３、メモリ１５に接御されると共に、コネクタ１０５にも接続されている。システム制御部１４は、ウォブリングを含むＡＦ制御や画像処理制御を行うと共にレンズユニット２の不図示のレンズ制御部とコネクタ１０５を介して通信するマイクロコンピュータ（プロセッサ）である。
【００４３】
メモリ１５は、システム制御部１４の動作用の定数、変数、各種のプログラムやコントラストＡＦ時に必要な情報を保持する。圧電素子駆動手段１６は、圧電素子１１を駆動する。位置検出手段１７は、例えば、ホール素子などで撮像素子８に設けられたセンサマグネット８ｂ（図３（ａ）〜図３（ｃ）を参照）の位置を検出することによって撮像素子８の光軸方向の位置を検出する。なお、位置検出手段１７は撮像素子ユニット４の一部であってもよい。
【００４４】
撮像素子ユニット４、信号処理回路１３、システム制御部１４、メモリ１５は、撮像素子８を光軸方向にウォブリングすることによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節装置を構成する。
【００４５】
コントラストＡＦにおいては、撮像素子８の現在位置からコントラストピーク位置（合焦位置）までフォーカスレンズまたは撮像素子８を移動するが、合焦位置がある方向を判別するために撮像素子８を光軸方向に沿って前後にウォブリングする。このため、システム制御部１４は、ウォブリング時に圧電素子駆動手段１６から圧電素子１１に電圧を印加する。
【００４６】
図３（ａ）は圧電素子８に電圧印加されない状態で、撮像素子８の撮像面は予定結像面Ｐと一致している。ここではプラスの電圧印加により、ウォブリングが開始されて、図３（ｂ）に示すように、撮像素子８が前進して錘１２が後退する。マイナスの電圧印加により、図３（ｃ）に示すように、撮像装置８が後退して錘１２が前進する。撮像素子８と錘１２は常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体１に伝わる振動が低減する。また、支持部材１０を調整可能とすることによって撮像素子８がウォブリングするストロークを微調整したり、撮像素子８の撮像面の倒れ精度を向上することができる。
【００４７】
このようにして、システム制御部１４は撮像素子８をその現在位置から前側と後側に移動し、それぞれの位置におけるコントラスト値（ＡＦ評価値）を信号処理回路１３から取得してメモリ１５に格納する。その後、システム制御部１４は、メモリ１５に格納されたＡＦ評価値を比較することによってＡＦ評価値が増加する方向を合焦位置がある方向であると判定する。その後、システム制御部１４は、合焦位置がある方向にフォーカスレンズ３か撮像素子８を移動する。
【００４８】
次に、撮像素子８の撮像面とマウント部１ａの距離及び平行度を調整する調整手段について説明する。なお、調整手段は撮像素子を移動しないレンズユニット交換可能な撮像装置にも適用可能である。
【００４９】
まず、撮像素子８がウォブリング時にマウント１ａに対し倒れることなく移動するために、センサ地板５の基準面と撮像素子８の撮像面の平行度調整を行う。ここでは、センサ地板５の基準面を基準として撮像素子８の撮像面までの距離をレーザ変位計で複数箇所を測定し、センサ地板５の基準面と撮像素子８の撮像面が平行になるように調整ワッシャ１０ａを調節する。このとき撮像素子８を駆動して、撮像面が予定結像面Ｐとその前後の位置にある場合に測定して倒れることなく所定のストロークだけ前進及び後退するように確認および調整する。
【００５０】
次に、レーザ変位計を使用して、マウント１ａと撮像素子８の撮像面の距離であるフランジバック距離を等距離に維持してかつ倒れないように調整ワッシャ５ａによって調整する。
【実施例２】
【００５１】
図５（ａ）は、実施例２の撮像素子ユニット４Ａの一部透過正面図、図５（ｂ）はその上面図である。図５（ｂ）においては、撮像素子８は予定結像面であるＰ位置にある状態を示す。図５（ｃ）は、図５（ｂ）の状態からウォブリング動作により、撮像素子８が光軸方向被写体側に前進した状態を示す上面図である。撮像素子８が後退した状態の図は省略している。撮像素子ユニット４Ａは平板形状を有する板金９Ａと一対の錘１２Ａを有する点で撮像素子ユニット４と相違している。
【００５２】
撮像素子８は、予定結像面Ｐにおいて、撮像光学系の光軸の中心と合致し、かつ、光軸に垂直に配置され、背面に取り付けられたジョイント６を介して板金９Ａと結合している。
【００５３】
板金９Ａは平面形状を有する薄板部材であり、撮像素子８の長手方向を長手方向している。板金９Ａは、その被写体側の表面中央にはジョイント６が固定され、その撮影者側の裏面中央部にはユニモルフ型の圧電素子１１が固定されている。板金９Ａは、その表裏面の、圧電素子１１が取り付けられている部分の外側において、一対の支持部材１０によって支持されている。
【００５４】
板金９Ａの両端部には一対の錘１２Ａが設けられている。各錘１２Ａは撮像素子８の半分の質量を有し、平衡を維持している。即ち、板金９Ｃの機能は板金９と同様であり、錘１２Ａの機能は錘１２と同様である。
【００５５】
図５（ｃ）に示すように、圧電素子１１が前側が凸になるように変形すると撮像素子８は前進して錘１２Ａは後退する。また、圧電素子１１が前側が凹むように変形すると撮像素子８は後退して錘１２Ａは前進する。
【００５６】
撮像素子８と錘１２Ａは常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体に伝わる振動が低減する。また、撮像素子８のウォブリング時に撮像面の倒れ精度を保証することができる。
【００５７】
板金９Ａは平面形状であるので、量産時にそのたわみ変形のばらつきが小さく、安定したストロークを実現することができる。また、板金９Ａが平面状に形成されているので板金が折り曲げ形状を有するよりも撮像素子ユニット４Ａが光軸方向において薄くなる。更に、一対の錘１２Ａが板金９Ａの両側に配置され、錘１２Ａと撮像素子８は光軸方向において重ならないように配置されているので撮像素子ユニット４よりも光軸方向の厚さを薄くすることができる。
【実施例３】
【００５８】
図６（ａ）は、実施例の３の撮像素子ユニット４Ｂの上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の状態からウォブリング動作により、撮像素子８が光軸方向被写体側に前進した状態を示す上面図である。撮像素子８が後退した状態の図は省略している。撮像素子ユニット４Ｂは駆動手段として圧電素子１１の代わりに電磁駆動ユニットを使用している点において撮像素子ユニット４Ａと相違している。
【００５９】
撮像素子８の背面に取付けられたジョイント６ａは板金９Ａの表面に固定され、板金９Ａの裏面にはジョイント６ｂが固定され、ジョイント６ｂの端部の両側には２極に着磁された一対のマグネット７ａが固定されている。また、撮像装置の本体の不図示の固定部には一対のコイル７ｂが固定されている。
【００６０】
コイル７ｂへの通電方向を変化させることでマグネット７ａに対し、吸引力或いは反発力が発生し、ジョイント６ｂを光軸方向に沿って前進または後退させることで、板金９Ａを前側に凸または凹むように変形させる。この結果、板金９Ａは、支持部材１０を支点として変形するのでジョイント６ａは撮像素子８を光軸方向に沿って前進または後退させる。
【００６１】
撮像素子８と錘１２Ａは常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体に伝わる振動が低減する。また、撮像素子８のウォブリング時に撮像面の倒れ精度を保証することができる。
【００６２】
板金９は平面形状であるので、量産時にそのたわみ変形のばらつきが小さく、安定したストロークを実現することができる。また、板金９Ａが平面状に形成されているので板金が折り曲げ形状を有するよりも撮像素子ユニット４Ａが光軸方向において薄くなる。
【００６３】
更に、一対の錘１２Ａが板金９Ａの両側に配置され、錘１２Ａと撮像素子８は光軸方向において重ならないように配置されているので撮像素子ユニット４よりも光軸方向の厚さを薄くすることができる。更に、電磁駆動方式により板金９Ａを変形させているので落下等の衝撃があっても破損する部品がなく耐久性が優れている。
【実施例４】
【００６４】
図７（ａ）は、実施例４の撮像素子ユニット４Ｃの一部透過正面図、図７（ｂ）は撮像素子８が光軸方向被写体側に前進した状態を示す撮像素子ユニット４Ｃの上面図である。撮像素子ユニット４Ｃは、平板十字形状の板金９Ｃと、二対の支持部材１０及び１０Ｃと、二対の錘１２及び１２Ｃを使用している点で撮像素子ユニット４Ａとは相違する。
【００６５】
板金９Ｃは、平面形状を有する薄板部材であり、撮像素子８の長手方向と短手方向に延びる十字形状を有している。但し、短手方向の板金９Ｃの幅は狭くしている。板金９Ｃの短手部分は一対の支持部材１０Ｃによって支持され、両端部には一対の錘１２Ｃが固定されている。即ち、板金９Ｃの機能は板金９と同様であり、支持部材１０Ｃの機能は支持部材１０と同様であり、錘１２Ｃの機能は錘１２と同様である。
【００６６】
図７（ａ）に示す状態で撮像素子ユニット４Ｃを配置すると重力方向は下方向となる。従って、図７（ｂ）において、支持部材１０Ｃの位置に対し、光軸方向で所定の距離だけ離れている撮像素子８が図面の裏面に向かう方向の重力に対し、板金９Ｃが図面の裏面側に向かう力により変形することが考えられる。実施例１〜３はこの問題を圧電素子を貼り合わせたり、板金の幅を広くすることで解決しており、他の手段としては板金自体の厚さを厚くしたり、曲げ部を追加したりすることがある。
【００６７】
実施例２と同様に、圧電素子１１の電圧制御により、撮像素子８をウォブリング駆動する際、板金９Ｃの短手方向は幅が長手方向の幅よりも狭く、圧電素子１１による長手方向のたわみ変形には影響しない。
【００６８】
本実施例においては、板金９Ｃにより、撮像素子８の自重や落下時の大きな重力による上下方向の変形を回避することができ、撮像面の垂直方向の倒れを防止することができる。従って、板金の垂直方向の剛性を高める為に板厚を厚くしたり、曲げ部を追加したりする必要がない。板厚を薄くすることができるので圧電素子１１の変位量を大きく取ることが可能となる。
【００６９】
本実施例でも同様に、撮像素子８と錘１２及び１２Ａは常に逆向きに移動するため、撮像素子８が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体に伝わる振動が低減する。また、撮像素子８のウォブリング時に撮像面の倒れ精度を保証することができる。
【００７０】
板金９Ｃは平面形状であるので、量産時にそのたわみ変形のばらつきが小さく、安定したストロークを実現することができる。また、板金９Ａが平面状に形成されているので板金が折り曲げ形状を有するよりも撮像素子ユニット４Ａが光軸方向において薄くなる。
【００７１】
更に、二対の錘１２Ａが板金９Ｃの四方に配置され、錘１２及び１２Ｃと撮像素子８は光軸方向において重ならないように配置されているので撮像素子ユニット４よりも光軸方向の厚さを薄くすることができる。
【００７２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７３】
なお、本出願は更に以下の事項を開示する。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
撮像装置は被写体を撮像する用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 撮像素子ユニット
８ 撮像素子
９、９Ａ、９Ｃ 板金
１０、１０Ｃ 支持部材
１１ 圧電素子
１２、１２Ａ、１２Ｃ 錘
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節機能を有する撮像装置に使用される撮像素子ユニットであって、
前記撮像素子に結合され、力を受けて変形する変形部材と、
前記変形部材を支持し、前記変形部材が変形した時に支点として機能して前記変形部材が前記撮像素子を前記光軸方向に移動することを可能にする支持部材と、
前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、
を有することを特徴とする撮像素子ユニット。
【請求項２】
前記支持部材の前記光軸方向の位置を調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記錘は、前記撮像素子と接続される回路基板を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記変形部材は平面状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記変形部材は圧電素子が貼りあわされていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記錘と前記撮像素子は前記光軸方向において重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節装置であって、
前記撮像素子に結合され、力を受けて変形する変形部材と、
前記変形部材を支持し、前記変形部材が変形した時に支点として機能して前記変形部材が前記撮像素子を前記光軸方向に移動することを可能にする支持部材と、
前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、
を有することを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項８】
請求項７に記載の自動焦点調節装置を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節機能を有する撮像装置に使用される撮像素子ユニットであって、
前記撮像素子に結合され、力を受けて変形する変形部材と、
前記変形部材を支持し、前記変形部材が変形した時に支点として機能して前記変形部材が前記撮像素子を前記光軸方向に移動することを可能にする支持部材と、
前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、
を有することを特徴とする撮像素子ユニット。
【請求項２】
前記支持部材の前記光軸方向の位置を調整する調整手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記錘は、前記撮像素子と接続される回路基板を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記変形部材は平面状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記変形部材は圧電素子が貼りあわされていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記錘と前記撮像素子は前記光軸方向において重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節装置であって、
前記撮像素子に結合され、力を受けて変形する変形部材と、
前記変形部材を支持し、前記変形部材が変形した時に支点として機能して前記変形部材が前記撮像素子を前記光軸方向に移動することを可能にする支持部材と、
前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、
を有することを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項８】
請求項７に記載の自動焦点調節装置を有することを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２１１３８（Ｐ２０１１−２２１１３８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８０１０（Ｐ２０１０−８８０１０）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]