撮像装置
【課題】撮像素子を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃に対する強度が向上させることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】被写体からの光束が結像される撮像素子４と、前記撮像素子４を光軸方向に移動する撮像素子移動手段１０と、前記撮像素子４を光軸方向上で、基準面４ａから所定の距離、離間した所定位置にロックするロック手段２０と、を備え、前記ロック手段２０は、前記基準面４ａと前記撮像素子４との間に進退するスペーサ部材２２と、前記撮像素子４を前記スペーサ部材２２に押し付ける付勢部材２６、２７とを有することを特徴とする。
【解決手段】被写体からの光束が結像される撮像素子４と、前記撮像素子４を光軸方向に移動する撮像素子移動手段１０と、前記撮像素子４を光軸方向上で、基準面４ａから所定の距離、離間した所定位置にロックするロック手段２０と、を備え、前記ロック手段２０は、前記基準面４ａと前記撮像素子４との間に進退するスペーサ部材２２と、前記撮像素子４を前記スペーサ部材２２に押し付ける付勢部材２６、２７とを有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。特に、撮像素子を光軸方向に移動させて撮像する撮像装置に用いられて好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル一眼レフカメラにおいて静止画撮影に加えて動画撮影機能を追加したカメラが開発されている。このようなカメラには、動画中の被写体追従のために、ウォブリング動作も可能なレンズによるオートフォーカス機構を備えるものがある。オートフォーカス機構には、フォーカスレンズ駆動にはよらず、撮像素子を光軸方向に駆動することによってオートフォーカス機構を達成するカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。その目的の一つは、交換レンズ式一眼レフカメラのため、既存のウォブリング動作のできない交換レンズを利用した場合も動画撮影を可能とする性能改善効果を享受できるようにすることである。
ウォブリング動作においては撮像素子を高速に起動、停止させるので、撮像素子の支持部材、駆動機構等はイナーシャを少なくするように部材の薄型化、軽量化されているのが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２５３７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、このような構造では本体に撮像素子を固定した場合に比べて装置の落下、衝撃試験における撮像素子の強度や精度が低下しやすいという問題がある。
一方、落下、衝撃対策のため、駆動機構の剛性を高めようとすると、撮像素子の支持部材の大型化だけでなく、これを駆動するアクチュエーターの大型化等、カメラ全体が大型化してしまう可能性がある。更に、消費電力の増大等のデメリットも考えられる。
【０００５】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃に対する強度を向上させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による撮像装置は、被写体からの光束が結像される撮像素子と、前記撮像素子を光軸方向に移動する撮像素子移動手段と、前記撮像素子を光軸方向上で基準面から所定の距離、離間した所定位置にロックするロック手段と、を備え、前記ロック手段は、前記基準面と前記撮像素子との間に進退するスペーサ部材と、前記撮像素子を前記スペーサ部材に押し付ける付勢部材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、撮像素子を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃に対する強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】カメラの内部構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態のロック機構の構成を示す斜視図である。
【図３】スペーサ部材および解除部材が時間差でスライドする動作を説明するための図である。
【図４】ロック機構の動作を示すフローチャートである。
【図５】アンロック状態からロック状態に移行するロック機構の断面図である。
【図６】ロック状態からアンロック状態に移行するロック機構の断面図である。
【図７】第２の実施形態の撮像素子移動機構の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態の撮像素子の正面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の撮像装置は、スペーサ部材と解除部材とを時間差で駆動するロック機構を備え、撮像素子を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃に対する強度を向上させることができる。
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態の撮像装置について、図１から図６を参照して説明する。
図１は撮像装置（以下、カメラ１という）の内部構成を示す図である。
カメラ１は、本体２に着脱可能な撮像レンズ３が取り付けられている。撮像レンズ３は、撮像素子４に被写体からの光束を結像させるフォーカスレンズを備えている。撮影開始によって、撮像素子４が画像の電荷の蓄積を開始し、所定の時間後に蓄積を終了後、蓄積した画像の電荷の読み出し動作を行い、信号処理回路５に画像信号を伝達する。
信号処理回路５は、撮像素子４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、メモリ制御部等によって構成されている。
【００１１】
システム制御部６は、カメラ１の各部を制御することによって位相差検出機能、コントラスト検出機能、露光制御機能、撮像素子移動速度変更機能等を実現する。システム制御部６は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータユニットから構成されており、撮像素子４を制御して被写体の条件に応じた蓄積時間の演算および蓄積開始、終了、読み出しを行う。
記録媒体７は、撮影した画像等を格納するフラッシュメモリ等の不揮発性メモリによって構成されている。記録媒体７は、所定枚数の画像を格納するのに十分な記憶量を備え、カメラ１に着脱可能である。
【００１２】
メモリ８は、システム制御部６の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶する。メモリ８には、撮影条件により異なる情報、数値が記録されている。また、メモリ８には、その他、撮像処理を行うプログラム、画像処理を行うプログラム、作成した画像ファイルデータを記録媒体７に記録するプログラム、画像ファイルデータを記録媒体７から読み出すプログラム等の各種プログラムが記録されている。また、メモリ８には、上述したプログラムのマルチタスク構成を実現し実行するＯＳ等の各種プログラムも記録されている。
【００１３】
レリーズボタン９は、使用者によって操作され、システム制御部６に撮影準備および撮影開始の指示をするスイッチである。レリーズボタン９は、操作途中（半押し）でＯＮになる第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）と、操作完了（全押し）でＯＮになる第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）とを備えている。第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）によって測光および測距が行われ、第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）によって撮影が行われる。
【００１４】
また、カメラ１は、撮像素子４を光軸方向（図１に示す軸Ｏ）に沿って移動させる撮像素子移動機構（撮像素子移動手段）１０と、撮像素子４をロックするロック機構（ロック手段）２０を備えている。ロック機構２０は、後述するスペーサ部材２２、解除部材２５、ロックレバー２８およびロック機構駆動モータ２９等を備えている。
【００１５】
次に、撮像素子移動機構１０およびロック機構２０の構成について図２を参照して説明する。図２は撮像素子移動機構１０およびロック機構２０を分解した構成をカメラ１の背面側から見た斜視図である。なお、図２を含めた以下に示す図では必要に応じて、カメラ１の前方を矢印Ｆで示し、後方（背面方向）を矢印Ｂで示し、右側をＲで示し、左側をＬで示す。
図２に示すように、撮像素子移動機構１０およびロック機構２０を構成する部材は、光軸方向である前後方向に沿って配設されている。
地板２１は、支持部材であってロック機構２０全体を支持する。地板２１は、ステンレス等の金属板から形成され、板厚が精度高く仕上げられている。地板２１の背面は、ロック機構２０における基準面２１ａであって、図１に示す本体２の図示しないレンズマウントから所定のフランジバック距離になるように本体２に結合されている。
【００１６】
地板２１の中央には、後述する撮像素子４の外形と略同形状の開口２１ｂが形成されている。開口２１ｂは、光軸方向に移動する撮像素子４との干渉を防止する。地板２１の開口２１ｂを挟んだ左右両側にはガイド部材２１ｃが光軸方向に沿って突設されている。更に、地板２１の右側には、太さの異なる２段の回動軸２１ｄがあり、その右側にはロックレバー２８のカムピン２８ｂの回動を邪魔しないように逃げた円弧孔２１ｅとが形成されている。
【００１７】
地板２１の後方には、スペーサ部材２２が配設されている。スペーサ部材２２は、ステンレス等の金属板から形成される板金であり、その板厚が精度高く仕上げられている。スペーサ部材２２は、地板２１と撮像素子４との間で左右方向にスライドする。スペーサ部材２２には、中央に矩形状の開口２２ａと、開口２２ａの右側の上下に開口２２ｂが形成されている。スペーサ部材２２が左側に位置する後述するアンロック位置では、開口２２ａ、２２ｂによって、光軸方向に移動する撮像素子４との干渉を防止する。
【００１８】
スペーサ部材２２の開口２２ａを挟んだ左右両側にはガイド部材２１ｃが挿入されるガイド長孔２２ｃが形成されている。スペーサ部材２２は、地板２１のガイド部材２１ｃにガイドされることで、地板２１に対してスムーズにスライドする。また、スペーサ部材２２が右側に位置する後述するロック位置では、スペーサ部材２２の背面は撮像素子４と当接する当接面２２ｄとして機能する。更に、スペーサ部材２２の右側には、回動軸２１ｄに接触しない大きさの長穴の孔２２ｅと、ロックレバー２８のカムピン２８ｂが係合するカム溝２２ｆとが形成されている。
【００１９】
撮像素子４は、外装が保持部としてのセラミックパッケージで覆われて形成されている。撮像素子４の左端には当接部４ａが左側に向かって延出され、右端の上下には当接部４ｂが右側に向かって延出されている。当接部４ａ、４ｂの前面は、スペーサ部材２２が右側にスライドされたロック位置で、スペーサ部材２２の当接面２２ｄと当接する当接面４ｃとして機能する。また、撮像素子４の左右両側には、光軸方向に移動する撮像素子４をガイドするガイド軸２３が貫通される孔４ｄが形成されている。また、右側の孔４ｄの下方には、雌ネジ部４ｅが形成されている。
【００２０】
撮像素子移動モータ２４は、撮像素子４を光軸方向に移動させる駆動部として機能する。撮像素子移動モータ２４のリードスクリュー２４ａは、撮像素子４の雌ネジ部４ｅに螺合される。撮像素子移動モータ２４は、本体２等に結合され、リードスクリュー２４ａを一方方向に回転させることで撮像素子４を前方に移動させ、逆回転させることで撮像素子４を後方に移動させる。すなわち、撮像素子移動モータ２４は、撮像素子４を光軸方向上に移動させる。本実施形態の撮像素子移動機構１０は、撮像素子移動モータ２４、リードスクリュー２４ａおよび雌ネジ部４ｅを含んで構成される。
【００２１】
撮像素子４の後方には、解除部材２５が配設されている。解除部材２５は、ステンレス等の金属板金から形成される板金である。解除部材２５は、後述する付勢部材２６、２７による撮像素子４のスペーサ部材２２への押し付けを許容したり解除したりする。解除部材２５は、スペーサ部材２２と同様、左右方向にスライドする。解除部材２５には、中央に略矩形状の開口２５ａが形成されている。開口２５ａの左側には孔２５ｂが形成され、開口２５ａの右側の上下には切欠２５ｃが形成されている。解除部材２５が右側に位置するロック位置では、孔２５ｂおよび切欠２５ｃを通して、付勢部材２６による撮像素子４への押し付けを許容する。
【００２２】
解除部材２５の開口２５ａを挟んだ左右にはガイド長孔２５ｄが形成されている。解除部材２５は、地板２１のガイド部材２１ｃにガイドされることで、地板２１に対してスムーズにスライドする。また、解除部材２５が地板２１に対して左側に位置するアンロック位置では、解除部材２５の背面は、付勢部材２６の押し付け力を受け止め、付勢部材２６による撮像素子４への押し付けを解除する解除面２５ｅとして機能する。更に、解除部材２５の右側には、回動軸２１ｄに接触しない大きさの長穴の孔２５ｆと、ロックレバー２８のカムピン２８ｂが係合するカム溝２５ｇとが形成されている。
【００２３】
解除部材２５の後方には、左右両側に付勢部材２６、２７が配設されている。付勢部材２６、２７は、板バネであり、それぞれ地板２１の基準面２１ａに結合されている。左側の付勢部材２６には、右側に向かって延出する付勢部２６ａが形成され、右側の付勢部材２７には、左側に向かって延出する上下一対の付勢部２７ａが形成されている。各付勢部２６ａ、２７ａは、先端に向かうにしたがって前方に傾斜し、最先端では後方に傾斜する傾斜面２６ｂ、２７ｂが形成されている。
【００２４】
ロックレバー２８は、カム部材であって、その回動孔２８ａが地板２１の回動軸２１ｄの先端側の細い軸に嵌合され、これを中心に、解除部材２５の上側で回転可能となる。解除部材２５の孔２５ｆ、スペーサ部材２２の孔２２ｅは回動軸２１ｄより大きいので解除部材２５およびスペーサ部材２２のスライド動作とロックレバー２８の回動動作は互いに干渉しない。また、ロックレバー２８は、カムピン２８ｂが解除部材２５のカム溝２５ｇおよびスペーサ部材２２のカム溝２２ｆに係合する。ロックレバー２８は、図１に示すロック機構駆動モータ２９によって回転される。このとき、カムピン２８ｂは解除部材２５のカム溝２５ｇおよびスペーサ部材２２のカム溝２２ｆに係合しているので、カム作用によって解除部材２５およびスペーサ部材２２を地板２１に対して左右にスライドさせることができる。
本実施形態のロック機構２０は、地板２１、スペーサ部材２２、解除部材２５、付勢部材２６、ロックレバー２８およびロック機構駆動モータ２９を含んで構成される。
【００２５】
なお、スペーサ部材２２および解除部材２５は、撮像素子４の長辺に対して平行に配置されている。また、本実施形態のカメラ１は、一般的なデジタル一眼レフカメラと同様に撮像素子４の光軸と平行な軸上の撮像素子４の真上に、図示しないファインダが配置される。したがって、スペーサ部材２２および解除部材２５が移動する方向は、光軸と直交方向であり、かつ撮像素子４とファインダを結ぶ線に対して直交する方向である。
【００２６】
本実施形態では撮像素子４をロックする場合、ロックレバー２８は、スペーサ部材２２をロック位置である右側にスライドさせた後、所定時間後に解除部材２５を付勢部材２６、２７の押し付け力を解除する方向である右側にスライドさせる。逆に、撮像素子４をアンロックする場合、ロックレバー２８は、解除部材２５を付勢部材２６、２７の押し付け力を許容する方向である左側にスライドさせた後、所定時間後にスペーサ部材２２をアンロック位置である左側にスライドさせる。
【００２７】
具体的に、ロックレバー２８によってスペーサ部材２２と解除部材２５とを時間差でスライドさせる動作について図３を参照して説明する。なお、撮像素子４をロックおよびアンロックする動作については、後述する。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロックレバー２８、解除部材２５のカム溝２５ｇおよびスペーサ部材２２のカム溝２２ｆを後方から見た図である。図３（ａ）は解除部材２５およびスペーサ部材２２が、地板２１に対して左側に位置している状態である。図３（ｂ）および図３（ｃ）は、順にロックレバー２８を回動させたときのカム溝２５ｇおよびカム溝２２ｆの位置を示す図である。
【００２８】
図３に示すように、カム溝２５ｇはカム空転溝２５ｇ１とカム作動溝２５ｇ２とが連続して形成されている。カム空転溝２５ｇ１は、解除部材２５が左側に位置する状態で、ロックレバー２８の回動孔２８ａを中心としてカムピン２８ｂの回動軌道に沿った円弧状に形成されている。カム作動溝２５ｇ２は、カムピン２８ｂの回動軌道とは異なる鉛直状に延びる直線状に形成されている。
一方、カム溝２２ｆにも、カム作動溝２２ｆ１とカム空転溝２２ｆ２とが形成されている。カム作動溝２２ｆ１は、カムピン２８ｂの回動軌道とは異なる鉛直状に延びる直線状に形成されている。カム空転溝２２ｆ２は、スペーサ部材２２が右側に位置する状態で、カムピン２８ｂの回動軌道に沿った円弧状に形成されている。スペーサ部材２２のカム溝２２ｆおよび解除部材２５のカム溝２５ｇはそれぞれ異なる形状に形成されている。
【００２９】
まず、図３（ａ）に示すように、カムピン２８ｂは、カム溝２５ｇのカム空転溝２５ｇ１に位置すると共に、カム溝２２ｆのカム作動溝２２ｆ１に位置する。次に、ロックレバー２８が、図３（ｂ）に示す矢印方向に略４０°回動すると、スペーサ部材２２はカムピン２８ｂによってカム作動溝２２ｆ１を介し、距離Ｘ１分スライドし、ロック位置に移動する。一方、解除部材２５は、カムピン２８ｂがカム空転溝２５ｇ１内を移動するだけであり、移動しない。
【００３０】
次に、ロックレバー２８が、図３（ｃ）に示す矢印方向に略５０°回動すると、解除部材２５はカムピン２８ｂによってカム作動溝２５ｇ２を介して、距離Ｘ２分スライドし、ロック位置に移動する。一方、スペーサ部材２２は、カムピン２８ｂがカム空転溝２２ｆ２内を移動するだけであり、移動しない。
このように、撮像素子４をロックする場合、ロックレバー２８はスペーサ部材２２をスライドさせた後、所定時間後に時間差で解除部材２５をスライドさせる。一方、撮像素子４をアンロックする場合、ロックレバー２８は図３（ｃ）、（ｂ）、（ａ）のように回動し、解除部材２５をスライドさせた後、所定時間後に時間差でスペーサ部材２２をスライドさせる。
【００３１】
次に、上述したように構成されるロック機構２０の具体的な動作を図４〜図６を参照して説明する。図４は、ロック機構２０の動作を示すフローチャートである。図５（ａ）〜（ｃ）は、アンロック状態からロック状態に移行するロック機構２０の要部の動作を上方から見た断面図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、ロック状態からアンロック状態に移行するロック機構２０の要部の動作を上方から見た断面図である。
【００３２】
まず、ステップＳ１０１では、システム制御部６は、静止画撮影および動画撮影の何れかであるかを判断する。システム制御部６は、使用者により例えばレリーズボタン９が半押しされることで静止画撮影であると判断する。
静止画撮影では、撮像素子４を安定させた状態で撮影するために、ロック機構２０は撮像素子４をアンロック状態からロック状態に移行する。
【００３３】
ここで、アンロック状態（アンロック時）とは、ロックレバー２８が垂直に位置し（図３（ａ）を参照）、図５（ａ）に示すように、スペーサ部材２２および解除部材２５がそれぞれスライド範囲の左端に位置している。なお、図５（ａ）に示すように、アンロック状態では、スペーサ部材２２の当接面２２ｄが撮像素子４の当接部４ａ、４ｂに光軸方向上で重なり合わない位置であるため、撮像素子４は前後に移動が可能である。また、解除部材２５の解除面２５ｅが付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａに隣接する傾斜面２６ｂ、２７ｂに当接し、押し付け力を受け止めているので、撮像素子４は付勢部材２６により付勢されていない。
【００３４】
ステップＳ１０２では、システム制御部６は、図示しないロック状態検出部を介してロック機構２０がロック状態か否かを判定する。アンロック状態の場合、ステップＳ１０３の処理に進み、ロック状態の場合、ステップＳ１０７の処理に進み、静止画撮影を行う。
ステップＳ１０３では、システム制御部６は、撮像素子移動モータ２４を回転させて撮像素子４を地板２１の基準面２１ａからスペーサ部材２２の厚み分よりも僅かに離間した所定位置に移動させる。その後、システム制御部６は、撮像素子４をアンロック状態からロック状態に移行するために、ロック機構駆動モータ２９を正転させ、ロックレバー２８を時計方向に回転させる。
【００３５】
ステップＳ１０４では、ロックレバー２８の回転に応じて、カムピン２８ｂがスペーサ部材２２のカム溝２２ｆのカム作動溝２２ｆ１を右側に押圧するので、図５（ｂ）に示すように、スペーサ部材２２が右側に移動する。スペーサ部材２２は、撮像素子４の前面に移動し、地板２１と撮像素子４の間に進入する。この状態では、撮像素子４の当接部４ａ、４ｂがスペーサ部材２２の当接面２２ｄと対向した状態となる。
【００３６】
ロックレバー２８が約４０°回転すると、カムピン２８ｂはカム作動溝２２ｆ１に係合している状態から、カム空転溝２２ｆ２に係合する。カム空転溝２２ｆ２は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、スペーサ部材２２は距離Ｘ１分だけ移動した後、停止する。
【００３７】
また、ロックレバー２８が回転し始めたとき、カムピン２８ｂは解除部材２５のカム空転溝２５ｇ１内を移動する。カム空転溝２５ｇ１は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、解除部材２５は、ロックレバー２８が約４０°になるまで移動しない。カムピン２８ｂがカム空転溝２５ｇ１に係合している状態からカム作動溝２５ｇ２に係合することで、カム作動溝２５ｇ２を右側に押圧するので、図５（ｃ）に示すように、解除部材２５が右側に移動する（ステップＳ１０５）。
【００３８】
ステップＳ１０６では、ロックレバー２８が水平位置まで回転して停止すると、解除部材２５がスライド範囲の右端に達する。この状態では、付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａに隣接する傾斜面２６ｂ、２７ｂが解除部材２５の解除面２５ｅから退避するので、付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａが撮像素子４の背面を前方に向かって押し付ける。
したがって、撮像素子４の当接部４ａ、４ｂはスペーサ部材２２の当接面２２ｄを押し付け、更に、スペーサ部材２２が地板２１の基準面２１ａを押し付けるので、撮像素子４の前後方向の移動が固定され、撮像素子４のロックが完了する。なお、撮像素子４によって押し付けられるスペーサ部材２２は精度が出し易い板金なので確実な位置決めが可能となる。
ステップＳ１０７では、システム制御部６は、使用者によるレリーズボタン９の全押しに応じて、静止画の撮影ルーチンを開始し、撮影を終了する。
【００３９】
（動画撮影）
ステップＳ１０１において、システム制御部６は、使用者により例えば動画撮影開始部を用いて動画撮影が選択されることで動画撮影であると判断する。
動画撮影では、撮像素子４のウォブリング動作を可能にするために、ロック機構２０は撮像素子４のロック状態からアンロック状態に移行する。
【００４０】
ここで、ロック状態（ロック時）とは、ロックレバー２８が水平に位置し（図３（ｃ）を参照）、図６（ａ）に示すように、スペーサ部材２２および解除部材２５がそれぞれスライド範囲の右端に位置している。なお、図６（ａ）に示すように、ロック状態では、スペーサ部材２２の当接面２２ｄが撮像素子４の当接部４ａ、４ｂに光軸方向上で重なり合うように配置されている。また、解除部材２５の解除面２５ｅが付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａに隣接する傾斜面２６ｂ、２７ｂから離間しているので、付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａが撮像素子４の背面を前方に付勢している。この状態では、撮像素子４は、落下、衝撃等に耐えられるようにスペーサ部材２２と共に基準面２１ａに押し付けられている。
【００４１】
ステップＳ１０８では、システム制御部６は、図示しないロック状態検出部を介してロック機構２０がロック状態か否かを判定する。ロック状態の場合、ステップＳ１０９の処理に進み、アンロック状態の場合、ステップＳ１１３の処理に進み、動画撮影を行う。
ステップＳ１０９では、システム制御部６は、撮像素子４をロック状態からアンロック状態に移行するために、ロック機構駆動モータ２９を逆転させ、ロックレバー２８を反時計方向に回転させる。
【００４２】
ステップＳ１１０では、ロックレバー２８の回転に応じて、カムピン２８ｂが解除部材２５のカム溝２５ｇのカム作動溝２５ｇ２を左側に押圧するので、図６（ｂ）に示すように、解除部材２５が左側に移動する。この状態では、解除部材２５の解除面２５ｅが、付勢部材２６、２７の傾斜面２６ｂ、２７ｂを後方に押し上げることにより、付勢部２６ａ、２７ａを撮像素子４の背面から退避させ、撮像素子４への押し付け力を解除する。
【００４３】
ロックレバー２８が約５０°回転すると、カムピン２８ｂはカム作動溝２５ｇ２に係合している状態から、カム空転溝２５ｇ１に係合する。カム空転溝２５ｇ１は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、解除部材２５は距離Ｘ２分だけ移動した後、停止する。
【００４４】
また、ロックレバー２８が回転し始めたとき、カムピン２８ｂはスペーサ部材２２のカム空転溝２２ｆ２内を移動する。カム空転溝２２ｆ２は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、スペーサ部材２２は、ロックレバー２８が約５０°になるまで移動しない。カムピン２８ｂがカム空転溝２２ｆ２に係合している状態からカム作動溝２２ｆ１に係合することで、カム作動溝２２ｆ１を左側に押圧するので、図６（ｃ）に示すように、スペーサ部材２２が左側に移動する（ステップＳ１１１）。
【００４５】
ステップＳ１１２では、ロックレバー２８が鉛直位置まで回転して停止すると、スペーサ部材２２がスライド範囲の左端に達する。このとき、スペーサ部材２２が撮像素子４の前面から移動し、地板２１と撮像素子４との間から退避する。この状態では、撮像素子４の前方および背面に接触するものはないので撮像素子移動モータ２４の回転によるリードスクリュー２４ａの回転により、撮像素子４はウォブリング動作である前後方向に移動することが可能となる。
【００４６】
ステップＳ１１３では、システム制御部６は、使用者によるレリーズボタン９の全押しに応じて、動画の撮影ルーチンを開始し、撮影を終了する。
このように、本実施形態は、撮像素子４と、撮像素子４を光軸方向に移動する撮像素子移動機構１０と、付勢部材２６、２７および地板２１と撮像素子４との間に進退するスペーサ部材２２を含むロック機構２０とを備えている。したがって、撮像素子４を付勢部材２６、２７によってスペーサ部材２２に押し付けるシンプルな構成で所定位置に精度良くロックでき、落下および衝撃等に対する強度を向上させることができる。
【００４７】
また、スペーサ部材２２および解除部材２５は、ロックレバー２８と、スペーサ部材２２および解除部材２５に形成されたカム空転溝２２ｆ２、２５ｇ１およびカム作動溝２２ｆ１、２５ｇ２とによって時間差でスライドする。つまり、付勢力による摩擦力が発生しないうちにスペーサ部材２２の挿入が行われるのでモータの負荷も過大にならず、ロック状態への移行およびアンロック状態への移行を円滑に行うことができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、撮像素子４を移動する撮像素子移動機構１０として、撮像素子移動モータ２４、リードスクリュー２４ａおよび雌ネジ部４ｅによって構成される場合について説明したが、この場合に限られない。撮像素子移動機構１０としては、例えば、マグネットとコイルによる電磁駆動方式や、圧電素子を駆動源としてもよい。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、撮像素子４の位置決めに関連する、第１の実施形態と異なる実施形態について説明する。
ロック機構２０により地板２１と撮像素子４との間に、スペーサ部材２２を進入させる場合、撮像素子４の停止位置が所定位置から大きくずれていると、スペーサ部材２２の進入に影響を及ぼす場合がある。この場合、例えばステッピングモータのパルスカウントを記憶したり、位置センサを追加する等によって、撮像素子４の停止位置を補正することが考えられる。しかし、例えば落下、衝撃等で予期しないタイミングで撮像素子４の位置がずれる場合があり、この場合、ロック機構２０に以下の構成を追加することができる。
【００５０】
図７は、撮像素子移動機構４０の要部を上方から見た拡大図である。
本実施形態の撮像素子移動機構４０は、撮像素子４と、撮像素子移動モータ２４と、ナット４１と、弾性部材としてのコイルスプリング４２、４３を備えている。撮像素子４の端部には、撮像素子４の移動をリードスクリュー２４ａの軸方向に案内するガイド部４ｆが、撮像素子４と一体的に設けられている。ガイド部４ｆは、リードスクリュー２４ａの軸方向に離間して２つ配設され、それぞれリードスクリュー２４ａが挿通される挿通孔４ｇが形成されている。
【００５１】
ガイド部４ｆ間には、２つの挿通孔４ｇに挿通したリードスクリュー２４ａにナット４１が螺合されている。ナット４１と各ガイド部４ｆとの間には、コイルスプリング４２、４３がリードスクリュー２４ａと同軸上に配置されている。コイルスプリング４２、４３は、撮像素子４を光軸方向に移動させるための摩擦負荷等に対して圧縮変形することはないようなバネ定数にしている。このときのバネ定数をｋとする。
【００５２】
一方、上述した付勢部材２６、２７のバネ定数Ｋは、上述したバネ定数ｋに対し、Ｋ＞ｋの関係となっている。したがって、撮像素子４のロック時に、撮像素子４の停止位置が所定位置からずれていても、付勢部材２６、２７の付勢力Ｆがコイルスプリング４２、４３の付勢力ｆよりも大きいため、撮像素子４を地板２１の基準面２１ａに向かって押し付けが可能である。
【００５３】
このように、本実施形態によれば、撮像素子４と撮像素子移動機構４０とをコイルスプリング４２、４３を介して連結している。また、撮像素子４のロック時の付勢部材２６、２７による撮像素子４の付勢力をＦとして、コイルスプリング４２、４３の付勢力をｆとすると、Ｆ＞ｆになるように構成している。
したがって、落下および衝撃等で撮像素子４が所定位置に停止できない場合であっても、ロック機構２０は、撮像素子４を所定位置に精度良くロックすることができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
次に、撮像素子の異なる実施形態について説明する。
図８は、本実施形態に係る撮像素子５０の側面図および正面図である。
図８に示すように、撮像素子５０は、セラミック或いはレジンと呼ばれる樹脂にパッケージされている。撮像素子５０には、アウトサートされた金属板であるリードフレーム５１の一部がパッケージの外周縁から延出されている。リードフレーム５１は、撮像素子５０の端子部と同じ板金をプレス加工して形成され、撮像素子５０のチップ自体が実装されている。リードフレーム５１は、付勢部材２６、２７の押し付けに使用することによって高精度な光軸方向の位置決め部として機能する。
【００５５】
第１の実施形態では、撮像素子４の所定位置へのロックの際、撮像素子４の外形の一部をスペーサ部材２２に押し付けるように構成した。本実施形態では、撮像素子５０がリードフレーム５１とアウトサート成形され、リードフレーム５１を介してスペーサ部材２２に押し付けることで、落下および衝撃に対する強度が十分で、より高精度に光軸方向の位置決めができる。
【００５６】
なお、リードフレーム５１は、撮像素子５０の端子部と同じ板金で製作されている金属板を用いたが、リードフレームとは別に追加されたステンレス等の板金であっても同様の効果がある。
このように、本実施形態によれば、撮像素子５０はリードフレーム５１とアウトサート成形され、付勢部材２６、２７によりリードフレーム５１を介してスペーサ部材２２に押し付けられることで、撮像素子５０を所定位置にロックすることができる。したがって、撮像素子５０を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃等に対する強度を向上させることができる。
【００５７】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１：カメラ ２：本体 ３：撮像レンズ ４：撮像素子 ４ａ、４ｂ：当接部 ４ｃ：当接面 １０：撮像素子移動機構 ２１：地板 ２１ａ：基準面 ２２：スペーサ部材 ２２ｄ：当接面 ２２ｆ：カム溝 ２２ｆ１：カム作動溝 ２２ｆ２：カム空転溝 ２４：撮像素子移動モータ ２４ａ：リードスクリュー ２５：解除部材 ２５ｇ：カム溝 ２５ｇ１：カム空転溝 ２５ｇ２：カム作動溝 ２６：付勢部材 ２６ａ：付勢部 ２７：付勢部材 ２７ａ：付勢部 ２８：ロックレバー ２８ｂ：カムピン ４０：撮像素子移動機構 ４１：ナット ４２、４３：コイルスプリング ５０：撮像素子 ５１：金属板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関するものである。特に、撮像素子を光軸方向に移動させて撮像する撮像装置に用いられて好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル一眼レフカメラにおいて静止画撮影に加えて動画撮影機能を追加したカメラが開発されている。このようなカメラには、動画中の被写体追従のために、ウォブリング動作も可能なレンズによるオートフォーカス機構を備えるものがある。オートフォーカス機構には、フォーカスレンズ駆動にはよらず、撮像素子を光軸方向に駆動することによってオートフォーカス機構を達成するカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。その目的の一つは、交換レンズ式一眼レフカメラのため、既存のウォブリング動作のできない交換レンズを利用した場合も動画撮影を可能とする性能改善効果を享受できるようにすることである。
ウォブリング動作においては撮像素子を高速に起動、停止させるので、撮像素子の支持部材、駆動機構等はイナーシャを少なくするように部材の薄型化、軽量化されているのが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２５３７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、このような構造では本体に撮像素子を固定した場合に比べて装置の落下、衝撃試験における撮像素子の強度や精度が低下しやすいという問題がある。
一方、落下、衝撃対策のため、駆動機構の剛性を高めようとすると、撮像素子の支持部材の大型化だけでなく、これを駆動するアクチュエーターの大型化等、カメラ全体が大型化してしまう可能性がある。更に、消費電力の増大等のデメリットも考えられる。
【０００５】
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃に対する強度を向上させることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による撮像装置は、被写体からの光束が結像される撮像素子と、前記撮像素子を光軸方向に移動する撮像素子移動手段と、前記撮像素子を光軸方向上で基準面から所定の距離、離間した所定位置にロックするロック手段と、を備え、前記ロック手段は、前記基準面と前記撮像素子との間に進退するスペーサ部材と、前記撮像素子を前記スペーサ部材に押し付ける付勢部材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、撮像素子を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃に対する強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】カメラの内部構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態のロック機構の構成を示す斜視図である。
【図３】スペーサ部材および解除部材が時間差でスライドする動作を説明するための図である。
【図４】ロック機構の動作を示すフローチャートである。
【図５】アンロック状態からロック状態に移行するロック機構の断面図である。
【図６】ロック状態からアンロック状態に移行するロック機構の断面図である。
【図７】第２の実施形態の撮像素子移動機構の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態の撮像素子の正面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の撮像装置は、スペーサ部材と解除部材とを時間差で駆動するロック機構を備え、撮像素子を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃に対する強度を向上させることができる。
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態の撮像装置について、図１から図６を参照して説明する。
図１は撮像装置（以下、カメラ１という）の内部構成を示す図である。
カメラ１は、本体２に着脱可能な撮像レンズ３が取り付けられている。撮像レンズ３は、撮像素子４に被写体からの光束を結像させるフォーカスレンズを備えている。撮影開始によって、撮像素子４が画像の電荷の蓄積を開始し、所定の時間後に蓄積を終了後、蓄積した画像の電荷の読み出し動作を行い、信号処理回路５に画像信号を伝達する。
信号処理回路５は、撮像素子４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、メモリ制御部等によって構成されている。
【００１１】
システム制御部６は、カメラ１の各部を制御することによって位相差検出機能、コントラスト検出機能、露光制御機能、撮像素子移動速度変更機能等を実現する。システム制御部６は、ＣＰＵを含むマイクロコンピュータユニットから構成されており、撮像素子４を制御して被写体の条件に応じた蓄積時間の演算および蓄積開始、終了、読み出しを行う。
記録媒体７は、撮影した画像等を格納するフラッシュメモリ等の不揮発性メモリによって構成されている。記録媒体７は、所定枚数の画像を格納するのに十分な記憶量を備え、カメラ１に着脱可能である。
【００１２】
メモリ８は、システム制御部６の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶する。メモリ８には、撮影条件により異なる情報、数値が記録されている。また、メモリ８には、その他、撮像処理を行うプログラム、画像処理を行うプログラム、作成した画像ファイルデータを記録媒体７に記録するプログラム、画像ファイルデータを記録媒体７から読み出すプログラム等の各種プログラムが記録されている。また、メモリ８には、上述したプログラムのマルチタスク構成を実現し実行するＯＳ等の各種プログラムも記録されている。
【００１３】
レリーズボタン９は、使用者によって操作され、システム制御部６に撮影準備および撮影開始の指示をするスイッチである。レリーズボタン９は、操作途中（半押し）でＯＮになる第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）と、操作完了（全押し）でＯＮになる第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）とを備えている。第１シャッタースイッチ（ＳＷ１）によって測光および測距が行われ、第２シャッタースイッチ（ＳＷ２）によって撮影が行われる。
【００１４】
また、カメラ１は、撮像素子４を光軸方向（図１に示す軸Ｏ）に沿って移動させる撮像素子移動機構（撮像素子移動手段）１０と、撮像素子４をロックするロック機構（ロック手段）２０を備えている。ロック機構２０は、後述するスペーサ部材２２、解除部材２５、ロックレバー２８およびロック機構駆動モータ２９等を備えている。
【００１５】
次に、撮像素子移動機構１０およびロック機構２０の構成について図２を参照して説明する。図２は撮像素子移動機構１０およびロック機構２０を分解した構成をカメラ１の背面側から見た斜視図である。なお、図２を含めた以下に示す図では必要に応じて、カメラ１の前方を矢印Ｆで示し、後方（背面方向）を矢印Ｂで示し、右側をＲで示し、左側をＬで示す。
図２に示すように、撮像素子移動機構１０およびロック機構２０を構成する部材は、光軸方向である前後方向に沿って配設されている。
地板２１は、支持部材であってロック機構２０全体を支持する。地板２１は、ステンレス等の金属板から形成され、板厚が精度高く仕上げられている。地板２１の背面は、ロック機構２０における基準面２１ａであって、図１に示す本体２の図示しないレンズマウントから所定のフランジバック距離になるように本体２に結合されている。
【００１６】
地板２１の中央には、後述する撮像素子４の外形と略同形状の開口２１ｂが形成されている。開口２１ｂは、光軸方向に移動する撮像素子４との干渉を防止する。地板２１の開口２１ｂを挟んだ左右両側にはガイド部材２１ｃが光軸方向に沿って突設されている。更に、地板２１の右側には、太さの異なる２段の回動軸２１ｄがあり、その右側にはロックレバー２８のカムピン２８ｂの回動を邪魔しないように逃げた円弧孔２１ｅとが形成されている。
【００１７】
地板２１の後方には、スペーサ部材２２が配設されている。スペーサ部材２２は、ステンレス等の金属板から形成される板金であり、その板厚が精度高く仕上げられている。スペーサ部材２２は、地板２１と撮像素子４との間で左右方向にスライドする。スペーサ部材２２には、中央に矩形状の開口２２ａと、開口２２ａの右側の上下に開口２２ｂが形成されている。スペーサ部材２２が左側に位置する後述するアンロック位置では、開口２２ａ、２２ｂによって、光軸方向に移動する撮像素子４との干渉を防止する。
【００１８】
スペーサ部材２２の開口２２ａを挟んだ左右両側にはガイド部材２１ｃが挿入されるガイド長孔２２ｃが形成されている。スペーサ部材２２は、地板２１のガイド部材２１ｃにガイドされることで、地板２１に対してスムーズにスライドする。また、スペーサ部材２２が右側に位置する後述するロック位置では、スペーサ部材２２の背面は撮像素子４と当接する当接面２２ｄとして機能する。更に、スペーサ部材２２の右側には、回動軸２１ｄに接触しない大きさの長穴の孔２２ｅと、ロックレバー２８のカムピン２８ｂが係合するカム溝２２ｆとが形成されている。
【００１９】
撮像素子４は、外装が保持部としてのセラミックパッケージで覆われて形成されている。撮像素子４の左端には当接部４ａが左側に向かって延出され、右端の上下には当接部４ｂが右側に向かって延出されている。当接部４ａ、４ｂの前面は、スペーサ部材２２が右側にスライドされたロック位置で、スペーサ部材２２の当接面２２ｄと当接する当接面４ｃとして機能する。また、撮像素子４の左右両側には、光軸方向に移動する撮像素子４をガイドするガイド軸２３が貫通される孔４ｄが形成されている。また、右側の孔４ｄの下方には、雌ネジ部４ｅが形成されている。
【００２０】
撮像素子移動モータ２４は、撮像素子４を光軸方向に移動させる駆動部として機能する。撮像素子移動モータ２４のリードスクリュー２４ａは、撮像素子４の雌ネジ部４ｅに螺合される。撮像素子移動モータ２４は、本体２等に結合され、リードスクリュー２４ａを一方方向に回転させることで撮像素子４を前方に移動させ、逆回転させることで撮像素子４を後方に移動させる。すなわち、撮像素子移動モータ２４は、撮像素子４を光軸方向上に移動させる。本実施形態の撮像素子移動機構１０は、撮像素子移動モータ２４、リードスクリュー２４ａおよび雌ネジ部４ｅを含んで構成される。
【００２１】
撮像素子４の後方には、解除部材２５が配設されている。解除部材２５は、ステンレス等の金属板金から形成される板金である。解除部材２５は、後述する付勢部材２６、２７による撮像素子４のスペーサ部材２２への押し付けを許容したり解除したりする。解除部材２５は、スペーサ部材２２と同様、左右方向にスライドする。解除部材２５には、中央に略矩形状の開口２５ａが形成されている。開口２５ａの左側には孔２５ｂが形成され、開口２５ａの右側の上下には切欠２５ｃが形成されている。解除部材２５が右側に位置するロック位置では、孔２５ｂおよび切欠２５ｃを通して、付勢部材２６による撮像素子４への押し付けを許容する。
【００２２】
解除部材２５の開口２５ａを挟んだ左右にはガイド長孔２５ｄが形成されている。解除部材２５は、地板２１のガイド部材２１ｃにガイドされることで、地板２１に対してスムーズにスライドする。また、解除部材２５が地板２１に対して左側に位置するアンロック位置では、解除部材２５の背面は、付勢部材２６の押し付け力を受け止め、付勢部材２６による撮像素子４への押し付けを解除する解除面２５ｅとして機能する。更に、解除部材２５の右側には、回動軸２１ｄに接触しない大きさの長穴の孔２５ｆと、ロックレバー２８のカムピン２８ｂが係合するカム溝２５ｇとが形成されている。
【００２３】
解除部材２５の後方には、左右両側に付勢部材２６、２７が配設されている。付勢部材２６、２７は、板バネであり、それぞれ地板２１の基準面２１ａに結合されている。左側の付勢部材２６には、右側に向かって延出する付勢部２６ａが形成され、右側の付勢部材２７には、左側に向かって延出する上下一対の付勢部２７ａが形成されている。各付勢部２６ａ、２７ａは、先端に向かうにしたがって前方に傾斜し、最先端では後方に傾斜する傾斜面２６ｂ、２７ｂが形成されている。
【００２４】
ロックレバー２８は、カム部材であって、その回動孔２８ａが地板２１の回動軸２１ｄの先端側の細い軸に嵌合され、これを中心に、解除部材２５の上側で回転可能となる。解除部材２５の孔２５ｆ、スペーサ部材２２の孔２２ｅは回動軸２１ｄより大きいので解除部材２５およびスペーサ部材２２のスライド動作とロックレバー２８の回動動作は互いに干渉しない。また、ロックレバー２８は、カムピン２８ｂが解除部材２５のカム溝２５ｇおよびスペーサ部材２２のカム溝２２ｆに係合する。ロックレバー２８は、図１に示すロック機構駆動モータ２９によって回転される。このとき、カムピン２８ｂは解除部材２５のカム溝２５ｇおよびスペーサ部材２２のカム溝２２ｆに係合しているので、カム作用によって解除部材２５およびスペーサ部材２２を地板２１に対して左右にスライドさせることができる。
本実施形態のロック機構２０は、地板２１、スペーサ部材２２、解除部材２５、付勢部材２６、ロックレバー２８およびロック機構駆動モータ２９を含んで構成される。
【００２５】
なお、スペーサ部材２２および解除部材２５は、撮像素子４の長辺に対して平行に配置されている。また、本実施形態のカメラ１は、一般的なデジタル一眼レフカメラと同様に撮像素子４の光軸と平行な軸上の撮像素子４の真上に、図示しないファインダが配置される。したがって、スペーサ部材２２および解除部材２５が移動する方向は、光軸と直交方向であり、かつ撮像素子４とファインダを結ぶ線に対して直交する方向である。
【００２６】
本実施形態では撮像素子４をロックする場合、ロックレバー２８は、スペーサ部材２２をロック位置である右側にスライドさせた後、所定時間後に解除部材２５を付勢部材２６、２７の押し付け力を解除する方向である右側にスライドさせる。逆に、撮像素子４をアンロックする場合、ロックレバー２８は、解除部材２５を付勢部材２６、２７の押し付け力を許容する方向である左側にスライドさせた後、所定時間後にスペーサ部材２２をアンロック位置である左側にスライドさせる。
【００２７】
具体的に、ロックレバー２８によってスペーサ部材２２と解除部材２５とを時間差でスライドさせる動作について図３を参照して説明する。なお、撮像素子４をロックおよびアンロックする動作については、後述する。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロックレバー２８、解除部材２５のカム溝２５ｇおよびスペーサ部材２２のカム溝２２ｆを後方から見た図である。図３（ａ）は解除部材２５およびスペーサ部材２２が、地板２１に対して左側に位置している状態である。図３（ｂ）および図３（ｃ）は、順にロックレバー２８を回動させたときのカム溝２５ｇおよびカム溝２２ｆの位置を示す図である。
【００２８】
図３に示すように、カム溝２５ｇはカム空転溝２５ｇ１とカム作動溝２５ｇ２とが連続して形成されている。カム空転溝２５ｇ１は、解除部材２５が左側に位置する状態で、ロックレバー２８の回動孔２８ａを中心としてカムピン２８ｂの回動軌道に沿った円弧状に形成されている。カム作動溝２５ｇ２は、カムピン２８ｂの回動軌道とは異なる鉛直状に延びる直線状に形成されている。
一方、カム溝２２ｆにも、カム作動溝２２ｆ１とカム空転溝２２ｆ２とが形成されている。カム作動溝２２ｆ１は、カムピン２８ｂの回動軌道とは異なる鉛直状に延びる直線状に形成されている。カム空転溝２２ｆ２は、スペーサ部材２２が右側に位置する状態で、カムピン２８ｂの回動軌道に沿った円弧状に形成されている。スペーサ部材２２のカム溝２２ｆおよび解除部材２５のカム溝２５ｇはそれぞれ異なる形状に形成されている。
【００２９】
まず、図３（ａ）に示すように、カムピン２８ｂは、カム溝２５ｇのカム空転溝２５ｇ１に位置すると共に、カム溝２２ｆのカム作動溝２２ｆ１に位置する。次に、ロックレバー２８が、図３（ｂ）に示す矢印方向に略４０°回動すると、スペーサ部材２２はカムピン２８ｂによってカム作動溝２２ｆ１を介し、距離Ｘ１分スライドし、ロック位置に移動する。一方、解除部材２５は、カムピン２８ｂがカム空転溝２５ｇ１内を移動するだけであり、移動しない。
【００３０】
次に、ロックレバー２８が、図３（ｃ）に示す矢印方向に略５０°回動すると、解除部材２５はカムピン２８ｂによってカム作動溝２５ｇ２を介して、距離Ｘ２分スライドし、ロック位置に移動する。一方、スペーサ部材２２は、カムピン２８ｂがカム空転溝２２ｆ２内を移動するだけであり、移動しない。
このように、撮像素子４をロックする場合、ロックレバー２８はスペーサ部材２２をスライドさせた後、所定時間後に時間差で解除部材２５をスライドさせる。一方、撮像素子４をアンロックする場合、ロックレバー２８は図３（ｃ）、（ｂ）、（ａ）のように回動し、解除部材２５をスライドさせた後、所定時間後に時間差でスペーサ部材２２をスライドさせる。
【００３１】
次に、上述したように構成されるロック機構２０の具体的な動作を図４〜図６を参照して説明する。図４は、ロック機構２０の動作を示すフローチャートである。図５（ａ）〜（ｃ）は、アンロック状態からロック状態に移行するロック機構２０の要部の動作を上方から見た断面図である。図６（ａ）〜（ｃ）は、ロック状態からアンロック状態に移行するロック機構２０の要部の動作を上方から見た断面図である。
【００３２】
まず、ステップＳ１０１では、システム制御部６は、静止画撮影および動画撮影の何れかであるかを判断する。システム制御部６は、使用者により例えばレリーズボタン９が半押しされることで静止画撮影であると判断する。
静止画撮影では、撮像素子４を安定させた状態で撮影するために、ロック機構２０は撮像素子４をアンロック状態からロック状態に移行する。
【００３３】
ここで、アンロック状態（アンロック時）とは、ロックレバー２８が垂直に位置し（図３（ａ）を参照）、図５（ａ）に示すように、スペーサ部材２２および解除部材２５がそれぞれスライド範囲の左端に位置している。なお、図５（ａ）に示すように、アンロック状態では、スペーサ部材２２の当接面２２ｄが撮像素子４の当接部４ａ、４ｂに光軸方向上で重なり合わない位置であるため、撮像素子４は前後に移動が可能である。また、解除部材２５の解除面２５ｅが付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａに隣接する傾斜面２６ｂ、２７ｂに当接し、押し付け力を受け止めているので、撮像素子４は付勢部材２６により付勢されていない。
【００３４】
ステップＳ１０２では、システム制御部６は、図示しないロック状態検出部を介してロック機構２０がロック状態か否かを判定する。アンロック状態の場合、ステップＳ１０３の処理に進み、ロック状態の場合、ステップＳ１０７の処理に進み、静止画撮影を行う。
ステップＳ１０３では、システム制御部６は、撮像素子移動モータ２４を回転させて撮像素子４を地板２１の基準面２１ａからスペーサ部材２２の厚み分よりも僅かに離間した所定位置に移動させる。その後、システム制御部６は、撮像素子４をアンロック状態からロック状態に移行するために、ロック機構駆動モータ２９を正転させ、ロックレバー２８を時計方向に回転させる。
【００３５】
ステップＳ１０４では、ロックレバー２８の回転に応じて、カムピン２８ｂがスペーサ部材２２のカム溝２２ｆのカム作動溝２２ｆ１を右側に押圧するので、図５（ｂ）に示すように、スペーサ部材２２が右側に移動する。スペーサ部材２２は、撮像素子４の前面に移動し、地板２１と撮像素子４の間に進入する。この状態では、撮像素子４の当接部４ａ、４ｂがスペーサ部材２２の当接面２２ｄと対向した状態となる。
【００３６】
ロックレバー２８が約４０°回転すると、カムピン２８ｂはカム作動溝２２ｆ１に係合している状態から、カム空転溝２２ｆ２に係合する。カム空転溝２２ｆ２は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、スペーサ部材２２は距離Ｘ１分だけ移動した後、停止する。
【００３７】
また、ロックレバー２８が回転し始めたとき、カムピン２８ｂは解除部材２５のカム空転溝２５ｇ１内を移動する。カム空転溝２５ｇ１は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、解除部材２５は、ロックレバー２８が約４０°になるまで移動しない。カムピン２８ｂがカム空転溝２５ｇ１に係合している状態からカム作動溝２５ｇ２に係合することで、カム作動溝２５ｇ２を右側に押圧するので、図５（ｃ）に示すように、解除部材２５が右側に移動する（ステップＳ１０５）。
【００３８】
ステップＳ１０６では、ロックレバー２８が水平位置まで回転して停止すると、解除部材２５がスライド範囲の右端に達する。この状態では、付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａに隣接する傾斜面２６ｂ、２７ｂが解除部材２５の解除面２５ｅから退避するので、付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａが撮像素子４の背面を前方に向かって押し付ける。
したがって、撮像素子４の当接部４ａ、４ｂはスペーサ部材２２の当接面２２ｄを押し付け、更に、スペーサ部材２２が地板２１の基準面２１ａを押し付けるので、撮像素子４の前後方向の移動が固定され、撮像素子４のロックが完了する。なお、撮像素子４によって押し付けられるスペーサ部材２２は精度が出し易い板金なので確実な位置決めが可能となる。
ステップＳ１０７では、システム制御部６は、使用者によるレリーズボタン９の全押しに応じて、静止画の撮影ルーチンを開始し、撮影を終了する。
【００３９】
（動画撮影）
ステップＳ１０１において、システム制御部６は、使用者により例えば動画撮影開始部を用いて動画撮影が選択されることで動画撮影であると判断する。
動画撮影では、撮像素子４のウォブリング動作を可能にするために、ロック機構２０は撮像素子４のロック状態からアンロック状態に移行する。
【００４０】
ここで、ロック状態（ロック時）とは、ロックレバー２８が水平に位置し（図３（ｃ）を参照）、図６（ａ）に示すように、スペーサ部材２２および解除部材２５がそれぞれスライド範囲の右端に位置している。なお、図６（ａ）に示すように、ロック状態では、スペーサ部材２２の当接面２２ｄが撮像素子４の当接部４ａ、４ｂに光軸方向上で重なり合うように配置されている。また、解除部材２５の解除面２５ｅが付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａに隣接する傾斜面２６ｂ、２７ｂから離間しているので、付勢部材２６、２７の付勢部２６ａ、２７ａが撮像素子４の背面を前方に付勢している。この状態では、撮像素子４は、落下、衝撃等に耐えられるようにスペーサ部材２２と共に基準面２１ａに押し付けられている。
【００４１】
ステップＳ１０８では、システム制御部６は、図示しないロック状態検出部を介してロック機構２０がロック状態か否かを判定する。ロック状態の場合、ステップＳ１０９の処理に進み、アンロック状態の場合、ステップＳ１１３の処理に進み、動画撮影を行う。
ステップＳ１０９では、システム制御部６は、撮像素子４をロック状態からアンロック状態に移行するために、ロック機構駆動モータ２９を逆転させ、ロックレバー２８を反時計方向に回転させる。
【００４２】
ステップＳ１１０では、ロックレバー２８の回転に応じて、カムピン２８ｂが解除部材２５のカム溝２５ｇのカム作動溝２５ｇ２を左側に押圧するので、図６（ｂ）に示すように、解除部材２５が左側に移動する。この状態では、解除部材２５の解除面２５ｅが、付勢部材２６、２７の傾斜面２６ｂ、２７ｂを後方に押し上げることにより、付勢部２６ａ、２７ａを撮像素子４の背面から退避させ、撮像素子４への押し付け力を解除する。
【００４３】
ロックレバー２８が約５０°回転すると、カムピン２８ｂはカム作動溝２５ｇ２に係合している状態から、カム空転溝２５ｇ１に係合する。カム空転溝２５ｇ１は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、解除部材２５は距離Ｘ２分だけ移動した後、停止する。
【００４４】
また、ロックレバー２８が回転し始めたとき、カムピン２８ｂはスペーサ部材２２のカム空転溝２２ｆ２内を移動する。カム空転溝２２ｆ２は、ロックレバー２８の回転半径と概略同一半径の円弧形状であるため、スペーサ部材２２は、ロックレバー２８が約５０°になるまで移動しない。カムピン２８ｂがカム空転溝２２ｆ２に係合している状態からカム作動溝２２ｆ１に係合することで、カム作動溝２２ｆ１を左側に押圧するので、図６（ｃ）に示すように、スペーサ部材２２が左側に移動する（ステップＳ１１１）。
【００４５】
ステップＳ１１２では、ロックレバー２８が鉛直位置まで回転して停止すると、スペーサ部材２２がスライド範囲の左端に達する。このとき、スペーサ部材２２が撮像素子４の前面から移動し、地板２１と撮像素子４との間から退避する。この状態では、撮像素子４の前方および背面に接触するものはないので撮像素子移動モータ２４の回転によるリードスクリュー２４ａの回転により、撮像素子４はウォブリング動作である前後方向に移動することが可能となる。
【００４６】
ステップＳ１１３では、システム制御部６は、使用者によるレリーズボタン９の全押しに応じて、動画の撮影ルーチンを開始し、撮影を終了する。
このように、本実施形態は、撮像素子４と、撮像素子４を光軸方向に移動する撮像素子移動機構１０と、付勢部材２６、２７および地板２１と撮像素子４との間に進退するスペーサ部材２２を含むロック機構２０とを備えている。したがって、撮像素子４を付勢部材２６、２７によってスペーサ部材２２に押し付けるシンプルな構成で所定位置に精度良くロックでき、落下および衝撃等に対する強度を向上させることができる。
【００４７】
また、スペーサ部材２２および解除部材２５は、ロックレバー２８と、スペーサ部材２２および解除部材２５に形成されたカム空転溝２２ｆ２、２５ｇ１およびカム作動溝２２ｆ１、２５ｇ２とによって時間差でスライドする。つまり、付勢力による摩擦力が発生しないうちにスペーサ部材２２の挿入が行われるのでモータの負荷も過大にならず、ロック状態への移行およびアンロック状態への移行を円滑に行うことができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、撮像素子４を移動する撮像素子移動機構１０として、撮像素子移動モータ２４、リードスクリュー２４ａおよび雌ネジ部４ｅによって構成される場合について説明したが、この場合に限られない。撮像素子移動機構１０としては、例えば、マグネットとコイルによる電磁駆動方式や、圧電素子を駆動源としてもよい。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に、撮像素子４の位置決めに関連する、第１の実施形態と異なる実施形態について説明する。
ロック機構２０により地板２１と撮像素子４との間に、スペーサ部材２２を進入させる場合、撮像素子４の停止位置が所定位置から大きくずれていると、スペーサ部材２２の進入に影響を及ぼす場合がある。この場合、例えばステッピングモータのパルスカウントを記憶したり、位置センサを追加する等によって、撮像素子４の停止位置を補正することが考えられる。しかし、例えば落下、衝撃等で予期しないタイミングで撮像素子４の位置がずれる場合があり、この場合、ロック機構２０に以下の構成を追加することができる。
【００５０】
図７は、撮像素子移動機構４０の要部を上方から見た拡大図である。
本実施形態の撮像素子移動機構４０は、撮像素子４と、撮像素子移動モータ２４と、ナット４１と、弾性部材としてのコイルスプリング４２、４３を備えている。撮像素子４の端部には、撮像素子４の移動をリードスクリュー２４ａの軸方向に案内するガイド部４ｆが、撮像素子４と一体的に設けられている。ガイド部４ｆは、リードスクリュー２４ａの軸方向に離間して２つ配設され、それぞれリードスクリュー２４ａが挿通される挿通孔４ｇが形成されている。
【００５１】
ガイド部４ｆ間には、２つの挿通孔４ｇに挿通したリードスクリュー２４ａにナット４１が螺合されている。ナット４１と各ガイド部４ｆとの間には、コイルスプリング４２、４３がリードスクリュー２４ａと同軸上に配置されている。コイルスプリング４２、４３は、撮像素子４を光軸方向に移動させるための摩擦負荷等に対して圧縮変形することはないようなバネ定数にしている。このときのバネ定数をｋとする。
【００５２】
一方、上述した付勢部材２６、２７のバネ定数Ｋは、上述したバネ定数ｋに対し、Ｋ＞ｋの関係となっている。したがって、撮像素子４のロック時に、撮像素子４の停止位置が所定位置からずれていても、付勢部材２６、２７の付勢力Ｆがコイルスプリング４２、４３の付勢力ｆよりも大きいため、撮像素子４を地板２１の基準面２１ａに向かって押し付けが可能である。
【００５３】
このように、本実施形態によれば、撮像素子４と撮像素子移動機構４０とをコイルスプリング４２、４３を介して連結している。また、撮像素子４のロック時の付勢部材２６、２７による撮像素子４の付勢力をＦとして、コイルスプリング４２、４３の付勢力をｆとすると、Ｆ＞ｆになるように構成している。
したがって、落下および衝撃等で撮像素子４が所定位置に停止できない場合であっても、ロック機構２０は、撮像素子４を所定位置に精度良くロックすることができる。
【００５４】
（第３の実施形態）
次に、撮像素子の異なる実施形態について説明する。
図８は、本実施形態に係る撮像素子５０の側面図および正面図である。
図８に示すように、撮像素子５０は、セラミック或いはレジンと呼ばれる樹脂にパッケージされている。撮像素子５０には、アウトサートされた金属板であるリードフレーム５１の一部がパッケージの外周縁から延出されている。リードフレーム５１は、撮像素子５０の端子部と同じ板金をプレス加工して形成され、撮像素子５０のチップ自体が実装されている。リードフレーム５１は、付勢部材２６、２７の押し付けに使用することによって高精度な光軸方向の位置決め部として機能する。
【００５５】
第１の実施形態では、撮像素子４の所定位置へのロックの際、撮像素子４の外形の一部をスペーサ部材２２に押し付けるように構成した。本実施形態では、撮像素子５０がリードフレーム５１とアウトサート成形され、リードフレーム５１を介してスペーサ部材２２に押し付けることで、落下および衝撃に対する強度が十分で、より高精度に光軸方向の位置決めができる。
【００５６】
なお、リードフレーム５１は、撮像素子５０の端子部と同じ板金で製作されている金属板を用いたが、リードフレームとは別に追加されたステンレス等の板金であっても同様の効果がある。
このように、本実施形態によれば、撮像素子５０はリードフレーム５１とアウトサート成形され、付勢部材２６、２７によりリードフレーム５１を介してスペーサ部材２２に押し付けられることで、撮像素子５０を所定位置にロックすることができる。したがって、撮像素子５０を所定位置に精度良くロックして、落下および衝撃等に対する強度を向上させることができる。
【００５７】
以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１：カメラ ２：本体 ３：撮像レンズ ４：撮像素子 ４ａ、４ｂ：当接部 ４ｃ：当接面 １０：撮像素子移動機構 ２１：地板 ２１ａ：基準面 ２２：スペーサ部材 ２２ｄ：当接面 ２２ｆ：カム溝 ２２ｆ１：カム作動溝 ２２ｆ２：カム空転溝 ２４：撮像素子移動モータ ２４ａ：リードスクリュー ２５：解除部材 ２５ｇ：カム溝 ２５ｇ１：カム空転溝 ２５ｇ２：カム作動溝 ２６：付勢部材 ２６ａ：付勢部 ２７：付勢部材 ２７ａ：付勢部 ２８：ロックレバー ２８ｂ：カムピン ４０：撮像素子移動機構 ４１：ナット ４２、４３：コイルスプリング ５０：撮像素子 ５１：金属板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光束が結像される撮像素子と、
前記撮像素子を光軸方向に移動する撮像素子移動手段と、
前記撮像素子を光軸方向上で基準面から所定の距離、離間した所定位置にロックするロック手段と、を備え、
前記ロック手段は、前記基準面と前記撮像素子との間に進退するスペーサ部材と、
前記撮像素子を前記スペーサ部材に押し付ける付勢部材とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ロック手段は、前記撮像素子と前記付勢部材との間に進退することによって前記付勢部材による前記撮像素子の前記スペーサ部材への押し付けを許容および解除する解除部材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】
前記撮像素子のロック時において、前記解除部材は、前記スペーサ部材が前記基準面と前記撮像素子との間に進入した後、所定時間後に前記付勢部材による前記撮像素子の前記スペーサ部材への押し付けを許容することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子のアンロック時において、前記スペーサ部材は、前記解除部材が前記付勢部材による前記撮像素子の前記スペーサ部材への押し付けを解除した後、所定時間後に前記基準面と前記撮像素子との間から退避することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記ロック手段は、前記スペーサ部材および前記解除部材を前記光軸方向に対して直交する方向に進退させるカム部材を更に有することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記スペーサ部材および前記解除部材は、それぞれ前記カム部材が係合するカム溝を有し、
前記スペーサ部材の前記カム溝および前記解除部材の前記カム溝には、それぞれカム空転溝とカム作動溝とが連続して形成され、
前記スペーサ部材の前記カム空転溝および前記カム作動溝と、前記解除部材の前記カム空転溝および前記カム作動溝とは、異なる形状であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記スペーサ部材および前記解除部材は板金で構成されていることを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子と前記撮像素子移動手段とは、前記撮像素子を前記光軸方向に沿って付勢する弾性部材を介して連結され、
前記撮像素子のロック時における前記付勢部材による前記撮像素子への付勢力をＦとし、前記弾性部材の付勢力をｆとしたとき、
Ｆ＞ｆであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子は金属板とアウトサート成形され、
前記撮像素子のロック時において、前記付勢部材は、前記金属板を前記スペーサ部材に押し付けることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１】
被写体からの光束が結像される撮像素子と、
前記撮像素子を光軸方向に移動する撮像素子移動手段と、
前記撮像素子を光軸方向上で基準面から所定の距離、離間した所定位置にロックするロック手段と、を備え、
前記ロック手段は、前記基準面と前記撮像素子との間に進退するスペーサ部材と、
前記撮像素子を前記スペーサ部材に押し付ける付勢部材とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記ロック手段は、前記撮像素子と前記付勢部材との間に進退することによって前記付勢部材による前記撮像素子の前記スペーサ部材への押し付けを許容および解除する解除部材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】
前記撮像素子のロック時において、前記解除部材は、前記スペーサ部材が前記基準面と前記撮像素子との間に進入した後、所定時間後に前記付勢部材による前記撮像素子の前記スペーサ部材への押し付けを許容することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子のアンロック時において、前記スペーサ部材は、前記解除部材が前記付勢部材による前記撮像素子の前記スペーサ部材への押し付けを解除した後、所定時間後に前記基準面と前記撮像素子との間から退避することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記ロック手段は、前記スペーサ部材および前記解除部材を前記光軸方向に対して直交する方向に進退させるカム部材を更に有することを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記スペーサ部材および前記解除部材は、それぞれ前記カム部材が係合するカム溝を有し、
前記スペーサ部材の前記カム溝および前記解除部材の前記カム溝には、それぞれカム空転溝とカム作動溝とが連続して形成され、
前記スペーサ部材の前記カム空転溝および前記カム作動溝と、前記解除部材の前記カム空転溝および前記カム作動溝とは、異なる形状であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記スペーサ部材および前記解除部材は板金で構成されていることを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像素子と前記撮像素子移動手段とは、前記撮像素子を前記光軸方向に沿って付勢する弾性部材を介して連結され、
前記撮像素子のロック時における前記付勢部材による前記撮像素子への付勢力をＦとし、前記弾性部材の付勢力をｆとしたとき、
Ｆ＞ｆであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像素子は金属板とアウトサート成形され、
前記撮像素子のロック時において、前記付勢部材は、前記金属板を前記スペーサ部材に押し付けることを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１５６７０５（Ｐ２０１２−１５６７０５Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２２４（Ｐ２０１１−１３２２４）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【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２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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