(57)【要約】【課題】  従来、固体撮像素子の取り付け時の傾き調整や、カバーガラスが撮影画像に与える影響を軽減することが難しかった。【解決手段】  本発明に係る撮像装置は、被写体から入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子および前記撮像素子の前面に配置されるカバーガラスの少なくとも一方を前記光の入射方向に駆動する複数の駆動部とを有することを特徴とする。【選択図】図１
2015142144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子および前記撮像素子の前面に配置されるカバーガラスの少なくとも一方を前記光の入射方向に駆動する複数の駆動部と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記駆動部は、前記光の入射方向に伸縮し、前記駆動部の伸縮方向における片端を前記撮像素子に結合し、他端を前記撮像装置の筐体に結合する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記駆動部は、前記光の入射方向に伸縮し、前記駆動部の伸縮方向における片端を前記カバーガラスに結合し、他端を前記撮像装置の筐体に結合する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の撮像装置において、
前記駆動部は、前記撮像素子または前記カバーガラスに、直接もしくは弾性部材により結合される
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記複数の駆動部は、独立して伸縮可能な少なくとも３つの駆動部を有し、前記各駆動部と前記撮像素子または前記カバーガラスとの結合点を結ぶ３本の直線は、三角形を形成することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記駆動部は、ボイスコイルモータで構成されることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置を用いた電子カメラであって、
前記撮像素子に被写体像を結像させる光学レンズと、
外部から与えられる撮影指示に応じて、前記撮像素子により画像を撮影する制御部とを有し、
前記制御部は、予め決められた条件に合致するように、前記駆動部を伸縮させることを特徴とする電子カメラ。
【請求項８】
請求項７に記載の電子カメラにおいて、
前記光学レンズから前記撮像素子に入射する光の開口を調節する絞りを設け、
前記制御部は、前記絞りの絞り値に応じて前記駆動部を伸縮させ、前記カバーガラスと前記撮像素子との相対距離を変えることを特徴とする電子カメラ。
【請求項９】
請求項８に記載の電子カメラにおいて、
前記制御部は、前記絞り値が予め設定された閾値未満の場合、前記相対距離を第１の距離に設定し、前記絞り値が予め設定された前記閾値以上の場合、前記相対距離を第２の距離に設定し、
前記第１の距離は、前記第２の距離よりも短いことを特徴とする電子カメラ。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子カメラにおいて、
前記閾値を設定する操作部を更に設けたことを特徴とする電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な光学機器は、光学レンズと撮像素子との距離を制御して焦点調節を行っている。例えば光ディスク装置において、ボイスコイルモータを用いて焦点調節を行う方法が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４２９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術は、焦点調節を行うことが目的であり、光学レンズの光軸に対する撮像素子の傾斜などの歪みを調節するものではなかった。特に、電子カメラの場合、撮像素子は、光学レンズの光軸に対して垂直に取り付けなければならず、製造時の調整に時間が掛かるという問題がある。一方、撮像素子の前面（光学レンズ側）には、撮像素子を保護するためのカバーガラスやデジタル画像特有の折り返し歪を除去するための光学ローパスフィルタなどの光学部材が配置されている。ところが、光学部材の歪みや表面に付着したゴミなどが撮影画像に影響を与えるという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、製造時における固体撮像素子の傾きの調整を不要とし、光学部材の歪みやゴミなどの影響を軽減できる撮像装置および電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る撮像装置は、被写体から入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子および前記撮像素子の前面に配置されるカバーガラスの少なくとも一方を前記光の入射方向に駆動する複数の駆動部とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る電子カメラは、前記撮像装置を用いた電子カメラであって、前記撮像素子に被写体像を結像させる光学レンズと、外部から与えられる撮影指示に応じて、前記撮像素子により画像を撮影する制御部とを有し、前記制御部は、予め決められた条件に合致するように、前記駆動部を伸縮させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る撮像装置および電子カメラは、製造時における固体撮像素子の傾きの調整を不要とし、光学部材の歪みやゴミなどの影響を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る撮像装置１００の一例を示す図である。
【図２】固体撮像素子１０１とカバーガラス１０３との距離の調整例を示す図である。
【図３】固体撮像素子１０１の傾きの調整例を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る撮像装置２００の一例を示す図である。
【図５】カバーガラス２０３をｚ軸方向に移動させる場合の他の例を示す図である。
【図６】固体撮像素子２０１とカバーガラス２０３との距離の調整例を示す図である。
【図７】３つのボイスコイルモータ２０４の移動量を独立して変える例を示す図である。
【図８】電子カメラ３００の構成例を示す図である。
【図９】撮影時に固体撮像素子３０３の傾きを調整する処理を示す図である。
【図１０】固体撮像素子１０１の画面上でフォーカス量を取得する複数の領域の一例を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る撮像装置１００と第２の実施形態に係る撮像装置２００との複合例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について、図面を用いて詳しく説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る撮像装置１００の一例を示す。尚、図１は、撮像装置１００を上方から透視した上面図と、短辺側から透視した短辺側面図と、長辺側から透視した長辺側面図とを示している。
【００１２】
図１において、本実施形態に係る撮像装置１００は、固体撮像素子１０１と、フレーム１０２と、カバーガラス１０３と、ボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃとを有する。ここで、以降の説明において、ボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃに共通する内容を説明する場合は、アルファベットを省略してボイスコイルモータ１０４と表記する。
【００１３】
固体撮像素子１０１は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサなどが用いられる。固体撮像素子１０１は、受光面に二次元状に配置された複数の画素（例えば横６０００画素×縦４０００画素）で構成され、各画素は、受光量に応じた電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換部を有する。そして、固体撮像素子１０１は、レンズ光学系により受光面に結像される被写体像の光量に応じた電気信号を画素毎に出力し、例えば６０００画素×４０００画素のデジタル画像を撮影することができる。
【００１４】
フレーム１０２は撮像装置の筐体の一例であって、例えばアルミなどの金属が用いられ、固体撮像素子１０１を格納する。また、フレーム１０２は、カメラの製造時に、カメラ本体に固定される。
【００１５】
カバーガラス１０３は、フレーム１０２の光が入射する側に取り付けられ、内部に格納される固体撮像素子１０１を保護する。図１の例では、カバーガラス１０３は、枡型形状のフレーム１０２の開口面に取り付けられている。
【００１６】
ボイスコイルモータ１０４は、音響スピーカの原理を応用したアクチュエータの一つであり、例えば図１の点線枠内に示したように、磁石１５１と、可動部材１５２と、コイル１５３とを有する。可動部材１５２は、例えば紙やフィルムなどによる円筒形の部材が用いられ、外部に巻かれたコイル１５３に流れる電流ｉの向きや強さに応じて、内部の円柱形の磁石１５１上を移動することができる。ここで、ボイスコイルモータ１０４の磁石１５１と可動部材１５２との間は、移動可能な程度の遊びがある。また、ボイスコイルモータ１０４は、可動部材１５２が磁石１５１の長さに収まった状態（図１（ａ）に示した状態）が最も短く、可動部材１５２が磁石１５１から飛び出すにつれて長くなる（図１（ｂ）に示した状態）。尚、長さの調節は、コイル１５３に流す電流の強さで制御することができる。
【００１７】
図１に示した撮像装置１００において、固体撮像素子１０１は、フレーム１０２の開口側の底面に、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃを介して結合されている。これにより、固体撮像素子１０１は、フレーム１０２の底面とカバーガラス１０３との間を光の入射方向（ｚ軸方向）に移動することができる。
【００１８】
ここで、固体撮像素子１０１をカメラに搭載する場合、固体撮像素子１０１の受光面がカメラの光学レンズの光軸に対して垂直になるように取り付けるのが望ましい。ところが、フレーム１０２の歪みやカメラ本体へ取り付ける時の歪みなどにより、固体撮像素子１０１の受光面がカメラの光学レンズの光軸に対して垂直になるように取り付けることは難しい。そこで、本実施形態に係る撮像装置１００は、製造時にフレーム１０２を取り付ける時に歪みが生じた場合でも、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃを独立してｚ軸方向に伸縮させることにより、固体撮像素子１０１の傾きを調整することができる。
【００１９】
ここで、図１において、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃは、固体撮像素子１０１の裏面（光が入射する受光面の反対側の面）に、接着剤やゴムなどの弾性部材１１０を介して結合されている。弾性部材１１０は、例えばボイスコイルモータ１０４ａだけを伸縮させた場合の歪を吸収することができる。但し、ボイスコイルモータ１０４の伸縮やボイスコイルモータ１０４間の伸縮差が僅かである場合、ボイスコイルモータ１０４を固体撮像素子１０１の裏面に直接、固定してもよい。
【００２０】
また、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃは、固体撮像素子１０１の裏面のｘｙ平面上のどの位置に配置してもよい。但し、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃが固体撮像素子１０１の裏面に結合される３つの結合点を結ぶ直線は、三角形を形成し、直線上に並んで配置されることはない。
【００２１】
例えば、固体撮像素子１０１の中心から等距離にある３つの点が正三角形を形成するように、各点に３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃをそれぞれ配置する。これにより、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃの伸縮長と固体撮像素子１０１のｚ軸方向の傾きの調整量とが均一になり、後述する電子カメラ３００の制御部３０６は、固体撮像素子１０１の傾きの制御を行い易い。尚、実際には、電子カメラ３００の制御部３０６は、固体撮像素子１０１で撮影するライブビュー画像の複数箇所のフォーカスを計測しながら３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃを伸縮させて固体撮像素子１０１の傾きを調整する。
【００２２】
尚、４つ以上のボイスコイルモータ１０４を使用してもよいが、固体撮像素子１０１の傾きは、少なくとも３つのボイスコイルモータ１０４で調整可能である。
【００２３】
図２は、固体撮像素子１０１とカバーガラス１０３との距離の調整例を示す。尚、図２において、図１と同符号の部材は、図１と同一又は同様の機能を有する。図２（ａ）の例は、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃが縮んだ状態を示している。一方、図２（ｂ）の例は、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃが伸びた状態を示している。このようにして、本実施形態に係る撮像装置１００は、ボイスコイルモータ１０４を伸縮させることにより、固体撮像素子１０１のｚ軸方向の位置を自由に調節することができる。ここで、図２（ａ）の状態では、固体撮像素子１０１とカバーガラス１０３との距離が離れており、図２（ｂ）の状態では、固体撮像素子１０１とカバーガラス１０３との距離が近づいている。
【００２４】
このようにして、本実施形態に係る撮像装置１００は、固体撮像素子１０１とカバーガラス１０３との距離を調節することができる。
【００２５】
尚、図２の例は、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃを一斉に同じ方向に動かして固体撮像素子１０１をｚ軸方向に移動する様子を示しているが、各ボイスコイルモータ１０４の移動量を変えてもよい。
【００２６】
図３は、固体撮像素子１０１の傾きの調整例を示す。尚、図３は、固体撮像素子１０１の傾きが分かり易いように誇張して描いてある。従って、各ボイスコイルモータ１０４と固体撮像素子１０１との結合点の歪みが大きく見えるが、実際には結合点の歪みは無視できるほど小さい。そして、結合点の歪みは、図１で説明したように、ボイスコイルモータ１０４の磁石１５１と可動部材１５２との隙間部分の遊びや可動部材１５２の撓みなどで吸収できる程度の量である。従って、ボイスコイルモータ１０４は、固体撮像素子１０１に直接、固定されていてもよいが、可動部材１５２に負荷がかかり過ぎないように、柔軟性のある接着剤やゴムなどの弾性部材で固体撮像素子１０１に結合するのが望ましい。
【００２７】
図３（ａ）は、ボイスコイルモータ１０４ｂおよびボイスコイルモータ１０４ｃを動かさずに、ボイスコイルモータ１０４ａを伸ばす例を示す。図３（ａ）の例では、固体撮像素子１０１の辺１５１ａがカバーガラス１０３側に持ち上がり、固体撮像素子１０１は、辺１５１ａから辺１５１ｂに向けてｙ軸方向に傾斜する。図３（ｂ）は、ボイスコイルモータ１０４ａおよびボイスコイルモータ１０４ｃを動かさずに、ボイスコイルモータ１０４ｂを伸ばす例を示す。図３（ｂ）の例では、固体撮像素子１０１の角１５１ｃがカバーガラス１０３側に持ち上がり、逆にボイスコイルモータ１０４ａとボイスコイルモータ１０４ｃとを結ぶ直線を軸として角１５１ｄは下がり、角１５１ｃから角１５１ｄに向けて傾斜する。図３（ｃ）は、ボイスコイルモータ１０４ｃを動かさずに、ボイスコイルモータ１０４ａとボイスコイルモータ１０４ｂとを伸ばす例を示す。図３（ｃ）の例では、固体撮像素子１０１の辺１５１ｅがカバーガラス１０３側に持ち上がり、辺１５１ｅから辺１５１ｆに向けてｘ軸方向に傾斜する。尚、この時、ボイスコイルモータ１０４ｂが伸びる量とボイスコイルモータ１０４ａが伸びる量とは異なり、ボイスコイルモータ１０４ａとボイスコイルモータ１０４ｂは、固体撮像素子１０１がｙ軸方向に傾斜しないように制御される。
【００２８】
このようにして、本実施形態に係る撮像装置１００は、固体撮像素子１０１の傾きを調整することができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る撮像装置２００の一例を示す。尚、図２は、撮像装置２００を上方から透視した上面図と、短辺側から透視した短辺側面図と、長辺側から透視した長辺側面図とを示している。
【００３０】
図４において、本実施形態に係る撮像装置２００は、固体撮像素子２０１と、フレーム２０２と、カバーガラス２０３と、ボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃとを有する。ここで、以降の説明において、ボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃに共通する内容を説明する場合は、アルファベットを省略してボイスコイルモータ２０４と表記する。
【００３１】
固体撮像素子２０１は、第１の実施形態の固体撮像素子１０１と同様に、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどが用いられる。
【００３２】
フレーム２０２は、第１の実施形態と同様に、固体撮像素子２０１を格納し、後述する電子カメラ３００の本体に固定される。尚、固体撮像素子２０１は、第１の実施形態の固体撮像素子１０１とは異なり、フレーム２０２に直接、取り付けられている。
【００３３】
カバーガラス２０３は、フレーム２０２の光が入射する開口側に取り付けられ、フレーム２０２の開口側の底面に固定された固体撮像素子２０１を保護する。
【００３４】
ボイスコイルモータ２０４は、第１の実施形態のボイスコイルモータ１０４と同様の原理で伸縮するアクチュエータである。
【００３５】
図４の撮像装置２００において、カバーガラス２０３は、フレーム２０２の周囲に配置された３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃと伸縮部材２０５とによりフレーム２０２に結合されている。尚、伸縮部材２０５は、ボイスコイルモータ２０４がカバーガラス２０３に結合されている部分を除き、カバーガラス２０３が接するフレーム２０２の周囲とカバーガラス２０３との間に挟まれるように取り付けられている。これにより、カバーガラス２０３は、フレーム２０２（および固体撮像素子２０１）に対して光の入射方向（ｚ軸方向）に移動することができ、固体撮像素子２０１とカバーガラス２０３との距離を自由に変えることができる。また、伸縮部材２０５は、柔らかいゴム状の部材でもよいし、フィルムなどを蛇腹状に折り畳んだ部材でもよい。
【００３６】
ここで、図４において、３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃは、カバーガラス２０３の裏面（光が入射する面と反対側の面）に、接着剤やゴムなどの弾性部材２１０を介して結合されている。弾性部材２１０は、例えばボイスコイルモータ２０４ａだけを伸縮させた場合の歪を吸収することができる。但し、ボイスコイルモータ２０４の伸縮やボイスコイルモータ２０４間の伸縮差が僅かである場合、ボイスコイルモータ２０４をカバーガラス２０３の裏面に直接、固定してもよい。
【００３７】
尚、カバーガラス２０３の裏面に結合されるボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃの３つの結合点を結ぶ直線は、三角形を形成し、直線上に並んで配置されることはない。図４の例では、ボイスコイルモータ２０４ａは、カバーガラス２０３の長辺の中心に配置され、ボイスコイルモータ２０４ｂおよびボイスコイルモータ２０４ｃは、ボイスコイルモータ２０４ａと反対側の長辺の両端にそれぞれ配置されている。
【００３８】
尚、４つ以上のボイスコイルモータ２０４を使用してもよいが、固体撮像素子２０１の位置は、少なくとも３つのボイスコイルモータ２０４で調整可能である。
【００３９】
図５は、カバーガラス２０３をｚ軸方向に移動させる場合の他の例を示す。尚、図５において、図４と同符号の部材は、図４と同一又は同様の機能を有する。図５に示した撮像装置２００ａが図４に示した撮像装置２００と異なる点は、ボイスコイルモータ２０４の配置である。図４に示した撮像装置２００では、ボイスコイルモータ２０４は、カバーガラス２０３に結合されるフレーム２０２の周囲に埋め込むように配置している。これに対して、図５に示した撮像装置２００ａでは、ボイスコイルモータ２０４は、フレーム２０２ａの周囲の部分と撮像装置２００との間のスペースに配置されている。このため、フレーム２０２ａの周囲とカバーガラス２０３との間の伸縮部材２０５ａやフレーム２０２ａにボイスコイルモータ２０４を通す穴を空ける必要がなく、製造工程が簡単になる。
【００４０】
ここで、図４および図５に示したカバーガラス２０３は、製造過程において、表面や厚さが必ずしも均一になっておらず、カバーガラス２０３の傾きを変えることにより、光学レンズを介して固体撮像素子２０１に入射する光のフォーカスを微調整することができる。一方、第１の実施形態で説明したように、固体撮像素子２０１は、カメラの光学レンズの光軸に対して垂直になるように取り付けるのが望ましいが、フレーム２０２の歪みやカメラ本体への取り付け時の歪みなどにより、固体撮像素子２０１を光軸に垂直に取り付けることは難しい。そこで、本実施形態に係る撮像装置２００は、フレーム２０２に固定された固体撮像素子２０１が製造時の取り付け工程で傾いた場合でも、３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃを独立してｚ軸方向に伸縮することにより、固体撮像素子２０１の傾きによるフォーカスのずれを調整することができる。実際には、第１の実施形態と同様に、後述する電子カメラ３００の制御部３０６は、固体撮像素子２０１の撮影画像のフォーカスを計測しながら３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃを伸縮させて調整する。
【００４１】
図６は、固体撮像素子２０１とカバーガラス２０３との距離の調整例を示す。尚、図６において、図４と同符号の部材は、図４と同一又は同様の機能を有する。
【００４２】
図６（ａ）の例は、３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃと伸縮部材２０５とが縮んだ状態を示している。一方、図６（ｂ）の例は、３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃと伸縮部材２０５とが伸びた状態を示している。ここで、図６（ａ）の状態では、固体撮像素子２０１とカバーガラス２０３との距離が離れており、図６（ｂ）の状態では、固体撮像素子２０１とカバーガラス２０３との距離が近づいている。このようにして、本実施形態に係る撮像装置２００は、ボイスコイルモータ２０４を伸縮させることにより、カバーガラス２０３のｚ軸方向の位置を自由に変えることができ、第１の実施形態と同様に、固体撮像素子２０１とカバーガラス２０３との距離を調節することができる。
【００４３】
尚、図６の例は、３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃを一斉に同じ方向に動かす様子を示しているが、各ボイスコイルモータ２０４の移動量を変えてもよい。
【００４４】
図７は、３つのボイスコイルモータ２０４の移動量を独立して変える例を示す。尚、図７は、第１の実施形態の図３と同様に、カバーガラス２０３の傾斜が分かり易いように誇張して描いてあるので、各ボイスコイルモータ２０４とカバーガラス２０３との結合点の歪みが大きく見えるが、実際には結合点の歪みは無視できるほど小さい。このため、ボイスコイルモータ２０４は、カバーガラス２０３に直接、固定されていてもよいが、柔軟性のある接着剤やゴムなどの弾性部材２１０で固体撮像素子２０１に結合するのが望ましい。
【００４５】
図７（ａ）は、ボイスコイルモータ２０４ｂおよびボイスコイルモータ２０４ｃを動かさずに、ボイスコイルモータ２０４ａを伸ばす例を示す。図７（ａ）の例では、カバーガラス２０３の辺２５１ａが上がり、辺２５１ａから辺２５１ｂに向けてｙ軸方向に傾斜する。図７（ｂ）は、ボイスコイルモータ２０４ａおよびボイスコイルモータ２０４ｃを動かさずに、ボイスコイルモータ２０４ｂを伸ばす例を示す。図７（ｂ）の例では、カバーガラス２０３の角２５１ｃが上がり、逆にボイスコイルモータ２０４ａとボイスコイルモータ２０４ｃとを結ぶ直線を軸として角２５１ｄは下がり、角２５１ｃから角２５１ｄに向けて傾斜する。図７（ｃ）は、ボイスコイルモータ２０４ｃを動かさずに、ボイスコイルモータ２０４ａとボイスコイルモータ２０４ｂとを伸ばす例を示す。図７（ｃ）の例では、カバーガラス２０３の辺２５１ｅが上がり、辺２５１ｅから辺２５１ｆに向けてｘ軸方向に傾斜する。尚、この時、ボイスコイルモータ２０４ｂの移動量とボイスコイルモータ２０４ａの移動量とは異なり、ボイスコイルモータ２０４ａとボイスコイルモータ２０４ｂは、カバーガラス２０３がｙ軸方向に傾斜しないように制御される。
【００４６】
このようにして、本実施形態に係る撮像装置２００は、カバーガラス２０３の傾きを調整することができる。
【００４７】
［カメラへの適用例］
次に、第１の実施形態および第２の実施形態で説明した撮像装置１００および撮像装置２００（撮像装置２００ａ）をカメラに適用する例について説明する。
【００４８】
図８は、電子カメラ３００の構成例を示す。図８において、電子カメラ３００は、光学レンズ３０１と、メカニカルシャッタ３０２と、固体撮像素子３０３と、画像バッファ３０４と、画像処理部３０５と、制御部３０６と、表示部３０７と、メモリカードＩＦ（InterFace）３０８と、操作部３０９と、メモリ３１０とを有する。さらに、電子カメラ３００は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voice Coil Moter）３１１と、カバーガラス３１２と、光学ローパスフィルタ３１３とを有する。
【００４９】
ここで、固体撮像素子３０２と、ボイスコイルモータ３１１と、カバーガラス３１２と、フレーム３１４とが一体化され、撮像装置３５０を構成する。尚、撮像装置３５０は、第１の実施形態で説明した撮像装置１００または第２の実施形態で説明した撮像装置２００（撮像装置２００ａ）に対応する。撮像装置３５０が第１の実施形態の撮像装置１００である場合、固体撮像素子３０２、ボイスコイルモータ３１１、カバーガラス３１２およびフレーム３１４は、図１に示した固体撮像素子１０１、ボイスコイルモータ１０４、カバーガラス１０３およびフレーム１０２にそれぞれ対応する。同様に、撮像装置３５０が第２の実施形態の撮像装置２００（撮像装置２００ａ）である場合、固体撮像素子３０２、ボイスコイルモータ３１１、カバーガラス３１２およびフレーム３１４は、図４に示した固体撮像素子２０１、ボイスコイルモータ２０４、カバーガラス２０３およびフレーム２０２（フレーム２０２ａ）にそれぞれ対応する。
【００５０】
図８において、光学レンズ３０１は、被写体から入射する光を固体撮像素子３０３の受光面に結像する。また、光学レンズ３０１は、焦点を調節するためのフォーカスレンズと、光学開口を調節するための絞り３０１ａとを有する。
【００５１】
メカニカルシャッタ３０２は、後述する固体撮像素子３０３に光学レンズ３０１から入射する光を遮断し、シャッター速度に応じて開閉される。尚、電子カメラ３００は、撮影時の構図確認などのため、メカニカルシャッタ３０２を開放状態にして、後述する固体撮像素子３０３によりリアルタイムで撮影した画像を後述する表示部３０７に表示する。この機能により撮影される画像は、ライブビュー画像またはスルー画像と呼ばれている。
【００５２】
固体撮像素子３０３は、先に述べた通り、第１の実施形態の固体撮像素子１０１や第２の実施形態の固体撮像素子２０１に対応し、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどが用いられる。尚、固体撮像素子３０３は、ＡＤ変換器を内蔵し、デジタルに変換された画像データを出力する。
【００５３】
画像バッファ３０４は、固体撮像素子３０３が出力する画像データを一時的に取り込むためのメモリである。
【００５４】
画像処理部３０５は、画像バッファ３０４に取り込まれた画像データに対して、ホワイトバランス処理、色変換処理、輪郭強調処理などの画像処理を施す。
【００５５】
制御部３０６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が搭載され、ＣＰＵ内部に予め記憶されたプログラムにより、電子カメラ３００全体の動作を制御する。尚、制御部３０６については、後で詳しく説明する。
【００５６】
表示部３０７は、制御部３０６により出力される操作画面や画像バッファ３０４に保持されている撮影画像などを表示する。
【００５７】
メモリカードＩＦ３０８は、メモリカード３０８ａを装着するためのインターフェースを提供し、制御部３０６は、メモリカードＩＦ３０８を介して、撮影した画像をメモリカード３０８ａに記録したり、メモリカード３０８ａに記録された撮影済の画像を読み出して表示部３０７に表示する。
【００５８】
操作部３０９は、電源ボタン、レリーズボタン、メニューボタン、十字キー、決定ボタンなどの操作部材を有する。制御部３０６は、操作部３０９が出力する操作内容に応じて、電子カメラ３００の動作を制御する。
【００５９】
メモリ３１０は、不揮発性のメモリで、電子カメラ３００の動作に必要なパラメータを記憶する。例えば、撮影する画像の解像度、撮影感度などの設定が記憶される。本実施形態では、固体撮像素子３０３とカバーガラス３１２との距離と、絞り３０１ａの絞り値との対応がメモリ３１０に記憶されている。例えば、絞り値がＦ１１以上の場合の固体撮像素子３０３とカバーガラス３１２との距離がｄ１［ｍｍ］、絞り値がＦ１１未満の場合の固体撮像素子３０３とカバーガラス３１２との距離がｄ２［ｍｍ］のような設定情報がメモリ３１０に予め記憶されている。尚、表示部３０７に表示される操作画面や操作部３０９による操作により、ユーザーは、設定内容を変更することができる。尚、固体撮像素子３０３とカバーガラス３１２との距離と、絞り３０１ａの絞り値との対応については、後で詳しく説明する。
【００６０】
ボイスコイルモータ３１１は、第１の実施形態のボイスコイルモータ１０４や第２の実施形態のボイスコイルモータ２０４に対応し、独立して制御可能な３つのボイスコイルモータを有する。
【００６１】
カバーガラス３１２は、第１の実施形態のカバーガラス１０３や第２の実施形態のカバーガラス２０３に対応する。
【００６２】
光学ローパスフィルタ３１３は、デジタル画像を撮影した時に生じる折り返し歪みを軽減するための光学ローパスフィルタ（ＯＬＰＦ：Optical Lowpass Filter）である。尚、光学ローパスフィルタ３１３は、カバーガラス３１２と連携して移動できるように、カバーガラス３１２に固定してもよい。
【００６３】
フレーム３１４は、第１の実施形態のフレーム１０２や第２の実施形態のフレーム２０２（フレーム２０２ａ）に対応する。
【００６４】
次に、制御部３０６について詳しく説明する。図８において、制御部３０６は、フォーカス制御部４０１と、絞り制御部４０２と、シャッタ制御部４０３と、位置制御部４０４と、ＡＦ（AutoFocus）制御部４０５と、ＡＥ（Automatic Exposure）制御部４０６と、撮影処理部４０７とを有する。
【００６５】
フォーカス制御部４０１は、光学レンズ３０１に配置されたフォーカスレンズの位置を変える。尚、図８において、光学レンズ３０１は、フォーカスレンズを動かすための駆動機構を有する。
【００６６】
絞り制御部４０２は、絞り３０１ａの絞り値を変える。尚、図８において、光学レンズ３０１は、絞り３０１ａを動かすための駆動機構を有する。
【００６７】
シャッタ制御部４０３は、メカニカルシャッタ３０２を開閉する時間を制御する。尚、図８において、メカニカルシャッタ３０２は、遮光幕を開閉するための駆動機構を有する。
【００６８】
位置制御部４０４は、ボイスコイルモータ３１１を伸縮させて、固体撮像素子３０３またはカバーガラス３１２の位置を制御する。
【００６９】
ＡＦ制御部４０５は、撮影時のオートフォーカス処理を行う。例えば、ＡＦ制御部４０５は、ライブビュー画像によりフォーカスのずれを検出し、フォーカス制御部４０１に指令してフォーカスが合うようにフォーカスレンズの位置を調整する。
【００７０】
ＡＥ制御部４０６は、ライブビュー画像などから撮影時の露出条件を算出し、絞り３０１ａの絞り値やメカニカルシャッタ３０２のシャッター速度を決定する。
【００７１】
撮影処理部４０７は、操作部３０９のレリーズボタンが押下されると、固体撮像素子３０３を制御して撮影画像の画像データを読み出して画像バッファ３０４に取り込み、画像処理部３０５に所定の画像処理を行わせる。そして、撮影処理部４０７は、撮影画像を表示部３０７に表示したり、メモリカードＩＦ３０８を介してメモリカード３０８ａに保存する。
【００７２】
ここで、本実施形態に係る電子カメラ３００は、固体撮像素子３０３とカバーガラス３１２との距離を変える制御を行う。例えば、撮影処理部４０７は、ＡＥ制御部４０６により決定された絞り値が予め設定された閾値以上であるか閾値未満であるかに応じて、位置制御部４０４によりボイスコイルモータ３１１を伸縮させ、固体撮像素子３０３とカバーガラス３１２との距離を変える。
【００７３】
例えば、ＡＥ制御部４０６により決定された絞り３０１ａの絞り値がＦ１１以上の場合、撮影処理部４０７は、固体撮像素子３０３とカバーガラス３１２との距離が長くなるようにボイスコイルモータ３１１を制御する。ここで、カバーガラス３１２は、表面にゴミが付着したり、カバーガラス３１２自体に傷や歪みがある。このため、絞り３０１ａの絞り値が大きくて被写界深度が深い場合（光学開口が狭い場合）、ゴミなどが撮影画像に写り込み易くなるので、固体撮像素子３０３から遠ざけるのが好ましい。一方、カバーガラス３１２は、固体撮像素子３０３の入射光側にあるので、絞り３０１ａの絞り値が小さくて被写界深度が浅い場合（光学開口が広い場合）、ゴーストやフレアなどを引き起こす原因となるので、固体撮像素子３０３に近づけるのが好ましい。
【００７４】
例えば、絞り値の閾値をＦ１１として、絞り値がＦ１１以上の場合、被写界深度が深くなるので、カバーガラス３１２と固体撮像素子３０３との距離が長くなるようにボイスコイルモータ３１１を制御し、カバーガラス３１２の歪みや表面に付着したゴミの撮影画像への写り込みを目立たなくする。
【００７５】
逆に、絞り値がＦ１１未満の場合、被写界深度が浅くなるので、カバーガラス３１２と固体撮像素子３０３との距離が短くなるようにボイスコイルモータ３１１を制御し、カバーガラス３１２によるゴースト、フレアなどを少しでも低減させる。尚、閾値やカバーガラス３１２と固体撮像素子３０３との距離は、操作部３０９によりユーザーが任意に設定することができる。
【００７６】
第１の実施形態で説明した図２の例において、制御部３０６は、絞り値が閾値以上の場合、固体撮像素子１０１が図２（ａ）の状態になるように、ボイスコイルモータ１０４を縮めるように制御し、絞り値がＦ１１未満の場合、図２（ｂ）の状態になるように、ボイスコイルモータ１０４を伸ばすように制御する。
【００７７】
また、第２の実施形態で説明した図５の例において、制御部３０６は、絞り値が閾値以上の場合、カバーガラス２０３が図５（ｂ）の状態になるように、ボイスコイルモータ２０４を伸ばすように制御し、絞り値がＦ１１未満の場合、図５（ａ）の状態になるように、ボイスコイルモータ２０４を縮めるように制御する。
【００７８】
このように、本実施形態に係る電子カメラ３００は、絞り値に応じてカバーガラス３１２と固体撮像素子３０３との距離を変えることにより、カバーガラス３１２の歪みや表面に付着したゴミの撮影画像への写り込みを目立たなくしたり、カバーガラス３１２によるゴースト、フレアなどを少しでも低減させることができる。
【００７９】
［電子カメラ３００の応用例］
次に、電子カメラ３００の応用例について説明する。上記の電子カメラ３００の実施形態では、固体撮像素子３０３の受光面が光学レンズ３０１から入射する光の光軸に垂直になるように、撮像装置３５０が電子カメラ３００の本体に取り付けられていることを前提として説明した。
【００８０】
ところが、固体撮像素子３０３の受光面が光学レンズ３０１から入射する光の光軸に垂直になるように、撮像装置３５０を電子カメラ３００に取り付けることは難しい。そこで、本応用例で説明する電子カメラ３００は、固体撮像素子３０３の受光面が光学レンズ３０１から入射する光の光軸に垂直になっていない場合でも、固体撮像素子３０３の傾きを撮影時などに調整することができる。
【００８１】
図９は、撮影時に固体撮像素子３０３の傾きを調整する処理を示す。尚、図９に示したフローチャートの処理は、制御部３０６により実行される。
【００８２】
（ステップＳ１０１）制御部３０６は、固体撮像素子３０３が撮影する画面の複数の領域でフォーカス量を取得する。
【００８３】
（ステップＳ１０２）制御部３０６は、複数の領域のフォーカス量のばらつきが予め設定した閾値以下であるか否かを判別する。そして、制御部３０６は、複数の領域のフォーカス量のばらつきが閾値以下の場合はステップＳ１０４の処理に進み、閾値未満の場合はステップＳ１０３の処理に進む。
【００８４】
（ステップＳ１０３）制御部３０６は、固体撮像素子３０３の傾きを調整して、ステップＳ１０１の処理に戻る。尚、傾きの調整方法については、後で詳しく説明する。
【００８５】
（ステップＳ１０４）制御部３０６は、操作部３０９のレリーズボタンが押下されたか否かを判別する。制御部３０６は、レリーズボタンが押下されている場合はステップＳ１０５の処理に進み、レリーズボタンが押下されていない場合はステップＳ１０４の処理に進む。
【００８６】
（ステップＳ１０５）制御部３０６は、固体撮像素子３０３により、画像を撮影する。図８に示した電子カメラ３００の場合、制御部３０６は、固体撮像素子３０３により撮影した画像を画像バッファ３０４に取り込み、画像処理部３０５により所定の画像処理を施して、表示部３０７に表示したり、メモリカード３０８ａに保存する。
【００８７】
このようにして、本実施形態に係る電子カメラ３００は、撮影時に固体撮像素子３０３の傾きを調整することができる。
【００８８】
［固体撮像素子３０３の傾きの調整方法］
次に、第１の実施形態で説明した撮像装置１００を図８に示した電子カメラ３００の撮像装置３５０として搭載する場合に、制御部３０６が固体撮像素子３０３の傾きを調整する例を説明する。この場合、撮像装置３５０の固体撮像素子３０３は、撮像装置１００の固体撮像素子１０１に対応する。
【００８９】
図１０は、固体撮像素子１０１の受光面上でフォーカス量を取得する複数の領域の一例を示す。尚、図１０は、複数の領域とボイスコイルモータ１０４の位置関係が分かり易いように、ボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃの位置を複数の領域に重ねて描いてある。また、図１０の例では、点線で示した領域ＡＲ１、領域ＡＲ２、領域ＡＲ３および領域ＡＲ４の４つの領域が固体撮像素子１０１の受光面上に設定されている。そして、制御部３０６は、各領域におけるフォーカス量を求める。フォーカス量は、例えば山登り方式などの手法を用いて、合焦位置からのずれとして算出される。合焦位置からのずれは、例えば合焦位置を０として＋の値またはーの値で求められ、制御部３０６は、合焦位置からのずれに応じて固体撮像素子１０１の傾きを調整する。
【００９０】
例えば、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２における合焦位置からのずれが＋の値である場合、固体撮像素子１０１の領域ＡＲ１および領域ＡＲ２を光学レンズ３０１側（カバーガラス１０３側）に近づける方向に調整する。この場合、制御部３０６は、ボイスコイルモータ１０４ａを伸ばす方向に制御し、固体撮像素子１０１をカバーガラス１０３側に近づける。逆に、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２における合焦位置からのずれが−の値である場合、固体撮像素子１０１の領域ＡＲ１および領域ＡＲ２を光学レンズ３０１側（カバーガラス１０３側）から離す方向に調整する。この場合、制御部３０６は、ボイスコイルモータ１０４ａを縮める方向に制御し、固体撮像素子１０１をカバーガラス１０３から遠ざける。
【００９１】
同様に、制御部３０６は、領域ＡＲ３における合焦位置からのずれに対して、ボイスコイルモータ１０４ｂを伸縮させ、領域ＡＲ４における合焦位置からのずれに対して、ボイスコイルモータ１０４ｃを伸縮させて、固体撮像素子１０１の傾きを調整する。尚、１つの領域の調整を行った時に、他の領域のフォーカスがずれる場合があるので、制御部３０６は、３つのボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃを連係して制御し、４つの領域におけるフォーカス量が均一になるように調整する。また、調整によって全体のフォーカスがずれる場合、制御部３０６は、光学レンズ３０１のフォーカスレンズの位置を動かして、固体撮像素子１０１の受光面全体が合焦状態になるように調整する。
【００９２】
このようにして、本実施形態に係る電子カメラ３００は、固体撮像素子１０１の傾きを調整することができる。
【００９３】
尚、図１０は、第１の実施形態の撮像装置１００におけるボイスコイルモータ１０４により、固体撮像素子１０１の傾きを調整する例を示すが、第２の実施形態の撮像装置２００におけるボイスコイルモータ２０４を用いて、固体撮像素子２０１の傾きによるフォーカスのばらつきを調整することも可能である。但し、第２の実施形態に係る撮像装置２００は、固体撮像素子２０１がフレーム２０２に固定されているので、制御部３０６は、カバーガラス２０３の傾きを制御することにより、フォーカスのばらつきを調整する。ここで、カバーガラス２０３は、ガラスの歪みや厚さのばらつきなどにより、どの方向に制御すれば固体撮像素子２０１の４つの部分のフォーカス状態がどのように変化するかはわからないので、制御部３０６は、例えば図１０に示した４つの領域のフォーカス状態を確認しながら、３つのボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃを順番に伸縮させて、４つの領域のフォーカス状態が一致する位置を見つける処理を行う。
【００９４】
このようにして、本応用例で説明する電子カメラ３００は、固体撮像素子３０３（固体撮像素子１０１および固体撮像素子２０１）の受光面が光学レンズ３０１から入射する光の光軸に垂直となる面に対して傾いている場合でも、製造後に固体撮像素子１０１自体の傾きや固体撮像素子２０１の傾きに起因するフォーカスのずれを調整することができる。
【００９５】
（その他の応用例）
図１１は、第１の実施形態に係る撮像装置１００と第２の実施形態に係る撮像装置２００との複合例を示す。尚、図１１において、図１および図３と同符号の部材は、図１および図３と同一又は同様の機能を有する。
【００９６】
図１１において、撮像装置２５０は、固体撮像素子１０１の位置を調整するためのボイスコイルモータ１０４と、カバーガラス２０３の位置を調整するためのボイスコイルモータ２０４とを有する。これにより、第１の実施形態や第２の実施形態と同様に、固体撮像素子１０１とカバーガラス２０３との距離を調整したり、固体撮像素子１０１の傾きを調整することができる。
【００９７】
例えば図１１において、固体撮像素子１０１とカバーガラス２０３との距離を近づける場合、電子カメラ３００の制御部３０６は、ボイスコイルモータ１０４を伸ばすと共に、ボイスコイルモータ２０４を縮めるように制御する。逆に、固体撮像素子１０１とカバーガラス２０３との距離を離す場合、電子カメラ３００の制御部３０６は、ボイスコイルモータ１０４を縮めると共に、ボイスコイルモータ２０４を伸ばすように制御する。
【００９８】
また、固体撮像素子１０１が傾いている場合、図１０で説明したように、制御部３０６は、固体撮像素子１０１の受光面上の複数の領域のフォーカスが合うように、ボイスコイルモータ１０４ａ、１０４ｂおよび１０４ｃと、ボイスコイルモータ２０４ａ、２０４ｂおよび２０４ｃとを制御する。
【００９９】
このように、本応用例における撮像装置２５０は、第１の実施形態や第２の実施形態と同様に、固体撮像素子１０１とカバーガラス２０３との距離を調節することができ、固体撮像素子１０１の傾きのよるフォーカスのばらつきを調整することができる。
【０１００】
以上、各実施形態で説明してきたように、本発明に係る撮像装置および電子カメラは、製造時における固体撮像素子の傾きの調整を不要とし、光学部材の歪みやゴミなどの影響を軽減できる。
【０１０１】
尚、本発明に係る撮像装置および電子カメラについて、各実施形態で例を挙げて説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【０１０２】
１００・・・撮像装置；１０１・・・固体撮像素子；１０２・・・フレーム；１０３・・・カバーガラス；１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ・・・ボイスコイルモータ；１１０・・・弾性部材；２００・・・撮像装置；２０１・・・固体撮像素子；２０２，２０２ａ・・・フレーム；２０３・・・カバーガラス；２０４，２０４ａ，２０４ｂ，２０４ｃ・・・ボイスコイルモータ；２０５，２０５ａ・・・伸縮部材；２１０・・・弾性部材；３００・・・電子カメラ；３０１・・・光学レンズ；３０２・・・メカニカルシャッタ；３０３・・・固体撮像素子；３０４・・・画像バッファ；３０５・・・画像処理部；３０６・・・制御部；３０７・・・表示部；３０８・・・メモリカードＩＦ；３０８ａ・・・メモリカード；３０９・・・操作部；３１０・・・メモリ；３１１・・・ボイスコイルモータ；３１２・・・カバーガラス；３１３・・・光学ローパスフィルタ；３１４・・・フレーム；３５０・・・撮像装置；３０１ａ・・・絞り；４０１・・・フォーカス制御部；４０２・・・絞り制御部；４０３・・・シャッタ制御部；４０４・・・位置制御部；４０５・・・ＡＦ制御部；４０６・・・ＡＥ制御部；４０７・・・撮影処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2015142144.tif 000010
【図９】
2015142144.tif 000011
【図１０】
2015142144.tif 000012
【図１１】
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