(57)【要約】【課題】  圧電素子を用いた撮像ユニット支持装置において圧電素子の寿命を長期化させ、撮像ユニットの傾きを大きくする。【解決手段】  撮像ユニット支持装置３０は撮像ユニット３１とユニット保持部材３２を有する。撮像ユニット３１とユニット保持部材３２は付勢バネ３７を用いて連結する。撮像ユニット３１とユニット保持部材３２の間に駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを配置する。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを光軸近傍に配置する。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを撮像ユニット３１に当接する。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃをユニット保持部材３２に固着する。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃは圧電素子を有する。付勢バネ３７は撮像ユニット３１を駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃに押圧する方向に付勢する。【選択図】        図２
2005328337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を備えた撮像ユニットと、
前記撮像ユニットと対向する保持部材と、
前記撮像ユニットと前記保持部材との間に設けられ、一端が前記撮像ユニットあるいは前記保持部材の一方において固着され、他端が他方において当接し、前記撮像ユニットと前記保持部材の間で伸縮自在な圧電素子を有する駆動部材と、
前記撮像ユニットと前記保持部材を連結し、前記駆動部材と当接する前記撮像ユニットあるいは前記保持部材を前記駆動部材に押圧させる方向に付勢する弾性部材と
を備えた撮像ユニット支持装置。
【請求項２】
前記駆動部材が３以上の箇所に設けられ、前記３以上の箇所を直線で結ぶことにより形成される図形の重心が前記撮像素子に被写体像を結像させる光学系の光軸に重なるように配置された請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項３】
前記駆動部材が前記撮像素子に被写体像を結像させる光学系の光軸の近傍に配置された請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項４】
前記撮像ユニットあるいは前記保持部材に当接する前記駆動部材の先端が凸球面状である請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項５】
前記撮像ユニットあるいは前記保持部材において前記駆動部材と当接する箇所に凹陥部が形成され、前記駆動部材の先端が前記凹陥部に係合する請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項６】
前記凹陥部が円錐状である請求項５に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項７】
前記駆動部材の一端に雄螺子が形成され、前記撮像ユニットあるいは前記保持部材に雌螺子が形成され、前記駆動部材を前記撮像ユニットあるいは前記保持部材に螺合して固着する請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項８】
前記撮像ユニットを構成する、前記撮像素子と前記撮像素子と電気的に接続される基板との間に挟まれる板部材に前記弾性部材を連結させた請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項９】
前記駆動部材の先端に凹陥部が形成され、前記撮像ユニットあるいは前記保持部材において前記駆動部材と当接する箇所に突起が形成され、前記突起が前記凹陥部に係合する請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項１０】
前記保持部材に先端が凸球面状である基準部材が設けられ、前記撮像ユニットの前記保持部材と対向する面において前記光軸と重なる箇所に円錐状の凹陥部を備え、前記基準部材の前記先端が前記凹陥部に係合する請求項２に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項１１】
前記駆動部材がピンと前記ピンの先端に離脱防止部とを備え、前記ピンが前記撮像ユニットあるいは前記保持部材に設けられた孔を挿通して、前記撮像ユニットと前記保持部材の相対する面の裏側の背面において前記離脱防止部が前記撮像ユニットあるいは前記保持部材と当接して、前記撮像ユニットあるいは前記保持部材から前記駆動部材の離脱を防止する請求項１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項１２】
前記ピンに雄螺子が形成され、前記離脱防止部に雌螺子が形成され、前記ピンを前記離脱防止部に螺着して連結する請求項１１に記載の撮像ユニット支持装置。
【請求項１３】
撮像素子を備えた撮像ユニットと、
前記撮像ユニットと対向する保持部材と、
前記撮像ユニットと前記保持部材との間に設けられ、一端が前記撮像ユニットあるいは前記保持部材の一方において固着され、他端が他方において当接し、前記撮像ユニットと前記保持部材の間で伸縮自在な圧電素子を有する駆動部材と、
前記撮像ユニットと前記保持部材を連結し、前記接触部を前記駆動部材に押圧させる方向に付勢する弾性部材と
を備えた電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子カメラ内部に備えられる撮像ユニットを支持する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラによる被写体の撮影において、斜めの角度の被写体全景を鮮鋭に描写したり、誇張されすぎている遠近感を修正したりする目的でアオリ撮影が行われる。このようなアオリ撮影を行う為にフィルムあるいは撮像素子を前後左右への傾斜させる大きな装置が必要で、一般のカメラには適用できなかった。
【０００３】
ところで、撮像素子を圧電素子やバイモルフにより保持し、複数の圧電素子を伸縮することにより撮像素子を傾けることが開示されている（特許文献１参照）。このような構成であれば結像部を傾斜させる装置を小型化することが可能である。ここで、カメラ本体に撮像素子を保持させるためにカメラ本体および撮像素子の両方に複数の圧電素子を固着させる構成が考えられる。しかし、このような構成では一般に積層構造である圧電素子の寿命を長期化することが難しく、通常のカメラに適用することが難しかった。
【０００４】
なぜならば、撮像素子を傾けるために、ひとつの圧電素子を他の圧電素子より伸張または収縮させると、固着されている撮像素子を介して他の圧電素子の固着部分を傾かせるような力が加わるためである。すなわち、図１２に示すように撮像素子３３に固着させた圧電素子５０の積層の界面に対し一部は圧縮する力（符号Ｐ）がかかり、別の一部には逆方向に引張る力（符号Ｅ）がかかることにより界面の剥離が生じやすい。
【特許文献１】特開平８−１６７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明では圧電素子の寿命を長期化させる撮像素子支持装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像ユニット支持装置は撮像素子を備えた撮像ユニットと、撮像ユニットと対向する保持部材と、撮像ユニットと保持部材との間に設けられ一端が撮像ユニットあるいは保持部材の一方において固着され他端が他方において当接し撮像ユニットと保持部材の間で伸縮自在な圧電素子を有する駆動部材と、撮像ユニットと保持部材を連結し駆動部材と当接する撮像ユニットあるいは保持部材を駆動部材に押圧させる方向に付勢する弾性部材とを備えることを特徴としている。
【０００７】
駆動部材が３以上の箇所に設けられ、３以上の箇所を直線で結ぶことにより形成される図形の重心が撮像素子に被写体像を結像させる光学系の光軸に重なるように配置されることが好ましい。また駆動部材が撮像素子に被写体像を結像させる光学系の光軸の近傍に配置されることが好ましい。
【０００８】
撮像ユニットあるいは保持部材に当接する駆動部材の先端が凸球面状であることが好ましく、撮像ユニットあるいは保持部材において駆動部材と当接する箇所に凹陥部が形成され、駆動部材の先端が凹陥部に係合するが好ましい。さらに凹陥部は円錐状であることが好ましい。
【０００９】
駆動部材の一端に雄螺子が形成され、撮像ユニットあるいは保持部材に雌螺子が形成され、駆動部材を撮像ユニットあるいは保持部材に螺合して固着することが好ましい。また撮像ユニットを構成する撮像素子と撮像素子と電気的に接続される基板との間に挟まれる板部材に弾性部材を連結させることが好ましい。
【００１０】
駆動部材の先端に凹陥部が形成され、撮像ユニットあるいは保持部材において駆動部材と当接する箇所に突起が形成され、突起が凹陥部に係合することが好ましい。
【００１１】
保持部材に先端が凸球面状である基準部材が設けられ、撮像ユニットの保持部材と対向する面において光軸と重なる箇所に円錐状の凹陥部を備え、基準部材の先端が凹陥部に係合することが好ましい。
【００１２】
駆動部材がピンとピンの先端に離脱防止部とを備え、ピンが撮像ユニットあるいは保持部材に設けられた孔を挿通して、撮像ユニットと保持部材の相対する面の裏側の背面において離脱防止部が撮像ユニットあるいは保持部材と当接して、撮像ユニットあるいは保持部材から駆動部材の離脱を防止することが好ましい。さらにピンに雄螺子が形成され、離脱防止部に雌螺子が形成され、ピンを離脱防止部に螺着して連結することが好ましい。
【００１３】
本発明の電子カメラは、撮像素子を備えた撮像ユニットと、撮像ユニットと対向する保持部材と、撮像ユニットと保持部材との間に設けられ一端が撮像ユニットあるいは保持部材の一方において固着され他端が他方において当接し撮像ユニットと保持部材の間で伸縮自在な圧電素子を有する駆動部材と、撮像ユニットと保持部材を連結し駆動部材と当接する撮像ユニットあるいは保持部材を駆動部材に押圧させる方向に付勢する弾性部材とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば撮像素子支持装置に用いる圧電素子の寿命を長期化させ、傾き調整機能を通常のカメラにも適用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態である撮像ユニット支持装置の概略を示した電子カメラを上側から見た内部配置図である。図２は撮像ユニット支持装置の図１におけるII−II線に沿う断面図である。図３は撮像ユニット支持装置の図２におけるIII−III線に沿う断面図である。
【００１６】
電子カメラ１０には、撮影光学系２０、撮像ユニット支持装置３０、およびシャッターボタン（図示せず）が備えられる。撮像ユニット支持装置３０は撮像ユニット３１、ユニット保持部材３２によって構成される。ユニット保持部材３２は電子カメラ１０の背面１１近傍に取付けられる。撮像ユニット３１はユニット保持部材３２に保持され、撮影光学系２０側に位置する。
【００１７】
撮像ユニット３１は撮像素子３３、金属製の放熱用の短形板部材であるベース３４、基板３５により構成される。ベース３４は撮像素子３３と基板３５とに挟まれる。撮像素子３３と基板３５は導体リード３６により電気的に接続される。撮像ユニット３１は、撮像素子３３が撮影光学系２０と相対するように保持され、撮影光学系２０を通過した被写体光は撮像素子３３に導かれる。なお、撮像素子３３は撮影光学系２０と対向する面側において光学ローパスフィルタ（図示せず）や保護ガラス（図示せず）により覆われる。
【００１８】
シャッターボタンは２段階のスイッチとなっており、半押しで測光スイッチがＯＮとなり、全押しでレリーズスイッチがＯＮとなる。レリーズスイッチはＣＰＵ（図示せず）を介して撮像素子３３に接続される。レリーズスイッチがＯＮとなると撮影動作が実行され撮像素子３３上に結像された被写体像が受光される。
【００１９】
撮像ユニット３１とユニット保持部材３２とは互いに対向しており、弾性部材である付勢バネ３７により連結される。撮像ユニット３１とユニット保持部材３２の間に撮像ユニット３１を駆動する駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃが設けられる。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃは一端に雄螺子３９が形成され、他端は凸球面状に成形される。
【００２０】
図４は撮像ユニット３１を基板３５側から見て駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃが当接する箇所を示す図である。基板３５には駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを配置する箇所に孔４１が形成され、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃの凸球面状の先端がベース３４に当接する。すなわち、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃは撮像ユニット３１におけるユニット保持部材３２と相対する面において当接する。
【００２１】
ベース３４には、円錐状の第１の凹陥部４２ａ、第２の凹陥部４２ｂ，および第３の凹陥部４２ｃが形成される。第１の駆動部材３８ａ、第２の駆動部材３８ｂ、および第３の駆動部材３８ｃはそれぞれ第１の凹陥部４２ａ、第２の凹陥部４２ｂ，および第３の凹陥部４２ｃにおいてベース３４と当接する。
【００２２】
駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、撮像素子３３に被写体像を結像させる撮影光学系２０の光軸Ｃの近傍３箇所に備えられる。光軸Ｃに対して、第１の駆動部材３８ａは左上に、第２の駆動部材３８ｂは右上に、第３の駆動部材３８ｃは下側の箇所に配置され、その３箇所を直線で結ぶことにより形成される３角形の重心が光軸Ｃに重なるように定められる。
【００２３】
図２、図３に示すように、ユニット保持部材３２には駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを配置する箇所において雌螺子４０が形成される。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃに形成した雄螺子３９を雌螺子４０に螺着して連結することにより、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃはユニット保持部材３２に固着される。螺着して連結する構成によれば、螺着する量を調節することにより撮像ユニット３１とユニット保持部材３２の間隔を容易に微調整できる。
【００２４】
駆動部材３８ａ、３８ｂ，３８ｃの先端を凹陥部４２ａ、４２ｂ，４２ｃにそれぞれ係合させる。駆動部材３８ａ、３８ｂ，３８ｃの先端を凹陥部４２ａ、４２ｂ，４２ｃに係合させることにより、被写体像の結像位置から撮像素子３３がずれることを防ぐことが可能である。また、凹陥部４２ａ、４２ｂ，４２ｃを円錐状とすることによりさらに位置ズレ防止性は高められる。また、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを配置する１箇所のみに凹陥部を設ける構成でも同様の効果を得られる。
【００２５】
付勢バネ３７はベース３４の４隅に取付けられ、撮像ユニット３１とユニット保持部材３２を引張ることにより、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃに当接する撮像ユニット３１におけるベース３４を駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃに押圧させる方向に付勢する。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃは圧電素子を有し、撮像ユニット３１とユニット保持部材３２の間で伸縮自在である。
【００２６】
以上のような構成において、各駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを伸縮させることにより撮像ユニット３１の傾きなどを調節できる。すなわち、図５に示すように、全ての駆動部材３８ａ、３８ｂ，３８ｃを同じ量で伸縮させ撮像ユニット３１とユニット保持部材３２の間隔の調節ができる。あるいは図６、図７に示すように、各駆動部材３８ａ、３８ｂ，３８ｃの伸縮量を制御して撮像ユニット３１の前後左右の傾きを調節可能である。例えば、撮像ユニット３１を下側に傾けるときは、第１および第２の駆動部材３８ａ、３８ｂを伸ばし、第３の駆動部材３８ｃを縮めればよい。
【００２７】
ここで図８に示すように、駆動部材３８と撮像ユニット３１のベース３４は固着されておらず摺接する。すなわち、駆動部材３８に対してベース３４が垂直であるときの摺接部分Ｔ’は駆動部材３８の軸心に同心的であるが、ベース３４が傾くと、摺接部分Ｔは軸心に対して傾く。したがって、駆動部材３８を固着させた場合に生じる圧電素子５０の界面における一方の側辺に生ずる圧縮力および他方の側辺に生ずる引張力（図１２参照）は本実施形態においては発生せず、ばねにより付勢されて生ずる圧縮力のみが発生する。すなわち積層の界面を剥離する力がかからないため、圧電素子５０の積層の剥離は生じにくい。また剥離させる力がかからないので撮像ユニット３１を駆動するエネルギーをその分低減させることが可能となる。
【００２８】
本実施形態において、凹陥部４２を球面状に成形した構成としてもよい。凹陥部４２が円錐状である場合、凹陥部４２と駆動部材３８の当接する部分が円である一方、凹陥部４２が球面状である場合、凹陥部４２と駆動部材３８の当接する部分は点となる。したがって、撮像ユニット３１を傾ける場合に当接する部分が滑りやすく撮像ユニット３１の駆動が容易である。また、凹陥部４２は曲面であってもよい。
【００２９】
なお、第１の凹陥部４２ａ、および第２の凹陥部４２ｂを球面状に成形してもよい。この場合、位置ズレを第３の凹陥部４２ｃと第３の駆動部材３８ｃの係合により防止し、第１の駆動部材３８ａ、および第２の駆動部材３８ｂにおける当接する部分を滑りやすい構成とすることが可能である。また、第３の凹陥部４２ｃにのみ第３の駆動部材３８ｃを係合させ、第１の駆動部材３８ａ、および第２の駆動部材３８ｂの凸球面状の先端を、凹陥部を設けることなく直接ベース３４に当接する構成であってもよい。
【００３０】
３箇所に配置する駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃは互いに近付け、光軸Ｃの近傍とすることが好ましい。このような構成によれば駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを遠ざけた構成に比べて、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃの同じ伸縮量に対する傾きは大きくなる。すなわち、傾きの調整範囲が大きくなる。また、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃは４以上の箇所に設ける構成にしてもよい。
【００３１】
また、本実施形態ではベース３４に付勢バネ３７を取付けたが、撮像ユニット３１を構成する他の部材に取付けても同様の効果を得られる。付勢バネ３７を取付ける部材は強度や大きさなどを考慮して定められる。また、本実施形態では付勢バネ３７をベース３４の４隅に取付けたが、１直線上に並ばない３箇所以上に配置してもよい。
【００３２】
また、撮像ユニット３１と当接する駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃの先端に凹陥部を形成し、撮像ユニット３１に突起を形成して、突起を凹陥部に係合させる構成にしてもよい。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃの先端に形成した凹陥部は球面状あるいは円錐状であってもよい。さらに撮像ユニット３１に形成した突起の先端は凸球面状に成形してもよい。
【００３３】
また、本実施形態では駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃをユニット保持部材３２に固着して、撮像ユニット３１に当接させる構成であるが、撮像ユニット３１に固着して、ユニット保持部材３２に当接させる構成でも同様の効果を得られる。
【００３４】
図９、図１０に本発明の第２の実施形態である撮像ユニット支持装置３０を示す。本実施形態においては、基準ピン４３がユニット保持部材３２に固着され、基準ピン４３とベース３４が当接する。基準ピン４３においてユニット保持部材３２に固着される一端は雄螺子４５が形成され、撮像ユニット３１と当接する他端は凸球面状に成形される。
【００３５】
基準ピン４３は、撮影光学系２０の光軸の中心Ｃと重なる位置においてベース３４と当接する。ベース３４における基準ピン４３と当接する箇所には円錐状の凹陥部４４が設けられ、基準ピン４３の先端が凹陥部４４に係合する。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃと係合する凹陥部４２ａ、４２ｂ、４２ｃは球面状に成形される。雄螺子４５とユニット保持部材３２に形成した雌螺子４６を螺着して、基準ピン４３はユニット保持部材３２に固着される。したがって、基準ピン４３の高さ調整も容易に行える。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３６】
本実施形態によれば、基準ピン４３により被写体像の結像位置から撮像素子３３がずれることを防ぐことが可能である。したがって、基準ピン４３により位置ズレが防止可能であるので、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃと係合する凹陥部４２ａ、４２ｂ、４２ｃは球面状にして駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃにおける当接する部分を滑りやすくすることができる。なお、凹陥部を成形せず、ベース３４と駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃが当接する構成であっても、同様の効果を得られる。
【００３７】
図１１に本発明の第３の実施形態である撮像ユニット支持装置３０を示す。本実施形態において、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃが撮像ユニット３１に固着される。駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃにはユニット保持部材３２側にピン４７、４７、４７とその先端に離脱防止部４８、４８、４８が備えられる。ピン４７には雄螺子が形成され、離脱防止部４８には雌螺子が形成される。ピン４７と離脱防止部４８は螺着して連結される。
【００３８】
ユニット保持部材３２において駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃと相対する箇所に孔４９、４９，４９が設けられ、ピン４７は孔４９を挿通して離脱防止部４８と連結される。孔４９の径はピン４７の径より大きく離脱防止部４８の径より小さく形成され、これによりピン４７のユニット保持部３２からの離脱が防がれる。付勢バネ３７はベース３４の４隅に取付けられ、撮像ユニット３１とユニット保持部材３２を押返すことにより、ユニット保持部材３２における撮像ユニット３１と相対する面の裏側の背面Ｂおいて、駆動部材３８ａ、３８ｂ、３８ｃを構成する離脱防止部４８、４８、４８と当接する。
【００３９】
背面Ｂ側において孔４９の周囲は凹球面状に成形され、離脱防止部４８におけるユニット保持部材３２と当接する側は凸球面状に成形される。他の構成要件は第１の実施形態と同様である。本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態である撮像ユニット支持装置の概略を示した電子カメラを上側から見た内部配置図である。
【図２】撮像ユニット支持装置の図１におけるII−II線に沿う断面図である。
【図３】撮像ユニット支持装置の図２におけるIII−III線に沿う断面図である。
【図４】撮像ユニットの基板側から見た図である。
【図５】撮像ユニット支持装置が撮像ユニットとユニット保持部材の間隔を広げる動作を説明する図である。
【図６】撮像ユニットを下側に傾かせる動作を説明する図である。
【図７】撮像ユニットを左に傾かせる動作を説明する図である。
【図８】駆動部材が撮像ユニットから受ける力を説明する図である。
【図９】本発明の第２の実施形態である撮像ユニット支持装置の測断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態である撮像ユニットの基板側から見た図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態である撮像ユニット支持装置の平面断面側から見た図である。
【図１２】圧電素子を撮像ユニットとユニット保持部材に固着した場合における圧電素子にかかる力を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
３０  撮像ユニット支持装置
３１  撮像ユニット
３２  ユニット保持部材
３３  撮像素子
３４  ベース
３７  付勢バネ
３８  駆動部材
４２  凹陥部
４３  基準ピン
４７  ピン
４８  離脱防止部
【図１】
2005328337.tif 000003
【図２】
2005328337.tif 000004
【図３】
2005328337.tif 000005
【図４】
2005328337.tif 000006
【図５】
2005328337.tif 000007
【図６】
2005328337.tif 000008
【図７】
2005328337.tif 000009
【図８】
2005328337.tif 000010
【図９】
2005328337.tif 000011
【図１０】
2005328337.tif 000012
【図１１】
2005328337.tif 000013
【図１２】
2005328337.tif 000014