(57)【要約】【課題】小さい駆動力で撮像手段を駆動することができ、かつ、撮像手段から発生する熱の放熱効率を保つことができる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子３から延伸するリードフレーム４の腕部４ａと、板金５の腕部５ａとが、リードフレーム４の平面部４ｂと板金５の平面部５ｂとが平行となるように接続されている。そして、平面部５ｂが、圧電素子７ａ．７ｂによって駆動されて、光軸に沿って前後に撓む弾性部材を備える。【選択図】図１
2012128138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段と、
前記撮像手段を保持する保持手段と、
前記保持手段を弾性支持する弾性支持手段と、
前記弾性支持手段に設けられた放熱手段と、
前記弾性支持手段を弾性変形させることによって前記撮像手段を光軸に沿った方向に移動する駆動手段とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記保持手段は、前記撮像手段から該撮像手段の長手方向に沿って延伸する第１の平面部と、該第１の平面部と予め決められた角度をなす第１の屈曲部とを備え、
前記弾性支持手段は、前記放熱手段が設けられた第２の平面部と、該第２の平面部と予め決められた角度をなす第２の屈曲部とを備え、
前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部とは、前記第１の平面部と前記第２の平面部とが平行となるように接続されており、
前記第２の平面部は、前記駆動手段によって駆動されて、前記光軸に沿って前後に撓む弾性部材を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記保持手段は、前記撮像手段の長手方向に沿って延伸する第１の平面部と、該第１の平面部と予め決められた角度をなす第１の屈曲部と、前記撮像手段と前記第１の平面部とを接続する接続部材とを備え、
前記弾性支持手段は、前記放熱手段が設けられた第２の平面部と、該第２の平面部と予め決められた角度をなす第２の屈曲部とを備え、
前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部とは、前記第１の平面部と前記第２の平面部とが平行となるように接続されており、
前記第２の平面部は、前記駆動手段によって駆動されて、前記光軸に沿って前後に撓む弾性部材を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像手段は、撮像素子が樹脂部材でパッケージされたパッケージ部材を備え、
前記保持手段は、前記パッケージ部材の長手方向に沿って延伸する第１の平面部と、該第１の平面部と予め決められた角度をなす第１の屈曲部と、前記パッケージ部材と前記第１の平面部とを接続する接続部材とを備え、
前記弾性支持手段は、前記放熱手段が設けられた第２の平面部と、該第２の平面部と予め決められた角度をなす第２の屈曲部とを備え、
前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部とは、前記第１の平面部と前記第２の平面部とが平行となるように接続されており、
前記第２の平面部は、前記駆動手段によって駆動されて、前記光軸に沿って前後に撓む弾性部材を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、前記第２の平面部の表面と裏面とに設けられ、電圧印加によって伸縮する一対の圧電素子である
ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記放熱手段は、前記第２の平面部の裏面の、前記圧電素子が設けられた領域よりも該裏面の延伸方向外側に設けられている
ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２の平面部を予め決められた支持点において支持し、前記撮像手段の基準位置を調整する支持手段を備える
ことを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
撮像手段と、前記撮像手段を保持する保持手段と、前記保持手段を弾性支持する弾性支持手段と、前記弾性支持手段に設けられた放熱手段と、前記弾性支持手段を駆動する駆動手段とを備える撮像装置の制御方法であって、
前記駆動手段が、前記弾性支持手段を弾性変形させることによって前記撮像手段を光軸に沿った方向に移動する工程を有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフタイプのレンズ交換式デジタルカメラに関し、静止画撮影機能に加えて動画撮影機能を有する製品が提案されている。そして、動画撮影時に有利なコントラスト検出方式のオートフォーカス機構（以下ではコントラストＡＦと記述）を備える撮像装置の開発がなされている。
【０００３】
コントラストＡＦを備える撮像装置として、交換レンズ内のフォーカスレンズ移動機構に加えて、カメラ本体内の撮像素子の移動機構を備える撮像装置が提案されている。この撮像装置は、撮像素子を撮影光軸方向にウォブリング動作させることを通じてレンズの合焦方向を判定し、その判定結果に基づいてフォーカスレンズを走査して合焦動作を実行する。
【０００４】
一方、動作撮影機能を有する撮像装置においては、撮像素子の温度上昇による熱ノイズの発生を抑制するために、撮像素子から発生する熱を効率良く放熱することが重要である。例えば、撮像素子の移動機構を備えていない従来の撮像装置は、撮像素子で発生した熱を、撮像素子に固定された金属板へ熱伝導することによって放熱する。
【０００５】
なお、特許文献１は、放熱機能を有する金属板（ベース）に固定された撮像素子を備え、撮像素子を金属板とともに光軸に対して直交する平面上を駆動させて、放熱を行う手ぶれ補正機構を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０６４８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１が開示する技術では、撮像手段（撮像素子）が金属板に固定されているので、撮像手段とともに駆動させる駆動対象物の質量および大きさが大きい。従って、撮像手段を駆動するための駆動力を大きくしなければならないという問題がある。一方、例えば上記金属板を単純に小型化すると、金属板の放熱面積が減少するので、撮像手段から発生する熱の、金属板を介した放熱効率が下がるという問題がある。
【０００８】
本発明は、小さい駆動力で撮像手段を駆動することができ、かつ、撮像手段から発生する熱の放熱効率を保つことができる撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態の撮像装置は、撮像手段と、前記撮像手段を保持する保持手段と、前記保持手段を弾性支持する弾性支持手段と、前記弾性支持手段に設けられた放熱手段と、前記弾性支持手段を弾性変形させることによって前記撮像手段を光軸に沿った方向に移動する駆動手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の撮像装置によれば、小さい駆動力で撮像手段を駆動することができ、かつ、撮像手段から発生する熱の放熱効率を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１の撮像装置の構成を示す図（１）である。
【図２】実施例１の撮像装置の構成を示す図（２）である。
【図３】実施例１の撮像装置の構成を示す図（３）である。
【図４】実施例２、３の撮像装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１乃至３は、本発明の実施例１の撮像装置の構成を示す図である。図１は、撮影レンズの内部構成例を示す。図１（Ａ）は、撮像装置の要部の水平断面上視図である。図１（Ｂ）は、撮像装置の要部の垂直断面図である。また、図２は、撮像装置の要部の外観斜視図である。図２（Ａ）は、撮像装置の要部の正面から見た外観斜視図を示す。図２（Ｂ）は、撮像装置の要部の背面方向から見た外観斜視図を示す。また、図３は、撮像装置の要部の水平断面の上視図であって、撮像素子を光軸Ｌ方向に移動させる機構の動作例を示す。図３（Ａ）は、撮像素子が基準位置にある撮像装置の状態の例を示す。この例では、撮像素子３の撮像面が撮影レンズ（図示を省略）の予定結合面Ｐにある位置が撮像素子３の基準位置である。図３（Ｂ）は、撮像素子が前進した状態の例である。図３（Ｃ）は、撮像素子が後退した状態の例である。
【００１３】
図１乃至図３に示す撮像装置は、例えば、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子により被写体像を光電変換して画像情報を生成し、任意のメモリ等の電子的記録媒体にその画像情報を記録するデジタル撮像装置である。ＣＣＤは、Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅの略称である。ＣＭＯＳは、Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒの略称である。図１乃至図３において、１は撮像装置である本体である。１ａは、本体１のレンズ取り付け面（マウント部）である。２はセンサ地板であって、撮像素子３を移動させる機構（以下、撮像素子移動機構と記述）を備える。
【００１４】
センサ地板２は、例えば所定の箇所に調整ワッシャ２ａを挟みこむことにより、その高さ調整が可能なように本体１に取り付けられている。これにより、センサ地板２が、マウント部１ａから所定の距離の位置に保たれるとともに、撮像光学系（撮像レンズ）の光軸に直交する平面性を有する。
【００１５】
撮像素子３は、被写体からの光束が結像される撮像手段として機能する。撮像素子３は、セラミック材などの外形パッケージを有し、撮像素子内部の撮像面に投影された画像を電気信号に変換する。この撮像面がレンズの予定結像面にあることで、ピントの合った画像が撮像される。なお、撮像素子がパッケージされたものを以下では撮像素子パッケージと記述する。
【００１６】
撮像素子３は、いわゆる電子シャッタの機能を備えており、画像信号取り込み開始となる電子シャッタとしての電子先幕、及び取り込み中止を行う電子後幕の機能を有している。すなわち、電子先幕の動作により画像の電荷の蓄積を開始し、電子後幕の動作により所定の時間後に蓄積を終了することが可能である。その後、撮像素子３は、蓄積した画像の電荷の読み出し動作を行い、不図示の信号処理回路に画像信号を伝達する。
【００１７】
撮像素子３からは、リードフレーム４が引き伸ばされている。リードフレーム４は、撮像素子３を保持する保持手段として機能する。リードフレーム４は、撮像素子パッケージに一体成型されており、撮像信号を外部に出力する端子（リード）をその一部とする金属板である。リードフレーム４は、略コの字形状を有する。具体的には、リードフレーム４は、平面部４ｂと、略直径に曲げられた腕部４ａとを有する。平面部４ｂは、撮像素子３から撮像素子３の長手方向に沿って延伸する第１の平面部である。
【００１８】
腕部４ａは、該第１の平面部（平面部４ｂ）と予め決められた角度（この例では略直角）をなす第１の屈曲部である。腕部４ａの先端は、板金５の平面部５ｂとリードフレーム４の平面部４ｂとが平行となるように、つまり、平面部５ｂと撮像素子３の撮像面とが平行となるように、板金５の腕部５ａと精度良く半田付け固定されている。これにより、撮像素子３の撮像面が傾かないようにし、後述する板金５の平面部の撓み変形に伴って撮像素子３が光軸Ｌに沿って移動することができるようになる。
【００１９】
弾性支持手段５は、リードフレーム４を弾性支持する。弾性支持手段５は、弾性部材（例えば板金）である。以下では、弾性支持手段５を板金５とも記述する。この例では、板金５は、弾性を有するニッケルと鉄の合金である４２アロイ材からなる矩形の板材を曲げて加工して形成されている。板金５は、略コの字形状を有する。具体的には、板金５は、中央の平面部５ｂと、両端の略直角に曲げられた腕部５ａとを備える。平面部５ｂは、後述するカウンタウェイト８が設けられた第２の平面部である。腕部５ａは、該第２の平面部（平面部５ｂ）と予め決められた角度（この例では略直角）をなす第２の屈曲部である。
【００２０】
板金５は、その腕部５ａの先端において、撮像素子３の撮像面と板金５の平面部５ｂが概略平行となる状態で、リードフレームの腕部４ａと精度良く半田付け固定されている。板金５の平面部５ｂの表裏面には、一対の圧電素子７ａ、７ｂが貼り付けられている。そして、電圧印加された圧電素子７ａ，７ｂが伸縮することによって、板金５の平面部５ｂが弾性変形する。これにより、板金５が、撮像素子３の撮像面の平行を保ったまま、その中央部を中心に、前後の板厚方向（光軸に沿った方向）に撓む。すなわち、平面部５ｂは、圧電素子７ａ，７ｂによって駆動されて、光軸Ｌに沿って前後に撓む。
【００２１】
撮像素子のリードフレーム４が直接板金５と接続されることで、専用の放熱部材を撮像素子に接続しなくとも、効率的に放熱パスを確保することが可能となる。撮影時など撮像素子３が動作中に発生する熱は、リードフレーム４を伝わり、板金５に伝わる。
【００２２】
また、撮像素子３の背面には、撮像素子３の信号出力をＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換するＡ／Ｄ変換ＩＣが設けられている。Ａ／Ｄ変換ＩＣで発生する熱は、撮像素子パッケージからリードフレーム４を介して板金５に伝達する。これにより、撮像素子３周辺で発生する熱が効率的に放熱される。
【００２３】
板金５は、所定の接合部において支点６と接合し、固定される。支点６は、板金５を図中の上下から挟む、一対の支持部材である。支点６は、４箇所の支点調整板６ａを挟んで、センサ地板２に対して調整可能に取り付けられる。これにより、図３（Ａ）に示すように、撮像素子３の撮像面の位置が、撮影レンズの予定結合面Ｐの位置に調整される。
【００２４】
すなわち、支点６は、平面部５ｂを予め決められた支持点（支点６）において支持し、撮像素子３の基準位置を調整する支持手段として機能する。支点調整板６ａは、板金５の短手方向において、支点６の端部のそれぞれに２つ（合計４つ）設けられている。また、支点６は、板金５の中央部から略等距離の位置で、圧電素子７の撓み変形に支障が出ないように板金５及び撮像素子３を支持している。
【００２５】
圧電素子７ａ、７ｂは、板金５の平面部５ｂを弾性変形させることによって撮像素子３を光軸に沿った方向に移動する駆動手段である。この例では、圧電素子７ａ，７ｂは、ＰＺＴなどを材料とした薄板状の圧電セラミック素子である。圧電素子７ａは、板金５の平面部５ｂの表面に貼り付けられている。圧電素子７ｂは、板金５の平面部５ｂの裏面に貼り付けられている。撮像装置が備える不図示の回路が、圧電素子７ａ、７ｂに対して印加する電圧の大きさと電流の流れる方向を制御する。これにより、圧電素子の伸縮方向と伸縮量とが制御される。この例では、パラレル型という接続方法により、一定の電圧を上下の圧電素子に印加し、上下の圧電素子が互いに逆方向に伸縮する。
【００２６】
例えば、プラス電圧の印加により、圧電素子７ａは伸縮し、圧電素子７ｂは伸長する。従って、図３（Ｂ）に示すように、一体となって接着された板金５は、前側が凹むように変形し、撮像素子３が前進する。また、マイナス電圧の印加により、圧電素子７ａは伸長し、圧電素子７ｂは収縮する。従って、図３（Ｃ）に示すように、一体となって接着された板金５は、前側が突出する様に変形し、撮像素子３は後退する。つまり、圧電素子に対する電圧の印加により、支点６を支点として、板金５の平面部５ｂの中央部と腕部５ａの先端部分との間に変位が生じ、撮像素子が光軸Ｌに沿って移動する。なお、圧電素子の伸長または収縮の変位量は、印加する電圧の大きさを調整することによって制御可能である。
【００２７】
カウンタウェイト８は、放熱手段として機能する。この例では、カウンタウェイト８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る。また、カウンタウェイト８は、複数の放熱フィンを備える。なお、カウンタウェイト８の質量は、撮像素子３の質量と同等の質量である。本実施例では、カウンタウェイト８は、放熱の良好な材料であり、かつ、放熱フィンが設けられているので、ヒートシンクとして有効である。従って、撮像素子３周辺で発生した熱は、最終的にカウンタウェイト８のヒートシンク効果により効率良く放熱される。
【００２８】
カウンタウェイト８は、平面部５ｂの裏面の、圧電素子７ｂが設けられた領域よりも該裏面の延伸方向外側に設けられている。具体的には、図１（Ｂ）に示すように、カウンタウェイト８は、平面部５ｂの裏面の中央の上下２点のみを取り付け位置として、カウンタウェイト取り付け位置１０において板金５に固定されている。従って、カウンタウェイト８の板金５の取り付けは、圧電素子による板金５の撓み変形に影響しない。
【００２９】
すなわち、板金５、支点６、圧電素子７ａ、７ｂは、撮像素子３を光軸に沿った方向に移動させる撮像素子移動機構を構成する。この撮像素子移動機構は、電圧印加により圧電素子７が伸縮すると、板金５の平面部５ｂが撓み変形するが、腕部５ａは前後に移動する。そのため、撮像素子３は、光軸Ｌに直交する撮像面を維持したまま、フランジバック位置から光軸Ｌに沿って前進或いは後退する。同時に、カウンタウェイト８は後退或いは前進し、撮像素子３とカウンタウェイト８は互いに逆方向に移動する。
【００３０】
また、撮像素子移動機構のストロークは、電圧制御によって制御可能である。圧電素子７ａ、７ｂへの電圧制御によって板金５の撓み変形量が変化することによって、撮像素子３が前後するストロークが変化する。
【００３１】
一方、２箇所の支点６の、板金５の長手方向の間隔を調整することで、撮像素子３が移動するストロークとカウンタウェイト８が移動するストロークの比を調整することができる。また、板金５の短手方向において、支点調整板６ａにより支点６の光軸に沿った方向の高さを変化させて板金５を捻ることで、撮像素子３の撮像面の倒れ方が変化する。このように、支点６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３の撮像面が、光軸に対して傾くことなく、フランジバック距離の基準位置に位置するように調整することができる。
【００３２】
本実施例の撮像装置は、弾性支持部材である板金５の平面部５ｂを駆動手段で撓み変形させることによって、撮像素子３を光軸に沿った方向に移動させる。従って、本発明の撮像装置によれば、小さい駆動力で撮像手段を駆動することができる。また、本実施例の撮像装置は、撮像素子３から発生した熱を、リードフレーム４を介して、板金５の平面部５ｂに設けられたカウンタウェイト８に伝達して放熱するので、放熱面積を十分な大きさに保つことができる。その結果、撮像手段から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【００３３】
図４は、実施例２、３の撮像装置の構成例である。図４（Ａ）は、実施例２の撮像装置の構成例を示す。この撮像装置が備える撮像素子３１は、その外形部が、接続部材１１によりプレート１２に押し付けられている。撮像素子３１の外形部は、例えばセラミック等からなる。プレート１２は、撮像素子３の長手方向に沿って延伸する平面部１２ｂと、平面部１２ｂと予め決められた角度（この例では略直角）をなす腕部１２ａとを備える。接続部材１１は、撮像素子３と平面部１２ｂとを接続する接続部材である。すなわち、実施例２においては、プレート１２と接続部材１１とが、撮像素子３を保持する保持手段として機能する。
【００３４】
腕部１２ａが、図１に示すリードフレーム４の腕部４ａと同様に、腕部５ａと半田付け固定される。これにより、撮像素子３から発生した熱は、接続部材１１、プレート１２を介して板金５の平面部５ｂに伝達され、放熱される。なお、実施例２の撮像装置が備える構成要素のうち、実施例１の撮像装置が備える構成要素と同符号のものは、実施例１の撮像装置が備える構成要素と同様の機能を有する。
【００３５】
実施例２の撮像装置によれば、撮像装置が、リードフレーム以外のフレーム（この例ではプレート１２）を用いて撮像素子３の外形部を直接保持しなければならない構成をとる場合においても、撮像素子３から効率的に放熱を行うことができる。
【００３６】
図４（Ｂ）は、実施例３の撮像装置の構成例を示す。この撮像装置は、主にコストダウンの観点から、セラミックより剛性の低い樹脂部材でパッケージされた撮像素子３２を備える。すなわち、本実施例では、撮像素子パッケージが、樹脂部材で撮像素子３２をパッケージするパッケージ部材である。プレート１２の平面部１２ｂは、撮像素子パッケージの長手方向に沿って延伸する。また、補強および放熱などの目的から、撮像素子補助フレーム１３が撮像素子パッケージに一体成型されている。すなわち、撮像素子補助フレーム１３は、撮像素子パッケージと平面部１２ｂとを接続する接続部材として機能する。
【００３７】
腕部１２ａが、腕部５ａと半田付け固定される。これにより、撮像素子３から発生した熱は、撮像素子補助フレーム１３、プレート１２を介して板金５の平面部５ｂに伝達され、放熱される。なお、実施例３の撮像装置が備える構成要素のうち、実施例１の撮像装置が備える構成要素と同符号のものは、実施例１の撮像装置が備える構成要素と同様の機能を有する。
【００３８】
実施例３によれば、撮像素子が樹脂部材でパッケージされている構成をとる場合においても、撮像素子３から発生した熱を撮像素子補助フレーム１３、プレート１２を介して板金５に伝達し、効率的に放熱することができる。
【００３９】
（その他の実施例）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【符号の説明】
【００４０】
１  本体
２  センサ地板
３  撮像素子
４  リードフレーム
５  板金
６  支点
７  圧電素子
８  カウンタウェイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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