JP2011017740A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタ機構などの光学部材との接触を回避しつつ撮像素子の移動範囲を有効に設定することができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１は、光軸方向に移動可能に設けられた撮像素子８と、移動手段１１、１１ａと、突き当て手段１７ａと、付勢手段９と、制御手段１８を有する。移動手段は、撮像素子８を光軸方向に移動させる。突き当て手段は、撮像素子８に突き当たってこれを突き当たり位置で停止させるために撮像素子８の移動範囲の光学部材４４ａ側の端に設けられる。付勢手段は、撮像素子８を付勢して突き当て手段に突き当てる。制御手段は、移動手段を制御し、突き当て手段に撮像素子８を突き当てた待機位置又は待機位置から光学部材側と反対方向に撮像素子８を移動させた位置で撮像する様に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スチルカメラやビデオカメラ装置などの撮像装置に関し、特に、撮像素子をレンズの光軸方向に移動して撮像する撮像装置に関する。

近年、撮影画像の画素数の増加などから、一眼レフタイプのデジタルカメラなどではオートフォーカス（ＡＦ）精度の更なる向上が望まれている。その解決策として、従来のフォーカスレンズの駆動によるＡＦ機構に加えて、更なるピントの微調整の為に撮像素子の移動機構を備えた所謂ハイブリッドタイプのＡＦ装置を備えた撮像装置が提案されている。これに関して、特許文献１には次の方式の技術が開示されている。即ち、レンズ、撮像素子の両方を駆動して焦点調節を行う撮像システムで、絞り開放状態での撮影レンズの最良結像面の位置と、実際の露光時の絞り値での最良結像面の位置が異なることから、先ず撮影レンズを前者の位置へ駆動する。その後、撮影の直前に、前者と後者の差の分だけ撮像素子を移動して補正を実行し、撮影する。

特開２００６−２５１０３３号公報

一般的な一眼レフタイプのデジタルカメラにおいて、前述の撮像素子移動機構はフォーカルプレンシャッタのユニットの直後であって背面側の液晶モニタとの間に配置されることになる。しかし、上述の特許文献１に開示の従来技術では、撮像素子は前後のいずれの方向にも移動して撮影する様に構成されている。その為、限られた時間内に前方（被写体側）に移動する場合、前方に配置されたシャッタユニットとの高速での衝突、それによる破損、騒音などが懸念される。また、衝突を避けるべく、撮像素子の移動範囲をシャッタユニットから遠ざけた位置とすると、撮像素子の有効な移動範囲が小さくなってしまう。或いは、移動範囲を確保しようとしてカメラの後方への突出を大きくすると、装置全体の小型化の妨げになる。

上記課題に鑑み、本発明の撮像装置は、光軸方向に移動可能に設けられた撮像素子と、移動手段と、突き当て手段と、付勢手段と、制御手段と、を有する。移動手段は、機械的な力、電磁力などで撮像素子を光軸方向に移動させるための手段である。突き当て手段は、撮像素子に突き当たってこれを突き当たり位置で停止させるために撮像素子の移動範囲の光学部材側の端に設けられる。付勢手段は、バネ力などで撮像素子を付勢して突き当て手段に突き当てるための手段である。制御手段は、移動手段を制御し、突き当て手段に撮像素子を突き当てた待機位置又は該待機位置から前記光学部材側と反対方向に撮像素子を移動させた位置で撮像する様に制御する。

本発明によれば、シャッタ機構などの光学部材の直後の待機位置から後退しながら撮像を行うことで、撮像素子と光学部材との接触を防止することができると共に、光学部材の後側の空間を有効に利用して撮像素子の移動範囲を確保することができる。これにより、撮像素子の移動機構による装置後方への大型化を抑制することも可能となる。また、撮像素子の破損や衝突の衝撃、騒音のない高精度のＡＦ機構を備えた撮像装置を提供することも可能となる。

本発明の第１の実施例の撮像装置を示す図である。 本発明の第１の実施例の撮像装置の撮影中の断面図である。 本発明の第１の実施例の撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例の撮像装置の動作のフローチャート１である。 本発明の第１の実施例の撮像装置の動作のフローチャート２、及び要素の光軸上配置を示す図である。 本発明の第２の実施例の撮像装置を示す図である。 本発明の第２の実施例の撮像装置の動作のフローチャート１である。 本発明の第２の実施例の撮像装置の動作のフローチャート２である。

以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の撮像装置において重要なことは、撮像素子の移動手段を制御し、突き当て手段に撮像素子を突き当てた待機位置から光学部材側と反対方向に撮像素子を移動可能とする構成にすることである。こうした構成をどの様に用いて、制御手段により撮像を実行するかは種々可能である。例えば、後述の実施例の様に撮像素子の移動・停止と同期して複数画像を取得してもよいし、上記特許文献１における用い方を実行してもよい。また、ここで、光学部材は、典型的には、シャッタ機構であるが、撮像装置のタイプによっては、その他のものであり得る。この考え方に基づき、本発明の撮像装置の基本的な実施形態は、上記した様な構成を有する。

この基本的な実施形態に基づいて、次の様なより具体的な実施形態を構成することができる。フォーカスレンズと、このフォーカスレンズを駆動するための駆動手段とを更に備え、フォーカスレンズの焦点面は待機位置より被写体側と反対方向にずれた位置に設ける様にすることができる（図５（ｂ）参照）。また、突き当て手段が、撮像素子の突き当て状態を変化させるための調整手段を有する様にすることができる（後述の実施例参照）。これにより、可動式の撮像素子移動機構にあっても、その撮像面の精度を保証できる基準を設けることができる。また、撮像素子が待機位置にあることを検出するための検出手段と、撮像素子の移動量を測るための測定手段とを更に備える。そして、制御手段が、検出手段及び測定手段の出力に基づき、移動手段を制御し、撮像素子の移動後の停止と同期して複数画像を取得する様にすることができる。これにより、撮影の度に撮像素子に一定の送り量を与えることができる。また、撮像素子が待機位置にある時の検出手段からの出力に基づき、フォーカスレンズを所定の補正量分、移動して撮像する様に制御することもできる。これにより、待機位置においても、従来と同様のＡＦ機構によりピント精度の高い画像を得ることができる。また、待機位置において、撮像素子が移動手段から力を受けず、突き当て手段によって撮像素子の平面が保持される様にすることができる。これにより、突き当て面の精度に撮像素子が倣って同等の精度で撮像素子を保持できる。

以下、本発明の実施例を添付の図面に沿って説明する。ただし、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。
（第１の実施例）
図１から図５を参照して、本発明の第１の実施例による撮像装置を説明する。本実施例の撮像装置は、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。撮像装置全体の撮影待機状態の断面図である図１（ａ）、その部分正面図である図１（ｂ）、図２、図３において、１は撮像装置、２は撮像装置１に着脱可能な撮影レンズである。撮影レンズ２は、フォーカスレンズ１３、フォーカスレンズ駆動手段であるレンズモータ１４、リードスクリュー１５、移動枠１６を備える。図３で示す符号３は、測光、測距の開始を指示し、撮影を指示するための２段スイッチとなっているレリーズボタンである。このレリーズボタン３を１段目まで押し込んだ状態を半押しといい（ＳＷ１）、半押しの状態では測光及び測距が行われる。ＳＷ１の状態から更に２段目まで押すことを全押しといい（ＳＷ２）、全押しすることで撮影が行われる。

４は、撮像装置１の本体に固定されたシャッタ地板で、上下に走行するシャッタ羽根４ａを備えて撮像素子８への露光を行う。シャッタ地板４には、後述のミラー５、軸７、カムモータ１１、調整ネジ１７などが支持、固定されている。５はミラーで、撮影レンズ２の入射光を図３で示すファインダ６側（観察位置）或いは撮像素子８側(退避位置)に切換える。ミラー５は、シャッタ地板４に設けられた不図示の回転軸を中心に往復回動することにより、撮影光路に対し進退するよう上下揺動する。図１（ａ）の待機状態で光軸に対して４５°に配置され、一部がハーフミラーとなってＡＦ光学系を形成し、測距手段である測距センサ２２において位相差検出動作が行われる。測距センサ２２は、設計上は、図１（ａ）に示すフォーカスレンズ焦点面Ｆと光学的に等価な位置に配置される。６は、光学素子などからなるファインダである。７は軸で、シャッタ地板４に垂直に固定され、後述の撮像素子保持板８aの孔部を貫通し、回転止め１aと共に回転を防止しながら撮像素子８を軸方向に円滑に進退可能としている。但し、軸７、回転止め１ａは十分に細いため、保持板８ａの平面を決定することはなく、保持板８ａが自由に傾くことは可能である。

８は撮像素子で、撮像面に投影された画像を電気信号に変換する。撮像素子８は保持板８ａに完全に平行に固定されて光軸方向に進退する。保持板８ａは、軸７が嵌合する嵌合穴８ｄを備え、撮像素子８を中心に１２０度の均等角度間隔でカムモータ１１を３箇所に備える。更に、調整ネジ１７の先端部である突き当て部１７ａが突き当たる平面と、回転止め１ａが嵌る切欠き部８ｂを有する。また、背面側には、後述のスプリング９が押圧する３箇所の平面８ｃを有する。９は、付勢手段である圧縮スプリングで、撮像装置１の本体に固定されて撮像素子８を中心に３箇所に１２０度の均等角度間隔で配置され、保持板８ａの背面側の平面８ｃを押圧する。図１に示す様にスプリング９は、撮像素子８及び保持板８ａを突き当て部１７ａに保持する十分な付勢力を有し、撮像素子８が後退する際は徐々に圧縮されるが、図２に示す様にほぼ一定の付勢力で撮像素子８をカム１１ａに押圧する。

１０はクッションで、撮像素子８及び保持板８ａが高速で後退する際に何らかの条件により所定量以上後退しようとする場合に、保持板８ａに当接して変形し、その衝撃を緩和する。１１は、カム１１ａが回転軸に固定された移動手段であるところのカムモータで、ここでは回転量と速度が制御可能なステッピングモータを用いている。また、後述のシステム制御部１８からのパルス制御により、所定量、所定の速度で往復回転したり、停止したりする。ここでは、ゼロから約９０度の範囲内で往復回動可能である。１１ａはカムで、カムモータ１１の回転によりゼロから約９０度の範囲で回転し、スプリング９の付勢力により、滑らかなカム面を保持板８ａの平面に当接させている。従って、カムモータ１１の回転角に対し、ガタ無く撮像素子８及び保持板８ａを光軸方向に進退させることを可能としている。ここでは、カムモータ１１への通電の有無によらず、スプリング９の付勢力でカムモータ１１が反転させられない様に十分なディテントトルクを有しているとする。また、ここでは、３個のカムモータ１１を備えて、その正逆転でカム１１ａにより撮像素子８及び保持板８ａを前方（図１（ａ）で左方向）或いは後方（図１（ａ）で右方向）に移動する。本明細書では、モータ配置により回転方向が異なる為、撮像素子８及び保持板８ａが後方へ移動する場合の各モータの回転方向を正転、前方へ移動する場合の回転方向を逆転と称する。また、夫々のカムモータ１１が最も逆転した状態では全てのカム１１ａは保持板８ａから離間している。一方、正転して撮像素子３が待機位置から後方へ移動した位置では、独立した３個のカム１１ａで形成される平面に撮像素子８及び保持板８ａの平面性が倣うことになる。従って、３個のカム１１ａの回転角を相互に違えてリフト量をずらすことで撮像素子８及び保持板８ａの光軸に対する所謂倒れ角度は自在に変更することが可能である。

１２は、検出手段である位置センサで、ここではフォトリフレクタを用いて保持板８ａが待機位置にある時にオンの信号を出力する。このセンサの調整は生産工程内などにおいて、前記待機位置の光学的位置調整の際に同時に電気的に行われれば良い。１３はフォーカスレンズで、撮影レンズ２内において、測距センサ２２の測距情報に基づき、被写体像の焦点調節状態に応じて前後に移動して図１（ａ）に示す焦点面Ｆに被写体像を合焦させる。詳しくは、フォーカスレンズ１３の駆動手段であるレンズモータ１４にはステッピングモータなどが用いられる。そして、その回転軸に取り付けられたリードスクリュー１５が移動枠１６の係合部に係合し、移動枠１６に固定されたフォーカスレンズ１３が光軸方向に前後に移動する。１７は調整手段である調整ネジで、その先端に突き当て手段である突き当て部１７ａを有して、シャッタ地板４に撮像素子８中心に３箇所、１２０度の均等角度間隔で配置されている。調整ネジ１７は、その回転により突き当て部１７ａの光軸方向の位置を変更する。よって、３箇所の調整ネジ１７により、当接する保持板８ａの突き当て状態を変化させ、光軸に対する直角度を調整することが可能である。この調整作業では、例えば撮像装置１の製造工程で、撮影レンズ２の取り付け面である不図示のマウント面等を基準に、撮像素子８の画像信号等を検出しながら光軸方向の距離、撮像面の傾き等の調整が３つの調整ネジ１７を回転することで精密に行われる。この撮像素子８及び保持板８ａを突き当てた位置を、光軸上の待機位置（Ｓ）とする。この待機位置（Ｓ）はシャッタ機構の直後に設けられているので、撮像素子８及び保持板８ａの移動範囲はこのシャッタ機構の直後から設定可能である。従って、所定の移動範囲を有する撮像素子移動機構としては、光軸方向の長さが短くできる。或いは、撮像素子移動機構の移動範囲として長い移動距離が得られる。

図３において、１８は、制御手段であるシステム制御部で、測定手段であるリセット手段と露光制御手段を含んでいる。システム制御部１８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、内蔵されたプログラムを実行する。また、位置センサ１２からの信号を受けて、現在、保持板８ａが待機位置にあるか否かの判定を行う。また、測距センサ２２からの信号により被写体像の焦点調節状態を測定し、レンズモータ１４の駆動、停止を行う。また、測定手段である不図示のカウンタをリセットし、この状態から所定のパルスカウントによってカムモータ１１を起動したり、所定の位置に停止したりするなど、所定のシーケンスを実行する制御を行う。１９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、などからなる信号処理回路である。２０は、撮影した画像を格納するための記録媒体であり、所定枚数の画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。記録媒体２０は、着脱可能であり、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る。２１は、システム制御部１８の動作用の定数、変数、プログラムなどを記憶するメモリである。メモリ２１には、後述する撮影条件により異なる情報、数値が記録されている。その他に、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に記録するプログラム、画像ファイルデータを記録媒体２０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２１には、上記プログラムのマルチタスク構成を実現し実行するＯＳなどの各種プログラムも記録されている。２２は測距センサで、ここでは位相差方式により、被写体像の焦点調節状態の情報をシステム制御部１８へ出力する。

次に、撮影を行う際の動作について図４、図５のフローチャート１、２などを加えて説明する。図１及び図４において、先ず、電源オン状態（Ｓ１０１）にてレリーズボタン３の半押しによりＳＷ１がオンすると（Ｓ１０２）、位置センサ１２がオンして撮像素子８及び保持板８ａが待機位置（Ｓ）にあることを確認する（Ｓ１０３）。撮像素子８及び保持板８ａが待機位置からずれて位置センサ１２がオフしていた場合は、カム１１ａが保持板８ａから完全に離間する位置まで３つのモータ１１を低速で逆転させる（Ｓ１０４）。こうして、撮像素子８及び保持板８ａは３つのカム１１ａの位置に影響されず、調整された３箇所の調整ネジ１７で形成される面にスプリング９によって静かに確実に突き当てられる。同時に位置センサ１２がオンする。従って、製造時に調整された状態に、常に安定して光軸に対し所定の角度で保持される（Ｓ１０３）。このとき、位置センサ１２により、カムモータ１１へのパルスカウントをリセットし（Ｓ１０５）、次に正転させる時より所定パルスカウントすることで、撮像素子８及び保持板８ａは待機位置（Ｓ）より正確な距離だけ移動する。待機位置（Ｓ）に撮像素子８及び保持板８ａがあることが確認されると次に遷移する。測距センサ２２とシステム制御部１８によって位相差検出方式の測距が行われ、レンズモータ１４へ所定の回転量が指示されると、レンズ駆動のＡＦが実行される（Ｓ１０６）。

次に、ＳＷ１オンの確認を経て（Ｓ１０７）、撮影者によるレリーズボタン３の全押し下げによりＳＷ２がオンすると（Ｓ１０８）、システム制御部１８は撮像素子８を移動する撮影を行うか、待機位置に突き当てた状態で撮影するかを判断する（Ｓ１０８）。即ち、現在、撮像装置に設定されている各種の撮影条件を参照して、その条件に適した撮影方法を選択する。その条件の例として、撮影シーンに応じて特にピント精度が必要な場合にユーザが設定する例えば「高精度ＡＦモード」に設定された場合のみ、撮像素子移動撮影を行う、ということが考えられる。また、一般にドライブモードと呼ばれる連写と単写の設定がある。例えば、秒間５コマ程度の撮影が可能な高速連写モードが選択されている場合は待機位置撮影を行い、秒間２コマ程度の低速連写モード及び１コマのみ撮影して終了する単写モードの場合、撮像素子移動撮影を行う様に設定ができる。

ここでは先ず、撮像装置１が低速連写モードに設定されているとして説明する。従って、撮像素子移動による撮影が選択されたとして（Ｓ１１０）に進む。そして、システム制御部１８はメモリ２１より、待機位置からの移動距離ｄ０、移動撮影の送りピッチｄ１、ｄ２、移動撮影の総コマ数（ここでは３コマ）などを入手する（図５（ｂ）参照）。次に、カムモータ１１を高速で正転させ、所定のパルス数を経た後に停止させて撮像素子８及び保持板８ａを距離ｄ０だけ後退させて移動撮影の１コマ目である位置Ｆ１に到達させる（Ｓ１１１）。ここでＦ１位置とは、フォーカシングレンズ１３の焦点面Ｆに対し、距離ｄ１だけ被写体側にずらした位置である。次に、（Ｓ１１２）にて、ミラー５を撮影光路から退避させて（ミラーアップ）、（Ｓ１１３）にて不図示の露光制御装置により１コマ目の撮影を行う。ここにおいて、撮像装置１の光学系、機構系、測距系の設計中心値通りに各要素が製造されていれば、撮像素子８をフォーカスレンズ焦点面Ｆに配置して、（Ｓ１０６）におけるＡＦ動作で被写体Ｐの画像は正確に撮像素子８の撮像面に結像する。しかし、製造上等の誤差によりフォーカスレンズ焦点面Ｆより結像面が前後にずれる可能性がある。従って、そのずれ分を見越して複数コマを撮影する為に、１コマ目の撮影位置として図５（ｂ）に示す様にＦ１位置に撮像素子８を停止させて撮影を行う（Ｓ１１３）。

次に、図５の（Ｓ１１４）において、カムモータ１１を高速で正転させ、所定のパルス数を経た後に停止させて撮像素子８及び保持板８ａを距離ｄ１分後退させる。こうして、撮像素子８は焦点面Ｆに到達して、不図示の露光制御装置により２コマ目の撮影を行う（Ｓ１１５）。次に、（Ｓ１１６）において、カムモータ１１を高速で正転させ、所定のパルス数を経た後に停止させて撮像素子８及び保持板８ａを距離ｄ２分後退させ、図２に示す位置Ｆ２に到達させて３コマ目の撮影を行う（Ｓ１１７）。以上において、距離ｄ０、ｄ１、ｄ２の大きさは、想定される前記結像面の前後のずれなどを考慮して設定される。図２に示す様に、フォーカスレンズ１３は前進した状態で、ミラー５が跳ね上がっており、カム１１ａはほぼ８０°回転した状態で撮像素子８及び保持板８ａを後退させてスプリング９を圧縮している。

以上の動作で、フォーカスレンズ１３の移動によるＡＦ動作に加えて撮像素子８を高速で順次後退させることで、ここでは焦点面Ｆでの撮影コマと、その前後２箇所の位置での撮影コマの合計３枚のピントのずれた画像の撮影が実行された。これにより、撮影レンズ２やカメラの製造ばらつき、誤差による予期せぬ結像面のずれが発生していても、撮影した３コマのうちに、従来の固定された撮像素子により撮影された画像に比べてピント精度の良好な画像を入手することが可能となる。また、３箇所への移動は全て撮像素子８及び保持板８ａの後退によって行われるので、移動時間短縮のために高速で撮像素子８及び保持板８ａが後退してもシャッタ機構などの光学部材への衝突、衝撃音の発生は発生しない。

次に、（Ｓ１１８）でミラー５がファインダ６の観察位置に復帰し（ミラーダウン）、撮像素子８及び保持板８ａを次の撮影待機状態とするべく、待機位置（Ｓ）への復帰動作としてカムモータ１１を逆転する。こうして、撮像素子８及び保持板８ａを前進させる（Ｓ１１９）。やがて、撮像素子８及び保持板８ａが待機位置（Ｓ）に達すると、位置センサ１２からの信号判定（Ｓ１２０）により、カムモータ１１の回転を停止する（Ｓ１２１）。その後、レリーズボタン３の半押しが確認されなければ（ＳＷ１：オフ）（Ｓ１２２）、撮影は終了し、図１の状態に復帰する（Ｓ１２３）。

撮影者に連写する意図があればＳＷ１はオンのままで、図４のＳ１０２に戻って連続撮影が実行される。次に、上記撮像動作によりメモリ２１に記録された合焦状態の異なる３枚の画像の中で最も評価値の高い画像をベストピント画像として選択して記録媒体２０に記録し、他の画像はメモリ２１から消去する。画像の評価方法としては、公知のコントラスト検出などが用いられ、例えば位相差ＡＦ時に選択した焦点検出エリアと同じ領域における画像のコントラストを各々の画像毎に求める。この様にして、毎回の撮影毎に最良のピント状態の画像のみを記録保存できることになる。

続いて、撮像装置の設定が高速連写の場合に撮像素子移動を行わないときの動作を説明する。図１の状態で、図４の（Ｓ１２４）にて待機位置撮影が選択されると、メモリ２１を参照して現在の待機位置（Ｓ）が焦点面Ｆに対し、どれ位ずれた位置（距離ｄ０＋ｄ１）に設定されているかの情報を補正量として入手（Ｓ１２５）する。そして、その補正量分だけフォーカスレンズ１３を駆動する（Ｓ１２６）。その後、ミラー５を撮影光路から退避させ（ミラーアップ、Ｓ１２７）、撮像素子８の撮像面に結像した被写体像の撮影を行う（Ｓ１２８）。このとき、撮像素子８及び保持板８ａは調整ネジ１７により精密に調整された面に突き当てられた状態なので、従来の調整後に本体に固定された撮像素子と同等の精度が得られる。結果として、撮像素子移動機構を有しながら、従来と同等の精度を有する撮影を行うことが可能となる。

次に、ミラー５がファインダ６の観察位置へ復帰し（ミラーダウン、Ｓ１２９）、レリーズボタン３の半押しが確認されなければ（ＳＷ１：オフ）（Ｓ１３０）、撮影は終了する（Ｓ１３１）。撮影者に連写する意図があればＳＷ１はオンのままで、（Ｓ１０２）に戻って連続撮影が実行される。

本実施例によれば、シャッタ機構の直後の待機位置から後退しながら撮像することで撮像素子移動機構によるカメラ後方への大型化を最小限に留めることが可能である。また、小型で静穏化され、且つ、いかなる場合もＡＦ精度の高い撮像を可能とする撮像素子移動機構を有する撮像装置を提供できる。

更に、撮像素子移動機構のガタの課題、レンズ光軸に対する直角度の精度低下の課題を解決できる。この課題について説明すると次の様になる。移動機構は、撮像面と光軸の直角度を維持しながら、所謂片ボケを防止しながら精度良く光軸方向に進退する必要がある。代表的な直線的駆動機構として、ガイドバーによって支持された移動部をリードスクリューとナットを用いて進退する方式があるが、ここでは移動部の直角度を維持しつつ移動する条件として、ガイドバーと移動部の嵌合長を長くする必要がある。しかし、一般的に、撮像素子移動機構は前後のスペースが小さいので嵌合長が短い一方、撮像素子は平面方向に広い為、移動部の直角度を維持するのは困難である。加えて、ナットとリードスクリューの係合ガタなどによって往復を繰り返す場合、ヒステリシスが避けられない。よって、マウント面などの基準面に対し撮像面を調整して撮像素子を接着固定する従来の構造に比べ、移動機構における撮像素子の撮像面の直角度は低下し片ボケの発生が懸念されるが、本実施例によりこうした課題が解決される。また、本実施例によれば、高速連写が必要な時などの場合にも、撮像素子移動の時間を確保することができる。

（第２の実施例）
第２の実施例を説明する。第１の実施例では、撮像素子をカムモータとスプリングによって移動、保持する機構を備えるのに対し、第２の実施例では、コイルと永久磁石による電磁駆動方式とスプリングを用いる機構で撮像素子を移動、保持する。基本的に、上記以外の要素は第１の実施例と同じなので、それらの説明は省略し、相違する部分について説明する。以下、図６、図７、図８を参照して、撮像素子移動機構を有する第２の実施例の撮像装置を説明する。図６（ａ）は本実施例の断面図、図６（ｂ）はその正面図、図７、図８は動作のフローチャート１、２である。図６において、１１１はコイルであり、シャッタ地板４に撮像素子８を中心に３箇所、１２０度の均等角度間隔で配置、固定されている。導線へ通電する電流の方向により、発生する電磁力の向きが変化し、通電量により電磁力の大きさが変化する。１２０は永久磁石であり、コイル１１１に対向する位置で３個が夫々板厚方向に２極に着磁されて撮像素子８の保持板８ａに固定されている。

本実施例の動作を説明する。図８において、コイル１１１へ通電する電流量に応じて光軸方向に発生する電磁力が変化するので、対向する永久磁石１２０の表面磁束との間で反発力を発生させると、スプリング９のバネ力とのバランスを変化させることが可能となる。結果として、撮像素子８及び保持板８aの光軸方向の位置が変化、即ち移動する。また、通電量を時間的に変化させると、撮像素子８及び保持板８aの光軸方向の移動速度が変化する。また、３つのコイル１１１を夫々独立して電流制御することで３箇所の電磁力を調整でき、撮像素子８及び保持板８ａの光軸に対する直角度を変化させられる。ここでは説明を容易にする為に、コイル１１１と永久磁石１２０が互いに反発する方向の電磁力を発生して撮像素子８及び保持板８aが後退する様に通電することを正通電と称する。従って、コイル１１１の通電量、通電する向き及び通電量を変化させる速度をシステム制御部１８が制御することで、撮像素子８及び保持板８ａは所望の位置に前進、後退すると共に、その移動速度及び静止・移動を制御することができる。

撮影を行う際の動作について説明する。先ず、電源オン状態にてレリーズボタン３の半押しによりＳＷ１がオンすると（Ｓ２０２）、位置センサ１２がオンして撮像素子８及び保持板８ａが待機位置（Ｓ）にあることを確認する（Ｓ２０３）。コイル１１１が無通電である状態では撮像素子８及び保持板８aにはスプリング９の付勢力しか掛からないので通常は突き当て部１７ａに当接している筈である。しかし、万一の確認として撮像素子８及び保持板８ａが移動していた場合はコイル１１１に逆通電を行い、スプリング９の付勢力に加えてコイル１１１の吸引力を利用して突き当てを確実に行う（Ｓ２０４）。こうして、撮像素子８及び保持板８ａは、調整された３箇所の調整ネジ１７で形成される面にスプリング９によって静かに突き当てられ、光軸に対し所定の角度で保持される。待機位置（Ｓ）にあることが確認されるとコイル１１１の通電を停止し（Ｓ２０５）、次に遷移する。測距センサ２２とシステム制御部１８によって位相差検出方式の測距が行われ、レンズモータ１４へ所定の回転量が指示されると、レンズ駆動のＡＦが実行される（Ｓ２０６）。

（Ｓ２０７）から（Ｓ２１０）は、第１の実施例の（Ｓ１０７）から（Ｓ１１０）と同様に実行される。次に、コイル１１１に正通電を行い、その電流値を徐々に増加させて一定量で保持することで、撮像素子８及び保持板８ａを後退させ、移動撮影の１コマ目である位置Ｆ1に到達させる（Ｓ２１１）。この際、撮像素子８の位置を検出する位置検出センサを設け、位置検出センサとコイル１１１との間で公知の閉ループを形成することで撮像素子を精度良く位置決めしてもよい。（Ｓ２１２）と（Ｓ２１３）は、第１の実施例の（Ｓ１１２）と（Ｓ１１３）と同様に実行される。

次に、図８の（Ｓ２１４）において、コイル１１１に正通電を行い、その電流値を徐々に増加させた後に通電を保持して、撮像素子８及び保持板８ａを距離ｄ１分後退させ停止させる。こうして、焦点面Ｆに到達させて不図示の露光制御装置により２コマ目の撮影を行う（Ｓ２１５）。次に、（Ｓ２１６）において、コイル１１１に正通電を行い、その電流値を徐々に増加させた後に通電を保持して、撮像素子８及び保持板８ａを距離ｄ２分後退させ停止させる。こうして、位置Ｆ２に到達させて３コマ目の撮影を行う（Ｓ２１７）。以上の動作により、第１の実施例と同様に合計３枚のピントのずれた画像の撮影が実行される。ここでも、３箇所への移動は全て撮像素子８及び保持板８ａの後退によって行われるので、移動時間短縮のために高速で撮像素子８及び保持板８ａが後退しても、シャッタ機構などの光学部材への衝突、衝撃音の発生はない。

次に、（Ｓ２１８）においてミラー５をファインダ６の観察位置に復帰させる（ミラーダウン）。そして、撮像素子８及び保持板８ａを次の撮影待機状態とするべく、待機位置（Ｓ）への復帰動作としてコイル１１１への通電を徐々に低下させ、撮像素子８及び保持板８ａをスプリング９に付勢力で前進させる（Ｓ２１９）。やがて、撮像素子８及び保持板８ａが待機位置（Ｓ）に達すると、位置センサ１２からの信号判定（Ｓ２２０）により、コイル１１１の通電を停止する（Ｓ２２２）。位置センサ１２からの信号がオンでなければ、コイルに逆通電（Ｓ２２１）をして信号がオンとなる様にした後、（Ｓ２２２）に進む。（Ｓ２２３）と（Ｓ２２４）は、第１の実施例の（Ｓ１２２）と（Ｓ１２３）と同様である。ここでも、撮影者に連写する意図があればＳＷ１はオンのままで、図７の（Ｓ２０２）に戻って連続撮影が実行される。

撮像装置１の設定が高速連写であって撮像素子移動を行わない場合の動作は、第１の実施例での説明と同様に実行される。即ち、図７の（Ｓ２２５）から（Ｓ２３２）は、第１の実施例の（Ｓ１２４）から（Ｓ１３１）と同様である。ここでも、撮影者に連写する意図があればＳＷ１はオンのままで、（Ｓ２０２）に戻って連続撮影が実行される。

以上に説明した様に、第２の実施例のコイル１１１と永久磁石１２０は、第１の実施例のカムモータ１１とカム１１ａと同様の機能を有することになる。結果として、第１の実施例と同様の動作が実現でき、更に同様の効果を得ることができる。

１…撮像装置、２…撮影レンズ、４…シャッタ地板（光学部材）、４ａ…シャッタ羽根（光学部材）、８…撮像素子、９…スプリング（付勢手段）、１１…カムモータ（移動手段）、１１a…カム（移動手段）、１７a…突き当て部（突き当て手段）、１８…システム制御部（制御手段）、１１１…コイル（移動手段）、１２０…永久磁石（移動手段）、Ｓ…待機位置

Claims (5)

1. 光軸方向に移動可能に設けられた撮像素子と、
   前記撮像素子を光軸方向に移動させるための移動手段と、
   前記撮像素子の移動範囲の光学部材側の端に設けられた突き当て手段と、
   前記撮像素子を付勢して前記突き当て手段に突き当てるための付勢手段と、
   制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記移動手段を制御し、前記突き当て手段に前記撮像素子を突き当てた待機位置又は該待機位置から前記光学部材側と反対方向に前記撮像素子を移動させた位置で撮像する様に制御することを特徴とする撮像装置。
2. フォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動するための駆動手段と、を有し、
   前記フォーカスレンズの焦点面は前記待機位置より前記光学部材側と反対方向にずれた位置に設けることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記突き当て手段は、前記撮像素子の突き当て状態を変化させるための調整手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子が前記待機位置にあることを検出するための検出手段と、前記撮像素子の移動量を測るための測定手段を有し、
   前記制御手段は、前記検出手段及び前記測定手段の出力に基づき、前記移動手段を制御し、前記撮像素子の移動後の停止と同期して複数画像を取得する様に制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記待機位置において、前記撮像素子は前記移動手段から力を受けず、前記突き当て手段によって前記撮像素子の平面が保持されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。

Images