JP2011227110A - Imaging element unit, automatic focusing device and imaging device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging element unit, an automatic focusing device and an imaging device which can improve reliability against disturbance impacts while preventing vibrations when the imaging element is wobbling.SOLUTION: An imaging element unit 110 comprises: a weight 115 fixed on a sheet metal; and stoppers 118 which control the moving distance of the weight 115 in the optical axis direction OA by contacting the weight 115 when an impact is applied and which is placed in the position not contacting the weight 115 while an imaging element is wobbling.

Description

本発明は、撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging element unit, an automatic focus adjustment device, and an imaging device.

特許文献1は、コントラスト方式のオートフォーカス(AF:自動焦点調節)時に圧電素子によって撮像素子を撮像光学系の光軸方向に微小移動(ウォブリング)することによって合焦位置がある方向を判別する撮像装置を提案している。また、特許文献2は、圧電素子の可動範囲を規制するストッパを提案している。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-133867 discloses imaging in which the in-focus position is determined by finely moving (wobbling) the imaging element in the optical axis direction of the imaging optical system by a piezoelectric element during contrast-type autofocus (AF: autofocus adjustment). A device is proposed. Patent Document 2 proposes a stopper that regulates the movable range of the piezoelectric element.

特開平2003−279846号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-279846 実開平04−65466号公報Japanese Utility Model Publication No. 04-65466

しかしながら、従来の撮像装置では撮像素子がウォブリングしている間に撮像装置本体に振動が発生し、外乱衝撃に対する信頼性も十分ではなかった。   However, in the conventional image pickup apparatus, vibration occurs in the image pickup apparatus body while the image pickup element is wobbling, and the reliability against the disturbance impact is not sufficient.

そこで、本発明は、撮像素子をウォブリングしている間の振動を防止しつつ外乱衝撃に対して高い信頼性を有することが可能な撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置を提供することを例示的な目的とする。   Therefore, the present invention provides an image sensor unit, an automatic focus adjustment apparatus, and an image pickup apparatus that can have high reliability against disturbance shock while preventing vibration while wobbling the image pickup element. For illustrative purposes.

本発明の撮像素子ユニットは、撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節機能を有する撮像装置に使用される撮像素子ユニットであって、前記撮像素子に結合され、力を受けて変形することによって前記撮像素子を前記光軸方向に移動する変形部材と、前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、前記撮像素子がウォブリングする際の前記光軸方向における前記変形部材の変形量よりも大きな前記変形部材の変形量を規制する位置に配置されているストッパと、を有することを特徴とする。   The image pickup device unit of the present invention has an automatic focus adjustment function that determines the direction in which the in-focus position is located by performing wobbling that minutely moves the image pickup device that photoelectrically converts the optical image formed by the image pickup optical system in the optical axis direction. An imaging device unit used in an imaging device, which is coupled to the imaging device, is deformed by receiving a force and deforms to move the imaging device in the optical axis direction, and is fixed to the deforming member, A weight that moves in a direction opposite to the imaging element in conjunction with the movement of the imaging element, and a deformation amount of the deformation member that is larger than a deformation amount of the deformation member in the optical axis direction when the imaging element wobbles And a stopper disposed at a position for regulating the movement.

本発明によれば、撮像素子をウォブリングする際の振動を防止しつつ外乱衝撃に対する信頼性を向上することが可能な撮像素子ユニット、自動焦点調節装置および撮像装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image pick-up element unit, the automatic focus adjustment apparatus, and image pick-up device which can improve the reliability with respect to a disturbance impact can be provided, preventing the vibration at the time of wobbling an image pick-up element.

図1は、本実施例の撮像装置のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of the imaging apparatus of the present embodiment. 図2は、図1に示す撮像素子ユニットの概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the image sensor unit shown in FIG. 図3は、電圧が印加されて圧電素子が収縮変形した図2に示す撮像素子ユニットの概略断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of the imaging element unit shown in FIG. 2 in which a piezoelectric element is contracted and deformed by applying a voltage. 図4は、固定部材が上側の第1ユニットに接触した図2に示す撮像素子ユニットの概略断面図である。4 is a schematic cross-sectional view of the imaging element unit shown in FIG. 2 in which the fixing member is in contact with the upper first unit. 図5は、衝撃印加時の図2に示す撮像素子ユニットの概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the image sensor unit shown in FIG. 2 when an impact is applied. 図6は、図2に示す撮像素子ユニットの変形例の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a modification of the image sensor unit shown in FIG. 図7は、衝撃印加時の図6に示す撮像素子ユニットの概略断面図である。7 is a schematic cross-sectional view of the image sensor unit shown in FIG. 6 when an impact is applied.

図1は、本実施例の撮像装置の構成を示すブロック図であり、破線は光軸を表している。本実施例の撮像装置は、デジタルビデオカメラであるが、デジタルスチルカメラなどその種類は限定されない。また、撮像装置は、撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置(コントラストのピーク位置)がある方向を判別する自動焦点調節機能(AF機能)を有する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating the configuration of the imaging apparatus according to the present exemplary embodiment, and a broken line represents an optical axis. The image pickup apparatus according to the present embodiment is a digital video camera, but the type thereof such as a digital still camera is not limited. In addition, the imaging apparatus has an automatic focus adjustment function (AF function) that determines the direction in which the in-focus position (contrast peak position) is present by performing wobbling that slightly moves the imaging element in the optical axis direction.

撮像装置は、本体100と、本体100に交換可能に装着されるレンズユニット150を有するが、本発明の撮像装置はレンズ一体型であってもよい。本体100とレンズユニット150の機械的な着脱は、本体100のマウント101とレンズユニット150のマウント151を介してなされる。また、本体100とレンズユニット150の電気的な接続および切断は、本体100のコネクタ105とレンズユニット150のコネクタ155を介してなされる。   Although the imaging apparatus includes a main body 100 and a lens unit 150 that is replaceably attached to the main body 100, the imaging apparatus of the present invention may be a lens-integrated type. Mechanical attachment / detachment of the main body 100 and the lens unit 150 is performed via the mount 101 of the main body 100 and the mount 151 of the lens unit 150. The main body 100 and the lens unit 150 are electrically connected and disconnected through the connector 105 of the main body 100 and the connector 155 of the lens unit 150.

本体100は、撮像素子ユニット110、信号処理回路120、システム制御部122、その他の部材を有する。   The main body 100 includes an image sensor unit 110, a signal processing circuit 120, a system control unit 122, and other members.

図2は、撮像装置に使用される撮像素子ユニット110の断面図である。撮像素子ユニット110は、撮像素子111、固定部材112、板金113、複数の支持部材114、錘115、圧電素子116、複数の(図2では4つの)ストッパ117、一対のストッパ118を有する。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the image sensor unit 110 used in the image pickup apparatus. The image sensor unit 110 includes an image sensor 111, a fixing member 112, a sheet metal 113, a plurality of support members 114, a weight 115, a piezoelectric element 116, a plurality of (four in FIG. 2) stoppers 117, and a pair of stoppers 118.

図2において、OAは光軸方向またはそれに平行な方向(以下、単に「光軸方向」と称する)であり、Hは光軸方向OAに直交する方向である。   In FIG. 2, OA is the optical axis direction or a direction parallel to the optical axis direction (hereinafter simply referred to as “optical axis direction”), and H is a direction orthogonal to the optical axis direction OA.

撮像素子111は、撮像光学系が形成した光学像を光電変換するCMOSやCCDであり、コントラストAF時に撮像光学系の光軸方向OAに微小移動(ウォブリング)するように構成されている。   The imaging element 111 is a CMOS or CCD that photoelectrically converts an optical image formed by the imaging optical system, and is configured to slightly move (wobble) in the optical axis direction OA of the imaging optical system during contrast AF.

固定部材112は、撮像素子111を光軸方向OAに高精度に固定し、本実施例では板状形状を有する剛性部材である。固定部材112は、光軸方向OAに直交する水平方向Hに沿って延び、表面112aと、表面112aの反対側にある裏面112bを有する。図2において、固定部材112の表面112aが被写体側またはレンズユニット150側である。   The fixing member 112 is a rigid member that fixes the image sensor 111 in the optical axis direction OA with high accuracy and has a plate shape in this embodiment. The fixing member 112 extends along a horizontal direction H orthogonal to the optical axis direction OA, and has a front surface 112a and a back surface 112b on the opposite side of the front surface 112a. In FIG. 2, the surface 112a of the fixing member 112 is the subject side or the lens unit 150 side.

表面112aは、撮像素子111が固定されている中央部112aと、それぞれがストッパ117に接触可能な一対の端部112aを有する平坦面である。中央部112aは固定部材112の水平方向Hの中央部にあり、一対の端部112aは中央部112aの外側の固定部材112の水平方向Hの端部にある。 The front surface 112 a is a flat surface having a central portion 112 a 1 to which the image sensor 111 is fixed and a pair of end portions 112 a 2 that can come into contact with the stopper 117. Central portion 112a 1 is in the central portion of the horizontal direction H of the fixing member 112, the pair of end portions 112a 2 at the end of the horizontal direction H of the outer fixing member 112 of the central portion 112a 1.

裏面112bは、板金113の一対の垂直部113bの端部が固定されている一対の固定部112bと、それぞれがストッパ117に接触可能な一対の端部112bを有する。一対の端部112aの反対側に一対の端部112bが位置し、一対の固定部112bの外側に一対の端部112bが設けられている。 The back surface 112 b has a pair of fixing portions 112 b 1 to which ends of a pair of vertical portions 113 b of the metal plate 113 are fixed, and a pair of end portions 112 b 2 that can contact the stopper 117. The pair of end portions 112b 2 are located on the opposite side of the pair of end portions 112a 2 , and the pair of end portions 112b 2 are provided outside the pair of fixing portions 112b 1 .

固定部材112が光軸方向OAに沿って撮像素子111と共に移動すると共に、その表面112aと裏面112bがストッパ117に接触して動作範囲が規制される。固定部材112の移動範囲は、裏面112bがストッパ117に接触した位置から表面112aがストッパ117に接触した位置の間となる。   The fixing member 112 moves together with the image sensor 111 along the optical axis direction OA, and the front surface 112a and the back surface 112b come into contact with the stopper 117 to restrict the operation range. The moving range of the fixing member 112 is between a position where the back surface 112 b is in contact with the stopper 117 and a position where the front surface 112 a is in contact with the stopper 117.

この移動範囲において、撮像素子111のウォブリングが可能となる。また、固定部材112は剛性部材であるので撮像素子111を光軸方向OAに高精度に固定することができる。固定部材112を駆動するのは固定部材112に接続されている板金113の一対の垂直部113bである。   In this moving range, the wobbling of the image sensor 111 is possible. Further, since the fixing member 112 is a rigid member, the image sensor 111 can be fixed with high accuracy in the optical axis direction OA. The fixing member 112 is driven by a pair of vertical portions 113 b of the sheet metal 113 connected to the fixing member 112.

板金113は、錘115と圧電素子116を搭載し、撮像素子111に固定部材112を介して結合され、力を受けて変形することによって撮像素子111を光軸方向OAに移動する弾性変形可能な変形部材である。板金113は撮像素子111に直接接続されていてもよい。板金113は、ウォブリング時は圧電素子116によって駆動力を受けるが、外乱衝撃が印加された時は錘115の慣性力による衝撃力を受ける。   The sheet metal 113 is mounted with a weight 115 and a piezoelectric element 116, is coupled to the image sensor 111 via a fixing member 112, and is deformable by receiving force to move the image sensor 111 in the optical axis direction OA. It is a deformable member. The sheet metal 113 may be directly connected to the image sensor 111. The sheet metal 113 receives a driving force by the piezoelectric element 116 during wobbling, but receives an impact force due to the inertial force of the weight 115 when a disturbance impact is applied.

板金113は、平面形状の板金の端部を垂直に折り曲げることによって形成されている断面U字形状を有する。より詳細には、板金113は、水平方向Hに延びる水平部113aと、光軸方向OAに延びる一対の垂直部113bを有する。   The sheet metal 113 has a U-shaped cross section formed by vertically bending an end of a planar sheet metal. More specifically, the sheet metal 113 includes a horizontal portion 113a extending in the horizontal direction H and a pair of vertical portions 113b extending in the optical axis direction OA.

水平部113aは、ウォブリング時に圧電素子116から駆動力が加わって弾性変形が可能である被駆動部であり、支持部材114を介して垂直部113bを光軸方向OAに沿って変位させることができる。また、水平部113aは、衝撃印加時には錘115から力を受ける。一対の垂直部113bは、水平部113aの両端部に接続されて固定部材112を介して撮像素子111を移動する変位部である。   The horizontal portion 113a is a driven portion that can be elastically deformed by applying a driving force from the piezoelectric element 116 during wobbling, and can displace the vertical portion 113b along the optical axis direction OA via the support member 114. . Further, the horizontal portion 113a receives a force from the weight 115 when an impact is applied. The pair of vertical portions 113 b are displacement portions that are connected to both ends of the horizontal portion 113 a and move the image sensor 111 via the fixing member 112.

水平部113は、被写体側にある表面と、表面の反対側にある裏面とを有する。   The horizontal portion 113 has a front surface on the subject side and a back surface on the opposite side of the front surface.

水平部113aの表面は、圧電素子116が固定されている中央部113aと、対応する上側の支持部材114によってそれぞれが支持されている一対の支持部113aを有する。中央部113aは水平部113aの水平方向Hの中央部にあり、一対の支持部113aは中央部113aの外側にある。 Surface of the horizontal portion 113a has a central portion 113a 1 of the piezoelectric element 116 is fixed, a pair of respectively by the corresponding upper supporting member 114 is supported the support portion 113a 2. The central portion 113a 1 is in the central portion in the horizontal direction H of the horizontal portion 113a, and the pair of support portions 113a 2 are outside the central portion 113a 1 .

水平部113aの裏面は、錘115が固定されている中央部113aと、対応する下側の支持部材114によってそれぞれが支持されている一対の支持部113aを有する。中央部113aは水平部113aの水平方向Hの中央部にあり、一対の端部113aは中央部113aの外側にあり、一対の支持部113aの水平部113aに関して反対側にある。 The rear surface of the horizontal portion 113a has a central portion 113a 3 the weight 115 is fixed, a pair of respectively by a support member 114 of the corresponding lower side is supported the support portion 113a 4. The central portion 113a 3 in the middle portion in the horizontal direction H of the horizontal portion 113a, a pair of end portions 113a 4 is outside of the central portion 113a 3, on the opposite side with respect to the horizontal portion 113a of the pair of support portions 113a 2.

各垂直部113bの一端は水平部113aに固定され、他端は固定部材112の裏面112bの固定部112bに固定されている。 One end of each vertical portion 113b is fixed to the horizontal portion 113a, the other end is fixed to the fixing portion 112b 1 of the rear surface 112b of the fixing member 112.

複数の支持部材114は、図2では、板金113の水平部113aの上下に対称に4つ設けられている。また、各支持部材114の形状は、図2では断面三角形形状を有するが、断面形状は円、楕円、菱形など三角形形状に限定されない。支持部材114は、撮像素子111の光軸方向OAの位置を調整する調整機構を有してもよい。   In FIG. 2, four support members 114 are provided symmetrically above and below the horizontal portion 113 a of the sheet metal 113. In addition, although the shape of each support member 114 has a triangular shape in FIG. 2, the cross-sectional shape is not limited to a triangular shape such as a circle, an ellipse, or a rhombus. The support member 114 may have an adjustment mechanism that adjusts the position of the image sensor 111 in the optical axis direction OA.

各支持部材114は、本体100に固定され、板金113の水平部113aが弾性変形する際に支点として機能する。このため、一対の垂直部113bの変位を安定させることができる。なお、支持部材114は本体100の一部であってもよい。   Each support member 114 is fixed to the main body 100 and functions as a fulcrum when the horizontal portion 113a of the sheet metal 113 is elastically deformed. For this reason, the displacement of the pair of vertical portions 113b can be stabilized. The support member 114 may be a part of the main body 100.

錘115は、板金113の水平部113aの裏面の中央部113aに固定され、撮像素子111の移動と連動して撮像素子111とは光軸方向OAにおいて反対方向に移動する。錘115は、撮像素子111がウォブリングする際に撮像素子ユニット110の重心が移動することによって発生する振動を相殺または低減する機能を有する。即ち、錘115は、撮像素子ユニット110の平衡を維持する平衡錘(カウンタウエイトまたはカウンタバランス)として機能するが、重心移動をある程度低減すれば足りるため、平衡状態をある程度維持すれば足りる。錘115は、板金113と反対側の面においてストッパ118と対向している。 Weight 115 is fixed to the central portion 113a 3 of the rear surface of the horizontal portion 113a of the sheet metal 113, the imaging device 111 in conjunction with the movement of the imaging device 111 moves in the opposite direction in the optical axis direction OA. The weight 115 has a function of canceling or reducing vibration generated by the movement of the center of gravity of the image sensor unit 110 when the image sensor 111 wobbles. That is, the weight 115 functions as a balanced weight (counterweight or counterbalance) that maintains the balance of the image sensor unit 110, but it is sufficient to reduce the center of gravity movement to some extent, and therefore it is sufficient to maintain the balanced state to some extent. The weight 115 faces the stopper 118 on the surface opposite to the sheet metal 113.

ウォブリング時には、板金113の水平部113が圧電素子116によって移動する際に錘115も同時に変位する。撮像素子111と錘115は光軸方向OAの逆向きに移動するので、ウォブリング時の本体100の振動を低減することができる。錘115は振動の低減に適当な重量に予め調節されている。圧電素子116も錘115と共に撮像素子111とは反対方向に移動するので、圧電素子116と錘115の合計の重量が撮像素子111の重量と釣り合うように設定されてもよい。   During wobbling, the weight 115 is simultaneously displaced when the horizontal portion 113 of the sheet metal 113 is moved by the piezoelectric element 116. Since the imaging element 111 and the weight 115 move in the direction opposite to the optical axis direction OA, vibration of the main body 100 during wobbling can be reduced. The weight 115 is adjusted in advance to an appropriate weight for reducing vibration. Since the piezoelectric element 116 also moves in the direction opposite to the imaging element 111 together with the weight 115, the total weight of the piezoelectric element 116 and the weight 115 may be set so as to balance the weight of the imaging element 111.

圧電素子116は、板金113の水平部113aの表面の中央部113aに取り付けられている。圧電素子116は、水平部113aを変形させることによって一対の垂直部113bと固定部材112を介して撮像素子111をウォブリングさせる駆動手段である。また、圧電素子116は、板金113と反対側の面においてストッパ118と対向している。 The piezoelectric element 116 is attached to the central portion 113 a 1 of the surface of the horizontal portion 113 a of the sheet metal 113. The piezoelectric element 116 is driving means for wobbling the image sensor 111 through the pair of vertical portions 113b and the fixing member 112 by deforming the horizontal portion 113a. The piezoelectric element 116 faces the stopper 118 on the surface opposite to the sheet metal 113.

本実施例の圧電素子116は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などの薄板状の圧電セラミック素子であり、板金113に貼り付けられている。圧電素子116の貼り付け枚数は限定されない。圧電素子116は、不図示の電圧源に接続されており、圧電素子116への電圧印加(電圧量や印加のタイミング)はシステム制御部122によって制御される。   The piezoelectric element 116 of this embodiment is a thin plate-shaped piezoelectric ceramic element such as lead zirconate titanate (PZT), and is attached to the sheet metal 113. The number of attached piezoelectric elements 116 is not limited. The piezoelectric element 116 is connected to a voltage source (not shown), and voltage application (voltage amount and application timing) to the piezoelectric element 116 is controlled by the system control unit 122.

図2において、圧電素子116に電圧が印加されると圧電素子116は水平方向Hに伸縮し、圧電素子116が固定されている板金113の水平部113aも同時に変形する。その際、支持部材114と板金113の接触部である一対の支持部113aと一対の支持部113aを支点として板金113は変形する。この結果、一対の垂直部113bが変位し、一対の垂直部113bが接続された固定部材112を介して撮像素子111を光軸方向OAに沿って移動することができる。 In FIG. 2, when a voltage is applied to the piezoelectric element 116, the piezoelectric element 116 expands and contracts in the horizontal direction H, and the horizontal portion 113a of the sheet metal 113 to which the piezoelectric element 116 is fixed is also deformed at the same time. At that time, the sheet metal 113 is deformed with the pair of support portions 113a 2 and the pair of support portions 113a 4 as contact portions between the support member 114 and the sheet metal 113 as fulcrums. As a result, the pair of vertical portions 113b are displaced, and the image sensor 111 can be moved along the optical axis direction OA via the fixing member 112 to which the pair of vertical portions 113b are connected.

なお、固定部材112を駆動する駆動手段は板金113と圧電素子116の組み合わせに限定されない。例えば、駆動手段としてモータを用いたり、変形部材にリンク機構を用いたりするなどでる。   The driving means for driving the fixing member 112 is not limited to the combination of the sheet metal 113 and the piezoelectric element 116. For example, a motor is used as the driving means, or a link mechanism is used as the deforming member.

複数のストッパ(第2ストッパ)117は、本体100に固定され、図2では、固定部材112の上下に対称に4つ設けられている。ストッパ117は、ゴムや樹脂など衝撃を吸収する弾性部材から構成されており、固定部材112と接触する部分の形状は限定されない。また、ストッパ117の大きさも限定されない。   The plurality of stoppers (second stoppers) 117 are fixed to the main body 100, and in FIG. The stopper 117 is composed of an elastic member that absorbs an impact such as rubber or resin, and the shape of the portion that contacts the fixing member 112 is not limited. Further, the size of the stopper 117 is not limited.

ストッパ(第2ストッパ)117は、固定部材112に接触することによって固定部材112(従って撮像素子111)の光軸方向OAの移動量を規制する。なお、ストッパ117は本体100の一部であってもよい。   The stopper (second stopper) 117 regulates the amount of movement of the fixing member 112 (and hence the image sensor 111) in the optical axis direction OA by contacting the fixing member 112. The stopper 117 may be a part of the main body 100.

一対のストッパ(第1ストッパ)118は、撮像素子111がウォブリングする際の光軸方向OAにおける板金113の変形量よりも大きな板金113の変形量を規制する位置に配置されている。これにより、衝撃印加時に板金113やそれに固定された部材(圧電素子116や錘115)がウォブリング時の変形量または移動量を超えて破損することから保護することができる。   The pair of stoppers (first stoppers) 118 are disposed at positions that restrict the deformation amount of the sheet metal 113 larger than the deformation amount of the sheet metal 113 in the optical axis direction OA when the image sensor 111 wobbles. Accordingly, it is possible to protect the sheet metal 113 and the members (the piezoelectric element 116 and the weight 115) fixed thereto when the impact is applied from being damaged beyond the amount of deformation or movement during wobbling.

各ストッパ118は、本体100に固定され、ゴムや樹脂など衝撃を吸収する弾性部材から構成されている。図2においては、一対のストッパ118は、圧電素子116の被写体側に設けられた上側のストッパ118と、錘115の撮影者側に設けられた下側のストッパ118を有する。ストッパ118の大きさや形状は限定されない。なお、ストッパ118は本体100の一部であってもよい。   Each stopper 118 is fixed to the main body 100, and is comprised from the elastic member which absorbs impacts, such as rubber | gum and resin. In FIG. 2, the pair of stoppers 118 includes an upper stopper 118 provided on the subject side of the piezoelectric element 116 and a lower stopper 118 provided on the photographer side of the weight 115. The size and shape of the stopper 118 are not limited. The stopper 118 may be a part of the main body 100.

撮像素子111がウォブリングしている間は、上側のストッパ118は圧電素子116には接触しない位置に配置され、下側のストッパ118は錘115には接触しない位置に配置されている。これにより、ストッパ(第1ストッパ)118は、ウォブリング時の撮像素子111の移動を妨げず、ウォブリング動作を安定にすることができる。なお、ストッパ117が固定部材112に接触した後に圧電素子116が更に変形した場合には、ストッパ118は圧電素子116または錘115と接触してもよい。   While the image sensor 111 is wobbling, the upper stopper 118 is disposed at a position where it does not contact the piezoelectric element 116, and the lower stopper 118 is disposed at a position where it does not contact the weight 115. Accordingly, the stopper (first stopper) 118 can stabilize the wobbling operation without hindering the movement of the image sensor 111 during wobbling. When the piezoelectric element 116 is further deformed after the stopper 117 contacts the fixing member 112, the stopper 118 may contact the piezoelectric element 116 or the weight 115.

また、上側のストッパ118は、外乱による衝撃印加時に圧電素子116と接触することができる位置に設けられ、下側のストッパ118は、外乱による衝撃印加時に錘115と接触することができる位置に設けられている。これにより、外乱による衝撃印加時に、圧電素子116や板金113が過度に変形して破損することを防止することができる。   The upper stopper 118 is provided at a position where it can come into contact with the piezoelectric element 116 when an impact due to disturbance is applied, and the lower stopper 118 is provided at a position where it can contact the weight 115 when an impact due to disturbance is applied. It has been. Thereby, it is possible to prevent the piezoelectric element 116 and the sheet metal 113 from being excessively deformed and damaged when an impact is applied due to a disturbance.

このように、ストッパ118が与える移動範囲はストッパ117が与える移動範囲よりも広い。また、ストッパ118が与える移動範囲(即ち、ストッパ118の光軸方向OAにおける位置)は圧電素子116や板金113の破損を防止するように設定され、本実施例では圧電素子116や板金113の耐久性を考慮して可変に設定されている。また、圧電素子116用のストッパ118が与える移動範囲を変化させるタイミングは、衝撃検出時やメカロック機構に連動してもよい。   Thus, the movement range given by the stopper 118 is wider than the movement range given by the stopper 117. Further, the movement range provided by the stopper 118 (that is, the position of the stopper 118 in the optical axis direction OA) is set so as to prevent the piezoelectric element 116 and the sheet metal 113 from being damaged. It is set to be variable in consideration of the characteristics. Further, the timing for changing the movement range provided by the stopper 118 for the piezoelectric element 116 may be interlocked with the impact detection or the mechanical lock mechanism.

信号処理回路120は、撮像素子111とシステム制御部122に接続され、撮像素子111で光電変換された画像情報を電気信号として受信および処理し、システム制御部122へ送信する。   The signal processing circuit 120 is connected to the image sensor 111 and the system control unit 122, receives and processes image information photoelectrically converted by the image sensor 111 as an electrical signal, and transmits it to the system control unit 122.

システム制御部122は、撮像素子ユニット110、信号処理回路120、メモリ124に接御されると共に、コネクタ105にも接続されている。システム制御部122は、ウォブリングを含むAF制御や画像処理制御を行うと共にレンズユニット150の不図示のレンズ制御部とコネクタ105を介して通信する。   The system control unit 122 is connected to the image sensor unit 110, the signal processing circuit 120, and the memory 124, and is also connected to the connector 105. The system control unit 122 performs AF control including wobbling and image processing control, and communicates with a lens control unit (not shown) of the lens unit 150 via the connector 105.

メモリ124は、コントラストAF時に必要な情報を保持する。   The memory 124 holds information necessary for contrast AF.

撮像素子ユニット110、信号処理回路120、システム制御部122、メモリ124は、撮像素子111を光軸方向OAにウォブリングすることによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節装置を構成する。   The image sensor unit 110, the signal processing circuit 120, the system control unit 122, and the memory 124 constitute an automatic focus adjustment device that determines the direction in which the in-focus position is located by wobbling the image sensor 111 in the optical axis direction OA.

レンズユニット150は、被写体の光学像を形成する撮像光学系160を有する。撮像光学系160は、被写体の光学像を撮像素子111に集光させる複数枚のレンズを有する。複数枚のレンズの一部は、変倍用の変倍レンズ(ズームレンズ)や焦点調節用のフォーカスレンズを含み、システム制御部122からの命令に基づいて光軸方向OAに沿って移動可能に構成されている。なお、焦点調節を撮像素子111の移動のみで行いフォーカスレンズを省略してもよい。   The lens unit 150 includes an imaging optical system 160 that forms an optical image of a subject. The imaging optical system 160 includes a plurality of lenses that collect an optical image of a subject on the imaging element 111. Some of the plurality of lenses include a variable power lens (zoom lens) for variable power and a focus lens for focus adjustment, and are movable along the optical axis direction OA based on a command from the system control unit 122. It is configured. The focus adjustment may be performed only by moving the image sensor 111 and the focus lens may be omitted.

コントラストAFにおいては、撮像素子111の現在位置からコントラストピーク位置(合焦位置)までフォーカスレンズまたは撮像素子111を移動するが、合焦位置がある方向を判別するために撮像素子111を光軸方向OAに沿って前後にウォブリングする。このため、システム制御部122は、ウォブリング時に不図示の電圧源から圧電素子116に電圧を印加する。   In contrast AF, the focus lens or the image sensor 111 is moved from the current position of the image sensor 111 to the contrast peak position (focus position). The image sensor 111 is moved in the optical axis direction to determine the direction in which the focus position is located. Wobbling back and forth along OA. Therefore, the system control unit 122 applies a voltage to the piezoelectric element 116 from a voltage source (not shown) during wobbling.

図3は、圧電素子116に電圧が印加されてH1方向に圧電素子116が収縮変形した撮像素子ユニット110の断面図である。圧電素子116が収縮すると板金113の水平部113aは撮影者側に突出するように変形するが、水平部113aは支持部材114によって支持されているため、水平部113aの端部(または垂直部113b)は光軸方向被写体向きOA1に移動する。その結果、撮像素子111と固定部材112も光軸方向被写体向きOA1に移動する。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the imaging element unit 110 in which a voltage is applied to the piezoelectric element 116 and the piezoelectric element 116 contracts and deforms in the H1 direction. When the piezoelectric element 116 contracts, the horizontal portion 113a of the sheet metal 113 is deformed so as to protrude toward the photographer. However, since the horizontal portion 113a is supported by the support member 114, the end of the horizontal portion 113a (or the vertical portion 113b). ) Moves to the subject direction OA1 in the optical axis direction. As a result, the image sensor 111 and the fixing member 112 also move in the optical axis direction subject direction OA1.

これに対して、水平部113aの裏面に固定されている錘115は、光軸方向撮影者向きOA2に移動する。撮像素子111と錘115は常に逆向きに移動するため、撮像素子111が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体100に伝わる振動が低減する。   On the other hand, the weight 115 fixed to the back surface of the horizontal portion 113a moves in the optical axis direction photographer direction OA2. Since the image sensor 111 and the weight 115 always move in the opposite directions, the center of gravity shift due to the movement of the image sensor 111 is reduced, and as a result, vibration transmitted to the main body 100 is reduced.

なお、図3においては、圧電素子116が縮む例を示しているが、圧電素子116が伸長する方向に圧電素子116に電圧を印加すると撮像素子111は光軸方向撮影者向きOA2に移動し、錘115は光軸方向被写体向きOA1に移動する。この場合も、撮像素子111が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体100に伝わる振動が低減する。   FIG. 3 shows an example in which the piezoelectric element 116 contracts, but when a voltage is applied to the piezoelectric element 116 in the direction in which the piezoelectric element 116 extends, the imaging element 111 moves in the optical axis direction toward the photographer OA2. The weight 115 moves to the subject direction OA1 in the optical axis direction. Also in this case, the shift of the center of gravity due to the movement of the image sensor 111 is reduced, and as a result, vibration transmitted to the main body 100 is reduced.

図3において、電圧の印加によって圧電素子116が縮み続けると撮像素子111は光軸方向被写体向きOA1に移動し続けるが、固定部材112の端部112aがストッパ117に接触することによって撮像素子111の移動は停止する。図4は、この時の撮像素子ユニット110の断面図である。 In FIG. 3, if the piezoelectric element 116 continues to contract due to the application of voltage, the image sensor 111 continues to move toward the subject OA < b > 1 in the optical axis direction. However, when the end 112 a 2 of the fixed member 112 contacts the stopper 117, the image sensor 111. Stops moving. FIG. 4 is a cross-sectional view of the image sensor unit 110 at this time.

固定部材112がストッパ117と接触することによって撮像素子111は光軸方向OAの移動が制限され、同時に圧電素子116と板金113の変形も制限される。また、図4では、錘115はストッパ118とは接触しておらず、両者の間には点線Aで示す空隙が存在する。   When the fixing member 112 comes into contact with the stopper 117, the image sensor 111 is restricted from moving in the optical axis direction OA, and at the same time, deformation of the piezoelectric element 116 and the sheet metal 113 is restricted. In FIG. 4, the weight 115 is not in contact with the stopper 118, and a gap indicated by a dotted line A exists between them.

ストッパ117は、撮像素子111の移動量を規制するため、ウォブリング時と衝撃印加時に、錘115または圧電素子116がストッパ118へ接触するよりも先に撮像素子111がストッパ117に接触するように構成されている。   The stopper 117 is configured so that the imaging element 111 contacts the stopper 117 before the weight 115 or the piezoelectric element 116 contacts the stopper 118 during wobbling and when an impact is applied, in order to regulate the amount of movement of the imaging element 111. Has been.

このようにして、システム制御部122は撮像素子111をその現在位置から前側と後側に移動し、それぞれの位置におけるコントラスト値(AF評価値)を信号処理回路120から取得してメモリ124に格納する。その後、システム制御部122は、メモリ124に格納されたAF評価値を比較することによってAF評価値が増加する方向を合焦位置がある方向であると判定する。その後、システム制御部122は、合焦位置がある方向に不図示のフォーカスレンズか撮像素子111を移動する。   In this way, the system control unit 122 moves the image sensor 111 from the current position to the front side and the rear side, acquires the contrast value (AF evaluation value) at each position from the signal processing circuit 120, and stores it in the memory 124. To do. Thereafter, the system control unit 122 determines that the direction in which the AF evaluation value increases by comparing the AF evaluation values stored in the memory 124 is the direction in which the focus position is located. Thereafter, the system control unit 122 moves the focus lens (not shown) or the image sensor 111 in a direction where the in-focus position is located.

図5は、本体100に衝撃が加わった場合の撮像素子ユニット110の断面図である。本体100に光軸方向被写体向きOA1の衝撃が加わると、撮像素子111は自身の慣性力によって、例えば、光軸方向被写体向きOA1に移動し、その結果、固定部材112がストッパ117に衝突する。固定部材112がストッパ117に接触することによって撮像素子111の移動は制限され、撮像素子111の他の部品への衝突を防止することができる。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the image sensor unit 110 when an impact is applied to the main body 100. When the impact of the subject direction OA1 in the optical axis direction is applied to the main body 100, the image sensor 111 moves, for example, in the subject direction OA1 in the optical axis direction by its own inertial force, and as a result, the fixing member 112 collides with the stopper 117. When the fixing member 112 comes into contact with the stopper 117, the movement of the image sensor 111 is limited, and collision of the image sensor 111 with other components can be prevented.

一方、錘115は、衝撃による自身の慣性力により、光軸方向被写体向きOA1に移動する力を発生し、板金113は圧電素子116によって変形させる必要があるために剛性が低く設定される。そのため、錘115に発生した慣性力は、板金113を変形させながら錘115を移動させることもあり得る。   On the other hand, the weight 115 generates a force that moves toward the subject OA1 in the optical axis direction due to its own inertial force due to an impact, and the sheet metal 113 needs to be deformed by the piezoelectric element 116, so that the rigidity is set low. For this reason, the inertial force generated in the weight 115 may cause the weight 115 to move while deforming the sheet metal 113.

錘115は、圧電素子116がストッパ118に衝突するまで移動し続ける。圧電素子116は、セラミック材料から構成されるために大きく変形させると破損する可能性があるが、ストッパ118が変形を規制する圧電素子116の破損を回避することができる。尚、ストッパ118は、圧電素子116が変形により接触しても破損しない位置に設定されることが望ましい。   The weight 115 continues to move until the piezoelectric element 116 collides with the stopper 118. Since the piezoelectric element 116 is made of a ceramic material, it may be damaged if it is largely deformed. However, the piezoelectric element 116 whose deformation is restricted by the stopper 118 can be avoided. It is desirable that the stopper 118 is set at a position where the stopper is not damaged even if the piezoelectric element 116 contacts due to deformation.

以上説明したように、本発明の撮像素子ユニット110は、錘115を有するのでウォブリング時に撮像素子111が移動することによる本体100の振動を低減することができる。また、ストッパ118が、衝撃印加時に板金113及び錘115の一つと接触することによってその光軸方向OAの移動量を規制し、圧電素子116や板金113の破損を防止して外乱衝撃に対する信頼性を向上する。更に、ストッパ118は、撮像素子111がウォブリングしている間は板金113又は錘115とは接触しない位置に配置されているのでウォブリングを妨げない。   As described above, since the image sensor unit 110 of the present invention has the weight 115, the vibration of the main body 100 due to the movement of the image sensor 111 during wobbling can be reduced. Further, when the stopper 118 is in contact with one of the metal plate 113 and the weight 115 when an impact is applied, the amount of movement in the optical axis direction OA is restricted, and the piezoelectric element 116 and the metal plate 113 are prevented from being damaged, thereby being reliable against disturbance shock. To improve. Furthermore, since the stopper 118 is disposed at a position where it does not come into contact with the sheet metal 113 or the weight 115 while the image sensor 111 is wobbling, wobbling is not hindered.

なお、ストッパ118は、圧電素子116や板金113の変形を制限するものであるから、錘115に接触する代わりに錘115に接続された部材に接触したり、板金113またはそれに接続された部材に接触したりしてもよい。   Since the stopper 118 limits deformation of the piezoelectric element 116 and the sheet metal 113, the stopper 118 contacts the member connected to the weight 115 instead of contacting the weight 115, or is attached to the sheet metal 113 or a member connected thereto. You may touch.

かかる例を図6及び図7を参照して説明する。ここで、図6は、図2に示す撮像素子ユニット110の変形例である撮像素子ユニット110Aの断面図である。図7は、衝撃印加時の撮像素子ユニット110Aの断面図である。   Such an example will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 6 is a cross-sectional view of an image sensor unit 110A which is a modification of the image sensor unit 110 shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the image sensor unit 110A when an impact is applied.

撮像素子ユニット110Aは、板金113Aが、水平部113aよりも長い水平部113cを有し、水平部113cの両側には一対の垂直部113bから張り出した一対の張出部113dが形成されている。   In the image sensor unit 110A, the sheet metal 113A has a horizontal portion 113c longer than the horizontal portion 113a, and a pair of protruding portions 113d protruding from the pair of vertical portions 113b are formed on both sides of the horizontal portion 113c.

各張出部113dの表面(被写体)側には、中央から外側に向かう方向に沿って順に、支持部材114、錘115A、ストッパ118が形成されている。また、各張出部113dの裏面(撮影者)側には、中央から外側に向かう方向に沿って順に、支持部材114とストッパ118が形成されている。各張出部113dに関して対称に、一対の支持部材114が設けられると共に一対のストッパ118が設けられている。   A support member 114, a weight 115A, and a stopper 118 are formed on the surface (subject) side of each overhang 113d in order from the center toward the outside. Further, a support member 114 and a stopper 118 are formed in order along the direction from the center to the outside on the back surface (photographer) side of each overhang 113d. A pair of support members 114 and a pair of stoppers 118 are provided symmetrically with respect to each overhang portion 113d.

支持部材114は、圧電素子116の変形時に垂直部113bの変形の支点として機能する点は撮像素子ユニット110と同様であるが、一対の垂直部113bの外側に位置している点で撮像素子ユニット110とは異なる。   The support member 114 is the same as the image sensor unit 110 in that it functions as a fulcrum for the deformation of the vertical portion 113b when the piezoelectric element 116 is deformed, but the image sensor unit is located outside the pair of vertical portions 113b. 110 is different.

錘115Aは、各張出部113dの被写体側の表面に固定されていると共にストッパ118は張出部113dに接触する位置に設けられているので、撮像素子ユニット110Aは撮像素子ユニット110よりも光軸方向OAの厚さを薄型になる。即ち、撮像素子ユニット110Aにおいては、ストッパ118は錘115Aに接触してその移動量を規制するのではなく張出部113dに接触してその移動量を規制する。   Since the weight 115A is fixed to the surface of each overhang 113d on the subject side and the stopper 118 is provided at a position in contact with the overhang 113d, the image sensor unit 110A is lighter than the image sensor unit 110. The thickness in the axial direction OA is reduced. That is, in the image sensor unit 110A, the stopper 118 does not come into contact with the weight 115A to regulate the amount of movement thereof, but contacts the overhanging portion 113d to regulate the amount of movement.

撮像素子ユニット110Aのウォブリング動作は撮像素子ユニット110と同様である。即ち、一対の錘115Aによって撮像素子111が移動することによる重心ずれが低減し、その結果、本体100に伝わる振動が低減する。撮像素子ユニット110とは異なり、撮像素子ユニット110Aには一対の錘115Aが設けられているので、各錘115Aの重量は錘115の約半分となる。   The wobbling operation of the image sensor unit 110A is the same as that of the image sensor unit 110. That is, the center-of-gravity shift due to movement of the imaging element 111 by the pair of weights 115A is reduced, and as a result, vibration transmitted to the main body 100 is reduced. Unlike the image sensor unit 110, the image sensor unit 110A is provided with a pair of weights 115A, so that the weight of each weight 115A is about half of the weight 115.

一方、衝撃印加時には、図7に示すように、主に撮像素子111と錘115Aの慣性力により両者は光軸方向被写体向きOA1へ移動する。この際、固定部材112がストッパ117に衝突する結果、撮像素子111の移動は制限され、板金113の張出部113dがストッパ118に衝突する結果、板金113Aの変形は制限される。   On the other hand, when an impact is applied, as shown in FIG. 7, both move toward the subject OA1 in the optical axis direction mainly due to the inertial force of the image sensor 111 and the weight 115A. At this time, as a result of the fixing member 112 colliding with the stopper 117, the movement of the image sensor 111 is restricted, and as a result of the protruding portion 113d of the sheet metal 113 colliding with the stopper 118, the deformation of the sheet metal 113A is restricted.

板金113Aの変形は支持部材114との接触部の近傍で大きくなるが、ストッパ118により移動が制限されることで板金113Aは破損から保護される。   Although the deformation of the sheet metal 113A becomes large near the contact portion with the support member 114, the movement of the sheet metal 113A is restricted by the stopper 118, so that the sheet metal 113A is protected from breakage.

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、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。   As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

撮像装置は被写体を撮像する用途に適用することができる。   The imaging device can be applied to use for imaging a subject.

110、110A 撮像素子ユニット
111 撮像素子
112 固定部材
113、113A 板金
115、115A 錘
116 圧電素子
117 ストッパ(第2ストッパ)
118 ストッパ(第1ストッパ)
110, 110A Image sensor unit 111 Image sensor 112 Fixing member 113, 113A Sheet metal 115, 115A Weight 116 Piezoelectric element 117 Stopper (second stopper)
118 Stopper (first stopper)

Claims (4)

撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節機能を有する撮像装置に使用される撮像素子ユニットであって、
前記撮像素子に結合され、力を受けて変形することによって前記撮像素子を前記光軸方向に移動する変形部材と、
前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、
前記撮像素子がウォブリングする際の前記光軸方向における前記変形部材の変形量よりも大きな前記変形部材の変形量を規制する位置に配置されているストッパと、
を有することを特徴とする撮像素子ユニット。
Image sensor used in an image pickup apparatus having an automatic focus adjustment function for determining a direction in which an in-focus position is located by performing wobbling that minutely moves an image sensor that photoelectrically converts an optical image formed by an image pickup optical system in an optical axis direction A unit,
A deformation member coupled to the image sensor and moving the image sensor in the direction of the optical axis by being deformed by receiving a force;
A weight fixed to the deformable member and moving in the opposite direction to the image sensor in conjunction with the movement of the image sensor;
A stopper disposed at a position that regulates a deformation amount of the deformation member that is larger than a deformation amount of the deformation member in the optical axis direction when the image sensor wobbles;
An image pickup device unit comprising:
前記ストッパの前記光軸方向の位置は可変に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子ユニット。   The image sensor unit according to claim 1, wherein the position of the stopper in the optical axis direction is configured to be variable. 撮像光学系が形成した光学像を光電変換する撮像素子を光軸方向に微小移動させるウォブリングを行うことによって合焦位置がある方向を判別する自動焦点調節装置であって、
前記撮像素子に結合され、力を受けて変形することによって前記撮像素子を前記光軸方向に移動する変形部材と、
前記変形部材に固定され、前記撮像素子の移動と連動して前記撮像素子とは反対方向に移動する錘と、
前記撮像素子がウォブリングする際の前記光軸方向における前記変形部材の変形量よりも大きな前記変形部材の変形量を規制する位置に配置されているストッパと、
を有することを特徴とする自動焦点調節装置。
An automatic focusing device that determines the direction in which the in-focus position is located by performing wobbling that minutely moves an image sensor that photoelectrically converts an optical image formed by an imaging optical system in the optical axis direction,
A deformation member coupled to the image sensor and moving the image sensor in the direction of the optical axis by being deformed by receiving a force;
A weight fixed to the deformable member and moving in the opposite direction to the image sensor in conjunction with the movement of the image sensor;
A stopper disposed at a position that regulates a deformation amount of the deformation member that is larger than a deformation amount of the deformation member in the optical axis direction when the image sensor wobbles;
An automatic focusing apparatus characterized by comprising:
請求項3に記載の自動焦点調節装置を有することを特徴とする撮像装置。   An image pickup apparatus comprising the automatic focus adjustment apparatus according to claim 3.
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