JP2012163797A - Imaging apparatus - Google Patents

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Yasushi Yamamoto
泰史 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus with a movement mechanism of an image pickup device, which allows the movement mechanism to be thin.SOLUTION: In a movement mechanism for moving an image pickup device 3 along an optical axis of an imaging optical system, a fulcrum part 6 attached to a sheet metal 5 is arranged at a position overlapping the image pickup device 3 when viewed from a direction orthogonal to the optical axis. The sheet metal 5 is connected and fixed to a lead frame 4 extended from the image pickup device 3. An actuator part deforms the sheet metal 5 by the expansion and contraction of a piezoelectric device 7 according to an applied voltage from a drive control part to displace the image pickup device 3 in the optical axis direction.

Description

本発明は、スチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置に関し、特に撮像素子を撮像光学系の光軸方向に移動させながら撮像する技術に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus such as a still camera or a video camera, and more particularly to a technique for imaging while moving an imaging element in the optical axis direction of an imaging optical system.

近年、一眼レフタイプのレンズ交換式デジタルカメラにおいても静止画撮影に加えて動画撮影機能をもつ製品が注目されている。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(AF)機構を備えた装置が開発されている。
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では、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でレンズの合焦方向を判定する。その判定結果に基づいてフォーカスレンズを走査することにより、合焦動作が行われる。例えば、ビデオカメラ本体内に撮像素子のウォブリング機構を設けた構成において、圧電素子がアクチュエータ部に使用される。圧電素子を用いることで構成の簡素化が可能となり、構成部品点数を少なく抑えつつ精度を高めることができる。
In recent years, a single-lens reflex type interchangeable lens digital camera has attracted attention as well as a product having a moving image shooting function in addition to still image shooting. An apparatus equipped with a contrast detection type autofocus (AF) mechanism that is advantageous during moving image shooting has been developed.
In an imaging apparatus including a moving mechanism for an image sensor in the camera body in addition to the focus lens moving mechanism in the interchangeable lens, the focusing direction of the lens is determined by causing the image sensor to perform a wobbling operation in the photographing optical axis direction. A focusing operation is performed by scanning the focus lens based on the determination result. For example, in a configuration in which a wobbling mechanism for an image sensor is provided in the video camera body, a piezoelectric element is used for the actuator unit. By using the piezoelectric element, the configuration can be simplified, and the accuracy can be increased while the number of components is reduced.

しかし、圧電素子を用いたウォブリング機構を採用したとしても、これを現行のレンズ交換式デジタルカメラの本体内部に配置することを想定すると大型化の原因となり、特に厚さ方向の寸法が長くなることが問題である。
そこで本発明は、撮像素子の移動機構を備える撮像装置において、当該移動機構の薄型化を目的とする。
However, even if a wobbling mechanism using a piezoelectric element is adopted, if it is placed inside the main body of a current interchangeable lens digital camera, it will cause an increase in size, and the dimension in the thickness direction will be particularly long. Is a problem.
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the thickness of the moving mechanism in an imaging apparatus including the moving mechanism of the imaging element.

上記課題を解決するために本発明に係る装置は、撮像光学系の光軸に沿って撮像素子を移動させる移動機構を有する撮像装置であって、前記撮像素子に取り付けられた弾性部材と、前記光軸に直交する方向から見て前記撮像素子と重なる位置に配置されて前記弾性部材を支持する支持部材と、前記弾性部材を変形させることによって前記撮像素子を前記光軸の方向に変位させるアクチュエータ部と、前記アクチュエータ部の駆動制御手段を備える。   In order to solve the above problems, an apparatus according to the present invention is an imaging apparatus having a moving mechanism that moves an imaging element along an optical axis of an imaging optical system, and an elastic member attached to the imaging element; A support member that is disposed at a position overlapping with the imaging element when viewed from a direction orthogonal to the optical axis, and an actuator that displaces the imaging element in the direction of the optical axis by deforming the elastic member. And a drive control means for the actuator unit.

本発明によれば、撮像素子の移動機構を光軸方向において薄型化することができる。   According to the present invention, the moving mechanism of the image sensor can be thinned in the optical axis direction.

図2乃至5と併せて本発明の第1実施形態を説明するために、撮像装置の構成例を示す水平断面上視図(A)、垂直断面図(B)である。In order to explain the first embodiment of the present invention in conjunction with FIGS. 2 to 5, they are a horizontal sectional top view (A) and a vertical sectional view (B) showing a configuration example of the imaging apparatus. 撮像装置をマウント部1a側から見た場合の斜視図(A)と、背面側から見た場合の斜視図(B)である。They are a perspective view (A) when the imaging apparatus is viewed from the mount portion 1a side and a perspective view (B) when viewed from the back side. 撮像部の正面図(A)、水平断面上視図(B)、垂直断面図(C)である。They are a front view (A), a horizontal sectional top view (B), and a vertical sectional view (C) of the imaging unit. 撮像部の斜視図(A)と要部の分解斜視図(B)である。It is the perspective view (A) of an imaging part, and the exploded perspective view (B) of the principal part. 撮像部の正面図(A)、要部の水平断面上視図(B−1乃至3)、要部の垂直断面図(C−1乃至3)である。They are a front view (A) of an image pick-up part, a horizontal section top view (B-1 thru / or 3) of a principal part, and a vertical sectional view (C-1 thru / or 3) of a principal part. 本発明の第2実施形態に係る撮像部の正面図(A)、要部の水平断面上視図(B−1および2)、要部の垂直断面図(C)である。It is the front view (A) of the imaging part which concerns on 2nd Embodiment of this invention, the horizontal sectional top view (B-1 and 2) of the principal part, and the vertical sectional view (C) of the principal part. 本発明の第3実施形態に係る撮像部の正面図(A)、要部の水平断面上視図(B)、要部の垂直断面図(C)である。It is the front view (A) of the imaging part which concerns on 3rd Embodiment of this invention, the horizontal sectional top view (B) of the principal part, and the vertical sectional view (C) of the principal part. 図7の撮像部の斜視図(A)と要部の分解斜視図(B)である。FIG. 8 is a perspective view (A) of the imaging unit in FIG. 7 and an exploded perspective view (B) of the main part. 本発明の第3実施形態に係る撮像部とファインダの位置関係を示す背面図(A)と水平断面上視図(B)である。It is the rear view (A) and horizontal section top view (B) which show the positional relationship of the imaging part and finder which concern on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る撮像部の正面図(A)と要部の水平断面上視図(B)である。It is the front view (A) of the imaging part which concerns on 4th Embodiment of this invention, and the horizontal sectional top view (B) of the principal part.

本発明に係る各実施形態について添付図面を用いて説明する。以下の実施形態に係る撮像装置は、CCD(電荷結合素子)センサやCMOS(相補型金属酸化膜半導体)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。   Embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. An image pickup apparatus according to the following embodiment generates image information by photoelectrically converting a subject image using an image pickup element such as a CCD (charge coupled device) sensor or a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) sensor. A digital imaging device that records the image information.

[第1実施形態]
以下、図1乃至5を参照して、本発明の第1実施形態に係る撮像装置について説明する。
図1は撮像レンズを装着していない状態の撮像装置を示し、図1(A)は水平断面上視図、図1(B)は垂直断面図である。
撮像装置の本体部1は、レンズ取り付け面にマウント部1aを有する。この面は図示しない撮像光学系の光軸方向(図1のz方向)に対する基準面である。センサ地板2は、後述の撮像素子3の移動機構全体を支持する。センサ地板2がマウント部1aから所定の距離をもって位置し、かつ撮像光学系の光軸に対して直交する平面性が得られるように、センサ地板2は本体部1に取り付けられる。例えば、センサ地板2と本体部1との間の3箇所にて、調整用ワッシャ2aをそれぞれ挟み込むことにより、z方向の高さ調整が可能である。図2は撮像装置を正面側から見た場合の外観例を示す斜視図(A)と、背面方向からの見た場合の外観例を示す斜視図(B)である。
撮像素子3には被写体から撮像光学系を通して光が結像され、撮像素子内部の撮像面に投影された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影されることになる。撮像素子3は、いわゆる電子シャッタ機能を備え、画像信号の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。すなわち撮像素子3は、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時間の経過後に蓄積を終了する。その後、蓄積した画像の電荷読み出し動作が行われ、撮像信号は不図示の信号処理回路に送られる。
[First Embodiment]
The imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
1A and 1B show an imaging device without an imaging lens, FIG. 1A is a horizontal sectional top view, and FIG. 1B is a vertical sectional view.
The main body 1 of the imaging apparatus has a mount 1a on the lens mounting surface. This surface is a reference surface with respect to the optical axis direction (z direction in FIG. 1) of the imaging optical system (not shown). The sensor base plate 2 supports the entire moving mechanism of the image sensor 3 described later. The sensor base plate 2 is attached to the main body 1 so that the sensor base plate 2 is located at a predetermined distance from the mount portion 1a and the flatness perpendicular to the optical axis of the imaging optical system is obtained. For example, the height in the z direction can be adjusted by sandwiching the adjusting washers 2a at three positions between the sensor base plate 2 and the main body 1. 2A and 2B are a perspective view illustrating an external appearance example when the imaging apparatus is viewed from the front side and a perspective view illustrating an external appearance example when viewed from the back side.
Light is imaged from the subject through the imaging optical system on the imaging device 3, and the image projected on the imaging surface inside the imaging device is converted into an electrical signal. Since this imaging surface is on the planned imaging surface of the lens, a focused image is taken. The imaging device 3 has a so-called electronic shutter function, and has an electronic front curtain as an electronic shutter that starts image signal capturing and an electronic rear curtain that stops capturing. That is, the image sensor 3 starts accumulating the image charge by the operation of the electronic front curtain, and ends the accumulation after a predetermined time by the operation of the electronic rear curtain. Thereafter, a charge readout operation for the accumulated image is performed, and the imaging signal is sent to a signal processing circuit (not shown).

図3は撮像素子3の移動機構を含む撮像部の構成例を示す。図3(A)は光軸方向から見た場合の正面図であり、図3(B)は水平断面上視図であり、図3(C)は垂直断面図を示している。また、図4(A)は撮像部の斜視図であり、図4(B)はその分解斜視図を示す。
リードフレーム4は撮像素子3から延設されたフレーム部材であり、平坦部4aとその両側の腕部4bから構成される。腕部4bは、平坦部4aの長手方向に対して略直交する方向に延在する、薄い略コ字形状をなしている。図3(A)に示すように、平坦部4aの両端部が幅広とされ、腕部4bは、図4(B)に示すように、幅広の両端部からそれぞれ屈曲された形状となっている。リードフレーム4は撮像素子3を構成するパッケージに一体成型された部材であり、具体的には、撮像信号を外部に出力する端子(リード)をその一部とする板金部材である。
FIG. 3 shows a configuration example of an imaging unit including a moving mechanism of the imaging device 3. 3A is a front view when viewed from the optical axis direction, FIG. 3B is a top view in horizontal section, and FIG. 3C is a vertical section view. 4A is a perspective view of the imaging unit, and FIG. 4B is an exploded perspective view thereof.
The lead frame 4 is a frame member that extends from the image sensor 3 and includes a flat portion 4a and arm portions 4b on both sides thereof. The arm portion 4b has a thin substantially U-shape that extends in a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the flat portion 4a. As shown in FIG. 3A, both ends of the flat portion 4a are wide, and the arms 4b are bent from the wide ends as shown in FIG. 4B. . The lead frame 4 is a member formed integrally with a package constituting the image pickup device 3, and specifically, a sheet metal member including a terminal (lead) for outputting an image pickup signal to the outside as a part thereof.

板金5は撮像素子3のリードフレーム4に取り付けられた弾性部材であり、本例ではニッケルと鉄の合金である42アロイ材によって、矩形板材を曲げて加工される。板金5は平面部5aと、その両端から略直角に屈曲された腕部5bからなる、薄い略コ字形状を有する。図4(B)で示すように、板金5は撮像素子3の上下に2組配置されている。腕部5bは、撮像素子3の撮像面と平面部5aが略平行となる状態で、リードフレーム4の腕部4bと精度良く半田付けで固定されている。なお、板金5と撮像素子3は光軸方向に直交する上下方向から見た場合の位置が重なるように配置され、板金5は撮像素子3の厚み内に収まっている。また、板金5はアクチュエータ部を構成する圧電素子7により弾性変形を被る。本構成にて、撮像素子3の撮像面が光軸方向に対する垂直度を保ったままで、板金5はその中央部を中心に前後方向(厚み方向)に撓むことが可能である。   The sheet metal 5 is an elastic member attached to the lead frame 4 of the image pickup device 3 and is processed by bending a rectangular plate material with 42 alloy material which is an alloy of nickel and iron in this example. The sheet metal 5 has a thin, substantially U-shaped configuration including a flat portion 5a and arm portions 5b bent at substantially right angles from both ends thereof. As shown in FIG. 4B, two sets of sheet metal 5 are arranged above and below the image sensor 3. The arm portion 5b is fixed to the arm portion 4b of the lead frame 4 with high accuracy by soldering in a state where the imaging surface of the imaging element 3 and the flat surface portion 5a are substantially parallel. The sheet metal 5 and the image sensor 3 are arranged so that their positions overlap each other when viewed from the vertical direction orthogonal to the optical axis direction, and the sheet metal 5 is within the thickness of the image sensor 3. The sheet metal 5 is elastically deformed by the piezoelectric element 7 constituting the actuator unit. With this configuration, the sheet metal 5 can be bent in the front-rear direction (thickness direction) with its central portion as the center while the imaging surface of the imaging device 3 is maintained perpendicular to the optical axis direction.

板金5は支点部6と接合することで、光軸方向と直交する面内で固定される。板金5の支持部材である支点部6は、光軸に直交する平面内で撮像素子3の周囲に配置される。本例では、図3(A)に示すように4つの支点部6が撮像素子3の上下にそれぞれ配置されており、1つの板金5を1対の支点部で支持している。光軸方向における支点部6の厚みは、光軸方向における撮像素子3の厚みに対し、光軸に直交する方向から見て重なっているので、撮像部全体としての厚みが小さく抑えられる。図3(B)および(C)に示すように、支点部6は2箇所の支点調整板6aを挟んでセンサ地板2に対し、調整可能に取り付けられており、これにより板金5及び撮像素子3の、撮像装置の基準面に対する位置が決定される。支点調整板6aは支点部6の各端部にてそれぞれ2箇所設けられており、本例では合計8箇所に配置されている。各支点部6は板金5をその長手方向における中央部から略等距離の位置にて、圧電素子7の撓み変形に支障のない状態で板金5及び撮像素子3を支持している。   The sheet metal 5 is fixed in a plane orthogonal to the optical axis direction by joining to the fulcrum portion 6. A fulcrum portion 6 that is a support member of the sheet metal 5 is disposed around the imaging element 3 in a plane orthogonal to the optical axis. In this example, as shown in FIG. 3A, four fulcrum portions 6 are arranged above and below the image sensor 3, and one sheet metal 5 is supported by a pair of fulcrum portions. Since the thickness of the fulcrum part 6 in the optical axis direction overlaps the thickness of the imaging element 3 in the optical axis direction when viewed from the direction orthogonal to the optical axis, the thickness of the entire imaging part can be kept small. As shown in FIGS. 3B and 3C, the fulcrum portion 6 is attached to the sensor base plate 2 so as to be adjustable with the two fulcrum adjustment plates 6a interposed therebetween. Of the imaging device relative to the reference plane is determined. Two fulcrum adjusting plates 6a are provided at each end of the fulcrum part 6, and are arranged in a total of eight places in this example. Each fulcrum portion 6 supports the sheet metal 5 and the imaging element 3 at a position approximately equidistant from the central portion in the longitudinal direction of the fulcrum portion 6 without any problem in bending deformation of the piezoelectric element 7.

圧電素子7は板金5にそれぞれ配置され、本例ではPZTなどの材料を用いた薄板状の圧電セラミック素子を使用している。圧電素子7は、板金5の平面部5aの一方の面に設けた圧電素子7aと、その背面に設けた圧電素子7bからなる。つまり、板金5の平面部5aの表裏面にそれぞれ貼り付けた圧電素子7a、7bと、これらの間に挟まれた板金5が組み合わされて駆動手段を構成している。圧電素子7a、7bは駆動制御部(図5(A)の100参照)により印加電圧と電流方向を制御することで、その伸縮方向と大きさが制御される。本例では、パラレル型と称する接続方法により、一定の電圧を各圧電セラミック素子に印加した場合、前後の圧電セラミック素子が互いに逆方向に伸縮する構成となっている。
板金5の中央部には慣性体としてのカウンタウェイト8が取り付けられており、これは同時に放熱性能を有している。カウンタウェイト8は真鍮などの比重が大きく、かつ放熱性の良好な材料からなり、多数のフィン(不図示)を備えた形状を有する。その質量は撮像素子3の質量とストロークの積をカウンタウェイト8のストロークで割ったもので、駆動時の撮像素子3の移動による振動を打ち消す質量として設計されている。カウンタウェイト8は光軸方向の厚みが、撮像素子3の厚み以下とされ、光軸方向に直交する方向から見た場合に両者が重なる配置になっている。つまり、撮像部全体の厚みを増さないように配慮されている。また、カウンタウェイト8は、図3(A)に示すように板金5の前面(被写体側)の中央部の上下2点のみを取り付け部9として板金5に固定されている。このため、圧電素子7の駆動による板金5の撓み変形には影響しない。
The piezoelectric elements 7 are respectively disposed on the sheet metal 5, and in this example, a thin plate-shaped piezoelectric ceramic element using a material such as PZT is used. The piezoelectric element 7 includes a piezoelectric element 7a provided on one surface of the flat portion 5a of the sheet metal 5 and a piezoelectric element 7b provided on the back surface thereof. That is, the piezoelectric elements 7a and 7b attached to the front and back surfaces of the flat portion 5a of the sheet metal 5 and the sheet metal 5 sandwiched therebetween constitute a driving means. The piezoelectric elements 7a and 7b are controlled in their expansion and contraction direction and size by controlling the applied voltage and current direction by a drive control unit (see 100 in FIG. 5A). In this example, when a constant voltage is applied to each piezoelectric ceramic element by a connection method called a parallel type, the front and rear piezoelectric ceramic elements expand and contract in opposite directions.
A counterweight 8 serving as an inertial body is attached to the central portion of the sheet metal 5 and has heat dissipation performance at the same time. The counterweight 8 is made of a material having a large specific gravity, such as brass, and good heat dissipation, and has a shape with a large number of fins (not shown). The mass is obtained by dividing the product of the mass of the image sensor 3 and the stroke by the stroke of the counterweight 8, and is designed as a mass that cancels vibration caused by the movement of the image sensor 3 during driving. The counterweight 8 has a thickness in the optical axis direction that is equal to or less than the thickness of the image sensor 3 and is arranged so that they overlap when viewed from a direction orthogonal to the optical axis direction. That is, consideration is given so as not to increase the thickness of the entire imaging unit. Further, as shown in FIG. 3A, the counterweight 8 is fixed to the sheet metal 5 with only two upper and lower points at the center of the front surface (subject side) of the sheet metal 5 as attachment portions 9. For this reason, the bending deformation of the sheet metal 5 due to the driving of the piezoelectric element 7 is not affected.

図5は撮像素子3の移動機構の動作を示す。図5(A)は図3(A)と同様の正面図であり、(B−1乃至3)は水平断面上視図であり、(C−1乃至3)は垂直断面図である。Pはフォーカスレンズの予定結像面を示している。以下の説明では、撮像素子3が被写体側に移動する方向を前方とする。
図5(B−1)および(C−1)は撮像素子3が基準位置にある状態を示す。また、図5(B−2)および(C−2)は撮像素子3が前進した状態を示し、図5(B−3)および(C−3)は撮像素子3が後退した状態を示す。例えば、駆動制御部100からの正電圧の印加により圧電素子7aは収縮し、圧電素子7bは伸長するので、板金5は前側に凹の状態に変形する。したがって、図5(A)の上下で板金5と半田付けで固定されたリードフレーム4を有する撮像素子3は、図5(B−2)および(C−2)に示すように前進する。
逆に駆動制御回路からの負電圧の印加によって、圧電素子7aは伸長し、圧電素子7bは収縮するので、図5(B−3)および(C−3)に示すように、板金5は前側に凸の状態に変形して撮像素子3が後退する。なお、印加電圧の大きさに応じて変位量が制御されるので、支点部6に関して、板金5の平面部5aの中央と両端の腕部5bとの間にそれぞれ変位が生じる。
FIG. 5 shows the operation of the moving mechanism of the image sensor 3. FIG. 5A is a front view similar to FIG. 3A, (B-1 to 3) are horizontal sectional top views, and (C-1 to 3) are vertical sectional views. P indicates a planned imaging plane of the focus lens. In the following description, the direction in which the image sensor 3 moves to the subject side is assumed to be the front.
FIGS. 5B-1 and 5C-1 show a state where the image sensor 3 is at the reference position. 5 (B-2) and (C-2) show a state in which the image sensor 3 has moved forward, and FIGS. 5 (B-3) and (C-3) show a state in which the image sensor 3 has moved back. For example, the application of a positive voltage from the drive control unit 100 causes the piezoelectric element 7a to contract and the piezoelectric element 7b to expand, so that the sheet metal 5 is deformed into a concave state on the front side. Therefore, the image pickup device 3 having the lead frame 4 fixed to the metal plate 5 by soldering at the top and bottom of FIG. 5A advances as shown in FIGS. 5B-2 and C-2.
Conversely, the application of a negative voltage from the drive control circuit causes the piezoelectric element 7a to expand and the piezoelectric element 7b to contract, so that the sheet metal 5 is moved to the front side as shown in FIGS. 5B-3 and (C-3). The image pickup device 3 is moved backward by being deformed into a convex shape. Since the amount of displacement is controlled according to the magnitude of the applied voltage, the fulcrum portion 6 is displaced between the center of the flat portion 5a of the sheet metal 5 and the arm portions 5b at both ends.

第1実施形態では、複数のアクチュエータ部が撮像素子3の短辺方向にて該撮像素子を挟んで互いに反対側に配置されている。板金5および支点部6、圧電素子7a、7bを用いて構成した撮像素子3の移動機構は、電圧印加によって圧電素子7a、7bが伸縮すると、板金5の平面部5aが撓み変形し、腕部5bが前後に変位する。その為、撮像素子3は光軸方向に直交する撮像面を維持したまま、撮像レンズのフランジバック位置から光軸方向において前進又は後退する。その際、カウンタウェイト8は後退又は前進し、すなわち撮像素子3とカウンタウェイト8は互いに逆方向に移動する。移動機構のストローク制御については、駆動制御部100による電圧制御で圧電素子7a、7bの伸縮量を変化させることで行われる。   In the first embodiment, a plurality of actuator units are arranged on opposite sides of the image sensor 3 with the image sensor interposed therebetween in the short side direction. When the piezoelectric elements 7a and 7b are expanded and contracted by voltage application, the plane part 5a of the sheet metal 5 is bent and deformed, and the moving mechanism of the imaging element 3 configured by using the sheet metal 5, the fulcrum part 6, and the piezoelectric elements 7a and 7b. 5b is displaced back and forth. Therefore, the imaging device 3 moves forward or backward in the optical axis direction from the flange back position of the imaging lens while maintaining the imaging surface orthogonal to the optical axis direction. At that time, the counterweight 8 moves backward or forward, that is, the image sensor 3 and the counterweight 8 move in opposite directions. The stroke control of the moving mechanism is performed by changing the expansion / contraction amount of the piezoelectric elements 7 a and 7 b by voltage control by the drive control unit 100.

一方、2箇所の支点部6については板金5の長手方向の間隔を調整することで、撮像素子3の移動ストロークとカウンタウェイト8の移動ストロークとの比を変えることができる。また、板金5の長手方向に直交する幅方向において、支点調整板6aにより支点部6の、光軸方向における位置を変えることができる。つまり、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。このように支点部6の位置を前後および左右方向、あるいは傾き方向にて微調整できるので、部品の製造ばらつきを低減できる。すなわち製造工程にて撮像素子3の撮像面が光軸に対して傾かず、フランジバック距離の基準位置となるように調整できる。さらに、アクチュエータ部を撮像素子3の上下に配置し、それぞれの移動ストロークを独立に制御できるので、撮像面の光軸に対する傾きを調整することができる。
以上のように板金5を支持する支点部6を、光軸に直交する方向からみて撮像素子3と重なる位置に配置することで、光軸方向における撮像部の薄型化を実現できる。
On the other hand, for the two fulcrum portions 6, the ratio between the moving stroke of the image sensor 3 and the moving stroke of the counter weight 8 can be changed by adjusting the distance in the longitudinal direction of the sheet metal 5. Further, in the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the sheet metal 5, the position of the fulcrum part 6 in the optical axis direction can be changed by the fulcrum adjusting plate 6 a. That is, twisting the sheet metal 5 changes the way the imaging surface of the imaging device 3 falls. In this way, the position of the fulcrum portion 6 can be finely adjusted in the front-rear and left-right directions, or in the tilt direction, so that manufacturing variations of parts can be reduced. That is, the imaging surface of the imaging device 3 can be adjusted so as to be the reference position of the flange back distance without being inclined with respect to the optical axis in the manufacturing process. Furthermore, since the actuator units are arranged above and below the image sensor 3 and the respective movement strokes can be controlled independently, the inclination of the imaging surface with respect to the optical axis can be adjusted.
As described above, the fulcrum portion 6 that supports the sheet metal 5 is disposed at a position overlapping the image pickup device 3 when viewed from the direction orthogonal to the optical axis, so that the imaging portion in the optical axis direction can be thinned.

[第2実施形態]
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態では、リードフレーム4の構造、板金5による撮像素子3の支持方法、カウンタウェイト8が第1実施形態と異なる。以下では、主として相違点を説明し、第1実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略する。なお、このような説明の省略の仕方は後述する実施形態でも同様とする。
図6(A)は撮像部の正面図であり、図6(B−1)および(B−2)は水平断面上視図であり、図6(C)は垂直断面図である。図6(B−1)は撮像素子3が基準位置にある状態を示し、図6(B−2)は撮像素子3が前進した状態を示す。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the structure of the lead frame 4, the method of supporting the image sensor 3 by the sheet metal 5, and the counterweight 8 are different from those of the first embodiment. In the following, differences will be mainly described, and the same components as in the first embodiment will be described using the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Note that the method of omitting such description is the same in the embodiments described later.
FIG. 6A is a front view of the imaging unit, FIGS. 6B-1 and 6B-2 are horizontal sectional top views, and FIG. 6C is a vertical sectional view. 6B-1 shows a state where the image sensor 3 is at the reference position, and FIG. 6B-2 shows a state where the image sensor 3 has advanced.

リードフレーム4は、その両端部がシャフト10の中央部に固定されている。板金5はその両端部が各シャフト10の端部に接続固定され、撮像素子3の上下に配置されている。板金5に付設した圧電素子7a、7bへの電圧印加により、例えば、板金5が前側に凹むように変形すると、シャフト10を介して上下で板金5と接続固定された撮像素子3は前進する(図6(B−2)参照)。これによって板金5の平面部5aの中央と、シャフト10に接続固定された先端部分との間に変位が生じる。
カウンタウェイト8a、8bは板金5の平面部5aの表裏両面にそれぞれ取り付けられている。カウンタウェイト8aが前面側に位置し、カウンタウェイト8bが背面側に位置する。カウンタウェイト8a、8bを板金5の平面部5aに関して対称的に配置し、板金5の表裏両面に慣性質量を振り分けている。これにより、第2実施形態では、光軸方向における各カウンタウェイトの厚みを小さくすることができる。
Both ends of the lead frame 4 are fixed to the central portion of the shaft 10. Both ends of the sheet metal 5 are connected and fixed to the ends of the shafts 10 and are arranged above and below the image sensor 3. When, for example, the sheet metal 5 is deformed so as to be recessed forward by applying a voltage to the piezoelectric elements 7 a and 7 b attached to the sheet metal 5, the imaging element 3 connected and fixed to the sheet metal 5 up and down via the shaft 10 moves forward ( (See FIG. 6 (B-2)). As a result, a displacement occurs between the center of the flat portion 5 a of the sheet metal 5 and the tip portion connected and fixed to the shaft 10.
The counterweights 8a and 8b are attached to both the front and back surfaces of the flat portion 5a of the sheet metal 5, respectively. The counterweight 8a is located on the front side, and the counterweight 8b is located on the back side. The counterweights 8 a and 8 b are arranged symmetrically with respect to the flat portion 5 a of the sheet metal 5, and the inertial mass is distributed to both the front and back surfaces of the sheet metal 5. Thereby, in 2nd Embodiment, the thickness of each counterweight in an optical axis direction can be made small.

[第3実施形態]
次に、図7乃至9を参照して、本発明の第3実施形態に係る撮像装置について説明する。第3実施形態では、リードフレーム4の構造、撮像素子3に対する板金5の位置関係が第1施形態と異なる。
図7は第3実施形態に係る撮像部を示し、図7(A)は正面図、図7(B)は水平断面上視図、図7(C)は垂直断面図である。リードフレーム4は平坦部4aと、その幅広の上下端部から略直角に屈曲された腕部4bを有し、薄い略コ字形状をなしている。
図8(A)は撮像部の斜視図であり、図8(B)はその分解斜視図である。リードフレーム4の腕部4bは、平坦部4aの幅広部分から折り曲げられて、その長手方向に延在し、板金5の腕部5bに対して精度良く半田付けで固定されている。各板金5は、光軸に直交する平面内にて撮像素子3の左右両側に配置され、撮像素子3の撮像面と板金5の平面部5aが略平行となる状態で、リードフレーム4に取り付けられている。板金5は、光軸に直交する左右方向から見て、撮像素子3と重なるように配置され、撮像素子3の厚さ内に収まっている。
[Third Embodiment]
Next, an imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the structure of the lead frame 4 and the positional relationship of the sheet metal 5 with respect to the image sensor 3 are different from those in the first embodiment.
7A and 7B show an imaging unit according to the third embodiment. FIG. 7A is a front view, FIG. 7B is a horizontal cross-sectional top view, and FIG. 7C is a vertical cross-sectional view. The lead frame 4 has a flat portion 4a and arm portions 4b bent substantially at right angles from the wide upper and lower end portions thereof, and has a thin substantially U-shape.
FIG. 8A is a perspective view of the imaging unit, and FIG. 8B is an exploded perspective view thereof. The arm portion 4b of the lead frame 4 is bent from the wide portion of the flat portion 4a, extends in the longitudinal direction thereof, and is fixed to the arm portion 5b of the sheet metal 5 with high accuracy by soldering. Each sheet metal 5 is arranged on both the left and right sides of the image sensor 3 in a plane orthogonal to the optical axis, and is attached to the lead frame 4 in a state where the image pickup surface of the image sensor 3 and the flat portion 5a of the sheet metal 5 are substantially parallel. It has been. The sheet metal 5 is disposed so as to overlap the image sensor 3 when viewed from the left-right direction orthogonal to the optical axis, and is within the thickness of the image sensor 3.

図9(A)は撮像光学系とは反対側から撮像部を見た場合の背面図であり、図9(B)は水平断面上視図である。
ファインダ12は被写体を観察する光学系を構成し、図9(A)に示すように、撮像部の上方に配置されている。板金5にそれぞれ取り付けられた圧電素子7(7a,7b)は、撮像素子3の左右両側、すなわち、撮像素子3の中心部とファインダ12を結ぶ線(図9(A)の縦線V参照)に対して直交する方向(横線H参照)に配置される。
第3実施形態では、光軸に直交する面内における撮像素子3とファインダ12との位置関係に配慮し、ファインダ12と位置的に干渉しないように撮像素子3の移動機構を当該撮像素子3の側方に配置できる。
FIG. 9A is a rear view when the imaging unit is viewed from the side opposite to the imaging optical system, and FIG. 9B is a horizontal sectional top view.
The viewfinder 12 constitutes an optical system for observing a subject, and is arranged above the image pickup unit as shown in FIG. Piezoelectric elements 7 (7a and 7b) attached to the sheet metal 5 are lines connecting the left and right sides of the image sensor 3, that is, the center of the image sensor 3 and the viewfinder 12 (see vertical line V in FIG. 9A). Are arranged in a direction perpendicular to the horizontal axis (see horizontal line H).
In the third embodiment, the positional relationship between the image sensor 3 and the finder 12 in a plane orthogonal to the optical axis is taken into consideration, and the moving mechanism of the image sensor 3 is set so as not to interfere with the finder 12 in position. Can be placed sideways.

[第4実施形態]
次に、図10を参照して本発明の第4実施形態に係る撮像装置について説明する。第4実施形態では、板金5による撮像素子3の支持方法、板金5の構造、支点部6が第2実施形態と異なる。
図10(A)は撮像部の正面図であり、図10(B)は水平断面上視図である。
撮像素子3は板金5に取り付けられており、その取り付け部11を図10(B)に示す。本例では、板金5の前面中央の上下2点のみを取り付け位置として、撮像素子3が板金5に固定されているので、撮像素子3による板金5の撓み変形に影響しない。
板金5はクランク状をしており、平面部5aと、その両側から略直角に屈曲された段差部5bと、さらに屈曲されてその先に位置する平坦な先端部5cからなる。板金5は、平面部5aにてその表裏面にそれぞれ取り付けた圧電素子7a、7bによって弾性変形を被る。
[Fourth Embodiment]
Next, an imaging device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In 4th Embodiment, the support method of the image pick-up element 3 by the sheet metal 5, the structure of the sheet metal 5, and the fulcrum part 6 differ from 2nd Embodiment.
FIG. 10A is a front view of the imaging unit, and FIG. 10B is a horizontal sectional top view.
The image sensor 3 is attached to a sheet metal 5 and its attachment portion 11 is shown in FIG. In this example, the imaging element 3 is fixed to the sheet metal 5 with only the upper and lower two points in the center of the front surface of the sheet metal 5 being attached positions, so that the bending deformation of the sheet metal 5 by the imaging element 3 is not affected.
The sheet metal 5 has a crank shape, and includes a flat surface portion 5a, a step portion 5b bent at a substantially right angle from both sides thereof, and a flat front end portion 5c which is further bent and positioned at the tip. The sheet metal 5 is elastically deformed by the piezoelectric elements 7a and 7b attached to the front and back surfaces of the flat plate portion 5a.

支点部6は、図10(B)に示すように撮像素子3の左右両側にそれぞれ配置されている。支点部6は板金5の先端部5cを前後から挟む1対の支持部材であり、光軸方向の厚みが、撮像素子3の光軸方向の厚みと重なるように配置することで、撮像部全体としての厚みが小さく抑えられる。またカウンタウェイト8a、8bは、2箇所の支点部6よりもさらに端寄りの先端部5cにおいて、取り付け部9で表裏にそれぞれ取り付けられている。
圧電素子7a、7bは、駆動制御部100によって印加電圧と電流方向を制御することで、その撓み方向と大きさが制御される。例えば、板金5が前側に凹むように変形すると、板金5に取り付け部11で固定された撮像素子3が後退する。これによって、板金5の平面部5aの中央と、カウンタウェイト8a、8bを取り付けた先端部5cとの間に変位が生じる。
第4実施形態では、撮像素子3の背面に位置する板金5の平面部5aに圧電素子7a、7bを取り付けた構成において、板金5の支点部6を撮像素子3の横方向に配置して撮像部を薄型化できる。
The fulcrum parts 6 are arranged on the left and right sides of the image sensor 3 as shown in FIG. The fulcrum portion 6 is a pair of support members that sandwich the front end portion 5c of the sheet metal 5 from the front and the back, and is arranged so that the thickness in the optical axis direction overlaps the thickness in the optical axis direction of the image pickup device 3. As a result, the thickness can be kept small. Further, the counterweights 8a and 8b are respectively attached to the front and back by the attachment portion 9 at the tip portion 5c closer to the end than the two fulcrum portions 6.
The piezoelectric elements 7 a and 7 b are controlled in their deflection direction and size by controlling the applied voltage and current direction by the drive control unit 100. For example, when the sheet metal 5 is deformed so as to be recessed in the front side, the image pickup device 3 fixed to the sheet metal 5 with the attachment portion 11 moves backward. As a result, displacement occurs between the center of the flat surface portion 5a of the sheet metal 5 and the tip portion 5c to which the counterweights 8a and 8b are attached.
In the fourth embodiment, in a configuration in which the piezoelectric elements 7 a and 7 b are attached to the flat surface portion 5 a of the sheet metal 5 located on the back surface of the image sensor 3, the fulcrum part 6 of the sheet metal 5 is arranged in the lateral direction of the image sensor 3. The thickness can be reduced.

3 撮像素子
4 リードフレーム
5 板金(弾性部材)
6 支点部(支持部材)
7 圧電素子
8 カウンタウェイト(慣性体)
12 ファインダ
100 駆動制御部
3 Image sensor 4 Lead frame 5 Sheet metal (elastic member)
6 fulcrum (support member)
7 Piezoelectric element 8 Counterweight (Inertial body)
12 Finder 100 Drive controller

Claims (6)

撮像光学系の光軸に沿って撮像素子を移動させる移動機構を有する撮像装置であって、
前記撮像素子に取り付けられた弾性部材と、
前記光軸に直交する方向から見て前記撮像素子と重なる位置に配置されて前記弾性部材を支持する支持部材と、
前記弾性部材を変形させることによって前記撮像素子を前記光軸の方向に変位させるアクチュエータ部と、
前記アクチュエータ部の駆動制御手段を備えることを特徴とする撮像装置。
An imaging apparatus having a moving mechanism for moving an imaging element along an optical axis of an imaging optical system,
An elastic member attached to the image sensor;
A support member that is disposed at a position overlapping with the imaging element when viewed from a direction orthogonal to the optical axis and supports the elastic member;
An actuator unit that displaces the image sensor in the direction of the optical axis by deforming the elastic member;
An image pickup apparatus comprising drive control means for the actuator unit.
前記撮像素子から延設されたフレーム部材に前記弾性部材を接続し、
前記光軸に直交する平面内で前記撮像素子の周囲に前記支持部材を配置して前記弾性部材に取り付けたことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
Connecting the elastic member to a frame member extending from the image sensor;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the support member is disposed around the imaging element in a plane orthogonal to the optical axis and attached to the elastic member.
前記アクチュエータ部は、前記光軸方向における前記弾性部材の両面にそれぞれ設けた圧電素子を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the actuator unit includes piezoelectric elements respectively provided on both surfaces of the elastic member in the optical axis direction. 複数の前記アクチュエータ部は、前記撮像素子の短辺方向にて当該撮像素子を挟んで互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の撮像装置。   4. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the plurality of actuator units are arranged on opposite sides of the image pickup element in a short side direction of the image pickup element. 5. 被写体を観察するためのファインダを備え、
光軸方向から見た前記撮像素子の中心部と前記ファインダとを結ぶ線に対して直交する方向に前記アクチュエータ部を配置したことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の撮像装置。
A viewfinder for observing the subject
The imaging according to any one of claims 1 to 3, wherein the actuator unit is arranged in a direction orthogonal to a line connecting the center of the imaging device and the viewfinder as viewed from the optical axis direction. apparatus.
前記弾性部材に取り付けた慣性体を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の撮像装置。   The imaging device according to claim 1, further comprising an inertial body attached to the elastic member.
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