(57)【要約】【課題】　従来の多方向撮像装置は、撮影方向や倍率に合わせて、一々光学設計し、専用装置として製造されていたため、汎用レンズが使えない、入光路ごとにシャッターを要するなどの問題があり、また、小型化が困難であった。【解決手段】　回転軸４ａの回りに回転可能なレンズマウント１に、複数の異なる方向に向いたレンズ２、３を配置する。レンズ２、３の光軸上に光学ミラー８を配置する。回転軸４ａに直交する面に平行に撮像素子７を配置する。レンズマウント１を回転することにより、いずれか一つのレンズからの光のみが撮像素子７に入射する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子が配置されるベース板と、
被写体情報が入光される結像レンズ、この結像レンズから入光した被写体情報を前記撮像素子の受光面に導く光通路を含む光学系が複数形成されるとともに、複数の前記光学系のうち少なくともひとつの光学系に、前記結像レンズからの被写体情報を前記ベース板上の前記撮像素子に向けて反射させるミラーが備えられたレンズマウントと、
　前記ベース板上の前記撮像素子が設けられた面に対して垂直方向に設けられて、前記ベース板の前記撮像素子が設けられた面に対して回転自在に前記レンズマウントを連結する回転軸とを備え、
　前記レンズマウントを前記ベース板に対して回転させることにより、前記撮像素子に被写体情報を導く前記光学系を選択的に切り替えることを特徴とする多方向撮像装置。
【請求項２】
　前記ベース板に設けた撮像素子埋め込み側開口部、
前記撮像素子が実装されるとともに前記撮像素子埋め込み側開口部内に固定されたフレキシブル回路基板を備えたことを特徴とする請求項２に記載の多方向撮像装置。
【請求項３】
　前記撮像素子が実装された前記フレキシブル回路基板の前記撮像素子を含む厚みは、前記ベース板の板の厚みより小さいことを特徴とする請求項２記載の多方向撮像装置。
【請求項４】
　撮像した画像の上下または左右を反転する画像反転回路を有し、前記レンズマウントの回転とともに画像を反転することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多方向撮像装置。
【請求項５】
　請求項１乃至４のいずれか一項に記載の多方向撮像装置を搭載し、多方向の撮像を可能としたことを特徴とする多方向撮像装置を搭載した電話器。
【請求項６】
　前記撮像方向の少なくとも一つは前記多方向撮像装置を搭載した前記電話器の前方向であり、かつ、前記撮像方向の残りの内の少なくとも一つは前記電話器の後方向であることを特徴とする請求項５に記載の多方向撮像装置を搭載した電話器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　この発明は１つの撮像素子で、複数の異なる撮像方向を切り替えて撮影可能な多方向撮像装置と、この多方向撮像装置を搭載した電話器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　　１つの撮像装置（カメラなど）から、この撮像装置自体の向きを変えずに、異なる複数の方向の撮影を行いたいという要求は従来からあり、種々の工夫が提案されている。
　例えば、図１８に示すものは特開平６−３４７６９９号公報に開示された、細い管の内部に挿入して、この管の壁面と、管の軸方向とを切り替えて撮影可能な多方向撮像装置（以下撮像装置という）である。図に於いて、Ｐは観察対象であるパイプの縦断面を示し、２１１はパイプＰの内部に挿入された撮像装置の筐体を示す。２１０は撮像素子、ＭとＮは説明のために示す光軸であり互いに直交している。２０１は光学ガラスまたは合成樹脂などで構成したブロック体、２０２はブロック体２０１の１つの側面に構成した第１の入光部、２０３はブロック体２０１の他の側面に構成した第２の入光部である。
【０００３】
　２１２は光軸Ｍのブロック体２０１の外側に設けた第１のシャッター機構、２１３は光軸Ｎのブロック体２０１の外側に設けた第２のシャッター機構である。２１４は照明用の光源体である。第１のシャッター機構２１２が開放し、第２のシャッター機構２１３が閉成した状態で、第１の入光部２０２から導かれる光は、第１の屈折面２０４において屈折され平行光としてブロック体２０１内を導かれ、内部反射面２０７で反射される。さらに、第２の入光部２０３に設けられる屈折反射面２０６で反射収束される。
【０００４】
　そして、第２の光軸Ｎに沿って導かれ、内部反射面２０７に開口する光透過部２０８を透過して最終屈折面２０９で屈折され、撮像素子２１０に結像する。したがって、管体Ｐ周壁の状態を観察できる。第１のシャッター機構２１２が閉成され、第２のシャッター機構２１３が開放した状態で、第２の入光部２０３に導かれる光は、第２の屈折面２０５において屈折集光され、光透過部２０８を透過して最終屈折面２０９で屈折され、撮像素子２１０で結像する。したがって、光学装置の進行方向（白矢印）にある障害物の有無の観察を行うことができる。
【０００５】
　多方向を撮影する方法としては、無論、撮像装置全体の方向を撮影方向に向けるという方法がある。図１９に示すものは、従来の多方向撮像装置（図１８に示したものとは異なりカメラ自体を回転させる）を搭載した携帯電話器の外観図である。図に於いて、１２は携帯電話器のケース、１３は前面に配置された操作ボタン（画像表示部を含む）、９０はカメラで、図に示さないがケース１２との取付け部分に回転機構を有し、全体として回転させることで任意の方向の撮影が可能である。しかし、カメラ９０とケース１２とは図示しない電線で接続されているので、カメラ９０を回転させるたびに電線にストレスがかかり、切断などの故障が生じやすく、また、反対側を撮影するときには像の上下が反転して見にくいという問題があった。また、カメラ９０内には画像処理回路が含まれているため、大きくなり、ケース１２から突出して、携帯電話器の小型化が難しいという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４７６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　従来の複数方向の撮像が可能な撮像装置は、以上のように構成されていたので、下記の課題を有している。
１）各入光部ごとにシャッターを必要とするため、構造が複雑となる。
２）各方向のレンズと内部反射面とが一つのブロック体として一体専用装置として設計、製造されているので、撮像方向やズーム倍率の変更を行うには、ブロック体の光学設計からやり直さなければならず、変更が容易でない。
３）カメラ自体を回転させる場合には配線の切断などの故障が生じやすい。
【０００８】
　この発明は、上記のような問題を解消し、シャッターを必要とせず、既成のレンズを使用することが容易にでき、故障が生じにくい多方向撮像装置を得ることを目的とする。また、この多方向撮像装置を搭載して小型化された電話器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の多方向撮像装置は、撮像素子が配置されるベース板と、被写体情報が入光される結像レンズ、この結像レンズから入光した被写体情報を前記撮像素子の受光面に導く光通路を含む光学系が複数形成されるとともに、複数の前記光学系のうち少なくともひとつの光学系に、前記結像レンズからの被写体情報を前記ベース板上の前記撮像素子に向けて反射させるミラーが備えられたレンズマウントと、前記ベース板上の前記撮像素子が設けられた面に対して垂直方向に設けられ、前記ベース板の前記撮像素子が設けられた面に対して回転自在に前記レンズマウントを連結する回転軸とを備え、前記レンズマウントを前記ベース板に対して回転させることにより、前記撮像素子に被写体情報を導く前記光学系を選択的に切り替えるものである。
【００１０】
　また、前記ベース板に設けた撮像素子埋め込み側開口部、前記撮像素子が実装されるとともに前記撮像素子埋め込み側開口部内に固定されたフレキシブル回路基板を備えたものである。
【００１１】
　また、前記撮像素子が実装された前記フレキシブル回路基板の前記撮像素子を含む厚みは、前記ベース板の板の厚みより小さいものである。
【００１２】
　また、撮像した画像の上下または左右を反転する画像反転回路を有し、前記レンズマウントの回転とともに画像を反転するものである。
【００１３】
　この発明の電話器は、上記の多方向撮像装置を搭載し、多方向の撮像を可能としたものである。
【００１４】
　また、前記撮像方向の少なくとも一つは前記多方向撮像装置を搭載した前記電話器の前方向であり、かつ、前記撮像方向の残りの内の少なくとも一つは前記電話器の後方向としたものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上に説明したように、この発明の多方向撮像装置によれば、撮像素子が配置されるベース板と、被写体情報が入光される結像レンズ、この結像レンズから入光した被写体情報を前記撮像素子の受光面に導く光通路を含む光学系が複数形成されるとともに、複数の前記光学系のうち少なくともひとつの光学系に、前記結像レンズからの被写体情報を前記ベース板上の前記撮像素子に向けて反射させるミラーが備えられたレンズマウントと、
　前記ベース板上の前記撮像素子が設けられた面に対して垂直方向に設けられて、前記ベース板の前記撮像素子が設けられた面に対して回転自在に前記レンズマウントを連結する回転軸とを備え、前記レンズマウントを前記ベース板に対して回転させることにより、前記撮像素子に被写体情報を導く前記光学系を選択的に切り替えるので、異なる方向を撮像するための光学系が回転軸の周りに回転して切り替えられるので、各入光部ごとにシャッターを設ける必要がなく、構造が簡単である。
【００１６】
　また、ベース板に垂直な回転軸を設け、撮像素子をベース板上に設けたので、構成が簡単で小型化できる。また、レンズマウントとベース板とは互いに接しつつ回転する平面を有するので、回転部からのゴミの侵入を阻止することができる。
【００１７】
　また、撮像素子はフレキシブル回路基板に実装したので小型化することが出来る。
【００１８】
　また、撮像素子を含むフレキシブル回路基板の厚みは、ベース板の厚みよりも小さくしたので、小型化できる。
【００１９】
また、画像反転回路を用いているので、光学ミラーを用いて撮影しても正率画像を得ることができる。
【００２０】
　この発明による多方向撮像装置を搭載した電話器は、撮像装置が電話器のケースから突出しないので小型化でき、また、撮像方向の切り替えのために電線などにストレスが掛からないので断線故障が起こりにくい。
【００２１】
　また、小型で電話器の前後方向の撮影を容易に切り替えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
実施の形態１．
　実施の形態１の多方向撮像装置の構成を図１〜図５に示す。ここでは例として２方向を撮影可能なものについて説明する。図１は多方向撮像装置の斜視外観図で、図２は後述する一部が回転した状態での図１と同じ方向からの斜視外観図である。図３は構造の理解を助けるため図１のものを分解して図示した分解斜視図（一部内部を透視図示している）である。図に於いて、１は複数の異なる方向に向けて配置された結像レンズ（以下レンズという）を収納したレンズマウント、２はレンズマウント１の上に１枚以上のレンズを組み合わせて構成し、法線方向に向けて配置された結像レンズで第１のレンズ、３はレンズマウント１の上に１枚以上のレンズを組み合わせて構成し、水平方向に向けて配置された結像レンズで第２のレンズである。４はレンズマウント１を回転させるための軸受け、４ａは軸受け４に挿入される回転軸である。　レンズマウント１には図３に示すように、第１、第２のレンズ２、３に出入りする光を通過させるための光通路２０、３０を備えている。レンズマウント１は金属または樹脂を加工して製作される。
【００２３】
　５は撮影モジュール（撮像素子）７と、その配線１１を搭載したベース板であり、軸４ａを挿入するベース側軸取付け穴５ｂを備えている。軸４ａは軸取付け穴５ｂに垂直に固定されるのでベース板５は回転軸４ａと直交する。レンズマウント１は回転軸４ａの回りで回転可能である。ベース板５は例えばセラミック板、硝子板、樹脂板、または金属板で構成することができる。レンズマウント１は回転軸４ａの回りに回転可能である。第１、第２のレンズ２、３は互いに異なる方向に向けて配置されている。図１は水平方向撮影時のレンズマウント１の位置（ベース板５に対する位置）を示し、図２は法線方向撮影時のレンズマウント１の位置を示している。図４と図５はレンズマウント１の内部の光学的構造を示すための断面図で、図４は図１のＸ−Ｘ断面図、図５は図２のＹ−Ｙ断面図である。図に於いて、２ａは第１のレンズ２をホールドする第１レンズホルダー、３ａは第２のレンズ３をホールドする第２レンズホルダーである。
【００２４】
　７ａは撮像素子７上に設けた受光面である。８は光を反射させて方向を変えるための鏡またはプリズムミラーのような光学ミラーである。光学ミラー８は第２のレンズ３の光軸上に配置されている。図４、図５の白抜き矢印９は説明のため光の光路を示しているものである。図４において、水平方向からの被写体情報が第２のレンズ３を通して入光し、さらに光学ミラー８で反射されて方向が変更され、撮像素子７の受光面７ａに結像する。図５において、法線方向からの被写体情報が第１のレンズ２を通して入光し、撮像素子７の受光面７ａに結像する。レンズマウント１はベース板５と接する面に平面を有し、ベース板５と常に接しつつ回転することにより、接触面からゴミなどが侵入することを防止している。
【００２５】
　以上の説明に於いて、撮像方向は水平方向と法線方向の２方向の例に付いて説明したが、方向はこれに限るものではなく、光学ミラー８の配置角度を変えたり、レンズの配置角度を変更したりして、水平、法線以外の方向に向けたものとしてもよい。また、方向の切り替え数は２方向に限らず、レンズマウント１の大きさを大きくした上で、更に多くの方向に向けたレンズと光学ミラーを組み合わせて用いてもよい。また、光学ミラー８は平面ミラーあるいはプリズムの内部で全反射させる全反射プリズムとするか、あるいはレンズマウント１の一部をメッキするなどして構成してもよい。
【００２６】
　本実施の形態の構成によると、異なる方向を撮像するための光学系が１本の回転軸４ａの回りに回転して切り替えられるので、入光部にシャッターを設ける必要がない。また、レンズマウント１の移動範囲を小さくすることができ、複数方向撮像装置の外形を小型化できる。また、撮像素子７の受光面７ａに直交する回転軸４ａの回りに回転する（即ち、受光面７ａに並行に回転する）構成としているので、結像レンズと撮像素子の焦点位置関係が、回転部の磨耗などにより変動することが少なく、結像レンズをレンズマウントに固定した固定焦点カメラとすることができる。
【００２７】
実施の形態２．
　実施の形態１の多方向撮像装置の用途を説明するため、携帯電話器に搭載する例について、図６、図７により説明する。図６は図１の多方向撮像装置を搭載した携帯電話器１２の外観図で、撮像方向を前方（正面）と上方の２方向とした例である。図に於いて、１２ａは正面方向を撮影する前方窓、１２ｂは上方を撮影する上方窓、１３はこの携帯電話器の正面を示す操作スイッチ（撮像した画像を表示する表示部を含む）である。図７はこの携帯電話器１２の内部でレンズマウント１が回転する様子を説明する図で、携帯電話器１２の外部表面に取り付けた図示しないつまみ、または、内部に装着したソレノイドアクチュエータにより回転させられる。ここでは携帯電話器の場合について説明したが、無論携帯電話器に限らず、一般の電話器に適用することも可能である。
【００２８】
実施の形態３．
　本実施の形態では、実施の形態１のベース板５の部分の構成について、図８〜図１１により説明する。図８は図１に示す構成からレンズマウント１を取り除いたベース板５の部分を、理解を助けるため更に分解して図示するものである。図に於いて５ａはベース板５に設けた開口部で、１１は撮像素子７から外部への配線として、フレキシブルプリント基板で構成された回路基板であり、撮像素子７を保持する役目も担っている。
【００２９】
　図９は図８のＺ−Ｚ断面を示す斜視図であるが、撮像素子７は回路基板１１に取り付けられ一体化された状態として示している。撮像素子７と回路基板１１とを一体化した部分を撮像素子モジュール１０という。５ａはベース板５に設けた受像側開口部、５Ｃはベース板５に設けた撮像素子埋め込み側開口部で、受像側開口部５ａより若干大きくしてある。５ｄは回路基板１１の回路部を外部へ引き出すためベース板５の側面に設けた切り欠きで、撮像素子埋め込み側開口部５Ｃと連続して構成されている。
【００３０】
　図１０に回路基板１１と撮像素子７とを一体化した撮像素子モジュール１０の状態を示す。図１０に於いて、撮像素子７と回路基板１１とは、公知のフリップ・チップ・ボンドなどの方法により電気的に接続されながら一体化される。回路基板１１の電気的接続端子部１１ｂと撮像素子７の電気的接続端子部７ｂ、及び、回路基板１１の開口部１１ａ及び撮像素子７の受光面７ａ、およびそれら相互の位置関係寸法は、フリップ・チップ・ボンドの実装ばらつきを考慮して、受光面７ａの中心が開口部１１ａの中心に、かつ、回路基板１１をベース板５の撮像素子側開口部５ｃに挿入したとき、開口５ａの中心に許容誤差内で一致するように決定する。また、開口部５ａのサイズは許容の範囲で大きく決定されている。
【００３１】
　図１１に撮像素子モジュール１０をベース５の撮像素子側開口５Ｃに挿入した状態の断面図を示す。ここで、撮像素子モジュール１０の厚み（即ち、フレキシブル回路基板１１に撮像素子７を実装した状態での厚み）は、ベース板５の厚みより薄くしてあり、固定した状態で撮像素子モジュール１０は、その一部といえどもベース板５の上面、または下面のどちらからかとび出るということはない。　この構造により、撮像装置のベース板５を薄型化することができ、複数方向撮像装置の小型化ができる。撮像素子７はベース板５を基準に組み立てられ、また、結像レンズ２、３はレンズマウント１を基準に組み立てられ、さらに、それらレンズマウント１及びベース板５は回転軸４により軸方向が位置決めされるため、結像レンズ２、３と撮像素子７の光軸ずれの発生を軽減できる。
【００３２】
実施の形態４．
　図１２に実施の形態４の多方向撮像装置の構成を、図１３、図１４にその動作を説明するための図を示す。この実施の形態の撮像装置は、１８０度方向（逆方向）からの光を切り替えて撮影するためのものである。１００はレンズマウントである。説明の都合上、レンズマウント１００の構成についてのみ説明する。図１２に於いて、８ａは第１の光学ミラー、８ｂは第２の光学ミラーでありそれぞれ対応する第１、第２のレンズ２、３から入射する光を図面に向かって向う側へ（紙面の裏側方向へ）反射するように配置されている。なお、撮像素子７は図１２の第１光学ミラー８ａの下（図に向かって向う側）に配置されている。
【００３３】
　レンズマウント１００は、図１２の状態から時計方向に９０度回転することができる。そしてこのとき撮像素子７の上には第２の光学ミラー８ｂが移動してくる。図１３、図１４は図９のレンズマウント１００の光の経路を説明するもので、図１３はレンズマウント１００が図１２の状態（左回転状態）で、第１レンズ２の側の撮影をしている状態、図１４はレンズマウント１００が右回転状態で、第２レンズ３の側の撮影をしている状態を示している。図１３に於いて、９８は図に向かって左から入射する光の経路を示す。図１４に於いて９９は右から入射する光の経路を示す。図１３と図１４とではレンズマウント１００の回転位置が９０度異なっている。
【００３４】
　図１５、図１６に本実施の形態の多方向撮像装置を携帯電話器に応用した例を示す。図に於いて１２は携帯電話器のケースの断面を示し、１２ａは前面窓、１２ｂは後面窓である。レンズマウント１００は図に示すように軸４が紙面に対して直交する方向に設置されている。そして図示しないつまみにより回転させられる。図１５は前方の撮影をする場合、図１６は後方の撮影をする場合を示している。なお、図１５の場合と図１６の場合とでは、撮像素子７に投影される像は上下が逆となるので、撮影方向の切り替えに応じて、撮像素子７から取り出す像の信号の走査方向を逆方向にして正率画像を得る必要があるが、このための技術は画像反転回路として公知であり何ら困難ではない。
【００３５】
実施の形態５．
　図１７（ａ），（ｂ）に多方向撮像装置の回転部分を更に小型化した構成を示す。図に於いて、１０１は光学ミラー８のみを回転させるミラーマウントである。第１、第２のレンズ２、３はその光軸が同一平面内にあるように配置、固定されており移動も回転もしない。回転軸４ａは光学ミラー８のほぼ中心に、前記全ての結像レンズの光軸が存在する一平面に垂直に、かつ、それら光軸の交点の付近に配置されている。光学ミラー８は回転とともに、結像レンズのどれか一つの光軸を前記撮像素子７に向けて反射させることができる。撮像素子７は回転軸４ａに平行に配置されている。図１７（ａ）は図に向かって左側の撮影の状態、図１７（ｂ）は図に向かって右側の撮影の状態を示し、光学ミラー８が９０度回転している。ミラーマウント１０１は光学ミラーしか搭載していないので極めて小型であり、図１のものより更に小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態１による多方向撮像装置の斜視外観図である。
【図２】図１とは異なる状態での斜視外観図である。
【図３】図１の分解構成説明図である。
【図４】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】図２のＹ−Ｙ断面図である。
【図６】実施の形態２の携帯電話器の外観図である。
【図７】図６の内部を説明する図である。
【図８】実施の形態３のベース板の構成図である。
【図９】図８の部分断面図である。
【図１０】図８の部分詳細図である。
【図１１】図１０の断面図である。
【図１２】実施の形態４の構成図である。
【図１３】図１２の動作説明図である。
【図１４】図１２の動作説明図である。
【図１５】図１２の多方向撮像装置を搭載した携帯電話器の断面図である。
【図１６】図１２の多方向撮像装置を搭載した携帯電話器の断面図で、図１５とは撮影方向が異なる状態を示す図である。
【図１７】実施の形態５の多方向撮像装置とこれを搭載した形態電話器の断面図である。
【図１８】従来の２方向撮像装置の断面図である。
【図１９】従来のカメラを形態電話器に搭載した事例を示す外観図である。
【符号の説明】
【００３７】
１　レンズマウント、２　第１レンズ、３　第２レンズ、４　軸受け、４ａ　回転軸、
５　ベース板、５ａ　開口部、５ｂ　回転軸固定穴、５ｃ　撮像素子用開口部、
５ｄ　切り欠き、７　撮像素子、７ａ　受光面、７ｂ　電気的接続端子部、
８、８ａ、８ｂ　光学ミラー、９　光路、１０　撮像モジュール、
１１　フレキシブル回路基板、１１ａ　受光用開口部、１１ｂ　電気的接続端子部、
１２　携帯電話器ケース、１３　操作ボタン、９０　カメラ、１００　レンズマウント、
１０１　ミラーマウント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2004129283.tif 000016
【図１５】
2004129283.tif 000017
【図１６】
2004129283.tif 000018
【図１７】
2004129283.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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