(57)【要約】【課題】可変形状ミラーを備えた光学系を搭載し、小型化を図った撮像機器を提供する。【解決手段】撮像用のレンズユニット２を機器本体１内に設けた撮像機器において、前記レンズユニットは、反射面の形状を電圧印加によって変形させることの可能な第１及び第２の可変形状ミラー５，６と、対向する２つの面を光学面とする自由曲面レンズ４と、可変形状ミラーと自由曲面レンズにより導かれた光を受光する撮像素子８とを備え、機器本体前面側からの入射光を反射する第１の可変形状ミラーを、自由曲面レンズの背面上部レンズ面に設け、第１の可変形状ミラーによる反射光を更に反射する第２の可変形状ミラーを、自由曲面レンズの前面下部レンズ面に設け、第２の可変形状ミラーによる反射光を受光する撮像素子を、自由曲面レンズの背面下部レンズ面に設けて構成する。【選択図】　　　　図１
2004086077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、対向する２つの面を光学面とする自由曲面レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーと自由曲面レンズにより導かれた光を受光する撮像素子とを備え、撮像機器本体前面側より入射した光を反射する前記第１の可変形状ミラーを、前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体後面側に向いた第１の光学面に設け、前記第１の可変形状ミラーによる反射光を更に反射する前記第２の可変形状ミラーを、前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体前面側に向いた第２の光学面に設け、前記第２の可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を前記自由曲面レンズの第１の光学面に、前記第１の可変形状ミラーと上下方向に並置させて設けたことを特徴とする撮像機器。
【請求項２】
少なくとも前記第１又は第２の可変形状ミラーのいずれかが、その反射面の外周縁を含む平面が当該撮像機器本体底面に対して略垂直になるように、設けられていることを特徴とする請求項１に係る撮像機器。
【請求項３】
前記撮像素子の撮像面が、当該撮像機器本体底面に対して垂直方向寄りに傾斜させて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に係る撮像機器。
【請求項４】
前記撮像素子と前記撮像機器本体後面外装の間に電気基板を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に係る撮像機器。
【請求項５】
少なくとも前記第１又は第２の可変形状ミラーの駆動用回路が設けられた電気基板を、前記自由曲面レンズの光学面が形成されていない面側に備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に係る撮像機器。
【請求項６】
撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる可変形状ミラーと、対向する２つの面が光学面である自由曲面レンズと、前記可変形状ミラー及びレンズにより導かれた光を受光する撮像素子とを備え、撮像機器本体前面側より入射した光を反射する前記可変形状ミラーを、前記自由曲面レンズの光学面のうち前記撮像機器本体後面側に向いた第１の光学面に設け、前記可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を前記撮像機器本体前面側に向いた第２の光学面に設けたことを特徴とする撮像機器。
【請求項７】
前記撮像素子の撮像面が、当該撮像機器本体底面に対してほぼ垂直となるように配置されていることを特徴とする請求項６に係る撮像機器。
【請求項８】
撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーとレンズによって結像された光を光電変換する撮像素子とを備え、前記第１の可変形状ミラーによって撮像機器本体前面側より入射した光を略直角方向に反射させ、前記第１の可変形状ミラーによる前記反射光を更に前記第２の可変形状ミラーによって前記撮像機器本体後面側に反射させ、前記第２の可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を、前記撮像機器本体後面側になるような位置に設けたことを特徴とする撮像機器。
【請求項９】
撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーとレンズによって結像された光を光電変換する撮像素子とを備え、前記第１の可変形状ミラーによって撮像機器本体前面側より入射した光を略直角方向に反射させ、前記第１の可変形状ミラーによる前記反射光を更に前記第２の可変形状ミラーによって前記撮像機器本体の前面側に反射させ、前記第２の可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を、前記撮像機器本体前面側になるような位置に設けたことを特徴とする撮像機器。
【請求項１０】
前記撮像素子の撮像面が、当該撮像機器本体底面に対して略垂直となるように配置されていることを特徴とする請求項９に係る撮像機器。
【請求項１１】
前記第１及び第２の可変形状ミラー間の光路中に前記レンズを設けたことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に係る撮像機器。
【請求項１２】
撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、対向する２つの面を光学面とする自由曲面レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーと自由曲面レンズにより導かれた光を受光する撮像素子とを備え、前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体後面側に向いた第１の光学面に、前記第１の可変形状ミラーを撮像機器本体前面側より入射した光を反射するように配置し、更に前記第１の光学面に、前記第２の可変形状ミラーを前記第１の可変形状ミラーで反射されてから更に前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体前面側に向いた第２の光学面で反射された光を撮像機器本体前面方向に反射するように配置し、前記第２の光学面に、前記撮像素子を前記第２の可変形状ミラーで反射された反射光を受光するように配置したことを特徴とする撮像機器。
【請求項１３】
前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に垂直となるように、前記光学装置が配置されていることを特徴とする請求項１〜５，８〜１２のいずれか１項に係る撮像機器。
【請求項１４】
前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に垂直となるように、前記光学装置が配置されていることを特徴とする請求項６又は７に係る撮像機器。
【請求項１５】
前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に平行となるように、前記光学装置が配置されていることを特徴とする請求項１〜５，８〜１２のいずれか１項に係る撮像機器。
【請求項１６】
前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に平行となるように、前記光学装置が配置されていることを特徴とする請求項６又は７に係る撮像機器。
【請求項１７】
前記可変形状ミラーは、前記反射面の形状によって合焦位置を調整することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に係る撮像機器。
【請求項１８】
前記可変形状ミラーは、前記反射面の形状によって光学倍率を調整することを特徴とする請求項１〜５，８〜１３，１５のいずれか１項に係る撮像機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変形状ミラーを備えた光学系を用いた撮像機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カメラ等の撮像機器では、その光学系が機器全体のサイズや性能を左右することが多い。そこで、カメラに限らず、撮像機器の性能の向上、特に小型化・低消費電力の性能を向上させるために、光学系に対しては、小型化・低消費電力化させることが常に要請されている。特に、デジタル系撮像機器である、デジタルカメラや携帯電話のカメラユニットの分野では、その要請が強い。
【０００３】
この光学系の小型化・低消費電力化を解決する手段であって、従来のレンズをモータで駆動している方式に代わる手段として、可変形状ミラーが、例えば特開平１１−３１７８９４号公報に提案されている。この可変形状ミラーは、反射面を構成する薄膜とこの薄膜に対向して配置した電極とで構成されていて、薄膜と電極との間に電圧を印加し、静電気力によって、反射面を構成する薄膜の湾曲形状を変化させ、その焦点距離を調整できるようになっている。そして、この可変形状ミラーは、従来のモータ駆動の光学系に比較して、小型で且つ低消費電力であり、またモータ駆動音や伝達系での騒音を発生させないという特徴をもつものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公開公報においては、可変形状ミラー自体について種々の提案がなされているが、可変形状ミラーが利用される撮像機器では、特にデジタルカメラのような撮像機器では、装置の小型化が常に要請されている。そこで、可変形状ミラーを搭載した具体的な撮像機器であって、小型化が要求される機器を実現するには、機器小型化に十分に配慮された、可変形状ミラーや撮像素子を備えた光学装置、及びその光学装置の機器内の適切な位置への配置が必要となる。
【０００５】
本発明は、上記課題を解消するためになされたもので、可変形状ミラーを備えた光学装置が搭載され、小型化が実現される撮像機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、対向する２つの面を光学面とする自由曲面レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーと自由曲面レンズにより導かれた光を受光する撮像素子とを備え、撮像機器本体前面側より入射した光を反射する前記第１の可変形状ミラーを、前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体後面側に向いた第１の光学面に設け、前記第１の可変形状ミラーによる反射光を更に反射する前記第２の可変形状ミラーを、前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体前面側に向いた第２の光学面に設け、前記第２の可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を前記自由曲面レンズの第１の光学面に、前記第１の可変形状ミラーと上下方向に並置させて設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
このように構成された撮像機器においては、２つの可変形状ミラーと撮像素子とを、自由曲面レンズの対向する２つの光学面に分担させて配置するようにしているので、小型化された効率的なレイアウトの低消費電力化を図った光学装置を備えた撮像機器を実現することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る撮像機器において、少なくとも前記第１又は第２の可変形状ミラーのいずれかが、その反射面の外周縁を含む平面が、当該撮像機器本体底面に対して略垂直になるように、設けられていることを特徴とするものであり、また請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る撮像機器において、前記撮像素子の撮像面が、当該撮像機器本体底面に対して垂直方向寄りに傾斜させて配置されていることを特徴とするものであり、また請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係る撮像機器において、前記撮像素子と前記撮像機器本体後面外装の間に電気基板を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成された各請求項に係る撮像機器においては、撮像機器の薄型化に寄与することができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれか１項に係る撮像機器において、少なくとも前記第１又は第２の可変形状ミラーの駆動用回路が設けられた電気基板を、前記自由曲面レンズの光学面が形成されていない面側に備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
このように構成された撮像機器においては、自由曲面レンズの光学面が形成されていない面側を有効に利用した小型化された光学装置が得られる。
【００１２】
請求項６に係る発明は、撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる可変形状ミラーと、対向する２つの面が光学面である自由曲面レンズと、前記可変形状ミラー及びレンズにより導かれた光を受光する撮像素子とを備え、撮像機器本体前面側より入射した光を反射する前記可変形状ミラーを、前記自由曲面レンズの光学面のうち前記撮像機器本体後面側に向いた第１の光学面に設け、前記可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を前記撮像機器本体前面側に向いた第２の光学面に設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
このように構成された撮像機器においては、可変形状ミラーと撮像素子とを、自由曲面レンズの対向する２つの光学面に分担させて配置するようにしているので、小型化された効率的なレイアウトの光学装置を備えた撮像機器を実現することができる。
【００１４】
請求項７に係る発明は、請求項６に係る撮像機器において、前記撮像素子の撮像面が、当該撮像機器本体底面に対してほぼ垂直となるように配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
このように構成された撮像機器においては、撮像機器の薄型化を図ることができる。
【００１６】
請求項８に係る発明は、撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーとレンズによって結像された光を光電変換する撮像素子とを備え、前記第１の可変形状ミラーによって撮像機器本体前面側より入射した光を略直角方向に反射させ、前記第１の可変形状ミラーによる前記反射光を更に前記第２の可変形状ミラーによって前記撮像機器本体後面側に反射させ、前記第２の可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を、前記撮像機器本体後面側になるような位置に設けたことを特徴とするものである。
【００１７】
このように構成された撮像機器においては、第１の可変形状ミラーによって撮像機器本体前面側よりの入射光を略直角方向に反射させ、その反射光を更に第２の可変形状ミラーによって撮像機器本体後面側に反射させて撮像素子で受光させるようにしているので、撮像機器の薄型化を図ることができる。
【００１８】
請求項９に係る発明は、撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーとレンズによって結像された光を光電変換する撮像素子とを備え、前記第１の可変形状ミラーによって撮像機器本体前面側より入射した光を略直角方向に反射させ、前記第１の可変形状ミラーによる前記反射光を更に前記第２の可変形状ミラーによって前記撮像機器本体の前面側に反射させ、前記第２の可変形状ミラーによる反射光を受光する前記撮像素子を、前記撮像機器本体前面側になるような位置に設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
このように構成された撮像機器においては、第１の可変形状ミラーによって撮像機器本体前面側よりの入射光を略直角方向に反射させ、その反射光を更に第２の可変形状ミラーによって撮像機器本体前面側に反射させて撮像素子で受光させるようにしているので、撮像機器の薄型化を図ることができる。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項９に係る撮像機器において、前記撮像素子の撮像面が、当該撮像機器本体底面に対して略垂直となるように配置されていることを特徴とするものである。
【００２１】
このように構成された撮像機器においては、撮像機器の薄型化を図ることができる。
【００２２】
請求項１１に係る発明は、請求項８〜１０のいずれか１項に係る撮像機器において、前記第１及び第２の可変形状ミラー間の光路中に前記レンズを設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
このように構成された撮像機器においては、第１及び第２の可変形状ミラー間の当該撮像機器本体底面に垂直な光路中にレンズを配置するようにしているので、撮像機器の薄型化を図ることできる。
【００２４】
請求項１２に係る発明は、撮像用の光学装置を備えた撮像機器において、前記光学装置は、反射面の形状を通電によって変形させることができる第１及び第２の可変形状ミラーと、対向する２つの面を光学面とする自由曲面レンズと、前記第１及び第２の可変形状ミラーと自由曲面レンズにより導かれた光を受光する撮像素子とを備え、前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体後面側に向いた第１の光学面に、前記第１の可変形状ミラーを撮像機器本体前面側より入射した光を反射するように配置し、更に前記第１の光学面に、前記第２の可変形状ミラーを前記第１の可変形状ミラーで反射されてから更に前記自由曲面レンズの光学面のうち撮像機器本体前面側に向いた第２の光学面で反射された光を撮像機器本体前面方向に反射するように配置し、前記第２の光学面に、前記撮像素子を前記第２の可変形状ミラーで反射された反射光を受光するように配置したことを特徴とするものである。
【００２５】
このように構成された撮像機器においては、２つの可変形状ミラーと撮像素子とを、自由曲面レンズの対向する２つの光学面に分担させて配置するようにしているので、小型化された効率的なレイアウトで光学倍率を調整することができる光学装置を備えた撮像機器を実現することができる。
【００２６】
請求項１３に係る発明は、請求項１〜５，８〜１２のいずれか１項に係る撮像機器において、前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に垂直となるように、前記光学装置が配置されていることを特徴とするものであり、また請求項１４に係る発明は、請求項６又は７に係る撮像機器において、前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に垂直となるように、前記光学装置が配置されていることを特徴とするものである。
【００２７】
このように構成された撮像機器においては、光学装置は撮像機器本体内において縦向きの配置となり、撮像機器の幅寸法を低減することができる。
【００２８】
請求項１５に係る発明は、請求項１〜５，８〜１２のいずれか１項に係る撮像機器において、前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に平行となるように、光学装置が配置されていることを特徴とするものであり、また請求項１６に係る発明は、請求項６又は７に係る撮像機器において、前記光学装置に対する入射光軸と撮像素子に対する入射光軸を含む平面が、当該撮像機器本体の底面に平行となるように、光学装置が配置されていることを特徴とするものである。
【００２９】
このように構成された撮像機器においては、光学装置は撮像機器本体内において横向きの配置となり、撮像機器の高さ寸法を低減することができる。
【００３０】
請求項１７に係る発明は、請求項１〜１６のいずれか１項に係る撮像機器において、前記可変形状ミラーは、前記反射面の形状によって合焦位置を調整することを特徴とするものである。
【００３１】
このように構成することにより、小型化と共に薄型化を図った撮像機器において、低消費電力で且つ駆動音を発生させずに焦点調整を行うことができる。
【００３２】
請求項１８に係る発明は、請求項１〜５，８〜１３，１５のいずれか１項に係る撮像機器において、前記可変形状ミラーは、前記反射面の形状によって光学倍率を調整することを特徴とするものである。
【００３３】
このように構成することにより、小型化と共に薄型化を図った撮像機器において、低消費電力で且つ駆動音を発生させずに光学倍率を調整することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、実施の形態について説明する。図１は、本発明に係る撮像機器としてデジタルカメラに適用した第１の実施の形態を示す図で、図１の（Ａ）は上面断面図、図１の（Ｂ）は正面断面図、図１の（Ｃ）は図１の（Ｂ）のＸ−Ｘ線に沿った側面断面図である。図において、１は機器本体で、該機器本体１の外装内にはレンズユニット２が配置されており、該レンズユニット２にはレンズカバー３を備え、レンズカバー３内に配置した自由曲面レンズ４と、該自由曲面レンズ４の背面上部レンズ面（機器本体後面側に向いた第１の光学面の上部）に対向して配置した第１の可変形状ミラー５と、同じく自由曲面レンズ４の前面下部レンズ面（機器本体前面側に向いた第２の光学面）に対向して配置した第２の可変形状ミラー６と、同じく自由曲面レンズ４の背面下部レンズ面（機器本体後面側に向いた第１の光学面の下部）に対向して配置した光学フィルタ７を備えた撮像素子８とで、レンズユニット２が構成されている。そして、レンズユニット２は、レンズカバー３の側壁部に突出形成したフランジ３ａを介して、ネジ９により機器本体１のボス部１ａに取り付け固着されるようになっている。
【００３５】
次に、自由曲面レンズ４の背面上部レンズ面及び前面下部レンズ面に対向配置している可変形状ミラー５，６の一例の詳細な構成を、図２の（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。図２の（Ａ）は平面図で、図２の（Ｂ）は図２の（Ａ）のＸ−Ｘ′矢視断面図である。可変形状ミラー５（６）は、図２の（Ａ），（Ｂ）に示すように、円盤型の基板５ａの一側面上にリング状支持壁５ｂを突設し、このリング状支持壁５ｂで囲まれた領域内に、三つの周辺電極Ａ，Ｂ，Ｃと一つの中心電極Ｄとからなる固定電極を配設すると共に、リング状支持壁５ｂの開口端にミラー本体５ｃの周辺部を接合固定して構成されている。
【００３６】
三つの周辺電極Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ略　１２０°の角度範囲毎に配設された円弧状をなす電極板からなっている。また中心電極Ｄは、上記三つの周辺電極Ａ，Ｂ，Ｃの中心部に存在する円形領域内に配設された円板状の電極板からなっている。なお、固定電極のパターンは、図示のものに限らず、種々の形態のものが適用可能である。ミラー本体５ｃは、例えばポリイミド樹脂で形成された円盤状ディスクの外側面に、可動電極と反射部材（ミラー面）とを兼ねたアルミニウムを被着して構成されている。また、ミラー本体の形状も、円形に限らず楕円形でもよい。
【００３７】
このように構成されている可変形状ミラー５（６）は、前記固定電極（Ａ〜Ｄ）と可動電極（ミラー本体５ｃ）との間に所定の電圧が印加されると、その静電気力によって、反射面（ミラー本体５ｃ）の湾曲形状が可変制御されるようになっている。因みに各電極Ａ〜Ｄに共通に印加する同一レベルの電圧を漸次増大させた場合、ミラー本体５ｃは印加電圧の増大に伴って強まる静電気力によって、次第にその湾曲度が大きくなる。
【００３８】
また、図１に戻って、上記レンズユニット２のレンズカバー３には、自由曲面レンズ４の前面上部レンズ面の対向部分に透明板３ｂが設けられており、更にこの透明板３ｂに対向する機器本体部分にも透明板１ｂが設けられている。また、レンズユニット２のレンズカバー３には、図３に示すように、第１の可変形状ミラー５に接続された第１のミラーフレキシブル基板１０を取り出すためのフレキシブル基板用開口３ｃと、第２の可変形状ミラー６に接続された第２のミラーフレキシブル基板１１を取り出すためのフレキシブル基板用スリット３ｄとを備えており、第１及び第２のミラーフレキシブル基板１０，１１の他端は、同じくレンズカバー３の側面、つまり自由曲面レンズ４のレンズ面が形成されていない面側に配設されているミラー基板１２に、それぞれ接続されるようになっている。なお、ミラー基板１２には、可変形状ミラー駆動回路や温度補償センサが実装されている。
【００３９】
そして、機器本体１内の上部には、上面基板１５が配置されており、該上面基板１５にはレリーズ釦１６，操作スイッチ１７，キセノン管を備えたストロボユニット１８，マイクユニット１９，ストロボコンデンサ２０が取り付けられており、更にマイク回路やストロボ回路などが形成されている。
【００４０】
また、機器本体１内の背面側には背面基板２１が配設されており、画像表示装置２２，図示しないＣＰＵ、メモリ等が設けられており、更に撮像回路や画像処理回路等が形成されていて、撮像素子８に接続されている撮像素子フレキシブル基板２３の他端が接続されるようになっている。
【００４１】
更にまた、機器本体１内の底部には底面基板２５が配設されており、ＤＣ電源入力端子やＩＦジャック（ＵＳＢ）などの入出力ジャックユニット２６，記録媒体２７接続用の媒体用コネクタ２８が設けられており、更に媒体Ｉ／Ｆ回路や電源回路等が形成されていて、ミラー基板１２に接続されているミラー基板用フレキシブル基板２９の他端が接続されるようになっている。なお、図１において、３０は機器本体１内に収納されている電池で、３１は電池収納・取り出し用電池蓋である。
【００４２】
なお、上記レンズユニット２のレンズカバー３に取り付けられている第１及び第２の可変形状ミラー５，６は、その反射面の外周縁を含む平面が機器本体１の底面に対してほぼ垂直になるように保持されており、また撮像素子８はその撮像面が機器本体１の底面に対して平行寄りではなく垂直方向寄りに傾斜させ、すなわち４５°以上の傾きで傾斜させて取り付けられている。
【００４３】
次に、このように構成されている第１の実施の形態の光学系の概略的な動作について説明する。撮像機器本体１の透明板１ｂに入射した軸上入射光線３５は、レンズユニット２の透明板３ｂを通過して自由曲面レンズ４の前面上部レンズ面に入射し、通過光は背面上部レンズ面を通って第１の可変形状ミラー５で反射され、その反射光は再び背面上部レンズ面に入射し、その通過光は前面下部レンズ面を通って第２の可変形状ミラー６で反射され、その反射光は再び前面下部レンズ面に入射し、その通過光は背面下部レンズ面を通過して光学フィルタ付きの撮像素子８へ入射し、光電変換される。撮像素子８で光電変換された撮像信号は、撮像回路や画像処理回路等で処理されて、画像表示装置２２で表示されると共に、記録媒体２７に記録されるようになっている。
【００４４】
この撮像動作の際、第１の可変形状ミラー５への電圧印加を調整して反射ミラーの湾曲度を変えて撮像素子８への合焦調整を行う。また第１及び第２の可変形状ミラー５，６への電圧印加を調整して、それぞれ逆向きの調整、すなわち、一方の可変形状ミラーの反射ミラーを平板状から凹形状に、他方の可変形状ミラーの反射ミラーを凹形状から平板状へ逆向きに変形調整することにより、ズーム調整を行わせることができる。
【００４５】
このように構成した第１の実施の形態においては、２つの可変形状ミラーと撮像素子とを、自由曲面レンズの対向するレンズ面に分担させて配置するようにしているので、小型化された効率的なレイアウトの光学系を構成することができ、また可変形状ミラーへの印加電圧の調整により、撮像素子への合焦調整とズーム調整を、駆動音等を発生させずに且つ低消費電力で容易に実行することができる。また、合焦調整及びズーム調整を無音で行うことができるので、マイクユニットを光学系に対して遮蔽させる必要はなく、接近させて配置することが可能である。
【００４６】
次に、第１の実施の形態の変形例を図４の（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。図４の（Ａ）は、変形例の機器本体の正面部分を除去して内部を示す正面図、図４の（Ｂ）は同じく機器本体の側面部分を除去して内部を示す側面図、図４の（Ｃ）は図４の（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った上面断面図、図４の（Ｄ）は図４の（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った上面断面図であり、図１の（Ａ）〜（Ｃ）に示した第１の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００４７】
図１に示した第１の実施の形態は、レンズカバー３と自由曲面レンズ４と第１及び第２の可変形状ミラー５，６と光学フィルタ付き撮像素子８とからなるレンズユニット２を、機器本体１内に縦方向に配置したものを示したが、この変形例はレンズユニット２を機器本体１内に横方向に配置し、撮像機器の高さ方向寸法を低減できるようにしたものである。その他の、この変形例が第１の実施の形態と異なる点は、光学ファインダユニット３６と三脚部３７とを新たに備え、入出力ジャックユニットをＤＣジャック２６ａとＩＦジャック２６ｂとに分割配置している点である。
【００４８】
次に、第２の実施の形態を図５の（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。図５の（Ａ）は、第２の実施の形態の機器本体の正面部分を除去して内部を示す正面図、図５の（Ｂ）は側面断面図、図５の（Ｃ）は図５の（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った上面断面図、図５の（Ｄ）は図５の（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った上面断面図であり、図１の（Ａ）〜（Ｃ）に示した第１の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００４９】
この実施の形態においては、レンズユニット４１を、レンズカバー４２内に配置した自由曲面レンズ４３と、自由曲面レンズ４３の前面上部レンズ面に間隔をおいて対向して配置された入射レンズとなる第１のレンズ４４と、自由曲面レンズ４３の背面下部レンズ面（機器本体後面側に向いた第１の光学面の下部）に間隔をおいて対向させて配置した可変形状ミラー４５と、自由曲面レンズ４３の前面下部レンズ面（機器本体前面側に向いた第２の光学面）に間隔をおいて対向させて配置した第２のレンズ４６と、該第２のレンズ４６に間隔をおいて対向させ裏面をレンズカバー４２より表出させて配置した、光学フィルタ４７を有する撮像素子４８とで構成されている。なお、上記可変形状ミラー４５は、その一部に突出形成したボス部４５ａをレンズカバー４２に形成した穴部に係合させて、位置決め保持させるようになっており、また第１及び第２のレンズ４４，４６及び光学フィルタ付きの撮像素子４８は、それぞれレンズカバー４２に形成されている段部で係合させて、位置決め保持されるようになっている。なお、撮像素子４８の撮像面は、機器本体１の底面に対して、ほぼ垂直になるように配置されている。
【００５０】
そして、レンズユニット４１のレンズカバー４２の背面上部外側傾斜面には、ミラー基板１２が配設されており、また撮像素子４８の裏面、すなわちレンズカバー４２の機器本体前面側には撮像基板４９が配置されている。そして、可変形状ミラー４５に一端が接続されているミラーフレキシブル基板１０の一端はミラー基板１２に接続されており、また撮像基板４９に一端が接続されている撮像素子フレキシブル基板５０の他端は背面基板２１に接続されている。なお、本実施の形態においては、底面基板が省略されていて、撮像基板４９には撮像回路等が搭載されており、背面基板２１には画像表示装置２２、ＣＰＵ、メモリ、画像処理回路の他に、ＩＦジャック２６ａやＤＣジャック２６ｂなどの入出力ジャックや、媒体コネクタ２８、媒体Ｉ／Ｆ回路、電源回路なども配置されている。
【００５１】
次に、このように構成されている第２の実施の形態における主要部であるレンズユニット部分の動作について説明する。レンズユニット４１の第１のレンズ４４を通って自由曲面レンズ４３の前面上部レンズ面を通過した軸上入射光線は、自由曲面レンズ４３の背面上部レンズ面で反射され、その反射光は自由曲面レンズ４３の前面中央レンズ面で更に反射され、背面下部レンズ面を通過して可変形状ミラー４５に到達する。可変形状ミラー４５に達した入射光は、可変形状ミラー４５のミラー面で反射され、再度自由曲面レンズ４３の背面下部レンズ面に入射して、該レンズ面を通過し、更に自由曲面レンズの前面下部レンズ面を通過して、次いで第２のレンズ４６及び光学フィルタ４７を通って撮像素子４８に入射し、光電変換される。
【００５２】
この際、可変形状ミラー４５への電圧印加を調整して、可変形状ミラー４５のミラー面の湾曲度を変え、撮像素子４８への合焦調整を行う。なお、この実施の形態では、単一の可変形状ミラーを用いているので、ズーム調整を行うことはできないが、単一の可変形状ミラーと２個のレンズを自由曲面レンズに組み合わせてレンズユニットを構成しているので、レンズユニットの一層の小型化を図ることができる。
【００５３】
次に、第２の実施の形態の変形例を図６の（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。図６の（Ａ）は、変形例の機器本体の正面部分を除去して内部を示す正面図、図６の（Ｂ）は同じく機器本体の側面部分を除去して内部を示す側面図、図６の（Ｃ）は図６の（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った上面断面図、図６の（Ｄ）は図６の（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った上面断面図であり、図５の（Ａ）〜（Ｃ）に示した第２の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００５４】
図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第２の実施の形態は、レンズカバー４２と自由曲面レンズ４３と第１及び第２のレンズ４４，４６と可変形状ミラー４５と光学フィルタ付き撮像素子４８とからなるレンズユニット４１を、機器本体１内に縦方向に配置したものを示したが、この変形例はレンズユニット４１を機器本体１内に横方向に配置し、撮像機器の高さ方向寸法を低減できるように構成したものである。その他、この変形例が第２の実施の形態と異なる点は、マイクユニット１９の配置位置を変え、光学ファインダユニット３６の内部プリズムの形状を変えている点のみである。
【００５５】
次に、第３の実施の形態を図７の（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。図７の（Ａ）は、第３の実施の形態の機器本体の正面部分をを除去して内部を示す正面図、図７の（Ｂ）は側面断面図、図７の（Ｃ）は図７の（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った上面断面図、図７の（Ｄ）は図７の（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った上面断面図であり、図１の（Ａ）〜（Ｃ）に示した第１の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００５６】
この実施の形態は、光学系として自由曲面レンズの代わりに複数枚の通常のレンズからなる組み合わせレンズ群を用いたものである。すなわち、この実施の形態に係るレンズユニット５１は、図８に示すような形態のレンズカバー５２を備え、レンズカバー５２の前面入射開口部には第１のレンズ５３が配設されており、第１のレンズ５３と対向してレンズカバー５２の背面上部には第１の可変形状ミラー５４が傾斜させて配置されている。レンズカバー５２の中央筒部内には、第２，第３及び第４の３つのレンズ５５，５６，５７からなる組み合わせレンズ群が配設されており、レンズカバー５２の底面部には第２の可変形状ミラー５８が配設されており、更にレンズカバー５２の背面下部には光学フィルタ５９を前面に設けた撮像素子６０を配設して、レンズユニット５１を構成している。
【００５７】
そして、レンズユニット５１を構成しているレンズカバー５２の外部前面側には、ミラー駆動回路や温度補償用センサなどが実装されているミラー基板６１が取り付けられており、該ミラー基板６１には、第１の可変形状ミラー５４に一端が接続されている第１のミラーフレキシブル基板６２，及び第２の可変形状ミラー５８に一端が接続されている第２のミラーフレキシブル基板６３の各他端が、それぞれ接続されている。
【００５８】
この実施の形態のその他の構成、すなわち、上面基板１５に、レリーズ釦１６，ストロボユニット１８，マイクユニット１９が設けられていて、マイク回路やストロボ回路等が実装されている点や、背面基板２１に画像表示装置２２，ＩＦジャック２６ａ，ＤＣジャック２６ｂ，媒体コネクタ２８を備え、ＣＰＵ、メモリ、撮像回路、画像処理回路、媒体Ｉ／Ｆ回路、電源回路等が実装されている点は、第１又は第２の実施の形態と同様である。
【００５９】
なお、６４はミラー基板６１と背面基板２１との間に接続されているミラー基板接続用フレキシブル基板で、また６５は撮像素子６０と背面基板２１との間に接続されている撮像素子フレキシブル基板であり、また３０は電池、３６はファインダーユニットである。
【００６０】
次に、このように構成されている第３の実施の形態における主要部であるレンズユニット部分の動作について説明する。レンズユニット５１の第１のレンズ５３を通って第１の可変形状ミラー５４に入射した軸上入射光線は、第１の可変形状ミラー５４のミラー面でほぼ直角方向に反射され、レンズカバー５２の中央部に配置された組み合わせレンズ群を通って第２の可変形状ミラー５８に入射する。第２の可変形状ミラー５８に入射した反射光はミラー面で再度反射され、光学フィルタ５９を通って撮像素子６０に入射し、光電変換される。
【００６１】
この際、第１の可変形状ミラー５４への印加電圧の調整により主たる合焦調整が行われるが、第２の可変形状ミラー５８を合わせて駆動することにより、より収差の少ない合焦が得られる。またズーム調整は、第１及び第２の可変形状ミラー５４，５８の調整により行われる。なお、この実施の形態では、自由曲面レンズの代わりに複数個の通常のレンズからなる組み合わせレンズ群を用いているので、レンズユニットの一層の小型化を図ることができる。
【００６２】
次に、第３の実施の形態の変形例を図９の（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。図９の（Ａ）は、変形例の機器本体の正面部分を除去して内部を示す正面図、図９の（Ｂ）は機器本体の側面部分を除去して内部を示す側面図、図９の（Ｃ）は図９の（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った上面断面図、図９の（Ｄ）は図９の（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った上面断面図であり、図７の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第３の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００６３】
図７の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第３の実施の形態は、レンズカバー５２，第１のレンズ５３，第１及び第２の可変形状ミラー５４，５８，３つのレンズ５５，５６，５７からなる組み合わせレンズ群及び光学フィルタ付き撮像素子６０からなるレンズユニット５１を、機器本体１内に縦方向に配置したものを示したが、この変形例はレンズユニット５１を機器本体１内に横方向に配置し、撮像機器の高さ方向寸法を低減できるように構成したものである。その他、この変形例が第３の実施の形態と異なる点は、レンズユニットの横方向配置に伴いストロボユニット１８，マイクユニット１９，光学ファインダユニット３６，ＩＦジャック２６ａ，ＤＣジャック２６ｂ等の配置位置が異なる点のみである。
【００６４】
次に、第４の実施の形態を図１０の（Ａ）〜（Ｄ）に基づいて説明する。図１０の（Ａ）は、第４の実施の形態の機器本体の正面部分を除去して内部を示す正面図、図１０の（Ｂ）は側面図断面図、図１０の（Ｃ）は図１０の（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿った上面断面図、図１０の（Ｄ）は図１０の（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った上面断面図であり、図７の（Ａ）〜（Ｄ）に示した第３の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、その説明を省略する。
【００６５】
この実施の形態は、レンズユニット５１を構成する撮像素子６０を、レンズカバー５２の前面側（入射側）の下部に、機器本体１の底面に対してほぼ垂直になるように配置させて構成したものである。そして、このように構成されたレンズユニット５１では、第１のレンズ５３を通過し第１の可変形状ミラー５４で反射された軸上入射光線は、組み合わせレンズ群５５，５６，５７を通り、第２の可変形状ミラー５８で再び反射され、撮像素子５９に入射して光電変換されるようになっている。
【００６６】
この実施の形態においても、第１の可変形状ミラー５４で主たる合焦調整を行い、第２の可変形状ミラー５８も合わせて駆動することにより、収差の少ない合焦調整ができ、また第１及び第２の可変形状ミラー５４，５８を同時に駆動することによりズーム調整を行うことができる。
【００６７】
次に、第５の実施の形態を図１１に示す概略側面断面図に基づいて説明する。この実施の形態は、図５に示した第２の実施の形態の構成を発展させたもので、可変形状ミラーを追加して２個用い、撮像素子の撮像面を機器本体底面に対してほぼ垂直になるように配置したものにおいて、ズーム調整を行えるようにしたものである。図１１において、図５に示した第２の実施の形態と同一又は対応する部材には同一符号を付して示し、その説明は省略する。
【００６８】
この実施の形態においては、自由曲面レンズ４３の背面上部レンズ（機器本体後面側に向いた第１の光学面の上部）に間隔をおいて対向させて第１の可変形状ミラー７２を配置すると共に、同じく自由曲面レンズ４３の背面下部レンズに間隔をおいて対向させて第２の可変形状ミラー７３を配置している。そして、レンズユニット７１の他の構成は、図５に示した第２の実施の形態とほぼ同様であり、自由曲面レンズ４３，第１及び第２の可変形状ミラー７２，７３及び撮像素子４８等のレンズカバー４２に対する位置決め保持態様は、一部図示を省略しているが、図５に示した第２の実施の形態と同様である。
【００６９】
このように構成された第５の実施の形態においては、レンズユニット７１の第１のレンズ４４を通って自由曲面レンズ４３の前面上部レンズ面を通過した軸上入射光線は、自由曲面レンズ４３の背面上部レンズ面を通って第１の可変形状ミラー７２に入射して反射される。その反射光は再び背面上部レンズ面を通過して自由曲面レンズ４３の前面中央レンズ面で反射され、背面下部レンズ面を通って第２の可変形状ミラー７３に入射して反射される。その反射光は再び背面下部レンズ面を通って、次いで光学フィルタ４７を介して撮像素子４８に入射し、光電変換される。
【００７０】
この際、第１の可変形状ミラー７２又は第１及び第２の可変形状ミラー７２，７３への印加電圧の調整により合焦調整を行い、第１及び第２の可変形状ミラーの同時調整によりズーム調整を行うことができる。また、この実施の形態においても、レンズユニット７１を機器本体１内に横方向に配置することにより、撮像機器の高さ寸法を低減するように構成することもできる。
【００７１】
なお、上記各実施の形態では、可変形状ミラーとして静電気力により駆動されるものを示してきたが、可変形状ミラーとしては静電気力により駆動されるものの他に、磁石と反射変形面に流す電流で生ずる電磁気力で駆動するもの（このタイプのものは反射変形面を凸形に変形させることもできる）、反射変形面に圧電材料を用いて圧電効果により変形させるもの等を用いてもよい。
【００７２】
また、上記各実施の形態では、撮像機器としてデジタルカメラに適用した形態を説明したが、本発明は、これに限らず、ビデオカメラやカメラ付き携帯電話機やＰＤＡへの応用も可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上実施の形態に基づいて説明したように、請求項１に係る発明によれば、２つの可変形状ミラーと撮像素子とを、自由曲面レンズの対向する２つの光学面に分担させて配置するようにしているので、小型化された効率的なレイアウトの光学装置を備えた撮像機器を実現することができる。また請求項２〜４に係る発明によれば、撮像機器の薄型化に寄与することができる。また請求項５に係る発明によれば、自由曲面レンズの光学面が形成されていない面側を有効に利用した小型化された光学装置が得られる。また請求項６に係る発明によれば、可変形状ミラーと撮像素子とを、自由曲面レンズの対向する２つの光学面に分担させて配置するようにしているので、小型化された効率的なレイアウトの光学装置を備えた撮像機器を実現することができる。また請求項７〜１１に係る発明によれば、撮像機器の薄型化を図ることができる。また請求項１２に係る発明によれば、小型化された効率的なレイアウトで光学倍率を調整することができる光学装置を備えた撮像機器を実現することができる。また請求項１３及び１４に係る発明によれば、光学装置は撮像機器本体内において縦向きの配置となり、撮像機器の幅寸法を低減することができる。また請求項１５及び１６に係る発明によれば、光学装置は撮像機器本体内において横向きの配置となり、撮像機器の高さ寸法を低減することができる。また請求項１７に係る発明によれば、小型化と共に薄型化を図った撮像機器において、低消費電力で且つ駆動音を発生させずに焦点調整を行うことができる。また請求項１８に係る発明によれば、小型化と共に薄型化を図った撮像機器において、低消費電力で且つ駆動音を発生させずに光学倍率を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像機器の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１に示した第１の実施の形態における第１及び第２の可変形状ミラーの構成を示す拡大図である。
【図３】図１に示した第１の実施の形態におけるレンズユニット部分の構成を示す拡大斜視図である。
【図４】図１に示した第１の実施の形態の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図６】図５に示した第２の実施の形態の変形例を示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す図である。
【図８】図７に示した第３の実施の形態におけるレンズユニット部分を分解して示す拡大斜視図である。
【図９】図７に示した第３の実施の形態の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態を示す図である。
【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１　機器本体
１ａ　ボス部
２　レンズユニット
３　レンズカバー
３ａ　フランジ
３ｂ　透明板
３ｃ　フレキシブル基板用開口
３ｄ　フレキシブル基板用スリット
４　自由曲面レンズ
５　第１の可変形状ミラー
５ａ　円盤型基板
５ｂ　リング状支持壁
５ｃ　ミラー本体
６　第２の可変形状ミラー
７　光学フィルタ
８　撮像素子
９　ネジ
１０　第１のミラーフレキシブル基板
１１　第２のミラーフレキシブル基板
１２　ミラー基板
１５　上面基板
１６　レリーズ釦
１７　操作スイッチ
１８　ストロボユニット
１９　マイクユニット
２０　ストロボコンデンサ
２１　背面基板
２２　画像表示装置
２３　撮像素子フレキシブル基板
２５　底面基板
２６　入出力ジャックユニット
２６ａ　ＤＣジャック
２６ｂ　ＩＦジャック
２７　記録媒体
２８　媒体用コネクタ
２９　ミラー基板用フレキシブル基板
３０　電池
３１　電池蓋
３５　軸上入射光線
４１　レンズユニット
４２　レンズカバー
４３　自由曲面レンズ
４４　第１のレンズ
４５　可変形状ミラー
４６　第２のレンズ
４７　光学フィルタ
４８　撮像素子
４９　撮像基板
５０　撮像素子フレキシブル基板
５１　レンズユニット
５２　レンズカバー
５３　第１のレンズ
５４　第１の可変形状ミラー
５５，５６，５７　レンズ
５８　第２の可変形状ミラー
５９　光学フィルタ
６０　撮像素子
６１　ミラー基板
６２　第１のミラーフレキシブル基板
６３　第２のミラーフレキシブル基板
６４　ミラー基板接続用フレキシブル基板
６５　撮像素子フレキシブル基板
７１　レンズユニット
７２　第１の可変形状ミラー
７３　第２の可変形状ミラー
【図１】
2004086077.tif 000003
【図２】
2004086077.tif 000004
【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】
2004086077.tif 000009
【図８】
2004086077.tif 000010
【図９】
2004086077.tif 000011
【図１０】
2004086077.tif 000012
【図１１】
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