(57)【要約】【課題】  第１の距離範囲での撮像状態と第２の距離範囲での撮像状態を切換えることが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像装置１０は、プリズムユニット３０と、撮像素子と、ガイド機構８０と、切換え機構９０などを備えている。プリズムユニット３０は、少なくとも２面の自由曲面形状の反射面を有している。撮像素子は、プリズムユニット３０の結像面に結像された像を電気信号に変換する。ガイド機構８０は、プリズムユニット３０の姿勢を保持しつつプリズムユニット３０を撮像素子の受光面と直交する方向Ｘに移動可能に案内する。切換え機構９０は、撮像素子の受光面と平行な方向Ｙに移動可能な切換え部材９１を有し、プリズムユニット３０を、第１の距離範囲での撮像に適した第１の位置と、第２の距離範囲での撮像に適した第２の位置とに選択的に位置決め保持する。【選択図】    図１２
2005134835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体からの光束を入射して結像面に物体像を形成するためのプリズムユニットであって、少なくとも２つの自由曲面形状の反射面を有し、物体からの光束を入射するための入射光軸と当該プリズムユニットから前記結像面に光束を射出するための射出光軸とが互いに略平行でかつ所定の間隔を有するプリズムユニットと、
前記結像面に配置されて、前記プリズムユニットにより形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記プリズムユニットを前記撮像素子の受光面と直交する方向に沿って前記プリズムユニットの姿勢を保持した状態で移動させる第１のガイド機構と、
前記プリズムユニットを前記第１のガイド機構に沿って、第１の位置と、該第１の位置に比べて前記撮像素子の受光面から遠い位置にある第２の位置と、に選択的に位置決め保持する切換え機構と、
を具備したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置によって得られる電気信号に所定の電気的処理を施して画像データを得る処理手段と、
前記処理手段からの前記画像データを、適用された情報記録媒体に記録するための記録手段と、
を具備したことを特徴とする撮像用機器。
【請求項３】
前記第１の位置は、撮像すべき物体の位置が所定の位置から略無限遠までの間にある場合に対応して撮像を行うための標準撮像位置であり、前記第２の位置は、撮像すべき物体の位置が前記所定の位置よりも近い場合に対応して撮像を行うためのマクロ撮像位置であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記プリズムユニットは２つのプリズムを有し、各プリズムは、それぞれ、少なくとも１つの自由曲面形状の反射面と、屈折力を有する光入射面と、屈折力を有する光射出面とを有し、さらに前記両プリズム間に配置された絞り部材を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記切換え機構は、前記撮像素子の受光面と平行な方向に沿って第１の設定位置と第２の設定位置の間で移動可能であり、前記プリズムユニットを前記第１の位置に位置決めするための第１の面部と、前記プリズムユニットを前記第２の位置に位置決めするための第２の面部とを含む位置決め面を有しており、
前記切換え機構を前記受光面と平行な方向に沿って直進させるための第２のガイド機構と、
前記プリズムユニットに設けられ、前記切換え機構の前記位置決め面に当接する当接部と、
前記プリズムユニットの前記当接部を前記切換え機構の位置決め面に押圧する押圧機構と、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記位置決め面は、前記受光面と平行な方向に沿って、前記受光面と平行な第１の平面部と、前記受光面と平行でかつ前記第１の平面部とは前記受光面と直交する方向の位置が異なる第２の平面部とを有し、前記第１の面部は前記第１の平面部内の所定の部分であり、前記第２の面部は前記第２の平面部内の所定の部分であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記位置決め面は、前記受光面と平行な方向に沿って、該受光面に直交する方向の位置が異なる斜面を有し、前記第１の面部は該斜面の中の第１の部分であり、前記第２の面部は前記斜面の中の前記第１の部分とは異なる第２の部分であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記プリズムユニットの前記当接部は、前記プリズムユニットを構成するプリズムの一部に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記プリズムユニットの前記当接部は、前記プリズムユニットを構成する前記絞り部材の一部に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記切換え機構に連動するマニュアル操作切換え部材であって、前記切換え機構を前記第１の設定位置と前記第２の設定位置とに切換えるマニュアル操作切換え部材、をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記プリズムユニットの前記第１の位置と前記第２の位置の少なくともどちらか一方を前記撮像素子の受光面と直交する方向において微調整するための微調機構をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記切換え機構を前記撮像素子の受光面と直交する方向において微調整するための微調機構をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記切換え機構の前記第１の設定位置と前記第２の設定位置の少なくともどちらか一方を前記受光面と平行な方向の位置において微調整して前記プリズムユニットの前記第１の位置と第２の位置の少なくともどちらか一方を前記受光面と直交する方向において微調整するための微調機構をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記微調機構は、前記切換え機構を前記受光面と平行な方向に沿って移動する移動限界位置を規制するための規制部材を有し、この規制部材の位置を前記受光面と平行な方向において微調整することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、カメラ付携帯電話等に用いる撮像装置に係り、特に、反射面等に自由曲面を用いたプリズムを使用する撮像装置と、それを用いた撮像用機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやカメラ付携帯電話に使用される撮像装置として、共軸系の光学系を用いた撮像装置が多数出願されている。共軸系とは、光学系の光軸（撮像系の絞りと撮像画面の中心を結ぶ軸）に対してレンズ等の光学素子が回転対称に設けられた光学系である。共軸系の撮像装置は例えば、下記特許文献１〜３に開示されている。
【０００３】
最近のデジタルカメラやカメラ付携帯電話は、小型化、薄型化、高性能化が要求されてきており、これらの機器に共軸系の光学系を使用した撮像装置においては、撮像装置の大きさをコンパクトにしようとすると、レンズの枚数を少なくする必要がある。しかしレンズの枚数を少なくすると光学系で発生する収差を小さく抑えることが困難になり、画質が低下する。また画質を良くしようとすると、レンズの枚数を多くする必要が発生し、この結果、撮像装置が大きくなるという問題が発生する。
【０００４】
これらの問題点を解決するための一つの手段として、偏心光学系を使用した撮像装置が提案されている。例えば自由曲面等を使用したプリズムを使用した撮像光学系を使用した撮像装置が下記の特許文献４〜６に記載されている。
【０００５】
これらの特許文献４〜６に記載されている技術の狙いは、プリズムを使用して撮像光学系を形成し、そのプリズムの光入射面や、光射出面、あるいは反射面に自由曲面を使用することによって、コンパクトでかつ画質の良い画像を得ることができる点である。特に、特許文献５（特開２００２−１９６２４３号公報）や特許文献６（特開２００３−８４２００号公報）では、２個のプリズムを組合わせ、物体に近い方の第１プリズムの光入射面、反射面、光射出面、および撮像面に近い方の第２プリズムの光入射面、二つの反射面、光射出面、の合計７面の全てに自由曲面を使用することが記載されている。
【０００６】
このような光学系の特徴としては、  
（１）３面ある反射面はパワー（屈折力）を有する自由曲面を使用しているが、これらの反射面はレンズ等の屈折光学系に対して、大きなパワーを得ることができると同時に色収差の影響を受けない。
【０００７】
（２）コンパクトな空間内に７面の光学面を有することができる。従って限られた空間内に光学要素を凝縮して設定することができる。
【０００８】
（３）光学性能を高めるには光学系全体の光路長をある程度長くすることが望ましいが、このようなプリズム光学系を使用することにより、光路を折り曲げていることによって、光路長は長いが全体の大きさをコンパクトにすることができる。  
以上の理由により、コンパクトでありながら、画質を高めることが可能である。
【０００９】
なお、特開平７−３３３５０５号公報に記載されている光学系では、被写体側から順に反射鏡、レンズによる光学系、反射鏡により構成されているが、この方式に比べて特許文献５や特許文献６に記載示されている光学系は、横幅を小さくすることができるため、よりコンパクトな撮像装置を提供することができる。
【特許文献１】特開２００１−２７２５８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７９２８号公報
【特許文献３】特開２００２−３２０１２２号公報
【特許文献４】特開平１１−３２６７６６号公報
【特許文献５】特開２００２−１９６２４３号公報
【特許文献６】特開２００３−８４２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記撮像装置を小型、薄型のデジタルカメラ、またはカメラ付携帯電話に使用する場合に、撮像光学系の画角を広角系に設定して、パンフォーカス（固定焦点でありながら、全被写体距離範囲において概略ピントが合うようにする設定）にする方法が考えられる。
【００１１】
また最近の傾向としてこの撮像装置を搭載したデジタルカメラまたはカメラ付携帯電話を使用してバーコードを読取ったり、書物、原稿等の文字を読取ったりするニーズが発生している。これらのニーズに応えるためには、パンフォーカスの撮像装置にマクロ撮影に適合した機構が必要であるが、上記の特許文献１〜６にはこの技術に関する記載がない。
【００１２】
またこのような撮像装置を量産する場合において、光学系や光学系の保持枠の部品の寸法ばらつきや特性のばらつき、組み上がり上のばらつき等により、画像を読取るための撮像素子の撮像面に正確に被写体像を結像することが困難になる。
【００１３】
この問題を解決するために、個々の撮像素子において、撮像素子の入射面の位置と結像面との関係がベストになるようにピント面調整（以降ｆｃ調整と呼ぶ）を行う必要があるが、このような撮像装置に好適なｆｃ調整機構について前記特許文献１〜６には記載されていない。また前記のマクロ撮影に適合した機構と、ｆｃ調整機構の両方を少ない部品によって実現する手段についても開示されていない。
【００１４】
従ってこの発明の目的は、第１の撮像距離に適した位置と第２の撮像距離に適した位置とを切換えることができ、より好ましくはｆｃ調整も可能な撮像装置と、それを用いた撮像用機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の観点に基く本発明の撮像装置は、物体からの光束を入射して結像面に物体像を形成するためのプリズムユニットであって、少なくとも２つの自由曲面形状の反射面を有し、物体からの光束を入射するための入射光軸と当該プリズムユニットから前記結像面に光束を射出するための射出光軸とが互いに略平行でかつ所定の間隔を有するプリズムユニットと、前記結像面に配置されて、前記プリズムユニットにより形成された物体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記プリズムユニットを前記撮像素子の受光面と直交する方向に沿って前記プリズムユニットの姿勢を保持した状態で移動させる第１のガイド機構と、前記プリズムユニットを前記第１のガイド機構に沿って、第１の位置と、該第１の位置に比べて前記撮像素子の受光面から遠い位置にある第２の位置と、に選択的に位置決め保持する切換え機構とを具備している。
【００１６】
第２の観点に基く本発明の撮像用機器は、前記撮像装置によって得られる電気信号に所定の電気的処理を施して画像データを得る処理手段と、前記処理手段からの前記画像データを、適用された情報記録媒体に記録するための記録手段とを具備している。撮像用機器の一例は、デジタルカメラやカメラ付きの携帯電話である。
【００１７】
前記第１の位置は、例えば、撮像すべき物体の位置が所定の位置から略無限遠までの間にある場合に対応して撮像を行うための標準撮像位置であり、前記第２の位置は、例えば、撮像すべき物体の位置が前記所定の位置よりも近いマクロ撮像位置である。この明細書で言う標準撮像位置とは、至近距離から無限遠までほぼピントが合うパンフォーカスの撮像状態を意味する。マクロ撮像位置は、前記至近距離よりもさらに被写体までの距離が短い超至近領域での撮影に適した撮像状態を意味する。
【００１８】
この発明の好ましい形態では、前記プリズムユニットは２つのプリズムを有し、各プリズムは、それぞれ、少なくとも１つの自由曲面形状の反射面と、屈折力を有する光入射面と、屈折力を有する光射出面とを有し、さらに前記両プリズム間に配置された絞り部材を有している。
【００１９】
この発明の好ましい形態では、前記切換え機構は、前記撮像素子の受光面と平行な方向に沿って第１の設定位置と第２の設定位置の間で移動可能であり、前記プリズムユニットを前記第１の位置に位置決めするための第１の面部と、前記プリズムユニットを前記第２の位置に位置決めするための第２の面部とを含む位置決め面を有しており、前記切換え機構を前記受光面と平行な方向に沿って直進させるための第２のガイド機構と、前記プリズムユニットに設けられ、前記切換え機構の前記位置決め面に当接する当接部と、前記プリズムユニットの前記当接部を前記切換え機構の位置決め面に押圧する押圧機構とをさらに有している。
【００２０】
前記位置決め面の一例は、前記受光面と平行な方向に沿って、前記受光面と平行な第１の平面部と、前記受光面と平行でかつ前記第１の平面部とは前記受光面と直交する方向の位置が異なる第２の平面部とを有し、前記第１の面部は前記第１の平面部内の所定の部分であり、前記第２の面部は前記第２の平面部内の所定の部分である。
【００２１】
前記位置決め面の他の例は、前記受光面と平行な方向に沿って、該受光面に直交する方向の位置が異なる斜面を有し、前記第１の面部は該斜面の中の第１の部分であり、前記第２の面部は前記斜面の中の前記第１の部分とは異なる第２の部分である。
【００２２】
前記プリズムユニットの前記当接部は、前記プリズムユニットを構成するプリズムの一部に形成されている。あるいは前記プリズムユニットの前記当接部は、前記プリズムユニットを構成する前記絞り部材の一部に形成されている。これらの例によれば、プリズムユニットを構成する部品数を削減することが可能となる。
【００２３】
この発明の好ましい形態では、前記切換え機構に連動するマニュアル操作切換え部材であって、前記切換え機構を前記第１の設定位置と前記第２の設定位置とに切換えるマニュアル操作切換え部材、をさらに有している。これにより、撮像装置の外部からのマニュアル操作に応じて、前記撮像状態（第１の位置と第２の位置）の切換えを行うことが可能となる。
【００２４】
また、前記プリズムユニットの前記第１の位置と前記第２の位置の少なくともどちらか一方を前記撮像素子の受光面と直交する方向において微調整するための微調機構をさらに有していてもよい。また、前記切換え機構を前記撮像素子の受光面と直交する方向において微調整するための微調機構をさらに有していてもよい。
【００２５】
また、前記切換え機構の前記第１の設定位置と前記第２の設定位置の少なくともどちらか一方を前記受光面と平行な方向の位置において微調整して前記プリズムユニットの前記第１の位置と第２の位置の少なくともどちらか一方を前記受光面と直交する方向において微調整するための微調機構をさらに有していてもよい。微調機構を備えた撮像装置では、前記切換え機構による二つの撮像状態（例えば標準撮像位置とマクロ撮像位置）の切換え機能に加えて、ピント状態の微調整を行う機能が付加される。
【００２６】
前記微調機構の一例は、前記切換え機構を前記受光面と平行な方向に沿って移動する移動限界位置を規制するための規制部材を有し、この規制部材の位置を前記受光面と平行な方向において微調整する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、プリズムユニットを撮像素子の受光面と直交する方向に関して第１の位置と第２の位置とに切換えることが可能であるため、二つの撮像状態すなわち撮像すべき物体の位置が第１の距離範囲にある場合と、第２の距離範囲にある場合のそれぞれに適した撮像を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の第１の実施形態について、図１から図１４を参照して説明する。  
図１は撮像用機器の一例としてのデジタルカメラ１を示している。図２に示すようにデジタルカメラ１のハウジング２の内部に、撮像装置１０と、処理手段としての画像処理回路１１と、記録部１２などが収容されている。画像処理回路１１は、撮像装置１０によって得られる電気信号に所定の電気的処理を施すことにより、画像データを得る機能を担っている。記録部１２は、画像処理回路１１からの画像データを、適用された記録媒体に記録するための記録手段として機能する。ここで、「適用された記録媒体」とは、このデジタルカメラ１に内蔵されたフラッシュメモリや、外部から挿脱可能なメモリカード等のことである。
【００２９】
ハウジング２に、レリーズボタン２０やフラッシュ２１、ファインダ光学系２２、カバーガラス２３等が設けられている。ハウジング２の背面に画像モニタ２４が設けられている。
【００３０】
撮像装置１０は、偏心光学系を構成するプリズムユニット３０と、固定枠３１を含んでいる。固定枠３１の所定位置には、基板上に実装された例えばＣＣＤ等の撮像素子３２が位置決め保持されている。
【００３１】
プリズムユニット３０の一例が図３〜図１１に示されている。このプリズムユニット３０は、第１プリズム４１と、開口絞りを備えた絞り部材４３と、第２プリズム４２とを有している。絞り部材４３は、第１および第２プリズム４１，４２を所定位置に保持するための保持部材としても機能する。
【００３２】
第２プリズム４２の射出側にフィルタ等の光学部材４４が配置されている。第２プリズム４２から出た光は結像面４５にて結像する。この結像面４５に、プリズムユニット３０により形成された物体像を電気信号に変換するための撮像素子３２の受光面が配置されている。
【００３３】
図３に示されるように、第１プリズム４１は、入射面５１と、回転非対称な反射面５２と、射出面５３とを有する偏心プリズムである。図５に示されるように第１プリズム４１の射出面５３は、その有効径部５３ａの外側領域に平面に形成された平面部５３ｂを有している。平面部５３ｂは、円柱状に形成された２つの位置決め部５３ｃ，５３ｄと、半球面状に形成された３つの突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇなどを有している。位置決め部５３ｃ，５３ｄは、有効径部５３ａの外側位置に設けられている。図４では、位置決め部５３ｃ，５３ｄは、有効径部５３ａを挟んで、互いに対向するように設けられている。
【００３４】
突起部５３ｅ，５３ｇは、有効径部５３ａを挟む位置決め部５３ｃ，５３ｄの外側位置に設けられている。よって、有効径部５３ａの中心位置からの距離で比べると、位置決め部５３ｃ，５３ｄまでの距離に比べて、突起部５３ｅ，５３ｇまでの距離の方が長い。突起部５３ｆは、有効径部５３ａの外側であって、位置決め部５３ｃ，５３ｄの内側位置に設けられている。このように、３つの突起部のうち、少なくとも２つの突起部は、有効径部５３ａの中心位置からの距離で比べると、位置決め部までの距離に比べて長い（遠い）位置に設けられている。
【００３５】
図３に示すように第２プリズム４２は、入射面６１と、反射面６２と、反射面６３と、射出面６４とを有する偏心プリズムで構成されている。反射面６２と反射面６３のうち少なくとも一つは回転非対称な面である。
【００３６】
第２プリズム４２の入射面６１は、図６に示すように、その有効径部６１ａの外側領域に平面に形成された平面部６１ｂを有している。平面部６１ｂは、円柱状に形成された２つの位置決め部６１ｃ，６１ｄと、半球面状に形成された３つの突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇを有している。位置決め部６１ｃ，６１ｄは、有効径部６１ａを挟む外側位置に設けられている。突起部６１ｅ，６１ｇは、有効径部６１ａを挟む位置決め部６１ｃ，６１ｄの外側位置に設けられている。突起部６１ｆは、有効径部６１ａの外側であって位置決め部６１ｃ，６１ｄの内側位置に設けられている。また、突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇは、入射面６１上において非対称に配置されている。
【００３７】
図７〜図９に示すように、保持部材としても機能する絞り部材４３は、２つのプリズム４１，４２の光学作用面の有効径に合わせて構成された開口部６２ａを備えている。絞り部材４３は、開口部６２ａの外側に平面状に形成された平面部６２ｂ，６２ｃを両面に有している。
【００３８】
平面部６２ｂ，６２ｃには、位置決め保持部６２ｄ，６２ｅ，６２ｆ，６２ｇが形成されている。これらの位置決め保持部６２ｄ〜６２ｇは、第１および第２プリズム４１，４２の位置決め部５３ｃ，５３ｄ，６１ｃ，６１ｄに対応する位置に形成され、位置決め部５３ｃ，５３ｄ，６１ｃ，６１ｄの形状に合わせて、嵌合可能な貫通孔として形成されている。
【００３９】
絞り部材４３の肉厚Ｈの一例は、Ｈ＝１．１２ｍｍ、第１および第２プリズム４１，４２の位置決め部の長さｔの一例は、それぞれｔ＝０．５５ｍｍで設計されている。この場合、ｔ／Ｈ＝０．４９である。
【００４０】
このように構成されたプリズムユニット３０は、第１プリズム４１を、絞り部材４３の平面部６２ｂ側から、位置決め部５３ｃを位置決め保持部６２ｄに嵌合させ、位置決め部５３ｄを位置決め保持部６２ｅに嵌合させる。これにより、第１プリズム４１の位置が決まる。
【００４１】
このとき、第１プリズム４１の突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇが絞り部材４３の平面部６２ｂに当接することで、第１プリズム４１の絞り部材４３に対する傾きが決まる。同様に、第２プリズム４２を、絞り部材４３の平面部６２ｃ側から、位置決め部６１ｃを位置決め保持部６２ｆに嵌合させ、かつ、位置決め部６１ｄを位置決め保持部６２ｇに嵌合させる。これにより、第２プリズム４２の位置が決まる。このとき、第２プリズム４２の突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇが絞り部材４３の平面部６２ｃに当接することで、第２プリズム４２の絞り部材４３に対する傾きが決まる。
【００４２】
このようにして、図１０に示すように、第１プリズム４１と第２プリズム４２は絞り部材４３の両側に保持される。なお図１１に示すように、第１プリズム４１の重心を通る直線と、第２プリズム４２の重心を通る直線とが絞り部材４３上で同一直線上にこないように、一方の位置決め保持部６２ｄ，６２ｅと他方の位置決め保持部６２ｆ，６２ｇとは、互いに異なる位置に設けられている。
【００４３】
図１０の状態において、第１および第２プリズム４１，４２の絞り部材４３に対する傾きの調整が必要な場合には、傾き方向および傾きの度合いに応じて第１プリズム４１の突起部５３ｅ，５３ｆ，５３ｇと、第２プリズム４２の突起部６１ｅ，６１ｆ，６１ｇを所定量削ることで、プリズム４１，４２の傾きを簡単に調整することができる。
【００４４】
以上説明したように本実施形態のプリズムユニット３０は、物体からの光束を入射して結像面４５に物体像を形成するためのものであって、少なくとも２面の自由曲面形状の反射面５２，６２，６３を有している。しかも、物体からの光束を入射するための入射光軸とプリズムユニット３０から結像面４５に光束を射出するための射出光軸とが略平行であり、かつ所定の間隔を有するプリズム光学系によって構成されている。
【００４５】
前記プリズムユニット３０は、図１２に示されるようにケース７０に収容される。ケース７０には、第１プリズム４１の入射面５１に対向する位置に入射窓７１が形成されている。図１３に示されるように、固定枠３１に一対のガイド部材７５，７６が形成されている。これらガイド部材７５，７６は、ケース７０に形成された係合部７７（一方のみ図示する）に嵌合する。
【００４６】
この撮像装置１０は、プリズムユニット３０を撮像素子３２の受光面と直交する方向に移動可能に案内するための第１のガイド機構８０を備えている。このガイド機構８０は、撮像素子３２の受光面と直交する方向（図１２中に矢印Ｘで示す方向）に沿って、プリズムユニット３０の姿勢を保持しながらプリズムユニット３０を矢印Ｘ方向に移動可能に案内するものである。
【００４７】
第１のガイド機構８０は、ケース７０に形成されたガイド部の一例であるガイド溝８１と、このガイド溝８１に対して矢印Ｘ方向に移動自在に嵌合する凸形状の被ガイド部８２と、後述する切換え部材９１に当て付く当接部８３などを含んでいる。これら被ガイド部８２と当接部８３は、絞り部材４３の両側面に形成されている。被ガイド部８２と当接部８３は、第１のプリズム４１または第２のプリズム４２に形成されていてもよい。
【００４８】
被ガイド部８２は、それぞれ、互いに平行な二面８５，８６を有する凸部からなり、互いに平行な二面８５，８６をガイド溝８１の内側面に接触させることにより、プリズムユニット３０が矢印Ｘ方向に真っ直ぐに移動することができるようになっている。当接部８３の形状は問わないが、一例として円柱状のピンのような形状であり、切換え機構９０を構成する下記切換え部材９１の位置決め面９２に接するようになっている。
【００４９】
切換え部材９１は、プリズムユニット３０を、前記第１のガイド機構８０に沿って、第１の位置（一例として図２に示す標準撮像位置）Ｐ１と、第１の位置Ｐ１に比べて撮像素子３２の受光面より遠い位置にある第２の位置Ｐ２（一例としてマクロ撮像位置）とに選択的に位置決め保持する機能を有している。この切換え部材９１は、固定枠３１とケース７０に対し、図１２中に矢印Ｙで示す方向（撮像素子３２の受光面と平行な方向）に往復移動可能に設けられている。
【００５０】
切換え部材９１は、例えば図１に示すデジタルカメラ１のハウジング２に設けられたマニュアル操作切換え部材９５によって、第１の設定位置Ｓ１と第２の設定位置Ｓ２とに切換えることができるようになっている。マニュアル操作切換え部材９５は切換え機構９０の切換え部材９１に連動しており、切換え機構９０を第１の設定位置Ｓ１および第２の設定位置Ｓ２に切換えて位置決めする際に使用される。
【００５１】
切換え部材９１は、撮像素子３２の受光面と平行な方向（図１２に矢印Ｙで示す方向）に沿って、第１の設定位置Ｓ１と第２の設定位置Ｓ２との間で移動可能である。この切換え部材９１に形成されている位置決め面９２は、撮像素子３２の受光面と平行な方向（矢印Ｙ方向）に沿って、撮像素子３２の受光面と平行な第１の平面部９２ａと、前記受光面と平行でありかつ第１の平面部９２ａとは前記受光面と直交する方向の位置が異なる第２の平面部９２ｂと、これら第１および第２の平面部９２ａ，９２ｂの間に位置する斜面部９２ｃとを有している。
【００５２】
第１の平面部９２ａの長手方向の途中の所定の部分は、プリズムユニット３０を前記第１の位置Ｐ１に位置決めするための第１の面部として機能する。第２の平面部９２ｂの長手方向の途中の所定の部分は、プリズムユニット３０を前記第２の位置Ｐ２に位置決めするための第２の面部として機能する。
【００５３】
ケース７０に、第２のガイド機構としてのガイド部１００が設けられている。このガイド部１００は、切換え機構９０の切換え部材９１を撮像素子３２の受光面と平行な方向（矢印Ｙ方向）に沿って直進させるためのものである。
【００５４】
切換え部材９１に形成された位置決め面９２が、プリズムユニット３０の当接部８３に当接するようになっている。位置決め面９２を構成する第１の平面部９２ａと第２の平面部９２ｂとの間に斜面部９２ｃが形成されているため、当接部８３は第１の平面部９２ａと第２の平面部９２ｂとの間を円滑に移動することができる。
【００５５】
また、前記当接部８３を位置決め面９２に当て付けるための押圧機構の一例として、ばね１０１が設けられている。ばね１０１の弾力によって、当接部８３が位置決め面９２に向かって付勢されている。このばね１０１は、例えばケース７０に取付けられている。
【００５６】
この撮像装置１０は、前記第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の少なくともどちらか一方（例えば第１の位置Ｐ１）を撮像素子３２の受光面と直交する方向において微調整するための微調機構１１０を有している。微調機構１１０の一例は、固定枠３１に設けられた前記ガイド部材７５，７６と、ケース７０に設けられた係合部７７（図１２に一方のみ図示する）を含んでいる。
【００５７】
ガイド部材７５，７６と係合部７７は、撮像素子３２の受光面と直交する方向（矢印Ｘ方向）に相対移動することができる。すなわち前記プリズムユニット３０は、ケース７０および切換え機構９０と一体に、矢印Ｘ方向に移動することが可能である。このことにより、プリズムユニット３０は、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の少なくとも一方を微調整することが可能となる。つまり、プリズムユニット３０の位置を撮像素子３２の受光面と直交する方向において微調整することができるようになっている。
【００５８】
この撮像装置１０のｆｃ調整を行う場合、一例として、図１４に示すように、把持機構１２０を有する治具１２１によってケース７０を保持し、例えばねじ等の調整部材１２２によって把持機構１２０とベース部材１２３との相対位置を微調整することにより、固定枠３１とケース７０との間の距離Ｇを調整する。
【００５９】
固定枠３１とケース７０との間の距離Ｇを調整することにより、例えば標準撮像位置においてｆｃ調整をなすことができる。この場合、ｆｃ調整中に固定枠３１が動かないようにするために、固定用治具１２５によって固定枠３１が所定位置に保持される。なお、詳細な説明は省略するが、このｆｃ調整を行うときには、標準撮像に適合した物体位置に調整用テストチャートを置き、撮像素子からの電気信号に基いて画像データのコントラスト値を評価して、そのコントラスト値が最大になる位置に微調整を行う。
【００６０】
ｆｃ調整が行われたのち、例えば接着剤によってガイド部材７５，７６と係合部７７とを接着することにより、撮像素子３２に対するピント面が調整された位置にて、プリズムユニット３０から撮像素子３２まで距離が固定される。
【００６１】
本実施形態では、標準撮像位置の結像状態がベストになるようにしたが、マクロ撮像位置の結像状態がベストになるようにｆｃ調整を行い、標準撮像位置の結像状態がなりゆきになるようにしてもよい。
【００６２】
次に、前記切換え機構９０と微調機構１１０等を備えた撮像装置１０の動作について説明する。  
図１に示すマニュアル操作切換え部材９５等によって、切換え部材９１を第１の設定位置Ｓ１に移動させる。この場合、当接部８３が第１の平面部９２ａ内の第１の面部に当接することにより、プリズムユニット３０が標準撮像位置となる。切換え部材９１を第２の設定位置Ｓ２に移動させると、当接部８３が第２の平面部９２ｂ内の第２の面部に当接することにより、プリズムユニット３０がマクロ撮像位置となる。ここでは詳細な機構について図示しないが、マニュアル操作切換え部材９５と切換え部材９１とが、互いに動作的に連結されている。
【００６３】
この撮像装置１０は、前記ｆｃ調整によってピント面の位置を微調整することができるため、撮像装置１０の組立時等に不可避的に生じる部品各部のばらつきや部品の形状精度等に起因するプリズムユニット３０の結像面４５と撮像素子３２の受光面との位置ずれを極小とすることができる。このため、撮像装置１０は良質な画像を結ぶことができる。
【００６４】
図１５から図１８は、本発明をより具体化した第２の実施形態の撮像装置１０ａを示している。この撮像装置１０ａの基本的な構成と作用は前記第１の実施形態の撮像装置１０と共通であるため、第１の実施形態の撮像装置１０と共通の部位に共通の符号を付してある。
【００６５】
第２の実施形態の撮像装置１０ａは、第１の実施形態と同様に、撮像素子３２が設けられた固定枠３１と、ケース７０と、ケース７０内に収容されたプリズムユニット３０と、第１のガイド機構８０と、第２のガイド機構として機能するガイド部１００と、微調機構１１０を構成するガイド部材７５，７６および係合部７７，７７´などを備えている。
【００６６】
図１５に示すように切換え機構９０は、図１６に示す第１の設定位置Ｓ１と図１８に示す第２の設定位置Ｓ２とに移動可能な切換え部材９１を有している。切換え部材９１を第１の設定位置Ｓ１に移動させたとき、図１７に示すようにプリズムユニット３０が第１の位置Ｐ１（例えば標準撮像位置）に移動し、切換え部材９１を第２の設定位置Ｓ２に移動させたときに、プリズムユニット３０が第２の位置Ｐ２（例えばマクロ撮像位置）に移動する。この撮像装置１０ａは、切換え部材９１を第１の設定位置Ｓ１あるいは第２の設定位置Ｓ２で止めるための規制部材１２９（図１５と図１６に示す）を備えている。
【００６７】
図１９は、本発明の第３の実施形態の撮像装置１０ｂを示している。この撮像装置１０ｂの基本的な構成と作用は前記第１の実施形態の撮像装置１０と共通であるが、ｆｃ調整用の微調機構１１０として、ねじ部材１３０を備えている。このねじ部材１３０は、固定枠３１に対する螺進量を調整することにより、固定枠３１とケース７０の間の距離Ｇを微調整することで、プリズムユニット３０のピント面調整（ｆｃ調整）を行うことができるようになっている。
【００６８】
図２０は本発明の第４の実施形態の撮像装置１０ｃを示している。この撮像装置１０ｃの切換え機構９０の位置決め面９２は、撮像素子の受光面と直交する方向の座標が異なる斜面によって構成されるカム斜面１４０を含んでいる。このカム斜面１４０に当接部８３が当接している。
【００６９】
カム斜面１４０は、プリズムユニット３０を前記第１の位置Ｐ１に位置決めするための第１の面部として機能する第１の面部１４１と、プリズムユニット３０を前記第２の位置Ｐ２に位置決めするための第２の面部１４２とを有している。これら第１および第２の面部１４１，１４２は、撮像素子と平行な方向に沿って並んで形成されている。第１の面部１４１はカム斜面１４０の中の第１の部分であり、第２の面部１４２はカム斜面１４０の中の前記第１の部分とは異なる第２の部分である。
【００７０】
この実施形態の撮像装置１０ｃのように、カム斜面１４０の途中の第１の面部１４１または第２の面部１４２に当接部８３を当接させることによって、第１の位置（例えば標準撮像位置）と第２の位置（例えばマクロ撮像位置）とを切換えることができる。この撮像装置１０ｃは、規制部材１５０，１５１を備えている。規制部材１５０，１５１は、切換え部材９１が撮像素子の受光面と平行な方向に移動する範囲を規制するためのストッパとして機能する。
【００７１】
規制部材１５０，１５１の一例は軸１５２，１５３を中心に回転する偏心ピンであり、これら規制部材１５０，１５１を回転させ、切換え部材９１の位置（第１の設定位置Ｓ１と、第２の設定位置Ｓ２）を規制することにより、当接部８３と接する第１の面部１４１と第２の面部１４２の位置を微調整することができるようになっている。こうすることにより、プリズムユニット３０を第１の位置（例えば標準撮像位置）と第２の位置（例えばマクロ撮像位置）に切換えることができるとともに、プリズムユニット３０のピント面の微調整（ｆｃ調整）を行うことができる。
【００７２】
図２１と図２２は、本発明の第５の実施形態の撮像装置１０ｄを示している。この撮像装置１０ｄの基本的な構成と作用は前記第４の実施形態の撮像装置１０ｃと共通であるため、第４の実施形態の撮像装置１０ｃと共通の部位に共通の符号を付したが、切換え部材９１の形状をはじめとして、ケース７０、固定枠３１、ばね１０１等の態様が、第４の実施形態よりもさらに具体化されている。
【００７３】
この撮像装置１０ｄの切換え機構９０の位置決め面９２も、第４の実施形態の撮像装置１０ｃと同様に、撮像素子３２の受光面と直交する方向の座標が異なる斜面からなるカム斜面１４０を含み、カム斜面１４０に当接部８３が当接している。
【００７４】
カム斜面１４０は、プリズムユニット３０を前記第１の位置Ｐ１に位置決めするための第１の面部として機能する第１の面部１４１と、プリズムユニット３０を前記第２の位置Ｐ２に位置決めするための第２の面部１４２とが、撮像素子３２と平行な方向に沿って並んで形成されている。
【００７５】
このように構成された撮像装置１０ｄも、当接部８３がカム斜面１４０の第１の面部１４１または第２の面部１４２に選択的に当接することにより、標準撮像位置とマクロ撮像位置とを切換えることができる。また、規制部材１５０，１５１によって切換え部材９１の位置を微調整することにより、当接部８３と接する第１の面部１４１と第２の面部１４２の位置を微調整することができ、プリズムユニット３０のピント面の微調整（ｆｃ調整）を行うことができる。
【００７６】
図２３は、撮像用機器の一例として、本発明の撮像装置をカメラ付携帯電話１６０に組み込んだ例である。このカメラ付携帯電話１６０に、前記各実施形態で説明した撮像装置（例えば撮像装置１０）を組込むことにより、カメラ付携帯電話１６０の小型化および薄型化、そして高画質化が可能である。
【００７７】
図２４〜図２６は、それぞれ本発明の撮像装置に適用されるプリズムユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃの互いに異なる例を示している。いずれのプリズムユニット３０ａ，３０ｂ，３０ｃも、前記実施形態の撮像装置と同様の切換え機構により、第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２とを切換えることができるようになっている。
【００７８】
図２４に示したプリズムユニット３０ａは、第１プリズム４１ａと第２プリズム４２ａの各面２０１〜２０６が全て自由曲面からなる。第１面２０１より入射した光は、第１面２０１で屈折して第２面２０２で全反射し、次に、第３面２０３で屈折したのち、第４面２０４で屈折する。さらに第５面２０５で全反射したのち、第６面２０６で全反射し、第５面２０５で屈折したのち結像面４５にて結像する。
【００７９】
図２５に示したプリズムユニット３０ｂの偏心プリズム２１０は、自由曲面からなる第１面２１１と、第２面２１２と、第３面２１３とを有している。絞り部材２１４を通って入射した光は、第１面２１１で屈折して偏心プリズム２１０に入射し、第２面２１２で内部反射し、再び第１面２１１に入射して今度は全反射し、第３面２１３で内部反射し、三たび第１面２１１にて全反射し、再び第３面２１３にて内部反射し、四たび第１面２１１で屈折されて結像面４５にて結像する。
【００８０】
図２６に示されたプリズムユニット３０ｃは、第１プリズム２２１と第２プリズム２２２の各面２３１〜２３８が全て自由曲面からなる。第１面２３１より入射した光は、第１面２３１で屈折して第２面２３２で全反射し、さらに第３面２３３で全反射したのち、第４面２３４と第５面２３５で屈折し、さらに第６面２３６と第７面２３７で全反射したのち、第８面２３８で屈折し、結像面４５にて結像する。
【００８１】
なお、この発明を実施するに当たり、プリズム光学系やガイド機構、撮像素子、切換え機構をはじめとして、発明の構成要素をこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。
【００８２】
また前記実施形態では、マニュアル操作切換え部材９５によって切換え機構９０の位置を切換えるようにしたが、マニュアル操作切換え部材９５を使用する代りに、モータやソレノイド等のアクチュエータを使用して電動で切換えることができるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の第１の実施形態の撮像装置を備えたデジタルカメラの斜視図。
【図２】図１に示されたデジタルカメラの内部を模式的に示す断面図。
【図３】図１に示されたデジタルカメラのプリズムユニットの側面図。
【図４】図３に示されたプリズムユニットの分解斜視図。
【図５】図３に示されたプリズムユニットの第１プリズムの斜視図。
【図６】図３に示されたプリズムユニットの第２プリズムの斜視図。
【図７】図３に示されたプリズムユニットの絞り部材の斜視図。
【図８】図３に示されたプリズムユニットの絞り部材の正面図。
【図９】図３に示されたプリズムユニットの絞り部材の背面図。
【図１０】図３に示されたプリズムユニットの斜視図。
【図１１】図３に示されたプリズムユニットの第１プリズムと第２プリズムの側面図。
【図１２】図１に示されたデジタルカメラに内蔵された撮像装置の斜視図。
【図１３】図１２に示された撮像装置の分解斜視図。
【図１４】図１２に示された撮像装置とｆｃ調整を行うための治具の斜視図。
【図１５】本発明の第２の実施形態を示す撮像装置の平面図。
【図１６】図１５に示された撮像装置の切換え機構が第１の設定位置にあるときの側面図。
【図１７】図１５に示された撮像装置のプリズムユニットの側面図。
【図１８】図１５に示された撮像装置の切換え機構が第２の設定位置にあるときの側面図。
【図１９】本発明の第３の実施形態を示す撮像装置の斜視図。
【図２０】本発明の第４の実施形態を示す撮像装置の斜視図。
【図２１】本発明の第５の実施形態を示す撮像装置を一部断面で示す側面図。
【図２２】図２１に示された撮像装置を一部断面で示す平面図。
【図２３】撮像用機器の他の例としてカメラ付き携帯電話を示す斜視図。
【図２４】プリズム光学系の他の例を模式的に示す断面図。
【図２５】プリズム光学系のさらに他の例を模式的に示す断面図。
【図２６】プリズム光学系のさらに他の例を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【００８４】
１…デジタルカメラ（撮像用機器）
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…撮像装置
１１…画像処理回路
１２…記録部
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…プリズムユニット
３２…撮像素子
４１…第１プリズム
４２…第２プリズム
４３…絞り部材（保持部材）
４５…結像面
８０…第１のガイド機構
８３…当接部
９０…切換え機構
９１…切換え部材
９２…位置決め面
９５…マニュアル操作切換え部材
１００…ガイド部（第２のガイド機構）
１０１…ばね（押圧機構）
１１０…微調機構
１３０…ねじ部材（微調機構）
１４０…カム斜面
１４１…第１の面部
１４２…第２の面部
１５０，１５１…規制部材
１６０…カメラ付携帯電話（撮像用機器）
【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】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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