(57)【要約】【課題】光学系の焦点位置を標準撮影位置とマクロ撮影位置撮影位置とに手動操作によって容易に変位させることのできる機構を備える撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１０ａは、プリズムユニット（光学系）２０とケース２と撮像素子１５と支持機構（支持アーム２ｄ、支持シャフト３、シャフトガイド４、コイルばね５）と切換部材（操作部材）８と操作レバー（移動量変換機構）７とを備える。ケース２は、プリズムユニット２０を保持する。支持機構は、光学系の焦点を第１の焦点位置Ｐ１と第２の焦点位置Ｐ２とに合せるべく、光学系から射出される光束λｏの光軸に沿う方向に少なくとも第１の変位量Ｓ１を移動可能にケース２を支持する。切換部材８は、ケース２の移動方向に沿う方向に手動操作されて第１の変位量Ｓ１よりも大きい第２の変位量Ｓ２を移動する。操作レバー７は、この第２の変位量Ｓ２を第１の変位量Ｓ１に変換する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を保持するケースと、
前記光学系の焦点を第１の焦点位置と第２の焦点位置とに合せるべく前記光学系から射出される光束の光軸に沿う方向に第１の変位量を移動可能に前記ケースを支持する支持機構と、
前記ケースの移動方向に沿う方向に手動操作されて前記第１の変位量よりも大きい第２の変位量を移動する操作部材と、
前記第２の変位量を前記第１の変位量に変換する移動量変換機構と、
を有することを特徴とする焦点位置調整機構。
【請求項２】
前記操作部材を操作する毎に前記光学系を前記第１の焦点位置と前記第２の焦点位置とに交互に位置決めするべく前記ケースを保持するセルフロック機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項３】
前記セルフロック機構は、ハート形カムの回りにカム溝を有するカム板と、このカム溝に係合するストッパを備えることを特徴とする請求項２に記載の焦点位置調整機構。
【請求項４】
前記第１の焦点位置は、撮像すべき物体の位置が所定の位置からほぼ無限遠位置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影位置であり、
前記第２の焦点位置は、撮像すべき物体の位置が前記所定の位置より近い場合に対応して撮像を行うためのマクロ撮影位置である
ことを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項５】
前記支持機構は、前記第１の焦点位置へ保持すべく前記ケースを前記光軸に沿う方向に付勢する弾性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項６】
前記光学系は、少なくとも１つの自由曲面を含む２つのプリズムによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項７】
前記移動量変換機構は、梃子を用いて前記第２の変位量を前記第１の変位量へ縮小させるリンク機構であることを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項８】
前記移動量変換機構は、操作部材の一部に形成されて前記第２の変位量を前記第１の変位量へ縮小させる可撓部であることを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項９】
前記支持機構は、前記第１の焦点位置または前記第２の焦点位置を調整するための調整手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項１０】
前記操作部材は、前記第１の焦点位置または前記第２の焦点位置の少なくとも一方に位置決めされていることを検出するスイッチを有することを特徴とする請求項１に記載の焦点位置調整機構。
【請求項１１】
前記スイッチが検出した結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１０に記載の焦点位置調整機構。
【請求項１２】
自由曲面状に形成された少なくとも１つの屈折面あるいは反射面を有する２つのプリズムで構成されて折れ曲った光軸を形成する光学系と、
前記光学系を保持する直方体状のケースと、
前記光学系によって形成される被写体の像を電気信号へ変換する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面に対して前記光学系の焦点を第１の焦点位置と第２の焦点位置とに合せるべく前記受光面に交差する方向へ少なくとも第１の変位量を移動可能に前記ケースを支持する支持機構と、
前記光学系を前記第１の焦点位置または前記第２の焦点位置に合せるために前記第１の変位量よりも大きい第２の変位量で前記ケースの移動方向に沿って手動操作される操作部材と、
前記操作部材を操作する毎に前記光学系を前記第１の焦点位置と前記第２の焦点位置とのいずれかに位置決めするべく前記ケースを保持するセルフロック機構と、
前記第２の変位量を前記第１の変位量へ変換する移動量変換機構と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
撮像装置の入射窓と、レリーズボタンと、前記撮像装置の光学系を標準撮影位置と近接撮影位置とに切り換える切換ボタンと、前記撮像装置で得られる画像を表示するＬＣＤモニタとが、筐体の外部に面して設けられるカメラ付携帯電話において、
前記レリーズボタンと前記切換ボタンと前記ＬＣＤモニタとが前記筐体の同一側に面して設けられ、
これらと反対側に前記入射窓が設けられることを特徴とするカメラ付携帯電話。
【請求項１４】
前記切換ボタンを非操作で前記光学系が前記標準撮影位置に設定され、前記切り換えボタンを前記筐体に押し込む操作によって、前記光学系が前記近接撮影位置に設定されることを特徴とする請求項１３に記載のカメラ付携帯電話。
【請求項１５】
前記レリーズボタンと前記切換ボタンとは、近接して配置されることを特徴とする請求項１３に記載のカメラ付携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系と撮像素子とを備えるデジタルカメラやカメラ付携帯電話に適用され、特に、光学系の焦点位置を標準撮影位置とマクロ撮影位置との間で切り換える焦点位置調整機構に関するとともに、これを備える撮像装置、およびカメラ付携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、共軸光学系を用いた撮像装置が多数出願されている。共軸光学系とは、光学系の光軸（撮像系の絞りと撮像画面の中心を結ぶ軸）に対してレンズなどの光学素子が回転対象に設けられた光学系である。共軸光学系を備えるの撮像装置は、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いる。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、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歪曲収差を小さく抑えることが困難になり、画質が低下する。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１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。偏心光学系とは、光学系に入射される光束の光軸と、この光学系から射出される光束の光軸とが、同軸上に無い光学系である。例えば、自由曲面などを有するプリズムで構成される撮像光学系を適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、光射出面あるいは光反射面に自由曲面を採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や特許文献６では、２つのプリズムを組合せ、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、２つの反射面、光射出面、の合計７面のすべ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おり、これらの反射面は、レンズなどの屈折光学系に比べて、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。  
（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。したがって、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。  
（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。自由曲面を有するプリズム光学系を使用し、光路を折り曲げることによって、撮像光学系として十分に長い光路長を確保しつつ、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。
【０００７】
なお、特許文献７に記載されている光学系では、被写体側から、反射鏡、レンズによる光学系、反射鏡の順に構成されているが、この方式に比べて特許文献５や特許文献６に開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。
【０００８】
特許文献８および特許文献９には、共軸光学系における通常（標準）撮影位置とマクロ撮影位置を比較的簡単な機構で切り換える方法が示されている。共軸光学系の光軸から半径方向に設けられた操作部材を光軸を中心に回転させると、光学系を保持する鏡枠に形成されたねじ、あるいはカムの作用によって、光学系が光軸に沿って移動する。
【特許文献１】特開２０００−２７２５８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７９２８号公報
【特許文献３】特開２００２−１２０１２２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
【特許文献７】特開平７−３３３５０３号公報
【特許文献８】特開２００３−３３７２７９号公報
【特許文献９】特開平１０−１７０８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献８に記載されたレンズ繰出し装置や特許文献９に記載されたレンズ調整装置のような共軸光学系の外形は、光軸に対して回転対称な形状である。これに対し、特許文献４〜６に記載されたような自由曲面を有するプリズムによって構成される光学系のケースは、円筒状にすることは困難であり、ほぼ直方体になりやすい。
【００１０】
そのため、特許文献４〜６に記載された偏心光学系のケースに、外周に特許文献８や特許文献９に記載された共軸光学系に適用されるようなカムやねじなどを設けることが難しい。つまり、特許文献８や特許文献９に記載されているように、カムやねじなどを用いてレバーやノブなどの回転運動を光学系の光軸方向の微小変位へ変換することは、偏心光学系において困難である。
【００１１】
また、デジタルカメラやカメラ付携帯電話は、小型化、軽量化が進むにつれて、片手で取り扱われ、操作されることが多くなってきた。このような場合、高性能化にともない操作も複雑になるため、操作性の向上が求められる。光学系を標準撮影位置とマクロ撮影位置とに変位させる場合、その変位量は、手動による操作では、感知しにくいわずかな量である。
【００１２】
しかしながら、手動操作による変位量を光学系に求められる微小な変位量に変換するためや操作性を考慮して複雑な機構を用いると、撮像装置そのものが大きくなってしまう。そのため、デジタルカメラやカメラ付携帯電話の筐体内部でスペースをとってしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、自由曲面プリズムを用いた光学系の焦点位置を標準撮影位置とマクロ撮影位置撮影位置とに手動操作によって容易に変位させることのできる機構を備える焦点位置調整機構、この焦点位置調整機構を備える撮像装置、および内蔵される光学系の焦点位置を手動操作で容易に変化させることのできるカメラ付携帯電話を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る焦点位置調整機構は、ケースと支持機構と操作部材と移動量変換機構とを備える。ケースは、光学系を保持する。支持機構は、光学系の焦点を第１の焦点位置と第２の焦点位置とに合せるべく、光学系から射出される光束の光軸に沿う方向に少なくとも第１の変位量を移動可能にケースを支持する。操作部材は、ケースの移動方向に沿う方向に手動操作されて第１の変位量よりも大きい第２の変位量を移動する。移動量変換機構は、この第２の変位量を第１の変位量に変換する。
【００１５】
また、操作性を良くするために、焦点位置調整機構は、操作部材を操作する毎に光学系を第１の焦点位置と第２の焦点位置とに交互に位置決めするべくケースを保持するセルフロック機構を備える。例えば、セルフロック機構は、ハート形カムの回りにカム溝を有するカム板と、このカム溝に係合するストッパを備え、操作部材の移動方向に変位させた場合に移動方向に２箇所で固定される。
【００１６】
本発明に係る焦点位置調整機構において好ましい形態として、第１の焦点位置は、撮像すべき物体の位置が所定の位置からほぼ無限遠位置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影位置であり、第２の焦点位置は、撮像すべき物体の位置が前記所定の位置より近い場合に対応して撮像を行うためのマクロ撮影位置である。
【００１７】
また、支持機構は、第１の焦点位置へ保持すべくケースを光軸に沿う方向に付勢する弾性部材を有することも好ましい。また、本発明に係る焦点位置調整機構は、少なくとも１つの自由曲面を含む２つのプリズムによって構成されている光学系に対して適用すると、効果的である。
【００１８】
移動量変換機構は、梃子を用いて第２の変位量を第１の変位量へ縮小させるリンク機構とするか、または、操作部材の一部に形成されて第２の変位量を第１の変位量へ縮小させる可撓部とする。各焦点位置におけるピントを適正な位置に調整するために、支持機構は、第１の焦点位置または第２の焦点位置を調整するための調整手段を備える。
【００１９】
焦点位置調整機構によって焦点位置が切り換わったことを確認できるようにするために、操作部材は、第１の焦点位置または第２の焦点位置の少なくとも一方に位置決めされていることを検出するスイッチを備える。さらに、検出したことを明確にするために、スイッチが検出した結果を表示する表示手段を有することも好ましい。
【００２０】
本発明に係る撮像装置は、光学系とケースと撮像素子と支持機構と操作部材とセルフロック機構と移動量変換機構とを備える。光学系は、自由曲面状に形成された少なくとも１つの屈折面あるいは反射面を有する２つのプリズムで構成されて折れ曲った光軸を形成する。ケースは、光学系を保持する直方体状に形成される。撮像素子は、光学系によって形成される被写体の像を電気信号へ変換する。支持機構は、撮像素子の受光面に対して光学系の焦点を第１の焦点位置と第２の焦点位置とに合せるべく、受光面に交差する方向へ第少なくとも１の変位量を移動可能にケースを支持する。操作部材は、光学系を第１の焦点位置または第２の焦点位置に合せるために、第１の変位量よりも大きい第２の変位量でケースの移動方向に沿って手動操作される。セルフロック機構は、操作部材を操作する毎に光学系を第１の焦点位置と第２の焦点位置とのいずれかに位置決めするべく、ケースを保持する。移動量変換機構は、第２の変位量を第１の変位量へ変換する。
【００２１】
本発明に係るカメラ付携帯電話は、撮像装置の入射窓と、レリーズボタンと、撮像装置の光学系を標準撮影位置と近接撮影位置とに切り換える切換ボタンと、撮像装置で得られる画像を表示するＬＣＤモニタとが、筐体の外部に面して設けられることを前提とする。そして、レリーズボタンと切換ボタンとＬＣＤモニタとを筐体の同一側に面して設け、これらと反対側に入射窓を設ける。このカメラ付携帯電話は、切換ボタンを非操作で光学系が標準撮影位置に設定され、切り換えボタンを筐体に押し込む操作によって、光学系が近接撮影位置に設定される。また、このカメラ付携帯電話による撮影動作の操作性を良くするために、レリーズボタンと切換ボタンとは、近接して配置する。
【００２２】
なお、本願発明において、自由曲面とは、光軸に対して回転非対称かつ１つの鏡像面を有する曲面を意味し、自由曲面プリズムとは、自由曲面を光学面として有するプリズムを意味する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の焦点位置調整機構によれば、光学系のわずかな変位量をこの光学系が変位する方向に沿う方向に手動操作の感触で感知できる程度に変換する。したがって、光学系の焦点位置を切り換える場合、光学系が切り換わったことを実感することができる。また、光学系が変位する方向に沿う方向へ手動操作されるので、光学系の焦点位置がどのような状態であるのか感覚的に認識しやすい。
【００２４】
本発明の撮像装置によれば、光学系の焦点位置を切り換えるために、光学系を保持するケースを撮像素子の受光面に対して交差する方向に移動させる。この切換操作は、光学系の焦点を切り換える第１の変位量よりも大きい第２の変位量で光学系の移動方向に沿う方向へ手動操作によって行われる。撮像装置が小型化されることにともない光学系の焦点位置を切り換えるための光学系の変位量も小さくなっていることに対し、光学系の焦点位置の切換操作を手動によって実感することができる。
【００２５】
本発明のカメラ付携帯電話によれば、レリーズボタンと同じ側に撮像装置の光学系の焦点位置を切り換える切換ボタン及びＬＣＤモニタとを筐体の同じ側に備え、これらと反対側に撮像装置の入射窓を設けている。したがって、撮像装置で得られる画像は、あたかも入射窓から入射された光束がＬＣＤに写し出されているように表示される。また光学系の焦点距離を切り換える切換ボタンがレリーズボタンと同じ側にあるので、カメラ付携帯電話を持ち代えることなく、光学系の焦点位置を切り換えて撮像操作が行える。したがって、このカメラ付携帯電話は、撮像操作において操作性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る第１の実施形態の焦点位置調整機構１を備えるカメラ付携帯電話１００について、図１〜図３を参照して説明する。カメラ付携帯電話１００は、図１に示すように、ハウジング１０１とこのハウジング１０１に内蔵される撮像装置１０ａを備える。ハウジング１０１は、ヒンジ１０２によって中程から第１ハウジング１０１ａと第２ハウジング１０１ｂとに２つに折畳み可能に形成されている。
【００２７】
なお、第１ハウジング１０１ａと第２ハウジング１０１ｂとは、一体に形成されても良い。また、第１ハウジング１０１ａと第２ハウジング１０１ｂとの連結方法は、中折れ式のヒンジに限らず、反転式ヒンジ、表示画面に沿う方向に回動させるヒンジ、あるいは、第１ハウジングと第２ハウジングをスライドさせるものであっても良い。
【００２８】
撮像装置１０ａは、第１ハウジング１０１ａのヒンジ１０２寄りの分部に配置される。撮像装置１０ａに被写体からの光束λｉを取り入れる撮像窓１０３は、第１ハウジング１０１ａと第２ハウジング１０１ｂとを折畳んだ状態で第１ハウジング１０１ａの外側から見える位置に設けられ、ヒンジ１０２の回動軸１０２ａと交差する向きに開口している。
【００２９】
カメラ付携帯電話１００は、図２に示すように、撮像機能の主な構成として、撮像装置１０ａのほかに撮像素子駆動処理回路４１、圧縮伸張回路４２、記録部４３、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)モニタ４４、レリーズボタン４５、切換ボタン８、検出スイッチ４６、シーケンスコントローラ４７を備える。
【００３０】
撮像素子駆動処理回路４１は、撮像装置１０ａに設けられる撮像素子１５で得られた画像信号を内蔵するインターフェイス回路を介して取り込み、所定の電気的処理を施すことによって、画像データを得る機能を担っている。圧縮伸張回路４２は、記録手段として適用された記録媒体に撮像素子駆動処理回路４１で得られた画像データを圧縮して記録する。
【００３１】
ＬＣＤモニタ４４は、表示手段であって、撮像窓１０３と反対側に設けられている。ＬＣＤモニタ４４は、圧縮伸張回路４２に接続されており、撮像素子駆動処理回路４１から圧縮伸張回路４２に入力されてきた画像データまたは記録部４３から圧縮伸張回路４２に読み出されて伸張された画像データを表示する。レリーズボタン４５は、操作部の一つであって、撮像窓１０３と反対側の第１ハウジング１０１ａの外面、つまりＬＣＤモニタ４４と同じ側に配置されている。
【００３２】
切換ボタン８は、撮像窓１０３と反対側の第１ハウジング１０１ａの外面でＬＣＤモニタ４４およびレリーズボタン４５と同じ側、特にレリーズボタン４５に近接した位置、具体的には利用者が親指で同時に押圧できる範囲内に配置される。切換ボタン８は、撮像装置１０ａに設けられる焦点位置調整機構１の一部であり、撮像装置１０ａの焦点距離を標準撮影位置Ｐ１とマクロ撮影位置Ｐ２とのどちらかに切り換える場合に操作される。
【００３３】
検出スイッチ４６は、撮像装置１０ａの近傍に配置され、撮像装置１０ａの焦点距離が標準撮影位置Ｐ１とマクロ撮影位置Ｐ２との少なくとも一方に切り換えられたことを検出する。切換ボタン８と、検出スイッチ４６については、撮像装置１０ａとともに詳述する。シーケンスコントローラ４７は、レリーズボタン４５と検出スイッチ４６とが接続され、これらの信号に基づき予め決められた動作信号を撮像素子駆動処理回路４１に出力する。
【００３４】
撮像装置１０ａは、図３に示すように、第１プリズム１１、第２プリズム１２、撮像素子１５、基板１６、および焦点位置調整機構１を備える。焦点位置調整機構１は、ケース２と支持シャフト３とシャフトガイド４とコイルばね５とベースプレート６と操作レバー７と切換ボタン８と調整ビス９ａ，９ｂとを備える。
【００３５】
第１プリズム１１は、第１入射面１１ａと第１反射面１１ｂと第１射出面１１ｃとを備える。第２プリズム１２は、第２入射面１２ａと２つの第２反射面１２ｂ，１２ｃと第２射出面１２ｄとを備える。第１プリズム１１および第２プリズム１２は、それぞれ光学要素の一形態であり、各光学面のうちのそれぞれ少なくとも１つの面が、１つの対称面（鏡像面）を有しかつ回転非対称の自由曲面に形成されている自由曲面プリズムである。第１プリズム１１と第２プリズム１２とは、図３に示すように、プリズム支持部材を兼ねる絞り板１３を間に挟んで組み合わされ、偏心光学系となるプリズムユニット２０を構成する。
【００３６】
撮像素子１５は、基板１６に実装され、結像面Ｍに受光面１５ａが配置される。撮像素子１５は、例えばフォトトランジスタなど光を電気信号に変換する半導体素子が受光面１５ａに多数並べられたＣＣＤ(Charge-Coupled Device)である。基板１６は、プリズムユニット２０と反対側からベースプレート６に組み込まれている。第１プリズム１１側のベースプレート６の端部６ａは、撮像窓１０３と反対側の第１ハウジング１０１ａの内側に固定されている。
【００３７】
ケース２は、第１プリズム１１と第２プリズム１２とが並ぶ方向に長い直方体状の箱形に形成されている。ケース２は、図３に示すように、絞り板１３によってプリズムユニット２０が内側に固定され、結像面Ｍ側を除いてプリズムユニット２０を覆っている。結像面Ｍ側と反対側のケース２の壁には、被写体からの光束λｉを通過させる入射窓２ａが設けられ、透明なカバープレート２ｂが嵌め込まれている。
【００３８】
第１プリズム１１側のケース２の縁には、振れ止凸部２ｃが形成され、第２プリズム１２側のケース２の縁には、支持アーム２ｄが形成されている。振れ止凸部２ｃは、ベースプレート６に設けられたスライドガイド６ｂと嵌合する。振れ止凸部２ｃとスライドガイド６ｂとは、第２プリズム１２から射出される光束λｏの光軸と平行な方向に摺動可能、かつ、この光軸に対して交差する方向に動きが規制されている。
【００３９】
支持アーム２ｄは、第２プリズム１２側のケース２のベースプレート６寄りの縁部からベースプレート６に沿ってプリズムユニット２０から離れる方向に延びている。また、支持アーム２ｄとケース２との間には、リブ２ｅが渡されて補強されている。支持シャフト３は、第２プリズム１２から射出される光束λｏの光軸と平行に配置され、支持アーム２ｄに設けられたシャフト孔２ｆに通されている。ベースプレート６側に延びる支持シャフト３には、係止手段として支持アーム２ｄのシャフト孔２ｆに掛かる鍔３ａが設けられている。シャフト孔２ｆと支持シャフト３との嵌め合いは、締りばめによってがたつき無く固定しても良いし、光軸に合せて接着材で固定しても良い。
【００４０】
シャフトガイド４は、支持アーム２ｄを挟んで支持シャフト３の両方の端部を第２プリズム１２から射出される光束λｏの光軸と平行な方向に移動可能に支持する。シャフトガイド４の一方は、ベースプレート６に重ねて固定され、支持シャフト３が通る支持孔４ａが設けられる。シャフトガイド４の他方は、ベースプレート６と平行に配置され、支持シャフト３の端部が嵌る支持凹部４ｂが設けられる。コイルばね５は、シャフトガイド４の他方と支持アーム２ｄとの間の区間の支持シャフト３に外挿される。これにより、第１プリズム１１および第２プリズム１２は、ケース２とともに撮像素子１５に近寄る方向に付勢される。
【００４１】
操作レバー７は、基端部７ａがレバー支持部６ｃに支持ピン１７で枢支され、被操作側端部７ｂが撮像窓１０３と反対側の第１ハウジング１０１ａを貫通して突出している。被操作側端部７ｂには、第２プリズム１２から射出される光束λｏの光軸に沿う方向に手動操作される切換ボタン８が設けられている。レバー支持部６ｃは、ベースプレート６を貫通してプリズムユニット２０などと反対側に延びる支持シャフト３の端部の近傍のベースプレート６上に固定されている。
【００４２】
操作レバー７は、基端部７ａに近い位置で支持シャフト３と連結ピン１８で連結されており、基端部７ａから連結ピン１８までの距離よりも連結ピン１８から被操作側端部７ｂまでの距離の方が十分に長い。つまり、操作レバー７と支持シャフト３は、レバー支持部６ｃ寄りの位置で連結ピン１８と長孔３ｂによって連結されている。したがって、切換ボタン８をケース２が移動する方向に沿う方向へ手動操作した場合、梃子の原理により、支持シャフト３の変位量すなわち光学系を支持するケース２の変位量（第１の変位量）Ｓ１は、切換ボタン８の変位量（第２の変位量）Ｓ２に対して縮小される。言い換えると、操作レバー７とレバー支持部６ｃと支持シャフト３とで構成されるリンク機構は、第２の変位量Ｓ２を第１の変位量Ｓ１に縮小変換する移動量変換機構である。また、操作レバー７は、弾性を有した部材で作られることが好ましい。弾性を有していることで、切換ボタン８を強く押し込みすぎても操作レバー７が全体的に撓み、ケース２が必要以上に変位することを防止することができる。
【００４３】
切換ボタン８を非操作の状態で、ケース２は、コイルばね５の付勢力により撮像素子１５側に押し寄せられる。この結果、光学系の焦点の位置は、第１の焦点位置である標準撮影位置Ｐ１に位置決めされる。また、第１ハウジング１０１ａに向かって切換ボタン８を押し込んだ操作状態で、ケース２は、第２プリズム１２から射出された光束λｏの光軸に沿う方向に撮像素子１５から離れた側に押し寄せられる。この結果、光学系の焦点位置は、第２の焦点位置であるマクロ撮影位置Ｐ２に位置決めされる。標準撮影位置Ｐ１とは、撮像すべき物体の位置が光学系に対して予め設定された位置からほぼ無限遠位置までの間にある場合に対応して撮影することのできる焦点位置である。マクロ撮影位置Ｐ２とは、撮像すべき物体の位置が光学系に対して所定の位置よりも近い場合に対応して撮影することのできる焦点位置である。
【００４４】
調整ビス９ａ，９ｂは、標準焦点位置調整用の調整ビス９ａと、マクロ焦点位置調整用の調整ビス９ｂとが設けられる。標準焦点位置調整用の調整ビス９ａは、支持シャフト３に沿う方向にベースプレート６を貫通して取り付けられ、端部が支持アーム２ｄに当接する。この調整ビス９ａを回すことで、撮像素子１５に近い側での光学系の焦点を標準撮影位置Ｐ１に調整することができる。マクロ焦点位置調整用の調整ビス９ｂは、ベースプレート６から離れた側のシャフトガイド４を支持シャフト３と同軸に貫通し、端部が支持シャフト３の端面に当接する。この調整ビス９ｂを回すことで、撮像素子１５から離れた側での光学系の焦点をマクロ撮影位置Ｐ２に調整することができる。
【００４５】
また、操作レバー７とベースプレート６との間に検出スイッチ４６を配置する。検出スイッチ４６は、切換ボタン８を非操作の状態でオフであり、切換ボタン８が操作された状態でオンになる。したがって、この場合の検出スイッチ４６は、マクロ撮影位置Ｐ２に光学系の焦点が位置決めされていることを検出する。検出スイッチ４６は、切換ボタン８が非操作の状態でオンになるように、操作レバー７と第１ハウジング１０１ａとの間に設けても良い。このように検出スイッチ２１を設けることによって、光学系の焦点位置が確実に切り換えられていることが分かる。
【００４６】
なお、検出スイッチ４６は、光学系の焦点が標準撮影位置Ｐ１とマクロ撮影位置Ｐ２とになるようにケース２が移動し、位置決めされたことを検出すればよいので、図３で示した位置に限らず、ケース２とベースプレート６との間、ケース２と第１ハウジング１０１ａとの間、支持アーム２ｄとベースプレート６との間、支持アーム２ｄとシャフトガイド４との間、調整ビス９ａ，９ｂ、などに設置しても良い。
【００４７】
検出スイッチ４６で得られる信号は、シーケンスコントローラ４７に入力されることによって、ＬＣＤモニタ４４にマークやメッセージを表示したり、別途ＬＣＤモニタ４４側に設けられる表示灯を点灯させるか表示色を変えるなどで可視的に報知したりする。また、切換ボタン８が操作されたことを音で報知しても良い。なお、検出スイッチ４６は、一方のみを検出しているが、両方を検出するように設けても良い。
【００４８】
本実施形態において、支持機構は、支持アーム２ｄと支持シャフト３とシャフトガイド４とコイルばね５と調整ビス９ａ，９ｂと振れ止凸部２ｃとスライドガイド６ｂとベースプレート６とによって構成され、焦点位置調整機構１は、ケース２と支持機構と操作レバー７と切換ボタン８とレバー支持部６ｃとで構成される。この場合、切換ボタン８が操作部材に相当し、操作レバー７およびレバー支持部６ｃで構成される梃子が移動量変換機構に相当する。また、光学系は、自由曲面プリズムによって構成される偏心光学系である。
【００４９】
以上のように構成された焦点位置調整機構１を備える撮像装置１０ａを内蔵するカメラ付携帯電話１００は、標準撮影位置Ｐ１からマクロ撮影位置Ｐ２まで光学系の焦点位置の変位量Ｓ１が極めて小さい場合でも、切換ボタン８の変位量Ｓ２として実感することができる。また、切換ボタン８の操作方向が、光学系から射出される光束λｏの光軸に沿う方向と同じ方向であり、かつ、光学系の移動する方向と向きが同じであるので、切換操作を行うことによって、光学系の焦点位置がどの状態にあるか感覚的に認識しやすい。
【００５０】
本発明に係る第２の実施形態の撮像装置１０ｂについて、第１の実施形態と同様にカメラ付携帯電話１００に内蔵された場合を例に図４を参照して説明する。なお、カメラ付携帯電話１００の外観、および主要部品によるブロック構成は、図１および図２と同じであるので、第１の実施形態の当該部に対応する記載を参照することとし、本実施形態での記載を省略する。また、図４においても、第１の実施形態と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図４に示すように、本実施形態の撮像装置１０ｂは、操作部材としての切換ボタン８と支持機構の一部品である支持シャフト３とが同軸上に配置され、可撓部７ｃによって一続きに形成されている。したがって、第１の実施形態の撮像装置１０ａのようなリンク機構をもたない。可撓部７ｃは、ベースプレート６および第１ハウジング１０１ａに沿って折り返した形状である。
【００５２】
以上のように構成された撮像装置１０ａにおいて、切換ボタン８を第１ハウジング１０１ａに向かって押圧すると、支持シャフト３は、光学系の焦点位置が標準撮影位置Ｐ１とマクロ撮影位置Ｐ２とに切り換わる第１の変位量Ｓ１だけ移動し、切換ボタン８を押し込んだことによる第２の変位量Ｓ２のうちの残りの変位量は、可撓部７ｃの撓みとして吸収される。なお、可撓部７ｃのばね定数は、コイルばね５のばね定数よりも大きくする。また、可撓部７ｃの形状は、図４に示した形状のみによらず、楔形であっても良いし、コイル状に形成されていても良い。
【００５３】
このように、可撓部７ｃによって、操作部材である切換ボタン８の変位量（第２の変位量）Ｓ２が、光学系の焦点位置を標準撮影位置Ｐ１とマクロ撮影位置Ｐ２とに変化させる変位量（第１の変位量）Ｓ１に変換されている。つまり、可撓部７ｃは、移動量変換機構として機能している。そして、撮像装置１０ｂは、第１の実施形態に記載の撮像装置１０ａによる効果に加え、部品点数が少なく構造が簡易になる。
【００５４】
本発明に係る第３の実施形態の撮像装置１０ｃについて、第１の実施形態と同様にカメラ付携帯電話１００に内蔵された場合を例に図５から図７を参照して説明する。なお、カメラ付携帯電話１００の外観、および主要部品によるブロック構成は、図１および図２と同じであるので、第１の実施形態の当該部に対応する記載を参照することとし、本実施形態での記載を省略する。また、図５において、第１の実施形態と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５５】
図５に示すように、本実施形態の撮像装置１０ｃは、切換ボタン８の移動方向の延長上に、セルフロック機構３０を備える。このセルフロック機構３０は、切換ボタン８を操作する毎に光学系から射出される光束λｏの光軸に沿う方向に第１ハウジング１０１ａから突出した状態と第１ハウジング１０１ａに押し込まれた状態とにこの切換ボタン８をそれぞれ保持する。
【００５６】
セルフロック機構３０は、図６および図７に示すように、リンク軸３１とロック機構ばね３２とカムハウジング３３とカムプレート３４とストッパ３５とを備える。リンク軸３１は、操作レバー７の被操作側端部７ｂへ長孔７ｄとピン１９とで連結されている。本実施形態において、長孔７ｄを操作レバー７に設けたが、リンク軸３１側に長孔を設けても良い。第１ハウジング１０１ａから露出する端部に切換ボタン８が設けられ、他方の端部にばね収容部３１ｂが設けられている。
【００５７】
ロック機構ばね３２は、ばね収容部３１ｂの中にリンク軸３１の軸線上に沿って配置され、リンク軸３１を第１ハウジング１０１ａから押出す方向に付勢している。カムハウジング３３は、ばね収容部３１ｂの外側に設けられている。カムプレート３４は、カムハウジング３３に装着される。カムプレート３４は、中央に突設されたハート形カム３６と、このハート形カム３６の周囲に設けられるカム溝３７とを備える。
【００５８】
ストッパ３５は、基部３５ａがシャフトガイド４の外側に形成された凹部４ｃに挿嵌され、ベースプレート６に沿う方向に配置される軸を中心に回動する。ストッパ３５の先端部３５ｂは、カム溝３７に係合する。カム溝３７は、底部３７ａにこのカム溝３７を横切る複数の凸条３７ｂを備える。各凸条３７ｂは、断面が楔形に形成され、ストッパ３５の先端部３５ｂを一方向へ乗り越えさせる形状を有している。
【００５９】
切換ボタン８が操作されるごとに、図６および図７中において反時計回り方向に、ストッパ３５の先端部３５ｂがカム溝３７に沿って半周ずつ移動し、基部３５ａがカムプレート３４に直交する軸を中心に揺動する。このセルフロック機構３０は、図６に示す状態で切換ボタン８が操作されていない状態、つまり、光学系が第１の焦点位置（標準撮影位置）Ｐ１に設定された状態であり、図７に示す状態で切換ボタン８が操作された状態、つまり、光学系が第２の焦点位置（マクロ撮影位置）Ｐ２に設定された状態である。
【００６０】
以上のように構成された撮像装置１０ｃは、切換ボタン８を一度操作するたびに、第１の焦点位置Ｐ１または第２の焦点位置Ｐ２に光学系の焦点位置が位置決めされる。そして、利用者が切換ボタン８を離しても、セルフロック機構３０によってその位置が維持される。したがって、先の実施形態の効果に加え、さらに操作性が向上する。
【００６１】
なお、本実施形態においてハート形カム３６とカム溝３７を有するハートカム機構をセルフロック機構の一例として説明したが、セルフロック機構は、光学系の移動方向に沿って切換ボタンを操作した場合にその移動方向の２箇所で停留する機構であれば良い。したがって、ハートカム機構に限らず他の形状のカム機構やリンク機構で構成されていても良い。例えば、操作部材を一度操作するごとに、カム板またはカム部材が、操作部材の移動方向に沿う軸または移動方向と直交する軸を中心に回転するロータリ式カム機構を適用することも、本発明を実施することのできる一形態である。
【００６２】
本発明に係る第４の実施形態のカメラ付携帯電話１００の外観を図８および図９に示す。カメラ付携帯電話１００の主要部品によるブロック構成は、図２と同じであるので、その説明については、第１の実施形態の記載を参照することとする。また、カメラ付携帯電話１００は、ヒンジ１０２寄りの第１ハウジング１０１ａに撮像装置１０ｄを備える。この撮像装置１０ｄには、第１から第３の実施形態に示した撮像装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃのいずれかを適用する。したがって、第１の実施形態の当該部に対応する記載を参照することとし、本実施形態での記載を省略する。
【００６３】
このカメラ付携帯電話１００は、ＬＣＤモニタ４４を利用者側に向けた状態で、ＬＣＤモニタ４４が設けられた第１ハウジング１０１ａの同じ側、つまり利用者側に切換ボタン８とレリーズボタン４５が設けられている。特に、切換ボタン８は、レリーズボタン４５の隣に近接させて設けられている。また、撮像装置１０ｄに被写体からの光束を取り入れるための撮像窓１０３は、図９に示すように、ＬＣＤモニタ４４と反対側に設けられており、図８に示すようにカメラ付携帯電話１００を構えた状態で、被写体側に向けることができる。
【００６４】
このカメラ付携帯電話１００は、図８に示すように構えられた状態で、切換ボタン８とレリーズボタン４５とを親指で同時に操作することが可能である。つまり、マクロ撮影位置Ｐ２に焦点位置を設定したい場合、第１および第２の実施形態の撮像装置１０ａ，１０ｂを備える場合では、切換ボタン８を押さえつつレリーズボタン４５を操作すればよい。また、第３の実施形態の撮像装置１０ｃを備える場合では、切換ボタン８を操作した後レリーズボタン４５を操作することができる。
【００６５】
いずれのばあいも、カメラ付携帯電話１００を持ち替えることなく、標準撮影位置Ｐ１とマクロ撮影位置Ｐ２とに撮像装置１０ｄの光学系の焦点位置を容易に切り換えることができ、状況に応じたすばやい対応が可能となる。カメラ付携帯電話１００の光学系の焦点位置が標準撮影位置Ｐ１とマクロ撮影位置Ｐ２との間で切り換わったことをより分かりやすくするために、このカメラ付携帯電話１００は、図８に示すように、ＬＣＤモニタ４４にマークＦやメッセージを表示したり、別途ＬＣＤモニタ４４側に設けられる表示灯を点灯させるか表示色を変えるなどで可視的に報知したりする。また、切換ボタン８が操作されたことを音で報知しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る焦点位置調整機構は、撮像素子を備える撮像装置に適用してカメラ付携帯電話に内蔵する以外に、デジタルカメラなど撮影機能を有する電子機器の焦点位置切替機構として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のカメラ付携帯電話の外観を示す斜視図。
【図２】図１に示したカメラ付携帯電話のブロック図。
【図３】図１に示した撮像装置の断面図。
【図４】本発明に係る第２の実施形態の撮像装置を示す断面図。
【図５】本発明に係る第３の実施形態の撮像装置を示す断面図。
【図６】図５に示した撮像装置のセルフロック機構の斜視図。
【図７】図５に示した撮像装置のセルフロック機構の斜視図。
【図８】本発明に係る第４の実施形態のカメラ付携帯電話の外観を示す斜視図。
【図９】図８に示したカメラ付携帯電話の斜視図。
【符号の説明】
【００６８】
１…焦点位置調整機構、２…ケース、２ａ…入射窓、２ｃ…振れ止凸部（支持機構）、２ｄ…支持アーム（支持機構）、３…支持シャフト（支持機構）、４…シャフトガイド（支持機構）、５…コイルばね（支持機構）、６…ベースプレート（支持機構）、７…操作レバー（移動量変換機構）、７ｃ…可撓部、８…切換ボタン（操作部材）、９ａ，９ｂ…調整ビス（調整手段）、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…撮像装置、１１…第１プリズム、１２…第２プリズム、１５…撮像素子、２０…プリズムユニット（光学系）、３０…セルフロック機構、３４…カムプレート（カム板）、３５…ストッパ、３６…ハート形カム、３７…カム溝、４４…ＬＣＤモニタ、４５…レリーズボタン、４６…検出スイッチ、１００…カメラ付形態電話、１０１ａ…第１ハウジング（筐体）、１０１ｂ…第２ハウジング（筐体）、１０３…撮像窓、λｉ，λｏ…光束、Ｆ…マーク（表示手段）、Ｍ…結像面、Ｐ１…第１の焦点位置（標準撮影位置）、Ｐ２…第２の焦点位置（マクロ撮像位置）、Ｓ１…第１の変位量、Ｓ２…第２の変位量。
【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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