(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、軸８１を中心に回動可能な位置決め面１００を備えた切換え部材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
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【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ガイド機構と、
前記プリズムユニットを前記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有し、
該切換え機構は、
前記撮像素子の前記受光面と直交する方向に延びる軸と、
前記軸を中心として、第１の設定位置と第２の設定位置との間で回動可能であり、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の面部および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の面部を含む位置決め面を有し、
前記プリズムユニットは、前記切換え機構の前記位置決め面に当て付く当接部を有する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】
前記位置決め面は、前記受光面と平行であり前記第１の面部を含む第１の平面部と、さらに前記受光面と平行でありかつ前記第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りかつ前記第２の面部を含む第２の平面部とを並べて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、前記軸を中心に回動する方向において前記受光面と直交する方向の位置が異なる前記第１の面部および前記第２の面部を含む斜面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７】
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１に記載の撮像装置。
【請求項８】
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９】
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１０】
前記微調機構は、前記軸を中心として回動可能であり、その回動する方向において前記受光面と直交する方向の位置が異なる斜面を有し、前記切換え機構は前記微調機構の前記斜面が当接する受け部を有し、該微調機構の回動位置を変えることにより前記微調整を行うことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記切換え機構の前記受け部が、前記位置決め面と反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記切換え機構が有する前記微調機構の前記斜面と当接する受け部は、前記斜面の形状にならう斜面の形状となっていることを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記微調機構は、前記切換え機構が前記軸を中心として前記斜面が回動する方向の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軸を中心として前記斜面が回動する方向に関して微調整することを特徴とする請求項１０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ガイド機構と、前記プリズムユニットを前記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有し、該切換え機構は、前記撮像素子の前記受光面と直交する方向に延びる軸と、前記軸を中心として、第１の設定位置と第２の設定位置との間で回動可能であり、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の面部および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の面部を含む位置決め面を有し、前記プリズムユニットは、前記切換え機構の前記位置決め面に当て付く当接部を有する。
【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】
前記位置決め面の一例は、前記受光面と平行であり前記第１の面部を含む第１の平面部と、さらに前記受光面と平行でありかつ前記第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りかつ前記第２の面部を含む第２の平面部とを並べて有している。
【００２０】
前記位置決め面の他の例は、前記軸を中心に回動する方向において前記受光面と直交する方向の位置が異なる前記第１の面部および前記第２の面部を含む斜面である。
【００２１】
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、前記プリズムを収容するケース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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。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。
【００２４】
前記微調機構の一例は、前記軸を中心として回動可能であり、その回動する方向において前記受光面と直交する方向の位置が異なる斜面を有し、前記切換え機構は前記位置決め面と反対側の面に前記微調機構の前記斜面が当接する受け部を有し、該微調機構の回動位置を変えることにより前記微調整を行うものである。
【００２５】
前記切換え機構が有する前記微調機構の前記斜面と当接する受け部は、円弧状でもよいし、前記斜面の形状にならう斜面の形状となっていてもよい。
【００２６】
微調機構の他の例は、前記切換え機構が前記軸を中心として前記斜面が回動する方向の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軸を中心として前記斜面が回動する方向に関して微調整するものである。
【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できるため、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。しかも少ないスペースでこの切換え機構を実現することができるため、撮像装置と、それを備えた撮像用機器を小型化することが可能となる。
【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１６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】
図１２〜図１４に示されるように、前記プリズムユニット３０は、プリズム４１，４２と絞り部材４３を収容するケース７０を備えている。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。
【００４６】
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（図１３中に矢印Ｘで示す方向）に移動可能に案内するためのガイド機構８０を備えている。ガイド機構８０の一例は、図１３において固定枠３１の左側の端部に形成された円柱ピン状の軸８１と、固定枠３１の右側の端部に形成されたガイド部材８２とを有している。
【００４７】
図１４等に示されるように、軸８１は、ケース７０の一部７０ａに形成された嵌合孔８３に、前記Ｘ方向に移動可能に嵌合している。ガイド部材８２は、ケース７０に形成された係合部８４（図１３に示す）に対して前記Ｘ方向に移動可能に係合している。このガイド機構８０により、プリズムユニット３０は、撮像素子３２の受光面と直交する方向に沿って、プリズムユニット３０の姿勢を保持しながら矢印Ｘ方向に移動可能に案内される。
【００４８】
この撮像装置１０は切換え機構９０を有している。切換え機構９０は、撮像素子３２の受光面と直交する方向に延びる前記軸８１と、軸８１を中心に回動可能な切換え部材９１を含んでいる。この切換え機構９０は、プリズムユニット３０を、前記ガイド機構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。
【００４９】
切換え部材９１は、軸８１を中心として、図１２中に矢印Ｙで示す方向、すなわち撮像素子３２の受光面と平行な面内で回動可能である。固定枠３１側には、切換え部材９１が撮像素子３２の受光面と平行な面内で回動する方向の移動限界位置を規制するための規制部材９２，９３が設けられている。
【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、図１６（Ａ）に示す第１の設定位置Ｓ１と、図１６（Ｂ）に示す第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、前記矢印Ｙ方向に、第１の設定位置Ｓ１と第２の設定位置Ｓ２との間で回動可能である。この切換え部材９１に位置決め面１００が形成されている。この位置決め面１００は、撮像素子３２の受光面と平行な第１の平面部１０１と、前記受光面と平行でありかつ第１の平面部１０１とは前記受光面と直交する方向の位置（座標）が異なる第２の平面部１０２と、これら第１および第２の平面部１０１，１０２の間に位置する斜面部１０３とを有している。また、必要に応じて切換え部材９１に操作部１０４が設けられている。
【００５２】
ここで操作部１０４は、前記したマニュアル操作切換え部材９５の代りになる部材であり、操作部１０４を設けた場合にはマニュアル操作切換え部材９５は不要になる。詳細には図示しないが、カメラの上面等に操作部１０４が出るようにすれば、この操作部１０４をマニュアル操作することにより、切換え機構９０を動作させることができる。また、この操作部１０４を電動モータ等のアクチュエータで切換えることも可能である。この場合もマニュアル操作切換え部材９５は不要になる。
【００５３】
第１の平面部１０１の回転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１０２の回転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。
【００５４】
ケース７０側には前記位置決め面１００に当接する当接部１１０が形成されている。この当接部１１０は、位置決め面１００と対向する位置に形成され、切換え部材９１の回動位置に応じて、位置決め面１００の各平面部１０１，１０２または斜面部１０３に当接するようになっている。
【００５５】
第１の平面部１０１と第２の平面部１０２との間に斜面部１０３が形成されているため、当接部１１０は第１の平面部１０１と第２の平面部１０２との間を円滑に移動することができる。なお、当接部１１０はケース７０の一部に形成されているが、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。また、当接部１１０は絞り部材４３に形成されていてもよい。こうすることにより、部品数を少なくすることができる。
【００５６】
また、当接部１１０を位置決め面１００に当て付けるための押圧機構の一例として、ばね１１１が設けられている。ばね１１１の弾力によって当接部１１０が位置決め面１００に向かって付勢されている。このばね１１１は、例えば固定枠３１に取付けられている。
【００５７】
以下に、上記第１の実施形態の撮像装置１０の作用について説明する。  
図１５は切換え機構９０の切換え部材９１が中立位置にある状態を示している。この中立位置を境に、切換え部材９１は第１の平面部１０１または第２の平面部１０２のいずれか一方に位置する。
【００５８】
例えば、図１に示すマニュアル操作切換え部材９５等により、切換え部材９１を図１６（Ａ）に示すように第１の設定位置Ｓ１に回動させると、当接部１１０が第１の平面部１０１内の第１の面部に当接するため、プリズムユニット３０が標準撮像位置となる。このとき切換え部材９１は、一方の規制部材９２によって、それ以上回動することが阻止される。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。
【００５９】
図１６（Ｂ）に示すように、切換え部材９１を第２の設定位置Ｓ２に回動させると、当接部１１０が第２の平面部１０２内の第２の面部に当接することによって、プリズムユニット３０がマクロ撮像位置となる。このとき切換え部材９１は、他方の規制部材９３によって、それ以上回動することが阻止される。
【００６０】
図１７〜図１９は本発明の第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の基本的な構成は前記第１の実施形態の撮像装置１０と共通であるが、第２の実施形態の撮像装置１０ａは微調機構１２０を有している点で、第１の実施形態とは異なっている。なお、この撮像装置１０ａにおいて、第１の実施形態の撮像装置１０と共通の部位には両者に共通の符号を付してある。
【００６１】
微調機構１２０は、プリズムユニット３０の前記第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ものである。
【００６２】
微調機構１２０の一例は、図１７〜図１９に示されるように、軸８１を中心として回動可能なカム部材１２１を有している。カム部材１２１は、その回動する方向において撮像素子３２の受光面と直交する方向の位置が異なる斜面１２２を有している。この斜面１２２に、切換え機構９０の切換え部材９１に形成された受け部１２３が当接している。受け部１２３は、切換え部材９１の位置決め面１００と反対側を向く面に形成されている。この受け部１２３は、円弧形状であってもよいし、微調機構１２０のカム部材１２１の斜面１２２にならう斜面の形状となっていてもよい。
【００６３】
撮像装置１０のｆｃ調整を行う際に、前記カム部材１２１を切換え部材９１に対して軸８１を中心に相対的に回動させる。このとき受け部１２３は斜面１２２上を滑るため、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である。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（図１８に矢印Ｘで示す方向）において微調整することができる。
【００６４】
このようにｆｃ調整時にカム部材１２１を切換え部材９１に対して回動させ、プリズムユニット３０から撮像素子３２までの距離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。
【００６５】
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。
【００６６】
ｆｃ調整後に、受け部１２３はカム部材１２１に固定される。例えば接着剤によってカム部材１２１を切換え部材９１に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。
【００６７】
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。
【００６８】
次に、前記切換え機構９０と微調機構１２０を備えた第２の実施形態の撮像装置１０ａの作用について説明する。  
図１９（Ａ）に示すように、切換え部材９１を第１の設定位置Ｓ１に回動させると、当接部１１０が第１の平面部１０１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。このときカム部材１２１は、切換え部材９１と一体に第１の設定位置Ｓ１に向かって移動する。切換え部材９１は、一方の規制部材９２によって、第１の設定位置Ｓ１で停止する。
【００６９】
図１９（Ｂ）に示すように、切換え部材９１を第２の設定位置Ｓ２に回動させると、当接部１１０が第２の平面部１０２内の第２の面部に当接することによって、プリズムユニット３０がマクロ撮像位置となる。このときカム部材１２１は、切換え部材９１と一体に第２の設定位置Ｓ２に向かって移動する。切換え部材９１は、他方の規制部材９３によって、第２の設定位置Ｓ２で停止する。
【００７０】
この撮像装置１０は、カム部材１２１を用いた前記ｆｃ調整によってピント面の位置が微調整されているため、撮像装置１０ａ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１０ａは良質な画像を結ぶことができる。
【００７１】
図２０と図２１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の基本的な構成は第１の実施形態の撮像装置１０と共通であるが、第３の実施形態の撮像装置１０ｂは微調機構１３０を有している点と、切換え部材９１の位置決め面１００が主としてカム斜面１３１によって構成されている点で、第１の実施形態とは異なっている。なお、この撮像装置１０ｂにおいて、第１の実施形態の撮像装置１０と共通の部位には両者に共通の符号を付してある。
【００７２】
この撮像装置１０ｂの切換え部材９１の位置決め面１００は、軸８１を中心として切換え部材９１が回動する方向において、撮像素子３２の受光面と直交する方向の位置が異なる第１の面部および第２の面部を含むカム斜面１３１を有している。カム斜面１３１の回動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。カム斜面１３１の回動方向の途中の他の所定の部分は、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。
【００７３】
すなわちこの撮像装置１０ｂの位置決め面１００は、撮像素子３２の受光面と直交する方向の座標が異なるカム斜面１３１によって構成され、このカム斜面１３１に当接部１１０が当接している。第１の面部はカム斜面１３１の中の第１の部分であり、第２の面部はカム斜面１３１の中の前記第１の部分とは異なる第２の部分である。
【００７４】
この実施形態の撮像装置１０ｂのように、カム斜面１３１の途中の第１の面部または第２の面部に当接部１１０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。
【００７５】
この実施形態の撮像装置１０ｂの微調機構１３０は、切換え部材９１が撮像素子３２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規制部材１４０，１４１の一例として、軸１４２，１４３を中心に回転する偏心ピンを備えている。
【００７６】
図２１（Ａ）に示すように、一方の規制部材１４０は、切換え部材９１を第１の設定位置Ｓ１に止めるためのストッパとして機能する。図２１（Ｂ）に示すように、他方の規制部材１４１は、切換え部材９１を第２の設定位置Ｓ２に止めるためのストッパとして機能する。これら規制部材１４０，１４１を軸１４２，１４３を中心に回転させ、第１の設定位置Ｓ１と第２の設定位置Ｓ２を微調整することにより、当接部１１０が接するカム斜面１３１の第１の面部と第２の面部の位置を微調整することができる。
【００７７】
このように構成された撮像装置１０ｂによれば、プリズムユニット３０を第１の位置Ｐ１（例えば標準撮像位置）と第２の位置Ｐ２（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の第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２の少なくとも一方の微調整、すなわちピント面の微調整（ｆｃ調整）を行うことができる。なお、ｆｃ調整機能を必要としない場合には、前記規制部材１４０，１４１の代りに、図１２に示したような単なるストッパとしての規制部材９２，９３を用いることができる。
【００７８】
図２２は本発明の第４の実施形態を示している。この実施形態では、切換え部材９１の位置決め面１００に当接する当接部１１０´は、位置決め面１００のカム斜面１３１にならう斜面の形状となっている。それ以外は前記第３の実施形態（図２０，２１）と同様である。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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】
【００８６】
【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断面図。
【図１４】図１２に示された撮像装置の分解斜視図。
【図１５】図１２に示された撮像装置の平面図。
【図１６】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、図１２に示された撮像装置の切換え機構が第１の設定位置と第２の設定位置にあるときの正面図。
【図１７】本発明の第２の実施形態を示す撮像装置の斜視図。
【図１８】図１７に示された撮像装置の断面図。
【図１９】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、図１７に示された撮像装置の切換え機構が第１の設定位置と第２の設定位置にあるときの正面図。
【図２０】本発明の第３の実施形態を示す撮像装置の斜視図。
【図２１】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、図２０に示された撮像装置の切換え機構が第１の設定位置と第２の設定位置にあるときの正面図。
【図２２】本発明の第４の実施形態を示す撮像装置の切換え機構の正面図。
【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】
【００８７】
１…デジタルカメラ（撮像用機器）
１０，１０ａ，１０ｂ…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…ガイド機構
８１…軸
９０…切換え機構
９１…切換え部材
９５…マニュアル操作切換え部材
１００…位置決め面
１１０…当接部
１２０，１３０…微調機構
１４０，１４１…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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