(57)【要約】【課題】本発明は、光学系を収容するケースの内部に侵入あるいは発生した塵埃を光学系の光路から離れた位置で捕集することのできる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１０は、プリズム光学系４と撮像素子５１と基板５２とケース３とプリズムホルダ６と切換機構７とトラップＴとを備える。プリズム光学系は、自由曲面形状の反射面４１２，４２２，４２３を有する。撮像素子は、射出光軸λｏと垂直に受光面５１ａが配置される。ケースは、基板を保持し、プリズム光学系を囲う。プリズムホルダは、ケースの内部で撮像素子に対してプリズム光学系の姿勢を保持する。切換機構は、反射面４２２の背部とケースとの間に配置され、プリズムホルダを射出光軸λｏに沿って変位させる。トラップＴは、切換機構７が配置される第１の領域Ａ１とプリズム光学系４および撮像素子５１が配置される第２の領域Ａ２との間で塵埃を捕集する。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由曲面形状の反射面を少なくとも２つ有し、物体から入射光軸に沿って入射された光束を、前記入射光軸とほぼ平行に偏心させて配置された射出光軸に沿って射出して物体像を形成するプリズム光学系と、
前記射出光軸と垂直に受光面が配置され前記物体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を実装する基板と、
前記基板を保持し前記プリズム光学系を囲うケースと、
前記ケースの内部で前記撮像素子に対して前記プリズム光学系の姿勢を保持するプリズムホルダと、
前記反射面の背部と前記ケースとの間に配置され、前記プリズムホルダを前記射出光軸に沿って変位させる切換機構と、
前記切換機構が配置されている第１の領域と前記プリズム光学系および撮像素子が配置されている第２の領域との間で塵埃を捕集するトラップと
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記トラップは、
前記第１の領域から前記第２の領域へ跨がる前記プリズムホルダの支持部が干渉しない大きさに開口された連通孔を有し、前記ケースの内部を前記第１の領域と前記第２の領域とに分ける隔壁と、
前記隔壁に沿って前記支持部から前記連通孔の縁に重なる位置まで延びる盾部と
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３】
前記トラップは、前記隔壁と前記盾部とが対峙する範囲で少なくとも一方に塗布される粘着剤を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記トラップは、前記隔壁と前記盾部とが対峙する範囲で少なくとも一方に貼り付けられる粘着シートを有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記トラップは、前記隔壁と前記盾部との間に充填されるゲルを有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記切換機構は、前記ケースの外部に取り付けられるモータによって駆動され、
前記ケースは、前記第１の領域と前記第２の領域を外部に対して密閉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】
前記隔壁と前記盾部とのいずれか一方から延びて他方へ摺接するシール膜をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項８】
自由曲面形状の反射面を少なくとも２つ有し、物体から入射光軸に沿って入射された光束を、前記入射光軸とほぼ平行に偏心させて配置された射出光軸に沿って射出して物体像を形成するプリズム光学系と、
前記射出光軸と垂直に受光面が配置され前記物体像を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子を実装する基板と、
前記基板を保持し前記プリズム光学系を囲うケースと、
前記反射面の背部と前記ケースとの間で前記受光面に対して垂直に配置されるシャフトと、
前記ケースの内部で前記撮像素子に対して前記プリズム光学系の姿勢を保持し前記シャフトに外嵌する支持部を有したプリズムホルダと、
前記支持部に形成される位置決面に摺接して前記シャフトに外嵌し前記プリズムホルダを前記シャフトに沿って変位させるカム部、および、前記シャフトから遠心方向へ前記ケースの外まで延びるアーム部を有するレバー部材と、
前記アーム部の回動範囲に前記ケースに開口されたスロットと、
前記アーム部に設けられこのアーム部の回動範囲内で前記スロットを覆う盾部と、
前記ケースと前記盾部との間を通過する塵埃を捕集するトラップと
を設けることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
前記トラップは、前記ケースおよび前記盾部の少なくとも一方に塗布される粘着剤を有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記トラップは、前記ケースおよび前記盾部の少なくとも一方に貼り付けられる粘着シートを有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記トラップは、前記ケースおよび前記盾部の間に充填されるゲルを有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記ケースは、前記カム部を覆う円筒壁を有し、
前記盾部は、前記円筒壁の外面に沿って配置され、
前記円筒壁に貼り付けられて前記ケースの外側から前記盾部に覆い被さる柔軟性を有したリップシートをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記レバー部材は、前記撮像素子の受光面に近い第１の位置、および、この第１の位置に比べて前記撮像素子の受光面から遠い第２の位置、のどちらか一方に選択的に前記プリズムホルダを位置決めすることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記基板は、
前記プリズム光学系から射出される光束を通過させる窓部を有し、
前記プリズム光学系と反対側から前記窓部に前記撮像素子を実装し、
前記窓部の外周に沿って表面に粘着性を有したダストコレクタが配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記ダストコレクタは、表面に粘着剤が塗布されたテープ状のものであることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記ダストコレクタは、畝形に盛り上げたゲル状の粘着剤であることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記ダストコレクタは、
前記プリズム光学系に向かって前記基板から立ち上がるリブと、
前記基板に向かって前記プリズムホルダから延びて前記リブと遊嵌するフィンと
で構成され、
前記リブとフィンとは、前記切換機構による前記プリズムホルダの移動範囲内で互にオーバーラップしていることを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記切換機構は、前記撮像素子の受光面に近い第１の位置、および、この第１の位置に比べて前記撮像素子の受光面から遠い第２の位置、のどちらか一方に選択的に前記プリズムホルダを位置決めする請求項１４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、自由曲面形状の光学面を少なくとも２つ含むプリズム光学系を内蔵し、このプリズム光学系を撮像素子に対して変位させる可動部を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子を備えて画像を読み取る装置の光学系の光路内部に塵埃が侵入あるいは発生すると、この塵埃に光が反射してゴーストやフレアを発生させる原因となる。撮像素子に写り込む塵埃の大きさは、受光面から塵埃までの距離の２乗に反比例する。したがって、適度に距離を開けて撮像素子の受光面の上に保護用のカバーガラスが載せられる。
【０００３】
受光面からカバーガラスまでの距離が離れていると、例えカバーガラスに小さな埃がついてもそれが撮像素子で読み取った画像に写り込むことがほとんどない。しかし、撮像装置が小型化・薄型化されるにつれて、レンズのバックフォーカスをできるだけ小さくする必要がある。そのため、撮像素子の受光面からカバーガラスまでの距離も近くなる。
【０００４】
また、撮像素子自体の画素数が飛躍的に向上し、今やピクセルサイズは、数μｍ台である。したがって、数μｍの微細な塵埃であっても画質に大きな影響を及ぼすこととなる。そのため、塵埃を捕集するための対策が必須要件となりつつある。
【０００５】
特許文献１に記載の画像読取装置は、投影レンズを装着するための孔部が筐体に設けられている。孔部は、投影レンズが組み込まれたのち、粘着テープで塞がれる。粘着テープは、不織布を基材とし片面に粘着層が形成されている。粘着テープの粘着層は、投影系の内部に露出する。また、筐体の内面に粘着テープを貼り付ける場合も同じ効果が得られると記載されている。
【０００６】
特許文献２に記載のカバー付内視鏡は、先端構成部に観察用および証明用のカバーレンズを備える。先端構成部は、内視鏡カバーで覆われ、それぞれのカバーレンズには、レンズカバーがさらに装着されている。レンズカバーは、内側面に帯電防止剤がコーティングされている。また、内視鏡カバーの先端の内面において内視鏡の先端構成部が接触しない部位には、粘着剤がコーティングされる。製造組立時に内視鏡カバーと先端構成部との間に混入する塵埃がカバーレンズやレンズカバーに付着することを防止している。
【０００７】
特許文献３に記載の画像読取装置は、筐体の上部に設けられるプラテンガラスに載置される原稿に、筐体の内部から光を照射してその透過光または反射光を固体撮像素子で読み取る。この画像読取装置は、光源からの光を偏向するミラーを搭載し原稿に沿って移動する第１のキャリッジと、この第１のキャリッジに同期して移動し第１のキャリッジから届く光を固体撮像素子へ案内するミラーを搭載する第２のキャリッジとを筐体の中に有する。第１のキャリッジおよび第２のキャリッジも含めて、筐体の内部において、少しでも上方に向けられた面には、粘着性部材が貼り付けられ、内部を浮遊、流動する塵埃を粘着保持する。
【０００８】
また、特許文献４に記載のカメラは、沈胴式のレンズ鏡筒を備える。レンズ鏡筒は、カメラボディに固定された固定筒と、カメラボディに引込んだ収納位置からカメラボディから突出した撮影可能位置に移動する移動筒を有する。レンズ鏡筒とカメラボディとを電気的に接続するフレキシブル基板を通す孔が、固定筒に設けられている。孔は、弁が取り付けられている。この弁は、移動筒が収納位置から撮影可能位置に移動する場合、外気とともに塵を鏡筒内に吸い込まないようにこの孔を塞ぎ、移動筒が撮影可能位置から収納位置へ移動する場合、開放されて鏡筒内部の空気を流出させる。
【０００９】
また、特許文献４には、移動筒の途中に設けられた孔と、この孔の内側からＣＣＤユニットの脇まで案内されたチューブとを備えるカメラが記載されている。ＣＣＤユニットを隔ててチューブと反対側には、両面に粘着剤が塗布された粘着シートが貼り付けられている。利用者は、ＣＣＤから出力される画像を見て、塵埃が写り込んでいる場合は、ブロワーで孔から空気を送り、ＣＣＤについた塵埃を吹き飛ばす。吹き飛ばされた塵埃は、粘着シートに回収される。
【特許文献１】特開平７−７７７４５号公報
【特許文献２】特開平７−１７８０３９号公報
【特許文献３】特開平１１−１７７７６９号公報
【特許文献４】特開２００５−６２５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが特許文献１の場合、投影レンズを組み込むための孔部を塞ぐように粘着テープを取り付けたものは、投影レンズによって筐体の内部に露出する面積が限られてしまうとともに、筐体の中の空気が常に循環しているわけではないので、塵埃を効果的に捕集できるとは限らない。また、筐体の内面に取り付ける実施形態の場合、光路の外周に粘着テープが貼り付けている。したがって、繊維状の埃の場合、埃の一端を捕えても他端が光路に干渉してしまうこともありうる。
【００１１】
特許文献２の場合、レンズカバーの内側面に帯電防止コーティングを施しているが、特許文献１と同様にカバーレンズとレンズカバーとの間の空気は淀んでおり、対流することがほとんど無いため、視野に写り込んだ塵埃が粘着剤に付着するまでに時間がかかる。また、レンズの外周に設けられた粘着剤に付着した場合、塵埃が粘着剤に付着してもレンズの視野に写り込む可能性がある。
【００１２】
特許文献３の場合、筐体の内部を移動する第１および第２のキャリッジに粘着性部材が塗布されるので、筐体の中に浮遊流動する塵埃を積極的に捕えることが可能である。しかし、プラテンガラスを冷却するために外気を取り入れるファンが設けられているため、新たな塵埃を取り込んでしまう。
【００１３】
特許文献４の場合、レンズ鏡筒が繰出される時に鏡筒の内部に通じる孔を塞ぐように弁を設けているが、レンズ鏡筒が伸びるためには、代わりにどこからか外気を吸い込むこととなる。また、ＣＣＤの脇に案内されているチューブで塵埃を吹き飛ばすものは、レンズ鏡筒が伸びる際に外気を真っ先にＣＣＤに吹き付けることとなり、ＣＣＤに埃がつきやすく、ブロワーで度々埃を除去しなければならなくなる。
【００１４】
また、ＣＣＤを内蔵する近年の撮像装置は、小型化が進み、一度組み立てられたらレンズ周りおよびＣＣＤ周辺を開放されることがない。したがって、筐体の内部を浮遊する塵埃を光路と干渉するような箇所で吸着することは避けなければならない。
【００１５】
そこで、本発明は、光学系を収容するケースの内部に侵入あるいは発生した塵埃を光学系の光路から離れた位置で捕集することのできる撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る撮像装置は、プリズム光学系と、撮像素子と、基板と、ケースと、プリズムホルダと、切換機構と、トラップとを備える。プリズム光学系は、自由曲面形状の反射面を少なくとも２つ有する。本明細書中において自由曲面形状とは、光学系の光軸を中心に回転非対称、かつ、光軸に沿って１つの対称面を有する曲面形状を意味し、この光学系においては、入射光軸と射出光軸とが倣う仮想平面について鏡像に形成された曲面である。プリズム光学系は、物体から入射光軸に沿って入射された光束を、入射光軸とほぼ平行に偏心させて配置された射出光軸に沿って射出し、物体像を形成する。撮像素子は、射出光軸と垂直に受光面が配置され、物体像を電気信号に変換する。基板は、撮像素子を実装する。ケースは、基板を保持し、プリズム光学系を囲う。プリズムホルダは、ケースの内部で撮像素子に対してプリズム光学系の姿勢を保持する。切換機構は、反射面の背部とケースとの間に配置され、プリズムホルダを射出光軸に沿って変位させる。トラップは、第１の領域と第２の領域との間で塵埃を捕集する。第１の領域には、切換機構が配置されている。第２の領域には、プリズム光学系および撮像素子が配置されている。
【００１７】
この場合、トラップは、隔壁と盾部とを有する。隔壁は、第１の領域から第２の領域へ跨がるプリズムホルダの支持部が干渉しない大きさに開口された連通孔を有し、ケースの内部を第１の領域と第２の領域とに区画する。盾部は、隔壁に沿って支持部から連通孔の縁に重なる位置まで延びる大きさを有している。
【００１８】
また、トラップは、隔壁と盾部とが対峙する範囲で少なくとも一方に塗布される粘着剤か、隔壁と盾部とが対峙する範囲で少なくとも一方に貼り付けられる粘着シートか、隔壁と盾部との間に充填されるゲルを有する。
【００１９】
また、ケースの外部に取り付けられるモータによって切換機構を駆動し、ケースは、第１の領域と第２の領域を外部に対して密閉することも好ましい。また、隔壁と盾部とのいずれか一方から延びて他方へ摺接するシール膜をさらに設けることも好ましい。
【００２０】
本発明に係る他の形態の撮像装置は、プリズム光学系と、撮像素子と、基板と、ケースと、シャフトと、プリズムホルダと、レバー部材と、スロットと、盾部と、トラップとを備える。プリズム光学系、撮像素子、基板、ケースは、上述のものと同様の構成である。シャフトは、反射面の背部とケースとの間で受光面に対して垂直に配置する。プリズムホルダは、ケースの内部で撮像素子に対してプリズム光学系の姿勢を保持し、シャフトに外嵌する支持部を有する。レバー部材は、カム部とアーム部とを有する。カム部は、支持部に形成される位置決面に摺接してシャフトに外嵌し、プリズムホルダをシャフトに沿って変位させる。アーム部は、シャフトから遠心方向へケースの外まで延びる。スロットは、アーム部の回動範囲にケースに開口される。盾部は、アーム部に設けられ、このアーム部の回動範囲内においてスロットを覆う。トラップは、ケースと盾部との間を通過する塵埃を捕集する。
【００２１】
この場合、トラップは、ケースおよび盾部の少なくとも一方に塗布される粘着剤か、ケースおよび盾部の少なくとも一方に貼り付けられる粘着シートか、ケースと盾部との間に充填されるゲルを有することも好ましい。また、ケースは、カム部を覆う円筒壁を有し、盾部は、円筒壁の外面に沿って配置され、円筒壁に貼り付けられてケースの外側から盾部に覆い被さる柔軟性を有したリップシートをさらに備えることも好ましい。
【００２２】
また、レバー部材は、プリズムホルダを第１の位置と第２の位置のどちらか一方に選択的に位置決めする。第１の位置は、撮像素子の受光面に近い位置であり、第２の位置は、第１の位置に比べて撮像素子の受光面から遠い位置である。
【００２３】
上述の基板の一例は、プリズム光学系から射出される光束を通過させる窓部を有して、プリズム光学系と反対側から窓部に撮像素子を実装し、窓部の外周に沿って表面に粘着性を有したダストコレクタを配置する。
【００２４】
この場合、ダストコレクタは、表面に粘着剤が塗布されたテープ状のものか、畝形に盛り上げたゲル状の粘着剤であることも好ましい。また、ダストコレクタは、プリズム光学系に向かって基板から立ち上がるリブと、基板に向かってプリズムホルダから延びてリブと遊嵌するフィンとで構成し、リブとフィンとは、切換機構によるプリズムホルダの移動範囲内で互にオーバーラップさせることも好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る撮像装置は、ケースの中でプリズム光学系を支持するプリズムホルダを、プリズム光学系の反射面の背部とケースとの間に配置された切換機構によってプリズム光学系ごと変位させる。ケースの中において、切換機構が配置される第１の領域とプリズム光学系が配置される第２の領域との間に設けられるトラップによって塵埃を捕集する。
【００２６】
また、本発明に係る他の形態の撮像装置は、プリズム光学系の反射面の背部とケースとの間に撮像素子の受光面に対して垂直に配置されるシャフトに、プリズムホルダの支持部が外嵌している。プリズムホルダは、レバー部材によってシャフトに沿う方向へ変位される。ケースの外部に延出したレバー部材のアーム部に設けられる盾部とケースとの間に設けられるトラップによって塵埃を捕集する。
【００２７】
つまり、撮像装置は、プリズム光学系の光路から離れた位置となる反射面の背部にトラップが設けられ、このトラップでケース内部に浮遊する塵埃を捕えるので、トラップに捕集された塵埃が光路に干渉することもない。また、プリズムホルダが切換機構やレバー部材によって変位されることで、ケースの中の空気が積極的に攪拌され、トラップに塵埃が捕集される確率が増す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明に係る第１の実施形態の撮像装置１０を内蔵するデジタルカメラ１００について、図１から図９を参照して説明する。図１に示すデジタルカメラ１００は、撮像用機器の一例であり、レリーズボタン２１、ストロボ２２、入射窓２３がカメラハウジング２の外に面して設けられている。カバーガラス２４が入射窓２３に取り付けられている。カメラハウジング２の入射窓２３の内側には、撮像装置１０が組み込まれている。
【００２９】
デジタルカメラ１００の内部も含めた全体の概略構成のブロック図を図２に示す。デジタルカメラ１００は、上記に加えて図２に示すように、システムコントローラ２５、電源ボタン２６、表示ユニット２７、記録部２８、ストロボ駆動回路２９等を備えている。システムコントローラ２５は、電源ボタン２６、レリーズボタン２１、撮像装置１０、表示ユニット２７、記録部２８、ストロボ駆動回路２９のそれぞれに接続されている。システムコントローラ２５は、撮像動作に係る制御手段および取り込んだ画像情報の処理手段の一例であり、本実施形態のように一体に設けられたＣＰＵであっても良いし、機能毎に細分化されていても良い。
【００３０】
電源ボタン２６およびレリーズボタン２１は、操作ボタンの１つである。操作ボタンとして、これらのほかに、表示切換ボタン、撮像モード切換ボタン、ズームコントロールボタン、フラッシュ作動ボタンなど、撮影する際に使用されるボタンの他、撮影した画像を編集するための各種編集ボタンなどが設けられる。レリーズボタン２１は、二段階に操作することができる。
【００３１】
表示ユニット２７は、液晶ディスプレイや有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどの薄型ディスプレイである。表示ユニット２７は、撮影時のファインダーとして利用されるとともに、撮影した画像や記録部２８に保存されている画像の確認、並びに編集や、カメラ機能の各種設定などを行うために使用される。
【００３２】
システムコントローラ２５は、撮像装置１０によって得られる画像に関する電気信号に、設定された電気的プロセス、例えば色調補正、ホワイトバランス、自動露光、出力信号のフォーマットなどを施し、画像データを得る機能を担っている。システムコントローラ２５は、レリーズボタン２１が１段目まで押されたことを検出し、表示ユニット２７やストロボ駆動回路２９を起動させるとともに、撮像装置１０から取り込まれる電気信号を仮に保存するためのバッファの初期化などを行う。
【００３３】
また、レリーズボタン２１が２段目まで押されたことをシステムコントローラ２５が検出すると、撮像装置１０によって得られる電気信号を読み込み画像データを作成する。得られた画像データは、表示ユニット２７に表示されるとともに、記録部２８に保存される。記録部２８は、画像データを適用される記録媒体２８ａに画像データを記録するための情報記録手段である。適用される記録媒体２８ａとは、カメラハウジング２内に組み込まれるフラッシュメモリや、カメラハウジング２に設けられたハッチ２８ｂを通じて取り出し可能に装着されるメモリカード等を意味する。
【００３４】
撮像装置１０は、組み上がった状態で図３に示すような箱型の外形を有している。撮像装置１０は、ケース３と、プリズム光学系４と、撮像素子５１と、基板５２と、プリズムホルダ６と、切換機構７と、トラップＴと、モータ７８とを備える。
【００３５】
ケース３は、図３に示すように撮像装置１０の外殻を構成し、プリズム光学系４および切換機構７を収納する。ケース３は、切換機構７の近くに外側から凹部３ａが形成され、駆動部となるモータ７８が取り付けられている。ケース３は、図４に示すようにフロントカバー３１と固定枠３２とギアハウジング３３とバックカバー３４とで構成されプリズム光学系４を外部に対して密閉する。
【００３６】
フロントカバー３１は、入射光軸λｉに沿ってプリズム光学系４に入射される光束が通過する開口部３１１が設けられ、カバーガラス３１２が嵌め込まれる。固定枠３２は、入射側にフロントカバー３１と嵌り合うリブ３２１とネジ孔３２２とが入射側に形成されている。リブ３２１は、固定枠３２の内面寄りに設けられ、ネジ孔３２２は、リブ３２１よりも外側になる位置に設けられている。フロントカバー３１は、ネジ孔３２２に対応する位置に設けられた固定孔３１３を通して螺着されるビスによって固定枠３２に取り付けられる。
【００３７】
ギアハウジング３３は、固定枠３２に対してフロントカバー３１と反対側から取り付けられる。ギアハウジング３３は、固定枠３２との間に後で詳述する切換機構７を挟み込む。ギアハウジング３３は、固定枠３２とネジ止めされ、外周部で接着固定される。
【００３８】
バックカバー３４は、基板５２を挟んで固定枠３２に装着される。なお、撮像素子５１の受光面５１ａをプリズム光学系４の射出光軸λｏに対して精度良く位置決めするため、撮像素子５１の受光面５１ａと反対側の面は、バックカバー３４に設けられるセンサ押え部３４１に接着剤で予め固定される。撮像素子５１と基板５２とバックカバー３４とが一体になった状態で、固定枠３２にネジ止めされる。
【００３９】
プリズム光学系４は、入射光軸λｉと射出光軸λｏとがほぼ平行に偏心させて配置された偏心光学系の一例である。特に、このプリズム光学系４は、自由曲面形状の光学面となる反射面を少なくとも２つ有している反射光学系である。「自由曲面形状の光学面」とは、反射される光束の光軸に沿う唯一の対称面を有した回転非対称な曲面形状の光学面を意味する。
【００４０】
本実施形態において、プリズム光学系４は、図５に示すように第１のプリズム４１と第２のプリズム４２と絞部材４３とで構成される。第１のプリズム４１および第２のプリズム４２は、反射光学系を構成する光学要素の一つである。第１のプリズム４１と第２のプリズム４２とは、入射光軸λｉと射出光軸λｏとが偏心している方向に沿って並べて配置されている。第１のプリズム４１は、入射側に配置され、第２のプリズム４２は、射出側に配置されている。
【００４１】
図７に示すように第１のプリズム４１は、第１の入射面４１１と第１の反射面４１２と第１の射出面４１３を有している。第２のプリズム４２は、第２の入射面４２１と２つの第２の反射面４２２，４２３と第２の射出面４２４とを有している。第１の反射面４１２および第２の反射面４２２，４２３は、自由曲面形状の光学面であり、物体から入射される光束の入射光軸λｉおよびこのプリズム光学系４から射出される光束の射出光軸λｏが倣う共通の仮想平面に対して鏡像となる向きに配置される。
【００４２】
図５に示すように、第１のプリズム４１の非光学面となる側面４１４には、入射光軸λｉと射出光軸λｏとが倣う仮想平面に対して直交する方向に第１の保持ピース４１５が設けられている。第２のプリズム４２の非光学面となる側面４２５には、上記仮想平面に対して直交する方向に第２の保持ピース４２６が設けられている。絞部材４３は、第１のプリズム４１および第２のプリズム４２の光学面の有効面積に合せて作られた開口部４３１を有している。絞部材４３は、第１のプリズム４１と第２のプリズム４２との間に挟まれ、これらの相対位置関係を維持する保持部材としても機能している。
【００４３】
絞部材４３の開口部４３１は、第１のプリズム４１から第２のプリズム４２に向かって射出される光束の光軸に対して直角に設けられる。なお、開口部４３１を閉じるシャッタ、あるいは、開口部４３１の口径を縮小させる絞羽根を絞部材４３に組み込んでも良い。
【００４４】
被写体となる物体からカメラハウジング２の入射窓２３に取り付けられたカバーガラス２４を通して入射される光束は、図７に示すように、第１の入射面４１１に入射し、第１の反射面４１２で全反射されたのち、第１の射出面４１３から射出される。第１のプリズム４１から射出される光束は、第２の入射面４２１から入射し、２つの第２の反射面４２２，４２３でそれぞれ全反射されたのち、第２の射出面４２４から射出される。第２のプリズム４２から射出された光束は、射出光軸λｏに対して垂直に配置される撮像素子５１の受光面５１ａにおいて物体像を形成する。
【００４５】
撮像素子５１は、図７に示すように基板５２に対してプリズム光学系４と反対側から実装されている。基板５２は、第２のプリズム４２から射出される光束が通過する十分な大きさの窓部５２ａを有している。プリズム光学系４に面した側から窓部５２ａにカバーガラス５３が取り付けられている。撮像素子５１は、例えばフォトダイオードなど光を電気信号に変換する半導体素子が多数並べられたＣＣＤ（Charged-Coupled Device）である。基板５２には、撮像素子５１とシステムコントローラ２５との間の連係を取るインターフェイス回路などを構成する電子部品５４が実装されている。
【００４６】
プリズムホルダ６は、図４および図５に示されたように、第１の反射面４１２と側面４１４，４２５と第２の反射面４２２とを囲う環状に形成され、中央部において第１のプリズム４１と基板５２との間を横切るように桟６９が設けられている。プリズムホルダ６は、ケース３の内部において撮像素子５１の受光面５１ａに対してプリズム光学系４の姿勢を保持する。プリズムホルダ６は、第１の受部６１と第２の受部６２と凸条６３と固定ボス６４と位置検出片６５と支持部６６と盾部６７とガイドボス６８とを備える。
【００４７】
第１の受部６１は、第１の保持ピース４１５を支持し、第１のプリズム４１を入射光軸λｉに沿う方向へ位置決めする。第２の受部６２は、第２の保持ピース４２６を支持し、第２のプリズム４２を射出光軸λｏに沿う方向へ位置決めする。凸条６３は、入射光軸λｉおよび射出光軸λｏに沿う方向に設けられている。第１の保持ピース４１５および第２の保持ピース４２６に対して、第１のプリズム４１と第２のプリズム４２とが並ぶ方向に両側から当接する凸条６３と、第１のプリズム４１および第２のプリズム４２の側面に当接する凸条６３とがある。凸条６３は、第１のプリズム４１を入射光軸λｉと直交する面に沿って、第２のプリズム４２を射出光軸λｏと直交する面に沿って、それぞれ位置決めする。
【００４８】
固定ボス６４は、第１の受部６１と第２の受部６２との中間に設けられ、絞部材４３の側面から延びる固定タブ４３２に設けられた固定孔４３３と嵌合する。絞部材４３は、第１のプリズム４１と第２のプリズム４２と組み合わされた状態でプリズムホルダ６に装填された後、固定ボス６４が超音波カシメされることによって、プリズムホルダ６に固定される。
【００４９】
位置検出片６５は、図５に示すように第２のプリズム４２側からプリズムホルダ６の外側に向かって延びている。位置検出片６５は、撮像装置１０が組み上がった状態で、図３および図６に示すように固定枠３２の内側に取り付けられる検出センサ５５の間に差し入れられる。位置検出片６５と検出センサ５５は、撮像素子５１に対するプリズムホルダ６の位置を検出する。
【００５０】
支持部６６は、第２のプリズム４２側からプリズムホルダ６の外側に向かって延びており、切換機構７と連結される。盾部６７は、第２のプリズム４２と切換機構７との間の支持部６６に設けられている。ガイドボス６８は、第１のプリズム４１側のプリズムホルダ６から支持部６６と反対方向へ向かって延びており、固定枠３２の内面に設けられたガイド溝３２３に嵌合する。ガイド溝３２３は、撮像素子５１の受光面５１ａと垂直な方向に延びている。
【００５１】
切換機構７は、図３に示すように第２のプリズム４２の第２の反射面４２２の背部とケース３との間に配置されている。切換機構７は、図６に示すように、ガイドシャフト７１と、リードネジ７２と、カムギア７３と、ナット７４と、アイドルギア７５と、ピニオンギア７６と、スプリング７７とを備える。ガイドシャフト７１とリードネジ７２は、固定枠３２とギアハウジング３３とに支持されている。
【００５２】
ガイドシャフト７１は、図７に示すように撮像素子５１の受光面５１ａに対して垂直に配置され、支持部６６に設けられたガイド孔６６１に通されている。また、支持部６６と固定枠３２との間でガイド孔６６１の外周に、スプリング７７が装着されている。このスプリング７７は、プリズムホルダ６を撮像素子５１側に付勢する。
【００５３】
リードネジ７２は、図６に示すようにガイドシャフト７１と平行に配置され、ガイド孔に６６１隣り合って設けられた挿通孔６６２に通されている。リードネジ７２は、カムギア７３と嵌合しており一体に回転する。ナット７４は、支持部６６の挿通孔６６２に対して撮像素子５１側でリードネジ７２に螺合している。ナット７４の外周に回り止めピース７４１が突出しており、固定枠３２に設けられた案内溝に嵌合している。リードネジ７２が回転することで、ナット７４は、支持部６６を変位させる。
【００５４】
アイドルギア７５は、固定枠３２から延びてギアハウジング３３に刺さる係合ピンを兼ねるギア軸３２４に外挿しており、ピニオンギア７６およびカムギア７３にそれぞれ噛合している。ピニオンギア７６は、固定枠３２の外側からガイドシャフト７１と平行に差し込まれたモータ７８の駆動軸７８１に嵌着されている。モータ７８が回転すると、ピニオンギア７６、アイドルギア７５、カムギア７３を介してリードネジ７２が回転される。
【００５５】
リードネジ７２のネジ部が右ネジの場合、入射側から見て時計回りにリードネジ７２を回転させる方向へモータ７８が駆動することで、プリズムホルダ６が撮像素子５１から離れる方向へ変位される。また、モータ７８を逆転させると、プリズムホルダ６が撮像素子５１へ近づく方向へ変位される。本実施形態において、切換機構７は、作動することによって、プリズムホルダ６を第１の位置Ｐ１と第２の位置Ｐ２とのどちらか一方へ二値的に変位させる。
【００５６】
第１の位置Ｐ１は、撮像素子５１の受光面５１ａに対してプリズムホルダ６を近づけた位置であり、撮像対象となる物体までの距離が、ある一定の距離から無限遠までの間にある場合に対応してピントが合うように設定された標準撮像位置である。第２の位置Ｐ２は、第１の位置Ｐ１に比べて撮像素子５１の受光面５１ａから遠い位置であり、撮像対象となる物体までの距離がある一定の距離よりも近い場合に対応してピントが合うように設定されたマクロ撮像位置である。
【００５７】
トラップＴは、隔壁３５と盾部６７と粘着剤Ｇ１とで構成される。隔壁３５は、固定枠３２およびギアハウジング３３の双方から延びて形成され、ケース３内において、切換機構７が配置される第１の領域Ａ１と、プリズム光学系４が配置される第２の領域Ａ２とを区画するように設けられている。隔壁３５は、切換機構７によって変位するプリズムホルダ６の支持部６６と干渉しない程度の大きさに開口された連通孔３５１を有している。盾部６７は、第２の領域Ａ２側で隔壁３５に沿って支持部６６から連通孔３５１の縁に重なる位置まで広がっている。粘着剤Ｇ１は、隔壁３５と盾部６７とが対峙する範囲にわたって、隔壁３５と盾部６７との表面に塗布されている。
【００５８】
また、基板５２の窓部５２ａに取り付けられたカバーガラス５３の周囲には、ダストコレクタＣが設けられている。本実施形態において、ダストコレクタＣは、畝形に盛り上げられたゲル状の粘着剤である。
【００５９】
以上のように構成された１０において、トラップＴは、第２の反射面４２２の背部に設けられている。図８に示す第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１においても図９に示す第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２においても、連通孔３５１を盾部６７が覆っており、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とが直線的に連通されていない。また、本実施形態において、ケース３は、外部に対して密閉されており、プリズムホルダ６は、モータ７８によって動かされる。
【００６０】
プリズムホルダ６が図８に示す第１の位置Ｐ１から図９に示す第２の位置Ｐ２へ、あるいは、第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ切換機構７によって変位されると、ケース３の内部に閉じ込められた空気が攪拌される。このときケース３の内部の空気は、プリズムホルダ６の外周とケース３との間、プリズムホルダ６の支持部６６とケース３との間を流れる。また、その一部は、トラップＴを通過して、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との間を移動する。
【００６１】
トラップＴは、狭く入り組んだ形状であるため、空気の流れは、乱される。したがって、空気中に塵埃等の浮遊物があると、トラップＴ内の角部で淀んだり、隔壁３５や盾部６７の壁面に衝突したりする。粘着剤Ｇ１がトラップＴの範囲に塗布されているので、空気中の塵埃は、トラップＴにおいて捕集されることとなる。トラップＴは、第２のプリズム４２の第２の反射面４２２の背部に設けられているため、捕集された塵埃が光路と干渉することがない。つまり、撮像素子５１によって取得される画像に塵埃が写り込むことがない。
【００６２】
プリズムホルダ６が第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１から第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２に切り換えられた場合、第２の領域Ａ２にある空気は、プリズムホルダ６の外周から第２のプリズム４２とカバーガラス５３との間に巻きこまれる。本実施形態において、撮像素子５１と第２のプリズム４２の第２の射出面４２４との間に配置されるカバーガラス５３の回りに、畝形に粘着剤が盛り上げられたダストコレクタＣが設けられている。したがって、第２の領域Ａ２中に漂う塵埃をカバーガラス５３に乗る前にダストコレクタＣで捕集することができる。
【００６３】
次に、本発明に係る第２の実施形態の撮像装置１０Ａについて、図１０および図１１を参照して説明する。この実施形態の撮像装置１０Ａは、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２の間に設けられるトラップＴ、および、基板５２の窓部５２ａの外周に沿って設けられるダストコレクタＣの構成が異なっている。それ以外の構成は、図３から図６に示した第１の実施形態の撮像装置１０と同じ機能を有するので、トラップＴおよびダストコレクタＣ以外の詳細部については、ここでの説明を省略し、図３から図６およびこれらに該当する説明を参照するものとする。また、第１の実施形態の撮像装置１０と同じ機能を有する構成は、図１０および図１１において同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
トラップＴは、隔壁３５と盾部６７との間に、粘着性のゲルＧ２が充填されている。充填されるゲルＧ２の量は、図１０に示す第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１と、図１１に示す第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２のいずれにおいても、トラップＴからはみ出さずかつ第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とを完全に隔離できる十分な量である。
【００６５】
また、ダストコレクタＣは、それぞれ表面に粘着性を有したリブ８１とフィン８２とで構成されており、基板５２の窓部５２ａに装着されたカバーガラス５３の外周に沿って配置されている。なお、リブ８１とフィン８２とは、そのものが表面に粘着性を有していても良いし、芯材の表面に粘着テープを貼り付けて作られていても良い。
【００６６】
リブ８１は、第２のプリズム４２に向かって基板５２から立ち上がっている。フィン８２は、基板５２に向かってプリズムホルダ６から延びており、リブ８１の外側に外嵌する。特に、リブ８１とフィン８２とは、切換機構７によってプリズムホルダ６が図１０に示す第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１と図１１に示す第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２とに変位される移動範囲内において、一部が必ず互いにオーバーラップしている長さをそれぞれ有している。
【００６７】
以上のように構成された撮像装置１０Ａにおいて、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とが、トラップＴによって、完全に遮断される。また、トラップＴに充填された粘着性のゲルＧ２は、塵埃が付着しても、プリズムホルダ６が変位されることによって攪拌され、表面の粘着性を維持しやすい。また、切換機構７の作動部から新たに発生する塵埃が第２の領域Ａ２に侵入することを防ぐことができる。
【００６８】
また、リブ８１とフィン８２とで構成されるダストコレクタＣは、第２の射出面４２４とカバーガラス５３との間に、第２の領域Ａ２の空気が直線的に流入することを阻止している。第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１から第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２にプリズムホルダ６が移動すると、ダストコレクタＣの外から第２のプリズム４２とカバーガラス５３との間に第２の領域Ａ２の空気が吸い込まれる。リブ８１とフィン８２との間を通過する空気は、攪拌されるので、その中に浮遊する塵埃は、リブ８１およびフィン８２に衝突し、捕集される。
【００６９】
本発明に係る第３の実施形態の撮像装置１０Ｂについて、図１２および図１３を参照して説明する。この実施形態の撮像装置１０Ｂは、隔壁３５と盾部６７との間にシール膜８３を有していることが、第１および第２の実施形態の撮像装置１０，１０Ａと異なる。また、粘着剤Ｇ１やゲルＧ２およびダストコレクタＣを備えていない。それ以外の構成は、図３から図６に示す第１の実施形態の撮像装置１０と同じ機能を有する。したがって、これらの詳細は、図３から図６およびこれらに該当する説明箇所を参照するものとし、ここでの記載を省略する。また図１２および図１３に示される構成において、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。
【００７０】
シール膜８３は、外周縁が隔壁３５に貼り付けられて内周縁が隔壁３５に面した盾部６７と摺接する。このシール膜８３は、ゴム製やシリコーン樹脂製などの柔軟性を有した膜である。プリズムホルダ６が図１２に示す第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１から図１３に示す第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２まで移動する範囲内において、シール膜８３は、盾部６７の形状に追従して変形し、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との間の空気の流れを抑制する。
【００７１】
シール膜８３の内周縁が隔壁３５と盾部６７との間に入り込んでいるので、空気は、第２の領域Ａ２から第１の領域Ａ１に流れやすく、逆に第１の領域Ａ１から第２の領域Ａ２に流れにくい。そのため、第２の領域Ａ２に浮遊する塵埃は、シール膜８３を通り抜けてひとたび第１の領域Ａ１側に移動すると、シール膜８３によってトラップＴに捕集され、第２の領域Ａ２に戻り難くなる。したがって、第２の領域Ａ２の塵埃が徐々に減少する。
【００７２】
また、静電気を帯電しやすい材質でシール膜８３を形成すると、ケース３内部に浮遊する塵埃をクーロン力によって積極的に吸着しやすいので好ましい。特に、第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１と第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２とにプリズムホルダ６が変位する操作が繰り返されると、シール膜８３と盾部６７とが擦れて、静電気を帯びやすくなる。
【００７３】
なお、第１の実施形態におけるダストコレクタＣや、第２の実施形態におけるダストコレクタＣを第３の実施形態に設けても良い。また、第１の実施形態において、隔壁３５と盾部６７とに粘着剤Ｇ１を塗布する代わりに、表面に粘着性を有した粘着シートを隔壁３５と盾部６７とが対峙する範囲の少なくとも一方に貼り付けても良い。さらに、第１の実施形態におけるダストコレクタＣの代わりに、表面に粘着性を有した粘着シートをカバーガラス５３の回りに貼り付けても良い。
【００７４】
本発明に係る第４の実施形態の撮像装置１０Ｃを内蔵するカメラ付携帯電話２００について、図１４から図１８を参照して説明する。なお、先の実施形態と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。図１４に示すカメラ付携帯電話２００は、撮像装置１０Ｃを内蔵する電子機器の一例である。カメラ付携帯電話２００は、２つの筐体２０１，２０２のそれぞれ一方の端がヒンジ２０３で連結された中折れ式の携帯電話である。
【００７５】
折畳まれた状態で撮像装置１０Ｃへの入射窓２２３とマニュアル操作部２０９とが外側に面して設けられている。このマニュアル操作部２０９は、図１５に示すように撮像装置１０Ｃのレバー部材９３と係合している。このカメラ付携帯電話２００は、一方の筐体２０１に撮像装置１０Ｃ、スピーカおよび表示ユニット２７が内蔵され、ヒンジ２０３で連結された他方の筐体２０２にシステムコントローラ２５、記録部２８、キー入力部２０４、マイク等を内蔵する。
【００７６】
表示ユニット２７は、２つの筐体２０１，２０２を折畳んだ状態で隠れる側に設けられており、ドライブ回路２７１を介してヒンジ２０３に通された配線２５１によりシステムコントローラ２５に接続されている。
【００７７】
撮像装置１０Ｃは、図１５および図１８に示すように、プリズム光学系４と、プリズムホルダ６と、撮像素子５１と、基板５２と、ケース３と、切換機構９と、盾部９１と、トラップＴ１とを備える。基板５２とシステムコントローラ２５とを接続する配線２５２は、ヒンジ２０３に通される。撮像装置１０Ｃのプリズム光学系４、撮像素子５１、基板５２、およびプリズムホルダ６に係る構成のうち、先の実施形態の撮像装置１０，１０Ａ，１０Ｂと同じ機能を有する構成は、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７８】
ケース３は、図１６に示すように撮像装置１０Ｃの外殻を構成し、入射側ケース３６と射出側ケース３７とに二分割されており、接着剤で張り合わされる。ケース３は、プリズム光学系４および切換機構９を内蔵する。切換機構９は、ケース３の第２のプリズム４２の第２の反射面４２２の背部とケース３との間に配置され、シャフト９２と、レバー部材９３と、スロット３０９とを含む。
【００７９】
シャフト９２は、撮像素子５１の受光面５１ａに対して垂直に配置される。レバー部材９３は、図１７に示すように、カム部９４とアーム部９５とで構成される。カム部９４は、シャフト９２に外嵌し、ケース３の第２のプリズム４２側に設けられる円筒壁３８に囲われている。アーム部９５は、カム部９４からシャフト９２を中心とする遠心方向へケース３の外まで延びている。
【００８０】
円筒壁３８には、図１７に示すようにシャフト９２を中心とするアーム部９５の回動範囲に沿ってスロット３０９が開口されており、アーム部９５が通される。アーム部９５の回動先端部は、マニュアル操作部２０９の係合ピン２９５の間に挟まれる。マニュアル操作部２０９をカメラ付携帯電話２００の外部からスライド操作すると、レバー部材９３がシャフト９２を中心に回動される。
【００８１】
レバー部材９３のカム部９４は、プリズムホルダ６の支持部６６と隣り合わせにシャフト９２に外嵌している。カム部９４に面した支持部６６には、位置決面６６３が設けられている。カム部９４は、位置決面６６３側に切換カム面９４１を有し、これと反対側に摺動面９４２を有する。摺動面９４２側のシャフト９２には、図１８に示すように調整リング９６が外挿されている。切換カム面９４１は、シャフト９２を中心に回動した位置が撮像素子５１の受光面５１ａと直交する方向に異なる第１の面と第２の面とを有する。
【００８２】
第１の面は、レバー部材９３をどちらか一方に回動させた場合に支持部６６の位置決面６６３と当接し、プリズムホルダ６を撮像素子５１に近い第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１に保持する。第２の面は、レバー部材９３を先ほどと反対に回動させた場合に支持部６６の位置決面６６３と当接し、プリズムホルダ６を撮像素子５１から離れた第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２に保持する。
【００８３】
調整リング９６は、カム部９４の摺動面９４２と接する摺動面９６１と反対側に微調カム面９６２を有している。微調カム面９６２は、シャフト９２を中心とする周方向に移動するにしたがって、シャフト９２の中心線に沿う方向へ位置が一定の傾斜でなだらかに変位する螺旋状の面である。この微調カム面９６２は、入射側ケース３６の内面に設けられた受部３６１と接触している。
【００８４】
また、調整リング９６は、シャフト９２の中心線に対して円弧形状に入射側ケース３６に設けられた貫通孔３６２から操作部９６３を覗かせている。操作部９６３にピンや専用治具などを刺し込み、貫通孔３６２に沿って動かすと、調整リング９６がシャフト９２を中心に回動する。その結果、カム部９４および支持部６６がシャフト９２に沿って変位される。つまり、プリズムホルダ６が撮像素子５１の受光面５１ａと垂直な方向へ変位する。
【００８５】
盾部９１は、アーム部９５から一体に設けられ、円筒壁３８の外面に沿って湾曲している。また、盾部９１は、アーム部９５の回動範囲においてスロット３０９を覆う大きさに形成されている。シャフト９２の中心線に沿う方向に盾部９１より外側の円筒壁３８の縁部３８１は、シャフト９２の中心線に対して盾部９１の外周面と面一に設けられている。
【００８６】
トラップＴ１は、円筒壁３８および盾部９１の間と、円筒壁３８と盾部９１とが対峙する範囲にわたって互いの表面に塗布された粘着剤Ｇ１とによって構成される。この撮像装置１０Ｃは、円筒壁３８と盾部９１とがシャフト９２の半径方向に見て互にオーバーラップしており、ケース３の外部から内部へ直線的に空気が流入しない。つまり、円筒壁３８と盾部９１との間を通ってケース３の中に流入、もしくはケース３から流出する空気は、円筒壁３８と盾部９１のそれぞれに衝突する。
【００８７】
上記の構成を有する撮像装置１０Ｃは、レバー部材９３がマニュアル操作部２０９によって回動されると、プリズムホルダ６が撮像素子５１に近い第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１と撮像素子５１から遠い第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２との間で変位する。このとき、トラップＴ１を通過して、ケース３の内部の空気とケース３の外部の空気とが換気されることがある。トラップＴ１は、入り組んだ形状であるため空気の流れを乱す。
【００８８】
空気中に塵埃等の浮遊物があると、トラップＴ１内の角部で淀んだり、円筒壁３８や盾部９１の壁面に衝突したりする。トラップＴ１の範囲に粘着剤Ｇ１が塗布されているので、空気中の塵埃は、トラップＴ１を通過する間に捕集される。なお、本実施形態の撮像装置１０Ｃに、第１から第３の実施形態に記載の撮像装置１０，１０Ａ，１０Ｂに設けられたダストコレクタＣのいずれかを設けることも好ましい。
【００８９】
トラップＴ１は、プリズム光学系４の反射面のうちの第２のプリズム４２の第２の反射面４２２の背部で、ケース３の内側と外側とを唯一連通する部分、ケース３の円筒壁３８と切換機構９のレバー部材９３に取り付けられた盾部９１との間に設けられる。したがって、ケース３の外部から塵埃が侵入しにくく、また、塵埃がこのトラップＴ１に捕集された場合にも、光路から逸れているので、写真に塵埃が写り込む心配が無い。
【００９０】
本発明に係る第５の実施形態の撮像装置１０Ｄについて、図１９および図２０を参照して説明する。この撮像装置１０Ｄは、トラップＴ１の構成が第４の実施形態の撮像装置１０Ｃと異なる。それ以外の構成は、第４の実施形態の撮像装置１０Ｃと同じ構成であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、プリズム光学系４、撮像素子５１、基板５２は、第１の実施形態における記載を参照するものとする。また、先の実施形態に記載の構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付す。
【００９１】
本実施形態の撮像装置１０Ｄに設けられるトラップＴ１は、図１９および図２０に示すように円筒壁３８と盾部９１との間に、粘着性のゲルＧ２が充填されている。充填されるゲルＧ２の量は、図１９において、レバー部材９３がシャフト９２を中心に回動された場合にも、トラップＴ１からはみ出さずにかつケース３の内と外との間で空気の流れを完全に遮断できる十分な量である。
【００９２】
上記構成を備える撮像装置１０Ｄは、トラップＴ１において完全にケース３の内部と外部との空気の流れをゲルＧ２で遮断している。したがって、撮像装置１０Ｄは、塵埃がケース３の内部へ侵入することを防ぐことができる。
【００９３】
本発明に係る第６の実施形態の撮像装置１０Ｅについて、図２１から図２３を参照して説明する。この撮像装置１０Ｅは、トラップＴ１の構成が第４および第５の実施形態の撮像装置１０Ｃ，１０Ｄと異なる。それ以外の構成は、第４の実施形態の撮像装置１０Ｃと同じ構成であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、プリズム光学系４、撮像素子５１、基板５２は、第１の実施形態における記載を参照するものとする。また、先の実施形態に記載の構成と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付す。
【００９４】
本実施形態の撮像装置１０Ｅに設けられるトラップＴ１は、円筒壁３８に貼り付けられたリップシート８４を備える。このリップシート８４は、図２３に示すようにアーム部９５が通される孔８４１が設けられており、ケース３の外側から盾部９１に覆い被さる。また、リップシート８４は、柔軟性を有したゴム製あるいはシリコーンゴム製であり、円筒壁３８と盾部９１との間の段差や隙間の形状に倣うとともに、プリズムホルダ６が第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１もしくは第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２となるようにレバー部材９３を回動させた場合にアーム部９５と孔８４１とが迫あっても変形することで、円筒壁３８と盾部９１との間を密閉する。
【００９５】
また、撮像装置１０Ｅは、図２１および図２２に示すように、ケース３の内側において切換機構９が配置される第１の領域Ａ１とプリズム光学系４が配置される第２の領域Ａ２とを仕切る隔壁３５と同様に、切換機構９の外周を囲う円筒隔壁３９が入射側ケース３６の内側に設けられている。円筒隔壁３９には、シール膜８５が貼り付けられている。シール膜８５は、円筒隔壁３９から第２のプリズム４２側のプリズムホルダ６の内周面に垂れ下がり、この間を封止する。
【００９６】
シール膜８５は、プリズムホルダ６が第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１と第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２のいずれに保持されていても、プリズムホルダ６の形状に倣う十分な柔軟性を有している。第２の反射面４２２に面したシール膜８５の表面や、第１の反射面４１２の背部側に位置するプリズムホルダ６、第２の反射面４２３の背部側となる入射側ケース３６の内面にそれぞれ粘着剤を塗布することも好ましい。
【００９７】
以上のように構成された撮像装置１０Ｅは、空気とともに塵埃がケース３の内部へ侵入することをリップシート８４およびシール膜８５によって防止する。また、接着剤を反射面の背部に位置するプリズムホルダ６およびケース３の内面に塗布することによって、ケース３内に浮遊する塵埃を捕集した場合にも、塵埃が撮像素子５１で取得される写真に写り込むことが無い。
【００９８】
本発明に係る第７の実施形態の撮像装置１０Ｆについて、図２４を参照して説明する。この撮像装置１０Ｆは、円筒壁３８に取り付けられるリップシート８４の形状が、第６の実施形態の撮像装置１０Ｅにおけるリップシート８４の形状と異なる。それ以外の構成については、第４の実施形態の撮像装置１０ＣのトラップＴ１を除く各部の構成と同じであるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９９】
本実施形態におけるリップシート８４は、レバー部材９３のアーム部９５を通す孔８４１が切り込みによって作られた多数の短冊片８４２によって構成されている。短冊片８４２は、図２４に示すように、アーム部９５の回動方向に一筋と、これと直交する方向へ多数設けられた切り込みによって作られている。リップシート８４は、アーム部９５が在る部分の短冊片８４２のみが折れ曲ることで、開口部が最小となる。
【０１００】
以上のようにリップシート８４を設けることで、ケース３の内部へ塵埃が入る開口部を小さくすることができる。また、第６の実施形態のように、ケース３の内側で切換機構９の外周を覆う円筒隔壁３９を有し、ここにシール膜８５を貼り付けて、プリズムホルダ６と円筒隔壁３９との間の隙間を封止すると、さらに、塵埃が侵入することを防止することができる。また、プリズム光学系４の各反射面の背部に位置するケース３の内面およびプリズムホルダ６、特に、撮像素子５１を覆うカバーガラス５３の周囲に、粘着剤Ｇ１を塗布したり、表面に粘着性を有した粘着シートや粘着テープを貼り付けることで、ケース３の内部に浮遊する塵埃を捕集するとよい。
【０１０１】
本発明に係る第８の実施形態の撮像装置１０Ｇについて、図２５を参照して説明する。本実施形態の撮像装置１０Ｇは、他の実施形態と比べてプリズム光学系４Ｇが大きく異なっている。プリズム光学系４Ｇは、第１の入射面４４１、第１の反射面４４２、第１の射出面４４３を有する第１のプリズム４４と、第２の入射面４５１、二つの第２の反射面４５２，４５３、第２の射出面４５４を有する第２のプリズム４５とで構成されている。特に第２のプリズム４５は、第２の反射面４５２と第２の射出面４５４とが一続きに形成されている。各光学面は、それぞれ形状が異なる自由曲面形状である。
【０１０２】
その結果、図２５中に矢印付の一点鎖線で示すように、入射光軸λｉと射出光軸λｏとは、平行でありながら、それぞれのベクトルは、互に反対方向を向いている。つまり、入射窓２３に隣合って、撮像素子５１が配置されている。したがって、撮像装置１０Ｇの全体の大きさは、入射光軸λｉおよび射出光軸λｏに沿う方向に小さくすることができる。この他の構成は、撮像素子５１の配置に伴って基板５２の配置および形状が必然的に異なっている以外、おおまかに第４から第７の実施形態と同じ構成であるのでその説明を省略する。
【０１０３】
本発明に係る第９の実施形態の撮像装置１０Ｈについて、図２６を参照して説明する。本実施形態の撮像装置１０Ｈは、他の実施形態と比べてプリズム光学系４Ｈが大きく異なっている。このプリズム光学系４Ｈは、入射面となる第１面４６１、反射部となる第２面４６２、第３面４６３、第４面４６４、第５面４６５、第６面４６６、射出面となる第７面４６７が全て自由曲面形状に構成されている１つのプリズム４６である。光束が第１面４６１に入射する手前に絞部材４３Ｂが設けられる。
【０１０４】
図２６中に矢印付の一点鎖線で示すように、入射光軸λｉのベクトルに対して射出光軸λｏのベクトルは、平行でかつ反対向きである。この結果、第８の実施形態の撮像装置１０Ｇと同じく、入射窓２３と隣合って撮像素子５１が配置される。プリズム光学系４Ｈに第１面４６１から入射された光束は、第２面４６２、第３面４６３、第４面４６４、第５面４６５、第６面４６６と順に全反射され、第７面４６７から撮像素子５１へ向けて射出される。
【０１０５】
この撮像装置１０Ｈは、プリズム光学系４Ｈが一体に設けられているので、組立による製造誤差によって、光軸がずれることは無い。また、第８の実施形態と同様に入射窓２３に隣合って撮像素子５１が配置されるので、撮像装置１０Ｈの全体の大きさは、入射光軸λｉおよび射出光軸λｏに沿う方向に小さくすることができる。
【０１０６】
本発明に係る第１０の実施形態の撮像装置１０Ｉについて、図２７を参照して説明する。本実施形態の撮像装置１０Ｉは、他の実施形態と比べてプリズム光学系４Ｉが大きく異なっている。プリズム光学系４Ｉは、第１の入射面４７１、二つの第１の反射面４７２，４７３、第１の射出面４７４を備える第１のプリズム４７と、第２の入射面４８１、二つの第２の反射面４８２，４８３、第２の射出面４８４を備える第２のプリズム４８とで構成されている。絞部材４３は、第１のプリズム４７と第２のプリズム４８との間に配置される。
【０１０７】
このプリズム光学系４Ｉは、各光学面が自由曲面形状に形成され、図２７中に矢印付の一点鎖線で示すように、入射光軸λｉのベクトルと射出光軸λｏのベクトルとが平行でかつ同じ向きに揃っている。第１の入射面４７１に入射した光束は、２つの第１の反射面４７２，４７３でそれぞれ全反射されたのち、第１の射出面４７４から射出される。第１の射出面４７４から射出された光束は、絞部材４３を通過し、第２の入射面４８１から入射され、２つの第２の反射面４８２，４８３で全反射されたのち、第２の射出面４８４から射出される。この撮像装置１０Ｉは、各反射面における入射角と反射角とを小さく設定することができるので、画像の歪が少ない。
【０１０８】
第８から第１０の実施形態の撮像装置１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉは、いずれも切換機構９のレバー部材９３にマニュアル操作部２０９が連結されており、第１の位置（標準撮像位置）Ｐ１と第２の位置（マクロ撮像位置）Ｐ２とのいずれかにプリズム光学系４Ｇ，４Ｈ，４Ｉの位置を切換えることができる。また、円筒壁３８と盾部９１との間に構成されるトラップＴ１に、第４または第５の実施形態のいずれかのトラップＴ１が適用される。さらに、第６もしくは第７の実施形態のリップシート８４、および第６の実施形態のシール膜８５を備えたり、第１または第２の実施形態におけるダストコレクタＣを備えることも好ましい。
【０１０９】
また、第１から第３の実施形態における撮像装置１０，１０Ａ，１０Ｂは、モータ７８によって切換機構７が駆動され、プリズム光学系４の位置を変位させたことに対し、第４から第１０の実施形態における撮像装置１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉは、レバー部材９３によるマニュアル操作によって切換機構９が駆動され、プリズム光学系４，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉの位置を変位させている。第８から第１０の実施形態の撮像装置１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉのプリズム光学系４Ｇ，４Ｈ，４Ｉを第１から第３の実施形態の撮像装置１０，１０Ａ，１０Ｂのように、モータ７８によって切換えることも可能である。
【０１１０】
デジタルカメラ１００に内蔵される撮像装置１０は、第２から第１０の実施形態に記載の撮像装置１０Ａ〜１０Ｉのいずれかであっても良いし、カメラ付携帯電話２００に内蔵される撮像装置１０Ｃは、第１から第３の実施形態に記載の撮像装置１０，１０Ａ，１０Ｂ、および第５から第１０の実施形態に記載の撮像装置１０Ｄ〜１０Ｉのいずれかであっても良い。
【０１１１】
上述の説明によれば、下記の事項の発明が得られる。また、各事項の組合せも可能である。  
［付記］
（付記項１）  自由曲面形状の反射面を少なくとも２つ有し、物体から入射光軸に沿って入射された光束を、前記入射光軸とほぼ平行に偏心させて配置された射出光軸に沿って射出して物体像を形成するプリズム光学系と、  
前記射出光軸と垂直に受光面が配置され前記物体像を電気信号に変換する撮像素子と、  
前記撮像素子を実装する基板と、  
前記基板を保持し前記プリズム光学系を囲うケースと、  
前記ケースの内部で前記撮像素子に対して前記プリズム光学系の姿勢を保持するプリズムホルダと、  
前記プリズムホルダを前記射出光軸に沿って変位させる切換機構と、  
前記切換機構が配置されている第１の領域と前記プリズム光学系および撮像素子が配置されている第２の領域との間で塵埃を捕集するトラップと  
を備えることを特徴とする撮像装置。
【０１１２】
（付記項２）  前記切換機構は、前記プリズムホルダを前記撮像素子の受光面に近い第１の位置、および、この第１の位置に比べて前記撮像素子の受光面から遠い第２の位置、のどちらか一方に選択的に位置決めすることを特徴とする付記項１に記載の撮像装置。
【０１１３】
（付記項３）  前記第１の位置は、撮像対象となる物体の位置が所定の位置から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、撮像対象となる物体の位置が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付記項２に記載の撮像装置。
【０１１４】
（付記項４）  前記プリズム光学系は、２つのプリズムとこれらの間に配置される絞部材とを有し、各プリズムは、それぞれ自由曲面形状の少なくとも１つの反射面と、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することを特徴とする付記項１に記載の撮像装置。
【０１１５】
（付記項５）  前記切換機構は、前記射出光軸と平行に配置される軸と、この軸を中心に回動するカムとを有し、前記カムは、前記軸を中心に回動する方向に前記受光面に直交する方向の位置が異なる第１の面部および第２の面部を含むカム面を有することを特徴とする付記項２に記載の撮像装置。
【０１１６】
（付記項６）  前記プリズムホルダは、前記切換機構の前記軸に外嵌する支持部に前記カムと当接する当接部が形成されていることを特徴とする付記項５に記載の撮像装置。
【０１１７】
（付記項７）  前記切換機構は、前記カムと連動して前記プリズムホルダを前記第１の位置と前記第２の位置とに切換えるレバー部材をさらに有することを特徴とする付記項２に記載の撮像装置。
【０１１８】
（付記項８）  前記プリズムホルダが位置決される前記第１の位置および前記第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付記項２に記載の撮像装置。
【０１１９】
（付記項９）  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転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傾斜面を有し、前記切換機構は、前記微調機構の前記斜面が当接する受部を有し、この微調機構の回動位置を変えることによってプリズムホルダの設定位置を微調整することを特徴とする付記項８に記載の撮像装置。
【０１２０】
（付記項１０）  前記切換機構の前記受部は、前記カムの前記カム面と反対の面に形成されていることを特徴とする付記項９に記載の撮像装置。
【０１２１】
（付記項１１）  前記切換機構の前記受部は、前記微調機構の前記傾斜面の形状に倣う螺旋斜面形状となっていることを特徴とする付記項９に記載の撮像装置。
【０１２２】
（付記項１２）  前記微調機構は、前記切換機構が前記軸を中心として前記傾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傾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付記項９に記載の撮像装置。
【０１２３】
（付記項１３）  前記マニュアル操作部と前記ケースとの間を、テープ状の粘着材、シリコーンゲル材、エラストマの少なくともいずれか１つで覆うことを特徴とする付記項７に記載の撮像装置。
【０１２４】
（付記項１４）  前記ケースは、前記第１の領域と前記第２の領域とに跨る前記プリズムホルダの支持部に干渉しない大きさの貫通口が開口され前記第１の領域と前記第２の領域とを区画する隔壁を有し、  
前記トラップは、前記隔壁と前記支持部との間に充填されたシリコーンゲルであることを特徴とする付記項１に記載の撮像装置。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の撮像装置を内蔵するデジタルカメラを示す斜視図。
【図２】図１中のＦ２−Ｆ２線に沿って模式的に示すデジタルカメラの断面図。
【図３】図１に示した撮像装置の斜視図。
【図４】図３に示した撮像装置の分解斜視図。
【図５】図３に示したプリズム光学系およびプリズムホルダの分解斜視図。
【図６】図３に示した固定枠とプリズムホルダとギアハウジングと切換機構とをシャフト及びリードネジを通る位置で断面にした斜視図。
【図７】図３中のＦ７−Ｆ７線に沿って示す撮像装置の断面図。
【図８】図７におけるプリズムホルダとケースとの嵌合部を拡大して示す断面図。
【図９】図８に示した状態からプリズムホルダが第２の位置に変位した状態を示す断面図。
【図１０】本発明に係る第２の実施形態の撮像装置のプリズムホルダとケースとの嵌合部を拡大して示す断面図。
【図１１】図１０に示した状態からプリズムホルダが第２の位置に変位した状態を示す断面図。
【図１２】本発明に係る第３の実施形態の撮像装置のプリズムホルダとケースとの嵌合部を拡大して示す断面図。
【図１３】図１２に示した状態からプリズムホルダが第２の位置に変位した状態を示す断面図。
【図１４】本発明に係る第４の実施形態の撮像装置を内蔵するカメラ付携帯電話を示す斜視図。
【図１５】図１４のカメラ付携帯電話を模式的に示す断面図。
【図１６】図１４に示した撮像装置の斜視図。
【図１７】図１６中のＦ１７−Ｆ１７線に沿って示す撮像装置の断面図。
【図１８】図１６中のＦ１８−Ｆ１８線に沿って示す撮像装置の断面図。
【図１９】本発明に係る第５の実施形態の撮像装置を示す断面図。
【図２０】図１９中のＦ２０−Ｆ２０線に沿って示す撮像装置の断面図。
【図２１】本発明に係る第６の実施形態の撮像装置を示す断面図。
【図２２】図２１中のＦ２２−Ｆ２２線に沿って示す撮像装置の断面図。
【図２３】図２１に示した撮像装置における切換機構の外観の斜視図。
【図２４】本発明に係る第７の実施形態の撮像装置の切換機構に取り付けられるリップシートを示す斜視図。
【図２５】本発明に係る第８の実施形態の撮像装置を示す断面図。
【図２６】本発明に係る第９の実施形態の撮像装置を示す断面図。
【図２７】本発明に係る第１０の実施形態の撮像装置を示す断面図。
【符号の説明】
【０１２６】
３…ケース、４，４Ｇ，４Ｈ，４Ｉ…プリズム光学系、６…プリズムホルダ、７，９…切換機構、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ，１０Ｉ…撮像装置、３５…隔壁、３５１…連通孔、３８…円筒壁、５１…撮像素子、５１ａ…受光面、５２…基板、５２ａ…窓部、６６…支持部、６７…盾部、７８…モータ、８１…リブ、８２…フィン、８３，８５…シール膜、８４…リップシート、９１…盾部、９２…シャフト、９３…レバー部材、９４…カム部、９５…アーム部、３０９…スロット、λｉ…入射光軸、λｏ…射出光軸、Ｐ１…第１の位置、Ｐ２…第２の位置、Ａ１…第１の領域、Ａ２…第２の領域、Ｔ，Ｔ１…トラップ、Ｃ…ダストコレクタ、Ｇ１…粘着剤、Ｇ２…ゲル。
【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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【図２７】
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