(57)【要約】【課題】異なる撮影方向を撮像できる撮像装置を小型化すること。【解決手段】撮像素子１０と、結像面１０Ｓに撮影像を結像する撮像光学系２０とを備え、撮像光学系２０は、光軸Ｏ１を有する第１の物体側レンズ系（２１）と、光軸Ｏ２を有する第２の物体側レンズ系（２２）と、光軸Ｏ１と光軸Ｏ２を合成して結像面１０Ｓに向ける反射光学要素２３と、合成された光軸と同軸の光軸Ｏ３を有して、結像面１０Ｓの前段に配置される結像側レンズ系（２４）とを備え、反射光学要素２３は、第１又は第２の物体側レンズ系（２１，２２）と結像側レンズ系（２４）の間の開口絞りとなる一対の反射面２３Ａ，２３Ｂを有する。【選択図】図１
2017046118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子の結像面に撮影像を結像する撮像光学系とを備え、
前記撮像光学系は、
第１の撮影方向に向いた光軸を有する第１の物体側レンズ系と、
第２の撮影方向に向いた光軸を有する第２の物体側レンズ系と、
前記第１の物体側レンズ系の光軸と前記第２の物体側レンズ系の光軸を合成して前記結像面に向ける反射光学要素と、
前記反射光学要素にて合成された光軸と同軸の光軸を有して、前記結像面の前段に配置される結像側レンズ系とを備え、
前記反射光学要素は、前記第１又は前記第２の物体側レンズ系と前記結像側レンズ系の間の開口絞りとなる一対の反射面を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記反射光学要素が三角プリズムであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の物体側レンズ系の光軸と前記第２の物体側レンズ系の光軸は、１８０°異なる方向であり、前記第１又は第２の物体側レンズ系の光軸と前記結像側レンズ系の光軸は互いに直交する方向であることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記反射光学要素は、前記第１の物体側レンズ系と前記第２の物体側レンズ系とを支持するレンズ鏡筒部分に支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の方向を撮影するために、複数の撮像素子を搭載し、得られた複数の画像を統合する撮像装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５５５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の撮像装置は、複数の撮像素子により撮影された複数の画像を統合するが、各方向の撮影を一つの撮像素子で撮影するので、複数の撮像素子を要することになり、製造コストが比較的大きい、小型化することが困難である、と言った問題があった。
【０００５】
異なる方向を撮影する撮像装置は、工業製品の検査カメラなどとして用いられるが、このような検査カメラでは、工場内の設置場所に制限があるため、小型化の高い要求がある。このため、複数の異なる方向を撮影することができる小型の撮像装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
撮像素子と、前記撮像素子の結像面に撮影像を結像する撮像光学系とを備え、前記撮像光学系は、第１の撮影方向に向いた光軸を有する第１の物体側レンズ系と、第２の撮影方向に向いた光軸を有する第２の物体側レンズ系と、前記第１の物体側レンズ系の光軸と前記第２の物体側レンズ系の光軸を合成して前記結像面に向ける反射光学要素と、前記反射光学要素にて合成された光軸と同軸の光軸を有して、前記結像面の前段に配置される結像側レンズ系とを備え、前記反射光学要素は、前記第１又は前記第２の物体側レンズ系と前記結像側レンズ系の間の開口絞りとなる一対の反射面を有することを特徴とする撮像装置。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態に係る撮像装置は、撮像素子と撮像素子の結像面に撮影像を結像する撮像光学系とを備える。撮像光学系は、異なる方向の撮影像を得るために、第１の撮影方向に向いた光軸を有する第１の物体側レンズ系と、第２の撮影方向に向いた光軸を有する第２の物体側レンズ系とを有する。
【０００９】
また、撮像光学系は、第１の物体側レンズ系の光軸と第２の物体側レンズ系の光軸を合成して撮像素子の結像面に向ける反射光学要素を有し、この反射光学要素にて合成された光軸と同軸の光軸を有して、撮像素子の結像面の前段に配置される結像側レンズ系とを備えており、異なる方向の撮影像を一つの撮像素子に結像することができるようになっている。ここで、物体側レンズ系と結像側レンズ系は、それぞれ、単レンズであっても、複数レンズからなるレンズ群であってもよい。
【００１０】
そして、この反射光学要素は、第１又は第２の物体側レンズ系と結像側レンズ系の間の開口絞りとなる一対の反射面を有している。
【００１１】
このような反射光学要素は、一例として、三角プリズムで構成することができる。また、第１の物体側レンズ系の光軸と第２の物体側レンズ系の光軸は、１８０°異なる方向であり、第１又は第２の物体側レンズ系の光軸と結像側レンズ系の光軸は９０°異なる方向に設定することができる。また、これに限らず、反射光学要素における一対の反射面の角度を調整することで、異なる撮影方向を適宜の方向に設定することができる。また、反射光学要素は、第１の物体側レンズ系と第２の物体側レンズ系とを支持するレンズ鏡筒部分に支持することができる。
【００１２】
このような撮像装置によると、第１又は第２の物体側レンズ系と結像側レンズ系の間の開口絞りとなり、撮像素子の結像面と平行な線で接合された一対の反射面を有する反射光学要素によって、異なる方向の撮影光軸を合成するので、一つの撮像素子で、異なる撮影像を撮像することができ、装置の小型化を達成することができる。また、反射光学要素は、反射角度の異なる複数のミラーを配置する場合と比較して、設置スペースを大きく取らないので、これによっても更に小型化が可能になる。
【００１３】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る撮像装置をより具体的に説明する。図１において、撮像装置１は、撮像素子１０を備える。撮像素子１０は、駆動回路が実装された撮像素子支持体１１に支持されている。撮像素子１０は、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＭＯＳなどである。また、撮像装置１は、撮像素子１０の結像面１０Ｓに撮影像を結像する撮像光学系２０を備えている。
【００１４】
撮像光学系２０は、異なる撮影方向の撮影像を撮像素子１０の結像面１０Ｓに結像するためのものであり、第１の物体側レンズ２１、第２の物体側レンズ２２、反射光学要素２３、結像側レンズ群２４（結像側レンズ２４Ａ，２４Ｂ）を備えている。
【００１５】
図示の例では、第１の物体側レンズ２１の光軸Ｏ１と第２の物体側レンズ２２の光軸Ｏ２は、１８０°異なる方向を向いており、結像側レンズ群２４の光軸Ｏ３は、光軸Ｏ１，Ｏ２と直交する方向に向いている。
【００１６】
反射光学要素２３は、第１の物体側レンズ２１の光軸Ｏ１と第２の物体側レンズ２２の光軸Ｏ２を合成して、光軸Ｏ３として、結像面１０Ｓに向ける一対の反射面２３Ａ，２３Ｂを備えている。この反射面２３Ａ，２４Ｂは、第１の物体側レンズ２１又は第２の物体側レンズ２２と結像側レンズ群２４の間の開口絞りとなり、結像面１０Ｓと平行な折り線２３Ｐで接合された一対の反射面である。
【００１７】
このような撮像光学系２０と撮像素子１０とを備えた撮像装置１は、第１の物体側レンズ２１と結像側レンズ群２４と反射面２３Ａによる開口絞りで、光軸Ｏ１方向の撮影像を一つの撮像素子１０の結像面１０Ｓに結像することができる。また、第２の物体側レンズ２２と結像側レンズ群２４と反射面２３Ｂによる開口絞りで、光軸Ｏ２方向の撮影像を一つの撮像素子１０の結像面１０Ｓに結像することができる。
【００１８】
このような撮像光学系２０の光学系は、レンズ鏡筒３０内に支持されている。レンズ鏡筒３０は、撮像素子支持体１１に端部が取り付けられる第１レンズ鏡筒部分３１を有しており、この第１レンズ鏡筒部分３１に結像側レンズ群２４が支持されている。また、レンズ鏡筒３０は、直線的な２方向に開口し第２レンズ鏡筒部分３２を有しており、この第１レンズ鏡筒部分３２に、第１の物体側レンズ２１、第２の物体側レンズ２２、反射光学要素２３が支持されている。
【００１９】
第２レンズ鏡筒部分３２には、その中央にプリズム支持部３２Ａが設けられ、このプリズム支持部３２Ａに三角プリズムである反射光学要素２３が支持されている。反射光学要素２３は、先端部に折り線２３Ｐを有し、この折り線２３Ｐで接合された反射面２３Ａ，２３Ｂを有しており、その反射面２３Ａ，２３Ｂが第２レンズ鏡筒部分２３の内部に露出し、反射光学要素２３の全体が第２レンズ鏡筒部分３２の外周から突出しないように、プリズム支持部２３Ａに支持されている。
【００２０】
このような撮像光学系２０によると、レンズ鏡筒３０の第２レンズ鏡筒部分３２に開口したプリズム支持部３２Ａに、三角プリズムである反射光学要素２３を挿入して固定するだけで、反射光学要素２３を取り付けることができるので、複雑な支持構造が不要なり、構造の簡素化及び小型化が可能になる。この際、第２レンズ鏡筒部分３２の外周に対して反射光学要素２３が突出しない構造にしているので、設置時の周辺スペース効率を高めることができる。
【００２１】
撮像光学系２０は、第１の物体側レンズ２１又は第２の物体側レンズ２２と結像側レンズ群２４によって構成される結像光学系内に、反射面２３Ａ，２３Ｂによる開口絞りを備えている。このような開口絞りを設けることで、２つの結像光学系の収差を低減させることができる。この開口絞りは、反射光学要素２３における折り線２３Ｐに接する２面に、部分的に反射膜をコーティングすることで形成することができる。反射光学要素２３における反射膜がコーティングされた反射面２３Ａ，２３Ｂ以外の部分は、非反射膜のコーティングや梨地処理を施すことが好ましい。
【００２２】
撮像装置１は、第２レンズ鏡筒部分３２における一対の開口部３２Ｘ，３２Ｙの前方に位置する電子部品などの被撮影対象を撮影するために、図示省略した照明装置（ＬＥＤ光源など）が配置される。被撮影対象で反射した光は、開口部３２Ｘ，３２Ｙ、第１の物体側レンズ２１又は第２の物体側レンズ２２を通って、反射光学要素２３で反射され、結像側レンズ群２４を介して撮像素子１０の結像面１０Ｓに結像する。この撮像装置１は、開口部３２Ｘ，３２Ｙを通った光に基づいた像を同時に又は選択的に撮像素子１０の結像面１０Ｓに結像することができる。選択的に結像する場合には、開口部３２Ｘ，３２Ｙに入射する光の一方を遮光するか、或いは開口部３２Ｘ，３２Ｙの前に配置した照明装置の一方を消灯する。
【００２３】
以上説明したように、本発明の実施形態に係る撮像装置１は、撮像素子１０と、撮像素子１０の結像面１０Ｓに撮影像を結像する撮像光学系２０とを備えており、撮像光学系２０が、第１の撮影方向に向いた光軸Ｏ１を有する第１の物体側レンズ２１と、第２の撮影方向に向いた光軸Ｏ２を有する第２の物体側レンズ２２と、光軸Ｏ１と光軸Ｏ２を合成して結像面１０Ｓに向ける反射光学要素２３と、反射光学要素２３にて合成された光軸と同軸の光軸Ｏ３を有して、結像面１０Ｓの前段に配置される結像側レンズ群２４とを備える。そして、反射光学要素２３が、第１又は第２の物体側レンズ２１，２２と結像側レンズ群２４の間の開口絞りとなり、結像面１０Ｓと平行な線（折り線２３Ｐ）で接合された一対の反射面２３Ａ，２３Ｂを有する。
【００２４】
このような撮像装置１は、撮像光学系２０の開口絞りの位置に反射光学要素２３の反射面２３Ａ，２３Ｂを配置して、一つの撮像素子１０で異なる方向の撮影画像を撮像できるようにしているので、装置の小型化が可能になり、反射光学要素２３が開口絞りを兼用することで、部品点数の削減が可能になる。また、開口絞りの機能を兼用する反射光学部材２３は一つの部材であり、これを撮像光学系２０に組み込むだけで、開口絞りと撮影光軸の合成の両機能を得ることができるので、異なる撮影画像を一つの撮像素子で撮像する上で、装置のコンパクト化が可能になる。
【００２５】
本発明の実施形態に係る撮像装置１は、例えば、基板等に実装される部品を実装前に撮影して、その部品の正誤を確認する、部品の位置を確認する、といった処理を行うために用いることができる。詳細には、吸着ノズルにより電子部品などの部品を吸着してピックアップし、その部品を基板等の所定位置に移動させて実装する部品実装装置などに、実装部品撮像装置として、本発明の実施形態に係る撮像装置１を用いることができる。部品実装装置は、撮像装置１により部品や吸着ノズルなどを撮影して、得られた画像データに基づいて、部品と吸着ノズルとの相対的な位置関係を特定し、部品の僅かな位置ずれを補正することで、部品を基板などに高精度に実装することができる。この際に、複数の撮影方向の撮影像を一つの撮像素子に結像させることができるので、小型の撮像装置１を得ることができ、設置箇所の制約があっても、様々な場所に撮像装置１を設置することができる。
【００２６】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００２７】
１：撮像装置，１０：撮像素子，１０Ｓ：結像面，１１：撮像素子支持体，
２０：撮像光学系，２１：第１の物体側レンズ，２２：第２の物体側レンズ，
２３：反射光学要素（三角プリズム），
２３Ａ，２３Ｂ：反射面，２３Ｐ：折り線，
２４：結像側レンズ群，２４Ａ，２４Ｂ：結像側レンズ，
３０：レンズ鏡筒，３１：第１レンズ鏡筒部分，３２：第２レンズ鏡筒部分，
３２Ａ：プリズム支持部，３２Ｘ，３２Ｙ：開口部，
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３：光軸
【図１】
2017046118.tif 000003