專利名稱：攝像裝置、具有攝像裝置的攝像用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在數(shù)字照相機(jī)、帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話等中使用的攝像裝置，具體涉及使用將自由曲面用于反射面等的棱鏡的攝像裝置以及使用該攝像裝置的攝像用設(shè)備。
背景技術(shù)：
特開2001-272587號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2002-267928號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)3]特開2002-320122號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)4]特開平11-326766號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)5]特開2002-196243號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)6]特開2003-84200號(hào)公報(bào)近年來，作為在數(shù)字照相機(jī)和帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話中使用的攝像裝置，申請(qǐng)了很多使用共軸系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的攝像裝置。共軸系統(tǒng)是指將透鏡等光學(xué)元件相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)的光軸(連接攝像系統(tǒng)的光闌和攝像畫面的軸)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地設(shè)置的光學(xué)系統(tǒng)。共軸系統(tǒng)的攝像裝置例如在專利文獻(xiàn)1～3中作了揭示。
最近的數(shù)字照相機(jī)和帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話要求小型化、薄型化和高性能化，對(duì)于在這些設(shè)備中使用共軸系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)的攝像裝置，要使攝像裝置的尺寸小型化，有必要減少透鏡個(gè)數(shù)。然而，如果減少透鏡個(gè)數(shù)，則很難把光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的象差抑制得很小，圖像質(zhì)量下降。并且，要使圖像質(zhì)量優(yōu)良，有必要增多透鏡個(gè)數(shù)，結(jié)果，產(chǎn)生攝像裝置變大的問題。
作為用于解決這些問題的一個(gè)方法，提出了使用偏心光學(xué)系統(tǒng)的攝像裝置。例如在專利文獻(xiàn)4～6中記載了使用攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像裝置，該攝像光學(xué)系統(tǒng)使用了采用自由曲面等的棱鏡。
這些專利文獻(xiàn)4～6中記載的技術(shù)的目標(biāo)是，使用棱鏡形成攝像光學(xué)系統(tǒng)，通過使該棱鏡的光入射面、光出射面或者反射面使用自由曲面，可以獲得小型且圖像質(zhì)量優(yōu)良的圖像。特別是，在專利文獻(xiàn)5(特開2002-196243號(hào)公報(bào))和專利文獻(xiàn)6(特開2003-84200號(hào)公報(bào))中有如下記載將2個(gè)棱鏡組合起來，使離物體近的第1棱鏡的光入射面、反射面、光出射面以及離攝像面近的第2棱鏡的光入射面、二個(gè)反射面、光出射面總共7個(gè)面全部使用自由曲面。
這種光學(xué)系統(tǒng)的特征是(1)3個(gè)反射面使用了具有光焦度(折射能力)的自由曲面，而這些反射面相對(duì)于透鏡等折射光學(xué)系統(tǒng)，可獲得大的光焦度，同時(shí)不受色象差的影響。
(2)可在小型空間內(nèi)具有7個(gè)光學(xué)面。因此可在有限空間內(nèi)緊湊地設(shè)定光學(xué)要素。
(3)為了提高光學(xué)性能，希望使光學(xué)系統(tǒng)整體的光路長度在某種程度上延長，而由于通過使用這種棱鏡光學(xué)系統(tǒng)，使光路彎折，可使光路長度長但整體尺寸小型化。
根據(jù)以上理由，在實(shí)現(xiàn)小型化的同時(shí)，可提高圖像質(zhì)量。
另外，在特開平7-333505號(hào)公報(bào)內(nèi)記載的光學(xué)系統(tǒng)中，從被攝物體側(cè)按順序由反射鏡、使用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)、反射鏡構(gòu)成，而與該方式相比，在專利文獻(xiàn)5和專利文獻(xiàn)6內(nèi)記載的光學(xué)系統(tǒng)可減小橫向?qū)挾?，因而可提供更小型的攝像裝置。
在將前述攝像裝置用于小型、薄型的數(shù)字照相機(jī)或者帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話的情況下，可以考慮把攝像光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)角設(shè)定成廣角系統(tǒng)，形成泛焦(是固定焦點(diǎn)的同時(shí)，設(shè)定成在整個(gè)被攝物體距離范圍內(nèi)大致對(duì)焦)的方法。
并且，作為最近的傾向，產(chǎn)生了以下需求，即使用安裝有該攝像裝置的數(shù)字照相機(jī)或者帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話來讀取條形碼，或者讀取書籍、原稿等的文字。為了滿足這些需求，泛焦的攝像裝置需要適合于近距離拍攝的機(jī)構(gòu)，而在上述專利文獻(xiàn)1～6中沒有與該技術(shù)有關(guān)的記載。
并且，在批量生產(chǎn)這種攝像裝置的情況下，由于光學(xué)系統(tǒng)或光學(xué)系統(tǒng)的保持框部件的尺寸偏差或特性偏差、組裝上的偏差等，使得很難將被攝物體像準(zhǔn)確地成像在用于讀取圖像的攝像元件的攝像面上。
為了解決該問題，在各個(gè)攝像元件中，有必要進(jìn)行焦點(diǎn)面調(diào)整(以下稱為fc調(diào)整)，以使攝像元件的入射面的位置和成像面的關(guān)系最佳，然而關(guān)于適合于該攝像裝置的fc調(diào)整機(jī)構(gòu)，在前述專利文獻(xiàn)1～6中沒有記載。并且，也沒有公開用少量部件實(shí)現(xiàn)前述的適合于近距離拍攝的機(jī)構(gòu)和fc調(diào)整機(jī)構(gòu)兩者的方法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供可以切換適合于第1攝像距離的位置和適合于第2攝像距離的位置，并更優(yōu)選地可以進(jìn)行fc調(diào)整的攝像裝置以及使用該攝像裝置的攝像用設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，發(fā)明1是一種攝像裝置，用于入射來自物體的光束并獲得與物體像對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，其特征在于，具有棱鏡單元，用于入射來自物體的光束并在成像面上形成物體像，具有至少2個(gè)自由曲面形狀的反射面，并且用于入射來自物體的光束的入射光軸和用于從該棱鏡單元向前述成像面射出光束的射出光軸相互大致平行且具有規(guī)定間隔；攝像元件，配置在前述成像面上，把前述棱鏡單元所形成的物體像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使前述棱鏡單元沿著與前述攝像元件的受光面正交的方向在保持前述棱鏡單元的姿勢(shì)的狀態(tài)下移動(dòng)；以及切換機(jī)構(gòu)，將前述棱鏡單元沿著前述第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)選擇性地定位并保持在第1位置和與該第1位置相比位于離前述攝像元件的受光面遠(yuǎn)的位置的第2位置。
發(fā)明2的特征在于，在發(fā)明1所述的攝像裝置中，前述第1位置是用于對(duì)應(yīng)于應(yīng)拍攝的物體的位置在從規(guī)定位置到大致無限遠(yuǎn)之間的情況來進(jìn)行拍攝的標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置，前述第2位置是用于對(duì)應(yīng)于應(yīng)拍攝的物體的位置比前述規(guī)定位置近的情況來進(jìn)行拍攝的近距離拍攝位置。
發(fā)明3的特征在于，在發(fā)明1所述的攝像裝置中，前述棱鏡單元具有兩個(gè)棱鏡，各棱鏡分別具有至少1個(gè)自由曲面形狀的反射面；具有折射能力的光入射面；以及具有折射能力的光出射面，還具有配置在前述兩個(gè)棱鏡之間的光闌部件。
發(fā)明4的特征在于，在發(fā)明1所述的攝像裝置中，前述切換機(jī)構(gòu)可沿著與前述攝像元件的受光面平行的方向在第1設(shè)定位置和第2設(shè)定位置之間移動(dòng)，并具有定位面，該定位面包含第1面部，用于把前述棱鏡單元定位在前述第1位置；以及第2面部，用于把前述棱鏡單元定位在前述第2位置；還具有第2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，用于使前述切換機(jī)構(gòu)沿著與前述受光面平行的方向直行；抵接部，設(shè)置在前述棱鏡單元上，與前述切換機(jī)構(gòu)的前述定位面抵接；以及按壓機(jī)構(gòu)，將前述棱鏡單元的前述抵接部向前述切換機(jī)構(gòu)的定位面按壓。
發(fā)明5的特征在于，在發(fā)明4所述的攝像裝置中，前述定位面沿著與前述受光面平行的方向，具有第1平面部，與前述受光面平行；以及第2平面部，與前述受光面平行并且在與前述受光面正交的方向上的位置與前述第1平面部不同，前述第1面部是前述第1平面部內(nèi)的規(guī)定部分，前述第2面部是前述第2平面部內(nèi)的規(guī)定部分。
發(fā)明6的特征在于，在發(fā)明4所述的攝像裝置中，前述定位面沿著與前述受光面平行的方向，具有在與該受光面正交的方向上的位置不同的斜面，前述第1面部是該斜面中的第1部分，前述第2面部是前述斜面中的與前述第1部分不同的第2部分。
發(fā)明7的特征在于，在發(fā)明4所述的攝像裝置中，前述棱鏡單元的前述抵接部形成在構(gòu)成前述棱鏡單元的棱鏡的一部分上。
發(fā)明8的特征在于，在發(fā)明4所述的攝像裝置中，前述棱鏡單元的前述抵接部形成在構(gòu)成前述棱鏡單元的前述光闌部件的一部分上。
發(fā)明9的特征在于，在發(fā)明4所述的攝像裝置中，還具有手動(dòng)操作切換部件，該手動(dòng)操作切換部件與前述切換機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，把前述切換機(jī)構(gòu)切換到前述第1設(shè)定位置和前述第2設(shè)定位置。
發(fā)明10的特征在于，在發(fā)明1所述的攝像裝置中，還具有微調(diào)機(jī)構(gòu)，該微調(diào)機(jī)構(gòu)用于將前述棱鏡單元的前述第1位置和前述第2位置中的至少一個(gè)位置在與前述攝像元件的受光面正交的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
發(fā)明11的特征在于，在發(fā)明4所述的攝像裝置中，還具有微調(diào)機(jī)構(gòu)，該微調(diào)機(jī)構(gòu)用于將前述切換機(jī)構(gòu)在與前述攝像元件的受光面正交的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
發(fā)明12的特征在于，在發(fā)明6所述的攝像裝置中，還具有微調(diào)機(jī)構(gòu)，該微調(diào)機(jī)構(gòu)用于將前述切換機(jī)構(gòu)的前述第1設(shè)定位置和前述第2設(shè)定位置中的至少一個(gè)位置在與前述受光面平行的方向的位置上進(jìn)行微調(diào)整，并將前述棱鏡單元的前述第1位置和第2位置中的至少一個(gè)位置在與前述受光面正交的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
發(fā)明13的特征在于，在發(fā)明12所述的攝像裝置中，前述微調(diào)機(jī)構(gòu)具有用于對(duì)使前述切換機(jī)構(gòu)沿著與前述受光面平行的方向移動(dòng)的移動(dòng)界限位置進(jìn)行限制的限制部件，并將該限制部件的位置在與前述受光面平行的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明，由于可將棱鏡單元在與攝像元件的受光面正交的方向上切換到第1位置和第2位置，因而可分別進(jìn)行適合于兩種攝像狀態(tài)，即應(yīng)拍攝的物體的位置在第1距離范圍內(nèi)的情況、以及在第2距離范圍內(nèi)的情況的拍攝。


圖1是具有本發(fā)明的第1實(shí)施方式的攝像裝置的數(shù)字照相機(jī)的立體圖。
圖2是示意性地示出圖1所示的數(shù)字照相機(jī)的內(nèi)部的剖面圖。
圖3是圖1所示的數(shù)字照相機(jī)的棱鏡單元的側(cè)視圖。
圖4是圖3所示的棱鏡單元的分解立體圖。
圖5是圖3所示的棱鏡單元的第1棱鏡的立體圖。
圖6是圖3所示的棱鏡單元的第2棱鏡的立體圖。
圖7是圖3所示的棱鏡單元的光闌部件的立體圖。
圖8是圖3所示的棱鏡單元的光闌部件的主視圖。
圖9是圖3所示的棱鏡單元的光闌部件的后視圖。
圖10是圖3所示的棱鏡單元的立體圖。
圖11是圖3所示的棱鏡單元的第1棱鏡和第2棱鏡的側(cè)視圖。
圖12是圖1所示的數(shù)字照相機(jī)中內(nèi)置的攝像裝置的立體圖。
圖13是圖12所示的攝像裝置的分解立體圖。
圖14是圖12所示的攝像裝置和用于進(jìn)行fc調(diào)整的夾具的立體圖。
圖15是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的攝像裝置的俯視圖。
圖16是圖15所示的攝像裝置的切換機(jī)構(gòu)在第1設(shè)定位置時(shí)的側(cè)視圖。
圖17是圖15所示的攝像裝置的棱鏡單元的側(cè)視圖。
圖18是圖15所示的攝像裝置的切換機(jī)構(gòu)在第2設(shè)定位置時(shí)的側(cè)視圖。
圖19是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的攝像裝置的立體圖。
圖20是示出本發(fā)明的第4實(shí)施方式的攝像裝置的立體圖。
圖21是將本發(fā)明的第5實(shí)施方式的攝像裝置用局部剖面示出的側(cè)視圖。
圖22是將圖21所示的攝像裝置用局部剖面示出的俯視圖。
圖23是示出作為攝像用設(shè)備的另一例的帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話的立體圖。
圖24是示意性地示出棱鏡光學(xué)系統(tǒng)的另一例的剖面圖。
圖25是示意性地示出棱鏡光學(xué)系統(tǒng)的又一例的剖面圖。
圖26是示意性地示出棱鏡光學(xué)系統(tǒng)的再一例的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照?qǐng)D1至圖14對(duì)本發(fā)明的第1實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1示出作為攝像用設(shè)備的一例的數(shù)字照相機(jī)1。如圖2所示，在數(shù)字照相機(jī)1的外殼2的內(nèi)部容納有攝像裝置10；作為處理單元的圖像處理電路11；記錄部12等。圖像處理電路11承擔(dān)通過對(duì)攝像裝置10所獲得的電信號(hào)實(shí)施規(guī)定的電處理來獲得圖像數(shù)據(jù)的功能。記錄部12作為用于把來自圖像處理電路11的圖像數(shù)據(jù)記錄在所應(yīng)用的記錄介質(zhì)內(nèi)的記錄單元發(fā)揮功能。此處，“所應(yīng)用的記錄介質(zhì)”是指在該數(shù)字照相機(jī)1中內(nèi)置的快閃存儲(chǔ)器、可從外部插拔的存儲(chǔ)卡等。
在外殼2上設(shè)置有釋放按鈕20，閃光燈21，取景器光學(xué)系統(tǒng)22，玻璃蓋片23等。在外殼2的背面設(shè)置有圖像監(jiān)視器24。
攝像裝置10包含構(gòu)成偏心光學(xué)系統(tǒng)的棱鏡單元30以及固定框31。安裝在基板上的例如CCD等攝像元件32被定位并保持在固定框31的規(guī)定位置上。
圖3～圖11示出棱鏡單元30的一例。該棱鏡單元30具有第1棱鏡41；具有開口光闌的光闌部件43；以及第2棱鏡42。光闌部件43作為用于把第1和第2棱鏡41、42保持在規(guī)定位置的保持部件而發(fā)揮功能。
在第2棱鏡42的射出側(cè)配置有濾光器等光學(xué)部件44。從第2棱鏡42射出的光在成像面45上成像。在該成像面45上配置有用于把棱鏡單元30所形成的物體像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的攝像元件32的受光面。
如圖3所示，第1棱鏡41是具有入射面51、旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱的反射面52以及出射面53的偏心棱鏡。如圖5所示，第1棱鏡41的出射面53具有在其有效徑部53a的外側(cè)區(qū)域形成為平面的平面部53b。平面部53b具有形成為圓柱狀的2個(gè)定位部53c、53d；以及形成為半球面狀的3個(gè)突起部53e、53f、53g等。定位部53c、53d設(shè)置在有效徑部53a的外側(cè)位置。在圖4中，定位部53c、53d設(shè)置成夾著有效徑部53a相互對(duì)置的狀態(tài)。
突起部53e、53g設(shè)置在夾著有效徑部53a的定位部53c、53d的外側(cè)位置。因此，以從有效徑部53a的中心位置開始的距離進(jìn)行比較，到突起部53e、53g的距離比到定位部53c、53d的距離長。突起部53f設(shè)置在有效徑部53a的外側(cè)、定位部53c、53d的內(nèi)側(cè)位置。這樣，以從有效徑部53a的中心位置開始的距離進(jìn)行比較，3個(gè)突起部中的至少2個(gè)突起部設(shè)置在比到定位部的距離長(遠(yuǎn))的位置。
如圖3所示，第2棱鏡42由具有入射面61、反射面62、反射面63以及出射面64的偏心棱鏡構(gòu)成。反射面62和反射面63中至少一個(gè)是旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱面。
第2棱鏡42的入射面61，如圖6所示，在其有效徑部61a的外側(cè)區(qū)域具有形成為平面的平面部61b。平面部61b具有形成為圓柱狀的2個(gè)定位部61c、61d；以及形成為半球面狀的3個(gè)突起部61e、61f、61g。定位部61c、61d設(shè)置在夾著有效徑部61a的外側(cè)位置。突起部61e、61g設(shè)置在夾著有效徑部61a的定位部61c、61d的外側(cè)位置。突起部61f設(shè)置在有效徑部61a的外側(cè)、定位部61c、61d的內(nèi)側(cè)位置。并且，突起部61e、61f、61g非對(duì)稱地配置在入射面61上。
如圖7～圖9所示，也作為保持部件而發(fā)揮功能的光闌部件43具有與2個(gè)棱鏡41、42的光學(xué)作用面的有效徑吻合而構(gòu)成的開口部62a。光闌部件43在兩面上具有在開口部62a的外側(cè)形成為平面狀的平面部62b、62c。
在平面部62b、62c上形成有定位保持部62d、62e、62f、62g。這些定位保持部62d～62g形成在與第1和第2棱鏡41、42的定位部53c、53d、61c、61d對(duì)應(yīng)的位置，并與定位部53c、53d、61c、61d的形狀吻合，形成為可嵌合的通孔。
光闌部件43的壁厚H的一例設(shè)計(jì)為H＝1.12mm，第1和第2棱鏡41、42的定位部的長度t的一例設(shè)計(jì)為t＝0.55mm。在該情況下，t/H＝0.49。
對(duì)于這樣構(gòu)成的棱鏡單元30，從光闌部件43的平面部62b側(cè)，使第1棱鏡41的定位部53c與定位保持部62d嵌合，使定位部53d與定位保持部62e嵌合。從而決定第一棱鏡41的位置。
此時(shí)，通過使第1棱鏡41的突起部53e、53f、53g與光闌部件43的平面部62b抵接，決定第1棱鏡41相對(duì)于光闌部件43的傾斜度。同樣，從光闌部件43的平面部62c側(cè)，使第2棱鏡42的定位部61c與定位保持部62f嵌合，并使定位部61d與定位保持部62g嵌合。從而決定第2棱鏡42的位置。此時(shí)，通過使第2棱鏡42的突起部61e、61f、61g與光闌部件43的平面部62c抵接，決定第2棱鏡42相對(duì)于光闌部件43的傾斜度。
這樣，如圖10所示，第1棱鏡41和第2棱鏡42被保持在光闌部件43的兩側(cè)。另外如圖11所示，為使通過第1棱鏡41的重心的直線和通過第2棱鏡42的重心的直線在光闌部件43上不會(huì)在同一直線上，把一方定位保持部62d、62e和另一方定位保持部62f、62g設(shè)置在相互不同的位置。
在圖10的狀態(tài)下，在有必要調(diào)整第1和第2棱鏡41、42相對(duì)于光闌部件43的傾斜度的情況下，通過根據(jù)傾斜方向和傾斜程度將第1棱鏡41的突起部53e、53f、53g和第2棱鏡42的突起部61e、61f、61g削去規(guī)定量，可以簡單地調(diào)整棱鏡41、42的傾斜度。
如以上說明的那樣，本實(shí)施方式的棱鏡單元30用于入射來自物體的光束并在成像面45上形成物體像，具有至少2個(gè)自由曲面形狀的反射面52、62、63。而且，由如下的棱鏡光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成，該棱鏡光學(xué)系統(tǒng)的用于入射來自物體的光束的入射光軸和用于從棱鏡單元30向成像面45射出光束的射出光軸大致平行且具有規(guī)定間隔。
如圖12所示，前述棱鏡單元30被容納在殼體70內(nèi)。在殼體70內(nèi)，在與第1棱鏡41的入射面51相對(duì)的位置形成有入射窗71。如圖13所示，在固定框31上形成有一對(duì)導(dǎo)向部件75、76。這些導(dǎo)向部件75、76與在殼體70上形成的卡合部77(僅示出一個(gè))嵌合。
該攝像裝置10具有用于將棱鏡單元30可移動(dòng)地在與攝像元件32的受光面正交的方向引導(dǎo)的第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)80。該導(dǎo)向機(jī)構(gòu)80沿著與攝像元件32的受光面正交的方向(圖12中的箭頭X所示的方向)，在保持棱鏡單元30的姿勢(shì)的同時(shí)，在箭頭X方向可移動(dòng)地引導(dǎo)棱鏡單元30。
第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)80包含作為在殼體70內(nèi)形成的導(dǎo)向部的一例的導(dǎo)向槽81；在箭頭X方向可移動(dòng)地嵌合到該導(dǎo)向槽81的凸形狀的被導(dǎo)向部82；與后述的切換部件91抵接的抵接部83等。該被導(dǎo)向部82和抵接部83形成在光闌部件43的兩側(cè)面。被導(dǎo)向部82和抵接部83可以形成在第1棱鏡41或第2棱鏡42上。
被導(dǎo)向部82由分別具有相互平行的二面85、86的凸部構(gòu)成，通過使相互平行的二面85、86與導(dǎo)向槽81的內(nèi)側(cè)面接觸，可使棱鏡單元30在箭頭X方向筆直地移動(dòng)。抵接部83的形狀無所謂，作為一例是圓柱狀銷的形狀，與構(gòu)成切換機(jī)構(gòu)90的下述切換部件91的定位面92接觸。
切換部件91具有將棱鏡單元30沿著前述第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)80選擇性地定位并保持在第1位置(作為一例，圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置)P1和與第1位置P1相比位于比攝像元件32的受光面遠(yuǎn)的位置的第2位置P2(作為一例，近距離拍攝位置)的功能。該切換部件91以相對(duì)于固定框31和殼體70可在圖12中的箭頭Y所示的方向(與攝像元件32的受光面平行的方向)上往復(fù)移動(dòng)的狀態(tài)設(shè)置。
切換部件91可通過設(shè)置在例如圖1所示的數(shù)字照相機(jī)1的外殼2內(nèi)的手動(dòng)操作切換部件95，切換到第1設(shè)定位置S1和第2設(shè)定位置S2。手動(dòng)操作切換部件95與切換機(jī)構(gòu)90的切換部件91聯(lián)動(dòng)，在把切換機(jī)構(gòu)90切換定位在第1設(shè)定位置S1和第2設(shè)定位置S2時(shí)使用。
切換部件91可沿著與攝像元件32的受光面平行的方向(圖12中的箭頭Y所示的方向)，在第1設(shè)定位置S1和第2設(shè)定位置S2之間移動(dòng)。形成在該切換部件91上的定位面92沿著與攝像元件32的受光面平行的方向(箭頭Y方向)具有第1平面部92a，其與攝像元件32的受光面平行；第2平面部92b，其與前述受光面平行，并且在與前述受光面正交的方向上的位置與第1平面部92a不同；以及斜面部92c，其位于該第1和第2平面部92a、92b之間。
第1平面部92a的長度方向的中途的規(guī)定部分，作為用于把棱鏡單元30定位在前述第1位置P1的第1面部而發(fā)揮功能。第2平面部92b在長度方向的中途的規(guī)定部分作為用于把棱鏡單元30定位在前述第2位置P2的第2面部發(fā)揮功能。
在殼體70上設(shè)置有作為第2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向部100。該導(dǎo)向部100用于使切換機(jī)構(gòu)90的切換部件91沿著與攝像元件32的受光面平行的方向(箭頭Y方向)直行。
形成在切換部件91上的定位面92與棱鏡單元30的抵接部83抵接。由于在構(gòu)成定位面92的第1平面部92a和第2平面部92b之間形成有斜面部92c，因而抵接部83可以在第1平面部92a和第2平面部92b之間平滑地移動(dòng)。
并且，作為用于使前述抵接部83與定位面92抵接的按壓機(jī)構(gòu)的一例，設(shè)置有彈簧101。利用彈簧101的彈力，將抵接部83推向定位面92。該彈簧101安裝在例如殼體70上。
該攝像裝置10具有用于將前述第1位置P1和第2位置P2中的至少一個(gè)位置(例如第1位置P1)在與攝像元件32的受光面正交的方向上進(jìn)行微調(diào)整的微調(diào)機(jī)構(gòu)110。微調(diào)機(jī)構(gòu)110的一例包含設(shè)置在固定框31上的前述導(dǎo)向部件75、76，以及設(shè)置在殼體70上的卡合部77(圖12僅示出一個(gè))。
導(dǎo)向部件75、76和卡合部77可在與攝像元件32的受光面正交的方向(箭頭X方向)相對(duì)移動(dòng)。即，前述棱鏡單元30可與殼體70和切換機(jī)構(gòu)90一體地在箭頭X方向移動(dòng)。這樣，棱鏡單元30可對(duì)第1位置P1和第2位置P2中的至少一個(gè)位置進(jìn)行微調(diào)整。也就是說，可在與攝像元件32的受光面正交的方向上對(duì)棱鏡單元30的位置進(jìn)行微調(diào)整。
在進(jìn)行該攝像裝置10的fc調(diào)整的情況下，作為一例，如圖14所示，使用具有把持機(jī)構(gòu)120的夾具121來保持殼體70，并使用例如螺釘?shù)日{(diào)整部件122對(duì)把持機(jī)構(gòu)120和基礎(chǔ)部件123的相對(duì)位置進(jìn)行微調(diào)整，從而調(diào)整固定框31和殼體70之間的距離G。
通過調(diào)整固定框31和殼體70之間的距離G，可以例如在標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置進(jìn)行fc調(diào)整。在該情況下，為了在fc調(diào)整中使固定框31不移動(dòng)，使用固定用夾具125把固定框31保持在規(guī)定位置。另外，盡管省略了詳細(xì)說明，但在進(jìn)行該fc調(diào)整時(shí)，把調(diào)整用測(cè)試圖放置在適合于標(biāo)準(zhǔn)拍攝的物體位置，根據(jù)來自攝像元件的電信號(hào)來評(píng)價(jià)圖像數(shù)據(jù)的對(duì)比度值，并微調(diào)整到該對(duì)比度值為最大的位置。
在進(jìn)行了fc調(diào)整后，通過使用例如粘接劑將導(dǎo)向部件75、76和卡合部77粘接起來，在相對(duì)攝像元件32調(diào)整了焦點(diǎn)面后的位置，將從棱鏡單元30到攝像元件32的距離固定。
在本實(shí)施方式中，使標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置的成像狀態(tài)最佳，但是也可以進(jìn)行fc調(diào)整，使近距離拍攝位置的成像狀態(tài)最佳，而使標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置的成像狀態(tài)隨其自然。
下面，對(duì)具有前述切換機(jī)構(gòu)90和微調(diào)機(jī)構(gòu)110等的攝像裝置10的動(dòng)作進(jìn)行說明。
使用圖1所示的手動(dòng)操作切換部件95等，使切換部件91移動(dòng)到第1設(shè)定位置S1。在該情況下，抵接部83與第1平面部92a內(nèi)的第1面部抵接，從而使棱鏡單元30處于標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置。當(dāng)使切換部件91移動(dòng)到第2設(shè)定位置S2時(shí)，抵接部83與第2平面部92b內(nèi)的第2面部抵接，從而使棱鏡單元30處于近距離拍攝位置。此處未對(duì)詳細(xì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行圖示，然而手動(dòng)操作切換部件95和切換部件91相互動(dòng)作性地相連接。
該攝像裝置10可通過前述fc調(diào)整來對(duì)焦點(diǎn)面的位置進(jìn)行微調(diào)整，因而可使由攝像裝置10的組裝時(shí)等不可避免地產(chǎn)生的部件各部的偏差和部件的形狀精度等引起的棱鏡單元30的成像面45和攝像元件32的受光面的位置偏差極小。因此，攝像裝置10可形成優(yōu)質(zhì)圖像。
圖15至圖18示出將本發(fā)明更具體化所得到的第2實(shí)施方式的攝像裝置10a。由于該攝像裝置10a的基本結(jié)構(gòu)和作用與前述第1實(shí)施方式的攝像裝置10相同，因而與第1實(shí)施方式的攝像裝置10相同的部位標(biāo)有相同的符號(hào)。
第2實(shí)施方式的攝像裝置10a，與第1實(shí)施方式相同，具有設(shè)置有攝像元件32的固定框31；殼體70；容納在殼體70內(nèi)的棱鏡單元30；第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)80；作為第2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)而發(fā)揮功能的導(dǎo)向部100；構(gòu)成微調(diào)機(jī)構(gòu)110的導(dǎo)向部件75、76以及卡合部77、77’等。
如圖15所示，切換機(jī)構(gòu)90具有可移動(dòng)到圖16所示的第1設(shè)定位置S1和圖18所示的第2設(shè)定位置S2的切換部件91。當(dāng)使切換部件91移動(dòng)到第1設(shè)定位置S1時(shí)，如圖17所示，棱鏡單元30移動(dòng)到第1位置P1(例如標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置)，當(dāng)使切換部件91移動(dòng)到第2設(shè)定位置S2時(shí)，棱鏡單元30移動(dòng)到第2位置P2(例如近距離拍攝位置)。該攝像裝置10a具有用于把切換部件91限制在第1設(shè)定位置S1或第2設(shè)定位置S2的限制部件129(圖15和圖16所示)。
圖19示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的攝像裝置10b。該攝像裝置10b的基本結(jié)構(gòu)和作用與前述第1實(shí)施方式的攝像裝置10相同，然而作為fc調(diào)整用的微調(diào)機(jī)構(gòu)110，具有螺釘部件130。該螺釘部件130通過調(diào)整相對(duì)于固定框31的旋入量，對(duì)固定框31和殼體70之間的距離G進(jìn)行微調(diào)整，從而可進(jìn)行棱鏡單元30的焦點(diǎn)面調(diào)整(fc調(diào)整)。
圖20示出本發(fā)明的第4實(shí)施方式的攝像裝置10c。該攝像裝置10c的切換機(jī)構(gòu)90的定位面92包含由與攝像元件的受光面正交的方向的坐標(biāo)不同的斜面構(gòu)成的凸輪斜面140。抵接部83與該凸輪斜面140抵接。
凸輪斜面140具有用于把棱鏡單元30定位在前述第1位置P1的作為第1面部而發(fā)揮功能的第1面部141；以及用于把棱鏡單元30定位在前述第2位置P2的第2面部142。該第1和第2面部141、142沿著與攝像元件平行的方向排列形成。第1面部141是凸輪斜面140中的第1部分，第2面部142是凸輪斜面140中的與前述第1部分不同的第2部分。
如本實(shí)施方式的攝像裝置10c那樣，通過使抵接部83與凸輪斜面140的中途的第1面部141或第2面部142抵接，可對(duì)第1位置(例如標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置)和第2位置(例如近距離拍攝位置)進(jìn)行切換。該攝像裝置10c具有限制部件150、151。限制部件150、151作為用于對(duì)切換部件91在與攝像元件的受光面平行的方向移動(dòng)的范圍進(jìn)行限制的止動(dòng)件而發(fā)揮功能。
限制部件150、151的一例是以軸152、153為中心旋轉(zhuǎn)的偏心銷，通過使該限制部件150、151旋轉(zhuǎn)，并限制切換部件91的位置(第1設(shè)定位置S1和第2設(shè)定位置S2)，可對(duì)與抵接部83接觸的第1面部141和第2面部142的位置進(jìn)行微調(diào)整。這樣，可將棱鏡單元30切換到第1位置(例如標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置)和第2位置(例如近距離拍攝位置)，并可進(jìn)行棱鏡單元30的焦點(diǎn)面的微調(diào)整(fc調(diào)整)。
圖21和圖22示出本發(fā)明的第5實(shí)施方式的攝像裝置10d。由于該攝像裝置10d的基本結(jié)構(gòu)和作用與前述第4實(shí)施方式的攝像裝置10c相同，因而與第4實(shí)施方式的攝像裝置10c相同的部位標(biāo)有相同符號(hào)，但以切換部件91的形狀為首，殼體70、固定框31、彈簧101等的形態(tài)比第4實(shí)施方式更具體化。
該攝像裝置10d的切換機(jī)構(gòu)90的定位面92也與第4實(shí)施方式的攝像裝置10c相同，包含由與攝像元件32的受光面正交的方向的坐標(biāo)不同的斜面構(gòu)成的凸輪斜面140，抵接部83與凸輪斜面140抵接。
凸輪斜面140是將用于把棱鏡單元30定位在前述第1位置P1的作為第1面部而發(fā)揮功能的第1面部141、以及用于把棱鏡單元30定位在前述第2位置P2的第2面部142沿著與攝像元件32平行的方向排列而形成的。
這樣構(gòu)成的攝像裝置10d也通過使抵接部83與凸輪斜面140的第1面部141或第2面部142選擇性地抵接，可切換標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置和近距離拍攝位置。并且，通過使用限制部件150、151對(duì)切換部件91的位置進(jìn)行微調(diào)整，可以對(duì)與抵接部83接觸的第1面部141和第2面部142的位置進(jìn)行微調(diào)整，并可以進(jìn)行棱鏡單元30的焦點(diǎn)面的微調(diào)整(fc調(diào)整)。
圖23是作為攝像用設(shè)備的一例的把本發(fā)明的攝像裝置裝入帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話160內(nèi)的例子。通過把在前述各實(shí)施方式中說明的攝像裝置(例如攝像裝置10)裝入到該帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話160內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)帶有照相機(jī)的移動(dòng)電話160的小型化和薄型化并提高圖像質(zhì)量。
圖24～圖26分別示出在本發(fā)明的攝像裝置中應(yīng)用的棱鏡單元30a、30b、30c的相互不同的例子。棱鏡單元30a、30b、30c全都可使用與前述實(shí)施方式的攝像裝置相同的切換機(jī)構(gòu)來切換第1位置P1和第2位置P2。
在圖24所示的棱鏡單元30a中，第1棱鏡41a和第2棱鏡42a的各面201～206全部由自由曲面構(gòu)成。從第1面201入射的光在第1面201上折射并在第2面202上全反射，然后在第3面203上折射之后，在第4面204上折射。而且在第5面205上全反射之后，在第6面206上全反射，在第5面205上折射之后，在成像面45上成像。
圖25所示的棱鏡單元30b的偏心棱鏡210具有由自由曲面構(gòu)成的第1面211、第2面212以及第3面213。通過光闌部件214入射的光在第1面211上折射并入射到偏心棱鏡210，在第2面212上進(jìn)行內(nèi)部反射，再次入射到第1面211，此次進(jìn)行全反射，在第3面213上進(jìn)行內(nèi)部反射，第三次在第1面211上全反射，再次在第3面213上進(jìn)行內(nèi)部反射，第四次在第1面211上折射并在成像面45上成像。
圖26所示的棱鏡單元30c的第1棱鏡221和第2棱鏡222的各面231～238全部由自由曲面構(gòu)成。從第1面231入射的光在第1面231上折射并在第2面232上全反射，并且在第3面233上全反射之后，在第4面234和第5面235上折射，并且在第6面236和第7面237上全反射之后，在第8面238上折射并在成像面45上成像。
另外，在實(shí)施本發(fā)明時(shí)，當(dāng)然可以在不背離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)，對(duì)以棱鏡光學(xué)系統(tǒng)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、攝像元件和切換機(jī)構(gòu)為首的發(fā)明的結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行種種變更來實(shí)施。
并且，在前述實(shí)施方式中，使用手動(dòng)操作切換部件95對(duì)切換機(jī)構(gòu)90的位置進(jìn)行切換，然而也可以取代使用手動(dòng)操作切換部件95，而使用電動(dòng)機(jī)或螺線管等致動(dòng)器進(jìn)行電動(dòng)切換。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，用于入射來自物體的光束并獲得與物體像對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，其特征在于，具有棱鏡單元，用于入射來自物體的光束并在成像面上形成物體像，具有至少2個(gè)自由曲面形狀的反射面，并且用于入射來自物體的光束的入射光軸和用于從該棱鏡單元向前述成像面射出光束的射出光軸相互大致平行且具有規(guī)定間隔；攝像元件，配置在前述成像面上，把前述棱鏡單元所形成的物體像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使前述棱鏡單元沿著與前述攝像元件的受光面正交的方向在保持前述棱鏡單元的姿勢(shì)的狀態(tài)下移動(dòng)；以及切換機(jī)構(gòu)，將前述棱鏡單元沿著前述第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)選擇性地定位并保持在第1位置和與該第1位置相比位于離前述攝像元件的受光面遠(yuǎn)的位置的第2位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，前述第1位置是用于對(duì)應(yīng)于應(yīng)拍攝的物體的位置在從規(guī)定位置到大致無限遠(yuǎn)之間的情況來進(jìn)行拍攝的標(biāo)準(zhǔn)拍攝位置，前述第2位置是用于對(duì)應(yīng)于應(yīng)拍攝的物體的位置比前述規(guī)定位置近的情況來進(jìn)行拍攝的近距離拍攝位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，前述棱鏡單元具有兩個(gè)棱鏡，各棱鏡分別具有至少1個(gè)自由曲面形狀的反射面；具有折射能力的光入射面；以及具有折射能力的光出射面，還具有配置在前述兩個(gè)棱鏡之間的光闌部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，前述切換機(jī)構(gòu)可沿著與前述攝像元件的受光面平行的方向在第1設(shè)定位置和第2設(shè)定位置之間移動(dòng)，并具有定位面，該定位面包含第1面部，用于把前述棱鏡單元定位在前述第1位置；以及第2面部，用于把前述棱鏡單元定位在前述第2位置；還具有第2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，用于使前述切換機(jī)構(gòu)沿著與前述受光面平行的方向直行；抵接部，設(shè)置在前述棱鏡單元上，與前述切換機(jī)構(gòu)的前述定位面抵接；以及按壓機(jī)構(gòu)，將前述棱鏡單元的前述抵接部向前述切換機(jī)構(gòu)的定位面按壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，前述定位面沿著與前述受光面平行的方向，具有第1平面部，與前述受光面平行；以及第2平面部，與前述受光面平行并且在與前述受光面正交的方向上的位置與前述第1平面部不同，前述第1面部是前述第1平面部內(nèi)的規(guī)定部分，前述第2面部是前述第2平面部內(nèi)的規(guī)定部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，前述定位面沿著與前述受光面平行的方向，具有在與該受光面正交的方向上的位置不同的斜面，前述第1面部是該斜面中的第1部分，前述第2面部是前述斜面中的與前述第1部分不同的第2部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，前述棱鏡單元的前述抵接部形成在構(gòu)成前述棱鏡單元的棱鏡的一部分上。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，前述棱鏡單元的前述抵接部形成在構(gòu)成前述棱鏡單元的前述光闌部件的一部分上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，還具有手動(dòng)操作切換部件，該手動(dòng)操作切換部件與前述切換機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)，把前述切換機(jī)構(gòu)切換到前述第1設(shè)定位置和前述第2設(shè)定位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，還具有微調(diào)機(jī)構(gòu)，該微調(diào)機(jī)構(gòu)用于將前述棱鏡單元的前述第1位置和前述第2位置中的至少一個(gè)位置在與前述攝像元件的受光面正交的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像裝置，其特征在于，還具有微調(diào)機(jī)構(gòu)，該微調(diào)機(jī)構(gòu)用于將前述切換機(jī)構(gòu)在與前述攝像元件的受光面正交的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像裝置，其特征在于，還具有微調(diào)機(jī)構(gòu)，該微調(diào)機(jī)構(gòu)用于將前述切換機(jī)構(gòu)的前述第1設(shè)定位置和前述第2設(shè)定位置中的至少一個(gè)位置在與前述受光面平行的方向的位置上進(jìn)行微調(diào)整，并將前述棱鏡單元的前述第1位置和第2位置中的至少一個(gè)位置在與前述受光面正交的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的攝像裝置，其特征在于，前述微調(diào)機(jī)構(gòu)具有用于對(duì)使前述切換機(jī)構(gòu)沿著與前述受光面平行的方向移動(dòng)的移動(dòng)界限位置進(jìn)行限制的限制部件，并將該限制部件的位置在與前述受光面平行的方向上進(jìn)行微調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像裝置、具有攝像裝置的攝像用設(shè)備。該攝像裝置的特征在于，具有棱鏡單元，用于入射來自物體的光束并在成像面上形成物體像，具有至少2個(gè)自由曲面形狀的反射面，并且用于入射來自物體的光束的入射光軸和用于從該棱鏡單元向前述成像面射出光束的射出光軸相互大致平行且具有規(guī)定間隔；攝像元件，配置在前述成像面上，把前述棱鏡單元所形成的物體像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，使前述棱鏡單元沿著與前述攝像元件的受光面正交的方向在保持前述棱鏡單元的姿勢(shì)的狀態(tài)下移動(dòng)；以及切換機(jī)構(gòu)，將前述棱鏡單元沿著前述第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)選擇性地定位并保持在第1位置和與該第1位置相比位于離前述攝像元件的受光面遠(yuǎn)的位置的第2位置。
文檔編號(hào)G02B7/18GK1611977SQ200410086778
公開日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月31日
發(fā)明者上野史典, 中城泰生 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社