JP2005031468A

JP2005031468A - 撮像装置とそれを用いた機器

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Publication number: JP2005031468A
Application number: JP2003271485A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Yamamoto; 精一山本
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】耐性に優れ、小型でかつ安価に構成し得る、視野方向切り替え可能な撮像装置と、それを用いた機器を提供する。
【解決手段】撮像装置は、被写体像が入射する対物光学系１，２と、この対物光学系によって結像される被写体像を撮像する撮像手段５と、反射率可変式ミラー３とが撮像ユニットとして構成されており、反射率可変式ミラー３の反射率を変化させることにより、視野方向が切り替えられるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、視野方向を切り替えることが可能な撮像装置とそれを用いた機器に関する。

従来より、視野方向を切り替えることが可能な撮像装置は知られている。例えば、特許文献１は、内視鏡での視野方向を切り替える例を開示している。この例では、光学系を、視野方向が切り替えられるように回転可能な構成としている。そして、ワイヤーで引っ張ることにより、前記光学系の視野方向を切り替えている。また、特許文献２は、監視カメラなどに用いられる撮像装置において、スプリングを用いて、機械的に光路を変更するようにした例を開示している。
特開平７−３２７９１６号公報特開平５−２７１５１号公報

しかしながら、これら公知の例では、いずれも機械的な可動部を有するため、装置の耐性やコストの点で問題がある。さらに、構造が複雑になり小型化をする上でも問題があった。

本発明は、上記の如き従来装置の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐性に優れ、小型でかつ安価に構成し得る、視野方向切り替え可能な撮像装置とそれを用いた機器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、被写体からの光が入射する対物光学系と、この対物光学系によって結像される被写体像を撮像する撮像手段と、反射率可変式ミラーとを有する撮像ユニットを備え、前記反射率可変式ミラーの反射率を変化させることにより、視野方向を切り替えるようになっている。反射率可変式ミラーの反射率は、反射率可変式ミラーに供給される電圧を変化させることにより、行われる。

本発明によれば、上記反射率可変式ミラーは、ニッケル・マグネシウム系合金を成分として含む調光材料層と、この調光材料層を挟む形で配置された２つの電極層と、少なくとも一方の前記電極層と前記調光材料層との間に形成された電解質層とにより構成されている。

また、本発明によれば、前記対物光学系は、１つの撮像手段に結像する、視野方向の異なる少なくとも２つの光学系を有している。

上述の如く本発明によれば、耐性に優れ、小型で且つ安価に構成し得る、視野方向切り替え可能な撮像装置と、それを内蔵した各種の機器を提供することが出来る。

以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明する。

図１は、本発明に係る撮像装置の第１実施例を示している。図中、１は焦点距離ｆ₁の第１の撮像光学系、２は焦点距離ｆ₂の第２の撮像光学系、３は反射率可変式ミラー、４は光軸O₁上に配置された結像光学系、５は結像光学系４の結像位置に撮像面を配置した撮像デバイスである。反射率可変式ミラー３は第１の撮像光学系１の光軸O₁と第２の撮像光学系２の光軸O₂の交点に配置されている。より具体的には、これらの光軸に対して略４５°の角度をなすように配置されている。また反射率可変式ミラー３は、ニッケル・マグネシウム系合金及びパラジウムを成分として含む調光材料層３ａと、該調光材料層３ａを挟む形で配置された一対の電極層３ｂ，３ｃと、少なくとも一方の電極層と前記調光材料層との間に形成された電解質層３ｄとにより構成されている。

本実施例では、ｆ₁＝７０ｍｍ、ｆ₂＝３５ｍｍである。よって、ｆ₁／ｆ₂＝２となる。

この実施例によれば、被写体からの光は撮像光学系１、反射率可変式ミラー３を透過し、結像光学系４を通過して、撮像デバイス５に到る。すなわち、被写体の像は撮像デバイス５の撮像面上に結像する。また、別の被写体からの光は撮像光学系２を透過し、反射率可変式ミラー３で反射され、結像光学系４を通過して、撮像デバイス５に到る。よって別の被写体の像も撮像デバイス５の撮像面上に結像する。

このような構成において、本実施例によれば、反射率可変式ミラー３の透過率（あるいは反射率）を変化させることができる。よって、機械的な駆動機構を用いずに、視野を切り替えることが可能となっている。装置の耐性やコストの点で、優れた構成となっている。また、機械的な駆動機構を持たないことから、構造は簡素化でき、小型な撮像装置を実現することが出来る。

この実施例では、２つの撮像光学系の視野を略９０°変更することが出来るように配置した。但し、このような構成に限定されるものではない。例えば、反射率可変式ミラー３の配置角度を略４５°以外に設定することもできる。このようにすることにより、２つの撮像光学系の視野方向を略９０°以外に配置できることは云うまでもない。

また、本実施例では、２つの撮像光学系で共通に用いる結像光学系４を用いている。しかしながら、反射率可変式ミラー３の直後に撮像素子５を配置して、結像光学系４を省略することも可能である。

また、本実施例は、２つの撮像光学系を用いて視野を切り替える例であるが、３つ以上の撮像光学系を用いることも可能である。この場合、反射率可変式ミラーも複数用いることが望ましい。

図２は、本発明に係る撮像装置の第２実施例を示している。この実施例は、反射率可変式ミラー３の反射率を制御する制御部６と、撮像デバイス５の駆動用電源７を設けている。ここでは、反射率可変式ミラー３は、簡略化した形で示されている。

なお、第１の撮像光学系１と結像光学系４を合成した系の撮像倍率をβ₁、第２の撮像光学系２と結像光学系４を合成した系の撮像倍率をβ₂とする。本実施例では、β₁＝０．３、β₂＝０．１５となっている。よってβ₁／β₂＝２となる。反射率可変式ミラー３では、一対の電極層３ｂ，３ｃ間に所定の電圧が印加される。この電圧を制御することにより、反射率可変式ミラー３の反射と透過の割合を変化させることができる。その結果、反射状態と透過状態を切り替えることが出来るようになっている。つまり、電極間に印加される電圧を制御することにより、反射率可変式ミラー３の略透明状態と鏡面状態を変化させることが出来るようになっている。この電圧の制御を制御部６で行っている。

本第２実施例では、電源７により駆動される制御部６から第１の電圧が印加されている時に、反射率可変式ミラー３が透過状態となる。そのため、撮像光学系１を通過した光は結像光学系４を通過し、電源７で駆動される撮像デバイス５に到る。その結果、撮像デバイス５の撮像面上に被写体の像が結像する。また、電源７により駆動する制御部６から、第１の電圧とは異なる第２の電圧が印加された場合、反射率可変式ミラー３は反射状態になる。そのため、撮像光学系２を通過した光はここで反射され、結像光学系４を透過して、電源７で駆動される撮像デバイス５に到る。その結果、撮像デバイス５の撮像面上に、別の被写体の像が結像する。つまり、本実施例においても、機械的な駆動機構を用いることなしに、視野を切り替えることが可能となっている。すなわち、装置の耐性やコストの点で優れた構成となっている。

本第２実施例では、２つの撮像光学系の視野を略９０°変更することが出来るように配置した。しかしながら、反射率可変式ミラー３の配置角度を略４５°以外に設定することにより、２つの撮像光学系の視野方向を略９０°以外に配置できることは云うまでもない。

また、本実施例では、２つの撮像光学系で共通に用いる結像光学系４を用いている。しかしながら、反射率可変式ミラー３の直後に撮像デバイス５を配置して、結像光学系４を省略することも可能である。

また、撮像デバイス５は、別途設ける制御装置で制御するようにしても良い。

図３は、本発明に係る撮像装置の第３実施例を示している。この実施例では、第１の撮像光学系１及び第２の撮像光学系２の近傍に、各撮像光学系の視野方向を照明する照明光学系８，９をそれぞれ設けている。

本第３実施例では、撮像光学系１を用いて撮影するときは、照明光学系８を使用する。また、撮像光学系２を用いて撮像するときは、照明光学系９を使用するようにする。本実施例ではこのように構成したから、撮像光学系１及び撮像光学系２を用いて、２方向の被写体を常に最適な明るさで撮影することが可能となるという利点がある。

なお、本実施例のその他の作用効果、変形及び修正については、第２実施例で述べたのと同様であるので、それらについての説明は省略する。

図４は、本発明に係る撮像装置の第４実施例を示している。この実施例は、第１の撮像光学系１、第２の撮像光学系２、反射率可変式ミラー３、結像光学系４、撮像デバイス５、制御部６及び電源７が、両端部が球状をなすカプセル型外装１０内に組み込まれている。そして、照明光学系８がカプセル型外装１０の端部に第１の撮像光学系１を挟んで一対設けられ、照明光学系９がカプセル型外装１０の側壁に設けられている。

この実施例においては、カプセル型外装１０は、φ１５ｍｍ（直径）×３０ｍｍ以下（長さ）の大きさを有している。

本第４実施例でも、撮像光学系１を用いて撮影するときは、照明光学系８を使用する。また、撮像光学系２を用いて撮像するときは、照明光学系９を使用するように構成している。よって、本実施例においても、撮像光学系１及び撮像光学系２を用いて、２方向の被写体を常に最適な明るさで撮影することが可能である。

図５は、本発明に係る撮像装置の第５実施例を示している。この実施例は、内視鏡として構成された例である。先端挿入部１１内には、第１の撮像光学系１、第２の撮像光学系２、反射率可変式ミラー３、結像光学系４、撮像デバイス５、制御部６、第１の照明光学系８及び第２の照明光学系９が、図示のごとく組み込まれている。１２は先端挿入部１１の操作を行う操作部、１３は内視鏡と内視鏡を操作する装置（図示せず）とを接続するためのコネクタ部、１４は操作部１２とコネクタ部１３とをユニバーサルに接続する軟性部である。

本実施例の作用効果、変形及び修正については、上記実施例で述べたのと同様であるので説明を省略する。ただし、本実施例によれば、特に、撮像装置が機械的な駆動機構を持たないことから、内視鏡先端部の構造を簡素化できる。その結果、先端挿入部１１の径がの細い内視鏡を実現することが出来る。

図６は、本発明に係る撮像装置の第６実施例を示している。この実施例は、携帯電話として構成された例である。図６（a）に示すように、本実施例では、第１の撮像光学系１が光軸を直角に折り曲げるための反射率可変式ミラー３' を含んでいる。これにより、第１の撮像光学系１と第２の撮像光学系２の視野が略１８０°変わるように構成している。反射率可変式ミラー３' は、反射率可変式ミラー３と同様に構成されている。また、各ミラーの反射率は、制御部６により独立に制御されるようになっている。即ち、反射率可変式ミラー３と反射率可変式ミラー３' では、各電極間に電圧を印加できるようになっている。このようにすることにより、反射と透過の割合を独立して変化させて、反射状態と透過状態を切り替えることが出来るようになっている。

本第６実施例によれば、制御部６から第１の電圧が反射率可変ミラー３'に印加されていると、反射率可変ミラー３' は反射状態になる。一方、第１の電圧とは異なる電圧が制御部６から反射率可変式ミラー３に印可されるので、反射率可変式ミラー３は透過状態となる。よって、撮像光学系１を通過した光は、結像光学系４を通過し、撮像デバイス５に到る。よって被写体の像が撮像デバイス５の撮像面上に結像する。また、制御部６から第２の電圧が反射率可変式ミラー３に印加されていると、反射率可変式ミラー３は反射状態となる。よって、撮像光学系２を通過した光はここで反射されて結像光学系４を通過し、撮像デバイス５に到る。その結果、別の被写体の像が撮像デバイス５の撮像面上に結像する。なお、このとき、制御部６からは、前記のように反射率可変式ミラー３'が反射状態になるような電圧が印加されている。

このように、本実施例によれば、機械的な駆動機構を用いずに、視野を切り替えることができる。すなわち、装置の耐性やコストの点で優れた構成となっている。また、機械的な駆動機構を持たないことから、構造は簡略化できる。よって、例えば図６（b）に示すように、小型で２方向の視野のカメラを持つ携帯電話を提供することが出来る。

また、本実施例では、反射率可変式ミラー３，３' は何れの光学系に対しても略４５°の角度で配置されている。しかしながら、これらの反射率可変式ミラーの配置角度を調整することで、２つの撮像光学系の視野方向を略１８０°以外に配置できることは云うまでもない
なお、本実施例では、結像光学系４を２つの撮像光学系で共用している。しかしながら、反射率可変式ミラー３の直後に撮像デバイスを配置して、結像光学系４を省略することも可能である。

また、本実施例は２つの撮像光学系を用いて視野を切り替えているが、３つ以上の撮像光学系を用いることも可能である。この場合、反射率可変式ミラーも複数用いることが望ましい。

図７は、本発明に係る撮像装置の第７実施例を示している。この実施例は、第１撮像光学系１と第２撮像光学系２の視野を、略９０°異ならせるように配置した携帯電話の例である。即ち、この実施例では、第１の撮像光学系１の光軸Ｏ₁と第２の撮像光学系２の光軸Ｏ₂とが略直交するように、第１の撮像光学系１と第２の撮像光学系２が配置されている。そして、制御部６の制御により反射率可変式ミラー３を透過状態にした場合撮像光学系１を通過した光は結像光学系４を通過して撮像デバイス５に到る。よって、被写体の像が、撮像デバイス５の撮像面上に結像する。また、制御部６の制御により反射率可変式ミラー３を反射状態にした場合、撮影光学系２を通過した光は、結像光学系４を通過して、撮像デバイス５に到る。別の被写体の像が、撮像デバイス５の撮像面上に結像する。

本実施例では、反射率可変式ミラー３は、何れの撮像光学系に対しても略４５°の角度をなすように配置されている。しかしながら、反射率可変式ミラー３の配置角度を調整することで、２つの撮像光学系の視野方向を略９０°以外に配置できることは云うまでもない。

本実施例では、結像光学系４を２つの撮像光学系で共用している。しかしながら、反射率可変式ミラー３の直後に撮像デバイスを配置して、結像光学系４を省略することも可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明は特許請求の範囲に記載した特徴の他に、下記の特徴も有している。

（１）前記第１の光学系と前記第２の光学系は、互いに異なる撮像倍率を有している請求項３に記載の撮像装置。

（２）前記第１の光学系と前記第２の光学系は、互いに異なる焦点距離を有している請求項３に記載の撮像装置。

（３）前記第１の光学系と前記第２の光学系の視野方向が、略９０°異なっている請求項３に記載の撮像装置。

（４）前記撮像ユニットは機械的な可動部を含んでいない請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。

（５）前記反射率可変式ミラーの反射率を制御する制御部を具備した請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。

（６）前記撮像手段と前記制御部に電力を供給する電源を具備した上記（５）に記載の撮像装置。

（７）照明光学系を具備した請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。

（８）先端部に、請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置を含んでいる内視鏡。

（９）カプセル内に、請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置を含んでいるカプセル内視鏡。

（１０）本体内に、請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置を含んでいるカメラ付き携帯電話。

本発明の第１実施例を示す図である。本発明の第２実施例を示す図である。本発明の第３実施例を示す図である。本発明の第４実施例を示す図である。本発明の第５実施例を示す図である。本発明の第６実施例を示す図で、（a）は撮像装置の構成図、（b）はそれを内蔵した携帯電話の斜視図である。本発明の第７実施例を示す図で、（a）は撮像装置の構成図、（b）はそれを内蔵した携帯電話の斜視図である。

符号の説明

１第１の撮像光学系
２第２の撮像光学系
３反射率可変式ミラー
４結像光学系
５撮像デバイス
６制御部
７電源
８，９照明光学系
１０カプセル型外装
１１内視鏡の先端挿入部
１２操作部
１３コネクタ部
１４軟性部

Claims

被写体からの光が入射する対物光学系と、この対物光学系によって結像される被写体像を撮像する撮像手段と、反射率可変式ミラーとを有する撮像ユニットを備え、前記反射率可変式ミラーの反射率を変化させることにより、視野方向を切り替えるようにした撮像装置。
前記反射率可変式ミラーを、ニッケル・マグネシウム系合金を成分として含む調光材料層と、この調光材料層を挟む形で配置された２つの電極層と、少なくとも一方の前記電極層と前記調光材料層との間に形成された電解質層とにより構成した請求項１に記載の撮像装置。
前記対物光学系が、第１の光学系と第２の光学系とを有している、請求項１または２に記載の撮像装置。