JP2005189474A - 撮像部、レンズユニット、および撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、自由曲面プリズムを備える撮像部またはレンズユニットを撮像条件に応じて交換できる撮像システムを提供する。
【解決手段】 撮像システムは、本体部２と、この本体部２に設けられた取付部２ａに装着される交換式の撮像部３とを有する。撮像部３は、結像光学系１０と撮像素子２１と記録部２２と撮像部側係合部３１と撮像部側端子部４０を備える。結像光学系１０は、自由局面形状に形成された反射面を有するプリズム光学系を含み、入射光軸λｉと射出光軸λｏとが同軸に配置されない。記録部２２は、撮像部３の固有データを記録する。本体部２は、シーケンス制御回路２７と本体側係合部３２と本体側端子部４５とを備える。シーケンス制御回路２７は、固有データに基づいて本体部２の制御を行なう。撮像部３は、撮像条件に応じて異なる仕様の撮像部３に交換する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、デジタルカメラ、カメラ付携帯電話等に設けられ、特に、結像光学系に自由曲面プリズムを使用した交換式の撮像部またはレンズユニットと、この撮像部またはレンズユニットを備える撮像システムに関する。

レンズ交換式の銀塩フィルム用のカメラシステムは、古くから実用化されている。また、レンズ交換式のデジタルカメラも最近では、一般的になってきている。これらのカメラでは一般的に共軸の光学系が使用されている。共軸の光学系とは、光学系の光軸（撮像系の絞りの中心と撮像画面の中心を結ぶ軸）に対してレンズなどの光学素子が回転対象に設けられた光学系である。上記のレンズ交換式のカメラに使用される交換レンズは、光学系の形状に合わせて円筒形状にレンズ鏡筒が形成されている。また、これら交換レンズをカメラボディに取り付けるマウント部の形状は、円環形状に形成されている。

また、光学系に偏心光学系を使用した撮像装置として、例えば、自由曲面プリズムを使用した撮像装置が、特許文献１および特許文献２に開示されている。これらの特許文献では、２個のプリズムを組み合わせて使用することが記載されている。また、いずれの特許文献においても、物体に近い方の第１プリズムは、光入射面、反射面、光射出面を有し、撮像面に近い方の第２プリズムは、光入射面、２つの反射面、光射出面を有している。そして、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。

特許文献１および特許文献２に記載されている技術の狙いは、プリズムを使用して結像光学系を形成し、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物体像を得ることにある。

また、デジタルカメラを着脱可能に設けた携帯端末が特許文献３に開示されている。携帯端末のデジタルカメラは、レンズ部と受像部と撮像データ生成部と調整機構部とカメラ制御部とバッテリとを備える。このデジタルカメラは、レンズ部に入射された被写体の像を画像データに生成し、携帯端末に装着された状態においては、接続端子を介して有線で画像データを携帯端末本体側に出力し、携帯端末から取外された状態においては、送受信部を介して無線で画像データを携帯端末本体側に出力する。
特開２００２−１９６２４３号公報 特開２００３−８４２００号公報 特開２００２−３３５４３４号公報

ところで、最近のデジタルカメラやカメラ付携帯電話等の撮像装置は、小型化、薄型化、高性能化が要求されている。これらの撮像装置に共軸系の光学系を使用した場合、光学系の小型化や薄型化を重視すると、同軸上に並ぶ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、光学系で発生する歪曲収差を小さく抑えることが困難になり画質が低下する。逆に、高性能化を重視して画質を良くしようとすると、レンズの枚数が多くする必要が生じるため、光学系が大きくなるという問題が発生する。つまり、共軸系の光学系を使用する場合、小型化および薄型化と高画質化とを同時に満足させることが難しい。

また、デジタルカメラやカメラ付携帯電話などの撮像装置においても、撮像素子の画素数の増加にともない、撮像光学系の性能の差が画質に現れるようになってきている。そのため、撮像条件に応じて撮像光学系を取り替えられるようにする要望がある。銀塩フィルムを用いるカメラと同じ大きさの本体ボディを持つデジタルカメラは、これまでのカメラと同じ交換レンズを用いることができるが、特許文献１や特許文献２に示された自由曲面プリズムを備える撮像装置においては、交換用のレンズに関する記載がない。また、特許文献３に開示されている携帯端末のデジタルカメラは、光学系を交換することを目的に着脱されるものではない。

そこで、本発明は、自由曲面プリズムを備える撮像部またはレンズユニットを撮像条件に応じて交換できる撮像システムと、この撮像システムに適用される交換用の撮像部およびレンズユニットを提供することを目的とする。

本発明に係る撮像システムは、交換式の撮像部と、この撮像部を装着する取付部が設けられた本体部とを有する。撮像部は、結像光学系と撮像素子と記録部と撮像部筐体と撮像部側端子部と撮像部側係合部とを備える。結像光学系は、物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成し、自由局面形状に形成された少なくとも１面以上の反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と結像面へ射出する光束の射出光軸とが同軸に配置されない。撮像素子は、結像面に配置されて結像光学系によって形成される物体像を画像データに変換する。記録部は、撮像部の固有データを記録する。撮像部筐体は、結像光学系と撮像素子とを収納する。撮像部側端子部は、撮像部筐体の外周部に設けられて、画像データおよび固有データを本体部に出力し、撮像部の動作制御を行なうための動作制御信号が本体部から入力される。撮像部側係合部は、撮像部筐体の外周部に設けられて、撮像部を取付部に装着する。本体部は、操作部材と動作制御信号発生手段と本体側端子部と本体側制御手段と記録手段と本体側係合部とを備える。操作部材は、マニュアル操作されることによって撮像部の動作を制御する操作信号を出力する。動作制御信号発生手段は、操作信号が入力されて撮像部の動作制御を行なう動作制御信号を出力する。本体側端子部は、本体部の外周部に設けられ、画像データおよび固有データが入力され、動作制御信号を撮像部に出力する。制御手段は、固有データに基づいて本体部の制御を行なう。記録手段は、画像データを記録する。本体側係合部は、本体部の外周部に設けられて撮像部側係合部と係合し、撮像部を取付部に保持する。

この場合、固有データは、撮像素子の画素数に関するデータ、または、撮像部の焦点距離またはＦ値に関するデータ、または、撮像部を個別に識別するための識別データを含むことが好ましい。撮像素子の画素数に関するデータを含む場合、本体部は、さらに画像データを圧縮するデータ圧縮手段を有し、制御手段は、画素数データに基づいて画像データを圧縮するシーケンスを変更する。撮像部の焦点距離またはＦ値に関するデータを含む場合、制御手段は、記録手段に画像データを記録する際に、画像データに併せて撮像部の焦点距離またはＦ値に関するデータを記録する。撮像部を個別に識別するための識別データを含む場合、制御手段は、識別データに基づいて撮像操作に対する動作許可を行なう。

また、撮像部は、撮像部筐体の全体形状がプリズム光学系の外形に沿った直方体形状に形成され、撮像部を本体部に対してスライドさせて装着する。

本発明に係る他の形態の撮像システムは、交換式のレンズユニットと、このレンズユニットを装着する取付部が設けられた本体部とを有する。レンズユニットは、結像光学系と記録部とレンズユニット筐体と光出力部とデータ出力部とレンズユニット側係合部とを備える。結像光学系は、物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成し、自由曲面形状に形成された少なくとも１面以上の反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と結像面へ射出する光束の射出光軸とが同軸に配置されない。記録部は、レンズユニットの固有データを記録する。レンズユニット筐体は、結像光学系を収納する。光出力部は、レンズユニット筐体から光束を出力する。データ出力部は、固有データを本体部に出力する。レンズユニット側係合部は、レンズユニット筐体の外周部に設けられて、レンズユニットを取付部に装着する。本体部は、光入力部と撮像素子と記録手段とデータ入力部と本外部制御手段と操作部材と本外側係合部とを備える。光入力部は、光出力部から出力された光束が入力される。撮像素子は、光入力部から入力された光束を受けて、結像面で形成される物体像を画像データに変換する。記録手段は、撮像素子から出力される画像データを記録するデータ入力部は、本体部の外周部に設けられて、固有データが入力される。制御手段は、固有データに基づいて本体部の制御を行なう。操作部材は、マニュアル操作されることによって撮像に係る動作を制御する操作信号を出力する。本体側係合部は、本体部の外周部に設けられてレンズユニット側係合部と係合し、レンズユニットを取付部に保持する。

この場合、固有データは、レンズユニットの焦点距離またはＦ値に関するデータ、または、レンズユニットを個別に識別するための識別データを含むことが好ましい。レンズユニットの焦点距離またはＦ値に関するデータを含む場合、制御手段は、記録手段に画像データを記録する際に、画像データに併せてレンズユニットの焦点距離またはＦ値に関するデータを記録する。レンズユニットを個別に識別するためのデータを含む場合、制御手段は、識別データに基づいて、撮像機能の動作許可を行なう。

また、レンズユニットは、レンズユニット筐体の全体形状がプリズム光学系の外形に沿った直方体形状に形成され、レンズユニットを本体部に対してスライドさせて装着する。

また、本発明に係る交換式の撮像部は、撮像システムの本体部に設けられる取付部に装着して使用される。この撮像部は、結像光学系と撮像素子と記録部と撮像部筐体と撮像部側端子部と撮像部側係合部とを備える。結像光学系は、物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成し、自由曲面形状に形成された少なくとも１面以上の反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と結像面へ射出される光束の射出光軸とが同軸に配置されない。撮像素子は、結像面に配置されて、物体像を画像データに変換する。記録部は、撮像部の固有データを記録する。撮像部筐体は、結像光学系と撮像素子とを収納する。撮像部側端子部は、撮像部筐体の外周部に設けられて、画像データおよび固有のデータを本体部に出力し、撮像部の動作制御を行なうための動作制御信号が本体側から入力される。撮像部側取付部は、撮像部筐体の外周部に設けられて、撮像部を本体部の取付部に装着する。

本発明に係る交換式のレンズユニットは、撮像システムの本体部に設けられる取付部に装着して使用される。このレンズユニットは、物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成し、自由曲面形状に形成された少なくとも１面以上の反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と結像面へ射出される光束の射出光軸とが同軸に配置されない。レンズユニット筐体は、結像光学系を収納する。光出力部は、レンズユニット筐体から光束を出力する。記録部は、レンズユニットの固有データを記録する。データ出力部は、固有データを本体部に出力する。レンズユニット側係合部は、レンズユニット筐体の外周部に設けられて、レンズユニットを本体部の取付部に装着する。

また、本発明に係るさらに他の形態の撮像システムは、操作部が設けられた本体と、撮像条件に応じて仕様の異なる複数の中から選択され、本体に設けられた取付部に装着されて使用される光学ユニットと、光学ユニットに内蔵されて物体から入射される光束の入射光軸に対して結像面へ射出する光軸の射出光軸が同軸に配置されない結像光学系と、自由曲面形状に形成された少なくとも１つの反射面を有して結像光学系に含まれるプリズム部と、結像面に配置されてこの結像面に形成される物体像を画像データに変換する撮像素子と、光学ユニットに搭載されて光学ユニットに関する固有データを記録する記録部と、光学ユニットに設けられて固有データを本体へ出力するデータ出力部と、本体に設けられて固有データが入力されるデータ入力部と、固有データに基づいて本体の撮像動作を制御する本体側制御部とを備える。

撮像素子が光学ユニットに内蔵される場合、光学ユニットに設けられて光学ユニットの撮像動作を制御する制御信号が本体から入力される信号入力部と、光学ユニットに設けられて、画像データを出力する画像出力部と、本体に設けられて光学ユニットの撮像動作を制御する制御信号を出力する信号出力部と、本体に設けられて画像データが入力される画像入力部とを備える。また、撮像素子が本体に内蔵される場合、光学ユニットに設けられて射出光軸に沿って光束を出力する光出力部と、本体に設けられて射出光軸に沿って光束が入力される光入力部とを備える。

本発明の撮像システムによれば、撮像部又はレンズユニットを着脱することができ、仕様の異なるものと交換することが容易に行なえる。したがって、撮像条件に応じて撮像部またはレンズユニットを適宜交換することによって、幅広い撮像条件に対応することができる。また、撮像部又はレンズユニットが固有データを備えるので、撮像条件に応じてこの撮像部又はレンズユニットを他のものと交換した場合に、それぞれの撮像部又はレンズユニットに応じた撮像制御を行なうことができる。

本発明に係る第１の実施形態の撮像システムについて、カメラ付携帯端末１を一例に図１から図４を参照して説明する。カメラ付携帯端末１は、図１に示すように、本体部２と撮像部３とを備える。本体部２には、撮像部３を装着する取付部２ａが形成されている。取付部２ａは、本体部２の角部の１つを直方体形状に切欠いたように形成されている。撮像部３は、取付部２ａに装着されると、図２に示すように、本体部２の外形に対して面一に納まる。また、図１に示されるように、撮像部３は、本体部２から取外せるように設けられている。なお、仕様の異なる撮像部３を取付部２ａに装着した場合は、本体部２の外形よりも突出していても良いし、逆に窪んでいても良い。

撮像部３は、図２に示す第１プリズム１１と第２プリズム１２と撮像素子２１と記録部２２と撮像部筐体３０と撮像部側端子部４０と、図１および図３に示す撮像部側係合部３１とロックピン５１とを備える。この場合、撮像部３は、撮像素子２１を内蔵する光学ユニットである。第１プリズム１１は、第１入射面１１ａと第１反射面１１ｂと第１射出面１１ｃとを備える。第２プリズム１２は第２入射面１２ａと２つの第２反射面１２ｂ，１２ｃと第２射出面１２ｄとを備える。第１反射面１１ｂと第２反射面１２ｂ，１２ｃとは、それぞれ自由曲面形状に形成されている。

第１プリズム１１の第１入射面１１ａから入射される光束は、第１反射面１１ｂで反射された後、第１射出面１１ｃから射出される。第１射出面１１ｃから射出された光束は、第２プリズム１２の第２入射面１２ａから入射され、第２反射面１２ｂ，１２ｃで反射された後、第２射出面１２ｄから結像面Ａに向けて射出される。また、物体から第１入射面１１ａ入射される光束の入射光軸λｉと結像面Ａに向けて第２射出面１２ｄから射出される光束の射出光軸λｏとは、同軸に配置されていない。

つまり、第１プリズム１１と第２プリズム１２とは、自由曲面形状に形成された少なくとも１つの反射面を有するプリズム光学系を構成し、図２に示すように物体からの光束が入射されて結像面Ａに物体像を形成する結像光学系１０に含まれるプリズム光学系の一例である。したがって、プリズム光学系は、２つのプリズムを備える他に、第３のプリズムやレンズを備えても良いし、１つのプリズムで構成されても良い。また、結像光学系１０は、フィルタや絞りなどをさらに備えても良い。

このようなプリズムで構成されるプリズム光学系の特徴としては、次のような利点がある。
（１）３面ある反射面１１ｂ，１２ｂ，１２ｃは、パワーを有する自由曲面を使用しているが、これらの反射面１１ｂ，１２ｂ，１２ｃは、レンズ等の屈折光学系と比較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ることがない。
（２）コンパクトな空間内に７つの光学面（第１入射面１１ａ、第１反射面１１ｂ、第１射出面１１ｃ、第２入射面１２ｂ，１２ｃ、第２射出面１２ｄ）を有することができる。したが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。
（３）光学性能を高めるためには、光学系全体の光路長をある程度長くすることが好ましい。このようなプリズム光学系を使用し、光路を折り曲げていることによって、光路長が長く、全体の大きさがコンパクトな結像光学系１０を実現することができる。
つまり、光学系が締める占有体積がコンパクトでありながら画質の良い物体像を得ることができる。

撮像素子２１は、例えばフォトトランジスタなど光を電気信号に変換する半導体素子が受光面２１ａに多数並べられたＣＣＤ（Charge-coupled device）である。撮像素子２１は、結像面Ａに受光面２１ａが配置され、結像面Ａで結像される物体像を電気的信号の画像データに変換し出力する。撮像素子２１は、基板２３に実装されている。撮像素子２１を配置した側を一方側とする場合の他方側となる基板２３の第１プリズム１１側端部には、記録部２２が実装されている。記録部２２は、撮像部３の固有データとして、撮像素子２１の画素数に関するデータ（例えば、受光面２１ａの画像幅および画像高さ）、撮像部３の焦点距離（第１プリズム１１および第２プリズム１２で構成されるプリズム光学系を含む結像光学系１０の焦点距離）、光学系の明るさを示す量であるＦ値、撮像部３を個別に識別する識別データ（例えば、製造番号や撮像部の種類をあらわすデータ）等を記録している。

撮像部筐体３０は、ベース３０ａとカバー３０ｂとを有しており、結像光学系１０と撮像素子２１と記録部２２とを収納する。撮像部筐体３０は、結像光学系１０の外形形状に沿って直方体形状に形成されている。撮像部筐体３０の外周部となるベース３０ａの外面は、撮像部３の装着面３ａであって、図１に示すように、撮像部側係合部３１が設けられている。撮像部側係合部３１は、図３に示すように、装着面３ａから突出しており、先端が鉤形に曲がっている。

撮像部筐体３０の内部に面したベース３０ａの内側面には、撮像素子２１および記録部２２が実装された基板２３が取り付けられている。また、撮像素子２１が実装された基板２３の端部には、撮像部側端子部４０が設けられている。撮像部側端子部４０は、撮像部筐体３０のベース３０ａを貫通し、撮像部筐体３０の外側に露出しており、撮像部筐体３０の外周部に設けられた形となる。

撮像部側端子部４０は、撮像部３の動作制御を行なう制御信号が本体部２から入力される信号入力部４１、画像データを出力する画像出力部４２、および記録部２２の固有データを出力するデータ出力部４３のほか、電力入力部４４を備えており、それぞれ図２に示すように、片持ちのばね接点で形成されている。なお、図２に示した接点の形状は、一例であって、接続端子として導通が取れれば他の形でも構わない。

撮像部筐体３０のカバー３０ｂは、ベース３０ａの外縁と接着固定されており、物体からの光束を第１プリズム１１の第１入射面１１ａに通過させる入射窓３０ｃを備えている。入射窓３０ｃには、防塵などを目的とするカバーガラスや赤外線をカットするためのフィルタが嵌め込まれている。

また、カバー３０ｂの板厚内には、図３に示すように、ロックピン５１とスプリング５２とを備えている。ロックピン５１には、撮像部筐体３０の外部に露出する操作ノブ５１ａが形成されている。スプリング５２は、このロックピン５１を装着面３ａから突出する方向に付勢する。

本体部２に設けられた取付部２ａには、図１〜図３に示すように、撮像部３の装着面３ａと対向する被装着面２ｂが設けられている。被装着面２ｂには、本体側係合部３２と本体側端子部４５とロック孔５３とが設けられている。本体側係合部３２は、被装着面２ｂから凹設されたキースロットであり、撮像部３の装着面３ａに設けられたキーとなる撮像部側係合部３１に対応する位置に配置されている。

撮像部側係合部３１は、撮像部３の装着面３ａと取付部２ａの被装着面２ｂとが合わされた状態で本体側係合部３２に差し込まれ、キースロットの延びる方向に沿って撮像部３をスライドさせることで、本体側係合部３２と係合される。ロックピン５１とロック孔５３とは、本体部２と撮像部３との間に設けられるロック機構５０である。ロックピン５１が、ロック孔５３に嵌入されることで、撮像部３が本体部２から脱落することを防止される。撮像部３を取外す場合は、スプリング５２に抗ってロックピン５１の操作ノブ５１ａを操作し、ロック機構５０を解除する。なお、ロック機構５０の形態は、撮像部３が取付部２ａに装着された状態で、撮像部側係合部３１と本体側係合部３２とのスライド動作を規制するものであれば、図１および図３に示す以外の形状および配置でも良い。

なお、撮像部側係合部３１と本体側係合部３２との関係は、逆に設けられていても良い。つまり、撮像部側係合部３１をキースロットに、本体側係合部３２をキーに形成しても良い。また、撮像部側係合部３１および本体側係合部３２の形状は、図３に示したように、スライドさせる方向Ｓを横切る断面がＬ字形のものに限らない。すなわち、撮像部３をスライド装着した結果、撮像部３が本体部２の取付部２ａに対してがたつくこと無くしっかりと保持されていれば良い。

本体側端子部４５は、撮像部側端子部４０に対向して設けられ、撮像部３の動作制御を行なう制御信号を出力する信号出力部４６、画像データが入力される画像入力部４７、および撮像部３の固有データが入力されるデータ入力部４８のほか、撮像部に電力を供給する電力出力部４９を備えており、それぞれ図１および図２に示すように、撮像部側端子部４０のばね接点と当接する摺動接点として形成されている。なお、接点の形状は、撮像部側端子部４０と逆の関係に設けられていても良い。つまり、撮像部側端子部４０の接点を摺動接点に形成し、本体側端子部４５の接点をばね接点に形成しても良い。

カメラ付携帯端末１の全体構成を示すブロック図を図４に示す。撮像部３には、上述の結像光学系１０と撮像素子２１と記録部２２の他に撮像素子インターフェース回路２４と撮像部側通信制御回路２５とを備える。本体部２には、本体側通信制御回路２６、シーケンス制御回路２７、圧縮伸長回路２８、記録手段２９、適用される記録媒体２９ａ、レリーズボタン６１、操作ボタン群６２、表示手段７０、無線通信手段８０とを備えている。この場合、適用される記録媒体２９ａとは、本体部２に内蔵されたメモリ、あるいは、本体部２に着脱可能に設けられるメモリカードや磁気記録装置などを意味するものである。

撮像素子インターフェース回路２４は、撮像素子２１と撮像部側通信制御回路２５との間に設けられている。記録部２２および撮像部側端子部４０は、撮像部側通信制御回路２５に接続されている。本体側通信制御回路２６は、本体側端子部４５とシーケンス制御回路２７との間に設けられている。

シーケンス制御回路２７は、本体側制御手段の一例であって、圧縮伸長回路２８、記録手段２９、レリーズボタン６１、操作ボタン群６２、表示手段７０のモニターインターフェース７１、および無線通信手段８０の無線通信回路８１が接続されている。圧縮伸長回路２８は、画像データの圧縮および圧縮された画像データの伸長を行なうデータ圧縮伸長手段である。記録手段２９は、適用される記録媒体２９ａに対して、圧縮された画像データおよびこの画像データに関連するデータを記録する。

レリーズボタン６１および操作ボタン群６２は、操作部材の一例であって、本体部２の外面に露出している。レリーズボタン６１および操作ボタン群６２は、マニュアル操作されることによって、撮像部３の撮像動作を制御する操作信号を出力する。表示手段７０は、モニターインターフェース７１に接続されて本体部２の外面に画像表示面を露出させたモニター７２を備える。無線通信手段８０は、無線通信回路８１に接続されて本体部２の外面に面して設けられたアンテナ８２を備えている。

以上のように構成されたカメラ付携帯端末１は、撮像部３を利用して撮影する場合、レリーズボタン６１を操作することで、レリーズボタン６１から操作信号がシーケンス制御回路２７に出力される。シーケンス制御回路２７は、動作制御信号発生手段を有しており、操作信号が入力されることで、撮像部３の撮像動作を制御する動作制御信号を出力する。動作制御信号は、本体側通信制御回路２６を介して本体側端子部４５から撮像部３へ出力される。撮像部３は、動作制御信号に基づき撮像し、画像データを撮像部側通信制御回路２５を介して撮像部側端子部４０から本体部２へ出力する。また、撮像部３は、画像データとともに撮像部３の固有データを撮像部側通信制御回路２５を介して本体部２へ出力する。

シーケンス制御回路２７は、固有データに含まれる撮像素子２１の画素数に関する画素数データを基に、得られた画像データを圧縮するシーケンスを変更する。また、シーケンス制御回路２７は、圧縮された画像データを記録手段２９により適用された記録媒体２９ａに記録する際に、固有データに含まれる撮像部３の焦点距離およびＦ値に関するデータを画像データとともに記録する。

また、撮像条件に応じて用意された異なる仕様の撮像部３に交換された場合、シーケンス制御回路２７は、撮像部３の固有データに含まれる識別データを基に、その撮像部３が本体部２に適合性などを判断し、撮像動作の動作許可を行なう。そして、交換された撮像部３の固有データに含まれる画素数データや撮像部３の焦点距離、Ｆ値に関するデータに基づいて、取得された画像データの圧縮伸長のシーケンスを変更するなど、本体部２の制御を交換された撮像部３に適合させる。

このように構成されたカメラ付携帯端末１は、撮像条件に応じて撮像部３を異なる仕様の撮像部３と交換することができるので、幅広い撮像条件に適合することができる。また、撮像部３は、自由局面形状の反射面を備えるプリズム光学系を含む結像光学系で構成され、全体形状が、結像光学系１０の外形形状に沿って直方体形状に設けられており、この直方体の一つの面に沿ってスライドさせて、本体部２に装着される。したがって、撮像部３の入射光軸λｉおよび射出光軸λｏに沿う方向の寸法を小さくすることができるとともに、撮像素子２１の受光面積を小さくすることなく撮像素子２１の対辺に沿う撮像部３の幅を狭めることができる。

本発明に係る第２の実施形態の撮像システムについて、カメラ付携帯端末１ａを一例に図５〜図７を参照して説明する。なお、第１の実施形態におけるカメラ付携帯端末１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。

このカメラ付携帯端末１ａは、撮像素子２１が本体部２側に内蔵されていることが第１の実施形態のカメラ付携帯端末１と異なる。したがって、これにともないカメラ付携帯端末１ａは、本体部２と、取付部２ａに装着される撮像部３との接続形態が異なっている。また、本実施形態において、撮像部３は、撮像素子２１を備えないので、レンズユニットとしての機能を有している。つまり、第１の実施形態における撮像部３が、撮像素子２１を備える光学ユニットであることに対して、本実施形態の撮像部３は、撮像素子２１を備えていない光学ユニットである。

まず、図５に示すように、撮像部筐体３０の第２プリズム１２側のベース３０ａには、光出力部９１が設けられている。この光出力部９１は、射出光軸λｏに沿って第２プリズム１２の第２射出面１２ｄから射出される光束を通過させる射出窓である。また、この光出力部９１に対向する本体部２の被装着面２ｂには、光入力部９２が設けられている。光出力部９１および光入力部９２には、図５および図６に示すように、防塵を目的とするカバーガラスや、赤外線をカットするためのフィルタが嵌め込まれている。

撮像素子２１は、図６に示すように、射出光軸λｏ上の結像面Ａの位置に受光面２１ａが位置決めされるように、本体部２の中に配置される。また、撮像素子インターフェース回路２４は、図７に示すように、本体部２で撮像素子２１とシーケンス制御回路２７との間に設けられる。したがって、撮像部３に設けられた撮像部側端子部４０には、画像出力部４２が不要である。

また、本体側端子部４５は、信号出力部４６、データ入力部４８、電力出力部４９を備える。なお、本体側端子部４５は、第１の実施形態の本体側端子部４５と同様に画像入力部４７をさらに備えることで、第１の実施形態に示した撮像素子２１を内蔵する撮像部３にも対応することができるようになる。また、光出力部９１および光入力部９２が設けられたことにより、撮像部側端子部４０および本体側端子部４５は、第１プリズム１１側に配置されている。

以上のように、撮像素子２１が、本体部２側に設けられることによって、撮像部３の射出光軸方向の寸法を小さくすることができる。また、撮像部３に撮像素子２１を備えないので、撮像部３の製造コストを安く抑えることができる。

本発明に係る第３の実施形態の撮像システムについて、カメラ付携帯端末１ｂを一例に図８および図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態におけるカメラ付携帯端末１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。このカメラ付携帯端末１ｂは、撮像部側端子部４０および本体側端子部４５と、ロック機構５０とが第１の実施形態のカメラ付携帯端末１と異なる。

撮像部側端子部４０は、装着面３ａから本体部２側に向かって突出している。これに対応して、本体側端子部４５は、被装着面２ｂから凹設された窪みの側壁に設けられている。撮像部側端子部４０の個々の接点は、本実施形態では、短冊状に形成されて第２プリズム１２側に向けて設けられており、撮像部３がスライド移動されて取付部２ａに納まった装着状態で、本体側端子部４５のばね接点と当接する。また、ロック機構５０のロックピン５１が本体部２側に設けられ、ロック孔５３が撮像部３側に設けられている。

なお、撮像システム全体の構成は、第１の実施形態のカメラ付携帯端末１の図４に示されたブロック図と同じであるので本実施形態での説明を省略する。
また、各実施形態において、撮像システムを適用した装置としてカメラ付携帯端末を例に説明したが、デジタルカメラや、携帯型の電子機器など、撮像機能を有する電子機器に本発明の撮像システムを適用することが可能である。

本発明に係る第１の実施形態の携帯端末の撮像部を外した状態を示す分解斜視図。 図１に示した携帯端末の撮像部および接続端子部の断面図。 図１に示した携帯端末のロック機構の断面図。 図１に示した携帯端末のブロック図。 本発明に係る第２の実施形態の携帯端末のレンズユニットを外した状態を示す分解斜視図。 図５に示しが携帯端末のレンズユニットおよび接続部の断面図。 図５に示した携帯端末のブロック図。 本発明に係る第３の実施形態の携帯端末の撮像部を外した状態を示す分解斜視図。 図８に示した携帯端末の撮像部および接続端子部の断面図。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ…カメラ付携帯端末（撮像システム）、２…本体部、３…撮像部（レンズユニット、光学ユニット）、１０…結合光学系、１１…第１プリズム（プリズム光学系）、１２…第２プリズム（プリズム光学系）、２１…撮像素子、２２…記録部、２７…シーケンス制御回路（動作信号発生手段、制御手段）、２８…圧縮伸長回路（データ圧縮手段）、２９…記録手段、３０…撮像部筐体（レンズユニット筐体）、３１…撮像部側係合部（レンズユニット側係合部）、３２…本体側係合部、４０…撮像部側端子部（レンズユニット側端子部）、４１…信号入力部、４２…画像出力部、４３…データ出力部、４４…電力入力部、４５…本体側端子部、４６…信号出力部、４７…画像入力部、４８…データ入力部、４９…電力出力部、６１…レリーズボタン（操作部材）、６２…操作ボタン群（操作部材）、９１…光出力部、９２…光入力部。

Claims (19)

1. 交換式の撮像部と、前記撮像部を装着する取付部が設けられた本体部とを有する撮像システムであって、
   前記撮像部は、
   物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成する結像光学系であって、自由局面形状に形成された少なくとも１つの反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と前記結像面へ射出する光束の射出光軸とが同軸に配置されない結像光学系と、
   前記結像面に配置されて前記結像光学系によって形成される物体像を画像データに変換する撮像素子と、
   当該撮像部の固有データを記録する記録部と、
   前記結像光学系と前記撮像素子とを収納する撮像部筐体と、
   前記撮像部筐体の外周部に設けられて、前記画像データおよび前記固有データを前記本体部に出力し、当該撮像部の動作制御を行なうための動作制御信号が前記本体部から入力される撮像部側端子部と、
   前記撮像部筐体の外周部に設けられて、当該撮像部を前記取付部に装着するための撮像部側係合部と
   を備え、
   前記本体部は、
   マニュアル操作されることによって前記撮像部の動作を制御する操作信号を出力する操作部材と、
   前記操作信号が入力されて前記撮像部の動作制御を行なう動作制御信号を出力する動作制御信号発生手段と、
   当該本体部の外周部に設けられ、前記画像データおよび前記固有データが入力され、前記動作制御信号を前記撮像部に出力する本体側端子部と、
   前記固有データに基づいて当該本体部の制御を行なう制御手段と、
   前記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、
   当該本体部の外周部に設けられて前記撮像部側係合部と係合し、前記撮像部を前記取付部に保持する本体側係合部と
   を備えることを特徴とする撮像システム。
2. 前記固有データは、前記撮像素子の画素数に関する画素数データを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記本体部は、さらに前記画像データを圧縮するデータ圧縮手段を有し、
   前記制御手段は、前記画素数データに基づいて画像データを圧縮するシーケンスを変更することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記固有データは、前記撮像部の焦点距離またはＦ値に関するデータを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
5. 前記制御手段は、前記記録手段により適用された記録媒体に前記画像データを記録する際に、前記画像データに併せて前記撮像部の焦点距離またはＦ値に関するデータを記録することを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
6. 前記固有データは、前記撮像部を個別に識別するための識別データを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
7. 前記制御手段は、前記識別データに基づいて撮像操作に対する動作許可を行なうことを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
8. 前記撮像部筐体の全体形状が前記結像光学系の外形に沿った直方体形状に形成され、前記撮像部を前記本体部に対してスライドさせて装着することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
9. 交換式のレンズユニットと、前記レンズユニットを装着する取付部が設けられた本体部とを有する撮像システムであって、
   前記レンズユニットは、
   物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成する結像光学系であって、自由曲面形状に形成された少なくとも１つの反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と前記結像面へ射出する光束の射出光軸とが同軸に配置されない結像光学系と、
   当該レンズユニットの固有データを記録するための記録部と、
   前記結像光学系を収納するレンズユニット筐体と、
   前記レンズユニット筐体から光束を出力する光出力部と、
   前記固有データを前記本体部に出力するデータ出力部と、
   前記レンズユニット筐体の外周部に設けられて、当該レンズユニットを前記取付部に装着するためのレンズユニット側係合部と
   を備え、
   前記本体部は、
   前記光出力部から出力された光束が入力される光入力部と、
   前記光入力部から入力された光束を受けて、前記結像光学系により形成される前記物体像を画像データに変換する撮像素子と、
   前記撮像素子から出力される前記画像データを適用された記録媒体に記録する記録手段と、
   当該本体部の外周部に設けられて、前記固有データが入力されるデータ入力部と、
   前記固有データに基づいて当該本体部の制御を行なう制御手段と、
   マニュアル操作されることによって撮像に係る動作を制御する操作信号を出力する操作部材と、
   当該本体部の外周部に設けられて前記レンズユニット側係合部と係合し、前記レンズユニットを前記取付部に保持する本体側係合部と
   を備えることを特徴とする撮像システム。
10. 前記固有データは、前記レンズユニットの焦点距離またはＦ値に関するデータを含むことを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
11. 前記制御手段は、前記記録手段により適用された記録媒体に前記画像データを記録する際に、前記画像データに併せて前記レンズユニットの焦点距離またはＦ値に関するデータを記録することを特徴とする請求項１０に記載の撮像システム。
12. 前記固有データは、前記レンズユニットを個別に識別するための識別データを含むことを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
13. 前記制御手段は、前記識別データに基づいて、撮像機能の動作許可を行なうことを特徴とする請求項１２に記載の撮像システム。
14. 前記レンズユニット筐体の全体形状が前記プリズム光学系の外形に沿った直方体形状に形成され、前記レンズユニットを前記本体部に対してスライドさせて装着することを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
15. 撮像システムの本体部に設けられる取付部に装着して使用される交換式の撮像部であって、
    物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成する結像光学系であって、自由曲面形状に形成された少なくとも１面以上の反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と前記結像面へ射出される光束の射出光軸とが同軸にない結像光学系と、
    前記結像面に配置されて、前記物体像を画像データに変換する撮像素子と、
    当該撮像部の固有データを記録する記録部と、
    前記結像光学系と前記撮像素子とを収納する撮像部筐体と、
    前記撮像部筐体の外周部に設けられて、前記画像データおよび前記固有のデータを前記本体部に出力し、当該撮像部の動作制御を行なうための動作制御信号が前記本体側から入力される撮像部側端子部と、
    前記撮像部筐体の外周部に設けられて、当該撮像部を前記取付部に装着するための撮像部側係合部と
    を備えることを特徴とする撮像部。
16. 撮像システムの本体部に設けられる取付部に装着して使用される交換式のレンズユニットであって、
    物体からの光束が入射されて結像面に物体像を形成する結像光学系であって、自由曲面形状に形成された少なくとも１面以上の反射面を有するプリズム光学系を含み、物体から入射される光束の入射光軸と前記結像面へ射出される光束の射出光軸とが同軸にない結像光学系と、
    前記結像光学系を収納するレンズユニット筐体と、
    前記レンズユニット筐体から光束を出力する光出力部と、
    当該レンズユニットの固有データを記録する記録部と、
    前記固有データを前記本体部に出力するデータ出力部と、
    前記レンズユニット筐体の外周部に設けられて、当該レンズユニットを前記取付部に装着するためのレンズユニット側係合部と
    を備えることを特徴とするレンズユニット。
17. 操作部が設けられた本体と、
    仕様の異なる複数の中から撮像条件に応じて選択され、前記本体に設けられた取付部に装着されて使用される光学ユニットと、
    前記光学ユニットに内蔵されて物体から入射される光束の入射光軸に対して結像面へ射出する光軸の射出光軸が同軸にない結像光学系と、
    自由曲面形状に形成された少なくとも１つの反射面を有して前記結像光学系に含まれるプリズム部と、
    前記結像面に配置されてこの結像面に形成される物体像を画像データに変換する撮像素子と、
    前記光学ユニットに搭載されて前記光学ユニットに関する固有データを記録する記録部と、
    前記光学ユニットに設けられて前記固有データを前記本体へ出力するデータ出力部と、
    前記本体に設けられて前記固有データが入力されるデータ入力部と、
    前記固有データに基づいて前記本体の撮像動作を制御する本体側制御部と
    を備えることを特徴とする撮像システム。
18. 前記撮像素子は、前記光学ユニットに内蔵され、
    前記光学ユニットに設けられて前記光学ユニットの撮像動作を制御する制御信号が前記本体から入力される信号入力部と、
    前記光学ユニットに設けられて前記画像データを出力する画像出力部と、
    前記本体に設けられて前記制御信号を出力する信号出力部と、
    前記本体に設けられて前記画像データが入力される画像入力部と
    を備えることを特徴とする請求項１７に記載の撮像システム。
19. 前記撮像素子は、前記本体に内蔵され、
    前記光学ユニットに設けられて前記射出光軸に沿って光束を出力する光出力部と、
    前記本体に設けられて前記射出光軸に沿って光束が入力される光入力部と
    を備えることを特徴とする請求項１７に記載の撮像システム。

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