JP2005352287A - Focal position adjusting mechanism, imaging apparatus and cellular phone with camera - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学系と撮像素子とを備えるデジタルカメラやカメラ付携帯電話に適用され、特に、光学系の焦点位置を標準撮影位置とマクロ撮影位置との間で切り換える焦点位置調整機構に関するとともに、これを備える撮像装置、およびカメラ付携帯電話に関する。 The present invention is applied to a digital camera and a camera-equipped mobile phone including an optical system and an imaging device, and particularly relates to a focal position adjustment mechanism that switches a focal position of an optical system between a standard photographing position and a macro photographing position. The present invention relates to an imaging apparatus including the same and a camera-equipped mobile phone.
デジタルカメラやカメラ付携帯電話に使用される撮像装置として、共軸光学系を用いた撮像装置が多数出願されている。共軸光学系とは、光学系の光軸(撮像系の絞り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。共軸光学系を備えるの撮像装置は、例えば、下記特許文献1〜3に開示されている。
Many imaging devices using coaxial optical systems have been filed as imaging devices used in digital cameras and camera-equipped mobile phones. The coaxial optical system is an optical system in which an optical element such as a lens is provided on a rotation target with respect to an optical axis of the optical system (an axis connecting an aperture of the imaging system and the center of the imaging screen). An imaging apparatus including a coaxial optical system is disclosed in, for example,
最近のデジタルカメラやカメラ付携帯電話は、小型化、薄型化、高性能化が要求されている。これらの機器に共軸系の光学系を使用した撮像装置において、撮像装置の大きさをコンパクトにしようとすると、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。画質を良くしようとすると、レンズの枚数を多くする必要が発生し、この結果、撮像装置が大きくなるという問題が発生する。 Recent digital cameras and camera-equipped mobile phones are required to be smaller, thinner and higher performance. In an imaging apparatus using a coaxial optical system for these devices, it is necessary to reduce the number of lenses in order to reduce the size of the imaging apparatus. However, if the number of lenses is reduced, it becomes difficult to reduce distortion occurring in the optical system, and the image quality deteriorates. In order to improve the image quality, it is necessary to increase the number of lenses, and as a result, there arises a problem that the image pickup apparatus becomes large.
これらの問題点を解決するための1つの手段として、偏心光学系を使用した撮像装置が提案されている。偏心光学系とは、光学系に入射される光束の光軸と、この光学系から射出される光束の光軸とが、同軸上に無い光学系である。例えば、自由曲面などを有するプリズムで構成される撮像光学系を適用した撮像装置が下記の特許文献4〜6に記載されている。
As one means for solving these problems, an imaging apparatus using a decentered optical system has been proposed. The decentered optical system is an optical system in which the optical axis of the light beam incident on the optical system and the optical axis of the light beam emitted from the optical system are not coaxial. For example,
これらの特許文献4〜6に記載されている技術の狙いは、プリズムを使用して撮像光学系を形成し、そのプリズムの光入射面、光射出面あるいは光反射面に自由曲面を採用することによって、コンパクトでかつ画質の良い画像を得ることができる点である。特に、特許文献5や特許文献6では、2つのプリズムを組合せ、物体に近い方の第1プリズムの光入射面、反射面、光射出面、および撮像面に近い方の第2プリズムの光入射面、2つの反射面、光射出面、の合計7面のすべてに自由曲面を使用することが記載されている。
The aim of the techniques described in these
このような光学系の特徴としては、
(1)3面ある反射面は、パワー(屈折力)を有する自由曲面を使用しており、これらの反射面は、レンズなどの屈折光学系に比べて、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ない。
(2)コンパクトな空間内に7面の光学面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)光学性能を高めるには、光学系全体の光路長をある程度長くすることが望ましい。自由曲面を有するプリズム光学系を使用し、光路を折り曲げることによって、撮像光学系として十分に長い光路長を確保しつつ、全体の大きさをコンパクトにすることができる。
以上の理由によりコンパクトでありながら、画質を高めることが可能である。
As a feature of such an optical system,
(1) The three reflecting surfaces use free-form surfaces having power (refractive power), and these reflecting surfaces can obtain a large power as compared with a refractive optical system such as a lens. Unaffected by chromatic aberration.
(2) It can have seven optical surfaces in a compact space. Accordingly, it is possible to set the optical elements by condensing them in a limited space.
(3) In order to improve optical performance, it is desirable to lengthen the optical path length of the entire optical system to some extent. By using a prism optical system having a free-form surface and bending the optical path, the overall size can be made compact while ensuring a sufficiently long optical path length as the imaging optical system.
For the above reasons, it is possible to improve image quality while being compact.
なお、特許文献7に記載されている光学系では、被写体側から、反射鏡、レンズによる光学系、反射鏡の順に構成されているが、この方式に比べて特許文献5や特許文献6に開示されている光学系は横幅を小さくすることができるため、よりコンパクトな撮像装置を提供することができる。
Note that the optical system described in
特許文献8および特許文献9には、共軸光学系における通常(標準)撮影位置とマクロ撮影位置を比較的簡単な機構で切り換える方法が示されている。共軸光学系の光軸から半径方向に設けられた操作部材を光軸を中心に回転させると、光学系を保持する鏡枠に形成されたねじ、あるいはカムの作用によって、光学系が光軸に沿って移動する。
特許文献8に記載されたレンズ繰出し装置や特許文献9に記載されたレンズ調整装置のような共軸光学系の外形は、光軸に対して回転対称な形状である。これに対し、特許文献4〜6に記載されたような自由曲面を有するプリズムによって構成される光学系のケースは、円筒状にすることは困難であり、ほぼ直方体になりやすい。
The outer shape of the coaxial optical system such as the lens feeding device described in
そのため、特許文献4〜6に記載された偏心光学系のケースに、外周に特許文献8や特許文献9に記載された共軸光学系に適用されるようなカムやねじなどを設けることが難しい。つまり、特許文献8や特許文献9に記載されているように、カムやねじなどを用いてレバーやノブなどの回転運動を光学系の光軸方向の微小変位へ変換することは、偏心光学系において困難である。
Therefore, it is difficult to provide a cam, a screw, or the like applied to the coaxial optical system described in
また、デジタルカメラやカメラ付携帯電話は、小型化、軽量化が進むにつれて、片手で取り扱われ、操作されることが多くなってきた。このような場合、高性能化にともない操作も複雑になるため、操作性の向上が求められる。光学系を標準撮影位置とマクロ撮影位置とに変位させる場合、その変位量は、手動による操作では、感知しにくいわずかな量である。 In addition, digital cameras and camera-equipped mobile phones have been handled and operated more frequently with one hand as the size and weight have been reduced. In such a case, the operation becomes more complicated as the performance is increased, so that improvement in operability is required. When the optical system is displaced between the standard photographing position and the macro photographing position, the amount of displacement is a slight amount that is difficult to detect by manual operation.
しかしながら、手動操作による変位量を光学系に求められる微小な変位量に変換するためや操作性を考慮して複雑な機構を用いると、撮像装置そのものが大きくなってしまう。そのため、デジタルカメラやカメラ付携帯電話の筐体内部でスペースをとってしまう。 However, if a displacement amount due to manual operation is converted into a minute displacement amount required for the optical system, or if a complicated mechanism is used in consideration of operability, the imaging apparatus itself becomes large. For this reason, space is taken inside the housing of the digital camera or camera-equipped mobile phone.
そこで、本発明は、自由曲面プリズムを用いた光学系の焦点位置を標準撮影位置とマクロ撮影位置撮影位置とに手動操作によって容易に変位させることのできる機構を備える焦点位置調整機構、この焦点位置調整機構を備える撮像装置、および内蔵される光学系の焦点位置を手動操作で容易に変化させることのできるカメラ付携帯電話を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a focal position adjustment mechanism including a mechanism that can easily displace the focal position of an optical system using a free-form curved prism between a standard photographing position and a macro photographing position photographing position by a manual operation, and this focal position. An object of the present invention is to provide an imaging device including an adjustment mechanism, and a camera-equipped mobile phone that can easily change the focal position of a built-in optical system by manual operation.
本発明に係る焦点位置調整機構は、ケースと支持機構と操作部材と移動量変換機構とを備える。ケースは、光学系を保持する。支持機構は、光学系の焦点を第1の焦点位置と第2の焦点位置とに合せるべく、光学系から射出される光束の光軸に沿う方向に少なくとも第1の変位量を移動可能にケースを支持する。操作部材は、ケースの移動方向に沿う方向に手動操作されて第1の変位量よりも大きい第2の変位量を移動する。移動量変換機構は、この第2の変位量を第1の変位量に変換する。 The focal position adjustment mechanism according to the present invention includes a case, a support mechanism, an operation member, and a movement amount conversion mechanism. The case holds the optical system. The support mechanism is capable of moving at least the first displacement amount in a direction along the optical axis of the light beam emitted from the optical system so that the optical system is focused on the first focus position and the second focus position. Support. The operating member is manually operated in a direction along the moving direction of the case and moves a second displacement amount larger than the first displacement amount. The movement amount conversion mechanism converts the second displacement amount into the first displacement amount.
また、操作性を良くするために、焦点位置調整機構は、操作部材を操作する毎に光学系を第1の焦点位置と第2の焦点位置とに交互に位置決めするべくケースを保持するセルフロック機構を備える。例えば、セルフロック機構は、ハート形カムの回りにカム溝を有するカム板と、このカム溝に係合するストッパを備え、操作部材の移動方向に変位させた場合に移動方向に2箇所で固定される。 In addition, in order to improve operability, the focus position adjustment mechanism is a self-locking mechanism that holds the case to alternately position the optical system at the first focus position and the second focus position every time the operation member is operated. Provide mechanism. For example, the self-locking mechanism includes a cam plate having a cam groove around the heart-shaped cam and a stopper that engages with the cam groove, and is fixed at two locations in the movement direction when the operation member is displaced in the movement direction. Is done.
本発明に係る焦点位置調整機構において好ましい形態として、第1の焦点位置は、撮像すべき物体の位置が所定の位置からほぼ無限遠位置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影位置であり、第2の焦点位置は、撮像すべき物体の位置が前記所定の位置より近い場合に対応して撮像を行うためのマクロ撮影位置である。 In a preferred embodiment of the focal position adjustment mechanism according to the present invention, the first focal position is for performing imaging corresponding to a case where the position of the object to be imaged is between a predetermined position and a position at almost infinity. It is a standard shooting position, and the second focus position is a macro shooting position for performing imaging corresponding to a case where the position of the object to be imaged is closer than the predetermined position.
また、支持機構は、第1の焦点位置へ保持すべくケースを光軸に沿う方向に付勢する弾性部材を有することも好ましい。また、本発明に係る焦点位置調整機構は、少なくとも1つの自由曲面を含む2つのプリズムによって構成されている光学系に対して適用すると、効果的である。 The support mechanism preferably includes an elastic member that urges the case in a direction along the optical axis so as to be held at the first focal position. The focal position adjusting mechanism according to the present invention is effective when applied to an optical system configured by two prisms including at least one free-form surface.
移動量変換機構は、梃子を用いて第2の変位量を第1の変位量へ縮小させるリンク機構とするか、または、操作部材の一部に形成されて第2の変位量を第1の変位量へ縮小させる可撓部とする。各焦点位置におけるピントを適正な位置に調整するために、支持機構は、第1の焦点位置または第2の焦点位置を調整するための調整手段を備える。 The movement amount conversion mechanism is a link mechanism that reduces the second displacement amount to the first displacement amount using an insulator, or is formed on a part of the operation member so that the second displacement amount is changed to the first displacement amount. The flexible part is reduced to a displacement amount. In order to adjust the focus at each focal position to an appropriate position, the support mechanism includes an adjusting means for adjusting the first focal position or the second focal position.
焦点位置調整機構によって焦点位置が切り換わったことを確認できるようにするために、操作部材は、第1の焦点位置または第2の焦点位置の少なくとも一方に位置決めされていることを検出するスイッチを備える。さらに、検出したことを明確にするために、スイッチが検出した結果を表示する表示手段を有することも好ましい。 In order to make it possible to confirm that the focus position has been switched by the focus position adjustment mechanism, a switch that detects that the operation member is positioned at at least one of the first focus position and the second focus position is provided. Prepare. Furthermore, in order to clarify that it has been detected, it is also preferable to have a display means for displaying the result detected by the switch.
本発明に係る撮像装置は、光学系とケースと撮像素子と支持機構と操作部材とセルフロック機構と移動量変換機構とを備える。光学系は、自由曲面状に形成された少なくとも1つの屈折面あるいは反射面を有する2つのプリズムで構成されて折れ曲った光軸を形成する。ケースは、光学系を保持する直方体状に形成される。撮像素子は、光学系によって形成される被写体の像を電気信号へ変換する。支持機構は、撮像素子の受光面に対して光学系の焦点を第1の焦点位置と第2の焦点位置とに合せるべく、受光面に交差する方向へ第少なくとも1の変位量を移動可能にケースを支持する。操作部材は、光学系を第1の焦点位置または第2の焦点位置に合せるために、第1の変位量よりも大きい第2の変位量でケースの移動方向に沿って手動操作される。セルフロック機構は、操作部材を操作する毎に光学系を第1の焦点位置と第2の焦点位置とのいずれかに位置決めするべく、ケースを保持する。移動量変換機構は、第2の変位量を第1の変位量へ変換する。 An image pickup apparatus according to the present invention includes an optical system, a case, an image pickup element, a support mechanism, an operation member, a self-lock mechanism, and a movement amount conversion mechanism. The optical system is composed of two prisms having at least one refracting surface or reflecting surface formed in a free-form surface, and forms a bent optical axis. The case is formed in a rectangular parallelepiped shape that holds the optical system. The image sensor converts an object image formed by the optical system into an electric signal. The support mechanism is capable of moving the first displacement amount in a direction intersecting the light receiving surface so that the optical system is focused on the first focus position and the second focus position with respect to the light receiving surface of the image sensor. Support the case. The operation member is manually operated along the moving direction of the case with a second displacement amount larger than the first displacement amount in order to align the optical system with the first focus position or the second focus position. The self-locking mechanism holds the case in order to position the optical system at either the first focal position or the second focal position every time the operating member is operated. The movement amount conversion mechanism converts the second displacement amount into the first displacement amount.
本発明に係るカメラ付携帯電話は、撮像装置の入射窓と、レリーズボタンと、撮像装置の光学系を標準撮影位置と近接撮影位置とに切り換える切換ボタンと、撮像装置で得られる画像を表示するLCDモニタとが、筐体の外部に面して設けられることを前提とする。そして、レリーズボタンと切換ボタンとLCDモニタとを筐体の同一側に面して設け、これらと反対側に入射窓を設ける。このカメラ付携帯電話は、切換ボタンを非操作で光学系が標準撮影位置に設定され、切り換えボタンを筐体に押し込む操作によって、光学系が近接撮影位置に設定される。また、このカメラ付携帯電話による撮影動作の操作性を良くするために、レリーズボタンと切換ボタンとは、近接して配置する。 The camera-equipped mobile phone according to the present invention displays an entrance window of the imaging device, a release button, a switching button for switching the optical system of the imaging device between a standard shooting position and a close-up shooting position, and an image obtained by the imaging device. It is assumed that the LCD monitor is provided facing the outside of the housing. A release button, a switching button, and an LCD monitor are provided facing the same side of the housing, and an incident window is provided on the opposite side. In this camera-equipped mobile phone, the optical system is set to the standard shooting position without operating the switching button, and the optical system is set to the close-up shooting position by pushing the switching button into the housing. Further, in order to improve the operability of the photographing operation by the camera-equipped mobile phone, the release button and the switching button are arranged close to each other.
なお、本願発明において、自由曲面とは、光軸に対して回転非対称かつ1つの鏡像面を有する曲面を意味し、自由曲面プリズムとは、自由曲面を光学面として有するプリズムを意味する。 In the present invention, a free curved surface means a curved surface that is rotationally asymmetric with respect to the optical axis and has one mirror image surface, and a free curved surface prism means a prism that has a free curved surface as an optical surface.
本発明の焦点位置調整機構によれば、光学系のわずかな変位量をこの光学系が変位する方向に沿う方向に手動操作の感触で感知できる程度に変換する。したがって、光学系の焦点位置を切り換える場合、光学系が切り換わったことを実感することができる。また、光学系が変位する方向に沿う方向へ手動操作されるので、光学系の焦点位置がどのような状態であるのか感覚的に認識しやすい。 According to the focal position adjusting mechanism of the present invention, a slight displacement amount of the optical system is converted to a level that can be sensed by a manual operation in a direction along the direction in which the optical system is displaced. Therefore, when the focal position of the optical system is switched, it can be realized that the optical system has been switched. Further, since the optical system is manually operated in a direction along the direction in which the optical system is displaced, it is easy to sensuously recognize what the focal position of the optical system is.
本発明の撮像装置によれば、光学系の焦点位置を切り換えるために、光学系を保持するケースを撮像素子の受光面に対して交差する方向に移動させる。この切換操作は、光学系の焦点を切り換える第1の変位量よりも大きい第2の変位量で光学系の移動方向に沿う方向へ手動操作によって行われる。撮像装置が小型化されることにともない光学系の焦点位置を切り換えるための光学系の変位量も小さくなっていることに対し、光学系の焦点位置の切換操作を手動によって実感することができる。 According to the imaging apparatus of the present invention, in order to switch the focal position of the optical system, the case holding the optical system is moved in a direction intersecting the light receiving surface of the imaging element. This switching operation is performed by a manual operation in a direction along the moving direction of the optical system with a second displacement amount larger than the first displacement amount for switching the focal point of the optical system. As the imaging apparatus is downsized, the amount of displacement of the optical system for switching the focal position of the optical system is also reduced. On the other hand, the operation of switching the focal position of the optical system can be realized manually.
本発明のカメラ付携帯電話によれば、レリーズボタンと同じ側に撮像装置の光学系の焦点位置を切り換える切換ボタン及びLCDモニタとを筐体の同じ側に備え、これらと反対側に撮像装置の入射窓を設けている。したがって、撮像装置で得られる画像は、あたかも入射窓から入射された光束がLCDに写し出されているように表示される。また光学系の焦点距離を切り換える切換ボタンがレリーズボタンと同じ側にあるので、カメラ付携帯電話を持ち代えることなく、光学系の焦点位置を切り換えて撮像操作が行える。したがって、このカメラ付携帯電話は、撮像操作において操作性に優れている。 According to the camera-equipped mobile phone of the present invention, the switching button for switching the focal position of the optical system of the imaging device and the LCD monitor are provided on the same side of the housing on the same side as the release button, and the imaging device is provided on the opposite side of these. An entrance window is provided. Therefore, the image obtained by the imaging device is displayed as if the light beam incident from the incident window is projected on the LCD. In addition, since the switching button for switching the focal length of the optical system is on the same side as the release button, the imaging operation can be performed by switching the focal position of the optical system without changing the camera-equipped mobile phone. Therefore, this camera-equipped mobile phone is excellent in operability in the imaging operation.
本発明に係る第1の実施形態の焦点位置調整機構1を備えるカメラ付携帯電話100について、図1〜図3を参照して説明する。カメラ付携帯電話100は、図1に示すように、ハウジング101とこのハウジング101に内蔵される撮像装置10aを備える。ハウジング101は、ヒンジ102によって中程から第1ハウジング101aと第2ハウジング101bとに2つに折畳み可能に形成されている。
A camera-equipped
なお、第1ハウジング101aと第2ハウジング101bとは、一体に形成されても良い。また、第1ハウジング101aと第2ハウジング101bとの連結方法は、中折れ式のヒンジに限らず、反転式ヒンジ、表示画面に沿う方向に回動させるヒンジ、あるいは、第1ハウジングと第2ハウジングをスライドさせるものであっても良い。
The
撮像装置10aは、第1ハウジング101aのヒンジ102寄りの分部に配置される。撮像装置10aに被写体からの光束λiを取り入れる撮像窓103は、第1ハウジング101aと第2ハウジング101bとを折畳んだ状態で第1ハウジング101aの外側から見える位置に設けられ、ヒンジ102の回動軸102aと交差する向きに開口している。
The
カメラ付携帯電話100は、図2に示すように、撮像機能の主な構成として、撮像装置10aのほかに撮像素子駆動処理回路41、圧縮伸張回路42、記録部43、LCD(Liquid Crystal Display)モニタ44、レリーズボタン45、切換ボタン8、検出スイッチ46、シーケンスコントローラ47を備える。
As shown in FIG. 2, the camera-equipped
撮像素子駆動処理回路41は、撮像装置10aに設けられる撮像素子15で得られた画像信号を内蔵するインターフェイス回路を介して取り込み、所定の電気的処理を施すことによって、画像データを得る機能を担っている。圧縮伸張回路42は、記録手段として適用された記録媒体に撮像素子駆動処理回路41で得られた画像データを圧縮して記録する。
The image pickup device
LCDモニタ44は、表示手段であって、撮像窓103と反対側に設けられている。LCDモニタ44は、圧縮伸張回路42に接続されており、撮像素子駆動処理回路41から圧縮伸張回路42に入力されてきた画像データまたは記録部43から圧縮伸張回路42に読み出されて伸張された画像データを表示する。レリーズボタン45は、操作部の一つであって、撮像窓103と反対側の第1ハウジング101aの外面、つまりLCDモニタ44と同じ側に配置されている。
The LCD monitor 44 is a display means and is provided on the opposite side to the
切換ボタン8は、撮像窓103と反対側の第1ハウジング101aの外面でLCDモニタ44およびレリーズボタン45と同じ側、特にレリーズボタン45に近接した位置、具体的には利用者が親指で同時に押圧できる範囲内に配置される。切換ボタン8は、撮像装置10aに設けられる焦点位置調整機構1の一部であり、撮像装置10aの焦点距離を標準撮影位置P1とマクロ撮影位置P2とのどちらかに切り換える場合に操作される。
The
検出スイッチ46は、撮像装置10aの近傍に配置され、撮像装置10aの焦点距離が標準撮影位置P1とマクロ撮影位置P2との少なくとも一方に切り換えられたことを検出する。切換ボタン8と、検出スイッチ46については、撮像装置10aとともに詳述する。シーケンスコントローラ47は、レリーズボタン45と検出スイッチ46とが接続され、これらの信号に基づき予め決められた動作信号を撮像素子駆動処理回路41に出力する。
The
撮像装置10aは、図3に示すように、第1プリズム11、第2プリズム12、撮像素子15、基板16、および焦点位置調整機構1を備える。焦点位置調整機構1は、ケース2と支持シャフト3とシャフトガイド4とコイルばね5とベースプレート6と操作レバー7と切換ボタン8と調整ビス9a,9bとを備える。
As illustrated in FIG. 3, the
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プリズム11および第2プリズム12は、それぞれ光学要素の一形態であり、各光学面のうちのそれぞれ少なくとも1つの面が、1つの対称面(鏡像面)を有しかつ回転非対称の自由曲面に形成されている自由曲面プリズムである。第1プリズム11と第2プリズム12とは、図3に示すように、プリズム支持部材を兼ねる絞り板13を間に挟んで組み合わされ、偏心光学系となるプリズムユニット20を構成する。
The
撮像素子15は、基板16に実装され、結像面Mに受光面15aが配置される。撮像素子15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15aに多数並べられたCCD(Charge-Coupled Device)である。基板16は、プリズムユニット20と反対側からベースプレート6に組み込まれている。第1プリズム11側のベースプレート6の端部6aは、撮像窓103と反対側の第1ハウジング101aの内側に固定されている。
The
ケース2は、第1プリズム11と第2プリズム12とが並ぶ方向に長い直方体状の箱形に形成されている。ケース2は、図3に示すように、絞り板13によってプリズムユニット20が内側に固定され、結像面M側を除いてプリズムユニット20を覆っている。結像面M側と反対側のケース2の壁には、被写体からの光束λiを通過させる入射窓2aが設けられ、透明なカバープレート2bが嵌め込まれている。
The
第1プリズム11側のケース2の縁には、振れ止凸部2cが形成され、第2プリズム12側のケース2の縁には、支持アーム2dが形成されている。振れ止凸部2cは、ベースプレート6に設けられたスライドガイド6bと嵌合する。振れ止凸部2cとスライドガイド6bとは、第2プリズム12から射出される光束λoの光軸と平行な方向に摺動可能、かつ、この光軸に対して交差する方向に動きが規制されている。
On the edge of the
支持アーム2dは、第2プリズム12側のケース2のベースプレート6寄りの縁部からベースプレート6に沿ってプリズムユニット20から離れる方向に延びている。また、支持アーム2dとケース2との間には、リブ2eが渡されて補強されている。支持シャフト3は、第2プリズム12から射出される光束λoの光軸と平行に配置され、支持アーム2dに設けられたシャフト孔2fに通されている。ベースプレート6側に延びる支持シャフト3には、係止手段として支持アーム2dのシャフト孔2fに掛かる鍔3aが設けられている。シャフト孔2fと支持シャフト3との嵌め合いは、締りばめによってがたつき無く固定しても良いし、光軸に合せて接着材で固定しても良い。
The
シャフトガイド4は、支持アーム2dを挟んで支持シャフト3の両方の端部を第2プリズム12から射出される光束λoの光軸と平行な方向に移動可能に支持する。シャフトガイド4の一方は、ベースプレート6に重ねて固定され、支持シャフト3が通る支持孔4aが設けられる。シャフトガイド4の他方は、ベースプレート6と平行に配置され、支持シャフト3の端部が嵌る支持凹部4bが設けられる。コイルばね5は、シャフトガイド4の他方と支持アーム2dとの間の区間の支持シャフト3に外挿される。これにより、第1プリズム11および第2プリズム12は、ケース2とともに撮像素子15に近寄る方向に付勢される。
The
操作レバー7は、基端部7aがレバー支持部6cに支持ピン17で枢支され、被操作側端部7bが撮像窓103と反対側の第1ハウジング101aを貫通して突出している。被操作側端部7bには、第2プリズム12から射出される光束λoの光軸に沿う方向に手動操作される切換ボタン8が設けられている。レバー支持部6cは、ベースプレート6を貫通してプリズムユニット20などと反対側に延びる支持シャフト3の端部の近傍のベースプレート6上に固定されている。
The
操作レバー7は、基端部7aに近い位置で支持シャフト3と連結ピン18で連結されており、基端部7aから連結ピン18までの距離よりも連結ピン18から被操作側端部7bまでの距離の方が十分に長い。つまり、操作レバー7と支持シャフト3は、レバー支持部6c寄りの位置で連結ピン18と長孔3bによって連結されている。したがって、切換ボタン8をケース2が移動する方向に沿う方向へ手動操作した場合、梃子の原理により、支持シャフト3の変位量すなわち光学系を支持するケース2の変位量(第1の変位量)S1は、切換ボタン8の変位量(第2の変位量)S2に対して縮小される。言い換えると、操作レバー7とレバー支持部6cと支持シャフト3とで構成されるリンク機構は、第2の変位量S2を第1の変位量S1に縮小変換する移動量変換機構である。また、操作レバー7は、弾性を有した部材で作られることが好ましい。弾性を有していることで、切換ボタン8を強く押し込みすぎても操作レバー7が全体的に撓み、ケース2が必要以上に変位することを防止することができる。
The
切換ボタン8を非操作の状態で、ケース2は、コイルばね5の付勢力により撮像素子15側に押し寄せられる。この結果、光学系の焦点の位置は、第1の焦点位置である標準撮影位置P1に位置決めされる。また、第1ハウジング101aに向かって切換ボタン8を押し込んだ操作状態で、ケース2は、第2プリズム12から射出された光束λoの光軸に沿う方向に撮像素子15から離れた側に押し寄せられる。この結果、光学系の焦点位置は、第2の焦点位置であるマクロ撮影位置P2に位置決めされる。標準撮影位置P1とは、撮像すべき物体の位置が光学系に対して予め設定された位置からほぼ無限遠位置までの間にある場合に対応して撮影することのできる焦点位置である。マクロ撮影位置P2とは、撮像すべき物体の位置が光学系に対して所定の位置よりも近い場合に対応して撮影することのできる焦点位置である。
The
調整ビス9a,9bは、標準焦点位置調整用の調整ビス9aと、マクロ焦点位置調整用の調整ビス9bとが設けられる。標準焦点位置調整用の調整ビス9aは、支持シャフト3に沿う方向にベースプレート6を貫通して取り付けられ、端部が支持アーム2dに当接する。この調整ビス9aを回すことで、撮像素子15に近い側での光学系の焦点を標準撮影位置P1に調整することができる。マクロ焦点位置調整用の調整ビス9bは、ベースプレート6から離れた側のシャフトガイド4を支持シャフト3と同軸に貫通し、端部が支持シャフト3の端面に当接する。この調整ビス9bを回すことで、撮像素子15から離れた側での光学系の焦点をマクロ撮影位置P2に調整することができる。
The adjustment screws 9a and 9b are provided with an
また、操作レバー7とベースプレート6との間に検出スイッチ46を配置する。検出スイッチ46は、切換ボタン8を非操作の状態でオフであり、切換ボタン8が操作された状態でオンになる。したがって、この場合の検出スイッチ46は、マクロ撮影位置P2に光学系の焦点が位置決めされていることを検出する。検出スイッチ46は、切換ボタン8が非操作の状態でオンになるように、操作レバー7と第1ハウジング101aとの間に設けても良い。このように検出スイッチ21を設けることによって、光学系の焦点位置が確実に切り換えられていることが分かる。
Further, a
なお、検出スイッチ46は、光学系の焦点が標準撮影位置P1とマクロ撮影位置P2とになるようにケース2が移動し、位置決めされたことを検出すればよいので、図3で示した位置に限らず、ケース2とベースプレート6との間、ケース2と第1ハウジング101aとの間、支持アーム2dとベースプレート6との間、支持アーム2dとシャフトガイド4との間、調整ビス9a,9b、などに設置しても良い。
The
検出スイッチ46で得られる信号は、シーケンスコントローラ47に入力されることによって、LCDモニタ44にマークやメッセージを表示したり、別途LCDモニタ44側に設けられる表示灯を点灯させるか表示色を変えるなどで可視的に報知したりする。また、切換ボタン8が操作されたことを音で報知しても良い。なお、検出スイッチ46は、一方のみを検出しているが、両方を検出するように設けても良い。
A signal obtained by the
本実施形態において、支持機構は、支持アーム2dと支持シャフト3とシャフトガイド4とコイルばね5と調整ビス9a,9bと振れ止凸部2cとスライドガイド6bとベースプレート6とによって構成され、焦点位置調整機構1は、ケース2と支持機構と操作レバー7と切換ボタン8とレバー支持部6cとで構成される。この場合、切換ボタン8が操作部材に相当し、操作レバー7およびレバー支持部6cで構成される梃子が移動量変換機構に相当する。また、光学系は、自由曲面プリズムによって構成される偏心光学系である。
In the present embodiment, the support mechanism is constituted by the
以上のように構成された焦点位置調整機構1を備える撮像装置10aを内蔵するカメラ付携帯電話100は、標準撮影位置P1からマクロ撮影位置P2まで光学系の焦点位置の変位量S1が極めて小さい場合でも、切換ボタン8の変位量S2として実感することができる。また、切換ボタン8の操作方向が、光学系から射出される光束λoの光軸に沿う方向と同じ方向であり、かつ、光学系の移動する方向と向きが同じであるので、切換操作を行うことによって、光学系の焦点位置がどの状態にあるか感覚的に認識しやすい。
When the camera-equipped
本発明に係る第2の実施形態の撮像装置10bについて、第1の実施形態と同様にカメラ付携帯電話100に内蔵された場合を例に図4を参照して説明する。なお、カメラ付携帯電話100の外観、および主要部品によるブロック構成は、図1および図2と同じであるので、第1の実施形態の当該部に対応する記載を参照することとし、本実施形態での記載を省略する。また、図4においても、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。
The imaging device 10b according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 by taking as an example a case where the imaging device 10b is built in the camera-equipped
図4に示すように、本実施形態の撮像装置10bは、操作部材としての切換ボタン8と支持機構の一部品である支持シャフト3とが同軸上に配置され、可撓部7cによって一続きに形成されている。したがって、第1の実施形態の撮像装置10aのようなリンク機構をもたない。可撓部7cは、ベースプレート6および第1ハウジング101aに沿って折り返した形状である。
As shown in FIG. 4, in the imaging apparatus 10b of the present embodiment, the
以上のように構成された撮像装置10aにおいて、切換ボタン8を第1ハウジング101aに向かって押圧すると、支持シャフト3は、光学系の焦点位置が標準撮影位置P1とマクロ撮影位置P2とに切り換わる第1の変位量S1だけ移動し、切換ボタン8を押し込んだことによる第2の変位量S2のうちの残りの変位量は、可撓部7cの撓みとして吸収される。なお、可撓部7cのばね定数は、コイルばね5のばね定数よりも大きくする。また、可撓部7cの形状は、図4に示した形状のみによらず、楔形であっても良いし、コイル状に形成されていても良い。
In the
このように、可撓部7cによって、操作部材である切換ボタン8の変位量(第2の変位量)S2が、光学系の焦点位置を標準撮影位置P1とマクロ撮影位置P2とに変化させる変位量(第1の変位量)S1に変換されている。つまり、可撓部7cは、移動量変換機構として機能している。そして、撮像装置10bは、第1の実施形態に記載の撮像装置10aによる効果に加え、部品点数が少なく構造が簡易になる。
As described above, the displacement amount (second displacement amount) S2 of the
本発明に係る第3の実施形態の撮像装置10cについて、第1の実施形態と同様にカメラ付携帯電話100に内蔵された場合を例に図5から図7を参照して説明する。なお、カメラ付携帯電話100の外観、および主要部品によるブロック構成は、図1および図2と同じであるので、第1の実施形態の当該部に対応する記載を参照することとし、本実施形態での記載を省略する。また、図5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。
An imaging device 10c according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7 by taking as an example a case where the imaging device 10c is built in a camera-equipped
図5に示すように、本実施形態の撮像装置10cは、切換ボタン8の移動方向の延長上に、セルフロック機構30を備える。このセルフロック機構30は、切換ボタン8を操作する毎に光学系から射出される光束λoの光軸に沿う方向に第1ハウジング101aから突出した状態と第1ハウジング101aに押し込まれた状態とにこの切換ボタン8をそれぞれ保持する。
As shown in FIG. 5, the imaging device 10 c of this embodiment includes a self-locking
セルフロック機構30は、図6および図7に示すように、リンク軸31とロック機構ばね32とカムハウジング33とカムプレート34とストッパ35とを備える。リンク軸31は、操作レバー7の被操作側端部7bへ長孔7dとピン19とで連結されている。本実施形態において、長孔7dを操作レバー7に設けたが、リンク軸31側に長孔を設けても良い。第1ハウジング101aから露出する端部に切換ボタン8が設けられ、他方の端部にばね収容部31bが設けられている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the self-
ロック機構ばね32は、ばね収容部31bの中にリンク軸31の軸線上に沿って配置され、リンク軸31を第1ハウジング101aから押出す方向に付勢している。カムハウジング33は、ばね収容部31bの外側に設けられている。カムプレート34は、カムハウジング33に装着される。カムプレート34は、中央に突設されたハート形カム36と、このハート形カム36の周囲に設けられるカム溝37とを備える。
The
ストッパ35は、基部35aがシャフトガイド4の外側に形成された凹部4cに挿嵌され、ベースプレート6に沿う方向に配置される軸を中心に回動する。ストッパ35の先端部35bは、カム溝37に係合する。カム溝37は、底部37aにこのカム溝37を横切る複数の凸条37bを備える。各凸条37bは、断面が楔形に形成され、ストッパ35の先端部35bを一方向へ乗り越えさせる形状を有している。
In the
切換ボタン8が操作されるごとに、図6および図7中において反時計回り方向に、ストッパ35の先端部35bがカム溝37に沿って半周ずつ移動し、基部35aがカムプレート34に直交する軸を中心に揺動する。このセルフロック機構30は、図6に示す状態で切換ボタン8が操作されていない状態、つまり、光学系が第1の焦点位置(標準撮影位置)P1に設定された状態であり、図7に示す状態で切換ボタン8が操作された状態、つまり、光学系が第2の焦点位置(マクロ撮影位置)P2に設定された状態である。
Each time the
以上のように構成された撮像装置10cは、切換ボタン8を一度操作するたびに、第1の焦点位置P1または第2の焦点位置P2に光学系の焦点位置が位置決めされる。そして、利用者が切換ボタン8を離しても、セルフロック機構30によってその位置が維持される。したがって、先の実施形態の効果に加え、さらに操作性が向上する。
In the imaging apparatus 10c configured as described above, the focus position of the optical system is positioned at the first focus position P1 or the second focus position P2 each time the
なお、本実施形態においてハート形カム36とカム溝37を有するハートカム機構をセルフロック機構の一例として説明したが、セルフロック機構は、光学系の移動方向に沿って切換ボタンを操作した場合にその移動方向の2箇所で停留する機構であれば良い。したがって、ハートカム機構に限らず他の形状のカム機構やリンク機構で構成されていても良い。例えば、操作部材を一度操作するごとに、カム板またはカム部材が、操作部材の移動方向に沿う軸または移動方向と直交する軸を中心に回転するロータリ式カム機構を適用することも、本発明を実施することのできる一形態である。
In the present embodiment, the heart cam mechanism having the heart-shaped
本発明に係る第4の実施形態のカメラ付携帯電話100の外観を図8および図9に示す。カメラ付携帯電話100の主要部品によるブロック構成は、図2と同じであるので、その説明については、第1の実施形態の記載を参照することとする。また、カメラ付携帯電話100は、ヒンジ102寄りの第1ハウジング101aに撮像装置10dを備える。この撮像装置10dには、第1から第3の実施形態に示した撮像装置10a,10b,10cのいずれかを適用する。したがって、第1の実施形態の当該部に対応する記載を参照することとし、本実施形態での記載を省略する。
The appearance of the camera-equipped
このカメラ付携帯電話100は、LCDモニタ44を利用者側に向けた状態で、LCDモニタ44が設けられた第1ハウジング101aの同じ側、つまり利用者側に切換ボタン8とレリーズボタン45が設けられている。特に、切換ボタン8は、レリーズボタン45の隣に近接させて設けられている。また、撮像装置10dに被写体からの光束を取り入れるための撮像窓103は、図9に示すように、LCDモニタ44と反対側に設けられており、図8に示すようにカメラ付携帯電話100を構えた状態で、被写体側に向けることができる。
The camera-equipped
このカメラ付携帯電話100は、図8に示すように構えられた状態で、切換ボタン8とレリーズボタン45とを親指で同時に操作することが可能である。つまり、マクロ撮影位置P2に焦点位置を設定したい場合、第1および第2の実施形態の撮像装置10a,10bを備える場合では、切換ボタン8を押さえつつレリーズボタン45を操作すればよい。また、第3の実施形態の撮像装置10cを備える場合では、切換ボタン8を操作した後レリーズボタン45を操作することができる。
The camera-equipped
いずれのばあいも、カメラ付携帯電話100を持ち替えることなく、標準撮影位置P1とマクロ撮影位置P2とに撮像装置10dの光学系の焦点位置を容易に切り換えることができ、状況に応じたすばやい対応が可能となる。カメラ付携帯電話100の光学系の焦点位置が標準撮影位置P1とマクロ撮影位置P2との間で切り換わったことをより分かりやすくするために、このカメラ付携帯電話100は、図8に示すように、LCDモニタ44にマークFやメッセージを表示したり、別途LCDモニタ44側に設けられる表示灯を点灯させるか表示色を変えるなどで可視的に報知したりする。また、切換ボタン8が操作されたことを音で報知しても良い。
In either case, the focus position of the optical system of the
本発明に係る焦点位置調整機構は、撮像素子を備える撮像装置に適用してカメラ付携帯電話に内蔵する以外に、デジタルカメラなど撮影機能を有する電子機器の焦点位置切替機構として利用することが可能である。 The focus position adjustment mechanism according to the present invention can be used as a focus position switching mechanism of an electronic device having a photographing function such as a digital camera, in addition to being applied to an image pickup apparatus including an image pickup device and built in a camera-equipped mobile phone. It is.
1…焦点位置調整機構、2…ケース、2a…入射窓、2c…振れ止凸部(支持機構)、2d…支持アーム(支持機構)、3…支持シャフト(支持機構)、4…シャフトガイド(支持機構)、5…コイルばね(支持機構)、6…ベースプレート(支持機構)、7…操作レバー(移動量変換機構)、7c…可撓部、8…切換ボタン(操作部材)、9a,9b…調整ビス(調整手段)、10a,10b,10c,10d…撮像装置、11…第1プリズム、12…第2プリズム、15…撮像素子、20…プリズムユニット(光学系)、30…セルフロック機構、34…カムプレート(カム板)、35…ストッパ、36…ハート形カム、37…カム溝、44…LCDモニタ、45…レリーズボタン、46…検出スイッチ、100…カメラ付形態電話、101a…第1ハウジング(筐体)、101b…第2ハウジング(筐体)、103…撮像窓、λi,λo…光束、F…マーク(表示手段)、M…結像面、P1…第1の焦点位置(標準撮影位置)、P2…第2の焦点位置(マクロ撮像位置)、S1…第1の変位量、S2…第2の変位量。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記光学系の焦点を第1の焦点位置と第2の焦点位置とに合せるべく前記光学系から射出される光束の光軸に沿う方向に第1の変位量を移動可能に前記ケースを支持する支持機構と、
前記ケースの移動方向に沿う方向に手動操作されて前記第1の変位量よりも大きい第2の変位量を移動する操作部材と、
前記第2の変位量を前記第1の変位量に変換する移動量変換機構と、
を有することを特徴とする焦点位置調整機構。 A case for holding the optical system;
The case is supported so that the first displacement amount can be moved in a direction along the optical axis of the light beam emitted from the optical system so that the optical system is focused on the first focal position and the second focal position. A support mechanism;
An operation member that is manually operated in a direction along the moving direction of the case and moves a second displacement amount larger than the first displacement amount;
A movement amount conversion mechanism for converting the second displacement amount into the first displacement amount;
A focus position adjusting mechanism characterized by comprising:
前記第2の焦点位置は、撮像すべき物体の位置が前記所定の位置より近い場合に対応して撮像を行うためのマクロ撮影位置である
ことを特徴とする請求項1に記載の焦点位置調整機構。 The first focal position is a standard imaging position for performing imaging in response to a case where the position of an object to be imaged is between a predetermined position and a position near infinity,
2. The focal position adjustment according to claim 1, wherein the second focal position is a macro imaging position for performing imaging in response to a case where an object to be imaged is closer to the predetermined position. mechanism.
前記光学系を保持する直方体状のケースと、
前記光学系によって形成される被写体の像を電気信号へ変換する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面に対して前記光学系の焦点を第1の焦点位置と第2の焦点位置とに合せるべく前記受光面に交差する方向へ少なくとも第1の変位量を移動可能に前記ケースを支持する支持機構と、
前記光学系を前記第1の焦点位置または前記第2の焦点位置に合せるために前記第1の変位量よりも大きい第2の変位量で前記ケースの移動方向に沿って手動操作される操作部材と、
前記操作部材を操作する毎に前記光学系を前記第1の焦点位置と前記第2の焦点位置とのいずれかに位置決めするべく前記ケースを保持するセルフロック機構と、
前記第2の変位量を前記第1の変位量へ変換する移動量変換機構と
を備えることを特徴とする撮像装置。 An optical system formed of two prisms having at least one refracting surface or reflecting surface formed in a free-form surface and forming a bent optical axis;
A rectangular parallelepiped case holding the optical system;
An image sensor that converts an image of a subject formed by the optical system into an electrical signal;
The case capable of moving at least a first displacement amount in a direction intersecting the light receiving surface so that the focus of the optical system is aligned with the first focus position and the second focus position with respect to the light receiving surface of the image sensor. A support mechanism for supporting
An operation member that is manually operated along the moving direction of the case with a second displacement amount larger than the first displacement amount in order to align the optical system with the first focus position or the second focus position. When,
A self-locking mechanism that holds the case to position the optical system at either the first focal position or the second focal position each time the operating member is operated;
An imaging apparatus comprising: a movement amount conversion mechanism that converts the second displacement amount into the first displacement amount.
前記レリーズボタンと前記切換ボタンと前記LCDモニタとが前記筐体の同一側に面して設けられ、
これらと反対側に前記入射窓が設けられることを特徴とするカメラ付携帯電話。 An incident window of the image pickup device, a release button, a switching button for switching the optical system of the image pickup device between a standard shooting position and a close-up shooting position, and an LCD monitor for displaying an image obtained by the image pickup device, In camera-equipped mobile phones that face the outside,
The release button, the switching button and the LCD monitor are provided facing the same side of the housing,
A camera-equipped mobile phone characterized in that the entrance window is provided on the opposite side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004174322A JP2005352287A (en) | 2004-06-11 | 2004-06-11 | Focal position adjusting mechanism, imaging apparatus and cellular phone with camera |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2004174322A Withdrawn JP2005352287A (en) | 2004-06-11 | 2004-06-11 | Focal position adjusting mechanism, imaging apparatus and cellular phone with camera |
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JP (1) | JP2005352287A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1962495A3 (en) * | 2007-02-26 | 2009-11-04 | HOYA Corporation | Imaging unit and mobile electronic device |
US7894147B2 (en) | 2008-09-17 | 2011-02-22 | Sony Corporation | Lens module and electronic apparatus |
US8120693B2 (en) | 2007-02-26 | 2012-02-21 | Hoya Corporation | Imaging unit and mobile electronic device |
-
2004
- 2004-06-11 JP JP2004174322A patent/JP2005352287A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8120693B2 (en) | 2007-02-26 | 2012-02-21 | Hoya Corporation | Imaging unit and mobile electronic device |
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