JP2007034217A - 複数光学系を有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数光学系を有するデジタルカメラにおいて、複数光学系の光軸調整を容易に行う。
【解決手段】デジタルカメラは第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂを備える。第１撮像光学系ユニット１ａは例えば固定焦点距離レンズを有し、第２撮像光学系ユニット１ｂは例えばズームレンズを有する。第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂはともに屈曲光学系で、第１撮像光学系ユニット１ａの底面に凹部２１０が形成され、第２撮像光学系ユニット１ｂの上面に凸部３１０が形成される。凹部２１０と凸部３１０を嵌合させることで両光学系の光軸を合わせる。
【選択図】図５

Description

本発明は複数光学系を有する撮像装置に関し、特に複数光学系の光軸調整に関する。

現在、多くのデジタルカメラがズームレンズと単一イメージセンサを備え、静止画や動画を撮影している。撮影された画像はデジタル的に処理されてデジタル画像ファイルが生成され、デジタルカメラ内のメモリに記憶される。デジタル画像ファイルは次にコンピュータに転送されて表示され、あるいはプリンタに転送されて印刷される。

小さなサイズと大きな光学ズーム範囲がデジタルカメラの望ましい仕様として要求される。ユーザは、限定されたズーム範囲よりも大きなズ−ム範囲を好む。しかしながら、撮影画像の画質を犠牲にすることなく大きなズーム範囲レンズを備えるとデジタルカメラのサイズが増大してしまう。光学一眼レフカメラのような高価なカメラにおいては、例えば２８ｍｍ−７０ｍｍズームレンズと７０ｍｍ−２１０ｍｍズームレンズのような複数の交換レンズを用いることが可能であるが、コンパクトなデジタルカメラではユーザにとり不便である。

いくつかのデジタルカメラは一つのカラー画像を生成するために単一のレンズ及び複数のイメージセンサを用いている。被写体からの光はプリズムビームスプリッタにより複数のカラーに分離され、複数のモノクロイメージセンサがＲ，Ｇ，Ｂのカラー画像を撮像するために用いられる。

また、従来において、ステレオフィルムカメラ及びステレオデジタルカメラも知られている。これらのカメラは焦点距離が同じで水平方向に離間配置された２つのレンズを有し、シーンのわずかに異なる画像をフィルムの２つのフレーム、あるいは２つのイメージセンサに形成する。２つの画像はいわゆるステレオ対をなす。２つのレンズは同一拡大率となるように設計され、ステレオ効果を得るためにイメージセンサ上に左目と右目の画像を形成すべく同時に使用される。

コンパクトなデジタルカメラにおいて、レンズ交換の手間をかけることなく大きなズーム範囲を得るためには、互いに焦点距離の異なる複数のレンズをデジタルカメラに搭載し、これらをズーム位置に応じて使い分けることが好適である。但し、これら複数のレンズの光学系をどのようにカメラに搭載するかが重要な課題となり、特に同一被写体を正確に撮影しようとする場合、複数の光学系の光軸調整が重要となる。

下記の特許文献には、デジタルカメラに関するものではないが、光結合器の導波路の光軸と光ファイバのコアの光軸とを互いに一致させるために、導波路の突き合わせ端面に凹部を形成し、コアの突き合わせ端面に凸部を形成し、これらの凹凸部を互いに嵌合することで光軸を一致させることが記載されている。

特開平６−２８９２５５号公報

複数の光学系を１つのデジタルカメラ内に収納する場合、複数の光学系を上下に配置する、あるいは左右に配置する等多様な形態が存在し得るが、これらの光学系の光軸を互いに一致させることのできる簡易な構成が必要となる。複数の光学系を適宜切り替えて使用する場合、仮にこれらの光学系の光軸がずれていると、光学系切替の際に撮影位置に不連続的な「飛び」が生じ、使い勝手が低下するからである。

本発明の目的は、複数の光学系を有する撮像装置において、複数の光学系の光軸を簡易な構成で調整することにある。

本発明は、第１撮像光学系ユニットと、前記第１撮像光学系ユニットに対してその光軸方向が略同一方向となるように近接配置された第２撮像光学系ユニットとを備える複数光学系を有する撮像装置であって、前記第１撮像光学系ユニットと前記第２撮像光学系ユニットの突き合わせ面の一方に凹部、他方に凸部が形成され、前記凹部と前記凸部を嵌合することで前記第１撮像光学系ユニットと前記第２撮像光学系ユニットの相対的な光軸方向を規制することを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、前記第１撮像光学系ユニット及び前記第２撮像光学系ユニットはともに屈曲光学系であって互いに上下に当接配置され、前記第１撮像光学系ユニットの前記突き合わせ面である底面に前記凹部あるいは前記凸部の一方が形成され、前記第２撮像光学系ユニットの前記突き合わせ面である上面に前記凹部あるいは前記凸部の他方が形成される。

本発明によれば、第１撮像光学系ユニットと第２撮像光学系ユニットの突き合わせ面に形成された凹部及び凸部を嵌合させる構成とすることで、簡易に両光学系の光軸を調整することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１に、本実施形態にかかるデジタルカメラ１０Ａの正面図、図２Ａ及び図２Ｂに外観斜視図を示す。デジタルカメラ１０Ａは第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂの２つの光学系を搭載する。第１撮像光学系ユニット１ａは固定焦点距離レンズ２を有し、第２撮像光学系ユニット１ｂはズームレンズ３を有する。固定焦点距離レンズ２は例えば広角レンズであり、３５ｍｍフィルム換算で２２ｍｍ焦点距離を有する。ズームレンズ３は例えば３５ｍｍフィルム換算で３８ｍｍ−１１４ｍｍである。第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂはともに入射光を直角に曲げるプリズムを有する屈曲光学系であり、これによりデジタルカメラ１０Ａを薄くできる。第１撮像光学系ユニット１ａの固定焦点距離レンズ２及び第２撮像光学系ユニット１ｂのズームレンズ３はデジタルカメラ１０Ａの略中央に上下に配置され、第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂの屈曲光学系はデジタルカメラ１０Ａの一方側（図１では向かって右側）に配置される。デジタルカメラ１０Ａの他方側（図１では向かって左側）にはバッテリ２０４が配置される。

第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂは同一被写体を撮影するようにその光軸は同一方向に調整される。デフォルト状態、すなわちユーザがデジタルカメラ１０Ａの電源をＯＮした状態では第１撮像光学系ユニット１ａが動作し、カラーＬＣＤ７０には第１撮像光学系で得られたワイド画角の画像が表示される。ユーザがズームボタン４２ｃを「テレ」側に操作すると第１撮像光学系ユニット１ａで得られた画像の電子ズーム画像がカラーＬＣＤ７０に表示される。ユーザがズームボタン４２ｃをさらに「テレ」側に操作し続け、ズームレンズ３の最短焦点距離まで達すると、デジタルカメラ１０Ａの図示しない制御プロセッサが使用すべき光学系を第１撮像光学系ユニット１ａから第２撮像光学系ユニット１ｂへと切り替える。その後、ユーザがズームボタン４２ｃをさらに「テレ」側に操作し続けると、第２撮像光学系ユニット１ｂのズームレンズ３の光学ズーム画像がカラーＬＣＤ７０に表示される。ズームボタン４２ｃを操作することで同一被写体を種々の画角で撮影することを可能とするために、第１撮像光学系ユニット１ａと第２撮像光学系ユニット１ｂの光軸は同一被写体の方向を向くようにその光軸が高精度に調整されなければならない。

図３Ａ及び図３Ｂに、第１撮像光学系ユニット１ａの構成図を示し、図４に第２撮像光学系ユニット１ｂの構成を示す。図３Ａは固定焦点距離レンズ２の対物レンズ、第１イメージセンサ１２、ミラープリズム８ａ、ミラープリズム８ａにより直角に屈曲される光路上の中継レンズ部品７ａを支持するレンズ鏡筒６ａを示す。レンズ鏡筒６ａは光路上の絞りシャッタアセンブリ９ａを支持する。図３Ｂは図３Ａにおける３Ｂ−３Ｂラインから見た図であり、デジタルカメラ１０Ａの正面から見た第１撮像光学系ユニット１ａの外観を示す。第１撮像光学系ユニット１ａはさらに赤外カットフィルタ、光学的ローパスフィルタ等を有していてもよい。図４はズームレンズ３の対物レンズ、第２イメージセンサ１４、ミラープリズム８ｂ、ミラープリズム８ｂにより直角に屈曲される光路上の移動可能なズームレンズ部品７ｂを支持する取付具６ｂを示す。取付具６ｂは光路上の絞りシャッタアセンブリ９ｂを支持する。また、図４はレンズ部品７ｂの移動を制御するズーム及びフォーカスモータ５ａを示す。第２撮像光学系ユニット１ｂもさらに赤外カットフィルタや光学的ローパスフィルタを有していてもよい。

図５に、第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂの外観斜視図を示す。第１撮像光学系ユニット１ａと第２撮像光学系ユニット１ｂは突き合わせ面において当設される。第１撮像光学系ユニット１ａの突き合わせ面（第１撮像光学系ユニット１ａの底面）の所定位置には凹部２１０が形成され、第２撮像光学系ユニット１ｂの突き合わせ面（第２撮像光学系ユニット１ｂの上面）の所定位置、つまり凹部２１０に対向する位置には凸部３１０が形成される。第１撮像光学系ユニット１ａの固定焦点距離レンズ２の中心（あるいは開口部中心）と凹部２１０との距離は一定値に設定され、第２撮像光学系ユニット１ｂのズームレンズ３のレンズ中心（あるいは開口部中心）と凸部３１０との距離も一定値に設定される。

したがって、図に示すようにデジタルカメラ１０Ａの被写体に向いた光軸方向をｚ方向、デジタルカメラ１０Ａの左右方向をｘ方向、上下方向をｙ方向とすると、デジタルカメラ１０Ａの組み付け時に第１撮像光学系ユニット１ａの凹部２１０に第２撮像光学系ユニット１ｂの凸部３１０を嵌合させることで両光学系の光軸の相対的なｘ方向位置が規定される。また、第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂの突き合わせ面を高精度に加工して当接することでｙ方向位置が規定される。

さらに、図６に示すように、第１撮像光学系ユニット１ａの前面２３０及び第２撮像光学系ユニット１ｂの前面３３０を固定板６００にネジ止め固定し、その固定板６００をデジタルカメラ１０Ａに組み付けることにより、それぞれのユニットのデジタルカメラ１０Ａに対するｚ方向位置を固定できる。

このように、本実施形態では第１撮像光学系ユニット１ａと第２撮像光学系ユニット１ｂをともに屈曲光学系とし、かつ、第１撮像光学系ユニット１ａと第２撮像光学系ユニット１ｂをデジタルカメラ１０Ａ内において上下に当接配置し、第１撮像光学系ユニット１ａの突き合わせ面の凹部２１０に第２撮像光学系ユニット１ｂの突き合わせ面の凸部３１０を嵌合させる構成とすることで、簡易に両光学系の光軸を調整することができる。

なお、本実施形態において、第１撮像光学系ユニット１ａに凸部、第２撮像光学系ユニット１ｂに凹部を設けてもよいのは言うまでもない。また、凹凸の嵌合による位置決めだけでなく、レンズ周囲のリブと固定板６００との嵌合によって位置決め固定するようにしてもよい。

また、カラーＬＣＤ７０はその画面中心が第１撮像光学系ユニット１ａの固定焦点距離レンズ２（あるいは開口部）と第２撮像光学系ユニット１ｂのズームレンズ３（あるいは開口部）の略中間に位置するように配置することが好適である。このように配置することで、被写体を観察する方向とカラーＬＣＤ７０を観察する方向との差が少なくなり、使い勝手が向上する。

また、カラーＬＣＤ７０はストレスが加わらないように導電ゴム等の導電性弾性部材を介してデジタルカメラ１０Ａのボディに固定するのが好適である。

さらに、本実施形態では第１撮像光学系ユニット１ａが固定焦点距離レンズ２を有しているが、第１撮像光学系ユニット１ａも第２撮像光学系ユニット１ｂと同様にズームレンズを有していてもよい。第１撮像光学系ユニット１ａ及び第２撮像光学系ユニット１ｂ共に互いに焦点距離の異なる固定焦点距離レンズとしてもよい。

デジタルカメラの正面図である。 デジタルカメラの外観斜視図（正面）である。 デジタルカメラの外観斜視図（背面）である。 第１撮像光学系ユニットの内部構成図である。 第１撮像光学系ユニットの内部構成図（正面図）である。 第２撮像光学系ユニットの内部構成図である。 第１及び第２撮像光学系ユニットの外観斜視図である。 第１及び第２撮像光学系ユニットの外観斜視図である。

符号の説明

１ａ 第１撮像光学系ユニット、１ｂ 第２撮像光学系ユニット、２ 固定焦点距離レンズ、３ ズームレンズ、１０Ａ デジタルカメラ、２１０ 凹部、３１０ 凸部。

Claims (2)

1. 第１撮像光学系ユニットと、
   前記第１撮像光学系ユニットに対してその光軸方向が略同一方向となるように近接配置された第２撮像光学系ユニットと、
   を備える複数光学系を有する撮像装置であって、
   前記第１撮像光学系ユニットと前記第２撮像光学系ユニットの突き合わせ面の一方に凹部、他方に凸部が形成され、
   前記凹部と前記凸部を嵌合することで前記第１撮像光学系ユニットと前記第２撮像光学系ユニットの相対的な光軸方向を規制することを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記第１撮像光学系ユニット及び前記第２撮像光学系ユニットはともに屈曲光学系であって互いに上下に当接配置され、
   前記第１撮像光学系ユニットの前記突き合わせ面である底面に前記凹部あるいは前記凸部の一方が形成され、前記第２撮像光学系ユニットの前記突き合わせ面である上面に前記凹部あるいは前記凸部の他方が形成されることを特徴とする複数光学系を有する撮像装置。

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