JP2022506125A - 撮像装置と情報端末 - Google Patents

Abstract

表示スクリーンを制約しないように反射ミラーを設けた撮像装置を提供する。撮像装置（１００）は、反射ミラー（３）と、第一位置から第二位置に反射ミラーを飛び出させるように構成された移動機構（２００）（第一位置は装置内の格納位置であり、第二位置は装置上部に位置する）と、反射ミラー（３）の飛び出しに従って反射ミラー（３）を第一反射パターンから第二反射パターンに切り替えるように構成された切り替え機構（３００）とを含み、第一反射パターンは装置（１００）の第一面からの光を反射させ、第二反射パターンは装置（１００）の第二面からの光を反射させる。

Description

本開示は撮像装置に係り、特に反射ミラーの機構に関する。

スマートフォン等のカメラで物体を撮像するカメラ搭載型の携帯情報端末が知られている。その携帯インタフェースには表示スクリーンに物体を表示することができる表示デバイスが設けられる。

本開示の実施形態は、表示スクリーンの面積を制限しないように反射ミラーを設けた撮像装置と情報端末を提供する。

上記目的を達成するため、実施形態において以下の技術的解決策が用いられる。

第一態様の実施形態は以下の撮像装置を提供する。

本撮像装置は以下のものを含む：
反射ミラー；
第一位置から第二位置に反射ミラーを飛び出させるように構成された移動機構（第一位置は装置内の格納位置であり、第二位置は装置上部に位置する）；及び、
反射ミラーの飛び出しに従って第一反射パターンから第二反射パターンに反射ミラーを切り替えるように構成された切り替え機構（第一反射パターンは装置の第一面からの光を反射させ、第二反射パターンは装置の第二面からの光を反射させる）。

第一態様によると、例えば、反射ミラーの第一反射パターンと第二反射パターンによって形成される光路は表示スクリーン側としての第一面側で使用されないので、表示スクリーンの占有面積が減らない。従って、表示スクリーンが制限されなくなり得る。

第一態様の実施形態で可能な第一案では、反射ミラーが、移動機構の位置の移動に伴って第一位置から第二位置に移動するように構成され得る。これは、反射ミラーの位置を移動させることで、反射ミラーの飛び出しを達成可能とする。

第一態様の実施形態に従う又は第一態様の実施形態で可能な第一案に従う第一態様の実施形態で可能な第二案では、切り替え機構が移動機構の位置の移動に従って移動し、その移動に基づいて反射ミラーを付勢する（ｅｎｅｒｇｉｚｅ）ことによって、第一反射パターンが第二反射パターンに変更可能となるように反射ミラーを回転させるように構成させ得る。これは、反射ミラーの反射パターンの切り替えを可能にする。

第一態様の実施形態に従う又は第一態様の実施形態で可能な第一案若しくは第二案に従う第一態様の実施形態で可能な第三案では、移動機構は、駆動源と、駆動源によって回転させられる送りねじと、送りねじの回転によって光軸の方向に沿って切り替え機構と共に直線運動するように構成された部材と、を含み得る。これは、切り替え機構と部材を直線運動させることで、反射ミラーの飛び出しと反射パターンの切り替えを達成可能とする。

第一態様の実施形態に従う又は第一態様の実施形態で可能な第一案から第三案に従う第一態様の実施形態で可能な第四案では、切り替え機構は、回転可能な回転部材と、反射ミラーの一端に取り付けられ且つ回転部材の回転によって反射ミラーの反射モードを第一反射パターンから第二反射パターンに切り替えるように反射ミラーを付勢するように配置されたばねと、を含む。これは、ばねが反射ミラー３に付勢力を与えて、反射ミラーの反射パターンを切り替えることを可能にする。

第一態様の実施形態に従う又は第一態様の実施形態で可能な第一案から第四案に従う第一態様の実施形態で可能な第五案では、移動機構は撮像光学系を含み得る。これは撮像光学系を移動機構によって移動させることを可能にする。

第一態様の実施形態に従う又は第一態様の実施形態で可能な第一案から第五案に従う第一態様の実施形態で可能な第六案では、移動機構は、振動子と、撮像光学系のレンズの一端に配置され且つ振動子の振動によって光軸の方向に沿って撮像光学系のレンズを移動させるように構成された駆動部と、レンズの他端に配置され且つレンズの移動を誘導するように構成された誘導部と、を含み得る。これは、撮像光学系のレンズを移動させることを可能にする。

実施形態における技術的解決策をより明確に説明するため、以下、実施形態を説明するのに必要に添付図面を簡単に説明する。以下説明される添付図面が想定される一部の実施形態のみを説明するものであって、当業者が添付図面から創作的な労力無く他の図面を導出し得ることは明らかである。

図１Ａは、反射ミラーの飛び出し前の一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成例を示す斜視図である。図１Ｂは、反射ミラーの飛び出し後の一実施形態に係る撮像装置の概略的な構成例を示す斜視図である。 図２Ａは、図１Ａの撮像装置の断面の一例を示す図である。図２Ｂは、図１Ｂの撮像装置の断面の一例を示す図である。 図１Ａの撮像装置の内部構成要素を示す概略図である。 図３の撮像装置の反射ミラーと切り替え機構と移動機構の断面の一例を示す図である。 図５Ａは、図１Ａの撮像装置の反射ミラーと切り替え機構の構成態様を示す図である。図５Ｂは、図５Ａの撮像装置のＡ側から見た反射ミラーと切り替え機構の構成態様を示す図である。 図６Ａは、図２Ａの撮像装置の反射ミラーと切り替え機構の構成態様を示す図である。図６Ｂは、図６Ａの撮像装置のＡ側から見た反射ミラーと切り替え機構の構成態様を示す図である。

以下、実施形態の添付図面を参照して実施形態の技術的解決策を明確に説明する。説明される実施形態は実施形態の全部ではなくて一部であることは明らかである。当業者がこれら実施形態に基づいて創作的な労力無く得ることができる他の全ての実施形態が本開示の保護範囲内にあることに留意されたい。

以下、本実施形態の撮像装置１００を説明する。この撮像装置１００では、反射ミラーが飛び出すように構成される。一例として、本実施形態は、スマートフォンに組み込まれる撮像装置の例を示すが、これは限定的なものではない。タブレット型端末、ノート型パーソナルコンピュータ等の情報端末が撮像装置１００の例として挙げられる。

まず、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂを参照して、反射ミラーが飛び出す前後の状態を説明する。図１Ａは、反射ミラー３の飛び出す前の撮像装置１００の概略的な構成例を示す斜視図である。図１Ｂは、反射ミラー３が飛び出した後の撮像装置１００の概略的な構成例を示す斜視図である。図２Ａは、図１Ａの撮像装置１００の断面の一例を示す図である。図２Ｂは、図１Ｂの撮像装置１００の断面の一例を示す図である。

図１Ａと図２Ａに示されるように、撮像装置１００の背面１０１Ｂに開口が設けられ、その開口を塞ぐようにレンズ１３が設けられる。飛び出す前の状態において、反射ミラー３はレンズ１３の後ろの格納位置（第一位置）に位置する。反射ミラー３の角度は、図２Ａに示されるように、この位置での反射ミラー３がレンズ１３を介して背面１０１Ｂ側から入射する光ｄ１を反射して、光学系（図２Ａの装置の下側に位置する）に向けて光ｄ１を誘導することができるように設定される。

一方で、図１Ｂと図２Ｂに示されるように、反射ミラー３の飛び出し後には、反射ミラー３は、装置上部から上の位置（第二位置）に位置する。この場合、後述のように、反射ミラー３の角度は、反射ミラーが表示スクリーン（前面）１０１Ａ側からの光ｄ２を反射して、光学系に向けて光ｄ２を誘導することができるように設定される。以下で詳細に説明するように、反射ミラー３が飛び出し前の状態から飛び出し後の状態に移動すると、その移動の作用に応じて反射ミラー３が回転することによって、反射ミラー３の角度が設定され得る。従って、飛び出し状態の反射ミラー３を用いて、例えば、スマートフォンの表示スクリーン側の物体を撮像することができる。この時点においては、例えば、スマートフォンの表示スクリーンが物体を撮像する光路として用いられないので、表示スクリーンの専有面積が小さくならず、表示スクリーンが制限されないものとなり得る。

以下の実施形態の説明では、図１Ａに示される飛び出し前の反射ミラー３による図２Ａに例示的に示される光ｄ１の反射モードを「第一反射パターン」と称する。そして、図１Ｂに示される飛び出し後の反射ミラー３による図２Ｂに例示的に示される光ｄ２の反射モードを「第二反射パターン」と称する。

図３は、図１Ａと図２Ａに示される飛び出し前の撮像装置１００の例示的な内部構成要素を示す。図３の例では、撮像装置１００は、反射ミラー３用の移動機構２００と、反射ミラー３の反射パターンを切り替えるように構成された切り替え機構３００とを含む。

移動機構２００は、ステッピングモーター（駆動源）２１と、ステッピングモーター２１によって回転させられる送りねじ９と、送りねじ９の回転に従ってｘ軸（光軸）方向に沿って切り替え機構３００と共に直線運動するように構成された部材５とを含み得る。ステッピングモーター２１は、飛び出し命令を受信すると駆動し得る。例えば、この命令は、表示スクリーン上のタッチ動作に基づいた命令を含み得る。

図３の例では、主シャフト８がｘ軸方向に沿って送りねじ９と平行になるように配置され、ナット１１によって送りねじ９に連結される。保持部材８１、８２、８３が部材５の縁に接続されて、部材５を保持するように配置される。また、移動機構２００は、主シャフト８に対して摺動可能であるようにも構成される。保持部材８２の一端は、主シャフト８を取り囲むように構成されたばね２２の一端に接続される。ばね２２の他端は固定端９１に接続される。このようにして、ステッピングモーター２１の回転を、送りねじ９を介して主シャフト８に沿ったナット１１の直線運動に変換することができる。ナット１１の移動とばね２２の弾性力で、部材５を上述のように移動させることができる。

移動機構２００は撮像光学系を更に含む。例えば、撮像光学系にはズームレンズ１０とオートフォーカスレンズ１５が備わる。アパーチャシステム１６がオートフォーカスレンズ１５の前面に取り付けられ、二つの異なる開口直径を有する。これらの開口直径で焦点を調節することができる。

本実施形態では、電圧の印加によって伸縮する圧電素子（振動子）１３ａと１３ｂが、レンズ１０と１５の位置調節の例として用いられている。

圧電素子１３ａはｘ軸方向に沿ったズームレンズ１０の位置を調節するのに用いられる。図３の例では、固定部材１２ａが圧電素子１３ａの一端に取り付けられ、駆動摩擦部材としての駆動シャフト１４ａが圧電素子１３ａの他端に取り付けられる。固定部材１２ａは例えばスピンドルである。駆動部３０は駆動シャフト１４ａに摩擦で保持される。誘導部３３が可動するように駆動シャフト１４ａに取り付けられる。

更に、固定部材１２ｂが圧電素子１３ｂの一端に取り付けられ、駆動摩擦部材としての駆動シャフト１４ｂが圧電素子１３ｂの他端に取り付けられる。固定部材１２ｂは例えばスピンドルである。駆動シャフト１４ｂは駆動シャフト１４ａと平行に配置される。誘導部３１が可動するように駆動シャフト１４ｂに取り付けられる。

レンズ１０と同様に、オートフォーカスレンズ１５も、固定部材１２ｂの一端に接続された圧電素子１３ｂの振動によってｘ軸方向に沿って移動させ得る。つまり、図３の例では、駆動部３４が駆動シャフト１４ｂに取り付けられ、圧電素子１３ｂの振動によってｘ軸方向に沿って移動するように構成される。更に、誘導部３３が、駆動シャフト１４ｂと平行に配置された駆動シャフト１４ａに取り付けられ、ｘ軸方向に沿って移動可能なように構成される。

図３では、撮像素子としてのセンサ１８がｙ軸方向とｚ軸方向に移動可能なセンサホールド１９に取り付けられる。センサ１８はＣＣＤ（電荷結合素子，ｃｈａｒｇｅ‐ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（相補的金属酸化物半導体，ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ‐ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｃｕｔｏｒ）等のイメージセンサである。

図３では、その撮像装置１００の送りねじ９が回転して、ナット１１がｘ軸方向に沿って移動すると、主シャフト８に取り付けられた保持部材８１と８２もｘ軸方向に沿って移動することができる。部材５が保持部材８１と８２によって保持されているので、部材５も保持部材８１と８２の移動に伴ってｘ軸方向に沿って移動することができる。この移動に従って、保持部材８３も部材５を保持しながら移動することができる。本実施形態では、レンズ１０と１５、センサ１８及び切り替え機構３００が部材５に取り付けられているので、これらの部品も部材５の移動に従って移動することができる。

図３では、例えば、圧電素子１３ａが伸長するように駆動されると、駆動部３０が駆動シャフト１４ａの摩擦によって移動し得る。対照的に、圧電素子１３ａが収縮するように駆動されると、駆動シャフト１４ａの摩擦が減り、駆動部３０がその一次に実質的に留まることができる。このような圧電素子１３ａの伸縮（振動）で駆動部３０をｘ軸方向に沿て移動させることができる。駆動部３０はズームレンズ１０の一端に取り付けられているので、ズームレンズ１０も駆動部３０の移動に従ってｘ軸方向に沿って移動することができる。誘導部３１はズームレンズ１０の他端に取り付けられているので、誘導部３１は、駆動部３０が移動する際にズームレンズ１０の他端の移動を誘導するように機能し得る。

圧電素子１３ａの場合と同様に、圧電素子１３ｂの伸縮で駆動部３４をｘ軸方向に沿って移動させることができる。この場合、駆動部３４がオートフォーカスレンズ１５の一端に取り付けられているので、オートフォーカスレンズ１５も駆動部３４の移動に従ってｘ軸方向に沿って移動することができる。誘導部３３がオートフォーカスレンズ１５の他端に取り付けられているので、誘導部３３は、駆動部３４が移動する際にオートフォーカスレンズ１５の他端の移動を誘導するように機能し得る。

図３では、圧電素子１３ｄの伸縮（振動）によって生じるｙ軸方向に沿ったセンサホールド１９の移動に従って、センサ１８がｙ軸方向に沿って移動することができる。ｚ軸方向に沿ってセンサ１８を移動させる様子が図４に詳細に示されている。

図４は、一例として、ｘ軸方向に沿った移動機構２００と切り替え機構３００の構成態様を示す図である。図４では、固定部材１２ｃが圧電素子１３ｃの一端に取り付けられ、駆動摩擦部材としての駆動シャフト１４ｃが圧電素子１３ｃの他端に取り付けられている。スピンドルが固定部材１２ｃの一例である。圧電素子１３ｃの伸縮（振動）によってセンサホールド１９がｚ軸方向に沿って移動し、センサ１８もｚ軸方向に沿って移動することができる。

この撮像装置１００では、圧電素子１３ａの一端に取り付けられた固定部材１２ａは、部材５のサブシャーシ２に取り付けられたレンズシャーシ１７に取り付けられている。アパーチャシステム１６がオートフォーカスレンズ１５の前面に取り付けられている。

図４では、反射ミラー３は、実線の位置（反射ミラー３が装置内に格納されている第一位置）から破線の位置（反射ミラー３が装置の上部から飛び出している第二位置）に移動する際に反射ミラー３が９０度回転して、反射ミラー３の反射モードが第一反射パターン（図２Ａ）から第二反射パターン（図２Ｂ）に切り替わるように構成され得る。図面を簡潔にするため、図４は反射ミラーのみを示し、その切り替え機構は省略されている。

次に、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、反射ミラー３を切り替える様子を説明する。図５Ａは、反射ミラー３が実質的に第一位置にある際の反射ミラー３と切り替え機構３００の態様を示す図である。図５Ｂは、図５Ａに示されるＡ側から見た反射ミラー３と切り替え機構３００の構成例を示す図である。図６Ａは、反射ミラー３が実質的に第二位置にある際の反射ミラー３と切り替え機構３００の態様を示す図である。図６Ｂは、図６ＡのＡ側から見た反射ミラー３と切り替え機構３００の構成例を示す図である。

図５Ａと図５Ｂに示されるように、切り替え機構３００は、回転可能な切り替え板４を含み、その板４に二つの突起部４１と４２が形成されている。上述のように、この切り替え機構３００は、ステッピングモーターの駆動力によってｚ軸方向に沿って移動することができる。切り替え機構３００にはキック板５０が配置され、その板に突起部４１と４２の一端が接触することができる。つまり、キック板５０が装置本体（主シャーシ１）に固定され、上述の位置関係を有する。従って、切り替え機構３００の移動に従って突起部４１と４２の一方がキック板５０に接することによって、突起部４１又は４２を回転させて、切り替え板４を回転させる。反射ミラー３の回転シャフトが、切り替え板４の回転シャフトと同軸で切り替え板４に設けられる。これによって、切り替え板４の回転と共に反射ミラー３を回転させることが可能となる。

図５Ａの例では、突起部４１がキック板４０の一端に接し得る。キック板５０の一端は上述のように装置本体に固定されるように配置されるので、切り替え機構３００の移動と共に切り替え板４が回転し、切り替え板４の回転に従って反射ミラー３が回転する。切り替え機構３００は中心ばね７を含み、その中心ばね７は、反射ミラーの一端に固定される一端を有し、その一端において回転可能であり、また、移動機構２００のサブシャーシ２に固定された他端を有し、その固定点において回転可能である。ばね７の付勢力が、反射ミラー３の第一位置においてストッパー２７に対して反射ミラー３を付勢し、反射ミラー３の第二位置においてストッパー２８に対して反射ミラー３を付勢することができる。結果として、反射ミラーの各位置を安定して与えることができる。

切り替え板４が図５Ａと図５Ｂに示される位置（実質的に第一位置）から図面上で時計回りに回転すると、反射ミラー３が図５Ａの矢印４００の方向に回転して、反射ミラー３はまず中心ばね７の収縮力に対して回転し、略４５度回転すると、中心ばね７の収縮力で追加されるを付勢力によっても回転する。次いで、反射ミラー３は、図６Ａと図６Ｂに示されるような反射ミラー３が略９０度回転した状態（実質的に第二位置）になる。この時点において、図６Ａと図６Ｂに示される例では、反射ミラー３が第一位置から第二位置に移動して、切り替え板４が時計回りの方向に回転するのにつれて突起部４１と４２が回転して、突起部４２がキック板５０の一端に接するようになり得る。

上述のように、撮像装置１００は、反射ミラー３の飛び出しで反射ミラー３の反射パターンを第一反射パターン（図２Ａ）から第二反射パターン（図２Ｂ）に切り替えることができように構成される。反射ミラー３の光路は、反射ミラー３が飛び出している場合であっても表示スクリーン側では用いられないので、表示スクリーンの占有面積が小さくならず表示スクリーンが制限されないという点に留意されたい。

反射ミラー３は、第二位置（図１Ｂ）から第一位置（図１Ａ）に戻るように構成され得る。つまり、送りねじ９が、上述の実施形態の方向とは逆方向でｘ軸方向に沿って回転し得て、切り替え機構３００の切り替え板４が、部材５の移動と共にｘ軸方向に沿って移動し得る。結果として、図６Ａと図６Ｂにおいて、中心スプリング７が、切り替え板４の突起部４２がキック板５０の一端に接する状態から当接方向に対して逆方向に突起部４２を付勢し得る。この付勢力が、矢印４００の方向と逆方向に反射ミラー３を回転させ、ストッパー２８に反射ミラー３を押し付け得る。結果として、反射ミラー３が、例えば図５Ａと図５Ｂに示されるように略９０度回転し得る。

上記説明は単に具体的な実施形態であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本開示の技術的範囲内において当業者に想起されるあらゆる変更や置換は本発明の保護範囲内にある。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲とされるものである。

３ 反射ミラー
１００ 撮像装置
２００ 移動機構
３００ 切り替え機構

Claims (10)

1. 撮像装置であって、
   反射ミラーと、
   前記撮像装置内の格納位置である第一位置から、前記撮像装置の上に位置する第二位置に前記反射ミラーを飛び出させるように構成された移動機構と、
   前記反射ミラーの飛び出しに従って、前記撮像装置の第一面からの光を反射させる第一反射パターンから、前記撮像装置の第二面からの光を反射させる第二反射パターンに前記反射ミラーを切り替えるように構成された切り替え機構と、を備える撮像装置。
2. 前記反射ミラーが、前記移動機構の位置の移動に伴い前記第一位置から前記第二位置に移動するように構成されている、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記切り替え機構が、前記移動機構の位置の移動に従って移動し、該移動に基づいて前記反射ミラーを付勢することによって、前記第一反射パターンから前記第二反射パターンに変更可能となるように第一反射ミラーを回転させるように構成されている、請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記移動機構が、駆動源と、前記駆動源によって回転させられる送りねじと、前記送りねじの回転によって光軸方向に沿って前記切り替え機構と共に直線運動するように構成された部材と、を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記切り替え機構が、回転可能な回転部材と、前記反射ミラーの一端に取り付けられ且つ前記回転部材の回転によって前記反射ミラーを前記第一反射パターンから前記第二反射パターンに切り替えるように前記反射ミラーを付勢するように配置されたばねと、を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記移動機構が撮像光学系を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の撮像装置。
7. 前記移動機構が、振動子と、前記撮像光学系のレンズの一端に配置され且つ前記振動子の振動によって光軸方向に沿って前記撮像光学系のレンズを移動させるように構成された駆動部と、前記レンズの他端に配置され且つ前記レンズの移動を誘導するように構成された誘導部と、を含む、請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記撮像光学系がフォーカスレンズとズームレンズを含む、請求項６又は７に記載の撮像装置。
9. 前記振動子が圧電素子である、請求項７に記載の撮像装置。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の撮像装置を備える情報端末。

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