JP5128245B2

JP5128245B2 - 撮像装置

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Publication number: JP5128245B2
Application number: JP2007294057A
Authority: JP
Inventors: 博野村; 敦美金子; 功奥田; 英二郎多田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2007-11-13
Filing date: 2007-11-13
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2027-11-13
Also published as: US20090122179A1; JP2009122222A; US8098320B2

Description

本発明は撮像装置に関し、特に携帯電話などの携帯電子機器に搭載される撮像装置に関する。

近年、カメラ付き携帯電話などの携帯電子機器において、通常の被写体を撮影するアウトカメラ（メインカメラ）に加えて、テレビ通話時などに通話者自身を撮影するインカメラ（サブカメラ）を備えたものが広く普及している。アウトカメラ用とインカメラ用に別々の撮像ユニットを設けた場合、装置が大型化して製造コストが高くなってしまうため、アウトカメラ機能とインカメラ機能を備えつつ、小型化やコストダウンの要求に応えることのできる撮像装置が望まれている。例えば、特許文献１では、筐体内に設けた反射部材と遮光部材の連動によって、単一の撮像素子に対して、筐体正面側から入る光束と背面側から入る光束を選択して入射させることを可能とした撮像装置が提案されている。
特開２００７−１１６３６１

特許文献１のように光路内に光学要素を挿脱させて撮影方向を切り換えるタイプの撮像装置では、挿脱される光学要素は、挿入対象となる光路の中央（光軸）まで挿入されており、撮像面上の結像領域の中心位置は、撮影方向の切り換えにかかわらず、ほぼ一致していた。そのため、挿脱される光学要素の挿脱方向移動量は、少なくとも挿入対象となる光路の光軸中心半径よりも大きくする必要があった。しかし、携帯電子機器の普及に伴い、搭載される撮像装置に対する小型化への要求がより一層強まっている。そこで本発明は、正逆方向の被写体を撮影可能でありつつ、従来品に比して小型に構成可能である撮像装置を得ることを目的とする。

本発明の撮像装置は、互いに反対方向に向けて開口された第１の撮影開口と第２の撮影開口を有し、第１の撮影開口を有する側の面に撮像素子を支持した筐体の内部に、メイン光学系と挿入光学要素を備えている。メイン光学系は、第１の撮影開口から入射する光束を略直角に反射する第１の反射部材と、該第１の反射部材による反射光束を略直角に反射して撮像素子に入射させる第２の反射部材を備えていて、第１の撮影開口から入射する光束を撮像素子の撮像面に結像させる。挿入光学要素は、メイン光学系の第１の反射部材と第２の反射部材の間の中間光路内に進入した挿入位置と中間光路内から離脱した離脱位置とに挿脱移動可能で、挿入位置にあるとき第２の撮影開口から入射する光束を反射して第２の反射部材に入射させて撮像素子の撮像面に結像させる第３の反射部材を有している。挿入光学要素の挿脱方向は、メイン光学系における第１の反射部材と第２の反射部材の間の中間光路の光軸と、第２の反射部材から撮像素子への出射光束の光軸とを含む平面に対して直交する方向であり、挿入光学要素が挿入位置にあるとき、該挿入光学要素から第２の反射部材に向かう光軸は、挿脱方向において、メイン光学系の中間光路の光軸と第２の反射部材から撮像素子への出射光束の光軸とを含む平面よりも離脱位置寄りにある。挿入光学要素を離脱位置に位置させて第１の撮影開口から入射する光束による撮影を行うときには、撮像素子の撮像面の大領域を用いた高画素撮影を行い、挿入光学要素を挿入位置に位置させて第２の撮影開口から入射する光束による撮影を行うときには、これより狭い撮像素子の撮像面の小領域を用いた低画素撮影を行う。

挿入光学要素の挿脱方向が、メイン光学系における第１と第２の反射部材の間の中間光路の光軸と、第２の反射部材から撮像素子への出射光束の光軸とを含む平面に対して直交する方向であるため、第１と第２の撮影開口が面する筐体の前後方向サイズを薄型化することができる。

挿入光学要素が離脱位置にあって第１の撮影開口から入射する光束による撮影を行うときには、撮像素子の撮像面の大領域を用いた高画素撮影を行い、挿入光学要素を挿入位置に挿入して第２の撮影開口から入射する光束による撮影を行うときには、これより狭い撮像素子の撮像面の小領域を用いた低画素撮影を行うことにより、挿入光学要素の挿入位置がメイン光学系の中間光路の光軸と第２の反射部材から撮像素子への出射光束の光軸とを含む平面よりも離脱位置寄りにずらして設定されていても、撮像素子の撮像面から外れることなく画像を結像させることができる。

さらに、挿入光学要素が離脱位置にあるとき、第２の撮影開口を遮蔽する遮光板を備えることが好ましい。

以上の本発明によれば、挿入光学要素の挿脱移動によって第１と第２の撮影開口を介した撮影方向を切り換えつつ、この挿入光学要素の移動量が小さく小型な撮像装置が得られる。

図１及び図２に示す携帯電話端末１０は、数字ボタンなどの複数の操作キー１１を有する操作キー部１２と、液晶ディスプレイ１３を有するディスプレイ部１４を備え、ヒンジ部１５を介して、図１及び図２のように操作キー部１２とディスプレイ部１４を展開した状態と、操作キー部１２とディスプレイ部１４が重なるように折り畳まれた状態とにさせることができる。ディスプレイ部１４における液晶ディスプレイ１３の背面（折り畳み状態で外面に位置する側の面）には、ヒンジ部１５の近傍に位置させてアウトカメラ窓１６が形成されている。一方、ディスプレイ部１４における液晶ディスプレイ１３側の面（折り畳み状態で操作キー部１２に対向する側の面）には、ヒンジ部１５の近傍に位置させてインカメラ窓１７が形成されている。ディスプレイ部１４内には、この表裏のカメラ窓１６、１７の間に位置させて撮像ユニット２０（撮像モジュール）が設けられている。以下の撮像ユニット２０の説明では、ディスプレイ部１４における液晶ディスプレイ１３の長辺方向を縦方向、液晶ディスプレイ１３の短辺方向を横方向、ディスプレイ部１４の厚み方向を奥行き方向と定義する。また、アウトカメラ窓１６に向く側を撮像ユニット２０の表側、インカメラ窓１７に向く側を撮像ユニット２０の裏側とする。

図６及び図７に示すように、横長の箱状体であるハウジング（筐体）３０には、アウトカメラ窓１６に臨む表側に表側開口部（第１の撮影開口）３１と基板取付開口部３２が形成されており、この表側開口部３１と基板取付開口部３２を囲むように一対の横方向壁部３３、３４（図５）と一対の縦方向壁部３５、３６が設けられている。また、インカメラ窓１７に臨むハウジング３０の裏側部分は、裏側壁部３７によって塞がれている。一対の横方向壁部３３、３４は互いに略平行であり、一対の縦方向壁部３５、３６は互いに略平行である。裏側壁部３７は、表側開口部３１と基板取付開口部３２に対向する位置にあり、横方向壁部３３、３４と縦方向壁部３５、３６に対して略直交する関係にある。裏側壁部３７には、ハウジング３０の内部と外部を貫通する裏側開口部（第２の撮影開口）３８が形成されている。裏側開口部３８には保護及び防塵用の透明部材３９が嵌っている。

ハウジング３０内には、縦方向壁部３５の近傍に第１プリズム（第１の反射部材）２１が配置され、第１プリズム２１に対して横方向に離間させて縦方向壁部３６の近傍に第２プリズム（第２の反射部材）２４が配置されている。第１プリズム２１は、表側開口部３１を通して入射面２１−ｉから入射する光束を、反射面２１−ｒによって出射面２１−ｏ側に向けて略直角に反射させるプリズムである。また、第２プリズム２４は、入射面２４−ｉから入射する光束を、反射面２４−ｒによって出射面２４−ｏ側に向けて略直角に反射させるプリズムである。第１プリズム２１は、その入射面２１−ｉをハウジング３０の表側開口部３１に臨ませ、出射面２１−ｏをハウジング３０の縦方向壁部３６方向に向けて配置される。第２プリズム２４は、その入射面２４−ｉが第１プリズム２１の出射面２１−ｏの方を向くようにして配置され、出射面２４−ｏがハウジング３０の基板取付開口部３２側に向く。ハウジング３０内にはまた、第１プリズム２１と第２プリズム２４の間に位置させて、第１レンズ群２２と第２レンズ群２３が設けられる。第１レンズ群２２は第１プリズム２１の出射面２１−ｏに対向する位置に設けられ、第２レンズ群２３は第２プリズム２４の入射面２４−ｉに対向する位置に設けられる。ハウジング３０の横幅方向において、裏側開口部３８は、第２レンズ群２３と第２プリズム２４の間の位置に形成されている。

以上の第１プリズム２１、第１レンズ群２２、第２レンズ群２３、及び第２プリズム２４は、アウトカメラ窓１６を通しての撮影を行うメイン光学系を構成している。メイン光学系に対しては、図６に示すように、物体側からの光束が、表側開口部３１を通して入射光軸ＯＰ−Ｍ１に沿って第１プリズム２１の入射面２１−ｉに入射する。第１プリズム２１は、その入射光束を反射面２１−ｒで略直角に反射させ、反射された光束は横方向に向く中間光軸ＯＰ−Ｍ２に沿って第１レンズ群２２、第２レンズ群２３を通って進み、第２プリズム２４の入射面２４−ｉに入射する。第２プリズム２４は反射面２４−ｒで光束を物体側に向けて略直角に反射し、入射光軸ＯＰ−Ｍ１と略平行な出射光軸ＯＰ−Ｍ３に沿って出射面２４−ｏから出射させる。つまり、メイン光学系は、入射光軸ＯＰ−Ｍ１、中間光軸ＯＰ−Ｍ２、出射光軸ＯＰ−Ｍ３に沿うコ字状の屈曲光路を有する光学系となっている。

第２レンズ群２３は、ハウジング３０内で中間光軸ＯＰ−Ｍ２に沿う方向（横方向）へ移動可能に支持されている。メイン光学系は焦点距離可変のズーム光学系であり、第２レンズ群２３の構成レンズ（図５に概念的に表した２つのレンズ）を、レンズ群駆動モータ６０（図９）によって個別に移動させることで、焦点距離を変化させる。さらに、第２レンズ群２３の構成レンズを一体的に中間光軸ＯＰ−Ｍ２に沿って移動させることによって、合焦動作を行わせることができる。なお、メイン光学系においていずれの部分を変倍用やフォーカシング用の可動レンズとするかは任意であって、例えば、この実施形態とは異なり、変倍動作に際して第１レンズ群２２と第２レンズ群２３の両方を移動させてもよい。

ハウジング３０内にはさらに、第２レンズ群２３と第２プリズム２４の間のメイン光学系の横方向光路（中間光路）上に挿脱可能なサブプリズム（挿入光学要素、第３の反射部材）４０（図５、図７）が備えられている。サブプリズム４０は、ハウジング３０内において縦方向に移動可能に支持されており、図９に概念的に示すプリズム挿脱モータ６１により、第２レンズ群２３と第２プリズム２４の間の光路上に進出した挿入位置（図５の実線位置、図７）と、第２レンズ群２３と第２プリズム２４の間の光路から離脱した離脱位置（図５の二点鎖線位置）とに移動される。

図７に示す挿入状態では、サブプリズム４０は、その入射面４０−ｉをハウジング３０の裏側開口部３８の透明部材３９に対向させ、出射面４０−ｏを第２プリズム２４の入射面２４−ｉに向けた状態となる。そして、このサブプリズム４０の挿入状態では、裏側開口部３８側からサブ入射光軸ＯＰ−Ｓ１に沿って入射面４０−ｉに入射する光束が、反射面４０−ｒによって出射面４０−ｏ側に向けて略直角に反射され、サブ中間光軸ＯＰ−Ｓ２に沿って第２プリズム２４の入射面２４−ｉに入射される。サブ中間光軸ＯＰ−Ｓ２はメイン光学系の中間光軸ＯＰ−Ｍ２と略平行であり、第２プリズム２４は、サブ中間光軸ＯＰ−Ｓ２に沿って入射した光束を反射面２４−ｒによって略直角に反射させ、メイン光学系の出射光軸ＯＰ−Ｍ３と略平行なサブ出射光軸ＯＰ−Ｓ３に沿って出射面２４−ｏから出射させる。この挿入状態でのサブプリズム４０と第２プリズム２４が、インカメラ窓１７を通しての撮影を行わせるサブ光学系を構成している。

図５から分かるように、メイン光学系に対する挿脱方向、すなわちハウジング３０内の縦方向において、サブプリズム４０の挿入位置は、メイン光学系の光路中心である中間光軸ＯＰ−Ｍ２（より詳しくは、中間光軸ＯＰ−Ｍ２と出射光軸ＯＰ−Ｍ３を含む平面）よりも離脱位置寄り（横方向壁部３３寄り）に設定されている。また、図７に示すように、ハウジング３０内の奥行き方向においてサブプリズム４０は、メイン光学系の光路中心である中間光軸ＯＰ−Ｍ２よりも裏側壁部３７寄りに位置されている。このサブプリズム４０の配置により、サブ光学系の光路中心（光軸）がメイン光学系の光路中心（光軸）に対してずれた態様となる。詳細には、サブ光学系の光路は、サブプリズム４０の縦方向位置の設定によって、メイン光学系の光路中心よりも全体として横方向壁部３３側（上方）にシフトされている（図５参照）。サブ光学系の光路はまた、サブプリズム４０の奥行き方向位置の設定によって、サブ中間光軸ＯＰ−Ｓ２に沿う中間光路部分では、メイン光学系の中間光軸ＯＰ−Ｍ２よりも裏側壁部３７寄りにシフトされ（図７参照）、サブ出射光軸ＯＰ−Ｓ３に沿う出射光路部分では、メイン光学系の出射光軸ＯＰ−Ｍ３よりも縦方向壁部３５寄りにシフトされている（図７参照）。

ハウジング３０内にはサブプリズム４０と一体に移動する遮光板４１が備えられている。図１２及び図１３に示すように、遮光板４１は、中間光軸ＯＰ−Ｍ２に沿う方向において第２レンズ群２３とサブプリズム４０の間に位置する第１壁部４１ａと、中間光軸ＯＰ−Ｍ２と略平行をなし、ハウジング３０内の奥行き方向においてサブプリズム４０と裏側壁部３７の間に位置する第２壁部４１ｂとを有するＬ字形状をなしている。第２壁部４１ｂには、サブプリズム４０の入射面４０−ｉに面する開口部４１ｃが形成されている。サブプリズム４０の挿脱方向、すなわちハウジング３０の縦方向においては、第１壁部４１ａが概ねサブプリズム４０の高さに対応する長さであるのに対し、第２壁部４１ｂはこれより長く、図１２に示すサブプリズム４０の離脱状態において裏側開口部３８を覆う位置まで延出されている。

サブプリズム４０が離脱位置にあるとき、図１２に示すように、遮光板４１の第２壁部４１ｂによって裏側開口部３８が遮蔽され、該裏側開口部３８を通してメイン光学系の光路内に入射する逆入光が防がれる。このとき、第１壁部４１ａは、サブプリズム４０と共にメイン光学系の光路の上方に外れた位置にあって、メイン光学系を通る光を遮ることはない。一方、図１３のようにサブプリズム４０が挿入位置にあるときは、サブプリズム４０と共に遮光板４１が挿入方向に移動され、第１壁部４１ａが第２レンズ群２３の出射面に対向してメイン光学系からの光を遮り、同時に開口部４１ｃが裏側開口部３８の背後に位置して、該裏側開口部３８からサブプリズム４０の入射面４０−ｉへの光の入射を許す。

撮像ユニット２０は、以上の各構成要素をハウジング３０に組み付けた上で、基板取付開口部３２を塞ぐようにカバー基板５０を取り付けることで完成される。図８に示すように、カバー基板５０は、ハウジング３０の横幅方向に長い矩形をなすベース基板上に、撮像センサ（撮像素子）５１、デジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰ）５２、水晶発振器５３、読み出し専用メモリ（以下、ＲＯＭ）５４、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭ）５５、モータドライバ５６といった電子回路部品を配設したものである。

図９は、撮像ユニット２０における電子回路部品の制御関係を示したものである。撮像センサ５１はＣＣＤやＣＭＯＳといった周知の撮像素子からなっており、その撮像面（受光面）に入射した光を光電変換して電気信号を出力する。液晶ディスプレイ１３に画像を表示するライブビュー時には、撮像センサ５１からの信号がＤＳＰ５２の制御により逐次読み出され、ＤＳＰ５２内で処理されて液晶ディスプレイ１３の表示素子が表示可能な信号（ＹＵＶ信号）が生成される。撮影時にはＤＳＰ５２からの制御信号により撮像センサ５１の全画素信号が読み出されＤＳＰ５２内で処理され、ＪＰＥＧなどの形式で圧縮され、外部のメモリ手段（メモリカードなど）に保存できる画像信号として出力される。５９は、ＤＳＰ５２の信号出力用の外部インターフェースである。ＤＳＰ５２はまた、モータドライバ５６を介して、レンズ群駆動モータ６０とプリズム挿脱モータ６１を駆動制御する。ＲＯＭ５４には、ＤＳＰ５２を動作させるプログラムが記録されている。携帯電話端末１０の電源起動時にＲＯＭ５４内のプログラムが読み込まれて一連の起動処理を行い、撮像センサ５１からの信号をＤＳＰ５２で処理して被写体画像（ライブビュー）を出力することで撮影準備状態になったことを操作者に知らせることができる。ＲＡＭ５５は撮像センサ５１から入力された画像信号を処理するために一時記憶領域として用いられる。水晶発振器５３は設定したクロックのタイミング信号を出力する。

図６及び図７に示すように、基板取付開口部３２を塞ぐようにしてカバー基板５０をハウジング３０に取り付けると、撮像センサ５１の撮像面（受光面）が第２プリズム２４の出射面２４−ｏに対向して位置される。換言すれば、撮像センサ５１がメイン光学系とサブ光学系の出射光軸ＯＰ−Ｍ３、ＯＰ−Ｓ３上に位置される。カバー基板５０の取り付けに際しては、メイン光学系及びサブ光学系によって形成される被写体像が撮像センサ５１の撮像面上に正確に結像されるように、カバー基板５０の位置が厳密に調整される。カバー基板５０は接着などの手段によってハウジング３０に固定される。

また、カバー基板５０をハウジング３０に取り付ける際には、カバー基板５０から延設されたモータ駆動ＦＰＣ（フレキシブル基板）５７（図３）が、ハウジング３０内に設けたレンズ群駆動モータ６０とプリズム挿脱モータ６１の端子に接続される。このモータ駆動ＦＰＣ５７はモータドライバ５６に接続しており、カバー基板５０の組み付けが完了すると、各モータがモータドライバ５６によって駆動制御される状態になる。

カバー基板５０とハウジング３０が結合されて完成した状態の撮像ユニット２０は、第１プリズム２１の入射面２１−ｉが臨む表側開口部３１と、挿入位置に進出させたときのサブプリズム４０の入射面４０−ｉが臨む裏側開口部３８という前後の光入射部（光学開口）を有する箱状体となっている。そして撮像ユニット２０は、図１及び図２に示すように、表側開口部３１がアウトカメラ窓１６の背後に位置し、裏側開口部３８がインカメラ窓１７の背後に位置するようにして、携帯電話端末１０のディスプレイ部１４内に取り付けられる。このとき、カバー基板５０から延設された画像信号ＦＰＣ（フレキシブル基板）５８が携帯電話端末１０内に設けた制御回路（不図示）に接続される。

携帯電話端末１０の制御回路からは、操作キー１１などの操作手段を用いて入力された操作信号が画像信号ＦＰＣ５８を介して撮像ユニット２０に送られる。この操作信号とは、撮影実行信号、ライブビュー（画像表示）実行信号、ズーミング動作信号、カメラ切換信号などである。撮影実行信号が入力されると、撮像ユニット２０において前述したフォーカシング動作（レンズ群駆動モータ６０による第２レンズ群２３の移動）を含む撮影動作が行われ、ＤＳＰ５２によって処理されたメモリ記録用のフォーマット済み画像信号が画像信号ＦＰＣ５８を介して制御回路へ送られる。ライブビュー実行信号が入力されると、ＤＳＰ５２によって処理された画面表示用の画像信号（ＹＵＶ信号）が画像信号ＦＰＣ５８を介して制御回路へ送られる。また、ズーミング動作信号が入力されると、モータドライバ５６を介してレンズ群駆動モータ６０が駆動され、撮像ユニット２０の光学系における焦点距離が変化する。また、画像信号ＦＰＣ５８を介して撮像ユニット２０に対する給電も行われる。

カメラ切換信号は、メイン光学系を用いたアウトカメラモードでの撮影と、サブ光学系を用いたインカメラモードでの撮影を選択する信号であり、アウトカメラモードが選択されているときはサブプリズム４０が前述した離脱位置に位置され、インカメラモードが選択されると、プリズム挿脱モータ６１が駆動されてサブプリズム４０が前述した挿入位置に移動される。プリズム挿脱モータ６１によってサブプリズム４０が挿脱方向に移動されるとき、遮光板４１も一体に移動される。

本実施形態の撮像ユニット２０では、メイン光学系とサブ光学系は単一の撮像センサ５１の撮像面上に像を結び、使用する光学系の切換に伴ってその撮像面上の使用域（使用画素数）を異ならせるように制御される。図１０に示すように、撮像センサ５１は、その撮像面の縦横の比率が約４対３となる縦長方向に配置されており、メイン光学系によるアウトカメラモードでは、撮像面の略全域であるメイン用領域Ｅ１を用いる高画素撮影が行われる。一方、サブ光学系によるインカメラモードでは、撮像面の一部であるサブ用領域Ｅ２を用いる低画素撮影が行われる。前述のように、サブ光学系の使用時におけるサブプリズム４０の挿入位置が、ハウジング３０の縦方向及び奥行き方向においてメイン光学系の光路中心（中間光軸ＯＰ−Ｍ２）に対してずれているため、撮像面のサブ用領域Ｅ２が、メイン用領域Ｅ１の中央部からずれた位置になっている。サブプリズム４０の挿入位置は、サブ用領域Ｅ２が撮像面の外形内に収まるように設定される。

一般に、携帯電話端末のインカメラ（サブカメラ）で撮影される画像（動画を含む）は、ディスプレイの形状に対応した縦長表示が基本であり、図１０に示すサブ用領域Ｅ２は、ディスプレイ形状とほぼ相似の縦長形状になっている。なお、図１１のように、インカメラモードでの撮像面の使用域を横長形状のサブ用領域Ｅ２′とし、横長に撮影した画像から縦長画像を切り出す処理や、横長画像の回転によって縦長画像を得る処理を行ってもよい。

以上のように、撮像ユニット２０から延出される画像信号ＦＰＣ５８を携帯電話端末１０の制御回路に接続することにより、アウトカメラ機能とインカメラ機能を備えた撮像システムが完成する。製造工程においては、カバー基板５０上の電子回路部品を含めて予めモジュール化された撮像ユニット２０を取り付けるだけなので、繁雑な部品組み付けが不要であり組立作業性に優れている。同様の観点から、撮像ユニット２０の修理や交換などのメンテナンス時の作業性にも優れている。そして、撮像ユニット２０からはＤＳＰ５２で処理済みの画像信号が出力されるため、携帯電話端末１０本体側の制御回路には画像処理の負担がかからない。

撮像ユニット２０では、撮像センサ５１を内蔵するハウジング３０の表裏に、アウトカメラ窓１６に臨む表側開口部３１と、インカメラ窓１７に臨む裏側開口部３８を設け、表側開口部３１を通して撮影を行うメイン光学系と、裏側開口部３８を通して撮影を行うサブ光学系を単一の筐体内に配置している。また、アウトカメラモードとインカメラモードの両方で撮像センサ５１と第２プリズム２４を共用している。そのため、アウトカメラ（メインカメラ）とインカメラ（サブカメラ）を個別に備えるタイプの撮像装置に比して、コンパクトな構造になっており、また部品点数が少なく製造工程を簡略化できるので、メインカメラとサブカメラを別々に製造する場合に比べて製造コストを低く抑えることができる。

そして、本実施形態の撮像ユニット２０では特に、インカメラモードでサブプリズム４０が挿入されるとき、その挿入位置が、プリズム挿脱方向（ハウジング３０の縦方向）において、サブ光学系の光路中心（サブ中間光軸ＯＰ−Ｓ２）をメイン光学系の光路中心（中間光軸ＯＰ−Ｍ２）よりも離脱位置側に接近させた位置になっている。そのため、サブプリズム４０の中心を中間光軸ＯＰ−Ｍ２に一致させるまで挿入移動させる態様に比べて、離脱位置から挿入位置へのサブプリズム４０の移動量が小さく、撮像ユニット２０の小型化に寄与することができる。なお、インカメラモードでは撮像センサ５１上のサブ用領域Ｅ２（Ｅ２′）を用いた低画素撮影が行われるため、少なくともサブ用領域Ｅ２（Ｅ２′）が撮像センサ５１の撮像面内に収まっていれば、サブ用領域Ｅ２（Ｅ２′）が撮像面の中央に位置していなくても適切にインカメラ画像を得ることができる。よって、メイン光学系とサブ光学系の光路中心（光軸）が一致するまでサブプリズム４０の挿入移動量を大きくしなくても、支障なくインカメラとして機能させることができる。

本発明の撮像装置では、メイン光学系に対する挿脱方向において挿入光学要素の移動量を小さくするという特徴を有するものであれば、その他の構成は任意に設定することができる。例えば、以上の実施形態では、ハウジング３０の奥行き方向において、メイン光学系の光路中心（中間光軸ＯＰ−Ｍ２）よりも後方の裏側壁部３７に接近させた位置にサブプリズム４０が設けられているが、ハウジング３０の奥行き方向において、サブプリズム４０の中央部（サブ中間光軸ＯＰ−Ｓ２）が中間光軸ＯＰ−Ｍ２と一致するように位置させることも可能である。

あるいは図１４及び図１５に示すような形態にすることも可能である。図１４及び図１５では、ハウジング３０の奥行き方向において、メイン光学系の光路中心（中間光軸ＯＰ−Ｍ２）よりも前方のカバー基板５０側に接近させた位置にサブプリズム１４０が設けられ、サブプリズム１４０の入射面１４０−ｉと裏側壁部３７（裏側開口部３８に嵌る透明部材３９）との間に、サブレンズ群１４２が設けられている。サブプリズム１４０とサブレンズ群１４２が、ハウジング３０の縦方向に移動してメイン光学系の光路上に挿脱される挿入光学要素を構成している。また、サブプリズム１４０及びサブレンズ群１４２と一体に挿脱方向へ移動する遮光板１４１が設けられている。遮光板１４１は、中間光軸ＯＰ−Ｍ２と略直交する第１壁部１４１ａと、中間光軸ＯＰ−Ｍ２と略平行な第２壁部１４１ｂとを有するＬ字形状をなし、第２壁部１４１ｂには、サブレンズ群１４２に面する開口部１４１ｃが形成されている。遮光板１４１の機能は、先の実施形態の遮光板４１と同様であり、第１壁部１４１ａは、サブプリズム１４０とサブレンズ群１４２がメイン光学系の光路上の挿入位置にあるとき、第２レンズ群２３との間に位置し、第２壁部１４１ｂは、サブプリズム１４０とサブレンズ群１４２がメイン光学系の光路からの離脱位置にあるとき、裏側開口部３８を遮蔽する。

サブプリズム１４０とサブレンズ群１４２は、挿脱方向においては、先の実施形態のサブプリズム４０と同様の動きをする。すなわち、インカメラモードでの挿入位置が、挿脱方向（ハウジング３０の縦方向）において、サブ光学系の光路中心（サブ中間光軸ＯＰ−Ｓ２）をメイン光学系の光路中心（中間光軸ＯＰ−Ｍ２）よりも離脱位置に近く位置させるように設定されている。これにより、サブプリズム１４０とサブレンズ群１４２の移動量を小さくして、撮像ユニット２０の小型化や製造コストの低減を図ることができる。そして、サブレンズ群１４２のように、より収差補正が可能なようにレンズ群を多用したサブレンズ光学系であっても、図１４及び図１５のような形態をとることにより撮像ユニット２０の厚みを抑えることができる。

以上、図示実施形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の要点を逸脱しない限りにおいて異なる構成にすることが可能である。

例えば、図示実施形態では、光路上への挿入光学要素であるサブプリズムをモータ駆動によって光路上に挿脱させるものとしているが、挿入光学要素は手動など別種の手段で挿脱させてもよい。

また、本発明の撮像装置は、携帯電話端末以外にも、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルコンピューター、モバイルコンピューターなどの各種デジタル機器に搭載することができる。

本発明を適用した撮像ユニットを搭載した携帯電話端末を開いた状態で示す斜視図である。図１とは反対側から見た携帯電話端末の斜視図である。内蔵される光学系の一部を透視して示した、第１の実施形態に係る撮像ユニットの外観斜視図である。図３とは反対側から見た撮像ユニットの外観斜視図である。撮像ユニットのカバー基板を除いた状態の正面図である。図５のＡ−Ａ断面線に沿う、サブプリズムをメイン光学系の光路上から離脱させた状態の撮像ユニットの横断面図である。同じくサブプリズムをメイン光学系の光路上に挿入した状態の撮像ユニットの横断面図である。第１の実施形態の撮像ユニットにおけるカバー基板上の回路構成要素の配置関係を示す正面図である。第１の実施形態の撮像ユニットにおける回路構成要素の制御関係を示すブロック図である。第１の実施形態の撮像ユニットにおける、アウトカメラモードとインカメラモードでの撮像センサの撮像面の使用領域の相違を示す図である。インカメラモードでの撮像面の使用領域の縦横比を図１０とは逆にした態様を示す図である。サブプリズム離脱状態における遮光板を示す後方透視斜視図である。サブプリズム挿入状態における遮光板を示す後方透視斜視図である。本発明の第２の実施形態における撮像ユニットを、カバー基板を除いて示した正面図である。図１４のＢ−Ｂ断面線に沿う、サブプリズムとサブレンズ群をメイン光学系の光路上に挿入した状態の撮像ユニットの横断面図である。

符号の説明

１０携帯電話端末
１２操作キー部
１４ディスプレイ部
１６アウトカメラ窓
１７インカメラ窓
２０撮像ユニット
３０ハウジング（筐体）
３１表側開口部（第１の撮影開口）
３２基板取付開口部
３７裏側壁部
３８裏側開口部（第２の撮影開口）
２１第１プリズム（メイン光学系、第１の反射部材）
２２第１レンズ群（メイン光学系）
２３第２レンズ群（メイン光学系）
２４第２プリズム（メイン光学系、サブ光学系、第２の反射部材）
４０１４０サブプリズム（挿入光学要素、サブ光学系、第３の反射部材）
４１１４１遮光板
５０カバー基板
５１撮像センサ（撮像素子）
１４２サブレンズ群

Claims

互いに反対方向に向けて開口された第１の撮影開口と第２の撮影開口を有し、上記第１の撮影開口を有する側の面に撮像素子を支持した筐体；
上記第１の撮影開口から入射する光束を略直角に反射する第１の反射部材と、該第１の反射部材による反射光束を略直角に反射して上記撮像素子に入射させる第２の反射部材を備え、上記第１の撮影開口から入射する光束を上記撮像素子の撮像面に結像させるメイン光学系；及び
上記メイン光学系の上記第１の反射部材と上記第２の反射部材の間の中間光路内に進入した挿入位置と、上記中間光路内から離脱した離脱位置とに挿脱移動可能で、上記挿入位置にあるとき上記第２の撮影開口から入射する光束を反射して上記第２の反射部材に入射させて上記撮像素子の撮像面に結像させる第３の反射部材を有する挿入光学要素；
を備え、
上記挿入光学要素の挿脱方向は、上記メイン光学系における上記第１の反射部材と上記第２の反射部材の間の上記中間光路の光軸と、上記第２の反射部材から上記撮像素子への出射光束の光軸とを含む平面に対して直交する方向であること；
上記挿入光学要素が挿入位置にあるとき、該挿入光学要素から上記第２の反射部材に向かう光軸は、上記挿脱方向において、上記メイン光学系の上記中間光路の光軸と上記第２の反射部材から上記撮像素子への出射光束の光軸とを含む平面よりも離脱位置寄りにあること；及び
上記挿入光学要素を上記離脱位置に位置させて上記第１の撮影開口から入射する光束による撮影を行うときには、上記撮像素子の撮像面の大領域を用いた高画素撮影を行い、上記挿入光学要素を上記挿入位置に位置させて上記第２の撮影開口から入射する光束による撮影を行うときには、これより狭い上記撮像素子の撮像面の小領域を用いた低画素撮影を行うこと；
を特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、挿入光学要素が離脱位置にあるとき、上記第２の撮影開口を遮蔽する遮光板を備えることを特徴とする撮像装置。