WO2021251245A1 - 調整機構および撮像装置 - Google Patents

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WO2021251245A1
WO2021251245A1 PCT/JP2021/021100 JP2021021100W WO2021251245A1 WO 2021251245 A1 WO2021251245 A1 WO 2021251245A1 JP 2021021100 W JP2021021100 W JP 2021021100W WO 2021251245 A1 WO2021251245 A1 WO 2021251245A1
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俊之 安田
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京セラ株式会社
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
    • G02B26/0883—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism
    • G02B26/0891—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements the refracting element being a prism forming an optical wedge
    • G—PHYSICS
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    • G02B7/1805—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for prisms
    • G—PHYSICS
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    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B30/00—Camera modules comprising integrated lens units and imaging units, specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones or vehicles
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    • G03B5/00—Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/021—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses for more than one lens

Definitions

  • This disclosure relates to an adjustment mechanism and an imaging device.
  • Patent Document 1 discloses a mechanism for adjusting the direction of light by changing the relative relationship between two prisms.
  • the adjustment mechanism according to the embodiment of the present disclosure is The first optical element and A second optical element that shares an optical axis with the first optical element, When the first optical element is rotated in the first direction around the optical axis, the rotation angle with respect to the second optical element is changed, and the first optical element is rotated in the second direction around the optical axis.
  • a rotation mechanism for rotating the first optical element without changing the rotation angle with respect to the second optical element is provided.
  • the image pickup apparatus is The first optical element and A second optical element that shares an optical axis with the first optical element, When the first optical element is rotated in the first direction around the optical axis, the rotation angle with respect to the second optical element is changed, and the first optical element is rotated in the second direction around the optical axis.
  • a rotation mechanism that rotates the first optical element without changing the rotation angle with respect to the second optical element It includes an image pickup element in which a light receiving surface is arranged at a position where light passing through the first optical element and the second optical element is imaged.
  • FIG. 1 is an external view of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main elements of the image pickup apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the first holder and the second holder when rotated in the first direction.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the positional relationship between the first optical element and the second optical element and the direction of light.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the positional relationship between the first optical element and the second optical element and the direction of light.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the first holder and the second holder when rotated in the second direction.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the image pickup device and the direction of light.
  • FIG. 1 is an external view of the image pickup apparatus 10 according to the embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main elements of the image pickup apparatus 10 excluding the housing 11.
  • FIG. 2 shows the main elements inside the housing 11 in the cross section of the image pickup apparatus 10 in AA shown in FIG.
  • the image pickup apparatus 10 includes a mechanism for adjusting the direction of light, as will be described later.
  • z-axis direction is the direction parallel to the optical axis L 1 of the imaging device 10.
  • the image pickup device 10 takes an image of a subject, which is an object existing in the positive direction of the z-axis, from the image pickup device 10.
  • the positive direction of the z-axis may be expressed as the object side or the front.
  • the negative direction of the z-axis may be expressed as the image side or the rear.
  • the y-axis direction corresponds to the width direction of the image pickup apparatus 10.
  • the x-axis direction corresponds to the height direction of the image pickup apparatus 10.
  • the positional relationship may be described using the axes or planes of the Cartesian coordinates.
  • the image pickup apparatus 10 is covered with a housing 11.
  • the image pickup device 10 includes an image pickup optical system 20, a lens barrel 21, an internal frame 30, an image pickup element 31, a substrate 32, a drive device 50, a transmission member 51, and first. It includes a holder 61, a second holder 62, a rotation mechanism 63, and a ball bearing 64. That is, the image pickup apparatus 10 has a structure in which the element shown in FIG. 2 is covered with the housing 11 shown in FIG. Details of the components included in the image pickup apparatus 10 will be described later.
  • FIGS. 1 and 2 are examples.
  • the image pickup apparatus 10 does not have to include all of the components shown in FIGS. 1 and 2. Further, the image pickup apparatus 10 may include components other than those shown in FIGS. 1 and 2.
  • the housing 11 protects internal parts from impacts and the like.
  • the housing 11 is composed of three parts, but may be composed of one, two, or four or more parts.
  • the parts are connected to each other by, for example, an adhesive, but they may be connected by another method such as welding, fitting, or screwing.
  • the material of the housing 11 is, for example, resin, but the material is not limited to resin.
  • the resin used as the material of the housing 11 is, for example, polyphenylene sulfide (PPS), polyetherimide (PEI), polyetheretherketone (PEEK), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), ABS resin, polyethylene terephthalate ( PET), polystyrene (PS) and the like, but are not limited thereto.
  • the material of at least a part of the housing 11 may be metal.
  • the metal used as the material of the housing 11 may be, for example, aluminum, copper, nickel, nickel silver, magnesium alloy, zinc alloy and the like, but is not limited thereto.
  • the housing 11 has a first opening that does not block the incident light on the imaging optical system 20.
  • the first opening is provided in front of the housing 11 and exposes a part of the imaging optical system 20 and the lens barrel 21.
  • the housing 11 may be connected to the lens barrel 21, for example, by fitting the first opening of the housing 11 with a part of the lens barrel 21.
  • the housing 11 and the lens barrel 21 may be connected by another method such as adhesive or welding.
  • the housing 11 also has a function of pressing the image pickup optical system 20 backward and preventing the image pickup optical system 20 from falling out of the first opening.
  • the housing 11 has a second opening for wiring.
  • the wiring includes a power supply line to the image pickup device 10, a signal line for outputting an image signal from the image pickup device 31, a control signal line for receiving a drive signal for driving the drive device 50, and the like.
  • the wiring may go out of the image pickup apparatus 10 through a second opening provided at the rear of the housing 11 and may be connected to an electronic device outside the image pickup apparatus 10.
  • the imaging optical system 20 has an optical member and is designed to satisfy desired optical characteristics such as focal length and depth of focus.
  • the image pickup optical system 20 includes, as optical members, a first optical element 201, a second optical element 202, a first lens 211, a second lens 212, and a protective cover 213.
  • the first optical element 201 and the second optical element 202 respectively, is a prism in which two surfaces are not parallel are arranged so as to intersect the optical axis L 1.
  • the second optical element 202 share a first optical element 201 and the optical axis L 1.
  • the first optical element 201 has the same shape as the second optical element 202 in the present embodiment, but may have a different shape from the second optical element 202.
  • the first lens 211 is a convex lens, but may be another type of lens.
  • the second lens 212 is a concave lens, it may be another type of lens.
  • the protective cover 213 is a transparent cover that protects the optical member arranged behind from foreign matter such as dust without blocking the light incident on the image pickup optical system 20.
  • the material of the first optical element 201, the second optical element 202, the first lens 211, the second lens 212, and the protective cover 213 is, for example, resin, but is not limited to resin. For example, at least a part of these may be composed of a material different from the resin.
  • the first optical element 201 and the second optical element 202 may be a prism made of glass.
  • the first lens 211 and the second lens 212 may be glass lenses.
  • the imaging optical system 20 may further include a diaphragm, an optical filter, and the like.
  • the number of optical members included in the image pickup optical system 20 may be 1 or more and 4 or less, or 6 or more.
  • the protective cover 213 may have a function of a filter for selecting the wavelength of the incident light.
  • the lens barrel 21 is a member that holds at least a lens among the optical members constituting the image pickup optical system 20.
  • Lens barrel 21 has a cylindrical shape surrounding the optical axis L 1 of the imaging optical system 20.
  • the end portion of the lens barrel 21 on the object side has a portion protruding in the positive direction of the z-axis and may be connected to the housing 11.
  • the lens barrel 21 directly holds the first lens 211, the second lens 212, and the protective cover 213.
  • the material of the lens barrel 21 is, for example, resin, but the material is not limited to resin.
  • the resin used as the material of the lens barrel 21 is, for example, the resin listed in the description of the housing 11, but is not limited thereto.
  • the resin used as the material of the lens barrel 21 is preferably one having low hygroscopicity.
  • the material of the lens barrel 21 may be a metal such as an aluminum alloy, a magnesium alloy, or a zinc alloy.
  • the image pickup element 31 is arranged on the image side of the image pickup optical system 20 so that a subject image formed via the image pickup optical system 20 can receive light. That is, in the image pickup device 31, the light receiving surface is arranged at a position where the light passing through the first optical element 201 and the second optical element 202 is imaged.
  • the image pickup device 31 takes an image of the subject image formed on the light receiving surface, converts it into an image signal, and outputs the image.
  • the image sensor 31 for example, a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or the like can be used.
  • the substrate 32 is a circuit board on which electronic components including at least an image pickup element 31 are mounted.
  • the image sensor 31 is mounted on the front surface of the substrate 32. That is, the substrate 32 is mounted so that the light receiving surface of the image pickup element 31 can receive the subject image to be imaged through the image pickup optical system 20.
  • the position of the substrate 32 is fixed with respect to the inner frame 30 by the adhesive.
  • the internal frame 30 is attached to the lens barrel 21.
  • the inner frame 30 is attached to the lens barrel 21 by an adhesive in the present embodiment, but is not limited thereto.
  • the inner frame 30 may be attached to the lens barrel 21 by screwing.
  • the material of the inner frame 30 is, for example, resin, but the material is not limited to resin.
  • the resin used as the material of the inner frame 30 is, for example, the resin listed in the description of the housing 11, but is not limited thereto.
  • the resin used as the material of the inner frame 30 is preferably one having low hygroscopicity.
  • the material of the inner frame 30 may be a metal such as an aluminum alloy, a magnesium alloy or a zinc alloy.
  • the drive device 50 is a device for transmitting power to the first optical element 201 and the like to move the drive device 50.
  • the driving device 50 is a motor for rotating the shaft about the rotation axis L 2.
  • the transmission member 51 is a member attached to a part of the drive device 50 and transmitting the power of the drive device 50 to the first optical element 201.
  • the transmission member 51 is a gear attached to the shaft of the drive device 50.
  • the first holder 61 is a cylindrical member that holds the first optical element 201.
  • the first holder 61 by the power of the drive device 50 is transmitted through the transmission member 51 is rotated in a first direction or a second direction around the optical axis L 1.
  • the first direction is, for example, a clockwise direction.
  • the second direction is, for example, a counterclockwise direction.
  • the material of the first holder 61 is, for example, resin, but the material is not limited to resin.
  • the resin used as the material of the first holder 61 is, for example, the resin listed in the description of the housing 11, but is not limited thereto.
  • the second holder 62 is a cylindrical member that holds the second optical element 202. Further, in the present embodiment, the second holder 62 houses at least a part of the first holder 61.
  • the second holder 62 is housed inside the lens barrel 21 by using a ball bearing 64 so as to be rotatable.
  • the second holder 62, the lens barrel 21 is rotated in a first direction or a second direction around the optical axis L 1. That is, the second holder 62 is provided to the lens barrel 21 rotatably optical axis L around 1 of the second optical element 202.
  • the material of the second holder 62 is, for example, resin, but the material is not limited to resin.
  • the resin used as the material of the second holder 62 is, for example, the resin listed in the description of the housing 11, but is not limited thereto.
  • the ball bearing 64 is a rolling bearing using a ball.
  • Ball bearing 64 is provided between the second holder 62 and the lens barrel 21 cylindrical, it is provided so as to surround the optical axis L 1.
  • the ball bearing 64 is composed of, for example, a ball-shaped high carbon high chromium steel material, but is not limited thereto.
  • the rotation mechanism 63 is provided between the first holder 61 and the second holder 62, and is a mechanism that transmits the movement of the first holder 61 to the second holder 62 according to the rotation direction.
  • the rotation mechanism 63 is a one-way clutch. The rotation mechanism 63 rotates the first optical element 201 and the second optical element 202 via the first holder 61 and the second holder 62.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the first holder 61 and the second holder 62 when rotated in the first direction.
  • the power of the drive device 50 is transmitted to the first holder 61 via the transmission member 51 so as to rotate in the first direction, that is, clockwise CW.
  • Rotation mechanism 63 when rotating the first holder 61 for holding the first optical element 201 in a first direction around the optical axis L 1, a second holder 62 for holding the second optical element 202 The rotation angle ⁇ 1 with respect to is changed.
  • FIG. 4 and 5 show the positional relationship between the first optical element 201 and the second optical element 202 and light when the rotation angle ⁇ 1 of the first holder 61 is changed with respect to the second holder 62. It is a figure exemplifying the direction of.
  • the light incident on the first surface 201A of the first optical element 201 is emitted from the second surface 201B, which is not parallel to the first surface 201A, at an angle with respect to the z-axis direction. Then, the light enters the first surface 202A of the second optical element 202 parallel to the second surface 201B of the first optical element 201, travels in the direction parallel to the z-axis, and is parallel to the first surface 202A.
  • the rotation mechanism 63 rotates the first holder 61 in the first direction
  • the positional relationship between the first optical element 201 and the second optical element 202 changes, and the direction of the emitted light changes. Changes.
  • the second surface 202B of the first light parallel to the z-axis that is incident on the first surface 201A of the optical element 201 the angle theta 2 with a second optical element 202 relative to the z-axis direction Emit from.
  • the rotation mechanism 63 rotates the first optical element 201 in the first direction to give the second optical element 202 a rotation angle ⁇ 1
  • the light is directed by the angle ⁇ 2. It can be bent and emitted.
  • the relationship between the rotation angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 2 is determined by the optical design such as the shape and relative position of the first optical element 201 and the second optical element 202, respectively.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the first holder 61 and the second holder 62 when rotated in the second direction.
  • the first holder 61 (see FIG. 3) rotated in the first direction so as to have a rotation angle ⁇ 1 with respect to the second holder 62 is rotated in the second direction. Show the situation.
  • the power of the drive device 50 is transmitted to the first holder 61 via the transmission member 51 so as to rotate in the second direction, that is, counterclockwise CCW.
  • Rotation mechanism 63 when rotating the first holder 61 for holding the first optical element 201 in a second direction around the optical axis L 1, a second holder 62 for holding the second optical element 202
  • the first holder 61 is rotated without changing the rotation angle ⁇ 1 with respect to the above. That is, as shown in FIGS. 3 and 6, the rotation mechanism 63 allows the first optical element 201 to rotate freely in the first direction with respect to the second optical element 202, and cannot rotate in the second direction. do. Therefore, by the rotation in the second direction around the optical axis L 1, the second holder 62 is rotated together with the first holder 61.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the image pickup device 31 and the direction of light.
  • the image pickup device 10 can adjust the direction of light with respect to the light receiving surface of the image pickup element 31 by an adjustment mechanism including a first optical element 201, a second optical element 202, and a rotation mechanism 63. ..
  • FIG. 7a shows the initial direction of the light emitted from the second surface 202B of the second optical element 202.
  • the first holder 61 for holding the first optical element 201 is rotated in a first direction around the optical axis L 1, it can be bent light emitted by an angle theta 2.
  • the adjusting mechanism rotates the first optical element 201 in the first direction and then in the second direction, so that light is emitted in a desired direction with respect to the light receiving surface of the image pickup element 31. It can be adjusted to be incident.
  • the image pickup device 10 provided with this adjustment mechanism receives light from the image pickup device 31. It is possible to adjust so that the light is incident perpendicular to the surface.
  • the first optical element 201 and the second optical element 202 can be rotated by one drive device 50. Further, unlike the prior art, light is incident on the light receiving surface of the image pickup device 31 in a desired direction without changing the distance between the first optical element 201 and the second optical element 202 by translation. Can be adjusted as such. Therefore, the size of the image pickup apparatus 10 can be reduced.
  • the adjustment mechanism of the image pickup device 10 can be used to adjust the direction of the incident light with respect to the position change of the image pickup device 31 due to the shrinkage of the adhesive in the manufacture of the image pickup device 10.
  • the adjustment mechanism of the image pickup device 10 is, for example, when the image pickup device 10 is mounted on a vehicle or the like and used, the light incident on the position change of the image pickup element 31 due to the expansion of the substrate 32 in a high temperature environment. It can be used to adjust the orientation.
  • the adjustment mechanism of the image pickup device 10 can be used for tilting photography in which the focal position of the image pickup device 31 on the light receiving surface is intentionally shifted, for example, when the image pickup device 10 is used in a digital still camera.
  • the second surface 201B of the first optical element 201 and the first surface 202A of the second optical element 202 are arranged so as to face each other. That is, the slopes of the first optical element 201 and the second optical element 202, which are prisms, face each other.
  • the orientations of the first optical element 201 and the second optical element 202 are not limited, and may be arranged so as to face each other on a surface other than a slope.
  • the first surface 201A of the first optical element 201 and the second surface 202B of the second optical element 202 may be arranged so as to face each other.
  • the image pickup optical system 20 includes a second lens 212, a first lens 211, a first optical element 201, and a second optical element 202 from the object side to the image side.
  • a second lens 212 the first lens 211
  • a first optical element 201 the first optical element 201
  • a second optical element 202 from the object side to the image side.
  • the first optical element 201 may be arranged immediately behind the second lens 212.
  • the inclusion relationship between the first holder 61, the second holder 62, and the lens barrel 21 is not limited to the example of the above embodiment.
  • the first holder 61 may be configured to accommodate at least a part of the second holder 62.
  • the image pickup apparatus 10 may not include the lens barrel 21, and the first holder 61 or the second holder 62 may also hold the lens.
  • the first direction is the clockwise direction and the second direction is the counterclockwise direction.
  • the correspondence in these directions may be reversed. That is, the first direction may be a counterclockwise direction and the second direction may be a clockwise direction.
  • the power of the drive device 50 is transmitted to the first holder 61 via the transmission member 51.
  • the power of the drive device 50 may be transmitted to the second holder 62 via the transmission member 51.
  • the rotation mechanism 63 may be provided so that the second optical element 202 can rotate freely in the first direction with respect to the first optical element 201 and cannot rotate in the second direction.
  • Imaging device 11 Housing 20 Imaging optical system 21 Lens barrel 30 Internal frame 31 Imaging element 32 Board 50 Drive device 51 Transmission member 61 First holder 62 Second holder 63 Rotation mechanism 64 Ball bearing 201 First optical element 202 2nd optical element 211 1st lens 212 2nd lens 213 Protective cover CW clockwise CCW counterclockwise L 1 optical axis L 2 rotation axis ⁇ 1 rotation angle

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Abstract

小型化を実現可能な光の向きの調整機構および撮像装置が提供される。調整機構は、第１の光学素子（２０１）と、第１の光学素子（２０１）と光軸を共有する第２の光学素子（２０２）と、第１の光学素子（２０１）を光軸まわりに第１の方向に回転させる場合に第２の光学素子（２０２）に対する回転角度を変化させ、第１の光学素子（２０１）を光軸まわりに第２の方向に回転させる場合に第２の光学素子（２０２）に対する回転角度を変化させずに第１の光学素子（２０１）を回転させる回転機構（６３）と、を備える。

Description

調整機構および撮像装置 関連出願の相互参照
　本出願は、日本国特許出願２０２０－１０２６２４号（２０２０年６月１２日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、調整機構および撮像装置に関する。
　近年、撮像装置に対してさらなる高画素化が求められており、画素ピッチの縮小化に伴って許容される誤差が小さくなっている。撮像装置の組み立てにおいて、例えば撮像素子が実装された基板を接着剤で固定する場合に、硬化時に接着剤が収縮することにより撮像素子の位置が変化することがある。光の向きを調整可能な調整機構によって、このような位置の変化に対応することが可能である。
　例えば特許文献１は、２枚のプリズムの相対関係を変化させて、光の向きを調整する機構を開示する。
特開２００２－１７４７８５号公報
　本開示の一実施形態に係る調整機構は、
　第１の光学素子と、
　前記第１の光学素子と光軸を共有する第２の光学素子と、
　前記第１の光学素子を光軸まわりに第１の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する回転角度を変化させ、前記第１の光学素子を光軸まわりに第２の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する前記回転角度を変化させずに前記第１の光学素子を回転させる回転機構と、を備える。
　本開示の一実施形態に係る撮像装置は、
　第１の光学素子と、
　前記第１の光学素子と光軸を共有する第２の光学素子と、
　前記第１の光学素子を光軸まわりに第１の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する回転角度を変化させ、前記第１の光学素子を光軸まわりに第２の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する前記回転角度を変化させずに前記第１の光学素子を回転させる回転機構と、
　前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とを通った光が結像する位置に受光面が配置される撮像素子と、を備える。
図１は、本開示の一実施形態に係る撮像装置の外観図である。 図２は、撮像装置の主な要素を示す断面図である。 図３は、第１の方向に回転した場合の第１のホルダと第２のホルダとの関係を説明するための図である。 図４は、第１の光学素子と第２の光学素子との位置関係と光の向きを例示する図である。 図５は、第１の光学素子と第２の光学素子との位置関係と光の向きを例示する図である。 図６は、第２の方向に回転した場合の第１のホルダと第２のホルダとの関係を説明するための図である。 図７は、撮像素子と光の向きとの関係を説明するための図である。
　図１は、本開示の一実施形態に係る撮像装置１０の外観図である。また、図２は、筐体１１を除く、撮像装置１０の主な要素を示す断面図である。図２は図１に示されるＡ－Ａにおける撮像装置１０の断面において、筐体１１の内部にある主な要素を示す。撮像装置１０は、後述するように、光の向きの調整機構を備える。
　ここで、図１および図２に示すように、撮像装置１０の向きに対応する直交座標が設定される。ｚ軸方向は、撮像装置１０の光軸Ｌ１と平行な方向である。撮像装置１０は、撮像装置１０よりｚ軸正方向に存在する物体である被写体を撮像する。ｚ軸正方向を物体側または前方と表現することがある。また、ｚ軸負方向を像側または後方と表現することがある。ｙ軸方向は、撮像装置１０の幅方向に対応する。また、ｘ軸方向は、撮像装置１０の高さ方向に対応する。以下において、この直交座標の軸または平面を用いて、位置関係を説明することがある。
　図１に示すように、撮像装置１０は筐体１１で覆われている。図２に示すように、撮像装置１０は、撮像光学系２０と、レンズバレル２１と、内部フレーム３０と、撮像素子３１と、基板３２と、駆動装置５０と、伝動部材５１と、第１のホルダ６１と、第２のホルダ６２と、回転機構６３と、ボールベアリング６４と、を備える。つまり、撮像装置１０は、図２に示される要素が、図１に示される筐体１１で覆われる構造を有する。撮像装置１０が備える構成要素の詳細については後述する。ここで、図１および図２は例示である。撮像装置１０は図１および図２に示す構成要素の全てを含まなくてよい。また、撮像装置１０は図１および図２に示す以外の構成要素を備えていてよい。
　筐体１１は、衝撃等から内部の部品を保護する。本実施形態において、筐体１１は３つのパーツで構成されるが、１つ、２つまたは４つ以上のパーツで構成されてよい。筐体１１が複数のパーツで構成される場合に、パーツ同士は例えば接着剤によって接続されるが、溶着、嵌合またはネジ留め等の別の手法によって接続されてよい。
　筐体１１の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。筐体１１の材料となる樹脂は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリスチレン（ＰＳ）等であってよいが、これらに限定されない。別の例として、放熱性を高めるために、筐体１１の少なくとも一部のパーツの材料は金属であってよい。筐体１１の材料となる金属は、例えばアルミ、銅、ニッケル、洋白、マグネシウム合金および亜鉛合金等であり得るが、これらに限定されない。
　筐体１１は、撮像光学系２０への入射光を遮らない第１の開口を有する。第１の開口は、筐体１１の前方に設けられ、撮像光学系２０およびレンズバレル２１の一部を露出させる。筐体１１は、例えば筐体１１の第１の開口とレンズバレル２１の一部とが嵌合することによって、レンズバレル２１と接続されてよい。別の例として、筐体１１とレンズバレル２１とは、接着剤または溶着等の別の手法によって接続されてよい。筐体１１は、撮像光学系２０を後方へと押圧し、撮像光学系２０が第１の開口から脱落することを防止する機能も有する。
　筐体１１は、配線のための第２の開口を有する。配線は、撮像装置１０への電力供給線、撮像素子３１からの画像信号を出力する信号線および駆動装置５０を駆動する駆動信号を受け取る制御信号線等を含む。配線は、筐体１１の後方に設けられた第２の開口から撮像装置１０の外部に出て、撮像装置１０の外部にある電子機器と接続されてよい。
　撮像光学系２０は、光学部材を有し、焦点距離および焦点深度等の所望の光学特性を満たすように設計される。本実施形態において、撮像光学系２０は、光学部材として、第１の光学素子２０１と、第２の光学素子２０２と、第１のレンズ２１１と、第２のレンズ２１２と、保護カバー２１３と、を有する。第１の光学素子２０１および第２の光学素子２０２は、それぞれ、平行でない２つの面が光軸Ｌ１に対して交差するように配置されるプリズムである。第２の光学素子２０２は、第１の光学素子２０１と光軸Ｌ１を共有する。第１の光学素子２０１は、本実施形態において第２の光学素子２０２と同一の形状であるが、第２の光学素子２０２と異なる形状であってよい。本実施形態において、第１のレンズ２１１は凸レンズであるが、別の種類のレンズであってよい。また、第２のレンズ２１２は凹レンズであるが、別の種類のレンズであってよい。保護カバー２１３は、撮像光学系２０へ入射する光を遮らずに、後方に配置される光学部材を埃などの異物から保護する透明のカバーである。
　第１の光学素子２０１、第２の光学素子２０２、第１のレンズ２１１、第２のレンズ２１２および保護カバー２１３の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。例えばこれらの少なくとも一部が樹脂と異なる材料で構成されてよい。例えば、第１の光学素子２０１および第２の光学素子２０２がガラス製のプリズムであってよい。また、例えば、第１のレンズ２１１および第２のレンズ２１２がガラスレンズであってよい。撮像光学系２０はさらに絞りおよび光学フィルタ等を含み得る。撮像光学系２０が含む光学部材の数は、１つ以上かつ４つ以下であってよいし、６つ以上であってよい。また、保護カバー２１３は、入射光の波長を選択するフィルタの機能を備えてよい。
　レンズバレル２１は、撮像光学系２０を構成する光学部材のうち少なくともレンズを保持する部材である。レンズバレル２１は、撮像光学系２０の光軸Ｌ１を囲む筒状の形状を有する。レンズバレル２１の物体側の端部は、ｚ軸正方向に突出した部分を有し、筐体１１と接続されてよい。本実施形態において、レンズバレル２１は、第１のレンズ２１１、第２のレンズ２１２および保護カバー２１３を直接的に保持する。レンズバレル２１の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。レンズバレル２１の材料となる樹脂は、例えば筐体１１の説明で列挙した樹脂であるが、それらに限定されない。レンズバレル２１の材料となる樹脂は、吸湿性の低いものが好ましい。別の例として、レンズバレル２１の材料は、アルミ合金、マグネシウム合金または亜鉛合金等の金属であってよい。
　撮像素子３１は、撮像光学系２０の像側で、撮像光学系２０を介して結像する被写体像を受光可能に配置される。つまり、撮像素子３１は、第１の光学素子２０１と第２の光学素子２０２とを通った光が結像する位置に受光面が配置される。撮像素子３１は、受光面上に結像される被写体像を撮像して画像信号に変換して出力する。撮像素子３１としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等を用いることができる。
　基板３２は、回路基板であって、少なくとも撮像素子３１を含む電子部品を実装する。基板３２は、前方の面に撮像素子３１を実装する。つまり、基板３２は、撮像素子３１の受光面が、撮像光学系２０介して結像する被写体像を受光できるように実装する。基板３２は、接着剤によって内部フレーム３０に対して位置が固定される。
　内部フレーム３０は、レンズバレル２１に取り付けられる。内部フレーム３０は、本実施形態において接着剤によってレンズバレル２１に取り付けられるが、これに限定されない。別の例として、内部フレーム３０は、レンズバレル２１にネジ留めによって取り付けられてよい。内部フレーム３０の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。内部フレーム３０の材料となる樹脂は、例えば筐体１１の説明で列挙した樹脂であるが、それらに限定されない。内部フレーム３０の材料となる樹脂は、吸湿性の低いものが好ましい。別の例として、内部フレーム３０の材料は、アルミ合金、マグネシウム合金または亜鉛合金等の金属であってよい。
　駆動装置５０は、第１の光学素子２０１等に動力を伝えて動かすための装置である。本実施形態において、駆動装置５０は、回転軸Ｌ２まわりにシャフトを回転させるモータである。
　伝動部材５１は、駆動装置５０の一部に取り付けられ、駆動装置５０の動力を第１の光学素子２０１に伝える部材である。本実施形態において、伝動部材５１は、駆動装置５０のシャフトに取り付けられた歯車である。
　第１のホルダ６１は、第１の光学素子２０１を保持する筒状の部材である。第１のホルダ６１は、伝動部材５１を介して駆動装置５０の動力が伝えられることによって、光軸Ｌ１を中心に第１の方向または第２の方向に回転する。第１のホルダ６１の回転に伴い、保持される第１の光学素子２０１が回転する。ここで、第１の方向は例えば時計回りの方向である。また、第２の方向は例えば反時計回りの方向である。第１のホルダ６１の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。第１のホルダ６１の材料となる樹脂は、例えば筐体１１の説明で列挙した樹脂であるが、それらに限定されない。
　第２のホルダ６２は、第２の光学素子２０２を保持する筒状の部材である。また、本実施形態において、第２のホルダ６２は第１のホルダ６１の少なくとも一部を収納する。第２のホルダ６２は、回転可能なようにボールベアリング６４を用いてレンズバレル２１の内部に収納される。第２のホルダ６２は、レンズバレル２１に対して、光軸Ｌ１を中心に第１の方向または第２の方向に回転する。つまり、第２のホルダ６２は、レンズバレル２１に対して第２の光学素子２０２の光軸Ｌ１まわりに回転自在に設けられている。第２のホルダ６２の材料は例えば樹脂であるが、樹脂に限定されない。第２のホルダ６２の材料となる樹脂は、例えば筐体１１の説明で列挙した樹脂であるが、それらに限定されない。
　ボールベアリング６４は、ボールを使った転がり軸受である。ボールベアリング６４は、筒状の第２のホルダ６２とレンズバレル２１との間に、光軸Ｌ１を囲むように設けられる。ボールベアリング６４は、例えばボール状の高炭素高クロム鋼材で構成されるが、これに限定されない。
　回転機構６３は、第１のホルダ６１と第２のホルダ６２との間に設けられ、第１のホルダ６１の動きを回転方向に応じて第２のホルダ６２に伝える機構である。本実施形態において、回転機構６３はワンウェイクラッチである。回転機構６３は、第１のホルダ６１および第２のホルダ６２を介して、第１の光学素子２０１および第２の光学素子２０２を回転させる。
　図３は、第１の方向に回転した場合の第１のホルダ６１と第２のホルダ６２との関係を説明するための図である。図３の例では、第１の方向すなわち時計回りＣＷに回転させるように、第１のホルダ６１に対して、伝動部材５１を介して駆動装置５０の動力が伝えられている。回転機構６３は、第１の光学素子２０１を保持する第１のホルダ６１を光軸Ｌ１まわりに第１の方向に回転させる場合に、第２の光学素子２０２を保持する第２のホルダ６２に対する回転角度θ１を変化させる。
　図４および図５は、第１のホルダ６１を第２のホルダ６２に対して回転角度θ１を変化させる場合における、第１の光学素子２０１と第２の光学素子２０２との位置関係と光の向きを例示する図である。図４の例では、第１の光学素子２０１の第１面２０１Ａに入射した光が、第１面２０１Ａと平行でない第２面２０１Ｂからｚ軸方向に対して角度をもって出射する。そして、光は、第１の光学素子２０１の第２面２０１Ｂと平行な第２の光学素子２０２の第１面２０２Ａに入射して、ｚ軸に平行な方向に進み、第１面２０２Ａと平行でない第２面２０２Ｂから出射する。ここで、回転機構６３が第１のホルダ６１を第１の方向に回転させると、第１の光学素子２０１と第２の光学素子２０２との位置関係が変化して、出射される光の向きが変化する。例えば図５のように、第１の光学素子２０１の第１面２０１Ａに入射したｚ軸に平行な光が、ｚ軸方向に対して角度θ２をもって第２の光学素子２０２の第２面２０２Ｂから出射する。このように、回転機構６３が第１の光学素子２０１を第１の方向に回転させて、第２の光学素子２０２に対して回転角度θ１を持たせた場合に、光を角度θ２だけ曲げて出射させることができる。ここで、回転角度θ１と角度θ２との関係は、第１の光学素子２０１および第２の光学素子２０２のそれぞれの形状および相対位置などの光学設計で定まる。
　図６は、第２の方向に回転した場合の第１のホルダ６１と第２のホルダ６２との関係を説明するための図である。図６の例は、第１の方向に回転させて第２のホルダ６２に対して回転角度θ１を有するようにした第１のホルダ６１（図３参照）を、第２の方向に回転した様子を示す。この例では、第２の方向すなわち反時計回りＣＣＷに回転させるように、第１のホルダ６１に対して、伝動部材５１を介して駆動装置５０の動力が伝えられている。回転機構６３は、第１の光学素子２０１を保持する第１のホルダ６１を光軸Ｌ１まわりに第２の方向に回転させる場合に、第２の光学素子２０２を保持する第２のホルダ６２に対する回転角度θ１を変化させずに、第１のホルダ６１を回転させる。つまり、図３および図６に示すように、回転機構６３は、第１の光学素子２０１を第２の光学素子２０２に対して第１の方向に回転自由とし、第２の方向に回転不可とする。そのため、光軸Ｌ１まわりの第２の方向への回転では、第１のホルダ６１とともに第２のホルダ６２が回転する。
　図７は、撮像素子３１と光の向きとの関係を説明するための図である。本実施形態に係る撮像装置１０は、第１の光学素子２０１と、第２の光学素子２０２と、回転機構６３と、を備える調整機構によって、撮像素子３１の受光面に対する光の向きを調整できる。図７のａは、第２の光学素子２０２の第２面２０２Ｂから出射される光の当初の向きを示す。上記のように、第１の光学素子２０１を保持する第１のホルダ６１が光軸Ｌ１まわりに第１の方向に回転することによって、出射される光を角度θ２だけ曲げることができる。そして、第１の光学素子２０１を保持する第１のホルダ６１が光軸Ｌ１まわりに第２の方向に回転することによって、角度θ２を有する光（つまり、当初の光の向きから角度θ２だけ曲げられた光）は図７のａを中心に回転する。このように、調整機構は、第１の光学素子２０１を第１の方向に回転させてから第２の方向に回転させることによって、撮像素子３１の受光面に対して、所望の向きで光が入射するように調整することができる。例えば、基板３２と内部フレーム３０との間に存在する接着剤の硬化時の収縮により撮像素子３１の位置が変化したような場合に、この調整機構を備える撮像装置１０は、撮像素子３１の受光面に対して垂直に光が入射するように調整することが可能である。
　ここで、上記の調整機構は、１つの駆動装置５０によって第１の光学素子２０１および第２の光学素子２０２を回転させることができる。また、従来技術と違い、平行移動によって第１の光学素子２０１と第２の光学素子２０２との間隔を変化させなくても、撮像素子３１の受光面に対して所望の向きで光が入射するように調整することができる。そのため、撮像装置１０の小型化を実現することができる。
　撮像装置１０の調整機構は、上記の例のように、撮像装置１０の製造における接着剤の収縮による撮像素子３１の位置変化に対して、入射する光の向きを調整することに用いられ得る。また、撮像装置１０の調整機構は、例えば撮像装置１０が車両等に搭載されて使用される場合に、高温環境下における基板３２の膨張による撮像素子３１の位置変化に対して、入射する光の向きを調整することに用いられ得る。また、撮像装置１０の調整機構は、例えば撮像装置１０がデジタルスチルカメラで使用される場合に、撮像素子３１の受光面での焦点位置を意図的にずらすアオリ撮影に用いられ得る。
　本開示を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
　上記の実施形態において、第１の光学素子２０１の第２面２０１Ｂと、第２の光学素子２０２の第１面２０２Ａとが互いに向き合うように配置される。つまり、プリズムである第１の光学素子２０１および第２の光学素子２０２の斜面が互いに向き合っている。ここで、第１の光学素子２０１および第２の光学素子２０２の向きは限定されるものでなく、斜面以外で向き合うように配置されてよい。例えば、第１の光学素子２０１の第１面２０１Ａと、第２の光学素子２０２の第２面２０２Ｂとが、互いに向き合うように配置されてよい。
　上記の実施形態において、撮像光学系２０は、物体側から像側に向かって、第２のレンズ２１２と、第１のレンズ２１１と、第１の光学素子２０１と、第２の光学素子２０２とが、順に配置されている。これらの光学部材の配置の順番は、これに限定されるものでない。例えば、第２のレンズ２１２のすぐ後方に、第１の光学素子２０１が配置されてよい。
　また、第１のホルダ６１と、第２のホルダ６２と、レンズバレル２１との包含関係も、上記の実施形態の例に限定されるものではない。例えば、第１のホルダ６１が第２のホルダ６２の少なくとも一部を収納する構成であってよい。また、撮像装置１０は、レンズバレル２１を備えず、第１のホルダ６１または第２のホルダ６２がレンズも保持する構成であってよい。
　上記の実施形態において、第１の方向が時計回りの方向であり、第２の方向が反時計回りの方向である。これらの方向の対応は逆であってよい。すなわち、第１の方向が反時計回りの方向であり、第２の方向が時計回りの方向であってよい。
　上記の実施形態において、駆動装置５０の動力は、伝動部材５１を介して第１のホルダ６１に伝えられる。別の形態として、駆動装置５０の動力は、伝動部材５１を介して第２のホルダ６２に伝えられてよい。このとき、回転機構６３は、第２の光学素子２０２を第１の光学素子２０１に対して第１の方向に回転自由とし、第２の方向に回転不可とするように設けられてよい。
　１０　撮像装置
　１１　筐体
　２０　撮像光学系
　２１　レンズバレル
　３０　内部フレーム
　３１　撮像素子
　３２　基板
　５０　駆動装置
　５１　伝動部材
　６１　第１のホルダ
　６２　第２のホルダ
　６３　回転機構
　６４　ボールベアリング
　２０１　第１の光学素子
　２０２　第２の光学素子
　２１１　第１のレンズ
　２１２　第２のレンズ
　２１３　保護カバー
　ＣＷ　時計回り
　ＣＣＷ　反時計回り
　Ｌ１　光軸
　Ｌ２　回転軸
　θ１　回転角度

Claims (8)

  1. 　第１の光学素子と、
    　前記第１の光学素子と光軸を共有する第２の光学素子と、
    　前記第１の光学素子を光軸まわりに第１の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する回転角度を変化させ、前記第１の光学素子を光軸まわりに第２の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する前記回転角度を変化させずに前記第１の光学素子を回転させる回転機構と、を備える調整機構。
  2. 　前記回転機構は、前記第１の光学素子を前記第２の光学素子に対して前記第１の方向に回転自由とし、前記第２の方向に回転不可とする、請求項１に記載の調整機構。
  3. 　前記第１の光学素子を保持する筒状の第１のホルダと、
    　前記第１のホルダの少なくとも一部を収納し、前記第２の光学素子を保持する筒状の第２のホルダと、備え、
    　前記回転機構は、前記第１のホルダと前記第２のホルダとの間に設けられる、請求項１または２に記載の調整機構。
  4. 　前記第２のホルダを収納するレンズバレルを有し、
    　前記第２のホルダは、前記レンズバレルに対して前記第２の光学素子の光軸まわりに回転自在に設けられている、請求項３に記載の調整機構。
  5. 　前記第１の光学素子および前記第２の光学素子は、それぞれ、平行でない２つの面が前記光軸に対して交差するように配置されるプリズムである、請求項１から４のいずれか一項に記載の調整機構。
  6. 　前記回転機構は、前記第１の光学素子が前記第２の方向に回転する際には、前記第２の光学素子をともに前記第２の方向に回転させる、請求項１から５のいずれか一項に記載の調整機構。
  7. 　前記回転機構は、ワンウェイクラッチを含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の調整機構。
  8. 　第１の光学素子と、
    　前記第１の光学素子と光軸を共有する第２の光学素子と、
    　前記第１の光学素子を光軸まわりに第１の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する回転角度を変化させ、前記第１の光学素子を光軸まわりに第２の方向に回転させる場合に前記第２の光学素子に対する前記回転角度を変化させずに前記第１の光学素子を回転させる回転機構と、
    　前記第１の光学素子と前記第２の光学素子とを通った光が結像する位置に受光面が配置される撮像素子と、を備える撮像装置。
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