专利名称：摄像装置和具有该摄像装置的摄像用设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于数码相机、附带照相机的移动电话等的摄像装置，尤其涉及使用在反射面等上采用自由曲面的棱镜的摄像装置，以及使用该摄像装置的摄像用设备。
背景技术：
近年来，作为数码相机和附带照相机的移动电话所使用的摄像装置，申请了很多使用同轴系的光学系统的摄像装置。所谓同轴系是指透镜等光学元件被设置成相对于光学系统的光轴(连接摄像系统的光阑和摄像画面的中心的轴)旋转对称的光学系统。同轴系的摄像装置例如下述专利文献1～3所公开的内容。
最近的数码相机和附带照相机的移动电话被要求小型化、薄型化、高性能化，在这些设备使用了同轴系的光学系统的摄像装置中，要想压缩摄像装置的大小，必须减少透镜的数量。但是，如果减少透镜的数量，则很难将光学系统所产生的像差抑制得很小，使画面质量低下。另外，要想提高画面质量，必须增加透镜的数量，其结果，产生了摄像装置变大的问题。
为了解决这些问题，提出了使用偏心光学系统的摄像装置。例如，下述的专利文献4～6记载了使用了应用具有自由曲面等折射面的棱镜的摄像光学系统的摄像装置。
这些专利文献4～6记载的技术目标在于，使用棱镜来形成摄像光学系统，通过在该棱镜的光入射面、光出射面、或者光反射面上使用自由曲面，可以得到小型的且画面质量好的图像。尤其在专利文献5(特开2002-196243号公报)和专利文献6(特开2003-84200号公报)中记载了如下技术，组合两个棱镜，靠近物体侧的第1棱镜的光入射面、反射面、光出射面、以及靠近摄像面侧的第2棱镜的光入射面、两个反射面、光出射面共7个面都使用自由曲面。
作为这种光学系统的特征，根据以下的理由，可以使整体小型化，同时提高图像质量。
(1)具有3个面的反射面使用具有光焦度(折射率)的自由曲面，这些反射面相对于透镜等折射光学系统，在能够获得大的光焦度的同时不受色差的影响。
(2)在紧凑的空间内可以具有7个光学面。因此，可以在有限的空间内紧凑地设置光学部件。
(3)为了提高光学性能，优选光学系统整体的光程长具有一定的长度，通过使用这种棱镜光学系统，使光路曲折，从而，增加了光程长，使整体大小实现小型化。
另外，在特开平7-333505号公报记载的光学系统中，从被摄体侧依次由反射镜、透镜所形成的光学系统、反射镜构成，但是，与该方式相比，专利文献5和专利文献6记载的光学系统可以形成更小的横向宽度，因此，可以提供更小型化的摄像装置。
特开2001-272587号公报[专利文献2]特开2002-267928号公报[专利文献3]特开2002-320122号公报[专利文献4]特开平11-326766号公报[专利文献5]特开2002-1 96243号公报[专利文献6]特开2003-84200号公报考虑到上述摄像装置在用于小型、薄型的数码相机或者附带照相机的移动电话的情况下，将摄像光学系统的视角设定为广角类而成为全焦点(设定成虽然是固定焦点，但是在整个被摄体距离范围内为大致清晰聚焦)的方法。
另外，作为最近的趋势，产生了使用安装有该摄像装置的数码相机或附带照相机的移动电话来读取条形码，或者读取书籍、原稿等文字的需求。为了满足这些需求，全焦点的摄像装置中需要适合微摄影的机构，但是，上述专利文献1～6中没有关于该技术的记载。
另外，在批量生产这种摄像装置的情况下，由于光学系统和光学系统的保持框的部件的尺寸偏差、特性偏差、组合上的偏差等，很难准确地将被摄体像成像在用于读取图像的摄像元件的摄像面上。
为了解决该问题，在各个摄像元件中，必须进行聚焦面调整(以后称为fc调整)，使摄像元件的入射面的位置和成像面的关系最佳，但是，关于适合这种摄像装置的fc调整机构在上述专利文献1～6中没有记载。另外，利用少量的部件来实现适合上述微摄影的机构和fc调整机构这二者的方法及装置也没有公开。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种可以切换适合第1摄像距离的位置和适合第2摄像距离的位置，并且可以进行fc调整的摄像装置和利用该摄像装置的摄像用设备。
本发明之一是一种摄像装置通过入射来自物体的光束来获的对应物体像的电信号，其特征在于，包括棱镜单元，其用于入射来自物体的光束，并在成像面上形成物体像，具有至少两个自由曲面形状的反射面，入射来自物体的光束的入射光轴与从该棱镜单元向上述成像面射出光束的射出光轴相互大致平行，并且具有规定的间隔；摄像元件，其配置在上述成像面上，将上述棱镜单元所形成的物体像转换为电信号；引导机构，其沿着与上述摄像元件的受光面正交的方向，以保持上述棱镜单元的姿势的状态来移动上述棱镜单元；切换机构，其沿着上述引导机构，有选择地将上述棱镜单元定位保持在第1位置和与该第1位置相比离上述摄像元件的受光面更远的第2位置；该切换机构具有在与上述摄像元件的上述受光面正交的方向上延伸的轴；定位面，其能够以上述轴为中心在第1设定位置和第2设定位置之间转动，且包含用于将上述棱镜单元定位在上述第1位置上的第1面部、以及用于将上述棱镜单元定位在上述第2位置上的第2面部，上述棱镜单元具有接触上述切换机构的上述定位面的抵接部。
本发明之二的摄像装置，其特征在于，在本发明之一的摄像装置中，上述第1位置是对应所要拍摄的物体的位置在从规定的位置到大致无穷远之间的情况，来进行拍摄的标准拍摄位置，上述第2位置是对应所要拍摄的物体的位置比上述规定的位置近的情况，来进行拍摄的微距拍摄位置。
本发明之三的摄像装置，其特征在于，在本发明之一的摄像装置中，上述棱镜单元具有两个棱镜，各棱镜分别至少具有一个自由曲面形状的反射面、具有光焦度的光入射面、以及具有光焦度的光出射面，还具有配置在上述两棱镜间的光阑部件。
本发明之四的摄像装置，其特征在于，在本发明之一的摄像装置中，上述定位面具有并列的第1平面部和第2平面部，其中，第1平面部与上述受光面平行，且包含上述第1面部；第2平面部与上述受光面平行，且与上述第1平面部在与上述受光面正交方向上的位置不同，且包含上述第2面部。
本发明之五的摄像装置，其特征在于，在本发明之一的摄像装置中，上述定位面具有斜面，该斜面包含在以上述轴为中心转动的方向上与上述受光面正交的方向上的位置不同的上述第1面部和上述第2面部。
本发明之六的摄像装置，其特征在于，在本发明之一的摄像装置中，上述棱镜单元的上述抵接部形成在构成上述棱镜单元的棱镜的一部分上。
本发明之七的摄像装置，其特征在于，在本发明之四的摄像装置中，还具有与上述切换机构连动的、将上述切换机构切换到上述第1设定位置和上述第2设定位置的手动操作切换部件。
本发明之八的摄像装置，其特征在于，在本发明之一的摄像装置中，还具有在与上述摄像元件的受光面正交的方向上，对上述棱镜单元的上述第1位置和上述第2位置中的至少一个进行微调整的微调机构。
本发明之九的摄像装置，其特征在于，在本发明之八的摄像装置中，上述微调机构可以以上述轴为中心转动，具有在其转动方向上与上述受光面正交的方向上的位置不同的斜面，并具有使上述切换机构抵接到上述微调机构的上述斜面上的接受部，通过改变该微调机构的转动位置，进行上述微调整。
本发明之十的摄像装置，其特征在于，在本发明之九的摄像装置中，上述切换机构的上述接受部形成在与上述定位面相反侧的面上。
本发明之十一的摄像装置，其特征在于，在本发明之九的摄像装置中，与具有上述切换机构的上述微调机构的上述斜面抵接的接受部为效仿上述斜面的形状的斜面形状。
本发明之十二的摄像装置，其特征在于，在本发明之九的摄像装置中，上述微调机构具有用于限制上述切换机构在以上述轴为中心来转动上述斜面的方向上的移动边界位置的限制部件，并且以上述轴为中心，在上述斜面的转动方向上对该限制部件的位置进行微调整。
根据本发明，由于可以在与摄像元件的受光面正交的方向上将棱镜单元切换到第1位置和第2位置，所以，可以在两个摄像状态下、即所要拍摄的物体的位置在第1距离范围内和在第2距离范围内分别进行适当的拍摄。而且，由于可以在很少的空间内实现该切换机构，所以，可以使摄像装置和具有该摄像装置的摄像用设备小型化。
图1是具备本发明第1实施方式的摄像装置的数码相机的立体图。
图2是示意性地表示图1所示的数码相机的内部的剖面图。
图3是图1所示的数码相机的棱镜单元的侧视图。
图4是图3所示的棱镜单元的分解立体图。
图5是图3所示的棱镜单元的第1棱镜的立体图。
图6是图3所示的棱镜单元的第2棱镜的立体图。
图7是图3所示的棱镜单元的光阑部件的立体图。
图8是图3所示的棱镜单元的光阑部件的正面视图。
图9是图3所示的棱镜单元的光阑部件的后视图。
图10是图3所示的棱镜单元的立体图。
图11是图3所示的棱镜单元的第1棱镜和第2棱镜的侧视图。
图12是内设于图1所示的数码相机的摄像装置的立体图。
图13是图12所示的摄像装置的剖面图。
图14是图12所示的摄像装置的分解立体图。
图15是图12所示的摄像装置的俯视图。
图16(A)(B)分别是图12所示的摄像装置的切换机构位于第1设定位置和第2设定位置时的正面视图。
图17是表示本发明的第2实施方式的摄像装置的立体图。
图18是图17所示的摄像装置的剖面图。
图19(A)(B)分别是图17所示的摄像装置的切换机构位于第1设定位置和第2设定位置时的正面视图。
图20是表示本发明的第3实施方式的摄像装置的立体图。
图21(A)(B)分别是图20所示的摄像装置的切换机构位于第1设定位置和第2设定位置时的正面视图。
图22是表示本发明的第4实施方式的摄像装置的切换机构的正面视图。
图23是作为摄像用设备的其他例子，示出附带照相机的移动电话的立体图。
图24是示意性地表示棱镜光学系统的另一例的剖面图。
图25是示意性地表示棱镜光学系统的再一例的剖面图。
图26是示意性地表示棱镜光学系统的再一例的剖面图。
具体实施例方式
以下，参照图1至图16，对本发明的第1实施方式进行说明。
图1表示作为摄像用设备的一例的数码相机1。如图2所示，在数码相机1的机壳2的内部收纳有摄像装置10、作为处理单元的图像处理电路11、记录部12等。图像处理电路11具有通过对摄像装置10所获得的电信号进行规定的处理，而获得图像数据的功能。记录部12具有将来自图像处理电路11的图像数据记录在适用的记录介质中的记录单元的功能。此处，所谓的“适用的记录介质”是指内设于该数码相机1内的闪存和可以从外部插拔的存储卡等。
机壳2上设置有快门按钮20、闪光灯21、取景器光学系统22、玻璃盖23等。机壳2的背面设置有图像监视器24。
摄像装置10包含构成偏心光学系统的棱镜单元30、固定框31。固定框31的规定位置上定位保持有安装在基板上的例如CCD等的摄像元件32。
棱镜单元30的一例如图3至图11所示。该棱镜单元30具有第1棱镜41、具备光阑孔的光阑部件43、第2棱镜。光阑部件43也具备将第1和第2棱镜41、42保持在规定位置上的保持部件的功能。
第2棱镜42的出射侧配置有滤镜等光学部件44。从第2棱镜42发出的光在成像面45上成像。该成像面45上配置有用于将棱镜单元30所形成的物体像转换为电信号的摄像元件32的受光面。
如图3所示，第1棱镜41是具有入射面51、旋转非对称的反射面52、出射面53的偏心棱镜。如图5所示，第1棱镜41的出射面53具有在其有效径部53a的外侧区域形成平面的平面部53b。平面部53b具有形成为圆柱状的两个定位部53c、53d、以及形成为半球面状的三个突起部53e、53f、53g等。定位部53c、53d设置在有效径部53a的外侧位置上。在图4中，定位部53c、53d被设置成夹着有效径部53a相互对置。
突起部53e、53g设置在夹着有效径部53a的定位部53c、53d的外侧位置上。因此，如果与从有效径部53a的中心位置开始的距离进行比较，则到突起部53e、53g的距离比到定位部53c、53d的距离长。突起部53f设置在有效径部53a的外侧、定位部53c、53d的内侧位置上。这样，三个突起部中的至少两个突起部被设置在距离有效径部53a的中心位置比定位部距离有效径部53a的中心位置长(远)的位置上。
如图3所示，第2棱镜42由具有入射面61、反射面62、反射面63、以及出射面64的偏心棱镜构成。其反射面62和反射面63中的至少一个是旋转非对称面。
如图6所示，第2棱镜42的入射面61具有在其有效径部61a的外侧区域形成平面的平面部61b。平面部61b具有形成为圆柱状的两个定位部61c、61d、以及形成为半球面状的三个突起部61e、61f、61g等。定位部61c、61d设置在夹着有效径部61a的外侧位置上。突起部61e、61g设置在夹着有效径部61a的定位部61c、61d的外侧位置上。突起部61f设置在有效径部61a的外侧、定位部61c、61d的内侧位置上。另外，突起部61e、61f、61g在入射面61上以非对称的方式进行配置。
如图7至图9所示，也发挥保持部件功能的光阑部件43具备与两个棱镜41、42的光学作用面的有效径相吻合而构成的开口部62a。光阑部件43的两个面上具有在开口部62a的外侧形成为平面状的平面部62b、62c。
平面部62b、62c上形成有定位保持部62d、62e、62f、62g。这些定位保持部62d～62g形成在与第1和第2棱镜41、42的定位保持部53c、53d、61c、61d对应的位置上，且形成与定位保持部53c、53d、61c、61d相吻合且可以嵌合的通孔。
光阑部件43的厚度H的一例被设计成H＝1.12mm，第1和第2棱镜41、42的定位部的长度t的一例各自被设计成t＝0.55mm。此时，t/H＝0.49。
这样构成的棱镜单元30从光阑部件43的平面部62b侧将第1棱镜41的定位部53c嵌合在定位保持部62d中，将定位部53d嵌合在定位保持部62e中。由此，决定了第1棱镜41的位置。
此时，通过将第1棱镜41的突起部53e、53f、53g抵接在光阑部件43的平面部62b上，可以决定第1棱镜41相对于光阑部件43的倾斜。同样，从光阑部件43的平面部62c侧将第2棱镜42的定位部61 c嵌合在定位保持部62f中，并且将定位部61d嵌合在定位保持部62g中。由此，决定了第2棱镜42的位置。此时，通过将第2棱镜42的突起部61e、61f、61g抵接在光阑部件43的平面部62c上，可以决定第2棱镜42相对于光阑部件43的倾斜。
这样，如图10所示，第1棱镜41和第2棱镜42被保持在光阑部43的两侧。另外，如图11所示，一个定位保持部62d、62e和另一个定位保持部62f、62g设置在互不相同的位置上，使得通过第1棱镜41的重心的直线和通过第2棱镜42的重心的直线在光阑部件43上不在同一条直线上。
在图10的状态中，在需要调整相对于第1和第2棱镜41、42的光阑部件43的倾斜的情况下，通过根据倾斜方向和倾斜度将第1棱镜41的突起部53e、53f、53g和第2棱镜42的突起部61e、61f、61g削去规定量，可以简单地调整棱镜41、42的倾斜度。
如以上说明那样，本发明实施方式的棱镜单元30是用于接受来自物体的光束并在成像面45上形成物体像的装置，其具有至少两面为自由曲面形状的反射面52、62、63。而且，入射来自物体的光束的入射光轴和从棱镜单元30向成像面45射出光束的射出光轴大致平行，而且，由具有规定间隔的棱镜光学系统构成。
如图12～图14所示，上述棱镜单元30具有棱镜41、42和收纳光阑部件43的壳体70。在壳体70的与第1棱镜41的入射面51相对置的位置上形成有入射窗71。
摄像装置10具备在与摄像元件32的受光面正交的方向(图13中用箭头X所示的方向)上可以移动地引导棱镜单元30的引导机构80。在图13中，引导机构80的一例具有形成在固定框31的左侧端部的圆柱销状的轴81和形成在固定框31的右侧端部的引导部件82。
如图14等所示，轴81在上述X方向上可以移动地嵌合在形成于壳体70的一部分70a上的嵌合孔83中。引导部件82在上述X方向上可以移动地卡合在形成于壳体70上的卡合部84(如图13所示)中。利用该引导机构80，棱镜单元30沿着与摄像元件32的受光面正交的方向，在保持棱镜单元30的状态的同时可以移动地向箭头X方向引导。
该摄像装置10具有切换机构90。切换机构90包括在与摄像元件32的受光面正交的方向上延伸的上述轴81、和可以以轴81为中心旋转的切换部件91。该切换机构90具有沿着上述引导机构80有选择地将棱镜单元30定位保持在第1位置(作为一例如图2所示的标准拍摄位置)和与第1位置P1相比离摄像元件32的受光面更远的第2位置的功能。
切换部件91以轴81为中心，可以在图12中的箭头Y所示的方向上、即在与摄像元件32的受光面平行的面内转动。在固定框31侧设置有用于限制切换部件91在与摄像元件32的受光面平行的面内转动的方向的移动边界位置的限制部件92、93。
切换部件91例如利用图1所示的设置在数码相机1的机壳2上的手动操作切换部件95，可以切换到图16(A)所示的第1设定位置S1和图16(B)所示的第2设定位置。手动操作切换部件95与切换机构90的切换部件91连动，在将切换机构90切换并定位在第1设定位置S1和第2设定位置S2时被使用。
切换部件91可以在上述箭头Y方向上，在第1设定位置S1和第2设定位置S2之间转动。定位面100形成于该切换部件91上，该定位面100具有与摄像元件32的受光面平行的第1平面部101、与上述受光面平行并在与上述受光面正交的方向上位于与第1平面部101不同位置(坐标)的第2平面部102、位于这些第1和第2平面部101、102之间的斜面部103。另外，根据需要，在切换部件91上设置有操作部104。
此处，操作部104是代替上述手动操作切换部件95的部件，在设置了操作部104的情况下，不需要手动操作切换部件95。详细地虽然没有图示，但如果在照相机的上面等突出地设置操作部104，则通过手动操作该操作部104，可以使切换机构90动作。另外，该操作部104也可以用电动机等的致动器来进行切换。此时也不需要手动操作切换部件95。
第1平面部101的旋转方向的途中的规定部分发挥将棱镜单元30定位在上述第1位置P1的第1面部的功能。第2平面部102的旋转方向的途中的规定部分发挥将棱镜单元30定位在上述第2位置P2的第2面部的功能。
在壳体70侧形成有抵接在上述定位面100上的抵接部110。该抵接部110形成在与定位面100相对置的位置上，并根据切换部件91的转动位置，抵接在定位面100的各平面部101、102或者斜面部103上。
由于在第1平面部101和第2平面部102之间形成有斜面部103，所以抵接部110可以在第1平面部101和第2平面部102之间平滑地移动。另外，抵接部110形成在壳体70的一部分上，但也可以形成在第1棱镜41或第2棱镜42上。另外，抵接部110也可以形成在光阑部件43上。由此，可以减少部件数目。
另外，作为用于将抵接部110按压在定位面100上的按压机构的一例，设置有弹簧片111。利用弹簧片111的弹力可以将抵接部110向定位面100按压。该弹簧片111例如被安装在固定框31上。
以下，对上述第1实施方式的摄像装置10的作用进行说明。
图15表示切换机构90的切换部件91位于中立位置的状态。切换部件91以该中立位置为边界，可以位于第1平面部101或者第2平面部102的任意一方。
例如，利用如图1所示的手动操作切换部件95等，将切换部件91如图16(A)所示转动到第1设定位置S1时，由于抵接部110抵接在第1平面部101内的第1面部上，所以，棱镜单元30位于标准拍摄位置。此时，切换部件91利用一个限制部件92阻止其继续转动。此处，虽然对更详细的机构没有进行图示，但手动操作切换部件95和切换部件91可以被相互动作地连接。
如图16(B)所示，当切换部件91转动到第2设定位置S2时，通过将抵接部110抵接在第2平面部102内的第2面部上，使棱镜单元30位于微距拍摄位置。此时，切换部件91利用另一个限制部件93阻止其继续转动。
图17～图19表示本发明的第2实施方式的摄像装置10a。该摄像装置10a的基本结构与上述第1实施方式的摄像装置10相同，但是，第2实施方式的摄像装置10a在具有微调机构120的点上，与第1实施方式不同。另外，在该摄像装置10a中，对于与第1实施方式的摄像装置10相同的部位，二者赋予相同的符号。
微调机构120是在与摄像元件32的受光面正交的方向上，对棱镜单元30的上述第1位置P1和第2位置P2的至少一个(例如第1位置P1)进行微调整的装置。
如图17～图19所示，微调机构120的一例具有可以以轴81为中心转动的凸轮部件121。凸轮部件121具有在其转动方向上与摄像元件32的受光面正交的方向的位置不同的斜面122。形成在切换机构90的切换部件91上的接受部123抵接在该斜面122上。接受部123形成在与切换部件91的定位面100相反侧的面上。该接受部123可以是圆弧形状，也可以是效仿微调机构120的凸轮部件121的斜面122的斜面形状。
在进行摄像装置10的fc调整时，上述凸轮部件121以轴81为中心，相对于切换部件91进行转动。此时，接受部123由于在斜面122上滑动，所以，棱镜单元30可以对第1位置P1和第2位置P2的至少一个进行微调整。即，可以在与摄像元件32的受光面正交的方向(图18中的箭头X所示的方向)上对棱镜单元30的位置进行微调整。
这样，在fc调整时，使凸轮部件121相对于切换部件91转动，通过调整从棱镜单元30到摄像元件32的距离，例如可以在标准拍摄位置进行fc调整。
另外，虽然省略详细的说明，但是在进行该fc调整时，在适合标准摄像的物体位置上放置调整用测试图，根据来自摄像元件的电信号来评价图像数据的对比值，微调整到使该对比值变为最大的位置。
fc调整之后，接受部123被固定在凸轮部件121上。例如，通过利用粘合剂将凸轮部件121粘合在切换部件91上，在调整了相对于摄像元件32的聚焦面的位置上，固定了从棱镜单元30到摄像元件32的距离。
在本实施方式中，虽然是把标准拍摄位置的成像状态调整为最佳状态，但是，也可以通过调整fc，把微距拍摄位置的成像状态调整成为最佳状态，而使标准拍摄位置的成像状态为一般状态。
接着，对具备上述切换机构90和微调机构120的第2实施方式的摄像装置10a的作用进行说明。
如图19(A)所示，将切换部件91转动到第1设定位置S1时，通过抵接部110抵接到第1平面部101内的第1面部，使棱镜单元30位于标准拍摄位置。此时，凸轮部件121和切换部件91一体地向第1设定位置S1移动。切换部件91通过一个限制部件92，在第1设定位置S1停止。
如图19(B)所示，将切换部件91转动到第2设定位置S2时，通过抵接部110抵接到第2平面部102内的第2面部，使棱镜单元30位于微距拍摄位置。此时，凸轮部件121和切换部件91一体地向第2设定位置S2移动。切换部件91通过另一个限制部件93，在第2设定位置S2停止。
该摄像装置10由于通过使用了凸轮部件121的上述fc调整对聚焦面的位置进行微调整，所以，可以使因在组装摄像装置10a等时不可避免地产生的部件各部分的偏差和部件的形状精度等所引起的棱镜单元30的成像面和摄像元件32的受光面的位置偏移变得极小。因此，摄像装置10a可以成像出品质优良的图像。
图20和图21表示本发明第3实施方式的摄像装置10b。该摄像装置10b的基本的结构与第1实施方式的摄像装置10相同，但是在第3实施方式的摄像装置10b具有微调机构130的点和切换部件91的定位面100主要由凸轮斜面131构成的点上，与第1实施方式不同。另外，在该摄像装置10b中，对于与第1实施方式的摄像装置10相同的部位两者赋予相同的符号。
该摄像装置10b的切换部件91的定位面100具有凸轮斜面131，该凸轮斜面131在以轴81为中心来转动切换部件91的方向上，包含在与摄像元件32的受光面正交的方向上位置不同的第1面部和第2面部。凸轮斜面131的转动方向的途中的规定部分发挥将棱镜单元30定位到上述第1位置P1的第1面部的功能。凸轮斜面131的转动方向的途中的另一规定部分发挥将棱镜单元30定位到上述第2位置P2的第2面部的功能。
即，该摄像装置10b的定位面100由与摄像元件32的受光面正交的方向的坐标不同的凸轮斜面131构成，抵接部110抵接在该凸轮斜面131上。第1面部是凸轮斜面131中的第1部分，第2面部是凸轮斜面131中的与上述第1部分不同的第2部分。
如该实施方式的摄像装置10b所示，通过抵接部110抵接在凸轮斜面131的途中的第1面部或者第2面部上，可以切换第1位置(例如标准拍摄位置)和第2位置(例如微距拍摄位置)。
该实施方式的摄像装置10b的微调机构130作为用于限制切换部件91在与摄像元件32的受光面平行的方向上移动的范围的限制部件140、141的一例，具有以轴142、143为中心旋转的偏心销。
如图21(A)所示，一个限制部件140发挥使切换部件91停止在第1设定位置S1的制动器的功能。如图21(B)所示，另一个限制部件141发挥使切换部件91停止在第2设定位置S2的制动器的功能。通过使这些限制部件140、141以轴142、143为中心旋转来微调整第1设定位置S1和第2设定位置S2，可以微调整抵接部110所抵接的凸轮斜面131的第1面部和第2面部的位置。
根据这样构成的摄像装置10b，可以将棱镜单元30切换到第1位置P1(例如标准拍摄位置)和第2位置P2(例如微距拍摄位置)，同时，可以对棱镜单元30的第1位置P1和第2位置P2中的至少一个进行微调整，即对聚焦面进行微调整(fc调整)。另外，在不需要fc调整功能的情况下，代替上述限制部件140、141，可以使用图12所示的只作为制动器的限制部件92、93。
图22表示本发明的第4实施方式。在该实施方式中，抵接在切换部件91的定位面100上的抵接部110’为效仿定位面100的凸轮斜面131的斜面形状。除此之外与上述第3实施方式(图20、21)相同。
图23是作为摄像用设备的一例，将本发明的摄像装置组装到附带照相机的移动电话160中的例子。该附带照相机的移动电话160通过组装上述各实施方式所说明的摄像装置(例如摄像装置10)，可以使附带照相机的移动电话160小型化、薄型化以及图像高品质化。
图24～图26分别表示适用于本发明的摄像装置的棱镜单元30a、30b、30c的互不相同的例子。无论棱镜单元30a、30b、30c中的哪个都可以通过与上述实施方式的摄像装置相同的切换机构来切换第1位置P1和第2位置P2。
图24所示的棱镜单元30a的第1棱镜41a和第2棱镜42a的各面201～206全部由自由曲面构成。从第1面201入射的光通过第1面201折射，通过第2面202全反射，接着，通过第3面203折射之后，通过第4面204折射。然后通过第5面205全反射之后，通过第6面206全反射，通过第5面205折射后在成像面45上成像。
图25所示的棱镜单元30b的偏心棱镜210具有由自由曲面组成的第1面211、第2面212、第3面213。通过光阑部件214入射的光通过第1面211，入射到偏心棱镜210上，并通过第2面212进行内部反射，再一次入射到第1面211上，这次进行全反射，并通过第3面213进行内部反射，第三次通过第1面211进行全反射，再一次通过第3面213进行内部反射，第四次通过第1面211折射，并在成像面45上成像。
图26所示的棱镜单元30c的第1棱镜221和第2棱镜222的各面231～238全部由自由曲面构成。从第1面231入射的光通过第1面231折射，并通过第2面232全反射，并且通过第3面233全反射之后，通过第4面234和第5面235折射，然后，通过第6面236和第7面237全反射之后，通过第8面238折射，并在成像面45上成像。
另外，在实施该发明时，棱镜光学系统、引导机构、摄像元件、切换机构、以及发明的结构要素在不脱离该发明的主要构思的范围内，当然可以通过各种变更来实施。
另外，在上述实施方式中，虽然利用手动操作切换部件95来切换切换机构90的位置，但是代替使用手动操作切换部件95可以通过使用电动机或电磁阀等致动器来进行电动切换。
权利要求
1.一种摄像装置，通过入射来自物体的光束来获得对应物体像的电信号，其特征在于，包括棱镜单元，其用于入射来自物体的光束，并在成像面上形成物体像，具有至少两个自由曲面形状的反射面，入射来自物体的光束的入射光轴与从该棱镜单元向上述成像面射出光束的射出光轴相互大致平行，并且具有规定的间隔；摄像元件，其配置在上述成像面上，将上述棱镜单元所形成的物体像转换为电信号；引导机构，其沿着与上述摄像元件的受光面正交的方向，以保持上述棱镜单元的姿势的状态来移动上述棱镜单元；切换机构，其沿着上述引导机构，有选择地将上述棱镜单元定位保持在第1位置和与该第1位置相比离上述摄像元件的受光面远的第2位置；该切换机构具有在与上述摄像元件的上述受光面正交的方向上延伸的轴；定位面，其能够以上述轴为中心在第1设定位置和第2设定位置之间转动，且包含用于将上述棱镜单元定位在上述第1位置上的第1面部、以及用于将上述棱镜单元定位在上述第2位置上的第2面部，上述棱镜单元具有接触上述切换机构的上述定位面的抵接部。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述第1位置是对应所要拍摄的物体的位置为在从规定的位置到大致无穷远之间的情况，进行拍摄的标准拍摄位置，上述第2位置是对应所要拍摄的物体的位置为比上述规定的位置近的情况，进行拍摄的微距拍摄位置。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述棱镜单元具有两个棱镜，各棱镜分别包括至少一个自由曲面形状的反射面、具有光焦度的光入射面以及具有光焦度的光出射面，还具有配置在上述两棱镜间的光阑部件。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述定位面具有并列的第1平面部和第2平面部，其中，第1平面部与上述受光面平行，且包含上述第1面部；第2平面部与上述受光面平行，且与上述第1平面部在与上述受光面正交方向上的位置不同，且包含上述第2面部。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述定位面具有斜面，该斜面包含在以上述轴为中心转动的方向上与上述受光面正交的方向上的位置不同的上述第1面部和上述第2面部。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述棱镜单元的上述抵接部形成在构成上述棱镜单元的棱镜的一部分上。
7.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，还具有与上述切换机构连动的手动操作切换部件，其将上述切换机构切换到上述第1设定位置和上述第2设定位置。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还具有在与上述摄像元件的受光面正交的方向上，对上述棱镜单元的上述第1位置和上述第2位置中的至少一个进行微调整的微调机构。
9.根据权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，上述微调机构具有能够以上述轴为中心转动的、在其转动方向上，其在与上述受光面正交的方向上的位置不同的斜面，上述切换机构具有与上述微调机构的上述斜面抵接的接受部，通过改变该微调机构的转动位置，进行上述微调整。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，上述切换机构的上述接受部形成在与上述定位面相反侧的面上。
11.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，上述切换机构所具有的与上述微调机构的上述斜面抵接的接受部形成效仿上述斜面的形状的斜面形状。
12.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，上述微调机构具有用于限制上述切换机构在以上述轴为中心来转动上述斜面的方向上的移动边界位置的限制部件，并且以上述轴为中心，在上述斜面的转动方向上对该限制部件的位置进行微调整。
全文摘要
本发明提供一种能够在第1距离范围的拍摄状态和第2距离范围的拍摄状态之间进行切换的摄像装置(10)，包括棱镜单元(3)、摄像元件、引导机构(80)及切换机构(90)等，棱镜单元(30)至少具有2面为自由曲面形状的反射面。摄像元件将在棱镜单元(30)的成像面上的成像转换为电信号。引导机构(80)沿着与上述摄像元件的受光面正交的方向(X)，以保持上述棱镜单元的姿势的状态来移动上述棱镜单元。切换机构(90)包括具有能够以轴(81)为中心转动的定位面(100)的切换部件(91)，其有选择地将上述棱镜单元定位保持在适合在第1距离范围进行拍摄的第1位置和适合在第2距离范围进行拍摄的第2位置。
文档编号H04N5/225GK1611980SQ200410086788
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月31日
发明者上野史典, 中城泰生 申请人:奥林巴斯株式会社