專利名稱：攝像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用具有可變形反射鏡的光學(xué)系統(tǒng)的攝像設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般，在攝影機(camera)等攝像設(shè)備中，其光學(xué)系統(tǒng)大多左右著設(shè)備整體尺寸和性能。因此，不僅攝影機，為了提高攝像設(shè)備的性能，特別是為了小型化、提高低功耗性能，通常要求光學(xué)系統(tǒng)小型化、低功耗化。特別是在作為數(shù)字?jǐn)z像設(shè)備的數(shù)字?jǐn)z影機和移動電話的攝影單元的領(lǐng)域中，該要求更為強烈。
例如，在日本特開平11-317894號公報中，提出了使用可變形反射鏡作為解決該光學(xué)系統(tǒng)小型化、低功耗化的構(gòu)件，來替代現(xiàn)有的用電機驅(qū)動透鏡方式的構(gòu)件。該可變形反射鏡由構(gòu)成反射面的薄膜和與該薄膜相對配置的電極構(gòu)成，在薄膜和電極之間施加電壓，可以通過靜電力使構(gòu)成反射面的薄膜的彎曲形狀產(chǎn)生變化，調(diào)整其焦距。而且，該可變形反射鏡的特征在于，與現(xiàn)有的用電機驅(qū)動的光學(xué)系統(tǒng)相比較小型且低功耗，并且不會產(chǎn)生電機驅(qū)動的聲音和傳動系統(tǒng)的噪音。
但是，在上述公報中，對于可變形反射鏡本身提出了各種方案，在使用可變形反射鏡的攝像設(shè)備中，特別是在數(shù)字?jǐn)z影機這樣的攝像設(shè)備中，通常要求裝置小型化。因此，裝有可變形反射鏡的具體的攝像設(shè)備，為了實現(xiàn)要求小型化的設(shè)備，需要充分考慮設(shè)備的小型化，配置具有可變形反射鏡和攝像元件的光學(xué)裝置，以及將該光學(xué)裝置配置在設(shè)備內(nèi)的適當(dāng)位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述課題，目的在于提供一種攝像設(shè)備，裝有具備可變形反射鏡的光學(xué)裝置且能實現(xiàn)小型化。
為解決上述課題，本發(fā)明第1方案的攝像設(shè)備，具備攝像用光學(xué)裝置，其特征是上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；自由曲面透鏡，將相對的2個面作為光學(xué)面；及攝像元件，接受由上述第1及第2可變形反射鏡和自由曲面透鏡導(dǎo)入的光；在上述自由曲面透鏡的光學(xué)面之中朝攝像設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置對由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓膺M行反射的上述第1可變形反射鏡；在上述自由曲面透鏡光學(xué)面之中朝攝像設(shè)備本體前面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置對由上述第1可變形反射鏡反射的反射光再進行反射的上述第2可變形反射鏡；在上述自由曲面透鏡的第1光學(xué)面上，將接受由上述第2可變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件，與上述第1可變形反射鏡在上下方向并列布置。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，2個可變形反射鏡和攝像元件分別配置在自由曲面透鏡的2個相對的光學(xué)面上，因此，可以實現(xiàn)具有小型化、實現(xiàn)高效布局的低功耗化的光學(xué)裝置的攝像設(shè)備。
本發(fā)明第2方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1方案的攝像設(shè)備中，至少上述第1或者第2可變形反射鏡中的任意一個，被設(shè)置成包含其反射面外邊緣的平面相對于該攝像設(shè)備本體底面大致垂直；另外，本發(fā)明第3方案攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1或第2方案的攝像設(shè)備中，上述攝像元件的攝像面被設(shè)置成朝垂直于該攝像設(shè)備本體底面的方向傾斜；另外，本發(fā)明第4方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1至第3任一方案的攝像設(shè)備中，在上述攝像元件和上述攝像設(shè)備本體后面外殼之間設(shè)置基板。
在如上構(gòu)成的各所述攝像設(shè)備中，可以有助于攝像設(shè)備的薄形化。
本發(fā)明第5方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1至第4方案的攝像設(shè)備中，在上述自由曲面透鏡的未形成光學(xué)面的面?zhèn)龋邆渲辽僭O(shè)有上述第1或第2可變形反射鏡的驅(qū)動用電氣基板。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，可以得到有效利用了沒有形成自由曲面透鏡光學(xué)面的面?zhèn)葋硇⌒突墓鈱W(xué)裝置。
本發(fā)明第6方案的攝像設(shè)備，具有攝像用光學(xué)裝置，其特征是上述光學(xué)裝置具有可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；自由曲面透鏡，將相對的2個面作為光學(xué)面；及攝像元件，接受由上述可變形反射鏡和自由曲面透鏡導(dǎo)入的光；在上述自由曲面透鏡的光學(xué)面之中朝攝像設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置對由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓膺M行反射的上述可變形反射鏡；在朝攝像設(shè)備本體前面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置接受由上述變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，可變形反射鏡和攝像元件分別配置在自由曲面透鏡的2個相對的光學(xué)面上，因此，可以制作具有小型化、高效布局的光學(xué)裝置的攝像設(shè)備。
本發(fā)明第7方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第6方案的攝像設(shè)備中，上述攝像元件的攝像面被配置成基本垂直于該攝像設(shè)備本體底面。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，可以實現(xiàn)攝像設(shè)備的薄型化。
本發(fā)明第8方案的攝像設(shè)備，具有攝像用光學(xué)裝置，其特征是上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；透鏡；及攝像元件，對由上述第1及第2可變形反射鏡和透鏡成像的光進行光電轉(zhuǎn)換；通過上述第1可變形反射鏡使由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓?，朝大致直角方向反射；通過上述第2可變形反射鏡，進一步將由上述第1可變形反射鏡反射的上述反射光朝上述攝像設(shè)備本體后面?zhèn)确瓷?；將接受由上述?可變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件，設(shè)置在上述攝像設(shè)備本體后面?zhèn)鹊奈恢蒙稀?br> 在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，通過第1可變形反射鏡使由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞娜肷涔獬笾轮苯欠较蚍瓷?，通過第2可變形反射鏡進一步使該反射光朝攝像設(shè)備本體后面?zhèn)确瓷?，而通過攝像元件受光，因此，可以實現(xiàn)攝像設(shè)備的薄型化。
本發(fā)明第9方案的攝像設(shè)備，具有攝像用光學(xué)裝置，其特征是上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；透鏡；及攝像元件，對由上述第1及第2可變形反射鏡和透鏡成像的光進行光電轉(zhuǎn)換；通過上述第1可變形反射鏡使由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓猓笾轮苯欠较蚍瓷?；通過上述第2可變形反射鏡，進一步將由上述第1可變形反射鏡反射的上述反射光朝上述攝像設(shè)備本體前面?zhèn)确瓷?；將接受由上述?可變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件，設(shè)置在上述攝像設(shè)備本體前面?zhèn)鹊奈恢蒙稀?br> 在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，通過第1可變形反射鏡使由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞娜肷涔獬笾轮苯欠较蚍瓷洌ㄟ^第2可變形反射鏡進一步使該反射光朝攝像設(shè)備本體前面?zhèn)确瓷?，而通過攝像元件受光，因此，可以實現(xiàn)攝像設(shè)備的薄型化。
本發(fā)明第10方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第9方案的攝像設(shè)備中，上述攝像元件的攝像面被配置成基本垂直于該攝像設(shè)備本體底面。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，可以實現(xiàn)攝像設(shè)備的薄型化。
本發(fā)明第11方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第8至第10任一方案的攝像設(shè)備中，在上述第1及第2可變形反射鏡間的光路中設(shè)置上述透鏡。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，在第1及第2可變形反射鏡之間的與該攝像設(shè)備本體底面垂直的光路中配置透鏡，因此，可以實現(xiàn)攝像設(shè)備的薄型化。
本發(fā)明第12方案的攝像設(shè)備，具備攝像用光學(xué)裝置，其特征是上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；自由曲面透鏡，將相對的2個面作為光學(xué)面；及攝像元件，接受由上述第1及第2可變形反射鏡和自由曲面透鏡導(dǎo)入的光；在上述自由曲面透鏡光學(xué)面之中的、朝向攝像設(shè)備本體后面一側(cè)的第1光學(xué)面上，配置上述第1可變形反射鏡，以反射從攝像設(shè)備本體后面一側(cè)入射的光，再在上述第1光學(xué)面上配置上述第2可變形反射鏡，以將由上述第1可變形反射鏡反射后再次被上述自由曲面透鏡光學(xué)面之中的、朝向攝像設(shè)備本體前面一側(cè)的第2光學(xué)面反射的反射光向攝像設(shè)備本體前面方向反射；配置上述攝像元件，以便接受由上述第2可變形反射鏡反射的反射光。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，2個可變形反射鏡和攝像元件分別配置在自由曲面透鏡的2個相對的光學(xué)面上，因此，可以制作出具有小型化的高效布局的可以調(diào)整光學(xué)倍率的光學(xué)裝置的攝像設(shè)備。
本發(fā)明第13方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1至第5、第8至第12任一方案的攝像設(shè)備中，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面垂直于該攝像設(shè)備本體底面；另外，本發(fā)明第14方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第6或第7方案的攝像設(shè)備中，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面垂直于該攝像設(shè)備本體底面。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，光學(xué)裝置在攝像設(shè)備本體內(nèi)成縱向配置，可以減小攝像設(shè)備的寬度尺寸。
本發(fā)明第15方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1至第5、第8至第12任一方案的攝像設(shè)備中，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面平行于該攝像設(shè)備本體底面；另外，本發(fā)明第16方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第6或第7方案的攝像設(shè)備中，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面平行于該攝像設(shè)備本體底面。
在如上構(gòu)成的攝像設(shè)備中，光學(xué)裝置在攝像設(shè)備本體中成橫向配置，可以減小攝像設(shè)備的高度尺寸。
本發(fā)明第17方案的攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1至第16任一方案的攝像設(shè)備中，上述可變形反射鏡，通過上述反射面的形狀來調(diào)整聚焦位置。
通過如上所述的結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)了小型化和薄型化的攝像設(shè)備中，可以低功耗且不產(chǎn)生驅(qū)動聲音地進行焦距調(diào)整。
本發(fā)明第18方案所述攝像設(shè)備，其特征是，在本發(fā)明第1至第5、第8至第12任一方案的攝像設(shè)備中，上述可變形反射鏡，通過上述反射面的形狀來調(diào)整光學(xué)倍率。
通過如上結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)了小形化和薄型化的攝像設(shè)備中，可以低功耗且不產(chǎn)生驅(qū)動聲音地調(diào)整光學(xué)倍率。


圖1是示出與本發(fā)明相關(guān)的攝像設(shè)備的第1實施例的圖。
圖2是示出圖1所示的第1實施例的第1及第2可變形反射鏡的結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖3是示出圖1所示的第1實施例的透鏡單元部分的結(jié)構(gòu)的放大斜視圖。
圖4是示出圖1所示的第1實施例的變化例的圖。
圖5是示出本發(fā)明的第2實施例的圖。
圖6是示出圖5所示的第2實施例的變化例的圖。
圖7是示出本發(fā)明的第3實施例的圖。
圖8是示出圖7所示的第3實施例的透鏡單元部分的分解放大斜視圖。
圖9是示出圖7所示的第3實施例的變化例的圖。
圖10是示出本發(fā)明的第4實施例的圖。
圖11是示出本發(fā)明的第5實施例的圖。
具體實施例方式
接下來，就實施例加以說明。圖1所示是作為本發(fā)明相關(guān)的攝像設(shè)備應(yīng)用于數(shù)字?jǐn)z影機的第1實施例，圖1(A)是上面剖面圖，圖1的(B)是正面剖面圖，圖1(C)是沿圖1(B)的X-X線剖開的側(cè)面剖面圖。在圖中，1是設(shè)備本體，在該設(shè)備本體1的外殼內(nèi)配置有透鏡單元2，在該透鏡單元2上有透鏡蓋3，透鏡單元2的構(gòu)成具備配置在透鏡蓋3內(nèi)的自由曲面透鏡4、與該自由曲面透鏡4的背面上部透鏡面(朝設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面的上部)相對配置的第1可變形反射鏡5、同樣與自由曲面透鏡4的前面下部透鏡面(朝設(shè)備本體前面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面)相對配置的第2可變形反射鏡6、及攝像元件8，該攝像元件8具有同樣與自由曲面透鏡4的背面下部透鏡面(朝設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面的下部)相對配置的濾光片(光學(xué)濾光器)7。而且，通過從透鏡蓋3的側(cè)壁部突出形成的法蘭3a，用螺釘9將透鏡單元2安裝固定在設(shè)備本體1的凸起部1a上。
接下來，根據(jù)圖2(A)、(B)對與自由曲面透鏡4的背面上部透鏡面及前面下部透鏡面相向配置的可變形反射鏡5、6的一例的詳細結(jié)構(gòu)進行說明。圖2(A)是一俯視圖，圖2(B)是沿圖2(A)的X-X線剖開的剖面圖?？勺冃畏瓷溏R5(6)的結(jié)構(gòu)，如圖2(A)、(B)所示，在圓盤型基板5a的一側(cè)面上設(shè)有突出設(shè)置環(huán)狀支撐壁5b，在由該環(huán)狀支撐壁5b圍成的區(qū)域內(nèi)，配置由3個外圍電極A、B、C和1個中心電極D構(gòu)成的固定電極，而且將反射鏡本體5c的外圍部接合固定在環(huán)狀支撐壁5b的開口端。
3個外圍電極A、B、C分別由在每個大致成120°的角度范圍內(nèi)配置的成圓弧狀的電極板構(gòu)成。而且，中心電極D由在存在于上述3個外圍電極A、B、C的中心部的圓形區(qū)域內(nèi)配置的圓板狀電極板構(gòu)成。而且，固定電極的圖形并不限于圖示的形狀，可以使用各種形式。在由例如聚酰亞胺樹脂形成的圓盤狀圓板的外側(cè)面上，覆蓋兼做活動電極和反射構(gòu)件(反射鏡鏡面)的鋁層，而構(gòu)成反射鏡本體5c。而且，反射鏡本體的形狀也不限于圓形，也可以是橢圓形。
這樣構(gòu)成的可變形反射鏡5(6)，如果在上述固定電極(A～D)和活動電極(反射鏡本體5c)之間施加預(yù)定的電壓，則通過該靜電力可以對反射面(反射鏡本體5c)的彎曲形狀進行可變控制。另外，逐漸增大共同施加在各電極A～D上的同一電平的電壓時，通過隨著施加電壓的增大而增強的靜電力，反射鏡本體5c的彎曲度逐漸加大。
另外，返回到圖1，在上述透鏡單元2的透鏡蓋3上，在與自由曲面透鏡4的前面上部透鏡面的相對的部分上設(shè)有透明板3b，并且在與該透明板3b相對的設(shè)備本體部分上也設(shè)有透明板1b。另外，如圖3所示，在透鏡單元2的透鏡蓋3上，具有用于將與第1可變形反射鏡5連接的第1反射鏡撓性基板10取出的撓性基板用開口3c、及用于將與第2可變形反射鏡6連接的第2反射鏡撓性基板11取出的撓性基板用縫隙3d，第1及第2反射鏡撓性基板10、11的另一端都分別與反射鏡基板12連接，該反射鏡基板12設(shè)在透鏡蓋3的一側(cè)、即沒有形成自由曲面透鏡4的透鏡面的面?zhèn)?。而且，在反射鏡基板12上，裝有可變形反射鏡驅(qū)動電路和溫度補償傳感器。
而且，在設(shè)備本體1內(nèi)的上部設(shè)有上面基板15，在該上面基板15上裝有釋放按鈕16、操作開關(guān)17、具有氙管的閃光燈單元18、話筒單元19、閃光燈電容器20，而且還形成有話筒電路和閃光燈電路等。
另外，在設(shè)備本體1內(nèi)的背面?zhèn)仍O(shè)有背面基板21、圖像顯示裝置22、未圖示出的CPU、存儲器等，還設(shè)有攝像電路和圖像處理電路等，并且和與攝像元件8連接的攝像元件撓性基板23的另一端連接。
另外，在設(shè)備本體1內(nèi)的底部還設(shè)有底面基板25、DC電源輸入端子和IF插口(USB)等輸入輸出插口部件26、記錄媒體27連接用的媒體用連接器28，還形成有媒體I/F電路和電源電路等，并和與反射鏡基板12連接的反射鏡基板用撓性基板29的另一端連接。而且，在圖1中，30是裝在設(shè)備本體1內(nèi)的電池，31是裝入取出電池用的電池蓋。
而且，裝在上述透鏡單元2的透鏡蓋3上的第1及第2可變形反射鏡5、6，含有其反射面外邊緣的平面被保持成基本垂直于設(shè)備本體1的底面的狀態(tài)，而且，安裝攝像元件8，使其攝像面相對于設(shè)備本體1的底面不是向平行方向而是向垂直方向傾斜，即傾斜角度部小于45度。
接下來，就這樣構(gòu)成的第1實施例的光學(xué)系統(tǒng)的大致動作加以說明。射入攝像設(shè)備本體1的透明板1b的軸上入射光線35，透過透鏡單元2的透明板3b入射到自由曲面透鏡4前面上部透鏡面，透過光通過背面上部透鏡面后由第1可變形反射鏡5反射，該反射光再入射到背面上部透鏡面，該透過光通過前面下部透鏡面后由第2可變形反射鏡6反射，該反射光再次入射到前面下部透鏡面，該透過光通過背面下部透鏡面后射入帶有濾光片的攝像元件8，并進行光電轉(zhuǎn)換。由攝像元件8光電轉(zhuǎn)換后的攝像信號由攝像電路和圖像處理電路等處理后，由圖像顯示裝置22進行顯示，而且記錄在記錄媒體27中。
在進行該攝像動作時，調(diào)整施加給第1可變形反射鏡5的電壓來改變反射鏡的彎曲度，從而對攝像元件8進行聚焦調(diào)整。另外，調(diào)整施加給第1及第2可變形反射鏡5、6的電壓，使它們各自進行逆向調(diào)整，即，通過使其中一個可變形反射鏡的反射鏡從平板狀向凹狀進行變形調(diào)整，相反使另一個可變形反射鏡的反射鏡從凹狀向平板狀進行變形調(diào)整，由此可以進行縮放調(diào)整。
在這樣構(gòu)成的第1實施例中，2個可變形反射鏡和攝像元件分別裝在自由曲面透鏡的相對的透鏡面上，因此可以構(gòu)成小型化的高效布局的光學(xué)系統(tǒng)，而且通過調(diào)整施加給可變形反射鏡的電壓，可以不產(chǎn)生驅(qū)動聲音等且低功耗容易地對攝像元件進行聚焦調(diào)整及縮放調(diào)整。另外，由于可以無聲音地進行聚焦調(diào)整及縮放調(diào)整，因此不必使話筒單元與光學(xué)系統(tǒng)屏蔽，可以使它們接近來進行配置。
接下來，根據(jù)圖4(A)～(D)來說明第1實施例的變化例。圖4(A)是除去變化例的設(shè)備本體正面部分來表示的內(nèi)部正視圖，圖4(B)是同樣除去設(shè)備本體側(cè)面部分來表示的內(nèi)部側(cè)視圖，圖4(C)是沿圖4(A)的Y-Y線的上面剖面圖，圖4(D)是沿圖4(A)的X-X線的上面剖面圖，對與圖1(A)～(C)所示的第1實施例相同或者相對應(yīng)的部件給予相同的符號，省略其說明。
圖1所示的第1實施例表示的是將透鏡單元2配置在設(shè)備本體1內(nèi)的縱向上的例子，該透鏡單元2包括透鏡蓋3、自由曲面鏡頭4、第1及第2可變形反射鏡5、6和帶濾光片的攝像元件8，但該變化例是將透鏡單元2配置在設(shè)備本體1內(nèi)的橫向上，從而可以減小攝像設(shè)備的高度方向尺寸的例子。該變化例與第1實施例其它方面的不同點是具有光學(xué)取景器單元36和三腳部37，輸入輸出插口單元分為DC插口26a和IF插口26b。
接下來，根據(jù)圖5(A)～(D)說明第2實施例。圖5(A)是除去第2實施例設(shè)備本體的正面部分來表示內(nèi)部的正視圖，圖5(B)是側(cè)面剖面圖，圖5(C)是沿圖5(A)的Y-Y線的上面剖面圖，圖5(D)是沿圖5(A)的X-X線的上面剖面圖，對與圖1(A)～(C)所示的第1實施例相同或者相對應(yīng)的部件給予相同的符號，省略其說明。
在該實施例中，透鏡單元41具備自由曲面透鏡43，配置在透鏡蓋42內(nèi)；第1透鏡44，與自由曲面透鏡43的前面上部透鏡面留有間隔相對配置，為入射透鏡；可變形反射鏡45，與自由曲面透鏡43的背面下部透鏡面(朝設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面的下部)留有間隔相對配置；第2透鏡46，與自由曲面透鏡43的前面下部透鏡面(朝設(shè)備本體前面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面)留有間隔相對配置；攝像元件48，與該第2透鏡46留有間隔相對配置，使背面從透鏡蓋42表現(xiàn)出，并帶有濾光片47。而且，使在上述可變形反射鏡45的一部分上突出而形成的凸起部45a與在透鏡蓋42上形成的孔結(jié)合，來進行定位保持，另外，第1及第2透鏡44、46和裝有濾光片的攝像元件48分別與透鏡蓋42上形成的階梯部結(jié)合，來進行定位保持。而且，攝像元件48的攝像面被設(shè)置成基本垂直于設(shè)備本體1的底面。
并且，在透鏡單元41的透鏡蓋42的背面上部外側(cè)斜面上設(shè)有反射鏡基板12，而且，在攝像元件48的背面、即在透鏡蓋42的設(shè)備本體前面?zhèn)仍O(shè)有攝像基板49。并且，一端與可變形反射鏡45連接的反射鏡撓性基板10的另一端與反射鏡基板12連接，另外，一端與攝像基板49連接的攝像元件撓性基板50的另一端與背面基板21連接。另外，在本實施例中，省略了底面基板，在攝像基板49上搭載了攝像電路等，在背面基板21上，除了裝有圖像顯示裝置22、CPU、存儲器、圖像處理電路之外，還裝有IF插口26a和DC插口26b等輸入輸出插口、媒體連接器28、媒體I/F電路、電源電路等。
接下來，就作為這樣構(gòu)成的第2實施例的主要部件的透鏡單元部分的動作加以說明。通過透鏡單元41的第1透鏡44并通過自由曲面透鏡43的前面上部透鏡面的軸上入射光線，被自由曲面透鏡43的背面上部透鏡面反射，該反射光再被自由曲面透鏡43的前面中央透鏡面反射，并通過背面下部透鏡面到達可變形反射鏡45。到達可變形反射鏡45的入射光被可變形反射鏡45的反射鏡鏡面反射，再次入射到自由曲面透鏡43的背面下部透鏡面，通過該透鏡面，再通過自由曲面透鏡的前面下部透鏡面，接著通過第2透鏡46以及濾光片47入射到攝像元件48，并被光電轉(zhuǎn)換。
此時，調(diào)整施加給可變形反射鏡45的電壓，改變可變形反射鏡45的反射鏡鏡面的彎曲度，進行對攝像元件48的聚焦調(diào)整。而且，在該實施例中，使用了單一的可變形反射鏡，因此不能進行縮放調(diào)整，但由于單一的可變形反射鏡和2個透鏡與自由曲面透鏡組合而構(gòu)成透鏡單元，因此可以實現(xiàn)透鏡單元的進一步小型化。
接下來，根據(jù)圖6(A)～(D)來說明第2實施例的變化例。圖6(A)是除去變化例的設(shè)備本體的正面部分來表示內(nèi)部的正視圖，圖6(B)是同樣地除去設(shè)備本體的側(cè)面部分來表示內(nèi)部的側(cè)視圖，圖6(C)是沿圖6(A)的Y-Y線的上面剖面圖，圖6(D)是沿圖6(A)的X-X線的上面剖面圖，對與圖5(A)～(C)所示的第2實施例相同或者相對應(yīng)的部件給予相同的符號，省略其說明。
圖5(A)～(D)所示的第2實施例在設(shè)備本體1內(nèi)在縱向配置透鏡單元41，該透鏡單元41具備透鏡蓋42、自由曲面透鏡43、第1透鏡44以及第2透鏡46、可變形反射鏡45、帶有濾光片的攝像元件48，但是該變化例是在設(shè)備本體的橫向上配置透鏡單元41的結(jié)構(gòu)，因此可以減小攝像設(shè)備高度方向的尺寸。其它方面，該變化例與第2實施例不同點只是改變了話筒單元19的安裝位置，并改變了光學(xué)取景器單元36的內(nèi)部棱鏡的形狀。
接下來，根據(jù)圖7(A)～(D)說明第3實施例。圖7(A)是去除第3實施例的設(shè)備本體正面部分來表示內(nèi)部的正視圖，圖7(B)是側(cè)面剖面圖，圖7(C)是沿圖7(A)的Y-Y線的上面剖面圖，圖7(D)是沿圖7(A)的X-X線的上面剖面圖，對與圖1(A)～(C)所示的第1實施例相同或者相對應(yīng)的部件給予相同的符號，省略其說明。
該實施例用由多枚普通的透鏡組成的組合透鏡組替代自由曲面透鏡作為光學(xué)系統(tǒng)。即，與該實施例相關(guān)的透鏡單元51具備如圖8所示實施例的透鏡蓋52，在透鏡蓋52的前面入射開口部配有第1透鏡53，在透鏡蓋52的背面上部配有第1可變形反射鏡54，該第1可變形反射鏡5與第1透鏡53相對且成傾斜狀態(tài)。在透鏡蓋52的中央筒部內(nèi)配有由第2透鏡55、第3透鏡56以及第4透鏡57三個透鏡組成的組合透鏡組，在透鏡蓋52的底面部配有第2可變形反射鏡58，在透鏡蓋52的背面下部還配有前面裝著濾光片59的攝像元件60來構(gòu)成透鏡單元51。
并且，在構(gòu)成透鏡單元51的透鏡蓋52的外部前面?zhèn)劝惭b反射鏡基板61，該反射鏡基板61裝有反射鏡驅(qū)動電路和溫度補償用傳感器等，一端與第1可變形反射鏡54連接的第1反射鏡撓性基板62的另一端、以及一端與第2可變形反射鏡58連接的第2反射鏡撓性基板63的另一端分別與該反射鏡基板61相接。
該實施例的其它構(gòu)成即，在上面基板15上設(shè)有釋放按鈕16、閃光燈單元18、話筒單元19，并裝有話筒電路和閃光燈電路等這點、及在背面基板21上具備圖像顯示裝置22、IF插口26a、DC插口26b、媒體連接器28，并裝有CPU、存儲器、攝像電路、圖像處理電路、媒體I/F電路、電源電路等這點上，與第1或者第2實施例相同。
而且，64是被連接在反射鏡基板61和背面基板21之間的反射鏡基板連接用撓性基板，另外，65是被連接在攝像元件60和背面基板21之間的攝像元件撓性基板，另外，30是電池，36是取景器單元。
接下來，就作為這樣構(gòu)成的第3實施例主要部分的透鏡單元部分的動作加以說明。通過透鏡單元51的第1透鏡53而入射到第1可變形反射鏡54的軸上入射光線，被第1可變形反射鏡54的反射面朝大致直角方向反射，并通過配置在透鏡蓋52的中央部上的組合透鏡組，入射到第2可變形反射鏡58。入射到第2可變形反射鏡58的反射光被反射鏡鏡面再次反射，并通過濾光片59入射到攝像元件60，并進行光電轉(zhuǎn)換。
此時，通過調(diào)整施加給第1可變形反射鏡54的電壓可以進行主聚焦調(diào)整，但也可以通過配合第2可變形反射鏡58來驅(qū)動，來得到像差更小的聚焦。另外，通過調(diào)整第1及第2可變形反射鏡54、58可以進行縮放調(diào)整。而且，在該實施例中，使用由多個普通的透鏡組成的組合透鏡組來替代自由曲面透鏡，因此可以進一步實現(xiàn)透鏡單元的小型化。
接下來，根據(jù)圖9(A)～(D)說明第3實施例的變化例。圖9(A)是去除變化例的設(shè)備本體正面部分來表示內(nèi)部的正視圖，圖9(B)是除去設(shè)備本體的側(cè)面部分來表示內(nèi)部的側(cè)面圖，圖9(C)是沿圖9(A)的Y-Y線的上面剖面圖，圖9(D)是沿圖9(A)的X-X線的上面剖面圖，對與圖7(A)～(D)所示的第3實施例相同或者相對應(yīng)的部件給予相同的符號，省略其說明。
圖7(A)～(D)所示的第3實施例是在設(shè)備本體1內(nèi)縱向配置透鏡單元51，該透鏡單元51由組合透鏡組和裝有濾光片的攝像元件60構(gòu)成，該組合透鏡組由透鏡蓋52、第1透鏡53、第1可變形反射鏡54以及第2可變形反射鏡58、三個透鏡55、56、57構(gòu)成，但該變化例的結(jié)構(gòu)是在設(shè)備本體1內(nèi)的橫向上配置透鏡單元51，可以減小攝像設(shè)備的高度方向尺寸。該變化例與第3實施例不同的其它方面僅在于伴隨透鏡單元的橫向配置，閃光燈單元18、話筒單元19、光學(xué)取景器單元36、IF插口26a、DC插口26b等的配置位置不同。
接下來，根據(jù)圖10(A)～(D)說明第4實施例。圖10(A)是除去第4實施例的設(shè)備本體正面部分來表示內(nèi)部的正視圖，圖10(B)是側(cè)面圖剖面圖，圖10(C)是沿圖10(A)的Y-Y線的上面剖面圖，圖10(D)是沿圖10(A)的X-X的上面剖面圖，對與圖7(A)～(D)所示的第3實施例相同或者相對應(yīng)的部件給予相同的符號，省略其說明。
該實施例的構(gòu)成如下將構(gòu)成透鏡單元51的攝像元件60配置成，在透鏡蓋52的前面?zhèn)?入射側(cè))的下部，基本垂直于設(shè)備本體1的底面。并且，在這樣構(gòu)成的透鏡單元51中，通過第1透鏡53、被第1可變形反射鏡54反射的軸上入射光線，通過組合透鏡組55、56、57，并被第2可變形反射鏡58再次反射，然后入射到攝像元件59進行光電轉(zhuǎn)換。
在該實施例中，也由第1可變形反射鏡54進行主聚焦調(diào)整，也配合第2可變形反射鏡58進行驅(qū)動，也可以進行像差小的聚焦調(diào)整，另外，可以通過同時驅(qū)動第1及第2可變形反射鏡54、58進行縮放調(diào)整。
接下來，根據(jù)圖11所示的側(cè)面剖面示意圖說明第5實施例。該實施例是對圖5所示的第2實施例的結(jié)構(gòu)進行發(fā)展的例子，增加變形反射鏡而使用2個可變形反射鏡，將攝像元件的攝像面配置成基本垂直于設(shè)備本體底面，是可以進行縮放調(diào)整的例子。在圖11中，對與圖5所示的第2實施例相同或者相對應(yīng)的部件給予相同的符號，省略其說明。
在該實施例中，與自由曲面透鏡43的背面上部透鏡(朝設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面的上部)留有間隔相對地配置第1可變形反射鏡72，而且，同樣地與自由曲面透鏡43的背面下部透鏡留有間隔相對地配置第2可變形反射鏡73。并且，透鏡單元71的其它結(jié)構(gòu)與圖5所示的第2實施例大致相同，自由曲面透鏡43、第1及第2可變形反射鏡72、73和攝像元件48等相對于透鏡蓋42的位置保持狀態(tài)，與圖5所示的第2實施例相同，省略了部圖示。
在這樣構(gòu)成的第5實施例中，通過透鏡單元71的第1透鏡44后穿過自由曲面透鏡43的前面上部透鏡面的軸上入射光線，通過自由曲面透鏡43的背面上部透鏡面入射到第1可變形反射鏡72并被反射。該反射光再通過背面上部透鏡面并被自由曲面透鏡43的前面中央透鏡面反射，通過背面下部透鏡面入射到第2可變形反射鏡73并被反射。該反射光再次通過背面下部透鏡面，然后經(jīng)由濾光片47入射到攝像元件48并進行光電轉(zhuǎn)換。
此時，通過調(diào)整施加給第1可變形反射鏡72或第1及第2可變形反射鏡72、73的電壓進行聚焦調(diào)整，通過同時調(diào)整第1及第2可變形反射鏡可以進行縮放調(diào)整。另外，在該實施例中，通過在設(shè)備本體1內(nèi)橫向配置透鏡單元71，可以實現(xiàn)減小攝像設(shè)備高度尺寸的結(jié)構(gòu)。
另外，在上述各實施例中，示出可變形反射鏡由靜電力驅(qū)動的例子，但是可變形反射鏡除了由靜電力驅(qū)動之外，也可以由磁鐵和在反射變形面上流動的電流產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動(該類型可以使反射變形面變成凸形)、或用壓電材料通過壓電效應(yīng)使反射變形面變形等。
另外，在上述各實施例中，說明了將攝像設(shè)備用于數(shù)字?jǐn)z影機的例子，但本發(fā)明并不限于此，也可以用于視頻攝像機、帶攝影機的移動電話和PDA。
發(fā)明的效果如根據(jù)以上實施例進行的說明那樣，根據(jù)本發(fā)明第1方案，由于2個可變形反射鏡和攝像元件分別配置在自由曲面透鏡的2個相對的光學(xué)面上，因此可以作出具備小型的高效布局的光學(xué)裝置的攝像設(shè)備。另外，根據(jù)本發(fā)明第2至第4方案，可以有利于攝像設(shè)備的薄形化。根據(jù)本發(fā)明第5方案，可以得到小型的并且有效地利用了自由曲面透鏡的未形成光學(xué)面的面?zhèn)鹊墓鈱W(xué)裝置。另外，根據(jù)本發(fā)明第6方案，由于可變形反射鏡和攝像元件分別配置在自由曲面透鏡的2個相對的光學(xué)面上，因此可以實現(xiàn)具備小型化的高效布局的光學(xué)裝置的攝像設(shè)備。另外，根據(jù)本發(fā)明第7至第11方案，可以實現(xiàn)攝像設(shè)備的薄形化。另外，根據(jù)本發(fā)明第12方案，可以實現(xiàn)具備小型化的高效布局的并且能調(diào)整光學(xué)倍率的光學(xué)裝置的攝像設(shè)備。另外，根據(jù)本發(fā)明第13和第14方案，光學(xué)裝置在攝像設(shè)備本體內(nèi)縱向配置，可以減小攝像設(shè)備的寬度尺寸。另外，根據(jù)本發(fā)明第15和第16方案，光學(xué)裝置在攝像設(shè)備本體內(nèi)橫向配置，可以減小攝像設(shè)備的高度尺寸。另外，根據(jù)本發(fā)明第17方案，在實現(xiàn)了小型化、薄形化的攝像設(shè)備中，可以低功耗并且不產(chǎn)生驅(qū)動聲音地進行焦距調(diào)整。另外，根據(jù)本發(fā)明第18方案，在實現(xiàn)了小型化、薄形化的攝像設(shè)備中，可以低功耗并且不產(chǎn)生驅(qū)動聲音地進行光學(xué)倍率調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，具備攝像用光學(xué)裝置，其特征是，上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；自由曲面透鏡，將相對的2個面作為光學(xué)面；及攝像元件，接受由上述第1及第2可變形反射鏡和自由曲面透鏡導(dǎo)入的光；在上述自由曲面透鏡的光學(xué)面之中朝攝像設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置對由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓膺M行反射的上述第1可變形反射鏡；在上述自由曲面透鏡光學(xué)面之中朝攝像設(shè)備本體前面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置對由上述第1可變形反射鏡反射的反射光再進行反射的上述第2可變形反射鏡；在上述自由曲面透鏡的第1光學(xué)面上，將接受上述第2可變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件與上述第1可變形反射鏡在上下方向并列布置。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征是，至少上述第1或者第2可變形反射鏡中的任意一個，被設(shè)置成包含其反射面外邊緣的平面相對于該攝像設(shè)備本體底面大致垂直。
3.如權(quán)利要求1或2所述的攝像設(shè)備，其特征是，上述攝像元件的攝像面被設(shè)置成朝垂直于該攝像設(shè)備本體底面的方向傾斜。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征是，在上述攝像元件和上述攝像設(shè)備本體后面外殼之間設(shè)置基板。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征是，在上述自由曲面透鏡的未形成光學(xué)面的面?zhèn)?，具備至少設(shè)有上述第1或第2可變形反射鏡的驅(qū)動用電氣基板。
6.一種攝像設(shè)備，具有攝像用光學(xué)裝置，其特征是，上述光學(xué)裝置具有可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；自由曲面透鏡，將相對的2個面作為光學(xué)面；及攝像元件，接受由上述可變形反射鏡和自由曲面透鏡導(dǎo)入的光；在上述自由曲面透鏡的光學(xué)面之中朝攝像設(shè)備本體后面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置對由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓膺M行反射的上述可變形反射鏡；在朝攝像設(shè)備本體前面?zhèn)鹊牡?光學(xué)面上，設(shè)置接受由上述變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件。
7.如權(quán)利要求6所述的攝像設(shè)備，其特征是，上述攝像元件的攝像面被配置成基本垂直于該攝像設(shè)備本體底面。
8.一種攝像設(shè)備，具有攝像用光學(xué)裝置，其特征是，上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；透鏡；及攝像元件，對由上述第1及第2可變形反射鏡和透鏡成像的光進行光電轉(zhuǎn)換；通過上述第1可變形反射鏡使由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓猓笾轮苯欠较蚍瓷?；通過上述第2可變形反射鏡，進一步將由上述第1可變形反射鏡反射的上述反射光朝上述攝像設(shè)備本體后面?zhèn)确瓷?；將接受由上述?可變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件，設(shè)置在上述攝像設(shè)備本體后面?zhèn)鹊奈恢蒙稀?br> 9.一種攝像設(shè)備，具有攝像用光學(xué)裝置，其特征是，上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；透鏡；及攝像元件，對由上述第1及第2可變形反射鏡和透鏡成像的光進行光電轉(zhuǎn)換；通過上述第1可變形反射鏡使由攝像設(shè)備本體前面?zhèn)热肷涞墓?，朝大致直角方向反射；通過上述第2可變形反射鏡，進一步將由上述第1可變形反射鏡反射的上述反射光朝上述攝像設(shè)備本體前面?zhèn)确瓷洌粚⒔邮苡缮鲜龅?可變形反射鏡反射的反射光的上述攝像元件，設(shè)置在上述攝像設(shè)備本體前面?zhèn)鹊奈恢蒙稀?br> 10.如權(quán)利要求9所述的攝像設(shè)備，其特征是，上述攝像元件的攝像面被配置成基本垂直于該攝像設(shè)備本體底面。
11.如權(quán)利要求8～10中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征是，在上述第1及第2可變形反射鏡間的光路中設(shè)置上述透鏡。
12.一種攝像設(shè)備，具備攝像用光學(xué)裝置，其特征是，上述光學(xué)裝置具有第1及第2可變形反射鏡，通過通電可以使反射面的形狀變形；自由曲面透鏡，將相對的2個面作為光學(xué)面；及攝像元件，接受由上述第1及第2可變形反射鏡和自由曲面透鏡導(dǎo)入的光；在上述自由曲面透鏡光學(xué)面之中的、朝向攝像設(shè)備本體后面一側(cè)的第1光學(xué)面上，配置上述第1可變形反射鏡，以反射從攝像設(shè)備本體后面一側(cè)入射的光，再在上述第1光學(xué)面上配置上述第2可變形反射鏡，以將由上述第1可變形反射鏡反射后再次被上述自由曲面透鏡光學(xué)面之中的、朝向攝像設(shè)備本體前面一側(cè)的第2光學(xué)面反射的反射光向攝像設(shè)備本體前面方向反射；配置上述攝像元件，以接受由上述第2可變形反射鏡反射的反射光。
13.如權(quán)利要求1～5、8～12中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征是，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面垂直于該攝像設(shè)備本體底面。
14.如權(quán)利要求6或7所述的攝像設(shè)備，其特征是，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面垂直于該攝像設(shè)備本體底面。
15.如權(quán)利要求1～5、8～12中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征是，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面平行于該攝像設(shè)備本體底面。
16.如權(quán)利要求6或7所述的攝像設(shè)備，其特征是，將上述光學(xué)裝置配置成，包含相對上述光學(xué)裝置的入射光軸和相對攝像元件的入射光軸的平面平行于該攝像設(shè)備本體底面。
17.如權(quán)利要求1～16中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征是，上述可變形反射鏡，通過上述反射面的形狀來調(diào)整聚焦位置。
18.如權(quán)利要求1～5、8～13、15中任一項所述的攝像設(shè)備，其特征是，上述可變形反射鏡，通過上述反射面的形狀來調(diào)整光學(xué)倍率。
全文摘要
提供搭載了具備可變形反射鏡的光學(xué)系統(tǒng)并且實現(xiàn)了小型化的攝像設(shè)備。在攝像設(shè)備本體(1)內(nèi)設(shè)置了攝像用透鏡單元(2)的攝像設(shè)備中，上述透鏡單元構(gòu)成如下具有第1及第2可變形反射鏡(5、6)，通過施加電壓可以使反射面形狀變形；自由曲面透鏡(4)，將相對的2個面作為光學(xué)面；攝像元件(8)，接受通過可變形反射鏡和自由曲面引導(dǎo)的光。在自由曲面透鏡背面上部透鏡面上，設(shè)置反射從設(shè)備本體前面一側(cè)入射的入射光的第1可變形反射鏡；在自由曲面透鏡前面下部透鏡面上，設(shè)置再次反射第1可變形反射鏡反射的反射光的第2可變形反射鏡；在自由曲面透鏡背面下部透鏡面上，設(shè)置接受對第2可變形反射鏡反射的光的攝像元件。
文檔編號G02B17/00GK1487727SQ0315519
公開日2004年4月7日 申請日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者西岡公彥, 大學(xué)政明, 明 申請人:奧林巴斯光學(xué)工業(yè)株式會社