(57)【要約】【課題】  撮像面位置と結像面位置との少なくとも一方を移動して高精度なピント合わせを実現しつつ、被写体までの距離を正確に測定する。【解決手段】  光軸方向に移動可能な撮影レンズ１の位置を検出するとともに、撮像面移動手段９により移動された撮像手段３の撮像面の位置と被写体像の結像位置との少なくとも一方を検出し、撮影レンズ位置および撮像面位置と被写体像の結像位置との少なくとも一方に基づいて被写体までの距離を検出する。【選択図】  図１
2006113391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動可能な撮影レンズと、
前記撮影レンズの位置を検出するレンズ位置検出手段と、
前記撮影レンズによって形成される被写体像を受光する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像面位置と前記被写体像の結像位置との少なくとも一方を移動する移動手段と、
前記撮像面位置と結像位置との少なくとも一方を検出する撮像面位置検出手段と、
前記レンズ位置検出手段により検出されたレンズ位置と、前記撮像面位置検出手段により検出された撮像面位置とに基づいて、被写体までの距離を検出する距離検出手段とを備えることを特徴とするカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記移動手段は、前記撮像手段を前記撮影レンズの光軸方向に駆動する駆動手段を有し、前記駆動手段により前記撮像手段の撮像面における前記被写体像の結像状態を変更することを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項２に記載のカメラにおいて、
前記撮像手段は被写体像の光強度分布に応じた信号を出力するものであり、
前記撮像手段の出力信号に基づいて被写体像の鮮鋭度を検出するコントラスト検出手段を備え、
前記駆動手段は、前記コントラスト検出手段により検出された鮮鋭度に基づいて前記撮像手段を駆動することを特徴とするカメラ。
【請求項４】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記移動手段は、前記撮影レンズの焦点位置を変更する焦点位置変更手段を有し、前記焦点位置変更手段により前記撮影レンズの焦点位置を変更して前記被写体像の結像位置を変更することを特徴とするカメラ。
【請求項５】
請求項４に記載のカメラにおいて、
前記撮像手段は被写体像の光強度分布に応じた信号を出力するものであり、
前記撮像手段の出力信号に基づいて被写体像の鮮鋭度を検出するコントラスト検出手段を備え、
前記焦点位置変更手段は、前記コントラスト検出手段により検出された鮮鋭度に基づいて焦点位置を変更することを特徴とするカメラ。
【請求項６】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記撮像手段とは別に設けられ、前記撮影レンズを通過した被写体からの光を受光して前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段により検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影レンズを駆動するレンズ駆動手段とを備えることを特徴とするカメラ。
【請求項７】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記レンズ位置検出手段は、前記撮影レンズの所定位置からの移動量を検出することを特徴とするカメラ。
【請求項８】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記レンズ位置検出手段は、前記撮影レンズの絶対位置を検出することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体までの距離を測定するカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影目的に応じた最適な撮影効果が得られる撮影条件を設定するために、被写体距離を測定するようにしたカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、撮影レンズを移動して焦点調節を行うとともに、撮像素子を撮影レンズの光軸方向に移動して高精度な焦点調節を行い、より鮮鋭な被写体像を撮像するようにしたカメラが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特許第２６７１４２１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０２５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、撮影レンズと撮像素子をともに移動して焦点調節を行う後者のカメラでは、前者のカメラの測定方法では被写体距離を測定できないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
光軸方向に移動可能な撮影レンズの位置を検出するとともに、撮像面移動手段により移動された撮像面の位置と被写体像の結像位置との少なくとも一方を検出し、撮影レンズ位置および撮像面位置と被写体像の結像位置との少なくとも一方に基づいて被写体までの距離を検出する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像手段の撮像面位置と被写体像の結像位置との少なくとも一方を移動して高精度なピント合わせを実現しつつ、被写体までの距離を正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
《発明の第１の実施の形態》
図１は第１の実施の形態の構成を示す図である。撮影レンズ１は光軸方向に移動されてピント合わせが行われる。レンズ位置検出部２は撮影レンズ１の光軸方向の位置を検出する。撮像部３はＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサーを備え、撮影レンズ１により結像された被写体像の光強度分布に応じた電気信号を出力する。この撮像部３は撮影レンズ１の光軸に沿って基準位置の前後に移動可能であり、これにより細かなピント合わせが可能である。撮像面位置検出部４は撮像部３の撮像面位置ＩＰを検出する。距離算出部５は、レンズ位置検出部２により検出した撮影レンズ１の位置ＬＰと、撮像面位置検出部４により検出した撮像面位置ＩＰとに基づいて、撮影レンズ１から被写体までの距離（以下、被写体距離という）Ｄstを算出する。
【０００９】
焦点検出部６は、撮影レンズ１を通過した光束を受光して撮影レンズ１の焦点調節状態、いわゆるデフォーカス量ＤＦを検出する。レンズ駆動部７は、焦点検出部６により検出したデフォーカス量ＤＦに応じて撮影レンズ１を光軸方向に移動する。コントラスト検出部８は撮像部３の出力信号に基づいて被写体像の鮮鋭度Ｃntを検出する。撮像面移動部９はコントラスト検出部８により検出する被写体像の鮮鋭度Ｃntが最大となるように撮像部３の撮像面を撮影レンズ１の光軸に沿って移動する。
【００１０】
図２は第１の実施の形態の被写体距離算出動作を示すフローチャートである。このフローチャートにより、第１の実施の形態の動作を説明する。ステップ１において焦点検出部６で撮影レンズ１のデフォーカス量ＤＦを検出する。続くステップ２でレンズ駆動部７によりデフォーカス量ＤＦに応じて撮影レンズ１を移動し、焦点調節を行う。ステップ３ではレンズ位置検出部２により撮影レンズ１の光軸方向の位置ＬＰを検出する。
【００１１】
ステップ４でコントラスト検出部８により撮像部３の出力信号に基づいて被写体像の鮮鋭度Ｃntを検出し、続くステップ５で撮像面移動部９により鮮鋭度Ｃntが最大となるように撮像部３の撮像面を移動する。鮮鋭度Ｃntが最大となる位置に撮像部３の撮像面を移動した後のステップ６において、撮像面位置検出部４により撮像部３の撮像面位置ＩＰを検出する。この撮像面位置ＩＰは、撮像部３の撮像面の基準位置からの移動量であり、撮影レンズ１から遠ざかる方向をプラスとする。
【００１２】
ステップ７において距離算出部５により撮影レンズ位置ＬＰと撮像面位置ＩＰとに基づいて被写体距離Ｄstを算出する。このようにして算出された被写体距離Ｄstは、カメラの自動露出制御や閃光撮影時の発光制御などに用いられる。
【００１３】
ここで、レンズ位置検出部２による撮影レンズ位置ＬＰの検出方法と、距離算出部５による被写体距離Ｄstの算出方法を説明する。
レンズ位置検出部２は、撮影レンズ１が最も繰り込まれた状態、すなわち無限遠方に焦点が合うレンズ位置を基準位置とした相対位置を撮影レンズ位置ＬＰとして検出する。したがって、カメラを使用する際に、まず撮影レンズ１を無限遠位置（基準位置）まで繰り込む初期化動作が必要である。距離Ｘに焦点を合わせるときの撮影レンズ１の無限遠位置からの繰り出し量ＬＶは次式により求められる。
ＬＶ＝ｆ２／（Ｘ−ｆ）  ・・・（１）
（１）式において、ｆは撮影レンズ１の焦点距離である。撮影レンズ位置ＬＰのときの被写体距離Ｄstは、撮像部３の撮像面移動量、すなわち撮像面位置ＩＰを加味して次式により求められる。
Ｄst＝｛ｆ２＋（ＬＰ＋ＩＰ）×ｆ｝／（ＬＰ＋ＩＰ）  ・・・（２）
【００１４】
レンズ位置検出部２による撮影レンズ位置ＬＰの他の検出方法と、距離算出部５による被写体距離Ｄstの他の算出方法を説明する。
レンズ位置検出部２は撮影レンズ１の絶対位置を撮影レンズ位置ＬＰとして検出する。例えばエンコーダーを用いて撮影レンズ１の位置に対応した信号を発生させ、撮影レンズ１の絶対位置を検出して被写体距離Ｄstを知ることができる。なお、この撮影レンズ位置ＬＰの検出方法は、上述した検出方法に比べ、撮影レンズ１を無限遠位置まで繰り込む初期化動作が不要である。しかし、撮像部３の撮像面が移動するのでその分を補正する必要がある。今、撮影レンズ位置ＬＰが距離Ｘを表す場合、撮影レンズ１の繰り出し量ＬＶは（１）式で求められる。この繰り出し量ＬＶを撮像面位置ＩＰだけ補正して被写体距離Ｄstを次式により求める。
Ｄst＝｛ｆ２＋（ＬＶ＋ＩＰ）×ｆ｝／（ＬＶ＋ＩＰ）  ・・・（３）
【００１５】
《発明の第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態では、細かなピント合わせ行うために、撮像部３を撮影レンズ１の光軸に沿って基準位置の前後に移動する例を示したが、撮像部３を基準位置に固定したまま、撮影レンズ１の焦点位置を変更することによって等価的に撮像部３の撮像面位置を変更するようにした第２の実施の形態を説明する。
【００１６】
図３は第２の実施の形態の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。焦点位置変更部１０は、図４に示すように、例えば２枚の平行ガラス平板１０ａ、１０ｂの間に液体１０ｃを挟んで構成され、ガラス平板１０ａを固定にしてガラス平板１０ｂの位置を駆動装置１０ｄにより移動することにより、２枚のガラス平板１０ａと１０ｂの間の距離を変え、液体１０ｃの厚みｄを変える。なお、駆動装置１０ｄにはガラス平板１０ｂの移動量を検出するためのセンサーが内蔵されており、ガラス平板間隔ｄの基準長からの変化量Δｄを検出することができる。
【００１７】
空間に厚さｄ、屈折率ｎの透明な平行平板を入れると、空気換算長がｄ（１−１／ｎ）分だけ移動してそれだけ焦点位置が変化する。例えば屈折率ｎ＝１．３のものの厚みｄを変えれば、厚みｄの変化分の１／４程度だけ焦点位置が移動するので、上述した第１の実施の形態のように撮像部３を直接移動させるものよりも細かくピント合わせを行うことができる。
【００１８】
この第２の実施の形態では、図２のステップ５において駆動装置１０ｄにより鮮鋭度Ｃntが最大となる位置にガラス平板１０ｂを移動し、厚みｄを調節する。すなわち、鮮鋭度Ｃntが最大となる位置に撮像面位置ＩＰを調節する。
【００１９】
また、この第２の実施の形態では、図２のステップ６において撮像面位置ＩＰを次式により算出する。
ＩＰ＝Δｄ（１−１／ｎ）  ・・・（４）
（４）式において、Δｄはガラス平板間隔の基準長からの変化量である。このように、駆動装置１０ｄにより２枚のガラス平板１０ａ、１０ｂの厚みｄを変えることによって撮影レンズ１の焦点位置を変更し、被写体像の結像位置を変更する（等価的に撮像部３の撮像面位置ＩＰを移動する）ことができる。
なお、この第２の実施の形態の動作は、上記ステップ５および６の処理以外については図２に示す処理と同様である。
【００２０】
このように、レンズ駆動部７により移動された撮影レンズ１の位置ＬＰを検出するとともに、撮像面移動部９または焦点位置変更部１０により撮影レンズ１の光軸に沿って移動された撮像部３の撮像面の位置ＩＰを検出し、撮影レンズ位置ＬＰと撮像面位置ＩＰとに基づいて被写体までの距離を検出するようにしたので、撮像部３の撮像面位置を移動して高精度なピント合わせを実現しつつ、被写体までの距離を正確に測定することができる。なお、撮像部自体を移動させることに加え、被写体像の結像位置を変更するようにしてもよい。すなわち、撮像面の位置と被写体像の結像位置との少なくとも一方を変更する。
【００２１】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、レンズ位置検出部２がレンズ位置検出手段を、撮像部３が撮像手段を、撮像面移動部９および焦点位置変更部１０が撮像面移動手段を、撮像面位置検出部４が撮像面位置検出手段を、距離算出部５が距離検出手段を、撮像面移動部９が駆動手段を、コントラスト検出部８がコントラスト検出手段を、焦点位置変更部１０が焦点位置変更手段を、焦点検出部６が焦点検出手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】焦点位置変更部の詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  撮影レンズ
２  レンズ位置検出部
３  撮像部
４  像面位置検出部
５  距離算出部
６  焦点検出部
７  レンズ駆動部
８  コントラスト検出部
９  撮像面移動部
１０  焦点位置移動部
１０ａ、１０ｂ  ガラス平板
１０ｃ  液体
１０ｄ  駆動装置
【図１】
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【図２】
2006113391.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006113391.tif 000006