(57)【要約】【課題】  暗やみでの撮影であっても撮影領域の長手方向のオートフォーカス精度を向上させる。【解決手段】  ドーム状の外表面と円形の底部とを有するオートフォーカス補助光源用レンズであって、カメラの撮影領域の長手方向に対応する第１方向の外表面の断面形状（５Ａ）が第１方向に直交する第２方向の外表面の断面形状（５Ｂ）に比べて外側に隆起している隆起部を備え、底部の外形が真円形状であるオートフォーカス補助光源用レンズ５と、このレンズ５を備えたオートフォーカス補助光源装置とを提供する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーム状の外表面と円形の底部とを有するオートフォーカス補助光源用レンズであって、カメラの撮影領域の長手方向に対応する第１方向の外表面の断面形状が第１方向に直交する第２方向の外表面の断面形状に比べて外側に隆起している隆起部を備え、底部の外形が真円形状であるオートフォーカス補助光源用レンズ。
【請求項２】
前記隆起部が、前記レンズの中央先端部と前記底部との間に位置している請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
光源と、
前記光源からの光を受ける、ドーム状の外表面と円形の底部とを有するオートフォーカス用補助光源用レンズであって、カメラの撮影領域の長手方向に対応する第１方向の外表面の断面形状が第１方向に直交する第２方向の外表面の断面形状に比べて外側に隆起している隆起部を備え、底部の外形が真円形状であるオートフォーカス補助光源用レンズと
を含んでなる、オートフォーカス補助光源装置。
【請求項４】
前記隆起部が、前記レンズの中央先端部と前記底部との間に位置している請求項３に記載のオートフォーカス補助光源装置。
【請求項５】
前記光源が発光ダイオードである請求項３または４に記載のオートフォーカス補助光源装置。
【請求項６】
レンズ形状を有するオートフォーカス補助光源用透明カバーであって、撮影領域の長手方向に対応する第１方向の集光度が、該第１方向に直交する第２方向のレンズ形状の集光度よりも小さいものであるオートフォーカス補助光源用透明カバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのオートフォーカス用補助光源に使用されるレンズと、このレンズを備えたオートフォーカス用補助光源装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルスチルカメラには、オートフォーカス用の補助光源が搭載されている。この補助光源からの光により被写体を照射することにより、暗い場所での撮影時でもコントラストが向上してオートフォーカスがしやすくなる。
【０００３】
上記の補助光源としては、小型で高い光度をもつことから、発光ダイオード（light  emitting diode：以下、「ＬＥＤ」とよぶ）がよく使用されている。このようなＬＥＤでは、その発光部分を覆うパッケージ部材にレンズ加工を施して、集光することにより照射範囲の中心方向の光度を上げている。
【０００４】
しかし、オートフォーカス用の補助光源として、中心光度があまりに高いＬＥＤを使用すると、カメラの撮影範囲の中央付近ではオートフォーカス精度が良くなるものの、カメラの撮影範囲の周辺付近ではオートフォーカス精度が低下してしまう。つまり、オートフォーカスがうまく実行される範囲が狭くなる。このことは、通常、撮影範囲の垂直方向と水平方向との比が３：４であり、水平方向が長いことに起因する。このように撮影領域が垂直方向よりも水平方向（長手方向）に長い場合、オートフォーカスの精度の低下は、撮影領域の水平方向（または長手方向）の周辺部において顕著である。
【０００５】
一方、光表示パネルのために使用されるＬＥＤにおいては、下記の特許文献１に記載された技術が知られている。ここで、特許文献１に記載のＬＥＤでは、光束利用率の高い長方形の形状に光を照射するために、発光素子を覆う全体的に楕円形状のレンズと、上記の長方形の四隅での光束の低下を補うためにホーン１１（図２）とよばれる部材とを使用している。
【０００６】
しかしながら、本願のオートフォーカス用補助光源として特許文献１に記載されたＬＥＤを利用することには、以下の点で困難な面がある。すなわち、オートフォーカス用補助光源は、オートフォーカスの高精度化の観点から、撮影領域内において光強度が緩やかに変化する分布をもつことが好ましいため、単純にある方向で光強度が大きければよいという訳ではない。しかしながら、特許文献１に記載されているような楕円形状のレンズにホーンという部材を単に組み合わせると、それぞれの光強度が合わさった部分では光強度が急峻に変化することがある。そのため、特許文献１に記載されているように、楕円形状のレンズとホーンとの複数の部材を組み合わせて所望の光強度分布を撮影領域内で得ることは難しい。
【特許文献１】特許第３０７６９６６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、夜間の撮影でも撮影領域の長手方向のオートフォーカス精度を向上させることができ、小型の携帯機器に内蔵されるオートフォーカス用補助光源として好ましい光強度分布およびサイズ上の要求を満足するレンズおよび補助光源装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、底部の形状あるいはレンズの基部の外周の形状が丸型または真円形状でありながら、カメラの撮影領域の長手方向に広い光強度分布を形成することができる、オートフォーカス用補助光源のレンズを提供する。具体的には、本発明は、ドーム状の外表面と円形の底部とを有するオートフォーカス補助光源用レンズであって、カメラの撮影領域の長手方向に対応する第１方向の外表面の断面形状が第１方向に直交する第２方向の外表面の断面形状に比べて外側に隆起している隆起部を備え、底部の外形が真円形状であるオートフォーカス補助光源用レンズを提供する。ここで、前記レンズの隆起部が、前記レンズの中央先端部と前記底部との間に位置している態様であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、底部の形状あるいはレンズの基部の外周の形状が丸型または真円形状でありながら、カメラの撮影領域の長手方向に広い光強度分布を形成することができる、オートフォーカス補助光源装置を提供する。具体的には、本発明は、光源と、前記光源からの光を受ける、ドーム状の外表面と円形の底部とを有するオートフォーカス用補助光源用レンズであって、カメラの撮影領域の長手方向に対応する第１方向の外表面の断面形状が第１方向に直交する第２方向の外表面の断面形状に比べて外側に隆起している隆起部を備え、底部の外形が真円形状であるオートフォーカス補助光源用レンズとを含んでなる、オートフォーカス補助光源装置を提供する。ここで、前記レンズの前記隆起部が、前記レンズの中央先端部と前記底部との間に位置している態様や、前記光源が発光ダイオードである態様であることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明は、光源の中心軸に関して回転対称の形状を有する光源を用いないで、カメラの撮影領域の長手方向に広い光強度分布を形成することができる、カメラの筐体に取り付けられる透明カバーを提供する。具体的には、本発明は、レンズ形状を有するオートフォーカス補助光源用透明カバーであって、撮影領域の長手方向に対応する第１方向の集光度が、該第１方向に直交する第２方向のレンズ形状の集光度よりも小さいものであるオートフォーカス補助光源用透明カバーを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
上記の本願に係るレンズをオートフォーカス用補助光源に使用することにより、カメラの撮影領域の長手方向における光照射の範囲を拡大して、フォーカスエリアのカバー率が向上する。特に、９〜９０点程度のフォーカス点を撮影領域内に有する多点オートフォーカス機構の場合には、オートフォーカスの精度や合焦速度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、本発明の実施に用いられるオートフォーカス用補助光源全体を示す。ここでは、オートフォーカス補助光源としてＬＥＤ２を用いる場合を説明する。
この光源１は、ＬＥＤ素子などの発光素子２と、発光素子２に電力を供給するリード３と、リード３を支持する台座部４と、台座部４に結合して発光素子２を覆い半球状の光放射面を有するレンズ部５とを備えてなる。ここで、レンズ部５の外表面はその中心軸のまわりに線対称となっておらず、カメラの撮影領域の長手方向に発光素子２からの光を放射する部分が若干外側に隆起した形状になっている。レンズ部５は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂といった透明な素材を成形することにより形成することができ、台座部４はレンズ部５と一体に成形することができる。この透明な素材は着色しておくことも可能である。
【００１３】
図２を参照して、図１のレンズ部５の形状を説明する。図２では、カメラの撮影領域の長手方向に対応する方向でのレンズ部５の断面形状を５Ａとして実線で記載しており、長手方向に直交する方向のレンズ部５の外表面の断面形状を５Ｂとして破線で記載し、それぞれの断面形状を比較したものである。図２に示すように、断面形状５Ｂと比較すると、断面形状５Ａは、レンズ部５の中央先端部と底部との間に外側にふくらんでいる部分（隆起部）を有している点において、レンズの形状が異なっている。この隆起部はレンズの中心部に対して線対称に位置する。なお、図２に示すように、レンズ５の断面形状５Ａと５Ｂとは中心部と底部とにおいて互いに一致しているため、レンズ５の形状は全体として丸型である。このレンズ部５は、その底部４Ａにおいて台座部４に接続している。なお、撮影領域の縦横比は通常３：４であり横に長い領域であることから、上記の撮影領域の長手方向に対応する方向が水平方向（左右方向または横方向）であるとして以下に説明する。
【００１４】
次に、図３Ａおよび図３Ｂを参照して、発光素子２からの光がレンズ部５を透過するときの光の経路を説明する。本発明の実施に用いられるレンズ部５は、図３Ａに模式的に示すように、カメラの撮影領域の長手方向に対応する方向（水平方向）には、図２に示した隆起部によって周辺部へと広がった光の経路を与える。これによって、撮影領域の周辺部に光が照射される。ここで、撮影領域の周辺部に光を照射したことにより撮影領域の中心部の光強度が低下するおそれがある。そのため、上記の長手方向（水平方向）に直交する方向（垂直方向または縦方向）には、図３Ｂに示すように、撮影領域の中心部に集光する経路を与える。これによって、撮影領域の中心部の光強度の低下を補うことができる。
【００１５】
次に、図３Ａおよび図３Ｂに示す光の広がりについて説明する。光の広がりは、レンズ部５の中心方向の光度を最大値とした場合において、その最大値の５０％の光度になるときの角度により規定する。このときの角度は、オートフォーカス用補助光源であるため、図３Ａの水平方向では約６°の角度であり、図３Ｂの垂直方向では約４°の角度が好ましい。しかしながら、この角度に限らずに、例えば、図３Ａの水平方向の広がり角度が約５°〜８°の角度範囲内にあり、図３Ｂの垂直方向の広がり角度が約３°〜５°の角度範囲内にあることが好ましい。また、図３Ａの水平方向の広がり角度が約４°〜１０°の角度範囲内にあり、図３Ｂの垂直方向の広がり角度が約３°〜６°の角度範囲内にあることがより好ましい。
なお、面表示やバックライトのために使用されるＬＥＤの場合には、上記の広がり角度は、水平方向では約６０度であり、垂直方向では約３０度であり、広がり角度ははるかに大きい。
【００１６】
図４に、本発明の実施に用いられるレンズ部５によって得られる撮影領域内の光強度分布を示す。ここで、図４は、垂直方向（縦方向）０．７５ｍ×水平方向（横方向）１ｍの撮影領域に３ｍ離れた場所からレンズ部５を用いて照射したときの光強度分布を等高線で示したシミュレーションデータである。図４に示すように、本発明の実施に用いられるレンズ部５は、撮影領域の垂直方向の光強度（Ｉｙ）の分布とは異なり、撮影領域の水平方向の周辺部に広がり緩やかに減少していく光強度（Ｉｘ）の分布を与えていることがわかる。対比のために、図５に、従来の丸型のレンズを用いたＬＥＤにより、図４と同じ条件で同じ撮影領域を照射したときの光強度分布を示す。図４と図５とを比べると、撮影領域の水平方向の光強度分布が図４の場合には改善されていることがわかる。つまり、撮影領域の水平方向の光強度分布が改善されるので、暗やみでの撮影時に、撮影領域の水平方向の周辺部でのオートフォーカスの精度を向上させることができることがわかる。
【００１７】
次に、上記の本発明の実施に用いられるレンズ部５をもつ光源１を、カメラの撮影領域の水平方向または垂直方向に合わせて取り付ける方法を簡単に説明する。まず、光がより大きく広がる方向またはそれに垂直の方向のいずれかに平行になるように、レンズ部５をもつ光源１を取り付ける台座部４の一部を切り取って、台座部４に指標部（図示せず）を形成する。この指標部の形状は単なる平面や、凸状、凹状などの任意の形状であってよい。そして、光源１を台座部４に取り付けた後、台座部４の指標部を、カメラ本体に設けた指標部に対応する形状の部分（前記撮影領域の水平方向または垂直方向のいずれかに対応）に合わせて、光源１をカメラに取り付ける。これによって、カメラの撮影領域の水平方向または垂直方向と方向が合わせられた、オートフォーカス用補助光源装置を含むカメラを製造することができる。
なお、上記の台座部４の面または指標部は、丸型の台座部４の一部を切削して形成することができるが、これに限られず、例えば、台座部４の形状を当初より矩形（四角形）にし、カメラの撮影領域の水平方向または垂直方向とその面の方向とを合わせておく態様であってもよい。
【００１８】
次に、図６〜図９を参照して、撮影領域の長手方向の光強度分布を改善するための別の実施態様を説明する。図６に、カメラ筐体６０に取り付けられた透明カバー６２を備えたカメラ６を示す。ここで、透明カバー６２は、オートフォーカス用補助光源として使用される通常の丸型のレンズ部をもつ光源からの光を透過して撮影領域へと拡散させるものである。この実施態様では、隆起部をもつレンズ部５の代わりに透明カバー６２を用いることにより、通常の丸型のレンズ部をもつ光源を用いて同様の光強度分布を形成することができる。
【００１９】
図７に、図６の透明カバー６２の中心部を通る断面図を示す。通常の丸型のレンズ部７０をもつＬＥＤ７の発光素子７２からの光を透過するように透明カバー６２が配置されている。
【００２０】
次に、図８に、図７の光源７の発光素子７２からの光が透明カバー６２を透過したときの光の経路を示す。ここで、図８Ａは、カメラ６の撮影領域の長手方向（水平方向）の光の経路を示しており、図８Ｂは、この長手方向に直交する方向（垂直方向）の光の経路を示している。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、透明カバー６２は、図８Ａに示す水平方向については集束率が高い断面形状を有し、図８Ｂに示す垂直方向については集束率が低い断面形状を有している。これは、透明カバー６２を凸レンズ形状（両凸または片凸（メニスカス）の形状）とした上で、そのレンズ形状の曲率を水平方向に下げ、垂直方向に上げることで実施することができる。また、図８Ｃは、図２と同様、カメラの撮影領域の長手方向（水平方向）の透明カバー６２の外表面の断面形状を実線で記載しており、長手方向に直交する方向（垂直方向）の透明カバー６２の外表面の断面形状を破線で記載して、それぞれの断面形状を比較したものである。図８Ｃに示すように、透明カバー６２は、破線で示した垂直方向の断面形状と比較すると、実線で示した水平方向の断面形状は、透明カバー６２の中央先端部と底部（または周辺部）との間に外側にふくらんでいる部分（隆起部）を有している点において形状が異なっている。この隆起部は透明カバー６２の中心部に対して線対称に位置する。なお、図８Ｃに示すように、透明カバー６２の水平方向と垂直方向の各断面形状は中心部と底部とにおいて互いに一致しているため、透明カバー６２の形状は全体として正方形または円形に近い形状である。また、透明カバーの水平・垂直方向をカメラの水平・垂直方向と合わせるための指標を透明カバー（レンズ）とカメラ筐体とにそれぞれ設けることが好ましい。
【００２１】
図９に、図８に示す透明カバー６２により得られたカメラ６の撮影領域内の光強度分布を示す。この撮影領域は、上記の図４および図５と同じ条件であり同じ範囲のものである。上記の図４のレンズ部５の場合と同様、本発明の実施に用いられる透明カバー６２は、カメラ６の撮影領域の垂直方向の光強度（Ｉｙ）の分布とは異なり、撮影領域の水平方向の周辺部に広がり緩やかに減少していく光強度（Ｉｘ）の分布を与えていることがわかる。そのため、撮影領域の水平方向の光強度分布が改善されるので、暗部での撮影時のオートフォーカス精度が向上することがわかる。
【００２２】
以上のように、本発明の実施に用いられるレンズおよびこれを用いた補助光源装置などを説明してきたが、これらは単なる例示であることに留意されたい。そして、特許請求の範囲に記載した本発明を実施するためには、上記の装置構成とは異なる、数多くの装置構成を採用できることが当業者にとって明らかであることを理解されたい。上記のレンズや透明カバーは、所定の形状に成形した金型へと材料を流しこんで隆起部と一体成形することができる。しかしながら、この態様に限らず、例えば、本願の隆起部を設けた半球形の透明キャップを本願の撮影領域の水平方向に隆起部があうように向きを揃えて、従来の真円形状のＬＥＤのレンズに取り付ける態様で形成することも可能であることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明が適用される光源１を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光源１に用いられるレンズ５の（撮影領域の長手方向に対応し実線円で示された）水平方向の断面形状（５Ａ）と、（破線で示された）垂直方向の断面形状（５Ｂ）とを対比した比較断面図である。
【図３】Ａは、本発明の実施に用いられるレンズ５の水平方向の光の経路を、断面形状５Ａについて示す概念図である。Ｂは、本発明の実施に用いられるレンズ５の垂直方向の光の経路を、断面形状５Ｂについて示す概念図である。
【図４】本発明の実施に用いられるレンズ部５をもつＬＥＤによって得られる撮影領域内の光強度分布のシミュレーションデータを示す等高線図である。
【図５】従来の丸型のレンズ部をもつＬＥＤによって得られる撮影領域内の光強度分布のシミュレーションデータを示す等高線図である。
【図６】本発明の別の実施態様である、カメラ６の筐体６０に取り付けられる透明カバー６２を示す概略図である。
【図７】図６に示す透明カバー６２と丸型のレンズ７０をもつＬＥＤ７との中心部での断面形状を示す断面図である。
【図８】Ａは、本発明の実施に用いられる透明カバー６２の水平方向の光の経路を示す概念図である。Ｂは、本発明の実施に用いられる透明カバー６２の垂直方向の光の経路を示す概念図である。Ｃは、透明カバー６２の水平方向と垂直方向の外表面の断面形状を示す断面図である。
【図９】本発明の実施に用いられる透明カバー６２をもつＬＥＤによって得られる撮影領域内の光強度分布のシミュレーションデータを示す等高線図である。ここで、Ｉｘはカメラ６の撮影領域の水平方向の光強度であり、Ｉｙはカメラ６の撮影領域の垂直方向の光強度である。
【符号の説明】
【００２４】
１  光源
２  発光素子
３  リード
４  台座部
５  レンズ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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