(57)【要約】  【課題】測距を高速に行う小型のカメラを提供する。  【解決手段】撮影時の照明光源および測距時の測距光源としてＬＥＤ３１を兼用する。ＬＥＤ３１の発光出力側にレンズ３２を設け、撮影領域の中央に位置する焦点検出領域に対応する光束を出力する。レンズ３２の射出面側に拡散状態／透過状態を切り換え可能な拡散板３３を配設する。拡散板３３は、測距時の測距光を透過し、撮影時の照明光を拡散する。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通過した被写体像を撮像する撮像手段と、
測距時に測距光を発するとともに、発光が許可されている撮影時に被写体を照明する照明光を発する電流制御型の発光手段と、
前記測距光が主要被写体で反射された反射光を用いて前記主要被写体までの距離を演算する演算手段と、
前記演算手段による演算結果に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を指示する信号を出力するレンズ駆動指示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、
前記発光手段は発光ダイオードで構成されることを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカメラにおいて、
前記発光手段は所定の測距領域に対応する光束を発するように構成され、
撮影時に前記発光手段による光を拡散させる一方、測距時に前記発光手段による光を透過する光学部材をさらに備えることを特徴とするカメラ。
【請求項４】
請求項１または２に記載のカメラにおいて、
前記発光手段は拡散光を発するように構成され、
撮影時に前記発光手段からの光を透過する一方、測距時に前記発光手段による光のうち所定の測距領域に対応する光束を透過させる光学部材をさらに備えることを特徴とするカメラ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記測距光を強度変調する変調手段をさらに備え、
前記演算手段は、前記反射光と前記前記変調手段による変調光との位相差に基づいて前記主要被写体までの距離を演算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、被写体までの測距機能を有するカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤなどの撮像素子を用いて被写体像を撮像し、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮影レンズによる焦点位置の調節状態を検出するカメラの焦点検出方法が知られている。いわゆる「山登り方式」と呼ばれる焦点検出方法は、フォーカスレンズを光軸方向に進退駆動しながら撮像信号の高周波数成分が最大となる合焦位置を検出する。この方法は、焦点検出のために一旦レンズを駆動するので、検出処理に時間がかかる。
【０００３】
一方、測量器の分野において光波を用いた測距装置が知られている（特許文献１参照）。「光波方式」では、強度変調した光源光を測定点へ送光し、測定点からの反射光を受光して得た信号と強度変調信号とを位相比較することにより、測定点までの距離が演算される。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１３６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カメラに光波方式の測距装置を適用すると、新たな送光手段が必要になってカメラの小型化の妨げとなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるカメラは、撮影レンズを通過した被写体像を撮像する撮像手段と、測距時に測距光を発するとともに、発光が許可されている撮影時に被写体を照明する照明光を発する電流制御型の発光手段と、測距光が主要被写体で反射された反射光を用いて主要被写体までの距離を演算する演算手段と、演算手段による演算結果に基づいて撮影レンズの焦点調節を指示する信号を出力するレンズ駆動指示手段とを備えることを特徴とする。
上記発光手段を発光ダイオードで構成してもよい。
発光手段は所定の測距領域に対応する光束を発するように構成してもよく、この場合のカメラはさらに、撮影時に発光手段による光を拡散させる一方、測距時に発光手段による光を透過する光学部材を備えてもよい。
発光手段は拡散光を発するように構成してもよく、この場合のカメラはさらに、撮影時に発光手段からの光を透過する一方、測距時に発光手段による光のうち所定の測距領域に対応する光束を透過させる光学部材を備えてもよい。
上記カメラはさらに、測距光を強度変調する変調手段を備えてもよく、この場合の演算手段は、反射光と変調手段による変調光との位相差に基づいて主要被写体までの距離を演算することもできる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測距を高速に行う小型のカメラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。図１において、撮影指示部材１はレリーズスイッチなどによって構成される。撮影指示部材１は、撮影者によるレリーズ半押し操作に応じて半押し操作信号を発生し、レリーズ全押し操作に応じて全押し操作信号を発生する。
【０００９】
変調信号作成回路２は、たとえば、所定の周波数の正弦波信号（以後、変調信号と呼ぶ）を発生して照明光発光回路３および位相測定回路４へそれぞれ送出する。照明光発光回路３は、発光体として発光ダイオード（以後、ＬＥＤとする）３１を有し、ＬＥＤ３１に所定の駆動電流を供給してＬＥＤ３１を発光させるように構成されている。ＬＥＤ３１は可視光領域においていわゆる白色光を発生し、電子カメラの撮影時に被写体を照明する光源と、電子カメラの測距時に測距用の光を発する光源とを兼用する。
【００１０】
照明光発光回路３はさらに、測距時にＬＥＤ３１へ供給する測距用の駆動電流に変調信号作成回路２からの変調信号を重畳することにより、ＬＥＤ３１を強度変調する。これにより、ＬＥＤ３１は発光強度が時間的に変動する測距用光束（強度変調光）を発する。強度変調された光束は、測距光として主要被写体へ向けて進む。
【００１１】
受光回路５は、フォトダイオードなどの受光素子５１を有し、主要被写体で反射された測距光を受光するように構成されている。受光回路５は、受光素子５１で光電変換された受光信号を増幅して位相測定回路４へ送出する。
【００１２】
位相測定回路４は、変調信号作成回路２から入力される変調信号と、受光回路５から入力される受光信号との位相差を検出し、検出した位相差を示す信号を距離算出回路６へ送出する。なお、位相測定回路４が検出する位相差は、主要被写体までの距離に応じて変化する。
【００１３】
距離算出回路６は、上記位相差に基づいて主要被写体までの距離を算出するとともに、算出した距離に位置する被写体にピントが合うように撮影レンズ（不図示）内のフォーカスレンズを光軸方向に進退駆動すべくレンズ駆動量を算出する。距離算出回路６はさらに、算出したレンズ駆動量を示す信号をレンズ駆動装置７へ送出してレンズ駆動を指示するとともに、変調信号作成回路２へ変調信号の出力停止を指示する。
【００１４】
レンズ駆動装置７は、距離算出回路６からの指示に応じてフォーカスレンズを駆動する。これにより、フォーカスレンズが合焦位置へ駆動される。
【００１５】
シャッター８は、フォーカスレンズの駆動終了後に撮像素子９への露光を開始し、あらかじめ設定されている制御シャッタ速度に対応する露光時間が経過すると露光を終了する。撮像素子９は、その撮像面（不図示）上に結像された被写体像を撮像し、撮像信号を不図示の信号処理回路へ送出する。
【００１６】
電子カメラが撮影時に被写体を照明する発光を許可されている場合、照明光発光回路３は、上記露光中においてＬＥＤ３１へ照明用の駆動電流を供給する。これにより、ＬＥＤ３１は被写体を照明する照明光を露光時間内において一定の強度で発光（露光時間内で均一レベルの発光）する。なお、発光許可とは、被写体輝度が低い場合にのみ発光を行う設定が行われている場合と、被写体輝度にかかわらず強制的に発光を行う設定が行われている場合とを含む。
【００１７】
図２は、照明光発光回路３に含まれる光学系について説明する図である。図２において、ＬＥＤ３１の発光面側にレンズ３２が設けられている。レンズ３２はＬＥＤ３１からの光を所定の光束として被写体方向（図２において右向き）へ射出する。この光束は、たとえば、撮影領域の中央に位置する焦点検出領域に対応するように構成されている。したがって、この場合に受光回路５で受光される反射光は、撮影領域の中央に位置する被写体によって測距光が反射されたものである。
【００１８】
レンズ３２の射出面側には拡散板３３が配設される。拡散板３３は、たとえば、PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal)やPNLC(Polymer Network Liquid Crystal)などの高分子-液晶の複合材料によって構成される。このような複合材料は、その有効領域に液晶層が形成され、この液晶層に電圧を印加するための透明電極が当該液晶層を挟むように配設されている。
【００１９】
上記複合材料の透明電極に電圧を印加しない状態では、液晶層の液晶分子がランダムな配列となってレンズ３２から当該液晶層へ入射される光束を拡散し、撮影領域内へ均一に配光する。一方、透明電極に電圧を印加した状態では、液晶層の液晶分子の配列が変わって整列状態になり、レンズ３２から当該液晶層へ入射される光束をそのまま透過する。
【００２０】
照明光発光回路３内の電圧印加回路（不図示）は、測距時（すなわち、変調信号回路２から変調信号が入力されている状態）に拡散板３３の透明電極（不図示）に電圧を印加し、少なくとも撮影時（すなわち、露光中）には拡散板３３の透明電極（不図示）への電圧印加を停止する。これにより、照明光発光回路３は、測距時に所定光束の測距光を送光し、撮影時には撮影領域内を均一に照明する照明光を送光する。
【００２１】
以上説明した電子カメラにおける撮像シーケンスについて、図３のタイムチャートを参照して説明する。図３において、信号「変調信号」は、変調信号作成回路２による変調信号の出力／停止状態を示す。変調信号作成回路２は、信号「変調信号」が高レベルの状態で変調信号を出力し、低レベルの状態で変調信号の出力を停止する。
【００２２】
信号「ＬＥＤ」は、ＬＥＤ３１の発光／停止状態を示す。ＬＥＤ３１は、信号「ＬＥＤ」が高レベルの状態で照明光を均一レベルで発光し、低レベルの状態で測距光を変調発光し、中間レベルの状態で発光を停止する。
【００２３】
信号「拡散板」は、拡散板３３の拡散／非拡散状態を示す。拡散板３３は、信号「拡散板」が高レベルの状態で入射光を拡散し、低レベルの状態で入射光を透過（非拡散）する。
【００２４】
信号「レンズ駆動」は、レンズ駆動装置７のフォーカスレンズ駆動状態を示す。レンズ駆動装置７は、信号「レンズ駆動」が高レベル状態の間にフォーカスレンズを駆動し、低レベルの状態では駆動を停止する。
【００２５】
信号「シャッター」は、シャッター８の開／閉状態を示す。シャッター８は、信号「シャッター」が高レベルの状態で開いて撮像素子９を露光させ、低レベルの状態で閉じる。
【００２６】
図３のタイミングｔ１において、撮影指示部材１から半押し操作信号が出力されると、変調信号作成回路２が変調信号の出力を開始し、照明光発光回路３が変調光の送光を開始する。この時点において、拡散板３３の透明電極（不図示）に電圧が印加されており、拡散板３３は非拡散状態である。また、レンズ駆動装置７によるレンズ駆動は停止状態、シャッター８は閉じられている。
【００２７】
タイミングｔ２において、距離算出回路６がレンズ駆動の指示および変調信号の出力停止の指示を行うと、変調信号作成回路２が変調信号の出力を停止し、照明光発光回路３が変調光の送光を停止するとともに拡散板３３の透明電極（不図示）への電圧印加を停止する。レンズ駆動装置７はフォーカスレンズを合焦位置へ駆動を開始する。
【００２８】
タイミングｔ３において、フォーカスレンズが合焦位置へ駆動されて停止すると、照明光発光回路３が照明光の送光を開始するとともに、シャッター８が開いて撮像素子９への露光を開始する。
【００２９】
露光時間が経過したタイミングｔ４において、シャッター８が閉じて撮像素子９への露光を終了し、照明光発光回路３が照明光の送光を停止するとともに、拡散板３３の透明電極（不図示）へ電圧印加を開始する。
【００３０】
タイミングｔ５において、再び撮影指示部材１から半押し操作信号が出力されると、変調信号作成回路２が変調信号の出力を開始し、照明光発光回路３が変調光の送光を開始する。これにより、次の撮影のための処理が開始される。以降の処理は、上述したタイミングｔ２〜ｔ５のシーケンス制御と同様である。
【００３１】
以上説明した実施形態についてまとめる。
（１）撮影時の照明光源および測距時の測距光源としてＬＥＤ３１を兼用したので、個別に光源を備える場合に比べてコスト低減および小型化が可能になる。
【００３２】
（２）発光体として電流制御型デバイスであるＬＥＤ３１を用いるようにしたので、キセノン管などのような放電型発光管を用いる場合と異なり、高電圧回路が不要な上に所定時間一定の強度で連続発光させることができる。これにより、駆動回路のコストが低減され、発光のための準備（充電など）時間が不要になり、低速シャッタ時にも露光中の連続発光が可能になる。
【００３３】
（３）光波方式による測距演算を行うようにしたので、山登り方式のように測距処理のためにフォーカスレンズを一旦駆動する必要がなく、短時間で高速に合焦位置を得ることができる。また、通常、カメラの測距範囲は１０ｍ以下でよいため、測量器と異なり、レーザ光源のような高出力のコヒーレント光源を必要としない。したがって、測距光の発光強度を抑えて安全で省電力のカメラを提供できる。
【００３４】
（４）ＬＥＤ３１の発光出力側にレンズ３２を設け、撮影領域の中央に位置する焦点検出領域に対応する光束を出力するようにし、レンズ３２の射出面側に拡散状態／透過状態を切り換え可能な拡散板３３を配設した。拡散板３３は、測距時に測距光を透過し、撮影時に照明光を拡散する。この結果、測距時には測距光を主要被写体へ集中させるので、複数の被写体からの反射光が混在することが防止され、位相差検出における確度が向上して正確な測距を行うことができる。また、撮影時には照明光を撮影領域に均一に配光することができる。
【００３５】
上述した説明では、露光時間と照明光の送光時間とを合致させる例を説明したが、露光時間内の一部において照明光を閃光発光させるようにしてもよい。
【００３６】
電子カメラによるスチル撮影を例にあげて説明したが、上述した図３のタイミングｔ１〜ｔ５について、たとえば、１／３０秒で実行する動作を繰り返し行うことにより、動画撮影にも本発明を適用することができる。
【００３７】
測距光を撮影領域の中央へ送光する例を説明したが、焦点検出領域を選択可能に構成してもよい。この場合には、ＬＥＤ３１の発光出力側のレンズ３２を拡散レンズとし、撮影領域に均一に配光するようにする。さらに、拡散板を図４のように構成する。
【００３８】
図４において、拡散板３３Ａは、撮影領域内の複数の焦点検出領域に対応して複数の領域が定められている。すなわち、撮影領域の中央に対応する領域３３Ｃ、領域３３Ｃの上に位置する領域３３Ｕ、領域３３Ｃの下に位置する領域３３Ｄ、領域３３Ｃの右に位置する領域３３Ｒ、および領域３３Ｃの左に位置する領域３３Ｌがそれぞれ定義されている。
【００３９】
拡散板３３Ａを構成する高分子-液晶の複合材料は、液晶層を挟む透明電極が上記領域３３Ｃ、３３Ｕ、３３Ｄ、３３Ｒおよび３３Ｌのいずれかに対応する液晶層に対して選択的に電圧を印加したり、液晶層の全域に電圧を印加したりすることが可能に構成される。電圧を印加する領域を電子カメラに設定されている焦点検出領域に対応させて切り換えることにより、電圧が印加された領域の液晶層のみを選択的に透過状態にすることができる。
【００４０】
このように、測距時には測距光を選択されている焦点検出領域の主要被写体へ集中させ（選択領域のみ電圧印加）、撮影時には照明光を撮影領域に均一に配光する（液晶層全域に電圧印加）ことができる。
【００４１】
上述した説明では、図３のタイミングｔ２〜ｔ３、およびタイミングｔ４〜ｔ５においてＬＥＤ３１の発光を停止させるようにしたが、発光状態を継続させるようにしてもよい。この場合には、発光を継続した状態で変調信号作成回路２が変調信号の出力をオン／オフし、照明光発光回路３が拡散板３３の透明電極への電圧印加をオン／オフするように制御する。
【００４２】
以上の説明では、電子カメラを例に説明したが、フィルムカメラに対して本発明を適用してもよい。
【００４３】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。撮像手段は、たとえば、撮像素子９によって構成される。発光手段は、たとえば、ＬＥＤ３１（レンズ３２）によって構成される。演算手段は、たとえば、位相測定回路４および距離算出回路６によって構成される。レンズ駆動指示手段は、たとえば、距離算出回路６によって構成される。測距領域は、たとえば、焦点検出領域が対応する。光学部材は、たとえば、拡散板３３によって構成される。変調手段は、たとえば、変調信号作成回路２および照明光発光回路３によって構成される。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】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態による電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。
【図２】照明光発光回路に含まれる光学系を説明する図である。
【図３】撮像シーケンスを説明する図である。
【図４】拡散板の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…撮影指示部材
２…変調信号作成回路
３…照明光発光回路
４…位相測定回路
５…受光回路
６…距離算出回路
７…レンズ駆動装置
８…シャッター
９…撮像素子
３１…ＬＥＤ
３２…レンズ
３３、３３Ａ…拡散板
３３Ｃ、３３Ｕ、３３Ｄ、３３Ｒ、３３Ｌ…焦点検出領域
【図１】
2005195848.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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