JP2007108427A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型化およびコストアップを抑えたまま、撮影補助光の照射角を精度よく調整することができる撮影装置を提供する。
【解決手段】 撮影時にフラッシュ光を発光する光源１＿１の背面に配備されその光源１＿１から発せられたフラッシュ光を被写体に向かって照射させる、液晶を用い印加電圧に応じてフラッシュ光の照射角の調整が自在な液晶レンズ３の近傍の温度を温度センサ１＿５で測定し、その測定温度に基づいて、液晶レンズ３の温度が変化した場合であっても撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように照射角調整部１＿４で液晶レンズ３への印加電圧を調整する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、焦点距離可変な撮影光学系を備えその撮影光学系を経由して入射してきた被写体光を捉えることにより撮影を行なう撮影装置に関する。

撮影装置の一つであるカメラでは、写真撮影にあたり、被写体輝度が不足している場合、シャッタ動作に同期して撮影補助光としてのフラッシュ光を発光ユニットから被写体に向けて照射するということが行なわれている。発光ユニットとしては、フラッシュ光を発する発光管と、その発光管から発せられたフラッシュ光を反射するリフレクタ（反射笠）を備え、発光管をリフレクタに対して相対的に近づけてフラッシュ光の配光角を狭めたり、あるいは発光管をリフレクタに対して相対的に遠ざけてフラッシュ光の配光角を広げたりすることにより、撮影状況に応じてフラッシュ光の配光が被写体に対して適切に照射されるように調整する発光ユニットが知られている。しかし、このような発光ユニットでは、発光管を移動させるための機構が必要であり、従って発光ユニットの小型化およびコストの低減化に支障をきたすという問題が生ずる。

そこで、発光管を移動させるための機構に代えて、その発光管の前面に、液晶を用いた液晶レンズを配備し、この液晶レンズに印加される電圧を可変して液晶レンズの屈折率を変化させることにより発光管で発せられたフラッシュ光の配光が被写体に対して適切に照射されるように調整する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、発光管を移動させるための機構が不要になるため、発光ユニットをコンパクトな構成で実現することができるとともにコストを低減することができる。

また、ズームレンズを有するカメラの発光ユニットにおいて、フレネルレンズの前面に液晶を用いた液晶板を配備し、ズームレンズの画角の変化に対応して液晶板に印加される電圧を変更してその液晶板の光拡散率を変化させることにより、フラッシュ光の照射範囲をズームレンズの焦点距離に応じて調整する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この技術によれば、発光ユニットを大型化することなく、ズームレンズの焦点距離に応じてフラッシュ光を適切な範囲に照射して撮影を行なうことができる。
特開昭６１−１０３１３２号公報 特開平１０−１４２６５５号公報

ここで、例えばフラッシュ光を使用して連写撮影を行なった結果、液晶レンズに用いられている液晶の温度が上昇した状態において、さらにフラッシュ光を使用して写真撮影を行なう場合がある。一般に、液晶は、温度が高いほど閾値電圧は低くなり、従って焦点距離に応じた照射角となるように印加する電圧も小さくする必要がある。しかし、上述した特許文献１や特許文献２に提案された技術では、液晶の温度特性を考慮した調整については記載されておらず、従ってフラッシュ光である撮影補助光の照射角を精度よく調整するする点に欠けるという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、大型化およびコストアップを抑えたまま、撮影補助光の照射角を精度よく調整することができる撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の撮影装置は、焦点距離可変な撮影光学系を備えその撮影光学系を経由して入射してきた被写体光を捉えることにより撮影を行なう撮影装置において、
撮影時に撮影補助光を発光する光源と、
上記光源の前面に配置され上記光源から発せられた撮影補助光を被写体に向かって照射させる、液晶を用い印加電圧に応じて撮影補助光の照射角の調整が自在な液晶レンズと、
上記撮影光学系の焦点距離に連動して上記液晶レンズへの印加電圧を調整する照射角調整部とを備え、
上記照射角調整部が、上記液晶レンズの温度の測定値又は推定値に基づいて、その液晶レンズの温度が変化した場合であっても上記撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように上記液晶レンズへの印加電圧を調整するものであることを特徴とする。

本発明の撮影装置は、撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように液晶レンズへの印加電圧を調整するにあたり、液晶レンズの温度が高い場合は、常温において印加される電圧値よりも小さな電圧値をその液晶レンズに印加するように調整し、一方、液晶レンズの温度が低い場合は、常温において印加される電圧値よりも大きな電圧値をその液晶レンズに印加するように調整するものである。このようにすることにより、液晶の温度特性を考慮した調整が行なわれることとなり、従って大型化およびコストアップを抑えたまま、撮影補助光の照射角を精度よく調整することができる。

ここで、上記液晶レンズ近傍の温度を測定する温度センサを備え、
上記照射角調整部が、上記温度センサでの測定温度に基づいて、その液晶レンズの温度が変化した場合であっても上記撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように上記液晶レンズへの印加電圧を調整するものであることが好ましい。

このように、温度センサで測定された液晶近傍の温度に基づいて、液晶レンズへの印加電圧を調整すると、液晶の温度特性を考慮した調整を簡単に行なうことができる。

また、上記光源から撮影補助光の発生に伴う温度を推定する温度推定部を備え、
上記照射角調整部が、上記温度推定部による測定推定結果に基づいて、その液晶レンズの温度が変化した場合であっても上記撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように上記液晶レンズへの印加電圧を調整するものであることも好ましい態様である。

このようにすると、例えばフラッシュ光を使用して連写撮影を行なう場合、このフラッシュ光の回数に対応して上昇する液晶の温度を上記温度推定部で推定してその液晶レンズに印加する電圧の大きさを決定し、その決定された大きさの電圧を液晶レンズに印加することにより、撮影補助光の照射角を精度よく調整することができる。

さらに、この撮影装置が、被写体光を撮像素子で捉えて画像信号を生成する撮影装置であることも好ましい。

このように、本発明は、ロール状の写真フイルムに写真撮影を行なう通常のカメラ以外の、ＣＣＤ撮像素子等の固体撮像素子上に被写体の像を結像させて画像を信号として記録媒体に取り込むデジタルカメラにも、好適に適用することができる。

本発明によれば、大型化およびコストアップを抑えたまま、撮影補助光の照射角を精度よく調整することができる撮影装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の撮影装置の第１実施形態であるカメラの外観斜視図である。

図１（ａ）には、本発明の撮影装置の第１実施形態であるカメラを正面上方から見た図が示されている。また、図１（ｂ）には、本発明の撮影装置の第１実施形態であるカメラを背面上方から見た図が示されている。

図１に示すカメラ１００は、焦点距離可変な撮影光学系を備えその撮影光学系を経由して入射してきた被写体光を撮像素子で捉えて画像信号を生成するデジタルカメラである。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のカメラ１００のカメラボディ中央にはレンズ鏡胴１０が配備されている。そのレンズ鏡胴１０に撮影レンズ１０１を含む撮影光学系が内蔵されており、その撮影光学系を通してカメラ１００内部に配備されている撮像素子であるＣＣＤ固体撮像素子（以降ＣＣＤという）まで被写体の像が導かれるようになっている。

また、図１（ａ）に示すカメラ１００のレンズ鏡胴１０上方には、ファインダ１０５と、測光光学系２０と、測距部１７と、発光ユニット１とが配備されている。測距部１７は、互いに所定距離だけ離れた位置に配置されたＡＦ受光窓１７ａ，１７ｂを有し、被写体からの自然散乱光（発光ユニット１や太陽光等）である反射光をそれらＡＦ受光窓１７ａ，１７ｂを介して受光素子で受光して、いわゆる三角測距の原理を用いることにより被写体距離を測定する。

また、図１（ｂ）に示すように、本実施形態のカメラ１００の背面および上面には、ユーザがこのカメラ１００を使用するときに種々の操作を行なうための操作スイッチ群１１１が設けられている。

この操作スイッチ群１１１の中にはカメラ１００を作動させるための電源スイッチ１１１ａのほか、シャッタ釦１１１ｂ、十字キー１１１ｃ、メニュー／ＯＫキー１１１ｄ、キャンセルキー１１１ｅ、モードレバー１１１ｆなどがある。この操作スイッチ群１１１の中のモードレバー１１１ｆによって再生モードと撮影モードの切替えや撮影モードの中でさらに動画モード，静止画モードの切替えが行なわれる。このモードレバー１１１ｆが撮影モードに切り替えられるとスルー画が表示されてそのスルー画を見ながらシャッタ釦１１１ｂが押されると被写体の撮影が行なわれ、再生側に切り替えられると既撮影画像の再生表示がＬＣＤパネル１５０上に行なわれる。

また、メニュー／ＯＫキー１１１ｄおよび十字キー１１１ｃの操作により、セットアップメニューに切り替えて日時の設定や画像表示を行なうか否かの設定等を行なったり、撮影モードに切り替えてマニュアル，オート，風景，人物，夜景等を選択したり、あるいは撮影メニューに切り替えてセルフタイマ，連写等を選択したりすることができる。さらに、本実施形態のカメラ１００は、「高感度モード」と称される機能を有する。ここで、「高感度モード」とは、ロール状の写真フイルムに写真撮影を行なう通常のカメラが有するＩＳＯ感度１００，２００，４００等に切り替える機能を模擬した機能を有するカメラにおいて、例えばＩＳＯ感度４００以上に切り替えられた状態にある場合をいい、具体的には撮影レンズ１０１を通して結像されたＣＣＤからのアナログの画像信号を増幅する増幅器の増幅率（ゲイン）が高く設定される。また、例えば「夜景」といった撮影モードを選択し撮影感度が最大に設定されると、この場合も「高感度モード」の状態にあることとなる。

さらに、十字キー１１１ｃの操作によりレンズ鏡胴１０に備えられた撮影レンズ１０１が、ワイド（広角）端とテレ（望遠）端との間で光軸に沿って移動することにより焦点距離が変化する。

図２は、図１に示すカメラの構成を示すブロック図である。

図２に示すカメラ１００には、撮影光学系１０００を構成する撮影レンズ１０１と絞りユニット２が備えられている。撮影レンズ１０１は、ズーム群１０１＿１とフォーカス群１０１＿２から構成されている。

また、このカメラ１００には、ズーム群１０１＿１を駆動するズーム駆動部５と、フォーカス群１０１＿２を駆動するフォーカス駆動部６と、絞りユニット２を駆動する絞り駆動部７と、ズーム群１０１＿１の位置を検出するズーム位置検出部８とが備えられている。

本実施形態のカメラ１００ではすべての処理がメインＣＰＵ１１０によって制御されていて、このメインＣＰＵ１１０の入力部には図１（ｂ）に示した操作スイッチ群１１１からの操作信号がそれぞれ供給されている。メインＣＰＵ１１０はＥＥＰＲＯＭ１１０ａを有しており、このＥＥＰＲＯＭ１１０ａの中にはカメラ１００として動作するために必要なプログラムが書き込まれている。このような構成を持つカメラ１００の電源スイッチ１１１ａ（図１参照）が投入されると、ＥＥＰＲＯＭ１１０ａ内のプログラムの手順にしたがってメインＣＰＵ１１０によりこのカメラ１００全体の動作が制御される。

ここで、操作スイッチ群１１１の中の電源スイッチ１１１ａが投入される。すると、メインＣＰＵ１１０により電源スイッチ１１１ａが投入されたことが検知され、電源１３０からメインＣＰＵ１１０，駆動用ＣＰＵ１２０などの各ブロックに電力が供給される。ここで、操作スイッチ群１１１の中のモードレバー１１１ｆが撮影側に切り替えられていた場合には、撮影光学系１０００を構成する撮影レンズ１０１，絞りユニット２を経由してＣＣＤ１１２に結像された被写体像が画像信号として所定の間隔ごとに間引かれて出力され、その出力された画像信号に基づく被写体像がＬＣＤパネル１５０上に表示される。このＣＣＤ１１２にはクロックジェネレータ（以下、ＣＧという）１５３からタイミング信号が供給されており、このタイミング信号によって所定の間隔ごとに、画像信号が間引かれて出力される。このＣＧ１５３はメインＣＰＵ１１０からの指示に基づいてタイミング信号を出力しており、そのタイミング信号は、ＣＣＤ１１２の他、後段のＡ／Ｄ部１１３、およびＷＢ（ホワイトバランス）調整部・γ処理部１１４にも供給されている。従って、ＣＣＤ１１２、Ａ／Ｄ部１１３、ＷＢ調整部・γ処理部１１４ではそのタイミング信号に同期して順序良く画像信号の処理が流れるように行なわれる。

このようにメインＣＰＵ１１０の指示に応じてＣＧ１５３から出力されるタイミング信号に同期してＡ／Ｄ部１１３でデジタルの画像信号に変換され、またＷＢ調整部・γ処理部１１４でホワイトバランス調整やγ補正が所定の間隔ごとに行なわれていくときには、それらの画像信号の流れをうまく調整する必要があるので、後段にバッファメモリ１１５を設けて、そのバッファメモリ１１５によって所定の間隔ごとに画像信号をＹＣ処理部１１６に転送していくタイミングを調整している。そのバッファメモリ１１５からは古い時刻に記憶された画像信号から先にＹＣ処理部１１６へ転送される。そのＹＣ処理部１１６に転送された画像信号は、ＹＣ処理部１１６でＲＧＢ信号からＹＣ信号に変換され、その後バス１２１を介してＹＣ→ＲＧＢ変換部１５１に供給される。このＹＣ→ＲＧＢ変換部１５１でＹＣ信号が再びＲＧＢ信号に変換され、その変換されたＲＧＢ信号がドライバ１５２を経由してＬＣＤパネル１５０に供給される。これにより、ＬＣＤパネル１５０上に被写体像の画像表示が行なわれる。前述したＣＧ１５３から出力されるタイミング信号に同期してＣＣＤ１１２、Ａ／Ｄ部１１３、ＷＢ調整部・γ補正部１１４が動作して、所定の間隔ごとにＣＣＤ１１２で生成された画像信号が処理されている訳であるから、このＬＣＤパネル１５０上には撮影レンズ１０１が向けられた方向の被写体が被写体像として常に表示され続ける。この表示され続けている被写体像を視認しながら、シャッタチャンスにシャッタ釦１１１ｂが押されると、そのシャッタ釦１１１ｂの押下タイミングを起点として所定の時間を経た後、ＣＣＤ１１２に結像された画像信号すべてがＲＧＢ信号となって出力される。このＲＧＢ信号はＹＣ処理部１１６でＹＣ信号に変換されてさらに圧縮・伸張部１１７でＹＣ信号が圧縮され、その圧縮された画像信号がＩ／Ｆ（インターフェース）１１８を経由してメモリカード１１９に記録される。この圧縮・伸張部１１７では静止画についてはＪＰＥＧ規格に準拠した圧縮方式で圧縮が行なわれてメモリカード１１９に画像信号が記録される。画像信号からなるファイルのヘッダ部には圧縮情報や撮影情報などが書き込まれており、このカメラ１００のモードレバー１１１ｆが再生側に切り替えられたら、メモリカード１１９からそのファイルのヘッダがまず読み出され、そのヘッダ内の圧縮情報に基づいてファイル内の圧縮画像信号が伸張されて画像信号が元に復元された後、その画像信号に基づく被写体像がＬＣＤパネル１５０上に表示される。

また、このカメラ１００には、メインＣＰＵ１１０の他に駆動用ＣＰＵ１２０が設けられており、この駆動用ＣＰＵ１２０によって撮影光学系１０００および発光ユニット１の制御が行なわれる。

図３は、図２に示す発光ユニットの構成を示すブロック図、図４は、図３に示す発光ユニットにおいて、フラッシュ光の照射角が広げられた状態を示す図である。

図３に示す発光ユニット１には、光源１＿１と、リフレクタ１＿２と、充電・発光制御部１＿３と、液晶レンズ３と、照射角調整部１＿４と、温度センサ１＿５とが備えられている。

光源１＿１は、撮影時に撮影補助光としてのフラッシュ光を発光する。

リフレクタ１＿２は、光源１＿１の背面に配備され、その光源１＿１から発せられて背面に向かうフラッシュ光を液晶レンズ３に向けて反射する。この発光ユニット１では、光源１＿１で発せられたフラッシュ光と、リフレクタ１＿２で反射されたフラッシュ光との双方が、液晶レンズ３に入射される。

充電・発光制御部１＿３は、光源１＿１に電力を供給するための電荷を充電するとともにその光源１＿１から発光されるフラッシュ光の発光タイミングや発光時間を制御する。

液晶レンズ３は、詳細は後述するが、光源１＿１の前面に配置されその光源１＿１から発せられたフラッシュ光を被写体に向かって照射させる、液晶を用い印加電圧に応じてフラッシュ光の照射角の調整が自在な液晶レンズである。

照射角調整部１＿４は、撮影光学系１０００の焦点距離に連動して液晶レンズ３への印加電圧を調整するものであって、この照射角調整部１＿４は、液晶レンズ３の近傍の温度を測定する温度センサ１＿５での測定温度に基づいて、液晶レンズ３の温度が変化した場合であっても撮影光学系１０００の焦点距離に応じた照射角となるように液晶レンズ３への印加電圧を調整する。

この発光ユニット１では、光源１＿１で発せられたフラッシュ光と、リフレクタ１＿２で反射されたフラッシュ光との双方が、液晶レンズ３に入射される。液晶レンズ３では、テレ側（望遠側）におけるフラッシュ光の撮影を行なうにあたり、図３に示すように、光源１＿１で発せられたフラッシュ光の照射角α１が比較的小さくなるように印加電圧の調整が行なわれる。一方、ワイド側（広角側）におけるフラッシュ光の撮影を行なうにあたっては、図４に示すように、光源１＿１で発せられたフラッシュ光の照射角α２が比較的大きくなるように印加電圧の調整が行なわれる。ここで、本実施形態のカメラ１００に備えられた発光ユニット１は、撮影光学系１０００の焦点距離に応じた照射角となるように液晶レンズ３への印加電圧を調整するにあたり、液晶レンズ３の温度が高い場合は、常温において印加される電圧値よりも小さな電圧値をその液晶レンズ３に印加するように調整し、一方、液晶レンズ３の温度が低い場合は、常温において印加される電圧値よりも大きな電圧値をその液晶レンズ３に印加するように調整する。このようにすることにより、液晶３８の温度特性を考慮した調整が行なわれることとなり、従って大型化およびコストアップを抑えたまま、フラッシュ光の照射角を精度よく調整することができる。

さらに、このカメラ１００では、前述した「高感度モード」と称される機能を有する。そこで、例えばＩＳＯ感度４００以上に切り替えられた状態や、「夜景」といった撮影モードを選択して撮影感度が最大に設定されることにより「高感度モード」の状態になった場合、駆動ＣＰＵ１２０を経由して充電・発光制御部１＿３でフラッシュ光を減光するように制御するとともに、照射角調整部１＿４で上述したように液晶レンズ３への印加電圧を調整することにより、撮影画像の画質をさらに高めることができる。

図５は、図３および図４に示す液晶レンズの断面図である。

図５に示す液晶レンズ３は、第１の液晶素子３＿１と、第２の液晶素子３＿２と、第３の液晶素子３＿３とから構成されている。

第１の液晶素子３＿１には、スペーサ３１と、スペーサ３１を介して互いに対向して配置された平板状の透明基板３２，３３と、透明基板３２，３３の内面に配備された透明電極３４，３５と、透明電極３４，３５の内面に配備された配光膜３６，３７と、スペーサ３１および配光膜３６，３７からなる空間に封入された液晶３８とが備えられている。液晶３８は液晶分子３８ａを有する。また、透明電極３４，３５には、液晶分子３８ａの配列の方向を調整する電圧が印加される。

第２の液晶素子３＿２は、第１の液晶素子３＿１と比較し、透明電極３５が透明電極３５１に置き換えられている点が異なっている。また、第３の液晶素子３＿３は、第１の液晶素子３＿１と比較し、透明電極３５が透明電極３５２に置き換えられている点が異なっている。尚、透明電極３４，３５，３５１，３５２については後述する。

第１の液晶素子３＿１、第２の液晶素子３＿２、および第３の液晶素子３＿３を構成する透明基板３２，３３は、入射される光の波長帯域に対して高い透過率を有する材料で形成され、ガラスや高分子フイルム等を用いることができる。

また、透明電極３４，３５，３５１，３５２は、電圧が印加される電極パターンを有する。電極パターンの構造については後述するが、この電極パターンの構造およびこの電極パターンに印加される電圧の大きさに応じて、液晶分子３８ａの配列の方向を自在に調整することができる。

配光膜３６，３７は、透明電極３４，３５，３５１，３５２に電圧が印加されていないときに液晶分子３８ａを所定の配列の方向にさせておくためのものである。

ここで、液晶レンズ３の実施例について説明する。本実施例では、ガラス基板上に透明電極３４，３５，３５１，３５２としてインジウムスズオキサイド（ＩＴＯ）をスパッタにより付けた。その上に、配光膜３６，３７としてポリイミド膜（日産化学製）を塗布、焼成したのち、ラビング処理した。４０μｍのスペーサ３１（積水化学製）でサンドイッチ状に挟んだ素子中に液晶ＺＬＩ−１１３２（メルク製）を注入し封止した。

図６は、図５に示す液晶レンズを構成する第１の液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。

図６には、第１の液晶素子３＿１を構成する配光膜３６，３７と、それら配光膜３６，３７の外面に配備された透明電極３４，３５が示されている。透明電極３４は、この透明電極３４全体を覆うように形成された電極パターン３４ａを有する。一方、透明電極３５は、水平方向に形成されたストライプ状の電極パターン３５ａを有する。ここで、例えば電極パターン３４ａをグラウンド電位に維持するとともに電極パターン３５ａにテレ側やワイド側等における焦点距離に応じた照射角となるように且つ液晶３８の温度特性を考慮した電圧パターンを印加することにより、液晶レンズ３の、幅方向における調整を行なうことができる。

図７は、図５に示す液晶レンズを構成する第２の液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。

図７に示す第２の液晶素子３＿２は、図６に示す第１の液晶素子３＿１と比較し、水平方向に形成されたストライプ状の電極パターン３５ａを有する透明電極３５に代えて、垂直方向に形成されたストライプ状の電極パターン３５１ａを有する透明電極３５１が配置されている点が異なっている。ここで、例えば電極パターン３４ａをグラウンド電位に維持するとともに電極パターン３５１ａにテレ側やワイド側等における焦点距離に応じた照射角となるように且つ液晶３８の温度特性を考慮した電圧パターンを印加することにより、液晶レンズ３の、縦方向における調整を行なうことができる。

図８は、図５に示す液晶レンズを構成する第３の液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。

図８に示す第３の液晶素子３＿３は、図６に示す第１の液晶素子３＿１と比較し、水平方向に形成されたストライプ状の電極パターン３５ａを有する透明電極３５に代えて、複数の同心円状の電極パターン３５２ａを有する透明電極３５２が配置されている点が異なっている。また、配光膜３７は、液晶分子３８ａの配向方向が電極パターン３５２ａに応じて異なるように配向処理されている。ここで、例えば電極パターン３４ａをグラウンド電位に維持するとともに複数の同心円状の電極パターン３５２ａの周辺部から中央部にかけて値が徐々に大きくなるような電圧を印加することにより、負の屈折率を有する凹状のレンズ機能を実現することができる。このように、液晶レンズ３を構成する第１の液晶素子３＿１，第２の液晶素子３＿２，第３の液晶素子３＿３それぞれが有する機能が相俟って、前述した図３，図４に示すフラッシュ光の照射角α１，α２が実現される。

尚、図８に示す電極パターン３４ａをグラウンド電位に維持するとともに複数の同心円状の電極パターン３５２ａの周辺部から中央部にかけて値が徐々に小さくなるような電圧を印加することにより、以下に説明するように、発光ユニット１を構成する液晶レンズ３が正の屈折率を有するように調整することができる。

図９は、図３に示す発光ユニットを構成する液晶レンズが正の屈折率を有するように調整された状態を示す図、図１０は、図９に示す発光ユニットにおいて、フラッシュ光の照射角が広げられた状態を示す図である。

図９に示す液晶レンズ３には、上述したように、その液晶レンズ３を構成する電極パターン３４ａをグラウンド電位に維持するとともに複数の同心円状の電極パターン３５２ａの周辺部から中央部にかけて値が徐々に小さくなるような電圧が印加されており、これにより正の屈折率を有する凸状のレンズ機能が実現されている。ここで、光源１＿１で発せられたフラッシュ光と、リフレクタ１＿２で反射されたフラッシュ光との双方が、液晶レンズ３に入射される。液晶レンズ３では、テレ側（望遠側）におけるフラッシュ光の撮影を行なうにあたり、図９に示すように、光源１＿１で発せられた光の照射角α１が比較的小さくなるように印加電圧の調整が行なわれる。一方、ワイド側（広角側）におけるフラッシュ光の撮影を行なうにあたっては、図１０に示すように、光源１＿１で発せられた光の照射角α２が比較的大きくなるように印加電圧の調整が行なわれる。いずれの調整の場合であっても、液晶レンズ３が有する液晶の温度特性を考慮した調整が行なわれる。このようにして、大型化およびコストアップを抑えたまま、フラッシュ光の照射角を精度よく調整してもよい。

図１１は、本実施形態のカメラの、沈胴状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図、図１２は、本実施形態のカメラの、撮影レンズがワイド状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図、図１３は、本実施形態のカメラの、撮影レンズがテレ状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。

レンズ鏡胴１０の内部空間には、前方から順に、ズーム群１０１＿１を構成する前群レンズ（第１レンズ群）１０１＿１ａと後群レンズ（第２レンズ群）１０１＿１ｂ、およびフォーカス群（第３レンズ群）１０１＿２の３群が光軸を揃えて並べられてなる撮影レンズ１０１が収容されている。撮影レンズ１０１は、後群レンズ１０１＿１ｂが図１２に示すワイド端と図１３に示すテレ端との間で光軸に沿って移動することにより焦点距離が変化し、フォーカス群１０１＿２が光軸に沿って移動することによりピント調節が行なわれる構成となっている。前群レンズ１０１＿１ａと後群レンズ１０１＿１ｂとの間には、被写体光の光量を調整する絞りユニット２が配置され、撮影レンズ１０１の後方には、被写体光を読み取るＣＣＤ１１２が配置されている。

絞りユニット２には、図１２および図１３に示すように、撮影レンズ１０１の光軸を取り囲む孔が穿たれた開口板２＿１と、開口板２＿１の孔を絞るように塞いで開口量を調整する絞り羽２＿２とが備えられている。また、絞りユニット２には、その背面から後方に突出するガイドロット２＿３と、ガイドロット２＿３の後端を塞ぐストッパ２＿４も設けられており、ガイドロット２＿３は、後群レンズ１０１＿１ｂを保持している後群レンズ保持枠２５を、光軸方向にスライド可能に貫通している。さらに、絞りユニット２と後群レンズ保持枠２５との間にはコイルばね２６が縮装されており、絞りユニット２は、後群レンズ１０１＿１ｂと後群レンズ保持枠２５とで構成された後群レンズユニット２７に対し、前方へばね付勢された態様で光軸に沿って移動可能に保持されている。レンズ鏡胴１０の沈胴時には、図１２および図１３に示す絞り羽２＿２が開放され、絞りユニット２がコイルばね２６を圧縮しながら後群レンズユニット２７側に移動することによって、開口板２＿１の孔に後群レンズユニット２７が入り込む。これにより、カメラ１００の薄型化が図られている。

また、レンズ鏡胴１０には、カメラボディに固定された固定筒５０と、その固定筒５０に対し回転自在な駆動筒５２が備えられている。この駆動筒５２は、固定筒５０の外周面に周方向に形成された突条５０ａが、駆動筒５２の内周面に設けられた溝に係入していることにより、固定筒５０に対して光軸方向の移動が規制されている。駆動筒５２の外周面にはギア５１が設けられており、このギア５１にモータ（図示しない）からの回転駆動力が伝達されて、駆動筒５２が回転する。

駆動筒５２には、さらに、光軸方向に延びるキー溝５２ａが設けられており、このキー溝５２ａには、回転移動筒５３に固設されたピン状のカムフォロワ５４が、固定筒５０に設けられた螺旋状のカム溝を貫通して係入している。従って、駆動筒５２が回転すると、回転移動筒５３は、回転しながら上記カム溝に沿って光軸方向に移動する。

回転移動筒５３の内側には、直進移動枠５５が設けられている。この直進移動枠５５は、回転移動筒５３に対し相対的回転が自在に係合しているとともに、固定筒５０のキー溝５０ｂに係入することにより回転が規制されている。従って、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、直進移動枠５５は回転移動筒５３の移動に伴って光軸方向に直線的に移動する。

上述した後群レンズ１０１＿１ｂを保持している後群レンズ保持枠２５には、ピン状のカムフォロワ６３が固設されている。このカムフォロワ６３は、回転移動筒５３のカム溝に係入しているとともに、直進移動枠５５の光軸方向に延びるキー溝５５ａにも係入していることにより、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、後群レンズユニット２７が回転移動筒５３のカム溝の形状に沿って、光軸方向に直進移動する。

また、上述したように、絞りユニット２は、コイルばね２６により前方に付勢された態様でレンズユニット２７に取り付けられているため、その絞りユニット２が後群レンズユニット２７とともに光軸方向に移動する。

さらに、このレンズ鏡胴１０には、前群レンズ１０１＿１ａを保持する直進移動筒５６が備えられている。この直進移動筒５６は、それに固設されたカムフォロワ５７が回転移動筒５３のカム溝に係入しているとともに、直進移動枠５５の、光軸方向に延びるキー溝５５ａにも係入している。従って、駆動筒５２の回転に伴って回転移動筒５３が回転しながら光軸方向に移動すると、直進移動筒５６は、カムフォロワ５７が係入している回転移動筒５３のカム溝の形状に沿って、光軸方向に直進移動する。

このようにしてレンズ鏡胴１０の繰り出しが行なわれ、また、駆動筒５２が逆方向に回転することによりレンズ鏡胴１０の沈胴が行なわれる。

また、回転移動筒５３は、レンズ鏡胴１０の繰出しが完了した後も、前群レンズ１０１＿１ａの位置を保持したままさらに回転することができ、このとき、後群レンズユニット２７は、回転移動筒５３のカム溝に沿って光軸方向に移動し、これにより撮影画角（すなわち、焦点距離）の調整が行なわれる。

また、撮影レンズ１０１のうちのフォーカス群１０１＿２は、フォーカス駆動部６によって光軸方向に動かされ、これによりピント調整が行なわれる。ここで、このピント調整は、ＣＣＤ１１２で読み取った被写体像のコントラストがピークを示すようにフォーカス群１０１＿２を動かすことによって行なわれる。

図１４は、図６に示す第１の液晶素子に代わる液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。

図１４に示す液晶素子３＿１１は、図６に示す液晶素子３＿１と比較し、全体を覆うように形成された電極パターン３４ａを有する透明電極３４に代えて、水平方向に形成されたストライプ状の電極パターン３５ａを有する透明電極３５が配備されている点が異なっている。ここで、例えば２つの電極パターン３５ａ，３５ａ双方にテレ側やワイド側等における焦点距離に応じた照射角となるように且つ液晶３８の温度特性を考慮した電圧パターンを印加することにより、液晶レンズ３の、幅方向における調整を素早く行なうことができる。

図１５は、図７に示す第２の液晶素子に代わる液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。

図１５に示す液晶素子３＿２１は、図７に示す液晶素子３＿２と比較し、全体を覆うように形成された電極パターン３４ａを有する透明電極３４に代えて、垂直方向に形成されたストライプ状の電極パターン３５１ａを有する透明電極３５１が配備されている点が異なっている。ここで、例えば２つの電極パターン３５１ａ，３５１ａ双方にテレ側やワイド側等における焦点距離に応じた照射角となるように且つ液晶３８の温度特性を考慮した電圧パターンを印加することにより、液晶レンズ３の、縦方向における調整を素早く行なうことができる。

図１６は、本発明の撮影装置の第２実施形態であるカメラの構成を示すブロック図である。

尚、図１６に示すカメラ２００の外観図は、図１に示すカメラ１００の外観図と同じであるため図示省略する。

図１６に示すカメラ２００は、図１に示すカメラ１００と比較し、発光ユニット１が発光ユニット２０１に置き換えられている点が異なっている。発光ユニット２０１の構成については図１７および図１８を参照して説明する。

図１７は、図１６に示す発光ユニットの構成を示すブロック図、図１８は、図１７に示す発光ユニットにおいて、フラッシュ光の照射角が広げられた状態を示す図である。

尚、前述した発光ユニット１と同じ構成要素には同一の符号を付し、異なる点について説明する。

図１７に示す発光ユニット２０１には、光源１＿１からフラッシュ光の発生に伴う液晶レンズ３の温度を、駆動用ＣＰＵ１２０からの情報に基づいて推定する温度推定部２０１＿５が備えられている。

また、この発光ユニット２０１には、温度推定部２０１＿５による測定推定結果に基づいて、液晶レンズ３の温度が変化した場合であっても撮影光学系１０００の焦点距離に応じた照射角となるように液晶レンズ３への印加電圧を調整する照射角調整部２０１＿４が備えられている。このため、例えばフラッシュ光を使用して連写撮影を行なう場合、このフラッシュ光の回数に対応して上昇する液晶の温度を温度推定部２０１＿５で推定して液晶レンズ３に印加する電圧の大きさを決定し、その決定された大きさの電圧を液晶レンズ３に印加することにより、フラッシュ光の照射角を精度よく調整することができる。

尚、上述した実施形態では、デジタルカメラの例で説明したが、本発明は、ロール状の写真フイルムに写真撮影を行なう通常のカメラにも適用されることは勿論である。また、本発明は、携帯電話に搭載されるカメラやビデオカメラ等にも適用することができる。

本発明の撮影装置の第１実施形態であるカメラの外観斜視図である。 図１に示すカメラの構成を示すブロック図である。 図２に示す発光ユニットの構成を示すブロック図である。 図３に示す発光ユニットにおいて、フラッシュ光の照射角が広げられた状態を示す図である。 図３および図４に示す液晶レンズの断面図である。 図５に示す液晶レンズを構成する第１の液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。 図５に示す液晶レンズを構成する第２の液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。 図５に示す液晶レンズを構成する第３の液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。 図３に示す発光ユニットを構成する液晶レンズが正の屈折率を有するように調整された状態を示す図である。 図９に示す発光ユニットにおいて、フラッシュ光の照射角が広げられた状態を示す図である。 本実施形態のカメラの、沈胴状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。 本実施形態のカメラの、撮影レンズがワイド状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。 本実施形態のカメラの、撮影レンズがテレ状態にあるレンズ鏡胴を光軸に沿って切断した断面図である。 図６に示す第１の液晶素子に代わる液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。 図７に示す第２の液晶素子に代わる液晶素子の断面形状を、電極の構造とともに示す図である。 本発明の撮影装置の第２実施形態であるカメラの構成を示すブロック図である。 図１６に示す発光ユニットの構成を示すブロック図である。 図１７に示す発光ユニットにおいて、フラッシュ光の照射角が広げられた状態を示す図である。

符号の説明

１，２０１ 発光ユニット
１＿１ 光源
１＿２ リフレクタ
１＿３ 充電・発光制御部
１＿４，２０１＿４ 照射角調整部
１＿５ 温度センサ
２ 絞りユニット
２＿１ 開口板
２＿２ 絞り羽
２＿３ ガイドロット
２＿４ ストッパ
３ 液晶レンズ
３＿１，３＿２，３＿３，３＿１１，３＿２１ 液晶素子
５ ズーム駆動部
６ フォーカス駆動部
７ 絞り駆動部
８ ズーム位置検出部
１０ レンズ鏡胴
１７ 測距部
１７ａ，１７ｂ ＡＦ受光窓
２０ 測光光学系
２５ 後群レンズ保持枠
２６ コイルばね
２７ 後群レンズユニット
３１ スペーサ
３２，３３ 透明基板
３４，３５，３５１，３５２ 透明電極
３４ａ，３５ａ，３５１ａ，３５２ａ 電極パターン
３６，３７ 配光膜
３８ 液晶
３８ａ 液晶分子
５０ 固定筒
５０ａ 突条
５０ｂ キー溝
５１ ギア
５２ 駆動筒
５２ａ キー溝
５３ 回転移動筒
５４ カムフォロワ
５５ 直進移動枠
５６ 直進移動筒
５７ カムフォロワ
１００，２００ カメラ
１０１ 撮影レンズ
１０１＿１ ズーム群
１０１＿１ａ 前群レンズ
１０１＿１ｂ 後群レンズ
１０１＿２ フォーカス群
１０５ ファインダ
１１０ メインＣＰＵ
１１０ａ ＥＥＰＲＯＭ
１１１ 操作スイッチ群
１１１ａ 電源スイッチ
１１１ｂ シャッタ釦
１１１ｃ 十字キー
１１１ｄ メニュー／ＯＫキー
１１１ｅ キャンセルキー
１１１ｆ モードレバー
１１２ ＣＣＤ
１１３ Ａ／Ｄ部
１１４ ＷＢ調整部・γ処理部
１１５ バッファメモリ
１１６ ＹＣ処理部
１１７ 圧縮・伸張部
１１８ Ｉ／Ｆ
１１９ メモリカード
１２０ 駆動用ＣＰＵ
１２１ バス
１３０ 電源
１５１ ＹＣ→ＲＧＢ変換部
１５２ ドライバ
１５０ ＬＣＤパネル
１５３ クロックジェネレータ
２０１＿５ 温度推定部
１０００ 撮影光学系

Claims (4)

1. 焦点距離可変な撮影光学系を備え該撮影光学系を経由して入射してきた被写体光を捉えることにより撮影を行なう撮影装置において、
   撮影時に撮影補助光を発光する光源と、
   前記光源の前面に配置され前記光源から発せられた撮影補助光を被写体に向かって照射させる、液晶を用い印加電圧に応じて撮影補助光の照射角の調整が自在な液晶レンズと、
   前記撮影光学系の焦点距離に連動して前記液晶レンズへの印加電圧を調整する照射角調整部とを備え、
   前記照射角調整部が、前記液晶レンズの温度の測定値又は推定値に基づいて、該液晶レンズの温度が変化した場合であっても前記撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように前記液晶レンズへの印加電圧を調整するものであることを特徴とする撮影装置。
2. 前記液晶レンズ近傍の温度を測定する温度センサを備え、
   前記照射角調整部が、前記温度センサでの測定温度に基づいて、該液晶レンズの温度が変化した場合であっても前記撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように前記液晶レンズへの印加電圧を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
3. 前記光源から撮影補助光の発生に伴う温度を推定する温度推定部を備え、
   前記照射角調整部が、前記温度推定部による測定推定結果に基づいて、該液晶レンズの温度が変化した場合であっても前記撮影光学系の焦点距離に応じた照射角となるように前記液晶レンズへの印加電圧を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
4. この撮影装置が、被写体光を撮像素子で捉えて画像信号を生成する撮影装置であることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。

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