JP2008107725A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主要被写体に向けて撮影補助光の光量の多くを照射することができる撮影光発光部を備えた撮影装置を提供する。
【解決手段】被写体に向けて撮影補助光を発光する複数のＬＥＤ１１４１〜１１４ｎ、およびそれらのＬＥＤそれぞれの被写体側前面に２次元的に配列された、外部からの電気信号に応じて各々における光の屈折が変更される複数の液体レンズを配備する。多点測距によりピントがあるとされた複数の測定ポイントすべてを含む領域に向く様に液体レンズそれぞれの界面の形状を調整して撮影補助光の光量の多くをそれらの測定ポイントを含む領域に照射する。
【選択図】図６

Description

本発明は、撮像素子を備え、その撮像素子上に被写体像を形成して画像信号を生成する撮影装置に関する。

従来より、焦点距離が可変な撮影光学系を備えた撮影装置においては、撮影光学系の焦点距離にあわせて撮影補助光の照射角を変更して撮影補助光の照射領域を変えるズームフラッシュを備えている撮影装置が多い（例えば特許文献１参照）。特許文献１の技術ではズーム鏡胴と補助光発光部とが連結部材で連結されズーム鏡胴の動きがその連結部材により補助光発光部に伝えられて、ズーム鏡胴の動きに応じた撮影領域に撮影補助光が照射される。しかし、ズーム鏡胴の動きに応じた撮影領域に撮影補助光が照射されると、大抵の撮影においては中央の主要被写体にピントを合わせて撮影が行なわれるため、光量の一部が主要被写体にあたって反射してきて撮影に用いられ、残りの光量は背景側に抜けてしまって撮影にはあまり用いられない。つまり発光効率が悪いという問題が出てくる。

ところで、最近、液体レンズや液晶レンズなどのレンズを撮影光学系内に搭載して外部からそのレンズに電気信号を供給する事により電子的に焦点距離の調節を行なおうという技術が提案されている（例えば特許文献２，３参照）。これらの特許文献の技術を利用して撮影補助光を発光する光源の被写体側の前面に電子レンズを配備すれば、撮影補助光の照射角を撮影光学系の焦点距離に応じて電子的に変更することができる。しかし、単にレンズを光源の被写体側前面に配備し撮影光学系の焦点距離に応じてそのレンズの焦点距離を変更する構成にしただけでは、上記特許文献１が抱える問題と同じ問題が発生する。
特開平８−２４０８４３号公報 特開２００５−３０３８４３号公報 特開２００５−３４５５２０号公報

本発明は、上記事情に鑑みて、主要被写体に向けて撮影補助光の光量の多くを照射することができる補助光発光部を備えた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、撮像素子を備え、その撮像素子上に被写体像を形成して画像信号を生成する撮影装置において、
被写体に向けて撮影補助光を発光する光源、およびその光源の被写体側側面に２次元的に配列された、外部からの電気信号に応じて各々における光の屈折が調整される複数のレンズを備えた補助光発光部を備え、
上記補助光発光部は、さらに、上記複数のレンズそれぞれの光の屈折を調整することにより撮影補助光の照射領域を変更する照射領域変更手段を有することを特徴とする。

上記本発明の撮影装置によれば、上記照射領域変更手段によって上記複数のレンズそれぞれの光の屈折が調整されることにより上記光源から発光された撮影補助光の照射領域が変更され撮影補助光が主要被写体に向けて照射される。

このため上記補助光発光部は、上記照射領域変更手段によって手動あるいは自動で光の屈折が個々に調整されることにより撮影補助光の主な光量を被写体に向けて照射することができる。

なお本発明にいう‘２次元的’に配列された‘複数’のレンズとは、少なくとも２×２の配列を持つ４つ以上のレンズを意味する。

ここで、上記光源は一つであっても良いが、上記光源が、上記複数のレンズそれぞれに対応して備えられていても良い。

例えば上記光源としては相対的に大きな光量で発光するキセノン管を一つ用いることも、小さな光量で発光するＬＥＤを複数用いることもできる。

また、上記本発明の撮影装置は、画角内の複数のポイントの被写体距離を測定する測距手段と、
焦点距離が可変な撮影光学系とを備え、
上記照射領域変更手段は、撮影光学系の焦点距離に応じた距離に存在している１つ以上の被写体に向けて撮影補助光を照射するものであることが好ましい。

そうすると、上記照射領域変更手段は、上記測距手段による画角内の複数のポイントそれぞれの被写体距離の測定結果に応じてそれらのポイントのうちの少なくとも一つを包含する照射領域に向けて撮影補助光の主な光量を照射することができる。

さらに、上記本発明の撮影装置は、画角内の人の顔を検出する顔検出手段を備え、
上記照射領域変更手段は、上記顔検出手段で検出された１人以上の人の顔に向けて撮影補助光を照射するものであることが好ましい。

そうすると、上記顔検出手段により顔が検出された位置周辺に向けて撮影補助光が照射される様に上記照射領域変更手段により照射領域が調整され、撮影補助光の光量の多くが顔周辺に向けて照射される。その結果、画角内の人物周辺に集中的に撮影補助光が照射されて人物が鮮明に撮影される。

ここで上述した様に上記光源はキセノン管であっても良く、またＬＥＤであっても良い。

またレンズは、界面を介して接する複数種類の液体からなり、電気信号に応じて界面の形状を変更させることにより屈折が変更される液体レンズであっても良く、
上記複数のレンズは、電気信号に応じて液晶の配向を変化させることにより屈折が変更される液晶レンズであっても良い。

以上、説明したように、主要被写体に向けて撮影補助光の光量の多くを照射することができる撮影光発光部を備えた撮影装置が実現する。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態であるデジタルカメラ１の外観を示す図である。

図１に示すデジタルカメラ１の正面中央にはレンズ鏡胴１００が備えられている。そのレンズ鏡胴１００内には撮影レンズ１０２１を含む撮影光学系が内蔵されている。なお、レンズ鏡胴１００に内蔵されている撮影光学系１０２１は、焦点距離が可変な撮影光学系であって、不図示のズームスイッチ(ボディの背面側にある)の操作に応じて焦点距離が調節される。

またそのレンズ鏡胴１００の上方にはファインダ１０１が備えられており、そのファインダ１０１の横には発光窓１０２が備えられている。この発光窓１０２からは、後述するシステム制御回路によって撮影補助光の照射が必要であると判定された場合に被写体に向けて撮影補助光が照射される。また詳細は後述するが、本実施形態においては、撮影補助光を照射するにあたって、照射方向を自在に変更して如何なる撮影場面においても画角内の主要被写体周辺に向けて主な光量で撮影補助光が照射される。

なお、カメラボディの上面にはレリーズボタン１０４やモードダイヤル１０５、さらに連写／単写切替スイッチ１０６が備えられている。

図２は、図１のデジタルカメラ１の内部の構成を示す構成ブロック図である。

図２を参照してデジタルカメラ１内部の構成を説明する。

本実施形態のデジタルカメラ１ではすべての処理がシステム制御回路１１０によって制御されている。このシステム制御回路１１０の入力部には図１に示したレリーズボタン１０４、モードダイヤル１０５，単写／連写切替スイッチ１０６等の操作子が接続されていてそれらの操作子のうちのいずれかの操作により操作信号がこのシステム制御回路１１０に供給されてくると、それらの操作子のうちの少なくとも一つの操作に応じた処理が開始される。

また図１には示していないが、本実施形態のデジタルカメラ１は、着脱自在な記憶媒体であるメモリカード２００が媒体装填室１００Ａに装着されてその媒体装填室１００Ａに装填されたメモリカード２００に撮影画像を表わす画像信号が記録されるようになっているので、記憶媒体であるメモリカードが媒体装填室１００Ａ内に装着されているかどうかを検知するための記憶媒体着脱検知手段１０８が備えられている。さらに図１には図示されていないが、背面側には画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１０７や背面側に備えられている表示画面の表面を覆って保護するための防護用扉の開閉を検知する画像表示部開閉検知手段１０９も備えられている。これらの記憶媒体着脱検知手段１０８や画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１０７や画像表示部開閉検知手段１０９それぞれからの信号もシステム制御回路１１０に供給されるようになっていてシステム制御回路１１０はそれらの信号を受けて適宜処理を実行するようにもなっている。またシステム制御回路１１０は、図１に示すデジタルカメラ１の背面側に配備されているズームスイッチ１０３の操作に応じてズーム制御手段１０２０に指示して撮影レンズ１０２１の中のズームレンズを移動させている。このようなズームレンズの移動によって撮影レンズ１０２１を備える撮影光学系の焦点距離が変わり撮影領域も変わる。

またシステム制御回路１１０では、ＣＣＤ固体撮像素子１２０で生成された画像信号に基づいてシステム制御回路１１０によりＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）測距とともにＴＴＬ測光が行なわれている。ＴＴＬ測距にあっては、システム制御回路１１０が測距制御手段１０３０に指示して撮影光学系１０２１の中のフォーカスレンズを光軸に沿って移動させることによりピントを移動させながらＣＣＤ固体撮像素子１２０に所定のタイミングごとに画像信号を生成させ生成させた画像信号のコントラストを所定の間隔ごとに検出していくことによってピントの検出が行なわれている。以降の説明においては、このフォーカスレンズを光軸に沿って移動させることによりピントを近い方から遠い方へと移動させながらピントの検出を行なうことをＡＦサーチという。また本実施形態においては、システム制御回路１１０が、ＴＴＬ測距を行なうにあたって、画角内の複数の測定点で被写体距離を測定する多点測距を行なっている。以降においてＴＴＬ測距という記載がある場合にはこの多点測距が行なわれている。

また、ＴＴＬ測光にあっては、システム制御回路１１０がＣＣＤ固体撮像素子１２０で生成された画像信号の輝度を検出することによりＴＴＬ測光が行なわれている。

そのＴＴＬ測光の測光結果に応じては、システム制御回路１１０は、露光制御手段１０４０に指示してその露光制御種案１０４０に絞り１０４１の開口径を調節させたり、不図示のメカニカルシャッタのシャッタ秒時を調節させたりしている。

また被写界輝度が低いという測光結果に応じては補助光発光部１１内のレンズ制御手段に指示して複数の液体レンズ１１６１〜１１６ｎそれぞれの界面の形状を調整させるとともに、発光量制御手段１１２Ａに指示してその発光量制御手段１１２Ａの制御の下にＬＥＤ駆動回路１１３にＬＥＤ１１４１〜１１４ｎを個別に駆動させることにより所定の発光量でＬＥＤ１１４１〜１１４ｎから撮影補助光を主要被写体に照射させている。

なおシステム制御回路１１０内には、ホワイトバランス調整部やγ補正部やＹＣ変換部等も設けられていて色温度検出回路１４１で検出された色温度に基づいてホワイトバランス調整部でホワイトバランス調整が行なわれたり、画像表示部１５０が備える表示画面の表示仕様に適した信号にするためにγ補正部でγ補正部が行なわれたり、さらにγ補正が行なわれた後のＲ、Ｇ、Ｂの各色信号がどのような表示部によっても表示される様にＹＣ変換部でＹＣ信号に変換されたりしている。

ここで、補助光発光部１１が備える複数のＬＥＤ１１４１〜１１４ｎ周辺の構造を説明しておく。

図３は、複数のＬＥＤ１１４１〜１１４ｎ周辺の構造を説明する図である。

図３に示す様に、ＬＥＤ１１４１〜１１４ｎの被写体側前面に２次元的に配列された液体レンズ１１６１〜１１６ｎが設けられていて、それらの液体レンズ１１６１それぞれの界面形状が個別にレンズ制御手段１１５により調節されることによって撮影補助光の照射角が調節される。この結果、主要被写体周辺の領域に撮影補助光の主な光量が照射される。詳細は後述する。

本実施形態においては本発明にいう補助光発光部の一例が補助光発光部１１により構成されており、またその補助光発光部１１が備える、本発明にいう照射領域変更手段の一例がレンズ制御手段１１５によって構成されている。

ここで、図２を参照してこのデジタルカメラの動作の概要を説明する。

まずデジタルカメラ１の電源スイッチ（不図示）が投入されると、不揮発性メモリ１１０１内の全体処理プログラムの手順にしたがってシステム制御回路１１０によりこのデジタルカメラ１００全体の動作が統括的に制御され撮影処理が開始される。その不揮発性メモリ１１０１の他にこの撮影処理が行なわれているときのフラグや処理変数などが一時記憶されるメモリ１１０３も配備されている。この例では電池Ｂｔの消費電力を抑制するためにデジタルカメラ１の電源スイッチが投入されシステム制御回路１１０（システム制御回路１１０には電池Ｂｔからの電力が常に供給されている）により電源スイッチが投入されたことが検知されたときに初めて電池Ｂｔから電源制御手段１１１ｂを介して各ブロックに電力が供給される。

こうして各ブロックに電力が供給されると、デジタルカメラは動作状態になる。

ここでデジタルカメラ１の動作を構成とともに説明する。

図２に示すように、図１に示すレンズ鏡胴１００内にはフォーカスレンズやズームレンズを含んだ撮影レンズ１０２１、さらに光量調節用の絞り１０４１などが配備された撮影光学系が内蔵されている。またこの例においてはレンズを保護するレンズバリア１０１１が配備されている例が示されており、電源スイッチが投入されるとバリア制御手段１０１０によってそのレンズバリア１０１１が解放されて図１に示すようにレンズ鏡胴内の撮影レンズ１０２１が表面に露出する構成になっている。

この電源スイッチが投入されたときにモードダイヤル１０５が撮影側に切り替えられていた場合には、まず表面に露出した撮影レンズ１０２１を通ってＣＣＤ固体撮影素子１２０に結像された被写体像を表わす画像信号が、タイミング発生回路１２１からのタイミング信号に基づいて所定の間隔ごと（例えば１６．５ｍｓごと）に間引かれてＡ／Ｄ変換回路１３０へと出力される。出力された画像信号がＡ／Ｄ変換回路１３０でアナログの画像信号からデジタルの画像信号に変換されさらにデジタルの画像信号がメモリ制御部１１１ａの制御の下に画像処理回路１４０に導かれてこの画像処理回路１４０でＲＧＢの画像信号がそれぞれＲ色信号、Ｇ色信号、Ｂ色信号に分離される。さらにＲ色信号，Ｇ色信号，Ｂ色信号それぞれに分離された各色信号がメモリ制御部１１１ａの制御の下にバスを介してシステム制御回路１１０や色温度検出回路１４１に導かれる。その色温度検出回路１４１で検出された色温度の情報がシステム制御回路１１０に供給されてシステム制御回路１１０内のホワイトバランス調整部でホワイトバランスが調整される。

さらにホワイトバランス部でホワイトバランスが調整された後、このデジタルカメラ１が備える表示画面１５０１(図１参照)上に表示することができる様にシステム制御回路１１０内のγ補正部でγ補正が行なわれ、さらにＹＣ変換部でＹＣ信号への変換が行われた後、そのＹＣ信号が画像表示メモリ１５１内に記憶される。こうしてこの画像表示メモリ１５１内に記憶された１フレーム分のＹＣ信号がメモリ制御部１１１ａの制御の下に読み出されてＤ／Ａ変換回路１６０に導かれアナログの画像信号に変換されてから画像表示部１５０に供給される。

この例では、画像表示部１５０に所定の間隔ごとに新しい画像信号を供給することができるようにするために画像表示メモリ１５１を設けて、その画像表示メモリ１５１に少なくとも２フレーム分の画像信号を記憶することにより画像表示部１５０への画像信号の供給タイミングをうまく調整することができるようにして所定の間隔ごとに画像が繋がる様に切り替えられて成る動画像の表示を可能ならしめている。

前述したようにシステム制御回路１１０ではＡＦサーチによる測距結果に基づいて測距結果手段１０３０に指示して常に合焦点に撮影光学系１０２１内のフォーカスレンズを配置させたり、またズームスイッチ１０３が操作されたときにはズーム制御手段１０２０に指示してそのズームスイッチの操作によるズーム倍率に応じた位置に撮影光学系の中のズームレンズを配置させたりしているため、表示画面上には常にピントのあった、ズームスイッチの操作位置に応じたズーム倍率のスルー画が表示される。

このスルー画が撮影者によって視認されシャッタチャンスにレリーズボタン１０４が半押しされるとシステム制御回路１１０によって撮影処理が開始される。

このレリーズボタン１０４が半押しされると、システム制御回路１１０によってまずシステム制御回路１１０によるＴＴＬ測光の測光結果に応じて絞りの開口径が調節されたりシャッタ秒時が設定されたり撮影補助光の発光が必要であるかどうかが判定されたりする。ここでシステム制御制御回路１１０によって絞りの開口径が調節され、さらに撮影補助光の発光が必要であると判定された場合にはレリーズボタン１０４の全押に同期してＬＥＤ１１４１〜１１４ｎから撮影補助光を発光させることができる様に発光の準備が整えられる。

本実施形態においては、被写界輝度が低輝度であった場合には、半押し時の多点測距の測定結果に応じて複数のＬＥＤ１１４１〜１１４ｎそれぞれの被写体側前面に２次元的に配列された、複数の液体レンズ１１６１〜１１６ｎそれぞれの界面の形状が、システム制御回路１１０の制御の下にレンズ制御手段１１５によって調整される。このときには撮影補助光の主な光量が主要被写体に照射される様に複数の液体レンズ１１６１〜１１６ｎそれぞれの界面の形状が変更される。

その後、レリーズボタン１０４が全押しされるとシステム制御回路１１０はタイミング発生回路１２１に指示してそのタイミング発生回路１２１に露光開始信号をＣＣＤ固体撮像素子１２０に向けて供給させてＣＣＤ固体撮像素子１２０に露光を調節させる。さらに撮影補助光が必要な場合には発光量制御手段１１２Ａに指示してＬＥＤ駆動回路１１３にＬＥＤ１１４１〜１１４ｎをそれぞれ駆動させることによりＬＥＤ１１４〜１１４ｎから撮影補助光を照射させる。このときには上述した様に半押し時の多点測距の測距結果に応じてレンズ制御手段１１５によって複数の液体レンズそれぞれの界面の形状が調整されることにより照射領域が調整された撮影補助光が被写体に照射される。

そして所定のシャッタ秒時が経過した後にシステム制御回路１１０は、タイミング発生回路１２１に指示を出して今度は露光終了信号をＣＣＤ固体撮像素子１２０に向けて供給させる。その露光終了信号に同期してＣＣＤ固体撮像素子１２０から露光が終了した後の画像信号がＡ／Ｄ変換回路へと出力される。このＡ／Ｄ変換回路１３０でＣＣＤ固体撮像素子１２０から出力されたアナログの画像信号がデジタルの画像信号に変換され、さらにこのデジタルの画像信号がメモリ制御部１１１ａに制御されバスを経由してメモリに供給される。そのメモリ１８０にＣＣＤ固体撮像素子１２０が備えるすべての画素からなる画像信号が記憶された後、システム制御回路１１０の制御の下にその画像信号が読み出されてシステム制御回路１１０内のホワイトバランス調整部で上記各色アンプに設定されたゲインでＲ信号・Ｇ信号・Ｂ信号それぞれの振幅が調整されることでホワイトバランスの調整が行なわれる。さらにγ補正やＹＣ信号への変換が行なわれた画像信号が、バスを介して圧縮・伸張回路１９０に供給されＹＣ信号からなる画像信号が圧縮されてメモリカード２００に記憶される。

こうしてシステム制御回路１１０によってデジタルカメラの撮影動作が制御され撮影により得られた画像信号がメモリカードに記録される。

なお、カメラボディに設けられているコネクタ１１０５にケーブルを介してアンテナが接続されると外部との間で無線通信が行なわれる通信手段１１０４や操作内容をユーザに伝えるための表示部１１０２なども配備されている。

以上、説明したように、主要被写体に向けて撮影補助光の光量の多くを照射することができる撮影光発光部を備えた撮影装置が実現する。

ここで、複数のＬＥＤ１１４１〜１１４ｎそれぞれに対応づけて設けられている液体レンズ１１６１〜１１６ｎにより撮影補助光の照射領域がどのように変更されるかを説明する。

図４は、液体レンズ１１６１の詳細を示す図である。図４には、複数種類の液体として２種類の不混和な液体３０１，３０２が液体収容器２０１内に混合されている場合の例が示されている。

なお、図４パート（Ａ）の左側から矢印Ｏの方向に被写体光が入射し、光が入射する側（図４パート（Ａ）の左側）を前側、光が出射する側（図４パート（Ａ）の右側）を後側と称し、さらに、図４パート（Ａ）の液体レンズ１１６１を前側（図４パート（Ａ）の左側）から見たときに、液体レンズ１１６１の上側（図４パート（Ａ）の上側）を上側、液体レンズ１１６１の下側（図４パート（Ａ）の下側）を下側、液体レンズ１１６１の左右側（図４パート（Ａ）の奥／手前側）を左右側と称して説明を行う。

図４を参照してまず構成を説明する。

液体レンズ１１６１は、中空の筒２０１ａの両端がキャップ２０１ｂ，２０１ｃで塞がれた液体収容器２０１内に、導電性液体３０２と、導電性液体３０２と不混和な絶縁性液体３０１とが収容されて形成されている。

筒２０１ａの後端を塞ぐキャップ２０１ｃの、液体と接触する面（内面）は、親水性を有する親水性膜２０６で覆われている。また、液体収容器２０１の、親水性膜２０６で覆われた部分以外の内面は、疎水性を有する疎水性膜２０５で覆われている。

また、液体収容器２０１には、親水性膜２０６を挟むように配置された、液体と接触する第１電極２０２と、筒２０１ａと疎水性膜２０５に挟まれた絶縁膜２０４と、絶縁膜２０４によって液体と絶縁された４つの第２電極も備えられている。

図４のパート（Ｂ）は、パート（Ａ）の液体レンズ１１６１を前側（パート（Ａ）の左側）からみた図である。４つの第２電極２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄは、筒２０１ａの上下左右に設けられている。

第１電極２０２、および第２電極２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄは、図２に示すレンズ制御手段１１５と接続されており、レンズ制御手段１１５によって、第１電極２０２と、第２電極２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄそれぞれとの相互間に電圧が印加される。上記のような液体収容器２０１に、相互に光屈折率が異なる絶縁性液体３０１と、導電性液体３０２とが収容される。本実施形態では、絶縁性液体３０１として、有機溶媒（アイソパー：エクソン社製）が適用され、導電性液体３０２として、水に支持電解質（テトラブチルアンモニウムパークロレイト０．１ｍｏｌ／Ｌ）が加えられたものが適用される。

第１電極２０２と、第２電極２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄそれぞれとの間に電圧が印加されていない状態では、導電性液体３０２が撥水性膜２０５と反撥することによって、絶縁性液体３０１と導電性液体３０２との界面は、図４のパート（Ａ）に実線で示すような形状になる。このとき、第１電極２０２と導電性液体３０２とが接触する。

図５は、レンズ制御手段１１５によって液体レンズ１１６１に電圧が印加されたときの、絶縁性液体３０１と導電性液体３０２との界面を示す図である。

レンズ制御手段１１５によって、第１電極２０２と、上側の第２電極２０３ａとの間に電圧が印加されると、第１電極２０２から導電性液体３０２に電荷が放出され、第２電極２０３ａには、導電性液体３０２に放出された電荷とは逆極性の電荷が集まる。この導電性液体３０２に放出された電荷と、第２電極２０３ａの電荷とがクーロン力によって引き合い、導電性液体３０２中の電荷が、第２電極２０３ａに近い上側の撥水性膜２０５付近に引き付けられる。その結果、絶縁性液体３０１と導電性液体３０２との界面が、図５の実線で示すように、絶縁性液体３０１が下方に偏り、導電性液体３０２が上方に偏った形状に変化する。

レンズ制御手段１１５によって、第１電極２０２と、下側の第２電極２０３ｂとの間に電圧が印加されたときには、第１電極２０２から導電性液体３０２に放出された電荷と、下側の第２電極２０３ｂの電荷とがクーロン力によって引き合って、絶縁性液体３０１と導電性液体３０２との界面が、図５の点線で示すように、絶縁性液体３０１が上方に偏り、導電性液体３０２が下方に偏った形状に変化する。このように界面の形状が変化することで、液体レンズ１１６１の透過光の進行方向が変化する。

また、レンズ制御手段１１５は、第１電極２０２と、上下左右の第２電極２０３ａ，２０３ｂのうちの一つとの間にのみ電圧を印加することができるだけでなく、第１電極２０２と、第２電極２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄそれぞれとの間に相互に異なる電圧を同時に印加することもできる。絶縁性液体３０１と導電性液体３０２との偏りによる界面形状の偏りは、各電圧の強度量によって調整され、その結果、液体レンズ１１６１を透過する撮影補助光の照射方向が上下左右に調整される。

つまり、撮影者が図１に示すレリーズスイッチを半押ししたときの多点測距の測距結果に応じて、主要被写体に向けて多くの光量で撮影補助光を照射することができることとなる。

なお、周知の通り、第１の電極２０２と、４つの第２の電極２０３ａ〜２０３ｄとの間に同じ強度の電圧が印加されそれらの同じ強度の電圧の強度量が様々に調整されると、図４に示す矢印Ｏを境にして対称な形のまま界面の形状が変化して焦点距離が調節される。

図６は、本実施形態のデジタルカメラが撮影補助光の発光時に主要被写体に多くの光量で撮影補助光を照射した状態を説明する図である。なお図６には、多点測距の測定ポイントＰ１〜Ｐ５が示されている。

上述した様に、図１、図２に示すデジタルカメラでは、ＴＴＬ測距で多点測距が行なわれているため、画角の中央（図中符号Ｐ１で示されている点）以外の測定ポイント（Ｐ２〜Ｐ５）で合焦点が検出される場合がある。従来においては、中央に向けて補助光を照射することですべての測定ポイントをカバーしていたが、図６の例では、中央の測定ポイントＰ１を含む、合焦点が検出された他の測定点Ｐ２、Ｐ３をカバーする様に各液体レンズ１１６１〜１１６ｎの界面の形状が変更され照射方向が変更された撮影補助光が被写体に照射される。

図６の例の様に画角内の右側に二人の人物が並んで立っている場合には、各液体レンズの界面の形状が二人の方向に向く様にそれぞれ変更されそれら二人の周辺に主な光量の撮影補助光が照射される。

なお、二人が離れて立っていて例えば測定ポイントＰ２と測定ポイントＰ４とで合焦が検出されたとしても、本実施形態においては、複数の液体レンズ１１６１〜１１６ｎのうち各人物側にある液体レンズの界面の形状を各人物に向く様に個別に変更することができるので、それら二人の双方に向けて撮影補助光を主な光量で照射することもできる。

こうして主要被写体に向けて集中的に補助光が照射されると、ＬＥＤ一個あたりの駆動電力を抑制することもでき、補助光発光部の消費電力を低減することができるという効果も得られる。

以上、説明したように、主要被写体に向けて撮影補助光の光量の多くを照射することができる補助光発光部を備えた撮影装置が実現する。

ここで上記第１の実施形態では、液体レンズを複数用いたが、液晶レンズを複数用いても同様の効果を得ることができる。ここで液体レンズの代わりに液晶レンズを用いて補助光発光部を構成した場合の効果を説明する前に液晶レンズの構造を簡単に説明しておく。

但し、ここで説明する液晶レンズは通常の液晶レンズとは異なり、液体レンズと液晶レンズとが組み合わさった複合タイプのレンズである。

図７は、液晶レンズの構造の一例を説明する図である。

図４の液体レンズにおける絶縁性液体として液晶が用いられている以外は、図４と同じ構成である。なおここでも、図の左側から矢印Ｏの方向に被写体光が入射し、光が入射する側（図の左側）を前側、光が出射する側（図の右側）を後側と称して説明を行なう。

図７の液晶レンズ１１６１Ｂでは、上述した液体レンズにおける絶縁性液体として液晶３０４が用いられている。この液晶３０４としては、誘電率異方性が負の液晶ＭＬＣ−６６０８（メルク社製）が用いられている。また、前側のキャップ２０１ｂの内面部分については、液晶分子の垂直配向を生じさせる垂直配向膜（ここではポリイミド膜）２０７が設けられており、液晶３０４の分子は光の入射方向に沿って配向している。

ここで、レンズ制御手段が第１電極２０２と第２電極２０３ａ，２０３ｂとの相互間に電圧を印加すると、導電性液体３０２と絶縁性液体３０１との界面の形状が変化するとともに、液晶３０４中の分子の配向も変化する。この液晶レンズでも上述した液体レンズと同様にレンズの上下左右に第２の電極（図４参照）が設けられており、すべての第２電極についてほぼ同じ電圧を印加すると、図８に示す様に焦点距離が調節される。

図８は、電極間に電圧が印加された状態を示す図である。

この図８に示すように、第１電極２０２と第２電極２０３ａ，２０３ｂとの相互間に電圧が印加された場合には、界面形状が変化すると共に、第２電極２０３ａ，２０３ｂの付近で液晶３０４中の分子が第２電極２０３に向かう方向に配向する。この結果、第２電極２０３の付近では、例えば電圧の印加がないときの屈折率「１．７０」から電圧印加時の屈折率「１．５０」まで屈折率が変化する。このような屈折率変化と界面形状の変化との相乗効果によって、液晶レンズ１１６１Ｂの焦点距離が大きく変化することとなる。

ここで、例えば上側の電極２０２，２０３ａ間には電圧を印加せずに、下側の電極２０２，２０３ｂ間にのみ電圧を印加したとすると、図９の中央から下方にかけてのみ界面の形状と液晶の配光が変化することとなる。

図９は、上側の第１の電極２０２と第２の電極２０３ａとの間に、下側の第１の電極２０２と第２の電極２０３ｂとの間にアンバランスに電圧を印加した場合の界面の形状と液晶の配向状態を説明する図である。

図９に示す様に、図９の中央より上方側の液晶の配向は、図７の配向と同じような配向になり、かつ界面の形状も図７と同じような形状になる。これに対し、図９の中央より下方側の液晶の配向は、図８の配向と同じような配向になり、かつ界面の形状も図８と同じような形状になる。

こうしてアンバランスに複数の電極に電圧が印加されると、図９の左側から入射した光は、直進方向とは異なる方向に屈折してレンズから出射することとなる。つまり、図４〜図６で説明した液体レンズの作用と同等の作用を持つことになる。

なお、上記では、液体収容器中に、導電性液体と絶縁性液体の２種類の液体が収容された例について説明したが、本発明にいうレンズでは容器に３種類以上の液体が収容されていてもよい。あるいは液晶レンズとしてのみの効果を得るために、レンズ型の容器中に液晶のみが収容されてもよい。

図１０は、液晶レンズを補助光発光部に適用した第２実施形態を説明する図である。この図１０に示すデジタルカメラは、図１に示す外観と同様の外観を持ち図２に示す構成とほぼ同様の構成を持つデジタルカメラである。この図１０には、補助光発光部１１Ｂに２次元的に配列された複数の液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢを備えたデジタルカメラ１Ｂの内部構成がブロック図の形で示されている。液晶レンズの配列は、図３に示した液体レンズの配列と同様の配列である。そのことを示すために液晶レンズを表わす符号には図３の液体レンズと同じ１１６１〜１１６ｎを使用し、その符号の後に図３の液体レンズとは異なる構成であることを示すために識別子Ｂを付加してある。

また図１０の構成は、第１実施形態の構成に対して補助光発光部の光源が複数のＬＥＤ１１４１〜１１４ｎからキセノン管１１４Ｘに変更されＬＥＤ駆動部１１３がキセノン管１１４Ｘを駆動する駆動部１１３Ｂに変更された点が異なっている。さらに、この第２実施形態においては、第１実施形態の様にＴＴＬ測距によって多点測距を行なう代わりに、顔検出手段を新たに設けて、システム制御回路１１０がその顔検出手段１４２により検出された顔の位置の位置に向く様に各液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢの界面の形状および配向それぞれをレンズ制御手段１１５Ｂに調整させて顔周辺に撮影補助光を照射させている。

図１１は、図１０に示すキセノン管１１４Ｘから発せられた撮影補助光の照射領域が複数の液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢで変更される様子を示す図である。

図１１に示すように、複数の液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢは光源であるキセノン管１１４Ｘの前面に配置され、キセノン管１１４Ｘで発せられた撮影補助光と、リフレクタ１１４ＲＥＦで反射された撮影補助光との双方が、複数の液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢそれぞれに入射される。本実施形態においては、上述した様に各液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢの第１の電極２０２と４つの第２の電極２０３ａ〜２０３ｄ（図４、図７〜図９参照）それぞれとの間にアンバランスに電圧を印加することで界面の形状および液晶の配向を調整することによって光を所望の方向に屈折させることができる。このため、例えば図１２に示すように、主要被写体に集中させ撮影補助光Ａ２を照射することができる。

図１２は、第２実施形態のデジタルカメラが備える液晶レンズが配備された補助光発光部１１Ｂが発揮する効果を説明する図である。

図１２には、顔検出手段１４２で図中点線で囲まれている顔の位置が検出されたことを受けてシステム制御回路１１０が補助光発光手段１１Ｂ内のレンズ制御手段１１５Ｂに指示してレンズ制御手段１１５Ｂに液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢの第１電極２０２と４つの第２電極２０３ａ〜２０３ｄ（図４および図７〜図９参照）との間に印加する電圧それぞれを調整させることにより顔がある領域に向けて撮影補助光を照射させた例が示されている。

こうして２次元的に配列された液晶レンズ１１６１Ｂ〜１１６ｎＢにおける光の屈折それぞれがレンズ制御手段１１５Ｂによって調整されると図１２に示す様に顔周辺に撮影補助光が照射される様に撮影補助光の照射領域が変更されて主要被写体に多くの光量が照射される。

以上説明した様に、第２実施形態でも、主要被写体に向けて撮影補助光の光量の多くを照射することができる撮影光発光部を備えた撮影装置が実現する。

本発明の一実施形態であるデジタルカメラ１の外観を示す図である。 図１のデジタルカメラ１の内部の構成を示す構成ブロック図である。 複数のＬＥＤ周辺の構造を説明する図である。 液体レンズ１１６１の詳細を示す図である。 レンズ制御手段１１５によって液体レンズ１１６１に電圧が印加されたときの、絶縁性液体３０１と導電性液体３０２との界面を示す図である。 本実施形態のデジタルカメラが撮影補助光の発光時に主要被写体に多くの光量で撮影補助光を照射した状態を説明する図である。 液晶レンズの構造の一例を説明する図である。 電極間に電圧が印加された状態を示す図である。 上側の電極と下側の電極とにアンバランスに電圧を印加した場合の界面の形状と液晶の配向状態を説明する図である。 上記液晶レンズを補助光発光部に適用した第２の実施形態を説明する図である。 図１０に示すキセノン管１１４Ｘから発せられた撮影補助光の照射方向が液晶レンズ３で変更される様子を示す図である。 第２の実施形態のデジタルカメラ１Ｂが備える補助光発光部１１Ｂが発揮する発明の効果を説明する図である。

符号の説明

１ １Ｂ デジタルカメラ
１００ レンズ鏡胴
１０１ ファインダ
１０２ 発光窓
１０３ ズームスイッチ
１０４ レリーズボタン
１０５ 撮影モードダイヤル
１０６ 単写／連写スイッチ
１０７ 画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
１１０ システム制御回路
１４２ 顔検出手段
１１ １１Ｂ 補助光発光部
１１２Ａ １１２Ｂ 発光量制御手段
１１３ ＬＥＤ駆動回路
１１３Ｂ 駆動回路
１１４１〜１１４ｎ ＬＥＤ
１１５ １１５Ｂ レンズ制御手段
１１６１〜１１６ｎ 液体レンズ
１１６１Ｂ〜１１６ｎＢ 液晶レンズ

Claims (8)

1. 撮像素子を備え、該撮像素子上に被写体像を形成して画像信号を生成する撮影装置において、
   被写体に向けて撮影補助光を発光する光源、および該光源の被写体側側面に２次元的に配列された、外部からの電気信号に応じて各々における光の屈折がそれぞれ個別に変更される複数のレンズを備えた補助光発光部を備え、
   前記補助光発光部は、さらに、前記複数のレンズそれぞれの光の屈折を調整することにより撮影補助光の照射領域を変更する照射領域変更手段を有することを特徴とする撮影装置。
2. 前記光源が、前記複数のレンズそれぞれに対応して備えられていることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
3. 画角内の複数のポイントの被写体距離を測定する測距手段と、
   焦点距離が可変な撮影光学系とを備え、
   前記照射領域変更手段は、撮影光学系の焦点距離に応じた距離に存在している１つ以上の被写体に向けて撮影補助光を照射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. 画角内の人の顔を検出する顔検出手段を備え、
   前記照射領域変更手段は、前記顔検出手段で検出された１人以上の人の顔に向けて撮影補助光を照射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。
5. 前記光源はキセノン管であることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
6. 前記光源はＬＥＤであることをことを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
7. 前記レンズは、界面を介して接する複数種類の液体からなり、電気信号に応じて該界面の形状を変更させることにより屈折が変更される液体レンズであることを特徴とする請求項１記載の撮影装置。
8. 前記レンズは、電気信号に応じて液晶の配向を変化させることにより屈折が変更される液晶レンズ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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