JP3727699B2 - ストロボ装置を有するカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートフォーカス機能を有するカメラに関し、特に露出用のストロボの光を兼用して撮影時のピント合わせを補助する機能を有するストロボ装置を有するカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、測距装置には、被写体のコントラスト情報を利用するタイプとカメラ側から出した測距用光を利用するタイプの二つの種類が知られているが、前者においても被写体が暗い時や十分なコントラストを持たない時、補助的な光を投射して正しい測距を行おうとする提案が従来から知られている。
【０００３】
このような投光手段を備えると、スペース的にもコスト的にも不利になるため、その他の照明手段を兼用する提案も多くある。
こうした投光手段のスペースとコストの問題を他の手段との兼用にて改善する発明としては、例えば特開昭４８−４５２３７号公報や特開昭５９−７２００８号公報等に開示された技術がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭４８−４５２３７号公報により開示された技術は、カメラのストロボ手段を測距時に投射するだけなので、暗い所では有効でも、コントラストの低いものに対しては、効果が不十分であった。
【０００５】
また、上記特開昭５９−７２００８号公報により開示された技術は、切り替え発光可能なアレイ状の投光手段を利用しており、十分な光量が期待できず、カメラへの応用は困難であった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、単純かつ廉価、省スペースでありながら被写体のコントラストパターンに依存しない良好なピントが得られるストロボ装置を有するカメラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によるストロボ装置を有するカメラは、被写体撮影用の第１の照射パターンで発光するストロボ装置と、上記被写体の距離を測定する測距手段と、この測距手段による測距時に、上記ストロボ装置の光源と投光レンズの光路長を切り換えるための反射板を上記ストロボ装置の光路内に配置することによって、上記ストロボ装置の照射パターンを測距用の第２の照射パターンに切り換える照射パターン切換手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
上記一態様は以下の作用を奏する。
即ち、一態様によるストロボ装置を有するカメラでは、ストロボ装置により被写体撮影用の第１の照射パターンが発光され、測距手段により上記被写体の距離が測定され、照射パターン切換手段により、この測距手段による測距時に、上記ストロボ装置の光源と投光レンズの光路長を切り換えるための反射板が上記ストロボ装置の光路内に配置されることによって、上記ストロボ装置の照射パターンが測距用の第２の照射パターンに切り換えられる。
【００１３】
【実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１には本発明の第１の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの概念図を示し説明する。同図に於いて、演算制御回路（以下、ＣＰＵと略記する）１０はカメラ全体のシーケンスを制御するためのもので、この実施の形態ではワンチップマイコン等からなる。このＣＰＵ１０の出力は被写体の距離測定用の測距装置であるＡＦ部１に接続されている。さらに、ＣＰＵ１０の出力はストロボ回路３を介して、被写体の明るさが不十分である時に用いられるＸｅ管４に接続されており、更にはストロボ回路３の前方に設けられた切換可能光学系２にも接続されている。この切換可能光学系２は、上記ＣＰＵ１０によって切り換えが可能となっている。この他、ＣＰＵ１０には、シャッタ釦操作のタイミングを入力するためのレリーズスイッチ５が配設されている。
【００１４】
ここで、図２を参照して上記測距装置たるＡＦ部１の測距原理を説明する。
この方式は、被写体１１の輝度分布情報（コントラスト）から被写体距離Ｌを求めるもので、基線長Ｂだけ離して設けられた二つの受光レンズ６，７の視差を基に、二つの光電変換センサアレイ８，９に結像した光量パターンの位置差ｘを求める。つまり、Ｌは、受光レンズ焦点距離ｆを用いて、
Ｌ＝Ｂ＊ｆ／ｘ …… （１）
として求められる。この図では、被写体１１は、明瞭な白黒コントラストを持っているが、必ずしも被写体のコントラストがこれほど高いわけではなく、補助的にＬＥＤ１３等を投光レンズ１２を介して投射し、被写体上に明瞭なコントラストを形成する技術が知られている。しかしながら、ＬＥＤ１３のパワーでは、遠距離では不十分で、かつ明るいシーンでも同様であった。
【００１５】
そこで、本発明では、この補助投光源として、Ｘｅ管を用い、大幅なパワーアップを図っている。また、別体のＸｅ管をカメラに追加すると、スペース上もコスト上も不利になるため、カメラが本来備えている撮影用のストロボを補助光源として兼用する。但し、そのままの発光パターンでは前述のように十分なコントラストが得られないので、Ｘｅ管の前方に配設された光学系を切り替えることで、測距時と撮影時で発光パターンを切り替えるようにする。
【００１６】
一般に、カメラのストロボのＸｅ管４の前方には、図３（ａ）に示されるようにフレネルレンズ１５ａが配設されており、当該フレネルレンズ１５ａにより写真画面内に均一に光が照射できるように設計されている。このフレネルレンズ１５ａは、図３（ｂ）に示されるように一般のレンズ１５ｂと同様の曲面と特性を有しており、その厚みを減らすために、曲面を不連続としたもので、光源４をその焦点距離より少し遠い所に置くと図３（ｂ）に示されるように光源４の像を所定の距離に結像させて、明瞭な光のパターンを形成することができる。
【００１７】
本発明のストロボ装置を有するカメラは、ストロボ用のフレネルレンズのかかる特性を利用して、Ｘｅ管前方の光学系を切り替えて、測距（ＡＦ）時には高コントラストパターン投光、撮影時には均一な投光を行い、いずれの場合にも対応でき、良好な性能を得ることができるストロボ装置を具備し、ＡＦ性能を向上させたのものである。
【００１８】
次に図４には上記切換可能光学系の切り替え方式を示し説明する。
先ず、図４（ａ）は、Ｘｅ管４ａの前方にレンズ１６を挿入し、見掛け上、Ｘｅ管４ａの位置を４ｂにシフトして、フレネルレンズ１５とレンズ１６の合成焦点距離を短くすることにより所定の距離にＸｅ管の像を投影し、明瞭なコントラストの投光を行う例である。
【００１９】
これに対して、図４（ｂ）は、フレネルレンズ１５と光源４の間の距離を稼ぐ為に光路を折り曲げて投光パターンのピントを被写体１１上に合わせるようにしたものである。
【００２０】
このように、明瞭な投光パターンを投射するためには、図４（ａ）のように可動のレンズ挿入による合成焦点距離の切り替えと、図４（ｂ）のようにミラー利用の光路を稼ぐ方式、及び実際にフレネルレンズと光源の間の距離を切り替える方式等が考えられる。
【００２１】
次に図５には第２の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示し説明する。この実施の形態は、移動光学系１６を挿入することで投光パターンを変えることを特徴としている。同図に於いて、符号１５はＸｅ管からの光を撮影時に拡散照射するためのフレネルレンズであり、当該フレネルレンズ１５が可動レンズ１６が光路中に入ると、先に図４（ａ）にて説明したようにＸｅ管４が所定距離にピントを結ぶような複合光学系となる。
【００２２】
Ｘｅ管４は、トリガ回路２１が高電圧を印加した時に管内のガスが励起されて、メインコンデンサ２３に蓄えられた電荷を消費して発光するが、スイッチ部２２によって、発光を中断制御することも可能である。従って、ＣＰＵ１０は、トリガ部２１とスイッチ部２２を順次制御して、ＡＦ時と撮影時にＸｅ管４の発光制御を行う。昇圧回路２４は、メインコンデンサ２３に対して、電池２４ａの電圧を３００Ｖ程度にまで昇圧し充電する。
【００２３】
フィルタ回路２５は、この昇圧時やＸｅ管発光時に生じるノイズをＣＰＵ１０やＡＦ回路２０等に与えないようにする。さらに、符号１は、先に図２にて説明した原理及び構成によるＡＦ部であり、当該ＡＦ部１は受光レンズ６，７とセンサアレイ８，９とを有する。ＡＦ回路２０は、センサアレイ８，９の出力信号より、前述の視差に基づく被写体像の位置差ｘを求める。
【００２４】
また、ＣＰＵ１０は、モータドライバ回路２６を介して、モータ３１を制御してピント合わせレンズ２９やシャッタ機構２８を動かすが、その動力を用いて可動レンズ１６を回転させてストロボの光路中に出し入れする。
【００２５】
以下、図６のタイミングチャートを参照して、このような実施の形態の動作を説明する。写真撮影の動作は、大きく分けて測距（ＡＦ）、ピント合わせレンズを動かしてのピント合わせ制御、及びフィルム２７に露光制御を行うシャッター制御の３つからなる。本発明では、ＡＦとシャッタの制御時に二度Ｘｅ管４にトリガをかけて、これを発光させる。
【００２６】
この時、スイッチ部２２は、導通状態にしておき、所定の発光時間だけ発光後これを非導通状態として、メインコンデンサ２３の電荷の不必要な消費を防止する。また、可動レンズ１６は、最初は光路内に挿入しておき、ピント合わせ制御時に光路からの退避を行う。そして、シャッタ制御後、再度この光路中にセットするべくモータ３１の動力を利用して可動レンズ１６を回転させる。
【００２７】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、測距時には被写体上に強烈な照射パターンの測距用光を投光し、被写体のコントラストに依存することなく良好な距離測定及びピント合わせを可能とすると共に、画面内の配光の良好なストロボ撮影も可能となる。また、Ｘｅ管やトリガ回路など、電気回路上の大型の追加部品もなく廉価に構成できる共に、投光レンズなどの増加もなく、デザイン的な自由度も確保することができる。
【００２８】
次に図７には本発明の第３実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示し説明する。
図７（ａ）に示されるように、本実施の形態は、先に図４（ｂ）に示した原理により反射板（ミラー）１７を利用して明瞭な光パターンを被写体に対して投射するものである。ミラー１７は、モータ３１により回動させられるようになっていて、同図中点線で示したように所定の位置に退避できるようになっている。この位置では、ミラー１７から反射した光は被写体の方向に射出されないようになっている。昇圧回路やトリガ回路等からなるストロボ回路３０は、ＣＰＵ１０によって制御され、先の実施の形態と同様に、ＡＦ時と撮影時にＸｅ管４を発光制御する。
【００２９】
以下、図７（ｂ）のフローチャートを参照して、第３の実施の形態の動作を説明する。シャッタボタンが撮影者によって操作されると、レリーズＳＷ５がＯＮするので、ステップＳ１をステップＳ２に分岐して撮影シーケンスに入る。すると、反射板１７を先に図７（ａ）に図示した位置に設定し、Ｘｅ管４を発光制御して測距を行い（ステップＳ２）、モータ３１を制御して反射板１７を点線の退避位置に動かし（ステップＳ３）、退避完了後、再度Ｘｅ管４を発光させてシャッタ部３３を制御して露光を行う（ステップＳ４）。この後、フィルムのオートワインディング機構付きのカメラでは、フィルム巻上部３４を用いて一駒分だけフィルムの巻き上げ動作を行い、モータ３１を制御して反射板１７を元の位置に戻す（ステップＳ５）。
【００３０】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態のような高価かつ設計の難しい可動のレンズを用いたりせずとも、単純な反射部材によってコントラストの高い補助光投射が可能となり、高精度の測距を行うことができる。なお、図７（ａ）に示されるように、ミラー専用のモータを設けず、この巻き上げの動力及びタイミングを兼用して反射板１７を光路中にセットするようにすれば、より無駄のない設計となる。
【００３１】
次に図８には第４の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示し説明する。本実施の形態は、フレネルレンズを二種類用意して、ＡＦ時と撮影時でこれらを切り換えて利用するものである。
【００３２】
図８（ａ）は、プロペラ状に二つのフレネルレンズ１５ａ，１５ｂを用意し、モータ３１でこれらを回転させて切り換えるものである。符号４はＸｅ管であり、フレネルレンズとの距離は１０ｍｍとする。フレネルレンズ１５ａの焦点距離は約１０ｍｍであり、Ｘｅ管４の前方にこれが配置されている時、所定の距離（例えば、１０ｍ）にて、Ｘｅ管の像が投影される。
【００３３】
一方、フレネルレンズ１５ｂは３５ｍｍの焦点距離を有し、これがＸｅ管４の前方１０ｍｍのところにあるときには有限距離への結像は起きず、写真画面内に均一な拡散照射が行われる。従って、先に図７（ｂ）に示したフローと同様、ＡＦ時と撮影時とでこれらのレンズ位置を切り替えてＸｅ管４を発光させることにより、ＡＦ時には鋭いパターンで、撮影時には均一なパターンで投光が行われ、正確なピント合わせ、正しい配光の露出による写真撮影が可能となる。
【００３４】
この実施の形態の変形例として、図８（ｂ）に示されるように、モータ３１の回転の力を送りネジ３５によって、スライドする力に変換し、二つのフレネルレンズ１５ａ，１５ｂを切り替えるようにしてもよい。
【００３５】
また、更なる変形例として図８（ｃ）のようにＸｅ管４の回りを、ロール状に設けられた二つのレンズ１５ａ，１５ｂが回転することにより切り替えられるように構成してもよい。
【００３６】
次に図９には第５の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示し説明する。本実施の形態は、フレネルレンズ１５の位置を切り替える例であり、更にピント合わせレンズ４７の制御を行う動力源のモータ３１の力を利用して上記フレネルレンズの位置切り替えを行う機構を具体的に示したものである。尚、第４の実施の形態では、被写体の輝度分布やセンサアレイを用いない所謂アクティブタイプの測距装置を一例として図示している。
【００３７】
図９（ａ）に示されるように、フレネルレンズ１５は、レール４０に沿って可動の状態で支持されている。また、レール４０の下部にはラック部４１が設けられている。そして、図９（ｂ）に示されるように、ラック部４１は、モータ３１を駆動するとピニオンギア４４の回転にて光軸方向にレール４０と共にスライドする。但し、ストッパ４２，４３によって、レール４０に配設されたフレネルレンズ１５の可動範囲は制限されるので、フレネルレンズ１５が、これらストッパ４２，４３を越えた位置となることはない。
【００３８】
このような構成により、ストッパ４２にフレネルレンズ１５が当接された時は拡散光が得られ、ストッパ４３に当接された時は、Ｘｅ管４の光は所定距離にてピント合わせされる形で鋭い光束のＡＦ用の投光が行われる。モータ３１を矢印の方向に回転させると、フレネルレンズ１５、ストッパ４３によって測距用の位置に当接される。この時、もう一つのピニオンギア４８も回転し、ピント合わせ用のラック４６をスライドさせる。レンズ４７が初期位置になると、スイッチ５４がＯＮするので、ＣＰＵ１０はこれを検出しモータ３１を止める。
【００３９】
この時、カメラの測距動作が可能で、Ｘｅ管４を発光させると鮮明なパターンが被写体に投射され、その光の反射から測距が可能となる。この測距結果に従ってＣＰＵ１０は、ピント合わせレンズ４７の制御を行うが、初期位置判定スイッチ５４のＯＦＦ後のモータ３１の回転回数等で位置を認識する。
【００４０】
そして、この時、図中の矢印方向とは逆方向にモータ３１を回転させるが、ギア比によって、フレネルレンズ１５はモータ３１の少しの回転でストッパ４２の方に当接されるようにする。こうして拡散光投射状態にし、ピント合わせレンズを正しい位置に動かした後、固定して、Ｘｅ管４を発光させることにより、良好なピント且つ配光による写真撮影が可能となる。
【００４１】
受光レンズ５１は、測距時にＸｅ管４から投射された測距用光の被写体からの反射信号光を集光し、光位置検出素子（ＰＳＤ）５０上にこれを結像させる。この結像位置ｘはＰＳＤ５０の信号をＡＦＩＣ４９が加工することにより求められるが、フレネルレンズ１５の光軸と、この受光レンズ５１の光軸間距離を基線長Ｂとすると、受光レンズ５１の焦点距離ｆを用いて、上記（１）式より被写体距離Ｌが求められる。この実施の形態と図８の第４実施の形態では、Ｘｅ管４の像のみが明瞭に投射されその回りに余計な有害光が出にくいので、このようなアクティブタイプのＡＦシステムにも応用可能である。
【００４２】
こうして撮影が終了すると、再度モータ３１は矢印方向に回転制御され、ピント合わせレンズ４７と、フレネルレンズ１５は初期位置に戻す。
以上説明したように、本発明によれば、従来からカメラが備えているストロボ手段を用いて単純な構成にて被写体のコントラストパターンに依存しない良好なピント合わせができるオートフォーカスカメラが提供できる。
【００４３】
尚、本発明の上記実施態様によれば、以下のごとき構成が得られる。
（１）被写体を照明し、写真撮影時の露出を補う発光源と光学系からなるストロボ手段と、
上記被写体からの光情報を利用して、上記被写体距離を決定する測距手段と、を有するカメラにおいて、
上記ストロボ手段を上記測距手段を作動時にも発光させる制御手段と、
上記制御手段によって制御される測距手段作動時と写真撮影時において上記ストロボ手段の照射パターンを切り換える切換手段と、
を具備することを特徴とするストロボ装置を有するカメラ。
（２）上記切換手段は、上記ストロボ用発光源と上記ストロボ光拡散用光学系の間隔を切換えることを特徴とする上記（１）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（３）上記切換手段は、上記ストロボ用発光源と上記ストロボ光拡散用フレネルレンズの間に挿入または退避可能な補助光学系を用いて上記照射パターンを切り換えることを特徴とする上記（１）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（４）上記切換手段は、上記ストロボ用光学系のレンズを切り換えることを特徴とする上記（１）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（５）カメラのピント合わせを行う可動のピント合わせ用レンズを有し、上記切換手段は上記ピント合わせ用レンズの駆動源を利用して切換動作を行うことを特徴とする上記（１）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（６）ストロボ発光源と、
上記ストロボ発光源からの照射光を被写体全体に第１のパターンで照射するための第１照射手段と、
上記ストロボ発光源からの照射光を被写体の一部のみに第２のパターンで照射する第２照射手段と、
上記被写体までの距離を測定する測距時には上記第２のパターンで照射し、上記被写体の撮影を行う写真撮影時には上記第１のパターンで照射するように照射パターンで照射するように照射パターンの切換制御を行う制御手段と、
を具備したことを特徴とするストロボ装置を有するカメラ。
（７）上記ストロボ装置は、上記発光源と上記発光源を被写体を照射するための投光レンズを有し、上記第１のパターンと上記第２のパターンの切り換えは、上記発光源と上記投光レンズの間隔を切り換えることを特徴とする上記（６）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（８）上記発光源と上記投光レンズの間隔の切換は、反射部材により光路長を変更することにより行うことを特徴とする上記（７）に記載のストロボ装置。
（９）上記ストロボ装置は、上記発光源と上記発光源を被写体に照射するための投光レンズを有し、補助光学系の挿脱により行う上記（６）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（１０）上記投光レンズは、フレネルレンズにより構成される上記（９）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（１１）上記発光源の照射側に第１および第２の光学系を可能に配置し、上記制御手段により、上記第１及び第２の光学系を切り換えることを特徴とする上記（１０）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（１２）上記第１および第２の光学系は一体に構成された２種類のフレネルレンズであることを特徴とする上記（１１）に記載のストロボ装置を有するカメラ。
（１３）ストロボ光を測距時の補助照明として使用する際には、ストロボ装置の照射角度を、写真撮影時に比較して狭くしたことを特徴とするストロボ装置を有するカメラ。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、単純且つ廉価、省スペースでありながら被写体のコントラストパターンに依存しない良好なピントが得られるストロボ装置を有するカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの概念図である。
【図２】測距装置たるＡＦ部１の測距原理を示す図である。
【図３】（ａ）はＸｅ管の前方にフレネルレンズ１５ａが配設された様子を示し、（ｂ）は一般のレンズが配設された様子を示す図である。
【図４】切換可能光学系の切り替え方式を示す概念図である。
【図５】第２の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】第３の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示す図である。
【図８】第４の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示す図である。
【図９】第５の実施の形態に係るストロボ装置を有するカメラの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ＡＦ部、２…切換可能光学系、３…ストロボ回路、４…Ｘｅ管、５…レリーズスイッチ、６，７…受光レンズ、８，９…光電変換センサアレイ、１０…ＣＰＵ、１１…被写体、１２…投光レンズ、１３…ＬＥＤ。

Claims (1)

1. 被写体撮影用の第１の照射パターンで発光するストロボ装置と、
   上記被写体の距離を測定する測距手段と、
   この測距手段による測距時に、上記ストロボ装置の光源と投光レンズの光路長を切り換えるための反射板を上記ストロボ装置の光路内に配置することによって、上記ストロボ装置の照射パターンを測距用の第２の照射パターンに切り換える照射パターン切換手段と、
   を具備したことを特徴とするストロボ装置を有するカメラ。

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