JP5309575B2

JP5309575B2 - 接近検出装置及びカメラ

Info

Publication number: JP5309575B2
Application number: JP2008016039A
Authority: JP
Inventors: 剛奥谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2008-01-28
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2028-01-28
Also published as: JP2009175586A

Description

本発明は、接近検出装置及びカメラに関する。

光学式接近検出装置は、投光素子と受光素子を横に並べて配置し、投光素子から投光されて物体で反射された光を受光素子で受光可能に構成し、受光素子の出力から物体の接近の有無を検知するものである。この種の接近検出装置をカメラのファインダ接眼検出装置（アイセンサとも呼ばれる）として用いることで、撮影者のファインダ接眼の有無を検出でき、接眼と同時に所定のカメラ動作を開始させることができる。

このようなアイセンサを備えたカメラでは、接眼検出を確実とするために、投光素子からの光を投光用光学系によって受光素子側に曲げるとともに、同様の受光用光学系を使用して撮影者での反射光を受光素子上に集光させるようにしている。つまり、投光光軸と受光光軸は平行ではなく、互いに交差する関係にある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２８６１９１号公報

しかしながら、光学系によって投光方向や受光方向を適切な角度に設定するには、光学系と投光／受光素子の光軸合わせを精度よく行う必要があり、組立作業効率が悪い。

請求項１に記載の接近検出装置は、投光素子と、前記投光素子により投光され物体で反射された光を受光する受光素子と、前記投光素子による投光を前記投光素子の投光光軸と前記受光素子の受光光軸とを含む面と直交する第１方向にのみ集光する投光素子用シリンドリカルレンズ部と、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介した光を射出する射出部とを有し、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部の凸部が前記投光素子へ向けて配置される投光素子用光学系と、前記物体で反射された光が入射する入射部と、前記入射部を介した光を前記投光素子の前記投光光軸と前記受光素子の前記受光光軸とを含む面と直交する前記第１方向にのみ集光して前記受光素子へ向けて射出する受光素子用シリンドリカルレンズ部とを有し、前記受光素子用シリンドリカルレンズ部の凸部が前記受光素子へ向けて配置される受光素子用光学系と、前記投光素子の前記投光光軸と前記受光素子の前記受光光軸とが所定距離で交差するように、前記投光素子の前記投光光軸を前記受光素子側へ傾けて前記投光素子を支持し、前記受光素子の前記受光光軸を前記投光素子側へ傾けて前記受光素子を支持する支持部とを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の接近検出装置は、請求項１に記載の接近検出装置において、前記投光素子用光学系は、前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線を、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介して前記射出部から射出し、前記投光素子による前記受光素子とは反対側の半値角外光線を、前記射出部から射出しないように構成されており、前記受光素子用光学系は、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介して前記射出部から射出された前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線が前記物体で反射された光を、前記入射部を介して前記受光素子用シリンドリカルレンズ部から前記受光素子へ向けて射出するように構成されていることを特徴とする。
請求項３に記載のカメラは、請求項１又は請求項２に記載の接近検出装置と、ファインダ接眼部とを備えるカメラであって、前記接近検出装置及び前記ファインダ接眼部は、前記カメラの背面において前記第１方向に沿って配置され、前記接近検出装置における前記投光素子用光学系の前記射出部及び前記受光素子用光学系の前記入射部は、前記カメラの背面において前記第１方向と直交する第２方向に沿って配置されていることを特徴とする。
請求項４に記載のカメラは、請求項３に記載のカメラにおいて、前記カメラの背面を成すカバーに前記第２方向に沿って形成された第１開口部及び第２開口部を更に備え、前記投光素子用光学系の前記射出部は、前記第１開口部に嵌合し、前記受光素子用光学系の前記入射部は、前記第２開口部に嵌合していることを特徴とする。
請求項５に記載のカメラは、請求項４に記載のカメラにおいて、前記投光素子用光学系は、前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線の一部が前記カバーにより遮光されることで前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線の残りが前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介して前記射出部から射出し、前記投光素子による前記受光素子とは反対側の半値角外光線が前記カバーにより遮光されることで前記射出部から射出しないように構成されていることを特徴とする。
請求項６に記載のカメラは、請求項５に記載のカメラにおいて、前記カバーは、光の反射率を小さくする措置がなされていることを特徴とする。
請求項７に記載のカメラは、請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のカメラにおいて、表示部を更に備え、前記接近検出装置、前記ファインダ接眼部及び前記表示部は、前記表示部、前記接近検出装置、前記ファインダ接眼部の順に、前記カメラの背面において前記第１方向に沿って配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、組立作業効率が向上する。

図１〜図５により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態におけるデジタルカメラの背面図であり、１は背面カバー、２は液晶モニタ、３は複数の操作部材、４はファインダ接眼部である。ファインダ接眼部４の直ぐ下には、接眼部４への接眼の有無を検知する接眼検出装置（アイセンサ）１０が設けられている。

図２に示すように、接眼検出装置１０は、赤外ＬＥＤ等から成る投光素子１１と、フォトトランジスタ等から成る受光素子１２とを有し、投光素子１１から発せられた赤外光をカメラ後方に射出するとともに、受光素子１２の受光量を検知して接眼の有無を検知する。すなわち、撮影者が接眼部４に接眼しているときは、投光された光が撮影者で反射されて受光素子１２に導かれるから、接眼していないときと比べて受光素子１２の受光量は多くなる。そこで、不図示の制御部は、受光素子１２の光電変換出力を所定の閾値と比較し、閾値以上のときに接眼と判断し、ＡＦ等のカメラ動作を開始する。
なお、ここで言う「接眼」とは、撮影者が接眼しようとしてある程度接眼部４に顔を近づけた状況をも含むものである。

以下、図２〜図５を参照して接眼検出装置１０の詳細構造を説明する。
各図において、ｘ方向はカメラ横方向、ｙ方向はカメラ上下方向、ｚ方向は接眼部４の光軸方向にそれぞれ相当し、これら３方向は互いに直交する関係にある。

図２において、接眼検出装置１０は、投光系（左）と受光系（右）とが、ｚ方向の中心軸Ｚに対してほぼ線対称となるように配置されて成る。中心軸Ｚは、ｙ方向に見たときに接眼部４の光軸と一致する。

上述した投光素子１１および受光素子１２は、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ）１３の投光素子実装部１３ｅおよび受光素子実装部１３ｒにそれぞれ実装されている。そして、図３に示すように、投光素子１１の投光光軸Ｚｅおよび受光素子１２の受光光軸Ｚｒは、それぞれ軸Ｚ側に傾いており、軸Ｚ上において交差する。両光軸Ｚｅ，Ｚｒの交点は、カメラ背面から所定の距離（例えば、５０ｍｍ）だけ離れた位置となるよう調整され、実質的にこの距離よりも撮影者が近づいたら接眼と判断されるようになっている。

このように本実施形態では、実質的な遠側の検出限界距離上で光軸Ｚｅ，Ｚｒが交差する。限界付近では射出光の強度は弱くなるが、射出光およびその反射光は、光軸に近いほど強度が高いから、遠側限界で光軸を交差させることにより、限界付近で軸Ｚ上に位置する物体の検出を確実にすることができる。因みに、上述した特許文献１の接眼検出装置では、遠側の検出限界距離よりも近側で両光軸が交差する構成のため、限界付近の検出を確実とするには、所定の反射率の物体を想定した場合において（定量的に比較するため）、本実施形態と比べてより射出距離の長い投光素子、あるいはより感度の高い受光素子を用いる必要があり、コストアップとなる。

１４Ｅは投光用光学系，１４Ｒは受光用光学系である。両光学系１４Ｅ，１４Ｒは同一形状とされ、それぞれ背面カバー１に形成された窓部１ａに嵌め込まれる嵌合部１４ａと、ｘ方向に延在するシリンドリカルレンズ部１４ｂと、後方（カメラ前方）に突出する脚部１４ｃとが一体に構成されて成る。図４，図５から分かるように、各シリンドリカルレンズ部１４ｂは、ｙｚ平面上では各素子１１，１２側に凸とされ、これにより光学系１４Ｅ，１４Ｒへの入射光は、ｙ方向に集光されて強度を増す。一方、図２から分かるように、シリンドリカルレンズ部１４ｂは、ｘｚ平面上では凸でも凹でもないので、ｘ方向に関しては素通しである。

このように両光学系１４Ｅ，１４Ｒは、ｘｚ平面上ではレンズを構成しないので、投／受光光軸Ｚｅ，Ｚｒを軸Ｚ側に傾ける役割は果たさない。本実施形態では、図２のごとく素子１１，１２自体を軸Ｚ側に傾けて配置することで、光軸Ｚｅ，Ｚｒを軸Ｚ側に傾斜させている。

なお、光学系１４Ｅ，１４Ｒの材料として、可視光カット／赤外光透過のものを用いれば、窓１ａを介して外部から内部構造が視認されることはない。

図２において、１５は押さえ部材、１６は押さえ板であり、これらの部材１５，１６で各素子１１，１２や光学系１４Ｅ，１４Ｒが位置決め支持される。押さえ部材１５は、光学系１４Ｅ，１４Ｒの脚部１４ｃを支持する部分１５ａと、光学系１４Ｅ，１４Ｒの上部を背面カバー１との間に挟持する部分１５ｂ（図５）と、素子１１，１２を押さえるために左右に張り出す部分１５ｃとを有し、突起１５ｄにてカメラ本体に固定される。押さえ板１６は、ＦＰＣ１３の各素子実装部１３ｅ，１３ｒを支持する左右の斜面部１６ｅ，１６ｒを有する。素子実装部１３ｅ，１３ｒは、この斜面部１６ｅ，１６ｒによって姿勢（傾き）が規定され、かつ背面カバー１の突起１ｂおよび押さえ部材１５の張り出し部１５ｃとによって位置が規制される。これにより自ずと投／受光素子１１，１２の角度と位置が決まり、投光光軸Ｚｅおよび受光光軸Ｚｒの方向が決まる。またＦＰＣ１３の中央部分は、押さえ部材１５と押さえ板１６によって挟持される。

ここで、押さえ板１６を予めカメラ本体に固定するとともに、上記素子１１，１２、ＦＰＣ１３、光学系１４Ｅ，１４Ｒおよび押さえ部材１５を部組化し、その部組をカメラ本体に組み込むようにすることで、組立てを容易に行える。また押さえ板１５は、単独の部材を用いてもよいが、液晶モニタ２を固定する板部材に一体に形成してもよく、これにより部品点数の低減が図れる。なお、支持機構の構成は押さえ部材１５や押さえ板１６に限定されない。

次に、至近距離の検出機能について説明する。
図２において、Ｅ１は主光線の射出範囲、Ｅ２は半値角外光線の射出範囲、ラインＬは主光線による至近側の検出限界を示している。本実施形態では、より至近側の検出を可能とするために、半値角外の光線を利用している。

ここで、近接検知用の投光素子においては、半値角外光線は強度が弱いため使用できず、逆に半値角外光線が迷光として検出に悪影響を及ぼさないように、これを遮光部材で遮光するのが一般的である。しかし、微弱な半値角外光線であっても、ごく至近の物体検知には利用可能である。そこで本実施形態では、図５に示すように、押さえ部材１５の上部分１５ｂの下に空間を設けることで、投光素子１１の半値角外光線の一部を投光用光学系１４Ｅのシリンドリカルレンズ部１４ｂに導く光路を確保した。同様に受光側においても上記のような空間を設けることで、半値角外光線の反射光を受光素子１２に導く光路を確保した。

投光素子１１からの半値角外光線は、シリンドリカルレンズ部１４ｂの図示右側部分を通り、主光線よりも近側に射出される。したがって、ラインＬよりも手前に物体が存在していた場合、半値角外光線はその物体で反射し、反射光は、受光側のシリンドリカルレンズ１４ｂの左側部分を通って受光素子１２に受光される。上述したように、両シリンドリカルレンズ部１４ｂは、半値角外光線およびその反射光をｙ方向に集光してその強度を増し、一方、半値角外光線の射出範囲Ｅ２および受光範囲をｘ方向に狭めることはないので、極めて近距離における近接検知が可能となる。

なお、図２から分かるように、範囲Ｅ２を超える半値角外光線は、押さえ部材１５によって遮光され、同様に逆側（外側）の半値角外光線は、背面カバー１によって遮光される。これらの遮光部は、迷光防止のため反射率を小さくする措置が施されている。

以上のように本実施形態では、投／受光素子１１，１２自体を軸Ｚ側に傾けて配置することで光軸Ｚｅ，Ｚｒを軸Ｚ側に傾斜させ、軸Ｚ上で交差させている。また、投光素子１１からの半値角外光線を利用して近距離における近接検知を実現している。つまり、通常距離における検出も近距離における検出も、光学系で光線を曲げて所望の方向に導く構成にはなっていないので、各素子１１，１２と各光学系１４Ｅ，１４Ｒとの精密な光軸合わせは不要であり、光軸合わせに必要なスペースの確保や部品の大きさに気を遣う必要がなく、また組立作業効率もよい。特にシリンドリカルレンズ部１４ｂを用いることで、ｘ方向（シリンドリカルレンズ部１４ｂの延在方向）に素子１１，１２の位置が多少ばらついても性能に大きな影響を与えないので、組立てを比較的ラフに行える。

因みに特許文献１のものは、レンズやプリズムで光線を曲げることで投／受光光軸の交差、および近距離検出を実現しているため、レンズやプリズムと投光／受光素子の光軸合わせを精度よく行う必要があり、スペース的にも組立作業効率においても本実施形態と比べて不利である。

本発明の一実施形態におけるカメラの背面図。カメラに設けられた接眼検出装置の構造を説明する図。投光／受光光軸の方向を説明する図。接眼検出装置を図２のｘ方向に見た断面図。接眼検出装置の斜視図。

符号の説明

１背面カバー
４ファインダ接眼部
１０接眼検出装置
１１投光素子
１２受光素子
１３フレキシブルプリント基板
１４ｂシリンドリカルレンズ部
１４Ｅ投光用光学系
１４Ｒ受光用光学系
１５押さえ部材
１６押さえ板
Ｅ１主光線の射出範囲
Ｅ２半値角外光線の射出範囲
Ｚｅ投光光軸
Ｚｒ受光光軸

Claims

投光素子と、
前記投光素子により投光され物体で反射された光を受光する受光素子と、
前記投光素子による投光を前記投光素子の投光光軸と前記受光素子の受光光軸とを含む面と直交する第１方向にのみ集光する投光素子用シリンドリカルレンズ部と、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介した光を射出する射出部とを有し、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部の凸部が前記投光素子へ向けて配置される投光素子用光学系と、
前記物体で反射された光が入射する入射部と、前記入射部を介した光を前記投光素子の前記投光光軸と前記受光素子の前記受光光軸とを含む面と直交する前記第１方向にのみ集光して前記受光素子へ向けて射出する受光素子用シリンドリカルレンズ部とを有し、前記受光素子用シリンドリカルレンズ部の凸部が前記受光素子へ向けて配置される受光素子用光学系と、
前記投光素子の前記投光光軸と前記受光素子の前記受光光軸とが所定距離で交差するように、前記投光素子の前記投光光軸を前記受光素子側へ傾けて前記投光素子を支持し、前記受光素子の前記受光光軸を前記投光素子側へ傾けて前記受光素子を支持する支持部とを備えること
を特徴とする接近検出装置。
請求項１に記載の接近検出装置において、
前記投光素子用光学系は、前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線を、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介して前記射出部から射出し、前記投光素子による前記受光素子とは反対側の半値角外光線を、前記射出部から射出しないように構成されており、
前記受光素子用光学系は、前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介して前記射出部から射出された前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線が前記物体で反射された光を、前記入射部を介して前記受光素子用シリンドリカルレンズ部から前記受光素子へ向けて射出するように構成されていること
を特徴とする接近検出装置。
請求項１又は請求項２に記載の接近検出装置と、ファインダ接眼部とを備えるカメラであって、
前記接近検出装置及び前記ファインダ接眼部は、前記カメラの背面において前記第１方向に沿って配置され、
前記接近検出装置における前記投光素子用光学系の前記射出部及び前記受光素子用光学系の前記入射部は、前記カメラの背面において前記第１方向と直交する第２方向に沿って配置されていること
を特徴とするカメラ。
請求項３に記載のカメラにおいて、
前記カメラの背面を成すカバーに前記第２方向に沿って形成された第１開口部及び第２開口部を更に備え、
前記投光素子用光学系の前記射出部は、前記第１開口部に嵌合し、
前記受光素子用光学系の前記入射部は、前記第２開口部に嵌合していること
を特徴とするカメラ。
請求項４に記載のカメラにおいて、
前記投光素子用光学系は、前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線の一部が前記カバーにより遮光されることで前記投光素子による前記受光素子側の半値角外光線の残りが前記投光素子用シリンドリカルレンズ部を介して前記射出部から射出し、前記投光素子による前記受光素子とは反対側の半値角外光線が前記カバーにより遮光されることで前記射出部から射出しないように構成されていること
を特徴とするカメラ。
請求項５に記載のカメラにおいて、
前記カバーは、光の反射率を小さくする措置がなされていること
を特徴とするカメラ。
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
表示部を更に備え、
前記接近検出装置、前記ファインダ接眼部及び前記表示部は、前記表示部、前記接近検出装置、前記ファインダ接眼部の順に、前記カメラの背面において前記第１方向に沿って配置されていること
を特徴とするカメラ。