特開 2024-177337 距離検出システム、撮像装置、及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024177337

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】距離検出システム、撮像装置、及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/40 20210101AFI20241212BHJP

   G03B 17/55 20210101ALI20241212BHJP

   G03B 17/18 20210101ALI20241212BHJP

   G03B 13/36 20210101ALI20241212BHJP

   G03B 17/56 20210101ALI20241212BHJP

   G01S 17/88 20060101ALI20241212BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20241212BHJP

   H04N 23/56 20230101ALI20241212BHJP

   H04N 23/50 20230101ALI20241212BHJP

   H04N 23/63 20230101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

G02B7/40

G03B17/55

G03B17/18

G03B13/36

G03B17/56 Z

G01S17/88

G01C3/06 120Q

H04N23/56

H04N23/50

H04N23/63 300

【審査請求】有

【請求項の数】23

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024173283

(22)【出願日】2024-10-02

(62)【分割の表示】P 2020127511の分割

【原出願日】2020-07-28

(31)【優先権主張番号】P 2019141086

(32)【優先日】2019-07-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 悠人

(72)【発明者】

【氏名】内藤 大

(72)【発明者】

【氏名】根本 歩

(72)【発明者】

【氏名】松本 航平

(72)【発明者】

【氏名】道心 雄大

(57)【要約】

【課題】被写体までの距離を検出するための照射光を、撮像装置が備えるレンズ鏡筒等の構成部材に遮られることなく対象物に照射することができる距離検出装置を提供する。
【解決手段】カメラ１００のレンズ装置２００を取り囲む位置に取り付けられる距離検出装置３００を設ける。距離検出装置３００は、対象領域を照射光で照射する発光素子３０９と、対象領域上の対象物による、照射光の反射光を受光する受光素子３１０とを有する。距離検出装置３００は、発光素子３０９が照射光を照射してから受光素子３１０が反射光を受光するまでの時間に基づいて、対象物までの距離を示す距離情報を取得し、距離情報を通信する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象領域を照射光で照射する発光手段と、
前記対象領域上の対象物による、前記照射光の反射光を受光する受光手段と、
前記発光手段が前記照射光を照射してから前記受光手段が前記反射光を受光するまでの時間に基づいて、前記対象物までの距離を示す距離情報を取得する取得手段と、
前記距離情報を通信する通信手段と、を有し、
撮像装置が備えるレンズ装置に対し、当該レンズ装置を取り囲む位置に取り付けられる
ことを特徴とする距離検出装置。

【請求項2】

前記レンズ装置の被写体側の端部に着脱可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の距離検出装置。

【請求項3】

複数の前記発光手段を有し、
前記複数の発光手段は、それぞれ異なるタイミングで照射光を照射する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の距離検出装置。

【請求項4】

少なくとも１つの前記発光手段の照射光軸は、前記レンズ装置が備える撮像光学系の光軸と平行でない
ことを特徴とする請求項３に記載の距離検出装置。

【請求項5】

前記複数の発光手段のうち、前記距離検出装置の中心軸からの垂直方向の距離が第１の距離である第１の発光手段の方が、前記中心軸からの垂直方向の距離が第１の距離より小さい第２の距離である第２の発光手段より、前記照射光軸の傾きが大きい
ことを特徴とする請求項４に記載の距離検出装置。

【請求項6】

前記第１の発光手段は、前記第２の発光手段よりも前記距離検出装置の径方向内側に配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の距離検出装置。

【請求項7】

前記複数の発光手段のうち、前記第１の発光手段は、前記第２の発光手段より先に前記対象領域を照射光で照射する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の距離検出装置。

【請求項8】

前記発光手段から前記受光手段までの距離が、前記発光手段から前記距離検出装置の中心軸までの距離よりも長い
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項9】

前記発光手段と前記受光手段とは、前記中心軸と直交する面において、前記中心軸を挟んで対向する位置に配置される
ことを特徴とする請求項８に記載の距離検出装置。

【請求項10】

前記発光手段と前記受光手段と前記通信手段とを備える配線基板を有し、
前記通信手段は、前記配線基板における前記発光手段と前記受光手段との中間の位置に配置される
ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の距離検出装置。

【請求項11】

前記距離検出装置が有する前記通信手段は、前記撮像装置が有する通信手段と、前記レンズ装置が備える撮像光学系の光軸と直交する面において、同一方向に配置される
ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項12】

前記発光手段から前記距離検出装置が有する前記通信手段までの距離は、前記受光手段から前記通信手段までの距離よりも長い
ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項13】

前記配線基板と前記距離検出装置の中心軸を挟んで対向する位置に配置される放熱部材を有する
ことを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項14】

前記距離検出装置が前記レンズ装置に着脱するために用いられる着脱手段を有し、
前記着脱手段は、
前記レンズ装置が備える撮像光学系の光軸から前記距離検出装置の径方向外側に向かって付勢された操作部材と、
前記操作部材の切り欠き部と嵌合する曲げ部が形成された被ロック部材と、
前記光軸と平行方向に付勢され、段差形状部が形成されたスライド部材と、を有し、
前記操作手段の非操作時において、前記被ロック部材は、前記スライド部材によってロックされ、前記操作手段の操作時には、前記ロックが解除される
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項15】

前記操作手段の押下時に、前記被ロック部材のロックが解除されることによって、前記操作手段は、前記光軸を中心とした周方向に移動できる状態となり、
前記操作手段の非押下時は、前記被ロック部材がロックされることによって、前記操作手段は、前記周方向に移動できない状態となる
ことを特徴とする請求項１４に記載の距離検出装置。

【請求項16】

前記操作手段の非押下時に、前記被ロック部材は、前記スライド部材に形成された段差形状部に当接してロックされ、
前記操作手段の押下時は、前記段差形状部が前記被ロック部材から離れて、前記ロックが解除される
ことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の距離検出装置。

【請求項17】

前記被ロック部材は、柔軟部材で形成された端部を有する
ことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項18】

前記スライド部材が有する前記段差形状部は、それぞれ異なる角度を有する
ことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項19】

前記光軸を挟んで対向する位置に配置された複数の前記着脱手段を有する
ことを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項20】

前記操作手段は、前記距離検出装置の外周面よりも径方向に延出して配置される
ことを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項21】

前記操作手段は、前記距離検出装置の外周上の第１の点から第２の点までの外径円弧と、前記第１の点における第１の接線と、前記第２の点における第２の接線とで囲まれる領域に配置される
ことを特徴とする請求項２０に記載の距離検出装置。

【請求項22】

前記発光手段を前記通信手段と電気的に接続するための第１の信号配線と、前記受光手段を前記通信手段と電気的に接続するための第２の信号配線とが設けられた配線基板を有し、
前記第１の信号配線と、前記第２の信号配線とは、前記配線基板の積層方向に互いに重ならないように設けられる
ことを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項23】

前記発光手段からの照射光を走査する走査手段を有する
ことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項24】

前記発光手段を前記通信手段と電気的に接続するための第１の信号配線と、前記受光手段を前記通信手段と電気的に接続するための第２の信号配線と、前記走査手段を前記通信手段と電気的に接続するための第３の信号配線とを有する配線基板を有し、
前記第１の信号配線と、前記第２の信号配線と、前記第３の信号配線とは、前記配線基板の積層方向に互いに重ならないように設けられる
ことを特徴とする請求項２３に記載の距離検出装置。

【請求項25】

前記発光手段は、前記通信手段に対して、前記走査手段および前記受光手段よりも近い位置に配置される
ことを特徴とする請求項２４に記載の距離検出装置。

【請求項26】

前記距離検出装置の受光手段と、前記撮像装置の前記撮像手段とは、光軸方向に異なる位置に配置される
ことを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項27】

前記距離検出装置の受光手段は、前記撮像装置の前記撮像手段よりも光軸方向の被写体側に配置される
ことを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項28】

前記撮像装置は、前記レンズ装置が保有する突出量情報から算出される前記距離検出装置と前記撮像手段との距離情報を補正値として記録する制御部を備える
ことを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の距離検出装置。

【請求項29】

前記制御部は、前記距離検出装置が取得した距離情報に、前記補正値を加えた値を被写体までの距離情報として記録する
ことを特徴とする請求項２８に記載の距離検出装置。

【請求項30】

前記制御部は、前記レンズ装置が光軸方向に進退する毎に、その進退した可動量を記録する
ことを特徴とする請求項２９に記載の距離検出装置。

【請求項31】

前記制御部は、前記距離検出装置が取得した距離情報に前記補正値を加え、前記可動量を加減した値を被写体までの距離情報として記録する
ことを特徴とする請求項３０に記載の距離検出装置。

【請求項32】

請求項１乃至３１のいずれか１項に記載の距離検出装置と、
前記レンズ装置を介して被写体を撮像する撮像手段と、を有する
ことを特徴とする撮像装置。

【請求項33】

前記撮像により取得された撮像画像を表示する表示手段、を有し、
前記表示手段は、前記距離検出装置から受信した前記距離検出装置の姿勢情報を前記撮像画像に重ねて表示する
ことを特徴とする請求項３２に記載の撮像装置。

【請求項34】

前記表示手段は、前記距離検出装置から受信した前記距離情報を示す画像を前記撮像画像に重ねて表示する
ことを特徴とする請求項３３に記載の撮像装置。

【請求項35】

前記撮像画像のエッジ部と、前記距離検出装置から受信した前記距離情報を示す画像のエッジ部とが一致するように、前記距離情報を示す画像を補正する補正手段を有する
ことを特徴とする請求項３４に記載の撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被写体の距離情報を取得する距離検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

スマートフォン等が普及し、撮影の機会や写真撮影枚数が大幅に増加しており、周辺技術の進歩により撮像画像の画質や解像感が向上している。更に画質や解像感を高めるために、撮像装置から被写体までの距離情報（画像の奥行情報）を画素ごとに取得する技術がある。撮影前に距離情報を取得して、ＡＦ（自動焦点調節）の高速化、白とびや黒つぶれ等の発生箇所を補完する等の撮影補助、２次元画像に対する３次元的な画像表現が可能となる。撮影時の距離情報を用いて、背景と主被写体の画像にコントラスト差を設定したり、主被写体の輪郭を強調したり、主被写体に向けられている外光により発生する陰影を調整することができる。撮影時に保持した距離情報を用いて撮影後に、主被写体へ照射される外光の向きを変更する画像処理や前記補完が可能となる。また多視点撮影、拡張現実、仮想現実等の分野では３次元空間のマッピングに距離情報が活用される。画像や映像から距離情報を取得するための距離画像は、画素ごとに被写体の距離情報を表す画像である。

【0003】

ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式は、撮像装置から被写体に向けて測距光を照射し、その反射光を距離画像取得用の撮像素子が受光するまでにかかる時間から距離を算出する方法である。例えば、所定の照射パターンにより強度変調された赤外光が被写体に照射される。被写体により反射された赤外光は撮像素子で受光され、照射パターンの照射時点と受光時点との時間差が検出されて距離値が算出される。距離値は画素ごとにビットマップ状に集められ、距離画像データとして保存される。特許文献１に開示された装置は、撮像装置本体に配置された測距光照射器の照射方向をアクチュエータにより変化させて、全撮影範囲への測距光の照射を行う。ユーザがどのような撮影画角で撮影を行っても、撮影画像全域での距離画像を正しく取得できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１５７０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図２４は、測距光照射器が配置された撮像装置の側面と、距離画像の一例を示す図である。図２４（Ａ）に示すように、撮像装置本体１００には、測距光照射器３０１が設けられている。距離画像を取得するためには、測距光照射器３０１から照射した測距光３５４が、被写体に届く必要がある。特許文献１の開示内容にしたがって、測距光照射器３０１を撮像装置本体１００に配置すると、図２４（Ａ）のように、測距光３５４は、撮像装置本体１００に設けられたレンズ鏡筒２００に遮られて、被写体まで届かない（ケラレが発生する）。

【0006】

図２４（Ｂ）は、測距光３５４がレンズ鏡筒２００に遮られた場合の距離画像３５９を示す。被写体を含む画角領域において、測距光３５４が照射されない領域が存在する場合、距離画像取得用の撮像素子は、当該照射されない領域の範囲に関して、測距光３５４の受光ができない。図２４（Ｂ）では、測距光３５４が照射されず、距離画像を取得できない領域を領域３６５として示している。領域３６５は無限遠として出力されてしまう。

【0007】

本発明は、撮像装置に取り付けられ、被写体までの距離を検出するための照射光を、撮像装置が備えるレンズ鏡筒等の構成部材に遮られることなく対象物に照射することができる距離検出装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施形態の距離検出装置は、対象領域を照射光で照射する発光手段と、前記対象領域上の対象物による、前記照射光の反射光を受光する受光手段と、前記発光手段が前記照射光を照射してから前記受光手段が前記反射光を受光するまでの時間差に基づいて、前記対象物までの距離を示す距離情報を取得する取得手段と、前記距離情報を通信する通信手段と、を有する。前記距離検出装置は、撮像装置が備えるレンズ装置に対し、当該レンズ装置を取り囲む位置に取り付けられる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の距離検出装置によれば、被写体までの距離を検出するための照射光を、撮像装置が備えるレンズ鏡筒等の構成部材に遮られることなく対象物に照射することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】カメラシステムの外観斜視図である。

【図2】距離検出装置を説明する分解斜視図である。

【図3】カメラシステムの回路構成を説明する図である。

【図4】ＴＯＦシステムを説明する図である。

【図5】撮像画像と距離画像とを説明する図である。

【図6】距離検出装置の取付け位置の調整方法を説明する図である。

【図7】カメラシステムの回路構成を説明する図である。

【図8】発光素子の配置と、発光素子からの照射光の照射範囲を説明する図である。

【図9】カメラシステムの回路構成を説明する図である。

【図10】走査デバイスの構成と照射範囲とを説明する図である。

【図11】撮像画像と距離画像とを示す図である。

【図12】取付け機構の分解斜視図の一例である。

【図13】距離検出装置をレンズ装置に取り付ける前の状態を示す図である。

【図14】操作レバーの操作時における距離検出装置の状態を示す図である。

【図15】操作レバーの操作時における距離検出装置の状態を示す図である。

【図16】操作レバーの操作時における距離検出装置の状態を示す図である。

【図17】操作レバーの非操作時における距離検出装置の状態を示す図である。

【図18】距離検出装置の構成例を示す図である。

【図19】ＦＰＣに設けられた信号配線の一例を説明する図である。

【図20】ＦＰＣに設けられた信号配線の一例を説明する図である。

【図21】ＦＰＣに設けられた信号配線を説明する図である。

【図22】ＦＰＣに設けられた信号配線を説明する図である。

【図23】ＦＰＣに設けられた信号配線を説明する図である。

【図24】測距光照射器が配置された撮像装置の側面と距離画像の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。各実施形態では、撮像装置（以下、カメラとも称す）１００が備えるレンズ装置２００に距離検出装置３００が装着されたカメラシステム１の例を示す。

【0012】

［第１実施形態］
図１乃至図６を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１はカメラシステム１の外観斜視図である。説明の便宜上、カメラ１００の底面には、互いに直交するＸ軸およびＺ軸を定義し、Ｘ軸およびＺ軸のそれぞれに対して直交する軸をＹ軸と定義する。カメラ１００の光軸Ｏの方向はＺ軸に平行な方向とし、被写体側を前側と定義する。またレンズ装置２００の光軸Ｏを中心とする半径方向において光軸Ｏに近い側を内周側または径方向内側とし、光軸から離れる側を外周側または径方向外側と定義する。

【0013】

カメラ１００の正面には、レンズ装置２００が設けられている。距離検出装置３００は、レンズ装置２００の被写体側の端部（前端部）にて取付け機構（不図示）によりレンズ装置２００の周囲（外周）を取り囲む位置に取付けられている。レンズ装置２００については、カメラ１００の本体部に対して着脱可能でもよく、また両者が一体的に構成されていてもよい。

【0014】

距離検出装置３００は、レンズ装置２００に対して着脱可能であるか、またはレンズ装置２００と一体的に構成される。例えば、距離検出装置３００は、その中心軸がレンズ装置２００が備える撮像光学系の光軸Ｏと略一致するように取り付けられる。したがって、以下の距離検出装置３００に関する説明で用いる「光軸Ｏ」という用語は、距離検出装置３００の中心軸と同等の意味に適宜読み替えることができるものとする。距離検出装置３００は、光軸Ｏを中心とした円環形状を成し、発光部３０１および受光部３０２を備える。レンズ装置２００の前面レンズは距離検出装置３００の開口部から前側に露出した状態である。距離検出装置３００はカメラ１００に対してケーブル２を介して電気的に接続されており、各種情報の通信や給電が行われる。

【0015】

距離検出装置３００は、レンズ装置２００の前端部の周囲を取り囲むように配置されるので、距離検出装置３００の照射光（測距光）に対し、レンズ装置２００等の障害物によるケラレは発生しない。撮像装置の画角領域内への照射を行い、測距光を距離画像取得用の撮像部で受光して、距離画像を取得することができる。距離画像は、カメラ１００と被写体との距離を示す距離情報を表す画像である。

【0016】

図２は、距離検出装置３００の分解斜視図である。距離検出装置３００は、フロントカバー３０４、発光部３０１、受光部３０２、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと略称する）３０６、接続端子３０７、取付け機構３０３、リアカバー３０５を備える。

【0017】

発光部３０１は対象領域を照射光で照射する。発光部３０１は、発光素子３０９を備える。受光部３０２は、受光素子（ＴＯＦセンサ）３１０と、レンズユニット３０８を備える。レンズユニット３０８は、受光素子３１０の前面側、つまり対象領域上の対象物である被写体の側に配置される結像レンズを含む。

【0018】

発光素子３０９と、受光素子３１０と、制御用ＩＣ（ＴＯＦ－ＣＰＵ）３５０（図３）は、ＦＰＣ３０６と電気的に接続されている。制御用ＩＣ（ＴＯＦ－ＣＰＵ）３５０は、発光素子３０９および受光素子３１０を制御する。接続端子３０７は、ＦＰＣ３０６に実装されており、フロントカバー３０４とリアカバー３０５がビス等により締結固定された状態において、フロントカバー３０４とリアカバー３０５の境目で外部に露出する。取付け機構３０３は、距離検出装置３００がレンズ装置２００に着脱するために用いられる着脱手段として機能する。取付け機構３０３内の操作部材である操作レバーをスライドさせることで、レンズ装置２００と距離検出装置３００の取り付けが可能となる。

【0019】

図３は、本実施形態のカメラシステム１の主要な電気的構成を示すブロック図である。まず、カメラ１００およびレンズ装置２００の構成について説明する。カメラ１００は、ＭＰＵ１０１乃至絞り装置２０６を有する。カメラ１００の本体部に内蔵されたマイクロコンピュータ（以下、「ＭＰＵ」と称する）１０１は、カメラ１００の動作制御を司る。ＭＰＵ１０１は各構成要素に対して様々な処理や指示を実行する。ＭＰＵ１０１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）、入出力制御回路（Ｉ／Ｏ ＣＯＮＴＲＯＬ）、マルチプレクサ、タイマ回路等を含むマイコン内蔵のワンチップＩＣ回路構成である。ＭＰＵ１０１はカメラシステム１の制御をソフトウエアにより行うことができる。電池１０２はカメラ１００の電源であり、電源回路１０３に接続される。電源回路１０３は、出力電圧を後述する各回路に供給する。

【0020】

スイッチ群１０６は、例えばレリーズボタン１１８の半押し操作でオンになるスイッチ（ＳＷ１）、レリーズボタン１１８の全押し操作でオンになるスイッチ（ＳＷ２）を含む。また、スイッチ群１０６は、露出を設定するためのスイッチ（絞り、シャッタ速度設定ＳＷ）等の各種操作スイッチを含む。スイッチ群１０６による信号はＭＰＵ１０１が取得する。

【0021】

測距回路１０８は被写体距離の測定を行い、測定データをＭＰＵ１０１に出力する。被写体距離の測定方法に関して、例えばアクティブ方式では、カメラ１００側から光を照射して、被写体からの反射光を受光することにより被写体距離情報を取得可能である。パッシブ方式では、画面に対応して設けられたラインセンサ等の撮像センサの像信号を読みとることにより、被写体像に対応する焦点位置から位相差検出方式での演算を行い、被写体距離情報を検出可能である。また、測距回路１０８は被写体が人物である場合に顔検知や瞳検知等の、特徴領域の検出を行うことが可能である。

【0022】

ＭＰＵ１０１は、カメラ側接点１１６とレンズ側接点２０７を介してレンズ装置２００と通信を行う。レンズ装置２００が備えるレンズ制御回路２０１は、ＭＰＵ１０１との間で通信を行い、ＡＦ（オートフォーカス）駆動回路２０３を介して撮影レンズ２０５を駆動し、焦点調節の制御を行う。図３では便宜上、１枚の撮影レンズ２０５のみを図示しているが、実際はフォーカスレンズ等、多数のレンズ群によって撮像光学系が構成される。ＡＦ駆動回路２０３は、例えばステッピングモータ等を備え、レンズ制御回路２０１の制御指令にしたがってフォーカスレンズの位置を変化させ、焦点合わせを行う。またレンズ制御回路２０１は、絞り駆動回路２０４を介して絞り装置２０６を駆動し、露出制御を行う。絞り駆動回路２０４は、例えばオートアイリス等を備え、レンズ制御回路２０１の制御指令にしたがって絞り装置２０６の開口径を変化させ、光学的に絞り値を調整する。

【0023】

カメラ１００の本体部が備える焦点距離検出回路１０９は、撮影レンズ２０５の焦点距離情報をＭＰＵ１０１に出力する。例えば、撮影レンズ２０５が単焦点レンズである場合、固定の焦点距離を示すデータがＭＰＵ１０１に送られる。また撮影レンズ２０５がズームレンズである場合、ズームエンコーダ（不図示）により検出される撮影レンズ２０５のズーム停止位置に応じた焦点距離を示すデータがＭＰＵ１０１に送られる。

【0024】

表示部１１０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、液晶ビューファインダ（ＥＶＦ）、有機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスを備え、撮影に関する情報や画像情報等を表示する。なお、表示部１１０には、有機ＥＬなどを用いてもよい。

【0025】

シャッタ１１４は、撮像素子１１３の前面側に設けられていて、撮像素子１１３を遮光状態にする位置と撮像素子１１３を露光状態にする位置とに移動可能である。撮像素子１１３には、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）によるイメージセンサが使用され、露光時に受光した光束に応じた画像信号を光電変換により出力する。これにより、被写体が撮像される。

【0026】

ケーブル２は、カメラ本体部側の接続端子１１５と距離検出装置３００側の接続端子３０７とを繋ぐ接続部材である。ケーブル２、接続端子１１５および接続端子３０７を介して、ＭＰＵ１０１とＴＯＦ－ＣＰＵ３５０が相互通信を行い、またカメラ本体部から距離検出装置３００へ電力供給を行うことができる。すなわち、接続端子３０７は、各種情報（例えば、距離情報）をカメラ１００に通信する第１の通信手段であり、接続端子１１５は、各種情報を距離検出装置３００に通信する第２の通信手段である。本実施形態ではカメラ本体部が電池１０２を備えるが、距離検出装置３００にも電池を備える構成でもよい。

【0027】

次に、距離検出装置３００の回路構成について説明する。距離検出装置３００は、発光部３０１乃至姿勢検出部３５３を有する。発光部３０１は、発光素子３０９を有する。受光部３０２は、受光素子３１０とレンズユニット３０８を有する。ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０は、距離検出装置３００全体を制御する。発光部３０１は光源駆動部３５１と電気的に接続されており、ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０からの制御信号により、光源駆動部３５１が発光素子３０９を発光させる。発光素子３０９には一般的に、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＶＣＳＥＬ（面発光レーザー）等が用いられ、使用される光の波長域は近赤外線等の不可視光域である。

【0028】

被写体３５６は照射対象領域上の対象物である。照射光３５４は被写体３５６によって反射され、その反射光３５５を受光部３０２が受光する。受光部３０２は、レンズユニット３０８と受光素子３１０を備える。被写体３５６からの反射光３５５はレンズユニット３０８で結像された後、受光素子３１０が受光して光電変換を行い、距離画像生成用のアナログ信号を出力する。受光素子３１０が出力するアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ３５２が取得してデジタル信号に変換する。デジタル信号はＴＯＦ－ＣＰＵ３５０に送信される。姿勢検出部３５３は、角速度センサ、加速度センサまたは傾斜センサ等、水準器機能を備え、距離検出装置３００の姿勢情報を検出して、検出信号をＴＯＦ－ＣＰＵ３５０に出力する。姿勢情報に基づいて、カメラ１００と距離検出装置３００の取付け調整を行うことができる。

【0029】

発光部３０１と受光部３０２を用いた距離検出は、カメラ１００のＭＰＵ１０１からの指令に従ってＴＯＦ－ＣＰＵ３５０が各部に制御信号を送信することで行われる。例えば、スイッチ群１０６に含まれる電源スイッチのオンが検出された場合、表示部１１０は画面上に、カメラ１００の撮像素子１１３による第１のライビュー表示と、距離検出装置３００の受光素子３１０による第２のライブビュー表示を行う。距離検出装置３００によるライブビュー表示については、発光素子３０９から被写体への照射の中止や、照射光３５４の照射量の調整を行うことで表示状態や表示内容を変更することができる。表示部１１０における画像の表示方法としては、第１のライブビュー表示と、第２のライブビュー表示を、分割した２画面に表示する方法と、各表示画像を重畳して表示する方法がある。あるいは、第１または第２のライブビュー表示を任意に選択して表示する方法等がある。

【0030】

カメラシステム１において、レリーズボタン１１８が全押し操作されてスイッチ（ＳＷ２）がオンすると、カメラ１００の撮影動作と距離検出装置３００の撮影動作が開始する。あるいは、レリーズボタン１１８が半押し操作されてスイッチ（ＳＷ１）がオンすると、発光部３０１の照射準備の指示が行われ、電力供給が行われる。必要に応じてスイッチ（ＳＷ１）とスイッチ（ＳＷ２）とで機能を分けることができる。例えばスイッチ（ＳＷ１）のオン操作で距離検出装置３００の撮影動作を開始させ、スイッチ（ＳＷ２）のオン操作でカメラ１００の撮影動作を開始させることができる。

【0031】

ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０は、Ａ／Ｄコンバータ３５２から取得したデジタル信号、つまり距離画像データに対応する信号を、距離検出装置側の接続端子３０７、ケーブル２、カメラ側の接続端子１１５を介してＭＰＵ１０１に送信する。

【0032】

ＭＰＵ１０１は、カメラ１００で撮影された撮像画像と距離検出装置３００で撮影した距離画像を取得して画像処理を行う。ＭＰＵ１０１は、撮像画像と距離画像との合成処理を行うことで３次元画像のデータを生成して記録装置（不図示）に保存する。保存方法には、合成後の３次元画像データを保存する方法と、撮像画像に対して距離画像を付与してデータを保存する方法と、撮像画像と距離画像の各データを別々に保存する方法等がある。

【0033】

図４（Ａ）は、ＴＯＦシステムを説明する図である。
発光素子３０９は、ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０の制御信号により、例えば、１０ＭＨｚで変調された照射光３５４を発生させて被写体３５６を照射する。被写体３５６からの反射光３５５は、レンズユニット３０８により結像され、被写体３５６との距離に応じた遅れ時間をもって受光素子３１０に到達する。この遅れ時間から、ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０はカメラシステム１から被写体３５６までの距離を算出する（ＴＯＦ方式）。例えば、遅れ時間が１０ナノ秒である場合、光速度は３０万ｋｍ／秒であるため、被写体距離３５７は、３ｍ（＝１０ナノ（０．０００００００１）秒×３０万ｋｍ／秒）となる。すなわち、ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０は、発光部３０１が照射光を照射してから受光部３０２が反射光を受光するまでの時間に基づいて、距離情報を算出（取得）する。

【0034】

図４（Ｂ）は、距離検出装置３００とカメラ１００の撮像素子１１３との距離を示した図である。図４（Ｂ）では、距離検出装置３００で取得した被写体距離３５７を距離情報Ｌとする。ここでは、距離情報Ｌをレンズユニット３０８までの距離としているが、実際は、受光素子３１０までの距離となる。

【0035】

距離検出装置３００は、レンズ装置２００の前端部に取り付けるため、カメラ１００の撮像素子１１３とレンズユニット３０８は光軸方向にｌ（スモールエル）分だけ離れた距離に固定される。そのため、レンズ装置２００は距離検出装置３００の位置情報を保持（保有）しており、カメラ１００にレンズ装置２００を取り付けたときに、ＭＰＵ１０１は距離情報ｌ（突出量情報）を取得する。したがって、ＭＰＵ１０１は、距離検出装置３００より取得した距離情報Ｌを基に、撮像素子１１３からレンズユニット３０８間の距離ｌを補正値として記憶し、ＭＰＵ１０１は補正値である距離ｌを加えた被写体までの距離情報Ｌ+ｌとして記録する。

【0036】

撮影者によってレンズ装置２００が交換された場合、交換後のレンズ装置２００の位置情報より、補正値である距離ｌが変化する。ＭＰＵ１０１は、レンズ装置２００が交換されたことを検知し、距離検出装置３００の位置情報を取得することで補正値である距離lを補正値として記憶部へ記録する。

【0037】

また、レンズ装置２００がズーム操作やフォーカス駆動により全長が変動する場合、距離検出装置３００は光軸方向Ｏへの進退に伴って、前後する。

【0038】

図４（Ｃ）は、距離検出装置３００がΔｌだけ被写体３５６側に移動した図である。この時、ＭＰＵ１０１は、距離情報ｌに距離検出装置３００の移動量Δｌを加えた、距離情報ｌ+Δｌとして記録する。同様に、移動量Δｌだけ被写体３５６から遠ざかるように移動した場合は距離情報ｌ-Δｌとして記録する。したがって、ＭＰＵ１０１はズーム操作やフォーカス駆動に連動し、移動量Δｌ（可動量）の加減を連続的に取得する。

【0039】

図５は、カメラシステム１によって取得される撮像画像と距離画像とを説明する図である。
図５（Ａ）は、距離検出装置３００を正面から見た状態を示す。
距離検出装置３００は、例えば、図５（Ａ）に示す位置に発光素子３０９と受光素子３１０とを備えている。図５（Ｂ）は、カメラ１００が撮影した撮像画像３５８を示す。図５（Ｃ）は、距離検出装置３００が撮影した距離画像３５９を示す。

【0040】

図５（Ｃ）では、ＴＯＦシステムにより取得された被写体距離を白黒の濃淡で表している。被写体である人物の顔部分（特徴領域）に対応した画角中央付近において、精度よく被写体距離が取得されている。発光素子３０９における照射範囲と被写体との距離とに応じて、被写体距離の取得精度が異なる。画角中央付近の周辺部は、発光素子３０９における照射範囲外であるため、被写体距離の取得精度が良くない。被写体の特徴領域に対応する被写体距離を表すマップを、被写体距離マップ３６４と呼ぶ。

【0041】

カメラシステム１では、距離検出装置３００が、レンズ装置２００の先端に配置されている。したがって、発光部３０１からの照射光３５４が、被写体に到達するまでの過程で、カメラ１００やレンズ装置２００により遮られない（ケラレが発生しない）。同様に、被写体３５６からの反射光３５５が、受光部３０２に到達するまでの過程で、カメラ１００やレンズ装置２００により遮られない。そして、カメラシステム１が、撮像画像と、精度良く得られた距離画像とを合成することで、立体感のある３次元画像を出力することができる。例えば、図５（Ｂ）に示す撮像画像３５８と、図５（Ｃ）に示す距離画像３５９とを合成した場合、被写体距離マップ３６４が取得できた人物の顔部分について３次元（凹凸感等）を表現した画像を取得することができる。

【0042】

図６は、カメラ１００に対する距離検出装置３００の取付け位置の調整方法を説明する図である。
レンズ装置２００に距離検出装置３００を装着する際、カメラ１００で撮影した撮像画像と、距離検出装置３００で撮影した距離画像の撮影画角とで、光軸Ｏを中心とした回転方向のズレが生じる場合がある。この場合、カメラ１００で撮影した撮像画像と距離検出装置３００で撮影した距離画像とを合成すると、撮影画角の異なる画像同士が重なるので、３次元画像の取得が困難となる。以下に、距離検出装置３００の装着時に発生し得るズレを抑制、もしくは修正する位置調整方法について説明する。

【0043】

まず、図６（Ａ）を参照して、姿勢検出による取付け位置の調整方法について説明する。図６（Ａ）は、カメラ１００が有するＬＣＤまたは不図示の液晶ビューファインダ（ＥＶＦ）などの表示部１１０に、ライブビュー画像が表示されている様子を示す。図６（Ａ）のように、カメラ１００が有するＭＰＵ１０１は、表示部１１０に表示されているライブビュー画像に重ねて、表示部１１０に対する水平／垂直の基準線３６１を表示する。水平／垂直の基準線３６１は、例えば、グリッド線や光軸Ｏに直交する線等である。また、ＭＰＵ１０１は、距離検出装置３００の姿勢検出部３５３で検出された距離検出装置３００の姿勢情報を、接続端子３０７および接続端子１１５を介して距離検出装置３００から取得する。そして、ＭＰＵ１０１は、取得した姿勢情報を示すバー３６０をライブビュー画像に重ねて表示する。これにより、撮影者は、距離検出装置３００が、光軸Ｏを中心にどの程度回転方向にズレているかを容易に認識することができる。そして、撮影者は、表示部１１０に表示された基準線３６１およびバー３６０を見ながら、カメラ１００に対する距離検出装置３００の取付け位置を調整することができる。

【0044】

図６（Ａ）に示す例では、ＭＰＵ１０１は、距離検出装置３００の姿勢をバー３６０で表示するが、基準線３６１に対する距離検出装置３００の傾きを撮影者が認識することができれば、他の表示方法を適用可能である。また、姿勢検出部３５３は、距離検出装置３００内に配置されていればよいが、検出精度を高めるために、距離検出装置３００内において、光軸Ｏからより離れた位置に配置することが好ましい。

【0045】

次に、図６（Ｂ）乃至図６（Ｄ）を参照して、画像情報による取付け位置の調整方法について説明する。図６（Ｂ）は、カメラ１００が撮影している撮像画像のライブビュー画像を示す。図６（Ｃ）は、カメラ１００に対して、光軸Ｏを中心に所定量回転方向にズラして装着された距離検出装置３００で撮影している距離画像のライブビュー画像を示す。図６（Ｄ）は、カメラ１００の表示部１１０に、ライブビュー画像が表示されている様子を示す。

【0046】

図６（Ｄ）に示すように、ＭＰＵ１０１は、表示部１１０には、図６（Ｂ）に示す撮像画像のライブビュー画像に重ねて、図６（Ｃ）に示す距離画像のライブビュー画像を重ねて表示する。これにより、撮影者は、距離検出装置３００が、光軸Ｏを中心にどの程度回転方向にズレているかを容易に認識することができる。また、撮影者は、表示部１１０に表示された撮像画像のライブビュー画像と距離画像のライブビュー画像を見ながら、カメラ１００に対する距離検出装置３００の取付け位置を調整することができる。

【0047】

次に、撮影後に、カメラ１００内の画像処理によって、画像間の光軸Ｏを中心とする回転方向のズレを補正する方法を説明する。ＭＰＵ１０１は、図６（Ｂ）に示す撮像画像のエッジ部と、図６（Ｃ）に示す距離画像のエッジ部を抽出する。撮像画像のエッジ部は、例えば、被写体の色彩やコントラストが急激に変わる箇所である。距離画像のエッジ部は、例えば、距離情報が急激に変わる箇所である。ＭＰＵ１０１は、距離画像を回転移動させて、エッジ部同士が一致するように補正し、撮像画像に重ねて表示する。ＭＰＵ１０１は、撮像画像と距離画像との合成時には、図６（Ｃ）に示す距離画像は撮像画像に対して傾いているので、切り取り（トリミング）することで３次元画像に仕上げる。

【0048】

次に、図１２乃至図１６を参照して、距離検出装置３００をレンズ装置２００の先端に取付け機構３０３を用いて取り付け固定する方法について説明する。
図１２は、取付け機構３０３の分解斜視図の一例である。
取付け機構３０３の取付けベース３１１は、ビス３１２を用いてフロントカバー３０４にビス固定されている。取付けベース３１１が、フロントカバー３０４に一体的に形成されていてもよいし、リアカバー３０５に取り付いていてもよい。

【0049】

スライド部材であるスライダー３１３は、取付けベース３１１に組み込まれる。スライダー３１３は、取付けベース３１１に対して、光軸Ｏと平行方向に動作可能なように、バネ３１４で－Ｚ方向に付勢され、取付けベース３１１の不図示のリブに対して摺動動作している。また、スライダー３１３には、複数の段差形状部（第１ロック壁３１３ａ乃至第５ロック壁３１３ｆ）が形成されている。

【0050】

操作レバー３１５は、スライダー３１３を取付けベース３１１と操作レバー３１５で挟み込む位置に配置されている。操作レバー３１５は、取付けベース３１１の不図示の箇所に組み込まれているバネ３１６によって、光軸Ｏから放射方向、つまり距離検出装置３００の径方向外側に向かって付勢されている。操作レバー３１５は、バネ３１６により上記放射方向に沿った動作を可能とする。また、フロントカバー３０４、リアカバー３０５に挟持されており、距離検出装置３００の外形円周方向への動作を可能とする。

【0051】

スライド羽根３１７は、スライダー３１３と操作レバー３１５との間に配置され、取付けベース３１１とリアカバー３０５の不図示のリブにて挟持されている。スライド羽根３１７の動作については後述する。スライド羽根３１７は、薄板形状で形成されており、金属部３１７ａを有する。また、スライド羽根３１７は、柔軟部材で形成された端部として、例えば、ゴム部３１７ｂを有する。

【0052】

図１３は、距離検出装置３００をレンズ装置２００に取り付ける前の状態を示す図である。
図１３（Ａ）は、光軸Ｏ側から距離検出装置３００を見た状態を示す。
距離検出装置３００をレンズ装置２００に取り付ける前の状態、つまり操作レバー３１５の非操作時では、操作レバー３１５は、距離検出装置３００の外周面よりも、距離検出装置３００の径方向外側に延出した位置に配置されている。図１３（Ａ）に示す距離検出装置３００には、複数の操作レバー３１５が設けられている。したがって、距離検出装置３００は、光軸Ｏを挟んで対向する位置に配置された複数の取付け機構３０３を有する。

【0053】

図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に対応する側面図である。また、図１３（Ｃ）は、図１３（Ｂ）におけるＡ－Ａ線での断面を示す。
図１３（Ｃ）に示す状態では、スライド羽根３１７とレンズ装置２００は接触していない。操作レバー３１５は、バネ３１６に付勢されて、光軸Ｏを基準とした放射方向Ｅへ飛び出た位置にある。このときに、操作レバー３１５の軸３１５の切り欠き部３１５ａとスライド羽根３１７の立ち曲げ部３１７ｃとが嵌合する関係となっている。また、スライド羽根３１７のカム穴３１７ｄが、フロントカバー３０４の摺動ダボ３０４ａと摺動する関係となっている。

【0054】

図１３（Ｃ）に示す状態では、被ロック部材であるスライド羽根３１７のロック部３１７ｅと、スライダー３１３の第１ロック壁３１３ａとは、当接または近接した状態にある。したがって、操作レバー３１５を距離検出装置３００の円周方向Ｆ（図１３（Ｃ）では時計回り）の方向に操作しても、スライド羽根３１７のロック部３１７ｅが、スライダー３１３の第１ロック壁３１３ａに接触してロックされている。これにより、操作レバー３１５が回転規制され、操作レバー３１５は、光軸Ｏを中心とした周方向に移動できない状態となっている。

【0055】

一方、操作レバー３１５を距離検出装置３００の円周方向Ｆ’（図１３（Ｃ）では反時計回り）に操作しようとすると、フロントカバー３０４と操作レバー３１５とが接触することにより、操作レバー３１５が回転規制される。

【0056】

図１４乃至図１６は、操作レバー３１５の操作時における距離検出装置３００の状態を示す。
操作レバー３１５の操作時には、スライド羽根３１７がロックされた状態が解除される。図１４（Ａ）は、撮影者が操作レバー３１５を放射方向Ｅとは逆方向に押下したときの距離検出装置３００の状態を示す。操作レバー３１５の押下時には、操作レバー３１５は、距離検出装置３００の内部へ入り込むように動作する。

【0057】

図１４（Ｂ）は、図１４（Ａ）の状態での断面を示す。撮影者が、操作レバー３１５をバネ３１６の付勢力に抗する方向（－Ｅ方向）に押下すると、切り欠き部３１５ａが、スライド羽根３１７の立ち曲げ部３１７ｃに沿うようにして動作する。この時に、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、操作レバー３１５の斜面部３１５ｂが、スライダー３１３の斜面部３１３ｂと接触し、スライダー３１３はＺ方向へ移動する。操作レバー３１５を押下した状態では、スライダー３１３は、Ｚ方向へ押しつけられるので、スライド羽根３１７のロック部３１７ｅからスライダー３１３の第１ロック壁３１３ａが離れる。これにより、スライドバネ３１７のロックが解除され、操作レバー３１５の回転規制も解除されて、操作レバー３１５が、光軸Ｏを中心とした周方向に移動できる状態となる。

【0058】

図１６は、撮影者が操作レバー３１５を押下したまま、円周方向Ｆに回転操作したときの距離検出装置３００の状態を示す。
図１６（Ａ）に示すように、撮影者が操作レバー３１５を円周方向Ｆに回転操作すると、スライド羽根３１７が、距離検出装置３００の内周側すなわちレンズ装置２００に向かう方向に動作する。図１６（Ｂ）は、操作レバー３１５の回転操作後の取付け機構３０３の断面を示す。スライド羽根３１７が、図１６（Ｂ）に示す位置に移動すると、レンズ装置２００がスライド羽根３１７のゴム部３１７ｂで挟持される。これにより、レンズ装置２００に距離検出装置３００を固定保持することが可能となる。

【0059】

撮影者が操作レバー３１５を－Ｅ方向に押下した状態で円周方向Ｆに回転操作させると、操作レバー３１５の切り欠き部３１５ａとスライド羽根３１７の立ち曲げ部３１７ｃとが連動して動作する。スライド羽根３１７が円周方向Ｆに向かって移動すると、フロントカバー３０４の摺動ダボ３０４ａとカム穴３１７ｄが摺動し、スライド羽根３１７が、レンズ装置２００に向かう方向（－Ｅ方向）に移動する。

【0060】

図１６（Ｂ）に示す状態のときに、スライド羽根３１７のゴム部３１７ｂが、レンズ装置２００の溝部２００ａに押し付けられる。図１６（Ａ）に示すように、取付け機構３０３は、光軸Ｏを挟んで対向する位置に２箇所配置されており、ゴム部３１７ｂが、レンズ装置２００の溝部２００ａに押し付けられることで、距離検出装置３００が、レンズ装置２００を挟持し、固定される。

【0061】

図１７は、撮影者が、図１６（Ａ）の状態から操作レバー３１５を離した時、つまり操作レバーの非押下時（非操作時）における距離検出装置３００の状態を示す図である。
撮影者が操作レバー３１５を押下している状態から手放すと、図１７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、操作レバー３１５が、距離検出装置３００の外周面からＥ方向に飛び出た状態になる。一方、スライド羽根３１７は、図１６に示す状態を保持しているので、距離検出装置３００は、レンズ装置２００に固定されている。

【0062】

図１７（Ｂ）は、図１７（Ａ）の状態のときの取付け機構３０３の断面を示す。
操作レバー３１５は、切り欠き部３１５ａとスライド羽根３１７ｃが摺動しながら、バネ３１６の付勢力によって、距離検出装置３００の外形側へ押し出される。
操作レバー３１５が、図１７（Ｂ）の位置に移動すると、スライダーが、操作レバー３１５によってＺ方向に付勢されている状態が解除される。したがって、スライド羽根３１７のロック部３１７ｅとスライダー３１３の第２ロック壁３１３ｃとが当接または近接した状態に配置される。これにより、スライド羽根３１７がロックされ、距離検出装置３００が、レンズ装置２００を挟持し固定保持された状態を維持することができる。

【0063】

操作レバー３１５を円周方向Ｆに回転しようとしても、摺動ダボ３０４ａとカム穴３１７ｄの係合と、ロック部３１７ｅと第２ロック壁３１３ｃとの当接によって、距離検出装置３００がレンズ装置２００を固定保持する状態が維持される。また、レンズ装置２００の溝部２００ａにスライド羽根３１７が嵌まり込んでいるので、距離検出装置３００は不用意に動くことはない。

【0064】

以上説明した構成によって、距離検出装置３００が、レンズ装置２００に対して固定保持される。レンズ装置２００の外径が、上記の例と異なる場合、第２ロック壁３１３ｃの代わりに、第３ロック壁３１３ｄ、第４ロック壁３１３ｅまたは第５ロック壁３１３ｆにより、距離検出装置３００がレンズ装置２００を挟持する状態を維持することができる。第２ロック壁３１３ｃ乃至第５ロック壁３１３ｆは、それぞれ異なる角度の面で形成されている。すなわち、第２ロック壁３１３ｃ乃至第５ロック壁３１３ｆに形成された面は、スライド羽根３１７の位置に応じた角度を有している。なお、第１ロック壁３１３ａを形成する面の角度を他のロック壁を形成する面の角度と異ならせてもよい。

【0065】

図１３に示すように、操作レバー３１５が、距離検出装置３００の外周から径方向外側へ飛び出た位置に配置されているのは、以下の理由による。距離検出装置３００の前面側（フロントカバー３０４側）に操作レバー３１５を配置した場合は、撮影者が操作レバー３１５を操作する際に撮影者の手等がレンズ装置２００に遮られてしまう。一方、距離検出装置３００の背面側（リアカバー３０５側）に操作レバー３１５を配置した場合は、撮影者がレンズ装置２００を操作する際に操作レバー３１５を不用意に触ってしまう。したがって、操作レバー３１５は、距離検出装置３００の径方向外側へ飛び出た位置に配置されているのが好適である。

【0066】

図１３（Ａ）に示すように、操作レバー３１５は、距離検出装置３００の外径円弧と、距離検出装置３００の外周上の第１の点における第１の接線と、第２の点における第２の接線とで囲まれる領域に配置される。第１の接線と第２の接線とは直交している。また、上記外径円弧は、第１の点から第２の点までの外径円弧である。例えば、第１の接線は、Ｘ方向の接線Ｘ’であり、第２の接線は、Ｙ方向の接線Ｙ’である。これにより、レンズ装置２００に距離検出装置３００が固定された状態で机上等に置かれた場合にも、操作レバー３１５は、直接机上に接触することはなく、不用意に取付け機構３０３のロックは解除されない。

【0067】

図１８は、発光部３０１および受光部３０２の発熱を考慮した距離検出装置３００の構成例を示す図である。
距離検出装置３００に配置される発光素子３０９と受光素子（ＴＯＦセンサ）３１０は、それぞれが発熱源となり、距離検出装置３００の検出精度、操作に影響を及ぼす恐れがある。以下、発光素子３０９を含む発光部３０１と、受光素子（ＴＯＦセンサ）３１０を含む受光部３０２を発熱源とする。

【0068】

図１８（Ａ）は、距離検出装置３００を、フロントカバー３０４を外し正面から見た状態を示す。図１８（Ａ）に示すように、距離検出装置３００内の配線基板であるＦＰＣ３０６は、発光部３０１、受光部３０２、接続端子３０７を備えている。また、ＦＰＣ３０６は、リアカバー３０５側に沿って配置されているが、フロントカバー３０４側に配置されてもよい。図１８に示す例では、発光部３０１内の発光素子３０９、受光部３０２内の受光素子（ＴＯＦセンサ）３１０、接続端子３０７が、ＦＰＣ３０６に実装されている。

【0069】

図１８（Ａ）に示す例では、発光部３０１と受光部３０２は、光軸Ｏを中心としたＹ軸上に配置されている。発光部３０１から受光部３０２までの距離を距離Ｈ１とする。また、光軸Ｏすなわち距離検出装置の中心軸から発光部３０１までを距離Ｈ２とする。発光部３０１と受光部３０２とは、距離Ｈ１が距離Ｈ２よりも長くなるように配置される。図１８（Ａ）に示す構成では、発熱源である発光部３０１と受光部３０２との距離が遠いので、距離検出装置３００の局所的な温度上昇を抑えることができる。

【0070】

発光部３０１と受光部３０２は、光軸Ｏを中心としたＹ軸上に配置されなくてもよい。発光部３０１と受光部３０２がＹ軸上に配置できない場合であっても、発光部３０１から受光部３０２までの距離Ｈ１が光軸Ｏから発光部３０１までの距離Ｈ２よりも長くなるようにすればよい。発光部３０１と受光部３０２とを、光軸Ｏと直交する面において、光軸Ｏを挟んで対向する位置に配置することで、距離検出装置３００内では距離Ｈ２に対して長い距離Ｈ１を設定することができる。

【0071】

接続端子３０７は、ＦＰＣ３０６に配置した発光部３０１と受光部３０２の中間の位置に配置される。したがって、接続端子３０７から見て、ＦＰＣ３０６は、発光部３０１と受光部３０２に向かって二手に分岐している。このような構成により、距離検出装置３００の外観部に露出する接続端子３０７に関して、発光部３０１と受光部３０２から伝わる熱による温度上昇を抑えることができる。なお、接続端子３０７の位置は、ＦＰＣ３０６における発光部３０１と受光部３０２の中間の位置に限定されない。

【0072】

図１８（Ｂ）は、距離検出装置３００における接続端子３０７の配置の一例を示す。
発光部３０１から接続端子３０７までの距離を距離Ｈ３とする。受光部３０２から接続端子３０７までの距離を距離Ｈ４とする。接続端子３０７は、距離Ｈ３が距離Ｈ４よりも長くなるように配置される。したがって、図１８（Ｂ）に示す接続端子３０７は、図１８（Ａ）に示す接続端子３０７と比べて、受光部３０２側に寄って配置されている。このような構成では、発光部３０１が、受光部３０２に対して高い発熱性を有する発光素子３０９を備えていても、接続端子３０７の温度上昇を抑えることができる。一方で、受光部３０２が、発光部３０１に対して高い発熱性を有する受光素子（ＴＯＦセンサ）３１０を備える場合には、接続端子３０７を発光部３０１側に配置するようにする。

【0073】

前述した図１に示すように、カメラ１００と距離検出装置３００とは、ケーブル２によって電気的に接続されている。したがって、距離検出装置３００の接続端子３０７は、ケーブル２によって、カメラ１００の接続端子１１５と最短で接続するのが好適である。このために、距離検出装置３００の接続端子３０７は、カメラ１００の接続端子１１５と、光軸Ｏと直交する面において、光軸Ｏを基準として同一方向に配置される。

【0074】

図１８（Ｃ）は、距離検出装置３００に熱対策部材３３０を配置した例を示す。熱対策部材３３０として、銅やアルミニウム製の金属製の板金やグラファイトシートなどの放熱部材を使用する。
熱対策部材３３０は、光軸Ｏすなわち距離検出装置３００の中心軸を挟んでＦＰＣ３０６と対向する位置（Ｙ軸を基準として対向する位置）に配置される。熱対策部材３３０の取付け位置は、図１８（Ｃ）に示す位置に限定されない。熱対策部材３３０は、ＦＰＣ３０６と略同一の平面上に配置すればよい。このような構成により、距離検出装置３００におけるＺ軸方向の厚みを増すことなく、熱対策部材３３０を配置することができる。図１８（Ｃ）に示す構成例では、接続端子３０７の配置位置と光軸Ｏを挟んで対向した位置に熱対策部材３３０が配置されるので、図１８（Ｂ）に示す構成例と比較して、接続端子３０７の温度上昇を抑えることができる。なお、図１８（Ｃ）では、ＦＰＣ３０６と熱対策部材３３０とは略同等の長さとしているが、ＦＰＣ３０６と熱対策部材３３０とは、同等の長さでなくてもよい。また、距離検出装置３００が熱対策部材３３０を複数有していてもよい。図１８（Ｃ）の熱対策部材３３０は、発光部３０１と受光部３０２を接続するように配置されているが、発光部３０１と受光部３０２のそれぞれに熱対策部材３３０を配置してもよい。

【0075】

図１９および図２０は、ＦＰＣ３０６に設けられた信号配線の一例を説明する図である。
図１９は、ＦＰＣ３０６に設けられた信号配線の平面図を示す。図２０は、ＦＰＣ３０６の断面図を示す。図２０（Ａ）は、図１９のＳ１－Ｓ１線での断面を示し、図２０（Ｂ）は、図１９のＳ２－Ｓ２線での断面を示す。

【0076】

ＦＰＣ３０６の構成と、ＦＰＣ３０６に設けられた各信号の配線位置について説明する。図１９に示すように、第１の信号配線である発光信号配線７２１ｂは、発光素子３０９と接続端子３０７とを電気的に接続する。光源駆動部３５１（図３）からの、発光素子３０９を駆動するためのアナログ信号は、発光信号配線７２１ｂを介して、発光素子３０９へと送信される。発光素子３０９を駆動するためのアナログ信号は、例えば、発光素子３０９から照射光３５４を高周波で変調させるための変調信号を含む。

【0077】

また、第２の信号配線である受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄは、受光素子３１０と接続端子３０７を電気的に接続する。受光素子３１０から出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄコンバータ３５２（図３に図示）によりデジタル信号に変換され、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄを介して、接続端子３０７へと送信される。このデジタル信号は、距離画像として、ケーブル２、接続端子１１５を介してＭＰＵ１０１に送信される。
図２０に示すように、ＦＰＣ３０６は、絶縁体層７２０と、絶縁体層７２０の一方の面に積層して形成された第１の配線層７２１と、絶縁体層７２０の他方の面に積層して形成された第２の配線層７２２とを備えている。図２０（Ａ）に示すように、第１の配線層７２１には、ＧＮＤ配線７２１ａおよび一対の受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄが配線されている。また、第２の配線層７２２にも、ＧＮＤ配線７２１ａが配線されている。また、図２０（Ｂ）に示すように、第１の配線層７２１には、発光信号配線７２１ｂも配線されている。第１の配線層７２１および第２の配線層７２２は、絶縁体であるカバーレイ７２３により覆われて、ＧＮＤ配線７２１ａおよび発光信号配線７２１ｂ、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄが保護されている。

【0078】

次に、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄの配線方法について説明する。受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄは、第１の配線層７２１において、ＧＮＤ配線７２１ａで側方から囲まれるとともに、絶縁体層７２０を介して第２の配線層７２２に設けられたＧＮＤ配線７２１ａで下方からも囲まれている。また、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄは、並列に配線され、ＧＮＤ配線７２１ａと受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄとの間と、受光信号配線７２１ｃと受光信号配線７２１ｄとの間に、空隙７２４が設けられている。以上説明した構成により、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄは、差動信号配線を形成している。これにより、高速伝送信号配線である受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄと、隣接する信号配線間の電磁界的な結合による信号波形干渉（クロストーク）が抑制される。

【0079】

次に、発光信号配線７２１ｂの配線方法について説明する。
図１９に示すように、発光信号配線７２１ｂは、発光素子３０９から接続端子３０７に向かうように、距離検出装置３００の正面から見て（－Ｚ方向から見て）時計回りに配線されている。

【0080】

仮に、図１９に示す線分Ｌ６の配線ルート（反時計回りのルート）上に、発光信号配線７２１ｂが配線された場合を想定する。この場合、発光信号配線７２１ｂは、絶縁体層７２０を挟んで、ＦＰＣ３０６の積層方向に受光素子３１０または受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄと対向する位置を通過する。この位置において、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄと発光素子信号配線７２４の間でクロストークが発生し、発光素子３０９から照射される照射光量の精度が低下するか、または受光素子３１０から出力されるアナログ信号にノイズが発生する。その結果、距離検出装置３００が取得する距離画像の精度が低下してしまう。

【0081】

クロストークを防ぐためには、発光信号配線７２１ｂを受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄに対して、ＦＰＣ３０６の積層方向および面方向に離間して配線する方法が考えられる。しかし、発光信号配線７２１ｂを離間して配線した分だけＦＰＣ３０６が積層方向および面方向に拡大し、距離検出装置３００が大型化してしまう。

【0082】

本実施形態では、図１９に示すように、発光信号配線７２１ｂを時計回りに設けることで、発光信号配線７２１ｂを、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄに対してＦＰＣ３０６の積層方向に重なることなく、且つ、面方向に隣接することなく配線することができる。以上の構成により、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄと発光素子信号配線７２４との間で発生するクロストークを防ぎ、精度よく距離画像を取得することができる。

【0083】

以上説明した本実施形態の距離検出装置３００は、レンズ装置２００の被写体側の端部に取り付けられているので、発光部３０１からの照射光がレンズ装置２００に遮られることなく、距離画像情報を取得することができる。本実施形態では、距離検出装置３００は円環形状である例を説明したが、距離検出装置３００は、レンズ装置２００の先端付近に配置されていれば、円環形状以外の構成を有していてもよい。

【0084】

［第２実施形態］
図７および図８を参照して、第２実施形態について説明する。
図７は、カメラシステム１の主要な電気的構成を示すブロック図である。
第１実施形態で説明したカメラシステム１と同じ部分については、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。図７に示すように、発光部３０１には、複数の発光素子５０１Ａ乃至５０１Ｈが設けられている。発光部３０１では、ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０で制御された信号より、光源駆動部３５１が複数の発光素子を駆動して、各発光素子から照射光３５４を被写体に向かって照射させる。このように、発光部３０１に発光素子を複数配置することで、カメラ１００の撮影画角に対する照射光３５４の照射範囲を増やすことができる。したがって、発光素子の照射範囲、配置数を考慮することで、撮影画角の全ての領域を照射光３５４によって照射することも可能である。

【0085】

各発光部３０１が、同時に各発光素子から照射光３５４を被写体に向かって照射すると、照射光３５４同士が重なる場合に、距離情報の検出精度が良くなくなることがある。したがって、各発光部３０１は、同時発光ではなく、異なるタイミングで発光してもよい。

【0086】

図８は、第２実施形態における複数の発光素子の配置と、各発光素子からの照射光の照射範囲を説明する図である。
図８では、距離検出装置３００が発光素子を８個搭載している例を説明するが、発光素子の個数は何個でもよい。図８（Ａ）は、光軸Ｏと平行に照射光を照射するように各発光素子を配置した距離検出装置３００を正面から見た状態を示す。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す配置例の場合の、カメラ１００の撮影画角５００に対する各発光素子からの照射光の照射範囲を示す。

【0087】

図８（Ａ）において、各発光素子５０１Ａ、５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｆ、５０１Ｇ、５０１Ｈは、それぞれ光軸Ｏから等距離であって、かつ、各発光素子間が等間隔となるように配置されている。図８（Ｂ）において、照射範囲５０１ａ乃至５０１ｈは、図８（Ａ）の発光素子５０１Ａ乃至５０１Ｈによる照射範囲にそれぞれ対応している。距離検出装置３００に発光素子を複数配置することで、カメラ１００の撮影画角５００に対する照射光の照射範囲を増やすことができる。これにより、前述のＴＯＦシステムによって被写体距離を取得できる範囲を広げることが可能となる。

【0088】

しかし、図８（Ｂ）に示すように、一般的な撮影画角５００は、撮像素子１１３の縦横比が異なるため、Ｙ軸方向が短くなっている。したがって、光軸ＯからＹ方向に離れて配置されている発光素子５０１Ａ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｈの照射範囲５０１ａ、５０１ｄ、５０１ｅ、５０１ｈは、撮影画角５００からはみ出やすい。

【0089】

以下に、複数の発光素子の好適な配置について説明する。好適な配置例では、例えば、少なくとも１つの発光素子の照射光軸は、光軸Ｏと平行でない。図８（Ｃ）は、各発光素子を光軸Ｏ方向に対して所定角度傾けて照射するように配置した距離検出装置３００を側面から見た状態を示す。図８（Ｄ）は、図８（Ｃ）に示す配置例の場合の、カメラ１００の撮影画角５００に対する各発光素子からの照射による照射範囲を示す。

【0090】

図８（Ｃ）に示す例では、図８（Ａ）の各発光素子を光軸Ｏ方向に対して所定角度傾けて配置している。発光素子５０２Ｃと発行素子５０２Ｄとを例にとって説明する。発光素子５０２Ｃの被写体に対する照射光の照射光軸Ｃと光軸Ｏとの角度を角度θ１とする。また、発光素子５０２Ｄの被写体に対する照射光の照射光軸Ｄと光軸Ｏとの角度を角度θ２とする。照射光軸Ｃと照射光軸Ｄは、それぞれ光軸Ｏと平行ではない。角度θ２が角度θ１より大きくなるように発光素子５０２Ｃ、５０２Ｄを配置する。距離検出装置３００の中心軸（光軸Ｏ）からの垂直方向の距離が第１の距離である第１の発光手段（発光素子５０２Ｄ）は、中心軸からの垂直方向の距離が第１の距離より小さい第２の距離である第２の発光手段（発光素子５０２Ｃ）より照射光軸の傾きが大きい。これにより、図８（Ｄ）のように、照射範囲５０２ｄを撮影画角５００の中心側にすることができる。

【0091】

また、図８（Ｂ）より、発光素子５０１Ｃからの照射光の照射範囲５０１ｃは、照射範囲５０１ｄと比べて撮影画角５００に対するＹ軸方向のズレが少ない。したがって、図８（Ｃ）のように、発光素子５０２Ｃは、発光素子５０２Ｄからの照射光に対応する角度θ２より小さい角度θ１で照射する。すなわち、光軸Ｏから垂直方向（Ｙ軸方向）に遠い発光素子ほど、被写体に対する照射方向と光軸Ｏとの角度を大きい角度に設定して配置する必要がある。しかし、被写体に対する照射方向と光軸Ｏとの角度が大きくなるほど、撮影可能な被写体距離の範囲が狭くなる。したがって、図８（Ｅ）、図８（Ｆ）に示す、より好ましい配置例を適用してもよい。

【0092】

図８（Ｅ）は、複数の発光素子の一部を光軸Ｏに近づけて配置した距離検出装置３００を正面から見た状態を示す。図８（Ｆ）は、図８（Ｅ）に対応する配置例であって、各発光素子を光軸Ｏ方向に対して所定角度傾けて照射するように配置したときの距離検出装置３００を側面から見た状態を示す。発光素子５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｆ、５０３Ｇの位置は、図８（Ａ）の発光素子５０１Ｂ、５０１Ｃ、５０１Ｆ、５０１Ｇの位置と同様である。図８（Ｅ）に示す発光素子５０３Ａ、５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｈは、図８（Ａ）に示す発光素子５０１Ａ、５０１Ｄ、５０１Ｅ、５０１Ｈと比べて、光軸Ｏに近く、距離検出装置３００の径方向内側（内周側）に配置されている。

【0093】

図８（Ｆ）に示すように、発光素子５０３Ｄの被写体に対する照射光の照射光軸Ｄ’と光軸Ｏとの角度を角度θ３とする。各発行素子の配置を図８（Ｅ）に示す配置にすることで、図８（Ｆ）に示す角度θ３は、図８（Ｃ）に示す発光素子５０２Ｄの被写体に対する照射光の照射光軸Ｄと光軸Ｏとの角度θ２より小さい角度となる。すなわち、発光素子５０３Ａ、５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｈのような、光軸Ｏに対してＹ軸方向に遠い発光素子を、光軸Ｏに近づけるように距離検出装置３００の径方向内側に配置することで、光軸Ｏ方向に対する照射光の傾きを最小限にすることができる。

【0094】

次に、各発光素子から照射光を照射する順番について説明する。一例として、撮影画角５００の中央付近に距離画像を取得したい被写体が存在する場合に関して説明する。カメラシステム１は、撮影画角５００の中央付近を照射する発光素子５０３Ａ、５０３Ｄ、５０３Ｅ、５０３Ｈから先に照射光を照射し、次に発光素子５０３Ｂ、５０３Ｃ、５０３Ｆ、５０３Ｇから照射光を照射する。このような順番で各発光素子から照射光を照射することで、撮影画角５００の中央付近の被写体を先に照射できるので、撮影者は、被写体を取り逃すことが少なくなる。撮影画角５００に対する発光素子の配置に関して、Ｙ軸方向に関して説明したが、Ｘ軸方向に関しても同様である。

【0095】

［第３実施形態］
図９は、第３実施形態におけるカメラシステム１の主要な電気的構成を示すブロック図である。
第１実施形態で説明したカメラシステム１と同じ部分については、同じ符号を付与し、詳細な説明は省略する。第３実施形態では、距離検出装置３００が、発光素子と、半導体プロセスを用いて製作される微小電気－機械システム（ＭＥＭＳ）方式の走査デバイスとを有する発光部３０１を有する。ＭＥＭＳは、Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍの略称である。

【0096】

図９に示すように、発光部３０１には、発光素子３０９とともにＭＥＭＳ方式の走査デバイス４００が設けられている。また、距離検出装置３００は、走査デバイス４００を動作させる制御部として、ＳＵＢ－ＴＯＦ－ＣＰＵ４０１を有する。ＳＵＢ－ＴＯＦ－ＣＰＵ４０１は、ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０から制御信号を受信し、走査デバイス４００を駆動させる。

【0097】

ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０からの制御信号によって、光源駆動部３５１が発光素子３０９を発光させ、走査デバイス４００の反射ミラー４０２で反射させることで、被写体を照射する。図９に示す構成によれば、第１実施形態と比べて、照射範囲を広げることができる。また、ＳＵＢ－ＴＯＦ－ＣＰＵ４０１を設けず、ＴＯＦ－ＣＰＵ３５０が、走査デバイス４００を直接制御するようにしてもよい。

【0098】

図１０は、走査デバイス４００の構成と、走査デバイス４００によって走査された照射光３５４が照射範囲４０５を２次元的に形成する様子を説明する図である。
図１０に示すように、走査デバイス４００の中央には、反射ミラー４０２が形成されている。走査デバイス４００は、反射ミラー４０２を垂直軸（Ｂ軸）回りで揺動させるためのトーションバー４０３と、水平軸（Ａ軸）回りで揺動させるためのトーションバー４０４とを有した、いわゆるジンバル構造を有する。

【0099】

走査デバイス４００は、反射ミラー４０２を垂直軸（Ｂ軸）回りで駆動する電磁力又は静電気力などを使用した不図示のアクチュエータを有し、反射ミラー４０２は、この構造の共振作用によって高速で揺動する。また、走査デバイス４００は、反射ミラー４０２を垂直軸（Ｂ軸）回りでの揺動に同期して、水平軸（Ａ軸）回りにおいて揺動させる電磁力又は静電気力などを使用した不図示のアクチュエータを有する。

【0100】

図１０において、線４０７は、反射ミラー４０２の垂直軸（Ｂ軸）回りでの揺動によって水平方向に走査される光束（走査線）の往路を示し、線４０８は復路を示している。実際には、走査線の本数は、図１０に示した本数よりも多いが、説明をわかりやすくするために少ない本数で示している。

【0101】

走査デバイス４００は、さらに、反射ミラー４０２の垂直軸（Ｂ軸）回りでの揺動に同期して、水平軸（Ａ軸）回りで反射ミラー４０２を揺動させて、走査線を垂直方向（Ｖ方向）にも走査する。走査線が垂直方向の走査端４０９に到達すると、走査開始点４１０まで戻る。このように、走査デバイス４００は、反射ミラー４０２を連続的に揺動させることによって、照射範囲４０５を２次元的に形成することが可能である。

【0102】

図１１は、第３実施形態において取得される撮像画像と距離画像とを示す図である。
図１１（Ａ）は、カメラ１００で撮影された撮像画像３６２を示す。また、図１１（Ｂ）は、図９に示す発光部３０１を備えた距離検出装置３００で撮影された距離画像３６３を示す。

【0103】

発光部３０１は、走査デバイス４００が反射ミラー４０２を連続的に揺動させることにより形成した照射範囲４０５を照射する。これにより、距離検出装置３００は、被写体である人物の顔部分に対応した画角中央付近において、被写体距離マップ３６４を取得する。したがって、人物の顔部分に対応した画角中央付近において、精度よく被写体距離を取得することができる。カメラシステム１が、図１１（Ａ）に示す撮像画像３６２と、図１１（Ｂ）に示す距離画像３６３とを合成すると、距離画像が取得できた人物の顔部分（被写体距離マップ３６４）について３次元形状（凹凸感等）を表現した画像を得ることができる。

【0104】

図５（Ｃ）に示す距離画像３５９と比較すると、走査デバイス４００の駆動により照射範囲が広がるため、距離画像３６３では、対応する距離情報の取得範囲が広い。一般的に、距離画像３６３の取得範囲は、発光部３０１の種類、配置、走査デバイス４００の走査範囲によって定まる。第３実施形態のように、発光素子３０９と走査デバイス４００とを有する発光部３０１を用いることで、照射範囲を広げることが可能となる。走査デバイス４００の駆動範囲によっては、撮影画角内の任意の範囲を選択し、照射範囲を設定するような照射方法を採用してもよい。

【0105】

また、一般的には、発光素子のみを有する発光部と比べて、発光素子３０９と走査デバイス４００とを有する発光部３０１では、照射角度の小さいレーザー等の発光素子を用いることが可能となるため、遠くの被写体まで照射することが可能である。照射範囲を更に広げるためには、発光素子３０９と走査デバイス４００とを有する発光部３０１の組み合わせを複数備える構成を採用してもよい。

【0106】

図２１乃至図２３は、第３実施形態における、ＦＰＣ３０６に設けられた信号配線を説明する図である。
図２１は、ＦＰＣ３０６に設けられた信号配線の平面図を示す。図２２は、図２１のＳ３－Ｓ３線での断面を示す。なお、第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付与し、本実施形態での説明は省略する。図２１に示すように、第３の信号配線である走査信号配線７２１ｅは、走査デバイス４００と接続端子３０７とを電気的に接続する。

【0107】

ＳＵＢ－ＴＯＦ－ＣＰＵ４０１（図９）から送信される走査デバイス４００を駆動するための矩形状のパルス信号（デジタル信号）は、走査信号配線７２１ｅを介して、走査デバイス４００へと送信される。第１の配線層７２１は、絶縁体であるカバーレイ７２３により覆われて、ＧＮＤ配線７２１ａおよび発光信号配線７２１ｂ、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄ、走査信号配線７２１ｅが保護されている。図１９および図２０を参照して説明した第１実施形態と同様に、発光信号配線７２１ｂと、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄとは、ＦＰＣ３０６の積層方向に重ならないように配置されている。

【0108】

次に、走査信号配線７２１ｅの配線方法について説明する。図２２に示すように、第１の配線層７２１において、走査信号配線７２１ｅが、ＧＮＤ配線７２１ａで側方から囲まれており、ＧＮＤ配線７２１ａは、走査信号配線７２１ｅに対して、ガードＧＮＤ配線を形成している。また、リアカバー３０５の外周側から、発光信号配線７２１ｂ、ＧＮＤ配線７２１ａ、走査信号配線７２１ｅ、ＧＮＤ配線７２１ａの順に、並列に配線されている。各配線間には空隙７２４が設けられている。これにより、ＧＮＤ配線７２１ａが、走査信号配線７２１ｅからの信号漏れを抑制し、走査信号配線７２１ｅと発光信号配線７２１ｂとの間で発生するクロストークが抑制される。本実施形態では、走査信号配線７２１ｅを、ＧＮＤ配線７２１ａで側方からのみ囲んでいる。走査信号配線７２１ｅを、ＧＮＤ配線７２１ａで側方から囲むだけでなく、絶縁体層７２０を介して第２の配線層７２２に配線されたＧＮＤ配線７２１ａで下方からも囲むようにしてもよい。

【0109】

次に、発光信号配線７２１ｂの配線方法について説明する。図２１に示すように、発光信号配線７２１ｂは、発光素子３０９から接続端子３０７に向かうように、距離検出装置３００の正面から見て（－Ｚ方向から見て）、時計回りに配線されている。
仮に、図２１に示す線分Ｌ７の配線ルート（反時計回りのルート）上に、発光信号配線７２１ｂが配線される場合を想定する。この場合、発光信号配線７２１ｂは、走査デバイス４００に対して絶縁体層７２０を挟んでＦＰＣ３０６の積層方向に対向する位置を通過する。この位置において、走査デバイス４００または走査信号配線７２１ｅと発光素子信号配線７２４の間でクロストークが発生する。したがって、発光素子３０９から照射される照射光量の精度が低下するか、または走査デバイス４００が備える反射ミラー４０２の揺動動作の精度が低下する。その結果、距離検出装置３００が取得する距離画像の精度が低下してしまう。このようなクロストークを防ぐためには、発光信号配線７２１ｂを走査信号配線７２１ｅに対して、ＦＰＣ３０６の積層方向および面方向に離間して配線する方法が考えられる。しかし、発光信号配線７２１ｂを離間して配線した分だけＦＰＣ３０６が積層方向および面方向に拡大し、距離検出装置３００が大型化してしまう。

【0110】

本実施形態では、図２１に示すように、発光信号配線７２１ｂを時計回りに設けることで、発光信号配線７２１ｂが、走査信号配線７２１ｅに対して、ＦＰＣ３０６の積層方向に重なることなく、かつ面方向に隣接することなく配線することができる。
発光信号配線７２１ｂと同様に、走査信号配線７２１ｅと受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄがＦＰＣ３０６の積層方向に対向する位置を通過する場合、走査信号配線７２１ｅと受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄの間でクロストークが発生する。したがって、走査信号配線７２１ｅは、受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄに対して、ＦＰＣ３０６の積層方向に重なることなく配線される。このような配線方法は、図１９、図２０に示す発光信号配線７２１ｂと受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄの位置関係において、発光信号配線７２１ｂを走査信号配線７２１ｅに置き換えて実施すればよく、詳細な説明は省略する。

【0111】

距離検出装置３００が有するデジタル信号として、距離検出装置３００とカメラ１００との間で距離画像を送受信する、タイミングを合わせるためのクロック信号（不図示）がある。クロック信号配線も高速信号配線の１つであり、走査信号配線７２１ｅと同様にガードＧＮＤ配線を設けることで、クロック信号配線と発光信号配線７２１ｂとの間で発生するクロストークを抑制する。このような配線方法は、図２１、図２２に示す発光信号配線７２１ｂと走査信号配線７２１ｅの位置関係において、走査信号配線７２１ｅをクロック信号配線に置き換えて実施すればよく、詳細な説明は省略する。

【0112】

図２３は、クロストークを防ぐことができない発光素子３０９の配置例である。ＦＰＣ３０６の図示は省略する。
距離検出装置３００において、発光素子３０９の配置によっては、発光信号配線７２１ｂと受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄまたは走査信号配線７２１ｅとのクロストークを防ぐことができない場合がある。図２３に示す配置例では、接続端子３０７に対して、受光素子３１０および走査デバイス４００よりも離れた位置に、発光素子３０９が配置されている。この配置例では、発光素子３０９と接続端子３０７を電気的に接続するためには、発光信号配線７２１ｂを、線分Ｌ８または線分Ｌ９の配線ルート上で配線しなければならない。

【0113】

発光信号配線７２１ｂを線分Ｌ８の配線ルート上で配線した場合、発光信号配線７２１ｂは、受光素子３１０および受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄに対して、絶縁体層７２０を挟んでＦＰＣ３０６の積層方向に対向する位置を通過する。発光信号配線７２１ｂを線分Ｌ９の配線ルート上で配線した場合、発光信号配線７２１ｂは、走査デバイス４００および走査信号配線７２１ｅに対して、絶縁体層７２０を挟んでＦＰＣ３０６の積層方向に対向する位置を通過する。したがって、発光信号配線７２１ｂと受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄまたは走査信号配線７２１ｅとのクロストークを防ぐことができない。

【0114】

一方、図２１に示す本実施形態の距離検出装置３００では、発光素子３０９は、接続端子３０７に対して、受光素子３１０および走査デバイス４００よりも近い位置に配置されている。このような発光素子３０９の配置においては、発光信号配線７２１ｂが、走査デバイス４００および走査信号配線７２１ｅに対して、絶縁体層７２０を挟んでＦＰＣ３０６の積層方向に対向する位置を通過することがない。また、発光信号配線７２１ｂが、受光素子３１０および受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄに対して、絶縁体層７２０を挟んでＦＰＣ３０６の積層方向に対向する位置を通過することもない。したがって、発光信号配線７２１ｂと受光信号配線７２１ｃ、７２１ｄまたは走査信号配線７２１ｅとのクロストークを防ぐことができる。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。上述した各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。例えば、図９に示す距離検出装置３００が、複数の発光素子を有していてもよい。

【0115】

（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

【符号の説明】

【0116】

１００ 撮像装置
２００ レンズ装置
３００ 距離検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【手続補正書】

【提出日】2024-10-31

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像装置と対象物との距離に対応する距離情報を取得するための距離検出システムであって、
対象領域を照射光で照射する発光手段と、
前記対象領域上の対象物による、前記照射光の反射光を受光する受光手段と、
前記発光手段が前記照射光を照射してから前記受光手段が前記反射光を受光するまでの時間に基づいて、前記対象物までの距離を示す距離情報を取得する取得手段と、
前記撮像装置との間で前記距離情報を通信する通信手段と、
前記通信手段を介して、前記距離検出システムの位置情報および前記距離情報を前記撮像装置に送信する制御手段と、
を有することを特徴とする距離検出システム。

【請求項2】

複数の前記発光手段を有し、
前記複数の発光手段は、それぞれ異なるタイミングで照射光を照射する
ことを特徴とする請求項１に記載の距離検出システム。

【請求項3】

少なくとも１つの前記発光手段の照射光軸は、前記撮像装置の撮像光学系の光軸と平行でない
ことを特徴とする請求項２に記載の距離検出システム。

【請求項4】

前記複数の発光手段のうち、前記距離検出システムの中心軸からの垂直方向の距離が第１の距離である第１の発光手段の方が、前記中心軸からの垂直方向の距離が第１の距離より小さい第２の距離である第２の発光手段より、前記照射光軸の傾きが大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の距離検出システム。

【請求項5】

前記第１の発光手段は、前記第２の発光手段よりも前記距離検出システムの径方向内側に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の距離検出システム。

【請求項6】

前記複数の発光手段のうち、前記第１の発光手段は、前記第２の発光手段より先に前記対象領域を照射光で照射する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の距離検出システム。

【請求項7】

前記発光手段から前記受光手段までの距離が、前記発光手段から前記距離検出システムの中心軸までの距離よりも長い
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の距離検出システム。

【請求項8】

前記発光手段と前記受光手段とは、前記中心軸と直交する面において、前記中心軸を挟んで対向する位置に配置される
ことを特徴とする請求項７に記載の距離検出システム。

【請求項9】

前記発光手段と前記受光手段と前記通信手段とを備える配線基板を有し、
前記通信手段は、前記配線基板における前記発光手段と前記受光手段との中間の位置に配置される
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の距離検出システム。

【請求項10】

前記距離検出システムの受光手段と、前記撮像装置の前記撮像手段とは、光軸方向に異なる位置に配置される
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の距離検出システム。

【請求項11】

前記制御部は、前記取得手段が取得した距離情報に、前記補正値を加えた値を被写体までの距離情報として記録する
ことを特徴とする請求項１に記載の距離検出システム。

【請求項12】

前記制御部は、前記レンズ装置が光軸方向に進退する毎に、その進退した可動量を記録する
ことを特徴とする請求項１１に記載の距離検出システム。

【請求項13】

前記制御部は、前記距離検出システムが取得した距離情報に前記補正値を加え、前記可動量を加減した値を被写体までの距離情報として記録する
ことを特徴とする請求項１２に記載の距離検出システム。

【請求項14】

前記発光手段はＶＣＳＥＬであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の距離検出システム。

【請求項15】

前記通信手段を介して前記撮像装置からの信号を受けて、前記発光手段による前記照射光の発光および前記受光手段による受光を開始することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の距離検出システム。

【請求項16】

前記撮像装置に着脱可能であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の距離検出システム。

【請求項17】

請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の距離検出システムと、
被写体を撮像する撮像手段と、を有する
ことを特徴とする撮像装置。

【請求項18】

前記撮像により取得された撮像画像を表示する表示手段、を有し、
前記表示手段は、前記距離検出システムから受信した前記距離検出システムの姿勢情報を前記撮像画像と共に表示する
ことを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。

【請求項19】

前記表示手段は、前記距離検出システムから受信した前記距離情報を示す画像を前記撮像画像と共に表示する
ことを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。

【請求項20】

前記通信手段を介して前記距離検出装置による前記距離情報の取得の開始を指示することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の撮像装置。

【請求項21】

前記通信手段を介して取得する前記距離情報をライブビュー表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の撮像装置。

【請求項22】

前記表示手段は、前記距離情報とともに前記撮像手段で取得される画像をライブビュー表示することを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の撮像装置。

【請求項23】

距離検出システムの制御方法であって、
発光手段が、対象領域を照射光で照射する発光ステップと、
受光手段が、前記対象領域上の対象物による、前記照射光の反射光を受光する受光ステップと、
取得手段が、前記発光手段が前記照射光を照射してから前記受光手段が前記反射光を受光するまでの 時間に基づいて、前記距離検出システムと前記対象物までの距離に対応する距離情報を取得する取得ステップと、
通信手段が、前記距離検出システムから前記撮像装置に前記距離情報を通信する通信ステップと、
制御手段が、前記距離検出システムの位置に基づいて前記取得手段により取得された前記対象物までの距離を補正して前記撮像装置から対象物までの距離に対応する距離情報を取得する制御ステップと、
を有する ことを特徴とする距離検出システムの制御方法。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0001】

本発明は、被写体の距離情報を取得する距離検出システム、撮像装置、及び制御方法等に関するものである。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

本発明は、撮像装置に取り付けられ、被写体までの距離を検出するための照射光を、撮像装置が備えるレンズ鏡筒等の構成部材に遮られることなく対象物に照射することができる距離検出システムの提供を目的の１つとする。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本発明の一実施形態の距離検出システムは、
撮像装置と対象物との距離に対応する距離情報を取得するための距離検出システムであって、
対象領域を照射光で照射する発光手段と、
前記対象領域上の対象物による、前記照射光の反射光を受光する受光手段と、
前記発光手段が前記照射光を照射してから前記受光手段が前記反射光を受光するまでの時間に基づいて、前記対象物までの距離を示す距離情報を取得する取得手段と、
前記撮像装置との間で前記距離情報を通信する通信手段と、
前記通信手段を介して、前記距離検出システムの位置情報および前記距離情報を前記撮像装置に送信する制御手段と、
を有することを特徴とする。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0009】

本発明の距離検出システムによれば、被写体までの距離を検出するための照射光を、撮像装置が備えるレンズ鏡筒等の構成部材に遮られることなく対象物に照射することができる。