JP2005099349A

JP2005099349A - 照明装置

Info

Publication number: JP2005099349A
Application number: JP2003332087A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kakiuchi; 伸一垣内
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】レンズシャッターと同期をとって駆動する白色ＬＥＤを用いた撮影装置において、シャッターの開度による露光量の損失を補填する。
【解決手段】シャッターの開き始めにおいて、白色ＬＥＤのパルス駆動信号のデューティ比が比較的高く設定される（ｔ１１）。シャッターの全閉から全開に至るまでの間（ｔ１１〜ｔ１２）、白色ＬＥＤのパルス駆動信号のデューティ比を時間の経過と共に徐々に低くする。所定時間が経過しシャッターが全開したら、所定期間（ｔ１２〜ｔ１３）、白色ＬＥＤのパルス駆動信号のデューティ比を一定に保持する。次いで、シャッターが閉じ始めてから全閉に至るまでの間（ｔ１３〜ｔ１４）、白色ＬＥＤのパルス駆動信号のデューティ比を時間の経過と共に徐々に高くする。
【選択図】図５

Description

本発明は発光素子を用いた照明装置に関する。

近年、発光素子は技術の進歩に伴い、その用途範囲は広がってきている。例えば、半導体発光素子の分野では高輝度ＬＥＤや白色ＬＥＤ等が開発されている。そこで、例えばカメラのフラッシュ装置には、従来用いられていたキセノン放電管に替えて複数の白色ＬＥＤを備えた照明装置を用いたものがある。駆動にコンデンサーを必要とするキセノン放電管が有する、カメラ内のスペースを狭めてしまう、高電圧が流れるため危険である、といった問題も白色ＬＥＤを用いれば解消されるからである（例えば特許文献１）。
特開２００２−１４８６８６号公報

ところが、キセノン放電管に比べると、白色ＬＥＤの光量は低いので、キセノン放電管と同じ様な、瞬間的な発光駆動では適切なフラッシュ光撮影ができない。

本発明は、以上の問題を解決するものであり、照明装置において十分な露光量を得ることを目的とする。

本発明に係る照明装置は、発光素子と、シャッターの開度が相対的に小さいときの発光素子から供給される出射光の光量が、シャッターの開度が相対的に大きいときの出射光の光量よりも高くなるよう制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

好ましくは、制御手段は、シャッターが開き始めてから完全に閉じるまでの間の被写体の露光量が一定となるよう、発光素子の出射光の光量を制御する。

好ましくは、制御手段は、シャッターが開き始めてから全開になるまでの第１の期間、及びシャッターが閉じ始めてから完全に閉じるまでの第２の期間における出射光の光量が、シャッターが全開状態であるときの出射光の光量よりも多くなるよう、発光素子を駆動する。

より好ましくは、制御手段は、第１の期間において出射光の光量が段階的に減少し、第２の期間において出射光の光量が段階的に増加するよう、発光素子を駆動する。

制御手段は、例えば、発光素子の駆動パルス数を制御し、あるいは、発光素子の出射光の輝度のピーク値を制御する。

また、本発明に係る照明装置は、シャッターを有するカメラと連動して被写体を照明する照明装置であって、発光素子と、シャッターが駆動されて、全閉状態から所定の開口状態となるまでの変位期間中、及び所定の開口状態から全閉状態となるまでの変位期間中は、発光素子から供給される出射光の輝度をシャッターが所定の開口状態を維持している期間に比べて高くなるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、シャッターの開度に応じて発光素子から供給される出射光の光量が制御される。従って、シャッターの全開ではない状態における上述の絞り効果が回避される。その結果、カメラにおいて設定されたガイドナンバーに合った露光量を得ることができる。また、シャッターの開放時間が相対的に短い高速シャッターの場合であっても、必要な露光量を得ることができる。

図１は、本発明に係る第１実施形態が適用されるカメラのブロック図である。ＣＰＵ１０はカメラ全体の制御を行う。カメラボディ（図示せず）に設けられた電源ボタンが操作され、メインスイッチＳＷＭＡＩＮがオンすると、電源の供給が開始される。カメラボディに設けられたシャッターボタン（図示せず）が半押されると測光スイッチＳＷＳがオンする。測光スイッチＳＷＳがオンすると、ＣＰＵ１０は測光処理及び測距処理を実行する。すなわち、測光装置１１からの入力に基づいて露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値、シャッタースピード、及び撮像素子１３の電荷蓄積時間を演算する。また、測距装置１２からの入力に基づいてフォーカシングレンズ（図示せず）の駆動量を演算し、フォーカス駆動回路１４に駆動信号を出力する。

シャッターボタンが全押しされるとレリーズスイッチＳＷＲがオンする。レリーズスイッチＳＷＲがオンすると、ＣＰＵ１０は、測光処理で算出した絞り値に応じてシャッターユニット駆動回路１５を駆動し、電荷蓄積時間に応じて撮像素子駆動回路１６に制御信号を出力する。シャッターユニット駆動回路１５は、入力される制御信号に応じてシャッターユニット１７に駆動信号を出力する。撮像素子駆動回路１６は入力される制御信号に応じて撮像素子１３に駆動信号を出力する。撮像素子１３は、受光領域に結像された被写体の光学像を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器１８はアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル画像信号をＣＰＵ１０へ出力する。

ＣＰＵ１０に入力されたデジタル画像信号は、画像データとしてＤＲＡＭ１９に一時的に格納される。格納された画像データは、所定の画像処理を行う際、適宜ＤＲＡＭ１９から読み出される。また、ＥＥＰＲＯＭ２０にはカメラを制御するための諸データが格納されている。メインスイッチＳＷＭＡＩＮがオンすると諸データはＥＥＰＲＯＭ２０から読み出され、ＣＰＵ１０内のＲＡＭに格納され、ＣＰＵ１０による制御に用いられる。

ＣＰＵ１０には、カメラボディの背面に設けられたＬＣＤ２１が接続されている。撮影条件、日付等の諸データがＣＰＵ１０の制御に基づいてＬＣＤ２１に表示される。

測光装置１１による測光の結果、被写体光の光量が不十分であると判断されるとき、ＣＰＵ１０はフラッシュ回路２２へフラッシュ駆動の制御信号を出力する。

図２はフラッシュ回路２２のブロック図である。発光ユニット１０１には、複数の白色ＬＥＤ（図示せず）が筐体により保持されている。ＣＰＵ１０から入力される各白色ＬＥＤの発光を制御するための制御信号は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）回路１０２に入力され、所定のパルス幅を持ったパルス信号が生成される。すなわち、ＰＷＭ回路１０２は、ＣＰＵ１０からの制御信号により所望のデューティー比や周波数のパルス信号を生成する。ＰＷＭ回路１０２からのパルス信号は、駆動パルス発生回路１０３に入力される。駆動パルス発生回路１０３ではパルス信号の電圧値、電流値をＬＥＤ駆動に適した所定の値に変換して、駆動信号として出力する。駆動パルス発生回路１０３から出力される駆動信号は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４及び抵抗Ｒを介して発光ユニット１０１の白色ＬＥＤに出力される。これにより白色ＬＥＤが駆動され、白色光が出射される。

図３及び図４は、第１実施形態が適用されるカメラにおける撮影の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００で、測光スイッチＳＷＳのオン・オフがチェックされる。上述のシャッターボタンが半押しされ、測光スイッチＳＷＳがオンしていることが確認されたらステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では測光装置１１の計測結果に基づく上述の測光処理が実行される。この測光処理の結果に基づいてステップＳ１０４において露光値が演算され、ステップＳ１０６においてシャッタースピードが演算される。

次いで、ステップＳ１０８において、レリーズスイッチＳＷＲのオン・オフがチェックされる。シャッターボタンが全押しされ、レリーズスイッチＳＷＲがオンしていることが確認されたら、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０２の測光処理の結果に基づいて、フラッシュ光を照射する必要があるか否か判断される。被写体の輝度が十分でフラッシュ光を照射する必要がない場合、ステップＳ１１２へ進み、被写体像の撮影処理が開始される。ステップＳ１１２でシャッターの駆動が開始される。次いで、撮像素子１３が駆動され、被写体の光学像の光電変換処理が実行される。測光結果に基づいて演算された電荷蓄積時間が経過したら、ステップＳ１１４でシャッター駆動が停止され、撮像素子１３の駆動が停止され、被写体像の撮影処理は終了し、ステップＳ１００へ戻る。

一方、ステップＳ１１０で、被写体の輝度が不十分でフラッシュ光を照射する必要があると判断された場合、図４のステップＳ１１６へ進む。ステップＳ１１６では、発光ユニット１０１の白色ＬＥＤへの駆動電流の供給が開始され、発光ユニットによるフラッシュ光の被写体への照射が開始される。

以降の処理を図５のタイミングチャートを参照しながら説明する。ステップＳ１１８において、シャッターユニット駆動回路１５によるシャッターユニット１７の駆動が開始され、シャッターが開き始める（ｔ１１）。次いでステップＳ１２０へ進み、白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティー比Ｄを大きく設定する（デューティ比Ｄ１）。すなわち、駆動信号１周期における白色ＬＥＤがオンする時間が長く設定される。次いでステップＳ１２２へ進み、シャッターの開度（開口径）が大きくなるにしたがって、白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティー比Ｄを時間の経過と共に徐々に小さくする処理が実行される。所定時間が経過しシャッターが全開したら（ｔ１２）ステップＳ１２４へ進む。ステップＳ１２４では、白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比ＤをＤ２に固定する処理が実行される（Ｄ１＞Ｄ２）。ステップＳ１２４で固定されるデューティ比Ｄ２は、Ｓ１２２の時点で達している駆動パルスのデューティ比よりも小さい。次いで、所定時間が経過しシャッターを閉じる処理が開始されると（ｔ１３）、ステップＳ１２６において、白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比Ｄを時間の経過と共に徐々に大きくしていく処理が実行される。さらに所定時間が経過しシャッターの全閉が近づいたら、ステップＳ１２８において、白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比ＤがＤ１に設定される。

シャッターが全閉となったら（ｔ１４）ステップＳ１３０へ進む。ステップＳ１３０では、白色ＬＥＤへの駆動電流の供給が停止され、発光ユニット１０１によるフラッシュ光の被写体への照射が停止される。次いで、ステップＳ１３２へ進み、シャッター駆動が停止され、撮像素子１３の駆動が停止され、被写体像の撮影処理は終了し、図３のステップＳ１００へ戻る。

ｔ１１〜ｔ１２の間は、シャッターが全閉から全開へ移行する期間であり、シャッターの開度に応じて被写体からの反射光が絞り効果によって削減される。絞り効果の量はシャッター駆動の開始から全開に至るまで次第に減少する。従って、白色ＬＥＤの出射光の光量が一定であると、露光時間を有効最大限に使った露光量を得ることができない。しかしながら、第１実施形態では、ｔ１１〜ｔ１２の期間、白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比Ｄは大から小へ徐々に変化させられる。すなわち、絞り効果の量が多いとき、駆動パルスのデューティ比Ｄは大きく、絞り効果の量の減少に応じて、デューティ比Ｄは小さくなる。従って、図５に示すように、ｔ１１〜ｔ１２の間、露光量は一定に保たれる。

一方、ｔ１３からｔ１４の間は、シャッターが全開から全閉へ移行する期間であり、シャッターの開度に応じて被写体からの反射光が絞り効果によって削減される。絞り効果の量はシャッター駆動の全開から全閉に至るまで次第に増加する。従って、白色ＬＥＤの出射光の光量が一定であると、露光時間を有効最大限に使った露光量を得ることができない。しかしながら、第１実施形態では、ｔ１３〜ｔ１４の期間、白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比Ｄは小から大へ徐々に変化させられる。すなわち、絞り効果の量が小さいとき、駆動パルスのデューティ比Ｄは小さく、絞り効果の量の増加に応じて、デューティ比Ｄは次第に大きくなる。従って、図５に示すように、ｔ１３〜ｔ１４の間、露光量は一定に保たれる。

白色ＬＥＤの場合、キセノン管に比べて瞬間的な光量は小さいが、長時間発光を維持させることが可能である。したがって、上述のように、露光時間中にわたって白色ＬＥＤを発光駆動することで、発光量を補うことができる。

ところで、シャッターは機械的構造を有しているので、瞬間的に全開にすることができず、シャッターが開き始めてから全開になるまでの間、あるいは全開から完全に閉じるまでの間のシャッターの変位期間においては、白色ＬＥＤから被写体に照射され、反射されてカメラの撮像媒体に導かれる光の一部がシャッターにけられ、全開の間に比べ光量が低下することが考えられる。したがって、第１実施形態においては、このシャッター駆動時のけられによる光量損失を低減すべく、シャッターが全開状態または全閉状態になるまでの移行期間中は、白色ＬＥＤの点灯時間を長くする駆動制御を行って照射光量を増大させている。

さらに、第１実施形態によれば、フラッシュ光を供給する間の露光量が一定に保たれる。その結果、被写体を良好な状態にして撮影することができる。

尚、第１実施形態では、シャッターの全開状態が所定時間維持されるスローシャッターの場合を例にとって説明したが、高速シャッターの場合も同様に、シャッターの開度に応じて、すなわち絞り効果の量に応じて白色ＬＥＤの駆動パルスのデューティ比Ｄが制御される。図６に示すように、シャッターが全閉から全開へ移行する期間（ｔ２１〜ｔ２２）、デューティ比Ｄは次第に小さくなるように変化させられ、シャッターが全開から全閉へ移行する期間（ｔ２２〜ｔ２３）、デューティ比Ｄは次第に大きくなるように変化させられる。

図７は、本発明に係る第２実施形態が適用されるカメラのフラッシュ回路２００を示す図である。尚、第２実施形態においてフラッシュ回路２００は図１に示す第１実施形態と同様のＣＰＵ１０に接続される。ＣＰＵ周辺のフラッシュ回路２００以外の構成は、図１のブロック図と同様である。また、図７において第１実施形態のフラッシュ回路２２と同一の構成要素には同一の符号が付されている。

フラッシュ回路２００において、駆動パルス発生回路１０３から出力される駆動信号はＬＰＦ２０１において平滑化され、電圧の振幅が変化するアナログの駆動信号に変換される。ＬＰＦ２０１から出力された駆動信号はパワートランジスタ２０２及び抵抗Ｒを介して発光ユニット１０１の白色ＬＥＤに出力される。これにより白色ＬＥＤが駆動され、白色光が出射される。ＬＰＦ２０１で平滑化することにより、ＰＷＭ回路１０２で設定されるパルス信号のデューティ比に応じて、パワートランジスタ２０２、抵抗Ｒを介して白色ＬＥＤへ流れる駆動電流量が制御される。駆動パルス発生回路１０３から出力されるパルス信号のデューティ比が大きいほど、ＬＰＦ２０１から出力される駆動信号の電圧値も大きく、白色ＬＥＤに流れる電流も大きくなって、白色ＬＥＤの輝度（光の強さ）が高められる。パルス間隔の制御のタイミングは図３及び図４に示すフローチャートと同様である。

第２実施形態の効果を図８のタイミングチャートを参照しながら説明する。シャッターユニット駆動回路１５によるシャッターユニット１７の駆動が開始され、シャッターが開き始めると、白色ＬＥＤへの駆動電流の供給が開始される（ｔ３１）。この時点のＰＷＭ回路１０２におけるパルス信号のデューティ比Ｄは相対的に大きなＤ１に設定され、駆動電流もこのデューティ比Ｄ１に対応する大きさには制御される。従って、図８に示すように、白色ＬＥＤの輝度のピーク値は相対的に高くなる。

シャッターが開き始めてから全開に至るまでの間（ｔ３１からｔ３２）、ＰＷＭ回路１０２からのパルス信号は、パルス信号のデューティ比Ｄが時間の経過と共に徐々に小さくなるよう制御される。その結果、図８に示すように白色ＬＥＤの輝度のピーク値は徐々に低くなる。すなわち、シャッターの開度が大きくなるにつれ、白色ＬＥＤの輝度のピーク値は徐々に低くなるよう制御される。

所定時間が経過しシャッターが全開したら（ｔ３２）、所定時間が経過するまで（ｔ３２〜ｔ３３）、ＰＷＭ回路１０２のデューティ比ＤはＤ２（Ｄ２＜Ｄ１）に設定され、白色ＬＥＤの駆動電流量は一定に保たれる。その結果、白色ＬＥＤの輝度のピーク値は一定のレベルに保持される。

次いで所定時間が経過しシャッターが閉じ始めてから全閉に至るまでの間（ｔ３３からｔ３４）、ＰＷＭ回路１０２のパルス信号は、時間の経過と共に徐々にデューティ比Ｄが大きくなるよう制御される。その結果、図８に示すように白色ＬＥＤの輝度のピーク値は徐々に高くなる。すなわち、シャッターの開度が小さくなるにつれ、白色ＬＥＤの輝度のピーク値は徐々に高くなるよう制御される。

以上のように、シャッターが全閉から全開となり、一定時間経過後、全開から全閉となるまでの間、白色ＬＥＤの輝度のピーク値は、シャッターの開度が相対的に大きいときは低く、シャッターの開度が相対的に小さいときは高くなるよう制御される。従って、図８に示すように露光量が一定に保たれる。

尚、第２実施形態ではスローシャッターの場合を例にとって説明したが、第１実施形態と同様、高速シャッターの場合も、シャッターの開度による絞り効果の量に応じてＰＷＭ回路１０２からのパルス信号のデューティ比が制御され、白色ＬＥＤの輝度のピーク値が制御される。図９に示すように、シャッターが全閉から全開へ移行する期間（ｔ４１〜ｔ４２）、白色ＬＥＤの輝度のピーク値は高から低へ次第に変化させられ、シャッターが全開から全閉へ移行する期間（ｔ４２〜ｔ４３）、ピーク値は低から高へ次第に変化させられる。

尚、第１及び第２実施形態においては、発光素子として白色ＬＥＤを用いているがこれに限るものではない。照明時間の調整が可能な他の照明素子、照明システムを用いてもよい。

本発明に係る第１実施形態が適用されるカメラのブロック図である。第１実施形態のフラッシュ回路の回路構成を示す図である。第１実施形態が適用されるカメラにおける撮影の処理手順の前半を示すフローチャートである。第１実施形態が適用されるカメラにおける撮影の処理手順の後半を示すフローチャートである。第１実施形態におけるスローシャッターの場合のシャッター動作、白色ＬＥＤの駆動パルス、露光量の関係を示すタイミングチャートである。第１実施形態における高速シャッターの場合のシャッター動作、白色ＬＥＤの駆動パルス、露光量の関係を示すタイミングチャートである。本発明に係る第２実施形態が適用されるカメラのフラッシュ回路の回路構成を示す図である。第２実施形態におけるスローシャッターの場合のシャッター動作、白色ＬＥＤの輝度のピーク値、露光量の関係を示すタイミングチャートである。第２実施形態における高速シャッターの場合のシャッター動作、白色ＬＥＤの輝度のピーク値、露光量の関係を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１０ＣＰＵ
１５シャッターユニット駆動回路
１７シャッターユニット
２２、２００フラッシュ回路

Claims

発光素子と、
シャッターの開度が相対的に小さいときの前記発光素子から供給される出射光の光量が、前記シャッターの開度が相対的に大きいときの前記出射光の光量よりも高くなるよう制御する制御手段とを備えることを特徴とする照明装置。
前記制御手段は、前記シャッターが開き始めてから完全に閉じるまでの間の被写体の露光量が一定となるよう、前記出射光の光量を制御することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記制御手段は、前記シャッターが開き始めてから全開になるまでの第１の期間、及び前記シャッターが閉じ始めてから完全に閉じるまでの第２の期間における前記出射光の光量が、前記シャッターが全開状態のときの前記出射光の光量よりも多くなるよう、前記発光素子を駆動することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記制御手段は、前記第１の期間において前記出射光の光量が段階的に減少し、前記第２の期間において前記出射光の光量が段階的に増加するよう、前記発光素子を駆動することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記制御手段は、前記発光素子をパルス信号で駆動制御し、パルス信号のデューティ比を制御して前記発光素子の単位時間あたりの発光量を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
前記制御手段は、前記発光素子へ通電する駆動電流量を制御し、前記発光素子からの出射光の輝度のピーク値を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の照明装置。
シャッターを有するカメラと連動して被写体を照明する照明装置であって、
発光素子と、
前記シャッターが駆動されて、全閉状態から所定の開口状態となるまでの変位期間中、及び前記所定の開口状態から全閉状態となるまでの変位期間中は、前記の発光素子から供給される出射光の輝度を前記シャッターが前記所定の開口状態を維持している期間に比べて高くなるように制御する制御手段とを備えることを特徴とする照明装置。