JP2005165204A - 撮影用照明装置、カメラシステムおよびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタ速度などの撮影条件に応じて正確に発光量を制御するようにした撮影用照明装置、カメラシステムおよびカメラを提供する。
【解決手段】カメラシステムの外付け閃光器３０が発光するように設定されている場合、電子カメラ１０に設定されている絞り値、設定されているシャッタ速度、検出した被写体輝度、および設定されている撮像感度を用いて露出演算を行い、適正露出が得られるように制御露出と適正露出の差ΔＥＶに応じて閃光器３０から発光すべき光量を含む制御露出を演算する。閃光器３０の発光体としてＬＥＤを用い、設定されているシャッタ速度に対応する露光時間の範囲で閃光器３０を連続発光させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影時に主要被写体を照明する照明装置、カメラシステムおよびカメラに関する。

キセノン放電管のような放電型照明装置と異なり、ＬＥＤを用いた照明装置で主要被写体を照明するカメラが知られている（特許文献１）。特許文献１のカメラは、測距装置で得られた被写体距離およびフィルム感度に基づいて照明装置から照射すべき光量が決定される。光量の制御は、駆動するＬＥＤの数量、ＬＥＤを駆動する電流値、およびＬＥＤの発光時間を変えて行うことが開示されている。

特開２００２−２０７２３６号公報

日中シンクロ撮影やスローシンクロ撮影などの場合は、シャッタ秒時や絞り値を考慮しないとオーバー露光やアンダー露光の要因になるおそれがある。

本発明による撮影用照明装置は、被写体に向けて照明光を発する電流制御型の発光手段と、主要被写体までの距離情報を検出する測距手段と、測距手段で検出された距離情報、カメラに設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度のそれぞれを用いて演算された光量を発するように発光手段を発光制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明による撮影用照明装置は、被写体に向けて照明光を発する電流制御型の発光手段と、カメラの測距手段で検出された主要被写体までの距離情報、カメラに設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度のそれぞれを用いて演算された光量を発するように発光手段を発光制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする。
上記撮影用照明装置の発光制御手段は、発光手段へ駆動電流を所定時間連続して供給してもよい。発光制御手段はまた、駆動電流を徐々に増加させてもよい。
上記撮影用照明装置の発光制御手段は、発光手段へパルス駆動電流を所定回数供給するようにしてもよい。
上記発光制御手段は、発光手段によって照明された被写体からの反射光の積算値が演算された光量に対応する値になると駆動電流の供給を停止することもできる。
上記発光制御手段は、露光時間による露光中は発光手段へ駆動電流の供給を継続するように駆動電流の大きさを決定することもできる。
本発明によるカメラシステムは、請求項１〜６のいずれかに記載の撮影用照明装置と、主要被写体までの距離情報を検出する測距手段、測距手段で検出された距離情報と、カメラに設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度とのそれぞれを用いて発光手段から発する光量を演算する演算手段、ならびに演算手段で演算された光量を示す信号を送出する信号送出手段を有するカメラとを備えることを特徴とする。
本発明によるカメラは、被写体に向けて照明光を発する電流制御型の発光手段と、主要被写体までの距離情報を検出する測距手段と、測距手段で検出された距離情報、設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度のそれぞれを用いて発光手段から発する光量を演算する演算手段と、演算された光量を発するように発光手段を発光制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、シャッタ速度などの撮影条件に応じて正確に発光量を制御することが可能になる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態によるカメラシステムを説明する図である。図１において、電子カメラ１０に交換可能な撮影レンズ２０が装着されている。また、電子カメラ１０のアクセサリシュー（不図示）に外付け閃光器３０が装着されている。

図２は、電子カメラ１０の要部構成を説明するブロック図である。図２において、演算回路１０１はマイクロコンピュータなどによって構成される。演算回路１０１は、後述する各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。演算回路１０１はさらに、不図示のインターフェイス回路を備えて外付け閃光器３０との間で通信を行う。

撮像素子１２１は、ＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１２１は、撮影レンズ２０を通過した被写体光による像を撮像し、撮像信号をＡ／Ｄ変換回路１２２へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路１２２は、アナログ撮像信号をディジタル信号に変換する。撮像素子１２１およびＡ／Ｄ変換回路１２２は、タイミング回路１２４から出力される駆動信号によって所定の動作タイミングで駆動される。

画像処理回路１２３は、ＡＳＩＣなどによって構成される。画像処理回路１２３は、ディジタル変換後の画像データにホワイトバランス処理などの画像処理を行う他、画像処理後の画像データを所定の形式で圧縮する圧縮処理、圧縮された画像データを伸長する伸長処理などを行う。バッファメモリ１２５は、画像処理回路１２３によって処理される画像データを一時的に格納する。記録媒体１２６は、カメラに対して着脱可能なメモリカードなどによって構成される。記録媒体１２６には、画像処理後の画像データが記録される。

測光装置１１１は、撮影レンズ２０を通して被写体光量を検出し、検出信号を演算回路１０１へ出力する。演算回路１０１は、この検出信号を用いて被写体輝度を算出する。調光素子１０３は、外付け閃光器３０から発光され、被写体で反射された光を受光する。調光素子１０３はさらに、受光信号を時間積分した時間積分値を演算回路１０１へ出力する。

焦点検出装置１０４は、撮影レンズ２０による焦点位置の調節状態を検出し、検出信号を演算回路１０１へ出力する。レンズ駆動装置１０５は、演算回路１０１の指令により撮影レンズ２０内のフォーカスレンズ（不図示）を光軸方向に進退駆動し、撮影レンズ２０の焦点位置を調節する。なお、焦点検出装置１０４による検出信号は主要被写体までの距離に対応する距離情報となる。

表示装置１１８は、演算回路１０１の指令によりシャッタ速度（シャッタ秒時）、絞り値などの撮影情報を表示する。

レリーズスイッチＳＷ１は、不図示のレリーズ操作ボタンの押下操作に連動してレリーズ操作信号を演算回路１０１へ出力する。

モータ駆動回路１１２は、演算回路１０１の指令によってシーケンスモータ１１３を駆動制御する。シーケンスモータ１１３は、不図示のシーケンス駆動装置を構成し、ミラー（不図示）のアップ／ダウン、絞り（不図示）の駆動、およびシャッタ１１５のチャージなどを行う。

シーケンススイッチＳＷ２は上述したシーケンス駆動装置に含まれ、シーケンスモータ１１３のブレーキ制御タイミングなどを発生するスイッチである。

シャッタ駆動回路１１４は、シャッタ１１５の不図示の先幕および後幕の保持および解除をそれぞれ制御する。Ｘ接点スイッチＳＷ３は、シャッタ１１５の先幕の走行が完了するとオンされてオン信号を出力し、シャッタ１１５のチャージ途中でオフされてオフ信号を出力する。

絞り位置検出装置１１６は、絞り値に対応する絞り位置を検出して検出信号を演算回路１０１へ出力する。絞り係止装置１１７は、駆動中の絞りを係止し、所定の絞り値で絞りを停止させる。

感度設定操作部材１２０は、撮像感度設定操作に応じて操作信号を演算回路１０１へ出力する。演算回路１０１は、入力される操作信号に基づいて撮像素子１２１の撮像感度を設定変更する。撮像感度は、たとえば、ＩＳＯ１００相当〜ＩＳＯ１６００相当の範囲で所定のステップで設定可能に構成されている。

シャッタ速度設定操作部材１２１は、シャッタ速度設定操作に応じて操作信号を演算回路１０１へ出力する。演算回路１０１は、入力される操作信号に基づいてシャッタ速度を設定変更する。シャッタ速度は、たとえば、１／８０００秒〜１秒の範囲で所定のステップで設定可能に構成されている。

絞り値設定操作部材１２２は、絞り設定操作に応じて操作信号を演算回路１０１へ出力する。演算回路１０１は、入力される操作信号に基づいて絞り値を設定変更する。絞り値は、たとえば、Ｆ１．４〜Ｆ２２の範囲で所定のステップで設定可能に構成されている。

本発明による演算回路１０１は、外付け閃光器３０が発光するように設定されている場合、設定されている絞り値ＡＶ、設定されているシャッタ速度ＴＶ，上記算出した被写体輝度ＢＶ、および設定されている撮像感度ＳＶをそれぞれ用いて次式（１）による露出演算を行う。
ＥＶ＝ＡＶ＋ＴＶ＝ＢＶ＋ＳＶ （１）
ただし、ＥＶは露出量である。演算回路１０１は、適正露出が得られるように露出偏差ΔＥＶに応じて閃光器３０から発光すべき光量を含む制御露出を演算する。露出偏差ΔＥＶは、制御露出と適正露出の差である。発光すべき光量は、主要被写体までの距離情報に応じて加減する。

図３は、外付け閃光装置３０の要部構成を説明するブロック図である。図３において、外付け閃光器３０は照明制御回路４３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ４０と、ＬＥＤ（発光ダイオード）４１および４２と、インターフェイス回路９とを有する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４０はＬＥＤ駆動用の集積回路などによって構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、電池１から電源ラインＬ１０およびＬ１２を介して供給される電池電圧をＬＥＤ４１および４２の駆動に必要な所定の電圧（たとえば、３Ｖ）に昇圧する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４０はさらに、照明制御回路４３から信号ラインＬ１１を介して送信される指令に応じて、ＬＥＤ４１および４２にそれぞれ所定の電流を供給する。ＬＥＤ４１および４２に供給する電流値は、照明制御回路４３が決定する。

ＬＥＤ４１および４２は、いわゆる白色光を発するＬＥＤである。周知のように、ＬＥＤはその定格範囲において駆動電流および発光強度（光パワー）間に比例関係を有する電流制御型デバイスである。照明制御回路４３は、ＬＥＤ４１および４２に供給する駆動電流を制御することにより、ＬＥＤ４１および４２から発せられる光量を制御する。

外付け閃光器３０が電子カメラ１０のアクセサリシュー（不図示）に装着されると、電子カメラ１０側の演算回路１０１と照明制御回路４３との間がインターフェイス回路９を介して接続される。接続される信号にはＸ接点スイッチＳＷ３によるＸ接点信号、発光光量を示す信号、シャッタ速度を示す信号などが含まれる。

Ｘ接点の信号は、演算回路１０１が信号出力を許可しているときに照明制御回路４３側へ出力され、演算回路１０１が信号出力を禁止しているときは照明制御回路４３へ出力されないように構成されている。

照明制御回路４３はマイクロコンピュータなどによって構成される。照明制御回路４３は、演算回路１０１から発光光量を示す信号を受信すると、受信信号に対応する光量の照明光をＬＥＤ４１および４２から発光させるために必要な駆動電流値、および電流供給時間（すなわち発光時間）を算出する。つまり、発光光量は、発光強度および発光時間の積算値で示される。照明制御回路４３は、演算回路１０１からＸ接点のオン信号が入力されるとＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ駆動電流値および発光開始を指示し、上記発光時間が経過すると発光停止を指示する。

本発明は、以上のカメラシステムの閃光器３０から必要な光量を発光させるためにＬＥＤに供給する駆動電流および電流供給時間に特徴を有する。第一の実施形態では、設定されているシャッタ速度に対応する露光時間の範囲において、一定の発光強度で連続発光させる。

図４は、照明制御回路４３で決定される電流供給時間と駆動電流との関係を示す図である。図４において、横軸は供給時間を表し、縦軸は駆動電流を表す。照明制御回路４３は、演算回路１０１から発光光量およびシャッタ速度（露光時間）を受信すると、露光中に一定強度で発光することによって指示された発光光量を得るために必要な発光強度を算出し、この発光強度で発光させるために必要な駆動電流Ｉｃを決定する。図４の例では、供給時間Ｘが露光時間に対応する。

発光強度と駆動電流の関係は、あらかじめ実測結果がテーブル化され照明制御回路４３内の不揮発性メモリに格納されている。照明制御回路４３は発光強度を引数として上記テーブルを参照して必要な駆動電流を決定し、この電流値をＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ送出する。

本実施の形態ではＬＥＤが２つ設けられているので、照明制御回路４３はそれぞれのＬＥＤごとに駆動電流を決定する。なお、ＬＥＤ４１およびＬＥＤ４２によるそれぞれの発光光量の和が演算回路１０１から指示される発光光量に対応する。

以上説明した第一の実施形態についてまとめる。
（１）カメラシステムの外付け閃光器３０が発光するように設定されている場合、設定されている絞り値ＡＶ、設定されているシャッタ速度ＴＶ，検出した被写体輝度ＢＶ、および設定されている撮像感度ＳＶを用いて露出演算を行い、適正露出が得られるように制御露出と適正露出の差ΔＥＶに応じて閃光器３０から発光すべき光量を含む制御露出を演算するようにした。したがって、高速シャッタ時でも低速シャッタ時でも正確に露出制御を行うことが可能になる。

（２）閃光器３０の発光体として電流制御型デバイスであるＬＥＤ４１，４２を用いるようにしたので、キセノン管などのような放電型発光管を用いる場合と異なって高電圧回路が不要な上に、所定時間一定の強度で連続発光させることができる。これにより、駆動回路のコストが低減され、発光のための準備（充電など）時間が不要になり、低速シャッタ時にも露光中の連続発光が可能になる。

（３）設定されているシャッタ速度に対応する露光時間の範囲で閃光器３０を連続発光させるようにしたので、発光強度を低くすることができる。これにより、露光時間の一部だけ強い発光強度で発光させる場合に比べて近距離撮影時の眩しさを軽減できる。また、低速撮影時に連続発光させることにより、たとえば、被写体中の雨や水の流れなどを表現できる。

（４）発光強度および駆動電流の関係をテーブル化して照明制御回路４３内の不揮発性メモリに格納するようにしたので、ＬＥＤのばらつきによって電流−発光強度の特性が異なる場合でも正確に発光光量を制御することができる。また、ＬＥＤ４１および４２間で特性が異なる場合でも、両ＬＥＤの発光強度を揃えるように発光制御できる。

上述した説明では、ＬＥＤを２つ用いるようにしたが、ＬＥＤの数は２つに限らず１つであってもよいし、５つであってもよい。

設定されているシャッタ速度に対応する露光時間の範囲において、連続発光しながら発光強度を徐々に増加させるようにしてもよい。図５は、この場合における照明制御回路４３で決定される電流供給時間と駆動電流との関係を示す図である。図５において、横軸は供給時間を表し、縦軸は駆動電流を表す。照明制御回路４３は、演算回路１０１から発光光量およびシャッタ速度（露光時間）を受信すると、露光中に徐々に発光強度を増加させることによって指示された発光光量が得られる発光強度パターンを算出し、この発光強度パターンを得るために必要な駆動電流（電流増加率および電流供給時間を含む）を決定する。図５の例では、供給時間Ｙが露光時間に対応し、発光開始時の電流値はＩｇである。

駆動電流の増加率は図５のように一定でなくてもよく、時間とともに増加率を変化させてもよい。

また、設定されているシャッタ速度に対応する露光時間の範囲において、パルス発光を繰り返しながら必要な発光光量を得るようにしてもよい。図６は、この場合における照明制御回路４３で決定される電流供給時間と駆動電流との関係を示す図である。図６において、横軸は供給時間を表し、縦軸は駆動電流を表す。照明制御回路４３は、演算回路１０１から発光光量およびシャッタ速度（露光時間）を受信すると、露光中にパルス発光を繰り返し行うことによって指示された発光光量が得られる発光強度パターンを算出し、この発光強度パターンを得るために必要な駆動電流（パルス電流およびパルス数を含む）を決定する。図６の例では、供給時間Ｚが露光時間に対応し、駆動電流Ｉｐによるパルス光がｎ回発光される。

（第二の実施形態）
第二の実施形態では、設定されているシャッタ速度に対応する露光時間の範囲において、閃光器３０で発光が開始された以降に調光素子１０３による時間積分値をモニタし、時間積分値が必要な発光光量に到達した場合に閃光器３０の発光を停止する。

照明制御回路４３は、演算回路１０１から発光光量を示す信号を受信すると受信信号に対応する光量の照明光をＬＥＤ４１および４２から発光させるために必要な駆動電流値、および電流供給時間（すなわち発光時間）を算出する。そして、演算回路１０１からＸ接点のオン信号が入力されるとＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ駆動電流値および発光開始を指示する。この点は第一の実施形態と同様である。

演算回路１０１は、調光素子１０３による時間積分値が判定閾値に到達したと判定すると、照明制御回路４３へ発光停止を指示する。判定閾値は、露出演算で得られた発光光量に対応する。この場合の照明制御回路４３は、露光時間内であってもＤＣ／ＤＣコンバータ４０へ指令を送り、ＬＥＤ４１および４２の発光を停止させる。なお、調光素子１０３による時間積分値が判定閾値に達しない場合は、当初の電流供給時間（露光時間に対応する）が経過すると発光停止を指示する。

以上説明した第二の実施形態では、閃光器３０が主要被写体を照明する照明光の反射光をリアルタイムにモニタし、反射光の時間積分値が必要な発光光量に対応する値に達した場合にＬＥＤ４１および４２に対する駆動電流の供給を停止させるようにした。したがって、照明光によってオーバー露出になることが防止される。

以上説明した第二の実施形態は、上述した３つの場合、１．設定されているシャッタ速度に対応する露光時間の範囲で一定の発光強度で連続発光させる場合（図４）、２．連続発光しながら発光強度を徐々に増加させる場合（図５）、３．パルス発光を繰り返す場合（図６）のいずれの場合にも適用することが可能である。

以上の説明では、外付け閃光器３０の場合を例にあげて説明したが、カメラ本体に閃光器を内蔵させてもよい。

また、電子カメラ１０で測距を行う例を説明したが、閃光器３０で被写体までの距離情報を検出するようにしてもよい。

露出演算を閃光器３０で行うようにしてもよい。この場合には、演算回路１０１および閃光器３０間の通信によってカメラに設定されている絞り値やシャッタ速度などの情報をカメラから閃光器３０へ送出する。

上述した説明では、電子カメラを例に説明したが、フィルムカメラの場合にも本発明を適用できる。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。発光手段は、たとえば、ＬＥＤ４１および４２によって構成される。測距手段は、たとえば、焦点検出装置１０４によって構成される。発光制御手段は、たとえば、照明制御回路４３によって構成される。演算手段および信号送出手段は、たとえば、演算回路１０１によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明の第一の実施形態によるカメラシステムを説明する図である。 電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。 外付け閃光装置の要部構成を説明するブロック図である。 照明制御回路で決定される電流供給時間と駆動電流との関係を示す図である。 変形例における電流供給時間と駆動電流との関係を示す図である。 変形例における電流供給時間と駆動電流との関係を示す図である。

符号の説明

１…電池
９…インターフェイス回路
１０…電子カメラ
２０…撮影レンズ
３０…閃光器
４０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
４１，４２…ＬＥＤ
４３…照明制御回路
１０１…演算回路
１０３…調光素子
１０４…焦点検出装置
１１１…測光装置
１２０…感度設定操作部材
１２１…シャッタ速度設定操作部材
１２２…絞り値設定操作部材
ＳＷ１…レリーズスイッチ
ＳＷ２…シーケンススイッチ
ＳＷ３…Ｘ接点スイッチ

Claims (9)

1. 被写体に向けて照明光を発する電流制御型の発光手段と、
   主要被写体までの距離情報を検出する測距手段と、
   前記測距手段で検出された距離情報、カメラに設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度のそれぞれを用いて演算された光量を発するように前記発光手段を発光制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする撮影用照明装置。
2. 被写体に向けて照明光を発する電流制御型の発光手段と、
   カメラの測距手段で検出された主要被写体までの距離情報、カメラに設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度のそれぞれを用いて演算された光量を発するように前記発光手段を発光制御する発光制御手段とを備えることを特徴とする撮影用照明装置。
3. 請求項１または２に記載の撮影用照明装置において、
   前記発光制御手段は、前記発光手段へ駆動電流を所定時間連続して供給することを特徴とする撮影用照明装置。
4. 請求項３に記載の撮影用照明装置において、
   前記発光制御手段は、前記駆動電流を徐々に増加させることを特徴とする撮影用照明装置。
5. 請求項１または２に記載の撮影用照明装置において、
   前記発光制御手段は、前記発光手段へパルス駆動電流を所定回数供給することを特徴とする撮影用照明装置。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載の撮影用照明装置において、
   前記発光制御手段は、前記発光手段によって照明された被写体からの反射光の積算値が前記演算された光量に対応する値になると前記駆動電流の供給を停止することを特徴とする撮影用照明装置。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の撮影用照明装置において、
   前記発光制御手段は、前記露光時間による露光中は前記発光手段へ駆動電流の供給を継続するように駆動電流の大きさを決定することを特徴とする撮影用照明装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の撮影用照明装置と、
   主要被写体までの距離情報を検出する測距手段、前記測距手段で検出された距離情報と、カメラに設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度とのそれぞれを用いて前記発光手段から発する光量を演算する演算手段、ならびに前記演算手段で演算された光量を示す信号を送出する信号送出手段を有するカメラとを備えることを特徴とするカメラシステム。
9. 被写体に向けて照明光を発する電流制御型の発光手段と、
   主要被写体までの距離情報を検出する測距手段と、
   前記測距手段で検出された距離情報、設定されている露光時間、絞り値、および撮影感度のそれぞれを用いて前記発光手段から発する光量を演算する演算手段と、
   前記演算された光量を発するように前記発光手段を発光制御する発光制御手段とを備えることを特徴とするカメラ。
   

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