JP2007316504A - 発光装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最小の数の発光手段で、広範囲に高照度の補助光を与えるとともに、消費電力の抑制を図ることができる発光装置を提供する。
【解決手段】照射範囲の異なる配光特性を持つ複数の発光手段２，３と、必要とされる照射範囲の広さに応じて前記複数の発光手段による発光の必要性の有無を判定する判定手段１１と、前記判定手段の判定結果により前記複数の発光手段の発光を制御する制御手段１１とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、異なる配光特性を持つ複数の発光部を有する発光装置及び撮像装置に関するものである。

従来から撮像補助光の照射領域の拡大には様々な工夫が成されてきた。最も単純な方法として、単一光源から発せられた光を配光処理によって広範囲に拡散させることが考えられる。しかしこの場合、配光角を広げることは可能であるが、照射範囲全体の照度が大幅に低下してしまい、撮像画角全体により高照度な補助光を照射する目的に反することになる。

そこで、一つのストロボユニットの中に複数のキセノン管を実装して、各々の狭角高光度の照射領域を足し合わせることで、ユニット全体として広角高光度を得る技術が提案（例えば、特許文献１）されている。
特開平８−２９２４６９号公報

しかしながら、上記従来例では、同時に複数個のキセノン管を発光させなければならないため、強力な電源機能を必要としていた。また、実装する回路数に比例したストロボユニットの巨大化、コストの上昇という問題もあった。

（発明の目的）
本発明の目的は、最小の数の発光手段で、広範囲に高照度の補助光を与えるとともに、消費電力の抑制を図ることができる発光装置及び撮像装置の提供しようとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は、照射範囲の異なる配光特性を持つ複数の発光手段と、必要とされる照射範囲の広さに応じて前記複数の発光手段による発光の必要性の有無を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果により前記複数の発光手段の発光を制御する制御手段とを有する発光装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記発光装置を具備する撮像装置とするものである。

本発明によれば、最小の数の発光手段で、広範囲に高照度の補助光を与えるとともに、消費電力の抑制を図ることができる発光装置または撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１ないし３に記載の通りである。

図１は本発明の実施例１に係わる撮像装置を示す正面図である。撮像装置１の正面には、ＬＥＤ発光部２、キセノン管発光部３、撮像レンズ４などが配置されている。

図２は、図１に示すＬＥＤ発光部２のＡ−Ａ断面図である。ＬＥＤ発光部２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）２ａ及び該ＬＥＤ２ａの前方にカバーレンズ２ｂを有する。ＬＥＤ２ａは撮像装置１が動画撮影を行っていれば常時発光を行い、ビデオライトとして機能する。また、静止画撮影を行っていれば、閃光発光を行い、フラッシュとして機能する。ＬＥＤ２ａから発せられた光はカバーレンズ２ｂを透過して被写体を照射する。しかしこのカバーレンズ２ｂは、常時発光時に画角中心部で高照度を得られるように配光されるため、ＬＥＤ発光部２の照射範囲は狭く、その範囲外では照度が急激に低下してしまう。従って、最大画角の静止画を撮像する際、撮像範囲全体に均一な照度を得ることは難しい。

図３は、図１に示すキセノン管発光部３の斜視図である。キセノン管発光部３は、キセノン管３ａ、及び、該キセノン管３ａの前方にカバーレンズ３ｂを、後方にリフレクター３ｃを、それぞれ有する。キセノン管３ａは静止画撮影時のみに閃光発光を行い、フラッシュとして機能する。

キセノン管３ａから発せられた光は、直接あるいはリフレクター３ｃに反射してカバーレンズ３ｂに到達し、ここで配光される。キセノン管発光部３は常にＬＥＤ発光部２よりも強い光で閃光発光するため、ＬＥＤ発光部２に比べて高輝度の光を広範囲に配光できる。

図１のようにＬＥＤ発光部２とキセノン管発光部３を配置し、静止画撮影にて閃光発光させたときの、それぞれの照射範囲に関する配光特性の関係を図４（ａ）に示す。図４（ａ）において、ＬＥＤ発光部２による照射範囲をｒ１、キセノン管発光部３による照射範囲をｒ２、最大画角の静止画撮影範囲をｓ１とする。

図４（ａ）のＢ−Ｂ断面における各発光部による照度分布を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）において、ＬＥＤ発光部２による照度をＬ１、キセノン管発光部３による照度をＬ２とする。このとき、照射範囲ｒ１内部は両者による照射が重複するため、キセノン管発光部３による照度Ｌ２を低く配光（図４参照）する。この低減させた光量を周囲部へ配光することにより、更に広範囲に高照度の領域を得ることができる。

撮像画角によっては、撮像範囲がＬＥＤ照射範囲ｒ１の中に納まる場合もある。図５（ａ）に、壁に描かれた幾何学図形を撮像する例を示す。図５（ｂ）は、撮像範囲ｓ２の中に図形全体を納める広い画角の場合の撮像例であり、この範囲全体を照射するためには、ＬＥＤ照射範囲ｒ１及びキセノン管照射範囲ｒ２を必要とする。図５（ｃ）は、ズームインすることによって撮像範囲ｓ３の中に図形中央の黒マスだけを納める狭い画角の場合の撮像範囲であり、この範囲全体を照射するためにはＬＥＤ照射範囲ｒ１だけで十分である。このように撮像範囲がＬＥＤ照射範囲ｒ１の中に納まる場合、キセノン管発光部３を発光させないことにより、消費電力の削減が可能である。

図６は、撮像装置１の回路構成の概略を示すブロック図である。ＬＥＤ照射範囲ｒ１は予めＲＯＭ１２に記憶されている。ＭＰＵ１１は、レンズ駆動回路１６に画角変更指示を出すとともに、その指示した画角を内部もしくは外付けされたＲＡＭ１３に記憶しておく。閃光発光をする際、上記の指示画角とＲＯＭ１２に記憶されているＬＥＤ照射範囲ｒ１を比較し、撮像範囲の方が狭い場合はキセノン管発光部３の発光は不要であるという判定ができる。このとき、ＭＰＵ１１はＬＥＤ駆動回路１８に対して発光指示を行うが、キセノン管駆動回路１９に対しては行わない。

撮像時の各発光部の発光量は以下のように自動的に調整される。撮像動作に先立ち、光量を抑えたプリ発光を用いて露出検出を行う。このプリ発光を行う発光部は、上記の画角判定結果に従う。その結果、ＬＥＤ発光部２だけを使用する判定であった場合、ＬＥＤ発光部２だけでプリ発光を行う。この発光による反射光はレンズ１７を通して撮像素子１５で撮像される。その後は信号処理部１４で規定の電気信号へ変換され、ＭＰＵ１１を送られる。ＭＰＵ１１はＬＥＤ照射範囲ｒ１内の照度の多寡を判定する。この結果、発光量を変更する必要がある場合は、ＭＰＵ１１はその増減を調整した光量で本発光を行うようにＬＥＤ駆動回路１８に指示を出し、ＬＥＤ発光部２を発光させて被写体を撮像する。

また、ＬＥＤ発光部２とキセノン管発光部３の両者を使用する判定であった場合、この両者でプリ発光を行う。その後、上記と同様の撮像および信号処理を行い、この信号がＭＰＵ１１に送られる。ＭＰＵ１１はＬＥＤ照射範囲ｒ１とキセノン管照射範囲ｒ２のそれぞれの光量の多寡を独立して判定する。この結果、発光量を変更する必要がある場合は、ＭＰＵ１１はその増減を調整した光量で本発光を行うようにＬＥＤ駆動回路１８及びキセノン管駆動回路１９に指示を出し、各発光部を発光させて被写体を撮像する。

次に、上記実施例１に係わる撮像装置１において、撮像時における各発光部に関する部分について図７のフローチャートを用いてあらためて簡単に説明する。

撮像が開始されると、ＭＰＵ１１は撮影モードが静止画撮影か動画撮影かを判定する（＃１）。この結果、動画撮影であり、低輝度のためにビデオライト発光を必要とする場合は（＃１１→＃１２のＹＥＳ）、ＬＥＤ駆動回路１８を介してＬＥＤ発光部２のみを常時発光させ、ビデオライトとして機能させる（＃１３）。

一方、静止画撮影時であり、かつ、低輝度のために閃光発光を必要とする場合は（＃１→＃２のＹＥＳ）、ＭＰＵ１１はレンズ駆動回路１６に指示した画角とＲＯＭ１２に記憶されているＬＥＤ照射範囲ｒ１を比較し、撮像範囲が広画角かどうかを判定する（＃４）。この結果、広画角でない場合はキセノン管発光部３の発光は不要であるので、ＬＥＤ駆動回路１８に対してのみ発光指示を行い、撮像動作に先立ち、光量を抑えたＬＥＤ発光部２でプリ発光（撮像補助光）を行い、このプリ発光を用いて自動露出調整（ＡＥ調整）する（＃５→＃６）。その後はＬＥＤ発光部２を閃光発光させて被写体を撮像する（＃７）。

また、上記ステップ＃４にて広画角であると判定した場合は、ＬＥＤ駆動回路１８とキセノン管駆動回路１９のそれぞれに対して発光指示を行い、ＬＥＤ発光部２とキセノン管発光部３の両者によりプリ発光を行う（＃８）。その後は両者のプリ発光を用いて自動露出調整（ＡＥ調整）をするとともに、両者の発光を用いて被写体を撮像する（＃９→＃１０）。

以上の実施例１によれば、撮像装置１に具備されている各発光部について、発光の兼用化及びその配光に特徴を持たせることにより、従来のように発光素子の数量を増やすことなく、照射可能領域の拡大を図ることができる。また、撮像画角と各発光部の照射有無を連携させることにより、消費電力の抑制を図ることができる。

図８は本発明の実施例２に係わる撮像装置２１の正面図である。この実施例２の撮像装置２１は、図１の撮像装置１に比して、ＬＥＤ発光部２２とキセノン管発光部２３の配置を変更したものであり、その機能、配光特性、動作に関しては実施例１と同様である。

図８のように、ＬＥＤ発光部２２をキセノン管発光部２３の長軸方向中央に合わせることにより、配光特性の補完が行いやすい。また、キセノン管発光部２３の長軸方向を撮像領域長辺方向と合わせることにより、効率的な配光配分を行える。

図９は本発明の実施例３に係わる撮像装置において、使用する発光部を決定する画角判定を、プリ発光を用いた方法で実現する例を示すフローチャートである。なお、撮像装置の構成は実施例１または実施例２と同様であり、回路構成は図６と同様であるものとする。また、図９において、ステップ＃１０１，＃１０２，＃１１０，＃１１１，＃１１２での動作は、図７のステップ＃１，＃２，＃１１，＃１２，＃１３での動作と同様であり、その説明は省略する。

本発明の実施例３では、静止画撮影においては、ＭＰＵ１１は最初にＬＥＤ発光部２２単体の閃光発光によるプリ発光を行う（＃１０３）。この発光による反射光をレンズ１７を通して撮像素子１５にて撮像する。そして、信号処理部１４で規定の電気信号に変換して取り込み、撮像範囲全体の照度分布を解析する。

上記の図４（ｂ）のように撮像範囲全体に均一な照度が得られる場合、ＭＰＵ１１は、ＬＥＤ発光部２のみで本発光を行うことを判定する（＃１０４→＃１０５のＮＯ）。同時にこのプリ発光の光量の多寡を判定し、発光量を変更する必要がある場合はその増減を調整した光量でＬＥＤ駆動回路１８に指示を出し、ＬＥＤ発光部２を閃光発光させて被写体を撮像する（＃１０８，＃１０９）。

また、上記のプリ発光の輝度判定で、図４（ａ）のように撮像範囲に対してＬＥＤ照射範囲ｒ１が小さいために全体に均一な輝度が得られていない場合、ＬＥＤ発光部２とキセノン管発光部３の両者で本発光を行うことを判定する（＃１０４→＃１０５のＹＥＳ）。同時にこれらプリ発光によるＬＥＤ照射範囲ｒ１の光量の多寡を判定し、発光量を変更する必要がある場合はその増減を調整した光量でＬＥＤ駆動回路１８に指示を出する。また、キセノン管駆動回路１９にもこれと同等の光量を発光する指示を出し、その後は各発光部を発光させて被写体を撮像する（＃１０６，＃１０７）。

本実施例３においては、予めＬＥＤ照射範囲ｒ１を記憶しておくためのＲＯＭ領域が不要になる。また、広い画角で撮像するときに、照明等により撮像範囲の周辺部に十分な照度を確保できているときには、キセノン管発光部３の発光を停止することにより、消費電力の抑制を図ることができる。

上記の各実施例によれば、それぞれに異なる配光を持つ複数の発光部（実施例では、ＬＥＤ発光部とキセノン管発光部）と、各発光部での発光の必要性の有無を判定する手段と、その判定結果に応じて各発光部を制御する手段とを有した構成の撮像装置としている。かかる構成において、異なる配光特性を持つ複数の発光部は、照射光度の差異によって配光配分を広く変化させることができると共に、撮像画角に応じて発光有無を変更できる。また、各発光部を制御する手段は、撮像に不必要な発光を停止することによって消費電力を削減することができると共に、撮像領域に適当な照度の補助光を照射することができる。

また、複数の発光部を同時に発光させたとき、それぞれが互いの配光を補完し合う配光特性を有するようにしている。かかる構成において、それぞれが互いの配光を補完し合う配光特性は、それぞれの発光部の照射領域境界における接続を円滑にし、照射領域全体に均一な照度を得ることができる。

また、発光部のうち少なくとも一つはＬＥＤ発光部であって、撮像画角中心部方向に向けた配光と、動画撮影時に常時発光によるビデオライトとしての機能と、静止画撮影時に閃光発光によるフラッシュとしての機能とを有する。かかる構成において、ＬＥＤ発光部は撮像状態に応じて発光方法を変更できる。

また、発光部のうち少なくとも一つはキセノン管発光部であって、撮像画角周囲部方向に向けた配光と、静止画撮影時に閃光発光によるフラッシュとしての機能とを有する。かかる構成において、キセノン管発光部はＬＥＤ発光部に比して高光度の発光ができるため、広範囲の配光を施すことができる。

また、静止画撮影時の撮像される画角とＬＥＤ発光部の閃光発光で十分な光量を得られる画角とを比較する手段と、該比較結果からそれぞれの発光素子の発光必要有無を判定する手段とを有する。かかる構成において、静止画撮影時の撮像される画角とＬＥＤ発光部の閃光発光で十分な光量を得られる画角とを比較する手段は、撮像領域とＬＥＤ照射領域の大小関係を調べることができる。比較結果からそれぞれの発光素子の発光必要有無を判定する手段は、発光素子駆動回路に対する発光指示の有無を決定することができる。

また、発光の必要性の有無の判定に応じて発光させる発光部を選択し、狭い画角の撮像時はＬＥＤ発光部だけを発光させ、広い画角の撮像時はＬＥＤ発光部とキセノン管発光部を同時に発光させるように、それぞれの発光素子の発光有無を制御する手段を有する。かかる構成において、それぞれの発光部の発光有無を制御する手段は、発光指示に従って発光素子を駆動することができる。

以上から明らかなように、本発明の各実施例によれば、一つの発光部を複数の使用目的で兼用化することができるため、少ない数量の発光部で広範囲に高光度の撮像補助光を得られる。また、撮像画角に応じて必要なだけの発光部を発光させることができるので、不要な消費電力を抑制することができる。

本発明の実施例１に係わる撮像装置を示す正面図である。 図１に示すＬＥＤ発光部２のＡ−Ａ断面図である。 図１に示すキセノン管発光部３の斜視図である。 本発明の実施例１において各発光部の配光特性と輝度特性を説明する図である。 本発明の実施例１において撮像画角と各発光部の照射範囲を説明する図である。 本発明の実施例１に係わる撮像装置の回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例２に係る撮像装置の正面図である。 本発明の実施例３に係る撮像装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１，２１ 撮像装置
２，２２ ＬＥＤ発光部（発光手段）
２ａ ＬＥＤ（発光ダイオード）
３，２３ キセノン管発光部（発光手段）
３ａ キセノン管
１１ ＭＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 信号処理部
１５ 撮像素子
１６ レンズ駆動回路
１７ レンズ
１８ ＬＥＤ駆動回路
１９ キセノン管駆動回路

Claims (7)

1. 照射範囲の異なる配光特性を持つ複数の発光手段と、
   必要とされる照射範囲の広さに応じて前記複数の発光手段による発光の必要性の有無を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果により前記複数の発光手段の発光を制御する制御手段とを有することを特徴とする発光装置。
2. 前記複数の発光手段は、同時発光時において、それぞれが互いの配光を補完し合う配光特性を持つことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 請求項１または２に記載の発光装置を具備することを特徴とする撮像装置。
4. 前記発光手段の少なくとも一つは発光ダイオードであり、撮像画角中心部方向に向けた配光特性と、動画撮影時に常時発光によるビデオライトとしての機能と、静止画撮影時に閃光発光によるフラッシュとしての機能とを有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記発光手段の少なくとも一つはキセノン管であり、撮像画角中心部方向を弱め、周囲方向に向けた配光特性と、静止画撮影時に閃光発光によるフラッシュとしての機能とを有することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
6. 前記複数の発光手段は発光ダイオードとキセノン管を有し、前記判定手段は、静止画撮影時の撮像される画角と前記発光ダイオードの閃光発光で十分な光量を得られる画角とを比較し、比較結果から前記発光手段の発光必要性の有無を判定することを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記制御手段は、前記判定手段の判定結果に応じて発光させる発光手段を選択し、狭い画角の撮像時は前記発光ダイオードだけを発光させ、広い画角の撮像時は前記発光ダイオードと前記キセノン管を同時に発光させるように、それぞれの発光手段の制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
   

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