JP2018005142A - 光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤライトの点灯デューティーによる調光において、調光レベルを低減してもピーク電流値が下がらない。【解決手段】レンズと、カメラ本体と、被写体照明用の複数の光源素子からなる照明手段と、前記光源素子の点灯デューティー制御を行う調光制御手段とを備えた光学機器において、前記制御手段は、調光レベルに応じて同時点灯する前記光源素子の数を決定し、同時点灯する前記光源素子を調光レベルのデューティーでスイッチング制御し、すべての前記光源素子が単位期間内に点灯する時間が調光レベルのデューティーに等しくなるよう前記光源素子を点灯制御するようにしたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズとカメラ本体から構成される撮影システムなどの光学機器に関する。

カメラにおいて被写体を至近距離で撮影する場合、近過ぎてカメラ本体やレンズ、撮影者等により被写体に影ができ、良好な撮影ができない状況が発生するときがある。このようなとき、レンズ先端に円環状のライトを装着して撮影される。

近年はＬＥＤの高輝度化、低価格化によりＬＥＤを使用したライトが一般的に使用されている。

しかしライトの明るさが一定であると被写体に対して明るく照らし過ぎる場合があり、明るさを制御できると使い勝手が良くなる。

ＬＥＤライトの明るさ制御については下記特許文献１に記載されているように、ＬＥＤの点灯個数制御や点灯電流制御、点灯デューティ制御がある。

特開２０１０−２１８７９４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術において、点灯個数での調光だけでは照度ムラが発生する。特に至近距離での撮影では顕著となる。点灯電流での調光では電流値可変の定電流回路が必要となり、回路規模及びコストのアップとなる。点灯デューティーでの調光ではせっかく明るさを絞って電力を抑えているにも関わらず電池のピーク電流値は低下しないため、電池の残量に見合ったライトの点灯が行えない。

本発明の目的は、回路規模の増加や照度ムラを抑えた上でＬＥＤライトの調光を行い、調光レベルに応じてＬＥＤライトのピーク電流値を低減することのできる光学機器を提供することにある。

本発明の他の目的は、カメラ本体の電池の残量に見合ったピーク電流値で動作させることのできるＬＥＤライトを備えた光学機器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る光学機器は、
レンズと、カメラ本体と、被写体照明用の複数の光源素子からなる照明手段と、前記光源素子の点灯デューティー制御を行う調光制御手段とを備えた光学機器において、前記制御手段は、調光レベルの指示に応じて同時点灯する前記光源素子の数を決定し、同時点灯する前記光源素子を調光レベルのデューティーでスイッチング制御し、すべての前記光源素子が単位期間内に点灯する時間が調光レベルのデューティーに等しくなるよう前記光源素子を点灯制御するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、回路規模の増加や照度ムラを抑えた上でＬＥＤライトの調光を行い、調光レベルに応じてＬＥＤライトのピーク電流値を低減し、カメラ本体の電池の残量に見合ったピーク電流値で動作させることのできるＬＥＤライトを備えた光学機器を提供することができる。

本発明の実施形態のカメラシステムのブロック図である。 ＬＥＤ素子とＬＥＤ駆動部の詳細図である。 （ａ）は通常のＬＥＤ素子の点灯デューティー制御を示す図、（ｂ）は本実施例のＬＥＤ素子の点灯デューティー制御を示す図である。 調光時のカメラＣＰＵの制御フローを示す図である。 調光時のレンズＣＰＵの制御フローを示す図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例］
図１は本実施形態の、交換レンズユニットと該交換レンズユニットが着脱可能に装着されるカメラボディから構成されるカメラシステムのブロック図の一例である。

図１において、カメラシステム１（光学機器）は交換レンズユニット２（レンズ）とカメラボディ３（カメラ本体）から構成される。カメラボディ３内には、カメラＣＰＵ３０、制御系電源３１、駆動系電源３２、カメラ通信Ｉ／Ｆ部３３、レンズ装着検出部３４、測距ユニット３５、カメラマウント３ａ、接点ブロック３ｂが設けられている。

カメラＣＰＵ３０はカメラボディ３のすべての制御を司っており、内部にはＲＡＭ，ＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ等を内蔵している。制御系電源３１は、測距ユニット３５や不図示の測光部等の電力消費量が比較的少なく安定した出力電圧を必要とする制御系回路に電力を供給する。駆動系電源３２は、交換レンズユニット２や不図示のシャッタ制御部等の電力消費量が比較的多い駆動系回路に電力を供給する。前記制御系電源３１と前記駆動系電源３２は不図示の電池から供給される。

カメラ通信Ｉ／Ｆ部３３は後述のレンズＣＰＵ２０と通信を行うためのＩ／Ｆ回路で、測距情報や測光情報、ＩＤ情報、電源等を送受信する。レンズ装着検出部３４は交換レンズユニット２が装着されたことを検出する。測距ユニット３５は交換レンズユニット２からの光束を用いて被写体までのデフォーカス量を検出する、いわゆる位相差検出型の測距ユニットである。カメラマウント３ａは、交換レンズユニット２を後述のレンズマウント２ａを介してカメラボディ３に機械的に着脱可能にする。

接点ブロック３ｂは複数の通信端子を有し、カメラマウント３ａに交換レンズユニット２を装着した際に後述の交換レンズユニット側の接点ブロック２ｂに結合される。交換レンズユニット２内には、レンズＣＰＵ２０（調光制御手段）、フォーカスレンズ２１、フォーカスレンズ駆動部２２、絞り羽根２３、絞り開放位置検出センサ２４、ステッピングモータ２５、絞り駆動部２６、レンズ通信Ｉ／Ｆ部２７、ＬＥＤ素子２８（複数のＬＥＤ素子によりＬＥＤライトを構成：照明手段）、ＬＥＤ駆動部２９、レンズマウント２ａ、接点ブロック２ｂが設けられている。

レンズＣＰＵ２０は交換レンズユニット２内のすべての制御を司っており、内部にはＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、後述するステッピングモータ２５を駆動するための駆動制御部等を内蔵している。フォーカスレンズ駆動部２２はレンズＣＰＵ２０からの命令に従ってフォーカスレンズ２１を光軸に沿って駆動させることで焦点調節を可能にしている。絞り駆動部２６はレンズＣＰＵ２０からの命令に従ってステッピングモータ２５を回転させることで絞り羽根２３を駆動し、絞り値（Ｆ値）を制御している。

絞り開放位置検出センサ２４はフォトインタラプタ等のセンサで構成されており、絞り羽根が開放位置か否かを検出し、その検出結果はレンズＣＰＵ２０によって管理されている。レンズ通信Ｉ／Ｆ部２７はカメラＣＰＵ３０と通信を行うためのＩ／Ｆ回路で、測距情報や測光情報、ＩＤ情報、電源等を送受信する。ＬＥＤ駆動部２９はレンズＣＰＵ２０からの指示に従ってＬＥＤ素子２８を点灯制御する。レンズマウント２ａは、カメラボディ３をカメラマウント３ａを介して交換レンズユニット２に機械的に着脱可能にする。

接点ブロック２ｂは複数の通信端子を有し、レンズマウント２ａにカメラボディ３を装着した際にカメラボディ側の接点ブロック３ｂに結合される。

図２はＬＥＤ素子２８とＬＥＤ駆動部２９の詳細図である。

各ＬＥＤ素子２８は被写体に光が均等に照射されるようレンズの光軸を中心に円環状に配置され、ＬＥＤ駆動部２９内のドライバに接続されている。レンズＣＰＵ２０の指示により必要なＬＥＤ素子２８が点灯される。

図３（ａ）はすべてのＬＥＤ素子２８を点灯デューティーにより一斉に調光制御する場合の明るさと電池電流の関係を示した図である。

すべてのＬＥＤ素子２８を１００％デューティーで点灯した場合の明るさ及び電池電流のピーク値をそれぞれ１００％としている。例えば７５％の明るさに調光する場合、点灯制御周期の単位期間当たりの平均の明るさは７５％となるが、電池電流のピーク値は常に１００％のままであることがわかる。

しかし図３（ｂ）のように同時点灯するＬＥＤ素子２８の個数を７５％とすることで電池電流のピーク値も７５％に低減できるようになる。しかし点灯個数による調光制御だけでは同じＬＥＤ素子２８ばかり点灯することになり照射光にムラが発生する。このため本件では単位期間当たりのすべてのＬＥＤ素子２８の点灯時間が等しくなるよう同時点灯するＬＥＤ素子２８をシフトするようにしている。

具体的には、図２の状態で７５％の場合、１２個のＬＥＤ素子２８のうち９個を同時点灯する。点灯させる９個のＬＥＤ素子２８は順次シフトさせ、すべてのＬＥＤ素子２８の点灯時間が単位期間の７５％になるように制御する。つまり単位期間に９個のＬＥＤ素子２８を、LED1〜9 → LED2〜10 → LED3〜11 → ・・・ → LED12,1〜8のように高速に点灯シフトさせる。ただ、点灯するＬＥＤ素子２８の位置の偏りによる明るさのムラの影響を少しでも小さくするため、中心角が等しいあるいはほぼ等しい位置にあるＬＥＤ素子２８を同時点灯するようにする。

図３（ｂ）は、中心角が等しい位置の３つのＬＥＤ素子２８でグループを構成し、すべてのＬＥＤ素子２８を４つのグループに分け、３つのグループを同時に点灯することで７５％の明るさが得られるようにした例である。単位期間に同時消灯させる３つのＬＥＤ素子２８が次のようにシフトすることになる。LED1,5,9 → LED2,6,10 → LED3,7,11 → LED4,8,12。

以上のように点灯制御することで、７５％に調光するとともに明るさのムラも抑えられ、ピーク電流値も常に７５％に抑えられることになる。

図４はカメラの電池からＬＥＤライトへ供給できるピーク電流値に応じた調光を行うときの制御フローを示している。

図４（ａ）でカメラＣＰＵ３０の動作について説明する。

カメラＣＰＵ３０では、カメラボディ３の電源が入ると（Ｓ４０１）レンズＣＰＵ２０と諸々の情報交換を行う中でIp_LED_fullを取得する（Ｓ４０２）。Ip_LED_fullは交換レンズユニット２に搭載されたすべてのＬＥＤ素子２８のフル点灯時のピーク電流値を示す。

カメラＣＰＵ３０は通常のカメラ制御を行う（Ｓ４０３）中でＬＥＤライトの点灯指示を受けると（Ｓ４０４）、Ip_LED及びIp_POWERを設定する（Ｓ４０５）。

点灯指示としては、例えばカメラボディ３に備えられた手動点灯スイッチ（不図示）であったり、自動露出制御の結果でＬＥＤライトの点灯が必要と判断されたときであったりする。また、Ip_LEDはＬＥＤライトのフル点灯時のピーク電流値（Ip_LED_full）やＬＥＤライトの手動調光レベル設定値等から決定されるＬＥＤライトが必要とするピーク電流値を示す。Ip_POWERはカメラ電池の容量やその残量状態及び露出制御結果等から決定されるＬＥＤライトに供給可能なピーク電流値を示す。

Ip_LEDがIp_POWER以下でないとき（Ｓ４０６）はLED_duty＝Ip_POWER/ Ip_LED_full （Ｓ４０７）とし、Ip_LEDがIp_POWER以下のときはLED_duty＝Ip_LED/ Ip_LED_full とする（Ｓ４０８）。つまり、ＬＥＤライトが点灯時に必要なピーク電流値をカメラ電池から供給できない場合は、ＬＥＤライトの点灯デューティーはIp_POWER/ Ip_LED_full とし、供給できる場合はIp_LED/ Ip_LED_fullとする。

カメラＣＰＵ３０は決定されたLED_duty（Ｓ４０９）及びＬＥＤライトの点灯指示をレンズＣＰＵ２０へ行う（Ｓ４１０）ことでＬＥＤライトが所定の点灯デューティでレンズＣＰＵ２０により調光制御されることとなる。

カメラＣＰＵ３０は他の通常制御へ戻り（Ｓ４０３）、電源がオフされるまで一連の制御を繰り返すこととなる。ＬＥＤライトの消灯指示があった場合（Ｓ４１１）はＬＥＤライトの消灯をレンズＣＰＵ２０へ指示する（Ｓ４１２）。

次に図４（ｂ）でレンズＣＰＵ２０の動作について説明する。レンズＣＰＵ２０では、カメラボディ３から電源が供給されると（Ｓ４２１）カメラＣＰＵ３０と情報交換を行う中でIp_LED_fullを送信する（Ｓ４２２）。

レンズＣＰＵ２０は通常のレンズ制御を行う中で（Ｓ４２３）カメラＣＰＵ３０からＬＥＤライトの点灯指示を受けると（Ｓ４２４）、カメラＣＰＵ３０から受信したLED_dutyに従って同時に点灯制御を行うＬＥＤ素子２８の個数を決定する（Ｓ４２５）。

各ＬＥＤ素子２８は積算点灯時間が同じになるように時間をシフトさせて点灯制御される（Ｓ４２６）。カメラＣＰＵ３０からＬＥＤライトの消灯指示を受けると（Ｓ４２７）ＬＥＤライトを消灯させる（Ｓ４２８）。

尚、ＬＥＤ素子２８は応答速度が５０〜１００ｎｓｅｃと高速であるため単位期間としては数ｕｓｅｃが可能である。カメラのシャッターを１／１０，０００ｓｅｃとしても露光時間は１００ｕｓｅｃであり、ＬＥＤライト点灯中にシャッターを切ってもＬＥＤの点滅が露光に影響することはない。

以上、本実施形態について説明したが、本発明は本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。例えば、カメラＣＰＵ３０でＬＥＤ素子２８の点灯デューティーを算出してレンズＣＰＵ２０へ送信しているが、カメラＣＰＵ３０での演算情報をレンズＣＰＵ２０に送信し、レンズＣＰＵ２０でＬＥＤ素子２８の点灯デューティーを算出してもよい。ＬＥＤライトの点灯指示の操作ボタンはカメラ本体３のみに限らず、交換レンズユニット２側に備えてもよい。また、本実施例は交換レンズ方式のカメラについて記載しているが、レンズ一体型のカメラでもよく、この場合はＣＰＵは一つになりえ、カメラＣＰＵ３０とレンズＣＰＵ２０間での情報の通信は不要となりうる。

本発明の光学機器は、交換レンズ、交換レンズが着脱可能なカメラ本体、交換レンズとカメラ本体から構成される撮影システム、レンズ一体型カメラシステムに適用することができる。

１ カメラシステム、２ 交換レンズユニット、２ａ レンズマウント、
２ｂ 接点ブロック、３ カメラボディ、３ａ カメラマウント、３ｂ 接点ブロック、
２０ レンズＣＰＵ、２１ フォーカスレンズ、２２ フォーカスレンズ駆動部、
２３ 絞り羽根、２４ 絞り開放位置検出センサ、２５ ステッピングモータ、
２６ 絞り駆動部、２７ レンズ通信Ｉ／Ｆ部、２８ ＬＥＤ素子、
２９ ＬＥＤ駆動部、３０ カメラＣＰＵ、３１ 制御系電源、３２ 駆動系電源、
３３ カメラ通信Ｉ／Ｆ部、３４ レンズ装着検出部、３５ 測距ユニット

Claims (3)

1. レンズと、
   カメラ本体と、
   被写体照明用の複数の光源素子からなる照明手段と、
   前記光源素子の点灯デューティー制御を行う調光制御手段とを備えた光学機器において、
   前記制御手段は、
   調光レベルに応じて同時点灯する前記光源素子の数を決定し、
   同時点灯する前記光源素子を調光レベルのデューティーでスイッチング制御し、
   すべての前記光源素子が単位期間内に点灯する時間が調光レベルのデューティーに等しくなるよう前記光源素子を点灯制御するようにしたことを特徴とする光学機器。
2. 同時点灯する前記光源素子の選定において、
   中心角が等しいあるいはほぼ等しい位置にある前記光源素子を選定することを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記光源素子とは発光ダイオードであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学機器。