JP4144029B2 - カメラの発光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの発光装置に係り、特にカメラでの撮影時の補助光として使用するカメラの発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から被写体輝度が不足している場合や日中シンクロ撮影を行う場合に、被写体に対して補助光を照射することによって、光量不足を補うことが可能な発光装置（フラッシュ等の閃光装置）が用いられている。
【０００３】
また近年では、発光輝度が暗いという不具合はあるものの、白色のＬＥＤやＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤといった半導体発光素子が実用化されつつある（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−４３６３３
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−１２５２２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この種の半導体発光素子は、キセノン管に比べて発光輝度が低いために、現在の閃光を発するストロボ装置に置き換えて使用するには、発光光量が不足するという不具合を生じていた。
【０００７】
また、従来のＬＥＤは連続で発光することを目的として設計されていたために、カメラにおけるストロボ装置のようにほぼ瞬間発光する際の発光輝度向上対策がなされておらず、カメラのストロボ装置として使用する場合にはＬＥＤ素子が本来持っている潜在的能力を十分に発揮することができなかった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、半導体発光素子の発光特性を有効に利用し、該半導体発光素子の潜在能力を十分に発揮させることができるとともに、静止画撮影及び動画撮影時の補助光として使用することができるカメラの発光装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を備えたカメラの発光装置において、発光時間に対応して変化する前記半導体発光素子に供給可能な許容発光電流であって、電力が連続的に供給されて発光する際の許容発光電流として第１の電流が流される前記半導体発光素子と、前記カメラでの静止画の補助光撮影時に前記第１の電流よりも大きな第２の電流を前記半導体発光素子に流し、該半導体発光素子を高輝度発光させる発光制御手段であって、前記静止画の補助光撮影時の発光時間に応じて該発光時間が短いほど、前記第２の電流を大きくさせる発光制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
一般に、ＬＥＤ等の半導体発光素子は表示装置に使用されるもので、通常の使用形態では連続的に発光している。従って、半導体発光素子に流すことができる許容発光電流は、半導体発光素子を連続的に発光することを前提に規定されている。しかしながら、カメラの静止画撮影時の補助光（瞬間発光）のように短時間であれば、半導体発光素子の発熱量が少なく、前記許容発光電流よりも多くの電流を流しても半導体発光素子が破損することがないことが確認された。
【００１２】
そこで、請求項１に係る発明では、静止画の補助光撮影時には、前記許容発光電流（第１の電流）よりも大きな電流（第２の電流）を半導体発光素子に流し、半導体発光素子から静止画撮影時の補助光に適した強い光を発光させるようにしている。
【００１３】
請求項２に示すように前記発光制御手段は、前記第１の電流の２倍以上の第２の電流を流すことを特徴としている。尚、前記第２の電流は、第１の電流の４倍程度まで可能である。
【００１４】
請求項３に示すように前記カメラは、静止画撮影と動画撮影とが可能なデジタルカメラであり、前記発光制御手段は、静止画の補助光撮影時に前記第２の電流を前記半導体発光素子に短時間だけ流して前記半導体発光素子を高輝度短時間発光させ、動画の補助光撮影時に前記第１の電流以下の電流を前記半導体発光素子に連続的に流して前記半導体発光素子を低輝度長時間発光させることを特徴としている。
【００１５】
即ち、静止画の補助光撮影時と動画の補助光撮影時とで前記半導体発光素子に流す電流を異ならせ、静止画の補助光撮影時には、瞬間発光でよいため前記許容発光電流（第１の電流）よりも大きな電流（第２の電流）を半導体発光素子に流し、動画の補助光撮影時には、連続発光させる必要があるため、前記第１の電流以下の電流を半導体素子に流すようにしている。
【００１６】
請求項４に示すように前記発光制御手段は、前記動画の補助光撮影時に前記デジタルカメラの撮像手段での露光時間だけ前記第１の電流以下の電流を前記半導体発光素子に間欠的に流すことを特徴としている。これにより、動画撮影時の省電力化を図っている。
【００１７】
請求項５に示すように静止画の補助光撮影と動画の補助光撮影とを切り替える補助光切替手段を有し、前記発光制御手段は前記補助光切替手段での切替操作に応じて前記半導体発光素子に流す電流を変えることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に係る発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を備えたカメラの発光装置において、発光時間に対応して変化する前記半導体発光素子に供給可能な許容発光電流であって、電力が連続的に供給されて発光する際の許容発光電流として第１の電流が流される前記半導体発光素子と、前記第１の電流よりも大きな第２の電流であって、予め取得している露光時間に応じて該露光時間が短くなるにしたがって大きくなる第２の電流を算出する電流算出手段と、前記カメラでの静止画の補助光撮影時に前記第２の電流を前記露光時間だけ前記半導体発光素子に流し、該半導体発光素子を高輝度発光させる発光制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
例えば、日中シンクロ撮影のようにシャッタースピードが速い場合には、短時間に強い光を発光させる必要があるが、スローシンクロ撮影のようにシャッタースピードが遅い場合には発光輝度は低くてもよいため、シャッタースピードに応じて発光輝度を変えるようにしている。尚、発光時間を長くすることで、動いている被写体をリアルに（動いているように）撮影することができる。
【００２０】
請求項７に示すように前記発光制御手段は、前記露光時間が最短時に前記半導体発光素子に供給可能な第３の電流をパルス幅制御し、パルス幅制御された第３の電流の平均電流が前記第２の電流になるように制御することを特徴としている。
【００２１】
請求項８に示すように前記半導体発光素子は、光を発する半導体発光部と、前記半導体発光部に接触して設けられ、前記半導体発光素子が発する熱を一時的に吸収し、該半導体発光部の発熱を抑制する蓄熱部とを有することを特徴としている。即ち、蓄熱部により半導体発光部から発する熱を吸収することで、半導体発光部の温度上昇を抑制し、半導体発光部に大きな電流を長く流せるようにしている。
【００２２】
請求項９に示すように請求項１から８のいずれかに記載のカメラの発光装置において、前記発光制御手段は、前記第２の電流を前記半導体発光素子に流して該半導体発光素子を高輝度発光させる発光時間を、１／１００秒以下に制御することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るカメラの発光装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２４】
図１は本発明に係る発光装置付きカメラの信号処理系ブロック図である。
【００２５】
撮影レンズ１１０及びシャッタ・絞り１１２を介して固体撮像素子（ＣＣＤ）１１４の受光面に結像された被写体像は、光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。ＣＣＤ１１４内に所定の露光時間蓄積された画像信号の電荷は、ＣＣＤ駆動回路１１６から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに出力され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次出力される。尚、このＣＣＤ１１４は、蓄積した信号電荷をシャッタゲートパルスによって掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間（露光時間）を制御する、いわゆる電子シャッタ機能を有していてもよい。
【００２６】
ＣＣＤ１１４から順次読み出された画像の電圧信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）１１８に加えられ、ここで各画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされ、Ａ／Ｄ変換器１２０に加えられる。Ａ／Ｄ変換器１２０は、相関二重サンプリング回路１１８から順次加えられるＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して出力する。尚、ＣＣＤ駆動回路１１６、相関二重サンプリング回路１１８及びＡ／Ｄ変換器１２０は、タイミング発生回路１２２から加えられるタイミング信号によって同期して駆動されるようになっている。
【００２７】
前記Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、一旦メモリ１２４に格納され、その後、メモリ１２４に格納されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、デジタル信号処理回路１２６に加えられる。デジタル信号処理回路１２６は、同時化回路１２８、ホワイトバランス調整回路１３０、ガンマ補正回路１３２、ＹＣ信号作成回路１３４、及びメモリ１３６等から構成されている。
【００２８】
同時化回路１２８は、メモリ１２４から読み出された点順次のＲ、Ｇ、Ｂ信号を同時式に変換し、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を同時にホワイトバランス調整回路１３０に出力する。ホワイトバランス調整回路１３０は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値をそれぞれ増減するための乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂから構成されており、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号は、それぞれ乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂに加えられる。
【００２９】
乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの他の入力には、中央処理装置（ＣＰＵ）１３８からホワイトバランス制御するためのホワイトバランス補正値（ゲイン値）が加えられており、乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂはそれぞれ２入力を乗算し、この乗算によってホワイトバランス調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号をガンマ補正回路１３２に出力する。
【００３０】
ガンマ補正回路１３２は、ホワイトバランス調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号が所望のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、ＹＣ信号作成回路１３４に出力する。ＹＣ信号作成回路１３４は、ガンマ補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂとを作成する。これらの輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）は、メモリ１２４と同じメモリ空間のメモリ１３６に格納される。
【００３１】
ここで、メモリ１３６内のＹＣ信号を読み出し、液晶モニタ１５２に出力することによって、スルー画像や撮像された静止画等を液晶モニタ１５２に表示させることができる。
【００３２】
また、撮像後のＹＣ信号は、圧縮／伸長回路１５４によって所定のフォーマットに圧縮されたのち、記録部１５６にてメモリカードなどの記録媒体に記録される。更に、再生モード時にはメモリカードなどに記録されている画像データが圧縮／伸長回路１５４によって伸長処理された後、液晶モニタ１５２に出力され、液晶モニタ１５２に再生画像が表示されるようになっている。
【００３３】
ＣＰＵ１３８は、静止画撮影モード、動画撮影モード、再生モード等のモードを選択するためのモードダイヤル、シャッターレリーズボタン１０２、十字キー等を含むカメラ操作部１４０からの入力情報に基づいて各回路を統括制御するとともに、オートフォーカス（ＡＦ）、自動露光制御（ＡＥ）、ホワイトバランス等の制御を行う。このＡＦ制御は、例えばＧ信号の高周波成分が最大になるように撮影レンズ１１０を移動させるコントラストＡＦであり、シャッターレリーズボタン１０２の半押し時にＧ信号の高周波成分が最大になるように駆動部１４２を介して撮影レンズ１１０を合焦位置に移動させる。
【００３４】
前記自動露光制御は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を取り込み、これらのＲ、Ｇ、Ｂ信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度（撮像ＥＶ値）を求め、この撮像ＥＶ値に基づいて撮像時の絞り値とシャッタスピードを決定する。
【００３５】
利用者からカメラ操作部１４０を介して絞り優先、又はシャッタースピード優先その他の撮像条件が入力されている場合には、その入力した指示に基づいた絞り値とシャッタースピードで撮像を実施する。また、被写体の光量が不足している場合や、カメラ操作部１４０を介して発光装置１４６の発光が指示されている場合には、適宜利用者からの指示に基づいて発光装置１４６から補助光を発光する旨の指示を出力する。
【００３６】
利用者がシャッターレリーズボタン１０２の全押しの操作を実施すると、カメラ１００は撮像を実施するモードに入る。撮像時には、ＣＰＵ１３８は前記決定した絞り値になるように絞り駆動部１４４を介してシャッタ・絞り１１２のうちの絞り部分を駆動し、また、決定した露光時間（シャッタスピード）となるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御して１コマ分の画像データを取り込み、所定の信号処理をした後、記録媒体に記録する。
【００３７】
発光装置１４６が発光する補助光の光量は、被写体の明るさや、その被写体までの距離に応じて適宜調節する必要がある。この調節処理を利用者に強要するのは酷なことであるので、カメラ１００側で測定した被写体の明るさや被写体までの距離と露光時間とに応じて必要な発光輝度を算出し、その結果に対して利用者による画像の味付けとしてカメラ操作部１４０を介して入力した光量情報に基づいて調節した発光輝度を、発光装置１４６から発光するように指示する構成としてもよい。
【００３８】
ＣＰＵ１３８は、シャッターレリーズのタイミング情報、主要被写体までの距離情報（ＡＦ時の合焦位置情報）、被写体の明るさ情報、補助光の発光輝度情報、補助光の発光光量情報その他の各種情報を、シリアル通信の通信手段やＩ／Ｏを介して発光装置１４６に送信することが可能となっている。また、上記の説明ではカメラ１００を電子カメラとした実施例で説明したが、本発明は電子カメラに限定されるものではなく、銀塩フイルムに被写体像を露光する銀塩カメラであっても本発明の目的を達成することが可能である。
【００３９】
次に、上記発光装置１４６の光源として使用される本発明に係る半導体発光素子（この実施の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ））の特性について説明する。
【００４０】
図２はＬＥＤの発光時間と許容発光電流との関係の一例を示すグラフである。
【００４１】
同図の実線に示すように、発光時間が１／１００秒以上の場合には、電流Ｉ1 （５０ｍＡ）が許容発光電流であり、発光時間が１／１０００秒以下の場合には、電流Ｉ2 （２００ｍＡ）が許容発光電流である。また、発光時間が１／１００秒〜１／１０００秒の許容発光電流は、その発光時間に比例して前記電流Ｉ1 と電流Ｉ2 との間でリニアに変化している。
【００４２】
このように発光時間に応じて許容発光電流が変化している理由は、発光時間に応じてＬＥＤが発熱し、その発熱によって破損するからである。即ち、発光時間が１／１００秒以上の場合には、ＬＥＤに流せる電流は電流Ｉ1 以下であるが、発光時間が１／１００秒よりも短くなると、ＬＥＤに流せる電流は電流Ｉ1 よりも多くなり最大で電流Ｉ2 （電流Ｉ1 の４倍）まで流すことが可能になる。
【００４３】
ところで、ＬＥＤは一般に表示装置に使用されるため、連続的に発光する場合の許容発光電流Ｉ1 以下で使用されるのが普通である。
【００４４】
本発明では、発光装置１４６の光源としてＬＥＤを使用するため、静止画の補助光撮影時のように発光時間が短い場合には、前記電流Ｉ1 よりも大きい電流をＬＥＤに流し、短時間に強い光の発光を可能にしている。尚、発光装置１４６のＬＥＤに流す電流制御の詳細については後述する。
【００４５】
一般にカメラにおいて補助光を発光して撮像を実施する場合には、シャッタースピードが速い場合には発光手段が発する発光輝度は高く明るくなければならないが、シャッタースピードが遅い場合には発光手段が発する発光輝度は低くて（暗くて）よい。
【００４６】
図２の実線に示す許容発光電流の特性は、写真撮像時に必要な補助光の発光光量とシャッタースピードとの関係と酷似しているため、ＬＥＤはカメラの発光装置に使用するのに適していると言うことができる。
【００４７】
また、本発明に係る半導体発光素子は、後述するように発熱量を蓄積する蓄熱部を備えることによって、半導体発光部が発する熱を短時間蓄熱することを可能とし、これにより図２の破線に示すように電流Ｉ2 を流すことができる発光時間を長く（１／１００秒）できるように構成されている。尚、ＬＥＤにより多くの電流を流すことによって多くの発光光量を得ることができ、これにより発光装置１４６に設けるＬＥＤの数量を少なくすることが可能となり、発光装置やカメラ１００を小型化することが可能となる。
【００４８】
図３は本発明に係る半導体発光素子を含む発光装置１４６の光源部３６の構造を示す断面図である。
【００４９】
同図に示すように光源部３６は、反射傘３７と、Ｒ、Ｇ、Ｂ等のＬＥＤ３８と、配線基板３９とから構成されている。また、ＬＥＤ３８は、発光部６０と、発光部６０に設けられている電極とボンディングされている外部接続用の端子６２と、発光部６０の他の電極を兼ねるとともに銅などの熱容量の大きな素材で形成されている蓄熱部６４（ヒートシンクの機能を備えていてもよい）と、端子６２や蓄熱部６４を連結する樹脂６６とから構成されている。
【００５０】
蓄熱部６４は、熱容量（ＨＣ）を大きくするために設けられているので、ＬＥＤ３８の発光部６０が発した熱を吸収し、一時的に蓄積することが可能となる。したがって、カメラ１００の露光時に発光部６０が一瞬発熱する熱量を直ちに蓄熱部６４が蓄積するので、ＬＥＤに対してより長い時間、多くの電流を流すことが可能となる（図２の破線のグラフ参照）。
【００５１】
尚、当然のことながら、熱抵抗（ＨＲ等）を少なくする工夫を施しても良いが、半導体では熱抵抗（ＨＲ等）を少なくする構造よりも熱容量（ＨＣ）を大きくする構造の方がはるかに容易であり、低価格で実施することが可能となる。このように、発光装置１４６の光源として本発明に係る半導体発光素子を用いることによって、従来のキセノン管を用いた閃光装置と比較して発光用の電荷を蓄積するメインコンデンサが不要となるとともに、メインコンデンサ充電用の高電圧発生回路等も不要となるので、発光装置１４６を小型かつ携行容易にすることが可能となる。
【００５２】
図４は、本発明に係る半導体発光手段の他の構成例である。
【００５３】
同図に示すように、ＬＥＤ３８Ａは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇの４つのＬＥＤから構成されたチップである。Ｒ、Ｇ、Ｂ各原色の発光部６０Ａは、蓄熱部６４Ａ上に設けられており、発光部６０Ａが発光時に発した熱を一時蓄積することが可能となっている。尚、同図では蓄熱部６４Ａをそれぞれの発光部６０Ａに対して独立して設けた実施例を示してあるが、１つの蓄熱部６４Ａ上に複数の発光部６０Ａを設けても本発明の目的を達成することが可能である。この場合には、１つの蓄熱部６４Ａ上に設けられた複数の発光部６０Ａを同時に点灯せずに、時間をずらして交互に点灯するようにして、発光部６０Ａが同時に多くの熱量を発しないように制御してもよい。
【００５４】
蓄熱部６４Ａは、配線基板３９Ａ上に配置されており、各発光部６０Ａの一方の電極は配線基板３９Ａ上の各端子にボンディングされている。また、発光部６０Ａの他方の電極は共通端子として配線基板３９Ａ上の共通端子に接続されている。
【００５５】
次に、本発明に係る発光装置１４６の制御方法について説明する。
【００５６】
図５は上記カメラ１００に内蔵されている発光装置１４６の信号処理系ブロック図である。
【００５７】
発光装置１４６には、シャッタスピードに対応した発光時間や発光光量、発光輝度、指定された発光色温度に対応する発光時間、被写体までの距離に応じた発光光量や発光輝度等の情報を記録するＲＯＭ２５と、発光光量を調節する調光用の受光センサ３４と、電池４０と、ＬＥＤ３８の発光輝度を調節する電圧を出力する電圧可変回路４２（ＬＥＤ３８に供給する電流を調節する発光制御手段の機能を備えていてもよい）と、ＬＥＤ３８の発光輝度の調節指令と発光タイミングを出力するシステムコントローラ５２とが設けられている。
【００５８】
システムコントローラ５２は発光装置１４６を統括制御するもので、電圧可変回路４２に対してＬＥＤ３８が発光する補助光の色、並びに発光する補助光の輝度、ＬＥＤ３８に供給する電流値を調節する指令を出力することが可能となっている。
【００５９】
また、システムコントローラ５２は、ＬＥＤ３８が光を発光すべきタイミングに関する発光情報、カメラの露光時間、ＬＥＤ３８が発すべき発光光量を、通信又はＩ／Ｏを介してカメラのＣＰＵ１３８等から取得することが可能となっている。
【００６０】
また、ステムコントローラ５２は、カメラのＣＰＵ１３８等から取得した露光時間と発光光量とに基づいてＬＥＤ３８に供給する電流値を算出することが可能となっており、発光情報を取得すると、前記算出した電流値に基づいた発光指示を電圧可変回路４２又は制御回路（図５に示す例ではトランジスタ）に対して出力することが可能となっている。
【００６１】
更に、システムコントローラ５２は、取得した露光時間が長い場合には発光輝度を暗くする電流値を算出し、取得した露光時間が短い場合には発光輝度を明るくする電流値を算出することが可能となっている。
【００６２】
また、システムコントローラ５２は、ＬＥＤ３８に対して発光のタイミング、発光のデューティ、発光時間及び発光輝度又は発光光量等の発光光量情報を指示することが可能となっている。ＬＥＤ３８は、電流を供給すると直ちに発光を開始するので、カメラのシャッタータイミングに同期して発光と発光の停止を実施することが可能である。
【００６３】
尚、上記の実施の形態では、ＣＰＵ１３８とシステムコントローラ５２とを独立して設けた実施の形態で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＣＰＵ１３８にシステムコントローラが実施する機能を包含しても本発明の目的を達成することが可能である。
【００６４】
ＬＥＤ３８の発光光量が環境温度とＬＥＤの物性とによって変動する場合には、ＬＥＤ３８の近傍に周囲温度を検出する温度センサ５６を設けておき、システムコントローラ５２は、この温度センサ５６によって検出された周囲温度に基づいてその周囲温度にかかわらず所要の発光光量が得られるようにＬＥＤ３８の発光光量や発光輝度を調節することが可能となっている。
【００６５】
利用者が撮像するためにシャッターレリーズボタン１０２を半押しすると、システムコントローラ５２は当該発光装置１４６のガイドナンバーなどの、発光光量や発光輝度を決定するための情報をＲＯＭ２５から読み込む処理を行う。補助光発光のモードがオートモードに設定されている場合には、受光センサ３４から被写体の明るさを読み取って補助光の発光光量を制御する。補助光の発光モードがマニュアルモードに設定されている場合には、利用者がカメラ操作部１４０を介して入力設定した露光時間、絞り開度、発光光量又は発光輝度等の発光に関する設定情報をＣＰＵ１３８から読み込む。また、補助光の発光がカメラ１００の制御下に置かれている場合にも、ＣＰＵ１３８から露光時間、絞り開度、発光光量、発光輝度等の発光に関する設定情報を読み込む。
【００６６】
システムコントローラ５２は、前記読み込んだ露光時間情報や明るさ情報、露出情報、発光光量、発光輝度等の発光に関する設定情報に基づいて所定の発光光量又は発光輝度を得るための調整用の情報（Ｒ、Ｇ、Ｂ各ＬＥＤに供給する電流情報等）を電圧可変回路４２に出力する。
【００６７】
次に、利用者がシャッターレリーズボタン１０２を全押して撮像の指示を入力すると、カメラ１００ではＣＰＵ１３８の指示に基づいてシャッターが開いて撮像を開始する。ＣＰＵ１３８は、システムコントローラ５２に対してシャッターが開いたタイミングに同期した発光情報（ＬＥＤの発光を指示する情報）を出力する。発光情報を取得したシステムコントローラ５２は、それぞれのＬＥＤの制御回路（図５に示す例ではトランジスタ）に対して発光指示信号を出力する。これによりＬＥＤ３８から設定された輝度及び光量の補助光が発光される。
【００６８】
尚、上記の説明では発光装置１４６がカメラ１００に内蔵されている実施例で示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラとは別体の独立した発光装置であっても本発明の目的を達成することが可能となる。その場合には、カメラに設けられているＣＰＵと、別体の発光装置に設けられているシステムコントローラとの間における情報の伝達は、多くのカメラに設けられているアクセサリーシューの接点端子を介して実施するとよい。また、専用の通信ケーブルを介して伝達しても本発明の目的を達成することが可能である。
【００６９】
次に、補助光撮影時のＬＥＤの発光制御について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７０】
図６に示すように、まず静止画の補助光撮影モード( 第１の補助光撮影モード）か動画の補助光撮影モード（第２の補助光撮影モード）かを判別する（ステップＳ１０）。この判別は、第１の補助光撮影モードと第２の補助光撮影モードとを選択する専用のスイッチの切替出力に基づいて行うことができる。また、カメラ操作部１４０のモードダイヤルで静止画撮影モードと動画撮影モードのいずれのモードが選択されているか等によって判別することができる。
【００７１】
ここで、静止画の補助光撮影モードが選択されている場合には、シャッターレリーズボタン１０２が半押し（スイッチＳ１がＯＮ）されているか否かを判別し（ステップＳ１２）、スイッチＳ１がＯＮされている場合には、ステップＳ１４に進み、自動露光制御（ＡＥ）により絞り値及びシャッタースピードが決定されるとともに、自動焦点調節（ＡＦ）が行われる。尚、被写体輝度が所定の明るさ以下（例えば、日中シンクロ撮影と判定される明るさよりも暗い所定の明るさ）の場合には、絞りやシャッタースピードは固定値にし、例えば絞りを開放にするとともに、シャッタースピードを１／１００秒とする。
【００７２】
続いて、シャッターレリーズボタン１０２が全押し（スイッチＳ２がＯＮ）されたか否かを判別し（ステップＳ１６）、スイッチＳ１がＯＮされた場合には、ステップＳ１４で決定した絞り値及びシャッタースピード（露光時間）にて露出制御が行われるとともに、ＬＥＤ３８に電流Ｉ2 （図２参照）を流して高輝度で発光させる。尚、このときのＬＥＤ３８は、図２の破線で示すように発光時間が１／１００秒以内であれば、許容発光電流Ｉ2 を流すことができるものが使用されている。
【００７３】
ＬＥＤ３８の発光開始後、被写体から調光用の受光センサ３４に入射した光量が所定の光量に達したか否かが判別される（ステップＳ２０）。即ち、調光回路５４からＬＥＤ３８の発光ＯＦＦの信号が発せられたか否かを判別する。調光回路５４からＬＥＤ３８の発光ＯＦＦの信号（調光ＯＫ）が発せられると、ＬＥＤ３８への電流Ｉ2 の供給が停止され、ＬＥＤ３８の発光が停止される（ステップＳ２２）。
【００７４】
一方、調光ＯＫでない場合には、ＬＥＤ３８の発光後、露光時間又は１／１００秒が経過したか否かが判別される（ステップＳ２４）。そして、調光完了前に露光時間又は１／１００秒が経過した場合もＬＥＤ３８の発光が停止される。
【００７５】
尚、ステップＳ２４の判断でＬＥＤ３８の発光を停止させる理由は、ＬＥＤ３８を露光時間を超えて発光させるのは無駄であり、また、１／１００秒を超えて電流Ｉ2 を流すと、ＬＥＤ３８が破損するおそれがあるからである。
【００７６】
上記のようにしてＬＥＤ３８の発光を制御することにより、静止画の補助光撮影時には、ＬＥＤ３８に電流Ｉ2 を最大で１／１００秒間流すことができる。
【００７７】
一方、ステップＳ１０で動画の補助光撮影モードであることが判別されると、スイッチＳ２がＯＮされたか否かが判別される（ステップＳ２６）。スイッチＳ２がＯＮされると、録画スタンバイ状態から録画が開始されるとともに、ＬＥＤ３８に電流Ｉ1 を流して低輝度で発光させる。尚、図２に示すようにＬＥＤ３８に許容発光電流Ｉ1 を流す場合には、その発光時間の制限を受けず、従って、動画撮影のように長時間連続撮影する場合に適する。
【００７８】
その後、再びスイッチＳ２がＯＮされたか否かが判別され（ステップＳ３０）、スイッチＳ２が再びＯＮされると、録画状態から録画スタンバイ状態に戻り、かつＬＥＤ３８への電流Ｉ1 の供給が停止され、ＬＥＤ３８の発光が停止される（ステップＳ２２）。
【００７９】
上記実施の形態では、動画の補助光撮影モードの場合には、図７（Ａ）に示すように電流Ｉ1 を連続的にＬＥＤ３８に流すようにしたが、これに限らず、図７（Ｂ）に示すように電流Ｉ1 の４倍の電流Ｉ2 をデューティ比が１：３となるように流し、そのパルス電流の時間平均電流が電流Ｉ1 となるようにしてもよい。また、動画の補助光撮影モード時には、ＣＣＤ１１４での電荷蓄積時間のみＬＥＤ３８に電流を流すようにしてもよく、これにより、消費電力の無駄を省くことができる。
【００８０】
また、上記実施の形態では、静止画の補助光撮影モード時にオートストロボによりＬＥＤ３８の発光光量を制御するようにしたが、被写体輝度及びじ被写体距離によって事前に発光光量を決定し、その決定した発光光量が露光時間（シャッタースピードの時間）内に発光されるようにＬＥＤ３８の発光輝度を決定して発光させるようにしてもよい。
【００８１】
図８はスローシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図である。
【００８２】
利用者がスローシャッター撮像を指示すると、時刻Ｔ０からシャッターが開き始めて、時刻Ｔ１からＬＥＤが露光輝度に合わせて発光時間Ｔｆの間発光を開始する。尚、露光時間ＴｓはＴ０からＴ４までと定義し、発光時間ＴｆはＴ１からＴ３までと定義する。同図では、Ｔ０とＴ１及びＴ４とＴ５とは異なる時刻に設定してあるが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、Ｔ０とＴ１及びＴ４とＴ５とが同一の時刻であっても本発明の目的を達成することが可能となる。また、Ｔ０とＴ２、Ｔ１とＴ２、Ｔ３とＴ４、Ｔ３とＴ５とがそれぞれ同一の時刻であってもよい。いずれにせよ、シャッタースピードと同等の時間、補助光の発光を実施することが可能となっている。
【００８３】
図９はハイスピードシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図である。
【００８４】
利用者がハイスピードシャッター撮像を指示すると、時刻Ｔ１０からシャッターが開き始めて、時刻Ｔ１１からＬＥＤが露光輝度に合わせて発光時間Ｔｆ１の間発光を開始する。尚、露光時間Ｔｓ１は図８の場合と同様に、Ｔ１０からＴ１４までと定義し、発光時間Ｔｆ１はＴ１１からＴ１３までと定義する。同図では、Ｔ１０とＴ１１及びＴ１４とＴ１５とは異なる時刻に設定してあるが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、Ｔ１０とＴ１１及びＴ１４とＴ１５とが同一の時刻であっても本発明の目的を達成することが可能となる。また、Ｔ１０とＴ１２、Ｔ１１とＴ１２、Ｔ１３とＴ１４、Ｔ１３とＴ１５とがそれぞれ同一の時刻であってもよい。
【００８５】
このように、ＬＥＤ特有の発光時間とそのときの許容発光電流との関係に基づいて算出した電流値、又は供給する電流のデューティ比にてＬＥＤを発光することによってＬＥＤの発光特性を有効に利用することが可能となる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るカメラの発光装置によれば、半導体発光素子の発光特性を有効に利用し、静止画撮影時の補助光（瞬間発光）のように発光時間が短い場合に、連続発光させる場合の許容発光電流と比較して大きな電流を流すようにしたため、半導体発光素子の潜在能力を十分に発揮させ、短時間に強い光を発光させることができる。また、動画撮影のように連続的に補助光を発光させる必要がある場合には、連続発光させる場合の許容発光電流を流すように電流値を切り換えるようにしたため、動画撮影時の補助光の発光も可能となる。
【００８７】
また、本発明に係る半導体発光素子によれば、半導体発光部に接触して該半導体発光素子が発する熱を一時的に吸収する蓄熱部を設けるようにしたため、半導体発光部の温度上昇を抑制することができ、半導体発光部に大きな電流をより長く流すことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光装置付きカメラの信号処理系ブロック図
【図２】半導体発光手段の発光時間とそのときの許容発光電流との関係を示す図
【図３】本発明に係る半導体発光手段の蓄熱構造を示す図
【図４】本発明に係る半導体発光手段の他の構成例を示す図
【図５】カメラに内蔵されている発光装置の信号処理系ブロック図
【図６】補助光撮影時のＬＥＤの発光制御を説明するために用いたフローチャート
【図７】動画の補助光撮影時にＬＥＤに流す電流値の一例を示す図
【図８】スローシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図
【図９】ハイスピードシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図
【符号の説明】
２５…ＲＯＭ、３４…受光センサ、３６…光源部、３７…反射傘、３８…ＬＥＤ、３９…配線基板、４０…電池、４２…電圧可変回路、５２…システムコントローラ、５４…調光回路、５６…温度センサ、６０…発光部、６２…端子、６４…蓄熱部、１００…カメラ、１１０…撮影レンズ、１１２…シャッタ・絞り、１１４…固体撮像素子（ＣＣＤ）、１２６…デジタル信号処理回路、１３８…中央処理装置（ＣＰＵ）、１４０…カメラ操作部、１４６…発光装置
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの発光装置に係り、特にカメラでの撮影時の補助光として使用するカメラの発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から被写体輝度が不足している場合や日中シンクロ撮影を行う場合に、被写体に対して補助光を照射することによって、光量不足を補うことが可能な発光装置（フラッシュ等の閃光装置）が用いられている。
【０００３】
また近年では、発光輝度が暗いという不具合はあるものの、白色のＬＥＤやＲ、Ｇ、Ｂ各色のＬＥＤといった半導体発光素子が実用化されつつある（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−４３６３３
【０００５】
【特許文献２】
特開平８−１２５２２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この種の半導体発光素子は、キセノン管に比べて発光輝度が低いために、現在の閃光を発するストロボ装置に置き換えて使用するには、発光光量が不足するという不具合を生じていた。
【０００７】
また、従来のＬＥＤは連続で発光することを目的として設計されていたために、カメラにおけるストロボ装置のようにほぼ瞬間発光する際の発光輝度向上対策がなされておらず、カメラのストロボ装置として使用する場合にはＬＥＤ素子が本来持っている潜在的能力を十分に発揮することができなかった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、半導体発光素子の発光特性を有効に利用し、該半導体発光素子の潜在能力を十分に発揮させることができるとともに、静止画撮影及び動画撮影時の補助光として使用することができるカメラの発光装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を備えたカメラの発光装置において、発光時間に対応して変化する前記半導体発光素子に供給可能な許容発光電流であって、電力が連続的に供給されて発光する際の許容発光電流として第１の電流が流される前記半導体発光素子と、前記カメラでの静止画の補助光撮影時に前記第１の電流よりも大きな第２の電流を前記半導体発光素子に流し、該半導体発光素子を高輝度発光させる発光制御手段であって、前記静止画の補助光撮影時の発光時間に応じて該発光時間が短いほど、前記第２の電流を大きくさせる発光制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
一般に、ＬＥＤ等の半導体発光素子は表示装置に使用されるもので、通常の使用形態では連続的に発光している。従って、半導体発光素子に流すことができる許容発光電流は、半導体発光素子を連続的に発光することを前提に規定されている。しかしながら、カメラの静止画撮影時の補助光（瞬間発光）のように短時間であれば、半導体発光素子の発熱量が少なく、前記許容発光電流よりも多くの電流を流しても半導体発光素子が破損することがないことが確認された。
【００１２】
そこで、請求項１に係る発明では、静止画の補助光撮影時には、前記許容発光電流（第１の電流）よりも大きな電流（第２の電流）を半導体発光素子に流し、半導体発光素子から静止画撮影時の補助光に適した強い光を発光させるようにしている。
【００１３】
請求項２に示すように前記発光制御手段は、前記第１の電流の２倍以上の第２の電流を流すことを特徴としている。尚、前記第２の電流は、第１の電流の４倍程度まで可能である。
【００１４】
請求項３に示すように前記カメラは、静止画撮影と動画撮影とが可能なデジタルカメラであり、前記発光制御手段は、静止画の補助光撮影時に前記第２の電流を前記半導体発光素子に短時間だけ流して前記半導体発光素子を高輝度短時間発光させ、動画の補助光撮影時に前記第１の電流以下の電流を前記半導体発光素子に連続的に流して前記半導体発光素子を低輝度長時間発光させることを特徴としている。
【００１５】
即ち、静止画の補助光撮影時と動画の補助光撮影時とで前記半導体発光素子に流す電流を異ならせ、静止画の補助光撮影時には、瞬間発光でよいため前記許容発光電流（第１の電流）よりも大きな電流（第２の電流）を半導体発光素子に流し、動画の補助光撮影時には、連続発光させる必要があるため、前記第１の電流以下の電流を半導体素子に流すようにしている。
【００１６】
請求項４に示すように前記発光制御手段は、前記動画の補助光撮影時に前記デジタルカメラの撮像手段での露光時間だけ前記第１の電流以下の電流を前記半導体発光素子に間欠的に流すことを特徴としている。これにより、動画撮影時の省電力化を図っている。
【００１７】
請求項５に示すように静止画の補助光撮影と動画の補助光撮影とを切り替える補助光切替手段を有し、前記発光制御手段は前記補助光切替手段での切替操作に応じて前記半導体発光素子に流す電流を変えることを特徴としている。
【００１８】
請求項６に係る発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を備えたカメラの発光装置において、発光時間に対応して変化する前記半導体発光素子に供給可能な許容発光電流であって、電力が連続的に供給されて発光する際の許容発光電流として第１の電流が流される前記半導体発光素子と、前記第１の電流よりも大きな第２の電流であって、予め取得している露光時間に応じて該露光時間が短くなるにしたがって大きくなる第２の電流を算出する電流算出手段と、前記カメラでの静止画の補助光撮影時に前記第２の電流を前記露光時間だけ前記半導体発光素子に流し、該半導体発光素子を高輝度発光させる発光制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１９】
例えば、日中シンクロ撮影のようにシャッタースピードが速い場合には、短時間に強い光を発光させる必要があるが、スローシンクロ撮影のようにシャッタースピードが遅い場合には発光輝度は低くてもよいため、シャッタースピードに応じて発光輝度を変えるようにしている。尚、発光時間を長くすることで、動いている被写体をリアルに（動いているように）撮影することができる。
【００２０】
請求項７に示すように前記発光制御手段は、前記露光時間が最短時に前記半導体発光素子に供給可能な第３の電流をパルス幅制御し、パルス幅制御された第３の電流の平均電流が前記第２の電流になるように制御することを特徴としている。
【００２１】
請求項８に示すように前記半導体発光素子は、光を発する半導体発光部と、前記半導体発光部に接触して設けられ、前記半導体発光素子が発する熱を一時的に吸収し、該半導体発光部の発熱を抑制する蓄熱部とを有することを特徴としている。即ち、蓄熱部により半導体発光部から発する熱を吸収することで、半導体発光部の温度上昇を抑制し、半導体発光部に大きな電流を長く流せるようにしている。
【００２２】
請求項９に示すように請求項１から８のいずれかに記載のカメラの発光装置において、前記発光制御手段は、前記第２の電流を前記半導体発光素子に流して該半導体発光素子を高輝度発光させる発光時間を、１／１００秒以下に制御することを特徴としている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るカメラの発光装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２４】
図１は本発明に係る発光装置付きカメラの信号処理系ブロック図である。
【００２５】
撮影レンズ１１０及びシャッタ・絞り１１２を介して固体撮像素子（ＣＣＤ）１１４の受光面に結像された被写体像は、光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。ＣＣＤ１１４内に所定の露光時間蓄積された画像信号の電荷は、ＣＣＤ駆動回路１１６から加えられるリードゲートパルスによってシフトレジスタに出力され、レジスタ転送パルスによって信号電荷に応じた電圧信号として順次出力される。尚、このＣＣＤ１１４は、蓄積した信号電荷をシャッタゲートパルスによって掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間（露光時間）を制御する、いわゆる電子シャッタ機能を有していてもよい。
【００２６】
ＣＣＤ１１４から順次読み出された画像の電圧信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）１１８に加えられ、ここで各画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされ、Ａ／Ｄ変換器１２０に加えられる。Ａ／Ｄ変換器１２０は、相関二重サンプリング回路１１８から順次加えられるＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して出力する。尚、ＣＣＤ駆動回路１１６、相関二重サンプリング回路１１８及びＡ／Ｄ変換器１２０は、タイミング発生回路１２２から加えられるタイミング信号によって同期して駆動されるようになっている。
【００２７】
前記Ａ／Ｄ変換器１２０から出力されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、一旦メモリ１２４に格納され、その後、メモリ１２４に格納されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、デジタル信号処理回路１２６に加えられる。デジタル信号処理回路１２６は、同時化回路１２８、ホワイトバランス調整回路１３０、ガンマ補正回路１３２、ＹＣ信号作成回路１３４、及びメモリ１３６等から構成されている。
【００２８】
同時化回路１２８は、メモリ１２４から読み出された点順次のＲ、Ｇ、Ｂ信号を同時式に変換し、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を同時にホワイトバランス調整回路１３０に出力する。ホワイトバランス調整回路１３０は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号のデジタル値をそれぞれ増減するための乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂから構成されており、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号は、それぞれ乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂに加えられる。
【００２９】
乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂの他の入力には、中央処理装置（ＣＰＵ）１３８からホワイトバランス制御するためのホワイトバランス補正値（ゲイン値）が加えられており、乗算器１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂはそれぞれ２入力を乗算し、この乗算によってホワイトバランス調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号をガンマ補正回路１３２に出力する。
【００３０】
ガンマ補正回路１３２は、ホワイトバランス調整されたＲ’、Ｇ’、Ｂ’信号が所望のガンマ特性となるように入出力特性を変更し、ＹＣ信号作成回路１３４に出力する。ＹＣ信号作成回路１３４は、ガンマ補正されたＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂとを作成する。これらの輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）は、メモリ１２４と同じメモリ空間のメモリ１３６に格納される。
【００３１】
ここで、メモリ１３６内のＹＣ信号を読み出し、液晶モニタ１５２に出力することによって、スルー画像や撮像された静止画等を液晶モニタ１５２に表示させることができる。
【００３２】
また、撮像後のＹＣ信号は、圧縮／伸長回路１５４によって所定のフォーマットに圧縮されたのち、記録部１５６にてメモリカードなどの記録媒体に記録される。更に、再生モード時にはメモリカードなどに記録されている画像データが圧縮／伸長回路１５４によって伸長処理された後、液晶モニタ１５２に出力され、液晶モニタ１５２に再生画像が表示されるようになっている。
【００３３】
ＣＰＵ１３８は、静止画撮影モード、動画撮影モード、再生モード等のモードを選択するためのモードダイヤル、シャッターレリーズボタン１０２、十字キー等を含むカメラ操作部１４０からの入力情報に基づいて各回路を統括制御するとともに、オートフォーカス（ＡＦ）、自動露光制御（ＡＥ）、ホワイトバランス等の制御を行う。このＡＦ制御は、例えばＧ信号の高周波成分が最大になるように撮影レンズ１１０を移動させるコントラストＡＦであり、シャッターレリーズボタン１０２の半押し時にＧ信号の高周波成分が最大になるように駆動部１４２を介して撮影レンズ１１０を合焦位置に移動させる。
【００３４】
前記自動露光制御は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を取り込み、これらのＲ、Ｇ、Ｂ信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度（撮像ＥＶ値）を求め、この撮像ＥＶ値に基づいて撮像時の絞り値とシャッタスピードを決定する。
【００３５】
利用者からカメラ操作部１４０を介して絞り優先、又はシャッタースピード優先その他の撮像条件が入力されている場合には、その入力した指示に基づいた絞り値とシャッタースピードで撮像を実施する。また、被写体の光量が不足している場合や、カメラ操作部１４０を介して発光装置１４６の発光が指示されている場合には、適宜利用者からの指示に基づいて発光装置１４６から補助光を発光する旨の指示を出力する。
【００３６】
利用者がシャッターレリーズボタン１０２の全押しの操作を実施すると、カメラ１００は撮像を実施するモードに入る。撮像時には、ＣＰＵ１３８は前記決定した絞り値になるように絞り駆動部１４４を介してシャッタ・絞り１１２のうちの絞り部分を駆動し、また、決定した露光時間（シャッタスピード）となるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御して１コマ分の画像データを取り込み、所定の信号処理をした後、記録媒体に記録する。
【００３７】
発光装置１４６が発光する補助光の光量は、被写体の明るさや、その被写体までの距離に応じて適宜調節する必要がある。この調節処理を利用者に強要するのは酷なことであるので、カメラ１００側で測定した被写体の明るさや被写体までの距離と露光時間とに応じて必要な発光輝度を算出し、その結果に対して利用者による画像の味付けとしてカメラ操作部１４０を介して入力した光量情報に基づいて調節した発光輝度を、発光装置１４６から発光するように指示する構成としてもよい。
【００３８】
ＣＰＵ１３８は、シャッターレリーズのタイミング情報、主要被写体までの距離情報（ＡＦ時の合焦位置情報）、被写体の明るさ情報、補助光の発光輝度情報、補助光の発光光量情報その他の各種情報を、シリアル通信の通信手段やＩ／Ｏを介して発光装置１４６に送信することが可能となっている。また、上記の説明ではカメラ１００を電子カメラとした実施例で説明したが、本発明は電子カメラに限定されるものではなく、銀塩フイルムに被写体像を露光する銀塩カメラであっても本発明の目的を達成することが可能である。
【００３９】
次に、上記発光装置１４６の光源として使用される本発明に係る半導体発光素子（この実施の形態では、発光ダイオード（ＬＥＤ））の特性について説明する。
【００４０】
図２はＬＥＤの発光時間と許容発光電流との関係の一例を示すグラフである。
【００４１】
同図の実線に示すように、発光時間が１／１００秒以上の場合には、電流Ｉ1 （５０ｍＡ）が許容発光電流であり、発光時間が１／１０００秒以下の場合には、電流Ｉ2 （２００ｍＡ）が許容発光電流である。また、発光時間が１／１００秒〜１／１０００秒の許容発光電流は、その発光時間に比例して前記電流Ｉ1 と電流Ｉ2 との間でリニアに変化している。
【００４２】
このように発光時間に応じて許容発光電流が変化している理由は、発光時間に応じてＬＥＤが発熱し、その発熱によって破損するからである。即ち、発光時間が１／１００秒以上の場合には、ＬＥＤに流せる電流は電流Ｉ1 以下であるが、発光時間が１／１００秒よりも短くなると、ＬＥＤに流せる電流は電流Ｉ1 よりも多くなり最大で電流Ｉ2 （電流Ｉ1 の４倍）まで流すことが可能になる。
【００４３】
ところで、ＬＥＤは一般に表示装置に使用されるため、連続的に発光する場合の許容発光電流Ｉ1 以下で使用されるのが普通である。
【００４４】
本発明では、発光装置１４６の光源としてＬＥＤを使用するため、静止画の補助光撮影時のように発光時間が短い場合には、前記電流Ｉ1 よりも大きい電流をＬＥＤに流し、短時間に強い光の発光を可能にしている。尚、発光装置１４６のＬＥＤに流す電流制御の詳細については後述する。
【００４５】
一般にカメラにおいて補助光を発光して撮像を実施する場合には、シャッタースピードが速い場合には発光手段が発する発光輝度は高く明るくなければならないが、シャッタースピードが遅い場合には発光手段が発する発光輝度は低くて（暗くて）よい。
【００４６】
図２の実線に示す許容発光電流の特性は、写真撮像時に必要な補助光の発光光量とシャッタースピードとの関係と酷似しているため、ＬＥＤはカメラの発光装置に使用するのに適していると言うことができる。
【００４７】
また、本発明に係る半導体発光素子は、後述するように発熱量を蓄積する蓄熱部を備えることによって、半導体発光部が発する熱を短時間蓄熱することを可能とし、これにより図２の破線に示すように電流Ｉ2 を流すことができる発光時間を長く（１／１００秒）できるように構成されている。尚、ＬＥＤにより多くの電流を流すことによって多くの発光光量を得ることができ、これにより発光装置１４６に設けるＬＥＤの数量を少なくすることが可能となり、発光装置やカメラ１００を小型化することが可能となる。
【００４８】
図３は本発明に係る半導体発光素子を含む発光装置１４６の光源部３６の構造を示す断面図である。
【００４９】
同図に示すように光源部３６は、反射傘３７と、Ｒ、Ｇ、Ｂ等のＬＥＤ３８と、配線基板３９とから構成されている。また、ＬＥＤ３８は、発光部６０と、発光部６０に設けられている電極とボンディングされている外部接続用の端子６２と、発光部６０の他の電極を兼ねるとともに銅などの熱容量の大きな素材で形成されている蓄熱部６４（ヒートシンクの機能を備えていてもよい）と、端子６２や蓄熱部６４を連結する樹脂６６とから構成されている。
【００５０】
蓄熱部６４は、熱容量（ＨＣ）を大きくするために設けられているので、ＬＥＤ３８の発光部６０が発した熱を吸収し、一時的に蓄積することが可能となる。したがって、カメラ１００の露光時に発光部６０が一瞬発熱する熱量を直ちに蓄熱部６４が蓄積するので、ＬＥＤに対してより長い時間、多くの電流を流すことが可能となる（図２の破線のグラフ参照）。
【００５１】
尚、当然のことながら、熱抵抗（ＨＲ等）を少なくする工夫を施しても良いが、半導体では熱抵抗（ＨＲ等）を少なくする構造よりも熱容量（ＨＣ）を大きくする構造の方がはるかに容易であり、低価格で実施することが可能となる。このように、発光装置１４６の光源として本発明に係る半導体発光素子を用いることによって、従来のキセノン管を用いた閃光装置と比較して発光用の電荷を蓄積するメインコンデンサが不要となるとともに、メインコンデンサ充電用の高電圧発生回路等も不要となるので、発光装置１４６を小型かつ携行容易にすることが可能となる。
【００５２】
図４は、本発明に係る半導体発光手段の他の構成例である。
【００５３】
同図に示すように、ＬＥＤ３８Ａは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇの４つのＬＥＤから構成されたチップである。Ｒ、Ｇ、Ｂ各原色の発光部６０Ａは、蓄熱部６４Ａ上に設けられており、発光部６０Ａが発光時に発した熱を一時蓄積することが可能となっている。尚、同図では蓄熱部６４Ａをそれぞれの発光部６０Ａに対して独立して設けた実施例を示してあるが、１つの蓄熱部６４Ａ上に複数の発光部６０Ａを設けても本発明の目的を達成することが可能である。この場合には、１つの蓄熱部６４Ａ上に設けられた複数の発光部６０Ａを同時に点灯せずに、時間をずらして交互に点灯するようにして、発光部６０Ａが同時に多くの熱量を発しないように制御してもよい。
【００５４】
蓄熱部６４Ａは、配線基板３９Ａ上に配置されており、各発光部６０Ａの一方の電極は配線基板３９Ａ上の各端子にボンディングされている。また、発光部６０Ａの他方の電極は共通端子として配線基板３９Ａ上の共通端子に接続されている。
【００５５】
次に、本発明に係る発光装置１４６の制御方法について説明する。
【００５６】
図５は上記カメラ１００に内蔵されている発光装置１４６の信号処理系ブロック図である。
【００５７】
発光装置１４６には、シャッタスピードに対応した発光時間や発光光量、発光輝度、指定された発光色温度に対応する発光時間、被写体までの距離に応じた発光光量や発光輝度等の情報を記録するＲＯＭ２５と、発光光量を調節する調光用の受光センサ３４と、電池４０と、ＬＥＤ３８の発光輝度を調節する電圧を出力する電圧可変回路４２（ＬＥＤ３８に供給する電流を調節する発光制御手段の機能を備えていてもよい）と、ＬＥＤ３８の発光輝度の調節指令と発光タイミングを出力するシステムコントローラ５２とが設けられている。
【００５８】
システムコントローラ５２は発光装置１４６を統括制御するもので、電圧可変回路４２に対してＬＥＤ３８が発光する補助光の色、並びに発光する補助光の輝度、ＬＥＤ３８に供給する電流値を調節する指令を出力することが可能となっている。
【００５９】
また、システムコントローラ５２は、ＬＥＤ３８が光を発光すべきタイミングに関する発光情報、カメラの露光時間、ＬＥＤ３８が発すべき発光光量を、通信又はＩ／Ｏを介してカメラのＣＰＵ１３８等から取得することが可能となっている。
【００６０】
また、ステムコントローラ５２は、カメラのＣＰＵ１３８等から取得した露光時間と発光光量とに基づいてＬＥＤ３８に供給する電流値を算出することが可能となっており、発光情報を取得すると、前記算出した電流値に基づいた発光指示を電圧可変回路４２又は制御回路（図５に示す例ではトランジスタ）に対して出力することが可能となっている。
【００６１】
更に、システムコントローラ５２は、取得した露光時間が長い場合には発光輝度を暗くする電流値を算出し、取得した露光時間が短い場合には発光輝度を明るくする電流値を算出することが可能となっている。
【００６２】
また、システムコントローラ５２は、ＬＥＤ３８に対して発光のタイミング、発光のデューティ、発光時間及び発光輝度又は発光光量等の発光光量情報を指示することが可能となっている。ＬＥＤ３８は、電流を供給すると直ちに発光を開始するので、カメラのシャッタータイミングに同期して発光と発光の停止を実施することが可能である。
【００６３】
尚、上記の実施の形態では、ＣＰＵ１３８とシステムコントローラ５２とを独立して設けた実施の形態で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＣＰＵ１３８にシステムコントローラが実施する機能を包含しても本発明の目的を達成することが可能である。
【００６４】
ＬＥＤ３８の発光光量が環境温度とＬＥＤの物性とによって変動する場合には、ＬＥＤ３８の近傍に周囲温度を検出する温度センサ５６を設けておき、システムコントローラ５２は、この温度センサ５６によって検出された周囲温度に基づいてその周囲温度にかかわらず所要の発光光量が得られるようにＬＥＤ３８の発光光量や発光輝度を調節することが可能となっている。
【００６５】
利用者が撮像するためにシャッターレリーズボタン１０２を半押しすると、システムコントローラ５２は当該発光装置１４６のガイドナンバーなどの、発光光量や発光輝度を決定するための情報をＲＯＭ２５から読み込む処理を行う。補助光発光のモードがオートモードに設定されている場合には、受光センサ３４から被写体の明るさを読み取って補助光の発光光量を制御する。補助光の発光モードがマニュアルモードに設定されている場合には、利用者がカメラ操作部１４０を介して入力設定した露光時間、絞り開度、発光光量又は発光輝度等の発光に関する設定情報をＣＰＵ１３８から読み込む。また、補助光の発光がカメラ１００の制御下に置かれている場合にも、ＣＰＵ１３８から露光時間、絞り開度、発光光量、発光輝度等の発光に関する設定情報を読み込む。
【００６６】
システムコントローラ５２は、前記読み込んだ露光時間情報や明るさ情報、露出情報、発光光量、発光輝度等の発光に関する設定情報に基づいて所定の発光光量又は発光輝度を得るための調整用の情報（Ｒ、Ｇ、Ｂ各ＬＥＤに供給する電流情報等）を電圧可変回路４２に出力する。
【００６７】
次に、利用者がシャッターレリーズボタン１０２を全押して撮像の指示を入力すると、カメラ１００ではＣＰＵ１３８の指示に基づいてシャッターが開いて撮像を開始する。ＣＰＵ１３８は、システムコントローラ５２に対してシャッターが開いたタイミングに同期した発光情報（ＬＥＤの発光を指示する情報）を出力する。発光情報を取得したシステムコントローラ５２は、それぞれのＬＥＤの制御回路（図５に示す例ではトランジスタ）に対して発光指示信号を出力する。これによりＬＥＤ３８から設定された輝度及び光量の補助光が発光される。
【００６８】
尚、上記の説明では発光装置１４６がカメラ１００に内蔵されている実施例で示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラとは別体の独立した発光装置であっても本発明の目的を達成することが可能となる。その場合には、カメラに設けられているＣＰＵと、別体の発光装置に設けられているシステムコントローラとの間における情報の伝達は、多くのカメラに設けられているアクセサリーシューの接点端子を介して実施するとよい。また、専用の通信ケーブルを介して伝達しても本発明の目的を達成することが可能である。
【００６９】
次に、補助光撮影時のＬＥＤの発光制御について、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００７０】
図６に示すように、まず静止画の補助光撮影モード( 第１の補助光撮影モード）か動画の補助光撮影モード（第２の補助光撮影モード）かを判別する（ステップＳ１０）。この判別は、第１の補助光撮影モードと第２の補助光撮影モードとを選択する専用のスイッチの切替出力に基づいて行うことができる。また、カメラ操作部１４０のモードダイヤルで静止画撮影モードと動画撮影モードのいずれのモードが選択されているか等によって判別することができる。
【００７１】
ここで、静止画の補助光撮影モードが選択されている場合には、シャッターレリーズボタン１０２が半押し（スイッチＳ１がＯＮ）されているか否かを判別し（ステップＳ１２）、スイッチＳ１がＯＮされている場合には、ステップＳ１４に進み、自動露光制御（ＡＥ）により絞り値及びシャッタースピードが決定されるとともに、自動焦点調節（ＡＦ）が行われる。尚、被写体輝度が所定の明るさ以下（例えば、日中シンクロ撮影と判定される明るさよりも暗い所定の明るさ）の場合には、絞りやシャッタースピードは固定値にし、例えば絞りを開放にするとともに、シャッタースピードを１／１００秒とする。
【００７２】
続いて、シャッターレリーズボタン１０２が全押し（スイッチＳ２がＯＮ）されたか否かを判別し（ステップＳ１６）、スイッチＳ１がＯＮされた場合には、ステップＳ１４で決定した絞り値及びシャッタースピード（露光時間）にて露出制御が行われるとともに、ＬＥＤ３８に電流Ｉ2 （図２参照）を流して高輝度で発光させる。尚、このときのＬＥＤ３８は、図２の破線で示すように発光時間が１／１００秒以内であれば、許容発光電流Ｉ2 を流すことができるものが使用されている。
【００７３】
ＬＥＤ３８の発光開始後、被写体から調光用の受光センサ３４に入射した光量が所定の光量に達したか否かが判別される（ステップＳ２０）。即ち、調光回路５４からＬＥＤ３８の発光ＯＦＦの信号が発せられたか否かを判別する。調光回路５４からＬＥＤ３８の発光ＯＦＦの信号（調光ＯＫ）が発せられると、ＬＥＤ３８への電流Ｉ2 の供給が停止され、ＬＥＤ３８の発光が停止される（ステップＳ２２）。
【００７４】
一方、調光ＯＫでない場合には、ＬＥＤ３８の発光後、露光時間又は１／１００秒が経過したか否かが判別される（ステップＳ２４）。そして、調光完了前に露光時間又は１／１００秒が経過した場合もＬＥＤ３８の発光が停止される。
【００７５】
尚、ステップＳ２４の判断でＬＥＤ３８の発光を停止させる理由は、ＬＥＤ３８を露光時間を超えて発光させるのは無駄であり、また、１／１００秒を超えて電流Ｉ2 を流すと、ＬＥＤ３８が破損するおそれがあるからである。
【００７６】
上記のようにしてＬＥＤ３８の発光を制御することにより、静止画の補助光撮影時には、ＬＥＤ３８に電流Ｉ2 を最大で１／１００秒間流すことができる。
【００７７】
一方、ステップＳ１０で動画の補助光撮影モードであることが判別されると、スイッチＳ２がＯＮされたか否かが判別される（ステップＳ２６）。スイッチＳ２がＯＮされると、録画スタンバイ状態から録画が開始されるとともに、ＬＥＤ３８に電流Ｉ1 を流して低輝度で発光させる。尚、図２に示すようにＬＥＤ３８に許容発光電流Ｉ1 を流す場合には、その発光時間の制限を受けず、従って、動画撮影のように長時間連続撮影する場合に適する。
【００７８】
その後、再びスイッチＳ２がＯＮされたか否かが判別され（ステップＳ３０）、スイッチＳ２が再びＯＮされると、録画状態から録画スタンバイ状態に戻り、かつＬＥＤ３８への電流Ｉ1 の供給が停止され、ＬＥＤ３８の発光が停止される（ステップＳ２２）。
【００７９】
上記実施の形態では、動画の補助光撮影モードの場合には、図７（Ａ）に示すように電流Ｉ1 を連続的にＬＥＤ３８に流すようにしたが、これに限らず、図７（Ｂ）に示すように電流Ｉ1 の４倍の電流Ｉ2 をデューティ比が１：３となるように流し、そのパルス電流の時間平均電流が電流Ｉ1 となるようにしてもよい。また、動画の補助光撮影モード時には、ＣＣＤ１１４での電荷蓄積時間のみＬＥＤ３８に電流を流すようにしてもよく、これにより、消費電力の無駄を省くことができる。
【００８０】
また、上記実施の形態では、静止画の補助光撮影モード時にオートストロボによりＬＥＤ３８の発光光量を制御するようにしたが、被写体輝度及びじ被写体距離によって事前に発光光量を決定し、その決定した発光光量が露光時間（シャッタースピードの時間）内に発光されるようにＬＥＤ３８の発光輝度を決定して発光させるようにしてもよい。
【００８１】
図８はスローシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図である。
【００８２】
利用者がスローシャッター撮像を指示すると、時刻Ｔ０からシャッターが開き始めて、時刻Ｔ１からＬＥＤが露光輝度に合わせて発光時間Ｔｆの間発光を開始する。尚、露光時間ＴｓはＴ０からＴ４までと定義し、発光時間ＴｆはＴ１からＴ３までと定義する。同図では、Ｔ０とＴ１及びＴ４とＴ５とは異なる時刻に設定してあるが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、Ｔ０とＴ１及びＴ４とＴ５とが同一の時刻であっても本発明の目的を達成することが可能となる。また、Ｔ０とＴ２、Ｔ１とＴ２、Ｔ３とＴ４、Ｔ３とＴ５とがそれぞれ同一の時刻であってもよい。いずれにせよ、シャッタースピードと同等の時間、補助光の発光を実施することが可能となっている。
【００８３】
図９はハイスピードシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図である。
【００８４】
利用者がハイスピードシャッター撮像を指示すると、時刻Ｔ１０からシャッターが開き始めて、時刻Ｔ１１からＬＥＤが露光輝度に合わせて発光時間Ｔｆ１の間発光を開始する。尚、露光時間Ｔｓ１は図８の場合と同様に、Ｔ１０からＴ１４までと定義し、発光時間Ｔｆ１はＴ１１からＴ１３までと定義する。同図では、Ｔ１０とＴ１１及びＴ１４とＴ１５とは異なる時刻に設定してあるが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、Ｔ１０とＴ１１及びＴ１４とＴ１５とが同一の時刻であっても本発明の目的を達成することが可能となる。また、Ｔ１０とＴ１２、Ｔ１１とＴ１２、Ｔ１３とＴ１４、Ｔ１３とＴ１５とがそれぞれ同一の時刻であってもよい。
【００８５】
このように、ＬＥＤ特有の発光時間とそのときの許容発光電流との関係に基づいて算出した電流値、又は供給する電流のデューティ比にてＬＥＤを発光することによってＬＥＤの発光特性を有効に利用することが可能となる。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るカメラの発光装置によれば、半導体発光素子の発光特性を有効に利用し、静止画撮影時の補助光（瞬間発光）のように発光時間が短い場合に、連続発光させる場合の許容発光電流と比較して大きな電流を流すようにしたため、半導体発光素子の潜在能力を十分に発揮させ、短時間に強い光を発光させることができる。また、動画撮影のように連続的に補助光を発光させる必要がある場合には、連続発光させる場合の許容発光電流を流すように電流値を切り換えるようにしたため、動画撮影時の補助光の発光も可能となる。
【００８７】
また、本発明に係る半導体発光素子によれば、半導体発光部に接触して該半導体発光素子が発する熱を一時的に吸収する蓄熱部を設けるようにしたため、半導体発光部の温度上昇を抑制することができ、半導体発光部に大きな電流をより長く流すことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光装置付きカメラの信号処理系ブロック図
【図２】半導体発光手段の発光時間とそのときの許容発光電流との関係を示す図
【図３】本発明に係る半導体発光手段の蓄熱構造を示す図
【図４】本発明に係る半導体発光手段の他の構成例を示す図
【図５】カメラに内蔵されている発光装置の信号処理系ブロック図
【図６】補助光撮影時のＬＥＤの発光制御を説明するために用いたフローチャート
【図７】動画の補助光撮影時にＬＥＤに流す電流値の一例を示す図
【図８】スローシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図
【図９】ハイスピードシャッター撮像を実施した場合におけるカメラの露光輝度と発光装置が発する発光輝度との関係を示す図
【符号の説明】
２５…ＲＯＭ、３４…受光センサ、３６…光源部、３７…反射傘、３８…ＬＥＤ、３９…配線基板、４０…電池、４２…電圧可変回路、５２…システムコントローラ、５４…調光回路、５６…温度センサ、６０…発光部、６２…端子、６４…蓄熱部、１００…カメラ、１１０…撮影レンズ、１１２…シャッタ・絞り、１１４…固体撮像素子（ＣＣＤ）、１２６…デジタル信号処理回路、１３８…中央処理装置（ＣＰＵ）、１４０…カメラ操作部、１４６…発光装置
Claims (9)
- 発光ダイオード等の半導体発光素子を備えたカメラの発光装置において、
発光時間に対応して変化する前記半導体発光素子に供給可能な許容発光電流であって、電力が連続的に供給されて発光する際の許容発光電流として第１の電流が流される前記半導体発光素子と、
前記カメラでの静止画の補助光撮影時に前記第１の電流よりも大きな第２の電流を前記半導体発光素子に流し、該半導体発光素子を高輝度発光させる発光制御手段であって、前記静止画の補助光撮影時の発光時間に応じて該発光時間が短いほど、前記第２の電流を大きくさせる発光制御手段と、
を備えたことを特徴とするカメラの発光装置。 - 前記発光制御手段は、前記第１の電流の２倍以上の第２の電流を流すことを特徴とする請求項１のカメラの発光装置。
- 前記カメラは、静止画撮影と動画撮影とが可能なデジタルカメラであり、前記発光制御手段は、静止画の補助光撮影時に前記第２の電流を前記半導体発光素子に短時間だけ流して前記半導体発光素子を高輝度短時間発光させ、動画の補助光撮影時に前記第１の電流以下の電流を前記半導体発光素子に連続的に流して前記半導体発光素子を低輝度長時間発光させることを特徴とする請求項１又は２のカメラの発光装置。
- 前記発光制御手段は、前記動画の補助光撮影時に前記デジタルカメラの撮像手段での露光時間だけ前記第１の電流を前記半導体発光素子に間欠的に流すことを特徴とする請求項３のカメラの発光装置。
- 静止画の補助光撮影と動画の補助光撮影とを切り替える補助光切替手段を有し、前記発光制御手段は前記補助光切替手段での切替操作に応じて前記半導体発光素子に流す電流を変えることを特徴とする請求項３のカメラの発光装置。
- 発光ダイオード等の半導体発光素子を備えたカメラの発光装置において、
発光時間に対応して変化する前記半導体発光素子に供給可能な許容発光電流であって、電力が連続的に供給されて発光する際の許容発光電流として第１の電流が流される前記半導体発光素子と、
前記第１の電流よりも大きな第２の電流であって、予め取得している露光時間に応じて該露光時間が短くなるにしたがって大きくなる第２の電流を算出する電流算出手段と、
前記カメラでの静止画の補助光撮影時に前記第２の電流を前記露光時間だけ前記半導体発光素子に流し、該半導体発光素子を高輝度発光させる発光制御手段と、
を備えたことを特徴とするカメラの発光装置。 - 前記発光制御手段は、発光時間に対応して変化する前記半導体発光素子に供給可能な許容発光電流のうちの最大の許容発光電流を第３の電流とすると、前記第３の電流をパルス幅制御し、パルス幅制御された第３の電流の平均電流が前記第２の電流になるように制御することを特徴とする請求項６のカメラの発光装置。
- 前記半導体発光素子は、光を発する半導体発光部と、前記半導体発光部に接触して設けられ、前記半導体発光素子が発する熱を一時的に吸収し、該半導体発光部の発熱を抑制する蓄熱部とを有することを特徴とする請求項１又は６のカメラの発光装置。
- 前記発光制御手段は、前記第２の電流を前記半導体発光素子に流して該半導体発光素子を高輝度発光させる発光時間を、１／１００秒以下に制御することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のカメラの発光装置。
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