JP4349833B2

JP4349833B2 - ストロボ用調光装置

Info

Publication number: JP4349833B2
Application number: JP2003103169A
Authority: JP
Inventors: 孝矢野
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: JP2004309793A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストロボ発光量を調節するストロボ用調光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動調光式のストロボ装置、いわゆるオートストロボ装置に用いられるストロボ用調光装置が知られている。ストロボ用調光装置は、ストロボ発光中に被写体で反射されたストロボ反射光の光量積分を行い、この積分量が所定レベルに達したときにストロボ発光を停止させている。ストロボ反射光を受光する調光センサとしては、入射する光の光強度に応じた光電流を流すフォトダイオードやフォトトランジスタ等の受光素子が用いられ、受光素子からの光電流でコンデンサを充電することにより光量積分を行っている。
【０００３】
ストロボ光によって適正な露光量が得られるように各種の工夫が施されたストロボ用調光装置が知られており、例えば、特許文献１に記載されたものでは、複数の受光素子を用いて撮影画面内の複数の領域のそれぞれについてストロボ反射光の受光を行い、主要被写体の位置や大きさにかかわらず高い調光精度が得られるようにしている。
【０００４】
また、撮影距離が近距離のときには、被写体からのストロボ反射光が強くなるため短時間で適正な露光量に達し、ストロボ発光量が微小な微小発光となる。しかし、発光初期ではストロボ光の発光立ち上がりが急峻である等といったストロボ装置の特性と、ストロボ反射光が強いことに起因して、発光停止の僅かな遅延が大きな露光オーバーを招く。このような問題を解決するために、特許文献２に記載されたものでは、短時間のストロボ発光を断続的に繰り返し行うことで、実質的にストロボ光の発光立ち上がりを穏やかにして、微小発光時の調光精度の向上を図っている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３１８４６３３号
【特許文献２】
特開平５−２６０３６９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ストロボ用調光装置に用いられる受光素子は、被写体までの距離や被写体の明るさなどの様々な撮影条件において、良好な調光精度を得るために３桁以上のダイナミックレンジが必要とされている。被写体の大きさ，距離，反射率などによってもストロボ反射光の光強度は変化するが、通常は想定する撮影条件下でストロボ反射光の光強度が最も高くなる場合に対応させて受光素子が扱う最大の光電流の大きさが決められる。
【０００７】
しかしながら、一般に半導体受光素子で大電流を扱う場合には、その受光面積を大きくする必要があるが、受光面積を大きくするほど接合容量が大きくなり半導体受光素子の応答速度が遅くなる。すなわち、光の入射開始から実際に光電流が出力されるまでの遅延が大きくなる。そして、このように半導体受光素子の応答速度が遅くなると、微小発光時、例えば被写体が近距離のとき、撮影感度が高いとき、アベイラブル光が比較的に強いとき等の条件下において、調光精度の悪化を招くという問題があった。これは、半導体受光素子からの光電流に基づいて得られる積分量と、実際のストロボ反射光による露光量との対応関係が大きく崩れているためである。
【０００８】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、ストロボ光の微小発光時の調光精度を改善することができるストロボ用調光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、ストロボ反射光の強さに応じた光電流を流す受光面積が大きい第１の半導体受光素子と、第１の半導体受光素子からの光電流に基づいて光量積分する第１の積分手段と、ストロボ反射光の強さに応じた光電流を流す受光面積が小さい第２の半導体受光素子と、第２の半導体受光素子からの光電流に基づいて光量積分する第２の積分手段と、第１の積分手段による第１の積分値の適正露光量に対応した比較基準として設定される第１の所定レベルと、第２の積分手段による第２の積分値の適正露光量に対応した比較基準とされ、撮影感度が低く設定されている場合に、第２の半導体受光素子の光電流が飽和したときに前記第２の積分手段が出力する積分電圧値よりも高い値に設定され、撮影感度が高く設定されている場合に、第２の半導体受光素子の光電流が飽和したときに前記第２の積分手段が出力する積分電圧値よりも低い値に設定される第２の所定レベルとを用い、第１の積分値が第１の所定レベルに達するか、第２の積分値が第２の所定レベルに達したときに発光停止信号を出力する信号発生手段とを備えたものである。
【００１０】
請求項２記載の発明では、第１の半導体受光素子と第２の半導体受光素子とを、同一のシリコン基板に形成したものである。
【００１１】
請求項３記載の発明では、信号発生手段で設定される第１の所定レベルと第２の所定レベルとが同じ値となるように、第１，第２の半導体受光素子の受光面積と第１，第２の積分手段とを調整したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を実施した自動調光式のストロボ装置の構成を図１に示す。このストロボ装置２は、ストロボ発光部３と、ストロボ用調光装置としての調光ユニット４とから構成されている。ストロボ発光部３は、ストロボ発光に先立って充電されるメインコンデンサやこのメインコンデンサを充電する充電回路、メインコンデンサの電荷を放電することでストロボ光を放出するＸｅ管、シンクロ信号の入力によってトリガ電圧をＸｅ管に印加して放電を開始させるトリガ回路、発光停止信号に入力によってストロボ発光を停止する発光停止回路等から構成される。
【００１３】
調光ユニット４は、第１及び第２センサ系、基準電圧発生回路１１、ＯＲ回路１２から構成される。第１センサ系は、第１の半導体受光素子としての第１フォトトランジスタ１３と、第１の積分手段としての第１積分コンデンサ１４と、第１コンパレータ１５とから構成されている。同様に第２センサ系は、第２の半導体受光素子としての第２フォトトランジスタ１７と、第２の積分手段としての第２積分コンデンサ１８と、第２コンパレータ１９とから構成されている。
【００１４】
第１フォトトランジスタ１３は、被写体で反射されたストロボ反射光を受光しその光強度に応じた光電流を流す。この第１フォトトランジスタ１３としては受光面積が大きく大電流を取り扱うことができるものが用いられている。第１フォトトランジスタ１３のエミッタ端子に第１積分コンデンサ１４の一方の端子が接続されており、この第１積分コンデンサ１４の充電電圧が第１積分電圧Ｖ１として取り出される。第１フォトトランジスタ１３からの光電流で第１積分コンデンサ１４を充電することによって、第１フォトトランジスタ１３で受光したストロボ反射光の光量積分を行い、その積分値を第１積分電圧Ｖ１として出力する。
【００１５】
第１積分電圧Ｖ１は、第１コンパレータ１５の一方の端子に入力される。第１コンパレータ１５の他方の入力端子には基準電圧発生回路１１からの第１基準電圧Ｖｒｅｆ１が入力されており、第１積分電圧Ｖ１が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達した瞬間に第１コンパレータ１５の出力信号が反転してその信号レベルが「Ｈレベル」となる。
【００１６】
第２センサ系は、第１センサ系と同様に第２フォトトランジスタ１７でストロボ反射光を受光し、その結果流れる光電流で第２積分コンデンサ１８を充電することによりストロボ反射光の光量積分を行い、第２積分コンデンサ１８の充電電圧を積分値に応じた第２積分電圧Ｖ２として出力する。
【００１７】
第２積分電圧Ｖ２は、第２コンパレータ１９の一方の端子に入力され、この第２コンパレータ１９の他方の入力端子には基準電圧発生回路１１からの第２基準電圧Ｖｒｅｆ２が入力される。これにより、第２積分電圧Ｖ２が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を超えた瞬間に第２コンパレータ１９の出力信号が反転してその信号レベルが「Ｈレベル」となる。なお、厳密には第１積分電圧Ｖ１が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１を超えた瞬間に、また第２積分電圧Ｖ２が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２を超えた瞬間に、コンパレータの出力信号が「Ｈレベル」に反転する。
【００１８】
第２センサ系は、微小発光時の調光精度を高めるために設けられており、第２フォトトランジスタ１７としては光の入射に対して応答速度が速いものが用いられている。すなわち、第２フォトトランジスタ１７は、第１フォトトランジスタ１３よりも受光面積が小さくされて寄生容量が小さいものが用いられている。
【００１９】
ＯＲ回路１２は、各コンパレータ１５，１９とともに発光停止信号を出力するための信号発生手段を構成しており、各コンパレータ１５，１９の出力信号がＯＲ回路１２に入力され、各入力信号のＯＲ演算の結果を出力する。したがって、第１積分電圧Ｖ１が第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に達した時点、または第２積分電圧Ｖ２が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２に達した時点のいずれか早いタイミングでＯＲ回路１２の出力信号が「Ｈレベル」となり、これが発光停止信号としてストロボ発光部３に送られる。
【００２０】
第１基準電圧Ｖｒｅｆ１は、ストロボ発光を行った際に適正な露光量となるときの第１積分電圧Ｖ１と同じ値に決められる。同様に第２基準電圧Ｖｒｅｆ２は、ストロボ発光を行った際に適正な露光量となるときの第２積分電圧Ｖ２と同じ値に決められる。なお、各基準電圧Ｖｒｅｆ１，２は、撮影に用いられる絞り，撮影感度を考慮して決められる。
【００２１】
この例では、各フォトトランジスタの受光面積の比率と、各積分コンデンサの静電容量を適当に調整することにより、例えば第２フォトトランジスタ１７の受光面積を第１フォトトランジスタ１３の１／４とし、第２積分コンデンサ１８の静電容量を第１積分コンデンサ１４の１／４とすることにより、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１と第２基準電圧Ｖｒｅｆ２とを同じにしている。なお、ここで各フォトトランジスタ１３，１７のその他の性能は同じものとする。すなわち、同じ光強度のストロボ反射光を受光した場合に、第２フォトトランジスタ１７は第１フォトトランジスタ１５の１／４の大きさの光電流を流すものとする。
【００２２】
なお、各フォトトランジスタ１３，１７の受光面積と各積分コンデンサの静電容量を上記のような関係と必ずしもする必要はない。また、本発明を実施する上での適正な露光量は、必ずしも過不足のない露光量を意味せずに、撮影装置あるいはストロボ装置の設計思想、撮影者の意図などを考慮したものとすることができる。
【００２３】
図２に示すように、第１フォトトランジスタ１３と第２フォトトランジスタ１７は、１個のシリコン基板２０に作成されたものが用いられている。ｐ形のシリコン基板２０には、各フォトトランジスタ１３，１７を構成する符号「ｎ」，「ｐ」で示されるｎ形領域、ｐ形領域やエミッタ電極１３ａ，１７ａ、コレクタ電極１３ｂ，１７ｂがそれぞれ形成されている。このように、同一のシリコン基板２０上に作成された第１フォトトランジスタ１３と第２フォトトランジスタ１７を用いることにより、省スペース化、組立工程の簡略化を図っている。もちろん、第１フォトトランジスタ１３と、第２フォトトランジスタ１７とを別々の部品としてもよい。なお、図２中の符号２１で示す領域は、分離用拡散領域である。
【００２４】
次に上記構成について説明する。露光動作に同期したシンクロ信号が入力されると、これに応答してストロボ発光部３によるストロボ発光が開始される。ストロボ発光部３からのストロボ光は被写体に向けて照射されて、被写体で反射したストロボ反射光の一部は感光材料、例えば写真フイルムや撮像素子等に入射して露光を与え、また一部のストロボ反射光は第１フォトセンサ１３及び第２フォトセンサ１７に入射する。
【００２５】
第１フォトセンサ１３にストロボ反射光が入射すると、その入射したストロボ反射光の光強度に応じた光電流が流れ、第１積分コンデンサ１４が充電される。これにより第１積分コンデンサ１４の充電電圧、すなわち第１積分電圧Ｖ１が上昇する。また、第２フォトセンサ１７にストロボ反射光が入射すると、その入射したストロボ反射光の光強度に応じた光電流が流れ、第２積分コンデンサ１８が充電され、第２積分コンデンサ１４の充電電圧、すなわち第２積分電圧Ｖ２が上昇する。
【００２６】
例えば撮影距離が近距離の場合には、被写体からのストロボ反射光の光強度が高いため、各フォトトランジスタ１３，１７からは、それぞれ受光面積に応じた比較的に大きな光電流が流れる．しかしながら、第１フォトセンサ１３からの光電流は、その寄生容量が大きいために、ストロボ反射光の入射に応答して直ちに流れるのではなく、ストロボ反射光の入射から遅れて光電流が流れる。一方の第２フォトセンサ１７は寄生容量が小さいため、ストロボ反射光の入射に応答してほとんど遅れがなく光電流が流れる。
【００２７】
このため、図３に示すように、第１積分電圧Ｖ１，第２積分電圧Ｖ２はそれぞれ急激に上昇するが、第１積分電圧Ｖ１はストロボ発光開始に遅れて上昇を開始し、第２積分電圧Ｖ２はほとんど遅れることなく上昇を開始する。そして、ストロボ発光の初期において、ほぼ同様な上昇率で各積分電圧Ｖ１，Ｖ２が上昇するが、第２フォトトランジスタ１７の遅延はほとんどない。なお、実際にはストロボ発光が停止されると、それにともなって各積分電圧の上昇は停止するが、図３では、ストロボ発光が継続した場合の積分電圧の変化を描いてある。
【００２８】
ここで撮影感度が高く設定されているとすると、各基準電圧Ｖｒｅｆ１，２は低い値に設定されているため、第１積分電圧Ｖ１よりも先に第２積分電圧Ｖ２が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２に達し、第２コンパレータ１９の出力信号が「Ｈレベル」に反転する。そして、この出力信号の反転がストロボ発光部３に対する発光停止信号としてＯＲ回路１２から出力されてストロボ発光部３がストロボ発光を停止する。
【００２９】
このように撮影感度が高く、近距離のストロボ発光時のように、微小発光となる場合では、単位時間あたりの露光量が大きくストロボ発光の停止の僅かな遅れが大きな露光量の違いとなってしまうが、上記のようにほとんど遅延なく出力される第２フォトセンサ１７からの光電流で光量積分に応じた第２積分電圧Ｖ２が第２基準電圧Ｖｒｅｆ２に達することで、遅延なく所定の露光量に達したことを検出でき、精度のよい調光精度を得ることができる。
【００３０】
他方、撮影感度が低く設定されている場合、例えば上記の撮影感度が高い場合に比べて撮影感度が１／２に設定されている場合には、撮影感度が高い場合の２倍の露光量、すなわち２倍のストロボ発光量が必要となるため、第１基準電圧Ｖｒｅｆ１，第２基準電圧Ｖｒｅｆ２が撮影感度が高い場合の２倍の電圧に設定される。
【００３１】
このように撮影感度が低く設定されている下で、撮影距離が近距離の場合にストロボ発光を行なうと、図３に示されるように第１積分電圧Ｖ１，第２積分電圧Ｖ２がそれぞれ上昇するが、第２フォトトランジスタ１７は、その受光面積が小さいため、一定光量以上が入射しても、出力する光電流が飽和し、光入力があっても光電流がほとんど流れなくなり、第２積分電圧Ｖ２の上昇が鈍化する。しかし、第１フォトトランジスタ１３は、その受光面積が大きいため、大光量でも光電変換が可能であるため、第１積分電圧Ｖ１の上昇が持続される。
【００３２】
そして、第１積分電圧Ｖ１が低い撮影感度に対応して設定された第１基準電圧Ｖｒｅｆ１に先に達し、第１コンパレータ１５の出力が「Ｈレベル」となり、これにより後段のＯＲ回路１２の出力である発光停止信号が「Ｈレベル」となって、ストロボ発光が停止される。したがって、撮影感度が低く、近距離の場合でも高い調光精度が得られる。
【００３３】
上記実施形態では、各調光センサとしてフォトトランジスタを用いているが、例えばフォトダイオード等の他の半導体受光素子を用いてもよい。また、積分回路としてはコンデンサに限らずに、光電流の大きさを周期的にサンプリングした各結果に基づいて積分量を演算で求めるものでもよい。また、２個の半導体受光素子を用いた例について説明しているが、受光面積が異なる３個以上の半導体受光素子を用いてもよい。もちろん、この場合にも各半導体受光素子を同一のシリコン基板上に作成したものを用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のストロボ用調光装置によれば、受光面積が大きい第１の半導体受光素子と受光面積が小さい第２の半導体受光素子とを設け、あるいはそれ以上の半導体受光素子を設け、それぞれの受光結果に基づく光量積分を行い、いずれかの光量積分値が対応する所定レベルに達したときにストロボ発光を停止させるための発光停止信号を出力するようにしたから、ストロボが微小発光する際にも高い調光精度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した自動調光式のストロボ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】各フォトトランジスタを一体に形成したシリコン基板を示す説明図である。
【図３】ストロボ反射光の光強度が高い強いときの各積分電圧の変化と発光停止信号の発生タイミングを示すグラフである。
【符号の説明】
３ストロボ発光部
４調光ユニット
１１基準電圧発生回路
１２ＯＲ回路
１３，１７フォトセンサ
１４，１８積分コンデンサ
１５，１８コンパレータ

Claims

被写体からのストロボ反射光を受光して光量積分を行い、この積分値が所定レベルに達したときにストロボ発光を停止させるための発光停止信号を出力するストロボ用調光装置において、
ストロボ反射光の強さに応じた光電流を流す受光面積が大きい第１の半導体受光素子と、第１の半導体受光素子からの光電流に基づいて光量積分する第１の積分手段と、ストロボ反射光の強さに応じた光電流を流す受光面積が小さい第２の半導体受光素子と、第２の半導体受光素子からの光電流に基づいて光量積分する第２の積分手段と、前記第１の積分手段による第１の積分値の適正露光量に対応した比較基準として設定される第１の所定レベルと、前記第２の積分手段による第２の積分値の適正露光量に対応した比較基準とされ、撮影感度が低く設定されている場合に、前記第２の半導体受光素子の光電流が飽和したときに前記第２の積分手段が出力する積分電圧値よりも高い値に設定され、撮影感度が高く設定されている場合に、前記第２の半導体受光素子の光電流が飽和したときに前記第２の積分手段が出力する積分電圧値よりも低い値に設定される第２の所定レベルとを用い、前記第１の積分値が前記第１の所定レベルに達した時点または前記第２の積分値が前記第２の所定レベルに達した時点のいずれかの早いタイミングで発光停止信号を出力する信号発生手段とを備えることを特徴とするストロボ用調光装置。
前記第１の半導体受光素子と第２の半導体受光素子とは、同一のシリコン基板に形成されていることを特徴とする請求項１記載のストロボ用調光装置。
前記信号発生手段で設定される前記第１の所定レベルと前記第２の所定レベルとが同じ値となるように、前記第１，第２の半導体受光素子の受光面積と前記第１，第２の積分手段とが調整されていることを特徴とする請求項１または２記載のストロボ用調光装置。