JP4561396B2

JP4561396B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4561396B2
Application number: JP2005042913A
Authority: JP
Inventors: 陽人徳山; 正和小柳; 朗志賀
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2025-02-18
Also published as: US20060203122A1; JP2006227424A

Description

本発明は、発光部を備えた撮像装置に関し、特に、発光部の温度上昇を防止する機能を有する撮像装置に関する。

従来、例えば、ストロボ発光部付近に温度検出装置を設け、温度上昇を検出しストロボ発光部の温度上昇を防ぐ目的で発光間隔を遅延するようにしたストロボ装置が提案されている。このストロボ装置では遅延モードがストロボ未充電の表示を兼用することでユーザーがあたかも未充電状態で撮影不可能と認識し、違和感なくカメラを使用することができる（例えば、特許文献１参照）。

また、ストロボ装置において、充電電圧と発光回数のカウントから充電電流を制御し電源による発光間隔の差を吸収したり、外部電源を検出し温度センサや発光回数をカウントしてレリーズ禁止の時間をコントロールすることで温度上昇を防いでいる（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。

特開平１０−２０６９４１号公報特開平１０−１８６４７０号公報特開２００３−３０４４１９号公報

従来から、カメラには内蔵、外付けを問わずストロボや低照度での自動合焦（ＡＦ）、赤目防止用のストロボ発光部や発光ダイオードなどの補助光が用いられている。これらの補助光は遠距離まで光線を届けるために比較的高出力となっており、連続駆動した際の温度上昇が問題となる。また近年カメラ自身の小型化のため特に放熱のスペースも限られており、機構的な対策を入れることも困難となっている。

しかしながら、特許文献１の開示技術のように、温度上昇の検出に温度センサを使うのでは、コストに影響がでるばかりでなく、ストロボブロックは電圧が他のブロックに比べ非常に高圧なため絶縁用の沿面を稼ぐ必要があるため機器のサイズや実装、製造に大きく影響をきたす。

また、特許文献２の開示技術のように、充電電圧と発光回数のカウントから充電電流を制御し電源による発光間隔の差を吸収することはできるが、発光回数のカウントであるため間隔の長い発光や、弱い発光でも一様にカウントアップしてしまうので長時間機器を使用した場合実際に温度が上昇していなくとも発光間隔が伸びてしまう恐れがある。

さらに、充電を禁止時間で発光間隔をコントロールしたのでは、実際には機器の電源の状況により充電時間が異なるために、ユーザーからみて撮影不可能な時間が余計に増えることが懸念される。また、発光頻度により発熱状態を判定するのでは、発光パルスのエネルギーは発光ごとに異なるために予想温度の誤差が懸念される。

禁止時間を一定値ずつ増加、減少させるようにしたのでは、実際の温度上昇は一定でなくまた放熱も高温なほど速く温度が下がるためにユーザーから見て余計な発光禁止時間を生む恐れがある。

そこで、本発明の目的は、上述の如き従来の問題点に鑑み、ユーザーが余計な撮影不可能な時間を感じることなくストレスなく撮影可能な撮像装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明は、発光部を備えた撮像装置であって、上記発光部の発光状況に基づき外気温度と上記発光部の温度の温度差の近似値として温度上昇エネルギーを算出するためのパラメータを予め記憶した記憶部と、上記記憶部に記憶されているパラメータを用いて一定サンプリングもしくは上記発光部の発光ごとに上記発光部の予想温度を算出する予想温度算出部と、上記予想温度算出部により算出された予想温度に基づき上記発光部の充電電流もしくは発光エネルギーを抑制する制御部とを備え、上記予想温度算出部は、電源オフの時刻と電源オフ時における温度近似値を記憶しておき、電源がオンされると初期起動であるか否かを判定し、初期起動である場合には外気温との温度差を０にセットして上記発光部の予想温度を算出し、また、初期起動でない場合には電源オフ時間と電源オフ時における温度近似値から電源オンの際に放熱後の上記発光部の予想温度を算出することを特徴とする。

本発明により従来比較的少ない回数のパラメータ取りでハードウェアの特性を記述し、過度の温度上昇を防ぐことができる。これによりハードウェアの差を吸収することが可能である。また、発光部に温度検出機構を設けないため部品点数の削減することができる。また、実際の温度の予想値に基づき動作を決定するので、電源の電圧が低く発光しても発光量が小さく温度上昇が少ないときなど発光に制限をかける必要がないときには抑制モードに移行しない。したがって、ユーザーは余計な撮影不可能な時間を感じることなくストレスなく撮影可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

本発明は、例えば図１に示すような構成の撮像装置１００に適用される。

この撮像装置１００は、ＣＣＤイメージャやＣＭＯＳイメージャなどの電子撮像素子１から撮像信号処理回路２や画像処理回路３を介して得られる撮像データをメモリ４に書き込んだり、記録媒体５に記録する制御を行うシステム制御部１１を備える。

上記システム制御部１１には、電子撮像素子１を駆動するイメージャ駆動回路６、電子撮像素子１の撮像面に被写体像を結像する撮像レンズ７を光軸方向に移動させるレンズ駆動部８、バッテリ９に接続された電源管理部１０、ストロボ発光部１２やプログラマブルＲＯＭ１３等が接続されている。

また、上記画像処理回路３には、画像モニター用のＬＣＤパネル１４を駆動するパネル駆動回路１５が接続されている。

上記システム制御部１１は、例えばマイクロプロセッサからなり、画像処理回路３を介して得られる撮像データに基づいて、レンズ駆動部８により撮像レンズ７を光軸方向に移動させる自動合焦点（ＡＦ）制御や、電子撮像素子１の露光量を最適化する自動露出（ＡＥ）制御などを行い、また、図示しない、レリーズ釦の操作に連動してストロボ発光部１２を発光させる制御を行っている。

また、上記ストロボ発光部１２は、図２に示すように、上記システム制御部１１により制御されるストロボ充電制御部１６と上記バッテリ９に接続された昇圧トランス１７を介して充電されるコンデンサ１８を備え、このコンデンサ１８に蓄えられた電荷によって図示しないストロボランプが発光するようになっている。

ここで、この撮像装置１００における本願発明の特徴は、ストロボや発光ダイオードなの温度を検出することなく、温度上昇を防ぎたい部位の予想温度を算出して、温度上昇を制御することである。

すなわち、設計時に測定した放熱カーブからその温度上昇を防ぎたい部位の放熱の微分項（温度差Δtに比例）を求めることができる。したがって、図３にＩＩＲシミュレーションによる予想放熱カーブを示すように、放熱カーブは一定時間でサンプリングした場合、等比級数で近似できる。

Δｔｎ＝α＊ΔＴｎ−１・・・式１
ここで、０＜α＜１である。

ここでは、実際に系の放熱カーブを実測し式１で近似することによりαを求める。

次に、ストロボにおいては発光量であるＧｎや発光間隔、発光ダイオード等連続してエネルギーを出す発光部の場合は発光間隔を一定にした上で温度上昇上カーブの飽和する温度Ｔｈを求める。

ここで、８ｓｅｃ間隔で１００μｓｅｃ発光させた場合（Ａ）、８ｓｅｃ間隔で５００μｓｅｃ発光させた場合（Ｂ）、８ｓｅｃ間隔で１０００μｓｅｃ発光させた場合（Ｃ）、８ｓｅｃ間隔で２０００μｓｅｃ発光させた場合（Ｄ）、１０ｓｅｃ間隔で２０００μｓｅｃ発光させた場合（Ｅ）、１２ｓｅｃ間隔で２０００μｓｅｃ発光させた場合（Ｆ）の８例について、発光量Ｇｎ別のＩＩＲシミュレーションによる予想温度上昇カーブ（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１）と実測した温度上昇カーブ（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ２）を図４に示す。

その結果と先に求めた放熱カーブからその条件での時間当たりの放出される熱エネルギーを計算する。その際、発光間隔に対してはＤｕｔｙ比と放射熱エネルギーＥｎの間に比例関係が存在し（Ｅｎ＝β＊Ｄｕｔｙ＊Ｔｉｍｅ、Ｔｉｍｅはサンプリング周期）、Ｇｎと放射熱エネルギーＥｎの間には２次関数の関係で近似できる（Ｅｎ＝β＊Ｇｎ^２＋γ）。

これにより先ほどの時間当たりの放出されるエネルギーと放熱エネルギーがつりあうことＴｈ＊（１−α）＝Ｅｎ用い、時間当たりの放出されるエネルギー演算用のパラメーター（ここではβ及びγ）をもとめそれぞれの発光量ＧｎやＬＥＤの発光から温度上昇エネルギーの計算式を準備することができる。

なお、発光量Ｇｎから放射熱エネルギーＥｎへの変換は線形補完もしくは、テーブル変換してもよい。

系の設計後もしくは生産時にライン調整時にこれらのパラメータを計測し事前に機器固有の情報としてプログラマブルＲＯＭ１３に記憶しておく。

そして、この撮像装置１００において、上記システム制御部１１は、発光状況に基づきストロボ発光部１２の予想温度を算出する予想温度算出部と、上記予想温度算出部により算出された予想温度に基づき上記ストロボ発光部１２の充電電流もしくは発光エネルギーを抑制する制御部として機能する。

すなわち、上記システム制御部１１は、図５のフローチャートに示すように、電源がオンされると初期起動であるか否かを判定し（ステップＳ１）、初期起動である場合にはΔＴ_０を０にセットし（ステップＳ２）、また、初期起動でない場合には電源オフ時間とΔＴからΔＴ_０を再計算する（ステップＳ３）。

すなわち、初期の電源ＯＮ後機器はΔＴ_０（外気との温度差）を０でスタートする。その後毎サンプリング時ごとにΔＴｎ＝ΔＴｎ−１＊α＋Ｅｎ、もしくは発光部の発光に変化があったときに、
ΔＴｎ＝ΔＴｎ−ｋ＊α^ｋ＋Ｅｎ・・・式２
なる式２にてそのときの温度近似値を算出する（ステップＳ４）。

図６に、ΔＴのＩＩＲシミュレーションによる予想温度上昇カーブ（ａ）と実測した温度上昇カーブ（ｂ）及び誤差カーブ（ｃ）を示す。

そして、ΔＴがある一定の温度Ｔｓよりも小さいか否かを判定し（ステップＳ５）、ΔＴがある一定の温度Ｔｓよりも小さい場合には通常モードで動作し（ステップＳ６）、累積する発光による放熱エネルギーが大きくなりΔＴがある一定の温度Ｔｓを超えたときに機器は発光をパワーセーブモードの動作に移行する（ステップＳ７）。

その際問題となる発光部がストロボの場合は充電時間もしくは発光間隔を強制的に伸ばすことにより放熱エネルギーを抑制する。その際の間隔はΔＴがＴｓになるような間隔である。抑制モードに移行した後ΔＴがＴｓを下回った場合は通常の状態に戻る。また、連写時などタイミングが重要視される場合では発光間隔を一定で発光パワーを抑えることもできる。そこで、上記システム制御部１１は、ストロボ充電制御部１６に対して充電許可を与え、充電電流を検出して、充電電流を制限する。

また、電源ＯＦＦの際は発光することはないので放熱するだけであるので、この撮像装置１００では、電源管理部１０は常時通電状態にあり電源ＯＦＦから電源ＯＮへの差分の時間を記憶する（ステップＳ８）。そして、そのサンプリング周期に応じてΔＴｎ＝ΔＴｎ−１＊αで放熱温度の演算を使うか、もしくは電源ＯＦＦから電源ＯＮへの差分の時間から電源ＯＮ時にシステム制御部１１により、まとめて放熱シミュレートの演算処理をする。

その際サンプリング周期は機器の演算能力に合わせて調整する。この処理により機器は電源ＯＦＦ時もその発光部の予想温度を演算することが可能である。

この演算方法の場合、直接温度を監視しないため時間により累積誤差を生じる恐れがあるので、一定時間発光がなかった場合もしくは温度差ΔＴがある値を下回る場合０に計算結果を丸めることで累積する誤差をクリアする。

また、ΔＴは外気温に対する温度差のため抑制モードに移行する閾値温度Ｔｓは想定される外気温の上限を反映する必要がある。例えば、機器の中で機器の温度上昇の影響が外気温の想定される温度より低いところで温度を監視し、その温度によりＴｓを可変とする制御では、低温時などは制限を受けることなく発光を繰り返すことができる。

なお、上述の実施の形態では、ストロボ発光部１２の温度上昇の抑制する場合について説明したが、本発明は、この実施例のみに限定されるものでなく、例えば、低照度での自動合焦（ＡＦ）や赤目防止用の補助光を発光ダイオード（ＬＥＤ)により出射する発光部の温度上昇の抑制するようにすることもできる。

本発明を適用した撮像装置の構成を示すブロック図である。上記撮像装置におけるストロボ発光部の構成を示すブロック図である。上記撮像装置におけるＩＩＲシミュレーションによる予想放熱カーブを示す特性図である。発光量別のＩＩＲシミュレーションによる予想温度上昇カーブ（Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１）と実測した温度上昇カーブ（Ａ２，Ｂ２，Ｃ２，Ｄ２，Ｅ２，Ｆ２）を示す特性図である。上記撮像装置において、発光状況に基づきストロボ発光部の予想温度を算出する予想温度算出部と、上記予想温度算出部により算出された予想温度に基づき上記ストロボ発光部の充電電流もしくは発光エネルギーを抑制する制御部として機能するシステム制御部の動作を示すフローチャートである。 ΔＴのＩＩＲシミュレーションによる予想温度上昇カーブ（ａ）と実測した温度上昇カーブ（ｂ）及び誤差カーブ（ｃ）を示す特性図である。

符号の説明

１電子撮像素子、２撮像信号処理回路、３画像処理回路、４メモリ、５記録媒体、６イメージャ駆動回路、７撮像レンズ、８レンズ駆動部、９バッテリ、１０電源管理部、１１システム制御部、１２ストロボ発光部、１３プログラマブルＲＯＭ、１４ＬＣＤパネル、１５パネル駆動回路、１６ストロボ充電制御部、１７昇圧トランス、１８コンデンサ、１００撮像装置

Claims

発光部を備えた撮像装置であって、
上記発光部の発光状況に基づき外気温度と上記発光部の温度の温度差の近似値として温度上昇エネルギーを算出するためのパラメータを予め記憶した記憶部と、
上記記憶部に記憶されているパラメータを用いて一定サンプリングもしくは上記発光部の発光ごとに上記発光部の予想温度を算出する予想温度算出部と、
上記予想温度算出部により算出された予想温度に基づき上記発光部の充電電流もしくは発光エネルギーを抑制する制御部と
を備え、
上記予想温度算出部は、電源オフの時刻と電源オフ時における温度近似値を記憶しておき、電源がオンされると初期起動であるか否かを判定し、初期起動である場合には外気温との温度差を０にセットして上記発光部の予想温度を算出し、また、初期起動でない場合には電源オフ時間と電源オフ時における温度差近似値から電源オンの際に放熱後の上記発光部の予想温度を算出することを特徴とする撮像装置。
上記予想温度算出部は、一定温度以下の予想温度になることが計算されたら外気温度と上記発光部の温度との温度差の近似値を０に切り捨てることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。