JP6732995B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置に関し、特に発光部を有する撮像装置に関するものである。
従来、照明としてLEDを用いた撮像装置が知られている。この撮像装置において、照射光量を増加させるために電流量を増加させた場合に、LED自体の発熱によって温度が上昇し、結果的に光量を減少させてしまうことがあった。
この対応として、特許文献1では放熱のためのヒートシンクを搭載したリングライトが開示されている。また、特許文献2では複数の光源を可撓性の有する基板に搭載し、放熱性部材として放熱性の高い金属を用いて作成した台座に接続する撮像装置が開示されている。
特開2007−212764号公報 特開2013−156347号公報
しかしながら、前述の特許文献に開示された従来技術では、光源を搭載する基板とは別に放熱性の高い金属などの部材、もしくは特殊な放熱機構が必要となる。そのため、撮像装置のコストの増加や小型化の妨げとなる場合があった。
そこで、本発明の目的は、同時に点灯する発光部をレンズ部光軸中心に対して適切に配置し、放熱性の向上を可能にした撮像装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、レンズ部と、
前記レンズ部によって結像された光を電気信号に変換するための撮像部と、
前記レンズ部および前記撮像部を収容し、前記レンズ部の光軸方向視において、略矩形
状である筐体と、
前記レンズ部を挟んで前記筐体の角部に対応する位置に、それぞれ配置される1対の第
1発光素子と、
前記1対の第1発光素子が配置された角部と異なる角部に対応する位置に、前記レンズ
部を挟んでそれぞれ配置される第2の発光素子および第3の発光素子と、
前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子への電力を供給す
ための制御部と備え
前記制御部は、
前記撮像装置の画角に従って、前記1対の第1発光素子への電力の供給、あるいは、前記第2の発光素子および第3の発光素子のうちの少なくとも一つへの電力の供給を選択的に行うように制御することを特徴とする。
本発明によれば、同時に点灯する発光部をレンズ部光軸中心に対して適切に配置し、放熱性の向上を可能にした撮像装置を提供することができる。
本発明に係る撮像システムの構成図である。 実施例1における撮像装置の全体構成を示す図である。 実施例1における発光部の配置構成を示す図である。 実施例1における発光シーケンスを示すフローチャートである。 実施例1における発光部の配光特性を示す図である。 実施例2における発光部の配置構成を示す図である。 実施例2における発光部の照射範囲を示す図である。 実施例3における発光部の配置構成を示す図である。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において示す構成は一例に過ぎず、本発明は、図示された構成に限定されるものではない。
(実施例1)
図1は、撮像装置1000を含むシステム構成図である。2000は、本発明における外部装置を示すクライアント装置である。撮像装置1000とクライアント装置2000は、ネットワーク3000を介して相互に通信可能な状態に接続されている。クライアント装置2000は、撮像装置1000に対して、各種制御コマンドを送信する。本制御コマンドには、例えば、撮像の開始・終了、撮像画像の配信開始・停止、カメラ制御等を行うためのコマンドが含まれる。また、各制御コマンドを受信した撮像装置1000は、受信した制御コマンドに対するレスポンスをクライアント装置2000に送信する。
なお、本実施形態における撮像装置1000は、ネットワーク経由でクライアント装置2000と通信する通信装置の一例であり、例えば所定の被写体の画像を撮像する監視カメラである。より詳細には、監視に用いられるネットワークカメラであるものとする。また、本実施形態におけるクライアント装置2000は、PC等の外部装置の一例である。又、本実施形態における撮像装置1000と外部装置2000からなる監視システムは、撮像システムに相当する。
また、ネットワーク3000は、例えばEthernet(登録商標)等の通信規格を満足する複数のルータ、スイッチ、ケーブル等から構成されるものとする。しかしながら、本実施形態においては、撮像装置1000とクライアント装置2000との間の通信を行うことができるものであれば、その通信規格、規模、構成を問わない。
例えば、ネットワーク3000は、インターネットや有線LAN(Local Area Network)、無線LAN(Wireless LAN)、WAN(Wide Area Network)等により構成されていても良い。なお、本実施形態における撮像装置1000は、例えば、PoE(Power Over Ethernet(登録商標))に対応していても良く、LANケーブルを介して電力を供給されても良い。
以下、図2を参照して、本発明の第1の実施例による、同時に点灯する発光部が2つの場合の撮像装置の全体構成について説明する。本実施例における撮像装置1000は、発光部100乃至103、レンズ部120、撮像部130、電源部140、画像処理部150、制御演算部160、I/F170によって構成される。
撮像装置1000によって撮像される光景(被写体像)は、レンズ部120によって撮像部130に結像される。レンズ部120には、不図示のズーム機構、絞り機構、フォーカス機構、手ブレ補正機構等を含む。各機構は後述する制御演算部160からの制御によって駆動制御される。例えば、レンズ部120に含まれるズーム機構は、制御演算部160からズーム位置変更に関する制御信号を受け取り、指定されたズーム位置(焦点距離)になるように動作する。
なお、レンズ部120に用いられるレンズは、ズーム機構を備えず、単焦点型レンズであってもよい。さらに、レンズ部120のズーム機構はユーザーによる手動で動作するようにしてもよい。この場合、レンズ部120はズーム位置を制御演算部160に送信する。また、撮像部の撮像画角を変更するためのパン機構またはチルト機構を設けてもよい。
撮像部130は、撮像素子、A/D変換回路、ゲイン回路、欠陥補正処理等の画像処理回路等を有している。撮像素子は、レンズ部120によって結像された光に応じたアナログ信号を出力するCCDやCMOSセンサである。そして、撮像素子から出力されるアナログ信号はA/D変換回路によってデジタル信号に変換され、画像信号として画像処理部150へ送られる。
画像処理部150は、撮像部130から受け取った画像信号に対して所定の画像処理を行い、画像ファイルを出力する。例えば、現像処理、フィルタ処理、センサ補正、ノイズ除去等を行う。ここでは、画像処理の詳細についての説明は割愛する。なお、現像処理には、デモザイキング処理、色調整処理、H.264等の所定の符号化方式で圧縮符号化する処理等が含まれる。
また、画像処理部150は、画像信号から画像調整に関する評価を行う。より詳細には、レンズ部120の絞り調整、撮像部130の露光時間やA/D変換の調整、発光部100乃至103の光量調整に関わる評価を行う。画像処理部150は、その評価結果を評価値として制御演算部160に送信する。制御演算部160は、画像処理部150から受け取った評価値に応じて制御信号を生成し、レンズ部120、撮像部130、電源部140に送信する。これら一連の動作を繰り返すことにより、レンズ部120、撮像部130、電源部140のパラメータを、最適な画像を取得できるように調整することが可能となる。
制御演算部160は、撮像装置1000を制御するCPUを含み、レンズ部120、撮像部130、電源部140等の各要素の制御と、それぞれに送信する制御信号の生成を行う。そして、制御演算部160は不図示のメモリーを含む。本メモリーには画像処理部150で生成された画像ファイルや、後述する制御演算部160が実行するプログラム格納領域、プログラム実行中のワーク領域等、様々なデータの格納領域として使用される。また、制御演算部160は、ユーザーからの指示を、後述するI/F170経由で受け付け可能である。
I/F170は、ネットワーク3000に接続するインターフェースを含み、ネットワーク3000経由で、外部装置2000におけるユーザーからの指示を含む制御コマンドを受けつける。受け付けた各制御コマンドは、適切なパケット処理が行われた後、制御演算部160によって制御コマンドの内容を判定される。そして、制御演算部160は、必要に応じて制御コマンドの内容に基づいて、撮像装置1000の各構成要素に対して制御やパラメータの設定等を行う。また、I/F170は画像処理部150から出力される画像ファイルをネットワーク3000に出力する。
発光部100乃至103は、電源部140から供給される電流に応じて、光を照射する発光素子を含む。発光部100乃至103はそれぞれ配光特性を有しているが、それぞれの配光特性において2つ以上が同じであるか、または異なっていてもよい。また、発光部100乃至103に用いられる光源の波長は問わない。さらに、光源の種類、例えばHIDランプ、LED、レーザー等も問わない。本実施例においては、発光部100と101、発光部102と103が同時に点灯する発光部に相当する。
電源部140は、制御演算部160から受け取った制御信号に応じて、発光部100乃至103に供給する電流を調整する。ただし、発光部100と101の組み合わせ、もしくは、発光部102と103の組み合わせについては、同じ電流が供給されるように、制御演算部160が制御信号を生成するものとする。もしくは、発光部100と101、発光部102と103を直列に接続して、電流供給路を共通化することでも実現可能である。電源部140は、定電流を生成する専用電源ICまたはディスクリート回路のいずれで構成されてもよい。
本実施例における、発光部100乃至103の配置構成を図3に示す。図3は、撮像装置1000をレンズ部120側から見たとき(いいかえれば、被写体側からみたとき)のレンズ部120と発光部100乃至103の配置を示している。発光部設置可能領域104は、発光部100乃至103を設置することが可能な領域であり、素子設置部に相当する。例えば、基板やダイキャストなどで構成されている。より詳細には、レンズ部120の光軸の周辺に配置された基板やダイキャスト等であり、光軸と垂直な面を有する。そして、光軸と垂直な面内に同時に点灯する2つの発光部100と101、発光部102と103が設置される。それぞれの発光部は、発光部設置可能領域104の範囲内でレンズ部120を挟んで対角方向である対称位置に配置される。したがって、発光部設置可能領域104に発光部を配置する場合に、図3におけるレンズ部120の上部や横部に配置するよりも、斜め部に配置することで相対的に各発光部の設置位置間の距離を確保が可能となる。これは、本発明の撮像装置1の筐体(少なくともレンズ部120側から見た時)が略矩形であるために、レンズ部120における斜め部は角部に相当するためである。なお、筐体が略矩形ではなく楕円形状であった場合に、長軸方向に発光部を配置することで、本実施例と同様の効果を得ることができる。
また、前述したように、本実施例において制御演算部160は、発光部100と101の組み合わせ、もしくは、発光部102と103の組み合わせについては、どちらかの組み合わせのみ点灯する制御を行う。そのため、図3の配置構成の場合、発光部100乃至103は、必ずレンズ部120を挟んで対角に配置された発光部の組み合わせで点灯を行う。なお、対角に配置されるとは、図3の破線で示すように、任意の発光部とレンズ120の光軸とを結んだ線上に他の発光部を配置することに相当する。
本実施例における撮像装置1000の発光シーケンスの処理の一例を図4に示す。本処理は制御演算部160が行う。なお、本処理の開始時において発光部100乃至103は消灯している場合を想定する。
ステップS200において、制御演算部160は、撮像する被写体の光量を取得する。具体的には、撮像部130が出力するその時点で撮像していた画像信号を、画像処理部150へ送信する。画像信号を受け取った画像処理部150は、その画像信号に対して画像処理を行い、撮像画像内の光量を算出する。そして、制御演算部160は画像処理部150より算出した光量を評価値として取得する。そして、処理をステップS210へ移行する。
ステップS210において、制御演算部160は、ステップS200で取得した評価値に対して、光量の過不足の判断を行う。具体的には、制御演算部160は、画像処理部150から受け取った評価値を、光量の過不足を判断する所定の閾値と比較する。この閾値は、撮像を行う上で必要な最低光量を表しており、あらかじめ制御演算部160内のメモリーに保持されている。制御演算部160は、評価値が閾値以上の場合、光量は十分であると判断し、処理をステップS200へ戻す。そして、発光部オフのまま撮像を続行する。なお、光量が想定上に多いい場合は、絞りやシャッタースピード等を変更して、入射する光を減光することも可能である。一方で、評価値が閾値未満の場合、光量が不足していると判断し、処理をステップS220へ移行する。なお、所定の閾値は撮像装置1000の状態に応じて切換えるようにしてもよい。一例として、レンズ部120のズーム機構によるズーム位置に応じて切換えるようにしてもよい。
ステップS220において、制御演算部160は、レンズ部120から撮像画角に関する情報を取得し、点灯する発光部の組み合わせの選択を行う。具体的には、制御演算部160は、レンズ部120から現在のズーム情報を取得し、その情報から撮像画角を算出する。さらに、制御演算部160は、その算出した撮像画角に対して適した配光特性を有している発光部を選択する。すなわち、発光部100と101の組み合わせか、発光部102と103の組み合わせのどちらか1組の発光部を選択する。前述したように、同時に点灯する発光部の組み合わせは1組のみなので、この後の処理は、ステップS220で選択した発光部の組み合わせに対してのみ行う。そして、処理をステップS230へ移行する。
ステップS230において、制御演算部160は、選択した発光部の組み合わせに供給する電流を設定するための処理を行う。具体的には、制御演算部160は、ステップS200で算出した光量からステップS220で選択した発光部に対して流す電流値を算出する。そして、どちらの発光部の組み合わせを点灯させるかという情報と共に、算出した電流値を電源部140に対して送信する。電源部140は、その情報に基づいて、選択された発光部へ指定の電流の供給を開始する。そして、処理をステップS240へ移行する。
ステップS240において、制御演算部160は、設定した電流値が適しているかを判断する。具体的には、ステップS200及びステップS210と同様の処理を用いて判断する。上記ステップと異なる点としてはステップS240において算出される評価値は、最適な光量に対して一定の上下に範囲内で発光部が照射しているかを表す値である。評価値が閾値以上の場合は、最適な光量が発光部から照射されている、つまり設定した電流値が最適であると判断し、ステップS260の処理へ移行する。評価値が閾値以下の場合は、光量が多過ぎるもしくは少な過ぎると判断し、ステップS250の処理へ移行する。
ステップS250において、制御演算部160は、各発光部の点灯が必要かどうかを判断する。具体的には、電源部140に設定されている電流値が一定値以上の場合は、発光部の点灯が必要であると判断し、再度電流値の設定を行うためにステップS230に処理を戻す。電流値が一定値未満の場合は、発光部を点灯しなくても十分な光量であると判断し、制御演算部160は電源部140に電流の供給を止めるように情報を送信し、発光部をオフし、処理を終了させる。
一方で、ステップS260において、制御演算部160は、ステップS240までに設定した条件で発光部を点灯させる処理である。そして、処理をステップS270へ移行する。
ステップS270において、制御演算部160は、ステップS260で取得したズーム情報から、撮像画角の変更があったかを判断する。変更があった場合はステップS220に処理を戻す。変更がなかった場合は、ステップS240に処理を戻す。そして、以降、撮像条件に変更がない場合、ステップS260、ステップS270、ステップS240とループ処理で繰り返し行われる。
なお、ステップS270において、ズーム情報から撮像画角の変化を判断したが、パン機構又はチルト機構の動作情報から判断してもよい。また、画像処理部150において、撮像画像内の光量や色情報等からシーンを判別する判別部を設け、その判別部の判別結果に応じて撮像画角が変化したと判断してもよい。
なお、本実施例において、各発光部の組を排他で発光するように制御する例を示したが、発光する組を切換える場合に、一次的に複数の組を同時に点灯するようにしてもよい。この場合、一方の組の発光量を減らすにつれて、もう一方の組の発光量を増加するようにすることが好ましい。
図5は発光部100及び発光部102の配光特性を示した図である。図5(a)で示す通り、発光部100の配光範囲500に対して発光部102の配光範囲502は狭く、そして照射光の到達距離は長くなっている。なお、発光部100と発光部101、及び発光部102と発光部103の配光特性は同様である。この場合、レンズ部120のズーム位置が広角側に近い場合に発光部100及び発光部101を点灯することが望ましい。また、レンズ部120のズーム位置が望遠側に近い場合は発光部102及び発光部103を点灯することが望ましい。更に、レンズ部120のズーム倍率が増加するにつれて、撮像対象となる被写体は遠方に位置することが想定される。この場合、広い範囲に照射する必要は必ずしもなく、発光部からの光が被写体に到達するためにも、電源部140から供給する電力を上昇させる必要がある。このように電力供給量が増加する場合においても本実施例の配置構成をとることによって、発光部間の距離を確保でき、放熱性の向上を可能とする。
加えて、図5(b)で示す通り、発光部は部品自体のばらつきや部品の取り付け状態によって、配光方向にずれが生じる場合が有る。発光部100及び発光部102の配光方向のずれが同様であったとしても、配光部102の照射範囲の重なり512は配光部100の照射範囲の重なり510と比較して少なくなってしまう。すなわち、発光部100以上に発光部102の配光方向とレンズ部120の撮像方向は高い精度で一致することが求められる。このような場合においても、本実施例の配置構成のように発光部設置可能領域104の範囲内でレンズ部120を挟んで対角に配置することで、レンズ部120の撮像方向と複数の発光部の配光方向とをよく一致させることができる。
なお、本実施例においては、配光特性を基に発光部を1組としたが、配光以外にも発光光の波長や、各発光部の発光頻度や、各発光部の消費電力や発熱量に基づいて1組としてもよい。この場合、より発熱しやすい(発熱量の多い)組みを本実施例の配置構成とすることで効率的に放熱することが可能となる。
以上、実施例1で示した配置構成を取ることによって、発光部間の距離を確保でき、放熱性の向上を可能とする。
(実施例2)
以下、図6を参照して、本発明の第2の実施例による、同時に点灯する発光部が3つ以上あった場合の発光部の配置構成について説明する。なお、実施例1と同様の構成に関してはその説明を省略する。
本実施例においては、発光部105、106、107が同時に点灯する発光部で、発光部108と109はそれぞれ個別に点灯するものとする。本実施例の撮像装置1000は、発光部の構成以外は、実施例1に示す撮像装置1000と同様の構成である。
同時に点灯する3つの発光部105、106、107はレンズ部120の光軸中心を中心に、回転対称となる位置に略等間隔に配置される。同時に点灯する発光部が4つ、5つと増えていった場合も、回転対称となる位置に等間隔に配置されることが望ましい。発光部108、109は発光部設置可能領域104の範囲内であればどこに設置されてもよい。なお、図6に示す配置関係は一例であり、前述した条件を満たしていれば、他の配置にすることも可能である。
図7は本実施例において、発光部の照射範囲とレンズ部120の画角範囲700の位置関係を示した図である。本実施例において、発光部105乃至107の照射範囲は発光部108及び発光部109の照射範囲よりも狭い。
図7(a)はレンズ部120のズーム位置が望遠側になった場合の発光部105乃至107の照射範囲705乃至707とレンズ部120の画角範囲700の位置関係を示している。発光部105乃至107の照射範囲705乃至707は、到達距離を優先しているために比較的狭い。そのために、複数の照射範囲を重ね合わせることによって、画角範囲700全体を照射することが可能となる。一方で図7(b)はレンズ部120のズーム位置が広角側になった場合の発光部108又は109の照射範囲708とレンズ部120の画角範囲700の位置関係を示している。発光部108又は109の照射範囲708は広いために、単一の照射範囲によって、画角範囲700を照射することが可能となる。
このような場合においても、本実施例の配置構成のように発光部設置可能領域104の範囲内でレンズ部120を回転対称となる位置に略等間隔に配置することで、レンズ部120の画角範囲と複数の発光部の照射範囲とをよく一致させることができる。また、複数の発光部を配置する場合に、レンズ部120を回転対象となる位置に略等間隔で配置する場合、照射範囲の狭い発光部を優先して配置することが望ましい。
なお、発光シーケンスについては、実施例1に示す撮像装置1000と同様であるためその説明を省略する。ただし、本実施例におけるステップS220での発光部の選択肢は、発光部105、106、107の組み合わせか、発光部108か、発光部109のいずれかである。
以上、実施例2で示したように、発光部の配置方法、発光シーケンスを変更することによって、同時に点灯する発光部が3つ以上になっても、同時に点灯する発光部が2つの場合と同じ効果を得ることができる。
(実施例3)
以下、図8を参照して、本発明の第3の実施例による、発光部設置領域114を分割した場合の発光部の配置構成について説明する。なお、実施例1と同様の構成に関してはその説明を省略する。
本実施例においては、発光部110、111が同時に点灯する発光部で、発光部112と113はそれぞれ個別に点灯するものとする。また、発光設置可能領域は発光設置可能領域114と115の2つを設ける。撮像装置3は、以上の2点の構成以外は、実施例1に示す撮像装置1000と同様の構成である。
発光部設置可能領域113、114は、実施例1の発光部設置可能領域104を2つに分割したものである。また、発光部設置可能領域113、114は、例えばPCB(Printed Circuit Board)やFPC(Flexible Printed Circuits)によって構成されている。ただし、本実施例における発光部設置可能領域の分割とは、2つ以上のPCBやFPCに分け、熱的に分離することを目的に行われるものである。
次に、分割した発光部設置可能領域114、115に対して、発光部110、111、112、113をどのように配置するかについて述べる。発光部110、111は、前述したように同時に点灯する発光部である。そのため、発光部設置可能領域114と115に分け、かつ、レンズ部120を挟んで対角に配置する。発光部112、113については、それぞれ個別に点灯するため、図8に示すような位置に配置する。ただし、発光部設置可能領域114と115のどちらに配置してもよい。これによって、同時に点灯する発光部が、熱的に分離された配置構成になる。
また、撮像装置3において、発光部110、111、112、113以外にも熱源になり得る構成要素、例えば電源部140は、発光部設置可能領域114、115のどちらとも分離して配置する。さらに、実施例1の発光部設置可能領域104に各発光部から発生する熱を放熱するための放熱部材(例えばヒートシンク、放熱経路、ファンによる冷却風路等)の放熱部が設置されていた場合、それらも含めて領域毎に分割し、それぞれの発光部設置可能領域に設置する。
発光シーケンスについては、実施例1に示す撮像装置1000と同様である。ただし、本実施例におけるS220での発光部の選択肢は、発光部110、111の組み合わせか、発光部112か、発光部113のいずれかである。
以上、実施例3で示したような配置構成を取ることによって、効果的に放熱性を高めることができる。なお、本実施例において発光部設置可能領域を2つに分割した例を示したが、2以上の領域に分割してもよい。また、各分割領域に対応するように電源部140も分割するようにしてもよい。電源部140を分割することで、電源部からの発熱も分散されるため、効率的に放熱を行うことが可能となる。
以上、実施例1、2、3を用いて本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの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。
120 レンズ部
130 撮像部
140 電源部
150 画像処理部
160 制御演算部
170 I/F
1000 撮像装置
2000 クライアント装置
3000 ネットワーク

Claims (5)

  1. レンズ部と、
    前記レンズ部によって結像された光を電気信号に変換するための撮像部と、
    前記レンズ部および前記撮像部を収容し、前記レンズ部の光軸方向視において、略矩形状である筐体と、
    前記レンズ部を挟んで前記筐体の角部に対応する位置に、それぞれ配置される1対の第1発光素子と、
    前記1対の第1発光素子が配置された角部と異なる角部に対応する位置に、前記レンズ部を挟んでそれぞれ配置される第2の発光素子および第3の発光素子と、
    前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子への電力を供給するための制御部と備え
    前記制御部は、
    前記撮像装置の画角に従って、前記1対の第1発光素子への電力の供給、あるいは、前記第2の発光素子および第3の発光素子のうちの少なくとも一つへの電力の供給を選択的に行うように制御することを特徴とする、撮像装置。
  2. 前記制御部は、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子のいずれかが同時に点灯するように電力を供給するように制御する、請求項1に記載の撮像装置。
  3. 前記制御部は、前記第1の発光素子、前記第2の発光素子および前記第3の発光素子に、排他的に電力を供給するように制御する、請求項1または2に記載の撮像装置。
  4. 前記制御部は、
    被写体の光量を判定する判定部と、
    前記判定部によって判定された光量が所定値以下の場合、画角を取得する取得部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記取得部によって取得された画角が所定の画角より大きい場合、前記第1の発光素子へ電力を供給し、前記取得部によって取得された所定の画角以下の場合、前記第2の発光素子または前記第3の発光素子への電力を供給するように制御する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置。
  5. 前記1対の発光素子のうちの一方および前記第2の発光素子が配置される第1の基板と、
    前記1対の発光素子のうちの他方および前記第3の発光素子が配置される第2の基板と、
    をさらに、備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の撮像装置。
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