JP2005215635A - 発光装置及び撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮影して得られる画像の品質を低下させることなく、被写体に効率良く補助光が照射されるとともに省電力にすること。
【解決手段】 互いに照射範囲が異なるように配置された複数のＬＥＤ１１、１２、１３、２１、２２、２３、３１、３２、３３を電気的に直列に接続するとともに、ＬＥＤの発光個数を切り替える切替手段２２０ａを設けた。切替手段２２０ａは、ＬＥＤの発光個数に関わらず各ＬＥＤに流れる電流を一定に保つためのそれぞれ抵抗値の異なる複数の分圧抵抗８１、８２、８３、８４を有する。なお、抵抗値の異なる複数の分圧抵抗を設ける代わりに、それぞれ電圧の異なる定電圧を各スイッチ素子８１、８２、８３、８４に印加するようにしてもよい。
【選択図】 図３

Description

本発明は発光装置及び撮影装置に係り、特に複数の発光素子を有した発光装置及びその発光装置を備えた撮影装置に関する。

従来、撮影対象の被写体に補助光を照射する発光装置としては、コンデンサに蓄電して得た直流電圧で放電管内のキセノンガスをイオン化して放電により閃光を発する閃光素子を有した発光装置（エレクトロニックフラッシュ、単に「フラッシュ」ともいう）が知られている。

また、カメラ付きの携帯電話が普及し、このような携帯電話では、一般に、単一の白色発光ダイオード（以下「白色ＬＥＤ」という）により省スペースで被写体を照明して撮影するようになっている。例えば、昼光に比べて暗い室内照明の下で撮影を行う場合、まず、第１のボタン操作により白色ＬＥＤを予め発光させて被写体を照明しておき、次に、第２のボタン操作により被写体の撮影を行うようになっている。

特許文献１には、静止画の撮影時には短時間で高出力にて補助光を発光させて、動画撮影時には長時間で低出力にて補助光を発光させるようにしたものが記載されている。なお、特許文献１の図５及びその説明箇所には、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び、青色ＬＥＤをセットにして単一の白色発光可能な発光素子を構成し、赤色、緑色及び青色の各ＬＥＤについて単位時間あたりの発光量に差を持たせるために、電気的に並列に接続した各ＬＥＤごとに別々に電流値を調節することが記載されている。
特開２００３−３０７７７１号公報

撮影装置の軽薄短小化を図ろうとした場合、フラッシュと比較して白色ＬＥＤが有利ではあるが、暗い照明下において、単一の白色ＬＥＤでは十分な明るさが得られないという問題がある。この明るさの問題を解決するために互いに照射範囲が異なる複数の白色ＬＥＤを配設して、同時に発光させたいが、複数の白色ＬＥＤを同時に発光させると、発光個数に応じて電力消費が大きくなってしまうという問題がある。特に、撮影以外に通話やデータ通信にも用いる携帯電話では、たとえ明るい照明光が得られたとしても、その結果、電池電圧の低下で通話やデータ通信ができなくなってしまうのでは、実用に耐えないことになる。

すなわち、互いに照射範囲が異なる複数の白色ＬＥＤを同時発光して被写体に補助光を確実に照射しようとすれば電力を消費してしまうことになり、省電力を図ろうとすれば被写体に補助光を確実に照射することができないというトレードオフの問題があった。

なお、単一の白色ＬＥＤを設けた場合には、そのひとつの白色ＬＥＤに対して電流制御を行うだけで済むが、互いに照射範囲が異なる複数の白色ＬＥＤを設けた場合、各照射範囲ごとに発光量が異なると撮影して得られた画像に輝度むらが発生してしまうため、電流制御が複雑になる。

特許文献１には、互いに照射範囲が異なるように配設した複数の白色ＬＥＤをどのように電流制御するかについて記載がない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、互いに照射範囲が異なる複数の発光素子を同時に発光させる際に、撮影して得られる画像の品質を低下させることなく、被写体に効率良く補助光が照射されるとともに省電力にすることができる発光装置及び撮影装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、撮影対象の被写体に補助光を照射する発光装置において、互いに照射範囲が異なるように配置された複数の発光素子を電気的に直列に接続するとともに、前記発光素子の発光個数を切り替える切替手段を設けた構成になっている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、一定の電圧を出力する電源手段を備え、前記切替手段は、それぞれ並列に設けられた複数のスイッチ回路であって、前記電源手段から一端に定電圧が印加されるとともに、他端が前記直列接続された複数の発光素子のうちの所定の位置の発光素子に接続された複数のスイッチ回路からなり、前記複数のスイッチ回路は、前記発光素子の発光個数に関わらず該発光素子に流れる電流を一定に保つためのそれぞれ抵抗値の異なる分圧抵抗を有する構成になっている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、それぞれ電圧の異なる複数の定電圧を出力する電源手段を備え、前記切替手段は、それぞれ並列に設けられた複数のスイッチ回路であって、前記電源手段から一端にそれぞれ電圧の異なる定電圧が印加されるとともに、他端が前記直列接続された複数の発光素子のうちの所定の位置の発光素子に接続された複数のスイッチ回路からなり、前記電源手段は、前記発光素子の発光個数に関わらず該発光素子に流れる電流を一定に保つためのそれぞれ電圧の異なる定電圧を各スイッチ回路に印加する構成になっている。

前記発光素子は、例えば、請求項４に示すように、発光ダイオードを用いる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発光装置と、前記発光装置の切替手段に前記発光素子の発光個数を指示する指示手段と、前記発光素子からの補助光が照射された被写体を撮影する撮影手段を備えた構成になっている。

複数の発光素子の発光量を均一にしつつ補助光の全体の照射範囲を容易に切り替えできることになり、撮影して得られる画像の品質を低下させることなく、被写体に効率良く光が照射されるとともに省電力にすることができる。

以下、添付図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る一実施形態の撮影装置１００におけるＬＥＤ（発光ダイオード）群２１０と撮影レンズ１１０との位置関係を示す説明図である。

図１において、撮影装置１００の被写体撮影時に被写体と対向する面には、ＬＥＤ（発光ダイオード）群２１０及び撮影レンズ１１０が配設されている。ＬＥＤ群２１０は、撮影対象の被写体に補助光を照射するものであり、本実施形態では、２次元配列された複数の白色ＬＥＤからなる。これらの白色ＬＥＤは、互いに照射範囲の異なる補助光をそれぞれ発光する。互いの白色ＬＥＤの照射範囲の中心は異なっている。撮影レンズ１１０には、昼光、室内照明光その他の外光及びＬＥＤ群２１０の補助光が照射された被写体から、その被写体で反射した反射光が入射される。

ここで、白色ＬＥＤとは、白色光を発光可能なＬＥＤである。白色ＬＥＤには各種ある。第１に、元々単一のＬＥＤからなる白色ＬＥＤがあり、第２に、複数色（例えば、赤色、緑色及び青色の３原色）のＬＥＤをまとめて白色ＬＥＤとしたものがある。第２の種類のＬＥＤとしては、例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを１個ずつ用いて、全部を点灯させることにより白色を発光するようにしたものがあり、この白色ＬＥＤでは赤色、緑色及び青色の各ＬＥＤ間の発光量を調節することにより、外光の色温度に応じて白色以外の色の光を発光させることも可能である。以下では、同一の照射範囲を照射する単位を一単位とし、１個の白色ＬＥＤとして説明する。すなわち、前述の第２の種類の白色ＬＥＤでは赤色、緑色及び青色ＬＥＤの１セットで１個の白色ＬＥＤとする。また、以下では、白色ＬＥＤを単に「ＬＥＤ」ということもある。

なお、図１では、３行×３列の９個のＬＥＤからなるＬＥＤ群が例として示されているが、ＬＥＤの個数は本発明において特に限定されない。以下、説明の便宜上、９個以外の数のＬＥＤからなるＬＥＤ群を用いて説明をすることもある。

図２は、ＬＥＤ群２１０を有した発光装置２００の内部構成を示すブロック図である。

図２において、発光装置２００は、主として、ＬＥＤ群２１０、選択回路２２０、電源回路２３０、入出力回路２４０、及び、発光制御回路２５０によって構成されている。

選択回路２２０は、ＬＥＤ群２１０を構成する複数のＬＥＤの中から実際に発光させるＬＥＤを選択するものである。この選択回路２２０が、発光するＬＥＤを切り替えることにより、補助光の照射範囲が変更される。また、ＬＥＤの発光の開始及び停止の切り替えも選択回路２２０により行うようになっている。

電源回路２３０は、選択されたＬＥＤに対してその発光に必要な電力を所定電圧で供給するものである。なお、白色ＬＥＤは一般に電池からの供給電圧（例えば１．５Ｖ）より高い順方向電圧（例えば３．４Ｖ）を有し、特に後述するように直列接続した場合には、電池からの直接駆動が困難である。そこで、電源回路２３０は、入力電圧（電池からの電圧）を昇圧して、昇圧した出力電圧をＬＥＤ群２１０に供給する。また、電源回路２３０は、選択されたＬＥＤの両端での順方向電圧の電圧降下に対応して、安定化した出力電圧を、ノイズを低減した状態で、ＬＥＤ群２１０に供給する。また、電源回路２３０は、各ＬＥＤに流れる電流値を制御するための制御端子を有しており、この制御端子を介して発光制御回路２５０からＬＥＤの電流値を変化させることにより、発光量を変更可能になっている。

入出力回路２４０は、後述のＣＰＵ（Central Processing Unit）からの各種の指示が入力されるとともに、ＣＰＵに対して発光装置２００の状態情報を出力するものである。発光装置２００に入力される指示としては、ＬＥＤ選択指示、発光量指示、発光開始指示、発光停止指示が含まれる。入力された指示は、発光制御回路２５０に与えられる。発光の準備として、充電開始指示の入力や、充電状態情報（例えば「充電中」及び「充電完了」を示す）の出力を行うようにしてもよい。

発光制御回路２５０は、入出力回路２４０を介して指示された内容に従って、選択回路２２０及び電源回路２３０を制御するものである。補助光の照射範囲の変更は、選択回路２２０を制御して発光すべきＬＥＤを選択することにより行われる。発光量の変更は、電源回路２３０の制御端子を介して電源回路２３０を制御してＬＥＤへの供給電圧を変化させることにより行う。また、選択回路２２０を制御して選択回路２２０が分圧抵抗の抵抗値を変化させ、ＬＥＤへの分圧を変化させることにより発光量の変更を行うようにしてもよい。

また、ＬＥＤ群２１０の発光開始及び発光停止のタイミングは、入出力回路２４０に入力された発光開始指示及び発光停止指示に従って、発光制御回路２５０が選択回路２２０を制御することにより行われる。

図３（ａ）は、３行×３列の９個のＬＥＤ１１、１２、１３、２１、２２、２３、３１、３２、３３を電気的に直列接続してなるＬＥＤ群２１０及び選択回路２２０ａを示す図である。

なお、説明の便宜上、ＬＥＤ群２１０を構成する各ＬＥＤは、直列接続した順に、「第１のＬＥＤ」２２、「第２のＬＥＤ」２１、「第３のＬＥＤ」２３、「第４のＬＥＤ」１２、「第５のＬＥＤ」３２、「第６のＬＥＤ」１１、「第７のＬＥＤ」１３、「第８のＬＥＤ」３１及び「第９のＬＥＤ」３３と称する。

図３（ａ）において、選択回路２２０ａは、トランジスタからなる第１乃至４のスイッチ素子７１、７２、７３、７４と、それぞれ抵抗値の異なる第１乃至４の分圧抵抗８１、８２、８３、８４を含んで構成されている。各スイッチ素子７１乃至７４のエミッタ端子は、それぞれ電源回路２３０に接続されている。また、各スイッチ素子７１乃至７４のベース端子は、それぞれ発光制御回路２５０に接続されており、各スイッチ素子７１乃至７４をオン状態及びオフ状態のいずれに設定するかを切り替える信号（オンオフ信号）が発光制御回路２５０から入力されるようになっている。分圧抵抗８１乃至８４は、電源回路２３０からの供給電圧を分圧して、選択された各ＬＥＤに所定電圧を加えるものである。各分圧抵抗８１乃至８４の一端は各スイッチ素子７１乃至７４のコレクタ端子に接続され、他端は直列接続されたＬＥＤ群２１０のそれぞれ所定位置に接続されている。

第１のスイッチ素子７１は、図３（ｂ）に示すように９個のＬＥＤ１１、１２、１３、２１、２２、２３、３１、３２、３３を発光させる場合にオン状態に切り替えるものである。また、第２のスイッチ素子７２は、図３（ｃ）に示すように５個のＬＥＤ１２、２１、２２、２３、３２を発光させる場合にオン状態に切り替えるものである。また、第３のスイッチ素子７３は、図３（ｄ）に示すように３個のＬＥＤ２１、２２、２３を発光させる場合にオン状態に切り替えるものである。また、第４のスイッチ素子７４は、図３（ｅ）に示すように１個のＬＥＤ２２のみを発光させる場合にオン状態に切り替えるものである。

第１の分圧抵抗８１は、一端が第１のスイッチ素子７１に接続され、他端が第９のＬＥＤ３３に接続されている。第２の分圧抵抗８２は、一端が第２のスイッチ素子７２に接続され、他端が第５のＬＥＤ３２及び第６のＬＥＤ１１の接続点に接続されている。第３の分圧抵抗８３は、一端が第３のスイッチ素子７３に接続され、他端が第３のＬＥＤ２３及び第４のＬＥＤ１２の接続点に接続されている。第４の分圧抵抗８４は、一端が第４のスイッチ素子７４に接続され、他端が第１のＬＥＤ２２及び第２のＬＥＤ２１の接続点に接続されている。

ＬＥＤの発光個数に関らず各ＬＥＤに流れる電流を一定に保つため、分圧抵抗８１乃至８４の抵抗値Ｒ（ｉ）は、数式１を満たすようになっている。
［数式１］
Ｒ（ｉ）＝（Ｖ₀−Ｖｆ×ｎ（ｉ））／Ｉ
ここで、ｉはスイッチ素子及び分圧抵抗のインデックス（ｉ＝１、２、３、４）、Ｖ₀は電源回路２３０の所定の供給電圧（例えば３５Ｖ）、ＶｆはＬＥＤの規定の順方向電圧（例えば３．４Ｖ）、ｎ（ｉ）はＬＥＤの発光個数、Ｒ（ｉ）は各分圧抵抗の抵抗値、ＩはＬＥＤに流す定電流値（例えば１５ｍＡ）である。

図２と図３（ａ）との対応関係を簡単に説明すると、図２の選択回路２２０は、図３（ａ）において、それぞれ並列に設けられた複数のスイッチ回路（それぞれ第１のスイッチ素子７１及び第１の分圧抵抗８１、第２のスイッチ素子７２及び第２の分圧抵抗８２、第３のスイッチ素子７３及び第３の分圧抵抗８３、第４のスイッチ素子７４及び第４の分圧抵抗８４からなる）２２０ａによって構成されている。各スイッチ回路は、電源回路２３０から一端に定電圧が印加されるとともに、他端が直列接続されたＬＥＤ群２１０の所定の位置のＬＥＤに接続されている。また、各スイッチ回路は、ＬＥＤの発光個数に関わらず各ＬＥＤに流れる電流を一定に保つためのそれぞれ抵抗値の異なる分圧抵抗８１乃至８４を有している。

図４（ａ）及び（ｂ）は、他の例の選択回路２２０ｂ及び２２０ｃをそれぞれ示す。

図４（ａ）の選択回路２２０ｂは、図３（ａ）に示した第１乃至４のスイッチ素子７１乃至７４と、共通の分圧抵抗８０を含んで構成されている。なお、図４（ａ）では第２のスイッチ素子７２及び第３のスイッチ素子７３の図示を省略している。ＬＥＤの発光個数に関らず各ＬＥＤに流れる電流を一定に保つため、電源回路２３０の供給電圧Ｖ（ｉ）は、数式２を満たすようにして、各スイッチ素子７１乃至７４のエミッタ端子にそれぞれ印加される。
［数式２］
Ｖ（ｉ）＝Ｖｆ×ｎ（ｉ）＋Ｒ×Ｉ
ここで、ｉはスイッチ素子及び分圧抵抗のインデックス（ｉ＝１、２、３、４）、ＶｆはＬＥＤの規定の順方向電圧（例えば３．４Ｖ）、ｎ（ｉ）はＬＥＤの発光個数、Ｒは共通の分圧抵抗８０の抵抗値、ＩはＬＥＤに流す定電流値（例えば１５ｍＡ）である。

図２と図４（ａ）との対応関係を簡単に説明すると、図２の選択回路２２０は、図４（ａ）において、それぞれ並列に設けられた複数のスイッチ回路（それぞれ第１のスイッチ素子７１、第２のスイッチ素子７２、第３のスイッチ素子７３、及び、第４のスイッチ素子７４からなる）２２０ｂによって構成されている。各スイッチ回路は、電源回路２３０から一端にそれぞれ電圧の異なる定電圧が印加されるとともに、他端が直列接続されたＬＥＤ群２１０のＬＥＤのうちの所定の位置のＬＥＤに接続されている。また、電源回路２３０は、ＬＥＤの発光個数に関わらず各ＬＥＤに流れる電流を一定に保つためのそれぞれ電圧の異なる定電圧を各スイッチ回路に印加する。

図４（ｂ）の選択回路２２０ｃは、図３（ａ）に示した第１乃至４のスイッチ素子７１乃至７４と、第１乃至４の分圧抵抗８５乃至８８からなる。なお、第２のスイッチ素子７２、第３のスイッチ素子７３、及び、第２の分圧抵抗、第３の分圧抵抗は図示を省略している。分圧抵抗８５乃至８８は、ＬＥＤの発光個数に関らず各ＬＥＤに流れる電流を一定に保つような抵抗値を有している。

図２と図４（ｂ）との対応関係を簡単に説明すると、図２の選択回路２２０は、図４（ｂ）において、それぞれ並列に設けられた複数のスイッチ回路（それぞれ第１のスイッチ素子７１及び第１の分圧抵抗８５、第２のスイッチ素子７２及び第２の分圧抵抗８６、第３のスイッチ素子７３及び第３の分圧抵抗８７、第４のスイッチ素子７４及び第４の分圧抵抗８８）からなる。各スイッチ回路は、一端が電源回路２３０に接続されるとともに、他端が直列接続されたＬＥＤ群２１０の所定の位置のＬＥＤに接続されている。また、各スイッチ回路は、ＬＥＤの発光個数に関わらず各ＬＥＤに流れる電流を一定に保つためのそれぞれ抵抗値の異なる分圧抵抗８５乃至８８を有している。

図５は、ＬＥＤ群２１０が６行×５列の３０個のＬＥＤからなる場合について、各種のＬＥＤ選択例を示す説明図である。なお、以下の図５の説明においては、各行は上から順に「第１行」乃至「第６行」、各列は左から順に「第１列」乃至「第５列」と称する。

図５（ａ）は第１乃至５行（すなわち上５行）について全列のＬＥＤを、図５（ｂ）は第２乃至６行（すなわち下５行）について全列のＬＥＤを、図５（ｃ）は第２乃至４行の第２乃至４列のＬＥＤを、図５（ｄ）は第３乃至５行の第２乃至４列のＬＥＤを、図５（ｅ）は第３行第３列のＬＥＤのみを、図５（ｆ）は第３行の全列のＬＥＤを、図５（ｇ）は全行全列のＬＥＤを、それぞれ選択して点灯した状態を示す。このようなＬＥＤの選択は、前述した入出力回路２４０に入力されたＬＥＤ選択指示に従って、発光制御回路２５０が選択回路２２０を制御することにより行われる。

入出力回路２４０に入力されるＬＥＤ選択指示の態様については、第１に、ＬＥＤ単位でどのＬＥＤを点灯するかを指示する態様と、第２に、ＬＥＤの選択パターン（例えば図５（ａ）乃至図５（ｇ）それぞれに示す各パターン）に付与した識別情報で指示する態様がある。具体的には、第１の態様では、図５（ｃ）の場合、第２乃至４行の第２乃至４列のＬＥＤを選択することをＬＥＤ単位で指示する。詳細には、例えば、１個のＬＥＤにそれぞれ１ビットを割り当てて、ビット単位で「１」（発光）又は「０」（非発光）を示すビット列データにより指示する。第２の態様では、例えば図５（ｃ）の選択パターン（第２乃至４行の第２乃至４列を発光するパターン）に付与された識別番号で指示する。

なお、発光させる複数のＬＥＤは電気的に直列に接続する。ＬＥＤ間の電気的な接続形態を一形態に固定することが出来ない場合には、ＬＥＤ間の電気的な接続形態を切り替える。例えば、図５（ｆ）に示す状態でプレ発光（例えば自動焦点調節のためのプリ発光）を行う際には、第３行第１乃至５列のＬＥＤを電気的に直列接続した接続形態にして発光させて、図５（ｄ）に示す状態で本発光を行う際には、第３行第２乃至４列、第４行第２乃至４列、及び、第５行第２乃至４列のＬＥＤを電気的に直列接続した接続形態にして発光させる。

以上のように、本実施形態の発光装置２００は、全ＬＥＤを常時点灯するものではなく、必要なＬＥＤを、必要な発光量で、かつ、必要なタイミングで、必要な期間だけ、発光させる。

図６は、前述の発光装置２００を備えた撮影装置１００の内部構成の例を示すブロック図である。

図６において、撮影装置１００は、主として、発光装置２００、測距センサ１０２、撮影レンズ１１０、撮影レンズ駆動回路１１１、絞り１１２、絞り駆動回路１１３、撮像素子１１４、撮像素子駆動回路１１５、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）１１８、Ａ／Ｄ変換器１２０、タイミング発生回路１２２、メモリ１２４、デジタル信号処理回路１２６、ＣＰＵ１４０、積算回路１４２、液晶モニタ１５２、圧縮伸長回路１５４、記録部１５６、ＥＥＰＲＯＭ１６０、及び、操作部１７０によって構成されている。

被写体には、昼光や室内照明光等の外光に加えて、必要に応じて発光装置２００からの補助光が照射され、これらの光が被写体で反射される。被写体の反射光は撮影レンズ１１０及び絞り１１２を介して撮像素子１１４に入射し、撮像素子１１４の受光面には被写体像が結像される。

撮像素子１１４の受光面には、多数のフォトセンサが２次元配列されており、受光面に結像された被写体像は、各フォトセンサによって、その入射光量に応じた量の信号電荷に変換され、蓄積される。各フォトセンサに蓄積された電荷は、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アナログの画像信号として出力される。そして、撮像素子１１４から出力されたアナログの画像信号は、ＣＤＳ回路１１８によって各画素ごとにサンプリングホールドされ、Ａ／Ｄ変換器１２０によってアナログからデジタルに変換されて、一旦メモリ１２４に格納された後、デジタル信号処理回路１２６に入力される。なお、撮像素子を駆動する撮像素子駆動回路１１５、ＣＤＳ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がとられ、点順次の画像信号がデジタル信号処理回路１２６に入力されるようになっている。

デジタル信号処理回路１２６に入力された画像信号は、点順次から同時式に変換され、ホワイトバランス補正が施され、ガンマ補正が施され、更に、ＹＣ信号（輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂからなる）に変換される。

デジタル信号処理回路１２６から出力された画像信号は、液晶モニタ１５２に入力されて、画像が表示される。また、圧縮伸長回路１５４によって所定のフォーマットで圧縮された後、記録部１５６によりメモリカードなどの所定の記録媒体に画像データとして記録される。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によって伸長された後、液晶モニタ１５２に入力されて、画像が表示される。

操作部１７０は、撮影モード及び再生モードなどのモードを選択するためのボタン（モード切替ボタン）、ズーム指示を入力するためのボタン（ズームボタン）、撮影準備指示及び撮影開始指示を入力するためのボタン（シャッタボタン）、その他のユーザが指示を入力するための各種ボタンを含む。

ＣＰＵ１４０は、操作部１７０に入力された指示に基づいて撮影装置１００の各部を統括制御するとともに、自動焦点合わせ（ＡＦ）、自動露光（ＡＥ）、自動ホワイトバランス補正（ＡＷＢ）等に関する各種演算を行うようになっている。

本実施形態において、自動焦点調節は、シャッタボタンの半押し時（すなわち撮影準備指示の入力時）、測距センサ１０２によって測定した距離に基づいて、撮影レンズ駆動部１１１を介して撮影レンズ１１０を合焦位置に移動させる。なお、本実施形態では、被写体からの入射光量が不足している場合には、必要に応じて発光装置２００により自動焦点調節のためのプレ発光を行う。

自動焦点調節は、他に、コントラストＡＦにより行う方法もあり、コントラストＡＦでは、ＣＰＵ１４０は、シャッタボタンの半押し時には、Ｇ信号の高周波成分が最大になるように撮影レンズ駆動部１１１を介して撮影レンズ１１０を合焦位置に移動させる。

自動露光について説明すると、ＣＰＵ１４０は、撮影準備時には、画像信号を各Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）ごとに積算回路１４２で積算した積算値に基づいて被写体輝度（ＥＶ値）を求め、この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。そして、決定した絞り値に基づいて絞り駆動回路１１３を介して絞り１１２を駆動するとともに、撮影時には、決定したシャッタスピードに基づいて撮像素子駆動回路１１５を介して撮像素子１１４の露光期間を制御する。また、撮影時、被写体からの入射光量が不足している場合には、ＣＰＵ１４０は、発光装置２００に補助光を発光させて被写体に照射させる。

自動ホワイトバランス補正について説明すると、ＣＰＵ１４０は、色温度を検出し、その色温度に応じて色バランスを補正する。具体的には、１画面を複数のエリアに分割した各分割エリアごとに積算回路１４２が積算値を算出し、この積算値に基づいてＣＰＵ１４０が色温度を判定し、各Ｒ、Ｇ、Ｂごとのホワイトバランス補正値を算出して、デジタル信号処理回路１２６により画像信号に対して各Ｒ、Ｇ、Ｂごとに補正を施す。

また、ＣＰＵ１４０は、発光装置２００に対して、実際に発光させるＬＥＤの選択を指示するＬＥＤ選択指示、各ＬＥＤの発光量を指示する発光量指示、発光開始指示及び発光停止指示、その他の指示を行う。

まず、ＬＥＤ選択指示について、下記（制御１）乃至（制御５）に説明する。

（制御１） 撮影レンズ１１０の焦点距離を変化させて行うズーム（いわゆる光学ズーム）の場合、撮影レンズ１１０の焦点距離に基づいて、被写体の撮影範囲とその撮影範囲に相当する照射範囲を求め、その照射範囲に対応するＬＥＤを求めて、どのＬＥＤを発光させるかを示すＬＥＤ選択指示を発光装置２００に与える。

なお、撮影レンズ１１０の焦点距離は、一般に、操作部１７０によるユーザの設定操作に対応した撮影レンズ１１０のズーム位置により決定する。

例えば、ズーム位置として「ワイド」が設定されている状態では、図３（ｂ）に示すように全行全列のＬＥＤを発光させるように発光装置２００に指示し、ズーム位置として「テレ」が設定されている状態では、図３（ｃ）に示すように第１行第２列、第２行第１乃至３列、及び、第３行第２列のＬＥＤを発光させるように発光装置２００に指示する。

（制御２） 撮像素子１１４で撮像して得られた原画像から不要な部分を排除して必要な範囲のみ画像抽出すること（いわゆるトリミング）により行うズーム（いわゆる電子ズーム）の場合、トリミング範囲（画像抽出範囲である）に対応する照射範囲を求め、その照射範囲に対応するＬＥＤを求めて、どのＬＥＤを発光させるかを示すＬＥＤ選択指示を発光装置２００に与える。

例えば、電子ズームを行う旨の操作がされた場合、図３（ｂ）に示す第１乃至３行の第１乃至３列のＬＥＤ発光から、図３（ｅ）に示す第２行第２列のＬＥＤのみの発光に切り替えるように、発光装置２００にＬＥＤ選択指示を与える。

（制御３） 撮影レンズ１１０とＬＥＤの位置の差に起因して、被写体距離が変化することにより生じる撮影範囲と照明範囲とのズレを補正するように、すなわち被写体距離に関わらず撮影範囲と照明範囲とが略一致するように、被写体距離に基づいて発光させるＬＥＤを決定し、発光装置２００にＬＥＤ選択指示を与える。

被写体距離に基づく具体的な補正態様には各種ある。例えば、第１に、測距センサ１０２により被写体距離を測定して、測定により得られた被写体距離に基づいて実際に発光させるＬＥＤを決定する態様がある。第２に、操作部１７０でのユーザの設定操作により「マクロモード」（近距離撮影モード）が設定されているか否かに基づいて実際に発光させるＬＥＤを決定する態様がある。

例えば、発光装置２００が６行×５列のＬＥＤ群２１０を有し、「マクロモード」の解除状態において図５（ｃ）に示す第２乃至４行の第２乃至４列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示する場合、「マクロモード」の設定状態では図５（ｄ）に示す第３乃至５行の第２乃至４列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示する。

（制御４） 実際に被写体を撮影する本発光前にプレ発光を行うとき、本発光とは異なる限定された照射範囲となるように、プレ発光の種類に応じて実際に発光させるＬＥＤを決定して、発光装置２００にＬＥＤ選択指示を与える。

プレ発光の種類には各種ある。例えば、第１に、自動焦点調節のために行うプレ発光、第２に、赤目軽減のために行うプレ発光、第３に、撮影時の本発光量を決定するために行うプレ発光がある。

例えば、本発光の際には図３（ｂ）に示す全行全列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示し、自動焦点調節のためのプレ発光の際、及び、赤目軽減のためのプレ発光を行う際には、図３（ｄ）に示す第２行全列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示する。ここで、自動焦点調節のためのプレ発光では、自動焦点調節に用いる測距センサ１０２の受光領域に対応する照射範囲となるようにＬＥＤ選択指示を発光装置２００に与える。赤目軽減のためのプレ発光では、被写体の目及びその周囲が照射範囲となるようにＬＥＤ選択指示を発光装置２００に与える。したがって、補助光の照射が必要な各範囲が実際には異なるため、ＬＥＤの配列によっては、自動焦点調節のプレ発光と、赤目軽減のためのプレ発光とでは、発光させるＬＥＤのパターンを異ならせる。例えば、発光装置２００が６行×５列のＬＥＤ群２１０を有する場合、本発光の際には図５（ａ）に示す上５行全列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示し、自動焦点調節のためのプレ発光の際には図５（ｆ）に示す第３行全列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示し、赤目軽減のためのプレ発光を行う際には図５（ｃ）に示す第２乃至４行の第２乃至４列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示する。

（制御５） 発光装置２００を用いて光通信可能な外部機器（図示を省略）との間で光通信を行う場合には、撮影時とは異なり、限定された光通信用の照射範囲に光が照射されるように、ＬＥＤ選択指示を発光装置２００に与える。例えば、本発光時には図３（ｂ）に示す全行全列のＬＥＤ発光を発光装置２００に指示し、光通信時には図３（ｅ）に示す第２行第２列のみのＬＥＤ発光を発光装置２００に指示する。

次に、発光量指示について、下記（制御６）及び（制御７）に説明する。

（制御６） 前述の（制御１）の焦点距離に基づくＬＥＤ選択指示を行うとともに、撮影レンズ１１０の焦点距離、又は、撮影レンズ１１０のＦナンバに対応した発光量を決定し、該発光量を発光装置２００に指示する。なお、発光装置２００では、発光するＬＥＤと発光量とを同時に切り替え可能になっている。

具体的には、例えば、Ｆナンバ（f-number）と発光量とを関連付けてＥＥＰＲＯＭ１６０に予め登録しておき、ＥＥＰＲＯＭ１６０を参照して、焦点距離に対応するＦナンバを求め、次に、Ｆナンバに関連付けられた発光量を求めて、この発光量を発光装置２００に指示する。なお、Ｆナンバ（Ｆ_NO）、レンズの焦点距離（ｆ）、レンズの有効口径（Ｄ）には、Ｆ_NO＝ｆ／Ｄ、という関係がある。そこで、例えば、ＥＥＰＲＯＭ１６０には、Ｆナンバと発光量との対応関係を示すテーブル情報を記憶しておき、このテーブル情報を参照することにより、ズーム位置に対応するＦナンバを求めて、このＦナンバに関連する発光量を得る。ここで、発光量は、焦点距離を変化させても、撮像素子１１４で得られる画像の受光面積あたりの明るさ（輝度）を一定にする値を予め記憶しておくと、好ましい。

（制御７） 前述の（制御４）で説明したプレ発光の種類に応じたＬＥＤ選択指示を行うと同時に、プレ発光の種類に応じた発光量を発光装置２００に指示する。なお、発光装置２００では、発光するＬＥＤと発光量とを同時に切り替え可能になっている。

プレ発光の種類には各種ある。具体的には、自動焦点調節のために行うプレ発光、赤目軽減のために行うプレ発光等、プレ発光の種類ごとに、発光量をＥＥＰＲＯＭ１６０に予め登録しておき、プレ発光前にそのプレ発光の種類に対応する発光量をＥＥＰＲＯＭ１６０から読み出して発光装置２００に指示する。

次に、発光タイミング指示について、下記（制御８）に示す。

（制御８） 発光装置２００に発光をさせる際、その発光開始及び発光停止を指示する。前述の（制御４）及び（制御７）で説明したプレ発光の場合には、一般に、撮影時の本発光と比較して発光期間を短くしても差し支えないため、本発光より短い発光期間となるように発光装置２００に発光開始及び発光停止を指示して、省電力を図る。

また、本発光においては、撮像素子１１４の電荷蓄積の開始時に発光開始して、電荷蓄積の終了時に発光停止するように発光装置２００に指示する。

また、発光装置２００の充電完了を待ってから発光開始を指示する必要がある場合には、発光装置２００から状態情報を取得して、この状態情報により充電完了したことを確認してから発光装置２００に発光開始を指示する。

次に、本実施形態の撮影装置における撮影処理の流れの一例について図７を用いて概略を説明する。なお、ここでは静止画撮影について説明する。

ユーザにより操作部１７０でズーム操作がされると、ＣＰＵ１４０によって、焦点距離（又はトリミング範囲）が求められる（ステップＳ２）。すなわち、光学ズームであれば、ユーザの操作に応じた焦点距離を求める。また、電子ズームであれば、ユーザの操作に応じたトリミング範囲を求める。光学ズーム及び電子ズームの並用であれば、焦点距離及びトリミング範囲の両方を求める。

シャッタボタンが半押しされると、ＣＰＵ１４０は、自動焦点調節のためのプレ発光が必要であると判断した場合、そのプレ発光のＬＥＤ選択指示及び発光量指示を発光装置２００に与えるとともに（ステップＳ１２）、発光開始指示を与える（ステップＳ１４）。発光装置２００は、指示されたＬＥＤを選択し、指示された発光量で、発光させる。なお、発光させるＬＥＤとしては、測距センサ１０２の受光範囲に対応する照射範囲でＬＥＤが選択され、また、発光量としては、プレ発光用の発光量が指示される。また、ＣＰＵ１４０は、測距センサ１０２から被写体距離を取得した後（ステップＳ１６）、発光停止指示を発光装置２００に与える（ステップＳ１８）。ここで、本発光より短い発光期間となるように発光停止指示が与えられる。また、ＣＰＵ１４０の制御により、ＡＥ処理、ＡＦ処理及びＡＷＢ処理が行われる。

シャッタボタンが全押しされると、ＣＰＵ１４０は、被写体撮影のための発光（本発光）が必要であると判断した場合、その本発光のためのＬＥＤ選択指示及び発光量指示を発光装置２００に与えるとともに（ステップＳ２２）、発光開始指示を与える（ステップＳ２４）。発光装置２００は、指示されたＬＥＤを選択し、指示された発光量で、発光させる。なお、発光させるＬＥＤとしては、焦点距離（又はトリミング範囲）、及び、被写体距離に基づいて決定されたＬＥＤの選択が指示され、また、発光量としては、被写体距離（又はＦナンバ）に基づいて決定された発光量が指示される。

なお、赤目軽減のためのプレ発光を行わないで本発光を行ったものとして説明したが、赤目軽減発光が予め設定操作されている場合には、実際には、本発光処理の開始（ステップＳ２２）の前に、更に赤目軽減のためのプレ発光を行い、このプレ発光に続いて本発光が開始される。

撮像素子１１４で撮像された被写体画像は、一旦メモリ１２４に格納される。（ステップＳ２６）。また、発光停止指示が発光装置２００に与えられる（ステップＳ２８）。メモリ１２４に格納された被写体画像は、所定の信号処理が施された後、記録部１５６によってメモリカード等の記録媒体に記録される
以上、本発明の発光装置及び撮影装置をデジタルカメラに適用した場合を例に説明したが、本発明はデジタルカメラに限定されるものではない。動画撮影専用のビデオカメラや、カメラ付き携帯電話に本発明を適用してよいのはもちろんである。また、銀塩カメラにも本発明を適用可能である。

本発明に係る一実施形態の撮影装置の撮影レンズとＬＥＤ群の位置関係を示す説明図 本発明に係る一実施形態の発光装置の内部構成を示すブロック図 選択回路の例及びＬＥＤの選択の例を示す図 選択回路の他の例を示す図 ＬＥＤの選択の他の例を示す図 本発明に係る一実施形態の撮影装置の内部構成を示すブロック図 撮影時の処理の流れの一例を示す概略フローチャート

符号の説明

１０２…測距センサ、１１０…撮影レンズ（撮影手段）、１１４…撮像素子（撮影手段）、１２２…タイミング発生回路、１２４…メモリ、１２６…デジタル信号処理回路、１４０…ＣＰＵ（指示手段）、１５２…液晶モニタ、１５４…圧縮伸長回路、１５６…記録部、１６０…ＥＥＰＲＯＭ、１７０…操作部、２００…発光装置、２１０…発光装置のＬＥＤ群、２２０、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ…発光装置の選択回路（切替手段）、２３０…発光装置の電源回路、２４０…発光装置の入出力回路、２５０…発光装置の発光制御回路、１１、１２、１３、２１、２２、３１、３２、３３…ＬＥＤ、７１、７２、７３、７４…スイッチ素子（スイッチ回路）、８１、８２、８３、８４…分圧抵抗（スイッチ回路）

Claims (5)

1. 撮影対象の被写体に補助光を照射する発光装置において、
   互いに照射範囲が異なるように配置された複数の発光素子を電気的に直列に接続するとともに、
   前記発光素子の発光個数を切り替える切替手段を設けたことを特徴とする発光装置。
2. 一定の電圧を出力する電源手段を備え、
   前記切替手段は、それぞれ並列に設けられた複数のスイッチ回路であって、前記電源手段から一端に定電圧が印加されるとともに、他端が前記直列接続された複数の発光素子のうちの所定の位置の発光素子に接続された複数のスイッチ回路からなり、
   前記複数のスイッチ回路は、前記発光素子の発光個数に関わらず該発光素子に流れる電流を一定に保つためのそれぞれ抵抗値の異なる分圧抵抗を有することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. それぞれ電圧の異なる複数の定電圧を出力する電源手段を備え、
   前記切替手段は、それぞれ並列に設けられた複数のスイッチ回路であって、前記電源手段から一端にそれぞれ電圧の異なる定電圧が印加されるとともに、他端が前記直列接続された複数の発光素子のうちの所定の位置の発光素子に接続された複数のスイッチ回路からなり、
   前記電源手段は、前記発光素子の発光個数に関わらず該発光素子に流れる電流を一定に保つためのそれぞれ電圧の異なる定電圧を各スイッチ回路に印加することを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記発光素子が発光ダイオードである請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の発光装置と、
   前記発光装置の切替手段に前記発光素子の発光個数を指示する指示手段と、
   前記発光素子からの補助光が照射された被写体を撮影する撮影手段と、
   を備えたことを特徴とする撮影装置。
   

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