JP4604644B2

JP4604644B2 - 撮影用照明装置およびカメラ

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Publication number: JP4604644B2
Application number: JP2004306955A
Authority: JP
Inventors: 照祥陳
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: US7606480B2; JP2006119350A; CN100552559C; CN1763645A; US20060087253A1

Description

本発明は、撮影時に被写体を照明する照明装置に関する。

撮影時に被写体を照明する照明装置において、Ｘｅ放電管で構成される放電制御型光源と、ＬＥＤで構成される電流制御型光源とを備えるものが知られている（特許文献１参照）。両光源は点灯方式が異なるため、通常、Ｘｅ放電管の放電制御とＬＥＤの駆動制御とはそれぞれ別個に行われる。特許文献１の図７には、電源電池Ｅに並列接続されたＸｅ放電管用の回路ブロックおよびＬＥＤ発光ユニット用の回路ブロックが開示され、前者がＸｅ放電管の放電制御を、後者がＬＥＤの駆動制御を行っている。

特開平１０−２０６９４２号公報

上記構成では、放電制御型光源および電流制御型光源のそれぞれに専用の回路ブロックが必要であり、コスト上昇に加えて照明装置の大型化や質量の増加の要因となってしまう。

請求項１に記載の発明による撮影用照明装置は、撮影用の照明光を発する放電制御型の第１の照明手段と、撮影用の照明光を発する電流制御型の第２の照明手段と、前記第１及び第２の照明手段の各々に発光指示信号を送信する発光指示手段と、電池電圧を昇圧する昇圧回路と前記昇圧回路により昇圧された高電圧で充電される第１及び第２の容量性素子とを含む高電圧発生回路と、前記高電圧により充電された前記第１の容量性素子の蓄積エネルギーを用いて前記第１の照明手段を放電発光させる発光制御回路と、前記高電圧により充電された前記第２の容量性素子の蓄積エネルギーを用いて前記第２の照明手段へ定電流を供給して所定の一定輝度で発光させる電流制御回路とを備え、前記発光指示手段は、前記第１の照明手段を発光させると同時に前記第２の照明手段も発光させるように、前記第１及び第２の照明手段の各々に前記発光指示信号を送信することを特徴とする。

本発明によれば、放電制御型の第１の照明手段の放電発光に必要な高電圧を発生する高電圧発生回路で発生された高電圧を用いて、電流制御型の第２の照明手段へ必要な電流を供給するようにしたので、放電発光用の高電圧を電流制御型の照明手段に共用でき、撮影用照明装置の小型化および質量の低減が図れる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態による照明装置を装着したカメラシステムの外観図である。図１において、カメラ本体１０に交換可能な撮影レンズ２０が装着されている。カメラ本体１０の被写体側から見て左上部にレリーズボタン１１が設けられ、カメラ本体１０の中央上部に配設されているアクセサリシュー（不図示）に、照明装置３０が装着されている。

図２は、図１のカメラシステムの要部構成を説明するブロック図である。図２において、照明装置３０はキセノン（Ｘｅ）放電管３２、主コンデンサ（ＭＣ）３３、充電（電圧）検出回路３４、およびＬＥＤ（発光ダイオード）４２を有する。照明装置３０は、アクセサリシューに備えられている通信用端子３１を介してＸｅ放電管３２やＬＥＤ４２の発光開始や発光終了を指示するタイミング信号、発光量を指示する信号、発光準備中（充電中）や発光準備完了を示す信号などをＣＰＵ１０１との間で送受信する。なお、カメラ本体１０に照明装置３０による発光を禁止する設定が行われている場合には、ＣＰＵ１０１が発光を指示する信号を照明装置３０へ出力しないように構成されている。

ＣＰＵ１０１はＡＳＩＣなどによって構成される。ＣＰＵ１０１は、後述する各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。

撮影レンズ２０（図１）を通過してカメラ本体１０に入射した被写体光束は、シャッタユニット１０５を介してＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される撮像素子（不図示）に導かれる。シャッタユニット１０５は、撮影時にＣＰＵ１０１からの指令に応じて所定のタイミングでシャッタ幕を開き、シャッタ速度に対応する露光時間が経過するとシャッタ幕を閉じる。

操作部材１０７はレリーズボタン１１（図１）に連動するレリーズスイッチ、および各種設定を行う操作スイッチ群を含み、操作内容に応じた操作信号をＣＰＵ１０１へ出力する。たとえば、照明装置３０に対する発光許可／発光禁止、および赤目軽減発光などの設定操作に応じて設定操作信号をＣＰＵ１０１へ出力する。

測距装置１０２は、撮影レンズ２０による焦点位置の調節状態を検出し、検出信号をＣＰＵ１０１へ出力する。焦点調節情報の取得は、たとえば、周知の位相差検出方式によって行う。具体的には、撮影レンズ２０の異なる領域を介して入射される２つの焦点検出用光束について、それぞれ不図示のイメージセンサーアレイＡ、およびイメージセンサーアレイＢ上に結像させる。これらイメージセンサーアレイＡ、Ｂに結像した一対の被写体像は、撮影レンズ２０が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に予定焦点面より後ろに被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。予定焦点面において被写体の鮮鋭像を結ぶ合焦時には、イメージセンサーアレイＡ、Ｂ上の一対の被写体像が相対的に一致する。したがって、一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズ２０の焦点調節状態、すなわちデフォーカス量が得られる。

ＣＰＵ１０１はレンズ駆動ユニット１０４へ指令を送り、上記デフォーカス量に応じて撮影レンズ２０内のフォーカスレンズ（不図示）を光軸方向に進退駆動させ、撮影レンズ２０の焦点位置を調節する。なお、測距装置１０２による焦点検出信号は主要被写体までの距離（撮影距離）に対応する距離情報となる。

測光装置１０３は、撮影レンズ２０を通して被写体光量を検出し、検出信号をＣＰＵ１０１へ出力する。ＣＰＵ１０１は、この検出信号を用いて被写体輝度を算出し、算出した輝度情報を用いて露出演算を行う。

図３は、照明装置３０の詳細なブロック図である。照明装置３０は、昇圧回路３５と、ダイオード３６と、充電検出回路３４と、主コンデンサ３３と、キセノン放電管（発光管）３２およびトリガー回路３９で構成される第一発光部と、第一発光制御部３７と、スイッチング素子３８と、ｎ個のＬＥＤ４２１〜４２ｎで構成される第二発光部と、第二発光制御部４０とを含み、電池Ｅから供給される電力で駆動される。ＬＥＤ４２１〜４２ｎは図２のＬＥＤ４２に対応する。

図３において、照明装置３０のメインスイッチ（不図示）がオンされ、端子３１ａを介して昇圧開始信号が入力されると、昇圧回路３５が電池Ｅによる電圧を昇圧（たとえば、３３０Ｖ）する。昇圧回路３５はＤＣ−ＤＣコンバータであり、フォワード方式の回路構成でも、フライバック方式の回路構成でもよい。主コンデンサ３３は、昇圧後の電圧でダイオード３６を介して充電される。充電検出回路３４は、主コンデンサ３３の充電電圧が所定電圧Ｖ_Eに達すると不図示のパイロットランプを点灯させるとともに、発光準備完了を示す信号を端子３１ｂを介してカメラ本体１０のＣＰＵ１０１（図２）へ送信する。端子３１ａおよび端子３１ｂは、後述する端子３１ｃ１および３１ｃ２とともに図２の端子３１を構成する。

キセノン放電管３２は以下のように放電制御される。カメラ本体１０のＣＰＵ１０１から端子３１ｃ１を介して発光指示の信号が送信されると、第一発光制御部３７がスイッチング素子３８をオンさせる。スイッチング素子３８は、たとえば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)によって構成される。トリガー回路３９は、スイッチング素子３８がオンされるとトリガー用の電圧を発生し、このトリガー電圧をキセノン放電管３２のトリガー電極（不図示）へ印加する。印加されたトリガー電圧によってキセノン放電管３２内でキセノンガスが励起され、極短い期間中数十Ａ〜百Ａ以上の発光電流がキセノン管を流れ、キセノン放電管３２が閃光発光する。すなわち、主コンデンサ３３内に蓄積されていた電気エネルギーがキセノン放電管３２を通じて放電される。

キセノン放電管３２は、スイッチング素子３８がオンすると直ちに発光を開始し、その発光強度は最大値まで上昇する。発光強度は主コンデンサ３３内の蓄積エネルギーの減少とともに低下し、主コンデンサ３３の蓄積エネルギーが空になると発光が終了する。一般に、発光強度が最大値の１／２に減少するまでの時間が閃光時間と呼ばれ、放電発光が終了するまでの時間が全発光時間と呼ばれる。なお、実際の撮影時には、調光用測光装置（不図示）で検出される検出信号の積算値に基づいて発光量を制御する調光発光が行われる。この場合には、全発光時間が経過する前にキセノン放電管３２への電力供給が停止されることにより、キセノン放電管３２内の放電発光が停止され、キセノン放電管３２が発する光量が所定光量に制御される。なお、キセノン放電管３２の発光を停止させるための回路は図３において省略されている。

ｎ個のＬＥＤ４２１〜４２ｎは直列に接続されており、以下のように駆動制御される。ＬＥＤ４２１〜４２ｎは同種のＬＥＤによって構成され、ＬＥＤの順方向電圧をＶｆで表す場合に、(ｎ×Ｖｆ)＜Ｖ_E（Ｖ）が成立する。(ｎ×Ｖｆ)の値は、少なくとも主コンデンサ３３の充電電圧より低くなるように構成されている。

第二発光制御部４０は定電流駆動回路によって構成される。カメラ本体１０のＣＰＵ１０１から端子３１ｃ２を介して発光指示の信号および光量指示の信号が送信されると、第２発光制御部４０は、指示内容に基づいてＬＥＤ４２１〜４２ｎへ供給する電流値を決定し、決定した値の電流を流す。これにより、主コンデンサ３３内に蓄積されたエネルギーによる電流でＬＥＤ４２１〜４２ｎが駆動され、ＬＥＤ４２１〜４２ｎが所定輝度で発光する。第二発光制御部４０は、カメラ本体１０のＣＰＵ１０１から端子３１ｃ２を介して発光終了の信号が送信されると、ＬＥＤ４２１〜４２ｎに対する電流駆動を終了する。以上により、ＬＥＤ４２１〜４２ｎから発する光量が制御される。

ＬＥＤ４２１〜４２ｎによる発光輝度と駆動電流との関係は、あらかじめ実測結果がテーブル化され第二発光制御部４０内の不揮発性メモリ（不図示）に格納されている。第二発光制御部４０は、発光輝度を引数として上記テーブルを参照して必要な駆動電流を決定する。

なお、照明装置３０の発光が許可されている場合にキセノン放電管３２を発光させるか、ＬＥＤ４２１〜４２ｎを発光させるかを決定する発光モードの設定は、カメラ本体１０側のメニュー設定もしくは操作部材１０７による操作などによって行われる。ＣＰＵ１０１は、発光モードの設定内容に応じて第一発光部に対する発光指示の信号を送信したり、第二発光部に対する発光指示の信号を送信したりする。

以上説明した第一の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）キセノン放電管３２を含む第一発光部と、ＬＥＤ４２１〜４２ｎを含む第二発光部とで昇圧回路３５および主コンデンサ３３を共用するようにしたので、第一発光部および第二発光部のそれぞれに昇圧回路および主コンデンサを設ける場合に比べて、照明装置の小型化や質量の低減、コスト低減にも効果が得られる。

（２）昇圧回路３５により昇圧され、主コンデンサ３３に蓄積された高電圧エネルギーによる電流でＬＥＤ４２１〜４２ｎを駆動するので、ｎ個のＬＥＤによる順方向電圧（ｎ×Ｖｆ）よりも昇圧回路３５による昇圧電圧値を高く設定しておくことで、直列に接続したｎ個のＬＥＤ４２１〜４２ｎを安定に駆動できる。とくに、ｎの値が大きく多数個のＬＥＤを直列接続する場合に有効である。また、ＬＥＤ４２１〜４２ｎを直列接続することにより、全てのＬＥＤに流れる電流値が同一値に揃えられるため、ＬＥＤごとの発光輝度のばらつきを低減でき、照明むらを抑えた照明光が得られる。

（第二の実施形態）
キセノン放電管３２を含む第一発光部と、ＬＥＤ４２１〜４２ｎを含む第二発光部とをともに発光させる場合に好適な第二の実施形態による照明装置３０について、図４に示す詳細なブロック図を参照して説明する。図３に比べて、第二発光部用に主コンデンサ３３Ｂおよびダイオード３６Ｂが追加されている点が異なるので、これら相違点を中心に説明する。

図４において、照明装置３０のメインスイッチ（不図示）がオンされ、端子３１ａを介して昇圧開始信号が入力されると、昇圧回路３５が電池Ｅによる電圧を昇圧（たとえば、３３０Ｖ）する。第一の主コンデンサ３３は、ダイオード３６を介して昇圧後の電圧で充電され、第二の主コンデンサ３３Ｂは、ダイオード３６Ｂを介して昇圧後の電圧で充電される。

キセノン放電管３２は、カメラ本体１０のＣＰＵ１０１から端子３１ｃ１を介して発光指示の信号が送信されると、第一の主コンデンサ３３内に蓄積されていた電気エネルギーを用いて放電発光する。

ＬＥＤ４２１〜４２ｎは、カメラ本体１０のＣＰＵ１０１から端子３１ｃ２を介して発光指示の信号および光量指示の信号が送信されると、第二の主コンデンサ３３Ｂ内に蓄積されていた電気エネルギーを用いて発光する。

照明装置３０の発光が許可されている場合にキセノン放電管３２およびＬＥＤ４２１〜４２ｎをともに発光させる発光モードの設定は、カメラ本体１０側のメニュー設定もしくは操作部材１０７による操作などによって行われる。ＣＰＵ１０１は、発光モードの設定内容に応じて第一発光部および第二発光部に対する発光指示の信号をそれぞれ送信する。

以上説明した第二の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）キセノン放電管３２を含む第一発光部と、ＬＥＤ４２１〜４２ｎを含む第二発光部とで昇圧回路３５を共用するようにしたので、第一発光部および第二発光部のそれぞれに昇圧回路を設ける場合に比べて、照明装置の小型化や質量の低減、コスト低減にも効果が得られる。

（２）昇圧回路３５により昇圧され、第二の主コンデンサ３３Ｂに蓄積された高電圧エネルギーによる電流でＬＥＤ４２１〜４２ｎを駆動するので、第一の実施形態と同様に、直列に接続したｎ個のＬＥＤ４２１〜４２ｎを安定に駆動できる（ただし、ｎ個のＬＥＤによる順方向電圧（ｎ×Ｖｆ）よりも昇圧回路３５による昇圧電圧値を高くする）上に、ＬＥＤごとの発光輝度のばらつきを低減できる。

（３）キセノン放電管３２を含む第一発光部用と、ＬＥＤ４２１〜４２ｎを含む第二発光部用とにそれぞれ主コンデンサ３３、３３Ｂを設けたので、第一発光部および第二発光部をともに発光させる場合において、たとえば、第一の主コンデンサ３３の蓄積エネルギーが空になった場合でも、第二の主コンデンサ３３Ｂに蓄積エネルギーが残存していれば第二発光部を継続して発光させることができる。

上述したＬＥＤの数ｎは２個でも１０個でもよく、順方向電圧（ｎ×Ｖｆ）が昇圧回路３５による昇圧電圧値を超えない範囲であれば、１００個以上を用いてもよい。

以上の説明では、カメラ本体１０に装着するタイプの外付け照明装置３０を例にあげて説明したが、カメラ本体に照明装置を内蔵させてもよい。

また、カメラ本体１０が電子カメラの場合を説明したが、フィルムカメラの場合にも本発明を適用できる。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。第１の照明手段は、たとえば、キセノン放電管３２によって構成される。第２の照明手段は、たとえば、ＬＥＤ４２１〜４２ｎによって構成される。高電圧発生回路は、たとえば、昇圧回路３５、ダイオード３６、および主コンデンサ３３によって構成される。電流制御回路は、たとえば、第二発光制御部４０によって構成される。容量性素子および第１の容量性素子は、たとえば、主コンデンサ３３によって構成される。第２の容量性素子は、たとえば、主コンデンサ３３Ｂによって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明の第一の実施形態による照明装置を装着したカメラシステムの外観図である。図１のカメラシステムの要部構成を説明するブロック図である。照明装置の詳細なブロック図である。第二の実施形態による照明装置の詳細なブロック図である。

符号の説明

１０…カメラ本体
２０…撮影レンズ
３０…照明装置
３２…キセノン放電管
３３、３３Ｂ…主コンデンサ
３４…充電（電圧）検出回路
３５…昇圧回路
３６、３６Ｂ…ダイオード
３７…第一発光制御部
３８…スイッチング素子(IGBT)
３９…トリガー回路
４０…第二発光制御部
４２（４２１〜４２ｎ）…ＬＥＤ
１０１…ＣＰＵ

Claims

撮影用の照明光を発する放電制御型の第１の照明手段と、
撮影用の照明光を発する電流制御型の第２の照明手段と、
前記第１及び第２の照明手段の各々に発光指示信号を送信する発光指示手段と、
電池電圧を昇圧する昇圧回路と前記昇圧回路により昇圧された高電圧で充電される第１及び第２の容量性素子とを含む高電圧発生回路と、
前記高電圧により充電された前記第１の容量性素子の蓄積エネルギーを用いて前記第１の照明手段を放電発光させる発光制御回路と、
前記高電圧により充電された前記第２の容量性素子の蓄積エネルギーを用いて前記第２の照明手段へ定電流を供給して所定の一定輝度で発光させる電流制御回路とを備え、
前記発光指示手段は、前記第１の照明手段を発光させると同時に前記第２の照明手段も発光させるように、前記第１及び第２の照明手段の各々に前記発光指示信号を送信することを特徴とする撮影用照明装置。
請求項１に記載の撮影用照明装置において、
前記第２の照明手段は、直列に接続された複数のＬＥＤを含み、
前記昇圧回路により昇圧された高電圧は、前記直列に接続された複数のＬＥＤの順方向電圧の合計値よりも高く設定されることを特徴とする撮影用照明装置。
請求項１または２に記載の撮影用照明装置を備えることを特徴とするカメラ。