(57)【要約】【課題】  比較的安価なアナログ式の測光回路を用いて、オーバラン光量を含めた発光量が目標発光量となるように制御する閃光装置の発光制御回路を提供する。【解決手段】  発光管からの発光を受光する光センサ（ＰＤ）と、光センサから出力される光電流を積分するキャパシタ（Ｃ）と、キャパシタから発生される電圧と比較電圧（Ｖref）とを比較し、キャパシタから発生される電圧が比較電圧を超えたときに発光停止信号を出力する発光停止信号出力手段（ＣＭＰ）とを有する閃光装置の発光制御回路であって、発光停止信号が出力されてから発光管の発光が終了するまでのオーバーラン光量を発光目標光量から予測し、オーバーラン光量を含めた総発光量が目標発光量になるように比較電圧を設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管からの発光を受光する光センサと、
前記光センサから出力される光電流を積分するキャパシタと、
前記キャパシタから発生される電圧と比較電圧とを比較し、前記キャパシタから発生される電圧が前記比較電圧を超えたときに発光停止信号を出力する発光停止信号出力手段とを有する閃光装置の発光制御回路において、
前記発光停止信号が出力されてから前記発光管の発光が終了するまでのオーバラン光量を発光目標光量から予測し、前記オーバラン光量を含めた総発光量が目標発光量になるように前記比較電圧を設定する比較電圧設定手段を
備えたことを特徴とする閃光装置の発光制御回路。
【請求項２】
請求項１記載の閃光装置の発光制御回路において、
前記目標発光光量はフル発光光量に対する比率として算出されることを特徴とする閃光装置の発光制御回路。
【請求項３】
請求項２記載の閃光装置の発光制御回路において、
前記比率をパラメータとする比較電圧の補正テーブルを備え、
さらにフル発光した場合の前記キャパシタの発生電圧と前記比率とを乗算して線形計算による比較電圧を求め、前記求めた線形計算による比較電圧と前記補正テーブルから求めた補正値とを乗算して最終の比較電圧とする演算手段を
備えたことを特徴とする閃光装置の発光制御回路。
【請求項４】
請求項１記載の閃光装置の発光制御回路において、
前記光電流を積分するキャパシタを複数個設け、前記複数のキャパシタから少なくとも一個のキャパシタを選択する選択手段と、
前記選択されたキャパシタが複数個のとき、前記選択されたキャパシタを並列接続する並列回路構成手段と
を備えたことを特徴とする閃光装置の発光制御回路。
【請求項５】
発光管からの発光を受光する光センサと、
前記光センサから出力される光電流を積分する積分キャパシタと、
前記積分キャパシタから発生される電圧と比較電圧とを比較し、前記積分キャパシタから発生される電圧が前記比較電圧を超えたときに発光停止信号を出力する発光停止信号出力手段とを有する閃光装置の発光制御回路において、
前記積分キャパシタは、キャパシタとスイッチの直列回路を複数個設けて並列接続した構成を有し、前記スイッチのオン／オフ制御によって前記積分キャパシタの容量を変更可能に構成し、前記積分キャパシタから発生する電圧が前記比較電圧を超えるまでの時間を調整可能にしたことを特徴とする閃光装置の発光制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は閃光装置の発光制御回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術においては、閃光装置の発光停止から実際に発光が終了するまでの残存光量(オーバーラン光量)を予測して、オーバーラン光量を含めた発光量が目標発光量になるようにデジタル制御を行っていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２２２０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来技術には次の課題がある。すなわち、閃光装置における発光量の測定回路に、測光量をパルスカウントするためのデジタル測光回路が使用されている。そのため、装置が高価になる。
本発明は、比較的安価なアナログ式の測光回路を用いて、オーバーラン光量を含めた発光量が目標発光量となるように制御する閃光装置の発光制御回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１記載の閃光装置の発光制御回路は、発光管からの発光を受光する光センサと、光センサから出力される光電流を積分するキャパシタと、キャパシタから発生される電圧と比較電圧とを比較し、キャパシタから発生される電圧が比較電圧を超えたときに発光停止信号を出力する発光停止信号出力手段とを有する閃光装置の発光制御回路であって、発光停止信号が出力されてから発光管の発光が終了するまでのオーバーラン光量を発光目標光量から予測し、オーバーラン光量を含めた総発光量が目標発光量になるように比較電圧を設定する比較電圧設定手段を備えたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の閃光装置の発光制御回路は、請求項１記載の閃光装置の発光制御回路において、目標発光光量はフル発光光量に対する比率として算出されることを特徴とする。
請求項３記載の閃光装置の発光制御回路は、請求項２記載の閃光装置の発光制御回路において、比率をパラメータとする比較電圧の補正テーブルを備え、さらにフル発光した場合のキャパシタの発生電圧と比率とを乗算して線形計算による比較電圧を求め、求めた線形計算による比較電圧と補正テーブルから求めた補正値とを乗算して最終の比較電圧とする演算手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項４記載の閃光装置の発光制御回路は、請求項１記載の閃光装置の発光制御回路において、光電流を積分するキャパシタを複数個設け、複数のキャパシタから少なくとも一個のキャパシタを選択する選択手段と、選択されたキャパシタが複数個のとき、選択されたキャパシタを並列接続する並列回路構成手段とを備えたことを特徴とする。
請求項５記載の閃光装置の発光制御回路は、発光管からの発光を受光する光センサと、光センサから出力される光電流を積分する積分キャパシタと、積分キャパシタから発生される電圧と比較電圧とを比較し、積分キャパシタから発生される電圧が比較電圧を超えたときに発光停止信号を出力する発光停止信号出力手段とを有する閃光装置の発光制御回路であって、積分キャパシタは、キャパシタとスイッチの直列回路を複数個設けて並列接続した構成を有し、スイッチのオン／オフ制御によって積分キャパシタの容量を変更可能に構成し、積分キャパシタから発生する電圧が比較電圧を超えるまでの時間を調整可能にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、比較的安価なアナログ式測光回路を用いて、オーバーラン光量を含めた発光量が目標発光量となるように制御することができる閃光装置の発光制御回路を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付の図面を用いて本発明の一実施形態について説明する。
＜アナログ測光回路＞
図１はアナログ測光回路の原理を示す回路図である。図１において、ＰＤはフォトダイオード、ＣはフォトダイオードＰＤから出力される光電流を積分するキャパシタである。ＴｒはキャパシタＣの短絡用トランジスタであって、発光開始と同時にオフし、発光後の光電流により、キャパシタがゼロＶの状態から充電される。ＣＭＰはコンパレータである。コンパレータＣＭＰの＋端子には光電流の積分電圧が入力され、−端子には比較電圧Ｖrefが入力されている。発光開始後、光電流のキャパシタＣの電圧が比較電圧Ｖrefを超えると発光停止信号(ＳＴＯＰ)が出力される。
【０００９】
図１に示す回路はきわめてシンプルであって、回路をＩＣ化する必要もなく、安価に実現できる。しかし、フォトダイオードＰＤに電圧が印加されるのでリーク電流が発生し、例えば１μＡ以下の微少光量を測定するには適さない。しかし、閃光装置本体に内蔵させる測光回路の場合は、撮影レンズの影響を受けずフォトダイオードＰＤの受光光量が比較的大きいので、このタイプの測光回路は実用に供することができる。
【００１０】
図１に示す測光回路は、フォトダイオードＰＤの光電流をキャパシタＣで電圧に変換し、これが比較電圧Ｖrefを超えると発光を停止させるものである。
ここで、フォトダイオードＰＤの光電流を蓄積するキャパシタＣの電圧は、発光量にほぼ比例する。したがって、ほぼ連続的な任意の発光を行う場合、コンパレータＣＭＰの比較電圧Ｖrefに対して発光量は線形に変化すると仮定して、目標の発光量に対する比較電圧Ｖrefを算出する。すなわち、発光量が１／２になると、比較電圧Ｖrefも１／２になると仮定するのである。
【００１１】
しかし、この仮定は発光量が微少になるにつれて、だんだん誤差が大きくなる。その原因の一つは、発光停止信号の出力後も発光がしばらく続く「オーバーラン発光（増光とも言う）」と呼ばれる現象である。これは、発光管の性質から発光停止信号（ＳＴＯＰ）が出力され電流が遮断された後も、しばらくは発光管内のガスが発光を続けるため発生する現象であり避けがたい。
【００１２】
図２は、前記したオーバーラン発光の状態を示したものである。
図２（ａ）は閃光装置をフル発光させた場合の一般的な発光波形である。図２（ｃ）に示すよう、発光量が比較的大きい場合は時刻ｔ１以降に生じているオーバーラン発光は相対的に小さく、あまり問題にならない。しかし、発光停止（ＳＴＯＰ）信号の前後の光量が拮抗している、図２（ｂ）に示すような微少発光では、非常に制御誤差が大きくなる。図２（ｂ）に示すケースでは、カメラ等の撮像機器の露光が必ずオーバーになる。
【００１３】
図３（ａ）に示すように、目標光量に対する比較電圧を線形に算出して発光量制御を行う場合、図３（ｂ）に示すように、目標発光量が少光量になるにしたがって実際の発光量は目標を大きくオーバーするようになる。図３（ｂ）では、縦軸（発光量／目標光量）が１のラインが理想的な発光になる。
図２に示すように、発光光量はオーバーラン光量を含んでいる。したがって、図１に示す測光回路で制御した場合、発光後のキャパシタＣの電圧を測定すると、比較電圧Ｖrefよりオーバーラン光量分だけ電圧が高くなっている。すなわち、比較電圧Ｖrefからの増加電圧をＶoverとすれば、Ｖref：Ｖover は図２のＡ部とＢ部の面積比に相当すると考えられる。そこで、図１に示すの測光回路において、比較電圧Ｖrefを変化させて発光制御を行わせ、光量計の測定値とＶrefとＶoverを調べることで、目標光量を得るために必要な比較電圧Ｖref、および全体の発光量に対するオーバーラン光量の比率を求めることができる。
【００１４】
ここで、比較電圧Ｖrefはオーバーラン光量を予測して定めているので、線形で計算した比較電圧よりも小さな電圧となる。物理的特性から考えると、オーバーラン光量は「目標光量／フル発光光量」をパラメータに採るのがよい。発光管には個体差があるのでフル発光光量は固体によって差がある。しかし、前記目標光量／フル発光光量をパラメータに採れば、その特性は同じと考えて差し支えない。
【００１５】
前記目標光量／フル発光光量をパラメータにしてデータを取れば、フル発光光量に対して線形に計算した比較電圧Ｖrefに対して、オーバーラン発光を考慮した補正率のテーブルを作成できる。
例えば、フル発光に対して１／４の光量を実現したい場合、フル発光時のキャパシタＣの電圧を基準とし、この電圧の１／４を比較電圧Ｖrefとすれば(単純線形計算)、オーバーラン発光により目標光量をオーバーする。したがって、この比較電圧Ｖrefに対し、さらに予めテーブル化してある前記補正率を乗じることによって、最終的な比較電圧Ｖrefを算出する。言うまでもなく、発光量が小さいほどオーバーラン光量の比率は高いので、テーブルの補正係数も大きくなる。
【００１６】
図２のＡ部とＢ部の面積比が等しい場合には、補正係数はほぼ５０％になり、比較電圧Ｖrefも線形計算によって求めた値のさらに１／２となる。
図４は、目標光量／フル発光光量（以下、発光比率と称する）をパラメータ（横軸）とした場合の補正率の曲線の一例を示す図である。目標光量を得るには、フル発光させた場合のキャパシタＣの電圧に発光比率を乗じてリニアに計算した比較電圧Ｖrefに、さらに発光比率から予想される補正率を乗じて比較電圧Ｖrefを設定する。
【００１７】
発光比率と補正率とを予め乗算してテーブル化しておけば、乗算は１回ですむ。実際には、目標光量が絶対光量（フル発光）の場合もあるので、絶対基準光量を実現するための補正量を予め測定して記憶しておくとよい。例えば、ＧＮ１０を実現するには比較電圧Ｖrefをいくつにするか、あるいは標準的フル発光量を基準にした場合のＧＮ１０発光比率に対し、その固体がどの程度ずれているかといったデータである。
＜アナログ測光回路の改良＞
これまでは、図１に示す測光回路に基づいて説明したが、この回路は原理的なものであり、少光量の制御を行うには改良を行う必要がある。
【００１８】
すなわち、図１に示す測光回路において、発光量を決定するのは比較電圧Ｖrefである。しかし、一般的には、マイコン内蔵のＤＡコンバータの出力やＰＷＭ信号をフィルタした出力を比較電圧Ｖrefとして用いることが多い。この場合、制御分解能は８ビットから１０ビットである。さらに、アナログ制御の基準電圧の安定性や対ノイズ性などの安定性を考慮すると、実際には８ビット程度の絶対電圧精度しか期待できない場合が多い。
【００１９】
８ビット精度であっても１／２５６の分解能があるので、１／１００以下の光量まで制御できそうである。しかし、そのような少光量では、比較電圧ＶrefはＧＮＤにきわめて近い電圧となり、比較電圧Ｖrefの実現が難しくなったり、コンパレータＣＭＰの入力レンジや応答速度に問題が生じることがある。具体的には、フル発光時のキャパシタＣの電圧が４Ｖである場合、１／２５６は約１５．６ｍＶとなる。しかし、コンパレータＣＭＰが、５０ｍＶ以下で正常な動作を実現するのは一般には困難である。また、フル発光時のキャパシタＣの電圧はフォトダイオードＰＤの感度バラツキなどで大きく変化するので、キャパシタＣの容量を1台毎の個体差に合わせて選択しなければ、電圧のフルレンジを有効に使うことはできない。
【００２０】
しかし、量産性を考慮すると、最適なキャパシタＣの選択を行うことは困難であり、電源電圧の利用効率は２５％程度となり、ワーストケースでは電源電圧の１／４程度をＶrefの変化範囲として設定しなくてはならない。
この問題を解決した測光回路の一例を図５に示す。図５に示す測光回路は、図１に示す測光回路では一個であった光電流電圧変換のためのキャパシタを複数個（図示しているのは３個：Ｃ１〜Ｃ３）に増やしている。
【００２１】
図示するように、オン／オフ制御信号Ｓ１〜Ｓ３は、電界効果型トランジスタＦＥＴ１〜ＦＥＴ３（以下、単にＦＥＴ１のように記載する）をオン／オフ制御する。これによって、目標発光量に応じて適切な容量のキャパシタＣ０〜Ｃ３を選択して、分解能を上げることができる。なお、一つでもＦＥＴの数を少なくする方がよいので、最小容量のキャパシタＣ０は常時フォトダイオードＰＤに接続し、他のキャパシタ容量との組み合わせにって、なるべく一定比率の合成容量を形成するのが合理的である。
【００２２】
例えば、Ｃ０〜Ｃ３の容量比を１：４：１６：６４とすれば、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ３による積分コンデンサＣ１からＣ３のレンジ切り替えに応じて、４倍の分解能向上が可能となる。
また、ＦＥＴ１からＦＥＴ３をオンして、フル発光を６４の容量レンジで測定すれば、ＦＥＴ１からＦＥＴ３をオフさせてキャパシタＣ０だけを選択すればその６４倍の分解能で微少発光の制御ができる。また、Ｖrefの設定電圧も充分大きくなるので、図１に示す測光回路で一つのキャパシタＣで制御するのに比べ、遥かに制御性能が上がり、設定の柔軟性も高くなることが理解できる。最小容量のキャパシタＣ０は常時接続とし、他の３つのＦＥＴ１〜ＦＥＴ３を順にオンしていく場合、キャパシタの容量比は１：３：１２：４８となる。
【００２３】
図５に示す複数のキャパシタ（Ｃ０〜Ｃ３）の組み合わせにより、測光レンジの切り替えを行う場合でも、目標光量を得るためのＶrefの算出方法は、図１に示す測光回路と原理上変わりはない。ただし、フル発光でのキャパシタの電圧Ｖfull（おそらくは最大容量レンジ６４）から算出した（同じレンジ）での少光量の比較電圧を、実際に用いることになる他のレンジに換算する必要がある。キャパシタの容量比の逆数で換算するので、選択した測光レンジの容量が１６であれば、このレンジに換算したフル発光のキャパシタの電圧は、
（６４／１６）×Ｖfull＝４×Ｖfull
となる。
【００２４】
これに対して、目標光量の比率を掛け、さらに前述のように光量比をパラメータとした補正係数を掛けて実際に設定すべき比較電圧Ｖrefを算出する。実際にはこうして計算した比較電圧Ｖrefが適当な電圧範囲に入っていることが、当該測光レンジを選択する条件になる。
図６は、図５に示す測光回路の測光レンジ切り替えの一例を示す図である。キャパシタの容量は１：４：１６：６４とする。キャパシタ容量６４（Ｃ＝６４と表示）でフル発光させた場合の発生電圧Ｖfullは、固体によってバラツキがある。そのため、コンパレータＣＭＰの比較電圧Ｖrefの最大値に対してどの位になるかは、実際に発光させてみるまで不明であり、後で調整はできず、またいかなる方法でも調整しないことを前提とする。
【００２５】
図６では、比較電圧Ｖrefの可変範囲に対してＶfullはその５０％程度の電圧となった場合を表している。目標発光量のフル発光に対する光量比率とオーバーラン発光補正率を乗じた計算結果が、Ｖrefのレンジ切り替え閾値を下回ると、順次キャパシタの容量を切り替えて、目標のレンジに入るようにする。キャパシタの容量を最小とした場合は、比較電圧Ｖrefのレンジ切り替え閾値を下回っても受け入れる。発光量が小さくなっても比較電圧Ｖrefの設定電圧が、キャパシタ一個の場合に比べてずっと大きく設定できることが図６から理解できる。
【００２６】
光電流電圧変換のためのキャパシタには、通常の電子部品が用いられる。しかし、その容量にはバラツキがあり、コスト的理由から、バラツキが１０％程度のものを使っているのが普通である。したがって、部品容量の公称値を基にレンジ換算の演算を行うと誤差が発生する。この補正を行うには、実際に予めキャパシタの容量を測定し、測定値から各レンジの実際の換算係数を計算して記憶させる方法もある。しかし、製造ラインにおいて、上記の処理を行うのは手間がかかり難しい。実用的には、各測光レンジで、そのレンジに適した発光となるように比較電圧Ｖrefを設定して発光させ、発光量を露光量計(フラッシュメータ)で測定するとともに、キャパシタの電圧を測定することである。キャパシタの電圧／露光量はキャパシタの容量に比例するので、レンジ毎の比率（キャパシタの電圧／露光量）から、実際のレンジ間の測光感度を計算することができる。これを記憶することによって、各レンジでの比較電圧Ｖrefを正確に計算することが可能になる。
＜モニタ発光を利用したＴＴＬ調光制御＞
最後にモニタ発光を利用したＴＴＬ調光制御のシーケンスの例について説明する。この例では一眼レフタイプのデジタルカメラを想定しており、カメラと閃光装置はシューと呼ばれる接続端子を介して互いに信号をやりとりし、シリアル通信による大量の情報の交換を行うことができる。
【００２７】
図７は、カメラと閃光装置間のシーケンス図である。撮影者がカメラのレリーズボタンを押すと、まずカメラは撮影シーケンスの開始を閃光装置に通知する。続いて、カメラは閃光装置にモニタ発光を行うように通知する。撮影レンズの絞りを開放にしてモニタ発光を行うか、撮影時の絞りに絞り込んでからモニタ発光を行うかはシステムによって異なる。測光センサを利用する場合はミラーアップ前の開放測光となるが、絞り込み測光を行う場合は、ボディ底面に閃光装置専用の測光センサを設けなくてはならない。この場合はシャッタ幕の表面(レンズ側)はなるべく明るく塗装して反射率を高くし、測光性能を上げる方がよい。絞り込み測光によるモニタ発光では、レンズの絞り誤差による影響を受けず、またモニタ発光と本発光の時間間隔が小さいので、撮影者に閃光装置が２回光ったと感じさせないですむ利点がある。
【００２８】
モニタ発光の開始はカメラと閃光装置のいずれが決定するか自由度があり、カメラの発光起動命令信号によることも、閃光装置側からの開始通知信号によることも可能である。いずれにせよ、モニタ発光をカメラと閃光装置が同時に測定する必要がある。このため、図７に示すシーケンスでは、閃光装置がモニタ発光の期間をモニタ発光同期信号としてカメラに出力している。
【００２９】
カメラはモニタ発光に照明された被写体像を測光センサで測定する。一方、閃光装置は発光管(キセノン管)の放出する発光を測定する。カメラは画像の露出データを検出し、閃光装置はそれに対応する絶対発光光量を検出することになる。モニタ発光光量は予め発光量が決められていて、この光量を出力するための調光制御回路の比較電圧は調整、記憶されているものとする。
【００３０】
さらにモニタ発光の後、図１又は図５に示す測光回路のキャパシタＣ、Ｃ０等の電圧を測定することで、実際のモニタ発光量を測定することができる。モニタ発光の後、カメラは測光電圧を測定して、撮影時に必要な閃光装置の発光量を算出する。この計算は、原理的にはモニタ発光光量に対する比として求められる。カメラは、算出された情報を発光ゲインとして直ちに閃光装置に送信する。発光ゲインを受信した閃光装置は、受信した発光ゲインとモニタ発光量とから算出される本発光量を実現するため、先に説明した方法でオーバーラン発光量の補正を考慮した測光回路の比較電圧Ｖrefを算出して設定する。
【００３１】
なお、モニタ発光量(キャパシタの電圧)に発光ゲインを乗じて得られる本発光量は、モニタ発光制御時の測光レンジの感度比率も考慮して、予め記憶されているフル発光時のキャパシタの電圧との比を計算し、この比をパラメータとしてオーバーランの補正テーブルから補正量を選択して設定すべき比較電圧Ｖrefを算出する。さらに本発光制御に適当な測光レンジの選択とＶrefの設定を行う。この後、シャッタ幕の先幕が走行し終わると本発光開始信号がカメラから閃光装置に出力され、露光に同期した本発光が行われる。
【００３２】
以上の説明では、一眼レフタイプのデジタルカメラを例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、閃光装置を備えたコンパクトタイプのデジタルカメラ等にも幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、デジタルカメラ、閃光装置等の分野において、大いに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】測光回路の原理を示す回路図である。
【図２】オーバーラン発光又は増光の様子を示す図である。
【図３】目標光量と比較電圧の関係（ａ）、および目標光量と（発光量／比較電圧）の関係（ｂ）を示す図である。
【図４】目標光量／フル発光光量（発光比率）をパラメータとした場合における補正率の曲線の例を示す図である。
【図５】測光回路の他の例を示す図である。
【図６】図５に示す測光回路の測光レンジ切り替えの状態の一例を示す図である。
【図７】カメラと閃光装置の間のシーケンス図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｃ,Ｃ０〜Ｃ３…キャパシタ、ＣＭＰ…コンパレータ、Ｔｒ…トランジスタ、ＰＤ…フォトダイオード、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４…電界効果型トランジスタ、Ｓ１〜Ｓ３…オン／オフ制御信号、Ｖref…比較電圧。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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