JP2005121872A

JP2005121872A - 照明装置

Info

Publication number: JP2005121872A
Application number: JP2003356129A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kakiuchi; 伸一垣内
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-16
Also published as: JP4801878B2

Abstract

【課題】複数の白色ＬＥＤを用いた照明装置が供給する照明光の色温度のむら、照度のむらを解消する。
【解決手段】環状で中空の保持筐体６０の平面６１に白色ＬＥＤ８０を周方向に沿って等間隔に配設する。保持筐体６０と同軸的に回転軸７０を設け、保持筐体６０を回転軸７０を中心として回転可能に支持する。保持筐体６０の側面６２に導風口６３を設ける。導風口６３の縁部に保持筐体６０の内部に傾斜する導風片６３Ａを設ける。カメラのシャッターの開放中、白色ＬＥＤ８０が駆動されフラッシュ光が供給されている間、保持筐体６０を回転軸７０を中心として回転駆動する。
【選択図】図２

Description

本発明は半導体発光素子を用いた照明装置に関する。

近年、半導体発光素子の分野では高輝度ＬＥＤや白色ＬＥＤ等が開発されており、その用途範囲は広がってきている。例えば、カメラのフラッシュ装置に、従来用いられていたキセノン放電管に替えて複数のＬＥＤを備えた照明装置を用いたものがある。駆動にコンデンサーを必要とするキセノン放電管が有する、カメラ内のスペースを狭めてしまう、高電圧が流れるため危険である、といった問題もＬＥＤを用いれば解消されるからである。

ところで、フラッシュ装置が発する光は太陽光に近いことが理想的である。そこで、フラッシュ装置の光源には、青色ＬＥＤと蛍光体を組み合わせ、青色ＬＥＤが発する青色光を蛍光体に当てて二次発光させ、白色光を射出する白色ＬＥＤが用いられる。このような白色ＬＥＤは、単体で用いるには発光輝度が不十分なため、複数の白色ＬＥＤが用いられる（例えば特許文献１）。
特開２００２−１４８６８６号公報

ところが、各白色ＬＥＤに用いられている青色ＬＥＤが発する青色光にはピーク波長のばらつきがあり、また蛍光体にも個体差があるため、各白色ＬＥＤが発する白色光には色温度のばらつきがある。また、ＬＥＤは電流駆動されるため、各白色ＬＥＤの白色光には個体差に応じた照度のばらつきがあり、被写体に照射したとき、照明むらが発生するという問題がある。

また、白色ＬＥＤ単体の輝度の低さを補うべく、供給する電流の電流値を上げると、各白色ＬＥＤは発熱量が増大するため、放熱をする必要が生じる。この放熱が不十分だと、各白色ＬＥＤの輝度のばらつきや、上述の青色光のピーク波長のばらつきが増幅されるという問題がある。

さらに、ＬＥＤの直径は微細であるため、フラッシュ装置は直径の小さい点光源となる。このような直径の小さい点光源が高輝度の白色光を発すると、被写体が人間の場合、出射光が目の中で結像し、目の網膜にダメージを与えるという問題がある。

本発明は、以上の問題を解決するものであり、ＬＥＤを用いた照明装置において、色温度のむらや照明むらのない良好な照明光を供給することを目的とする。

本発明に係る照明装置は、複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子をそれぞれの出射光の光軸が同一方向を向くよう保持する筐体と、光軸と交差する平面に沿って筐体を変位させる筐体駆動手段とを備えることを特徴とする。

複数の半導体発光素子は、上述の平面と平行な筐体の側面上において、例えば円周方向に沿って、あるいは直線方向に沿って配設される。

複数の半導体発光素子が円周方向に沿って配設されている場合、筐体駆動手段は、筐体を例えば円周方向の中心軸周りに回転させてもよく、上述の平面に沿った互いに直交する２軸線に沿って筐体を変位させてもよい。

また、複数の半導体発光素子が直線方向に沿って配設されている場合、筐体駆動手段は、複数の半導体発光素子の略中央において上述の平面に直交する方向に伸びる軸心回りに筐体を回転させてもよく、上述の平面に沿った互いに直交する２軸線に沿って筐体を変位させてもよい。

好ましくは、半導体発光素子の発する熱を放熱する放熱手段を備える。この放熱手段は、複数の半導体発光素子が配設された側面と交差する側面に形成された導風口であってもよく、あるいは筐体の内部に配設される流体でもよい。

このように本発明は、筐体において複数の半導体発光素子がそれぞれの出射光の光軸が同一方向を向くよう保持され、このような筐体が当該光軸と交差する平面に沿って変位させられる。従って、複数の半導体発光素子からの出射光が被写体面において混合する。その結果、半導体発光素子の単体の個体差により生じる色温度や照明のむらが解消される。

図１は、本発明に係る第１実施形態が適用されるカメラのブロック図である。ＣＰＵ１０はカメラ全体の制御を行う。カメラボディ（図示せず）に設けられた電源ボタンが操作され、メインスイッチＳＷＭＡＩＮがオンすると、電源の供給が開始される。カメラボディに設けられたシャッターボタン（図示せず）が半押されると測光スイッチＳＷＳがオンする。測光スイッチＳＷＳがオンすると、ＣＰＵ１０は測光処理及び測距処理を実行する。すなわち、測光装置１１からの入力に基づいて露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値、シャッタースピード、及び撮像素子１３の電荷蓄積時間を演算する。また、測距装置１２からの入力に基づいてフォーカシングレンズ（図示せず）の駆動量を演算し、フォーカス駆動回路１４に駆動信号を出力する。

シャッターボタンが全押しされるとレリーズスイッチＳＷＲがオンする。レリーズスイッチＳＷＲがオンすると、ＣＰＵ１０は、測光処理で算出した絞り値に応じてシャッターユニット駆動回路１５を駆動し、電荷蓄積時間に応じて撮像素子駆動回路１６に制御信号を出力する。シャッターユニット駆動回路１５は、入力される制御信号に応じてシャッターユニット１７に駆動信号を出力する。撮像素子駆動回路１６は入力される制御信号に応じて撮像素子１３に駆動信号を出力する。撮像素子１３は、受光領域に結像された被写体の光学像を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。Ａ／Ｄ変換器１８はアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル画像信号をＣＰＵ１０へ出力する。

ＣＰＵ１０に入力されたデジタル画像信号は、画像データとしてＤＲＡＭ１９に一時的に格納される。格納された画像データは、所定の画像処理を行う際、適宜ＤＲＡＭ１９から読み出される。また、ＥＥＰＲＯＭ２０にはカメラを制御するための諸データが格納されている。カメラの主電源がオンすると諸データはＥＥＰＲＯＭ２０から読み出され、ＣＰＵ１０内のＲＡＭに格納され、ＣＰＵ１０による制御に用いられる。

ＣＰＵ１０には、カメラボディの背面に設けられたＬＣＤ２１が接続されている。撮影条件、日付等の諸データがＣＰＵ１０の制御に基づいてＬＣＤ２１に表示される。

測光装置１１による測光の結果、被写体光の光量が不十分であると判断されるとき、ＣＰＵ１０はフラッシュ駆動機構２２へフラッシュ駆動の制御信号を出力する。

図２は、フラッシュ駆動機構２２を構成する発光ユニット５０を模式的に示す斜視図である。発光ユニット５０は、環状で中空の保持筐体６０と、保持筐体６０の軸心に同軸的に設けられた回転軸７０とを有する。保持筐体６０の平面６１には６個の白色ＬＥＤ８０が設けられる。白色ＬＥＤ８０は平面６１において周方向に沿って等間隔に配設される。保持筐体６０において平面６１と交差する側面６２には、全周に亘って複数の導風口６３が形成されている。導風口６３は矩形の開口部である。導風口６３の縁部のうち、保持筐体６０の軸心に沿った縁部には、保持筐体６０の内部に向かって所定の角度で傾斜する矩形の導風片６３Ａが設けられている。複数の導風片６３Ａは、それぞれの傾斜の向きが同一となるよう設けられている。電源ユニット９０には、白色ＬＥＤ８０に駆動電流を供給する電源が設けられる。

図３は保持筐体６０の内部構成を示す平面図、図４は保持筐体６０の一部断面図である。図４は、図３における線IV−IVで切断した断面図に相当する。図４に示されるように、円板状の連結板６４は、その中央において回転軸７０の上端部近傍に固定され、その周縁部において、保持筐体６０に固定されている。リング状の正電極６５は、保持筐体６０の内周面において周方向に沿って配設される。リング状の負電極６６は、回転軸７０の下端部近傍に嵌合している。各白色ＬＥＤ８０のリード線は正電極６５及び負電極６６に接続されている。尚、図３は、保持筐体６０の内部を明示するため、連結板６４を取り除いた状態で示され、図４は図３に比べやや拡大して示されている。

電源ユニット９０内の電源のプラス側に接続された電気ブラシ６７は、正電極６５の内周面に接触するよう支持部材（図示せず）に支持される。同様に、電源のマイナス側に接続された電気ブラシ６８は、負電極６６の外周面に接触するよう支持部材（図示せず）に支持される。負電極６６、回転軸７０、電気ブラシ６８は電気的に接続されており、白色ＬＥＤ８０を通過した電流は、連結板６４、回転軸７０、負電極６６、電気ブラシ６８を介して電源のマイナス側へと流れる。

駆動機構（図示せず）により回転軸７０が回転させられると、その回転運動は連結板６４を介して保持筐体６０に伝達され、保持筐体６０は回転軸７０を中心として回転する。上述のように正電極６５及び負電極６６はリング状を呈しているため、保持筐体６０の回転中、電気ブラシ６７は常時、正電極６５の内周面に接触し、電気ブラシ６８は常時、負電極６６の外周面に接触している。従って、保持筐体６０の回転中も白色ＬＥＤ８０の駆動は可能である。

図５はフラッシュ駆動機構２２のブロック図である。ＣＰＵ１０から出力されるフラッシュ駆動機構２２の制御信号には、各白色ＬＥＤ８０の発光を制御するための制御信号と、保持筐体６０を回転駆動するための制御信号が含まれる。発光の制御信号は、ＰＷＭ回路１０１において所定のデューティー比に制御され、駆動パルス発生回路１０２に入力される。駆動パルス発生回路１０２ではパルス振幅が制御される。駆動パルス発生回路１０２から出力される駆動信号は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０３及び抵抗Ｒを介して発光ユニット５０の白色ＬＥＤ８０に出力される。これにより白色ＬＥＤ８０が駆動され、白色光が出射される。また、筐体駆動回路１０４には回転軸７０を回転させるためのモータ１０４ａが接続されている。保持筐体６０の駆動の制御信号は、筐体駆動回路１０４により駆動信号としてモータ１０４ａに出力され、その結果、モータ１０４ａが駆動される。また、モータ１０４ａには、モータの回転を検出するエンコーダ１０４ｂが接続されている。エンコーダ１０４ｂからの回転検出信号は筐体駆動回路１０４を介してＣＰＵ１０に入力され、モータの回転速度や回転状態の把握、駆動制御に利用される。

図６及び図７は、第１実施形態が適用されるカメラにおける撮影の処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ１００で、測光スイッチＳＷＳのオン・オフがチェックされる。上述のシャッターボタンが半押しされ、測光スイッチＳＷＳがオンしていることが確認されたらステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では測光装置１１の計測結果に基づく上述の測光処理が実行される。この測光処理の結果に基づいてステップＳ１０４において露光値が演算され、ステップＳ１０６においてシャッタースピードが演算される。

次いで、ステップＳ１０８において、レリーズスイッチＳＷＲのオン・オフがチェックされる。シャッターボタンが全押しされ、レリーズスイッチＳＷＲがオンしていることが確認されたら、ステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１１０では、ステップＳ１０２の測光処理の結果に基づいて、フラッシュ光を照射する必要があるか否か判断される。被写体の輝度が十分でフラッシュ光を照射する必要がない場合、ステップＳ１１２へ進み、被写体像の撮影処理が開始される。ステップＳ１１２でシャッタの駆動が開始され、ステップＳ１１４で撮像素子が駆動され、被写体の光学像の光電変換処理が実行される。測光結果に基づいて演算された電荷蓄積時間が経過したら、ステップＳ１１６でシャッタ駆動が停止され、次いでステップＳ１１８で撮像素子１３の駆動が停止され、被写体像の撮影処理は終了し、ステップＳ１００へ戻る。

一方、ステップＳ１１０で、被写体の輝度が不十分でフラッシュ光を照射する必要があると判断された場合、図７のステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０で筐体駆動回路１０４による保持筐体６０の回転軸７０の回転駆動が開始される。ステップＳ１２２において、回転軸７０の回転が安定したか否かがエンコーダ１０４ｂの検出信号に基づいてチェックされる。回転が安定したことが確認されたらステップＳ１２４へ進む。ステップＳ１２４では、上述のフラッシュ駆動機構２２において各白色ＬＥＤ８０に駆動電流が供給され発光が開始される。その結果、フラッシュ光が被写体に供給される。次いで、ステップＳ１２６〜Ｓ１３０において、上述のステップＳ１１２〜Ｓ１１６と同様の処理が行われる。すなわち、ステップＳ１２６でシャッターの駆動が開始され、ステップＳ１２８で撮像素子が駆動され、演算された電荷蓄積時間が経過したらステップＳ１３０でシャッター駆動が停止される。

次いでステップＳ１３２において、レリーズスイッチＳＷＲのオン・オフがチェックされる。シャッターボタンの全押し状態が続いており、レリーズスイッチＳＷＲがオン状態のままであることが確認されたら、ステップＳ１２６へ戻り、上述の撮影処理が繰り返し実行される。

ステップＳ１３２で、レリーズスイッチＳＷＲがオフであることが確認されたら、ステップＳ１３４へ進む。ステップＳ１３４では、白色ＬＥＤ８０への駆動電流の供給が停止され、白色ＬＥＤ８０からの発光は停止され、フラッシュ光の供給が停止される。次いでステップＳ１３６へ進み、筐体駆動回路１０４による回転軸７０の回転駆動が停止される。ステップＳ１３８で回転軸７０の回転停止の完了が確認されたらステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１４０で撮像素子１３の駆動が停止され、被写体像の撮影処理は終了し、ステップＳ１００へ戻る。

以上のように、第１実施形態では、シャッターが開放されている間、すなわちフラッシュ光の供給と連動して、保持筐体６０が回転駆動される。

ここで、ステップＳ１２０〜Ｓ１３６で実行される保持筐体６０の回転の回転速度について説明する。まず、所定のピッチで配設された白色ＬＥＤ８０の出射光を被写体面において混合させるための、白色ＬＥＤ８０の移動ピッチについて考察する。図８に示す例において、白色ＬＥＤ８０から被写体面Ｌまでの距離Ａは１０ｃｍ（センチメートル）、白色ＬＥＤ８０の配置ピッチＢは２ｃｍである。また、白色ＬＥＤ８０の出射光を被写体面Ｌに投影したとき、出射光の外縁と光軸ＯＰとの成す角度θは５．７°である。すなわち、白色ＬＥＤ８０の出射光は１１．４°（２θ）の広がりを有する。この場合、被写体面Ｌにおける照射領域は、出射光の光軸ＯＰから半径１ｃｍの広がりを有する。従って、図８に示されるように、隣接する白色ＬＥＤ８０の照射領域は被写体面Ｌにおいて接している。この場合、白色ＬＥＤ８０が配置されている直線に沿って１ｃｍのピッチ（移動ピッチＣ）で白色ＬＥＤ８０を移動させれば、被写体面Ｌにおいて照明光は混合する。

図９に示すように、上述の角度θが８．５°である場合、すなわち、白色ＬＥＤ８０の出射光が１７．０°の広がりを有する場合、被写体面Ｌにおける照射領域は、出射光の光軸ＯＰから半径１．５ｃｍの広がりを有する。従って、図９に示されるように、１つおいた隣の白色ＬＥＤ８０の照射領域との距離は、被写体面Ｌにおいて１ｃｍである。この場合、白色ＬＥＤ８０が配置されている直線に沿う１方向に１ｃｍのピッチ（移動ピッチＣ）で白色ＬＥＤ８０を移動させれば、被写体面Ｌにおいて照明光は均一に混合する。また、白色ＬＥＤ８０が配置されている直線に沿って、０．５ｃｍのピッチで振動させれば、被写体面Ｌにおいて照明光は均一に混合する。

図１０に示すように、上述の角度θが１４．０°である場合、すなわち、白色ＬＥＤ８０の出射光が２８．０°の広がりを有する場合、被写体面Ｌにおける照射領域は、出射光の光軸ＯＰから半径２．５ｃｍの広がりを有する。従って、図１０に示されるように、２つおいた隣の白色ＬＥＤ８０の照射領域との距離は、被写体面Ｌにおいて１ｃｍである。この場合、白色ＬＥＤ８０が配置されている直線に沿う１方向に１ｃｍのピッチ（移動ピッチＣ）で白色ＬＥＤ８０を移動させれば、被写体面Ｌにおいて照明光は均一に混合する。また、白色ＬＥＤ８０が配置されている直線に沿って、０．５ｃｍのピッチで振動させれば、被写体面Ｌにおいて照明光は均一に混合する。

図１１に示すように、上述の角度θが１１．３°である場合、すなわち、白色ＬＥＤ８０の出射光が２２．６°の広がりを有する場合、被写体面Ｌにおける照射領域は、出射光の光軸ＯＰから半径２ｃｍの広がりを有する。従って、隣接する白色ＬＥＤ８０の照射領域は、被写体面Ｌにおいて均一に混合している。この場合、白色ＬＥＤ８０を移動する必要はない。すなわち移動ピッチＣは「０」である。

以上のように、白色ＬＥＤ８０の配置ピッチＢが２ｃｍであるとき、一方向にのみ白色ＬＥＤ８０を移動させて照明光を均一に混合させる場合、移動ピッチＣは０〜１ｃｍの範囲で設定すればよい。また、同配置ピッチＢで、白色ＬＥＤ８０を互いに逆方向となる２方向に移動させる場合、すなわち振動させる場合、移動ピッチＣは０〜０．５ｃｍの範囲で設定すればよい。

この配置ピッチＢと移動ピッチＣの相対的関係を一般化すると以下のようになる。すなわち、白色ＬＥＤ８０の配置ピッチＢを「ｎ」とすると、一方向にのみ白色ＬＥＤ８０を移動させて被写体面において照明光を均一に混合させるための移動ピッチＣは「０〜０．５ｎ」であり、振動させて照明光を均一に混合させるための移動ピッチＣは「０〜０．２５ｎ」である。

ところで、上述の図８〜図１１の例は、いずれも照明光の被写体面における広がりが白色ＬＥＤ８０の配置ピッチＢの４分の１以上の場合である。照明光の被写体面における広がりが白色ＬＥＤ８０の配置ピッチＢの４分の１より小さいとき、例えば、白色ＬＥＤ８０の出射光の広がりが２．８５°の場合、被写体面Ｌにおける照射領域は、出射光の光軸ＯＰから半径０．２５ｃｍの広がりとなる。従って、照明光を均一に混合させるためには、回転の場合１．５ｃｍ、振動の場合０．７５ｃｍの移動量が必要となり、上述の一般化された配置ピッチＢ「ｎ」に対する移動ピッチＣ「０〜０．５ｎ」の相対的関係は当てはまらない。従って、第１実施形態において、照明光の被写体面における広がりが白色ＬＥＤ８０の配置ピッチＢの４分の１以上であることが望ましい。

第１実施形態において、白色ＬＥＤ８０は周方向にそって等間隔に配置される。上述の照明光を混合させるための白色ＬＥＤ８０の配置ピッチと移動ピッチの関係に基づけば、保持筐体６０に配置される白色ＬＥＤの個数がｍ個の場合、照明光を混合させるための保持筐体６０の回転角度θｒは、式（１）から求められる。

θｒ＝３６０／（２×ｍ）・・・・・（１）

また照明光を混合させるための保持筐体６０の振動角度θｒは、式（２）から求められる。

θｒ＝３６０／（４×ｍ）・・・・・（２）

第１実施形態では、６個の白色ＬＥＤ８０が周方向に沿って等間隔に配置されている。従って、シャッターが開放されている間に保持筐体６０を回転させる角度は、式（１）より３０°となる。すなわち、シャッターが開放されている間に３０°回転される速度で保持筐体を回転させれば、照明光は被写体面で均一に混合される。また、シャッターが開放されている間に保持筐体６０を振動させる角度は、式（２）より１５°となる。このように保持筐体６０を回転若しくは振動させることにより、白色ＬＥＤ８０の個体差から生じる、被写体面における照明光の色温度や照度のばらつきが解消される。

保持筐体６０が回転若しくは振動すると、上述の導風口６３から導風片６３Ａに導かれて空気が保持筐体６０の内部へ流入し、保持筐体６０内において空気の対流が発生する。従って、白色ＬＥＤ８０の駆動に伴い白色ＬＥＤ８０の駆動基板が発熱しても、空気の対流により放熱される。

また、照明光の照度を上げるべく各白色ＬＥＤ８０の出射光の輝度を上げても、保持筐体６０の回転に伴い複数の白色ＬＥＤ８０がそれぞれ変位するので、被写体が人間の場合であってもその網膜に悪影響を及ぼすことがなく安全である。

さらに、第１実施形態では白色ＬＥＤ８０が回転方向に沿って隣接するよう配設されるため、保持筐体６０をより小型化することが可能である。その結果、高速の駆動にも対応できるという効果が得られる。

図１２は本発明に係る第２実施形態が適用される保持筐体１１０の斜視図、図１３は保持筐体１１０の平面図である。保持筐体１１０は中空の略四角柱状を呈する。保持筐体１１０の平面１１１には、長手方向の中央に回転軸１２０が設けられる。回転軸１２０は平面１１１に対して直交する方向に伸びている。平面１１１において回転軸１２０の左右には、それぞれ３個の白色ＬＥＤ８０が等間隔に配設される。保持筐体１１０は回転軸１２０を中心として回転可能である。

保持筐体１１０において平面１１１に交差する側面１１２及び１１３には、それぞれ矩形の開口部である導風口１１４、１１５が形成されている。導風口１１４において長手方向に沿った縁部に、保持筐体１１０の内部に向かって所定の角度で傾斜する矩形の導風片１１４Ａが配設されている。導風片１１４Ａは、それぞれの傾斜の向きが同一となるよう設けられている。また、導風口１１５において、長手方向と直交する方向に沿った縁部に、同様の導風片１１５Ａが配設されている。尚、図１２には示されていないが、側面１１２に平行な側面においては導風口１１４と同様の導風口が形成され、側面１１３に平行な側面においては導風口１１５と同様の導風口が形成されている。

保持筐体１１０は、第１実施形態と同様、シャッターが開放され、フラッシュ光が供給される間、回転軸１２０を中心として回転させられる。ここで、保持筐体１１０の回転角度、および各白色ＬＥＤの照明光の広がりについて図１４、図１５を用いて説明する。

第２実施形態のように直線配置された複数の白色ＬＥＤ８０を１方向に回転させる場合の配置ピッチは１８０°となる。上述のように、被写体面において照明光を均一に混合させるには、照明光の被写体面における広がりが白色ＬＥＤ８０の配置ピッチＢ「ｎ」の４分の１以上であって、配置ピッチＢ「ｎ」に対して移動ピッチＣを「０〜０．５ｎ」に設定すればよい。従って、照射光を被写体面で均一に混合させるためには、回転方向において少なくとも１８０°の回転先にある白色ＬＥＤ８０の位置まで移動する円弧の４分の１以上の領域に、照明光が広がっていなければならない。そのうえで、シャッターが開放されている間の保持筐体１１０の回転角度が９０°となるよう、保持筐体１１０が所定の速度で回転されれば、被写体面において照明光は均一に混合する。その結果、照明光における色温度のむら、照度のむらが解消される。

図１４及び１５に示すように、保持筐体１１０の回転時白色ＬＥＤ８０が辿る軌跡は、回転軸１２０から遠くなるほど大径となる。従って、照明光の広がりは、相対的に回転軸１２０に近い白色ＬＥＤ８０は小さく（図１４参照）、相対的に回転軸１２０から遠い白色ＬＥＤ８０は大きくなるよう（図１５参照）構成される。

保持筐体１１０には導風口が形成されているので、保持筐体１１０を回転させることにより放熱効果が得られる。特に、側面１１２、及び側面１１２に平行な側面に設けられた導風口は、保持筐体１１０の回転時、その回転方向と交差するため、外気の流入が効果的に行われ、より高い冷却効果が得られる。また、保持筐体１１０を回転させることにより、第１実施形態と同様、被写体が人間の場合にその網膜に与える悪影響も回避される。

第１及び第２実施形態は、保持筐体６０、１１０の側面に導風口を形成し、保持筐体６０、１１０の回転に応じて導風口から流入する空気により白色ＬＥＤ８０の放熱を行う構成を有しているがこれに限るものではない。図１６は、第２実施形態と同様の四角柱状の保持筐体の内部の一部を示す図である。図１６に示すように、導風口を形成する代わりに保持筐体の内部に水冷ジャケット１３０が配設される。水冷ジャケット１３０には複数の凹部１３１が形成されている。各凹部１３１には白色ＬＥＤ８０の駆動基板８１、及び駆動基板８１から発せられる熱を水冷ジャケット１３０に導く導熱シート８２が配設される。水冷ジャケット１３０の内部には冷却水が注入されている。白色ＬＥＤ８０の駆動に応じて駆動基板８１から発せられる熱は、導熱シート８２を介して水冷ジャケット１３０へ伝達され、水冷ジャケット１３０内の冷却水により放熱される。尚、このような内部構成を有する保持筐体も、色温度のむら及び照度のむらを解消し、かつ被写体が人間の場合にその網膜に与える悪影響を回避すべく、回転軸を中心として回転させられる。

図１７は、本発明に係る第３実施形態が適用される保持筐体１４０を模式的に示す斜視図、図１８は保持筐体１４０の平面１４１を模式的に示す平面図である。保持筐体１４０は中空で円柱状を呈し、中心に設けられた２つの固定軸１５０、１５１に固定されている。保持筐体１４０の平面１４１には、６個の白色ＬＥＤ８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、及び８０ｆが周方向に沿って等間隔に配設される。尚、第３実施形態では、白色ＬＥＤ８０ａ、８０ｄを結ぶ直線に沿った方向を縦方向とし、白色ＬＥＤ８０ｂ、８０ｆを結ぶ直線、白色ＬＥＤ８０ｃ、８０ｅを結ぶ直線に沿った方向を横方向とする。

図１９及び図２０は、第３実施形態の保持筐体１４０の駆動機構を示す図である。図１９は平面１４１から示す図であり、図２０は図１９の左方向に相当する方向から示す図である。固定軸１５０、１５１は、コイル形成板１５２に固定されている。移動規制板１６０には楕円形状の移動規制穴１６１が形成されている。固定軸１５０、１５１は移動規制穴１６１を挿通している。保持筐体１４０は、移動規制板１６０を挟んだコイル形成板１５２の反対側において、固定軸１５０、１５１に固定されている。移動規制板１６０は、所定の支持機構（図示せず）により固定的に支持されている。

図１９において、コイル形成板１５２の上端部及び右端部には、それぞれ駆動機構１７０、１８０が設けられる。駆動機構１７０は、保持筐体１４０の平面１４１と平行方向に広がる扁平コイル１７１、永久磁石１７２、ヨーク１７３を有する。図２０に示すように、ヨーク１７３は断面形状がコの字型であり、扁平コイル１７１及び永久磁石１７２は、ヨーク１７３の凹部に配設される。同様に、駆動機構１８０は、平面１４１と平行方向に広がる扁平コイル１８１、永久磁石１８２、ヨーク１８３を有する。扁平コイル１８１及び永久磁石１８２は、断面形状がコの字型のヨーク１８３の凹部に配設される。扁平コイル１７１、１８１は、それぞれコイル形成板１５２の上端部及び右端部近傍に形成される。

永久磁石１７２、１８２、ヨーク１７３、１８３は、所定の支持機構（図示せず）により固定的に支持されている。従って、扁平コイル１７１に電流が流されると、その電流の方向に応じてコイル形成板１５２には縦方向に電磁力が作用し、コイル形成板１５２は縦方向に変位する。また、扁平コイル１８１に電流が流されると、その電流の方向に応じてコイル形成板１５２には横方向に沿って電磁力が作用し、コイル形成板１５２は横方向に変位する。

固定軸１５０、１５１は駆動規制穴１６１を挿通している。すなわち、駆動規制穴１６１により、コイル形成板１５２の縦方向及び横方向の駆動範囲が規定されている。また、この駆動規制穴１６１により、扁平コイル１７１、１８１の非通電時、コイル形成板１５２が所定位置に停止される。

扁平コイル１７１、１８１に供給する電流の方向及び量を制御することにより、コイル形成板１５２は直交する２軸方向に沿って移動させられる。上述のように、固定軸１５０、１５１はコイル形成板１５２に固定され、固定軸１５０、１５１には保持筐体１４０が固定されている。従って、コイル形成板１５２の移動に応じて保持筐体１４０も２軸方向に沿って移動する。

被写体面において照明光を均一に混合させるための白色ＬＥＤの縦方向の移動ピッチは、白色ＬＥＤ８０ａと白色ＬＥＤ８０ｄの配置ピッチに基づいて定まり、白色ＬＥＤの横方向の移動ピッチは白色ＬＥＤ８０ｂ、８０ｆの配置ピッチ、及び白色ＬＥＤ８０ｃ、８０ｅの配置ピッチに基づいて定まる。配置ピッチと移動ピッチの相対的関係は上述の通りである。すなわち、白色ＬＥＤ８０ａと８０ｄの配置ピッチを「ｎ１」とすると、縦方向にそって振動させる場合の移動ピッチは「０〜０．２５（ｎ１）」となる。また、白色ＬＥＤ８０ｂ、８０ｆの配置ピッチ、及び白色ＬＥＤ８０ｃ、８０ｅの配置ピッチを「ｎ２」とすると、横方向に沿って振動させる場合の移動ピッチは「０〜０．２５（ｎ２）」となる。このように白色ＬＥＤ８０ａ〜８０ｆが振動されるよう、保持筐体１４０を駆動させることにより、各白色ＬＥＤからの出射光が被写体面において均一に混合させられる。その結果、各白色ＬＥＤの個体差から生じる色温度のむら、照度のむらが解消される。

図２１は、本発明に係る第４実施形態が適用される保持筐体１９０を模式的に示す斜視図、図２２は、保持筐体１９０の平面１９１を模式的に示す平面図である。保持筐体１９０は、第２実施形態と同様、四角柱を呈する。保持筐体１９０において、平面１９１の長手方向の中央には、２本の固定軸１９２、１９３が設けられる。保持筐体１９０は、固定軸１９２、１９３に固定されている。固定軸１９２、１９３の左右において、それぞれ３個の白色ＬＥＤが長手方向に沿って等間隔に配設される。固定軸１９２、１９３は、第３実施形態と同様のコイル形成板（図示せず）に固定されている。コイル形成板の駆動機構は第３実施形態と同様である。従って、駆動機構の扁平コイルに流す電流を制御することにより、保持筐体１９０は平面１９１に平行でかつ互いに直交する２軸方向に沿って駆動される。その他の構成は第２実施形態と同様である。

第４実施形態において、照明光を被写体面で均一に混合させるための白色ＬＥＤ８０の移動ピッチは、固定軸１９２、１９３を挟んで隣り合う２つの白色ＬＥＤ８０間の配置ピッチにより決定される。すなわち、当該２つの白色ＬＥＤ８０の配置ピッチを「ｎ３」とすると、照明光を被写体面で均一に混合させるためには、横方向に「０〜０．２５（ｎ３）」の移動ピッチで保持筐体１９０を振動させればよい。

尚、第３及び第４実施形態においても、第２実施形態と同様、導風口の替わりに水冷ジャケットによる放熱を行う構成としてもよい。

第１〜第４実施形態は、カメラのフラッシュ装置を例にとって説明したがこれに限るものではなく、照明光を必要とする他の光学機器と共に用いられる照明装置にも適用可能である。

以上のように、本発明によれば、複数の白色ＬＥＤを保持する保持筐体が、回転若しくは直交する２軸に沿って移動させられる。従って、各白色ＬＥＤの個体差から生じる照明光における色温度のむら、照度のむらが解消される。

本発明に係る第１実施形態が適用されるカメラのブロック図である。第１実施形態の発光ユニットを模式的に示す斜視図である。第１実施形態の保持筐体を模式的に示す平面図である。保持筐体の一部断面図である。フラッシュ駆動機構のブロック図である。第１実施形態における撮影の処理手順の前半を示すフローチャートである。第１実施形態における撮影の処理手順の後半を示すフローチャートである。白色ＬＥＤの照明光の広がりが１１．４°のときの配置ピッチと照明光の被写体面における混合とを示す図である。白色ＬＥＤの照明光の広がりが１７．０°のときの配置ピッチと照明光の被写体面における混合とを示す図である。白色ＬＥＤの照明光の広がりが２８．０°のときの配置ピッチと照明光の被写体面における混合とを示す図である。白色ＬＥＤの照明光の広がりが２２．６°のときの配置ピッチと照明光の被写体面における混合とを示す図である。本発明に係る第２実施形態が適用される保持筐体を模式的に示す斜視図である。第２実施形態の保持筐体を模式的に示す平面図である。回転軸と保持筐体の端部との間の略中央に位置する白色ＬＥＤの照明光の広がりと回転の軌跡との関係を示す図である。保持筐体の端部近傍の白色ＬＥＤの照明光の広がりと回転の軌跡との関係を示す図である。保持筐体の変形例を示す図である。本発明に係る第３実施形態が適用される保持筐体を模式的に示す斜視図である。第３実施形態の保持筐体を模式的に示す平面図である。保持筐体の駆動機構を示す図である。保持筐体の駆動機構を図１９の左方向から示す図である。本発明に係る第４実施形態が適用される保持筐体を模式的に示す斜視図である。第４実施形態の保持筐体を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１０ＣＰＵ
２２フラッシュ駆動機構
６０、１１０、１４０、１９０保持筐体
６３、１１４、１１５導風口
７０、１２０回転軸
８０白色ＬＥＤ
１３０水冷ジャケット
１５０、１５１、１９２、１９３固定軸

Claims

複数の半導体発光素子と、
前記複数の半導体発光素子をそれぞれの出射光の光軸が同一方向を向くよう保持する筐体と、
前記光軸と交差する平面に沿って前記筐体を変位させる筐体駆動手段とを備えることを特徴とする照明装置。
前記複数の半導体発光素子は、前記平面と平行な前記筐体の側面上において、円周方向に沿って配設されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記筐体駆動手段は、前記筐体を前記円周方向の中心軸周りに回転させることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記複数の半導体発光素子は、前記平面と平行な前記筐体の側面上において、直線方向に沿って配設されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記筐体駆動手段は、前記直線方向に沿って配設された前記複数の半導体発光素子の略中央において前記平面に直交する方向に伸びる軸心回りに前記筐体を回転させることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
前記筐体駆動手段は、前記平面に沿った互いに直交する２軸線に沿って前記筐体を変位させることを特徴とする請求項２若しくは４のいずれかに記載の照明装置。
前記複数の半導体発光素子の発する熱を放熱する放熱手段を備えることを特徴とする請求項１、２、４のいずれかに記載の照明装置。
前記放熱手段は、前記筐体において、前記複数の半導体発光素子が配設された前記側面と交差する側面に形成された導風口であることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
前記放熱手段は、前記筐体の内部に配設される流体であることを特徴とする請求項７に記載の照明装置。