JP2010097074A - Stroboscope device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ストロボ装置、詳しくは、閃光発光管から出射した光を撮影のための補助光として被写体に向けて照射するためのストロボ装置に関する。 The present invention relates to a strobe device, and more particularly, to a strobe device for irradiating a subject with light emitted from a flash tube as auxiliary light for photographing.
一般的に知られているように従来のストロボ装置は、夜間等における写真撮影の際に補助光源装置としてカメラ、デジタル撮影装置などと同時に使用される。例えば、カメラに内蔵されたストロボ装置として、図6に示すストロボ装置が知られている。 As is generally known, a conventional strobe device is used at the same time as a camera, a digital photographing device, or the like as an auxiliary light source device when taking a picture at night or the like. For example, a strobe device shown in FIG. 6 is known as a strobe device built in a camera.
図6は従来のストロボ装置の斜視図であり、図示のストロボ装置101は、幅方向(X軸方向)に長いキセノン管等から成る光源102と、該光源102からのストロボ光を照射対象である被写体に向けて反射させるリフレクタ103と、該リフレクタ103の前面(光出射面)を覆う矩形プレート状の不図示のレンズを備えている。
FIG. 6 is a perspective view of a conventional strobe device. A
上記リフレクタ103は、金属材料を折り曲げて作成される。具体的には、放物曲面状を成す正面反射面(縦壁)103Aとその両側端に形成された平坦な側面反射面(横壁)103Bを備えており、光源102にて発光したストロボ光は、その大部分がリフレクタ103の正面反射面(縦壁)103Aと側面反射面(横壁)103Bによって反射方向(光量分布)が一次制御される。そして、リフレクタ103によって1次制御された反射光は、カッティングが施された不図示のレンズによって方向が2次制御(配光)されて図7に示すように撮影画角を照射し、撮影に適した光量と配光特性が得られる。
The
特許文献1は、この種のストロボ装置を示している。この文献では、金属材料からなるリフレクタの一対の側壁に挿入口を設け、該挿入口から棒状の放電管を挿入固定している。また、リフレクタの一部には放電管を背面側から包み込むように凹形状に背面した背面部が形成され、リフレクタ前面(光出射面)に向かって拡開した形状としている。
前記リフレクタの縦断面形状は、ほとんどの場合がリフレクタ前面(光出射面)に向かって拡開した直線状部分と光源近傍の曲線部分からなる反射面とされている。また、楕円状の背面反射面も提案されている。
ところで、近年のストロボ装置は奥行きを薄く、かつ、光出射面の面積(前面の開口部面積)を小さくしたものが求められている。奥行きを小さくすることは、リフレクタにて捕捉する光束を少なくすることに直結し、光度低下に繋がる。光出射面の面積を小さくすることは、撮影画角を小さくすることになり必要な配光を得ることが難しくなる。 By the way, recent strobe devices are required to have a thin depth and a small area of the light exit surface (front opening area). Reducing the depth is directly linked to reducing the light flux captured by the reflector, leading to a decrease in luminous intensity. Reducing the area of the light exit surface reduces the shooting angle of view and makes it difficult to obtain the necessary light distribution.
図8はストロボ装置における光の出射方向を示す説明図である。一般的にストロボ装置は、図6に示すストロボ装置101のように横長の長方形を成しているため、リフレクタによる配光制御において光照射方向に対する上下方向は制御が比較的容易である反面、左右方向(幅方向)は難しく、レンズにカッティングが施されたフレネルレンズ等が使用されているが、上下方向の配光制御ほどの効果は得られていないのが実情である。これは、図8の説明図に示すように、光源102から出射されるストロボ光のうち平行光Laはレンズ104によって被写体(焦点)方向に向けることができるが、それ以外の光Lbについてはレンズ104では制御が難しく、被写体(焦点)に向かわせることができないことによる。また、ストロボ装置の奥行きを薄く、かつ、光出射面の面積を小さくして所望の配光を得るためにはレンズ104に更に複雑なカットが必要となり、コスト面および意匠的な面からも好ましくない。例えば、ストロボ反射面の左右端部に向かう光を制御するためには、レンズカットのカット角度を大きくする必要があるが、カット面が急勾配となり、レンズの製造が困難である。また、ストロボ反射面の上下端部に向かう光を制御するためのカットを施して左右方向の光の制御と両立させることも困難である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the light emission direction in the strobe device. In general, since the strobe device has a horizontally long rectangle like the
そこで、本発明者は、リフレクタの縦断面形状を楕円系反射面としたストロボ装置を検討した。
図9は、発明者が行った予備的検討のストロボ装置において、リフレクタの楕円系反射面と光源の位置関係を説明するための概略断面図である。リフレクタ203は、図9に示したように、2つの焦点を有する楕円系反射面203aと、光源202を覆う背面リフレクタ203bとからなる。楕円系反射面203aの第1の焦点は光源202の中心に位置し、第2の焦点を被写体の位置となる前方5mの位置とした楕円の一部を用いる。背面リフレクタ203bは、光源202の中心位置を一致させ径を僅かに大きくした同心円の一部の円弧であり、前記楕円と合成した形状としている。
In view of this, the present inventor has studied a strobe device in which the longitudinal sectional shape of the reflector is an elliptical reflecting surface.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the positional relationship between the elliptical reflecting surface of the reflector and the light source in the strobe device for preliminary examination conducted by the inventor. As shown in FIG. 9, the
図10は、この予備的検討におけるストロボ装置の配光を縦断面方向の強度分布にて示す図である。ストロボ装置の上下配光(縦断面配光)に関して、中心付近の光度を上げるために、楕円系反射面203aを用いることで中心付近に光を集光することが効果的であることを示している。しかし、図10からわかるようにストロボ装置の正面位置Cに該当する中心光度の位置が凹んだ形状のパターンを示している。この配光は、新たに光のムラを生じるものとなる。
FIG. 10 is a diagram showing the light distribution of the strobe device in this preliminary study as an intensity distribution in the longitudinal section direction. Regarding the vertical light distribution (vertical cross section light distribution) of the strobe device, it is shown that it is effective to collect light near the center by using the elliptical reflecting
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、管形状の光源を用いたストロボ装置において、ストロボ装置の縦方向の集光率を高めて中心光度を高めるとともに、その配光の強度分布において、中心光度の位置が凹んだ形状のパターンとせず、縦方向における光のムラを生じ難い反射面を備えたストロボ装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a strobe device using a tube-shaped light source, the vertical light collection rate of the strobe device is increased to increase the central luminous intensity and the intensity distribution of the light distribution. In the present invention, a strobe device provided with a reflective surface that is less likely to cause unevenness of light in the vertical direction without forming a pattern having a concave center light intensity position is provided.
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、 管状の光源と、ストロボ装置の照射方向が開口したリフレクタとを備えたストロボ装置において、前記リフレクタは、前記光源の管中心軸と直交する断面形状が、前記開口側の楕円系反射面部と、光源側の背面反射面部が接続反射面を介して合成されており、前記背面反射面は、前記光源中心軸と同心円で、光源よりも大きな半径であり、且つ、円弧の中心角が180度よりも大きく、
前記楕円系反射面は、楕円の第1焦点位置を光源とし、第2焦点位置をストロボ装置の照射方向中心位置とし、前記接続反射面は、前記楕円系反射面と前記背面反射面を滑らかに接続し、且つ、前記光源中心軸から出る光を該光源中心軸よりもストロボ装置の照射方向側に反射する形状に形成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
The ellipsoidal reflecting surface uses the first focal position of the ellipse as a light source, the second focal position serves as the center position in the irradiation direction of the strobe device, and the connecting reflecting surface smoothens the elliptical reflecting surface and the back reflecting surface. The light source is connected and formed in a shape that reflects light emitted from the light source central axis toward the irradiation direction side of the strobe device from the light source central axis.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記背面反射面の円弧の中心角が180度より大きく260度よりも小さい角度であり、前記接続反射面が、前記光源中心軸から出る光を前記楕円系反射面に向かって反射する形状としたことを特徴とする。
。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the central angle of the arc of the back reflecting surface is greater than 180 degrees and smaller than 260 degrees, and the connection reflecting surface is from the light source central axis. The emitted light is shaped to reflect toward the elliptical reflecting surface.
.
請求項1に記載の発明によれば、光源から発せられたストロボ光のうち、楕円系反射面に入射した光は、ストロボ装置の配光特性において、上下方向中央部に集光し、中央付近の光量増加に寄与する。接続反射面に入射した光は、ストロボ装置の照射方向若しくは楕円系反射面に向かって反射し、楕円系反射面にて再反射した後に照射方向に向かって進む。これにより、上下方向の集光率を高められ、接続反射面が存在しない場合に比べて中央部の上限方向の配光パターンが均一化した照射ムラを低減したストロボ配光が実現される。 According to the first aspect of the invention, of the strobe light emitted from the light source, the light incident on the elliptical reflecting surface is condensed at the central portion in the vertical direction in the light distribution characteristic of the strobe device, and near the center. This contributes to an increase in the amount of light. The light incident on the connection reflecting surface is reflected toward the irradiation direction of the strobe device or toward the elliptical reflecting surface, re-reflected by the elliptical reflecting surface, and then proceeds toward the irradiation direction. Thereby, the light collection rate in the vertical direction can be increased, and the strobe light distribution in which the uneven light distribution in which the light distribution pattern in the upper limit direction in the central portion is uniform is reduced as compared with the case where there is no connection reflection surface is realized.
請求項2に記載の発明によれば、上下方向、換言すれば光源中心軸と直交する方向において、光源から放射される背面側に向かった光の殆どを照射方向前方に向かって取り出すことができる。また、ストロボ光の利用効率を高めることができる。 According to the second aspect of the invention, in the vertical direction, in other words, in the direction orthogonal to the light source central axis, most of the light emitted from the light source toward the back side can be extracted forward in the irradiation direction. . Moreover, the utilization efficiency of strobe light can be increased.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、上述した背景技術にて説明した構成と同じ構成については、その説明の一部を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, about the same structure as the structure demonstrated by the background art mentioned above, a part of the description is abbreviate | omitted.
図1および図2は本発明に係るストロボ装置を示すもので、図1が斜視図、図2が側面図である。ストロボ装置10は、幅方向(x方向)に長いキセノン管等から成る光源12と、該光源12からのストロボ光を照射対象である被写体に向けて反射させる反射面13を内面に設けたリフレクタ11と、該リフレクタ11の前面(光出射面)を覆う矩形プレート状のレンズ14を備えている。なお、原点を矩形のストロボ装置の中心とした場合における直交座標系にて示すと、y方向がストロボ装置の光照射方向、x方向がストロボ装置の幅方向(管状の光源12の長さ方向)、z方向が上方向に対応する。また、ストロボ装置は、例えばデジタルカメラのファインダー近傍の位置に使用状態において光源がほぼ水平となるようにして内蔵される。
1 and 2 show a strobe device according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view and FIG. 2 is a side view. The
光源12は、キセノンランプと総称されるキセノンフラッシュランプ等の閃光光源を用いる。内径を数ミリΦの円筒状のガラス管12a内にキセノンガスが封入され、両端部に電極を設けて封止され、両端からはタングステン等の電極棒12bが外部に引き出されており、図示しない外部点灯回路に接続される。
The
リフレクタ11は、前記光源12の外径の半分以上を覆うように設けられ、光照射方向側が開口部11cとされている。リフレクタ11の側面11aの背面側には円形の光源挿入口11bが設けられており、該挿入口11bから前記管状の光源12を挿入して光源12の発光部(両端電極間)を収納した状態で所定位置にて取付固定が行われる。また、リフレクタ11の内面には後に詳細に説明する反射面13が形成されている。反射面13はリフレクタ11の材質そのものとすることもできる。高反射率部材を用いてリフレクタを形成した場合には製造コストを低減することができる。より反射率を高めたい場合には、銀等の高反射率材料層を表面に蒸着、スパッタ、メッキ、塗布等の手段により設ければ良い。
The
このようなリフレクタ11は、アルミニウム合金等の金属板を所定の形状に切断および屈曲して作成したり、厚板から圧延成形したものが好適に使用される。リフレクタ11が金属材料等の導電性材料よりなるときには、キセノンランプの両端部をリフレクタ外部に露出させる。キセノンランプを点灯させるために電極棒12bに高電界をかけるからである。高電圧を必要としない管状光源12を用いたり、非導電性の樹脂材料よりなるリフレクタ11を用いる場合には、光源12の両端部を外部に露出させる必要はない。
Such a
レンズ14は、アクリル、ポリカーボネート等の透光性樹脂よりなり、その表面にはレンズカットが形成されている。レンズカットは例えばフレネル状のものが使用され、特に左右方向(x方向)の配光を制御する形状に形成する。尚、レンズ14は、その短辺が円筒状光源2の管径の1倍より大きく3倍を超えない長さとされて前面の面積が小さくされ、その面積の小さな前面から光を出射する小型のものとされている。
The
図3は前記した反射面13のうち正面反射面について説明するもので、リフレクタ11の縦断面、すなわち管状光源12の中心軸と直交するz−y平面で切断した断面において、反射面と光源との関係を説明するための図面である。反射面13は光照射方向(y方向)側に向かって拡開しており、開口部11c側の楕円系反射面部13aと、光源12側の背面反射面部13bと、前記楕円系反射面部13aと背面反射面部13bの間に設けられた接続反射面13cを有する。
FIG. 3 illustrates the front reflecting surface of the reflecting surface 13 described above. In the longitudinal section of the
かかる反射面13について、その設計手順に沿って説明する。最初に背面反射面部13bおよび楕円系反射面部13aを設計する。
背面反射面部13bは、前記光源12と同心円の中心、すなわち管軸位置Oを中心とし、光源12の外周半径r12よりも大きな半径r32とした点線にて示す同心円32を定める。このときr32はr12×1.02からr12×1.5までの範囲とする。これよりも小さいとリフレクタ11および光源12の製造および組み付け精度を高めないと光ムラが生じ易くなり、これよりも大きいと小型化のメリットが薄れるからである。
楕円系反射面部13aを設計する。楕円系反射面部13aは、点線にて示す楕円33の一部領域を用いている。楕円33は、その第1焦点F1を前記管軸位置Oとし、他方の第二焦点を照射方向中央、すなわち図7に示した撮影画角中央となる位置とした楕円とする。
The reflecting surface 13 will be described along the design procedure. First, the back
The back reflecting
The elliptical
次に、前記した同心円32と楕円33との交点P1,P2の位置が同心円の扇P1−O−P2の中心角θが180度より大きく260度よりも小さい角度となるように調整する。この扇の弧が背面反射面部13bとなる。前記中心角θが180度より小さいと背面反射面部13bにて反射する照射方向と反対側、すなわち−y方向に向かった光の補足量が低下し撮影画角中央部の明るさが低下する。また、260度よりも大きいと背面反射面部13b内での多重反射で外部に取り出せない光束が増え、ストロボ装置全体の光量を低下させるからである。
Next, the positions of the intersections P1 and P2 between the concentric circle 32 and the ellipse 33 are adjusted so that the central angle θ of the concentric fan P1-O-P2 is greater than 180 degrees and smaller than 260 degrees. The arc of this fan becomes the back reflecting
次に接続反射面13cを設計する。接続反射面13cは、前記楕円系反射面部13aと前記背面反射面部13bを滑らかに接続し、且つ、前記管軸位置Oから出る光を該管軸位置Oよりもストロボ装置の照射方向(y方向)側に反射する形状に設計する。具体的には図4に示した光線追跡結果に基づいて設計する。図4(a)が楕円系反射面部13aおよび背面反射面部13bを交点P1、P2近傍にて接続反射面13cを介して接続した反射面における光線追跡結果、図4(b)が前記した予備的検討の反射面、すなわち楕円系反射面部13a’および背面反射面部13b’を交点P1、P2で接続した反射面のみからなる反射面における光線追跡結果である。
Next, the
接続反射面13cが存在しない場合には、管軸位置Oから出射し交点P1、P2近傍の背面反射面部13bにて反射した光線は、図4(b)に示すように、再度、管軸位置Oに向かって進み反対側の背面反射面部13bに当たる。よって、この光路を繰り返して反射しy方向に向かう光線成分は少ない。一方、接続反射面13cを設けた場合には、図4(a)に示すように、管軸位置Oから出射し交点P1、P2近傍の接続反射面部13cにて反射した光線は、前記楕円系反射面部13aもしくは開口11cに向かって進む。これにより光照射方向に向かう光量が増加する。
When the
接続反射面13cは、かかる作用を行うように設計する。具体的には、中心角θが180度を超える領域、より具体的には−y軸を中心に+90度および−90度を越える範囲の背面反射面部13bを、光線の反射方向が開口11c側に向くように拡いた形状とし、かつ、前記楕円系反射面部13aと滑らかに接続するようにする。これにより前記交点P1、P2部を多少大きくする程度となりリフレクタを過度に大型化することはない。
なお、実際のキセノンランプから出射する光線は、図4のように管軸位置Oの点光源とみなせるものではなく有限の大きさを持ち、また、ガラス管12aが存在する。そのため光源12の管軸位置O以外の位置から出射する光も存在するが、これらの光も主に撮影画角内に向かって照射するものとすることができる。
The
Note that the light beam emitted from the actual xenon lamp cannot be regarded as a point light source at the tube axis position O as shown in FIG. 4, has a finite size, and includes a
上記手順にて夫々の反射面部13a、13b,13cを設計し、その設計に沿って反射面13を作成する。正面反射面はyz平面にて切断した断面、すなわち、縦断面が同一形状となるようにしてリフレクタ11を作成する。なお、楕円系反射面は上記した楕円に限るものではなく、上記楕円を基礎にしてその一部を他の断面曲線に置換したもの等も含む。
The respective reflecting
次に、以上の構成を有するストロボ装置10の作用について説明する。
Next, the operation of the
本実施の形態に係るストロボ装置10は、デジタルカメラ等に内蔵され、図示しないカメラのシャッターボタンの操作に同期してストロボ装置10の光源12から閃光発光する。
光源12から出射されたストロボ光は、その大部分がリフレクタ11へ向けて照射され、該リフレクタ11の反射面13で反射してレンズ14を通過して被写体へ向かい、また、その一部は直接にレンズ14を通過して被写体に向かう。
A
Most of the strobe light emitted from the
図5は本発明に係るストロボ配光の上下方向の強度分布について、上記した図4(b)の反射面としたストロボ装置の場合のストロボ配光と対比して示す図であり、中心強度を規格化して示している。符号Iが図4(b)の反射面、すなわち接続反射面13cを設けない場合の配光分布、符号Jが本発明、すなわち接続反射面13cを設けた場合の配光分布である。なお、このときレンズ14にはレンズカットを設けない素通しのものを使用した。
FIG. 5 is a diagram showing the intensity distribution in the vertical direction of the strobe light distribution according to the present invention in comparison with the strobe light distribution in the case of the strobe device having the reflecting surface in FIG. Standardized. Reference numeral I denotes the light distribution in the case where the reflecting surface in FIG. 4B, that is, the
この図からわかるように、本発明に係るストロボ装置10の場合には、上下方向(z方向)の配光特性において中央部、すなわち中心部がその周囲に比べて凹まなくなって平坦化されている。実際の写真撮影による評価結果では、この配光分布の差により光ムラが解消される。また、本発明に係る反射面の組み合わせにより中心光度を相対的に高めることができ、さらに、中央から上下に10度の広い範囲にわたって平坦化することができた。それゆえ、実際の写真撮影において、もっとも重要な中央部における高い光強度と均一性を得ることが出来得る。なお、左右方向(x方向)の配光特性は、従来のものと同一であった。
As can be seen from this figure, in the
以上のような構成により、光源12から背面方向および側面方向に向かう光も有効に利用することができるために全体の光量が増加する。また、ストロボ装置10の上下方向(z方向)における中央部の光量増加と均一性向上を図ることができる。よって、ストロボ装置10の上下方向の幅を狭めたストロボ装置を実現することができ、カメラに内蔵したときにカメラの前面側意匠の自由度を高めることができ得る。また、ストロボ装置自体の奥行きも大きくすることがない。
With the configuration as described above, the light from the
尚、本発明のストロボ装置は上記した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、楕円系反射面の一部に平坦面を設ける等の本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 The strobe device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, such as providing a flat surface on a part of the elliptical reflecting surface. Of course, it can be added.
10 ストロボ装置
11 リフレクタ
12 光源
13 反射面
13a 楕円系反射面部
13b 背面反射面部
13c 接続反射面部
14 レンズ
θ 円弧の中心角
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記リフレクタは、前記光源の管中心軸と直交する断面形状が、前記開口側の楕円系反射面部と、光源側の背面反射面部が接続反射面を介して合成されており、
前記背面反射面は、前記光源中心軸と同心円で、光源よりも大きな半径であり、且つ、円弧の中心角が180度よりも大きく、
前記楕円系反射面は、楕円の第1焦点位置を光源とし、第2焦点位置をストロボ装置の照射方向中心位置とし、
前記接続反射面は、前記楕円系反射面と前記背面反射面を滑らかに接続し、且つ、前記光源中心軸から出る光を該光源中心軸よりもストロボ装置の照射方向側に反射する形状であることを特徴とするストロボ装置。 In a strobe device comprising a tubular light source and a reflector having an opening in the irradiation direction of the strobe device,
The reflector has a cross-sectional shape orthogonal to the tube central axis of the light source, the elliptical reflection surface portion on the opening side and the back reflection surface portion on the light source side are combined via a connection reflection surface,
The back reflecting surface is concentric with the light source central axis, has a larger radius than the light source, and a central angle of the arc is larger than 180 degrees,
The elliptical reflecting surface has a first focal position of the ellipse as a light source, a second focal position as a center position in the irradiation direction of the strobe device,
The connection reflective surface smoothly connects the elliptical reflective surface and the back reflective surface, and reflects light emitted from the light source central axis toward the irradiation direction side of the strobe device from the light source central axis. A strobe device characterized by that.
前記接続反射面が、前記光源中心軸から出る光を前記楕円系反射面に向かって反射する形状としたことを特徴とする請求項1記載のストロボ装置。 The central angle of the arc of the back reflecting surface is an angle greater than 180 degrees and less than 260 degrees;
The strobe device according to claim 1, wherein the connection reflection surface is configured to reflect light emitted from the light source central axis toward the elliptical reflection surface.
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