JP2011048033A - 照明装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の構成で撮影方向の照明とバウンス光の発光が可能で発光準備にかかる時間が短い照明装置及び撮像装置を提供する。
【解決手段】照明装置は、光学部材１５の射出面１５ａから照明光を被写体に向けて照射する直接光発光部と、直接光発光部とは異なる方向の照射光軸を有して、光学部材１５の射出面１５ａとは異なる射出面１５ｂからバウンス光を照射するバウンス発光部と、を有する。光学部材１５は、異なる二つの入射面を有し、２種類の照明光の光路を分離する。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置及び撮像装置に関する。

特許文献１は、バウンス撮影を可能にするため、射出方向を撮影方向に向けた姿勢と、射出方向を斜め上方に向けた姿勢との間で発光部を回転可能に支持するカメラを提案している。特許文献２は、カメラ本体に複数の発光部を設けてそれらを撮影方向に向け、交互又は順番に発光させるカメラを提案している。

特開平０９−０６１８９９号公報（図１） 特開２００５−１３４７１１公報（図１）

特許文献１の照明装置は、発光部を回転する機構が複雑、大型かつコスト高であり、また、回転に時間がかかってシャッターチャンスを逃す可能性もあった。特許文献２の照明装置は、射出方向が一つでバウンス機能がなく、各発光部が独立しているので大型化するという問題があった。

本発明は、小型の構成で撮影方向の照明とバウンス光の発光が可能で発光準備にかかる時間が短い照明装置及び撮像装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての照明装置は、撮像装置の撮像装置本体に設けられる照明装置であって、光学部材の第１射出面から第１照明光を被写体に向けて照射する第１発光部と、前記第１発光部とは異なる方向の照射光軸を有して、前記光学部材の第１射出面とは異なる第２射出面からバウンス光としての第２照明光を照射する第２発光部と、を有することを特徴とする。

本発明は、小型の構成で撮影方向の照明とバウンス光の発光が可能で発光準備にかかる時間が短い照明装置及び撮像装置を提供することができる。

実施例１のカメラ（撮像装置）の斜視図である。 図１に示す照明装置の部分拡大断面図である。 図１に示す照明装置の部分拡大断面図である。 図２に示す照明装置の原理を説明する断面図である。 図３に示す照明装置の原理を説明する断面図である。 実施例２のカメラ（撮像装置）の正面図である。 図６に示す照明装置の部分拡大断面図である。 図６に示す照明装置の部分拡大断面図である。 図７に示す照明装置の原理を説明する断面図である。 図８に示す照明装置の原理を説明する断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の照明装置と撮像装置について説明する。

図１は実施例１のカメラ（撮像装置）の前方斜視図である。カメラは略直方体形状を有する。図１では、Ｘ軸をカメラの長さ方向、Ｙ軸をカメラの高さ方向、Ｚ軸をカメラの奥行き方向に設定しており、これは他の図でも同様である。

図１において、１はカメラ本体（撮像装置本体）、２はカメラ本体１の前面ほぼ中央に設けられた撮影レンズ鏡筒部、３は照明装置、４はレリーズボタン、５はカメラの各種モードを切り替えるための操作ボタンである。また、６は外光の明るさを測定する測光装置の覗き窓、７はファインダーの覗き窓である。なお、カメラは、他のカメラ（一眼レフカメラやビデオカメラ等）であってもよい。

図２及び図３は照明装置３の近傍のＹＺ断面図であり、図２は前側にある被写体（撮影方向）に光束を照射する場合、図３はバウンス発光する場合を示している。図２及び図３では、各発光部の光源中心から射出した代表光線の光線追跡も合わせて示している。

照明装置３は、図１に示すように、カメラ本体１の右上に横型に（Ｘ軸方向に延びるように）配置され、一部はカメラ本体１の上面に回り込んでいる。照明装置３は、図２及び図３に示すように、第１発光管１１、第２発光管１２、第１反射部材１３、第２反射部材１４及び光学部材１５を有する。

第１発光管１１と第１反射部材１３を含む発光部（第１発光部）は、被写体に向けて（撮影方向に）照明光（第１照明光）を直接に照射するために、以下、「直接光発光部」と呼ぶ場合がある。また、第２発光管１２と第２反射部材１４を含む発光部（第２発光部）はバウンス光（第２照明光）を照射するために、以下、「バウンス発光部」と呼ぶ場合がある。

直接光発光部とバウンス発光部は光学部材１５を共通に使用して第１照明光又は第２照明光を発光する。即ち、直接光発光部は光学部材１５の射出面１５ａ（第１射出面）から第１照明光を被写体に向けて照射する。バウンス発光部は第１発光部とは異なる方向の照射光軸を有して、光学部材１５の射出面１５ａとは異なる射出面１５ｂ（第２射出面）からバウンス光としての第２照明光を照射する。

このように、本実施例は、複数の発光部を使用しているので、一つの発光部を回転する機構を設けるよりも、構成は小型で単純になり、コストアップを防止することができる。また、回転に時間がかかってシャッターチャンスを逃すこともない。更に、２つの発光部が光学部材を共有しているので、各発光部の構成を独立にして光学部材を各発光部に対応するよりも部品点数は削減されて構成も小型になる。

第１発光管１１は、被写体（撮影方向）に閃光等の照明光を発する円筒直管形状の閃光発光管（キセノン管）又は放電発光管であり、発光管が延びる方向をＸ軸方向に設定している。

第２発光管１２は、撮影方向とは異なる方向のバウンス発光のために閃光等の照明光を発する円筒直管形状の閃光発光管（キセノン管）又は放電発光管であり、発光管が延びる方向をＸ軸方向に設定している。

第１反射部材１３は、第１発光管１１から発せられた光束のうち前方以外の、例えば、照射光軸Ｌにおいて後方（被写体側と反対方向）に放射される光束を被写体側（前方）へ反射する反射傘である。

第２反射部材１４は、第２発光管１２から発せられた光束のうち上方以外に放射される光束を上方へ反射する反射傘である。

第１反射部材１３及び第２反射部材１４は、内面が高反射率面で形成された光輝アルミ等の金属材料または内面に高反射率の金属蒸着面が形成された樹脂材料等で構成されている。

光学部材１５は、第１反射部材１３の射出部の前方に配置される。光学部材１５は、図１に示すように、前方の光射出部に発光管１１からの射出光を集光させるための縦フレネルレンズを形成し、この光射出部は直接光発光部からの照明光を射出する射出面（第１射出面）１５ａを有する。また、光学部材１５は、上方に別光路からなる光射出部が形成され、この光射出部はバウンス発光部からの照明光を射出する射出面（第２射出面）１５ｂを有する。

更に、光学部材１５は、直接光発光部からの第１照明光が入射する入射面１５ｃ（第１入射面）と、バウンス発光部からの第２照明光が入射する入射面１５ｃとは異なる入射面（第２入射面）１５ｄと、を有する。光学部材１５は、発光部毎に異なる入射面と射出面のペアを使用しているので、第１照明光の光路と第２照明光の光路を容易に分離することができる。

光学部材１５は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透過率の高い光学用有機高分子材料から構成される。

なお、図２及び図３において１６は、カメラ本体１の外装部材であり、光学部材１５以外から光束が射出するのを防止するため遮光部材で構成されている。

図４及び図５は、本実施例の原理を説明する断面図であり、それぞれ図２及び図３に対応し、光学系の上下左右を対称形状として簡素化している。また、それぞれ、光源中心を射出した代表光線の光線追跡図も合わせて示している。

２１、２２は円筒直管形状の発光管、２３、２４は発光管２１、２２の中心を通る軸Ｌ及びＭに対して対称形状の反射部材（反射傘）、光学部材２５は断面形状を簡素な矩形形状としている。

光学部材２５は、一対の射出面２５ａ及び２５ｂと一対の入射面２５ｃ及び２５ｄを有する。射出面２５ａ及び入射面２５ｃは直接光発光部からの照明光を射出するのに使用される。射出面２５ｂ及び入射面２５ｄはバウンス発光部からの照明光を射出するのに使用される。

反射部材２３は略楕円形状であり、発光管２１の中心は楕円形状のほぼ焦点位置に配置されている。図４の代表光線の光線追跡に示すように、発光管２１の中心から射出した光束は、光学部材２５に向かって進む直接光成分と、反射部材２３によって反射した後、光学部材２５に向かって進む反射光成分に分けられる。

通常発光モードが設定されている場合、レリーズボタン４がユーザーによって押された後に、不図示の測光装置で測定された外光の明るさと、ＣＣＤ等の撮像素子の感度とに応じて、照明装置３を発光させるか否かを不図示の中央演算装置（ＣＰＵ）が判断する。ＣＰＵが発光すべきと判定した場合には、発光信号を出力し、不図示の発光制御回路から不図示のトリガーリード線を介して発光管２１を発光させる。

直接光成分は、放電管２１の位置と光学部材２５の射出面２５ａの間口の広さによって照射角度がほぼ規定される。反射光成分は、反射部材２３を略楕円形状と想定した場合には、略一点に集光した後、所定の照射角度の光束として射出する。直接光成分と反射光成分の照射角度を必要照射角度に揃えることによって効率良く照射を行うことができる。図４では、射出光軸Ｌに対して射出光束は対称形状であるため、上下対称の配光特性となる。

一方、図５では、反射部材２４を小型化し、光学部材２５の入射面２５ｄを最小の面積としている。図５に示すように、発光管２２は、反射部材２４の内部に配置されている。反射部材２４は射出光軸に関して左右対称形状であり、効率良く集光させるために３つの部分（楕円反射部２４ａ、円筒反射部２４ｂ、テーパ状反射部２４ｃ）によって構成されている。反射部材２４は射出光軸に沿って射出側から順にテーパ状反射部２４ｃ、円筒反射部２４ｂ、楕円反射部２４ａを有する。

楕円反射部２４ａは最も下側に位置し、射出光束を一定の照射角度範囲に狭める集光作用を有する。発光管２２の中心は楕円反射部２４ａの焦点位置には配置しておらず、発光管２２のガラス管の影響を受けにくい位置関係に配置している。

円筒反射部２４ｂは光源中心を中心とし、光源中心から射出した光束のうち射出方向Ｍに対して斜め上方に向かった光束を反射して再度光源中心に戻し、楕円反射部２４ａで反射させることによって、反射部材２４の開口が狭まることを可能にしている。

テーパ状反射部２４ｃは、直接光、及び、楕円反射部２４ａで反射した光束の照射角度を狭め、必要とされる照射角度に近づける。

このように、反射部材２４の各部の形状を規制することによって、狭い開口の小型のバウンス発光部を実現することができる。また、このバウンス発光部を光学部材２５の下側端面である入射面２５ｄに配置することによって反射部材２４から射出した光束を上方の射出面２５ｂに導くことができる。

バウンス発光モードに設定されている場合、不図示の共通の発光回路を使用し、モード切替に連動して発光させる発光管、及びその周辺回路のみを切り替える。これにより、カメラ全体を小型化できると共にコストを抑えることができる。

レリーズボタン４がユーザーによって押された後に、測光装置で測定された外光の明るさと撮像素子の感度とに応じて、照明装置３を発光させるか否かをＣＰＵが判断する。ＣＰＵが発光すべきと判定した場合には、発光信号を出力し、不図示の発光制御回路から不図示のトリガーリード線を介してバウンス用発光管２２を発光させる。

この時、光学部材２５の厚み変化がないため、バウンス発光部から入射した配光特性を維持したまま、光学部材２５の側面で全反射を繰り返して上方に導かれる。この際、各光束は全反射で導かれるため、効率低下が少なくバウンス光として十分な光量を確保することができる。

また、反射部材２４は左右対称で光学部材２５も左右対称であることから、射出面２５ｂから射出した光束も前側、後ろ側の照射角度はほぼ等角度となり、カメラのほぼ真上に大きな面積の光源が位置する。

図４及び図５に示す理想的な光学系は直接光とバウンス光をそれぞれの光軸Ｌ及びＭについて上下前後対称な配光特性を持った光束として照射することができるが、これを実際のカメラに適用した場合の振る舞いについて、図２及び図３を参照して説明する。

まず、バウンス発光部がカメラ本体１から外側にはみ出ないようにカメラ外装部の内側に配置する必要があるが、単純に光学部材１５を厚くしてしまうと小型化に不利となる。そこで、本実施例は、バウンス発光部を上方及び前方に傾けて配置している。これにより、射出面１５ｂを構成する上部は薄型になる。この結果、光学部材１５の入射面１５ｃと射出面１５ａは平行ではなく、入射面１５ｄと射出面１５ｂは平行ではなくなる。また、バウンス発光部の照射光軸は射出面１５ｂに直交するＹ軸方向に対して傾いており、平行ではない。

また、先端が狭まる光学部材１５を光束が導光すると照射角度範囲は広がってしまうため、反射部材１４の形状を照射角度が狭めるように規定し、これにより、配光特性を維持する。

更に、直接光発光部も、光学部材１５の厚みが変化しても配光特性を維持するために第１反射部材１３の形状を照射光軸Ｌに関して上下非対称にしている。具体的には、照射光軸Ｌよりも上方の反射面１３ａを大きく下方の反射面１３ｂを小さくすると共に反射面１３ａ及び１３ｂの形状を補正している。

なお、光学部材１５の前面１５ａに形成されている縦フレネルレンズは図３に示すような断面形状を有し、光束を上方に導光させても配光特性に影響を殆ど与えない。

このように、照明装置３は複数の発光部を利用して小型の構成ながら直接発光部とバウンス発光部の光路を分離することができ、図２及び図３に示す配光特性は図４及び図５に示す配光特性とほぼ等価になる。

本実施例では、導光部材１５の直接発光部に対応する領域を薄くし、バウンス発光部に対応する導光路を光学部材１５の厚み方向に形成しているが、本発明はこれと逆の構成にも適用することができる。また、本実施例では、直接発光部に通常の反射傘を使用し、バウンス用発光部を超小型発光部を使用しているが、本発明はこれと逆の構成にも適用することができる。更に、発光部は２個に限定されず、３個以上でもよくバウンス発光部の射出方向も上方向に限定されず左右方向を付加又はこれに置換されてもよい。

図６は、実施例２のデジタルコンパクトカメラ（撮像装置）の正面図であり、照明装置３とは異なる照明装置８を有している。照明装置８以外の撮像装置の構成要素は図１と同様である。照明装置８は、その配置、バウンス方向、発光部の形状、射出面の形状において照明装置３と異なっている。

図７及び図８は照明装置８の近傍のＹＺ断面図であり、図７は前側にある被写体（撮影方向）に光束を照射する場合、図８はバウンス発光する場合を示している。図７及び図８では、各発光部の光源中心から射出した代表光線の光線追跡も合わせて示している。

照明装置８は、図６に示すように、カメラ本体１の右上に縦型に（Ｙ軸方向に延びるように）配置され、一部はカメラ本体１の右側側面に回り込んでいる。照明装置８は、図８及び図９に示すように、第１発光管３１、第２発光管３２、第１反射部材３３、第２反射部材３４及び光学部材３５を有する。

第１発光管３１と第１反射部材３３からなる発光部（第１発光部）は実施例１の直接光発光部に相当し、第２発光管３２と第２反射部材３４からなる発光部（第２発光部）は実施例１のバウンス発光部に相当する。

本実施例では、直接光発光部とバウンス発光部は光学部材３５を共通に使用して第１照明光又は第２照明光を発光する。即ち、直接光発光部は光学部材３５の射出面３５ａ（第１射出面）から第１照明光を被写体に向けて照射する。バウンス発光部は第１発光部とは異なる方向の照射光軸Ｍを有して、光学部材３５の射出面３５ａとは異なる射出面３５ｂ（第２射出面）からバウンス光としての第２照明光を照射する。

図７及び図８において、３１は直接発光部用の円筒直管形状の閃光発光管（キセノン管）、３２はバウンス発光部用の円筒直管形状の閃光発光管（キセノン管）である。３３は、発光管３１から射出した光束のうち、照射光軸Ｌ方向以外に向かった光束を射出光軸Ｌ方向に反射させる反射部材（反射傘）である。また、３４は、発光管３２から射出した光束のうち、図中Ｍ方向以外に向かった光束を側方に向けて反射させる反射部材（反射傘）である。反射部材３３、３４は、内面が高反射率面で形成された光輝アルミ等の金属材料で構成されている。

３５は、反射部材３３、３４の射出部の前方に配置され、透明体で形成された光学部材である。光学部材３５には、実施例１と同様に、光射出部３５ａ、３５ｂに発光管３１、３２からの射出光を集光させるためのフレネルレンズが形成されている。光学部材３５は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透過率の高い光学用有機高分子材料から構成されている。

光学部材３５は、図７及び図８に示すように、前方の光射出部に直接光発光部からの照明光を射出する射出面（第１射出面）３５ａを有し、側方の光射出部にバウンス発光部からの照明光を射出する射出面（第２射出面）３５ｂを有する。更に、光学部材３５は、直接光発光部からの第１照明光が入射する入射面３５ｃ（第１入射面）と、バウンス発光部からの第２照明光が入射する入射面３５ｃとは異なる入射面（第２入射面）３５ｄと、を有する。光学部材３５は、発光部毎に異なる入射面と射出面のペアを使用しているので、第１照明光の光路と第２照明光の光路を容易に分離することができる。

３６は、カメラの外装部材であり、光学部材３５以外から光束が射出するのを防止するため遮光部材で構成されている。

図９及び図１０は、本実施例の原理を説明する断面図であり、それぞれ図７及び図８に対応し、光学系の上下左右を対称形状として簡素化している。また、それぞれ、光源中心を射出した代表光線の光線追跡図も合わせて示している。

４１、４２は円筒直管形状の発光管、４３、４４は発光管４１、４２の中心を通る軸Ｌ及びＭに対して対称形状の反射部材（反射傘）、光学部材４５は断面形状を簡素な矩形形状としている。

光学部材４５は、一対の射出面４５ａ及び４５ｂと一対の入射面４５ｃ及び４５ｄを有する。射出面４５ａ及び入射面４５ｃは直接光発光部からの照明光を射出するのに使用される。射出面４５ｂ及び入射面４５ｄはバウンス発光部からの照明光を射出するのに使用される。

発光管４１及び４２は、小型の反射部材４３及び４４の内部に配置されており、反射部材４３及び４４は中心軸Ｌ及びＭに対して左右対称形状である。反射部材４３及び４４は同一の構成であるため、以下、反射部材４３に着目して説明する。

反射部材４３は、楕円反射部４３ａ、円筒反射部４３ｂ、テーパ状反射部４３ｃを有する。

楕円反射部４３ａは、発光管４１の後方に配置されて、楕円面形状の反射面を有し、光束を集光する。楕円形状は、発光管４１のガラス管による屈折及び全反射を考慮し、楕円の焦点位置を発光管４１の後ろ側内側面付近に設定している。発光管４１の中心を楕円の焦点位置から外すことにより、小型の構成で均一な配光特性を得ることができる。

円筒反射部４３ｂは、発光管４１の中心と同心の円筒面形状の反射面を有し、光源中心から斜め前方に射出した光束を反射して再度光源中心に戻し、楕円反射部４３ａで反射させることによって、反射部材４３の開口部が狭まることを可能にしている。

テーパ状反射部４３ｃは、直接光、及び、楕円反射部４３ａで反射した光束の照射角度を狭め、必要とされる照射角度に近づける。

このように、反射部材４３の各部の形状を規制することによって、狭い開口の小型発光部を実現することができる。本実施例は、超小型の発光部を２つ組み合わせることにより、小型の構成で通常発光とバウンス発光を可能にしている。また、発光部を同一構成にすることによって２種類の異なる構成の発光部を製造するよりもコストが削減される。

図９は、光源中心から射出した光束が所定の角度範囲内に効率良く集光された後、一部光束は、光学部材４５の左右側面で全反射して前面に設けられた射出面４５ａより射出することを示している。また、図１０は、光源中心から射出した光束が所定の角度範囲内に効率良く集光された後、一部光束は、光学部材４５の側面に設けられた射出面４５ｂより射出することを示している。

図９及び図１０に示す理想的な光学系は直接光とバウンス光をそれぞれの光軸Ｌ及びＭについて上下前後対称な配光特性を持った光束として照射することができるが、これを実際のカメラに適用した場合の振る舞いについて、図７及び図８を参照して説明する。

直接発光部とバウンス発光部がカメラ本体１からはみ出ないようにカメラ外装部の内側に配置する必要があるために光学部材３５は厚く非対称な形状となる。しかし、図７及び図８に示すように構成することで、配光特性を図９及び図１０に示すものとほぼ等価に維持することができる。これは、入射面３５ｃと射出面３５ａが平行で入射面３５ｄと射出面３５ｂが平行で光学部材３５の光路が短いことから、カメラに搭載した状態でも配光特性の変化は生じにくいことによる。

このように、照明装置８は複数の発光部を利用して小型の構成ながら直接発光部とバウンス発光部の光路を分離して所望の配光特製を維持することができる。

なお、照明装置８は、光学部材３５の前面３５ａと側面３５ｂに縦フレネルレンズを形成してＹ軸方向の照射角度を狭めているが、この構成は、図７及び図８に示す断面形状の集光作用には殆ど影響を与えない。

照明装置は、撮像装置に適用することができる。撮像装置は、被写体の撮像に適用することができる。

１ カメラ本体（撮像装置本体）
３、８ 照明装置
１１、１２、２１、２２、３１、３２、４１、４２ 発光管
１３、１４、２３、２４、３３、３４、４３、４４ 反射部
１５、２５、３５、４５ 光学部材
１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ、３５ａ、３５ｂ、４５ａ、４５ｂ 射出面
１５ｃ、１５ｄ、２５ｃ、２５ｄ、３５ｃ、３５ｄ、４５ｃ、４５ｄ 入射面

Claims (5)

1. 撮像装置の撮像装置本体に設けられる照明装置であって、
   光学部材の第１射出面から第１照明光を被写体に向けて照射する第１発光部と、
   前記第１発光部とは異なる方向の照射光軸を有して、前記光学部材の第１射出面とは異なる第２射出面からバウンス光としての第２照明光を照射する第２発光部と、
   を有することを特徴とする照明装置。
2. 前記光学部材は、前記第１照明光が入射する第１入射面と、前記第２照明光が入射して前記第１入射面とは異なる第２入射面と、を有し、前記第１照明光の光路と前記第２照明光の光路を分離することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光学部材の前記第１入射面と前記第１射出面は平行ではなく、前記第２入射面と前記第２射出面は平行ではなく、前記第２発光部の照射光軸は前記第２射出面に直交する方向に対して傾いていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記光学部材の前記第１入射面と前記第１射出面は平行であり、前記第２入射面と前記第２射出面は平行であり、前記第１発光部と前記第２発光部は同一の構成を有することを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置を有することを特徴とする撮像装置。