JP2011102951A

JP2011102951A - 撮影用照明装置

Info

Publication number: JP2011102951A
Application number: JP2009258718A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Nakagawa; 憲史仲川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】静音に適し、かつ十分なトルクを得ることができる駆動部を有する撮影用照明装置を提供する。
【解決手段】本発明の撮影用照明装置は、撮影用照明装置１０であって、照明光を発光する発光部２０と、前記発光部２０を前記撮影用照明装置１０内部で進退させる移動機構３０と、前記移動機構３０を駆動する駆動部３３と、を備え、前記駆動部３３は、駆動開始から駆動停止までの間において、２相励磁駆動とマイクロステップ駆動との２種類の駆動制御方式で前記移動機構３０を駆動すること、を特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮影時の際に、被写体に照明光を発光する発光部を有する撮影用照明装置に関する。

撮影用照明装置内部において、焦点距離によって発光部を移動させるためにモータが使用されている。従来、モータを駆動する方式として、２相励磁駆動やマイクロステップ駆動が知られている。２相励磁駆動は駆動時における駆動音が大きいため、静音が望まれる装置においては、マイクロステップ駆動によりモータが駆動されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平３−２７３８９６号公報

しかし、マイクロステップ駆動は、２相励磁駆動に比べてトルクが低下する。このため、特に小型のモータにおいて、起動時や停止時等のトルクが必要な状況において十分なトルクを得ることが困難である。

本発明の課題は、静音に適し、かつ十分なトルクを得ることができる駆動部を有する撮影用照明装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、撮影用照明装置（１０）であって、照明光を発光する発光部(２０)と、前記発光部(２０)を前記撮影用照明装置（１０）内部で進退させる移動機構(３０)と、前記移動機構(３０)を駆動する駆動部(３３)と、を備え、前記駆動部(３３)は、駆動開始から駆動停止までの間において、２相励磁駆動とマイクロステップ駆動との２種類の駆動制御方式で前記移動機構(３０)を駆動すること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記駆動部(３３)は、駆動開始時と駆動停止時において前記２相励磁駆動を行うこと、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記駆動部(３３)は、前記移動機構(３０)が前記発光部(２０)の移動方向を転換する際に、前記２相励磁駆動を行うこと、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記駆動部(３３)は、前記２相励磁駆動において周期を漸次短縮した後、前記マイクロステップ駆動へ移行し、又は、前記マイクロステップ駆動から前記２相励磁駆動へ移行した後、前記２相励磁駆動の周期を漸次拡大すること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記移動機構(３０)を駆動する際における前記２相励磁駆動と前記マイクロステップ駆動との時間比率を、前記撮影用照明装置（１０）が使用される環境に応じて変更すること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記移動機構(３０)を駆動する際における前記２相励磁駆動と前記マイクロステップ駆動との時間比率を、前記撮影用照明装置（１０）が使用される環境温度に応じて変更すること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記環境温度は温度センサにより測定されるものであり、測定された温度が所定温度範囲を超えた場合に、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記環境温度は前記撮影用照明装置（１０）の発光量を基に予測されるものであり、予測された温度が所定温度範囲を超えた場合に、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記撮影用照明装置（１０）の発光量が所定量を超えた場合に、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
請求項１０に記載の発明は、請求項５に記載の撮影用照明装置（１０）であって、前記撮影用照明装置（１０）において求められる静音の度合いが高いほど、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、を特徴とする撮影用照明装置（１０）である。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、静音に適し、かつ十分なトルクを得ることができる駆動部を有する撮影用照明装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を適用した照明装置の構成を概念的に示す側面図である。駆動モータを駆動する駆動電流を示す図であって、（ａ）は起動時、（ｂ）は逆転時、（ｃ）は停止時を示す。駆動モータの駆動説明図である。

以下、図面等を参照して、本発明における撮影用照明装置の一実施形態について説明する。本実施形態における撮影用照明装置は、例えば一眼レフカメラに着脱可能に取り付けられる外付け用照明装置である。
図１は、本発明における撮影用照明装置の一実施形態である照明装置１０の構成を概念的に示す側面図である。
なお、以下の説明において、照明装置１０を光が照射される被写体側から（正面側から向かって）見た場合において右側方向をＸ軸プラス方向、照明装置の上側方向をＹ軸プラス方向、Ｘ軸およびＹ軸と直交する光を照射する方向をＺ軸プラス方向とする。また、Ｚ軸プラス側を前面側、Ｚ軸マイナス側を背面側という。

照明装置１０は、照明光を照射する照明部１１が、本体部１２の上部に装着されて構成されている。本体部１２の下端部には、図示しないカメラまたは三脚等に装着される脚部１３を備えている。
照明部１１は、照明部筐体１１Ａの内部に、閃光を発生する発光部２０と、発光部２０を移動駆動する移動機構３０と、移動機構３０を駆動する駆動モータ３３と、発光部２０に発光用の電力を供給するコンデンサ１１Ｃと、を備えている。照明部筐体１１Ａの前面側（発光部２０の前側）には、フレネルレンズ１１Ｆが設けられている。

発光部２０は、軸方向をＸ軸と平行に配設されたキセノン管２１と、キセノン管２１の背面側に配設されたリフレクタ２２と、を備えている。
移動機構３０は、発光部２０の下部に設けられた駆動メネジ３１と、駆動メネジ３１に螺合する駆動スクリュー３２とを備え、駆動スクリュー３２は駆動モータ３３により回転駆動される。

駆動スクリュー３２は、Ｚ軸と平行に配設されており、回転によって駆動メネジ３１（すなわち発光部２０）を、その軸方向（すなわちＺ軸方向）に移動駆動する。本実施形態では、駆動スクリュー３２は右ネジとして形成されており、駆動モータ３３側（背面側）から見て時計回りの回転（以下、正回転と称する）によって発光部２０をＺ軸マイナス方向（背面側：図中右側）に移動駆動し、反時計回りの回転（以下、逆回転）によって発光部２０をＺ軸プラス方向（前面側：図中左側）に移動駆動するようになっている。

駆動モータ３３は、本実施形態では２相のステッピングモータである。駆動モータ３３の回転軸は、駆動スクリュー３２に連結されている。駆動モータ３３は、後述する制御部４０によって制御される駆動回路４２から供給される駆動電流によって駆動され、駆動スクリュー３２を回転駆動する。

本体部１２は、照明部１１の各部の動作を制御する制御部４０と、当該照明装置１０の各部への電力供給を行う電源４１と、駆動モータ３３に駆動電流を供給する駆動回路４２と、を備えている。また、本体部１２は、他に、コンデンサ１１Ｃへ充電エネルギーを供給するために電源電圧を昇圧する図示しない昇圧部を備えている。さらに、本体部１２の背面には、当該照明装置１０の電源スイッチ及び充電完了時に点灯する充電完了ランプ等を有する操作部５０が設けられている。

制御部４０は、マイクロコンピュータ等によって構成され、当該照明装置１０を統括的に制御する。すなわち、制御部４０は、発光部２０の発光動作、移動機構３０による発光部２０の移動動作、およびコンデンサ１０の充電等の制御を行う。

脚部１３は、制御部４０に接続された端子部４３を備えており、図示しないカメラのアクセサリーシューに装着されると端子部４３がカメラの端子部と接続され、カメラの制御と照明装置１０の制御とが連動可能となるようになっている。

上記のように構成された照明装置１０は、接続された図示しないカメラまたは操作部５０を介した指令に基づいて制御部４０によって制御され、コンデンサ１１Ｃへの充電および発光部２０の発光を行う。また、制御部４０は、カメラにおけるレンズの焦点距離に応じて発光部２０の発光（照明光）の照射角を変更する。すなわち、制御部４０は、端子部４３を介して入力されるカメラにおけるレンズの焦点距離情報に基づいて、駆動回路４２を介して移動機構３０を制御駆動し、発光部２０をフレネルレンズ１１Ｆとの距離が写角に応じた照射角で照明光を出射する位置に移動させる。これにより、レンズが焦点距離可変のズームレンズである場合でも、そのズーミング操作による焦点距離（写角）の変化に応じて照明光の照射角を変化させることができる。

つぎに、制御部４０による、発光部２０を移動する際における移動機構３０の駆動制御について、図２および図３を参照して説明する。
図２は、駆動モータ３３を駆動する駆動電流を示す図であって、（ａ）は起動時、（ｂ）は逆転時、（ｃ）は停止時を示す。図３は、駆動モータ３３の駆動説明図である。

制御部４０は、駆動回路４２を制御して駆動モータ３３に供給される駆動電流を制御し、駆動モータ３３（すなわち移動機構３０）を駆動する。
駆動回路４２は、制御部４０の指令により、ステッピングモータである駆動モータ３３を駆動する周期電流を形成して駆動モータ３３に供給する。駆動回路４２は、駆動モータ３３を２相励磁駆動する矩形波の駆動電流と、駆動モータ３３をマイクロステップ駆動する正弦波の駆動電流とを形成することができる。これにより、制御部４０は、駆動モータ３３を２相励磁駆動またはマイクロステップ駆動の何れによっても駆動させることができるようになっている。また、それらの駆動電流の周期も可変となっている。

そして、図２に示すように、制御部４０は、駆動回路４２を介して、駆動モータ３３を、起動時、停止時および逆転時における所定期間は２相励磁駆動し、それ以外の駆動時にはマイクロステップ駆動するように制御する。さらに、２相励磁駆動時における駆動電流の周期を、漸次変化させる。
なお、図２（ａ）は、発光部２０を停止状態から起動して図１中右方向（Ｚ軸マイナス方向）に移動させ、（ｂ）は発光部２０の移動方向をＺ軸マイナス方向からＺ軸プラス方向へと逆転させ、（ｃ）は発光部２０のＺ軸プラス方向への移動を停止させる例である。

図２（ａ）に示すように、起動時においては矩形波の駆動電流による２相励磁駆動とすると共にその駆動電流の周期を、５ｍｓ，３ｍｓと漸次短くし、最終的には１ｍｓ周期で正弦波状に変化する駆動電流によるマイクロステップ駆動に移行する。

これにより、起動時において移動機構３０に作用する静摩擦抵抗（駆動メネジ３１と駆動スクリュー３２の摺動抵抗等）に抗して発光部２０の移動を円滑に開始することができる。つまり、ステッピングモータは、回転数と出力トルクとが反比例の関係にあり、低回転において大きな出力トルクが得られる。このため、被駆動抵抗が大きい起動時には、低回転の大きなトルクを利用して運動を開始する。そして、発光部２０が移動を開始すると徐々に回転を上げ、摩擦抵抗が動摩擦となって軽減されると円滑で静粛な駆動が可能なマイクロステップ駆動に移行する。

ここで、図３を参照してステッピングモータ（駆動モータ３３）の駆動作用を説明する。
図３（ａ）は通電されない静止状態における駆動モータ３３を概念的に示したものである。ロータ３３Ｒには、磁極の異なる永久磁石が周方向に等間隔で交互（９０°間隔の４極）に配設されている。ロータ３３Ｒの外側周囲には、８組の電磁コイル３３Ｃが等角度間隔（４５°間隔）でそれぞれロータ３３Ｒとは非接触に配設されている。

８組の電磁コイル３３Ｃには、交互にＡ相とＢ相の駆動電流が入力されるように配線されている。Ａ，Ｂ各相の電磁コイル３３Ｃは、それぞれ交互に巻線方向が逆に形成されており、通電によって同相の電磁コイル３３Ｃが交互に逆磁極に励磁されるようになっている。
電磁コイル３３Ｃに通電する入力端子は、Ａ相はＡ，Ａバー、Ｂ相はＢ，Ｂバーから構成されており、Ａバー，Ｂバーには、それぞれＡ，Ｂの反転信号が入力される。なお、図２には、Ａ，Ｂの入力電流のみ示し、Ａバー，Ｂバーは省略してある。

そして、このような駆動モータ３３における電磁コイル３３ＣのＡ相およびＢ相に加える電流を、図３（ｆ）における図中右向きの矢印が示す方向に変化させる（（ｂ）→（ｅ））ことで、励磁された電磁コイル３３Ｃの磁力でロータ３３Ｒ（すなわち駆動スクリュー３２）を正回転駆動する。また、電磁コイル３３ＣのＡ相およびＢ相に加える電流を、図３（ｆ）における図中左向きの矢印が示す方向に変化させる（（ｂ）←（ｅ））ことで、ロータ３３Ｒ（すなわち駆動スクリュー３２）を逆回転駆動するようになっている。

図２（ａ）に示す起動時には、Ａ相の電圧がＨＩ，Ｂ相の電圧がＨＩである図３（ｂ）に示す状態から、Ａ相：ＨＩ，Ｂ相：ＬＯＷとなって図３（ｃ）に示す状態となり、その５ｍｓ後にＡ相およびＢ相共にＬＯＷとなって図３（ｄ）に示す状態となる。さらに、３ｍｓ後、Ａ相：ＬＯＷ，Ｂ相：ＨＩとなって図３（ｅ）に示す状態となる。このように、Ａ相およびＢ相に加える電流を図３（ｆ）における図中右向きの矢印が示す方向に変化させることによって、駆動スクリュー３２を正回転駆動する。これにより、発光部２０が図１中右方向（Ｚ軸マイナス方向）に移動駆動される。

図２（ｂ）に示す逆転時は、マイクロステップ駆動から２相励磁駆動に切り換えてその駆動電流の周期を漸次長くして低速化した、２相励磁駆動の駆動電流を逆回転に切り換えてその周期を漸次短くする。
すなわち、マイクロステップ駆動から２相励磁駆動とし、３ｍｓのＡ相：ＬＯＷ，Ｂ相：ＬＯＷ、５ｍｓのＡ相：ＬＯＷ，Ｂ相：ＨＩからＡ相：ＨＩ，Ｂ相：ＨＩへの駆動電流の周期変化によって正回転の回転速度を徐々に低下させる。

そして、１０ｍｓ後、パルス変化を図３（ｆ）における図中左向きの矢印が示す方向に切り換えて逆回転駆動とし、その周期を、５ｍｓ，３ｍｓと漸次短くする。すなわち、５ｍｓのＡ相：ＬＯＷ，Ｂ相：ＨＩから、３ｍｓのＡ相：ＬＯＷ，Ｂ相：ＬＯＷへの駆動電流の周期変化によって、駆動スクリュー３２を逆回転駆動して徐々に回転を上げ、１ｍｓ周期のマイクロステップ駆動に移行する。
つまり、２相励磁駆動で且つ低回転による大きなトルクを利用して発光部２０の移動質量の慣性による抵抗に抗して駆動スクリュー３２の回転を徐々に減速させ、その後、２相励磁駆動による逆回転駆動で前述した起動時と同様に徐々に回転を上げて、マイクロステップ駆動に移行する。これにより、移動方向の転換を円滑に行うことができる。

停止時においては、図２（ｃ）に示すように、マイクロステップ駆動から２相励磁駆動とすると共に、逆回転の駆動電流の周期を、３ｍｓ，５ｍｓと漸次長くして停止させる。
すなわち、３ｍｓのＡ相：ＨＩ，Ｂ相：ＬＯＷから、５ｍｓのＡ相：ＨＩ，Ｂ相：ＨＩの後、Ａ相：ＬＯＷ，Ｂ相：ＨＩとする。
これにより、２相励磁駆動の低回転による大きなトルクを利用して発光部２０の移動質量の慣性による抵抗に抗して駆動スクリュー３２の回転を徐々に減速させて、発光部２０を円滑に、且つ、精度良く停止させることができる。

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）本実施形態では、発光部２０を移動駆動する駆動モータ３３を、起動時、停止時および逆転時においては２相励磁駆動とし、中間移動時においてはマイクロステップ駆動としている。これにより、駆動抵抗が大きい起動時、停止時および逆転時には２相励磁駆動による大きな出力トルクによって駆動モータ３３を安定的に駆動することができると共に、駆動抵抗が相対的に小さい中間移動時においてはマイクロステップ駆動によって駆動モータ３３を円滑且つ静粛に駆動することができる。つまり、必要な駆動力に応じた合理的な駆動が可能となる。その結果、駆動範囲全域をマイクロステップ駆動とする場合に比較して、出力の小さな駆動モータを用いることが可能となり、装置全体を小型化できる。

（２）２相励磁駆動を行う起動時、停止時および逆転時においては、駆動電流の周期を漸次変化させている。これにより、駆動モータ３３の回転速度を漸次変化させて発光部２０を円滑に速度変化させることができると共に、低速時における相対的に大きなトルクの作用によって確実な起動、停止または逆転駆動が可能となる。

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、５ｍｓおよび３ｍｓの２ステップの２相励磁駆動の後、１ｍｓ周期のマイクロステップ駆動に移行する例を示した。しかし、２相励磁駆動におけるステップ数や周期は、この例に限るものではなく、駆動対象の駆動抵抗を勘案して適宜設定可能である。

（２）また、２相励磁駆動の期間は、作動状態や周囲環境等の使用状況に応じて変更するように構成しても良い。
たとえば、常温時に比較して駆動モータ３３のトルクが低下する高温または低温時には、２相励磁駆動を行う期間を長くする。高温または低温の判断は、移動機構３０の近傍に温度センサ等を配設してその温度検知情報に基づいて行うように構成することができる。また、高温については、発光部２０における発光状況（特に温度上昇の著しい連続発光の場合等）から温度上昇を推定し、その推定温度に基づいてトルク低下を来す高温状態であるか否かを判定するように構成しても良い。
逆に、静音が望ましい室内で使用される場合等には、マイクロステップ駆動の期間を長くする。これは、本実施形態のような通常の駆動制御を行う標準モードと、通常モードよりマイクロステップ駆動の期間が長い駆動制御を行う静音モードとを設け、これら、標準モードと静音モードとを操作部５０を介して切り替え可能に構成することで実現できる。

（３）上記実施形態は、本発明をキセノン管２１が発光する照明装置１０に適用した例である。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えばＬＥＤが発光する照明装置等に用いても良い。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１０：照明装置、２０：発光部、３０：移動機構、３２：駆動部、４０：制御部

Claims

撮影用照明装置であって、
照明光を発光する発光部と、
前記発光部を前記撮影用照明装置内部で進退させる移動機構と、
前記移動機構を駆動する駆動部と、を備え、
前記駆動部は、駆動開始から駆動停止までの間において、２相励磁駆動とマイクロステップ駆動との２種類の駆動制御方式で前記移動機構を駆動すること、
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であって、
前記駆動部は、駆動開始時と駆動停止時において前記２相励磁駆動を行うこと、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項２に記載の撮影用照明装置であって、
前記駆動部は、前記移動機構が前記発光部の移動方向を転換する際に、前記２相励磁駆動を行うこと、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮影用照明装置であって、
前記駆動部は、前記２相励磁駆動において周期を漸次短縮した後、前記マイクロステップ駆動へ移行し、又は、前記マイクロステップ駆動から前記２相励磁駆動へ移行した後、前記２相励磁駆動の周期を漸次拡大すること、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮影用照明装置であって、
前記移動機構を駆動する際における前記２相励磁駆動と前記マイクロステップ駆動との時間比率を、前記撮影用照明装置が使用される環境に応じて変更すること、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項５に記載の撮影用照明装置であって、
前記移動機構を駆動する際における前記２相励磁駆動と前記マイクロステップ駆動との時間比率を、前記撮影用照明装置が使用される環境温度に応じて変更すること、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項６に記載の撮影用照明装置であって、
前記環境温度は温度センサにより測定されるものであり、
測定された温度が所定温度範囲を超えた場合に、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項６に記載の撮影用照明装置であって、
前記環境温度は前記撮影用照明装置の発光量を基に予測されるものであり、
予測された温度が所定温度範囲を超えた場合に、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項５に記載の撮影用照明装置であって、
前記撮影用照明装置の発光量が所定量を超えた場合に、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、
を特徴とする撮影用照明装置。
請求項５に記載の撮影用照明装置であって、
前記撮影用照明装置において求められる静音の度合いが高いほど、前記マイクロステップ駆動に対する前記２相励磁駆動の時間比率を大きくすること、
を特徴とする撮影用照明装置。