JP2011164152A - ストロボ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で小型化が可能であり、かつ光学設計の容易なストロボ装置を提供すること。
【解決手段】ストロボ装置(1)は、発光素子(12)と、発光素子を駆動する第１駆動手段(15)と、発光素子の上方に配置された集光手段(14)と、発光素子と集光手段との間に配置された光制御手段(13)と、光制御手段を駆動する第２駆動手段(16)と、を含んで構成される。集光手段は、少なくとも第１フレネルレンズと第２フレネルレンズとを混在して構成されており、第１フレネルレンズと第２フレネルレンズとは互いのＦ値が異なる。第２駆動手段は、第１駆動手段によって発光素子が駆動され、当該発光素子から光が出力されたときに、光制御手段を、例えば第１フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に高く第２フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に低くなるように駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばデジタルスチルカメラ等の撮像装置と組み合わせて用いられるストロボ装置に関する。

ストロボ装置に関する先行例としては、集光パネル、ストロボ放電管および反射鏡で構成されたストロボ装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。かかる先行例のストロボ装置は、集光パネルの外面がシリンドリカル面、内面がフレネルレンズ面となっており、ストロボ放電管および反射鏡と集光パネルとの距離を変化させることでストロボ配光を変化させることができる。

また、ストロボ装置に関する他の先行例としては、フレネルレンズ、遮光用光学素子、発光管、反射鏡で構成されるものが知られている（例えば特許文献３）。かかる先行例のストロボ装置は、遮光用光学素子をエリア毎に分け、予備発光の反射光を検出し、検出結果に基づいて遮光用光学素子によって本発光照射エリアを絞ることにより本発光の照射光量を調節するものである。

しかし、上記した特許文献１、２に開示される先行例においては、ストロボ放電管と反射鏡からなる発光部を物理的に移動させる必要があるため、カメラ組みつけの際、カム機構のような移動機構が必要となり、機構が複雑になるという点で改良の余地がある。また、発光部が移動するための移動スペースを装置内に設けておかなければならないため、装置の小型化が困難であるという点でも改良の余地がある。

また、上記した特許文献３に開示される先行例においては、本発光前に予備発光の測光をフィードバックする制御機構が必要となるため、動作の制御機構が複雑になるという点で改良の余地がある。さらに、フレネルレンズの光学性能と遮光性能が独立であることから、発光部の照射エリアを限定してしまうため、配光(上下、左右、対角)の光学設計が困難であるという点でも改良の余地がある。

特開平６−１８０４７１号公報 特開２００１−１００２８２号公報 特開平５−１６５０８４号公報

本発明に係る具体的態様は、簡素な構成で小型化が可能であり、かつ光学設計の容易な配光可変式ストロボ装置を提供することを目的の１つとする。

本発明に係る一態様のストロボ装置は、（ａ）発光素子と、（ｂ）発光素子を駆動する第１駆動手段と、（ｃ）発光素子の上方（光の出射方向）に配置された集光手段と、（ｄ）発光素子と集光手段との間に配置された光制御手段と、（ｅ）光制御手段を駆動する第２駆動手段と、を含む。集光手段は、少なくとも第１フレネルレンズと第２フレネルレンズとを混在して構成されており、第１フレネルレンズと第２フレネルレンズとは互いのＦ値が異なる。第２駆動手段は、第１駆動手段によって発光素子が駆動され、当該発光素子から光が出力されるときに、光制御手段を、第１フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に高く第２フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に低くなるように駆動し、若しくは第２フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に高く第１フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に低くなるように駆動する。

上記ストロボ装置では、複数のフレネルレンズを混在させたレンズと光制御手段とを組み合わせ、かつ発光素子の発光動作に対応して光制御手段を駆動し、発光素子から出力される光の透過量を制御している。このため、予備発光とその検出機構、あるいは発光部の移動機構などの複雑な構成を用いることなく、Ｆ値の異なる複数のフレネルレンズを選択的に利用して配光調整を実現できる。よって、ストロボ装置の小型化が可能となる。また、フレネルレンズからなる集光手段は概略平板状であり、光制御手段としてもエレクトロクロミックデバイスや液晶デバイス等の概略平板状のものを用いることができるため、ストロボ装置の薄型化が可能となる。

上述した集光手段は、例えば以下のような構成を備える。すなわち、第１フレネルレンズは複数の第１レンズ片を有し、第２フレネルレンズは複数の第２レンズ片を有する。そして、複数の第１レンズ片は、少なくとも一部の第１レンズ片同士の相互間に間隙を設けて間欠的に配置されており、複数の第２レンズ片は、複数の第１レンズ片の上記した間隙に配置されている。

一実施形態のストロボ装置の構成を示す模式的な断面図である。 レンズの詳細構成を説明するための模式的な断面図である。 エレクトロクロミックデバイスの部分的な拡大断面図を示す図である。 ストロボ装置の動作を説明するための概略図である。 ストロボ装置の動作を説明するための概略図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態のストロボ装置の構成を示す模式的な断面図である。図１に示すストロボ装置１は、基板１０上に搭載されたＬＥＤ（発光素子）１２と、このＬＥＤ１２を囲むように設けられた反射傘１１と、反射傘１１およびＬＥＤ１２の上部（ＬＥＤ１２の光の出射方向）に配置されたエレクトロクロミックデバイス（光制御手段）１３と、エレクトロクロミックデバイス１３を挟んでＬＥＤ１２の上部に配置されたレンズ１４と、ＬＥＤを駆動する駆動回路（第１駆動手段）１５と、エレクトロクロミックデバイスを駆動する駆動回路（第２駆動手段）１６と、を含んで構成されている。このストロボ装置１は、例えば図示のようにカメラ２と接続して用いられる。本実施形態のストロボ装置１は直接駆動方式もしくは充放電方式のいずれにも適用できる。図示のように基板１０とエレクトロクロミックデバイス１３との間は電気的に接続されている。具体的には、接地端子を共通化するための配線が設けられている。

ＬＥＤ１２は、駆動回路１６によって駆動され、光を出力する。ＬＥＤ１２から放出される光はエレクトロクロミックデバイス１３に入射する。なお、ＬＥＤ１２は発光素子の一例であり、これに限定されない。また、ＬＥＤ１２は複数搭載されていてもよい。

エレクトロクロミックデバイス１３は、ＬＥＤ１２から入射する光を部分的に透過させ、又は遮断するための光制御手段として機能する。本実施形態のエレクトロクロミックデバイス１３は、駆動回路１６から供給される電圧信号に応じて、青色と透明色とに可逆的な変化をする無機系の材料(酸化タングステン)を用いて構成されている。エレクトロクロミックデバイス１３の構造の詳細についてはさらに後述する。

レンズ（集光手段）１４は、相互に異なるＦ値を有する複数のフレネルレンズを混在させて構成されている。本実施形態のレンズ１４は、第１のＦ値を有するフレネルレンズＡ（第１フレネルレンズ）と、第２のＦ値を有するフレネルレンズＢ（第２フレネルレンズ）の２種類を混在させて構成される。

図２は、レンズ１４の詳細構成を説明するための模式的な断面図である。レンズ１４は、Ｆ値の異なる２つのフレネルレンズＡ、Ｂの各々のレンズ片が中心から同心円状に（またはリニア状に）交互に並んでいる。詳細には、レンズ１４は、フレネルレンズＡのレンズ片（便宜上、図中これを「Ａ」と示す）と、フレネルレンズＢのレンズ片（便宜上、図中これを「Ｂ」と示す）とを交互に並べて構成されている。すなわち、フレネルレンズＡの各レンズ片は、相互間に間隙を設けて間欠的に配置されており、フレネルレンズＢのレンズ片は、フレネルレンズＡの各レンズ片の相互間の間隙に配置されている。なお、フレネルレンズＡのレンズ片とフレネルレンズＢのレンズ片の並び順は逆でも構わない。

レンズ１４の中心部は、各フレネルレンズＡ、Ｂに共有される部分であり、図示のように略平坦な形状としておくことがより好ましい。なお、各フレネルレンズＡ、Ｂの各レンズ片のカット面は、内面、外面のいずれであってもよい。また、３つ以上のフレネルレンズを混在させてレンズ１４を形成してもよい。

図２に示したように、レンズ１４の下側に配置されているエレクトロクロミックデバイス１３は、各フレネルレンズＡ、Ｂの各レンズ片に対応付けて設けられた複数のエレクトロクロミック素子を有している。本実施形態では、複数のエレクトロクロミック素子は、各フレネルレンズＡ、Ｂの各レンズ片の配置間隔（ピッチ）とほぼ同じ幅・同じ数に設けられている。

図３は、エレクトロクロミックデバイス１３の部分的な拡大断面図を示す図である。図示のようにエレクトロクロミックデバイス１３は、例えばフレネルレンズＡ、Ｂの各レンズ片に対応づけて形成された電極２０、２１と、これらの電極２０、２１を支持する基板２２、２３と、基板２２、２３の間に介在するエレクトロクロミック材料層２４とを備えている。そして、一対の電極２０、２１とこれらの間に介在するエレクトロクロミック材料層２４によって１つのエレクトロクロミック素子が構成される。なお、図３に示す構成は一例に過ぎず、これに限定されない。

本実施形態のストロボ装置１は上記のような構成を備えており、次のその動作について詳細に説明する。本実施形態のストロボ装置１は、カメラ２によってストロボ撮影を行う際に、エレクトロクロミックデバイス１３を部分的に有色又は透明色に変化させることにより、レンズ１４へ入射する光を制御する。それにより、レンズ１４のＦ値を変化させることができるので、ストロボ装置１からの配光を変化させることができる。

かかる構成のストロボ装置において、第１のＦ値に対応する配光を得たいときには、図４に示すように、フレネルレンズＡの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子には逆方向電圧が印加され、フレネルレンズＢの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子には順方向電圧が印加されるように、駆動回路１６によってエレクトロクロミックデバイス１３を駆動する。それにより、フレネルレンズＡの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子は透明色に変化し、フレネルレンズＢの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子は有色（本例では青色）に変化する。これにより、実質的にフレネルレンズＡの各レンズ片にのみＬＥＤ１２から放射される光が通過するので、レンズ１４の実効的なＦ値はフレネルレンズＡに対応する第１のＦ値となる。

また、第２のＦ値に対応する配光を得たいときには、図５に示すように、フレネルレンズＢの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子には逆方向電圧が印加され、フレネルレンズＡの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子には順方向電圧が印加されるように、駆動回路１６によってエレクトロクロミックデバイス１３を駆動する。それにより、フレネルレンズＢの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子は透明色に変化し、フレネルレンズＡの各レンズ片に対応する各エレクトロクロミック素子は青色に変化する。これにより、実質的にフレネルレンズＢの各レンズ片にのみＬＥＤ１２から放射される光が通過するので、レンズ１４の実効的なＦ値はフレネルレンズＢに対応する第２のＦ値となる。

さらに、すべてのエレクトロクロミック素子が透明色となるように駆動回路１６によってエレクトロクロミックデバイス１３を駆動した場合には、フレネルレンズＡ、Ｂの重ね合わせによる高い中心光量を得ることも可能である。すなわち、本実施形態のストロボ装置１は、フレネルレンズＡ、Ｂを選択的に用いることによる２段階の配光可変モードと、フレネルレンズＡ、Ｂのいずれも用いることによる高光量モードと、を実現することもできる。

以上の本実施形態においては、複数のフレネルレンズを混在させたレンズとエレクトロクロミックデバイスとを組み合わせてＬＥＤからの光を制御しているため、予備発光とその検出機構、あるいは発光部の移動機構などの複雑な構成を用いることなく光量調整を実現できる。このため、ストロボ装置の小型化が可能となる。また、フレネルレンズからなるレンズ、エレクトロクロミックデバイスはともに概略平板状の構成であるため、ストロボ装置の薄型化が可能となる。

また、本実施形態において光制御手段として用いているエレクトロクロミックデバイスは、基本的に各エレクトロクロミック素子の色を変化させるときだけ駆動電圧を供給すればよいため、ストロボ撮影時および待機時には消費電力を抑えられる。これにより、カメラ２のバッテリーを長持ちさせることができる。

なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態においてはデジタルスチルカメラ等の撮像装置に本発明のストロボ装置を適用した例を説明していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えばデジタルビデオカメラ、撮像機能付きの携帯電話、一般照明用の照明モジュール等に幅広く適用することが可能である。

また、上記した実施形態では互いにＦ値の異なる２つのフレネルレンズを組み合わせてレンズ１４を構成していたが、３つ以上のフレネルレンズを組みあわせてもよい。また、上記した実施形態では、フレネルレンズＡのレンズ片とフレネルレンズＢのレンズ片とが交互に配置されていたが、各レンズ片の配置は必ずしもこのような規則的配置でなくてもよい。例えば、フレネルレンズＡのレンズ片が２つ又はそれ以上続いた後にフレネルレンズＢのレンズ片が配置されるなど、適宜に配置を変更し得る。

また、上記した実施形態では光制御手段の一例としてエレクトロクロミックデバイスを挙げていたが、これに代えて、液晶デバイスを用いてもよい。

１…ストロボ装置、 ２…カメラ、 １０…基板、 １１…反射傘、 １２…ＬＥＤ（発光素子）、 １３…エレクトロクロミックデバイス、 １４…レンズ、 １５…駆動回路（第１駆動回路）、 １６…駆動回路（第２駆動回路）、 ２０、２１…電極、 ２２、２３…基板、 ２４…エレクトロクロミック材料層、 Ａ、Ｂ…フレネルレンズ

Claims (3)

1. 発光素子と、
   前記発光素子を駆動する第１駆動手段と、
   前記発光素子の上方に配置された集光手段と、
   前記発光素子と前記集光手段との間に配置された光制御手段と、
   前記光制御手段を駆動する第２駆動手段と、
   を含み、
   前記集光手段は、少なくとも第１フレネルレンズと第２フレネルレンズとを混在して構成されており、
   前記第１フレネルレンズと前記第２フレネルレンズとは互いのＦ値が異なり、
   前記第２駆動手段は、前記第１駆動手段によって前記発光素子が駆動され、当該発光素子から光が出力されるときに、前記光制御手段を、前記第１フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に高く前記第２フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に低くなるように駆動し、若しくは前記第２フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に高く前記第１フレネルレンズに対応する部分の光透過度が相対的に低くなるように駆動する、
   ストロボ装置。
2. 前記第１フレネルレンズは複数の第１レンズ片を有し、
   前記第２フレネルレンズは複数の第２レンズ片を有し、
   前記複数の第１レンズ片は、少なくとも一部の第１レンズ片同士の相互間に間隙を設けて間欠的に配置されており、
   前記複数の第２レンズ片は、前記複数の第１レンズ片の前記間隙に配置されている、
   請求項１に記載のストロボ装置。
3. 前記光制御手段がエレクトロクロミックデバイスである、
   請求項１又は２に記載のストロボ装置。