JP2012093507A - 光路変換部材、発光装置、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影時に発光装置からの光が被写体に直接照射されることを避け、発光装置からの光を、天井、壁、床やその他の周囲に存在するもので乱反射させ、分散された光を被写体で反射させることで、撮像装置の受光部に過剰な光が入射することを防ぐ。
【解決手段】被写体１５を撮像するときに被写体１５に光を照射するための光源９近傍に取り付けられる。光源９からの光を被写体１５に直接照射させないように光を遮る位置に配置され、光源９からの光を反射又は屈折させて光路変換部材１０の周囲の方向へ向けて光を照射することで、被写体１５に光を間接的に照射させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光装置によって被写体に光を照射して撮像するために用いられる光路変換部材、発光装置、及び撮像装置に関する。

一般に写真撮影では、被写体からの光を、撮像装置の受光部で受光することで行われる。被写体が自ら発光しないものであれば、自然光や照明光などによる外部からの光が被写体で反射され、その反射光をカメラの受光部で受光する。

また、外部から被写体に照射される光が不足している場合には、良好な画像を撮影するための対策の一例として、一般にフラッシュと称される発光装置を用いて被写体に光を照射して撮影が行われている。

そして、近年、デジタルカメラや、携帯電話等の情報端末のカメラへの撮像装置の普及に伴って、黒板やホワイトボードに筆記された文字や図を撮影して画像に記録することが一般的に行われるようになっている。

しかし、黒板やホワイトボードは、被写体となる部位が平面であり、特にホワイトボードは、表面が光沢を有しており、表面で光を反射し易い。そのため、図６に示すように、やや暗い環境でホワイトボード１１５を撮影する場合、撮像装置１０１が備える発光装置１０６を使用したときに、発光装置１０６の光源１０９からの光がホワイトボード１１５の表面で過剰に反射され、撮像装置１０１の撮像レンズ１０７に過剰な光が入射してしまう。その結果、ホワイトボード１１５からの反射光を、撮像レンズ１０７を介して撮像素子１０８で受光して記録された画像は、全体的に白い画像となり、その画像から、ホワイトボード１１５に書かれた文字や図を判別することが困難になるという問題が発生する。

また、ホワイトボードを撮影する場合の他に、鏡に向かって鏡に映り込んだ撮影者自身を撮影する場合においても、上述と同様の問題が発生する。

鏡に向かって撮影者自身を撮影する場合、被写体は鏡ではなく、鏡に映った撮影者自身である。このような撮影をする場合、鏡に映った撮影者自身を被写体とするために、鏡の正面に正対する必要があることが、ホワイトボードを撮影する場合と異なっている。

ホワイトボードを撮影する場合には、上述した問題の回避方法の１つとして、ホワイトボードの平面に直交する方向に対して傾斜させた方向から、発光装置からの光を照射させて撮影する方法が選択可能である。しかしながら、鏡に向かって撮影者自身を撮影する場合では、この回避方法を利用できず、発光装置からの光を被写体に照射したとき、被写体で反射された反射光を、撮像装置が過剰に受光することを避けられない。

この問題の解決方法として、特許文献１に開示された構成では、発光装置からの出射方向を、被写体とは別の方向に向けることが提案されている。

特開２００３−３３００７０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の構成には、以下の２つの問題点がある。

第１の問題点として、一般に発光装置からの光が広角度で照射されるので、被写体に光を直接照射させないためには、発光の向きを、被写体から大きく離れた方向へ向けなければならない。そのため、被写体から大きく離れた方向に照射された光は、被写体に到達するまでに乱反射を繰り返すので、画像の撮影に十分な強度を保てない可能性がある。

第２の問題点として、発光装置から出射される光の向きが固定されていないが、光の向きが１つの方向のみであり、その１つの向きから反射した光は、被写体に対して一方向のみから照射される。そのため、被写体が凹凸を有している場合、一方向のみからの光を被写体が受けたとき、被写体の部位によって光が当たらない影の部分ができてしまい、その部分は暗くなり、記録された画像の内容を判別することが困難になり易い。

また、被写体からの反射光を削減するためのその他の対策としては、発光装置を紙や布などの半透明な素材で覆うことによって、発光装置からの光を減衰させる構成が考えられる。しかし、効果が限定的であり、発光装置からの光を十分に軽減できない、あるいは被写体に到達する光が不足するという問題も多く発生する。

そこで、本発明は、上記関連する技術の課題を解決することができる、光路変換部材、発光装置、及び撮像装置を提供することを目的とする。本発明の目的の一例は、光源から出射された光が被写体に直接照射されることを避け、被写体からの反射光が過剰に大きくなることを防ぐことにある。

上述した目的を達成するため、本発明に係る光路変換部材は、被写体を撮像するときに被写体に光を照射するための光源近傍に取り付けられる光路変換部材であって、光源からの光を被写体に直接照射させないように光を遮る位置に配置され、光源からの光を反射又は屈折させて光路変換部材の周囲の方向へ向けて光を照射することで、被写体に光を間接的に照射させる。

また、本発明に係る発光装置は、被写体を撮像するときに被写体に光を照射するための発光装置において、本発明の光路変換部材と、被写体に照射する光を出射する光源と、を備える。

また、本発明に係る撮像装置は、本発明の発光装置と、発光装置からの光を用いて被写体を撮像する撮像素子と、を備える。

本発明によれば、光源からの光を反射又は屈折させることで、被写体からの反射光が過剰に生じることを防ぐことができる。また、本発明によれば、被写体からの過剰な反射光が生じることが抑えられるので、撮像装置が受光する光の強度が適正になり、撮像装置が正常な画像を記録できる。

第１の実施形態の撮像装置を模式的に示す斜視図である。 第１の実施形態の撮像装置が備える発光装置の光路変換部材を説明するための模式図である。 第１の実施形態の撮像装置において発光装置からの光が被写体に間接的に照射される状態を説明するための断面図である。 第２の実施形態の撮像装置を模式的に示す断面図である。 第３の実施形態の撮像装置を模式的に示す断面図である。 本発明に関連する撮像装置を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態の撮像装置の模式的な斜視図を示す。図１に示すように、実施形態の撮像装置１は、スチルカメラであって、被写体から入射する光を集光する撮像レンズ７と、撮像レンズ７で集光した光を受光して画像として記録するための受光手段としての撮像素子８とを有する本体５を備えている。また、撮像装置１は、被写体に光を照射するための発光装置６を備えており、発光装置６が、本体５の前面に組み込まれて構成されている。

撮像レンズ７に入射した光は、本体５の内部で撮像素子８を介して画像として記録される。撮像素子８は、撮像レンズ７で集光された光を、光を変換された電気信号として画像として記録する。あるいは、受光手段は、撮像レンズ７で集光された光の受光により生じる化学変化（感光）によって画像をフィルム等の被記録材に記録する構成にされてもよい。

発光装置６は、光源９と、光源９から入射する光を反射させる光路変換部材１０と、を有している。発光装置は、一般的な撮像装置の機能として組み込まれているものが多く、本実施形態における発光装置６も本体５に一体的に組み込まれて構成されている。

図２に、第１の実施形態の撮像装置１が備える発光装置６の光路変換部材１０を説明するための模式図を示す。

図１に示したように、光路変換部材１０は、光源９近傍に取り付けられており、光源９からの光を被写体１５に直接照射させないように光源９からの光を遮る位置に配置され、光源９からの光を反射させて光路変換部材１０の周囲の方向へ向けて光を照射することで、周囲に照射された光を周囲で乱反射させ、被写体１５に光を間接的に照射させるように構成されている。図２に示すように、光路変換部材１０は、円錐状鏡１１と、この円錐状鏡１１を保持する透明な円柱状の導光体１２と、を有している。

円錐状鏡１１は、反射面としての周面を有しており、例えば樹脂材料によって形成された円錐状鏡１１の周面にアルミニウム等の反射膜が形成された構成されている。円錐状鏡１１は、光源９からの光が、円錐の頂点側から入射して、円錐の底面の位置よりも光源９側で反射させることで、反射面としての周面で外側の方向へ反射する役割を有している。

導光体１２は、円錐状鏡１１を所定の位置に固定して保持する機能を有しており、発光装置６の光源９からの入射する光を遮ることなく円錐状鏡１１の周面に照射させるように透過性を有する材料によって形成されている。また、導光体１２は、光源９から入射した光が円錐状鏡１１の周面で反射された反射光を外側に向かって透過させる。

図１に示すように、本実施形態における光路変換部材１０は、撮像装置１の発光装置６の光源９近傍に装着される。このとき、光路変換部材１０の円錐状鏡１１の頂点が、発光装置６の光源９に対向するように装着される。撮影時、撮像装置１の前面を被写体に向けることで、撮像レンズ７及び発光装置６が被写体に対向する。

発光装置６からの光は、発光装置６の前方に向かって照射されるが、円錐状鏡１１の周面で反射されるので、被写体が位置する、撮像装置の正面方向に向かって直進せず、光路変換部材１０、つまり撮像装置１の周囲の方向へ照射される。このため、発光装置６からの光が照射される方向は、光路変換部材１０の円錐状鏡１１で反射される範囲に向かう方向である。

発光装置６から、光路変換部材１０の周囲に照射された光は、天井、壁、床、その他の周囲に存在するもので反射される。発光装置６からの光は、これらの天井、壁、床、その他の存在するもので反射されたときに、乱反射が生じ、多方向へ分散される。

乱反射で分散された光の一部が被写体へ到達し、その光が被写体で反射される。撮像装置は、被写体で反射された光を撮像レンズ７で捕捉し、撮像素子８で画像として記録する。

このように、本実施形態では、乱反射によって分散した光を被写体に間接的に照射して撮影を行っているので、過剰な光が撮像装置１の撮像レンズ７に入射することが防止される。

以上のように構成された撮像装置１において、発光装置６を用いて撮影するときに、発光装置６からの光が被写体に照射される状態を説明する。図３に、実施形態の撮像装置１において発光装置６からの光が被写体に間接的に照射される状態を説明するための断面図を示す。

図３に示すように、発光装置６から出射された光は、被写体１５に直接照射されることなく、一旦、光路変換部材１０の円錐状鏡１１で反射され、その反射光が更に天井、壁、床、その他の周囲に存在するもの１７で反射される。続いて、天井、壁、床、その他の周囲に存在するもの１７で光が反射されるとき、乱反射が発生し、光が分散される。

このように乱反射によって分散された光の一部が、被写体１５に照射され、被写体１５からの反射光を撮像装置１の撮像レンズ７に入射する。乱反射で分散された光は、強度が弱められるので、被写体１５がホワイトボード等の平面のように光を反射し易いものであっても、撮像装置１の撮像レンズ７に入射する光が過剰になることが抑えられ、正常な画像を記録することができる。

上述したように、実施形態の撮像装置１は、光路変換部材１０を有する発光装置６を備えることによって、上述した特許文献１に記載の構成が有する問題点を解消することができる。

特許文献１に記載の構成が有する第１の問題点に対して、本実施形態では、発光装置６からの光が広角度で照射された場合であっても、発光装置６からの光が被写体１５に直接照射されず、被写体１５に比較的近い場所で乱反射される。このため、被写体１５へ到達する光は、良好な画像を撮影するために適切な強度を保つことができる。すなわち、撮影レンズ７に入射する被写体１５からの反射光が適切な光量に抑えられる。

特許文献１に記載の構成が有する第２の問題点に対して、本実施形態では、発光装置６からの光が、一方向に制限されない広い範囲で光が分散され、その光が被写体１５に間接的に照射される。

したがって、本実施形態によれば、発光装置６からの光が被写体１５に直接照射されることを避けられるので、被写体１５で反射された過剰な光が撮像装置１の撮像レンズ７に入射することを防ぐことができる。

また、本実施形態によれば、被写体１５からの過剰な光が撮像装置１に入射することが抑えられるので、撮像装置１が受光する光の強度が適正になる。したがって、撮像装置１が受光する光の強度が適正になることで、撮像装置１が正常な画像を記録できる。

また、発光装置６の光源９から光が照射された先に、必ずしも光を乱反射させるものが存在するとは限らない。しかし、本実施形態によれば、被写体１５へ到達する光は、特許文献１に記載の構成と比較して更に多くの方向から被写体１５に到達させることが可能になり、被写体１５の形状の凹凸の影響によって光が当たらない影の部分が発生するのを防ぐことができる。

以下、他の実施形態について図面を参照して説明する。

（第２の実施形態）
図４に、第２の実施形態の撮像装置の模式的な断面図を示す。第２の実施形態の撮像装置は、その基本的な構成が第１の実施形態と同様であり、光路変換部材の導光体の構成が異なっている。このため、第２の実施形態では、光路変換部材についてのみ説明し、第１の実施形態と同一の構成部材には第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

発光装置６から出射され、光路変換部材１０の円錐状鏡１１によって反射された光は、天井、壁、床やその他の周囲のもの１７で乱反射されることが期待されるが、必ずしも乱反射を発生させる対象が周囲に存在するとは限らない。例えば屋外で撮影する場合には、天井が存在しないので、光路変換部材１０の円錐状鏡１１で鉛直上方へ反射された光がそのまま直進してしまい、この光が決して被写体１５に到達することがない。

このように屋外で撮影する場合のように、乱反射させるものが撮像装置１の周囲に少ない場合、被写体１５に到達する光が不足してしまい、撮像レンズ７に入射する光が不足するで、記録された画像の内容を判別することが困難になるおそれがある。

そこで、図４に示すように、第２の実施形態の撮像装置２の発光装置６は、円錐状鏡１１及び導光体１２を有する光路変換部材２０を備えている。そして、光路変換部材２０の導光体１２は、周面の一部に、発光装置６の光源９からの光を反射する反射面１３が形成されている。この反射面１３は、例えばアルミニウム等の反射膜によって形成されている。

図４に示すように、被写体１５の上方に天井が存在しない環境で撮影する場合、導光体１２の反射面１３が鉛直上方に位置するように、撮像装置２に装着されている。

反射面１３は、導光体１２の周面の一部に設けられているので、図４に示すように撮像装置１に光路変換部材２０を装着することで、反射面１３が鉛直下方を向いた状態になる。このため、光路変換部材２０は、発光装置６の光源９から、反射面１３に対して下方から入射する光を下方へ向けて反射させる。

このように、光路変換部材２０は、発光装置６から出射された光のうち、上方に向かった光を、導光体１２の反射面１３で下方へ反射させ、下方に存在するもの、例えば床で乱反射させ、被写体１５へ到達させることを可能にする。

第２の実施形態の撮像装置２によれば、光路変換部材２０を備えることで、発光装置６の光源９から上方に向かった光を損失することなく被写体１５に到達させることで、被写体１５に到達する光が補われる。このため、第２の実施形態の撮像装置２は、例えば屋外で撮影する場合であっても、画像の内容の判別が容易な良好な画像を記録することができる。

（第３の実施形態）
図５に、第３の実施形態の撮像装置の模式的な断面図を示す。第３の実施形態の撮像装置は、その基本的な構成が第１の実施形態と同様であり、光路変換部材が移動可能に構成されている点が異なっている。このため、第３の実施形態では、光路変換部材についてのみ説明し、第１の実施形態と同一の構成部材には第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、第３の実施形態の撮像装置３は、本体５に対して図５中矢印Ａ方向にスライド移動可能に設けられた光路変換部材３０を備えている。

また、撮像装置３は、光源９からの光を光路変換部材３０に入射させる第１の位置としての反射位置と、光源９からの光を光路変換部材３０に入射させない第２の位置としての退避位置とに、光路変換部材３０をスライド移動させる移動機構（不図示）を備えている。

光路変換部材３０は、上述した円錐状鏡１１のみによって構成されており、移動機構によって、図５（ａ）に示す退避位置と、図５（ｂ）に示す反射位置とに切り替えることが可能に構成されている。なお、本実施形態では、光路変換部材３０がスライド移動可能に設けられたが、図示しない回動軸に回動可能に支持され、反射位置と退避位置に移動される構成にされてもよい。

本実施形態では、被写体１５が比較的光を反射し難い場合、図５（ａ）に示すように、光路変換部材３０の円錐状鏡１１を、発光装置６からの光を遮らない退避位置に移動させて本体５内部に収納し、発光装置６からの光を被写体１５に直接照射する。

一方、被写体１５が比較的光を反射し易い場合、図５（ｂ）に示すように、光路変換部材３０の円錐状鏡１１を発光装置６の光源９の前方である反射位置に移動させ、発光装置６からの光を円錐状鏡１１に照射することで、光路変換部材３０の周囲に反射させる。これによって、発光装置６からの光を被写体１５に間接的に照射する。

撮像装置３の使用者は、被写体１５の反射状態に応じて、発光装置６からの光を被写体１５へ直接照射させるか、乱反射させた光を間接的に被写体１５に照射させるかを任意に選択し、撮像装置３が有する操作パネル（不図示）での切り換え操作によって、光路変換部材３０を使い分けることが容易にされている。

また、撮像装置の機能として、撮影の場面に合わせたモードが用意されており、使用者がモードを選択することで適切な画像の撮影を補助するように構成されているものがある。このような構成の一例として、ホワイトボードや黒板を撮影するための減光モードと、被写体１５を撮像レンズ７に数センチ程度まで近接させて撮影するための接写モードと、を有しているものがある。

本実施形態においても、これらのモードを設定可能に構成されてもよい。これらのモードでは、発光装置６からの光が被写体１５に直接照射されることが望ましくないので、光路変換部材３０を移動させるために使用者が任意に行う操作とは別に、モードの変更に伴って光路変換部材３０が、発光装置６からの光を反射させる反射位置に自動的に移動させることで、使用者の操作性を更に容易にすることができる。

なお、第３の実施形態では、円錐状鏡１１のみを有する光路変換部材３０を備えて構成されたが、第１及び第２の実施形態と同様に、導光体１２や、反射面１３が設けられた導光体１２を有する光路変換部材１０、２０が移動可能に設けられてもよい。

（第４の実施形態）
図示しないが、第４の実施形態の撮像装置は、発光装置６からの光を反射させる反射手段として、上述した光路変換部材１０、２０、３０を用いる代わりに、例えば、形状が異なる複数の鏡面を有する光学部材で反射させる、あるいはレンズやプリズム等の光学部材で屈折させるように構成されている。本実施形態においても、上述した第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した第３の実施形態において、光路変換部材３０の代わりに、形状が異なる複数の鏡面を有する光学部材、あるいは発光装置６からの光を屈折させるレンズやプリズム等の他の光学部材が移動可能に設けられてもよい。

また、本発明に係る発光装置、及び撮像装置は、上述したスチルカメラに限定されるものではなく、例えばビデオカメラ等の他の撮像装置に用いられて好適である。また、本発明は、デジタルカメラに限定されるものではなく、感光フィルムに露光して映像を記録する撮像装置に適用されてもよいことは勿論である。

１ 撮像装置
５ 本体
６ 発光装置
９ 光源
１０ 光路変換部材
１１ 導光体
１２ 円錐状鏡
１５ 被写体

Claims (8)

1. 被写体を撮像するときに該被写体に光を照射するための光源近傍に取り付けられる光路変換部材であって、
   前記光源からの光を前記被写体に直接照射させないように前記光源からの光を遮る位置に配置され、前記光源からの光を反射又は屈折させて前記光路変換部材の周囲の方向へ向けて光を照射することで、前記被写体に光を間接的に照射させる、光路変換部材。
2. 前記光源からの光を反射させる錐状の反射面を有する、請求項１に記載の光路変換部材。
3. 前記光源からの光を前記錐状の反射面に照射させる導光体を有する、請求項２に記載の光路変換部材。
4. 前記光源からの光を屈折させる光学部材を有する、請求項１に記載の光路変換部材。
5. 前記導光体は、前記光源から鉛直上方に向かう光を反射する反射面を有している、請求項３に記載の光路変換部材。
6. 被写体を撮像するときに前記被写体に光を照射するための発光装置において、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光路変換部材と、
   前記被写体に照射する光を出射する光源と、
   を備える発光装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光装置と、
   前記発光装置からの光を用いて被写体を撮像する撮像素子と、を備える撮像装置。
8. 前記光源からの光を前記光路変換部材に入射させる第１の位置と、前記光源からの光を前記光路変換部材に入射させない第２の位置とに、前記光路変換部材を移動させる移動機構を備える、請求項７に記載の撮像装置。

Images