JP2013088764A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 照明光の光路を遮らずに、照明装置の光学部材の温度を良好な応答性で比較的精度よく取得する。
【解決手段】 照明装置の第１温度センサは、リフレクタの反射面裏面側に配置され、リフレクタを隔てて光源部の近傍温度を取得する。第２温度センサは、装置周囲の環境温度を取得する。温度推定部は、第１温度センサで取得した光源部の近傍温度と、環境温度とを用いて光学部材の温度を推定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、照明装置に関する。

カメラの撮影時に使用される照明装置には、照明光を集光または拡散させるための光学部材が光源の前面に配置されている。照明装置を連続して発光させた場合には、照明光を発光することで生じた熱により、光学部材が熱変形してしまうおそれがある。そのため、プリズムと接触する反射笠の温度を測定し、反射笠の温度が所定温度を超えるときに発光を禁止する照明装置も提案されている（一例として特許文献１参照）。

特開２００１−１１７１４８号公報

照明装置の光学部材の温度を取得する手段は、照明光の光路を遮らない構成であることが要求される。一方、照明光の光路を遮らないことのみを重視すると、温度測定の応答性や精度が低下し、照明装置の発光制御が適切に行われなくなる可能性がある。

本発明の一態様である照明装置は、照明光を発光する光源部と、照明光を照射対象に向けて反射するリフレクタと、光学部材と、第１温度センサおよび第２温度センサと、温度推定部とを備える。光学部材は、光源部からの直接光およびリフレクタで反射した反射光を透過させる。第１温度センサは、リフレクタの反射面裏面側に配置され、リフレクタを隔てて光源部の近傍温度を取得する。第２温度センサは、装置周囲の環境温度を取得する。温度推定部は、第１温度センサで取得した光源部の近傍温度と、環境温度とを用いて光学部材の温度を推定する。

上記の一態様の照明装置は、光源部および光学部材の相対距離を調節して、照明光の配光角を変化させる移動部をさらに備えていてもよい。そして、温度推定部は、移動部から取得した相対距離の情報を用いて光学部材の温度を推定してもよい。

上記の一態様において、第１温度センサは、光学部材および光源部を通過する直線上に配置されていてもよい。

上記の一態様において、リフレクタは断面凹面状に形成されていてもよい。そして、第１温度センサは、リフレクタの凹面の頂点部分に配置されていてもよい。

上記の一態様の照明装置は、リフレクタを保持する保持面と、保持面の背面側に形成されたくぼみ部とを有するリフレクタホルダをさらに備えていてもよい。そして、第１温度センサは、リフレクタホルダのくぼみ部に配置されていてもよい。

本発明の一態様によれば、照明光の光路を遮らずに、照明装置の光学部材の温度を良好な応答性で比較的精度よく取得できる。

一の実施形態の照明装置を含むカメラシステムの概要を示す斜視図 一の実施形態での照明装置の構成例を示す図 照明装置のヘッド部の部分拡大図 照明装置での温度状態の実施例を示す図

＜一の実施形態の説明＞
図１は、一の実施形態の照明装置を含むカメラシステムの概要を示す斜視図である。図１に示すカメラシステム１は、カメラ本体２と、照明装置３と、レンズ鏡筒４とを備える。カメラ本体２には、照明装置３およびレンズ鏡筒４がそれぞれ交換可能に装着される。カメラ本体２は、レンズ鏡筒４のレンズによって結像された被写体の像を撮像素子（不図示）で撮像する。

照明装置３は、撮像時に被写体に対して直接的または間接的に照明光を照射するモジュールである。照明装置３は、照明光を照射するヘッド部１０と、ヘッド部１０を支持するとともにヘッド部１０の発光等を制御する本体部１１とを有している。照明装置３のヘッド部１０は、図中Ｘ方向に延長する回転軸を中心として、本体部１１に対して回動可能に支持されている。なお、一の実施形態の照明装置３は、照明光の照射角を変更することができる。

一の実施形態での照明装置３は、本体部１１の下部に設けられた取付脚１２により、カメラ本体２のアクセサリーシュー２ａに装着される。なお、取付脚１２およびアクセサリーシュー２ａにはそれぞれ接続端子（不図示）が設けられている。照明装置３をカメラ本体２へ装着したときには、上記の接続端子間で電気的な接続が確立する。これにより、カメラ本体２と照明装置３との間で情報の伝達が行われることとなる。なお、一の実施形態での照明装置３は、カメラ本体２から離れた位置で照明光を発光するリモート照明装置として機能させることもできる。

図２は、一の実施形態での照明装置の構成例を示す図である。図３は、照明装置のヘッド部の部分拡大図である。照明装置３は、光源部の一例であるキセノン管２１と、メインキャパシタ２２と、リフレクタ２３と、リフレクタホルダ２４と、光学部材の一例であるフレネルレンズ２５と、第１温度センサ２６と、移動部２７と、照明装置３に電力を供給する電源部２８と、発光回路２９と、第２温度センサ３０と、操作部３１と、制御部３２とを有している。

ここで、キセノン管２１、メインキャパシタ２２、リフレクタ２３、リフレクタホルダ２４、フレネルレンズ２５、第１温度センサ２６および移動部２７は、照明装置３のヘッド部１０に収容される。電源部２８、発光回路２９、第２温度センサ３０、操作部３１および制御部３２は、照明装置３の本体部１１に収容される。また、制御部３２は、第１温度センサ２６、移動部２７、電源部２８、発光回路２９、第２温度センサ３０、操作部３１および取付脚１２の接続端子とそれぞれ接続されている。

キセノン管２１は、メインキャパシタ２２から高電圧を印加された場合に放電し、照明光（閃光）を発光する。メインキャパシタ２２は、キセノン管２１に出力する電荷を蓄積するとともに、発光回路２９の制御によりキセノン管２１に電力を供給する。

リフレクタ２３は、ヘッド部１０の前方（図２、図３の左側）に向けて開口しており、キセノン管２１の発光した照明光を照射対象の被写体に向けて反射する。リフレクタ２３の縦断面は、ヘッド部１０の後方側が放物線状または半円状の凹面をなしており、その凹面の焦点の位置にキセノン管２１が配置されている。一の実施形態でのリフレクタ２３は、例えば金属の薄板を加工して形成されており、キセノン管２１と相対するリフレクタ２３の表面は反射面をなしている。

リフレクタホルダ２４は、リフレクタ２３を保持する樹脂性の部材である。リフレクタホルダ２４の図中左側の面はリフレクタ２３の形状に対応し、リフレクタ２３を裏側から保持する保持面をなしている。また、リフレクタホルダ２４の保持面の背面側（図中右側）には、くぼみ部２４ａと雌ねじ部２４ｂとが形成されている。リフレクタホルダ２４の雌ねじ部２４ｂには、図中水平方向にねじ穴が形成されており、後述の雄ねじ（３４）と螺合する。リフレクタホルダ２４のくぼみ部２４ａは、第１温度センサ２６を配置するための凹部であって、リフレクタ２３の凹面の頂点に対応する位置に形成されている。なお、リフレクタホルダ２４のくぼみ部２４ａの厚みは、リフレクタホルダ２４のくぼみ部２４ａ以外の部分よりも薄く形成されている。

フレネルレンズ２５は、例えば、同心円状のフレネル溝を備えた透明または半透明の樹脂性レンズである。フレネルレンズ２５は、キセノン管２１に対して被写体の方向（図２、図３の左側）に配置されている。キセノン管２１の発光時には、フレネルレンズ２５は、キセノン管２１からの直接光およびリフレクタ２３で反射した反射光を透過させて、照明光を外部に拡散させる。

第１温度センサ２６は、リフレクタ２３の反射面裏面側に配置され、リフレクタ２３を隔ててキセノン管２１の近傍温度を取得する。ここで、一の実施形態での第１温度センサ２６は、リフレクタホルダ２４のくぼみ部２４ａに固定されて配置されている。上記のくぼみ部２４ａはリフレクタ２３の凹面の頂点部分に形成されているので、ヘッド部１０の縦断面（図２、図３）でみたときに、第１温度センサ２６はフレネルレンズ２５の光軸中心とキセノン管２１とを通過する直線上に配置されることとなる。

移動部２７は、キセノン管２１とフレネルレンズ２５との相対距離を調節して、照明光の配光角を変化させる。移動部２７は、雄ねじ３４と、雄ねじ３４を回転させる駆動部３５とを有している。雄ねじ３４は、フレネルレンズ２５の光軸方向（Ｙ方向）に延在し、リフレクタホルダ２４の雌ねじ部２４ｂと螺合する。駆動部３５によって雄ねじ３４が回転すると、リフレクタホルダ２４はＹ方向に移動することとなる。これにより、キセノン管２１およびリフレクタ２３はＹ方向に沿って移動し、キセノン管２１およびフレネルレンズ２５の相対距離が調節される。なお、駆動部３５は、雄ねじ３４の回転量を検出するエンコーダ（不図示）を内蔵する。エンコーダで検出された雄ねじ３４の回転量は、Ｙ方向でのキセノン管２１の位置（キセノン管２１およびフレネルレンズ２５の相対距離）を求めるために使用される。

発光回路２９は、電源部２８の電圧を所定の充電電圧まで昇圧する昇圧回路と、メインキャパシタ２２に充電した電荷をキセノン管２１に出力する出力回路とを有している（昇圧回路および出力回路の図示は省略する）。この発光回路２９の動作は、制御部３２により制御される。

第２温度センサ３０は、装置周囲の環境温度を取得するための温度センサである。第２温度センサ３０は、光源から離れた位置に配置される。なお、第１温度センサ２６および第２温度センサ３０には、例えばサーミスタ等の公知の温度センサを用いることができる。

操作部３１は、照明装置３の電源スイッチと、調光モードや照明角を設定するダイヤルと、一定量の充電完了時に点灯するレディランプ（３１ａ）と、各種の情報表示を行う液晶パネルとを有するユーザインターフェースである。なお、操作部３１は、本体部１１の背面（図２の右側）に配置される。

制御部３２は、照明装置３の統括的な制御を行う回路である。例えば、制御部３２は、発光回路２９を介してキセノン管２１の発光制御を行う。また、制御部３２は、移動部２７を制御して照明光の照射角を変更する。このとき、制御部３２は、レンズ鏡筒４の焦点距離が短い場合には照射角を広角にし、レンズ鏡筒４の焦点距離が長い場合には照射角を狭角にしてもよい。なお、照射角を広角にするときには、制御部３２はキセノン管２１とフレネルレンズ２５との相対距離を短くすればよい。また、照射角を狭角にするときには、制御部３２はキセノン管２１とフレネルレンズ２５との相対距離を長くすればよい。

さらに、制御部３２は、温度推定部３３を有している。温度推定部３３は、第１温度センサ２６、第２温度センサ３０およびエンコーダの出力を用いて、フレネルレンズ２５の温度を推定する。なお、制御部３２は、温度推定部３３が求めたフレネルレンズ２５の温度が閾値以上であるときには、フレネルレンズ２５の熱変形を抑制するために、照明装置３の発光を禁止する制御（または照明装置３の発光量を制限する制御）を実行する。

ここで、フレネルレンズ２５での温度勾配は、第１温度センサ２６で取得したキセノン管２１の近傍温度と、第２温度センサ３０で取得した環境温度から求めることができる。また、キセノン管２１およびフレネルレンズ２５の相対距離は、エンコーダの出力を用いて求めることができる。各種の熱伝導率やヘッド部１０の寸法等は予め既知であり、キセノン管２１から直接赤外線として照射されるエネルギーは照明装置３の発光量等から演算できる。よって、上記のパラメータを用いることで、温度推定部３３が公知の熱伝導方程式からフレネルレンズ２５の温度を導出できることが分かる。

以下、一の実施形態の照明装置での作用効果を述べる。

一の実施形態の照明装置３は、キセノン管２１の近傍温度と環境温度を用いてフレネルレンズ２５の温度を推定する。そのため、例えば発光回数や発光量を変数としてフレネルレンズ２５の温度を推定する場合と比べて、光源での熱量やフレネルレンズ２５での温度勾配等が演算によく反映されるので、フレネルレンズ２５の温度を良好な応答性で精度よく取得できる。

また、一の実施形態では、フレネルレンズ２５の温度を直接測定するものではないので、温度センサ等によって照明光の光路が遮られることはない。特に、一の実施形態では、リフレクタ２３の反射面裏面側に配置された第１温度センサ２６によってリフレクタ２３を隔ててキセノン管２１の近傍温度を取得するので、温度センサが照明光の光路を遮らない。

また、一の実施形態の照明装置３は、エンコーダで取得したキセノン管２１およびフレネルレンズ２５の相対距離を考慮して温度の推定を行う。そのため、照明光の照射角の変動に応じて温度の推定精度が大きくばらつくことがない。

また、一の実施形態の照明装置３では、フレネルレンズ２５およびキセノン管２１を通過する直線上の位置で、キセノン管２１の近傍となるように第１温度センサ２６が配置される。一の実施形態では、リフレクタホルダ２４を介してリフレクタ２３の凹面の頂点部分に第１温度センサ２６が配置され、リフレクタ２３の凹面の焦点位置にキセノン管２１が配置されている。そのため、第１温度センサ２６は、キセノン管２１の近傍温度を非常に応答性よく取得できる。なお、一の実施形態では、第１温度センサ２６は、リフレクタホルダ２４において相対的に肉薄に形成されたくぼみ部２４ａに配置されている。そのため、第１温度センサ２６は金属製のリフレクタ２３に対してリフレクタホルダ２４で絶縁された状態となり、かつ、くぼみ部２４ａは肉薄であるので第１温度センサ２６への伝熱が大きく損なわれることもない。

＜実施例＞
以下、図４を参照しつつ、照明装置での温度状態の実施例を説明する。なお、図４の縦軸は温度（℃）を示し、図４の横軸は時間（秒）を示す。

実施例では、フレネルレンズ内側の温度、リフレクタの温度、リフレクタホルダの頂点部分での温度Ｔｐｈ（第１温度センサの出力に相当する）、環境温度（第２温度センサの出力に相当する）をそれぞれ測定した。実施例においてフレネルレンズ内側およびリフレクタの温度は熱電対で測定し、環境温度はサーミスタで測定した。

実施例では、０秒から６７０秒まで照明装置が連続的に発光を繰り返す条件下で、発光照射の熱エネルギーによるフレネルレンズ近傍の温度（Ｔｐａｒ）と、フレネルレンズの温度（Ｔｐｐ）とを演算によりシミュレーションした。図４に示すように、Ｔｐｐの値はフレネルレンズ内側の温度の実測値と非常に高い相関を示し、フレネルレンズの温度が精度よく推定されていることが分かる。

＜実施形態の補足事項＞
（補足１）上記実施形態では光源部にキセノン管を使用する照明装置の例を説明したが、本発明の照明装置は光源部にＬＥＤを使用する照明装置であってもよい。

（補足２）上記実施形態ではカメラ本体に外付けされる照明装置の例を説明したが、本発明の照明装置はカメラに内蔵されるものであってもよい。

（補足３）上記実施形態では照明光の照射角を変更する機能を有する照明装置の例を説明したが、本発明は上記機能を有しない照明装置にも勿論適用できる。

（補足４）本発明の第１温度センサの取付位置は、光源部の近傍温度が取得できる位置であれば上記実施形態の構成に限定されない。例えば、フレネルレンズおよびキセノン管を通過する直線上に位置する条件を満たす範囲で、リフレクタの凹面頂点の周囲に第１温度センサを配置してもよい。

（補足５）上記実施形態において、温度推定部は、各パラメータとフレネルレンズの推定温度との対応関係を記憶したメモリであってもよい。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１…カメラシステム、２…カメラ本体、２ａ…アクセサリーシュー、３…照明装置、４…レンズ鏡筒、１０…ヘッド部、１１…本体部、１２…取付脚、２１…キセノン管、２２…メインキャパシタ、２３…リフレクタ、２４…リフレクタホルダ、２４ａ…くぼみ部、２４ｂ…雌ねじ部、２５…フレネルレンズ、２６…第１温度センサ、２７…移動部、２８…電源部、２９…発光回路、３０…第２温度センサ、３１…操作部、３１ａ…レディランプ、３２…制御部、３３…温度推定部、３４…雄ねじ、３５…駆動部

Claims (5)

1. 照明光を発光する光源部と、
   前記照明光を照射対象に向けて反射するリフレクタと、
   前記光源部からの直接光および前記リフレクタで反射した反射光を透過させる光学部材と、
   前記リフレクタの反射面裏面側に配置され、前記リフレクタを隔てて前記光源部の近傍温度を取得する第１温度センサと、
   装置周囲の環境温度を取得する第２温度センサと、
   前記第１温度センサで取得した光源部の近傍温度と、前記環境温度とを用いて前記光学部材の温度を推定する温度推定部と、
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記光源部および前記光学部材の相対距離を調節して、前記照明光の配光角を変化させる移動部をさらに備え、
   前記温度推定部は、前記移動部から取得した前記相対距離の情報を用いて前記光学部材の温度を推定することを特徴とする照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置において、
   前記第１温度センサは、前記光学部材および前記光源部を通過する直線上に配置されることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置において、
   前記リフレクタは断面凹面状に形成され、
   前記第１温度センサは、前記リフレクタの凹面の頂点部分に配置されることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置において、
   前記リフレクタを保持する保持面と、前記保持面の背面側に形成されたくぼみ部とを有するリフレクタホルダをさらに備え、
   前記第１温度センサは、前記リフレクタホルダの前記くぼみ部に配置されることを特徴とする照明装置。