JP2014010285A

JP2014010285A - 照射角可変の照射装置および撮像装置

Info

Publication number: JP2014010285A
Application number: JP2012146653A
Authority: JP
Inventors: Seiji Nakahara; 征二中原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-06-29
Filing date: 2012-06-29
Publication date: 2014-01-20
Also published as: US8964111B2; US20140002724A1

Abstract

【課題】ズーム比を稼ぐことができる照射角可変の照射装置および撮像装置を提供する。
【解決手段】光源手段と、光源手段からの光束を反射する反射手段とを有し、反射手段は、照射角に応じて相対位置が変化する第１の反射部と第２の反射部より構成され、第１の照射角において、第１の反射部は第２の反射部の外側に配置され、光源手段からの光束のうち反射手段に入射する光束は第２の反射部により反射されて射出し、第１の照射角よりも小さい第２の照射角において、第１の反射部は第２の反射部の射出側に配置され、光源手段からの光束のうち反射手段に入射する光束は第１の反射部と第２の反射部の少なくとも一方により反射されて射出し、光源手段と第１の反射部の相対位置が照射角に応じて変化し、第２の照射角に比べて第１の照射角において、光源手段は第２の反射部に対して射出側に配置されること。
【選択図】図１

Description

本発明は、照射角可変の照射装置および撮像装置に関し、特にカメラ等の撮像装置における所定の範囲を照射するための補助光源として好適なものに関する。

従来より、光源部としての閃光放電管、反射部としての反射傘、および光制御部としてのフレネルレンズ等を備え、射出光の照射角を撮像に使用する撮像レンズの焦点距離に応じて制御する、いわゆる照射角可変ストロボ装置が知られる。具体的には、反射部としての反射傘と光源とを一体的に変位させて照射角を可変としたストロボ装置であって、望遠端で反射傘の外側に向かう光線の損失を防ぐため、固定反射部としての反射板で反射させるようにしたものが知られる（特許文献１）。

また、光制御部として、広角端における照射領域の周辺部の配光不足を補うために、反射傘の前方に２枚以上の光制御部材を設け、各面に凹状シリンドリカルレンズ、凸状フレネルレンズを適切に配置したものが知られる（特許文献２）。

特開平９−１３８４４９号公報特開２００５−４３６８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示される照射角可変の照射装置では、反射傘と光源が一体で変位するために、ズーム比を稼ぐことができなかった。これは、特許文献２に開示される光制御部材を設けて照射むらを少なくする機能を付加した照射角可変の照射装置においても同様の課題であった。

本発明の目的は、ズーム比を稼ぐことができる照射角可変の照射装置および撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る照射角可変の照射装置は、光源手段と、該光源手段からの光束を反射する反射手段とを有し、前記反射手段は、照射角に応じて相対位置が変化する第１の反射部と第２の反射部より構成され、第１の照射角において、前記第１の反射部は前記第２の反射部の外側に配置され、前記光源手段からの光束のうち前記反射手段に入射する光束は前記第２の反射部により反射されて射出し、前記第１の照射角よりも小さい第２の照射角において、前記第１の反射部は前記第２の反射部の射出側に配置され、前記光源手段からの光束のうち前記反射手段に入射する光束は前記第１の反射部と前記第２の反射部の少なくとも一方により反射されて射出し、前記光源手段と前記第２の反射部の相対位置が照射角に応じて変化し、前記第２の照射角に比べて前記第１の照射角において、前記光源手段は前記第２の反射部に対して射出側に配置されることを特徴とする。

また、上記照射角可変の照射装置を用いた撮像装置も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、ズーム比を稼ぐことができる照射角可変の照射装置および撮像装置を提供することができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係る照射角可変の照明光学系の広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図である。（ａ）は本発明の実施形態に係る第１の光制御部材の光源側の面の正面図、（ｂ）は第１の光制御部材の光源から遠い側の面の正面図である。（ａ）は本発明の実施形態に係る第２の光制御部材の光源側の面の正面図、（ｂ）は第２の光制御部材の光源から遠い側の面の正面図である。（ａ）は本発明の実施形態に係る第１の光制御部材の光源側の面における拡散制御部の断面形状を示す図、（ｂ）は本発明の実施形態に係る第２の光制御部材の光源側の面における拡散制御部の断面形状を示す図、（ｃ）は本発明の実施形態に係る第１の光制御部材の光源から遠い側の面における上下方向に集光作用を備える光制御部の断面形状を示す図である。本発明の実施形態に係る照射角可変の照射装置を搭載した撮像装置の要部概観図である。

《第１の実施形態》
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を用いて説明する。

（撮像装置）
図５に示すカメラ等の撮像装置５０は、レリーズボタン４０が押された場合、撮像光学系としての撮像レンズ３０により被写体を装置内の不図示の撮像素子に撮像する。また、被写体が暗い場合もしくは逆光等の場合（背景に対して被写体が暗い場合）には、ストロボ等の発光手段１を発光させて射出面に設けられる光制御手段３を介して被写体を照射する。ここで、発光手段１および光制御手段３を備えた照射装置は、以下に述べるように照射角が可変となっている。

（照射角可変の照射装置）
図１に示す照射角可変の照射装置は、紙面垂直方向（例えば水平方向）に長い、長手方向（Ｘ方向）に伸びた棒状の光源手段としての発光手段１、第１反射部６（第１の反射部）、第２反射部２（第２の反射部）、光制御手段３を有する。ここで、図１（ａ）は第１の照射角となる広角端における断面図、図１（ｂ）は第２の照射角となる望遠端における断面図を示している。

第２反射部２は、発光手段１に対して被写体ＯＢ側（射出側）と反対側に谷部を備えた反射傘であり、発光手段１から放射された光束の一部（例えば被写体ＯＢ側に放射されない光束）を被写体ＯＢ側へ反射させる。

一方、第１反射部６は、図１（ｂ）に示す望遠端では、発光手段１から放射された光束の一部（例えば第２反射部２および光制御手段３に放射されない光束あるいは第２反射部によって反射された後、光制御手段３に到達しない光束）を被写体ＯＢ側へ反射させる。第１反射部６は、図１（ａ）に示す広角端では、第２反射部２を内包するため反射機能を有さない。即ち、広角端では、第１反射部６が第２反射部２の外側に配置される。

ここで、固定された第２反射部２に対し、光制御手段３および第１反射部６は一体で相対変位し、光制御手段３および第１反射部６と、第２反射部２の相対位置関係を変える。このとき、発光手段２は第１反射部６および第２反射部２との相対位置関係を変えるように相対変位する。このようにして照射角が変化される。

具体的には、広角端では、第２反射部２は第１反射部６に内包される第１の位置となり、かつ発光手段１は第２反射部２の底部に対して離間した位置となり、第２反射部２に入射する光束が射出側に向けて反射されるようにする。このとき、発光手段１の中心位置から第２反射部２の底部までの距離はＬ_Ｗである。

一方、望遠端では、第２反射部２は射出側と反対側に第１反射部６から突出する第２の位置となり、かつ発光手段１は第２反射部２の底部に対してより接近した位置となり、第１反射部６および第２反射部２に入射する光束が射出側に向けて反射されるようにする。このとき、発光手段１の中心位置から第２反射部２の底部までの距離はＬ_Ｗより小さいＬ_Ｔである。

（光制御部材）
光制御手段３は、発光手段１に近い側の第１の光制御部材４と、発光手段１から遠い側の第２の光制御部材５から成り、少なくとも上下方向（図５に示すカメラ等の撮像装置の通常使用時における天地方向となるＹ方向）に照射光を拡散させる機能を備える。図２（ａ）、図２（ｂ）は、夫々発光手段１側の第１の光制御部材４の発光手段１に近い側の面の正面図、発光手段１から遠い側の面の正面図である。また図３（ａ）、図３（ｂ）は、夫々発光手段１から遠い側の第２の光制御部材５の発光手段１に近い側の面の正面図、発光手段１から遠い側の面の正面図である。

図２（ａ）で、第２反射部２との対向面となる発光手段１に近い側の面の中央領域には第１の拡散制御部１３、棒状光源である発光手段１の配置される長手方向（Ｘ方向）の周辺の一部には平面１４が設けられている。第１の拡散制御部１３は、図４（ａ）に断面を示すように、光拡散作用を有する凹状シリンドリカルレンズから成り、上下方向（棒状光源が配置されるＸ方向に対して直交するＹ方向）に拡散作用を有する。この拡散作用によって、従来発生していた被写体ＯＢ側への光束の配光むらを抑制することができる。

本実施形態で抑制される配光むらについては、従来技術においては抑制できていなかった。即ち、上述した特許文献１に開示された従来技術では、反射部材と反射板との継ぎ目部分で反射された光線が予期せぬ角度で反射した場合に照射むらが発生し残存していた。また、上述の特許文献２に開示された従来技術では、高輝度の部分が上下に分かれ中心部分が暗くなる唇型の配光むらが発生し残存していた。

図２（ｂ）で、第１の光制御部材４の他面には、被写体ＯＢとの対向面の中央領域に第１の光制御部１１、水平方向（Ｘ方向）の周辺部に第２の光制御部１２を有している。中央領域の第１の光制御部１１は、図４（ｃ）に示すように断面が三角プリズム形状のＹ方向に複数配列した凸状シリンドリカルレンズから成り、上位方向（Ｙ方向）に集光作用を有する。Ｘ方向の両端領域の第２の光制御部１２は、輪帯レンズとしての半円形のフレネルレンズを第１の光制御部を挟んで対向配置した構成より成り、中央方向に集光性を有する。

更に、図３（ａ）で、第２の光制御部材５の発光手段１に近い側の面の中央領域は、第２の拡散制御部１７を有し、四隅（ＸＹ平面の対角方向）領域に第３の光制御部１８を有している。第２の拡散制御部１７は、図４（ｂ）に断面を示すように、光拡散作用を有する凹状シリンドリカルレンズから成り、上下方向（棒状光源が配置されるＸ方向に対して直交するＹ方向）に拡散作用を有する。この拡散作用によって、従来発生していた被写体ＯＢ側への光束の配光むらを抑制することができる。第３の光制御部１８は、断面が三角プリズム形状のＹ方向に複数配列した凸状シリンドリカルレンズから成り、Ｙ方向に集光作用を有する。

また、図３（ｂ）で、第２の光制御部材５の他面は中央領域に平面１５を有し、Ｘ方向の両端領域に第４の光制御部１６を有する。第４の光制御部１６は、断面が三角プリズム形状のＸ方向に複数配列した凸状シリンドリカルレンズから成り、Ｘ方向に集光作用を有する。

ここで、上述した第１の光制御部材４の第１の拡散制御部１３（図２（ａ）、図４（ａ））の単位曲面１９の曲率半径Ｒ１は、以下の条件式（１）を満足する。

式（１）の下限値を下回ると、第１の拡散制御部１３によるＹ方向の拡散が不十分であるため、唇形状のむらが残る。また、式（１）の上限値を上回ると、第１の拡散制御部１３によるＹ方向の拡散が強すぎるため、望遠側でのガイドナンバーが低下する。即ち、配光むらを防ぎ、十分なガイドナンバーを得るためには条件式（１）を満足する必要がある。

また、第２の光制御部材５の第２の拡散制御部１７（図３（ａ）、図４（ｂ））の単位曲面２０の曲率半径Ｒ２は、以下の条件式（２）を満足する。

式（２）の下限値を下回ると、第２の拡散制御部１７によるＹ方向の拡散が不十分であるため、唇形状のむらが残る。また、式（２）の上限値を上回ると、第２の拡散制御部１７によるＹ方向の拡散が強すぎるため、望遠側でのガイドナンバーが低下する。即ち、配光むらを防ぎ、十分なガイドナンバーを得るためには条件式（２）を満足する必要がある。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、反射傘を形成する第２反射部２に対し、第１反射部６および光制御手段３を一体的に変位させたが、本発明はこれに限らず、第１反射部６および光制御手段３に対し、逆に反射傘を形成する第２反射部２を変位させても良い。即ち、第１反射部６または反射傘を形成する第２反射部２を固定して設け、他方を相対的に変位させれば良い。更には、第１反射部６および反射傘を形成する第２反射部２を各々異なる量だけ変位させることもできる。

また、上述した実施形態では、射出側に光制御手段３を設けたが、本発明はこれに限定されない。即ち、光制御手段３を用いない照射装置（例えば、光制御手段３の位置に被照射面としてのスクリーン面を設ける場合や、光制御手段３の位置に光制御手段３に替えて光量調整用等のフィルタを設ける場合）にも適用できる。

１・・光源部、２・・第２反射部、３・・光制御手段、４・・第１の光制御部材、５・・第２の光制御部材、６・・第１反射部

Claims

光源手段と、該光源手段からの光束を反射する反射手段とを有し、前記反射手段は、照射角に応じて相対位置が変化する第１の反射部と第２の反射部より構成され、第１の照射角において、前記第１の反射部は前記第２の反射部の外側に配置され、前記光源手段からの光束のうち前記反射手段に入射する光束は前記第２の反射部により反射されて射出し、前記第１の照射角よりも小さい第２の照射角において、前記第１の反射部は前記第２の反射部の射出側に配置され、前記光源手段からの光束のうち前記反射手段に入射する光束は前記第１の反射部と前記第２の反射部の少なくとも一方により反射されて射出し、前記光源手段と前記第２の反射部の相対位置が照射角に応じて変化し、前記第２の照射角に比べて前記第１の照射角において、前記光源手段は前記第２の反射部に対して射出側に配置されることを特徴とする照射角可変の照射装置。
前記光源手段は棒状光源であって、前記光源手段の長手方向に直交する方向に拡散作用をもつ光制御手段が前記反射手段の射出側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の照射角可変の照射装置。
前記光制御手段は、前記光源手段の側の面に前記長手方向に直交する方向に対してのみ光拡散作用を有する凹状シリンドリカルレンズからなる領域を備え、かつ、
異なる面の中央領域、前記長手方向の両端領域に、夫々前記長手方向に直交する方向に対してのみ集光作用を有する凸状シリンドリカルレンズ、全ての方向に対して集光する集光作用を有する輪帯レンズ、を備える第１の光制御部材を有することを特徴とする請求項２に記載の照射角可変の照射装置。
前記光制御手段は、前記第１の光制御部材の射出側に第２の光制御部材を備え、
前記第２の光制御部材は、
前記光源手段の側の面の四隅の領域に前記長手方向に直交する方向に対してのみ集光作用を有する凸状シリンドリカルレンズを備え、前記四隅の他の領域に前記長手方向に直交する方向に対してのみ光拡散作用を有する凹状シリンドリカルレンズを備え、かつ、
異なる面の前記長手方向の両端領域に前記長手方向に対してのみ集光作用を有する凸状シリンドリカルレンズを備えることを特徴とする請求項３に記載の照射角可変の照射装置。
最も照射角が大きいときの前記光源手段と前記第２の反射部との距離をＬ_Ｗ、最も照射角が小さいときの前記光源手段と前記第２の反射部との距離をＬ_Ｔ、前記第１の光制御部材の前記凹状シリンドリカルレンズの単位曲面の曲率半径をＲ_１、前記第２の光制御部材の前記凹状シリンドリカルレンズの単位曲面の曲率半径をＲ_２とするとき、以下の２つの式を満たすことを特徴とする請求項４に記載の照射角可変の照射装置。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照射角可変の照射装置と、被写体を撮像する撮像光学系と、を有することを特徴とする撮像装置。