JP2014142547A - 撮影用照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】撮影用照明装置において、曲管型の光源を用いることなく、光源からの光を効率良く利用して均一な照明を行う。
【解決手段】照明装置101は、撮影レンズ201の外周を囲むように支持。該照明装置が支持された状態において該撮影レンズの径方向に対応する方向を該照明装置の径方向とし、該撮影レンズの外周を囲む方向を該照明装置の周方向とし、撮影レンズを通して撮影される被写界に向かう方向を該照明装置の光照射方向とするとき、該照明装置は、光源1と、該光源よりも径方向の内側において周方向に延びるように設けられ、光源からの光を光照射方向に反射する第1の反射面3c,3dと、光源から第1の反射面のうち光源に面する部分に向かう光の一部を、第1の反射面に沿って周方向のうち光源から離れる方向に延びる領域に向けて反射する第2の反射面3aとを有する。
【選択図】図6

Description

本発明は、デジタルスチルカメラ等の撮影装置とともに用いられる照明装置に関し、特に撮影レンズの外周を囲むように支持される照明装置に関する。
至近距離の被写体を撮影するマクロ撮影においては、撮影レンズの先端にその外周に沿ったリング状または円弧状の光射出部を有する照明装置が用いられることが多い。特許文献1には、キセノン管等の光源を円弧形状に形成し、該光源を撮影レンズの外周に沿うように複数配置することでリング状の光射出部を構成した照明装置が開示されている。
特開2001−215574号公報
しかしながら、特許文献1にて開示された照明装置では、光源として、キセノン管のように一般的には直管型として製造される光源のガラス管を、高い精度で曲げ加工することによって円弧形状に形成したもの(曲管型)が用いられる。この結果、光源のコストが上昇し、照明装置が高価になるという問題がある。しかも、このような複数の曲管型の光源から射出される光を、マクロ撮影の対象である被写体に向けて効率良く、かつ均一に照射することが難しく、光の利用効率や配光分布の面で十分な性能が得られないという問題もある。
本発明は、曲管型の光源を用いることなく、光源からの光を効率良く利用してマクロ撮影等に適した均一な照明を行うことができるようにした照明装置を提供する。
本発明の一側面としての照明装置は、撮影レンズの外周を囲むように支持可能であって、該照明装置が撮影レンズの外周を囲むように支持された状態において該撮影レンズの径方向に対応する方向を該照明装置の径方向とし、該撮影レンズの外周を囲む方向を該照明装置の周方向とし、撮影レンズを通して撮影される被写界に向かう方向を該照明装置の光照射方向とするとき、該照明装置は、光源と、該光源よりも径方向の内側において周方向に延びるように設けられた、光源からの光を光照射方向に反射する第1の反射面と、光源から第1の反射面のうち該光源に面する部分に向かう光の一部を、第1の反射面に沿って周方向のうち光源から離れる方向に延びる領域に向けて反射する第2の反射面とを有することを特徴とする。
本発明によれば、曲管型の光源を用いなくても、光源からの光を第1の反射面で反射することによって周方向に延びる光射出部を形成することができる。しかも、光源からの光の一部を第2の反射面によって周方向に導くことで、光射出部から均一に光を射出させることができる。これにより、光源からの光を効率良く利用してマクロ撮影等に適した均一な照明を行うことができる照明装置を実現することができる。
本発明の実施例1である照明装置および該照明装置が装着された撮影装置を示す斜視図。 実施例1の照明装置の分解斜視図。 実施例1の照明装置の正面図。 実施例1の照明装置の断面図とその一部の拡大図。 実施例1の照明装置における光線の光路を示す図。 実施例1の照明装置の光学系の正面図と、該光学系に用いられる反射傘および円弧反射部材の斜視図。 実施例1の照明装置に用いられるプリズムパネルの裏面図および断面図。 実施例1の照明装置に用いられる拡散パネルの裏面図および断面図。 実施例1の照明装置の光線トレース図。 実施例1の照明装置の切断面の位置を示す図。 図10に示した各切断面に対応した断面図。 実施例1の照明装置の光射出部での光線を示す図。 本発明の実施例2である照明装置の正面図。 実施例2の照明装置の断面図およびその一部の拡大図。 実施例1と実施例2との比較図(円弧反射部材の正面図および断面図)。 実施例1と実施例2との比較図(図15の一部を拡大した斜視図)。 実施例1と実施例2との比較図(照明装置の断面図)。 実施例2の照明装置の内部構造を示す断面図。 実施例2の照明装置の光線トレース図。
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図1には、本発明の実施例1であるマクロ撮影用照明装置101と、該照明装置101を撮影レンズ201の先端部にその外周を囲むように装着(支持)された撮影装置(カメラ)200とを示している。照明装置101は、撮影レンズ201に対して取り外し可能に装着される。なお、撮影レンズ201は、カメラに一体に設けられたものであってもよいし、カメラに対して取り外し可能に装着される交換レンズであってもよい。また、照明装置101は、撮影レンズ201の外周を取り囲むように支持されることが可能であれば、撮影レンズ201に対してではなく、撮影装置200に対して取り外し可能に装着される構成であってもよい。
照明装置101は、該照明装置101の発光を制御するマイクロコンピュータや、電源および発光エネルギを蓄えるメインコンデンサ等を内蔵し、カメラ200アクセサリーシュー(図示せず)に取り外し可能に装着される制御ユニット100を備えている。照明装置101と制御ユニット100は連結コード102によって接続されている。
照明装置101には、詳しくは後述するが、マクロ撮影用の照明光となる光源光を発する2つの光源と、これら2つの光源からの光を被写界(被写体)に向けて照射する照明光学系とが搭載されている。さらに、照明装置101に、カメラ200においてオートフォーカスが行われる際に暗い被写体に対して補助光を照射する補助光発光部を搭載してもよい。
照明装置101は、図1に示すように2つの光源(リング状部分からその径方向に突出した部分に内蔵されている)が左右対称に配置されるように撮影レンズ201に装着されてもよいし、この位置から撮影レンズ201の周方向に回転した位置で装着されてもよい。また、2つの光源のうちユーザが任意に選択した一方の光源のみを発光させて、影を意図的に作ったり影の出る方向を選んだりすることも可能である。
照明装置101における照明光の発光制御は、例えば以下のように行うことができる。まず、本撮影の直前に一定光量を所定時間の間継続して被写体に照射するプリ発光を行って被写体の輝度分布をカメラ200内に搭載された測光センサによって計測する。そして、計測された輝度分布を用いて所定のアルゴリズムから本撮影時に行うメイン発光での発光量を予め決定する。このような発光制御といわゆる多分割測光とを組み合わせることで、被写体の状態に応じたより綿密な調光が可能であり、特に、発光量の誤差の影響を受けやすいマクロ撮影に適した調光を行うことができる。
次に、照明装置の構成について詳しく説明する。以下の説明では、図1に示すように照明装置101が撮影レンズ201に装着されて撮影レンズ201の外周を囲むように支持されている使用状態において、撮影レンズ201を通して撮影される被写界に向かう方向を照明装置101の光照射方向Lまたは前方とする。光照射方向Lは、撮影レンズ201の光軸(以下、レンズ光軸という)AXに平行な方向だけでなく、レンズ光軸AXに対してある程度の角度を持った方向も含む。また、撮影レンズ201の径方向(レンズ光軸AXに直交する方向)に対応する方向を照明装置101の径方向Rとし、撮影レンズ201の外周を囲む方向を照明装置101の周方向CCとする。さらに、撮影レンズ201の外周(円)の接線が延びる方向を、周方向CCに対する接線方向Tという。また、撮影レンズ201の光軸AXに沿った方向を照明装置101の厚さ方向という。
図2(a)、(b)にはそれぞれ、分解した照明装置101を斜め前方から見て示している。また、図3には、照明装置101を前側(正面)から見て示している。図4(a)には、図3中のA−A線で切断したときの照明装置101の断面を示しており、図4(b)には、図4(a)中に円で囲んだ部分を拡大して示している。また、図5(a)には、後述する光源1から射出された光線L1,L2,L3の光路を示しており、図5(b)には、図5(a)中の一部を拡大して示している。また、図6(a)には、照明光学系を構成する反射傘2、円弧反射部材3、プリズムパネル4(ただし、図6(a)中には現れていない)および拡散パネル5を前側から見て示している。図6(a)の左側半分では、プリズムパネル4および拡散パネル5を取り外している。図6(b)には、円弧反射部材3を拡大して斜め前方から見て示している。
また、図7(a)には、プリズムパネル4を裏面(入射面)側から見て示している。図7(b)は、図7(a)中のG−G線に沿った断面を示している。図8(a)には、拡散パネル5を裏面(入射面)側から見て示している。図8(b)には、図8(a)中のK−K線に沿った断面を示している。さらに、図9には、光源1から射出した光線を前側から見て示している。
なお、照明装置101は、その中心軸(使用状態でレンズ光軸AXに一致する軸)BXを含み、両側に2つの光源が配置される中心面について対称な構成を有する。このため、以下ではその対称な構成における一方(左側)の構成を中心に説明し、必要に応じて他方(右側)の構成についても説明する。
光源1として、本実施例では、キセノン管等の放電発光管や冷陰極管等の直管型の光源を用いている。光源1は、その長手方向が接線方向Tに一致するように配置されている。本実施例では、左側と右側にそれぞれ光源1が配置されており、それらの長手方向はいずれも接線方向Tに一致し、かつ互いに平行である。なお、光源1として、この直管型光源に代えて、複数のLEDを直線状に並べて構成した直線型光源を用いてもよいし、曲管型ではない単体の光源を用いてもよい。照明装置101の内部には、光源1の発光を開始させるためのトリガコイルや光源1からの発光量をモニタするための受光センサ等の電気部品が収容されている。
反射傘(集光部材)2は、光源1の外周全体から発散した光のうち後述する円弧反射部材3およびプリズムパネル4の方向以外の方向に向かう光を反射する反射面2aを有する。反射面2aは、厚さ方向における光源1の両側と光源1の長手方向の両側に設けられており、ここで反射した光を円弧反射部材3またはプリズムパネル4の方向に向かわせるよう反射して、これら反射面2aの先端部の間に形成された光射出開口から射出させる。また、反射傘2は、光源1から発散した光のうち円弧反射部材3およびプリズムパネル4の方向に向かう光を反射することなく光射出開口から射出させる。
反射傘2は、光を効率良く反射させることができるように、光輝アルミ等の高反射材料により反射面2aと一体成形されたり、樹脂製の本体の内側に高反射率の金属材料を蒸着して反射面2aを形成したりすることで製作されている。反射傘2の反射面2aは、光源1の長手方向(接線方向T)に直交する断面において、2つの焦点を有する楕円形状に形成されている。
ここで、反射傘2(反射面2a)の断面の楕円形状は、その一方の焦点が光源1の径方向中心(光源側)に位置し、もう1つの焦点が円弧反射部材3の後述する第1の反射面上(第1の反射面側)に位置するように設定することが望ましい。このような設定により、図5(a)に示すように、反射傘2で反射した光は集光されてより遠くまで光線を到達させることが可能になる。また、楕円形状を適宜最適化することで、反射傘2で反射した光の指向性を調整することができ、反射傘2が小さくても、反射した光を十分に遠くまで到達させることができ、周方向CCおよび径方向Rに広い領域(光射出部)から光を射出させることが可能になる。
なお、反射傘2の反射面2aの断面形状は、楕円以外の2次曲線であってもよい。
円弧反射部材3は、2つでリング形状を有するように半円弧形状に形成された樹脂製の本体に、高反射率の金属材料を蒸着することで製作されている。この円弧反射部材3は、上記2つの光源1に対して1つずつ(計2つ)設けられ、それぞれの円弧反射部材3に以下に説明する反射面が形成されている。
円弧反射部材3は、図6(a),(b)に示すように、光源1よりも径方向Rの内側において周方向CCに延びるように設けられた反射面であって、光源1からの光(反射傘2で反射した光を含む)を光照射方向Lに反射する第1の反射面3c,3dを有する。第1の反射面は、光源1の長手方向中央部に面した部分である光源側反射面(第1の領域)3cを有する。さらに、第1の反射面は、光源側反射面3cから周方向CCの両側に向かって、つまりは光源1から周方向CCに離れていくように円弧状に延びる2つの円弧反射面(第2の領域)3dを有する。以下の説明において、光源側および円弧反射面3c,3dとそれらよりも光射出方向Lに配置されるプリズムパネル4との間に形成される空間を、光路領域という。
また、円弧反射部材3は、光源側および円弧反射面3c,3dに加え、2つの第2の反射面3aも有する。第2の反射面3aは、図9に示すように、光源1から光源側反射面3cに向かう光の一部を、円弧反射面3dに沿って周方向CCのうち光源1から離れていく方向に延びる光路領域に向けて反射する。第2の反射面3aが設けられていない場合、光源側反射面3cには、円弧反射面3dに比べて光源1から射出された光が多く向かう。このままこの多くの量の光を光源側反射面3cで光射出方向Lに反射すると、後述する光射出部のうち光源1に近い部分とその部分から周方向CCに離れた部分とに大きな光量差が生じる。
このため、本実施例では、光源側反射面3cと2つの円弧反射面3dとの間にそれらを仕切る仕切り壁のように2つの第2の反射面3aを配置している。言い換えると、光源1の長手方向において互いに離れて、かつ該長手方向における光源1の中央を通って該長手方向に直交する中央断面について対称となるように2つの第2の反射面3aを配置している。2つの第2の反射面3aは、径方向Rにおいて光源1に近づくほど該2つの第2の反射面3a間の周方向CCでの間隔が狭くなるように配置されている。
光源1から光源側反射面3cに向かった光のうち、2つの第2の反射面3aにおける一方の面によって反射した光は、一方の円弧反射面3dに沿った光路領域に向かう。また、光源1から光源側反射面3cに向かった光のうち、2つの第2の反射面3aにおける他方の面によって反射した光は、他方の円弧反射面3dに沿った光路領域に向かう。そして、光源1から光源側反射面3cに向かった光のうち2つの第2の反射面3aで反射されなかった光は、光源側反射面3cに到達する。光源側反射面3cと2つの円弧反射面3dとの間に配置される2つの第2の反射面3aの位置や形状は、円弧状(リング状)の光射出部から射出される光量が均一になるように決定される。すなわち、適切な位置に適切な形状の第2の反射面3bが設けられることにより、光源1から光源側反射面3cに向かう光を、第1の反射面3c,3dの全体(第1および第2の領域)にほぼ均一に分配することができる。
そして、この均一に分配された光を第1の反射面3c,3dによって光射出方向Lに反射することで、第1の反射面3c,3dに面する円弧状の光射出部にも均一な光量の光が向かう。こうして、2つの光源1からの光は、光源1ごとに設けられた第1の反射面3c,3dと第2の反射面3aとによって、周方向CCに延びるリング状の光射出部に均一に分配され、光射出方向Lに射出される。円弧反射部材3については、後にさらに詳しく説明する。
プリズムパネル(第1の光学部材)4は、円弧反射部材3よりも光照射方向Lに形成される上記光射出部に配置される。プリズムパネル4は、アクリル樹脂等の透過率の高い透明樹脂材料により半円弧形状を有するように製作されており、2つのプリズムパネル4がリング状に組み合わされて用いられる。
ここで、光源1の長手方向に直交する断面においては、光源1から射出された光(反射傘2のうち光源1の近傍で反射して一旦光源1の内部に戻された後、再び光源1から射出した光線を含む)は、互いに異なる光路を辿る4種類の光線に分かれる。図5(a)には、これら光線のうち3種類の光線L1,L2,L3を示している。光線L1は、光源1から射出して円弧反射部材3の第1の反射面3c(3d)で反射せずにプリズムパネル4に到達する光線である。光線L2は、光源1から射出して反射傘2で反射せずに円弧反射部材3の第1の反射面3c(3d)で反射して、プリズムパネル4に到達する光線である。光線L3は、光源1から射出し、反射傘2で反射した後にさらに円弧反射部材3の第1の反射面3c(3d)で反射してプリズムパネル4に到達する光線である。図示はしないが、もう1種類の光線L4は、光源1から射出して反射傘2で反射した後に、円弧反射部材3の第1の反射面3c(3d)で反射せずにプリズムパネル4に到達する光線である。
プリズムパネル4の入射面には、微細な複数のプリズム部により構成されるプリズム列が形成されている。各プリズム部は、光源1の長手方向(接線方向T)に沿って延び、光源1からの光のうち円弧反射部材3の第1の反射面3c(3d)で反射して到達した光を光照射方向Lに透過させる。また、各プリズム部は、少なくとも該第1の反射面3c(3d)で反射せずに到達した光を光照射方向Lに反射する。具体的には、各プリズム部は、図5(a),(b)に示すように、光線Lが入射する第1の面4aと、光線L2,L3が入射する第2の面4bとを有する。第1の面4aには、図示しない光線L4も入射する。図5(b)中に一点鎖線で示すように径方向Rに沿った面を基準面とするとき、第1の面4aが基準面に対してなす角度(本実施例では90°)は、第2の面4bが基準面に対してなす角度θよりも大きい。
第2の面4bに入射した光線L2,L3は、そこで屈折してプリズムパネル4内を透過し、さらにその射出面(平面)4cで屈折して光照射方向L(拡散パネル5側)に射出する。この際、光線L2,L3が光源1に近い位置で第2の面4bに入射した場合には、図5(a),(b)に光線L2を例にして示すように、第2の面4bに対して小さい入射角で入射する。このため、該光線は第2の面4bで中心軸BXに対して径方向Rに離れる方向に傾くように屈折してプリズムパネル4から射出する。また、光線L2,L3が光源1から離れた位置で第2の面4bに入射した場合には、図5(a)に光線L3を例にして示すように、第2の面4bに対して大きい入射角で入射する。このため、該光線は第2の面4bで中心軸BXにほぼ平行に屈折されてプリズムパネル4から射出する。
一方、第1の面4aは、入射した光線L1(L4)を屈折させて第2の面4bに向かわせる。このときの第2の面4bは、光線L1(L4)に対して全反射条件を満たすように形成されている。このため、光線L1は、第2の面4bで内部全反射してプリズムパネル4内を透過し、射出面4cから光照射方向L(拡散パネル5側)に射出する。このように、プリズム部は、特に円弧反射部材3の第1の反射面で反射されずに到達した光線L1を光照射方向Lに向かわせて、光源1から射出される光の利用効率を高める。
なお、光線(L1,L4)のプリズムパネル4に入射する周方向CCでの位置によって、プリズムパネル4からの該光線の射出角が異なる。プリズム列全体で第1および第2の面4a,4bの傾斜角度を同じとした場合、光源1に近い第1の面4aへの光線の入射角は、光源1から離れた第1の面4aへの光線の入射角より大きくなる。このため、前者の光線の射出面4cからの射出角は後者の光線の射出角より大きくなる。このように、光線(L1,L4)のプリズムパネル4への入射位置と光源1との距離に応じて該光線の射出方向が変化する。しかし、該光線の束である光束全体としては、中心軸BXに平行な方向からやや径方向Rの内側に向かう方向までの範囲で均一な光量分布の光束に変換される。
本実施例では、図5(b)に示すように、プリズム列全体で第2の面4bが径方向Rに沿った基準面(図中に一点鎖線で示す)に対してなす傾斜角度θを42.5°と一定としている。この場合、のプリズムパネル4への光線(L1,L4)の入射角(基準面の法線に対してなす角度)を47.5°以上とすることで、該光線を第1の面4aからプリズム部に入射させ、第2の面4bで内部全反射させてプリズムパネル4から射出させることができる。一方、プリズムパネル4への光線(L2,L3)の入射角を47.5°より小さくすることで、この光線を第2の面4bからプリズム部内に入射させ、内部全反射させることなく屈折させてプリズムパネル4から射出させることができる。
なお、第2の傾斜角度θは42.5°に限られず、また前述した第1の面4aが基準面に対してなす角度である90°も例にすぎず、他の角度であってもよい。
また、光源1の長手方向に沿って延びるプリズム部により構成されるプリズム列は、必ずしもプリズムパネル4の入射面の全体に形成する必要はなく、少なくとも光源1に近い一部の領域に形成すればよい。
拡散パネル(第2の光学部材)5は、上記光射出部のうちプリズムパネル4よりも光照射方向Lに配置されている。拡散パネル5は、アクリル樹脂等の透過率の高い透明樹脂材料により製作されており、2つの拡散パネル5がリング状に組み合わされて用いられる。この拡散パネル5の入射面には、図5(a),(b)に示すように、周方向CCに円弧状に延びるシリンドリカルレンズ部(光拡散部)5aが複数、同心状に形成されている。各シリンドリカルレンズ部5aは、そこに入射した光線を径方向Rに屈折させて拡散する作用を有する。シリンドリカルレンズ部5aで屈折した光線は、拡散パネル5の射出面5bから射出して、被写界(被写体)に照射される。
このように拡散パネル5は、光源1から射出して周方向CCに進み、円弧反射部材3やプリズムパネル4により光照射方向Lに方向が変えられた光を径方向Rに拡散させる。これにより、プリズムパネル4から射出した光の周方向CCでの射出方向をほとんど変化させずに、照明光が照射される被写体側の範囲である光照射範囲の径方向Rの大きさをマクロ撮影に適した範囲に広げつつ、径方向Rにて光量分布を均一にすることができる。そして、この拡散パネル5とプリズムパネル4との組み合わせにより、マクロ撮影に適した光照射範囲に効率良く光源1からの光を導きつつ、該光照射範囲において均一な配光分布での照明を行うことができる。
6は光源1を反射傘2に対して固定するための弾性保持部材であり、7は照明光学系を構成する上記各部材や上述した電気部品が実装された実装基板9,10を保持する背面カバーである。8は照明装置101の前面のうち光源1および反射傘2の部分を覆うとともに、それぞれ2つのプリズムパネル4および拡散パネル5が配置された光射出部を露出させる円形の開口部を有する前面カバーである。前面カバー8の開口部の内周には、プリズムパネル4および拡散パネル5を保持するための係合部が形成されている。
前面カバー8により覆われた反射傘2およびその内側の光源1は、照明装置101の前側から拡散パネル5およびプリズムパネル4を通して見ることはできない位置に配置されている。
次に、円弧反射部材3の形状等について、図6(a),(b)を用いて詳しく説明する。円弧反射部材3は、反射傘2の光射出開口付近の外面が嵌まり込む入射開口部3fと、第1の反射面である光源側反射面3cおよび円弧反射面3dが表面に金属蒸着により形成された円弧状の底面部3gとを有する。光源側反射面3cは、前述した光源1の長手方向の中央を通る中央断面において、径方向Rに沿った基準面に対して45°の傾きを持った円錐面の一部として構成されている。
また、円弧反射面3dは、基本的には、周方向CCにおいて光源1(反射傘2)から離れるほど光射出方向Lに位置する(光射出方向Lの側への高さが高くなる)ように、径方向Rに沿った基準面に対して傾斜した面として形成される。ただし、本実施例では、図10中のA−A、B−B、C−C、D−D線での断面図である図11(a)〜(d)に示すように、円弧反射面3dの径方向Rでの内周側と外周側とで、光照射方向Lでの位置(高さ)が異なる(内周側の方が高い)。しかも、円弧反射面3dは、その内周側の高さは高いまま外周側の高さが反射傘2から周方向CCに離れるほど高くなる、ねじれらせん面として形成されている。これは、円弧反射面3dの外周側に光が集中し、内周側に向かう光が少なくなることを回避するためである。すなわち、反射傘2(光源1)に近い側から円弧反射面3dの内周側の領域の高さを高くしておき、この領域に到達した光を積極的に光射出部(プリズムパネル4)に導く。これにより、円弧状(リング状)の光射出部から均一な光量分布の光が光照射方向Lに射出される。
また、円弧反射部材3は、光源側反射面3cと2つの円弧反射面3dとの間に配置される2つの第2の反射面3aが金属蒸着により形成された2つの仕切り壁部3hも有する。
さらに、円弧反射部材3には、2つの円弧反射面3dの外周に沿って延び、その内周面に金属蒸着によって外周反射面3bが形成された外周壁部3iも有する。図9からも分かるように、第2の反射面3aで反射した光の一部は、外周反射面3bで反射した後に円弧反射面3dに沿った光路領域に向かう。これにより、光源1からより周方向CCに離れた光路領域まで光源1からの光を到達させることができる。また、光源1または反射傘2から直接、外周反射面3bに到達してここで反射する光もある。外周反射面3bは、この光を、プリズムパネル4のうち光源1からより周方向CCに離れた領域まで到達させることができる。
なお、外周反射面3bが設けられていることで、光源1から射出した光の円弧反射部材3の外側への漏れも防止される。
また、円弧反射部材3には、光源側反射面3cと2つの円弧反射面3dの内周に沿って延びる内周壁部3jも設けられている。この内周壁部3jの内面にも、金属蒸着によって反射面が形成されている。内周壁部3jと外周壁部3iとの間に形成される円弧状(リング状)の開口部である光射出部は、プリズムパネル4および拡散パネル5の円弧状の外形とほぼ同じ形状を有している。これにより、光源1から射出された光を効率良くプリズムパネル4および拡散パネル5に導くことができる。
外周壁部3bのうち反射傘2の光射出開口に近接した部分、すなわち光源1から円弧反射部材3に至るまでの部分は、円弧状のプリズムパネル4および拡散パネル5の外周の接線方向に延びている。これにより、光源1からの光を遮ることなく効率良く利用することができる。
次に、プリズムパネル4について説明を補足する。前述したように、プリズムパネル4の入射面(光源1側の面)には、光源1の長手方向に沿って延びる複数のプリズム部がプリズム列をなすように形成されている。そして、各プリズム部における光源1に近い側に透過面として機能する第1の面4aが形成され、その背後(光源1から遠い側)に透過面および内部全反射面として機能する第2の面4bが形成されている。
図12に示すように、円弧反射部材3の2つの第2の反射面3aにより周方向CCの両側に振り分けられて光源1から遠く離れた光路領域に向かった光(光線L5,L6)は、そのほとんどが第1の面4aからプリズム部に入射する。そして、第2の面4bで内部全反射して大きく方向が変えられて光照射方向Lに射出される。光線L5は、第2の反射面3aで反射して円弧反射面3dで反射せずに第1の面4aに到達した光線である。光線L6は、第2の反射面3aで反射し、さらに円弧反射面3dで反射して第1の面4aに到達した光線である。第1の面4aに到達した光が、再度、円弧反射部材3の側に戻ることはほとんどない。
このように、円弧反射部材3の第2の反射面3aで反射されて光源1から遠く離れた光路領域に導かれた光については、光源1に近い領域での光とは異なり、ほとんどすべてが第1の面4aからプリズムパネル4(プリズム部)に入射する。そして、この光は、第2の面4bにて方向変換が行われ、効率良く光照射方向Lに射出される。なお、プリズムパネル4から射出した光は拡散パネル5に周方向CCに延びるように形成されたシリンドリカルレンズ部5aに入射するが、プリズムパネル4における光源1から遠い領域から射出した光は、シリンドリカルレンズ部5aの屈折力の影響を受けにくい。このため、プリズムパネル4から射出した時点での進行方向が大きく変えられることなく、拡散パネル5から光照射方向Lに射出する。
したがって、プリズムパネル4の全体にわたってその入射面(第1の面4aおよび第2の面4b)に均一に光を入射させることができれば、円弧状(リング状)の光射出部の全体から均一な光量分布で光を射出させることができる。また、光源1側に形成された第1の面4aの基準面に対してなす角度を90°とすることにより、きわめて効率良く、光源1から射出した光を光照射方向Lに導くことが可能になる。
さらに、円弧反射部材3の円弧反射面3dの形状を適宜変化させることで、プリズムパネル4の各領域に入射する光の光量を調整することも可能である。これにより、光源1の発光特性や反射傘2の反射特性等に光量を不均一にする要素が存在していたとしても、光射出部の全体から均一な光量分布で光を射出させることができる。
なお、本実施例では、円弧状の光射出部が2つ組み合わされてリング状の光射出部が形成される構成となっている。しかし、2つの光射出部の境界部分においては互いに一方の光射出部からの光が他方の光射出部の光を補完することで、光照射領域に対して切れ目のない均一な照明を行うことができる。
以上説明したように、本実施例によれば、曲管型の光源を用いなくても、光源1からの光を円弧反射部材3の第1の反射面3c,3dで反射することによって周方向に延びる光射出部を形成することができる。しかも、光源からの光の一部を円弧反射部材3の第2の反射面3aによって周方向CCに導くことで、光射出部から均一に光を射出させることができる。これにより、光源1からの光を効率良く利用してマクロ撮影等に適した均一な照明を行うことができる照明装置を実現することができる。
なお、本実施例において、照明装置の光射出部はリング形状(円形)を有するが、これを矩形としたり多角形としたりしてもよい。この場合も、使用状態において撮影レンズの径方向に対応する方向(例えば、矩形や多角形の対角線が延びる方向)は照明装置の径方向ということができ、撮影レンズの外周を囲む方向は照明装置の周方向ということができる。
また、本実施例において、円弧反射部材3の円弧反射面3dはその光照射方向Lでの高さが周方向CCにおいて滑らかに変化しているが、該高さを段階的に変化させてもよいし、高さとともに径方向Rでの幅も変化させるようにしてもよい。また、本実施例において、円弧反射部材3の円弧反射面3dをねじれらせん面として形成したが、ねじれを有さないらせん面としてもよい。
さらに、本実施例では、周方向CCに2つの光源1が配置され、該2つの光源1に対して2つの照明光学系(反射傘2、第1の反射面3c,3d、第2の反射面3a、プリズムパネル4および拡散パネル5)が構成される場合について説明した。しかし、光源および照明光学系の数は2つに限らず、1つでもよいし、3つ以上の複数であってもよい。
また、円弧反射部材3、プリズムパネル4、拡散パネル5は、必ずしも光源1の数に合わせて構成する必要はなく、光源の数に係わらず一部品で構成してもよい。さらに、反射傘2と円弧反射部材3を一体化した構成であってもよい。
次に、本発明の実施例2であるマクロ撮影用照明装置111について、図13を用いて説明する。本実施例は、実施例1に対して、実施例1でも触れた焦点調整用の補助光発光部を、照明光を射出する光射出部(14)が延びる円線上の一部(2箇所)に配置するとともに、照明光学系および照明装置111の全体を小型化した点が異なる。具体的には、光射出部(14)を、実施例1のような完全なリング形状から、補助光発光部21,22の配置領域を挟んで配置された2つの円弧形状としている。
図14(a),(b)にはそれぞれ、本実施例の照明装置111の断面であって、図13中に示したA−A線での断面を示している。また、図15(a)の上側には、実施例1にて説明した照明装置101に用いられる円弧反射部材3を前側(正面)から見て示しており、その下部には実施例1の円弧反射部材3を上側の図中のF−F線で切断したときの断面を拡大して示している。一方、図15(b)には、本実施例にて説明する照明装置111に用いられる円弧反射部材13を前側(正面)から見て示しており、その下部には本実施例の円弧反射部材13を上側の図中のF−F線で切断した断面を拡大して示している。また、図16(a)には、実施例1の円弧反射部材3の一部を拡大して示しており、図16(b)には本実施例の円弧反射部材13の一部を拡大して示している。さらに、図17(a),(b)および図18(a),(b)にはそれぞれ、本実施例の照明装置111を図13中のB−B、C−C、D−DおよびE−E線で切断したときの断面を示している。図19は、本実施例の照明装置における光線トレース図である。
本実施例の照明装置111も、図13に示すように、撮影レンズ201の先端部の外周に取り外し可能に装着される。また、照明装置111は、実施例1で説明した、連結ケーブル112により接続される制御部(図示せず)を備えている。本実施例でも、照明装置111が撮影レンズ201に装着されている使用状態において、図13に示すように、撮影レンズ201を通して撮影される被写界に向かう方向を照明装置111の光照射方向Lまたは前方とする。また、撮影レンズ201の径方向に対応する方向を照明装置111の径方向Rとし、撮影レンズ201の外周を囲む方向を照明装置111の周方向CCとする。さらに、撮影レンズ201の外周(円)の接線が延びる方向を、周方向CCに対する接線方向Tという。また、撮影レンズ201の光軸AXに沿った方向を照明装置111の厚さ方向という。
本実施例の照明装置111の照明光学系の構成は、実施例1の照明光学系と基本的には同じであるため、照明光学系についての詳細な説明は省略する。また、本実施例の構成要素のうち実施例1の構成要素と同じものには実施例1と同じ符号を付してその説明は省略する。本実施例の照明装置111も、その中心軸(使用状態でレンズ光軸に一致する軸)BXを含み、両側に2つの光源が配置される中心面について対称な構成を有する。このため、以下ではその対称な構成における一方(左側)の構成を中心に説明し、必要に応じて他方(右側)の構成についても説明する。
12は集光部材としての反射傘であり、直管型の光源1の外周全体から発散した光のうち後述する円弧反射部材13および後述するプリズムパネル14の方向以外の方向に向かう光を反射する反射面12aを有する。本実施例でも、光源1と反射傘12は、中心軸BXを挟んだ両側に配置されている。
反射傘12の反射面12aは、厚さ方向における光源1の両側と光源1の長手方向の両側に設けられ、反射した光を円弧反射部材13やプリズムパネル14の方向に向かわせるよう反射し、これら反射面12aの先端部の間に形成された光射出開口から射出させる。また、反射傘12は、光源1から発散した光のうち円弧反射部材13およびプリズムパネル14の方向に向かう光を反射することなく光射出開口から射出させる。
なお、本実施例の反射傘12は、実施例1の反射傘2と異なり、小型化を図るため、光源1の外周面のうち上記光射出開口とは反対側の半円筒面に沿った反射面を有する半円筒形状の部分(以下、半円筒部という)12bを有する。これにより、光源1から半円筒部12bに向かって射出した光は、該半円筒部12bで反射して再度光源1に戻され、その後、光射出開口に向かう。円筒部12bよりも光射出開口側の反射面12aは、光源1の長手方向(接線方向T)に直交する断面において、楕円等の2次曲線形状を有する。楕円断面を有する形状とする場合には、実施例1と同様に、光源1の径方向中心に一方の焦点を配置し、他方の焦点を円弧反射部材13の後述する第1の反射面上(第1の反射面側)に配置することが望ましい。反射傘12の製作方法は、実施例1の反射傘と同じである。
13は円弧反射部材である。円弧反射部材13は、実施例1の円弧反射部材3と同様に、2つの光源1に対して1つずつ(計2つ)設けられている。円弧反射部材13は、図15(b)に詳しく示すように、光源1よりも径方向Rの内側において周方向CCに延びるように形成された反射面であって、光源1からの光(反射傘12で反射した光を含む)を光照射方向Lに反射する第1の反射面13c,13dを有する。第1の反射面は、光源1の長手方向中央部に面した部分である光源側反射面(第1の領域)13cと、光源側反射面13cから周方向CCの両側に向かって、つまりは光源1から周方向CCに離れていくように円弧状に延びる2つの円弧反射面(第2の領域)13dとを有する。光源側および円弧反射面13c,13dとそれらよりも光射出方向Lに配置される後述するプリズムパネル14との間には、光路領域(空間)が形成される。
本実施例では、2つの光源1に対して設けられる2つの円弧反射部材13の円弧反射面13d間(中心軸BXを挟む2箇所)に補助光発光部21,22が配置されるため、実施例1の円弧反射部材3に比べて、円弧反射面13dの周方向CCでの長さが短い。また、円弧反射面13d(つまりは光射出部)の径方向での幅も、実施例1に比べて狭い。これは、単に小型化だけでなく、円弧状の光射出部を構成した場合に、その外周側に光が集中して内周側に向かう光が少なくなるという傾向にならって外周側と内周側とで光量むらが発生することを解消できるという効果がある。
また、本実施例の円弧反射部材13も、実施例1の円弧反射部材3と同様に、2つの第2の反射面13aを有する。第2の反射面13aは、図19に示すように、光源1から光源側反射面13cに向かう光の一部を、円弧反射面13dに沿って周方向CCのうち光源1から離れていく方向に延びる光路領域に向けて反射する。2つの第2の反射面13aの役割および配置については実施例1と同様である。
本実施例では、反射傘12が実施例1に比べて小型化されたため、反射面12aの2つの焦点の位置が実施例1に比べて接近している。このため、全体の光路長を短縮することができる。さらに、図15(a),(b)にて比較するように、本実施例では、反射傘12の小型化に伴って円弧反射部材13の径方向Rでの幅を実施例1の円弧反射部材3の幅よりも狭くすることが可能になる。したがって、本実施例では、実施例1に比べて照明光学系の体積を小さくすることができ、この結果、照明装置111全体を小型化することができる。
14はプリズムパネル(第1の光学部材)であり、円弧反射部材13よりも光照射方向Lに形成される光射出部に配置される。プリズムパネル14は、光を拡散させる拡散性を有する乳白色の光学材料により半円弧形状を有するように製作されており、照明装置111には2つのプリズムパネル14が用いられる。
ここで、本実施例でも、光源1の長手方向に直交する断面において、光源1から射出された光が、互いに異なる光路を辿る4種類の光線に分かれる点は、実施例1と同じである。そして、本実施例のプリズムパネル14の入射面にも、実施例1で説明したのと同様に、微細の複数のプリズム部により構成されるプリズム列が形成されている。各プリズム部の上記4種類の光線に対する作用は、実施例1で説明した通りである。
なお、本実施例では、プリズムパネル14の拡散性によってプリズムパネル14を透過する光が径方向Rに拡散するため、実施例1で用いられた拡散パネル5は用いる必要はない。これにより、照明装置111の厚さ方向での小型化(薄型化)が可能である。
17は照明光学系を構成する上記各部材や後述する実装基板19を保持する背面カバーである。18は照明装置111の前面のうち光源1および反射傘12の部分を覆うとともに、2つのプリズムパネル14が配置された光射出部を露出させる円形の開口部を有する前面カバーである。前面カバー18の開口部の内周には、プリズムパネル14を保持するための係合部が形成されている。前面カバー18により覆われた反射傘12およびその内側の光源1は、照明装置111の前側からプリズムパネル14を通して見ることはできない位置に配置されている。
実装基板19には、光源1の発光を開始させるためのトリガコイルや光源1からの発光量をモニタするための受光センサ等の電気部品20が実装されている。
補助光発光部21,22は、光源となるLED24と、その前面に配置された集光レンズとを有し、LED24から射出した光を集光レンズにより集光して被写体に照射する。23は照明装置111に設けられた撮影レンズへの装着用のロック機構のロック状態を解除する際に操作されるロック解除ボタンである。
次に、円弧反射部材13の形状等について、図15(b)および図16を用いて詳しく説明する。円弧反射部材13は、反射傘12の光射出開口付近の外面が嵌まり込む入射開口部13fと、第1の反射面である光源側反射面13cおよび円弧反射面13dが表面に金属蒸着により形成された円弧状の底面部13gとを有する。実施例1と同様に、光源側反射面13cは、光源1の長手方向の中央を通る中央断面において、径方向Rに沿った基準面に対して45°の傾きを持った円錐面の一部として構成されている。
また、円弧反射面13dも、実施例1と同様に、基本的には、周方向CCにおいて光源1(反射傘12)から離れるほど光射出方向Lに位置する(光射出方向Lの側への高さが高くなる)ように、径方向Rに沿った基準面に対して傾斜した面として形成されている。また、本実施例でも、実施例1と同様に、図13中のA−A、B−B、C−C、D−D線での断面図である図14(a),図17(a),(b)および図18(a)に示すように、円弧反射面13dをねじれらせん面として形成している。
ただし、本実施例では、図15(b)の下図および図16(b)に示すように、円弧反射面13dを、径方向R(幅方向)における中央部分がその両側の部分に対して、光射出部(光照射方向L)に向かって凹となる曲面により形成している。図15(a)の下図および図16(a)には、これとの比較のために、実施例1での円弧反射面3dを示しており、該円弧反射面3dは平面として形成されている。
このように円弧反射面13dを凹曲面で構成するのは、以下の理由による。本実施例では、照明光学系の小型化に伴い、光源1が実施例1の円弧反射部材3に比べて円弧反射部材13の内周壁部13jに近づいたため、光源1からの光が光射出部における周方向CCの奥(光源1から遠い領域)まで回り込みにくくなっている。このため、円弧反射面13dを、その幅方向にて凹となる曲面として形成して光が通る空間を広げることで、光射出部の奥まで光源1からの光が回り込みやすくし、光射出部の全体で均一な光量分布が得られるようにしている。
なお、円弧反射面13dは、必ずしもその幅方向中央が最も凹んだ曲面として形成されなくてもよく、最も凹んだ部分が幅方向の一方に偏っていてもよい。また、円弧反射面13dの幅方向での形状が、周方向CCで変化してもよい。
また、円弧反射部材13は、光源側反射面13cと2つの円弧反射面13dとの間に配置される2つの第2の反射面13aが金属蒸着により形成された2つの仕切り壁部13hも有する。
さらに、円弧反射部材13には、2つの円弧反射面13dの外周に沿って延び、その内周面に金属蒸着によって外周反射面13bが形成された外周壁部13iも有する。図19からも分かるように、第2の反射面13aで反射した光の一部は、外周反射面13bで反射した後に円弧反射面13dに沿った光路領域に向かう。また、光源1または反射傘12から直接、外周反射面13bに到達してここで反射する光もあり、外周反射面13bは、この光をプリズムパネル14のうち光源1からより周方向CCに離れた領域まで到達させることができる。
内周壁部13jは、光源側反射面13cと2つの円弧反射面13dの内周に沿って延びる。この内周壁部13jの内面にも、金属蒸着によって反射面が形成されている。なお、本実施例では、この内周壁部13jと外周壁部13iとの間に形成される円弧状の開口部である光射出部の径方向Rの幅に対して、プリズムパネル14の幅を大きくしている。ただし、光射出部の径方向Rの幅とプリズムパネル14の幅とを対応させてもよい。
また、本実施例でも、外周壁部13bのうち反射傘12の光射出開口に近接した部分、すなわち光源1から円弧反射部材13に至るまでの部分は、円弧状のプリズムパネル14の外周の接線方向に延びている。これにより、光源1からの光を遮ることなく効率良く利用することができる。
以上説明したように、本実施例でも、実施例1と同様に、曲管型の光源を用いなくても、光源1からの光を円弧反射部材13の第1の反射面13c,13dで反射することによって周方向に延びる光射出部を形成することができる。しかも、光源からの光の一部を円弧反射部材13の第2の反射面13aによって周方向CCに導くことで、光射出部から均一に光を射出させることができる。これにより、光源1からの光を効率良く利用してマクロ撮影等に適した均一な照明を行うことができる照明装置を実現することができる。
本実施例の照明装置111では、反射傘12について、光源1の外周面に沿った半円筒部12bを形成し、また楕円形状の焦点距離を短くすることで、実施例1に比べて、径方向での小型化を実現している。また、実施例1に比べて、円弧反射部材13の径方向Rでの幅を狭めて中心軸BXと光源1との距離を短くする(光源1をレンズ光軸に寄せる)ことでも、照明装置111の径方向での小型化を実現している。
また、本実施例では、光源1からの照明光が射出される光射出部と補助光発光部21,22とを同一の円線上に効率良く配置することで、照明光学系および照明装置111の小型化を実現している。しかも、照明光学系の小型化に伴って、照明装置111内の照明光学系の背面側に新たな空間を形成できる。本実施例では、この背面空間に、電気部品20が実装された実装基板19を配置している。つまり、実施例1で光射出部の上側(径方向Rの外側)に配置されていた実装基板9と同様の実装基板19を、上記背面空間に配置することで、実施例1にて光射出部の上側にあった大きな突起形状の部分をなくし、照明装置111の小型化を実現している。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
低コストで均一な照明が可能な撮影用照明装置を提供できる。
1 光源
2,12 反射傘
3,13 円弧反射部材
4,14 プリズムパネル
5 拡散パネル
101,111 照明装置
201 撮影レンズ

Claims (13)

  1. 撮影レンズの外周を囲むように支持されることが可能な照明装置であって、
    該照明装置が前記撮影レンズの外周を囲むように支持された状態において該撮影レンズの径方向に対応する方向を該照明装置の径方向とし、該撮影レンズの前記外周を囲む方向を該照明装置の周方向とし、前記撮影レンズを通して撮影される被写界に向かう方向を該照明装置の光照射方向とするとき、
    光源と、
    該光源よりも前記径方向の内側において前記周方向に延びるように設けられ、前記光源からの光を前記光照射方向に反射する第1の反射面と、
    前記光源から前記第1の反射面のうち該光源に面する部分に向かう光の一部を、前記第1の反射面に沿って前記周方向のうち前記光源から離れる方向に延びる領域に向けて反射する第2の反射面とを有することを特徴とする照明装置。
  2. 前記光源は、前記周方向に対する接線方向を長手方向とする直管型または直線型の光源であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記第1の反射面は、前記光源から前記周方向に離れるほど前記光照射方向に位置するように、前記径方向に沿った面に対して傾斜していることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
  4. 前記第1の反射面における前記径方向での内周側と外周側とで、前記光照射方向での位置が異なることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の照明装置。
  5. 前記第1の反射面は、前記径方向において前記光照射方向に向かって凹となる曲面により形成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の照明装置。
  6. 前記第1の反射面は、前記光源に面する第1の領域と、前記第1の領域から前記周方向における一方と他方にそれぞれ延びる第2の領域とを有し、
    前記第2の反射面として、前記光源から前記第1の領域に向かう光のうち一部を前記一方に延びる前記第2の領域に向けて反射する面と、他の一部を前記他方に延びる前記第2の領域に向けて反射する面とを有することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の照明装置。
  7. 前記周方向に配置された複数の前記光源と、
    それぞれ前記各光源に対して設けられた複数の前記第1の反射面と、
    それぞれ前記各第1の反射面に対して設けられた複数の前記第2の反射面とを有することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の照明装置。
  8. 前記光源から発散する光を、反射を用いて前記光源よりも前記径方向の内側に向かわせる集光部材を有し、
    該集光部材は、前記光源側と前記第1の反射面側とに2つの焦点を持つ楕円形状の断面を有する反射面を備えていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の照明装置。
  9. 前記第1の反射面よりも前記光照射方向に配置され、前記光源から射出した光のうち、前記第1の反射面で反射して到達した光を前記光照射方向に透過させ、前記第1の反射面で反射されずに到達した光を前記光照射方向に反射するプリズム部を有することを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の照明装置。
  10. 前記光源は、前記周方向に対する接線方向を長手方向とする直管型または直線型の光源であり、
    前記プリズム部は、前記光源の長手方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする請求項9に記載の照明装置。
  11. 前記第1の反射面よりも前記光照射方向に配置され、前記光照射方向に向かう光を拡散させる光拡散部を有することを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の照明装置。
  12. 前記光拡散部は、前記周方向に延びる複数のシリンドリカルレンズにより形成されていることを特徴とする請求項11に記載の照明装置。
  13. 前記撮影レンズに対して装着および取り外しが可能であって、前記撮影レンズに装着されることにより前記撮影レンズの外周を囲むように支持されることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の照明装置。
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