JP5499583B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関するものである。

カメラ等に用いられる照明装置は、連続発光すると光源の温度が上昇する。このため、温度センサにより光源等の温度を検出し、所定温度以上となった場合には発光を停止する制御を行っている。例えば、温度センサで測定した周囲温度に、昇圧動作による発熱係数等を加算して推定温度を決定し、この推定温度により昇圧動作を制御するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。また、昇圧回路の各発熱部に温度センサを配置して、発熱部から直接に温度を検出するようにしたものが提案されている（特許文献２参照）。

特開平５−２１６０９６号公報 特開平５−３３３４０８号公報

上記のような照明装置は、光源の前面側（被写体側）に光を集光又は拡散する前カバーを備える。この前カバーは、フレネルレンズ又は半透明板からなる。前カバーは、発光に伴い光源から赤外線が照射される。このため、連続発光により高温になり、溶けてしまうおそれがある。したがって、前カバーが溶ける前に発光を停止させることが望ましい。

しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、実際に発熱している物体の温度を測定していない。このため、測定結果に誤差を生じやすく、発光停止の制御を正確に行うことが難しい。また、熱による破壊を避けるため、温度上昇に対して十分なマージンを持った制御となる。このため、使用可能であるにも係わらず発光が停止するなど、発光停止の制御が不安定になり、性能を十分に発揮できない。

一方、特許文献２に記載の従来技術では、各発熱部の温度を検出している。しかし、前カバーに温度センサを配置すると、光量が落ちたり、照射範囲に偏りが生じるなど、光学性能に影響を与えることが考えられる。

本発明の課題は、光学性能に影響を与えることなしに、監視対象の温度を精度良く検出することができる照明装置を提供することにある。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１に記載の発明は、照明光を発する光源（３５）と、光軸を備え前記照明光を前記光軸上の被写体に照射する光学部材（３４）とを有し、且つ前記光軸上において前記光学部材を前記光源よりも前記被写体側に設けた照明装置において、筒状であり且つ当該筒状の内周側表面に、前記照明光を受けて前記光学部材から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部（４２ａ）、及び前記光学部材から放射された赤外線を反射する赤外線反射部（４２ｂ）を有する導光手段（４２）と、前記導光手段から出射された赤外線を検出する赤外線検出手段（４３）と、前記赤外線検出手段で検出された赤外線に基づいて前記光学部材の温度を演算する演算手段（６０）と、を備えることを特徴とする照明装置（３０）である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の照明装置（３０）であって、前記赤外線吸収部（４２ａ）は、筒状の前記導光手段（４２）における前記赤外線の入射側に形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の照明装置（３０）であって、前記赤外線吸収部（４２ａ）は、筒状の前記導光手段（４２）における前記赤外線の入射側から連続して形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置（３０）であって、前記赤外線吸収部（４２ａ）は、前記光学部材（３４）から放射された赤外線を吸収することにより当該赤外線の受光角を規制する機能を有し、前記赤外線吸収部の長さｌは、筒状の前記導光手段の内径をｄ、前記赤外線の受光角をθとしたときに、ｌ＝ｄ／ｔａｎθであることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置（３０）であって前記光学部材（３４）から放射された赤外線の一部を前記導光手段（４２）の前記赤外線吸収部（４２ａ）に向けて反射する反射手段（４１）を備えることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の照明装置（３０）であって、前記反射手段（４１）は、前記光学部材（３４）の光軸中心付近から放射された赤外線を前記導光手段（４２）の前記赤外線吸収部（４２ａ）に向けて反射することを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置（３０）であって、前記赤外線吸収部（４２ａ）は、前記光学部材（３４）から放射された赤外線を吸収することにより当該赤外線の受光角を規制する機能を有し、前記導光手段（４２）の受光角は、前記赤外線検出手段（４３）の前記受光角と同じであることを特徴とする。
なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

本発明によれば、光学性能に影響を与えることなしに、監視対象の温度を精度良く検出することができる照明装置を提供することができる。

実施形態に係わる照明装置を装着したカメラシステムの外観図である。 照明装置の概略断面図である。 ヘッド部の概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は導光管の光学的な特性を説明するための断面図である。

以下、図面を参照して、本発明に係わる照明装置の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図（図４を除く）には、説明と理解とを容易にするために、ＸＹＺの直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラ位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸプラス方向とする。また、正位置において上側に向かう方向をＹプラス方向とする。さらに、正位置において被写体に向かう方向をＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係わる照明装置を装着したカメラシステムの外観図である。本実施形態のカメラシステム１は、カメラ本体１０、レンズ鏡筒２０、及び照明装置３０を備える。カメラ本体１０は、カメラマウント部１１、アクセサリーシュー１２を備える。

カメラ本体１０のカメラマウント部１１には、レンズ鏡筒２０が着脱自在に装着されている。また、カメラ本体１０のアクセサリーシュー１２には、照明装置３０が着脱自在に装着されている。

照明装置３０は、カメラ本体１０による撮影時に、被写体に向けて照明光を直接又は間接的に照射するものである。照明装置３０は、本体部３１、ヘッド部３２、取り付け脚３３、前カバー３４を備える。図２は、照明装置３０の概略断面図である。照明装置３０のヘッド部３２は、照明光を発する発光部３５と、この発光部３５の前方（Ｚ方向）に設けられた光学部材としての前カバー３４と、発光部３５をＺ方向に沿って移動させる不図示のズーム機構と、赤外線検出部４０と、発光制御部５０とを備える。また、照明装置３０の本体部３１は、照明装置３０の各部を制御するＭＣＵ６０を備える。

前カバー３４は、照明光を所定の照射範囲に拡散させるための光学部材であり、同心円状の不図示のフレネル溝を備えたフレネルレンズで構成される。発光部３５は、光源となるキセノン管３６と、キセノン管３６で発せられた閃光を照明光として前方（Ｚ方向）に反射するリフレクタ３７とを備える。キセノン管３６は、長手方向がＸ方向に延びた棒状の発光管である。リフレクタ３７は、表面に反射層を有する板部材を半円形状に形成した反射部材である。図２では、発光部３５（及び前カバー３４）の光軸をＯＡで示す。

発光部３５は、図２に示すように、不図示のズーム機構によりＺ方向に沿って距離Ｄの範囲で移動可能に構成されている。ズーム機構は、発光部３５をＺ方向に移動自在に保持する移動ステージと、発光部３５を移動ステージに沿って前後に移動させるための駆動力を発生するアクチュエータとで構成される（いずれも図示せず）。アクチュエータの駆動力により発光部３５を移動ステージ上で前後に移動させることにより、前カバー３４と発光部３５との間の距離が変化する。このようにして、前カバー３４と発光部３５との間の距離が変化することにより、照明装置３０の照射範囲を変えることができる。

赤外線検出部４０は、前カバー３４の裏面側（発光部３５側）から放射される赤外線を検出するための検出装置であり、後述する複数の部材により構成される。発光制御部５０は、いずれも不図示のコンデンサ、充電制御回路、閃光回路を備える。充電制御回路は、キセノン管３６の閃光に必要な電気エネルギーをコンデンサに蓄えるための回路である。閃光回路は、コンデンサに蓄えられた電気エネルギーをキセノン管３６に放出するための回路である。この発光制御部５０の動作はＭＣＵ６０により制御される。

次に、赤外線検出部４０の構成について説明する。図３は、ヘッド部３２の概略断面図である。赤外線検出部４０は、反射鏡４１と、筒状の導光管４２と、赤外線センサ４３とを備える。

反射鏡４１は、前カバー３４から放射された赤外線の一部を、後述する導光管４２の赤外線吸収部４２ａに向けて反射する反射部材である。本実施形態の反射鏡４１は、とくに前カバー３４の光軸ＯＡの中心付近から放射された赤外線を、導光管４２の赤外線吸収部４２ａに向けて反射するように配置されている。また、反射鏡４１は、発光部３５による発光の妨げにならない位置に配置されている。

導光管４２は、入射した赤外線をすべて吸収する赤外線吸収部４２ａと、入射した赤外線をすべて反射する赤外線反射部４２ｂとを備える。

赤外線吸収部４２ａと赤外線反射部４２ｂとは、導光管４２の内周側表面に赤外線の吸収層と、赤外線の反射層とをそれぞれ形成したものでよいし、筒状の赤外線の吸収部材と、筒状の赤外線の吸収部材とを接合したものでもよい。或いは、筒状の赤外線の反射部材のうち、赤外線の入射側となる先端部の内周側表面に赤外線の吸収層を形成したものでもよいし、筒状の赤外線の吸収部材のうち、赤外線の出射側となる後端部の内周側表面に赤外線の反射層を形成したものでもよい。

本実施形態において、赤外線吸収部４２ａは、導光管４２における赤外線の入射側に形成されている。また、赤外線吸収部４２ａは、導光管４２における赤外線の入射側から所定長さ分だけ連続して形成されている。一方、赤外線反射部４２ｂは、導光管４２における赤外線の出射側に形成されている。なお、導光管４２の構造については後に詳細に説明する。

赤外線センサ４３は、導光管４２から出射した赤外線を検出する非接触型の赤外線センサである。赤外線センサ４３の受光部４３ａは、導光管４２の出射側と接続している。赤外線センサ４３で検出された赤外線は、その放射エネルギーの大きさに応じた電気信号に変換されてＭＣＵ６０に送信される。

ＭＣＵ６０（図２）は、赤外線センサ４３で検出された赤外線の放射エネルギーに基づいて、前カバー３４の温度を演算するとともに、その温度が規定値を超えた場合には、発光制御部５０を制御して、発光部３５による発光を停止させる。すなわち、ＭＣＵ６０は、赤外線センサ４３で検出された赤外線に基づいて、前カバー３４の温度を演算する演算手段としての機能を有する。

次に、導光管４２について説明する。図４は、導光管４２の光学的な特性を説明するための断面図である。図４（ａ）は、本実施形態の導光管４２の断面図、図４（ｂ）は一般的な導光管１００の断面図を示している。一般的な導光管１００は、図４（ｂ）に示すように、全域が赤外線吸収部１０１となっている。この場合の赤外線センサ１０２の受光角θ２は、導光管１００の長さをＬ、導光管１００の内径をｄ２とすると、
θ２＝ｔａｎ−１（ｄ２／Ｌ）・・・（１）
で表わすことができる。受光角θ２よりも大きな角度で入射する赤外線は、すべて赤外線吸収部１０１で吸収されるので、赤外線センサ１０２に到達することはない。すなわち、受光角θ２よりも小さな角度で入射した赤外線のみが赤外線センサ４３に到達する。

上記式（１）から明らかなように、導光管１００の長さＬが長くなるにつれて、受光角θ２は狭くなる。赤外線センサ１０２の受光角θ２が狭くなると、赤外線センサ１０２に入射する赤外線の放射エネルギー量が少なくなるため、ノイズや誤差が多くなり、感度が悪くなる。したがって、赤外線センサ１０２の感度を良くするには、赤外線センサ１０２を前カバーの近傍に配置して、導光管１００の長さＬを短くすることにより、赤外線センサ１０２の受光角θ２を広くすればよいことになる。

しかしながら、図３に示すように、ヘッド部３２の内部には、ズーム機構によりＺ方向に移動する発光部３５があるため、赤外線センサ４３を前カバー３４の近傍に配置することは難しい。また、前述したように、前カバー３４に赤外線センサ４３を配置すると、光量が落ちたり、照射範囲に偏りが生じるなど、光学性能に影響を与えるおそれがある。したがって、一般的な導光管１００では、赤外線センサ１０２を発光部３５の移動範囲外となる後方に配置しなければならず、導光管１００を短くすることは難しい。

本実施形態の導光管４２は、図４（ａ）に示すように、赤外線吸収部４２ａを、導光管４２における赤外線の入射側から長さｌだけ連続して形成し、それ以外の部分には赤外線反射部４２ｂを形成している。これによれば、導光管４２の全体の長さが、図４（ｂ）に示す一般的な導光管１００の全体の長さＬと同じであっても、赤外線吸収部４２ａの長さｌが短いため、受光角θ１を一般的な導光管１００の受光角θ２よりも広くすることができる。また、赤外線吸収部４２ａを経て赤外線反射部４２ｂに入射した赤外線は、赤外線反射部４２ｂですべて反射されるため、赤外線は吸収されることなく赤外線センサ４３に到達する。

このように、本実施形態では、図４（ａ）に示す導光管４２の全体の長さが、図４（ｂ）に示す一般的な導光管１００の全体の長さＬと同じであったとしても、赤外線吸収部４２ａの長さｌを適宜に設定することにより、導光管４２の受光角θ１を、一般的な導光管１００の受光角θ２よりも大きくすることができる。

すなわち、赤外線吸収部４２ａの長さｌを長くすると、導光管４２の受光角θ１は狭くなり、赤外線吸収部４２ａの長さｌを短くすると、導光管４２の受光角θ１は広くなる。赤外線吸収部４２ａの長さｌと導光管４２の受光角θ１との関係は、筒状の導光管４２の内径をｄ１とすると、
ｌ＝ｄ／ｔａｎθ１・・・（２）
で表わすことができる。

これによれば、図３に示すように、赤外線センサ４３を発光部３５の後方に配置することにより、導光管４２の長さが長くなったとしても、上記式（２）により赤外線吸収部４２ａの長さｌを算出することにより、導光管４２の受光角θ１を所望の角度とすることができる。このように、赤外線吸収部４２ａは、入射する赤外線の受光角θ１を規制する機能を備える。

一方、赤外線センサ４３の受光角は、赤外線センサ４３の感度により決まるため、導光管４２の受光角θ１が赤外線センサ４３の受光角と同じとなるように赤外線吸収部４２ａの長さｌを設定することにより、赤外線センサ４３を最も感度の良い状態で使用することができる。

上記のように構成された照明装置３０によれば、監視対象となる前カバー３４の裏面側から放射された赤外線の一部は、赤外線検出部４０の反射鏡４１により導光管４２の赤外線吸収部４２ａに向けて反射される。この赤外線は、導光管４２の赤外線吸収部４２ａ及び赤外線反射部４２ｂを経て赤外線センサ４３に到達する。赤外線センサ４３は、検出した赤外線を、その放射エネルギーの大きさに応じた電気信号に変換してＭＣＵ６０に送信する。ＭＣＵ６０では、赤外線センサ４３で検出された赤外線の放射エネルギーに基づいて、前カバー３４の温度を演算する。そして、その温度が規定値を超えた場合には、発光制御部５０を制御して、発光部３５による発光を停止させる。したがって、本実施形態の照明装置３０では、発光部３５が連続発光することにより、前カバー３４が高温になった場合でも、前カバー３４が溶ける前に発光を停止させることができる。

上述した実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
（１）前カバー３４から放射される赤外線を直接に検出するため、測定結果に誤差を生じにくく、前カバー３４の温度を精度良く検出することができる。したがって、発光停止の制御を正確に行うことができる。また、温度上昇に対してマージンを設定する必要がないので、発光停止の制御が不安定になることがなく、照明装置としての性能を十分に発揮することができる。
（２）前カバー３４の近傍に赤外線センサ４３を配置しないため、赤外線センサ４３が妨げとなって光量が落ちたり、照射範囲に偏りが生じるなど、照明装置３０の光学性能に影響を与えるおそれがない。
（３）赤外線吸収部４２ａの長さｌに応じて導光管４２の受光角θ１を所望の角度とすることができる。これによれば、赤外線センサ４３の受光角θ１を可能な限り広く設定することにより、赤外線センサ４３に入射する赤外線の放射エネルギー量を多くすることができるため、ノイズや誤差が少なくなり、感度を向上させることができる。
（４）前カバー３４から放射された赤外線の一部を反射鏡４１により導光管４２の赤外線吸収部４２ａに反射するようにしたので、導光管４２を前カバー３４から離れた位置に配置することも可能となり、導光管４２の配置に伴う制約を少なくすることができる。また、ヘッド部３２内のレイアウト設計にも自由度をもたせることができる。
（５）前カバー３４の光軸ＯＡの中心付近から放射された赤外線を導光管４２の赤外線吸収部４２ａに反射するようにしたので、前カバー３４の周囲から放射された赤外線を反射する場合に比べて、前カバー３４の温度を更に精度良く検出することができる。
（６）導光管４２の受光角θ１が赤外線センサ４３の受光角と同じとなるように赤外線吸収部４２ａの長さｌを設定するようにした場合は、赤外線センサ４３を最も感度の良い状態で使用することができる。
（７）前カバー３４から放射された赤外線を非接触型の赤外線センサ４３で検出するようにしたので、赤外線の反射経路上に存在する熱の影響を受けにくく、また前カバー３４の温度変化をリアルタイムに検出することができる。
（変形形態）

以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明は以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態では、赤外線吸収部４２ａを、導光管４２における赤外線の入射側から所定長さ分だけ連続して形成した例について示したが、これに限らず、導光管４２の中間域に赤外線吸収部４２ａを形成し、その前後に赤外線反射部４２ｂを形成するようにしてもよい。
（２）本実施形態では、反射鏡４１を一つ配置した例について示したが、これに限らず、前カバー３４から放射される赤外線を複数の反射鏡４１により導光管４２の赤外線吸収部４２ａに向けて反射するように構成してもよい。
（３）本発明に係わる照明装置は、カメラ用の照明装置に限らず、ビデオカメラ用の照明装置などにも適用することができる。

また、上記実施形態及び変形形態は適宜に組み合わせて用いることができるが、各実施形態の構成は図示と説明により明らかであるため、詳細な説明を省略する。更に、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：カメラシステム、１０：カメラ本体、２０：レンズ鏡筒、３０：照明装置、３１：本体部、３２：ヘッド部、３４：前カバー、３５：発光部、３６：キセノン管、４０：赤外線検出部、４１：反射鏡、４２：導光管、４２ａ：赤外線吸収部、４２ｂ：赤外線反射部、４３：赤外線センサ、５０：発光制御部、６０：ＭＣＵ

Claims (7)

1. 照明光を発する光源と、光軸を備え前記照明光を前記光軸上の被写体に照射する光学部材とを有し、且つ前記光軸上において前記光学部材を前記光源よりも前記被写体側に設けた照明装置において、
   筒状であり且つ当該筒状の内周側表面に、前記照明光を受けて前記光学部材から放射された赤外線を吸収する赤外線吸収部、及び前記光学部材から放射された赤外線を反射する赤外線反射部を有する導光手段と、
   前記導光手段から出射された赤外線を検出する赤外線検出手段と、
   前記赤外線検出手段で検出された赤外線に基づいて前記光学部材の温度を演算する演算手段と、
   を備えることを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置であって、
   前記赤外線吸収部は、筒状の前記導光手段における前記赤外線の入射側に形成されていることを特徴とする照明装置。
3. 請求項２に記載の照明装置であって、
   前記赤外線吸収部は、筒状の前記導光手段における前記赤外線の入射側から連続して形成されていることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置であって、
   前記赤外線吸収部は、前記光学部材から放射された赤外線を吸収することにより当該赤外線の受光角を規制する機能を有し、
   前記赤外線吸収部の長さｌは、筒状の前記導光手段の内径をｄ、前記赤外線の受光角をθとしたときに、ｌ＝ｄ／ｔａｎθであることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置であって
   前記光学部材から放射された赤外線の一部を前記導光手段の前記赤外線吸収部に向けて反射する反射手段を備えることを特徴とする照明装置。
6. 請求項５に記載の照明装置であって、
   前記反射手段は、前記光学部材の光軸中心付近から放射された赤外線を前記導光手段の前記赤外線吸収部に向けて反射することを特徴とする照明装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置であって、
   前記赤外線吸収部は、前記光学部材から放射された赤外線を吸収することにより当該赤外線の受光角を規制する機能を有し、
   前記導光手段の受光角は、前記赤外線検出手段の前記受光角と同じであることを特徴とする照明装置。

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