JP6051506B2 - 照明装置 - Google Patents

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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を有する光源部と、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に配置され、リフレクタを隔てて光源の近傍温度を取得する。第2温度センサは、光源部を支持する本体部に設けられ、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を有する光源部と、
    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に配置され、前記リフレクタを隔てて前記光源の近傍温度を取得する第1温度センサと、
    前記光源部を支持する本体部に設けられ、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。
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