JP2015055694A - 閃光発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】閃光発光装置の光透過部材の熱的損傷を防ぐだけでなく、閃光発光装置内部の温度上昇も防ぐことを可能にした閃光発光装置を提供すること。【解決手段】閃光発光光源と第１の光透過部材とを備え、前記閃光発光光源と前記第１の光透過部材の間の光路中に、可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材を設け、前記閃光発光光源から発せられた光のうち、可視光は前記第１の光透過部材を透過させ、反射した赤外光は第２の光透過部材から閃光発光装置外部に排出することを特徴とする構成とした。【選択図】 図１

Description

本発明は、閃光発光装置に関し、特に閃光発光光源からの光が、光透過部材を介して被写体に照射する閃光発光装置に関するものである。

近年、撮像装置が一秒間に撮影できるコマ数の増加に伴って、撮影時に使用する閃光発光装置の連続発光回数が増加する傾向にある。それに伴い、閃光発光装置の発光に関わる電気素子の発熱が原因で光透過部材を含む内部部材の熱的損傷が問題となっている。

従来の閃光発光装置では、連続発光による熱で樹脂材料からなる光透過部材を含む内部部材が損傷することを防ぐため、過熱防止ファーム等により発光間隔を制限することで樹脂部材を保護していた。しかし、ファームで発光に制限をかけてしまうと発光できる間隔が大幅に伸びてしまう課題があった。

このような光透過部材の熱的損傷をファームによる制限以外で防ぐ手段として、例えば、特許文献１では閃光発光光源と光透過部材との光路中に赤外光は透過しないフィルタを設けることで光透過部材を保護するものが開示されている。また、特許文献2では赤外光を吸収するフィルタ備えることで保護するものが開示されている。

特開平７−２２５４１５号公報 特開２００９−２１０８３７号公報

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、ファームによる制限をかけずに連続発光を続けていくと、一時的に光透過部材を保護できても、反射あるいは吸収した赤外光による熱が閃光発光装置内に留まってしまう。そのため、次第に閃光発光装置内部の温度が上昇し、光透過部材を損傷させる恐れがある。さらに、閃光発光装置内部の温度が上昇し、閃光装置内部の樹脂部材に熱的損傷を与える恐れもある。

そこで、本発明の目的は、閃光発光装置の光透過部材の熱的損傷を防ぐだけでなく、閃光発光装置内部の温度上昇も防ぐことを可能にした閃光発光装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、閃光発光光源と第１の光透過部材とを備え、前記閃光発光光源と前記第１の光透過部材の間の光路中に、可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材を設け、前記閃光発光光源から発せられた光のうち、可視光は前記第１の光透過部材を透過させ、反射した赤外光は第２の光透過部材から閃光発光装置外部に排出することを特徴とする。

本発明によれば閃光発光装置の光透過部材の熱的損傷を防ぐだけでなく、閃光発光装置内部の温度上昇も防ぐことを可能にした閃光発光装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態を示すストロボ装置発光部の中央断面図。 本発明の第１の実施形態を示すストロボ装置の斜視図。 本発明の第１の実施形態を示すストロボ装置がカメラと接続されている様子を示す概念図。 本発明の第１の実施形態を示す部分拡大図。 本発明の実施形態の赤外線カットフィルタの概念図。 本発明の実施形態の赤外線カットフィルタの一般的な分光特性を示す線図。 本発明の実施形態の写真撮影用キセノン管を発光させた時の一般的な相対強度を示す線図。 本発明の第１の実施形態の発光時の概念図。 本発明の実施形態のコールドミラーの概念図。 本発明の実施形態のコールドミラーの一般的な分光分布を示す線図。 本発明の第１の実施形態の、フィルタの角度変化の様子を示す断面図。 本発明の実施形態の赤外線カットフィルタを角度変化させた時の分光分布の変化を示す線図。 本発明の第２の実施形態を示すストロボ装置の中央断面図。 本発明の第２の実施形態を示すストロボ装置の斜視図。 従来のストロボ装置を示す中央断面図。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
以下、図１〜図１２を参照して、本発明の第１の実施形態による、閃光発光装置としての写真撮影用のストロボ装置について説明する。まず、図１〜図６をもとに、各部の構成について説明を行う。図１は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットの中央断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットを斜め下方向から見た斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置がカメラに接続された場合の様子を示す概念図である。

１はフレネルレンズ、２はヒンジ、３は保護ガラス、４は写真撮影用キセノン管、５は反射傘、６は反射傘ホルダ、７は赤外線カットフィルタ、８はコールドミラー、２１はコンデンサ、２２はフード、２３は拡散パネル、２４は連結部、２５はコンデンサカバー、２６は外装カバー、２７はモータ、２８は送りねじ、２９は本体制御部、３０は金属接点、４０はカメラ、４１は撮影レンズを示す。

図１、図２に示す発光部は、コンデンサカバー２５に取り付けられた連結部２４を介して、水平方向に回転可能に、図３の本体制御部２９と連結されている。本体制御部２９は、不図示のストロボ発光制御を行う制御基板や電池ボックス、電源供給回路、電源スイッチや設定切り替えスイッチ等の各種操作部材が搭載されている。また、本体制御部２９は、撮像装置としてのカメラ４０に固定され、本体制御部２９とカメラ４０との間を金属接点３０で接続して通信を行い、ストロボ発光量やカメラ４０に取り付けられた撮影用光学系としての撮影レンズ４１の焦点距離といった情報に基づいてストロボ装置の制御が行われる。なお、カメラ４０に固定されていない場合でも、ワイヤレス通信を用いて前記の制御が行われることもある。そして、第１の光透過部材としてのフレネルレンズ１が取り付けられた外装下カバー２６ａと外装上カバー２６ｂは、コンデンサカバー２５と垂直方向に回転可能に連結されている。

外装下カバー２６ａ、外装上カバー２６ｂの内部には、閃光発光光源としての写真撮影用キセノン管４が、保護ガラス３、反射傘５、反射傘ホルダ６と共に、送りねじ２８を介して、モータ２７によって駆動する仕組みになっている。更に、フレネルレンズ１と保護ガラス３の間の光路中には、可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材としての赤外線カットフィルタ７が、ヒンジ２を介して、外装下カバー２６ａと回転可能に連結されている。

図４は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットのフレネルレンズ１を外して、ヒンジ２の取り付け部を拡大して示した部分拡大図である。３１はねじりコイルばね、３２はストッパーを示す。赤外線カットフィルタ７は、ヒンジ２に取り付けたねじりコイルばね３１によって、写真撮影用キセノン管４側に傾くように弾性的に付勢されている。そして、ヒンジ２に設けられた突起とストッパー３２が接触することによって、一定以上傾かない仕組みになっている。

図５は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットにおいて赤外線カットフィルタの特性を示した概念図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置に備えた赤外線カットフィルタの分光透過率を示す線図である。図５に示すように、赤外線カットフィルタ７は、光源から照射された光のうち、可視光は高い透過率で透過し、赤外光はほとんど透過せずに反射する。赤外光とは、いわゆる熱線であり、吸収すると熱に変換されるものである。赤外線カットフィルタの一般的な分光特性である図６の示すように、可視光域であるおよそ４００ｎｍ〜およそ７００ｎｍの波長の光は９０％以上の高い透過率で透過し、ほとんど反射されない。

しかし、赤外光域であるおよそ８００ｎｍ〜およそ１１００ｎｍの波長の光は１５％以下の低い透過率でしか透過されず、その大部分は反射される。なお、図６では一般的な分光特性を示したが、赤外線カットフィルタはその透過波長域を任意に設計できるため、後述する設計値で設計することにより、最良の赤外線カットフィルタを用いることが可能である。

図７は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置の写真撮影用キセノン管の波長に対する一般的な相対強度を示す線図である。写真撮影用キセノン管４は、コンデンサ２１から電力供給されて閃光発光することが可能で、発光した光を反射傘５によって反射し、保護ガラス３、赤外線カットフィルタ７、フレネルレンズ１を通って、被写体に向けて照射される。この時、フレネルレンズ１に入射されない光は、フード２２によって拡散反射され、より多くの光を被写体に向けて照射できるようになっている。

また、外装上カバー２６ｂとパネルカバー２６ｃの間に収納された拡散パネル２３を引き出すことによって、フレネルレンズ１の光学系で対応できる焦点距離よりも広角の焦点距離に対応させることが可能となる。図７に示すように、写真撮影用キセノン管からは、可視光域以外の特に赤外光域で多くの光が発生されており、この光は写真撮影には寄与せずに、ストロボ装置の構成部材の温度を上昇させる原因となっている。

次に、図８〜図１２をもとに、本発明の第１の実施形態の動作について説明を行う。図８は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットにおいて写真撮影用キセノン管が発光した際の概念図である。

写真撮影用キセノン管４から発せられた光は、保護ガラス３を透過後、赤外線カットフィルタ７によって、可視光は透過し、赤外光は反射されることで分離される。分離した光のうち、可視光は赤外線カットフィルタ７を透過後、フレネルレンズ１を通って被写体に照射され、写真撮影時の照明光として用いる。分離した光のうち、赤外光は赤外線カットフィルタ７で反射後、外装下カバー２６ａに備えられた第２の光透過部材からストロボ装置外部に排出する。これにより、赤外光は、フレネルレンズ１にほとんど到達することがなくなり、フレネルレンズ１の温度上昇を抑えて、熱により損傷するのを防ぐことができる。更に、ストロボ装置外部に赤外光を排出しているため、熱がストロボ装置内部に留まってしまうことによる温度上昇も防ぐことができる。

図９は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットにおいてコールドミラーの特性を示した概念図である。図１０は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置に備えたコールドミラーの波長に対する一般的な透過率と反射率を示す線図である。図９に示すように、コールドミラー８は、光源から照射された光のうち、可視光はほとんど透過せずに反射し、赤外光は高い透過率で透過する。図１０に示すように、可視光域であるおよそ４００ｎｍ〜およそ７００ｎｍの波長の光は９０％以上の高い反射率で反射し、ほとんど透過することはないが、赤外光域であるおよそ８００ｎｍ〜およそ１１００ｎｍの波長の光は９０％以上の高い透過率で透過し、ほとんど反射されない。なお、図１０では一般的な分光特性を示したが、コールドミラーも赤外線カットフィルタと同じく、その透過波長域を任意に設計できるため、後述する赤外線カットフィルタの設計値に合わせて設計することが可能である。

この可視光は透過せず、赤外光は透過する赤外光域透過部材としてのコールドミラー８を第２の光透過部材の代わりに備えることで、コールドミラー８は赤外光のみ透過する。そして、フレネルレンズ１に入射せずにフード２２で拡散反射した可視光が、第２の光透過部材からストロボ装置外部に漏れ出すことを防ぐことができる。つまり、意図しない光が写真に写りこむことを防ぐことができる。なお、赤外光のみ透過する効果があれば、コールドミラー８の代わりに赤外線透過フィルタを採用しても良いことは言うまでもない。

図１１は、本発明の第１の実施形態において、カメラに取り付けられた撮影レンズの焦点距離に応じたストロボ装置の発光部光学配置変化を示し、（Ａ）は望遠域、(Ｂ)は標準域、(Ｃ)は広角域の時の様子を示した断面図である。図１１（Ａ）は望遠域として焦点距離２００ｍｍ、図１１（Ｂ）は標準域として焦点距離５０ｍｍ、図１１（Ｃ）は広角域として焦点距離２０ｍｍの時の配置を示している。図１２は、本発明の第１の実施形態に係るストロボ装置に備えた赤外線カットフィルタの配置角度が変化した場合の、波長に対する透過率の推移を示す線図である。図１１の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、望遠域から広角域へ変化させた時の様子を順に追って説明する。

図１１（Ａ）に示す焦点距離２００ｍｍから、図１１（Ｂ）に示す焦点距離５０ｍｍの間については、ねじりコイルばね３１により赤外線カットフィルタ７が最も傾いた角度に弾性的に付勢され、第１の実施形態において、赤外光をストロボ装置外部に排出しやすい角度とるように配置されている。図１１（Ｂ）に示す焦点距離５０ｍｍから、図１１（Ｃ）に示す焦点距離２０ｍｍの間については、フレネルレンズ１と保護ガラス３の間の空間が狭くなるため、赤外線カットフィルタ７は反射傘ホルダ６に押されながら、フレネルレンズ１と保護ガラス３の間の空間の中でとれる最も傾いた角度に付勢され、傾きが徐々に変化する。

そして、図１１（Ｃ）に示す焦点距離２０ｍｍになった時、赤外線カットフィルタ７は垂直となる。なお、赤外線カットフィルタ７の角度は、赤外線カットフィルタ７のサイズとヒンジ２の固定位置により調節することが可能で、赤外線カットフィルタ７の分光特性やストロボ装置のサイズが変わっても、最も効果の高い状態を設計することができる。また、バウンス撮影のように最も連続発光すると想定される焦点距離の位置を、図１１（Ｂ）で示される最も赤外光の外部への排出効果の高い位置に設定することで、ストロボ装置外部への排出能力を最大に活かすことができる。

例えば、図４で説明した実施例中のヒンジ２の位置は、フレネルレンズ１の高さと幅、フード２２内の開口スペース、フレネルレンズ１と保護ガラス３との距離の関係によって決定される。これらのスペースにより、赤外線カットフィルタ７の可動範囲が決定し、シミュレーションによって赤外線カットフィルタ７を反射した赤外光が、外装下カバー２６ａに備えられた第２の光透過部材から最もストロボ装置外部に排出できる角度を解析する。そして、赤外線カットフィルタ７が解析した角度をとれる位置にヒンジ２を配置する。

この時、赤外線カットフィルタ７のサイズが、傾けて配置した状態で、反射傘５の開口部よりも大きくする必要がある。これは、フレネルレンズ１が、写真撮影用キセノン管４から受ける熱のエネルギー密度がフレネルレンズ１の中心部に集中しているためである。つまり、赤外線カットフィルタ７は、熱エネルギーが集中するフレネルレンズ１の中心部をカバーしている必要がある。前記設計により、赤外線カットフィルタ７の角度は、４５度傾いた角度を最大として、角度を決定する。因みに、図４は最大変位角度を３５度とした例を示している。

図４では、ヒンジ２がフレネルレンズ１にかかる位置に設定されているが、これは前記設計した結果である。ヒンジ２によって可視光が遮られるが、フレネルレンズ１に入射した光はフレネル形状で拡散されるので、照明光には影響を与えないようフレネル形状を設計することができる。また、ヒンジ２自体を透明部材で構成することでも可視光を遮ることを防ぐことが可能である。

しかしながら、一般的に赤外線カットフィルタは、光の入射角によって波長に対する透過率・反射率が変化する。例えば、本発明の第１の実施形態において、赤外線カットフィルタ７は、図１１（Ｃ）に示す垂直に配置された場合に、図６に示す透過率特性を示す。ところが、図１１（Ｃ）から図１１（Ｂ）に焦点距離が変化するのに対応して、赤外線カットフィルタ７の角度が傾いていくと、傾いた角度によって図１２に示す透過率変化が起こる。そのため、可視光域の長波長端がカットされるため、ストロボ装置の閃光の色温度が上昇し、ガイドナンバーが低下するといった弊害が起こる。

そこで、ストロボ装置の閃光の色温度上昇とガイドナンバー低下を防止するため、赤外線カットフィルタ７の透過波長域を可視光域よりも広い範囲で設計することが望ましい。この時、赤外線カットフィルタ７の透過波長域を広げ過ぎると、フレネルレンズ１を保護する効果も小さくなるため、赤外線カットフィルタ７の可動範囲に合わせて設計時に最適化する必要がある。

特に、図７に示すように、赤外光域にある輝線スペクトルの相対強度は大きいため、積極的に赤外線カットフィルタ７で反射させ、フレネルレンズ１を透過しないようにするのが好ましい。そのため、可視光域波長の長波長端であるおよそ７５０ｎｍから、図７の輝線スペクトルのうち、ピークの波長より短波長側の極小点（図７の８００ｎｍ付近）との間に、赤外線カットフィルタ７の可視光域の長波長側の透過率の半値が入るように設計すると良い。なお、コールドミラー８の透過率の半値の波長は、赤外線カットフィルタ７の透過率の半値の波長と等しい波長に設計するのが好ましい。これにより、赤外線カットフィルタ７で反射した赤外光を、効率良くストロボ装置外部に排出することが出来る。

以上の説明をまとめると、以下のようになる。赤外線カットフィルタ７を備え、ストロボ装置外部に赤外光を排出させることで本発明は完成するが、好ましくはコールドミラー８を付加するのが良い。更に、焦点距離に対応させて赤外線カットフィルタ７の角度を変化可能にしても良い。その場合は、赤外線カットフィルタ７の透過波長域を可視光域よりも広くすることが望ましい。または、赤外線カットフィルタ７の透過率の半値を、輝線スペクトルより短波長側の極小点と可視光域波長の長波長端との間に設定するのが良い。

［実施例２］
以下、図１３〜１４を参照して、本発明の第２の実施形態によるストロボ装置について説明する。図１３は、本発明の第２の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットの中央断面図である。図１４は、本発明の第２の実施形態に係るストロボ装置の発光部のユニットを斜め下方向から見た斜視図である。

本発明の第２の実施形態において、前記第１の実施形態と同様の機能を果たす部材には同じ符号を附して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。図１３、図１４に示す発光部は、前記第１の実施形態のストロボ装置がコールドミラー８を配置したのに対して、この第２の実施形態は、コールドミラー８に替わって、熱吸収部材としての金属板９と、金属板９に密着させて貼り付けた放熱部材としての放熱フィン１０を設けたものである。つまり、赤外線カットフィルタ７で反射した赤外光を、前記第１の実施形態では、コールドミラー８を透過させてストロボ装置外部に排出していたが、この第２の実施形態では、一旦金属板９に吸収させることで赤外光を熱に変換し、金属板９に取り付けられた放熱フィン１０によって、その熱をストロボ装置外部に排出する。

このような実施形態によれば、前記第１の実施形態とほぼ同様の効果を有することができると同時に、赤外光から熱に変換することで扱いやすくなり、伝熱方法や放熱方法のバリエーションを増やすことができる。なお、金属板９は熱を吸収しやすくするために、ブラックコート等の熱を吸収しやすい塗装を施すのが好ましい。また、金属板９と放熱フィン１０を一体化させ、放熱フィン１０の設置面に熱を吸収しやすい塗装を施して金属板９の位置に配置させても良い。更に、放熱フィン１０の替わりに、放熱部材としてファンを採用し、強制空冷により放熱させても良いことは言うまでもない。

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。

１…フレネルレンズ（光透過部材）
２…ヒンジ
３…保護ガラス
４…キセノン管（閃光発光光源）
５…反射傘
６…反射傘ホルダ
７…赤外線カットフィルタ（赤外光域反射部材）
８…コールドミラー（赤外光域透過部材）
９…金属板（熱吸収部材）
１０…放熱フィン（放熱部材）
４０…カメラ（撮像装置）
４１…撮影レンズ（撮影用光学系）

Claims (6)

1. 閃光発光光源（４）と第１の光透過部材（１）とを備え、前記閃光発光光源（４）と前記第１の光透過部材（１）の間の光路中に、可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材（７）を設け、前記閃光発光光源（４）から発せられた光のうち、可視光は前記第１の光透過部材（１）を透過させ、反射した赤外光は第２の光透過部材から閃光発光装置外部に排出することを特徴とする閃光発光装置。
2. 前記可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材（７）を、撮像装置（４０）に取り付けた撮影用光学系（４１）の焦点距離に応じて角度変化することを特徴とする請求項１に記載の閃光発光装置。
3. 前記可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材（７）の透過波長域が、可視光域よりも広い範囲の透過波長域であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の閃光発光装置。
4. 前記可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材（７）の長波長側の透過率の半値が、前記閃光発光光源（４）から発せられた光のうち、赤外光域にある輝線スペクトルより短波長側の極小点と、可視光域の長波長端との間に入ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の閃光発光装置。
5. 前記第２の光透過部材の代わりに、可視光は透過せず、赤外光は透過する赤外光域透過部材（８）を備えることを特徴とする請求項１に記載の閃光発光装置。
6. 閃光発光光源（４）と第１の光透過部材（１）とを備え、前記閃光発光光源（４）と前記第１の光透過部材（１）の間の光路中に、可視光は透過し、赤外光は反射する赤外光域反射部材（７）を設け、前記閃光発光光源（４）から発せられた光のうち、可視光は前記第１の光透過部材（１）を透過させ、反射した赤外光は熱吸収部材（９）に吸収させ、前記熱吸収部材（９）に取り付けられた放熱部材（１０）を介して閃光発光装置外部に熱を排出することを特徴とする閃光発光装置。