JP4801878B2 - Lighting device - Google Patents
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Description
本発明は半導体発光素子を用いた照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device using a semiconductor light emitting element.
近年、半導体発光素子の分野では高輝度LEDや白色LED等が開発されており、その用途範囲は広がってきている。例えば、カメラのフラッシュ装置に、従来用いられていたキセノン放電管に替えて複数のLEDを備えた照明装置を用いたものがある。駆動にコンデンサーを必要とするキセノン放電管が有する、カメラ内のスペースを狭めてしまう、高電圧が流れるため危険である、といった問題もLEDを用いれば解消されるからである。 In recent years, high-brightness LEDs, white LEDs, and the like have been developed in the field of semiconductor light-emitting devices, and their application range has expanded. For example, there is a camera flash device that uses an illumination device including a plurality of LEDs in place of a conventionally used xenon discharge tube. This is because problems such as a xenon discharge tube that requires a capacitor for driving, a space in the camera being narrowed, and a danger due to high voltage flow can be eliminated by using LEDs.
ところで、フラッシュ装置が発する光は太陽光に近いことが理想的である。そこで、フラッシュ装置の光源には、青色LEDと蛍光体を組み合わせ、青色LEDが発する青色光を蛍光体に当てて二次発光させ、白色光を射出する白色LEDが用いられる。このような白色LEDは、単体で用いるには発光輝度が不十分なため、複数の白色LEDが用いられる(例えば特許文献1)。
ところが、各白色LEDに用いられている青色LEDが発する青色光にはピーク波長のばらつきがあり、また蛍光体にも個体差があるため、各白色LEDが発する白色光には色温度のばらつきがある。また、LEDは電流駆動されるため、各白色LEDの白色光には個体差に応じた照度のばらつきがあり、被写体に照射したとき、照明むらが発生するという問題がある。 However, since the blue light emitted from the blue LED used in each white LED has a variation in peak wavelength, and the phosphors have individual differences, the white light emitted from each white LED has a variation in color temperature. is there. Further, since the LEDs are driven by current, the white light of each white LED has a variation in illuminance according to individual differences, and there is a problem that uneven illumination occurs when the subject is irradiated.
また、白色LED単体の輝度の低さを補うべく、供給する電流の電流値を上げると、各白色LEDは発熱量が増大するため、放熱をする必要が生じる。この放熱が不十分だと、各白色LEDの輝度のばらつきや、上述の青色光のピーク波長のばらつきが増幅されるという問題がある。 Further, when the current value of the supplied current is increased in order to compensate for the low luminance of the white LED alone, the amount of heat generated by each white LED increases, and thus it is necessary to dissipate heat. If this heat dissipation is insufficient, there is a problem that the variation in luminance of each white LED and the variation in the peak wavelength of the blue light described above are amplified.
さらに、LEDの直径は微細であるため、フラッシュ装置は直径の小さい点光源となる。このような直径の小さい点光源が高輝度の白色光を発すると、被写体が人間の場合、出射光が目の中で結像し、目の網膜にダメージを与えるという問題がある。 Furthermore, since the LED has a small diameter, the flash device is a point light source with a small diameter. When such a small-diameter point light source emits high-luminance white light, if the subject is a human, the emitted light forms an image in the eye, causing damage to the retina of the eye.
本発明は、以上の問題を解決するものであり、LEDを用いた照明装置において、色温度のむらや照明むらのない良好な照明光を供給することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide good illumination light without uneven color temperature and uneven illumination in an illumination device using LEDs.
本発明に係る照明装置は、複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子をそれぞれの出射光の光軸が同一方向を向くよう保持する筐体と、光軸と交差する平面に沿って筐体を変位させる筐体駆動手段とを備えることを特徴とする。 An illumination device according to the present invention includes a plurality of semiconductor light emitting elements, a housing that holds the plurality of semiconductor light emitting elements so that the optical axes of the respective emitted lights face the same direction, and a housing along a plane that intersects the optical axes. And a housing driving means for displacing the body.
複数の半導体発光素子は、上述の平面と平行な筐体の側面上において、例えば円周方向に沿って、あるいは直線方向に沿って配設される。 The plurality of semiconductor light emitting elements are arranged, for example, along the circumferential direction or along the linear direction on the side surface of the housing parallel to the plane described above.
複数の半導体発光素子が円周方向に沿って配設されている場合、筐体駆動手段は、筐体を例えば円周方向の中心軸周りに回転させてもよく、上述の平面に沿った互いに直交する2軸線に沿って筐体を変位させてもよい。 When the plurality of semiconductor light emitting elements are arranged along the circumferential direction, the casing driving means may rotate the casing around, for example, the central axis in the circumferential direction, and each other along the plane described above. The housing may be displaced along two orthogonal axes.
また、複数の半導体発光素子が直線方向に沿って配設されている場合、筐体駆動手段は、複数の半導体発光素子の略中央において上述の平面に直交する方向に伸びる軸心回りに筐体を回転させてもよく、上述の平面に沿った互いに直交する2軸線に沿って筐体を変位させてもよい。 Further, when the plurality of semiconductor light emitting elements are arranged along the linear direction, the housing driving means has a housing around an axis extending in a direction perpendicular to the plane at the approximate center of the plurality of semiconductor light emitting elements. May be rotated, and the housing may be displaced along two mutually perpendicular axes along the plane described above.
好ましくは、半導体発光素子の発する熱を放熱する放熱手段を備える。この放熱手段は、複数の半導体発光素子が配設された側面と交差する側面に形成された導風口であってもよく、あるいは筐体の内部に配設される流体でもよい。 Preferably, a heat radiating means for radiating heat generated by the semiconductor light emitting element is provided. The heat radiating means may be an air guide port formed on a side surface intersecting with a side surface on which a plurality of semiconductor light emitting elements are disposed, or may be a fluid disposed in the housing.
このように本発明は、筐体において複数の半導体発光素子がそれぞれの出射光の光軸が同一方向を向くよう保持され、このような筐体が当該光軸と交差する平面に沿って変位させられる。従って、複数の半導体発光素子からの出射光が被写体面において混合する。その結果、半導体発光素子の単体の個体差により生じる色温度や照明のむらが解消される。 As described above, according to the present invention, a plurality of semiconductor light emitting elements are held in a casing so that the optical axes of the respective emitted lights are directed in the same direction, and such a casing is displaced along a plane intersecting the optical axis. It is done. Accordingly, light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements is mixed on the subject surface. As a result, the color temperature and illumination unevenness caused by individual differences of the semiconductor light emitting elements are eliminated.
図1は、本発明に係る第1実施形態が適用されるカメラのブロック図である。CPU10はカメラ全体の制御を行う。カメラボディ(図示せず)に設けられた電源ボタンが操作され、メインスイッチSWMAINがオンすると、電源の供給が開始される。カメラボディに設けられたシャッターボタン(図示せず)が半押されると測光スイッチSWSがオンする。測光スイッチSWSがオンすると、CPU10は測光処理及び測距処理を実行する。すなわち、測光装置11からの入力に基づいて露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値、シャッタースピード、及び撮像素子13の電荷蓄積時間を演算する。また、測距装置12からの入力に基づいてフォーカシングレンズ(図示せず)の駆動量を演算し、フォーカス駆動回路14に駆動信号を出力する。
FIG. 1 is a block diagram of a camera to which the first embodiment of the present invention is applied. The
シャッターボタンが全押しされるとレリーズスイッチSWRがオンする。レリーズスイッチSWRがオンすると、CPU10は、測光処理で算出した絞り値に応じてシャッターユニット駆動回路15を駆動し、電荷蓄積時間に応じて撮像素子駆動回路16に制御信号を出力する。シャッターユニット駆動回路15は、入力される制御信号に応じてシャッターユニット17に駆動信号を出力する。撮像素子駆動回路16は入力される制御信号に応じて撮像素子13に駆動信号を出力する。撮像素子13は、受光領域に結像された被写体の光学像を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。A/D変換器18はアナログ画像信号をA/D変換し、デジタル画像信号をCPU10へ出力する。
When the shutter button is fully pressed, the release switch SWR is turned on. When the release switch SWR is turned on, the
CPU10に入力されたデジタル画像信号は、画像データとしてDRAM19に一時的に格納される。格納された画像データは、所定の画像処理を行う際、適宜DRAM19から読み出される。また、EEPROM20にはカメラを制御するための諸データが格納されている。カメラの主電源がオンすると諸データはEEPROM20から読み出され、CPU10内のRAMに格納され、CPU10による制御に用いられる。
The digital image signal input to the
CPU10には、カメラボディの背面に設けられたLCD21が接続されている。撮影条件、日付等の諸データがCPU10の制御に基づいてLCD21に表示される。
An
測光装置11による測光の結果、被写体光の光量が不十分であると判断されるとき、CPU10はフラッシュ駆動機構22へフラッシュ駆動の制御信号を出力する。
As a result of photometry by the photometry device 11, when it is determined that the amount of subject light is insufficient, the
図2は、フラッシュ駆動機構22を構成する発光ユニット50を模式的に示す斜視図である。発光ユニット50は、環状で中空の保持筐体60と、保持筐体60の軸心に同軸的に設けられた回転軸70とを有する。保持筐体60の平面61には6個の白色LED80が設けられる。白色LED80は平面61において周方向に沿って等間隔に配設される。保持筐体60において平面61と交差する側面62には、全周に亘って複数の導風口63が形成されている。導風口63は矩形の開口部である。導風口63の縁部のうち、保持筐体60の軸心に沿った縁部には、保持筐体60の内部に向かって所定の角度で傾斜する矩形の導風片63Aが設けられている。複数の導風片63Aは、それぞれの傾斜の向きが同一となるよう設けられている。電源ユニット90には、白色LED80に駆動電流を供給する電源が設けられる。
FIG. 2 is a perspective view schematically showing the
図3は保持筐体60の内部構成を示す平面図、図4は保持筐体60の一部断面図である。図4は、図3における線IV−IVで切断した断面図に相当する。図4に示されるように、円板状の連結板64は、その中央において回転軸70の上端部近傍に固定され、その周縁部において、保持筐体60に固定されている。リング状の正電極65は、保持筐体60の内周面において周方向に沿って配設される。リング状の負電極66は、回転軸70の下端部近傍に嵌合している。各白色LED80のリード線は正電極65及び負電極66に接続されている。尚、図3は、保持筐体60の内部を明示するため、連結板64を取り除いた状態で示され、図4は図3に比べやや拡大して示されている。
FIG. 3 is a plan view showing an internal configuration of the
電源ユニット90内の電源のプラス側に接続された電気ブラシ67は、正電極65の内周面に接触するよう支持部材(図示せず)に支持される。同様に、電源のマイナス側に接続された電気ブラシ68は、負電極66の外周面に接触するよう支持部材(図示せず)に支持される。負電極66、回転軸70、電気ブラシ68は電気的に接続されており、白色LED80を通過した電流は、連結板64、回転軸70、負電極66、電気ブラシ68を介して電源のマイナス側へと流れる。
The
駆動機構(図示せず)により回転軸70が回転させられると、その回転運動は連結板64を介して保持筐体60に伝達され、保持筐体60は回転軸70を中心として回転する。上述のように正電極65及び負電極66はリング状を呈しているため、保持筐体60の回転中、電気ブラシ67は常時、正電極65の内周面に接触し、電気ブラシ68は常時、負電極66の外周面に接触している。従って、保持筐体60の回転中も白色LED80の駆動は可能である。
When the
図5はフラッシュ駆動機構22のブロック図である。CPU10から出力されるフラッシュ駆動機構22の制御信号には、各白色LED80の発光を制御するための制御信号と、保持筐体60を回転駆動するための制御信号が含まれる。発光の制御信号は、PWM回路101において所定のデューティー比に制御され、駆動パルス発生回路102に入力される。駆動パルス発生回路102ではパルス振幅が制御される。駆動パルス発生回路102から出力される駆動信号は、パワーMOSFET103及び抵抗Rを介して発光ユニット50の白色LED80に出力される。これにより白色LED80が駆動され、白色光が出射される。また、筐体駆動回路104には回転軸70を回転させるためのモータ104aが接続されている。保持筐体60の駆動の制御信号は、筐体駆動回路104により駆動信号としてモータ104aに出力され、その結果、モータ104aが駆動される。また、モータ104aには、モータの回転を検出するエンコーダ104bが接続されている。エンコーダ104bからの回転検出信号は筐体駆動回路104を介してCPU10に入力され、モータの回転速度や回転状態の把握、駆動制御に利用される。
FIG. 5 is a block diagram of the
図6及び図7は、第1実施形態が適用されるカメラにおける撮影の処理手順を示すフローチャートである。ステップS100で、測光スイッチSWSのオン・オフがチェックされる。上述のシャッターボタンが半押しされ、測光スイッチSWSがオンしていることが確認されたらステップS102へ進む。ステップS102では測光装置11の計測結果に基づく上述の測光処理が実行される。この測光処理の結果に基づいてステップS104において露光値が演算され、ステップS106においてシャッタースピードが演算される。 FIG. 6 and FIG. 7 are flowcharts showing a photographing processing procedure in the camera to which the first embodiment is applied. In step S100, ON / OFF of the photometric switch SWS is checked. If it is confirmed that the above shutter button is pressed halfway and the photometric switch SWS is turned on, the process proceeds to step S102. In step S102, the above-mentioned photometric process based on the measurement result of the photometric device 11 is executed. Based on the result of this photometric processing, an exposure value is calculated in step S104, and a shutter speed is calculated in step S106.
次いで、ステップS108において、レリーズスイッチSWRのオン・オフがチェックされる。シャッターボタンが全押しされ、レリーズスイッチSWRがオンしていることが確認されたら、ステップS110へ進む。 Next, in step S108, whether the release switch SWR is on or off is checked. If it is confirmed that the shutter button is fully pressed and the release switch SWR is turned on, the process proceeds to step S110.
ステップS110では、ステップS102の測光処理の結果に基づいて、フラッシュ光を照射する必要があるか否か判断される。被写体の輝度が十分でフラッシュ光を照射する必要がない場合、ステップS112へ進み、被写体像の撮影処理が開始される。ステップS112でシャッタの駆動が開始され、ステップS114で撮像素子が駆動され、被写体の光学像の光電変換処理が実行される。測光結果に基づいて演算された電荷蓄積時間が経過したら、ステップS116でシャッタ駆動が停止され、次いでステップS118で撮像素子13の駆動が停止され、被写体像の撮影処理は終了し、ステップS100へ戻る。
In step S110, it is determined whether it is necessary to irradiate flash light based on the result of the photometric process in step S102. When the brightness of the subject is sufficient and it is not necessary to irradiate the flash light, the process proceeds to step S112 and the subject image photographing process is started. In step S112, driving of the shutter is started. In step S114, the imaging element is driven, and photoelectric conversion processing of the optical image of the subject is executed. When the charge accumulation time calculated based on the photometric result has elapsed, the shutter drive is stopped in step S116, the drive of the
一方、ステップS110で、被写体の輝度が不十分でフラッシュ光を照射する必要があると判断された場合、図7のステップS120へ進む。ステップS120で筐体駆動回路104による保持筐体60の回転軸70の回転駆動が開始される。ステップS122において、回転軸70の回転が安定したか否かがエンコーダ104bの検出信号に基づいてチェックされる。回転が安定したことが確認されたらステップS124へ進む。ステップS124では、上述のフラッシュ駆動機構22において各白色LED80に駆動電流が供給され発光が開始される。その結果、フラッシュ光が被写体に供給される。次いで、ステップS126〜S130において、上述のステップS112〜S116と同様の処理が行われる。すなわち、ステップS126でシャッターの駆動が開始され、ステップS128で撮像素子が駆動され、演算された電荷蓄積時間が経過したらステップS130でシャッター駆動が停止される。
On the other hand, if it is determined in step S110 that the brightness of the subject is insufficient and the flash light needs to be irradiated, the process proceeds to step S120 in FIG. In step S120, rotation driving of the
次いでステップS132において、レリーズスイッチSWRのオン・オフがチェックされる。シャッターボタンの全押し状態が続いており、レリーズスイッチSWRがオン状態のままであることが確認されたら、ステップS126へ戻り、上述の撮影処理が繰り返し実行される。 Next, in step S132, whether the release switch SWR is on or off is checked. If it is confirmed that the shutter button is fully pressed and the release switch SWR remains on, the process returns to step S126, and the above-described photographing process is repeatedly executed.
ステップS132で、レリーズスイッチSWRがオフであることが確認されたら、ステップS134へ進む。ステップS134では、白色LED80への駆動電流の供給が停止され、白色LED80からの発光は停止され、フラッシュ光の供給が停止される。次いでステップS136へ進み、筐体駆動回路104による回転軸70の回転駆動が停止される。ステップS138で回転軸70の回転停止の完了が確認されたらステップS140へ進む。ステップS140で撮像素子13の駆動が停止され、被写体像の撮影処理は終了し、ステップS100へ戻る。
If it is confirmed in step S132 that the release switch SWR is OFF, the process proceeds to step S134. In step S134, the supply of the drive current to the
以上のように、第1実施形態では、シャッターが開放されている間、すなわちフラッシュ光の供給と連動して、保持筐体60が回転駆動される。
As described above, in the first embodiment, the holding
ここで、ステップS120〜S136で実行される保持筐体60の回転の回転速度について説明する。まず、所定のピッチで配設された白色LED80の出射光を被写体面において混合させるための、白色LED80の移動ピッチについて考察する。図8に示す例において、白色LED80から被写体面Lまでの距離Aは10cm(センチメートル)、白色LED80の配置ピッチBは2cmである。また、白色LED80の出射光を被写体面Lに投影したとき、出射光の外縁と光軸OPとの成す角度θは5.7°である。すなわち、白色LED80の出射光は11.4°(2θ)の広がりを有する。この場合、被写体面Lにおける照射領域は、出射光の光軸OPから半径1cmの広がりを有する。従って、図8に示されるように、隣接する白色LED80の照射領域は被写体面Lにおいて接している。この場合、白色LED80が配置されている直線に沿って1cmのピッチ(移動ピッチC)で白色LED80を移動させれば、被写体面Lにおいて照明光は混合する。
Here, the rotation speed of the rotation of the holding
図9に示すように、上述の角度θが8.5°である場合、すなわち、白色LED80の出射光が17.0°の広がりを有する場合、被写体面Lにおける照射領域は、出射光の光軸OPから半径1.5cmの広がりを有する。従って、図9に示されるように、1つおいた隣の白色LED80の照射領域との距離は、被写体面Lにおいて1cmである。この場合、白色LED80が配置されている直線に沿う1方向に1cmのピッチ(移動ピッチC)で白色LED80を移動させれば、被写体面Lにおいて照明光は均一に混合する。また、白色LED80が配置されている直線に沿って、0.5cmのピッチで振動させれば、被写体面Lにおいて照明光は均一に混合する。
As shown in FIG. 9, when the above-mentioned angle θ is 8.5 °, that is, when the emitted light of the
図10に示すように、上述の角度θが14.0°である場合、すなわち、白色LED80の出射光が28.0°の広がりを有する場合、被写体面Lにおける照射領域は、出射光の光軸OPから半径2.5cmの広がりを有する。従って、図10に示されるように、2つおいた隣の白色LED80の照射領域との距離は、被写体面Lにおいて1cmである。この場合、白色LED80が配置されている直線に沿う1方向に1cmのピッチ(移動ピッチC)で白色LED80を移動させれば、被写体面Lにおいて照明光は均一に混合する。また、白色LED80が配置されている直線に沿って、0.5cmのピッチで振動させれば、被写体面Lにおいて照明光は均一に混合する。
As shown in FIG. 10, when the above-described angle θ is 14.0 °, that is, when the emitted light of the
図11に示すように、上述の角度θが11.3°である場合、すなわち、白色LED80の出射光が22.6°の広がりを有する場合、被写体面Lにおける照射領域は、出射光の光軸OPから半径2cmの広がりを有する。従って、隣接する白色LED80の照射領域は、被写体面Lにおいて均一に混合している。この場合、白色LED80を移動する必要はない。すなわち移動ピッチCは「0」である。
As shown in FIG. 11, when the above-mentioned angle θ is 11.3 °, that is, when the emitted light of the
以上のように、白色LED80の配置ピッチBが2cmであるとき、一方向にのみ白色LED80を移動させて照明光を均一に混合させる場合、移動ピッチCは0〜1cmの範囲で設定すればよい。また、同配置ピッチBで、白色LED80を互いに逆方向となる2方向に移動させる場合、すなわち振動させる場合、移動ピッチCは0〜0.5cmの範囲で設定すればよい。
As described above, when the arrangement pitch B of the
この配置ピッチBと移動ピッチCの相対的関係を一般化すると以下のようになる。すなわち、白色LED80の配置ピッチBを「n」とすると、一方向にのみ白色LED80を移動させて被写体面において照明光を均一に混合させるための移動ピッチCは「0〜0.5n」であり、振動させて照明光を均一に混合させるための移動ピッチCは「0〜0.25n」である。
Generalizing the relative relationship between the arrangement pitch B and the movement pitch C is as follows. That is, when the arrangement pitch B of the
ところで、上述の図8〜図11の例は、いずれも照明光の被写体面における広がりが白色LED80の配置ピッチBの4分の1以上の場合である。照明光の被写体面における広がりが白色LED80の配置ピッチBの4分の1より小さいとき、例えば、白色LED80の出射光の広がりが2.85°の場合、被写体面Lにおける照射領域は、出射光の光軸OPから半径0.25cmの広がりとなる。従って、照明光を均一に混合させるためには、回転の場合1.5cm、振動の場合0.75cmの移動量が必要となり、上述の一般化された配置ピッチB「n」に対する移動ピッチC「0〜0.5n」の相対的関係は当てはまらない。従って、第1実施形態において、照明光の被写体面における広がりが白色LED80の配置ピッチBの4分の1以上であることが望ましい。
By the way, the examples of FIGS. 8 to 11 described above are cases where the spread of the illumination light on the subject surface is equal to or more than ¼ of the arrangement pitch B of the
第1実施形態において、白色LED80は周方向にそって等間隔に配置される。上述の照明光を混合させるための白色LED80の配置ピッチと移動ピッチの関係に基づけば、保持筐体60に配置される白色LEDの個数がm個の場合、照明光を混合させるための保持筐体60の回転角度θrは、式(1)から求められる。
In the first embodiment, the
θr=360/(2×m) ・・・・・(1) θr = 360 / (2 × m) (1)
また照明光を混合させるための保持筐体60の振動角度θrは、式(2)から求められる。
Further, the vibration angle θr of the holding
θr=360/(4×m) ・・・・・(2) θr = 360 / (4 × m) (2)
第1実施形態では、6個の白色LED80が周方向に沿って等間隔に配置されている。従って、シャッターが開放されている間に保持筐体60を回転させる角度は、式(1)より30°となる。すなわち、シャッターが開放されている間に30°回転される速度で保持筐体を回転させれば、照明光は被写体面で均一に混合される。また、シャッターが開放されている間に保持筐体60を振動させる角度は、式(2)より15°となる。このように保持筐体60を回転若しくは振動させることにより、白色LED80の個体差から生じる、被写体面における照明光の色温度や照度のばらつきが解消される。
In the first embodiment, six
保持筐体60が回転若しくは振動すると、上述の導風口63から導風片63Aに導かれて空気が保持筐体60の内部へ流入し、保持筐体60内において空気の対流が発生する。従って、白色LED80の駆動に伴い白色LED80の駆動基板が発熱しても、空気の対流により放熱される。
When the holding
また、照明光の照度を上げるべく各白色LED80の出射光の輝度を上げても、保持筐体60の回転に伴い複数の白色LED80がそれぞれ変位するので、被写体が人間の場合であってもその網膜に悪影響を及ぼすことがなく安全である。
Even if the brightness of the emitted light from each
さらに、第1実施形態では白色LED80が回転方向に沿って隣接するよう配設されるため、保持筐体60をより小型化することが可能である。その結果、高速の駆動にも対応できるという効果が得られる。
Furthermore, in the first embodiment, since the
図12は本発明に係る第2実施形態が適用される保持筐体110の斜視図、図13は保持筐体110の平面図である。保持筐体110は中空の略四角柱状を呈する。保持筐体110の平面111には、長手方向の中央に回転軸120が設けられる。回転軸120は平面111に対して直交する方向に伸びている。平面111において回転軸120の左右には、それぞれ3個の白色LED80が等間隔に配設される。保持筐体110は回転軸120を中心として回転可能である。
FIG. 12 is a perspective view of the holding
保持筐体110において平面111に交差する側面112及び113には、それぞれ矩形の開口部である導風口114、115が形成されている。導風口114において長手方向に沿った縁部に、保持筐体110の内部に向かって所定の角度で傾斜する矩形の導風片114Aが配設されている。導風片114Aは、それぞれの傾斜の向きが同一となるよう設けられている。また、導風口115において、長手方向と直交する方向に沿った縁部に、同様の導風片115Aが配設されている。尚、図12には示されていないが、側面112に平行な側面においては導風口114と同様の導風口が形成され、側面113に平行な側面においては導風口115と同様の導風口が形成されている。
In the holding
保持筐体110は、第1実施形態と同様、シャッターが開放され、フラッシュ光が供給される間、回転軸120を中心として回転させられる。ここで、保持筐体110の回転角度、および各白色LEDの照明光の広がりについて図14、図15を用いて説明する。
As in the first embodiment, the holding
第2実施形態のように直線配置された複数の白色LED80を1方向に回転させる場合の配置ピッチは180°となる。上述のように、被写体面において照明光を均一に混合させるには、照明光の被写体面における広がりが白色LED80の配置ピッチB「n」の4分の1以上であって、配置ピッチB「n」に対して移動ピッチCを「0〜0.5n」に設定すればよい。従って、照射光を被写体面で均一に混合させるためには、回転方向において少なくとも180°の回転先にある白色LED80の位置まで移動する円弧の4分の1以上の領域に、照明光が広がっていなければならない。そのうえで、シャッターが開放されている間の保持筐体110の回転角度が90°となるよう、保持筐体110が所定の速度で回転されれば、被写体面において照明光は均一に混合する。その結果、照明光における色温度のむら、照度のむらが解消される。
The arrangement pitch when rotating the plurality of
図14及び15に示すように、保持筐体110の回転時白色LED80が辿る軌跡は、回転軸120から遠くなるほど大径となる。従って、照明光の広がりは、相対的に回転軸120に近い白色LED80は小さく(図14参照)、相対的に回転軸120から遠い白色LED80は大きくなるよう(図15参照)構成される。
As shown in FIGS. 14 and 15, the locus followed by the
保持筐体110には導風口が形成されているので、保持筐体110を回転させることにより放熱効果が得られる。特に、側面112、及び側面112に平行な側面に設けられた導風口は、保持筐体110の回転時、その回転方向と交差するため、外気の流入が効果的に行われ、より高い冷却効果が得られる。また、保持筐体110を回転させることにより、第1実施形態と同様、被写体が人間の場合にその網膜に与える悪影響も回避される。
Since the holding
第1及び第2実施形態は、保持筐体60、110の側面に導風口を形成し、保持筐体60、110の回転に応じて導風口から流入する空気により白色LED80の放熱を行う構成を有しているがこれに限るものではない。図16は、第2実施形態と同様の四角柱状の保持筐体の内部の一部を示す図である。図16に示すように、導風口を形成する代わりに保持筐体の内部に水冷ジャケット130が配設される。水冷ジャケット130には複数の凹部131が形成されている。各凹部131には白色LED80の駆動基板81、及び駆動基板81から発せられる熱を水冷ジャケット130に導く導熱シート82が配設される。水冷ジャケット130の内部には冷却水が注入されている。白色LED80の駆動に応じて駆動基板81から発せられる熱は、導熱シート82を介して水冷ジャケット130へ伝達され、水冷ジャケット130内の冷却水により放熱される。尚、このような内部構成を有する保持筐体も、色温度のむら及び照度のむらを解消し、かつ被写体が人間の場合にその網膜に与える悪影響を回避すべく、回転軸を中心として回転させられる。
The first and second embodiments have a configuration in which an air guide port is formed on the side surface of the holding
図17は、本発明に係る第3実施形態が適用される保持筐体140を模式的に示す斜視図、図18は保持筐体140の平面141を模式的に示す平面図である。保持筐体140は中空で円柱状を呈し、中心に設けられた2つの固定軸150、151に固定されている。保持筐体140の平面141には、6個の白色LED80a、80b、80c、80d、80e、及び80fが周方向に沿って等間隔に配設される。尚、第3実施形態では、白色LED80a、80dを結ぶ直線に沿った方向を縦方向とし、白色LED80b、80fを結ぶ直線、白色LED80c、80eを結ぶ直線に沿った方向を横方向とする。
FIG. 17 is a perspective view schematically showing a holding
図19及び図20は、第3実施形態の保持筐体140の駆動機構を示す図である。図19は平面141から示す図であり、図20は図19の左方向に相当する方向から示す図である。固定軸150、151は、コイル形成板152に固定されている。移動規制板160には楕円形状の移動規制穴161が形成されている。固定軸150、151は移動規制穴161を挿通している。保持筐体140は、移動規制板160を挟んだコイル形成板152の反対側において、固定軸150、151に固定されている。移動規制板160は、所定の支持機構(図示せず)により固定的に支持されている。
19 and 20 are diagrams illustrating a driving mechanism of the holding
図19において、コイル形成板152の上端部及び右端部には、それぞれ駆動機構170、180が設けられる。駆動機構170は、保持筐体140の平面141と平行方向に広がる扁平コイル171、永久磁石172、ヨーク173を有する。図20に示すように、ヨーク173は断面形状がコの字型であり、扁平コイル171及び永久磁石172は、ヨーク173の凹部に配設される。同様に、駆動機構180は、平面141と平行方向に広がる扁平コイル181、永久磁石182、ヨーク183を有する。扁平コイル181及び永久磁石182は、断面形状がコの字型のヨーク183の凹部に配設される。扁平コイル171、181は、それぞれコイル形成板152の上端部及び右端部近傍に形成される。
In FIG. 19, drive
永久磁石172、182、ヨーク173、183は、所定の支持機構(図示せず)により固定的に支持されている。従って、扁平コイル171に電流が流されると、その電流の方向に応じてコイル形成板152には縦方向に電磁力が作用し、コイル形成板152は縦方向に変位する。また、扁平コイル181に電流が流されると、その電流の方向に応じてコイル形成板152には横方向に沿って電磁力が作用し、コイル形成板152は横方向に変位する。
The
固定軸150、151は駆動規制穴161を挿通している。すなわち、駆動規制穴161により、コイル形成板152の縦方向及び横方向の駆動範囲が規定されている。また、この駆動規制穴161により、扁平コイル171、181の非通電時、コイル形成板152が所定位置に停止される。
The fixed
扁平コイル171、181に供給する電流の方向及び量を制御することにより、コイル形成板152は直交する2軸方向に沿って移動させられる。上述のように、固定軸150、151はコイル形成板152に固定され、固定軸150、151には保持筐体140が固定されている。従って、コイル形成板152の移動に応じて保持筐体140も2軸方向に沿って移動する。
By controlling the direction and amount of the current supplied to the
被写体面において照明光を均一に混合させるための白色LEDの縦方向の移動ピッチは、白色LED80aと白色LED80dの配置ピッチに基づいて定まり、白色LEDの横方向の移動ピッチは白色LED80b、80fの配置ピッチ、及び白色LED80c、80eの配置ピッチに基づいて定まる。配置ピッチと移動ピッチの相対的関係は上述の通りである。すなわち、白色LED80aと80dの配置ピッチを「n1」とすると、縦方向にそって振動させる場合の移動ピッチは「0〜0.25(n1)」となる。また、白色LED80b、80fの配置ピッチ、及び白色LED80c、80eの配置ピッチを「n2」とすると、横方向に沿って振動させる場合の移動ピッチは「0〜0.25(n2)」となる。このように白色LED80a〜80fが振動されるよう、保持筐体140を駆動させることにより、各白色LEDからの出射光が被写体面において均一に混合させられる。その結果、各白色LEDの個体差から生じる色温度のむら、照度のむらが解消される。
The vertical movement pitch of the white LEDs for uniformly mixing the illumination light on the subject surface is determined based on the arrangement pitch of the
図21は、本発明に係る第4実施形態が適用される保持筐体190を模式的に示す斜視図、図22は、保持筐体190の平面191を模式的に示す平面図である。保持筐体190は、第2実施形態と同様、四角柱を呈する。保持筐体190において、平面191の長手方向の中央には、2本の固定軸192、193が設けられる。保持筐体190は、固定軸192、193に固定されている。固定軸192、193の左右において、それぞれ3個の白色LEDが長手方向に沿って等間隔に配設される。固定軸192、193は、第3実施形態と同様のコイル形成板(図示せず)に固定されている。コイル形成板の駆動機構は第3実施形態と同様である。従って、駆動機構の扁平コイルに流す電流を制御することにより、保持筐体190は平面191に平行でかつ互いに直交する2軸方向に沿って駆動される。その他の構成は第2実施形態と同様である。
FIG. 21 is a perspective view schematically showing a holding
第4実施形態において、照明光を被写体面で均一に混合させるための白色LED80の移動ピッチは、固定軸192、193を挟んで隣り合う2つの白色LED80間の配置ピッチにより決定される。すなわち、当該2つの白色LED80の配置ピッチを「n3」とすると、照明光を被写体面で均一に混合させるためには、横方向に「0〜0.25(n3)」の移動ピッチで保持筐体190を振動させればよい。
In the fourth embodiment, the movement pitch of the
尚、第3及び第4実施形態においても、第2実施形態と同様、導風口の替わりに水冷ジャケットによる放熱を行う構成としてもよい。 Also in the third and fourth embodiments, similarly to the second embodiment, the heat may be radiated by the water cooling jacket instead of the air inlet.
第1〜第4実施形態は、カメラのフラッシュ装置を例にとって説明したがこれに限るものではなく、照明光を必要とする他の光学機器と共に用いられる照明装置にも適用可能である。 The first to fourth embodiments have been described by taking the camera flash device as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to an illumination device that is used with other optical devices that require illumination light.
以上のように、本発明によれば、複数の白色LEDを保持する保持筐体が、回転若しくは直交する2軸に沿って移動させられる。従って、各白色LEDの個体差から生じる照明光における色温度のむら、照度のむらが解消される。 As described above, according to the present invention, the holding housing that holds the plurality of white LEDs is rotated or moved along two orthogonal axes. Therefore, the uneven color temperature and the uneven illuminance in the illumination light caused by the individual difference of each white LED are eliminated.
10 CPU
22 フラッシュ駆動機構
60、110、140、190 保持筐体
63、114、115 導風口
70、120 回転軸
80 白色LED
130 水冷ジャケット
150、151、192、193 固定軸
10 CPU
22
130
Claims (16)
前記複数の半導体発光素子をそれぞれの出射光の光軸が同一方向を向くよう保持する筐体と、
前記光軸と交差する平面に沿って前記筐体を変位させる筐体駆動手段とを備え、
前記筐体駆動手段は、前記複数の半導体発光素子の中央に位置する回転軸周りに前記筐体を一方向に回転させ、
前記複数の半導体発光素子の回転方向の配置ピッチをnとしたとき、前記複数の半導体発光素子が照明光を出射しつつ移動するときの移動ピッチが0よりも大きく、かつ0.5n以下であり、前記平面における照明光の照射領域の円形同士が交差しない、最も近くに位置する2つの半導体発光素子による照射領域の円形が移動によって交差するように定められることを特徴とする照明装置。 A plurality of semiconductor light emitting elements that emit illumination light having a predetermined spread angle ;
A housing for holding the plurality of semiconductor light emitting elements so that the optical axes of the respective outgoing lights are directed in the same direction;
A housing driving means for displacing the housing along a plane intersecting the optical axis,
The housing driving means rotates the housing in one direction around a rotation axis located at the center of the plurality of semiconductor light emitting elements,
When the arrangement pitch in the rotation direction of the plurality of semiconductor light emitting elements is n, the movement pitch when the plurality of semiconductor light emitting elements move while emitting illumination light is greater than 0 and 0.5 n or less. Thus, the illumination device is defined such that the circles of the irradiation regions of the two semiconductor light emitting elements located closest to each other do not intersect with each other, and the circles of the illumination regions on the plane do not intersect with each other .
θr=360/(2×m) 2. The lighting device according to claim 1, wherein when the number of the semiconductor light-emitting elements is m, θr is determined by the following expression as a rotation angle of the casing which is the moving pitch.
θr = 360 / (2 × m)
前記複数の半導体発光素子をそれぞれの出射光の光軸が同一方向を向くよう保持する筐体と、
前記光軸と交差する平面に沿って前記筐体を変位させる筐体駆動手段とを備え、
前記筐体駆動手段は、前記複数の半導体発光素子の中央に位置する回転軸周りに前記筐体を振動させ、
前記複数の半導体発光素子の回転方向の配置ピッチをnとしたとき、前記複数の半導体発光素子が照明光を出射しつつ移動するときの移動ピッチが0よりも大きく、かつ0.25n以下であり、前記平面における照明光の照射領域の円形同士が交差しない、最も近くに位置する2つの半導体発光素子による照射領域の円形が移動によって交差するように定められることを特徴とする照明装置。 A plurality of semiconductor light emitting elements that emit illumination light having a predetermined spread angle ;
A housing for holding the plurality of semiconductor light emitting elements so that the optical axes of the respective outgoing lights are directed in the same direction;
A housing driving means for displacing the housing along a plane intersecting the optical axis,
The housing driving means vibrates the housing around a rotation axis located at the center of the plurality of semiconductor light emitting elements,
When the arrangement pitch in the rotation direction of the plurality of semiconductor light emitting elements is n, the movement pitch when the plurality of semiconductor light emitting elements move while emitting illumination light is greater than 0 and equal to or less than 0.25 n. Thus, the illumination device is defined such that the circles of the irradiation regions of the two semiconductor light emitting elements located closest to each other do not intersect with each other, and the circles of the illumination regions on the plane do not intersect with each other .
θr=360/(4×m) 10. The lighting device according to claim 9, wherein θr is determined by the following expression as a rotation angle of the casing, which is the moving pitch, where m is the number of the semiconductor light emitting elements.
θr = 360 / (4 × m)
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