(57)【要約】  【課題】  １回の発光による照明時間を短縮して高速撮影時の画像を鮮明化する。  【解決手段】  光源１０による出射光の光路上に液晶シャッタ１２を配置し、同期制御部１５は光源１０の発光が定常状態である期間にのみシャッタが開き、それ以外の期間にはシャッタが閉じるように、液晶シャッタ１２を開閉させる制御信号Ｓ２をシャッタ駆動部１４へ送る。これにより、光源１０がパルス状に発光する際に、その立ち上がり及び立ち下がり期間中の発光光は液晶シャッタ１２で遮蔽されるため、発光が定常状態である期間に限定された光がストロボ照明装置１から出射される。【選択図】  図１
2005156595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)間欠的に発光駆動される光源と、
b)該光源からの出射光の光路上に配置された液晶シャッタと、
c)前記光源の少なくとも発光立ち上がり期間及び発光立ち下がり期間の出射光を遮蔽するように、前記光源の点滅と同期させて前記液晶シャッタの開閉動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするストロボ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間欠的に照明対象物を照明するストロボ照明装置に関し、特に、破壊、爆発、燃焼等の高速の現象を撮影するための高速撮影に好適なストロボ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば爆発、破壊、燃焼、衝突、放電などの高速の現象を、短時間だけ連続的に撮影するための高速撮影装置（高速ビデオカメラ）が従来より開発されている。こうした装置により撮影を行う際には、撮影の瞬間だけ被写体を照明するようなストロボ照明装置が利用される（例えば特許文献１など参照）。一般的なストロボ照明装置では、光源としてキセノン管などの放電管が使用され、この放電管に高電圧をパルス状に印加することで間欠的な発光を行っている。
【０００３】
こうした光源では、一般的に、発光時の光量変化の立ち上がり及び立ち下がりが緩慢である。例えば図３は光量変化の状態を模式的に示した図であるが、t1〜t2が立ち上がり期間、t3〜t4が立ち下がり期間である。この光量変化の状態は光源によっても異なるが、特に立ち下がり期間は１msec程度になる場合もある。高速の現象を撮影する場合には、１回の撮影における照明時間が長引くと、その撮影の間に被写体が大きく変化し、撮影画像がぼける等の問題が生じる。そのため、照明時間をできるだけ短縮したいという要求が強いが、例えば光量がほぼ定常的である期間（図３ではt2〜t3の期間）を短縮することができたとしても、上記のような立ち上がり期間や立ち下がり期間は変化しないため、被写体に照明光が照射されている時間全体を或る程度以上短くすることは困難であった。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４４７９３号公報（段落０００２〜０００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はかかる課題に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、一般的な光源を使用しつつ実効的な照明時間を短縮することができるストロボ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために成された本発明に係るストロボ照明装置は、
a)間欠的に発光駆動される光源と、
b)該光源からの出射光の光路上に配置された液晶シャッタと、
c)前記光源の少なくとも発光立ち上がり期間及び発光立ち下がり期間の出射光を遮蔽するように、前記光源の点滅と同期させて前記液晶シャッタの開閉動作を制御する制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
ここでいう発光立ち上がり期間及び発光立ち下がり期間とは、光源の発光光量が最大レベル近傍又は定常状態に達するまでの発光光量の増加期間、及び光源の発光光量が最大レベル近傍又は定常状態を経た後にゼロに達するまでの発光光量の減少期間のことであるが、必ずしも発光立ち上がり期間と発光立ち下がり期間のそれぞれの全てに亘って出射光を遮蔽するとは限らず、必要に応じてその一部期間において出射光を遮蔽するものであってもよい。
【０００８】
一般に、液晶シャッタの開放動作及び閉鎖動作に要する時間（シャッタが開放又は閉鎖し始めてから完全に開放又は閉鎖するまでの所要時間）は、この種のストロボ照明装置の光源として使用されている放電管による発光の立ち上がり時間や立ち下がり時間よりも短い。そこで、制御手段は、例えば、光源の発光開始直前から発光光量が最大レベル近傍である定常状態まで増加する期間中には液晶シャッタが閉鎖状態を保ち、その後に液晶シャッタが開放し、光源の発光光量が定常状態から減少し始める前後の時点で液晶シャッタが再び閉鎖するように、液晶シャッタの開閉動作を制御する。光源が消灯している期間には液晶シャッタの開閉はいずれでもよいが、通常、閉鎖状態を保つ。上記制御により液晶シャッタは光源の発光立ち上がり期間及び発光立ち下がり期間中の出射光を遮蔽し、発光光量が定常状態にある期間中には、光源からの出射光を通過させて対象物を照明することができる。
【発明の効果】
【０００９】
このように本発明に係るストロボ照明装置によれば、光源の発光立ち上がり期間及び発光立ち下がり期間中の出射光を遮蔽しているので、光源やその駆動回路の変更を行うことなく、１回の発光当たりの照明時間を短縮することができる。なお、一般に液晶シャッタではシャッタ閉鎖時にも完全な遮光ができるわけではなく、例えば入射光量の数％程度の光は通過してしまうが、その場合であっても、本発明に係るストロボ照明装置によれば、光源の発光立ち上がり期間及び発光立ち下がり期間中の出射光の光量は大幅に低下するので、実効的な照明時間を短縮することができる。
【００１０】
本発明に係るストロボ照明装置を例えば高速撮影装置の照明として利用すれば、１枚の画像の取得時毎に被写体が短時間だけ照明されるので、被写体の変化や動きが大きい場合でも、鮮明でぼけ（ぶれ）のない画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施例であるストロボ照明装置について、図１〜図３を参照して説明する。図１は本実施例によるストロボ照明装置の要部の構成図、図２は本装置の動作を説明するためのタイミングチャート、図３は１回の発光時の光量の変化状態を示す図である
【００１２】
図１において、高速撮影装置３は一定周期で被写体２を撮影するが、その撮影に同期して本実施例によるストロボ照明装置１から光が間欠的に出射され被写体２を照明する。ストロボ照明装置１は、例えばキセノン管などの放電管による光源１０と、該光源１０の前方に配置された集光レンズ１１と、さらにその前方に配置された液晶シャッタ１２と、光源１０にパルス状の駆動電圧を印加する発光電圧発生部１３と、液晶シャッタ１２を開閉させるべく駆動信号を与えるシャッタ駆動部１４と、高速撮影装置３から与えられる撮影タイミング信号ＴＲに応じて、光源１０の発光のタイミングを決める発光制御信号Ｓ１を発光電圧発生部１３へ送るとともに、それに同期した液晶シャッタ開閉用の制御信号Ｓ２を生成してシャッタ駆動部１４へと送る同期制御部１５と、を備える。
【００１３】
次に、本実施例によるストロボ照明装置１の動作について説明する。
同期制御部１５は、撮影タイミング信号ＴＲに応じて図２（ａ）に示すような発光制御信号Ｓ１を生成し発光電圧発生部１３へと送る。発光電圧発生部１３はこの発光制御信号Ｓ１を受けて高電圧パルスを発生し光源１０を駆動する。これによって光源１０は発光するが、その発光光量は図２（ｂ）又は図３に示すように、t1〜t2の期間では徐々に増加し、t2〜t3の期間ではほぼ一定の定常状態を保ち、t3〜t4の期間では徐々に減少する、というように変化する。
【００１４】
また、同期制御部１５は、発光制御信号Ｓ１の立ち上がりエッジから所定時間Δtだけ遅れて立ち上がり、発光制御信号Ｓ１の立ち下がりエッジで立ち下がるような制御信号Ｓ２（図２（ｃ）を生成しシャッタ駆動部１４へと送る。ここで、制御信号Ｓ２の立ち下がりエッジは光源１０の発光光量が定常状態に移行する付近であることが好ましい。光源１０の発光立ち上がり期間t1〜t2の所要時間は予め実験的に（又は光源１０のカタログ値として）調べておくことができるから、それによって予め適宜のΔtを定めておけば、光源１０の発光光量が定常状態に移行する付近で制御信号Ｓ２がＬ→Ｈレベルに変化するようにすることができる。
【００１５】
制御信号Ｓ２を受けたシャッタ駆動部１４は、制御信号Ｓ２のＬレベルでシャッタが閉じ、Ｈレベルでシャッタが開くように液晶シャッタ１２を駆動し、これによって液晶シャッタ１２は図２（ｄ）に示すように開閉する。なお、液晶シャッタ１２の応答時間は光源１０の立ち上がり及び立ち下がりの所要時間に比べれば十分に短いので（例えば、前者は１００μsec程度であるのに対し後者はその約１０倍程度の長さ）、図２ではこうした遅れ要素を無視している。光源１０からの発光光は液晶シャッタ１２が開放している間だけ液晶シャッタ１２を通過し、それ以外の期間には液晶シャッタ１２で遮蔽される。したがって、このストロボ照明装置１からの出射光の光量は図２（ｅ）に示すように変化することとなり、元の光源１０の発光時間と比較して照明時間は大幅に短縮化される。
【００１６】
図２（ｅ）に示した出射光量の変化は理想的な場合であるが、実際には、液晶シャッタはその特性上、完全に遮光ができるわけではなく、一般には入射光量の約８％が透過する。したがって、図３に示すように、液晶シャッタ１２が閉鎖しているt1〜t2期間、及びt3〜t4期間にも出射光量はゼロにはならず、図３中にＢ及びＣで示した範囲に相当する光量を持つ光が出射される。しかしながら、この範囲に相当する光量は、液晶シャッタ１２が開放しているt2〜t3期間に出射される図３中にＡで示した範囲に相当する光量と比べると遙かに小さいため、このt2〜t3期間がこのストロボ照明装置１における実効的な照明時間であるとみなすことができる。
【００１７】
上記実施例では、同期制御部１５は予め設定された遅れ時間Δtを利用して制御信号Ｓ２を生成していたが、実際の発光光量の変化状態をモニタしたり、或いはその変化状態を推定し得る信号を得ることができれば、その信号に基づいてより適切な制御信号Ｓ２を生成することが可能である。こうした構成によれば、発光立ち上がり時間が異なるような光源に交換された場合でも、手動等で何らの調整を行うことなく、発光が定常状態になる期間に対応した制御信号Ｓ２を得ることができる。
【００１８】
なお、上記実施例は本発明の一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加などを行っても本願発明に包含されることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例によるストロボ照明装置の要部の構成図。
【図２】本実施例のストロボ照明装置の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３】１回の発光時の光量の変化状態を示す図。
【符号の説明】
【００２０】
１…ストロボ照明装置
２…被写体
３…高速撮影装置
１０…光源
１１…集光レンズ
１２…液晶シャッタ
１３…発光電圧発生部
１４…シャッタ駆動部
１５…同期制御部
【図１】
2005156595.tif 000003
【図２】
2005156595.tif 000004
【図３】
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