(57)【要約】【課題】  半導体発光素子を備える照明装置において、輝度むらがなく、かつ人間の目にも安全な照明光を供給する。【解決手段】  発光ユニット２を青色ＬＥＤと拡散板４で構成する。拡散板４の入射面及び出射面のアスペクト比をカメラ６の撮像領域ＰＡのアスペクト比と同一にする。拡散板４にＹＡＧ系の蛍光材料を含ませ、青色光が入射したら白色光が拡散して出射するよう構成する。拡散板４は青色ＬＥＤと投光光学系５との間において、投光光学系５の焦点位置に配置する。投光光学系５から出射される照明光の放射角がカメラ６の撮影光学系の画角と一致するよう、投光光学系５の焦点距離ｆと拡散板４の入射面及び出射面のサイズを定める。【選択図】          図２
2005091582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射される出射光を被写体に照射するための投光光学系と、
前記半導体発光素子と前記投光光学系との間に介在させられ、前記出射光を拡散させて前記投光光学系へ導く拡散手段とを備える照明装置であって、
前記拡散手段は前記投光光学系の焦点位置に配置させられ、
前記拡散手段の入射面及び出射面は前記照明装置と共に用いられる撮影手段の撮像領域と相似形を呈し、
前記投光光学系から出射される出射光の放射角が前記撮影手段の撮影光学系の画角と一致するよう、前記投光光学系の焦点距離及び前記拡散手段の前記入射面及び前記出射面のサイズが定められていることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体発光素子を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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白色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、といった問題も白色ＬＥＤを用いれば解消されるからである。白色ＬＥＤから出射された光は、投光光学系を介して被写体に照射される（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１４８６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、ＬＥＤのチップの周囲にはリード、ワイヤが配設されており、発光する部材（チップ）と発光しない部材（リード、ワイヤ）が混在している。従って、ＬＥＤから出射された光を投光光学系を介して射出すると、被写体側においてチップ及びその周囲の影の像も投影され、照射輝度にむらが生じるという問題がある。
【０００４】
また、ＬＥＤのチップは極めて微小であり、上述のように白色ＬＥＤからなる照明装置は、発光源としては小さな点光源である。このような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。
【０００５】
本発明は、以上の問題を解決するものであり、光源として半導体発光素子を備える照明装置において、輝度むらがなく、かつ人間の目にも安全な照明光を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る照明装置は、半導体発光素子と、半導体発光素子から出射される出射光を被写体に照射するための投光光学系と、半導体発光素子と投光光学系との間に介在させられ、半導体発光素子の出射光を拡散させて投光光学系へ導く拡散手段とを備える照明装置であって、拡散手段は投光光学系の焦点位置に配置させられ、拡散手段の入射面及び出射面は照明装置と共に用いられる撮影手段の撮像領域と相似形を呈し、投光光学系から出射される出射光の放射角が撮影手段の撮影光学系の画角と一致するよう、投光光学系の焦点距離及び拡散手段の入射面及び出射面のサイズが定められていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、投光光学系から出射され被写体に照射される光の放射角が、撮影手段の撮影光学系の画角に一致させられる。従って、半導体発光素子が発光する光を、照明光として効率的に被写体に照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明に係る第１実施形態が適用される照明装置と被写体の相対的位置関係を模式的に示す図である。照明装置１は発光ユニット２と投光光学系５とを有する。発光ユニット２は、青色光を出射する青色ＬＥＤ３と拡散板４を備える。拡散板４は平面平板状の光学要素であり、その入射面４ａ及び出射面４ｂは、図１に示されるように矩形を呈し、そのアスペクト比は、照明装置と共に用いられるカメラの１撮影コマ分の撮影領域のアスペクト比と同一であり、長辺：短辺の比は３：２である。換言すれば、拡散板４の入射面４ａ及び出射面４ｂはカメラの撮像領域と相似形を呈している。拡散板４の内部にはＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系の蛍光材料が含まれている。青色ＬＥＤ３から出射される青色光が入射面４ａから入射すると、青色光は蛍光材料により白色光に変換され拡散されて出射面４ｂから出射される。すなわち、拡散板４は２次発光体としても作用する。尚、図１では青色ＬＥＤ３は１個のみ示されているがこれに限るものではなく、複数設けてもよい。
【０００９】
拡散板４の出射面４ｂから拡散されて出射する白色光は、投光光学系５を介して照明光として被写体に導かれる。図２は、発光ユニット２から出射される光が被写体ＯＢに至るまでの光路図を示す。図２において、上述の青色ＬＥＤ３は支持部材３ａに支持されている。図２中、点線ＰＡは照明装置１と共に用いられるカメラ６の撮像領域を示す。上述のように、拡散板４は撮像領域ＰＡと相似形を呈している。拡散板４は投光光学系５の焦点位置に配置されている。すなわち、拡散板４と投光光学系５との間の距離は、投光光学系５の焦点距離ｆに一致させられている。
【００１０】
第１実施形態においては、投光光学系５の出射光の放射角θが、カメラ６の撮影光学系（図示せず）の焦点距離と撮影フィルムの対角線の長さとにより定まる撮影光学系の画角に一致するよう、拡散板４のサイズ及び投光光学系５の焦点距離ｆは定められている。
【００１１】
青色ＬＥＤ３の出射光は拡散板４で拡散されて投光光学系５へ導かれる。従って、青色ＬＥＤ３のチップの周辺の部材の像がそのまま被写体に投影されることはなく、被写体ＯＢに照射される照明光の輝度にむらが生じることはない。また、照明光の光量を上げるべく青色ＬＥＤ３を高輝度に駆動する場合、被写体が人物であってもその網膜に悪影響を与えることが回避される。
【００１２】
拡散板４は投光光学系５の焦点位置に配置されている。従って、拡散板４の一点から入射する光は平行光となって被写体ＯＢに導かれる。また、拡散板４のアスペクト比はカメラ６のフィルムのアスペクト比に一致させられている。以上の構成により、被写体ＯＢ上の撮影領域ＰＡに照明光を効率的に照射することができる。
【００１３】
図３は、カメラ６のブロック図である。ＣＰＵ１０はカメラ６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。
【００１４】
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。
【００１５】
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６を制御するための諸データが格納されている。メインスイッチＳＷＭＡＩＮ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。
【００１６】
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。
【００１７】
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へフラッシュ発光の制御信号を出力する。
【００１８】
図４はフラッシュ駆動機構２２のブロック図である。ＣＰＵ１０から入力される青色ＬＥＤ３の発光を制御するための駆動信号は、ＰＷＭ回路１０２に入力され、所定のパルス幅を持ったパルス信号が生成される。すなわち、ＰＷＭ回路１０２は、ＣＰＵ１０からの制御信号により所望のデューティー比や周波数のパルス信号を生成する。ＰＷＭ回路１０２からのパルス信号は、駆動パルス発生回路１０３に入力される。駆動パルス発生回路１０３ではパルス信号の電圧値、電流値をＬＥＤ駆動に適した所定の値に整形して、駆動信号として出力する。駆動パルス発生回路１０３から出力される駆動信号は、パワーＭＯＳＦＥＴ１０４及び抵抗Ｒを介して発光ユニット２に出力される。発光ユニット２から出射される光は投光光学系５に導かれる。その結果、上述のように、カメラ６の撮影光学系の画角と同一の放射角を有する照明光が投光光学系５を介して被写体ＯＢ（図２参照）から照射される。
【００１９】
図５は、本発明に係る第２実施形態が適用される照明装置と被写体の相対的位置関係を模式的に示す図である。図５において、第１実施形態と同様の部材には同一の符号が付されている。第２実施形態の照明装置１１０の発光ユニット１１１は、５個の白色ＬＥＤ１１２、１１３、１１４、１１５、１１６を有する。これらの白色ＬＥＤは出射光が拡散板４に均等に入射するよう配置される。すなわち、拡散板４上に破線で示すように、白色ＬＥＤ１１４の出射光は拡散板４の中心に入射し、白色ＬＥＤ１１２、１１３、１１５、１１６の出射光は拡散板５の４つの角部近傍にそれぞれ入射するよう配設される。図５ではその他の構成は第１実施形態と同様である。
【００２０】
複数の白色ＬＥＤを上述のように配設することにより、輝度の低いＬＥＤを用いても十分な光量を得ることができる。輝度の高いＬＥＤを用いれば、より大きな発光量を得ることができる。また、拡散板５の周辺部に対応する位置にも白色ＬＥＤを配置しているため、拡散板５の周辺部の光量低下をより効果的に防止することができる。
【００２１】
第１及び第２実施形態では、発光ユニットとして、青色ＬＥＤとＹＡＧ系の蛍光材料を含む拡散板４とを組み合わせて用いて白色の発光光源として用いているがこれに限るものではない。白色ＬＥＤ又はそれ以外の複数の単色ＬＥＤと拡散機能のみを有する拡散板とを組み合わせてもよい。また拡散板４のアスペクト比は、使用するカメラに合わせて変更することは言うまでもない。例えば、テレビジョン用カメラであれば、４：３、ハイビジョンテレビ用カメラであれば、１６：９のアスペクト比に設定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る第１実施形態が適用される照明装置と被写体の相対的位置関係を模式的に示す図である。
【図２】発光ユニットと投光光学系と被写体の相対的位置関係を模式的に示す図である。
【図３】発光ユニットと共に用いられるカメラのブロック図である。
【図４】フラッシュ駆動機構のブロック図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態が適用される照明装置と被写体の相対的位置関係を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  照明装置
２  発光ユニット
３  青色ＬＥＤ
３ａ  支持部材
４  拡散板
５  投光光学系
６  カメラ
１０  ＣＰＵ
２２  フラッシュ駆動機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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