JP2003005261A

JP2003005261A - 照射角可変の照明装置、及びそれを用いた撮影装置

Info

Publication number: JP2003005261A
Application number: JP2001186157A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Tenmyo; 良治天明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】光源の長手方向の照射角可変を必要照射範囲
外への光量ロスを最小限とし効率良く行なう。１つの動
作で、垂直水平の照射角可変を同時に行う。照射角可変
時に必要とされる光学系の大きさの変化をなくし、同一
スペース内で行う。【解決手段】光源と、光射出面を正の屈折力を持つ曲
面形状としたプリズムと、この射出面形状に対応した入
射面形状を持つ光学パネルとから構成され、光学パネル
をプリズムの曲面に沿って移動させる。また、正の屈折
力を持つプリズムの射出面の垂直方向の面にも屈折力を
持たせトーリック面とすることにより、移動方向と垂直
方向の照射角範囲も同時に変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置、特に、
照射角を変化させることができる照射角可変の照明装
置、及びそれを用いた撮影装置に関する。例えばカメラ
本体の一部に装着して、カメラ本体の撮影動作と連動さ
せて照明光（閃光）の照射角を目的に応じて変化させて
被写体側へ効率良く照射して撮影するビデオカメラ、フ
ィルム用カメラ、デジタルカメラなどの光学機器に好適
に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】カメラなどの撮影装置に用いられている
照明装置に関して、光源から様々な方向に射出した光束
を効率よく必要照射画角内に集光させるために、従来よ
り種々の提案がなされている。特に近年、従来は光源の
前に配置されていたフレネルレンズのかわりに、プリズ
ム・ライトガイドなどの全反射を利用した光学部材を配
置することによって、集光効率の向上、小型化を図った
ものが提案されている。

【０００３】一方、撮影装置が高倍率ズーム化の傾向に
あるが、このような撮影装置に固定照射範囲の照明装置
を利用すると、必要照射範囲の狭いテレ状態においても
最も広い照射範囲の照明が行われる為、エネルギロスが
大きくなってしまう。この現象を解消する為、従来より
撮影範囲に対応した照明を行うような各種照射角可変の
照明装置が提案されている。

【０００４】上記２種の技術を応用した照明系の公知技
術としては、特開平４−１３８４３９号公報で提案され
ているように、光学プリズムで全反射を行う集光光学系
に対して、光学プリズムと光源の位置関係を相対的に変
化させるようにして、全反射面と屈折の切り替えを行い
照射範囲を変化させるものがあった。

【０００５】また、光源の長手方向の照射角可変につい
ては、光源の長手方向にフレネルレンズで集光効果を持
たせた第１の光学部材に対して、光源の長手方向かつ逆
方向に移動可能な一対の第２の光学部材を用いて、集光
・発散を行わせる照射角度可変装置が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】プリズム・ライトガイ
ドなどの全反射を利用した光学部材を発光手段の前に配
置することによって、集光効率の向上、小型化を図り、
かつ照射角度を可変させる照明装置の提案としては、特
開平４−１３８４３９号公報に示すような、光学プリズ
ムで全反射を行う集光光学系に対して、光学プリズムと
光源の位置関係を相対的に変化させるようにして、全反
射面と屈折の切り替えを行い照射範囲を変化させるもの
があったが、上記提案は光源の短手方向の集光発散につ
いてのものであり、光源の長手方向の集光発散について
言及するものではなかった。

【０００７】また、光源の長手方向の集光発散を目的と
した提案としては、光源の長手方向にフレネルレンズで
集光効果を持たせた第１の光学部材に対して、光源の長
手方向かつ逆方向に移動可能な一対のプリズム列を備え
た第２の光学部材を用いて、集光・発散を行わせる照射
角度可変装置がある。しかし、第１の光学部材の光源長
手方向の集光をフレネルレンズを用いて行っている為、
フレネルエッジ部で本来光学的に集光に寄与しない光束
が多く発生しており、必ずしも理想的な集光光学系にな
っていない。また、照射角可変に関しても光源中心部付
近の制御面が光源に近く、必ずしも効率良く集光を行わ
せる構成にはなっていなかった。さらに、照射角可変動
作においても、ワイド状態に対応させる光発散状態では
必要画角外の光束が多く、必ずしも効率の良い照射角度
可変が行われていなかった。

【０００８】以上のことから、本発明が解決しようとす
る課題は、・光源の長手方向の集光発散を大幅に変化させることが
可能な照射角可変の照明装置を提供すること。・第１の光学部材にフレネルレンズのエッジ部などの不
連続で有効な光制御ができない面をなくし、効率の良い
基本集光光学系を構成すること。・光源の大きさが全体光学系に対して大きいことを考慮
し、光源中心部付近は光源と第１の光学部材の制御面と
の間の距離を一定距離以上とり、効率の良い集光形状と
すること。・照射角可変動作に当たっては、各状態に合わせて必要
画角外へ照射される光束を最小限とし、効率よく機能さ
せる形状とすること。特に、光学部材間での隙間や形状
の違いによる考慮外の方向に向かう光束を極力減少させ
ること。

【０００９】さらに、・照射角可変に伴う光学部材の移動範囲を、退避専用の
スペースを必要とせず、常に照明光学系の一部として有
効に機能させた構成とすること。・必要画角に応じて照明光学系の照射角度を連続的に変
化させることが可能なことである。

【００１０】以上、本発明の目的は、光源からの射出光
束を効率良く利用し、照射範囲の広い状態から狭い集光
状態まで連続した配光特性を得られる照射角可変の照明
装置を提供することである。特に、現在まで配光制御が
難しかった光源の長手方向の配光特性を必要画角外へ向
かう光束を極力少なくした照射角可変の照明装置を提供
することである。また、各ズームポイントで均一な配光
特性を得ると共に、簡単で安価な構成のスチルカメラ、
ビデオカメラ、デジタルカメラなどの光学機器に好適な
照射角可変の照明装置、及びそれを用いた撮影装置を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の照射角
可変の照明装置は、光源手段からの光束を光学手段を介
して、所定の照射角に変換して照射する照射角可変の照
明装置において、該光源手段は水平方向に長い管状の発
光体を有し、該光学手段は該光源手段の被写体側に位置
し、被写体側へ順に、第１の光学部材と第２の光学部材
を有し、該第１の光学部材の射出面に中央部と周辺部で
形状が異なる少なくとも２種の曲面を有し、該第２の光
学部材の入射面は、第１の光学部材の射出面に対向し、
第１の光学部材の射出面に沿って移動可能なことを特徴
としている。

【００１２】請求項２の発明は請求項１に記載の照射角
可変の照明装置において、前記第１の光学部材の射出面
の２種の曲面は、少なくとも一部が連続した曲面である
ことを特徴としている。

【００１３】請求項３の発明は請求項２に記載の照射角
可変の照明装置において、前記第１の光学部材の連続し
た曲面は、水平方向の中央部と周辺部で形状が異なって
いることを特徴としている。

【００１４】請求項４の発明は請求項１に記載の照射角
可変の照明装置において、前記第１の光学部材の射出面
は少なくとも一部に正の屈折力を有し、前記第２の光学
部材は射出面に正の屈折力を有し第１の光学部材の射出
面に沿って移動可能なことを特徴としている。

【００１５】請求項５の発明は請求項４に記載の照射角
可変の照明装置において、前記第１の光学部材の射出面
の少なくとも一部は水平方向に正の屈折力を有し、前記
第２の光学部材の射出面は水平方向に正の屈折力を有
し、該第２の光学部材は第１の光学部材の射出面に沿っ
て水平方向に移動可能なことを特徴としている。

【００１６】請求項６の発明は請求項１に記載の照射角
可変の照明装置において、前記第１の光学部材の射出面
の少なくとも一部は正の屈折力を有し、前記第２の光学
部材は射出面に正の屈折力を有し、光学手段の射出光軸
に対して対称に一対備えられており、該一対の第２の光
学部材は第１の光学部材の射出面に沿って、かつ該射出
光軸に対して略対称に移動可能であることを特徴として
いる。

【００１７】請求項７の発明は請求項６に記載の照射角
可変の照明装置において、前記一対の第２の光学部材は
第１の光学部材の射出面に沿って、かつ射出光軸に対し
て略対称に水平方向に移動可能であることを特徴として
いる。

【００１８】請求項８の発明は請求項１〜３の何れか１
項に記載の照射角可変の照明装置において、前記曲面
は、円筒面、トーリック面であることを特徴としてい
る。

【００１９】請求項９の発明は請求項４又は６に記載の
照射角可変の照明装置において、前記第１の光学部材の
正の屈折力を有する方向と前記第２の光学部材の正の屈
折力を有する方向は略一致していることを特徴としてい
る。

【００２０】請求項１０の発明は請求項９に記載の照射
角可変の照明装置において、前記第１の光学部材と前記
第２の光学部材の射出面は、いずれも水平方向に正の屈
折力を有することを特徴としている。

【００２１】請求項１１の発明は請求項４又は６に記載
の照射角可変の照明装置において、前記第２の光学部材
の正の屈折力を有する方向と、移動方向は略同一方向で
あることを特徴としている。

【００２２】請求項１２の発明は請求項１１に記載の照
射角可変の照明装置において、前記第２の光学部材は水
平方向に正の屈折力を有し、かつ水平方向に移動可能と
したことを特徴としている。

【００２３】請求項１３の発明は請求項１、４〜７、９
又は１０の何れか１項に記載の照射角可変の照明装置に
おいて、前記第２の光学部材の入射面の面積は、前記第
１の光学部材の射出面の面積に対して小さく、前記第２
の光学部材の移動領域は、前記第１の光学部材の射出面
に対応する領域の範囲内であることを特徴としている。

【００２４】請求項１４の発明は請求項１、４〜７、９
又は１０の何れか１項に記載の照射角可変の照明装置に
おいて、前記第２の光学部材が前記第１の光学部材の周
辺部に位置する場合に照射角度範囲は狭い状態に対応
し、中央寄りにある場合に照射角度範囲は広い状態に対
応していることを特徴としている。

【００２５】請求項１５の発明は請求項１４に記載の照
射角可変の照明装置において、前記第１の光学部材の周
辺部とは水平方向の周辺部であり、前記中央寄りとは水
平方向の中央寄りであることを特徴としている。

【００２６】請求項１６の発明は請求項１、４〜７、
９、１０又は１４の何れか１項に記載の照射角可変の照
明装置において、前記第２の光学部材は射出面に正の屈
折力を持つフレネルレンズ面を有することを特徴として
いる。

【００２７】請求項１７の発明は請求項１６に記載の照
射角可変の照明装置において、前記フレネルレンズ面は
水平方向に正の屈折力を有することを特徴としている。

【００２８】請求項１８の発明は請求項１、４〜７、
９、１０又は１４の何れか１項に記載の照射角可変の照
明装置において、前記第１の光学部材の射出面の少なく
とも一部に垂直方向に集光作用を有する第１の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置し、前記第２の光学部材
の入射面に垂直方向に発散作用を有する第２の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置したことを特徴としてい
る。

【００２９】請求項１９の発明は請求項１、４〜７、
９、１０又は１４の何れか１項に記載の照射角可変の照
明装置において、前記第１の光学部材の射出面の少なく
とも一部に垂直方向に集光作用を有する第１の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置し、前記第２の光学部材
の入射面に垂直方向に集光作用を有する第２の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置したことを特徴としてい
る。

【００３０】請求項２０の発明は請求項１、４〜７、
９、１０又は１４の何れか１項に記載の照射角可変の照
明装置において、前記第１の光学部材の射出面の少なく
とも一部に垂直方向に発散作用を有する第１の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置し、前記第２の光学部材
の入射面に垂直方向に集光作用を有する第２の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置したことを特徴としてい
る。

【００３１】請求項２１の発明は請求項１８〜２０の何
れか１項に記載の照射角可変の照明装置において、前記
第１の光学素子は前記第１の光学部材の射出面の水平方
向の少なくとも周辺部に形成されていることを特徴とし
ている。

【００３２】請求項２２の発明の照射角可変の照明装置
は、光源手段からの光束を光学手段を介して、所定の照
射角に変換して照射する照射角可変の照明装置におい
て、該光源手段は水平方向に長い管状の発光体を有し、
該光学手段は該光源手段の被写体側に位置し、被写体側
へ順に、射出面に形成した連続曲面で集光効果を与える
固定光学部材、該固定光学部材より小さく部分的に集光
効果を与える可動光学部材を備え、該可動光学部材の位
置を前記固定光学部材に沿って移動させることによって
照射角を変化させることを特徴としている。

【００３３】請求項２３の発明は請求項１又は２２に記
載の照射角可変の照明装置において、前記光源手段の発
光体中心軸の後方に、該発光体からの射出光束を反射さ
せる反射傘を配置すると共に、該反射傘の形状が前記発
光体中心軸と略同心形状の反射面を少なくとも一部に形
成していることを特徴としている。

【００３４】請求項２４の発明は請求項１又は２２に記
載の照射角可変の照明装置において、前記光源手段は、
直管状の閃光放電管であることを特徴としている。

【００３５】請求項２５の発明の照射角可変の照明装置
において、請求項１から２４の何れか１項に記載の照射
角可変の照明装置は、垂直水平方向の照射角を変更する
ことを特徴としている。

【００３６】請求項２６の発明の撮影装置は、請求項１
〜２５の何れか１項に記載の照射角可変の照明装置を有
していることを特徴としている。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。

【００３８】（第１の実施の形態）図１から図６は、本
発明の第１の実施の形態による照明装置、特に本実施例
では閃光発光装置を示している。図１は本発明を適用し
た部分断面図を含むカメラの外観斜視図、図２は閃光発
光装置の主要光学系のみの要部斜視図、図３、図４は閃
光発光装置の光学系を構成する要部水平断面図、図５、
図６は閃光発光装置の光学系を構成する要部垂直断面
図、尚、図３〜図６では光源（閃光放電管２）中心から
射出した代表光線の光線トレース図も合わせて示してい
る。

【００３９】図１に示すように、本発明による閃光発光
装置はカメラ本体の上部に配置され、カメラ使用時はカ
メラ本体の上方に突出するように構成されている。図１
において、１は閃光発光装置、１１は撮影装置本体、１
２は撮影レンズを備えるレンズ鏡筒、１３はレリーズボ
タン、１４は撮影レンズをズーミングする為の操作部材
であり、この操作部材を前側に倒すとテレ方向に、後ろ
側に倒すとワイド方向にそれぞれズームさせることがで
きる。１５はカメラの各種のモードを切り替えるための
操作ボタン、１６はカメラの動作をユーザーに知らせる
為の液晶表示窓、１７は外光の明るさを測定する測光装
置の覗き窓、１８はファインダーの覗き窓である。な
お、閃光発光装置１を除くそれぞれの機能については公
知の技術であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
なお、本発明の機械的構成要素は前述の構成に限定され
るものではない。

【００４０】次に、本発明の閃光発光装置１の光学特性
を規定する構成要素について、図２、図３そして図４を
用いて更に詳しく説明する。

【００４１】同図において、２は閃光を発する長手方向
を有する直管状（円筒形状）の閃光放電管（キセノン
管）である。３は閃光放電管２から射出した光束のうち
照射方向の後方（被写体側と反対方向）に向かう光束を
照射方向（被写体側）に反射させる反射傘であり、内面
が高反射率面で形成された光輝アルミなどの金属材料、
または内面に高反射率の金属蒸着面が形成された樹脂材
料などで構成されている。４は、射出面の水平方向の一
部に正の屈折力を持った複数のシリンドリカルレンズ面
４ｃ、４ｃ´を形成した固定光学部材としてのプリズム
（第１の光学部材）である。５、５´は、入射面に該第
１の光学部材４のシリンドリカルレンズ面４ｃ、４ｃ´
の屈折力を打ち消すような負の屈折力を持つ複数のシリ
ンドリカルレンズ面５ｃ、５ｃ´（図５、図６）が形成
され、さらに射出面にフレネルレンズ面５ｄ、５ｄ´が
形成された可動光学部材としての光学パネル（第２の光
学部材）である。尚、第２の光学部材５、５´は、第１
の光学部材４の射出面に対して、一定の間隔を保って配
置され、閃光放電管２の長手方向、かつ第１の光学部材
４の曲面に沿って移動可能に構成されている。尚、この
曲面には接触或いは近接して第1の光学部材４に沿って
移動している。

【００４２】上記構成で、閃光放電管２、反射傘３、第
１の光学部材４を不図示の保持ケースなどで一体化させ
て発光部ユニットとし、第２の光学部材５、５´を所定
の光学配置位置まで適宜移動させることによって、集光
度合を連続的に変化させることが可能になる。尚、第１
の光学部材４、第２の光学部材５、５´の材料として
は、アクリル樹脂などの透過率の高い光学用樹脂材料、
またはガラス材料が適している。

【００４３】上記構成において、撮影装置１１は、従来
公知の技術であるように、例えば、カメラが「ストロボ
オートモード」にセットされている場合には、レリーズ
ボタン１３がユーザーによって押された後に、不図示の
測光装置で測定された外光の明るさと装填されたフィル
ムの感度によって、閃光発光装置１を発光させるか否か
を不図示の中央演算装置が判断する。中央演算装置が撮
影状況下において「閃光発光装置１を発光させる」と判
定した場合には、中央演算装置が発光信号を出し、反射
傘３に取り付けられたトリガーリード線を介して閃光放
電管２を発光させる。発光された光束は、照射方向（被
写体側）と反対方向に射出された光束は反射傘３を介し
て、また、照射方向に射出した光束は前面（被写体側）
に配置した第１の光学部材４から入射し、この第１の光
学部材４および第２の光学部材５、５´などを介して所
定の配光特性に変換された後、被写体側に射出される。
この配光特性の変化は、本実施例では、第２の光学部材
５、５´の閃光放電管２の長手方向かつ第１の光学部材
４の射出面に沿った移動によって行われる。

【００４４】本発明は、特に撮影装置の撮影レンズがズ
ームレンズである場合に、その焦点距離に応じて第２の
光学部材５、５´の移動量を適宜調整することによっ
て、垂直、水平の両方向の配光特性を同時に撮影レンズ
の撮影範囲に対応させるようにした照明装置の提案であ
り、以下、図３から図６を用いてこの最適形状の設定方
法に関してさらに詳しく説明する。

【００４５】図５、図６は、本発明の第１の実施の形態
の閃光発光装置１の閃光放電管２の径方向の垂直断面図
であり、垂直方向の照射角可変の基本的な考え方を示す
図である。なお、図５（ａ）、図５（ｂ）は、図３のＡ
Ａ断面・ＢＢ断面に、図６（ａ）、図６（ｂ）は、図４
のＣＣ断面・ＤＤ断面にそれぞれ対応し、図中の各部の
番号は、図２、図３そして図４に対応している。

【００４６】また、図２からもわかるように、第１の光
学部材４の射出面の水平方向の周辺部に形成された正の
屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面４ｃ、４ｃ
´は、閃光放電管２の長手方向の周辺部に対応する略半
分の領域にのみ形成され、第１の光学部材４の射出面の
水平方向の中央部付近は水平方向に屈折力を持つ円筒面
（シリンドリカルレンズ面）４ｂで構成されている。

【００４７】まず最初に、図３、図４について、閃光放
電管２の長手方向の集光発散の状態について説明する。
図３は、本発明の最も集光した状態を示す図であり、照
射角度可変部材である第２の光学部材５、５´の端面
が、第１の光学部材４の両端部に一致するまで移動した
状態を示している。

【００４８】この状態では、発光体中心軸の長手方向の
中心から射出した光線トレース図からもわかるように、
第１の光学部材４の水平方向の中央部は、第１の光学部
材４の射出面に形成した水平方向に屈折力を持つシリン
ドリカルレンズ面４ｂによって、水平方向にある程度集
光されている。また、周辺部は、上記第１の光学部材４
の射出面の水平方向の周辺部に形成されたシリンドリカ
ルレンズ面４ｃ、４ｃ´の屈折力に加え、第２の光学部
材５、５´の射出面に形成したフレネルレンズ面５ｄ、
５ｄ´によってさらに強い水平方向の屈折力を与えるこ
とにより、射出光軸方向に集光している。

【００４９】また、図４は、本発明の水平方向に最も照
射範囲の広い状態を示す図であり、照射角度可変部材で
ある第２の光学部材５、５´が、水平方向の中央部で当
接するまで接近した状態を示している。この状態では、
図中に示した光線トレース図からもわかるように、水平
方向の中央部は、第１の光学部材４の射出面に形成した
水平方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズ面４ｂ
（図３）と第２の光学部材５、５´の射出面の水平方向
に屈折力を持つフレネルレンズ面５ｄ、５ｄ´の両方の
レンズの効果により、発光体中心軸の水平方向の中央部
から射出した光束は過集光気味の状態、即ち、射出光軸
を境にして一度交錯した後、ある程度発散された状態で
被写体側に照射される。また、周辺部は、第１の光学部
材４の射出面の水平方向の周辺部に形成された垂直方向
に屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面４ｃ、４
ｃ´を通過し、必要照射角度範囲の周辺部に向かう。ま
た、フレネルレンズ面を使用していない為、不要なフレ
ネルエッジ面による光量損失もなく、必要画角外への不
要な照射光を極力排斥した理想的な照明光学系を得るこ
とができる。このように本実施例の光学系は、光の射出
方向をある程度限定できる周辺部において、最も効率良
く集光を行わせることができると共に、最も画角の広い
状態に対応させた場合でも、効率良く水平方向の周辺部
に光束が達するように各部の形状を設定している。

【００５０】尚、図３、図４では、水平方向に最も極端
な集光状態または発散状態を示しているが、照射角可変
の動作はこの２つの状態に限定されるわけではなく、第
２の光学部材５、５´の移動量を上記２つの状態の間の
任意の位置に設定することも可能であり、その移動量に
応じて照射角度を連続的に変化させることも可能であ
る。

【００５１】次に、上述した発光体中心軸の長手方向の
集光を大きく左右する射出面の水平方向の中央部に水平
方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズ面４ｂの形
状、さらには光学系を形成する各部の大きさとの関係に
ついてさらに詳しく説明する。まず、第１の光学部材４
の射出面の水平方向の中央部に設けた水平方向に屈折力
を持つシリンドリカルレンズ面４ｂの形状に関しては、
もし仮に第１の光学部材４の射出面の水平方向の中央部
付近に水平方向に屈折力の大きな面を形成すると、閃光
放電管２の水平方向の中央部から射出した光束に関して
は効率良く集光できるものの、閃光放電管２の水平方向
の周辺部から射出した光束に関しては屈折力が強すぎて
逆に発散してしまったり、また、全反射によって思いが
けない方向に向かってしまう光束が増加してしまい必ず
しも効率の良い光学系を形成できない。また、この場合
の最適な曲率は、光学系として許しうる大きさによって
も左右される。

【００５２】即ち、小型化を優先した照明光学系では、
光学系の奥行き方向の寸法にも余裕がない為、一定曲率
で形成された第１の光学部材４のシリンドリカルレンズ
面４ｂの屈折力も極力小さい値に抑えたい。しかし、水
平方向の中央部付近に到達する光束を効率良く集光させ
る為には、ある程度の屈折力を持たせなければ水平方向
に集光させることができない。このような関係から、大
きさが許す範囲でシリンドリカルレンズ面４ｂの屈折力
を強めることが集光を効率良く行う為に有効である。し
かしこの一方、屈折力の上限にもある程度の規制があ
る。即ち、上述したように、シリンドリカルレンズ面４
ｂの屈折力を必要以上に大きく取り過ぎると、閃光放電
管２の水平方向の中央部から射出した光束についてはそ
れほど大きな問題はないが、上述したように、閃光放電
管２の水平方向の両端子部付近から射出した光束の一部
が第１の光学部材４のシリンドリカルレンズ面４ｂによ
って全反射を起こし、所定の照射範囲内に入らない損失
光となってしまうことである。この為、このような不要
な光束を発生させず、かつ、許容できる大きさの中で、
極力大きな屈折力が得られるシリンドリカルレンズ面４
ｂの屈折力を設定することが望ましい。

【００５３】一方、光学系の水平方向の周辺部は、この
第１の光学部材４に形成されたシリンドリカルレンズ面
４ｂの屈折力に加えて第２の光学部材５、５´の射出面
に形成されたフレネルレンズ面５ｄ、５ｄ´によって、
さらに集光度合いを強め射出光軸付近に向かう光束とな
っていることがわかる。このように、閃光放電管２の長
手方向の周辺部に関しては、発光体中心軸から射出する
光束の方向をある程度限定できるため、強い屈折力を与
えても不要な全反射光束とならず、効率良く集光させる
ことが可能である。

【００５４】このような関係に基づき、次に上記条件を
考慮して光学系を構成する場合の各部の大きさの関係に
ついて説明する。まず、この閃光放電管２の端子部付近
から射出した光束が全反射しない為の条件としては、シ
リンドリカルレンズ面４ｂの曲率をＲ、第１の光学部材
４の材料の屈折率をｎ、閃光放電管２の有効アーク長を
Ｌとすると、以下の範囲にあることが必要である。

【００５５】Ｌ／〔２ｃｏｓ｛ｓｉｎ^-1（１／ｎ）｝〕≦Ｒ・・・（１）また、光学系の全体形状とのバランスから、シリンドリ
カルレンズ面の奥行き方向の長さをＥ、及びシリンドリ
カルレンズ面の開口幅Ｆは、以下の関係式で規制される
範囲にあることが望ましい。

【００５６】０．４・Ｌ≦Ｅ≦１．２・Ｌ・・・（２）１．２・Ｌ≦Ｆ≦３．０・Ｌ・・・（３）上記範囲に設定することによって、大きさと性能がバラ
ンスし、効率の良い光学系を形成することができる。
尚、上式（２）、（３）の値を規定している理由として
は、下限値以下では性能面で問題があり、上限値以上で
は大きさが大きすぎて全体形状に対しバランスが取れな
くなる為であり、何れも製品として好ましいバランスが
とれない。本第１の実施の形態では、上記条件を考慮
し、許しうる奥行きと、閃光放電管２の有効アーク長の
バランスから上記条件式（２）（３）の略中心値で構成
している。

【００５７】次に、この図３、図４に示す閃光放電管２
の長手方向の照射範囲の変化に同期して変化させる閃光
放電管２の径方向の照射角度可変について、図５、図６
を用いて説明する。同図において、閃光放電管２として
ガラス管の内外径を示している。この種の閃光発光装置
１の実際の閃光放電管２の発光現象としては、効率を向
上させるため、内径一杯に発光させる場合が多く、閃光
放電管２の内径一杯の発光点から略均一に発光している
と考えて差し支えない。しかし、説明を容易にするた
め、発光体中心軸から射出させた光束を代表光束と考
え、図中ではあえて発光体中心軸から射出した光束のみ
を示している。実際の配光特性としては、図に示したよ
うな代表光束に加え、閃光放電管２の径方向の周辺部か
ら射出した光束によって、配光特性は全体として若干広
がる方向に変化するが、配光特性の傾向としてはほとん
ど一致するため、以下この代表光束に従って説明する。

【００５８】まず、上記構成の閃光発光装置１の光学系
の特徴的な形状を順を追って説明する。反射傘３は、発
光体中心軸後方（被写体側と反対方向）の形状を閃光放
電管２と略同心形状の半円筒形状としている。これは、
反射傘３での反射光を再度発光体中心軸付近に戻すのに
有効な形状であり、閃光放電管２のガラスの屈折による
悪影響を受けにくくさせる効果がある。また、このよう
に構成することによって、反射傘３による反射光を発光
体中心軸からの直接光と略等価な射出光として扱えるた
め考えやすく、この後に続く光学系の全体形状を小型化
することも可能となり都合がよい。また、形状をちょう
ど半円筒としている理由は、これより小さいと側方光を
集光させる為には第１の光学部材４が大型化してしま
い、逆にこれ以上大きいと反射傘３の内部にこもる光束
が増え効率低下が生じることからそれぞれ望ましくない
為である。

【００５９】一方、反射傘３の上下の垂直方向の周辺部
は第１の光学部材４の後方に回り込むような形態となっ
ているが、これは、以下の理由による。即ち、発光体中
心軸から射出させた光束は、図示のように裏面の反射面
４ｄ、４ｄ´によって理想的な全反射を行わせることが
できるが、図中発光体中心軸より右側から射出した光束
（被写体側の光束）は、特に閃光放電管２の内径が大き
い場合に、全反射しきれずに、反射面４ｄ、４ｄ´より
射出してしまう光束があり、このような光束を有効に利
用するためである。即ち、反射傘３の形態を図示のよう
に、第１の光学部材４の背面まで伸ばし、また、反射面
４ｄ、４ｄ´の形状に沿わせることによって、全反射し
きれずに一度反射面４ｄ、４ｄ´より射出した光束を再
入射させることができ、反射後の光束も所定の照射範囲
に効率良く導くことができる為である。

【００６０】また、第１の光学部材４は、第１の実施の
形態では以下のような形状となるように設定している。
まず、射出光軸付近に向かう光束は、第１の光学部材４
の入射面に垂直方向に正の屈折力を与えるシリンドリカ
ルレンズ面４ａを形成することによって、図示のよう
に、この断面において一度射出光軸と平行となるように
変換される。一方、射出光軸に対して大きな角度を持っ
た光束は、第１の光学部材４の入射面４ｅ、４ｅ´で屈
折後、その後方に位置する反射面４ｄ、４ｄ´で全反射
し、こちらも同様に発光体中心軸から射出した光束は、
この断面において射出光軸と平行になるように変換され
ている。

【００６１】このように、発光体中心軸から射出された
光束はこの断面において、一旦、射出光軸に対して平行
化されるが、この後、図５、図６に示すように第１の光
学部材４の射出面の形状と第２の光学部材５、５´の入
射面の形状とを適宜に規定することによって照射角度範
囲を連続的に変換させることができる。

【００６２】まず、図５（ａ）に示す水平方向の中央部
付近においては、第１の光学部材４の射出面４ｂは、こ
の断面に関してはパワーを持たず、最も集光した状態が
維持される。また、図５（ｂ）に示す水平方向の周辺部
においても、第１の光学部材４の射出面の水平方向に形
成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリ
カルレンズ面４ｃ、４ｃ´と、このパワーを打ち消すよ
うに第２の光学部材５、５´の入射面に形成された垂直
方向に負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面
５ｃ、５ｃ´が形成されている為、この場合にも最も集
光した状態が維持される。この結果、図３に対応する第
２の光学部材５、５´が第１の光学部材４の水平方向の
両端部に位置する最も離れた状態では、すべての領域
が、図５（ａ）、または図５（ｂ）に示す集光状態にあ
り、この結果、最も集光された状態となる。

【００６３】一方、図４に示すように、第２の光学部材
５、５´が水平方向の中央部で最も接近した状態にある
場合には、図６（ａ）に示す水平方向の中央部付近にお
いては第１の光学部材４はこの断面に関してはパワーを
持たないが、第２の光学部材５、５´は垂直方向に負の
屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面５ｃ、５ｃ
´によって構成されている為、この両者を通過した後の
光束は、シリンドリカルレンズ面５ｃ、５ｃ´によって
発散された状態となる。また、図６（ｂ）に示す第１の
光学部材４の水平方向の周辺部においても、第１の光学
部材４の射出面の水平方向に形成された垂直方向に正の
屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面４ｃ、４ｃ
´により、照射角の広い状態になり、この前面には第２
の光学部材５、５´が移動していて存在しない為、この
発散状態が維持される。この結果、図４に対応する第２
の光学部材５、５´が最も接近した状態では、すべての
領域が、図６（ａ）、または図６（ｂ）の垂直方向に発
散状態にあり、この結果、最も垂直方向への照射角度範
囲の広い状態を得ることができる。

【００６４】また、上記２つの状態以外の各移動ポイン
トでは、この集光領域範囲と発散領域範囲の割合が連続
的に変化し、全体としての照射角度も連続的に変化させ
ることが可能になる。このように、垂直方向の配光特性
は、固定された第１の光学部材４に対し、第２の光学部
材５、５´を第１の光学部材４の射出面のシリンドリカ
ルレンズ面に沿って水平方向に必要量移動させることに
よって連続的に照射角度を変化させることができる。こ
のような構成で得られる実際の配光特性図を図７、図８
に示す。図７が、図３、図５に対応する水平方向の照射
角度範囲の狭い状態、図８が図４、図６に対応する水平
方向の照射角度範囲の広い状態である。

【００６５】図示のように、照射角度範囲が垂直水平方
向の両方共に大幅に変化していることがわかる。また、
上記図では、最も集光した状態（図７）と、最も発散し
た状態（図８）の配光特性図を示しているが、本実施形
態で得られる配光特性はこの２つの状態に限定されるわ
けではなく、第２の光学部材５、５´の移動量に応じて
上記２つの状態の間の特性も連続的に得ることができ
る。

【００６６】上記実施例の第２の光学部材５、５´の動
きは、射出光軸に対して水平方向に左右対称の動きを示
したが、第２の光学部材５、５´の動きは必ずしもこの
ような対称形状の動きに限定されない。例えば、撮影光
軸と照明光学系の位置が異なる場合、所定距離で撮影光
軸と照明光学系の光軸中心とを一致させる必要がある
が、この照明光軸を傾ける操作（パラ補正）を行う為、
意図的に移動量を異ならせ、左右非対称の配光特性を得
ることも可能である。

【００６７】また、上記実施例では、第１の光学部材４
の射出面の水平方向の周辺部に垂直方向に正の屈折力を
持つ複数のシリンドリカルレンズ面４ｃ、４ｃ´を形成
し、第２の光学部材５、５´の入射面に垂直方向に負の
屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面を形成して
いるが、必ずしもこの形態に限定されるわけではなく、
例えば、第１の光学部材４の射出面を垂直方向に負の屈
折力を持つシリンドリカルレンズ面とし、第２の光学部
材５、５´の入射面に垂直方向に正の屈折力を持つシリ
ンドリカルレンズ面で構成してもよい。特有の利点とし
て、第１の光学部材４と第２の光学部材５、５´との間
隔が狭いため、漏れによる光量損失が少なく、効率の良
い照明光学系を形成することができる。また、前記第２
の光学部材の入射面の面積は、前記第１の光学部材の射
出面の面積に対して小さく、前記第２の光学部材の移動
領域は、前記第１の光学部材の射出面に対応する領域の
範囲内に限定されている。

【００６８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態を説明する。図９〜図１３は、本発明の第
２の実施の形態による照明装置、特に本実施例では閃光
発光装置を示している。図９は閃光発光装置１の主要光
学系のみの外観斜視図、図１０、図１１は閃光発光装置
１の光学系を構成する要部水平断面図、図１２、図１３
は閃光発光装置１の光学系を構成する要部垂直断面図で
ある。尚、図１０〜図１３では光源から射出した代表光
線の光線トレース図も合わせて示している。

【００６９】同図において、２は閃光放電管（キセノン
管）、３は反射傘をそれぞれ示し、第１の実施の形態と
略同様である。２４は、射出面の水平方向の周辺部に垂
直方向に正の屈折力を持った複数のシリンドリカルレン
ズ面２４ｃ、２４ｃ´を形成した第１の光学部材であ
り、第１の実施の形態に対してシリンドリカルレンズ面
のピッチ間隔を狭く設定したものである。２５、２５´
は、入射面に第１の光学部材２４の射出面のシリンドリ
カルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´と略同一のピッチ間隔・
形状を持った垂直方向に正の屈折力を有する複数のシリ
ンドリカルレンズ面２５ｃ、２５´ｃが形成され、射出
面にはフレネルレンズ面２５ｄ、２５ｄ´が形成された
第２の光学部材である。尚、第２の光学部材２５、２５
´は、第１の光学部材２４の射出面に対して、一定の間
隔を保って配置され、閃光放電管２の長手方向かつ第１
の光学部材２４の水平方向の曲面に沿って移動が可能な
ように構成されている。

【００７０】上記構成で、閃光放電管２、反射傘３、第
１の光学部材２４を不図示の保持ケースなどで一体化さ
せ発光部ユニットとし、第２の光学部材２５、２５´を
水平方向の曲面に沿って所定の回転軸まわりに回動さ
せ、所定の光学配置位置まで適宜移動させることによっ
て、集光度合を連続的に変化させることが可能になる。
尚、第１の光学部材２４、第２の光学部材２５、２５´
の材料としては、アクリル樹脂などの透過率の高い光学
用樹脂材料、またはガラス材料が適している。

【００７１】本第２の実施の形態も第１の実施の形態と
同様、撮影装置の撮影レンズがズームレンズである場合
に、その焦点距離に応じて第２の光学部材２５、２５´
の水平方向の曲面に沿った回転動作の移動量を適宜調整
することによって、垂直水平方向の配光特性を同時に撮
影レンズの撮影範囲に対応させるようにした照明装置の
提案であり、以下図９から図１３を用いてこの最適形状
の設定方法に関してさらに詳しく説明する。

【００７２】図１２、図１３は、本発明の第２の実施の
形態の閃光放電管２の径方向の垂直断面図であり、垂直
方向の照射角可変の基本的な考え方を示す図である。な
お、図１２（ａ）・図１２（ｂ）は、図１０のＧＧ断面
・ＨＨ断面に、図１３（ａ）・図１３（ｂ）は、図１１
のＩＩ断面・ＪＪ断面にそれぞれ対応し、図中の各部の
番号は、図１０、図１１に対応している。

【００７３】ここで、第１の光学部材２４の射出面に形
成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリ
カルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´は、水平方向の周辺部に
対応する領域にのみ形成されている。また、第１の光学
部材２４の射出面の水平方向の中央部付近に円筒面２４
ｂが上記周辺部の複数のシリンドリカルレンズ面２４
ｃ、２４ｃ´に対して突出するように形成されている
が、これは、第１の光学部材２４から射出した光束が、
第２の光学部材２５、２５´に入射する前に隙間から射
出して光量損失してしまう光束を極力防止する為にこの
間隔を詰めたものである。

【００７４】まず最初に、図１０、図１１を用いて、閃
光放電管２の長手方向の集光発散の状態について説明す
る。図１０は、本発明の最も集光した状態を示す図であ
り、図示のように、照射角度可変を行う第２の光学部材
２５、２５´が水平方向の左右に開いて、第１の光学部
材２４の水平方向の周辺部に対応する位置まで移動した
状態を示している。これは第１の実施の形態の最集光状
態と略同様の光学配置であるが、第１の光学部材２４と
第２の光学部材２５、２５´との間隔がある一定距離離
れている点が異なっている。後述するが、機能上、この
間隔はある一定値以下に減少させることはできないが、
第２の光学部材２５、２５´が、閃光放電管２の発光体
中心軸の水平方向の中央部に対して、水平方向に略半円
弧状に移動している為、この隙間から抜け出る光束は実
際には少ない。この為、第１の実施の形態と略同様に、
第１の光学部材２４の射出面の水平方向の周辺部に設け
たシリンドリカルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´により、さ
らにこれに加えて水平方向の周辺部は、第２の光学部材
２５、２５´の射出面に設けたフレネルレンズ面２５
ｄ、２５ｄ´の収斂効果により、図１０の光線トレース
図に見られるように、効率良く集光させることができ
る。

【００７５】次に、図１１を用いて、最も照射角度範囲
の広い状態を説明する。ここで示す状態は、照射角度可
変を行う動作部材である第２の光学部材２５、２５´
を、第１の光学部材２４の水平方向の中央部に当接する
位置まで移動させた状態である。図示のように、水平方
向の中央部付近は、第１の光学部材２４と第２の光学部
材２５、２５´の２種のレンズが重なって照射範囲が規
定され、合成の屈折力が強く、集光というよりある一定
の範囲に光束が発散されるような状態になる。一方、水
平方向の周辺部は、第２の光学部材２５、２５´に形成
したフレネルレンズ面２５ｄ、２５ｄ´が全く関与しな
いため、配光特性は第１の光学部材２４の射出面の水平
方向の周辺部に形成されたシリンドリカルレンズ面２４
ｃ、２４ｃ´のみによって規制される。このとき、この
水平方向の周辺部に達する比較的入射角度の大きな光束
に対しては、この第１の光学部材２４に形成したシリン
ドリカルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´の屈折力は弱い為、
必要とされる照射範囲に対して、その周辺部に達する光
束が多くなる。この結果、図１１に示す状態は、図１０
で得られる射出光軸に向かう光束の多い状態に比べ、射
出角度分布としてはより広い領域を照明するのに適した
配光特性を得ることができる。

【００７６】次に、この図１０、図１１に示す閃光放電
管２の長手方向の照射範囲の変化に同期して変化させる
閃光放電管２の径方向の照射角度可変について、図１
２、図１３を用いて説明する。尚、同図において、図１
０、図１１の各部品と同一部品に対しては、同一番号で
示している。

【００７７】図１２、図１３に示す垂直断面形状の特徴
は、第１の実施の形態の形状が、第１の光学部材２４の
射出面と第２の光学部材２５、２５´の入射面が対応す
る凹凸のレンズ面で構成されていたのに対し、本第２の
実施の形態は両方共に凸レンズで構成している点であ
る。以下この構成を中心に説明する。

【００７８】まず、発光体中心軸から射出した光束は、
第１の光学部材２４の各面の作用により、一度射出光軸
と平行な光束に変換される。その後、第１の光学部材２
４と第２の光学部材２５、２５´の組み合わせによっ
て、集光・発散状態を変化させることができるが、この
各状態を順を追って説明する。

【００７９】まず、図１２（ａ）に示す水平方向の中心
部付近において、第１の光学部材２４はこの断面では屈
折力を持たず、第２の光学部材２５、２５´もこの位置
では存在しない為、第１の光学部材２４による最も集光
した状態が維持される。また、図１２（ｂ）に示す水平
方向の周辺部においても、第１の光学部材２４の射出面
に形成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリン
ドリカルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´と、このシリンドリ
カルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´と等しいピッチ、同一形
状の第２の光学部材２５、２５´に形成された垂直方向
に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２５
ｃ、２５ｃ´とが、ちょうど焦点位置Ｋに対して対称に
配置されている為、図示のようにこの場合にも最も集光
した状態が維持される。この結果、図１０に対応する第
２の光学部材２５、２５´が第１の光学部材２４の水平
方向の両端部に対応する位置まで回動した状態では、す
べての領域が、図１２（ａ）、または図１２（ｂ）に示
す集光状態にあり、この結果、最も集光された状態とな
る。

【００８０】一方、図１１に示すように、第２の光学部
材２５、２５´が水平方向で最も接近した位置にある状
態では、図１３（ａ）に示す第１の光学部材２４の射出
面の水平方向の中央部付近においては、第１の光学部材
２４はこの断面に関してはパワーを持たないが、第２の
光学部材２５、２５´の入射面は垂直方向に正の屈折力
を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２５ｃ、２５ｃ´
によって構成されている為、この両者を通過した後の光
束は、シリンドリカルレンズ面２５ｃ、２５ｃ´によっ
て垂直方向に発散した状態となる。また、図１３（ｂ）
に示す第１の光学部材２４の射出面の水平方向の周辺部
においても、第１の光学部材２４の射出面に形成された
垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレン
ズ面２４ｃ、２４ｃ´により発散され、またこの被写体
側には第２の光学部材２５が存在しない為、発散された
状態となる。この結果、図１１に対応する第２の光学部
材２５、２５´が最も接近した状態では、すべての領域
が、図１３（ａ）、または図１３（ｂ）の発散状態にあ
り、この結果、垂直方向に最も照射角度範囲の広い状態
を得ることができる。また、上記２つの状態以外の各移
動ポイントでは、この集光領域範囲と発散領域範囲の割
合が連続的に変化し、全体としての照射角度も連続的に
変化させることが可能になる。

【００８１】このように、垂直方向の配光特性は、固定
された第１の光学部材２４に対し、第２の光学部材２
５、２５´を水平方向の曲面に沿った回転軸まわりに必
要量回動させることによって連続的に照射角度を変化さ
せることができる。尚、本第２の実施の形態では、第１
の実施の形態に比べて、垂直方向に正の屈折力を持つ複
数のシリンドリカルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´、及び２
５ｃ、２５ｃ´のピッチ間隔を狭めている。

【００８２】次にこの理由を説明する。図１２（ｂ）に
示すように、本第２の実施の形態の集光動作は、図中に
示す線Ｋに一度集光させた後、第２の光学部材２５、２
５´のシリンドリカル面２５ｃ、２５ｃ´に入射させて
集光をさせる形態をとっている。この為、どうしてもこ
のレンズ間隔を一定値以上とって配置する必要がある
が、上述したように、この間隔が離れすぎるとレンズ間
から抜け出て有効に機能しない光束が増えてしまう。そ
こで、上記光学系の集光動作に影響を与えず、この損失
光束を極力減少させる手段として、本第２の実施の形態
では、シリンドリカルレンズ面２４ｃ、２４ｃ´及び２
５ｃ、２５ｃ´のピッチ間隔を狭めることで、この問題
を解決している。

【００８３】また、上記実施例の第２の光学部材２５、
２５´の動きは、射出光軸に対して水平方向に左右対称
の動きを示したが、第２の光学部材２５、２５´の動き
は必ずしもこのような対称形状の動きに限定されない。
意図的に移動量を異ならせ、左右非対称の配光特性を得
ることも可能である。

【００８４】また、上記実施例では、第２の光学部材２
５、２５´の射出面にフレネルレンズ面２５ｄ、２５ｄ
´を設けて集光作用を持たせているが、この射出面の形
状は、このような、フレネルレンズ面２５ｄ、２５ｄ´
に限定されわけではなく、例えば、一定の曲率を持った
シリンドリカルレンズ面で構成しても良く、このように
構成することによって、光量ロスのさらに少ない光学系
を形成することもできる。また、前記第２の光学部材の
入射面の面積は、前記第１の光学部材の射出面の面積に
対して小さく、前記第２の光学部材の移動領域は、前記
第１の光学部材の射出面に対応する領域の範囲内に限定
されている。

【００８５】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態を説明する。図１４〜図１８は、本発明の
第３の実施の形態による照明装置、特に本実施例では閃
光発光装置１を示している。図１４は閃光発光装置１の
主要光学系のみの外観斜視図、図１５、図１６は閃光発
光装置１の光学系を構成する要部水平断面図、図１７、
図１８は閃光発光装置１の光学系を構成する要部垂直断
面図である。尚、図１５〜図１８では閃光放電管２から
射出した代表光線の光線トレース図も合わせて示してい
る。

【００８６】ここで、本実施例の特徴は、上記第１、第
２の実施の形態で用いた正の屈折力を持つ複数の微小シ
リンドリカルレンズ面を用いていないことであり、同様
の機能を持たせる為、第１の光学部材の周辺部の射出面
を垂直方向に負の屈折力を持った単一のトーリック面で
代用したことである。このことによって、微少レンズを
用いた場合に発生しやすい光量損失（光源の大きさや各
光学部品の製造・組み立て誤差による形状誤差によって
隣接する隣の領域に入った場合に生じる予想外の方向に
向かってしまう光束の発生）を未然に防止することがで
き、無理のない効率の良い光学系を構成することができ
る。一方、第１の光学部材３４の射出面の水平方向の中
央部に垂直方向に負の屈折力を持つレンズ３４ｂを形成
し、第２の光学部材の入射面に垂直方向に正の屈折力を
持つレンズ３５ｃ、３５ｃ´を形成した理由は、照明光
学系の全体形状を小型化する為である。即ち、第１の光
学部材は水平方向の上下に全反射面が形成され水平方向
の周辺部ぎりぎりまで利用しているのに対し、中央部
は、光源側に形成したシリンドリカルレンズ面３４ａで
集光制御が完了している。この為、第１の光学部材３４
の水平方向の中央部を内側にえぐっても配光特性に与え
る影響は少なく、第１の光学部材の射出面の水平方向の
中央部に正の屈折力を持つレンズを形成する場合に比べ
て大幅に小型化することが可能になる。

【００８７】同図において、２は閃光放電管（キセノン
管）、３は反射傘をそれぞれ示し、第１の実施の形態と
略同様である。３４は、閃光放電管２の長手方向に関し
ては収斂効果を持たせる為の正の屈折力を持たせ、閃光
放電管２の径方向に関しては、射出面の水平方向の周辺
部に垂直方向に負の屈折力を持たせたトーリックレンズ
面３４ｃ、３４ｃ´の複数のトーリックレンズ面による
３次元曲面で構成された第１の光学部材である。３５、
３５´は、入射面に第１の光学部材３４のトーリックレ
ンズ面３４ｃ、３４ｃ´の閃光放電管２の径方向の屈折
力を相殺するような形状、即ち、この断面に関して垂直
方向に正の屈折力を持ったトーリックレンズ面３５ｃ、
３５ｃ´が形成され、射出面にはフレネルレンズ面３５
ｄ、３５ｄ´が形成された第２の光学部材である。尚、
第２の光学部材３５、３５´は、第１の光学部材３４の
射出面に対して、一定の間隔を保って配置され、閃光放
電管２の長手方向、かつ第１の光学部材３４の水平方向
の曲面に沿って移動が可能なように構成されている。

【００８８】上記構成で、閃光放電管２、反射傘３、第
１の光学部材３４を不図示の保持ケースなどで一体化さ
せ発光部ユニットとし、第２の光学部材３５、３５´を
水平方向の曲面に沿って所定の回転軸まわりに回動さ
せ、所定の光学配置位置まで適宜移動させることによっ
て、集光度合を連続的に変化させることが可能になる。
尚、第１の光学部材３４、第２の光学部材３５、３５´
の材料としては、第１、第２の実施の形態と同様、アク
リル樹脂などの透過率の高い光学用樹脂材料、またはガ
ラス材料が適している。

【００８９】本第３の実施の形態も第１、第２の実施の
形態と同様、撮影装置の撮影レンズがズームレンズであ
る場合に、その焦点距離に応じて第２の光学部材３５、
３５´の回転動作の移動量を適宜調整することによっ
て、垂直、水平の両方向の配光特性を同時に撮影レンズ
の撮影範囲に対応させるようにした照明装置の提案であ
り、以下図１４から図１８を用いてこの最適形状の設定
方法に関してさらに詳しく説明する。

【００９０】図１７、図１８は、本発明の第３の実施の
形態の閃光発光装置１の閃光放電管２の径方向の垂直断
面図であり、垂直方向の照射角可変の基本的な考え方を
示す図である。なお、図１７（ａ）・図１７（ｂ）は、
図１５のＭＭ断面・ＮＮ断面に、図１８（ａ）・図１８
（ｂ）は、図１６のＱＱ断面・ＰＰ断面にそれぞれ対応
し、図中の各部の番号は、図１５、図１６に対応してい
る。

【００９１】ここで、第１の光学部材３４の射出面に形
成された垂直方向に負の屈折力を持つトーリックレンズ
面は、水平方向の周辺部に対応する領域にのみ形成され
ている。また、第１の光学部材３４の射出面の水平方向
の中央部付近にはトーリックレンズ面３４ｃ、３４ｃ´
の最薄部に接する形でシリンドリカルレンズ面３４ｂが
形成され、第２の光学部材３５、３５´が曲面に沿って
水平方向に移動した場合でも干渉しないような構成をと
っている。

【００９２】まず最初に、図１５、図１６を用いて、閃
光放電管２の長手方向の集光発散の状態について説明す
る。図１５は、本発明の最も集光した状態を示す図であ
り、図示のように、照射角度可変を行う第２の光学部材
３５、３５´が左右に開いて、第１の光学部材３４の水
平方向の周辺部に対応する位置まで移動した状態を示し
ている。図示のように、第１、第２の実施の形態と略同
様に、第１の光学部材３４の射出面に設けたトーリック
レンズレンズ面３４ｃ、３４ｃ´及びシリンドリカルレ
ンズ面３４ｂにより、さらにこれに加えて水平方向の周
辺部は、第２の光学部材３５、３５´の射出面に設けた
フレネルレンズ面３５ｄ、３５ｄ´の収斂効果により、
図１５の光線トレース図に見られるように、効率良く集
光させることができる。

【００９３】次に、図１６を用いて、水平方向に最も照
射角度範囲の広い状態を説明する。ここで示す状態は、
照射角度可変を行う動作部材である第２の光学部材３
５、３５´を、第１の光学部材３４の水平方向の中央部
に当接する位置まで移動させた状態である。図示のよう
に、中央部付近は、第１の光学部材３４と第２の光学部
材３５、３５´の２種のレンズが重なって照射範囲が規
定されるが、合成の屈折力が強く、集光というよりある
一定の範囲に光束が発散されるような状態になる。一
方、水平方向の周辺部は、第２の光学部材３５、３５´
の射出面に形成したフレネルレンズ面３５ｄ、３５ｄ´
が全く関与しないため、配光特性は第１の光学部材３４
の射出面の水平方向の周辺部に形成されたに垂直方向に
正の屈折力を有するトーリックレンズ面３４ｃ、３４ｃ
´のみによって規制される。このとき、周辺部に達する
比較的入射角度の大きな光束に対しては、この第１の光
学部材３４に形成したトーリックレンズ面３４ｃ、３４
ｃ´の水平方向の屈折力が弱い為、必要とされる照射範
囲に対して、その周辺部に達する光束が多くなる。この
結果図１６に示す状態は、図１５で得られる射出光軸に
向かう光束の多い状態に比べ、射出角度分布としてはよ
り広い領域を照明するのに適した配光特性を得ることが
できる。

【００９４】次に、この図１５、図１６に示す閃光放電
管２の長手方向の照射範囲の変化に同期して変化させる
閃光放電管２の径方向の照射角度可変について、図１
７、図１８を用いて説明する。尚、同図において、図１
５、図１６の各部品と同一部品に対しては、同一番号で
示している。図１７、図１８に示す垂直断面形状の特徴
は、第１、第２の実施の形態の第１の光学部材の射出面
４ｃ、４ｃ´、２４ｃ、２４ｃ´と第２の光学部材の入
射面５ｃ、５ｃ´、２５ｃ、２５ｃ´の形状が、微小な
シリンドリカルレンズ面で構成されていたのに対し、本
第３の実施の形態は単一のレンズ面で構成している点で
ある。

【００９５】まず、発光体中心軸から射出した光束は、
第１の光学部材３４の各面の作用により、一度射出光軸
と平行な光束に変換される。その後、第１の光学部材３
４と第２の光学部材３５、３５´の組み合わせによっ
て、集光・発散状態を変化させることができるが、この
各状態をトレース図を用いながら順を追って説明する。
まず、図１７（ａ）に示す水平方向の中央部付近におい
て、第１の光学部材３４はこの断面では屈折力を持た
ず、第２の光学部材３５、３５´もこの位置では存在し
ない為、第１の光学部材３４による最も集光した状態が
維持される。また、図１７（ｂ）に示す水平方向の周辺
部においても、第１の光学部材３４の射出面の水平方向
の周辺部に形成された負の屈折力を持つトーリックレン
ズ面３４ｃ、３４ｃ´と、このトーリックレンズ面と形
状の対応した第２の光学部材３５、３５´の入射面に形
成された正の屈折力を持つトーリックレンズ面３５ｃ、
３５ｃ´とが、ちょうどそれぞれの屈折力を相殺するよ
うに機能する為、図示したようにこの場合にも最も集光
した状態が維持される。この結果、図１５に対応する第
２の光学部材３５、３５´が第１の光学部材３４の水平
方向の両端部に対応する位置まで回動した状態では、す
べての領域が、図１７（ａ）、または図１７（ｂ）に示
す垂直方向に集光状態にあり、この結果、最も集光され
た状態となる。

【００９６】一方、図１６に示すように、第２の光学部
材３５、３５´が水平方向の中央部に最も接近した位置
にある状態では、図１８（ａ）に示す水平方向の中央部
付近においては、第１の光学部材３４はこの断面に関し
ては屈折力を持たないが、第２の光学部材３５は垂直方
向に正の屈折力を持つレンズで構成されている為、この
両者を通過した後の光束は、シリンドリカルレンズ面３
５ｃ、３５ｃ´によって発散された状態となる。また、
図１８（ｂ）に示す水平方向の周辺部においても、第１
の光学部材３４の射出面の水平方向の周辺部に形成され
た垂直方向に負の屈折力を持つトーリックレンズ部３４
ｃ、３４ｃ´により発散され、またこの前面には第２の
光学部材３５が移動していて存在しない為、発散された
状態となる。この結果、図１６に対応する第２の光学部
材３５、３５´が最も接近した状態では、すべての領域
が、図１８（ａ）、または図１８（ｂ）の発散状態にあ
り、この結果、垂直方向に最も照射角度範囲の広い状態
を得ることができる。

【００９７】また、上記２つの状態以外の各移動ポイン
トでは、この集光領域範囲と発散領域範囲の割合が連続
的に変化し、全体としての照射角度も連続的に変化させ
ることが可能になる。このように、垂直方向の配光特性
は、固定された第１の光学部材３４に対し、第２の光学
部材３５、３５´を回転軸まわりに必要量回動させるこ
とによって連続的に照射角度を変化させることができ
る。

【００９８】尚、上記実施例の第２の光学部材３５、３
５´の動きは、射出光軸に対して左右対称の動きを示し
たが、第２の光学部材３５、３５´の動きは必ずしもこ
のような対称形状の動きに限定されず、意図的に移動量
を異ならせ、左右非対称の配光特性を得ることも可能で
ある。

【００９９】また、上記実施例では、第２の光学部材３
５、３５´の射出面に水平方向に屈折力を持つフレネル
レンズ面３５ｄ、３５ｄ´を設けて集光作用を持たせて
いるが、この射出面の形状は、このような、フレネルレ
ンズ面に限定されわけではなく、例えば、一定の曲率を
持ったシリンドリカルレンズ面で構成しても良く、この
ように構成することによって、光量ロスのさらに少ない
光学系を形成することもできる。

【０１００】上記第３の実施の形態では、第１の光学部
材および第２の光学部材に微小な光学レンズを使用せ
ず、極力的な曲面によってのみ構成している。このよう
な光学系の利点として、急激な照射角度可変は望めない
ものの、有効画角外への無駄な照射を減少させることが
でき、効率の良い照明光学系を形成できると共に、照射
角度可変についても連続的な配光特性変化が無理なく行
うことができる点が挙げられる。また、前記第２の光学
部材の入射面の面積は、前記第１の光学部材の射出面の
面積に対して小さく、前記第２の光学部材の移動領域
は、前記第１の光学部材の射出面に対応する領域の範囲
内にある。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
有効発光部の長い光源に対して、効率良く照射角度可変
を行わせることができる。

【０１０２】特に、照射角度可変手段である第２の光学
部材が、常に各光学配置状態で機能し、特別な退避場所
を必要としない為、照射角度可変に要するスペースが限
定されるような小型で薄型の照明光学系に適用した場合
に極めて有効となる。しかも、簡単な構成で大幅な照射
角度可変を行わせることができる。

【０１０３】さらに、閃光発光装置１の照射角度可変機
構に応用した場合に、垂直方向の照射角度可変と同期さ
せて水平方向の照射角度も制御できる為、スペースを大
きくせず垂直水平の両方向の照射角度可変が可能にな
り、集光状態で大幅なガイドナンバーのアップが望め
る。

【０１０４】また、配光特性の変化も連続的に切り換え
が可能であること、またすべてのズームポイントで均一
な配光を得ることができるなど、光学特性にもすぐれた
照射角可変の照明装置を提供することができるようにな
った。

【０１０５】さらに本発明による照射角可変の照明光学
系は、設計自由度が高く、製品として要求される大きさ
・メカ精度・光学特性などに応じて最適な照射角可変機
構の設計を容易に行うことができる。

【０１０６】また、構成要素が少なく、照射角可変機構
が安価に構成できることや、その応用光学系も広く、各
種照明光学系に応用できるなど極めて汎用性の高い技術
になっており、光源からのエネルギを高い効率で利用し
たスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラなどの
光学機器に好適な照明装置、及びそれを用いた撮影装置
を提供することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の閃光発光装置を適用したカメラの外
観斜視図。

【図２】本発明の第１の実施の形態の閃光発光装置の
光学系の要部斜視図。

【図３】本発明の第１の実施の形態の水平方向に狭い
照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。

【図４】本発明の第１の実施の形態の水平方向に広い
照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。

【図５】本発明の第１の実施の形態の水平方向に狭い
照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。

【図６】本発明の第１の実施の形態の水平方向に広い
照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。

【図７】本発明の第１の実施の形態の水平方向に狭い
照射角度に対応した時の閃光発光装置の配光特性図。

【図８】本発明の第１の実施の形態の水平方向に広い
照射角度に対応した時の閃光発光装置の配光特性図。

【図９】本発明の第２の実施の形態の閃光発光装置の
光学系の要部斜視図。

【図１０】本発明の第２の実施の形態の水平方向に狭
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。

【図１１】本発明の第２の実施の形態の水平方向に広
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。

【図１２】本発明の第２の実施の形態の水平方向に狭
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。

【図１３】本発明の第２の実施の形態の水平方向に広
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の閃光発光装置
の光学系の要部斜視図。

【図１５】本発明の第３の実施の形態の水平方向に狭
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。

【図１６】本発明の第３の実施の形態の水平方向に広
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。

【図１７】本発明の第３の実施の形態の水平方向に狭
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。

【図１８】本発明の第３の実施の形態の水平方向に広
い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。

【符号の説明】

１閃光発光装置２閃光放電管（発光体）３反射傘４、２４、３４第１の光学部材（プリズム）５、５´、２５、２５´、３５、３５´ 第２の光学部
材（光学パネル）１１撮影装置本体１２レンズ鏡筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源手段からの光束を光学手段を介し
て、所定の照射角に変換して照射する照射角可変の照明
装置において、該光源手段は水平方向に長い管状の発光
体を有し、該光学手段は該光源手段の被写体側に位置
し、被写体側へ順に、第１の光学部材と第２の光学部材
を有し、該第１の光学部材の射出面に中央部と周辺部で
形状が異なる少なくとも２種の曲面を有し、該第２の光
学部材の入射面は、第１の光学部材の射出面に対向し、
第１の光学部材の射出面に沿って移動可能なことを特徴
とする照射角可変の照明装置。
【請求項２】前記第１の光学部材の射出面の２種の曲
面は、少なくとも一部が連続した曲面であることを特徴
とする請求項１に記載の照射角可変の照明装置。
【請求項３】前記第１の光学部材の連続した曲面は、
水平方向の中央部と周辺部で形状が異なっていることを
特徴とする請求項２に記載の照射角可変の照明装置。
【請求項４】前記第１の光学部材の射出面は少なくと
も一部に正の屈折力を有し、前記第２の光学部材は射出
面に正の屈折力を有し第１の光学部材の射出面に沿って
移動可能なことを特徴とする請求項１に記載の照射角可
変の照明装置。
【請求項５】前記第１の光学部材の射出面の少なくと
も一部は水平方向に正の屈折力を有し、前記第２の光学
部材の射出面は水平方向に正の屈折力を有し、該第２の
光学部材は第１の光学部材の射出面に沿って水平方向に
移動可能なことを特徴とする請求項４に記載の照射角可
変の照明装置。
【請求項６】前記第１の光学部材の射出面の少なくと
も一部は正の屈折力を有し、前記第２の光学部材は射出
面に正の屈折力を有し、光学手段の射出光軸に対して対
称に一対備えられており、該一対の第２の光学部材は第
１の光学部材の射出面に沿って、かつ該射出光軸に対し
て略対称に移動可能であることを特徴とする請求項１に
記載の照射角可変の照明装置。
【請求項７】前記一対の第２の光学部材は第１の光学
部材の射出面に沿って、かつ射出光軸に対して略対称に
水平方向に移動可能であることを特徴とする請求項６に
記載の照射角可変の照明装置。
【請求項８】前記曲面は、円筒面、トーリック面であ
ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の
照射角可変の照明装置。
【請求項９】前記第１の光学部材の正の屈折力を有す
る方向と前記第２の光学部材の正の屈折力を有する方向
は略一致していることを特徴とする請求項４又は６に記
載の照射角可変の照明装置。
【請求項１０】前記第１の光学部材と前記第２の光学
部材の射出面は、いずれも水平方向に正の屈折力を有す
ることを特徴とする請求項９に記載の照射角可変の照明
装置。
【請求項１１】前記第２の光学部材の正の屈折力を有
する方向と、移動方向は略同一方向であることを特徴と
する請求項４又は６に記載の照射角可変の照明装置。
【請求項１２】前記第２の光学部材は水平方向に正の
屈折力を有し、かつ水平方向に移動可能としたことを特
徴とする請求項１１に記載の照射角可変の照明装置。
【請求項１３】前記第２の光学部材の入射面の面積
は、前記第１の光学部材の射出面の面積に対して小さ
く、前記第２の光学部材の移動領域は、前記第１の光学
部材の射出面に対応する領域の範囲内であることを特徴
とする請求項１、４〜７、９又は１０の何れか１項に記
載の照射角可変の照明装置。
【請求項１４】前記第２の光学部材が前記第１の光学
部材の周辺部に位置する場合に照射角度範囲は狭い状態
に対応し、中央寄りにある場合に照射角度範囲は広い状
態に対応していることを特徴とする請求項１、４〜７、
９又は１０の何れか１項に記載の照射角可変の照明装
置。
【請求項１５】前記第１の光学部材の周辺部とは水平
方向の周辺部であり、前記中央寄りとは水平方向の中央
寄りであることを特徴とする請求項１４に記載の照射角
可変の照明装置。
【請求項１６】前記第２の光学部材は射出面に正の屈
折力を持つフレネルレンズ面を有することを特徴とする
請求項１、４〜７、９、１０又は１４の何れか１項に記
載の照射角可変の照明装置。
【請求項１７】前記フレネルレンズ面は水平方向に正
の屈折力を有することを特徴とする請求項１６に記載の
照射角可変の照明装置。
【請求項１８】前記第１の光学部材の射出面の少なく
とも一部に垂直方向に集光作用を有する第１の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置し、前記第２の光学部材
の入射面に垂直方向に発散作用を有する第２の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置したことを特徴とする請
求項１、４〜７、９、１０又は１４の何れか１項に記載
の照射角可変の照明装置。
【請求項１９】前記第１の光学部材の射出面の少なく
とも一部に垂直方向に集光作用を有する第１の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置し、前記第２の光学部材
の入射面に垂直方向に集光作用を有する第２の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置したことを特徴とする請
求項１、４〜７、９、１０又は１４の何れか１項に記載
の照射角可変の照明装置。
【請求項２０】前記第１の光学部材の射出面の少なく
とも一部に垂直方向に発散作用を有する第１の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置し、前記第２の光学部材
の入射面に垂直方向に集光作用を有する第２の光学素子
を垂直方向に連なって複数配置したことを特徴とする請
求項１、４〜７、９、１０又は１４の何れか１項に記載
の照射角可変の照明装置。
【請求項２１】前記第１の光学素子は前記第１の光学
部材の射出面の水平方向の少なくとも周辺部に形成され
ていることを特徴とする請求項１８〜２０の何れか１項
に記載の照射角可変の照明装置。
【請求項２２】光源手段からの光束を光学手段を介し
て、所定の照射角に変換して照射する照射角可変の照明
装置において、該光源手段は水平方向に長い管状の発光
体を有し、該光学手段は該光源手段の被写体側に位置
し、被写体側へ順に、射出面に形成した連続曲面で集光
効果を与える固定光学部材、該固定光学部材より小さく
部分的に集光効果を与える可動光学部材を備え、該可動
光学部材の位置を前記固定光学部材に沿って移動させる
ことによって照射角を変化させることを特徴とする照射
角可変の照明装置。
【請求項２３】前記光源手段の発光体中心軸の後方
に、該発光体からの射出光束を反射させる反射傘を配置
すると共に、該反射傘の形状が前記発光体中心軸と略同
心形状の反射面を少なくとも一部に形成していることを
特徴とする請求項１又は２２に記載の照射角可変の照明
装置。
【請求項２４】前記光源手段は、直管状の閃光放電管
であることを特徴とする請求項１又は２２に記載の照射
角可変の照明装置。
【請求項２５】請求項１から２４の何れか１項に記載
の照射角可変の照明装置は、垂直水平方向の照射角を変
更することを特徴とする照射角可変の照明装置。
【請求項２６】請求項１〜２５の何れか１項に記載の
照射角可変の照明装置を有していることを特徴とする撮
影装置。