JP2003233107A5 - - Google Patents

Description

図７（ａ）はこのような照明装置としての閃光発光装置の概略断面図で、２は円筒状のガラス管内に発光源が封入されたキセノン管等の閃光放電管、１０３は反射傘で、閃光放電管２の外形形状に略合致した内径形状を有する円弧部１０３ａに閃光放電管２が装着される。この反射傘１０３は、該円弧部１０３ａの上下端から前方に拡開した上下の反射面１０３ｂ,１０３ｂ´が平坦面に形成されている。１０４は、上記した全反射型の光学部材で、入射面１０４ａが反射傘１０３の開口部に配置され、前部の射出面１０４ｂから、入射面１０４ａに入射した閃光放電管２の光を射出する。またこの光学部材１０４の上下の側面１０４ｃ,１０４ｃ´は平坦面の全反射面に形成され、入射面１０４ａに対して斜めに入射した光束を反射して前方の射出面１０４ｂから出射させる。

【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、前記光学部材は、入射面からの光束の一部を全反射させる反射面を有し、前記光学部材の射出面近傍の前記反射面と、前記反射傘の射出面近傍の反射面との双方又はいずれか一方の反射面は反射前後での角度変化が射出面に向かうにつれて徐々に増大する特性を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本出願に係る第２の発明は、光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、前記光学部材は、前記光源手段に対向した入射面と、前記入射面からの光束の一部を全反射させる反射面と、前記入射面と対向した射出面とを有し、前記反射面は、少なくとも２種の面形状から構成され、前記射出面近傍側の面形状を前記入射面側の面形状に対し曲率半径が小さくかつ前記光学部材の外側に中心があるような曲面で構成したことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本出願に係る第３の発明は、光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、前記光学部材は、前記光源手段に対向した入射面と、前記入射面からの光束の一部を全反射させる反射面と、前記入射面と対向した射出面とを有し、前記反射傘の射出面近傍の反射面の形状を、前記反射傘の射出面に向かうにつれて光軸に対する接線の傾きが徐々に増加するような曲面で構成したことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本出願に係る第４の発明は、光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、前記光学部材は、前記光源手段に対向した入射面と、前記入射面からの光束の一部を全反射させる反射面と、前記入射面と対向した射出面とを有し、前記光学部材の反射面中の少なくとも前記射出面近傍の反射面及び／又は前記入射面近傍の反射面を、拡散度合いが端面部に近づくにつれて増加する拡散面としたことを特徴とする。

特に、該光学部材の反射面の基本形状を、射出面に向かって広がる一定角度の傾斜平面とし、射出面近傍を該傾斜平面と接し、徐々に開口を広げる曲面で構成したことを特徴とする。

上記光学部材の傾斜平面に接する曲面の曲率半径β（ｍｍ）を以下の範囲としたことを特徴とする。
Ｒ３０ ≦ β ≦ Ｒ３００

該光学部材の反射面の射出面近傍の形状を、射出面側の端面部での拡散面の面積が広く、端面部から離れるに従って徐々に拡散面の面積が減少するような形状としたことを特徴とする。

該光学部材の反射面の基本形状を射出面に向かって広がる一定角度の傾斜平面とし、反射傘の射出面近傍の形状を該傾斜平面と反射特性が連続する曲面で構成したことを特徴とする。

上記反射傘の形状が上記光源手段の中心とほぼ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。

上記光源手段は、直管状の閃光放電管であり、上記光学部材の反射面の形状は少なくとも該閃光放電管の径方向の断面に関して成り立つことを特徴とする。

電子機器の外表面に少なくとも射出面の一部を表出させた上記光学部材と、上記光源手段、反射傘を一体的に保持し電子機器内部に配置された発光部ユニットとから少なくとも構成される照明装置を備えたことを特徴としている。

同図において、２は閃光を発する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光射出方向の後方に向かう成分を光射出方向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等の金属材料、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等で構成されている。４は、閃光放電管２から直接入射した光束及び反射傘３で反射して入射した光束を、被写体側へ効率良く照射させる照明光束導光用の光学部材である。上記光学部材４の材料としては、アクリル樹脂等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。

このときの反射傘３の射出面側の形状としては、平面で構成した光学部材４の上下反射面４ｃ、４ｃ’の射出光軸に対する傾き角度をθ、光学部材４の屈折率をｎとし、光学部材４への入射直前での反射傘３の接線の射出光軸に対する傾き角度をαとすると、以下の式を満たすような角度関係であることが望ましい。

Sin(α) ≒ n * Sin(θ) ・・・（１）
上記式（１）を満たすことによって、反射傘３の上下の反射面３ｂ,３ｂ´と、光学部材４の全反射面４ｃ、４ｃ’との反射率こそ異なるが、反射角度特性としては、連続的な反射光の分布が得られる。

射出面に近い反射傘３の上下の反射面３ｂ、３ｂ’の形状としては、光源後方の円弧部３ａから、光学部材４の入射面４ａ近傍の曲線の接線の角度αに連続的に繋がる曲面であることが望ましい。このよう形状に反射傘３を形成することによって、反射成分に不連続点がなくなり、配光ムラのない均一な配光特性を得ることができることになる。

一方、本発明の照明光学系のもう一つの形状的な特徴は、光学部材４における全反射面４ｃ,４ｃ´の少なくとも射出面４ｂ近傍の全反射面４ｄ、４ｄ’の形状を、反射傘３の射出面の近傍の形状と同様に射出面４ｂに近づくにつれて開口面積の増加率が大きくなるような曲面形状で構成していることである。特に、本実施の形態における光学部材４の形状では、入射面４ａから続く傾斜平面形状に対して、この傾斜平面に接するような曲面形状としている。

このときの、射出面４ｂ近傍における曲面４ｄ、４ｄ’の形状に関しては、最適な曲率半径βが存在し、該曲率半径が小さ過ぎてもまた大き過ぎても均一な配光特性を得ることができない。実験的な数値解としては、全反射面の傾きにもよるが、以下の曲率半径（ｍｍ）の範囲にあることが望ましい。

Ｒ３０ ≦ β ≦ Ｒ３００ （２）
上記式において、下限値のＲ３０以下である場合には、光学部材４の射出面４ｂ付近の光束を僅かに拡散させるだけでなく、大幅に変化させてしまう為、本来の照射角度範囲よりも狭い配光分布となってしまい所望の範囲の配光分布を得られないばかりでなく、補正過多による新たな配光分布ムラを生じやすくなる。また、上限値であるＲ３００以上である場合には、拡散性が十分でなく、配光ムラを十分に取り切れずに、横縞状の配光ムラが残ってしまうことになる。

本実施の形態では、この光学部材４の射出面４ｂ付近の上下の全反射面４ｄ、４ｄ’の形状を一定曲率のシリンドリカル面としているが、必ずしも一定曲率の曲面である必要はなく、これと同等の効果を持つ非球面や他の２次曲面としても差し支えないことは言うまでもない。

一方、反射傘１０３の反射面１０３ｂ,１０３ｂ´を平面で構成した 図７（ｂ）では、射出光軸方向に向かう直接光Ａと、光学部材１０４の反射面１０４ｃ,１０４ｃ´による反射光Ｂが離れた位置で存在していることがわかる。

本実施の形態では、この条件を実践する為、不連続部であるガラス管の領域のごく近傍、すなわち、反射傘３の射出開口部近傍の形状に特に工夫を凝らし、この領域に達する光束を狭い領域ではあるが、幅広い角度範囲で反射光が確実に得られるような面形状としている。すなわち、開口部を押し広げるような外向きの曲率を持たせる、言い換えると射出端部に近づくにつれて開口部の面積が増大するような形状としている。

このように、反射傘３について上下の拡開反射面３ｂ,３ｂ´を上記した射出端部に近づくにつれて開口部の面積が増大するような形状とすることによって、各角度成分の照度分布が特性の異なる複数の反射光成分を常に持つことになり、光束の不連続点の存在を目立ちにくくして配光の均一化を図る効果がある。

次に、 図１（ｃ）、 図７（ｃ）、 図９（ｃ）に示すように、所定角度、射出光軸から傾いた方向で、ちょうど光学部材４、１０４の上側の反射面４ｃ,１０４ｃでの反射光成分がほとんどなくなる角度（本実施の形態では上側６°）に向かう光束に着目して考える。

一方、 図７（ｃ）、図９（ｃ）に示すように、反射傘１０３,３の上下の反射面（射出面）１０３ｂ,１０３ｂ´、３、３’および光学部材１０４の上下の反射面１０４ｃ、１０４ｃ’の少なくとも一方を平面とした場合（約６°の角度成分）には、図１（ｃ）に示す本実施の形態の場合とは異なり、反射傘１０３、３の上側拡開反射面１０３ｂ,３ｂと、光学部材１０４の下側反射面１０４ｃの全反射による２回反射光が不十分もしくはほとんど存在せず、この角度成分の光束は減少することになる。

また、図９に示す反射傘３の上下の拡開反射面３ｂ,３ｂ´を射出端部に近づくにつれて開口部の面積が増大するような形状とした本実施の形態の変形例の構成では、図１０に示すように、上記した図８の従来例と同様にこの明暗部が生じるが、図８に示した明暗差より少なく飛びぬけたピークがなくなっており、配光ムラが緩和されていると言える。

図６において、２２は閃光放電管（キセノン管）、２３は反射傘をそれぞれ示し、第１の実施の形態のものと略同様の構成を有している。２４は、閃光放電管２２から直接入射した光束及び反射傘２３で反射して入射した光束を、被写体側へ効率良く照射させる照明光束導光用の光学部材である。上記光学部材２４の材料としては、第１の実施の形態と同様にアクリル樹脂等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。

Claims (11)

1. 光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、
   前記光学部材は、入射面からの光束の一部を全反射させる反射面を有し、前記光学部材の射出面近傍の前記反射面と、前記反射傘の射出面近傍の反射面との双方又はいずれか一方の反射面は反射前後での角度変化が射出面に向かうにつれて徐々に増大する特性を有することを特徴とする照明装置。
2. 光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、
   前記光学部材は、前記光源手段に対向した入射面と、前記入射面からの光束の一部を全反射させる反射面と、前記入射面と対向した射出面とを有し、前記反射面は、少なくとも２種の面形状から構成され、前記射出面近傍側の面形状を前記入射面側の面形状に対し曲率半径が小さくかつ前記光学部材の外側に中心があるような曲面で構成したことを特徴とする照明装置。
3. 光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、
   前記光学部材は、前記光源手段に対向した入射面と、前記入射面からの光束の一部を全反射させる反射面と、前記入射面と対向した射出面とを有し、前記反射傘の射出面近傍の反射面の形状を、前記反射傘の射出面に向かうにつれて光軸に対する接線の傾きが徐々に増加するような曲面で構成したことを特徴とする照明装置。
4. 光源手段からの光束を、前記光源手段に対して前方に配置した光学部材と前記光源手段の後方を覆う反射傘とを介して所定の照射角の照射光として照射する照明装置において、
   前記光学部材は、前記光源手段に対向した入射面と、前記入射面からの光束の一部を全反射させる反射面と、前記入射面と対向した射出面とを有し、前記光学部材の反射面中の少なくとも前記射出面近傍の反射面及び／又は前記入射面近傍の反射面を、拡散度合いが端面部に近づくにつれて増加する拡散面としたことを特徴とする照明装置。
5. 前記光学部材の反射面は、前記射出面に向かって広がる一定角度の傾斜平面を基本的構成として有し、前記射出面近傍を該傾斜平面と接し、徐々に開口を広げる曲面で構成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の照明装置。
6. 前記光学部材の傾斜平面に接する前記曲面の曲率半径β（ｍｍ）を、
   Ｒ３０ ≦ β ≦ Ｒ３００
   としたことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
7. 前記光学部材の反射面の射出面近傍の形状を、前記射出面側の前記端面部での拡散面の面積が広く、該端面部から離れるに従って徐々に拡散面の面積が減少するような形状としたことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
8. 前記光学部材の反射面の基本形状を前記射出面に向かって広がる一定角度の傾斜平面とし、前記反射傘の射出面近傍の反射面形状を前記傾斜平面と反射特性が連続する曲面で構成したことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
9. 前記反射傘は、前記光源手段の中心とほぼ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から８のいずれかに記載の照明装置。
10. 前記光源手段は、直管状の閃光放電管であり、前記光学部材の反射面の形状は少なくとも前記閃光放電管の径方向の断面に関して成り立つことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の照明装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の照明装置を有し、装置本体の外表面に少なくとも前記光学部材の射出面の一部を表出させていて、前記光学部材と、前記光源手段と、前記反射傘を一体的に保持して構成され、前記装置本体内に配置された発光部ユニットとを少なくとも有することを特徴とする撮影装置。