JP5224880B2 - 照明装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置及び撮像装置に関する。

光源である発光放電管から射出される光を反射傘などの光学部材を介して射出する閃光発光装置（照明装置）は従来から知られており、デジタルカメラなどの撮像装置の小型化に伴って、閃光発光装置には小型化と配光特性の維持の両立が益々要求されている。

これに対して、特許文献１は、光源より後方を光源の中心を焦点とする楕円反射面、光源より前方を光源の中心と同心円の円筒反射面を有する反射傘と、射出部近傍に屈折率変化を持たせて開口部を狭めた導光部材と、を有する閃光発光装置を開示している。また、特許文献２は、円筒曲面の一部からなる対向した一対の第１の反射面と、第１の反射面に連続し光源を収納させガラス管の中心部を曲率半径の中心とする円筒状の第２の反射面と、を有して開口部を狭めた閃光発光装置を開示している。
特許第３５４４０６６号明細書 特開２００４−２１２９２６号公報

従来の閃光発光装置は発光放電管のガラス管の屈折の影響を考慮しない場合には所期の配光特性を得られるが、実際には、ガラス管の屈折の影響により配光特性が悪化することが判明した。特に、開口幅を極端に狭めた閃光発光装置においては、反射傘で反射した後ガラス管の内部に再入射する成分が多く、この影響が無視できなくなっている。この現象は、ガラス管による屈折や全反射に起因するもので、反射傘内部で反射が繰り返されて効率が低下したり、光学作用により配光ムラが生じたりするなどの問題を招く。

以下、図１８及び図１９を参照して、かかる問題の詳細について説明する。図１８及び図１９において、１０１は光源の中心Ｏよりも後方に楕円反射面を、光源の中心よりも前側に光源の中心Ｏと同心円の反射面を有する反射傘、１０２は発光放電管（光源）である。この閃光発光装置においては、発光放電管１０２に対して反射傘１０１が極めて小さく、光源の中心Ｏから射出して反射傘１０１において反射された殆ど全ての光線が発光放電管１０２に再入射する。発光放電管１０２は、中空円筒形状のガラス管１０３で覆われ、１０３ａはガラス管１０３の外面であり、１０３ｂはガラス管１０３の内面である。

図１８は、発光放電管１０２のガラス管１０３の屈折の影響を無視した光線追跡図であり、発光放電管１０２のガラス管１０３の外面１０３ａと内面１０３ｂを２点鎖線で示している。光源の中心Ｏから後方の反射傘１０１に向かって射出した光線は、光源の中心Ｏが楕円の焦点に配置されているため、楕円の別の焦点である点Ｐに集光する。図１８に示すように、光源の中心Ｏから後方に向かった光線は、反射傘１０１の開口部近傍で集光点（点Ｐ）を形成するため、一見効率良く均一に集光できているように見える。

しかし実際には、ガラス管１０３の屈折の影響があるために理想的な集光ができない。即ち、図１９に示すように、光源の中心Ｏから楕円反射面に向かって射出した光線のうち光軸に対する角度が比較的小さい成分は発光放電管１０２のガラス管１０３の作用によって、開口部近くではなく開口部付近よりも遠く離れた点Ｑで集光する。この結果、光源の中心Ｏから射出する光線は想定より狭い照射角度範囲の配光分布になってしまう。また、図示のように、ガラス管１０３の内面１０３ｂで全反射した光線は、想定よりも広い角度に変換されて射出し、有効に利用できない場合も多い。このような現象は、発光放電管１０２に対して反射傘１０１が小さい場合に顕著となる。

本発明は、小型化が可能で配光特性に優れた照明装置及び撮像装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての照明装置は、中空円筒形状のガラス管で覆われた発光放電管からなる光源と、前記中空円筒形状の中心線に平行に延び、前記光源からの光を反射する反射部材と、を有し、前記中空円筒形状の前記中心線に垂直な平面と前記光源の前記中空円筒形状の前記中心線とが交わる点を前記光源の中心と定義すると、前記反射部材は、前記光源の中心から前記反射部材に向かって射出される光線が光軸となす射出角度の絶対値が第１の角度以上９０度以下の範囲において前記光源からの光を反射する第１反射部を有する照明装置であって、前記第１反射部の反射面は、前記射出角度が大きくなればなるほど前記光源の中心から前記第１反射部に向かって射出される光線が前記第１反射部において反射されることによって形成される反射光が前記光源の中心から離れた位置で前記光軸と交差するような曲率を有し、前記ガラス管は、前記反射光が前記ガラス管の内部に入射して屈折して射出する結果、当該反射光の前記光軸と交差する角度が、前記ガラス管の内部に入射して屈折する前の当該反射光に平行な直線と前記光軸とが交差する角度よりも小さくなるように配置され、前記第１の角度は、前記平面において、前記光源の中心から射出される光線が前記第１反射部において反射されることによって形成される反射光が前記光源の中心を通る角度であることを特徴とする。本発明の別の側面としての撮像装置は、上述の照明装置を有する。

本発明によれば、小型化が可能で配光特性に優れた照明装置及び撮像装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

図１、図２、図４〜図７は、実施例１の閃光発光装置（照明装置）の縦断面図、図８は、実施例１の閃光発光装置の分解斜視図、図９は、実施例１の閃光発光装置を搭載したコンパクトデジタルカメラ（撮像装置）１０の斜視図である。また、図１、図２、図４〜図７には、光源の中心Ｏから射出した代表光線の光線追跡も合わせて示している。

図９に示すカメラ１０において、１１はカメラ本体、１２はカメラ本体１１の前面ほぼ中央に設けられた撮影レンズ鏡筒である。１３はレリーズボタン、１４はカメラの各種モードを切り替えるための操作ボタン、１５は外光の明るさを測定する測光装置の覗き窓、１６はファインダーの覗き窓である。２０ａはカメラ本体１１の正面向かって右上に配置された閃光発光装置である。なお、閃光発光装置２０ａが搭載されるカメラ１０は図９に示すカメラに限られず、他のカメラ（一眼レフカメラやビデオカメラ等）でもよい。

図１〜図８に示すように、閃光発光装置２０ａは、発光放電管（キセノン管）２１と、反射傘（反射部材）２５ａと、光学部材（パネル）２９と、を有する。閃光発光装置２０ａは、図１〜図７に示す光軸Ｌに関して上下対称な形状を有する。

発光放電管２１は、円筒直管形状を有し、中空円筒形状のガラス管２２で覆われた光源である。ガラス管２２は、外面２２ａと内面２２ｂを有する。図１〜図７における光源の中心Ｏは、発光放電管２１の円筒形状の中心線（図８に示すＣＬ）がそれと垂直な平面（図１〜図７に示す紙面）で交わる点として定義される。カメラ１０において実用的な発光放電管２１の内径（内側の直径）が０．６ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

反射傘２５ａは発光放電管２１から射出した光束のうち光軸方向の後方及び上下方向に向かう成分を前方（照明対象側）に反射させる反射部材である。反射傘２５ａは、図８に示すように、円筒形状の中心線ＣＬに平行に延びている。反射傘２５ａは、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又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。図１〜図７において、光源の中心Ｏの右側が前側（照明対象側）であり、光源の中心Ｏの左側が後側である。

反射傘２５ａは、本実施例では、後述するように、楕円面と円筒面とを有している。しかし、本発明の反射傘２５ａは、かかる形状に限定されない。即ち、反射傘は、発光放電管２１の中心線ＣＬに平行に延び、発光放電管２１からの光を反射する。そして、反射傘は、光源の中心Ｏから反射傘に向かって射出される光線が光軸となす射出角度の絶対値が後述するα（第１の角度）以上９０度以下の範囲において光源からの光を反射する第１反射部を有する。第１反射部の反射面は、射出角度が大きくなればなるほど光源の中心Ｏから第１反射部に向かって射出される光線が第１反射部において反射されることによって形成される反射光が光源の中心Ｏから離れた位置で光軸と交差するような曲率を有する。また、ガラス管２２は、反射光がガラス管２２の内部に入射して屈折して射出する結果、光軸と交差する角度が小さくなるように配置されれば足りる。この結果、第１反射部は楕円に類似した曲面や非球面であってもよい。

光学部材２９は、反射傘２５ａの射出部の前方に配置され、透明体で形成されたパネルである。光学部材２９は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透過率の高い光学用有機高分子材料から構成される。

カメラ１０の動作モードとして「ストロボオートモード」を備えている。ストロボオートモードに設定されるとレリーズボタン１３がユーザーによって押された後に、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やＣＣＤ等の撮像素子の感度とに応じて閃光発光装置２０ａを発光させるか否かを不図示のＣＰＵが判断する。ＣＰＵが撮影状況下において「閃光発光装置を発光させる」と判断した場合、ＣＰＵは発光信号を出力し、不図示の発光制御回路から不図示のトリガーリード線を介して発光放電管２１を発光させる。発光放電管２１から射出した光束のうち後方及び上下方向に射出された光束は反射傘２５ａで反射し、また、前方に射出した光束は直接光学部材２９に入射して所定の配光特性に変換された後、被写体側に照射される。

図１、図２、図４〜図７は、閃光発光装置２０ａの発光放電管２１の径方向における同一縦断面を示している。以下、光源の中心Ｏから射出した光束が発光放電管２１のガラス管の有無によってどのような影響を受けているかを説明する。図１、図２、図４〜図７は、光源の中心Ｏから射出した光束を角度に応じて３種の領域に分け、図１、図４、図６はガラス管２２の屈折の影響を考慮しない光線追跡の状態を示している。図２、図５、図７はガラス管２２の屈折の影響を考慮した光線追跡の状態を示している。

反射傘２５ａは、光源の中心Ｏより後側の楕円反射面を有する第１反射部２６ａと、光源の中心Ｏより前側に配置され、光源の中心Ｏと同心円の一部からなる反射面を有する第２反射部２７ａと、を有する。

第１反射部２６ａは、図１に示す紙面（平面）において、長軸が反射部材２５ａの光軸方向に一致した楕円の一部からなる反射面を有する。第１反射部２６ａが広がる角度範囲を絶対値で表すと、光源の中心Ｏから見て０度以上９０度以下である。図１に示す紙面（平面）において、第１反射部２６ａの反射面に近い楕円の焦点（第１焦点）Ｆ１は、光源の中心Ｏよりもガラス管２２の内面２２ｂが光軸Ｌと交わる点Ｋに近く、楕円の焦点Ｆ１は光源の中心Ｏから大きくずれている。楕円の焦点Ｆ１はガラス管２２の内面２２ｂが光軸と交わる点Ｋの近傍に存在することが好ましい。焦点Ｆ１はガラス管２２の内面２２ｂが光軸Ｌと交わる点Ｋと光源の中心Ｏの間に配置されることが必要である。

図３は、第１反射部２６ａの形状を説明する平面図である。図３において、Ｕは楕円Ｅの中心である。焦点Ｆ１は、光源の中心Ｏに関して楕円の中心Ｕとは反対側にある。楕円Ｅは、楕円率ＥＣが０．３以上０．８以下に設定され、離心率ＥＣＣで定義すれば０．５以上０．９５以下に設定されている。これらの上限を上回っても下回っても上述した第１反射部の作用とガラス管の配置の効果を満足しにくくなる。また、楕円の式を数式１で表せば、本実施例の楕円Ｅは、長軸ａが２．４ｍｍ、短軸ｂが１．４ｍｍである。

従って、次式が成立する。

第２反射部２７ａは、第１反射部２６ａに結合されて前記反射部材の開口幅を狭める。第２反射部２７ａが広がる角度範囲を絶対値で表すと、光源の中心Ｏから見て９０度以上１３５度以下である。なお、第２反射部２７ａの反射面は光源の中心と完全な同心円でなくてもよく若干ずれていてもよく、本実施例で「同心円」とはかかる若干のずれを許容する趣旨である。このため、光源の中心Ｏから射出した光束はガラス管２２の屈折の影響を受けずに再度光源の中心に戻る。

図１及び図２は、光源の中心Ｏから第１反射部２６ａに向かって射出した光線が光軸Ｌとのなす射出角度が比較的大きなα〜β（第１の角度以上第２の角度以下）の角度範囲の光線追跡図である。αは、図１及び図２に示す紙面（平面）において、光源の中心Ｏから第１反射部２６ａに向かって射出される光線が第１反射部２６ａにおいて反射されることによって形成された反射光が光源の中心Ｏを通る角度（第１の角度）である。βは、前記紙面（平面）において、第１反射部２６ａで反射された光線がガラス管２２の内面２２ｂに接する角度である。βは９０度よりも小さい角度（第２の角度）である。すなわち、α〜βの角度範囲とは、第１の角度以上９０度以下の範囲のことをさす。この角度範囲において、図１に示すように、ガラス管２２の屈折の影響がないと仮定した場合、光源の中心Ｏから射出する時に光軸Ｌとのなす角度が大きくなる（αからβに変化する）に従って光源の中心Ｏより前側で光軸Ｌと交わる。即ち、楕円は、射出角度が大きくなればなるほど光源の中心Ｏから射出される光線が第１反射部２６ａにおいて反射されることによって形成される反射光が光源の中心Ｏからより離れた位置で光軸Ｌと交差するような曲率を有する。第１反射部２６ａで反射した後に光軸Ｌと交わる点をＰとすると、射出角度が大きくなるにつれて点Ｐが前側に移動するように第１反射部２６ａの形状が決定されている。また、第１反射部２６ａで反射された後の光線はほぼ同一の角度で光軸Ｌと交差するように規制されている。

一方、図２に示すように、ガラス管２２の屈折の影響を考慮した場合、第１反射部２６ａの楕円の形状と光源の中心Ｏの位置を制御することによって、光源の中心Ｏから射出した光束をある一定の角度範囲に、かつ、均一な分布に変換することができる。

図２に示すように、第１反射部２６ａで反射され、発光放電管２１の内面２２ｂ内に再度進入した光線は、ガラス管２２の中心部付近を通った場合には、ガラス管２２の屈折による影響は少なく大きな角度変化は起こらない。しかし、光源の中心Ｏから離れた位置を通り抜けた成分は、ガラス管２２による屈折の効果が大きく、光源の中心Ｏから離れれば離れるほど光軸Ｌとなす角度が小さくなるように変化する。図２において、光源の中心Ｏ付近を通った光束のガラス管２２で屈折した後の角度をγ、光源の中心Ｏから最も離れた位置を通過した角度をδとして示す。射出角度が大きくなるにつれてγからδに変化する。また、この変化は連続的であり、この結果として、ある所定の角度範囲内で、均一な分布を持った光束に変換することができる。

図１及び図２のガラス管２２を通り抜けた後の光線追跡から明らかなように、ガラス管２２の屈折を利用して射出光束をある角度範囲内に効率よく収めている。このように、光源の中心Ｏから射出し再度光源の内面２２ｂ内に入射した光線は、ガラス管２２内の周辺部を通過させることによってガラス管２２の屈折を利用して集光することができる。このように、ガラス管２２の中心部から外すことでガラス管２２による屈折の効果を得ることができ、配光特性を維持することができる。また、この変化を光源の中心Ｏを通る成分から、ガラス管２２の周辺部を通る成分まで連続的に変化させることで、均一な配光を持った光束に変換させることが可能になる。光源の中心Ｏから射出した光束のうち光軸Ｌに対して大きな角度成分を持った光線を、開口部が狭い反射傘から効率良く導くことは困難であるが、上記特性を利用することで少ない反射回数で効率良く射出させることができる。また、照射角度範囲も正確に制御することができ、少ないスペースで効率良く集光制御することが可能である。

次に、図４及び図５を参照して、光源の中心Ｏから射出した光線が光軸Ｌとなす角度の絶対値が０度以上α（第１の角度）以下の場合について説明する。図４及び図５に示すように、この角度範囲では、ガラス管２２の屈折の影響は少なく光源の中心Ｏから射出した光線は、第１反射部２６ａで反射した後、光源の中心Ｏでほぼ集光して所定の角度範囲にほぼ均一に分布する光束に変換される。このように、光軸Ｌに対する角度が小さい成分に関しては、集光点を持たせるような反射をさせる形状とすることで、所定範囲に均一な配光特性を持たせた光束に変換させることができ、小型化を図ることができる。

次に、図６及び図７を参照して、光源の中心Ｏから射出した光線が光軸Ｌとなす角度がβ以上９０度以下（第２の角度以上９０度以下）の場合について説明する。図６及び図７に示すように、この角度範囲の成分に関してはガラス管の屈折による影響が極めて大きい。図６に示すように、ガラス管２２の屈折の影響がないと仮定した場合には図１と同様に、光源の中心Ｏから射出する時に光軸Ｌとのなす角度が大きくなるに従って、光源の中心Ｏより前側で光軸Ｌと交わるように反射する。また、反射後の光束がほぼ同一の角度になっている。一方、図７に示すように、ガラス管２２の屈折の影響を考慮すると、光源の中心Ｏから射出した光束は第１反射部２６ａで反射した後、ガラス管２２に入射するもののガラス管２２の内面２２ｂで全反射し、内面２２ｂよりも内部には再入射しない。また、このように光源の中心Ｏから射出した光線は、ガラス管２２の内面２２ｂでの全反射や第２反射部２７ａでの反射を介した後、ある一定の分布を持って射出する。この場合のガラス管２２の内面２２ｂでの全反射は、光源の射出位置によってばらつきが大きい成分であり、完全に集光作用を規制しにくい成分であるが、上記構成により、角度範囲をある程度規制することができる。

従来の反射傘は、発光放電管に対して反射傘が大きいため、ガラス管に再入射する成分とガラス管に再入射しない成分とで大きな特性の変化が生じ、配光ムラになる可能性が高かった。特に、発光放電管の内面で全反射する成分は大きく特性が変化して本来向かうべき角度成分が欠落する結果、配光ムラになることが多かった。これに対して、実施例１は、光源の中心Ｏから射出される光線を射出角度に応じて３つの領域に分け、各領域で配光分布がほぼ同じ角度範囲となるように反射傘２５ａの形状を制御し、ガラス管２２による配光ムラを抑えている。このように、実施例１によれば、狭い開口部から効率良く光束を射出できるために小型化を図れるばかりでなく、配光特性を改善することができる。

本実施例では、光軸中心に上下対称形状の反射傘を形成した場合を示したが、必ずしも上下対称形状でなくても良く、上下非対称形状とし、上下で配光特性を異なるように構成しても良い。

次に、図１０〜図１３を参照して、実施例２の閃光発光装置（照明装置）２０ｂについて説明する。図１０〜図１２は、閃光発光装置２０ｂの縦断面図、図１３は閃光発光装置２０ｂの分解斜視図であり、図１０〜図１２は、光源の中心Ｏから射出した代表光線の光線追跡も合わせて示している。閃光発光装置２０ｂは、図１０に示す光軸Ｌに関して対称な形状を有する。閃光発光装置２０ｂは反射傘（反射部材）２５ｂを有する点で、反射傘２５ａを有する閃光発光装置２０ａとは異なる。より具体的には、反射傘２５ｂは、反射傘２５ａの構成要素に第３反射部２８を付加している点が異なっている。反射傘２５ｂは発光放電管２１から射出した光束のうち光軸方向の後方及び上下方向に向かう成分を前方に反射させ、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又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。反射傘２５ｂは、図１３に示すように、円筒形状の中心線ＣＬに平行に延びている。

第３反射部２８は、第２反射部２７ａに結合されて反射傘２５ｂの開口幅を広げる方向に傾斜した平面状の反射面（テーパ面）を有する。第３反射部２８は、第２反射部２７ａの前側に配置されている。

第２反射部２７ａと第３反射部２８との間の境界部の幅（図１０に示す基端２８ａ−２８ａのＹ方向の距離）は、発光放電管２１の内面２２ｂの径（内径）よりも大きく外面２２ａの径（外径）よりも小さい。なお、Ｙ方向は光源方向（Ｘ方向）に垂直な方向である。また、第３反射部２８が規定する反射傘２５ｂの開口幅（図１０に示す第３反射部２８の末端２８ｂ−２８ｂのＹ方向の距離）は、発光放電管２１の外面２２ａの径（外径）以上である。

反射傘２５ｂの作用は、反射傘２５ａの作用に加えて、第３反射部２８が配光特性を向上している。第３反射部２８の反射面の長さは短いものの光軸Ｌに対する角度の大きな光成分を選択的に反射させることができるので、反射光の射出角度を光軸に対して小さな角度に変換することができる。この効果は反射傘２５ｂの角度設定によって異なり、角度設定を光軸Ｌに対して大きな角度にとることにより、１回の反射で大きな角度変化を行わせることができる反面、反射する光束が減ると共に射出部の形状が大きくなる傾向がある。また、第３反射部２８の角度設定を光軸Ｌに対し小さな角度にとって同一の効果を持たせようとすると、反射回数が増え効率が低下してしまい、全長も長くなってしまう傾向にある。そこで、本実施例では、第３反射部２８の反射面が光軸Ｌと平行な線となす角度を約１５度で最適化し、配光特性を均一に保ったまま照射角度範囲を狭め、光学系の全長も短くしている。第３反射部２８の反射面の光軸Ｌとなす角度は、反射面を有効に使うために２５度以下であることが望ましい。また、光学系の全長や反射回数が増加することなどを考慮すると、光軸となす角度は５度以上であることが望ましい。結局、光軸となす角度は５度以上２５度以下となる。

実施例１では、均一な角度分布を持ったままある一定の角度範囲に照射角度範囲を狭めている。しかし、ガラス管２２による屈折や全反射による作用を利用しているため、全体の照射角度を変化させる自由度はあまりなく、効率を考えるとある一定の角度範囲までしか照射角度を狭めることができなかった。これに対して、実施例２は、第３反射部２８を追加することによって、小型化を維持したまま照射角度範囲を効率良く狭めている。第３反射部２８は、反射傘２５ｂと一体的に形成できるため、別部材追加によるコストアップがなく、また、光学系としての特性も得やすいことから、照射角度の最適化手法として極めて有効である。

次に、図１４〜図１７を参照して、実施例３の閃光発光装置（照明装置）２０ｃについて説明する。図１４〜図１７は、閃光発光装置２０ｃの縦断面図であり、光源の中心Ｏから射出した代表光線の光線追跡も合わせて示している。図１４〜図１７は、光源の中心Ｏから射出した光束を角度に応じて２種の領域に分け、図１４及び図１６はガラス管２２の屈折の影響がないと仮定した状態、図１５及び図１７はガラス管２２の屈折の影響を考慮した状態をそれぞれ示している。閃光発光装置２０ｃは、図１４に示す光軸Ｌに関して対称な形状を有し、発光放電管（キセノン管）２１と、反射傘（反射部材）２５ｃと、光学部材（パネル）２９と、を有する。本実施例３は、反射傘２５ｃの形状を簡素化して発光放電管２１の中心位置より後方の形状のみを明確に示している。

反射傘２５ｃは、発光放電管２１から射出した光束のうち光軸方向の後方及び上下方向に向かう成分を前方に反射させ、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又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。反射傘２５ｃは、円筒形状の中心線ＣＬに平行に延びている。

反射傘２５ｃは、光源の中心Ｏより後方に配置され、非球面の反射面を有する第１反射部２６ｃと、第１反射部２６ｃより後側の円弧形状の反射面を有する第２反射部２７ｃと、を有する。第２反射部２７ｃは光源の中心Ｏより後側に配置される。このように、本実施例では、第１反射部２６ｃの内部に第１反射部２６ｃに連続して第２反射部２７ｃが設けられて第２反射部２７ｃは光軸Ｌを交差する。第２反射部２７ｃは、図１４に示す紙面（平面）において光源の中心Ｏと同心円の反射面を有する。また、図１４に示す紙面（平面）において、第１反射部２６ｃと第２反射部２７ｃとの間の境界部と光源の中心Ｏを結ぶ線と前記光軸とのなす角度の絶対値はα（第１の角度）である。実施例３は角度αを４０°に設定している。

まず、図１４に示すように、ガラス管２２の屈折の影響がないと仮定した場合、光源の中心Ｏから射出した光線が光軸Ｌとなす射出角度の絶対値がα以上９０度以下の範囲を考える。この範囲は、第１反射部２６ｃによってカバーされる範囲である。すると、第１反射部２６ｃは、射出角度が大きくなればなるほど光源の中心Ｏから射出される光線が第１反射部２６ｃにおいて反射されることによって形成される反射光が光源の中心Ｏからより離れて光軸Ｌと交差するような曲率を有する。また、第１反射部２６ｃは、射出角度がα以上の領域をガラス管２２の屈折の影響がない状態で反射後に光軸Ｌとなす角度が全てα（＝４０°）となるように反射面の形状を規制している。

一方、図１５に示すように、ガラス管２２の存在を考慮した場合、第１反射部２６ｃの形状と光源の中心Ｏの位置を制御することによって光源の中心Ｏから射出した光束をある一定の角度範囲に均一に分布させることができる。即ち、図１５に示すように、第１反射部２６ｃによって、ガラス管２２の内面２２ｂ内に再度進入した光束は、ガラス管２２の中心部付近を通った場合には、ガラス管の屈折による大きな角度変化は起こらない。しかし、光源の中心Ｏから離れた位置を通り抜ける成分はガラス管２２による屈折の効果が大きく、光源の中心Ｏから離れれば離れるほどガラス管２２を通り抜けた後の光束が光軸Ｌとなす角度が小さくなるように変化する。この変化は連続的であり、この結果として、ある所定の角度範囲内で、均一な分布を持った光束に変換可能である。また、これらの角度成分より大きな角度成分は、ガラス管２２の内面２２ｂで全反射してある程度均一な角度成分の光束となって射出面から射出する。図１４及び図１５に示すように、ガラス管２２を通り抜けた後の光束は、ガラス管２２の屈折の影響を考慮してもある角度範囲内に効率良く変換できている。

このように、光源の中心Ｏから射出し再度ガラス管２２の内面２２ｂよりも内側に入射した光束がガラス管２２の周辺部を通過するように制御することによってガラス管２２を利用して集光制御を行うことができる。また、この変化を光源の中心Ｏを通る成分から、ガラス管の周辺部を通る成分まで連続的に変化させることで、均一な配光を持った光束に変換させることが可能になる。特に、図１５に示すように、光源の中心Ｏから射出した光束のうち光軸Ｌに対して大きな角度成分を持った光束に対しても上記特性を利用することによって少ない反射回数で効率良く射出させることが可能になる。また、照射角度範囲も正確に制御することが可能になり、少ないスペースで効率良く集光制御することが可能である。

次に、図１６及び図１７を参照して、光源の中心Ｏから射出した光線が光軸Ｌとなす射出角度の絶対値が０度以上α以下の範囲を考える。この範囲は、第２反射部２７ｃによって覆われる範囲である。第２反射部２７ｃは光源の中心Ｏを中心とする円筒面で構成されているため、光源の中心Ｏから射出した光束はガラス管２２の屈折の影響を受けずに第２反射部２７ｃで反射した後、光源の中心Ｏでほぼ集光し所定の角度範囲にほぼ均一に分布する光束に変換される。このように、光軸Ｌに対する角度が小さい成分に関しては、集光点を持たせるような反射をさせる形状とすることで、所定範囲に均一な配光特性を持たせた光束に変換させることができ、小型化を図ることができる。

このように、実施例３の反射傘２５ｃは、後方の領域を光源の中心Ｏを中心とする円筒反射面を有する第２反射部２７ｃと、反射後の光束角度が一定となるような非球面の反射面を有する第１反射部２６ｃとを有する。これにより、ある所定角度範囲に対して均一な配光分布を得られる光束に変換させることができる。また、それぞれの領域で配光分布がほぼ同じ角度範囲となるように各部の形状を規制しているため、この合成された全体の配光分布もガラス管の屈折の影響を受けにくく配光ムラは生じにくい。

以上、実施例１〜３によれば、狭い開口部から効率良く光束を射出して配光分布を制御し、同時に、小型化に適した閃光発光装置を提供することができる。

本発明の実施例１の閃光発光装置（照明装置）のガラス管を考慮しない光線追跡を含む縦断面図である。 本発明の実施例１の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む縦断面図である。 図２に示す第１反射部の形状を説明する平面図である。 本発明の実施例１の閃光発光装置のガラス管を考慮しない光線追跡を含む他の縦断面図である。 本発明の実施例１の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む他の縦断面図である。 本発明の実施例１の閃光発光装置のガラス管を考慮しない光線追跡を含む他の縦断面図である。 本発明の実施例１の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む他の縦断面図である。 本発明の実施例１の閃光発光装置の分解斜視図である。 図８に示す閃光発光装置を搭載したカメラ（撮像装置）の斜視図である。 本発明の実施例２の閃光発光装置（照明装置）のガラス管を考慮した光線追跡を含む縦断面図である。 本発明の実施例２の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む他の縦断面図である。 本発明の実施例２の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む他の縦断面図である。 本発明の実施例２の閃光発光装置の分解斜視図である。 本発明の実施例３の閃光発光装置（照明装置）のガラス管を考慮しない光線追跡を含む縦断面図である。 本発明の実施例３の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む縦断面図である。 本発明の実施例３の閃光発光装置のガラス管を考慮しない光線追跡を含む他の縦断面図である。 本発明の実施例３の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む他の縦断面図である。 従来の閃光発光装置のガラス管を考慮しない光線追跡を含む縦断面図である。 従来の閃光発光装置のガラス管を考慮した光線追跡を含む縦断面図である。

符号の説明

１０ カメラ（撮像装置）
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 閃光発光装置（照明装置）
２１ 発光放電管
２２ ガラス管
２２ａ ガラス管の外面
２２ｂ ガラス管の内面
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ 反射傘（反射部材）
２６ａ、２６ｃ 第１反射部
２７ａ、２７ｃ 第２反射部
２８ 第３反射部

Claims (10)

1. 中空円筒形状のガラス管で覆われた発光放電管からなる光源と、
   前記中空円筒形状の中心線に平行に延び、前記光源からの光を反射する反射部材と、
   を有し、
   前記中空円筒形状の前記中心線に垂直な平面と前記光源の前記中空円筒形状の前記中心線とが交わる点を前記光源の中心と定義すると、前記反射部材は、前記光源の中心から前記反射部材に向かって射出される光線が光軸となす射出角度の絶対値が第１の角度以上９０度以下の範囲において前記光源からの光を反射する第１反射部を有する照明装置であって、
   前記第１反射部の反射面は、前記射出角度が大きくなればなるほど前記光源の中心から前記第１反射部に向かって射出される光線が前記第１反射部において反射されることによって形成される反射光が前記光源の中心から離れた位置で前記光軸と交差するような曲率を有し、
   前記ガラス管は、前記反射光が前記ガラス管の内部に入射して屈折して射出する結果、当該反射光の前記光軸と交差する角度が、前記ガラス管の内部に入射して屈折する前の当該反射光に平行な直線と前記光軸とが交差する角度よりも小さくなるように配置され、前記第１の角度は、前記平面において、前記光源の中心から射出される光線が前記第１反射部において反射されることによって形成される反射光が前記光源の中心を通る角度であることを特徴とする照明装置。
2. 前記第１反射部は、前記平面において長軸が前記光軸に一致した楕円の一部からなる反射面を有し、
   前記楕円は離心率が０．５以上０．９５以下であり、
   前記平面において、前記光源の中心に関して前記楕円の中心とは反対側にある前記楕円の焦点を第１焦点とすると、
   前記平面において、前記楕円の前記第１焦点は前記ガラス管の内面が光軸と交わる点と光源の中心の間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記楕円は、前記平面において、前記光源の前記中心から射出される光線が前記光軸となす射出角度の絶対値が第２の角度以上９０度以下の範囲内で、前記反射光が前記光軸と一定の角度で交差するような曲率を有し、
   前記第２の角度は、前記平面において、前記第１反射部で反射された光線が前記ガラス管の内面に接する角度であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
4. 前記反射部材は、前記第１反射部に結合されて前記反射部材の開口幅を狭める第２反射部を更に有し、
   前記第２反射部は、前記平面において、前記光源の中心と同心円の一部からなる反射面を有することを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記反射部材は、前記第２反射部に結合されて前記反射部材の開口幅を広げる方向に傾斜した平面状の反射面を有する第３反射部を更に有することを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記平面において、前記第２反射部と前記第３反射部との間の境界部の幅は、前記ガラス管の内面の径よりも大きく外面の径よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の照明装置。
7. 前記平面において、前記第３反射部の前記反射面が前記光軸に平行な方向となす角度は５度以上２５度以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の照明装置。
8. 前記反射部材は、前記第１反射部の内部に前記第１反射部と連続して設けられて前記光軸を交差し、前記平面において前記光源の中心と同心円の反射面を有する第２反射部を更に有し、
   前記平面において前記第１反射部と前記第２反射部との間の境界部と前記光源の中心を結ぶ線が前記光軸となす角度の絶対値は前記第１の角度であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
9. 前記第１反射部が反射した光は前記ガラス管による屈折の影響がないと仮定すると一定の角度で前記光軸と交差することを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の照明装置を有することを特徴とする撮像装置。