JPH04138440A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、照明装置、特にカメラ等の閃光発光装置の光
学系に関する。

Ｃ従来技術〕 従来から夜間撮影や室内撮影、時には逆光時の撮影時の
撮影を行う場合に閃光発光装置が頻繁に使用されている
。そして照射効率又照射特性を向上させようとする提案
が例えば特開昭５５−１２９３２６号公報、特開昭５５
−６９７３３号公報、特公昭５３−８７４号公報、実開
昭６０−１７７４１０号公報等でなされている。

ところで、特開平１−２６７６ｏ１号公報では第４図に
示すように円筒状の発光管から照射される光のうち発光
管端部へ向う光を若干でも効率的に被写体側へ向けるよ
うに第４図のようにフレネルレンズで構成される集光レ
ンズ４の端部に光を全反射させる反射面Ｓ２を設けた技
術を開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述の公報はフレネルレンズの縁部方向に
向う光を反射させて若干でも効率を向上させようとして
いるが、例えば第４図のＲ４で示す光はフレネルレンズ
の壁面によって拡散されてしまう成分となり、部分的に
は集光効率が向上するとはいうものの極めて効率的な集
光能率を有しているとはいえなかった。

ところで、反射率前方に位置するフレネルレンズは発光
管から発散する光を集光させるために用いられるが従来
の一般的な反射傘を用いて光を照射する閃光発光装置に
おいては所望とする配光特性が得られるようにフレネル
レンズを決定することは極めて困難な状況にある。つま
り第４図に示す通りフレネルレンズの端部の領域は発光
管から直接向う直接光と反射傘を反射して向う反射光と
が共に通過する領域であり、又、この領域はフレネルレ
ンズに入射する角度が直接光と反射傘を反射して入射す
る反射光とで夫々異なるために、一方の光を被写体へ向
けるようにフレネルレンズを決定すると他方の光は被写
体に光を十分に導くことができない。従って所望とする
配光特性を得ることは困難で又光量損失も太き（なって
いる。

以上の問題点に鑑みて本発明は光量損失が少なく、又、
所望とする配光特性が比較的簡単に得ることのできる小
型な照明装置の提供を第１の目的とする。特に又本発明
は円筒状の放電管から発散する光のうち放電管の長手方
向へ向う光を効率的に前方へ指向させる閃光装置の光学
系の提供を第２の目的とする。

〔問題点を解決するための構成〕

そして本発明の特徴とするところは円筒状に長い放電管
からの光を前方へ照射する照明装置において、前記放電
管の前方側両サイドに前記放電管の光を入射する反射面
と反射させる反射面と射出させる射出面で構成されるプ
リズムを配置し、前記放電管の長手方向に対する前記プ
リズムの開口径をａ１前記放電管の有効アーク長をｌ、
前記プリズムの深さをｄとした時、 ａ≧１ １７３≦ｄ≦２ｌ なる条件式を満足することにある。

〔実施例〕

第１図〜第３図は本発明の第１の実施例を示す、閃光発
光装置の横断面図である。同図において、ｌは硝子、合
成樹脂等の透光性材料で形成される光学プリズム、２は
閃光を発する円筒状の閃光放電管、３は閃光放電管２の
後方にあり、閃光放電管の主に後方に射出した光束を反
射する光輝アルミ等の反射材料で作られた半円筒状の反
射面である。尚、光学プリズムｌは以下に示す部分から
構成されている。

４は閃光放電管の有効アーク部よりわずかに外側に閃光
放電管に対し垂直方向に延びる光入射面であり、５は、
入射面４で屈折した光束を臨界角以上で全反射する為の
光反射面であり、本実施例では円筒形状である後述する
様に光束はすべて臨界角以上で入射する為、ＡＩ蒸着等
の表面反射処は施していない。

６は、光学プリズム１に入射した光束の光射出面であり
、上記実施例では閃光放電管に平行な平面で形成されて
いる。

次に、上記構成における閃光放電管２を射出後の光線の
振舞いについて述べる。

閃光放電管２から放出された光束は、プリズム１の開口
部を直接通過して前方（被写体）に射出される直接光束
とプリズムに入射した後に反射して射出される屈折光束
に分離される。

まず第１図（Ａ）は閃光放電管２のほぼ中央部から発し
た光のうちの直接光の光線トレースを示したものである
。細線で示したのは閃光放電管からの直接光であり、２
点鎖線は後方に配置した反射板３による反射光を各々示
す。反射光は直接光に比べ光路長が反射する分長くなる
ため狭い範囲の照射となる。

図示の様に直接光は、発光管の有効アーク長ｌの長さと
、プリズムＩの深さｄによって照射画角を決定できる成
分であり、必要画角に応じて、プリズムの入射光面の位
置及び傾きを適宜設定すると共にプリズムの深さを最適
化することにより所定の照射角を得ることができる。例
えば深さｄを短（すれば広角、逆に長くずれば望遠型の
照射を行うことができる。

一方、第１図（Ｂ）は、閃光放電管２のほぼ中央部から
発した光のうち、屈折光の光線トレースを示したもので
ある。第１図（Ａ）同様、細線は閃光放電管からの直接
光、２点鎖線は反射板３による反射光を示す。

図示の様に、屈折光はに光入射面４で屈折後、全反射面
５に臨界角以上で入射する為全反射し、光射出面より必
要画角内の成分として射出される。

第１図（Ｂ）かられかる様に屈折光は光入射面４で一度
発光管に対して平行に近づく方向に屈折する為、同等の
大きさの反射面のみで形成した反射傘に比べ、同等の配
光を得る為奥行き方向の寸法を短くすることが可能であ
り発光部を小型化することが可能である。

更に第１図（Ｃ）に発光管の端部から発散する光線トレ
ースを示しておく。

ところでプリズムを屈折する屈折光のうち被写体に近い
領域の入射面を入射する光は第１図（Ｃ）に示す通り射
出面を射出することなく全反射されて、そして全反射面
を透過することになり光量の損失を招いているが、その
量は僅かである。そして従来のようにアルミニウム等で
蒸着された反射傘による反射が通常１０〜２０％程度の
光量損失を生じているのに対して本実施例においては全
反射を利用して光を反射させることを考慮に入れると全
体的には本実施例の方が効率よく被写体へ光を照射する
ことが可能となる。又本実施例では従来の反射傘と異な
り直接光と屈折光が、各々別の領域から射出されるので
６光の制御を行う点ても極めて有利である。

尚、第１の実施例では全反射面として円筒面を使用し、
全反射光をある所定角度内に集光する様に設定している
が、この全反射面形状は、必ずしも円筒形に限定するこ
とはなく、所定の形状たとえば平面や凹面にすることも
可能であり、この形状を最適に設定することにより、撮
影画角に対応した最適な拡散特性を得ることができる。

また更に放物面形状に近似することにより中心元素を増
加させガイドナンバーを上昇させることも可能である。

また、本発明は、反射面として全反射を利用している為
、樹脂にＡｌ蒸着した反射面又は光輝アルミで形成され
た反射面に比べ反射率が高（極めて効率良く集光させる
ことが可能である。

さらに、本発明では、閃光放電管の前側に光入射面４を
形成する為空間層を必要とするが、これはプリズムを合
成樹脂等の透光性材料で形成した場合瞬間的に高熱を発
する閃光放電管の放熱作用により材料の溶は量り等を防
止する為の放熱空間でもあり、連続発光に対しては、特
に重要な空間ともなる。

次に、有効アーク長ｐと光学プリズムの深さｄ及び光学
プリズムの開目長さａとの関係について述べる。

第１図において、有効アーク長をｌ、光学プリズムの深
さをｄ１光学プリズムの閃光放電管の長手方向の開口長
さをａで表わす。まず、有効アーク長ｐと光学プリズム
の開口長さａとの関係は開口長さａが有効アーク長ｌよ
り短いと、光学プリズムへの入射光が光入射面４だけで
なく、光反射面５から入射する成分も生じることになり
、この光反射面５より入射した成分は、拡散光として損
失又は必要照射角外の成分となる為望ましくない。

そこで、閃光放電管側の開り長さａは有効アーク長より
長くすることが必要であり、これにより、光反射面から
の入射光を防止することができる。つまり、 ａ七　ｌ　　　・・・　（Ｊ） なる条件式を満足させることが望ましい。

次にイｆ効アーク長ｌと光学プリズムの深さｄとの関係
について述べると、有効アーク長βの長さに対し光学プ
リズムの深さｄを深くすればするはと、光学プリズム１
を通過するｌ１７７４１Ｆ光を増すことがてき集光性を
向上させることができる。しかし、実際には必要以上に
大型化すると、発光光学系全体が大型化してしまうこと
、またプリズムも肉厚が増し、成形条件も難しくなるこ
と、さらに実用的な必要照射角を考慮した結果、有効ア
ーク長の２倍程度までを最大値とすることが望ましい。

一方、光学プリズムを浅くしすぎると光学プリズム自体
への光入射成分自体が減少し、集光特性を維持できない
為、広角側の撮影レンズに対応した照射角を得る為に必
要な最小光学プリズムの臭さが下限となる。実験的な検
討結果から、この光学プリズムの深さｄは有効アーク長
ｌのＡ程度は少なくとも必要である。以上のことから光
学プリズムの深さｄと有効アーク長ｌとの関係はｆ／３
≦ｄ≦２ｌ　　・・・（２） なる範囲で設定することが望ましい。

次に第２図に本発明の第２の実施例を示す。ここでも閃
光発光装置の横断面図を示し第１の実施例に比べ集光性
を高めた実施例を示す。同図において、ｌ、は硝子、合
成樹脂等の透光性材料で形成される光学プリズム、１２
は閃光を発する円筒状の閃光放電管、１３は閃光放電管
２の後方にあり、閃光放電管１２の後方に射出した光束
を反射する光輝アルミ等の反射材料で作られた半円筒状
の反射面である。

また１４．１５は本実施例において特長的なプリズムｌ
の全反射面後方に配置した反射面である。尚光学プリズ
ムｌ、は以下に示す部分から構成されている。１６は、
閃光放電管１２の有効アーク部よりわずかに外側に、閃
光放電管に対し垂直方向に延びる全反射光入射面であり
、１７．１７’　　は、全反射光入射面１６で屈折した
光束を臨界角以上で全反射する為の光反射面であり、本
実施例では円筒形となっている。１８．１８′　　は全
反射面１７．１７’　で反射した光を射出する為の光射
出面であり、本実施例では閃光放電管に平行な平面で形
成されている。

また、１９は光射出面１８．１８’　　とほぼ平行な位
置に形成されたフレネルレンズであり、主に閃光発光管
からの直接光を制御する為に正レンズのパワーが伺けら
れている。

次に上記構成における閃光放電管１２を射出後の光線の
振舞いについて述べる。

閃光放電管１２から放出した光束のうち、上記光学系を
介して前方に射出される光束は、フレネルレンズ面で制
御される直接光と、光学プリズムを介して全反射される
全反射光に分離される。

第２図（Ｂ）は閃光放電管１２のほぼ中央部から発した
光のうち、直接光の光線トレースを示したものである。

細線で示した光線が閃光発光管からの直接光でフレネル
面１９によって集光制御される成分であり、２点鎖線は
後方に配置した反射板１３による反射光で同様にフレネ
ル面１９によって集光制御される成分である。図示の様
に直接光はフレネルレンズ１９によって集光度合を制御
される成分であるから、このフレネルレンズのパワーを
変更することによって所定の配光分布を得ることができ
る。尚、本実施例では、閃光放電管の中央部だけでな（
放電管の周辺部から射出した光についても、全反射し拡
散損失しない様に各フレネル面の角度を設定しである。

一方、第２図（Ｂ）は、閃光放電管２のほぼ中央部から
発した光のうち、光学プリズムｌ、を介して全反射され
る光の光線トレースを示したものである。第２図（Ａ）
同様細線は閃光放電管１２からの直接光、２点鎖線は反
射板１３による反射光を示す。

図示の様に屈折光は、光入射面１６で屈折後、全反射面
１７．１７′　　に臨界角以上で入射する為全層射し、
光射出面より必要画角内の成分として射出される。

また第２実施例の構成では第１実施例では損失していた
光入射面１６で屈折後光射出面で全反射した成分も、反
射面１７．１７’　　を屈折後攻射面１４で再度反射し
必要画角に照射可能であり、プリズムｌ、の奥行き方向
の臭さを増すことなく被写体側の光量を増すことができ
、極めて効率の良い光学系を形成することができる。

また、第１実施例同様、直接光と全反射光を別々に制御
可能な為集光効率の良い光学系を形成することができる
。

また本実施例におけるフレネルレンズ面１９は、直接光
の中心方向に向う一部の成分しか制御する必要がない為
全体の発光面の中央領域だけに設ければよくレンズが大
型化せず、またフレネルレンズ面の各角度もそれほど急
傾斜にする必要がない為製作も容易となる。また、それ
ほど強いパワーを必要としない為フレネルレンズを球面
レンズで置き換えることも可能でありこの場合、フレネ
ルエツジ面での光量損失がなく、より効率の良い照射を
行うことができる。

また、本実施例では、光学プリズムとフレネルレンズを
一体化しているが必ずしも一体化する必要はなく、光学
プリズムを保護する光学パネルを発光部前面に設け、こ
れにフレネルレンズ面を加工する様に構成しても良い。

また、本実施例では閃光発光管後方の反射面１３と前側
に配置した反射面１４．１５を別体化しているが、必ず
しも別体化する必要はなく、一体的に形成することによ
って部品点数を減らしコストダウンが図る様に構成して
も良い。また全反射光入射面１６を本実施例では閃光発
光管に対し、垂直方向になる様に構成しているが、必ず
しもこの傾きに限定されることはなく、発光部の光射出
側で内側に傾けることにより、全反射成分を増やしたり
、また逆に外側に傾けることにより、フレネル面制御に
よる直接光成分を増やす様に形成しても良く、またこの
面形状も平面に限定されず各種曲面を用いて良い。

また上記入射面１６の形状、またより小型化を図った形
状を想定した場合、光反射面１７．１７′　　は、プリ
ズムの全反射だけでは対応できない場合があるがこの時
この面で屈折し、後方に抜けてしまう成分が生じる可能
性がある為、光反射面１７．１７′の裏面の一部に高反
射率を生じるＡｌ蒸着等の表面処理を施しても良い。ま
た光射出血１８．１８′　　も本実施例では平面として
いるが、必要に応じて、曲面、又はフレネル面として集
光効率を向１６する様に構成しても良い。

最後に第３図に本発明の第３の実施例を示す、第３図は
閃光発光装置の横断面図であり、第１実施例より更に集
光効率を高めると共に、又第２実施例より小型化を図っ
た実施例である。

同図において、２ｌは、硝子、合成樹脂等の透光性材料
で形成される光学プリズム、２２は閃光を発する円筒状
の閃光放電管、２３は閃光放電管２２の後方にあり、閃
光放電管２２の後方に射出した光束を反射する光輝アル
ミ等の反射材料で作られた反射面である。

また、２４．２５は光学プリズム内に配置され、合成樹
脂材料又は金属材料で構成されその表面にＡｊ２等の高
反射皮膜を蒸着した反射素子である。

尚、光学プリズム２Ｉは、第１、第２実施例同様以下に
示す部分から構成されている。・２６．２６′　　は閃
光放電管２２の有効アーク部より、わずかに外側に閃光
放電管に対し垂直方向に延びる光入射面であり、２７．
２７′　　は光入射面２６．２６′　　で屈折した光束
をそれぞれ反射させる光反射面である。この光反射面の
閃光放電管に近い部分２８は全反射の条件が満足されな
い領域でＡＩ２蒸着等の光反射皮膜が蒸着されている。

また、この全反射面の面形状は本実施例では２次曲面で
近似てきる形状であり、光射出面２９を射出後、はぼ被
写体の中央に向う様に設定されている。

本実施例は光学プリズムの内部に、集光の為の特殊形状
を持たせた反射部材２／Ｉ、２５を配置したものであり
、本実施例の最大の特徴は、前述した光入射面での損失
光を無くすよう光学プリズム内で直接光と反射光に完全
に分離して必要画角内に照射する様に各面形状を設定し
構成したことである。

このことによって、第２実施例に比べ反射面１４．１５
を必要としない為、光学系全体を小型化できるという利
点がある。尚本実施例では第２３図（Ｃ）に示す様に発
光管周辺から射出した光束の一部３２が光反射面で臨界
角を越えない為、閃光放電管２２の近傍にＡｌの蒸着面
を施している。

次に、第３図を用いて閃光放電管２２の中心部分を射出
後の光線の振舞いについて述べる。

閃光放電管２２から放出された光束のうち、−１−記光
学系を介して前方に射出される光束は、反射板２４．２
５を取り抜ける直接光と光学プリズムを介して照射され
る全反射光に分離される。

第３図（Ａ）は、閃光放電管２２のほぼ中央部から発し
た光のうち、直接被写体へ向う光線トレースを示したも
のである。細線で示した光線が、閃光放電管からの直接
光であり、２点鎖線は後方に配置した反射板２３による
反射光のうち、反射面２４．２５を通り抜けた成分であ
る。

図示の様に直接光は反射板２４．２５の開口（図中ｂ）
によって制御され、所定の角度成分のみがこの開口を通
過可能であり、また通過後も２次曲面で近似できる反射
面３０によって更に集光され全体として所定角度内に収
まる様に制限されている。図示の例では閃光放電管の中
心付近から出た光束が反射面３０で反射し、はぼ中心に
向う成分として射出するものを示してたものである。こ
の反射面３゜の形状は必要な照射角に応じて変更可能で
あり、必要照射角に応じてこの面を他の２次曲面又は平
面さらには凸面に変えても良いものである。

一方、第３図（Ｂ）は閃光放電管２２のほぼ中心部から
発した光のうち、光学プリズム２ｌに直接入射する成分
又は反射板２４及び２５の反射面３１で反射した後に光
学プリズム２ｌに入射する光線をトレースした図である
。第３図（Ａ）同様、細線は閃光放電管２２からの直接
光、２点鎖線は反射板２３による反射光を示す。

図示の様に閃光放電管２２のほぼ中心から射出した光束
の大多数は、直接プリズム面の入射面２６．２６′　　
から入射し、光反射面２７．２７′　　で全反射した後
光射出面より集光した状態で射出する。

また、反射面２３の反射光の一部が反射板２４及び２５
の反射面を介して光学プリズムに入射し光射出面より射
出する。

一方、第３図（Ｃ）は閃光放電管の有効アーク部の端に
近い部分から発した光の光線トレースを示す。

図示の様に急角度成分を除いた大多数の光線が反射板２
４又は２５を介して被写体に照射される。ここで、反射
面３１ア□比較的閃光放電管に近い部分で反射した光束
３２は、光学プリズムＩに入射後光反射面２７の比較的
閃光放電管に近い部分に向かい、上記形状のままでは入
射角が臨界角に満たない為、面２７で屈折し必要画角外
へ射出してしまうことになる。この為本実施例では反射
面２７の比較的閃光放電管２２に近い部分（図中斜線２
８の部分）にＡＩ蒸着を施し、必要画角外へ光が照射さ
れるのを防止すると共に、この光束を再反射し有効利用
している。

また、反射面３１の比較的閃光放電管２２から遠い部分
は反射光が光入射面２６．２６′　　に対しある程度被
写体側へ向って反射する様な面設定を施し、光学プリズ
ム２】内の反射面２７で全反射する様に構成しである。

また、図中反射板２５の反射面３０に直接入射する光線
についても大多数の光線が必要画角内に照射する様に反
射面３０を凹面状の２次曲面で形成しである。

図示の様に、閃光発光管の中心部だけでなく、周辺につ
いても極力必要画角内に収まる様に面設定を行っている
為、小型な光学系で極めて効率が良く集光が可能である
。

上記実施例で、反射板２４及び２５は反射面３０と全反
射面に導く３１面の」二部及び蒸着面に導（３１面の下
部のそれぞれ独立に形成された３種の２次曲面で近似可
能な面から成り、それぞれ面での反射光を最適に制御可
能で、全体として必要画角に対応した配光を得ることが
できる。

また、開口部は光学プリズム２ｌと同一高さに設定され
ているが必ずしも同一高さにする必要はなく反射板２４
．２５を突出、又は下げる形状としても良い。

また、直接光を制限する開口すの幅については、必要照
射角に応じて最適化すれば良く、本実施例は有効アーク
長ｌの約半分の長さに設定している。

さらに、閃光放電管２２と反射板２４．２５の開口すま
での距離の設定については、この距離が近い程、直接光
と反射光の区別が明確化することができ、離れれば離れ
る程、反射板の効果が弱（なる。上記実施例はこの中間
の領域を利用したものであり、光反射面での全反射光の
発生を防止すると共に、この反射面形状の特異性を利用
して最適な配光が得られる様に構成したものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、円筒状の閃光放電管の長手方向の
有効アーク部の近傍より外側に光入射面、全反射面、光
射出面よりなるプリズム部を構成することにより、 １、閃光発光装置の奥行き方向の寸法を長くせず、閃光
放電管からの発光を集光制御することができる。

２、反射の形態が、樹脂材料へのＡＡ蒸着又は光輝アル
ミ等に依らずプリズムの全反射を利用している為、光量
損失が少ない。

３、閃光放電管中の各発光点の直接光と、プリズム反射
光の発光制御部が分離され射出面での同一面制御を必要
としない為、各成分を最適化して集光制御しやす（、ま
た設計自由度も大きい。

４、閃光放電管の前面部に空気層を形成することにより
放熱性が良く連続発光又は高圧発光に対応しやすい。

５、射出面全反射光の再利用により、従来奥行きの深い
光学系でしか処理できない光量を薄型のまま必要画角内
に照射することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関する閃光発光装置の第１の実施例を
示す光学断面図、 第２図は本発明に関する閃光発光装置の第２の実施例を
示す光学断面図、 第３図は本発明に関する閃光発光装置の第３の実施例を
示す光学断面図、 第４図は従来の閃光発光装置を示す図、第５図は従来の
閃光発光装置を示す図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状に長い放電管からの発散光を前方へ照射す
   る照明装置に於いて、前記放電管の前方側両サイドに前
   記放電管の光を入射させ反射させ、前方へ射出させるプ
   リズムを配置し、前記放電管の長手方向に対する前記プ
   リズムの開口径をａ）前記放電管の有効アーク長をｌ、
   前記プリズムの深さをｄとした時、 ａ≧ｌ ｌ／３≦ｄ≦２ｌ なる条件式を満足することを特徴とする照明装置。
2. （２）前記プリズムの反射面後方に前記プリズムに入射
   し前記射出面で全反射し前記反射面を透過する光を前方
   へ反射する反射部材を設けたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の照明装置。
3. （３）前記放電管の前方にフレネルレンズを配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の照明装置。
4. （４）前記放電管の前方で、前記プリズムの前記入射面
   との間に前方へ向う一部の光を前記入射面へ反射させる
   反射部材を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の照明装置。