JPH04147118A - 閃光発光装置 - 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） 本発明は閃光発光装置に関し、特に閃光放電管から発し
た光束を光学プリズムの全反射を利用して被写体側へ投
光するようにした、照射角可変の小型で高効率の閃光発
光装置に関するものである。

（従来の技＃Ｉ） 従来から夜間撮影や室内撮影、時には逆光時の撮影を行
なう場合に閃光発光装置が頻繁に使用されている。そし
てこれらの閃光発光装置の照射効率を若干でも向上させ
ようとする技術が特公昭５３−８７４号公報、実開昭６
０−１７７４１０号公報等で提案されている。

一方、各種の用途に応じて照射角を変化させるようにし
た閃光発光装置が特開昭５５−１２９３２６号公報、特
開昭５５−６７７３３号公報、特開昭５９−３３４３５
号公報等で提案されている。

特開昭５５−１２９３２６号公報は、対物形状の反射鏡
と放電管との間隔を変えて照射角を変化させる技術を、
特開昭５５−［１７７３３号公報は発光部の前方に設け
た集光レンズを光源の光軸に対してずらすようにして照
射方向を変化させる技術を、更に特開昭５９−３３４３
５号公報は反射傘を複数に分割しである反射傘て被写体
へ直接光を照明する一方で間接照明を行なう場合には他
の反射傘を旋回させて照射角を変化させるようにしてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来例の閃光発光装置の閃光放電管近傍は、第９図
、第１０図に示すように光学系全体に対する発光源９１
の大きさか十分小さい場合に特に有効であった。

第９図、第１０図はこの様子を示すもので、閃光発光装
置の縦断面、即ち細い円筒状の閃光放電管９１の円形の
断面に対する光束の照射の光路を図示している。発光源
の大きさが十分小さい場合には、閃光放電管と光学プリ
ズム９２の相対移動によって全反射と透過の切り換えを
容易に行うことが可能である。

しかしながら発光源の大きさが大きい場合、即ち本発明
で想定しているように閃光発光装置の横断面について照
射角の制御を行おうとする場合、従来のようなやり方を
取ろうとすると、閃光放電管と光学プリズムとの相対移
動量がきわめて大きくなってくる傾向かあった。

この事実は細長い閃光放電管の形状からして、縦断面で
ある上下方向と横断面である左右方向で前記の最適相対
移動量が異なることも意味している。閃光放電管９１と
光学プリズム９２との単純な相対移動のみで閃光発光装
置全体の配光を変化させることが難しかりた。

更に、上記従来例の構成をそのまま閃光放電管の横断面
の方向に通用し、放電管の発光部を光学プリズムで覆う
ように構成しようとする場合には、放電管の両端部には
電極を形成する端子部、及び管口体を保持するゴムブツ
シュなどが存在していて、光学プリズムの配置が制限さ
れる場合かあった。又これらの端子、ブツシュ等の障害
物の存在は光束にけられを生しさせ、効率の低下を招く
場合があった。

本発明では閃光を発光する閃光放電管と、該閃光放電管
からの光束を光学プリズムの全反射を用いて集光し被写
体側へ投光する従来型の閃光発光装置を改良し、大きい
発光源に対しての照射角の制御を、効率よく、コンパク
トに行うことのできる閃光発光装置の提供を目的とする
。

（問題点を解決するための手段） 本発明では上記目的のため、前記閃光発光装置の光学プ
リズムに入射する閃光放電管からの光束に光量制限、又
は照射方向制限を加える制御部材を上記光学プリズムの
光入射面近傍に配置することを特徴とする。該制御部材
は前記光学プリズムに対して相対的に移動するか、もし
くは該制御部材の光学特性の変化が可能であり、その移
動又は変化によフて光路が切り換えられ、閃光発光装置
の配光特性が変化可能となっている。

（実施例） 第１図は本発明の第一実施例を示す閃光発光装置の各要
素を分解して展開して示した分解斜視図である。図中１
は硝子、合成樹脂等の透光性材料で形成される光学プリ
ズムで、不図示の閃光発光装置に取り付は部２を介して
固定されている。３は閃光を発する円筒状の閃光放電管
、４は閃光放電管３と光学プリズム１の後方を覆うよう
に配置される光輝アルミ等の反射材料で作られた反射傘
である。

５は制御部材であり、光学プリズム１の開口部内を光軸
方向に移動可能な集光レンズ、６は４本の支持部材７で
閃光放電管の後方から集光レンズ５を保持する保持部材
である。閃光放電管３は不図示のキセノンブツシュによ
って後方より反射傘４に抱え込むように固定されている
。反射傘４自体は反射傘保持部材８に位置決めされた後
、取り付はビスによりて固定される。

前述のように光学プリズム１は取り付は部２を介して本
体に接着固定されているが、これに対し閃光放電管３、
反射傘４、反射傘保持部材８は体止され、反射傘ブロッ
クを形成し不図示のモータなどの駆動源、及び減速機構
により光学プリズム１の光軸方向に移動可能である。一
方、集光レンズ５とレンズ保持部材６も一体化されてお
り、やはり不図示の駆動源、及び減速機構を介して光学
プリズム１の光軸方向に移動可能となっている。

本実施例の場合、集光レンズ５と反射傘ブロックは同一
のアクチュエータを用いて同期させて動かしている。各
々の移動量の調整は不図示のカムなどを用いて行われ、
撮影時の画角に応して最適な配光が得られるようになっ
ている。

第２〜５図は第１実施例の閃光発光装置の作用を示す光
路の横断面図である。尚、図中第１図と対応する部品は
第１図と同一の番号で示しである。第２図〜第５図を参
照しながら、第１図の各光学素子の作用について説明を
行う。

光学プリズム１は第２図に示されているように、光学的
には主として３つの面より構成されている。

１つは閃光放電管３の有効アーク部より僅かに外側に位
置し、閃光放電管に対し略垂直方向に延びる平面で構成
された光入射面１１である。第２は上記入射面１１で屈
折してプリズム内に人ってきた光束を主に臨界角以上で
入射させ全反射させる平面や２次曲面等で構成された光
反射面１２、そして第３は光反射面１２て反射した光束
を被写体側へ射出する光射出面１３である。本実施例で
は光入射面１１と光射出面１３は平面、光反射面１２は
放物面で形成されている。

反射傘４も複数個の反射面より構成され、光束の通り方
に対応して種々の役割を分担する。反射面４１は閃光放
電管３の後方に向う光束を制御するために閃光放電管と
同心状の円筒面形状を持った反射面である。閃光放電管
３自体は第１図に示すように反射面４１上に設けられた
球状の４個の突起４２に位置決めされ、不図示のキセノ
ンブツシュにより後方に引フ張られる形て反射面４１に
対して保持固定され、反射面との相対位置が出るように
なっている。

閃光放電管３の長平方向の光束を制御するため反射傘４
には反射面４３及び４４か形成されている。反射面４３
は主に閃光放電管３の両端子付近から射出する光束、及
び反射面４１で反射後、光学プリズム１の光反射面１２
の外側に逃げていく成分の光を反射させ、光学プリズム
１に光を入射させる役目を持っている。

本実施例では平面の組み合わせで構成しであるが、光学
プリズム１に入りた光は必要照射画角内に光を導く作用
を行う。

方、反射面４４は閃光放電管３からの光束で光入射面１
１から入射後、光反射面１２で反射せすに直接光射出面
１３て全反射してしまう成分のものに対して作用するも
のである。反射面４４は閃光発光装置の開口近傍に間口
を広げる方向に配置され、また反射後の光束か撮影画面
のほぼ中央を照射するように２次曲面か用いられている
。反射面４３と反射面４４はこのように閃光放電管から
の光束を効率良く物体面に導く作用を行う。

反射傘４は一方で第１図に示すように発光部の縦断面方
向にも延びている。この方向の光束の制御を行うのか反
射面４５及び反射面４６である。

閃光放電管３を射出した光は第１図の光学プリズム１の
光入射面１１に入射し、光学プリズム１内で全反射する
のであるか、一部全反射せずに透過してしまう成分かあ
る。４５は全反射からの漏れ光を受光し、再反射させて
再利用するための反射面である。

又、反射面４６の作用は上述の反射面４４と同一で、光
入射面１１から光反射面１２という経路を介さす、光入
射面１１から光射出面１３に直接到達して全反射してし
まう光を捉える役割なする。

本実施例では反射面４５．４６共に平面で構成されてい
る。尚、反射傘４自体は取り付は部４７て反射傘保持部
材８の位置決めタボ８１で位置出しされた後、ビスによ
り固定される。

本実施例でのもう一つの光学要素である集光レンズ５は
プラスチック光学材料として多用される合成樹脂である
アクリルで形成された両レンズ面とも球面形状のもので
ある。集光レンズ５は取り付は部５１てレンズ保持部材
６についている支持部材７と結合し、固定されている。

以上の構成要素をもとにして、本実施例にあける閃光放
電管からの光束の射出後の光線の振る舞いについて第２
〜５図を用いて説明を行う。閃光放電管３から射出され
る光束は、集光レンズ５のみを通過する直接光と、光学
プリズム１を介して全反射を受ける全反射光に大別され
るため、説明はこの２つの成分について個別に行うこと
とする。

第２図及び第３図は望遠側の撮影画角に対応した集光性
の高い照明を行う場合の閃光発光装置からの光束の光路
の状態を示す。この時集光レンズ５は閃光発光部の射出
開口近傍にある。閃光放電管３の位置は集光レンズ５の
焦点位置近傍となるようパラメータが決定されている。

第２図は前述の２つの成分の光束のうち、光学プリズム
１を介して照射を行う全反射光の光線トレースを、閃光
放電管３のほぼ中央部からの光について図示したもので
ある。図中細線で示した光線は閃光放電管３から直接光
学プリズム１の光入射面１１に入射する成分て、２点鎖
線は後方に配置した反射傘４の円筒反射面４１による反
射光を示す。光入射面１１から入射した光束は光反射面
１２で全反射を受けるか、もしくは光射出面１３で全反
射した後、反射傘の反射面４４で反射してほぼ撮影画角
の中央に向かう成分となって射出される。この結果、全
反射光成分については撮影画面中央に対して比較的集光
性の高い分布の得られる光学配置となっている。

第３図は同様の配置で集光レンズ５のみを通過して集光
制御される直接光成分を、閃光放電管３のほぼ中央部か
ら発した光束に対してトレースしたものである。細線及
び２点鎖線の意味は第２図と同様である。図示されてい
るように集光レンズ５によって制御される直接光も、発
光源の位置か集光レンズ５の焦点近傍に来ているため集
光性か高く、望遠側の撮影画角に対応した集光性の高い
配光分布を得ることができる。これにより本配置では直
接光、全反射光共々集光性の高い配光を与えることかわ
かる。

上述の光線トレースは閃光放電管３の有効アーク部のほ
ぼ中央のものを代表として行った。検討によれば閃光放
電管３の周辺部の光束にフいても同様の結果か得られて
おり、結果として集光性の高い照射を行うことかできる
。

第４図及び第５図は第１実施例の系を広角側の広い範囲
の配光な得るような光路の状態にしたときの概略図であ
る。前述のように可動となっている集光レンズ５が閃光
放電管３に近い位置まで駆動され、光学プリズム１の光
入射面１１との間に存在している。ここでも第２図及び
第３図と同じように閃光放電管３のほぼ中央部から出た
光束の光線を代表として説明を行う。細線、鎖線の意味
は前と同様である。

第４図は第２図との対比を示すため、閃光放電管３から
の光線射出条件を第２図と全く同一としたときの光線ト
レースを示す。第２図の場合、この条件では総ての光束
か全反射光となっていたのに対し、第４図では集光レン
ズ５の作用で、閃光放電管３の中心から射出した光束の
うち、光学プリズム１の光反射面１２て全反射して被写
体に向かう成分が激減していることか分かる。これには
２つの理由か考えられる。

第一は集光レンズ５のない状態で光入射面１１より入射
し、光反射面１２で全反射する成分が、集光レンズ５の
屈折作用で光入射面１１にまで到達しないことか挙げら
れる。第二は光入射面１１から入射しても光反射面１２
に入射する成分が少なくなっているためである。

第４図から分かるように光学プリズム１に入射しても光
射出面１３で全反射して反射板４４で反射する成分が多
くなフている。反射板４４での反射成分は光反射面１２
で反射していく成分よりも拡散性が強く、これも広角側
の照射に対応している。

第５図はこれに対し、集光レンズ５によって屈折し光学
プリズム１に入射しない直接光成分を示したものである
。第３図と比較すれば明瞭なように集光レンズ５は閃光
放電管３との距離が短いため、集光効果を殆ど示さず閃
光放電管３の持っている各種角度成分を保存した格好で
の拡散光となる。

このように第２図、第３図の系にたいして制御部材とし
ての集光レンズ５を近づけるたけて第４図、第５図に見
られるような広角側に対応した均な拡散特性をもった配
光か得られる。又この例では閃光放電管３のほぼ中央か
ら射出した光束の光線トレースについて述べたが、第２
図、第３図と同じように中央以外の部分からの射出光に
ついても同様の傾向が見られる。

以上述べてきたように、本発明の第１実施例では光学プ
リズム１の光入射面１１への入射光量を制御部材として
の集光レンズ５を光軸方向に移動し、閃光放電管３から
の光束を集光させることによフて制御を行った。本実施
例は基本的に全反射を利用して集光していることが特徴
の一つとなっている。反射による折り返しの効果で発光
部の奥行寸法を短くすることができ、全体として小型で
、極めて効率の良い光学系の構成が可能となった。

ここで効率というのは、集光レンズ５による光入射面１
１への光束の制御の状態が該集光レンズが離れた状態で
は直接光、全反射光ともに集光状態にあり、より高いガ
イドナンバが得られることに対応している。又、集光レ
ンズ５が閃光放電管３に近づいた状態でも直接光が均一
に分散するとともに、全反射面１２によって撮影画面中
央付近に向かう成分が減少する結果、より広い画角に対
して均一な配光分布が得られることにも対応している。

本実施例の変形には種々のものか考えられる。

レンズ材料として合成樹脂を使用しフレネルレンズを形
成する実施例も考えられる。この場合フレネルエツジ部
での光量損失はあるものの、集光効果を高めることによ
って小さい移動量によって大きな照射角変化を行うこと
ができる。また、凸レンズの代わりに凹レンズを用い閃
光放電管３にレンズか近づいたとき、光学プリズム１の
光入射面１１への入射光量を増やすようにしたり、レン
チキュラーレンズ更には拡散板を用いる構成も考えられ
る。

第６図及び第７図は本発明の第２実施例の横断面図を示
したものである。第１実施例の閃光発光装置と同一の部
品については、同じ番号が付けられている。

第２実施例において第１実施例と最も異なるのは光学プ
リズム１の入射光面１１への入射光量の制御方法である
。

本実施例において、９は制御部材であり、該制御部材は
金属板に高反射皮膜を蒸着した反射面によって行われる
。図中の細線、及び２点鎖線の光線トレースの意味は第
１実施例と同じで、夫々閃光放電管３からの直接光と反
射面４１で反射を受けた光束の様子を示している。

入射光量の制御部材９の作用について第６図及び第７図
を用いて説明を行う。第６図は第２図に対応するもので
望遠側での閃光発光管３の状態を示したものである。入
射光量の制御部材９は第２図の集光レンズ５と同じよう
に光学プリズム１のす 前側に配置されている。従って光学プリズム１への入射
状態は制御部材９の制限を受けないため第２図と同一で
、閃光放電管３からの光は光入射面１１に入射し、光反
射面１２で全反射した後、光射出面１３から集光された
光束として射出する。

第７図は第４図に対応するもので、制御部材９が光入射
面１１の前面に移動されることによって、本来光入射面
１１に入射すべき光束が反射され、拡散光となって被写
体側に射出される。発散角の大きい光の角度が制御部材
９の反射により保存され、広い配光分布が得られること
となる。

本実施例では光の通過状態の差を明確化するため、光線
を全く遮断しない場合と、完全に遮断した場合の例につ
いて示した。勿論、本閃光発光装置の状態はこの２つの
状態に限られることはなく、制御部材９の位置によりこ
の中間の照射角状態に保持することも可能である。

又、本第２実施例にも様々な変形例か考えられる。弯形
例としては先ず光量の制御部材９の反射特性を変えるこ
とが考えられる。ここては入射光量の制限部材として鏡
面をもつ反射部材を使用したが、制御部材としては必ず
しも反射部材のみでなく、拡散反射面や半透過材料を用
いて透過して全反射光となる光量制御と、反射して拡散
光となる光量制御を組み合わせて所望の配光特性を得る
ようにしても良い。

別の方法として入射光量の制御部材９として完全な遮光
面を用いることもできる。例えば広角側にした状態で画
角の中央部に照射する光の成分を減光すれば、全体の配
光特性が均一となる。

別の変形例としては入射光量の制御部材９自体の形状に
対するものが考えられる。第２実施例では平面の形状の
ものを示したが、これを２次曲面で構成し、該制御部材
を反射後の光束の集光状態を制御することができる。２
次曲面の集光性は望遠側の状態で発揮されるように配置
される。

また入射光量の制御部材９の動かし方についても種々の
変形例が考えられる。第１及び第２実施例では上記照射
角可変機構において制御部材９を望遠側で発光部の前側
に退避させているが、退避方法は必すしもこれに限定さ
れない。

例えば入射光量の制御部材９を発光部の下方へ移動させ
、下方で折り畳むなどの方法で発光光学系外に退避させ
ても良い。この方法だと発光部面面に退避スペースを必
要としないため、発光部全体の大きさを小型化すること
ができる。

今までの第１及び第２実施例では閃光放電管の長手方向
の集光制御について述へてきた。このように光入射面１
１への入射光量の制限を行うと同時に、第１図に示した
ように光学プリズム１に対し閃光放電管３、反射傘４及
び反射傘保持部材８を一体化させた反射傘ブロックを光
軸方向に微小移動可能な様に構成することにより、閃光
放電管３の短手方向の集光制御も同時に可能となる。こ
の結果閃光放電管３の長手、短手両方向の光束の制御か
可能となり、全体として極めて効率の良い閃光発光装置
の光学系が形成される。

第８図は本発明の第３実施例を示す閃光発光装置の要部
横断面図である。第２実施例と同様にここでも前の実施
例と同じ部材については同一の番号が付けられている。

第３実施例で最も特徴的なのはやはり光学プリズム１の
光入射面１１に対する入射光量の制御部材１００の採用
である。

第８図において１００は焦点距離可変の光学レンズで、
軟質プラスチック材料よりなるレンズ外形部１０１に高
屈折率を持つ透明液体１０２か充填される構造をもって
いる。透明液体１０２には外部より圧力がかけられてお
り、この圧力の変化に対応してレンズ外形部１０１の形
状が変形し、光学レンズ１００の焦点距離が変化する。

光学レンズ１００の焦点距離の変化か光学プリズム１の
光入射面１１への光束の入射状態を変化させ、全体の配
光分布が制御されるのか本実施例である。

これまでの実施例の光路図を参照すれば容易に類推され
るように、第８図の系で光学レンズ１００の焦点距離か
凸レンズとして長くなっていき、更には凹レンズの形状
にまで変化していく方向では、光学プリズム１への入射
光量は増加する方向にある。この結果光反射面１２の全
反射成分か増加し、集光性の高い、望遠レンズ側の画角
に対応した照射角が得られる。

一方、光学レンズ１００の凸レンズとしての焦点距離を
短くする、即ちレンズパワーを増すと、レンズ面での屈
折力か増し、光入射面１１への入射光が減少する。この
ため光学レンズ１００を屈折した後、光学プリズム１を
介さずに直接被写体を照射する成分が増加する。光学レ
ンズ１００は比較的閃光放電管３の近傍に位置している
ため集光性を極端に上げることはできず、このため全体
としての配光分布は比較的均一なものとなる。

第３実施例での照射角可変方式の利点としては稼働部が
ないことが上げられ、このため閃光発光装置全体が小型
化できる。又焦点距離可変レンズとしては第８図のよう
な形式のものだけでなく、レンズの両面に電極を配置し
、該両面間に印加される電圧を変えることによって焦点
距離を変えたり、変形可能な軟質材質でレンズを構成し
て外部から圧力をかけて変形させ焦点距離を制御しても
良い。

又、焦点距離可変の光学レンズの代わりに可変頂角プリ
ズムを用いて照射角可変とし、光学プリズム１の入射面
１１への入射光量を制御してやっても同様の効果を持た
せることができる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では閃光放電管から射出す
る光束を制御するため、全反射を利用して集光する光学
プリズムの光入射面近傍に該光学プリズムからの射出光
束の照射角を制限する制御部材を配置することにより、
コンパクトで効率の高い閃光発光装置を実現した。

本発明で加えた制御部材の効果により、照射角可変時の
光学部材移動量は従来方式より小さくすることか可能と
なフた。又、全反射を利用して集光しているため、従来
の照射角可変方式に比べて奥行寸法を短くすることかで
きるため、装置全体のコンパクト化も達成された。

本発明では特に望遠側で、主な反射の形態が樹脂材料へ
のアルミ蒸着又は光輝アルミ等ではなく、光学プリズム
の全反射を利用しているので、光量損失が少ないという
利点がある。又、閃光放電管からの直接光と、光学プリ
ズムに入射する全反射光とを同時に制御し、両者を最適
化できるため極めて効率か良い。

そして本発明のような制御部材を一つ用いるたけて、効
率良い制御が比較的狭い領域内で可能であるという点も
、コンパクト性及び制御の容易性という意味で効果が大
きいといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の閃光発光装置の分解斜視
図、第２図は第１実施例の望遠側での全反射光の光路を
示す横断面図、第３図は第１実施例の望遠側での直接光
の光路を示す横断面図、第４図は第１実施例の広角側で
第２図の角度分布に対応する光の横断面図、第５図は第
１実施例の広角側で第３図の角度分布に対応する光の横
断面図、第６図は本発明の第２実施例の望遠側での全反
射光の光路を示す横断面図、第７図は第２実施例の広角
側で第６図の角度分布に対応する光の横断面図、第８図
は本発明の第３実施例の閃光発光装置の横断面図、第９
図は従来の閃光発光装置の光路な示す横断面図、第１０
図は従来の閃光発光装置の光路を示す横断面図、である
。 図中、１は光学プリズム、３は閃光放電管、４は反射傘
、５は集光レンズ、６はレンズ保持部材、７はレンズ支
持部材、８は反射傘保持部材、９は制限部材、１１は光
学プリズム１の入射面、１２は光学プリズム１の全反射
面、１３は光学プリズム１の射出面、４１は円筒面状の
反射面、４２は閃光放電管の位置決め用突起、４３．４
４は反射面、４５．４６は反射面、１００は光学レンズ
、１０１は軟質プラスチックによるレンズ外形部、１０
２は透明液体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）閃光を発する閃光放電管と、該閃光放電管により
   発せられる光束を全反射を利用して集光し被写体側へ射
   出する光学プリズムを備えた閃光発光装置において、該
   光学プリズムの光入射面と、該閃光放電管との間に該閃
   光放電管より発せられた光束の光路を制御する制御部材
   を配置したことを特徴とする閃光発光装置。 （２）前記制御部材が前記光学プリズムに対して相対的
   に移動可能であることを特徴とする請求項１記載の閃光
   発光装置。 （３）前記制御部材は移動時、該光学プリズムの光入射
   面と該閃光放電管との間に存在しない状態があることを
   特徴とする請求項２記載の閃光発光装置。 （４）前記制御部材はレンズであることを特徴とする請
   求項３記載の閃光発光装置。 （５）前記制御部材は反射性部材であることを特徴とす
   る請求項３記載の閃光発光装置。（６）前記制御部材は
   光拡散性部材であることを特徴とする請求項３記載の閃
   光発光装置。 （７）前記制御部材は遮光性部材であることを特徴とす
   る請求項３記載の閃光発光装置。（８）前記制御部材は
   焦点距離可変レンズであることを特徴とする請求項１記
   載の閃光発光装置。 （９）前記制御部材は可変頂角プリズムであることを特
   徴とする請求項１記載の閃光発光装置。