KR20020018626A - 발광장치 및 이것을 탑재한 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 좌우방향 및 상하방향으로 조사각도를 변경할 수 있는 발광장치를 제공한다. 발광유닛은 길이방향으로 긴 발광관과, 반사우산을 적어도 포함한다. 투명광학유닛은 피사체에 가까운 쪽의 발광유닛의 전방에 배치되고, 이 발광유닛과의 상대간격이 가변이다. 이 광학유닛은 그 중앙부에 발광관의 길이 방향을 따라서 배열된 복수의 광굴절부와, 이 광굴절부의 길이방향 양쪽에 상기 발광유닛으로부터 사출한 광속을 피사체를 향해서 반사시키는 반사면을 가진다. 좌우방향 및 상하방향의 배광특성은 발광유닛과 광학유닛 사이의 간격을 변경함으로써 변화시킬 수 있다.

Description

발광장치 및 이것을 탑재한 카메라{LIGHT EMITTING DEVICE AND CAMERA HAVING THE SAME}

본 발명은 조사범위의 변경이 가능한 발광장치 및 이것을 탑재한 카메라에 관한 것이다.

카메라 등의 촬영장치에 사용되고 있는 조명장치에 관해서 광원으로부터 여러 방향으로 사출된 광속을 효율좋게 필요조사화각 내에 집광시키기 위해서 종래 여러 가지 제안이 행해지고 있다.

특히 근년에는, 종래 광원의 앞에 배치되어 있었던 프레넬렌즈 대신에 프리즘이나 라이트가이드 등의 전반사를 이용한 광학부재를 배치함으로써 집광효율의 향상, 촬영장치의 소형화가 도모되고 있다.

그런데, 근년, 카메라 등의 촬영장치에 있어서는 장치 자체의 소형·경량화가 진행되는 한편, 촬영렌즈가 고배율줌화하는 경향이 있다. 일반적으로, 이와 같은 촬영장치의 소형화 또한 고배율화에 의해서 촬영렌즈의 개방 F 넘버치는 서서히 커지는 경향이 있으며, 보조광원을 사용하지 않고 촬영하면 촬영자의 손의 움직임이나 피사체의 움직임에 의한 예상 외의 흔들림사진이 되거나, 노출부족에 의한 실패사진이 되는 일이 있다. 이 상황에 대처하기 위해서 촬영장치에 보조광원으로서의 조명장치를 내장하는 일이 많다.

그러나, 이와 같은 사정하에서, 조명장치의 사용빈도가 대폭으로 증가하는 동시에, 1회의 촬영에 필요로 하는 발광량이 증가하기 때문에 일반적으로 와이드상태에 대응해서 조사범위가 고정되어 있으며, 텔레상태에서 불필요한 범위에 조명이 행해지게 되기 때문에 에너지로스가 큰 고정조사범위의 조명장치를 사용하는 것은 불리하다.

이와 같은 배경으로부터 촬영화각에 대응한 범위만으로 조명을 행해서, 성전력화를 도모하는 조명장치로서 조사범위가변의 조명장치가 여러 가지 제안되어 있다. 특히, 전반사를 이용해서 발광효율을 높인 조명장치도 몇 개 제안되어 있다.

예를 들면, 일본 특개평 4-138439호 공보에서 본 출원인이 제안하는 조명장치에서는 조명장치의 전면에, 주로 광원으로부터 사출광축의 옆쪽에 사출된 광속을 입사하는 정의 굴곡력을 가진 상하 2개의 입사면과, 이 입사한 광을 전반사시키는 상하 2개의 전반사면과, 이 전반사된 광을 피사체방향으로 사출하는 사출면으로 구성되고, 이 사출면으로부터 피사체쪽에 사출시키는 광학프리즘으로 이루어진 집광광학계를 배치하고, 광학프리즘과 광원의 위치관계를 상대적으로 변화시켜서 전반사면에서의 반사, 투과를 전환해서, 조사범위를 변화시키기고 있다.

또한, 일본 특개평 8-262538호 공보에서 제안한 조명장치에서는 광학프리즘을 복수로 분할해서, 상하로 배치한 광학프리즘을 회동시켜서, 조사범위를 변경하고 있다.

그러나, 상기 공보에서 제안한 조명장치에서는, 비교적 광제어가 용이한 원통형상의 방전발광관의 직경방향, 즉 광원의 길이방향(조사광축에 관해서 좌우방향)에 직교하는 방향(상하방향)의 집광확산제어를 행하고 있으며, 광원의 길이방향(조사광축에 관해서 좌우방향)의 집광확산제어는 행하고 있지 않다. 이 때문에 조사범위제어라 해도 길이방향만의 조사범위제어이므로, 반드시 이상적인 조사범위제어가 행해지고 있는 것은 아니다.

이 때문에 본 발명에서는 장치전체를 소형화하면서 광원으로부터의 에너지를 높은 효율로 이용할 수 있고, 또한 좌우방향에 대해서 조사각을 가변할 수 있는 발광장치 및 이 발광장치를 탑재한 카메라를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 다른 목적은 좌우방향 및 상하방향에 대해서 조사각을 가변할 수 있는 발광장치 및 이 발광장치를 탑재한 카메라를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 제 1실시형태에 관한 발광장치로서의 조명장치(조사범위 소)의 방전관축방향의 수평종단면도;

도 2는 상기 조명장치(조사범위 대)의 방전관축방향의 수평종단면도;

도 3은 상기 조명장치(조사범위 소)의 방전관직경방향의 수직종단면도;

도 4는 상기 조명장치(조사범위 대)의 방전관직경방향의 수직종단면도;

도 5는 상기 조명장치의 광학계의 요부를 표시하는 사시도;

도 6은 상기 제 1실시형태의 조명장치를 적용한 카메라의 사시도;

도 7은 상기 제 1실시형태의 조명장치의 조사범위를 설명하기 위한 배광특성도;

도 8은 본 발명의 제 2실시형태에 관한 발광장치로서의 조명장치(조사범위 소)의 방전관축방향의 수평종단면도;

도 9는 상기 제 2실시형태인 조명장치(조사범위 대)의 방전관축방향의 수평종단면도;

도 10은 상기 제 2실시형태인 조명장치(조사범위 소)의 방전관직경방향의 수직종단면도;

도 11은 상기 제 2실시형태인 조명장치(조사범위 대)의 방전관직경방향의 수직종단면도;

도 12은 상기 제 2실시형태인 조명장치의 광학계의 요부를 표시하는 사시도;

도 13은 상기 제 2실시형태의 조명장치의 조사범위를 설명하기 위한 배광특성도;

도 14는 본 발명의 제 3실시형태에 관한 발광장치로서의 조명장치(조사범위 소)의 방전관축방향의 수평종단면도;

도 15는 상기 제 3실시형태인 조명장치(조사범위 대)의 방전관축방향의 수평종단면도;

도 16은 본 발명의 제 4실시형태인 조명장치(조사범위 소)의 방전관축방향의 수평종단면도;

도 17은 상기 제 4실시형태인 조명장치(조사범위 대)의 방전관축방향의 수평종단면도.

〈부호의 설명〉

1: 조명장치 2: 방전발광관

3, 23: 반사우산 4, 24, 34, 44: 도광부재

5, 25, 35, 45: 광학부재

5h, 5h', 25b, 25b', 35b, 35b', 35c, 35c': 프리즘부

5d, 5d', 25d, 25d': 전반사면

46, 46': 반사판

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 길이방향으로 길고 길이방향에 양단부를 가진 발광관과, 반사우산을 적어도 포함하는 발광유닛, 피사체에 가까운 쪽에서 상기 발광유닛의 전방에 배치되고, 상기 발광유닛과의 상대간격이 가변인, 투명한 광학유닛을 구비하고, 이 광학유닛은 이 발광관의 길이방향을 따른 양단부에 대응하는 장소에 상기 발광유닛으로부터 사출한 광속을 피사체를 향해서 반사시키는 반사면을 가진 것을 특징으로 하는 발광장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 형태에 있어서, 상기 광학유닛은 그 중앙부에 상기 발광관의 길이방향과 평행하게 배치된 복수의 원통면렌즈를 가지고 있다.

바람직하게는, 상기 광학유닛의 상기 반사면은 상기 광학유닛이 상기 발광유닛에 대해서 가까와진 상태에서는 광속을 반사시키지 않고, 상기 광학유닛이 상기 발광유닛에 대해서 떨어진 상태에서는 상기 광속을 반사시킨다.

또 바람직하게는, 상기 발광유닛은 그 중앙부에 상기 발광관으로부터 광을 굴절시켜서 피사체에 투광하는 광굴절부와, 이 광굴절부는 양 사이드를 가지며, 상기 광굴절부의 양 사이드에 상기 발광관으로부터의 광을 전반사시켜서 피사체에 투광하는 반사부를 구비한 광학부재를 가진다.

바람직하게는, 상기 광학유닛은, 프리즘면을 가지는 동시에 이 광학유닛으로부터 상기 발광관쪽에 돌출하고 있는 프리즘부를 포함하고, 상기 반사면은 상기 프리즘부의 프리즘면이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 길이방향으로 길고 길이방향에 양단부를 가진 발광관과, 반사우산을 적어도 포함하는 발광유닛을 가지고, 피사체에 가까운 쪽에서 상기 발광유닛의 전방에 배치되고, 상기 발광유닛과의 상대간격이 가변인, 투명한 광학유닛을 구비하고, 이 광학유닛은 그 중앙부에 상기 발광관의 길이방향과 평행하게 배치된 복수의 광굴절부와, 이 광굴절부는 길이방향에 양 사이드를 가지며, 상기 광굴절부의 길이방향 양 사이드에 상기 발광유닛으로부터 사출한 광속을 피사체를 향해서 반사시키는 반사부를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 발광장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 광굴절부는 원통면렌즈로 이루어져 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 또한 상기와 같이 구성된 발광장치를 가진 카메라를 제공한다.

본 발명의 다른 목적 및 우위점과 특징을 첨부도면을 참조해서 다음과 같이 설명하며, 이들 도면에서 동일한 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.

(바람직한 실시형태의 상세한 설명)

이하, 본 발명의 실시형태를 표시하는 도면을 참조해서 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 6은, 본 발명의 제 1실시형태에 관한 발광장치로서의 조명장치를 표시하고 있다. 도 1 및 도 2는 조명장치의 광학계를 구성하는 요부의 수평종단면도이며, 도 3 및 도 4는 조명장치의 광학계를 구성하는 요부의 수직종단면도이다. 또한, 도 5는 조명장치의 주요광학계만의 사시도이며, 도 6은 조명장치를 구비한 카메라의 사시도이다. 또한, 도 1 내지 도 4는 광원으로부터 사출된 대표 광선의 광선트레이스도를 표시하고 있다.

우선, 상기 조명장치를 구비한 카메라의 전체구성에 대해서 설명한다. 도 6에 표시한 바와 같이, 조명장치(1)는 카메라본체(11)의 상부에 수납가능하게 배치되고, 카메라 사용시에는 카메라본체(11)의 옆쪽에 돌출하도록 구성되어 있다.

또한, 도 6에 있어서, (12)는 촬영렌즈를 유지하는 렌즈경통, (13)은 셔텨릴리스버튼, (14)는 텔레방향줌잉버튼, (15)는 와이드방향줌잉버튼, (16)은 카메라의 각종 모드를 전환하기 위한 조작버튼, (17)은 카메라의 동작을 사용자에게 알리기 위한 액정표시창, (18)은 외광의 밝음을 측정하는 측광장치의 수광창, (19)는 파인더의 대물창이다. 또한 본 발명의 조명장치를 구비한 카메라는 전술한 구성의 카메라에 한정되는 것은 아니다.

다음에, 조명장치의 광학특성에 관한 각 구성요소에 대해서 도 5를 사용해서설명한다. 도 5에 있어서, (2)는 조명광속을 발하는 일직선의 긴 원통형상의 방전발광관(키세논관)이며, 조명장치(1)의 좌우방향으로 배치되어 있다. (3)은 방전발광관(2)으로부터 사출된 조명광속 중 광사출방향 후방에 사출된 성분을 광사출방향 전방으로 반사시키는 반사우산이다. 이 반사우산(3)의 내면은 고반사율을 가진 광휘알루미늄 등의 금속재료로 형성되어 있다. 또한, 반사우산(3)의 내면을 고반사율의 금속증착면으로 해도 된다.

(4)는 방전발광관(2)으로부터의 사출광속을 몇 개의 광로영역의 광속으로 분할하는 동시에, 각각의 영역의 광속을 사출면으로부터 사출시킨 후에 일정한 거리에서 교차시켜서, 광속이 일정한 범위에 분포할 수 있도록 배광특성을 변환하기 위한 투광성 도광부재이다.

(5)는 투광성 도광부재로부터 사출된 광속을 입사시켜서, 필요로 하는 소정의 배광특성으로 변환하기 위한 투광성 광학부재이며, 그 광사출면쪽에는 상하방향에 관해서 광굴절력을 가진 복수의 원통면렌즈(5a,5b,5b')가 상하방향으로 병렬형성되어 있다. 또한, 이 투광성 광학부재(5)의 좌우주변부에는 상하방향으로 뻗는 내면 전반사면을 가진 프리즘부(집광작용부)(5h,5h')가 형성되어 있다.

방전발광관(2), 반사우산(3) 및 도광부재(4)는 도시하지 않은 유지케이스 등에 의해 유지되어 일체화되어서, 발광유닛을 구성한다. 그리고, 조명장치(1)의 외표면에 고정된 광학부재(5)에 대해서 상기 발광유닛을 렌즈경통(12)의 변배동작에 따라서 적절히 이동시킴으로써 조명광의 집광정도를 연속적으로 변화시킬 수 있다. 또한, 도광부재(4) 및 광학부재(5)의 재료로서는 아크릴수지 등의 투과율이높은 광학용 수지재료나 글라스재료가 바람직하다.

이상과 같이 구성된 카메라에 있어서, 예를 들면 "스트로보 오토모드"가 세트되어 있는 경우에는 릴리스버튼(B)이 사용자에 의해서 눌려진 후에 도시하지 않은 측광장치에 의해 측정된 외광의 밝음과 장전된 필름의 감도에 의거해서 조명장치(1)를 발광시킬 것인지 아닌지를 도시하지 않은 중앙연산처리장치가 판단한다.

중앙연산처리장치가 조명장치(1)의 발광이 필요하다고 판정했을 경우에는 중앙연산처리장치가 발광지령을 내서, 반사우산(3)에 장착된 도시하지 않은 트리거 리드선을 개재해서 방전발광관(2)을 발광시킨다. 방전발광관(2)으로부터 발광된 조명광속 중 조사방향으로 사출된 광속은 직접, 조사방향과 반대방향으로 사출된 광속은 반사우산(3)을 개재해서, 방전발광관(2)의 전방에 배치된 도광부재(4) 및 광학부재(5)를 통과해서 소정의 배광특성으로 변환된 후, 피사체쪽에 조사된다.

이 배광특성의 변화는 발광유닛(즉 도광부재(4))와 광학부재(5)와의 조사광축방향의 상대이동(발광유닛의 이동)만에 의해서 행해진다.

본 실시형태에서는, 카메라의 촬영렌즈가 줌렌즈인 경우에 그 초점거리에 따라서 발광유닛과 광학부재(5)와의 조사광축방향에 있어서의 상대위치를 변화시킴으로써, 상하방향과 좌우방향의 양쪽의 배광특성을 동시에 촬영렌즈의 필요조사범위에 대응하도록 조정가능하게 하고 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 사용해서 이 조사범위 변경을 위한 최적 광학적 형상의 설정방법에 대하여 더 상세히 설명한다.

우선, 도 3 및 도 4를 사용해서 조명장치(1)에 있어서의 방전관직경방향(상하방향)의 조사범위 변경의 기본원리를 설명한다. 또한, 도 3 및 도 4의 각 부의 부호는 도 5에 대응하고 있다.

도 3은 광학유닛과 광학부재(5)가 가장 떨어진 상태를 표시하고 있으며, 도 4는 광학유닛과 광학부재(5)가 가장 접근한 상태를 표시하고 있다. 또한, 이들 도면은 방전발광관(2)의 내경중심부로부터 사출된 대표광선의 광로로 동시에 표시하고 있다.

또한, 여기서 설명하는 조명장치(1)는 상하방향의 배광특성을 균일하게 유지한 채 조사범위를 연속적으로 변화시킬 수 있는 동시에, 상하방향의 개구높이를 필요 최소한으로 구성한 것이다.

도 3 및 도 4는 방전발광관(2)의 글라스관 부분의 내외경을 표시하고 있다. 이 종류의 조명장치의 실제의 방전발광관은 효율을 향상시키기 위해서 내경 전체로부터 발광시키는 경우가 많아, 방전발광관(2)의 내경 전체의 발광점으로부터 거의 균일하게 발광하고 있다고 생각할 수 있다. 그러나, 설명을 용이하게 하기 위해 광원중심으로부터 사출된 광선을 대표광선이라고 생각해서, 도면에서는 광원중심으로부터 사출된 대표광선만을 표시하고 있다. 실제의 배광특성으로서는 도면에 표시한 바와 같은 대표광선에 부가해서, 방전발광관(2)의 주변부로부터 사출된 광속에 의해서 배광특성은 전체로서 약간 넓어지는 방향으로 변화하지만, 배광특성의 경향으로서는 거의 일치하기 때문에 이하 이 대표광선을 사용해서 설명한다.

우선, 상기 구성의 조명광학계의 특징적인 부분을 순서대로 설명한다. 반사우산(3)의 내면은 방전발광관(2)의 외주면과 거의 동심형상의 반원통형상으로 형성되어 있다. 이것은 반사우산(3)에서의 반사광을 광원의 중심부 부근에 복귀시키는 데 유효한 형상이며, 방전발광관(2)의 글라스의 굴절에 의한 악영향을 받기 어렵게 하는 효과가 있다. 또한, 반사우산(3)을 이와 같이 구성하는 것은 반사우산(3)에 의한 반사광을 광원으로부터의 직접광과 거의 등가인 사출광으로서 취급할 수 있기 때문에 편리하며, 이 후에 계속되는 광학계의 전체를 소형화하는 것도 가능하게 된다.

또한, 반사우산(3)의 형상을 꼭 반원통으로 하고 있는 이유는, 이것보다 작으면 옆쪽을 향하는 광을 집광시키기 위해서 도광부재(4)가 대형화되고, 반대로 이 이상 크면 반사우산(3)의 내부에 광속이 증가해서 효율이 저하하기 때문이다.

또한, 도광부재(4)는, 본 실시형태에서는, 이하와 같은 형상으로 형성되어 있다. 우선, 도광부재(4)의 중앙영역에는 입사면(4a)과 사출면(4b)의 양면에 정의 굴절력을 주는 원통면렌즈가 형성되어 있다. 이에 의해 방전발광관(2)의 중심으로부터 사출된 광속은, 도 3에 표시한 바와 같이, P의 위치에 있어서 도면의 평면에 수직인 방향으로 뻗는 직선형상으로 집광한다.

또한, 도광부재(4)의 상하부의 영역에 있어서는 방전발광관(2)의 중심으로부터 사출된 광속은 입사면(4c,4c')에서 굴절된 후 반사면(4d,4d')에 의해 반사해서, 사출면(4l,4l')으로부터 사출된다. 이 때 반사면(4d,4d')에 의해 반사한 광 중, 반사면(4d,4d')의 일부분에서 반사한 광은 사출광축 중심에 가까워지는 방향으로, 중앙부에서 반사한 광은 사출광축과 대략 평행하게, 광원에 가까운 부분에서 반사한 광은 사출광축 중심으로부터 멀어지는 방향으로 각각 안내되는 동시에, 반사 후의 광속이 균일하게 분포하도록 되어 있다.

한편, 광학부재(5)에는, 전술한 바와 같이, 사출면쪽에 정의 굴절력을 가진 3개의 원통면렌즈(5a,5b,5b')가 상하방향으로 나란히 형성되어 있다. 즉 도시한 바와 같이, 도광부재(4)의 중앙영역에 형성된 원통면렌즈에 의한 집광영역과, 상하의 2개의 전반사면에 의한 집광영역과의 3개의 영역에 대응하도록 원통면 렌즈(5a,5b,5b')가 형성되어 있다.

다음에, 도광부재(4)의 각 면형상에 대해서 더 상세히 설명한다. 우선, 사출광축에 가까운 각도성분을 직접굴절에 의해서 제어하는 입사면(4a) 및 사출면(4b)에 형성된 원통면렌즈는 광원중심으로부터 사출된 광속이 입사면(4a)에 의해 사출광축에 평행화 된 후, 사출면(4b)에 의해 점 P에 집광시키도록 형상을 규정한 비구면렌즈로 되어 있다.

이것은 입사면(4a)에서 굴절된 후의 광속을 사출광축에 평행화시킴으로써 이것에 이어지는 사출면(4b)의 최적 면형상 설정을 용이하게 하기 위해서이다. 그러나, 원통면렌즈의 형상은 반드시 광원중심으로부터 사출된 광속을 이와 같은 입사면(4a)에 의해 사출광축에 평행화시키는 형상으로 한정되는 것은 아니고, 도광부재(4)를 투과 후, P근방에 거의 집중시켜서, 그 최대사출각도와 최소사출각도가 소정의 각도가 되도록 규제할 수 있는 형상이면 각 렌즈면에 굴절력을 주는 방법에는 특히 규정은 없다. 이 때문에 비구면렌즈는 필수요건은 아니며, 구면렌즈나 원통면렌즈의 조합을 채용해도 된다.

다음에, 도광부재(4)의 전반사면(4d,4d')에 입사광을 안내하는입사면(4c,4c')의 형상에 대해서 설명한다. 이들 입사면(4c,4c')은 도광부재(4)의 형상을 최소로 하기 위해서 광축과 평행한 것이 바람직하다. 사출광축과는 다른 방향으로 진행하는 광속은 이 입사면(4c,4c')에 의해 한번 굴절하지만, 이 입사면의 각도가 작을수록 굴절의 효과가 커서, 이 굴절에 의해서 입사광을 광축으로부터 멀어지는 방향으로 안내할 수 있어, 광학프리즘의 전장을 억제할 수 있다.

그러나, 실제로는 이들 입사면(4c,4c')의 기울기는 도광부재(4)의 성형조건에 의해서 거의 결정된다. 이들 입사면(4c,4c')의 각도가 작을수록 실제의 성형조건으로서는 가혹하게 되지만, 이들 입사면의 각도의 최대치 Φ의 이상형상으로서는 이들 입사면이 평면인지 곡면인지에 관계 없이 이하의 범위에 존재하는 것이 바람직하다.

0≤Φ＜2° … (1)

상기 범위는 일견 어려워 보이는 설정치이지만, 입사면(4c,4c')의 거리가 짧고, 또한 곡면형상이 평활면이기 때문에 충분히 가능한 수치이다. 이와 같이 입사면(4c,4c')의 기울기를 규정함으로써 개구높이를 최소로 또한 효율저하를 초래하는 일 없이 실현할 수 있다.

다음에, 반사면(4d,4d')의 형상에 대하여 설명한다. 반사면(4d,4d')의 형상은, 전술한 바와 같이, 반사면(4d,4d')에 의해 반사한 광 중, 반사면(4d,4d')의 앞부분에서 반사한 광은 사출광축 중심에 가까워지는 방향으로, 중앙부에서 반사한 광은 사출광축에 대략 평행하게, 광원에 가까운 부분에서 반사한 광은 사출광축 중심으로부터 멀어지는 방향으로 각각 안내되는 동시에, 반사 후의 광속이 균일하게분포하도록 형상을 규정한다.

반사면(4d,4d')의 형상으로서는, 사출광축에 가까운 각도성분을 직접굴절에 의해서 제어하는 입사출면(4d,4d')과 마찬가지로, 1점에서 집광시키도록 규정하는 것이 바람직하지만, 이와 같이 구성하면 도광부재(4)가 대형화하고, 또한 조사범위 변경에 따르는 필요 스페이스가 증가하기 때문에 조명장치(1)의 광학계 전체가 대형화하게 된다. 또한, 광학계의 형상을 대형화하지 않고 실현하려고 하면 상하의 조사각도를 일치시키는 것이 용이하지 않고, 또한 상하의 배광특성을 균일화시키는 것도 곤란하게 된다.

그래서, 본 실시형태에서는 상기 1점 집광과 거의 등가의 효과를 가져오도록 상기 반사면(4d,4d')의 형상을 규정하고 있다. 이와 같은 형상을 가지게 함으로써 상기 입사출면(4d,4d')과 거의 등가의 효과를, 소형형상을 유지한 채 실현하는 것이 가능하게 된다.

한편, 방전발광관(2)의 사출광 중, 사출광축 후방을 향한 광속은, 도시는 하고 있지 않지만, 반사우산(3)의 형상이 방전발광관(2)에 대해서 동심형상이기 때문에 반사우산(3)에 의해 반사한 후, 다시 방전발광관(2)에 입사하고, 방전발광관(2)의 거의 중심을 통과해서 사출방향 전방에 안내된다. 이 광원의 중심에 복귀하고나서 이후의 광선의 상태는 상기 설명과 마찬가지이다.

다음에, 광학부재(5)의 형상에 대하여 설명한다. 이 광학부재(5)는 조명장치(1) 내지 카메라의 외관부재로서도 사용가능한 판형상의 부재이며, 그 광사출면에 3개의 정의 굴절력을 가진 렌즈가 형성되어 있다.

이들 각 렌즈는 상기의 도광부재(4)에서 설명한 정의 굴절력을 가진 원통면 렌즈에 의해 집광하는 중앙영역과, 전반사면에 의해서 집광을 행하게 하는 상하의 2개의 영역과의 합계 3개의 영역으로부터의 사출광을 각각 일정한 비율로 집광정도를 바꿀 수 있는 형상을 가지고 있으며, 도광부재(4)와 광학부재(5)의 이간거리에 의해서 3개의 영역이 동일한 배광변화를 행하게 하도록 규정되어 있다.

또한, 상기 3개의 렌즈 중 중앙부의 렌즈는, 도 3에 표시한 바와 같이, 점 P로부터 사출된 광속이 광학부재(5)의 사출면(5a)에 의해 굴절된 후, 사출광축과 대략 평행하게 되도록 한 비구면렌즈로 구성되어 있다. 또한, 상하부에 위치하는 2개의 렌즈는 도광부재(4)의 전반사면(4d,4d')에 의해 반사한 후의 광속이 1점에서 집광하지 않기 때문에 이하의 보정면 형상을 가진다.

즉 상하부의 렌즈면은, 도광부재(4) 및 광학부재(5)가 소정 거리 떨어진 상태에서 사출면 통과 후의 광속이 모두 사출광축과 평행한 성분이 되도록 렌즈 중심부를 경계로 해서 상하에서 특성이 다른 형상으로 설정되어 있다.

보다 상세하게 설명하면, 전반사 광성분 중 중앙부근의 사출광축과 평행한 성분을 경계로 해서 그 바깥쪽의 부분은 굴절력이 약한 렌즈면으로, 반대로 안쪽의 영역은 굴절력이 강한 렌즈면으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성함으로써 도광부재(4)와 광학부재(5)의 거리가 소정량 떨어진 상태에서 도 3에 표시한 바와 같은 상하방향에 있어서의 최집광상태를 달성할 수 있다. 그리고, 최집광상태에 있어서, 광학부재(5)의 개구를 허용할 수 있는 최대한의 크기까지 이용해서 광을 제어하는 것은 대광량의 조명장치를 얻는 데 있어서중요한 조건이며, 이와 같은 조건을 만족시킴으로써 소형이고 효율이 좋은 조명광학계를 실현할 수 있다.

한편, 상하방향에 있어서 광이 가장 넓은 범위에 분포된 배광특성을 얻기 위한 상태로서는, 도 4에 표시한 바와 같이 도광부재(4)와 광학부재(5)와의 거리를 가장 가깝게 한 상태가 대응한다. 이 위치에 있어서, 광선트레이스도에 표시한 바와 같이 도광부재(4)의 사출면(4b,4e,4e')의 전방에 형성된 복수의 최집광영역의 위치는 광학부재(5)의 사출면쪽의 렌즈의 각각의 사출광축의 위치, 즉 각 렌즈의 중앙부 부근과 거의 일치한다.

이와 같이 도광부재(4)의 최집광영역을 광학부재(5)의 사출쪽의 각 렌즈의 광축중심 부근의 렌즈굴절력의 영향을 받기 어려운 영역과 거의 일치시킴으로써, 도광부재(4) 단체에 의한 집광상태에서 얻어진 배광특성과 거의 등가의 배광특성으로 조명광속을 피사체쪽에 조사할 수 있다.

즉 상기 구성과 같이 광학계를 배치하고, 도광부재(4)에 의한 소정의 집광상태와 광학부재(5)의 두께를 적절히 설정함으로써, 광각쪽의 촬영렌즈의 필요 조사영역에 대응한, 가장 조사범위가 넓고, 균일하고 로스가 적은 배광특성을 얻는 것이 가능하게 된다. 이 경우의 조건으로서 도광부재(4)의 각 부의 집광상태를 각각 거의 일치시키도록 도광부재(4)의 각 부의 형상을 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에서는 광학부재(5)의 렌즈면을 사출면쪽에 형성하고 있지만, 이것은 조명장치의 광학계를 소형화함에 있어서 유효하다. 즉 광제어면이 광원으로부터 멀수록 굴절에 의한 집광의 정도가 높아지지만, 이것을 조명광학계의가장 먼 곳에 위치시킴으로써 사출광축방향의 소형화를 도모하고 있다.

또한, 광학계의 배치를 상기 도 3의 상태와 도 4의 상태와의 사이의 상태로 하면, 그 이동거리에 따라서 상기 원통면렌즈(5a,5b,5b')의 굴절력의 영향을 연속적으로 변화시키는 것도 가능하다. 그 결과, 배광특성도 이동거리에 따라서 변화시킬 수 있고, 이 광학계와 원통면렌즈와의 상대거리를 규정함으로써 배광특성을 연속적으로 또한 균일한 상태로 변화시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 해서, 상하방향의 배광특성은 도광부재(4)와 광학부재(5)의 사출광축방향의 변화에 따라서 연속적으로 변화시키는 것이 가능하다.

다음에, 방전발광관(2)의 축방향, 즉 길이방향의 배광특성의 변화를 도 1 및 도 2를 사용해서 설명한다.

도 1은 상기 도 3에 대응하는 최집광상태, 즉 도광부재(4)와 광학부재(5)가 가장 떨어진 상태를 표시하고, 도 2는 도 4에 대응하는 조사범위가 가장 넓은 상태, 즉 도광부재(4)와 광학부재(5)가 가장 접근한 상태를 표시하고 있다. 이들 도면에 있어서, 각 부의 부호는 상기 설명과 일치하고 있으며, 좌우방향의 배광특성을 설명하기 위한 대표광속도 아울러서 표시하고 있다.

우선, 도 1에 표시한 상태에 대해서 설명한다. 도시한 바와 같이, 광학부재(5)의 좌우의 사출면에는 프레넬렌즈 등의 집광을 행하게 하기 위한 굴절면이 형성되어 있지 않다. 그 이유는 방전발광관(2)의 유효아크길이에 대해서 광학부재(5)의 좌우의 개구부의 폭이 좁고, 또한 광학부재(5)와 방전발광관(2)이 접근하고 있기 때문이다. 더 상세하게는, 이와 같이 광원으로부터 가장 먼 광학부재(5)의 사출면과 방전발광관(2) 사이에 충분한 거리를 취할 수 없는 경우에는, 중앙부 부근에 어떠한 집광면을 형성해도 각 점으로부터 광원을 보는 각도가 너무 커서 집광시키는 것이 곤란하기 때문이다.

예를 들면, 광학부재(5)의 중앙부에 프레넬렌즈를 형성한다 해도 방전발광관(2)의 중심부 부근으로부터 사출된 광속에 관해서는 집광작용을 가지게 할 수 있지만, 방전발광관(2)의 좌우단부로부터 사출된 광속에 관해서는, 굴절에 의해서 조사범위가 넓어지거나, 또한 전반사에 의한 예상 외의 반사에 의한 광량로스가 생기거나, 또한 프레넬렌즈의 에지부에서의 굴절에 의한 광량로스가 생길 가능성이 높아서 만족스럽게 집광작용을 가지게 할 수 없다. 이와 같은 이유로부터 본 실시형태에서는 광학부재(5)의 사출면쪽에는 좌우방향의 광속에 대해서는 집광작용은 가지게 하고 있지 않다.

한편, 광학부재(5)의 광원쪽의 주변부에는 입사면(5e,5e')과, 전반사면(5d,5d')과, 사출면(5f,5f')을 가지는, 좌우방향의 광속에 대해서만 집광작용을 가지는 프리즘부(5h,5h')가 형성되어 있다. 이와 같이 광학부재(5)의 주변부만 프리즘부(5h,5h')를 형성하고 있는 이유는, 주변부로부터 광원을 보는 각도가 중앙부에 비해서 좁고, 주변부로부터 광원을 보는 방향도 어느 정도 한정할 수 있어, 광속의 방향을 어느 정도 제어할 수 있기 때문이다.

그래서, 도 1에 표시하는 최집광상태를 달성할 수 있도록 프리즘부(5h,5h')의 각 면의 형상을 규정하고, 최적화한 것이 본 실시형태이다. 도시한 바와 같이, 본 실시형태에서는 광원의 좌우 중심부 부근으로부터 사출된 광속 중, 이 프리즘부(5h,5h')에 입사하는 광속을 사출광축에 대해서 평행하게 되도록 전반사제어하고 있다.

다음에, 도 2를 사용해서 좌우방향의 조사범위를 넓힌 상태에 대해서 설명한다. 또한, 도 2에서는 도 1과 비교해서 설명하기 위해 광원의 동일점으로부터 동일방향으로 사출된 광속의 상태도 동시에 표시하고 있다.

상기 설명과 같이, 광학부재(5)의 사출면쪽에는 좌우방향의 광속을 집광시키기 위한 특별한 굴절면이나 반사면을 형성하고 있지 않다. 이 때문에 평면입사부(5g)로부터 입사한 광속성분은 좌우방향의 조사각도를 좁히지 않고 균일하고 또한 넓은 범위의 분포가 된다.

더 상세히 설명하면, 도 2에 표시하는 광원 중심부 부근으로부터 사출된 광선의 상태로부터 보아도 알 수 있는 바와 같이 도광부재(4)와 광학부재(5)를 접근시켜서 배치함으로써 도광부재(4)로부터의 사출광을 전부 광학부재(5)의 평면입사부(5g)로부터 입사시킬 수 있다. 이것에 의해 프리즘부(5h,5h')에 입사하는 성분을 없애서, 조사범위가 넓은 배광특성을 얻을 수 있다.

다음에, 도 1 및 도 2에 표시하는 상태의 조사범위가 어떻게 변화하는지를 도 7을 사용해서 설명한다.

도 7에 있어서, 횡축에는 중심으로부터의 각도, 종축에는 그 각도에 대한 광량을 표시하고 있다. 여기서, G가 도 1의 상태에 대응하는 집광상태를 표시하고, 이 때의 유효조사범위는 중심의 광량에 대해서 50%가 되는 광량이 되는 각도범위 A가 된다.

한편, 이에 대해서 H는 도 2의 상태에 대응하는 조사범위가 넓은 상태를 표시하고, 마찬가지로 유효조사범위는 B가 된다.

이들 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 집광상태를 표시하는 G는 주변부를 향해서 조사되고 있는 광속의 일부를 사출광축 중심부 부근에 집광시킴으로써 중심부 부근의 광량을 증가시킨 결과, 중심광량의 50%로 규정되는 유효조사범위가 상대적으로 좁게 된 것이다.

이와 같이, 도광부재(4)로부터 사출된 광속 중, 사출광축 중심으로부터 떨어진 방향(광학부재(5)의 좌우길이방향 양단쪽을 향하는 방향)으로 사출된 광속을 광학부재(5)의 좌우에 형성한 프리즘부(5h,5h')에 입사시켜서, 광속의 방향을 집광방향으로 변환함으로써, 중심부 부근의 광량을 대폭으로 증가시킬 수 있는 동시에, 필요 조사범위 외로의 광의 조사를 감소시켜서, 촬영렌즈의 장초점거리에 대응한 효율좋은 조명광 조사를 행할 수 있다.

한편, 도 1의 상태와 도 2의 상태와의 사이의 상태에 광학계가 배치된 경우의 조명광속의 조사범위는 도광부재(4)와 광학부재(5)의 상대위치관계에 따라서 연속적으로 변화시킬 수 있다. 이것은, 광학부재(5)에 형성된 프리즘부(5h,5h')에 입사하는 광속성분의 양(전반사면(5d,5d')에 의해 반사하는 광속성분의 양)에 따라서 사출광축 중심부 부근을 향하는 광속의 양을 연속적으로 변화시킬 수 있고, 이 중심부 부근의 광속의 증감에 따라서 중심부 부근의 광량의 50%의 광량치로 규정한 유효 조사범위를 연속적으로 변화시킬 수 있기 때문이다.

즉 도 2의 상태로부터 서서히 프리즘부(5h,5h')로의 입사광량을 증가시킴으로써, 주변부를 향하는 광속을 서서히 사출광축 중심부 부근을 향해서 사출시킬 수 있으며, 그 결과, 조사범위를 연속적으로 좁게 할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 광원 중심으로부터 사출된 광속이 프리즘부(5h,5h')에 의해서 전반사하고, 사출광축방향으로 사출하도록 프리즘부(5h,5h')의 각 면형상을 설정하고 있지만, 반드시 이 형상에 한정되는 것은 아니고, 광원의 임의의 위치, 예를 들면 광원 중심과 주변과의 중간의 위치의 광속이 광학부재(5)에 의해서 사출광축 부근에 모이도록 형상을 규정하거나, 이동의 중간점을 고려해서, 각 줌포인트에서 양호한 배광특성을 얻을 수 있는 임의의 프리즘부(5h,5h')의 반사면 형상을 사용해도 된다.

이와 같이, 상기 광학계는 도 3 및 도 4에 표시하는 상하방향에 관해서의 조사범위의 변화와 대응하는 방향으로 좌우방향에 관해서의 조사범위를 변화시킬 수 있다. 더 상세하게는, 광학유닛과 광학부재(5)의 사출광축방향으로의 상대이동이라고 하는 단일동작으로 상하 및 좌우의 양방향의 조사범위 변화를 달성할 수 있는 동시에, 이를 위한 연동기구를 필요로 하지 않고, 또한 조사각도변화도 커지는 등, 극히 편리한 조사범위가변광학계를 실현할 수 있다.

또한, 좌우방향 주변부의 광로를 변경하는 반사면으로서 전반사면(5d,5d')을 사용하거나, 프리즘부(5h,5h')를 도광부재(4)의 사출면의 길이방향 양단부분을 덮도록 하는 형상으로 하거나 하고 있기 때문에 방향변경에 따르는 광량손실이 적고, 효율좋게 조사범위변경을 행할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 좌우방향의 조사범위변경은 상하방향의 조사범위변경에서 이용한 광제어면을 이용하고 있지 않고, 별개의 제어면(전반사면(5d,5d'))을 이용하고 있다. 이 때문에 상하 및 좌우방향의 조사범위변경을 각각 독립해서 행하게 할 수 있고, 상하 및 좌우방향의 각각에 있어서 조사범위의 설정자유도가 높다.

또한, 본 실시형태에서는 좌우방향의 조사범위를 변화시키는 수단으로서 광학부재(5)에 일체 형성한 프리즘부(5h,5h')를 포함하는 반사면을 사용한 경우에 대해서 설명했지만, 이와 같은 프리즘부 내의 반사면 이외에도 광휘알루미늄 등의 반사면을 광학부재에 일체적으로 구성하거나, 열체의 프리즘부재를 사용하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시형태에서는, 집광작용부의 광원에 대한 사출방향으로의 이동이라고 하는 수법을 사용해서 조사범위변경을 행하고 있지만, 이것에 한하지 않고, 입사광속의 사출 후의 사출방향을 대폭으로 전환하도록 하는 광학부재(예를 들면, 광파이버나 동일 부재 내의 굴절률 변화를 가져오게 하는 그래디언트 인덱스재료)를 사용해서 입사광속의 방향을 임의로 제어할 수 있도록 하는 구성을 채용함으로써 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

도 8 내지 도 13은 본 발명의 제 2실시형태인 조명장치의 광학적 구성을 표시하고 있다. 본 실시형태는, 제 1실시형태에 대해서, 조사범위를 변경할 때의 도광부재(24)와 광학부재(25)의 상대이동방향을 반대로 한 것이다. 즉 도광부재(24)와 광학부재(25)를 가장 떨어지게 한 상태에서 조사범위를 가장 넓게 하고, 도광부재(24)와 광학부재(25)를 가장 접근시킨 상태에서 조사범위를 가장 좁게 하도록 구성한 실시형태이다. 즉 도 8에서 필요조사범위 외를 향하고 있는 광속성분을 필요화각의 주변성분으로서 활용해서, 조사범위를 실질적으로 넓히고 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서 제 1실시형태와 공통되는 구성요소에는 제 1실시형태와 동일한 부호를 부여한다. 또한, 본 실시형태의 조명장치도 제 1실시형태에서 설명한 카메라에 탑재되는 것이다.

도 10 및 도 11은 방전발광관(2)의 중앙부 부근의 수직종단면도이고, 방전발광관(2)의 중심부 부근으로부터 사출된 조명광속의 광선트레이스도도 아울러서 표시하고 있다. 또한, 도 12는 본 실시형태의 조명광학계의 주요부의 사시도이다. 또한, 도 8 및 도 9는 방전발광관(2)의 축방향의 단면도이고, 광원 중심부 부근으로부터 사출된 대표광선도 아울러서 표시하고 있다.

본 실시형태의 조명장치의 광학특성을 규정하는 구성요소에 대해서 도 12를 사용해서 상세히 설명한다.

도 12에 있어서, (23)은 방전발광관(2)으로부터 사출된 광속 중 광사출방향 후방에 사출된 성분을 광사출방향 전방에 반사시키는 반사우산이며, 그 내면은 고반사율을 가진 광휘알루미늄 등의 금속재료에 의해 형성되어 있다. 또한, 이 내면에 고반사율의 금속증착면을 형성해도 된다.

(24)는 방전발광관(2)으로부터의 사출광속을 몇 개의 광로영역의 광속으로 분할하는 동시에, 각각의 영역의 광속을 사출면으로부터 사출시킨 후에 일정한 거리에서 교차시켜 일정한 넓이의 배광특성으로 변환하기 위한 도광부재이다.

(25)는 투명한 도광부재(24)로부터 사출된 광속을 입사시켜서, 필요로하는소정의 배광특성으로 변환하기 위한 광학부재이다. 이 광학부재(25)의 입사면에는 상하방향에 관해서 부의 굴절력을 가진 복수의 원통면렌즈(25a)가 상하방향으로 평행하게 형성되어 있다.

또한, 광학부재(25)의 좌우주변부에는, 상하방향으로 뻗어서 입사광을 전반사제어하는 프리즘부(집광작용부)(25b,25b')가 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 방전발광관(2), 반사우산(23) 및 도광부재(24)는 도시하지 않은 유지케이스 등에 의해 유지되어서 일체화되어 발광유닛을 구성한다. 그리고, 조명장치의 외표면에 고정된 광학부재(25)에 대해서 상기 발광유닛을 적절히 이동시킴으로써, 조명광의 집광정도를 연속적으로 변화시킬 수 있다. 또한, 도광부재(24) 및 광학부재(25)의 재료로서는 아크릴수지 등의 투과율이 높은 광학용 수지재료나 글라스재료가 바람직하다.

본 실시형태의 조명장치는, 카메라의 촬영렌즈가 줌렌즈인 경우에 그 초점거리에 따라서 조사광축방향의 도광부재(24)와 광학부재(25)와의 상대위치관계를 변화시킴으로써, 상하방향의 배광특성을 촬영렌즈의 화학범위에 대응시키도록 하는 동시에, 본래 유효한 광원이 너무 커서 광속의 제어가 어려운 좌우방향의 배광특성도 다른 부재를 개재하지 않고 촬영렌즈의 화각범위에 대응하도록 변화시킬 수 있는 조명장치이다.

이하, 도 8 내지 도 11을 사용해서 이 조사범위변경을 위한 최적의 광학적 형상의 설정방법에 대해서 더 상세히 설명한다.

도 10 및 도 11은 본 실시형태의 조명장치에 있어서의 방전발광관(2)의 직경방향의 수직종단면도이고, 상하방향의 조사범위변경의 기본적인 원리를 표시하는 도면이다. 또한, 도면속의 각 부의 부호는 도 12에 대응하고 있다. 또한, 도 10은 도광부재(24)와 광학부재(25)가 가장 접근한 상태를, 도 11은 도광부재(24)와 광학부재(25)가 가장 떨어진 상태를 각각 표시하고 있다. 또한, 도 10 및 도 11은 동시에 방전발광관(2)의 내경 중심부로부터 사출된 광선의 궤적도 동시에 표시하고 있다.

또한, 본 실시형태는, 상하방향의 배광특성을 균일하게 유지한 채 조사범위를 연속적으로 변화시킬 수 있는 동시에, 상하방향의 개구높이를 필요 최소한으로 구성한 것이다.

우선, 상기 구성의 광학계의 특징적인 형상을 순서대로 설명한다. 반사우산(23)은 그 내면의 형상이 방전발광관(2)과 거의 동심형상의 반원통형상으로 하고 있다. 이것은 제 1실시형태와 마찬가지의 이유에 의한다.

한편, 반사우산(23)의 상하의 주변부는 도광부재(24)의 후방을 따라서 형성되어 있지만, 이것은 이하의 이유에 의한다.

즉 광원중심으로부터 사출된 광속은, 도시한 바와 같이, 도광부재(24)의 내면의 반사면(24c,24c')에 의해서 이상적으로 반사되지만, 도면 중 광원의 중심의 우측으로부터 사출된 광속은, 특히 광원의 내경이 클 경우에 이 반사면(24c,24c')으로부터 부분적으로 사출된다. 반사우산(23)의 상하주변부는 반사면(24c,24c')으로부터 사출된 광속을 유효하게 이용하기 위하여 도광부재(24)의 배면을 덮는 형태로 되어 있다. 즉, 반사우산(23)의 형태를, 도시한 바와 같이, 도광부재(24)의배면까지 뻗게 하고, 또한, 반사면(24c,24c')의 형상을 따르게 함으로써 반사면(24c,24c')에 의해서 반사되지 않고 반사면(24c,24c')으로부터 사출된 광속을 도광부재(24) 내에 재입사시킬 수 있어, 반사 후의 광속도 소정의 조사범위에 효율좋게 집광시킬 수 있다.

또한, 도광부재(24)는, 본 실시형태에서는, 이하와 같은 형상이 되도록 설정하고 있다.

우선, 도광부재(24)의 상하방향 중앙영역에서는 입사면(24a)에 정의굴절력을 주는 원통면렌즈가 형성되어, 광원 중심으로부터 사출된 광속은 사출광축과 평행하게 되도록 변환된다.

마찬가지로, 도광부재(24)의 상하부의 영역에서는, 광원 중심으로부터 사출된 광속이 입사면(24b,24b')에 의해 굴절된 후, 그 상하방향에 위치하는 전반사면(24c,24c')에 의해 반사되어서, 이 광속이 사출광축과 평행하게 되도록 변환된다.

이렇게 해서 광원 중심으로부터 사출된 광속이 사출광축에 대해서 한 번 평행화 된 후, 도 11에 표시한 바와 같이, 사출면(24d)에 형성된 복수의 정의 굴절력을 가진 원통면렌즈(24c)에 의해서 복수의 집광영역이 형성된다.

한편, 광학부재(25)의 입사면에는 도광부재(24)의 사출면에 형성한 복수의 원통면렌즈(24d)의 파워를 상쇄하기 위한 부의 굴절력을 가진 복수의 원통면 렌즈(25a)가 형성되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 도 10에 표시한 바와 같이, 도광부재(24)와 광학부재(25)가 접근한 상태에서는 각 원통면렌즈의 굴절력이 상쇄되고, 도광부재(24)의 입사면(24a)의 굴절, 또는 입사면(24b,24b')에서의 굴절 후의 반사면(24c,24c')에서의 반사에 의한 집광상태를 그대로 유지시킬 수 있다.

한편, 도 11에 표시한 바와 같이, 도광부재(24)와 광학부재(25)가 가장 떨어진 상태에서는 배광특성을 균일하게 어느 일정한 범위로 넓히는 것이 가능하게 된다. 이것은 도광부재(24)의 원통면렌즈(24d)에 의해서 집광된 각 영역의 광속을 광학부재(25)의 원통면렌즈(25a)의 굴절력이 약한 중심부 부근을 통과시키고 있기 때문이고, 이와 같이 광학계를 구성함으로써 광속에 대한 원통면렌즈(25a)의 영향을 받기 어럽게 할 수 있다.

또한, 광학계의 배치를 상기 도 10의 상태와 도 12의 상태 사이의 상태로 하면 광학계에 대한 도광부재(24)의 이동거리에 따라서 상기 원통면렌즈(25a)의 굴절력의 영향을 연속적으로 변화시키는 것도 가능하다. 그 결과, 배광특성도 도광부재(24)의 이동거리에 따라서 변화시킬 수 있고, 이 도광부재(24)와 광학계의 상대위치를 규정함으로써 배광특성을 연속적으로 또한 균일한 상태로 변화시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같이 해서 상하방향의 배광특성은 도광부재(24)와 광학부재(25)의 사출광축방향의 상대거리의 변화에 따라서 연속적으로 변화시키는 것이 가능하다.

다음에, 좌우방향의 배광특성의 변화를 도 8 및 도 9를 사용해서 설명한다. 이들 도면은 방전발광관(2)의 중심축을 포함하는 수평종단면도이며, 도 8은 도 10에 대응하는, 조사범위가 가장 좁은 상태, 즉 도광부재(24)와 광학부재(25)가 가장접근한 상태를 표시하고, 도 9는 도 11에 대응하는, 조사범위가 가장 넓은 상태, 즉 도광부재(24)와 광학부재(25)가 가장 떨어진 상태를 표시하고 있다. 이들 도면에 있어서, 각 부의 부호는 상기 설명한 구성부재와 일치하고 있으며, 좌우방향의 특성을 설명하기 광원 중심으로부터 사출된 대표광속도 아울러서 표시하고 있다.

도시한 바와 같이, 광학부재(25)의 좌우주변부의 사출면은 평면으로 형성되어 있다. 이와 같이 평면으로 하고 있는 이유는 제 1실시형태와 마찬가지이며, 광학부재(25)가 광원에 가깝고 또한 광원이 광학부재(25)의 개구부보다 길기 때문에 어떠한 집광면을 형성해도 각 점으로부터 광원을 보는 각도가 너무 커서 집광시키는 것이 곤란하기 때문이다.

한편, 광학부재(25)의 광원쪽의 좌우주변부에는 좌우방향에만 집광작용을 가진 프리즘부(25b,25b')가 형성되어 있다.

이와 같이 광학부재(25)의 좌우주변부에만 프리즘부(25b,25b')를 형성하고 있는 이유는, 주변부로부터 광원을 보는 각도가 중앙부에 비해서 좁고, 또한 주변부로부터 광원을 보는 방향도 어느 정도 한정할 수 있어, 광속의 방향을 어느 정도 제어가능하기 때문이다.

광선트레이스도로부터도 알 수 있는 바와 같이, 도 8에 표시한 상태에서는 광원 중심으로부터 사출된 광속에 대해서 집광효과를 가지게 할 수 없고, 도 8에 표시하는 광원 중심부로부터 사출된 광선과 동일한 광선이 프리즘부(25b,25b')에 입사함으로써 이 광선은 어느 일정한 사출방향으로 변환된다.

이 상태를 더 상세히 설명한다. 프리즘부(25b,25b')는 평면으로 형성된 입사면(25c,25c')과, 비구면형상의 전반사면(25d,25d')과, 평면으로 형성된 사출면(25e)의 좌우주변부분으로 구성되어 있다.

우선, 입사면(25c,25c')은, 도 9의 광선트레이스도에 표시한 바와 같이, 입사광량을 증가시키고 크기를 최소화하기 위해서 사출광축에 대해서 대략 수직이 될 수 있도록 평면형상으로 되어 있다.

또한, 전반사면(25d,25d')은, 사출면(25e)으로부터 사출된 후의 광속이 전부 어느 일정한 각도(θ)에서 반사될 수 있도록 도면 수직방향으로 뻗는 비구면형상으로 되어 있다.

프리즘부(25b,25b')를 상기 형상으로 함으로써 좌우방향의 조사각도를 일정량 넓히는 것이 가능하게 된다. 이것에 관해서 도 13을 사용해서 도 8 및 도 9에 표시한 상태의 조사각도변화의 원리를 설명한다.

도 13에 있어서, 횡축에는 중심으로부터의 각도, 종축에는 그 각도에 대한 광량을 표시하고 있다. 여기서, I가 도 8의 상태에 대응하는 집광상태를 표시하고, 이 때의 유효조사범위는 중심의 광량에 대해서 50%가 되는 광량이 되는 각도범위 B가 된다. 이 상태는 좌우의 주변부의 광속을 유효하게 이용할 수 없는 상태이다.

한편, 이에 대해서 J는 도 9의 상태에 대응하는 조사범위가 넓은 경우를 표시하고, 이 때의 조사각도는 C가 된다. 이 도면으로부터도 알 수 있는 바와 같이, I는 좌우주변부에 조사되고 있는 광속의 일부를 필요조사범위의 주변부를 항하게 해서, 주변부의 광량이 중심광량에 대해서 50% 정도가 되도록 함으로써 조사범위를 넓히도록 한 상태이다.

이와 같이, 프리즘부(25b,25b')에 의해 제어가능한 광속은 도광부재(24)와 광학부재(25)의 상대이동에 따르는 근소한 틈새로부터 사출되는 광선의 사출방향을(이 광선은 절대양적으로는 적은 광속이지만) 꽤 정확하게 제어하는 것이 가능하기 때문에 광량이 이와 같은 중심광량에 대해서 50%에 대응하는 좁은 영역의 각도성분만을 상승시키는 조명광학계에 대해서 유효한 조사범위변경의 방법으로서 이용할 수 있다.

이상과 같은 방법에 의해 필요조사범위 외로의 광의 조사를 감소시켜서, 촬영렌즈의 초점거리에 대응한 효율좋은 조사범위조정을 행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 프리즘부(25b,25b')에 의해서 광원 중심으로부터 사출된 광속이 모두 일정한 각도 θ로 변환되도록 구성했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반사면은 프리즘부를 이용해서 필요조사범위의 주변부 부근의 광량을 증가시키는 임의의 반사면 형상이라도 되고, 반사면 형상을 최적화함으로써 본 발명과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 광원으로서 직관 타입의 방전발광관을 사용했을 경우에 대하여 설명했지만, 광원으로서는 이와 같은 타입의 방전발광관에 한정되는 것은 아니고, 점광원으로 간주되지 않는 어느 정도 긴 유효발광부를 가지는 광원(예를 들면, 냉음극관)을 사용해도 된다.

도 14 및 도 15는 본 발명의 제 3실시형태인 조명장치의 광학적 구성을 표시하고 있다. 본 실시형태는 제 1 실시형태에 대해서 광학부재(35)의 일부를 변형시킨 예이며, 특히 광학부재(35)의 좌우주변부에 형성한 프리즘부를 복수로 분할해서 프리즘열로 한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 실시형태와 공통되는 구성요소에는 제 1실시형태와 같은 부호를 부여한다. 또한, 본 실시형태의 조명장치도 제 1실시형태에서 설명한 카메라에 탑재되는 것이다.

또한, 상하방향, 즉, 방전발광관(2)의 직경방향의 조사범위변경의 상태는 도 3 및 도 4와 마찬가지이다.

도 14 및 도 15에 있어서, (34)는 방전발광관(2)으로부터 사출광속을 입사시키고, 이 광속이 일정한 범위에 분포될 수 있도록 배광특성을 변환하기 위한 도광부재이다. 또한, (35)는 도광부재(34)로부터의 사출광을 입사시켜서, 필요로하는 소정의 배광특성으로 변환하기 위한 광학부재이다. 이 광학부재(35)의 사출면의 좌우양쪽에는 복수의 프리즘부(35b,35c,35b',35c')로 이루어진 프리즘열이 형성되어 있다.

여기서, 도 14는 도광부재(34)와 광학부재(35)를 가장 떨어지게 해서 조사범위를 가장 좁힌 상태를, 도 15는 도광부재(34)와 광학부재(35)를 가장 접근시켜서 조사범위를 가장 넓힌 상태를 각각 표시하고 있으며, 이들 도면은 방전발광관(2)의 중심부 부근으로부터 사출시킨 대표광속의 광선트레이스도 아울러서 표시하고 있다. 또한, 방전발광관(2) 및 반사우산(3)은 제 1실시형태와 마찬가지의 것이다.

또한, 도 14의 상태에서의 상하방향의 집광상태는 제 1실시형태의 도 3에 표시한 것과 마찬가지이다. 도 15의 상태에서의 상하방향의 집광상태는 제 1실시형태의 도 4에 표시한 것과 마찬가지이다.

다음에, 본 실시형태의 조명장치의 동작에 대하여 설명한다. 도 14의 상태에 있어서, 방전발광관(2)의 중심부 부근으로부터 사출된 광속 중, 광학부재(35)의 양단의 광원쪽에 형성된 프리즘열(35b,35b',35c,35c')에 입사한 광속은 이들 프리즘열(35b,35b',35c,35c')의 전반사면에 의해서 사출방향이 변환된다. 이에 의해 사출광축 부근을 향하는 광속성분이 증가한다. 따라서, 이 전반사면을 평면으로 구성하는 경우에 비해서 대폭으로 중심광량을 증가시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 도광부재(34)로부터 사출된 조명광속에 대해서 집광을 위한 굴절력을, 광학부재(35)의 좌우양단의 광원쪽에 형성된, 도면수직방향으로 뻗는 복수의 프리즘열에 의한 반사작용에 의해 주고 있다. 이와 같이, 프리즘부를 복수로 분할해도 제 1실시형태의 도 1의 상태와 거의 동등한 집광효과를 얻을 수 있다.

다음에, 도 15의 상태에 있어서, 도광부재(34)로부터 사출된 광속은 즉시 광학부재(35)에 입사하고, 좌우주변부에 형성된 프리즘부(35b,35b',35c,35c')에는 입사하지 않는다. 이 때문에 도 14에 표시한 광선과 동일한 사출점, 사출방향의 조건에서 방전발광관(2)으로부터 사출된 광속은 집광작용을 받지 않는다. 이 때문에 광속이 넓은 범위에 분포된 배광특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 광학부재(35)에 집광작용을 가지게 하는 반사부로서 좌우 2열씩의 프리즘부를 형성하고 있지만, 반드시 2열로 한정되는 것은 아니며, 3열 이상의 프리즘열로 해도 된다. 또한, 형상도 좌우의 개구면적을 넓혀서 프리즘의 돌출량을 줄여서, 판형상에 가까워지도록 하는 구성을 취해도 된다.

또한, 프리즘부에 의한 조사방향의 제어방법으로서 광원중심으로부터 사출시킨 광속을, 도광부재(34)와 광학부재(35) 사이의 간격이 가장 떨어진 상태에서 사출광축에 대해서 평행하게 되도록 설정하고 있지만, 반드시 이와 같이 설정할 필요는 없다. 즉 도광부재와 광학부재가 떨어진 상태에서 좌우주변부를 향하는 광속을 도입해서 사출광축의 방향에 가깝게 하는 효과를 가진 프리즘부라면 본 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 광학부재(35)의 사출면에 형성한 프리즘열로서 도면수직방향으로 뻗는 형상으로 하고 있지만, 반드시 이 방향으로 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 어느 일정각도 기울어진 프리즘열이나 동심의 고리형상의 프리즘열을 사용해도 된다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 제 4실시형태인 조명장치의 광학적 구성을 표시하고 있다. 본 실시형태는 제 1실시형태에 대해서 광학부재(45)의 일부 형상을 변형시킨, 상기 제 3실시형태와는 다른 변형예이며, 특히 광학부재(45)의 좌우주변부에 광학부재(45)와는 별체의 반사부재(46)(판사판(46))를 일체적으로 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1실시형태와 공통되는 구성요소에는 제 1실시형태와 같은 부호를 부여한다. 또한, 본 실시형태의 조명장치도 제 1실시형태에서 설명한 카메라에 탑재되는 것이다.

또한, 상하방향, 즉 방전발광관(2)의 직경방향의 조사범위는 도 3 및 도 4와 마찬가지로 변경된다.

도 16 및 도 17에 있어서, (44)는 방전발관관(2)으로 부터의 사출광속을 입사시키고, 광속이 일정한 넓이를 따라서 분포될 수 있도록 배광특성을 변환하기 위한 도광부재이다. 또한, (45)는 도광부재(44)로부터의 사출광을 입사시켜서, 필요로 하는 소정의 배광특성으로 변환하기 위한 광학부재이다. 또한, (46),(46')는 광학부재(45)에 일체적으로 장착된 반사판이다.

여기서, 도 16은 도광부재(44)와 광학부재(45)를 가장 떨어지게 해서 조사범위를 가장 좁게 한 상태를, 도 17은 도광부재(44)와 광학부재(45)를 가장 접근시켜서 조사범위를 가장 넓게 한 상태를 각각 표시하고 있으며, 이들 도면에는 방전발광관(2)의 중십부 부근으로부터 사출된 대표광선의 광선트레이스도 아울러서 표시하고 있다. 또한, 방전발광관(2) 및 반사우산(3)은 제 1실시형태와 마찬가지의 것이다.

또한, 도 16의 상태에서의 상하방향의 집광상태는 제 1실시형태의 도 3에 표시한 것과 마찬가지이다. 도 17의 상태에서의 상하방향의 집광상태는 제 1실시형태의 도 4에 표시한 것과 마찬가지이다.

다음에, 본 실시형태의 조명장치의 동작에 대해서 설명한다. 도 16에 있어서, 방전발광관(2)의 중심부 부근으로부터 사출된 광속 중, 광학부재(45)의 양단에 있어서의 광원쪽에 장착된 반사판(46,46')에 입사한 광속은 이들 반사판(46,46')에비구면곡면으로서 형성된 반사면에 의해서 사출방향이 변환된다. 이에 의해 사출광축 부근을 향하는 광속성분이 증가한다. 따라서, 이 전반사면을 평면으로 구성하는 경우에 비해서 대폭으로 중심광량을 증가시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 도광부재(44)로부터 사출된 조명광속에 대해서 집광작용을, 광학부재(45)의 좌우양단의 광원쪽에 형성된, 도면수직방향으로 뻗는 반사판(46,46')의 반사작용에 의해 주고 있다. 이와 같이, 반사부재를 사용해도 제 1실시형태의 도 1의 상태와 거의 동등한 집광효과를 얻을 수 있다.

다음에, 도 17의 상태에 있어서, 도광부재(44)로부터 사출된 광속은 즉시 광학부재(45)에 입사하고, 좌우주변부에 형성된 반사판(46,46')에는 입사하지 않는다. 이 때문에 도 16에 표시한 광선과 동일한 사출점, 사출방향의 조건에 의해 방전발광관(2)으로부터 사출된 광속은 집광작용을 받지 않는다. 이 때문에 광속이 넓은 범위에 분포되는 배광특성을 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 광학부재에 집광작용을 가지게 하는 반사부재상에, 도면수직방향으로 뻗는 비구면반사곡면을 형성해서, 광원중심으로부터 사출된 광속을 사출광축과 평행하게 되도록 변환하고 있지만, 반사부재의 형상은 반드시 이 형상에 한정되지 않는다. 즉 도광부재와 광학부재가 떨어진 상태에서 좌우주변부를 향하는 광속을 도입해서, 사출광축의 방향에 가까워지도록 하는 효과를 가진 부재이면 본 실시형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

본 실시형태와 같이, 도광부재(44)와 제 2의 광학부재(45)와의 사이로부터 옆쪽에 조사되는 광속을 도입해서 조사방향을 변환시키는 부재로서 반사부재를 사용하는 것은, 도광부재(44)로 부터 직접 광학부재(45)의 좌우주변부에 닿는 광속을 제어할 수 없어, 일부 광선을 유효하게 이용할 수 없는 것과, 반사부재 그 자체의 반사율에 의한 광량저하가 일어날 수 있다고 하는 것 뿐이고, 그 외는 상기 각 실시형태와 거의 동등하다. 전술한 실시형태와 마찬가지로, 본 실시형태에서는 종래 유효하게 이용할 수 없었던 광속을 도입해서, 효율이 좋은 배광특성제어가 가능하게 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 광학부재(45)에 고정된 반사판(46,46')의 형상을 도면수직방향으로 뻗는 형상으로 하고 있지만, 반드시 이 형상으로 한정되는 것은 아니고, 평면 또는 구면, 회전타원체 등의 형상으로 해도 되고, 이 형상을 최적화시킴으로써 효율이 좋은 조사범위변경이 가능하게 된다.

또한, 이상 설명한 각 실시형태에서는 조명장치를 필름사용카메라에 탑재한 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명의 조명장치는 디지털스틸카메라, 비디오카메라 등의 각종 촬영장치에 탑재할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 각 실시형태와 같은 촬영장치 내장타입의 조명장치뿐만 아니라 바깥부착타입의 조명장치에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 스트로보광을 사용한 광통신용의 조명장치에도 적용하는 것이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 이상 설명한 각 실시형태에 의하면 광원유닛(발광유닛)과 광학부재를 상대이동시켜서 광원유닛으로부터 사출되는 조명광속 중 광학부재의 양단방향을 향해서 상기 반사부에의해 반사되는 광속성분을 증감시켜서, 조명광속의 조사범위를 변경하도록 하고 있기 때문에 간단하고 콤팩트한 구성으로, 광원유닛의 길이방향의 조사범위제어에 적합한 조명장치를 실현할 수 있다. 따라서, 이 조명장치를 탑재하는 촬영장치에 대해서도 소형ㆍ경량화를 도모하는 동시에 뛰어난 촬영성능을 가질 수 있다.

또한, 상기 반사부에의해 반사된 광속성분을 증감시켜서 조사범위를 변경시키는 구성이기 때문에 상기 증감을 연속적으로 행해서 조사범위를 연속적으로 변경하는 것도 용이하게 행할 수 있다.

또한, 상기 반사부를 발광유닛에 있어서의 사출면의 단부근방을 덮도록 형성하고, 상기 반사부에 전반사면을 사용했기 때문에 광원유닛으로부터의 에너지를 높은 효율로 이용가능하게 된다.

또한, 상기 광학부재에 상기 반사부에 의해 반사되어 사출된 광속성분을 증감시켜서 변경하는 조사범위의 변경방향(예를 들면, 광원유닛의 길이방향)과는 다른 방향(예를 들면, 광원유닛의 길이방향에 직교하는 방향)에 있어서의 조명광속의 조사범위를 광원유닛과 이 광학부재를 상대이동시킴으로써 변경하기 위한 광학작용부를 형성했기 때문에 상기 양방향의 조사범위변경을 연동시키기 위한 기구 등이 불필요한, 간단하고 콤팩트한 구성으로 상기 양 방향에 관한 조사범위를 적절하게 제어가능한 조명장치를 실현할 수 있다.

또한, 상기 반사부를 상기 광학작용부와는 별개로 설치하도록 하면, 상기 양 방향의 각각에 있어서의 조사범위변경을 서로 독립적으로 행하게 할 수 있으며, 어느 방향에 대해서도 조사범위의 설정자유도를 높게 할 수 있다.

그러나, 본 발명을 상기한 특정형태로 한정하려고 하는 것은 아니며, 그와 반대로 본 발명은 첨부된 특허청구범위에 기재된 본 발명의 정신 및 범위내에 드는 모든 변형예, 교호적인 구성예 및 동등예를 커버하려는 것임을 이해해야 한다.

Claims (12)

1. 길이방향으로 길고 길이방향에 양단부를 가진 발광관과, 반사우산을 적어도 포함하는 발광유닛; 및

   피사체에 가까운 쪽에서 상기 발광유닛의 전방에 배치되고, 상기 발광유닛과의 상대 간격이 가변인, 투명한 광학유닛을 구비하고, 이 광학유닛은 이 발광관의 길이방향을 따른 양단부에 대응하는 장소에 상기 발광유닛으로부터 사출한 광속을 피사체를 향해서 반사시키는 반사면을 가진 발광장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광학유닛은 그 중앙부에 상기 발광관의 길이방향과 평행하게 배치된 복수의 원통면렌즈를 가지고 있는 발광장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 광학유닛의 상기 반사면은, 상기 광학유닛이 상기 발광유닛에 대해서 가까워진 상태에서는 광속을 반사시키지 않고, 상기 광학유닛이 상기 발광유닛에 대해서 떨어진 상태에서는 상기 광속을 반사시키는 발광장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 발광유닛은 그 중앙부에 상기 발광관으로부터 광을 굴절시켜서 피사체에 투광하는 광굴절부와, 이 광굴절부는 양 사이드를 가지며, 상기 광굴절부의 양 사이드에 상기 발광관으로부터의 광을 전반사시켜서 피사체에 투광하는 반사부를 구비한 광학부재를 가진 발광장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 광학유닛은, 프리즘면을 가지는 동시에 이 광학유닛으로부터 상기 발광관쪽에 돌출하고 있는 프리즘부를 포함하고, 상기 반사면은 상기 프리즘부의 프리즘면인 발광장치.
6. 제 1항의 발광장치를 가진 카메라.
7. 길이방향으로 길고 길이방향에 양단부를 가진 발광관과, 반사우산을 적어도 포함하는 발광유닛; 및

   피사체에 가까운 쪽에서 상기 발광유닛의 전방에 배치되고, 상기 발광유닛과의 상대간격이 가변인, 투명한 광학유닛을 구비하고, 이 광학유닛은 그 중앙부에 상기 발광관의 길이방향과 평행하게 배치된 복수의 광굴절부와, 이 광굴절부는 길이방향에 양 사이드를 가지며, 상기 광굴절부의 길이방향 양 사이드에 상기 발광유닛으로부터 사출한 광속을 피사체를 향해서 반사시키는 반사면을 가지고 있는 발광장치.
8. 제 7항에 있어서, 상기 광굴절부는 원통면렌즈인 발광장치.
9. 제 7항에 있어서, 상기 광학유닛의 상기 반사면은, 상기 광학유닛이 상기 발광유닛에 대해서 가까워진 상태에서는 광속을 반사시키지 않고, 상기 광학유닛이상기 발광유닛에 대해서 떨어진 상태에서는 상기 광속을 반사시키는 발광장치.
10. 제 7항에 있어서, 상기 발광유닛은 그 중앙부에 상기 발광관으로부터 광을 굴절시켜서 피사체에 투광하는 광굴절부와, 이 광굴절부는 양 사이드를 가지며, 상기 광굴절부의 양 사이드에 상기 발광관으로부터의 광을 전반사시켜서 피사체에 투광하는 반사부를 구비한 광학부재를 가진 발광장치.
11. 제 7항에 있어서, 상기 광학유닛은, 프리즘면을 가지는 동시에 이 광학유닛으로부터 상기 발광관쪽에 돌출하고 있는 프리즘부를 포함하고, 상기 반사면은 상기 프리즘부의 프리즘면인 발광장치.
12. 제 7항의 발광장치를 가진 카메라.