(57)【要約】【課題】集光率を高めて発光部の面積を小さくしても光ムラのないストロボ配光を実現することができるストロボ装置を提供すること。【解決手段】ストロボ光を発光する光源１２と、該光源１２からのストロボ光を被写体に向けて反射させるリフレクタ１１を備えたストロボ装置１０において、前記リフレクタ１１の内面に複合正面反射面１３を設ける。複合正面反射面１３は、楕円系反射面部１３ａと、背面反射面部１３ｂと、接続反射面部１３ｃからなる。接続反射面部１３ｃは前記楕円系反射面部１３ａと前記背面反射面部１３ｂを滑らかに接続し、且つ、前記光源中心軸から出る光を該光源中心軸よりもストロボ装置の照射方向側に反射する形状とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の光源と、ストロボ装置の照射方向が開口したリフレクタとを備えたストロボ装置において、
前記リフレクタは、前記光源の管中心軸と直交する断面形状が、前記開口側の楕円系反射面部と、光源側の背面反射面部が接続反射面を介して合成されており、
前記背面反射面は、前記光源中心軸と同心円で、光源よりも大きな半径であり、且つ、円弧の中心角が１８０度よりも大きく、
前記楕円系反射面は、楕円の第１焦点位置を光源とし、第２焦点位置をストロボ装置の照射方向中心位置とし、
前記接続反射面は、前記楕円系反射面と前記背面反射面を滑らかに接続し、且つ、前記光源中心軸から出る光を該光源中心軸よりもストロボ装置の照射方向側に反射する形状であることを特徴とするストロボ装置。
【請求項２】
前記背面反射面の円弧の中心角が１８０度より大きく２６０度よりも小さい角度であり、
前記接続反射面が、前記光源中心軸から出る光を前記楕円系反射面に向かって反射する形状としたことを特徴とする請求項１記載のストロボ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストロボ装置、詳しくは、閃光発光管から出射した光を撮影のための補助光として被写体に向けて照射するためのストロボ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に知られているように従来のストロボ装置は、夜間等における写真撮影の際に補助光源装置としてカメラ、デジタル撮影装置などと同時に使用される。例えば、カメラに内蔵されたストロボ装置として、図６に示すストロボ装置が知られている。
【０００３】
図６は従来のストロボ装置の斜視図であり、図示のストロボ装置１０１は、幅方向（Ｘ軸方向）に長いキセノン管等から成る光源１０２と、該光源１０２からのストロボ光を照射対象である被写体に向けて反射させるリフレクタ１０３と、該リフレクタ１０３の前面（光出射面）を覆う矩形プレート状の不図示のレンズを備えている。
【０００４】
上記リフレクタ１０３は、金属材料を折り曲げて作成される。具体的には、放物曲面状を成す正面反射面（縦壁）１０３Ａとその両側端に形成された平坦な側面反射面（横壁）１０３Ｂを備えており、光源１０２にて発光したストロボ光は、その大部分がリフレクタ１０３の正面反射面（縦壁）１０３Ａと側面反射面（横壁）１０３Ｂによって反射方向（光量分布）が一次制御される。そして、リフレクタ１０３によって１次制御された反射光は、カッティングが施された不図示のレンズによって方向が２次制御（配光）されて図７に示すように撮影画角を照射し、撮影に適した光量と配光特性が得られる。
【０００５】
特許文献１は、この種のストロボ装置を示している。この文献では、金属材料からなるリフレクタの一対の側壁に挿入口を設け、該挿入口から棒状の放電管を挿入固定している。また、リフレクタの一部には放電管を背面側から包み込むように凹形状に背面した背面部が形成され、リフレクタ前面（光出射面）に向かって拡開した形状としている。
【０００６】
前記リフレクタの縦断面形状は、ほとんどの場合がリフレクタ前面（光出射面）に向かって拡開した直線状部分と光源近傍の曲線部分からなる反射面とされている。また、楕円状の背面反射面も提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２２８５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年のストロボ装置は奥行きを薄く、かつ、光出射面の面積（前面の開口部面積）を小さくしたものが求められている。奥行きを小さくすることは、リフレクタにて捕捉する光束を少なくすることに直結し、光度低下に繋がる。光出射面の面積を小さくすることは、撮影画角を小さくすることになり必要な配光を得ることが難しくなる。
【０００８】
図８はストロボ装置における光の出射方向を示す説明図である。一般的にストロボ装置は、図６に示すストロボ装置１０１のように横長の長方形を成しているため、リフレクタによる配光制御において光照射方向に対する上下方向は制御が比較的容易である反面、左右方向（幅方向）は難しく、レンズにカッティングが施されたフレネルレンズ等が使用されているが、上下方向の配光制御ほどの効果は得られていないのが実情である。これは、図８の説明図に示すように、光源１０２から出射されるストロボ光のうち平行光Ｌａはレンズ１０４によって被写体（焦点）方向に向けることができるが、それ以外の光Ｌｂについてはレンズ１０４では制御が難しく、被写体（焦点）に向かわせることができないことによる。また、ストロボ装置の奥行きを薄く、かつ、光出射面の面積を小さくして所望の配光を得るためにはレンズ１０４に更に複雑なカットが必要となり、コスト面および意匠的な面からも好ましくない。例えば、ストロボ反射面の左右端部に向かう光を制御するためには、レンズカットのカット角度を大きくする必要があるが、カット面が急勾配となり、レンズの製造が困難である。また、ストロボ反射面の上下端部に向かう光を制御するためのカットを施して左右方向の光の制御と両立させることも困難である。
【０００９】
そこで、本発明者は、リフレクタの縦断面形状を楕円系反射面としたストロボ装置を検討した。
図９は、発明者が行った予備的検討のストロボ装置において、リフレクタの楕円系反射面と光源の位置関係を説明するための概略断面図である。リフレクタ２０３は、図９に示したように、２つの焦点を有する楕円系反射面２０３ａと、光源２０２を覆う背面リフレクタ２０３ｂとからなる。楕円系反射面２０３ａの第１の焦点は光源２０２の中心に位置し、第２の焦点を被写体の位置となる前方５ｍの位置とした楕円の一部を用いる。背面リフレクタ２０３ｂは、光源２０２の中心位置を一致させ径を僅かに大きくした同心円の一部の円弧であり、前記楕円と合成した形状としている。
【００１０】
図１０は、この予備的検討におけるストロボ装置の配光を縦断面方向の強度分布にて示す図である。ストロボ装置の上下配光（縦断面配光）に関して、中心付近の光度を上げるために、楕円系反射面２０３ａを用いることで中心付近に光を集光することが効果的であることを示している。しかし、図１０からわかるようにストロボ装置の正面位置Ｃに該当する中心光度の位置が凹んだ形状のパターンを示している。この配光は、新たに光のムラを生じるものとなる。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、管形状の光源を用いたストロボ装置において、ストロボ装置の縦方向の集光率を高めて中心光度を高めるとともに、その配光の強度分布において、中心光度の位置が凹んだ形状のパターンとせず、縦方向における光のムラを生じ難い反射面を備えたストロボ装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、  管状の光源と、ストロボ装置の照射方向が開口したリフレクタとを備えたストロボ装置において、前記リフレクタは、前記光源の管中心軸と直交する断面形状が、前記開口側の楕円系反射面部と、光源側の背面反射面部が接続反射面を介して合成されており、前記背面反射面は、前記光源中心軸と同心円で、光源よりも大きな半径であり、且つ、円弧の中心角が１８０度よりも大きく、
前記楕円系反射面は、楕円の第１焦点位置を光源とし、第２焦点位置をストロボ装置の照射方向中心位置とし、前記接続反射面は、前記楕円系反射面と前記背面反射面を滑らかに接続し、且つ、前記光源中心軸から出る光を該光源中心軸よりもストロボ装置の照射方向側に反射する形状に形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記背面反射面の円弧の中心角が１８０度より大きく２６０度よりも小さい角度であり、前記接続反射面が、前記光源中心軸から出る光を前記楕円系反射面に向かって反射する形状としたことを特徴とする。
。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、光源から発せられたストロボ光のうち、楕円系反射面に入射した光は、ストロボ装置の配光特性において、上下方向中央部に集光し、中央付近の光量増加に寄与する。接続反射面に入射した光は、ストロボ装置の照射方向若しくは楕円系反射面に向かって反射し、楕円系反射面にて再反射した後に照射方向に向かって進む。これにより、上下方向の集光率を高められ、接続反射面が存在しない場合に比べて中央部の上限方向の配光パターンが均一化した照射ムラを低減したストロボ配光が実現される。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、上下方向、換言すれば光源中心軸と直交する方向において、光源から放射される背面側に向かった光の殆どを照射方向前方に向かって取り出すことができる。また、ストロボ光の利用効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、上述した背景技術にて説明した構成と同じ構成については、その説明の一部を省略する。
【００１７】
図１および図２は本発明に係るストロボ装置を示すもので、図１が斜視図、図２が側面図である。ストロボ装置１０は、幅方向（ｘ方向）に長いキセノン管等から成る光源１２と、該光源１２からのストロボ光を照射対象である被写体に向けて反射させる反射面１３を内面に設けたリフレクタ１１と、該リフレクタ１１の前面（光出射面）を覆う矩形プレート状のレンズ１４を備えている。なお、原点を矩形のストロボ装置の中心とした場合における直交座標系にて示すと、ｙ方向がストロボ装置の光照射方向、ｘ方向がストロボ装置の幅方向（管状の光源１２の長さ方向）、ｚ方向が上方向に対応する。また、ストロボ装置は、例えばデジタルカメラのファインダー近傍の位置に使用状態において光源がほぼ水平となるようにして内蔵される。
【００１８】
光源１２は、キセノンランプと総称されるキセノンフラッシュランプ等の閃光光源を用いる。内径を数ミリΦの円筒状のガラス管１２ａ内にキセノンガスが封入され、両端部に電極を設けて封止され、両端からはタングステン等の電極棒１２ｂが外部に引き出されており、図示しない外部点灯回路に接続される。
【００１９】
リフレクタ１１は、前記光源１２の外径の半分以上を覆うように設けられ、光照射方向側が開口部１１ｃとされている。リフレクタ１１の側面１１ａの背面側には円形の光源挿入口１１ｂが設けられており、該挿入口１１ｂから前記管状の光源１２を挿入して光源１２の発光部（両端電極間）を収納した状態で所定位置にて取付固定が行われる。また、リフレクタ１１の内面には後に詳細に説明する反射面１３が形成されている。反射面１３はリフレクタ１１の材質そのものとすることもできる。高反射率部材を用いてリフレクタを形成した場合には製造コストを低減することができる。より反射率を高めたい場合には、銀等の高反射率材料層を表面に蒸着、スパッタ、メッキ、塗布等の手段により設ければ良い。
【００２０】
このようなリフレクタ１１は、アルミニウム合金等の金属板を所定の形状に切断および屈曲して作成したり、厚板から圧延成形したものが好適に使用される。リフレクタ１１が金属材料等の導電性材料よりなるときには、キセノンランプの両端部をリフレクタ外部に露出させる。キセノンランプを点灯させるために電極棒１２ｂに高電界をかけるからである。高電圧を必要としない管状光源１２を用いたり、非導電性の樹脂材料よりなるリフレクタ１１を用いる場合には、光源１２の両端部を外部に露出させる必要はない。
【００２１】
レンズ１４は、アクリル、ポリカーボネート等の透光性樹脂よりなり、その表面にはレンズカットが形成されている。レンズカットは例えばフレネル状のものが使用され、特に左右方向（ｘ方向）の配光を制御する形状に形成する。尚、レンズ１４は、その短辺が円筒状光源２の管径の１倍より大きく３倍を超えない長さとされて前面の面積が小さくされ、その面積の小さな前面から光を出射する小型のものとされている。
【００２２】
図３は前記した反射面１３のうち正面反射面について説明するもので、リフレクタ１１の縦断面、すなわち管状光源１２の中心軸と直交するｚ−ｙ平面で切断した断面において、反射面と光源との関係を説明するための図面である。反射面１３は光照射方向（ｙ方向）側に向かって拡開しており、開口部１１ｃ側の楕円系反射面部１３ａと、光源１２側の背面反射面部１３ｂと、前記楕円系反射面部１３ａと背面反射面部１３ｂの間に設けられた接続反射面１３ｃを有する。
【００２３】
かかる反射面１３について、その設計手順に沿って説明する。最初に背面反射面部１３ｂおよび楕円系反射面部１３ａを設計する。
背面反射面部１３ｂは、前記光源１２と同心円の中心、すなわち管軸位置Ｏを中心とし、光源１２の外周半径ｒ１２よりも大きな半径ｒ３２とした点線にて示す同心円３２を定める。このときｒ３２はｒ１２×１．０２からｒ１２×１．５までの範囲とする。これよりも小さいとリフレクタ１１および光源１２の製造および組み付け精度を高めないと光ムラが生じ易くなり、これよりも大きいと小型化のメリットが薄れるからである。
楕円系反射面部１３ａを設計する。楕円系反射面部１３ａは、点線にて示す楕円３３の一部領域を用いている。楕円３３は、その第１焦点Ｆ１を前記管軸位置Ｏとし、他方の第二焦点を照射方向中央、すなわち図７に示した撮影画角中央となる位置とした楕円とする。
【００２４】
次に、前記した同心円３２と楕円３３との交点Ｐ１，Ｐ２の位置が同心円の扇Ｐ１−Ｏ−Ｐ２の中心角θが１８０度より大きく２６０度よりも小さい角度となるように調整する。この扇の弧が背面反射面部１３ｂとなる。前記中心角θが１８０度より小さいと背面反射面部１３ｂにて反射する照射方向と反対側、すなわち−ｙ方向に向かった光の補足量が低下し撮影画角中央部の明るさが低下する。また、２６０度よりも大きいと背面反射面部１３ｂ内での多重反射で外部に取り出せない光束が増え、ストロボ装置全体の光量を低下させるからである。
【００２５】
次に接続反射面１３ｃを設計する。接続反射面１３ｃは、前記楕円系反射面部１３ａと前記背面反射面部１３ｂを滑らかに接続し、且つ、前記管軸位置Ｏから出る光を該管軸位置Ｏよりもストロボ装置の照射方向（ｙ方向）側に反射する形状に設計する。具体的には図４に示した光線追跡結果に基づいて設計する。図４（ａ）が楕円系反射面部１３ａおよび背面反射面部１３ｂを交点Ｐ１、Ｐ２近傍にて接続反射面１３ｃを介して接続した反射面における光線追跡結果、図４（ｂ）が前記した予備的検討の反射面、すなわち楕円系反射面部１３ａ’および背面反射面部１３ｂ’を交点Ｐ１、Ｐ２で接続した反射面のみからなる反射面における光線追跡結果である。
【００２６】
接続反射面１３ｃが存在しない場合には、管軸位置Ｏから出射し交点Ｐ１、Ｐ２近傍の背面反射面部１３ｂにて反射した光線は、図４（ｂ）に示すように、再度、管軸位置Ｏに向かって進み反対側の背面反射面部１３ｂに当たる。よって、この光路を繰り返して反射しｙ方向に向かう光線成分は少ない。一方、接続反射面１３ｃを設けた場合には、図４（ａ）に示すように、管軸位置Ｏから出射し交点Ｐ１、Ｐ２近傍の接続反射面部１３ｃにて反射した光線は、前記楕円系反射面部１３ａもしくは開口１１ｃに向かって進む。これにより光照射方向に向かう光量が増加する。
【００２７】
接続反射面１３ｃは、かかる作用を行うように設計する。具体的には、中心角θが１８０度を超える領域、より具体的には−ｙ軸を中心に＋９０度および−９０度を越える範囲の背面反射面部１３ｂを、光線の反射方向が開口１１ｃ側に向くように拡いた形状とし、かつ、前記楕円系反射面部１３ａと滑らかに接続するようにする。これにより前記交点Ｐ１、Ｐ２部を多少大きくする程度となりリフレクタを過度に大型化することはない。
なお、実際のキセノンランプから出射する光線は、図４のように管軸位置Ｏの点光源とみなせるものではなく有限の大きさを持ち、また、ガラス管１２ａが存在する。そのため光源１２の管軸位置Ｏ以外の位置から出射する光も存在するが、これらの光も主に撮影画角内に向かって照射するものとすることができる。
【００２８】
上記手順にて夫々の反射面部１３ａ、１３ｂ，１３ｃを設計し、その設計に沿って反射面１３を作成する。正面反射面はｙｚ平面にて切断した断面、すなわち、縦断面が同一形状となるようにしてリフレクタ１１を作成する。なお、楕円系反射面は上記した楕円に限るものではなく、上記楕円を基礎にしてその一部を他の断面曲線に置換したもの等も含む。
【００２９】
次に、以上の構成を有するストロボ装置１０の作用について説明する。
【００３０】
本実施の形態に係るストロボ装置１０は、デジタルカメラ等に内蔵され、図示しないカメラのシャッターボタンの操作に同期してストロボ装置１０の光源１２から閃光発光する。
光源１２から出射されたストロボ光は、その大部分がリフレクタ１１へ向けて照射され、該リフレクタ１１の反射面１３で反射してレンズ１４を通過して被写体へ向かい、また、その一部は直接にレンズ１４を通過して被写体に向かう。
【００３１】
図５は本発明に係るストロボ配光の上下方向の強度分布について、上記した図４（ｂ）の反射面としたストロボ装置の場合のストロボ配光と対比して示す図であり、中心強度を規格化して示している。符号Ｉが図４（ｂ）の反射面、すなわち接続反射面１３ｃを設けない場合の配光分布、符号Ｊが本発明、すなわち接続反射面１３ｃを設けた場合の配光分布である。なお、このときレンズ１４にはレンズカットを設けない素通しのものを使用した。
【００３２】
この図からわかるように、本発明に係るストロボ装置１０の場合には、上下方向（ｚ方向）の配光特性において中央部、すなわち中心部がその周囲に比べて凹まなくなって平坦化されている。実際の写真撮影による評価結果では、この配光分布の差により光ムラが解消される。また、本発明に係る反射面の組み合わせにより中心光度を相対的に高めることができ、さらに、中央から上下に１０度の広い範囲にわたって平坦化することができた。それゆえ、実際の写真撮影において、もっとも重要な中央部における高い光強度と均一性を得ることが出来得る。なお、左右方向（ｘ方向）の配光特性は、従来のものと同一であった。
【００３３】
以上のような構成により、光源１２から背面方向および側面方向に向かう光も有効に利用することができるために全体の光量が増加する。また、ストロボ装置１０の上下方向（ｚ方向）における中央部の光量増加と均一性向上を図ることができる。よって、ストロボ装置１０の上下方向の幅を狭めたストロボ装置を実現することができ、カメラに内蔵したときにカメラの前面側意匠の自由度を高めることができ得る。また、ストロボ装置自体の奥行きも大きくすることがない。
【００３４】
尚、本発明のストロボ装置は上記した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、楕円系反射面の一部に平坦面を設ける等の本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るストロボ装置の斜視図である。
【図２】本発明に係るストロボ装置の側面図である。
【図３】本発明に係るストロボ装置のリフレクタと光源の関係を説明する部分縦断面図である。
【図４】ストロボ装置の平行光線に対する光線追跡結果を示す部分縦断面図である。            （ａ）が本発明に係るストロボ装置の部分縦断面図            （ｂ）が本発明の予備的検討のストロボ装置の部分縦断面図
【図５】本発明に係るストロボ配光の強度分布を予備的検討の強度分布と規格化して対比して示す図である。
【図６】従来のストロボ装置の斜視図である。
【図７】ストロボ装置の撮影画角を説明する図である。
【図８】従来のストロボ装置の部分側面断面図である。
【図９】予備的検討のストロボ装置のリフレクタと光源の関係を説明する部分縦断面図である。
【図１０】予備的検討のストロボ配光の強度分布を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０      ストロボ装置
１１      リフレクタ
１２      光源
１３      反射面
１３ａ    楕円系反射面部
１３ｂ    背面反射面部
１３ｃ    接続反射面部
１４      レンズ
θ        円弧の中心角
【図１】
2010097074.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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