(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段からの光束を光学手段を介して、所定の照射角に変換して照射する照射角可変の照明装置において、
該光学手段は該光源手段の被写体側に位置し、垂直方向に屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面を備えた第１の光学部材と、前記屈折力を打ち消す屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面を備えた一対の第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材を水平方向に移動可能としたことを特徴とする照射角可変
の照明装置。
【請求項２】
前記第１の光学部材における前記複数のシリンドリカルレンズは、前記第１の光学部材の水平方向中央部に形成され、周辺部は平面で形成されていることを特徴とする請求項１の照射角可変の照明装置。
【請求項３】
前記第２の光学部材は、前記第１の光学部材における中央部から周辺部へ移動することを特徴とする請求項２の照射角可変の照明装置。
【請求項４】
前記光源手段は、水平方向に長い放電管であることを特徴とする請求項１の照射角可変の照明装置。
【請求項５】
前記第２の光学部材は、水平方向の中央部よりに水平方向に屈折力を持つ垂直方向に長い複数のプリズム列を有することを特徴とする請求項１の照射角可変の照明装置。
【請求項６】
前記第２の光学部材は、水平方向の周辺部に水平方向に屈折力を持つ垂直方向に長いフレネルレンズ面を有することを特徴とする請求項５の照射角可変の照明装置。
【請求項７】
前記移動可能な第２の光学部材の射出面の合計の長さは、第１の光学部材の射出面の長さの略半分の長さとなっていることを特徴とする請求項１に記載の照射角可変の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照射角可変の照明装置、及びそれを用いた撮影装置に関し、例えばカメラ本体（撮影装置）の一部に装着して、カメラ本体の撮影動作と連動させて照明光（閃光）の照射角を目的に応じて変化させて被写体側へ効率良く照射して撮影するビデオカメラ、フィルム用カメラ、デジタルカメラなどの光学機器に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ等の撮影装置に用いられている照明装置に関して、光源から様々な方向に射出した光束を効率よく、必要とされる照射画角内に集光させるために、従来より種々の提案がなされている。特に近年、光源の前に配置されていたフレネルレンズ面のかわりに、プリズム・ライトガイド等の全反射を利用した光学部材を配置することによって、集光効率の向上、小型化を図ったものが提案されている。
【０００３】
一方、撮影装置が高倍率ズーム化の傾向にあるが、このような撮影装置に固定照射範囲の照明装置を利用すると、必要照射範囲の狭いテレ状態においても最大照射範囲の照明が行われる為、エネルギロスが大きくなってしまう。この現象を解消する為、従来より撮影範囲に対応した照明を行うような照射角可変の照明装置が提案されている。
【０００４】
上記２種の技術を応用した照明系の公知技術としては、特開平４−１３８４３９号公報では、光学プリズムで全反射を行う集光光学系に対して、光学プリズムと光源の位置関係を相対的に変化させるようにして、全反射面と屈折の切り替えを行い照射範囲を変化させている。また、特開平８−２６２５３８号公報では光学プリズムを複数に分割し、上下に配置した光学プリズムを回動させ、照射範囲を切り替えている。
【０００５】
さらに、光源の長手方向の照射角可変については、射出光軸に沿った方向への前面パネルの前後動に同期して拡散部材や反射部材を挿入や回動によって光路を切り換えるもの、そして前面パネルと一体的に形成されたプリズムによって光路可変を行わせるものなどがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
プリズム・ライトガイド等の全反射を利用した光学部材を発光手段の前に配置することによって、集光効率の向上、小型化を図り、かつ照射角度を可変させる照明装置の提案としては、上記特開平４−１３８４３９号公報に示すような、閃光発光装置の前面に、主に光源の側方に射出した光束を光学部材に入射させたあと全反射させ一定方向に集光させる上下二つの面と、これとは別に正面に形成した正の屈折力を持ち集光させる面で構成し、それぞれの面によって集光させた後、同一射出面から被写体側に射出させる集光光学系に対して、光学プリズムと光源の位置関係を相対的に変化させるようにして、全反射面での反射、透過を切り替えて照射範囲を変化させているものがある。
【０００７】
一方、特開平８−２６２５３８号公報では、光学プリズムを複数に分割し、上下に配置した光学プリズムを回動させ、照射範囲を切り替えるものも提案されていた。
【０００８】
しかし、いずれの提案も光源の短手方向（垂直方向）の集光拡散についての提案であり、光源の長手方向の集光拡散について言及するものではなかった。
【０００９】
また、光源の長手方向（水平方向）の集光拡散を目的とした、前面パネルの射出光軸方向に沿って前後動に同期して、拡散部材や反射部材の挿入や回動により、光路を切り換えるもの、前面パネルと一体的に形成されたプリズムによって光路可変を行わせるものなど、いずれも基本的に光学部材の射出光軸に沿った方向への前面パネルの前後方向の移動によって垂直方向の集光拡散作用を持たせている為、どうしても形状が大型化してしまうという不具合な点があった。また、上記３種の方法は、水平方向の集光拡散作用を射出面全領域に対して、ある一部のみで構成している為、大幅な照射角度可変が難しかった。
【００１０】
以上のことから、本発明は、水平方向の集光拡散を大幅に変化させ、しかも集光拡散の各状態に合わせて効率よく機能させる形状をとることにより効率良く行うことができる照射角可変の照明装置、及びそれを用いた撮影装置を提供することを目的としている。
【００１１】
また、照射角可変に伴う光学部材の移動に退避スペースを必要としない構成とし、照明光学系の全体形状を極端に小型化し、さらに、集光拡散の領域を連続的に変化させることにより、各ズームポイントでの配光特性を連続的に変化させることができる照射角可変の照明装置、及びそれを用いた撮影装置を提供することを目的としている。
【００１２】
この他本発明は、極端に小型、薄型、そして軽量化を図ると共に、光源からのエネルギを高い効率で利用し、各ズームポイントで均一な配光特性を得ることのできる簡単で安価な構成のスチルカメラ、ビデオカメラ、デジタルカメラなどの光学機器に好適な照射角可変の照明装置、及びそれを用いた撮影装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の照射角可変の照明装置は、光源手段からの光束を光学手段を介して、所定の照射角に変換して照射する照射角可変の照明装置において、
該光学手段は該光源手段の被写体側に位置し、垂直方向に屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面を備えた第１の光学部材と、前記屈折力を打ち消す屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面を備えた一対の第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材を水平方向に移動可能としたことを特徴としている。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において前記第１の光学部材における前記複数のシリンドリカルレンズは、前記第１の光学部材の水平方向中央部に形成され、周辺部は平面で形成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において前記第２の光学部材は、前記第１の光学部材における中央部から周辺部へ移動することを特徴としている。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において前記光源手段は、水平方向に長い放電管であることを特徴としている。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１の発明において前記第２の光学部材は、水平方向の中央部よりに水平方向に屈折力を持つ垂直方向に長い複数のプリズム列を有することを特徴としている。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項５の発明において前記第２の光学部材は、水平方向の周辺部に水平方向に屈折力を持つ垂直方向に長いフレネルレンズ面を有することを特徴としている。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１の発明において前記移動可能な第２の光学部材の射出面の合計の長さは、第１の光学部材の射出面の長さの略半分の長さとなっていることを特徴としている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を説明する。
【００３４】
（第１の実施例）
図１から図６は、本発明の第１の実施例による照射角可変の照明装置（以下、閃光発光装置）を示している。
【００３５】
図１は本発明を適用した閃光発光装置の部分断面図を含むカメラの外観斜視図、図２は図１における閃光発光装置の主要光学系のみの要部斜視図、図３、図４は閃光発光装置の光学系を構成する水平断面図、図５、図６は閃光発光装置の光学系を構成する垂直断面図である。尚、図３〜図６では光源から射出した代表光線の光線トレース図も合わせて示している。
【００３６】
図１に示す閃光発光装置はカメラ本体の右上部に配置され、カメラ使用時はカメラの上方に突出するように構成されている。
【００３７】
図１において、１は閃光発光装置、１１は撮影装置本体、１２はレンズ鏡筒であり、撮影レンズを備えている。１３はレリーズボタン、１４は撮影レンズをズーミングする為の操作部材であり、この操作部材を前側に倒すとテレ方向に、後ろ側に倒すとワイド方向にそれぞれズームさせることができる。１５はカメラの各種のモードを切り替えるための操作ボタン、１６はカメラの動作をユーザーに知らせる為の液晶表示窓、１７は外光の明るさを測定する測光装置の覗き窓、１８はファインダーの覗き窓である。
【００３８】
なお、閃光発光装置１を除くそれぞれの機能については公知の技術であるので、ここでは詳しい説明は省略する。なお、本発明の機械的構成要素は前述の構成に限定されるものではない。
【００３９】
図２において、２は水平方向に長い発光体を有し、閃光を発する直管状（円筒形状）の閃光放電管（キセノン管）である。
【００４０】
３は閃光放電管２から射出した光束のうち光射出方向（被写体側）の後方に向かう光束を光射出方向（被写体側）に反射させる反射傘であり、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、また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。
【００４１】
４、４´は、閃光放電管２の両側の近傍に配置される第４の光学部材であり、２つの反射板から構成されている。
【００４２】
５、５´は第３の光学部材であり、該第３の光学部材は前記閃光放電管２の水平方向の両端部に対面して被写体側に位置し、該閃光放電管２からの射出光軸（光源手段から射出される射出光の中心線、以下射出光軸と称す）に対して対称に一対で水平断面形状が三角形である２つの第３の光学部材（プリズム）から構成されている。尚、射出光軸に対して対称に水平方向に一対で配置されている該三角形の外側面と第４の光学部材の反射面は対面して構成されている。
【００４３】
６は閃光放電管２の被写体側に位置し、射出面の中央部付近に対応する略半分の領域に垂直方向への正の屈折力を持った複数のシリンドリカルレンズ面６ｃを形成した第１の光学部材（プリズム）である。該第１の光学部材６は閃光放電管２と該第１の光学部材６との間の水平断面内における空間が水平方向の両周辺部に行くに従って拡がる傾斜面を有する台形状のプリズム部材よりなっている。該傾斜面は前記第３の光学部材において、前記三角形の有する最も長い斜面との間に空気層を有して対面して構成されている。
【００４４】
７、７´は、前記第１の光学部材（プリズム）６の被写体側に位置し、前記光源手段の射出光軸に対して対称で一対に配置されている第２の光学部材である。該第２の光学部材７、７´の入射面に第１の光学部材（プリズム）６のシリンドリカルレンズ面６ｃの屈折力を打ち消す垂直方向に負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面７ｃ（図５）が水平方向の中央部付近の略半分の領域に形成され、他の面は平面７ｂ、７ｂ´に形成されている。
【００４５】
さらに前記第２の光学部材７、７´の射出面の水平方向の中央部寄りに水平方向に屈折力を持つ垂直方向に長い複数のプリズム列７ｄ、７ｄ´、該射出面の水平方向の周辺部に水平方向に屈折力を持つ垂直方向に長いフレネルレンズ面７ａ、７ａ´が形成されている。
【００４６】
尚、第３の光学部材（プリズム）５、５´と第１の光学部材（プリズム）６の間には、閃光放電管２の長手方向に対して斜めの空気層が存在するよう対面して配置されているとともに、第２の光学部材７、７´は、第１の光学部材（プリズム）６の射出面に対して、一定の間隔を保って配置され、水平方向に移動が可能なように構成されている。該第２の光学部材の射出面の合計の長さは、前記第１の光学部材６の射出面の長さの略半分（第２の光学部材７、７´の射出面の合計の長さは、第１の光学部材６の射出面の長さに対して±１０％としている）の長さとなっている。
【００４７】
上記構成で、閃光放電管２、反射傘３、第４の光学部材（反射板）４、４´、第３の光学部材（プリズム）５、５´、第１の光学部材（プリズム）６を不図示の保持ケース等で一体化させ発光部ユニットとし、第２の光学部材７、７´を所定の光学配置位置まで適宜移動させることによって、集光度合を連続的に変化させることが可能になる。また、第２の光学部材は複数部材で構成されていても良い。
【００４８】
尚、第３の光学部材（プリズム）５、５´、第１の光学部材（プリズム）６、第２の光学部材７、７´の材料としては、アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料、またはガラス材料が適している。
【００４９】
上記構成において、撮影装置１１が、たとえば「ストロボオートモード」にセットされている場合には、レリーズボタン１３がユーザーによって押された後に、不図示の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の感度によって、閃光発光装置１を発光させるか否かを不図示の中央演算装置が判断する。中央演算装置が撮影状況下において「閃光発光装置１を発光させる」と判定した場合には、中央演算装置が発光信号を出し、反射傘３に取り付けられたトリガーリード線を介して閃光放電管２を発光させる。
【００５０】
閃光放電管２の発光体中心軸の後方（被写体側と反対方向）へ射出された光束は、反射傘３を介して光源に戻された後、被写体側へ照射され、また、照射方向（被写体側）に射出した光束は、前面に配置した第３の光学部材（プリズム）５、５´、または第１の光学部材（プリズム）６から入射し、第４の光学部材（反射板）４、４´、第２の光学部材７、７´等を介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。
【００５１】
この配光特性の変化は、第２の光学部材７、７´の水平方向への移動によって行われる。
【００５２】
本発明は、特に撮影装置１１の撮影レンズがズームレンズである場合に、その焦点距離に応じて第２の光学部材７、７´の水平方向への移動量を適宜調整することによって、垂直水平方向の配光特性を同時に撮影レンズの撮影範囲に対応させるようにした照明装置の提案であり、以下、図３から図６を用いてこの最適形状の設定方法に関してさらに詳しく説明する。
【００５３】
図５、図６は、閃光発光装置１の垂直断面図であり、垂直方向の照射角可変の基本的な考え方を示す図である。なお、図５（ａ）・図５（ｂ）は、図３（ａ）のＡＡ断面・ＢＢ断面に対応し、図６（ａ）・図６（ｂ）は、図４（ａ）のＣＣ断面・ＤＤ断面にそれぞれ対応している。また、図中の各部の番号は、図２から図４に対応している。
【００５４】
また、図２、図５、図６からもわかるように、第１の光学部材（プリズム）６の射出面に形成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面６ｃは、第１の光学部材（プリズム）６の射出面の水平方向の中央部付近に対応する略半分の領域にのみ形成され、第１の光学部材（プリズム）６の射出面の水平方向の周辺部は平面６ｂ、６ｂ´で形成されている。
【００５５】
まず最初に、図３、図４について、射出光の水平方向の集光拡散の状態について説明する。図３は、本発明の最も集光した状態を示す図であり、照射角度可変を行う動作部材である第２の光学部材７、７´が、水平方向の中央部付近に近接させて配置された状態を示す。この状態で、図３（ａ）〜（ｄ）の各光線トレース図は、第２の光学部材７の代表的な光射出点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓにおいて光源からの射出光束を示したものであり、この光線の集光状態から、ある程度の照射角度範囲を推定することができる。
【００５６】
図３（ａ）のように、最も外側の点Ｐから射出する光束は、第３の光学部材（プリズム）５の入射面５ａから入射し、反射面５ｂで全反射し、射出面５ｃから射出し、第４の光学部材（反射板）４で反射し、第１の光学部材（プリズム）６を通過してＰ点に到達した光であり、照射角度範囲は極めて狭く、指向性の高い光束となっている。
【００５７】
また、図３（ｂ）に示すように、点Ｑから射出する光束は、第３の光学部材（プリズム）５の入射面５ａから入射し、反射面５ｂで全反射し、さらに射出面５ｃで全反射し、第１の光学部材（プリズム）６を通過してＱ点に到達した光であり、図３（ａ）の点Ｐからの射出光束同様、照射角度範囲は極めて狭く、指向性の高い光束となっている。
【００５８】
また、図３（ｃ）に示すように、点Ｒから射出する光束は、第３の光学部材（プリズム）５の入射面５ａから入射し、反射面５ｂで屈折し、第１の光学部材（プリズム）６を通過後、第２の光学部材７、の射出面に形成されたフレネルレンズ面７ａで屈折された光束であり、照射範囲はある一定角度範囲に狭められた光束になっている。
【００５９】
また、図３（ｄ）に示すように、光源からの距離が近く最も収斂させることが困難な中央部付近の光束は、第２の光学部材７の水平方向の中央部付近に形成したプリズム列７ｄ（本実施例では頂角が１０５°一定）を形成して収斂作用を持たせている。図示のように、点Ｓが存在する領域には、光源から広い範囲にわたって到達する光束が存在するが、第２の光学部材７から射出後の光束は、ある一定範囲の角度でかつ均一な光分布に変換させることができる。
【００６０】
次に、図４を用いて、水平方向の最も照射角度範囲の広い状態、すなわち最も光が拡散された状態を説明する。ここで示す状態は、照射角度可変を行う動作部材である第２の光学部材７、７´を、第１の光学部材（プリズム）６の両端部に一致する最も離れた位置まで移動させた状態である。ここで、図４（ａ）〜（ｄ）の各光線トレース図は、図３における光束の変化との対応を観察する為、各射出点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ点に至るまでの光束は図３（ａ）〜（ｄ）と同一条件でトレースし、その後の光束の射出方向の変化のみを示している。図示のように、各点における光束は拡散しており、射出角度分布は大きく変化していることがわかる。以下、各点の状況をさらに詳細に説明する。
【００６１】
図４（ａ）に示す点Ｐでは、第２の光学部材７のフレネルレンズ面７ａによって、大幅な屈折、もしくは全反射が起こり、射出光軸方向に大幅な角度変換が行われ、この為、射出光軸に沿った方向に向かう光束がなくなり、ほとんど必要画角範囲外の光束に変換されてしまう。
【００６２】
次に、図４（ｂ）に示す点Ｑでは、第２の光学部材７のプリズム列７ｄによって屈折し、射出光軸に沿った方向に変換される。この光束は、前述の図４（ａ）に示した光束ほど大きな角度変化はなく、ある程度必要画角範囲内の光束として利用される。また、Ｑ点において、プリズム列７ｄ、７ｄ´の射出光軸に沿った方向に屈折する側の面に当たった状態を示しているが、プリズム列７ｄ、７ｄ´の対となる面で屈折した場合にも、屈折によってある程度は射出光軸に沿った方向から離れる方向への角度変換は行われるものの、必要画角範囲内の光束に変換され有効に活用される。
【００６３】
次に、図４（ｃ）に示す点Ｒでは、第２の光学部材７のプリズム列７ｄに入射する位置によってその特性が大幅に変化する。すなわち、図示の点Ｒで示すように、プリズム列７ｄの射出光軸に沿った方向に屈折する面では、照射方向がやや外側に向くだけでほとんど影響を受けない。この反面、これと対となる面で屈折した場合には、同図のＲ´に示すように、プリズム面で全反射が起こり、必要画角範囲に照射されることはない。
【００６４】
このため、図４（ａ）の場合と同様に、射出光軸に沿った方向に向かう光束を一部減少させ、相対的に照射角度範囲を広げるという効果がある。
【００６５】
最後に、図４（ｄ）に示す点Ｓでは、第２の光学部材７の移動に伴いこの位置では第２の光学部材７が存在せず、各光学部材による収斂効果を受けず、均一で広い配光分布となる。
【００６６】
図４の各状態に示すように、射出光軸に沿った方向に向かう光束は確実に減り、拡散されて広がる光束も多くなる為、図３の状態に比べて、極めて広い照射角度を持った配光分布に変換できることがわかる。
【００６７】
次に、この図３、図４に示す水平方向の照射範囲の変化に同期して変化させる垂直方向の照射角度可変について、図５、図６を用いて説明する。
【００６８】
同図において、閃光放電管２としてガラス管の内外径を示している。この種の閃光発光装置１の実際の閃光放電管２の発光現象としては、効率を向上させるため、内径一杯に発光させる場合が多く、閃光放電管２の内径一杯の発光点から略均一に発光していると考えて差し支えない。しかし、説明を容易にするため、光源中心から射出させた光束を代表光束と考え、図中ではあえて光源中心から射出した光束のみを示している。実際の配光特性としては、図に示したような代表光束に加え、閃光放電管２の長手方向の周辺部から射出した光束によって、配光特性は全体として若干広がる方向に変化するが、配光特性の傾向としてはほとんど一致するため、以下この代表光束に従って説明する。
【００６９】
まず、上記構成の閃光発光装置１の光学系の特徴的な形状を順を追って説明する。反射傘３は、光源中心軸後方（被写体側と反対方向）の形状を閃光放電管２と略同心形状の半円筒形状としている。これは、反射傘３での反射光を再度光源の中心部付近に戻すのに有効な形状であり、閃光放電管２のガラスの屈折による悪影響を受けにくくさせる効果がある。また、このように構成することによって、反射傘３による反射光を光源からの直接光と略等価な射出光として扱えるため考えやすく、この後に続く光学系の全体形状を小型化することも可能となり都合がよい。また、形状をちょうど半円筒としている理由は、これより小さいと側方光を集光させる為には第３の光学部材（プリズム）５、５´や第１の光学部材（プリズム）６が大型化してしまい、逆にこれ以上大きいと反射傘３の内部にこもる光束が増えて効率低下が生じることからそれぞれ望ましくない為である。
【００７０】
また、反射傘３の上下（垂直方向）の周辺部は第３光学部材５、５´、第１の光学部材６の後方（反射面５ｄ、６ｄ）に回り込むような形態となっているが、これは、以下の理由による。
【００７１】
すなわち、光源中心から射出させた光束は、図示のように裏面の反射面５ｄ、６ｄによって理想的な反射を行わせることができるが、図中光源中心軸より左側から射出した光束は、特に光源の内径が大きい場合に、全反射しきれずに、反射面５ｄ、６ｄより射出してしまう光束があり、このような光束を有効に利用するためである。
【００７２】
すなわち、反射傘３の形態を図示のように、第３の光学部材（プリズム）５、５´、第１の光学部材（プリズム）６の背面（反射面５ｄ、６ｄ）まで伸ばし、また、反射面５ｄ、６ｄの形状に沿わせることによって、全反射しきれずに一度、反射面５ｄ、６ｄより射出した光束を再入射させることができ、反射後の光束も所定の照射範囲に効率良く集光させることができる為である。
【００７３】
また、第３の光学部材（プリズム）５、５´、第１の光学部材（プリズム）６は、第１の実施例では以下のような形状となるように設定している。
【００７４】
まず、射出光軸に沿った方向に向かう光束は、第３の光学部材及び第１の光学部材の入射面に、垂直方向に正の屈折力を与えるシリンドリカルレンズ面５ａ、６ａを形成することによって、図示のように、射出光軸と平行となるように変換される。
【００７５】
一方、射出光軸に対して大きな角度を持った光束は、第３の光学部材及び第１の光学部材の入射面５ｅ、６ｅで屈折後、その後方に位置する反射面５ｄ、６ｄで全反射し、こちらも同様に光源中心から射出した光束は、この断面において射出光軸と平行になるように変換されている。
【００７６】
このように、光源中心から射出された光束は、一旦、射出光軸に対して平行化されるが、この後、図５、図６に示すように第１の光学部材（プリズム）６の射出面形状と第２の光学部材７の入射面形状とによって照射角度範囲を連続的に変換させることができる。
【００７７】
まず、図５（ａ）に示す水平方向の周辺部においては、第１の光学部材（プリズム）６の射出面６ｂと第２の光学部材７の入射面７ｂは、いずれもこの断面に関してはパワーを持たず、最も集光した状態が維持される。
【００７８】
また、図５（ｂ）に示す水平方向の中央部付近においても、第１の光学部材（プリズム）６の射出面に形成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面６ｃと、このパワーをうち消すように第２の光学部材７に形成された垂直方向に負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面７ｃが形成されている為、この場合にも最も収斂した状態が維持される。
【００７９】
この結果、図３に対応する第２の光学部材７、７´が接近した状態では、すべての領域が、図５（ａ）、または図５（ｂ）に示す収斂状態にあり、この結果、最も収斂された状態となる。
【００８０】
一方、図４に示すように、第２の光学部材７、７´が最も離れた位置にある場合には、図６（ａ）に示す水平方向の周辺部においては第１の光学部材（プリズム）６はこの断面６ｂに関してはパワーを持たないが、第２の光学部材７は垂直方向に負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面７ｃによって構成されている為、この両者を通過した後の光束は、シリンドリカルレンズ面７ｃによって拡散された状態となる。
【００８１】
また、図６（ｂ）に示す水平方向の中央部付近においても、第１の光学部材（プリズム）６の射出面の水平方向の中央部に形成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ部６ｃにより、照射角の広い状態になり、この前面には第２の光学部材７が存在しない為、この拡散状態が維持される。
【００８２】
この結果、図４に対応する第２の光学部材７、７´が最も離れた状態では、すべての領域が、図６（ａ）、または図６（ｂ）の拡散状態にあり、この結果、最も照射角度範囲の広い状態を得ることができる。
【００８３】
また、上記２つの状態以外の各移動ポイントでは、この集光領域範囲と拡散領域範囲の割合が連続的に変化し、全体としての照射角度も連続的に変化させることが可能になる。
【００８４】
このように、垂直方向の配光特性は、固定された第１の光学部材（プリズム）６に対し、第２の光学部材７、７´を水平方向へ必要量移動させることによって連続的に照射角度を変化させることができる。
【００８５】
このような構成で得られる実際の配光特性図を図７、図８に示す。図７が、図３、図５に対応する照射角度範囲の狭い状態、図８が図４、図６に対応する照射角度の広い状態である。
【００８６】
図示のように、照射角度範囲が垂直水平方向に大幅に変化していることがわかる。また、上記図では、最も収斂した状態（図７）と、最も拡散した２つの状態（図８）の配光特性図を示しているが、本実施形態で得られる配光特性はこの２つの状態に限定されるわけではなく、第２の光学部材７、７´の移動量に応じて上記２つの状態の間の特性も連続的に得ることができる。
【００８７】
上記実施例の第２の光学部材７、７´の動きは、射出光軸に対して水平方向に左右対称の動きを示したが、第２の光学部材７、７´の動きは必ずしもこのような対称形状の動きに限定されない。たとえば、撮影光軸と照明光学系の位置が異なる場合、所定距離で撮影光軸と照明光学系の光軸中心とを一致させる必要があるが、この照明光軸を傾けて操作（パラ補正）を行う為、意図的に移動量を異ならせ、左右非対称の配光特性を得ることも可能である。
【００８８】
また、上記実施例では、第２の光学部材７、７´の射出面にプリズム列７ｄ、７ｄ´を設けて収斂作用を持たせているが、この射出面の形状は、このような、プリズム列に限定されるわけではなく、たとえば、一定の曲率を持ったシリンドリカルレンズ面やフレネルレンズで構成してもよい。
【００８９】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例を、図９〜図１２を用いて説明する。図９〜図１２は、本発明の第２の実施例による照明装置、特に本実施例では閃光発光装置１を示しており、図９、図１０は閃光発光装置１の光学系を構成する水平断面図、図１１、図１２は閃光発行装置１の光学系を構成する垂直断面図である。尚、図９〜図１２では光源から射出した代表光線の光線トレース図も合わせて示している。
【００９０】
同図において、２２は閃光を発する円筒形状の閃光放電管（キセノン管）であり、第１の実施例で示した閃光放電管２より有効アーク長が短く、約半分の長さのものを使用している。
【００９１】
２３は閃光放電管２２から射出した光束のうち光源中心軸の後方（被写体側と反対方向）に向かう光束を光射出方向に反射させる反射傘であり、第１の実施例で示した反射傘３より小型であり、閃光放電管２２の後ろ半分を覆うようにしただけの簡単なもので、第１の光学部材の後方までは伸ばしてはいない。
【００９２】
２６は集光用のプリズムであり、第１の実施例とは異なり単一部品で構成され、入射面は第１の実施例とほぼ同一形状であるが、射出面の中央部付近には、水平方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズ面２６ｂが形成され、このシリンドリカルレンズ面２６ｂの水平方向の周辺部には、水平方向に屈折力を持つフレネルレンズ面２６ａ、２６ａ´が形成され、射出面の水平方向の周辺部には、垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２６ｃ、２６ｃ´が形成されている第１の光学部材である。
【００９３】
２７、２７´は、射出光軸に対して対称に配置された第２の光学部材であり、入射面側には第１の光学部材（プリズム）２６の垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２６ｃ、２６ｃ´の屈折力を打ち消す垂直方向に負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２７ｃ、２７ｃ´が形成され、射出面の水平方向には屈折力を有するフレネルレンズ面２６ａ、２６ａ´が形成されている。尚、第２の光学部材２７、２７´は、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面に対して、一定の間隔を保って配置され、水平方向に移動が可能なように構成されている。
【００９４】
上記構成で、閃光放電管２２、反射傘２３、第１の光学部材（プリズム）２６を不図示の保持ケース等で一体化させ発光部ユニットとし、第２の光学部材２７、２７´を所定の光学配置位置まで適宜移動させることによって、集光度合を連続的に変化させることが可能になる。また、第２の光学部材は複数部材で構成されていても良い。
【００９５】
尚、第１の光学部材（プリズム）２６、第２の光学部材２７、２７´の材料としては、アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料、またはガラス材料が適していることは第１の実施例と同様である。
【００９６】
第２の実施例も第１の実施例と同様、撮影装置１１の撮影レンズがズームレンズである場合に、その焦点距離に応じて第２の光学部材２７、２７´の水平方向への移動量を適宜調整することによって、垂直水平方向の配光特性を同時に撮影レンズの撮影範囲に対応させるようにした照明装置の提案であり、以下、図９から図１２を用いてこの最適形状の設定方法に関してさらに詳しく説明する。
【００９７】
図１１、図１２は、本発明の第２の実施例の閃光発光装置１の垂直断面図であり、垂直方向の照射角可変の基本的な考え方を示す図である。なお、図１１（ａ）・  図１１（ｂ）は、図９のＥＥ断面・ＦＦ断面に、図１２（ａ）  ・図１２（ｂ）は、図１０のＧＧ断面・ＨＨ断面にそれぞれ対応し、図中の各部の番号は、図９、図１０に対応している。
【００９８】
ここで、第１の光学部材（プリズム）２６の射出部に形成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２６ｃ、２６ｃ´は、水平方向の周辺部に対応する領域にのみ形成されている。
【００９９】
まず最初に、図９、図１０について、水平方向の集光拡散の状態について説明する。図９は、本発明の最も集光した状態を示す図であり、照射角度可変を行う第２の光学部材２７、２７´が左右に開いて、第１の光学部材（プリズム）２６の周辺部に対応する位置まで移動した状態を示す。第１の実施例の最も集光した状態が第２の光学部材７、７´を光源の中央部付近で当接して配置していたのに対し、ちょうど正反対の位置に配置されていることになる。
【０１００】
この状態では、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面の中央部付近（シリンドリカルレンズ面２６ｂの水平方向の両周辺部）に設けたフレネルレンズ面、及び第２の光学部材２７、２７´の射出面に設けたフレネルレンズ面のそれぞれの集光効果により、図９の光線トレース図に見られるように、光源中心から射出した光束はすべて光軸と平行な光束となるように変換される。
【０１０１】
次に、図１０を用いて、水平方向の最も照射角度範囲の広い状態、すなわち最も光が拡散された状態を説明する。ここで示す状態は、照射角度可変を行う動作部材である第２の光学部材２７、２７´を、第１の光学部材（プリズム）２６の中央部に当接する位置まで移動させた状態である。
【０１０２】
図示のように、光源中心から射出した光束は拡散している。すなわち、中央部の光束は、第１の光学部材（プリズム）２６と第２の光学部材２７、２７´によって形成された二重のフレネルレンズによって水平方向に拡散される一方、水平方向の周辺部の光束は、水平方向へ屈折力を持つフレネルレンズ面２７ａ、２７ａ´が全く関与しないため第１の光学部材（プリズム）２６へ入射した状態の角度でそのまま射出され、収斂効果がなく拡散されたままの状態で射出されることになる。
【０１０３】
この結果、図９で得られる状態に比べ、射出角度分布は大きく広がる方向に変化していることがわかる。
【０１０４】
次に、この図９、図１０に示す水平方向の照射範囲の変化に同期して変化させる垂直方向の照射角度可変について、図１１、図１２を用いて説明する。尚、同図において、図９、図１０の各部品と同一部品に対しては、同一番号で示している。
【０１０５】
図１１、図１２に示す垂直断面形状の特性は、第１の実施例の形状と略同一形状であり、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面と、第２の光学部材２７、２７´の入射面の形状の組み合わせのみが異なる為、この部分の説明を中心に行う。
【０１０６】
まず、光軸中心から射出した光束は、第１の光学部材（プリズム）２６の各面の作用により、一度射出光軸と平行な光束に変換される。その後、第１の光学部材（プリズム）２６と第２の光学部材２７、２７´の組み合わせによって、集光・拡散状態を変化させることができるが、この各状態を順を追って説明する。
【０１０７】
図９に示すように、第２の光学部材２７、２７´が最も離れた位置にある状態では、図１１（ａ）に示す周辺部（図９のＥＥ断面）においては、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面の水平方向の周辺部に形成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２６ｃと、第２の光学部材２７に形成された負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２７ｃとが、ちょうどパワーをうち消すように働くので、この場合には最も集光した状態が維持される。
【０１０８】
また、図１１（ｂ）に示す中央部付近（図９のＦＦ断面）においても、第１の光学部材（プリズム）２６はこの面にパワーを持たず、第２の光学部材２７、２７´もこの位置では存在しない為、最も集光した状態が維持される。
【０１０９】
この結果、図９に対応する第２の光学部材２７、２７´が第１の光学部材２６の射出面の水平方向の周辺部に対応する位置まで移動して、離れた状態では、すべての領域が、図１１（ａ）、または図１１（ｂ）に示す収斂状態にあり、この結果、最も収斂された状態となる。
【０１１０】
一方、図１０に示すように、第２の光学部材２７、２７´が最も接近した位置にある状態では、図１２（ａ）に示す周辺部（図１０のＧＧ断面）においては、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面の水平方向の周辺部に形成された垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２６ｃにより拡散され、またこの前面には第２の光学部材２７が存在しない為、ある一定の配光分布に広がる。
【０１１１】
また、図１２（ｂ）に示す中央部付近（図１０のＨＨ断面）においても、第１の光学部材（プリズム）２６はこの断面に関してはパワーを持たないが、第２の光学部材２７の入射面は垂直方向に負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ２７ｃによって構成されている為、この両者を通過した後の光束は、シリンドリカルレンズ２７ｃによって拡散された状態となる。
【０１１２】
この結果、図１０に対応する第２の光学部材２７、２７´が最も接近した状態では、すべての領域が、図１２（ａ）、または図１２（ｂ）の拡散状態にあり、この結果、最も照射角度範囲の広い状態を得ることができる。
【０１１３】
また、上記２つの状態以外の各移動ポイントでは、この集光領域範囲と拡散領域範囲の割合が連続的に変化し、全体としての照射角度も連続的に変化させることが可能になる。
【０１１４】
このように、射出光束の垂直方向の配光特性は、固定された第１の光学部材（プリズム）２６に対し、第２の光学部材２７、２７´を射出光軸に対して水平方向へ必要量移動させることによって連続的に照射角度を変化させることができる。
【０１１５】
上記実施例の第２の光学部材２７、２７´の動きは、射出光軸に対して水平方向に左右対称の動きを示したが、第２の光学部材２７、２７´の動きは必ずしもこのような対称形状の動きに限定されない。意図的に移動量を異ならせ、左右非対称の配光特性を得ることも可能である。
【０１１６】
また、上記実施例では、第２の光学部材２７、２７´の射出面にフレネルレンズ面２７ａ、２７ａ´を設けて収斂作用を持たせているが、この射出面の形状は、このような、フレネルレンズ面に限定されたわけではなく、たとえば、一定の曲率を持ったシリンドリカルレンズ面で構成しても良く、このように構成することによって、光量ロスの少ない光学系を形成することができる。
【０１１７】
（第３の実施例）
次に、本発明の第３の実施例を、図１３、図１４を用いて説明する。本実施例は、第２の実施例に対して第２の光学部材２７、２７´の形状を変形させた変形例であり、第２の実施例で照射角度可変部材である第２の光学部材２７、２７´を２部材で構成していたのに対し、本実施例では１部材で構成していることを特徴としている。ここで、垂直方向の照射角可変の状態は図１１、図１２と同様である為、本実施例では省略する。
【０１１８】
図１３、図１４は、本発明の第３の実施例による照明装置、特に本実施例では閃光発光装置１を示しており、図１３、図１４は閃光発光装置１の光学系を構成する水平断面図である。尚、同図では光源から射出した代表光線の光線トレース図も合わせて示している。
【０１１９】
同図において、３７は、第２の光学部材であり、第２の実施例とは異なり単一の部材で構成されている。水平方向の中央部は入射出面共に平面であり、周辺部は、入射面の水平方向の周辺部には第２の実施例と同様、垂直方向に負の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面３７ｃ、３７ｃ´が形成され、射出面の水平方向の周辺部には水平方向に屈折力を有するフレネルレンズ面３７ａ、３７ａ´が形成されている。
【０１２０】
尚、第２の光学部材３７は、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面に対して、一定の間隔を保って配置され、水平方向に移動が可能なように構成されている。
【０１２１】
一方、第２の実施例と同様、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面の水平方向の周辺部の領域には、垂直方向に正の屈折力を持つ複数のシリンドリカルレンズ面２６ｃ、２６ｃ´が形成されている。また、他の構成要素は、第２の実施例と同様である。
【０１２２】
上記構成で、閃光放電管２２、反射傘２３、第１の光学部材（プリズム）２６を不図示の保持ケース等で一体化させ発光部ユニットとし、第２の光学部材３７を水平方向にスライドさせることによって、集光度合を変化させることが可能になる。本実施例は、上記２つの状態で、第２の実施例と略等価の光学特性を持たせることができるが、移動時における中間段階では、水平方向の左右の配光特性が非対称形状となり、特殊な配光特性の変化を望む場合は別として、連続的な配光特性の変化、特に水平方向における左右方向の配光特性変化を連続的に行わせる方法としては適していない。
【０１２３】
以下、図１３、図１４を用いて、水平方向の集光拡散の状態について説明する。図１３は、本発明の最も集光した状態を示す図であり、照射角度可変を行う第２の光学部材３７が、第１の光学部材（プリズム）２６に対して正対してちょうど重なる位置に配置された状態を示している。この状態では、第１の光学部材（プリズム）２６の射出面の中央部付近には、水平方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズ面２６ｂが形成され、このシリンドリカルレンズ面２６ｂの水平方向の周辺部に設けた水平方向に屈折力を持つフレネルレンズ面２６ａ、２６ａ´及び第２の光学部材３７の射出面に設けたフレネルレンズ面３７ａ、３７ａ´による収斂効果により、図１３の光線トレース図に見られるように、光源中心から射出した光束は集光状態に変換されている。
【０１２４】
次に、図１４を用いて、水平方向の照射角度範囲の広い状態、すなわち最も光が拡散された状態を説明する。ここで示す状態は、照射角度可変を行う動作部材である第２の光学部材３７を、第１の光学部材（プリズム）２６の水平方向の右端が第２の光学部材３７の中央部の平面と一致する位置まで移動させた状態である。
【０１２５】
図示のように、光源中心から射出した光束は大幅に拡散されている。すなわち、中央部は、第１の光学部材（プリズム）２６と第２の光学部材３７によって形成された二重のフレネルレンズによって拡散される一方、水平方向の周辺部は全くフレネルレンズが関与しないため第１の光学部材（プリズム）２６へ入射し、屈折した状態の角度でそのまま射出される為、収斂効果がなく拡散されたままの状態で射出されることになる。この結果、図１３で得られる状態に比べ、射出角度分布は大幅に変化していることがわかる。尚、第２の光学部材の射出面に水平方向に屈折力を持つプリズム列を垂直方向に長く配して同様に拡散させることもできる。
【０１２６】
上記第３の実施例では、第２の光学部材を１部材で構成する実施例を示した。このように、単一部品でも、最も集光した状態と最も拡散された状態を実現することができ、しかも、１部品を左右にスライドさせるだけという簡単な操作で、垂直水平方向の同時照射角可変が可能であり、限られたスペースの中で、大きな照射角度変化を持たせられる照明光学系を実現させることができる。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、有効発光部の長い光源に対して、効率良く照射角度可変を行わせることができる。
【０１２８】
特に、照射角度可変に要するスペースが限定されるような、小型で薄型の照明光学系に適用した場合に有効であり、簡単な構成でしかも大幅な照射角度可変を行わせることができる。
【０１２９】
さらに、閃光発光装置１の照射角度可変機構に応用した場合に、垂直方向の照射角度可変と同期させて水平方向の照射角度も制御できる為、スペースを大きくせず垂直水平方向の照射角度可変が可能になり、集光状態で大幅なガイドナンバーのアップが望める。
【０１３０】
また、配光特性の変化も連続的に切り換えが可能であること、またすべてのズームポイントで均一な配光を得ることができるなど、光学特性にもすぐれた照射角可変の照明装置を提供することができるようになった。
【０１３１】
さらに本発明による照射角可変の照明光学系は、設計自由度が高く、製品として要求される大きさ・メカ精度・光学特性等に応じて最適な照射角可変機構の設計を容易に行うことができる。
【０１３２】
また、構成要素が少なく、照射角可変機構が安価に構成できることや、その応用光学系も広く、各種照明光学系に応用できるなど極めて汎用性の高い技術になっており、光源からのエネルギを高い効率で利用したスチルカメラ、ビデオカメラ等の光学機器に好適な照明装置、及びそれを用いた撮影装置を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の閃光発光装置を適用したカメラの外観斜視図。
【図２】本発明の第１の実施例の閃光発光装置の光学系の要部斜視図。
【図３】本発明の第１の実施例の狭い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。
【図４】本発明の第１の実施例の広い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。
【図５】本発明の第１の実施例の狭い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。
【図６】本発明の第１の実施例の広い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。
【図７】本発明の第１の実施例の狭い照射角度に対応した時の閃光発光装置の配光特性図。
【図８】本発明の第１の実施例の広い照射角度に対応した時の閃光発光装置の配光特性図。
【図９】本発明の第２の実施例の狭い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。
【図１０】本発明の第２の実施例の広い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。
【図１１】本発明の第２の実施例の狭い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。
【図１２】本発明の第２の実施例の広い照射角度に対応した時の閃光発光装置の垂直断面図。
【図１３】本発明の第３の実施例の狭い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。
【図１４】本発明の第３の実施例の広い照射角度に対応した時の閃光発光装置の水平断面図。
【符号の説明】
２、２２  閃光放電管
３、２３  反射傘
４、４´  第４の光学部材（反射板）
５、５´  第３の光学部材（プリズム）
６、２６  第１の光学部材（プリズム）
７、７´、２７、２７´、３７  第２の光学部材
【図１】
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【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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