(57)【要約】【課題】  照明装置において、発光部の大型化や装置構成の複雑化を招くことなく、照射角の変更範囲を広げる。【解決手段】  本発明の照明装置は、光源と、この光源の照明光を反射する反射傘と、照射角調整手段とを有する。光源は、反射傘内で移動可能に配置され、反射傘内には、その開口した側と光源との間に、正のディオプタを有するレンズ部材が固定して配置される。また、照射角調整手段は、照射角を広げる場合、レンズ部材に近づくように光源を移動させ、照射角を狭める場合、レンズ部材から遠ざかるように光源を移動させる。従って、光源の移動により直接光の照射範囲が大きく変わるので、光源を固定とする方式よりも照射角の変更範囲は広くなる。また、レンズ部材が正のレンズ効果を有するので、レンズ部材を配置せずに単に光源を移動させる方式よりも、最小照射角を狭くできる。【選択図】      図１
2006210241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源の照明光を反射する反射傘とを備えた照明装置において、
前記光源は、前記反射傘内で移動可能に配置され、
前記反射傘内には、その開口した側と前記光源との間に、正のディオプタを有するレンズ部材が固定して配置され、
照射角を広げる場合、前記レンズ部材に近づくように前記光源を移動させ、照射角を狭める場合、前記レンズ部材から遠ざかるように前記光源を移動させる照射角調整手段を有する
ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１の照明装置において、
前記反射傘の内面と、前記レンズ部材との間には、前記レンズ部材の光軸に直交する方向に間隙がある
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２の照明装置において、
前記レンズ部材の光軸に直交する面方向における前記レンズ部材の断面積は、前記光源が前記レンズ部材から最も離れたときに、前記反射傘で反射せずに出光する前記光源の照明光（直接光）の略全てを透過させる最小面積である
ことを特徴とする照明装置。                                                                              
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置における照射角の変更方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、撮影時に被写体を照明する照明装置として、撮影レンズの画角に応じて照射角を変更可能な電子閃光装置が知られている。そして、電子閃光装置の照射光の配光を改善するために、種々の技術が提案されている。
例えば特許文献１では、反射傘内で光源の位置を固定し、光源の前方（反射傘の開口した側）に、正のディオプタを有するレンズ部材を配置している。そして、照射角を広げる場合、レンズ部材を光源に近づけ、照射角を狭める場合、レンズ部材を光源から遠ざけている。この方法は、特に画角及び照射角が望遠側の場合に、レンズ部材の集光作用により画角外に散逸する光を減らし、画角内の光量分布の均一化を図ったものである。
【０００３】
また、特許文献２では、反射傘、カバー（プロテクタ）、光源のみからなる光学系において、光源がカバー側に近づいたり遠ざかったりして照射角を調整している。
【特許文献１】特開２００２−９０８２２号公報
【特許文献２】特許第３２６２７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方式では、光源の位置が固定されているので、レンズ部材を移動させても、光源から『反射傘の開口した側』を見た見込み角は変わらない。この見込み角を変えないと直接光の照射範囲はあまり変わらず、特許文献１の構成では、レンズ部材の移動量と比較して、照射角の変化量はそれほど大きくならない。従って、照射角の変更範囲を通常の撮影レンズの画角の変更範囲に追従させるためには、反射傘内でのレンズ部材の可動距離を長くする必要がある。その場合、反射傘を大きくする必要があり、電子閃光装置の発光部が大型化してしまう。
【０００５】
特許文献２の方式は、光源の移動量が小さい割には照射角の変化量を比較的大きくできるものの、照射角の変更範囲をさらに広げることが要望されていた。
本発明の目的は、電子閃光装置などの照明装置において、発光部の大型化や装置構成の複雑化を招くことなく、照射角の変更範囲を広げるための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の照明装置は、光源と、光源の照明光を反射する反射傘とを備え、以下の点を特徴とする。第１に、光源は、反射傘内で移動可能に配置されている。第２に、反射傘内には、その開口した側と光源との間に、正のディオプタを有するレンズ部材が固定して配置されている。第３に、照射角を広げる場合、レンズ部材に近づくように光源を移動させ、照射角を狭める場合、レンズ部材から遠ざかるように光源を移動させる照射角調整手段を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の照明装置において、反射傘の内面とレンズ部材との間には、レンズ部材の光軸に直交する方向に間隙があることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項２の照明装置において、『レンズ部材の光軸に直交する面方向におけるレンズ部材の断面積は、光源がレンズ部材から最も離れたときに、反射傘で反射せずに出光する光源の照明光（直接光）の略全てを透過させる最小面積である』ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の照明装置では、出光する側の面と光源との間に正のディオプタを有するレンズ部材を配置し、光源の移動により照射角を変更する。従って、光源の移動により直接光の照射範囲が大きく変わるので、光源を固定とする特許文献１の方式よりも照射角の変更範囲を広くできる。また、レンズ部材の正のレンズ効果により、望遠側では、レンズ部材を配置せずに単に光源を移動させる特許文献２の方式よりも、最小照射角を狭くできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、各図において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本実施形態の電子閃光装置の発光部の斜視図である。図に示すように、発光部１０は、反射傘１４と、反射傘１４内に配置されたキセノン菅１８及びシリンドリカルレンズ２２を有する。シリンドリカルレンズ２２は、正のディオプタを有し、その幅、高さ、厚さを、図中の矢印に示すように定義する。即ち、シリンドリカルレンズ２２の２つの曲面の最大間隔を『厚さ』とし、曲面の曲率方向に『高さ』、厚さ及び高さに直交する方向に『幅』を定義する。
【００１０】
本実施形態では一例として、反射傘１４は、楕円を半分にした形状である２つの平面的な側面と、これらの側面に挟まれていると共に横断面がＵ字状の曲面とを有し、開口した部分の縁（図の太線）が長方形である。以下、この開口した部分の縁で形成される長方形の面を『射出面』という。キセノン菅１８は、その延在方向が射出面に平行になるように、反射傘１４内で移動可能に配置されている。シリンドリカルレンズ２２は、曲面がキセノン菅１８に向けられ、その幅方向がキセノン菅１８の延在方向に平行になるように、反射傘１４の射出面とキセノン菅１８との間の所定の位置に固定されている。
【００１１】
射出面には、正のディオプタを有すると共に無色透明のプロテクタであるカバー２６が配置されるが、煩雑となるので図１では省略している（後述の図２〜図４には記載）。カバー２６は、シリンドリカルレンズ２２と光軸が一致するように配置される。本実施形態では、この光軸は、射出面の法線方向に一致する。また、図ではキセノン菅１８、シリンドリカルレンズ２２の幅を反射傘１４の内面の幅と同じに記載しているが、キセノン菅１８、シリンドリカルレンズ２２の幅は、反射傘１４の内面の幅より小さくしてもよい。但し、シリンドリカルレンズ２２は、その高さ方向に、反射傘１４の内面との間隔を必ず置いて配置される。
【００１２】
本実施形態の電子閃光装置は、発光部１０の他に、昇圧部、照射角調整部、発光制御部等を有する（図示せず）。昇圧部は、電源から供給される電圧を昇圧し、昇圧した電圧をコンデンサに充電する。発光制御部は、コンデンサに充電した電圧によりキセノン菅１８を発光させるものであり、ユーザの操作またはカメラ側からの指令に応じて、発光量及び発光のタイミングを制御する。
【００１３】
照射角調整部は、設定された照射角になるように、キセノン管１８の位置を調整する。この位置調整では、キセノン菅１８は、その延在方向が変わらないように、且つ、シリンドリカルレンズ２２の光軸に沿って移動する。即ち、照射角調整部は、シリンドリカルレンズ２２及び射出面に近づくようにキセノン菅１８を移動させて照射角を広げ、シリンドリカルレンズ２２及び射出面から遠ざかるようにキセノン菅１８を移動させて照射角を狭める。
【００１４】
図２は、キセノン管１８の延在方向に直交する方向における、発光部１０の断面模式図であり、照射角が最も広角側に設定された場合（キセノン管１８がシリンドリカルレンズ２２に最も近づいた場合）に対応する。図中の実線ａは、キセノン管１８から発せられ、シリンドリカルレンズ２２及びカバー２６を透過して射出する光路（反射傘１４で反射されない、いわゆる直接光の光路）の１つを示す。また、図中の点線ｂは、キセノン管１８からシリンドリカルレンズ２２の曲面までは光路ａと同じであるが、シリンドリカルレンズ２２が配置されなかったと仮定した場合の光路を示す。図中の一点鎖線は、シリンドリカルレンズ２２の光軸である。
【００１５】
図に示すように、キセノン管１８から同じ方向に発せられた光でも、カバー２６に到達する際には、シリンドリカルレンズ２２を透過する光路ａは、光路ｂよりも光軸側になる。これは、シリンドリカルレンズ２２の集光作用による。ここで、カバー２６は、正のディオプタを有するフレネルレンズであり、正のディオプタを有するレンズは、一般にレンズの端側（光軸から離れた側、凸レンズならば肉薄の側）ほど集光作用が強い。
【００１６】
このため、光路ａ、ｂはどちらも、カバー２６の集光作用により光軸側に向けて進路を曲げるが、その曲り方の程度は、カバー２６に入射する際に光軸との距離が大きい光路ｂの方が、光路ａよりも大きくなる。従って、光路ａ、ｂは、最終的には互いに交わり、光路ａの方が光路ｂよりも光軸から離れる方向に進む。従って、本実施形態では、シリンドリカルレンズ２２及びカバー２６のレンズ効果により、シリンドリカルレンズ２２を配置せずに単に光源を移動させる方式よりも、最大照射角は広くなる。なお、単に最大照射角を広くするためには、カバー２６に負のレンズ効果を持たせればよいが、その場合、最小照射角が大きくなってしまう。従って、カバー２６は、本実施形態のように正のレンズ効果を有するものが最も望ましい。［∵レンズ効果がないとシリンドリカルレンズの作用により配光が狭められてしまう。］
図３は、キセノン管１８の延在方向に直交する方向における、発光部１０の断面模式図であり、照射角が最も望遠側に設定された場合（キセノン管１８をシリンドリカルレンズ２２から最も遠ざけた場合）に対応する。図中の一点鎖線は、シリンドリカルレンズ２２の光軸であり、点線ｃは、キセノン管１８の中心と、反射傘１４の開口した部分の縁とを結ぶ直線である。図中の実線ｄは、シリンドリカルレンズ２２に入射するまでは点線ｃと同じであり、その後、シリンドリカルレンズ２２及びカバー２６を透過して射出する直接光の光路を示す。
【００１７】
この例では、光路ｄは、シリンドリカルレンズ２２におけるキセノン管１８側の曲面に対して、その縁よりも光軸側を通る。また、光路ｄは、シリンドリカルレンズ２２における射出面側の曲面の縁を通る。そして、シリンドリカルレンズ２２の高さ及び幅（射出面に平行な方向におけるシリンドリカルレンズ２２の断面積）は、上記条件を満たす最小値にされている。即ち、射出面に平行な方向における、反射傘１４の内面とシリンドリカルレンズ２２との間隔は、上記条件を満たす最大の間隔にされている。
【００１８】
以下、シリンドリカルレンズ２２の高さ及び幅を上記のように選択した理由を説明する。反射光は、その光路のパターンが様々になるので、その照射範囲は望遠側でも広角側でもそれほど変わらない。一方、直接光は、望遠側では広角側よりも光軸側にかなり集光される。このため、直接光により照明される範囲を有効照射角範囲とすれば、望遠側の方が、有効照射角範囲のガイドナンバにおける直接光の寄与率が高くなる。
【００１９】
従って、より遠くまで光を到達させるためには、特に望遠側では、直接光を効率的に光軸側に集光させる必要がある。即ち、直接光のみをシリンドリカルレンズ２２に入射させた方が望ましく、有効照射角範囲に入るとは限らない反射光は、シリンドリカルレンズ２２に入射させない方が望ましいと考えられる。従って、射出面に平行な方向におけるシリンドリカルレンズ２２の断面積は、キセノン管１８の位置に拘らず（照射角に拘らず）、直接光の全てを透過させる最小面積にすることが望ましい。
【００２０】
そのためには、キセノン管１８が射出面から最も離れたときに（直接光の広がりが最小となるときに）、反射傘１４で反射せずに射出する直接光の全てがシリンドリカルレンズ２２を透過するようにすればよい。そのようにすれば、キセノン管１８が射出面に最も近づいたとき（直接光の広がりが最大となるとき）においても、直接光の全てがシリンドリカルレンズ２２を透過する。これは、キセノン管１８が射出面に近づくほど、キセノン管１８から見たシリンドリカルレンズ２２の立体角が大きくなり、直接光がシリンドリカルレンズ２２を透過しやすくなるためである。従って、射出面に平行な方向におけるシリンドリカルレンズ２２の断面積は、キセノン管１８が射出面から最も離れたときに、反射傘１４で反射せずに射出する直接光の全てを透過させる最小面積にすることが望ましい。
【００２１】
なお、例えば反射傘１４内に配置するシリンドリカルレンズ２２が特定のものに決まっており、その断面積が固定の場合、上記と同様の効果が得られるようにシリンドリカルレンズ２２の固定位置を定めることが望ましい。具体的には、シリンドリカルレンズ２２の固定位置は、キセノン管１８が射出面から最も離れたときに直接光を全て透過させ、且つ、射出面に最も近いことが望ましい。
【００２２】
次に、図３を用いて、シリンドリカルレンズ２２を配置せずに単に光源を移動させる方式と、本実施形態とで、最小照射角を比較する。図３内の点線ｃ”は、シリンドリカルレンズ２２が配置されていないと仮定して、前述の点線ｃと同じ光路でカバー２６に入射して射出する光路を示す。光路ｃ”は、シリンドリカルレンズ２２を配置せずに単に光源を移動させる方式の最小照射角にほぼ相当する。
【００２３】
図３に示すように、カバー２６に入射する際には、光路ｃ”は、シリンドリカルレンズ２２を透過しないので、光路ｄよりも光軸から離れる。従って、カバー２６によって光軸側に曲げられる角度は、光路ｃ”の方が、光路ｄよりも大きくなる。しかし、光路ｄは、シリンドリカルレンズ２２の縁側に入射して進路が光軸側に大きく曲げられていることが大きいため、カバー２６を透過後においても、光路ｃ”よりも光軸側に進む。従って、本実施形態では、シリンドリカルレンズ２２を配置せずに単に光源を移動させる方式よりも、最小照射角は小さくなる。
【００２４】
このように本実施形態では、シリンドリカルレンズ２２及びカバー２６の集光作用があるため、シリンドリカルレンズ２２を配置せずに単に光源を移動させる方式よりも、最大照射角は広くなり、最小照射角は狭くなる。このため、発光部の大型化や装置構成の複雑化を招くことなく、照射角の変更範囲を広げることができる。従って、広角側ではより広い範囲に亘って照射強度が均一になり、望遠側ではガイドナンバを大きくできる。
【００２５】
以下、本発明の技術思想と、特許文献１との違いについて、補足説明する。
本発明と特許文献１との大きな違いは、本発明では反射光学系と透過光学系の両方が照射角の変更に寄与するのに対し、特許文献１では透過光学系のみが照射角の変更に寄与することである。具体的には、特許文献１では、キセノン管と反射傘とを一体的（固定的）に構成し、射出面とキセノン管との間においてレンズ部材（本実施形態のシリンドリカルレンズ２２に対応）を移動させ、それによりキセノン管とレンズ部材との間隔（位置関係）を変化させ、照射角を変化させている。
【００２６】
この場合、キセノン管から射出面側に射出されてレンズ部材を透過する直接光の光束は、変化する。即ち、透過光学系は、照射角の変更に寄与する。しかし、キセノン管の位置が固定なので、キセノン管から射出される全光束の内、反射傘で反射される反射光成分の光路は、レンズ部材の移動によってはあまり変わらない。従って、反射光学系は、照射角の変更に寄与しない。
【００２７】
それに対して本発明は、レンズ部材の位置を固定としてキセノン管を動かすので、反射傘とキセノン管に着目すると、キセノン管から射出される光束は、キセノン管の移動によって反射傘に対する入射角が大きく変化する。このため、反射傘で反射して射出面から射出する反射光学系が、照射角の変更に寄与する。
また、本発明の構成においてレンズ部材とキセノン管に着目すると、キセノン管の移動によって、キセノン管とレンズ部材との相対的な位置関係が変化し、照射角が変化する。従って、本発明の構成では、透過光学系も照射角の変更に寄与するが、透過光学系は、反射光学系と比較して、照射角の変更感度は低い。これは、透過光学系に寄与する光束は、主に、キセノン管から射出される全光束の内、反射傘で反射されずに直接射出される直接光のみだからである。
【００２８】
従って、反射光学系と透過光学系の両方が照射角の変更に寄与する本発明の構成は、透過光学系のみが照射角の変更に寄与する特許文献１の構成と比較して、照射角の変更感度が倍増する。透過光学系のみが照射角の変更に寄与する特許文献１の構成では、照射角の変更感度が鈍く、キセノン管とレンズ部材との間隔の変化量の割には、照射角の変化量は大きくならない。従って、特許文献１の構成では、十分な照射角の変更範囲を得るためには、反射傘を大きくしてレンズ部材の可動距離を長くする必要があり、装置が大型になってしまう欠点がある。
【００２９】
次に、本発明の技術思想と特許文献２との違いについて、補足説明する。特許文献２の構成は、反射傘に対してキセノン管が遠ざかったり近づいたりして照射角を調整するものである。この構成は、キセノン管の移動により、反射光学系を照射角の変更に寄与させるので、キセノン管の移動量が小さい割には照射角が比較的大きく変化する。
特許文献２の構成は、特許文献１の構成よりは照射角の変更感度が高くなるものの、特に望遠側において照射角を狭めにくい欠点があった。これは、特にキセノン管からの直接光で照射角を狭めにくい。なぜなら、キセノン管移動方式では、反射傘からの反射光に対しては、キセノン管の移動によって照射角の変更感度が高くなるが、直接光に対しては、元々キセノン管の移動量が小さくなるため、射出面から見た見込み角はそれほど変化しないからである。
【００３０】
ここで、光路図を用いて、本発明と特許文献２との違いを説明する。図４は、上述した実施形態の電子閃光装置の発光部１０の断面模式図であり、（ａ）は照射角が最も望遠側に設定された場合の直接光及び反射光の光路を示し、（ｂ）は照射角が最も広角側に設定された場合の直接光及び反射光の光路を示す。
図５は、反射傘、カバー、キセノン管の形状及びサイズが本実施形態と同じと仮定した場合における、特許文献２の方式での発光部の断面模式図である。図５（ａ）は照射角が最も望遠側に設定された場合の直接光及び反射光の光路を示し、図５（ｂ）は照射角が最も広角側に設定された場合の直接光及び反射光の光路を示す。
【００３１】
まず、望遠側から説明する。図４（ａ）において、実線ｇ及び点線ｇ’のどちらもキセノン管１８から同じ方向に発せられた光の光路であり、ｇはシリンドリカルレンズ２２がある場合の光路を示し（本発明に対応）、ｇ’はシリンドリカルレンズ２２がない場合（特許文献２に対応）の光路を示している。図４（ａ）における光路ｇ’は、図５（ａ）における光路ｇ’と同じである。
【００３２】
本発明と特許文献２との違いは、本発明では、キセノン管１８からの直接光がシリンドリカルレンズ２２を透過するようにして、直接光の進路を光軸側に曲げることである。このため、カバー２６（ここでは正のディオプタを有するフレネルレンズ）に入射する際には、光路ｇ’は、シリンドリカルレンズ２２を透過しないので、光路ｇよりも光軸から離れる。
【００３３】
前記したように凸レンズの集光作用はレンズの端側ほど強いので、カバー２６によって光軸側に曲げられる角度は、光路ｇ’の方が光路ｇよりも大きくなる。しかし、光路ｇは、シリンドリカルレンズ２２によって進路が光軸側に大きく曲げられていることが大きいため、カバー２６を透過後においても、光路ｇ’よりも光軸側に進む。従って、本発明の構成は、シリンドリカルレンズ２２がない特許文献２の構成と比較して、望遠側において、特に直接光で照射角の広がりを狭めることができる。このため、特に望遠側において照射角を狭めにくいという特許文献２の課題は解消される。
【００３４】
次に、広角側について説明する。図４（ｂ）において、実線ｈ及び点線ｈ’のどちらもキセノン管１８から同じ方向に発せられた光の光路であり、ｈはシリンドリカルレンズ２２がある場合の光路を示し（本発明に対応）、ｈ’はシリンドリカルレンズ２２がない場合（特許文献２に対応）の光路を示している。図４（ｂ）における光路ｈ’は、図５（ｂ）における光路ｈ’と同じである。
【００３５】
カバー２６に入射するときには、シリンドリカルレンズ２２を透過する光路ｈは、光路ｈ’よりも光軸側になる。これは、シリンドリカルレンズ２２の集光作用による。ここで、光路ｈ、ｈ’はどちらも、カバー２６の集光作用により光軸側に向けて進路を曲げるが、その曲り方の程度は、カバー２６に入射する際に光軸との距離が大きい光路ｈ’の方が、光路ｈよりも大きくなる。従って、光路ｈ、ｈ’は、最終的には互いに交わり、光路ｈの方が光路ｈ’よりも光軸から離れる方向に進む（前述の図２の光路ａ、ｂ参照）。従って、本発明によれば、広角側において、特許文献２の構成よりも照射角の広がりを増すことができる。
【００３６】
以上詳述したように本発明の技術思想は、特許文献１及び特許文献２とは、概念的に全く異なるものであり、本発明によれば小型で高効率の照明装置を提供することができる。
なお、上述した実施形態では、光源がキセノン管１８であり、正のレンズ効果を有するレンズ部材がシリンドリカルレンズ２２であり、反射傘が図１に示した形状である例を述べた。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。光源は発光管ではなく、他の形状でもよい。レンズ部材は、例えばフレネルレンズを用いてもよい。反射傘は、例えば略直方体状でもよい。そのような場合でも、直接光はレンズ部材を透過し、反射光はなるべくレンズ部材を透過しないように、レンズ部材の高さ及び幅（断面積）を選択すればよい。
【００３７】
また、上述した実施形態では照明装置の一例として、電子閃光装置、即ち、光源が単発的または非継続的に発光するものについて説明した。本発明は、かかる実施形態に限定されるものではない。継続的に照明光を発する照明装置（光源として例えば発光ダイオードを用いたものなど）についても、以上の本発明の原理は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上詳述したように本発明は、照明装置において大いに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態の電子閃光装置の発光部の斜視図である。
【図２】照射角が最も広角側に設定された場合（キセノン管をシリンドリカルレンズに最も近づけた場合）における、発光部の断面模式図である。
【図３】照射角が最も望遠側に設定された場合（キセノン管をシリンドリカルレンズから最も遠ざけた場合）における、発光部の断面模式図である。
【図４】本実施形態の電子閃光装置の発光部の断面模式図であり、（ａ）は照射角が最も望遠側に設定された場合の光路を示し、（ｂ）は照射角が最も広角側に設定された場合の光路を示す。
【図５】特許文献２の方式における発光部の断面模式図であり、（ａ）は照射角が最も望遠側に設定された場合の光路を示し、（ｂ）は照射角が最も広角側に設定された場合の光路を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１０  発光部
１４  反射傘
１８  キセノン菅
２２  シリンドリカルレンズ
２６  カバー                                                                               
【図１】
2006210241.tif 000003
【図２】
2006210241.tif 000004
【図３】
2006210241.tif 000005
【図４】
2006210241.tif 000006
【図５】
2006210241.tif 000007