(57)【要約】【課題】拡散パネル上の光量ムラを軽減し、拡散パネルの白化を抑えることができるストロボ装置およびこれを用いた撮像装置を提供する。【解決手段】凹面の反射鏡と、前記反射鏡の底部に対向し、前記反射鏡の光軸方向から見て前記反射鏡の底部を連結する第１の方向に長手方向を備える光源と、前記光軸方向において前記光源に対し前記反射鏡の底部と反対側に設けられる拡散パネルと、を備えたストロボ装置であって、光軸方向から見て、前記第１の方向に直交する第２の方向における光軸から前記光源の半分の長さまでの前記反射鏡における範囲を第１の領域とし、前記第２の方向において前記第１の領域の外側に隣接し、前記光源の半分の長さを幅とする前記反射鏡における範囲を第２の領域とするとき、前記第２の方向における前記反射鏡の曲率半径は、前記第１の領域においてよりも前記第２の領域において小さい。【選択図】図２
2018155875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹面の反射鏡と、前記反射鏡の底部に対向し、前記反射鏡の光軸方向から見て前記反射鏡の底部を連結する第１の方向に長手方向を備える光源と、前記光軸方向において前記光源に対し前記反射鏡の底部と反対側に設けられる拡散パネルと、を備えたストロボ装置であって、
光軸方向から見て、
前記第１の方向に直交する第２の方向における光軸から前記光源の半分の長さまでの前記反射鏡における範囲を第１の領域とし、
前記第２の方向において前記第１の領域の外側に隣接し、前記光源の半分の長さを幅とする前記反射鏡における範囲を第２の領域とするとき、
前記第２の方向における前記反射鏡の曲率半径は、前記第１の領域においてよりも前記第２の領域において小さいことを特徴とするストロボ装置。
【請求項２】
凹面の反射鏡と、前記反射鏡の底部に対向し、前記反射鏡の光軸方向から見て前記反射鏡の底部を連結する第１の方向に長手方向を備える光源と、前記光軸方向において前記光源に対し前記反射鏡の底部と反対側に設けられる拡散パネルと、を備えたストロボ装置であって、
光軸方向から見て、
前記第１の方向に直交する第２の方向における光軸から前記光源の半分の長さまでの前記反射鏡における範囲を第１の領域とし、
前記第２の方向において前記第１の領域の外側に隣接し、前記光源の半分の長さを幅とする前記反射鏡における範囲を第２の領域とするとき、
前記第２の方向における前記反射鏡の前記第２の領域における近似的な曲率半径ｒは、前記反射鏡の底部から前記拡散パネルまでの距離をＬとするとき、
０．３  ≦  ｒ／Ｌ  ≦  ０．５
なる式を満足することを特徴とするストロボ装置。
【請求項３】
前記光源は閃光管であることを特徴とする請求項１または２に記載のストロボ装置。
【請求項４】
前記拡散パネルの前記第２の方向において、
前記閃光管の存在による前記第１の領域からの反射光の光量の低下分を、前記第２の領域における集光による増加分で補償することを特徴とする請求項３に記載のストロボ装置。
【請求項５】
前記第２の方向における前記反射鏡の前記第１の領域における近似的な曲率半径をｒ０とするとき、
０．８≦  ｒ／ｒ０  ≦  １
なる式を満足することを特徴とする請求項４に記載のストロボ装置。
【請求項６】
光軸方向から見て、前記第２の方向における前記光源の半分の長さをａとし、
前記反射鏡の底部から前記閃光管の中心までの距離をＫとするとき、
１  ≦  Ｋ／ａ  ≦  １．５
なる式を満足することを特徴とする請求項４または５に記載のストロボ装置。
【請求項７】
前記第２の方向をｙとし、前記反射鏡の光軸方向をｚとして、前記反射鏡の形状が、
【数１】
2018155875.tif 000005
なる多項式で表せることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のストロボ装置。
但し、ｃ６は、ゼロ以下の数値である。
【請求項８】
前記反射鏡、前記光源、前記拡散パネルの位置は固定であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のストロボ装置。
【請求項９】
光軸方向から見て、前記光源の前記第１の方向における両端側に反射部材が設けられることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のストロボ装置。
【請求項１０】
撮像光学系と、
撮像素子と、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のストロボ装置と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストロボ装置およびこれを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ストロボ装置として、凹面の反射鏡の内部に閃光管を配置し、反射鏡の前面に拡散パネルを配置したものが知られている。凹面の反射鏡は、放物面形状や楕円形状となっており、反射鏡の深さや開口の大きさを規定して、良好はストロボ特性を得るものが知られる（特許文献１）。また、最近では放物面や楕円形状であると、形状設定のパラメーターが十分でなく、ストロボの照射範囲（配光角度）やストロボが照らす強度のコントロールが適切に行えないために、反射鏡の形状をより自由に設定するものも知られる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−３０６４５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２２１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、拡散パネルを通過する光による拡散パネルの白化について考慮がされてこなかった。
【０００５】
近年、カメラの小型化に対応して、ストロボユニットも小型化の傾向があり、ストロボの強度を示すＧｎｏ（ガイドナンバー、Ｇ値）や光の広がりを示す配光角度が、低下する。これを回避するため、閃光管の発光強度を上げて、Ｇｎｏや配光角度を確保する必要がある。しかし、一般的に拡散パネルは、樹脂で作られているため、強い光であるストロボをたき続けると、拡散パネルに当たった光によって、透明であった樹脂が白化（白く濁り）し、光が散乱されるため、光量の透過率が低下し、ストロボの照射性能が低下する。
【０００６】
ここで、一般的に白化は、拡散パネル面の全体に均一に発生するわけではなく、閃光管の光が拡散パネル上で強く当たる部分において発生する。従って、拡散パネル上の光量ムラを改善することで、拡散パネルの白化を抑えることができる。
【０００７】
本発明の目的は、拡散パネル上の光量ムラを軽減し、拡散パネルの白化を抑えることができるストロボ装置およびこれを用いた撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るストロボ装置は、凹面の反射鏡と、前記反射鏡の底部に対向し、前記反射鏡の光軸方向から見て前記反射鏡の底部を連結する第１の方向に長手方向を備える光源と、前記光軸方向において前記光源に対し前記反射鏡の底部と反対側に設けられる拡散パネルと、を備えたストロボ装置であって、光軸方向から見て、前記第１の方向に直交する第２の方向における光軸から前記光源の半分の長さまでの前記反射鏡における範囲を第１の領域とし、前記第２の方向において前記第１の領域の外側に隣接し、前記光源の半分の長さを幅とする前記反射鏡における範囲を第２の領域とするとき、前記第２の方向における前記反射鏡の曲率半径は、前記第１の領域においてよりも前記第２の領域において小さいことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る別のストロボ装置は、凹面の反射鏡と、前記反射鏡の底部に対向し、前記反射鏡の光軸方向から見て前記反射鏡の底部を連結する第１の方向に長手方向を備える光源と、前記光軸方向において前記光源に対し前記反射鏡の底部と反対側に設けられる拡散パネルと、を備えたストロボ装置であって、光軸方向から見て、前記第１の方向に直交する第２の方向における光軸から前記光源の半分の長さまでの前記反射鏡における範囲を第１の領域とし、前記第２の方向において前記第１の領域の外側に隣接し、前記光源の半分の長さを幅とする前記反射鏡における範囲を第２の領域とするとき、前記第２の方向における前記反射鏡の前記第２の領域における近似的な曲率半径ｒは、前記反射鏡の底部から前記拡散パネルまでの距離をＬとするとき、
０．３  ≦  ｒ／Ｌ  ≦  ０．５
なる式を満足することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る撮像装置は、上記ストロボ装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、拡散パネル上の光量ムラを軽減し、拡散パネルの白化を抑えることができる
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明実施形態に係るストロボ装置の基本的な部品構成を示す図である。
【図２】（ａ）は第１の実施形態の光路図、（ｂ）は第１の実施形態におけるパネル面での光量分布、（ｃ）は第１の実施形態における１ｍ先の光量分布を示す図である。
【図３】（ａ）は第２の実施形態の光路図、（ｂ）は第２の実施形態におけるパネル面での光量分布、（ｃ）は第２の実施形態における１ｍ先の光量分布を示す図である。
【図４】（ａ）は第３の実施形態の光路図、（ｂ）は第３の実施形態におけるパネル面での光量分布、（ｃ）は第３の実施形態における１ｍ先の光量分布を示す図である。
【図５】（ａ）は比較例としての従来例における閃光管ガラスを省いた理想光路図、（ｂ）はパネル面での光量分布を示す図である。
【図６】（ａ）は比較例としての従来例における閃光管ガラスを配置した実際光路図、（ｂ）はパネル面での光量分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
《第１の実施形態》
（撮像装置）
本発明の実施形態に係るストロボ装置を搭載する撮像装置としてのカメラは、撮像光学系と撮像素子を備える。
【００１５】
（ストロボ装置）
図１は、本発明の実施形態に係るストロボ装置の部品構成を示している。２は凹面の反射鏡で、反射鏡２の底部に対向する閃光管１から後方に発光された光を前方に反射する。ここで、反射鏡２は、反射鏡の光軸方向から見て底部を連結する方向（横方向、長手方向、第１の方向）と、これに直交する方向（縦方向、短手方向、第２の方向）に反射領域を備える。そして、反射鏡２の縦方向の断面形状を変化させることによって、ストロボ装置の縦方向（上下方向）の配光をコントロールすることが可能になっている。
【００１６】
１は光源としての閃光管であり、反射鏡２の長手方向（第１の方向）に閃光管１の長手方向を備え、反射鏡２の短手方向（第２の方向）に閃光管１の短手方向を備えるように閃光管１が配置される。すなわち、閃光管１は、反射鏡２の光軸方向から見て反射鏡２の長手方向（第１の方向）に長い形状を備える。そして、閃光管１が発光することで、ストロボ発光が行われる。一般的には、閃光管１として、ガラスにキセノン（Ｘｅ）を封入した円筒状のＸｅ管が使用される。
【００１７】
また、光軸方向から見て、閃光管１の第１の方向における両端側（左右端側）には反射部材としての反射板４が取り付けられており、横方向（左右方向）の配光をコントロールするために用いられる。
【００１８】
３は拡散パネル（以下、パネル）であり、光軸方向において閃光管１に対し反射鏡２の底部と反対側に設けられ、前面や後面にフレネルやプリズムを作製することによって、反射鏡２で十分にコントロールできないストロボ配光を制御することができる。
【００１９】
なお、本実施形態において、閃光管１、反射鏡２、パネル３の位置は固定である
ここで、本実施形態を詳細に説明する前に、比較例として従来例を説明する。
【００２０】
（比較例における反射鏡とパネルの関係）
図５（ａ）は、比較例としての従来例のストロボ装置において、縦断面において、閃光管の中心位置から放射状に光線を発した図を示す。閃光管はガラスに封入されているため、円筒のガラスを配置する必要があるが、この図においては理想的な状態を示すため、敢えて閃光管のガラスを省いて描画している。また、実際には、閃光管全体からの発光となるが、代表光線として閃光管中心からの光線を示している。
【００２１】
そして、ストロボ装置は、縦方向（上下方向）において、光軸に関し対称な形状のため、上半分のみの光線が図示してある。図のように、閃光管中心から出た光は、前方のパネルに直接入る光と、後方の反射鏡に反射してから前方のパネルに入る光とが存在する。
【００２２】
図５（ｂ）の左側の図は、パネル上の光量分布を示した図であり、パネル上の中央付近の縦方向では略均一な光量分布となっている。ここで、縦軸は、光軸方向から見て閃光管の短手方向に対応したパネルの短手方向の位置を原点（光軸位置０）からの距離（ｍｍ）で示している。また、横軸は、光軸方向から見て閃光管の長手方向に対応したパネルの長手方向の位置で原点（光軸位置０）からの距離（ｍｍ）で示している。
【００２３】
また、図５（ｂ）の右側の図は、パネル上における光量の強度とその強度における光線の頻度（光線の到達量）を示す。縦軸は、パネル上の光量の強度を、光線が到達しない仮想位置を原点として低い順に示している。また、横軸は、光量の各強度に対応した光線の頻度（光線の到達量）を示している。パネル上においては、光量の強度が高過ぎる位置が存在しないことが好ましい。
【００２４】
なお、上述した図５（ｂ）における縦軸、横軸の説明は、本比較例における図６（ｂ）および後述する本発明の実施形態に係る図２（ｂ）乃至図４（ｂ）における縦軸、横軸にも同様に適応されるものである。
【００２５】
比較例としての従来例のストロボ装置に関し、図６（ａ）は、実際のガラスを備えた閃光管を配置した断面図となっている。閃光管は、実際にはガラスの円筒で作られているため、閃光管を通過する光線はガラスの影響を受ける。
【００２６】
例えば、図６（ａ）で示す光線の内、ｒａｙ５の光線の光路を確認すると、閃光管の中心位置より発した光は閃光管のガラスを垂直に抜けて、反射鏡で反射し、再度閃光管のガラスに入射してくる。そして、閃光管のガラスに入射した光は、閃光管のガラスから出射する際には円筒形の特性から上方に跳ね返され（反射され）、そのままパネルの上方部分に入っていく。つまり、閃光管のガラスが無い場合にはパネル中央に入射していた光が、ガラスが入ったことにより、擾乱を受けて、パネルの中央から外れた上部や下部に入射することになる。
【００２７】
図６（ｂ）の左側の図は、実際のガラスを備えた閃光管を配置した比較例としての従来例における、パネル上の光量分布を示した図である。図５（ｂ）の左側の図と異なり、パネルの中央部は、閃光管により光量が少なくなっており、逆にパネルの上部や下部の光が強くなっていることが分かる。このように、パネル上で光量むらが発生しているストロボ装置において、Ｇｎｏ（ガイドナンバー、Ｇ値）の向上のため閃光管の発光強度を強くすると、光量むらと似た形でパネルに白化が発生することとなる。
【００２８】
（本実施形態における反射鏡とパネルの関係）
以下、図２を参照して、本実施形態における反射鏡とパネルの関係を説明する。図２（ａ）は、本実施形態の光線トレース図である。図２（ａ）に示すように、第１の方向に直交する断面において、反射鏡の縦方向における閃光管の半径をａとしたとき、ａを基準に反射鏡のエリアを複数に分割して考える。０〜ａは、反射鏡によって反射された光が、閃光管を通過する領域となっている反射鏡２の領域（第１の領域）である。０〜ａの外側に隣接するａ〜２ａは、閃光管近辺を通過する反射鏡２の領域（第２の領域）となっている。
【００２９】
すなわち、光軸方向から見て、閃光管１の長手方向（第１の方向）に直交する閃光管１の短手方向（第２の方向）における光軸から閃光管１の半分の長さまでの反射鏡２における範囲を第１の領域とする。また、第２の方向において第１の領域の外側に隣接し、閃光管１の半分の長さを幅とする反射鏡２における範囲を第２の領域とする。
【００３０】
本実施形態では、第２の方向において、反射鏡のａ〜２ａの範囲（第２の領域）で、０〜ａの範囲（第１の領域）よりも反射鏡の曲率が強く（曲率半径が小さく）なっており、これにより、パネル面近傍で光線が集光する。その結果、閃光管のガラス部分で擾乱を受けて四散し、暗くなったパネル面の光量を補う（補償する）ことができる。
【００３１】
ここで、パネル面の光量を補うことは、反射鏡のａ〜２ａの範囲で行うことが望ましい。反射鏡の２ａ以上の範囲を用いてパネル面の光量を補う場合を考えると、パネルを通過する光線の角度がきつくなることと相俟って、撮像光学系に対応したストロボの上下方向の必要な配光範囲から外れてしまう（無駄が生ずる）ため、望ましくない。
【００３２】
すなわち、閃光管１のガラスにより擾乱を受ける反射鏡２の縦方向で第１の領域（特に０．６ａ〜ａの範囲）、に近いａ〜２ａの領域（第２の領域）により、閃光管１の存在に起因したパネル上の光量ムラを補正をした方が好ましい。これにより、撮像光学系に対応したストロボの上下方向の配光範囲（配光角度）を光軸に近い範囲に収めることができる。
【００３３】
ここで、反射鏡の縦方向でａ〜２ａの範囲（第２の領域）の近似的な曲率半径ｒ（近似半径、平均半径）は、反射鏡の底部からパネル面までの距離をＬとするとき、以下の条件式を満足する必要がある。
【００３４】
０．３  ≦  ｒ／Ｌ  ≦  ０．５
これは、反射鏡を介して閃光管の中心位置がパネル面近傍に結像されることを勘案したシミュレーションの結果である。この条件式を満足することで、パネル面の光量ムラを軽減（抑制）することができる。条件式から外れると、パネル面上の光量ムラが大きくなり、パネル面の白化が発生し易くなる。
【００３５】
ここで、反射鏡の縦方向でａ〜２ａの範囲（第２の領域）の近似的な曲率半径（近似半径、平均半径）ｒは、反射鏡の底部と閃光管の中心位置と結ぶライン上にある（これを直径とする）円の円弧として近似されるものの半径として計算（演算）される。近似に用いる点数が少ない場合、正確な近似ができない可能性があるため、１０点以上の点列データであることが望ましい。また、近似の方法として、最小二乗法を用いて、最適な近似半径ｒを求めることが望ましい。
【００３６】
図２（ｃ）は、ストロボ装置から１ｍ離れた場所での配光角特性を示している。上下方向（縦方向）と左右方向（横方向）の配光範囲における各位置での強度が、中心位置の強度とバランス良く形成されている。このとき、反射鏡の縦方向における０〜ａの範囲（第１の領域）の近似的な曲率半径（近似半径、平均半径）ｒ０とするとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００３７】
０．８≦  ｒ／ｒ０  ≦  １
この条件式の右辺条件から外れると、配光範囲が広くなり過ぎ、照射強度が弱くなる。一方、左辺条件から外れると、配光範囲が狭くなり、十分なストロボ照射範囲が確保できない。
【００３８】
そして、反射鏡の縦方向をｙ方向、反射鏡の底部からパネル側を正とした方向をｚ方向とするとき、反射鏡の形状は以下のように多項式で表現することができる。
【００３９】
【数１】
2018155875.tif 000003
【００４０】
このとき、多項式係数ｃ６は、ゼロ以下の数値であることが望ましい。ゼロより大きい値であると、ストロボの配光角が大きくなりすぎ、照射強度が弱くなる。
【００４１】
また、反射鏡の底部と閃光管の中心位置までの距離をＫとするとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
【００４２】
１  ≦  Ｋ／ａ  ≦  １．５
この条件式の左辺は、ストロボ中心と反射鏡が、閃光管の半径以上に近づくことができないことを示している。条件式の右辺から外れ、反射鏡と閃光管が離れると、ストロボの配光角と照射強度のバランスが取れなくなるため、設計上好ましくない。
【００４３】
本実施形態によれば、パネル３の第２の方向（縦方向）において、閃光管１の存在による反射鏡２の第１の領域からの反射光の光量の低下分を、反射鏡２の第２の領域における集光による増加分で補償することができる。すなわち、パネル上の光量ムラを軽減（抑制）し、パネルの白化を軽減（抑制することが可能となり、良好なＧｎｏ（ガイドナンバー、Ｇ値）と配光特性を備えたストロボ装置を提供することができる。
【００４４】
更に、本実施形態によれば、全体的にストロボ装置の大型化を避けることができる。すなわち、従来、閃光管とパネルの間隔を離すことでパネルに当たるエネルギーを減らし、パネルの白化を回避することがあったが、この場合、閃光管とパネルを離したことによりサイズが大きくなる。そして、パネルの開口サイズも広げなくてはならず、全体的にストロボ装置の大型化となる。これに対し、本実施形態では、パネル上の光量ムラを軽減（抑制）することにより、ストロボ装置の大型化を回避可能である。
【００４５】
《第２の実施形態》
以下、図３を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、第１の実施形態で説明した反射鏡とパネル面の間隔Ｌを第１の実施形態より少し広げた構成としている。本実施形態においても、図３（ａ）に示すように、光量ムラ補正用の光線（反射鏡の縦方向でａ〜２ａの範囲（第２の領域）で反射される光線）は、パネル面近傍において焦点を結んでいる（集光している）。このため、図３（ｂ）に示すように、パネル面上の光量分布は均一であり、パネル面の白化が起きにくい。
【００４６】
また、図３（ｃ）に示すように、１ｍ先の配光特性においても、上下方向（縦方向）と左右方向（横方向）の配光範囲における各位置での強度が、中心位置の強度とバランス良く形成されている。
【００４７】
《第３の実施形態》
以下、図４を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態においては、第１の実施形態で説明した反射鏡とパネル面の間隔Ｌを第１の実施形態より大きく広げた構成としている。本実施形態においても、図４（ａ）に示すように、光量ムラ補正用の光線（反射鏡の縦方向でａ〜２ａの範囲（第２の領域）で反射される光線）は、パネル面近傍において焦点を結んでいる（集光している）。このため、図４（ｂ）に示すように、パネル面上の光量分布は均一であり、パネル面の白化が起きにくい。
【００４８】
また、図４（ｃ）に示すように、１ｍ先の配光特性においても、上下方向（縦方向）と左右方向（横方向）の配光範囲における各位置での強度が、中心位置の強度とバランス良く形成されている。
【００４９】
（数値実施例）
ここで、各実施形態における数値実施例を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2018155875.tif 000004
【００５１】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５２】
（変形例１）
上述した実施形態では、１つの閃光管２を長手方向（第１の方向）に備えるものであったが、１つの閃光管２に替えて複数の発光体（発光素子）を長手方向（第１の方向）に設けても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１・・閃光管、２・・反射鏡、３・・拡散パネル
【図１】
2018155875.tif 000006
【図２】
2018155875.tif 000007
【図３】
2018155875.tif 000008
【図４】
2018155875.tif 000009
【図５】
2018155875.tif 000010
【図６】
2018155875.tif 000011