(57)【要約】【課題】本発明の目的は、小型で簡易な機構、かつ光学特性に優れた光学系を提供するものであり、特に、広角側の配光を効率良く拡散させる照明装置を提供すること。【解決手段】  反射傘と閃光放電管で構成される発光部材と、反射傘の矩形開口部の前方に光学パネルを備え、光学パネルと発光部材の離間距離を変化させることで、照射角度を変化させズームストロボ装置において、光学パネルの被写体側に、微小レンズ面の角度が連続的に変化する正の屈折力を有するフレネルレンズを形成するとともに、その裏面の発光部側の少なくとも中心付近に、負の屈折力を有するフレネルレンズ面を１枚の光学パネルに形成したこと。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射傘と閃光放電管で構成される発光部材と、前記反射傘の矩形開口部の前方に光学パネルを備え、前記光学パネルと前記発光部材の離間距離を変化させることで、照射角度を変化させるズームストロボ装置において、前記光学パネルの被写体側に、微小レンズ面の角度が連続的に変化する正の屈折力を有するフレネルレンズを形成する第1の領域と、前記光学パネルの発光部側の少なくとも中心付近に、負の屈折力を有するフレネルレンズ面を形成する第２の領域と、を有することを特徴とするストロボ装置。
【請求項２】
前記第２の領域の面積は、前記反射傘の開口面積の同じ程度以下を特徴とする請求項１に記載のストロボ装置。
【請求項３】
前記第１の領域の正の屈折力を有するフレネルレンズと前記第２の領域に負の屈折力を有するフレネルレンズで光学パワーを打ち消す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】
前記第１の領域の正のフレネルレンズは、中央部は上下だけにパワーを持った横フレネルであり、裏面の負のフレネルレンズも、上下だけにパワーを持った横フレネルレンズで構成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に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、デジタルスチルカメラ等の機器に用いられる照射角を変化させるズームストロボ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラ等の画像記録装置に使用するズームストロボ装置において、光学パネルと発光部の離間間隔を変化させることで、照射角度を変化させ撮影画角に対応させたものが実用化されている。広角撮影時には光学パネルと発光部の離間距離を短くすることで照射角を広くし、望遠撮影時には光学パネルと発光部の離間距離を長くすることで照射角を狭くしていた。
【０００３】
このようなズームストロボ装置において、同一の光学パネルを用いて広角側の照射角と望遠側での光量は相反するものであり、望遠側で十分な光量を維持しつつ、広角側で広い照射角に対応することが難しい。
【０００４】
このため、広角撮影時に使用している光学パネルの中心付近と、望遠撮影時に使用している光学パネルの周辺部で、異なる光学系を形成したものが提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００５】
例えば、特許文献１では光学パネルの中心部に発光部の開口面積と同じ面積の集光光学系と、周辺部に別の集光光学系を有し、周辺部に比べ中心部の集光光学系が広角になるようなストロボ装置が開示されている。
【０００６】
特許文献2では複数の光学パネルから構成されたストロボ装置が開示されている。発光部の閃光放電管の長手方向に直行する方向に拡散するシリンドリカルレンズを配置し、他面の中心領域は閃光放電管の長手方向に直行する方向に集光するレンズを配置し、かつ他面の他領域には全ての方向に集光する輪帯レンズを備える事で広角側の配光不足を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２９３０１号公報
【特許文献２】特開２００５−４３６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の特許文献1に開示された従来技術では、広角側の配光を良くする事が出来るが、望遠時には広角側で使用する領域を使うので、光量が低下してしまう。また、必要な光量を補う為には発光部の移動量を増やすしかなく、装置の大型化に繋がってしまう。
【０００９】
また、上述の特許文献2に開示された従来技術では、複数の光学パネルを用い複雑な構成が必要となるだけでなく、部品点数が増えるためコスト増加になる。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、小型で簡易な機構、かつ光学特性に優れた光学系を提供するものであり、特に、広角側の配光を効率良く拡散させる照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、反射傘と閃光放電管とを一体化した発光部と、反射傘の前方に光学パネルとを有し、光学パネルに対し反射傘と閃光放電管が光軸方向に移動することにより、配光角を変化させる照明装置であって、光学パネルの被写体側にパワーの強い山形のフレネル形状を有し、光学パネルの閃光放電管側の中央部に被写体側のフレネル形状のパワーを相殺する負のフレネルレンズを有し、中央部以外には閃光放電管の長手方向と平行にピッチ間隔の狭い複数のシリンドリカルレンズを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、小型、簡易な機構、かつ光学特性に優れたズームストロボ光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るストロボ装置の発光部の主要光学系の斜視図である。
【図２】ストロボ装置の発光部の主要光学系の側面図である。
【図３】ストロボ装置の発光部の主要光学系の水平方向上面図である。
【図４】反射傘の形状説明図である。
【図５】光学パネルの被写体側の形状説明図である。
【図６】光学パネルの放電管側の形状説明図である。
【図７】光学パネルの形状説明断面図である。
【図８】公知技術のストロボ装置の発光部の主要光学系の斜視図である。
【図９】公知技術のストロボ装置の発光部の主要光学系の中央断面図である。
【図１０】公知技術のストロボ装置の発光部の主要光学系の水平方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態の照明装置であるストロボ装置は、例えば、特開２００３−３１１５１９号公報に示すストロボ装置のように、撮像装置（不図示）に着脱可能に取り付けられて使用される。なお、本実施形態のストロボ装置は、主要光学系、照射角度可変機構は、特開２００５−２８４０９５号公報と異なっているが、その他の発光に関する各部は同様であるため詳細な説明は省略する。
【００１５】
まず、本発明の作用効果を明確にするため、図８〜図１０に示す公知技術を用いて、照射角度を変更可能なズームストロボ装置を小型化する際の方法とその弊害について説明
する。図８は公知技術のストロボ装置の発光部の主要光学系の斜視図、図９は同主要光学系の中央縦断面図、図１０は同主要光学系の水平方向断面図である。図９（ａ）と図１０（ａ）は撮像装置の焦点距離がワイド状態の場合、図９（ｂ）と図１０（ｂ）は撮像装置の焦点距離がテレ状態の場合を示している。
【００１６】
第１および第２の光学パネル１０１，１０５は、ストロボ本体に固定されている。第１の光学パネル１０１は、反射傘１０２と閃光放電管１０３で構成される発光部材側に配置されている。第１の光学パネル１０１の被写体側の面には、中央部が上下方向にパワーを持った横フレネル形状、左右周辺部は輪帯状のフレネル形状が形成されている。被写体側に配置された第２の光学パネル１０５の被写体側の面には、左右周辺部にのみ縦フレネル形状が形成されている。第1および第２の光学パネル１０１，１０５の発光部材側の面には、閃光放電管１０３と平行になるように複数のシリンドリカルレンズが形成されている。
【００１７】
反射傘１０２は、高反射率材料、もしくは、内面に高反射率材料を蒸着したモールド部材で構成されている。閃光放電管１０３は光源であり、保護パネル１０４は耐熱性の高いガラス材料で形成されている。
【００１８】
図９，１０の各断面図に示すように、反射傘１０２と閃光放電管１０３は、第１および第２の光学パネル１０１，１０５に対して独立に動く。具体的には、図９（ａ），図１０（ａ）に示すワイド状態の場合、発光部材が光学パネル１０１に最も接近している。このとき、上下方向の照射角度が最も広くなっている。このとき、反射傘１０２に対して閃光放電管１０３が最も離れており、反射傘１０２の後端と閃光放電管１０３の中央との距離が最も大きな値Ｇ１’となる。一方、図９（ｂ），図１０（ｂ）に示すテレ状態の場合、発光部材が光学パネル１０１から最も離れている。このとき、反射傘１０２に対して閃光放電管１０３が最も接近しており、反射傘１０２後端と閃光放電管１０３の中央との距離が最も小さな値Ｇ２’となる。
【００１９】
一般的に、閃光放電管と反射傘の位置関係を変えて照射角度を変化させるズームストロボ光学系では、光軸方向に少ないスペースの中で、大幅に照射角度を変更させることができるという目的にはきわめて有効である。しかしながら、位置関係の微小な変化で大きく照射角度が変化してしまうため制御が容易ではないという問題点がある。この問題点を緩和する方法として、反射傘の形状を比較的大きくして、閃光放電管と反射傘との相対位置変化を見かけ上少なくする方法が考えられるが、公知技術のように光学パネルの開口面積に占める反射傘の開口面積が大きくなってしまう。この結果、テレ状態とワイド状態の光路が同じ領域を使用する構成を取らざるを得ず、独立した光束制御ができない。このため、どちらのポジションでも最良の状態を実現することができず、中途半端な光学特性しか得られない。また、反射傘を大型化した場合、重量が重くなり、駆動系に対する負荷も大きくなるため、移動時の時間が長くかかってしまう。
【００２０】
次に、公知技術の左右方向の配光特性について説明する。ワイド状態の場合、第１および第２の光学パネル１０１，１０５の使用領域は、反射傘１０２の開口面積より若干広い程度であり、上下方向、左右方向は中央の領域に限定される。このとき、第１の光学パネル１０１は、被写体側の中央部の上下方向にパワーを持つ横フレネル形状の領域と左右の輪帯状のフレネル形状の領域の一部が光学特性に影響を与える状態になる。中央部付近は、左右に延びる横フレネルレンズが存在するが、左右方向には集光性はない。輪帯状のフレネル形状については輪帯中央部の屈折力が弱い領域のみが関係するが、左右への集光効果は弱い。
【００２１】
また、第２の光学パネル１０５は、被写体側は平面であり、集光作用を及ぼさない。この結果、左右方向への各フレネルレンズの屈折力の影響は極めて弱く、広い角度範囲の配光特性となる。一方、テレ状態の場合、第１の光学パネル１０１の全体の面の影響を受けて集光する。また、第２の光学パネル１０５については、ワイド状態では機能していなかった左右に形成した縦フレネルレンズが新たに機能することになり、最も中央部付近に集光した配光特性を得る。
【００２２】
一般的に、フレネルレンズと発光部材との距離が短いズームストロボ装置では、十分な集光効果を得るため、２枚のフレネルレンズを使用し、その合成のパワーによって、より大きな集光作用を持たせている。しかしながら、複数のフレネルレンズを使用することは、光学パネルへの入射出の回数が増加し、表面反射によって効率が低下する。また、部品点数も増えるため、高価になるとともに、重量の増加などの弊害も出てくる
本発明は、上述した各種問題点の発生を未然に防止した小型ズームストロボ光学系である。以下、従来のズームストロボ装置との相違点を含め、詳細に説明する。
【００２３】
まず、本発明の実施形態に係るストロボ装置の発光部の主要光学系について説明する。図１は本発明の実施形態に係るストロボ装置の発光部の主要光学系の斜視図、図２は同主要光学系の側面図、図３は同主要光学系の上面図である。図２（ａ）と図３（ａ）は撮像装置の焦点距離がワイド状態の場合、図２（ｂ）と図３（ｂ）は撮像装置の焦点距離がテレ状態の場合を示している。
【００２４】
ストロボ装置は、光学パネル１、反射傘２、閃光放電管３および保護パネル４を有する。光学パネル１は、反射傘２と閃光放電管３で構成されたストロボ装置の発光部材の前面に固定される。光学パネル１は、閃光放電管３から射出される光束を集光、また、均一に拡散させることができる。反射傘２は、閃光放電管３から射出される光束を所定角度に対して均一に照射する。なお、反射傘２は、閃光放電管３が配置された内面側が高反射率となる光輝アルミ材料、もしくは、高反射率材料を蒸着したモールド材料で形成されている。
【００２５】
保護パネル４は、発光部材の直前に配置され、発光部材内にゴミやほこりが侵入するのを防止して光学特性の劣化を防止するとともに、光学パネル１に閃光放電管３からの放射熱が直接当たることを防いでいる。保護パネル４は、ガラス材料のような耐熱性の高い材料で形成されている。反射傘２、閃光放電管３および保護パネル４は、位置関係が固定された状態で一体的に保持されており、光学パネル１の光軸に沿って移動可能である。ストロボ装置は、撮像装置に取付けられた撮影レンズの焦点距離に応じて、光学パネル１と発光部との相対距離の変化させることで、ストロボ光を撮像装置の画角に対応した照射角度に変換する。
【００２６】
本実施形態では、反射傘２と閃光放電管３を独立して移動させることがないため、機構が簡略化されている。また、各光学部材は、保持部材（不図示）で保持されている。この保持部材は、耐熱性のモールド部材で形成されており、反射傘２や閃光放電管３の駆動部を保持するとともに、不要な方向に光束が射出するのを防止する。
【００２７】
図２に示すように、光学パネル１の上下開口Ｈに対して、反射傘２の上下開口ＲＨは約１／３の長さである。本実施形態では、例えば、上下開口Ｈを２８．８ｍｍ、上下開口ＲＨを８．６ｍｍとしている。左右方向の開口についても、図３に示すように、光学パネル１の左右方向の開口Ｗに対して、反射傘２の左右開口ＲＷは約半分の長さである。本実施形態では、例えば、左右方向の開口Ｗを６０ｍｍ、左右開口ＲＷを３３ｍｍとしている。この結果、光学パネル１の開口面積に対し、反射傘２の開口面積は約１７％と極めて小さな開口面積となり、公知技術に比べ、十分小さい。
【００２８】
このように構成することで、ワイド状態では光学パネル１のフレネル形状のパワーの弱い中心部の一部だけを利用し、テレ状態では光学パネル１の開口面積の略全面を利用することができるため、上下・左右方向の大幅な照射角度変化を、効率良く行うことができる。すなわち、本実施形態は、公知技術に比べて、ワイド状態とテレ状態のそれぞれの状態で理想的な配光制御ができる点で優れている。
【００２９】
図４は、反射傘２の形状説明図である。同図は、本実施形態の発光部の中央断面図であり、光源中心からの光線トレースも併せて示している。閃光放電管３の中心部から反射傘２を介さず直接射出する直接光は、反射傘２の開口部によって、角度規制を受ける。本実施形態では、最大角Θ１が上下各４０°で規制されるように、開口部の形状を規制している。したがって、直接光に関しては、上下各４０°の範囲の各角度に対して、均一な強度の照射を行わせることができる。反射傘２は、光源中心から射出した光束のうち、光軸方向後方に進んだ光線が反射して、再び、光軸中心を通るように形成されている。
【００３０】
また、反射傘２は、各反射光が光源中心から射出した角度に応じて均一に分布し、開口部付近で反射した最大角度Θ２が直接光の最大角度Θ１と一致するように形成されている。このように反射傘２を構成することで、光源中心から３６０°均一に射出した光束が、上下ともに４０°の範囲で均一に照射させることが可能になる。
【００３１】
光学パネル１の前端と反射傘２の後端との距離がＤ１となるワイド状態の光学配置では、反射傘２の直前に至近距離で単一の光学パネル１を配置しており、開口面積と光学パネル１の屈折力の影響を最小限にしているため、配光特性が均一になる。ワイド状態では、光学パネル１の極めて少ない領域だけを使用し、また、ほぼ反射傘２だけで配光特性を規制している。この結果、均一化された極めて広い配光特性を得ることができる。
【００３２】
光学パネル１の前端と反射傘２の後端との距離がＤ２となるテレ状態の光学配置では、反射傘２が十分に小さいため、閃光放電管３からの直接光と、反射傘２による反射光の角度差を見かけ上、小さくすることができ、単一の光学パネル１で効率良く制御できる。この結果、各光束は、光学パネル１の全面に当たり、光学パネル１に形成された極めてパワーの強いフレネルレンズの影響により、効率良く集光させることが可能になる。
【００３３】
次に、光学パネル１の光射出側である被写体側に形成されたレンズ形状について、図５を用いて詳細に説明する。光学パネル１は、図５に示すように、２つの輪帯フレネル形状１ａと１ｂのそれぞれの中心１ｃと１ｄが、閃光放電管３の長手方向に対して平行かつ一直線上に配置されている。また、２つの輪帯状のフレネル形状が連続的に接続されるように繋がる上下方向にパワーを持った横フレネルレンズ１ｅで形成されている。また、輪帯フレネル形状１ａと１ｂ、横フレネルレンズ１ｅが同じ焦点距離の領域で構成されている。本実施形態では、焦点距離を１９ｍｍとしている。
【００３４】
次に、光学パネル１の光入射側である閃光放電管３側に形成されたレンズ形状について、図６および図７を用いて詳細に説明する。光学パネル１は、図６に示すように、中心領域１ｆと周辺領域１ｇといった異なる光学特性をもった領域で構成されている。中心領域１ｆは、光学パネル１の中心部の矩形領域であり、光学パネル１の光射出側である被写体側に形成されたレンズ形状に対応した負のパワーを持つフレネルレンズ形状の領域である。負のパワーを持つことで被写体側に形成されたフレネルと光学特性を打ち消し合うことを特徴としている。
【００３５】
これにより光学パネル１の光学特性に依存せず、閃光放電管３を配置出来る。また、中心領域１ｆは、反射傘２の開口部２ａをほぼカバーする範囲に対応する。ワイド状態で光学パネル１と発光部が最も接近した状態では、反射傘２の開口部２ａとほぼ同等の中心領域１ｆにより必要十分な配光を得ることが出来る。
【００３６】
周辺領域１ｇは、光学パネル１の外周部に形成され、閃光放電管３の長手方向と平行に配置されたシリンドリカルレンズ形状の領域である。焦点距離が短く、照射角可変に伴う移動量の少ない光学系では、テレ状態で閃光放電管３の像が被写体面上に結像する現象が発生する。閃光放電管３は一般的に横長に配置され、必要とされる照射範囲に対して横長の照射となる場合が少なくない。
【００３７】
本発明では、上下左右の角度範囲を必要とされる角度範囲に変換させるように、具体的には、上下の照射範囲を広げるように、光学パネル１の発光部材側に、拡散面として閃光放電管３と平行に複数のシリンドリカルレンズを形成している。これにより、左右、上下バランスが良く、均一な配光特性を得ることができる。シリンドリカルレンズのパワーとしては従来に比べて弱いパワーで良く、テレ状態での拡散に必要な光量ロスを最小限に抑えることができる。このため、さらに効率の良い光学系の構成が可能となる。本実施形態では、ピッチ３ｍｍ、Ｒ９ｍｍとしている。
【００３８】
本実施形態では、光学パネル1の光射出側である被写体側に輪帯フレネル形状１ａと１ｂ、横フレネルレンズ１ｅを形成しているが、輪帯フレネルの中心を光軸中心に配置した形状としても良く、その場合は光入射側の閃光放電管３側の中心領域１ｆに形成されるレンズ形状は、光射出側である被写体側のレンズ形状に対応した負のパワーを持つものとする。
【００３９】
光学パネル１と発光部材を極めて近接させた状態で大きな照射角度変化を持たせるためには、反射傘から射出された光をそのまま投影するレンズ、または焦点距離の極めて短いフレネルレンズが必要となる。上述したように、公知技術では、十分な集光効果を得るために、複数枚のフレネルレンズを使用して、パワーを分けて配置している。本発明では、表と裏の光学特性を打ち消すフレネルレンズを形成することによって、光学特性のパワーの無いレンズ領域と光学特性のパワーの強い領域を１枚のフレネルレンズで形成している。
【００４０】
一方、テレ側では、上述したように、反射傘２が十分に小さいため、閃光放電管３からの直接光と、反射傘２による反射光の角度差を見かけ上、小さくすることができ、単一の光学パネル１で効率良く制御している。これによって、閃光放電管３と光学パネル１の離間距離が少なくても、必要な光量を得ることができる。離間距離を小さくすることは、ズームストロボ装置の小型化において重要な要素である。
【００４１】
以上、説明したように、上記構成によって、照射角を変化させる小型なズームストロボ光学系を実現することができる。
【００４２】
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。例えば、本実施形態では、撮像装置に着脱可能に取り付けられて使用されるストロボ装置の例を説明したが、撮像装置に内蔵されたストロボ装置、すなわち、ストロボ装置を内蔵した撮像装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１    光学パネル（光学部材）
１ａ  輪状フレネル（第１の領域）
１ｂ  輪状フレネル
１ｃ  輪状フレネルの中心
１ｄ  輪状フレネルの中心
１ｅ  横フレネルレンズ
１ｆ  中心領域（第２の領域）
１ｇ  周辺領域
２    反射傘（発光部材）
３    閃光放電管（発光部材）
【図１】
2019132870.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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