JP2003215671A

JP2003215671A - 投光装置

Info

Publication number: JP2003215671A
Application number: JP2002012866A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Oishi; 弘幸大石
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2002-01-22
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-01-22
Also published as: JP3824311B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光管への再入射を阻止してロス光線の発生
を可及的に抑え、かつ、照射方向が制御困難な光線（迷
光）の発生を抑えて被写体への照射効率を上げることが
できる投光装置を提供する。【解決手段】円筒状の発光管１と、この発光管１から
照射された光を反射し、かつ発光管１の後方に照射され
た光を導光させるために最奥部を開口した導光窓２Ａを
設けた反射鏡２と、導光窓２Ａから入射した光を全反射
させて前方へ戻して投光させる導光手段３とを備えた投
光装置であって、導光手段３の全反射面３１Ａ〜３１Ｃ
を反射鏡２の外側に備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主としてカメラ
などの撮像機器の発光装置などに用いられる投光装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばカメラのフラッシュなどの発光装
置などには、被写体に向けて効率よく投射光を投光・照
射させるため、放電管や発光管など（以下、まとめて発
光管とよぶ）と、この発光管から照射される光を反射さ
せる反射鏡とを備えている。

【０００３】例えば図９に示すように、通常、この反射
鏡１０１は、断面形状がほぼ楕円形に形成されていると
ともに、この楕円の一方の焦点位置の近傍に発光管１０
２を配置しており、この発光管１０２から照射される光
を効果的に前方へ投光・照射するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、カメ
ラの小型化とともにフラッシュなどの発光装置の小型
化、高効率化などの要求が高まっている。ところが、前
述した従来の反射鏡では、図１０に示すように、発光管
の大きさが有限であり、発光管１０２から後方（反射鏡
の奥部）へ照射された光の一部は、反射鏡１０１上のＡ
点で反射した後、再び発光管１０２へＢ点で入射し、さ
らに発光管１０２をＣ点で透過していく。そして、この
発光管１０２に再入射する光については、先の反射点や
入射点でそれぞれフレネル反射を起すために、最終的に
前方の被写体へ向かう際には、光量（光強度）がおよそ
半分に減衰してしまう。また、これらの光線は、発光管
のガラス内で屈折、反射を繰り返して、照射方向が制御
困難な光線（迷光）となり、発光部を設計する最に大き
な弊害となっていた。

【０００５】また、発光効率を高めるために、例えば特
開平３-４８８３５号公報や、特開平５-１４２６２９号
公報に記載のように、反射鏡の形状を楕円形状ではな
く、間口が狭く奥行きの深い放物線形状とすることで、
配光特性の自由度を高めて画角外光線を抑える構成のも
のが提案されている。しかしながら、奥行きを深くする
と、発光管の後方へ照射された光のうち、前述したよう
に、反射鏡で反射して再度発光管へ突入し、そこで入射
・透過する光の割合が増大するため、前方への照射効率
は却って低下する。

【０００６】そこで、この発明は、上記した事情に鑑
み、発光管への再入射を阻止してロス光線の発生を可及
的に抑え、かつ、照射方向が制御困難な光線（迷光）の
発生を抑えて被写体への照射効率を上げることができる
投光装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この第１の発明は、円筒
状の発光管と、この発光管から照射された光を反射し、
かつ前記発光管の後方に照射された光を導光させるため
に最奥部を開口した導光窓を設けた反射鏡と、前記導光
窓から入射した光を全反射させて前方へ戻して投光させ
る導光手段とを備えた投光装置であって、前記導光手段
の全反射面を前記反射鏡の外側に備えたことを特徴とし
ている。

【０００８】これにより、これまで発光管に再入射して
その光量や光強度を無駄に減衰させて消失させていた発
光管からの光を、導光手段での全反射による導光によ
り、減衰させることなく前方へ戻すことができるように
なり、発光効率を高めることができる。

【０００９】また、第２の発明は、円筒状の発光管と、
この発光管から照射された光を反射し、かつ前記発光管
の後方に照射された光を導光させるために最奥部を開口
した導光窓を設けた反射鏡と、前記導光窓から入射した
光を金属薄膜又は誘電体多層膜を成膜した面において反
射させて前方へ戻して投光させる導光手段とを備えた投
光装置であって、前記導光手段の反射面を前記反射面の
外側に備えたことを特徴としている。

【００１０】これにより、これまで発光管に再入射して
その光量や光強度を無駄に減衰させて消失させていた発
光管からの光を、導光手段での反射による導光により、
減衰させることなく前方へ戻すことができるようにな
り、発光効率を高めることができる。

【００１１】また、第１又は第２の発明において、前記
反射鏡には、前記発光管を保持するとともにその発光管
への外部からの電流を取り込む電極を構成する手段を備
えることが好ましい。

【００１２】これにより、発光管の保持機能と、発光管
への電圧印加のための給電用のトリガー電極としての機
能との双方を兼用できるので、その分、構成が簡易にな
る。

【００１３】また、第３の発明は、円筒状の発光管と、
この発光管から照射された光を反射する金属薄膜又は誘
電体多層膜を成膜した反射面を備え、前記発光管の後方
に照射された光を導光させるために最奥部を開口した導
光窓を設けて入射した光を、前記反射面とは別の導光用
の全反射面において全反射させて前方へ戻して投光させ
る導光手段とを備えた投光装置であって、前記導光手段
の導光用の全反射面を前記反射面の外側に備えたことを
特徴としている。

【００１４】これにより、これまで発光管に再入射して
その光量や光強度を無駄に減衰させて消失させていた発
光管からの光を、導光手段の金属薄膜又は誘電体多層膜
を成膜した反射面での全反射による導光により、減衰さ
せることなく前方へ戻すことができるようになり、発光
効率を高めることができる。

【００１５】また、第４の発明は、円筒状の発光管と、
この発光管から照射された光を反射する金属薄膜又は誘
電体多層膜を成膜した反射面を備え、前記発光管の後方
に照射された光を導光させるために最奥部を開口した導
光窓を設けて入射した光を前記反射面とは別に金属薄膜
又は誘電体多層膜を成膜して設けた導光用の反射面にお
いて反射させて前方へ戻して投光させる導光手段とを備
えた投光装置であって、前記導光手段の導光用の反射面
を前記反射面の外側に備えたことを特徴としている。

【００１６】これにより、これまで発光管に再入射して
その光量や光強度を無駄に減衰させて消失させていた発
光管からの光を、導光手段の金属薄膜又は誘電体多層膜
を成膜した反射面での反射による導光により、減衰させ
ることなく前方へ戻すことができるようになり、発光効
率を高めることができる。

【００１７】また、第１乃至第４の発明において、前記
導光手段には、出射部分にシリンドリカルレンズ又はト
ロイダルレンズを設けてもよい。

【００１８】これにより、発光管から後方へ照射された
光を前方へ戻す際に、その光の投光方向を調整すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る実施の形態
について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。［第１の実施形態］図１乃至図３は、この発明の第１の
実施形態に係る投光装置が適用されたフラッシュ装置を
示すものであり、このフラッシュ装置は、円筒状の発光
管１と、この発光管１から照射された光を反射する反射
鏡２と、発光管１の後方に照射された光を導光させて前
方に投光させる導光手段３とを備えた構成となってい
る。なお、このフラッシュ装置の前面側の開口部分に
は、発光管１や反射鏡２などを埃などから保護する透明
カバー５（図２参照）を設けている。

【００２０】発光管１は、この実施形態ではキセノン管
（Ｘｅ）を用いており、左右に突出した両端部分には、
図２及び図４に示すような形状を有する支持部材１１で
固定されている。また、この支持部材１１は、トリガー
電極としても機能するように構成されており、キセノン
管（Ｘｅ）に発光動作を行わせる際に所要のトリガー用
の電圧を両端部分の電極へ印加させるために導電金属板
で形成されている。なお、この支持部材１１は、図示外
のリード線で図示しない放電回路に接続されている。

【００２１】反射鏡２は、断面楕円形状若しくは放物線
形状に形成されており、発光管１から照射される光のう
ち、この反射鏡２で反射して発光管１に再入射する虞の
ある（発光管１から後方に向かう）光を除く全ての光を
反射させ、前方の被写体方向に投光させるように構成さ
れている。

【００２２】この実施形態の反射鏡２では、図３に示す
ように、断面楕円形状を呈しており、この反射鏡２の一
方の焦点位置若しくはその近傍に発光管１を設けてい
る。また、この反射鏡２には、図１及び図２に示すよう
に、この発光管１から照射される光のうち、特に後方側
に向けて照射される光を取り込むための孔からなる導光
窓２Ａを反射鏡２の奥部の全体に亘って横長形状に開口
させている。

【００２３】この反射鏡２の導光窓２Ａは、光軸Ｌ（図
３、図５参照）から上下（Ｚ）方向にそれぞれ特定角度
θ１の範囲で開口されており、これによって、導光手段
３へ入射する光を規制し、後述する導光手段３の全反射
面３Ａにおいて臨界角を超える（全反射条件を満たす）
入射角が得られる光のみが入射するようになっている。

【００２４】導光手段３は、発光管１から後方へ照射さ
れた光を反射させて前方へ戻すためのものであり、この
実施形態では導光部材３１で構成されており、奥部側の
背面即ち、外面（以下、これを全反射面３１Ａ〜３１Ｃ
とよぶ）で全反射するようにを構成されている。

【００２５】導光部材３１は、発光管１からの光が透過
する際にできるだけ減衰の少ない透明材料、例えばこの
実施形態では、屈折率ｎが１．４９で、透過率が９２パ
ーセントのアクリル（ＰＭＭＡ）系の合成樹脂が用いら
れており、特に全反射面３１Ａ，３１Ｂが固有の曲面形
状に形成されている。また、この導光部材３１は、比較
的肉厚に形成されているために一定の強度を有してお
り、反射鏡２の背面側に配置させることによってこの反
射鏡２を保持する枠としても機能するようになってい
る。

【００２６】全反射面３１Ａ及び３１Ｂは所定の曲率形
状を有する曲面で構成されている一方、全反射面３１Ｃ
は平面で構成されている。また、この導光部材３１の後
面（背面）である全反射面３１Ａ〜３１Ｃには、万一、
臨界角以下の入射角で一部の光が入射するときのことを
考慮して、通常の金属膜、例えば、アルミニウム（Ａ
Ｌ）膜や銀（Ａｇ）膜などを成膜させてミラー面を形成
させてもよい。また、発光管１からの照射光が固有の狭
い波長帯域で、かつ、コヒ−レント（可干渉）光などで
ある場合には、この波長光を反射させる誘電体多層膜を
成膜させてもよい。

【００２７】また、発光管１で照射されこの導光部材３
１を透過・進行する全ての光が外部へ向けて透過し消失
することがないようにするため、導光部材３１の前面
（表面）３２は、全体に亘って、その全ての光が透過す
る光路を避けて形成されているが、この前面３２でも全
反射させるように構成してもよい。なお、この導光手段
３の形成材料としては、このアクリル（ＰＭＭＡ）以外
に、ポリカーボネイト（ＰＣ）、ポリオレフィン系など
の透明な合成樹脂、或いは石英系などのガラス材料でも
よいが、加工性やコストなどを考慮すると、合成樹脂の
方が好ましい。

【００２８】この導光部材３１は、導光窓２Ａに臨むよ
うにして開口された入射窓３１Ｄを設けており、図５に
示す光路図（但し、説明を分かり易くするため、後述の
シリンドリカルレンズ４は無視した）のように、入射窓
３１Ｄから取り込まれた（発光管１から後方へ照射され
る）全ての光が、背面部の全反射面３１Ａ〜３１Ｃに臨
界角以上の入射角度で入射するように構成されている。
また、この入射窓３１Ｄから取り込まれた光は、その全
反射面３１Ａ〜３１Ｃで全反射を起こしながら出射窓３
１Ｅまで導光され、この出射窓３１Ｅから図示外の被写
体に向けて出射・投光されるようになっている。

【００２９】なお、この実施形態では、発光管１とし
て、自然光に近い分光特性の光を発光するキセノン管
（Ｘｅ）を用いているが、導光部材３１としてアクリル
（ＰＭＭＡ）を用いる場合には、主光線の臨界角が４２
度となる。また、入射窓３１Ｄから取り込んだ発光管１
からの光は、全反射面３１Ａ〜３１Ｃに入射する際には
この臨界角以上の入射角度で全て入射するようになって
おり、全反射面３１Ａ〜３１Ｃで屈折しここから透過し
て外部へ逃げる光がないように構成されている。

【００３０】なお、この発光管１からの光は、前述した
ように、図２及び図３に示すように、入射窓３１Ｄ及び
出射窓３１Ｅにおいてフレネル反射を起こし、これによ
る損失が双方合わせて１０％程度生じているが、この導
光部材３１を用いない従来の構成のものに比べると、後
述するように、照射光の発光効率が大幅に改善されてい
る。

【００３１】また、この導光手段３１の出射窓３１Ｅに
は、シリンドリカルレンズ（円柱状レンズ）４を設けて
おり、被写体への照射パターンに応じた最適な投光分布
が得られるように構成されている。なお、この実施形態
のシリンドリカルレンズ４には、短辺（Ｚ）方向の断面
が略凸状を有し、出射光を拡散させるように構成されて
いるが、出射分布によっては同（Ｚ）方向の断面が断面
凹状を有し、出射光を収束させるような構成のものであ
ってもよい。また、長手（Ｘ）方向についても、湾曲し
たトロイダルレンズを用いてもよい。

【００３２】従って、この実施形態によれば、この発光
管１からの光は、前述したように、入射窓３１Ｂ及び出
射窓３１Ｃでのフレネル損失は双方合わせてせいぜい１
０％程度である。従って、発光管１から後方へ照射され
た光のうち，残り全体の９０％程度を被写体の方へ投光
させる（戻す）ことができるようになる。これにより、
発光管１から後方へ照射された光の照射光量が、従来は
約６０％程度であったのに比べて３０％程度増大させる
ことができる。

【００３３】また、この実施形態では、発光管１への給
電及び固定支持手段として、支持部材１１を用いたが、
これ以外に、例えば図６及び図７に示すような構成とし
てもよい。即ち、発光管１への給電及固定支持手段とし
て、反射鏡２の最奥部に複数開口した導光窓２Ａを避け
て支持部２Ｂを設けるとともに、この支持部２Ｂに発光
管１を受ける導電性金属からなる枕部２Ｃを設けるよう
にしてもよい。そして、発光管１と反射鏡２側の枕部２
Ｃとが直接に接するように構成することで、発光管１へ
の給電と同時に放電管１の固定支持も行うようにし、か
つ、反射鏡２と図示外の放電回路とをリード線で接続さ
せるようにしてもよい。

【００３４】［第２の実施形態］次に、この発明の第２
の実施形態について図８を参照しながら説明する。な
お、この実施形態において、第１の実施形態と同一部分
には同一符号を付して重複説明を避ける。

【００３５】この実施形態では、反射面が導光手段３の
導光部材３１の内面側に成膜させた反射膜６で構成され
ている。一方、導光部材３１の外面側は、第１の実施形
態と同様に、全反射を起こすように構成された全反射面
３１Ａ〜３１Ｃとしたり、反射膜を成膜させた反射面と
することが可能である。

【００３６】これらの反射膜６及び反射膜には、通常の
反射ミラーを構成するアルミニウム（Ａｌ）膜或は銀
（Ａｇ）膜などの金属薄膜をコーティングさせてある。
なお、発光管１からの照射光が単色光などでコヒーレン
ト光などの場合には、これに対応する固有波長の光を略
完全に反射する誘電体多層膜を蒸着させてもよい。

【００３７】従って、外面に設けた全反射面３１Ａ〜３
１Ｃと、内面に設けた反射膜６を成膜した面において、
光線を反射させて前方に戻しているので、第１の実施形
態とは異なり、設計の自由度が増す。また、外面を、反
射膜を成膜した面とすれば、臨界角を与える特殊形状に
する必要がなく任意であり、さらに設計の自由度が増大
する。

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、投光装置に、発光管から後方へ照射された光を全
反射または反射させて前方へ戻すように構成した導光手
段を備えており、発光管から照射した光が発光管へ再入
射するのを阻止してロス光線の発生を可及的に抑えるこ
とができるようになるので、その分、投光装置の発光管
における発光効率の高効率化、延いては投光装置の小型
化が可能になり、小型化が進むカメラのフラッシュ装置
などへ適用するのに好都合である。しかも、この発明に
よれば、照射方向が制御困難な光線（迷光）の発生を抑
えることができるようになるので、被写体への照射パタ
ーンの設計・制御が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の投光装置が適用された第１の実施形
態に係るフラッシュ装置の構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示すフラッシュ装置の概略断面図であ
る。

【図３】図１に示すフラッシュ装置の導光部材の形状を
示す説明図である。

【図４】図１に示すフラッシュ装置の分解斜視図であ
る。

【図５】図１に示すフラッシュ装置における発光管から
照射された光の光路を示す説明図である。

【図６】図１に示すフラッシュ装置の変形例を示す反射
鏡とその反射鏡へ発光管を支持する支持部材とを示す斜
視図である。

【図７】図６の反射鏡を設けたフラッシュ装置を示す断
面図である。

【図８】この発明の投光装置が適用された第２の実施形
態に係るフラッシュ装置の構成を示す斜視断面図であ
る。

【図９】従来のフラッシュ装置を示す説明図である。

【図１０】従来のフラッシュ装置の欠点を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１発光管１１支持部材（通電手段）２反射鏡２Ａ導光窓２Ｂ支持部２Ｃ枕部（通電手段）３導光手段３１導光部材３１Ａ〜３１Ｃ全反射面３１Ｄ入射窓３１Ｅ出射窓３２前面（表面）４シリンドリカルレンズ（円柱状レンズ）６反射膜（金属薄膜；反射面）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２１Ｖ 8/00 Ｆ２１Ｖ 13/12 Ｚ 13/12 Ｇ０３Ｂ 15/02 ＬＧ０３Ｂ 15/02 Ｆ２１Ｙ 103:00 // Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆ２１Ｖ 7/12 ＣＥ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の発光管と、この発光管から照射された光を反射し、かつ前記発光管
の後方に照射された光を導光させるために最奥部を開口
した導光窓を設けた反射鏡と、前記導光窓から入射した光を全反射させて前方へ戻して
投光させる導光手段とを備えた投光装置であって、前記導光手段の全反射面を前記反射鏡の外側に備えたこ
とを特徴とする投光装置。
【請求項２】円筒状の発光管と、この発光管から照射された光を反射し、かつ前記発光管
の後方に照射された光を導光させるために最奥部を開口
した導光窓を設けた反射鏡と、前記導光窓から入射した光を金属薄膜又は誘電体多層膜
を成膜した面において反射させて前方へ戻して投光させ
る導光手段とを備えた投光装置であって、前記導光手段の反射面を前記反射面の外側に備えたこと
を特徴とする投光装置。
【請求項３】円筒状の発光管と、この発光管から照射された光を反射する金属薄膜又は誘
電体多層膜を成膜した反射面を備え、前記発光管の後方
に照射された光を導光させるために最奥部を開口した導
光窓を設けて入射した光を、前記反射面とは別の導光用
の全反射面において全反射させて前方へ戻して投光させ
る導光手段とを備えた投光装置であって、前記導光手段の導光用の全反射面を前記反射面の外側に
備えたことを特徴とする投光装置。
【請求項４】円筒状の発光管と、この発光管から照射された光を反射する金属薄膜又は誘
電体多層膜を成膜した反射面を備え、前記発光管の後方
に照射された光を導光させるために最奥部を開口した導
光窓を設けて入射した光を、前記反射面とは別に金属薄
膜又は誘電体多層膜を成膜して設けた導光用の反射面に
おいて反射させて前方へ戻して投光させる導光手段とを
備えた投光装置であって、前記導光手段の導光用の反射面を前記反射面の外側に備
えたことを特徴とする投光装置。