JP3984910B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置および照明装置を備えた撮影装置に関し、特に装置の全体形状を大型化することなく、照明装置から光が射出される射出開口部の装置上下方向における長さを短くするものに関するものである。
【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は、従来、光源と、この光源から発せられた光束を装置前方（被写体側）に導く反射鏡やフレネルレンズ等の光学部品とで構成されている。
【０００３】
このような照明装置においては、光源から様々な方向に射出した光束を、効率良く必要照射範囲内に集光させるために種々の提案がなされている。特に、近年、光源に対して装置前方に配置されたフレネルレンズのかわりに、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および装置の小型化を図るものが提案されている。
【０００４】
この種の提案としては、光源から装置前方に射出された光束を正の屈折力を有するレンズによって集光させるとともに、光源から装置側方に射出された光束を装置前方に向けて反射させる全反射面によって集光させることにより、同一の射出面から照明光を照射させる照明光学系がある。すなわち、光源から射出された光束のうち光学部材への入射面位置で光路分割された光束を、同一射出面から射出させるようにし、小型化および集光効率を高めることが可能なプリズムを用いた照明光学系がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上述した照明光学系の改良として、プリズムを光源よりも装置前方に配置して照明光学系全体を小型化したものや、プリズムのうち全反射光を射出する面を光軸に対して傾斜させたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
一方、照明光の照射角度範囲が固定されたタイプの照明装置では、撮影光学系の高倍率ズーム化に伴って必要照射角度範囲の狭いテレ状態で、不要範囲に照明光が照射されることがあり、大きなエネルギロスとなってしまう。そこで、エネルギロスを解消するため、撮影範囲の変化（撮影光学系のズーミング）に対応して照明光の照射角度範囲を変化させることが可能な各種の照射角可変照明装置が提案されている。
【０００７】
この照明装置としては、第１の光学部材および第２の光学部材を相対的に移動させて両者の間隔を変化させることにより、照明光の照射角度範囲を変化させるものがある。具体的には、第１の光学部材が、光源から装置前方に射出した光束を光軸方向に変換させ、入射面の一部となる凸レンズと、光源から装置側方に射出した光束を全反射により光軸方向に変換させる全反射面と、複数の小レンズで構成された射出面とを有している。
【０００８】
また、第２の光学部材が、第１の光学部材からの射出光が入射される入射面に、第１の光学部材の小レンズにおける屈折力を相殺し合うような複数の小レンズを有している。そして、上述した第１の光学部材および第２の光学部材を相対的に移動させることにより、照明光の照射角度範囲を変化させている。（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平４−１３８４３８号公報
【特許文献２】
特開平８−２６２５３７号公報
【特許文献３】
特開２０００−２９８２４４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、カメラ本体の小型化と相まって、カメラ本体に搭載され補助光源となる照明光学系に対しても更なる小型化が望まれている。そこで、上述したようなプリズムを用いることによって小型化および高性能化を目指した照明光学系が特許文献１や特許文献２等で提案されている。
【００１１】
一方、カメラの新規デザインに対応させるため、従来以上に照明光学系の形態の改良、特に製品（カメラ）の外観に現れる光射出領域となる開口部の小型化（カメラ上下方向の小型化）が強く要求されている。すなわち、従来技術のようにプリズムを用いることで照明装置の小型化を図りつつ、照明装置の開口部だけを小さくさせるという要求であり、従来に実施されたことのない極めて困難な要求である。
【００１２】
ここで、特許文献１および２に示した照明光学系はいずれも、全反射面の最も広がった部分が、照明光学系の間口（開口部）となっており、これ以上開口部を小さくさせることは、従来の考え方の延長では、光学特性（配光特性）の極端な低下なしには実現することができない。
【００１３】
また、照明装置の開口部における小型化の要求は、上述した照明光の照射角度範囲が固定された照明装置だけにとどまらず、照射角度範囲を変化させることが可能な照明装置においても要求が強い。
【００１４】
しかし、従来の照射角可変タイプの照明装置における開口部の大きさは、主に特許文献３に示したライトガイドタイプの照明装置で分かるように、全反射面の最も広がった部分によって形成される開口部（第１の光学部材の射出面）とほぼ同じ大きさとなっている必要があり、照明装置の開口部を十分に小型化しているものとはいえない。また、他の多くの照射角可変タイプの照明装置でも、照明装置（光学部材）の開口部は、集光を行わせる反射傘よりもかなり広い大きさが必要となっており、従来の考え方の延長ではこれ以上開口部を小型化することは、光学特性の極端な低下なしには不可能である。
【００１５】
以上のことから、本発明の最大の目的は、光学部材（プリズム）を用いることで装置の小型化および高集光効率化を図りつつ、開口部の大きさだけを小さくすることが可能な照明装置を提供することである。また、光源からのエネルギを高い効率で利用して、照射面上で均一な配光特性を保つことができる照明装置を提供することを目的とする。
【００１６】
ここで、上記照明装置としては、照射角度範囲が固定されたタイプや、照射角度範囲を変化させるタイプがある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明装置は、光源と、この光源からの射出光を光軸側に集光させる集光部材とを有し、集光部材は、照明装置の前面に位置する集光部材の射出面に設けられ、負の屈折力を有する負レンズ部と、光源近傍に設けられて光源からの射出光が入射し、正の屈折力を有する正レンズ部と、正レンズ部外に向かう光源からの射出光を光軸側に反射させて、この反射光を負レンズ部に導くための反射部とを有し、照明装置の上下方向における負レンズ部の最大長さが、照明装置の上下方向における反射部の最大長さよりも小さいことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態である照明装置について説明する。図１〜図６は、本実施形態の照明装置、特に閃光発光装置を説明するための図である。本実施形態の閃光発光装置は、照射角が固定されたタイプの装置である。
【００１９】
図１は閃光放電管の径方向における閃光発光装置の中央断面図であり、図２および図３はそれぞれ、図１に示す断面図に、光源中心から射出した光線トレースを付記したものである。また、図４は、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面を示したものである。一方、図５は、閃光発光装置における主要部品の構成を示すための分解斜視図であり、図６は、閃光発光装置を備えたカメラの外観斜視図である。
【００２０】
図６において、１１は閃光発光装置内に配置される光学プリズムであり、後述するように光源から射出した光束を所定の角度範囲をもった光束に変換する。２１はレリーズボタンであり、半押し操作で撮影準備動作（焦点調節動作および測光動作等）が開始され、全押し操作で撮影動作（フィルムやＣＣＤ等の撮像素子への露光）が開始される。２２はカメラの電源スイッチ、２３は被写体像を観察するためのファインダのうちカメラ前面に配置された窓部である。
【００２１】
２４は外光の明るさを測定する測光装置の窓部である。２５は撮影レンズを備えたレンズ鏡筒であり、撮影光軸方向に進退することでズーミングが可能となっている。２６はカメラ本体であり、この内部には撮影に必要な各種部材が配置されている。なお、上述した部材のうち閃光発光装置を除く他の部材の機能については公知の機能であるので、詳しい説明は省略する。また、本実施形態のカメラにおける部品構成は上述した構成に限定されるものではない。
【００２２】
図５は、図６に示したカメラの閃光発光装置における内部構造を説明するための分解斜視図である。なお、同図では閃光発光装置の主要部分だけを示し、保持部材やリード線は示していない。
【００２３】
図５において、光学プリズム１１は、閃光発光装置内において射出方向（装置前方）に配置されており、アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料又はガラス材料で構成されている。１２は、トリガ信号が入力されることで閃光を発する直管状の閃光放電管（キセノン管）である。１３は閃光放電管１２から射出した光束のうち装置後方に射出された成分を装置前方に反射させる反射傘であり、内面（反射面）が高反射率を有する光輝アルミ等の金属材料で形成されている。
【００２４】
上記構成において、例えば、カメラが「ストロボオートモード」に設定されている場合のカメラ動作について説明する。
【００２５】
レリーズボタン２１がユーザによって半押し操作されると、測光装置で外光の明るさが測定（測光）され、この測光結果がカメラ本体２６内に配置された中央演算装置に送られる。中央演算装置は、外光の明るさと撮像媒体（フィルムやＣＣＤ等の撮像素子）の感度によって、閃光発光装置を発光させるか否かを判断する。
【００２６】
そして、「閃光発光装置を発光させる」と判断した場合には、中央演算装置は、レリーズボタン２１の全押し操作に応じて閃光発光装置に発光信号を出すことにより、反射傘１３に取り付けられた不図示のトリガリード線を介して閃光放電管を発光させる。ここで、閃光放電管１２から射出した光束のうち照射方向（被写体方向）と反対方向に射出した光束は、装置後方に配置された反射傘１３で反射して照射方向に導かれる。また、照射方向に射出した光束は、装置前面に配置された光学プリズム１１に直接入射し、所定の配光特性に変換された後、被写体側に照射される。
【００２７】
本実施形態の閃光発光装置は、後述するようにカメラの外観に現れる閃光発光装置の射出開口部の大きさ（カメラ上下方向における大きさ）を小さくするとともに、配光特性を最適化にするものである。以下、図１〜図３を用いて閃光発光装置（光学プリズム）の最適形状の設定方法に関して詳しく説明する。
【００２８】
図１〜図３は、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の縦断面図である。これらの図において、１は配光を制御するための光学プリズム、２は直管状の閃光放電管、３は閃光放電管２と同心の半円筒部３ａを有する反射傘、４はカメラ本体の外装部材となるカバーを示す。
【００２９】
図２および図３には、図１に示す断面図に加えて、閃光放電管２の内径中心部より射出した代表光線の追跡も同時に示している。ここで、図２は、閃光放電管２から射出した光束のうち射出光軸（以下、光軸）に近い成分の光線トレース図である。図３は、閃光放電管２から射出した光束のうち光軸から離れる方向（図中上下方向）に向かう成分の光線レース図である。なお、図２および図３において、光線以外のすべての照明光学系の構成および形状は同一である。
【００３０】
本実施形態の閃光発光装置では、装置上下方向における配光特性を均一に保ちつつ、閃光発光装置の射出開口部のうち装置上下方向の大きさ（開口高さ）を最小にできるという特徴がある。以下、閃光発光装置（光学プリズム１）の形状の特性と、閃光放電管２から発せられた光線がどのような挙動を示すかを詳細に説明する。
【００３１】
まず、図２および図３に示す光線トレース図を用いて、実際の照明光学系における光線の振る舞いについて詳しく説明する。図２では、閃光放電管２として、ガラス管の内外径を示している。閃光放電管２の発光現象としては、発光効率を向上させるために、閃光放電管２の内径全体で発光させる場合が多く、閃光放電管２の内径全体にほぼ均一に発光していると考えて差し支えない。
【００３２】
一方、設計段階では、光源となる閃光放電管２から射出される光を効率良く制御するために、閃光放電管２の内径全体の光束を同時に考えるよりも理想的に光源中心に点光源があることを仮定して照明光学系の形状を設計するのが好ましい。そして、照明光学系の形状を設計した後、光源が有限の大きさを持っていることを考慮した補正を行えば効率良く設計することができる。本実施形態もこの考え方に基づき、光源中心を、照明光学系の形状を決定する際の基準値と考え、以下に説明するように照明光学系における各部の形状を設定している。
【００３３】
図２に示す光線トレース図は、光源中心から射出した光束のうち光学プリズム１の入射面１ａに直接入射する成分を示したものである。この成分は、光軸に対して比較的小さい角度をなす成分であり、光学プリズム１において屈折だけの影響を受ける。
【００３４】
光学プリズム（集光部材）１の入射面（正レンズ部）１ａは、正の屈折力を持つシリンドリカルレンズで構成され、極めて強い屈折力を持っている。このため、図２に示すように、光源中心から射出され、入射面１ａを通過した光束は、光軸に向かって集光するように進む。この光束は、光学プリズム１の射出面１ｂで屈折して所定の配光分布に変換された後、被写体方向に射出される。
【００３５】
光学プリズム１の射出面（負レンズ部）１ｂは、負の屈折力を持つシリンドリカルレンズで構成されており、入射面１ａで光軸側に集光された光束は、射出面１ｂにおいて屈折の影響を受けて光軸から離れる方向に向かう。これにより、射出面１ｂを通過した光束の照射角度範囲が広がるようになっている。
【００３６】
このように、光源中心から射出した光束のうち射出面１ａに直接入射する光束は、光学プリズム１の射出面１ｂのうち光軸近傍における入射面１ａよりも狭い領域（中央領域）から射出し、光源から射出した時点の角度範囲よりも狭い角度範囲を持った光束に変換される。
【００３７】
一方、光源中心から射出した光束のうち装置後方に向かった光束は、装置後方に配置された反射傘３で反射する。ここで、反射傘３は、光源中心と同心の半円筒部３ａを有するため、反射傘３の半円筒部３ａで反射した光束は、再度光源中心付近に導かれる。そして、その後は上述した光路と同様にして、光学プリズム１の射出面１ｂにおける中央領域から射出されることになる。
【００３８】
ここで、注目すべき点は、光源中心から射出した光束の射出面１ｂでの通過領域が、入射面１ａでの通過領域に比べて狭くなっていることと、射出面１ｂから射出された光束の角度範囲が、入射面１ａに光束が入射する時点での角度範囲よりも狭くなっていることである。すなわち、光源を点光源と考えると、光学プリズム１の入射面側に強い正の屈折力を持つ入射面１ａを形成するとともに、射出面側に負の屈折力を持つ射出面１ｂを形成することにより、光源中心からの射出光束を入射面１ａで光軸側に集光させた後、射出面１ｂのうち光軸近傍の比較的曲率の緩い領域から射出させている。これにより、射出面１ｂにおける狭い領域から効率良く集光させた光束を射出させることができる。
【００３９】
一方、図３に示す光線トレース図は、光源中心から射出した光束のうち光学プリズム１の入射面１ｃ、１ｃ’に入射する成分を示したものである。すなわち、図３に示す光束は、図２に示した光束と比較すると光軸に対して比較的大きな角度をもった成分であり、光学プリズム１において反射される成分である。
【００４０】
ここで、光学プリズム１の入射面１ｃ、１ｃ’は、光軸に対して比較的大きな角度を持った面で構成されている。これにより、入射面１ｃ、１ｃ’に入射した光束は、入射面１ｃ、１ｃ’で屈折して全反射面（反射部）１ｄ、１ｄ’に導かれる。そして、全反射面１ｄ、１ｄ’で反射した光束は、光軸に向かって集光するように進む。
【００４１】
上述したように入射面１ｃ、１ｃ’は、光軸に対して比較的大きな角度を持った面で構成されているが、これは、入射面１ｃ、１ｃ’の光軸に対する傾斜角度が小さい場合には、光源中心から射出した光束のうち入射面１ｃ、１ｃ’で全反射してしまう成分が発生し、光源からの射出光束が図３に示す予め意図した光線トレースの方向とは異なった方向に向かうのを防止するためである。このように本実施形態では、入射面１ｃ、１ｃ’に所定の傾きを与えることによって、入射面１ｃ、１ｃ’で全反射成分が発生するのを防止している。
【００４２】
全反射面１ｄ、１ｄ’で反射した成分は、図３の光線トレース図に示すように、射出面１ｂのうち入射面１ｃ、１ｃ’の領域よりも狭い領域に導かれている。これと同時に、全反射面１ｄ、１ｄ’で反射した成分は、射出面１ｂのうち上端及び下端の周辺領域に導かれており、この領域での屈折により光学プリズム１での入射出で大きな角度変化が得られるようになっている。しかも、射出面１ｂから射出した光束の光軸に対する傾き角度が小さくなっている。そして、光学プリズム１から射出した光束の角度範囲が、光学プリズム１に入射する前の光束の角度範囲に比べて格段に狭くなっている。
【００４３】
一方、光源中心から射出した光束であって装置後方に向かった光束のうち光軸に対して比較的大きな角度をなす成分に関しては、装置後方に配置された反射傘３で反射する。ここで、反射傘３は、光源中心と同心の半円筒部３ａを有しているため、反射傘３の半円筒部３ａで反射した光束は光源中心付近に導かれる。そして、その後は上述した光路と同様にして、光学プリズム１の射出面１ｂの周辺領域から射出する。
【００４４】
以上、図２および図３に示した２つの成分の光線トレース図からも明らかなように、２つの成分のいずれの場合にも、入射面１ａ、１ｃ（１ｃ’）の領域に比べて射出面１ｂにおける光通過領域のほうが狭くなっているとともに、光学プリズム１への入射時と射出時とで照射角度範囲が極端に狭まっている。このため、狭い射出開口部（射出面１ｂ）でありながら集光効果が良好となっている。
【００４５】
また、図２に示す屈折光路や、図３に示す全反射光路を辿る光束は共に、射出面１ｂを通過するようになっており、この射出面１ｂは連続性を持った曲面で構成されていることから、各部品の加工精度による誤差や照明光学系の組み立て上の位置ずれの影響を少なくすることができる。つまり、射出面１ｂに到達する光束の位置が微妙にずれたとしても光学特性に与える影響は少なく、安定した光学特性を得ることができる。
【００４６】
上述した照明光学系の構成では、光源の大きさがある一定の大きさを持つと仮定した場合でも光学特性の大幅な変化が生じにくく、光源の大きさの変化に対して連続した光学特性の変化が得られるため、均一な配光分布を持った照明光学系とするのに都合の良い構成となっている。
【００４７】
ここで、光学プリズム１の射出面１ｂは、複雑な面で構成されておらず単一の凹面形状に形成されているため、閃光発光装置の外観部品としてもそのまま使うことができるという利点がある。また、本実施形態の閃光発光装置では、極めて少ない構成部品で光源からの射出光を集光させることができるため、集光効率が良く、光学特性的にも配光ムラのない均一照明を行わせることができる利点がある。
【００４８】
本実施形態の閃光発光装置では、光学プリズム１を用いた照明光学系において、小型化および高集光効率の特徴を生かしつつ、閃光発光装置の射出開口部（射出面１ｂ）の大きさのみを装置上下方向において小型化することができる構成となっている。すなわち、照明光学系として必要とされる大きさ（装置高さ）は、全反射面１ｄ、１ｄ’で構成される大きさに依存するが、被写体に照明光を照射するために実際に必要となる射出開口部の大きさは、全反射面１ｄ、１ｄ’で構成される大きさよりもかなり小さくすることができる。
【００４９】
本実施形態における照明光学系の理想形状について、図１を用いて説明する。図１は、閃光放電管２の径方向における閃光発光装置の断面図であり、同図にはカメラ本体２６の外装部材となるカバー４と、照明光学系の配置関係とを示している。上述したように、照明光学系の射出開口部として機能するのは光学プリズム１の射出面１ｂであることから、射出面１ｂだけがカメラ外部に露出するようにカバー４を形成している。これにより、カバー４に形成される開口部の装置上下方向における大きさを小さくすることができ、本実施形態における照明光学系の特徴を最大限に生かすことが可能になる。
【００５０】
また、光学プリズム１のうち光源側に形成された先端部は、図１に示すように光源中心に相当する位置までのびるように構成されている。これは、光学プリズム１の先端部が、光源中心に相当する位置よりも装置前方に位置していると、光源からの射出光束のうち光軸に対して略９０°の方向（図１中上下方向）に射出される成分を拾うことができず、光源からの射出光束を効率良く集光させることができないためである。
【００５１】
逆に、光学プリズム１の先端部を光源中心に相当する位置よりも装置後方までのびるように形成して光源からのすべての射出光束を効率良く集めようとすると、光学プリズム１が大型化してしまう。しかも、光源からの射出光束を反射面１ｄ、１ｄ’で全反射させることが困難となり、光学プリズム１から抜け出てしまう成分が増加することで光源からの射出光束を効率良く利用できなくなってしまう。
【００５２】
このため、光学プリズム１の先端部は、光源中心の位置とほぼ一致する位置まで形成することが、照明光学系の集光効率及び大きさの関係から望ましい。
【００５３】
また、反射傘３は、上述したように光源中心と同心の半円筒部３ａを有しているとともに、半円筒部３ａの両端には、半円筒部３ａに一体的に接続され、光学プリズム１の先端部に対して装置後方に回り込む側辺部３ｂを有している。
【００５４】
光源中心から射出された光束については、図２および図３の光線トレース図に示すように、光学プリズム１の全反射面１ｄ、１ｄ’から抜け出ることはないが、光源中心に対してずれた位置から射出された光束の中には、全反射面１ｄ、１ｄ’から抜け出る光束が存在する。このため、反射傘３に側辺部３ｂを設けることにより、全反射面１ｄ、１ｄ’から抜け出た光束を側辺部３ｂで反射させ、光学プリズム１の全反射面１ｄ、１ｄ’から再入射させるようにしている。
【００５５】
ここで、反射傘３の側辺部３ｂは、図１に示すように、光学プリズム１の全反射面１ｄ、１ｄ’に沿う形状となっているため、側辺部３ｂで反射され、全反射面１ｄ、１ｄ’に再入射する反射光も被写体照明光として有効に活用することができる。
【００５６】
次に、光学プリズム１の理想形状について説明する。まず、光学プリズム１の装置上下方向における寸法に関して説明する。
【００５７】
図１において、装置上下方向における射出面１ｂの開口高さＤは、下記の関係式（１）の範囲内にあることが好ましい。すなわち、光学プリズム１の射出面１ｂにおける開口高さＤと、光学プリズム１の全反射面１ｄ、１ｄ’で構成される最大高さＡとの比を以下の範囲内とする。
【００５８】
０．４≦Ｄ／Ａ≦０．８ ・・・・（１）
カメラの新規デザインに対応させるためには、開口高さＤを極力抑えることが理想であるが、光源となる閃光放電管２の大きさによっては、開口高さＤの長さを短くするに従って光量損失が大きくなり有効な集光光学系を構成することができなくなってしまう。
【００５９】
すなわち、射出面１ｂの開口高さＤの長さを短くした場合であって、光源の大きさが大きくなった場合には、光学プリズム１の射出面１ｂに直接向かう光束が減少し、光学プリズム１の内部で全反射を繰り返す成分が多くなってしまう。この結果、本来、射出面１ｂから射出しなければならない成分の多くが光学プリズム１の他の部分から射出し、光源からの射出光束のうち被写体照明に有効に使える成分が減少してしまう。従って、上述した構成では、射出面１ｂの開口高さＤを抑えられるものの、光源からの射出光束を有効に利用する点で必ずしも理想的な照明光学系とはならない。
【００６０】
上述した観点より、上記式（１）の下限値は、光源である閃光放電管２の大きさ（径）が比較的小さい場合に、照明光学系として有効に機能する射出面１ｂの開口高さＤの大きさとなる。また、上記式（１）の上限値は、閃光放電管２の大きさ（径）が大きい場合に、照明光学系として有効に機能する開口高さＤの大きさとなる。
【００６１】
上述したように上記式（１）の下限値は、閃光放電管２の径が小さい場合に、照明光学系として有効に機能する開口高さＤの大きさであり、数式上では閃光放電管２が小さくなればなるほど開口高さＤの大きさを小さくすることができる。しかし、実際には閃光放電管２の耐久性能や製造方法等の理由により、所定の径以下の閃光放電管２は存在しない。
【００６２】
このことから実質的に製造可能な閃光放電管２の径を考えると、Ｄ／Ａの下限値を０．４とするのが妥当である。
【００６３】
一方、Ｄ／Ａの値が上記式（１）の上限値である０．８を超える場合には、開口高さＤが大きくなってしまい、射出開口部の装置上下方向における大きさを小さくさせるという本発明の目的から見て好ましくない。
【００６４】
本実施形態の閃光発光装置について、実際の数値を上記式（１）に当てはめて検討する。本実施形態においては、閃光放電管２の径（内径）がφ１．３ｍｍ、光学プリズム１の全反射面１ｄ、１ｄ’の最大高さＡが５ｍｍ、光学プリズム１の射出面１ｂの開口高さＤが３ｍｍとなっている。これらの数値より、式（１）のＤ／Ａの値を求めると０．６となり、この値は上記関係式（１）のほぼ中心値をとっていることになる。
【００６５】
次に、本実施形態における光学プリズム１の光軸方向における形状については、以下の形状となっていることが望ましい。すなわち、射出面１ｂの先端から全反射面１ｄ、１ｄ’の最大外径（最大開口位置）までの距離Ｌと、全反射面１ｄ、１ｄ’の最大外径と光源中心までの距離Ｂとの比を以下の範囲内とする。
【００６６】
０．１≦Ｌ／Ｂ≦０．５ ・・・・（２）
上記式（２）において、距離Ｌを極力短くすることが閃光発光装置を光軸方向において小型化する上で好ましい。しかし、射出面１ｂを形成するためには、製造上の理由等によりある程度の長さが必要なのも事実である。また、カメラ本体２６の外装部材となるカバー４を射出面１ｂの外周側面１ｈに沿うように構成して光学プリズム１の射出面１ｂを細く見せる上でも、距離Ｌにはある程度の長さが必要となる。
【００６７】
本実施形態では、上述した２つの事情を考慮して上記関係式（２）が成り立つように距離Ｌおよび距離Ｂの関係を決定している。
【００６８】
式（２）における下限値である０．１は、上述した２つの事情から光学プリズム１を形成する上で必要となる距離Ｌおよび距離Ｂに基づいて決定される値であり、この下限値を下回った場合には、集光効率等の点で有効な照明光学系を構成することができない。
【００６９】
一方、式（２）の上限値である０．５は、下記の観点に基づいて決定された値である。すなわち、Ｌ／Ｂを０．５以上の値とした場合には、光学プリズム１の光軸方向における長さが長く（大型化）なってしまい、本実施形態の効果の１つである閃光発光装置の小型化を図るという意図から外れてしまう。
【００７０】
本実施形態の閃光発光装置について、実際の数値を上記式（２）に当てはめて検討する。本実施形態においては、距離Ｌが１．１ｍｍ、距離Ｂが３．９ｍｍとなっている。これらの数値よりＬ／Ｂの値を求めると０．２８となり、この値は上記式（２）のほぼ中心値をとっていることになる。
【００７１】
上述したように、光学プリズム１の形状を上記式（１）および（２）の範囲内に制限することで、光学プリズム１の大型化を防止するとともに、射出面１ｂの開口高さＤの大きさを小さくすることができる。
【００７２】
次に、閃光放電管２の軸方向における閃光発光装置の構成について図４を用いて説明する。図４は、閃光放電管２の軸方向における閃光発光装置の断面図であり、図１から図３で説明した部材と同じ部材については同一符号を付している。
【００７３】
光学プリズム１の特徴としては、この両端に位置する側面に全反射面１ｅ、１ｅ’を形成している。これにより、被写体に照明光を照射する際に必要となる範囲（必要照射角度範囲）から外れる光束を、全反射面１ｅ、１ｅ’で全反射させて必要照射角度範囲内に導くことができ、光源からの射出光束を有効に活用できる。
【００７４】
また、光学プリズム１の射出面１ｂにおける形状の特徴としては、射出面１ｂの長手方向両端に位置する端面を傾斜面１ｆ、１ｆ’としている。これにより、光源から射出され、必要照射角度範囲内に向かう光束が、射出面１ｂの両端でけられるのを防止するとともに、カメラ本体２６の外装部材となるカバー４とのつなぎ目において違和感をなくすようにしている。
【００７５】
一方、射出面１ｂの中央領域には、負の屈折力を有するシリンドリカルレンズを全面に形成することにより、装置上下方向における集光作用に悪影響を与えない構成としている。また、射出面１ｂの中央領域を単一の凹面形状のシリンドリカルレンズとすることで、カメラの外観に違和感を与えることなくすっきりとした形状にまとめることができるという利点もある。
【００７６】
本実施形態では、光源中心から射出する光束が光学プリズム１を介して必要照射角度範囲に広がる構成の照明光学系の一例を示した。しかし、本発明は、上述した第１実施形態における光学プリズム１の形状に限定されない。
【００７７】
例えば、光学プリズムの入射面に形成した凸面形状のシリンドリカルレンズを正の屈折力を持つフレネルレンズで構成したり、射出面に形成した凹面形状のシリンドリカルレンズを負の屈折力を持つフレネルレンズで構成したりしてもよい。また、本実施形態では、光学プリズム１の反射面１ｄ、１ｄ’を、全反射面としているが、金属蒸着面で構成してもよく、この場合には、反射面に当たる光束の角度の限定が少なくなるため、光学プリズムを小型化することができるとともに、光源からの射出光束を効率良く集光させることができる。
【００７８】
さらに、本実施形態では、反射傘３に閃光放電管２の中心に対して同心の半円筒部３ａを形成しているが、必ずしもこの形状に限定されるわけではなく、楕円面等の２次曲面を持つように反射傘を形成してもよい。
【００７９】
（第２実施形態）
図７〜図１２は、本発明の第２実施形態である閃光発光装置（照明装置）を説明するための図である。なお、本実施形態の閃光発光装置は、照射角が固定されたタイプの装置である。
【００８０】
図７は閃光放電管の径方向における閃光発光装置の中央断面図、図８は光学プリズムの形状の概念を説明するための図、図９および図１０はそれぞれ、図７に示す断面図に光源中心から射出した光線トレースを付記したものである。図１１は閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面図、図１２は閃光発光装置の主要部品の構成を示すための分解斜視図である。
【００８１】
図１２は、閃光発光装置の内部構造を説明するための分解斜視図であり、閃光発光装置の主要部分だけを示し、保持部材やリード線は示していない。
【００８２】
図１２において、３１は閃光発光装置内において射出方向（装置前方）に配置された光学プリズムであり、アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料又はガラス材料で構成されている。３２は、トリガ信号の入力を受けて閃光を発する円筒状の閃光放電管（キセノン管）である。３３は閃光放電管３２から射出した光束のうち装置後方に射出された成分を射出方向（装置前方）に反射させる反射傘であり、内面（反射面）が高反射率を有する光輝アルミ等の金属材料で形成されている。なお、本実施形態の閃光発光装置は、第１実施形態で説明したカメラ（図６）に備え付けられる。
【００８３】
本実施形態の閃光発光装置は、後述するように主にカメラの外観に現れる閃光発光装置の射出開口部の大きさ（カメラ上下方向における大きさ）を小さくするとともに、閃光放電管からの射出光束を最も集光させるものである。以下、図７〜図１１を用いて、閃光発光装置（光学プリズム）の最適形状の設定方法に関して詳しく説明する。
【００８４】
図７〜図１０は、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の縦断面図である。これらの図において、６は配光を制御するための光学プリズム、７は円筒形状の閃光放電管、８は閃光放電管７と同心の半円筒部８ａを有する反射傘、９はカメラ本体の外装部材となるカバーである。
【００８５】
図８から図１０には、図７に示す断面図に加えて、閃光放電管７の内径中心部（光源中心）より射出された代表光線の追跡も同時に示している。ここで、図９は、閃光放電管２から射出した光束のうち射出光軸（以下、光軸）に近い成分の光線トレース図である。図１０は、閃光放電管７から射出した光束のうち光軸から離れる方向（図中上下方向）に向かう成分の光線レース図である。なお、図８〜図１０において、光線以外のすべての照明光学系の構成および形状は同一である。
【００８６】
本実施形態の閃光発光装置では、閃光発光装置の射出開口部のうち装置上下方向の大きさ（開口高さ）を最小にするとともに、閃光発光装置からの射出光を最も集光させるように照明光学系の形状を決定したところに特徴がある。以下、光学プリズムの形状の特性と、閃光放電管７から発せられた光線がどのような挙動を示すかについて詳細に説明する。
【００８７】
まず、本実施形態における照明光学系の形状を決定するに至った考え方を、実際の照明光学系の光線トレース図（図８から図１０）を用いて詳しく説明する。
【００８８】
図８は、光源中心から射出した光束が光学プリズム６に入射後、どのような振る舞いをするかを示した図である。本実施形態の特徴は、光源中心から射出した複数の光線が、光学プリズム６の射出面６ｂ上で互いに交差・干渉することなく連続的に並んだ状態で所定位置に到達させるように照明光学系を構成したことを特徴としている。すなわち、光源中心から所定の角度をもって射出された複数の光線が、射出面６ｂ上で１対１に対応し、かつ連続的な角度変化を持って並ぶように光学プリズム６の形状を決定している。
【００８９】
また、光学プリズム６が光軸方向に十分に長いと仮定した場合、図８中の破線で示すように、光源からの射出光束を略１点（集光点）Ｏに集光させるように光学プリズム６の各部の形状を定めたものである。
【００９０】
このように光学プリズム６における各部（入射面６ａ、６ｃ、６ｃ’、全反射面６ｄ、６ｄ’、射出面６ｂ）の形状を決定することによって、照明光学系の射出面（射出面６ｂ）の間口高さの大きさを最小限に小さくことが可能になる。また、光学プリズム６の射出面６ｂを、任意の負の屈折力を持ったレンズで構成することにより、照射角度範囲を適宜調整することも可能になる。これにより、本発明の目的に合致した小さい射出開口部で効率の良い集光光学系を構成することが可能になる。
【００９１】
なお、本実施形態における光学プリズム６の射出面６ｂの形状は、最も集光性の高い照明光学系を目指したものであり、図９および図１０を用いて以下に説明するように射出面６ｂの形状を決定している。
【００９２】
図９に示す光線トレース図は、光源中心から射出した光束のうち光学プリズム６の入射面６ａに直接入射する成分を示したものである。この光束は、光軸に対して比較的小さい角度をなす成分であり、光学プリズム１において屈折だけの影響を受ける。
【００９３】
光学プリズム（集光部材）６の入射面（正レンズ部）６ａは、正の屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成され、極めて強い屈折力を持っているため、図９に示すように、光源中心から射出され、入射面６ａを通過した光束は、光軸に向かって集光するように進む。この光束は、光学プリズム６の射出面６ｂで屈折して光軸と平行な光束に変換された後、被写体方向に射出される。
【００９４】
ここで、光学プリズム６の射出面（負レンズ部）６ｂは、負の屈折力を持つシリンドリカルレンズで構成されており、入射面６ａで光軸側に集光された光束は、射出面６ｂでの屈折により光軸と平行な光束となる。
【００９５】
光源中心から射出された光束のうち射出面６ａに入射する光束は、光学プリズム６の射出面６ｂのうち光軸近傍における入射面６ａよりも狭い領域（中央領域）から射出し、光源から射出した時点の照射角度よりも極めて狭い角度分布を持った光束に変換される。
【００９６】
一方、光源中心から射出された光束のうち装置後方に向かった光束は、装置後方に配置された反射傘８で反射する。ここで、反射傘８は、光源中心と同心の半円筒部８ａを有しているため、反射傘８の半円筒部８ａで反射した光束は、再度光源中心付近に導かれる。そして、その後は上述した光路と同様に進んで、光学プリズム６の射出面６ｂにおける中央領域から射出されることになる。
【００９７】
ここで、注目すべき点は、光源中心から射出した光束の射出面６ｂでの通過領域が、入射面６ａでの通過領域に比べて狭くなっていることと、射出面６ｂから射出された光束の角度範囲が、入射面６ａに光束が入射する時点での角度範囲よりも狭くなっていることである。すなわち、光源を点光源と考えると、光学プリズム６の入射面側に強い正の屈折力を持つ入射面６ａを形成するとともに、射出面側に負の屈折力を持つ射出面６ｂを形成することにより、光源中心からの射出光束を入射面１ａで光軸側に集光させた後、射出面６ｂのうち光軸近傍の比較的曲率の緩い領域から射出させている。これにより、射出面６ｂにおける狭い領域から効率良く集光させた光束を射出させることができる。
【００９８】
一方、図１０に示す光線トレース図は、光源中心から射出した光束のうち光学プリズム６の入射面６ｃ、６ｃ’に入射する成分を示したものである。すなわち、図１０に示す光束は、図９に示した光束と比較すると光軸に対して比較的大きな角度をもった成分であり、光学プリズム６において反射される成分である。
【００９９】
ここで、光学プリズム６の入射面６ｃ、６ｃ’は、光軸に対して比較的大きな角度を持った面で構成されている。これにより、第１実施形態と同様に、入射面６ｃ、６ｃ’に入射した光束は、入射面６ｃ、６ｃ’で屈折して全反射面（反射部）６ｄ、６ｄ’に導かれる。そして、全反射面６ｄ、６ｄ’で反射した光束は、光軸に向かって集光するように進む。
【０１００】
上述したように入射面６ｃ、６ｃ’は、光軸に対して比較的大きな角度を持った面で構成されているが、これは、入射面６ｃ、６ｃ’の光軸に対する傾斜角度が小さい場合には、光軸中心から射出した光束のうち入射面６ｃ、６ｃ’で全反射してしまう成分が発生し、光源からの射出光束が図１０に示す予め意図した光線トレースの方向とは異なった方向に向かうのを防止するためである。このように本実施形態でも、第１実施形態と同様に、入射面６ｃ、６ｃ’に所定の傾きを与えることによって、入射面６ｃ、６ｃ’で全反射成分（不要成分）が発生するのを防止している。
【０１０１】
全反射面６ｄ、６ｄ’で反射した成分は、図１０の光線トレース図に示すように、射出面６ｂのうち入射面６ｃ、６ｃ’の領域よりも狭い領域に導かれている。同時に、全反射面６ｄ、６ｄ’で反射した成分は、射出面１ｂのうち上端および下端の周辺領域に連続して交差しないように導かれており、この領域での屈折により光軸と平行な光束に変換される。これにより、光学プリズム６（射出面６ｂ）から射出した光束の角度範囲は、光学プリズム６（入射面６ａ）に入射する前の角度範囲に比べて格段に狭くなる。
【０１０２】
一方、光源中心から射出した光束であって装置後方に向かった光束のうち光軸に対して比較的大きな角度をなす成分に関しては、装置後方に配置された反射傘８で反射する。ここで、反射傘８は、光源中心と同心の半円筒部８ａを有しているため、反射傘８の半円筒部８ａで反射した光束は光源中心付近に導かれる。そして、その後は上述した光路を通過して、光学プリズム６の射出面６ｂの周辺領域から射出する。
【０１０３】
以上、図９および図１０に示した２つの成分の光線トレース図からも明らかなように、２つの成分のいずれの場合にも、入射面１ａ、１ｃ（１ｃ’）の領域に比べて射出面１ｂにおける光通過領域のほうが狭くなっている。しかも、光源中心から射出される光束はすべて光軸に平行な光束に変換されている。このため、狭い射出開口部（射出面６ｂ）でありながら集光効果が良好となっている。
【０１０４】
また、図９に示す屈折光路や、図１０に示す全反射光路を辿る光束は共に、射出面６ｂを通過するようになっており、この射出面６ｂは連続性を持った曲面で構成されていることから、各部品の加工精度による誤差や照明光学系の組み立て上の位置ずれの影響を少なくすることができる。つまり、射出面６ｂに到達する光束の位置が微妙にずれたとしても光学特性に与える影響は少なく、安定した光学特性を得ることができる。
【０１０５】
上述した照明光学系の構成では、光源の大きさがある一定の大きさを持つと仮定した場合でも光学特性の大幅な変化が生じにくく、光源の大きさの変化に対して連続した光学特性の変化が得られるため、均一な配光分布を持った照明光学系とするのに都合の良い構成となっている。
【０１０６】
ここで、光学プリズム６の射出面６ｂは、第１実施形態における光学プリズム１の射出面１ｂに比べて中央領域の落ち込みは深くなるものの、複雑な面で構成されておらず単一の凹面形状で形成されているため、閃光発光装置の外観部品としてそのまま使うことができるという利点がある。また、本実施形態の閃光発光装置では、極めて少ない構成部品で光源からの射出光束を集光させることができるため、集光効率が良く、光学特性的にも配光ムラのない均一照明を行わせることができる。
【０１０７】
本実施形態の閃光発光装置では、光学プリズム６を用いた照明光学系において、小型化および高集光効率の特徴を生かしつつ、閃光発光装置の射出開口部（射出面６ｂ）の大きさのみを装置上下方向において小型化することができる構成となっている。すなわち、照明光学系として必要とされる大きさ（装置高さ）は、全反射面６ｄ、６ｄ’で構成される大きさに依存するが、被写体に照明光を照射するために実際に必要となる射出開口部の大きさは、全反射面６ｄ、６ｄ’で構成される大きさよりもかなり小さくすることができる。
【０１０８】
本実施形態における照明光学系の理想形状について、図７を用いて説明する。図７は、閃光放電管７の径方向における閃光発光装置の断面図であり、同図にはカメラ本体２６の外装部材となるカバー９と、照明光学系の配置関係とを示している。上述したように、照明光学系の射出開口部として機能するのは光学プリズム６の射出面６ｂであることから、射出面６ｂだけがカメラ外部で露出するようにカバー９を形成している。これにより、カバー９により形成される開口部の装置上下方向における大きさを小さくすることができ、本実施形態である閃光発光装置の特徴を最大限に生かすことが可能になる。
【０１０９】
また、光学プリズム６のうち光源側に形成された先端部は、図７に示すように光源中心に相当する位置までのびるように構成されている。これは、光学プリズム６の先端部が、光源中心に相当する位置よりも装置前方に位置していると、光源からの射出光束のうち光軸に対して略９０°の方向（図７中上下方向）に射出される成分を拾うことができず、光源からの射出光束を効率良く集光させることができないためである。
【０１１０】
逆に、光学プリズム６の先端部を光源中心に相当する位置よりも装置後方までのびるように形成して光源からのすべての射出光束を効率良く集めようとすると、光学プリズム６が大型化してしまう。しかも、光源からの射出光束を全反射面６ｄ、６ｄ’で全反射させることが困難となり、光学プリズム６から抜け出てしまう成分が増加することで光源からの射出光束を効率良く利用できなくなってしまう。
【０１１１】
このため、光学プリズム６の先端部は、光源中心の位置とほぼ一致する位置まで形成することが照明光学系の集光効率及び大きさの関係から望ましい。
【０１１２】
また、反射傘８は、上述したように光源中心と同心の半円筒部８ａを有しているとともに、半円筒部８ａの両端には、半円筒部８ａに一体的に接続され、光学プリズム６の先端部に対して装置後方に回り込む側辺部８ｂを有している。
【０１１３】
光源中心から射出された光束については、図９および図１０の光線トレース図に示すように、光学プリズム６の全反射面６ｄ、６ｄ’から抜け出ることはないが、光源中心に対してずれた位置から射出された光束の中には、全反射面６ｄ、６ｄ’から抜け出る光束が存在する。このため、反射傘８に側辺部８ｂを設けることにより、全反射面６ｄ、６ｄ’から抜け出た光束を側辺部８ｂで反射させ、光学プリズム６の全反射面６ｄ、６ｄ’から再入射させるようにしている。
【０１１４】
ここで、反射傘８の側辺部８ｂは、図７に示すように、光学プリズム６の全反射面６ｄ、６ｄ’に沿う形状となっているため、側辺部８ｂで反射され、全反射面６ｄ、６ｄ’に再入射する反射光も被写体照明光として有効に活用することができる。
【０１１５】
次に、光学プリズム６の理想形状について説明する。本実施形態における光学プリズム６の形状については、第１実施形態で説明した光学プリズム１の理想形状と同様にすることが好ましい。以下、第１実施形態で説明した関係式（１）、（２）が、本実施形態の光学プリズム６についても成り立つかどうかについて、実際の数値を当てはめて検討する。
【０１１６】
本実施形態において、光学プリズム６の射出面６ｂにおける開口高さＤが３．０ｍｍ、光学プリズム６の全反射面６ｄ、６ｄ’の最大高さＡが４．６９ｍｍとなっている。これらの値により、式（１）のＤ／Ａの値を求めると０．６４となり、この値は上記式（１）に示す範囲内となる。
【０１１７】
また、本実施形態において、光学プリズム６の射出面６ｂの先端から光学プリズム６の全反射面６ｄ、６ｄ’における最大外形までの距離Ｌが１．４ｍｍであり、光学プリズム６の全反射面６ｄ、６ｄ’における最大外形から光源中心までの距離Ｂが３．３４ｍｍとなっている。これらの値により、式（２）のＬ／Ｂの値を求めると０．４２となり、この値も式（２）に示す範囲内となる。
【０１１８】
次に、閃光放電管７の軸方向における閃光発光装置の構成について図１１を用いて説明する。図１１は、閃光放電管７の軸方向における閃光発光装置の断面図であり、図７から図１０で説明した部材と同じ部材については同一符号を付していている。
【０１１９】
光学プリズム６の側面には反射面６ｅ、６ｅ’が形成されており、この反射面６ｅ、６ｅ’は、第１実施形態とは異なり、光学プリズム６に入射した光束が反射面６ｅ、６ｅ’に当たらないように逃げた形状になっており、光学プリズム６の射出面側に位置するフレネルレンズよりなる屈折光学系に影響を与えないようにしている。
【０１２０】
また、光学プリズム６の射出面６ｂにおける形状の特徴としては、射出面６ｂの長手方向両端に位置する端面を傾斜面６ｆ、６ｆ’としている。これにより、光源から射出され、必要照射角度範囲内に向かう光束が、射出面６ｂの両端でけられるのを防止するとともに、カメラ本体２６の外装部材となるカバー９とのつなぎ目において違和感をなくすようにしている。
【０１２１】
一方、射出面６ｂの中央領域における形状は、第１実施形態に比べて大きく異なっている。すなわち、射出面６ｂの中央領域は、負の屈折力を有するシリンドリカルレンズで構成されており、装置上下方向における集光作用に悪影響を与えない構成としている。また、射出面６ｂのうち中央領域以外の周辺領域には、複数の小プリズム面６ｈ、６ｈ’及びフレネルレンズ面６ｉ、６ｉ’が形成されている。
【０１２２】
射出面６ｂの周辺領域（小プリズム面６ｈ、６ｈ’及びフレネルレンズ面６ｉ、６ｉ’）は、上述した閃光放電管７の径方向における集光性を生かしつつ、閃光放電管７の軸方向における集光性をも高めることができるように構成されている。このように、閃光放電管７の径方向および軸方向における集光作用により、全体として極めて集光性の高い照明光学系を実現することができる。
【０１２３】
本実施形態では、光学プリズム６を用いることにより、光源である閃光放電管７から射出する光束を、最も狭い範囲に集光させる照明光学系の一例を示した。しかし、本発明は、上述した第２実施形態における光学プリズム６の形状だけに限定されない。
【０１２４】
例えば、本実施形態の光学プリズム６における射出面６ｂは、頂角が一定角度の複数の小プリズム面６ｈ、６ｈ’およびフレネルレンズ面６ｉ、６ｉ’で構成されているが、必ずしも両者で構成する必要はなく、どちらか一方だけで構成してもよい。また、本実施形態では、光学プリズム６の射出面６ｂが、負の屈折力を持ったシリンドリカルレンズで構成されているが、必ずしもこのシリンドリカルレンズで構成する必要であるわけではなく、シリンドリカルレンズに代えて頂角が一定の複数のプリズムで構成してもよい。さらに、射出面６ｂの周辺領域がフレネルレンズで構成されているが、この領域を正の屈折力を持つレンズで構成してもよい。
【０１２５】
（第３の参考の実施形態）
以下、図面を参照して本発明に関する第３の参考の実施形態である閃光発光装置（照明装置）について説明する。図１３〜図１９は、本実施形態である閃光発光装置を説明する図である。本実施形態の閃光発光装置は、照射角を可変とするタイプの装置である。
【０１２６】
図１３および図１４は、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の中央断面図である。図１５および図１６はそれぞれ、図１３および図１４に示す断面図に、光源中心から射出した光線トレースを付記したものである。また、図１７は光学プリズムの形状を説明するための図である。図１８は、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面図であり、図１９は、閃光発光装置の主要部品の構成を示す分解斜視図である。
【０１２７】
図１９は、閃光発光装置の内部構造を説明するための分解斜視図である。なお、同図では閃光発光装置の主要部分だけを示し、保持部材やリード線は示していない。
【０１２８】
図１９において、１１１は閃光発光装置の光源側に配置された第１の光学プリズムであり、１１２は第１の光学プリズム１１１に対して装置前方に配置された第２の光学プリズムである。これらの光学プリズム１１１、１１２は、アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料又はガラス材料で構成されている。
【０１２９】
１１３は、トリガ信号の入力を受けて閃光を発する円筒状の閃光放電管（キセノン管）である。１１４は閃光放電管１１３から射出した光束のうち装置後方に射出された成分を射出方向（装置前方）に反射させる反射傘であり、内面（反射面）が高反射率を有する光輝アルミ等の金属材料で形成されている。
【０１３０】
上記構成の閃光発光装置は、第１実施形態で説明したカメラ（図６）に備え付けられる。以下、図６で説明した部材と同じ部材については同一符号を付して説明する。
【０１３１】
本実施形態の閃光発光装置を備えたカメラにおいて、例えば、カメラが「ストロボオートモード」に設定されている場合のカメラ動作について説明する。
【０１３２】
レリーズボタン２１がユーザによって半押し操作されると、測光装置で外光の明るさが測定（測光）され、この測光結果がカメラ本体２６内に配置された中央演算装置に送られる。中央演算装置は、外光の明るさと撮像媒体（フィルムやＣＣＤ等の撮像素子）の感度によって、閃光発光装置を発光させるか否かを判断する。
【０１３３】
そして、「閃光発光装置を発光させる」と判断した場合には、中央演算装置は、レリーズボタン２１の全押し操作に応じて閃光発光装置に発光信号を出すことにより、反射傘１１４に取り付けられた不図示のトリガリード線を介して閃光放電管１１３を発光させる。ここで、閃光放電管１１３から射出した光束のうち照射方向（装置前方）と反対方向に射出した光束は、装置後方に配置された反射傘１１４で反射して照射方向に導かれる。また、照射方向に射出した光束は、装置前方に配置された第１の光学プリズム１１１に直接入射し、その後第２の光学プリズム１１２に入射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。
【０１３４】
本実施形態の閃光発光装置は、後述するように主に被写体側（装置前方）に配置された第２の光学プリズム１１２の射出開口部における装置上下方向の長さをできるだけ小さくするとともに、配光特性を最適化させたものである。以下、図１３〜図１７を用いて、閃光発光装置（光学プリズム１１１、１１２）の最適形状の設定方法に関して詳しく説明する。
【０１３５】
図１３〜図１７は、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の縦断面図である。これらの図において、１０１は第１の光学プリズムであり、光源（閃光放電管１０３）からの射出光束を、閃光放電管１１３の径方向を含む平面において光軸上の略１点に集光させる。１０２は負の屈折力を持つ第２の光学プリズムであり、第１の光学プリズム１０１によって形成される光束の集光点よりも光源側に配置されている。
【０１３６】
本実施形態では、第１の光学プリズム１０１および第２の光学プリズム１０２の光軸方向における相対距離を変化させることができ、これによって閃光発光装置から照射される光束（照明光）の照射角度範囲を変化させることができる。第１の光学プリズム１０１および第２の光学プリズム１０２の駆動は、不図示の照明駆動機構によって行われ、この照明駆動機構は、撮影光学系のズーム駆動を行うズーム駆動機構に連動している。この構成により、撮影光学系のズーミングに応じて閃光発光装置における照射角度範囲を変化させることができる。
【０１３７】
１０３は円筒形状の閃光放電管であり、トリガ信号の入力を受けて閃光を発する。１０４は閃光放電管１０３と同心の半円筒部１０４ａを有する反射傘であり、１０５はカメラ本体２６の外装部材となるカバーである。
【０１３８】
図示のように、第２の光学部材１０２は、カバー１０５に対して接着等により一体的に固定されている。一方、第１の光学部材１０１は、閃光放電管１０３および反射傘１０４に対して、これらの部材と所定の位置関係を保った状態で不図示の保持部材によって固定される。そして、第１の光学プリズム１０１、閃光放電管１０３および反射傘１０４からなるユニットは、不図示の駆動機構によって光軸方向に移動可能となっている。
【０１３９】
図１３および図１５には、本実施形態の閃光発光装置において、光源からの射出光束を最も集光させた状態、すなわち照射角度範囲が最も狭くなる状態での光学プリズム１０１、１０２の配置を示している。一方、図１４および図１６は、本実施形態の閃光発光装置において、光源からの射出光束を均一に拡散させた状態、すなわち照射角度範囲が最も広くなる状態での光学プリズム１０１、１０２の配置を示している。
【０１４０】
また、図１５および図１６にはそれぞれ、図１３および図１４に示す断面図に加えて、閃光放電管１０３の内径中心部より射出した代表光線の追跡も同時に示しており、光源中心から射出した光束が被写体側に向かう際における光束の分布を表したものである。なお、図１３〜図１６では、光軸方向での位置関係以外の光学系の構成および形状はすべて同一である。
【０１４１】
本実施形態の閃光発光装置では、２つの光学プリズム１０１、１０２を組み合わせることにより、照明光学系全体の大きさを小さくすることができるとともに、配光特性を均一に保ったまま照射角度範囲を徐々に変化させることができる。そして、本実施形態における最大の特徴は、装置外に光が照射される開口部のうち装置上下方向の開口高さを小さくすることができることにある。以下、照明光学系の形状の特性と、閃光放電管１０３から発せられた光線の挙動について詳細に説明する。
【０１４２】
まず、図１５および図１６の光線トレース図を用いて、実際の照明光学系における光線の振る舞いを詳しく説明する。図１５において、閃光放電管１０３として、ガラス管の内外径を示している。閃光発光装置に備え付けられる閃光放電管１０３の発光現象としては、発光効率を向上させるために、内径全体に発光させる場合が多く、閃光放電管１０３の内径全体にほぼ均一に発光していると考えて差し支えない。
【０１４３】
一方、設計段階では、光源となる閃光放電管１０３から射出される光を効率良く制御するために、閃光放電管１０３の内径全体の光束を同時に考えるより、理想的に光源中心に点光源があることを仮定して照明光学系の形状を設計するのが好ましい。そして、照明光学系の形状を設計した後、光源が有限の大きさを持っていることを考慮した補正を行えば効率良く設計することができる。本実施形態も上述した考え方に基づき、光源の発光部中心を照明光学系の形状を決定する際の基準値と考え、以下に説明するように光学プリズムの各部の形状を設定している。
【０１４４】
まず、本実施形態の最大の特徴ともいうべき第１の光学プリズム１０１の形状について図１７を用いて詳細に説明する。図１７は、図１５又は図１６に示す状態から第２の光学プリズム１０２を取り除いた状態を示す図であり、光源中心から射出された光束のトレース図を示している。
【０１４５】
第１の光学プリズム１０１は、図１７に示すように、基本的に光源中心から射出された光束を、光軸上の１点Ｏ（集光点）に集光させている。この第１の光学プリズム１０１における各部の形状について詳しく説明する。
【０１４６】
まず、光源中心から射出した光束のうち光軸とのなす角度が小さい成分は、第１の光学プリズム１０１において光源側に設けられた入射面１ａに入射する。この入射面１ａは、凸面形状のシリンドリカルレンズで構成されている。そして、入射面１ａを通過した光束は、光軸上の集光点Ｏに集光する。
【０１４７】
一方、光源中心から射出した光束のうち光軸とのなす角度が大きい成分は、第１の光学プリズム１０１の光源側に形成された入射面１０１ｃ、１０１ｃ’に入射し、この入射面１０１ｃ、１０１ｃ’で屈折した後、全反射面（反射部）１０１ｄ、１０１ｄ’に導かれる。そして、全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’で反射した光束は、光軸上の集光点Ｏに集光する。
【０１４８】
光源中心から射出した光束であって装置後方に向かった光束は、反射傘１０４で反射される。反射傘１０４は、円筒形状の閃光放電管３と同心形状の半円筒部１０４ａを有しているため、反射傘１０４の半円筒部１０４ａで反射した光束は光源中心の付近に導かれる。そして、その後は上述した光源中心から射出方向に向かう光束と同じ光路を通り、光軸上の集光点Ｏに集光する。この結果、基本的に光源中心から射出した光束はすべて光軸上の集光点Ｏに集光する。
【０１４９】
ここで、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂは、この面に入射するすべての光束が射出面１０１ｂに対して略直角（法線方向）に入射するように面形状が決定されている。これは、射出面１０１ｂの面形状が上述したような形状に決定されていない場合には、第１の光学プリズム１０１から光束を射出させる際に、射出面１０１ｂでの表面反射により光量ロスとなる成分が発生してしまうからである。
【０１５０】
また、図１７に示すように、光源中心から射出した光線は、互いに交わることなく光学プリズム１０１の射出面１０１ｂに到達し、しかも、光源中心から射出した角度に応じて射出面１０１ｂ上に順に一列に並んで到達している。
【０１５１】
光学プリズム１０１の入射面１０１ｃ、１０１ｃ’は、光軸に対して比較的大きな角度を持った面で構成されている。これは、入射面１０１ｃ、１０１ｃ’の光軸に対する傾斜角度が小さい場合には、光源中心から射出した光束のうち入射面１０１ｃ、１０１ｃ’で全反射してしまう成分が発生し、図１７に示す予め意図した光線トレースの方向とは異なった方向に向かってしまうためである。このように本実施形態では、入射面１０１ｃ、１０１ｃ’に所定の傾きを与えることによって、入射面１ｃ、１ｃ’で全反射成分が発生するのを防止している。
【０１５２】
上述したように光学プリズム１０１の各部の形状を工夫することによって、光源からの射出光束を光軸上の集光点Ｏに集光させることができ、後述するように、照射角度を可変とする照明光学系を構成するのに適した構成とすることができる。
【０１５３】
次に、本実施形態の閃光発光装置において、照射角度を変化させる際の光学プリズム１０１、１０２の位置関係について説明する。
【０１５４】
図１３および図１５に示した状態は、閃光発光装置から射出される光束が最も集光した状態である。この状態においては、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂと第２の光学プリズム１０２の入射面１０２ａとが最も接近した状態となっている。本実施形態では、光学プリズム１０１の射出面１０１ｂと光学プリズム１０２の入射面１０２ａとが互いに隙間なく重なり合う形状に形成されているため、光学プリズム１０１および光学プリズム１０２は、ほぼ密着した状態になっている。
【０１５５】
一方、第２の光学プリズム１０２の射出面（負レンズ部）１０２ｂは、この面を通過した光束が光軸と略平行な方向に向かうように変換させるために、極端な凹面状のシリンドリカルレンズで構成されている。そして、図１７に示した集光点Ｏよりも光源側に射出面１０２ｂが位置するように第２の光学プリズム１０２を配置することによって、光源からの光束を集光効率良く射出面１０２ｂから射出させることができる。
【０１５６】
図１５に示す状態はその最も極端な状態であり、光源中心から射出した光束を第１の光学部材１０１および第２の光学部材１０２を介して光軸と平行な光束に変換させることで、最も照射角度範囲が狭く集光度の高い状態を得ることができる。
【０１５７】
一方、図１４および図１６は、第１の光学プリズム１０１と第２の光学プリズム１０２を一定距離Ｌだけ離して配置した図である。これらの図に示すように、第１の光学プリズム１０１および第２の光学プリズム１０２間の距離を離すことによって、光源中心から射出した光束は、図１５に示す最も集光した状態から図１６に示す照射角度範囲θまで広がった状態に変化させることができる。
【０１５８】
図１５および図１６はそれぞれ、照射角度範囲が最も狭い状態と最も広い状態を示しているが、本実施形態の閃光発光装置における照射角度範囲は、上記２つの状態に限定されるわけではない。すなわち、第１の光学プリズム１０１を任意の位置に停止させて、第１の光学プリズム１０１および第２の光学プリズム１０２間の距離を変えることにより、照射角度範囲を、図１５に示す状態と図１６に示す状態との間の任意の範囲とすることができる。また、第１の光学プリズム１０１の移動ストロークの中では、照射角度範囲を徐々に変化させることができ、いずれの照射角度範囲にある場合でも光源からの射出光を均一な配光分布を持たせるように変換することができる。
【０１５９】
このように、第１の光学プリズム１０１から射出した光束によって形成される集光点Ｏよりも光源側に近い位置に負の屈折力を持つ第２の光学プリズム１０２を配置し、両者の光軸方向における位置関係を変化させることによって、照射角度範囲を変えることができる。
【０１６０】
この照射角度範囲の変化は、図１５および図１６からもわかるように、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂ（凹レンズ面）が、集光点Ｏに対してどの位置にあるかによって決まってくる。すなわち、図１５に示すように、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂにおけるすべての領域で、光源からの射出光束が通過するような場合には、高い集光性をもたせることができる。
【０１６１】
また、図１６に示すように、射出面１０２ｂのうち光軸付近の曲率の小さな領域しか光束が通過しない場合には、集光力が弱まることで照射角度範囲が広くなり、この広い範囲で均一な配光特性をもたせることができる。
【０１６２】
一方、図１３から図１６に示すように、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂの領域に対して第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂの領域が狭くなっており、第１の光学プリズム１０１に入射する直前と第２の光学プリズム１０２から射出した直後では、照射角度範囲が極端に狭くなっている。このため、狭い射出開口部から集光効果の高い光束を射出することができる。
【０１６３】
また、第１の光学プリズム１０１の入射面（正レンズ部）１０１ａを通過した光束と、入射面１０１ｃ、１０１ｃ’を通過した光束は、共通の射出面１０１ｂから射出するようになっており、この射出面１０１ｂは連続性を持った曲面で構成されている。これにより、射出面１０１ｂの加工が容易となり、加工精度による誤差や照明光学系の組み立て上の位置ずれが生じることがなくなる。すなわち、射出面１０１ｂに到達する光線の位置が微妙にずれたとしても射出面１０１ｂには不連続な箇所がなく、また、面形状の変化が少ないため、光学特性に与える大幅な影響は少ないと考えられ、配光ムラ等のない安定した光学特性を得ることができる。
【０１６４】
上述したことは、光源の大きさがある一定の大きさを持つと仮定した場合でも同様であり、大幅な光学特性の変化が生じにくく、光源の大きさの変化に対して連続した光学特性の変化が得られる。そして、均一な配光分布を持った照明光学系とするのに都合の良い構成となっている。
【０１６５】
さらに、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂは、複雑な面で構成されておらず単一の凹面形状で形成されているため、上述した射出面１０１ｂの効果に加えて、閃光発光装置の外観部品としてもそのまま使うことができるという利点がある。
【０１６６】
一方、本実施形態の最大の特徴は、光学プリズム１０１、１０２を用いた照明光学系において、小型・高集光効率の特徴を生かしつつ、射出面１０２ｂの大きさだけを小型化した点にある。すなわち、照明光学系として必要とされる全長・高さは、従来技術に比べてかなり小型化されている上に、光源が十分に細ければ明らかに光量ロスとなる光束も存在しない。しかも、照明光学系全体を小型化しつつ、見かけ上（カメラ外観上）の閃光発光装置の射出開口部（射出面１０２ｂ）を小さくすることができる。
【０１６７】
次に、本実施形態における照明光学系の理想形状について、図１３および図１４を用いて説明する。図１３および図１４は、閃光放電管１０３の径方向における閃光発光装置の断面図であり、これらの図ではカメラ本体２６の外装部材となるカバー１０５や、照明光学系の位置関係を示している。
【０１６８】
図１５および図１６を用いて説明したように、照明光学系の射出面として機能するのは第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂであることから、カメラにおける照明光学系の射出開口部もこの部分だけが外観部で出るようにカバー１０５を形成している。このことによって、照明光学系の射出開口部のうちカメラ上下方向の大きさを最も小さく見せることが可能であり、本実施形態の特徴を最大限に生かすことが可能になる。
【０１６９】
また、第１の光学プリズム１０１のうち光源側に形成された先端部は、図１３および図１４に示すように、光源中心に相当する位置までのびるように構成されている。これは、光学プリズム１０１の先端部が、光源中心に相当する位置よりも装置前方に位置していると、光源からの射出光束のうち光軸に対して略９０°の方向（図中上下方向）に射出される成分を拾うことができず、光源からの射出光束を効率良く集光することができないためである。
【０１７０】
逆に、光学プリズム１０１の先端部を光源中心に相当する位置よりも装置後方まで延びるように形成して光源からの全ての射出光束を効率良く集めようとすると、光学プリズム全体（第１の光学プリズム）が大型化してしまう。しかも、光源からの射出光束を全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’で全反射させることが困難となり、光学プリズム１０１から抜け出てしまう成分が増加することで光源からの射出光束を効率良く利用できなくなってしまう。
【０１７１】
このため、光学プリズム１０１の先端部は、光源中心に相当する位置とほぼ一致する位置まで形成することが、照明光学系の集光効率及び大きさの関係から望ましい。
【０１７２】
また、反射傘１０４は、上述したように光源中心と同心の半円筒部１０４ａを有しているとともに、半円筒部１０４ａの上下両端部には、半円筒部１０４ａに一体的に接続され、光学プリズム１０１の先端部の後方に回り込む側辺部１０４ｂを有している。光源中心から射出した光束については、図１５および図１６の光線トレース図に示すように、光学プリズム１０１の全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’から抜け出る光束は存在しない。しかし、光源中心に対してずれた位置から射出された光束の中には、全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’から抜け出る光束が存在する。このため、側辺部１０４ｂを設けることにより、全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’から抜け出た光束を光学プリズム１０１の全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’から再入射させるようにしている。
【０１７３】
ここで、反射傘１０４の側辺部１０４ｂは、図１３および図１４に示すように、光学プリズム１０１の全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’に沿う形状となっているため、側辺部１０４ｂで反射され、全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’に再入射する反射光も被写体の照明光として有効に活用することができる。
【０１７４】
次に、光学プリズム１０１、１０２の理想形状について説明する。まず、照明光学系の上下方向における寸法の理想形状に関して説明する。
【０１７５】
図１３において、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂの開口高さＤは、下記の関係式（３）の範囲内にあることが望ましい。すなわち、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂにおける開口高さＤと、第１の光学プリズム１０１の全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’における最大高さＡとの比を以下の範囲とする。
【０１７６】
０．４≦Ｄ／Ａ≦０．８ ・・・・（３）
カメラの新規デザインに対応させるためには、開口高さＤを極力狭くすることが理想であるが、光源となる閃光放電管１０３の大きさによっては、開口高さＤを小さくするに従って光量損失が大きくなり有効な集光光学系を構成することができなくなってしまう。
【０１７７】
すなわち、射出面１０１ｂの装置上下方向における開口高さＤを小さくした場合であって、光源の大きさ（閃光放電管１０３の径）が大きくなった場合には、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂに直接向かう光束が減少し、第１の光学プリズム１０１の内部で全反射を繰り返す成分が多くなってしまう。この結果、本来射出面１０１ｂから射出しなければならない成分の多くが第１の光学プリズム１０１の他の部分から射出し、光源からの射出光束のうち被写体照明に有効に使える成分が減少してしまう。従って、上述した構成では、装置上下方向における開口高さＤの大きさは小さくできるものの、光源からの射出光を有効に利用する点で必ずしも理想的な照明光学系とはならない。
【０１７８】
上述した観点より、上記式（３）の下限値は、光源である閃光放電管１０３の大きさ（径）が比較的小さい場合に、照明光学系として有効に機能する開口高さＤの大きさとなる。また、上記式（３）の上限値は、閃光放電管１０３の径が大きい場合に、照明光学系として有効に機能する開口高さＤの大きさとなる。
【０１７９】
上述したように上記式（３）の下限値は、閃光放電管１０３の径が小さい場合に、照明光学系として有効に機能する開口高さＤの大きさであり、数式上では閃光放電管１０３が小さくなればなるほど開口高さＤを小さくすることができる。しかし、実際には閃光放電管１０３の耐久性能や製造方法等の理由により、所定の径以下の閃光放電管１０３は存在しない。
【０１８０】
このことから実質的に製造可能な閃光放電管１０３の径を考えると、Ｄ／Ａの下限値を０．４とするのが妥当である。
【０１８１】
一方、Ｄ／Ａの値が上記式（３）の上限値である０．８を超える場合には、開口高さＤの大きさが大きくなってしまい、射出開口部の装置上下方向における大きさを小さくさせるという本発明の目的から好ましくない。
【０１８２】
本実施形態の閃光発光装置について、実際の数値を上記式（３）に当てはめて検討する。本実施形態においては、閃光放電管１０３の径（内径）がφ１．３ｍｍ、第１の光学プリズム１０１の全反射面１０１ｄ、１０１ｄ’の最大高さＡが６．８ｍｍ、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂの開口高さＤが４．５ｍｍとなっている。これらの数値より、式（３）の開口比（Ｄ／Ａ）を求めると０．６６となり、この値は上記関係式（３）の範囲内に入っていることになる。
【０１８３】
次に、光学プリズム１０１、１０２の光軸方向における位置関係について説明する。第１の光学プリズム１０１と第２の光学プリズム１０２との間隔をＬとし、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂから集光点Ｏまでの距離をＢとすると、距離Ｌと距離Ｂとの比は以下式（４）を満たすのが望ましい。
【０１８４】
０≦Ｌ／Ｂ≦１．０ ・・・・（４）
距離Ｌを極力短くすることが照明光学系を小型化する上で理想的である。しかし、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂの装置上下方向における大きさを小さくするためにはある程度の長さが必要なのも事実である。また、カメラ本体２６のカバー１０５の厚みを考慮し、第２の光学プリズム１０２の射出面１０２ｂを装置上下方向で細く見せるためにもある程度の長さがどうしても必要となる。
【０１８５】
本実施形態では、上述した２つの事情を考慮して上記式（４）が成り立つように距離Ｌおよび距離Ｂを決定している。
【０１８６】
式（４）での下限値である０は、第１の光学プリズム１０１と第２の光学プリズム１０２が当接した状態を意味し、この下限値を下回ることはできない。一方、上限値である１．０は、これ以上大きな値をとると照明光学系全体が光軸方向で大きくなってしまい、本実施形態の効果のひとつである照明光学系の小型化の意図から外れてしまう。また、光学プリズム１０１、１０２間の距離が、Ｌ／Ｂ＞１．０となる場合には、射出面１０２ｂの中央領域に向かう光束が極端に減少し、好ましい配光特性とならない場合が多い。
【０１８７】
本実施形態の閃光発光装置について、実際の数値を上記式（４）に当てはめて検討する。本実施形態においては、距離Ｌは３ｍｍであり、距離Ｂは５ｍｍとなっている。これらの数値よりＬ／Ｂの値を求めると０．６となり、この値は上記関係式（４）の範囲内となっている。
【０１８８】
本実施形態では、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂが、光量ロスを少なくするために射出面１０１ｂに対して光線が略垂直（法線方向）に入射するような曲面で構成されている。しかし、射出面１ｂの形状は、上述した曲面形状に限定されるわけではない。
【０１８９】
例えば、射出面１０１ｂの曲率を緩くすることによっても成立し、極端な場合、平面としても構わない。この場合には、集光点Ｏが第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂに近づくように機能し、少ない移動距離で大幅に照射角度を変化させることができるようになる。
【０１９０】
しかし、集光点Ｏが光源側に近づくことになり、射出面１０１ｂからの射出角度も光軸に対して急激になる成分が増えるため、光軸上の１点に集光させること自体が困難になるとともに、第２の光学プリズム１０２で集光制御を行う凹面（射出面１０１ｂ）の設計自体が困難になり、光学プリズム内での全反射による光量ロスが多くなってしまう。しかも、第２の光学プリズム１０２のレンズ肉厚がとりにくくなるなどの弊害が生じてしまう。
【０１９１】
しかし、照射角度を可変させる照明光学系としては、小型化が可能な形態であり、この観点からは有効である。
【０１９２】
本実施形態では、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂと第２の光学プリズム１０２の入射面１０２ａは、互いの面形状が隙間なく重なり合う凹面と凸面のシリンドリカルレンズで構成しているが、必ずしも両者の形状はこの組み合わせでなくてもよく、互いに重なり合う形状である必要もない。
【０１９３】
例えば、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂを平面とし、第２の光学プリズム１０２の入射面１０２ａを凹面とするような異なった面構成としてもかまわない。いずれにしても、第２の光学プリズム１０２は、入射面１０２ａおよび射出面１０２ｂのうち少なくとも一方を凹面とし、全体として負の屈折力を持たせるように構成することが必要である。
【０１９４】
このように、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂの形状を変えた場合でも、第１の光学プリズム１０１を光軸方向に移動させることにより、照射角度範囲を変化させることができる。この場合でも、上記（４）式を満たす範囲内で第１の光学プリズム１０１を移動させることが望ましい。これによって、照明光学系を構成する光学プリズムの形状を不要に大型化することなく、かつ、射出開口部を小さくした照明装置を実現することができる。また、上述した構成でも、照射角度範囲を変化させる点で無理な構成とならないため、比較的効率良く照射角度範囲を変化させることができる。
【０１９５】
次に、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の形状について、図１８に示す断面図を用いて説明する。なお、同図において、図１３から図１７で説明した部材と同じ部材については同一符号を付す。
【０１９６】
第２の光学プリズム１０２の形状の特徴としては、長手方向側面に全反射面１０２ｅ、１０２ｅ’を形成している。これによって、光源からの射出光束のうち必要照射角度範囲外に向かう光束を有効に活用できるようにしている。また、第２の光学プリズム１０２の射出面側における形状の特徴としては、全反射面１０２ｅ、１０２ｅ’で反射して所定の方向へ向かう光束が、この後の屈折による悪影響を防止するために、射出面側の対応面１０２ｆ、１０２ｆ’は平面で構成されている。また、対応面１０２ｆ、１０２ｆ’を平面とすることで、カメラ本体２６のカバー１０５とのつなぎ目において違和感をなくすようにしている。
【０１９７】
一方、第２の光学プリズム１０２における他の部分の射出面側の形状について説明する。中央部付近の領域（中央領域）における形状は、負の屈折力を有するシリンドリカルレンズだけで形成されており、装置上下方向の集光作用に悪影響を与えない形状となっている。また、射出面１０２ｂのうち中央領域の左右両側には、複数の小プリズム面１０２ｈ、１０２ｈ’が形成されている。また、小プリズム面１０２ｈ、１０２ｈ’の外側の領域には、フレネルレンズ面１０２ｉ、１０２ｉ’が形成されている。
【０１９８】
上述した射出面１０２ｂの形状は、図１３〜図１７に示した直管状の閃光放電管１０３の径方向の集光性を生かしつつ、閃光放電管１０３の軸方向の集光性をも高めた形状であり、この２種の集光作用により、全体として極めて集光性の高い照明光学系を実現している。
【０１９９】
本実施形態では、第１の光学プリズム１０１と第２の光学プリズム１０２との相互作用により、光源中心から射出する光束を集光・拡散させて照射角度を変化させる照明光学系の一例を示した。
【０２００】
しかし、本発明における照明光学系は、本実施形態における照明光学系の形状だけに限定されるものではない。例えば、本実施形態では、第１の光学プリズム１０１の射出面１０１ｂに、凹面のシリンドリカルレンズを用いているが、この射出面１０１ｂを負の屈折力を持つフレネルレンズで構成してもよい。また、光学プリズムの他の面に関してもフレネルレンズに置き換えるような構成としてもよい。
【０２０１】
一方、本実施形態では、第１の光学プリズム１０１の反射面１０１ｄ、１０１ｄ’が全反射面で構成されている場合を前提に説明を行ったが、この面を金属蒸着面としてもよい。この場合には、反射面に当たる光線の角度の限定が少なくなるため、より小型で光源からの光束を効率良く集光できる。
【０２０２】
また、反射傘１０４には、閃光放電管１０３の中心に対して同心の半円筒部１０４ａを形成しているが、必ずしもこの形状（半円筒面）に限定されるわけではなく、楕円面等の２次曲面となるように形成してもよい。反射傘に楕円面を形成した場合には、反射傘の装置上下方向における小型化を図ることができる。
【０２０３】
（第４の参考の実施形態）
図２０〜図２６を用いて、本発明に関する第４の参考の実施形態である閃光発光装置（照明装置）について説明する。本実施形態の閃光発光装置は、照射角度可変タイプの照明装置である。
【０２０４】
図２０および図２１は、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の中央断面図であり、図２２は集光光学系の形状を説明するための図である。図２３および図２４はそれぞれ、図２０および図２１に示す断面図に、光源中心から射出した光線のトレースを付記したものである。図２５は、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面図である。図２６は、閃光発光装置の主要部品の構成を示すための分解斜視図である。
【０２０５】
図２６は、閃光発光装置の内部構造を説明するための分解斜視図であり、同図では照明光学系の主要部分だけを示し、保持部材やリード線は示していない。
【０２０６】
図２６において、１３１は、閃光発光装置の光源側に配置された正の屈折力を持つシリンドリカルレンズである。このシリンドリカルレンズ１３１の両面１３１ａ、１３１ｂは凸面状に形成されている。１３２は、閃光発光装置の射出面側に配置された光学プリズムである。シリンドリカルレンズ１３１および光学プリズム１３２は、アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料又はガラス材料で構成されている。
【０２０７】
１３３は、トリガ信号の入力を受けて閃光を発する直管状の閃光放電管（キセノン管）である。１３４は閃光放電管１３３から射出した光束のうち装置後方又は装置側方に射出された成分を射出方向（装置前方）に反射させる反射傘であり、内面（反射面）が高反射率を有する光輝アルミ等の金属材料で形成されている。
【０２０８】
本実施形態の閃光発光装置では、第３実施形態に対して、光源から射出した光束を略１点に集光させる集光光学系を別光学系で構成したものである。すなわち、第３実施形態では、光源側に配置した第１の光学プリズム単部品を用いて光源からの射出光束を略１点（集光点）に集光させているが、本実施形態では、シリンドリカルレンズ１３１と反射傘１３４の２部品を用いて略１点（集光点）に集光させるように構成している。
【０２０９】
本実施形態の閃光発光装置は、第１実施形態で説明したカメラ（図６）に備え付けられる。なお、同図で説明した部材と同じ部材については、同一符号を用いて説明する。
【０２１０】
以下、図２０〜図２４を用いて、本実施形態における照明光学系の最適形状の設定方法に関して詳しく説明する。
【０２１１】
図２０〜図２４は、本実施形態の閃光発光放電管の径方向における閃光発光装置の縦断面図である。これらの図において、１３１は光源中心からの射出光束を、この断面に関して光軸上の略１点に集光させるための正の屈折力を持つシリンドリカルレンズ（正レンズ部）である。１３２はシリンドリカルレンズ１３１に対して射出面側に配置され、負の屈折力を有する光学プリズムである。
【０２１２】
１３３は円筒形状の閃光放電管であり、トリガ信号の入力を受けて閃光を発する。１３４は反射傘であり、閃光放電管１３３と同心の半円筒部１３３ａと、光源中心から射出した光束を略１点に集光させる楕円部（反射部）１３４ｂとを有する。ここで、シリンドリカルレンズ１３１および反射傘１３４により集光光学系を構成している。１３５はカメラ本体２６の外装部材であるカバーである。
【０２１３】
図示のように、光学プリズム１３２は、カバー１３５に対して接着等により一体的に固定されている。一方、シリンドリカルレンズ１３１は、閃光放電管１３３および反射傘１３４に対して、これらの部材と所定の位置関係を保った状態で不図示の保持部材によって固定される。そして、シリンドリカルレンズ１３１、反射傘１３４および光学プリズム１３２からなるユニットは、不図示の駆動機構によって光軸方向に移動可能となっている。
【０２１４】
本実施形態では、上記ユニットが光軸方向に移動して、ユニットおよび光学プリズム１３２間の距離を変化させることにより、閃光発光装置から照射される光束（照明光）の照射角度を変化させることができる。
【０２１５】
図２０および図２３には、本実施形態の閃光発光装置において、光源からの射出光束を最も集光させた状態、すなわち照射角度範囲が最も狭くなる状態での光学配置を示す。一方、図２１および図２４は、本実施形態の閃光発光装置において、光源からの射出光束を均一に拡散させた状態、すなわち照射角度範囲が最も広くなる状態での光学配置を示している。
【０２１６】
また、図２３および図２４にはそれぞれ、図２０および図２１に示す断面図に加えて、閃光放電管１３３の内径中心部より射出した代表光線の追跡も同時に示しており、光源中心から射出した光束が被写体側に向かう際における光束の分布を表したものである。なお、図２０〜図２４では、光軸方向の位置関係以外の照明光学系の構成および形状はすべて同一である。
【０２１７】
本実施形態の閃光発光装置は、反射傘１３４およびシリンドリカルレンズ１３１から構成される集光光学系と、負の屈折力を持つ光学プリズム１３２を組み合わせることにより、配光特性を均一に保ったまま照射角度範囲を徐々に変化させることを可能にした照明光学系である。また、本実施形態の最大の特徴としては、第３実施形態と同様に、装置上下方向における射出開口部の大きさを最小にできるという点である。以下、照明光学系の形状の特性と、閃光放電管１３３から発せられた光線の挙動について詳細に説明する。
【０２１８】
図２３および図２４の光線トレース図を用いて、実際の照明光学系における光線の振る舞いを詳しく説明する。まず、本実施形態の最大の特徴ともいうべき光源からの射出光束を略１点（集光点）に集光させる集光光学系の詳細を図２２を用いて説明する。図２２は、図２３および図２４に示す照明光学系から光学プリズム１３２を取り除いた状態を示し、光源中心から射出した光束のトレース図を示している。
【０２１９】
シリンドリカルレンズ１３１は、図示のように、基本的に光源中心部から射出した光束を、光軸上の略１点（集光点）Ｏに集光させている。以下、本実施形態における集光光学系における各部の形状について詳しく説明する。
【０２２０】
まず、光源中心から射出した光束のうち光軸とのなす角度が小さい成分は、光源側に設けられた両面が凸面状のシリンドリカルレンズ１３１に入射する。そして、シリンドリカルレンズ１３１を通過した光束は、集光点Ｏに集光する。また、光軸とのなす角度が大きい成分は、反射傘１３４の全反射面１３４ｂ、１３４ｂ’で反射した後、この成分も集光点Ｏに集光する。すなわち、全反射面１３４ｂ、１３４ｂ’は、光源中心と集光点Ｏを２つの焦点とするような楕円面で構成されている。
【０２２１】
一方、光源中心から射出した光束であって装置後方に射出された光束は、反射傘１３４で反射される。反射傘１３４は、円筒形状の閃光放電管１３３と同心形状の半円筒部１３４ａを有しているため、反射傘１３４の半円筒部１３４ａで反射した光束は、再度閃光放電管１３３の中心部付近に導かれる。そして、この後は、上述した光源中心から射出方向に向かう光束と同じ光路を通り、集光点Ｏに集光する。この結果、基本的に光源中心から射出した光束はすべて集光点Ｏに集光する。また、図２２に示すように、光源中心から射出した光束は互いに交わることなく集光点Ｏに到達していることがわかる。
【０２２２】
シリンドリカルレンズ１３１の大きさは、反射傘１３４で反射した光束が、シリンドリカルレンズ１３１に入射しないような大きさに形成されている。すなわち、光源中心から射出した光束は、全反射面１３４ｂ、１３４ｂ’で反射した後、焦光点Ｏに向かって進むが、この光束と干渉しないようにシリンドリカルレンズ１３１の大きさを決定している。
【０２２３】
このように集光光学系の各面の形状を工夫することによって、後述するように、照射角度を変更可能な照明光学系を構成するのに適した集光光学系を構成することができる。
【０２２４】
次に、図２３および図２４を用いて、本実施形態の閃光発光装置において照射角度を変更させる構成について説明する。
【０２２５】
図２３に示した状態は、閃光発光装置から射出される光束が最も集光した状態である。この状態においては、シリンドリカルレンズ１３１と光学プリズム１３２が最も接近した状態となっている。
【０２２６】
一方、光学プリズム１３２の射出面（負レンズ部）１３２ｂは、この面で屈折した光束が光軸と略平行な方向に向かうように、極端な凹面状のシリンドリカルレンズで構成されている。図２２に示した集光点Ｏよりも光源側に射出面１３２ｂが位置するように光学プリズム１３２を配置することによって、光源からの光束を集光効率良く射出面１３２ｂから射出させることができる。
【０２２７】
図２３に示す状態はその最も極端な状態であり、光源中心から射出したすべての光束を光軸と平行に変換させることで、最も照射角度範囲が狭く集光性の高い状態を得ることができる。
【０２２８】
一方、図２４は、シリンドリカルレンズ１３１と光学プリズム１３２を一定距離だけ離して配置した図である。同図に示すように、シリンドリカルレンズ１３１および光学プリズム１３２間の距離を離すことによって、光源中心から射出した光束は、図２３に示す最も集光した状態から図２４に示す照射角度範囲θまで広がった状態に変化させることができる。
【０２２９】
図２３および図２４はそれぞれ、照射角度範囲が最も狭い状態と最も広い状態を示しているが、本実施形態の閃光発光装置における照射角度範囲は、上記２つの状態に限定されるわけではない。すなわち、集光光学系を任意の位置に停止させて、シリンドリカルレンズ１３１および光学プリズム１３２間の距離を変えることにより、照射角度範囲を図２３に示す状態と図２４に示す状態との間の任意の範囲とすることができる。また、集光光学系（シリンドリカルレンズ１３１）の移動ストロークの中では、配光特性（照射角度範囲）が不連続となるポジションはなく、集光光学系がいずれのポジションにある場合でも、光源からの射出光を均一な配光分布を持たせるように変換することができる。
【０２３０】
このように、シリンドリカルレンズ１３１から射出した光束によって形成される集光点Ｏよりも光源側に近い位置に、負の屈折力を持つ光学プリズム１３２を配置し、両者の光軸方向における位置関係を変化させることによって、照射角度範囲を変えることができる。
【０２３１】
この配光特性の変化は、図２３および図２４からもわかるように、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂ（凹レンズ面）が、集光点Ｏに対してどの位置にあるかによって決まってくる。すなわち、図２３に示すように、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂにおけるすべての領域で、光源からの射出光束が通過するような場合には、高い集光性をもたせることができる。
【０２３２】
また、図２４に示すように、射出面１３０ｂのうち光軸付近の曲率の小さな領域しか光束が通過しない場合には、集光効果が弱まることで照射角度範囲が広くなり、この広い範囲で均一な配光特性をもたせることができる。
【０２３３】
一方、図２０から図２４に示すように、反射傘１３４の射出領域となる開口部に対して光学プリズム１３２の射出領域となる開口部が狭くなっており、集光光学系に入射する直前と光学プリズム１３２から射出した直後では、照射角度範囲が極端に狭くなっている。このため、照明光学系における狭い射出開口部から集光効果の高い光束を射出することができる。
【０２３４】
また、第３実施形態と同様に、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂは、複雑な面で構成されておらず連続性をもった曲面で構成されている。これにより、射出面１３２ｂの加工が容易となり、加工精度による誤差や照明光学系の組み立て状の位置ずれが生じることがなくなる。すなわち、射出面１３２ｂに到達する光線の位置が微妙にずれたとしても射出面１３２ｂには不連続な箇所がなく、また、面形状の変化がないため、光学特性に与える大幅な影響な少ないと考えられ、配光ムラ等のない安定した光学特性を得ることができる。
【０２３５】
上述したことは、光源の大きさがある一定の大きさを持つと仮定した場合でも同様であり、大幅な光学特性の変化が生じにくく、光源の大きさの変化に対して連続した光学特性の変化が得られる。そして、均一な配光分布を持った照明光学系とするのに都合の良い構成となっている。
【０２３６】
さらに、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂは、複雑な面で構成されておらず、単一の凹面形状で形成されているため、上述した効果に加えて、閃光発光装置の外観部品としてもそのまま使うことができるという利点もある。
【０２３７】
次に、本実施形態における照明光学系の理想形状について、図２０および図２１を用いて説明する。図２０および図２１は、閃光放電管１３３の径方向における閃光発光装置の断面図であり、これらの図ではカメラ本体２６のカバー１３５や、照明光学系の位置関係を示している。
【０２３８】
図２３および図２４を用いて説明したように、照明光学系の射出面として機能するのは光学プリズム１３２の射出面１３２ｂであることから、カメラにおける照明光学系の射出開口部もこの部分だけが外観部に出るようにカバー１３５を形成している。このことによって、照明光学系の射出開口部のうちカメラ上下方向の大きさを最も小さく見せることが可能となり、本実施形態の特徴を最大限に生かすことが可能になる。
【０２３９】
一方、反射傘１３４は、半円筒部１３４ａと半楕円部１３４ｂとで構成されているが、この境界は、ちょうど光源中心に相当する位置とほぼ一致する位置となっている。これは、反射傘１３４の形状が変化する境界の位置が、光源よりも装置前方側に位置していると、半円筒部１３４ａで反射した光束の一部が光源の装置後方に戻るようになるため、光源からの射出光束を効率良く集光させることができない。
【０２４０】
また、境界の位置を光源中心に相当する位置よりも装置後方として、反射傘１３４で反射した光束が閃光放電管１３３やシリンドリカルレンズ１３１と干渉しないように構成すると、反射傘１３４の光軸方向における大きさが極めて大きくなってしまい、本実施形態の目的の一つである照明光学系の小型化に反することになる。
【０２４１】
以上の理由から、反射傘１３４における境界の位置は、光源中心に相当する位置とほぼ一致する位置とすることが、照明光学系の集光効率及び大きさの関係から望ましい。
【０２４２】
次に、光学プリズム１３２の理想形状について説明する。まず、照明光学系の上下方向における寸法の理想形状に関して説明する。
【０２４３】
図２０において、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂの開口高さＤは、以下の関係式（５）の範囲内にあることが望ましい。すなわち、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂの開口高さＤと、反射傘１３４の全反射面１３４ｂ、１３４ｂ’における開口高さＡとの比を以下の範囲とする。
【０２４４】
０．４≦Ｄ／Ａ≦０．８ ・・・・（５）
カメラの新規デザインに対応させるためには、開口高さＤを極力小さくすることが理想であるが、光源となる閃光放電管１３３の大きさ（径）によっては、開口高さＤを小さくするに従って光量損失が大きくなり有効な集光光学系を構成することができなくなってしまう。
【０２４５】
すなわち、射出面１３２ｂの装置上下方向における開口高さＤを小さくした場合であって、光源の大きさ（閃光放電管１３３の径）が大きくなった場合には、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂに直接向かう光束が減少する。これにより、本来射出面１３２ｂから射出しなければならない成分の多くが光学プリズム１３２の他の部分から射出し、光源からの射出光束のうち被写体照明に有効に使える成分が減少してしまう。したがって、上述した構成では、装置上下方向における開口高さＤの大きさは小さくできるものの、光源からの射出光束を有効に利用する点で必ずしも理想的な照明光学系とはならない。
【０２４６】
上述した観点より、上記式（５）の下限値は、光源である閃光放電管１３３の径が比較的小さい場合に照明光学系として有効に機能する開口高さＤの値であり、数式上では閃光放電管１３３の径が小さくなればなるほど開口高さＤを小さくできる。しかし、実際には閃光放電管１３３の耐久性能や製造方法等の理由により、所定の径以下の閃光放電管１３３は存在しない。
【０２４７】
このことから実質的に製造可能な閃光放電管１３３の内径を考えると、開口比（Ｄ／Ａ）の下限値を０．４とするのが妥当である。
【０２４８】
一方、開口比の値が上記式（５）の上限値である０．８を超える場合には、開口高さＤの大きさが大きくなってしまい、閃光発光装置の射出開口部の装置上下方向における大きさを小さくさせるという本実施形態の目的から好ましくない。
【０２４９】
本実施形態の閃光発光装置について、実際の数値を上記式（５）に当てはめて検討する。本実施形態においては、閃光放電管１３３の径（内径）がφ１．０ｍｍ、反射傘１３４の全反射面１３４ｂ、１３４ｂ’における最大高さＡが５．６ｍｍ、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂの開口高さＤが３．８ｍｍとなっている。これらの数値より、式（５）の開口比を求めると０．６８となり、この値は上記式（５）の範囲内に入っていることになる。
【０２５０】
次に、照明光学系の光軸方向における位置関係について説明する。反射傘１３４における射出面の位置と、光学プリズム１３２の入射面との距離をＬとし、図２２に示した反射傘１３４の射出面から集光点Ｏまでの距離をＢとすると、距離Ｌと距離Ｂとの比は以下の式（６）を満たすのが望ましい。
【０２５１】
０≦Ｌ／Ｂ≦１．０ ・・・・（６）
距離Ｌを極力短くすることが照明光学系を小型化する上で理想的である。しかし、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂの開口高さＤを狭めるためにはある程度の長さが必要である。
【０２５２】
本実施形態では、上記点を考慮して上記式（６）が成り立つように距離Ｌおよび距離Ｂを決定している。
【０２５３】
式（６）での下限値である０は、反射傘１３４と光学プリズム１３２が当接した状態を意味し、この下限値を下回ることはできない。一方、上限値である１．０は、これ以上大きな値をとると照明光学系全体が光軸方向で大きくなってしまい、本実施形態の効果のひとつである照明光学系の小型化の意図から外れてしまう。また、反射傘１３４および光学プリズム１３２間の距離が、Ｌ／Ｂ＞１．０となる場合には、射出面１３２ｂの中央領域に向かう光束が極端に減少し、好ましい配光特性とならない場合が多い。
【０２５４】
本実施形態の閃光発光装置について、実際の数値を上記式（６）に当てはめて検討する。本実施形態においては、距離Ｌは４．４ｍｍであり、距離Ｂは５ｍｍとなっている。これらの数値よりＬ／Ｂの値を求めると０．８８となり、この値は上記関係式（６）の範囲内となっている。
【０２５５】
本実施形態では、光学プリズム１３２の入射面１３２ａを平面とし、射出面１３２ｂを凹面としているが、面構成としては必ずしもこの形態に限定されず、入射面１３２ａを凸面又は凹面としてもよい。ここで、入射面１３２ａを凹面とすることによって、射出面１３２ｂの凹面の屈折力を緩和することができ、射出面１３２ｂを落ち込みの大きい凹レンズから回避することができるという利点がある反面、射出面１３２ｂが広がってしまうという欠点もある。いずれにしても、光学プリズム１３２は、射出面１３２ｂを凹面とし、全体として負の屈折力を持たせるように構成することが必要である。
【０２５６】
上記構成をとることによって、照明光学系を構成する反射傘１３４を不要に大型化することなく、かつ、射出開口部を装置上下方向において小さくした照明装置を実現することができる。また、上述した構成でも、照射角度を変化させる点で無理な構成とならないため、比較的効率良く照射角度を変化させることができる。
【０２５７】
次に、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の形状について、図２５に示す断面図を用いて説明する。なお、同図において、図２０から図２４で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いる。
【０２５８】
光学プリズム１３２の形状の特徴としては、長手方向側面に全反射面１３２ｅ、１３２ｅ’を形成している。これによって、光源からの射出光束のうち必要照射角度範囲外に向かう光束を有効に活用できるようにしている。また、光学プリズム１３２の射出面側における形状の特徴としては、長手方向両端面に傾斜面１３２ｆ、１３２ｆ’を形成している。これにより、必要照射角度範囲に向かう光束がこの部分でけられるのを防止するとともに、カメラ本体２６のカバー１３５とのつなぎ目において違和感を無くすようにしている。
【０２５９】
一方、射出面１３２ｂの長手方向中央部付近は、負の屈折力を有するシリンドリカルレンズが全面に形成されている。これにより、閃光放電管１３４の径方向における集光作用に悪影響を与えないようにしている。このように射出面１３２ｂを、単一の凹面のシリンドリカルレンズで構成することで、カメラの外観に違和感を与えることなくすっきりとした形状にまとめることができるという利点もある。
【０２６０】
本実施形態では、反射傘１３４、シリンドリカルレンズ１３１および光学プリズム１３２の相互作用により、光源中心から射出する光束を集光・拡散させて照射角度を変化させる照明光学系の一例を示した。しかし、本発明における閃光発光装置の構成は、本実施形態で説明した閃光発光装置の構成に限定されない。例えば、本実施形態では、光学プリズム１３２の射出面１３２ｂに凹面のシリンドリカルレンズを用いているが、この面を閃光放電管１３３の軸方向にも屈折力を持ったトーリックレンズ面としたり、負の屈折力を持つ輪帯状のフレネルレンズで構成したりしてもよい。
【０２６１】
（第５の参考の実施形態）
図２７〜図２９を用いて、本発明に関する第５の参考の実施形態である閃光発光装置（照明装置）について説明する。本実施形態の閃光発光装置は、照射角を可変とするタイプの装置である。
【０２６２】
図２８および図２９は、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の中央断面図であり、光源中心から射出した光線のトレースを付記したものである。また、図２７は集光光学系の形状を説明するための説明図である。
【０２６３】
本実施形態の閃光発光装置では、第３、第４実施形態において、光源から射出した光束を略１点（集光点）に集光させるために使用していたアクリル樹脂等からなる光学部材（第３実施形態における第１の光学プリズム１０１や、第４実施形態におけるシリンドリカルレンズ１３１）を取り除き、この光学部材の代わりにこれとほぼ等価な光学特性を持たせた反射傘を用いている本実施形態では、反射傘だけを用いて光源からの射出光束を集光点に集光させているため、厳密な意味で光源中心から射出した光束すべてを効率良く集光・拡散することはできない。
【０２６４】
しかし、本実施形態では、上述したように光学部材を取り除いているため、部品点数を削減でき、安価に構成できるという利点を有する。また、後述するように光源からの射出光束を光軸側に集光させてから装置外に射出するようにしているため、閃光発光装置の射出開口部を装置上下方向において小さくできるという利点がある。
【０２６５】
以下、図２７〜図２９を用いて、本実施形態における照明光学系の最適形状の設定方法に関して詳しく説明する。
【０２６６】
図２８および図２９において、１４２は、照明光学系の射出面側に配置された負の屈折力を持つ光学プリズムであり、アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料又はガラス材料で構成されている。１４３は、トリガ信号の入力を受けて閃光を発する直管状の閃光放電管（キセノン管）である。１４４は、閃光放電管１４３から射出した光束のうち装置後方および装置上下方向に射出された成分を射出方向（装置前方）に反射させる反射傘（反射部）であり、内面（反射面）が高反射率を有する光輝アルミ等の金属材料で形成されている。
【０２６７】
ここで、反射傘１４４は、図２７に示すように、光源中心を焦点位置とする楕円面を有しており、光源中心から射出された光束を反射させて、楕円のもう一方の焦点位置である集光点Ｏに集光させている。閃光放電管１４３および反射傘１４４は、閃光放電管１４３が反射傘１４４の楕円面における焦点位置と一致する状態で一体的に保持されている。閃光放電管１４３および反射傘１４４からなるユニット（集光光学系）は、光軸方向に移動可能であり、照明光学系の射出面側に配置された光学プリズム１４２との間隔を変化させることができる。このように、ユニットおよび光学プリズム１４２間の距離を変えることにより、照明光学系の照射角度を連続的に変化させることができる。
【０２６８】
本実施形態において、第３、第４実施形態と異なる点は、図示していないが、閃光放電管１４３から射出した光束のうち反射傘１４４を介さないで直接光学プリズム１４２に向かった光束は集光点Ｏに集光されない。また、閃光放電管１４３からの射出光束のうち装置後方に向かった光束は、反射傘１４４で反射して閃光放電管１４３に戻る。ここで、反射傘１４４の反射面は、上述したように楕円面で形成されているため、反射傘１４４で反射した光束は、上述した実施形態と異なり光源中心とはずれた方向に向かう。そして、厳密には閃光放電管１４３のガラス面で屈折が生じ、集光点Ｏには集光できずにある程度広がってしまう。
【０２６９】
図２７〜図２９では、説明を分かり易くするため、閃光放電管１４３での屈折の影響がないものとして光線トレースを示している。なお、閃光放電管１４３での屈折の影響は、閃光放電管１４３（ガラス管）による屈折の影響を考慮して反射傘１４４の形状を適宜設定することで補正することができる。これにより、光源から装置後方に向かった射出光束を反射傘１４４で反射させて集光点Ｏに集光させることができる。
【０２７０】
図２８および図２９に示すように、本実施形態の閃光発光装置では、上述した実施形態と同様に、光学プリズム１４２の射出面（負レンズ部）１４２ｂを凹面（負の屈折力を持つ）としている。これにより、図２８に示す照明光学系の配置関係では、集光光学系からの光束が、射出面１４２ｂの全面を通過して装置外に射出され、照明光の照射角度範囲を狭くすることができる。また、図２９に示す照明光学系の配置関係では、集光光学系からの光束が、射出面１４２ｂの光軸付近の中央領域を通過して装置外に射出され、照明光の照射角度範囲を広くすることができる。
【０２７１】
また、光学プリズム１４２の射出面１４２ｂは、反射傘１４４の開口間口より、装置上下方向において極端に小さくすることができ、第３、第４実施形態と同様にカメラの外観に現れる閃光発光装置の射出開口部の大きさをカメラ上下方向において極めて小さくすることができる。
【０２７２】
上述した構成をとることによって、照明光学系を構成する光学要素を削減しつつ、射出開口部を装置上下方向において小さくした閃光発光装置を実現することができる。また、本実施形態の構成でも、照射角度を変化させる点で無理な構成とならないため、比較的効率良く照射角度を変化させることができる。
【０２７３】
以上、本実施形態では、光源中心から射出した光束を、反射傘１４４および光学プリズム１４２の２つの部材で集光、拡散できる照明光学系を示した。しかし、本発明は、本実施形態における照明光学系の形状に限定されない。例えば、本実施形態では、光学プリズム１４２の射出面１４２ｂが凹面状のシリンドリカルレンズで構成されているが、この射出面をフレネルレンズで構成してもよい。また、射出面１４２ｂを、閃光放電管１４３の軸方向にも屈折力を持ったトーリックレンズ面で構成してもよい。
【０２９８】
【発明の効果】
本発明によれば、照明装置を大型化せずに、装置前面における開口領域だけを小さくすることができる。これにより、照明装置を備えたカメラの新規デザインにも対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態において、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の中央断面図。
【図２】本発明の第１実施形態において光源からの光線分布を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態において光源からの光線分布を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態において、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面図。
【図５】本発明の第１実施形態である閃光発光装置の主要部品の構成を示すための分解斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態である閃光発光装置を備えたカメラの外観斜視図。
【図７】本発明の第２実施形態において、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の中央断面図。
【図８】本発明の第２実施形態における集光光学系の形状の考え方を示す説明図。
【図９】本発明の第２実施形態において光源からの光線分布を示す図。
【図１０】本発明の第２実施形態において光源からの光線分布を示す図。
【図１１】本発明の第２実施形態において、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面図。
【図１２】本発明の第２実施形態である閃光発光装置の主要部品の構成を示すための分解斜視図。
【図１３】本発明に関する第３の参考の実施形態において、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の断面図（集光状態）。
【図１４】第３の参考の実施形態において、閃光放電管の径方向における閃光発光装置の断面図（拡散状態）。
【図１５】第３の参考の実施形態において、光源からの光線分布を示す図（集光状態）。
【図１６】第３の参考の実施形態において、光源からの光線分布を示す図（拡散状態）。
【図１７】第３の参考の実施形態において集光光学系の形状の考え方を示す説明図。
【図１８】第３の参考の実施形態において閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面図。
【図１９】第３の参考の実施形態である閃光発光装置の主要部品の構成を示すための分解斜視図。
【図２０】本発明に関する第４の参考の実施形態において閃光放電管の径方向における閃光発光装置の断面図（集光状態）。
【図２１】第４の参考の実施形態において閃光放電管の径方向における閃光発光装置の断面図（拡散状態）。
【図２２】第４の参考の実施形態における集光光学系の形状の考え方を示す説明図。
【図２３】第４の参考の実施形態において、光源からの光線分布を示す図（集光状態）。
【図２４】第４の参考の実施形態において、光源からの光線分布を示す図（拡散状態）。
【図２５】第４の参考の実施形態において、閃光放電管の軸方向における閃光発光装置の断面図。
【図２６】第４の参考の実施形態である閃光発光装置の主要部品の構成を示すための分解斜視図。
【図２７】本発明に関する第５の参考の実施形態における集光光学系の形状の考え方を示す説明図。
【図２８】第５の参考の実施形態において、光源からの光線分布を示す図（集光状態）。
【図２９】第５の参考の実施形態において、光源からの光線分布を示す図（拡散状態）。
【符号の説明】
１、６、１１、３１・・・光学プリズム
２、７、１２、３２・・・閃光放電管
３、８、１３、３３・・・反射傘
４、９・・・カバー
２１・・・レリーズボタン
２２・・・電源ボタン
２３・・・ファインダ
２４・・・測光装置の窓
２５・・・レンズ鏡筒
２６・・・カメラ本体
１０１、１１１・・・第１の光学プリズム
１０２、１１２・・・第２の光学プリズム
１０３、１１３、１３３、１４３・・・閃光放電管
１０４、１１４、１３４、１４４・・・反射傘
１０５、１３５・・・カバー
１２１・・・レリーズボタン
１２２・・・カメラの電源ボタン
１２３・・・ファインダ覗き窓
１２４・・・測光装置の窓
１２５・・・レンズ鏡筒
１２６・・・カメラ本体
１３１・・・シリンドリカルレンズ
１３２・・・光学プリズム

Claims (2)

1. 光源と、
   この光源からの射出光を光軸側に集光させる集光部材とを有し、
   該集光部材は、
   照明装置の前面に位置する前記集光部材の射出面に設けられ、負の屈折力を有する負レンズ部と、
   前記光源近傍に設けられて前記光源からの射出光が入射し、正の屈折力を有する正レンズ部と、
   該正レンズ部外に向かう前記光源からの射出光を光軸側に反射させて、この反射光を前記負レンズ部に導くための反射部とを有し、
   照明装置の上下方向における前記負レンズ部の最大長さが、照明装置の上下方向における前記反射部の最大長さよりも小さいことを特徴とする照明装置。
2. 前記集光部材は、
   ０．４≦Ｄ／Ａ≦０．８
   Ｄ：照明装置の上下方向における負レンズ部の最大長さ
   Ａ：照明装置の上下方向における反射部の最大長さ
   の関係を満たすように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。

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