JPH1020239A - 照明装置および撮影用閃光発光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光源からの光束を該光源から離れた位置に導
光するには光損失が生じ、その位置に効率良く制御する
ことが困難であった。 【解決手段】 光源５からの光束を集光させる集光部材
６と、該集光部材によって集光された光束を所定の射出
位置まで導く導光部材７とから成り、上記導光部材７
は、少なくとも光入射部近傍において、複数の屈折率層
で構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源からの射出光を
効率よく制御する照明装置および撮影用閃光発光装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光源からの光を複数回反射させる
光路を介して被写体に照射させる照明装置としては、特
開平４−１６８３３号公報に示されるように、近距離の
被写体に対し拡散光を得ることを目的とし、光源から射
出された光束をその前面に略平行に配置された複数の平
面鏡で複数回反射させて拡散させた後、被写体に照射さ
せるものが提案されている。

【０００３】また、本出願人が特開昭５９−１６５０３
７号公報で提案したように、閃光発光管から射出した光
束を帯状に集光させ、その集光部にファイバーを配置
し、これを適宜束ねることによって所定の配光が得られ
るように構成したものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記前
者の従来例では、導光路として略平行に配置した拡散効
果を有する平面鏡を用いているため、鏡面での反射の際
に光損失が生じやすい。このため、接写等のように近距
離の被写体を照明するのには、減光ができるため、都合
が良いが、効率良く集光させるという目的に対しては不
向きという課題があった。

【０００５】また、上記後者の従来例では、閃光発光管
からの光束を反射傘で集光した位置にファイバーの入射
部を配置して、光をファイバーの射出部に導くように構
成しているが、ファイバーが円筒形状であり、隙間なく
敷き詰めることができないため、光量ロスが生じる。
又、ファイバーが極めて高価なこと、配光特性をファイ
バー内では制御できない（光入射時と光射出時で同様の
集光状態）など課題があった。

【０００６】本発明は発光部としての光入射部と光射出
部が離れた位置にある照明系であっても、導光路中での
光の集光制御を該導光路の外形形状によらずに行わせる
ことを目的とする。

【０００７】また、写真撮影用の照明として利用される
閃光発光装置において、問題となる赤目現象を防止する
と同時に光源からの光の集光制御を効率良く行うことを
目的とする。

【０００８】さらに、写真撮影用の閃光発光装置の光源
として利用される円筒形状の閃光発光管に対応した最適
な集光光学系を得る。すなわち、光源に対応した薄い導
光部を介して光線を導き、光源の発光エネルギーを効率
良く被写体に照射することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る照明装置
は、光源からの光束を集光させる集光部材と、この集光
部材によって集光された光束を所定の射出位置まで導く
導光部材を有し、この導光部材は、光入射部において、
光入射時の配光特性を調整する複数の屈折率層を備える
ことにより、上記導光部材の外形形状に依らない効率の
良い集光制御が可能である。

【００１０】この発明に係る撮影用閃光発光装置は、閃
光を発する閃光発光管と、該閃光発光管からの射出光束
を集光させる反射傘と、該反射傘の開口部と同等又は、
それより広い光入射面を有し、光束を所定の射出位置ま
で導く導光部材を有し、上記導光部材は光入射面近傍に
おいて、光入射時の配光特性を調整する複数の屈折率層
を備えることにより、撮影装置の光源である閃光発光装
置を使用する時、赤目現象を防止するため、発光部と光
射出部を離すことが必要となるが、この間を結ぶ導光部
材に屈折率勾配を設けることにより、光入射時の配光特
性に対し、必要とされる配光特性に適宜補正することが
可能となる。

【００１１】また、この発明に係る撮影用閃光発光装置
は、略円筒形状の有効発光部を有する閃光発光管と、こ
の閃光発光管からの射出光束を集光させる反射傘と、該
反射傘に設けられた略矩形の開口部と、同等又はそれよ
り広い光入射面と、光を被写体方向に照射させるための
光射出面とおよびこの光入射面と光射出面間を結ぶほぼ
一定厚みの反射面からなる導光部材を有し、この導光部
材は、光入射部近傍において、光入射時の配光特性を調
整する複数の屈折率層を備えることにより、薄型でコン
パクトな発光部形態を実現でき、また集光特性も最適な
状態に設定することが可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。

【００１３】実施の形態例１ 図１〜図４はこの発明を写真撮影用カメラに適用した場
合の構成を示す図であり、図１はカメラ全体の斜視図、
図２は図１の要部の拡大透視図、図３は撮影状態を示す
横断面図、図４は不撮影状態を示す横断面図である。

【００１４】図１において、１はカメラ本体、２は撮影
レンズ鏡筒部、３は携帯時、図４に示すように撮影レン
ズ鏡筒部２を保護する鏡筒バリアであり、写真撮影時に
は図３に示すように、カメラ本体上部に設けたヒンジ部
４を中心に回動して上方に退避し、所定位置に保持固定
される。

【００１５】カメラ本体１の内部には図２に示すよう
に、光源としての閃光発光管５及び該閃光発光管からの
光束を集光させる集光部材としての反射傘６とからなる
閃光発光部が配置されている。また、鏡筒バリア３内に
は、カメラ本体１の内部に形成された閃光発光部からの
射出光束を、所定の位置に導く導光部材７が配置されて
いる。

【００１６】図３、４に示す断面図において、８は導光
部材７を保持して鏡筒バリア３を形成する外装部材、９
は導光部材７の外装部材８とは反対側の面を保持する保
持部材であり、外装部材８に固定されている。尚、導光
部材７は外装部材８、保持部材９と所定間隔離れた状態
で保持され、外力による破損を防止すると共に、手や他
の物の接触による光損失を防止している。

【００１７】１０はカメラ本体１に設けた上記閃光発光
部の開閉部材であり、撮影状態では図３に示すように、
鏡筒バリア３の動きに対応して、カメラ本体内の機構部
材（不図示）により駆動されて閃光発光部の前面より待
避する。一方、不撮影状態では図４に示すように閃光発
光部の前面を覆い隠す位置に移動し、カメラ本体１の不
使用時に閃光発光部周辺にゴミ、ホコリ等の侵入を防止
する。

【００１８】また、図３は閃光発光管より射出する代表
光束の光線追跡も示している。図示のように、閃光発光
管から射出した光束は、導光部材７にその光入射面７ａ
から入射し、全反射を繰り返した後、光射出面７ｂより
射出される。図示のように導光部材７は、外観形状に対
応した形状に形成できるが、厚み変化がない状態での配
光特性の制御は容易ではない。以下、この配光特性の制
御について説明する。

【００１９】図５、図６は導光部材７内の屈折率変化に
より、集光性を変化させる過程を説明する図である。図
５は円筒状の閃光発光管５に対して垂直方向に切断した
場合の閃光発光部の断面図であり、図６は比較のために
導光部材に屈折率変化部がない単一屈折率の材料を使用
した場合の閃光発光部の断面図である。

【００２０】図５、図６において、閃光発光管５からの
発光光束を集光させる反射傘６は、光射出方向に対して
後方部が閃光発光管５の中心を焦点とする楕円面で形成
され、光射出方向に対して前方部が閃光発光管５を中心
とする円筒面で構成されている。

【００２１】１０は導光部材であるが、説明を容易にす
るため、前記図１〜図４に示した導光部材７より短く、
また、平板で構成している。この導光部材１０は３種の
屈折率の異なる層１０Ａ〜１０Ｃによって形成されてお
り、１０Ａは光入射面から光射出面まで伸びる屈折率の
高い層、１０Ｃは光入射面の最外周部に位置する屈折率
の低い層、１０Ｂは上記両層１０Ａ、１０Ｃの中間の屈
折率を有する層（以下、中屈折率層と称する）である。
上記中屈折率層１０Ｂと低い層１０Ｃは光入射部に所定
の長さのみ構成されている。

【００２２】一方、比較として図６に示した導光部材１
１は、単一の屈折率層であり、図５との比較が容易とな
るように導光部材１０の高屈折率層１０Ａと同一の材料
を用いている。なお、導光部材１０及び１１は、ガラス
又は透明樹脂によって構成され、導光部材１０の各異屈
折率層の境界面Ｔ１、Ｔ２は、各層１０Ａ・１０Ｂ、１
０Ｂ・１０Ｃの屈折率に近い透明接着材によって接着固
定されている。

【００２３】次に図５、図６について、光線追跡の状態
を説明する。まず、図５において、楕円反射面６ａの第
１の焦点位置に配置した閃光発光管５の中心から射出し
後方に進んだ光束は、反射傘６の反射面６ａが楕円形状
であるため、楕円の第２の焦点位置Ｆに集光する（説明
を簡単にするため、閃光発光管５のガラス厚は十分に薄
いものとして、その屈折の影響は無視した）。この第２
の焦点位置Ｆの近傍に導光部材１０の入射面が配置され
ているので、この焦点位置Ｆに集光した反射光は、導光
部材１０の中央部に位置する高屈折率部１０Ａに入射す
る。まず、入射面において屈折し、入射後の角度の小さ
い成分についてはそのまま高屈折率部１０ａを進み光射
出面から射出する。この成分は、本来、画面のほぼ中央
部を照射される成分であり、これ以上の集光制御をされ
ない成分であり、入射時と同一の角度で射出する。ま
た、図示のように導光部材１０に入射後屈折した成分
で、入射した高屈折率層１０Ａから隣りの中屈折率層１
０Ｂに当る成分でも、入射角が所定値以下の場合、高屈
折率層１０Ａと中屈折率層１０Ｂの境界面Ｔ１で全反射
し入射時と同一の角度で射出する。この入射角度による
後の制御の分類は、隣接する異屈折率層の屈折率の比に
よって決定される。すなわち、入射後の照射角度の第一
次の規制はこの屈折率比によって決定される。

【００２４】図示の例では、高屈折率層１０Ａのほぼ中
央から入射する成分について説明したが、高屈折率層１
０Ａの中央から外れた成分（閃光発光管５の中心より外
れた位置から射出した成分又は直接光で発生する成分に
ついても同様であり、所定角度以下の入射成分）は、上
述の第一次の規制（高屈折率層１０Ａと中屈折率層１０
Ｂの境界面Ｔ１）により、入射時と同一の角度成分で射
出される。

【００２５】次に、入射時に所定角度以上の成分につい
ては、中屈折率層１０Ｂ又、更に入射角度の大きい成分
については低屈折率層１０Ｃまで光が進み別制御とな
る。

【００２６】以下、この光線追跡について説明する。

【００２７】高屈折率層１０Ａと中屈折率層１０Ｂとの
境界面Ｔ１で所定以上の入射角の場合には全反射せず屈
折する。この時、屈折光は高屈折率層１０Ａからそれよ
り低い屈折率層１０Ｂ、１０Ｃに入射するため、屈折後
の光線は光軸方向に近い角度の成分に変換される。この
屈折後の光線はそのまま中屈折率層１０Ｂの端面から射
出、または中屈折率層１０Ｂと低屈折率層１０Ｃの境界
面Ｔ２で全反射した後、中屈折率層１０Ｂの端面から射
出される。この一連の光路により、光線は光軸方向に曲
げられ、必要画角内の成分に変換される。この場合も中
屈折率層１０Ｂと低屈折率層１０Ｃの屈折率の比を適宜
調整することによって制御される角度成分が限定され
る。

【００２８】次に中屈折率層１０Ｂと低屈折率層１０Ｃ
の境界で全反射しえない、つまり初期状態で導光部材１
０への入射角の大きい成分については、さらに中屈折率
層１０Ｂから低屈折率層１０Ｃへ屈折して入射し、その
まま又は空気層との境界面Ｔ３で全反射した後、この低
屈折率層１０Ｃの端面から射出する。この場合も上記高
屈折率層１０Ａから中屈折率層１０Ｂへ入射した時と同
様屈折後の光束は光軸の方向に曲げられ、必要画角内の
成分に変換される。

【００２９】以上、説明したように、導光部材１０の入
射光部近傍の中央部に高屈折率層１０Ａ、周辺に低屈折
率層１０Ｂ、１０Ｃを配置し、低屈折率層１０Ｂ、１０
Ｃを入射光の特性に応じて所定の長さに設定することに
より、たとえ入射時の光線の方向にばらつきあっても、
導光部材射出後は、方向の揃った光束、すなわち、任意
の必要画角範囲に対応した照射を行うことができる。

【００３０】なお、この中低屈折率層１０Ｂ、１０Ｃの
長さ及び層の厚さは、一度、中、低屈折率層１０Ｂ、１
０Ｃに入射した光束が、全反射により再度現在の屈折率
層より高い屈折率層に再入射するのを防止できる形状と
なっている。このため、入射光の角度のばらつき具合、
また、入射位置のばらつき等によって最適値は異なる。

【００３１】また、導光部材射出後の照射範囲は、上述
したように各屈折率層１０Ａ〜１０Ｃの比によって制御
される。さらに、最初に入射する高屈折率層１０Ａの値
によって、中、低屈折率層１０Ｂ、１０Ｃの長さが規制
される。

【００３２】上述の実施の形態例１では、屈折率層とし
て、高、中、低の３種の屈折率層１０Ａ〜１０Ｃを設定
しているが、必ずしもこの３層に限定されるわけではな
く、より細かく屈折率を区分することにより、より細か
な配光制御を実現でき、ムラのない均一な照明とするこ
とができる。

【００３３】また、上記の形態例１の効果を検証するた
め、図５及び図６は同一条件で光線トレースを行ってい
る。まず、図６に示すように導光部材１１として単一の
屈折率の材料を使用した場合、導光部材１１に入射する
前と後は同一成分として射出する。（図中、入射時の最
大の角度成分を射出面で２点鎖線で示し、より明確に示
した） これに対し、上記の実施の形態例１の場合は図５に示す
ように、入射時の最大の角度（２点鎖線）に対し、極め
て狭い角度の光線の集まりとして集光しているのがわか
る。図中の代表光線は閃光発光管５の中心部分から出た
光線が後方の反射面で反射し、一点に集光した状態での
光束を示しているが、実際には閃光発光管５の大きさが
有限であり、また閃光発光管５のガラス管の面での屈折
の影響があり、必ずしも、この光束だけには限らず、高
屈折率部１０Ａの広い面から色々の角度成分の光が入射
する。この場合にも上述の説明と同様の光線の制御によ
り大多数の光束が、正常に規制される。すなわち、導光
部材１０の入射角の大きい成分は光軸方向に近い角度成
分に変換される。

【００３４】以下、上記説明の内容に基づく導光部材の
構成の望ましいの例を、実際の数値をあてはめて図７を
用いて説明する。

【００３５】図７において、１２は導光部材であり、高
屈折率ｎ_H の材料１２Ａに中屈折率ｎ_M の材料１２Ｂ、
低屈折率ｎ_L の材料１２Ｃを光入射側の端面の両側に貼
り合わせた形で構成されている。

【００３６】まず、形状決定に当って各定数を以下のよ
うに定める。閃光発光管５から発光し反射傘６で集光さ
れた光束は、ある一定の狭い範囲で導光部材１２に入射
する。この入射部の間口を点Ｐ、点Ｑ間の幅ａから入射
すると仮定する。中屈折率層１２Ｂの幅をｂ、低屈折率
層１２Ｃの幅をｃとし、導光部材１２全体の幅をｄ、
中、低屈折率層１２Ｂ、１２Ｃの長さを

【００３７】

【外１】 とする。また中屈折率層１２Ｂの端面と反対側の交点を
Ｒ、Ｓ、導光部材射出後の光束の最大角度の目標値をα
とする。

【００３８】基本的に入射光のうち、入射角がα以下の
角度の成分については、高屈折率層１２Ａ内でのみ制御
され、入射角度と同一角度で射出面から射出する。この
時、中屈折率層１２Ｂに当った場合でも全反射し、中屈
折率層１２Ｂに侵入しないように該中屈折率層の屈折率
ｎ_M を設定している。

【００３９】また、入射光のうち、入射角がα以上β以
下の角度の成分については、高屈折率層１２Ａから中屈
折率１２Ｂには入射するが、中屈折率層１２Ｂと低屈折
率層１２Ｃとの境界Ｔ２では全反射する成分である。同
様に、入射光のうち、入射角がβ以上、γ以下の角度の
成分は、高屈折率層１２Ａから、中屈折率層１２Ｂ、低
屈折率層１２Ｃのすべてに入射しうる成分であり、低屈
折率層１２Ｃと空気との境界面Ｔ３で全反射する成分で
ある。

【００４０】上記条件に加え、中、低屈折率層１２Ｂ、
１２Ｃで制御する光束をこの層にすべて侵入させるため
の該中、低屈折率層の長さｌの条件、また、中、低屈折
率層１２Ｂ、１２Ｃの端面から射出する光束が、導光部
材射出後、所定の角度α以内に収まるようにする条件、
さらに一度、中、低屈折率層１２Ｂ、１２Ｃに入射した
光束が、より高い屈折率の層に戻らないための中、低屈
折率層１２Ｂ、１２Ｃの厚みの条件等、各種条件を満た
すことによってより効率良く集光させることが可能であ
る。

【００４１】以下に各条件式を示す。

【００４２】・入射面での関係式 ｓｉｎ_α＝ｎ_H ・ｓｉｎθ_α （１−１） ｓｉｎ_β＝ｎ_H ・ｓｉｎθ_β （１−２） ｓｉｎ_γ＝ｎ_H ・ｓｉｎθ_γ （１−３） ・中、低屈折率層１２Ｂ、１２Ｃの入射成分が直接抜け
ないための条件（ｌの長さ）。

【００４３】

【数１】 ・屈折率変化境界面での条件式 ｎ_H ・ｓｉｎ（９０°−θ _β）＝ｎ_M ・ｓｉｎφ _β （３−１） ｎ_H ・ｓｉｎ（９０°−θ _γ）＝ｎ_M ・ｓｉｎφ _γ （３−２） ｎ_M ・ｓｉｎφ _γ＝ｎ_L ・ｓｉｎψ _γ （３−３） ・中、低屈折率層１２Ｂ、１２Ｃの端面から、高屈折率
層１２Ａに再入光する際、射出光の最大値が目標値以下
とするための条件（最終射出光としてα以下とする条
件）。

【００４４】 ｎ_M ・ｓｉｎ（９０°−φ _β）≦ｎ_H ・ｓｉｎθ _α （４−１） ｎ_L ・ｓｉｎ（９０°−ψ _γ）≦ｎ_H ・ｓｉｎθ _α （４−２） ・中、低屈折率層１２Ｂ、１２Ｃに入射し、全反射後、
高屈折率層１２Ａに再入光しないための条件

【００４５】

【数２】 ・中、低屈折率層１２Ｂ、１２Ｃの端面から完全に制御
されていない成分が抜け出るのを防止するための条件

【００４６】

【数３】 以上のすべての条件を満たすことが望ましいが、実際に
は厚く大型化してしまうため、上記いくつかの条件を満
たす形で実際の計算例を示す。 （数値計算例１）入射光開口幅ａ、高屈折率部１２Ａの
屈折率ｎ_H 、射出後の最大照射角αをそれぞれ ａ＝２．０ ｎ_H ＝１．６０ α＝３０° として初期値として与える。

【００４７】また、条件として、中、低屈折率層１２
Ｂ、１２Ｃの長さｌを最短とするために前記（２−２）
式より

【００４８】

【数４】 また、条件として、制御しうる最大の角γを大きくとる
（端面からの射出を最大値θ_αと一致）ために、前記
（４−１）より ｎ_M ・ｓｉｎ（９０°−φ _β）＝ｎ_H ・ｓｉｎθ _α （８−１） ｎ_L ・ｓｉｎ（９０°−ψ _γ）＝ｎ_H ・ｓｉｎθ _α （８−２） さらに、条件として、中、低屈折率層入射後は、高屈折
率層に再入光せず、最も薄くするために（５−１）式よ
り、

【００４９】

【数５】 （５−２）式より、

【００５０】

【数６】 前記（３−１）〜（３−３）の条件式で所定角で全反射
する条件、すなわち入射角αで高屈折率層１２Ａと中屈
折率層１２Ｂとの境界Ｔ１で全反射、射出角βで中屈折
率層１２Ｂと低屈折率層１２Ｃとの境界Ｔ２で全反射す
る条件は、φ _β＝０、ψ _γ＝０となり、次式となる ｎ_M ＝ｎ_H ・ｓｉｎ（９０°−θ _α） （１０−１） ｎ_L ＝ｎ_H ・ｓｉｎ（９０°−θ _β） （１０−２） 以上の関係から、以下の順序で各定数を求める。（１−
１）式と（７−１）式より

【００５１】

【数７】

【００５２】

【数８】 一方、図７より、 ｄ＝ａ＋２ｂ＋２ｃ （１９） 以上より計算結果は、 α＝３０．０°， β＝４５．０°， γ＝５９．９
°， ａ＝２．０ ｂ＝１．０６ ， ｃ＝０．７５ ， ｄ＝５．６２
， ｌ＝６．０８ ｎ_H ＝１．６０００，ｎ_M ＝１．５１９９，ｎ_L ＝１．
４３５３ となる。図７はこの数値を元にして画いた図である。

【００５３】また、高屈折率部１２Ａの屈折率のみをｎ
_H ＝１．５に変更して同様の計算をすると、次のような
数値計算例２となる。すなわち、 α＝３０．０°， β＝４５．０°， γ＝６０．０
°， ａ＝２．０ ｂ＝１．０７ ， ｃ＝０．７６ ， ｄ＝５．６９
， ｌ＝５．６６ ｎ_H ＝１．５０００，ｎ_M ＝１．４１４２，ｎ_L ＝１．
３２２９ となり、中、低屈折率層１２Ｂ、１２Ｃの長さが０．４
ｍｍ短く他はほぼ同様の値となる。

【００５４】上記数値の形態例では、導光部材射出後の
最大角度３０°として均一配光となり、かつ損失が少な
いように各定数を設定している。このため、幅が厚くな
っているが、導光部材１２の射出光の分布を中央重点の
分布とし、ある程度損失光を許容することができればよ
り薄く構成することができる。

【００５５】また、上記説明のように、屈折率の異なる
層を光軸に対し平行に配置し、かつ入射光部の屈折率を
高く、周辺に向うに従って屈折率を下げることによっ
て、入射時の角度成分によって分類し、各々別々に光線
方向を制御することが可能となる。この時、異なる屈折
率層を多数配置することにより、光をより細かく制御で
き、最終的な導光部材射出後の角度を狭くできると共
に、入射時の角度に関しても広い角度の成分まで制御可
能となる。

【００５６】次に、上記の実施の形態例１の数値計算例
３を説明する。前記数値計算例１では、中、低屈折率層
の長さを最短とするための条件を（７−１）式で与えた
が、数値計算例３では、数値計算例１でわずかに生じる
中、低屈折率層の端面から、完全に制御されない状態で
抜け出る成分をなくす形状について説明する。

【００５７】この条件を満たし中、低屈折率部の長さを
短くするには（６−１），（６−２）式より

【００５８】

【数９】 この条件に加え、制御し得る拡大の角度γを大きくとる
ための条件（８−１），（８−２）式、中、低屈折率層
入射後、高屈折率層に再入射しない条件（９−１），
（９−２）式、所定角度で全反射する条件（１０−
１），（１０−２）式また、各屈折面での定義式（１−
１）〜（１−３），（３−１）〜（３−３）式より所定
値を計算する。

【００５９】入射光開口幅ａ、高屈折率部１３Ａの屈折
率ｎ_H 、射出後の照射角αをそれぞれ ａ＝２．０、 ｎ_H ＝１．６０， α＝３０° として、数値計算例１と同一の値を与え、図８に示すよ
うに低屈折率層１３Ｂを１層とすると、

【００６０】

【数１０】 （１−２）式より β＝ｓｉｎ^-1（ｎ_H ・ｓｉｎθ _β）＝４４．９９５１ ｄ＝ａ＋２ｂ＝４．８２８８ 以上の結果をまとめると、 α＝３０．０°， β＝４５．０°， ａ＝２．０，
ｂ＝１．４１ ｄ＝４．８３，ｌ＝８．１２， ｎ_H ＝１．６０００，
ｎ_M ＝１．５１９９ となり、上記構成により所定範囲ａ内の９０°の照射角
の成分を６０°の照射角に狭められる。

【００６１】上記各構成は、光量ロスを極力防止する構
成を示したが、必ずしもこの形状に限定されることな
く、光軸方向に対し略平行となるように屈折率の異なる
層を形成し、かつ、入射部を高屈折率部、光軸から離れ
るにつれて屈折率を下げるように構成することによっ
て、たとえ十分な厚みをとれない場合でも同様の効果が
得られる。

【００６２】実施の形態例２ 図９〜図１２は導光部材内の屈折率変化により、集光性
を変化させる過程の実施の形態例２を説明する図であ
り、全体の構成等は実施の形態例１と同様であるため、
特徴的な部分のみの説明を行う。

【００６３】図９において、１４は導光部材であり、屈
折率の異なる４つの層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ
から構成され、外形形状としては、平板状になってい
る。ここで１４Ａ、１４Ｃは高屈折率層、１４Ｂ、１４
Ｄは低屈折率層である。本実施の形態例２は実施の形態
例１とは異なり、光軸方向に異屈折率材料を並設し、そ
の接合面が曲面となっていることが特徴である。このよ
うに構成することによって、入射光面に複数の凸レンズ
を配置したような効果が得られる。

【００６４】以下、このような形状の導光部材１４を利
用した場合の光線追跡を図１０〜図１２について説明す
る。説明を簡単にするため、閃光発光管５の中央から射
出した光線について示す。

【００６５】まず、図１０に示すように、楕円反射傘６
の第１の焦点位置に配置した閃光発光管５から射出した
光束のうち、光軸の後方に向う光束は反射傘６の楕円面
６ａに当った後、楕円の第２の焦点位置Ｆに集光する
（説明を簡単にするため、閃光発光管のガラス管の影響
を無視する）。この第２の焦点位置Ｆの近傍に集光部材
１４の高屈折率部１４Ａが配置されているので、第２の
焦点位置Ｆに焦光した反射光は高屈折率部１４Ａに入射
し屈折する。次に、高屈折率部１４Ａと低屈折率部１４
Ｂの境界面Ｔ１に入射する。この境界面は曲面で構成さ
れているため、入射角が小さく屈折の影響を受けにく
い。

【００６６】さらに、低屈折率層１４Ｂから高屈折率層
１４Ｃに進んで屈折する。最後は高屈折率層１４Ｃから
低屈折率層１４Ｄに入射する。この時も境界面Ｔ２が曲
面で構成されるため、入射角が小さく、屈折による角度
の振れを抑えることができる。

【００６７】以上のように、導光部材１４の入射面近傍
に高屈折率層１４Ａ、低屈折率層１４Ｂを順に配置し、
かつ、高屈折率層１４Ａを凸レンズ形状、低屈折率層１
４Ｂを凹レンズ形状となるように構成することにより、
集光効果を持たせることができる。

【００６８】図１１は閃光発光管５の中央から射出した
光束が直接、導光部材１４に入射する場合の状態を示し
ている。図示のように、高屈折率層１４Ａ、１４Ｃがあ
たかも凸レンズの効果を有し、導光部材１４から射出
後、一点に集光するような特性を得ることができる。

【００６９】図１２は閃光発光管５から出た光束が円筒
状の反射面６ｂに当る成分を図示したものである。この
光束は円筒状の反射面６ｂで反射後、再度閃光発光管５
の中心を通って後方に向い楕円反射面６ａで反射後、第
２の焦点位置Ｆに集光する。以下は図１０と同一の光路
をとる。

【００７０】以上、説明したように、高屈折率部１４
Ａ、１４Ｃは中央が厚く周辺を薄くし、低屈折率部１４
Ｂ、１４Ｄは中央が薄く周辺が厚い層を導光部材の入射
面近傍に光軸方向に積層させることにより、外形形状は
一定に保ちながら、集光特性を変化させることができ
る。

【００７１】本実施の形態例２では、高、低各屈折率層
を各２層ずつ計４層形成したが、この層の数を増やすこ
とも可能であり、また、２層だけで構成することも可能
である。いずれも、高、低の屈折率の差及び曲率の大き
さによって集光度合を可変させることができる。

【００７２】また、本実施の形態例２では、片面を平面
としているが必ずしもこの形状に限定されることなく、
鏡界面をすべて凸面、又は凹面で形成することもでき、
この方が効率よく集光できる。また屈折率差も大きい方
が効率良く集光させることができる。

【００７３】実施の形態例３ 図１３〜図１５は本発明の実施の形態例３を説明するた
めの図である。全体の構成等は実施の形態例１と同様で
あり、特徴的な部分についてのみ説明を加える。

【００７４】図１３において、１５は導光部材であり、
１５Ａは高屈折率部、１５Ｂは断面形状が３角形とした
低屈折率部である。本実施の特徴は実施の形態例１、２
の中間の特性を持つ構成であり、図１４、１５に示す光
線追跡図をもとに形状の特性を説明する。まず図１４に
示すように閃光発光管５の中心から出た光束のうち後方
の反射傘で反射した成分は楕円のもう一方の焦点Ｆに集
光し、導光部材１５に入射する。光軸近傍の光束は実施
の形態例１同様、高屈折率部１５Ａに入射しそのまま射
出する一方周辺に向った成分については実施の形態例２
で説明したように低屈折率部１５Ｂの３角形の部分が凹
レンズに相当する効果を持ち、ここの部分で特に入射角
の大きい成分のみが制御され集光する。

【００７５】図１５は閃光発光管５からの直接光である
が、この場合も上記低屈折率部１５Ｂで形成された３角
形の部分で効果的に集光され導光部材の端面から射出さ
れていることがわかる。

【００７６】実施の形態例４ 図１６は本発明の実施の形態例４を説明するための図で
ある。全体の構成等は実施の形態例１と同様であるか
ら、特徴的な部分についてのみ説明する。

【００７７】図１６において、１６は導光部材であり、
１６Ａは屈折率分布型の光学材料であり、中心部の屈折
率が高く周辺部が低い屈折率を有し屈折率の変化が放物
線状に変化を持たせた材質である。その長さは後述する
ように所定の長さに規制されている。１６Ｂは屈折率分
布層１６Ａの光軸端面に接続された単一の屈折率よりな
る導光部であり、この長さは使用する光学系の長さに応
じて任意の長さにすることが可能である。

【００７８】同図では、この光学系を利用した場合の理
想的な光線トレースも同時に示している。

【００７９】閃光発光管５の中央から射出した光束のう
ち後方に向う成分は楕円のもう一方の焦点位置に集光す
る。この集光近傍に入射面を配置した導光部材１６の導
光部材の光軸中心付近に入射した光束は、屈折率分布層
１６Ａにおいて、この層の長さを所定の長さに設定する
ことにより、略平行化することができる。平行化された
後は、単一の屈折率層１６Ｂに入射し、この光線状態を
保持したまま、所定位置まで光束を導く。

【００８０】この方式は光源からの光束が反射傘等によ
って十分に光軸上に集光されている状態、又は、それと
等価となるように光源に対し、導光部材の入射面が広い
場合に特に有効である。

【００８１】また屈折率分布層１６Ａの長さは、通常セ
ルホック（商品名）レンズ、ロッドレンズ等で使われて
いる屈折率分布型のレンズの結像関係時に使用する長さ
のちょうど半分になっていることが特徴的である。

【００８２】また、この長さについては、上記長さに限
定されることなく、導光部材に入射する光線の特性に応
じ最適な長さにすることが望ましい。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導光部材の光入射部を複数の屈折率層で形成したので、
導光部材の外形形状によらず、任意の集光特性の制御が
可能となり、効率の良い照明光学系を実現できる効果が
ある。

【００８４】また、導光部材の長さを任意の長さとする
ことが可能なため、光射出部を撮影光軸から離すことが
可能であり、閃光発光装置を利用した撮影時問題となる
赤目現象を未然に防止することができる。

【００８５】さらに、導光部材は、光入射部近傍におい
て、複数の屈折率層を形成しているので、薄型でコンパ
クトな発光部形態を実現でき、集光特性も最適状態に設
定することが可能である。しかも、光学系の構成も比較
的簡単であり、安価に構成できるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態例１に係るカメラ全体の斜
視図。

【図２】本発明の実施の形態例１に係る光学系のみを透
視して示した斜視図。

【図３】本発明の実施の形態例１に係るカメラ使用状態
の断面図。

【図４】本発明の実施の形態例１に係るカメラ携帯時の
断面図。

【図５】本発明の実施の形態例１に係る照明光学系を説
明するための断面図。

【図６】本発明の実施の形態例１に係る照明光学系を説
明するための比較の断面図。

【図７】本発明の実施の形態例１に係る導光部材の特性
を説明するための断面図。

【図８】本発明の実施の形態例１に係る導光部材の特性
を説明するための他の断面図。

【図９】本発明の実施の形態例２に係る照明光学系を説
明するための断面図。

【図１０】本発明の実施の形態例２に係る照明光学系の
後面反射光線トレース図。

【図１１】本発明の実施の形態例２に係る照明光学系の
直接光線トレース図。

【図１２】本発明の実施の形態例２に係る照明光学系の
前面反射光線トレース図。

【図１３】本発明の実施の形態例３に係る照明光学系を
説明するための断面図。

【図１４】本発明の実施の形態例３に係る照明光学系の
後面反射光線トレース図。

【図１５】本発明の実施の形態例３に係る照明光学系の
植設光線トレース図。

【図１６】本発明の実施の形態例４に係る照明光学系を
説明するための断面図。

【符号の説明】

５ 閃光発光管（光源） ６ 反射傘（集光部材） ７、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６ 導光
部材 ７ａ 光入射面 ７ｂ 光射出面 ８ 外装部材 ９ 保護部材 １０Ａ、１２Ａ、１４Ａ、１４Ｃ、１５Ａ 高屈折率層 １０Ｂ、１２Ｂ 中屈折率層 １０Ｃ、１２Ｃ、１４Ｂ、１４Ｄ、１５Ｂ 低屈折率層

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光束を集光させる集光部材
   と、該集光部材によって集光された光束を所定の射出位
   置まで導く導光部材を有し、上記導光部材は、光入射面
   近傍において、光入射時の配光特性を調整する複数の屈
   折率層を備えることを特徴とする照明装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の導光部材は、中心部に高
   屈折率部、外周部に低屈折率部を配列したことを特徴と
   する照明装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の導光部材は、少なくとも
   光入射面近傍に複数の異なる屈折率層を有し、光射出面
   に近い部分に均一な屈折率分布を持つ層を有することを
   特徴とする照明装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の集光部材は、光射出方向
   に対して後方部が光源の中心を焦点とする放物面で形成
   され、光射出方向に対して前方部が光源を中心とする円
   筒面で構成されていることを特徴とする照明装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の集光部材の開口部は、上
   記導光部材の光入射面のうち、高屈折率部分に対向して
   配置されていることを特徴とする照明装置。
6. 【請求項６】請求項１記載の導光部材は、中央の高屈折
   率層に対し、周辺部に光軸と平行に低屈折率層を配置し
   たことを特徴とする照明装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の導光部材は、光入射面近
   傍において、その光軸上に高屈折率部で正のパワー、低
   屈折率部で負のパワーとなるようなレンズ又はそれと等
   価な形状を連続的に形成したことを特徴とする照明装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の導光部材は、ガラス又は
   透明樹脂によって構成されていることを特徴とする照明
   装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の導光部材は、光入射面近
   傍において、高屈折率層を徐々に狭める低屈折率層を周
   辺部に設けたことを特徴とする照明装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の導光部材は、光入射面
    近傍において、屈折率分布型の光学材料からなり、か
    つ、この屈折率分布型の層の長さは結像系の長さのほぼ
    半分の長さとなっていることを特徴とする照明装置。
11. 【請求項１１】 請求項２、３、６、７、９、１０のい
    ずれかに記載の導光部材の各異屈折率層の境界面は、各
    層の屈折率に近い透明接着材によって接着固定されてい
    ることを特徴とする照明装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の導光部材は、光軸方向
    に異屈折率層を並設し、各層の少なくとも片面を曲面で
    構成したことを特徴とする照明装置。
13. 【請求項１３】 閃光を発する閃光発光管と、該閃光発
    光管からの射出光束を集光させる反射傘と、該反射傘の
    開口部と同等、又はそれより広い光入射面を有し、光束
    を所定の射出位置まで導く導光部材とからなり、上記導
    光部材は少なくとも光入射面近傍において、複数の屈折
    率層から形成されることを特徴とする撮影用閃光発光装
    置。
14. 【請求項１４】 略円筒形状の有効発光部を有する閃光
    発光管と、該閃光発光管からの射出光束を集光させる反
    射傘と、該反射傘に設けられた略矩形の開口部と同等又
    はそれより広い光入射面と光を被写体方向に照射させる
    ための光射出面およびこの光入射面と光出射面間を結ぶ
    ほぼ一定厚みの平滑面からなる導光部材とからなり、上
    記導光部材は、少なくとも光入射面近傍において、複数
    の屈折率層から形成されることを特徴とする撮影用閃光
    発光装置。
15. 【請求項１５】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、中心部に高屈折率部、外周部に低屈折率を配列した
    ことを特徴とする撮影用閃光発光装置。
16. 【請求項１６】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、少なくとも光入射面近傍に複数の異なる屈折率層を
    有し、射出面に近い部分に均一な屈折率分布を持つ層を
    有することを特徴とする撮影用閃光発光装置。
17. 【請求項１７】 請求項１３又は１４記載の集光部材
    は、光射出方向に対して後方部が光源の中心を焦点とす
    る放物面で形成され、光射出方向に対して前方部が光源
    を中心とする円筒面で構成されていることを特徴とする
    撮影用閃光発光装置。
18. 【請求項１８】 請求項１３又は１４記載の反射傘の開
    口部は、上記導光部材の光入射面のうち、高屈折率部分
    に対向して配置されていることを特徴とする撮影用閃光
    発光装置。
19. 【請求項１９】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、中央の高屈折率層に対し、周辺部に光軸と平行に低
    屈折率層を配置したことを特徴とする撮影用閃光発光装
    置。
20. 【請求項２０】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、光入射面近傍において、その光軸上に高屈折率部で
    正のパワー、低屈折率部で負のパワーとなるようなレン
    ズ又はそれと等価な形状を連続的に形成したことを特徴
    とする撮影用閃光発光装置。
21. 【請求項２１】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、ガラス又は透明樹脂によって構成されていることを
    特徴とする撮影用閃光発光装置。
22. 【請求項２２】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、光入射面近傍において、高屈折率層を徐々に狭める
    低屈折率層を周辺部に設けたことを特徴とする撮影用閃
    光発光装置。
23. 【請求項２３】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、光入射面近傍において、屈折率分布型の光学材料か
    らなり、かつ、この屈折率分布型の層の長さは結像系の
    長さのほぼ半分の長さとなっていることを特徴とする撮
    影用閃光発光装置。
24. 【請求項２４】請求項２、３、６、７、９、１０のいず
    れかに記載の導光部材の各異屈折率層の境界面は、各層
    の屈折率に近い透明接着材によって接着固定されている
    ことを特徴とする撮影用閃光発光装置。
25. 【請求項２５】 請求項１３又は１４記載の導光部材
    は、光軸方向に異屈折率層を並設し、各層の少なくとも
    片面を教区面で構成したことを特徴とする撮影用閃光発
    光装置。