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JP2006171291A - Illumination device and photographic device using the same - Google Patents

Illumination device and photographic device using the same Download PDF

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JP2006171291A
JP2006171291A JP2004362908A JP2004362908A JP2006171291A JP 2006171291 A JP2006171291 A JP 2006171291A JP 2004362908 A JP2004362908 A JP 2004362908A JP 2004362908 A JP2004362908 A JP 2004362908A JP 2006171291 A JP2006171291 A JP 2006171291A
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light source
light
optical axis
source means
incident surface
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JP2004362908A
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Nobuhisa Kojima
信久 小島
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize an illumination device for AF auxiliary light or the like, necessary for a camera for photographing, which realizes high illumination efficiency, and to provide a photographic device that uses the same. <P>SOLUTION: In the illuminating device having a light source means, and an optical member and a reflecting member for radiating luminous flux from the light source means toward a subject, the light source means whose edge is dome-shaped and whose terminal part is positioned on an opposite side to the dome is arranged perpendicular to a radiation optical axis. At least either the luminous flux, which has been refracted by a 1st incident surface or the luminous flux which has been refracted by a 2nd incident surface and totally reflected on a total reflection surface among the emitted luminous fluxes from the center of the optical axis, is regulated so as to be nearly parallel with the optical axis at least on one cross section passing through the center of the light source of the light source means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、カメラの照明装置、より詳しくは、発光源から放射される光を有効に投光するカメラの照明装置に関する。   The present invention relates to a camera illumination device, and more particularly to a camera illumination device that effectively projects light emitted from a light source.

従来、カメラの照明装置、例えばオートフォーカス(AF)の補助光の照射などに用いられる照明装置は、発光源を有する発光ランプと、この発光ランプを保持するケーシングと、上記発光ランプの発光源から放射される光を反射する反射鏡とを有して構成されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an illumination device for a camera, for example, an illumination device used for irradiation of auxiliary light for autofocus (AF), includes a light-emitting lamp having a light-emitting source, a casing that holds the light-emitting lamp, and a light-emitting source of the light-emitting lamp. And a reflecting mirror that reflects the emitted light.

また、所謂懐中電灯タイプの照明装置は奥行きが長くなるので、発光ランプを光軸に対して垂直に置くタイプもある。   In addition, since a so-called flashlight type lighting device has a long depth, there is a type in which a light emitting lamp is placed perpendicular to the optical axis.

このような照明装置のうち、光源から様々な方向に射出した光束を、小型で効率よく必要照射画角内に集光させるようにした照明装置が、従来より種々の提案されている。   Among such illuminating devices, various types of illuminating devices have been conventionally proposed in which light beams emitted in various directions from a light source are condensed in a required and small angle of view efficiently.

特に、近年、光源の前側(被写体側)に配置されていたフレネルレンズのかわりに、例えば、特許文献1に開示されているように、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、小型化を図ったものが提案されている。   In particular, in place of the Fresnel lens that has been arranged on the front side (subject side) of the light source in recent years, an optical member using total reflection such as a prism and a light guide is arranged as disclosed in Patent Document 1, for example. By doing so, the thing which aimed at the improvement of condensing efficiency and size reduction is proposed.

また、特許文献2に、光源として発光ランプを用いた照明装置において、光源部材の端子部が光軸上後方に位置しているものが提案されている。
特開平02−135605号公報 特開平11−174534号公報
Patent Document 2 proposes an illumination device that uses a light-emitting lamp as a light source, in which the terminal portion of the light source member is located rearward on the optical axis.
Japanese Patent Laid-Open No. 02-135605 JP 11-174534 A

しかしながら、この種の照明装置においては、光源として発光ランプを用いたものが多く、特許文献2の後方に見られるように、光源部材の端子部が光軸上後方に位置している。したがって、奥行き方向が大きくなってしまっていた。   However, in many illumination devices of this type, a light-emitting lamp is used as the light source, and the terminal portion of the light source member is located on the rear side on the optical axis as seen in the back of Patent Document 2. Therefore, the depth direction has become larger.

また、上記した発光ランプを光軸に対して垂直に置くタイプにおいては、反射鏡を円筒状にするものしかなく、効率よく光を照射できていなかった。   Further, in the type in which the above-described light emitting lamp is placed perpendicular to the optical axis, only the reflecting mirror has a cylindrical shape, and light cannot be irradiated efficiently.

また、円筒状の反射鏡の固定方法と発光ランプの位置調整については述べられていなかった。   In addition, the method for fixing the cylindrical reflecting mirror and the position adjustment of the light emitting lamp were not described.

そこで本発明は、前記目的を達成するために本願における請求項1記載の発明によれば、光源手段と、前記光源手段からの光束を被写体方向に照射する為の光学部材と反射部材を有し、前記光源手段は先端がドーム形状で端子部がドームの反対側に位置しており、照射光軸に垂直に配置された照明装置において、前記光源手段の光源中心を通る少なくとも一つの断面において、光軸中心からの射出光束のうち、前記第一入射面による屈折後、または、前記第二入射面で屈折し全反射面で全反射後の少なくとも一方を、光軸に対して略平行になるように規制したことを特徴とする。   Accordingly, in order to achieve the above object, the present invention includes a light source means, an optical member for irradiating a light beam from the light source means in the direction of the subject, and a reflecting member. In the illumination device in which the light source means has a dome shape at the tip and the terminal portion is located on the opposite side of the dome, and is arranged perpendicular to the irradiation optical axis, in at least one cross section passing through the light source center of the light source means, Of the emitted light beam from the center of the optical axis, at least one after being refracted by the first incident surface or after being refracted by the second incident surface and totally reflected by the total reflection surface is substantially parallel to the optical axis. It is characterized by being regulated as follows.

また、前記目的を達成するために本願における請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の照明装置において、前記光源手段の直径をφ、前記第一の入射面との最小距離をd、前記第二の入射面との最小距離をeとすると、
φ/10≦d≦φ/2
φ/10≦e≦φ/2
の関係が成立するような形状で構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 2 of the present application, in the illumination device according to claim 1, the diameter of the light source means is φ, and the minimum distance from the first incident surface is d. , Where e is the minimum distance from the second incident surface.
φ / 10 ≦ d ≦ φ / 2
φ / 10 ≦ e ≦ φ / 2
It is characterized by having a shape that satisfies the above relationship.

また、前記目的を達成するために本願における請求項3記載の発明によれば、請求項1から2記載の照明装置において、前記第一の反射面が、射出光軸に対する傾きが2°以下の平面により構成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 3 of the present application, in the illumination device according to claim 1 or 2, the first reflecting surface has an inclination with respect to the emission optical axis of 2 ° or less. It is characterized by comprising a plane.

また、前記目的を達成するために本願における請求項3記載の発明によれば、請求項1から3記載の照明装置において、前記光源手段から射出光軸近傍に射出した光束が前記第1の入射面に入射する光束のうち、該射出光軸とのなす角度の最大値をθbdrとすると、
25°≦θbdr≦45°
の関係が成立するような形状で構成したことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention for achieving the above object, in the illumination device according to the first to third aspects, a light beam emitted from the light source means in the vicinity of an emission optical axis is the first incident light. Of the luminous flux incident on the surface, if the maximum value of the angle formed with the exit optical axis is θbdr,
25 ° ≦ θbdr ≦ 45 °
It is characterized by having a shape that satisfies the above relationship.

また、前記目的を達成するために本願における請求項5記載の発明によれば、請求項1から4記載の照明装置において、前記反射部材は前記光源手段の中心を軸に半円筒状に形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the object, according to the invention described in claim 5 of the present application, in the illumination device according to claims 1 to 4, the reflecting member is formed in a semi-cylindrical shape around the center of the light source means. It is characterized by.

また、前記目的を達成するために本願における請求項6記載の発明によれば、請求項5記載の照明装置において、前記反射部材は光源中心からの射出光束のうち、少なくとも一つの断面において、光軸に対して略平行になるように反射するような部分を形成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 6 of the present application, in the illuminating device according to claim 5, the reflecting member emits light in at least one section of the emitted light flux from the center of the light source. A portion that reflects so as to be substantially parallel to the axis is formed.

また、前記目的を達成するために本願における請求項7記載の発明によれば、請求項1から4記載の照明装置において、前記反射部材は前記光源手段の中心を軸に半球状に形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the object, according to the invention described in claim 7 of the present application, in the illumination device according to claims 1 to 4, the reflecting member is formed in a hemispherical shape around the center of the light source means. It is characterized by being.

また、前記目的を達成するために本願における請求項8記載の発明によれば、請求項1から4記載の照明装置において、前記光源手段を発光制御させる電気基板を有し、前記電気基板は前記反射部材の一部を挿入するための孔部が設けられていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 8 of the present application, in the illumination device according to claims 1 to 4, the lighting device includes an electric substrate for controlling light emission of the light source means, A hole for inserting a part of the reflecting member is provided.

また、前記目的を達成するために本願における請求項9記載の発明によれば、請求項1から9記載の照明装置において、前記光源手段は発光ランプであることを特徴とする。   In order to achieve the object, according to the invention described in claim 9 of the present application, in the illumination device according to claims 1 to 9, the light source means is a light emitting lamp.

また、前記目的を達成するために本願における請求項10記載の発明によれば、請求項10記載の撮影装置において、請求項1から9のいずれか1項記載の照明装置を有すること。   In order to achieve the object, according to the invention described in claim 10 of the present application, the photographing apparatus according to claim 10 includes the illumination device according to any one of claims 1 to 9.

以上のように、本発明によれば、照明装置の光学部材と反射鏡の各面を最適設計することで、カメラが撮影に必要な照明装置の奥行き方向を短くしつつ、効率よく光を照射することが可能となる。したがって、その照明装置を使用したカメラも小型化させることが可能となる。   As described above, according to the present invention, by optimally designing each surface of the optical member and the reflecting mirror of the lighting device, the camera efficiently irradiates light while shortening the depth direction of the lighting device necessary for photographing. It becomes possible to do. Therefore, it is possible to reduce the size of the camera using the illumination device.

また、発光ランプと反射鏡を同一の電気基板上に固定するようにしたので精度よくユニット化することが可能となる。   Further, since the light emitting lamp and the reflecting mirror are fixed on the same electric substrate, it becomes possible to unitize with high accuracy.

以上説明したように、本発明によれば、照明装置の光学部材と反射鏡の各面を最適設計することで、カメラが撮影に必要な照明装置の奥行き方向を短くしつつ、効率よく光を照射することが可能となった。したがって、その照明装置を使用したカメラも小型化させることが可能となった。   As described above, according to the present invention, the optical member of the lighting device and each surface of the reflecting mirror are optimally designed, so that the camera efficiently emits light while shortening the depth direction of the lighting device necessary for photographing. Irradiation became possible. Therefore, it is possible to reduce the size of the camera using the illumination device.

また、発光ランプと反射鏡を同一の電気基板上に固定するようにしたので精度よくユニット化することが可能となった。   In addition, since the light emitting lamp and the reflecting mirror are fixed on the same electric substrate, it is possible to make a unit with high accuracy.

図1から図5において本発明の第1の実施形態の照明装置の説明を行う。   The lighting device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本発明の照明装置をカメラ(撮像装置)の上辺部に設けたときの実施形態の要部概略図である。   FIG. 1 is a schematic view of a main part of an embodiment when the illumination device of the present invention is provided on the upper side of a camera (imaging device).

図2は本実施形態の照明装置を前方から見た斜視図である。また、図3は本実施形態の照明装置を後方から見た斜視図である。   FIG. 2 is a perspective view of the illumination device of the present embodiment as viewed from the front. Moreover, FIG. 3 is the perspective view which looked at the illuminating device of this embodiment from back.

図1において、1はカメラ本体、2はレンズ鏡筒部であり、不図示の撮影レンズを保持している。3はファインダである。4はオートフォーカス(AF)の補助光の照射などに用いられる照明装置であり、カメラ本体1の上部に設けている。照明装置4は光源手段としての照明を発する先端部がドーム形状の発光ランプ5と、該発光ランプ5からの放射光束のうち前方以外の、例えば後方(被写体側と反対方向)に放射される光束を被写体側へ集光反射するために内面反射を利用した反射鏡6と、発光ランプ4から直接入射した光束及び反射鏡6で反射して入射した光束を所定形状の光束として集光し、被写体側へ効率良く照射する照明光束導光用の光学部材(光学プリズム)7を有している。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a camera body, and 2 denotes a lens barrel, which holds a photographing lens (not shown). Reference numeral 3 denotes a finder. Reference numeral 4 denotes an illuminating device used for irradiation of auxiliary light for autofocus (AF). The illuminating device 4 includes a light emitting lamp 5 having a dome-shaped tip that emits light as light source means, and a light beam emitted from the light emitting lamp 5 other than the front, for example, rearward (opposite to the subject side). The reflecting mirror 6 using internal reflection to collect and reflect the light toward the object side, the light beam directly incident from the light-emitting lamp 4 and the light beam reflected and incident by the reflecting mirror 6 are condensed as a light beam of a predetermined shape, It has an optical member (optical prism) 7 for guiding an illumination light beam that irradiates efficiently to the side.

反射鏡6は内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。また、光学部材7は、光学ガラスやアクリル樹脂等の透過率の高い光学材料で構成されている。   The reflecting mirror 6 is formed of a metallic material such as bright aluminum whose inner surface has a high reflectance. Moreover, the optical member 7 is comprised with the optical material with high transmittance | permeability, such as optical glass and an acrylic resin.

発光ランプ5は光軸に対して垂直に配置している。また、光学部材7は光軸を中心に回転対称形状をしており、入射面側に発光ランプ5のための切り欠き部が存在する。光学部材7の射出面側は平面となっている。   The light emitting lamp 5 is disposed perpendicular to the optical axis. The optical member 7 has a rotationally symmetric shape around the optical axis, and a notch for the light-emitting lamp 5 exists on the incident surface side. The exit surface side of the optical member 7 is a flat surface.

図4は照明装置4の光学系のxz断面図である。また、図5は照明装置4の光学系のyz断面図である。図4、5において、発光ランプ5内にあるフィラメントと発光ランプ5からでている端子部は省略してある。各図には光線トレースを付加して示してある。   FIG. 4 is an xz sectional view of the optical system of the illumination device 4. FIG. 5 is a yz sectional view of the optical system of the illumination device 4. 4 and 5, the filament in the light emitting lamp 5 and the terminal portion extending from the light emitting lamp 5 are omitted. Each figure is shown with a ray trace added.

まず、図4おいて、発光ランプ5はガラスの内外径が示されている。発光ランプ5の不図示のフィラメントはある大きさを持っているが、設計段階では、この発光ランプ(光源)5から射出される光を効率よく制御させるためには、理想的に光源中心Oに点光源があることを仮定し、光学系の形状を設計し、その後に、光源が有限の大きさを持っていること考慮した補正を行うと効率よく設計することが可能となる。   First, in FIG. 4, the inner and outer diameters of the light-emitting lamp 5 are shown. The filament (not shown) of the light-emitting lamp 5 has a certain size, but in the design stage, in order to efficiently control the light emitted from the light-emitting lamp (light source) 5, it is ideally located at the light source center O. If it is assumed that there is a point light source, the shape of the optical system is designed, and then the correction considering the light source having a finite size is performed, it is possible to design efficiently.

本発明もこの考え方に基づき、発光ランプ5の発光部中心を形状決定の基準値と考え、以下のような光学部材7と反射鏡6の各部の形状を設定している。   Based on this idea, the present invention also considers the center of the light emitting part of the light emitting lamp 5 as a reference value for determining the shape, and sets the shape of each part of the optical member 7 and the reflecting mirror 6 as follows.

まず、光学部材7の材料としては、成形性の面、コストの面からアクリル樹脂等の光学樹脂材料を用いることが最適である。しかし、この種の照明装置においては、光源から光の発生と同時に多量の熱が発生される。この熱の影響を考慮して、光学材料の選定及び放熱空間の設定を行う必要がある。   First, as the material of the optical member 7, it is optimal to use an optical resin material such as an acrylic resin in terms of moldability and cost. However, in this type of lighting device, a large amount of heat is generated simultaneously with the generation of light from the light source. In consideration of the influence of this heat, it is necessary to select an optical material and set a heat dissipation space.

このとき、実際に最も熱の影響を受けやすいのは、光源から最も近く位置する光学部材7の第1の入射面7aと第2の入射面7b、7b’であり、光源とこの各入射面との最少距離をまず最初に決める必要がある。本実施形態では、光源中心Oからの射出角度が射出光軸AXLに近い角度成分を直接屈折によって制御する入射面7aと光源との最少距離をd、射出光軸AXLから離れた角度成分で全反射によって制御される光を入射させる第2の入射面7bと光源との最少距離をeとしてその間隔を規制する。   At this time, it is the first incident surface 7a and the second incident surfaces 7b and 7b 'of the optical member 7 closest to the light source that are actually most susceptible to heat. First of all, it is necessary to determine the minimum distance. In the present embodiment, d is the minimum distance between the incident surface 7a and the light source where the exit angle from the light source center O is close to the exit optical axis AXL by direct refraction, and the angle component away from the exit optical axis AXL is all. The distance between the second incident surface 7b on which light controlled by reflection is incident and the light source is defined as e, and the interval is regulated.

ここで、各入射面と光源との距離が大きすぎると、光学系全体が大型化するので、発光ランプ5のドームの直径をφとすると、最少距離をd、eは、
φ/10≦d≦φ/2
φ/10≦e≦φ/2 ……(1)
の範囲にあることが望ましい。
Here, if the distance between each incident surface and the light source is too large, the entire optical system becomes large. Therefore, if the diameter of the dome of the light-emitting lamp 5 is φ, the minimum distances are d and e,
φ / 10 ≦ d ≦ φ / 2
φ / 10 ≦ e ≦ φ / 2 (1)
It is desirable to be in the range.

次に、第1の入射面7aの入射面形状の決定方法について説明する。光源中心Oからの射出光束のうち入射面7aに直接入射する成分は、すべて図示の断面でみた場合に射出光軸に対して平行になるように変換している。すなわち、入射面7aは、発光ランプ5のガラス厚を考慮した光源中心Oから入射面7aまでの長さの焦点距離をもち、球面収差を補正した非球面レンズ面で構成されている。   Next, a method of determining the incident surface shape of the first incident surface 7a will be described. Of the emitted light beam from the light source center O, all components directly incident on the incident surface 7a are converted to be parallel to the emitted optical axis when viewed in the cross section shown in the figure. That is, the incident surface 7a is formed of an aspheric lens surface having a focal length of a length from the light source center O to the incident surface 7a in consideration of the glass thickness of the light-emitting lamp 5 and correcting spherical aberration.

次に、光学部材7の全反射面7c、7c’に入射光を導く第2の入射面7b、7b’の形状を決定する。この第2の入射面7b、7b’の形状として、光学部材7の形状を最小にするためには、光軸と平行な平面であることが望ましい。すなわち、発光ランプ5から射出した光束のうち、射出光軸とは異なった方向に進む成分は、この入射面で一度屈折するが、この面の角度が小さいほど屈折の効果が大きく、屈折によって入射光が一度光軸から離れる方向に導くことができ、光学部材2の全長を短く抑えることができるためである。   Next, the shapes of the second incident surfaces 7b and 7b 'for guiding incident light to the total reflection surfaces 7c and 7c' of the optical member 7 are determined. In order to minimize the shape of the optical member 7 as the shape of the second incident surfaces 7b and 7b ', a plane parallel to the optical axis is desirable. That is, the component of the luminous flux emitted from the light-emitting lamp 5 that travels in a direction different from the emission optical axis is refracted once at this incident surface, but the smaller the angle of this surface, the greater the refraction effect. This is because the light can be once guided in the direction away from the optical axis, and the entire length of the optical member 2 can be kept short.

この第2の入射面2b,2b’の傾きは、光学部材2の成形条件によって決定される。この角度が少ないほど実際の成形条件としては厳しくなるが、この面7b、7b’の光軸との角度の最大値φの理想形状としては、この入射面7b、7b’が平面か曲面かに関わらず以下の範囲に存在することが望ましい。   The inclination of the second incident surfaces 2 b and 2 b ′ is determined by the molding conditions of the optical member 2. The smaller the angle is, the more severe the actual molding conditions are. However, the ideal shape of the maximum angle φ with respect to the optical axis of the surfaces 7b and 7b ′ is that the incident surfaces 7b and 7b ′ are flat or curved. Regardless, it should be in the following range.

0≦φ<2° ……(2)
上記範囲は、一見難しそうな設定値だが、上記第2の入射面7b、7b’の距離が短いこと、また、面形状が平滑面であることから、十分可能な数値である。
0 ≦ φ <2 ° (2)
The above range is a setting value that seems to be difficult at first glance, but is a sufficiently possible numerical value because the distance between the second incident surfaces 7b and 7b 'is short and the surface shape is a smooth surface.

また、全反射面7c、7c’の形状は、光源中心Oからの射出光束のうち入射面7b、7b’入射する成分は、全反射面で反射後すべて図示の断面でみた場合に射出光軸に対して平行になるように変換している。   Further, the shape of the total reflection surfaces 7c and 7c ′ is such that the components incident on the incident surfaces 7b and 7b ′ out of the emitted light beam from the light source center O are reflected on the total reflection surface and viewed from the cross section shown in the figure. It is converted to be parallel to.

このようにして、発光ランプ5の光源中心Oから前方に発せられた光束は、すべて平行光に変換される。   In this way, all light beams emitted forward from the light source center O of the light-emitting lamp 5 are converted into parallel light.

一方、発光ランプ5の射出光のうち、射出光軸後方に向かった光束は、反射鏡6の形状が、発光ランプ5に対して同心形状であるため、反射鏡6で反射した後、再度発光ランプ5に入射し発光ランプ5のほぼ光源中心Oを通り射出光軸の前方に導かれる。この光源の中心に戻ってから以降の光線の様子は上記説明と同様である。   On the other hand, of the light emitted from the light-emitting lamp 5, the light beam directed toward the rear of the light-emitting optical axis is emitted again after being reflected by the reflecting mirror 6 because the shape of the reflecting mirror 6 is concentric with the light-emitting lamp 5. The light enters the lamp 5 and passes through the light source center O of the light-emitting lamp 5 and is guided in front of the emission optical axis. The state of light rays after returning to the center of the light source is the same as described above.

上記説明のように、光源中心Oから射出された光束は、光学部材7の入射面7aの屈折によって、または、入射面7b、7b’で屈折し全反射面7c、7c’で反射後、すべて図示の断面に関しては、射出光軸と平行な成分に変換され、射出面7dに導かれる。   As described above, the light beam emitted from the light source center O is all refracted by the incident surface 7a of the optical member 7 or refracted by the incident surfaces 7b and 7b ′ and reflected by the total reflection surfaces 7c and 7c ′. The cross section shown in the figure is converted into a component parallel to the exit optical axis and guided to the exit surface 7d.

そして、発光ランプ5の内径が十分に小さい場合や、発光ランプ5に対して、光学部材7が十分に大きいとみなせる場合には、上記方法で、かなり効率よく集光制御が可能となる。しかし、実際の配光特性でみると、光源の有効発光部である内径の大きさは無視できるほどには小さくなく、この影響で光学部材2を通過した光束がすべて射出光軸と平行な成分に変換されず、上下方向にある一定の範囲に広がりを持った分布に変換される。   Then, when the inner diameter of the light-emitting lamp 5 is sufficiently small, or when the optical member 7 can be regarded as sufficiently large with respect to the light-emitting lamp 5, the light collection control can be performed fairly efficiently by the above method. However, in terms of actual light distribution characteristics, the size of the inner diameter, which is an effective light emitting portion of the light source, is not so small as to be negligible. Due to this influence, all the light beams that have passed through the optical member 2 are components that are parallel to the emission optical axis. It is not converted to, but is converted into a distribution having a certain range in the vertical direction.

特に、光源の近くにある制御面、例えば、光源からの射出光束を直接制御する入射面7aや、全反射面7c、7c’でも光源に近いプリズム後端部での反射光束は、この影響が大きく、実際には、この範囲で制御された成分によってある程度広がりを持った配光分布になる。   In particular, the control surface near the light source, for example, the incident surface 7a that directly controls the light beam emitted from the light source, and the reflected light beam at the rear end of the prism near the light source even on the total reflection surfaces 7c and 7c ′ have this effect. In practice, the light distribution is broadened to some extent by the components controlled in this range.

次に、上記入射面7aの境界面の位置について説明する。上述したように、上記入射面7aの樹脂材料に対する熱の影響を考慮した上で効率良く、また最小の光学系を形成するための条件としては、第1の入射面7aと第2の入射面7b、7b’の交点の座標と光源中心Oを結ぶ直線の角度θbdrがある一定の範囲内にあることが望ましい。   Next, the position of the boundary surface of the incident surface 7a will be described. As described above, in consideration of the influence of heat on the resin material of the incident surface 7a, the conditions for efficiently forming the minimum optical system include the first incident surface 7a and the second incident surface. It is desirable that the angle θbdr of the straight line connecting the coordinates of the intersection of 7b and 7b ′ and the light source center O is within a certain range.

すなわち、この角度が所定角度より小さいと第1の入射面7aへの距離が離れ、光源の大きさによる影響を受けにくくなるため屈折による集光効率は上がるが、第2の入射面7b、7b’への入射角度が大きくなり入射面での表面反射によるロスが生じやすくなる。   That is, if this angle is smaller than the predetermined angle, the distance to the first incident surface 7a is increased, and the condensing efficiency due to refraction increases because it is less affected by the size of the light source, but the second incident surfaces 7b, 7b. The incident angle to 'increases and loss due to surface reflection at the incident surface is likely to occur.

一方、この角度が所定角度より大きいと光源に近い面で制御が必要な第1入射面7aからの入射光束が増え、光源の大きさによっては、十分な集光効果が得られにくい。   On the other hand, if this angle is larger than the predetermined angle, the incident light flux from the first incident surface 7a that needs to be controlled on the surface close to the light source increases, and it is difficult to obtain a sufficient light collecting effect depending on the size of the light source.

すなわち、上記光学部材7の正面に向かった光を屈折のみによって制御する入射面7aと主に光源から斜め前方に射出した光を全反射面に導く入射面7b、7b’との境界線と、光源中心Oとを結ぶ線分の傾きθbdrとすると、
25°≦θbdr≦45° ……(3)
の範囲にあることが、効率面や集光制御の観点から望ましい。
That is, the boundary line between the incident surface 7a that controls light directed toward the front of the optical member 7 only by refraction and the incident surfaces 7b and 7b ′ that guide light emitted mainly obliquely forward from the light source to the total reflection surface; Assuming that the slope θbdr of the line connecting the light source center O is
25 ° ≦ θbdr ≦ 45 ° (3)
It is desirable from the viewpoint of efficiency and light collection control to be in this range.

次に、図5から分かるように、光学部材7は光軸AXLを中心とした回転対称形状となっている。ここで、光学部材7は発光ランプ5は光軸に対して垂直に配置するために、円筒状に切り欠いてある。   Next, as can be seen from FIG. 5, the optical member 7 has a rotationally symmetric shape about the optical axis AXL. Here, the optical member 7 is cut out in a cylindrical shape so that the light-emitting lamp 5 is arranged perpendicular to the optical axis.

上述のような方法によって光学部材7の形状を規定することにより、与えられた光源の発熱条件を考慮した、最小のしかも最も効率の良い集光光学系を形成することができる。   By defining the shape of the optical member 7 by the method as described above, it is possible to form a condensing optical system that is the smallest and most efficient in consideration of the heat generation conditions of a given light source.

次に、本発明の第2の実施形態の照明装置を図6、7を用いて説明する。   Next, a lighting device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図6は照明装置4の光学系のxz断面図である。また、図7は照明装置4の光学系のyz断面図である。図6、7において、発光ランプ内にあるフィラメントと発光ランプからでている端子部は省略してある。各図には光線トレースを付加して示してある。   FIG. 6 is an xz sectional view of the optical system of the illumination device 4. FIG. 7 is a yz sectional view of the optical system of the illumination device 4. 6 and 7, the filaments in the light emitting lamp and the terminal portions coming out of the light emitting lamp are omitted. Each figure is shown with a ray trace added.

図6において、8は発光ランプ、9は反射鏡、10は光学部材(光学プリズム)である。   In FIG. 6, 8 is a light emitting lamp, 9 is a reflecting mirror, and 10 is an optical member (optical prism).

まず、光源中心Oからの射出光束のうち入射面10aに直接入射する成分は、すべて図示の断面でみた場合に射出光軸に対して平行になるように変換している。すなわち、入射面10aは、発光ランプ8のガラス厚を考慮した光源中心Oから入射面10aまでの長さの焦点距離をもち、球面収差を補正した非球面レンズ面で構成されている。   First, all the components directly incident on the incident surface 10a of the emitted light beam from the light source center O are converted so as to be parallel to the emitted optical axis when viewed in the illustrated cross section. That is, the incident surface 10a is formed of an aspheric lens surface having a focal length of a length from the light source center O to the incident surface 10a in consideration of the glass thickness of the light-emitting lamp 8 and correcting spherical aberration.

次に、光学部材10の全反射面10c、10c’に入射光を導く第2の入射面10b、10b’の形状として、光学部材7の形状を最小にするためには、光軸と平行な平面であることが望ましい。すなわち、発光ランプ8から射出した光束のうち、射出光軸とは異なった方向に進む成分は、この入射面で一度屈折するが、この面の角度が小さいほど屈折の効果が大きく、屈折によって入射光が一度光軸から離れる方向に導くことができ、光学部材2の全長を短く抑えることができるためである。   Next, in order to minimize the shape of the optical member 7 as the shape of the second incident surfaces 10b and 10b ′ for guiding incident light to the total reflection surfaces 10c and 10c ′ of the optical member 10, it is parallel to the optical axis. A flat surface is desirable. That is, the component of the luminous flux emitted from the light-emitting lamp 8 that travels in a direction different from the emission optical axis is refracted once at this incident surface. However, the smaller the angle of this surface, the greater the refraction effect. This is because the light can be once guided in the direction away from the optical axis, and the entire length of the optical member 2 can be kept short.

また、全反射面10c、10c’の形状は、光源中心Oからの射出光束のうち入射面10b、10b’入射する成分は、全反射面で反射後すべて図示の断面でみた場合に射出光軸に対して平行になるように変換している。   Further, the shapes of the total reflection surfaces 10c and 10c ′ are such that the components incident on the incidence surfaces 10b and 10b ′ out of the emitted light beam from the light source center O are reflected from the total reflection surface and viewed from the cross section shown in the figure. It is converted to be parallel to.

このようにして、発光ランプ8の光源中心Oから前方に発せられた光束は、すべて平行光に変換される。   In this way, all light beams emitted forward from the light source center O of the light-emitting lamp 8 are converted into parallel light.

次に、図7に示すように、反射鏡9は発光ランプ8のドーム側を覆うような反射部9aを設けてある。反射部9aは、光源から前方に照射される光束のうち、光軸に対して大きな角度成分を光軸に平行化する形状をしている。   Next, as shown in FIG. 7, the reflecting mirror 9 is provided with a reflecting portion 9 a that covers the dome side of the light-emitting lamp 8. The reflecting portion 9a has a shape that makes a large angle component with respect to the optical axis parallel to the optical axis in the light beam irradiated forward from the light source.

したがって、反射部9aで反射された光束は、光学部材10の入射面10d、10d’より入射し、光軸に平行な光束のまま照射される。   Therefore, the light beam reflected by the reflecting portion 9a enters from the incident surfaces 10d and 10d 'of the optical member 10, and is irradiated as the light beam parallel to the optical axis.

また、図7に示すように、反射鏡9は発光ランプ8のドーム部に同心形状をした反射部9bを設けてある。したがって、光源から後方に照射される光束のうち発光ランプ8のドーム部から発せられた光束が、反射部9bで反射した後ほぼ光源中心Oを通り射出光軸の前方に導かれる。この光源の中心に戻ってから以降の光線の様子は上記説明と同様である。   As shown in FIG. 7, the reflecting mirror 9 is provided with a concentric reflecting portion 9 b in the dome portion of the light-emitting lamp 8. Therefore, the light beam emitted from the dome portion of the light-emitting lamp 8 out of the light beam irradiated rearward from the light source is guided by the light source center O to the front of the emission optical axis after being reflected by the reflecting portion 9b. The state of light rays after returning to the center of the light source is the same as described above.

以上のことより、本発明の第2の実施形態の照明装置は、より効率の良い集光光学系を形成することができる。   From the above, the illumination device according to the second embodiment of the present invention can form a more efficient condensing optical system.

次に、本発明の第3の実施形態の照明装置を図8、9を用いて説明する。   Next, a lighting device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図8は照明装置4の光学系のxz断面図である。また、図9は照明装置4の光学系のyz断面図である。図8、9において、発光ランプ内にあるフィラメントと発光ランプからでている端子部は省略してある。各図には光線トレースを付加して示してある。   FIG. 8 is an xz sectional view of the optical system of the illumination device 4. FIG. 9 is a yz sectional view of the optical system of the illumination device 4. 8 and 9, the filaments in the light emitting lamp and the terminal portions coming out of the light emitting lamp are omitted. Each figure is shown with a ray trace added.

図8において、11は発光ランプ、12は反射鏡、13は光学部材(光学プリズム)である。   In FIG. 8, 11 is a light emitting lamp, 12 is a reflecting mirror, and 13 is an optical member (optical prism).

まず、光源中心Oからの射出光束のうち入射面13aに直接入射する成分は、すべて図示の断面でみた場合に射出光軸に対して平行になるように変換している。すなわち、入射面13aは、発光ランプ11のガラス厚を考慮した光源中心Oから入射面13aまでの長さの焦点距離をもち、球面収差を補正した非球面レンズ面で構成されている。   First, all the components directly incident on the incident surface 13a of the emitted light beam from the light source center O are converted so as to be parallel to the emitted optical axis when viewed in the illustrated cross section. That is, the incident surface 13a has an aspherical lens surface having a focal length of a length from the light source center O to the incident surface 13a in consideration of the glass thickness of the light-emitting lamp 11, and corrected for spherical aberration.

次に、光学部材13の全反射面13c、13c’に入射光を導く第2の入射面13b、13b’の形状として、光学部材13の形状を最小にするためには、光軸と平行な平面であることが望ましい。すなわち、発光ランプ11から射出した光束のうち、射出光軸とは異なった方向に進む成分は、この入射面で一度屈折するが、この面の角度が小さいほど屈折の効果が大きく、屈折によって入射光が一度光軸から離れる方向に導くことができ、光学部材2の全長を短く抑えることができるためである。   Next, in order to minimize the shape of the optical member 13 as the shape of the second incident surfaces 13b and 13b ′ for guiding incident light to the total reflection surfaces 13c and 13c ′ of the optical member 13, it is parallel to the optical axis. A flat surface is desirable. That is, the component of the luminous flux emitted from the light-emitting lamp 11 that travels in a direction different from the emission optical axis is refracted once at this incident surface, but the smaller the angle of this surface, the greater the refraction effect. This is because the light can be once guided in the direction away from the optical axis, and the entire length of the optical member 2 can be kept short.

また、全反射面13c、13c’の形状は、光源中心Oからの射出光束のうち入射面13b、13b’入射する成分は、全反射面で反射後すべて図示の断面でみた場合に射出光軸に対して平行になるように変換している。   Further, the shapes of the total reflection surfaces 13c and 13c ′ are such that the components incident on the incident surfaces 13b and 13b ′ out of the emitted light beam from the light source center O are reflected on the total reflection surface and viewed from the cross section shown in the figure. It is converted to be parallel to.

このようにして、発光ランプ11の光源中心Oから前方に発せられた光束は、すべて平行光に変換される。   In this way, all light beams emitted forward from the light source center O of the light-emitting lamp 11 are converted into parallel light.

次に図9に示すように、反射鏡12は発光ランプ11の光源の中心に同心上の球面状の反射部12aを設けてある。したがって、光源から前方に照射される光束が、反射部12aで反射した後ほぼ光源中心Oを通り射出光軸の前方に導かれる。この光源の中心に戻ってから以降の光線の様子は上記説明と同様である。   Next, as shown in FIG. 9, the reflecting mirror 12 is provided with a concentric spherical reflecting portion 12 a at the center of the light source of the light emitting lamp 11. Therefore, the light beam irradiated forward from the light source is reflected by the reflecting portion 12a and then substantially guided through the light source center O to the front of the emission optical axis. The state of light rays after returning to the center of the light source is the same as described above.

以上のことより、本発明の第3の実施形態の照明装置は、より効率の良い集光光学系を形成することができる。   From the above, the illumination device according to the third embodiment of the present invention can form a more efficient condensing optical system.

次に、本発明の第4の実施形態の照明装置を図10、11を用いて説明する。図10、11は本発明の第4の実施形態の照明装置を後方から見た分解斜視図である。図10の反射鏡は第1の実施形態のものである。図11の反射鏡は第3の実施形態のものである。図10と図11は反射鏡のみが異なる。   Next, the illuminating device of the 4th Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. 10 and 11 are exploded perspective views of the illumination device according to the fourth embodiment of the present invention as seen from the rear. The reflecting mirror of FIG. 10 is that of the first embodiment. The reflecting mirror of FIG. 11 is that of the third embodiment. 10 and 11 are different only in the reflecting mirror.

図10において、14は発光ランプの発光状態を制御する電気基板であり、抵抗やコンデンサ等の電気部品は省略してある。光学系は本発明の第1の実施形態の照明装置と同一であり、5は発光ランプ、6は反射鏡、7は光学部材(光学プリズム)である。   In FIG. 10, reference numeral 14 denotes an electric board for controlling the light emission state of the light emitting lamp, and electric components such as resistors and capacitors are omitted. The optical system is the same as that of the illumination apparatus according to the first embodiment of the present invention, 5 is a light emitting lamp, 6 is a reflecting mirror, and 7 is an optical member (optical prism).

ここで、電気基板14は発光ランプ5の端子部が入る孔部14aがあり、はんだ等によって電気的に結合する。また、電気基板14には、上記反射鏡6が挿入されるアーチ状の開口部iがあり、反射鏡6はその開口部に圧入される。   Here, the electric substrate 14 has a hole portion 14a into which the terminal portion of the light emitting lamp 5 is inserted, and is electrically coupled by solder or the like. The electric board 14 has an arch-shaped opening i into which the reflecting mirror 6 is inserted, and the reflecting mirror 6 is press-fitted into the opening.

図11は図10と同じ構成であり、15は発光ランプの発光状態を制御する電気基板であり、11は発光ランプ、12は反射鏡、13は光学部材(光学プリズム)である。また、電気基板15には、上記反射鏡12が挿入されるアーチ状の開口部15aがあり、反射鏡12はその開口部に圧入される。   11 has the same configuration as FIG. 10, 15 is an electric substrate for controlling the light emission state of the light emitting lamp, 11 is a light emitting lamp, 12 is a reflecting mirror, and 13 is an optical member (optical prism). The electric board 15 has an arch-shaped opening 15a into which the reflecting mirror 12 is inserted, and the reflecting mirror 12 is press-fitted into the opening.

そして、それぞれ上記発光ランプはフィラメントの位置調整した後、はんだ等により電気基板に固定される。   Each of the light emitting lamps is fixed to the electric substrate with solder or the like after adjusting the position of the filament.

したがって、本実施形態によると発光ランプと反射鏡は同一の電気基板上に固定されるので、精度よい位置関係にすることができる。よって、上記本発明の実施形態の説明で述べたような効率の良い集光光学系を精度よくユニット化することができる。   Therefore, according to the present embodiment, the light emitting lamp and the reflecting mirror are fixed on the same electric substrate, so that the positional relationship can be made with high accuracy. Therefore, an efficient condensing optical system as described in the description of the embodiment of the present invention can be unitized with high accuracy.

ここで、上記光源を点光源と仮定すると上記形状に一致させることが望ましいが、実際には光源は発光ランプのフィラメントにあたるような有限の大きさを持っているため、ここまで厳密に形状を規制しなくてもほぼ同等の配光特性が得ることができる。   Here, assuming that the light source is a point light source, it is desirable to match the shape described above. However, since the light source actually has a finite size corresponding to the filament of the light-emitting lamp, the shape is strictly regulated so far. Even if not, almost the same light distribution characteristics can be obtained.

たとえば、上記形状を近似した単一もしくは複数の平面または円筒面、さらには楕円等の2次曲面を用いても、上記形状で得られる配光特性とほぼ同等の効果が得られる形状が存在する。   For example, even if a single or a plurality of planes or cylindrical surfaces approximating the above shape, or a quadratic surface such as an ellipse is used, there is a shape that can obtain substantially the same effect as the light distribution characteristics obtained by the above shape. .

このため、本発明における上記光学部材の入射面や反射面及び反射鏡の形状は、上記の形状に限定するわけではなく、光学部材及び反射鏡の各面の形状を近似的に満たすような形状を含めて規定するものとする。   For this reason, the shapes of the incident surface, the reflecting surface, and the reflecting mirror of the optical member in the present invention are not limited to the above shapes, but are shapes that approximately satisfy the shapes of each surface of the optical member and the reflecting mirror. It shall be prescribed including.

また、このような近似形状で光学部材及び反射鏡を形成することによって、実際加工されたものが設計値通りできているかの測定が、面形状が非球面である場合に比べて極めて容易にできる、という利点がある。   Further, by forming the optical member and the reflecting mirror with such an approximate shape, it is very easy to measure whether the actually processed product is as designed, compared to the case where the surface shape is an aspherical surface. There is an advantage that.

また、上記照明光学系は、光源中心Oから発せられた光束をすべて光軸に平行化しているが、カメラの赤目緩和用の照明等に用いる場合等、より広い範囲に照射したいときには光軸に対してある程度角度を持った光束に変換しても構わない。   The illumination optical system collimates all the light beams emitted from the light source center O to the optical axis. However, when the illumination optical system is used for illumination for reducing red-eye of a camera, etc. Alternatively, the light beam may be converted into a light beam having a certain angle.

本発明を搭載したカメラの要部概略図。1 is a schematic view of a main part of a camera equipped with the present invention. 本発明の第1の実施形態の照明装置の前方から見た斜視図。The perspective view seen from the front of the illuminating device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の照明装置の後方から見た斜視図。The perspective view seen from the back of the illuminating device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の照明装置のxz断面図。The xz sectional view of the illuminating device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態の照明装置のyz断面図。Yz sectional drawing of the illuminating device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の照明装置のxz断面図。The xz sectional view of the illuminating device of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の照明装置のyz断面図。Yz sectional drawing of the illuminating device of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の照明装置のxz断面図。The xz sectional view of the illuminating device of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態の照明装置のyz断面図。Yz sectional drawing of the illuminating device of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の照明装置の後方から見た分解斜視図。The disassembled perspective view seen from the back of the illuminating device of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態の照明装置の後方から見た分解斜視図。The disassembled perspective view seen from the back of the illuminating device of the 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 カメラ本体
2 レンズ鏡筒部
3 ファインダ
4 照明装置
5 光源手段
6 反射鏡
7 光学部材
8 光源手段
9 反射鏡
10 光学部材
11 光源手段
12 反射鏡
13 光学部材
14 電気基板
15 電気基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Camera body 2 Lens barrel part 3 Finder 4 Illuminating device 5 Light source means 6 Reflective mirror 7 Optical member 8 Light source means 9 Reflective mirror 10 Optical member 11 Light source means 12 Reflective mirror 13 Optical member 14 Electrical board 15 Electrical board

Claims (10)

光源手段と、前記光源手段からの光束を被写体方向に照射する為の光学部材と反射部材を有し、
前記光源手段は先端がドーム形状で端子部がドームの反対側に位置しており、
照射光軸に垂直に配置された照明装置において、
前記光源手段の光源中心を通る少なくとも一つの断面において、光軸中心からの射出光束のうち、前記第一入射面による屈折後、または、前記第二入射面で屈折し全反射面で全反射後の少なくとも一方を、光軸に対して略平行になるように規制したことを特徴とする照明装置。
A light source means, and an optical member and a reflecting member for irradiating the light flux from the light source means toward the subject,
The light source means has a dome-shaped tip and a terminal portion located on the opposite side of the dome,
In the lighting device arranged perpendicular to the irradiation optical axis,
In at least one section passing through the light source center of the light source means, out of the emitted light beam from the optical axis center, after being refracted by the first incident surface or after being refracted by the second incident surface and totally reflected by the total reflection surface An illuminating device characterized in that at least one of the above is regulated to be substantially parallel to the optical axis.
前記光源手段の直径をφ、前記第一の入射面との最小距離をd、前記第二の入射面との最小距離をeとすると、
φ/10≦d≦φ/2
φ/10≦e≦φ/2
の関係が成立するような形状で構成したことを特徴とする請求項1記載の照明装置。
When the diameter of the light source means is φ, the minimum distance from the first incident surface is d, and the minimum distance from the second incident surface is e,
φ / 10 ≦ d ≦ φ / 2
φ / 10 ≦ e ≦ φ / 2
The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is configured in a shape that satisfies the above relationship.
前記第一の反射面が、射出光軸に対する傾きが2°以下の平面により構成されていることを特徴とする請求項1から2に記載の照明装置。   3. The lighting device according to claim 1, wherein the first reflecting surface is configured by a plane having an inclination with respect to an emission optical axis of 2 ° or less. 前記光源手段から射出光軸近傍に射出した光束が前記第1の入射面に入射する光束のうち、該射出光軸とのなす角度の最大値をθbdrとすると、
25°≦θbdr≦45°
の関係が成立するような形状で構成したことを特徴とする請求項1から3記載の照明装置。
Of the luminous fluxes that are emitted from the light source means in the vicinity of the emission optical axis and incident on the first incident surface, the maximum value of the angle formed with the emission optical axis is θbdr,
25 ° ≦ θbdr ≦ 45 °
The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is formed in a shape that satisfies the above relationship.
前記反射部材は前記光源手段の中心を軸に半円筒状に形成されていることを特徴とする請求項1から4の照明装置。   5. The illumination device according to claim 1, wherein the reflecting member is formed in a semi-cylindrical shape with the center of the light source means as an axis. 前記反射部材は光源中心からの射出光束のうち、少なくとも一つの断面において、光軸に対して略平行になるように反射するような部分を形成したことを特徴とする請求項5の照明装置。   6. The illuminating device according to claim 5, wherein the reflecting member is formed with a portion that reflects so as to be substantially parallel to the optical axis in at least one cross section of the emitted light beam from the center of the light source. 前記反射部材は前記光源手段の中心を軸に半球状に形成されていることを特徴とする請求項1から4の照明装置。   5. The illumination device according to claim 1, wherein the reflecting member is formed in a hemispherical shape with the center of the light source means as an axis. 前記光源手段を発光制御させる電気基板を有し、
前記電気基板は前記反射部材の一部を挿入するための孔部が設けられていることを特徴とする請求項1から4の照明装置。
An electric board for controlling light emission of the light source means;
The lighting device according to claim 1, wherein the electric board is provided with a hole for inserting a part of the reflecting member.
前記光源手段は発光ランプであることを特徴とする請求項1から8の撮影装置。   9. The photographing apparatus according to claim 1, wherein the light source means is a light emitting lamp. 請求項1から9のいずれか1項記載の照明装置を有することを特徴とする撮影装置。   An imaging device comprising the illumination device according to claim 1.
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