照明装置及び撮影装置
【課題】面発光固体素子を光源として用い、小型でありながらも、高い光の利用効率と良好な配光特性が得られるようにした照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置５は、曲面形状を有する面発光固体素子６と、少なくとも反射面を備え、該面発光固体素子からの光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材７とを有する。また、照明装置３０５は、可撓性を有する面発光固体素子４６と、該面発光固体素子の形状を変化させる機構５０とを有する。
【解決手段】照明装置５は、曲面形状を有する面発光固体素子６と、少なくとも反射面を備え、該面発光固体素子からの光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材７とを有する。また、照明装置３０５は、可撓性を有する面発光固体素子４６と、該面発光固体素子の形状を変化させる機構５０とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置等に搭載される照明装置に関し、特に有機および無機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子等の面発光固体素子を光源とする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のデジタルスチルカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ等の撮影装置に搭載される照明装置において、有機および無機ＥＬ素子といった自発光型の面発光固体素子を光源として用いることが考えられている。
【０００３】
例えば、有機ＥＬ素子は、一般に発光層を含む有機層（蛍光性有機化合物を含む有機化合物からなる薄膜）を陽極と陰極との電極で挟んだ構成を有し、該電極間に電流を供給することにより発光する素子である。具体的には、有機蛍光体中に外部から電子とホール（正孔）を注入し、それらの再結合エネルギーによって発光中心を励起し、光を発生する。このような有機ＥＬ素子では、高輝度（１０万ｃｄ／ｍ２以上）・高効率（１０ｌｍ／Ｗ以上）での発光が可能な青、緑、赤色の三種の発光層を積層することにより、高輝度白色発光をすることができる。
【０００４】
したがって、このような薄膜の有機ＥＬ素子を光源として利用すると、照明装置の薄型化や小型化を図ることができ、ひいては撮影装置の小型軽量化を実現することができる。
【０００５】
特許文献１には、有機ＥＬ素子に、通常では１秒以下で破壊するほどの大電流を瞬間的に流して短時間だけ強く発光させ、被写体を照明するようにしたフラッシュ装置が開示されている。
【０００６】
また、有機ＥＬ素子は、その形状がフレキシブルであるフィルム状に形成することもできる。特許文献２には、有機ＥＬ素子を曲面形状に形成し、発せられた光束を前方の一点に集光させて、仮想の単一点光源を形成した照明装置（スポットライト）が開示されている。このスポットライトでは、有機ＥＬ素子と光学部材との間隔を変化させることにより、光の照射角度を可変としている。
【特許文献１】特開２００４−１０９４３０号公報（段落００１８、図１等）
【特許文献２】特開２００１−３０７５０２号公報（段落００３４、００２８、図８（ｂ）および図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１にて開示されたフラッシュ装置では、光源である有機ＥＬ素子の前側（光照射側又は被写体側）に、該有機ＥＬ素子からの光に対する集光作用を持った光学部材が配置されていない。このため、有機ＥＬ素子からの光を必要な光照射範囲に効率良く集光することができず、所望の配光特性が得られないおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２にて開示されたスポットライトでは、光源である有機ＥＬ素子の前側に集光作用を有する光学部材として平凸レンズやフレネルレンズを配置している。しかしながら、有機ＥＬ素子上の各発光点から拡散状態で発する光のうち光学部材に入射しない光を利用できないため、充分に光の利用効率が高い照明装置とは言えない。しかも、有機ＥＬ素子と光学部材との間隔を変化させて光の照射角度を変更する構成では、照射角度の変化量に対して該間隔を大きく変化させる必要があり、装置が大型化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、面発光固体素子を光源として用い、小型でありながらも、高い光の利用効率と良好な配光特性が得られるようにした照明装置を提供することを目的の１つとしている。また、本発明は、面発光固体素子を光源として用い、小型でありながらも、照射角度を変更可能な照明装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願第１の発明の一側面である照明装置は、曲面形状を有する面発光固体素子と、少なくとも反射面を備え、該面発光固体素子からの光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本願第２の発明の他の側面である照明装置は、可撓性を有する面発光固体素子と、該面発光固体素子の形状を変化させる機構とを有することを特徴とする。
【００１２】
なお、上記各照明装置を備えた撮影装置も本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、曲面形状を有する面発光固体素子からの光を、少なくとも反射面を有する光学部材によって光照射範囲に集光状態で照射することにより、光の利用効率が高く、所望の配光特性が得られる小型の照明装置を実現できる。
【００１４】
また、第２の発明によれば、面発光固体素子の形状を変化させる機構を設けることにより、面発光固体素子の位置をほとんど変えることなく照射角度を変更可能な小型の照明装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１には、本発明の実施例１である照明装置を搭載したデジタルスチルカメラの構成を示している。１はカメラ本体である。２は撮影レンズ鏡筒であり、不図示の撮影レンズを保持している。
【００１７】
３は光学ファインダであり、撮影構図を決める際に撮影者がこれを通して被写体を観察する。４はレリーズボタンである。このカメラには、撮影レンズにより形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成された撮像素子（図示せず）が内蔵されている。
【００１８】
５は照明装置であり、カメラ本体１の右上部に内蔵されている。本実施例の照明装置は、後述するように、光源として、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子等の面発光固体素子（電界固体面発光素子と称される場合もある）を用い、さらに該面発光固体素子からの光を効率良く集光する光学部材を用いている。面発光固体素子は、発光面のほぼ全体から光を発するものであり、ランプ等の点光源や放電管等の線光源とは異なる。
【００１９】
なお、本実施例では、デジタルスチルカメラについて説明するが、本発明の照明装置はこれに限らず、フィルムカメラやビデオカメラの照明装置にも適用できる。
【００２０】
次に、図２を用いて、有機ＥＬ素子の構造について説明する。図２には、有機ＥＬ素子の基本的な構成を模式的に示している。
【００２１】
有機ＥＬ素子６は、ガラス等により形成された透明基板１０上に、透明電極（陽極）１１、発光層を含む有機層（有機化合物薄膜）１２、および反射電極（陰極）１３をこの順序で積層した構成を有する。
【００２２】
透明基板１０は、ガラス、プラスチック等の光透過率が７０％以上の透明性を有する基板であり、例えば、ガラス、石英等のソリッド基板として形成される。また、以下の材料を用いて、透明基板１０をフレキシブル基板としてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を用いることができる。さらに、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）を用いることもできる。
【００２３】
透明電極１１は、例えば、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、金、酸化錫、酸化亜鉛等の導電材料により形成される。仕事関数が４ｅＶ以上で、光透過率が６０％以上の材料で構成することが好ましい。
【００２４】
有機層１２は、発光層を含む数ｎｍ〜μｍの有機化合物若しくは錯体の単層又は複数層からなる。フッ化リチウム層や無機金属塩の層又はそれらを含有する層が任意の位置に配置されていてもよい。
【００２５】
反射電極１３は、アルミニウム、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、銀、カルシウム等の金属材料により形成される。仕事関数が４ｅＶ未満で、反射率が７０％以上の材料で形成することが好ましい。
【００２６】
有機ＥＬ素子６は、透明電極１１と反射電極１３に電源１５から供給される電流によって、有機層１２を構成する１層以上の発光層において電子および正孔が結合し、蛍光又は燐光に由来して発光する。
【００２７】
本実施例の有機ＥＬ素子６において、透明電極１１と反射電極１３はそのいずれか一辺において電気的に繋がった共通電極としての形態を持つ。但し、個々の有機層に対応した電極の形態を採用してもよい。これらのいずれの形態においても、透明電極１１と反射電極１３が有機層を挟んで積層されているものとして扱う。このことは、後述する他の実施例でも同じである。
【００２８】
なお、有機ＥＬ素子６は、透明電極１１と反射電極１３の位置を入れ替えたトップエミッション構造としてもよい。
【００２９】
また、有機化合物は、水分や大気中の酸素による劣化が激しいため、窒素等の不活性ガスの雰囲気下において、透明基板１０上で金属管やガラス管等を用いて有機層１２を覆って封止し、外部雰囲気から遮蔽している。但し、図２では、封止膜を省略して示している。
【００３０】
次に、本実施例の照明装置５の構成および光学作用について図３〜図７を用いて説明する。
【００３１】
図３は、照明装置５の主要部品を前方（光照射範囲側又は被写体側）から見て示す斜視図であり、図４は、該照明装置５の主要部品を前方から見て示す分解斜視図である。なお、これらの図では、各主要部品を保持する保持部材や有機ＥＬ素子に接続されているリード線は示していない。このことは、以下に説明する他の実施例の図でも同じである。
【００３２】
図３および図４に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子６および光学部材７はそれぞれ、該照明装置５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。照射光軸ＡＸＬは、有機ＥＬ素子６の発光面の中心から光学部材７の入射面７ａおよび射出面７ｃの中心を通って延びる仮想軸である。
【００３３】
有機ＥＬ素子６は、前方に向かって凹となる曲面形状を有する。有機ＥＬ素子６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００３４】
本実施例では、有機ＥＬ素子６として、フレキシブルな構造であるプラスチックフィルムを透明基板１０として用い、青、緑、赤色の３つの発光層を積層することにより、高輝度白色光を発する。なお、２つの電極に挟時された有機層１２の発光波長を、例えば、青、黄色の二種の発光層として同時に発光させることにより白色化する形態を採用してもよい。これらのことは、後述する他の実施例でも同じである。
【００３５】
光学部材７は、有機ＥＬ素子６に対して前方に配置され、有機ＥＬ素子６から発せられた光束を直接取り込んで所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。言い換えれば、有機ＥＬ素子６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有し、この作用によって光照射範囲での配光を制御する。放電管等を光源とする場合に、該光源から後方に射出された光を光源に戻すための集光作用を有する反射傘は不要である。光学部材７は、光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形成されている。
【００３６】
ここで、フレキシブルな構造の有機ＥＬ素子６を曲面形状とすることで、光源としての有機ＥＬ素子６の見かけ上の面積を小さくすることができる。このため、照明装置５を正面から見たときに、照明装置５の投影面積も小さくすることができる。したがって、照明装置５をカメラに搭載した際に、カメラのデザインの自由度が増すという利点がある。
【００３７】
照明装置５を備えたカメラにおいて、例えば、「ストロボオートモード」に設定されている場合に、ユーザーによりレリーズボタン４が半押し操作されると、不図示の測光ユニットで外光（被写体）の明るさが測定される。測光結果はカメラ本体１内に配置された不図示の中央演算処理ユニットに送られる。中央演算処理ユニットは、測光結果と撮像素子（フィルムカメラの場合はフィルム）の感度とによって、照明装置５を発光させるか否かを判断する。
【００３８】
「照明装置を発光させる」と判断した場合には、中央演算処理ユニットは、レリーズボタン４の全押し操作に応じて照明装置５に発光信号を出力し、これに応じて有機ＥＬ素子６が発光する。
【００３９】
有機ＥＬ素子６から発せられた光は、光学部材７の入射面７ａから該光学部材７内に直接入射し、所定の配光特性を有する光に変換された後、被写体側に照射される。
【００４０】
図５は、照明装置５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。なお、図５には、有機ＥＬ素子６の中心付近から発せられた光線のトレース図を付記している。
【００４１】
図に示すように、被写体側に凹となる曲面形状を有する有機ＥＬ素子６に対し、光学部材７は、有機ＥＬ素子６の該曲面形状に沿った、すなわち被写体側に向かって凹となる曲面形状の入射面７ａを有する。光学部材７の入射面７ａは、有機ＥＬ素子６の各発光点から拡散して発せられた光がほぼすべて入射面７ａに入射するように、有機ＥＬ素子６に近接して配置されている。なお、これらが近接するほど光の利用効率は上がるが、物理的な条件から０．２ｍｍ以上離すことが望ましい。
【００４２】
図５に示す光線トレース図から分かるように、有機ＥＬ素子６の中心付近から発せられた光束は、入射面７ａからその正の屈折力による集光作用を受ける。入射面７ａで屈折した光束のうち照射光軸ＡＸＬに対して所定角度θより小さい角度で進む光束成分は、直接射出面７ｃから射出する。また、入射面７ａで屈折した光束のうち照射光軸ＡＸＬに対して所定角度θより大きい角度で進んだ光束成分は、反射面７ｂで反射された後、射出面７ｃから射出する。
【００４３】
反射面７ｂは、射出面７ｃに向かって照射光軸ＡＸＬに対して広がる方向に傾斜した平面又は緩やかな曲面として形成されている。射出面７ｃは、被写体側に向かって凸となる形状を有し、主として反射面７ｂで反射した光束をより照射光軸ＡＸＬ側に屈折させる作用を有する。
【００４４】
光学部材７は、これら入射面７ａ、反射面７ｂおよび射出面７ｃにより、有機ＥＬ素子６から発せられた光束を、効率良く、被写体側にて集光する光束に変換する作用を持つ。
【００４５】
なお、本実施例では、光学部材７の入射面７ａを正の屈折力を有する曲面形状としているが、本発明における光学部材はこれに限らない。例えば、図６に示すように、入射面７ａ′を平面として形成してもよい。さらに言えば、光学部材７の各面は、最終的に光学部材７から射出される光束が、所望の光照射範囲に向かって集光する光束に変換される形状であればよい。
【００４６】
図７には、図５と同じ断面において、有機ＥＬ素子６の周辺部分から発せられた光線のトレース図を示している。
【００４７】
図７において、有機ＥＬ素子６の周辺部分から発せられた光束は、その主たる進行方向が照射光軸ＡＸＬ上の１点に向っている。これは、光学部材７の入射面７ａに入射しやすくなる方向である。したがって、曲面形状の有機ＥＬ素子６から発せられた光束は、平面形状の有機ＥＬ素子に比べて、より多くが光学部材７の入射面７ａに入射する。これにより、光の利用効率が高い照明装置５を実現できる。
【実施例２】
【００４８】
図８〜図１１には、本発明の実施例２である照明装置の構成を示している。本実施例の照明装置も、実施例１の図１にて示したカメラに搭載される。
【００４９】
図８は、本実施例の照明装置１０５の主要部品を前方から見て示す組み立て状態での斜視図であり、図９は、該照明装置１０５の主要部品を前方から見て示す分解斜視図である。なお、これらの図では、各主要部分を保持する保持部材やリード線を省略している。
【００５０】
図８および図９に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子２６および光学部材２７はそれぞれ、該照明装置１０５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。
【００５１】
有機ＥＬ素子２６は、前方に向かって凸となる曲面形状を有する。有機ＥＬ素子２６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００５２】
光学部材２７は、有機ＥＬ素子２６に対して前方に配置され、有機ＥＬ素子２６から発せられた光束を直接取り込んで所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。言い換えれば、有機ＥＬ素子２６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有し、この作用によって光照射範囲での配光を制御する。本実施例でも、光源から後方に射出された光を光源に戻すための集光作用を有する反射傘は不要である。光学部材２７は、光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形成されている。
【００５３】
ここで、フレキシブルな構造の有機ＥＬ素子２６を曲面形状とすることで、光源としての有機ＥＬ素子２６の見かけ上の面積を小さくすることができる。このため、照明装置１０５を正面から見たときに、照明装置１０５の投影面積も小さくすることができる。したがって、照明装置１０５をカメラに搭載した際に、カメラのデザインの自由度が増すという利点がある。
【００５４】
一般に、図１０（ａ）に示すように、ガラス等の平面に構成された有機ＥＬ素子２０は、主光線の発光方向は照射光軸ＡＸＬに平行な方向となる。一方、図１０（ｂ）に示すように、基板としてプラスチックフィルムを用いたフレキシブルな構造の有機ＥＬ素子２１を被写体側に向かって凹となる曲面形状とすることで、主光線の発光方向を照射光軸ＡＸＬ上の一点に向かわせることができる。これにより、仮想の単一点光源を形成することができる（特許文献２参照）。これに対し、本実施例の照明装置１０５では、有機ＥＬ素子２６を、被写体側に向かって凸となる曲面形状に形成し、主光線が発散方向に発せられるようにしている。ここにいう主光線は、有機ＥＬ素子の発光面に対して垂直な方向に向かって発せられる光線である。
【００５５】
図１１は、本実施例の照明装置１０５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。また、図１１には、有機ＥＬ素子２６から発せられた主光線のトレース図を付記している。
【００５６】
光学部材２７は、有機ＥＬ素子２６の凸形状とは反対向きに凸となる（被写体側に凹となる）曲面形状を有する第１の入射面２７Ｒと、該第１の入射面２７Ｒの上下に配置された平面形状の第２の入射面２７Ｃとを有する。
【００５７】
光線トレース図から分かるように、有機ＥＬ素子から発せられた主光線のうち照射光軸ＡＸＬに対して第１の角度θ１より小さい角度で発せられた主光線は、光学部材２７の第１の入射面２７Ｒに入射する。これらの主光線は、第１の入射面２７Ｒから正の屈折力を受けて照射光軸ＡＸＬにほぼ平行な光線となり、そのまま平面形状を有する射出面２７Ｈから射出する。この第１の入射面２７Ｒは、双曲面で形成されるのが好ましい。
【００５８】
また、有機ＥＬ素子から発せられた主光線のうち照射光軸ＡＸＬに対して第１の角度θ１より大きい角度で発せられた主光線は、光学部材２７の第２の入射面２７Ｃに入射する。これらの主光線は、第２の入射面２７Ｃにて屈折し、反射面２７ＴＲに向かう。そして、反射面２７ＴＲでほぼ全反射されることにより、照射光軸ＡＸＬにほぼ平行な光線となり、そのまま射出面２７Ｈから射出する。ここで、第２の入射面２７Ｃで屈折した主光線は、反射面２７ＴＲに対する入射角度が小さくなる方向（垂直に近くなる方向）に曲げられるので、反射面２７ＴＲの大きさ、つまりは光学部材２７を小さくすることができる。
【００５９】
なお、反射面２７ＴＲの形状は、入射した光線のほとんどを全反射面し、かつ反射後の光線の平行度を良好に保つために、放物面あるいは放物面に近いシリンドリカル非球面形状とするのが好ましい。
【００６０】
光学部材２７は、これら入射面２７Ｒ，２７Ｃおよび反射面２７ＴＲにより、有機ＥＬ素子２６から発せられたすべての光束を、効率良く、被写体側にて集光する平行光束に変換する作用を持つ。特に、有機ＥＬ素子２６から照射光軸ＡＸＬに対して大きい角度で発せられた光線も有効に利用するため、光の利用効率の高い照明装置とすることができる。
【００６１】
なお、本実施例では、光学部材２７を平行光束を射出するようにその形状を設定した場合について説明した。しかし、図１２に示すように、有機ＥＬ素子２６の位置と光学部材２７′の第１および第２の入射面２７Ｒ，２７Ｃの形状や反射面２７ＴＲの形状などを本実施例と異ならせることによって、射出光束の指向特性を任意に設定することができる。
【実施例３】
【００６２】
図１３および図１４には、本発明の実施例３である照明装置の構成を示している。本実施例の照明装置も、実施例１の図１にて示したカメラに搭載される。
【００６３】
図１３は、本実施例の照明装置２０５の主要部品を前方から見て示す組み立て状態での斜視図である。なお、図１３では、各主要部分を保持する保持部材やリード線を省略している。
【００６４】
上述した実施例１，２では、有機ＥＬ素子の前方に、入射面、反射面および射出面を有する光学部材を配置した場合について説明したが、本実施例では、有機ＥＬ素子３６の後方（光照射範囲又は被写体側とは反対側）に反射部材（光学部材）３７を配置している。
【００６５】
図１３に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子３６および反射部材３７はそれぞれ、該照明装置２０５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。
【００６６】
有機ＥＬ素子３６は、前方に向かって凹となる曲面形状を有する。有機ＥＬ素子３６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００６７】
反射部材３７は、有機ＥＬ素子３６に対して後方に配置され、有機ＥＬ素子３６から後方に発せられた光束を前方に反射して所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。言い換えれば、有機ＥＬ素子３６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有し、この作用によって光照射範囲での配光を制御する。反射部材３７は、一次元方向に曲率を有し、金属の内面反射を利用した反射鏡として構成されている。
【００６８】
図１４は、本実施例の照明装置２０５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。また、図１４には、有機ＥＬ素子３６から発せられた主光線のトレース図を付記している。
【００６９】
反射部材３７は、有機ＥＬ素子３６の凹形状と同じ向きに凹となる（前方に向かって凹となる）曲面形状を有する。
【００７０】
反射部材３７の反射面は、放物面として形成されている。有機ＥＬ素子３６から発せられた主光線の仮想の発光点は、該反射部材３７の放物面の焦点にほぼ一致する。このような形状に設定すると、有機ＥＬ素子３６から発せられたすべての主光線は、反射部材３７で反射して、平行光束として被写体側に射出される。
【００７１】
反射部材３７は、その反射面により、有機ＥＬ素子３６から発せられた光束を、効率良く被写体側にて集光する光束に変換する作用を持つ。また、有機ＥＬ素子３６から発せられたすべての主光線を平行光束とすることで、配光特性を狭い角度範囲に設定することができる。
【００７２】
なお、有機ＥＬ素子３６から発せられた主光線のうち照射光軸ＡＸＬに対して小さな角度で反射部材３７に向かった主光線は、反射部材３７で反射した後、再び有機ＥＬ素子３６に戻る。そして、有機ＥＬ素子３６の反射電極１３で反射して有機ＥＬ素子３６から発せられ、反射部材３７に向かう。この際又はこれを繰り返すうちに、照射光軸ＡＸＬに対する角度が大きくなり、最終的に被写体側に射出される。したがって、光の利用効率の高い照明装置とすることができる。
【００７３】
なお、本実施例では、反射部材３７で反射した光束を平行光束とする場合について説明したが、有機ＥＬ素子と反射部材の位置関係や反射部材の反射面形状を楕円形状などに変化させることによって、射出光束の指向特性を任意に設定することができる。
【実施例４】
【００７４】
図１５〜図１７には、本発明の実施例４である照明装置の構成を示している。本実施例の照明装置も、実施例１の図１にて示したカメラに搭載される。
【００７５】
図１５は、本実施例の照明装置３０５の主要部品を前方から見て示す組み立て状態での斜視図である。なお、この図では、各主要部分を保持する保持部材やリード線を省略している。
【００７６】
図１５に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子４６および光学部材４７はそれぞれ、該照明装置３０５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。
【００７７】
有機ＥＬ素子４６は、そのフレキシブルな構造を利用して、前方に向かって凹となる曲面形状と平面形状との間で形状が変化する。有機ＥＬ素子４６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００７８】
光学部材４７は、有機ＥＬ素子４６に対して前方に配置され、有機ＥＬ素子４６から発せられた光束を直接取り込んで所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。本実施例では、有機ＥＬ素子４６の形状の変化と、該有機ＥＬ素子４６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材４７との相互作用によって、光照射範囲での配光を制御する。
【００７９】
本実施例でも、実施例１，２と同様に、光源から後方に射出された光を光源に戻すための集光作用を有する反射傘は不要である。光学部材４７は、光アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料で形成されている。
【００８０】
本実施例では、光学部材４７をフレネルレンズとして形成している。フレネルレンズは、平凸レンズの曲面を分割して平面上に寄せ集めたものであり、平凸レンズよりも軽量に形成することができる。なお、本実施例の光学部材４７は、上記実施例１〜３のよう反射面を持たない。
【００８１】
図１６（ａ），（ｂ）は、本実施例の照明装置３０５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。また、図１６（ａ），（ｂ）には、有機ＥＬ素子４６の周辺部から発せられた主光線のトレース図を付記している。
【００８２】
なお、図１６（ａ）には、有機ＥＬ素子４６を被写体側に凹となる曲面形状にした場合であって、照明装置３０５からの射出光束が最も集光された場合を示している。また、図１６（ｂ）には、有機ＥＬ素子４６を平面形状にした場合であって、照明装置３０５からの射出光束が最も発散する場合を示している。
【００８３】
図１６（ａ）の状態では、凹曲面形状の有機ＥＬ素子４６から発せられた主光線はフレネルレンズとしての光学部材４７が持つ固有の焦点に集光され、仮想の単一点光源を形成する。そして、該光学部材４７によって、照射光軸ＡＸＬに対してほぼ平行な光束に集光された状態で被写体側に照射される。
【００８４】
一方、図１６（ｂ）の状態では、平面形状の有機ＥＬ素子４６から照射光軸ＡＸＬに対してほぼ平行な主光線が発せられる。このため、該主光線は、仮想の単一点光源を形成せず、光学部材４７の作用によって一旦照射光軸ＡＸＬ上に収斂した後、発散光束として被写体側に照射される。
【００８５】
このように、本実施例では、有機ＥＬ素子４６の形状を制御することで、照明装置３０５から射出される光の指向特性（照射角度範囲）を任意に変化させることができる。
【００８６】
なお、光学部材４７の上下の高さは、有機ＥＬ素子４６の形状にかかわらず（すなわち、高さが最小となる図１６（ａ）の状態でも高さが最大となる図１６（ｂ）の状態でも）、有機ＥＬ素子４６の高さよりも十分に大きい。これにより、有機ＥＬ素子４６から発せられた主光線以外の発散光線もすべて光学部材４７に入射し、集光される。したがって、光の利用効率の高い照明装置とすることができる。
【００８７】
図１７には、有機ＥＬ素子４６の形状を変化させる機構の構成を示している。図１７（ａ）は、有機ＥＬ素子４６を曲面形状にしたときの該機構の状態を示し、図１７（ｂ）は有機ＥＬ素子４６を平面形状にしたときの該機構の状態を示している。
【００８８】
この図において、有機ＥＬ素子４６の中央部に設けられたピン４６ａは、カム板５０の中央に形成された直進溝５０ａに係合し、かつ不図示の固定枠に固定されている。また、有機ＥＬ素子４６の両端部に設けられたピン４６ｂ，４６ｃは、カム板５０の両端部に形成されたカム溝５０ｂ，５０ｃに係合している。
【００８９】
カム板５０が図の左右方向に移動すると、中央部が固定された有機ＥＬ素子４６の両端部がカム板５０の移動に伴うカム溝５０ｂ，５０ｃの作用により左右に移動する。これにより、有機ＥＬ素子４６は、曲面形状と平面形状との間で変形する。
【００９０】
なお、図１７に示した機構は例にすぎず、有機ＥＬ素子を曲面形状と平面形状との間で変形させるものであれば、どのような機構を用いてもよい。
【００９１】
なお、上記各実施例では、有機ＥＬ素子および光学部材を正面視において長方形となるように形成した場合について説明したが、照射光軸ＡＸＬを中心とした回転対称形状に形成してもよい。
【００９２】
また、上記各実施例では、有機ＥＬ素子に対して電流を１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ流して、静止画撮影用の瞬間的な閃光を発光させる場合について説明した。しかし、ビデオカメラ等による動画撮影時に、短時間通電の場合よりも低い電圧で長時間通電することにより、長時間にわたって定常光を発光させるように構成することも可能である。
【００９３】
さらに、上記各実施例では、撮影装置への搭載に適した照明装置について説明したが、本発明の照明装置は、室内照明や液晶表示装置のバックライト等にも応用が可能である。
【００９４】
なお、各実施例に示した構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは単なる例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１である照明装置を搭載したカメラの斜視図。
【図２】有機ＥＬ素子の基本的な構成を説明するための模式図。
【図３】実施例１の照明装置の斜視図。
【図４】実施例１の照明装置の分解斜視図。
【図５】実施例１の照明装置の断面図。
【図６】実施例１の照明装置の変形例を示す断面図。
【図７】実施例１の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子の周辺部から発せられた光線のトレース図。
【図８】本発明の実施例２である照明装置の斜視図。
【図９】実施例２の照明装置の分解斜視図。
【図１０】有機ＥＬ素子の形状と発光された光線の様子を示す模式図。
【図１１】実施例２の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１２】実施例２の照明装置の変形例を示す断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１３】本発明の実施例３である照明装置の斜視図。
【図１４】実施例３の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１５】本発明の実施例４である照明装置の斜視図。
【図１６】実施例４の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１７】実施例４において有機ＥＬ素子を変形させる機構の概略図。
【符号の説明】
【００９６】
１ カメラ本体
２ 撮影レンズ鏡筒
３ ファインダ
４ レリーズボタン
５，１０５，２０５，３０５ 照明装置
６，２０，２６，３６，４６ 有機ＥＬ素子
７，２７，３７，４７ 光学部材
１０ 透明基板
１１ 透明電極
１２ 有機層
１３ 反射電極
５０ カム板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影装置等に搭載される照明装置に関し、特に有機および無機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子等の面発光固体素子を光源とする照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近のデジタルスチルカメラ、フィルムカメラ、ビデオカメラ等の撮影装置に搭載される照明装置において、有機および無機ＥＬ素子といった自発光型の面発光固体素子を光源として用いることが考えられている。
【０００３】
例えば、有機ＥＬ素子は、一般に発光層を含む有機層（蛍光性有機化合物を含む有機化合物からなる薄膜）を陽極と陰極との電極で挟んだ構成を有し、該電極間に電流を供給することにより発光する素子である。具体的には、有機蛍光体中に外部から電子とホール（正孔）を注入し、それらの再結合エネルギーによって発光中心を励起し、光を発生する。このような有機ＥＬ素子では、高輝度（１０万ｃｄ／ｍ２以上）・高効率（１０ｌｍ／Ｗ以上）での発光が可能な青、緑、赤色の三種の発光層を積層することにより、高輝度白色発光をすることができる。
【０００４】
したがって、このような薄膜の有機ＥＬ素子を光源として利用すると、照明装置の薄型化や小型化を図ることができ、ひいては撮影装置の小型軽量化を実現することができる。
【０００５】
特許文献１には、有機ＥＬ素子に、通常では１秒以下で破壊するほどの大電流を瞬間的に流して短時間だけ強く発光させ、被写体を照明するようにしたフラッシュ装置が開示されている。
【０００６】
また、有機ＥＬ素子は、その形状がフレキシブルであるフィルム状に形成することもできる。特許文献２には、有機ＥＬ素子を曲面形状に形成し、発せられた光束を前方の一点に集光させて、仮想の単一点光源を形成した照明装置（スポットライト）が開示されている。このスポットライトでは、有機ＥＬ素子と光学部材との間隔を変化させることにより、光の照射角度を可変としている。
【特許文献１】特開２００４−１０９４３０号公報（段落００１８、図１等）
【特許文献２】特開２００１−３０７５０２号公報（段落００３４、００２８、図８（ｂ）および図４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１にて開示されたフラッシュ装置では、光源である有機ＥＬ素子の前側（光照射側又は被写体側）に、該有機ＥＬ素子からの光に対する集光作用を持った光学部材が配置されていない。このため、有機ＥＬ素子からの光を必要な光照射範囲に効率良く集光することができず、所望の配光特性が得られないおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２にて開示されたスポットライトでは、光源である有機ＥＬ素子の前側に集光作用を有する光学部材として平凸レンズやフレネルレンズを配置している。しかしながら、有機ＥＬ素子上の各発光点から拡散状態で発する光のうち光学部材に入射しない光を利用できないため、充分に光の利用効率が高い照明装置とは言えない。しかも、有機ＥＬ素子と光学部材との間隔を変化させて光の照射角度を変更する構成では、照射角度の変化量に対して該間隔を大きく変化させる必要があり、装置が大型化するという問題がある。
【０００９】
本発明は、面発光固体素子を光源として用い、小型でありながらも、高い光の利用効率と良好な配光特性が得られるようにした照明装置を提供することを目的の１つとしている。また、本発明は、面発光固体素子を光源として用い、小型でありながらも、照射角度を変更可能な照明装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願第１の発明の一側面である照明装置は、曲面形状を有する面発光固体素子と、少なくとも反射面を備え、該面発光固体素子からの光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本願第２の発明の他の側面である照明装置は、可撓性を有する面発光固体素子と、該面発光固体素子の形状を変化させる機構とを有することを特徴とする。
【００１２】
なお、上記各照明装置を備えた撮影装置も本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明によれば、曲面形状を有する面発光固体素子からの光を、少なくとも反射面を有する光学部材によって光照射範囲に集光状態で照射することにより、光の利用効率が高く、所望の配光特性が得られる小型の照明装置を実現できる。
【００１４】
また、第２の発明によれば、面発光固体素子の形状を変化させる機構を設けることにより、面発光固体素子の位置をほとんど変えることなく照射角度を変更可能な小型の照明装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１には、本発明の実施例１である照明装置を搭載したデジタルスチルカメラの構成を示している。１はカメラ本体である。２は撮影レンズ鏡筒であり、不図示の撮影レンズを保持している。
【００１７】
３は光学ファインダであり、撮影構図を決める際に撮影者がこれを通して被写体を観察する。４はレリーズボタンである。このカメラには、撮影レンズにより形成された被写体像を光電変換するＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等により構成された撮像素子（図示せず）が内蔵されている。
【００１８】
５は照明装置であり、カメラ本体１の右上部に内蔵されている。本実施例の照明装置は、後述するように、光源として、有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子等の面発光固体素子（電界固体面発光素子と称される場合もある）を用い、さらに該面発光固体素子からの光を効率良く集光する光学部材を用いている。面発光固体素子は、発光面のほぼ全体から光を発するものであり、ランプ等の点光源や放電管等の線光源とは異なる。
【００１９】
なお、本実施例では、デジタルスチルカメラについて説明するが、本発明の照明装置はこれに限らず、フィルムカメラやビデオカメラの照明装置にも適用できる。
【００２０】
次に、図２を用いて、有機ＥＬ素子の構造について説明する。図２には、有機ＥＬ素子の基本的な構成を模式的に示している。
【００２１】
有機ＥＬ素子６は、ガラス等により形成された透明基板１０上に、透明電極（陽極）１１、発光層を含む有機層（有機化合物薄膜）１２、および反射電極（陰極）１３をこの順序で積層した構成を有する。
【００２２】
透明基板１０は、ガラス、プラスチック等の光透過率が７０％以上の透明性を有する基板であり、例えば、ガラス、石英等のソリッド基板として形成される。また、以下の材料を用いて、透明基板１０をフレキシブル基板としてもよい。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を用いることができる。さらに、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）を用いることもできる。
【００２３】
透明電極１１は、例えば、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、金、酸化錫、酸化亜鉛等の導電材料により形成される。仕事関数が４ｅＶ以上で、光透過率が６０％以上の材料で構成することが好ましい。
【００２４】
有機層１２は、発光層を含む数ｎｍ〜μｍの有機化合物若しくは錯体の単層又は複数層からなる。フッ化リチウム層や無機金属塩の層又はそれらを含有する層が任意の位置に配置されていてもよい。
【００２５】
反射電極１３は、アルミニウム、ナトリウム、リチウム、マグネシウム、銀、カルシウム等の金属材料により形成される。仕事関数が４ｅＶ未満で、反射率が７０％以上の材料で形成することが好ましい。
【００２６】
有機ＥＬ素子６は、透明電極１１と反射電極１３に電源１５から供給される電流によって、有機層１２を構成する１層以上の発光層において電子および正孔が結合し、蛍光又は燐光に由来して発光する。
【００２７】
本実施例の有機ＥＬ素子６において、透明電極１１と反射電極１３はそのいずれか一辺において電気的に繋がった共通電極としての形態を持つ。但し、個々の有機層に対応した電極の形態を採用してもよい。これらのいずれの形態においても、透明電極１１と反射電極１３が有機層を挟んで積層されているものとして扱う。このことは、後述する他の実施例でも同じである。
【００２８】
なお、有機ＥＬ素子６は、透明電極１１と反射電極１３の位置を入れ替えたトップエミッション構造としてもよい。
【００２９】
また、有機化合物は、水分や大気中の酸素による劣化が激しいため、窒素等の不活性ガスの雰囲気下において、透明基板１０上で金属管やガラス管等を用いて有機層１２を覆って封止し、外部雰囲気から遮蔽している。但し、図２では、封止膜を省略して示している。
【００３０】
次に、本実施例の照明装置５の構成および光学作用について図３〜図７を用いて説明する。
【００３１】
図３は、照明装置５の主要部品を前方（光照射範囲側又は被写体側）から見て示す斜視図であり、図４は、該照明装置５の主要部品を前方から見て示す分解斜視図である。なお、これらの図では、各主要部品を保持する保持部材や有機ＥＬ素子に接続されているリード線は示していない。このことは、以下に説明する他の実施例の図でも同じである。
【００３２】
図３および図４に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子６および光学部材７はそれぞれ、該照明装置５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。照射光軸ＡＸＬは、有機ＥＬ素子６の発光面の中心から光学部材７の入射面７ａおよび射出面７ｃの中心を通って延びる仮想軸である。
【００３３】
有機ＥＬ素子６は、前方に向かって凹となる曲面形状を有する。有機ＥＬ素子６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００３４】
本実施例では、有機ＥＬ素子６として、フレキシブルな構造であるプラスチックフィルムを透明基板１０として用い、青、緑、赤色の３つの発光層を積層することにより、高輝度白色光を発する。なお、２つの電極に挟時された有機層１２の発光波長を、例えば、青、黄色の二種の発光層として同時に発光させることにより白色化する形態を採用してもよい。これらのことは、後述する他の実施例でも同じである。
【００３５】
光学部材７は、有機ＥＬ素子６に対して前方に配置され、有機ＥＬ素子６から発せられた光束を直接取り込んで所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。言い換えれば、有機ＥＬ素子６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有し、この作用によって光照射範囲での配光を制御する。放電管等を光源とする場合に、該光源から後方に射出された光を光源に戻すための集光作用を有する反射傘は不要である。光学部材７は、光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形成されている。
【００３６】
ここで、フレキシブルな構造の有機ＥＬ素子６を曲面形状とすることで、光源としての有機ＥＬ素子６の見かけ上の面積を小さくすることができる。このため、照明装置５を正面から見たときに、照明装置５の投影面積も小さくすることができる。したがって、照明装置５をカメラに搭載した際に、カメラのデザインの自由度が増すという利点がある。
【００３７】
照明装置５を備えたカメラにおいて、例えば、「ストロボオートモード」に設定されている場合に、ユーザーによりレリーズボタン４が半押し操作されると、不図示の測光ユニットで外光（被写体）の明るさが測定される。測光結果はカメラ本体１内に配置された不図示の中央演算処理ユニットに送られる。中央演算処理ユニットは、測光結果と撮像素子（フィルムカメラの場合はフィルム）の感度とによって、照明装置５を発光させるか否かを判断する。
【００３８】
「照明装置を発光させる」と判断した場合には、中央演算処理ユニットは、レリーズボタン４の全押し操作に応じて照明装置５に発光信号を出力し、これに応じて有機ＥＬ素子６が発光する。
【００３９】
有機ＥＬ素子６から発せられた光は、光学部材７の入射面７ａから該光学部材７内に直接入射し、所定の配光特性を有する光に変換された後、被写体側に照射される。
【００４０】
図５は、照明装置５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。なお、図５には、有機ＥＬ素子６の中心付近から発せられた光線のトレース図を付記している。
【００４１】
図に示すように、被写体側に凹となる曲面形状を有する有機ＥＬ素子６に対し、光学部材７は、有機ＥＬ素子６の該曲面形状に沿った、すなわち被写体側に向かって凹となる曲面形状の入射面７ａを有する。光学部材７の入射面７ａは、有機ＥＬ素子６の各発光点から拡散して発せられた光がほぼすべて入射面７ａに入射するように、有機ＥＬ素子６に近接して配置されている。なお、これらが近接するほど光の利用効率は上がるが、物理的な条件から０．２ｍｍ以上離すことが望ましい。
【００４２】
図５に示す光線トレース図から分かるように、有機ＥＬ素子６の中心付近から発せられた光束は、入射面７ａからその正の屈折力による集光作用を受ける。入射面７ａで屈折した光束のうち照射光軸ＡＸＬに対して所定角度θより小さい角度で進む光束成分は、直接射出面７ｃから射出する。また、入射面７ａで屈折した光束のうち照射光軸ＡＸＬに対して所定角度θより大きい角度で進んだ光束成分は、反射面７ｂで反射された後、射出面７ｃから射出する。
【００４３】
反射面７ｂは、射出面７ｃに向かって照射光軸ＡＸＬに対して広がる方向に傾斜した平面又は緩やかな曲面として形成されている。射出面７ｃは、被写体側に向かって凸となる形状を有し、主として反射面７ｂで反射した光束をより照射光軸ＡＸＬ側に屈折させる作用を有する。
【００４４】
光学部材７は、これら入射面７ａ、反射面７ｂおよび射出面７ｃにより、有機ＥＬ素子６から発せられた光束を、効率良く、被写体側にて集光する光束に変換する作用を持つ。
【００４５】
なお、本実施例では、光学部材７の入射面７ａを正の屈折力を有する曲面形状としているが、本発明における光学部材はこれに限らない。例えば、図６に示すように、入射面７ａ′を平面として形成してもよい。さらに言えば、光学部材７の各面は、最終的に光学部材７から射出される光束が、所望の光照射範囲に向かって集光する光束に変換される形状であればよい。
【００４６】
図７には、図５と同じ断面において、有機ＥＬ素子６の周辺部分から発せられた光線のトレース図を示している。
【００４７】
図７において、有機ＥＬ素子６の周辺部分から発せられた光束は、その主たる進行方向が照射光軸ＡＸＬ上の１点に向っている。これは、光学部材７の入射面７ａに入射しやすくなる方向である。したがって、曲面形状の有機ＥＬ素子６から発せられた光束は、平面形状の有機ＥＬ素子に比べて、より多くが光学部材７の入射面７ａに入射する。これにより、光の利用効率が高い照明装置５を実現できる。
【実施例２】
【００４８】
図８〜図１１には、本発明の実施例２である照明装置の構成を示している。本実施例の照明装置も、実施例１の図１にて示したカメラに搭載される。
【００４９】
図８は、本実施例の照明装置１０５の主要部品を前方から見て示す組み立て状態での斜視図であり、図９は、該照明装置１０５の主要部品を前方から見て示す分解斜視図である。なお、これらの図では、各主要部分を保持する保持部材やリード線を省略している。
【００５０】
図８および図９に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子２６および光学部材２７はそれぞれ、該照明装置１０５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。
【００５１】
有機ＥＬ素子２６は、前方に向かって凸となる曲面形状を有する。有機ＥＬ素子２６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００５２】
光学部材２７は、有機ＥＬ素子２６に対して前方に配置され、有機ＥＬ素子２６から発せられた光束を直接取り込んで所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。言い換えれば、有機ＥＬ素子２６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有し、この作用によって光照射範囲での配光を制御する。本実施例でも、光源から後方に射出された光を光源に戻すための集光作用を有する反射傘は不要である。光学部材２７は、光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形成されている。
【００５３】
ここで、フレキシブルな構造の有機ＥＬ素子２６を曲面形状とすることで、光源としての有機ＥＬ素子２６の見かけ上の面積を小さくすることができる。このため、照明装置１０５を正面から見たときに、照明装置１０５の投影面積も小さくすることができる。したがって、照明装置１０５をカメラに搭載した際に、カメラのデザインの自由度が増すという利点がある。
【００５４】
一般に、図１０（ａ）に示すように、ガラス等の平面に構成された有機ＥＬ素子２０は、主光線の発光方向は照射光軸ＡＸＬに平行な方向となる。一方、図１０（ｂ）に示すように、基板としてプラスチックフィルムを用いたフレキシブルな構造の有機ＥＬ素子２１を被写体側に向かって凹となる曲面形状とすることで、主光線の発光方向を照射光軸ＡＸＬ上の一点に向かわせることができる。これにより、仮想の単一点光源を形成することができる（特許文献２参照）。これに対し、本実施例の照明装置１０５では、有機ＥＬ素子２６を、被写体側に向かって凸となる曲面形状に形成し、主光線が発散方向に発せられるようにしている。ここにいう主光線は、有機ＥＬ素子の発光面に対して垂直な方向に向かって発せられる光線である。
【００５５】
図１１は、本実施例の照明装置１０５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。また、図１１には、有機ＥＬ素子２６から発せられた主光線のトレース図を付記している。
【００５６】
光学部材２７は、有機ＥＬ素子２６の凸形状とは反対向きに凸となる（被写体側に凹となる）曲面形状を有する第１の入射面２７Ｒと、該第１の入射面２７Ｒの上下に配置された平面形状の第２の入射面２７Ｃとを有する。
【００５７】
光線トレース図から分かるように、有機ＥＬ素子から発せられた主光線のうち照射光軸ＡＸＬに対して第１の角度θ１より小さい角度で発せられた主光線は、光学部材２７の第１の入射面２７Ｒに入射する。これらの主光線は、第１の入射面２７Ｒから正の屈折力を受けて照射光軸ＡＸＬにほぼ平行な光線となり、そのまま平面形状を有する射出面２７Ｈから射出する。この第１の入射面２７Ｒは、双曲面で形成されるのが好ましい。
【００５８】
また、有機ＥＬ素子から発せられた主光線のうち照射光軸ＡＸＬに対して第１の角度θ１より大きい角度で発せられた主光線は、光学部材２７の第２の入射面２７Ｃに入射する。これらの主光線は、第２の入射面２７Ｃにて屈折し、反射面２７ＴＲに向かう。そして、反射面２７ＴＲでほぼ全反射されることにより、照射光軸ＡＸＬにほぼ平行な光線となり、そのまま射出面２７Ｈから射出する。ここで、第２の入射面２７Ｃで屈折した主光線は、反射面２７ＴＲに対する入射角度が小さくなる方向（垂直に近くなる方向）に曲げられるので、反射面２７ＴＲの大きさ、つまりは光学部材２７を小さくすることができる。
【００５９】
なお、反射面２７ＴＲの形状は、入射した光線のほとんどを全反射面し、かつ反射後の光線の平行度を良好に保つために、放物面あるいは放物面に近いシリンドリカル非球面形状とするのが好ましい。
【００６０】
光学部材２７は、これら入射面２７Ｒ，２７Ｃおよび反射面２７ＴＲにより、有機ＥＬ素子２６から発せられたすべての光束を、効率良く、被写体側にて集光する平行光束に変換する作用を持つ。特に、有機ＥＬ素子２６から照射光軸ＡＸＬに対して大きい角度で発せられた光線も有効に利用するため、光の利用効率の高い照明装置とすることができる。
【００６１】
なお、本実施例では、光学部材２７を平行光束を射出するようにその形状を設定した場合について説明した。しかし、図１２に示すように、有機ＥＬ素子２６の位置と光学部材２７′の第１および第２の入射面２７Ｒ，２７Ｃの形状や反射面２７ＴＲの形状などを本実施例と異ならせることによって、射出光束の指向特性を任意に設定することができる。
【実施例３】
【００６２】
図１３および図１４には、本発明の実施例３である照明装置の構成を示している。本実施例の照明装置も、実施例１の図１にて示したカメラに搭載される。
【００６３】
図１３は、本実施例の照明装置２０５の主要部品を前方から見て示す組み立て状態での斜視図である。なお、図１３では、各主要部分を保持する保持部材やリード線を省略している。
【００６４】
上述した実施例１，２では、有機ＥＬ素子の前方に、入射面、反射面および射出面を有する光学部材を配置した場合について説明したが、本実施例では、有機ＥＬ素子３６の後方（光照射範囲又は被写体側とは反対側）に反射部材（光学部材）３７を配置している。
【００６５】
図１３に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子３６および反射部材３７はそれぞれ、該照明装置２０５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。
【００６６】
有機ＥＬ素子３６は、前方に向かって凹となる曲面形状を有する。有機ＥＬ素子３６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００６７】
反射部材３７は、有機ＥＬ素子３６に対して後方に配置され、有機ＥＬ素子３６から後方に発せられた光束を前方に反射して所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。言い換えれば、有機ＥＬ素子３６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有し、この作用によって光照射範囲での配光を制御する。反射部材３７は、一次元方向に曲率を有し、金属の内面反射を利用した反射鏡として構成されている。
【００６８】
図１４は、本実施例の照明装置２０５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。また、図１４には、有機ＥＬ素子３６から発せられた主光線のトレース図を付記している。
【００６９】
反射部材３７は、有機ＥＬ素子３６の凹形状と同じ向きに凹となる（前方に向かって凹となる）曲面形状を有する。
【００７０】
反射部材３７の反射面は、放物面として形成されている。有機ＥＬ素子３６から発せられた主光線の仮想の発光点は、該反射部材３７の放物面の焦点にほぼ一致する。このような形状に設定すると、有機ＥＬ素子３６から発せられたすべての主光線は、反射部材３７で反射して、平行光束として被写体側に射出される。
【００７１】
反射部材３７は、その反射面により、有機ＥＬ素子３６から発せられた光束を、効率良く被写体側にて集光する光束に変換する作用を持つ。また、有機ＥＬ素子３６から発せられたすべての主光線を平行光束とすることで、配光特性を狭い角度範囲に設定することができる。
【００７２】
なお、有機ＥＬ素子３６から発せられた主光線のうち照射光軸ＡＸＬに対して小さな角度で反射部材３７に向かった主光線は、反射部材３７で反射した後、再び有機ＥＬ素子３６に戻る。そして、有機ＥＬ素子３６の反射電極１３で反射して有機ＥＬ素子３６から発せられ、反射部材３７に向かう。この際又はこれを繰り返すうちに、照射光軸ＡＸＬに対する角度が大きくなり、最終的に被写体側に射出される。したがって、光の利用効率の高い照明装置とすることができる。
【００７３】
なお、本実施例では、反射部材３７で反射した光束を平行光束とする場合について説明したが、有機ＥＬ素子と反射部材の位置関係や反射部材の反射面形状を楕円形状などに変化させることによって、射出光束の指向特性を任意に設定することができる。
【実施例４】
【００７４】
図１５〜図１７には、本発明の実施例４である照明装置の構成を示している。本実施例の照明装置も、実施例１の図１にて示したカメラに搭載される。
【００７５】
図１５は、本実施例の照明装置３０５の主要部品を前方から見て示す組み立て状態での斜視図である。なお、この図では、各主要部分を保持する保持部材やリード線を省略している。
【００７６】
図１５に示すように、本実施例の有機ＥＬ素子４６および光学部材４７はそれぞれ、該照明装置３０５の照射光軸ＡＸＬに対して直交する方向（水平方向）を長手方向とする、被写体側から見る正面視において長方形となる形状を有する。
【００７７】
有機ＥＬ素子４６は、そのフレキシブルな構造を利用して、前方に向かって凹となる曲面形状と平面形状との間で形状が変化する。有機ＥＬ素子４６は、不図示の電気回路から供給された電力を受けて、１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ発光する。
【００７８】
光学部材４７は、有機ＥＬ素子４６に対して前方に配置され、有機ＥＬ素子４６から発せられた光束を直接取り込んで所定形状に集光し、撮影に必要な光照射範囲に効率良く照射する。本実施例では、有機ＥＬ素子４６の形状の変化と、該有機ＥＬ素子４６から発せられた光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材４７との相互作用によって、光照射範囲での配光を制御する。
【００７９】
本実施例でも、実施例１，２と同様に、光源から後方に射出された光を光源に戻すための集光作用を有する反射傘は不要である。光学部材４７は、光アクリル樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料で形成されている。
【００８０】
本実施例では、光学部材４７をフレネルレンズとして形成している。フレネルレンズは、平凸レンズの曲面を分割して平面上に寄せ集めたものであり、平凸レンズよりも軽量に形成することができる。なお、本実施例の光学部材４７は、上記実施例１〜３のよう反射面を持たない。
【００８１】
図１６（ａ），（ｂ）は、本実施例の照明装置３０５をその照射光軸ＡＸＬ上で切断した断面図である。また、図１６（ａ），（ｂ）には、有機ＥＬ素子４６の周辺部から発せられた主光線のトレース図を付記している。
【００８２】
なお、図１６（ａ）には、有機ＥＬ素子４６を被写体側に凹となる曲面形状にした場合であって、照明装置３０５からの射出光束が最も集光された場合を示している。また、図１６（ｂ）には、有機ＥＬ素子４６を平面形状にした場合であって、照明装置３０５からの射出光束が最も発散する場合を示している。
【００８３】
図１６（ａ）の状態では、凹曲面形状の有機ＥＬ素子４６から発せられた主光線はフレネルレンズとしての光学部材４７が持つ固有の焦点に集光され、仮想の単一点光源を形成する。そして、該光学部材４７によって、照射光軸ＡＸＬに対してほぼ平行な光束に集光された状態で被写体側に照射される。
【００８４】
一方、図１６（ｂ）の状態では、平面形状の有機ＥＬ素子４６から照射光軸ＡＸＬに対してほぼ平行な主光線が発せられる。このため、該主光線は、仮想の単一点光源を形成せず、光学部材４７の作用によって一旦照射光軸ＡＸＬ上に収斂した後、発散光束として被写体側に照射される。
【００８５】
このように、本実施例では、有機ＥＬ素子４６の形状を制御することで、照明装置３０５から射出される光の指向特性（照射角度範囲）を任意に変化させることができる。
【００８６】
なお、光学部材４７の上下の高さは、有機ＥＬ素子４６の形状にかかわらず（すなわち、高さが最小となる図１６（ａ）の状態でも高さが最大となる図１６（ｂ）の状態でも）、有機ＥＬ素子４６の高さよりも十分に大きい。これにより、有機ＥＬ素子４６から発せられた主光線以外の発散光線もすべて光学部材４７に入射し、集光される。したがって、光の利用効率の高い照明装置とすることができる。
【００８７】
図１７には、有機ＥＬ素子４６の形状を変化させる機構の構成を示している。図１７（ａ）は、有機ＥＬ素子４６を曲面形状にしたときの該機構の状態を示し、図１７（ｂ）は有機ＥＬ素子４６を平面形状にしたときの該機構の状態を示している。
【００８８】
この図において、有機ＥＬ素子４６の中央部に設けられたピン４６ａは、カム板５０の中央に形成された直進溝５０ａに係合し、かつ不図示の固定枠に固定されている。また、有機ＥＬ素子４６の両端部に設けられたピン４６ｂ，４６ｃは、カム板５０の両端部に形成されたカム溝５０ｂ，５０ｃに係合している。
【００８９】
カム板５０が図の左右方向に移動すると、中央部が固定された有機ＥＬ素子４６の両端部がカム板５０の移動に伴うカム溝５０ｂ，５０ｃの作用により左右に移動する。これにより、有機ＥＬ素子４６は、曲面形状と平面形状との間で変形する。
【００９０】
なお、図１７に示した機構は例にすぎず、有機ＥＬ素子を曲面形状と平面形状との間で変形させるものであれば、どのような機構を用いてもよい。
【００９１】
なお、上記各実施例では、有機ＥＬ素子および光学部材を正面視において長方形となるように形成した場合について説明したが、照射光軸ＡＸＬを中心とした回転対称形状に形成してもよい。
【００９２】
また、上記各実施例では、有機ＥＬ素子に対して電流を１μ秒以上１００μ秒以下の短時間だけ流して、静止画撮影用の瞬間的な閃光を発光させる場合について説明した。しかし、ビデオカメラ等による動画撮影時に、短時間通電の場合よりも低い電圧で長時間通電することにより、長時間にわたって定常光を発光させるように構成することも可能である。
【００９３】
さらに、上記各実施例では、撮影装置への搭載に適した照明装置について説明したが、本発明の照明装置は、室内照明や液晶表示装置のバックライト等にも応用が可能である。
【００９４】
なお、各実施例に示した構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは単なる例に過ぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施例１である照明装置を搭載したカメラの斜視図。
【図２】有機ＥＬ素子の基本的な構成を説明するための模式図。
【図３】実施例１の照明装置の斜視図。
【図４】実施例１の照明装置の分解斜視図。
【図５】実施例１の照明装置の断面図。
【図６】実施例１の照明装置の変形例を示す断面図。
【図７】実施例１の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子の周辺部から発せられた光線のトレース図。
【図８】本発明の実施例２である照明装置の斜視図。
【図９】実施例２の照明装置の分解斜視図。
【図１０】有機ＥＬ素子の形状と発光された光線の様子を示す模式図。
【図１１】実施例２の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１２】実施例２の照明装置の変形例を示す断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１３】本発明の実施例３である照明装置の斜視図。
【図１４】実施例３の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１５】本発明の実施例４である照明装置の斜視図。
【図１６】実施例４の照明装置の断面図および有機ＥＬ素子から発せられた光線のトレース図。
【図１７】実施例４において有機ＥＬ素子を変形させる機構の概略図。
【符号の説明】
【００９６】
１ カメラ本体
２ 撮影レンズ鏡筒
３ ファインダ
４ レリーズボタン
５，１０５，２０５，３０５ 照明装置
６，２０，２６，３６，４６ 有機ＥＬ素子
７，２７，３７，４７ 光学部材
１０ 透明基板
１１ 透明電極
１２ 有機層
１３ 反射電極
５０ カム板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲面形状を有する面発光固体素子と、
少なくとも反射面を備え、前記面発光固体素子からの光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記面発光固体素子は、光照射範囲に向かって凹となる曲面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記面発光固体素子は、光照射範囲に向かって凸となる曲面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光学部材は、入射面と、該入射面からの光を反射する反射面と、前記入射面および前記反射面からの光を射出する射出面とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学部材は、前記面発光固体素子から該照明装置の照射光軸に対して第１の角度より小さい角度で発せられた光が入射する第１の入射面と、前記第１の角度より大きな角度で発せられた光が入射する第２の入射面と、前記第２の入射面からの光を反射する反射面と、前記第１の入射面からの光および前記反射面からの光を射出する射出面とを有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学部材は、前記面発光固体素子から前記光照射範囲とは反対方向に発せられた光を前記光照射範囲に向けて反射する反射部材であることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項７】
可撓性を有する面発光固体素子と、
前記面発光固体素子の形状を変化させる機構とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項８】
前記面発光固体素子からの光に対して、光照射範囲への集光作用を有する光学部材を有することを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光学部材は、前記面発光固体素子の形状にかかわらず、該面発光固体素子よりも大きいことを特徴とする請求項７又は８に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の照明装置を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項１】
曲面形状を有する面発光固体素子と、
少なくとも反射面を備え、前記面発光固体素子からの光に対する光照射範囲への集光作用を有する光学部材とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記面発光固体素子は、光照射範囲に向かって凹となる曲面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記面発光固体素子は、光照射範囲に向かって凸となる曲面形状を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光学部材は、入射面と、該入射面からの光を反射する反射面と、前記入射面および前記反射面からの光を射出する射出面とを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学部材は、前記面発光固体素子から該照明装置の照射光軸に対して第１の角度より小さい角度で発せられた光が入射する第１の入射面と、前記第１の角度より大きな角度で発せられた光が入射する第２の入射面と、前記第２の入射面からの光を反射する反射面と、前記第１の入射面からの光および前記反射面からの光を射出する射出面とを有することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学部材は、前記面発光固体素子から前記光照射範囲とは反対方向に発せられた光を前記光照射範囲に向けて反射する反射部材であることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項７】
可撓性を有する面発光固体素子と、
前記面発光固体素子の形状を変化させる機構とを有することを特徴とする照明装置。
【請求項８】
前記面発光固体素子からの光に対して、光照射範囲への集光作用を有する光学部材を有することを特徴とする請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光学部材は、前記面発光固体素子の形状にかかわらず、該面発光固体素子よりも大きいことを特徴とする請求項７又は８に記載の照明装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載の照明装置を備えたことを特徴とする撮影装置。
【図３】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００７−１６３８７６（Ｐ２００７−１６３８７６Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６０６０４（Ｐ２００５−３６０６０４）
【出願日】平成１７年１２月１４日（２００５．１２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１４日（２００５．１２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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