JP4636914B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、カメラ付携帯電話等の機器に用いられる発光装置に関する。
カメラに用いられる照明装置（発光装置）としては、閃光放電管を発光させ、大光量の照明光が得られるフラッシュが一般的に用いられている。しかし、近年、電子カメラにおいてＣＣＤ（電荷結合素子）センサやＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）センサ等を使った撮像素子の感度が向上したために、従来のような大光量の照明が必ずしも必要でなくなってきている。また、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する）の輝度も向上しており、各種照明に利用されるようになってきた。
そこで最近では、ＬＥＤを光源として用いた撮影用照明装置が提案されている（特許文献１参照）。この照明装置では、複数の白色ＬＥＤの発光部をほぼ同一方向に向けて相互に近接して並べ、これらのＬＥＤの前方に各ＬＥＤに対応する複数のレンズを一体成型した光学部材を配置している。
一方、最近の電子カメラの傾向として、撮影距離が極めて短い、例えば撮影レンズから数ｃｍ程度の至近距離でも撮影が可能な撮影装置が増えつつある。
このような状況下で従来の照明装置を用いれば、特に至近距離での撮影（マクロ撮影）において、照明光として十分な特性を得ることはできない。すなわち、撮影レンズ鏡筒によって照明光の一部が遮られることにより必要とされる照射領域全体を均一に照明することができなかったり、被写体までの距離が非常に近いために被写体の露出がオーバーとなって好ましい露出を得ることができなかったりする。
このため、マクロ撮影には、撮影レンズ鏡筒の先端周囲にリング状の光源を配置したマクロ撮影用照明装置が用いられることが多い、しかし、このような照明装置は大型で、かつ非常に高価であることが多い。
このように、小型の照明装置によって、通常撮影とマクロ撮影の双方に適した照明を行うことは従来極めて困難であった。しかし、実際には、このような通常撮影と近距離撮影との双方に適した照明装置が求められており、しかも、小型かつ安価に構成することが望まれている。
例えば、特許文献２には、カメラの撮影レンズ鏡筒の周囲に装着されるリング部を有する照明装置であって、光源からの光をリング部の周方向に導き、リング部の反射面で反射した光を、該反射面に対向する射出面から射出させる照明装置が提案されている。これによれば、１つの光源からの光を撮影レンズ鏡筒の周囲からリング状に照射することができる。
特開２０００−８９３１８号公報（段落０００５、図１等） 特開２００１−２５５５７４号公報（段落００１８〜００２０、図２等）
上述したように、最近では、ＬＥＤの輝度が高くなってきている。しかしながら、特許文献１にも示されているように、ＬＥＤを複数個使用しなければ、写真撮影に十分な光量を得ることは難しい。
一方、特許文献２にて提案の照明装置は、１つの閃光放電管（キセノン管）からの光を撮影レンズ鏡筒の周囲に配されたリング部に導くものであり、複数のＬＥＤを光源として用いる場合には、これをそのまま用いることはできない。つまり、複数のＬＥＤからの光を効率良く、マクロ撮影に適した照明（配光）特性が得られるように照射でき、しかも小型である照明装置は、従来提案されていない。
本発明は、複数の光源からの光を効率良く、所定の発光特性（例えば、配光特性）が得られるように照射でき、しかも小型の発光装置を提供することを目的の１つとしている。
上記目的を達成するため、本発明にかかる発光装置は、第１の光源から入射した光を反射する第１の反射面と、第２の光源から入射した光を反射する第２の反射面と、第３の光源から入射した光を反射する第３の反射面と、該第１、第２及び第３の反射面からの光を射出する射出部と、を有する光学部材を備え、該光学部材は、前記第２の反射面で反射した光を、前記第１の反射面を透過させて前記射出部に導き、前記第３の反射面で反射した光を前記第２の反射面を介さずに前記第１の反射面を透過させて前記射出部に導くことを特徴とする。
本発明によれば、複数の光源からの光を効率良く、所定の発光特性（例えば、配光特性）が得られるように照射でき、しかも発光装置を小型化することができる。
以下、本発明の実施例及び本発明に関連する実施例について図面を参照しながら説明する。
図１から図３には、本発明に関連する実施例である発光装置としてのマクロ撮影用リングライトを示している。本実施例のマクロ撮影用リングライトは、カメラ付携帯電話に装着されている。
なお、図１は、該マクロ撮影用リングライトが装着されたカメラ付携帯電話の斜視図、図２は該マクロ撮影用リングライトを分解して示す斜視図である。また、図３は、該マクロ撮影用リングライトの光学系の主要な構成を示す斜視図である。
図１から図３において、１はカメラ付携帯電話であり、通信機能とカメラ機能とを有する。２はマクロ撮影用リングライトであり、近距離撮影（マクロ撮影）時に被写体を照明するために利用される。マクロ撮影用リングライト２は、カメラ付携帯電話１に対して着脱可能になっている。
３は撮影レンズを有するレンズ鏡筒であり、任意の被写体を不図示の撮像素子（ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等）上に結像させる。
４ａ，４ｂは光源としての第１および第２の発光部（第１の光源、第２の光源）であり、被写体輝度が低いときや特殊撮影時などに照明光を発する。本実施例では、２つの発光部４ａ，４ｂは、レンズ鏡筒３の外側に隣接する位置に、互いに近接して配置されている。
図３に示すように、第１および第２の発光部４ａ，４ｂはそれぞれ、白色光を発光するＬＥＤ８と、該ＬＥＤ８から射出された光束を集光させるための集光レンズ９とを有する。ＬＥＤ８は、不図示の電気回路から供給された電力により発光し、集光レンズ９はＬＥＤ８から発せられた光束を所定の照射範囲に向かう光束に変換する。集光レンズ９は、透明性が高い樹脂材料からなる。これらＬＥＤ８および集光レンズ９からなる発光部４ａ，４ｂは、カメラ付携帯電話１に内蔵されている。
５はマクロ撮影用リングライト２を構成する光学部材である。該光学部材５は、２つの発光部４ａ，４ｂからの光を後述する射出部５ｂに導く導光部５ａと、該導光部５ａにより導かれた光束を被写体方向に射出するリング状の射出部（以下、リング部という）５ｂとを有する。光学部材５は、光透過性の樹脂材料により一体形成されている。ここで、光学部材５は、レンズ鏡筒３の光軸中心に光学部材５のリング部５ｂの中心が略一致するように、レンズ鏡筒３の先端部周囲に配置されている。６は光学部材５を格納する前カバーであり、７は光学部材５を格納する後カバーである。
また、図３に示すように、光学部材５の導光部５ａは、第１および第２の発光部４ａ，４ｂのそれぞれで発せられて集光された光束の方向変換を行うとともに、所定の狭い範囲に光束を集めるための第１の入射部５ａ１および第２の入射部５ａ２を有する。
リング部５ｂには、被写体方向に光束を射出するためのリング射出面５ｈが形成され、該リング射出面５ｈとは反対側には、光方向変換面５ｉが形成されている。
第１の入射部５ａ１および第２の入射部５ａ２から光学部材５内に入射して導光部５ａ内を進んだ光束は、リング部５ｂに導かれる。そして、リング部５ｂの内部において、その方向が上記光方向変換面５ｉなどで変換されながらリング射出面５ｈに導かれて射出する。
カメラ付携帯電話１において、例えば「カメラモード」がセットされ、レリーズボタンがユーザーによって押されると、不図示の測光回路によって測定された外光の明るさと撮像素子の感度とに基づいて、発光部４ａ，４ｂを発光させるか否かを不図示の中央演算処理装置が判断する。中央演算処理装置は、「発光部を発光させる」と判定した場合には、発光信号を出力してＬＥＤ８を発光させる。ＬＥＤ８から発光された光束は、集光レンズ９に入射し、この集光レンズ９を介して所定の配光特性に変換された後、被写体側に照射される。
ここで、上記カメラ付携帯電話１は、例えば被写体との距離が数ｃｍ程度であるような至近距離撮影を可能にするマクロ撮影モードを有する。このようなマクロ撮影モードでは、本実施例のマクロ撮影用リングライト２が使用される。この場合、ＬＥＤ８から発せられた光束は、集光レンズ９を介して光学部材５に入射し、撮影レンズ３の周囲に配置されたリング部５ｂのリング射出面５ｈから射出する。
マクロ撮影用リングライト２は、点光源とみなすことが可能なＬＥＤ８からの光をリング射出面５ｈから照射するので、被写体との距離が数ｃｍ程度であるような至近距離撮影も可能となる。
図４には、マクロ撮影用リングライト２を構成する光学部材５をその周方向に展開した図であり、第１および第２の発光部４ａ，４ｂから発せられた光束の光線トレース図を合わせて示している。また、図５には、光学部材５の入射部近傍を拡大して示し、光線トレース図を合わせて示している。さらに、図６Ａは、光学部材５における第１の発光部４ａから発せられた光束の光線トレース図であり、図６Ｂは、光学部材５における第２の発光部４ｂから発せられた光束の光線トレース図である。なお、図６Ａ，６Ｂでは、発光部から発せられた光束が光学部材５内を周方向に全反射を繰り返しながら進み、その先端付近で止まるように示されているが、実際には止まることはなく、リング射出面５ｈから射出するまで光学部材５内を周回する。
図５に示すように、第１の入射部５ａ１には、第１の発光部４ａに対向し、該第１の発光部４ａからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面５ｃと、該入射面５ｃを透過した光束をほぼ全反射する正の光学的パワーを有する全反射面５ｅ（第１の反射面 ）が形成されている。また、第２の入射部５ａ２には、第２の発光部４ｂに対向し、該第２の発光部４ｂからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面５ｄと、該入射面５ｄを透過した光束をほぼ全反射する正の光学的パワーを有する全反射面５ｆ（第２の反 射面）と、該全反射面５ｆにより全反射された光束を一旦光学部材５の外部に射出させる射出面５ｊとを有する。全反射面５ｅ，５ｆは、連続的な非球面で構成されている。なお、第１および第２の入射部５ａ１，５ａ２は、入射面側の部分で互いに繋がっている。また、５ｇは、導光部５ａのうち、第１および第２の入射部５ａ１，５ａ２をリング部５ｂに接続する接続部である。
第１および第２の発光部４ａ、４ｂのＬＥＤ８ａ，８ｂから射出された光束はそれぞれ、集光レンズ９ａ，９ｂによってある一定の照射角度範囲に集光される。このときの照射角度範囲は、通常のカメラ付携帯電話の撮影距離（例えば５０ｃｍ以上）で必要とされる照射角度範囲を満たすものであり、この照射角度範囲は、集光レンズ９ａ，９ｂの形状およびＬＥＤ８ａ，８ｂと集光レンズ９ａ，９ｂ間の距離によって調整される。集光レンズ９ａ，９ｂから射出した光束は、第１および第２の入射部５ａ１，５ａ２に入射面５ｃ，５ｄから入射する。ここで、入射面５ｃ，５ｄは、集光レンズ９ａ，９ｂの射出面より大きく、これにより、集光レンズ９ａ，９ｂから射出した光量、すなわちＬＥＤ８ａ，８ｂからの射出光量を最大限に有効に活用することができる。
そして、入射面５ｃ，５ｄおよび全反射面５ｅ，５ｆによって集光されながら、全反射面５ｅ，５ｆによって方向が変換される。具体的には、全反射面５ｅ，５ｆは、入射面５ｃ，５ｄからの光束をリング部５ｂに効率良く導くことができるように、約π／２（ｒａｄ）の方向変換を行う。
ここで、第１および第２の入射部５ａ１，５ａ２では、上記方向変換を、通常反射面として多用されている高反射率の金属蒸着面による反射面を用いるのではなく、全反射面を用いて行う。全反射は、高屈折率の媒質から低屈折率の媒質へ向う光束のうちその境界面で臨界角を超えた角度成分が１００％の反射率で反射される現象であり、この全反射を多用した光学系では、損失が非常に少ない方向変換を実現することができる。
さらに、第１および第２の入射部５ａ１，５ａ２において全反射面５ｅ，５ｆで方向変換された光束は、接続部５ｇに導かれる。ここで、第２の入射部５ａ２の全反射面５ｆで反射された光束は、一旦、射出面５ｊから光学部材５の外部に射出した後、第１の入射部５ａ１の全反射面５ｅから再び光学部材５内に入射する。全反射面５ｅは、金属蒸着面による反射面ではなく、全反射を利用した反射面なので、全反射面５ｆで反射して射出面５ｊから射出した光束を再入射させることができる。なお、全反射面５ｆを、金属蒸着面による反射面としても構わない。
第１の入射部５ａ１は接続部５ｇによってリング部５ｂと接続される。接続部５ｇを通ってリング部５ｂに入射した光束は、その内部において、多数回反射しながら、一部がリング射出面５ｈから射出する。なお、接続部５ｇは、リング部５ｂに入射した光束が再び接続部５ｇを介して入射部５ａ１，５ａ２側に戻ることを最小限に抑制するようにその形状が設定されている。
次に、リング部５ｂにおける光束の撮影レンズ光軸方向（被写体方向）への方向変換作用について説明する。本実施例では、リング部５ｂに対してその周方向に沿って入射した光束を被写体方向に向かわせる方法として、リング部５ｂの射出面（リング射出面）５ｈに対向する面に方向変換面５ｉを多数形成し、この方向変換面５ｉに入射した光束を被写体方向に向けて反射する方法を用いている。
方向変換面５ｉは、基本的には、全反射面および再入射面（エッジ面）を有する複数のプリズム形状（以下、プリズム部という）が連続して形成された面である。リング部５ｂ内を進行し、該プリズム部の全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面でリング射出面５ｈに向けて全反射される。該全反射面で全反射されない光成分は、該プリズム部で屈折してリング部５ｂ外に一旦射出された後、その進行方向に存在する他のプリズム部の再入射面を介して再度リング部５ｂ内に導かれる。
このようにして、図６Ａ、６Ｂに示すように、リング部５ｂに導かれた光束は、リング部５ｂ内において多数回反射しながらリング部５ｂ内を周回し、この周回中に進行方向が方向変換面５ｉで変換されてリング射出面５ｈに導かれ、被写体方向に射出する。射出される光は、リング射出面５ｈのほぼ全体において概ね均一な光量分布を有する。
ここで、接続部５ｇは、リング部５ｂに対してその接線方向において接続されている。このように接続することによって、リング部５ｂに入射した光束をリング部５ｂの円周方向へ効率良く導くことができる。
また、リング部５ｂの直径が小さすぎると、リング部５ｂ内へ入射した光束が外部に抜け易くなり好ましくない。また、必要以上にこの直径が大き過ぎると、外観形状が大きくなり過ぎる。このような観点から、リング部５ｂの半径ｒ（中心半径）は、以下の関係を満足する範囲内に設定することが好ましい。
１０ｍｍ≦ｒ≦１００ｍｍ …（１）
下限値１０ｍｍは、半径ｒがこれ以下になると、効率良い導光を行うことができないことに基づいて設定された値である。また、上限値１００ｍｍは、半径ｒがこれを超えると、カメラ付き携帯電話や小型の撮影装置にとって不釣合いな照明光学系となることに基づいて設定された値である。
図７には、本実施例の変形例を示している。本変形例では、光学部材５の１つの入射面に２つのＬＥＤからの光束を入射させるようにしたものである。このように構成することによって、より多くの光束をリング部に導光することが可能となり、高輝度の照明が実現できる。
なお、１つの入射部に入射させる光束は、３個以上のＬＥＤから発せられたものであってもよい。
図８〜図１０には、本発明に関連する別の実施例である発光装置を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同一符号を付して説明に代える。実施例１では、光学部材がリング状の射出面を有する場合について説明したが、本実施例では、光学部材が平面状の射出面を有し、点光源であるＬＥＤからの光束を面光源光束に変換する構成を有する。本実施例の発光装置は、撮影用照明や液晶ディスプレイのバックライト、携帯電話等の電子機器における光の点滅や点灯による表示部等、様々な用途に用いることができる。
なお、ＬＥＤから発せられた光束の光線トレース図は、実施例１に準ずるので、ここでは省略する。
図８には、導光部１０ａと平面射出面１０ｈを備えた射出部１０ｂと有する光学部材１０を用い、さらに第１および第２の入射部１０ａ１，１０ａ２のそれぞれに入射する光束を発するＬＥＤ８を５個ずつ設け、集光レンズ９もこれに対応して５個ずつ設けた例を示す。
また、図９には、導光部１１ａと平面射出面１１ｈを備えた射出部１１ｂとを有する光学部材１１において、第１および第２の入射部１１ａ１，１１ａ２を含む導光部１１ａを５つに分割し、各入射部に入射する光束を発するＬＥＤ８および集光レンズ９を１個ずつ設けた例を示す。
さらに、図１０には、図９と同様の光学部材１１の各第１および第２の入射部１１ａ１，１１ａ２に対して、ＬＥＤ８および集光レンズ９を２１個ずつ設けた例を示す。
従来、通常、面光源と称される照明光学系は、射出面に対向する面を白色ドット印刷パターンのような拡散面として形成し、この拡散面で必要量の光を拡散させて光学部材から射出させた後、反射板で反射させて光学部材に戻し、射出面から射出させるように構成されている。この構成では、拡散面によって光束を拡散させて方向変換を行うので、光量損失が大きくなる。
これに対し、本実施例では、射出部での全反射によって光束の方向変換が行われるので、大きな光量損失が生じることなく、光源からの光束を効率が良く被写体方向に射出することができる。すなわち、射出部に入射した光束のうち、条件に合致した光束のみが全反射されて射出面から射出し、条件に合致しない光束については屈折作用により再度有効に活用されるので、与えられた光エネルギの損失率を非常に小さくすることができる。
なお、ＬＥＤの個数は上記の数に限定されるわけではなく、必要な輝度が得るように任意のＬＥＤの数を設定することができる。
図１１には、本発明の実施例であるマクロ撮影用リングライトが搭載された電子カメラ（デジタルスチルカメラやビデオカメラ）を示している。また、図１２には、該電子カメラに搭載されたマクロ撮影用リングライトを分解して示している。さらに、図１３には、該電子カメラに搭載されたマクロ撮影用リングライトの主要な光学系を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同一符号を付して説明に代える。実施例１では、光学部材に２つの入射部が設けられている場合について説明したが、本実施例では、光学部材に３つの入射部が設けられている。これにより、より多くのＬＥＤからの光束を被写体側に射出することが可能となる。
図１１および図１２において、１２は電子カメラである。１３はマクロ撮影用リングライトであり、実施例１と同様に、マクロ撮影時に被写体を照明するために用いられる。マクロ撮影用リングライト１３は、電子カメラ１２に対して着脱可能になっている。１４は撮影レンズを有するレンズ鏡筒であり、被写体を不図示の撮像素子上に結像させる。１５はレリーズボタンである。
１６ａ〜１６ｃは第１〜第３の発光部であり、被写体輝度が低いときや特殊撮影時などに発光する。実施例１よりも高い輝度を発するように、発光部の数が多い。１７は光学部材であり、第１〜第３の発光部１６ａ〜１６ｃ（第１の光源、第２の光源、第３の光源）からの光を後述する射出部１７ｂに導く導光部１７ａと、該導光部１７ａにより導かれた光束を被写体方向に射出するリング状の射出部（以下、リング部という）１７ｂとを有する。光学部材１７は光透過性の樹脂材料により形成されている。
ここで、光学部材１７のリング状の射出部１７ｂは、その中心がレンズ鏡筒１５の光軸中心に略一致するようにレンズ鏡筒１５の先端部周囲に配置されている。
１８は反射板であり、光学部材１７の入射部の被写体側を覆うように配置されている。該反射板１８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。１９は光学部材１７を格納する前カバーであり、２０は光学部材１７を格納する後カバーである。
図１３に示すように、各発光部は、白色光を発するＬＥＤ８と、該ＬＥＤ８から射出した光束を集光させるための集光レンズ９とを２個ずつ有する。ＬＥＤ８は、不図示の電気回路からの電力を受けて発光し、集光レンズ９はＬＥＤ８から発せられた光束を任意の照射範囲に集光する。集光レンズ９は、透明性が高い樹脂材料からなる。ＬＥＤ８および集光レンズ９は、電子カメラ１２に内蔵されている。
また、光学部材１７の導光部１７ａには、第１〜第３の発光部１６ａ〜１６ｃのそれぞれに対応して、集光レンズ９によって集光された光束の方向変換を行うとともに、狭い範囲に光束を集光する第１の入射部１７ａ１、第２の入射部１７ａ２および第３の入射部１７ａ３が設けられている。第１〜第３の入射部１７ａ１〜１７ａ３から光学部材１７内に入射して導光部１７ａ内を進んだ光束は、リング部１７ｂに導かれる。
リング部１７ｂには、被写体方向に光束を射出するためのリング射出面１７ｈが形成され、該リング射出面１７ｈとは反対側には、光方向変換面１７ｉが形成されている。そして、リング部１７ｂ内に導かれた光束は、その方向が上記光方向変換面１７ｉなどで変換されながらリング射出面１７ｈに導かれて射出する。
図１４は、本実施例のマクロ撮影用リングライトの光学系を構成する要部の断面図であり、光学部材１７の入射部近傍を拡大して示している。また、光線トレース図も合わせて示している。
図１４に示すように、第１の入射部１７ａ１には、第１の発光部１６ａに対向し、該第１の発光部１６ａからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面１７ｃと、該入射面１７ｃを透過した光束をほぼ全反射する、正の光学的パワーを有する全反射面１７ｆ（第１の反射面）とが形成されている。また、第２および第３の入射部１７ａ２，１７ａ３にはそれぞれ、第２および第３の発光部１６ｂ，１６ｃに対向し、該第２および第３の発光部１６ｂ，１６ｃからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面１７ｄ，１７ｅと、該入射面１７ｄ，１７ｅを透過した光束をほぼ全反射する正の光学的パワーを有する全反射面１７ｇ，１７ｊ（第２の反射面、第３の反射面）と、該全反射面１７ｇ，１７ｊにより全反射された光束を一旦光学部材１７の外部に射出させる射出面１７ｋ，１７ｌとを有する。全反射面１７ｆ，１７ｇ，１７ｊは、連続的な非球面で構成されている。なお、第１から第３の入射部１７ａ１〜１７ａ３は、入射面側の部分で互いに繋がっている。
また、１７ｍは、導光部１７ａのうち第１〜第３の入射部１７ａ１〜１７ａ３をリング部１７ｂに接続する接続部である。
第１〜第３の発光部１６ａ〜１６ｃのＬＥＤ８ａ〜８ｃから射出した光束は、それぞれ集光レンズ９ａ〜９ｃによって所定の照射角度範囲に集光される。このときの照射角度範囲は、通常の電子カメラの撮影距離（例えば５０ｃｍ以上）で必要とされる照射角度範囲を満たすものであり、この照射角度範囲は、集光レンズ９ａ〜９ｃの形状およびＬＥＤ８ａ〜８ｃと集光レンズ９ａ〜９ｃ間の距離によって調整される。集光レンズ９ａ〜９ｃから射出した光束は、第１〜第３の入射部１７ａ１〜１７ａ３に入射面１７ｃ，１７ｄ，１７ｅから入射する。ここで、入射面１７ｃ，１７ｄ，１７ｅは、集光レンズ９ａ〜９ｃの射出面より大きく、これにより、集光レンズ９ａ〜９ｃから射出した光量、すなわちＬＥＤ８ａ〜８ｃからの射出光量を最大限に有効に活用することができる。
そして、入射面１７ｃ，１７ｄ，１７ｅおよび全反射面１７ｆ，１７ｇ，１７ｊによって集光されながら、全反射面１７ｆ，１７ｇ，１７ｊによって方向が変換される。 具体的には、全反射面１７ｆ，１７ｇ，１７ｊは、入射面１７ｃ，１７ｄ，１７ｅからの光束をリング部１７ｂに効率良く導くことができるように、約π／２（ｒａｄ）の方向変換を行う。
ここで、第１〜第３の入射部１７ａ１〜１７ａ３では、実施例１と同様に、上記方向変換を、通常反射面として多用されている高反射率の金属蒸着面による反射面を用いるのではなく、全反射面を用いて行う。
さらに、第１〜第３の入射部１７ａ１〜１７ａ３において、全反射面１７ｆ，１７ｇ，１７ｊで方向変換された光束は、接続部１７ｍに導かれる。ここで、第２の入射部１７ａ２の全反射面１７ｇで反射された光束は、一旦、射出面１７ｋから光学部材１７の外部に射出した後、第１の入射部１７ａ１の全反射面１７ｆから再び光学部材１７内に入射する。また、第３の入射部１７ａ３の全反射面１７ｊで反射された光束は、一旦、射出面１７ｌから光学部材１７の外部に射出した後、第１の入射部１７ａ１の全反射面１７ｆから再び光学部材１７内に入射する。なお、射出面１７ｌから光学部材１７の外部に射出した光束のうち、第１の入射部１７ａ１の全反射面１７ｆから外れた方向に向かう光束は、該全反射面１７ｆの外側から第３の入射部１７ａ３の射出面１７ｌの外側（被写体側）までを覆うように配置された反射部材１８によって反射されることにより、全反射面１７ｄの方向に向かう。
全反射面１７ｆは、金属蒸着面による反射面ではなく、全反射を利用した反射面なので、全反射面１７ｇ，１７ｊで反射して射出面１７ｋ，１７ｌから射出した光束を再入射させることができる。なお、全反射面１７ｇ，１７ｊを、金属蒸着面による反射面としても構わない。
第１の入射部１７ａ１は接続部１７ｍによってリング部１７ｂと接続される。接続部１７ｍを通ってリング部１７ｂに入射した光束は、その内部において、多数回反射しながら、一部がリング射出面１７ｈから射出する。なお、接続部１７ｍは、リング部１７ｂに入射した光束が再び接続部１７ｍを介して入射部１７ａ１〜１７ａ３側に戻ることを最小限に抑制するようにその形状が設定されている。
本実施例でも、実施例１と同様に、リング部１７ｂの射出面（リング射出面）１７ｈに対向する面に方向変換面１７ｉを多数形成し、この方向変換面１７ｉに入射した光束を被写体方向に向けて反射する。これにより、リング射出面１７ｈのほぼ全体から概ね均一な光量の光が射出される。
なお、１つの入射部に入射させる光束は、３個以上のＬＥＤから発せられたものであってもよい。
図１５には、本発明の別の実施例であるマクロ撮影用リングライトにおける入射部近傍を拡大して示している。また、光線トレース図も合わせて示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同一符号を付して説明に代える。実施例１，３では、光学部材に２つ又は３つの入射部が設けられている場合について説明したが、本実施例では、光学部材に４つの入射部が設けられている。これにより、より多くのＬＥＤからの光束を被写体側に射出することが可能となる。
図１５に示す光学部材２１は、図示はしないが、基本的に実施例１と同様に、導光部とリング部とを有する。導光部には、第１〜第４の入射部２１ａ１〜２１ａ４が設けられている。
第１の入射部２１ａ１には、第１の発光部２６ａ（第１の光源）に対向し、該第１の発光部２６ａからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面２１ｃと、該入射面２１ｃを透過した光束をほぼ全反射する、正の光学的パワーを有する全反射面２１ｇとが形成されている。
また、第２〜第４の入射部２１ａ２〜２１ａ４にはそれぞれ、第２〜第４の発光部２１ｂ〜２１ｄ（第２〜第４の光源）に対向し、該第２〜第４の発光部２１ｂ〜２１ｄからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面２１ｄ，２１ｅ，２１ｆと、該入射面２１ｄ〜２１ｆを透過した光束をほぼ全反射する正の光学的パワーを有する全反射面２１ｈ，２１ｉ，２１ｊ（第１の反射面以外の反射面）と、該全反射面２１ｈ〜２１ｊにより全反射された光束を一旦光学部材１７の外部に射出させる射出面２１ｋ，２１ｌ，２１ｍとを有する。全反射面２１ｇ〜２１ｊは、連続的な非球面で構成されている。なお、第１から第４の入射部２１ａ１〜２１ａ４は、入射面側の部分で互いに繋がっている。
また、２１ｎは、導光部のうち第１〜第４の入射部２１ａ１〜２１ａ４をリング部に接続する接続部である。
第１〜第４の発光部２６ａ〜２６ｄのＬＥＤ８ａ〜８ｄから射出した光束は、それぞれ集光レンズ９ａ〜９ｄによって所定の照射角度範囲に集光される。このときの照射角度範囲は、通常の電子カメラの撮影距離（例えば５０ｃｍ以上）で必要とされる照射角度範囲を満たすものであり、この照射角度範囲は、集光レンズ９ａ〜９ｄの形状およびＬＥＤ８ａ〜８ｄと集光レンズ９ａ〜９ｄ間の距離によって調整される。集光レンズ９ａ〜９ｄから射出した光束は、第１〜第４の入射部２１ａ１〜２１ａ４に入射面２１ｃ〜２１ｆから入射する。ここで、入射面２１ｃ，〜２１ｆは、集光レンズ９ａ〜９ｄの射出面より大きく、これにより、集光レンズ９ａ〜９ｄから射出した光量、すなわちＬＥＤ８ａ〜８ｄからの射出光量を最大限に有効に活用することができる。
そして、入射面２１ｃ〜２１ｆおよび全反射面２１ｇ〜２１ｊによって集光されながら、全反射面２１ｇ〜２１ｊによって方向が変換される。具体的には、全反射面２１ｇ〜２１ｊは、入射面２１ｃ〜２１ｆからの光束をリング部に効率良く導くことができるように、約π／２（ｒａｄ）の方向変換を行う。
ここで、第１〜第４の入射部２１ａ１〜２１ａ４では、実施例１と同様に、上記方向変換を、通常反射面として多用されている高反射率の金属蒸着面による反射面を用いるのではなく、全反射面を用いて行う。
さらに、第１〜第４の入射部２１ａ１〜２１ａ４において、全反射面２１ｇ〜２１ｊで方向変換された光束は、接続部２１ｎに導かれる。ここで、第２の入射部２１ａ２の全反射面２１ｈで反射された光束は、一旦、射出面２１ｋから光学部材２１の外部に射出した後、第１の入射部２１ａ１の全反射面２１ｇ（第１の反射面）から再び光学部材２１内に入射する。また、第３の入射部２１ａ３の全反射面２１ｉで反射された光束は、一旦、射出面２１ｌから光学部材２１の外部に射出した後、第１の入射部２１ａ１の全反射面２１ｇから再び光学部材２１内に入射する。さらに、第４の入射部２１ａ４の全反射面２１ｊで反射された光束は、一旦、射出面２１ｍから光学部材２１の外部に射出した後、第１の入射部２１ａ１の全反射面２１ｇから再び光学部材２１内に入射する。
なお、射出面２１ｍから光学部材２１の外部に射出した光束のうち、第１の入射部２１ａ１の全反射面２１ｇから外れた方向に向かう光束は、該全反射面２１ｇの外側から第４の入射部２１ａ４の射出面２１ｍの外側（被写体側）までを覆うように配置された反射部材１８によって反射されることにより、全反射面２１ｇの方向に向かう。
全反射面２１ｇは、金属蒸着面による反射面ではなく、全反射を利用した反射面なので、全反射面２１ｈ〜２１ｊで反射して射出面２１ｋ〜２１ｍから射出した光束を再入射させることができる。なお、全反射面２１ｈ〜２１ｊを、金属蒸着面による反射面としても構わない。
第１の入射部２１ａ１は接続部２１ｎによってリング部と接続される。接続部２１ｎを通ってリング部に入射した光束は、実施例１と同様に、その内部において多数回反射しながら、一部がリング射出面から射出する。なお、接続部２１ｎは、リング部に入射した光束が再び接続部２１ｎを介して入射部２１ａ１〜２１ａ４側に戻ることを最小限に抑制するようにその形状が設定されている。
本実施例でも、実施例１と同様に、リング部の射出面（リング射出面）に対向する面に方向変換面を多数形成し、この方向変換面に入射した光束を被写体方向に向けて反射する。これにより、リング射出面のほぼ全体から概ね均一な光量の光が射出される。
なお、１つの入射部に入射させる光束は、３個以上のＬＥＤから発せられたものであってもよい。また、光学部材の入射部は、５つ以上で各々を第１の反射面以外の反射面で反 射した光を反射して第１の反射面に向かわせてもよい。
図１６には、本発明に関連する別の実施例であるマクロ撮影用リングライトにおける入射部近傍を拡大して示している。また、光線トレース図も合わせて示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には、実施例１と同一符号を付して説明に代える。実施例３では、光学部材に３つの入射部が設けられ、さらに入射部の外側に反射部材が設けられている場合について説明したが、本実施例では、３つの入射部が設けられているが、反射部材が設けられていない例を示す。これにより、実施例３に比べてコストダウンすることが可能となる。
図１６に示す光学部材２２は、図示はしないが、基本的に実施例３と同様に、導光部とリング部とを有する。導光部には、第１〜第３の入射部２２ａ１〜２２ａ３が設けられている。
第１の入射部２２ａ１には、第１の発光部２７ａ（第１の光源）に対向し、該第１の発光部２７ａからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面２２ｃと、該入射面２２ｃを透過した光束をほぼ全反射する、正の光学的パワーを有する全反射面２２ｆ（第１ の反射面）とが形成されている。また、第２および第３の入射部２２ａ２，２２ａ３にはそれぞれ、第２および第３の発光部２７ｂ，２７ｃ（第２の光源、第３の光源）に対向し、該第２および第３の発光部２７ｂ，２７ｃからの光束が入射する正の光学的パワーを有する入射面２２ｄ，２２ｅと、該入射面２２ｄ，２２ｅを透過した光束をほぼ全反射する正の光学的パワーを有する全反射面２２ｇ，２２ｈ（第２の反射面、第３の反射面）と、該全反射面２２ｇ，２２ｈにより全反射された光束を一旦光学部材２２の外部に射出させる射出面２２ｉ，２２ｊとを有する。全反射面２２ｆ，２２ｇ，２２ｈは、連続的な非球面で構成されている。なお、第１から第３の入射部２２ａ１〜２２ａ３は、入射面側の部分で互いに繋がっている。
また、２２ｋは、導光部のうち第１〜第３の入射部２２ａ１〜２２ａ３をリング部に接続する接続部である。
第１〜第３の発光部２７ａ〜２７ｃのＬＥＤ８ａ〜８ｃから射出した光束は、それぞれ集光レンズ９ａ〜９ｃによって所定の照射角度範囲に集光される。このときの照射角度範囲は、通常の電子カメラの撮影距離（例えば５０ｃｍ以上）で必要とされる照射角度範囲を満たすものであり、この照射角度範囲は、集光レンズ９ａ〜９ｃの形状およびＬＥＤ８ａ〜８ｃと集光レンズ９ａ〜９ｃ間の距離によって調整される。集光レンズ９ａ〜９ｃから射出した光束は、第１〜第３の入射部２２ａ１〜２２ａ３に入射面２２ｃ，２２ｄ，２２ｅから入射する。ここで、入射面２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは、集光レンズ９ａ〜９ｃの射出面より大きく、これにより、集光レンズ９ａ〜９ｃから射出した光量、すなわちＬＥＤ８ａ〜８ｃからの射出光量を最大限に有効に活用することができる。
そして、入射面２２ｃ，２２ｄ，２２ｅおよび全反射面２２ｆ，２２ｇ，２２ｈによって集光されながら、全反射面２２ｆ，２２ｇ，２２ｈによって方向が変換される。具体的には、全反射面２２ｆ，２２ｇ，２２ｈは、入射面２２ｃ，２２ｄ，２２ｅからの光束をリング部に効率良く導くことができるように、約π／２（ｒａｄ）の方向変換を行う。
ここで、第１〜第３の入射部２２ａ１〜２２ａ３では、実施例３と同様に、上記方向変換を、通常反射面として多用されている高反射率の金属蒸着面による反射面を用いるのではなく、全反射面を用いて行う。
さらに、第１〜第３の入射部２２ａ１〜２２ａ３において、全反射面２２ｆ，２２ｇ，２２ｈで方向変換された光束は、接続部２２ｋに導かれる。ここで、第２の入射部２２ａ２の全反射面２２ｇで反射された光束は、一旦、射出面２２ｉから光学部材２２の外部に射出した後、第１の入射部２２ａ１の全反射面２２ｆから再び光学部材２２内に入射する。
また、第３の入射部２２ａ３の全反射面２２ｈで反射された光束は、一旦、射出面２２ｊから光学部材２２の外部に射出した後、第２の入射部２２ａ２の全反射面２２ｇから再び光学部材２２内に入射し、さらに第２の入射部２２ａ２の射出面２２ｉから光学部材２２の外部に射出する。そして、第１の入射部２２ａ１の全反射面２２ｆから再び光学部材２２内に入射する。
全反射面２２ｆ，２２ｇは、金属蒸着面による反射面ではなく、全反射を利用した反射面なので、全反射面２２ｈで反射して射出面２２ｊから射出した光束を再入射させることができる。なお、全反射面２２ｈを、金属蒸着面による反射面としても構わない。
第１の入射部２２ａ１は接続部２２ｋによってリング部と接続される。接続部２２ｋを通ってリング部に入射した光束は、実施例３と同様に、その内部において多数回反射しながら、一部がリング射出面から射出する。なお、接続部２２ｋは、リング部に入射した光束が再び接続部２２ｋを介して入射部２２ａ１〜２２ａ３側に戻ることを最小限に抑制するようにその形状が設定されている。
本実施例でも、実施例３と同様に、リング部の射出面（リング射出面）に対向する面に方向変換面を多数形成し、この方向変換面に入射した光束を被写体方向に向けて反射する。これにより、リング射出面のほぼ全体から概ね均一な光量の光が射出される。
なお、１つの入射部に入射させる光束は、３個以上のＬＥＤから発せられたものであってもよい。
以上説明したように、上記各実施例によれば、小型の構成で、複数のＬＥＤから導光部（入射部）に入射した光束を効率良く射出部に導き、該射出部から均一で、一定の角度分布を有する照明光として被写体に照射することができる。したがって、マクロ撮影等に最適な照明を小型で安価な構成の発光装置で実現することができる。
さらに、レンズ鏡筒の周囲にリング状の射出面を配置し、ここに光源であるＬＥＤからの光を導くことにより、ＬＥＤによる照明範囲と撮影レンズによる撮影範囲とのパララックスによる影響を少なくすることができる。
なお、上記各実施例において、ＬＥＤの発光光量を可変制御する光量制御回路を設けてもよい。例えば、セルフタイマー撮影を知らせる表示やいわゆる赤目緩和のための発光を行う場合には、被写体を明るく照明するほどのＬＥＤの発光量は必要がないので、光量制御回路を設けることにより、無用な電源消費を抑制することができる。また、撮影前の測光結果や測距情報に基づいて、被写体の明るさや距離に応じて発光させるべきＬＥＤの発光量や発光個数を変化させるようにしてもよい。
また、上記各実施例では、光源として白色ＬＥＤを用いた場合について説明したが、これ以外の光源を用いることも可能である。例えば、実施例２の発光装置を、白色光以外の光の点滅や点灯で表示を行う表示装置として用いる場合は、白色ＬＥＤでなくてもよい。
また、上記各実施例では、カメラ付携帯電話やカメラに設けられた光源を利用して所定の配光特性で照明を行う発光装置について説明したが、本発明は、発光装置側に光源を含む場合にも適用することができる。また、本発明の発光装置は、カメラ付携帯電話やカメラに限らず、様々な機器に装着したり内蔵したりすることができる。
さらに、本発明は、上述した各実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な形態を採ることができ、また各実施例を適宜変形して実施することもできる。言い換えれば、上記各実施例に示した構成部品の寸法、材質、形状、配置などは、本発明を限定するものではない。
本発明に関連する実施例である実施例１における発光装置を備えたカメラ付携帯電話を示す斜視図。 実施例１の発光装置を示す分解斜視図。 実施例１の発光装置の光学系を示す分解斜視図。 実施例１の発光装置の光学系を示す展開断面図 実施例１の発光装置の光学系における入射部付近の拡大断面図。 実施例１の発光装置の光学系を示す縦断面図。 実施例１の発光装置の光学系を示す縦断面図。 実施例１の変形例である発光装置の光学系を示す分解斜視図。 本発明に関連する実施例である実施例２における発光装置を示す分解斜視図。 実施例２の変形例である発光装置を示す分解斜視図。 実施例２の他の変形例である発光装置を示す分解斜視図。 本発明の実施例である実施例３における発光装置を備えたカメラを示す斜視図。 実施例３の発光装置の分解斜視図。 実施例３の発光装置の光学系を示す分解斜視図。 実施例３の発光装置の光学系における入射部付近の拡大断面図。 本発明の実施例である実施例４における発光装置の光学系における入射面付近の拡大断面図。 本発明に関連する実施例である実施例５における発光装置の光学系における入射面付近の拡大断面図。
符号の説明
１ カメラ付携帯電話
２、１３ マクロ撮影用リングライト
３、１４ レンズ鏡筒
４ａ、４ｂ、１６ａ〜１６ｃ、２６ａ〜２６ｄ、２７ａ〜２７ｃ 発光部
５、１０、１１、１７、２１、２２ 光学部材
８ ＬＥＤ、
９ 集光レンズ
１２ 電子カメラ
１８ 反射部材

Claims (7)

  1. 第１の光源から入射した光を反射する第１の反射面と、第２の光源から入射した光を反射する第２の反射面と、第３の光源から入射した光を反射する第３の反射面と、該第１、第２及び第３の反射面からの光を射出する射出部と、を有する光学部材を備え、
    該光学部材は、前記第２の反射面で反射した光を、前記第１の反射面を透過させて前記射出部に導き、前記第３の反射面で反射した光を前記第２の反射面を介さずに前記第１の反射面を透過させて前記射出部に導くことを特徴とする発光装置。
  2. 前記第２の反射面は、前記第１の反射面と前記第３の反射面との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. すべての前記反射面に、同一方向から前記光源からの光が入射することを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記第１の反射面以外の前記反射面で反射した光を反射して該第１の反射面に向かわせる反射部材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つに記載の発光装置。
  5. 前記射出部は、前記第１の反射面からの光を反射して射出面に導く複数の反射面を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の発光装置。
  6. 前記射出面がリング状に形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の発光装置。
  7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の発光装置の装着が可能又は該発光装置を備えたことを特徴とする機器。
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