CN100538499C - 发光装置和具有该发光装置的设备 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种发光装置，该装置能够以单独装置来实现并能将来自多个光源的具有不同用途和不同特性的光束改变为具有预定发光特性的光束，而不改变在设备中的安装位置。所述发光装置具有接收来自第一光源的第一光的第一导光部分，接收来自第二光源的第二光的第二导光部分，和一光学元件，该光学元件包括出射部分，光在经过第一导光部分的光和经过第二导光部分的光从所述出射部分出射。

Description

发光装置和具有该发光装置的设备

技术领域

本发明涉及一种发光装置，其可应用于各种设备例如图像摄取设备，所述设备包括摄像机，数字静态照相机，以及装有相机的便携式电话，具体而言，本发明涉及一种具有例如围绕图像摄取镜头设置的环形光出射部分的发光装置。

背景技术

某些图像摄取设备例如摄像机和数码相机具有能够拍摄距离图像摄取镜头非常近距离范围的物体的能力(微距摄影能力)。

在这种微距摄影过程中，使用为相机设置的例如在其上部的典型照明设备(发光装置)带来以下缺点，例如，由于部分照明光线被镜筒遮挡而导致不能在需照射区域内均匀地照明，以及产生在物体的一侧上具有黑影的不自然图像。

为了解决上述问题，如下文所述的各种专利申请都提出了照明设备和图像摄取设备，其中，一个环形光出射部分或多个光出射部分绕着镜筒的端部设置，从而使照明适合于微距摄影。

日本待审查专利公开文件NO.2000-314908提出了一种照明设备，其中，通过使用多条光纤将来自用于常规图像摄取的闪光单元的光引导到镜筒的圆周。

日本待审查专利公开文件NO.8(1996)-43887提出了一种图像摄取设备，其中，当闪光单元发射光从而使用闪光执行图像摄取时和当闪光单元发射的光被引导到具有围绕镜筒设置的出射表面的导光元件时，光路被切换。

日本待审查专利公开文件NO.2001-255574提出了一种外部照明设备，该设备具有一环形部分，用于安装在镜筒的外周上，以便在光出射之前将光从光源沿着该环形部分的圆周方向引导。

许多新近的摄像机既包括为摄取运动图像而在较长时段发射连续光的光源(例如，LED或灯)，也包括为摄取静态图像而发射闪光的光源(例如，氙放电管)。非常需要能提供一种照明设备，该设备能将来自两种光源的光束改变为适合微距摄影的照明光束。

然而，在上述专利申请中提出的所有照明设备和图像摄取设备中，来自单一光源或具有单一特性光源的光仅被引导到环形光出射部分。为了实现适合于运动图像的微距摄影和静态图像的微距摄影的照明，需要设置具有不同光源的两个照明设备，或者，根据所述两个光源的位置需要为要被引导到环形出射部分的光设置不同的出射部分(即，照明设备的安装位置必须改变)。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种发光装置，该装置可以以单个装置实现，并能够在不改变在一设备中的安装位置的情况下，将来自多个具有不同用途或不同特性的光源的光束变为具有预定发光特性(例如，光分布特性)的光束，还提供具有所述发光装置的设备。

按照一个方面，本发明提供一种发光装置，包括：接收来自第一光源的第一光的第一导光部分，接收来自第二光源的第二光的第二导光部分，光学元件，该光学元件包括出射部分，经过第一导光部分的光和经过第二导光部分的光从所述出射部分出射。

按照另一个方面，本发明提供一种其上可拆卸地安装上述发光装置的设备，和一种上述发光装置与其一体形成的设备。

根据下文参照附图对优选实施例的描述，本发明的其它目的和特征将变得易于理解。

附图说明

图1为一摄像机的正视图，在该摄像机上安装了本发明实施例1的用于微距摄影的环形光适配器(ring light adapter)。

图2为实施例1的用于微距摄影的环形光适配器的正视图。

图3为一光学元件的剖视图，该光学元件形成了实施例1的用于微距摄影的环形光适配器一部分。

图4为一剖视图，其示出了形成实施例1的用于微距摄影的环形光适配器一部分的所述光学元件。

图5为沿着圆周方向展开的环形光适配器的剖视图。

图6为一剖视图，用于解释主要从实施例1的用于微距摄影的环形光适配器的光学系统中的闪光发射器发射出来的光束。

图7为沿着圆周方向展开的环形光适配器的剖视图。

图8为一剖视图，用于解释主要从实施例1的用于微距摄影的环形光适配器的光学系统中的连续光发射器发射出来的光束。

图9为透视图，分别显示了摄像机和实施例1的环形光适配器。

图10为透视图，显示了其上安装实施例1的用于微距摄影的环形光适配器的摄像机。

图11为本发明实施例2的用于微距摄影的环形光适配器的正视图。

图12为一光学元件的剖视图，该光学元件形成了实施例2的用于微距摄影的环形光适配器的一部分。

图13为一剖视图，其示出了形成实施例2的用于微距摄影的环形光适配器一部分的所述光学元件。

图14为本发明实施例3的用于微距摄影的环形光适配器的正视图。

图15为一光学元件的剖视图，该光学元件形成了实施例3的用于微距摄影的环形光适配器一部分。

图16为一剖视图，其示出了形成实施例3的用于微距摄影的环形光适配器一部分的所述光学元件。

图17为本发明实施例4的用于微距摄影的环形光适配器的正视图。

图18为一光学元件的剖视图，该光学元件形成了实施例4的用于微距摄影的环形光适配器一部分。

图19为一剖视图，其示出了形成实施例4的用于微距摄影的环形光适配器一部分的所述光学元件。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的优选实施例进行说明。

(实施例1)

图1至10显示了本发明实施例1的发光装置，具体而言，显示了能够安装在图像摄取设备例如摄像机上的用于微距摄影的环形光适配器(ring light adapter)。

图1为一摄像机的正视图，在该摄像机上安装了所述环形光适配器。图2为所述环形光适配器的正视图。图3和4为形成环形光适配器一部分的一光学元件的剖视图，还显示了从各光源的一些有代表性点发射出来的光线的光线描绘图。

图5至8为形成所述环形光适配器一部分的光学元件的环形部分(出射部分)沿着圆周方向展开的剖视图。具体而言，图5和6的剖视图用于说明主要从位于环形光适配器的光学系统中的闪光光源发射的光束。图6显示了在图5的剖视图上添加的从光源发射的多条代表性光线的光线描绘图。图7和8的剖视图用于说明主要从位于环形光适配器的光学系统中的连续光源发射出来的光束。图8显示了在图7所示的剖视图上添加的从光源发射的多条代表性光线的光线描绘图。

图9为透视图，分开显示了摄像机和实施例1的环形光适配器。图10为透视图，显示了其上安装了实施例1的环形光适配器的摄像机。

如图1、9和10所示，实施例1的用于微距摄影的环形光适配器可拆卸地围绕摄像机中的图像摄取镜筒的端部安装。当安装了所述适配器时，它能够将为摄像机主体设置的闪光发射器和LED光发射器发射的光束都改变为环形光束(下文称为环形光)。

在图1、9和10中，参考标号1表示摄像机主体，2表示图像摄取镜筒，3表示从光源例如氙放电管发射光的闪光发射器。参考标号4表示从光源例如白色LED发射光的LED光发射器。

参考标号11表示微距摄影环形光适配器，12表示光学元件，13表示用于保持光学元件12的保持元件。

接下来，将参照图2至8对为微距摄影环形光适配器11提供光学特性的各元件进行详细说明。

在图5中，参考标号5表示发射闪光(下文也称为光的闪烁或瞬间光)的氙放电管(下文称为弧光管)。参考标号6表示聚光棱镜，设置得比弧光管5更靠近光发射侧且聚集从弧光管5发射的光束。参考标号7表示一反射元件，该反射元件从光发射侧横跨弧光管5设置，并将从弧光管5发射的光束朝着光发射侧反射。上述元件构成了闪光发射器3。

在图7中，参考标号8显示了高亮度白色LED，该LED能够在较弧光管5长的时间段内，以连续光(定光)的形式朝着光发射侧发射均匀的光束。参考标号9表示一聚光透镜，该聚光透镜聚集从白色LED8发射的光束，且由具有高透光性的树脂材料制成。参考标号10表示一反射元件，该反射元件聚焦从白色LED8发射的相对于发射光轴以相对较大角度出射的部分光束。上述元件构成了LED光发射器4。所有由参考标号5到10表示的元件都包含在摄像机主体1中。

接下来，将对环形光适配器11的结构进行描述。用来将从闪光发射器3和LED光发射器4发射的光束改变为环形光的光学元件12由透光性树脂材料制成，例如，具有高透光性和非常好的成型性的的光学树脂材料，如丙烯酸树脂和聚碳酸酯树脂。如图2、9和10所示，所述光学元件12由保持元件13保持。光学元件12的入射表面被定位和保持在为摄像机主体1设置的聚光棱镜6和聚光透镜9的前面。

如图2、5和7所示，光学元件12大致由三部分组成：闪光导光部分12a，该部分改变从弧光管5发射并被聚光棱镜6聚光的光束的方向，并将所述光束沿着改变后的方向引导到环形部分12c，这将在随后说明；LED光导光部分12b，该部分改变从白色LED8发射并被聚光透镜9聚光的光束的方向，并将所述光束沿着改变后的方向引导到环形部分12c；以及环形部分12c，该部分用作闪光和连续光的共同出射部分，并在出射之前，将由导光部分12a和12b引导到其上的光束改变为大致平行于图像摄取镜头的光轴方向的环形光束。所述导光部分12a和12b沿直径方向设置在环形部分12c的外侧。闪光发射器3和LED光发射器4分别设置在导光部分12a和12b的入射表面12d和12f后面(更靠近成像面)。

在摄像机主体1中，当图像摄取模式被设定为超级夜景模式(即在缺少外界光且需要辅助光的黑暗环境中使用高亮度LED的照明模式)时，白色LED8发光。这种模式典型的是相机到物体的距离为50cm或更长，且该模式不需要环形光适配器11。然而，许多类型的摄像机能够进行微距摄影。例如，相当多摄像机能够在近达约1cm的距离摄取图像。当使用被认为几乎是一点的普通光源仅从物体的一侧进行照明来试图进行微距摄影时，会产生以下问题。

具体地，在这种情况下，图像摄取镜筒阻挡了照明光，从而使图像的一部分变得非常暗。

然而，当使用实施例1的环形光适配器11时，均匀的照明能够从各个方向施加在物体上，从而防止了由镜筒产生的不自然阴影。换言之，来自给定的几乎为一点的照明光可被改变为理想的照明光，且以环形光的形式从靠近表面光源的较大出射表面施加而没有强阴影或不自然阴影。

另一方面，近年来，越来越多的摄像机在设置发射用于摄取运动图像的连续光的白色LED之外，还设置有发射用于摄取静态图像的闪光(光的闪烁)的光源。在这种情况下，用于微距摄影的环形光适配器11理想地不仅支持连续光源例如白色LED还支持闪光光源。实施例1的环形光适配器11使来自连续光源的照明光束和来自闪光光源的照明光束从同一环形出射表面出射。

图5和7显示了剖视图，用于说明从导光部分12a、12b到环形部分12c的光学元件12的形状。图5和7中的环形部分12c表示相同元件。图6和8还显示了光学元件12中的代表性光线的光线描绘图。

如图6中所示，从弧光管5发射的光束由于聚光棱镜6和反射元件7的光学作用而被聚集在预定发射角度范围内。按照相同方式，从白色LED8发射的光束由于聚光透镜9和反射元件10的光学作用而被聚集在预定发射角度范围内。所述预定发射角度范围是指摄像机中典型的相机到物体距离(例如，50cm或更长)所需的发射角度范围。各光学元件的形状以及它们与光源之间的位置关系被调节以满足所述发射角度范围。

所述光束以这种方式从各光源发射，并被送到导光部分12a和12b，然后导光部分12a和12b按照适合于形成环形光的条件改变光束方向并改变光束的聚光状态。这将在下文进行详细说明。

导光部分12a和12b的入射表面12d和12f较聚光棱镜6和聚光透镜9的开口大一些，且分别靠近为摄像机主体1而设置的聚光棱镜6和聚光透镜9设置。这些结构对尽可能多地接收从聚光棱镜6和聚光透镜9发射的光束而言是必须的，且这种布置能够最有效地利用从光源发射的光量。

接下来，从入射表面12d和12f进入导光部分12a和12b的光束分别被形成在导光部分12a和12b上的全反射表面12e和12g全反射，将它们的方向改变约90度，有效地将它们引导到环形部分12c。这种方向的改变基本上是通过全反射实现的，而不使用通常用作反射表面的具有高反射率的金属蒸镀表面，因此，所述光学系统能够提供非常高的效率。

全反射是这样一种现象，即，从具有高折射率的媒介传播到具有低折射率的媒介的光束在两种媒介之间的分界线处具有大于临界角的入射角度的分量，会以100％的反射率反射。

在实施例1中，如图6和8的光线描绘图所示，制成连续的非球面的全反射表面12e和12g被形成在导光部分12a和12b中，以有效地改变所述方向。全反射表面12e和12g之后的光学系统元件也基于全反射的利用来引导所述光束。这样就能与使用金属蒸镀表面的典型反射表面相比更高效且低成本地引导所述光束。然而，取决于光束的聚光度或光学元件的折射率，并非全部光束都以全反射被反射，从而，通过在全反射表面12e和12g的外侧设置其它反射表面或者在全反射表面12e和12g的部分上进行金属蒸镀，就能够减小光束的损失。

接下来，将对用于将到达环形部分12c的光束的方向改变为沿着基本上平行于图像摄取镜头的光轴的方向(朝着物体的方向)的结构进行说明。

在实施例1中，光学元件12具有一部分(下文称为一排棱镜)12i，所述部分包括沿着圆周方向布置的、且形成在与出射表面12h相反的位置上的一些微棱镜，这些微棱镜将将导向环形部分12c的光束方向改变为朝着物体。

具体而言，构成棱镜排12i中每个棱镜一部分的反射表面(下文称为棱镜反射表面)的角度设定为相对于出射表面12h大约倾斜40度。

图6和8显示了实施例1中沿圆周方向展开的环形部分12c，用来解释从弧光管5和白色LED8发射且到达光学元件12的环形部分12c的光束如何从光学元件12的出射表面12h出射。

所述棱镜排12i包括在环形部分12c的基本整个圆周上连续分布的多个微棱镜反射表面，使得仅以预定角度范围传播的引导到环形部分12c的光束的分量朝着出射表面12h反射。所有的棱镜反射表面形成为斜对相同方向，即，光束的传播方向。引导到环形部分12c的光束的传播被调节为一个方向，所有棱镜反射表面在同一侧上倾斜，从而能够仅将沿预定角度范围的光束分量全反射。

另外，剩余的光束能够一次被折射出射到光学元件12之外，并沿传播方向，从形成在光束已通过的棱镜反射表面和相邻棱镜反射表面之间的棱镜边缘表面再次进入光学元件12。

这将在下文更加详细地说明。入射在棱镜反射表面上，然后被全反射的所述光束中，那些相对于出射表面12h具有小于临界角的角度的光束分量穿过出射表面12h出射。另一方面，被棱镜反射表面全反射且相对于出射表面12h具有大于临界角的角度的光束分量被出射表面12h全反射，并朝着棱镜排12i返回。入射在棱镜反射表面上且相对于棱镜反射表面具有小于临界角的角度的光束分量穿过棱镜反射表面并射出光学元件12之外。在这一点上，所述分量被棱镜反射表面折射，并从存在于光束的传播方向上的棱镜边缘表面再次进入光学元件12。这一系列反射和折射反复发生，直到光束被改变为具有下述一个角度为止，即，在该角度下它能够在被棱镜反射表面全反射之后从出射表面12h出射。最后，全部光束从出射表面12h出射，从而实现有效利用来自光源的光束。

在实施例1中，环形部分12c被这样形成，即，在与导光部分12a和12b相连的部分处厚度为最大值(指沿垂直于出射表面12h的方向的厚度)，且沿光束传播方向朝着端部厚度逐渐减小。这样，在环形部分12c的整个圆周上传播期间，进入环形部分12c的几乎全部光束可被改变为预定角度范围内的分量，从而实现从出射表面12h的出射。

结果，基本上不存在出射到必须照射区域之外的光束，从而能够形成高效的发光装置。另外，通过棱镜反射表面或棱镜边缘表面的光束以基本上均匀的光量从基本上整个出射表面12h出射，而不论在反射表面上的不同位置和折射的不同次数。

传统上，在典型的称为表面发光型照明光学系统中，光学元件与出射表面相反的表面形成为漫射表面，且通过白色点印刷图案等实现。光束按照需要被漫射表面漫射，并从光学元件射出，然后被反射板反射，朝出射表面返回，从出射表面出射。光束一旦按照这种方式经过漫射作用，就导致光量的大量损失。

在实施例1中，由于光束的方向如上所述被光学元件12中的全反射作用所改变，因此所述方向改变以高效率实现。具体而言，通过利用不满足全反射条件，处于不适合于从出射表面12h出射的角度的光束被折射，而仅仅满足从出射表面12h出射的条件的光束才出射。这就使因不满足条件而被曾排除的光束在光学系统的后续元件的帮助下在之后被有效地利用。因此，所提供的光能能够有效地利用而几乎不浪费。

在实施例1中，从各光源发射的光束分别受到如图5所示的与弧光管5的出射表面相对设置的聚光棱镜6和光学元件12的入射表面12d的透镜效应，以及如图7所示与白色LED8的出射表面相对设置的聚光透镜9和光学元件12的入射表面12f的透镜效应。所获得的光束具有相对于环形部分12c的圆周方向(光束的传播方向)处于预定范围内的角度。因此，仅有一小部分光束不被全反射表面12e和12g全反射而逃逸出光学元件12之外，且进入环形部分12c的光束也具有相对于光传播方向处于预定范围内的角度。由于光束的角度以这种方式落在预定范围内，所以环形部分12c能够从它的整个圆周上以均匀的光量高效地发送光。

光束并非准确地垂直于出射表面12h传播，而是相对于该垂直方向稍微倾斜(即，它的出射光轴倾斜)。在典型的照明设备中，所述倾斜存在问题。然而，在环形光适配器中，出射部分是环形的，当每个光束分量具有基本上未改变的出射方向时，它们彼此互补。即使当出射的光轴倾斜一定程度时，所述环形整体上能够提供均匀的照明。

接下来，将参照图2至4对本发明的最大特点进行说明，即，来自多个光源的光束是如何通过导光部分12a、12b被引导到唯一环形部分12c的，以及在导光部分12a、12b和环形部分12c之间的连接处光的损失是如何被最小化的。

图2至4为剖视图，显示了导光部分12a、12b和环形部分12c之间的连接部，以及引导到环形部分12c的光束。

如上所述，实施例1的光学元件12由两个导光部分12a、12b和单个环形部分12c构成。在导光部分12a、12b和环形部分12c的连接区域中有效地引导光束对于形成支持两个光源的微距摄影环形适配器11非常重要。

闪光的导光部分(下文称为闪光导光部分)12a难于有效地利用全部光束，因为作为光源的闪光发射器3非常靠近环形部分12c，且光束从闪光发射器3中以相当宽范围的方向出射。在实施例1中，对各部分的形状进行规定，以便有效地利用来自闪光发射器3的光束，所述光束主要从图2至4的下部(距离环形部分12c最远的部分)出射。

导光部分12a的入射表面12d(图5)被最大化，基本上与闪光发射器3的开口具有相同尺寸，以便接收尽可能多的光束。如图2所示的下部反射表面12j的形状被优化，以便全反射来自闪光发射器3的光束部分，并将所述光束朝着环形部分12c引导。对于导光部分12a和环形部分12c之间的连接位置而言，由从光轴的中心延伸出来的虚线所示部分对应于上述图2中环形部分12c的最厚部分和最薄部分(它们可以彼此接触，或者仅仅彼此靠近)之间的接合部，且导光部分12a在包括所述接合部的区域中与环形部分12c相连。

由如图3中从代表性点A出射的光线的光线描绘图可以看到，反射表面12j的全反射将光束引导到环形部分12c。如图2所示，导光部分12a的靠近与环形部分12c连接的部分的宽度较窄，这样光束就易于从导光部分12a泄漏。然而，先前漏出导光部分12a的那部分光束能够从端面12k进入环形部分12c，并被有效利用，所述端面是在环形部分12c中由在最厚部分和最薄部分之间的接合部处的高度差而形成的。

另一方面，由于光源相对较小，所以从设置在相对远离环形部分12c的位置处的LED光发射器4发射的光束能够相对有效地被引导到环形部分12c。具体而言，如图4所示，导光部分12b具有比较均匀的宽度，并能够朝着环形部分12c引导从光源发射的光束，几乎没有浪费。在这种情况下，导光部分12b与环形部分12c之间的连接部被设置在环形部分12c中最厚部分与最薄部分之间的接合部附近的区域中。

按照这种方式，为了有效地将从两个光源(光发射器3和4)发射的光束引导到环形部分12c，这两导光部分从相同方向在其最厚部分和最薄部分之间的接合部附近(在包括接合部的区域中或与所述接合部相邻的区域中)连接到环形部分12c，同时两导光部分与环形部分接触。这种连接对于提高光的使用效率而言是有效的。所述连接还能够使来自两个光源的光束以基本上均匀的光量从同一环形部分12c的整个出射表面12h出射。

虽然实施例1是结合可拆卸地安装在图像摄取设备上的环形光适配器进行了说明，然而具有相同结构的环形光适配器可以与图像摄取设备一体地形成(内装)。这也适用于下述的实施例2至4。

(实施例2)

图11至13显示了本发明实施例2的用于微距摄影的环形光适配器。由于实施例2是实施例1的变型，因此主要集中说明与实施例1的不同点，且省去与实施例1中相同元件和布置的说明。

图11为实施例2的环形光适配器的正视图。图12和13为形成环形光适配器一部分的光学元件的剖视图，还显示了从各光源的代表性点C和D出射的光线的光线描绘图。

实施例2与实施例1的不同点在于，两个导光部分22a和22b如何与环形部分22c相连。具体而言，在实施例2中，两个导光部分22a和22b在光学元件22中彼此相连，然后它们与环形部分22c相连。闪光导光部分22a用于将从闪光发射器23发出的光束引导到环形部分22c，而LED光导光部分22b用于将从LED光发射器24发出的光束引导到环形部分22c。

当两个光源存在于彼此靠近的位置上且远离环形部分22c时，这种连接方式是有效的。由于两个光源可以基本上作为一个光源来处理，而不是作为两个单独的光源，因此比较方便。另外，它们能够以最小的连接宽度与环形部分22c相连，且光束在导光部分22a和22b中是均匀的，能够从整个环形部分22c出射均匀的照明光。

实施例2的闪光发射器23小于实施例1中的，且位于较低的位置。两个光发射器23和24彼此较实施例1中更靠近，因此，从两个光源发射的光束能够容易地组合。由于它们相对远离环形部分22c，因此组合的光束便于混合，以提供均匀的照射。另外，环形部分22c可仅与导光部分22b相连，因此易于实现连接。

类似于实施例1，实施例2的光学元件22大致由两个导光部分22a、22b和单个环形部分22c构成。由于闪光发射器23相对远离环形部分22c，且闪光发射器23较实施例1中的小，所以用于闪光的导光部分22a能够相对有效地使用从闪光发射器23发射的光束。在实施例2中，类似于实施例1，对各部分的形状进行规定，使它们有效地利用来自闪光发射器23且主要从较低部分出射的那部分光束。

使导光部分22a的入射表面最大化，使之与闪光发射器23的开口具有基本上相同的尺寸，以便尽可能多地接收光束。如图12所示，优化下反射表面22j的形状，以便全反射从闪光发射器23发射的部分光束，沿预定方向引导所述光束。

对于将从放置于闪光发射器23下面的LED光发射器24发射的光束朝着环形部分22c引导的LED光导光部分22b而言，类似于实施例1，由于光源相对较小，因此，它能够相对有效地引导从光源发射的光。所述光束主要被位于LED光导光部分22b外侧上的反射表面22k反射，并被引导到环形部分22c。

按照这种方式，在实施例2中，由于两个导光部分22a和22b在相对靠近光源的位置处彼此相连，因此来自两个光源的光束能够均匀地混合，然后被引导到环形部分22c。由于所述光源彼此靠近且光源远离环形部分22c，因此光束易于均匀地混合。

如图11所示，从光轴中心引出的虚线所示的部分对应于环形部分22c的最厚部分和最薄部分之间的接合部。闪光导光部分22a在包括上述接合部位置的区域中与环形部分22c相连。

图12为从具有代表性的点C出射的光线的光线描绘图，显示了光束是如何被反射表面22j全反射并被引导到环形部分22c的。图13为从具有代表性的点D出射的光线的光线描绘图，显示了光束是如何被位于导光部分22b的外侧的反射表面22k全反射并被引导到环形部分22c的。

为了将从相对远离环形部分22c并相对彼此靠近的两个光源发射的光束有效地朝着环形部分22c引导，就光的使用效率而言，有效的是先结合从各光源发射的光束(即，导光部分22a和22b彼此相连)，且将LED光导光部分22b与环形部分22c在包括环形部分22c的最厚部分和最薄部分之间的接合部的区域中(或者与该区域相邻的区域)连接。当采用这种布置时，来自每个光源的光束能够以基本上均匀的光量从整个环形部分22c出射。

虽然实施例2结合相对远离光源的环形部分来说明，但由于环形部分距离光源较远且光源彼此相对靠近，因此实施例2的结构更加有效。

(实施例3)

图14至16显示了本发明实施例3的用于微距摄影的环形光适配器。由于实施例3是实施例1的变型，因此说明将主要集中在与实施例1的差别上，且省去与实施例1中相同的元件和布置的说明。

图14为实施例3的用于微距摄影的环形光适配器的正视图。图15和16为形成用于微距摄影的环形光适配器一部分的光学元件的剖视图，还显示了从各光源的代表性点E和F出射的光线的光线描绘图。

实施例3与实施例1的不同点在于，两个导光部分32a和32b如何与环形部分32c连接。具体而言，在实施例3中，闪光导光部分32a不直接与环形部分32c相连。来自闪光发射器33的光束先射出光学元件32之外，然后从形成在环形部分32c的最厚部分和最薄部分之间的接合部中的端面32n进入光学元件32。换言之，在实施例3中，首先采用实施例1中的第二方式所用的光路。

在图14至16中，由透光的透明树脂材料制成的光学元件32具有与实施例1中的光学元件12部分不同的形状。参考标号34显示了LED光发射器。

类似于实施例1，实施例3的光学元件32大致由两个导光部分32a和32b以及单个环形部分32c构成。在实施例3中，类似于实施例1，对各部分的形状进行规定，以便有效地利用来自闪光发射器33的主要从图14至16中下部出射的那部分光束。然而，实施例3中的闪光导光部分32a的形状与实施例1中的大大不同。

使闪光导光部分32a的入射表面最大化，具有基本上与闪光发射器33的开口相同的尺寸，以便尽可能多地接收光束。闪光导光部分32a的形状是，它的厚度在最靠近光源处最大，朝着环形部分32c的方向逐渐减小。闪光导光部分32a的内表面和外表面沿着环形部分32c的曲面形成为曲面。

闪光导光部分32a的外表面由具有高反射率的金属蒸镀表面形成，以防止几乎所有光束从闪光导光部分32a射出。另外，所述闪光导光部分32a具有一细端部，该端部不直接与环形部分32c相连，且具有一用于与光学元件321整合的机械连接件331。

另一方面，类似于实施例1，LED光导光部分32b与环形部分32c相连，与该环形部分32c的包括一具有最大厚度差(接合部)的台阶部分(或不同高度部分)的区域(或者与该区域相邻的区域)接触。LED光导光部分32b具有几乎均匀的厚度，因此，仅泄漏少量的光，它的形状对于在导光部分32b中均匀化光束是有效的。

将参照图15和16，对从两个光源发射的光束在光学元件32中的情形进行说明。

如图15所述，借助闪光导光部分32a，来自闪光发射器33的部分光束被朝着环形部分32c引导。由于闪光导光部分32a的厚度随着远离光源而逐渐减小，且其外表面是反射表面，所以进入闪光导光部分32a的全部光束沿着曲面从内侧上的表面32m出射。然后，从闪光导光部分32a射出的光束从由环形部分32c的厚度差形成的端面32n进入环形部分32c。另一方面，如图16所示，来自LED光发射器34的光束被LED光导光部分32b引导。由从图14中的光轴的中心画出的虚线所示的部分对应于环形部分32c的最厚部分和最薄部分的接合部(台阶部分)，且在包括连接点的区域(或与其相邻区域)中，LED光导光部分32b与环形部分32c相连。

按照这种方式，导光部分32a并不必须为了将光束引导到环形部分32c而直接与环形部分相连。光束可以先射出光学元件32之外，然后再从环形部分32c的端面(入射表面)32n进入该光学元件。之后，进入环形部分32c的闪光和连续光从同一环形部分32c的出射表面出射。

虽然实施例3已经结合使用具有高反射率的金属蒸镀表面作为闪光导光部分32a的外侧上的表面来说明，但本发明并不仅限于此。例如，高反射率元件可以设置在导光部分32a的紧外侧，以反射光束。

(实施例4)

图17至19显示了本发明实施例4的用于微距摄影的环形光适配器。由于实施例4是实施例1的变型，因此说明将主要集中在与实施例1的不同上，与实施例1中相同的元件和布置的说明被省去。

图17为实施例4的用于微距摄影的环形光适配器的正视图。图18和19为形成用于微距摄影的环形光适配器一部分的光学元件的剖视图，还显示了从各光源的代表性点G和H出射的光线的光线描绘图。

实施例4与实施例1的不同之处在于，两个导光部分42a和42b如何与环形部分42c相连。具体而言，在实施例4中，闪光导光部分42a直接与形成在环形部分42c的最厚部分和最薄部分之间的接合部(台阶部分)处的端面相连。

在图17至19中，由透光的透明树脂材料制成的光学元件42具有与实施例1中的光学元件部分不同的形状。参考标号43显示了闪光发射器，44显示了LED光发射器。

类似于实施例1，实施例4的光学元件42大致由两个导光部分42a和42b以及单个环形部分42c构成。在实施例4中，类似于实施例1，对各部分的形状进行规定，使得有效地利用来自闪光发射器43的主要从下部出射的光束部分。然而，闪光导光部分42a的形状与实施例1中的不同。

使闪光导光部分42a的入射表面最大化，具有基本上与闪光发射器43的开口相同的尺寸，以便尽可能多地接收光束。闪光导光部分的形状设计成，使在光源侧上接收的光束被直接导向环形部分42c的台阶部分。

光束优选是沿着与环形部分42c相切的方向进入环形部分42c。然而，当来自多个光源的光束进入所述环形部分42c时，用于来自各光源的光的导光部分在长度上增加，且难于使来自至少一个光源的光从环形部分42c的整个圆周出射出去。因此，在实施例4中，来自闪光导光部分42a的靠近光源的一端的光束直接进入处于环形部分42c的最厚部分和最薄部分之间的接合部处的台阶部分中的端面，从而即使当使用多个光源时也能够使光从环形部分42c的整个圆周上出射。

另一方面，类似于实施例1，LED光导光部分42b与环形部分42c中具有最大厚度差的台阶部分相连。LED光导光部分42b具有几乎均匀的厚度，因此，它仅泄漏少量的光，且它的形状对于在导光部分42b中均匀化光束是有效的。

下文将参照图18和19，对各光源发射的光束在如上所述形成的光学元件42中的情形进行了说明。

如图18所述，借助闪光导光部分42a，从闪光发射器43发射的部分光束被朝着环形部分42c引导。由于闪光导光部分42a直接与由环形部分42c的最厚部分和最薄部分形成的端面相连，因此它能够如图18中的光线描绘图所示有效地将光束引导到环形部分42c。

另一方面，如图19所示，从LED光发射器44发射的光束被LED光导光部分42b朝着环形部分42c引导。由从图17中的光轴的中心延伸出的虚线显示的部分对应于环形部分42c的最厚部分和最薄部分之间的接合部，导光部分42b与包括所述接合部的区域(或与其相邻的区域)相连。

按照这种方式，来自闪光导光部分42a的靠近光源的一端的光束直接进入由环形部分42c的最厚部分和最薄部分形成的端面，当使用多个光源时，这还能够以基本上均匀的光量从整个环形部分42c发光。

实施例4已经结合与由环形部分42c的最厚部分和最薄部分形成的端面相连且在端面的整个宽度上与之相连的闪光导光部分42a进行了说明。然而，并不必须是在整个宽度上与之相连，还可以与端面的部分相连。这样就能够在环形部分42c的整个圆周上形成一排棱镜(见实施例1中的棱镜排12i)，因此，光束能够从整个环形部分42c出射。

另外，闪光导光部分42a可以不在上述端面的整个厚度上与环形部分42c的端面相连，可以仅与所述端面的一部分相连。

虽然实施例4已经结合闪光导光部分42a与环形部分42c的端面连接的情况进行了说明，但也可以是LED光导光部分42b与所述端面连接。

如上所述，根据实施例1至4中每一个，从多个光源发射的光束能够从围绕图像摄取镜筒设置的共同环形部分的出射表面出射。结果是，能够形成一光学系统，该光学系统的出射表面具有长的圆周，且光学系统适合于要求从镜筒的整个圆周均匀地发射光束的、在较近范围内(微距摄影)摄取图像的照明，而且还通过与多个光源整体使用的单个系统实现。因此，所述照明光学系统可适用于包括多个光源的设备，并不限于特定类型的光源，例如不仅适用于用于摄取运动图像的连续光源例如灯和LED、还适用于用于摄取静态图像的闪光光源例如氙放电管。

具体而言，根据实施例1至4中的每一个，从第一和第二光源发射的光束能够从对光学元件中来自两个光源的光束所共用的单一出射部分出射。出射部分(形成出射部分的各表面)的形状可被优化，能够将来自第一和第二光源的不同用途和特性的光束改变为具有预定发光特性的光束。换言之，来自多个光源的光束能够选择使用，以便执行所需的图像摄取，而不更换发光装置或改变在图像摄取设备中的安装位置。

由于来自光源的光束能够通过使用折射和全反射的组合被引导和聚集，而不使用任何漫射表面，因此照明光学系统能够非常高效地实现。

光学元件被制成非常薄，从而能够以高的空间效率来设计，而不显著增加其中使用发光装置的整个设备的尺寸。

由于单个光学元件能够实现作为构成照明光学系统的元件的所有必须的功能，因此，能够使照明光学系统的成本非常低。

虽然实施例1至4每一个已经结合包括闪光光源和连续光源的情况进行了说明，但本发明还可应用于包括具有不同用途和不同特性的光源的设备。

实施例1至4每一个都结合每个闪光发射器和LED光发射器具有一个光源(例如氙放电管和LED)的情况进行了说明。然而，本发明并不限于两个光源，例如，每个闪光发射器和LED光发射器具有多个光源。除了氙放电管和LED之外还可以使用灯来作为光源。这些光源可以结合使用。

虽然实施例1至4已经结合将来自为摄像机设置的光源的光改变为环形光的发光装置进行说明，然而，发光装置也可以包括光源。

本发明并不限于上述的实施例1至4，可以以各种模式实施。实施例1至4可以按照需要进行变化。换言之，本发明并不限于在上述实施例1至4中所述的元件的尺寸、材料、形状和布置等。

本发明的发光装置可以为各种设备设置，或可拆卸地安装在各种设备上，例如数码静态相机和装备有相机的便携式电话，而并不限于实施例1至4所述的摄像机。

Claims (5)

1.一种发光装置，包括：

光学元件，所述光学元件包括：

第一导光部分，该第一导光部分接收来自第一光源的第一光；

第二导光部分，该第二导光部分接收来自第二光源的第二光；以及

出射部分，所述第一光和所述第二光从第一和第二导光部分从相同的方向进入到所述出射部分，并且所述第一光和所述第二光从所述出射部分出射，

其中，所述出射部分形成为环形，并且其在垂直于所述出射部分的出射表面的方向上的厚度随着位置在来自所述第一导光部分和所述第二导光部分的第一光和第二光的传播方向上远离所述第一和第二导光部分而减小，

其中，在所述出射部分中，厚度较大的端部和厚度较小的端部在接合部处相互接触或相互靠近，

其中，所述第一和第二导光部分将所述第一光和第二光引导到所述出射部分中的包括所述接合部的区域或与所述接合部相邻的区域，并且

其中，所述出射部分具有多个反射表面，所述多个反射表面将来自所述第一和第二导光部分的所述第一光和第二光朝着所述出射部分的所述出射表面反射和引导。

2.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述接合部具有由所述厚度较大的端部和厚度较小的端部的厚度差形成的台阶部分，

来自第一和第二导光部分的至少部分光通过所述台阶部分被引导到所述出射部分。

3.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述出射部分围绕图像摄取镜头设置。

4.一种包括发光装置的设备，包括：

如权利要求1至3中之一所述的发光装置，

其中，所述发光装置可拆卸地安装在所述设备上或者与所述设备一体形成。

5.如权利要求4所述的设备，其中，该设备为使用来自所述发光装置的光进行照明来拍摄物体图像的图像摄取设备。

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