CN102597610A - 组合光学元件和具备该组合光学元件的照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种组合光学元件，其具备对照射面上的一个方向的光进行聚光的第1光学元件、和对另一个方向的光进行聚光的第2光学元件，使第1光学元件和第2光学元件的入射面为同一面来进行重叠，仅由相互重叠的部分形成出射面。据此，使光不照射不需要的部分，能够以较少的发光量照射被摄体的照射面。

Description

组合光学元件和具备该组合光学元件的照明装置

技术领域

本发明涉及一种作为DSC、移动电话机、摄像机等摄影设备的辅助光源，虽然小型但能够仅对所需要的范围进行明亮地照射的组合光学元件以及具备该组合光学元件的照明装置。

背景技术

以往，数字静物照相机(DSC)、移动电话机以及摄像机等摄影设备，为了能够在夜晚以及昏暗的地方进行摄影，安装有明亮地照射被摄体的闪光灯照明装置。

以下，作为安装有闪光灯照明装置的摄影设备，例如以带照相机的移动电话机为例进行说明。图7是说明带照相机的移动电话机的结构的主视图。

如图7所示，在铠装体17中，配置有各种按钮18、摄影时所利用的释放按钮19、液晶的显示器20、电子照相机21和闪光灯装置22。按钮18在铠装体17的正面的下侧部分设置多个，输入数字、文字。显示器20设置在铠装体17的上侧部分，显示通信信息、图像等。电子照相机21配置在显示器20的上侧，使透镜露出。

近年来，带照相机的移动电话机等的摄影设备的像素数飞跃增加，能够进行细微且清晰的图像显示。因此，需要能够进一步明亮地、且均匀地照射被摄体的闪光灯用的照明装置。

作为响应上述要求的闪光灯用的照明装置，能够应用图8所示那样的照明装置27。图8是表示现有的照明装置的概略图。

如图8所示，照明装置27具备作为点光源的LED光源23和光学透镜24(例如，参照专利文献1)。光学透镜24具有与LED光源23相面对的入射面25、和处于LED光源23的相反侧(被摄体侧)的出射面26。在该情况下，照明装置27的LED光源23本身也具备光学系统，所以通过光的聚光，从LED光源23射出的放射光形成正照射角度的圆形散射图案。而且，通过光学透镜24控制圆形散射图案的放射光，能够以所需要的光散射图案使LED光源23的放射光聚光。

但是，因为照明装置27的LED光源23是点光源，所以即使用光学透镜24进行控制，从光学透镜24射出的放射光也被照射为圆锥状。其结果，照明装置27用圆形状的光照射被摄体。

但是，通常，作为照片而摄影的画面尺寸，是横和纵的尺寸为纵横比(4∶3)。因此，若通过照明装置27以圆形状照射被摄体，则如以后详细说明的图4所示，从被摄体的照射面16的四边形的外周突出为弓形状而照射的4个部分的光、即弓形状部分13不对摄影产生贡献。其结果，存在如下课题，即：不能有效地利用从照明装置27射出的光，对被摄体的照射面16进行照明。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP实用新型注册第3148803号公报

发明内容

为了解决上述课题，本发明的组合光学元件，具备对照射面上的一个方向的光进行聚光的第1光学元件、和对另一个方向的光进行聚光的第2光学元件，使第1光学元件和第2光学元件的入射面为同一面来进行重叠，仅由相互重叠的部分形成出射面。

据此，能够使来自点光源的光聚光到照射面内，能够有效地利用光。其结果，能够实现小型且明亮的照明装置。此外，因为能够降低具备了照明装置的摄影装置的耗电，所以能够延长电池的寿命。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式中的照明装置的立体图。

图2A是表示该实施方式中的组合光学元件的有助于垂直方向的配光特性的第1光学元件的立体图。

图2B是表示该实施方式中的组合光学元件的有助于水平方向的配光特性的第2光学元件的立体图。

图2C是表示将该实施方式中的图2A的第1光学元件和图2B的第2光学元件组合而得到的组合光学元件的立体图。

图3是表示该实施方式中的照明装置的剖面图。

图4是对通过该实施方式中的照明装置进行了照明的状态进行说明的概略立体图。

图5是表示该实施方式中的组合光学元件的其他例的立体图。

图6是表示该实施方式中的组合光学元件以及使用了该组合光学元件的照明装置的又一例的立体图。

图7是说明带照相机的移动电话机的结构的主视图。

图8是现有的照明装置的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式的组合光学元件以及使用了该组合光学元件的照明装置。另外，本发明不局限于本实施方式。

(实施方式)

以下，使用图1～图6来说明本发明的实施方式中的组合光学元件以及使用了该组合光学元件的照明装置。

图1是表示本发明的实施方式中的照明装置的立体图。

如图1所示，本实施方式的照明装置至少包括例如由LED芯片构成的点光源1、和组合光学元件2。组合光学元件2例如由2组柱透镜构成，被配置为组合光学元件2的入射面3和点光源1相面对。此时，来自组合光学元件2的点光源1的发光所入射的入射面3，形成为长方形且平坦面。另一方面，从组合光学元件2的入射面3的相反侧(被摄体侧)即出射面4射出光，对被摄体的照射面16(参照图4)进行照明。据此，构成本实施方式的照明装置。

另外，上述组合光学元件2，能够由例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、EP(环氧树脂)、硅树脂等透明树脂材料、以及透明的玻璃形成。

以下，参照图4，使用图2A～图2C来详细地说明构成照明装置的组合光学元件。

图2A是表示该实施方式中的组合光学元件的有助于垂直方向的配光特性的第1光学元件的立体图。图2B是表示该实施方式中的组合光学元件的有助于水平方向的配光特性的第2光学元件的立体图。图2C是表示将该实施方式中的图2A的第1光学元件和图2B的第2光学元件组合得到的组合光学元件的立体图。图4是说明通过该实施方式中的照明装置进行照明的状态的概略立体图。

也就是说，如图2C所示，组合光学元件2由第1光学元件2A和第2光学元件2B构成。这里，如图2A所示，第1光学元件2A由将光有效地聚光到图4所示的照射面16的水平方向14的、剖面为大致半圆状(包括半圆状)的例如柱透镜构成。另一方面，如图2B所示，第2光学元件2B是将光有效地聚光到图4所示的照射面16的垂直方向15的、剖面为大致半圆状(包括半圆状)的例如柱透镜构成。

而且，组合光学元件2将第1光学元件2A和第2光学元件2B这2种光学元件在光轴8的方向上按照各光学元件的入射面3处于相同高度(平坦面)的方式重叠在一起。据此，形成将第1光学元件2A和第2光学元件2B的相互重叠的部分作为透镜的、具有出射面4的图2C所示的组合光学元件2。另外，也可以将上述组合光学元件2称为柱面组合透镜。

以下，使用图3来说明具备上述所说明的组合光学元件的照明装置。

图3是表示本发明的实施方式中的照明装置的剖面图。

如图3所示，接近组合光学元件2而配置的、例如LED芯片等的点光源1发光时，光轴8上的光垂直地入射到组合光学元件2的入射面3，从组合光学元件2的出射面4直线前进地射出。

另一方面，从光轴8圆状地展开的光，相对于组合光学元件2的入射面3从倾斜方向入射，向光轴8的方向折射后，光从组合光学元件2的凸透镜形状的出射面4射出。

此时，组合光学元件2的出射面4形成2条对角线5a、5b(第1光学元件2A、第2光学元件2B的、例如半圆状的表面重叠的部分的对角线)。因此，从由2条对角线5a、5b分割而成的4面的各出射面4射出的光，以比较接近四边形(这里，纵横比)的形状射出。据此，能够以纵横比的形状照射被摄体的照射面16。其结果，能够有效地将光聚集而照射到被摄体的必要的照射面16的范围内。

也就是说，一般地，如图4所示，从点光源1发出的光扩展为圆形状而进行照射，但是通过使用本发明的组合光学元件2，能够使要照射到由与圆形内接的四边形的各边11和圆弧12包围的斜线部的弓形状部分13的光，通过组合光学元件2而聚光到四边形的照射面16来进行照明。因此，能够有效地利用光。

以下，使用图5来说明本实施方式的组合光学元件的其他例。图5是表示本实施方式中的组合光学元件的其他例的立体图。

如图5所示，在第1光学元件2A和第2光学元件2B相互重叠的部分的表面的对角线5a、5b的剖面部，设置满足a≤b、0＜R＜a/2的关系的曲率R。据此，能够进一步提高组合光学元件2的聚光性。这里，a是长方形的组合光学元件2的一边的长度，b是与a邻接的边的长度。此外，R表示组合光学元件2的出射面4的曲率。

此时，通过使组合光学元件2的第1光学元件2A和第2光学元件2B的表面的相互重叠的部分的对角线5a、5b具有曲率R，能够任意地调整到达组合光学元件2的中心的光量。而且，通过使其满足a≤b、0＜R＜a/2的条件，能够进一步提高聚光性。

以下，对于具备如上所述所构成的组合光学元件的照明装置的结构，使用图3来进一步进行说明。

如图3所示，照明装置至少由基板9、插座10、组合光学元件2和点光源1构成。基板9被布线了能够与其他电路连接的电气电路，并且安装了例如形成点亮电路等的电子部件。

而且，在固定于基板9上的插座10中嵌入组合光学元件2，由此来决定组合光学元件2的位置，并且将其固定。点光源1被安装在基板9上的插座10的内侧部分的与组合光学元件2的入射面3相面对的、例如光轴8的位置。也就是说，在使将组合光学元件2的中心和被摄体的照射面16的中心连接的线延长了的光轴8上配置点光源1。

此时，为了使由点光源1发出的光全部入射到组合光学元件2内，优选靠近点光源1来配置组合光学元件2的入射面3。

另外，作为点光源1，例如使用小型且耗电低的LED芯片等。

以下，参照图7来说明将本实施方式的照明装置搭载于例如带照相机的移动电话机的情况。

也就是说，将本实施方式的照明装置，例如按照照明装置的组合光学元件2的四角形的各边与铠装体17的各边平行的方式，配置并搭载在图7所示的带照相机的移动电话机的铠装体17内。而且，若移动电话机的摄影按钮被按下，则与该定时相对应地照明装置发光。此时，通过照明装置的组合光学元件2，能够使光聚集在被摄体的摄影范围内的照射面，从而有效地进行照射。据此，因为不对不需要的部分照射光，所以能够以较少的发光量照射被摄体的照射面而进行摄影。其结果，降低移动电话机的耗电，延长容量受限制的电池的寿命，能够长期间的使用。

以下，使用图6来说明本发明的实施方式中的组合光学元件以及使用了该组合光学元件的照明装置的又一其它例。

图6是表示本发明的实施方式中的组合光学元件以及使用了该组合光学元件的照明装置的又一其它例的立体图。

也就是说，如图6所示，组合光学元件6由例如入射面7为菱形的形状构成，以菱形状照射被摄体的照射面，这一点与上述组合光学元件2不同。另外，其他构成要素与上述实施方式的照明装置相同，所以省略说明。

如图6所示，本实施方式的组合光学元件6，通过按照下述所说明的方式，将使光有效地聚光到照射面的水平方向14的第1光学元件、以及使光有效地聚光到垂直方向15的第2光学元件这2种透镜相互重叠而构成。

首先，将第1光学元件或者第2光学元件中的任意一方，例如将第1光学元件配置为从光轴方向来观察相对于水平方向14倾斜例如45°。在该状态下，使倾斜配置的第1光学元件和第2光学元件按照各光学元件的入射面3处于相同高度(平坦面)的方式相互重叠。据此，形成具有例如菱形的形状的、如图6所示的将第1光学元件和第2光学元件相互重叠的部分作为透镜的、具有出射面4的组合光学元件6。

以下，参照图6来说明具备如上所述所说明的组合光学元件6的照明装置。

如图6所示，靠近组合光学元件6而配置的、例如LED芯片等的点光源1发光时，光轴8上的光垂直地入射到组合光学元件2的入射面7，从组合光学元件6的出射面4直线前进地射出。

另一方面，从光轴8扩展为圆状的光，相对于组合光学元件6的入射面7从倾斜的方向入射，向光轴8的方向折射后，光从组合光学元件6的凸透镜形状的出射面4射出。

此时，组合光学元件6的入射面7，因为使一方的、例如第1光学元件倾斜了45°，所以成为菱形的形状。因此，从由2条对角线5c、5d分割的4个面的各出射面4射出的光，以接近菱形形状的形状射出。

如上述所说明的那样，根据本实施方式的组合光学元件6，能够以菱形的形状照射被摄体的照射面。

另外，在本实施方式的其他例中，也优选在第1光学元件和第2光学元件的相互重叠的部分的表面的对角线5c、5d，设置满足a≤b、0＜R＜a/2的关系的曲率R。据此，能够进一步提高组合光学元件2的聚光性等的效率。

另外，本发明不被限定于由上述所说明的各实施方式，在本发明的技术思想的范围内可以进行各种变更。

例如，本发明的照明装置即使不内置于移动电话机而外设于移动电话机，也能够同样地实施。

此外，被摄体的照射面不被限定于纵横比(4∶3)，也可以为画面纵横比、像素纵横比、高清的画面。

此外，点光源不被限定于LED芯片，例如只要是发光的元件，就能够同样地使用。

此外，在本实施方式中，以组合光学元件的入射面为平坦面的情况为例进行了说明，但是不局限于此。也可以使组合光学元件的入射面为例如以光轴为中心的凹面或者凸面。

此外，在本实施方式中，作为组合光学元件的入射面的形状，以长方形和菱形的形状为例进行了说明，但是不局限于此。例如，可以通过使第1光学元件、第2光学元件的尺寸、出射面的曲率、或者相互重叠的角度发生变化，从而形成正方形、椭圆形等任意的照射面。据此，能够大幅地扩大搭载照明装置的设备的用途。

本发明的组合光学元件，具备对照射面上的一个方向的光进行聚光的第1光学元件、和对另一方向的光进行聚光的第2光学元件，使第1光学元件和第2光学元件的入射面为同一面地进行重叠，仅由相互重叠的部分形成出射面。

据此，能够使来自点光源的光聚光到照射面内，能够有效地利用光。其结果，能够实现虽然小型但是明亮的照明装置。此外，能够降低具备照明装置的摄影装置的耗电，所以能够延长电池的寿命。

此外，本发明的组合光学元件，对光学元件的出射面上的对角线剖面部设置满足a≤b、0＜R＜a/2的曲率R。据此，能够任意地调整到达组合光学元件的中心的光量。

此外，本发明的照明装置，将组合光学元件配置在靠近点光源的位置。据此，能够使由点光源1发出的光全部入射到组合光学元件内。

产业上的可利用性

本发明，广泛地被使用于DSC、移动电话机、摄像机等，作为较明亮地照射被摄体的照明装置等而能够广泛地被应用。

符号说明

1点光源

2、6组合光学元件

2A第1光学元件

2B第2光学元件

3、7、25入射面

4、26出射面

5a、5b、5c、5d对角线

8光轴

9基板

10插座

11边

12圆弧

13弓形状部分

14水平方向

15垂直方向

16照射面

17铠装体

18按钮

19释放按钮

20显示器

21电子照相机

22闪光灯装置

23LED光源

24光学透镜

27照明装置

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种组合光学元件，其中，

具备：对照射面上的一个方向的光进行聚光的第1光学元件、和对另一方向的光进行聚光的第2光学元件，

使所述第1光学元件和所述第2光学元件的入射面为同一面，从而将在两个方向具有各自不同的聚光性的所述第1光学元件和第2光学元件重叠，仅由相互重叠的部分形成出射面。

2.根据权利要求1所述的组合光学元件，其特征在于，

所述第1光学元件以及所述第2光学元件是柱透镜。

3.根据权利要求1所述的组合光学元件，其特征在于，

将四边形的所述组合光学元件的一边的长度设为a，将邻接的边的长度设为b时，在所述组合光学元件的所述出射面上的对角线剖面部，设置满足a≤b、0＜R＜a/2的曲率R。

4.一种照明装置，其中，

将权利要求1所述的组合光学元件配置在靠近点光源的位置。

5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，

所述第1光学元件的聚光方向与所述第2光学元件的聚光方向为直角，照射面为纵横比。

Claims (5)

1.一种组合光学元件，其中，

具备：对照射面上的一个方向的光进行聚光的第1光学元件、和对另一方向的光进行聚光的第2光学元件，

使所述第1光学元件和所述第2光学元件的入射面为同一面从而进行重叠，仅由相互重叠的部分形成出射面。

2.根据权利要求1所述的组合光学元件，其特征在于，

所述第1光学元件以及所述第2光学元件是柱透镜。

3.根据权利要求1所述的组合光学元件，其特征在于，

将四边形的所述组合光学元件的一边的长度设为a，将邻接的边的长度设为b时，在所述组合光学元件的所述出射面上的对角线剖面部，设置满足a≤b、0＜R＜a/2的曲率R。

4.一种照明装置，其中，

将权利要求1所述的组合光学元件配置在靠近点光源的位置。

5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于，

所述第1光学元件的聚光方向与所述第2光学元件的聚光方向为直角，照射面为纵横比。

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