CN1834770A - 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，该装置能够有效利用光束并能实现理想的发光特性。该发光装置具有光学元件，所述光学元件具有出射表面和多个光学部分，每个光学部分包括将入射于其上的光引导到出射表面的第一表面。多个第一表面相对于出射表面在同一侧上倾斜。所述发光装置还具有导光元件，该导光元件将来自光源的光从布置所述多个光学部分的方向的一侧引导到所述多个光学部分。

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，这种发光装置应用于像图像摄取设备以及装有相机的便携电话之类的各种设备，所述图像摄取设备包括数字静物照相机和摄像机。

背景技术

某些图像摄取设备例如摄像机和数字静物照相机具有能够拍摄距图像摄取镜头极近距离处的物体(或对象)的图像的能力(微距摄影能力)。

在这种微距摄影过程中，使用为相机设置的典型照明设备(发光装置)，这种照明设备例如位于相机的上部处，会带来以下缺点，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，以及在物体一侧上具有黑影的不自然图像。

因此，就提出了一种照明设备，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(参见日本专利待审查公开文件NO.2004-23412或日本专利待审查公开文件NO.2000-314908)。

日本专利待审查公开文件NO.2004-23412提出了一种照明设备，其中，通过使用许多光纤，将从用于常规图像摄取的闪光单元发出的光引导到镜筒的周围。日本专利待审查公开文件NO.2000-314908提出了一种外部照明设备，该设备具有一环形部分，该环形部分设置在镜筒的外周上，从而在出射之前，将来自光源的照射光线沿着环形部分的圆周方向引导。

近年来，小型设备包括装有相机的便携式电话经常使用发光装置，该发光装置用于代替闪光灯，借助光的照明或闪烁或者改变光的色彩来执行显示，以此作为为用户显示该设备状态以及还具有照亮物体的功能的装置。

日本专利待审查公开文件NO.2001-255574提出了一种建议，其中由多个LED形成的发光装置围绕装在便携式电话中的图像摄取镜头设置，以便在摄取图像时，该发光装置照亮物体，且该发光装置还响应于便携式电话的来电而进行闪烁。

然而，在日本专利待审查公开文件NO.2004-23412中提出的一种照明设备中，由于使用了许多通常较昂贵的光纤而增加了该照明设备或类似物等的成本，或者若不设置用于控制从光纤出射的光的光学元件就不可能实现理想的光分布特性。

在日本专利待审查公开文件NO.2000-314908中提出了一种照明设备，考虑到在其一个实施例中描述的从光源将光束引导到环形部分的方式和环形部分的形状，来自光源的光的使用效率很可能会降低，或者在现实中不能实现理想的光分布特性。

另一方面，在日本专利待审查公开文件NO.2001-255574中提出的一种便携式电话中设置了多个光源，但是来自所述光源的光束并不通过一个单独(共同)的光学系统出射。换言之，为每个光源都设置一光学系统，因此，为了照明和显示需要大量部件，因此需要较大空间，且这样的便携式电话必然较昂贵。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种发光装置，该发光装置能够使用简单且廉价的结构有效地利用来自光源的光束，并能获得理想的发光特性(例如，光分布特性)。

本发明的另一个目的是提供一种发光装置，该发光装置能够使用简单且廉价的结构有效地利用来自多个光源的光束，并能获得理想的发光特性(例如，光分布特性)，还能够另外用作照明装置或显示装置。

根据一个方面，本发明提供一种发光装置，该发光装置具有光学元件，该光学元件具有出射表面和多个光学部分，每个光学部分包括第一表面，所述第一表面将入射于其上的光引导到所述出射表面，该多个第一表面相对于所述出射表面在同一侧上倾斜，该发光装置还具有导光元件，该导光元件将来自光源的光从排列布置所述多个光学部分的方向的一侧引导到所述多个光学部分。

根据另一个方面，本发明提供一种发光装置，该发光装置具有：光学元件，该光学元件具有从第一光源接收光的入射表面、出射表面和多个光学部分，所述多个光学部分将光从所述入射表面反射到所述出射表面；导光元件，该导光元件将来自第二光源的光引导到所述多个光学部分。其中，所述多个光学部分将从所述导光元件入射于其上的光引导到所述出射表面。

本发明的另一方面提供一种设备，所述发光装置可拆卸地安装在所述设备上。或者本发明的另一方面提供一种设备，所述设备包括与该设备一体地形成的所述发光装置。

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为透视图，显示了作为本发明实施例1的用于微距摄影的环形光适配器(ring light adapter)的主光学系统。

图2为摄像机的透视图，其上安装了如实施例1的用于微距摄影的环形光适配器。

图3为摄像机的正视图，其上安装了如实施例1的用于微距摄影的环形光适配器。

图4为部分剖面图，显示了一摄像机，其上安装了如实施例1的用于微距摄影的环形光适配器。

图5为剖面图，显示了实施例1的用于微距摄影的环形光适配器中的沿着圆周方向展开的环形部分。

图6显示了在图5上添加的光线描绘图。

图7为图6的局部放大视图。

图8显示了在图5上添加的光线描绘图。

图9为图8的局部放大视图。

图10为剖面图，显示了本发明实施例2的用于微距摄影的环形光适配器中的沿着圆周方向展开的环形部分，还显示了光线描绘图。

图11为另一剖面图，显示了实施例2的沿着圆周方向展开的光学系统的环形部分。

图12为图11的局部放大视图。

图13为图11的局部放大视图。

图14为从出射面方向观察时本发明实施例3的用于微距摄影的环形光适配器的光学系统的环形部分的正视图。

图15显示了在图14上添加的光线描绘图。

图16显示了在图14上添加的光线描绘图。

图17为实施例3的光学系统中的沿着圆周方向展开的环形部分的剖面图。

图18显示了在图17上添加的光线描绘图。

图19显示了在图17上添加的光线描绘图。

图20为透视图，显示了一摄像机，该摄像机装有本发明实施例4的环形发光装置。

图21为实施例4的摄像机的正视图。

图22为分解透视图，显示了构成实施例4的环形发光装置的光学元件。

图23为实施例4的环形发光装置的光学系统中的沿着圆周方向展开的环形部分的剖面图。

图24显示了在图23上添加的光线描绘图。

图25显示了在图23上添加的光线描绘图。

图26为剖面图，显示了本发明实施例5的环形发光装置的光学系统中的沿着圆周方向展开的环形部分。

图27显示了在图26上添加的光线描绘图。

图28显示了在图26上添加的光线描绘图。

图29显示了在图26上添加的光线描绘图。

图30为透视图，显示了一便携式电话，该电话装有本发明实施例6的环形发光装置。

图31为分解透视图，显示了构成实施例6的环形发光装置的光学元件。

图32为剖面图，显示了在实施例6的环形发光装置中的沿着圆周方向展开的环形部分。

图33显示了在图32上添加的光线描绘图。

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9显示了用于微距摄影的环形光适配器，其用作本发明第一实施例的发光装置。在实施例1中，环形光适配器可拆卸地围绕例如摄像机之类的图像摄取设备中的图像摄取镜筒安装。

图1为透视图，显示了环形光适配器的主光学系统(下文中称为环形光光学系统)。图2为透视图，显示了安装有环形光适配器的摄像机的透视图。图3为摄像机的正视图。图4为摄像机的局部剖面图。

如图1和2所示，光发射器13和14每一个均用于发射光线，所述光线将进入实施例1的环形光适配器，所述光发射器靠近摄像机主体11中的图像摄取镜筒12设置。

在图1和2中，参考标号1显示了环形光适配器。摄像机主体11具有图像摄取镜筒12、由用作光源的LED 2和用于汇聚从LED 2发射的光束的聚光透镜3形成的LED光发射器13，由用作光源的氙光发射放电管(下文称为弧光管)4、用于汇聚从弧光管4发射的光束的聚光棱镜5和用于将从弧光管4向后(朝着成像面)发射的光线朝前(朝着物体)反射的反射元件6形成的闪光发射器14。LED2采用高亮度白色LED，这种LED能够发射均匀的光束，这种光束是用于摄取运动图像或用于显示的定光，也就是，在比闪光更长的时段期间具有基本上恒定的量的光。弧光管4能够发射用于摄取静态图像的闪光(也称为光的闪烁或瞬时光)。聚光透镜3和聚光棱镜5均由具有高透明度的光学树脂材料制成。

下面，将对提供环形光光学系统的光学特性的各元件进行说明。在图1中，参考标号21显示了将从LED2发射的光束变为环形光束的光学元件，该光学元件由透光的树脂材料制成，例如，具有高透射比的光学树脂材料如丙烯酸树脂和聚碳酸酯树脂。

光学元件21的环形出射部分(下文称为环形部分)21b具有面朝前的出射表面21f和微棱镜部分21e，所述微棱镜部分21e用作在出射表面21f的相反侧上沿着圆周方向排列布置的多个光学部分。环形部分21b形成为沿着光束的传播方向靠近光源处具有较大的在出射光轴方向的厚度，而随着距光源的距离增加环行部分21b的所述厚度减小。

参考标号22显示了导光元件，该元件将从弧光管4发射的光束从多个微棱镜部分21e的排列的一侧朝着光学元件21的每个微棱镜部分21e的边缘表面(下文称为棱镜边缘表面)引导。导光元件22也形成为随着在光束的传播方向上距光源的距离增加，该导光元件22出射光轴方向的厚度减小。导光元件22被设置成沿光学元件21中的所述多个微棱镜部分21e的顶端(后端)延伸。

参考标号23显示了反射元件，该反射元件设置在导光元件22的后面并靠近该导光元件，且几乎围绕导光元件22的全部后表面。反射元件23具有将从导光元件22向后反射的光束朝着导光元件22反射回去的功能，且至少在其面朝导光元件22的表面(前表面)上由具有高反射率的高反射材料制成。

参考标号24和25显示了用于保持光学元件21、导光元件22和反射元件23的保持元件。具体而言，参考标号24显示了第一保持元件，该元件设置得更靠近出射表面，参考标号25显示了第二保持元件，该元件包括用于接受从聚光透镜3和聚光棱镜5出射的光束的开口。

如图3和4所示，光学元件21总体由环形部分21b和导光部分21a构成。导光部分21a具有接受由聚光透镜3汇集的光束的入射表面21c。导光部分21a将从入射表面21c入射的光束的方向改变，且导光部分与环形部分21b相连，以便将光束沿被改变的方向引导到环形部分21b。环形部分21b将通过导光部分21a入射光束的方向改变为基本上平行于图像摄取镜头12的光轴的方向，并将光束变为以环形出射。

图3显示了环形光光学系统和为摄像机主体设置的两个光源之间的位置关系。用于发射定光的LED光发射器13的开口与图像摄取镜筒12斜向间隔开设置，并位于它的下部。用于发射闪光的闪光发射器14的开口设置在图像摄取镜筒12的正侧方且位于环形部分21b后面的位置上。

通常，当使光束进入环形光学元件中时，沿着环形光学元件的切线方向的光的入口能够防止进入光学元件的光束从该光学元件中逃逸，因此能够相对更有效地获取光束。然而，当光源如实施例1那样完全被环形光学元件覆盖时，来自光源的光束不能沿着如上所述的光学元件的切线方向进入光学元件21。

实施例1的优点在于，即使当光源被定位在环形光学元件的后面时，光学元件也能够高效工作。换言之，实施例1具有许多优点，例如，增加了光源位置的灵活性，能够并排设置多个光源，这在下文描述的实施例4和5中示出。

在上述的结构中，当在摄像机主体11中将图像摄取模式设置为超级夜景模式(在外界光微弱而需辅助光的黑暗环境中使用高亮度LED进行照明的模式)时，该装置为物体提供必须的照明。这种模式典型的是相机到物体的距离为50cm或更长，且该模式不需要微距摄影环形光适配器。

许多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。然而，当使用来自几乎被认为是一点的普通光源的光进行照明时，在这种近距离摄取图像会产生许多问题。

特别是，照明光仅施加在物体的一侧从而在物体的另一侧产生深阴影。另外，图像摄取镜筒阻挡照明光，从而使图像的一部分变得非常暗。

相反，实施例1的环形光适配器的目的是在物体上进行均匀的照明，并防止镜筒的干扰，这样就能够使来自给定的几乎是一点的照明光从靠近表面光源的一个大的出射表面射出，从而借助设置在镜筒的整个圆周上的出射表面实现理想的照明，而不会有任何不自然的阴影。

近年来，许多摄像机具有摄取静态图像的功能，且包括闪光光学系统，该系统在如实施例1所示的在黑暗中摄取图像的情况下实现瞬间高亮度光的发射。所述闪光也存在上述的问题，且在执行微距摄影时，该闪光光学系统也未必是理想的光源。

实施例1的环形光适配器使用光学元件将来自LED光源的定光变为适合于微距摄影的环形光，并使用该同一光学元件将闪光变为环形光。换言之，所述环形光适配器能够被用于施加在多个光源的共同(同一)光学元件(环形部分21b)的基本上整个圆周上具有基本上均匀分布光量的照明光。

下文将对实施例1中的环形光光学系统的详细形状进行说明。图5是剖面图，显示了展开的环形光光学系统。图6和8显示了在如图5所示的环形光光学系统上添加的光线描绘图。图7和9为图6和8中的光线描绘图的部分(部分A)的放大视图。

如图5和6所示，从LED2发射的光束被设置在其前面的聚光透镜3汇聚在特定照射角范围。所述照射角范围由聚光透镜3的形状以及LED2和聚光透镜3之间的距离调节使之满足摄像机的典型相机到物体距离(例如，50cm或更长)所必需的照射角范围。光学元件21的导光部分21a改变从聚光透镜3射出的光束的方向，并将光束汇聚到特定范围。

导光部分21a的入射表面21c较聚光透镜3的口径大一些，且与装在摄像机主体11上的聚光透镜3相对设置，并靠近该聚光透镜。这样设置的目的是尽可能多地获取从聚光透镜3射出的光束，且这种结构能够充分利用从光源发射的光量。

从入射表面21c入射的光束的方向大约改变90度，从而它能够被高效地引导到与导光部分21a相连的环形部分21b。方向的改变并不使用被广泛用作反射表面的具有高反射率的金属蒸镀表面来执行，而基本上完全是通过使用全反射来执行。全反射是这样一种现象，即，在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中，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光束分量以100％的反射率反射。较好地利用全反射的光学系统能够提供高效率。

在实施例1中，如图6的光线描绘图所示，制成连续的非球面的全反射表面21d被形成在导光部分21a中，从而高效地改变所述方向。全反射表面21d之后的光学系统元件也基于使用全反射来引导光束。这样就能以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光束。然而，根据光束的聚光度或光学元件的折射率的不同，可能并非所有光束都以全反射被反射，因此，通过在全反射表面21d的外侧并靠近该表面处设置另一反射表面或者在全反射表面21d的部分上进行金属蒸镀，能够减小光束的损失。

接下来，将参照图6和7对如何将导光部分21a连接到环形部分21b和用于将到达环形部分21b的光束变为沿着基本上平行于图像摄取镜头的光轴方向(朝着物体)的光束的结构进行说明。

如图3所示，导光部分21a仅在一侧上与环形部分21b相连。导光部分21a与环形部分21b相接触。导光部分21a与环形部分21b以这样的连接方式相连，即，能够将进入环形部分21b的光束沿圆周方向有效地引导。在图3中，进入环形部分21b的光束沿顺时针方向传播。

在实施例1中，为了使在环形部分21b中沿环形传播的光束的方向改变为朝向物体，多个微棱镜部分21e沿着圆周方向被连续地排列布置在与环形部分21b的出射表面21f相反的位置上。

实施例1显示了这样的情况，其中，每个微棱镜部分21e都具有以相对于出射表面21f大约40度的角度设置的反射表面。

图6显示了位于沿圆周方向展开的环形部分21b中的光路，通过该光路，光束被从LED2引导到环形部分21b，并在从光学元件21的出射表面21f出射之前传播。图7为环形部分21b的部分放大视图。

每个微棱镜部分21e具有相对于出射表面21f沿圆周方向(即，多个微棱镜部分的排列布置的方向)倾斜的全反射表面(第一表面，下文称为棱镜反射表面)21e1，从而，仅有从导光部分21a进入的以特定角度范围传播的光束分量被朝着出射表面21f反射。如上所述的多个微棱镜部分21e沿着环形部分21b的圆周方向连续地形成。所有的棱镜反射表面21e1被形成为在同一侧上相对于出射表面21f倾斜。

引导到环形部分21b的光束的传播被沿着同一个方向调节，且所有棱镜反射表面21e1在同一侧倾斜，从而能够仅完全反射在预定角度范围之内的光束分量。另外，其余的光束能够被先折射而从光学元件21射出，并从棱镜边缘表面21e2再次进入光学元件21，该棱镜边缘表面21e2形成在光束已经过的棱镜反射表面21e1和沿传播方向相邻的棱镜反射表面21e1之间。

传统上，在被称为表面发光型的典型照明光学系统中，与出射表面相对的光学元件的表面被形成为漫射表面，该漫射表面由白色点状印刷图案或类似物等实现。按照要求被漫射表面漫射并从光学元件射出的光束被反射板反射，导致从出射表面射出。光束以这种方式一旦经过漫射来改变方向，就导致了光量的重大损失。

在实施例1中，由于光束的方向由光学元件21(棱镜反射表面21e1)的全反射效应改变，因此方向改变以非常高的效率实现。特别是，处于不适合于从出射表面21f出射的角度的光束通过利用不满足全反射条件而被折射，而仅仅满足从出射表面21f出射的条件的光束被出射。这样就能够在光学系统的后续的元件的帮助下使不满足该条件从而被排除的光束被有效利用。这样，所提供的光能能够被有效利用，几乎没有浪费。下面将详细描述微棱镜部分21e的效果。

如图6所示，在实施例1中，从LED2发射的光束受到设置在LED2前面的聚光透镜3和光学元件21的入射表面21c的透镜效应，从而沿着环形部分21b的圆周方向(光束的传播方向)具有在一定范围内的角度。这样，仅一小部分光束不被全反射表面21d全反射而逃逸射出光学元件21，进入环形部分21b中的光束在光传播方向上也具有在一定范围内的角度。以这种方式落在特定范围内的光束的角度使环形部分21b能够从整个环形部分21b高效地施加均匀的光量。

光束并不沿着正好垂直于出射表面的方向传播，而是相对于传播方向稍微倾斜。照明方向的倾斜在典型的照明设备中带来了问题。然而，在本发明提供的用于微距摄影的环形光中，光出射部分是环形的，当每条光线具有基本上未改变的出射方向时，它们彼此补偿。即使在出射的光轴倾斜一定程度时，所述环形能够在提供整体上均匀的照明。结果是，所述倾斜不会产生重大问题。

接下来，将参照图6和7对微棱镜部分21e的效果，即，方向改变效果，进行详细说明。

如图6所示，在光学系统中，仅靠近微棱镜部分21e底部的角部处的一部分棱镜反射表面21e1用作光出射点。更具体而言，如图7所示，将被棱镜反射表面21e1全反射且将从出射表面21f出射的所有光束被聚集在微棱镜部分21e底部的角部处附近的棱镜反射表面21e部分处。以预定范围之外的角度入射在棱镜反射表面21e1上的光束，被所述底部的角部处外侧(后侧)的棱镜反射表面21e1部分先折射而从该棱镜部分21e射出。然后，所述光束从形成在光束已经过的棱镜反射表面21e1和相邻反射表面21e1之间的棱镜边缘表面21e2再次进入棱镜部分21e，并在棱镜部分21e底部的角部处附近被相邻棱镜反射表面21e1全反射，然后从出射表面21f出射。

按照这种方式，只有相对于棱镜反射表面21e1成预定角度的分量被棱镜反射表面21e1的靠近棱镜部分21e底部的角部处的部分全反射，并从出射表面21f出射。

如在实施例1中，当棱镜反射表面21e1相对于出射表面21f的角度约为40度时，如上所述，从出射表面21f出射的光束总体上相对于出射表面21f稍微倾斜。

在微棱镜部分21e中和附近的光束按照上述方式传播。上述所有光束的迹线都是从出射表面21f出射的分量。另外，实施例1的光学系统的特征在于，不满足出射条件的光束能够在后来被利用。具体而言，入射在棱镜反射表面上且被其全反射的相对于出射表面21f具有小于临界角的角度的光束的分量传播穿过出射表面21f而出射。另一方面，被棱镜反射表面全反射且相对于出射表面21f具有大于临界角的角度的光束的分量被出射表面21f全反射，并朝着微棱镜部分21e返回。

入射在棱镜反射表面21e1上的相对于棱镜反射表面21e1具有小于临界角的角度的光束的分量传播穿过棱镜反射表面21e1，并射出光学元件21。在这一点上，所述分量被棱镜反射表面21e1折射，并从位于光束的传播方向上的棱镜边缘表面21e2再次进入光学元件21。

一系列反射和折射反复发生，直到光束被改变为具有一个角度，在该角度上它能够在被棱镜反射表面21e1全反射之后从出射表面21f出射。最后，所有的光束都从出射表面21f出射，从而实现有效利用光源发出的光束。因此，出射在所需照射区域之外的光束基本上不存在，且环形光光学系统能够被制成为非常高效的照明光学系统。

另外，穿过各棱镜反射表面21e1或作为折射表面的棱镜边缘表面21e2的光束分量以基本上均匀的光量从基本上整个出射表面21f出射，而不论反射表面的不同位置和折射的不同次数。

接下来，将对实施例1中的微棱镜部分21e的优选形状进行说明。首先，形成在环形部分21b上的微棱镜部分21e(棱镜反射表面21e1)的倾角理想地是落在以下角度范围内：

25°≤θ≤50°        (1)

其中，θ表示棱镜反射表面21e1相对于出射表面21f的倾斜角。这样规定的原因如下。具体地，当使用用在典型的照明光学系统中的光学树脂材料时，角度θ的值大于上限50°就不能获得理想的光学系统，这是因为被每个棱镜反射表面21e1反射的光束的量被大大降低，或者从光学元件21射出和进入光学元件21的次数增加，从而由于相关的表面反射而导致光量的大量损失。另一方面，角度θ的值小于下限25°就不能提供理想的光学系统，这是因为从出射表面21f出射的光束相对于垂直于出射表面21f的方向倾斜过大。实施例1采用40°，差不多是上述角度范围的中间值。

另外，理想的是满足以下范围：

0.5°≤α≤15°        (2)

其中，α表示形成在环形部分21b上的微棱镜部分21e的角节距(圆周节距)。这样规定的原因如下。角度α的值小于下限0.5°不能提供理想的光学系统，因为靠近棱镜反射表面21e1的顶点的R表面对形成光学元件21具有更大影响，使得取决于入射光束角度的分离或全反射并不能顺利地执行，而这种分离或全反射起到本实施例1所需的方向改变作用。即使当棱镜反射表面能够被形成为具有较小的R表面时，所获得的光学元件也非常昂贵，而并不实际。

另一方面，α设定上限15°是由于以下的原因。如上所述，微棱镜部分21e的光出射部分集中在它的斜线上。换言之，斜线的较大节距减少了光出射点的数量，从而是增加了每个光出射点上的光出射强度(增加了光出射量)。另一方面，对于微距摄影中的理想照明光学系统而言，大量的光出射点，以及每个光出射点具有低的光出射强度，能够提供更卓越的特性。因此，基本上，较小的角节距更好。

另一个原因是，较大的角节距导致微棱镜部分21e的每个棱镜形成部分的厚度增加，因此在尺寸减小方面是不理想的。具体而言，尽管具有最大可能厚度的导光部分21a对于提供均匀的光分布特性有利，但微棱镜部分21e的棱镜的不必要的更大厚度不会对光学特性的显著改进作出贡献，反而由于较大的尺寸带来了缺陷。

接下来，将对下述结构进行说明，在该结构中，当光源设置成与环形部分21b重叠时，从光源(实施例1中的弧光管4)发射的光束能够以环形形状均匀地从环形部分21b射出。

实施例1的一个特征在于，弧光管4设置在环形部分21b的后面，来自LED2的光束和来自弧光管4的光束均匀地从同一环形部分21b射出。实施例1包括导光元件22，用于将从闪光发射器14而来的光束朝着环形部分21b从闪光发射器14的前方向光学元件21的环形部分21b的后方引导，从而利用装设在摄像机主体11中的闪光发射器14。

摄像机主体11中的闪光发射器14由发射大量光的弧光管4、聚集并控制从弧光管4发射的光束的聚光棱镜5以及主要将从弧光管4发射的部分光束反射并向前返回的反射元件6构成。

从聚光棱镜5射出的光束从入射表面22a进入导光元件22。类似于光学元件21，导光元件22由具有高透射性的光学树脂材料形成。从入射表面22a进入的光束被反射表面22b反射，然后被引导到导光元件22的环形部分22c，所述反射表面经过金属蒸镀或类似的处理并具有高反射率，且形成在入射表面22a的前面。

环形部分22c是直径和宽度与上述光学元件21的环形部分21b的直径和宽度基本上相同的圆环状部分，并且环形部分22c在最靠近光源的部分具有沿着图像摄取镜头的光轴方向的最大厚度，而随着远离光源厚度减小。环形部分22c的出射表面22d设置得靠近光学元件21的环形部分21b的微棱镜部分21e。直径和宽度与环形部分22c的直径和宽度基本上相同的反射元件23设置得靠近环形部分22c的与出射表面22d相反的那个表面。反射元件23的在导光元件22那侧上的表面具有高反射率。

来自闪光发射器14的被引导到环形部分22c的光束被环形部分22c的与出射表面22d相反的表面全反射并被向着出射表面引导，或者从所述相反表面射出，然后被反射元件23反射，再次进入导光元件22并朝着出射表面22d传播。被出射表面22d反射的光束部分再次被所述相反表面反射或从该表面射出并被反射元件23反射并再次进入导光元件22，并朝着出射表面22d传播。

如图9所示，通过反复发生的反射，由环形部分22c的与出射表面22d相反的表面或反射元件23反射的光束的反射角逐渐减小，这是因为，环形部分22c随着逐渐远离光源，厚度也逐渐减小。在这些反射之后，当出射表面22d上的入射角变得小于临界角时，它就从出射表面22d射出。按照这种方式发生在环形部分22c中的光束的一系列反射使来自闪光发射器14的光束以基本上均匀的光量分布从环形部分22c的出射表面22d的整个圆周上射出。

如图9所示，光束大致沿着出射表面22d以陡角从环形部分22c射出，并从光学元件21的微棱镜部分21e中的每个棱镜边缘表面21e2进入光学元件21。从棱镜边缘表面21e2进入的光束被每个棱镜反射表面21e1全反射，并从光学元件21的出射表面21f射出。

如图8所示，在包括所有均以基本上相同的角度形成的棱镜反射表面21e1的实施例1中，从闪光发射器14射出的光束沿着相对于垂直于光学元件21的出射表面21f的方向稍微倾斜的方向，在出射表面21f的整个圆周上基本上均匀地射出。然而，如上所述，即使当在每个位置上的光束分量相对于出射的光轴倾斜时，但由于出射表面22d为环形，所以它们彼此补充，从而可以实现均匀照明。

如上所述，从导光元件22的环形部分22c射出的光束并非从光学元件21的棱镜反射表面21e1，而是从形成在相邻两棱镜反射表面之间(以连接两棱镜反射表面)的棱镜边缘表面21e2的靠近端部(后端)的一部分进入光学元件21。然后，光束被传播方向上的相邻棱镜反射表面21e1全反射，并从光学元件21的出射表面21f射出。

如上所述在环形部分22c中的光束的传播对于在较宽的角度范围内均匀分布地发射光的光源是有效的，特别是如实施例1所示的从闪光发射器14发射的光束。导光元件22的逐渐变化的厚度而在靠近端部具有最小的厚度使几乎所有的光束入射在光学元件21的棱镜边缘表面21e2上，并以不变的方向且以基本上均匀的角度分布和基本上均匀的光量分布从出射表面22d射出。

尽管实施例1采用金属蒸镀表面作为导光元件22的反射表面22b，但该表面不必仅限于此，而是如果在该部分中还有额外空间，还可以是稍微倾斜的全反射表面。还可以是，与反射表面22d基本上具有相同形状的反射元件被设置在反射表面22d外侧，以便将穿过反射表面22d的分量反射并使其返回到导光元件22中。

实施例1是结合光束在光学元件21的环形部分21b的整个圆周上以均匀的光量出射的情况进行说明的。然而，光并不一定必须是从环形部分21b的整个圆周上出射。例如，闪光可以仅从环形部分21b的上部出射，或者光可以仅从环形部分21b的在圆周方向上的一些间断部分出射。

另外，实施例1描述了由光学树脂材料制成的光学元件21和导光元件22。然而，除上述丙烯酸树脂或聚碳酸酯树脂之外的其它任何光学树脂材料也可以使用，或者它们是通过玻璃模制形成的。光学元件21和导光元件22可以由不同材料制成。

实施例1描述了可拆卸地安装在图像摄取设备上的环形光适配器，但是具有相同结构的环形光适配器也可以与图像摄取装置一体地(包含在其中)形成。

(实施例2)

图10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。实施例2是实施例1的变型，下文的说明将集中在与实施例1的不同之处。与实施例1中相同的元件通过与实施例1中相同的参考标号表示，且其说明被省略。

图10为剖面图，显示了本发明实施例2的用于微距摄影的环形光适配器的沿着圆周方向展开的环形光光学系统的环形部分，还显示了从LED2发射的光束的光线描绘图。图11为剖面图，显示了沿着圆周方向展开的环形光光学系统的环形部分，还显示了从弧光管4发射的光束的光线描绘图。图12和13是图11中剖面图的局部(部分B)的放大视图。图12仅显示了该部分的形状，而图13显示了在该部分上添加的光线描绘图。

实施例2将从两个光源射出的光束改变成从环形部分以基本上相同的方向出射。具体而言，在实施例1中，从LED光发射器13射出的光束以相对于垂直于出射表面21f的方向(图像摄取镜头的光轴方向)相对较小倾角地从光学元件21的环形部分21b射出，而从闪光发射器14射出的光束以相对较大的倾角射出。两光源之间的出射方向的倾角上的差异并不是优选的，实施例2在这一点上有所改进。

在图10到13中，参考标号31显示了由透光的透明树脂材料制成的光学元件，与实施例1中的形状有部分不同。参考标号31a显示了光学元件31的导光部分，31b为光学元件31的出射部分。除光学元件31之外的其它元件与实施例1中的相同。

实施例2采用以下结构，用于将从两个光源发射的光束改变成如上所述地以基本上相同的方向从环形部分射出。

首先，主要参照图12对实施例2位于光学元件31的微棱镜部分31e中的棱镜反射表面31e1的形状进行说明。

在实施例1中，光学元件21负责产生从方向变化到从LED光发射器13射出的光束的环形出射的所有效果。在这种情形中，仅仅棱镜反射表面21e1靠近微棱镜部分21e的底部的部分对于光束在微棱镜部分21e中的方向改变起作用。闪光被导光元件22引导，大致沿着出射表面22d出射，且其出射方向仅利用棱镜反射表面21e1的端部来改变。换言之，从LED光发射器13和闪光发射器14发射的光束的出射方向由棱镜反射表面21e1的不同部分控制。由于实施例1中棱镜反射表面21e1被设置成在底部和端部具有相同的倾角，因此，从LED光发射器13和闪光发射器14发射的光束如上所述沿着不同的方向出射。

然而，在实施例2中，棱镜反射表面31e1在其底部和顶端具有不同的倾角。具体而言，如图12和13所示，在棱镜反射表面31e1的顶端处相对于环形部分31b的出射表面31f的倾角大于在其底部的倾角。这些角度被优化，以便使从LED光发射器13发出的光束和从闪光发射器14发出的光束实现从这两个光源发射的光束具有基本上相同的出射方向。

如图13所示，光束大致沿着导光元件22的出射表面22d从导光元件22出射，并穿过光学元件31的棱镜边缘表面31e2传播。然后，光束被棱镜反射表面31e1的端部全反射并被改变为具有预定角度，随后从光学元件31的环形部分31b的出射表面31f出射。

图10和11显示了沿着改变后的方向出射的光束。如图10所示，来自LED光发射器13的光束沿着基本上与实施例1中相同的方向从出射表面31f出射。另外，如图11所示，几乎所有来自闪光发射器14的光束沿着与从LED光发射器13发出的光束基本上相同的方向从出射表面31f出射，且它们中的每一个都具有均匀的光量分布。

为了便于说明，实施例2是结合下述情形进行说明的，即形成在光学元件31上的棱镜反射表面31e1被分成具有不同倾角的端部和底部两个区域。棱镜反射表面可以被分成具有不同倾角的更多区域，或者棱镜反射表面可以被形成为具有连续变化倾角的曲面。

另外，在实施例2和上述的实施例1中，棱镜反射表面相对于出射表面的倾角都可以沿着环形部分的圆周方向逐渐变化。

(实施例3)

图14到19显示了用于本发明的实施例3的微距摄影的环形光适配器。实施例3是实施例1的变型。

图14为从出射表面方向观察的用于实施例3中微距摄影的环形光适配器的环形光光学系统中的环形部分的正视图。图15显示了在图14中的环形光光学系统上添加的表示从闪光发射器发射的代表性光束的光线描绘图。图16显示了在图14的环形光光学系统上添加的表示从LED光发射器发射的代表性光束的光线描绘图。图17为沿着圆周方向展开的环形光光学系统的环形部分的剖面图。图18显示了在图17上添加的表示从闪光发射器发射的代表性光束的光线描绘图。图19显示了在图17上添加的表示从LED光发射器发射的代表性光束的光线描绘图。

实施例3采用反射元件作为导光元件来代替实施例1中使用的由透明体制成的导光元件22。闪光发射器14′不象实施例1中那样紧挨环形部分并位于环形部分之后，而是离开环形部分定位。与实施例1和2的另一不同点在于，闪光发射器14′和LED光发射器13′位于图像摄取镜筒的右侧。由于使用这种布局，与实施例1和2不同的是，如图15和16所示，当从前面观察时，环形部分中的光束沿着圆周方向逆时针传播。

在实施例3的图14到19中的每一图中，参考标号41显示了光学元件，该光学元件具有从LED光发射器13′接收光束的导光部分41a，并具有环形部分41b，该环形部分使从导光元件41a引导到该环形部分的光束以环形形状出射。类似于实施例1，多个微棱镜部分41e形成在环形部分41b的与出射表面41f相反的一侧上。

参考标号42显示了第一反射元件，该第一反射元件作为设置在闪光发射器14′前面的导光元件。参考标号43显示了第二反射元件，该第二反射元件作为反射从闪光发射器14′发射的光束使其穿过棱镜边缘表面41e2进入微棱镜部分41a的导光元件。第一和第二反射元件42和43具有与光学元件41相对的高亮度的反射表面。

参考标号44显示了一LED，45显示了一反射元件，该反射元件聚集从LED44发射的光束，46显示了一聚光透镜，该聚光透镜聚集从LED44发射的光束。参考标号47显示了发射闪光的弧光管(氙光发射放电管)，48显示了一聚光棱镜，该聚光棱镜聚集从弧光管47发射的光束，49显示了一反射元件，该反射元件主要反射从弧光管47发射的向后传播的光束部分。

如图15和18所示，从弧光管47发射的光束被聚光棱镜48和反射元件49聚集，并被第一和第二反射元件42和43反射，从而被从微棱镜部分41e的棱镜边缘表面41e2引导进入光学元件41的环形部分41b。在图15中，所述光束在环形部分41b中逆时针方向传播。

就这一点而言，如果光束满足它在环形部分41b中传播的角度条件，所述光束在环形部分41b中传播，同时反复发生全反射，而不射出环形部分41b之外，因此，来自弧光管47的光束能够高效地利用。最后，类似于实施例1，环形部分41b中的光束在被棱镜反射表面41e1全反射之后，从光学元件41的出射表面41f出射。

如图16和19所示，从LED44发射的光束通过反射元件45和聚光透镜46的作用而被聚集，并通过光学元件41的导光部分41a被引导到环形部分41b。在图16中，光束在环形部分41b中逆时针方向传播。类似于从弧光管47发射的光束，如果所述光束满足它在环形部分41b中传播的角度条件，所述光束就在环形部分41b中传播，同时反复发生全反射，而不射出环形部分41b之外，因此，来自LED44的光束能够以非常高的效率使用。最后，类似于实施例1，在被棱镜反射表面41e1全反射之后，环形部分41b中的光束从光学元件41的出射表面41f出射。

在实施例3中，来自弧光管47的光束被第一和第二反射元件42和43引导到光学元件41，因此，与实施例1中使用由透光材料制成的导光元件的情况相比，实施例3能够减小出射光束的方向性。然而，能够从光学元件41的环形部分41b提供充足且均匀光量分布的环形照明。

相反，由于与实施例1不同，除了光学元件41之外，仅反射元件42和43为大元件，因此所述装置的制造成本较实施例1低。

(实施例4)

图20至22显示了本发明实施例4的环形发光装置，该装置包含在摄像机的图像摄取镜筒中。

图20为摄像机的透视图。图21为摄像机的正视图。图22为构成容纳在摄像机中的环形发光装置的光学系统(下文称为环形光光学系统)的分解透视图。

如图20和21所示，实施例4的环形发光装置被容纳在摄像机图像摄取镜筒端部的圆周部分中，并使从设置在摄像机中的多个LED光发射器发射的光束从一共同(同一)环形部分出射。

在图20到22中，参考标号51显示了摄像机主体，52显示了图像摄取镜筒，53显示了环形发光装置。所述环形发光装置53按照如图22中所示结构形成。

在图22中，参考标号54显示了由透明光学材料制成的用于保护第一光学元件55的保护面板。第一光学元件55设置在保护面板54的后面(靠近成像面)。参考标号56显示了第一LED，该LED在直径方向设置在第一光学元件55外侧且从其发射的光束具有高的方向性。参考标号57显示了设置在第一光学元件55后面的第二光学元件。参考标号58显示了第二LED，该LED在直径方向设置在第二光学元件57的外侧且从其发射的光束具有高的方向性。第二光学元件57作为用于第一光学元件55的导光元件。

如图所示，在实施例4中，当从前面观察时，第一LED56和第二LED58彼此重合设置，以利于电的实施。第一光学元件55和第二光学元件57基本上具有相同形状，且并排设置，这样它们的中心大致与图像摄取镜头的光轴相重合。第一LED56和第二LED58基本上具有相同形状和特性。

接下来，将对为环形发光装置53提供光学特性的各元件进行说明。如图23所示，第一LED56和第二LED58为高亮度白色LED，这种高亮度白色LED具有圆顶形端部且能够在一定时段期间以非常高的方向性发射定光。特定值的电流可以施加于其上，只要它是瞬时的即可，它们也能够为静态图像提供照明(代替闪光照明)。

第一光学元件55和第二光学元件57是透光的光学元件，且将从第一LED56和第二LED58发射的光束分别改变为环形光束，它们中的每一个都是由具有高透射率的光学树脂材料制成，例如丙烯酸树脂和聚碳酸酯树脂。第一光学元件55和第二光学元件57具有从相应LED接收光束的入射表面55a和57a，以及环形出射部分(下文称为环形部分)55b和57b，来自入射表面55a和57a的光束分别被引导到上述环形出射部分55b和57b。

多个微棱镜部分55e和57e沿着圆周方向形成在环形部分55b和57b上位于与出射表面55f和57f相反一侧上。微棱镜部分55e和57e将被引导到环形部分55b和57b上的光束改变为朝着图像摄取镜头的光轴方向(朝着物体)传播且呈环形。每个环形部分55b和57b被形成为在靠近光源处具有较大的沿着图像摄取镜头的光轴方向的厚度，而随着远离光源该厚度减小。

实施例4与实施例1很不同之处在于两个光学元件55和57并排布置，这两个光学元件55和57代替实施例1中使用的导光元件22，这两个光学元件具有许多微棱镜部分55e和57e形成在与出射表面相反一侧上。以相同形状形成的两个光学元件55和57即使在它们形状复杂时也能够降低整个装置的成本。

如图21和22所示，实施例4与实施例1至3的不同之处在于，从第一LED56和第二LED58发射的光束在邻近第一和第二光学元件55和57的环形部分55b和57b的外圆周表面的入射表面55a和57a上入射。在上述实施例1至3中，光束的方向被改变为导向到环形部分，这就在一定程度上降低了效率(光量损失)。然而，实施例4不要求方向改变，从而使光量损失最小化，以获得高效率。

下面将参照图23至25对实施例4的环形光光学系统的具体形状进行说明。图23是沿着圆周方向展开的环形光光学系统的环形部分的剖面图。图24显示了在图23上添加的从第一LED发射的光束的光线描绘图。图25显示了在图23上添加的从第二LED发射的光束的光线描绘图。

如图24中所示，从第一LED56发射的光束在第一光学元件55的作用下从出射表面55f以相对于垂直于出射表面55f的方向(图像摄取镜头的光轴方向)成预定角度地出射。

如图25中所示，从第二LED58发射的光束在进入第一光学元件55之前，在第二光学元件57的作用下从出射表面57f以相对于垂直于出射表面55f的方向成预定角度地出射。

从第二光学元件57射出的光束从棱镜反射表面55e1而非如实施例1至3中所示的从棱镜边缘表面55e2进入第一光学元件55。所述光束被棱镜反射表面55e1折射并从出射表面55f出射。

按照这种方式，通过使来自第二光学元件57的光束从棱镜反射表面55e1进入第一光学元件55并通过使用棱镜反射表面55e1进行折射，实施例4实现了预定的光分布特性。

虽然实施例4已经描述了使用多个白色LED作为光源，但本发明并不仅限于此，还可以使用多个具有不同颜色的LED或灯作为光源。虽然实施例4已经描述了多个具有相同形状并排布置的光学元件，但它们并不必须具有相同形状，而是还可以采用多个具有不同形状的光学元件并排布置。另外，实施例4描述了这样一种情形，即，当从光轴方向观察时，第一和第二光学元件被布置成使第一和第二LED重叠。但是它们也可以布置成在从光轴方向看时处在不同的位置上。此外，虽然实施例4已经描述了用于两个光源的两个光学元件并排布置，但三个或更多光学元件也可以为三个或更多个光源并排布置。

虽然实施例4已经描述了内装在图像摄取设备中的发光装置，但所述发光装置还可以可拆卸地安装在图像摄取设备上。

(实施例5)

图26至29显示了本发明实施例5的环形发光装置，该装置内装在摄像机的图像摄取镜筒中。实施例5是实施例4的一个变型，下文的说明将集中在与实施例4的不同点上。与实施例4中相同的元件由与实施例4中相同的参考标号表示，其详细描述被省去。

图26是在实施例5的环形发光装置中沿圆周方向展开的环形光光学系统的剖面图。图27显示了在图26上添加的从第一LED发射的光束的光线描绘图。图28显示了在图26上添加的从第二LED发射的光束的光学描绘图。图29显示了在图26上添加的从第三LED发射的光束的光学描绘图。

实施例5与实施例4的不同之处在于，LED的数量从两个增加到三个，与其相适应，也增加了与实施例1中使用的导光元件22和反射元件23相对应的导光元件65和反射元件67。

与实施例4相类似，实施例5的环形光光学系统改变从设置在摄像机主体中的多个LED56、58和66发射的光束，使它们从相同环形部分出射。

第一到第三LED56、58和66按照这种顺序从物体侧到成像面侧设置在图像摄取镜筒附近。第三LED66是不包括聚光光学系统且具有相对较高扩散度的表面安装型。换言之，实施例5采用在聚光方面具有与第一LED56和第二LED58不同特性的第三LED66，显示出在本发明中可以使用不同类型的光源或者三个或更多光源。

第一光学元件55、第二光学元件57、导光元件65和反射元件67以这种顺序从物体侧到成像面侧围绕图像摄取镜筒布置。

如实施例4中所述，来自第一LED56的光束入射在第一光学元件55的入射表面55a上，并被引导到第一光学元件55的环形部分55b。来自第二LED58的光束入射在第二光学元件57的入射表面57a上，并被引导到第二光学元件57的环形部分57b上。来自第三LED66的光束入射在导光元件65的入射表面65a上，并被引导到导光元件65的环形部分65b上。

类似于实施例4，在实施例5中，具有相同形状的第一光学元件55和第二光学元件57并排布置，且导光元件65和反射元件67设置得靠近第二光学元件57的后面。

下面将对实施例5的具有特殊形状的环形光光学系统进行说明。如图27和28所示，第一光学元件55和第二光学元件57的形状与实施例4中所述的相同，且光学元件55和57对来自第一LED56和第二LED58的光束所起的光学效果也与实施例4中所述的相同。

如图29所示，与实施例1所述类似，从第三LED66发射的光束在导光元件65内反射或者被反射元件67反射，大致沿着导光元件65的出射表面从导光元件65出射，并从微棱镜部分57e的棱镜边缘表面57e2进入第二光学元件57。然后，所述光束被微棱镜部分57e的棱镜反射表面57e1全反射，从第二光学元件57出射，并从微棱镜部分55e的棱镜反射表面55e1进入第一光学元件55。所述光束被棱镜反射表面55e1折射并从出射表面55f出射，类似于从第二LED58发射并进入第一光学元件55的光束。

按照这种方式，在实施例5中，两个具有微棱镜部分的光学元件55和57相邻布置，且导光元件65和反射元件67靠近它们的后面布置。通过利用第一和第二光学元件55和57的棱镜反射表面55e1和57e1的全反射以及第二光学元件57的棱镜反射表面57e1的折射，将来自三个光源的光束以均匀的光量分布呈环形高效地出射。

(实施例6)

图30到33显示了本发明实施例6的环形发光装置，所述环形发光装置围绕内装在便携式电话中的数码相机的图像摄取镜筒设置。

图30为实施例6中的便携式电话的透视图。图31为构成内装在便携式电话中的环形发光装置的光学元件的分解透视图。图32为内装在便携式电话中的环形发光装置中的在沿着圆周方向展开的环形光光学系统的剖面图。图33显示了在图32上添加了从LED发射的光束的光线描绘图。

如图30所示，实施例6的环形发光装置围绕内装在便携式电话中的数码相机的图像摄取镜筒端部装设。所述环形发光装置将从设置在便携式电话内的三个LED发射的光束改变，使它们从共同(同一)环形部分出射。

在图30中，参考标号71显示了便携式电话主体，72显示了数码相机的图像摄取镜筒，73显示了环形发光装置，且70显示了便携式电话的液晶显示屏。

如图31所示，环形发光装置73的环形光光学系统由多个元件构成。参考标号74显示了由透明光学树脂材料制成的环形光学元件。光学元件74的出射表面74f形成为环形平表面。多个微棱镜部分74e沿着圆周方向形成在与出射表面74f相反一侧上。每个微棱镜部分74e包括棱镜反射表面74e1和形成在一个棱镜反射表面74e1与相邻的棱镜反射表面74e1之间的棱镜边缘表面74e2。多个微棱镜部分74e的所有棱镜反射表面74e1在同侧上倾斜。光学元件74围绕整个圆周具有在出射的光轴方向(图像摄取镜头的光轴方向)的基本上相同的厚度。

参考标号75、76和77显示了沿着圆周方向设置在光学元件74后面的导光元件。每个导光元件由透明光学树脂材料制成，且被形成为越靠近光源厚度越大，越远离光源厚度越小。

参考标号78、79和80显示了反射元件，它们分别设置在导光元件75、76和77后面处，并将射向导光元件后面的光束朝前反射。

参考标号81、82和83显示了沿圆周方向分别靠近导光元件75、76和77的端面设置的LED，所述LED在实施例6中由没有聚光透镜的小型高扩散性发光元件实现。

近年来，一些便携式电话具有照明显示的功能。例如，工作状态比如来电由具有不同颜色的光源例如LED提供各种颜色来显示。而且，许多新型便携式电话包含数码相机，以摄取运动图像和/或静态图像。这就需要用于照亮物体的发光装置来支持使用数码相机摄取图像，特别是适合于微距摄影的用于物体照明的发光装置。

然而，便携式电话较例如摄像机这类的图像摄取设备小，因此，就需要提供能够同时用作照明设备和用于便携式电话显示的发光装置。

实施例6显示了能够执行显示和物体照明的环形发光装置。实施例6不仅能够使用多种颜色显示和照明，还具有环形出射部分(下文称为环形部分)能用于微距摄影。

用在实施例6中的每个LED包含用于红色、黄色和蓝色的三个光发射器(芯片)，通过这些芯片同时发光每个LED能够发射白光。这三个芯片的一个或两个能够选择性地接通，以发射多种颜色的光。

实施例6提供了使用三个LED的环形发光装置，其中，通过将圆周分割成三个而形成的弧形导光件75、76和77将从LED81、82和83来的光引导到环形光学元件74的三个弧形区域。三个LED81、82和83发光或单独闪光或顺序发光，从而基于颜色和发光进行各种类型的显示。通过使每个LED中的三个芯片同时发光从而发射白光，在数码相机摄取静态图像或运动图像时实施例6还可以被用作照明设备。

下面，将对为实施例6的环形发光装置提供光学特性的各元件进行详细说明。如图32中所示，光学元件74具有出射表面74f和多个形成在与出射表面74f相反一侧上并且类似于上述实施例1至5所述的那些微棱镜部分的微棱镜部分74e。实施例6不采用类似实施例1至5所示的结构，在实施例1-5中，来自光源的光束直接进入光学元件并被微棱镜部分位于底部处的部分全反射。因此，光学元件74绕着整个圆周具有相同厚度。结果是，根据实施例6，由于环形发光装置的整个厚度能够大大降低，因此该装置对于安装在小型电子装置例如便携式电话上是最理想的。

三个导光元件75、76和77沿圆周方向并排布置在具有这种形状的光学元件74的后面。与三个导光元件75、76和77相关的反射元件78、79和80设置在其后，且各LED沿圆周方向被布置在各导光元件的端面附近。

按照这种方式，所述多个导光元件和多个LED能允许使用多种类型的显示，和在摄取图像时以足够亮度对物体照明。

如果如实施例5所示，多个光学元件相邻设置，当从后方光学元件出射的光束进入前方光学元件时，由于表面反射，光量的损失可能增加。然而，根据实施例6，这种光量的损失可以减少。

接下来，将参照图33对从LED发射的光束的传播进行说明。图33显示了从圆周方向上位于中间处的LED82发射并通过导光元件76进入光学元件74，随后从光学元件74出射的光束的光学描绘图。

在实施例6中使用的LED82具有宽的照射角度范围，并且其发射的光束具有沿各方向的分量。所述光束进入设置在LED82附近的导光元件76，且不发生漏光。这样，类似于实施例1，光束能够被改变成大致沿着导光元件76的出射表面以在导光元件76的整个出射表面上具有均匀光量分布地出射。

从导光元件76向后射出的光束被反射元件79反射，再次进入导光元件76，并从出射表面射出。

如图所示，几乎没有光束从导光元件76靠近LED82的部分射出。因此，在实施例6中，三个导光元件75、76和77被布置成它们的一部分沿着圆周方向重叠。具体而言，它们可以被布置成，每个导光元件靠近LED的部分与相邻导光元件远离光源的部分重叠。在所有LED发光时，这种布置使光能够从整个光学元件74出射，而不会漏缺。

按照如上所述形成的环形光光学系统，显示颜色或显示位置能够适当地设定，从而根据摄取条件实现各种显示和物体照明。

例如，与位于图像摄取镜筒72上方的导光元件75相关的LED81瞬间发射非常亮的光为常规静态图像摄取进行物体照明。三个LED81、82和83能够以低强度发射固定白光，从而执行适合运动图像的微距摄影的物体照明。通过使用红、黄和蓝光并以任意比率混合各颜色的光强度，能够实现各种颜色的显示。改变发光的位置或顺序能够实现更多类型的显示。由于实施例6的环形发光装置被容纳在靠近图像摄取镜筒的显著位置上，因此能够提供易于识别的显示。

虽然实施例6已经描述了使用每个均包括用于三种颜色的芯片的LED作为光源，但也可使用单色LED或白色LED作为替代。另外，灯也可用作光源。

虽然实施例6已经描述了使用三个LED和三个导光元件，但光源和导光元件的数量也可以是两个、或四个或更多。虽然实施例6已经描述了沿着圆周方向将圆周大致等分为三部分且导光元件和光源设置在这三个区域中的每一个中的情况，但圆周可以不等地划分。因此，例如，圆周可以这样分割，使得，在摄取图像时，不论便携式电话(数码相机)纵向定位、横向定位还是以任意方式定位，都能执行最佳照明，从而提供令人眼舒适的显示。

多个导光元件可以以不同颜色着色，来自光源的光束(例如，白色LED)可以进入与所需光色相应的导光元件。

由于整个厚度可以减小，因此具有与实施例6中相同结构的环形发光装置可安装在除便携式电话之外的各种小型设备上。

虽然实施例6已经描述了容纳在便携式电话中的发光装置，然而该发光装置可形成为可拆卸地安装在便携式电话上。

如上所述，在实施例1至6中，由透光材料制成的大致为环形的光学元件的一个表面用作出射表面，且相反的表面带有微棱镜部分，这些微棱镜部分具有在同一侧上倾斜的反射表面。来自光源的光束进入方向改变元件并从出射表面出射。这就使从光源进入光学元件的光束通过折射和全反射的组合而被导向和聚集，且不通过扩散表面，因此，能够非常高效地实现环形光光学系统。

换言之，根据实施例1至6，由于来自光源的光从排列布置多个光学位置的方向的一侧被引导到为所述光学元件设置的多个光学部分，因此，光发射效率和光发射特性能够主要由所述多个光学部分简单且精确地控制。因此，来自光源的光能够被有效地利用，且能够可靠地提供理想的光发射特性。另外，所述装置可被形成为具有减小的厚度及少量的部件。

多个光源可使用共同的光学元件，且该光学元件中的所述多个光学部分能够主要地控制光发射效率和光发射特性，因此，能够高效地利用来自多个光源的光线，且能够容易地实现理想的光发射特性。由于来自多个光源的光线从该共同的光学元件发射，因此发光装置可被用作显示装置和照明装置。

借助于全反射和折射的组合，通过方向改变效果和聚光效果，进入光学元件的环形部分的光束能够从宽的出射表面上以均匀的光量分布出射。

所述光学元件能够以非常小的厚度形成，且发光装置能够安装在存在有限空间问题的小型电子设备上，而不增加设备的尺寸，因此能够以高空间效率来设计。

来自多个光源的光束能够从同一环形出射部分出射，且能够根据出射表面的位置任意调节出射强度或光分布特性。按照这种方式，环形光光学系统(发光装置)能够以高的设计灵活性来实现。

灯、LED和发射闪光的氙气弧光管可以用作光源，也可以将它们组合使用。因此，光源的类型或数量可以自由选择。

本发明的发光装置并不限于上述的实施例1至6，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以采用各种模式，且实施例1至6可以以合适的各种变型来实现。换言之，本发明对如上述实施例1至6中所述的元件的尺寸、材料、形状和布置没有限制。

例如，实施例1至6中的每一个都包括沿光学元件的圆周方向连续地形成的多个微棱镜部分，但是相邻的微棱镜部分可以在它们之间具有一定的间距。换言之，多个微棱镜部分可以间断地形成，只要它们在组成光源的光的使用效率或出射光量分布的均匀性方面允许即可。

Claims (16)

1.一种发光装置，包括：

光学元件，该光学元件包括出射表面和多个光学部分，每个所述光学部分都包括第一表面，所述第一表面将入射于其上的光引导到所述出射表面，多个第一表面相对于所述出射表面在同一侧上倾斜；和

导光元件，该导光元件将来自光源的光从排列布置所述多个光学部分的方向的一侧引导到所述多个光学部分。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述光学元件的出射表面形成为环形。

3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，每个所述光学部分都包括所述第一表面和第二表面，该第二表面形成在该第一表面与相邻一个第一表面之间，

所述第一表面将从所述导光元件穿过第二表面入射于第一表面上的光反射并将该被反射的光引导到出射表面。

4.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述第一表面折射通过所述导光元件入射于该第一表面上的光，以将所述光引导到所述出射表面。

5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述导光元件被形成为从所述一侧到另一侧厚度减小，所述厚度为在所述导光元件的出射表面和该导光元件的与该出射表面相反的表面之间限定的厚度。

6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述光学元件包括从第一光源接收光的入射表面，并将来自该入射表面的光从排列布置所述多个光学部分的方向的一侧引导到所述多个光学部分，

所述导光元件将来自第二光源的光引导到所述多个光学部分。

7.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，所述光学元件被形成为从所述一侧到另一侧厚度变小，所述厚度为在所述光学元件的出射表面和该光学元件的与该出射表面相反的表面之间限定的厚度。

8.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述光学元件满足以下条件：

25°≤θ≤50°

其中，θ表示所述第一表面相对于所述光学元件的所述出射表面的倾角。

9.如权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述光学元件满足以下条件：

0.5°≤α≤15°

其中，α表示所述多个光学部分在所述光学元件中沿圆周方向的节距。

10.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，为多个光源设置多个所述导光元件。

11.如权利要求10所述的发光装置，其特征在于，每个所述导光元件的一部分与其它导光元件中的一个的一部分重叠。

12.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述光学元件的出射表面围绕图像摄取设备的镜头设置。

13.一种发光装置，包括：

光学元件，该光学元件包括：接收来自第一光源的光的入射表面、出射表面和多个光学部分，所述多个光学部分将来自所述入射表面的光反射到所述出射表面；

导光元件，该导光元件将来自第二光源的光引导到所述多个光学部分，

其中，所述多个光学部分将从所述导光元件入射于其上的光引导到所述出射表面。

14.如权利要求13所述的发光装置，其特征在于，所述光学元件的出射表面形成为环形。

15.一种包括发光装置的设备，其包括：

按照权利要求1至12之一所述的发光装置，

其中，所述发光装置被形成为可拆卸地安装在该设备上或与该设备形成一体。

16.一种包括发光装置的设备，其包括：

按照权利要求13或14所述的发光装置，

其中，所述发光装置被形成为可拆卸地安装在该设备上或与该设备形成一体。

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