JP2015108774A - 補助光投光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高コントラストのパターン光を投光可能で、かつ、光源パッケージ内の温度上昇を緩和または抑制することが可能な補助光投光装置を提供する。【解決手段】光源と、凹部を有し、前記凹部内に前記光源を保持する光源保持部と、入射した光の一部を遮蔽するマスクと、前記光源から出射した光を前記マスクに向けて導光する光学系と、を備え、前記マスクにより一部が遮蔽された光を被写体に向けて投光する補助光投光装置であって、前記光源は、発光素子と、開口部を有し内部に前記発光素子を収容するパッケージとからなり、前記パッケージは、前記発光素子からの光を透過させ、前記光源保持部は、少なくとも前記凹部の内壁側面が、前記パッケージを透過した光を、吸収及び／または拡散反射するように形成されていることを特徴とする、補助光投光装置。【選択図】図１

Description

本発明は、補助光投光装置に関する。

自動焦点調節機能を備えたカメラにおいて、被写体の輝度やコントラストが低い、あるいは無く焦点検出が行えない場合に、被写体の輝度やコントラストを補うために、補助光投光装置が、ストロボ等のアクセサリーやカメラ本体に設けられている場合がある。このような補助光投光装置の中には、発光素子の出射光を所定のパターンが形成されたマスクを通すことで、被写体に向けてパターン光を投光するものがある。例えば、特許文献１には、被写体に向けてパターン光を投光することが可能な補助光投光装置が提案されている。

近年では、光学式ファインダーに替えて、電子ビューファインダー（ＥＶＦ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）や液晶ディスプレイを通じて像を確認する形式の、コンパクトデジタルカメラやミラーレス一眼カメラが普及してきている。このような、コンパクトデジタルカメラやミラーレス一眼カメラは、筐体内部にミラーを設ける必要がないため、所謂、一眼レフカメラよりも小型化、薄型化、及び軽量化が容易である。

特開平５−５３１７６号公報 特開２０１２−１９０７４号公報 特開２０１１−１２４４９２号公報

上記に示したコンパクトデジタルカメラやミラーレス一眼カメラのように比較的小型のカメラにおいて、パターン光を投光可能な補助光投光装置を適用したいという要望があり、当該補助光投光装置の小型化（特に、薄型化）が求められている。

しかしながら、従来の補助光投光装置は、砲弾型の光源（例えば、ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が用いられていることが多く、このような砲弾型の光源の適用が、装置の小型化を困難にしている場合が少なくない。そのため、光源として、ＬＥＤやＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅを発光素子としても用いたチップタイプの光源パッケージを利用することにより、補助光投光装置の小型化が検討されている。

一方で、チップタイプの光源パッケージの中には、パッケージの内壁を高反射率の部材で形成することで、発光素子から出射された光を当該内壁面で反射させることで、高出力の光を出力するものがある。しかしながら、このような光源パッケージを、パターン光を投光可能な補助光投光装置に適用した場合には、パッケージの内壁面で反射した光が、被写体に向けて投光されるパターン光のコントラストを低下させる場合がある。

このような、問題に対して、特許文献３には、光源パッケージの内壁に黒色の塗装を施し、当該塗装面に発光素子からの光を吸収させることで、迷光を低減させる技術が開示されている。しかしながら、特許文献３に係る光源パッケージでは、塗装面で吸収された光は熱に変換されるため、パッケージ内の温度が上昇し、パッケージ内に配置された発光素子の発光に係る動作を不安定にする場合がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高コントラストのパターン光を投光可能で、かつ、光源パッケージ内の温度上昇を緩和または抑制することが可能な、新規かつ改良された補助光投光装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光源と、凹部を有し、前記凹部内に前記光源を保持する光源保持部と、入射した光の一部を遮蔽するマスクと、前記光源から出射した光を前記マスクに向けて導光する光学系と、を備え、前記マスクにより一部が遮蔽された光を被写体に向けて投光する補助光投光装置であって、前記光源は、発光素子と、開口部を有し内部に前記発光素子を収容するパッケージとからなり、前記パッケージは、前記発光素子からの光を透過させ、前記光源保持部は、少なくとも前記凹部の内壁側面が、前記パッケージを透過した光を、吸収及び／または拡散反射するように形成されていることを特徴とする、補助光投光装置が提供される。

前記光源保持部は、前記パッケージを透過した光を吸収する材料により形成されていてもよい。

前記光源保持部は、前記凹部の内壁側面が塗装された塗装面を有し、前記塗装面が、前記パッケージを透過した光を吸収してもよい。

前記光源保持部は、前記凹部の内壁側面が粗面化された粗面を有し、前記粗面が、前記パッケージを透過した光を拡散反射してもよい。

前記パッケージは、ガラスまたは樹脂からなっていてもよい。

前記光源保持部は、前記凹部内に、前記光学系に対して前記光源の位置合わせを行うための位置決め部が設けられ、前記光源は、前記パッケージの外側面のうちの少なくとも一部が、前記位置決め部の少なくとも一部と接触するように保持されていてもよい。

前記位置決め部は、前記凹部の底面に設けられた凸部であり、前記光源は、前記パッケージの外側面のうちの少なくとも一部が、前記凸部の側面のうち少なくとも一部と接触するように保持されていてもよい。

前記光学系は、前記光源からの光が入射する面が、前記凹部の開口部と対向するように保持され、前記光学系が保持された場合における当該光学系の光軸の位置と、前記位置決め部とが、所定の位置関係にあってもよい。

以上説明したように本発明によれば、高コントラストのパターン光を投光可能で、かつ、光源パッケージ内の温度上昇を緩和または抑制することが可能な補助光投光装置が提供される。

本発明の実施形態に係る補助光投光装置の概略的な構成を示した説明図である。 同実施形態に係る光源パッケージの概略的な構成を示した平面図である。 図２に示した光源パッケージの概略的なＩ−Ｉ’断面図である。 同実施形態に係るマスクの概略的な構成の一例を示した説明図である。 パターン光の一例を示した説明図である。 比較例１に係る光源パッケージの構成について説明するための説明図である。 比較例１に係る光源パッケージを適用した場合のパターン光の一例を示した説明図である。 比較例２に係る光源パッケージの構成について説明するための説明図である。 同実施形態に係る光源パッケージ及び光源ホルダーの概略的な構成を示した平面図である。 図９に示した光源パッケージ及び光源ホルダーについて説明するためのＩＩ−ＩＩ’断面図である。 同実施形態に係る光源パッケージ及び光源ホルダーの構成について説明するための説明図である。 実施例１に係る光源ホルダーの概略的な構成について説明するための説明図である。 実施例２に係る光源ホルダーの概略的な構成について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［補助光投光装置の構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る補助光投光装置の概略構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る補助光投光装置１の概略的な構成を示した説明図である。なお、図１に示す

図１に示すように、本実施形態に係る補助光投光装置１は、光源パッケージ１０と、回路基板２０と、光源ホルダー３０と、集光レンズ５１と、マスク５３と、投光レンズ５５と、レンズホルダー７０とを含む。なお、以降では、集光レンズ５１と、マスク５３と、投光レンズ５５とを総じて、「光学系５０」と呼ぶ場合がある。参照符号Ｌ０は、光学系５０の光軸を示している。また、図１では、図面の横方向、即ち、光軸Ｌ０に平行な方向（以降では、「光軸方向」と呼ぶ場合がある）をｚ方向、図面の縦方向をｘ方向、図面の法線方向をｙ方向として規定するものとする。

本実施形態に係る補助光投光装置１は、光源パッケージ１０を光源として、当該光源パッケージ１０から出射した光を光学系５０により被写体に向けて投光する。

ここで、図２及び図３を参照しながら、光源パッケージ１０の概略的な構成について説明する。図２は、光源パッケージ１０の概略的な構成の一例を示しており、当該光源パッケージ１０をｚ方向から見た場合の平面図である。図２では、図面の法線方向をｚ方向（光軸方向）、図面の横方向をｘ方向、図面の縦方向をｙ方向として規定するものとする。また、図３は、図２に示した光源パッケージ１０の概略的なＩ−Ｉ’断面図である。図３では、図面の縦方向をｚ方向（光軸方向）、図面の横方向をｘ方向、図面の法線方向をｙ方向として規定するものとする。また、図３において、ｚ方向に沿って、図面の上側に向けた方向（即ち、光源パッケージ１０から光が出射される方向）を「上」、図面の下側に向けた方向を「下」と呼ぶ場合がある。

図２及び図３に示すように、光源パッケージ１０は、マウント基板１１と、発光素子１３と、パッケージ１５と、電極１７と、電極線１９とを含む。

発光素子１３は、可視光帯域の光（例えば、波長が４００ｎｍ以上８００ｎｍ未満の光）を照射可能な、自発光型の発光素子からなる。具体的な一例として、発光素子１３は、波長が５２０ｎｍ近傍の緑色光や、波長が６１０ｎｍ近傍の橙色光を照射可能に形成されていてもよい。なお、発光素子１３が出力する光は、本実施形態に係る補助光投光装置１が適用されるカメラの撮像素子が検出可能であれば、必ずしも可視光帯域の光には限定されない。例えば、発光素子１３は、近赤外帯域の光（例えば、波長が８００ｎｍ以上２５００ｎｍ未満の光）を照射可能に構成されていてもよい。なお、以降では、発光素子１３から出射される光は、可視光帯域の光や近赤外帯域の光を特に限定しないものとして説明する。

発光素子１３は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）や、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）からなる。本実施形態に係る光源パッケージ１０では、発光素子１３として、チップタイプの比較的小型のものを用いることがより望ましい。また、発光素子１３としてＬＥＤを適用する場合には、例えば、ランバーシアン発光特性を有するＬＥＤを用いるとよい。同様に、発光素子１３としてＬＤを適用する場合には、例えば、ガウシアンビーム出力可能なＬＤを用いるとよい。

発光素子１３は、マウント基板１１上に実装され、パッケージ１５に収容される。なお、発光素子１３とパッケージ１５との間の空間は、透光性の材料（例えば、樹脂材料）により封止されていてもよい。

マウント基板１１の下面には、後述する回路基板２０に光源パッケージ１０を電気的に接続するための配線パターンが接続されている。回路基板２０は、光源パッケージ１０に電流を供給するための回路基板である。マウント基板１１は、当該配線パターンが、回路基板２０上の配線にハンダ付けされることで、回路基板２０上に固定される。

また、マウント基板１１の下面に設けられた配線パターンと、発光素子１３との間は、電極１７及び電極線１９により電気的に接続されている。即ち、発光素子１３は、当該配線パターン、電極１７、及び電極線１９を介して、回路基板２０から供給される電流により発光する。

また、パッケージ１５は、発光素子１３から出射された光を透過させる透光性の材料からなり、当該パッケージ１５の上面には開口部が設けられている。具体的には、パッケージ１５は、例えば、ガラスや、透光性の樹脂材料により形成するとよい。透光性の樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）や、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）等が挙げられる。

なお、パッケージ１５は、マウント基板１１上に保持されていれば、その方法については特に限定されない。例えば、接着剤等により、パッケージ１５をマウント基板１１上に接着することで、パッケージ１５をマウント基板１１上に保持してもよい。

上記に説明したような構成により、発光素子１３から出射された光のうち、一部は、パッケージ１５の開口部から上方に向けて出射し、パッケージ１５の外壁内面１５１に到達した他の一部は、パッケージ１５を透過して外部に出射される。なお、本実施形態に係るパッケージ１５は、外壁内面１５１に、光の反射を防止するための反射防止膜（ＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コート）を塗布してもよい。

ここで、再度図１を参照する。発光素子１３から出射された光のうち、パッケージ１５の開口部から上方に向けて出射した光は、後述する集光レンズ５１に到達する。

光源ホルダー３０は、光源パッケージ１０と、後述する集光レンズ５１（光学系５０の光軸Ｌ０）とが、相対的に所定の位置関係となるように、当該光源パッケージ１０を直接または間接的に保持する。例えば、図１に示す例では、光源ホルダー３０は、回路基板２０に固定されており、当該回路基板２０にハンダ付けされた光源パッケージ１０を、間接的に保持している。なお、光源ホルダー３０が、「光源保持部」の一例に相当する。

なお、本実施形態に係る光源パッケージ１０の構成（特に、パッケージ１５の構成）と、光源ホルダー３０の構成との詳細については、別途後述する。

パッケージ１５の開口部から出射した光は、集光レンズ５１によりマスク５３に向けて集光され、当該マスク５３により一部が遮蔽されることでパターン光となる。また、マスク５３を透過した光（即ち、パターン光）は、投光レンズ５５により、被写体に向けて投光される。以下に、集光レンズ５１、マスク５３、及び投光レンズ５５の詳細について説明する。

集光レンズ５１は、発光素子１３から出射された光を透過させる透光性の材料（例えば、ガラスや、透光性の樹脂材料）からなり、光源パッケージ１０からの出射光をマスク５３に向けて集光（導光）する。なお、集光レンズ５１が、「光源から出射した光をマスクに向けて導光する光学系」の一例に相当する。

具体的な一例として、集光レンズ５１は、光軸方向に沿った一方の面（「第１面」とする）が、光軸方向の光源パッケージ１０（即ち、パッケージ１５の開口部）側に位置し、他方の面（「第２面」とする）が、当該光軸方向の後述するマスク５３側に位置するように配置される。

図１に示す例では、光源パッケージ１０からの出射光は、集光レンズ５１の第１面を介して当該集光レンズ５１内に入射し、当該集光レンズ５１の第２面を介して外部に出射する。換言すると、集光レンズ５１は、第１面を介して集光レンズ５１内に入射した光を、当該第２面を介してマスク５３に向けて集光する。即ち、集光レンズ５１により集光された光（即ち、集光レンズ５１から出射した光）は、マスク５３を照明する。

なお、集光レンズ５１の第１面及び第２面の形状は、当該集光レンズ５１と、光源パッケージ１０及び投光レンズ５５との間の位置関係や、当該位置関係に伴う光学性能（例えば、収差）に応じて適宜変更してもよい。

マスク５３は、当該マスク５３を照明した光を透過させる透過部５３１と、当該光を遮蔽する不透過部５３３とを有し、不透過部５３３によりマスク５３を照明した光の一部が遮蔽され、透過部５３１を透過した光によりパターンが形成される。なお、以降では、マスク５３を透過した光を「パターン光」と呼ぶ場合がある。

マスク５３は、例えば、光を透過させる透明材料で基材を形成し、集光レンズ５１により集光された光が入射する面の一部にパターンを印刷（または塗装）することで形成されていてもよい。この場合には、印刷が施された部分が不透過部５３３に相当し、印刷が施されていない部分が透過部５３１に相当することとなる。また、他の一例として、マスク５３は、光を遮蔽する材料で基材を形成し、集光レンズ５１により集光された光が入射する面の一部にスリット等の貫通孔を設けることで、形成されていてもよい。この場合には、貫通孔が透過部５３１に相当し、貫通孔以外の部分が不透過部５３３に相当することとなる。

例えば、図４は、本実施形態に係るマスク５３の概略的な構成の一例を示した説明図である。なお、図４では、図面の法線方向をｚ方向（即ち、光軸Ｌ０に平行な方向）とし、図面の横方向をｘ方向、図面の縦方向をｙ方向として規定している。

図４に示す例では、マスク５３は、ｙ方向を長軸方向、ｘ方向を短軸方向とする、方形状の透過部５３１及び不透過部５３３が、ｘ方向に並べて形成されている。

ここで、図５を参照する。図５は、パターン光の一例を示した説明図であり、図４に示すマスク５３を適用することで形成されるパターン光の一例を示している。図５に示すように、図４に示すマスク５３の透過部５３１を透過した光により、ｙ方向を長軸方向、ｘ方向を短軸方向とする方形状の光Ｌ１１が、ｘ方向に並べられたパターン光が形成される。

なお、マスク５３に、透過部５３１と不透過部５３３とにより形成されるパターン（即ち、マスク５３を透過することで形成されるパターン光）の形状は、必ずしも図４に示す例には限定されない。具体的な一例として、図４に示すパターンをｘｙ平面上で９０度回転させたパターンとなるように、マスク５３に、透過部５３１と不透過部５３３とを設けてもよい。また、他の一例として、所定の形状の透過部５３１または不透過部５３３を、ｘ方向及びｙ方向の双方に沿って並べることで、格子状のパターンを形成してもよい。

集光レンズ５１により集光されマスク５３を透過した光（即ち、パターン光）は、投光レンズ５５に到達する。

投光レンズ５５は、光を透過させる透光性の材料（例えば、ガラスや、透光性の樹脂材料）からなり、マスク５３を透過したパターン光を被写体に向けて投光する。

具体的な一例として、投光レンズ５５は、光軸方向に沿った一方の面（「第３面」とする）が、光軸方向のマスク５３側に位置し、他方の面（「第４面」とする）が、被写体側に位置するように配置される。

図１に示す例では、マスク５３を透過したパターン光は、投光レンズ５５の第３面を介して投光レンズ５５内に入射し、当該投光レンズ５５の第４面を介して外部に出射する。換言すると、投光レンズ５５は、第３面を介して投光レンズ５５内に入射した光（即ち、パターン光）を、当該第４面から被写体に向けて投光する。このとき、投光レンズ５５の第３面において光が拡散し、拡散した当該光が、第４面において所定の放射角となるように集光される。これにより、投光レンズ５５の第４面から出射したパターン光は、当該第４面から被写体までの距離に比例して拡大されて、当該被写体を照明する。

なお、投光レンズ５５の第３面及び第４面の形状は、当該投光レンズ５５と、集光レンズ５１との間の位置関係や、当該位置関係に伴う光学性能（例えば、収差）、及び第４面から出射する光の放射角に応じて適宜変更してもよい。

また、図１に示す光学系５０の構成は、あくまで一例であり、光源パッケージ１０から出射された光に基づきパターン光を形成し、当該パターン光を被写体に向けて投光できれば、光路上に配置される光学系の構成は特に限定されない。

［比較例に係る光源パッケージの構成］
次に、本実施形態に係る光源パッケージ１０及び光源ホルダー３０の詳細な構成について説明するにあたり、本実施形態に係る補助光投光装置１の課題を整理するために、従来の光源パッケージの構成を比較例１及び２として説明する。

まず、図６を参照しながら、比較例１に係る光源パッケージ１０ａの構成について説明する。図６は、比較例１に係る光源パッケージ１０ａの構成について説明するための説明図である。なお、比較例１に係る光源パッケージ１０ａは、パッケージ１５ａの構成が、本実施形態に係る光源パッケージ１０（図３参照）と異なり、他の構成については、当該光源パッケージ１０と同様である。そのため、以降では、パッケージ１５ａの構成に着目して説明するものとする。

比較例１に係る光源パッケージ１０ａは、パッケージ１５ａが、発光素子１３から出射された光を反射させる材料（例えば、金属や白色の樹脂）からなる。なお、当該パッケージ１５ａの上面には開口部が設けられている点は、本実施形態に係る光源パッケージ１０のパッケージ１５（図３参照）と同様である。このような構成により、光源パッケージ１０ａは、発光素子１３から出射された光のうち、パッケージ１５ａの外壁内面１５１に到達した一部の光を、パッケージ１５ａを外壁内面１５１で反射させて、パッケージ１５ａの開口部から上方に向けて出射することで、光源パッケージ１０ａから出力させる光の光量を向上させる。

一方で、図１に示す補助光投光装置１において、光源パッケージ１０として、比較例１に係る光源パッケージ１０ａを適用した場合には、パッケージ１５ａの外壁内面１５１で反射した光の少なくとも一部についても、集光レンズ５１に入射することになる。このとき、パッケージ１５ａの外壁内面１５１で反射した光は、当該外壁内面１５１で反射せずにパッケージ１５ａの開口部から出射した光よりも、より浅い角度で、集光レンズ５１の第１面に入射することとなる。

ここで、図７を参照しながら、図１に示す補助光投光装置１において、光源パッケージ１０として、比較例１に係る光源パッケージ１０ａを適用した場合に、被写体に向けて投光されるパターン光の一例について説明する。図７は、比較例１に係る光源パッケージ１０ａを適用した場合のパターン光の一例を示した説明図である。

比較例１に係る光源パッケージ１０ａを適用した場合には、パッケージ１５ａの外壁内面１５１で反射した光についても、集光レンズ５１によりマスク５３に向けて集光され、当該マスク５３を透過した後、投光レンズ５５により被写体に向けて投光される。このとき、図７に示す光Ｌ１２に示すように、周囲（縁の部分）が滲んだ方形状の光Ｌ１２が、ｘ方向に並べられたパターン光（換言すると、明暗の境界が滲んだパターン光）が形成される。これは、図５に示した方形状の光Ｌ１１の周囲に、パッケージ１５ａの外壁内面１５１で反射した光が現れるためである。

図７に示すような、明暗の境界が滲んだパターン光、即ち、コントラストの低下したパターン光は、補助光投光装置１が設けられたカメラの自動焦点調節機能による、焦点調節の精度を低下させる恐れがある。

このような課題を解決するための構成の一例を、比較例２として、図８を参照しながら説明する。図８は、比較例２に係る光源パッケージ１０ｂの構成について説明するための説明図である。なお、比較例２に係る光源パッケージ１０ｂは、パッケージ１５ｂの構成が、本実施形態に係る光源パッケージ１０（図３参照）、及び比較例１に係る光源パッケージ１０ａ（図６参照）と異なり、他の構成については、当該光源パッケージ１０及び１０ａと同様である。そのため、以降では、パッケージ１５ｂの構成に着目して説明するものとする。

図８に示すように、比較例２に係る光源パッケージ１０ｂは、パッケージ１５ｂの外壁内面１５１に、発光素子１３から出射した光を吸収する塗料（例えば、黒色の塗料）により塗装された塗装面１５３が設けられている。このような構成により、パッケージ１５ｂの外壁内面１５１に向けて発光素子１３から出射した光は、塗装面１５３に到達し、当該塗装面１５３により吸収される。即ち、図１に示す補助光投光装置１において、光源パッケージ１０として、比較例２に係る光源パッケージ１０ｂを適用することで、パッケージ１５ｂの外壁内面１５１における光の反射が防止される。そのため、光源パッケージ１０ｂを適用した補助光投光装置１は、明暗の境界が明確に表現された、高コントラストのパターン光を投光することが可能となる。

一方で、比較例２に係る光源パッケージ１０ｂでは、塗装面１５３で吸収された光は、当該塗装面１５３で熱に変換されるため、パッケージ１５ｂ内の温度が上昇し、パッケージ１５ｂ内に配置された発光素子１３の発光に係る動作を不安定にする場合がある。

［本実施形態に係る光源パッケージ及び光源ホルダーの構成］
そこで、本実施形態に係る光源パッケージ１０及び光源ホルダー３０は、補助光投光装置１に適用した場合に、高コントラストのパターン光を投光可能とし、かつ、光源パッケージ１０内の温度上昇の抑制または緩和を可能とするためになされたものである。

以下に、図９及び図１０を参照しながら、本実施形態に係る光源パッケージ１０及び光源ホルダー３０の詳細な構成について説明する。図９は、本実施形態に係る光源パッケージ１０及び光源ホルダー３０の概略的な構成を示した平面図である。図９では、図面の法線方向をｚ方向（光軸方向）、図面の横方向をｘ方向、図面の縦方向をｙ方向として規定するものとする。また、図１０は、図９に示した光源パッケージ及び光源ホルダーについて説明するためのＩＩ−ＩＩ’断面図である。図１０では、図面の縦方向をｚ方向（光軸方向）、図面の横方向をｘ方向、図面の法線方向をｙ方向として規定するものとする。また、図１０において、ｚ方向に沿って、図面の上側に向けた方向（即ち、光源パッケージ１０から光が出射される方向）を「上」、図面の下側に向けた方向を「下」と呼ぶ場合がある。

光源ホルダー３０は、下面が回路基板２０の上面と接するように、当該回路基板２０に固定される。また、光源ホルダー３０には、凹部３１が設けられており、当該凹部３１の底面には開口部が設けられている。

光源パッケージ１０は、凹部３１内に設置され、凹部３１の底面に設けられた開口部を介して、マウント基板１１の下面に設けられた配線パターンが、回路基板２０上の配線にハンダ付けされることで、回路基板２０上に固定される。

また、光源ホルダー３０の上面には、レンズホルダー保持部３５が設けられている。レンズホルダー保持部３５は、光源ホルダー３０と、レンズホルダー７０とが所定の位置関係となるように、レンズホルダー７０を保持するための構成である。

例えば、図９及び図１０に示す例では、レンズホルダー保持部３５は、光源ホルダー３０の上面に凸部として設けられている。また、レンズホルダー７０の下面のうち、光源ホルダー３０の上面に設けられた凸部（即ち、レンズホルダー保持部３５）と対向する位置には、凹部（以降では「嵌合部７１」と呼ぶ）が設けられている。即ち、レンズホルダー保持部３５と嵌合部７１とが嵌合することで、光源ホルダー３０とレンズホルダー７０とが所定の位置関係となるように、レンズホルダー７０が光源ホルダー３０の上方に保持される。このような構成により、光源ホルダー３０の凹部３１（ひいては、凹部３１内に設置される光源パッケージ１０）と、集光レンズ５１とが、レンズホルダー７０を介して、所定の位置関係となるように保持される。

また、凹部３１内には、位置決め部３３が設けられている。位置決め部３３は、凹部３１内に光源パッケージ１０を設置し、当該光源パッケージ１０の上方に集光レンズ５１を保持した場合に、当該光源パッケージ１０内の発光素子１３が、集光レンズ５１の光軸Ｌ０上に位置するように位置決めするための部材である。

光源パッケージ１０は、パッケージ１５の外側面１５５のうち少なくとも一部が、当該位置決め部３３のうちの少なくとも一部と接触するように、凹部３１内に設置される。そのため、位置決め部３３は、パッケージ１５の外側面１５５と接触する一部が、凹部３１上に集光レンズ５１を保持した場合における凹部３１内の光軸Ｌ０に対応する位置（例えば、光軸Ｌ０と凹部３１の底部が交差する位置）と所定の位置関係となるように設けられている。換言すると、位置決め部３３を設ける位置は、例えば、凹部３１内の光軸Ｌ０に対応する位置と、光源パッケージ１０の形状やサイズに基づき、あらかじめ決定されている。

例えば、図９及び図１０に示す例では、位置決め部３３は、凹部３１内の底部のうち、当該底部に設けられた開口部の縁に沿って形成されたかぎ状の凸部として設けられている。この場合には、光源パッケージ１０は、パッケージ１５の角部の外側面１５５が、位置決め部３３の外側面のうち凹部３１の開口部側の面と対向し、かつ接触するように、凹部３１内に設置される。これにより、凹部３１上に集光レンズ５１を保持した場合に、発光素子１３が、集光レンズ５１（即ち、光学系５０）の光軸Ｌ０上に位置するように保持される。

このように、本実施形態に係る光源ホルダー３０は、凹部３１内に位置決め部３３が設けられているため、例えば、凹部３１内に光源パッケージ１０を設置する際に、パッケージ１５の外側面１５５を突き当てることで、光源パッケージ１０の位置決めが可能である。そのため、パッケージ１５は、例えば、光源パッケージ１０を設置時に、当該パッケージ１５が変形しない程度の強度または硬度を有していることが望ましい。なお、パッケージ１５の強度または硬度は、例えば、当該パッケージ１５を形成する材料と、当該パッケージ１５の外壁内面１５１と外側面１５５との間の厚みとに応じて調整することが可能である。また、パッケージ１５の強度または硬度は、光源パッケージ１０の重量や当該光源パッケージ１０の設置に用いる機器に応じて、適宜決定すればよいことは言うまでもない。

次に、図１１を参照する。図１１は、本実施形態に係る光源パッケージ１０及び光源ホルダー３０の構成について説明するための説明図である。図１１では、光源パッケージ１０の上方に集光レンズ５１を保持した場合の構成と、発光素子１３から出射される光の光路とを概略的に示している。

前述の通り、本実施形態に係る光源パッケージ１０のパッケージ１５は、発光素子１３から出射された光を透過させる透光性の材料からなり、当該パッケージ１５の上面には開口部が設けられている。そのため、図１１に示すように、発光素子１３から出射された光のうち、一部は、パッケージ１５の開口部から上方に向けて出射して集光レンズ５１の第１面に到達し、図１に示すように、集光レンズ５１、マスク５３、及び投光レンズ５５を介して、パターン光として被写体に向けて投光される。

また、発光素子１３から出射された光のうち、パッケージ１５の外壁内面１５１に到達した他の一部は、パッケージ１５を透過して光源パッケージ１０の外部に出射し、凹部３１の内壁側面３１１に到達する。

本実施形態に係る、光源ホルダー３０は、パッケージ１５を透過して内壁側面３１１に到達した光を、当該内壁側面３１１で吸収することで当該光の反射を防止する。具体的には、光源ホルダー３０のうち、少なくとも内壁側面３１１の表面及びその近傍（内壁側面３１１から所定の厚さを有する領域）は、光を吸収する材料により形成されている。光を吸収する材料としては、例えば、黒色の樹脂材料（例えば、ポリカーボネート）を適用することが可能である。

具体的な一例として、図１０に示す例では、光源ホルダー３０全体を、黒色の樹脂材料により形成している。なお、光源ホルダー３０を構成する樹脂材料は、発光素子１３が出射する光を吸収すれば、必ずしも黒色には限定されないことは言うまでもない。

このように構成により、凹部３１の内壁側面３１１に到達した光は、当該内壁側面３１１で吸収される。そのため、本実施形態に係る光源ホルダー３０は、凹部３１の内壁側面３１１に到達した光が、当該内壁側面３１１で反射し集光レンズ５１で集光される事態を緩和または防止し、ひいては、パターン光のコントラストの低下を緩和または抑制することが可能となる。

また、凹部３１の内壁側面３１１で吸収された光は、当該内壁側面３１１で熱に変換されて、光源ホルダー３０内を伝達し、光源ホルダー３０の温度を上昇させる。一方で、光源ホルダー３０の表面の一部、例えば、回路基板２０やレンズホルダー７０と接触しない外側面は放熱部となり、光源ホルダー３０内を伝達した熱を放出し、結果として光源ホルダー３０が冷却される。

このように、本実施形態に係る光源ホルダー３０は、例えば、凹部３１の内壁側面３１１で吸収された光が変換されることで発生した熱を、凹部３１の外部で放出することが可能である。そのため、本実施形態に係る光源パッケージ１０及び光源ホルダー３０は、例えば、前述した比較例２に係る光源パッケージ１０ｂ（図８参照）に比べて、パッケージ１５内の温度上昇を緩和または抑制することが可能となる。

なお、図１０に示す光源ホルダー３０の構成は、あくまで一例であり、内壁側面３１１での光の反射に伴うパターン光のコントラストの低下を緩和または抑制し、かつ、パッケージ１５内の温度上昇を緩和または抑制することが可能であれば、その構成は限定されない。

例えば、図１２は、本実施形態に係る光源ホルダー３０の他の一態様（ここでは、「光源ホルダー３０ａ」とする）を示した図である。図１２に示すように、例えば、光源ホルダー３０ａを、金属（例えば、金、銀、または銅）等のように熱伝導率の高い材料で形成し、内壁側面３１１に光を吸収する塗料（例えば、黒色の塗料）により塗装された塗装面３７を設けてもよい。

このような構成により、図１２に示す光源ホルダー３０ａは、パッケージ１５を透過して塗装面３７に到達した光を、当該塗装面３７で吸収することで当該光の反射を防止する。また、光源ホルダー３０ａは、塗装面３７で吸収された光が変換されることで発生した熱を、光源ホルダー３０ａ内を伝達させ、回路基板２０やレンズホルダー７０と接触しない光源ホルダー３０ａの表面（例えば、外側面）を介して外部に放出する。このとき、光源ホルダー３０ａは、熱伝導率の高い材料を形成されているため、塗装面３７で発生した熱の放出（即ち、放熱）をより効率的に行うことが可能となる。

また、光源ホルダー３０は、パッケージ１５に比べて大きさや形状の自由度が高い。そのため、例えば、表面積がより広くなるように形状や大きさを適宜変更して光源ホルダー３０を形成することで、当該光源ホルダー３０の冷却効率を向上させることも可能である。

例えば、図１３は、本実施形態に係る光源ホルダー３０の他の一態様（ここでは、「光源ホルダー３０ｂ」とする）を示した図であり、表面の一部の形状を変形させることで冷却効率を向上させた場合の一例を示している。図１３に示す例では、光源ホルダー３０ｂは、外側面に複数のフィンが並べられて形成された放熱部３９を設けられている。

このような構成により、図１３に示す光源ホルダー３０ｂは、外側面における表面積が、フィン状の放熱部３９を設けることで増大し、光源ホルダー３０ｂ内を伝達した熱の放出（即ち、放熱）をより効率的に行うことが可能となる。なお、放熱部３９の近傍に、例えば、ファンを用いた空冷装置や、液体を冷却用の媒体としても用いた水冷装置を設けて強制的に冷却を行う構成とすることで、冷却効率を更に向上させてもよい。

なお、凹部３１の内壁側面３１１での光の反射に伴うパターン光のコントラストの低下を緩和または抑制できれば、必ずしも上記に示すように、当該内壁側面３１１で光を吸収する構成には限定されない。例えば、凹部３１の内壁側面３１１を粗面化することにより、当該内壁側面３１１に到達した光を拡散反射させて散乱光とする構成としてもよい。このような構成の場合には、拡散反射した光の一部が光学系５０により被写体に向けて投光されるため、パターン光のコントラストの低下を完全に抑制することは困難ではあるが、拡散反射により光が弱められる。そのため、内壁側面３１１を粗面化することで、パターン光のコントラストの低下を緩和することは可能となる。なお、内壁側面３１１を、光を吸収する材料で形成し、かつ粗面化する構成としてもよいことは言うまでもない。

［本実施形態に係る光源パッケージの位置決め方法］
次に、光源ホルダー３０に光源パッケージ１０を設置する際に、当該光源パッケージ１０の発光素子１３が、光学系５０の光軸Ｌ０上に位置するように、光源パッケージ１０の位置決めを行う方法の一例について説明する。なお、以降で説明する方法は、例えば、光源ホルダー３０、光源パッケージ１０、回路基板２０、及びレンズホルダー７０のそれぞれを所望の位置に保持可能な組立用の機器により行われるものとして説明する。

まず、光源ホルダー３０を所定の位置に保持し、当該光源ホルダー３０の凹部３１内に光源パッケージ１０を保持する。凹部３１内に、光源パッケージ１０を保持したら、パッケージ１５の外側面１５５が、凹部３１内に設けられた位置決め部３３の外側面と対向し、かつ接触するように、光源パッケージ１０の位置を調整する（例えば、パッケージ１５の外側面１５５を位置決め部３３の外側面に突き当てる）。

光源パッケージ１０の位置の調整が完了したら、当該光源パッケージ１０のマウント基板１１の下面に設けられた配線パターンを、回路基板２０上の配線にハンダ付けする。これにより、光源パッケージ１０が、回路基板２０上に固定される。

光源パッケージ１０が回路基板２０上に固定されたら、回路基板２０の上面に光源ホルダー３０を固定する。なお、回路基板２０の上面に光源ホルダー３０を固定する方法は特に限定されない。例えば、ビス止め等の方法により、回路基板２０上に光源ホルダー３０を固定してもよいし、回路基板２０の上面と光源ホルダー３０の下面とを接着することで回路基板２０上に光源ホルダー３０を固定してもよい。このように、回路基板２０上に光源ホルダー３０が固定されることで、光源ホルダー３０は、光源パッケージ１０を間接的に保持する。

次いで、光源ホルダー３０のレンズホルダー保持部３５と、レンズホルダー７０の嵌合部７１とが嵌合するように、光源ホルダー３０の上方に、レンズホルダー７０が固定される。これにより、光源ホルダー３０の凹部３１内に設置された光源パッケージ１０の上方に、集光レンズ５１が保持される。

なお、前述したように、位置決め部３３は、パッケージ１５の外側面１５５と接触する一部が、凹部３１上に集光レンズ５１を保持した場合における凹部３１内の光軸Ｌ０に対応する位置と所定の位置関係となるように設けられている。そのため、発光素子１３が、集光レンズ５１（即ち、光学系５０）の光軸Ｌ０上に位置するように保持されることとなる。このような構成により、本実施形態に係る補助光投光装置１に依れば、光学系５０の光軸Ｌ０と光源パッケージ１０の発光素子１３との間の位置合わせの精度を維持しつつ、当該位置合わせの作業を簡略化することが可能となる。

［まとめ］
以上、説明したように、本実施形態に係る補助光投光装置１では、光源パッケージ１０のパッケージ１５は、発光素子１３から出射された光を透過させる透光性の材料で形成されている。また、光源ホルダー３０は、光源パッケージ１０を設置する凹部３１の内壁側面３１１が、パッケージ１５を透過した光を吸収及び／または拡散反射するように形成されている。このような構成により、本実施形態に係る補助光投光装置１は、凹部３１の内壁側面３１１に到達した光が、当該内壁側面３１１で反射し集光レンズ５１で集光される事態を緩和または防止し、ひいては、パターン光のコントラストの低下を緩和または抑制することが可能となる。

また、凹部３１の内壁側面３１１の表面及びその近傍を、光を吸収する材料により形成した場合においても、内壁側面３１１で吸収された光が変換されることで発生した熱を、光源ホルダー３０の表面の一部を介して放出する。そのため、本実施形態に係る補助光投光装置１は、内壁側面３１１で吸収された光が変換されることで発生した熱による、パッケージ１５内の温度上昇を緩和または抑制することが可能となる。

また、本実施形態に係る補助光投光装置１では、光源ホルダー３０は、凹部３１内に位置決め部３３が設けられており、当該位置決め部３３の少なくとも一部が、パッケージ１５の外側面１５５の少なくとも一部と接触するように、光源パッケージ１０が凹部３１内に設置される。ここで、位置決め部３３は、パッケージ１５の外側面１５５と接触する一部が、凹部３１上に集光レンズ５１を保持した場合における凹部３１内の光軸Ｌ０に対応する位置と所定の位置関係となるように設けられている。そのため、発光素子１３が、集光レンズ５１（即ち、光学系５０）の光軸Ｌ０上に位置するように保持されることとなる。このような構成により、本実施形態に係る補助光投光装置１に依れば、光学系５０の光軸Ｌ０と光源パッケージ１０の発光素子１３との間の位置合わせの精度を維持しつつ、当該位置合わせの作業を簡略化することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 補助光投光装置
１０ 光源パッケージ
１１ マウント基板
１３ 発光素子
１５ パッケージ
１５１ 外壁内面
１５３ 塗装面
１５５ 外側面
１７ 電極
１９ 電極線
２０ 回路基板
３０ 光源ホルダー
３１ 凹部
３１１ 内壁側面
３３ 位置決め部
３５ レンズホルダー保持部
５０ 光学系
５１ 集光レンズ
５３ マスク
５３１ 透過部
５３３ 不透過部
５５ 投光レンズ
７０ レンズホルダー
７１ 嵌合部

Claims (8)

1. 光源と、
   凹部を有し、前記凹部内に前記光源を保持する光源保持部と、
   入射した光の一部を遮蔽するマスクと、
   前記光源から出射した光を前記マスクに向けて導光する光学系と、
   を備え、前記マスクにより一部が遮蔽された光を被写体に向けて投光する補助光投光装置であって、
   前記光源は、発光素子と、開口部を有し内部に前記発光素子を収容するパッケージとからなり、
   前記パッケージは、前記発光素子からの光を透過させ、
   前記光源保持部は、少なくとも前記凹部の内壁側面が、前記パッケージを透過した光を、吸収及び／または拡散反射するように形成されていることを特徴とする、補助光投光装置。
2. 前記光源保持部は、前記パッケージを透過した光を吸収する材料により形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の補助光投光装置。
3. 前記光源保持部は、前記凹部の内壁側面が塗装された塗装面を有し、
   前記塗装面が、前記パッケージを透過した光を吸収することを特徴とする、請求項１に記載の補助光投光装置。
4. 前記光源保持部は、前記凹部の内壁側面が粗面化された粗面を有し、
   前記粗面が、前記パッケージを透過した光を拡散反射することを特徴とする、請求項１に記載の補助光投光装置。
5. 前記パッケージは、ガラスまたは樹脂からなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の補助光投光装置。
6. 前記光源保持部は、前記凹部内に、前記光学系に対して前記光源の位置合わせを行うための位置決め部が設けられ、
   前記光源は、前記パッケージの外側面のうちの少なくとも一部が、前記位置決め部の少なくとも一部と接触するように保持されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の補助光投光装置。
7. 前記位置決め部は、前記凹部の底面に設けられた凸部であり、
   前記光源は、前記パッケージの外側面のうちの少なくとも一部が、前記凸部の側面のうち少なくとも一部と接触するように保持されることを特徴とする、請求項６に記載の補助光投光装置。
8. 前記光学系は、前記光源からの光が入射する面が、前記凹部の開口部と対向するように保持され、
   前記光学系が保持された場合における当該光学系の光軸の位置と、前記位置決め部とが、所定の位置関係にあることを特徴とする、請求項６または７に記載の補助光投光装置。