JP4579729B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラ等の機器に用いられる発光装置、例えば撮影レンズの周囲に配置されるリング状の射出部を有する発光装置に関する。

ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影機器には、撮影レンズから極めて近い至近距離の被写体を撮影が可能な機能（マクロ撮影機能）を持つものがある。

このようなマクロ撮影において、カメラ上部等に設けられた一般的な照明装置（発光装置）をそのまま用いても、レンズ鏡筒によって照明光の一部が遮られて必要な照射領域全体を均一に照明することができなかったり、被写体の片側に強い影ができた不自然な画像しか撮影できなかったりするといった不都合がある。

このため、レンズ鏡筒の先端周囲にリング状の光射出部や複数の光射出部を配置することによって、マクロ撮影に適した照明を行うことができるようにした照明装置や撮影機器が提案されている（特許文献１〜３参照）。特許文献１には、通常撮影用のフラッシュユニットからの射出光を複数の光ファイバーを用いてレンズ鏡筒の周囲に導く照明装置が提案されている。また、特許文献２には、フラッシュユニットを発光させて通常のフラッシュ撮影を行う状態と、レンズ鏡筒の周囲に配置された射出面を有するライトガイド部にフラッシュユニットからの光を導く状態とに光路を切り換えるようにした撮影機器が提案されている。さらに特許文献３には、いわゆる外付けタイプの照明装置であって、レンズ鏡筒の外周に配置されるリング形状部を有し、光源からの照明光をリング形状部の周方向に導いて射出させる照明装置が提案されている。

ところで、最近のビデオカメラには、動画撮影のために長時間にわたって定常光を発光する光源（例えば、ＬＥＤやランプ）と、静止画撮影のために閃光発光を行う光源（例えば、キセノン放電発光管）とが備えられることが多い。そして、これら両光源からの照明光を、それぞれマクロ撮影に適した照明光に変換することができる照明装置が強く望まれている。
特開２０００−３１４９０８号公報（段落００３４〜００３５、図７等） 特開平８−４３８８７号公報（段落００２６〜００２８、図４，６等） 特開２００１−２５５５７４号公報（段落００１８〜００２０、図２等）

しかしながら、上記各特許文献にて提案されている照明装置や撮影機器はいずれも、１つの光源又は１つの特性を持った光源からの光をリング状の光射出部に導くものにすぎない。したがって、これらの照明装置等を用いて、動画マクロ撮影と静止画マクロ撮影のそれぞれに適した照明を行うためには、光源が異なる照明装置を２つ用意したり、リング状射出部に導かれる光の入射部を２つの光源の位置間で移動させたり（照明装置の装着状態を変えたり）する必要がある。

本発明は、単一の発光装置として、機器に対する装着状態を変更することなく、用途や特性等が異なる複数の光源のそれぞれからの光を所定の発光特性（例えば、配光特性）を有する光に変換できるようにした発光装置およびこれを有する機器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の光源からの光が入射する第１の導光部と、第２の光源からの光が入射する第２の導光部と、前記各導光部を介した光を射出する射出部と、が設けられた光学部材を有し、前記射出部は、前記第１および第２の導光部からの光の進行方向において、該第１および第２の導光部から離れるほど、該射出部の射出面に直交する方向の厚みが小さくなるように、かつ、両端部を接触又は近接させてリング状に形成され、該両端部の厚みの差による段差部を有しており、 前記第１および第２の導光部のうち少なくとも一方は、前記射出部における前記段差部を含む領域又は該段差部に隣接した領域に光を導くことを特徴とする。
また、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の光源からの光が入射する第１の導光部と、第２の光源からの光が入射する第２の導光部と、前記各導光部を介した光を射出する射出部と、が設けられた光学部材を有し、記射出部は、前記第１および第２の導光部からの光の進行方向において、該第１および第２の導光部から離れるほど、該射出部の射出面に直交する方向の厚みが小さくなるように、かつ、両端部を接触又は近接させてリング状に形成され、該両端部の厚みの差による段差部を有しており、前記第１および第２の導光部からの光のうち少なくとも一部が、前記段差部を介して前記射出部に導かれることを特徴とする。

本発明によれば、射出部（を構成する各面）の形状を最適化することにより、用途や特性等が異なる第１および第２の光源のそれぞれからの光を所定の発光特性を有する光に変換することができる。すなわち、発光装置を取り替えたり、撮影装置に対する装着状態を変更したりすることなく、複数の光源からの光を選択的に使用して所望の撮影を行うことができる。

以下、本発明の好ましい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１０は、本発明の実施例１である発光装置、特に、ビデオカメラ等の撮影機器に装着可能なマクロ撮影用リングライトアダプターを示している。

図１は、該リングライトアダプターを装着した状態のビデオカメラの正面図であり、図２は該リングライトアダプターの正面図である。また、図３および図４は、該リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図であり、各光源の代表点から射出した光束の光線トレース図も合わせて示している。

図５〜図８は、該リングライトアダプターを構成する光学部材のリング部（射出部）を周方向に展開して示す断面図である。特に、図５および図６は、該リングライトアダプターの光学系における主として閃光光源から射出した光束を説明するための断面図であり、図６は図５に示した断面図に該光源から射出した代表光線のトレース図を付記したものである。また、図７および図８は、該リングライトアダプターの光学系における主として定常光源から射出した光束を説明するための断面図であり、図８は図７に示した断面図に該光源から射出した代表光線のトレース図を付記したものである。

また、図９は、ビデオカメラと本実施例のリングライトアダプターのそれぞれを示す斜視図であり、図１０はビデオカメラに本実施例のリングライトアダプターを装着した状態を示す斜視図である。

図１、図９および図１０に示すように、本実施例のマクロ撮影用リングライトアダプターは、ビデオカメラの撮影レンズ鏡筒の先端周囲に対して着脱可能であり、装着されることにより、ビデオカメラ本体に設けられたフラッシュ発光部とＬＥＤ発光部の双方からの射出光束をリング状光束（以下、リングライトという）に変換することができる。

同図において、１はビデオカメラ本体、２は撮影レンズ鏡筒部、３はキセノン発光放電管等を光源とするフラッシュ発光部である。また、４は白色ＬＥＤ等を光源としたＬＥＤ発光部である。

１１は、マクロリングライトアダプター本体、１２は光学部材、１３は光学部材１２を保持する保持部材である。

次に、マクロリングライトアダプター１１の光学特性を規定する構成要素について、図２〜図８を用いて更に詳しく説明する。

まず、図５において、５はフラッシュ光（閃光又は瞬間光ともいう）を発するキセノン発光放電管（第１の光源、以下、発光管という）、６は発光管５よりも光照射側に配置され、発光管５から射出した光束を集光させる集光プリズムである。７は発光管６に対して光照射側とは反対側に配置され、発光管５から射出した光束を光照射側に反射させるための反射部材である。以上の構成により、フラッシュ発光部３が構成される。

図７において、８は光照射側に均一な光束を射出することができ、発光管５よりも長時間、定常光を発することができる高輝度の白色ＬＥＤ（第２の光源）である。９は白色ＬＥＤ８から射出された光束を集光させるための集光レンズであり、透光性の高い樹脂材料で形成されている。また、１０は白色ＬＥＤ８から射出した光束のうち照射光軸に対して比較的大きな角度で射出した光束を集光させるための反射部材である。以上の構成により、ＬＥＤ発光部４が構成される。なお、符号５〜１０を付した部材はすべて、ビデオカメラ本体１に内蔵された部材である。

次に、リングライトアダプター１１の構成について説明する。フラッシュ発光部３およびＬＥＤ発光部４から射出した光束をリングライトに変換する光学部材１２は、透光性の樹脂材料、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂といった光透過率が高く、成形性に優れた光学用樹脂材料で構成されている。この光学部品１２は、図２、図９および図１０に示した保持部材１３によって保持されている。また、光学部材１２の入射面は、ビデオカメラ本体１に設けられた集光プリズム６および集光レンズ９の正面に位置するように位置決めされ、保持されるように構成されている。

また、図２、図５および図７に示すように、光学部材１２は大きく分けて以下の３つの部分により構成されている。すなわち、光学部材１２は、集光プリズム６によって集光された発光管５からの射出光束の方向変換を行うと共に、該方向変換後の光束を後述するリング部１２ｃに導くフラッシュ導光部１２ａ（第１の導光部）と、集光レンズ９によって集光された白色ＬＥＤ８からの射出光束の方向変換を行うと共に、該方向変換後の光束をリング部１２ｃに導くＬＥＤ導光部１２ｂ（第２の導光部）と、これら導光部１２ａ、１２ｂによって導かれた光束を、撮影レンズの光軸方向に略平行で、かつリング状の光束になるように変換して射出する、閃光および定常光に共通の射出部としてのリング部１２ｃとを有する。導光部１２ａ，１２ｂは、リング部１２ｃの径方向外側に設けられており、フラッシュ発光部３およびＬＥＤ発光部４はそれぞれ、導光部１２ａ，１２ｂの入射面１２ｄ，１２ｆよりも後方（像面側）に配置されている。

ビデオカメラ本体１において、撮影モードがスーパーナイトモード等に設定された場合、すなわち外光が少なく補助光を必要とするような周囲が暗い状況下で高輝度ＬＥＤを用いた照明を行うモードが設定された場合、白色ＬＥＤ８が発光する。このモードでは、通常、被写体距離が５０ｃｍ以上である場合を想定したものであり、この場合には、リングライトアダプター１１は必要ない。しかし、ビデオカメラでは、マクロ撮影を可能とした機種は多く、例えば至近距離が１ｃｍ程度まで撮影可能なビデオカメラも少なくない。しかし、通常のほぼ１点とみなせる光源により被写体の片側からしか照明を行うことができない状態でこのようなマクロ撮影を行おうとすると、以下の問題点が生じる。

すなわち、この場合、照明光が撮影レンズ鏡筒によってけられ、被写体の一部が極端に暗くなってしまう。

しかし、本実施例のリングライトアダプター１１を用いれば、被写体に対して様々の方向から均一な照明を行うことができ、レンズ鏡筒による不自然な影を防止できる。つまり、与えられたほぼ１点からの照明光を面光源に近い広い射出面からリングライトとして照射することができ、強い影や不自然な影の出ない理想的な照明光に変換することができる。

一方、最近のビデオカメラでは、動画を撮影するために定常光を発生する白色ＬＥＤ以外に、静止画撮影用のフラッシュ（閃光）光源を備えた機種が増加している。このような状況から、マクロ照明用のリングライトアダプター１１も、白色ＬＥＤ等の定常光光源に対応させるだけでなく、フラッシュ光源にも対応させることが望ましい。本実施例のリングライトアダプター１１は、定常光源とフラッシュ光源の双方に対して同一のリング状の射出面から照明光を射出することができる。

図５および図７には、光学部材１２の導光部１２ａ，１２ｂからリング部１２ｃまでの形状を説明するための断面図を示している。なお、両図におけるリング部１２ｃは同一のものである。また、図６および図８には、代表的な光線のトレース図も合わせて示している。

これらの図に示すように、発光管５から射出された光束は、集光プリズム６および反射部材７の光学作用によって、所定の照射角度範囲に集光される。また、これと同様に、白色ＬＥＤ８から射出された光束についても、集光レンズ９および反射部材１０の光学作用によって所定の照射角度範囲に集光される。ここにいう所定の照射角度範囲は、通常のビデオカメラの撮影距離（例えば、５０ｃｍ以上）で必要とされる照射角度範囲であり、該照射角度範囲を満たすように各光学部材の形状や光源との位置関係が調整されている。

このようにして各光源から射出された光束は、導光部１２ａ，１２ｂによって、方向が変換されるとともに、リングライト形成に適した光束の集光状態に変換される。以下、この様子を詳細に説明する。

まず、導光部１２ａ，１２ｂの入射面１２ｄ，１２ｆは、集光プリズム６や集光レンズ９の開口より一回り大きく、ビデオカメラ本体１に取り付けられた集光プリズム６や集光レンズ９に近接して配置されている。これは、集光プリズム６や集光レンズ９から射出する光束を極力多く取り込むために必要な構成であり、これにより光源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。

次に、入射面１２ｄ，１２ｆから入射した光束は、導光部１２ａ，１２ｂに形成された全反射面１２ｅ，１２ｇにおいて全反射されることにより、リング部１２ｃに効率良く導かれるように約９０°の方向変換が行われる。この方向変換を、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を用いることなく、基本的に全反射を用いて行うようにすることにより、極めて効率の良い光学系を構成することができる。なお、全反射は、高屈折率の媒質から低屈折率の媒質へ向かう光束のうちその境界面で臨界角を超えた角度成分に関しては１００％の反射率で反射される現象である。

本実施例では、導光部１２ａ，１２ｂに、連続的な非球面で構成された全反射面１２ｅ，１２ｇを形成することにより、図６および図８の光線トレース図に示すように、効率良く方向変換を行わせている。また、これ以降の光学系においても、全反射を用いて光束を導くことを基本としている。これにより、通常の金属蒸着面による反射面を用いる場合に比べて、安価に、かつ効率良く光束を導くことができる。但し、光束の集光度合いや光学部材の屈折率によっては、全反射によってすべての光束を反射させることができないため、全反射面１２ｅ，１２ｇの外側に別の反射面を近接配置したり、全反射面１２ｅ，１２ｇの一部に金属蒸着を施したりして、光束のロスが少なくなるようにしてもよい。

次に、リング部１２ｃに到達した光束を撮影レンズの光軸に略平行な方向（被写体方向）に変換する構成について説明する。

本実施例においては、リング部１２ｃに導かれた光束を被写体方向に向かわせる方法として、リング部１２ｃの射出面１２ｈに対向する位置に、微細なプリズムを円周方向に並べた部位（以下、プリズム列という）１２ｉを形成している。

具体的には、プリズム列１２ｉの各プリズムを構成する反射面（以下、プリズム反射面という）の角度を、射出面１２ｈに対して約４０°の傾きを持つように設定している。

図６および図８には、本実施例において、発光管５および白色ＬＥＤ８から射出して光学部材１２のリング部１２ｃに到達した光束が、どのようにして光学部材１２の射出面１２ｈから射出されるかを、該リング部１２ｃを円周方向に展開して示している。

プリズム列１２ｉには、リング部１２ｃに導かれた光束のうち所定の角度成分のみ射出面１２ｈに向けて反射されるように、リング部１２ｃのほぼ全周にわたって微細なプリズム反射面が連続的に複数形成されている。すべてのプリズム反射面は、同じ方向、すなわち光束の進行方向に斜めに対向するように形成されている。リング部１２ｃに導かれる光束の進行方向を一方向に規制した上で上記のようにすべてのプリズム反射面を同じ方向に傾斜させることによって、所定の角度成分のみを全反射させることができる。

しかも、それ以外の光束を、屈折によって一旦光学部材１２の外部に射出させ、その進行方向において隣り合うプリズム反射面との間に形成されたプリズムエッジ面から再度光学部材１２に入射させて進行させることができる。

これをさらに詳しく説明する。プリズム反射面に入射して全反射した光束のうち射出面１２ｈに対して臨界角より小さな角度を持った成分は射出面１２ｈを透過して射出される。一方、プリズム反射面で全反射した光束のうち射出面１２ｈに対して臨界角より大きな角度を持った成分は射出面１２ｈで全反射されて、プリズム列１２ｉ側に戻る。そして、プリズム反射面に入射した光束のうちプリズム反射面に対して臨界角より小さな角度を持った成分はプリズム反射面を透過して光学部材１２の外部に射出される。このとき、プリズム反射面で屈折することにより、再度その光束の進行方向に存在するプリズムエッジ面から光学部材１２内に入射する。そして、プリズム反射面での全反射によって射出面１２ｈから射出できる角度成分に変換されるまでこの動作が繰り返され、最終的にはすべての光束が射出面１２ｈから射出され、光源からの光束が有効に利用される。

特に、本実施例では、リング部１２ｃを、導光部１２ａ，１２ｂとの接続部での厚み（射出面１２ｈに直交する方向の厚み）が最も大きく、光束の進行方向における先端に向かうにつれて徐々に厚みが小さくなるように形成している。これにより、リング部１２ｃをほぼ一周する間にリング部１２ｃに入射した光束のほとんどすべてを所定の角度成分に変換し、射出面１２ｈから射出させることができる。

このため、必要照射範囲外に射出される光束は基本的には存在せず、極めて効率の良い発光装置を構成することができる。しかも、各プリズム反射面若しくはプリズムエッジ面を介した光束は、反射面の位置や屈折回数が異なるにもかかわらず、射出面１２ｈのほぼ全体から概ね均一な光量の光として射出される。

従来、通常の面発光型と呼ばれる照明光学系では、光学部材における射出面とは反対側の面を白色ドット印刷パターンのような拡散面とし、ここで必要量拡散させて光学部材から射出させた光束を、反射板で反射させて射出面側に戻し、該射出面から射出させるように構成されていた。このため、光束方向を変換するために、一度拡散作用を受けることになり、大幅な光量損失が生じていた。

一方、本実施例では、上述したように、光学部材１２内で全反射によって光束の方向変換を行っているため、極めて効率の良い方向変換を行うことができる。すなわち、射出面１２ｈから射出させるには不都合な角度の光束を、全反射条件を満たさないことを利用して屈折光とし、射出面１２ｈから射出する条件を満足した光束のみを射出させる。これにより、条件に合わず選別された光束についても、その後に続く光学系で有効に活用できるようにしている。これにより、与えられた光エネルギをほとんど余すことなく有効に利用できる。

本実施例では、図５に示すように、発光管５の射出面に対向するよう配置された集光プリズム６と光学部材１２の入射面１２ｄのレンズ作用によって、また、図７に示すように、白色ＬＥＤ８の射出面に対向するよう配置された集光レンズ９と光学部材１２の入射面１２ｆのレンズ作用によって、各光源から射出した光束は、リング部１２ｃの周方向（光束の進行方向）に対して角度がある程度の範囲内に収まった光束になる。この結果、全反射面１２ｅ，１２ｇで全反射できずに光学部材１２の外側に抜け出てしまう光束が少なくなり、リング部１２ｃに入射した光束も光の進行方向に対して一定の角度範囲内の光束になる。このように光束の角度分布を一定の角度範囲内に収めることにより、リング部１２ｃによって極めて効率良く、またリング部１２ｃの全体にわたって均一な光量で照明光を射出することができる。

また、射出面１２ｈに向かう光束の角度分布としては、射出面１２ｈに対して完全に垂直な方向に向かわず、該垂直方向に対して若干傾いた（すなわち、射出光軸が倒れた）分布になる。通常の発光装置においてはこの倒れが問題となるが、リングライトアダプターにおいては、射出面の形状がリング状であり、各光束の射出方向がほぼ一定であれば、互いに補完するように働き、射出光軸がある程度倒れていても、リング部全周としては均一な照明を行うことができる。

続いて、本実施例における最も特徴的な構成である、複数の光源からの光束を導光部１２ａ，１２ｂを介して単一のリング部１２ｃに導き、かつ導光部１２ａ，１２ｂとリング部１２ｃとの接続部での光損失を最小に抑える方法について、図２〜図４を用いて説明する。

図２〜図４には、導光部１２ａ，１２ｂとリング部１２ｃとの接続部の繋がり方と、リング部１２ｃに導かれた光束の状態を示す平面図および断面図である。

上記説明のように、本実施例の光学部材１２は、２つの導光部１２ａ，１２ｂと単一のリング部１２ｃとから構成されている。そして、これらを接続する領域で導光部１２ａ，１２ｂからリング部１２ｃに光束を効率良く導くことが、２つの光源に対応したマクロリングアダプター１１を構成する上で極めて重要である。

フラッシュ光の導光部（第１の導光部、以下、フラッシュ導光部という）１２ａは、それらに対応した第１の光源部であるフラッシュ発光部３とリング部１２ｃとが極めて接近していること、またフラッシュ発光部３から射出した光束の射出方向がかなり広範囲にわたっていることから、すべての光束を有効に利用することは困難である。本実施例では、フラッシュ発光部３から射出する光束のうち、主に図中の下側の部分（リング部１２ｃから最も離れた部分）から射出した光束を有効に利用するように各部の形状を規定している。

まず、導光部１２ａの入射面１２ｄ（図５参照）は、フラッシュ発光部３の開口とほぼ同じ広さとなるように極力広げ、できるだけ多くの光束を取り込めるように形成されている。そして、図２に示す主に下側の反射面１２ｊの形状を最適化し、フラッシュ発光部３からの光束の一部を反射面１２ｊで全反射させることで、リング部１２ｃに光束を向かわせている。また、リング部１２ｃに対する導光部１２ａの接続位置としては、図２において、光軸中心から延びる一点鎖線の部分が、前述したリング部１２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分である両端部（接触していてもよいし近接するだけであってもよい、以下、結合部という）であり、ちょうどこの位置を含む領域で導光部１２ａとリング部１２ｃとを接続している。

図３に示す代表点Ａから射出した光線のトレース図からもわかるように、反射面１２ｊでの全反射によってリング部１２ｃに光束が導かれている。また、図２に示すように、導光部１２ａにおけるリング部１２ｃとの接続部近傍は幅が狭くなっており、導光部１２ａから光束が抜け出やすいが、このような導光部１２ａ外に抜け出てしまった光束のうち一部の光束は、リング部１２ｃにおける最も厚い部分と最も薄い部分との結合部の段差によって生じる端面１２ｋからリング部１２ｃに入射させることができ、有効に利用されている。

一方、リング部１２ｃから比較的離れた位置にあるＬＥＤ発光部４（第２の光源部）から射出した光束に関しては、光源の大きさが比較的小さいため、光源からの射出光を比較的効率良くリング部１２ｃに導くことができる。すなわち、図４に示すように、導光部１２ｂ（第２の導光部）は幅の変化が少なく、光源からの射出光束をほとんど余すことなくリング部１２ｃに導くことが可能である。なお、この場合にも、導光部１２ｂとリング部１２ｃとの接続部は、リング部１２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分との結合部に隣接する領域に設定している。

このように、リング部１２ｃに２つの光源（発光部３，４）から射出された光束を効率良く導くためには、リング部１２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分との結合部付近（該結合部を含む領域又はこれに隣接する領域）で、かつそれぞれの導光部がリング部に接する形で、しかも同一方向から接続する。これにより、略同一方向から２つの光源からの光束を導くことができ、光の利用効率を高める上で有効である。また、これにより、いずれの光源からの光束についても、同一のリング部１２ｃの射出面１２ｈの全体から概ね均一な光量の光を射出することができる。

図１１〜図１３は、本発明の実施例２であるマクロ撮影用リングライトアダプターを示している。本実施例は、実施例１の変形例であるため、主として変形箇所について説明し、実施例１と共通する部分については説明を省略する。

図１１は、本実施例のリングライトアダプターの正面図、図１２および図１３は、該リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図であり、各光源の代表点Ｃ，Ｄから射出した光束の光線トレース図も合わせて示している。

本実施例では、２つの導光部２２ａ，２２ｂをリング部２２ｃに接続する方法が実施例１と異なる。すなわち、本実施例では、光学部材２２において、２つの導光部２２ａ，２２ｂを先に接続した後、リング部２２ｃに接続するようにしている。なお、フラッシュ導光部２２ａは、フラッシュ発光部２３からの光束をリング部２２ｃに導くために、ＬＥＤ導光部２２ｂは、ＬＥＤ発光部２４からの光束をリング部２２ｃに導くために用いられる。

このような接続方法は、２つの光源が比較的近い位置に存在し、かつリング部２２ｃから離れた位置にある場合に有効であり、２つの光源を独立して考えずに実質上１つの光源として扱うことができるため都合が良い。また、リング部２２ｃに最小の幅で接続することが容易であるとともに、導光部２２ａ，２２ｂ内で光束を均一化させることができ、リング部２２ｃの全体から均一な照明光を射出させることができる。

本実施例のフラッシュ発光部２３は、実施例１に比べて小さく、かつ下側に位置している。また、ＬＥＤ発光部２４は、実施例１に比べて、２つの発光部２３，２４が接近しているため、２つの光源からの射出光を合成させやすく、またリング部１２ｃから比較的遠いことからも、合流したあとの光束を混ぜ合わせて均一な照射を行うのに都合が良い。また、リング部２２ｃとの接続に関しても、単一の導光部２２ｂとの接続になるため、接続しやすい。

実施例１と同様に、本実施例の光学部材２２は、大きく分けて、２つの導光部２２ａ，２２ｂと、単一のリング部２２ｃとから構成されている。閃光用の導光部２２ａは、フラッシュ発光部２３とリング部２２ｃとが比較的離れていること、また、フラッシュ発光部２３の大きさが実施例１に比べて小さいことから、フラッシュ発光部２３から射出した光束は、比較的有効に利用することができる。本実施例でも実施例１と同様に、フラッシュ発光部２３から射出する光束のうち、主に下側の部分から射出した光束を有効に活用するように各部の形状を規定している。

まず、導光部２２ａにおける入射面は、フラッシュ発光部２３の開口部とほぼ同じ広さまで極力大きくし、できるだけ多くの光束を取り込むように形成されている。そして、図に示すように、下側の反射面２２ｊの形状を最適化し、フラッシュ発光部２３から発せられた光束の一部を反射面２２ｊで全反射させ、所定の方向に導く。

一方、フラッシュ発光部２３の下側に位置するＬＥＤ発光部２４から射出した光束をリング部２２ｃに導くＬＥＤ導光部２２ｂに関しては、実施例１と同様に、光源の大きさが比較的小さいため、光源からの射出光を比較的効率良く導くことができる。この光束は、主にＬＥＤ導光部２２ｂの外側の反射面２２ｋで反射してリング部２２ｃに導くことができる。

このように、本実施例では、２つの導光部２２ａ，２２ｂは、比較的光源に近い位置で接続されるので、両光源からの光を均一に混ぜ合わせてリング部２２ｃに導くことができる。なお、光源間の距離が近く、光源とリング部２２ｃとの距離が遠いほど、均一に混ぜ合わせやすい。

また、図１１に示すように、光軸中心から引き出した一点鎖線の部分がリング部２２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分との結合部であり、ちょうどこの位置を含む領域でフラッシュ導光部２２ａをリング部２２ｃに接続している。

図１２に示す代表点Ｃから射出した光線のトレース図から、反射面２２ｊでの全反射によってリング部２２ｃに光束が導かれる様子がわかる。また、図１３に示す代表点Ｄから射出した光線のトレース図から、導光部２２ｂの外側の反射面２２ｋで全反射してリング部２２ｃに光束が導かれている様子がわかる。

このように、リング部２２ｃから比較的遠く、また比較的接近した２つの光源から射出された光束を効率良くリング部２２ｃに導くためには、各光源からの射出光束を射出部の周方向における略同一の領域又は相互に隣接した領域に導く。これによって、一度合流させ（すなわち、両導光部２２ａ，２２ｂを接続し）、さらにリング部１２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分との結合部を含む領域（又はこれに隣接した領域）でＬＥＤ導光部２２ｂをリング部２２ｃに接続することが、光の利用効率上、有効である。また、この方法を採ることによって、いずれの光源から射出した光束に対しても同一のリング部２２ｃの全体から概ね均一な光量の光を射出することができる。

本実施例では、リング部と光源と関係が比較的近い位置関係にある場合について説明したが、本実施例の構成は、リング部と光源とが遠いほど有効であり、また、光源同士が近いほど有効となる。

図１４〜図１６には、本発明の実施例３であるマクロ撮影用リングライトアダプターを示している。本実施例は、実施例１の変形例であるため、主として変形箇所について説明し、実施例１と共通する部分については説明を省略する。

図１４は、マクロ撮影用リングライトアダプターの正面図、図１５および図１６は、該マクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図であり、各光源の代表点Ｅ，Ｆから射出した光束の光線トレース図も合わせて示している。

本実施例では、２つの導光部３２ａ，３２ｂをリング部３２ｃに接続する方法が実施例１と異なる。すなわち、本実施例では、フラッシュ導光部３２ａを直接、リング部３２ｃに接続せず、フラッシュ発光部３３からの光束を一旦光学部材３２の外側に射出させた後、リング部３２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分との結合部に形成される端面３３ｎに入射させるように構成している。言い換えれば、本実施例では、実施例１において補助的に用いていたこの光路を積極的に活用している。

これらの図において、透光性の透明樹脂材料で成形された光学部材３２は、その一部の形状が実施例１の光学部材１２とは異なっている。また、３４はＬＥＤ発光部である。

実施例１と同様に、本実施例の光学部材３２は、大きく分けて、２つの導光部３２ａ，３２ｂと単一のリング部３２ｃとから構成されている。また、本実施例でも、実施例１と同様に、フラッシュ発光部３３から射出した光束のうち、主に図中の下側の部分から射出した光束を有効に活用するように各部の形状を規定している。但し、本実施例のフラッシュ導光部３２ａの形状が実施例１と大きく異なっている。

フラッシュ導光部３２ａの入射面は、フラッシュ発光部３３の開口部とほぼ同じ広さまで極力大きくし、できるだけ多くの光束を取り込むように形成されている。そして、その形状は、光源に近い側が最も厚く、リング部３２ｃに近づくほど厚みが徐々に薄くなるように形成されている。さらに、フラッシュ導光部３２ａの内面および外面は、リング部３２ｃの曲面に沿うような曲面で構成されている。

また、フラッシュ導光部３２ａの外面は、金属蒸着された高反射率の蒸着面で構成され、フラッシュ導光部３２ａの外側に光束がほとんど射出しないように構成されている。さらに、フラッシュ導光部３２ａは、先端部が薄く、リング部３２ｃに直接接続されていないが、光学部材３２と一体化するために、機械的な接続部３３ｌが設けられている。

一方、ＬＥＤ導光部３２ｂは、実施例１と同様に、リング部３２ｃの厚みの差が最大となる段差部（結合部）を含む領域（又はこれに隣接する領域）に接するようにリング部３２ｃに接続されている。このＬＥＤ導光部３２ｂは、厚みの変化がほとんどないため、該導光部３２ｂ外への光の漏れが少なく、また導光部３２ｂ内の光束を均一化させるのに有効な形状となっている。

このように構成した光学部材３２内における各光源から射出した光束の様子を図１５および図１６を用いて説明する。

図１５に示すように、フラッシュ発光部３３から発した光束の一部は、フラッシュ導光部３２ａによってリング部３２ｃの方向に導かれる。このとき、フラッシュ導光部３２ａは、光源から離れるにしたがって徐々に厚みが薄くなっており、かつ外側の面が反射面であることから、フラッシュ導光部３２ａに入射した光束はすべて内側の面３２ｍからその曲面形状に沿うように射出する。そして、フラッシュ導光部３２ａから射出した光束は、リング部３２ｃの上記厚み段差によって生じた端面３２ｎからリング部３２ｃに入射する。一方、図１６に示すように、ＬＥＤ発光部３４から射出した光束は、ＬＥＤ導光部３２ｂによって導かれる。図１４において光軸中心から引き出した一点鎖線の部分がリング部３２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分との結合部（段差部）の位置であり、この結合部を含む領域（又はこれに隣接する領域）にＬＥＤ導光部３２ｂを接続している。

このように、リング部３２ｃへの光束の導き方としては、必ずしも導光部３２ａを直接リング部に接続する必要はなく、光束を一旦光学部材３２の外側に射出させた後、再度リング部３２ｃの端面（入射面）３２ｎから入射させるようにしてもよい。そして、リング部３２ｃに入射した閃光および定常光はそれぞれ同一のリング部３２ｃの射出面から射出する。

なお、本実施例では、フラッシュ導光部３２ａの外側の面を金属蒸着による高反射率反射面とした場合について説明したが、必ずしもこの形態に限定されるものではなく、例えば、導光部３２ａのすぐ外側に高反射率の反射部材を配置し、この反射部材で光束を反射するように構成してもよい。

図１７〜図１９には、本発明の実施例４であるマクロ撮影用リングライトアダプターを示している。本実施例は、実施例１の変形例であるため、主として変形箇所について説明し、実施例１と共通する部分については説明を省略する。

図１７は、マクロ撮影用リングライトアダプターの正面図、図１８および図１９は、該マクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図であり、各光源の代表点Ｇ，Ｈから射出した光束の光線トレース図も合わせて示している。

本実施例では、２つの導光部４２ａ，４２ｂをリング部４２ｃに接続される方法が実施例１と異なる。すなわち、本実施例では、フラッシュ導光部４２ａを直接、リング部４２ｃにおける最も厚い部分と最も薄い部分との結合部（段差部）に形成される端面に接続している。

これらの図において、透光性の透明樹脂材料で成形された光学部材４２は、その一部の形状が実施例１とは異なっている。また、４３はフラッシュ発光部であり、４４はＬＥＤ発光部である。

実施例１での説明と同様に、本実施例の光学部材４２は、大きく分けて、２つの導光部４２ａ，４２ｂと単一のリング部４２ｃとから構成されている。本実施例でも、実施例１と同様に、フラッシュ発光部４３から射出する光束のうち、主に下側の部分から射出した光束を有効に活用するように各部の形状を規定しているが、フラッシュ導光部４２ａの形状が実施例１とは異なっている。

フラッシュ導光部４２ａの入射面は、フラッシュ発光部４３の開口部とほぼ同じ広さまで極力大きくし、できるだけ多くの光束を取り込むように形成されている。そして、その形状は、光源側で取り込んだ光束を直接リング部４２ｃの段差部に接続される形状を有する。

リング部４２ｃに光束を入射させる場合、該リング部４２ｃの接線方向から入射させることが好ましいが、複数の光源から光束を入射させようとすると、光源からの導光部が長くなってしまい、光源によってはリング部４２ｃの全周から発光させることが困難になる。このため、本実施例では、光源のうち一端側の部分をリング部４２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分とで形成される段差部の端面に直接入射させることで、複数の光源に対してもリング部４２ｃの全周からの発光を可能としている。

一方、ＬＥＤ導光部４２ｂは、実施例１と同様に、リング部４２ｃの厚み差が最大の段差部に接続されている。このＬＥＤ導光部４２ｂは、厚みの変化がほとんどないため、該導光部４２ｂ外への光の漏れが少なく、また導光部４２ｂ内の光束を均一化させるのに有効な形状となっている。

このように構成した光学部材４２内における各光源から射出した光束の様子を図１８および図１９を用いて説明する。

図１８に示すように、フラッシュ発光部４３から射出した光束の一部は、フラッシュ導光部４２ａによってリング部４２ｃの方向に導かれる。このとき、フラッシュ導光部４２ａは、リング部４２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分とで形成される端面に直接接続されているため、図示の光線トレース図に示すように、効率良くリング部４２ｃに光束を導くことができる。

一方、図１９に示すように、ＬＥＤ発光部４４から射出した光束は、ＬＥＤ導光部４２ｂによってリング部４２ｃの方向に導かれる。図１７において光軸中心から引き出した一点鎖線の部分が、リング部４２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分との結合部の位置であり、この結合部を含む領域（又はこれに隣接する領域）に、ＬＥＤ導光部４２ａを接続している。

このように、光源の一端側から射出した光束を、リング部４２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分とで形成される端面に直接入射させるような構造とすることによっても、複数の光源に対して、リング部４２ｃの全体から概ね均一な光量の光を射出することができる。

なお、本実施例では、フラッシュ導光部４２ａが、リング部４２ｃの最も厚い部分と最も薄い部分とで形成される端面のすべての幅に対して接続される場合について説明したが、必ずしもすべての幅で接続されることはなく、該端面部の一部に接続されるようにしてもよい。これにより、リング部４２ｃの全周にわたってプリズム列（実施例１の１２ｉ参照）が形成できるため、リング部１２ｃの全体から光束を射出させることができる。

また、フラッシュ導光部４２ａとリング部４２ｃ端面とを接続する厚みに関しても、該端面のすべてに接続する必要はなく、一部のみに接続する構成としてもよい。

さらに、本実施例では、フラッシュ導光部４２ａをリング部４２ｃの端面に接続する場合について説明したが、これに代えて、ＬＥＤ導光部４２ｂを該端面に接続するようにしてもよい。

以上説明したように、上記各実施例によれば、複数の光源から射出された光束を、撮影レンズ鏡筒の周囲に配置された共通のリング部の射出面から射出させることができる。この結果、射出面の長さが長く、レンズ鏡筒部の全周から均一な光束の照射を必要とするような近距離撮影（マクロ撮影）用照明に最適で、かつ全体として単一の光学系を複数の光源に対して構成することができる。すなわち、この照明光学系は、動画撮影用の定常光光源、例えばランプやＬＥＤに利用できるだけでなく、静止画撮影用の閃光光源、例えばキセノン発光放電管にも利用できるというように、光源の種類によらず複数の光源を備える場合に応用することができる。

また、光源から入射した光束を、拡散面を介することなく、屈折と全反射の組み合わせだけで導光および集光するため、極めて効率の良い照明光学系を構成することができる。

さらに、光学部材を極めて薄く構成することが可能であり、該発光装置を用いる光学機器全体の大幅な大型化を招くことなく、スペース効率の良い設計が可能になる。

また、照明光学系を構成する部材として、１つの光学部材ですべての機能を果たすことができるため、照明光学系を極めて安価に構成することができる。

なお、上記各実施例では、閃光光源と定常光光源を有する場合について説明したが、本発明は、これらとは用途や特性が異なる光源を有する場合にも適用することができる。

また、本実施例では、フラッシュ発光部とＬＥＤ発光部とがそれぞれ１つずつ光源（キセノン発光放電管やＬＥＤ等）を有する場合について説明したが、本発明においては、このような２つの光源を有する場合に限定されるわけではなく、例えば、フラッシュ発光部とＬＥＤ発光部がそれぞれ複数ずつ光源を有してもよい。また、キセノン発光放電管やＬＥＤ以外の光源として、ランプを用いてもよい。さらに、これらの光源を組み合わせて用いてもよい。

また、上記各実施例では、ビデオカメラ本体に設けられた光源からの光をリングライトに変換する発光装置について説明したが、発光装置に光源を設けてもよい。

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。

本発明の実施例１であるマクロ撮影用リングライトアダプターが装着されたビデオカメラの正面図。 実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターの正面図。 実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。 実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。 実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターを周方向に展開した断面図。 実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターの光学系における主としてフラッシュ発光部から射出した光束を説明するための断面図。 実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターを周方向に展開した断面図。 実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターの光学系における主として定常光発光部から射出した光束を説明するための断面図。 実施例１のビデオカメラとマクロ撮影用リングライトアダプターをそれぞれ示す斜視図。 実施例１のビデオカメラにマクロ撮影用リングライトアダプターを装着した状態を示す斜視図。 本発明の実施例２であるマクロ撮影用リングライトアダプターの正面図。 実施例２のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。 実施例２のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。 本発明の実施例３であるマクロ撮影用リングライトアダプターの正面図。 実施例３のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。 実施例３のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。 本発明の実施例４であるマクロ撮影用リングライトアダプターの正面図。 実施例４のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。 実施例４のマクロ撮影用リングライトアダプターを構成する光学部材の断面図。

符号の説明

１ ビデオカメラ本体
２ 撮影レンズ鏡筒部
３、２３、３３、４３ フラッシュ発光部
４、２４、３４，４４ ＬＥＤ発光部
５ キセノン発光放電管
６ 集光プリズム
７ 反射部材
８ 白色ＬＥＤ
９ 集光レンズ
１０ 反射部材
１１ マクロリングライトアダプター本体
１２、２２、３２、４２ 光学部材
１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ フラッシュ導光部
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ ＬＥＤ導光部
１２ｃ、２２ｃ、３２ｃ、４２ｃリング部

Claims (6)

1. 第１の光源からの光が入射する第１の導光部と、第２の光源からの光が入射する第２の導光部と、前記各導光部を介した光を射出する射出部と、が設けられた光学部材を有し、
   前記射出部は、前記第１および第２の導光部からの光の進行方向において、該第１および第２の導光部から離れるほど、該射出部の射出面に直交する方向の厚みが小さくなるように、かつ、両端部を接触又は近接させてリング状に形成され、該両端部の厚みの差による段差部を有しており、
   前記第１および第２の導光部のうち少なくとも一方は、前記射出部における前記段差部を含む領域又は該段差部に隣接した領域に光を導くことを特徴とする発光装置。
2. 第１の光源からの光が入射する第１の導光部と、第２の光源からの光が入射する第２の導光部と、前記各導光部を介した光を射出する射出部と、が設けられた光学部材を有し、
   前記射出部は、前記第１および第２の導光部からの光の進行方向において、該第１および第２の導光部から離れるほど、該射出部の射出面に直交する方向の厚みが小さくなるように、かつ、両端部を接触又は近接させてリング状に形成され、該両端部の厚みの差による段差部を有しており、
   前記第１および第２の導光部からの光のうち少なくとも一部が、前記段差部を介して前記射出部に導かれることを特徴とする発光装置。
3. 前記第１および第２の導光部はそれぞれ、リング状に形成された前記射出部の周方向における略同一の領域又は相互に隣接した領域に前記第１および第２の光を導くように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第１および第２の導光部はそれぞれ、リング状に形成された前記射出部に対して、該射出部の周方向における略同一方向から前記第１および第２の光を導くように形成されてい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および第２の導光部からの光を反射して該射出部の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. 請求項１から５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。