WO2012056670A1 - 組み合わせ光学素子とそれを備えた照明装置 - Google Patents

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combined optical
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菜美 澤田
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    • G03B2215/0589—Diffusors, filters or refraction means
    • G03B2215/0592—Diffusors, filters or refraction means installed in front of light emitter

Definitions

  • the present invention relates to a combined optical element which is compact and bright and can irradiate only a necessary range as an auxiliary light source of photographing equipment such as a DSC, a portable telephone, a video camera and the like, and an illumination apparatus provided with the same.
  • photographing devices such as digital still cameras (DSCs), cellular phones, video cameras and the like are equipped with a strobe lighting device for illuminating a subject brightly in order to enable photographing at night or in a dark place.
  • DSCs digital still cameras
  • cellular phones cellular phones
  • video cameras and the like are equipped with a strobe lighting device for illuminating a subject brightly in order to enable photographing at night or in a dark place.
  • FIG. 7 is a front view illustrating the configuration of a camera-equipped mobile phone.
  • the exterior body 17 is provided with various buttons 18, a release button 19 used for photographing, a liquid crystal display 20, an electronic camera 21, and a strobe device 22. .
  • a plurality of buttons 18 are provided on the lower portion of the front of the exterior body 17 to input numbers and characters.
  • the display 20 is provided on the upper portion of the exterior body 17 and displays communication information, an image, and the like.
  • the electronic camera 21 is disposed on the upper side of the display 20 with the lens exposed.
  • a lighting device 27 as shown in FIG. 8 can be applied as a lighting device for a strobe that meets the above requirements.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a conventional lighting device.
  • the illuminating device 27 is provided with the LED light source 23 and the optical lens 24 which are point light sources (for example, refer patent document 1).
  • the optical lens 24 has an entrance surface 25 facing the LED light source 23 and an exit surface 26 on the opposite side (subject side) of the LED light source 23.
  • the LED light source 23 itself of the lighting device 27 is also provided with an optical system, the radiation light emitted from the LED light source 23 forms a circular dispersion pattern of a positive irradiation angle by condensing the light. Then, the radiation light of the circular dispersion pattern can be controlled by the optical lens 24 so that the radiation light of the LED light source 23 can be condensed with a necessary light dispersion pattern.
  • the LED light source 23 of the illumination device 27 is a point light source, the radiation light emitted from the optical lens 24 is conically irradiated even if it is controlled by the optical lens 24. As a result, the illumination device 27 illuminates the subject with circular light.
  • the horizontal and vertical dimensions are the aspect ratio (4: 3). Therefore, when the subject is illuminated in a circular shape by the illumination device 27, as shown in FIG. 4 which will be described in detail later, four places are projected and projected in a bow shape from the tetragonal outer periphery of the illuminated surface 16 of the subject.
  • the light of the part, that is, the bow-shaped part 13 does not contribute to photographing. As a result, there is a problem that the light emitted from the illumination device 27 can not be effectively used as illumination of the illumination surface 16 of the subject.
  • the combination optical element of the present invention comprises: a first optical element for condensing light in one direction on an irradiation surface; and a second optical element for condensing light in another direction.
  • the incident surfaces of the first optical element and the second optical element are made to be the same surface, and the output surface is formed only by the overlapping portions.
  • the light from the point light source can be condensed on the irradiation surface, and the light can be effectively used.
  • a compact and bright illumination device can be realized.
  • the power consumption of the photographing device provided with the lighting device can be lowered, the life of the battery can be extended.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a perspective view showing a first optical element that contributes to light distribution characteristics in the vertical direction of the combined optical element in the embodiment.
  • FIG. 2B is a perspective view showing a second optical element that contributes to light distribution characteristics in the horizontal direction of the combined optical element in the embodiment.
  • FIG. 2C is a perspective view showing a combined optical element in which the first optical element of FIG. 2A and the second optical element of FIG. 2B in the same embodiment are combined.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the lighting device in the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view explaining the state of being illuminated by the illumination device in the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view explaining the state of being illuminated by the illumination device in the embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing another example of the combined optical element in the embodiment.
  • FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the combined optical element and the illumination apparatus using the same in the embodiment.
  • FIG. 7 is a front view illustrating the configuration of a camera-equipped mobile phone.
  • FIG. 8 is a schematic view of a conventional lighting device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • the illumination device of the present embodiment comprises at least a point light source 1 composed of, for example, an LED chip, and a combination optical element 2.
  • the combined optical element 2 is composed of, for example, two sets of cylindrical lenses, and the incident surface 3 of the combined optical element 2 and the point light source 1 are disposed to face each other.
  • the incident surface 3 on which the light emission from the point light source 1 of the combined optical element 2 is formed is rectangular and flat.
  • light is emitted from the exit surface 4 which is the opposite side (subject side) of the entrance surface 3 of the combined optical element 2, and illuminates the illumination surface 16 (see FIG. 4) of the subject.
  • the lighting device of the present embodiment is configured.
  • the combination optical element 2 can be formed of, for example, a transparent resin material such as PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), EP (epoxy resin), silicone resin, or transparent glass.
  • a transparent resin material such as PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), EP (epoxy resin), silicone resin, or transparent glass.
  • FIG. 2A-FIG. 2C the combination optical element which comprises an illuminating device is demonstrated in detail using FIG. 2A-FIG. 2C, referring FIG.
  • FIG. 2A is a perspective view showing a first optical element that contributes to light distribution characteristics in the vertical direction of the combined optical element in the embodiment.
  • FIG. 2B is a perspective view showing a second optical element that contributes to light distribution characteristics in the horizontal direction of the combined optical element in the embodiment.
  • FIG. 2C is a perspective view showing a combined optical element in which the first optical element of FIG. 2A and the second optical element of FIG. 2B in the same embodiment are combined.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view explaining the state of being illuminated by the illumination device in the embodiment.
  • the combination optical element 2 is comprised from the 1st optical element 2A and the 2nd optical element 2B.
  • the first optical element 2A has a substantially semicircular (including semicircular) cross section for effectively condensing light in the horizontal direction 14 of the irradiation surface 16 shown in FIG.
  • it comprises a cylindrical lens.
  • the second optical element 2B has, for example, a substantially semicircular (including semicircular) cross section for effectively condensing light in the vertical direction 15 of the irradiation surface 16 shown in FIG. It is composed of a cylindrical lens.
  • the combined optical element 2 has two types of optical elements, the first optical element 2A and the second optical element 2B, in the direction of the optical axis 8 such that the incident surface 3 of each optical element has the same height (flat surface) It piles up to become.
  • the combined optical element 2 shown in FIG. 2C is formed which has the exit surface 4 in which the overlapping portion of the first optical element 2A and the second optical element 2B is a lens.
  • the combination optical element 2 may be referred to as a cylindrical combination lens.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a lighting apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the point light source 1 such as an LED chip disposed close to the combined optical element 2 emits light
  • the light on the optical axis 8 vertically enters the incident surface 3 of the combined optical element 2 And go straight out of the exit surface 4 of the combined optical element 2.
  • two diagonal lines 5a and 5b are formed on the exit surface 4 of the combined optical element 2 ing. Therefore, the light emitted from each of the four exit faces 4 divided by the two diagonal lines 5a and 5b is emitted in a shape closer to a quadrangle (here, an aspect ratio). Thereby, the irradiation surface 16 of the subject can be irradiated in the shape of the aspect ratio. As a result, light can be effectively collected and illuminated within the range of the required illuminated surface 16 of the subject.
  • the light emitted from the point light source 1 spreads in a circular shape and is irradiated, but by using the combined optical element 2 of the present invention, a tetragonal inscribed in a circle
  • the light irradiated to the arc-shaped portion 13 in the hatched portion surrounded by the sides 11 and the arc 12 can be condensed by the combined optical element 2 onto the tetragonal irradiation surface 16 for illumination. Therefore, light can be used effectively.
  • FIG. 5 is a perspective view showing another example of the combined optical element in the present embodiment.
  • the relationships of a ⁇ b and 0 ⁇ R ⁇ a / 2 are satisfied.
  • the curvature R is set to be satisfactory. Thereby, the condensing property of the combination optical element 2 can be further improved.
  • a is the length of one side of the rectangular combined optical element 2
  • b is the length of the side adjacent to a.
  • R indicates the curvature of the exit surface 4 of the combined optical element 2.
  • the curvature R is given to the diagonal lines 5a and 5b of the overlapping portion of the surface of the first optical element 2A of the combined optical element 2 and the surface of the second optical element 2B. Can be adjusted. Then, by satisfying the conditions of a ⁇ b and 0 ⁇ R ⁇ a / 2, the light collecting property can be further improved.
  • the illumination device includes at least a substrate 9, a socket 10, a combination optical element 2, and a point light source 1.
  • the substrate 9 has an electric circuit wired so as to be connectable to another circuit, and an electronic component that forms, for example, a lighting circuit or the like is mounted.
  • the combination optical element 2 is positioned and fixed by fitting the combination optical element 2 into the socket 10 fixed on the substrate 9.
  • the point light source 1 is mounted on the inner side of the socket 10 on the substrate 9 at the position of the optical axis 8 opposite to the incident surface 3 of the combined optical element 2. That is, the point light source 1 is disposed on the optical axis 8 extending a line connecting the center of the combined optical element 2 and the center of the irradiation surface 16 of the subject.
  • the incident surface 3 of the combined optical element 2 close to the point light source 1 in order to make all the light emitted by the point light source 1 enter the combined optical element 2.
  • the point light source 1 for example, a compact LED chip with low power consumption is used.
  • each side of the quadrangle of the combined optical element 2 of the lighting device is parallel to, for example, each side of the exterior body 17 in the exterior body 17 of the mobile phone with a camera shown in FIG. It arranges and loads it like. Then, when the shooting button of the mobile phone is turned on, the lighting device emits light in accordance with the timing. At this time, the combined optical element 2 of the illumination device can collect light on the irradiation surface within the imaging range of the subject and can effectively irradiate it. Thus, light is not irradiated to the unnecessary part, so that the irradiation surface of the subject can be irradiated and photographed with a small amount of light emission. As a result, the power consumption of the mobile phone can be reduced to extend the life of the limited capacity battery and enable long-term use.
  • FIG. 6 is a perspective view showing still another example of the combined optical element according to the embodiment of the present invention and the illumination apparatus using the same.
  • the combined optical element 6 differs from the above combined optical element 2 in that, for example, the incident surface 7 is formed in a rhombus shape and the irradiated surface of the object is irradiated in a rhombus shape.
  • the other component is the same as the illuminating device of the said embodiment, description is abbreviate
  • the combined optical element 6 of the present embodiment is a first optical element that effectively condenses light in the horizontal direction 14 of the irradiation surface, and a second optical element that effectively condenses light in the vertical direction 15. It is constructed by superposing two types of lenses of the optical element as described below.
  • any one of the first optical element and the second optical element for example, the first optical element is disposed at an angle of 45 ° with respect to the horizontal direction 14 when viewed from the optical axis direction.
  • the first optical element and the second optical element arranged at an angle are superimposed so that the incident surface 3 of each optical element has the same height (flat surface).
  • a combined optical element 6 having, for example, a rhombic shape shown in FIG. 6 having an exit surface 4 in which the overlapping portion of the first optical element and the second optical element is a lens is formed.
  • the point light source 1 such as an LED chip disposed close to the combined optical element 6 emits light
  • the light on the optical axis 8 vertically enters the incident surface 7 of the combined optical element 2 And go straight out of the exit surface 4 of the combined optical element 6.
  • the light spread in a circular shape from the optical axis 8 enters the incident surface 7 of the combined optical element 6 from an oblique direction and is refracted in the direction of the optical axis 8. Light emerges from face 4.
  • the incident surface 7 of the combined optical element 6 is in the shape of a rhombus because one of the, for example, the first optical elements is inclined by 45 °. Therefore, the light emitted from each of the four output surfaces 4 divided by the two diagonal lines 5c and 5d is emitted in a shape close to the shape of a rhombus.
  • the irradiation surface of the subject can be irradiated in a rhombic shape.
  • the lighting device of the present invention is not built in to a mobile phone, but may be external, and can be implemented in the same manner.
  • the irradiation surface of the subject is not limited to the aspect ratio (4: 3), and may be a screen aspect ratio, a pixel aspect ratio, or a high definition screen.
  • a point light source is not limited to an LED chip, For example, if it is an element which light-emits, it can be used similarly.
  • the incident surface of the combination optical element is a flat surface
  • the present invention is not limited to this.
  • the incident surface of the combined optical element may be, for example, a concave or convex surface centered on the optical axis.
  • the shape of the incident surface of the combined optical element the shape of a rectangle or a rhombus has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • any irradiation surface such as a square or an ellipse may be formed by changing the dimensions of the first optical element or the second optical element, the curvature of the exit surface, or the overlapping angle.
  • the combined optical element of the present invention includes a first optical element that condenses light in one direction on the irradiation surface, and a second optical element that condenses light in another direction, and the first optical element
  • the incident surface of the second optical element is made to be the same surface and superimposed, and the exit surface is formed only by the overlapping portion.
  • the light from the point light source can be condensed on the irradiation surface, and the light can be effectively used.
  • a compact but bright illumination device can be realized.
  • the power consumption of the photographing device provided with the lighting device can be lowered, the life of the battery can be extended.
  • the curvature R satisfying the condition of a ⁇ b and 0 ⁇ R ⁇ a / 2 is provided in the diagonal cross section on the exit surface of the optical element.
  • the combination optical element is disposed at a position close to the point light source. Thereby, all the light emitted by the point light source 1 can be made to enter into the combined optical element.
  • the present invention is widely used in DSCs, cellular phones, video cameras, etc., and can be widely applied as illumination devices etc. that illuminate a subject brightly.

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Abstract

　本発明の組み合わせ光学素子は、照射面上の一方向の光を集光する第１光学素子と、別の一方向の光を集光する第２光学素子と、を備え、第１光学素子と第２光学素子の入射面を同一面にして重ね合わせ、重なり合った部分のみで出射面を形成する。これにより、不要な部分に光を照射せず、少ない発光量で被写体の照射面を照射できる。

Description

組み合わせ光学素子とそれを備えた照明装置
　本発明は、ＤＳＣ、携帯電話機、ビデオカメラなどの撮影機器の補助光源として、小型でも明るく、必要な範囲のみを照射できる組み合わせ光学素子とそれを備えた照明装置に関する。
　従来、デジタル・スチル・カメラ（ＤＳＣ）、携帯電話機やビデオカメラなどの撮影機器は、夜間や暗い場所での撮影を可能にするため、被写体を明るく照射するストロボ照明装置が取り付けられている。
　以下に、ストロボ照明装置が取り付けられる撮影機器として、例えばカメラ付き携帯電話機を例に説明する。図７は、カメラ付き携帯電話機の構成を説明する正面図である。
　図７に示すように、外装体１７には、各種ボタン１８と、撮影のときに利用するレリーズボタン１９と、液晶のディスプレイ２０と、電子カメラ２１と、ストロボ装置２２と、が配置されている。ボタン１８は、外装体１７の正面の下側部分に複数個設けられ、数字や文字を入力する。ディスプレイ２０は、外装体１７の上側部分に設けられ、通信情報や画像などを表示する。電子カメラ２１は、ディスプレイ２０の上側にレンズを露出させて配置されている。
　近年、カメラ付き携帯電話機などの撮影機器の画素数は、飛躍的に増加し、微細で鮮明な画像表示が可能になっている。そのため、被写体をより一層明るく、かつ均一に照射することができるストロボ用の照明装置が要求されている。
　上記の要求に応えるストロボ用の照明装置として、図８に示すような照明装置２７が適用できる。図８は、従来の照明装置を示す概略図である。
　図８に示すように、照明装置２７は、点光源であるＬＥＤ光源２３と光学レンズ２４を備えている（例えば、特許文献１参照）。光学レンズ２４は、ＬＥＤ光源２３に対向する入射面２５と、ＬＥＤ光源２３の反対側（被写体側）に、出射面２６を有している。この場合、照明装置２７のＬＥＤ光源２３自身も光学系を備えているので光の集光により、ＬＥＤ光源２３から出射される放射光は正照射角度の円形分散パターンを形成する。そして、円形分散パターンの放射光を光学レンズ２４で制御して、ＬＥＤ光源２３の放射光を必要な光分散パターンで集光することができる。
　ところが、照明装置２７のＬＥＤ光源２３は点光源であるため、光学レンズ２４で制御しても、光学レンズ２４から出射された放射光は、円錐状に照射される。その結果、照明装置２７は、被写体を円形状の光で照射する。
　しかし、通常、写真として撮影される画面サイズは、横と縦の寸法がアスペクト比（４：３）である。そのため、照明装置２７により被写体を円形状に照射すると、以降で詳細に説明する図４に示すように、被写体の照射面１６の４角形の外周から弓形状に突出して照射している４ヶ所の部分の光、すなわち弓形状部分１３は、撮影には寄与しない。その結果、照明装置２７から出射される光を、被写体の照射面１６の照明として有効に利用できないという課題がある。
実用新案登録第３１４８８０３号公報
　上記課題を解決するために、本発明の組み合わせ光学素子は、照射面上の一方向の光を集光する第１光学素子と、別の一方向の光を集光する第２光学素子と、を備え、第１光学素子と第２光学素子の入射面を同一面にして重ね合わせ、重なり合った部分のみで出射面を形成する。
　これにより、点光源からの光を照射面内に集光でき、光を有効に利用することができる。その結果、小型で明るい照明装置を実現できる。また、照明装置を備えた撮影装置の消費電力を低くできるので、バッテリーの寿命を長くできる。
図１は、本発明の実施の形態における照明装置を示す斜視図である。 図２Ａは、同実施の形態における組み合わせ光学素子の垂直方向の配光特性に寄与する第１光学素子を示す斜視図である。 図２Ｂは、同実施の形態における組み合わせ光学素子の水平方向の配光特性に寄与する第２光学素子を示す斜視図である。 図２Ｃは、同実施の形態における図２Ａの第１光学素子と図２Ｂの第２光学素子を組み合わせた組み合わせ光学素子を示す斜視図である。 図３は、同実施の形態における照明装置を示す断面図である。 図４は、同実施の形態における照明装置によって照明されている状態を説明する概略斜視図である。 図５は、同実施の形態における組み合わせ光学素子の別の例を示す斜視図である。 図６は、同実施の形態における組み合わせ光学素子およびそれを用いた照明装置のさらに別の例を示す斜視図である。 図７は、カメラ付き携帯電話機の構成を説明する正面図である。 図８は、従来の照明装置の概略図である。
　以下、本発明の実施の形態の組み合わせ光学素子およびそれを用いた照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（実施の形態）
　以下に、本発明の実施の形態における組み合わせ光学素子およびそれを用いた照明装置について、図１から図６を用いて説明する。
　図１は、本発明の実施の形態における照明装置を示す斜視図である。
　図１に示すように、本実施の形態の照明装置は、少なくとも、例えばＬＥＤチップからなる点光源１と、組み合わせ光学素子２とから構成されている。組み合わせ光学素子２は、例えば２組のシリンドリカルレンズから構成され、組み合わせ光学素子２の入射面３と点光源１が対向して配置されている。このとき、組み合わせ光学素子２の点光源１からの発光が入射する入射面３は、長方形で、平坦面で形成されている。一方、組み合わせ光学素子２の入射面３の反対側（被写体側）である出射面４からは、光が出射され、被写体の照射面１６（図４参照）を照明する。これにより、本実施の形態の照明装置が構成される。
　なお、上記組み合わせ光学素子２は、例えばＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＥＰ（エポキシ樹脂）、シリコーン樹脂などの透明樹脂材料や、透明なガラスで形成することができる。
　以下に、照明装置を構成する組み合わせ光学素子について、図４を参照しながら、図２Ａから図２Ｃを用いて、詳細に説明する。
　図２Ａは、同実施の形態における組み合わせ光学素子の垂直方向の配光特性に寄与する第１光学素子を示す斜視図である。図２Ｂは、同実施の形態における組み合わせ光学素子の水平方向の配光特性に寄与する第２光学素子を示す斜視図である。図２Ｃは、同実施の形態における図２Ａの第１光学素子と図２Ｂの第２光学素子を組み合わせた組み合わせ光学素子を示す斜視図である。図４は、同実施の形態における照明装置によって照明されている状態を説明する概略斜視図である。
　つまり、図２Ｃに示すように、組み合わせ光学素子２は、第１光学素子２Ａと第２光学素子２Ｂから構成されている。ここで、図２Ａに示すように第１光学素子２Ａは、図４に示す照射面１６の水平方向１４に光を有効に集光する断面が略半円状（半円状を含む）の、例えばシリンドリカルレンズから構成されている。一方、図２Ｂに示すように第２光学素子２Ｂは、図４に示す照射面１６の垂直方向１５に光を有効に集光する断面が略半円状（半円状を含む）の、例えばシリンドリカルレンズから構成されている。
　そして、組み合わせ光学素子２は、第１光学素子２Ａと第２光学素子２Ｂの２種類の光学素子を、光軸８の方向において、各光学素子の入射面３が同じ高さ（平坦面）になるように重ね合わせる。これにより、第１光学素子２Ａと第２光学素子２Ｂの重なり合った部分をレンズとする出射面４を有する図２Ｃに示す組み合わせ光学素子２が形成される。なお、上記組み合わせ光学素子２を、シリンドリカル組み合わせレンズと称してもよい。
　以下に、上記で説明した組み合わせ光学素子を備えた照明装置について、図３を用いて説明する。
　図３は、本発明の実施の形態における照明装置を示す断面図である。
　図３に示すように、組み合わせ光学素子２に近接して配置された、例えばＬＥＤチップなどの点光源１が発光すると、光軸８上の光は組み合わせ光学素子２の入射面３に垂直に入射し、組み合わせ光学素子２の出射面４から直進して出ていく。
　一方、光軸８から円状に広がった光は、組み合わせ光学素子２の入射面３に対して斜め方向から入射し、光軸８の方向へ屈折した後、組み合わせ光学素子２の凸レンズ形状の出射面４から光が出ていく。
　このとき、組み合わせ光学素子２の出射面４は、２本の対角線５ａ、５ｂ（第１光学素子２Ａ、第２光学素子２Ｂの、例えば半円状の表面が重なり合った部分の対角線）が形成されている。そのため、２本の対角線５ａ、５ｂによって分割された４面の各出射面４から出射する光は、より４角形（ここでは、アスペクト比）に近い形状で出射される。これにより、被写体の照射面１６をアスペクト比の形状に照射することができる。その結果、被写体の必要な照射面１６の範囲内に、光を有効に集めて照射することができる。
　つまり、一般的に、図４に示すように、点光源１から発光される光が円形状に広がって照射されるが、本発明の組み合わせ光学素子２を用いることにより、円形に内接する４角形の各辺１１と円弧１２とによって囲まれる斜線部の弓形状部分１３に照射される光を、組み合わせ光学素子２により４角形の照射面１６に集光させて照明できる。そのため、光を有効に利用することができる。
　以下に、本実施の形態の組み合わせ光学素子の別の例について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態における組み合わせ光学素子の別の例を示す斜視図である。
　図５に示すように、第１光学素子２Ａと第２光学素子２Ｂとの重なりあった部分の表面の対角線５ａ、５ｂの断面部において、ａ≦ｂ、０＜Ｒ＜ａ／２の関係を満足する曲率Ｒを設けるものである。これにより、組み合わせ光学素子２の集光性をさらに向上させることができる。ここで、ａは、長方形の組み合わせ光学素子２の一辺の長さであり、ｂはａに隣接する辺の長さである。また、Ｒは、組み合わせ光学素子２の出射面４の曲率を示している。
　このとき、組み合わせ光学素子２の第１光学素子２Ａと第２光学素子２Ｂの表面の重なりあった部分の対角線５ａ、５ｂに曲率Ｒをつけることにより、組み合わせ光学素子２の中心にくる光量を任意に調整することができる。そして、ａ≦ｂ、０＜Ｒ＜ａ／２の条件を満足させることにより、集光性をさらに向上させることができる。
　以下に、上記のように構成された組み合わせ光学素子を備えた照明装置の構成について、図３を用いてさらに説明する。
　図３に示すように、照明装置は、少なくとも基板９と、ソケット１０と、組み合わせ光学素子２と、点光源１とから構成されている。基板９は、他の回路と接続可能に電気回路が配線されとともに、例えば点灯回路などを形成する電子部品が実装されている。
　そして、基板９上に固定されたソケット１０に、組み合わせ光学素子２を嵌め込むことにより、組み合わせ光学素子２を位置決めするとともに、固定する。点光源１は、基板９上のソケット１０の内側部分で、組み合わせ光学素子２の入射面３と対向する、例えば光軸８の位置に実装されている。つまり、組み合わせ光学素子２の中心と、被写体の照射面１６の中心を結んだ線を延長した光軸８上に点光源１が配置される。
　このとき、点光源１で発光した光を全て組み合わせ光学素子２内に入射させるために、組み合わせ光学素子２の入射面３を点光源１に近接して配置することが好ましい。
　なお、点光源１としては、例えばコンパクトで消費電力の低いＬＥＤチップなどが用いられる。
　以下に、本実施の形態の照明装置を、例えばカメラ付き携帯電話機に搭載した場合について、図７を参照しながら説明する。
　つまり、本実施の形態の照明装置を、図７に示すカメラ付き携帯電話機の外装体１７内に照明装置の組み合わせ光学素子２の四角形の各辺が、例えば外装体１７の各辺と平行になるように配置して搭載する。そして、携帯電話機の撮影ボタンがオンされると、そのタイミングに合せて照明装置が発光する。このとき、照明装置の組み合わせ光学素子２により、被写体の撮影範囲内の照射面に光を集めて、有効に照射できる。これにより、不要な部分に光が照射されないので、少ない発光量で被写体の照射面を照射して撮影できる。その結果、携帯電話機の消費電力を低減して、限られた容量のバッテリーの寿命を長くして、長期間の使用を可能にできる。
　以下に、本発明の実施の形態における組み合わせ光学素子およびそれを用いた照明装置のさらに別の例について、図６を用いて説明する。
　図６は、本発明の実施の形態における組み合わせ光学素子およびそれを用いた照明装置のさらに別の例を示す斜視図である。
　つまり、図６に示すように、組み合わせ光学素子６は、例えば入射面７がひし形の形状で構成され、被写体の照射面をひし形状に照射する点で、上記の組み合わせ光学素子２とは異なる。なお、その他の構成要素は上記実施の形態の照明装置と同じであるので、説明を省略する。
　図６に示すように、本実施の形態の組み合わせ光学素子６は、照射面の水平方向１４に光を有効に集光する第１光学素子、垂直方向１５に光を有効に集光する第２光学素子の２種類のレンズを、下記で説明するように重ね合わせて構成されている。
　まず、第１光学素子または第２光学素子のうちいずれか一方、例えば第１光学素子を光軸方向から見て水平方向１４に対して、例えば４５°傾けて配置する。この状態で、傾けて配置した第１光学素子と第２光学素子とを、各光学素子の入射面３が同じ高さ（平坦面）になるように重ね合わせる。これにより、第１光学素子と第２光学素子の重なり合った部分をレンズとする出射面４を有する図６に示す、例えばひし形の形状を有する組み合わせ光学素子６が形成される。
　以下に、上記で説明した組み合わせ光学素子６を備えた照明装置について、図６を参照しながら説明する。
　図６に示すように、組み合わせ光学素子６に近接して配置された、例えばＬＥＤチップなどの点光源１が発光すると、光軸８上の光は組み合わせ光学素子２の入射面７に垂直に入射し、組み合わせ光学素子６の出射面４から直進して出ていく。
　一方、光軸８から円状に広がった光は、組み合わせ光学素子６の入射面７に対して斜め方向から入射し、光軸８の方向へ屈折した後、組み合わせ光学素子６の凸レンズ形状の出射面４から光が出ていく。
　このとき、組み合わせ光学素子６の入射面７は、一方の、例えば第１光学素子を４５°傾けているため、ひし形の形状になっている。そのため、２本の対角線５ｃ、５ｄによって分割された４面の各出射面４より出射する光は、ひし形の形状に近い形状で出射する。
　上記で説明したように、本実施の形態の組み合わせ光学素子６によれば、被写体の照射面をひし形の形状で照射することができる。
　なお、本実施の形態の別の例においても、第１光学素子と第２光学素子との重なりあった部分の表面の対角線５ｃ、５ｄにおいて、ａ≦ｂ、０＜Ｒ＜ａ／２の関係を満足する曲率Ｒを設けることが、好ましい。これにより、組み合わせ光学素子２の集光性などの効率をさらに向上させることができる。
　なお、本発明は、上記で説明した各実施の形態に限定されることはなく、本発明の技術的事項の範囲内において種々の変更が可能である。
　例えば、本発明の照明装置は、携帯電話機に内蔵されるものでなく、外付けでもよく、同様に実施することができる。
　また、被写体の照射面は、アスペクト比（４：３）に限定されるものではなく、画面アスペクト比、ピクセルアスペクト比、ハイビジョンの画面としてもよい。
　また、点光源は、ＬＥＤチップに限定されるものではなく、例えば発光する素子であれば、同様に用いることができる。
　また、本実施の形態では、組み合わせ光学素子の入射面が平坦面である場合を例に説明したが、これに限られない。組み合わせ光学素子の入射面を、例えば光軸を中心とする凹面あるいは凸面としてもよい。
　また、本実施の形態では、組み合わせ光学素子の入射面の形状として、長方形やひし形の形状を例に説明したが、これに限られない。例えば、第１光学素子や第２光学素子の寸法や出射面の曲率、あるいは重ね合わせる角度を変化させることにより、正方形や楕円形など任意の照射面を形成してもよい。これにより、照明装置が搭載される機器の用途を大幅に拡大できる。
　本発明の組み合わせ光学素子は、照射面上の一方向の光を集光する第１光学素子と、別の一方向の光を集光する第２光学素子と、を備え、第１光学素子と第２光学素子の入射面を同一面にして重ね合わせ、重なり合った部分のみで出射面を形成する。
　これにより、点光源からの光を照射面内に集光でき、光を有効に利用することができる。その結果、小型でも明るい照明装置が実現できる。また、照明装置を備えた撮影装置の消費電力を低くできるので、バッテリーの寿命を長くできる。
　また、本発明の組み合わせ光学素子は、光学素子の出射面上の対角線断面部にａ≦ｂ、０＜Ｒ＜ａ／２を満足する曲率Ｒを設けている。これにより、組み合わせ光学素子の中心にくる光量を任意に調整することができる。
　また、本発明の照明装置は、組み合わせ光学素子が、点光源に近接した位置に配置されている。これにより、点光源１で発光した光を全て組み合わせ光学素子内に入射させることができる。
　本発明は、ＤＳＣ、携帯電話機、ビデオカメラなどに広く使用されて、被写体を明るく照射する照明装置などとして幅広く適用できる。
　１　　点光源
　２，６　　組み合わせ光学素子
　２Ａ　　第１光学素子
　２Ｂ　　第２光学素子
　３，７，２５　　入射面
　４，２６　　出射面
　５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ　　対角線
　８　　光軸
　９　　基板
　１０　　ソケット
　１１　　辺
　１２　　円弧
　１３　　弓形状部分
　１４　　水平方向
　１５　　垂直方向
　１６　　照射面
　１７　　外装体
　１８　　ボタン
　１９　　レリーズボタン
　２０　　ディスプレイ
　２１　　電子カメラ
　２２　　ストロボ装置
　２３　　ＬＥＤ光源
　２４　　光学レンズ
　２７　　照明装置

Claims (5)

  1. 照射面上の一方向の光を集光する第１光学素子と、別の一方向の光を集光する第２光学素子と、を備え、
    前記第１光学素子と第２光学素子の入射面を同一面にして重ね合わせ、重なり合った部分のみで出射面を形成する組み合わせ光学素子。
  2. 前記第１光学素子および前記第２光学素子は、シリンドリカルレンズである請求項１に記載の組み合わせ光学素子。
  3. 前記組み合わせ光学素子の前記出射面上の対角線断面部において、四角形状の前記組み合わせ光学素子の一辺の長さをａとし、隣接する辺の長さをｂとした場合に、ａ≦ｂ、０＜Ｒ＜ａ／２を満足する曲率Ｒを設けたことを特徴とする請求項１に記載の組み合わせ光学素子。
  4. 請求項１に記載の組み合わせ光学素子が、点光源に近接した位置に配置された照明装置。
  5. 前記第１光学素子の集光方向と前記第２光学素子の集光方向が直角であり、照射面がアスペクト比である請求項４に記載の照明装置。
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