(57)【要約】  【課題】  簡単かつ安価な構成で光源からの光束を効率良く利用でき、かつ所望の発光特性が得られる発光装置を提供する。  【解決手段】  発光装置１の光学部材２１は、射出面２１ｆおよび入射した光を該射出面に導く第１の面２１ｅ１をそれぞれ含む複数の光学部２１ｅを有する。該複数の第１の面は、該射出面に対して同じ側への傾きを持つ。また、光源６からの光を、該複数の光学部に、該複数の光学部が並ぶ方向のうち一方の側から導く導光部材２２を有する。また、発光装置は、第１の光源２からの光が入射する入射面２１ｃ、射出面２１ｆ、および該入射面からの光を該射出面に向けて反射する複数の光学部２１ｅが形成された光学部材２１と、第２の光源６からの光を該複数の光学部２１ｅに導く導光部材とを有する。そして、該複数の光学部は、該導光部材から入射した光を該光学部材２１の射出面に導く。  【選択図】  図５
2006259379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出面および入射した光を該射出面に導く第１の面をそれぞれ含む複数の光学部を有し、該複数の第１の面が前記射出面に対して同じ側への傾きを持つ光学部材と、
光源からの光を、前記複数の光学部に、該複数の光学部が並ぶ方向のうち一方の側から導く導光部材とを有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記光学部材の射出面が、リング状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記各光学部は、前記第１の面と、隣り合う前記第１の面の間に形成された第２の面とを有し、
前記第１の面は、前記導光部材を介して前記第２の面から入射した光を反射して前記射出面に導くことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１の面は、前記導光部材を介して該第１の面に入射した光を屈折させて前記射出面に導くことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記導光部材は、前記一方の側から他方の側に向かって、該導光部材の射出面からの厚みが小さくなるように形成されてい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。
【請求項６】
前記光学部材は、第１の光源からの光が入射する入射面を有し、該入射面からの光を前記複数の光学部に、該複数の光学部が並ぶ方向のうち一方の側から導き、
前記導光部材は、第２の光源からの光を前記複数の光学部に導くことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項７】
前記光学部材は、前記一方の側から他方の側に向かって、該光学部材の射出面からの厚みが小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記光学部材は、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の発光装置。
２５°≦θ≦５０°
但し、θは、前記第１の面の前記射出面に対する傾き角度である。
【請求項９】
前記光学部材が、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
０．５°≦α≦１５°
但し、αは、前記光学部材における周方向での前記複数の光学部のピッチである。
【請求項１０】
前記導光部材が、複数の光源に対して複数設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１１】
前記各導光部材の一部が他の導光部材の一部に重なっていることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記光学部材の射出面が、撮影レンズの周囲に配置されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の発光装置。
【請求項１３】
第１の光源からの光が入射する入射面、射出面、および前記入射面からの光を前記射出面に向けて反射する複数の光学部が形成された光学部材と、
第２の光源からの光を前記複数の光学部に導く導光部材とを有し、
前記複数の光学部は、前記導光部材から入射した光を前記射出面に導くことを特徴とする発光装置。
【請求項１４】
前記光学部材の射出面が、リング状に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の発光装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１つに記載の発光装置の装着が可能な又は該発光装置を備えたことを特徴とする機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮影機器、携帯電話等の電子機器に用いられる発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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が提案されている（特許文献１，２参照）。
【０００５】
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多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、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。
【０００６】
また、近年、カメラ付携帯電話をはじめとする小型電子機器においては、被写体を照明する機能のほかに、懐中電灯の代用として使用されたり、使用者に電子機器の状態を伝える手段として、光の点灯や点滅若しくは光の色を変えて表示を行ったりする発光装置が用いられることが多い。  
【０００７】
特許文献３には、携帯電話に内蔵された撮影レンズの周囲に複数のＬＥＤからなる発光装置を配置し、撮影時にこの発光装置により被写体を照明して行い、また携帯電話の着信時にこの発光装置を点滅させるという提案がなされている。
【特許文献１】特開２００４−２３４１２号公報（段落００２７〜００３６、図４等）
【特許文献２】特開２０００−３１４９０８号公報（段落００３４〜００３５、図７等）
【特許文献３】特開２００１−２５５５７４号公報（段落００１８〜００２０、図２等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１において提案されている照明装置では、一般に高価な光ファイバーを多数使用するために照明装置等のコストが高くなったり、光ファイバーからの射出光を制御する光学部材を持たないために所望の配光特性が得られなかったりする。
【０００９】
また、特許文献２において提案されている照明装置では、その実施例として記載されている光源からの光束のリング形状部への導き方やリング形状部の形状を考えると、実際上、光源からの光の利用効率が低くなったり、所望の配光特性が得られなかったりする可能性が高い。
【００１０】
一方、特許文献３にて提案の携帯電話は、複数の光源を備えているものの、これを単一（共通）の光学系から射出させるものではない。言い換えれば、光源毎に光学系を設けているため、照明や表示に多くの部品を必要とし、スペースを多く必要とするばかりでなく、高価なものになってしまう。
【００１１】
本発明は、簡単かつ安価な構成で光源からの光束を効率良く利用でき、かつ所望の発光特性（例えば、配光特性）が得られる発光装置を提供することを目的の１つとしている。
【００１２】
また、本発明は、簡単かつ安価な構成で複数の光源からの光束を効率良く利用でき、かつ所望の発光特性（例えば、配光特性）が得られ、照明手段や表示手段として兼用することもできるようにした発光装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
１つの側面としての本発明の発光装置は、射出面および入射した光を該射出面に導く第１の面をそれぞれ含む複数の光学部を有し、該複数の第１の面が該射出面に対して同じ側への傾きを持つ光学部材と、光源からの光を、該複数の光学部に、該複数の光学部が並ぶ方向のうち一方の側から導く導光部材とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、他の側面としての本発明の発光装置は、第１の光源からの光が入射する入射面、射出面、および該入射面からの光を該射出面に向けて反射する複数の光学部が形成された光学部材と、第２の光源からの光を該複数の光学部に導く導光部材とを有する。そして、該複数の光学部は、該導光部材から入射した光を該光学部材の射出面に導くことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光学部材に設けられた複数の光学部に対して、光源からの光を該複数の光学部が並ぶ方向のうち一方の側から導くようにしたので、主として該複数の光学部により発光効率や発光特性を簡単かつ正確に制御できる。したがって、光源からの光を効率良く利用することができるとともに、所望の発光特性を確実に得ることができる。しかも、部品数が少なく、薄型に構成することができる、
また、本発明によれば、複数の光源に対して共通の光学部材を用い、該光学部材における主として複数の光学部により発光効率や発光特性を制御できるので、該複数の光源からの光を効率良く利用することができるとともに、所望の発光特性を容易に得ることができる。また、複数の光源からの光を共通の光学部材から射出させるため、照明手段としてだけでなく、表示手段として兼用することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１から図９には、本発明の実施例１である発光装置としてのマクロ撮影用リングライトアダプターを示している。このリングライトアダプターは、本実施例では、ビデオカメラ等の撮影機器における撮影レンズ鏡筒部の周囲に着脱可能に装着される。
【００１８】
図１は該リングライトアダプターの主要な光学系（以下、リングライト光学系という）を示す斜視図、図２は該リングライトアダプターを装着したビデオカメラの斜視図である。また、図３は該ビデオカメラの正面図、図４は該ビデオカメラの部分断面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、本実施例のリングライトアダプターへの入射光を発する発光部１３，１４は、ビデオカメラ本体１１における撮影レンズ鏡筒部１２の近傍に配置されている。
【００２０】
同図において、１はリングライトアダプターである。ビデオカメラ本体１１には、撮影レンズレンズ鏡筒１２と、光源としてのＬＥＤ２および該ＬＥＤ２から射出した光束を集光する集光レンズ３からなるＬＥＤ発光部１３と、光源としてのキセノン発光放電管（以下、発光管という）４、該発光管４から射出した光束を集光する集光プリズム５および発光管４からの後方（像面側）への射出光を前方（被写体側）に反射する反射部材６からなるフラッシュ発光部１４とを有する。ＬＥＤ２は、均一な光束を射出することができ、動画撮影や表示のために定常光、すなわちフラッシュ光よりも長い時間の間、ほぼ一定の光量を有する光を発することができる高輝度の白色ＬＥＤである。また、発光管４は、静止画を撮影するためのフラッシュ光（閃光又は瞬間光ともいう）を発光することができる。また、集光レンズ３および集光プリズム５は、透明性の高い光学樹脂材料で形成されている。
【００２１】
次に、リングライト光学系の光学特性を規定する構成要素について更に詳しく説明する。図１において、２１はＬＥＤ２から射出した光束をリング状の光束に変換するための光学部材であり、透光性の樹脂材料、例えば、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料により形成されている。
【００２２】
この光学部材２１のリング状の射出部（以下、リング部という）２１ｂは、前方に面した射出面２１ｆとその反対側に周方向に並んで形成された複数の光学部としての微小プリズム部２１ｅとを有する。また、リング部２１ｂは、光束の進行方向において、光源に近い側が射出光軸方向での厚みが厚く、光源から離れるにしたがって徐々に厚みが薄くなるように形成されている。
【００２３】
２２は導光部材であり、発光管４から射出した光束を光学部材２１の各微小プリズム部２１ｅのエッジ面（以下、プリズムエッジ面という）に対して、該複数の微小プリズム部２１ｅが並んだ方向のうち一方の側から導く。この導光部材２２も、光束の進行方向において、光源から離れるにつれて徐々に射出光軸方向の厚みが薄くなるように形成されている。また、導光部材２２は、光学部材２１における複数の微小プリズム部２１ｅの先端（後端）に沿うように配置されている。
【００２４】
２３は導光部材２２の後方に近接配置した反射部材であり、導光部材２２における後面のほぼ全周に沿うように配置されている。該反射部材２３は、導光部材２２から後方に射出した光束を導光部材２２に戻すように反射する機能を有し、少なくとも導光部材２２に対向した面（前面）が高反射率を有する高反射材料で構成されている。
【００２５】
２４、２５は、光学部材２１、導光部材２２および反射部材２３を保持するための保持部材であり、２４は射出面側に配置された第１の保持部材、２５は集光レンズ３および集光プリズム５から射出した光束を受け入れるための開口部を備えた第２の保持部材である。
【００２６】
また、図３および図４に示すように、光学部材２１は、大きく分けて、リング部２１ｂと導光部２１ａとから構成されている。導光部２１ａには、集光レンズ３によって集光された光束が入射する入射面２１ｃが形成されている。該導光部２１ａは、該入射面２１ｃから入射した光束の方向変換を行うと共に、リング部２１ｂに接続され、方向変換後の光束をリング部２１ｂに導く。リング部２１ｂは、導光部２１ｂを介して入射した光束の方向を撮影レンズ１２の光軸方向に略平行な方向に変換し、かつ該光束をリング状に射出されるように変換する。
【００２７】
また、リングライト光学系とビデオカメラ本体に設けられた２つの光源との位置関係を、図３に示す。定常光を発するＬＥＤ発光部１３の開口は、撮影レンズ鏡筒部１２からやや斜め下方に離れて位置し、フラッシュ光を発するフラッシュ発光部１４の開口は、撮影レンズ鏡筒部１２の真横で、リング部１２ｂの背後に覆い隠される位置に配置されている。
【００２８】
一般的に、リング状の光学部材に光束を入射させるためには、該リング状の光学部材の接線方向から入射させることが、入射後の光束を光学部材から抜けにくくすることができ、比較的効率良く光束を取り込むことができる。しかし、本実施例のように、光源の位置がリング状の光学部材によって完全に覆われてしまっている場合は、上記のように光学部材の接線方向から該光源からの光束を光学部材２１に入射させることができない。
【００２９】
本実施例では、このように光源がリング状の光学部材の背後に位置するような場合でも、光学部材を有効に機能させることができる点で優れている。すなわち、光源位置に対する自由度が高く、また、後の実施例にも示すが、光源を複数重ねて配置することも可能になるなど、有利な特徴を多く持っている。
【００３０】
上記構成において、ビデオカメラ本体１１において、撮影モードがスーパーナイトモード（外光が少なく補助光を必要とするような周囲の暗い状況下で、高輝度のＬＥＤを用いた照明を行うモード）に設定された場合、被写体に対して必要とされる照明を行う。このモードは、通常、被写体の距離が５０ｃｍ以上の場合を想定したものであり、該モードでは、マクロ撮影用リングライトアダプターは必要ない。
【００３１】
一方、ビデオカメラでは、マクロ撮影を可能としたものは多く、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点とみなせる光源からの光による照明によりこのような至近距離での撮影を行おうとすると、数々の問題が生じる。
【００３２】
すなわち、被写体の片側からしか照明光が照射されず、被写体の反対側に強い影が出る。また、照明光が撮影レンズ鏡筒によってけられ、一部が極端に暗くなってしまう。
【００３３】
これに対し、本実施例のリングライトアダプターは、被写体に対して均一な照明を行うと共に、鏡筒部によるけられを防止することを目的として、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射出すると共に、鏡筒部の全周に射出面を配置することによって、不自然な影の出ない理想的な照明を行えるようする。
【００３４】
さらに、最近では、ビデオカメラでも静止画を撮影できる機能があり、本実施例で示すように暗中撮影用に瞬間的に高輝度の発光を行うフラッシュ光学系を搭載したものが多い。このフラッシュ光に関しても、上記同様な問題があり、マクロ撮影を行う上で必ずしも理想的な光源にはなっていなかった。
【００３５】
本実施例のリングライトアダプターは、ＬＥＤ光源によって定常光をマクロ撮影に適したリング状に変換すると共に、同じ光学部材を使ってフラッシュ光もリング状に変換する。すなわち、複数光源に対して、共通（同一）の光学部材（リング部２１ｂ）から、そのほぼ全周にわってほぼ均一な光量分布を有する照明光の発光を可能とする。
【００３６】
以下、図５〜図９を用いて、本実施例のリングライト光学系の詳細形状について説明する。図５はリングライト光学系を展開して示した断面図であり、図６および図８は図５のリングライト光学系に光線トレース図を付加したものである。さらに、図７および図９は、図６および図８の光線トレース図の一部（Ａ部）を拡大した図である。
【００３７】
図５および図６に示すように、ＬＥＤ２から射出された光束は、その前面に配置された集光レンズ３によってある一定の照射角度範囲に集光される。この照射角度範囲は、通常のビデオカメラの撮影距離（たとえば５０ｃｍ以上）で必要とされる照射角度範囲を満たすように、集光レンズ３の形状およびＬＥＤ２と集光レンズ３との距離によって調整される。集光レンズ３から射出された光束に対して、光学部材２１の導光部２１ａによって、方向変換およびある一定範囲への集光が行われる。
【００３８】
導光部２１ａの入射面２１ｃは、集光レンズ３の開口より一回り大きく、ビデオカメラ本体１１に取り付けられた集光レンズ３に近接して対向するように配置されている。これは、集光レンズ３から射出する光束を極力多く取り込むためであり、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。
【００３９】
また、入射面２１ｃから入射した光束は、導光部２１ａが接続されるリング部２１ｂに効率良く導くことができるように、約９０°の方向変換が行われる。この方向変換は、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による反射面を用いるのではなく、基本的にすべて全反射を用いて行う。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り、この全反射を多用した光学系では、極めて効率の良い光学系を構成することができる。
【００４０】
本実施例では、導光部２１ａに連続的な非球面で構成された全反射面２１ｄを形成することにより、図６の光線トレース図に示すような効率の良い方向変換を行っている。また、全反射面２１ｄ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、通常の金属蒸着面を用いた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可能になる。ただし、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２１ｄの外側に別の反射面を近接配置したり、全反射面２１ｄ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。
【００４１】
次に、導光部２１aのリング部２１ｂへの接続の仕方、およびリング部２１ｂ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、図６および図７を用いて説明する。
【００４２】
図３にも示したように、導光部２１ａは、リング部２１ｂに対して一方向からのみ接続されている。また、導光部２１ａは、リング部２１ｂに接している。このように導光部２１ａをリング部２１ｂに接続させることで、リング部２１ｂへ入射した光束を効率良くその円周方向に導くことができる。リング部２１ｂへ入射した光束は、図３における時計回り方向に進行する。
【００４３】
また、本実施例では、リング部２１ｂ内でリング状に進行する光束を被写体方向に向かわせる方法として、リング部２１ｂの射出面２１ｆに対向する位置に、複数の微小プリズム部２１ｅを連続的に円周方向に並べて形成している。
【００４４】
本実施例では、各微小プリズム部２１ｅの反射面の角度を、射出面２１ｆに対して約４０°の傾きを持つように設定した場合を示している。
【００４５】
図６には、ＬＥＤ２からリング部２１ｂに導かれた光束がどのような光路を通って光学部材２１の射出面２１ｆから射出されるかを、該リング部２１ｂを円周方向に展開して示している。また、図７には、該リング部２１ｂの一部を拡大して示している。
【００４６】
微小プリズム部２１ｅは、導光部２１ａから入射した光束のうち一定の角度成分だけが射出面２１ｆに向けて反射されるように、射出面２１ｆに対してリング部２１ｂの周方向（つまりは、複数の微小プリズム部２１ｅが並んだ方向）に傾きを有する全反射面（第１の面：以下、プリズム反射面という）２１ｅ１を有する。このような微小プリズム部２１ｅが、リング部２１ｂの周方向に連続的に複数形成されている。すべてのプリズム反射面２１ｅ１は、射出面２１ｆに対して同じ側に傾きを有するように形成されている。
【００４７】
リング部２１ｂ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２１ｅ１を同じ側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２１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２１ｅ１との間に形成されたプリズムエッジ面２１ｅ２から再度光学部材２１に入射させて進行させることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
本実施例では、光学部材２１（プリズム反射面２１ｅ１）の全反射作用によって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２１ｆ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２１ｆ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。なお、微小プリズム部２１ｅの作用については、さらに詳しく後述する。
【００５０】
図６に示すように、本実施例では、ＬＥＤ２の前面に配置した集光レンズ３と光学部材２１の入射面２１ｃのレンズ作用とによって、ＬＥＤ２から射出した光束は、リング部２１ｂ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。このため、全反射面２１ｄで全反射できずに光学部材２１の外側に抜け出てしまう光束成分は少なく、リング部２１ｂ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成分の分布がある一定角度範囲内に収まることによって、リング部２１ｂにより極めて効率良く、またリング部２１ｂの全体にわたって均一な光量で発光させることができる。
【００５１】
一方、光束の分布としては、射出面に対して完全に垂直方向に向かわず、若干進行方向に対して傾いた分布になり、通常の照明装置においては照明方向のこの倒れが問題となるが、本発明の対象とするマクロ撮影用リングライトにおいては、発光部の形状がリング状であり、それぞれの射出方向がほぼ一定であれば、お互いに補完するように働き、射出光軸がある程度傾いていても、リング全周としては均一な照明を行うことができ、この傾きはそれほど問題とならない。
【００５２】
次に、微小プリズム部２１ｅの作用、すなわち方向変換作用について、図６および図７を用いてさらに詳しく説明する。
【００５３】
この光学系では、図６に示すように、微小プリズム部２１ｅのうち発光点として機能するのはプリズム反射面２１ｅ１のうち根元側の頂点部付近のみである。より詳しく説明すると、図７に示すように、プリズム反射面２１ｅ１で全反射して射出面２１ｆから射出する光束が、すべてプリズム反射面２１ｅ１の根元側の頂点付近に集中しているとともに、所定の角度範囲外でプリズム反射面２１ｅ１に入射した光束も、プリズム反射面２１ｅ１の根元付近よりやや外側（後側）の部分で一旦屈折して射出した後、隣のプリズム反射面２１ｅ１との間に形成されたプリズムエッジ面２１ｅ２から再入射して、該隣のプリズム反射面２１ｅ１の根元側の頂点部付近にて全反射し、射出面２１ｆから射出される。
【００５４】
このように、プリズム反射面２１ｅ１に対して所定の角度をなす成分だけが、プリズム反射面２１ｅ１の根元側の頂点付近で全反射して射出面２１ｆから射出される。
【００５５】
また、本実施例のように、プリズム反射面２１ｅ１の射出面２１ｆに対する角度が約４０°の場合は、上述したように、射出面２１ｆから射出する光束が全体的に射出面２１ｆに対して進行方向側に少し傾いている。
【００５６】
以上が微小プリズム部２１ｅ近傍での光線の様子を示したものであるが、ここで示した光線トレース図はすべて射出面２１ｆから射出される成分について示したものである。これに加え、本実施例の光学系の特徴は、射出条件に合わない光束も、再利用することができることである。すなわち、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２１ｆに対して臨界角より小さな角度を持った成分は射出面２１ｆ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２１ｆに対して臨界角より大きな角度を持った成分は射出面２１ｆで全反射されて、微小プリズム部２１ｅ側に戻る。
【００５７】
プリズム反射面２１ｅ１に入射した光束のうちプリズム反射面２１ｅ１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２１ｅ１を透過して光学部材２１の外部に射出される。このとき、プリズム反射面２１ｅ１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２１ｅ２から光学部材２１内に入射する。
【００５８】
そして、プリズム反射面２１ｅ１での全反射によって射出面２１ｆ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２１ｆから射出され、光源からの光束が有効に利用される。このため、必要照射範囲外への射出光束は基本的に存在せず、極めて効率の良い照明光学系としてのリングライト光学系を構成することができる。
【００５９】
しかも、各プリズム反射面２１ｅ１若しくは屈折面としてのプリズムエッジ面２１ｅ２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２１ｆのほぼ全体から概ね均一な光量の光として射出される。
【００６０】
次に、本実施例における微小プリズム部２１ｅの好ましい形状について説明する。まず、リング部２１ｂに形成された微小プリズム部２１ｅ（プリズム反射面２１ｅ１）の傾斜角度は、射出面２１ｆに対応する角度θが以下の角度範囲にあることが望ましい。
【００６１】
２５°≦θ≦５０°                ・・・（１）
これは、通常の照明光学系に使用される光学樹脂材料を用いた場合において、θが上限値である５０°を超えると、各プリズム反射面２１ｅ１で反射する光束が極端に減少してしまったり、光学部材２１に対して射出および入射する回数が増加してこれに伴う表面反射による光量ロスが極端に多くなったりして、望ましい光学系とならないためである。また、θが下限値である２５°より小さくなると、射出面２１ｆから射出する光束が、射出面２１ｆへの垂直方向に対して倒れすぎ、望ましい光学系とならないためである。本実施例では、上記角度範囲のほぼ中心値である４０°を採用している。
【００６２】
また、リング部２１ｂに形成された微小プリズム部２１ｅのピッチ角度間隔（円周方向ピッチ）α°は、以下の範囲であることが望ましい。
【００６３】
０．５°≦α≦１５°          ・・・（２）
これは、αが下限値である０．５°より小さくなると、光学部材２１の成形時において、プリズム反射面２１ｅ１の頂点近傍についてしまうＲ面の影響が大きくなり、本実施例で望まれる方向変換機能である入射光束の角度による分離や全反射をうまく行えず、望ましい光学系とはならないからである。また、たとえこのような微細なプリズム反射面をＲ面が小さくなるように成形できたとしても、極めて高価な光学部材となってしまい実用的ではない。
【００６４】
一方、αの上限値を１５°としているのは、以下の理由による。微細プリズム部２１ｅにおける発光部は、上述したようにその稜線部に集中している。このことは、言い換えると、稜線部のピッチ間隔が広いと発光点が少なくなり、各発光点の発光強度が強く（発光量が大きく）なってしまうことを意味している。一方、マクロ撮影での理想的な照明光学系としては、各発光点における発光強度は少なく、多くの発光点を持つ方が特性的に優れている。このため、基本的にピッチ角度間隔は狭いほど良い。
【００６５】
また、別の理由として、このピッチ角度間隔が広くなると、微細プリズム部２１ｅを構成する各プリズムの厚みが大きくなってしまうため、小型化の観点からも望ましくないからである。すなわち、導光部２１ａはその厚みを可能な限り大きく形成することで、均一な配光特性を得る上で都合が良いが、微細プリズム部２１ｅのプリズムの厚みが必要以上に厚くなることは、光学特性の明らかな改善はほとんどなく、大型化によるデメリットが大きい。
【００６６】
次に、リング部２１ｂに光源（本実施例では、発光管４）が重なって配置される場合について、該光源からの射出光束がリング部２１ｂからリング状に、かつ均一に射出されるための構成について、図８および図９を用いて説明する。
【００６７】
なお、本実施例は、このようにリング部２１ｂの後側に発光管４が配置されると共に、ＬＥＤ２と発光管４からの光束が同一のリング部２１ｂから均一に射出される光学系であることを特徴の１つとしている。本実施例は、ビデオカメラ本体１１に内蔵されたフラッシュ発光部１４に対応するため、フラッシュ発光部１４の前から光学部材２１のリング部２１ｂの後側にかけて、フラッシュ発光部１４からの光束をリング部２１ｂに導くための導光部材２２を備えている。
【００６８】
ビデオカメラ本体１１内のフラッシュ発光部１４は、大発光量を発生する発光管４と、この発光管４から射出された光束を集光制御する集光プリズム５と、主に放電管４から射出された光束のうち後方に向かった光束を前方に反射する反射部材６とによって構成されている。
【００６９】
集光プリズム５から射出された光束は、導光部材２２にその入射面２２ａから入射する。導光部材２２も、光学部材２１と同様に、透過率の高い光学樹脂材料により形成されている。入射面２２ａから入射した光束は、その前方に形成された高反射率の金属蒸着等を施した反射面２２ｂで反射し、導光部材２２のリング部２２ｃに導かれる。
【００７０】
リング部２２ｃは、上述した光学部材２１のリング部２１ｂとほぼ同一径および同一幅を有するリング状の部位であり、撮影レンズ光軸方向において、光源に近い部分が最も厚く、光源から離れるにしたがって徐々に厚みが薄くなるように形成されている。また、このリング部２２ｃの射出面２２ｄは、光学部材２１のリング部２１ｂの微小プリズム部２１ｅに近接している。リング部２２ｃにおける射出面２２ｄと反対側の面に近接して、リング部２２ｃとほぼ同一径および同一幅を有する反射部材２３が配置されている。該反射部材２３における導光部材２２側の面は、高反射率を有する。
【００７１】
リング部２２ｃに導かれたフラッシュ発光部１４からの光束は、リング部２２ｃにおける射出面２２ｄとは反対側の面で全反射して射出面に向かうか、又は該反対側の面から射出した後に反射部材２３で反射されて導光部材２２内に再入射して射出面２２ｄに向かう。このうち射出面２２ｄで反射した光束は、その反対側の面で再び反射するか、又は該面から射出して反射部材２３で反射されることにより導光部材２２内に再入射し、射出面２２ｄに向かう。
【００７２】
図９に示すように、リング部２２ｃの射出面２２ｄとは反対側の面又は反射部材２３で反射した光束の反射角度は、リング部２２ｃの厚みが光源から離れるにしたがって徐々に薄くなっているため、反射を繰り返すうちに徐々に小さくなる。そして、反射後の射出面２２ｄへの入射角度が、臨界角度より小さくなると、射出面２２ｄから射出する。このようなリング部２２ｃでの光束の挙動により、フラッシュ発光部１４からの光束は、リング部２２ｃの射出面２２ｄの全周からほぼ均一な光量分布で射出する。
【００７３】
このとき、リング部２２ｃから射出される光束は、図９に示すように、射出面２２ｄに沿うような急角度の光束となり、光学部材２１の微小プリズム部２１ｅにおける各プリズムエッジ面２１ｅ２から該光学部材２１に入射する。そして、プリズムエッジ面２１ｅ２から入射した光束は、各プリズム反射面２１ｅ１で全反射し、光学部材２１の射出面２１ｆから射出する。
【００７４】
図８に示すように、すべてのプリズム反射面２１ｅ１の角度をほぼ同じとした本実施例では、フラッシュ発光部１４から射出した光束は、光学部材２１の射出面２１ｆに垂直な方向に対してやや傾いた方向に、該射出面２１ｆの全周にわたってほぼ均一に射出する。しかし、先に説明したように、各位置での射出光束が射出光軸に対して傾いていても、射出面２２ｄがリング形状であるため、全体としては補完され、均一な照明を行うことができる。
【００７５】
ここで、前述したように、導光部材２２のリング部２２ｃから射出した光束は、光学部材２１のプリズム反射面２１ｅ１ではなく、隣り合うプリズム反射面の間に形成された（該プリズム反射面間を結ぶ）プリズムエッジ面２１ｅ２の先端（後端）付近から光学部材２１内に入射し、進行方向に隣接するプリズム反射面２１ｅ１で全反射し、光学部材２１の射出面２１ｆより射出される。
【００７６】
以上のリング部２２ｃでの光束の挙動は、光源から入射する光束が、広い角度にわたって均一に存在する、特に本実施例に示すフラッシュ発光部１４からの光束のような分布を持った光源に有効である。導光部材２２の厚みを徐々に変化させて先端部付近を最小厚みとすることによって、ほぼすべての光束を光学部材２１のプリズムエッジ面２１ｅ２に入射させ、ほぼ一定の角度分布で一定方向に、かつ、ほぼ均一光量分布で射出面２２ｄから射出させることが可能になる。
【００７７】
なお、本実施例では、導光部材２２の反射面２２ｂとして金属蒸着面を用いているが、必ずしもこれに限らず、この部分にスペースの余裕があれば、傾斜を緩くした全反射面とすることも可能である。また、反射面の外側に該反射面とほぼ同一形状の反射部材を配置して、反射面を透過した成分を反射して導光部材２２内に戻すようにしてもよい。
【００７８】
さらに、本実施例では、光学部材２１のリング部２１ｂの全周にわたって均一な光量で光束を射出させる場合について説明したが、必ずしもリング部２１ｂの全周から発光させるように構成する必要はなく、例えば、フラッシュ光をリング部２１ｂの上側のみから発光させたり、リング部２１ｂの周方向における間欠的な部分からのみ発光させたりしてもよい。
【００７９】
さらに、本実施例では、光学部材２１および導光部材２２を、光学樹脂材料により形成した場合について説明したが、光学樹脂材料であれば、前述したアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂以外の材料を用いてもよく、また、ガラスモールドにより形成してもよい。また、光学部材２１と導光部材２２の材料を異ならせてもよい。
【実施例２】
【００８０】
図１０〜図１３には、本発明の実施例２であるマクロ撮影用リングライトを示している。本実施例は、実施例１の変形例であり、ここでは変形箇所を中心に説明し、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同符号を付して詳しい説明は省略する。
【００８１】
図１０は、本実施例のマクロ撮影用リングライトにおけるリングライト光学系のリング部を周方向に展開した断面図であり、ＬＥＤ２から射出した光束の光線トレース図を付加したものである。図１１は、該リングライト光学系のリング部を周方向に展開した断面図であり、発光管４から射出した光束の光線トレース図を付加したものである。図１２および図１３は、図１１に示した断面図を部分的（Ｂ部）に拡大して示した図であり、図１２は該部分の形状のみを、図１３は該部分に光線トレース図を付加したものである。
【００８２】
本実施例では、２つの光源から射出した光束のリング部からの射出方向がほぼ同じになるように変換する。すなわち、実施例１では、ＬＥＤ発光部１３から射出した光束が光学部材２１のリング部２１ｂから射出される際に、射出面２１ｆに垂直な方向（撮影レンズ光軸方向）に対する傾き角度が比較的小さいのに対し、フラッシュ発光部１４から射出した光束の該傾き角度が比較的大きい。このように射出方向の傾き角度が光源毎に異なっていることは必ずしも好ましくなく、本実施例ではこの点を改善している。
【００８３】
これらの図において、３１は透光性の透明樹脂材料で形成された光学部材であり、一部形状が実施例１とは異なる。３１ａは該光学部材３１の導光部、３１ｂは該光学部材３１の射出部である。光学部材３１以外の構成要素はすべて実施例１と同様である。
【００８４】
本実施例では、上述したように、２つの光源から射出した光束のリング部からの射出方向がほぼ同じになるように変換するため、以下のような構成を採っている。
【００８５】
まず、本実施例における光学部材３１の微小プリズム部３１ｅにおけるプリズム反射面３１ｅ２の形状について、主として図１２を用いて説明する。
【００８６】
実施例１では、ＬＥＤ発光部１３から入射した光束はすべて光学部材２１によって方向変換からリング状の射出までの操作が行われる。この際、微小プリズム部２１ｅにおいて光束の方向変換に寄与する部位は、プリズム反射面２１ｅ１のうち根元部付近のみである。また、フラッシュ光は、導光部材２２によって導かれ、射出面２２ｄに沿うように射出し、プリズム反射面２１ｅ１の先端部だけを利用して射出方向が変換されている。すなわち、ＬＥＤ発光部１３とフラッシュ発光部１４からの光束は、プリズム反射面２１ｅ１における互いに異なった部分で射出方向が制御されている。実施例１では、このプリズム反射面２１ｅ１の傾き角度が根元部でも先端部でも同じになるように設定されていたため、ＬＥＤ発光部１３とフラッシュ発光部１４からの光束が上記のように異なった方向へ射出される。
【００８７】
これに対し、本実施例では、プリズム反射面３１ｅ１の傾き角度を根元部と先端部とで異ならせている。具体的には、図示のように、リング部３１ｂの射出面３１ｆに対するプリズム反射面３１ｅ１の先端部の傾き角度を、根元部の傾き角度よりも大きくしている。そして、これらの角度を、ＬＥＤ発光部１３からの光束とフラッシュ発光部１４からの光束に対して、それぞれ最適化することによって、２つの光源からの光束の射出方向をほぼ一致させる操作を実現している。
【００８８】
図１３に示すように、導光部材２２によって該導光部材２２の射出面２２ｄに沿うように射出し、光学部材３１のプリズムエッジ面３１ｅ２を透過した光束は、プリズム反射面３１ｅ１の先端部で全反射し、所定の角度を有する光束に変換された後、光学部材３１のリング部３１ｂにおける射出面３１ｆから射出される。
【００８９】
このように射出方向が変換された光束の様子を、図１０および図１１に示している。図１０に示すように、ＬＥＤ発光部１３からの光束の射出面３１ｆからの射出方向は、実施例１とほぼ同じである。これに対し、図１１に示すように、フラッシュ発光部１４からの光束の射出面３１ｆからの照射方向は、全体にわたってほぼＬＥＤ発光部１３からの光束の射出方向とほぼ一致しており、かついずれも均一な光量分布になっている。
【００９０】
本実施例では、説明を容易にするため、光学部材３１に形成したプリズム反射面３１ｅ１の傾きを先端部と根元部の２つの領域に分けて説明したが、さらに多くの領域で傾きを異ならせてもよいし、プリズム反射面を連続的に傾きが変化する曲面としてもよい。
【００９１】
さらに、先に説明した実施例１の場合も含めて、リング部の円周方向において、プリズム反射面の射出面に対する傾き角度を漸次変化させるようにしてもよい。
【実施例３】
【００９２】
図１４〜図１９は、本発明の実施例３であるマクロ撮影用リングライトを示している。本実施例は、実施例１の変形例である。
【００９３】
図１４は、本実施例のマクロ撮影用リングライトのリングライト光学系でのリング部を射出面方向から見たときの正面図であり、図１５は図１４のリングライト光学系にフラッシュ発光部からの代表光束の光線トレース図を付記したものである。また、図１６は図１４のリングライト光学系にＬＥＤ発光部からの代表光束の光線トレース図を付記したものである。さらに、図１７は、該リングライト光学系のリング部を周方向に展開した断面図であり、図１８は図１７にフラッシュ発光部からの代表光束の光線トレース図を付記したものであり、図１９は図１７にＬＥＤ発光部からの代表光束の光線トレース図を付記したものである。
【００９４】
本実施例は、実施例１で用いた透明体からなる導光部材２２の代わりに、導光部材としての反射部材を用いている。また、フラッシュ発光部１４’は、実施例１のようにリング部の真後に位置するのではなく、リング部から離れて位置する。さらに、フラッシュ発光部１４’とＬＥＤ発光部１３’とがともに撮影レンズ鏡筒部の右側に位置していることが、実施例１，２とは異なる。また、このようなレイアウトを採っているため、リング部における光束の周方向における進行方向は、実施例１，２とは異なり、図１５および図１６に示すように、正面から見て反時計回り方向である。
【００９５】
本実施例の各図において、４１はＬＥＤ発光部１３’からの光束が入射する導光部４１ａと、該導光部４１ａにより導かれた光束をリング状に射出するリング部４１ｂとを有する光学部材である。リング部４１ｂにおける射出面４１ｆとは反対側には、実施例１と同様の複数の微小プリズム部４１ｅが形成されている。
【００９６】
４２はフラッシュ発光部１４’の前方に配置された導光部材としての第１の反射部材である。４３は導光部材としての第２の反射部材であり、フラッシュ発光部１４’からの光束を反射して、微小プリズム部４１ｅのプリズムエッジ面４１ｅ２に入射させる。該第１および第２の反射部材４２，４３のそれぞれにおける光学部材４１に対向する面は、高輝度の反射面である。
【００９７】
また、４４はＬＥＤ、４５はＬＥＤ４４から射出された光束を集光する反射部材である。４６はＬＥＤ４４から射出された光束を集光する集光レンズである。また、４７はフラッシュ光を発する発光管（キセノン発光放電管）、４８は発光管４７から射出した光束を集光する集光プリズム、４９は発光管４７から射出した光束のうち主に後方に向かった光束を反射させる反射部材である。
【００９８】
図１５および図１８に示すように、発光管４７から射出した光束は、集光プリズム４８と反射部材４９の作用によって集光され、第１および第２の反射部材４２，４３で反射することにより、微小プリズム部４１ｅのプリズムエッジ面４１ｅ２から光学部材４１のリング部４１ｂ内に導かれる。そして、図１５において、リング部４１ｂ内を反時計回りに進行する。
【００９９】
このとき、光束がリング部４１ｂ内を進行する角度条件を満たせば、リング部４１ｂの外部に射出することなく全反射を繰り返しながらリング部４１ｂ内を進行するため、極めて効率良く発光管４７からの光束を利用することができる。そして、リング部４１ｂ内の光束は、実施例１と同様に、プリズム反射面４１ｅ１で全反射して光学部材４１の射出面４１ｆから射出される。
【０１００】
また、ＬＥＤ４４から射出した光束は、図１６および図１９に示すように、反射部材４５と集光レンズ４６の作用によって集光され、光学部材４１の導光部４１ａを介してリング部４１ｂに導かれる。そして、図１６において、リング部４１ｂ内を反時計回りに進行する。このとき、発光管４７からの光束と同様に、光束がリング部４１ｂ内を進行する角度条件を満たせば、リング部４１ｂの外部に射出することなく全反射を繰り返しながらリング部４１ｂ内を進行するため、極めて効率良くＬＥＤ４４からの光束を利用することができる。そして、リング部４１ｂ内の光束は、実施例１と同様に、最終的にプリズム反射面４１ｅ１で全反射することによって光学部材４１の射出面４１ｆから射出される。
【０１０１】
発光管４７からの光束を第１および第２の反射部材４２，４３によって光学部材４１に導く本実施例では、実施例１のように透光性材料により形成された導光部材を用いる場合に比べて、射出光束の指向性は低くなる可能性があるが、光学部材４１のリング部４１ｂからの十分かつ均一な光量分布を有するリング状の照明は可能である。
【０１０２】
逆に、本実施例では、光学部材４１以外の大きな部材として、反射部材４２，４３しか使用していないため、実施例１に比べて安価に構成することができる。
【実施例４】
【０１０３】
図２０〜図２２には、本発明の実施例４であるリング発光装置であって、ビデオカメラの撮影レンズ鏡筒部に内蔵された発光装置を示している。
【０１０４】
図２０は、該ビデオカメラの斜視図、図２１は該ビデオカメラの正面図、図２２は該ビデオカメラに内蔵されたリング発光装置を構成する光学系（以下、リングライト光学系という）の分解斜視図である。
【０１０５】
図２０および図２１に示すように、本実施例のリング発光装置は、ビデオカメラにおける撮影レンズ鏡筒部の先端周囲部分に内蔵されており、ビデオカメラの内部に配置された複数のＬＥＤ発光部からの光束を、共通（同一）のリング部から射出する。
【０１０６】
これらの図において、５１はビデオカメラ本体、５２は撮影レンズ鏡筒部、５３はリング発光装置である。該リング発光装置５３は、図２２に示すように構成されている。
【０１０７】
図２２において、５４は保護パネルであり、第１の光学部材５５を保護するための透明の光学材料で形成されている。第１の光学部材５５は、保護パネル５４の後側（像面側）に配置されている。また、５６は第１の光学部材５５の径方向外側に配置された、射出光束の指向性が高い第１のＬＥＤである。また、５７は第１の光学部材５５の後側に配置された第２の光学部材であり、５８は第２の光学部材５７の径方向外側に配置された、射出光束の指向性が高い第２のＬＥＤである。第２の光学部材５７は、第１の光学部材５５に対しては導光部材として機能する。
【０１０８】
図示のように、本実施例では、電気的実装を容易にするため、第１および第２のＬＥＤ５６，５８を正面から見たときに位置が一致するように配置している。また、第１の光学部材５５と第２の光学部材５７とは、基本的に同一形状を有し、これらの中心が撮影レンズ光軸に略一致するように積層配置される。また、第１および第２のＬＥＤ５６，５８は、ほぼ同様の形状および特性を有するものを用いている。
【０１０９】
次に、リング発光装置５３の光学特性を規定する構成要素について更に詳しく説明する。図２３に示すように、第１および第２のＬＥＤ５６，５８は、先端がドーム形状をした極めて指向性が高く、ある一定の時間、定常光を発することができる高輝度の白色ＬＥＤである。また、瞬間的であればある程度大きな電流を流すことができ、静止画に対応した照明（フラッシュに代わる照明）も行うことができる。
【０１１０】
第１および第２の光学部材５５，５７はそれぞれ、第１および第２のＬＥＤ５６，５８から射出した光束をリング状の光束に変換する透光性の光学部材であり、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の透過率の高い光学用樹脂材料により形成されている。第１および第２の光学部材５５，５７はそれぞれ、各ＬＥＤからの光束が入射する入射面５５ａ，５７ａと、該入射面５５ａ，５７ａからの光束が導かれるリング状の射出部（以下、リング部という）５５ｂ，５７ｂとを有する。
【０１１１】
リング部５５ｂ，５７ｂにおける射出面５５ｆ，５７ｆとは反対側の面には、その周方向に複数の微小プリズム部５５ｅ，５７ｅが形成されている。微小プリズム部５５ｅ，５７ｅは、リング部５５ｂ，５７ｂに導かれた光束の方向を撮影レンズ光軸方向（被写体方向）に向け、かつ、リング状の光束になるように変換する。また、リング部５５ｂ，５７ｂはそれぞれ、光源に近い側が撮影レンズ光軸方向の厚みが大きく、光源から離れるにしたがって徐々に薄くなるように形成されている。
【０１１２】
本実施例では、実施例１で用いた導光部材２２の代わりに、射出面とは反対側に微小プリズム部５５ｅ，５７ｅが多数形成された光学部材５５，５７を２つ積層配置した点が実施例と大きく異なる。さらに、該２つの光学部材５５，５７を同一形状とすることで、複雑な形状の部材であっても装置全体としてのコストを低く抑えることができる。
【０１１３】
また、図２１および図２２に示すように、本実施例では、上記実施例１〜３とは異なり、第１および第２のＬＥＤ５６，５８からの光束が、第１および第２の光学部材５５，５７のリング部５５ｂ，５７ｂの外周面に隣接した入射面５５ａ，５５ｂに入射する。上記各実施例では、リング部に導くために光束を方向変換しており、これによる多少の効率低下（光量ロス）が生じていたが、本実施例では、このような方向変換を行わないので、光量ロスを最小限に抑えることができ、きわめて効率が良い。
【０１１４】
以下、図２３〜図２５を用いて本実施例のリングライト光学系の詳細形状について説明する。図２３は該リングライト光学系のリング部を周方向に展開した断面図であり、図２４は、図２３に第１のＬＥＤから射出した光束の光線トレース図を付加したものである。さらに、図２５は、図２３に第２のＬＥＤから射出した光束の光線トレース図を付加したものである。
【０１１５】
図２４に示すように、第１のＬＥＤ５６から射出した光束は、第１の光学部材５５によって、射出面５５ｆから、該射出面５５ｆに垂直な方向（撮影レンズ光軸方向）に対してある程度傾いた角度で射出される。
【０１１６】
また、図２５に示すように、第２のＬＥＤ５８から射出した光束は、第２の光学部材５７によって、射出面５７ｆから、該射出面５５ｆに垂直な方向に対してある程度傾いた角度で射出され、第１の光学部材５５に入射する。
【０１１７】
ここで、第２の光学部材５７から射出して第１の光学部材５５に入射する光束は、上記各実施例に示したようにプリズムエッジ面５５ｅ２に入射するのではなく、プリズム反射面５５ｅ１から入射する。そして、このプリズム反射面５５ｅ１で屈折し、射出面５５ｆから射出する。
【０１１８】
このように、本実施例では、第２の光学部材５７からの光束を、第１の光学部材５５にそのプリズム反射面５５ｅ１から入射させ、該プリズム反射面５５ｅ１での屈折を利用して所望の配光特性を得る。
【０１１９】
なお、本実施例では、光源として白色ＬＥＤを複数用いる場合について説明したが、必ずしもこの場合に限らず、色の異なった複数のＬＥＤやランプを光源として用いるようにしてもよい。また、本実施例では、同一形状の光学部材を複数重ねて構成した場合について説明したが、必ずしも同一形状であることは必要ではなく、形状の異なる複数の光学部材を重ねてもよい。さらに、本実施例では、第１および第２の光学部材の位相と第１および第２のＬＥＤの位相をそれぞれ一致させた場合について説明したが、異なる位相で配置してもよい。また、本実施例では、２つの光源に対して光学部材を２つ積層配置した場合について説明したが、３つ以上の光源に対して３つ以上の光学部材を積層配置してもよい。
【実施例５】
【０１２０】
図２６〜図２９には、本発明の実施例５であるリング発光装置であって、ビデオカメラの撮影レンズ鏡筒部に内蔵された発光装置を示している。本実施例は、実施例４の変形例であり、ここでは変形箇所を中心に説明し、実施例４と共通する構成要素については実施例４と同符号を付して詳しい説明は省略する。
【０１２１】
図２６は、本実施例のリング発光装置のリングライト光学系を周方向に展開した断面図であり、図２７は、図２６に第１のＬＥＤから射出した光束の光線トレース図を付加したものである。また、図２８は、図２６に第２のＬＥＤから射出した光束の光線トレース図を付加したものである。さらに、図２９は図２６に第３のＬＥＤから射出した光束の光線トレース図を付加したものである。
【０１２２】
本実施例は、実施例４に対して、ＬＥＤを２個から３個に増やした例であり、これに伴い、実施例１で用いた導光部材２２および反射部材２３に相当する導光部材６５および反射部材６７を付加している。
【０１２３】
本実施例のリングライト光学系も、実施例４と同様に、ビデオカメラ本体の内部に配置された複数のＬＥＤ５６，５８，６６からの射出光束を同一のリング部から射出する光束に変換する。
【０１２４】
第１〜第３のＬＥＤ５６，５８，６６は、この順番で、撮影レンズ鏡筒部の近傍において被写体側から像面側に順に配置されている。ここで、第３のＬＥＤ６６は、集光光学系が入っていない比較的拡散度合いの高い面実装タイプのＬＥＤである。すなわち、本実施例では、第１および第２のＬＥＤ５６，５８とは異なる集光特性を持った第３のＬＥＤ６６を用いたものであり、光源の種類や３つ以上の光源にも対応できることを示す。
【０１２５】
また、第１の光学部材５５，第２の光学部材５７、導光部材６５および反射部材６７は、この順番で、撮影レンズ鏡筒部の周囲において被写体側から像面側に順に配置されている。
【０１２６】
実施例４で説明したように、第１の光学部材５５の入射面５５ａには、第１のＬＥＤ５６からの光束が入射し、該光束は該第１の光学部材５５のリング部５５ｂに導かれる。また、第２の光学部材５７の入射面５７ａには、第２のＬＥＤ５８からの光束が入射し、該光束は該第２の光学部材５７のリング部５７ｂに導かれる。さらに、導光部材６５の入射面６５ａには、第３のＬＥＤ６６からの光束が入射し、該光束は該導光部材６５のリング部６５ｂに導かれる。
【０１２７】
本実施例では、実施例４と同様に、同一形状を有する第１の光学部材５５と第２の光学部材５７とを積層配置し、さらに第２の光学部材５７の後側に、導光部材６５と反射部材６７を近接配置している。
【０１２８】
以下、本実施例のリングライト光学系の詳細形状について説明する。ここで、図２７および図２８に示すように、第１および第２の光学部材５５，５７の形状は、実施例４で説明したものと同じであり、第１および第２のＬＥＤ５６，５８に対するこれら光学部材５５，５７の光学作用も、実施例４で説明したものと同じである。
【０１２９】
また、図２９に示すように、第３のＬＥＤ６６から射出した光束は、実施例１での説明と同様に、導光部材６５内で又は反射部材６７で反射され、導光部材６５からその射出面に沿うように射出し、第２光学部材５７に、微小プリズム部５７ｅにおけるプリズムエッジ面５７ｅ２から入射する。そして、該微小プリズム部５７ｅにおけるプリズム反射面５７ｅ１で全反射して第２の光学部材５７から射出し、さらに第１の光学部材５５にその微小プリズム部５５ｅにおけるプリズム反射面５５ｅ１から入射する。そして、第１の光学部材５５に入射した第２のＬＥＤ５８からの光束と同様に、プリズム反射面５５ｅ１で屈折し、射出面５５ｆから射出する。
【０１３０】
このように、本実施例では、微小プリズム部を有する光学部材５５，５７を２つ積層するとともに、さらにその後側に導光部材６５と反射部材６７を近接配置している。そして、第１および第２の光学部材５５，５７のプリズム反射面５５ｅ１，５７ｅ１での全反射と、第２の光学部材５７のプリズム反射面５７ｅ１での屈折を利用して、３つの光源からの光束をリング状に効率良く、かつ均一な光量分布で射出する。
【実施例６】
【０１３１】
図３０〜図３３には、本発明の実施例６であるリング発光装置であって、携帯電話機器に内蔵されたデジタルカメラの撮影レンズ鏡筒部の周囲に配置されたリング状の発光装置を示している。
【０１３２】
図３０には、本実施例の携帯電話機器の斜視図、図３１は該携帯電話機器に内蔵されたリング発光装置を構成する光学部材の分解斜視図である。図３２は、該携帯電話機器に内蔵されたリング発光装置のリングライト光学系を周方向に展開した断面図であり、図３３は、図３２にＬＥＤから射出した光束の光線トレース図を付加したものである。
【０１３３】
図３０に示すように、本実施例のリング発光装置は、携帯電話機器に内蔵されたデジタルカメラの撮影レンズ鏡筒部の先端周囲に組み込まれている。そして、携帯電話機器の内部に配置された３個のＬＥＤからの射出光束を、共通（同一）のリング部から射出する光束に変換する。
【０１３４】
同図において、７１は携帯電話本体、７２はデジタルカメラの撮影レンズ鏡筒部、７３はリング発光装置、７４は携帯電話の液晶表示部である。
【０１３５】
リング発光装置７３のリングライト光学系は、図３１に示す部材によって構成されている。７４はリング状の光学部材であり、透明な光学樹脂材料で形成されている。該光学部材７４の射出面７４ｆはリング状の平面により形成されており、また該射出面７４ｆの反対側には、周方向に複数の微小プリズム部７４ｅが形成されている。各微小プリズム部７４ｅは、プリズム反射面７４ｅ１と、隣り合うプリズム反射面７４ｅ１の間に形成されたプリズムエッジ面７４ｅ２とから構成されている。複数の微小プリズム部７４ｅにおけるプリズム反射面７４ｅ１は、すべて同じ側に傾きを有する。また、該光学部材７４の射出光軸方向（撮影レンズ光軸方向）での厚みは周方向においてほぼ一定である。
【０１３６】
７５，７６，７７は光学部材７４の後側に、周方向に配置された導光部材である。各導光部材は、透明な光学樹脂材料で形成されており、光源に近い部分が厚く光源から離れるにしたがって徐々に薄くなるように形成されている。
【０１３７】
７８，７９，８０はそれぞれ、導光部材７５，７６，７７の後側に配置された反射部材であり、各導光部材の後側に射出した光束を前方に反射させる。
【０１３８】
８１，８２，８３はそれぞれ、導光部材７５，７６，７７の周方向端面近傍に配置されたＬＥＤであり、本実施例では、小型で集光レンズを用いない拡散性の高い発光素子である。
【０１３９】
近年、携帯電話には、照明を用いて表示を行う機能が搭載されている。例えば、複数色のＬＥＤ等の光源を用いて様々な色で、着信その他の動作状態を表示する。また、最近の携帯電話では、デジタルカメラを内蔵したものが多く、動画や静止画を撮影できる。さらに、このデジタルカメラでの撮影に対応した被写体照明を行うための発光装置、特にマクロ撮影に適した被写体照明を行うための発光装置が必要になる。
【０１４０】
但し、携帯電話はビデオカメラ等の撮影機器に比べてより小型であるので、照明装置と表示装置とを兼ねた発光装置を搭載することが望ましい。
【０１４１】
本実施例では、表示や被写体照明のいずれも可能としたリング発光装置の例を示す。本実施例では、単に複数色での表示や照明を可能とするだけでなく、リング状の射出部（以下、リング部という）を有し、マクロ撮影へも対応可能としたものである。
【０１４２】
本実施例で用いられているＬＥＤは、赤、黄、青の３つの発光体（チップ）が１つのＬＥＤに内蔵され、これらチップの同時点灯によって白色光を射出できる。また、３つのチップのうち１つ又は２つを選択的に点灯させることにより、複数色での発光も可能である。
【０１４３】
本実施例では、このようなＬＥＤを３個用いたリング発光装置を構成し、３分割された円弧状の導光部材７５，７６，７７によってリング状の光学部材７４の３つの円弧領域にそれぞれＬＥＤ８１，８２，８３からの光を導く。そして、３つのＬＥＤ８１，８２，８３をそれぞれ独立に点灯又は点滅させたり、順次点灯させたりすることによって、色と点灯方法によって各種の表示を行う。また、各ＬＥＤ内の３つのチップを同時点灯して白色光を発光させることにより、デジタルカメラによる静止画や動画を撮影する際の照明装置としても使用可能である。
【０１４４】
次に、本実施例のリング発光装置の光学特性を規定する構成要素について更に詳しく説明する。図３２に示すように、光学部材７４は、射出面７４ｆと、該射出面７４ｆの反対側に設けられた、上記各実施例と同様の複数の微小プリズム部７４ｅとを有する。本実施例では、上記各実施例のように、光学部材に直接光源からの光束を入射させて微小プリズム部の根元側の部分を使って光束を全反射する上記各実施例のような構成は採っていない。このため、本実施例の光学部材７４は、全周にわたって同じ厚みを有する。そして、その厚みは、本実施例によれば、リング発光装置の全体の厚みを極めて薄く構成することができるので、携帯電話等の小型電子機器に搭載するのに最適な形態である。
【０１４５】
このような形状を有する光学部材７４の後側には、３つの導光部材７５，７６，７７が周方向に並べて配置されている。また、３つの導光部材７５，７６，７７に対応する反射部材７８，７９，８０がその後側に、各ＬＥＤが各導光部材の周方向端面近傍に配置されている。
【０１４６】
このように複数の導光部材と複数のＬＥＤを用いることにより、上記のように、多彩な表示方法を用いることができ、また撮影時に十分な明るさで被写体を照明することができる。
【０１４７】
また、実施例５のように光学部材を多層化した場合、後側の光学部材から射出した光束が前側の光学部材に入射する際に、表面反射による光量損失が増加する可能性があるが、本実施例によれば、そのような光量損失を小さく抑えることができる。
【０１４８】
次に、図３３を用いて、ＬＥＤから射出した光束の挙動について説明する。図３３には、周方向中央のＬＥＤ８２から射出し、導光部材７６を介して光学部材７４に入射し、射出される光束の光線トレース図を示している。
【０１４９】
本実施例で用いているＬＥＤ８２は、照射角度範囲の広いタイプであり、該ＬＥＤから射出した光束は様々な方向の成分を持っている。この光束をＬＥＤ８２に近接配置された導光部材７６に漏れがないように入射させることにより、実施例１と同様に、導光部材７６の射出面に沿うように射出し、導光部材７６の射出面全体にわたって均一な光量分布を有する光束に変換することができる。
【０１５０】
また、導光部材７６から後方に射出した光束は反射部材７９によって反射され、再度導光部材７６に入射し、射出面から射出する。
【０１５１】
ここで、図示のように、導光部材７６におけるＬＥＤ８２に近い部分では、光束はほとんど射出していない。このため、本実施例では、３つの導光部材７５，７６，７７を、その円周方向の一部が互いに重なり合うように配置している。具体的には、各導光部材におけるＬＥＤに近い部分と、他の導光部材のうち光源から離れた部分とが重なるように配置されている。これにより、すべてのＬＥＤが発光した場合に、光学部材７４の全体が隙間なく発光する。
【０１５２】
このようにリングライト光学系を構成した上で、表示色や表示箇所を適宜設定することにより、多彩な表示方法や撮影に応じた被写体照明が可能になる。
【０１５３】
例えば、撮影レンズ鏡筒部７２の上側に位置する導光部材７５に対応したＬＥＤ８１から瞬間的に極めて明るい光を発光させることによって、通常の静止画撮影に対応した被写体照明を行うことができる。また、３つのＬＥＤ８１，８２，８３から光強度の弱い白色定常光を発光させることにより、動画のマクロ撮影に適した被写体照明を行うことができる。さらに、赤、黄、青での発光に加え、各色の光強度を任意の割合で組み合わせることにより、多彩な色での表示が可能である。また、点灯の位置や順番を変化させることによって、より多彩な表示方法を用いることができる。本実施例のリング発光装置は、撮影レンズ鏡筒部付近の目立つ位置に内蔵されているので、見やすい表示が可能となる。
【０１５４】
本実施例では、光源として、３色のチップが封入されたＬＥＤを用いる場合について説明したが、これ以外に、単色ＬＥＤや、白色ＬＥＤを用いてもよい。また、光源として、ランプを用いてもよい。
【０１５５】
また、本実施例では、ＬＥＤと導光部材を３つずつ用いた場合について説明したが、光源および導光部材の数を２つずつとしたり、４以上としたりしてもよい。また、本実施例では、周方向に略均等に３つの領域に分割し、各領域に導光部材と光源を配置した場合について説明したが、不均等に分割してもよい。この場合の分割方法は、例えば、撮影時において携帯電話（デジタルカメラ）が縦位置にあっても横位置にあってもそれぞれ最適な照明が行えるような分割方法としたり、見た目にスマートな表示が行える任意の分割方法としたりすることができる。
【０１５６】
また、上記複数の導光部材を、互いに異なる色に着色し、必要な発光色に対応した導光部材に光源（例えば、白色ＬＥＤ）からの光を入射させるようにしてもよい。
【０１５７】
また、本実施例と同様の構成を有するリング発光装置は、上述したように全体の厚みを薄く構成できるので、携帯電話機器以外の各種小型電子機器への搭載も可能である。
【０１５８】
以上説明したように、上記各実施例は、透光性材料からなる略リング状の光学部材の一方の面を射出面とし、これに対向する面に一定方向の反射面を備えた微小プリズム部を形成し、該方向変換部に光源からの光束を入射させ、射出面から射出させるように構成している。これにより、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ことができるため、極めて効率の良いリングライト光学系を実現することができる。
【０１５９】
また、光学部材のリング部に入射した光束を、全反射と屈折との組み合わせによる方向変換作用と集光作用により、広い射出面から均一な光量分布で射出させることができる。
【０１６０】
また、光学部材は極めて薄く形成することが可能であり、スペースが問題となる小型電子機器に対しても、該機器を大型化することなく搭載することがで、スペース効率の良い設計が可能になる。
【０１６１】
さらに、複数の光源からの光束を、単一のリング状の射出部から射出させることができ、また、射出面の位置に応じて射出強度や配光特性を任意に調整することができるなど、設計自由度が極めて高いリングライト光学系（発光装置）を実現することができる。
【０１６２】
また、光源として、ランプやＬＥＤ、フラッシュ光を発するキセノン発光放電管に対しても有効であり、さらには、これらの組み合わせに対しても有効であるなど、与えられた光源の種類や数を自由に選択できる。
【０１６３】
なお、本発明の発光装置は、上述した各実施例の形態に限らず、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。
【０１６４】
例えば、上記各実施例では、光学部材の周方向に、微小プリズム部を連続的に複数形成しているが、隣り合う微小プリズム部間に若干の間隔があいていてもよい。すなわち、光源からの光の利用効率や射出される光量分布の均一性が許容できる範囲内で、複数の微小プリズム部を間欠的に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の実施例であるマクロ撮影用リングライトアダプターの主要光学系を示す斜視図。
【図２】実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターを装着したビデオカメラの斜視図。
【図３】実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターを装着したビデオカメラの正面図。
【図４】実施例１のマクロ撮影用リングライトアダプターをビデオカメラに装着した状態での部分的な側面断面図。
【図５】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のリング部を周方向に展開した断面図。
【図６】図５に光線トレース図を付加した図。
【図７】図６の部分拡大図。
【図８】図５に光線トレースを付加した図。
【図９】図８の部分拡大図。
【図１０】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光学系のリング部を周方向に展開し、光線トレースを付加した断面図。
【図１１】実施例２の光学系のリング部を周方向に展開した別の断面図。
【図１２】図１１の部分拡大図。
【図１３】図１１に光線とレース図を付加した部分拡大図。
【図１４】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光学系のリング部を射出面方向から見た正面図。
【図１５】図１４に光線トレース図を付加した図。
【図１６】図１４に光線トレース図を付加した図。
【図１７】実施例３の光学系のリング部を周方向に展開した断面図。
【図１８】図１７に光線トレース図を付加した図。
【図１９】図１７に光線トレース図を付加した図。
【図２０】本発明の実施例４であるリング発光装置を内蔵したビデオカメラの斜視図。
【図２１】実施例４のビデオカメラの正面図。
【図２２】実施例４のリング発光装置を構成する光学部材の分解斜視図。
【図２３】実施例４のリング発光装置の光学系のリング部を周方向に展開した断面図。
【図２４】図２３に光線トレース図を付加した図。
【図２５】図２３に光線トレース図を付加した図。
【図２６】本発明の実施例５であるリング発光装置の光学系のリング部を周方向に展開した断面図。
【図２７】図２６に光線トレース図を付加した図。
【図２８】図２６に光線トレース図を付加した図。
【図２９】図２６に光線トレース図を付加した図。
【図３０】本発明の実施例６であるリング発光装置を内蔵した携帯電話機器の斜視図。
【図３１】実施例６のリング発光装置を構成する光学部材の分解斜視図。
【図３２】実施例６のリング発光装置のリング部を周方向に展開した断面図。
【図３３】図３２に光線トレース図を付加した図。
【符号の説明】
【０１６６】
１  マクロ撮影用リングライトアダプター
２、４４、５６，５８、６６、８１，８２，８３  ＬＥＤ
３、４６  集光レンズ
２１、３１、４１、５５、５７、６１，６３，７４  光学部材
２２、６５、７５，７６，７７  導光部材
２３、４２、４３、６７，７８，７９，８０  反射部材
１１、５１  ビデオカメラ本体
７１  携帯電話本体
１２、５２、７２  撮影レンズ鏡筒部
４、４７  キセノン発光放電管
６  反射部材
【図１】
2006259379.tif 000003
【図２】
2006259379.tif 000004
【図３】
2006259379.tif 000005
【図４】
2006259379.tif 000006
【図５】
2006259379.tif 000007
【図６】
2006259379.tif 000008
【図７】
2006259379.tif 000009
【図８】
2006259379.tif 000010
【図９】
2006259379.tif 000011
【図１０】
2006259379.tif 000012
【図１１】
2006259379.tif 000013
【図１２】
2006259379.tif 000014
【図１３】
2006259379.tif 000015
【図１４】
2006259379.tif 000016
【図１５】
2006259379.tif 000017
【図１６】
2006259379.tif 000018
【図１７】
2006259379.tif 000019
【図１８】
2006259379.tif 000020
【図１９】
2006259379.tif 000021
【図２０】
2006259379.tif 000022
【図２１】
2006259379.tif 000023
【図２２】
2006259379.tif 000024
【図２３】
2006259379.tif 000025
【図２４】
2006259379.tif 000026
【図２５】
2006259379.tif 000027
【図２６】
2006259379.tif 000028
【図２７】
2006259379.tif 000029
【図２８】
2006259379.tif 000030
【図２９】
2006259379.tif 000031
【図３０】
2006259379.tif 000032
【図３１】
2006259379.tif 000033
【図３２】
2006259379.tif 000034
【図３３】
2006259379.tif 000035