專利名稱：照明裝置以及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在攝像裝置等中使用的照明裝置。
背景技術(shù)：
以往的照相機(jī)等攝像裝置中使用的照明裝置由光源和把從該光源發(fā)出的光束導(dǎo)向前方(被拍攝物體側(cè))的反射鏡或者菲涅爾透鏡等光學(xué)部件構(gòu)成。
在這樣的照明裝置中，提出了使從光源向各個(gè)方向出射的光束聚光在所需要的照射視場(chǎng)角內(nèi)的小型而且有效的裝置。
特別是，近年來(lái)，提出了代替配置在光源的前方一側(cè)(被拍攝物體一側(cè))的菲涅爾透鏡，通過(guò)配置棱鏡或者光導(dǎo)等利用了全反射作用的光學(xué)部件，謀求聚光效率或小型化的裝置。
例如，在特開2000-250102號(hào)公報(bào)、特開2003-287792號(hào)公報(bào)中，提出了具有光源和用于把來(lái)自該光源的光束照射到被照射一側(cè)的光學(xué)棱鏡的照明裝置。在該裝置中，光學(xué)棱鏡具有入射來(lái)自光源的光束中出射到照明光軸附近的光束的第1入射面；出射來(lái)自該第1入射面的光束的出射面；入射來(lái)自該光源的光束中以比照明光軸附近大的角度出射的一部分光束的第2入射面；使來(lái)自該第2入射面的光束傾斜，從該出射面出射的反射面。而且，這些各個(gè)面構(gòu)成為面形狀，使得從光源中心出射的光線對(duì)于照明光軸構(gòu)成的角度與通過(guò)了該出射面后的對(duì)于該照射光軸的出射角度之間具有某種預(yù)定的相關(guān)關(guān)系。
這里，作為光學(xué)棱鏡的材料，從成型性或者成本方面出發(fā)，大多使用丙烯樹脂等光學(xué)樹脂材料。
但是，在這種照明裝置中，從光源發(fā)生光的同時(shí)還發(fā)生大量的熱。受該熱的影響，需要考慮在一次發(fā)光中發(fā)生的熱能以及最短發(fā)光周期，進(jìn)行光學(xué)材料的選定以及放熱空間的設(shè)定。
從而，在特開2000-250102號(hào)公報(bào)中提出的照明裝置在把來(lái)自光源的光束向被照射一側(cè)照射的光學(xué)棱鏡中，需要在某種程度上確保光源與第2入射面的距離，難以使光學(xué)棱鏡的高度方向小型化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過(guò)在照明裝置中使用的反射部件(反射鏡)的形狀方面下功夫，可以在光的照射范圍內(nèi)得到均勻的配光特性的同時(shí)，謀求照明裝置的小型化。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的照明裝置，具有光源和把從上述光源出射的光束中的對(duì)于照明光軸的來(lái)自上述光源的出射角度比預(yù)定角度大的第1光束朝向被照射一側(cè)反射的反射部件。
而且，上述反射部件滿足以下的條件，并且該反射部件沿著對(duì)于上述照明光軸交叉的方向反射上述第1光束中上述出射角度為最大的光束。
θ1＜θ2其中，把上述第1光軸中上述出射角度為第1出射角度的光線以及比該第1出射角度小的第2出射角度的光線分別作為第1光線以及第2光線，把由上述反射部件反射前后的上述第1以及第2光線的每一個(gè)構(gòu)成的角度作為θ1、θ2。
本發(fā)明的照明裝置以及攝像裝置的特征將從根據(jù)參照附圖的以下具體實(shí)施形態(tài)的說(shuō)明中明確。
圖1A、1B是搭載了本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置的照相機(jī)的主要部分的概略圖。
圖2是實(shí)施例的照明裝置的分解斜視圖。
圖3是實(shí)施例的照明裝置的YZ剖面圖以及光線軌跡圖。
圖4是實(shí)施例的照明裝置的YZ剖面圖以及光線軌跡圖。
圖5是實(shí)施例的照明裝置中的形狀確定方法的說(shuō)明圖。
圖6是實(shí)施例的照明裝置中的形狀確定方法的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照
本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1A、圖1B中示出使用了本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置的緊湊型照相機(jī)以及卡式照相機(jī)(攝像裝置)。在這些圖中，1是照相機(jī)主體。2是設(shè)置在照相機(jī)主體1的前面中央部分的鏡頭鏡筒部分，保持未圖示的攝影鏡頭。3是取景器。
4是照明單元(照明裝置)，從正面觀看設(shè)置在照相機(jī)主體1的右上部分。9是配置在照相機(jī)主體1內(nèi)的CCD、CMOS傳感器等攝影元件。把由攝影鏡頭形成的被拍攝物體圖像(由照明光照明了的被拍攝物體的圖像)進(jìn)行光電變換后進(jìn)行拍攝。
如圖2所示，照明單元4具有作為光源發(fā)生照明光束的圓柱形的發(fā)光放電管5；使來(lái)自發(fā)光放電管5的出射光束的一部分反射到被拍攝物體一側(cè)(被照射一側(cè))的反射鏡(反射部件)6；把從發(fā)光放電管5出射到被拍攝物體一側(cè)的光束以及由反射鏡6反射的光束進(jìn)行聚光控制使得成為預(yù)定形狀的光束，有效地向被拍攝物體一側(cè)照射的光學(xué)部件7。
反射鏡6由在其內(nèi)面具有高反射率的光澤鋁等金屬材料形成。反射鏡6沿著一維方向具有曲率，向被拍攝物體一側(cè)反射來(lái)自發(fā)光放電管5的出射光束中沿著前方(被拍攝物體一側(cè))以外的方向出射的光束，而且，進(jìn)行聚光的光學(xué)部件7由光學(xué)玻璃或者丙烯樹脂等透射率高的光學(xué)材料構(gòu)成。在光學(xué)部件7的被拍攝物體一側(cè)的面(出射面)上，形成控制左右方向(X方向)的配光特性的棱鏡面7b。另外，上下方向(Y方向)的配光特性的控制由圖3所示的入射面7a進(jìn)行。該入射面7a在從發(fā)光放電管5向前方照射的光束中出射到照射光軸AXL附近的光束(第2光束)中提供折射作用，變換為所希望的配光特性的光束。另外，從發(fā)光放電管5對(duì)于照射光軸AXL上下方向出射的光束(第1光束)由反射鏡6的反射面(第1反射部分)6a與入射面7a變換為具有所希望的配光特性的光束。關(guān)于這些反射鏡6以及光學(xué)部件7的形狀在后面詳細(xì)的說(shuō)明。
在本實(shí)施例中，特別地為了優(yōu)化上下方向(Y方向)的配光特性的同時(shí)，謀求同方向的小型化，設(shè)定反射鏡6以及光學(xué)部件7的形狀。以下，使用圖3、4詳細(xì)地說(shuō)明有關(guān)光學(xué)部件7以及反射鏡6的最佳形狀的設(shè)定方法。
圖3、4是照明單元4的發(fā)光放電管5的直徑方向(X方向)的縱剖面圖。另外，圖3、4中，還合并示出了從作為光源的發(fā)光放電管5的中心向前方出射的光束中出射到照明光軸AXL附近的光束，即，從發(fā)光放電管5的中心對(duì)于照明光軸AXL以比預(yù)定角度小的出射角度出射的光束(第2光束)，以比其大的出射角度出射的光束(第1光束)的光線軌跡圖。
另外，圖3、4中，發(fā)光放電管5、反射鏡6以及光學(xué)部件7對(duì)于照射光軸AXL成為上下對(duì)稱的形狀。從而，由于光線軌跡圖也成為上下對(duì)稱，因此在圖面上，僅對(duì)于從光源中心出射到照明光軸AXL上方的光束示出光線軌跡圖。另外，圖3、4中，光線以外的所有的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及形狀都相同。
在本實(shí)施例中，具有把上下方向(Y方向)的配光特性保持為均勻的同時(shí)，能夠減小上下方向的開口高度的特征。以下，說(shuō)明該形狀的特征以及由此產(chǎn)生的光線的動(dòng)作。
圖3、4中，發(fā)光放電管5示出玻璃管的內(nèi)外徑。作為這種照明裝置中的實(shí)際的發(fā)光放電管的發(fā)光現(xiàn)象，為了提高效率，大多在內(nèi)徑充分發(fā)光，在本實(shí)施例中，可認(rèn)為在發(fā)光放電管5的內(nèi)徑充分地幾乎均勻發(fā)光。
然而，在設(shè)計(jì)階段，為了高效地控制從該發(fā)光放電管5出射的光，從同時(shí)考慮內(nèi)徑全部的光束出發(fā)，假定點(diǎn)光源理想地位于光源中心O進(jìn)行設(shè)計(jì)。然后，可以進(jìn)行考慮了光源具有有限大小的修正。在本實(shí)施例也根據(jù)這種考慮方法，把發(fā)光放電管5的發(fā)光中心考慮為確定反射鏡6以及光學(xué)部件7的形狀的基準(zhǔn)。
首先，作為光學(xué)部件7的材料，從成型性以及成本方面出發(fā)，最好使用丙烯樹脂等光學(xué)樹脂材料。但是，在這種照明光學(xué)系統(tǒng)中，在從光源發(fā)生光的同時(shí)將產(chǎn)生大量的熱。受該熱的影響，需要考慮一次發(fā)光所發(fā)生的熱能和最短發(fā)光周期，進(jìn)行光學(xué)材料的選定以及放電空間的設(shè)計(jì)。
這時(shí)，實(shí)際上最易于受到熱影響的是位于光源最近的光學(xué)部件7的入射面7a，需要最初確定光源與該入射面7a的最小距離。在本實(shí)施例中，把通過(guò)直接折射來(lái)控制自光源中心O的對(duì)于照射光軸AXL的出射角度小于預(yù)定角度的成分(第2光束)的入射面7a與發(fā)光放電管5的在照射光軸AXL方向的最小距離作為d，設(shè)定其間隔。
這里，圖3中，如果入射面7a與發(fā)光放電管5的距離過(guò)大，則由于光學(xué)系統(tǒng)整體的體積大，因此如果把發(fā)光放電管5的直徑作為，則最小距離d最好處于/10≤d≤/2 ......(1)的范圍。由此，能夠把入射面7a與發(fā)光放電管5的距離減小到來(lái)自發(fā)光放電管5的熱影響不成問(wèn)題的范圍，能夠謀求光學(xué)系統(tǒng)在照明光軸AXL方向的小型化。
其次，確定入射面7a的形狀。在本實(shí)施例中，為了以最小形狀在所需要的照射范圍內(nèi)得到均勻的配光，按照以下的方法確定入射面7a的形狀。
在本實(shí)施例中，入射面7a相對(duì)從光源中心O出射時(shí)的對(duì)于照明光軸AXL的出射角度小于預(yù)定角度的光束(第2光束)而設(shè)定其形狀。具體地講，具有使構(gòu)成該第2光束的光線的出射角度與通過(guò)光學(xué)部件7以后的該光束的出射角度之間保持某種預(yù)定相關(guān)關(guān)系的形狀。
即，如果把來(lái)自光源中心O的該光線的出射角度記為θ，把通過(guò)折射控制的從光學(xué)部件7出射以后的該光線的出射角度記為α，則用α＝f(θ) ......(2)表示的連續(xù)非球面行狀來(lái)規(guī)定光學(xué)部件7的入射面7a的形狀。特別是，在本實(shí)施例中，為了得到均勻的配光特性，設(shè)定入射面7a的形狀使得即使在該相關(guān)關(guān)系中也可以得到比例關(guān)系。
即，如果把在對(duì)于入射面7a的入射時(shí)上述光線對(duì)于照射光軸AXL構(gòu)成的角度記為θ，從出射面7b出射時(shí)該光線對(duì)于照射光軸AXL構(gòu)成的角度記為α，進(jìn)而把與所需要的照射范圍(角度范圍)相對(duì)應(yīng)的比例常數(shù)記為k，則成為用α＝k·θ ......(3)表示的形狀。
說(shuō)明上式(3)的意義。以接近照明光軸AXL的出射角度入射到入射面7a的光束(第2光束)中，從光源中心O出射的照射光軸AXL上的光線直接通過(guò)光學(xué)部件7。以這一點(diǎn)作為基點(diǎn)，該光線根據(jù)從光源中心O的出射角度θ，從光學(xué)部件7的入射面7a放大某個(gè)比例常數(shù)k后從出射面7b出射。
另一方面，圖4中，反射鏡6的反射面6a的面形狀在本實(shí)施例中為了以最小形狀得到所需要的照明范圍內(nèi)的均勻的配光特性，按照以下的方法設(shè)定。
設(shè)由上述方法已確定入射面7a的形狀，在本實(shí)施例中，相對(duì)來(lái)自光源中心O的對(duì)于照射光軸AXL的出射角度大于上述預(yù)定角度的光束(第1光束)而設(shè)定反射面6a的面形狀。具體地講，設(shè)定為在構(gòu)成該第1光束的光線從光源中心O的出射角度與由反射面6a反射的通過(guò)了光學(xué)部件7以后的該光線的出射角度之間，具有某種預(yù)定的相關(guān)關(guān)系的形狀。
即，如果把來(lái)自光源中心O的上述光線的出射角度記為θ，把由反射面6a反射了以后在入射面7a中的折射而被控制、從光學(xué)部件7出射以后的該光線的出射角度記為β，則用β＝g(θ) ......(4)表示的連續(xù)非球面形狀來(lái)規(guī)定反射面6a的形狀。特別是，在本實(shí)施例中，為了得到均勻的配光特性，進(jìn)行形狀設(shè)定使得即使在其相關(guān)關(guān)系中也具有比例關(guān)系。
即，反射面6a是把來(lái)自光源中心O的出射光束的由反射面6a反射的光束中出射角度θ為最大的成分即對(duì)于照射光軸AXL大致垂直方向出射的光線變換為由反正面6a反射、入射到入射面7a以后對(duì)于照射光軸AXL以最大的角度出射的光線。另外，反射面6a是把來(lái)自光源中心O的出射光束的由反射面6a反射的光束中出射角度θ為最小的成分即對(duì)于照明光軸AXL幾乎以上述預(yù)定角度出射的光線變換為由反射面6a的頂端部分6a反射、入射到入射面7a以后成為幾乎與照明光軸AXL平行的最接近照明光軸AXL的方向的光線。進(jìn)而，在這些光線的中央?yún)^(qū)域，與出射角度θ成比例，在上述照明范圍內(nèi)該出射角度β逐漸變化。可以設(shè)定反射面6a的形狀使得滿足以上的條件。
在著眼于反射面6a單獨(dú)的形狀的情況下可以像以下那樣進(jìn)行形狀設(shè)定。如圖4所示，當(dāng)把上述第1光束，即從光源中心O出射由反射面6a反射的光束中包含的光線中對(duì)于來(lái)自光源的照射光軸AXL的出射角度θ為θp1、θp2(＜θp1)的2個(gè)光線作為第1以及第2光線r1、r2(圖4中，以θp1為最大的光線和θp2為最小的光線為例示出)，該第1以及第2光線r1、r2分別在反射面6a的反射前后構(gòu)成的角度記為θ1、θ2時(shí)，像θ1＜θ2 ......(5)那樣設(shè)定反射面6a的形狀。
進(jìn)而，在本實(shí)施例中，反射后的第1光線r1朝向?qū)τ谡彰鞴廨SAXL交差的方向的條件也添加到對(duì)于反射面6a的形狀等。另外，(5)式的關(guān)系對(duì)于包含在第1光束的光線中的任意2個(gè)光線都成立。即，對(duì)于具有某個(gè)出射角度的2條光線使得(5)式以及上述添加條件那樣，確定反射面6a的形狀。
進(jìn)而，考慮到光學(xué)部件7的情況下，反射面6a的形狀如果把包含在第1光束中的光線從光源中心O對(duì)于照明光軸AXL的出射角度記為θ，把該光線從光學(xué)部件7的出射面7b出射時(shí)的出射角度記為β，入射到反射面6a的頂端部分6b中的光線(θe2為最小的光線)對(duì)于照射光軸AXL的出射角度記為θemin，把與所需要的照明范圍(角度)相對(duì)應(yīng)的比例常數(shù)作為h，則形成用β＝h·(θ-θemin) ......(6)表示的形狀。
這里，根據(jù)上述方法確定了形狀的反射面6a在光源的內(nèi)徑充分小的情況下，或者對(duì)于光源光學(xué)部件視為充分大的情況下，能夠進(jìn)行相當(dāng)良好的配光分布的控制。
但是，在考慮到實(shí)際的配光特性的情況下，大多情況下作為光源的有效發(fā)光部分的內(nèi)徑的大小并沒(méi)有小到可忽略程度，其對(duì)于整體的配光特性的影響大。即，由于通過(guò)光源具有有限的大小，在配光特性方面產(chǎn)生一定的擴(kuò)展，因此需要加入某些因素進(jìn)行形狀設(shè)定。
另外，使得出射到照射光軸AXL附近的受到光學(xué)部件7的方向控制的出射光束(第2光束)的照明范圍，與對(duì)于照明光軸AXL上下方向出射，受到由反射鏡6和光學(xué)部件7的方向控制的光束(第1光束)的照明范圍大致一致那樣，設(shè)定各個(gè)面的形狀，能夠得到更均勻的配光分布。
從而，作為設(shè)置在照相機(jī)中的用于頻閃發(fā)光的照明裝置，除去需要具有特殊的配光分布的情況以外，最好像滿足以下的條件那樣設(shè)定各個(gè)值。
即，當(dāng)把從光源中心O直接入射到入射面7a折射了以后，包含在從光學(xué)部件7出射的光束(第2光束)中的光線對(duì)于照明光軸AXL的出射角度的最大角度記為αmax，把由反射面6b反射由入射面7a折射，從光學(xué)部件7出射的光束(第1光束)中包含的光線對(duì)于照明光軸AXL的出射角度的最大角度記為βmax時(shí)，滿足0.8≤|βmax/αmax|≤1.2......(6)的條件。
這里，如果從光源中心O直接入射到入射面7a的光線對(duì)于照明光軸AXL構(gòu)成的角度θ的最大值θcmax過(guò)小，則反射面6a不成立。另外，如果θcmax過(guò)大，則導(dǎo)致光學(xué)部件7的大型化。因此，θcmax最好處于30°≤θ2≤60°......(7)的范圍。
其次，對(duì)于圖3、4所示的形狀，使用具體的數(shù)值說(shuō)明光束從光源中心O的出射角度θ與受到光學(xué)部件7以及反射鏡6的控制后的從出射面7b的出射角度α、β的關(guān)系。
首先，使從光源中心O(以小于預(yù)定角度的角度)出射到照明光軸AXL附近的光束(第2光束)由光學(xué)部件7的入射面7a控制，從出射面7b出射時(shí)的配光分布成為均勻的照射角α的最大值αmax；從光源中心O(以大于上述預(yù)定角度的角度)沿著照明光軸AXL的上下方向出射的光束(第1光束)由反射鏡6的反射面6a和光學(xué)部件7的入射面7a控制，從出射面7b出射時(shí)的配光分布成為均勻的照射角β的最大值βmax分別設(shè)為25°。這意味著照相機(jī)的照明光的上下方向所需要的配光角度是50°。
接著，考慮上述發(fā)光時(shí)產(chǎn)生的熱的影響，把發(fā)光放電管5(外徑為2.0mm，內(nèi)徑為1.3mm)與光學(xué)部件7的入射面7a的最小距離d取為0.4mm。
進(jìn)而，確定入射面7a，使得在照明光軸AXL的上側(cè)45°的光束成為所需要照射角的最大值αmax＝25°。這時(shí)的光線方向的變換在入射角θ與出射面7b的出射角α之間(2)式成立，由于這時(shí)的系數(shù)k是k＝αmax/θ＝25.0°/45.0°＝0.556因此一般式用α＝0.556·θ(式中，-45.0°≤θ≤45.0°)表示。由此，來(lái)自光源的出射光束根據(jù)出射角度被均等地分割，從光學(xué)部件7的出射面7b出射。
如從圖3的光線軌跡圖所知，關(guān)于作為本實(shí)施例目的之一的得到均勻的配光特性這一點(diǎn)，也能夠充分地滿足條件。
另外，在該圖中，想象實(shí)際的制品，在光學(xué)部件7的上下端作為外觀部件形成使該光學(xué)部件7露出的形狀。即，在光學(xué)棱鏡的全反射面的延長(zhǎng)線上遍及整個(gè)圓周一體地形成細(xì)的肋條7c、7c’。
這是用于進(jìn)行與未圖示的外觀部件的對(duì)位的形狀，是為了防止從光學(xué)部件7與外觀部件的縫隙觀看到內(nèi)部。另外，這是為了預(yù)先防止在由金屬制作的反射鏡6與作為外裝部件使用的金屬罩之間或者在光學(xué)部件7與外觀部件的縫隙的延長(zhǎng)線上配置的導(dǎo)電性物體(例如，位于照相機(jī)附近的金屬制品)之間發(fā)生觸發(fā)脈沖漏泄。
一般在照明單元(照明裝置)中，在反射鏡上供給高電壓觸發(fā)信號(hào)，經(jīng)過(guò)與該反射鏡接觸的發(fā)光放電管的氧化錫薄膜電阻部分，在發(fā)光放電管5上施加觸發(fā)信號(hào)，開始發(fā)光，而在如本實(shí)施例這樣小型化了的光學(xué)系統(tǒng)中，由于反射鏡6與用金屬成型的外裝部件或者制品部件的導(dǎo)電性物體的距離近，因此易于產(chǎn)生觸發(fā)脈沖漏泄現(xiàn)象。
為此，通過(guò)像上述那樣在光學(xué)部件7的全反射面的延長(zhǎng)部分中添加肋條7c、7c’，能夠延伸邊緣面距離，能夠預(yù)先防止觸發(fā)脈沖漏泄現(xiàn)象。
另外，與此同時(shí)還謀求防止來(lái)自外部的灰塵或者水滴的侵入。特別是水滴有可能在內(nèi)部的高壓部件與其它的電路之間發(fā)生短路，而如以上那樣還能夠同時(shí)減少這種可能性。
這里，如果光學(xué)部件7的材質(zhì)是耐熱丙烯，則其折射率是大約1.49。
按照以上的條件優(yōu)化了的光學(xué)部件7的形狀的最大厚度f(wàn)、在上下方向的聚光中做出貢獻(xiàn)的上下開口g(參照?qǐng)D3)分別成為f＝1.9mm，g＝5.0mm，與以往的照明裝置相比較能夠構(gòu)成為極小。
其次，確定反射來(lái)自光源中心O的光束中沿著照明光軸AXL的上下方向出射的光束(第1光束)的反射鏡6的反射面6a的形狀。
這里，如圖4所示，來(lái)自光源中心O的光束入射到光學(xué)部件7的入射面7a的最大角度是大約47℃。由于光學(xué)部件7與反射鏡6為了放熱需要空出間隙，因此雖然來(lái)自光源中心O的光束的出射角度θ＝50°，但是變換為與出射光軸AXL幾乎平行(θ＝0°)。另外，使得對(duì)于照明光軸AXL沿著垂直方向出射的光線θ＝90°變換為所需要照射角的最大角度βmax＝25°。
這里，參照?qǐng)D5、6具體地進(jìn)行說(shuō)明。圖5、6是分別示出了上述第1光束中來(lái)自光源中心O的出射角度為最小光線和最大光線的光線軌跡圖。
從光源中心O以出射角度θ＝50°發(fā)生的光線(第2光線)r2由反射面6a的頂端部分反射，入射到入射面7a的周圍部分時(shí)，變換為與照明光軸AXL幾乎平行(θ＝0°)。這里，如果測(cè)定入射面7a與照射光軸AXL構(gòu)成的角度，則可知是大約67°，因此如果使反射面6a的斜率設(shè)為大約31°，則θ＝50°的該光線幾乎與照明光軸AXL平行(θ＝0°)從光學(xué)部件7出射。
另外，假定從光源中心O以出射角度θ＝90°發(fā)生的光線(第1光線)r1由反射面6a的底部反射、入射到入射面7a的中心附近時(shí)的入射面7a的斜率為76°。如上所述，這是由于入射面7a不是平坦的斜面而是非球面。而且，反射面6a的斜率是大約36°時(shí)，該光線從光學(xué)部件7的出射角度βmax成為25°。
這里，對(duì)于照明光軸AXL沿著垂直方向出射的光線(θ＝90°)由反射鏡6反射的位置成為反射的光線沒(méi)有再次入射到發(fā)光放電管5的玻璃面的位置。另外，在反射的光線入射到入射面7a的位置的入射面7a的斜率通過(guò)作圖或者仿真確定最佳值，使得若干次假定該斜率后，出射角度βmax成為所希望的值。
這時(shí)，從反射面6a的底部頂端部分的中央?yún)^(qū)域的斜率設(shè)定為來(lái)自光源中心O的出射光線對(duì)于照明光軸AXL構(gòu)成的角度如上述那樣在36°到31°之間平滑變化。
從而，如圖4所示，從光源中心O出射，對(duì)于照明光軸AXL沿著上方行進(jìn)的光束根據(jù)來(lái)自光源的出射角度均等地分割，以與前面示出的按照接近于照明光軸AXL的角度出射的第2光束的分布不同的密度分布，均勻地從光學(xué)部件7的出射面7b出射。
另外，反射鏡一般由上述那樣用內(nèi)表面具有高反射率的光亮鋁等金屬材料形成，而近年來(lái)為了提高反射面的反射率，還使用在鋁鏡面反射面上進(jìn)行了多層薄膜涂敷的材料。
進(jìn)行了該多層薄膜涂敷的材料與光亮鋁相比較，具有平板狀態(tài)下的正反射率高，但是如果通過(guò)反射鏡形成時(shí)的沖壓，以較大的曲率彎曲，則在表面的涂層部分中產(chǎn)生裂紋，與平板狀態(tài)相比較正反射率下降的性質(zhì)。
而在本實(shí)施例中說(shuō)明的反射面6a由于與照明光軸AXL構(gòu)成的角度(接觸線角度)從36°～31°平滑變化，具有較小的曲率，因此還具有可以得到與平板狀態(tài)相同程度的正反射率。
另一方面，雖然沒(méi)有圖示，但是說(shuō)明從發(fā)光放電管5向照明光軸后方行進(jìn)的光束的光路。反射鏡6中以覆蓋發(fā)光放電管5的后側(cè)半部分的方式形成與光軸中心O同心的半圓柱形的反射面(第2反射面)。另外，由于發(fā)光放電管5的玻璃管對(duì)于光源中心O也是同心形，因此從光源中心O出射到后方的光束不受到由所有的玻璃管產(chǎn)生的折射的影響，再次返回到光源中心。從而，對(duì)于返回到光源中心O以后的光線的動(dòng)作，按照與圖3以及圖4中的光線軌跡圖示出的軌跡幾乎相同的路徑均勻地照射到被照射物體一側(cè)。
但是，雖然若把光源假定為點(diǎn)光源則希望與上述形狀一致，但是實(shí)際上光源由于具有與發(fā)光放電管的內(nèi)徑部分相當(dāng)?shù)挠邢薮笮?，因此在這里即使不嚴(yán)格地限制形狀，也能夠得到幾乎相同的配光特性。
例如，即使使用與上述形狀近似的單一、多個(gè)平面或圓柱面進(jìn)而橢圓等二次曲面，也存在可以得到與按照上述形狀得到配光特性幾乎相同的效果的形狀。
為此，本實(shí)施例中的光學(xué)部件7的入射面7a以及反射鏡6的反射面6a的形狀不是限于嚴(yán)格地滿足上述各個(gè)條件的形狀，而可以是各個(gè)面的形狀近似地滿足各個(gè)條件的形狀。
另外，通過(guò)在這種近似形狀下形成光學(xué)部件7以及反射鏡6，具有與面形狀是非球面的形狀時(shí)相比較能夠容易地進(jìn)行實(shí)際加工了的形狀是否是按設(shè)計(jì)值形成的形狀這樣的測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在本實(shí)施例中，特別地說(shuō)明了在緊湊型照相機(jī)的照明單元中使用的照明裝置，而本發(fā)明的照明裝置也能夠在單反照相機(jī)或者攝像機(jī)等其它的攝像裝置中使用，進(jìn)而，還能夠在除去這種攝像裝置以外的各種設(shè)備中使用。
由以上說(shuō)明的那樣，如果依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)滿足上述2個(gè)條件設(shè)定反射部件的形狀，能夠控制成易于得到使由該反射部件反射了的光束(第1光束)均勻的配光特性，而且還能夠在照明裝置整體的小型化(特別是與照射光軸正交方向的小型化)方面做出貢獻(xiàn)。
特別是，為了對(duì)于由反射部件反射了的光束提供正的折射作用(聚光)，在與反射部件相比較把光學(xué)部件設(shè)置在被照射一側(cè)的情況下，通過(guò)使用本發(fā)明的反射部件控制入射到該光學(xué)部件中的光束的方向，與以往相比較能夠大幅度地減小具有光學(xué)部件的照明裝置。
從而，能夠?qū)崿F(xiàn)減小使用照明裝置的攝像裝置的體積和重量。
另外，當(dāng)把第2光束從光學(xué)部件出射后的對(duì)于上述照明光軸的最大角度記為αmax，第1光束從光學(xué)部件出射后的對(duì)于上述照明光軸的最大角度記為βmax時(shí)，滿足0.8≤|βmax/αmax|≤1.2的條件，即通過(guò)設(shè)定為αmax與βmax大致相等，能夠容易地進(jìn)行上述第1以及第2光束組合的配光特性的設(shè)定。
另外，當(dāng)把光源的直徑記為，把光源與至光學(xué)部件的入射面的最小距離記為d時(shí)，滿足/10≤d≤/2條件，能夠使光學(xué)部件與光源盡可能接近，能夠減小照明裝置的照明光軸方向的體積。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于具有光源；把從上述光源出射的光束中的、對(duì)于照射光軸的來(lái)自上述光源的出射角度大于預(yù)定角度的第1光束朝向被照射一側(cè)反射的反射部件，上述反射部件當(dāng)把上述第1光束中上述出射角度為第1出射角度的光線以及上述出射角度小于該第1出射角度的第2出射角度的光線分別設(shè)為第1光線以及第2光線、把在上述反射部件中反射前后的上述第1以及第2光線的每一個(gè)構(gòu)成的角度設(shè)為θ1、θ2時(shí)，具有滿足θ1＜θ2的條件的形狀，而且把上述第1光束中上述出射角度為最大的光束沿著對(duì)于上述照射光軸交差的方向反射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于具有對(duì)于由上述反射部件反射了的上述第1光束提供正的折射作用并出射到上述被照射一側(cè)的光學(xué)部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于上述光學(xué)部件沿著對(duì)于上述照射光軸大致平行的方向出射在由上述反射部件反射了的上述的光束中來(lái)自上述光源的上述出射角度為最小的光線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的照明裝置，其特征在于上述光學(xué)部件還對(duì)于來(lái)自上述光源的上述出射角度比上述預(yù)定角度小的第2光束提供正的折射作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于當(dāng)把上述第2光束從上述光學(xué)部件出射后的對(duì)于上述照射光軸的最大角度設(shè)為αmax、上述第1光束從上述光學(xué)部件出射后的對(duì)于上述出射光軸的最大角度設(shè)為βmax時(shí)，滿足0.8≤|βmax/αmax|≤1.2的條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)中所述的照明裝置，其特征在于上述反射部件具有反射上述第1光束的第1反射單元、把從上述光源朝與上述被照射一側(cè)相反一側(cè)出射的光束反射到上述被照射一側(cè)的第2反射單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求2～5的任一項(xiàng)中所述的照明裝置，其特征在于上述光源具備在包含上述第1光束的面內(nèi)具有直徑的形狀，當(dāng)把上述光源的直徑設(shè)為、把上述光源與上述光學(xué)部件的入射面之間的最小距離設(shè)為d時(shí)，滿足/10≤d≤/2的條件。
8.一種攝像裝置，其特征在于具有權(quán)利要求1～7的任一項(xiàng)所述的照明裝置；對(duì)由來(lái)自上述照明裝置的出射光束照明了的被拍攝物體圖像進(jìn)行光電變換的攝影元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了通過(guò)在反射部件的形狀上下功夫，在光的照射范圍內(nèi)可以得到均勻的配光特性的同時(shí)，能夠謀求照明光學(xué)系統(tǒng)的小型化的照明裝置，本發(fā)明的照明裝置具有光源和把從該光源中心出射的光束中對(duì)于照明光軸的來(lái)自光源的出射角度大于預(yù)定角度的第1光束朝向被照射一側(cè)反射的反射部件，而且，該反射部件沿著對(duì)于照明光軸交差的方向反射上述第1光束中上述出射角度為最大的光線，滿足條件θ1＜θ2，這里，把第1光束中上述出射角度為第1出射角度的光線以及上述出射角度小于該第1出射角度的第2出射角度的光線分別作為第1光線以及第2光線，把由該反射部件反射前后的第1以及第2光線的每一個(gè)構(gòu)成的角度作為θ1、θ2。
文檔編號(hào)G03B19/02GK1627173SQ20041010028
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月12日
發(fā)明者小島信久 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社