專利名稱：照明設(shè)備和圖像拍攝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于圖像拍攝中所使用的閃光裝置的照明設(shè)備，具體涉及其分配來自于光源的光線的特征受具有聚光作用的光學(xué)元件控制的照明設(shè)備。
背景技術(shù)：
這種照明設(shè)備具有這樣一種結(jié)構(gòu)，其中由具有彈性和耐熱性的材料(諸如白色或乳白色硅橡膠)制成的容納元件容納靠近于作為光源的閃光排出管終端的玻璃管部分。這是為了防止當(dāng)所述保持元件不是彈性元件而是剛性元件時由于作用在照明設(shè)備上的外部力(沖擊強(qiáng)度)被直接傳輸?shù)介W光排出管而造成閃光排出管的損壞。這也是為了避免當(dāng)靠近于閃光排出管終端的部分由于連續(xù)發(fā)光而具有較高溫度時由于由具有低耐熱性的材料制成的容納元件的變形或改變所造成的麻煩。
另一方面，即使其方向被改變并且外部沖擊強(qiáng)度作用在其上，照明光學(xué)系統(tǒng)也需要保持光學(xué)特性。因此，必須精確地保持光源與光學(xué)元件之間的位置關(guān)系，并且容納元件的彈性在保持該位置關(guān)系方面起到重要的作用。換句話說，保持位置關(guān)系通常是通過使得閃光排出管與形成在反射器上的定位銷相接觸并且使用硅橡膠所產(chǎn)生的壓制力或排斥力而執(zhí)行的。這樣，打算利用硅橡膠中產(chǎn)生的彈性力適當(dāng)?shù)乇３止庠磁c光學(xué)元件之間的位置關(guān)系從而保持光學(xué)特性(見日本專利未審定公開號No.2003-222941)。
因此發(fā)明了用于將光源容納在傳統(tǒng)照明設(shè)備中的方法，即，滿足諸如容納結(jié)構(gòu)防止光源的損壞的機(jī)械要求，克服光源所產(chǎn)生的熱進(jìn)行測量，并且精確地定位光源與光學(xué)元件。
然而，在傳統(tǒng)照明設(shè)備中，盡管來自于光源的光線直接撞擊在容納元件上，但是這些光線肯定不能用作照明光線。換句話說，由于來自于光源的光通量包括許多未使用的成分，因此傳統(tǒng)照明設(shè)備必然是沒有效率的。
而且，由于光源與光學(xué)元件之間的位置關(guān)系不是由它們彼此之間的直接接觸保持的，而是由具有制造公差的容納元件的介入保持的，因此位置關(guān)系的設(shè)定必然是不精確的。
而且，使用作為與光學(xué)元件相分離的元件的容納元件增加了照明設(shè)備的組成元件的數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種照明設(shè)備，其中可通過有效地利用傳統(tǒng)照明設(shè)備中未使用的光通量而提高其作為光學(xué)系統(tǒng)的作用，可精確地設(shè)定光源與光學(xué)元件之間的位置關(guān)系，并且可減少組成元件的數(shù)量以及裝配程序的數(shù)量。
作為本發(fā)明一個方面的照明設(shè)備包括光源，以及在與光源相比較更靠近于照射范圍的側(cè)部上具有折射表面的光學(xué)元件。所述光學(xué)元件包括用于容納光源的容納部分。
從以下參照附圖所作出的優(yōu)選實施例的描述中可容易地明白本發(fā)明的其他目的和特征。


圖1是示出了作為本發(fā)明實施例1的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)的水平截面圖。
圖2是實施例1的照明設(shè)備的光線軌跡圖。
圖3是示出了實施例1的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。
圖4是示出了實施例1的照明設(shè)備的分解透視圖。
圖5是示出了裝有實施例1的照明設(shè)備的照相機(jī)的透視圖。
圖6是示出了作為本發(fā)明實施例2的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)的水平截面圖。
圖7是實施例2的照明設(shè)備的光線軌跡圖。
圖8是示出了實施例2的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。
圖9是示出了實施例2的照明設(shè)備的分解透視圖。
圖10是示出了作為本發(fā)明實施例3的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)的水平截面圖。
圖11是實施例3的照明設(shè)備的光線軌跡圖。
圖12是示出了實施例3的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)的豎直截面圖。
圖13是示出了實施例3的照明設(shè)備的側(cè)視圖。
圖14是示出了實施例3的照明設(shè)備的分解透視圖。
圖15是示出了作為本發(fā)明實施例4的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)的水平截面圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
實施例1圖1到圖4示出了作為本發(fā)明實施例1的照明設(shè)備。本實施例的照明設(shè)備和稍后所述的實施例都用作裝在諸如數(shù)字式照相機(jī)、攝影機(jī)、單一反射式照相機(jī)以及膠片攝影機(jī)等圖像拍攝設(shè)備中的閃光裝置。本發(fā)明還可應(yīng)用于附于圖像拍攝設(shè)備的外部照明設(shè)備。
圖1是示出了當(dāng)在包含排出管中心軸的平面處切割時的照明設(shè)備的水平截面圖。圖2是其中從排出管的中心發(fā)射出的代表性光線被加入到照明設(shè)備的水平截面圖中的光線軌跡圖。圖3是示出了當(dāng)在垂直于排出管中心軸的平面處切割時的照明設(shè)備的豎直截面圖。圖4是示出了照明設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的主要元件的分解透視圖。圖5示出了裝有所述照明設(shè)備的所謂數(shù)字照相機(jī)。
首先，將針對包含本實施例照明設(shè)備的數(shù)字照相機(jī)作出描述。包含其他實施例的照明設(shè)備的照相機(jī)與圖5中所示的照相機(jī)是相同的。
在圖5中，11表示照相機(jī)主體。12表示攝影鏡頭鏡筒，所述攝影鏡頭鏡筒12被設(shè)在照相機(jī)主體11的前表面的基本中心處。1表示本實施例和其他實施例的照明設(shè)備，當(dāng)從前面看過去時，所述照明設(shè)備1被設(shè)在照相機(jī)主體11的右上部區(qū)域中。
13表示使得照相機(jī)執(zhí)行圖像拍攝操作的釋放按鈕。14表示變焦開關(guān)，即，使得攝影鏡頭執(zhí)行變焦的操作元件。向前操縱所述變焦開關(guān)使得攝影鏡頭沿遠(yuǎn)距拍攝方向執(zhí)行變焦，而向后操縱所述變焦開關(guān)使得攝影鏡頭沿廣角方向執(zhí)行變焦。
15表示用于設(shè)定照相機(jī)的各種操作模式的操作按鈕。16表示向使用者示出照相機(jī)的操作狀態(tài)的液晶顯示面板。17表示用于測量物體的亮度的測光單元的光線進(jìn)入窗。18表示光學(xué)取景器的觀察窗。
19表示用于光電地轉(zhuǎn)換由攝影鏡頭形成的物體圖像的圖像拾取元件(諸如CCD傳感器和CMOS傳感器)。
接下來，將參照圖1到圖4針對本實施例的照明設(shè)備進(jìn)行描述。
在這些圖中，2表示圓柱形發(fā)光排出管(例如，氙氣管)。在下文中，圓柱形發(fā)光排出管2被稱作排出管。3表示用于沿照射光軸L向前(或圖3中的向右方向)反射從排出管2中發(fā)射出的光線分量的反射器(或反射元件)，所述光線分量從排出管2中沿照射光軸L向后(或圖3中的向左方向)、向上以及向下前進(jìn)。反射器3是由其光源側(cè)表面由高反射性的鋁制成的元件形成的，或者是由其上沉淀有高反射性金屬的樹脂元件等制成的。
4表示設(shè)置在排出管前面(或者光線照射側(cè)上)的光學(xué)元件，換句話說，比排出管2更靠近于照射范圍的側(cè)部上的光學(xué)元件。光學(xué)元件4被整體形成為透明元件。
如圖1中所示的，在靠近于光學(xué)元件4進(jìn)入表面的照射光軸L的中心部分中，形成有沿排出管2的縱向方向具有正折射本領(lǐng)的圓柱形透鏡表面(或正折射部分)4a。在光學(xué)元件4的左右外圍部分中，形成了分別具有折射表面(或進(jìn)入表面)4b和4b′及反射表面4c和4c′的棱鏡部分4i和4i′。
在棱鏡部分4i和4i′的后部中，形成了用于容納排出管2的玻璃管部分的端部的凹形部分4d和4d′。棱鏡部分4i和4i′的后部，或者凹形部分4d和4d′以及其外圍部分用作用于直接容納排出管2的容納部分4p和4p′，并且還用于在反射表面4c和4c′處反射從排出管2中發(fā)射并進(jìn)入到棱鏡部分4i和4i′的光通量以便于引導(dǎo)它們向前。光學(xué)元件4的前表面是退出表面4h。
傳統(tǒng)照明設(shè)備使用具有高傳輸率的光學(xué)高聚合物材料(諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))作為這種光學(xué)元件的材料。這是因為這些材料與玻璃和陶瓷相比較成本更低、重量更輕、并且更易于成形。
然而，在本實施例中，光學(xué)元件是由樹脂材料(諸如透明硅橡膠和透明硅樹脂)制成的以便于改進(jìn)光源容納結(jié)構(gòu)。具體地，在本實施例中，硅樹脂作為用于容納具有高溫的光源的元件材料是最好的，這是因為它們通常具有耐熱性、抗氣候性、電絕緣特性、防水性、適當(dāng)?shù)膹椥砸约斑m當(dāng)?shù)挠捕?或機(jī)械強(qiáng)度)。
另外，在本實施例中，除這些基本機(jī)械特性以外賦予所述硅樹脂透明性可獲得還能用作具有高傳輸性的光學(xué)材料的材料。
在裝有如上所述構(gòu)成的照明設(shè)備的上述照相機(jī)中，當(dāng)照相機(jī)被設(shè)定為“閃光自動模式”時，例如根據(jù)測光單元(未示出)所測定的被攝體亮度和圖像拾取元件19的靈敏性，響應(yīng)于釋放按鈕13的第一沖擊操作(stroke operation)(或半按壓操作)，CPU(未示出)確定照明設(shè)備是否將發(fā)光。
當(dāng)在當(dāng)前圖像拍攝狀態(tài)下確定“照明單元將發(fā)光時”，CPU響應(yīng)于釋放按鈕13的第二沖擊操作(stroke operation)(或全按壓操作)向發(fā)射控制器(未示出)輸出發(fā)射信號。發(fā)射控制器通過觸發(fā)器引線(未示出)向排出管2輸出觸發(fā)信號以使得排出管2發(fā)光。
在從排出管2中發(fā)射出的光通量之中，圖3中向后、向上以及向下發(fā)射出的光通量由反射器3反射，之后進(jìn)入光學(xué)元件4。向前發(fā)射出的光通量直接進(jìn)入光學(xué)元件4。這些光通量被光學(xué)元件4轉(zhuǎn)換成具有預(yù)定光線分布特征的光通量，之后撞擊在物體側(cè)上。
接下來，將參照圖1到圖3對本實施例的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)作出詳細(xì)描述。圖1和圖2示出了將排出管2中發(fā)射出的光通量分量有效地照射在預(yù)定照射角范圍內(nèi)的基本概念，光線分量沿水平方向(或向左和向右方向)(即，排出管2的縱向方向)前進(jìn)。圖1和圖2示出了相同截面中照明設(shè)備的形狀。
首先，將參照圖1對使用光學(xué)元件4容納排出管2和反射器3的方法作出描述。
如上所述的，在棱鏡部分4i和4i′的后部中，形成有包繞排出管2的玻璃管端部2a和2a′(或圍繞其圓周)的凹形部分4d和4d′以及從玻璃管端部2a和2a′處延伸的端子2b和2b′從中穿過的通孔4e和4e′。從主聚光器的電極處延伸的引線(未示出)與穿過通孔4e和4e′的端子2b和2b′的尖部相連接。
依照以上所述的其材料特征以及其形狀，光學(xué)元件4可彈性變形。因此，通過光學(xué)元件4的彈性變形將玻璃管端部2a和2a′壓制或緊密插入到棱鏡部分4i和4i′的凹形部分4d和4d′可使得光學(xué)元件4整體地容納排出管2，從而它們可滿足預(yù)定位置關(guān)系。
構(gòu)成棱鏡部分4i和4i′的反射表面4c和4c′被如此形成，即，使其向外延伸得沿水平方向超過了玻璃管端部2a和2a′，換句話說，使其覆蓋玻璃管端部2a和2a′的端面。這也利用從玻璃管端部2a和2a′中水平發(fā)射出的光通量分量改進(jìn)照射效率。
另外，光學(xué)元件4容納反射器3。如圖3中所示的，反射器3具有基本與排出管2的后外表面相接觸并且基本與排出管2同心的半圓柱形表面3a，以及從半圓柱形表面3a延伸到光學(xué)元件4的上下表面4g和4g′的中間部分的上下表面3b和3b′。
光學(xué)元件4的上下表面4g和4g′被設(shè)定得使得幾乎來自于排出管2的所有光通量都可滿足稍后所述的全反射條件。然而，反射器3的上下表面3b和3b′具有用于使得來自于光學(xué)元件4的上下表面4g和4g′的光通量(即，相對于上下表面4g和4g′不滿足全反射條件的光通量)返回到光學(xué)元件4中的光學(xué)功能，以及用于使得反射器3圍繞排出管2的轉(zhuǎn)動停止的機(jī)械功能。
反射器3與形成在棱鏡部分4i和4i′后端處的保持部分4f和4f′相接合。從而，光學(xué)元件4整體容納反射器3。
反射器3的上下表面3b和3b′延伸得基本覆蓋面對排出管2和光學(xué)元件4的進(jìn)入表面4a、4b和4b′的空間。因此，幾乎所有從排出管2中發(fā)射出的光通量(包括由反射器3反射的光通量)都從進(jìn)入表面4a、4b和4b′進(jìn)入光學(xué)元件4。
如上所述的，本實施例中的光學(xué)元件4不僅由透明材料制成以使其具有有效的光學(xué)特性，而且還具有適合于容納排出管2和反射器3的特征。具體地，光學(xué)元件4的棱鏡部分4i和4i′具有適當(dāng)?shù)膹椥砸员阌诓粫⒆饔迷诠鈱W(xué)元件4上的外力直接傳輸?shù)脚懦龉?，并且還具有良好的耐熱性。
而且，本實施例中的光學(xué)元件4不僅有效地用于容納排出管2和反射器3以及提高光學(xué)特性，而且還有助于照明設(shè)備1的裝配。換句話說，裝配工首先使得光學(xué)元件4彈性變形以使其容納排出管2，之后將反射器3安裝在光學(xué)元件4上。這樣，照明設(shè)備1的裝配可充分地利用光學(xué)元件4的材料特性。
如上所述的，通過其光學(xué)作用，本實施例中的光學(xué)元件4可增加從排出管2中發(fā)射出的光通量的使用效率，并且將排出管2和反射器3容納在其精確的位置中。
接下來，將參照圖2中的光線軌跡圖對照明設(shè)備1的特征光學(xué)作用進(jìn)行描述。
在圖2所示的視圖中，從排出管2的中心處發(fā)射出的光通量被粗略地分成為朝向形成在光學(xué)元件4的照射光軸L附近(或中央部分)的圓柱形透鏡表面4a前進(jìn)的第一光通量分量，以及在比第一光通量分量相對于照射光軸L的角度大的角度下發(fā)射之后朝向形成在其外圍中的進(jìn)入表面4b和4b′前進(jìn)的第二光通量分量。由于反射器3的反射使得朝向反射器3前進(jìn)的第三光通量分量返回到光學(xué)元件4中，因此它可與上述第一和第二光通量分量中的一個相同的方式被處理。
在這種傳統(tǒng)照明設(shè)備中，由于沒有充分地考慮朝向外圍前進(jìn)的光通量分量，因此大部分光通量分量沒有從照明設(shè)備中發(fā)出或者盡管從退出表面中發(fā)出但卻變成為預(yù)定照射范圍以外的光線。與之相反，本實施例的特征在于，光學(xué)元件4有效地利用了朝向外圍前進(jìn)的光通量分量。
如圖2中所示的，從排出管2的中心發(fā)射出并且朝向外圍前進(jìn)的光通量分量進(jìn)入棱鏡部分4i和4i′中，并且沿著排出管2的玻璃管端部2a和2a′以及端子2b和2b′通過棱鏡部分4i和4i′的內(nèi)部前進(jìn)。該光通量分量包括從玻璃管端部2a和2a′中發(fā)射出之后從凹形部分4d和4d′的內(nèi)表面進(jìn)入棱鏡部分4i和4i′中的光通量分量。
在傳統(tǒng)照明設(shè)備中，由于提供了用于容納排出管的容納元件，所述容納元件為與光學(xué)元件相分離并且不給予任何光學(xué)考慮的元件，因此到達(dá)容納元件的光通量分量被吸收在照明設(shè)備中而沒有從退出表面中發(fā)射出。
與之相反，在本實施例中，光學(xué)元件4本身具有用于容納排出管2的容納部分4p和4p′(或棱鏡部分4i和4i′的后部)，并且作為光線引導(dǎo)區(qū)域通過反射表面4c和4c′的全反射作用沿朝向退出表面4h的方向(即，向前)引導(dǎo)進(jìn)入其中的光通量。因此，使得反射表面4c和4c′的形狀最優(yōu)化可使得包含在傳統(tǒng)照明設(shè)備中未利用的分量的光通量在預(yù)定照射范圍內(nèi)聚光，從而增加光線的利用效率。
在本實施例中，盡管反射表面4c和4c′被形成為與照射光軸L形成約45度角的平面，但是在本發(fā)明中反射表面不局限于此。諸如彎曲表面和復(fù)曲面等其他表面可用作反射表面。這樣的彎曲表面在實現(xiàn)更高效的照明設(shè)備方面是優(yōu)選的。
而且，在本實施例中，光學(xué)元件4被構(gòu)成得用于將從光源中心發(fā)射出的光通量分成為從光學(xué)元件4的中央部分進(jìn)入的光通量分量和從光學(xué)元件4的左右外圍部分進(jìn)入的光通量分量，并且被構(gòu)成得用于給予這些光通量分量相同的照射角分布。因此，可有效地利用從光源中發(fā)射出的光通量，并且總體上獲得基本均勻的光線分布特征。
因此，在本實施例中，光學(xué)元件4利用其材料特性的優(yōu)點本身直接容納排出管2(和反射器3)，從而消除傳統(tǒng)照明設(shè)備中所使用的容納元件。因此，可使得照明設(shè)備的構(gòu)成元件的數(shù)量最小化，并且可精確地設(shè)定排出管2、反射器3以及光學(xué)元件4之間的位置關(guān)系，從而確保并保持良好的光學(xué)特性。
本實施例照明設(shè)備的最小需求是光學(xué)元件4具有容納排出管2的功能、前進(jìn)到排出管2的端子2b和2b′附近的光通量被利用、以及改進(jìn)用于光通量的光學(xué)特性。為了滿足這些需求，以下條件至少是必需的光學(xué)元件4是由透明元件制成的，所述透明元件在容納排出管2的部分(即，棱鏡部分4i和4i′)中具有彈性。
另一方面，本實施例使用其中非傳導(dǎo)性光學(xué)元件4覆蓋排出管2的端子2b和2b′的結(jié)構(gòu)。這是為了確保電絕緣特性以使得具有高電壓的觸發(fā)信號不會被直接提供給端子2b和2b′，盡管用于使得排出管發(fā)光的觸發(fā)信號通常被提供給形成在玻璃管部分上的透明電極涂膜。換句話說，觸發(fā)器引線通過反射器3與形成在排出管2中央部分處的透明電極涂膜相連接。并且，光學(xué)元件4在端子2b和2b′與透明電極涂膜之間絕緣以使得它們之間難以發(fā)生直接放電。由于本實施例中所使用的硅樹脂和硅橡膠具有電絕緣特性，因此它們是有用的光學(xué)材料。
盡管本實施例中光學(xué)元件4的退出表面4h被形成為平面，但是也可使用具有光功率或擴(kuò)散作用的表面，諸如彎曲表面或菲涅耳透鏡。而且，盡管在本實施例中光學(xué)元件4的進(jìn)入部分的中央表面被形成為圓柱形透鏡表面，但是也可使用菲涅耳透鏡。
此外，在本實施例中，盡管光學(xué)元件4容納排出管2的玻璃管端部2a和2a′，但是由光學(xué)元件4容納的部分不局限于此，例如，排出管2的中央部分也可被容納。
此外，在本實施例中，盡管通過將其壓入到光學(xué)元件4中而容納排出管2的玻璃管端部2a和2a′，因此不需要用于容納排出管2的插入方法，諸如壓配合方法。但是也可使用其他容納方法，例如，加壓接觸方法。
而且，形成在光學(xué)元件4側(cè)部上的反射表面4c和4c′通過其全反射作用引導(dǎo)從光源處向前朝向光學(xué)元件4的外圍部分前進(jìn)的光通量，但是光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，進(jìn)入表面的形狀可被設(shè)計得僅通過其折射作用向前引導(dǎo)光通量。
而且，在本實施例中，盡管硅樹脂材料(諸如硅樹脂和硅橡膠)用作光學(xué)元件4的材料，但是也可使用除硅樹脂材料以外的材料。例如，可使用滿足光學(xué)特性和用于容納排出管的功能兩者的光學(xué)材料，并且還可使用通過組合多種光學(xué)材料而制成并具有相同特性和功能的復(fù)合材料。
而且，在本實施例中，盡管光學(xué)元件4的每個進(jìn)入和退出表面相對于照射光軸L都具有對稱形狀，但是其形狀不局限于此。例如，在本實施例中，盡管棱鏡部分4i和4i′相對于照射光軸L是對稱的，但是它們也可為不對稱的。不僅棱鏡部分是這樣，而且中央圓柱形透鏡表面4a也是這樣。
實施例2圖6到9示出了作為本發(fā)明實施例2的照明設(shè)備。圖6是示出了當(dāng)在包含排出管中心軸的平面處切割時的照明設(shè)備的水平截面圖。圖7是其中從排出管的中心發(fā)射出的代表性光線被加入到照明設(shè)備的水平截面圖中的光線軌跡圖。圖8是示出了當(dāng)在垂直于排出管中心軸的平面處切割時的照明設(shè)備的豎直截面圖。圖9是示出了照明設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的主要元件的分解透視圖。
首先，將參照圖6到圖9針對用于容納排出管和反射器的方法以及決定照明設(shè)備的光學(xué)特性的構(gòu)成元件的形狀作出描述。
在這些圖中，22表示圓柱形發(fā)光排出管(例如，氙氣管)。在下文中，圓柱形發(fā)光排出管22被稱作排出管。23表示具有基本與排出管22同中心的半圓柱形形狀的反射器(或反射元件)。反射器23用于反射從排出管22中發(fā)射出的光線分量以使其返回到排出管22的中心，所述光線分量從排出管22中沿照射光軸L向后(或圖8中的向左方向)、向上以及向下前進(jìn)。反射器23是由其光源側(cè)表面(即，基本與排出管22的后外表面基本接觸的表面)由高反射性的鋁制成的元件形成的，或者是由其上沉淀有高反射性金屬的樹脂元件等制成的。
24表示設(shè)置在排出管前面(或者光線照射側(cè)上)的光學(xué)元件，換句話說，比排出管22更靠近于照射范圍的側(cè)部上的光學(xué)元件。光學(xué)元件24被整體形成為透明元件。
在圖8的截面圖中，在靠近于光學(xué)元件24進(jìn)入表面的照射光軸L的中心部分中，形成有沿垂直于排出管22的縱向方向具有正折射本領(lǐng)的圓柱形透鏡表面(或正折射部分)24a。在光學(xué)元件的上下外圍部分中，形成了分別具有折射表面(或進(jìn)入表面)24b和24b′及反射表面24c和24c′的上部和下部棱鏡部分24m和24m′。上部和下部棱鏡部分24m和24m′用于基本在反射表面24c和24c′處全反射已從排出管22中發(fā)射出并已進(jìn)入到上部和下部棱鏡部分24m和24m′中的光通量以便于引導(dǎo)它們向前。
在光學(xué)元件24的左右外圍部分中，形成了分別具有折射表面(或進(jìn)入表面)24g和24g′及反射表面24h和24h′的左右棱鏡部分24k和24k′。在左右棱鏡部分24k和24k′的后部中，形成了用于容納排出管22的玻璃管端部22a和22a′的通孔部分24d和24d′。左右棱鏡部分24k和24k′的后部用作用于直接容納排出管22的容納部分24p和24p′，并且還用于在反射表面24h和24h′處反射已從排出管22中發(fā)射并已進(jìn)入到左右棱鏡部分24k和24k′的光通量以便于引導(dǎo)它們向前。
光學(xué)元件24的前表面是退出表面。在退出表面的中央部分中，形成有多個棱鏡部分24i，并且在退出表面的左右外圍部分中，形成有菲涅耳透鏡部分24j和24j′。在比菲涅耳透鏡部分24j和24j′更外部的左右外圍部分中，形成有平面部分24n和24n′。
與實施例1中一樣，光學(xué)元件24是由具有適當(dāng)?shù)膹椥?、高耐熱性、以及良好光學(xué)特性的光學(xué)樹脂材料(諸如透明硅橡膠和透明硅樹脂)制成的。
接下來，將參照圖6到圖8對本實施例的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)作出詳細(xì)描述。圖6和圖7示出了將排出管22中發(fā)射出的光通量的分量有效地照射在預(yù)定照射角范圍內(nèi)的基本概念，光線分量朝向左右外圍部分前進(jìn)。圖6和圖7示出了相同截面中照明設(shè)備的形狀。
首先，將參照圖6對通過光學(xué)元件24容納排出管22和反射器23的方法作出描述。
如圖6中所示的，光學(xué)元件24的左右棱鏡部分24k和24k′的后部(或通孔部分24d和24d′)通過插入(諸如壓配合)容納排出管22的玻璃管端部22a和22a′。為了像這樣容納排出管22，在使得光學(xué)元件24彈性變形的同時，玻璃管端部22a和22a′被壓制或緊緊插入到通孔部分24d和24d′中。從而，光學(xué)元件24穩(wěn)定地將排出管22容納在預(yù)定位置處。然而，在本實施例中，玻璃管端部22a和22a′的最外側(cè)部分從光學(xué)元件24的側(cè)部突出。
另外，光學(xué)元件24容納反射器23。反射器23與形成在左右棱鏡部分24k和24k′后端處的保持部分24e和24e′相接合。因此，光學(xué)元件24整體容納反射器23。如圖8中所示的，在反射器23的前端部分的頂部和底部處，形成有轉(zhuǎn)動停止器23b和23b′。轉(zhuǎn)動停止器23b和23b′與上部和下部棱鏡部分24m和24m′的后端24f和24f′的接觸防止反射器23圍繞排出管22轉(zhuǎn)動。
反射器23延伸得基本覆蓋面對排出管22和光學(xué)元件24的進(jìn)入表面24a、24b和24b′的空間。因此，幾乎所有從排出管22中發(fā)射出的光通量(包括由反射器23反射的光通量)都從進(jìn)入表面24a、24b和24b′進(jìn)入光學(xué)元件24。
與實施例1中一樣，本實施例中的光學(xué)元件24是由透明材料制成以使其具有有效的光學(xué)特性，而且還具有適合于容納排出管22和反射器23的特征。具體地，光學(xué)元件24的左右棱鏡部分24k和24k′具有適當(dāng)?shù)膹椥砸员阌诓粫⒆饔迷诠鈱W(xué)元件24上的外力直接傳輸?shù)脚懦龉?2，并且還具有良好的耐熱性。
而且，本實施例中的光學(xué)元件24不僅有效地用于容納排出管22和反射器23以及提高光學(xué)特性，而且還有助于照明設(shè)備的裝配。換句話說，裝配工首先使得光學(xué)元件24彈性變形以使其容納排出管22，之后將反射器23安裝在光學(xué)元件24上。這樣，照明設(shè)備的裝配可充分地利用光學(xué)元件24的材料特性。
接下來，將參照圖7中的光線軌跡圖對如此構(gòu)成的照明設(shè)備的光學(xué)作用進(jìn)行描述。
如圖中所示的，從排出管22的中心處發(fā)射出的光通量被粗略地分成為朝向形成在光學(xué)元件24的照射光軸L附近(或中央部分)的進(jìn)入表面(或圓柱形透鏡表面)24a前進(jìn)的第一光通量分量，以及在比第一光通量分量相對于照射光軸L的角度大的角度下發(fā)射之后朝向形成在其外圍中的進(jìn)入表面24g和24g′前進(jìn)的第二光通量分量。由于反射器23的反射使得朝向反射器23前進(jìn)的第三光通量分量返回到光學(xué)元件24中，因此它可與上述第一和第二光通量分量中的一個相同的方式被處理。
與實施例1中一樣，在本實施例中，光學(xué)元件24有效地利用了傳統(tǒng)照明設(shè)備中未被利用的朝向外圍前進(jìn)的光通量分量。
前進(jìn)到中央部分的光通量進(jìn)入到光學(xué)元件24的進(jìn)入表面24a中，由進(jìn)入表面24a折射，之后由棱鏡部分24i和菲涅耳透鏡部分24j和24j′聚光并控制以便于從光學(xué)元件24中發(fā)射出。
每個棱鏡部分24i的頂角是鈍角。棱鏡部分24i具有當(dāng)光學(xué)元件24被設(shè)置在光源附近時用于在預(yù)定角范圍內(nèi)使得光通量聚光的形狀。該形狀的使用允許進(jìn)入棱鏡部分24i中的大部分光通量被折射并且沿水平方向在大約80度的照射角內(nèi)被發(fā)射。另外，通過棱鏡部分24i的這種形狀，由棱鏡部分24i全反射的光通量分量可朝向光源返回、由反射器23反射，之后被再利用。因此，可有效地利用來自于光源的光通量。
菲涅耳透鏡部分24j和24j′可在某種程度上限制光通量的發(fā)出方向，這是由于它們相對于光源被布置在外圍部分上。因此，將具有較強(qiáng)折射本領(lǐng)的菲涅耳透鏡表面布置在外圍部分處賦予光學(xué)元件24有效的聚光作用。
從光源中進(jìn)入左右進(jìn)入表面24g和24g′的光通量分量沿玻璃管端部22a和22a′在左右棱鏡部分24k和24k′中前進(jìn)。該光通量分量包括從玻璃管端部22a和22a′中發(fā)射出之后從通孔部分24d和24d′的內(nèi)表面進(jìn)入棱鏡部分24k和24k′中的光通量分量。
該光通量分量被適當(dāng)?shù)厝瓷湓谛纬稍谧笥依忡R部分24k和24k′上的反射表面24h和24h′處，之后從退出表面的平面部分24n和24n′發(fā)射出。因此，使得反射表面24h和24h′的形狀最優(yōu)化可使得包含在傳統(tǒng)照明設(shè)備中未利用的分量的光通量在預(yù)定照射范圍內(nèi)聚光，從而增加光線的利用效率。
在本實施例中，盡管反射表面24h和24h′被形成為與照射光軸L形成約45度角的平面，但是在本發(fā)明中反射表面不局限于此。諸如彎曲表面和復(fù)曲面等其他表面可用作反射表面。這樣的彎曲表面在實現(xiàn)更高效的照明設(shè)備方面是優(yōu)選的。
與實施例1相比較，本實施例強(qiáng)調(diào)照明設(shè)備的小型化。從光源到光學(xué)元件24的退出表面的厚度最小化，并且水平方向(或縱向方向)上光源的寬度被設(shè)定為可允許的最小值。因此，排出管22由光學(xué)元件24容納以使得玻璃管端部22a和22a′的最外部可露出。這不同于實施例1。換句話說，本實施例的照明設(shè)備不利用前進(jìn)到玻璃管端部22a和22a′的端子22b和22b′附近的所有光通量。然而，由于照明設(shè)備利用了傳統(tǒng)照明設(shè)備中未利用的光通量部分，因此可使得照明設(shè)備最小化，并且可增加光線利用效率。
因此，在本實施例中，光學(xué)元件24利用其材料特性的優(yōu)點本身直接容納排出管22(和反射器23)，從而消除傳統(tǒng)照明設(shè)備中所使用的容納元件。因此，可使得照明設(shè)備的構(gòu)成元件的數(shù)量最小化，并且可精確地設(shè)定排出管22、反射器23以及光學(xué)元件24之間的位置關(guān)系，從而確保并保持良好的光學(xué)特性。
在本實施例中，盡管光學(xué)元件24容納排出管22的玻璃管端部22a和22a′，但是由光學(xué)元件24容納的部分不局限于此，例如排出管22的中央部分也可被容納。
此外，在本實施例中，盡管通過將其壓入到光學(xué)元件24中而容納排出管22的玻璃管端部22a和22a′，因此不需要用于容納排出管22的插入方法(諸如壓配合方法)。但是也可使用其他容納方法，例如，加壓接觸方法。
而且，盡管形成在光學(xué)元件24側(cè)部上的反射表面24h和24h′通過其全反射作用引導(dǎo)從光源處向前朝向光學(xué)元件24的外圍部分前進(jìn)的光通量，但是光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，進(jìn)入表面的形狀可被設(shè)計得僅通過其折射作用向前引導(dǎo)光通量。
而且，在本實施例中，盡管硅樹脂材料(諸如硅樹脂和硅橡膠)用作光學(xué)元件24的材料，但是也可使用除硅樹脂材料以外的材料。例如，可使用滿足光學(xué)特性和用于容納排出管的功能兩者的光學(xué)材料，并且還可使用通過組合多種光學(xué)材料而制成并具有相同特性和功能的復(fù)合材料。
而且，在本實施例中，盡管光學(xué)元件24的每個進(jìn)入和退出表面相對于照射光軸L都具有對稱形狀，但是其形狀不局限于此。例如，在本實施例中，盡管棱鏡部分24i和24i′和菲涅耳透鏡部分24j和24j′相對于照射光軸L是對稱的，但是它們也可為不對稱的。反射表面24h和24h′也是這樣。
實施例3圖10到14示出了作為本發(fā)明實施例3的照明設(shè)備。圖10是示出了當(dāng)在包含排出管中心軸的平面處切割時的照明設(shè)備的水平截面圖。圖11是其中從排出管的中心發(fā)射出的代表性光線被加入到照明設(shè)備的水平截面圖中的光線軌跡圖。圖12是示出了當(dāng)在垂直于排出管中心軸的平面處切割時的照明設(shè)備的豎直截面圖。圖13是照明設(shè)備的側(cè)視圖。圖14是照明設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)的主要元件的分解透視圖。
首先，將參照圖10到圖14針對用于容納排出管和反射器的方法以及決定照明設(shè)備的光學(xué)特性的構(gòu)成元件的形狀作出描述。
在這些圖中，32表示圓柱形發(fā)光排出管(例如，氙氣管)。在下文中，圓柱形發(fā)光排出管32被稱作排出管。33表示用于反射沿照射光軸L的方向(或圖12中向左的方向)向后前進(jìn)的光線分量的第一反射器。第一反射器33具有基本與排出管32同中心的半圓柱形形狀的表面33a并且基本與排出管32的后外表面相接觸，并且是由高反射性的鋁制成的，或者是由其上沉淀有高反射性金屬的樹脂元件等制成的。
光學(xué)元件34的上下表面34g和34g′被設(shè)定得使得幾乎來自于排出管32的所有光通量可滿足稍后所述的全反射條件。然而，第一反射器33的上下表面33b和33b′具有使得從光學(xué)元件34的上下表面34g和34g′發(fā)出的光通量(即，相對于上下表面34g和34g′不滿足全反射條件的光通量)返回到光學(xué)元件34中的光學(xué)功能，以及用于使得反射器33圍繞排出管32的轉(zhuǎn)動停止的機(jī)械功能。
第一反射器33是由其光源側(cè)表面由高反射性的鋁制成的元件制成的，或者是由其上沉淀有高反射性金屬的樹脂元件等制成的。
34表示設(shè)置在排出管前面(或者光線照射側(cè)上)的光學(xué)元件，換句話說，比排出管32更靠近于照射范圍的側(cè)部上的光學(xué)元件。光學(xué)元件34被整體形成為具有左右棱鏡部分34e和34e′的透明元件。
如圖10中所示的，在靠近于光學(xué)元件34進(jìn)入表面的照射光軸L的中心部分中，形成有沿排出管32的縱向方向具有正折射本領(lǐng)的圓柱形透鏡表面(或正折射部分)34a。在光學(xué)元件34的左右外圍部分中，形成了分別具有折射表面(或進(jìn)入表面)34b和34b′及反射表面34c和34c′的左右棱鏡部分(或反射部分)。另外，在光學(xué)元件34的退出表面上，形成了沿排出管32的縱向方向具有正折射本領(lǐng)的圓柱形透鏡表面34d。
35表示光線發(fā)射窗。在光線發(fā)射窗35的光源側(cè)表面(進(jìn)入表面)上，如圖14中所示的，形成有沿排出管32的縱向方向延伸并且沿垂直于排出管32的縱向方向的方向具有正折射本領(lǐng)的多個圓柱形透鏡表面35a。這是為了防止光線分布的不均勻性。光線發(fā)射窗35的退出表面可為平面、與進(jìn)入表面一樣在其上形成有多個圓柱形透鏡表面的表面，或者其上形成有菲涅耳透鏡的表面。
36表示用于覆蓋光學(xué)元件34和光線發(fā)射窗35之間的空間環(huán)境的第二反射器。第二反射器36防止從光學(xué)元件34中發(fā)射出的光通量部分從光學(xué)元件34和光線發(fā)射窗35之間的空間中發(fā)出，并且反射該光通量部分以引導(dǎo)光線發(fā)射窗35。第二反射器36是由具有高反射性的薄表面處理板(諸如鋁板)制成的。
與實施例1和2中一樣，光學(xué)元件34是由具有適當(dāng)?shù)膹椥?、高耐熱性、以及良好光學(xué)特性的光學(xué)樹脂材料(諸如透明硅橡膠和透明硅樹脂)制成的。
接下來，將參照圖10到圖11對本實施例的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)作出詳細(xì)描述。圖10和圖11示出了將排出管32中發(fā)射出的光通量的分量有效地照射在預(yù)定照射角范圍內(nèi)的基本概念，光線分量沿水平方向(或左右方向)前進(jìn)。圖10和圖11示出了相同截面中照明設(shè)備的形狀。
首先，將對通過光學(xué)元件34容納排出管32的方法以及第一反射器33和光學(xué)元件34之間的關(guān)系作出描述。
如圖13中所示的，在光學(xué)元件34的左右棱鏡部分34e和34e′的后部處，形成有容納部分34f和34f′，當(dāng)從側(cè)面看過去時，每個容納部分34f和34f′都向后開口并且具有基本為C形的形狀。玻璃管端部32a和32a′被壓制到容納部分34f和34f′中。從而，光學(xué)元件34容納排出管32。
與實施例1和2中一樣，本實施例中的光學(xué)元件34是由透明材料制成以使其具有有效的光學(xué)特性，而且還具有適合于容納排出管32的特征。具體地，光學(xué)元件34的左右棱鏡部分34e和34e′具有適當(dāng)?shù)膹椥砸员阌诓粫⒆饔迷诠鈱W(xué)元件34上的外力直接傳輸?shù)脚懦龉?2，并且還具有良好的耐熱性。
在本實施例中，用于容納排出管32的容納部分34f和34f′具有沒有圍繞排出管32的玻璃管端部32a和32a′的整個圓周但是打開其一部分的形狀。而且，玻璃管端部32a和32a′的最外部分從光學(xué)元件34處露出。
這是由于用于容納排出管32的較小容納部分致力于使得光學(xué)元件和照明設(shè)備最小化。而且，在使得容納部分34f和34f′彈性變形并且加寬的同時，排出管32從后部被壓入到容納部分34f和34f′中。從而，可比實施例1和2更容易地裝配照明設(shè)備。
每個容納部分34f和34f′通過其彈性力夾住排出管32，從而可相對于光學(xué)元件34穩(wěn)定地將排出管32容納在預(yù)定位置處。
第一反射器33延伸以便于基本覆蓋面對排出管32和光學(xué)元件34的進(jìn)入表面34a、34b和34b′的空間。因此，幾乎所有從排出管32中發(fā)射出的光通量(包括由第一反射器33反射的光通量)都從進(jìn)入表面34a、34b和34b′進(jìn)入光學(xué)元件34。
接下來，將參照圖11對如此構(gòu)成的照明設(shè)備的光學(xué)作用進(jìn)行描述。
如圖中所示的，從排出管32的中心處發(fā)射出的光通量被粗略地分成為朝向形成在光學(xué)元件34的照射光軸L附近(或中央部分)的圓柱形透鏡表面34a前進(jìn)的第一光通量分量，以及朝向形成在左右外圍部分處的進(jìn)入表面34b和34b′前進(jìn)的第二光通量分量。由于第一反射器33的反射使得朝向第一反射器33前進(jìn)的第三光通量分量返回到光學(xué)元件34中，因此它可與上述第一和第二光通量分量中的一個相同的方式被處理。
與實施例1和2中一樣，在本實施例中，光學(xué)元件34有效地利用了傳統(tǒng)照明設(shè)備中未被利用的朝向外圍前進(jìn)的光通量分量。
朝向光學(xué)元件34的中央部分前進(jìn)的光通量撞擊作為具有正折射本領(lǐng)的進(jìn)入表面的圓柱形透鏡表面34a。該光通量由該表面折射，之后由作為具有正折射本領(lǐng)的退出表面的圓柱形透鏡表面34d折射以便于從光學(xué)元件34中發(fā)出。
將圓柱形透鏡表面設(shè)置在每個進(jìn)入表面和退出表面上以便于逐步地聚光光通量使得可將折射本領(lǐng)劃分到兩個表面上。因此，可沿光軸方向減小具有聚光作用的光學(xué)元件的厚度。而且，由于在進(jìn)入和退出時與表面的入射角不會變得過大，因此減小了表面處的表面反射導(dǎo)致的光線量的損失。因此，可獲得具有良好效率的照明設(shè)備。
而且，由于不存在菲涅耳透鏡的邊緣部分所導(dǎo)致的光線量的損失，因此可獲得具有最好效率的小尺寸照明設(shè)備。
從外圍進(jìn)入表面34b和34b′進(jìn)入左右棱鏡部分34e和34e′的光通量沿排出管32的玻璃管端部32a和32a′在棱鏡部分34e和34e′中前進(jìn)。該光通量大約在反射表面34c和34c′處全反射，之后從光學(xué)元件34的退出表面(圓柱形表面)34d中發(fā)出。該光通量包括從玻璃管端部32a和32a′中發(fā)射出之后從容納部分34f和34f′的內(nèi)表面中進(jìn)入棱鏡部分34e和34e′的光通量。
使得進(jìn)入表面34b和34b′和反射表面34c和34c′的形狀最優(yōu)化可使得包含在傳統(tǒng)照明設(shè)備中未利用的分量的光通量在預(yù)定照射范圍內(nèi)聚光，從而增加光線的利用效率。
在本實施例中，與實施例2中一樣，排出管32由光學(xué)元件34容納以使得玻璃管端部32a和32a′可被露出。換句話說，本實施例中的照明設(shè)備不利用前進(jìn)到玻璃管端部32a和32a′的端子32b和32b′附近的所有光通量。然而，由于照明設(shè)備利用了傳統(tǒng)照明設(shè)備中未利用的光通量部分，因此可使得照明設(shè)備最小化，并且可增加光線利用效率。
從中央部分和光學(xué)元件34的退出表面34d的外圍部分中的中央側(cè)區(qū)域中發(fā)出的光通量通過光線發(fā)射窗35在預(yù)定物體側(cè)照射角范圍內(nèi)被發(fā)出。并且，從退出表面34d的最外圍區(qū)域中發(fā)出的光通量通過第二反射器36和光線發(fā)射窗35在預(yù)定物體側(cè)照射角范圍內(nèi)被發(fā)出。
在本實施例中，盡管反射表面34c和34c′被形成為與照射光軸L形成約45度角的平面，但是在本發(fā)明中反射表面不局限于此。諸如彎曲表面和復(fù)曲面等其他表面可用作反射表面。這樣的彎曲表面在實現(xiàn)更高效的照明設(shè)備方面是優(yōu)選的。
另外，本實施例示出了比實施例1的照明設(shè)備更小的照明設(shè)備，其中圓柱形透鏡表面也被形成在光學(xué)元件34的退出表面34d上。然而，由于退出表面34d總體來說是具有較大曲率半徑的彎曲表面，因此這對于照相機(jī)的外部形狀來說不是優(yōu)選的。也就是說，外部形狀最好適合許多袖珍相機(jī)中所使用的平坦前表面設(shè)計。因此，在本實施例中，具有平坦退出表面的光線發(fā)射窗35等被設(shè)在退出表面34d的前面以便于遮掩從退出表面34d的外圍部分中的照相機(jī)的前表面中撤回的彎曲表面。
而且，為了避免由于光線發(fā)射窗35的孔的最小化所導(dǎo)致的從光學(xué)元件34中發(fā)出的光通量的暈影的增加，本實施例中提供了第二反射器36。使用第二反射器36的反射防止了光線利用效率的減少。
因此，在本實施例中，光學(xué)元件34利用其材料特性的優(yōu)點本身直接容納排出管32，從而消除傳統(tǒng)照明設(shè)備中所使用的容納元件。因此，可使得照明設(shè)備的構(gòu)成元件的數(shù)量最小化，并且可精確地設(shè)定排出管32和光學(xué)元件34之間的位置關(guān)系，從而確保并保持良好的光學(xué)特性。
在本實施例中，盡管光學(xué)元件34容納排出管32的玻璃管端部32a和32a′，但是由光學(xué)元件34容納的部分不局限于此，例如排出管32的中央部分也可被容納。
此外，在本實施例中，盡管形成在光學(xué)元件34側(cè)部上的反射表面34c和34c′通過其全反射作用引導(dǎo)從光源處向前朝向光學(xué)元件34的外圍部分前進(jìn)的光通量，但是光學(xué)元件的結(jié)構(gòu)不局限于此。例如，進(jìn)入表面的形狀可被設(shè)計得僅通過其折射作用向前引導(dǎo)光通量。
而且，在本實施例中，盡管硅樹脂材料(諸如硅樹脂和硅橡膠)用作光學(xué)元件34的材料，但是也可使用除硅樹脂材料以外的材料。例如，可使用滿足光學(xué)特性和用于容納排出管的功能兩者的光學(xué)材料，并且還可使用通過組合多種光學(xué)材料而制成并具有相同特性和功能的復(fù)合材料。
而且，在本實施例中，盡管光學(xué)元件34的每個表面相對于照射光軸L都具有對稱形狀，但是其形狀不局限于此，并且也可為不對稱的形狀。
實施例4圖15示出了作為本發(fā)明實施例4的照明設(shè)備。本實施例是圖1等中所示的實施例1的一個修正示例。圖15是示出了當(dāng)在包含排出管中心軸的平面處切割時的照明設(shè)備的水平截面圖。
盡管描述了光學(xué)元件4由單一材料制成的情況，但是本實施例中的光學(xué)元件是通過結(jié)合由具有不同彈性的材料制成的多個部分而形成的。其他結(jié)構(gòu)與實施例1中相同。
在圖15中，42表示圓柱形發(fā)光排出管(例如，氙氣管)。在下文中，圓柱形發(fā)光排出管42被稱作排出管。43表示用于反射沿照射光軸L的方向向后前進(jìn)的光線分量的反射器。反射器43是由其光源側(cè)表面是由高反射性的鋁制成的元件制成的，或者是由其上沉淀有高反射性金屬的樹脂元件等制成的。
44表示設(shè)置在排出管42前面的光學(xué)元件。在本實施例中，光學(xué)元件44是由兩種材料制成的。具體地，光學(xué)元件42是由位于距離排出管42較遠(yuǎn)距離處、具有高機(jī)械強(qiáng)度并且透明的第一部分44a和用于直接容納排出管42、具有彈性和透明性、并且在圖中以陰影線部分示出的第二部分(或容納部分)44b和44b′形成的。通過諸如使用粘合劑等連接方法將這些部分以緊密連接的狀態(tài)被彼此固定，它們的邊界44c和44c′之間沒有空氣層。
第一部分44a最好是由具有比第二部分44b和44b′更好的光學(xué)特性和更高表面硬度的光學(xué)樹脂材料(諸如硅樹脂)制成的。
另一方面，第二部分44b和44b′最好是由具有比第一部分44a更高的耐熱性和更高的彈性的硅橡膠制成的。
接下來，將描述這些部分之間的連接部分(邊界44c和44c′)。原本地，光學(xué)元件最好由沒有邊界的單一光學(xué)材料制成。由于當(dāng)溫度或濕度變化時，所連接材料之間的膨脹系數(shù)差在邊界處產(chǎn)生較大力。因此存在這樣一種可能性，即，所述較大力將導(dǎo)致邊界附近的破裂或分離從而產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的空氣層，所述空氣層會在光學(xué)上產(chǎn)生不利現(xiàn)象。然而，實際上難以找出具有本發(fā)明中所需要的光學(xué)和機(jī)械特性兩種特性的光學(xué)材料。因此，必須通過多種光學(xué)材料的組合形成光學(xué)元件以補(bǔ)充每種材料的缺損特征。
因此，最好組合具有相似成分和特性的材料，以及使用與將被連接的材料具有基本相同特征的粘合劑材料。
在本實施例中，第一部分44a是由硅樹脂制成的，第二部分44b和44b′是由硅橡膠制成的。此外，透明有機(jī)硅粘合劑被用在邊界44c和44c′之間。組合具有相似成分的這些材料可獲得具有可抵抗環(huán)境變化的光學(xué)元件或照明設(shè)備。
接下來，將對本實施例的照明設(shè)備的結(jié)構(gòu)作出描述。在靠近于光學(xué)元件44進(jìn)入表面的照射光軸L的中心部分中，形成有沿排出管42的縱向方向具有正折射本領(lǐng)的圓柱形透鏡表面。在光學(xué)元件44的左右外圍部分中，形成了分別具有折射表面(或進(jìn)入表面)44b和44b′及反射表面的棱鏡部分(反射部分)44i和44i′。
在棱鏡部分44i和44i′的后部中，形成了與實施例1中一樣的凹形部分。將玻璃管端部壓制或緊緊插入到凹形部分中可使得光學(xué)元件44將排出管42穩(wěn)定地容納在預(yù)定位置處。與實施例1中一樣，棱鏡部分44i和44i′的反射表面被形成得用于覆蓋玻璃管端部的端面。
并且，使得棱鏡部分44i和44i′的進(jìn)入表面和反射表面的形狀最優(yōu)化可使包含在傳統(tǒng)照明設(shè)備中未利用的分量的光通量在預(yù)定照射范圍內(nèi)聚光，從而增加光線的利用效率。
照明設(shè)備中的光學(xué)作用基本與實施例1中的相同。
盡管本實施例使用有機(jī)硅樹脂作為設(shè)置在光源前面的光學(xué)元件第一部分的材料，但是所述材料不局限于此?？墒褂靡话憔哂辛己霉鈱W(xué)特性和機(jī)械強(qiáng)度的光學(xué)材料(諸如丙烯酸樹脂材料)。
此外，盡管本實施例使用通過結(jié)合兩種光學(xué)材料形成的光學(xué)元件，但是最好組合三種或多種光學(xué)材料以滿足每個部分中所需的光學(xué)特性和機(jī)械特性(例如機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性)。而且，光學(xué)元件可不是通過多種材料的連接而構(gòu)成的，而是通過使用其光學(xué)特性和機(jī)械特性隨著各個部分連續(xù)改變的單一材料制成的。
此外，盡管不同材料的連接部分(44c和44c′)被形成為設(shè)置在光源附近并與之平行的平面，但是連接部分的位置和形狀不局限于此，根據(jù)元件所需的機(jī)械容納條件或光學(xué)要求可作出各種修正。例如，在本實施例中，盡管形成在外圍部分中的棱鏡部分的后部是由具有比中央部分或排出表面?zhèn)炔糠指邚椥缘牟牧现瞥傻?，但是整個棱鏡部分都可由所述材料制成。包含中央部分的光源附近的整個進(jìn)入表面?zhèn)炔糠挚捎删哂斜扰懦霰砻鎮(zhèn)炔糠指叩哪蜔嵝缘牟牧现瞥伞?br> 如上所述的，依照每個實施例，由于光學(xué)元件本身具有用于容納光源的容納部分，因此進(jìn)入容納部分的光通量可被有效地利用，從而可獲得具有高效率的照明設(shè)備。換句話說，可利用主要從光源的端子附近發(fā)出的光通量；傳統(tǒng)照明設(shè)備中，由于其滯留在照明設(shè)備或圖像拍攝設(shè)備內(nèi)部，因此該光通量在傳統(tǒng)照明設(shè)備中未被充分地利用。因此，可增加照明設(shè)備的光線的利用效率。
而且，由于具有聚光作用的光學(xué)元件直接容納光源，因此可在無需中間元件的情況下直接設(shè)定光學(xué)元件與光源之間的位置關(guān)系。因此，可使得由于元件的尺寸誤差所導(dǎo)致的不利影響最小化，從而可獲得接近光學(xué)設(shè)計值的光學(xué)特性。
而且，由于可作為一個主體處理光學(xué)元件和光源，因此可有助于照明設(shè)備的裝配。并且，由于可減少構(gòu)成元件的數(shù)量，因此可降低照明設(shè)備的成本。
而且，使用其光學(xué)特性和機(jī)械特性部分不同的材料或者組合具有不同光學(xué)特性和機(jī)械特性的多種材料可獲得具有傳統(tǒng)上未實現(xiàn)的高光學(xué)特性、高可靠性、高安全性以及易于裝配的小型照明設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種照明設(shè)備，包括光源；以及在與所述光源相比較更靠近于照射范圍的側(cè)部上具有折射表面的光學(xué)元件，其特征在于，所述光學(xué)元件包括用于容納所述光源的容納部分。
2.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述容納部分是與所述光學(xué)元件整體形成的。
3.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，包含所述容納部分的所述光學(xué)元件是由透明材料制成的。
4.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，在所述光學(xué)元件中，至少所述容納部分具有彈性。
5.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述容納部分是由耐熱性樹脂材料制成的。
6.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述容納部分是由絕熱樹脂材料制成的。
7.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述容納部分容納鄰近于所述光源的端子的區(qū)域。
8.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述容納部分具有沿光線照射方向從光源處引導(dǎo)光通量的光線引導(dǎo)區(qū)域。
9.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述光線引導(dǎo)區(qū)域通過反射沿光線照射方向引導(dǎo)光通量。
10.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)元件是由在不同部分中具有不同光學(xué)特性的材料與具有不同光學(xué)特性的多種材料中之一制成的。
11.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)元件是由在不同部分中具有不同彈性的材料與具有不同彈性的多種材料中之一制成的，并且所述容納部分具有比光學(xué)元件的光線發(fā)出部分高的彈性。
12.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)元件是由在不同部分中具有不同機(jī)械強(qiáng)度的材料與具有不同機(jī)械強(qiáng)度的多種材料中之一制成的，并且所述光學(xué)元件的光線發(fā)出部分具有比所述容納部分高的機(jī)械強(qiáng)度。
13.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)元件是由在不同部分中具有不同耐熱性的材料與具有不同耐熱性的多種材料中之一制成的，并且所述容納部分具有比所述光學(xué)元件的光線發(fā)出部分高的耐熱性。
14.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述光學(xué)元件是由多種材料制成的，所述容納部分是由透明有機(jī)硅樹脂材料制成的，以及所述光學(xué)元件的光線發(fā)出部分是由丙烯酸樹脂材料制成的。
15.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其特征在于，所述光源是圓柱形排出管。
16.依照權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，還包括相對于所述光源設(shè)置在與所述光學(xué)元件相對的側(cè)部上的反射元件，并且所述光學(xué)元件容納所述反射元件。
17.一種圖像拍攝設(shè)備，包括依照權(quán)利要求1到16中任意一項所述的照明設(shè)備；以及用于拍攝由所述照明設(shè)備照射的物體的圖像的圖像拍攝系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種照明設(shè)備，其中通過有效地利用傳統(tǒng)照明設(shè)備中未利用的光通量而提高其作為光學(xué)系統(tǒng)的作用，可精確地設(shè)定光源與光學(xué)元件之間的位置關(guān)系。所述照明設(shè)備包括光源，以及在與所述光源相比較更靠近照射范圍的側(cè)部上具有折射表面的光學(xué)元件。所述光學(xué)元件包括用于容納所述光源的容納部分。
文檔編號F21V17/00GK1815342SQ20061000244
公開日2006年8月9日 申請日期2006年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者天明良治 申請人:佳能株式會社