CN101672444A

CN101672444A - 照明设备和摄像设备

Info

Publication number: CN101672444A
Application number: CN200910172148A
Authority: CN
Inventors: 出良修一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: US8147078B2; JP2010066464A; CN101672444B; JP5473280B2; US20100061102A1

Abstract

照明设备和摄像设备。该照明设备包括：光源；光学构件，其被构造成至少透射来自光源的光；以及反射构件，其被构造成包括反射部，该反射部比光源靠近光学构件地延伸并且反射来自光源的光以使该光进入光学构件。在光学构件的光入射侧表面上，在位于被反射部反射的光到达的光入射区域外侧的外侧区域中形成凹部。该凹部包括折射面，该折射面用于朝向光学构件的射出面折射作为来自光源的光的一部分并且在不被反射部反射的情况下进入凹部的光。

Description

照明设备和摄像设备

技术领域

本发明涉及一种适用于摄像设备并且包括反射来自光源的光的反射构件的照明设备。

背景技术

上述照明设备例如被用作如数字式照相机等摄像设备用的闪光单元。照明设备包括如菲涅耳透镜等光学构件和反射构件，该光学构件透射来自如放电发光管等光源的光，以控制光照射范围，该反射构件反射来自光源的部分光，以将该部分光返回至光源并且将该部分光引导到光学构件。

日本特许第3544066号公报公开了一种包括反射构件的照明设备，该反射构件的被布置在相对于光源的中心的后侧的后部形成为焦点位于光源的中心的椭圆形状，该反射构件的被布置在相对于光源的中心的前侧的前部形成为中心位于光源的中心的圆筒形状。

随着装配有该照明设备的摄像设备的小型化，也要求照明设备自身的小型化。

然而，照明设备的小型化使得光源和反射构件的前部被布置成靠近由光学塑料形成的光学构件，这可能使光学构件被来自光源和反射构件的前部的热熔化。此外，在摄像设备的机架由金属形成的情况下，光源和机架之间的爬电距离(creepagedistance)减小，这容易导致从光源到机架的电泄漏。

用耐热的光学构件覆盖光源和反射构件可以防止光学构件的熔化和电泄漏的产生。然而，光学构件在其光射出区域的周围分散来自光源的光，这可能不能有效地将光引导到必要照射范围。

发明内容

本发明提供一种具有高耐热性并且能够有效地将光从光源引导到必要照射范围的照明设备，并且提供一种包括该照明设备的摄像设备。

作为本发明的一个方面，本发明提供一种照明设备，该照明设备包括：光源；光学构件，其被构造成至少透射来自光源的光；以及反射构件，其被构造成包括反射部，该反射部比光源靠近光学构件地延伸并且反射来自光源的光以使该光进入光学构件。在光学构件的光入射侧表面上，在位于被反射部反射的光到达的光入射区域外侧的外侧区域中形成凹部。该凹部包括折射面，该折射面用于朝向光学构件的射出面折射作为来自光源的光的一部分并且在不被反射部反射的情况下到达凹部的光。

作为本发明的另一方面，本发明提供一种摄像设备，该摄像设备拍摄利用来自上述照明设备的光照明的被摄体的图像。

附图说明

图1示出了作为本发明的一个实施方式的闪光单元的剖视图(沿图2中的A-A线截取的剖视图)。

图2示出了本实施方式的闪光单元的主视图。

图3示出了本实施方式的闪光单元的分解立体图。

图4示出了本实施方式的闪光单元的正面立体图和背面立体图。

图5示出了本实施方式的闪光单元的光线追踪(raytracing)图。

图6示出了当棱镜板(prism panel)上没有形成凹部时的闪光单元的光线追踪图。

图7示出了装配有本实施方式的闪光单元的照相机的正面立体图。

具体实施方式

下面将参照附图说明本发明的典型实施方式。

图7示出了作为摄像设备或光学设备的数字式静态照相机(下文中简称为“照相机”)的外观，该静态照相机装配有作为本发明的一个实施方式的照明设备的内置闪光单元。

附图标记1表示作为照相机的外部构件的机架。附图标记2表示包括摄像光学系统(未示出)的镜筒。附图标记3表示电源开/闭(on/off)按钮，附图标记4表示释放按钮。附图标记5表示用于改变照相机的摄影模式等的选择杆。附图标记6表示上述闪光单元。

具有上述构造的照相机能够拍摄利用来自闪光单元6的光照明的被摄体的图像。对被摄体的照明使得可以获得良好的拍摄图像。

图1、图2、图3和图4示出了闪光单元6及其周边构造。

附图标记16表示安装有电气元件的柔性基板，该电气元件构成用于能够使作为闪光单元6的光源的氙(Xe)管(放电发光管)9发光的电路。在形成于柔性基板16的孔部16b的周围形成焊盘(land，未示出)。附图标记15表示蓄积(accumulate)Xe管9发光用的电荷的主电容器15。主电容器15的端子15a被插入通过孔部16b，然后被焊接到焊盘。

另外，带有连接器的引线16c、引线16d和引线16f被连接到柔性基板16。通过将形成在闪光基部构件11上的凸起部(boss)11f插入到形成于柔性基板16的孔部16a中来相对于闪光基部构件11定位柔性基板16，然后用双面胶带等将柔性基板16固定到闪光基部构件11。

在闪光单元6中，在形成于反射构件8的内部的孔部8b中布置具有圆筒直管形状的Xe管9。Xe管9的长度方向上的两端被插入到形成于硅橡胶环10的孔部10a中，该硅橡胶环10具有耐热性和电绝缘性。硅橡胶环10被布置成与反射构件8的孔部8b的两端接触。从而，在相对于反射构件8定位Xe管9的状态下，由反射构件8保持Xe管9。

在下面的说明中，将光从闪光单元6射向被摄体的方向(光照射方向或照射光轴方向)称为“前方”或“前侧”，将该方向的相反侧称为“后方”或“后侧”。

反射构件8反射从Xe管9发出的光。反射构件8由如亮铝(bright aluminum)等内表面形成为高反射率表面的金属材料或者内表面形成为高反射率金属气相沉积表面的树脂材料形成。

被连接到柔性基板16的引线16c和16d的端部被焊接到设置于Xe管9的长度方向上的两端的电极9a。

保持Xe管9的反射构件8由作为光学构件的棱镜板7保持。如图1所示，棱镜板7在与其长度方向正交的截面中形成为从比Xe管9的中心更靠后侧的位置开始覆盖反射构件8(和Xe管9)的前侧部分的形状。

肋7b形成在棱镜板7的上内表面和下内表面上。上肋7b和下肋7b与反射构件8的上外表面和下外表面的接触使得棱镜板7沿上下方向保持Xe管9和反射构件8。形成于反射构件8的两端的肋8a面对形成于棱镜板7的长度方向上的两端的肋(未示出)，并且在二者之间具有适当的间隙，这使得棱镜板7沿Xe管9和反射构件8的长度方向(左右方向)保持Xe管9和反射构件8。

棱镜板7由能够透射光的透光性材料形成。优选使用如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等具有高透射率的光学有机聚合材料作为透光性材料。

形成于棱镜板7的长度方向上的两端的突起7a与形成于闪光基部构件11的长度方向上的两侧的壁11a接触。从而，在左右方向上相对于闪光基部构件11定位棱镜板7(即闪光单元6)。此外，形成于棱镜板7的下部的后端的肋7d被插入到形成于闪光基部构件11的凹槽11i中。由此，在前后方向上相对于闪光基部构件11定位闪光单元6。

橡胶板12以面对反射构件8的背面8d的方式被插入到形成于闪光基部构件11的凹部11c中。形成于柔性基板16的反射构件连接部16e被夹在橡胶板12和反射构件8的背面8d之间。橡胶板12通过其弹力向反射构件8的背面8d压反射构件连接部16e。反射构件连接部16e经由反射构件8向形成于Xe管9的表面的透明电极(未示出)供给用于使Xe管9开始发光的触发电压。

闪光盖13以覆盖闪光单元6的上表面的方式被安装到闪光基部构件11。形成在闪光基部构件11上的两个凸起部11b被插入到形成于闪光盖13的两个孔部(未示出)中。形成于闪光基部构件11的接合爪11d和11e分别与形成于闪光盖13的孔部13b和13a接合。由此，闪光盖13被固定到闪光基部构件11。形成于棱镜板7的肋7e被插入到形成于闪光盖13的槽部13d中。由此，在前后方向上相对于闪光盖13和闪光基部构件11定位闪光单元6。

闪光板14被安装到闪光基部构件11的侧面。由螺钉将闪光板14安装在保持镜筒2和形成有图像处理电路和系统控制电路的主基板(未示出)的主机架(未示出)上，由此将闪光基部构件11固定到主机架。形成在闪光基部构件11上的凸起部11g被插入到形成于闪光板14的孔部14a中。由插入到形成于闪光板14的孔部14b和形成于闪光基部构件11的螺纹孔部11h中然后被拧紧的螺钉将闪光板14固定到闪光基部构件11。另外，形成于闪光盖13的接合爪13c与形成于闪光板14的孔部14c接合。

设置于被连接到柔性基板16的引线16f的连接器16g被连接到安装于上述主基板的连接器。这使得可以从主基板向柔性基板16供给电力和信号。

接着，将利用图5说明闪光单元6的更详细的构造和光学作用。

反射构件8包括椭圆部8e和圆筒部8f，该椭圆部8e形成在比Xe管9的中心(下文中称为“光源中心”)更靠后侧的位置，该圆筒部8f形成在比光源中心更靠前侧的上下位置。另外，反射构件8包括作为反射部(第一反射部和第二反射部)的上下倾斜部8g，该上下倾斜部8g以从上下圆筒部8f向前(即光学构件侧或棱镜板侧)延伸的方式形成。

从Xe管9发出的向后、向上和向下的光被椭圆部8e和上下圆筒部8f反射以返回至Xe管9。另一方面，从Xe管9发出的向前上方倾斜和向前下方倾斜的光(下文中称为“第一光”)被上下倾斜部8g反射，然后通过形成在上下倾斜部8g之间的开口8h，从而被引导到棱镜板7。开口8h的开口宽度是H。

从Xe管9发出的向前的光(下文中称为“第二光”)在不被反射构件8反射的情况下通过开口8h朝向棱镜板7行进。

棱镜板7包括入射面7m和射出面7n，该入射面7m位于面对开口8h的区域中，该射出面7n位于比入射面7m更靠前侧的位置。棱镜板7至少透射来自Xe管9的光。

上述第一光和第二光从入射面7m进入棱镜板7。棱镜板7的位于入射面7m和射出面7n之间的上内表面和下内表面形成为内反射面(下文中称为“全反射面”)7o，该内反射面通过内部全反射将来自入射面7m的光的一部分引导到射出面7n。通过入射面7m和射出面7n处的折射以及全反射面7o处的内部全反射来收集进入棱镜板7的光，从而以均一的光分布照射到被摄体侧的必要照射范围。在棱镜板7中，由入射面7m、射出面7n和全反射面7o包围的区域被称为“光收集部”(lightcollecting portion)。

在棱镜板7的光入射侧表面上，在位于面对开口8h的区域(即入射面7m)的沿上下方向的外侧的上下外侧区域中，形成以远离上下倾斜部8g的前端的方式凹陷的凹部7c。棱镜板7的光入射侧表面上的形成有凹部7c的上下外侧区域位于被上下倾斜部8g反射的光到达的区域的外侧。在图5所示的截面中，各凹部7c均具有V形槽形状。

图6示出了作为比较例的在棱镜板7上未形成凹部7c的闪光单元。从Xe管9发出的位于从Xe管9发出的向前上方倾斜和向前下方倾斜的第一光与从Xe管9发出的向前的第二光之间的光(例如，光线a，下文中称为“第三光”)在不被倾斜部8g反射的情况下到达棱镜板7的光入射侧表面上的入射面7m外侧的上下外侧区域。

然后，第三光从棱镜板7的光射出侧表面上的射出面7n外侧的上下外侧区域朝向外侧(被摄体侧)射出。第三光没有被棱镜板7的光收集部收集，由此朝向必要照射范围的外侧的区域行进。因此，用于必要照射范围的光照射量减小，使得闪光单元的闪光指数降低。

相反地，在图5所示的本实施方式的闪光单元中，由均构成各自的凹部7c的折射面7c1朝向棱镜板7的射出面7n折射到达凹部7c的第三光(例如光线b，其是从Xe管9发出的光的一部分且在不被倾斜部8g反射的情况下到达凹部7c)。因此，第三光也与第一和第二光一样朝向必要照射范围行进。从而，与图6所示的闪光单元相比，闪光指数提高。

折射面7c1也用作内反射面，从入射面7m进入棱镜板7的光中的朝向折射面7c1行进的光(下文中称为“第四光”)被该折射面7c1内部全反射从而被引导到射出面7n。这使得可以将虽然从入射面7m进入棱镜板7但是没有被光收集部的全反射面7o反射的第四光引导到必要照射范围。因此，能够进一步提高闪光指数。

另外，在棱镜板7上形成凹部7c可以使没有形成凹部7c时的棱镜板7的最靠近反射构件8的倾斜部8g的前端的部分远离倾斜部8g的前端。因此，即使倾斜部8g的前端、即反射构件8被布置成靠近棱镜板7，也能够防止棱镜板7由于从Xe管9传递到倾斜部8g的热而熔化或变形。

如上所述，根据本实施方式，由于在棱镜板7的光入射侧表面上形成以远离反射构件8的倾斜部8g的前端的方式凹陷的凹部7c，因此，温度变高的反射构件8(各倾斜部8g的前端)可以被布置成靠近棱镜板7。因此，可以实现闪光单元6的小型化(闪光单元6的厚度的减小)。

此外，在凹部7c中形成折射面(和反射面)7c1使得可以将来自Xe管9的光中的没有被倾斜部8g反射并且没有到达棱镜板7的入射面7m的光经由棱镜板7的射出面7n引导到必要照射范围。这可以提高来自Xe管9的光的利用效率，因此，可以实现用于必要照射范围的明亮的照明。

另外，由于本实施方式中的由光学有机聚合材料形成的棱镜板7具有覆盖反射构件8的大部分的形状，因此，可以增大机架1和反射构件8之间的绝缘用的爬电距离。因此，可以获得难以发生如触发电压和发光电压等Xe管的发光用电压的泄漏的结构。

此外，由于在本实施方式中可以使反射构件8的开口8h和棱镜板7的入射面7m形成为具有基本上相同的宽度(高度)，因此，可以减小棱镜板7的高度。该实施方式不仅能够实现来自具有该减小高度的棱镜板7(即射出面7n)的有效光照射，而且能够实现有利于整个照相机的小型化的闪光单元。

虽然已经参照典型实施方式说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的典型实施方式。所附权利要求书的范围将符合最宽的解释，以包含所有变型、等同结构和功能。

例如，虽然在上述实施方式中在棱镜板7上形成具有V形槽截面形状的凹部7c，但是，凹部也可以形成为具有除了V形槽截面形状之外的如凹状弯曲形状等形状。

另外，上述实施方式说明了具有内置闪光单元的紧凑的数字式静态照相机。然而，本发明的替换实施方式包括如单镜头反射式照相机和摄像机等各种摄像设备用的照明设备、从外部安装到摄像设备的照明设备和用于除了摄像设备之外的光学设备的照明设备。

Claims

1.一种照明设备，其包括：

光源；

光学构件，其被构造成至少透射来自所述光源的光；以及

反射构件，其被构造成包括反射部，所述反射部比所述光源靠近所述光学构件地延伸并且反射来自所述光源的光以使所述光进入所述光学构件；

其特征在于，在所述光学构件的光入射侧表面上，在位于被所述反射部反射的光到达的光入射区域外侧的外侧区域中形成凹部，所述凹部包括折射面，所述折射面用于朝向所述光学构件的射出面折射作为来自所述光源的光的一部分并且在不被所述反射部反射的情况下到达所述凹部的光。

2.根据权利要求1所述的照明设备，其特征在于，

所述反射构件被构造成包括作为所述反射部的第一反射部和第二反射部，所述第一反射部和所述第二反射部中的每一方均比所述光源靠近所述光学构件地延伸并且反射来自所述光源的光以使所述光进入所述光学构件，并且所述反射构件被构造成包括位于所述第一反射部和所述第二反射部之间的供所述光通过的开口，以及

所述光入射区域是面对所述开口的区域。

3.根据权利要求1或2所述的照明设备，其特征在于，

所述凹部包括反射面，所述反射面用于朝向所述光学构件的射出面反射作为来自所述光源的光的一部分并且在不被所述反射部反射的情况下到达所述凹部的光。

4.一种摄像设备，其拍摄利用来自照明设备的光照明的被摄体的图像，所述摄像设备包括所述照明设备，所述照明设备包括：

光源；

光学构件，其被构造成至少透射来自所述光源的光；以及