(57)【要約】    【課題】  均一で一定角度分布の光束を照明光として照射することができ、均一な配光分布の照明を得ることができる照明装置を提供する。    【解決手段】  第２の光学部材４ｂは、射出面４ｆと対向するように配置され、入射面に入射した光束の第２の光学部材４ｂ内の進行方向を規制しながら該光束を射出面４ｆに導くための光方向変換面４ｇを有する。光方向変換面４ｇには、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム部が連続して形成され、第２の光学部材４ｂ内を進行しプリズム部の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で射出面４ｆに向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム部位で屈折して第２の光学部材４ｂ外に一旦導かれた後に該１つのプリズム状の部位に続くプリズム部の再入射面を介して再度第２の光学部材４ｂ内に導かれる。【選択図】      図５
2005258011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源が発光する光が入射する入射面および該入射面に入射した光を照明光として射出するための射出面を有する光学部材とを備え、
前記光学部材は、前記射出面と対向するように配置され、前記入射面に入射した光の前記光学部材内の進行方向を規制しながら該光を前記射出面に導くための光方向変換面を有し、前記光方向変換面には、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム状の部位が連続して形成され、
前記光学部材内を進行し前記プリズム状の部位の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で前記射出面に向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム状の部位で屈折して前記光学部材外に一旦導かれた後に該１つのプリズム状の部位に続くプリズム状の部位の再入射面を介して再度前記光学部材内に導かれることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記全反射面の前記射出面に対する角度をΦとすると、該角度Φは、
π／６（ｒａｄ）≦Φ≦π／４（ｒａｄ）
の関係式を満足するように設定されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記全反射面の角度Φは、前記プリズム状の部位のそれぞれに対して一定の値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項４】
前記全反射面の角度Φは、前記入射面から離れる位置にあるプリズム状の部位ほど、小さくなるように設定されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学部材の厚さが前記入射面から離れた位置に向かうに従い漸次薄くなるように、前記プリズム状の部位のそれぞれにおける全反射面と再入射面との交点で形成される頂点をそれぞれ結ぶ包絡線が前記入射面から離れた位置に向かうに従い変化することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学部材の厚さが前記入射面から離れた位置に向かうに従い漸次厚くなるように、前記プリズム状の部位のそれぞれにおける全反射面と再入射面との交点で形成される頂点をそれぞれ結ぶ包絡線が前記入射面から離れた位置に向かうに従い変化することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項７】
前記プリズム状の部位のそれぞれは、所定のピッチＤで連続して形成されており、
前記ピッチＤは、
０．２（ｍｍ）≦Ｄ≦４．０（ｍｍ）
の範囲内の値であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項８】
撮影レンズ鏡筒部を備える撮影装置に装着可能な照明装置であって、
光源と、
前記光源が発光する光を入射し、該入射した光を所定方向へ導くための第１の光学部材と、
前記撮影レンズ鏡筒の光軸方向に向う射出面を有し、前記第１の光学部材と結合されている第２の光学部材とを備え、
前記第２の光学部材は、前記射出面と対向するように配置され、前記入射面に入射した光の前記第２の光学部材内の進行方向を規制しながら該光を前記射出面に導くための光方向変換面を有し、前記光方向変換面には、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム状の部位が連続して形成され、
前記第２の光学部材内を進行し前記プリズム状の部位の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で前記射出面に向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム状の部位で屈折して前記第２の光学部材外に一旦導かれた後に該１つのプリズム状の部位に続くプリズム状の部位の再入射面を介して再度前記第２の光学部材内に導かれることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
撮影レンズ鏡筒部およびその周囲に位置する光源を備える撮影装置に装着可能な照明装置であって、
前記光源が発光する光を入射し、該入射した光を所定方向へ導くための第１の光学部材と、
前記撮影レンズ鏡筒の光軸方向に向う射出面を有し、前記第１の光学部材と結合されている第２の光学部材とを備え、
前記第２の光学部材は、前記射出面と対向するように配置され、前記入射面に入射した光の前記第２の光学部材内の進行方向を規制しながら該光を前記射出面に導くための光方向変換面を有し、前記光方向変換面には、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム状の部位が連続して形成され、
前記第２の光学部材内を進行し前記プリズム状の部位の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で前記射出面に向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム状の部位で屈折して前記第２の光学部材外に一旦導かれた後に該１つのプリズム状の部位に続くプリズム状の部位の再入射面を介して再度前記第２の光学部材内に導かれることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
前記第２の光学部材は、前記撮影レンズ鏡筒部の外周を取り囲むような略リング形状の部材からなることを特徴とする請求項８または９記載の照明装置。
【請求項１１】
前記第２の光学部材の前記射出面は、前記撮影レンズ鏡筒部の外周に沿って帯状に延びる面からなることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
【請求項１２】
前記第２の光学部材の前記射出面は、前記撮影レンズ鏡筒部の外周に沿って間隔を置いて配置されている複数の面からなり、前記光方向変換面は、前記射出面のそれぞれに対向するように配置されている複数の面からなることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
【請求項１３】
前記第１の光学部材は、入射した光を前記第２の光学部材に向わせるように全反射する全反射面を有することを特徴とする請求項８または９記載の照明装置。
【請求項１４】
前記第１の光学部材は、入射した光を前記第２の光学部材に導く間に照射範囲を狭める集光作用を有することを特徴とする請求項８または９記載の照明装置。
【請求項１５】
前記第１の光学部材は、前記光源から入射した光を前記撮影レンズ鏡筒部の単一の接線方向へ入射させるように、前記第２の光学部材と結合されていることを特徴とする請求項８または９記載の照明装置。
【請求項１６】
前記第１の光学部材と前記第２の光学部材とは、一体的に形成されていることを特徴とする請求項８または９記載の照明装置。
【請求項１７】
前記全反射面の前記射出面に対する角度をΦとすると、該角度Φは、
π／６（ｒａｄ）≦Φ≦π／４（ｒａｄ）
の関係式を満足するように設定されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項１８】
前記プリズム状の部位のそれぞれは、所定のピッチＤの間隔で形成されており、
前記ピッチＤは、
０．２（ｍｍ）≦Ｄ≦４．０（ｍｍ）
の範囲内の値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項１９】
前記第２の光学部材の半径をｒとすると、該半径ｒは、
１０（ｍｍ）≦ｒ≦１００（ｍｍ）
の範囲内の値に設定されていることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
【請求項２０】
前記第２の光学部材の半径方向の幅をｗとすると、該幅ｗは、
１（ｍｍ）≦ｗ≦１０（ｍｍ）
の範囲内の値に設定されていることを特徴とする請求項１０記載の照明装置。
【請求項２１】
前記光源は、定常光を発する光源であることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項２２】
前記光源は、瞬間的な光を発する光源であることを特徴とする請求項１ないし２０記載の照明装置。
【請求項２３】
請求項１ないし２３のいずれか１つに記載の照明装置を搭載したことを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置およびそれを用いた撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラをはじめとする光学撮影機器においては、夜間の撮影や日陰での撮影のように十分な露光が得られない状況での撮影を可能にするため、人工的な照明装置が使用される。例えば、このような照明装置を備えた光学撮影機器として、動画撮影用の定常光としてＬＥＤを光源とした照明装置を搭載しているものや、静止画像を撮影するために多用されてきたストロボを搭載しているものがある。
【０００３】
このような照明装置は、通常、常用の撮影距離である５０ｃｍ前後から３ｍくらいまでの撮影距離範囲をカバーするものが多く、このような距離に適した配光特性を持つように調整されている。
【０００４】
一方、最近のデジタルカメラの傾向として、撮影距離が極めて短い、例えば撮影レンズから数ｃｍ程度の至近距離でも撮影が可能な撮影装置が増えつつある。
【０００５】
このような状況下で従来方式の照明装置を用いれば、特に至近距離での撮影において、照明光として十分な特性を得ることはできない。すなわち、撮影レンズ鏡筒によって、照明光の一部が遮られ、必要とされる照射面全体を均一に照明することができない、また、被写体までの距離が異常に近いため、被写体の露出がオーバーとなり、好ましい照明状態を得ることができない場合がある。
【０００６】
このような状況を回避するため、近距離の被写体に対応する照明を行うことが可能なように、多数の近接撮影専用の照明装置が提案され、製品化されている。例えば、被写体の背後に不釣合いな強い影が発生することを未然に防止するために、撮影レンズ鏡筒の先端にリング状の細長い光源が配置されたマクロ撮影用ストロボが一般的によく知られている。しかし、このようなストロボは非常に高価であるので、全ての光学撮影装置に搭載することは難しい。
【０００７】
また、近年、ビデオカメラ用の簡易照明としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた照明装置が光学撮影装置本体に搭載されている。このＬＥＤのような光源を用いた照明装置は、外光がほとんどないような非常に暗い状況下では効果を発揮するが、上記ストロボ照明と同様に、撮影レンズ鏡筒によるけられを生じることがあり、必ずしも近距離撮影に適した照明光学系であるとはいえない。
【０００８】
このように、光学撮影装置に与えられた僅かなスペースの中で、通常撮影と近距離撮影（マクロ撮影）との双方に適した照明を行うことは極めて困難である。しかし、実際には、このような通常撮影と近距離撮影との双方に適した照明装置が求められており、それぞれの撮影状態に応じた照明を満足させ、かつ安価に構成することが可能な照明光学系の出現が望まれている。
【０００９】
そして、上記要望に応えるために、光源からの射出光束を撮影レンズの周囲に導くためのファイバーをリング状に配置し、該ファイバーからの射出光を照明光とするものが提案されている（例えば特許文献１を参照）。また、通常のストロボ撮影状態と撮影レンズ鏡筒部の周囲の投光面に導くライトガイド部へ光束を導く状態の２つの状態を切り換え可能としたものが提案されている（例えば特許文献２を参照）。さらに、カメラに装着可能で、カメラの撮影レンズ鏡筒を取り囲むようなリング形状部を有し、ストロボ光をリング形状部の周方向に導き、リング形状部の反射面で反射させた光を対向する射出面から射出させように構成したストロボ装置が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
【特許文献１】特開２０００−３１４９０８号公報
【特許文献２】特開平０８−０４３８８７号公報
【特許文献３】特開２００１−２５５５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したファイバーを用いた照明装置では、多数のファイバーを使用する必要があり、製品コストが高くなる。また、光束の射出位置を撮影レンズ鏡筒の周辺部に均一に配置することはできるが、配光特性の制御を行うことができず、実際に必要な照射範囲より広い配光特性を有する装置になる可能性が高い。
【００１１】
また、通常のストロボ撮影状態と撮影レンズ鏡筒部の周囲の投光面に導くライトガイド部へ光束を導く状態の２つの状態を光路切り換え可能とするものに関しては、例えば、バックライト照明光学系で従来よく使われているように、リング状部材の射出面の反対側に所定の分布を持った拡散面を形成し、その拡散面の分布によって射出面から射出する光量を均一化させるような光学系が採用される場合が考えられる。このような光学系は、拡散面を介在させるため、効率がよい照明光学系を構成することは難しい。
【００１２】
さらに、上述したストロボ装置は、光源からリング状の導光部材に光束を導き射出面から光束を射出させるように構成されているが、リング状の導光部材への光束の取り込みがリングの両方向から行われ、またリング状部材の反射面の形状が徐々に密度が変化する間欠的なプリズム面で構成されているので、リング状部材に入射するある特定の角度成分のみが有効に利用されることになる。その結果、効率がよい照明光学系を構成することは難しい。
【００１３】
本発明の目的は、均一で一定角度分布の光束を照明光として照射することができ、均一な配光分布の照明を得ることができる照明装置およびそれを搭載した撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するため、光源と、前記光源が発光する光が入射する入射面および該入射面に入射した光を照明光として射出するための射出面を有する光学部材とを備え、前記光学部材は、前記射出面と対向するように配置され、前記入射面に入射した光の前記光学部材内の進行方向を規制しながら該光を前記射出面に導くための光方向変換面を有し、前記光方向変換面には、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム状の部位が連続して形成され、前記光学部材内を進行し前記プリズム状の部位の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で前記射出面に向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム状の部位で屈折して前記光学部材外に一旦導かれた後に該１つのプリズム状の部位に続くプリズム状の部位の再入射面を介して再度前記光学部材内に導かれることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するため、撮影レンズ鏡筒部を備える撮影装置に装着可能な照明装置であって、光源と、前記光源が発光する光を入射し、該入射した光を所定方向へ導くための第１の光学部材と、前記撮影レンズ鏡筒の光軸方向に向う射出面を有し、前記第１の光学部材と結合されている第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材は、前記射出面と対向するように配置され、前記入射面に入射した光の前記光学部材内の進行方向を規制しながら該光を前記射出面に導くための光方向変換面を有し、前記光方向変換面には、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム状の部位が連続して形成され、前記第２の光学部材内を進行し前記プリズム状の部位の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で前記射出面に向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム状の部位で屈折して前記第２の光学部材外に一旦導かれた後に該１つのプリズム状の部位に続くプリズム状の部位の再入射面を介して再度前記第２の光学部材内に導かれることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するため、撮影レンズ鏡筒部およびその周囲に位置する光源を備える撮影装置に装着可能な照明装置であって、前記光源が発光する光を入射し、該入射した光を所定方向へ導くための第１の光学部材と、前記撮影レンズ鏡筒の光軸方向に向う射出面を有し、前記第１の光学部材と結合されている第２の光学部材とを備え、前記第２の光学部材は、前記射出面と対向するように配置され、前記入射面に入射した光の前記光学部材内の進行方向を規制しながら該光を前記射出面に導くための光方向変換面を有し、前記光方向変換面には、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム状の部位が連続して形成され、前記第２の光学部材内を進行し前記プリズム状の部位の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で前記射出面に向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム状の部位で屈折して前記第２の光学部材外に一旦導かれた後に該１つのプリズム状の部位に続くプリズム状の部位の再入射面を介して再度前記第２の光学部材内に導かれることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、上記目的を達成するため、上記照明装置を搭載したことを特徴とする撮影装置を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、反射と屈折の機能を組み合わせた光方向変換面の作用により、均一で一定角度分布の光束を照明光として照射することができ、均一な配光分布の照明を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係る照明装置としてのマクロ撮影用リングライトが搭載されたビデオカメラの斜視図、図２は図１のビデオカメラに搭載されたマクロ撮影用リングライトの主要光学系を示す斜視図、図３は図２のマクロ撮影用リングライトの光学系を構成する要部の縦断面図、図４（ａ）は光学部材４の入射面近傍を示す横断面図であり、図４（ｂ）はＬＥＤ２から集光レンズ３を介して光学部材４ａに入射した光線の軌跡を模式的に示す図である。
【００２１】
ビデオカメラは、図１に示すように、ビデオカメラ装置本体１１（以下、装置本体１１という）を備え、装置本体１１には、撮影レンズを有するレンズ鏡筒１２、ストロボ発光部１３、およびマクロ撮影用リングライトが組み込まれている。マクロ撮影用リングライトは、図２に示すように、白色光を発光するＬＥＤ２と、ＬＥＤ２から照射された光束を集光させるための集光レンズ３とを有し、集光レンズ３は、透明性が高い樹脂材性からなる。ＬＥＤ２および集光レンズ３は、装置本体１１に内蔵されている。集光レンズ３を介して集光されたＬＥＤ２からの光束は、光透過性の樹脂材から構成される光学部材４に入射される。光学部材４は、図１および図２に示すように、レンズ鏡筒１２の先端部に設けられたリングライト部１に保持されている。光学部材４は、図２に示すように、第１の光学部材４ａと、第１の光学部材４ａと一体的に接合された第２の光学部材４ｂとから構成される。第１の光学部材４ａは、集光レンズ３によって集光された光束の方向変換を行うとともに、狭い範囲に光束を集めるための部材である。第２の光学部材４ｂは、リング状部材からなり、撮影レンズの光軸と同軸上になるようにレンズ鏡筒１２の先端部に配置されている。第２の光学部材４ｂの一方の端面には、光束を射出するための射出面が形成され、他方の端面には、光方向変換面が形成されている。第１の光学部材４ａから第２の光学部材４ｂに入射した光束は、図３に示すように、第２の光学部材４ｂの内部において、その方向が上記光方向変換面などで変換されながら上記射出面に導かれ、上記射出面から射出する。
【００２２】
上記ビデオカメラは、例えば被写体との距離が１ｃｍ程度あるような至近距離撮影を可能にするマクロ撮影モードを有する。このようなマクロ撮影モードの設定時には、本実施の形態のマクロ撮影用リングライトが使用される。マクロ撮影用リングライトは、点光源とみなすことが可能なＬＥＤ２からの光を第２の光学部材４ｂの射出面から照射するので、このマクロ撮影用リングライトを使用することによって、被写体に対して均一な照明を行うことができるとともに、レンズ鏡筒１２による照明光のけられに起因する不自然な影の発生を未然に防止することが可能になる。
【００２３】
なお、上記ビデオカメラは、撮影モードとしてスーパーナイトモード、すなわち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を用いた照明を行い、この照明を用いて撮影を行うモードを設定することも可能である。このモードは、通常、被写体の距離が５０ｃｍ以上を想定した公知のものであり、このモードの場合、本実施の形態のマクロ撮影用リングライトを使用する必要はない。
【００２４】
マクロ撮影用リングライトの上記第１の光学部材４ａには、図４（ａ），（ｂ）に示すように、集光レンズ３に対向する入射面４ｃ、連続的な非球面で構成された全反射面４ｄ、および第２の光学部材４ｂとの接続部４ｅが設けられている。ＬＥＤ２から照射された光束は、図４（ｂ）に示すように、集光レンズ３によって、ある一定の照射角度範囲に規制される。このときの照射角度範囲は、通常のビデオカメラの撮影距離（例えば５０ｃｍ以上）で必要とされる照射角度範囲を満たすものであり、この照射角度範囲は、集光レンズ３の形状、およびＬＥＤ２と集光レンズ３間の距離によって調整される。集光レンズ３を介して照射された光束は、第１の光学部材４ａに入射する。第１の光学部材４ａにおいては、入射した光がその方向を変換されながら所定範囲へ集光される。ここで、第１の光学部材の入射面４ｃは、図４（ａ）に示すように、集光レンズ３の射出面より大きいので、集光レンズ３からの照射光量すなわちＬＥＤからの照射光量を最大限に有効に活用することができる。
【００２５】
第１の光学部材４ａは、その入射面４ｃから入射した光束を、第１の光学部材４ａに結合される第２の光学部材４ｂに効率良く導くことが可能なように、約π／２（ｒａｄ）の方向変換を行う機能を有する。ここで、第１の光学部材４ａは、上記方向変換を、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ことなく、基本的に全反射面を用いることによって行うように構成されている。全反射という現象は、高屈折率の部材から低屈折率の部材へ向う光束に対して、その境界面で臨界角を超えた角度成分を１００％の反射率で反射させることができる現象であり、この全反射を多用した光学系では、損失が非常に少ない方向変換を実現することができる。本実施の形態においては、第１の光学部材４ａに連続的な非球面で構成された全反射面４ｄを形成することにより、図４（ｂ）に示すような方向変換が行われる。すなわち、入射面４ｃから入射した光束は、全反射面４ｄで反射され、その方向が変換されて接続部４ｅに導かれる。
【００２６】
接続部４ｅは、光路を狭くするように幅が狭く絞られた形状に構成され、第２の光学部材４ｂと接合される。接続部４ｅから第２の光学部材４ｂに入射した光束は、図３に示すように、第２の光学部材４ｂの作用により、その内部において、多数回反射しながら第２の光学部材４ｂ内を周回し、この周回中に、一部が射出面（被写体側）から射出する。よって、この第２の光学部材４ｂの作用により接続部４ｅから第２の光学部材４ｂに入射した光束が再度第１の光学部材４ａに戻るすなわち光束が第２の光学部材４ｂから第１の光学部材４ａへ逆流することを最小限に抑制するように、上記接続部４ｅの形状は設計されている。
【００２７】
第１の光学部材４ａの接続部４ｅは、図３に示すように、第２の光学部材４ｂと接線方向へ接合される。このように接合することによって、第２の光学部材４ｂへ入射した光束を第２の光学部材４ｂの円周方向へ効率よく導くことができる。ここで、第２の光学部材４ｂの直径が小さすぎると、第２の光学部材４ｂ内へ入射した光束が外部に抜け易くなり好ましくない。また、必要以上にこの直径が大き過ぎると、外観形状が大きくなり過ぎる。このような観点から、第２の光学部材４ｂの半径ｒ（中心半径）は、以下の関係を満足する範囲内の値に設定することが好ましい。
【００２８】
１０ｍｍ≦ｒ≦１００ｍｍ                                      …（１）
ここで、半径ｒの下限値１０ｍｍは、半径ｒがこの下限値１０ｍｍ以下になると、効率が良い導光を行うことができないことに基づいて設定された値である。また、半径ｒが上限値の１００ｍｍを超えると、小型の撮影装置にとって不釣合いな照明光学系となるため、これに基づいて半径ｒの上限値が１００ｍｍと設定されている。
【００２９】
次に、第２の光学部材４ｂにおける入射した光束を撮影レンズの光軸方向に変換する構成について図５〜図２５を参照しながら説明する。
【００３０】
第２の光学部材４ｂに対してその円周方向に沿って入射された光束を被写体方向に向かわせる方法として、図５に示すように、第２の光学部材４ｂの射出面４ｆに対向する端面に光方向変換面４ｇを形成し、この光方向変換面４ｇで入射した光束を撮影レンズの光軸方向に向けて反射する方法が用いられる。
【００３１】
上記光方向変換面４ｇは、基本的には、全反射面および再入射面を有する複数のプリズム状の部位（以下、プリズム部という）が連続して形成された面であり、第２の光学部材４ｂ内を進行しプリズム部の１つの全反射面に到達した光のうち、所定角度成分の光のみが該全反射面で射出面４ｆに向けて全反射され、該全反射面で全反射されない所定角度成分以外の光は、該１つのプリズム部で屈折して第２の光学部材４ｂ外に一旦導かれた後に該１つのプリズム部に続くプリズム部の再入射面を介して再度第２の光学部材４ｂ内に導かれる。
【００３２】
次に、光方向変換面４ｇの理想的な形状を説明するため、以下に光方向変換面４ｇの４つの異なる形状を並行して説明する。
【００３３】
４つの異なる形状の基本要素は、光方向変換面４ｇにおける各プリズム部の全反射面の角度である。ここで、この全反射面の角度は、射出面４ｆに対する角度として表されるものとする。図５〜図１０の各図では、この光方向変換面４ｇの全反射面の角度をπ／４（ｒａｄ）に固定した場合であり、図１１〜図１５、図１６〜図２０、図２１〜図２５は、それぞれ、全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ）、７π／３６（ｒａｄ）、π／６（ｒａｄ）の場合の状態をそれぞれ示す。
【００３４】
まず、図５、図１１、図１６、図２１は、第２の光学部材４ｂに入射した光束がそれぞれの全反射面の角度に応じた分布で第２の光学部材４ｂの射出面から射出する状態を示す図である。ここでは、説明を簡単にするため、第２の光学部材４ｂを直線状に展開して示し、それぞれの全反射面の角度に応じた光線軌跡を表している。ここでの光線軌跡は、反射面の角度、第１の光学部材４ａの第２の光学部材４ｂとの接続部４ｅの位置、この接続部４ｅに至るまでの光線分布に依存するものである。
【００３５】
本実施の形態の特徴としては、ＬＥＤ２から集光レンズ３および第１の光学部材４ａを介して第２の光学部材４ｂに入射した光束が、第２の光学部材４ｂ内を反射されながら周回し、最終的に撮影レンズの光軸方向に向う点が挙げられる。各図の例では、この状態を分かり易く説明するため、接続部４ｅの位置を０（ｒａｄ）とする角度で、第２の光学部材４ｂの円周方向の位置を表している。特に、本実施の形態においては、２周回目すなわち４π（ｒａｄ）の位置までの光線軌跡が表されている。もちろん、３周回目以上の光束は存在するが、この光学系の特徴はこの２周回目までの光束で十分に説明をすることができるため、３周回目以上の光束は省略されている。
【００３６】
まず、本発明に照明光学系で最も特徴的な光方向変換面４ｇについて説明する。
【００３７】
光方向変換面４ｇは、上述したように全反射面および再入射面を有する複数のプリズム部が連続して形成された面である。この光方向変換面４ｇの作用により、第２の光学部材４ｂ内の光束の進行方向が一方向に規制され、所定角度成分のみが全反射される。そして、それ以外の光束は屈折によって一度光学部材４ｂ外に射出した後に、再度光学部材４ｂ内に入射して光学部材４ｂ内を進行する。
【００３８】
従来、通常の面光源といわれる照明光学系は、射出面に対向する面を白色ドット印刷パターンのような拡散面として形成し、この拡散面で必要量の光を拡散させ、光学部材から射出した光束を反射板で反射させた後に射出面から射出させるように構成されている。この構成では、光線の方向を変換させるための拡散動作が必要となるので、大きな光量損失が生じることになる。
【００３９】
これに対し、本実施の形態では、第２の光学部材４ｂの全反射によって光束の方向変換が行われるので、大きな光量損失が生じることなく、効率がよい方向変換を可能にする。入射した光束のうち、条件に合致した光束のみが全反射されて射出面４ｆから射出し、条件に合致しない光束については、屈折作用により再度有効に活用されるので、与えられた光エネルギの損失率を非常に小さくすることができる。
【００４０】
図５は、光方向変換面４ｇの全反射面の角度が最も急なπ／４（ｒａｄ）の場合を示す。この角度設定の場合、図５に示すように、射出面４ｆに対して垂直に近い光束が射出することが可能になる。また、もう１つの特徴として、第２の光学部材４ｂへの入射部付近で明るい部分が集中している（光線の分布が多い）点と、部分的に明るい部分と暗い部分との明るさが異なる領域が交互に形成されている点とがある。
【００４１】
第２の光学部材４ｂの第１の光学部材４ａとの接続部（接続部４ｅとの接続部）近傍に明るい部分が集中する原因は、第１の光学部材４ａからの入射直後の光束には、かなり広い角度範囲の光束が存在し、導光方向に対して比較的大きな角度を有する成分が集中的に接続部近傍で射出されるためである。また、入射部近傍で、射出光束の強度の強弱が周期的に起こる原因は、リング状の第２の光学部材４ｂの幅に対して接続部４ｅから入射する光束の幅が狭く一部分からのみ入射しているためであり、接続部４ｅが第２の光学部材４ｂのどの位置で接続するかによって変化する特性によるものである。この特性は、図５に示す角度π／４（ｒａｄ）の場合に最も顕著になる。
【００４２】
また、この特性は、図１１、図１６、図２１に示すように、全反射面の角度がなだらかになる（小さくなる）に従って緩和される傾向にある。また、図５、図１１、図１６、図２１から明らかなように、全反射面の角度がなだらかになるに従って、射出面４ｆから射出する光の角度が射出面４ｆに対して傾くことが分かる。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、本実施の形態のマクロ撮影用リングライトにおいては、第２の光学部材４ｂの形状がリング状であり、射出面４ｆの各位置から射出するそれぞれの光の射出方向がほぼ一定であれば、各位置で射出する光が互いに補完するように働き、射出光の光軸が撮影レンズの光軸に対してある程度傾いていたとしても、第２の光学部材４ｂの射出面４ｆの全面からの光により均一な照明を行うことが可能であり、この傾きは大きな問題とはならない。
【００４３】
また、図５、図１１、図１６、図２１の各図から分かるように、上記接続部４ｅ近傍においては、このような不連続な強度変化が見られるものの、その他の位置においては、ほぼ一定の射出方向へ均一に光束を射出させることができる。
【００４４】
次に、光方向変換面４ｇの全反射面の角度が異なる場合の効率について説明する。
【００４５】
光方向変換面４ｇの全反射面の角度を変えた場合、接続部４ｅから入射した光線の本数に対する射出面４ｆから射出する光線の本数の割合は、以下のようになる。
【００４６】
まず、上記全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合、入射した光線の本数に対して、１周目で、４３％、２周目で６８％の本数の光線を射出させることができる。また、上記全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ）の場合、入射した光線の本数に対する射出光線の本数の割合は、１周目で５６％、２周目で８２％となる。上記全反射面の角度が７π／３６（ｒａｄ）の場合、入射した光線の本数に対する射出光線の本数の割合は、１周目で６８％、２周目で９０％となる。上記全反射面の角度がπ／６（ｒａｄ）の場合、１周目で８４％、２周目で９２％となる。このように、全反射面の角度を小さく設定した方が、早い周回回数で光束を効率良く射出させることができることが分かる。また、全反射面の角度をπ／６（ｒａｄ）に設定したものについては、１周目で射出光量の略全てが射出することがわかる。
【００４７】
このように本実施の形態においては、全反射を用いて効率アップが図られているが、第２の光学部材４ｂは光学樹脂材料から構成されているので、第２の光学部材４ｂの内部での光路が長すぎると、透過率の影響を受け、効率が低下する。よって、上記条件からは、全反射面の角度としては小さい角度の方が望ましいといえる。他方、上述したように、全反射面の角度を小さくすると、射出面４ｆに対する射出角度が大きくなり、この射出角度が大きくなりすぎると、射出面４ｆの円周方向に沿う各位置における射出光が互いに補完することができず、理想的な照明が行われるとはいえない。
【００４８】
さらに詳細に、光方向変換面４ｇの特性について図６、図１２、図１６、図２２を参照しながら説明する。
【００４９】
第２の光学部材４ｂにおいて、発光点として機能する部分は、図５、図１１、図１６、図２１から明らかなように、光方向変換面４ｇの各プリズム部の谷部付近（全反射面の一部分）のみである。図６、図１２、図１６、図２２の各図には、上記各発光点のうち、代表する８点における光線の進行の様子が示されている。図６、図１２、図１６、図２２の各図においては、説明を容易にするため、０（ｒａｄ）で示す位置（接続部）に均一な角度分布を有する光源があると仮定され、発光点の代表としてπ／２（ｒａｄ）から４π（ｒａｄ）までのπ／４（ｒａｄ）の間隔毎に位置する８点について、それぞれの位置に対応するプリズム部の谷部付近（全反射面の一部分）で反射し、射出する光線が示されている。これによって、各発光点の全反射面での光線の動作の詳細を理解することが可能になるであろう。
【００５０】
まず、図６に示す全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合、光源（０の位置）に近い発光点（π／２の位置）においては、照射角度範囲が広く、光線本数が多い。また、発光点（π／２の位置）においては、射出面４ｆに対する角度が比較的大きい成分が射出する。また、光源（０の位置）から遠ざかるに従って、射出光線本数は減少し、射出面４ｆと垂直に近い成分のみが残り、それが射出する。
【００５１】
次に、図１２に示す全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ）の場合、全体的に射出する光束が射出面４ｆの垂線に対して僅かに傾いて射出することが分かる。また、照射角度範囲の傾向は、図６に示す場合とほぼ同様であるが、光源に近い部分での射出光束の分布が狭くなり、光源から離れた位置でもある程度の照射範囲の分布が得られており、急激な変化は少ないことが分かる。
【００５２】
さらに、図１７に示す全反射面の角度が７π／３６（ｒａｄ）の場合、および図２２に示す全反射面の角度がπ／６（ｒａｄ）の場合、全体的に射出する光束が射出面４ｆの垂線に対してより大きく傾いて射出することが分かる。また、射出する光束の分布に関しても、光源側に近い部分で異なる角度成分の多数の光線が存在し、光源位置から遠ざかるに従い、光線本数が極端に減少していることが分かる。
【００５３】
次に、図６、図１２、図１７および図２２に示す代表点のうち、光源側に近い点（図中のＡ点）と光源から離れた点（図中のＢ点）における各全反射面での光線の状態について図７、図８、図１３、図１４、図１８、図１９、図２３および図２４を参照しながら説明する。ここで、図７、図１３、図１８および図２３は光源側に近い点（図６、図１２、図１７および図２２中のＡ点）における全反射面での光線の状態を示し、図８、図１４、図１９および図２４は光源から離れた点（図６、図１２、図１７および図２２中のＢ点）における全反射面での光線の状態を示す。そして、図７（ａ）、図１３（ａ）、図１８（ａ）および図２３（ａ）には、光源側に近い位置Ａで射出し得る光束の全てが、図８（ａ）、図１４（ａ）、図１９および図２４には、光源から離れた位置Ｂで射出し得る光束の全てがそれぞれ示されている。また、図７（ｂ）、図８（ｂ）、図１３（ｂ）、図１４（ｂ）、図１８（ｂ）および図２３（ｂ）には、それぞれの図の（ａ）に示された光束のうち、屈折せずに反射されたものが示されている。また、図７（ｃ）、図８（ｃ）、図１３（ｃ）、図１４（ｃ）、図１８（ｃ）および図２３（ｃ）には、それぞれの図の（ａ）に示された光束のうち、１回屈折して反射されたものが示されている。また、図７（ｄ）、図１３（ｄ）および図１８（ｄ）には、それぞれの図の（ａ）に示された光束のうち、２回屈折して反射されたものが示されている。また、図７（ｅ）には、同図（ａ）に示された光束のうち、３回屈折して反射されたものが示されている。ここで、各図に示される光線は、射出面４ｆから射出する成分のみである。
【００５４】
反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合、光源に近い位置の反射面で反射された光線に関しては、図７（ａ）に示すように、射出面４ｆに対して垂直に近い成分から、所定角度の成分までの広範囲に亘る成分の光線が連続して存在する。ここで、図７（ｂ）に示すように、屈折せずに反射された成分が射出面４ｆに対して最も垂直に近い成分となり、図７（ｃ）に示すように、１回の屈折を経て反射された成分が次に射出面４ｆに対して垂直に近い成分となる。そして、図７（ｄ），（ｅ）に示すように、２回の屈折を経て反射された成分、３回の屈折を経て反射された成分などは、その屈折回数が増すほど、射出面４ｆの垂線に対する角度が大きなものとなる。また、光源が均一な角度分布を有する場合、その光源近傍の位置においては、各成分が連続して存在していることがより顕著になる。
【００５５】
これに対し、光源から離れた位置の反射面で反射された光線に関しては、図８（ａ）に示すように、射出面４ｆに対して垂直に近い成分は存在するが、射出面４ｆに対してある程度の角度を持った成分は存在しない。さらに、光線の分布は、光線が連続して存在するものではない。また、図８（ｂ）および図８（ｃ）から明らかなように、光線としては、屈折せずに反射された成分と１回の屈折を経て反射された成分のみが存在し、それ以上の回数の屈折を経て反射された成分は存在しない。
【００５６】
次に、反射面の角度が２π／９（ｒａｄ），７π／３６（ｒａｄ），π／６（ｒａｄ）の場合について説明する。
【００５７】
これらの角度の場合は、図１３、図１４、図１８、図１９、図２３および図２４に示すように、π／４（ｒａｄ）の全反射面の角度（図７および図８に示す）の場合に対して、同様の傾向が示されるが、全反射面の角度が小さくなるに従い、射出する光線の分布全体の傾きが射出面の垂線に対して漸次大きくなる点、また屈折回数が漸次減る点で異なる。また、図１３、図１４、図１８、図１９、図２３および図２４から、全反射面の角度が小さくなるに従い、屈折せずに、全反射のみで射出面４ｆから射出する成分が漸次に増加することが分かる。このように、屈折によって方向変換される成分が少ないほど、屈折部への入射／射出に伴う表面反射による光量損失成分が減少し、光束の利用効率を向上させることができ、光学特性として効率がよい照明光学系を構成することができる。
【００５８】
以上、射出面４ｆから射出する成分について示したが、本実施の形態においては、射出条件に合わない光束については、再利用することが可能である。この再利用のアルゴリズムと実質的に全ての光束が有効に利用されている様子について図９、図１５、図２０および図２５を参照しながら説明する。図９、図１５、図２０および図２５は、π／４（ｒａｄ），２π／９（ｒａｄ），７π／３６（ｒａｄ），π／６（ｒａｄ）の各全反射面の角度の場合の光源に近い位置での再利用される光束の反射、屈折状態を模式的に示す図である。
【００５９】
まず、全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合について図９を参照しながら説明する。図９（ａ）には反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合における考え得る全ての光束が示されており、その光線としては、光方向変換面４ｇの全反射面で反射されて射出する成分と、光方向変換面４ｇでの屈折により再度第２の光学部材４ｂ内を進行する成分とがある。ここで、光方向変換面４ｇの谷部を発光点とする光のうち、最も導光方向に対する角度が小さい成分は、図９（ｂ）に示すように、この後方に位置する最初のプリズム部の全反射面で全反射され、射出面４ｆに導かれる。また、導光方向に対する角度が次に小さい成分は、図９（ｃ）に示すように、この後方に位置する最初のプリズム部で屈折し、再度第２の光学部材４ｂ内へ入射して進行を続ける。また、導光方向に対する角度がその次に小さい成分は、図９（ｄ）に示すように、この後方に位置する最初のプリズム部で屈折し、再度第２の光学部材４ｂに入射し、その次のプリズム部の全反射面で、全反射されて射出面４ｆに導かれる。さらに、導光方向に対する角度がその次に小さい成分は、図９（ｅ）に示すように、この後方に位置する最初のプリズム部と２番目に位置するプリズム部のそれぞれで屈折し、再度第２の光学部材４ｂ内へ入射して進行を続ける。図９（ｆ）〜図９（ｈ）に示す場合も、上述した同様に、対応する角度の成分は、所定回数の屈折、第２の光学部材４ｂ内へ再入射により、第２の光学部材４ｂ内を進行する。
【００６０】
このように、光方向変換面４ｇのプリズム部の谷部付近（全反射面の端点）を発光点とする光束は、射出面４ｆに向かう光束と第２の光学部材４ｂ内を進行し続ける光束とに振り分けられる。このため、必要領域範囲外への射出光束は基本的にはなく、極めて効率がよい照明光学系を構成することができる。さらに、各全反射面または再入射面により導かれた光束を、その屈折回数や全反射面の位置が異なるにも拘わらず、ほぼ連続した分布の光束に変換することが可能である。
【００６１】
また、全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合、光方向変換面４ｇで全反射して射出面４ｆに向う成分の以外の成分すなわち第２の光学部材４ｂ内を進行し続ける成分は、比較的導光方向に対して角度が小さい成分のみで構成されていることがわかる。この結果、この後方に位置する全反射面でまたは屈折面で屈折された後に反射された光は、その角度成分がかなり限定されたものとなって、射出面４ｆに対して垂直に近い角度の成分のみとなり、射出面４ｆの全領域に対して均一な照射分布を持った照明光学系をえることは難しい。また、このように角度成分の揃った光源近くの位置においては、広い角度成分の照射が行われることになる。
【００６２】
このような問題を改善する方法としては、光方向変換面４ｇの各プリズム部の再入射面の角度をπ／２（ｒａｄ）より小さく設定する方法がある。この方法によれば、接続部４ｅへ続く光束の角度をより大きな角度まで許容することができ、また、光源から離れた位置で多くの光束を射出することができる。また、これと同時に光源に近い領域において、角度成分が揃った領域でも、広い角度範囲の照射を抑制することができる。
【００６３】
上記方法を用いた場合の光束の状態が図１０に示される。この図１０に示す例においては、再入射面の角度が７π／１８（ｒａｄ）に設定されている。なお、全反射面の角度はπ／４（ｒａｄ）である。この場合は、図９に示す場合に比して、全反射によって射出される角度成分が狭い角度範囲に抑えられており、全反射によって射出されずに進行を続ける成分に関しても、より広い角度分布を持って進行することがわかる。この屈折光の分布が比較的多く、全反射によって射出面４ｆに向かう成分が少ないことがわかる。また、この場合、比較的大きな角度を有する成分が全反射面の全反射によって射出面４ｆから射出される成分に変換されることが分かる。
【００６４】
次に、全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ），７π／３６（ｒａｄ），π／６（ｒａｄ）のそれぞれの場合（但し再入射面の角度はπ／２（ｒａｄ））について、図１５、図２０および図２５を参照しながら説明する。
【００６５】
全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ）の場合、図１５（ａ）〜（ｆ）に示すように、全反射面で全反射されて射出面４ｆに射出する成分、屈折および再入射により第２の光学部材４ｂ内を進行する成分に関する特性は、図９に示す全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合とほぼ同様である。しかし、全反射して射出面４ｆに至る光束の角度が、全体的に射出面４ｆに対して垂直にならず、僅かに傾く角度になる。また、全反射によって射出面４ｆに導かれる光線の本数が増し、屈折によって第２の光学部材４ｂ内へ戻される光線の本数が減少する。また、全反射面として機能するプリズム部は、当該プリズムから後方に位置する３つ目のプリズム部までであり、全反射面として機能するプリズム部の数すなわち実際に機能する全反射面の数が減少する。これらの点が、図９に示す全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合と異なる。
【００６６】
以上から、光方向変換面４ｇの全反射面の角度を２π／９（ｒａｄ）に設定した場合、射出面４ｆから射出する光束が全体的に進行方向に対して少し倒れた分布になること、また、光方向変換面４ｇに達した光束のうち、射出面４ｆから有効に射出する光束が増加傾向にあること、さらに全反射面に至る屈折回数が減少し、入射出に伴う表面反射による光量損失量を少なく抑えることなどの効果を得ることができる。
【００６７】
また、射出面４ｆから射出する角度成分に関しては、今回着目したプリズム部の端点に近い全反射面で反射した光束が、射出面４ｆに対して最も垂直に近い成分であり、プリズム部の端点から離れた全反射面で反射した光束ほど射出面４ｆに対する角度が光束の進行方向に対して倒れる傾向にあること、また、各全反射面で反射された角度成分および屈折によって第２の光学部材４ｂに戻される成分もほぼ連続した角度分布になることなどの特性は、図９に示す全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合とほぼ同様である。
【００６８】
図２０に示す全反射面の角度が７π／３６（ｒａｄ）の場合、図２５に示す全反射面の角度がπ／６（ｒａｄ）場合に関しては、いずれの場合も、同様な傾向を示し、全反射面の角度を小さくするほどその傾向が顕著に現れる。
【００６９】
このように、光方向変換面４ｇの全反射面の角度を小さくすることによって、第２の光学部材４ｂに入射した光束が射出面４ｆから射出し易い照明光学系を構成することができる。一方、射出面４ｆから射出した光束は、射出面４ｆに対してやや傾いた角度で射出し、照明光に対する扱いが難しい傾向があるが、第２の光学部材４ｂがリング状に形成されているので、射出面４ｆ全体からはその射出光が互いにその方向を補完するように射出し、撮影に悪影響を与えることなく、略均一な照明を行うことができる。
【００７０】
また、本実施の形態においては、光方向変換面４ｇに光束が到達すると、その光束の多くが射出面４ｆから射出し易い構成とされているので、第２の光学部材４ｂの厚さが光学系に大きな影響を与える。すなわち、第２の光学部材４ｂの厚さが薄すぎると、光源に近い部分において、ほとんどの光成分が射出され、射出面４ｆの全周から均一な光束を射出することが困難となる。このため、射出面４ｆのすべての領域で均一な光束を得るためには、全反射面の角度設定に応じた第２の光学部材４ｂの厚さが必要である。よって、第２の光学部材４ｂの厚さは、全反射面の角度設定に応じた値に設定される。
【００７１】
さらに、光方向変換面４ｇにおけるプリズム部の再入射面の角度を光源からの位置に応じて変化させる方法によって、第２の光学部材４ｂへ戻す光量を制御することができ、その結果、射出面４ｆから射出する光量を変化させることもできる。すなわち、光源に近い位置では、意図的に射出光量を減少させ、光源から遠ざかるに従って射出光量を増加させるような角度設定を行うことによって、全周で均一な発光をさせることができる。このとき、射出する光の分布はほぼ反射面の角度によって規制されるので、角度分布と光量が一定したリング状の照明を得ることができる。
【００７２】
次に、好ましい各形状を決定する数値について説明する。ここでは、第２の光学部材４ｂの厚さを一定とし、かつ再入射面の射出面４ｆに対する角度をπ／２（ｒａｄ）にした場合の各数値について説明する。
【００７３】
上記第２の光学部材４ｂに形成された光方向変換面４ｇにおける各プリズム部の全反射面の射出面４ｆに対する角度Φ（ｒａｄ）は、以下の範囲内の値に設定されることが望ましい。
【００７４】
π／６≦Φ≦π／４                                                …（２）
これは、上述のように、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、角度Φが最大値π／４（ｒａｄ）を超えると、各プリズム部の全反射面で全反射する光線の本数が極端に減少し、また、屈折の回数が増加する傾向にあり、光学部材への入射／射出に伴う表面反射による光量損失量が極端に増し、望ましい光学系とならないためである。また、上記の角度範囲内の設定することは、角度Φが最小値π／６（ｒａｄ）以下になると、射出光束の射出面４ｆに対する角度が大きくなりすぎ、望ましい光学系とならないためである。理想的には、図１１に示す２π／９（ｒａｄ）前後の全反射面の角度設定が最も効率がよく、また、射出光束の射出面４ｆに対する角度が大きくなり過ぎないバランスがよい光学特性が得られる。
【００７５】
また、第２の光学部材４ｂの光方向変換面４ｇに形成された複数のプリズム部のピッチＤ（ｍｍ）は、以下の範囲内の値に設定されることが好ましい。
【００７６】
０．３≦Ｄ≦４．０                                              …（３）
これは、ピッチＤが最小値０．３ｍｍ以下になると、光方向変換面４ｇの形成時に形成されるプリズム部の頂点近傍のＲ面の影響が大きくなり、光方向変換面４ｇが持つ入射光束の角度による分離や全反射の機能を有効に発揮させることができず、望ましい光学系をならない。また、このような微細なプリズム部においてそのエッジを確実に形成することが可能な形成方法を用いれば、第２の光学部材４ｂの製造コストは非常に高価になり、実用的ではない。
【００７７】
光方向変換面４ｇにおいては、上述したように、このピッチＤにあたる稜線部に発光点が集中する。換言すれば、この稜線部のピッチＤが広いと、発光点の数が少なくなり、それぞれの発光点の発光強度が強くなる。この観点から、ピッチＤが最大値４．０ｍｍ以下とするのは、マクロ撮影の理想的な照明光学系としては、各発光点における発光量が少なく、発光点の数が多い方が特性的に優れているためである。また、別の理由として、このピッチが広くなるということは、光方向変換面４ｇの厚さが厚くなることであり、小型化の観点からも望ましくない。ここで、第２の光学部材４ｂにおける上記機能部分を厚さが厚くなるように形成すれば、均一な配光特性を得る上で都合はよいが、光方向変換面４ｇの厚さが必要以上に厚くなることは、光学特性の改善の度合いより、部材の大型化によるデメリットの方を大きくする。
【００７８】
第２の光学部材４ｂの導光方向と直交する方向の断面の幅ｗ（ｍｍ）は、以下の範囲内の値に設定されることが望ましい。
【００７９】
１．０≦ｗ≦１０．０                                              …（４）
この断面の幅ｗは、小さい値にするほど、照明装置ひいては装置を小型化する場合に有利であるが、実際には、この幅ｗを必要以上に小さくすると、光源から入射した光束を第２の光学部材４ｂ内に閉じ込めることができず、非常に光量損失が大きい光学系になる。ここで、幅ｗの最小値１．０ｍｍは、光源自体に集光性があり、光源から射出した光束があまり広範囲に広がらない光学系に対して有効な最小値である。これに対し、幅ｗの最大値１０．０ｍｍは、比較的広い照射角度範囲を有する光源に対して有効な値である。しかし、小型カメラに対する大きさの規制は厳しく、これ以上の値（１０ｍｍ）の幅ｗで第２の光学部材４ｂを構成することは、小型カメラを製品として成立させることを困難にする。よって、本実施の形態においては、第２の光学部材４ｂの幅ｗが３ｍｍで構成されている。
【００８０】
なお、上記数値は、第２の光学部材４ｂの厚さを一定とし、かつ再入射面の射出面４ｆに対する角度をπ／２（ｒａｄ）にとする条件で最適な光学系を形成するための数値として決定されたものであるが、第２の光学部材４ｂの厚さ、再入射面の角度を適宜に設定することによって、上記数値の範囲に限定されることはなく、他の数値範囲を設定することも可能であることはいうまでもない。
【００８１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について図２６〜図２９を参照しながら説明する。図２６は本発明の第２の実施の形態に係るマクロ撮影用リングライトの光学系を構成する要部の縦断面図、図２７は本発明の第２の実施の形態における、光方向変換面の全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ）に設定された第２の光学部材を直線状に展開した状態を模式的に示す図、図２８は光源側に近い点における反射面での光線の挙動を模式的に示す図、図２９は光源から離れた点における反射面での光線の挙動を模式的に示す図である。
【００８２】
上記第１の実施の形態においては、光源に近い位置で射出光線の本数が多く、光源から離れるに従い、射出する光量が減少するという問題がある。そこで、本実施の形態は、射出面の各位置での射出光量が一定になるように、また、射出面の各位置で射出される光の分布が射出面の全周でほぼ均一になるに構成されている。
【００８３】
本実施の形態は、上記第１の実施の形態に対し、第２の光学部材の厚さが位置によって変化する点で異なる。また、上記第１の実施の形態に対して、光方向変換面の全反射面のピッチが変化し、そのピッチが広い点で異なる。
【００８４】
本実施の形態のマクロ撮影用リングライトにおいては、図２６に示すように、上記第１の実施の形態と同様に、ＬＥＤ（図２７に示す）が照射した光束をリング状の発光部から射出させるための光学部材２４が設けられている。光学部材２４は、第１の光学部材２４ａと、リング状の発光部を形成するための第２の光学部材２４ｂとから構成される。第２の光学部材２４ｂは、第１の実施の形態と同様に、第１の光学部材２４ａと一体的に接合され、ビデオカメラのレンズ鏡筒の先端に配置される。
【００８５】
図２７（ａ）に示すように、光源であるＬＥＤ２２が照射した光束は、集光レンズ２３を介して集光された後に、光学部材２４の第１の光学部材２４ａに入射する。第１の光学部材２４ａは、入射面に正の屈折力を有するレンズ部２４ｃと、入射した光束の方向を変換する全反射面２４ｄとを有する。また、第１の光学部材２４ａと第２の光学部材２４ｂとは、接続部２４ｅで一体的に接合される。この接続部２４ｅは、上記第１の実施の形態に比して、広い接合領域を有する。これは、後述するように、本実施の形態の第２の光学部材２４ｂが、光束を１周回ですべて射出させるように構成されているためである。すなわち、１周回で全ての光束が射出するので、接続部２４ｅでの光束の逆流を考慮する必要がなく、第１の光学部材２４ａと第２の光学部材２４ｂとを広い範囲で接合させることができるためである。また、接続部２４ｅにより第１の光学部材２４ａと第２の光学部材２４ｂとを広い範囲で結合し、かつ接続部２４ｅで均一な光分布の光束を取り込むことにより、光源に近い領域においても位置によらずに均一な照明を行うことができる。
【００８６】
本実施の形態において、明示されていないが、ＬＥＤ２２は、上記第１の実施の形態の場合に比して、第２の光学部材２４ｂからより離れた位置に配置されている。このようにＬＥＤ２２を配置することによって、ＬＥＤ２２が発した光が直接第２の光学部材２４ｂに入射し、照明するような迷光部の発生を未然に防止することができるとともに、迷光防止のための拡散部を設ける必要がない。
【００８７】
第２の光学部材２４ｂは、リング状部材からなり、その一方の端面には、光束が射出する射出面２４ｆが形成されている。第２の光学部材２４ｂの他方の端面には、光方向変換面２４ｇが形成されている。光方向変換面２４ｇは、複数のプリズム部が連続して形成された面からなる。プリズム部間の間隔は、上記第１の実施の形態に比して、広く設定されている。
【００８８】
第２の光学部材２４ｂは、その円周方向に沿った３つの領域ａ，ｂ，ｃに分けられ、それぞれの領域に対して形状の最適化が図られている。領域ａは、光方向変換面２４ｇの各プリズム部の頂点の包絡線を接続部２４ｅから領域ｂに向けて傾斜させる構成によって、その厚さが領域ｂに向けて漸次増すように構成されている。領域ｂは、厚さが一定となるように構成されている。そして、領域ｃは、光方向変換面２４ｇの各プリズム部の根元側頂点の包絡線を領域ｂから傾斜させる構成によって、その厚さが領域ｂとの境界から漸次減少するように構成されている。ここで、射出面２４ｆから射出する光束の方向を決定する光方向変換面２４ｇの各プリズム部の全反射面の角度（射出面２４ｆに対する角度）は、一定の角度２π／９（ｒａｄ）に設定されている。
【００８９】
図２７（ｂ）〜（ｅ）には、接続部２４ｅに均一な分布を有する光束が入射したと仮定し、接続部２４ｅの位置を基準として、代表的な位置にあるプリズム部の全反射面の先端部（根元側頂点）付近から射出し得る光線の軌跡が示されている。図示されているように、角度成分のうち、一部存在しないものもあるが、照射角度範囲がほぼ一定であり、照射する角度分布として、ほぼ均一な分布が得られることがわかる。このように、全反射面の角度を一定の角度に設定し、第２の光学部材２４ｂの厚さを変化させて形状の最適化を図ることにより、リング状の射出面２４ｆの各位置でほぼ均一の配光分布を有する均一なリング状の発光部が構成される。また、第２の光学部材２４ｂの終端部（展開した状態での領域ｃの端部）の厚さを最も薄くすることによって、接続部２４ｅから入射した光束のほぼ全てが射出面２４ｆから射出し、効率がよい照明光学系を構成することができる。すなわち、本実施の形態においては、第２の光学部材２４ｂ内に入射した光束が光方向変換面２４ｇを介して導かれながら、入射したほぼ全ての光束が１周回で射出する。
【００９０】
ここで、光束を長い領域を全反射によって導く場合、光量損失は少ないものの、光路長が長くなると、第２の光学部材２４ｂを構成する樹脂材料の透過率による悪影響が生じるので、第２の光学部材２４ｂにより構成される光路長を可能な限り短くし、この光路長ですべての光束を射出させることが望ましい。
【００９１】
次に、光方向変換面２４ｇにおける光線の挙動について図２８および図２９を参照しながら説明する。
【００９２】
本実施の形態は、光源に近い位置と光源から離れた位置で、図１３に示す場合（全反射面の角度が同一）とほぼ同様の光線の分布とその射出方向を維持するように構成されている。図２８（ａ）には光源側に近い位置（領域ａにある位置）で射出し得る光束の全てが示されている。また、図２８（ａ）に示された光束のうち、屈折せずに反射されたものが図２８（ｂ）に、１回屈折して反射されたものが図２８（ｃ）に、２回屈折して反射されたものが図２８（ｄ）にそれぞれ示されている。領域ａは、上述したように、光方向変換面２４ｇの各プリズム部の頂点を結ぶ包絡線を接続部２４ｅから領域ｂに向けて傾斜させる構成によって、その厚さが領域ｂに向けて漸次増すように構成されている。
【００９３】
ここで、図２８（ａ）から、射出面２４ｆに向かう光束の広がりおよびその方向は、図１３（ａ）に示すものとほぼ同じであることがわかる。しかし、プリズム部で屈折することなく直接反射される成分（図２８（ｂ）と図１３（ｂ）の比較）に関しては、本実施の形態の場合（図２８（ｂ））における射出面２４ｆに向う光線の本数が少ない点で図１３（ｂ）に示す場合と異なる。このように、光源に近い位置（領域ａ）を、光方向変換面２４ｇの各プリズム部の包絡線を射出面２４ｆに対して漸次傾斜させる構成により、その厚さが漸次増すように構成することによって、直接全反射面で反射する成分を減少させることができ、定性的にこの部分での射出光量を抑えることができる。さらに、領域ａにおいては、射出させる角度分布および方向をほぼ一定に維持しながら、射出光量を抑制することができる。
【００９４】
図２９（ａ）には、光源から遠い位置（領域ｃにある位置）において射出し得る光束の全てが示されている。また、図２９（ａ）に示された光束のうち、屈折せずに反射されたものが図２９（ｂ）に、１回屈折して反射されたものが図２９（ｃ）にそれぞれ示されている。領域ｃは、上述したように、光方向変換面２４ｇの各プリズム部の頂点を結ぶ包絡線を領域ｂとの境界からその端部に向けて傾斜させる構成によって、その厚さが領域ｂとの境界からその端部に向けて漸次減少するように構成されている。
【００９５】
ここで、図２９（ａ）から、射出面２４ｆに向かう光束の広がりおよびその方向は、図１３（ａ）に示すものとほぼ同じであることがわかる。しかし、プリズム部で屈折することなく直接反射される成分（図２９（ｂ）と図１３（ｂ）の比較）に関しては、本実施の形態の場合（図２９（ｂ））における射出面２４ｆに向う光線の本数が多い点で図１３（ｂ）に示す場合と異なる。このように、光源から離れた位置（領域ｃ）を、光方向変換面２４ｇのプリズム部の頂点を結ぶ包絡線を射出面２４ｆに対して漸次傾斜させる構成により、その厚さが漸次減少するように構成することによって、直接全反射面で反射する成分を増加させることができ、定性的にこの部分での射出光量を増すことができる。さらに、領域ｃにおいては、射出させる角度分布および方向をほぼ一定に維持しながら射出光量を増加させることができる。
【００９６】
また、領域ｃにおいて注目すべきことは、図２８（ｄ）および図１３（ｄ）に示すような１回の屈折後に全反射する成分がない点と、この発生しない成分を、屈折せずに全反射面で直接反射させる成分が十分に補う点である。また、本実施の形態は、第２の光学部材２４ｂ内を進む光線の屈折の（射出、再入射）の回数を減らした状態で、配光制御が可能であり、効率面からも望ましい形態といえる。
【００９７】
このように、第２の光学部材２４ｂの光方向変換面２４ｇの各全反射面の根元側頂点の包絡線の傾斜を第２の光学部材２４ｂの各領域ａ，ｂ，ｃに応じて変えることによって、射出光の分布および方向を一定に保持しながら効率がよい照明を行うことができる。
【００９８】
また、第１実施の形態に比して、光方向変換面２４ｇのプリズム間の間隔が広く設定されているので、光方向変換面２４ｇの形状を簡素化することができ、第２の光学部材２４ｂを安価に構成することができる。また、図２６に示すように、光方向変換面２４ｇのプリズム部間の間隔を広げることによって、実際に発光する部分の稜線部（図２６中の破線部）すなわち光方向変換面２４ｇの発光点の数は減少するが、この状態でも十分な発光点は確保されており、不自然な配光むらは発生しない。また、発光点は減少するが、各発光点で射出光量は増加し、全体の発光量としては、光量損失が少なく、逆に向上させることができる。
【００９９】
さらに、第１の実施の形態において説明したように、光方向変換面２４ｇの各プリズム部の谷部付近部分が発光点を形成するが、第２の光学部材２４ｂが樹脂材料で成形された場合、この光学部材において、各プリズム部の谷部付近部分の形状すなわちエッジ形状の成形は難しく、この形状がＲ付形状になり易い。このＲ付形状は、大幅な光量損失の発生要因になる。特に間隔を狭くした場合、この影響は大きくなる。このような問題点に対して、間隔を広げることによって、光方向変換面２４ｇの各プリズム部の谷部付近部分のＲ付形状による影響を最小限に抑えることができる。
【０１００】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について図３０を参照しながら説明する。図３０（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るマクロ撮影用リングライトの第２の光学部材３４ｂを直線状に展開した状態を示す図、図３０（ｂ）〜（ｅ）は第２の光学部材３４ｂに入射した光束が光方向変換面３４ｇの各位置でそれぞれ射出面３４ｆから射出される状態を示す図である。
【０１０１】
本実施の形態の第２の光学部材３４ｂは、図３０（ａ）に示すように、その厚さが円周方向に沿って連続的に変化するように構成されている。この第２の光学部材３４ｂの厚さを変化させる構成は、光方向変換面３４ｇの射出面３４ｆに対して各プリズム部の頂点を結ぶ包絡線が連続的な曲線となるように、光方向変換面３４ｇを形成することによって得られるものである。
【０１０２】
具体的には、各プリズム部の頂点を結ぶ包絡線が２π／３（ｒａｄ）の位置付近を頂点とする連続的な曲線となるように光方向変換面３４ｇを形成することによって、厚さが円周方向に沿って連続的に変化する第２の光学部材３４ｂが構成される。
【０１０３】
このような構成により、図３０（ｂ）〜（ｅ）に示すように、射出面３４ｆの各位置において、ほぼ均一な射出光束が得られる光学系を構成することができる。
【０１０４】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について図３１〜図３３を参照しながら説明する。図３１は本発明の第４の実施の形態に係るマクロ撮影用ストロボが装着されたデジタルカメラの正面図、図３２は図３１のマクロ撮影用ストロボの主要光学系を平面状に展開した状態を示す図、図３３（ａ）〜（ｄ）は第２の光学部材４４ｂに入射した光束が各射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉからそれぞれ射出される状態を示す図である。
【０１０５】
デジタルカメラ本体４１には、図３１に示すように、撮影モードがマクロモード（近接撮影用モード）に設定された際に有効な照明装置として機能するマクロ撮影用ストロボ４０が装着可能である。すなわち、マクロ撮影用ストロボ４０は、撮影レンズの撮影範囲に対して均一な光束を照射可能なＸｅ放電管を光源とするストロボ発光部４３から照射される光をマクロ撮影時用の照明光に変換する装置である。このマクロ撮影用ストロボ４０は、透光性の光学部材４４を備える。光学部材４４は、レンズ鏡筒４２の先端部に配置され、ストロボ発光部４３からの射出光束を射出する４つの射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉを有する。
【０１０６】
次に、マクロ撮影用ストロボ４０の光学特性を規定する構成要素について図３２を参照しながら詳細に説明する。
【０１０７】
ストロボ発光部４３は、図３２に示すように、Ｘｅ放電管４５と、Ｘｅ放電管４５からの射出光束のうち、主に後方や側方に向かう光束を反射させ、撮影方向に照射させるための反射傘４６と、Ｘｅ放電管４５からの射出光束を集光させるためのフレネルレンズで形成されている前面窓４７とから構成される。通常の撮影時には、ストロボ発光部４３が単独で使用され、ストロボ発光部４３からは、撮影レンズの撮影範囲に対して均一な光束が照射される。
【０１０８】
光学部材４４は、前面窓４７に対向する入射面を有し、この入射面に入射した光束を撮影レンズ鏡筒４２の周囲に導き、リング状の光束に変換する部材である。この光学部材４４は、その入射面が前面窓４７に対向するように位置決めされ、装着部材（図示せず）によりデジタルカメラ本体４１に装着、固定される。光学部材４４は、アクリル樹脂等の透過率が高い光学用樹脂材料から構成される。
【０１０９】
光学部材４４は、ストロボの反射傘４６および前面窓４７によって集光された光束の方向変換を行う第１の光学部材４４ａと、第１の光学部材４４ａに接続され、射出光束を撮影レンズの光軸方向に向うリング状の光束に変換する第２の光学部材４４ｂとを含む。
【０１１０】
次に、光学部材４４の機能およびそれを実現するための形状について説明する。
【０１１１】
第１の光学部材４４ａは、ストロボ発光部４３から照射された光束の方向変換およびある一定範囲への集光を行うに機能する。第１の光学部材４４ａの入射面４４ｃは、前面窓４７の開口部より一回り大きく、前面窓４７に近接して配置される。これは、前面窓４７と第１の光学部材４４ａとの間の隙間から外部に射出し、光量損失となる光束を極力減らすために有効な構成である。この構成により、ストロボ発光部４３からの射出光量を最大限にして有効に活用することができる。
【０１１２】
第１の光学部材４４ａは、それに入射した光束に対してπ／２（ｒａｄ）の方向変換を行う。本実施の形態においては、第１の光学部材４４ａに、連続的な非球面からなる反射面４４ｄが形成されており、この反射面４４ｄにより、入射した光束の方向変換が効率よく行われる。この反射面４４ｄは、高反射率の金属蒸着面によって形成されている。これは、ストロボ発光部４３からの光束が非常に広い角度範囲を有し、全反射を利用するのみでは、十分な方向変換を実現することができないためである。
【０１１３】
上記反射面４４ａにより方向変換された光束は、第１の光学部材４４ａと第２の光学部材４４ｂとの接続部４４ｅを介して第２の光学部材４４ｂに導かれる。この際、接続部４４ｅは、第２の実施の形態と同様に、すべての光束が第２の光学部材４４ｂの１周回で射出することを可能にする形状に構成されている。通常は、接続部付近において光束が抜け易く、またこの付近に発光部を形成すると、この部分の発光強度が低下し、部分的に暗くなり易くなる。これに対し、本実施の形態においては、接続部４４ｅを第１の光学部材４４ａと第２の光学部材４４ｂとの間に配置することにより、不連続な発光部が発生することを未然に防止することができる。
【０１１４】
第２の光学部材４４ｂは、第１の光学部材４４ａから入射した光束が均一な配光分布および強度分布を有する光束として射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉから射出するように構成されている。ここで、光束がそれぞれ射出する各射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉは、第２の光学部材４４ｂの円周方向に沿って互いに間隔をおいて第２の光学部材４４ｂの一方の端面に形成された面である。射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉ間の領域は、光束が射出しない面である非射出面４４ｎとして形成されている。
【０１１５】
第２の光学部材４４ｂの他方の端面には、４つの光方向変換面４４ｊ，４４ｋ，４４ｌ，４４ｍが形成されており、各光方向変換面４４ｊ，４４ｋ，４４ｌ，４４ｍは、それぞれ対応する射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉに対向するように、互いに間隔をおいて配置されている。各光方向変換面４４ｊ，４４ｋ，４４ｌ，４４ｍには、複数のプリズム部が連続して形成されており、各プリズム部は、全反射面を有する。この全反射面の角度は、第２の実施の形態と同様に、２π／９（ｒａｄ）に設定されている。
【０１１６】
第２の光学部材４４ｂの他方の面において、光方向変換面４４ｊ，４４ｋ，４４ｌ，４４ｍ間の領域は、それぞれ対応する非射出面４４ｎに対向する面４４ｐとして形成されている。各面４４ｐは、光線の角度によって取捨選択を行う光方向変換面を構成する角度を持った全反射面が形成されていない、それぞれ対応する非射出面４４ｎに対して平行な面である。各面４４ｐは、第２の光学部材４４ｂから外部に光束が抜け出るのを防止するための面であり、これにより、第２の光学部材４４ｂの各面４４ｐに対応する部位は、光束を円周方向に沿って導くように作用する。
【０１１７】
第２の光学部材４４ｂにおいては、射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉ毎に特性が変えられ、各特性は、各射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉにおける発光強度がほぼ一定となるように調整されている。具体的には、第２の光学部材４４ｂの光源側に最も近い光方向変換面４４ｊに対応する部位は、光方向変換面４４ｊの各プリズム部の頂点を結ぶ包絡線を射出面４４ｆに対して傾斜させる構成により、その厚さが漸次増すように構成されている。また、次の光方向変換面４４ｋに対応する部位は、光方向変換面４４ｋのプリズム部の頂点を結ぶ包絡線を射出面４４ｇに対して平行にする構成により、その厚みが一定となるように構成されている。さらに、次の光方向変換面４４ｌに対応する部位は、光方向変換面４４ｌの各プリズム部の頂点を結ぶ包絡線を射出面４４ｈに対して傾斜させる構成により、その厚さが漸次減少するように構成されている。さらに、最も光源から離れた光方向変換面４４ｍに対応する部位は、光方向変換面４４ｍのプリズム部の頂点を結ぶ包絡線を射出面４４ｉに対して傾斜させる構成により、その厚さが急激に減少するように構成されている。この第２の光学部材４４ｂの各部の形状による作用は、上記第２の実施の形態で説明したものと同様である。
【０１１８】
このように構成された第２の光学部材４４ｂにおける各射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉの射出光束の射出状態は、図３３（ａ）〜（ｄ）に示すようになる。図３３（ａ）〜（ｄ）から、各射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉからは、ほぼ均一な角度分布を有する光束が射出することが分かる。
【０１１９】
なお、本実施の形態においては、第２の光学部材４４ｂに形成されている射出面の数は４つであるが、この数に限定されるものではなく、広い角度範囲をカバーする例えば２つの射出面を設けるようにしてもよい。また、３つまたは５つ以上の射出面を形成するようにしてもよい。
【０１２０】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について図３４および図３５を参照しながら説明する。図３４は本発明の第５の実施の形態に係る照明装置としてのストロボ装置の光学系の要部を示す平面図、図３５は図３４のストロボ装置の光学部材５４の射出光束の状態を模式的に示す縦断面図である。
【０１２１】
本実施の形態におけるストロボ装置は、図３４に示すように、ストロボ発光装置本体５１、閃光を発するＸｅ放電管５２、Ｘｅ放電管５２が射出した光束を射出方向に反射させる反射傘５３、および、照射方向を変換し広い面積から光束を射出させるための光学部材５４を備える。光学部材５４は、細長い矩形形状を有し、厚さが一定である板部材からなる。このように、本実施の形態においては、Ｘｅ放電管５２、反射傘５３、および光学部材５４が一体的に内蔵されたストロボ装置が提供される。また、Ｘｅ放電管５２を発光させる発光回路（図示せず）や電源（図示せず）が一体的に内蔵されている。
【０１２２】
本実施の形態においては、光学部材５４の側方から直接光束を入射させる構成が採用されている。これにより、光学部材５４には、上述の各実施の形態における照射方向を変換するための第１の光学部材に対応する反射面を設ける必要がなく、光学部材５４の構成をより簡素化することができる。Ｘｅ放電管５２は、図３５（ａ）に示すように、光学部材５４の側面に対向する位置に平行に配置され、反射傘５３は、このＸｅ放電管５２が射出した光束を効率良く光学部材５４に導くように光学部材５４の側方に向けて配置されている。
【０１２３】
光学部材５４の一方の面は、図３５（ａ）に示すように、射出面５４ｆとして形成され、他方の面には、光方向変換面５４ｇが形成されている。光方向変換面５４ｇは、複数のプリズム部が連続して形成された面からなり、各プリズム部は全反射面を有する。光方向変換面５４ｇは４つの領域５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄに分割され、領域５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ毎に各プリズム部の全反射面の角度として、異なる角度が設定されている。このような角度設定により、射出面５４ｆの長手方向に沿った各位置での照射光量が一定量とされる。
【０１２４】
図３５（ａ）に示すように、光方向変換面５４ｇの領域ａにおいては、プリズム部の全反射面の角度（射出面５４ｆに対する角度）がπ／４（ｒａｄ）に設定されている。領域ｂにおける全反射面の角度は２π／９（ｒａｄ）、領域ｃにおける全反射面の角度は７π／３６、領域ｄにおける全反射面の角度はπ／６（ｒａｄ）にそれぞれ設定されている。
【０１２５】
上記第１の実施の形態において説明したように、全反射面の角度が小さい方が、その光方向変換面５４ｇにおける射出光束を増やすことが可能である。よって、図３５（ａ）〜（ｄ）に示すように、光源から離れている領域ほど、全反射面の角度を小さくすることによって、射出面５４ｆの位置によらずにほぼ一定の照射光量を有する射出光束を得ることができ、均一な照明を行うことが可能になる。光線トレース図に示すように、各全反射面で反射する光束は、射出する方向は徐々に角度が倒れてくるものの射出する光量自体はほぼ一定に保たれていることがわかる。
【０１２６】
なお、本実施の形態においては、光方向変換面５４ｇを４つの領域に分け、それぞれの領域で全反射面の角度を変えているが、これに限定されるものではなく、より多くの領域に分けて、全反射面の角度を変えるようにしてもよい。また、光方向変換面５４ｇにおいて、その長手方向に全反射面の角度を連続的に変化させるようにしてもよい。
【０１２７】
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について図３６および図３７を参照しながら説明する。図３６は本発明の第６の実施の形態に係る照明装置としてのストロボ装置の要部を示す縦断面図、図３７は図３６の照射方向変換部材５５を光学部材５４の長手方向に移動させた状態を模式的に示す図である。
【０１２８】
本実施の形態は、図３６に示すように、上記第５の実施の形態に対し、光学部材５４の射出面５４ｆに対向するように水平移動可能な照射方向変換部材５５が配置されている点で異なる。なお、上記第５の実施の形態と同一の部材には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１２９】
上記第５の実施の形態においては、光方向変換面５４ｇの全反射面の角度を変えることによって、光学部材５４の射出面５４ｆの各位置での射出光量がほぼ一定となるように構成されているが、射出面５４ｆの各位置における光束の射出方向は、その位置が光源から離れるに従って漸次傾くという傾向を示す。そこで、本実施の形態においては、この光束の射出方向が傾く傾向を補正するために、光学部材５４から射出した光束の照射方向のみを調整する照射方向変換部材５５が設けられている。
【０１３０】
照射方向変換部材５５は、射出面側にフレネルレンズ５５ａが形成された板状の光学部材である。このフレネルレンズ５５ａの形状は、光学部材５４の光方向変換面５４ｇの全反射面の角度に応じて決定される光束の射出方向によって規定される。フレネルレンズ５５ａは、その角度が照明方向変換部材５５の長手方向に沿って連続的に変化するように構成されている。ここで、光源に近い位置においては、光学部材５４の光束の射出方向が射出面５４ｆに対してほぼ垂直であるので、フレネルレンズ５５ａの角度は緩やかな角度に設定される。光源から離れる位置においては、その位置が光源から離れるほど、その位置に対応する光学部材５４の光束の射出方向が射出面５４ｆに対して漸次傾くので、この射出方向を補正するために、フレネルレンズ５５ａの角度は急な角度に設定される。
【０１３１】
上記照射方向変換部材５５を設けることによって、図３６（ａ）〜（ｄ）に示すように、射出光束がほぼ垂直な方向を中心とした配光分布の光束に変換される。また、この配光特性は、位置によらず、同一であることが分かる。よって、この照射方向変換部材５５により、位置によらず、均一な配光特性および強度を有する照明光を得ることができる。
【０１３２】
また、本実施の形態においては、照射方向変換部材５５が光学部材５４の長手方向に対して移動可能に構成されている。通常、射出光軸は、射出面に対して垂直な方向に向けることが好ましい場合が多いが、場合によっては、この射出光軸を射出面の垂直方向に対して少し傾けたいことがある。例えば、マクロ撮影のような近接の撮影ではないが、通常の撮影レンズで合焦可能な至近距離（例えば、５０ｃｍ）で被写体を撮影する場合、照明方向を撮影レンズの光軸方向と一致させるのではなく、撮影レンズの光軸に対して照射方向をある程度傾けた方が適正な照明を行うことできるが場合がある（視差補正）。
【０１３３】
そこで、本実施の形態においては、図３７（ａ）〜（ｄ）に示すように、照射方向変換部材５５を光学部材５４の長手方向に移動させることによって、照明光の射出光軸の方向を微妙に変えることができる。
【０１３４】
なお、本実施の形態においては、照射方向変換部材５５のフレネルレンズ５５ａの角度が連続的に変化する場合を示したが、このフレネルレンズ５５ａの角度は、光学部材５４に形成された光方向変換面５４ｇの全反射面の角度に対応して変化するようにすることが望ましい。
【０１３５】
また、照射方向変換部材５５のフレネルレンズ５５ａは、外部に向う面に形成されているが、この面に限定されるものではなく、照射方向変換部材５５の光学部材５４の射出面５４ｆに対向する面に形成するようにしてもよい。
【０１３６】
さらに、照射方向変換部材としてフレネルレンズを用いたものを示したが、フレネルレンズに代えて、通常のシリンドリカルレンズを用いてもよく、場合によっては、角度が異なる複数の傾斜面をもちいるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る照明装置としてのマクロ撮影用リングライトが搭載されたビデオカメラの斜視図である。
【図２】図１のビデオカメラに搭載されたマクロ撮影用リングライトの主要光学系を示す斜視図である。
【図３】図２のマクロ撮影用リングライトの光学系を構成する要部の縦断面図である。
【図４】（ａ）は光学部材４の入射面近傍を示す横断面図であり、（ｂ）はＬＥＤ２から集光レンズ３を介して光学部材４ａに入射した光線の軌跡を模式的に示す図である。
【図５】第２の光学部材４ｂに入射した光束が全反射面の角度π／４（ｒａｄ）に応じた分布で第２の光学部材４ｂの射出面から射出する状態を示す図である。
【図６】図５の各発光点のうち、代表する８つの発光点における光線の進行の様子を示す図である。
【図７】光源側に近い点（図６のＡ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図８】光源から離れた点（図６のＢ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図９】全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）の場合の光源に近い位置での再利用される光束の反射、屈折状態を模式的に示す図である。
【図１０】全反射面の角度がπ／４（ｒａｄ）、再入射面の角度が７π／１８（ｒａｄ）の場合の光源に近い位置での再利用される光束の反射、屈折状態を模式的に示す図である。
【図１１】第２の光学部材４ｂに入射した光束が全反射面の角度２π／９（ｒａｄ）に応じた分布で第２の光学部材４ｂの射出面から射出する状態を示す図である。
【図１２】図１１の各発光点のうち、代表する８つの発光点における光線の進行の様子を示す図である。
【図１３】光源側に近い点（図１２のＡ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図１４】光源から離れた点（図１２のＢ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図１５】全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ）の場合の光源に近い位置での再利用される光束の反射、屈折状態を模式的に示す図である。
【図１６】第２の光学部材４ｂに入射した光束が全反射面の角度７π／３６（ｒａｄ）に応じた分布で第２の光学部材４ｂの射出面から射出する状態を示す図である。
【図１７】図１６の各発光点のうち、代表する８つの発光点における光線の進行の様子を示す図である。
【図１８】光源側に近い点（図１７のＡ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図１９】光源から離れた点（図１７のＢ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図２０】全反射面の角度が７π／３６（ｒａｄ）の場合の光源に近い位置での再利用される光束の反射、屈折状態を模式的に示す図である。
【図２１】第２の光学部材４ｂに入射した光束が全反射面の角度π／６（ｒａｄ）に応じた分布で第２の光学部材４ｂの射出面から射出する状態を示す図である。
【図２２】図２１の各発光点のうち、代表する８つの発光点における光線の進行の様子を示す図である。
【図２３】光源側に近い点（図２２のＡ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図２４】光源から離れた点（図２２のＢ点）における全反射面での光線の状態を示す図である。
【図２５】全反射面の角度がπ／６（ｒａｄ）の場合の光源に近い位置での再利用される光束の反射、屈折状態を模式的に示す図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態に係るマクロ撮影用リングライトの光学系を構成する要部の縦断面図である。
【図２７】本発明の第２の実施の形態における、光方向変換面の全反射面の角度が２π／９（ｒａｄ）に設定された第２の光学部材を直線状に展開した状態を模式的に示す図である。
【図２８】光源側に近い点における反射面での光線の挙動を模式的に示す図である。
【図２９】光源から離れた点における反射面での光線の挙動を模式的に示す図である。
【図３０】（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るマクロ撮影用リングライトの第２の光学部材３４ｂを直線状に展開した状態を示す図、（ｂ）〜（ｅ）は第２の光学部材３４ｂに入射した光束が光方向変換面３４ｇの各位置でそれぞれ射出面３４ｆから射出される状態を示す図である。
【図３１】本発明の第４の実施の形態に係るマクロ撮影用ストロボが内蔵されているデジタルカメラの正面図である。
【図３２】図３１のマクロ撮影用ストロボの主要光学系を平面状に展開した状態を示す図である。
【図３３】（ａ）〜（ｄ）は第２の光学部材４４ｂに入射した光束が各射出面４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉからそれぞれ射出される状態を示す図である。
【図３４】本発明の第５の実施の形態に係る照明装置としてのストロボ装置の光学系の要部を示す平面図である。
【図３５】図３４のストロボ装置の光学部材５４の射出光束の状態を模式的に示す縦断面図である。
【図３６】本発明の第６の実施の形態に係る照明装置としてのストロボ装置の要部を示す縦断面図である。
【図３７】図３６の照射方向変換部材５５を光学部材５４の長手方向に移動させた状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  リングライト発光部
２，２２  ＬＥＤ
３，２３  集光レンズ
４，２４，３４，４４，５４  光学部材
４ａ，２４ａ  ４４ａ  第１の光学部材
４ｂ，２４ｂ，３４ｂ，４４ｂ  第２の光学部材
４ｆ，２４ｆ，３４ｆ，４４ｆ，４４ｇ，４４ｈ，４４ｉ  射出面
４ｇ，２４ｇ，３４ｇ，４４ｊ，４４ｋ，４４ｌ，４４ｍ  光方向変換面
１１  ビデオカメラ装置本体
１２，４２  レンズ鏡筒
１３，４３  ストロボ発光部
４０  マクロ撮影用ストロボ
４１  コンパクトカメラ装置本体
４５，５２  Ｘｅ放電管
４６，５３  反射傘
４７  前面窓
５５  照射方向変換部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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