CN1667486A - 照明装置及使用其的摄影装置 - Google Patents

Abstract

本发明的照明装置具有光源和光学构件；该光学构件具有将光入射的入射面和用于将入射到该入射面的光作为照明光出射的出射面；该光学构件具有光方向变换面，该光方向变换面与上述出射面相对地配置，用于一边限制入射到入射面的光的上述光学构件内的行进方向一边将该光引导至上述出射面；在该光方向变换面连续地形成具有全反射面和再入射面的多个棱镜状的部位，只有在上述光学构件内行进、到达上述棱镜状的部位的1个全反射面的光中的预定角度成分的光在该全反射面朝上述出射面进行全反射，未在该全反射面进行全反射的预定角度成分以外的光在该1个棱镜状的部位折射，一旦被引导至上述光学构件外后，通过接在该1个棱镜状的部位的棱镜状的部位的再入射面被再次引导至上述光学构件内。

Description

照明装置及使用其的摄影装置

技术领域

本发明涉及一种照明装置及使用其的摄影装置。

背景技术

近年来，在以数字照相机为代表的光学摄影设备中，为了使得可在如夜间的摄影和背阴处的摄影那样不能获得足够的曝光的状况下进行摄影，使用人工的照明装置。例如，作为具有这样的照明装置的光学摄影设备，有搭载了作为动画摄影用的稳定光以LED为光源的照明装置的设备和为了进行静止图像的摄影较多使用的闪光灯的设备。

这样的照明装置通常覆盖从作为常用的摄影距离的50cm左右到3m左右的摄影距离范围的情形较多，具有适于这样的距离的配光特性地调整。

另一方面，作为最近的数字照相机的倾向，摄影距离极短，例如距摄影透镜数cm左右的极近距离也可摄影的摄影装置逐渐增加。

如在这样的状况下使用过去方式的照明装置，则特别是在极近距离的摄影中不能获得作为照明光充分的特性。即，由摄影透镜镜筒挡住照明光的一部分，不能均匀地照明所需要的照射面整体，另外，由于到被摄景物的距离异常地近，所以，有时被摄景物的曝光过量，不能获得理想的照明状态。

为了避免这样的状况，可进行与近距离的被摄景物对应的照明地提出多种接近摄影专用的照明装置并将其产品化。例如，为了防止在被摄景物的背后发生不平衡的较强的阴影，在摄影透镜镜筒的前端配置环状的细长光源的宏观摄影用闪光灯一般为人们所熟知。然而，这样的闪光灯非常昂贵，所以，难以搭载于所有的光学摄影装置。

另外，近年来作为摄像机用的简易照明使用LED(发光二极管)的照明装置搭载于光学摄影装置主体。使用该LED的那样的光源的照明装置在基本上没有外光的那样的非常暗的状况下发挥效果，但与上述闪光灯照明同样，可能发生由摄影透镜镜筒产生的遮光，不能说是必定适于近距离摄影的照明光学系。

这样在形成于光学摄影装置的很小的空间中，进行适合于通常摄影与近距离摄影(宏观摄影)二者的照明极为困难。然而，实际上，对适于这样的通常摄影和近距离摄影二者的照明装置有需求，希望出现可满足与各摄影状态对应的照明而且廉价地构成的照明光学系。

为了满足上述愿望，提出有以环状配置用于将来自光源的出射光束引导至摄影透镜周围的光纤而将来自该光纤的出射光作为照明光的方案(例如参照日本特开2000-314908号公报)。另外，提出有可切换通常的闪光灯摄影状态与将光束引导至向摄影透镜镜筒部分的周围的投光面引导的导光部分的状态这两个状态的方案(例如参照日本特开平08-043887号公报)。另外，提出有这样的构成的闪光灯装置(例如参照日本特开2001-2055574号公报)，该闪光灯装置具有可安装于照相机、围住照相机的摄影透镜镜筒的那样的环形部分，将闪光灯光来自环形部分的周向引导，从相对的出射面出射由环形部分的反射面反射的光地构成。

然而，在使用上述纤维的照明装置中，需要使用多个纤维，产品成本提高。另外，虽然可在摄影透镜镜筒的周边部分均匀地配置光束的出射位置，但不能进行配光特性的控制，成为具有比实际需要的照射范围宽的配光特性的装置的可能性高。

另外，关于可切换通常的闪光灯摄影状态与将光束引导至向摄影透镜镜筒部分的周围的投光面引导的导光部分的状态这两个状态的方案，例如可考虑采用这样的光学系，该光学系如过去经常在后照光照明光学系中使用的那样，在环状构件的出射面的相反侧形成具有预定的分布的扩散面，由该扩散面的分布使从出射面出射的光通量均匀化。这样的光学系由于设有扩散面，所以，难以构成效率良好的照明光学系。

另外，上述闪光灯装置从光源将光束引导至环状的导光构件而从出射面出射光束地构成，但由于光束向环状的导光构件的取入从环的两个方向进行，另外，环状构件的反射面的形状由逐渐改变密度的间歇的棱镜面构成，所以，仅有效地利用入射到环状构件的特定的角度成分。结果，难以构成效率良好的照明光学系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可通过均匀地将一定角度分布的光束作为照明光照射、可获得均匀的配光分布的照明装置及使用其的摄影装置。

为了达到上述目的，作为1个观点的本发明的照明装置具有光源和光学构件；该光学构件将具有上述光源发出的光入射的入射面和用于将入射到该入射面的光作为照明光出射的出射面；上述光学构件具有光方向变换面，该光方向变换面与上述出射面相对地被配置，用于一边限制入射到上述入射面的光在上述光学构件内的行进方向一边将该光引导至上述出射面；在上述光方向变换面连续地形成具有全反射面和再入射面的多个棱镜状的部位，只有在上述光学构件内行进并到达上述棱镜状的部位的1个全反射面的光中的预定角度成分的光在该全反射面朝上述出射面进行全反射，未在该全反射面进行全反射的预定角度成分以外的光在该1个棱镜状的部位折射并在一旦被引导至上述光学构件外后，经紧接在该1个棱镜状的部位之后的棱镜状的部位的再入射面被再次引导至上述光学构件内。

本发明的其它目的或特征可通过参照以下的附图说明的优选实施例变得明确。

附图说明

图1为搭载了作为本发明第1实施形式的照明装置的宏观摄影用环形灯的摄像机的透视图。

图2为示出搭载于图1的摄像机的宏观摄影用环形灯的主要光学系的透视图。

图3为构成图2的宏观摄影用环形灯的光学系的主要部分的纵截面图。

图4A为示出光学构件4的入射面近旁的横截面图。

图4B为示意地示出从LED2通过聚光透镜3入射到光学构件4a的光线的轨迹的图。

图5为示出入射到第2光学构件4b的光束按与全反射面的角度π/4(rad)相应的分布从第2光学构件4b的出射面出射的状态的图。

图6为示出图5的各发光点中的具有代表性的8个发光点的光线的行进的状态的图。

图7A、7B、7C、7D、7E为示出接近光源侧的点(图6的A点)的全反射面处的光线的状态的图。

图8A、8B、8C为示出从光源离开的点(图6的B点)的全反射面处的光线的状态的图。

图9A、9B、9C、9D、9E、9F、9G、9H为示意地示出全反射面的角度为π/4(rad)的场合的在接近光源的位置被再利用的光束的反射、折射状态的图。

图10A、10B、10C、10D、10E、10F为示意地示出全反射面的角度为π/4(rad)、再入射面的角度为7π/18(rad)的场合的在接近光源的位置被再利用的光束的反射、折射状态的图。

图11为示出入射到第2光学构件4b的光束按与全反射面的角度2π/9(rad)相应的分布从第2光学构件4b的出射面出射的状态的图。

图12为示出图11的各发光点中的具有代表性的8个发光点的光线的行进的状态的图。

图13A、13B、13C、13D为示出接近光源侧的点(图12的A点)的全反射面处的光线的状态的图。

图14A、14B、14C为示出从光源离开的点(图12的B点)的全反射面处的光线的状态的图。

图15A、15B、15C、15D、15E、15F为示意地示出全反射面的角度为2π/9(rad)的场合的在接近光源的位置被再利用的光束的反射、折射状态的图。

图16为示出入射到第2光学构件4b的光束按与全反射面的角度7π/36(rad)相应的分布从第2光学构件4b的出射面出射的状态的图。

图17为示出图16的各发光点中的具有代表性的8个发光点的光线的行进状态的图。

图18A、18B、18C、18D为示出接近光源侧的点(图17的A点)的全反射面处的光线的状态的图。

图19为示出从光源离开的点(图17的B点)的全反射面处的光线的状态的图。

图20A、20B、20C、20D、20E、20F为示意地示出全反射面的角度为7π/36(rad)的场合的在接近光源的位置被再利用的光束的反射、折射状态的图。

图21为示出入射到第2光学构件4b的光束按与全反射面的角度π/6(rad)相应的分布从第2光学构件4b的出射面出射的状态的图。

图22为示出图21的各发光点中的具有代表性的8个发光点的光线的行进状态的图。

图23A、23B、23C为示出接近光源侧的点(图22的A点)的全反射面处的光线的状态的图。

图24为示出从光源离开的点(图22的B点)的全反射面处的光线的状态的图。

图25A、25B、25C、25D为示意地示出全反射面的角度为π/6(rad)的场合的在接近光源的位置被再利用的光束的反射、折射状态的图。

图26为构成本发明第2实施形式的宏观摄影用环形灯的光学系的主要部分的纵截面图。

图27A、27B、27C、27D、27E为示意地示出本发明的第2实施形式的将光方向变换面的全反射面的角度设定为2π/9(rad)的第2光学构件展开成直线状的状态的图。

图28A、28B、28C、28D为示意地示出接近光源侧的点的反射面处的光线的特性的图。

图29A、29B、29C为示出从光源离开的点的全反射面处的光线的特性的图。

图30A为示出以直线状展开本发明第3实施形式的宏观摄影用环形灯的第2光学构件34b的状态的图。

图30B、30C、30D、30E为示意地示出入射到第2光学构件34b的光束在光方向变换面34g的各位置分别从出射面34f出射的状态的图。

图31为示出内装本发明第4实施形式的宏观摄影用闪光灯的数字照相机的正面图。

图32为以平面状展开图31的宏观摄影用闪光灯的主要光学系的状态的图。

图33A、33B、33C、33D为示出入射到第2光学构件44b的光束分别从各出射面44f、44g、44h、44i出射的状态的图。

图34为示出作为本发明的第5实施形式的照明装置的闪光灯装置的光学系的主要部位的平面图。

图35A、35B、35C、35D为示意地示出图34的闪光灯装置的光学构件54的出射光束的状态的纵截面图。

图36A、36B、36C、36D为示出作为本发明第6实施形式的照明装置的闪光灯装置的主要部位的纵截面图。

图37A、37B、37C、37D为示出使图36A、36B、36C、36D的照射方向变换构件55朝光学构件54的纵向移动的状态的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施形式。

(第1实施形式)

图1为搭载了作为本发明第1实施形式的照明装置的宏观摄影用环形灯的摄像机的透视图，图2为示出搭载于图1的摄像机的宏观摄影用环形灯的主要光学系的透视图，图3为构成图2的宏观摄影用环形灯的光学系的主要部分的纵截面图，图4A为示出光学构件4的入射面近旁的横截面图，图4B为示意地示出从LED2通过聚光透镜3入射到第1光学构件4a的光线的轨迹的图。

摄像机如图1所示那样，具有摄像机装置主体11(以下称装置主体11)，在装置主体11装入具有摄影透镜的透镜镜筒12、闪光灯发光部分13、及宏观摄影用环形灯。宏观摄影用环形灯如图2所示那样具有发出白色光的LED2、用于使从LED2照射的光束聚光的聚光透镜3，聚光透镜3由透明性高的树脂材料构成。LED2和聚光透镜3内装于装置主体11。通过聚光透镜3聚光的来自LED2的光束入射到由透光性的树脂材料构成的光学构件4。光学构件4如图1和图2所示那样，保持在设于透镜镜筒12前端部分的环形灯部分1。光学构件4如图2所示那样，由第1光学构件4a和与第1光学构件4a一体接合的第2光学构件4b构成。第1光学构件4a为用于进行由聚光透镜3聚光的光束的方向变换并使光束聚光到狭小范围的构件。第2光学构件4b由环状构件构成，成为处于与摄影透镜的光轴同轴上地配置到透镜镜筒12的前端部分。在第2光学构件4b的一方的端面形成用于出射光束的出射面，在另一方的端面形成光方向变换面。从第1光学构件4a入射到第2光学构件4b的光束如图3所示那样，在第2光学构件4b的内部一边由上述光方向变换面等变换其方向一边被引导至上述出射面，从上述出射面出射。

上述摄像机例如具有可进行与被摄景物的距离为1cm左右的那样的极近距离摄影的宏观摄影模式。在这样的宏观摄影模式的设定时，使用本实施形式的宏观摄影用环形灯。宏观摄影用环形灯由于从第2光学构件4b的出射面照射来自可看作点光源的LED2的光，所以，通过使用该宏观摄影用环形灯，从而可相对被摄景物进行均匀的照明，同时，可事先防止透镜镜筒12产生的照明光的遮挡导致的不自然的阴影的发生。

上述摄像机作为摄影模式也可设定超级夜晚模式，即，在外光少、需要辅助光的那样的周围阴暗的状态况下使用高辉度的LED进行照明，使用该照明进行摄影的模式。该模式通常为设想被摄景物的距离大于等于50cm的公知的模式，在该模式的场合，不需要使用本实施形式的宏观摄影用环形灯。

在宏观摄影用环形灯的上述第1光学构件4a如图4A、4B所示那样设置与聚光透镜3相对的入射面4c、由连续的非球面构成的全反射面4d、及与第2光学构件4b的连接部分4e。从LED2照射的光束如图4B所示那样由聚光透镜3限制到某一定的照射角度范围。此时的照射角度范围满足在通常的摄像机的摄影距离(例如大于等于50cm)时所需要的照射角度范围，该照射角度范围根据聚光透镜3的形状和LED2与聚光透镜3间的距离调整。通过聚光透镜3照射的光束入射到第1光学构件4a。在第1光学构件4a中，入射的光一边变换其方向一边聚光到预定范围。在这里，第1光学构件的入射面4c如图4A所示那样比聚光透镜3的出射面大，所以，可最大限度地有效地利用来自聚光透镜3的照射光通量即来自LED的照射光通量。

第1光学构件4a具有可将从其入射面4c入射的光束有效地引导至接合于第1光学构件4a的第2光学构件4b地进行约π/2(rad)的方向变换的功能。在这里，第1光学构件4a不使用通常作为反射面使用较多的由高反射率的金属蒸镀面形成的反射面，基本上使用全反射面进行上述方向变换。全反射这样的现象为相对从高折射率的构件通往低折射率的构件的光束按100％的反射率在其边界面使超过临界角的角度成分进行反射的现象，在较多使用该全反射的光学系中，可实现损失非常少的方向变换。在本实施形式中，通过在第1光学构件4a形成由连续的非球面构成的全反射面4d，从而进行图4B所示那样的方向变换。即，从入射面4c入射的光束由全反射面4d反射，对其方向进行变换，引导至连接部分4e。

连接部分4e使光路变窄地形成为宽度缩小的形状，与第2光学构件4b接合。从连接部分4e入射到第2光学构件4b的光束如图3所示那样通过第2光学构件4b的作用在其内部一边进行多次反射一边在第2光学构件4b内环绕，在该环绕过程中，一部分从出射面(被摄景物侧)出射。因此，由该第2光学构件4b的作用将从连接部分4e入射到第2光学构件4b的光束再次返回到第1光学构件4a即光束从第2光学构件4b向第1光学构件4a倒流的现象抑制到最小限度地设计上述连接部分4e的形状。

第1光学构件4a的连接部分4e如图3所示那样朝切线方向与第2光学构件4b接合。通过这样接合，可将向第2光学构件4b入射的光束以良好效率朝第2光学构件4b的周向引导。在这里，如第2光学构件4b的直径过小，则入射到第2光学构件4b内的光束容易漏出到外部，不理想。另外，如该直径超出需要地变得过大，则外观形状变得过大。从这样的观点考虑，第2光学构件4b的半径r(中心半径)最好设定为满足以下关系的范围内的值。

10mm≤r≤100mm......(1)

其中，半径r的下限值10mm为根据当半径r小于等于该下限值10mm时不能进行效率良好的导光这一情况设定的值。另外，当半径r超过上限值的100mm时，成为与小型的摄影装置不相符的照明光学系，所以，据此将半径r的上限值根据其设定为100mm。

下面，参照图5-图25D说明将第2光学构件4b的入射的光束变换到摄影透镜的光轴方向的构成。

作为使相对第2光学构件4b沿其圆周方向入射的光束朝着被摄景物方向的方法使用这样的方法，即，如图5所示那样，在第2光学构件4b的与出射面4f相对的端面形成光方向变换面4g，使由该光方向变换面4g入射的光束朝摄影透镜的光轴方向反射。

上述光方向变换面4g基本上为连续地形成具有全反射面和再入射面的多个棱镜状的部位(以下称棱镜部分)的面，仅在第2光学构件4b内行进而到达棱镜部分的1个全反射面的光中的预定角度成分的光由该全反射面朝出射面4f进行全反射，未由该全反射面进行全反射的预定角度成分以外的光由该1个棱镜部位折射，一旦引导至第2光学构件4b外后，通过接在该1个棱镜部分之后的棱镜部分的再入射面再次引导至第2光学构件4b内。

为了说明光方向变换面4g的理想的形状，下面同时说明光方向变换面4g的4个不同的形状。

4个不同形状的基本要素为光方向变换面4g的各棱镜部分的全反射面的角度。其中，该全反射面的角度表示为相对出射面4f的角度。在图5-图10F中为将该光方向变换面4g的全反射面的角度固定为π/4(rad)的场合，图11-15F、图16-图20F、图21-图25D分别示出全反射面的角度为2π/9(rad)、7π/36(rad)、π/6(rad)的场合的状态。

首先，图5、图11、图16、图21为示出入射到第2光学构件4b的光束按与各全反射面的角度相应的分布从第2光学构件4b的出射面出射的状态的图。其中，为了简化说明，以直线状展开示出第2光学构件4b，表示与各全反射面的角度相应的光线轨迹。这里的光线轨迹与反射面的角度、第1光学构件4a的与第2光学构件4b的连接部分4e的位置、到达该连接部分4e的光线分布相关。

作为本实施形式的特征，可列举出这样的点，即，从LED2通过聚光透镜3和第1光学构件4a入射到第2光学构件4b的光束一边在第2光学构件4b内反射一边环绕，最终朝着摄影透镜的光轴方向。在各图的例中，为了容易理解该状态，由设连接部分4e的位置为0(rad)的角度表示第2光学构件4b的圆周方向的位置。特别是在本实施形式中，表示直到第2圈即4π(rad)的位置的光线轨迹。当然，虽然存在大于等于第3圈的光束，但该光学系的特征可由该第2圈之前的光束充分说明，所以，大于等于第3圈的光束被省略。

首先，在本发明中说明在照明光学系中最具特征性的光方向变换面4g。

光方向变换面4g为如上述那样连续形成具有全反射面和再入射面的多个棱镜部分的面。通过该光方向变换面4g的作用，将第2光学构件4b的光束的行进方向限制在一个方向，仅预定角度成分被全反射。在此外的光束通过折射出射到光学构件4b外后，再次入射到光学构件4b内，在光学构件4b内行进。

过去，通常的被称为面光源的照明光学系将与出射面相对的面作为白色点印刷图案那样的扩散面形成，由该扩散面使必要量的光扩散，由反射板使从光学构件出射的光束反射后从出射面出射地构成。在该构成中，需要用于使光线的方向变换的扩散动作，所以，产生大的光通量损失。

而在本实施形式中，通过第2光学构件4b的全反射进行光束的方向变换，所以，不产生大的光通量损失，可进行效率良好的方向变换。仅入射的光束中的符合条件的光束被全反射，从出射面4f出射，对于与条件不符的光束，通过折射作用再次有效地利用，所以，可使提供的光能的损失率非常小。

图5示出光方向变换面4g的全反射面的角度最大的π/4(rad)的场合。在该角度设定的场合，如图5所示那样，可出射相对出射面4f接近垂直的光束。另外，作为另一个特征，有在对第2光学构件4b的入射部分附近明亮的部分集中(光线的分布多)的点和部分地交替形成明亮的部分与阴暗的部分的亮度不同的区域的点。

第2光学构件4b的与第1光学构件4a的连接部分(与连接部分4e的连接部分)近旁明亮部分集中的原因在于，在从第1光学构件4a刚入射后的光束中，存在非常宽的角度范围的光束，相对导光方向具有较大的角度的成分集中地在连接部分近旁出射。另外，在入射部分近旁，出射光束的强度的强弱周期性发生的原因在于，仅从相对环状的第2光学构件4b的宽度连接部分4e入射的光束的宽度变窄的一部分入射，与根据连接部分4e在第2光学构件4b的哪个位置连接而变化的特性相关。该特性在图5所示角度π/4(rad)的场合最为明显。

另外，该特性如图11、图16、图21所示那样，具有随着全反射面的角度变平缓(变小)而缓和的倾向。另外，从图5、图11、图16、图21可知，随着全反射面的角度变平缓，从出射面4f出射的光的角度相对出射面4f倾斜。在通常的照明装置中，照明方向的该倒下成为问题，但在本实施形式的宏观摄影用环形灯中，第2光学构件4b的形状为环状，如从出射面4f的各位置出射的各光的出射方向大体为一定，则在各位置出射的光相互补充地起作用，即使出射光的光轴相对摄影透镜的光轴产生某种程度的倾斜，由来自第2光学构件4b的出射面4f的全面的光也可进行均匀的照明，该倾斜不成为大的问题。

另外，如可从图5、图11、图16、图21的各图看出的那样，在上述连接部分4e近旁，虽然可看到这样的不连续的强度变化，但在其它位置可朝大体一定的出射方向均匀地出射光束。

下面，说明光方向变换面4g的全反射面的角度不同的场合的效率。

在改变光方向变换面4g的全反射面的角度的场合，从出射面4f出射的光线的根数相对从连接部分4e入射的光线的根数的比例如下。

首先，在上述全反射面的角度为π/4(rad)的场合，相对入射的光线的根数，可在第1圈出射43％的根数的光线，在第2圈出射68％的根数的光线。另外，在上述全反射面的角度为2π/9(rad)的场合，出射光线的根数相对入射的光线的根数的比例在第1圈为56％，在第2圈为82％。在上述全反射面的角度为7π/36(rad)的场合，出射光线的根数相对入射的光线的根数的比例在第1圈为68％，在第2圈为90％。在上述全反射面的角度为π/6(rad)的场合，在第1圈为84％，在第2圈为92％。可以看出，这样将全反射面的角度设定得较小时，可按较早的环绕次数按良好效率使光束出射。另外，可以得知，将全反射面的角度设定为π/6(rad)时，在第1圈，出射光通量的大体全部都出射。

这样，在本实施形式中，使用全反射实现效率的提高，但第2光学构件4b由光学树脂材料构成，所以，如在第2光学构件4b的内部的光路过长，则受到透射率的影响，效率下降。因此，根据上述条件，可以说作为全反射面的角度最好为较小的角度。另一方面，当如上述那样减小全反射面的角度时，相对出射面4f的出射角度增大，如该出射角度过大，则沿出射面4f的圆周方向的各位置的出射光不能相互补充，不能说可进行理想的照明。

下面参照图6、图12、图16、图22更详细地说明光方向变换面4g的特性。

在第2光学构件4b中，作为发光点起作用的部分如图5、图11、图16、图21所示那样，仅为光方向变换面4g的各棱镜部分的谷部分附近(全反射面的一部分)。在图6、图12、图16、图22的各图中，示出上述各发光点中的具有代表性的8点的光线的行进的状态。在图6、图12、图16、图22的各图中，为了简化说明，假定在由0(rad)所示位置(连接部分)存在具有均匀的角度分布的光源，关于作为发光点的代表处于从π/2(2rad)到4π(rad)的每隔开π/4(rad)的位置的8点，示出在与各位置对应的棱镜部分的谷部分附近(全反射面的一部分)反射、出射的光线。这样，可理解在各发光点的全反射面的光线的动作的详细情况。

首先，在图6所示全反射面的角度为π/4(rad)的场合，在接近光源(0的位置)的发光点(π/2的位置)，照射角度范围宽，光线根数多。另外，在发光点(π/2的位置)，出射相对出射面4f的角度较大的成分。另外，随着远离光源(0的位置)，出射光线根数减少，仅残留与出射面4f接近垂直的成分出射。

在图12所示全反射面的角度为2π/9(rad)的场合，可知整体出射的光束相对出射面4f的垂线稍倾斜地出射。另外，照射角度范围的倾向与图6所示场合大体相同，但在接近光源的部分的出射光束的分布变窄，即使在远离光源的位置也可获得某种程度的照射范围的分布，少有急剧变化。

另外，可以得知，在图17所示全反射面的角度为7π/36(rad)的场合和图22所示全反射面的角度为π/6(rad)的场合，整个出射的光束相对出射面4f的垂线倾斜更大地出射。另外，可以得知，关于出射的光束的分布，在接近光源侧的部分存在不同的角度成分的许多光线，随着远离光源位置，光线根数极端地减少。

下面，参照图7A-7E、图8A-8C、图13A-13D、图14A-14C、图18A-18D、图19、图23A-23C及图24说明图6、图12、图17及图22所示代表点中的接近光源侧的点(图中的A点)和远离光源的点(图中的B点)的在各全反射面的光线的状态。其中，图7A-7E、图13A-13C、图18A-18D、及图23A-23C示出接近光源侧的点(图6、图12、图17、及图22中的A点)的全反射面的光线的状态，图8A-8C、图14A-14C、图19、及图24示出远离光源侧的点(图6、图12、图17、及图22中的B点)的全反射面的光线的状态。在图7A、图13A、图18A、及图23A示出可在接近光源侧的位置A出射的全部光束，在图8A、图14A、图19、及图24示出可在远离光源侧的位置B出射的全部光束。另外，在图7B、图8B、图13B、图14B、图18B、及图23B分别示出图7A、图8A、图13A、图14A、图18A、及图23A所示光束中的不折射地受到反射的光束。另外，在图7C、图8C、图13C、图14C、图18C、及图23C分别示出图7A、图8A、图13A、图14A、图18A、及图23A所示光束中的折射1次后受到反射的光束。另外，图7D、图13D、及图18D分别示出图7A、图13A、及图18A所示光束中的折射2次后受到反射的光束。另外，图7E示出图7A所示光束中的折射3次后反射的光束。其中，各图所示光线仅为从出射面4f出射的成分。

在反射面的角度为π/4(rad)的场合，关于由接近光源的位置的反射面进行了反射的光线，如图7所示那样，连续地存在从相对出射面4f接近垂直的成分到预定角度的成分的宽范围内的成分的光线。其中，如图7B所示那样，不折射地受到反射的成分成为相对出射面4f最接近垂直的成分，如图7C所示那样，经过1次的折射后受到反射的成分接着成为相对出射面4f接近垂直的成分。另外，如图7D、图7E所示那样，对于经过2次的折射后受到反射的成分、经过3次的折射后受到反射的成分等，其折射次数越增加则相对出射面4f的垂线的角度越大。另外，在光源具有均匀的角度分布的场合，在该光源近旁的位置，各成分连续存在的状况更明显。

关于由从光源远离的位置的反射面反射的光线，如图8A所示那样，存在相对出射面4f接近垂直的成分，但不存在相对出射面4f具有某种程度的角度的成分。另外，光线的分布不为光线连续存在的分布。另外，如图8D和图8C所示那样，作为光线，仅存在不折射地受到反射的成分和经过1次的折射后受到反射的成分，不存在经过更多的次数的折射后受到反射的成分。

下面，说明反射面的角度为2π/9(rad)、7π/36(rad)、π/6(rad)的场合。

这些角度的场合如13A-13D、图14A-14C、图18A-18D、图19、图23A-23C及图24所示那样，相对π/4(rad)的全反射面的角度(图7A-7E和图8A-8C所示场合)，示出同样的倾向，但随着全反射面的角度变小，在出射的光线的分布整体的倾斜相对出射面的垂线逐渐增大这一点和折射次数逐渐减少这一点不同。另外，从13A-13D、图14A-14C、图18A-18D、图19、图23A-23C及图24可知，随着全反射面的角度减小，不折射地仅由全反射从出射面4f出射的成分逐渐增加。这样，由折射进行方向变换的成分越少，则由向折射部分的入射/出射带来的表面反射导致的光通量损失成分减少，可提高光束的利用效率，可构成作为光学特性效率良好的照明光学系。

以上示出从出射面4f出射的成分，但在本实施形式中，关于与出射条件不符的光束可再利用。下面参照图9A-9H、图15A-15F、图20A-20F及图25A-25D说明该再利用的算法和实质所有的光束。图9A-9H、图15A-15F、图20A-20F及图25A-25D为示意地示出π/4(rad)、2π/9(rad)、7π/36(rad)、π/6(rad)的各全反射面的角度的场合的在接近光源的位置受到再利用的光束的反射、折射状态。

首先，参照图9A-9H说明全反射面的角度为π/4(rad)的场合。图9A示出全反射面的角度为π/4(rad)的场合下可考虑的所有光束，作为其光线，存在由光方向变换面4g的全反射面反射后出射的成分和通过在光方向变换面4g的折射再次在第2光学构件4b内行进的成分。其中，以光方向变换面4g的谷部分为发光点的光中的相对导光方向的角度最小的成分如图9B所示那样由位于该后方的最初的棱镜部分的全反射面进行全反射，引导至出射面4f。另外，相对导光方向的角度比上述场合小一些的成分如图9C所示那样，由位于该后方的最初的棱镜部分折射，再次入射到第2光学构件4b内继续行进。另外，相对导光方向的角度比上述场合再小一些的成分如图9D所示那样，由位于该后方的最初的棱镜部分折射，再次入射到第2光学构件4b内，由其之后的棱镜部分的棱镜部分的全反射面进行全反射，引导至出射面4f。另外，相对导光方向的角度比更小一些的成分如图9E所示那样，由位于该后方的最初的棱镜部分和位于第2的棱镜部分分别折射，再次入射到第2光学构件4b内继续行进。图9F-图9H所示的场合也与上述同样，对应的角度的成分通过预定次数的折射、向第2光学构件4b内的再入射在第2光学构件4b内行进。

这样，以光方向变换面4g的棱镜部分的谷部附近(全反射面的端点)为发光点的光束分成朝向出射面4f的光束和在第2光学构件4b内继续行进的光束。为此，朝必要区域范围外的出射光束基本上没有，可构成效率极为良好的光学系。另外，即使折射次数和全反射面的位置不同，也可将由各全反射面或再入射面引导的光束变换成大体连续的分布的光束。

另外，可以得知，在全反射面的角度为π/4(rad)的场合，由光方向变换面4g进行全反射、朝向出射面4f的成分以外的成分即在第2光学构件4b内继续行进的成分仅由相对导光方向的角度较小的成分构成。结果，由位于该后方的全反射面或折射面折射后反射的光成为其角度成分受到较严格的限定的光，仅成为相对出射面4f接近垂直的角度的成分，难以提供对出射面4f的整个区域具有均匀的照射分布的照明光学系。另外，在这样将角度成分统一了的光源附近的位置，进行较宽的角度成分的照射。

作为改善这样的问题的方法，具有将光方向变换面4g的各棱镜部分的再入射面的角度设定得比π/2(rad)小的方法。按照该方法，可容许连接到连接部分4e的光束的角度达到更大的角度，另外，可在从光源离开的位置出射较多的光束。另外，与此同时，在接近光源的区域，即使在角度成分统一的区域，也可抑制宽角度范围的照射。

图10A-10F示出使用上述方法的场合的光束的状态。在该图10A-10F所示例中，将再入射面的角度设定为7π/18(rad)。而且，全反射面的角度为π/4(rad)。该场合与图9A-9H所示场合相比，可将由全反射出射的角度成分抑制到狭小角度范围，即使关于不由全反射出射地继续行进的成分，也具有更宽的角度分布地行进。该折射光的分布较多，由全反射朝向出射面4f的成分较少。另外，在该场合，可以得知，具有较大的角度的成分由全反射面的全反射变换成从出射面4f出射的成分。

参照附图图15A-图15F、图20A-20F、及图25A-25D说明全反射面的角度为2π/9(rad)、7π/36(rad)、π/6(rad)的场合(但是，再入射面的角度为π/2(rad))。

在全反射面的角度为2π/9(rad)的场合，如图15A-图15F所示那样，关于由全反射面进行全反射后出射到出射面4f的成分、由折射和再入射在第2光学构件4b内行进的成分的特性与图9A-9H所示全反射面的角度为π/4(rad)的场合大体相同。然而，全反射后到达出射面4f的光束的角度整体上相对出射面4f不垂直，倾斜很小角度。另外，通过全反射引导至出射面4f的光线的根数增加，通过折射返回到第2光学构件4b内的光线的根数减少。另外，作为全反射面起作用的棱镜部分是从该棱镜到位于后方的第3个棱镜部分为止，作为全反射面起作用的棱镜部分的数量即实际起作用的全反射面的数量减少。这些点与图9A-9H所示全反射面的角度为π/4(rad)的场合不同。

如以上那样，在将光方向变换面4g的全反射面的角度设定为2π/9(rad)的场合，可获得这样的效果，即，从出射面4f出射的光束整体上成为相对行进方向稍倒下的分布；另外，达到光方向变换面4g的光束中的从出射面4f有效地出射的光束存在增加倾向；另外，到达全反射面的折射次数减少，将随着入射出射带来的表面反射导致的光通量损失量抑制得较少。

另外，关于从出射面4f出射的角度成分，本次着眼的由接近棱镜部分的端点的全反射面反射的光束为相对出射面4f最接近垂直的成分，越是由从棱镜部分的端点离开的全反射面反射的光束越是存在相对出射面4f的角度相对光束的行进方向倒下的倾向；另外，由各全反射面反射后的角度成分和由折射返回到第2光学构件4b的成分也成为大体连续的角度分布，这些特性与图9A-9H所示全反射面的角度为π/4(rad)的场合大体相同。

关于图20A-20F所示全反射面的角度为7π/36(rad)的场合和图25所示全反射面的角度为π/6(rad)场合，都呈现出同样的倾向，全反射面的角度越小，则该倾向越显著。

通过这样减小光方向变换面4g的全反射面的角度，可构成入射到第2光学构件4b的光束容易从出射面4f出射的照明光学系。另一方面，从出射面4f出射的光束按相对出射面4f稍倾斜的角度出射，存在难以对照明光进行处理的倾向，但由于第2光学构件4b形成为环状，所以，该出射光从出射面4f整体相互补充其方向地出射，可不对摄影施加不良影响地进行大体均匀的照明。

另外，在本实施形式中，当光束到达光方向变换面4g时，形成为该光束的大多数容易从出射面4f出射的构成，所以，第2光学构件4b的厚度对光学系施加大的影响。即，当第2光学构件4b的厚度过薄时，在接近光源的部分，基本上所有的光成分出射，难以从出射面4f的全周出射均匀的光束。为此，为了在出射面4f的所有区域获得均匀的光束，需要与全反射面的角度设定相应的第2光学构件4b的厚度。因此，第2光学构件4b的厚度设定为与全反射面的角度设定相应的值。

另外，根据相应于来自光源的位置改变光方向变换面4g的棱镜部分的再入射面的角度的方法，可控制返回到第2光学构件4b的光通量，结果，也可改变从出射面4f出射的光通量。即，在接近光源的位置，通过进行有意地减少出射光通量并随着远离光源使出射光通量增加的角度设定，可在全周进行均匀的发光。此时，出射的光的分布大体由反射面的角度限制，所以，可获得角度分布和光通量一定的环状的照明。

下面，说明决定理想的各形状的数值。其中，说明将第2光学构件4b的厚度设为一定而且将相对再入射面的出射面4f的角度设为π/2(rad)的场合的各数值。

形成于上述第2光学构件4b的光方向变换面4g的各棱镜部分的全反射面相对出射面4f的角度Φ(rad)最好设定为以下范围内的值。

π/6≤Φ≤π/4......(2)

这是因为，如使用在通常的照明光学系中使用的光学树脂材料，则当角度Φ超过最大值π/4(rad)时，按各棱镜部分的全反射面进行全反射的光线的根数极端减少，另外，存在折射的次数增加的倾向，伴随着相对光学构件的入射/出射的表面反射导致的光通量损失量极端增加，不成为理想的光学系。另外，上述的角度范围内的设定是因为当角度Φ小于等于最小值π/6(rad)时，出射光束相对出射面4f的角度变得过大，不成为理想的光学系。理想情况是，图11所示2π/9(rad)左右的全反射面的角度设定效率最好，另外，可获得出射光束相对出射面4f的角度不变得过大的平衡良好的光学特性。

另外，最好形成于第2光学构件4b的光方向变换面4g的多个棱镜部分的节距D(mm)设定为以下范围内的值。

1.3≤D≤4.0

这是因为，当节距D小于等于最小值0.3mm时，光方向变换面4g形成时形成的棱镜部分的顶点近旁的R面的影响增大，不能有效地发挥由光方向变换面4g具有的入射光束的角度导致的分离和全反射的功能，不能成为理想的光学系。另外，在这样的微细的棱镜部分，如使用可确实地形成其边缘的形成方法，则第2光学构件4b的制造成本非常高，不实用。

在光方向变换面4g中，如上述那样，发光点集中到满足该节距D的棱线部分。换言之，当该棱线部分的节距较宽时，发光点数变少，各发光点的发光强度增强。从该观点出发，节距D小于等于最大值4.0mm的原因在于，作为宏观摄影的理想的照明光学系，各发光点的发光通量少，发光点数多时特性优良。另外，作为别的理由，该节距变宽时，光方向变换面4g的厚度变厚，从小型化的观点看不理想。其中，如使厚度变厚地形成第2光学构件4b的上述功能部分，则对获得均匀的配光特性有利，但如光方向变换面4g的厚度超出必要地变得过厚，则相比光学特性的改善的程度，使构件的大型化产生的缺点更大。

第2光学构件4b的与导光方向直交的方向的截面的宽度w(mm)最好设定为以下范围内的值。

1.0≤w≤10.0......(4)

该截面宽度w越小，则在照明装置及装置小型化的场合有利，但实际上如该宽度w超出必要地变得过小，则不能将从光源入射的光束封入到第2光学构件4b内，成为光通量损失非常大的光学系。其中，宽度w的最小值1.0mm为相对光源自身具有聚光性、从光源出射的光束不扩展到太宽的范围的光学系有效的最小值。而宽度w的最大值10.0mm为相对具有较宽的照射角度范围的光源有效的值。然而，相对小型照相机的大小的限制严格，按大于等于其的值(10mm)的宽度w构成第2光学构件4b难以使小型照相机作为产品成立。因此，在本实施形式中，第2光学构件4b的宽度w按3mm构成。

上述数值以第2光学构件4b的厚度为一定，而且作为按将再入射面相对出射面4f的角度设为π/2(rad)的条件形成最佳的光学系的数值决定，但通过适当地设定第2光学构件4b的厚度、再入射面的角度，从而不限于上述数值的范围，也可设定其它数值范围。

(第2实施形式)

下面，参照图26-图29C说明本发明的第2实施形式。图26为构成本发明的第2实施形式的宏观摄影用环形灯的光学系的主要部分的纵截面图，图27为示意地示出将本发明的第2实施形式的光方向变换面的全反射面的角度设定为2π/9(rad)的第2光学构件展开成直线状的状态的图，图28A-28D为示意地示出接近光源侧的点的反射面处的光线的特性的图，图29A-29C为示出从光源离开的点的全反射面处的光线的特性的图。

在上述第1实施形式中，在接近光源的位置出射光线的根数多，存在随着从光源离开而出射的光通量减少的问题。因此，本实施形式使在出射面的各位置的出射光通量为一定而且在出射面的各位置出射的光的分布在出射面的全周大体变得均匀地构成。

本实施形式相对上述第1实施形式，在第2光学构件的厚度随着位置改变这一点不同。另外，相对上述第1实施形式，光方向变换面的全反射面的节距变化、该节距较宽这一点不同。

在本实施形式的宏观摄影用环形灯中，如图26所示那样，与上述第1实施形式同样，设置使LED(图27A-27E所示)照射的光束从环状的发光部分出射的光学构件24。光学构件24由第1光学构件24a和用于形成环状的发光部分的第2光学构件24b构成。第2光学构件24b与第1实施形式同样，与第1光学构件24a一体接合，配置于摄像机的透镜镜筒的前端。

如图27A所示那样，作为光源的LED22照射的光束通过聚光透镜23聚光后，入射到光学构件24的第1光学构件24a。第1光学构件24a包含在入射面具有正的光焦度的透镜部分24c和变换入射的光束方向的全反射面24d。另外，第1光学构件24a和第2光学构件24b由连接部分24e一体地接合。该连接部分24e与上述第1实施形式相比具有较宽的接合区域。这是因为，如后述的那样，本实施形式的第2光学构件24b在1圈使光束全部出射地构成。即，由于在1圈出射所有光束，所以，不需要考虑在连接部分24e的光束的逆流，可在宽范围接合第1光学构件24a与第2光学构件24b。另外，通过在较宽的范围由连接部分24e接合第1光学构件24a和第2光学构件24b，而且，由连接部分24e取入均匀的光分布的光束，从而在接近光源的区域也可与位置无关地进行均匀的照明。

在本实施形式中虽然未明确表示，但LED22与上述第1实施形式的相比，配置到从第2光学构件24b进一步离开的位置。通过这样配置LED22，从而可防止LED22发出的光直接入射到第2光学构件24b，事先防止照明那样的杂散光部分的发生，同时，不需要设置用于杂散光防止的扩散部分。

第2光学构件24b由环状构件构成，在其一方的端面形成光束出射的出射面24f。在第2光学构件24b的另一方的端面形成光方向变换面24g。光方向变换面24g由连续地形成多个棱镜部分的面构成。棱镜部分间的间隔设定得比上述第1实施形式宽。

第2光学构件24b分成沿其圆周方向的3个区域a、b、c，相对各区域实现形状的最佳化。区域a通过从连接部分24e使光方向变换面24g的各棱镜部分的顶点的包络线朝区域b倾斜的构成而逐渐增加地构成。区域b使其厚度成为一定地构成。区域c通过从区域b使光方向变换面24g的各棱镜部分的根部侧顶点的包络线倾斜的构成而使其厚度从与区域b的边界逐渐减少地构成。其中，决定从出射面24f出射的光束的方向的光方向变换面24g的各棱镜部分的全反射面的角度(相对出射面24f的角度)设定为一定的角度2π/9(rad)。

图27B-图27E示出光线的轨迹，该光线假定具有均匀的分布的光束入射到连接部分24e，以连接部分24e的位置为基准，可从处于具有代表性的位置的棱镜部分的全反射面的前端部分(根部侧顶点)附近出射。如图所示那样，虽然也有角度成分中的一部分不存在的情形，但照射角度范围大体一定，作为照射的角度分布，可获得大体均匀的分布。通过这样将全反射面的角度设定为一定的角度，使第2光学构件24b的厚度变化，实现形状的最佳化，从而构成在环状的出射面24f的各位置具有大体均匀的配光分布的均匀的环状的发光部分。另外，通过使第2光学构件24b的终端部分(在展开的状态下的区域c的端部)的厚度最薄，从而使从连接部分24e入射的光束大体全部从出射面24f出射，可构成效率良好的照明光学系。即，在本实施形式中，入射到第2光学构件24b内的光束通过光方向变换面24g引导着按1圈使入射的大体全部的光束出射。

其中，在由全反射沿较长的区域引导光束的场合，即使光通量损失较少，当光路长度变长时，构成第2光学构件24b的树脂材料的透射率导致的不良影响发生，所以，最好可尽可能地缩短由第2光学构件24b构成的光路长度，由该光路长度使所有的光束出射。

下面，参照图28A-28D和图29A-29C说明光方向变换面24g的光线的特性。

本实施形式在接近光源的位置和从光源离开的位置维持与图13A-13D所示场合(全反射面的角度相同)大体同样的光线的分布和其出射方向地构成。在图28A示出可在接近光源侧的位置(处于区域a的位置)出射的全部光束。另外，图28A所示光束中的不折射地受到反射的光束示于图28B，折射1次后受到反射的光束示于图28C，折射2次后受到反射的光束示于图28D。区域a通过从连接部分24e使连接光方向变换面24g的各棱镜部分的顶点的包络线朝区域b倾斜的构成而使其厚度朝区域b逐渐增加地构成。

从图28A可以得知，射向出射面24f的光束的扩展和其方向与图13A所示情形大体相同。然而，关于不由棱镜部分折射地直接受到反射的成分(图28B与图13B的比较)，在本实施形式的场合(图28B)的射向出射面24f的光线的根数少这一点与图13B所示场合不同。这样，通过使光方向变换面24g的各棱镜部分的包络线相对出射面24f逐渐倾斜的构成而使其厚度逐渐增加地构成接近光源的位置(区域a)，从而可减少直接由全反射面反射的成分，可定性地抑制在该部分的出射光。另外，在区域a中，可在大体将出射的角度分布和方向维持一定的同时抑制出射光通量。

图29A示出在远离光源的位置(处于区域c的位置)可出射的全部光束。另外，图29A所示光束中的不折射地受到反射的光束示于图29B，折射1次后受到反射的光束示于图29C。区域c如上述那样，通过从与区域b的边界使连接光方向变换面24g的各棱镜部分的顶点的包络线朝其端部倾斜的构成而使其厚度从与区域b的边界朝其端部逐渐减少地构成。

其中，可以得知，从图29A射向出射面24f的光束的扩展和其方向与图13A所示情形大体相同。然而，关于不由棱镜部分折射地直接受到反射的成分(图29B与图13B的比较)，在本实施形式的场合(图29B)的射向出射面24f的光线的根数多这一点与图13B所示场合不同。这样，通过使连接光方向变换面24g的各棱镜部分的包络线相对出射面24f逐渐倾斜的构成而使其厚度逐渐增加地构成从光源离开的位置(区域c)，从而可增加直接由全反射面反射的成分，可定性地增加在该部分的出射光通量。另外，在区域c中，可在大体将出射的角度分布和方向维持一定的同时抑制出射光通量。

另外，在区域c中，应注意以下几点：没有图28D和图13D所示那样的折射1次后全反射的成分；未折射地由全反射面直接使该未发生的成分反射的成分充分补充。另外，本实施形式可在减少在第2光学构件24b内行进的光线的折射的(出射、再入射)的次数的状态下进行配光控制，从效率面也可称为理想的形式。

这样，通过相应于第2光学构件24b的各区域a、b、c改变第2光学构件24b的光方向变换面24g的各全反射面的根部侧顶点的包络线的倾斜，从而可在保持出射光的分布和方向一定的同时进行效率良好的照明。

另外，与第1实施形式相比，可将光方向变换面24g的棱镜间的间隔设定得较宽，所以，可简化光方向变换面24g的形状，可廉价地构成第2光学构件24b。另外，如图26所示那样，通过扩大光方向变换面24g的棱镜部分间的间隔，从而使实际发光的部分的棱线部分(图26中的虚线部分)即光方向变换面24g的发光点的数量减少，但在该状态下也可确保足够的发光点，不发生不自然的配光不均。另外，虽然发光点减少，但在各发光点出射光通量增加，作为整体的发光通量，光通量损失少，相反可使其提高。

另外，如在第1实施形式中说明的那样，光方向变换面24g的各棱镜部分的谷部附近部分形成发光点，但在第2光学构件24b由树脂材料成形的场合，在该光学构件，各棱镜部分的谷部附近部分的形状即边缘形状的成形较难，该形状容易成为带圆角形状。该带圆角形状成为大幅度光通量损失发生的重要原因。特别是在减小间隔的场合，该影响增大。相对这样的问题点，通过扩大间隔，从而可将光方向变换面24g的各棱镜部分的谷部附近部分的带圆角形状产生的影响抑制到最小限度。

(第3实施形式)

下面，参照图30A-30E说明本发明第3实施形式。图30A为示出以直线状展开本发明的第3实施形式的宏观摄影用环形灯的第2光学构件34b的状态的图，图30B-30E为示意地示出入射到第2光学构件34b的光束在光方向变换面34g的各位置分别从出射面34f出射的状态的图。

本实施形式的第2光学构件34b如图30A所示那样，其厚度沿周向连续变化地构成。使该第2光学构件34b的厚度改变的构成可通过使连接各棱镜部分的顶点的包络线相对光方向变换面34g的出射面34f成为连续的曲线地形成光方向变换面34g而获得。

具体地说，通过使连接各棱镜部分的顶点的包络线成为以2π/3(rad)的位置附近为顶点的连续的曲线地形成光方向变换面34g，从而构成厚度沿周向连续变化的第2光学构件34b。

由这样的构成，如图30B-图30E所示那样，在出射面34f的各位置，可构成能够获得大体均匀的出射光束的光学系。

(第4实施形式)

下面参照图31-图33B说明本发明的第4实施形式。图31为示出内装本发明第4实施形式的宏观摄影用闪光灯的数字照相机的正面图，图32为以平面状展开图31的宏观摄影用闪光灯的主要光学系的状态的图，图33A-33D为示出入射到第2光学构件44b的光束分别从各出射面44f、44g、44h、44i出射的状态的图。

在数字照相机主体41可如图31所示那样安装当将摄影模式设定为宏观模式(接近摄影用模式)时作为有效的照明装置起作用的宏观摄影用闪光灯40。即，宏观摄影用闪光灯40为将以可相对摄影透镜的摄影范围照射均匀的光束的氙(以下记为Xe)放电管为光源的闪光灯发光部分43照射的光变换成宏观摄影时用的照明光的装置。该宏观摄影用闪光灯40具有透光性的光学构件44。光学构件44具有配置于透镜镜筒42的前端部分、出射来自闪光灯发光部分43的出射光束的4个出射面44f、44g、44h、44i。

下面，参照图32详细说明规定宏观摄影用闪光灯40的光学特性的构成要素。

闪光灯发光部分43如图32所示那样，由Xe放电管45、伞形反射器46、及前面窗47构成；该伞形反射器46用于使来自Xe放电管45的出射光束中的主要朝后方和侧方的光束反射，使其朝摄影方向照明；该前面窗47由用于使来自Xe放电管45的出射光束聚光的菲涅耳透镜形成。在进行通常的摄影时，闪光灯发光部分43单独使用，从闪光灯发光部分43相对摄影透镜的摄影范围照射均匀的光束

光学构件44具有与前面窗47相对的入射面，用于将入射到该入射面的光束引导至透镜镜筒42的周围，变换成环状的光束。该光学构件44使其入射面与前面窗47相对地定位，由安装构件(图中未示出)安装、固定到数字照相机主体41。光学构件44由丙烯树脂等透射系数高的光学用树脂材料构成。

光学构件44包含第1光学构件44a和第2光学构件44b；该第1光学构件44a进行由闪光灯的伞形反射器46和前面窗47聚光的光束的方向变换；该第2光学构件44b连接到第1光学构件44a，将出射光束变换成朝向摄影透镜的光轴方向的环状的光束。

下面，说明光学构件44的功能和用于实现其的形状。

第1光学构件44a起到进行从闪光灯发光部分43照射的光束的方向变换和朝某一定范围的聚光的作用。第1光学构件44a的入射面44c比前面窗47的开口部分大1圈地接近前面窗47配置。这是对从前面窗47与第1光学构件44a间的间隙出射到外部、极力减少成为光通量损失有效的构成。由该构成，可最大限度地有效利用来自闪光灯发光部分43的出射光通量。

第1光学构件44a相对入射到其中的光束进行π/2(rad)的方向变换。在本实施形式中，在第1光学构件44a形成由连续的非球面构成的反射面44d，由该反射面44d按良好效率进行入射的光束的方向变换。该反射面44d由高反射率的金属蒸镀面形成。这是因为来自闪光灯发光部分43的光束具有非常宽的角度范围，在仅利用全反射的场合，不能实现充分的方向变换。

由上述反射面44d进行了方向变换的光束通过第1光学构件44a与第2光学构件44b的连接部分44e引导至第2光学构件44b。此时，连接部分44e与第2实施形式同样，构成为所有的光束可在第2光学构件44b的1圈出射的形状。通常，在连接部分附近光束容易漏出，另外，当在该附近形成发光部分时，该部分的发光强度下降，容易局部变暗。而在本实施形式中，通过将连接部分44e配置到第1光学构件44a与第2光学构件44b之间，从而可事先防止不连续的发光部分发生。

第2光学构件44b使从第1光学构件44a入射的光束作为具有均匀的配光分布和强度分布的光束从出射面44f、44g、44h、44i出射地构成。其中，光束分别出射的各出射面44f、44g、44h、44i为沿第2光学构件44b的周向相互隔开间隔地形成于第2光学构件44b的一方的端面的面。出射面44f、44g、44h、44i间的区域形成为作为光束不出射的面的非出射面44n。

在第2光学构件44b的另一方的端面形成4个光方向变换面44j、44k、44l、44m，各光方向变换面44j、44k、44l、44m与分别对应的44f、44g、44h、44i相对地相互隔开间隔地配置。在各光方向变换面44j、44k、44l、44m连续地形成多个棱镜部分，各棱镜部分具有全反射面。该全反射面的角度与第2实施形式同样地设定为2π/9(rad)。

在第2光学构件44b的另一方的面，作为与分别对应的非出射面44n相对的面44p形成光方向变换面44j、44k、44l、44m间的区域。各面44p为相对分别对应的非出射面44n平行的面，并未形成构成根据光线的角度进行取舍选择的光方向变换面的具有角度的全反射面。各面44p为用于防止光束从第2光学构件44b漏出到外部的面，这样，与第2光学构件44b的各面44p对应的部位沿周向引导光束地起作用。

在第2光学构件44b按各出射面44f、44g、44h、44i改变特性，各特性使各出射面44f、44g、44h、44i的发光强度大体一定地受到调整。具体地说，第2光学构件44b的与最接近光源侧的光方向变换面44j对应的部位通过使连接光方向变换面44j的各棱镜部分的顶点的包络线相对出射面44f倾斜的构成而使其厚度逐渐增加地构成。另外，与下一光方向变换面44k对应的部位通过使连接光方向变换面44k的棱镜部分的顶点的包络线相对出射面44g平行的构成而使其厚度成为一定地构成。与下一光方向变换面44l对应的部位通过使连接光方向变换面44l的各棱镜部分的顶点的包络线相对出射面44h倾斜的构成而使其厚度逐渐减少地构成。另外，与离开光源最远的光方向变换面44m对应的部位通过使连接光方向变换面44m的各棱镜部分的顶点的包络线相对出射面44i倾斜的构成而使其厚度急剧减少地构成。由该第2光学构件44b的各部分的形状产生的作用与在上述第2实施形式中说明的情形相同。

这样构成的第2光学构件44b的各出射面44f、44g、44h、44i的出射光束的出射状态如图33A-图33D所示那样。从图33A-图33D可知，具有大体均匀的角度分布的光束从各出射面44f、44g、44h、44i出射。

在本实施形式中，形成于第2光学构件44b的出射面的数量为4个，但不限于该数量，也可设置覆盖较宽角度范围的例如两个出射面。另外，也可形成3个或大于等于5个的出射面。

(第5实施形式)

下面参照图34和图35D说明本发明的第5实施形式。图34为示出作为本发明的第5实施形式的照明装置的闪光灯装置的光学系的主要部位的平面图，图35A-35D为示意地示出图34的闪光灯装置的光学构件54的出射光束的状态的纵截面图。

本实施形式的闪光灯装置如图34所示那样，具有闪光灯发光装置主体51，发出闪光的Xe放电管52，使Xe放电管52出射的光束朝出射方向反射的伞形反射器53，及用于对照射方向进行变换而从较宽的面积使光束出射的光学构件54。光学构件54由具有细长的矩形形状、厚度一定的板构件构成。这样，在本实施形式中，提供一体内装Xe放电管52、伞形反射器53、及光学构件54的闪光灯装置。另外，一体内装使Xe放电管52发光的发光回路(图中未示出)和电源(图中未示出)。

在本实施形式中，采用从光学构件54侧方使光束直接入射的构成。这样，在光学构件54没有必要设置与用于对上述各实施形式的照射方向进行变换的第1光学构件对应的反射面，可使光学构件54的构成更简化。Xe放电管52如图35A所示那样，平行地配置到与光学构件54的侧面相对的位置，伞形反射器53将该Xe放电管52出射的光束以良好效率引导至光学构件54地朝光学构件54的侧方配置。

光学构件54的一方的面如图35A所示那样作为出射面54f形成，在另一方的面形成光方向变换面54g。光方向变换面54g由连续地形成多个棱镜部分的面构成，各棱镜部分具有全反射面。光方向变换面54g分成4个区域54a、54b、54c、54d，对各区域54a、54b、54c、54d作为各棱镜部分的全反射面的角度设定不同的角度。通过这样的角度设定，使在沿出射面54f的长度方向的各位置的照射光通量为一定量。

如图35A所示那样，在光方向变换面54g的区域a中，将棱镜部分的全反射面的角度(相对出射面54f的角度)设定为π/4(rad)。区域b的全反射面的角度设定为2π/9(rad)，区域c的全反射面的角度设定为7π/36(rad)，区域d的全反射面的角度设定为π/6(rad)。

如在上述第1实施形式中说明的那样，全反射面的角度较小的场合可增加该光方向变换面54g的出射光束。因此，如图35A-图35D所示那样，越是远离光源的区域，通过减小全反射面的角度，越是可获得与出射面54f的位置无关地具有大体一定的照射光通量的出射光束，可进行均匀的照射。可以得知，如光线轨迹图所示那样，由各全反射面反射的光束的、出射方向的角度逐渐倒下的光束的出射的光通量自身大体保持一定。

在本实施形式中，将光方向变换面54g分成4个区域，在各区域改变全反射面的角度，但不限于此，也可分成更多的区域，改变全反射面的角度。另外，在光方向变换面54g中，也可朝其纵向连续地改变全反射面的角度。

(第6实施形式)

下面参照图36A-图36D和图37A-37D说明本发明的第6实施形式。图36A-36D为示出作为本发明第6实施形式的照明装置的闪光灯装置的主要部位的纵截面图，图37A-37D为示出使图36A-36D的照射方向变换构件55朝光学构件54的纵向移动的状态的图。

本实施形式如图36A-36D所示那样，与上述第5实施形式的不同点在于，与光学构件54的出射面54f相对地配置可水平移动的照射方向变换构件55。在与上述第5实施形式相同的构件采用相同的符号，省略其说明。

在上述第5实施形式中，通过改变光方向变换面54g的全反射面的角度，使光学构件54的出射面54f的各位置的出射光通量大体一定地构成，但出射面54f的各位置的光束的出射方向呈现出随着其位置从光源离开而逐渐倾斜的倾向。因此，在本实施形式中，为了校正该光束的出射方向倾斜的倾向，设置仅调整从光学构件54出射的光束的照射方向的照射方向变换构件55。

照射方向变换构件55为在出射面侧形成菲涅耳透镜55a的板状的光学构件。该菲涅耳透镜55a的形状由与光学构件54的光方向变换面54g的全反射面的角度相应地决定的光束的出射方向规定。菲涅耳透镜55a使其角度沿照射方向变换构件55的纵向连续变化地构成。在接近光源的位置中，光学构件54的光束的出射方向相对出射面54f大体垂直，所以，菲涅耳透镜55a的角度设定为平缓的角度。在从光源离开的位置，其位置越是远离光源，与其位置对应的光学构件54的光束的出射方向相对出射面54f逐渐倾斜，所以，为了校正该出射方向，菲涅耳透镜55a的角度设定为较陡的角度。

通过设定上述照射方向变换构件55，如图36A-图36D所示那样，将出射光束变换成以大体垂直的方向为中心的配光分布的光束。另外，可以得知，该配光特性与位置无关地相同。因此，由该照射方向变换构件55可获得与位置无关地具有均匀配光特性和强度的照明光。

另外，在本实施形式中，照射方向变换构件55可相对光学构件54的纵向移动地构成。通常，出射光轴最好相对出射面垂直的方向的场合较多，对于某些场合，有时希望使该出射光轴相对出射面的垂直方向稍倾斜。例如，虽然不为宏观摄影那样的接近摄影，但在可由通常的摄影透镜对焦的接近距离(例如50cm)对被摄景物进行摄影的场合，不使照明方向与摄影透镜的光轴方向一致，有时相对摄影透镜的光轴使照射方向倾斜某种程度时可进行适当的照明(视差校正)。

因此，在本实施形式中，如图37A-图37D所示那样，通过使照射方向变换构件55朝光学构件54的长度方向移动，从而可使照明光的出射光轴的方向产生稍小的变化。

在本实施形式中，示出照射方向变换构件55的菲涅耳透镜55a的角度连续变化的场合，但该菲涅耳透镜55a的角度最好与形成于光学构件54的光方向变换面54g的全反射面的角度对应地变化。

另外，照射方向变换构件55的菲涅耳透镜55a形成于与外部相对的面，但不限于该面，也可形成于与照射方向变换构件55的光学构件54的出射面54f相对的面。

另外，作为照射方向变换构件示出使用菲涅耳的场合，但也可使用通常的柱面透镜代替菲涅耳透镜，根据场合，也可使用角度不同的多个倾斜面。

下面说明上述说明的上述各实施例的效果。

按照本发明，通过组合反射与折射的功能的光方向变换面的作用，可作为照明光照射均匀的一定角度分布的光束，可获得均匀的配光分布的照明。

Claims (8)

1.一种照明装置，具有光源和光学构件；该光学构件具有将上述光源发出的光入射的入射面和用于将入射到该入射面的光作为照明光而出射的出射面；其特征在于：

上述光学构件具有光方向变换面，该光方向变换面与上述出射面相对地被配置，用于一边限制入射到上述入射面的光在上述光学构件内的行进方向一边将该光引导至上述出射面；在上述光方向变换面连续地形成具有全反射面和再入射面的多个棱镜状的部位，

只有在上述光学构件内行进并到达上述棱镜状的部位的1个全反射面的光中的预定角度成分的光在该全反射面朝上述出射面被全反射，未在该全反射面被全反射的预定角度成分以外的光在该1个棱镜状的部位折射并在一旦被引导至上述光学构件外后，经紧接在该1个棱镜状的部位之后的棱镜状的部位的再入射面被再次引导至上述光学构件内。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：设上述全反射面相对上述出射面的角度为Φ，则该角度Φ被设定成满足

π/6(rad)≤Φ≤π/4(rad)的关系式。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：上述全反射面的角度Φ相对各个上述棱镜状的部位被设定成一定的值。

4.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：上述全反射面的角度Φ被设定成越是处在偏离上述入射面的位置的棱镜状的部位越小。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：分别连接由各个上述棱镜状的部位的全反射面与再入射面的交点形成的顶点的包络线随着朝向从上述入射面偏离的位置而变化，使得上述光学构件的厚度随着朝向从上述入射面偏离的位置而逐渐变薄。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：分别连接由各个上述棱镜状的部位的全反射面与再入射面的交点形成的顶点的包络线随着朝向从上述入射面偏离的位置而变化，使得上述光学构件的厚度随着朝向从上述入射面偏离的位置而逐渐变厚。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：各个上述棱镜状的部位按预定的节距D连续地形成，

上述节距D为

0.2(mm)≤D≤4.0(mm)的范围内的值。

8.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于：各个上述棱镜状的部位分别按预定的节距D的间隔形成，

上述节距D为

0.2(mm)≤D≤4.0(mm)的范围内的值。

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