(57)【要約】【課題】本件発明の課題は、装置構成を複雑化及び大型化することなく、従来に比して配光角度（照射範囲）の変更可能な範囲を光学的に拡大することができる照明装置、撮像用照明装置及び撮像システムを提供することにある。【解決手段】上記課題を解決するため、本件発明は、光源１１と、所定の屈折力を有する光学レンズ部１３とを備え、光源１１から照射された光を当該光学レンズ部１３を介して出射する照明装置１０又は撮像用投光装置１０１であって、光源１１と、光学レンズ部１３との間に、レンズ位置を固定した状態で焦点位置を変化可能な焦点可変レンズ部１２を備え、光源１１から照射された光を焦点可変レンズ部１２を介して光学レンズ部１３に入射させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、所定の屈折力を有する光学レンズ部とを備え、光源から照射された光を当該光学レンズ部を介して出射する照明装置であって、
前記光源と、前記光学レンズ部との間に、レンズ位置を固定した状態で焦点距離を変化可能な焦点可変レンズ部を備え、前記光源から照射された光を当該焦点可変レンズ部を介して前記光学レンズ部に入射させること、
を特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記焦点可変レンズ部は、外部から入力される焦点位置変更信号に基づいて焦点距離を変化させる液体レンズである請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記焦点位置変更信号は、撮像装置から入力される撮像範囲に関する情報である請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３に記載の照明装置により、撮像領域内に光を照射する撮像用照明装置であって、
撮像領域内における照明範囲を変更可能にしたことを特徴とする撮像用照明装置。
【請求項５】
光源及び所定の屈折力を有する光学レンズ部を備え、光源から照射された光を当該光学レンズ部を介して出射する照明装置と、所定の撮像領域内において、撮像範囲を変更することができる撮像装置とを備えた撮像システムであって、
前記照明装置は、
前記光源と、前記光学レンズ部との間に、レンズ位置を固定した状態で焦点距離を変化可能な焦点可変レンズ部と、
前記撮像装置から前記撮像範囲に関する情報が入力される入力部と、
前記入力部から入力された撮像範囲に関する情報に基づいて、前記焦点可変レンズ部に入射した光の焦点距離を変化させるように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、照明装置、撮像用照明装置及び撮像システムに関し、特に照明範囲を変更化可能な照明装置、撮像用照明装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光源と、光学レンズとを備え、光源から照射された光を光学レンズを介して出射する照明装置（又は撮像用照明装置）が知られている。このような照明装置の中には、光源と光学レンズとの間の距離を変化させることにより、光源から出射された光の焦点距離を変化させて、配光角度（照明範囲）を変更可能にしたものがある（例えば、「特許文献１」参照。）。特許文献１に記載の照明装置によれば、要求される照明効果に応じて、光源から出射された光の配光角度を狭角又は広角に変化させて、照射することができる。
【０００３】
この種の照明装置では、近年、光学レンズの代わりに、いわゆる焦点可変レンズと称される液体レンズを用いることが提案されている（例えば、「特許文献２」参照。）。液体レンズは、電圧を印加する等により、その曲率を変化させることができる。液体レンズを採用することにより、液体レンズの位置を移動させることなく、液体レンズの焦点距離を一定の範囲内で変化させることができる。このため、特許文献２に記載の照明装置では、液体レンズの位置を移動制御（駆動制御）するための移動制御機構を設ける必要がなく、装置の小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５５９３４号公報
【特許文献２】特開２００９−５４４９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、液体レンズでは、印加する電圧値を制御する等により、その曲率を変化させることができるが、曲率の変化可能な範囲は一定限度に留まる。このため、光源からの光の配光角度の変更可能な範囲は一定範囲内に限られており、液体レンズの焦点距離可変範囲を超えて、配光角度をより広角に、或いはより狭角に変更することができなかった。このため、各照明装置に要求される配光角度に応じて、個別に光学設計を行う必要があり、液体レンズ等の部品の共通化を図ることは困難であった。一方、特許文献１に記載の照明装置のように、光源とレンズとの間の距離を変化させれば、液体レンズの位置を固定した状態で用いる場合より、焦点距離の変化可能な範囲光学的に拡大する。しかしながら、この場合は、特許文献１に記載の照明装置と同様に、レンズを移動させるための移動制御機構が必要になり、装置構成が複雑になり、且つ、装置が大型化するという課題が生じる。
【０００６】
そこで、本件発明の課題は、装置構成を複雑化及び大型化することなく、従来に比して配光角度（照射範囲）の変更可能な範囲を光学的に拡大することができる照明装置、撮像用照明装置及び撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下の構成を採用することで上記課題を解決するに到った。
【０００８】
本件発明に係る照明装置は、光源と、所定の屈折力を有する光学レンズ部とを備え、光源から照射された光を当該光学レンズ部を介して出射する照明装置であって、前記光源と、前記光学レンズ部との間に、レンズ位置を固定した状態で焦点距離を変化可能な焦点可変レンズ部を備え、前記光源から照射された光を当該焦点可変レンズ部を介して前記光学レンズ部に入射させることを特徴とする。
【０００９】
本件発明に係る照明装置において、前記焦点可変レンズ部は、外部から入力される焦点位置変更信号に基づいて焦点距離を変化させる液体レンズであることが好ましい。
【００１０】
本件発明に係る照明装置において、前記焦点位置変更信号は、撮像装置から入力される撮像範囲に関する情報であることが好ましい。
【００１１】
本件発明に係る撮像用照明装置は、上記記載の照明装置により、撮像領域内に光を照射する撮像用照明装置であって、撮像領域内における照明範囲を変更可能にしたことを特徴とする。
【００１２】
本件発明に係る撮像システムは、光源及び所定の屈折力を有する光学レンズ部を備え、光源から照射された光を当該光学レンズ部を介して出射する照明装置と、所定の撮像領域内において、撮像範囲を変更することができる撮像装置とを備えた撮像システムであって、前記照明装置は、前記光源と、前記光学レンズ部との間に、レンズ位置を固定した状態で焦点距離を変化可能な焦点可変レンズ部と、前記撮像装置から前記撮像範囲に関する情報が入力される入力部と、前記入力部から入力された撮像範囲に関する情報に基づいて、前記焦点可変レンズ部に入射した光の焦点距離を変化させるように制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本件発明によれば、光源から照射された光を、焦点可変レンズ部を介して光学レンズ部に入射させることができる。これにより、焦点可変レンズ部を出射した光は光学レンズ部により所定の屈折率で屈折する。このため、焦点可変レンズ部における焦点距離（焦点位置）の変化可能な範囲を光学レンズ部により光学的に拡大することができる。このように本件発明によれば、光源に対する焦点可変レンズ部の離間距離を変化させることなく、焦点可変レンズ部の焦点距離の変化可能範囲よりも広い範囲で焦点距離を変化させることができる。従って、本件発明によれば、装置構成を複雑化及び大型化することなく、従来に比して配光角度（照射範囲）の変更可能な範囲を光学的に拡大することができるため、照明光をより広い範囲まで拡散、あるいはより狭い範囲に収束させることができる。また、個々の照明装置に対する配光角度に関する要求が異なる場合であっても、焦点可変レンズ部を構成する液体レンズ等を共通部品として用いることができる。このため、例えば、撮像用の照明装置として用いた場合に、１種類の液体レンズにより、広角系或いは望遠系などの撮像画像の画角に応じた配光角度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本件発明に係る照明装置（撮像用照明装置）の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図２】液体レンズの一例を示す模式図である。
【図３】本件発明に係る撮像システムの機能的構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本件発明に係る照明装置の具体的構成例（実施例１）を示す模式図である。
【図５】本件発明に係る照明装置の具体的構成例（実施例２）を示す模式図である。
【図６】本件発明に係る照明装置の具体的構成例（実施例３）を示す模式図である。
【図７】本件発明に係る照明装置の具体的構成例（実施例４）を示す模式図である。
【図８】本件発明に係る撮像用照明装置及び撮像システムの具体的構成例（実施例５）を示す模式図である。
【図９】比較例１の照明装置の構成例を示す模式図である。
【図１０】比較例２の照明装置の構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係る照明装置及び撮像用照明装置の好ましい実施の形態を説明する。まず、照明装置の実施の形態を説明する。
【００１６】
１．照明装置１０
本件発明に係る照明装置１０の機能的構成の一例を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態の照明装置１０は、光源１１と、光学レンズ部１３とを備え、光源１１から照射された光を光学レンズ部１３を介して出射するように構成されている。当該照明装置１０では、光源１１と、光学レンズ部１３との間には、レンズ位置を固定した状態で入射した光の焦点距離を変化可能な焦点可変レンズ部１２を備え、光源１１から照射された光を焦点可変レンズ部１２を介して光学レンズ部１３に入射させることを特徴としている。すなわち、本件発明に係る照明装置１０では、光源１１からの照射光の光軸（光路）に沿って焦点可変レンズ部１２、光学レンズ部１３が配置されており、光源１１からの出射光は、焦点可変レンズ部１２、光学レンズ部１３の順に入射する。また、本実施の形態の照明装置１０は、図１に示すように、これらの光学系要素１０ａの他に、焦点可変レンズ部１２を電気的に制御するための制御系要素１０ｂとして、焦点位置変更信号入力部１４と、制御部１５とを備えている。以下、光学系要素１０ａについて説明した後に、制御系要素１０ｂについて説明する。
【００１７】
１−１．光学系要素１０ａ
（１）光源１１
図１に示す光源１１は、照明装置１０の光源１１として利用可能なものであれば特に限定されるものではなく、発光ダイオード、有機ＥＬ素子等の発光素子の他、白熱電球、ハロゲン電球、蛍光灯などの従来公知の光源１１を用いて構成することができる。また、これらは点光源であってもよく、面光源であってもよい。また、点光源及び面光源のいずれについても複数の発光素子等を用いて構成することができる。これらは、当該照明装置１０の用途に応じて、適宜、適切な光源１１を選択することができる。
【００１８】
（２）焦点可変レンズ部１２
焦点可変レンズ部１２は、レンズ位置を固定した状態で入射した光の焦点距離を変化可能なレンズを用いて構成される。このようなレンズとして、例えば、電気的な信号を与えることにより、入射した光の焦点距離を変化させるレンズを用いることができる。より具体的には、電気的な信号等を与えることにより、信号値等に応じて界面形状を変化させる液体レンズを用いることができる。このような液体レンズを用いることにより、焦点可変レンズ部１２に入射する光の焦点距離を変化させることができ、光源１１から出射された光の配光角度を変化させることができる。
【００１９】
焦点可変レンズ部１２を構成する一例のレンズとして、例えば、弾性変形可能な２枚の透明材料からなる円形の薄膜（但し、薄板を含む。以下同じ。）と、この薄膜を平行に支持する枠体と、薄膜の内部に充填される透明な液体等とから構成され、電圧を印加することにより、当該薄膜表面が凹状又は凸状に変形する液体レンズ（以下、便宜的に「第一の態様の液体レンズ」と称する。）を用いることができる。このような構成のレンズを用いた場合、当該薄膜の中心位置がレンズ軸に沿って移動することにより薄膜の曲率が変化するため、当該レンズの焦点距離を変化させることができる。なお、薄膜の内部に充填される透明な液体として、例えば、シリコーンオイルを用いることができる。
【００２０】
また、焦点可変レンズ部１２を構成する他の例のレンズとして、２種の液体が収容された図２に示す構成を有する液体レンズ２０（以下、便宜的に「第二の態様の液体レンズ」と称する。）を採用してもよい。図２に示す液体レンズ２０は、アクリル樹脂等の透明材料で形成された略円筒形の容器２１内に導電性を有する液体（導電性液体層）２２と絶縁性を有する液体（絶縁性液体層）２３とが収容されている。これらの液体は異なる屈折率を有し、互いに混じり合うことがないものを用いる。なお、導電性を有する液体として、例えば、電解質等を含む水溶液を用いることができる。また、絶縁性の液体として、例えば、シリコーンオイルを用いることができる。当該容器２１の底面２１ａ（円形状の面）に垂直であり、且つ底面２１ａの中心を通る中心線を当該レンズの中心軸ｘとした場合、この中心軸ｘに沿って導電性液体層２２と絶縁性液体層２３とが積層されている。容器２１内の絶縁性液体層２３が配置される側には所定の傾斜を有する絶縁部材２４が設けられている。この絶縁部材２４と内周壁面との間の距離は、導電性液体層２２側から絶縁性液体層２３側に向かうにつれて大きくなり、容器２１内には当該絶縁部材２４により、断面テーパー状の凹部２５が形成されている。絶縁部材２４を介して、当該容器２１の厚み方向の両側には電極２６、２７が設けられている。電極２６、２７間に電圧が印加されていない場合、導電性液体層２２と絶縁性液体層２３との間の界面は、一定の曲率を有する曲面形状を呈する。そして、電極２６、２７間に電圧を印加した場合、印加された電圧値に応じて、いわゆるエレクトロウェッティング現象により、導電性液体層２２と絶縁性液体層２３との界面形状が変化する。このとき、上記中心軸ｘに沿って、当該界面の頂点位置（当該曲面の最も軸方向に突出する位置）を移動させることにより、当該液体レンズに入射した光の焦点距離を光源１１の照射光の光軸に沿って前後に移動させることができる。例えば、図示例では、頂点位置をａからａ’の位置まで移動させることができる。
【００２１】
（３）光学レンズ部１３
次に、光学レンズ部１３について説明する。光学レンズ部１３は、所定の屈折力を有するレンズ又はレンズ群を用いて構成することができる。なお、レンズ群とは複数枚のレンズが光軸に沿って配置され、レンズ群全体でみたときに所定の屈折力を有するものをいう。
【００２２】
ここで、上記所定の屈折力とは、当該レンズの焦点距離の逆数が所定の値を示すことを指し、焦点可変レンズ部１２とは異なり当該光学レンズ部１３の屈折力が変化しないことを指す。光学レンズ部１３の屈折力は、正及び負のいずれであってもよく、当該照明装置１０に要求される配光角度に応じて、いずれかを選択すればよい。例えば、光学レンズ部１３が正の屈折力を有する場合、すなわち凸レンズとして構成される場合、当該照明装置１０から照射される光の配光角度（照射範囲）を、焦点可変レンズ部１２により収束可能な範囲よりも、より狭い範囲に収束することができる。一方、光学レンズ部１３が負の屈折力を有する場合、当該照明装置１０から照射される光の照射範囲を、焦点可変レンズ部１２により拡散可能な範囲よりも、より広い範囲まで拡散させることができる。換言すると、焦点可変レンズ部１２により変更可能な配光角度よりも狭い範囲に光を収束させる必要がある場合には、正の屈折力を有するレンズ又はレンズ群を用いて光学レンズ部１３を構成することが好ましい。一方、焦点可変レンズ部１２により変更可能な配光角度よりもより広い範囲に光を散乱させる必要がある場合には、光学レンズ部１３を負の屈折力を有するレンズ又はレンズ群を用いて構成することが好ましい。また、光学レンズ部１３を構成するレンズ又はレンズ群の焦点距離は、当該照明装置１０に要求される配光角度と、焦点可変レンズ部１２の焦点距離変化可能範囲とに応じて、適宜、適切な値のものを選択することができる。
【００２３】
（４）光学系要素１０ａの配置
本実施の形態の照明装置１０では、上述したとおり、焦点可変レンズ部１２、光学レンズ部１３は、それぞれ光源１１の照射光の光軸に沿って直列に配置されており、それぞれの位置は固定される。光源１１に対する焦点可変レンズ部１２及び光学レンズ部１３の離間距離は、それぞれ当該照明装置１０に要求される配光角度等に応じて、適宜、適切な距離となるように位置決めされる。
【００２４】
１−２．制御系要素１０ｂ
次に、本実施の形態の照明装置１０の制御系要素１０ｂについて、焦点位置変更信号入力部１４、制御部１５の順に説明する。但し、本件発明において、これらの制御系要素１０ｂは任意の構成要素であり、本件発明に係る照明装置１０がこれらの制御系要素１０ｂを必ずしも備える必要はない。
【００２５】
（１）焦点位置変更信号入力部１４
焦点位置変更信号入力部１４は、外部から焦点可変レンズ部１２の焦点位置（焦点距離）の変更を指示するための指示信号（以下、「焦点位置変更信号」と称する。）を入力するための入力装置である。焦点位置変更信号入力部１４は、何らかの形態で焦点位置変更信号を入力することのできる構成であれば、特に限定されるものではない。例えば、当該焦点位置変更信号入力部１４をユーザが使用する照明装置１０のコントローラとして構成することができる。この場合、当該コントローラは、ユーザから当該照明装置１０の照明範囲の拡大又は縮小等の照明範囲の変更を指示するための入力部、照明光量の増減を指示するための入力部などを備える構成とすることができる。ユーザ側から入力される、照明範囲の拡大又は縮小、照明光量の増減などに関するこれらの指示信号を上記焦点位置変更信号として用いることができる。また、例えば、当該照明装置１０を撮像装置の撮像範囲に光を照射するために用いる場合には、撮像装置側から撮像範囲に関する情報を当該焦点位置変更信号とすることができる。但し、撮像範囲に関する情報とは、撮像範囲の位置や大きさ（画角）等に関する情報、或いは、撮像範囲の明るさに関する情報等、撮像に関する種々の情報を含む。また、照明装置１０が撮像装置から撮像範囲に関する情報の入力を受け付ける場合、当該焦点位置変更信号入力部１４は、撮像装置との接続インターフェースとして構成とすることができる。
【００２６】
（２）制御部１５
制御部１５は、焦点位置変更信号入力部１４と電気的に接続されており、焦点位置変更信号入力部１４から焦点位置変更信号が入力される。制御部１５には、予め、入力される各種の焦点位置変更信号に対して、焦点可変レンズ部１２に出力すべきそれぞれの制御信号を対応付けた対応付け情報が記憶されている。制御部１５に対して、焦点位置変更信号入力部１４から焦点位置変更信号が入力された場合、当該対応付け情報に基づいて、入力された焦点位置変更信号に応じた所定の制御信号を焦点可変レンズ部１２に出力し、焦点可変レンズ部１２の焦点距離を変化させる。例えば、焦点可変レンズ部１２が印加された電圧値に応じて、焦点距離を変化させるものである場合、制御部１５は入力された焦点位置変更信号に応じた電圧値の電圧が焦点可変レンズ部１２に印加されるように制御する。
【００２７】
以上説明した本実施の形態の照明装置１０によれば、光源１１から照射された光を、焦点可変レンズ部１２を介して光学レンズ部１３に入射させることができる。これにより、焦点可変レンズ部１２を出射した光は光学レンズ部１３により所定の屈折率で屈折する。このため、焦点可変レンズ部１２における焦点距離の変化可能な範囲を光学レンズ部１３により光学的に拡大することができる。このように本件発明によれば、光源１１に対する焦点可変レンズ部１２の離間距離を変化させることなく、焦点可変レンズ部１２の焦点距離変化可能範囲よりも広い範囲で焦点距離を変化させることができる。従って、本件発明によれば、装置構成を複雑化及び大型化することなく、従来に比して配光角度（照射範囲）の変更可能な範囲を光学的に拡大することができるため、照明光をより広い範囲まで拡散、あるいはより狭い範囲に収束させることができる。また、個々の照明装置１０に対する配光角度に関する要求が異なる場合であっても、焦点可変レンズ部１２を構成する液体レンズ等を共通部品として用いることができる。すなわち、焦点距離と口径の異なる液体レンズを小ロットの製品（照明装置１０）毎に作成する必要がなく、１種類の液体レンズを用いて広い範囲を照明する照明装置（１００）、狭い範囲に光を収束させる照明装置（１００）（スポットライト）のいずれにも適用することができ、いずれの照明装置（１００）を製造する場合にも液体レンズを共通部品として用いることができる。
【００２８】
さらに、照明装置１０では光の損失を防止するために、光源１１から照射される全光束を光学系に入射させることが好ましい。光源１１から照射された光は所定の範囲に拡散し、光源１１からの距離が大きくなるにつれ、光の拡散範囲は大きくなる。このため、光の損失を防止するには、光源１１との離間距離に応じて、焦点可変レンズ部１２のレンズ口径を大きくする必要がある。しかしながら、例えば、液体レンズを用いて焦点可変レンズ部１２を構成する場合、液体レンズのレンズ口径を大きくすると、内部に収容される液体の容量が増加することから、重量が増加するため好ましくない。重量の増加を抑制するには、液体レンズの厚みを薄くすることが考えられる。しかし、厚みを薄くすると、液体レンズの曲率が大きくなり、その結果、焦点距離が長くなることから、光源１１との離間距離が更に拡大する。従って、液体レンズの口径は所定の大きさに制限され、光源１１と液体レンズとの離間距離も所定の範囲内に制限される。さらに、液体レンズでは、内部に収容する液体の屈折率や、レンズ口径、印加することのできる電圧値等によって焦点距離を変化させることのできる範囲には一定の制限が生じる。従って、光源１１から出射された光の焦点距離を焦点可変レンズ部１２によってのみ変化させる場合には、当該照明装置１０の配光角度の変化可能な範囲は小さくなる。特に、光源１１として面光源を採用した場合には、光の損失を防止するために光源１１に対して焦点可変レンズ部１２をより近接させる必要があり、配光角度を変化させることは困難になる。これに対して、本件発明では、光源１１から出射された光を焦点可変レンズ部１２及び光学レンズ部１３を介して外部に出射する構成を採用しているため、光源１１に対して焦点可変レンズ部１２を近接させた場合でも、光学レンズ部１３において所望の焦点距離となるように調整することができる。このため、本件発明では、レンズ口径の小さい液体レンズ等を用いて焦点可変レンズ部１２を構成することができ、照明効率を高く維持した状態で、当該照明装置１０に要求される配光角度を実現することができる。
【００２９】
２．撮像用照明装置３０
次に、本件発明に係る撮像用照明装置３０の実施の形態を説明する。本実施の形態の撮像用照明装置３０は、上述した本件発明の実施の形態の照明装置１０により、撮像領域内に投光する撮像用照明装置３０であって、撮像領域内における照明範囲を変更可能にしたことを特徴とする。
【００３０】
当該撮像用照明装置３０の構成は、上述の照明装置１０と同様の構成を採用することができる。例えば、焦点位置変更信号入力部１４を介して、撮像領域内における照明範囲の拡大又は縮小、照明光量の増減等を指示する信号を焦点位置変更信号として入力する構成とし、これらの指示信号に応じて、制御部１５により焦点可変レンズ部１２の焦点距離を変化させて、照明範囲、照明光量を変更することがより好ましい。
【００３１】
上述した様に、本件発明の照明装置１０は、レンズ口径の小さな液体レンズを用いて焦点可変レンズ部１２を構成することができ、光源１１と焦点可変レンズ部１２との離間距離を小さくすることができる。従って、当該照明装置１０を撮像用照明装置３０として用いることにより、当該投光装置の軽量化及び薄型化を図ることが可能になる。また、１種類の液体レンズを用いて、広角系或いは望遠系等、撮像装置の画角が異なる場合でも、各撮像画角に応じた配光角度で光を照射することが可能になるため、焦点距離と口径の異なる液体レンズを小ロットの製品（照明装置１０）毎に作成する必要がなく、広角系或いは望遠系のいずれの場合でも、液体レンズを共通部品として用いることができる。
【００３２】
３．撮像システム１００
次に、本実施の形態の撮像システムについて説明する。本実施の形態の撮像システム１００は、図３に示すように、上述した本件発明の実施の形態の照明装置１０と、撮像装置４０とを備え、照明装置１０と撮像装置４０とは電気的に接続されている。照明装置１０では、撮像装置４０から入力される撮像範囲に関する情報に基づいて、制御部１５が焦点可変レンズ部１２に入射した光の焦点距離を変更するように制御し、これにより撮像装置４０の撮像範囲に応じて、照明装置１０により所望の範囲を照明し、或いは照射面の照明光量を調整するようにしたシステムである。照明装置１０については、上記照明装置１０及び撮像用照明装置３０と同様の構成を採用することができるため、ここでは説明を省略し、以下、撮像装置４０の構成について説明する。
【００３３】
（１）撮像装置４０
撮像装置４０は、撮像レンズ部４１、レンズ駆動機構４２、入力部４３及び接続部４４等を備え、これらを含む撮像装置４０の動作を制御する制御部４５とを備えている。撮像レンズ部４１は、ズームレンズ、フォーカスレンズ等を備えている。レンズ駆動機構４２は、制御部４５の制御の下、ズームレンズ、フォーカスレンズ等を所定の位置に移動させて、撮像レンズ部にズーム動作、フォーカス動作等を行わせる。入力部４３は、例えば、ユーザ操作が可能な操作部、或いは遠隔地にあるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）と有線又は無線で接続される接続インターフェス等として構成され、ユーザ等からズーム指示、フォーカス指示、撮像範囲の明るさ等の撮像範囲に関する情報が入力される。接続部４４は、照明装置１０側の接続部としての焦点位置変更信号入力部１４と有線又は無線で電気的に接続されており、照明装置１０との間で制御信号等の授受を行う。具体的には、制御部４５の制御の下、照明装置１０側に対して、撮像レンズ部４１の撮像範囲に関する情報を出力する。当該撮像システム１００では、照明装置１０は、撮像装置４０側から入力される撮像範囲に関する情報に基づき、照明範囲を変更する。
【００３４】
ここで、当該撮像装置４０は、天井面又は壁面等に設置される監視用撮像装置であってもよい。監視用撮像装置では、ＰＣ等を介した遠隔操作等により、ズーム動作、フォーカス動作等を行うことができるように構成されたものがある。本件発明では、撮像装置４０の撮像範囲に関する情報に基づき、照明装置１０では焦点可変レンズ部１２により焦点距離を変化させて、撮像装置４０の撮像範囲が変化した場合にもその撮像範囲に応じた範囲に光を照射し、或いは照明光量を調整する。従って、本件発明によれば、照明装置１０の装置構成を複雑化及び大型化することなく、撮像装置４０の撮像範囲に応じて照明範囲或いは照明光量を変更することができる。
【００３５】
以上説明した本実施の形態の照明装置１０及び撮像用照明装置３０は、主として電気的制御により焦点可変レンズ部１２に入射される光の焦点距離を変化させるものとして説明したが、本件発明に係る照明装置１０及び撮像用照明装置３０は、上記実施の形態の照明装置１０に限定されるものではなく、本件発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３６】
例えば、図１に示す制御系要素１０ｂ（焦点位置変更信号入力部１４、制御部１５）は、上述したとおり、本件発明の照明装置１０及び撮像用照明装置３０において必須の構成ではない。上述した実施の形態では、焦点可変レンズ部１２を、焦点位置変更信号入力部１４から入力される焦点位置変更信号に応じて、焦点距離の変更制御を行うものとして説明したが、当該照明装置１０又は当該撮像用照明装置３０の設置位置に応じて焦点可変レンズ部１２の焦点距離を予め所定の位置となるように設定してもよい。この場合であっても、当該照明装置１０又は当該撮像用照明装置３０の設置位置等に応じて、当該照明装置１０又は撮像用照明装置３０の照明光量、照明範囲等を適宜変更することができる。この場合、電気的な信号により曲率を変化させる液体レンズだけではなく、例えば、機械的な機構により曲率を変化させるように構成された液体レンズを好適に用いることができる。機械的な機構により曲率を変化させる液体レンズとして、具体的には、上記第一の態様の液体レンズと同様の構成を有し、レンズの枠体を回転させることにより、レンズの枠体に形成された液体収容部との間で、薄膜間に収容された液体の授受を行い、それにより薄膜間の液体の容量を変化させて、薄膜の表面形状を凹状又は凸状に変形させるように構成されたものを用いることができる。本件発明では、このような機械的な機構により焦点距離を変化させる構成の液体レンズについても好適に採用することができ、手動で焦点可変レンズ部１２の焦点距離を変化させてもよい。
【００３７】
なお、上記第二の態様の液体レンズ２０と同様の構成を有する液体レンズの中には、電極２６、２７の構成及び電極２６、２７間に印加する電圧値の制御を変化させることにより、導電性液体層２２と絶縁性液体層２３との界面の頂点位置を上記中心軸とは異なる位置に移動させることができるものもある。このような、界面の頂点位置を中心軸とは異なる位置に移動させることのできる液体レンズを採用した場合、光源１１から出射された光の光軸方向を変化させることができる。この場合は、焦点可変レンズ部１２において、焦点距離と光軸方向とを変化させることができるため、当該照明装置１０の照明範囲を変化させると共に、照明方向を変化させることもできる。
【００３８】
次に、本件発明を実施例を挙げてより具体的に照明装置１０について説明するが、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３９】
図４に、実施例１の照明装置１０の構成例を示す。実施例１の照明装置１０では、光源１１として点光源を採用し、焦点可変レンズ部１２として上述した第二の態様の液体レンズを用いた。また、光学レンズ部１３として、正の屈折力を有するレンズ（凸レンズ）を採用した。なお、上述した通り、凸レンズは複数枚の光学レンズを組み合わせた凸レンズ群に置き換えてもよい。
但し、図４（ａ）に示すのは、焦点可変レンズ部１２を凸レンズとして機能させた例であり、図４（ｂ）に示すのは、焦点可変レンズ部１２を凹レンズとして機能させた例である（以下、図５〜図１０においても同じである）。
【実施例２】
【００４０】
図５に、実施例２の照明装置１０の構成例を示す。実施例２の照明装置１０では、光学レンズ部１３として、負の屈折力を有するレンズ（凹レンズ又は凹レンズ群）を採用した以外は、実施例１の照明装置１０と同様の構成を採用した。
【実施例３】
【００４１】
図６に、実施例３の照明装置１０の構成例を示す。実施例３の照明装置１０では、光源１１として、点光源の代わりに面光源を採用した以外は、実施例１の照明装置１０と同様の構成を採用した。
【実施例４】
【００４２】
図７に、実施例４の照明装置１０の構成例を示す。実施例４の照明装置１０では、光学レンズ部１３として、負の屈折力を有するレンズ（凹レンズ又は凹レンズ群）を採用した以外は、実施例３の照明装置１０と同様の構成を採用した。
【実施例５】
【００４３】
図８（ａ）、（ｂ）に、本件発明に係る撮像用照明装置４０及び撮像システム１００の実施例を示す。図８（ａ）、（ｂ）に示す撮像システム１００は、実施例１の照明装置１０と、以下に説明する具体的構成を有する撮像装置４０とを備え、撮像装置４０側から照明装置１０側に入力される撮像範囲に関する情報に基づいて、照明装置１０の照明範囲及び照明光量を変更可能に構成されたものである。撮像装置４０は、撮像レンズ部４１として、レンズ鏡筒４１ａと、レンズ鏡筒４１ａ内に移動可能に設けられたズームレンズ４１ｂ（ズームレンズ群）及びフォーカスレンズ４１ｃ（フォーカスレンズ群）と、これらのレンズの位置を検出するためのズームレンズセンサ４１ｄ及びフォーカスレンズセンサ４１ｅとを備えている。ズームレンズ４１ｂ及びフォーカスレンズ４１ｃは、制御部４５（図８において図示略）の制御の下、レンズ駆動機構４２（図８において図示略）により所定の位置に移動される。当該撮像装置４０の撮像画角、及び、撮像位置等の撮像範囲に関する情報は、制御部４５の制御の下、照明装置１０側に接続部４４を介して出力される。図８（ａ）、（ｂ）は、撮像装置４０の撮像範囲Ｗに関する情報として、撮像範囲Ｗの明るさに関する情報に基づき、照明装置１０が撮像範囲Ｗに照射する照明光量を調整した例を示している。
【比較例】
【００４４】
［比較例１］
図９に、比較例１の照明装置１０の構成例を示す。比較例１の照明装置１０では、光学レンズ部１３を設けなかったこと以外は、実施例１又は実施例２の照明装置１０と同様の構成を採用した。
【００４５】
［比較例２］
図１０に、比較例２の照明装置１０の構成例を示す。比較例２の照明須知では、光学レンズ部１３を設けなかったこと以外は、実施例３又は実施例４の照明装置１０と同様の構成を採用した。
【００４６】
［評価］
（１）点光源を採用した場合
まず、光源１１として点光源を採用した、実施例１及び実施例２の照明装置１０と、比較例１の照明装置とについて評価する。比較例１に示すように、光源１１としての点光源と、焦点可変レンズ部１２としての液体レンズ２０とのみから照明装置を構成した場合、液体レンズ２０を凸レンズとして機能させた場合、当該液体レンズ２０の焦点位置と点光源の位置とが一致する場合、点光源から出射された光は平行光束に変換される。また、液体レンズ２０を凹レンズとして機能させた場合、当該液体レンズ２０に入射した光は、点光源から出射された光の配光角よりも拡大し、より広い範囲に照明光を照射することができる。上述したように、液体レンズ２０の焦点位置可変範囲には一定の制限があるため、比較例１の照明装置の配光角度は、液体レンズ２０により焦点位置を変化させることのできる範囲内に留まる。一方、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例１の照明装置１０では、光源１１としての点光源から出射された光を焦点可変レンズ部１２を介して正の屈折力を有する光学レンズ部１３に入射させている。これにより、焦点可変レンズ部１２を出射した光は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、いずれも比較例１の照明装置と比べるとより狭い範囲に光を収束させることができる。また、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例２の照明装置１０では、光源１１としての点光源から出射された光を焦点可変レンズ部１２を介して負の屈折力を有する光学レンズ部１３に入射させている。これにより、焦点可変レンズ部１２を出射した光は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、いずれも比較例１の照明装置と比べるとより広い範囲に光を拡散させることができる。
【００４７】
（２）面光源を採用した場合
次に、面光源を採用した、実施例３及び実施例４の照明装置１０と、比較例２の照明装置１０とについて評価する。比較例２に示すように、光源１１としての面光源と、焦点可変レンズ部１２としての液体レンズ２０とのみから照明装置を構成した場合、光の損失を防止するため、面光源から照射された光が全て液体レンズ２０に入射するように液体レンズ２０を配置する必要があるため、光源１１としての面光源と液体レンズ２０とは近接配置される（図１０参照）。ここで、液体レンズ２０を凸レンズとして機能させた場合、面光源から照射された光は収束し、その配光角度は狭められる。しかしながら、液体レンズ２０を面光源に近接配置せざるを得ないため、液体レンズ２０の焦点位置を変化させた場合であっても、面光源から出射された光の拡散範囲は僅かに狭められるに過ぎない。一方、液体レンズ２０を凹レンズとして機能させた場合、当該液体レンズ２０に入射した光は拡散し、その配光角度は拡大する。しかしながら、この場合も、光の損失を防止するには、面光源と液体レンズ２０との離間距離を小さくせざるをえず、点光源を採用した場合と比較すると、その拡大可能な範囲は小さくなる。
【００４８】
一方、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例３の照明装置１０では、面光源から出射された光を焦点可変レンズ部１２を介して正の屈折力を有する光学レンズ部１３に入射させている。これにより、焦点可変レンズ部１２を出射した光は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、いずれも比較例２の照明装置と比べるとより狭い範囲に光を収束することが可能になる。また、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、実施例４の照明装置１０では、面光源から出射された光を焦点可変レンズ部１２を介して負の屈折力を有する光学レンズ部１３に入射させている。これにより、焦点可変レンズ部１２を出射した光は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、いずれも比較例２の照明装置と比べるとより広い範囲に光を拡散させることが可能になる。
【００４９】
（３）照明光量の調整
次に、実施例５に示した撮像用照明装置３０（照明装置１０）及び撮像システム１００において、照明光量を調整した例について説明する。
上述した実施例５では、撮像用照明装置３０は、撮像装置４０から入力される撮像範囲に関する情報、具体的には撮像範囲の明るさに関する情報に基づいて、焦点可変レンズ部１２における焦点距離を移動させることにより、照明光量を変化させた動作例を示した。図８（ａ）、（ｂ）に示すように、それぞれ撮像装置４０の撮像範囲Ｗは同じ位置及び大きさ（画角）である。図８（ａ）に示した例では、被写体面１０１において、撮像範囲Ｗとほぼ同じ範囲に照明光が照射されるように照明範囲が調整されている。一方、図８（ｂ）に示した例では、撮像装置４０の撮像範囲Ｗよりも大きい範囲に照明光が照射されるように照明範囲が調整されている。このように、撮像範囲が同じ場合であっても、撮像範囲の明るさ等の情報に基づき撮像範囲における照明光量を、焦点可変レンズ部１２の焦点距離を変化させることにより調整することができる。なお、図示は省略したが、このような撮像システム１００において、実施例１〜実施例４で示した照明装置を用いて、撮像装置４０の撮像範囲の大きさが変化したときに、撮像範囲の大きさに応じて撮像用照明装置３０による照明範囲が撮像範囲の大きさと概ね一致するように照明範囲を変化させてよいのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本件発明によれば、光源から照射された光を、焦点可変レンズ部を介して光学レンズ部に入射させることができる。これにより、焦点可変レンズ部を出射した光は光学レンズ部により所定の屈折率で屈折する。このため、焦点可変レンズ部における焦点位置の変化可能な範囲を光学レンズ部により光学的に拡大することができる。このように本件発明によれば、光源に対する焦点可変レンズ部の離間距離を変化させることなく、焦点可変レンズ部の焦点位置変化可能範囲よりも広い範囲で焦点位置を変化させることができる。従って、本件発明によれば、装置構成を複雑化及び大型化することなく、従来に比して配光角度（照射範囲）の変更可能な範囲を光学的に拡大することができるため、照明光をより広い範囲まで拡散、あるいはより狭い範囲に収束させることができる。また、個々の照明装置に対する配光角度に関する要求が異なる場合であっても、焦点可変レンズ部を構成する液体レンズ等を共通部品として用いることができる。このため、例えば、撮像用の照明装置として用いた場合に、１種類の液体レンズにより、広角系或いは望遠系などの撮像画像の画角に応じた配光角度を実現することができる。このように本件発明の照明装置は、照射角度を可変とする照明装置に適用可能であると共に、照射角度の異なる複数種類の照明装置を製造する場合にも利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１０・・・照明装置
１１・・・光源
１２・・・焦点可変レンズ部
１３・・・光学レンズ部
１４・・・焦点位置変更信号入力部
１５・・・制御部
２０・・・液体レンズ
３０・・・撮像用照明装置
１００・・撮像システム
【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】
2014013357.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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