(57)【要約】【課題】本件発明の課題は、レンズ径の小さな液体レンズを採用することができ、且つ、照明効率の高い照明装置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、正の屈折力を有する収束レンズ部１２と、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１３とを、当該順序で備え、当該収束レンズ部１２により、光源１１から出射された出射光の光束径を当該焦点可変レンズ部１３のレンズ径以下に収束させて、当該焦点可変レンズ部１３に入射させることを特徴とする照明装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、正の屈折力を有する収束レンズ部と、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とを、当該順序で備え、
当該収束レンズ部により、光源から出射された出射光の光束径を当該焦点可変レンズ部のレンズ径以下に収束させて、当該焦点可変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のレンズ径は、前記収束レンズ部のレンズ径よりも小さく形成されたものである請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記焦点可変レンズ部の光路下流側に、所定の屈折力を有する光学レンズ部を備える請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
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位置を変化させる液体レンズである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
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４に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、照明装置に関し、特に照明範囲又は投光範囲を変更化可能な照明装置に関する。
【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、照明光を所定の範囲に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、光源において発生する熱の影響や、機械的な制限等により、光源と液体レンズとを近接させることができない場合がある。照明効率の高い照明装置を実現するには、光源から照射された全光束をレンズに入射させる必要がある。このため、光源と液体レンズとの離間距離が大きくなるにつれ、レンズ径の大きなレンズを用いる必要がある。しかしながら、レンズとして、液体レンズを用いる場合、レンズ径の大きな液体レンズを製造するには、コストを要する。また、液体レンズのレンズ径を大きくすると、液面形状を精密に制御するのが困難になり、レンズ性能が劣化する場合がある。従って、レンズ径を大きくすることは好ましくない。
【０００６】
そこで、本件発明の課題は、レンズ径の小さな液体レンズを採用することができ、且つ、照明効率の高い照明装置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、正の屈折力を有する収束レンズ部と、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とを、当該順序で備え、当該収束レンズ部により、光源から出射された出射光の光束径を当該焦点可変レンズ部のレンズ径以下に収束させて、当該焦点可変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のレンズ径は、前記収束レンズ部のレンズ径よりも小さく形成されたもの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、前記焦点可変レンズ部の光路下流側に、所定の屈折力を有する光学レンズ部を備えることが好ましい。
【００１１】
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位置を変化させる液体レンズであることが好ましい。
【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
本件発明によれば、光源と、収束レンズ部と、焦点可変レンズ部とを、当該順序で備え、収束レンズ部により、出射光の光束径を焦点可変レンズ部のレンズ径以下に収束させて、焦点可変レンズ部に入射させるため、焦点可変レンズ部のレンズ径が小さくても、光源から照射された出射光の全光束を焦点可変レンズ部に入射させることができる。従って、光源の熱の影響の防止、機械的な制約等により、光源と焦点可変レンズ部との間の離間距離を空ける必要がある場合でも、レンズ径の小さな液体レンズを用いて焦点可変レンズ部を構成することができ、且つ、照明効率の高い照明装置を提供することができる。また、個々の照明装置における光源と焦点可変レンズ部との間の離間距離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ため、コスト低減を図ることができる。
【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４】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５】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６】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７】本件発明に係る照明装置の具体的構成例（実施例５）を示す模式図である。
【図８】本件発明に係る照明装置の具体的構成例（実施例６）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、正の屈折力を有する収束レンズ部１２と、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１３とを、当該順序で備え、当該収束レンズ部１２により、出射光の光束径を当該焦点可変レンズ部１３のレンズ径以下に収束させて、当該焦点可変レンズ部１３に入射させることを特徴とする。
【００１７】
また、本実施の形態の照明装置１０は、図１に示すように、焦点可変レンズ部１３の光路下流側に、所定の屈折力を有する光学レンズ部１４を備え、これらの各光学系要素１０ａ（収束レンズ部１２、焦点可変レンズ部１３、光学レンズ部１４）は光源１１からの出射光の光路に沿って順に所定の離間距離を空けて配置される。本実施の形態の照明装置１０は、これらの光学系要素１０ａの他、焦点可変レンズ部１３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１５と、制御部１６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。
【００１８】
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。
【００１９】
（２）収束レンズ部１２
収束レンズ部１２は、上述したとおり、正の屈折力を有し、例えば、凸レンズ又は凸レンズ群等の正の屈折力を有するレンズ又は全体として正の屈折力を有するレンズ群を用いて構成される。複数枚のレンズから成るレンズ群により、収束レンズ部１２を構成する場合には、レンズ群全体として正の屈折力を示せばよく、その具体的な構成が限定されるものではない。すなわち、収束レンズ部１２は、光源１１から拡散照射された出射光を集光、或いは平行光に変換して、焦点可変レンズ部１３のレンズ径よりも小さな光束径にして、焦点可変レンズ部１３に入射させることができれば、どのようなレンズ構成であってもよい。
【００２０】
（３）焦点可変レンズ部１３
焦点可変レンズ部１３は、レンズ位置を固定した状態で入射した光の焦点位置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、入射した光の焦点位置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１３に入射する光の焦点位置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。
但し、本実施の形態において、焦点位置を変化させるとは、当該レンズの焦点距離を変化させることを指し、より具体的には光軸に沿って焦点位置を前後に移動させることを指す。
【００２１】
焦点可変レンズ部１３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、当該レンズの焦点位置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。
【００２２】
また、焦点可変レンズ部１３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２０に入射した光の焦点位置を光源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。
【００２３】
ここで、焦点可変レンズ部１３は上記いずれの態様の液体レンズを採用してもよいが、焦点レンズ部１３のレンズ径は、収束レンズ部１２のレンズ径よりも小さく形成されたものであることが好ましい。但し、焦点可変レンズ部１３のレンズ径とは、当該焦点可変レンズ部１３が上述した様に１つの液体レンズを用いて形成される場合には、そのレンズ径を指す。また、仮に、当該焦点可変レンズ部１３が複数の液体レンズ等を用いて形成される場合には、各レンズのレンズ径のうち最大のもの（最大レンズ径）を指す。同様に、収束レンズ部１２のレンズ径とは、当該収束レンズ部１２が１枚の光学レンズを用いて形成される場合には、そのレンズ径を指し、当該収束レンズ部１２が複数枚の光学レンズ等を用いて形成される場合には、各光学レンズ等のレンズ径のうち最大のもの（最大レンズ径）を指す。
【００２４】
（４）光学レンズ部１４
次に、光学レンズ部１４について説明する。光学レンズ部１４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。
【００２５】
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１３とは異なり当該光学レンズ部１４の屈折力が変化しないことを指す。光学レンズ部１４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等に応じて、いずれかを選択すればよい。例えば、光学レンズ部１４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１３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１４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１３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１３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１４を構成することが好ましい。一方、焦点可変レンズ部１３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１４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１４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１３の焦点位置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。
【００２６】
（５）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、収束レンズ部１２、焦点可変レンズ部１３、光学レンズ部１４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、収束レンズ部１２、焦点可変レンズ部１３及び光学レンズ部１４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。
【００２７】
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１５、制御部１６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。
【００２８】
（１）焦点位置変更信号入力部１５
焦点位置変更信号入力部１５は、外部から焦点可変レンズ部１３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１５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１５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１５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。
【００２９】
（２）制御部１６
制御部１６は、焦点位置変更信号入力部１５と電気的に接続されており、焦点位置変更信号入力部１５から焦点位置変更信号が入力される。制御部１６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１３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１６に対して、焦点位置変更信号入力部１５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１３に出力し、焦点可変レンズ部１３の焦点距離を変化させる。例えば、焦点可変レンズ部１３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１６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１３に印加されるように制御する。
【００３０】
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と、収束レンズ部１２と、焦点可変レンズ部１３とを、当該順序で備え、収束レンズ部１２により、出射光の光束径を焦点可変レンズ部１３のレンズ径以下に収束させて、焦点可変レンズ部１３に入射させるため、焦点可変レンズ部１３のレンズ径が小さい場合でも、光源１１から照射された出射光の全光束を焦点可変レンズ部１３に入射させることができる。従って、光源１１の熱の影響の防止、機械的な制約等により、光源１１と焦点可変レンズ部１４との間の離間距離を一定距離以上設ける必要がある場合でも、レンズ径の小さな液体レンズ（２０）を用いて焦点可変レンズ部１３を構成することができ、且つ、照明効率の高い照明装置１０を提供することができる。また、個々の照明装置１０において光源１１と焦点可変レンズ部１３との間の離間距離が異なる場合であっても、収束レンズ部１２により、焦点可変レンズ部１３に入射する光の光束径を調整することができるため、焦点可変レンズ部１３を構成する液体レンズ２０等を共通部品として用いることができるため、コスト低減を図ることができる。
【００３１】
また、本実施の形態の照明装置１０は、焦点可変レンズ部１２の光路下流側に所定の屈折力を有する光学レンズ部１４を有する。この光学レンズ部１４により、焦点可変レンズ部１３において変化可能な焦点位置よりも光学的に広い範囲で焦点位置を変化させることができる。従って、本実施の形態の照明装置１０によれば、焦点可変レンズ部１３のみにより焦点位置を変化させる場合と比較すると、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。
【００３２】
また、本実施の形態の照明装置１０は、収束レンズ部１２により、光源１１からの出射光を所定の屈折率で屈折させることができる。また、光学レンズ部１４により、焦点可変レンズ部１３から出射した光を更に所定の屈折率で屈折させることができる。このため、収束レンズ部１２及び光学レンズ部１４の屈折力をそれぞれ適宜調整することにより、個々の照明装置１０の配光角度を所望の角度に調整することができる。また、個々の照明装置１０の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１３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、焦点距離とレンズ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レンズ径の小さい液体レンズ（２０）を共通部品として用いることができる。
【００３３】
２．撮像装置用照明装置３０
次に、上記照明装置１０を、撮像装置用照明装置３０として用いる場合の実施の形態を説明する。本実施の形態の撮像装置用照明装置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、撮像領域内に照明光を照射する撮像装置用照明装置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。
【００３４】
当該撮像装置用照明装置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１５を介して、撮像領域内における照明光量の増減、照明範囲の拡大又は縮小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１６により焦点可変レンズ部１３の焦点位置を制御して、照明範囲を変更することがより好ましい。
【００３５】
上述した様に、本件発明の照明装置１０は、レンズ径の小さな液体レンズを用いて焦点可変レンズ部１３を構成することができる。また、収束レンズ部１２により、光源１１からの出射光の全光束を焦点可変レンズ部１３に入射させることができる。従って、当該照明装置１０を撮像装置用照明装置３０として用いることにより、当該照明装置１０（３０）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、焦点距離とレンズ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。
【００３６】
以上説明した本実施の形態の照明装置１０及び撮像装置用照明装置３０は、主として電気的制御により焦点可変レンズ部１３に入射される光の焦点位置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及び撮像装置用照明装置３０は、上記実施の形態の照明装置１０及び撮像装置用照明装置３０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。
【００３７】
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１５、制御部１６）は、上述したとおり、本件発明の照明装置１０及び撮像装置用照明装置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１３を、焦点位置変更信号入力部１５から入力される焦点位置変更信号に応じて、焦点位置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又は当該撮像装置用照明装置３０の設置位置に応じて焦点可変レンズ部１３の焦点位置が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又は当該撮像装置用照明装置３０の設置位置等に応じて、当該照明装置１０又は撮像装置用照明装置３０の配光角度を変更して、照明光量、照明範囲等を適宜調整することができる。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位置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１３の焦点位置を変化させてもよい。
【００３８】
また、上記実施の形態では、焦点可変レンズ部１３として、主として、光源１１から照射された出射光の光軸に沿って焦点位置を前後に移動させる液体レンズ２０等を例に挙げて説明したが、本件発明に係る照明装置１０はこれに限定されるものではない。例えば、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、当該照明装置１０の配光方向を変化させることができる。この場合も、焦点可変レンズ部１３により配光方向の変更可能な領域よりもより広い領域内で配光方向を変更することが可能になる。
【００３９】
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】
【００４０】
図３に、実施例１の照明装置３０（１０）の構成例を示す。実施例１の照明装置３０では、光源１１として点光源を採用し、収束レンズ部１２として、正の屈折力を有するレンズ（凸レンズ）を採用した。そして、焦点可変レンズ部１３として上述した第二の態様の液体レンズ２０を用い、これらを光源１１から出射される出射光の光軸に沿って順に配置した。
但し、図３（ａ）に示すのは、焦点可変レンズ部１３を凸レンズとして機能させた例であり、図３（ｂ）に示すのは、焦点可変レンズ部１３を凹レンズとして機能させた例である（以下、図４〜図８においても同じである）。なお、図３において、点線は光路を示し、一点鎖線は、光軸を示している（以下、図４〜図８においても同じである）。
【００４１】
図３に示すように、光源１１から出射された出射光は所定の拡散角度で拡散する。光源１１と焦点可変レンズ部１３との間に、収束レンズ部１２が設けられていなければ、光源１１からの離間距離が大きくなるにつれて、出射光の光束径は大きくなり、焦点可変レンズ部１３に出射光の全光束を入射させるには、そのレンズ径を図３に示す例よりも格段に大きくする必要がある。しかしながら、本実施例１の照明装置３０では、光源１１と、焦点可変レンズ部１３との間に、収束レンズ部１２を設け、収束レンズ部１２により上記出射光の光束径を液体レンズ２０の入射面において、当該液体レンズ２０のレンズ径よりも小さくなるように収束させているため、光源１１と焦点可変レンズ部１３との離間距離が一定以上離れている場合であっても、レンズ径の小さい液体レンズ２０を用いても焦点可変レンズ部１３を構成することができる。また、焦点可変レンズ部１３の曲率を変化させて、焦点位置を適宜変化させることにより、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、配光角度を調整することができる。なお、これらの点は、以下の実施例２〜実施例６においても同様である。
【実施例２】
【００４２】
図４に、実施例２の照明装置４０（１０）の構成例を示す。実施例２の照明装置４０では、焦点可変レンズ部１３の光路下流側に正の屈折力を有する凸レンズを用いて構成した光学レンズ部１４を配置した以外は、実施例１の照明装置３０と同じ構成を採用した。なお、凸レンズの代わりに全体で正の屈折力を有するレンズ群を用いてもよいのは勿論である。
【００４３】
実施例２の照明装置４０では、図４（ａ）に示すように、焦点可変レンズ１３を凸レンズとして用いたときに、焦点可変レンズ１３の焦点位置よりも光路下流側に正の屈折力を有する光学レンズ部１４が設けられている。当該光学レンズ部１４は正の屈折力を有するため、入射した光を収束し、配光角度を狭めることができる。従って、焦点可変レンズ部１３を凸レンズとして用いた場合も、凹レンズとして用いた場合も、実施例１の照明装置３０と比較すると、当該照明装置４０の配光角度を狭めることができる。すなわち、正の屈折力を有する光学レンズ部１４を設けることにより、当該照明装置４０の照明範囲をより狭い範囲で変化させることができる。
【実施例３】
【００４４】
次に、図５に、実施例３の照明装置５０（１０）の構成例を示す。実施例３の照明装置５０では、焦点可変レンズ部１３の光路下流側に負の屈折力を有する凹レンズを用いて構成した光学レンズ部１４を配置した以外は、実施例１の照明装置３０と同じ構成を採用した。なお、凹レンズの代わりに全体で負の屈折力を有するレンズ群を用いてもよいのは勿論である。
【００４５】
実施例３の照明装置５０では、実施例２の照明装置４０と、光学レンズ部１４の屈折力が負である点以外は同様の構成を有する。光学レンズ部１４が負の屈折力を有するため、当該光学レンズ部１４に入射した光は拡散する。従って、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、焦点可変レンズ部１３を凸レンズとして用いた場合も、凹レンズとして用いた場合も、実施例１の照明装置３０と比較すると、当該照明装置１０の配光角度を広げることができる。すなわち、負の屈折力を有する光学レンズ部１４を設けることにより、当該照明装置５０の照明範囲をより広い範囲で変化させることができる。
【実施例４】
【００４６】
図６に、実施例４の照明装置６０（１０）の構成例を示す。実施例４の照明装置６０では、収束レンズ部１２を凸レンズと凹レンズとから成るレンズ群により構成した以外は、実施例１の照明装置３０と同様の構成を採用した。なお、凸レンズを、２枚の片面凸レンズを用い、その凸面同士が互いに面するように配置したものに替えてもよい。
【００４７】
実施例４の照明装置６０では、収束レンズ部１２を凸レンズと凹レンズとから成るレンズ群で構成したことにより、焦点可変レンズ部１３に入射する光の光束径を実施例１の照明装置と比較するとやや拡大することができる。従って、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、焦点可変レンズ部１３を凸レンズとして用いた場合も、凹レンズとして用いた場合も、実施例１の照明装置３０とは異なる配光角度で光を照射することができる。
【実施例５】
【００４８】
次に、実施例５の照明装置７０（１０）について説明する。図７に示す実施例５の照明装置７０では、実施例２の照明装置４０と同様の構成を有し、焦点可変レンズ部１３の光路下流側に正の屈折力を有する光学レンズ部１４を備えている。実施例５の照明装置７０では、収束レンズ部１２により、光源１１から出射した出射光を、収束レンズ部１２と焦点可変レンズ部１３との間に焦点が位置するように収束させた上で、焦点可変レンズ部１３に再び拡散した拡散光を入射させている。このため、実施例２の照明装置１０と異なる配光角度で照明光を照射することができる。
【実施例６】
【００４９】
次に、実施例６の照明装置８０（１０）について説明する。図８に示す実施例６の照明装置８０では、実施例３の照明装置５０と同様の構成を有し、焦点可変レンズ部１３の光路下流側に負の屈折力を有する光学レンズ部１４を備えている。実施例６の照明装置８０では、収束レンズ部１２により、光源１１から出射した出射光を、実施例５と同様に、収束レンズ部１２と焦点可変レンズ部１３との間に焦点が位置するように収束させた上で、焦点可変レンズ部１３に再び拡散した拡散光を入射させている。このため、実施例３の照明装置５０と異なる配光角度で照明光を照射することができる。
【００５０】
以上のように上記実施例１〜実施例６の照明装置１０（３０〜８０）では、焦点可変レンズ部１３を構成する液体レンズ２０を共通部品として用いても、収束レンズ部１２や光学レンズ部１４の屈折力を適宜調整することにより、図３〜図８に示す通り、様々な配光角度で光を照射することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本件発明によれば、光源と、収束レンズ部と、焦点可変レンズ部とを、当該順序で備え、収束レンズ部により、出射光の光束径を焦点可変レンズ部のレンズ径以下に収束させて、焦点可変レンズ部に入射させるため、焦点可変レンズ部のレンズ径を小さくても、光源から照射された出射光の全光束を焦点可変レンズ部に入射させることができる。従って、光源の熱の影響の防止、機械的な制約等により、光源と焦点可変レンズ部との間の離間距離を空ける必要がある場合でも、レンズ径の小さな液体レンズを用いて焦点可変レンズ部を構成することができ、且つ、照明効率の高い照明装置を提供することができる。また、個々の照明装置における光源と焦点可変レンズ部との間の離間距離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ため、コスト低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・照明装置
１０ａ・・光学系要素
１０ｂ・・制御系要素
１１・・・光源
１２・・・収束レンズ部
１３・・・焦点可変レンズ部
１４・・・光学レンズ部
１５・・・焦点位置変更信号入力部
１６・・・制御部
２０・・・液体レンズ  
【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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