JP2015001558A - 照明装置、撮像用照明装置および撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】装置構成が複雑化することなく、照明範囲を使用目的に応じて選択的に変更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を目的とする。
【解決手段】この目的を達成するため、光源からの光照射方向に対する垂直面に沿って配置した光学要素により、当該光源からの照射光の照射範囲を変更可能とするものであって、当該光学要素は、屈折力が異なる複数の光屈折手段を当該垂直面に沿って配したものであり、当該光源に対して当該光学要素を当該垂直面に沿って相対的に移動させて、当該光源からの照射光を各光屈折手段に選択的に入射させる移動手段を備える。
【選択図】図１

Description

本件発明は、照明装置、撮像用照明装置および撮像システムに関し、特に照射範囲を変更可能な照明装置、撮像用照明装置および撮像システムに関する。

従来より、光源から出射した光の照射範囲を制御するため、光学レンズを備えた照明装置が用いられている。例えば、特許文献１に開示の照明用のズーム多層レンズは、レンズ本体を設置し、レンズ本体の一方の側面には、少なくとも１個の自由曲面を設置し、自由曲面上には、数個のズーム曲面を設置することで、多層のズーム曲面を形成し、ズーム曲面の一方の側面は、斜切面に形成し、ズーム曲面のもう一方の側面は、弧状曲面に形成している。この特許文献１の照明用のズーム多層レンズは、複数のズーム曲面を備えることによって、要求に応じた照射範囲の照明を実現する。

しかしながら、この特許文献１の照明用のズーム多層レンズでは、使用目的に応じて多種の複雑な自由曲面の組合せを設計することで、所定の照明を実現することができるが、照明の照射範囲を任意に変更することができない。そのため、特許文献１の構成では、使用環境に合わせた照射範囲を変更する照明を行うことができなかった。特に、撮像装置に搭載した照明装置に特許文献１のズーム多層レンズを採用した場合には、当該照明装置は、固定された照射範囲を照明することとなるため、撮影対象に応じた照射範囲の変更ができない。そのため、必要以上に広い照射範囲での照明を可能とするように設計する必要があり、照明効率が悪く、撮影に必要な光量を確保することができない問題が生じる。

このような固定された照射範囲による照明の不具合を解消するため、特許文献２には、照射角を可変とする照明装置が提案されている。特許文献２の照明装置は、光源手段からの光束を光学手段を介して、所定の照射角に変換して照射する照射角可変の照明装置であって、光源手段は水平方向に長い管状の発光体を有し、光学手段は光源手段の被写体側に位置し、被写体側へ順に、第１の光学部材と第２の光学部材を有し、第１の光学部材の射出面に中央部と周辺部で形状が異なる少なくとも２種の曲面を有し、第２の光学部材の入射面は、第１の光学部材の射出面に対向し、第１の光学部材の射出面に沿って移動可能とされている。これにより、照明装置の本体に固定された第１の光学部材に沿って、当該第１の光学部材の射出面に対向して配置された第２の光学部材を移動させることで、光源から出射された光の拡散・集束度合いを連続的に変化させ、照射範囲を調整可能としている。

実用新案登録第３１８２７９８号 特開２００３−５２６１号公報

しかしながら、上述した特許文献２に記載の照射角可変照明装置は、第１の光学部材に沿って第２の光学部材を移動させる構成を採用しているため、移動機構が複雑化する。また、特許文献２の照明装置は、第１の光学部材と第２の光学部材とが重なる位置を調整することによって、照射範囲を規定するものであるため、照明装置から出射される光全体を拡散又は集束させた照明を行うことができない。そのため、特許文献２の照明装置から出射される照射光は、照射ムラが生じやすく、照射範囲内で均一な照明を行うための光学設計が困難となる。

さらに、特許文献２の照射角可変照明装置では、光源として、水平方向に長い管状の発光体を採用しているが、点光源を採用した場合には、１つ１つの点光源に対して第１の光学部材及び第２の光学部材をそれぞれに設けなければならず、装置構成が複雑になり、装置が大型化するのみならず、生産コストが増大するという課題が生じる。

そこで、本件発明の課題は、装置構成が複雑化することなく、照明範囲を使用目的に応じて選択的に変更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。

本件発明者等は、鋭意研究を行った結果、以下の構成を採用することにより、上述の課題を解決するに至った。

本件発明にかかる照明装置は、光源からの光照射方向に対する垂直面に沿って配置した光学要素により、当該光源からの照射光の照射範囲を変更可能とするものであって、当該光学要素は、屈折力が異なる複数の光屈折手段を当該垂直面に沿って配したものであり、当該光源に対して当該光学要素を当該垂直面に沿って相対的に移動させて、当該光源からの照射光を各光屈折手段に選択的に入射させる移動手段を備えることを特徴とする。

本件発明にかかる照明装置において、前記光屈折手段は、正の屈折力を有する光集束手段と、負の屈折力を有する光拡散手段を含むことが好ましい。

また、本件発明にかかる照明装置において、前記光学要素は、前記光集束手段としての光集束領域と、前記光拡散手段としての光拡散領域とを備えた光学レンズであることが好ましい。

さらに、本件発明にかかる照明装置において、前記光学レンズは、自由曲面を有するレンズであることが好ましい。

また、本件発明にかかる照明装置は、光源と前記光学要素との距離を調整する離間距離調整手段を備えることが好ましい。

本件発明にかかる照明装置において、前記光学要素は、複数の前記光屈折手段を所定のパターンで円環状に配列したものであり、当該光学要素を前記移動手段により同一面内において回転移動させて、前記光源からの照射光を前記各光屈折手段に入射させることが好ましい。

また、本件発明にかかる照明装置は、前記光源を複数備え、当該各光源からの照射光が同程度の屈折力を有する光屈折手段に入射するように、各光源が所定間隔をおいて配置されることが好ましい。

本件発明にかかる撮像用照明装置は、撮像領域内に光を照射するものであって、上述に記載の照明装置により、当該撮像領域内における照射範囲を変更可能にしたことを特徴とする。

本件発明にかかる撮像システムは、光源から照射した光の照射範囲を変更可能な照明装置と、所定の撮像領域内において撮像範囲を変更する撮像装置とを備えたものであって、上述に記載の撮像用照明装置により、当該撮像領域内における照射範囲を変更可能にしたことを特徴とする。

本件発明の照明装置によれば、光源に対して光学要素を光源からの光照射方向に対する垂直面に沿って相対的に移動させることにより、光源から照射された光を、光学要素の垂直面に沿って配した何れかの光屈折手段に選択的に入射させて、当該光源からの照射光の照射範囲を任意に変更することができる。例えば、光学要素に配した正の屈折力を有する光集束手段に光源からの照射光を入射させることによって、当該光学要素の出射面から出射される光の照射角度範囲を狭めることができる。そして、光学要素に配した負の屈折力を有する光拡散手段に光源からの照射光を入射させることによって、当該光学要素の出射面から出射される光の照射角度を広げることができる。

このように本件発明によれば、従来の照明装置のように２つの光学部材を光の照射方向において重ねることなく、光学要素に配された異なる屈折力の光屈折手段に選択的に光源からの照射光を入射させることによって照射範囲を変更するので、移動機構を簡素化することができ、各屈折手段の光学設計も容易となる。また、光学要素の出射面から出射される照射光は、照射ムラが生じにくく、照射範囲内での均一な照明を行うことができる。

さらに、本件発明の照明装置は、光学要素が、正の屈折力を有する光集束領域と、負の屈折力を有する光拡散領域を配した自由曲面を有する光学レンズを採用することにより、装置構成を簡素化及び小型化することができる。このため、本件発明の照明装置を、例えば、撮像用の照明装置として用いた場合には、広角系或いは望遠系などの撮像画像の画角に応じた照明を実現することが可能となる。

本実施の形態としての照明装置の概略断面図である。 図１の照明装置の光源が光集束領域に対応している状態を示す説明図である。 図１の照明装置の光源が標準領域に対応している状態を示す説明図である。 図１の照明装置の光源が光拡散領域に対応している状態を示す説明図である。 他の実施の形態としての照明装置の光集束領域対応時と光拡散領域対応時をそれぞれ示した概略構成図である。 本発明を適用した実施の形態としての撮像システムの概略構成図である。

以下、図面を参照して、本件発明にかか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。まずはじめに、照明装置の実施の形態を説明する。

１．照明装置
本件発明の照明装置の一例としての照明装置１について、図１の照明装置１の概略断面図を参照して説明する。この実施の形態としての照明装置１は、光源２からの光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って配置した光学要素としての光学レンズ３により、光源２からの照射光の照射範囲を変更可能とするものである。図１は光源２から光が照射される状態を光源２の側面方向から見た状態を示している。この図１では、光源２から光が照射される方向を白抜き矢印Ｙにより示しており、この光照射方向Ｙに対して垂直な面を垂直面Ｔにより示している。

当該照明装置１では、この光学レンズ３は、屈折力が異なる複数の光屈折領域を当該垂直面Ｔに沿って配したものであり、光源２に対して当該光学レンズ３を当該垂直面Ｔに沿って相対的に移動させて、光源２からの照射光を各光屈折手段に選択的に入射させる移動装置４を備えることを特徴としている。すなわち、本件発明にかかる照明装置１では、光源２に対して光学レンズ３を光源２からの光照射方向に対する垂直面に沿って相対的に移動させることにより、光源２から照射された光を、光学レンズの垂直面に沿って配した何れかの光屈折手段に選択的に入射させることで、光源２からの照射光の照射範囲を任意に変更可能とする。以下、図１の照明装置１の各構成要素毎に分けて説明する。

（１）光源
光源２は、照明装置１の光源２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、面光源であっても良い。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１の用途に応じて、適宜、適切な光源を選択することができる。

（２）光学レンズ（光学要素）
光学レンズ３は、屈折力が異なる複数の光屈折領域を配したレンズを用いて構成することができる。ここで、屈折力とは、当該レンズの焦点距離の逆数に等しい値であり、凸レンズであれば、正の値を示し、凹レンズであれば負の値を示すものである。図１の照明装置１に用いられる光学レンズ３は、少なくとも屈折力が異なる３種類の光屈折領域を有している。具体的に図１に示す光学レンズ３が有する光屈折領域は、正の屈折力を有する光集束領域１１と、負の屈折力を有する光拡散領域１３と、これら光集束領域の屈折力と光拡散領域の屈折力の間のいずれかの屈折力を有する標準領域１２である。

この光学レンズ３は、これら光集束領域１１、光拡散領域１３及び標準領域１２の各光屈折領域を、上述の光源２からの光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って配している。図１の光学レンズ３は、各光屈折領域が、屈折力の大きさの順に並んで垂直面Ｔに沿って配されている。すなわち、光学レンズ３の一側から順に、光集束領域１１、標準領域１２、光拡散領域１３が配されている。

各光屈折領域の屈折力は、当該照明装置１に要求される照射範囲（照射角度）に応じて、設定すればよい。そのため、各光屈折領域の入射面又は出射面のうちの少なくとも一方の面を凸状の湾曲形状又は凹状の湾曲形状として、所定の屈折力を有する光屈折領域を構成してもよい。

また、各光屈折領域の焦点距離は、当該照明装置１に要求される照射範囲と、後述する離間距離調整装置５による調整可能な範囲とに応じて、適宜、適切な値のものを選択することができるが、この光学レンズ３の各光屈折領域は、いずれも光源２から照射された光が同一の光屈折領域内に入射可能となる大きさに形成されていることが好ましい。これにより、光源２から照射された光を他の光屈折領域内に入射させることなく、同一の光屈折領域内において、集束又は拡散させて光学レンズ３の出射面から照射することが可能となるからである。

また、光学レンズ３は、正の屈折力を有する光集束領域１１と、負の屈折力を有する光拡散領域１３を含む光屈折領域を自由曲面により形成することが好ましい。これにより、装置構成を簡素化及び小型化することができるからである。

図１の照明装置１では、３種類の屈折力を有する光屈折領域を配した光学レンズ３を採用しているが、これに限定されるものではなく、屈折力が異なる少なくとも２種以上の光屈折領域を備えた光学レンズであれば、本件発明の効果を奏することができる。屈折力が異なる光屈折領域をより多く備えることによって、光源２からの照射光の照射範囲を多様に変更することが可能となる。この際、各光屈折領域は、屈折力の大きさ順に並んで配することが望ましい。屈折力の大きさ順に各光屈折領域が配されることによって、照射範囲の変更を段階的に行うことが可能となり、利便性が向上する。

また、本実施の形態では、光学要素として異なる屈折力を有する３つの光屈折領域を配した光学レンズ３を採用しているが、本件発明における照明装置はこれに限定されるものではなく、正の屈折力を有する光集束手段や、負の屈折力を有する光拡散手段を含む屈折力が異なる複数の光屈折手段を、光源２からの光照射方向Ｙに対して垂直な同一面Ｔ内に備えたものであれば、適宜、適切な光学要素を採用することができる。例えば、屈折力の異なる複数の光学レンズを、光源２からの光照射方向Ｙに対して垂直な同一面Ｔ内に配置した光学要素を採用してもよい。

（３）移動装置（移動手段）
図１の照明装置１において、移動手段としての移動装置４は、光源２の光照射方向Ｙに対して垂直な面Ｔに沿って、光源２と光学レンズ３との距離を維持したまま、光学レンズ３を移動させることにより、光源２からの照射光を光集束領域１１、標準領域１２、光拡散領域１３の何れかに選択的に入射させる。移動装置４は、マイクロコンピュータ等の制御部６に接続され、当該制御部６からの制御信号に基づいて、光源２からの照射光が、光学レンズ３の各光屈折領域内に選択的に入射するように、移動させる。なお、当該移動装置４は、制御部６からの制御信号に基づいて移動制御されるものに限定されるものではなく、手動により光学レンズ３を移動させるものであっても良い。

この移動装置４は、光源２に対して光学レンズ３を垂直面Ｔに沿って相対的に移動させて、光源２からの照射光を各光屈折領域に選択的に入射させるものであれば、特に限定されるものではなく、光源２を当該光源２が設けられる仮想平面に沿って移動させることにより、当該仮想平面と所定の距離をおいて対向する垂直面Ｔに沿って配された光集束領域１１、標準領域１２、光拡散領域１３の何れかに、光源２からの照射光を選択的に入射させても良い。

（４）離間距離調整装置（離間距離調整手段）
また、図１の照明装置１は、光源２と光学レンズ３との距離を調整する離間距離調整装置（離間距離調整手段）５を備えている。この離間距離調整装置５は、光源２の光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って光学レンズ３を配したまま、当該光学レンズ３を移動させることにより、光源２と光学レンズ３との距離を調整するものである。この離間距離調整装置５により光源２と光学レンズ３との距離を調整可能とすることで、光源２からの照射され、光集束領域１１、標準領域１２、光拡散領域１３の何れかから出射する照射光の焦点を調整することができる。

この離間距離調整装置５は、上述した移動装置４と同様に、マイクロコンピュータ等の制御部６に接続され、当該制御部６からの制御信号に基づいて、光源２の光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って光学レンズ３を配したまま、光学レンズ３を移動させて光源２との離間距離を調整する。なお、当該離間距離調整装置５は、制御部６からの制御信号に基づいて移動制御されるものに限定されるものではなく、手動により光学レンズ３を移動させるものであっても良い。

この離間距離調整装置５は、光源２の光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って光学レンズ３を配したまま、光源２と光学レンズ３との離間距離を調整することができるものであれば、特に限定されるものではなく、光源２を当該光源２の光照射方向Ｙと平行な方向に移動させることで、当該光源２と光学レンズ３との距離を調整する構成を採用しても良い。

（５）制御部（制御手段）
制御部６は、汎用のマイクロコンピュータ等により構成されるものであり、入力側に照明装置１から照射される光の照射範囲を選択する入力手段が接続され、出力側には、上述したように、移動装置４及び離間距離調整装置５が接続されている。制御部６は、照明装置１から照射される光の照射範囲を選択する入力手段からの入力信号に基づいて、移動装置４及び離間距離調整装置５を制御する。

（６）照明装置の動作
次に、図２〜図４を参照して上述した照明装置１の動作を説明する。図２は図１の照明装置１の光源２が光集束領域１１に対応している状態を示している。すなわち、制御部６からの制御信号に基づき移動装置４により光学レンズ３を光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って移動させることによって、光学レンズ３の光集束領域１１を、光源２に対向させる。これにより、光源２からの照射光は、光学レンズ３の光集束領域１１に入射する。光集束領域１１は、正の屈折力を有しているため、光集束領域１１に入射した光源２からの照射光は、より狭い範囲に光を集束させて、出射面側から狭角範囲光Ｃを照射する。

図３は図１の照明装置１の光源２が標準領域１２に対応している状態を示している。すなわち、制御部６からの制御信号に基づき移動装置４により光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って光学レンズ３を移動させることによって、光学レンズ３の標準領域１２を、光源２に対向させる。これにより、光源２からの照射光は、光学レンズ３の標準領域１２に入射する。標準領域１２は、上述の光集束領域よりも小さい屈折力を有しているため、標準領域１２に入射した光源２からの照射光は、光集束領域１１から出射された範囲よりも広い範囲の標準範囲光Ｓを出射面側から照射する。

図４は図１の照明装置１の光源２が光拡散領域１３に対応している状態を示している。すなわち、制御部６からの制御信号に基づき移動装置４により光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って光学レンズ３を移動させることによって、光学レンズ３の光拡散領域１３を、光源２に対向させる。これにより、光源２からの照射光は、光学レンズ３の光拡散領域１３に入射する。光拡散領域１３は、上述の標準領域の屈折力よりも小さく負の屈折力を有しているため、光拡散領域１３に入射した光源２からの照射光は、標準領域１２から出射された範囲よりも広い範囲に拡散した広角範囲光Ｄを出射面側から照射する。

このように上述した本件発明を適用した照明装置１によれば、光源２に対して光学レンズ３を光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って相対的に移動させることにより、光源２から照射された光を、光学レンズ３の垂直面Ｔに沿って配した何れかの光屈折領域１１、１２、１３に選択的に入射させて、当該光源２からの照射光の照射範囲を任意に変更することができる。上述したように、光学レンズ３に配した正の屈折力を有する光集束領域１１に光源２からの照射光を入射させることによって、光学レンズ３の出射面から出射される光の照射角度範囲を狭めることができる。そして、光学レンズ３に配した負の屈折力を有する光拡散領域１３に光源２からの照射光を入射させることによって、当該光学レンズ３の出射面から出射される光の照射角度を広げることができる。さらに、光学レンズ３に配した光集束領域１１の屈折力と光拡散領域１３の屈折力との間の屈折力を有する標準領域１２に光源２からの照射光を入射させることによって、上述した狭い照射角度範囲と広い照射角度範囲の間の照射角度範囲の照明を行うことができる。

本件発明を適用した照明装置１は、従来の照明装置のように２つの光学部材を光の照射方向において重ねることなく、光学レンズ３に配された異なる屈折力の光屈折領域に選択的に光源２からの照射光を入射させることによって照射範囲を変更するので、移動機構を簡素化することができ、各屈折領域の光学設計も容易となる。また、光学レンズ３の出射面から出射される照射光は、照射ムラが生じにくく、照射範囲内での均一な照明を行うことができる。

さらに、本件発明を適用した照明装置１は、光学レンズ３が、正の屈折力を有する光集束領域１１と、負の屈折力を有する光拡散領域１３を少なくとも配した自由曲面を有する光学レンズを採用しているため、装置構成を簡素化及び小型化することができる。

また、本件発明を適用した照明装置１は、光源２と光学レンズ３との距離を調整する離間距離調整装置５を備えているため、当該離間距離調整装置５によって、光源２と光学レンズ３との距離を調整することで、光源２と対応して配置される光集束領域１１、標準領域１２又は光拡散領域１３の何れかから出射する照射光の焦点を調整することができる。これにより、より一層、適切な照明を行うことが可能となる。

（７）他の実施の形態としての照明装置
次に、他の実施例としての本件発明を適用した照明装置２０について、図５を参照して説明する。図５では、上側に光源２が光集束領域２３に対応している状態を示し、下側には光源２が光拡散領域２４に対応している状態を示す。図５に示す照明装置２０は、上述した図１に示す照明装置１と基本的な構成は同様であるが、光源２の配置や光学要素に配設される各光屈折手段の配置が異なるものである。以下に、図５に示す照明装置について、図１に示す照明装置１と異なる点を主として説明する。

図５に示す照明装置２０は、円環状に複数の光源２を備え、光学要素２１が、側面方向から見たときの光源２からの光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って配設されたものである。当該光学要素２１には、上述した光学レンズ３と同様の屈折力が異なる複数の光屈折手段が、所定のパターンで円環状に配列されている。すなわち、この光学要素２１には、光屈折手段としての、正の屈折力を有する光集束領域２３と、負の屈折力を有する光拡散領域２４を同一面内に備えた光学レンズ２２が、光源２からの光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って複数配置されている。このとき、当該光学レンズ２２は、各光源２の配設数に応じて同じ数だけ設けられると共に、当該垂直面Ｔに沿って、各光学レンズ２２の光集束領域２３と光拡散領域２４とが交互に位置するように配されている。そして、この光学要素２１は、移動装置２５によって、垂直面Ｔに沿って回転移動可能とされている。また、上述した図１の照明装置１と同様に、離間距離調整装置２６によって、光源２の光照射方向Ｙに対する垂直面Ｔに沿って光学要素２１を配したまま、光学要素２１を移動させて光源２との離間距離を調整可能とされている。

図５の照明装置２０において、複数、同一平面上に配置された光源２は、各光源２からの照射光が同程度の屈折力を有する光屈折手段に入射するように、各光源２が所定間隔をおいて配置されていることが好ましい。これによって、移動装置２５により、光学要素２１を各光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って回転移動させて、各光源２を各光学レンズ２２の光集束領域２３に対向させた場合（図５の上側の図）、各光源２からの照射光は、いずれも光学レンズ２２の光集束領域２３に入射する。光集束領域２３は、正の屈折力を有しているため、各光学レンズ２２の光集束領域２３に入射した各光源２からの照射光は、より狭い範囲に光を集束させて、出射面側から光を照射する。よって、光源２が複数設けられている場合であっても、各光源２からの照射光をそれぞれ光集束領域２３に入射させることができるため、各光集束領域２３で光を集束させて出射面から適切な狭角での照射範囲で光学要素２１から光を出射することができる。

また、移動装置２５により、光学要素２１を各光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って回転移動させて、各光源２を各光学レンズ２２の光拡散領域２４に対向させた場合（図５の下側の図）、各光源２からの照射光は、いずれも光学レンズ２２の光拡散領域２４に入射する。光拡散領域２４は、正の屈折力を有しているため、各光学レンズ２２の光拡散領域２４に入射した各光源２からの照射光は、より広い範囲に光を拡散させて、出射面側から光を照射する。よって、光源２が複数設けられている場合であっても、各光源２からの照射光をそれぞれ光拡散領域２４に入射させることができるため、適切な広角な照射範囲で光学要素２１から光を出射することができる。

このように、図５の照明装置２０では、屈折率が異なる複数の光屈折手段としての光集束領域（光集束手段）２３と光拡散領域（光拡散手段）２４とを所定のパターンで円環状に配置した光源要素２１を、各光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って回転移動させることによって、容易に当該照明装置２０に要求される範囲の照明に変更することができる。この場合、垂直面Ｔに沿って光源要素２１を移動させても、光源要素２１自体は同じ位置に設けられているため、移動に必要となるスペースを設ける必要がなくなり、より装置の小型化を図ることができる。また、この光学要素２１は、各光屈折手段が配置されていない円環状の中央部分に開口を形成してもよい。当該照明装置２０を撮像装置などに用いた場合、レンズ系を当該円環状の中央部分に形成された開口に配置することが可能となり、撮像範囲に適した照射範囲の照明を実現することが可能となるからである。

２．撮像システム
次に、本件発明にかかる実施の形態としての撮像システム１００について、図６の撮像システム１００の概略構成図を参照して説明する。本実施の形態の撮像システム１００は、本件発明を適用した撮像用照装置３０と、撮像装置４０とを備え、撮像用照明装置３０と撮像装置４０とは電気的に接続されている。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に基づいて、制御部６が移動装置４又は２５を制御して光学レンズ３（又は２２）を光源２からの光照射方向に対する垂直面Ｔに沿って移動させ、これにより撮像装置４０の撮像範囲に応じて、撮像用照明装置３０により所望の範囲を照明する。また、当該制御部６が離間距離調整装置５又は２６を制御して光学レンズ３又は光学素子２１と、光源２との距離を制御して、光学レンズ３又は光学素子２１の出射面から照射される光の焦点を調整するようにしたシステムである。以下、撮像用照明装置３０と撮像装置４０について説明する。

（１）撮像用照明装置
本件発明を適用した撮像用照明装置は、上述した本件発明の実施の形態の照明装置１又は２０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としたことを特徴とする。

当該撮像用照明装置３０の構成は、上述の照明装置１又は照明装置２０と同様の構成を採用することができる。従って、上述の照明装置１又は照明装置２０を撮像用照明装置３０として用いることにより、投光装置の軽量化及び薄型化を図ることが可能となる。また、垂直面Ｔに沿って配された異なる屈折力の光屈折手段を用いて、広角系或いは望遠系等の撮像装置４０の画角が異なる場合でも、各撮像画角に応じた照明範囲で光を照射することが可能となる。

（２）撮像装置
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および接続部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、撮像用照明装置３０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３０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。

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、撮像用照明装置３０では光学レンズ３又は光学要素２１により選択する光屈折領域を変化させて、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する。従って、本件発明によれば、撮像用照明装置３０の装置構成を複雑化およ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。

以上説明した本実施の形態の照明装置１、２０および撮像用照明装置３０は、主として電気的制御により移動装置４（又は２５）や離間距離調整装置５（又は２６）を動かして照明範囲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１、２０および撮像用照明装置３０は、上述の実施の形態の照明装置１や２０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。

本件発明にかかる照明装置は、光源に対して光学要素を光源からの光照射方向に対する垂直面に沿って相対的に移動させることにより、光源から照射された光を、光学要素の垂直面に沿って配した何れかの光屈折手段に選択的に入射させて、当該光源からの照射光の照射範囲を任意に変更することができるので、例えば、撮像用の照明装置として用いた場合には、広角系或いは望遠系などの撮像画像の画角に応じた照明を実現することができ、特に有効である。それ以外にも、投光器や、画像読み取り装置などに用いられる照明装置や、車両用灯具として本件発明にかかる照明装置を採用し、それぞれの照明要求に応じた照明を実現する場合にも本件発明は有効である。

１、２０ 照明装置
２ 光源
３、２２ 光学レンズ（光学素子）
４、２５ 移動装置(移動手段)
５、２６ 離間距離調整装置（離間距離調整手段）
１１、２３ 光集束領域（光屈折領域。光集束手段。光屈折手段。）
１２ 標準領域（光屈折領域。光屈折手段。）
１３、２４ 光拡散領域（光屈折領域。光拡散手段。光屈折手段。）
２１ 光学要素
３０ 撮像用照明装置
４０ 撮像装置
１００ 撮像システム

Claims (9)

1. 光源からの光照射方向に対する垂直面に沿って配置した光学要素により、当該光源からの照射光の照射範囲を変更可能とする照明装置であって、
   当該光学要素は、屈折力が異なる複数の光屈折手段を当該垂直面に沿って配したものであり、
   当該光源に対して当該光学要素を当該垂直面に沿って相対的に移動させて、当該光源からの照射光を各光屈折手段に選択的に入射させる移動手段を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記光屈折手段は、正の屈折力を有する光集束手段と、負の屈折力を有する光拡散手段を含む請求項１に記載の照明装置。
3. 前記光学要素は、前記光集束手段としての光集束領域と、前記光拡散手段としての光拡散領域とを備えた光学レンズである請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
4. 前記光学レンズは、自由曲面を有するレンズである請求項３に記載の照明装置。
5. 前記光源と前記光学要素との距離を調整する離間距離調整手段を備える請求項１〜請求項４の何れかに記載の照明装置。
6. 前記光学要素は、複数の前記光屈折手段を所定のパターンで円環状に配列したものであり、
   当該光学要素を前記移動手段により同一面内において回転移動させて、前記光源からの照射光を前記各光屈折手段に入射させる請求項１〜請求項５の何れかに記載の照明装置。
7. 前記光源を複数備え、
   当該各光源からの照射光が同程度の屈折力を有する光屈折手段に入射するように、各光源が所定間隔をおいて配置される請求項６に記載の照明装置。
8. 撮像領域内に光を照射する撮像用照明装置であって、
   請求項１〜請求項７のいずれかに記載の照明装置により、当該撮像領域内における照射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。
9. 光源から照射した光の照射範囲を変更可能な照明装置と、所定の撮像領域内において撮像範囲を変更する撮像装置とを備えた撮像システムにおいて、
   請求項８に記載の撮像用照明装置により、当該撮像領域内における照射範囲を変更可能にしたことを特徴とする撮像システム。

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