WO2017029790A1 - 照明装置、撮像装置及びレンズ - Google Patents

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lens
light
light source
optical system
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愼一 門脇
陽介 淺井
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G03B2215/0592—Diffusors, filters or refraction means installed in front of light emitter

Definitions

  • the present disclosure relates to an illumination device that can change a light irradiation state, an imaging device that captures an image while illuminating with the illumination device, and a lens that changes a wavefront by receiving light emitted from a light source.
  • surveillance cameras which are a type of imaging device that captures images for crime prevention purposes, are installed in various places such as shopping streets, schools, and trains.
  • a monitoring camera may be provided with an infrared illumination device that irradiates the subject with infrared rays.
  • infrared illumination device By providing an infrared illumination device in the vicinity of the surveillance camera, infrared rays are emitted to the imaging range of the surveillance camera, and the subject illuminated by the infrared is imaged to monitor and record the subject even at night or in the dark. It becomes possible to do.
  • Patent Document 1 discloses an illumination device capable of adjusting an irradiation area that can be mounted on a zoomable surveillance camera.
  • the illumination device includes a light source, a first lens, and a second lens. Both the first lens and the second lens have positive refractive power.
  • the light emitted from the light source passes through the second lens and then passes through the first lens to illuminate the object.
  • the illumination range can be adjusted by moving the second lens along the optical axis with respect to the first lens fixed with respect to the optical axis.
  • the light source moves together with the second lens. Thereby, the irradiation range of the light which an illuminating device radiates
  • the present disclosure is a simple zoom illumination device that can emit light efficiently even when the wide-angle end (wide end) and the narrow-angle end are set in a wide range, and light emitted from the zoom illumination device is emitted.
  • a lens suitable for an imaging apparatus and a zoom illumination apparatus for imaging is provided.
  • An illumination device includes a light source, an illumination optical system having a negative power first region and a positive power second region on a transmission surface, and a relative distance between the light source and the illumination optical system.
  • a zoom mechanism unit to be changed. The light from the light source passes through the first region and the second region at any distance changed by the zoom mechanism.
  • An illumination device includes a plurality of light sources, a plurality of illumination optical systems, and a zoom mechanism unit.
  • the plurality of illumination optical systems emit light after receiving the light emitted from the plurality of light sources and changing the traveling direction of the light or the degree of convergence or divergence.
  • the zoom mechanism unit can change the traveling direction of light emitted from the plurality of illumination optical systems or the degree of convergence or divergence by changing the relative distance between the plurality of light sources and the plurality of illumination optical systems.
  • the plurality of light sources includes a first light source and a second light source.
  • the plurality of illumination optical systems includes a first optical system and a second optical system. The lighting device satisfies the relationship ⁇ W> ⁇ T.
  • Positions corresponding to the center of the system are referred to as position WL1, position WL2, position WC1, and position WC2, respectively.
  • the position of the first light source, the position of the second light source, the position corresponding to the center of the first optical system, and the center of the second optical system when the zoom mechanism of the illumination device is set to the far end are designated as position TL1, position TL2, position TC1, and position TC2, respectively.
  • a virtual axis connecting the position WL1 and the position WC1 is defined as an axis AW1.
  • a virtual axis connecting the position WL2 and the position WC2 is defined as an axis AW2.
  • a virtual axis connecting the position TL1 and the position TC1 is defined as an axis AT1.
  • a virtual axis connecting the position TL2 and the position TC2 is defined as an axis AT2.
  • An angle formed by the axis AW1 and the axis AW2 is defined as ⁇ W.
  • An angle formed by the axis AT1 and the axis AT2 is defined as ⁇ T.
  • An imaging apparatus includes the illumination apparatus described above, and a camera having an imaging optical system and an imaging element.
  • the lens according to the present disclosure includes a first region having a negative power and a second region having a positive power on the transmission surface.
  • the first region is formed at the center of the transmission surface, and the second region is larger than the first region.
  • the focal length of the first region is f1 and the focal length of the second region is f2,
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a configuration of an illumination device at a narrow-angle end according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an outline of the configuration of the illumination device at the wide angle end according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating a lens configuration of the illumination device according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a configuration of a lens of the illumination device according to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a configuration of a lens of the illumination device according to the second embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating a configuration of a lens of the illumination device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the configuration of the imaging apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a lens according to another embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a lens according to another embodiment.
  • FIG. 8A is a diagram schematically illustrating a configuration of a lens and a light source of the illumination device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8B is a diagram schematically illustrating a configuration of a lens and a light source of the illumination device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating a configuration of a lens of the illumination device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating a configuration of a lens of the illumination device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration of an imaging apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating the configuration of the imaging device according to the seventh embodiment.
  • FIG.1 and FIG.2 is the figure which showed an example of the structure of the illuminating device 100 which concerns on 1st Embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating the illumination device 100 at the narrow-angle end where the irradiation range is the narrowest.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the illumination device 100 at the wide-angle end (wide end) where the irradiation range is the widest.
  • the illumination device 100 includes a light source 110, a lens 120, and a drive unit 130.
  • the light source 110 includes a light emitting element 110a, a connection terminal 110b, and a package 110c.
  • the light emitting element 110a is a semiconductor light source, for example, a light emitting diode (LED).
  • the package 110c seals the light emitting element 110a.
  • the light emitting element 110a is connected to a light emission control circuit (not shown) that controls the light emission state via a connection terminal 110b. In addition, the light emitting element 110a is sealed in the package 110c.
  • the light emitting element 110a emits infrared light having a center wavelength of 850 nm.
  • the size of the light-emitting portion of the light emitting element 110a is about 0.04 square mm to 25 square mm, and in this embodiment, the one with 1 square mm is used.
  • the package 110c is hemispherical so as to have a function of a convex lens that condenses the light emitted from the light emitting element 110a.
  • the radius of curvature of the hemispherical portion is about 0.5 mm to 10 mm, and is 2.0 mm here. If necessary, the hemispherical portion may be aspherical, or it may be a flat surface having no convex lens function.
  • resin such as epoxy or silicon can be used as the material of the package 110c.
  • glass may be used, and there are no particular restrictions on the material, and any material may be used as long as it transmits light emitted from the light emitting element 110a.
  • an epoxy resin is used.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams illustrating the lens 120 according to the first embodiment.
  • the lens 120 includes a first transmission surface 121 on which light from the light source 110 is incident and a second transmission surface 122 on which light is emitted.
  • FIG. 3B is a diagram viewed from the front of the lens 120 according to the first embodiment.
  • the first transmission surface 121 has a first region 120a and a second region 120b.
  • the first region 120 a passes through the optical axis of the lens 120 and is formed at the center of the first transmission surface 121.
  • the second region 120b is formed around the first region 120a except for the first region 120a.
  • the area of the first region 120a is about 1/10 to 1/1000 of the area of the second region 120b.
  • the second transmission surface 122 has a third region 120c on the entire surface.
  • the first region 120a is a concave surface having negative power.
  • the second region 120b and the third region 120c are convex surfaces having positive power.
  • the focal length f1 of the first region 120a is about -1 mm to -10 mm.
  • the combined focal length f23 of the second region 120b and the third region 120c is about 10 mm to 1000 mm.
  • the focal length f1 of the first region 120a is ⁇ 1.5 mm, and the combined focal length f23 of the second region 120b and the third region 120c is 30 mm.
  • the material of the lens 120 may be any of general optical materials such as resin and glass, and is not particularly limited. In this embodiment, an acrylic resin is used.
  • the distance L which is the distance from the light emitting surface of the light emitting element 110a to the center of the first region 120a of the lens 120, is maximized.
  • the interval L is set to the combined focal length f23 of the second region 120b and the third region 120c.
  • the illumination device 100 includes a drive unit 130 that is a zoom mechanism that changes the distance L between the light emitting element 110a and the lens 120.
  • the drive unit 130 includes a holding unit 131 that holds the light source and a drive shaft 132 that extends parallel to the optical axis AX1.
  • the drive unit 130 can be realized by various configurations such as a configuration using various motors such as a piezoelectric motor and an ultrasonic motor, and an electromagnetic actuator, and any configuration can be applied without any particular limitation.
  • a screw gear or the like can be used for the drive shaft 132.
  • the holding portion 131 is moved in parallel with the optical axis AX1 of the lens by rotating the screw gear using an electromagnetic motor.
  • the light source 110 is fixed to the holding unit 131 and moves with respect to the lens 120 in the direction of the optical axis AX1.
  • the divergent light emitted from the light emitting element 110a of the light source 110 passes through the package 110c and enters the lens 120 while remaining in the divergent light state.
  • the amount of light incident on the first region 120a is about 1/10 to 1/1000 compared to the amount of light incident on the second region 120b. Therefore, most of the light emitted from the second transmission surface 122 is light close to parallel light. As a result, a limited amount of light emitted from the light source 110 can be efficiently radiated to a far region to be imaged.
  • the distance L between the light emitting element 110a and the lens 120 is minimized.
  • the interval L at this time is set to a distance shorter than the combined focal length f23 of the focal length of the second region 120b and the focal length of the third region 120c.
  • the light emitted from the light emitting element 110a is more incident on the first region 120a than the second region 120b.
  • the light becomes strongly divergent light, and light can be irradiated over a wide angle range.
  • the lens 120 in which the area of the first region 120a is set to about 1/10 to 1/1000 of the area of the second region 120b, light having a strong divergence necessary for irradiating light at a wide angle is used. Generation of light and generation of light with low divergence or convergence necessary when irradiating light to a far object can be realized with a small and simple optical system. That is, when the area of the first region 120a is S1 and the area of the second region is S2, the lens 120 is configured so that 1/10 ⁇ S1 / S2 ⁇ 1/1000, so that a wide angle is obtained. Generation of light with high divergence required when irradiating light and generation of light with low divergence or low convergence required when irradiating a distant object with a small and simple optical system it can.
  • the peripheral light amount ratio which is the light amount ratio between the central portion and the peripheral portion, is improved, so that the image captured by the image pickup device has uneven luminance throughout. An image with less image quality is obtained, and deterioration due to S / N and saturation of the image is improved.
  • the lens 120 when the focal length of the first region 120a is f1, and the combined focal length of the second region 120b and the third region 120c is f23, the lens 120 is
  • the beam expansion effect of the concave lens becomes remarkable. Therefore, when it is set to illuminate at a wide angle, it is possible to illuminate a sufficiently wide range and illuminate at a narrow angle. When it is set to, it becomes easy to obtain a desired intensity distribution such as maintaining the uniformity of the intensity of light within the irradiation range or increasing the intensity around the center.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams schematically showing the lens 120 of the illumination device 100 according to the second embodiment.
  • 4A is a side view of the lens 120 according to the second embodiment
  • FIG. 4B is a view of the lens 120 as viewed from the first transmission surface 121 side.
  • the illumination device according to the second embodiment is different from the first embodiment only in the lens 120 and the other configurations are the same, the description may be omitted.
  • the lens 120 according to the second embodiment has a first surface in which the second region 120b of the lens 120 has a convex surface in that the second region 120b of the lens 120 is a flat surface. Different from the embodiment.
  • the first region 120a is a concave surface having negative power
  • the third region 120c is a convex surface having positive power. It is the same.
  • the area of the first region 120a of the lens 120 is about 1/10 to 1/1000 of the area of the second region 120b.
  • the focal length f1 of the first region 120a is about -1 mm to -10 mm, and the focal length f2 of the second region 120b is about 10 mm to 1000 mm.
  • the lens 120 is configured to have a relationship of f2 ⁇ f1a, where f1a is the absolute value of the focal length f1 of the first region 120a.
  • the lens 120 when the lens 120 is fixed in the lighting device, the lens can be attached with high accuracy by using the second region 120b as a reference surface.
  • the lens 120 in which the area of the first region is set to about 1/10 to 1/1000 of the second region, generation of light having a strong divergence necessary when irradiating light at a wide angle, Generation of light having a low divergence or convergence required when light is irradiated at a narrow angle can be realized with a small and simple optical system. Further, in the case of irradiating light from a medium angle to a wide angle, the peripheral light amount ratio, which is the ratio of the light amount between the central portion and the peripheral portion, is improved. Therefore, an image picked up by the image pickup apparatus is obtained as a whole with little luminance unevenness, and the deterioration of the image due to S / N and saturation is improved.
  • the lens 120 has a relationship of f2 ⁇ f1a, so that the above-described effect can be obtained particularly remarkably. This is the same as the lighting device shown.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating the imaging apparatus 10 according to the third embodiment.
  • the imaging device 10 includes a lighting device 100, a camera 200, and a control unit 300.
  • the lighting device 100 has the same configuration as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the camera 200 has an imaging lens 210 and an imaging element 220 as an imaging optical system, and images a predetermined range.
  • the imaging lens 210 has a zoom function and can adjust the imaging range.
  • the control unit 300 includes a light emission control circuit 310, a drive control circuit 320, and a camera control circuit 330.
  • the light emission control circuit 310 controls the intensity of light emitted from the light source 110 so that an image captured by the camera 200 has appropriate brightness.
  • the light emission control circuit 310 can be a general circuit for controlling current or voltage or a general circuit for controlling current and voltage.
  • the drive control circuit 320 receives a signal related to the zooming state of the camera from the camera control circuit 330 and controls the zoom of the illumination device 100 so that light is appropriately irradiated to the range captured by the camera 200.
  • the camera control circuit 330 controls zooming of the imaging lens 210 so that the imaging range becomes a desired range.
  • the lighting device 100 described in the first embodiment is used.
  • any lighting device having the characteristics of the present disclosure may be used for any lighting device. 10 can be used.
  • the camera 200 is not limited in its shape and function, and may be any camera device such as one having a pan or tilt mechanism or one built in a dome-shaped housing.
  • the irradiation angle range of the illumination apparatus 100 can be changed according to the zoom state of the camera 200, that is, the angle of view. Therefore, a clear image can be taken over the entire imaging range.
  • FIG. 8A is a side view of the lens 120 according to the fourth embodiment
  • FIG. 8B is a view of the lens 120 as viewed from the second transmission surface 122 side.
  • the illumination device according to the fourth embodiment is different from the illumination device according to the first embodiment only in the lens 120, and the other configurations are the same, and thus the description may be omitted.
  • the lens 120 according to the fourth embodiment has substantially the same configuration as that of the lens 120 shown in FIGS. 4A and 4B of the second embodiment, but a reflecting portion 120 i is provided in the periphery of the lens 120. .
  • the reflection unit 120i is a concave mirror.
  • the mirror here is an optical element that reflects, and examples of the method for realizing the mirror include those described below. That is, the reflection part 120i of the lens 120 according to the fourth embodiment is a so-called TIR (Total Internal Reflection) lens that totally reflects the light of the light source 110.
  • TIR Total Internal Reflection
  • the reflection part 120i may be configured by forming a general reflection film such as a metal or a dielectric multilayer film on the surface thereof, and there is no particular limitation.
  • a light source 110 indicated by a solid line indicates a light source when the illumination range is set at a narrow angle
  • a light source 110 indicated by a dotted line indicates a light source when the illumination range is set at a wide angle.
  • the illumination range is a narrow angle when the light emitting element 110 is relatively far from the lens 120
  • the illumination range is a wide angle when it is relatively close to the lens 120.
  • the illumination range is set to a narrow angle
  • a considerable amount of light emitted from the light emitting element 110a of the light source 110 directly enters the first transmission surface 121 of the lens 120 and then exits the lens 120.
  • light having a large angle with respect to the optical axis AX1 out of light emitted from the light emitting element 110a does not directly enter the first transmission surface 121 of the lens 120 but is reflected by the reflection unit 120i. , Enters the first transmission surface 121 and exits from the second transmission surface 122.
  • the illumination range is set to a wide angle
  • most of the light emitted from the light emitting element 110a of the light source 110 is directly incident on the first transmission surface 121 without being reflected by the reflecting portion 120i, and the second The light is emitted from the transmission surface 122.
  • the illumination device 100 of the fourth embodiment it is possible to use light that has not been used in the past and whose angle is greatly deviated from the optical axis. For this reason, utilization efficiency of light emitted from the light source is increased, and when the illumination range is set to a narrow angle, it is possible to increase the amount of light applied to a required range in the distance, and to illuminate farther clearly become able to.
  • the illumination range according to the angle of view of an imaging device can be set by using an imaging device provided with this illuminating device 100.
  • FIG. 9A and FIG. 9B are diagrams schematically showing a lens of the illumination device 100 according to the fifth embodiment.
  • FIG. 9A is a side view of the lens 120 according to the fifth embodiment
  • FIG. 9B is a view of the lens 120 as viewed from the second transmission surface 122 side.
  • the illumination device according to the fifth embodiment is different from the illumination device according to the first embodiment only in the lens 120, and the other configurations are the same, so the description may be omitted.
  • the lens 120 according to the fifth embodiment has substantially the same configuration as the lens 120 shown in FIGS. 4A and 4B of the second embodiment, but the configuration of the transmission surface 122 is different.
  • the transmission surface 122 has a plurality of regions 120d, 120e, 120f, 120g, and 120h, and the regions 120d, 120e, 120f, 120g, and 120h each have a shape having a lens power.
  • the lens powers, that is, focal lengths of the regions 120d, 120e, 120f, 120g, and 120h are different.
  • the light emitted from the light source generally has the highest intensity at the center of the optical axis, and the intensity of light at an angle shifted from the optical axis is weak.
  • a homogenizer such as a fly-eye lens or a rod integrator
  • the light emitted from the illumination device has a distribution in which the intensity at the center is strong and the intensity decreases toward the periphery.
  • an image picked up by the image pickup device becomes darker toward the peripheral portion and the identification performance is lowered.
  • the use of the lens 120 according to the present embodiment can greatly improve the image.
  • the positive power in the region 120h is larger than the positive power in the region 120g.
  • the distance between the light source and the lens 120 is set so that the light emitted from the region 120h overlaps the range irradiated with the light emitted from the region 120g.
  • strength of the peripheral part of an irradiation range becomes what superimposes the light from the area
  • regions 120g and 120h have been described for easy understanding, but the same idea can be applied to other regions.
  • 9A and 9B show a case in which the transmission surface 122 of the lens 120 has five regions 120d, 120e, 120f, 120g, and 120h. However, the number of regions and the lens power are determined for any distance. It may be arbitrarily changed in consideration of what intensity distribution of light is irradiated.
  • the imaging device itself often has a characteristic that the peripheral part is darker than the central part of the image due to the characteristics of the imaging lens.
  • the amount of light in the peripheral portion may be increased so that the image quality in the peripheral portion is improved.
  • the illumination device of the fifth embodiment it is possible to improve unevenness of the light intensity distribution from the center of the irradiation range to the peripheral part, and to obtain a bright and clear image at the peripheral part.
  • the transmission surface 122 has a plurality of regions.
  • the region 120a on the transmission surface 121 may be a plurality of regions.
  • the irradiation range when the irradiation angle range is set to the wide angle end (wide end) can be made wider, and the intensity distribution can be remarkably improved.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating the illumination device 100 according to the sixth embodiment.
  • the illuminating device according to the sixth embodiment is different from the illuminating device according to the first embodiment in that the light source 110 is different and a diffusion element 111 is newly added.
  • the light source 110 according to the first embodiment is an LED
  • the light source 110 according to the sixth embodiment uses a semiconductor laser. By using a semiconductor laser as the light source 110, it becomes possible to illuminate farther than LEDs.
  • the semiconductor laser as the light source 110, an appropriate wavelength and output are selected in consideration of several necessary conditions such as sensitivity and visibility of the imaging device.
  • the semiconductor laser emits light having a wavelength of 808 nm and an output of 10 W.
  • the semiconductor laser can obtain a large output from a small light emitting point as compared with the LED.
  • the light output obtained when the size of the light emitting region is 1 mm ⁇ 1 mm is about 1 W.
  • the size of the light emitting region is 2 ⁇ m ⁇ 100 ⁇ m, and about 10 W is obtained.
  • the light output per unit area of the light emitting region at this time is 50,000 times that of the LED of the semiconductor laser, and depending on the setting of the distance between the light source 110 and the lens 120, the light emitted from the lens 120 is very small. In other words, the light may be condensed at a high light density.
  • the semiconductor laser here is assumed to be a Fabry-Perot type, but may be a surface emitting type.
  • the light intensity per physical unit area is low, but when the radiation angle is taken into consideration, that is, the etendue is taken into consideration, the optical light intensity per unit area can be as high as the Fabry-Perot type. .
  • the diffusion element 111 diffuses the light emitted from the light emitting element 110a of the light source 110.
  • the position where the diffusing element 111 is provided and the diffusing angle are determined according to the radiation angle of the light emitted from the light emitting element 110a and the optical specifications of the illumination device.
  • the size of the equivalent light emitting point is 1 mm square, and the diffusion angle given to the incident light by the diffusing element 111 is set to about 0.3 degrees.
  • the distance between the light source 110 and the diffusing element 111 may be fixed and the distance between the lens 120 and the light source 110 may be changed.
  • the illumination device even when a laser is used, light is not condensed at a high light density that adversely affects the human body, particularly the eyes.
  • the light emitted from the laser or the LED has a safe range defined by international standards or country-specific safety standards. However, it is possible to provide a lighting device that can brightly illuminate far away while satisfying the safe range.
  • providing the diffusing element is not limited to the case where the light source is a semiconductor laser.
  • the effect of providing the diffusing element is exhibited regardless of the light source used.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating the illumination device 100 according to the seventh embodiment.
  • the lighting device 100 according to the seventh embodiment has the same components as those of the lighting device according to the first embodiment.
  • the illumination device according to the seventh embodiment is different from the illumination device according to the first embodiment in that the illumination device according to the first embodiment is a pair of light source 110 and a lens 120 that is an illumination optical system.
  • the illumination device according to the seventh embodiment uses two sets of light sources and lenses including the first and second light sources.
  • FIG. 11 schematically shows the elements necessary for understanding the operation and features in order to avoid complication of the drawing.
  • the lens 151 and the lens 152 are the same as the lens 120, respectively, but since there are two, they are given different numbers.
  • the first and second light sources themselves are not shown, but two light sources similar to the light source 110 are used. That is, each of the first light source and the second light source is composed of the light source 110.
  • TL1 and TL2 indicate the positions of the two light sources when the irradiation angle range is set to the narrow angle end
  • WL1 and WL2 indicate the positions of the light sources when the irradiation angle range is set to the wide angle end (wide end). ing.
  • C1 and C2 indicate the positions of the centers of the lens 151 and the lens 152, respectively.
  • the lens is fixed at a specific position, and the zoom mechanism moves the position of the light source. Therefore, the illumination range of the illumination device 100 is a wide angle even at a narrow angle end. It is the same position at the end.
  • TA1 is a virtual axis connecting the light source position TL1 and the center position C1 of the lens 151 at the narrow angle end
  • TA2 is a virtual axis connecting the light source position TL2 and the center position C2 of the lens 152
  • WA1 is A virtual axis connecting the light source position WL1 at the wide angle end and the center position C1 of the lens 151
  • WA2 is a virtual axis connecting the light source position WL2 at the wide angle end and the center position C2 of the lens 152.
  • M1 and M2 are virtual axes that connect the position of the light source when the irradiation angle range is set to the narrow-angle end and the position of the light source when set to the wide-angle end (wide end), respectively. That is, the axes M1 and M2 indicate the direction in which the light source moves when the irradiation angle range is zoomed from the narrow-angle end to the wide-angle end (wide end).
  • the axes TA1 and TA2 are substantially parallel to each other. That is, if the angle formed by the axes TA1 and TA2 is ⁇ T, ⁇ T is almost 0 degrees.
  • the axes WA1 and WA2 are directed in different directions. That is, assuming that the angle formed by the axis WA1 and the axis WA2 is ⁇ W, ⁇ W is an angle greater than 0 degree and less than 180 degrees.
  • the irradiation angle range when the irradiation angle range is set to the narrow angle side, the light emitted from the two sets of light sources and the lens overlaps, so that a necessary area in the distance can be illuminated brightly.
  • the irradiation angle range when the irradiation angle range is set to the wide angle side, it is possible to irradiate a wide angle range, so that the peripheral portion of the image can be reduced from becoming dark.
  • the number is not particularly limited to two, and the number may be increased as necessary.
  • the axes TA1, TA2, WA1, and WA2 can be arbitrarily set as necessary, and the axes TA1 and TA2 may not be parallel. If the relationship of ⁇ W> ⁇ T is satisfied, a remarkable effect can be obtained.
  • the zoom mechanism is realized such that the position of the lens 120 is fixed and the light source 110 is movable in the direction of the optical axis AX1, but the lens 120 may be moved with the position of the light source 110 fixed.
  • the light source 110 emits high output light, it is necessary to provide a heat radiating plate or a fan. In that case, if the position of the light source 110 is fixed, the efficiency of heat radiation can be increased, and the drive unit Since the load driven by 130 is small, a small lighting device can be provided.
  • the light source 110 is not limited to the LED, and may be a laser such as a semiconductor laser. Since the laser has a smaller etendue than the LED, the light emitted from the light source can be used efficiently even if the optical system having a zoom function is reduced accordingly.
  • the light source 110 is not limited to a semiconductor light source, and any light source such as a discharge lamp or an incandescent lamp can be applied as necessary.
  • the center wavelength of the light emitted from the light source 110 is 850 nm
  • the wavelength is not particularly limited, and a light source having any wavelength may be used.
  • a light source that emits light having a center wavelength of 940 nm which is infrared light having a wavelength longer than 850 nm
  • the human eye cannot recognize that the light source emits light at all. Suitable when you don't want to know.
  • a light source that emits light in the visible wavelength range may be used.
  • the package 110c with a convex lens function, light emitted from the light source 110 can be efficiently used even if the lens 120 is made small, so that a very small illumination device can be provided.
  • the light emitted from the LED generally has a Lambertian characteristic, so the full width at half maximum of the light spreading angle is about 120 degrees.
  • the divergence angle of the light emitted from the light source can be narrowed, so that the light emitted from the light source can be reduced even if the lens constituting the illumination optical system is reduced. Light can be used efficiently.
  • the package 110c has a convex lens function, but the package 110c may not have a convex lens function, and an element having a convex lens function may be provided separately from the package 110c.
  • an element having a convex lens function may not be disposed in the vicinity of the light source.
  • an element having a concave lens function may be arranged in the vicinity of the light source. This is particularly effective when a semiconductor laser is used as the light source.
  • the full width at half maximum of the spread angle of the light emitted from the semiconductor laser is generally about 5 to 30 degrees for the Fabry-Perot type, and about 0 to 20 degrees for the surface emitting type.
  • the relative distance between the illumination optical system and the light source must be moved greatly in order to perform a zoom operation that changes the illumination range.
  • the moving distance can be shortened, and a small illuminating device can be realized.
  • the lens 120 has a first region 120 a having a concave lens function and a second region 120 b having a convex lens function on the first transmission surface 121, and the third region of the second transmission surface 122.
  • the region 120c may be a plane.
  • the lighting device 100 can be configured by using the lens 120 illustrated in FIG. 6 instead of the lens 120 illustrated in the first embodiment.
  • the lens 120 has a flat third region 120 c on the first transmission surface 121, and a first region 120 a having a concave lens function on the second transmission surface 122 and a convex lens function.
  • a second region 120b having the following may be provided.
  • the lighting device 100 can be configured by using the lens 120 illustrated in FIG. 7 instead of the lens 120 illustrated in the first embodiment.
  • the light emitted from the light source 110 enters from the first transmission surface 121 side and then exits from the second transmission surface 122.
  • the region having the concave lens function is emitted from the light source even if the region having the concave lens function is a transmission surface near the light source on which the light emitted from the light source is incident. It may be formed on either of the transmission surfaces on the side far from the light source.
  • the region having a concave lens function and the region having a convex lens function may be a spherical surface having a single curvature or an aspherical shape. By making the region an aspherical shape, it is possible to increase the uniformity of the light to be irradiated and to adjust the irradiation angle range more widely.
  • each surface of the lens 120 may have an anamorphic shape.
  • the area By making the area an anamorphic shape, when the ratio of vertical to horizontal of the range to be imaged is different from 1: 1, appropriately irradiate light with high light utilization efficiency according to the different ratio Can do.
  • an average focal length in each region can be designed as the focal length of the region.
  • each surface of the lens 120 may have any configuration as long as it can have a concave lens function and a convex lens function, such as a Fresnel lens and a diffractive lens.
  • the lens 120 An optical element other than a lens may be used as long as it changes the traveling direction of light from the light source or the degree of concentration or divergence.
  • the light source 110 and the lens 120 constituting the illumination device 100 are not limited to one each, and a plurality of light sources 110 and lenses 120 may be used in order to obtain a necessary light amount in a desired range.
  • the outer shape of the lens 120 may be partially cut to eliminate unnecessary portions.
  • the light source and the lens 120 can be efficiently arranged by cutting part of the outer shape of the lens, and a small but bright illumination device can be provided.
  • the lens 120 used in the illumination device of the present disclosure may take various forms other than the lens 120 shown in the first embodiment and the lens 120 shown in the second embodiment.
  • the lens 120 has a region having a concave lens function at the center of the lens, and has a region having a convex lens function on a transmission surface different from the outer peripheral portion of the region having a concave lens function or a transmission surface forming a region having a concave lens function. If the region having the convex lens function is larger than the region having the concave lens function, the effect obtained by the illumination device of the present disclosure is exhibited.
  • the illumination device of the present invention can be applied to general illumination devices that illuminate light at night or in a dark place, with a zoom optical system that is simple and small, can irradiate light with less intensity unevenness over the entire imaging range. It is possible.
  • the illumination device of the present invention can be applied to all imaging devices such as surveillance cameras and night visions that are required to obtain a clear image by illuminating at night or in a dark place.
  • Imaging device 100 Illuminating device 110 Light source 110a Light emitting element 110b Connection terminal 110c Package 111 Diffusing element 120 Lens 121 1st transmission surface 122 2nd transmission surface 120a 1st area

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Abstract

照明装置（１００）は、光源（１１０）と、透過面に負のパワーの第１の領域（１２０ａ）と正のパワーの第２の領域（１２０ｂ）とを有するレンズ（１２０）と、光源（１１０）とレンズ（１２０）との相対的な距離を変更する駆動部（１３０）と、を備える。光源（１１０）の光は、駆動部（１３０）の変更する前記距離のいずれの距離においても、第１の領域（１２０ａ）及び第２の領域（１２０ｂ）を透過する。

Description

照明装置、撮像装置及びレンズ
　本開示は、光の照射状態を変えられる照明装置及び照明装置により照明しながら撮像する撮像装置及び光源から発した光を受けて波面を変化させるレンズに関する。
　従来、商店街、学校、電車等、様々な場所に、防犯等を目的として撮像する撮像装置の一種である監視カメラが設置されている。このような監視カメラには、被写体に対して赤外線を照射する赤外線照明装置が併設されることもあった。監視カメラの近辺に赤外線照明装置を設けることで、監視カメラの撮像範囲に対して赤外線を照射し、赤外線により照明された被写体を撮像することで、夜間や暗所においても被写体を監視し、記録することが可能となる。
　特許文献１は、ズーム可能な監視カメラに搭載可能な照射領域を調整可能な照明装置を開示する。照明装置は光源と、第１レンズ、第２レンズとから構成される。第１レンズと第２レンズは、どちらも正の屈折パワーを有する。光源が出射する光は、第２レンズを透過後、第１レンズを透過し対象物を照明する。また、光軸に対して固定された第１レンズに対して第２レンズが光軸に沿って移動して照明範囲を調整できる。また、光源は第２レンズと共に移動する。これにより、任意の撮像範囲に対して照明装置が放射する光の照射範囲を調整することができる。
米国特許第８８８５０９５号明細書
　本開示は、簡素な構成でありながら、広角端（ワイド端）と狭角端を広い範囲に設定しても効率よく光を照射できる小型のズーム照明装置及びズーム照明装置から出射する光を照射しながら撮像する撮像装置及びズーム照明装置に適したレンズを提供する。
　本開示に係る照明装置は、光源と、透過面に負のパワーの第１の領域と正のパワーの第２の領域を有する照明光学系と、光源と照明光学系との相対的な距離を変更するズーム機構部と、を備える。光源の光は、ズーム機構部の変更する距離のいずれの距離においても、第１の領域及び第２の領域を透過する。
　本開示の別の態様に係る照明装置は、複数の光源と、複数の照明光学系と、ズーム機構部と、を有する。複数の照明光学系は、複数の光源が発した光を受けて光の進行方向もしくは集光度もしくは発散度を変えた後に光を出射する。ズーム機構部は、複数の光源と複数の照明光学系との相対的な距離を変えることで複数の照明光学系から出射される光の進行方向もしくは集光度もしくは発散度を変えることが可能である。複数の光源は、第１の光源と第２の光源とを有する。複数の照明光学系は、第１の光学系と第２の光学系とを有する。照明装置は、θＷ＞θＴの関係を満たす。ここで、照明装置のズーム機構部が広角端に設定されるときの、第１の光源の位置、第２の光源の位置、第１の光学系の中心に相当する位置、および第２の光学系の中心に相当する位置を、それぞれ位置ＷＬ１、位置ＷＬ２、位置ＷＣ１、および位置ＷＣ２とする。照明装置のズーム機構部が遠端に設定されるときの、第１の光源の位置、第２の光源の位置、第１の光学系の中心に相当する位置、および第２の光学系の中心に相当する位置を、それぞれ位置ＴＬ１、位置ＴＬ２、位置ＴＣ１、および位置ＴＣ２とする。位置ＷＬ１と位置ＷＣ１とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＷ１とする。位置ＷＬ２と位置ＷＣ２とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＷ２とする。位置ＴＬ１と位置ＴＣ１とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＴ１とする。位置ＴＬ２と位置ＴＣ２とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＴ２とする。軸ＡＷ１と軸ＡＷ２とがなす角をθＷとする。軸ＡＴ１と軸ＡＴ２とがなす角をθＴとする。
　本開示に係る撮像装置は、上記の照明装置と、撮像光学系と撮像素子を有するカメラと、を備える。
　本開示に係るレンズは、透過面に負のパワーを有する第１の領域と正のパワーを有する第２の領域とを有する。第１の領域は、透過面の中央部に形成され、第２の領域は、第１の領域よりも大きい。第１の領域の焦点距離をｆ１、第２の領域の焦点距離をｆ２としたとき、｜ｆ２｜≧｜ｆ１｜を満たす。
図１は、第１の実施の形態の狭角端における照明装置の構成の概略を示す図である。 図２は、第１の実施の形態の広角端における照明装置の構成の概略を示す図である。 図３Ａは、第１の実施の形態の照明装置のレンズの構成を示す図である。 図３Ｂは、第１の実施の形態の照明装置のレンズの構成を示す図である。 図４Ａは、第２の実施の形態の照明装置のレンズの構成を示す図である。 図４Ｂは、第２の実施の形態の照明装置のレンズの構成を示す図である。 図５は、第３の実施の形態の撮像装置の構成を模式的に示す図である。 図６は、他の実施の形態のレンズの構成を示す図である。 図７は、他の実施の形態のレンズの構成を示す図である。 図８Ａは、第４の実施の形態に係る照明装置のレンズと光源の構成を模式的に示す図である。 図８Ｂは、第４の実施の形態に係る照明装置のレンズと光源の構成を模式的に示す図である。 図９Ａは、第５の実施の形態の照明装置のレンズの構成を示す図である。 図９Ｂは、第５の実施の形態の照明装置のレンズの構成を示す図である。 図１０は、第６の実施の形態の撮像装置の構成を模式的に示す図である。 図１１は、第７の実施の形態の撮像装置の構成を模式的に示す図である。
　以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
　なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
　（第１の実施の形態）
　［１－１．構成］
　図１及び図２は、第１の実施の形態に係る照明装置１００の構成の一例を示した図である。図１は、照射範囲が最も狭い狭角端における照明装置１００を示す図である。図２は、照射範囲が最も広い広角端（ワイド端）における照明装置１００を示す図である。
　照明装置１００は、光源１１０とレンズ１２０と駆動部１３０とを有する。光源１１０は、発光素子１１０ａと、接続端子１１０ｂと、パッケージ１１０ｃとを有する。発光素子１１０ａは、半導体光源であり、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。パッケージ１１０ｃは、発光素子１１０ａを封止する。発光素子１１０ａは、発光状態を制御する図示しない発光制御回路と接続端子１１０ｂを介して接続される。また、発光素子１１０ａは、パッケージ１１０ｃに封止される。
　発光素子１１０ａは、中心波長８５０ｎｍの赤外光を放射する。発光素子１１０ａの発光する部分の大きさは、０．０４平方ｍｍから２５平方ｍｍ程度であり、本実施の形態では１平方ｍｍのものを使用している。
　パッケージ１１０ｃは、発光素子１１０ａの出射光を集光させる凸レンズの機能を持つように半球状になっている。半球状部分の曲率半径は０．５ｍｍから１０ｍｍ程度であり、ここでは２．０ｍｍとしている。なお、必要に応じて半球状の部分を非球面形状にしてもよいし、また凸レンズ機能を持たない平面としても構わない。パッケージ１１０ｃにおいて発光素子１１０ａの近傍に凸レンズ機能を持つ領域を配置することで、照明装置の光学系を小さくすることができる。
　パッケージ１１０ｃの材料には、エポキシ系やシリコン系等の一般的に使われている樹脂を用いることができる。また、高い環境性能が求められる場合にはガラスを用いてもよく、特に材料に関して制約は無く、発光素子１１０ａから発する光が透過する材質であれば、如何なる材料でもよい。本実施の形態では、エポキシ系樹脂を用いている。
　図３Ａ及び図３Ｂは、第１の実施の形態に係るレンズ１２０を説明する図である。図３Ａに示すように、レンズ１２０は、光源１１０の光が入射する第１の透過面１２１と光が出射する第２の透過面１２２とを有する。
　図３Ｂは、第１の実施の形態に係るレンズ１２０の正面から見た図である。図３Ｂに示すように、第１の透過面１２１は、第１の領域１２０ａと第２の領域１２０ｂとを有する。第１の領域１２０ａは、レンズ１２０の光軸を通り、第１の透過面１２１の中央部に形成される。第２の領域１２０ｂは、第１の領域１２０ａを除いて、第１の領域１２０ａの周囲に形成されている。第１の領域１２０ａの面積は、第２の領域１２０ｂの面積に対して、１／１０から１／１０００程度である。
　第２の透過面１２２は、その全面に第３の領域１２０ｃを有している。
　第１の領域１２０ａは、負のパワーを有する凹面である。また、第２の領域１２０ｂと第３の領域１２０ｃは、正のパワーを有する凸面である。
　第１の領域１２０ａの焦点距離ｆ１は、－１ｍｍから－１０ｍｍ程度である。第２の領域１２０ｂと第３の領域１２０ｃの合成焦点距離ｆ２３は、１０ｍｍから１０００ｍｍ程度である。第１の実施の形態では、第１の領域１２０ａの焦点距離ｆ１は、－１．５ｍｍ、第２の領域１２０ｂと第３の領域１２０ｃの合成焦点距離ｆ２３は、３０ｍｍである。
　レンズ１２０の材料は、樹脂、ガラス等、一般的な光学材料の何れでもよく、特に制約は無い。本実施の形態では、アクリル系の樹脂を用いている。
　図１に示すように、照射角度範囲を狭角端に設定する場合、発光素子１１０ａの発光面からレンズ１２０の第１の領域１２０ａの中心までの距離である間隔Ｌは、最大となる。このとき、間隔Ｌは、第２の領域１２０ｂと第３の領域１２０ｃの合成焦点距離ｆ２３に設定する。こうすることで、照明装置１００は、狭角端において平行光を照射することもできる。
　照明装置１００は、発光素子１１０ａとレンズ１２０との間隔Ｌを変えるズーム機構である駆動部１３０を有する。駆動部１３０は、光源を保持する保持部１３１と、光軸ＡＸ１に対して平行に伸びる駆動シャフト１３２を有する。駆動部１３０は、圧電モータ、超音波モータ等、各種のモータや、電磁アクチュエータを用いる構成等、様々な構成により実現可能であり、特に制約は無く如何なる構成も適用できる。駆動シャフト１３２は、スクリューギアなどを用いることができる。本実施の形態では電磁モータを用いてスクリューギアを回転させることにより保持部１３１をレンズの光軸ＡＸ１に平行に動かす構成としている。光源１１０は保持部１３１に固定されていて、レンズ１２０に対して光軸ＡＸ１方向に移動する。
　光源１１０の発光素子１１０ａから出射した発散性の光は、パッケージ１１０ｃを透過し、発散性の光の状態のまま、レンズ１２０に入射する。このとき、レンズ１２０に入射する光のうち、第１の領域１２０ａに入射する光量は、第２の領域１２０ｂに入射する光量と比較して１／１０から１／１０００程度である。そのため、第２の透過面１２２から出射する光の大半は平行光に近い光となる。これにより光源１１０から出射される限られた光量の光を、遠方の撮像したい領域に効率よく照射できる。
　一方、図２に示すように、照射角度範囲を広角端（ワイド端）に設定する場合、発光素子１１０ａとレンズ１２０のとの間隔Ｌは、最小となる。このときの間隔Ｌは、第２の領域１２０ｂの焦点距離と第３の領域１２０ｃの焦点距離の合成焦点距離ｆ２３よりも短い距離に設定する。
　照明角度範囲が広角端において、発光素子１１０ａから出射した光は、第２の領域１２０ｂに対して第１の領域１２０ａに、より多く入射する。発光素子１１０ａから出射した光の大半を負のパワーを有する第１の領域１２０ａに入射させることで、強い発散性の光となり、広い角度範囲に光を照射することができる。
　［１－２．効果］
　第１の領域１２０ａの面積を第２の領域１２０ｂの面積の１／１０から１／１０００程度に設定したレンズ１２０を用いることで、広い角度に光を照射する場合に必要な発散性が強い光の生成と、遠くの対象物に光を照射する場合に必要な発散性もしくは収束性が弱い光の生成を、小型で簡素な光学系で実現できる。すなわち、第１の領域１２０ａの面積をＳ１、第２の領域の面積をＳ２としたとき、１／１０≧Ｓ１／Ｓ２≧１／１０００となるようにレンズ１２０を構成することで、広い角度に光を照射する場合に必要な発散性が強い光の生成と、遠くの対象物に光を照射する場合に必要な発散性もしくは収束性が弱い光の生成を、小型で簡素な光学系で実現できる。
　また、中程度の角度から広い角度光を照射する場合、中央部と周辺部との光量の比である周辺光量比が改善されるので、撮像装置が撮像する画像は、全体に渡って輝度むらの少ない画像が得られ、画像のＳ／Ｎ及び飽和による劣化が改善される。
　また、第１の実施の形態の照明装置１００は、第１の領域１２０ａの焦点距離をｆ１、第２の領域１２０ｂと第３の領域１２０ｃの合成焦点距離をｆ２３としたとき、レンズ１２０は、｜ｆ２３｜≧｜ｆ１｜の関係を有する。｜ｆ２３｜≧｜ｆ１｜の関係を持たせることによって、凹レンズのビーム拡大効果が顕著となるので、広角に照明するように設定した場合には十分広い範囲を照明でき、狭角に照明するように設定した場合には照射範囲内の光の強度の均一性を保つもしくは中心よりも周辺の強度を高める等の所望の強度分布を得やすくなる。
　（第２の実施の形態）
　［２－１．構成］
　図４Ａ及び図４Ｂは、第２の実施の形態に係る照明装置１００のレンズ１２０を模式的に示した図である。図４Ａは、第２の実施の形態に係るレンズ１２０の側面図、図４Ｂは、レンズ１２０を第１の透過面１２１側から見た図である。
　第２の実施の形態２に係る照明装置は、第１の実施の形態に対してレンズ１２０のみが異なり、その他の構成は同様であるため、説明を省略する場合がある。
　第２の実施の形態に係るレンズ１２０は、レンズ１２０の第２の領域１２０ｂが、平面となっている点において、レンズ１２０の第２の領域１２０ｂが正のパワーである凸面を有する第１の実施の形態と異なる。
　第２の実施の形態におけるレンズ１２０は、第１の領域１２０ａが負のパワーを有する凹面であり、第３の領域１２０ｃが正のパワーを有する凸面であることは、第１の実施の形態と同様である。
　本実施の形態におけるレンズ１２０の第１の領域１２０ａの面積は、第２の領域１２０ｂの面積の１／１０から１／１０００程度である。第１の領域１２０ａの焦点距離ｆ１は、－１ｍｍから－１０ｍｍ程度、第２の領域１２０ｂの焦点距離ｆ２は、１０ｍｍから１０００ｍｍ程度である。また、レンズ１２０は、第１の領域１２０ａの焦点距離ｆ１の絶対値をｆ１ａとしたとき、ｆ２≧ｆ１ａの関係を有するように構成されている。
　［２－１．効果］
　第２の領域１２０ｂを平面とすることで、レンズに曲面に加工する工数が少なくでき、レンズを金型で成形して作製する場合には、金型を加工する費用が少なくできるので、安価な照明装置を提供することができる。
　また、レンズ１２０を照明装置内で固定する際、第２の領域１２０ｂを基準面として用いることにより、レンズを精度よく取り付けることができる。
　第１の領域の面積を第２の領域の１／１０から１／１０００程度に設定したレンズ１２０を用いることで、広い角度に光を照射する場合に必要な発散性が強い光の生成と、狭い角度に光を照射する場合に必要な発散性もしくは収束性が弱い光の生成を、小型で簡素な光学系で実現できる。また、中程度の角度から広い角度光を照射する場合、中央部と周辺部との光量の比である周辺光量比が改善される。したがって、撮像装置が撮像する画像は、全体に渡って輝度むらの少ない画像が得られ、画像のＳ／Ｎ及び飽和による劣化が改善される。
　また、第１の領域１２０ａの焦点距離ｆ１の絶対値をｆ１ａとしたとき、レンズ１２０がｆ２≧ｆ１ａの関係を有することで、特に顕著に上述の効果が得られるも第１の実施の形態に示した照明装置と同様である。
　（第３の実施の形態）
　［３－１．構成］
　図５は、第３の実施の形態に係る撮像装置１０を模式に示した図である。
　撮像装置１０は、照明装置１００とカメラ２００と制御部３００とを有している。
　照明装置１００は、第１の実施の形態と同様の構成を採るため説明を省略する。
　カメラ２００は、撮像光学系としての撮像レンズ２１０と撮像素子２２０を有しており、所定の範囲を撮像する。また、撮像レンズ２１０はズーム機能を有しており、撮像範囲を調整することができる。
　制御部３００は、発光制御回路３１０と駆動制御回路３２０とカメラ制御回路３３０を有している。発光制御回路３１０は、カメラ２００が撮像する画像が適切な明るさとなるように、光源１１０から出射する光の強度を制御する。また、発光制御回路３１０には、電流又は電圧を制御する一般的な回路または電流及び電圧を制御する一般的な回路を適用できる。駆動制御回路３２０は、カメラ２００が撮像する範囲に適切に光が照射されるように、カメラ制御回路３３０からカメラのズーミングの状態に関する信号を受け、照明装置１００のズームを制御する。カメラ制御回路３３０は、撮像する範囲が所望の範囲となるように撮像レンズ２１０のズーミングを制御する。
　なお、第３の実施の形態の撮像装置１０において、第１の実施の形態に示した照明装置１００を用いているが、本開示の特徴を有する照明装置であれば何れの照明装置も撮像装置１０に用いることができる。また、カメラ２００は、その形状や機能に制約は全くなく、パンもしくはチルト機構を有しているもの、ドーム形状の筐体に内蔵されているもの等、如何なるカメラ装置であってもよい。
　［３－２．効果］
　第３の実施の形態の撮像装置１０によれば、カメラ２００のズーム状態すなわち画角に応じて照明装置１００の照射角度範囲を変更できる。そのため、撮像範囲の全面に亘って鮮明な画像を撮影することができる。
　（第４の実施の形態）
　［４－１．構成］
　図８Ａおよび図８Ｂは、第４の実施の形態に係る照明装置１００のレンズ１２０と光源１１０とを模式的に示した図である。
　図８Ａは、第４の実施の形態に係るレンズ１２０の側面図、図８Ｂは、レンズ１２０を第２の透過面１２２側から見た図である。
　第４の実施の形態に係る照明装置は、第１の実施の形態に係る照明装置に対してレンズ１２０のみが異なり、その他の構成は同様であるため、説明を省略する場合がある。
　第４の実施の形態に係るレンズ１２０は、第２の実施の形態の図４Ａおよび図４Ｂに示すレンズ１２０と概ね同様の構成であるが、レンズ１２０の周辺部に反射部１２０ｉを設けている。反射部１２０ｉは、凹面ミラーである。ここでいうミラーとは反射をする光学素子のことで、その実現方法は次に説明するものが挙げられる。すなわち、第４の実施の形態に係るレンズ１２０の反射部１２０ｉは、光源１１０の光を全反射する、いわゆるＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）レンズである。
　また、反射部１２０ｉは、その表面に、金属もしくは誘電体多層膜等の一般的な反射膜を形成して構成しても良く、特に制約は無い。
　実線で示した光源１１０は、照明範囲を狭角に設定したときの位置にあるときの光源、点線で示した光源１１０は、照明範囲を広角に設定したときの位置にあるときの光源を、それぞれ示している。すなわち、レンズ１２０に対して発光素子１１０が相対的に遠い位置にあるときに、照明範囲は狭角で、相対的に近い位置にあるときに、照明範囲は広角である。
　照明範囲を狭角に設定したとき、光源１１０の発光素子１１０ａから出射する光のかなりの量は、直接にレンズ１２０の第１の透過面１２１に入射した後、レンズ１２０を出射する。またこのとき、発光素子１１０ａから出射する光のうち光軸ＡＸ１に対して大きな角度を持つ光は、直接にレンズ１２０の第１の透過面１２１に入射せず、反射部１２０ｉで反射された後、第１の透過面１２１に入射して、第２の透過面１２２から出射する。
　他方、照明範囲を広角に設定したとき、光源１１０の発光素子１１０ａから出射する光の殆どが、反射部１２０ｉで反射されることなく直接に第１の透過面１２１に入射して、第２の透過面１２２から出射する。
　［４－２．効果］
　第４の実施の形態の照明装置１００によれば、光軸から大きく角度がずれた従来は利用されなかった光も利用できるようになる。このため、光源から出射される光の利用効率が高くなり、照明範囲を狭角に設定したときに遠方の必要な範囲に照射する光量を高めることができ、より遠くを鮮明に照明することができるようになる。また、この照明装置１００を備える撮像装置を用いることで、撮像装置の画角に応じた照明範囲を設定することができる。
　（第５の実施の形態）
　［５－１．構成］
　図９Ａおよび図９Ｂは、第５の実施の形態に係る照明装置１００のレンズを模式的に示した図である。
　図９Ａは、第５の実施の形態に係るレンズ１２０の側面図、図９Ｂは、レンズ１２０を第２の透過面１２２側から見た図である。
　第５の実施の形態に係る照明装置は、第１の実施の形態に係る照明装置に対してレンズ１２０のみが異なり、その他の構成は同様であるため、説明を省略する場合がある。
　第５の実施の形態に係るレンズ１２０は、第２の実施の形態の図４Ａおよび図４Ｂに示すレンズ１２０と概ね同様の構成であるが、透過面１２２の構成が異なっている。
　透過面１２２は、複数の領域１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈを有し、領域１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈはそれぞれレンズパワーを持つ形状をなしている。領域１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈが有するそれぞれのレンズパワーすなわち焦点距離は異なっている。
　光源から出射される光は、一般的に光軸の中心部の強度が一番高く、光軸からずれた角度の光程強度が弱くなる。フライアイレンズやロッドインテグレータ等のホモジナイザを用いない場合には、照明装置から出射される光は中心部の強度が強く、周辺に向かう程強度が弱くなっていく分布を持つ。その結果、撮像装置で撮像される画像は、周辺部に向かう程暗くなり、識別性能が低下するが、本実施の形態に係るレンズ１２０を用いることで大幅に改善できる。
　一例として、所望の距離として３０ｍから１００ｍにおいて、照射する範囲の光の強度分布むらを改善したい場合について説明する。
　第５の実施の形態にかかるレンズ１２０は、その領域１２０ｈの正のパワーが領域１２０ｇの正のパワーよりも大きい。光源とレンズ１２０との間隔は、領域１２０ｇから出射した光が照射する範囲に、領域１２０ｈから出射した光が重なるように、設定される。これにより、照射範囲の周辺部の強度は、領域１２０ｇからの光と領域１２０ｈとを重ね合わせたものとなり、一般的なレンズを用いた場合よりも強度が高められる。
　ここでは、理解し易いように、領域１２０ｇと領域１２０ｈについて説明したが、他の領域についても同様な考えが適用できる。
　図９Ａおよび図９Ｂにおいては、レンズ１２０の透過面１２２が５つの領域１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈを有する場合を示しているが、領域の数とレンズパワーは、どのような距離に対してどのような強度分布の光を照射するかを考慮して任意に変更しても構わない。
　例えば、撮像装置自身にも、撮像レンズの特性に起因して、画像の中心部に比べて周辺部の方が暗いという特性を有していることが多いので、照明装置にはこのような特性を考慮して、周辺部の画質が改善されるように周辺部の光量が高くなるようにしてもよい。
　［５－２．効果］
　第５の実施の形態の照明装置によれば、照射範囲の中心から周辺部まで光の強度分布むらを改善し、周辺部でも明るく鮮明な画像を得ることができるようになる。
　また、本実施の形態では、透過面１２２に複数の領域を持たせることについて述べたが、透過面１２１における領域１２０ａを複数の領域としても構わない。領域１２０ａを複数の領域にした場合には、照射角度範囲を広角端（ワイド端）に設定する場合の照射範囲をより広角にすることが可能となり、また強度分布も顕著に改善可能となる。
　（第６の実施の形態）
　［６－１．構成］
　図１０は、第６の実施の形態に係る照明装置１００を模式的に示した図である。
　第６の実施の形態に係る照明装置は、第１の実施の形態に係る照明装置に対して光源１１０が異なっており、また拡散素子１１１が新たに加わっている。
　第１の実施の形態に係わる光源１１０はＬＥＤであったが、第６の実施の形態に係わる光源１１０は、半導体レーザを用いている。光源１１０に半導体レーザを用いることにより、ＬＥＤよりもより遠方を明るく照明できるようになる。
　光源１１０である半導体レーザは、撮像装置の感度や視認性等、いくつかの必要な条件を考慮して適切な波長や出力が選ばれる。ここでは波長８０８ｎｍ、出力１０Ｗの光を発する半導体レーザとした。
　半導体レーザは、ＬＥＤと比べて小さな発光点から大きな出力を得ることができる。具体的には、ＬＥＤであれば発光する領域の大きさが１ｍｍｘ１ｍｍのとき得られる光出力は１Ｗ程度である。一方、半導体レーザの場合は、発光する領域の大きさが２μｍｘ１００μｍで１０Ｗ程度が得られる。このときの発光する領域の単位面積当たりの光出力は、半導体レーザがＬＥＤの５万倍であり、光源１１０とレンズ１２０の距離の設定によっては、レンズ１２０から放射される光が非常に小さな大きさに、すなわち高い光密度に集光される場合があり得る。なお、ここでの半導体レーザはファブリペロー型を想定しているが面発光型であっても構わない。面発光型の場合、物理的な単位面積当たりの光強度は低くなるが、放射角を考慮したすなわちエテンデューを考慮すると、光学的な単位面積当たりの光強度はファブリペロー型と同様に高くなり得る。
　拡散素子１１１は、光源１１０の発光素子１１０ａから出射される光を拡散させる。拡散素子１１１を設ける位置と拡散させる角度は、発光素子１１０ａの出射する光の放射角や照明装置の光学的な仕様に応じて決められる。ここでは、等価的な発光点の大きさが１ｍｍ四方で、拡散素子１１１が入射した光に与える拡散角を約０．３度となるようにした。拡散素子１１１を用いたことにより、光源１１０とレンズ１２０との距離に関わらず、レンズ１２０から放射される光は、ある程度大きな大きさまでにしか集光することができない。
　なお、図１０においては示していないが、ズーム機能を持たせる場合には、光源１１０と拡散素子１１１との距離を固定し、レンズ１２０と光源１１０との距離を変えればよい。
　［６－２．効果］
　第６の実施の形態に係る照明装置によれば、レーザを用いた場合であっても、人体の特に眼に悪影響を与える程の高い光密度に集光しなくなる。レーザやＬＥＤから出射される光は、国際規格や各国独自の安全規格で安全な範囲が定められているが、その安全な範囲を満たしながら遠方まで明るく照明可能な照明装置を提供できる。
　なお、ここでは光源に半導体レーザを用いた場合を述べたが、拡散素子を設けることは光源が半導体レーザの場合に限定されるものではない。如何なる光源を用いた場合にも拡散素子を設けることによる効果は発揮される。
　（第７の実施の形態）
　［７－１．構成］
　図１１は、第７の実施の形態に係る照明装置１００を模式的に示した図である。
　第７の実施の形態に係る照明装置１００は、第１の実施の形態に係る照明装置と同様の構成要素を有している。第７の実施の形態に係る照明装置が第１の実施の形態に係る照明装置と異なる点は、第１の実施の形態に係る照明装置が１組の光源１１０と照明光学系であるレンズ１２０を用いていたのに対して、第７の実施の形態に係る照明装置は第１及び第２の光源を含む２組の光源とレンズを用いていることである。
　図１１は図面が煩雑になることを避けるために、動作と特徴を理解する上で必要な要素を限定して、概略的に示している。
　レンズ１５１とレンズ１５２はそれぞれレンズ１２０と同様であるが、２つ有るので、別の番号を付している。
　本実施の形態においては、第１及び第２の光源自身は図示していないが、光源１１０と同様の光源を２つ用いている。すなわち第１の光源と第２の光源は、それぞれ光源１１０で構成される。
　ＴＬ１とＴＬ２は、照射角度範囲を狭角端に設定する場合の２つの光源の位置を、ＷＬ１、ＷＬ２は、照射角度範囲を広角端（ワイド端）に設定する場合の光源の位置をそれぞれ示している。
　また、Ｃ１とＣ２は、それぞれレンズ１５１、レンズ１５２の中心の位置示している。
　第１の実施の形態に係る照明装置においては、レンズは特定の位置に固定し、光源の位置をズーム機構部が動かす構成としているので、照明装置１００の照射範囲が、狭角端においても広角端においても同じ位置である。
　また、ＴＡ１は狭角端における光源の位置ＴＬ１とレンズ１５１の中心位置Ｃ１とを結ぶ仮想的な軸、ＴＡ２は光源の位置ＴＬ２とレンズ１５２の中心位置Ｃ２とを結ぶ仮想的な軸、ＷＡ１は広角端における光源の位置ＷＬ１とレンズ１５１の中心位置Ｃ１結ぶ仮想的な軸、ＷＡ２は広角端における光源の位置ＷＬ２とレンズ１５２の中心位置Ｃ２結ぶ仮想的な軸である。
　また、Ｍ１とＭ２は、それぞれ、照射角度範囲を狭角端に設定する場合の光源の位置と広角端（ワイド端）に設定する場合の光源の位置とを結ぶ仮想的な軸である。すなわち、軸Ｍ１とＭ２は、照射角度範囲を狭角端から広角端（ワイド端）にズームしたときの光源が移動する方向を示している。
　本実施の形態に示す照明装置１００においては、軸ＴＡ１とＴＡ２とがほぼ平行となるようにしている。すなわち軸ＴＡ１とＴＡ２とがなす角度をθＴとすると、θＴはほぼ０度である。
　一方、軸ＷＡ１とＷＡ２は異なる方向を向くようにしている。すなわち軸ＷＡ１と軸ＷＡ２とがなす角をθＷとすると、θＷは０度より大きく１８０度未満の大きさの角度となっている。
　このような配置により、照射角度範囲を狭角側に設定した場合には、２組の光源とレンズから放射される光が重なり合うので、遠方の必要な領域を明るく照明することができる。また、照射角度範囲を広角側に設定した場合は、広い角度範囲を照射することができるので、画像の周辺部が暗くなることを軽減できる。
　特に画像の縦と横の比が１：１ではない場合には、画像の長い方向に軸ＷＡ１とＷＡ２とが異なる角度となるようにすることで、より高い効果が得られる。
　また、ここでは、光源とレンズを２組用いる場合を示したが、特に２組に限定されるわけではなく、必要に応じて数を増やしても構わない。また、軸ＴＡ１、ＴＡ２、ＷＡ１、ＷＡ２も必要に応じて任意に設定でき、軸ＴＡ１、ＴＡ２は平行でなくても構わない。θＷ＞θＴの関係を有していれば、顕著な効果を得ることができる。
　［７－２．効果］
　照射角度範囲を狭角側に設定した場合には、遠方の必要な領域を明るく照明することができ、照射角度範囲を広角側に設定した場合は、広い角度範囲を照射することができる明るい鮮明な画像が得られる照明装置を提供できるようになる。
　また、本実施の形態に係る照明装置に用いるレンズに制約は全く無く、如何なるレンズを用いても効果が発揮される。
　なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　（他の実施の形態）
　第１の実施の形態では、レンズ１２０の位置を固定して光源１１０を光軸ＡＸ１方向に移動可能にズーム機構を実現したが、光源１１０の位置を固定して、レンズ１２０を動かしてもよい。光源１１０が高出力の光を放出する場合、放熱板もしくはファンを設ける必要が有るが、その場合、光源１１０の位置が固定されている方が、放熱の効率を高めることができ、また駆動部１３０が駆動する負荷が小さくて済むので、小型の照明装置を提供することができる。
　また、光源１１０は、ＬＥＤに限定されるものではなく、半導体レーザ等のレーザであってもよい。レーザは、ＬＥＤよりもエテンデューが小さいので、その分、ズーム機能を有する光学系を小さくしても光源から出射される光を効率良く利用できる。
　また、光源１１０は、半導体光源に限定されるものではなく、必要に応じて放電ランプや、白熱ランプ等、如何なる光源も適用できる。
　また、光源１１０が出射する光の中心波長は８５０ｎｍとしたが、波長に特に制約はなく、如何なる波長の光源を用いてもよい。８５０ｎｍよりも更に長波長の赤外光である中心波長９４０ｎｍの光を出射する光源を用いることで、人間の眼では光源が発光しているとは全く認識されなくなるので、光を照射していることを知られたくない場合に適する。一方で、照射していることが全く問題とならない場合には可視光の波長域の光を出射する光源を用いてもよい。
　また、パッケージ１１０ｃに凸レンズ機能を持たせることにより、レンズ１２０を小さくしても光源１１０から出射される光を効率よく利用できるようになるので、非常に小型の照明装置を提供することができる。光源としてＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤから出射される光は一般的にランバーシアンの特性を有するので、光の拡がり角度の半値全幅は１２０度程度である。光源の近傍に正のパワーを有する凸レンズ形状のものを配置することで、光源から出射される光の拡がり角を狭くできるので、照明光学系を構成するレンズを小さくしても光源から出射される光を効率よく利用することができるようになる。なお、ここでは、パッケージ１１０ｃに凸レンズ機能を持たせたが、パッケージ１１０ｃには凸レンズ機能を持たせず、パッケージ１１０ｃとは別に凸レンズ機能を有する素子を設けても何ら構わない。
　また、光学系の大きさに特に制約が無い場合には、光源の近傍に凸レンズ機能を有する素子を配置しなくても構わない。
　また、光源の近傍に凹レンズ機能を有する素子を配置してもよい。光源として半導体レーザを用いる場合に特に有効である。半導体レーザから出射される光の拡がり角度の半値全幅は一般的に、ファブリペロ型の場合、５から３０度程度、面発光型の場合、０から２０度程度である。光源である半導体レーザの近傍に凹レンズ機能を有する素子を配置することで、光源から出射される光の拡がり角を広くできるので、広角に照明するように設定した場合には十分広い範囲を照明できるようになる。光源の直近に負のパワーを有する凹レンズ形状のものが無い場合、照明範囲を可変するズーム動作を行うには、照明光学系と光源との相対的な距離を大きく動かさなければならない。光源の直近に負のパワーを有する凹レンズ機能を有する素子を設けることによって、移動距離を短くすることができ、小型の照明装置を実現することができる。
　図６に示すように、レンズ１２０は、第１の透過面１２１に凹レンズ機能を持つ第１の領域１２０ａと凸レンズ機能を持つ第２の領域１２０ｂを有し、第２の透過面１２２の第３の領域１２０ｃは平面としてもよい。図６に示すレンズ１２０を、第１の実施の形態に示すレンズ１２０の代わりに用いることで、照明装置１００を構成することができる。
　また、図７に示すように、レンズ１２０は、第１の透過面１２１に平面の第３の領域１２０ｃを有し、第２の透過面１２２に凹レンズ機能を持つ第１の領域１２０ａと凸レンズ機能を持つ第２の領域１２０ｂを設けてもよい。図７に示すレンズ１２０を、第１の実施の形態に示すレンズ１２０の代わりに用いることで、照明装置１００を構成することができる。
　光源１１０から出射した光は、第１の透過面１２１側から入射した後、第２の透過面１２２から出射する。
　本開示の照明装置１００に用いられる何れのレンズ１２０においても、凹レンズ機能を持つ領域は、光源から出射した光が入射する光源に近い側の透過面であっても、光源から出射した光が出射する光源に遠い側の透過面のどちらに形成されていてもよい。
　また、凹レンズ機能を持つ領域及び凸レンズ機能を持つ領域には、単一の曲率を持つ球面であってもよいし、非球面形状としてもよい。領域を非球面形状とすることで、照射する光の均一性を高めたり、照射角度範囲をより広く調整したりすることができる。
　また、レンズ１２０の各面は、アナモルフィック形状でも構わない。領域をアナモルフィック形状とすることで、撮像する範囲の縦と横との比が１：１とは異なる場合に、その異なる比に応じて高い光の利用効率で適切に光を照射することができる。領域がアナモルフィック形状の場合は、それぞれの領域における平均的な焦点距離をその領域の焦点距離として設計することができる。
　また、レンズ１２０の各面は、フレネルレンズや回折レンズ等、凹レンズ機能及び凸レンズ機能を持たせることができるのであれば、どのような構成であっても構わない。
　また、レンズ１２０は。光源からの光の進行方向もしくは集光度もしくは発散度を変えるものであればレンズ以外の光学素子でもよい。
　また、照明装置１００を構成する光源１１０とレンズ１２０はそれぞれ１つに限定されず、所望の範囲において必要な光量を得るために、複数の光源１１０とレンズ１２０を用いても構わない。
　また、レンズ１２０の外形を一部切り、不要な部分を無くしても構わない。光源とレンズを複数用いる場合、レンズの外形を一部切ることで、効率よく光源とレンズ１２０を配置することができ、小型でも明るい照明装置を提供することができる。
　また、本開示の照明装置に用いられるレンズ１２０は、第１の実施の形態に示すレンズ１２０や第２の実施の形態に示すレンズ１２０の他にも様々な形態を取り得る。レンズ１２０が、レンズの中央部に凹レンズ機能を持つ領域を有し、凹レンズ機能を持つ領域の外周部もしくは凹レンズ機能を持つ領域を形成した透過面とは異なる透過面に凸レンズ機能を持つ領域を有しており、凸レンズ機能を持つ領域が凹レンズ機能を持つ領域よりも大きければ、本開示の照明装置で得られる効果を発揮する。
　本発明の照明装置は、ズーム光学系が簡素で小型にでき、撮像範囲全面に渡って強度むらの少ない光を照射することができ、夜間にもしくは暗い場所へ光を照らす照明装置全般に適用することが可能である。
　また、本発明の照明装置は、夜間にもしくは暗い場所へ照明することで鮮明な画像を得ることが求められる監視カメラ、ナイトビジョン等、撮像装置全般に適用することが可能である。
　１０　撮像装置
　１００　照明装置
　１１０　光源
　１１０ａ　発光素子
　１１０ｂ　接続端子
　１１０ｃ　パッケージ
　１１１　拡散素子
　１２０　レンズ
　１２１　第１の透過面
　１２２　第２の透過面
　１２０ａ　第１の領域
　１２０ｂ　第２の領域
　１２０ｃ　第３の領域
　１２０ｄ～１２０ｈ　領域
　１２０ｉ　反射部
　１３０　駆動部（ズーム機構部）
　１３１　保持部
　１３２　駆動シャフト
　１５１　レンズ
　１５２　レンズ
　２００　カメラ
　２１０　撮像レンズ
　２２０　撮像素子
　３００　制御部
　３１０　発光制御回路
　３２０　駆動制御回路
　３３０　カメラ制御回路
　ＡＸ１　光軸
　Ｍ１　軸
　Ｍ２　軸
　ＴＡ１　軸
　ＴＡ２　軸
　Ｃ１　レンズの位置
　Ｃ２　レンズの位置
　ＴＬ１　光源の位置
　ＴＬ２　光源の位置
　ＷＡ１　軸
　ＷＡ２　軸
　ＷＬ１　光源の位置
　ＷＬ２　光源の位置

Claims (19)

  1. 　光源と、
    　透過面に負のパワーの第１の領域と正のパワーの第２の領域とを有する照明光学系と、
    　前記光源と前記照明光学系との相対的な距離を変更するズーム機構部と、を備え、
    　前記光源の光は、前記ズーム機構部の変更する前記距離のいずれの距離においても、前記第１の領域及び前記第２の領域を透過する、
    照明装置。
  2. 　前記照明光学系は、光軸を含む中央部に前記第１の領域を有し、
    　前記第２の領域は、前記第１の領域よりも大きい、
    請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記第２の領域は、前記第１の領域と同一面であって、前記第１の領域の周囲に形成される、
    請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記第２の領域は、前記第１の領域が形成された面と異なる面に形成されている、
    請求項２に記載の照明装置。
  5. 　前記照明光学系は、前記第１の領域の焦点距離をｆ１とし、前記第２の領域の焦点距離をｆ２としたとき、｜ｆ２｜≧｜ｆ１｜を満たす、
    請求項１に記載の照明装置。
  6. 　前記第１の領域の面積をＳ１、前記第２の領域の面積をＳ２としたとき、
    　前記照明光学系は、１／１０≧Ｓ１／Ｓ２≧１／１０００を満たす、
    請求項１に記載の照明装置。
  7. 　前記第１の領域と前記第２の領域の少なくとも１つの領域がアナモルフィック形状である、
    請求項１に記載の照明装置。
  8. 　請求項１に記載の照明装置と、
    　撮像光学系と撮像素子を有するカメラと、を備える、
    撮像装置。
  9. 　前記カメラはズーム可能であり、
    　前記照明装置は、前記カメラのズーム状態に応じて、前記光源と照明光学系の相対間隔を変化させる、
    請求項８に記載の撮像装置。
  10. 　透過面に負のパワーを有する第１の領域と正のパワーを有する第２の領域とを有し、
    　前記第１の領域は、中央部に形成され、
    　前記第２の領域は、前記第１の領域よりも大きく、
    　前記第１の領域の焦点距離をｆ１、前記第２の領域の焦点距離をｆ２としたとき、
    　｜ｆ２｜≧｜ｆ１｜を満たすレンズ。
  11. 　前記第２の領域は、前記第１の領域と同一面であって、前記第１の領域の周囲に位置する、
    請求項１０に記載のレンズ。
  12. 　前記第２の領域は、前記第１の領域が形成された面とは異なる面に形成されている、
    請求項１０に記載のレンズ。
  13. 　前記第１の領域の面積をＳ１、前記第２の領域の面積をＳ２としたとき、
    １／１０≧Ｓ１／Ｓ２≧１／１０００を満たす、
    請求項１０に記載のレンズ。
  14. 　前記第１の領域と前記第２の領域の少なくとも１つの領域がアナモルフィックである、請求項１１に記載のレンズ。
  15. 　前記レンズは、正のパワーを有する第３の領域を有し、
    　前記第３の領域は、前記第１の領域が形成された面とは異なる面に形成され、
    　前記第３の領域は、前記第１の領域よりも大きく、
    　前記第１の領域の焦点距離をｆ１、前記第２の領域と第３の領域の合成の焦点距離をｆ２３としたとき、｜ｆ２３｜≧｜ｆ１｜を満たす、
    請求項１１に記載のレンズ。
  16. 　前記第１の領域と前記第２の領域と前記第３の領域の少なくとも１つの領域がアナモルフィックである、
    請求項１５に記載のレンズ。
  17. 　レンズの周辺部に反射面を有している、請求項１０に記載のレンズ。
  18. 　第１の領域もしくは第２の領域は、異なる焦点を有する複数の領域からなる、請求項１０に記載のレンズ。
  19. 　光を発する第１の光源と第２の光源を含む複数の光源と、
    　前記複数の光源が発した光の進行方向もしくは集光度もしくは発散度を変えて出射する第１の光学系と第２の光学系とを含む複数の照明光学系と、
    　前記複数の光源と前記複数の照明光学系との相対的な距離を変えるズーム機構部と、を有する照明装置であって、
    　　前記照明装置が広角端に設定されるときの、前記第１の光源の位置、前記第２の光源の位置、前記第１の光学系の中心に相当する位置、および前記第２の光学系の中心に相当する位置を、それぞれ位置ＷＬ１、位置ＷＬ２、位置Ｃ１、および位置Ｃ２とし、
    　　前記照明装置の前記ズーム機構部が遠端に設定されるときの、前記第１の光源の位置、前記第２の光源の位置、前記第１の光学系の中心に相当する位置、および前記第２の光学系の中心に相当する位置を、それぞれ位置ＴＬ１、位置ＴＬ２、位置ＴＣ１、および位置ＴＣ２とし、
    　　前記位置ＷＬ１と前記位置Ｃ１とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＷ１とし、
    　　前記位置ＷＬ２と前記位置Ｃ２とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＷ２とし、
    　　前記位置ＴＬ１と前記位置ＴＣ１とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＴ１とし、
    　　前記位置ＴＬ２と前記位置ＴＣ２とを結ぶ仮想的な軸を軸ＡＴ２とし、
    　　前記軸ＡＷ１と前記軸ＡＷ２とがなす角をθＷとし、
    　　前記軸ＡＴ１と前記軸ＡＴ２とがなす角をθＴとしたとき、
    　θＷ＞θＴの関係を満たす、照明装置。
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