Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7569485B2 - Portable Lighting Device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7569485B2 - Portable Lighting Device - Google Patents

Portable Lighting Device Download PDF

Info

Publication number
JP7569485B2
JP7569485B2 JP2020216947A JP2020216947A JP7569485B2 JP 7569485 B2 JP7569485 B2 JP 7569485B2 JP 2020216947 A JP2020216947 A JP 2020216947A JP 2020216947 A JP2020216947 A JP 2020216947A JP 7569485 B2 JP7569485 B2 JP 7569485B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light
lighting device
fly
portable lighting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020216947A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022102292A (en
Inventor
博和 成田
昭典 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OPTOWL CO.,LTD
Original Assignee
OPTOWL CO.,LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OPTOWL CO.,LTD filed Critical OPTOWL CO.,LTD
Priority to JP2020216947A priority Critical patent/JP7569485B2/en
Priority to CN202111535957.2A priority patent/CN114754301B/en
Publication of JP2022102292A publication Critical patent/JP2022102292A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7569485B2 publication Critical patent/JP7569485B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21LLIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF, BEING PORTABLE OR SPECIALLY ADAPTED FOR TRANSPORTATION
    • F21L2/00Systems of electric lighting devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/002Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light
    • F21V5/004Refractors for light sources using microoptical elements for redirecting or diffusing light using microlenses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Microscoopes, Condenser (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

本発明は、携帯型照明装置に関する。 The present invention relates to a portable lighting device.

従来、特定形状のマスクを用いて、光の照射範囲を特定形状にし、レンズアレイを用いて、その照射範囲内の光の照度を略均一にしている携帯型照明装置が提案されている(特許文献1参照)。 A portable lighting device has been proposed that uses a mask of a specific shape to shape the light irradiation range and uses a lens array to make the illuminance of the light within the irradiation range approximately uniform (see Patent Document 1).

特許4625837号公報Patent No. 4625837

しかし、従来技術の携帯型照明装置は、照射範囲を特定形状にするために、光路中にマスクを配置し、さらにマスクの像を結像させる結像レンズが用いられている。このため、携帯型照明装置からの距離が異なる照射位置に特定形状の光を照射する場合、結像レンズの位置を移動させる必要がある。
本発明は、照射範囲を特定形状とし、且つ照射範囲内の照度を略均一とし、さらに近距離から遠距離までフォーカス調整不要な携帯型照明装置を提供することを目的とする。
However, in the conventional portable lighting device, in order to shape the irradiation area into a specific shape, a mask is placed in the optical path and an imaging lens is used to form an image of the mask. Therefore, when irradiating a specific shape of light to an irradiation position at a different distance from the portable lighting device, it is necessary to move the position of the imaging lens.
An object of the present invention is to provide a portable lighting device that has an illumination range of a specific shape, has a substantially uniform illuminance within the illumination range, and does not require focus adjustment from close range to long range.

上記課題を解決するために、本発明は、光源と、前記光源の光が入射するコリメータと、前記コリメータを通過した光が入射するフライアイレンズであって、光の入射側に二次元配列された複数のレンズセル、及び、入射側の前記レンズセルのそれぞれと対向して二次元配列された複数の出射側のレンズセルを備えるフライアイレンズと、を具備し、それぞれのレンズセルが矩形又は六角形で、照射形状が矩形又は六角形の携帯型照明装置を提供する。 To solve the above problems, the present invention provides a portable lighting device that includes a light source, a collimator into which light from the light source is incident, and a fly-eye lens into which light that has passed through the collimator is incident, the fly-eye lens having a plurality of lens cells arranged two-dimensionally on the light incident side and a plurality of exit side lens cells arranged two-dimensionally opposite each of the entrance side lens cells, each lens cell being rectangular or hexagonal, and having a rectangular or hexagonal illumination shape.

入射側及び出射側のそれぞれの前記レンズセルは、一辺のサイズが500μm以下で、隣り合うレンズセル間において、一方のレンズセルのレンズ有効部と他方のレンズセルのレンズ有効部との間の距離が10μm以下であることが好ましい。 It is preferable that each of the lens cells on the entrance side and exit side has a side size of 500 μm or less, and between adjacent lens cells, the distance between the lens effective portion of one lens cell and the lens effective portion of the other lens cell is 10 μm or less.

一列に並ぶレンズセルと、前記一列と隣り合う列に並ぶレンズセルとの間の隙間は、前記列が並ぶ方向と直交する方向の位置のばらつきが3μm以下であることが好ましい。 It is preferable that the gap between the lens cells arranged in one row and the lens cells arranged in the row adjacent to said row has a positional variation of 3 μm or less in a direction perpendicular to the direction in which the rows are arranged.

携帯型照明装置から出射された光が照射されている位置において、照度が最大値の75%以上の範囲を主照射範囲としたときに、照度が最大値の5%から前記主照射範囲になるまでの幅が、前記主照射範囲の幅の20%以内であることが好ましい。 When the range where the illuminance is 75% or more of the maximum value is defined as the main illumination range at the position where the light emitted from the portable lighting device is irradiated, it is preferable that the width from 5% of the maximum illuminance to the main illumination range is within 20% of the width of the main illumination range.

前記主照射範囲が矩形で、前記矩形の一辺方向の発散角が30°~45°で、他辺方向の発散角が20°~30°であることが好ましい。 It is preferable that the main irradiation range is rectangular, the divergence angle in the direction of one side of the rectangle is 30° to 45°, and the divergence angle in the direction of the other side is 20° to 30°.

前記フライアイレンズの光の出射側に、前記フライアイレンズで成形された光に光学作用を加える光学部材を含まないことが好ましい。 It is preferable that the light exit side of the fly-eye lens does not include an optical component that adds an optical effect to the light shaped by the fly-eye lens.

前記フライアイレンズの光の出射側に、光を成型又は均一化するための光学部材を含まないことが好ましい。光を成型又は均一化するための光学部材を含まない場合、より小型化の携帯型照明装置を提供することができる。 It is preferable that the light output side of the fly-eye lens does not include an optical component for shaping or homogenizing the light. If an optical component for shaping or homogenizing the light is not included, a more compact portable lighting device can be provided.

前記光源と、前記コリメータと、前記フライアイレンズとが筐体内に保持され、前記筐体における前記フライアイレンズの光の出射側に、防塵カバーが配置されていることが好ましい。 It is preferable that the light source, the collimator, and the fly's eye lens are held in a housing, and a dust cover is disposed on the light emission side of the fly's eye lens in the housing.

前記フライアイレンズの光の出射側に、前記光源との距離が可変なレンズを備え、前記レンズと前記光源との距離を変更することによって発散角を拡大可能なズーム機能を有してもよい。ズーム機能を有することで、照射範囲を可変でき、より用途に合わせた携帯型照明装置を提供することができる。 The light output side of the fly-eye lens may be provided with a lens whose distance from the light source is variable, and the lens may have a zoom function that can increase the divergence angle by changing the distance between the lens and the light source. By having a zoom function, the illumination range can be changed, making it possible to provide a portable lighting device that is more suited to the purpose.

前記ズーム機能の作動に伴い、照度が変化することが好ましい。 It is preferable that the illuminance changes as the zoom function is activated.

前記光源は、可視光、赤外線又は紫外線を発生させる光源であることが好ましい。 The light source is preferably a light source that generates visible light, infrared light, or ultraviolet light.

本発明によれば、照射範囲を特定形状とし、且つ照射範囲内の照度を略均一とし、さらに近距離から遠距離までフォーカス調整不要な携帯型照明装置を提供することができる。 The present invention provides a portable lighting device that has a specific shape for the illumination range, has a substantially uniform illuminance within the illumination range, and does not require focus adjustment from close to long distances.

第1実施形態の携帯型照明装置1の基本光学系を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a basic optical system of a portable lighting device 1 according to a first embodiment. フライアイレンズ4を説明する図であり、(a)は正面図、(b)は側面図、(c)は(b)の部分Aの拡大図である。3A to 3C are diagrams illustrating a fly-eye lens 4, in which (a) is a front view, (b) is a side view, and (c) is an enlarged view of a portion A in (b). フライアイレンズ4の拡大写真であり、(a)は実施形態、(b)は比較形態である。1A and 1B are enlarged photographs of a fly-eye lens 4, in which FIG. 1A shows an embodiment and FIG. 屈折率が異なる種々の材料によりフライアイレンズ4を設計した場合の、軸上厚、レンズセル40の曲率半径、立上がり角度を示す表である。1 is a table showing the axial thickness, the radius of curvature of the lens cell 40, and the rise angle when the fly-eye lens 4 is designed using various materials having different refractive indices. 図2(c)のB部の拡大図であり、図中実線は実施形態、点線は比較形態である。FIG. 3 is an enlarged view of part B in FIG. 2( c ), in which the solid line indicates the embodiment and the dotted line indicates the comparative embodiment. 隣り合うレンズセル40間の隙間の直進性を測定したグラフである。13 is a graph showing the measurement of linearity of the gap between adjacent lens cells 40. 携帯型照明装置1から距離2mの位置にスクリーンを配置したときのスクリーンに照射された光の照度パターンの写真であり、(a)は実施形態の携帯型照明装置1、(b)は比較形態の携帯型照明装置を用いた場合である。These are photographs showing the illuminance pattern of light irradiated onto a screen when the screen is placed at a distance of 2 m from the portable lighting device 1, where (a) is when the portable lighting device 1 of the embodiment is used, and (b) is when a comparative embodiment of the portable lighting device is used. 異なるサイズの携帯型照明装置1のレンズセルの曲率半径R、レンズサイズ、軸上厚を示す表である。1 is a table showing the radius of curvature R, lens size, and axial thickness of the lens cells of different sizes of portable lighting devices 1. 実施形態の携帯型照明装置1から4m先のスクリーンに照射された光の照射パターンのシミュレーション結果を示した図である。11 is a diagram showing a simulation result of an irradiation pattern of light irradiated onto a screen 4 m away from the portable lighting device 1 of the embodiment. FIG. 図9のX方向の照度を示すグラフである。10 is a graph showing the illuminance in the X direction in FIG. 9 . 変形形態のレンズセル40を示す図である。FIG. 4 shows a modified lens cell 40. 第2実施形態の携帯型照明装置201の基本光学系を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a basic optical system of a portable illumination device 201 according to a second embodiment. (a)は、第1実施形態における照射パターンのシミュレーション結果を示したものであり、(b)から(d)は、フライアイレンズ4の外面とズームレンズ210との内面と距離Lを5~50mmの範囲で変化させた場合のスクリーン上における照射パターンのシミュレーション結果を示したものである。(a) shows the simulation results of the irradiation pattern in the first embodiment, and (b) to (d) show the simulation results of the irradiation pattern on the screen when the distance L between the outer surface of the fly-eye lens 4 and the inner surface of the zoom lens 210 is changed in the range of 5 to 50 mm.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態の携帯型照明装置1について説明する。図1は第1実施形態の携帯型照明装置1の基本光学系を示す概略図である。
First Embodiment
A portable lighting device 1 according to a first embodiment of the present invention will now be described. Fig. 1 is a schematic diagram showing a basic optical system of the portable lighting device 1 according to the first embodiment.

携帯型照明装置1は、いわゆる懐中電灯であり、光軸方向に順に、光源2と、コリメータ3と、フライアイレンズ4と、カバープレート5とを備え、これらは筐体10内に保持されている。また、筐体10内には光源2に電力を供給する電池収容部6が設けられている。 The portable lighting device 1 is a so-called flashlight, and is equipped with a light source 2, a collimator 3, a fly-eye lens 4, and a cover plate 5, arranged in that order along the optical axis, which are held within a housing 10. Also provided within the housing 10 is a battery storage section 6 that supplies power to the light source 2.

(光源2)
光源2は、例えば、可視光、赤外線、紫外線等を発生させる光源であり、発光ダイオード等の固体光源やランプなどである。
(Light source 2)
The light source 2 is, for example, a light source that generates visible light, infrared light, ultraviolet light, or the like, and is, for example, a solid-state light source such as a light-emitting diode, or a lamp.

(コリメータ3)
コリメータ3は、レンズ又はリフレクタであって、光源2から出射した光を概略平行光とする。実施形態でコリメータ3はリフレクタ兼レンズで、カップ状の鏡面を有し、光源2から出射した光を反射と集光を用いて、一定範囲の略平行光とする。
(Collimator 3)
The collimator 3 is a lens or a reflector, and converts the light emitted from the light source 2 into approximately parallel light. In the embodiment, the collimator 3 is a reflector/lens having a cup-shaped mirror surface, and converts the light emitted from the light source 2 into approximately parallel light within a certain range by using reflection and focusing.

(カバープレート5)
カバープレート5は、透明樹脂製で、筐体10の出射側の開口に設けられている。
カバープレート5により、筐体内への塵埃や水の侵入が防止され、携帯型照明装置1の耐久性と耐環境性が確保される。
(Cover plate 5)
The cover plate 5 is made of a transparent resin, and is provided at the opening on the emission side of the housing 10 .
The cover plate 5 prevents dust and water from entering the housing, ensuring the durability and environmental resistance of the portable lighting device 1.

(フライアイレンズ4)
図2は、フライアイレンズ4を説明する図であり、図2(a)は正面図、図2(b)は側面図、図2(c)は図2(b)の部分Aの拡大図である。図3(a)に実施形態のフライアイレンズ4、図3(b)に比較形態のフライアイレンズ4´の拡大写真を示す。
(Fly Eye Lens 4)
Fig. 2 is a diagram for explaining the fly-eye lens 4, where Fig. 2(a) is a front view, Fig. 2(b) is a side view, and Fig. 2(c) is an enlarged view of a portion A in Fig. 2(b). Fig. 3(a) shows an enlarged photograph of the fly-eye lens 4 of the embodiment, and Fig. 3(b) shows an enlarged photograph of a fly-eye lens 4' of a comparative embodiment.

(フライアイレンズ4の構成)
図2(c)に示すように、フライアイレンズ4は、コリメータ3からの光の入射側に二次元配列された複数のレンズセル40aと、入射側のレンズセル40のそれぞれと対向して出射側に二次元配列された複数のレンズセル40bと、を備える。レンズセル40aとレンズセル40bとは、1枚の板状の部材両面にそれぞれ配置され、同形状であり、区別して説明する必要のない場合、レンズセル40として説明する。
(Configuration of Fly-Eye Lens 4)
2(c), the fly-eye lens 4 includes a plurality of lens cells 40a arranged two-dimensionally on the incident side of light from the collimator 3, and a plurality of lens cells 40b arranged two-dimensionally on the exit side facing each of the incident-side lens cells 40. The lens cells 40a and the lens cells 40b are arranged on both sides of a single plate-like member, respectively, and have the same shape. When there is no need to distinguish between them, they will be described as lens cells 40.

フライアイレンズ4は、入射側のレンズセル40aにより光束を分割し、出射側のレンズセル40bによりそれぞれの光束を照射領域に導くものである。また、照射領域での光束の形状は、レンズセル40の形状に対応した矩形形状となる。
フライアイレンズ4を用いることで、光源の輝度むらを分散させることができるので、照射面で一様な照度分布を得ることができる。
The fly-eye lens 4 divides the light beam by the lens cell 40a on the incident side, and guides each light beam to an irradiation area by the lens cell 40b on the exit side. The shape of the light beam in the irradiation area is rectangular corresponding to the shape of the lens cell 40.
By using the fly-eye lens 4, it is possible to disperse uneven brightness of the light source, so that a uniform illuminance distribution can be obtained on the irradiation surface.

(フライアイレンズ4の材料)
図4は、屈折率が異なる種々の材料によりフライアイレンズ4を設計した場合の、軸上厚(μm)、レンズセル40の曲率半径R、突状となるレンズセル40の縁部での立上がり角度(θ°)を示す表である。
図4に示すように、屈折率が異なるとレンズセル40の形状が変化し、屈折率が低いほど、立上がり角度θが大きくなる。実施形態では、ガラス成型での型製作の容易さや成形時の離形性、型耐久性を考慮し、レンズセル40(フライアイレンズ4)の材料として立上がり角度θの小さい低融点ガラスであるVC82を用いる。
(Material of Fly-Eye Lens 4)
FIG. 4 is a table showing the axial thickness (μm), the radius of curvature R of the lens cell 40, and the rising angle (θ°) at the edge of the lens cell 40 that becomes a protruding shape when the fly-eye lens 4 is designed using various materials with different refractive indices.
4, the shape of the lens cell 40 changes when the refractive index is different, and the lower the refractive index, the larger the rise angle θ. In the embodiment, taking into consideration the ease of mold production in glass molding, releasability during molding, and mold durability, VC82, a low-melting glass with a small rise angle θ, is used as the material for the lens cell 40 (fly's eye lens 4).

(フライアイレンズ4のサイズ)
図3(a)に示すように、実施形態のフライアイレンズ4は、例えばアスペクト比6:4といった複数の矩形のレンズセル40が、縦横に二次元に整列配置されて構成されている。そして、実施形態のフライアイレンズ4は、サイズの小さい、いわゆるマイクロフライアイレンズで、図2(a)で示すように全体形状として略矩形で、一辺の大きさは10mm~30mmであり、実施形態では20mmである。
(Fly Eye Lens 4 size)
3A, the fly's eye lens 4 of the embodiment is configured by arranging a plurality of rectangular lens cells 40, for example, with an aspect ratio of 6:4, two-dimensionally in a vertical and horizontal direction. The fly's eye lens 4 of the embodiment is a small-sized so-called micro fly's eye lens, and has a substantially rectangular overall shape as shown in FIG. 2A, with each side measuring 10 mm to 30 mm, and 20 mm in the embodiment.

(レンズセル40のサイズ)
フライアイレンズ4内のそれぞれのレンズセル40のサイズ(ピッチ)は、500μm以下が好ましく、400μm以下がより好ましく、実施形態では330μm×220μmである。レンズセル40を横330μm縦220μmのアスペクト比6:4とすると、Φ26の光束内に7300個のレンズセルが配置される。なお、レンズセル40の一辺のサイズは、実施形態においてフライアイレンズ4の一辺の大きさの1/50~1/100である。
(Size of lens cell 40)
The size (pitch) of each lens cell 40 in the fly-eye lens 4 is preferably 500 μm or less, more preferably 400 μm or less, and in this embodiment is 330 μm × 220 μm. If the lens cell 40 has an aspect ratio of 6:4 with a width of 330 μm and a length of 220 μm, 7300 lens cells are arranged in a light beam of Φ26. The size of one side of the lens cell 40 is 1/50 to 1/100 of the size of one side of the fly-eye lens 4 in this embodiment.

(フライアイレンズ4の軸上厚)
図2(c)に示すように、入射側のレンズセル40aの凸部の頂点と、その入射側のレンズセル40aと対向する出射側のレンズセル40bの凸部頂点との間の距離(軸上厚)は、1000μm以下が好ましい。
実施形態では材料としてVC82を用い、図4に示すように、軸上厚800μm、レンズの曲率半径Rは344μmである。
(Axial thickness of fly-eye lens 4)
As shown in FIG. 2C, the distance (axial thickness) between the apex of the convex portion of the incident-side lens cell 40a and the apex of the convex portion of the exit-side lens cell 40b opposite the incident-side lens cell 40a is preferably 1000 μm or less.
In this embodiment, VC82 is used as the material, and as shown in FIG. 4, the axial thickness is 800 μm, and the lens curvature radius R is 344 μm.

(比較形態のフライアイレンズ4のサイズ)
以下、従来の一般的なフライアイレンズを比較形態として説明する。
比較形態のフライアイレンズ4´は、図3(b)に示すように、実施形態と同様に、例えばアスペクト比6:4といった複数の矩形のレンズセル40´が、縦横に二次元に整列配置されて構成されている。
しかし、比較形態のフライアイレンズ4´のそれぞれのレンズセル40´のサイズは、実施形態より大きく、例えば1200μm×800μmといった少なくとも一辺が700μm以上である。
比較形態の入射側のレンズセルの凸部の頂点と、その入射側のレンズセルと対向する出射側のレンズセルの凸部頂点との間の距離(軸上厚)は5mm(5,000μm)程度である。
(Size of fly-eye lens 4 in comparative example)
A conventional, general fly-eye lens will be described below as a comparative example.
As shown in FIG. 3B, the comparative fly-eye lens 4' is configured by two-dimensionally arranging a plurality of rectangular lens cells 40', e.g., with an aspect ratio of 6:4, in a manner similar to that of the embodiment.
However, the size of each lens cell 40' of the fly-eye lens 4' in the comparative embodiment is larger than that of the embodiment, and is, for example, 1200 μm×800 μm, with at least one side being 700 μm or more.
In the comparative embodiment, the distance (axial thickness) between the apex of the convex portion of the incident-side lens cell and the apex of the convex portion of the exit-side lens cell opposing the incident-side lens cell is about 5 mm (5,000 μm).

このような比較形態のレンズセル40´は、従来、プロジェクターの光源用途として製作され、光学系の中に拡散板やライトトンネルを併用して光の均一度を向上させたり、アパーチャの稜線を結像させることで矩形外周のエッジを形成する使い方をされている。そのため、レンズセル40´のサイズはあまり小さくなくても機能的に十分であった。 Lens cells 40' of this comparative form have traditionally been manufactured for use as light sources for projectors, and are used in conjunction with a diffuser or light tunnel in the optical system to improve the uniformity of light, or to form the edge of a rectangular periphery by imaging the ridge of the aperture. Therefore, the size of lens cell 40' does not need to be too small to be functionally sufficient.

(多数配置)
しかし、携帯型照明装置1等の小型の照明装置においては、フライアイレンズ4のサイズは、例えば20mm角と小さい。この20mm角内に配置できるフライアイレンズの数は、比較形態では448個と少ない。これに対して、実施形態では6600個のセルを配置することができる。
レンズセル40の数も照射光の照度均一化に影響し、多いほど照度均一化に好ましい。
実施形態によると、フライアイレンズ4のサイズが同じでも、比較形態と比べて10倍以上のレンズセル40を配置することができる。また、レンズセル40のサイズも小さい。したがって、軽量化、小型化、且つ照射光の照度均一化とエッジ明瞭化が実現可能である。
(Multiple placements)
However, in a small lighting device such as the portable lighting device 1, the size of the fly-eye lens 4 is small, for example, 20 mm square. The number of fly-eye lenses that can be arranged within this 20 mm square is small, at 448 in the comparative embodiment. In contrast, 6600 cells can be arranged in the embodiment.
The number of lens cells 40 also affects the uniformity of the illuminance of the irradiated light, and the greater the number, the more favorable it is for uniformity of the illuminance.
According to the embodiment, even if the size of the fly-eye lens 4 is the same, it is possible to arrange 10 times or more lens cells 40 compared to the comparative embodiment. In addition, the size of the lens cells 40 is also small. Therefore, it is possible to realize a reduction in weight and size, uniformity in the illuminance of the irradiated light, and clarity of the edges.

(幅d10μm以下)
図5は、図2(c)のB部の拡大図であり、図中実線は実施形態、点線は比較形態である。実施形態では、入射側又は出射側のそれぞれの面内で隣り合うレンズセル40間において、一方のレンズセル40のレンズ有効部と他方のレンズセル40のレンズ有効部との間の幅d、すなわちレンズ非有効部の幅dは10μm以下である。
レンズ有効部とは、レンズセル40における集光に寄与する部分で、レンズ非有効部とは、レンズ有効部の外周部でレンズセル40における集光に寄与せず、光が発散や散乱する部分である。
例えば、比較形態において幅d´は、図5に示すそれぞれのレンズセル40´の頂点を通る断面において、一つのレンズセル40´の輪郭が作るラインの変曲点Pと、その隣のレンズセル40´の輪郭が作るラインの変曲点Pとの間の幅d´(距離)となるが、実施形態は変曲点Pの存在が確認できないレベルであり、光が散乱する部分の幅は10μm以下である。
(Width d 10 μm or less)
5 is an enlarged view of part B in FIG. 2(c), where the solid line indicates the embodiment and the dotted line indicates the comparative embodiment. In the embodiment, between adjacent lens cells 40 in the plane on the entrance side or exit side, the width d between the lens effective portion of one lens cell 40 and the lens effective portion of the other lens cell 40, i.e., the width d of the lens non-effective portion, is 10 μm or less.
The effective lens portion is a portion that contributes to light collection in the lens cell 40, and the non-effective lens portion is a portion on the periphery of the effective lens portion that does not contribute to light collection in the lens cell 40 and where light diverges or scatters.
For example, in the comparative embodiment, the width d' is the width d' (distance) between the inflection point P of the line formed by the outline of one lens cell 40' and the inflection point P of the line formed by the outline of the adjacent lens cell 40' in a cross section passing through the vertices of each lens cell 40' shown in FIG. 5, but in the embodiment, the presence of the inflection point P is at a level that cannot be confirmed, and the width of the portion where light is scattered is 10 μm or less.

(幅d10μm以下の効果:直進性)
図6は、図3に示すように、レンズセル40が並ぶ方向をXY方向としたときに、例えばY方向において隣り合うレンズセル40とレンズセル40との間のX方向に延びる隙間の、Y方向の位置のばらつき(直進性)を測定したグラフである。
図6の図中黒丸は図3(a)に示す実施形態のフライアイレンズ4のレンズセル40間の隙間DであるラインCの直進性であり、バツ印は図3(b)に示す比較形態のフライアイレンズ4´のレンズセル40´間の隙間であるラインC´の直進性である。図6の左側端部での隙間の位置をY座標のゼロとし、図中X方向において約1200μm右側へ向かったときの隙間DのY方向の位置をプロットしたものである。
(Effect of width d of 10 μm or less: straightness)
FIG. 6 is a graph showing the measurement of the variation (straightness) in the Y-direction position of the gap extending in the X-direction between adjacent lens cells 40 in the Y-direction, for example, when the direction in which the lens cells 40 are arranged is the XY direction as shown in FIG.
In Fig. 6, black circles represent the straightness of line C which is the gap D between lens cells 40 of the fly-eye lens 4 of the embodiment shown in Fig. 3(a), and crosses represent the straightness of line C' which is the gap between lens cells 40' of the fly-eye lens 4' of the comparative embodiment shown in Fig. 3(b). The position of the gap at the left end of Fig. 6 is set to zero on the Y coordinate, and the Y-direction position of gap D when moving approximately 1200 μm to the right in the X direction in the figure is plotted.

グラフで示すように、比較形態では、隙間D´の位置は約マイナス1.0μm~+5.5μmの範囲にある。すなわち、Y方向の位置の振れ幅m´は約6.5μmである。
これに対して実施形態では、隙間Dの位置は約マイナス1.0~+0.5μmの範囲にある。すなわち、Y方向の位置の振れ幅mは1.5μmである。なお、実施形態では、1.5μmに限らず、3μm以下であればよく、2μm以下であればさらに好ましい。
As shown in the graph, in the comparative example, the position of the gap D' is in the range of about -1.0 μm to +5.5 μm, that is, the fluctuation width m' of the position in the Y direction is about 6.5 μm.
In contrast, in the embodiment, the position of the gap D is in the range of about -1.0 to +0.5 μm. In other words, the fluctuation width m of the position in the Y direction is 1.5 μm. Note that in the embodiment, it is not limited to 1.5 μm, and it is sufficient if it is 3 μm or less, and more preferably if it is 2 μm or less.

図7は、携帯型照明装置1から距離2mの位置にスクリーンを配置したときのスクリーンに照射された光の照度パターンの写真であり、(a)は実施形態の携帯型照明装置1、(b)は比較形態の携帯型照明装置を用いた場合である。 Figure 7 shows photographs of the illuminance pattern of light irradiated onto a screen placed 2 m away from the portable lighting device 1, where (a) is when the portable lighting device 1 of the embodiment is used, and (b) is when a comparative portable lighting device is used.

図7の写真で示すように、図7(b)の比較形態の場合は、周囲の輪郭がぼやけている。しかし、図7(a)の実施形態の場合は、比較形態と比べて周囲の輪郭が明瞭である。 As shown in the photograph in Figure 7, in the case of the comparative embodiment in Figure 7(b), the contours of the surroundings are blurred. However, in the case of the embodiment in Figure 7(a), the contours of the surroundings are clearer than in the comparative embodiment.

以上のように、比較形態では、照明範囲の輪郭が実施形態よりぼやけている。これは、隣り合うレンズセル40間の隙間の幅が広く且つ直進性が低いので、散乱光が発生しやすいからであると考えられる。ゆえに、このような比較形態においては照明範囲の輪郭を明瞭にしたい場合、アパーチャ等が配置されていた。 As described above, in the comparative embodiment, the contour of the illumination range is blurred compared to the embodiment. This is thought to be because the gap between adjacent lens cells 40 is wide and has low linearity, making it easy for scattered light to occur. Therefore, in this comparative embodiment, if it is desired to clarify the contour of the illumination range, an aperture or the like is provided.

(フォーカスフリー)
しかし、実施形態では、隣り合うレンズセル40間の隙間Dが狭く、直進性が高いので、フライアイレンズの1個1個のレンズの稜線が明瞭である。
したがって、散乱光が発生しにくく、照明範囲の輪郭が明瞭となる。ゆえに、アパーチャを設ける必要がなく、輪郭を結像させるフォーカスレンズも不要である。ゆえに、携帯型照明装置1の軽量化が可能で、コストも削減可能である。
(Focus free)
However, in the embodiment, the gap D between adjacent lens cells 40 is narrow and the linearity is high, so that the ridges of each lens of the fly's eye lens are clear.
Therefore, scattered light is less likely to occur, and the contour of the illumination range is clear. Therefore, there is no need to provide an aperture, and no need for a focus lens to image the contour. Therefore, it is possible to reduce the weight and cost of the portable illumination device 1.

(発散角)
実施形態では、携帯型照明装置1の照射光は矩形であり、照射光の発散角は、横30°~45°、縦20°~30°が好ましい。
(divergence angle)
In this embodiment, the illumination light of the portable illumination device 1 is rectangular, and the divergence angle of the illumination light is preferably 30° to 45° horizontally and 20° to 30° vertically.

人間が情報受容能力に優れる有効視野は、水平30°、垂直20°である。しかし、個人差があることや、視野をスキャンしながら確認することを考慮し、水平30°、垂直20°をベースとしつつ、実施形態では、これよりも広め設定して発散角設計値を横40°、縦27°とした。 The effective visual field at which humans have excellent information reception is 30° horizontally and 20° vertically. However, taking into consideration individual differences and the fact that the visual field is scanned while checking, the horizontal and vertical angles are set to 30° horizontally and 20° vertically as the base, but in this embodiment, the divergence angle design values are set wider than this, at 40° horizontally and 27° vertically.

実施形態で照射光は、このように横40°、縦27°の矩形パターンであるので、人間が視野範囲として脳内で一括処理できる、上述の有効視野と照射範囲とが略一致している。これにより、警備業務や捜索活動に有効な照明を作ることができる。 In this embodiment, the illuminated light is a rectangular pattern of 40° horizontal and 27° vertical, so the illumination range is roughly the same as the effective field of view described above, which the human brain can process as a visual field. This makes it possible to create lighting that is effective for security work and search activities.

なお、実施形態の照射光の発散角の好ましい範囲である横30°~45°、縦20°~30°は、動きが無い、例えば構造物の異常検知のような静止してる場合に好ましい範囲である。
一方、確認したい対象物が周囲に対して動いているようなものの場合には、更に広い照射範囲の、40°~90°が好ましい。この場合の形態については後述する。
In the embodiment, the preferred range of the divergence angle of the irradiated light is 30° to 45° horizontally and 20° to 30° vertically, which is the preferred range when there is no movement, for example, when the object is stationary such as when detecting an abnormality in a structure.
On the other hand, if the object to be confirmed is one that is moving relative to its surroundings, a wider illumination range of 40° to 90° is preferable. The configuration in this case will be described later.

(フライアイレンズ4の製造)
フライアイレンズ4を製造する場合、まず、最初に所望の発散角と使用する材料から屈折率を決める。屈折率が決まると、フライアイレンズ4の曲率半径R、レンズサイズ、軸上厚の取り得る組み合わせが定まり、それぞれ比例関係を保った状態で、フライアイレンズ4の形状を決定することが可能になる。
そして、レンズセル40のレンズ間ギャップが10μm以下の型を製作し、ガラスモールド成形装置でフライアイレンズ4を成形する。
なお、図8は、実施形態の携帯型照明装置1と同じ材料で製造した場合の、異なるサイズの携帯型照明装置のレンズセルの曲率半径R、レンズサイズ、軸上厚の例を示す表である。表の中央が実施形態であり、上下が変形形態A及び変形形態Bである。
(Manufacture of Fly-Eye Lens 4)
When manufacturing the fly-eye lens 4, first, the refractive index is determined from the desired divergence angle and the material to be used. Once the refractive index is determined, the possible combinations of the radius of curvature R, lens size, and axial thickness of the fly-eye lens 4 are determined, and it becomes possible to determine the shape of the fly-eye lens 4 while maintaining a proportional relationship between them.
Then, a mold in which the gap between the lenses of the lens cell 40 is 10 μm or less is manufactured, and the fly-eye lens 4 is molded by a glass molding device.
8 is a table showing examples of the radius of curvature R, lens size, and axial thickness of the lens cell of portable lighting devices of different sizes when manufactured using the same material as the portable lighting device 1 of the embodiment. The center of the table shows the embodiment, and the top and bottom show modified forms A and B.

(実験結果)
図9は、実施形態の携帯型照明装置1から4m先のスクリーンに照射された光の照射範囲のシミュレーション結果を示した図である。図10は、図9のX方向の照度の実測結果を示すグラフである。
(Experimental Results)
Fig. 9 is a diagram showing a simulation result of the illumination range of light irradiated onto a screen 4 m away from the portable illumination device 1 of the embodiment. Fig. 10 is a graph showing the actual measurement result of the illuminance in the X direction of Fig. 9.

図9に示すように実施形態の携帯型照明装置1から4m先のスクリーンに照射された光の照射範囲は、横3200mm、縦2.1mで、レンズセル40と同じ6×4の略矩形形状となった。
また、図10に示すように、携帯型照明装置1から4m先のスクリーンに照射された光は、中心からX方向に約1600mmの位置から光の強度の立下りが始まり、図9に示したシミュレーション結果の横3200mの半分である、設計値通りの値が得られた。
As shown in FIG. 9, the illumination range of light emitted from the portable lighting device 1 of the embodiment onto a screen 4 m away is 3200 mm wide and 2.1 m long, and has a substantially rectangular shape of 6×4, the same as the lens cell 40.
As shown in FIG. 10 , the light intensity of the light irradiated from the portable lighting device 1 to a screen 4 m away begins to fall at a position of about 1600 mm from the center in the X direction, which is half the 3200 m in the horizontal direction of the simulation result shown in FIG. 9 , and thus corresponds to the design value.

実施形態によると、図10に示すように、照度の最大値を100%としたときの約70%以上の範囲を主照射範囲Pとしたときに、照度が最大値の約5%から主照射範囲Pになるまでの幅X1は、約300mmである。実施形態で主照射範囲Pの幅の半分は1600mmであるので、照度が最大値の5%から主照射範囲Pになるまでの幅X1は、主照射範囲Pの幅は約19%であり、20%以内である。 According to the embodiment, as shown in FIG. 10, when the maximum illuminance is 100%, and the range of approximately 70% or more is the main irradiation range P, the width X1 from approximately 5% of the maximum illuminance to the main irradiation range P is approximately 300 mm. In the embodiment, half of the width of the main irradiation range P is 1600 mm, so the width X1 from 5% of the maximum illuminance to the main irradiation range P is approximately 19% of the width of the main irradiation range P, which is within 20%.

(実施形態の効果)
(レンズセル40のサイズが小さいことによる効果)
以上、実施形態の携帯型照明装置1は、レンズセル40のサイズが330μm×220μmである。レンズセル40のサイズが小さいほど、ホモジナイズ(均一化)効果は向上する。ゆえに、実施形態によるとレンズセル40の1個のサイズがこのように小さいので携帯型照明装置1等の小型の装置に搭載しても、出射光を十分に均一化することができる。
(Effects of the embodiment)
(Effect of Small Size of Lens Cell 40)
As described above, in the portable lighting device 1 of the embodiment, the size of the lens cell 40 is 330 μm×220 μm. The smaller the size of the lens cell 40, the better the homogenization effect. Therefore, according to the embodiment, since the size of each lens cell 40 is so small, even if it is mounted on a small device such as the portable lighting device 1, the emitted light can be sufficiently homogenized.

また、レンズセル40のサイズが小さいので、限られた範囲にも多くのレンズセル40を配置することができ、レンズセル40の数が多いことによっても、照射光の照度均一化を達成することができる。 In addition, because the size of the lens cells 40 is small, many lens cells 40 can be arranged in a limited area, and the large number of lens cells 40 also makes it possible to achieve uniform illuminance of the irradiated light.

(視認性向上)
携帯型照明装置1は、このように、照射範囲内での照度の均一性が高い。
ここで、視野内の明暗に対応する場合、瞳孔の大きさや光を感じる細胞を切り替えながら明るさの変化対応である、いわゆる「順応」が行われる。暗いところから明るいところへ順応する反応が明順応である。明るいところから暗い所へ順応する反応が暗順応である。明順応が必要な場面では、順応が完了するまでは眩しくて視界内が見えない状態となる。暗順応が必要な場面では、順応が完了するまでは暗くて視界内が見えない状態となる。
(Improved visibility)
In this way, the portable lighting device 1 has high uniformity of illuminance within the illumination range.
When adapting to light and dark in the visual field, the so-called "adaptation" occurs, where the pupil size and light-sensing cells are switched to accommodate the change in brightness. The reaction of adapting from a dark place to a bright place is light adaptation. The reaction of adapting from a bright place to a dark place is dark adaptation. In situations where light adaptation is necessary, the field of vision is too bright to see until adaptation is complete. In situations where dark adaptation is necessary, the field of vision is too dark to see until adaptation is complete.

明順応は速く反応できるのに対し、暗順応は、5倍異なる暗さに順応するためには0.1から1秒かかる。そして、これ以上速い変化が求められる場面では不快に感じる。つまり視野範囲内に5倍以上の明るさ分布がある中で、隅々まで確認しようとすると、確認したい視野内で順応反応が必要となることから、無意識のうちに不快を感じながらの作業となる。特に暗順応が遅いことから、同一視野内では明るい箇所への順応が優先され、結果として照度の低い箇所は見えていないことになる。これを警備業務や捜索活動のような確認行為が人命や損益に関わる場面で考えると、見逃しのない確認を、より短時間で実施することが望まれる。 Whereas light adaptation allows for a quick reaction, dark adaptation takes 0.1 to 1 second to adapt to a five-fold difference in darkness. Furthermore, situations requiring a change any faster than this are uncomfortable. In other words, when there is a five-fold or greater brightness distribution within the visual field, if you try to check every corner, you will need to adapt within the visual field you want to check, which will result in an unconscious feeling of discomfort as you work. Dark adaptation is particularly slow, so adaptation to bright areas within the same visual field takes priority, and as a result, areas with low illuminance will not be seen. When considering this in situations where the act of checking is related to human life or profit and loss, such as security work or search operations, it is desirable to be able to check everything in a shorter amount of time without missing anything.

実施形態では照度が均一なので、目を馴らす必要がない。ゆえに利用者の視認性を向上させることができる。このように、視野内で暗順応が必要になることを回避することで、より確実で容易な確認活動をすることが可能になる。
また、照射範囲内の照度が均一であると、中央部の照度が照射範囲における他の領域と比べてそれほど高くないので4中央部が眩しさをそれほど感じない。ゆえに、人に対して照射したときに、照射された人が眩しさを感じない状態を確保しつつ、人の存在をはっきりと確認することが可能となる。
In the embodiment, the illuminance is uniform, so there is no need for the eyes to adapt. This improves the visibility of the user. In this way, by avoiding the need for dark adaptation in the visual field, it becomes possible to perform a more reliable and easier confirmation activity.
In addition, if the illuminance within the irradiation range is uniform, the illuminance in the center is not so high compared to other areas in the irradiation range, so the center does not feel too much glare. Therefore, when the light is shone on a person, it is possible to ensure that the person does not feel glare and to clearly confirm the presence of the person.

(ストレスフリー)
また、視野の中が全部同じ明るさだと、順応反応を起こさずに全ての範囲を見ることができる。したがって、ストレスを感じない。
(Stress-free)
Also, if the entire visual field is the same brightness, you can see the entire range without causing an adaptation reaction, and therefore you don't feel stressed.

更には、暗順応が完了した状態での目視作業が可能な場合、全体的に低い照度でも視界内の様子を確実に確認することができる。 Furthermore, if visual work is possible after dark adaptation is complete, it is possible to reliably check what is within the field of view even in low overall illuminance.

(隙間の幅dが小さい)
実施形態では、一方のレンズセル40のレンズ有効部と他方のレンズセル40のレンズ有効部との間の幅d、すなわちレンズ非有効部の幅dは10μ以下と、比較形態の50μmと比べてかなり小さい。
(The gap width d is small)
In this embodiment, the width d between the lens effective portion of one lens cell 40 and the lens effective portion of the other lens cell 40, i.e., the width d of the lens non-effective portion, is 10 μm or less, which is significantly smaller than 50 μm in the comparative embodiment.

(直進性)
実施形態では、図3に示すように、レンズセル40が並ぶ方向をXY方向としたときに、例えばY方向において隣り合うレンズセル40とレンズセル40との間のX方向に延びる隙間Dの位置は約マイナス1.0~+0.5μmの範囲にある。すなわち、Y方向の位置の振れ幅mは1.5μmである。すなわち、隣り合うレンズセル40間の隙間Dの直進性が高い。
(Straightness)
3, when the direction in which the lens cells 40 are arranged is the XY direction, for example, the position of the gap D extending in the X direction between adjacent lens cells 40 in the Y direction is in the range of approximately -1.0 to +0.5 μm. That is, the fluctuation width m of the position in the Y direction is 1.5 μm. That is, the linearity of the gap D between adjacent lens cells 40 is high.

(フォーカスフリー)
このように、実施形態では、隣り合うレンズセル40間の隙間Dが狭く、直進性が高いので、フライアイレンズの1個1個のレンズの稜線が明瞭である。
したがって、フライアイレンズ4の隙間Dの影響で発生する散乱光の発生が比較形態と比べて非常に小さく抑えられる。これにより、携帯型照明装置1の照射光の最外周部の照度低下を急峻にすることができる。
このように。散乱光が発生しにくく、照明範囲の輪郭が明瞭となるので、アパーチャを設ける必要がなく、輪郭を結像させるフォーカスレンズも不要である。ゆえに、携帯型照明装置1の軽量化が可能で、コストも削減可能である。そして、照明範囲の輪郭を明瞭に視認することが可能になり、エネルギー利用効率の高い照明として利用することができる。
(Focus free)
In this manner, in the embodiment, the gap D between adjacent lens cells 40 is narrow and the linearity is high, so that the ridges of each lens of the fly's eye lens are clear.
Therefore, the generation of scattered light caused by the gap D of the fly-eye lens 4 is suppressed to a much smaller level than in the comparative example. This makes it possible to make the drop in illuminance at the outermost periphery of the light emitted by the portable lighting device 1 steeper.
In this way, scattered light is unlikely to occur and the contour of the illumination range is clear, so there is no need to provide an aperture or a focus lens to image the contour. This makes it possible to reduce the weight and cost of the portable illumination device 1. Furthermore, the contour of the illumination range can be clearly seen , making it possible to use the device as illumination with high energy efficiency.

照射範囲最外周部の照度低下が急峻なことを利用して、対向する人の顔から下だけを照らすことが可能になり、対向する人が眩しくない防眩効果を有しつつ、人の存在をはっきりと確認することが可能になる。 By taking advantage of the steep drop in illuminance at the outermost periphery of the illumination range, it is possible to illuminate only the face and below of oncoming people, providing an anti-glare effect that does not dazzle on oncoming people while allowing them to clearly see their presence.

また、標識や看板の照明に利用した場合、被照射物の視認性向上と同時に、被照射物の外に配光される光がほとんどないことから、漏れ光の低減による光害の低減やエネルギーの利用効率向上に寄与する。 When used to illuminate signs or billboards, this not only improves the visibility of the illuminated object, but also contributes to reducing light pollution by reducing light leakage and improving energy efficiency, as almost no light is distributed outside the illuminated object.

さらには赤外線に利用範囲を広げることで、例えば赤外線カメラの視野内の光量分布均一化を実現し、ダイナミックレンジが小さいカメラでも、ハレーションを起こさず、高解像画像を得ることができる。
紫外線に利用範囲を広げることにより、例えば均一な殺菌や工業用途では露光や接着工程でのUV照度均一化を簡便な光学系で実現することが可能になる。特に紫外線は照射されたものを劣化させるため、明瞭な被照射領域で照射箇所周辺の劣化を防ぐことができる。
Furthermore, by expanding the range of use to infrared rays, it will be possible to achieve a uniform light distribution within the field of view of an infrared camera, for example, and to obtain high-resolution images without halation even with a camera with a small dynamic range.
By expanding the scope of use to ultraviolet light, it will be possible to achieve uniform sterilization and uniform UV irradiance in exposure and bonding processes for industrial applications with a simple optical system. In particular, ultraviolet light deteriorates what is irradiated, so a clear irradiated area can prevent deterioration around the irradiated area.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、これに限定されない。図11は実施形態の変形形態Cのレンズセル40を説明する図であり、レンズセル40の配列を均一の6角稠密配列の形状にした場合示す図である。図示すように、レンズセル40の配列を6角稠密配列とすることで、照射範囲を6角形にすることができる。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these. FIG. 11 is a diagram for explaining lens cells 40 in modified form C of the embodiment, showing the arrangement of lens cells 40 in a uniform hexagonal close-packed arrangement. As shown in the figure, by arranging lens cells 40 in a hexagonal close-packed arrangement, the irradiation range can be made hexagonal.

(第2実施形態)
図12は第2実施形態の携帯型照明装置201の基本光学系を示す概略図である。携帯型照明装置201は、第1実施形態と同様の例えば懐中電灯等の小型な携帯型照明装置201である。
携帯型照明装置201は、光軸方向に順に、光源2と、コリメータ3と、フライアイレンズ4と、をカバープレート5とを備え、これらは筐体10内に保持されている。また、筐体10内には光源2に電力を供給する電池収容部6が設けられている。
第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、携帯型照明装置201が、カバープレート5の光軸方向内側に、さらにズームレンズ210を備える点である。それ以外は第1実施形態と同様であるので、第1実施形態と同様の部分についての説明は省略する。
Second Embodiment
12 is a schematic diagram showing a basic optical system of a portable illumination device 201 according to the second embodiment. The portable illumination device 201 is a small portable illumination device 201 such as a flashlight, for example, similar to the first embodiment.
The portable lighting device 201 includes, in that order in the optical axis direction, a light source 2, a collimator 3, a fly-eye lens 4, and a cover plate 5, which are held in a housing 10. Also, a battery holder 6 that supplies power to the light source 2 is provided in the housing 10.
The second embodiment differs from the first embodiment in that the portable lighting device 201 further includes a zoom lens 210 on the inner side in the optical axis direction of the cover plate 5. Other than that, the second embodiment is similar to the first embodiment, and therefore a description of the same parts as the first embodiment will be omitted.

ズームレンズ210は、一例として材料は光学ガラスのBK7で、曲率半径R=-25ミリの片面凹レンズである。ズームレンズ210は、光軸方向に移動可能で、フライアイレンズ4に対する光軸方向の相対距離を変更することができる。 The zoom lens 210 is, for example, a single-sided concave lens made of optical glass BK7 with a radius of curvature R = -25 mm. The zoom lens 210 can move in the optical axis direction, and the relative distance in the optical axis direction to the fly-eye lens 4 can be changed.

第1実施形態で説明したように、照射光の発散角が横30°~45°、縦20°~30°の範囲は、動きが無い、例えば構造物の異常検知のような静止してる異常検知に好ましい範囲である。
一方、確認したい対象物が周囲に対して動いているようなものの場合には、更に広い照射範囲が求められ、発散角は40°~90°の範囲が好ましい。
As described in the first embodiment, a divergence angle of the irradiated light in the range of 30° to 45° horizontally and 20° to 30° vertically is a preferable range for detecting stationary anomalies, such as detecting anomalies in a structure where there is no movement.
On the other hand, when the object to be confirmed is one that is moving relative to its surroundings, a wider illumination range is required, and the divergence angle is preferably in the range of 40° to 90°.

第2実施形態でズームレンズ210は、光軸方向に移動可能で、光軸方向に移動することでフライアイレンズ4との相対距離を変更することで、発散角を40°~90°の範囲で変更することが可能である。 In the second embodiment, the zoom lens 210 can be moved in the optical axis direction, and by moving it in the optical axis direction to change the relative distance to the fly-eye lens 4, it is possible to change the divergence angle in the range of 40° to 90°.

図13(b)から(d)は、図12に示す光軸中心上でのフライアイレンズ4の外面とズームレンズ210との内面と距離Lを5~50mmの範囲で変化させた場合の、4メートル先のスクリーン上における照射パターンのシミュレーション結果を示したものである。
なお、図13(a)は、比較としてズームレンズ210を含まない第1実施形態における照射パターンのシミュレーション結果を示したものである。
Figures 13(b) to (d) show the simulation results of the irradiation pattern on a screen 4 meters away when the distance L between the outer surface of the fly-eye lens 4 and the inner surface of the zoom lens 210 on the center of the optical axis shown in Figure 12 is changed in the range of 5 to 50 mm.
FIG. 13A shows, for comparison, the simulation results of the irradiation pattern in the first embodiment that does not include the zoom lens 210.

照射パターンにおける最大光量の20%以上の範囲を照射範囲とした場合、4メートル先のスクリーン上における照射範囲の横サイズは、図13(a)に示すズームレンズなしの第1実施形態の場合、3200mmであった。なお、最大光量の20%は、順応反応が必要な光量差5倍から設定した。 When the irradiation range is set to 20% or more of the maximum light amount in the irradiation pattern, the horizontal size of the irradiation range on the screen 4 meters away is 3200 mm in the first embodiment without a zoom lens shown in Figure 13 (a). Note that 20% of the maximum light amount was set based on the 5 times light amount difference that is required for the adaptation reaction.

第2実施形態の携帯型照明装置201において、フライアイレンズ4とズームレンズ210との距離Lを5mm、20mm、50mmと変更すると、照射範囲の横サイズは400mm、5200mm、7500mmと拡大される。
視野角に換算すると、第1実施形態のズームレンズがない携帯型照明装置1の場合、発散角は40°、第2実施形態の携帯型照明装置201において距離Lを5mm、20mm、50mmと変更すると、それぞれ発散角が53°、66°、86°と拡大される。
In the portable lighting device 201 of the second embodiment, when the distance L between the fly-eye lens 4 and the zoom lens 210 is changed to 5 mm, 20 mm, and 50 mm, the horizontal size of the illumination range is expanded to 400 mm, 5200 mm, and 7500 mm.
When converted to a viewing angle, in the case of the portable lighting device 1 without a zoom lens of the first embodiment, the divergence angle is 40°, and when the distance L in the portable lighting device 201 of the second embodiment is changed to 5 mm, 20 mm, and 50 mm, the divergence angle is expanded to 53°, 66°, and 86°, respectively.

第2実施形態によると、このように、発散角を拡大できるので、確認したい対象物が周囲に対して動いているようなものの場合に、光の照射範囲を拡大することができる。ゆえに、状況に応じた照射範囲を得ることが可能となる。 According to the second embodiment, the divergence angle can be increased in this way, so that the light irradiation range can be expanded when the object to be confirmed is moving relative to its surroundings. Therefore, it is possible to obtain an irradiation range that suits the situation.

1 携帯型照明装置
2 光源
3 コリメータ
4 フライアイレンズ
40 レンズセル
40a 入射側レンズセル
40b 出射側レンズセル
REFERENCE SIGNS LIST 1 Portable lighting device 2 Light source 3 Collimator 4 Fly-eye lens 40 Lens cell 40a Incident lens cell 40b Exit lens cell

Claims (11)

光源と、
前記光源の光が入射するコリメータと、
前記コリメータを通過した光が入射するフライアイレンズであって、光の入射側に二次元配列された複数のレンズセル、及び、入射側の前記レンズセルのそれぞれと対向して二次元配列された複数の出射側のレンズセルを備えるフライアイレンズと、を具備し、
一列に並ぶレンズセルと、前記一列と隣り合う列に並ぶレンズセルとの間の隙間は、
前記列が並ぶ方向と直交する方向の位置のばらつきが3μm以下であり、
それぞれのレンズセルが矩形又は六角形で、照射形状が矩形又は六角形の携帯型照明装置。
A light source;
a collimator into which light from the light source is incident;
a fly-eye lens into which light that has passed through the collimator is incident, the fly-eye lens comprising a plurality of lens cells that are two-dimensionally arranged on a light incident side, and a plurality of exit side lens cells that are two-dimensionally arranged opposite to each of the light incident side lens cells,
The gap between the lens cells in one row and the lens cells in the row adjacent to the row is
The variation in position in a direction perpendicular to the direction in which the rows are arranged is 3 μm or less;
A portable lighting device in which each lens cell is rectangular or hexagonal, and the illumination shape is rectangular or hexagonal.
入射側及び出射側のそれぞれの前記レンズセルは、一辺のサイズが500μm以下で、隣り合うレンズセル間において、一方のレンズセルのレンズ有効部と他方のレンズセルのレンズ有効部との間の距離が10μm以下である、
請求項1に記載の携帯型照明装置。
Each of the lens cells on the entrance side and the exit side has a side size of 500 μm or less, and between adjacent lens cells, the distance between the lens effective portion of one lens cell and the lens effective portion of the other lens cell is 10 μm or less.
2. The portable lighting device of claim 1.
携帯型照明装置から出射された光が照射されている位置において、
照度が最大値の75%以上の範囲を主照射範囲としたときに、
照度が最大値の5%から前記主照射範囲になるまでの幅が、
前記主照射範囲の幅の20%以内である、
請求項1または2に記載の携帯型照明装置。
At a position where light emitted from the portable lighting device is irradiated,
When the range where the illuminance is 75% or more of the maximum value is the main irradiation range,
The width from 5% of the maximum illuminance to the main illumination range is
Within 20% of the width of the main irradiation range,
3. A portable lighting device according to claim 1 or 2 .
前記主照射範囲が矩形で、
前記矩形の一辺方向の発散角が30°~45°で、
他辺方向の発散角が20°~30°である、
請求項に記載の携帯型照明装置。
The main illumination area is rectangular,
The divergence angle in one side direction of the rectangle is 30° to 45°,
The divergence angle in the other side direction is 20° to 30°.
4. The portable lighting device of claim 3 .
前記フライアイレンズの光の出射側に、前記フライアイレンズで成形された光に光学作用を加える光学部材を含まない、
請求項1からのいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
The light output side of the fly-eye lens does not include an optical member that applies an optical effect to the light shaped by the fly-eye lens.
5. A portable lighting device according to any one of claims 1 to 4 .
前記フライアイレンズの光の出射側に、光を成型又は均一化するための光学部材を含まない、
請求項1からのいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
The light output side of the fly-eye lens does not include an optical member for shaping or homogenizing light.
5. A portable lighting device according to any one of claims 1 to 4 .
前記フライアイレンズの光の出射側に、フォーカスレンズを設けない、No focus lens is provided on the light exit side of the fly-eye lens.
請求項1から4のいずれか1項に記載の携帯型照明装置。5. A portable lighting device according to any one of claims 1 to 4.
前記光源と、前記コリメータと、前記フライアイレンズとが筐体内に保持され、
前記筐体における前記フライアイレンズの光の出射側に、防塵カバーが配置されている、
請求項1から7のいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
the light source, the collimator, and the fly's eye lens are held in a housing;
A dust cover is disposed on the light emission side of the fly-eye lens in the housing.
8. A portable lighting device according to any one of claims 1 to 7.
前記フライアイレンズの光の出射側に、前記光源との距離が可変なレンズを備え、
前記レンズと前記光源との距離を変更することによって発散角を拡大可能なズーム機能を有する、
請求項1からのいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
a lens, the distance of which from the light source is variable, provided on the light emission side of the fly-eye lens;
a zoom function capable of enlarging the divergence angle by changing the distance between the lens and the light source;
5. A portable lighting device according to any one of claims 1 to 4 .
前記ズーム機能の作動に伴い、照度が変化する、
請求項9に記載の携帯型照明装置。
The illumination changes with the operation of the zoom function.
10. The portable lighting device of claim 9.
前記光源は、可視光、赤外線又は紫外線を発生させる光源である、
請求項1から10のいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
The light source is a light source that generates visible light, infrared light, or ultraviolet light;
11. A portable lighting device according to any one of claims 1 to 10.
JP2020216947A 2020-12-25 2020-12-25 Portable Lighting Device Active JP7569485B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020216947A JP7569485B2 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Portable Lighting Device
CN202111535957.2A CN114754301B (en) 2020-12-25 2021-12-15 Portable lighting devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020216947A JP7569485B2 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Portable Lighting Device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022102292A JP2022102292A (en) 2022-07-07
JP7569485B2 true JP7569485B2 (en) 2024-10-18

Family

ID=82272806

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020216947A Active JP7569485B2 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Portable Lighting Device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7569485B2 (en)
CN (1) CN114754301B (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259653A (en) 2004-03-15 2005-09-22 Harison Toshiba Lighting Corp Lighting device
JP2008502096A (en) 2004-03-05 2008-01-24 オプティクス ワン,インコーポレーテッド Flashlight Priority Claim Forming a Uniform Image This application claims the priority of US Application No. 10/794073, filed March 5, 2004. Background information
JP2008299072A (en) 2007-05-31 2008-12-11 Nippon Zeon Co Ltd Light diffusion film
JP2011090150A (en) 2009-10-22 2011-05-06 Grapac Japan Kk Micro projection assembly and manufacturing method of micro projection assembly

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100702951B1 (en) * 2005-02-21 2007-04-03 삼성테크윈 주식회사 Camera lighting equipment
JP4615467B2 (en) * 2006-03-23 2011-01-19 ハリソン東芝ライティング株式会社 Lighting equipment
JP2007265688A (en) * 2006-03-27 2007-10-11 Harison Toshiba Lighting Corp Collimation lens and illumination device using the same
IT1391091B1 (en) * 2008-07-15 2011-11-18 Fraen Corp Srl LIGHTING DEVICE WITH ADJUSTABLE LIGHTING, IN PARTICULAR FOR AN ELECTRIC TORCH
CN203202671U (en) * 2012-12-19 2013-09-18 深圳市光峰光电技术有限公司 Light-emitting device and lamp
CN104061453B (en) * 2013-03-21 2016-02-10 海洋王(东莞)照明科技有限公司 LED lamp and light source structure thereof
CN108983498B (en) * 2018-08-31 2021-08-10 歌尔光学科技有限公司 LCOS lighting device and AR equipment
JP7562069B2 (en) * 2020-11-10 2024-10-07 株式会社オプトル Lighting equipment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008502096A (en) 2004-03-05 2008-01-24 オプティクス ワン,インコーポレーテッド Flashlight Priority Claim Forming a Uniform Image This application claims the priority of US Application No. 10/794073, filed March 5, 2004. Background information
JP2005259653A (en) 2004-03-15 2005-09-22 Harison Toshiba Lighting Corp Lighting device
JP2008299072A (en) 2007-05-31 2008-12-11 Nippon Zeon Co Ltd Light diffusion film
JP2011090150A (en) 2009-10-22 2011-05-06 Grapac Japan Kk Micro projection assembly and manufacturing method of micro projection assembly

Also Published As

Publication number Publication date
CN114754301A (en) 2022-07-15
JP2022102292A (en) 2022-07-07
CN114754301B (en) 2025-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9217552B2 (en) Illumination device
JP4711352B2 (en) Optical devices and light sources
JP5674032B2 (en) Head-up display device
CN111801603B (en) Optical device, luminaire and method of manufacturing an optical device
CN111077722A (en) Projection screen and processing method thereof
TW201307935A (en) Camera module
CN114791683A (en) Light-emitting module, display module and display device
WO2018225376A1 (en) Illumination unit
JP7562069B2 (en) Lighting equipment
JP6481298B2 (en) Head-up display device
JP7569485B2 (en) Portable Lighting Device
US10871262B2 (en) Structured light illumination module
JP2017161562A (en) Optical element, illumination optical unit and illumination device
JP6391274B2 (en) Lighting device
CN101030028A (en) Diffraction projecting screen and its production
CN119224970A (en) Optical lenses, optical engines, imaging modules and 3D cameras
JP2906543B2 (en) Lighting system for micro reader printer
JP2013033163A (en) Projector
WO1998008141A1 (en) Image projecting apparatus
TWI654105B (en) Puddle lamp
JP6741089B2 (en) Head up display device
Kundu et al. Multi-aperture pattern projection using arbitrary shaped microlenslets
CN217543430U (en) Microlens array substrate, microlens array projection device and vehicle
CN116635668B (en) Vehicle pixelated lighting device, vehicle lamp and vehicle
JP2004341072A (en) Illumination optical system and display device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211124

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240426

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240507

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240628

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240806

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20240904

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240904

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7569485

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

SG99 Written request for registration of restore

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316G99

SG99 Written request for registration of restore

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316G99

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S321 Written request for registration of change in pledge agreement

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316321

S343 Written request for registration of root pledge or change of root pledge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R316350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350