JP2015222340A - 光ポインタ - Google Patents
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Abstract
Description
レーザポインタは、一般には半導体レーザであるレーザを発振するレーザ発振装置を内蔵している。レーザはよく知られているようにその直進性が非常に強い。それを応用して、直進する光を指し示す対象に当てて意図する箇所に光点を作ることにより、レーザポインタは指し棒の代わりとして機能する。
レーザポインタには、暗い場所でも示している場所が分かりやすい、指し棒の届かないような遠距離でも指せる、非常に高温・低温なものや回転しているものなど手や指し棒で直接触れられないものでも光点で指し示すことができる等の利点があり、広く普及している。
例えば、誤って、または悪意のあるものによってあらぬ方向にレーザポインタから放たれたレーザが、第三者の目に入った場合には、不測の事態が生じるおそれがある。
しかしながら、レーザ発振装置の出力を弱めると、暗い場所でも示している場所が分かりやすい、指し棒の届かないような遠距離でも指せるといったレーザポインタの利点が薄れる。かと言って、レーザ発振装置の出力が強いと、その危険性を抑えることができない。
レーザを用いないポインタである以下のような装置は、同種装置、同種製品が存在しないため、便宜上、本願では当該装置を「光ポインタ」と呼ぶことにする。
この光ポインタは、レーザを用いない。光源系は光を発するが、光源系が発する光はレーザではない。光源系は例えば、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)、或いはEL(Electro Luminecsence:エレクトロルミネッセンス)を含んでいる。
本願の光ポインタは、正のパワーを有するレンズである第1レンズを有する。また、この光ポインタにおける光源系は、それから出た光が前記第1レンズを通過した後に実際上の平行光となる狭小な範囲である光出射範囲から前記第1レンズに向けて光を照射するようになっている。第1レンズは、合成して考えたときに正のパワーを有する限り、複数のレンズであっても構わない。第1レンズが一枚の正のパワーを有するレンズである場合、上述の光出射範囲は、第1レンズの焦点に一致する。
正のパワーを有するレンズの焦点におかれた点光源から出て当該レンズに入射した光が平行光となって当該レンズから出るということは、レンズの近軸光線に関して言えば、光学の常識である。本願の光ポインタは、その原理を応用して、光源系の光出射範囲を、それが実際上点光源として機能する程度に狭小な範囲としている。光源系の光出射範囲を、第1レンズの光軸上の、それから出た光が前記第1レンズを通過した後に実際上の平行光となる範囲(第1レンズが一つの正のパワーを有するレンズである場合には第1レンズの焦点)に位置させることで、実際上の平行光を得ることとしている。
それにより、所定の対象物に当たった実際上の平行光となった光は、光ポインタ(より正確には、第1レンズ)から対象物までの距離に関わらず、対象物上に光点を作るから、この光ポインタは、レーザポインタと同様に用いることができる。のみならずこの光ポインタは、レーザを用いないものであるから、レーザポインタにつきまとった危険性が殆どない。
本願発明は、そのような光源系を、その構成の仕方も含めて見出すとともに、それを用いて実際上の平行光を作ったことのみならず、その実際上の平行光を用いればレーザポインタ代用品を得ることができることを明らかにしたところに、その価値がある。
なお、本願では、第1レンズを出た光によって対象物上に作られた光点を、レーザポインタから放たれた光が対象物上に作る光点と同様に利用することができる程度に、第1レンズを出た光が平行である場合には、本願における「実際上の平行光」という条件が満たされるものとする。
本願発明の前記光源系は光を発する発光体を備えており、前記発光体の発光を行う発光面が、前記光出射範囲となっていても良い。多くのLEDは、積層された半導体の側面から光を放出し、放出した光を半導体の背面に置かれた凹面鏡で前方に反射するようになっている。他方、ある種の半導体は、その前面の発光面から前方に向けて光を放出するようになっている。このような半導体を用いる場合であればその前面の発光面を、光出射範囲として用いることができる。ELもその前面の発光面から光を照射するようになっているので、その前面の発光面を光出射範囲として用いることができる。
この場合の発光体は、発光面を備えていても良いが、発光面を備えていなくても良い。この場合、発光体から出た光は、絞りの開口で絞られる。その開口を光出射範囲と見做すことができる。かかる絞りを用いることにより、発光面を小さくすることにそれほど努力を払わなくとも、実際上の点光源として機能する狭小な光出射範囲を有する光源系を容易に実現できることになる。
絞りは発光体に近い位置に設けられる方が、発光体からの光が無駄になりにくいから好ましい。絞りは例えば、発光体から2mm以内の位置に設けられていても良い。発光体が発光面を持つのであれば、絞りは発光面から2mm以内の位置に設けられるのが好ましい。更に言えば、絞りは発光体に、或いは発光面に当接させられていても良い。
光ポインタを試作した本願発明者は、対象物に実際上の平行光を照射することで生じる光点の縁が明確でなくぼんやりすることに気がついた。その原因を探ったところ、発光体からの光が、絞りの開口に沿う縁(一般的には、板状の絞りと同じ厚さがある)に当たって反射し迷光が生じることがその一因であることが判明した。絞りの開口に沿う縁の断面形状をナイフエッジ状とすることで、そのような迷光の発生を効果的に防止できるので、本願の光ポインタが作る光点の縁を明確なものとすることができるようになる。
発光体が発光面を有する場合、絞りの開口の形状は発光面の形状とは異なるものとすることができる。発光体がLED、或いはELである場合には、それらの発光面は通常矩形であろう。その場合、例えば、開口の形状は、円形、星形等にすることも、また発光面の形状とは異なる矩形にすることもできる。
また、絞りの開口の形状、大きさは、開口の全体を、発光体からの光が通過するようなものとするのが基本的な絞りの用い方である。その場合には、絞りの開口の形状と、光点の形状は一致する。絞りの開口のうち発光体からの光が通過しない部分がある場合には、光点はその部分が欠けた形状となる。
本願発明の光ポインタは、前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記光ポインタを使用する際に想定される前記第1レンズから前記対象物までの距離である予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径5mmの円から少なくともその一部が食み出でるようになっていても良い。予定距離は、光ポインタを使用する際に想定される第1レンズから対象物までの距離である。予定距離は、実際上は、光ポインタの製造販売者が、ユーザに、光ポインタから対象物までの距離はこの範囲とするようにして光ポインタを使用してください、などと取扱い説明書等によって注意喚起を行う距離となろう。予定距離は大抵の場合、数10cmから10m程度の間に収まると予想される。かかる予定距離のすべての範囲に対象物位置する場合において、対象物上に生じる光点が、直径5mmの円から少なくともその一部が食み出でるようなものとなっていれば、その光点は見易いものとなる。
前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径10mmの円から少なくともその一部が食み出でるようになっていれば、その光点はなお見易い。
他方、光点が余りにも大きければ、その光点が指し示している場所が不明確になるおそれがある。その意味では、前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径60mmの円に収まるようになっているのが好ましい。更に言えば、前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径40mmの円に収まるようになっているのがより好ましい。光点の大きさが直径40mmの円に常に収まるのであれば、第1レンズから対象物までの距離が変化しても対象物上に生じる光点の大きさの変化を、それを見る者が気にならない程度に留めることができる。
第1レンズから対象物までの距離が変化しても対象物上に生じる光点の大きさの変化がそれ程生じないようにするには、光点のピント位置までの距離を長くすることが有用であることが本願発明者の研究によって明らかになっている。詳しい理屈は不明であるが、対象物までの距離がピント位置よりも手前である場合には、対象物の表面に生じる光点は対象物が遠くなっても緩やかに大きくなるだけであるが、対象物までの距離がピント位置よりも遠くなった場合には、対象物の表面に生じる光点は対象物が遠くなると急速に大きくなる。したがって、前記光点のピント位置が、前記予定距離よりも遠くなっていれば、第1レンズから対象物までの距離が変化しても対象物上に生じる光点の大きさの変化がそれ程生じないようにすることができる。
光源系が絞りを有する場合、前記発光体が発した光を散乱する、前記発光体の前方に位置する散乱フィルタは、前記絞りの前記開口内に配されていても良い。こうすれば絞りの開口を通過する光のすべてを散乱フィルタにより散乱させることができる。前記散乱フィルタ及び前記絞りは、前記発光体が発した光を散乱する機能を有する一枚の板により構成されており、前記板の周辺を、光が透過できないようにすることにより、前記絞りとして機能させることができるようになっていてもよい。散乱フィルタの周縁を絞りとして用いることにより、散乱フィルタと絞りを別々に製造しそれらを組み合せることによるコストを低減できる。例えば、矩形の散乱フィルタの周縁を、その中央に円形の開口が残るようにして、光を通過させない例えば黒色の塗料で被覆すれば、上述の如き一体物の絞り及び散乱フィルタを得られる。
光ポインタはケース110を備えている。光ポインタは、ケース110に種々の部品を内蔵させ、或いは種々の部品を取付けてなる。
ケース110は、これには限られないが樹脂製である。ケース110は、これには限られないが筒状であり、より詳細には円筒形状である。
ケース110には、スイッチ120が取付けられ、また電源部130、光源系140、第1レンズ150、及び第2レンズ160が内蔵されている。光源系140、第1レンズ150、及び第2レンズ160の光軸は一致している。
光源系140から出た光の好ましくない挙動を防止する(光源系140から出た光のうち第1レンズ150を通過して実際上の平行光となった光(或いはそれによって対象物に作られる光点)に、迷光が与える影響を小さくする)ための工夫が施される円筒形のケース110の内周面の少なくとも一部は、例えば、ケースの内周面のうち、光源系140から第1レンズ150に相当する部分の1/2以上の長さに相当する範囲であっても良い。その程度の範囲に、上述の工夫が施されていれば、光源系140から出た光の好ましくない挙動を防止する効果を一応得られる。上述の工夫が施される範囲は、ケース110の内周面のうち、光源系140から第1レンズ150に相当する部分の全長にわたる範囲でも構わない。光源系140よりも後方に上述の工夫を凝らす必要性が低いのは、迷光が実際上の平行光に与える影響を小さくするのにあまり寄与しないからである。
前者の手段としては、例えば、円筒形のケース110の内周面の少なくとも一部にネジ切りを行っておくことを挙げることができる。ネジ切りは例えば、ケース110の内周面の全長にわたって行われていても良い。もっとも、光源系140よりも後方(図1における左側)におけるネジ切りは、迷光が実際上の平行光(或いはそれによって対象物に作られる光点)に与える影響を小さくするのにあまり寄与しないので、ネジ切りはケース110の光源系140よりも前方の部分で行われていればそれで足りる。なお、前者の手段としては、ネジ切りの他に、ケース110の内周面のうちのネジ切りが行われていた部分の表面を荒らすことが考えられる。
後者の手段としては、例えば、円筒形のケース110の内周面の少なくとも一部を、光を吸収しやすい色彩(例えば、黒色)としておくことが挙げられる。なお、光を吸収しやすい色彩としておくべきケース110の内周面における範囲は、前者の手段としてのネジ切りや荒らしをしておくべきケース110の内周面における範囲に準ずる。ケース110を構成する樹脂の色彩自体を元々黒色としておけば、ケース110の内周面のすべてが元々黒色となるので、ケース110の内周面に後から着色を行わなくても、ケース110の内周面を光を吸収しやすい黒色の色彩とすることができる。もっとも、ケース110の内面を、黒色の塗料で塗装することにより、ケース110の内周面の少なくとも一部を、光を吸収しやすい色彩とすることができる。後者の手段の他の例としては、光の反射を防止する公知の反射防止塗料をケース110の内面の所望の範囲に塗布することが考えられる。
上述の前者の手段と、後者の手段は、その一方のみを採用することもできるし、その双方を採用することも可能である。この実施形態では必ずしもこの限りではないが、上述した前者の工夫としてネジ切りを、上述した後者の工夫として、黒色の塗料での着色を、行っている。前者の工夫を行った範囲は、これには限られないが、光源系140よりも前方であり、後者の工夫を行った範囲は、ケース110の内周面の全体である。上述の前者の工夫と後者の工夫を行う範囲は、一致していても良いが、この実施形態のように、必ずしも一致していなくても良い。
この実施形態におけるスイッチ120は、スイッチ部材121を備えている。スイッチ部材121は、ケース110の適当な部分に穿たれた孔111の内側に嵌め込まれている。通常の状態(後述のようにケース110の内側に向けて押し込まれていない状態)では、スイッチ部材121は、図1におけるその上部が、ケース110の側面から幾らか突出している。スイッチ部材121には、図示せぬ弾性体により、図1における上向きの付勢力が加えられている。スイッチ部材121は、弾性体による付勢力に抗してケース110の内部に向けて幾らか押し込めるようになっている。
スイッチ部材121の図1における下端には、板状の第1電極122が取付けられている。また、スイッチ部材121の第1電極122の更に下方には、これも板状の第2電極123が設けられている。スイッチ部材121が通常の状態にある場合には、第1電極122と第2電極123は接触しておらず、導通していない。他方、スイッチ部材121がケース110に押し込まれた場合、第1電極122と第2電極123が接触して導通する。この実施形態におけるスイッチ120では、第1電極122と第2電極123が導通したときに、光源系がオン状態となり、第1電極122と第2電極123が導通していないときには、光源系がオフ状態となるような制御が行われるようになっている。第1電極122と第2電極123が導通しているかいないかということを示す信号は、第2電極123と接続された接続線124により電源部130に伝達されるようになっている。
電源部130は、例えば、電池であるバッテリと、バッテリから電源を光源系140に供給するための電源供給用の回路と、また、第2電極123から接続線124を介して受付けた上述の信号により、電源供給用の回路に光源系140に対する電源の供給を行わせ、或いはそれを行わせないようにするための制御を行う制御回路を含んでいる。バッテリ、電源供給用の回路、制御回路はいずれも、公知或いは周知のものであるから、それらについての詳述は避ける。
電源供給用の回路は、電源を、接続線131を介して光源系140に供給するようになっている。
発光体141は、発光を行うものである。発光体141は、これには限られないが、この実施形態では、LED又はELである。発光体141が発する光の色は何色でも構わない。発光体141が発する色は、例えば、赤色、青色、緑色から選択される。
これには限られないが、この実施形態の発光体141は発光を行う面である発光面141Aを備えている。発光面141Aは、第1レンズ150及び第2レンズ160に臨まされている。
一般的なLEDの発光面は通常、基板の側方であるが、この実施形態の発光体141の発光面141Aは、基板の正面に位置する。発光体141がLEDであり、その発光面141Aを第1レンズ150及び第2レンズ160に臨ませる場合には、このようなLEDを採用することができる。
発光体141がELである場合、ELは有機ELであると無機ELであるとを問わない。ELの発光面は通常、基板の正面であるので、通常のELを用いれば発光面を、第1レンズ150及び第2レンズ160に臨ませるのに不都合はない。
絞り142は、発光体141の発光面141Aになるべく近づけて配される。そうすることで、発光面141Aからの光をなるべく無駄にしないようにすることが可能となるし、迷光も生じにくくなる。発光体141から、より詳細には発光面141Aから絞り142までの距離は、この実施形態では2mm以下に保つようにしている。発光体141がLEDである場合も、ELである場合も、その発光面は保護用の、或いは透明電極として機能するガラス板で覆われているのが通常であるから、実際上、発光体141の発光面141Aと絞り142とを当接させるのは不可能である。もっとも、発光体141の発光面141Aを覆う図示せぬガラス板に、絞り142を当接させることにより、絞り142は、発光体141に当接した状態で、発光面141Aから2mm以内に配されることになる。なお、上述のガラス板の厚さは通常2mmよりも遥かに薄い。
絞り142は、上述のように、板状であり、また開口142Aを備えている。この実施形態ではそうされてはいないが、絞り142の部分は、ケース110の内部空間の断面形状に対応したものであっても良い。そうすることで、絞り142の外側から、迷光が、第1レンズ150に向かうことがなくなるから、迷光が後述する実際上の平行光に与える影響を小さくすることができる。絞り142の板状の部分の大きさは、発光体141の発光面141Aからの光の照射角と発光面141Aとの距離を勘案して、発光体141からの光がその外側から前方(図1における右側)に回り込まない形状、大きさとする。
図3(a)は、発光体141の発光面141Aが矩形であり、絞り142の開口142Aが、発光面141Aよりも小さい円形である場合である。同(b)は、発光体141の発光面141Aが矩形であり、絞り142の開口142Aが、発光面141Aよりも小さい星形である場合である。同(c)は、発光体141の発光面141Aが矩形であり、絞り142の開口142Aが、発光面141Aよりも小さい細長い矩形である場合である。これらの場合はいずれも、開口142Aが発光面141Aよりも小さいので、発光面141Aから出た光は、絞り142の開口142Aのすべての部分をくまなく通過する。
他方、図3(d)は、発光体141の発光面141Aが矩形であり、絞り142の開口142Aが、発光面141Aよりも大きい(正面から光源系140を見た場合に、開口142Aから、発光面141Aの輪郭線の少なくとも一部が見える。)円形である場合である。このような場合には、発光面141Aからの光の照射角にもよるが、発光面141Aから出た光は、絞り142の開口142Aの一部を通過しないことになる。このようないわば機能的に中途半端な、或いは不完全な絞り142でも、本願の絞り142であるというに差し支えない。
散乱フィルタ170は、例えば、以下のようなものとされている。
図7(a)に、散乱フィルタ170の一例を示している。図7(a)では、絞り142に当接させた状態で散乱フィルタ170を配している。散乱フィルタ170は板状乃至フィルム状であり、絞り142の前側(第1レンズ150側)に配されている。散乱フィルタ170は絞り142の開口142Aを覆うような形状、大きさとされており、この実施形態ではこれには限られないが、絞り142の形状、大きさと同じ形状、大きさとされている。
図7(b)に散乱フィルタ170の他の例を示す。この例の散乱フィルタ170は、絞り142の開口142Aの中に配されている。この例では、散乱フィルタ170と絞り142の厚さは同じになっているが、これはこの限りではない。
図7(c)に散乱フィルタ170の他の例を示す。この例の散乱フィルタ170は、絞り142と一体化されている。この散乱フィルタ170は、図7(a)、(b)で示した絞り142と同じ大きさ、形状の一枚物のフィルタである。そして、その一方の面(これには限られないが、図7(c)で示した例では、その後側の面)には、図7(a)、(b)で絞り142が存在したところに対応する位置に、塗料143が塗布されている。この塗料143は、光を通さない性質を持つ、例えば黒色の塗料である。かかる塗料143が散乱フィルタ170の周囲に事実上の絞りを形成する。この事実上の絞りは非常に薄いので、上述した絞り140の内周縁がナイフエッジ形状となっていたのと同様の効果を生じる。塗料143を塗布する代わりに光を透過しない薄いフィルム等を散乱フィルタ170に塗布するなどしても、図7(c)に示したのと同様の絞り142と一体化された散乱フィルタ170を得ることができる。
第1レンズ150は、所定の点光源から出た光が第1レンズ150を通過した後に平行光となる理論上の点を持っている。第2レンズ160が存在しないと仮定するのであれば、その点は第1レンズ150の焦点である。
そして、その理論上の点を中心とする、第1レンズ150を通過した光が実際上の平行光であると言えると判断して良い光軸に対して垂直な範囲、言い換えれば光ポインタが実用された場合に、厳密に言えば平行光ではないけれども実際上の平行光といえる第1レンズ150を通過した光を所定の距離離れた対象物に照射した場合に対象物に生じる光点が、既存のレーザポインタが作る光点と同等の機能を果たせると判断できる程度に小さく収まるような光軸に対して垂直な範囲が、本願における光出射範囲である。上述の光源系140では、上述の光源系140に含まれる絞り142の開口142Aが、第1レンズ150の光軸上にあり、当該光軸に対して垂直である面状の光出射範囲を画定する。
光源系140が点光源に近ければ近い程、第1レンズ150を通過して実際上の平行光となる光源系140からの光は、より完全な平行光となる。したがって当然に、光出射範囲は、小さければ小さいほど良い。この実施形態における光出射範囲は、例えば、5mm角よりも小さくされている。光出射範囲が5mm角よりも小さいと、光ポインタから対象物までの距離が3m程度離れたときに対象物に平行光を当てることによりできる光点の大きさが30mm角よりも小さくなり、光ポインタをレーザポインタと同様に用いるに不自由がなくなる。なお、光出射範囲を3mm角よりも小さくするのが、光ポインタを光ポインタから対象範囲までの距離が変わったとしても光点の大きさが変化しないようにするにはより好ましく、その目的を更に簡単に達成するなら光出射範囲を1mm角よりも小さくするのが更に好ましい。もっと言うのであれば、光出射範囲は、上述の理論上の点を中心とする直径3mmの円形の範囲に含まれるようにするのがよく、直径1mmの円形の範囲に含まれるようにするのが更に良い。この実施形態では、光出射範囲は、直径1mmの円形の範囲に収まるようにされている。
第2レンズ160は、第1レンズ150の焦点を第1レンズ150に近づけるように機能する。第2レンズ160を通過した光源系140からの光の照射角は、第2レンズ160を通過する前よりも大きくなる。それにより、第1レンズ150の焦点が、第1レンズ150に近づいた状態となる。第2レンズ160の存在により第1レンズ150に近づいた状態となった第1レンズ150の焦点の位置は、上述した光出射範囲に含まれる。そうなるように、第1レンズ150、第2レンズ160は設計されている。
また、この実施形態では、これには限られないが、第1レンズ150から対象物までの距離が、予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径5mmの円から少なくともその一部が食み出でるようになるようにされている。もっと言えば、この実施形態では、第1レンズ150から対象物までの距離が、予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径10mmの円から少なくともその一部が食み出でるようになっている。
他方、この実施形態では、これには限られないが、第1レンズから対象物までの距離が、予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径60mmの円に収まるようになっている。もっと言えば、この実施形態では、これには限られないが、第1レンズ150から対象物までの距離が、予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径60mmの円に収まるようになっている。
第1レンズ150から対象物までの距離が、予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが直径5mmの円から直径60mmの円の中に収まるようにすると、光点を見る者が、ある程度の大きさのある光点を視認しやすく、また光点が大きすぎることにより光点が何を指し示しているか分かり難くなるということが生じにくいからである。第1レンズ150から対象物までの距離が、予定距離の範囲内である場合における光点の大きさは、直径10mmの円から直径40mmの円の中に収まるようにするのがその意味からでは最良であり、また予定距離の範囲内での光点の大きさの変化がこの間に収まると、第1レンズ150から対象物までの距離の変化による光点の大きさの変化を、光点を見る者にそれ程感じさせないで済む。
光ポインタの使用方法は、一般的なレーザポインタの使用方法と同じである。
光ポインタを使用するには、ユーザが光ポインタを手に持ち、スイッチ120を操作して、光源系140をオン状態にする。光源系140をオン状態にするには、スイッチ部材121をケース110に対して押し込めば良い。スイッチ部材121をケース110に対して押し込むと、スイッチ部材121に設けられた第1電極122が第2電極123と導通し、第1電極122と第2電極123が導通したことを示す信号が、第2電極123から接続線124を介して電源部130に伝達される。この信号を受けた電源部130は、電源を接続線131を介して光源系140の発光体141に送り、光源系140が、より正確にはその発光面141Aが発光する。
発光面141Aから出た光Lは、その外周部分が絞り142の板状の部分で遮断され、その外周部分以外の部分は絞り142の開口142Aを通過する。絞り142の開口142Aに沿う縁の部分の断面形状はナイフエッジ形状であるから、光Lが絞り142を通過する際に迷光が生じにくい。絞り142の開口142Aを通過した光Lは、第2レンズ160に向かう。第2レンズ160を通過すると光Lの照射角は大きくなる。
第2レンズ160を通過した光Lは第1レンズ150に向かう。第1レンズ150を通過した光Lは実際上の平行光となる。
上述したように、ケース110の内周面の少なくとも一部には、光源系140から出た光Lの好ましくない挙動を防止するための工夫が存在する。したがって、例えば、光源系140から出た光Lから意図せぬ影響が生じたとしても、それが第1レンズ150を通過して実際上の平行光となった光Lに与えられる影響は小さく抑えられる。例えば、ケース110の内周面で迷光が一回反射した場合における減衰率が95%であれば、迷光が2回反射を行うと、2回反射した後の迷光は、0.05×0.05=0.0025の式より元の1%を大きく下回ることになるので、それが実際上の平行光となった光Lに与える影響は殆ど無視できる。
以下に、本実施形態の光ポインタの試作機で、実測した光点の直径を示す表を表1として示す。表1における光点の実測値は、光点のピント位置が第1レンズ150から300cm、600cm、及び1500cmの3種類の測定条件で測定されたものであり、且ついずれの場合においても、光源系140の光射出範囲は直径1mmの円形であるとともに、第1レンズ150の特性は、レンズの直径=20mm、有効径の直径=16mm、f=80の条件の同一条件である。また、表1で示された数値は、いずれも円形であった光点の直径を示している。また、対象物は、第1レンズ150の光軸に対して垂直な面である。
表1に記された数値に対応する光点はいずれも円形であり、表1に示された数値がいずれも各光点の直径を単位mmで示したものである。
第1レンズ150からピント位置までの距離が600cmのときにおいては、第1レンズ150から対象物までの距離が小さい一部の場合を例外とするが、光点の直径は、第1レンズ150から対象物までの距離が300cmのときに比較して、同じか小さい。その差は、第1レンズから対象物までの距離が大きくなる程、開いていく。第1レンズ150からピント位置までの距離が600cmのとき、対象物までの距離が10cmのときに既に光点の直径が12mmと10mmを超えている。そして、対象物までの距離が400cmのときにでも、光点の直径は37mmとなっており、その直径は40mmを下回っている。第1レンズ150から対象物までの距離がピント位置と一致する600cmのときにでも、光点の直径は56mmとなっており、その直径は60mmを下回っている。なお、このとき、発光体の表面の半導体のパターンなどが光点の中に浮かび上がることがないのは、上述の場合と同様である。光点の直径が60mmを超えるのは、第1レンズ150から対象物が800cm離れたときであり、そのときの光点の直径は78mmである。第1レンズ150からピント位置までの距離が600cmのときにおいては、予定距離を、0cm〜600cm強(例えば、630cm)とすれば、その範囲のどこに対象物があったとしても、光点の大きさが直径10mmの円から直径60mmの円の中に収まるようになる。他方、予定距離を、0cm〜400cm強(例えば420cm)とすれば、その範囲のどこに対象物があったとしても、光点の大きさが直径10mmの円から直径40mmの円の中に収まるようになる。
第1レンズ150からピント位置までの距離が1500cmのときにおいては、第1レンズ150から対象物までの距離によらず、光点の直径は、第1レンズ150から対象物までの距離が600cmのときに比較して、第1レンズ150から対象物までの距離が概ね600cmよりも小さい場合には、同じか小さく、第1レンズ150から対象物までの距離が概ね600cmよりも大きい場合には、同じか大きいという関係にある。第1レンズ150から対象物までの距離が概ね600cmよりも大きい場合における両者の差は、第1レンズから対象物までの距離が大きくなる程、開いていく。第1レンズ150からピント位置までの距離が1500cmのとき、対象物までの距離が10cmのときに既に光点の直径が12mmと10mmを超えている。そして、対象物までの距離が400cmのときにようやく、光点の直径は41mmとなっており、その直径が40mmを上回る。第1レンズ150から対象物までの距離が600cmのときにでも、光点の直径は56mmとなっており、その直径は60mmを下回っている。光点の直径が60mmを超えるのは、第1レンズ150から対象物が800cm離れたときであり、そのときの光点の直径は71mmである。なお、この光点の直径は、第1レンズ150からピント位置までの距離が600cmのときよりも更に小さい。第1レンズ150からピント位置までの距離が1500cmのときにおいては、予定距離を、0cm〜700cm弱(例えば、680cm)とすれば、その範囲のどこに対象物があったとしても、光点の大きさが直径10mmの円から直径60mmの円の中に収まるようになる。他方、予定距離を、0cm〜400cm弱(例えば380cm)とすれば、その範囲のどこに対象物があったとしても、光点の大きさが直径10mmの円から直径40mmの円の中に収まるようになる。
光源系140をオフ状態にするには、ユーザは、スイッチ部材121から指を離せば良い。そうすれば、スイッチ部材121は図示を省略の弾性体からの付勢力により元の図1に示した位置に復帰する。その位置では、第1電極122と、第2電極123の導通がない状態となるので、それに基いて電源部130が光源系140への電源の供給を中止するので、光源系140はオフ状態となるのである。
変形例1の光ポインタは、上述の実施形態の光ポインタと殆ど同様に構成されている。変形例1の光ポインタの構成のうち上述の実施形態による光ポインタの構成と異なるのは、光源系140の構成である。
変形例1の光ポインタにおける光源系140は絞りを持たず、発光体141のみにて構成されている(図5)。発光体141は、上述の実施形態の場合と同様に発光面141Aを備えている。発光面141Aは、上述の実施形態の場合と同様に、光軸に垂直であり、第2レンズ160に臨んでいる。
変形例1では、発光面141A自体が、上述の実施形態における光出射範囲に該当する。したがって、変形例1の発光体141の発光面141Aは、上述の実施形態における光出射範囲が位置するべき位置に存在し、またその形状、大きさは上述の実施形態における光出射範囲が満たすべき大きさに収まっている。発光面141Aの形状はどのようなものであっても良いが、発光体141がLEDかELである場合、現在の製造技術では、発光体141の発光面141Aは、正方形を含む矩形にしかなり得ないであろう。
変形例1の光ポインタの使用方法、及び動作は、光Lが絞りで絞られない以外は、上述の実施形態の場合と同様である。
変形例2の光ポインタは、上述の実施形態の光ポインタと殆ど同様に構成されている。変形例2の光ポインタの構成のうち上述の実施形態による光ポインタの構成と異なるのは、変形例2の光ポインタは上述の実施形態による光ポインタが備えていた第2レンズを持たないという点である。
変形例2の光ポインタは第2レンズを持たないため、その照射位置は第1レンズ150に近づいていない元々の第1レンズ150の焦点を含む位置に位置する。
第2レンズが存在しない光ポインタは、その分だけ、上述の実施形態の光ポインタよりも前後方向の大きさが大きなものとなる。
変形例2の光ポインタの使用方法、及び動作は、光Lが第2レンズを通過しない以外は上述の実施形態の場合と同様である。
なお、変形例2の光ポインタの光源系140は、変形例1のものに変更することも可能である。
120 スイッチ
121 スイッチ部材
122 第1電極
123 第2電極
130 電源部
140 光源系
141 発光体
141A 発光面
142 絞り
142A 開口
150 第1レンズ
160 第2レンズ
Claims (20)
- 正のパワーを有するレンズである第1レンズと、
前記第1レンズの光軸上の、その範囲から出た光が前記第1レンズを通過した後に実際上の平行光となる程度に狭小な範囲である光出射範囲から前記第1レンズに向けて光を照射するようになっている光源系と、
を有し、
所定の対象物に当たった実際上の平行光となった前記光が光点を作るようになっている、
光ポインタ。 - 前記光出射範囲は、5mm角よりも小さくされている、
請求項1記載の光ポインタ。 - 前記光源系は光を発する発光体を備えており、前記発光体の発光を行う発光面が、前記光出射範囲となっている、
請求項2記載の光ポインタ。 - 前記光源系は、光を発する発光体と、前記発光体から出た光を通過させる開口を有する、前記発光体から出た光を絞るための絞りとを備えており、前記開口の内側が、前記光出射範囲となっている、
請求項2記載の光ポインタ。 - 前記絞りは、前記発光体から2mm以内の位置に設けられている、
請求項4記載の光ポインタ。 - 前記絞りは、前記発光体に当接させられている、
請求項4記載の光ポインタ。 - 前記絞りの前記開口に沿う縁の断面形状は、その縁に行くほど薄くなるナイフエッジ状とされている、
請求項4〜6のいずれかに記載の光ポインタ。 - 前記絞りの前記開口の形状は円形である、
請求項4〜7のいずれかに記載の光ポインタ。 - 前記発光体は、発光を行う発光面を備えており、前記絞りの前記開口の形状は、前記発光面の形状と異なる形状とされている、
請求項4〜7のいずれかに記載の光ポインタ。 - 前記発光体は、LED又はELである、
請求項3又は4記載の光ポインタ。 - 前記発光体は、発光を行う面である発光面を備えており、前記発光面は前記第1レンズの光軸に垂直となるようにして、前記第1レンズ方向に臨んでいる、
請求項10記載の光ポインタ。 - 前記光源系と、前記第1レンズの間に、負のパワーを有する第2レンズが配されている、
請求項1記載の光ポインタ。 - 前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記光ポインタを使用する際に想定される前記第1レンズから前記対象物までの距離である予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径5mmの円から少なくともその一部が食み出でるようになっている、
請求項1記載の光ポインタ。 - 前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径10mmの円から少なくともその一部が食み出でるようになっている、
請求項13記載の光ポインタ。 - 前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径60mmの円に収まるようになっている、
請求項13又は14記載の光ポインタ。 - 前記第1レンズから前記対象物までの距離が、前記予定距離の範囲内である場合における光点の大きさが、直径40mmの円に収まるようになっている、
請求項15記載の光ポインタ。 - 前記光点のピント位置が、前記予定距離よりも遠くなっている、
請求項1記載の光ポインタ。 - 前記発光体の前方には、前記発光体が発した光を散乱する、散乱フィルタが配置されている、
請求項2、3、又は17記載の光ポインタ。 - 前記発光体の前方には、前記発光体が発した光を散乱する、散乱フィルタが配置されており、
前記散乱フィルタは、前記絞りの前記開口内に配されている、
請求項は3記載の光ポインタ。 - 前記散乱フィルタ及び前記絞りは、前記発光体が発した光を散乱する機能を有する一枚の板により構成されており、前記板の周辺を、光が透過できないようにすることにより、前記絞りとして機能させることができるようになっている、
請求項19記載の光ポインタ。
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