JP2022102292A - Portable lighting device - Google Patents

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博和 成田
Hirokazu Narita
昭典 鈴木
Akinori Suzuki
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    • 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

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

Abstract

To provide a portable lighting device having a specific shape in an irradiation range, making illuminance within the irradiation range substantially uniform, and further requiring no focus adjustment from a short distance to a long distance.SOLUTION: A portable lighting device 1 comprises: a light source 2; a collimator 3 into which light of the light source 2 is made incident; a fly-eye lens 4 into which light having passed through the collimator 3 is made incident, and which comprises a plurality of lens cells two-dimensionally arrayed on the incident side of light and a plurality of emission side lens cells two-dimensionally arrayed facing the incident side lens cells, respectively; a cover plate 5; a housing 10; and a battery storage part 6 that supplies power to the light source 2. Each of the plurality of lens cells is rectangular or hexagonal, and their irradiation shapes are rectangular or hexagonal.SELECTED DRAWING: Figure 1

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)。 Conventionally, a portable lighting device has been proposed in which a light irradiation range is made into a specific shape by using a mask having a specific shape, and the illuminance of light in the irradiation range is made substantially uniform by using a lens array (patented). See Document 1).

特許4625837号公報Japanese 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 portable lighting device of the prior art, in order to make the irradiation range a specific shape, an imaging lens in which a mask is placed in an optical path and an image of the mask is formed is used. Therefore, when irradiating light of a specific shape to irradiation positions having different distances 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 having a specific shape in an irradiation range, making the illuminance within the irradiation range substantially uniform, and further requiring no focus adjustment from a short distance to a long distance.

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。 In order to solve the above problems, the present invention is a light source, a collimator to which the light of the light source is incident, and a fly-eye lens to which the light passing through the collimator is incident, and is two-dimensionally arranged on the incident side of the light. A plurality of lens cells and a fly-eye lens including a plurality of lens cells on the exit side arranged two-dimensionally facing each of the lens cells on the incident side, and each lens cell is rectangular or Provided is a portable lighting device that is hexagonal and has a rectangular or hexagonal irradiation 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。 The lens cells on the incident side and the emitted side each have a side size of 500 μm or less, and the distance between the lens effective portion of one lens cell and the lens effective portion of the other lens cell between adjacent lens cells. Is preferably 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。 The gap between the lens cells arranged in a row and the lens cells arranged in an adjacent row preferably has a variation in position of 3 μm or less in a direction orthogonal 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。 At the position where the light emitted from the portable lighting device is irradiated, when the range of 75% or more of the maximum value of the illuminance is set as the main irradiation range, the illuminance becomes the main irradiation range from 5% of the maximum value. It is preferable that the width up to is within 20% of the width of the main irradiation 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 a rectangle, the divergence angle in one side of the rectangle is 30 ° to 45 °, and the divergence angle in 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 emitting side of the fly-eye lens does not include an optical member that applies an optical action to the light formed 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 emitting side of the fly-eye lens does not include an optical member for molding or homogenizing the light. If the optical member for molding or homogenizing the light is not included, a smaller 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-eye lens are held in a housing, and a dustproof cover is arranged on the light emitting side of the fly-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。 A lens having a variable distance from the light source may be provided on the light emitting side of the fly-eye lens, and may have a zoom function capable of expanding the divergence angle by changing the distance between the lens and the light source. .. By having the zoom function, the irradiation range can be changed, and a portable lighting device more suitable for the application can be provided.

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 with the operation of the zoom function.

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 rays, or ultraviolet rays.

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。 According to the present invention, it is possible to provide a portable lighting device having a specific shape in an irradiation range, making the illuminance within the irradiation range substantially uniform, and further requiring no focus adjustment from a short distance to a long distance.

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。It is a schematic diagram which shows the basic optical system of the portable lighting apparatus 1 of 1st 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。It is a figure explaining the fly eye lens 4, (a) is a front view, (b) is a side view, (c) is an enlarged view of the part A of (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。It is a magnified photograph of the flyeye lens 4, (a) is an embodiment, and (b) is a comparative form. 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。It is a table which shows the axial thickness, the radius of curvature of a lens cell 40, and the rise angle when the fly eye lens 4 is designed by various materials having different refractive indexes. 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。It is an enlarged view of the part B of FIG. 2C, and the solid line in the figure is an embodiment, and the dotted line is a comparative form. 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。It is a graph which measured the straightness 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。It is a photograph of the illuminance pattern of the light radiated to the screen when the screen is arranged at a position of 2 m from the portable lighting device 1, (a) is the portable lighting device 1 of the embodiment, and (b) is a comparative embodiment. This is the case when the portable lighting device of the above 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。It is a table which shows the radius of curvature R, the lens size, and the axial thickness of the lens cell of the portable lighting apparatus 1 of a different size. 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。It is a figure which showed the simulation result of the irradiation pattern of the light irradiated to the screen 4 m away from the portable lighting apparatus 1 of embodiment. 図9のX方向の照度を示すグラフである。It is a graph which shows the illuminance in the X direction of FIG. 変形形態のレンズセル40を示す図である。It is a figure which shows the lens cell 40 of a deformed form. 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。It is a schematic diagram which shows the basic optical system of the portable lighting apparatus 201 of 2nd 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 result of the irradiation pattern in the first embodiment, and (b) to (d) set the distance L from the outer surface of the fly-eye lens 4 to the inner surface of the zoom lens 210 to 5 to 5. It shows the simulation result of the irradiation pattern on the screen when it changed in the range of 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)
Hereinafter, the portable lighting device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view showing a basic optical system of the portable lighting device 1 of 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 includes a light source 2, a collimator 3, a fly-eye lens 4, and a cover plate 5 in order in the optical axis direction, and these are held in a housing 10. There is. Further, a battery accommodating portion 6 for supplying electric power to the light source 2 is provided in the housing 10.

(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 rays, ultraviolet rays, or the like, and is a solid-state light source such as a light emitting diode, a lamp, or the like.

(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。
(Colrimator 3)
The collimator 3 is a lens or a reflector, and the light emitted from the light source 2 is approximately parallel light. In the embodiment, the collimator 3 is a reflector and a lens, has a cup-shaped mirror surface, and uses reflection and light collection to convert the light emitted from the light source 2 into substantially parallel light in a certain range.

(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 transparent resin and is provided in the opening on the exit side of the housing 10.
The cover plate 5 prevents dust and water from entering the housing, and ensures 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。
(Flyeye lens 4)
2A and 2B are views for explaining the fly-eye lens 4, FIG. 2A is a front view, FIG. 2B is a side view, and FIG. 2C is an enlarged view of a portion A of FIG. 2B. Is. FIG. 3A shows an enlarged photograph of the fly-eye lens 4 of the embodiment, and FIG. 3B shows an enlarged photograph of the fly-eye lens 4'of the 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。
(Structure of flyeye lens 4)
As shown in FIG. 2 (c), the fly-eye lens 4 emits light from the collimator 3 so as to face each of the plurality of lens cells 40a two-dimensionally arranged on the incident side and the lens cells 40 on the incident side. A plurality of lens cells 40b arranged two-dimensionally on the side are provided. The lens cell 40a and the lens cell 40b are respectively arranged on both sides of one plate-shaped member and have the same shape, and when it is not necessary to distinguish them, they will be described as the lens cell 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。
In the fly-eye lens 4, the luminous flux is divided by the lens cell 40a on the incident side, and each luminous flux is guided to the irradiation region by the lens cell 40b on the emitting side. Further, the shape of the luminous flux in the irradiation region is a rectangular shape corresponding to the shape of the lens cell 40.
By using the fly-eye lens 4, the uneven brightness of the light source can be dispersed, 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 shows the axial thickness (μm), the radius of curvature R of the lens cell 40, and the rising edge of the protruding lens cell 40 when the fly-eye lens 4 is designed using various materials having different refractive indexes. It is a table which shows the angle (θ °).
As shown in FIG. 4, the shape of the lens cell 40 changes when the refractive index is different, and the lower the refractive index, the larger the rising angle θ. In the embodiment, VC82 is a low melting point glass having a small rising angle θ as a material of the lens cell 40 (fly eye lens 4) in consideration of ease of mold making by glass molding, mold releasability at the time of molding, and mold durability. Is used.

(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。
(Size of fly eye lens 4)
As shown in FIG. 3A, the fly-eye lens 4 of the embodiment is configured by arranging a plurality of rectangular lens cells 40 having an aspect ratio of 6: 4, for example, vertically and horizontally in two dimensions. The fly-eye lens 4 of the embodiment is a so-called micro fly-eye lens having a small size, has a substantially rectangular shape as a whole as shown in FIG. 2A, and has a side size of 10 mm to 30 mm. The form is 20 mm.

(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 330 μm × 220 μm in the embodiment. Assuming that the lens cell 40 is 330 μm wide and 220 μm long and has an aspect ratio of 6: 4, 7300 lens cells are arranged in a luminous flux 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 the 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 flyeye lens 4)
As shown in FIG. 2C, the distance (axis) between the apex of the convex portion of the lens cell 40a on the incident side and the apex of the convex portion of the lens cell 40b on the emitting side facing the lens cell 40a on the incident side. The upper thickness) is preferably 1000 μm or less.
In the embodiment, VC82 is used as a material, and as shown in FIG. 4, the axial thickness is 800 μm, and the radius of curvature R of the lens 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 flyeye lens 4 in comparative form)
Hereinafter, a conventional general fly-eye lens will be described as a comparative form.
In the fly-eye lens 4'in the comparative form, as shown in FIG. 3B, a plurality of rectangular lens cells 40', for example, having an aspect ratio of 6: 4, are arranged vertically and horizontally in two dimensions, as in the embodiment. It is composed of.
However, the size of each lens cell 40'of the fly-eye lens 4'in the comparative form is larger than that of the embodiment, and at least one side of the fly-eye lens 4'is 700 μm or more, for example, 1200 μm × 800 μm.
The distance (on-axis thickness) between the apex of the convex portion of the lens cell on the incident side in the comparative form and the apex of the convex portion of the lens cell on the exit side facing the lens cell on the incident side is 5 mm (5,000 μm). Degree.

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。 The lens cell 40'in such a comparative form has been conventionally manufactured as a light source for a projector, and a diffuser plate or a light tunnel is used in combination in the optical system to improve the uniformity of light or to connect the ridgeline of an aperture. It is used to form the edge of the outer circumference of a rectangle by making it an image. Therefore, the size of the lens cell 40'was functionally sufficient even if it was not very small.

(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。
(Many arrangements)
However, in a small lighting device such as the portable lighting device 1, the size of the fly-eye lens 4 is as small as 20 mm square, for example. The number of flyeye lenses that can be arranged within this 20 mm square is as small as 448 in the comparative form. On the other hand, in the embodiment, 6600 cells can be arranged.
The number of lens cells 40 also affects the illuminance equalization of the irradiation light, and the larger the number, the more preferable for the illuminance equalization.
According to the embodiment, even if the size of the fly-eye lens 4 is the same, the lens cell 40 can be arranged 10 times or more as compared with the comparative embodiment. Also, the size of the lens cell 40 is small. Therefore, it is possible to reduce the weight and size, and to make the illuminance of the irradiation light uniform and to clarify the edge.

(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 d10 μm or less)
FIG. 5 is an enlarged view of part B in FIG. 2 (c), in which the solid line is an embodiment and the dotted line is a comparative form. In the 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 between adjacent lens cells 40 in the respective planes on the incident side or the exit side, that is, The width d of the lens ineffective portion is 10 μm or less.
The lens effective portion is a portion that contributes to focusing in the lens cell 40, and the lens non-effective portion is a portion that does not contribute to focusing in the lens cell 40 at the outer peripheral portion of the lens effective portion and diverges or scatters light. Is.
For example, in the comparative form, the width d'is the inflection point P of the line formed by the contour of one lens cell 40'in the cross section passing through the apex of each lens cell 40'shown in FIG. 5, and the lens cell next to it. The width d'(distance) between the contour of 40'and the inflection point P of the line is the width d'(distance), but in the embodiment, the existence of the inflection point P cannot be confirmed, and the width of the portion where the light is scattered is It 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 d10 μm or less: straightness)
As shown in FIG. 3, FIG. 6 shows the Y of the gap extending in the X direction between the adjacent lens cells 40 and the lens cells 40 in the Y direction, for example, when the direction in which the lens cells 40 are arranged is the XY direction. It is a graph which measured the variation (straightness) of a position in a direction.
The black circles in the figure of FIG. 6 are the straightness of the line C which is the gap D between the lens cells 40 of the fly-eye lens 4 of the embodiment shown in FIG. 3 (a), and the cross marks are the comparisons shown in FIG. 3 (b). It is the straightness of the line C'which is a gap between the lens cells 40' of the fly-eye lens 4'in the form. The position of the gap at the left end of FIG. 6 is set to zero in the Y coordinate, and the position of the gap D in the Y direction when heading to the right by about 1200 μm 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 form, the position of the gap D'is in the range of about minus 1.0 μm to +5.5 μm. That is, the swing width m'at the position in the Y direction is about 6.5 μm.
On the other hand, in the embodiment, the position of the gap D is in the range of about minus 1.0 to +0.5 μm. That is, the swing width m at the position in the Y direction is 1.5 μm. In the embodiment, the thickness is not limited to 1.5 μm, but may be 3 μm or less, and more preferably 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。 FIG. 7 is a photograph of the illuminance pattern of the light emitted to the screen when the screen is arranged at a position 2 m from the portable lighting device 1, and FIG. 7A is a photograph of the portable lighting device 1 of the embodiment, (b). ) Is the case where the portable lighting device of the comparative form 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 of FIG. 7, in the case of the comparative form of FIG. 7 (b), the surrounding contour is blurred. However, in the case of the embodiment of FIG. 7A, the outline of the surroundings is clearer than that of 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 as compared with the embodiment. It is considered that this is because the width of the gap between the adjacent lens cells 40 is wide and the straightness is low, so that scattered light is likely to be generated. Therefore, in such a comparative form, if it is desired to clarify the outline of the illumination range, an aperture or the like is arranged.

(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 the adjacent lens cells 40 is narrow and the straightness is high, so that the ridgeline of each lens of the fly-eye lens is clear.
Therefore, scattered light is less likely to be generated, and the outline of the illumination range becomes clear. Therefore, it is not necessary to provide an aperture, and there is no need for a focus lens for forming an image of the contour. Therefore, the weight of the portable lighting device 1 can be reduced and the cost can be reduced.

(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 the embodiment, the irradiation light of the portable lighting device 1 is rectangular, and the divergence angle of the irradiation light is preferably 30 ° to 45 ° in the horizontal direction and 20 ° to 30 ° in the vertical direction.

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 in which humans have an excellent ability to receive information is horizontal 30 ° and vertical 20 °. However, in consideration of individual differences and confirmation while scanning the field of view, the divergence angle design value is set wider than this in the embodiment while being based on horizontal 30 ° and vertical 20 °. It was set to 40 ° 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 the embodiment, the irradiation light is a rectangular pattern having a width of 40 ° and a height of 27 ° in this way, so that the above-mentioned effective field of view and the irradiation range, which can be collectively processed in the brain by a human as a field of view range, are substantially the same. .. 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。
The preferred range of the divergence angle of the irradiation light of the embodiment is 30 ° to 45 ° in the horizontal direction and 20 ° to 30 ° in the vertical direction, which is a preferable range when there is no movement, for example, when the structure is stationary, such as for detecting an abnormality in a structure. Is.
On the other hand, when the object to be confirmed is moving with respect to the surroundings, a wider irradiation range of 40 ° to 90 ° is preferable. The form 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。
(Manufacturing of fly eye lens 4)
When manufacturing the flyeye lens 4, the refractive index is first determined from the desired divergence angle and the material used. Once the refractive index is determined, the possible combinations of radius of curvature R, lens size, and axial thickness of the fly-eye lens 4 are determined, and the shape of the fly-eye lens 4 can be determined while maintaining a proportional relationship with each other. Become.
Then, a mold having a lens-to-lens gap of 10 μm or less in the lens cell 40 is manufactured, and the fly-eye lens 4 is molded by a glass molding apparatus.
Note that FIG. 8 is a table showing an example of the radius of curvature R, the lens size, and the axial thickness of the lens cells of the portable lighting devices having different sizes when manufactured from the same material as the portable lighting device 1 of the embodiment. be. The center of the table is the embodiment, and the top and bottom are the modified form A and the modified form 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 result)
FIG. 9 is a diagram showing a simulation result of an irradiation range of light irradiated to a screen 4 m away from the portable lighting device 1 of the embodiment. FIG. 10 is a graph showing the actual measurement results of the illuminance in the X direction of FIG.

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 irradiation range of the light radiated to the screen 4 m ahead of the portable lighting device 1 of the embodiment is 3200 mm in width and 2.1 m in length, and has a substantially rectangular shape of 6 × 4, which is the same as the lens cell 40. It became.
Further, as shown in FIG. 10, the light radiated to the screen 4 m ahead of the portable lighting device 1 starts to fall in the intensity of the light from a position of about 1600 mm in the X direction from the center, and is shown in FIG. The value according to the design value, which is half of the width of 3200 m of the simulation result, was obtained.

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 range of about 70% or more when the maximum value of illuminance is 100% is set as the main irradiation range P, the illuminance is from about 5% of the maximum value to the main irradiation. The width X1 until the range P is reached is about 300 mm. In the embodiment, half of the width of the main irradiation range P is 1600 mm, so that the width X1 from 5% of the maximum illuminance to the main irradiation range P is about 19% of the width of the main irradiation range P. It 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。
(Effect of 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 one lens cell 40 is so small, even if it is mounted on a small device such as a portable lighting device 1, the emitted light can be sufficiently made uniform.

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。 Further, since the size of the lens cell 40 is small, many lens cells 40 can be arranged in a limited range, and even if the number of lens cells 40 is large, the illuminance of the irradiation light can be made uniform. Can be done.

(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 irradiation range.
Here, when dealing with light and darkness in the visual field, so-called "adaptation" is performed, which corresponds to changes in brightness while switching the size of the pupil and the cells that sense light. The reaction of adapting from dark to bright is light adaptation. The reaction of adapting from a bright place to a dark place is dark adaptation. In situations where light adaptation is required, it will be dazzling and invisible until the adaptation is complete. In situations where dark adaptation is required, it will be dark and invisible until the 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。 Light adaptation can react quickly, whereas dark adaptation takes 0.1 to 1 second to adapt to a 5x different darkness. And I feel uncomfortable in situations where faster changes are required. In other words, when there is a brightness distribution of 5 times or more in the field of view, if you try to check every corner, an adaptation reaction is required in the field of view you want to check, so you unconsciously feel uncomfortable when working. Become. In particular, since dark adaptation is slow, adaptation to bright areas is prioritized within the same field of view, and as a result, areas with low illuminance cannot be seen. Considering this in situations where confirmation activities such as security work and search activities are related to human life and profit and loss, it is desirable to carry out confirmation that is not overlooked in a shorter time.

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 that it is not necessary to adjust the eyes. Therefore, the visibility of the user can be improved. In this way, by avoiding the need for dark adaptation in the field of view, it becomes possible to carry out more reliable and easy confirmation activities.
Further, when the illuminance in the irradiation range is uniform, the illuminance in the central portion is not so high as compared with other regions in the irradiation range, so that the central portion 4 does not feel much glare. Therefore, when irradiating a person, it is possible to clearly confirm the existence of the person while ensuring that the irradiated person does not feel glare.

(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 field of view is the same brightness, the entire range can be seen without causing an adaptation reaction. Therefore, I do not feel stress.

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 the visual work can be performed in a state where the dark adaptation is completed, the state in the field of view can be surely confirmed even with a low illuminance as a whole.

(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。
(Gap width d is small)
In the 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, that is, the width d of the lens ineffective portion is 10 μm or less, which is compared with 50 μm of the comparative embodiment. It's pretty small.

(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)
In the embodiment, as shown in FIG. 3, when the direction in which the lens cells 40 are lined up is the XY direction, for example, the position of the gap D extending in the X direction between the adjacent lens cells 40 and the lens cells 40 in the Y direction. Is in the range of about minus 1.0 to +0.5 μm. That is, the swing width m at the position in the Y direction is 1.5 μm. That is, the straightness of the gap D between the 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。
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)
As described above, in the embodiment, the gap D between the adjacent lens cells 40 is narrow and the straightness is high, so that the ridgeline of each lens of the fly-eye lens is clear.
Therefore, the generation of scattered light generated by the influence of the gap D of the fly-eye lens 4 can be suppressed to be very small as compared with the comparative form. As a result, the illuminance of the outermost peripheral portion of the irradiation light of the portable lighting device 1 can be sharply reduced.
in this way. Since scattered light is less likely to be generated and the contour of the illumination range becomes clear, it is not necessary to provide an aperture and a focus lens for forming the contour is not required. Therefore, the weight of the portable lighting device 1 can be reduced and the cost can be reduced.
It can be recognized and can be used as lighting 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。 Utilizing the steep decrease in illuminance at the outermost periphery of the irradiation range, it is possible to illuminate only the bottom from the face of the opposite person, and the presence of the person while having the anti-glare effect that the opposite person does not dazzle. Can be clearly confirmed.

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。 In addition, when used for lighting signs and signboards, the visibility of the irradiated object is improved, and at the same time, there is almost no light distributed outside the irradiated object, so light pollution is reduced and energy is reduced by reducing leaked light. Contributes to improving the utilization efficiency of.

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, for example, it is possible to realize uniform light amount distribution in the field of view of an infrared camera, and even a camera having a small dynamic range can obtain a high-resolution image without causing halation.
By expanding the range of use for ultraviolet rays, for example, in uniform sterilization and industrial applications, it becomes possible to realize uniform UV illuminance in the exposure and bonding steps with a simple optical system. In particular, since ultraviolet rays deteriorate what is irradiated, it is possible to prevent deterioration around the irradiated portion in a clear 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。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto. FIG. 11 is a diagram illustrating the lens cell 40 of the modified form C of the embodiment, and is a diagram showing a case where the arrangement of the lens cells 40 is formed into a uniform hexagonal dense arrangement. As shown in the figure, the irradiation range can be made hexagonal by arranging the lens cells 40 in a hexagonal dense arrangement.

(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)
FIG. 12 is a schematic view showing a basic optical system of the portable lighting device 201 of the second embodiment. The portable lighting device 201 is a small portable lighting device 201 such as a flashlight similar to the first embodiment.
The portable lighting device 201 includes a light source 2, a collimator 3, a fly-eye lens 4, and a cover plate 5 in order in the optical axis direction, and these are held in a housing 10. Further, a battery accommodating portion 6 for supplying electric 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 inside the cover plate 5 in the optical axis direction. Since the other parts are the same as those of the first embodiment, the description of the same parts as those of 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。 As an example, the zoom lens 210 is a single-sided concave lens having a radius of curvature R = -25 mm and a material of BK7 made of optical glass. The zoom lens 210 is movable in the optical axis direction, and the relative distance in the optical axis direction with respect 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, in the range where the emission angle of the irradiation light is 30 ° to 45 ° in the horizontal direction and 20 ° to 30 ° in the vertical direction, there is no movement, for example, a stationary abnormality such as an abnormality detection of a structure. This is a preferable range for detection.
On the other hand, when the object to be confirmed is moving with respect to the surroundings, a wider irradiation 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 is movable in the optical axis direction, and the divergence angle is in the range of 40 ° to 90 ° by changing the relative distance to the flyeye lens 4 by moving in the optical axis direction. It can be changed with.

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。
13 (b) to 13 (d) show the case where the outer surface of the fly-eye lens 4 and the inner surface of the zoom lens 210 and the distance L on the center of the optical axis shown in FIG. 12 are changed in the range of 5 to 50 mm. It shows the simulation result of the irradiation pattern on the screen 4 meters away.
Note that FIG. 13A shows the simulation results of the irradiation pattern in the first embodiment, which does not include the zoom lens 210 for comparison.

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 20% or more of the maximum amount of light in the irradiation pattern, the horizontal size of the irradiation range on the screen 4 meters away is the case of the first embodiment without the zoom lens shown in FIG. 13 (a). It was 3200 mm. In addition, 20% of the maximum light amount was set from a light amount difference of 5 times, which requires an 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 lateral size of the irradiation range is expanded to 400 mm, 5200 mm, and 7500 mm.
In terms of viewing angle, in the case of the portable lighting device 1 without the zoom lens of the first embodiment, the divergence angle is 40 °, and in the portable lighting device 201 of the second embodiment, the distance L is changed to 5 mm, 20 mm, and 50 mm. Then, the divergence angles are 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, since the divergence angle can be expanded in this way, the irradiation range of light can be expanded when the object to be confirmed is moving with respect to the surroundings. Therefore, it is possible to obtain an irradiation range according to 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
1 Portable lighting device 2 Light source 3 Collimator 4 Fly-eye lens 40 Lens cell 40a Incident side lens cell 40b Exit side lens cell

(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)
As described above, in the embodiment, the gap D between the adjacent lens cells 40 is narrow and the straightness is high, so that the ridgeline of each lens of the fly-eye lens is clear.
Therefore, the generation of scattered light generated by the influence of the gap D of the fly-eye lens 4 can be suppressed to be very small as compared with the comparative form. As a result, the illuminance of the outermost peripheral portion of the irradiation light of the portable lighting device 1 can be sharply reduced.
in this way. Since scattered light is less likely to be generated and the contour of the illumination range becomes clear, it is not necessary to provide an aperture and a focus lens for forming the contour is not required. Therefore, the weight of the portable lighting device 1 can be reduced and the cost can be reduced. Then, the outline of the lighting range can be clearly visually recognized, and the lighting can be used as lighting with high energy utilization efficiency.

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、
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。
Light source and
A collimator to which the light of the light source is incident and
A fly-eye lens into which light that has passed through the collimator is incident, and is two-dimensionally arranged facing each of a plurality of lens cells arranged two-dimensionally on the incident side of the light and the lens cells on the incident side. A fly-eye lens with a plurality of emitting side lens cells, and
A portable lighting device in which each lens cell is rectangular or hexagonal and the irradiation 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。
The lens cells on the incident side and the emitted side each have a side size of 500 μm or less, and the distance between the lens effective portion of one lens cell and the lens effective portion of the other lens cell between adjacent lens cells. Is 10 μm or less,
The portable lighting device according to claim 1.
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、
請求項1又は2に記載の携帯型照明装置。
The gap between the lens cells lined up in a row and the lens cells lined up in a row adjacent to the one row is
The variation in position in the direction orthogonal to the direction in which the rows are lined up is 3 μm or less.
The portable lighting device according to claim 1 or 2.
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から3のいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
At the position where the light emitted from the portable lighting device is illuminated
When the main irradiation range is the range where the illuminance is 75% or more of the maximum value,
The width from 5% of the maximum illuminance to the main irradiation range is
Within 20% of the width of the main irradiation range,
The portable lighting device according to any one of claims 1 to 3.
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4に記載の携帯型照明装置。
The main irradiation range is rectangular,
The divergence angle in one side of the rectangle is 30 ° to 45 °.
The divergence angle in the other side is 20 ° to 30 °.
The portable lighting device according to claim 4.
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5のいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
The light emitting side of the fly-eye lens does not include an optical member that applies an optical action to the light formed by the fly-eye lens.
The portable lighting device according to any one of claims 1 to 5.
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5のいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
The light emitting side of the flyeye lens does not include an optical member for molding or homogenizing the light.
The portable lighting device according to any one of claims 1 to 5.
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 flyeye lens are held in the housing.
A dustproof cover is arranged on the light emitting side of the flyeye lens in the housing.
The 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5のいずれか1項に記載の携帯型照明装置。
A lens having a variable distance from the light source is provided on the light emitting side of the flyeye lens.
It has a zoom function capable of expanding the divergence angle by changing the distance between the lens and the light source.
The portable lighting device according to any one of claims 1 to 5.
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 illuminance changes with the operation of the zoom function.
The portable lighting device according to 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 rays, or ultraviolet rays.
The portable lighting device according to any one of claims 1 to 10.
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