JP6443515B2 - 光学部材、光源装置及び照射システム - Google Patents
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Description
(本発明の1つの実施形態に係る光学部材)
はじめに、図1及び図2を参照ながら、本発明の1つの実施形態に係る光学部材の説明を行う。ここでは、光学部材として、複数のレンズ面がマトリックス状に配置されたフライアイレンズの場合を例にとって説明する。図1は、本発明の1つの実施形態に係るフライアイレンズ10及びフライアイレンズ10を構成するレンズ面2を示す平面図である。図2は、図1に示すレンズ面2の詳細を示す斜視図である。
図1の右側の図では、フライアイレンズ10を構成する1つのレンズ面2を拡大して示す。図2の斜視図では、フライアイレンズ10から1つのレンズ面2を有する部分を切り出した形で示している。
図1に示すように、レンズ面2は、光軸方向から見た平面形状が、第1の方向(X軸方向)に略平行な2つの辺及び第2の方向(Y軸方向)に略平行な2つの辺で囲まれた略長方形を有する。なお、ここで示す長方形には正方形も含まれる。
Ryz1 > Ryz > Ryz2
の関係を有する。
Ryz=(Ryz1−Ryz2)/L×x
となる。
Ryz=f(x)と表すことができる。
また、第1の方向(X軸方向)の任意の位置での第2の方向(Y軸方向)における曲率半径Ryz(=f(x))が定まると、第2の方向(Y軸方向)の任意の位置での第1の方向(X軸方向)における曲率半径Rxzが一意的に定まる。
Ryz1 > Rxz> Ryz2
の関係を有するようにすることもできる。
本実施形態では、複数のレンズ面2がマトリックス状に配置されたフライアイレンズ10を例にとって説明したが、それに限られるものではなく、図2に示すような1つのレンズ面2だけを有する光学部材を用いる場合もあり得る。
次に、図3、図4A及び図4Bを参照ながら、本発明の1つの実施形態に係る光源装置の説明を行う。図3は、図1に示すフライアイレンズ10を備えた光源装置40が被照射面32A、32Bに照射する場合を模式的に示す図である。図4Aは、図1に示すフライアイレンズ10を備えた光源装置40において、出射光の光軸に対して垂直に配置された被照射面32Aに照射する場合の照射領域34Aの形状を模式的に示す斜視図であり、図4Bは、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面32Bに照射する場合の照射領域34Bの形状を模式的に示す斜視図である。なお図4A及び図4Bには、光源装置40に備えられたフライアイレンズ10、及び被照射面32A、Bだけが示されている。
出射光の光軸に対して、垂直に配置された被照射面32Aに光が照射された場合の照射領域34Aの形状が図4Aに示され、角度θだけ傾いて配置された被照射面32Bに光が照射された場合の照射領域34Bの形状が図4Aに示されている。
しかし、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面32Bに照射する場合には、フライアイレンズ110から光が広がる方向に進むので、フライアイレンズ110から近い側の照射領域134Bの辺の長さが短く、フライアイレンズ110から遠い側の照射領域134Bの辺の長さが長くなり、図8Bに示すような台形の形状になる。
ただし、第1の方向(X軸方向)における一方の端部4からの距離xを変数とする任意の関数を用いて、曲率(曲率半径Ryz)変化させることができるので、長辺と短辺を関数に応じた曲線で繋いだ形状の場合もあり得る。照度もそれに応じて変化するので、それに応じたグラデーションが形成される。
つまり、一方の端部4及び他方の端部6において、傾斜角度θに対応した適切な曲率を有するように、フライアイレンズ10のレンズ面を形成することにより、角度θだけ傾いた場合に、最適な照射領域34Bの形状を得ることができる。
W=2×D×sinα
となるようにαを定める。
同様に、フライアイレンズ10の中心点Pからの照射半角度αで進む光を示す線と、出射光の光軸と垂直な面に対して角度θだけ斜めに配置された被照射面32Bを示す線との交点をAθ及びBθとする。つまり、交点Aθ及びBθが、出射光の光軸に対して斜めに配置された被照射面32Bに光を照射する場合の照射領域34Bの両端部に該当する。
2×(DPA0−DPAθ)×tanα
だけ短くなる。
点BθにおけるY軸方向の辺の長さは、点B0におけるY軸方向の辺の長さに比べて、
2×(DPBθ−DPB0)×tanα
だけ長くなる。
このとき、照射半角度αの光が出射されるような第1の方向(X軸方向)の曲率半径Rxzが得られるように、必要に応じて、曲率半径Ryzを調整する。
次に、図6A及び図6Bを参照ながら、本発明の1つの実施形態に係る照射システムの説明を行う。図6Aは、図3に示す光源装置40を備えた1つの実施形態に係る照射システム50を模式的に示す斜視図である。図6Bは、図6Aの矢視C−Cの側面図である。
これにより、図6Aに示すように、看板30の被照射面32Bに長方形の均一な照度の照射領域34Bを得ることができる。
次に、図7A及び図7Bを参照ながら、本発明のその他の実施形態に係る照射システムの説明を行う。図7Aは、図3に示す光源装置40を備えたその他の実施形態に係る照射システム50を模式的に示す斜視図である。図7Bは、図7Aの矢視E−Eの側面図である。
これにより、図7Aに示すように、道路上の被照射面32Bに長方形の均一な照度の照射領域34Bを得ることができる。
4 一方の端部
6 他方の端部
10 フライアレンズ
20 光源
30A 壁部、看板(光軸に対して垂直)
30B 壁部、看板(光軸に対して斜め)
32A 被照射面(光軸に対して垂直)
32B 被照射面(光軸に対して斜め)
34A 照射領域(光軸に対して垂直)
34B 照射領域(光軸に対して斜め)
40 光源装置
50 照射システム
60 ポール
110 フライアレンズ
132A 被照射面(光軸に対して垂直)
132B 被照射面(光軸に対して斜め)
134A 照射領域(光軸に対して垂直)
134B 照射領域(光軸に対して斜め)
Claims (5)
- 入射光の光軸に直交する仮想平面上の互いに直交する第1の方向及び第2の方向に曲率を有する曲面を有し、前記光軸方向から見た平面形状が、前記第1の方向に略平行な2つの辺及び前記第2の方向に略平行な2つの辺で囲まれた略長方形のレンズ面を少なくとも1つ備え、
前記レンズ面の前記第1の方向の一方の端部から他方の端部へ向かって、前記第2の方向における曲率が連続的に大きくなり、
前記第1の方向における曲率でスプライン曲線またはベジエ曲線が形成され、前記一方の端部において前記第2の方向における曲率で楕円形の曲線の一部が形成され、前記他方の端部において前記第2の方向における曲率で円形の曲線の一部が形成されることを特徴とする光学部材。
- 入射光の光軸に直交する仮想平面上の互いに直交する第1の方向及び第2の方向に曲率を有する曲面を有し、前記光軸方向から見た平面形状が、前記第1の方向に略平行な2つの辺及び前記第2の方向に略平行な2つの辺で囲まれた略長方形のレンズ面を少なくとも1つ備え、
前記レンズ面の前記第1の方向の一方の端部から他方の端部へ向かって、前記第2の方向における曲率が前記一方の端部からの距離に比例して連続的に大きくなり、
前記一方の端部において前記第2の方向における曲率で楕円形の曲線の一部が形成され、前記他方の端部において前記第2の方向における曲率で円形の曲線の一部が形成されることを特徴とする光学部材。
- 同じ向きに揃えられた複数の前記レンズ面がマトリックス状に配置されていることを特徴とする請求項1または2の何れか1項に記載の光学部材。
- 請求項1から3の何れか1項に記載の光学部材と、
前記光学部材へ平行光を入射する光源と、
を備えたことを特徴とする光源装置。
- 請求項4に記載の光源装置と、
前記光源装置により照射される被照射面と、
を備え、
前記被照射面が、前記光源装置の出射光と直交する仮想平面に対して、前記第1の方向の前記一方の端部側が前記光源装置に近く、前記他方の端部側が前記光源装置から遠くなるように傾斜して配置されていることを特徴とする照射システム。
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