JP7311746B2 - レンズアレイ及び照明光学装置 - Google Patents
レンズアレイ及び照明光学装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7311746B2 JP7311746B2 JP2019051217A JP2019051217A JP7311746B2 JP 7311746 B2 JP7311746 B2 JP 7311746B2 JP 2019051217 A JP2019051217 A JP 2019051217A JP 2019051217 A JP2019051217 A JP 2019051217A JP 7311746 B2 JP7311746 B2 JP 7311746B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- incident
- lenses
- light
- irradiation
- 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
Links
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Description
本開示の実施形態に係る照明光学装置は、照射分布に偏りを持たせたレンズ構成としても大きな段差を形成することがなく製造も容易となり、例えばヘッドライトに適した照射領域を整形することができる。
図1乃至図4に示すように、レンズアレイ10は、互いに直交する一方向(X方向:水平方向)及び他方向(Z方向:垂直方向)に異なる光学パワー(屈折力)を有する入射レンズ11aを、他方向に整列させた入射レンズ集合体11Aと、互いに直交する一方向及び他方向に異なる光学パワーを有する出射レンズ11bを、入射レンズ11aに光学的に対向して設置されると共に、他方向に整列させた出射レンズ集合体11Bと、を備えている。そして、入射レンズ11aは、照射面において1つ以上のレンズから照射される複数の照射範囲の集合により予め設定された照射領域EAになるように、レンズ寸法が形成されている。また、出射レンズ11bは、照射領域EAを形成する複数の異なる位置に照射される照射範囲のいずれかになると共に、照射範囲の少なくとも一部が互いに重なるように、レンズ頂点TLb(図5参照)の位置を形成している。
また、レンズアレイ10の照射領域EAは、図1に示すように、大きく分けて第1照射範囲E1と、第2照射範囲E2と、第3照射範囲E3とにより設定されている。そして、照射領域EAは、所定の光照射強度の分布となるように設定され、ここでは中央がより光照射強度の強い分布になる、つまり、中央が明るくなるように設定されている。また、レンズアレイ10は、複数のレンズを一群とするレンズ群がレンズ面中心CLに向かうに従って、垂直レンズ幅を小さくするように配置されている。
以下、図1乃至図5を適宜参照して入射レンズ11aについて説明する。
入射レンズ集合体11Aは、複数の入射レンズ11aにより形成されている。入射レンズ11aは、光源側からの光を入射し、光学的に対向する出射レンズ11bに入射した光を供給するものである。入射レンズ11aは、一例として、水平レンズ幅を同じとし、垂直レンズ幅を異ならせた矩形の凸型シリンドリカルレンズで形成されている。凸型シリンドリカルレンズは、直交する一方向となる水平方向には光学パワーである屈折力がなく、直交する他方向である垂直方向に光学パワーである屈折力を有するレンズである。入射レンズ11aは、ここでは、垂直レンズ幅が異なる、第1入射レンズ11a1、第2入射レンズ11a2及び第3入射レンズ11a3を使用している。入射レンズ11aは、垂直方向(Z方向:他方向)に互いに隣接して整列させることで入射レンズ集合体11Aが形成される。なお、入射レンズ11aは、整列させると、図2に示すように、入射レンズ集合体11Aにおいて、入射レンズ面の形状が波型となるように形成している。すなわち、入射レンズ集合体11Aは、入射レンズ面が、対面する出射レンズ集合体11Bに向かって垂直方向における中央が凹となる入射側凹曲面11RA1となり、その両端側が凸である入射側凸曲面11RA2,11RA3となる曲面の波型に形成されている。
図1乃至図3に示すように、第1入射レンズ11a1は、凸状のシリンドリカルレンズのレンズ頂点TLa(図5参照)の位置が、それぞれ光学的に対向する出射レンズ11bに入射できる位置になるように形成されている。ここでは、第1入射レンズ11a1は、第1照射範囲E1に光を出射する第1出射レンズ11b1に光を供給するように形成されている。第1入射レンズ11a1は、同じ垂直レンズ幅及び同じ水平レンズ幅のレンズを整列させ垂直方向に1個又は複数個が設置されている。一例として、第1入射レンズ11a1は、入射レンズ集合体11Aにおいて、上端側及び下端側から所定数(第1個目及び第2個目)が設置されている。そして、第1入射レンズ11a1は、複数(ここでは2つ)のレンズを1群である第1入射レンズ群11NL1として上端側及び下端側にそれぞれ設置されている。第1入射レンズ群11NL1は、同じ垂直レンズ幅及び同じ水平レンズ幅となる第1入射レンズ11a1が整列することで形成されている。また、第1入射レンズ群11NL1は、垂直方向においてレンズ面中心CLとなる位置から上下対称になるように離れて2カ所に配置されている。
第2入射レンズ11a2は、レンズ頂点TLaの位置が、それぞれ光学的に対向する出射レンズ11bに入射できる位置になるように形成されている。ここでは、第2入射レンズ11a2は、第2照射範囲E2を照射する第2出射レンズ11b2に光を供給するように形成されている。第2入射レンズ11a2は、第1入射レンズ11a1と同じ水平レンズ幅で、かつ、第1入射レンズ11a1よりも垂直レンズ幅が小さく形成された凸状のシリンドリカルレンズが用いられている。第2入射レンズ11a2は、入射レンズ集合体11Aのレンズ面中心CLに対して上下対称となるように、整列して配置されている。
第3入射レンズ11a3は、レンズ頂点TLaの位置が、光学的に対向する第3出射レンズ11b3に光を入射するように形成されている。ここでは、第3入射レンズ11a3は、第3照射範囲E3を照射する第3出射レンズ11b3に光を供給するように形成されている。第3入射レンズ11a3は、第2入射レンズ11a2の垂直レンズ幅より小さく形成されている。第3入射レンズ11a3は、同じ垂直レンズ幅のレンズを所定数(第5乃至第8個目)が整列して設置されている。
そして、第3入射レンズ11a3は、複数(ここでは4つ)のレンズを1群である第3入射レンズ群11NL3として垂直方向の中央に設置している。第3入射レンズ群11NL3は、同じ垂直レンズ幅及び同じ水平レンズ幅となる第3入射レンズ11a3が整列することで形成されている。また、第3入射レンズ群11NL3は、垂直方向においてレンズ面中心CLとなる位置から上下対称になるように配置されている。
次に、出射レンズ11bについて、図1乃至図8Cを適宜参照して説明する。なお、出射レンズ11bは、出射レンズ集合体11Bにおいて、全ての垂直レンズ幅及び全ての水平レンズ幅を同じサイズ(寸法)として設置されている構成として説明する。
出射レンズ11bは、入射レンズ11aからの光を入射して予め設定された方向の照射領域EA(図6及び図7参照)に光を出射するものである。一例として、出射レンズ11bは、入射レンズ11aの光学パワーの大きい側となる焦点近傍の位置に配置される。出射レンズ11bは、ここでは、凸状のシリンドリカルレンズが用いられている。そして、出射レンズ11bは、入射レンズ11aからの光を入射できる光学的に対向する位置にそれぞれが垂直方向(Z方向、他方向)に配置されている。出射レンズ11bは、第1出射レンズ11b1、第2出射レンズ11b2及び第3出射レンズ11b3を備えている。出射レンズ11bは、第1出射レンズ11b1乃至第3出射レンズ11b3を隣接して整列させることで出射レンズ集合体11Bが形成されている。
図1乃至図3に示すように、第1出射レンズ11b1は、第1入射レンズ11a1からの光を入射して第1照射範囲E1を照射するものである。第1出射レンズ11b1は、1個又は複数の同じ形状のレンズが整列するように設置されている。一例として、第1出射レンズ11b1は、出射レンズ集合体11Bにおいて、上端側及び下端側から第1個目及び第2個目に整列して形成されている。そして、第1出射レンズ11b1は、複数(ここでは2つ)のレンズを1群である第1出射レンズ群11UL1として形成して上端側及び下端側にそれぞれ設置している。第1出射レンズ群11UL1は、同じ垂直レンズ幅及び同じ水平レンズ幅となる第1出射レンズ11b1が整列することで形成されている。また、第1出射レンズ群11UL1は、垂直方向においてレンズ面中心CLとなる位置から上下対称になるように離れて2カ所に配置されている。
第1出射レンズ群11UL1では、第1出射レンズ11b1のそれぞれは、第1入射レンズ11a1からの光を入射して照射面において第1照射範囲E1に光を出射させるようにレンズ頂点TLbの位置が形成されている。第1出射レンズ群11UL1では、出射レンズ集合体11Bの上端側及び下端側から第1照射範囲E1に照射した光が重なるように各第1出射レンズ11b1のレンズ頂点TLbがそれぞれ形成されている。
なお、図8Aに示すように、レンズアレイ10では、第1出射レンズ群11UL1は、レンズ面中心CLに対して対称に2カ所に形成されているため、その2カ所の第1出射レンズ群11UL1からの光により第1照射範囲E1を形成している。
次に、第2出射レンズ11b2は、第2入射レンズ11a2からの光を入射して第2照射範囲E2に向けて光を照射するものである。第2出射レンズ11b2は、1個又は複数の同じ形状のレンズが整列するように設置されている。一例として、第2出射レンズ11b2は、出射レンズ集合体11Bにおいて、上端側及び下端側から第3個目及び第4個目に整列して形成されている。そして、第2出射レンズ11b2は、複数(ここでは2つ)のレンズを1群である第2出射レンズ群11UL2として形成して上端側及び下端側の第1出射レンズ群11UL1に連続する位置にそれぞれ設置している。第2出射レンズ群11UL2は、垂直方向においてレンズ面中心CLとなる位置から上下対称になるように離れて2カ所に配置されている。
(第2出射レンズ及びその照射範囲)
図1及び図8Bに示すように、第2出射レンズ群11UL2では、第2出射レンズ11b2は、第2照射範囲E2に光を照射できるようにレンズ頂点TLbの位置を偏芯して形成している。そして、第2照射範囲E2は、出射レンズ集合体11Bにおいて2か所の第2出射レンズ群11UL2の各第2出射レンズ11b2から照射される光の集合により形成されている。
第3出射レンズ11b3は、第3入射レンズ11a3からの光を入射して第3照射範囲E3に向けて光を照射するものである。第3出射レンズ11b3は、1個又は複数の同じ形状のレンズが整列するように設置されている。一例として、第3出射レンズ11b3は、出射レンズ集合体11Bにおいて、上端側及び下端側から第5個目及び第6個目に整列して形成されている。つまり、第3出射レンズ11b3は、出射レンズ集合体11Bの中央に連続して4つが配置されている。第3出射レンズ11b3は、複数(ここでは4つ)のレンズを1群である第3出射レンズ群11UL3として形成して中央に第2出射レンズ群11UL2に連続して設置している。第3出射レンズ群11UL3は、垂直方向においてレンズ面中心CLとなる位置から上下対称になるように連続して配置されている。
(第3出射レンズ及びその照射範囲)
図1及び図8Cに示すように、第3出射レンズ群11UL3では、第3出射レンズ11b3は、第3照射範囲E3に光を照射できるようにレンズ頂点TLbの位置を形成している。そして、第3照射範囲E3は、出射レンズ集合体11Bにおいて中央の第3出射レンズ群11UL3の各第3出射レンズ11b3から照射される光の集合により形成されている。
図1、図8Aに示すように、照射領域EAは、照射面において、第1照射範囲E1と同じ大きさとなるように、設定されている。なお、照射領域EA及び第1照射範囲E1は、線が重なって分かりにくいので、線の位置をずらして示している。照射領域EAは、照射面において、少なくとも一部が重なるように設定された第1照射範囲E1乃至第3照射範囲E3の集合により形成されている。ちなみに、照射領域EAでは、光が照射される領域の中央の光照射強度が一番高くなるように、第1照射範囲E1、第2照射範囲E2及び第3照射範囲E3の中央が重なるように設定されている。つまり、入射レンズ集合体11Aでは、第1照射範囲E1、第2照射範囲E2及び第3照射範囲E3の垂直方向における照射幅となるように、入射レンズ群ごとの入射レンズ11aのそれぞれの垂直レンズ幅が設定されている。そして、出射レンズ集合体11Bでは、出射レンズ11bが、照射領域EAの中央で、第1照射範囲E1、第2照射範囲E2及び第3照射範囲E3のそれぞれの中心が重なって光が照射されるように各レンズ頂点TLbを形成している。
照射領域EAは、水平方向の照射される範囲が、シリンドリカルレンズのような直交する一方と他方に異なる光学パワー(屈折力)を有する場合には、水平方向の照射される領域が入射レンズ11aに入射される光の角度により設定され、垂直方向の照射される領域が、入射レンズ11aの垂直レンズ幅により設定される。なお、レンズアレイ10では、平行光として光を入射するようにしているが、ここで使用する光源が点光源ではないLEDなので、光源に広がりがあることにより、光に入射角度が形成され、その入射角度により第1照射範囲E1乃至第3照射範囲E3の水平領域の範囲が設定されている。そして、レンズアレイ10では、第1照射範囲E1の垂直方向の照射幅を、第1入射レンズ群11NL1のそれぞれの第1入射レンズ11a1の垂直レンズ幅により設定し、照射方向を第1出射レンズ群11UL1のそれぞれの第1出射レンズ11b1のレンズ頂点TLbの位置で設定している。
従って、レンズアレイ10では、照射領域EA全体に対して中央の光照射強度が高く、照射領域EAの上下端に向かって光照射強度が低くなるように分布を設定でき、所望の階調分布となるように光が出射されることになる。
また、レンズアレイ10では、レンズ面中心CLに向かって垂直方向に対称となるように各レンズ群及び各レンズが配置されている。そして、第1出射レンズ11b1乃至第3出射レンズ11b3が、レンズ面中心CLに向かって、水平レンズ幅及び垂直レンズ幅を同等として設定されている。そのため、レンズアレイ10を形成するときにも各レンズを揃え易く、接続し易く形成することが可能となる。なお、レンズアレイ10では、入射側では、3つの垂直レンズ幅が異なるレンズを用い、また、出射側では、垂直レンズ幅が同じレンズを用いて形成することとして説明したが、入射側の垂直レンズ幅は、2つ以上であれば、4~10等その数は限定されない。さらに、レンズアレイ10では、出射側のレンズを入射側のレンズの垂直レンズ幅に合わせて形成するようにしてもよい。
レンズアレイは、以下に示す変形例としても形成することができる。なお、第1乃至第4の変形例のレンズアレイでは、一例として第1出射レンズ11b1乃至第3出射レンズ11b3を、全て同じ垂直レンズ幅に形成している。
以下に示すレンズアレイは、入射レンズ集合体11Aのレンズ群の並び順を変えて形成される。
例えば、第1の変形例におけるレンズアレイは、垂直方向の中心側に垂直レンズ幅が中間の大きさの第2入射レンズ11a2の第2入射レンズ群11NL2を配置し、第2入射レンズ群11NL2の上下に垂直レンズ幅が最小の第3入射レンズ11a3からなる第3入射レンズ群11NL3を配置してもよい。そして、レンズアレイは、上側の第3入射レンズ群11NL3の上方と、下側の第3入射レンズ群11NL3の下方とに、垂直レンズ幅が最大の第1入射レンズ11a1からなる第1入射レンズ群11NL1をそれぞれ配置してもよい。このレンズアレイでは、各レンズ群が上下対称になるように配置されている。
以上説明した第1乃至第4の変形例の各レンズアレイでは、入射レンズ11aの垂直レンズ幅を3つ異なるサイズとしているので、出射レンズ11bのレンズ頂点TLbの偏芯量を調整して、例えば、図1と同じ照射領域EAの第1照射範囲E1から第3照射範囲E3と同じ範囲に光を照射するようにできる。
図10Cに示すように、トロイダルレンズ11tを入射レンズ及び出射レンズとして用いる場合では、照射領域EAにおいてシリンドリカルレンズを用いた場合よりも照射する領域を広くできる。
また、レンズアレイ10、10E~10Fでは、照射領域EAを第1照射範囲E1~第3照射範囲E3として設定した例として説明したが、例えば、図12A乃至図12Cに示すように、照射範囲が複数の範囲の集合で形成されることや、面積の異なる照射範囲の集合で形成されることとしてもよい。なお、図12Cでは、照射範囲を示す線が重なって分かりにくくなるため、照射される水平方向の範囲を変えて示しているが、同じ水平方向の範囲に光が照射されているものとして説明する。
例えば、図12Aに示すように、第2照射範囲E2を、第1照射区分E2a及び第2照射区分E2bの集合としてもよい。この場合、例えば、レンズアレイ10であれば、2つある第2出射レンズ11b2の一方で第1照射区分E2aを照射することとし、2つある第2出射レンズ11b2の他方で第2照射区分E2bを照射するようにレンズ頂点TLbの偏芯量を調整することで形成することができる。
そして、図12Cに示すように、第1照射範囲E1を第1照射区分E1a及び第2照射区分E1bから形成し、第2照射範囲E2を第1照射区分E2a及び第2照射区分E2bから形成し、第3照射範囲E3を第1照射区分E3a及び第2照射区分E3bとから形成するようにしてもよい。この場合、例えば、レンズアレイ10であれば、それぞれ2つずつある第1出射レンズ11b1~第3出射レンズ11b3の一方と他方を、第1照射区分及び第2照射区分に振り分けることで形成することができる。
図13Aに示すように、レンズアレイ10Gは、入射レンズ集合体11Aを第1入射レンズ11a1及び第2入射レンズ11a2により形成している。そして、第1入射レンズ11a1の垂直レンズ幅を第2入射レンズ11a2の垂直レンズ幅よりも大きく形成している。また、レンズアレイ10Gは、出射レンズ集合体11Bを、垂直レンズ幅を同じにした出射レンズ11bにより形成している。
レンズアレイ10Gは、出射レンズ11bからの光により照射面において所定の照射領域EAとなるように設定され、照射領域EAを、第1照射範囲E1及び第2照射範囲E2により形成している。そして、照射領域EAでは、第1照射範囲E1の一部に第2照射範囲E2の一部が重なるように形成されている。つまり、レンズアレイ10Gでは、一方の出射レンズ11bのレンズ頂点TLbの位置を第1照射範囲E1に向けて照射するように形成すると共に、他方の出射レンズ11bのレンズ頂点TLbの位置を第2照射範囲E2に向けて照射するように形成されている。
レンズアレイ10Hでは、一方の第1出射レンズ11b1が第1照射範囲E1の第1照射区分E1aに光を照射するようにレンズ頂点TLbの偏芯量を調整して形成され、他方の第1出射レンズ11b1が第2照射区分E1bに光を照射するようにレンズ頂点TLbの偏芯量を調整して形成されている。
また、レンズアレイ10Hでは、第2照射範囲E2の第1照射区分E2a乃至第3照射区分E2cのそれぞれに光を照射するように、第2出射レンズ11b2のそれぞれがレンズ頂点TLbの偏芯量を調整して形成されている。
以上の説明のように、図13Aで示すレンズアレイ10Gでは、最小の構成として2つの入射レンズ及び2つの出射レンズを備えていればよく、単レンズの集合で形成することができる。また、図13Bで示すレンズアレイ10Hでは、単レンズ及びレンズ群による組み合わせにより形成することができる。
従って、図1乃至図13Bまでで説明してきた各レンズアレイでは、単レンズのみ、或いは、レンズ群のみ、更に、単レンズ及びレンズ群により形成することが可能である。
次に、図14を参照して照明光学装置100について説明する。なお、ここでは、レンズアレイ10を一例として使用する構成として説明するが、勿論、他のレンズアレイを用いてもよい。
照明光学装置100は、例えば、車両や船舶あるいは航空機の各種灯具として使用される。照明光学装置100は、光源20からの光路中に配置され光源20からの光を略平行光とする第1光学部材30と、第1光学部材30からの光を入射して所望の光照射強度の分布として出射するレンズアレイ10と、レンズアレイ10からの光の光路中に配置される第2光学部材55と、第2光学部材55から光を入射して光路を変えて出射する光変調装置60と、光変調装置60からの光を投影する投影レンズ70とを備えている。なお、光源20から投影レンズ70までがフレーム内に収納された状態となっている。
レンズアレイ10は、既に説明した構成を備えている。このレンズアレイ10により所望の光照射強度の分布が光変調装置60の照射面に照射されるように設定されている。なお、レンズアレイ10は、所望の光照射強度の分布が得られるものであれば、レンズ群の数やレンズ列の数を制限されるものではない。また、レンズアレイ10は、入射レンズ集合体11Aのレンズ面の形状あるいは出射レンズ集合体11Bのレンズ面の形状が特に限定されるものではない。
以上の構成を備える照明光学装置100では、光源20からの光を所望の光照射強度の分布にレンズアレイ10を介して調整し、光変調装置60により光束のロスがない状態で出力し投影レンズ70により外部に光を照射することができる。また、レンズアレイ10は、大きな段差を形成することがなく形成が容易となる。
なお、照明光学装置100では、第1光学部材30として、図15A及び図15Bに示すような構成であってもよい。
図15Aに示すように、第1光学部材30Aとして、放物面反射鏡33を備える構成であってもよい。放物面反射鏡33は、光源20から照射された光を反射して平行光としてレンズアレイ10に入射させるように配置される。なお、放物面反射鏡33を用いるときには、光源20からの光を、放物面反射鏡33に向かって照射するように光源20が設置される。そして、光源20は、放物面反射鏡33の焦点位置に配置される。
図15Bに示すように、第1光学部材30Bとして、楕円反射鏡34を備える構成であってもよい。楕円反射鏡34は、楕円曲面の上半分を用いて光源20からの光を平行光として反射する。光源20は、楕円反射鏡34に向かって照射した光が平行光となる角度と位置に設置される。
以上説明したように、レンズアレイ10,10E~10H及び照明光学装置100では、前記した各構成に限定されるものではない。
例えば、照射範囲は、2つから3つの集合により照射領域となるように説明したが、それ以上の複数で照射領域を形成することとしてもよい。また、各照射範囲は、複数の照射区画から設定されるようにしてもよい。各照射範囲は、単独の照射範囲と、複数の照射区画からなる照射範囲とのいずれからなる設定でもよい。また、照射領域は、複数の照射範囲を異なる照射面積として説明したが、同じ照射面積の範囲を、出射位置を変えることで設定されるようにしても構わない。さらに、レンズアレイの各レンズ群は、水平レンズ幅を揃えていれば、垂直レンズ幅が徐々に大きくなる順番に、あるいは、徐々に小さくなる順番に配置しなくてもよい。つまり、レンズアレイは、例えば、奇数番目のレンズ群の後に偶数番目のレンズ群を配置してレンズ面中心CLから上下対称となるように設定してもよい。そして、レンズアレイ10,10E乃至10Hでは、レンズ面中心CLから垂直方向に対称として、レンズ群が2組で同じ照射する領域あるいは範囲に光を出射するとして説明したが、1組のレンズ群により1つの照射する領域あるいは範囲に光を出射する構成としてもよい。
また、照明光学装置100では、光変調装置60としてDMDを例示して説明したがその他の装置である例えば空間光変調器等であってもよい。
以上、照明光学装置100を自動車のヘッドライトとして使用した一例について、説明したが、図面で例示した以外であっても光を照射して様々な文字や図形を表示することができる。また、照明光学装置100は、自動車のヘッドライトに限定されるものではなく、光を照射するスポットライトやディスプレイ等様々な使用対応ができることは勿論である。
11A 入射レンズ集合体 11B 出射レンズ集合体
11a 入射レンズ 11b 出射レンズ
11a1 第1入射レンズ 11b1 第1出射レンズ
11a2 第2入射レンズ 11b2 第2出射レンズ
11a3 第3入射レンズ 11b3 第3出射レンズ
11NL1 第1入射レンズ群 11UL1 第1出射レンズ群
11NL2 第2入射レンズ群 11UL2 第2出射レンズ群
11NL3 第3入射レンズ群 11UL3 第3出射レンズ群
11RA1 入射側凹曲面 11RB1 出射側凸曲面
11RA2 入射側凸曲面 11RB2 出射側凹曲面
11RA3 入射側凸曲面 11RB3 出射側凹曲面
12 レンズ上枠部 13 レンズ下枠部
14 レンズ左側枠部 15 レンズ右側枠部
20 光源 30 第1光学部材
31 第1コリメートレンズ 32 第2コリメートレンズ
40 凹レンズ 50 反射鏡
55 第2光学部材 60 光変調装置
70 投影レンズ 100 照明光学装置
CL レンズ面中心
E1 第1照射領域 E2 第2照射領域
EA,EA1,EA2 照射領域 HCL 領域中心
TLb 出射レンズのレンズ頂点 TLa 入射レンズのレンズ頂点
Claims (19)
- 互いに直交する一方向及び他方向に異なる光学パワーを有する入射レンズを、光学パワーの大きい他方向に整列させた入射レンズ集合体と、
互いに直交する一方向及び他方向に異なる光学パワーを有する出射レンズを、前記入射レンズに光学的に対向して設置されると共に、他方向に整列させた出射レンズ集合体と、を備え、
前記入射レンズは、照射面において1つ以上のレンズから照射される複数の照射範囲の集合により予め設定された照射領域になるように、レンズ寸法が形成され、
前記出射レンズは、前記照射領域を形成する複数の異なる位置に照射される前記照射範囲のいずれかになると共に、前記照射範囲の少なくとも一部が互いに重なるように、レンズ頂点の位置を形成し、
前記入射レンズ集合体において、隣接するレンズ間において段差を生じないように、前記入射レンズは、他方向の中心から他方向の両端側に向かうに従って他方向のレンズ幅が大きくなるように、他方向のレンズ幅が異なる入射レンズを備え、
前記出射レンズ集合体において、隣接するレンズ間において段差を生じないように、前記出射レンズは、他方向のレンズ幅が同等に形成されている、レンズアレイ。 - 前記入射レンズ集合体において、前記入射レンズは、前記複数の照射範囲においてそれぞれの照射範囲で他方向に沿った照射幅が異なるように、他方向のレンズ幅を異ならせて形成される請求項1に記載のレンズアレイ。
- 前記入射レンズ集合体において、前記入射レンズは、前記照射領域の中心を同じにした前記照射範囲の大きさが異なる複数の前記照射範囲となるように、他方向のレンズ幅を形成し、
前記出射レンズ集合体において、前記出射レンズは、前記照射領域の中心を同じにした前記照射範囲の大きさが異なる複数の前記照射範囲に光を照射するように、レンズ頂点の位置を形成する請求項1に記載のレンズアレイ。 - 前記入射レンズ集合体は、前記入射レンズの複数を1群とする入射レンズ群ごとに、前記複数の照射範囲のいずれかを形成するようにレンズ幅が形成される請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
- 前記入射レンズ集合体は、前記複数の照射範囲のいずれかとなるように、前記入射レンズのレンズ幅及び前記入射レンズの複数を1群とする入射レンズ群における入射レンズのレンズ幅が形成される請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
- 前記入射レンズ集合体において、他方向における中央に他方向の前記レンズ幅の最小となる前記入射レンズ群が配置されると共に、他方向における両端側に他方向の前記レンズ幅の最大となる前記入射レンズ群が配置され、
前記出射レンズ集合体において、他方向における中央の前記出射レンズが、前記照射領域において最小となる照射範囲に光を照射するようにレンズ頂点の位置を形成すると共に、他方向における両端側の前記出射レンズが、前記照射領域において最大となる照射範囲に光を照射するようにレンズ頂点の位置を形成する請求項4又は請求項5に記載のレンズアレイ。 - 前記入射レンズ群のそれぞれは、入射レンズの数が同じ数により形成され、
前記入射レンズ群を形成する入射レンズと、前記出射レンズの数とが同じ数になるように形成される請求項4乃至請求項6のいずれか一項に記載のレンズアレイ。 - 前記入射レンズ群は、少なくとも1つの入射レンズ群が他の入射レンズ群と異なる入射レンズの数で形成され、
前記出射レンズは、前記入射レンズ群を形成する入射レンズの数と同じ数となる請求項4乃至請求項6いずれか一項に記載のレンズアレイ。 - 前記出射レンズは、前記照射領域の中央の光照射強度が高く、前記照射領域の周縁に向かって光照射強度が低くなる分布となるように、前記出射レンズのレンズ頂点の位置を形成する請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
- 前記入射レンズ集合体の入射レンズ面は、対向する出射レンズ集合体に向かって他方向における中央が凹となり両端側が凸となる曲面に形成され、
前記出射レンズ集合体の出射レンズ面は、前記入射レンズ面と平行となる曲面を形成する請求項1に記載のレンズアレイ。 - 前記出射レンズは、前記入射レンズの前記光学パワーの大きい側となる焦点近傍の位置に配置される請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
- 前記入射レンズ集合体の入射レンズ又は前記出射レンズ集合体の出射レンズは、トロイダルレンズが用いられ、
前記他方向に整列するトロイダルレンズは、前記一方向に同じ曲率で形成されている請求項1に記載のレンズアレイ。 - 互いに直交する一方向及び他方向に異なる光学パワーを有する入射レンズを、光学パワーの大きい他方向に一列で整列させた入射レンズ集合体と、
互いに直交する一方向及び他方向に異なる光学パワーを有する出射レンズを前記入射レンズに光学的に対向して設置されると共に、他方向に一列で整列させた出射レンズ集合体と、を備え、
前記入射レンズは、照射面において1つ以上のレンズから照射される複数の照射範囲の集合により予め設定された照射領域になるように、レンズ寸法が形成され、
前記出射レンズは、前記照射領域を形成する複数の異なる位置に照射される前記照射範囲のいずれかになると共に、前記照射範囲の少なくとも一部が互いに重なるように、レンズ頂点の位置を形成し、
前記入射レンズ集合体において、隣接するレンズ間において段差を生じないように、前記入射レンズは、他方向のレンズ幅が異なる第1入射レンズ及び第2入射レンズを備え、
前記出射レンズ集合体において、隣接するレンズ間において段差を生じないように、前記出射レンズは、他方向のレンズ幅が同等に形成されているレンズアレイ。 - 前記第1入射レンズは、第1入射レンズの他方向におけるレンズ幅が、前記第2入射レンズの他方向におけるレンズ幅よりも広く、前記第1入射レンズが前記第2入射レンズよりも前記他方向において中心よりも両端側に配置され、
前記第2入射レンズの数が前記第1入射レンズの数よりも多く配置され、
前記第1入射レンズ及び前記第2入射レンズの数と、前記出射レンズの数が同じである請求項13に記載のレンズアレイ。 - 前記第1入射レンズは、第1入射レンズの他方向におけるレンズ幅が、前記第2入射レンズの他方向におけるレンズ幅よりも広く、
前記第1入射レンズ及び前記第2入射レンズは、それぞれが一つずつ隣接して配置され、
前記出射レンズは、前記第1入射レンズ及び前記第2入射レンズに対向して2つが配置され、
前記出射レンズの一方から照射される照射範囲と、前記出射レンズの他方から照射される照射範囲とが、中央で重なるように、前記出射レンズのレンズ頂点の位置を形成する請求項13に記載のレンズアレイ。 - 光源からの光路中に配置され前記光源からの光を平行光とする第1光学部材と、請求項1乃至請求項15のいずれか一項に記載のレンズアレイと、前記レンズアレイからの光の光路中に配置される第2光学部材と、前記第2光学部材から光を入射して光路を変えて出射する光変調装置と、前記光変調装置からの光を投影する投影レンズとを備える照明光学装置。
- 前記光源は、発光ダイオード又はレーザダイオードである請求項16に記載の照明光学装置。
- 前記第1光学部材は、前記光源からの光を平行光とするコリメートレンズである請求項16に記載の照明光学装置。
- 前記第1光学部材は、前記光源からの光を反射して平行光とする反射鏡である請求項16に記載の照明光学装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010076909.0A CN111505749B (zh) | 2019-01-31 | 2020-01-23 | 透镜阵列以及照明光学装置 |
US16/777,157 US10877360B2 (en) | 2019-01-31 | 2020-01-30 | Lens array and lighting optical system |
EP20154500.1A EP3690494A1 (en) | 2019-01-31 | 2020-01-30 | Lens array and lighting optical system |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019016113 | 2019-01-31 | ||
JP2019016113 | 2019-01-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020126215A JP2020126215A (ja) | 2020-08-20 |
JP7311746B2 true JP7311746B2 (ja) | 2023-07-20 |
Family
ID=72084900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019051217A Active JP7311746B2 (ja) | 2019-01-31 | 2019-03-19 | レンズアレイ及び照明光学装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7311746B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040156130A1 (en) | 2002-12-31 | 2004-08-12 | Powell Karlton David | Homogenizing optical sheet, method of manufacture, and illumination system |
JP2005173099A (ja) | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Canon Inc | 照明光学系及びそれを有する画像表示装置 |
JP2007140432A (ja) | 2005-02-09 | 2007-06-07 | Seiko Epson Corp | 照明装置及びプロジェクタ |
JP2009543143A (ja) | 2006-07-13 | 2009-12-03 | リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー | 光を均質化するための装置、および作業面において線状強度分布を発生させるためのレーザ装置 |
JP2013025293A (ja) | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Canon Inc | 画像投射装置、及び投射光学系を有する画像投射装置 |
US20180335191A1 (en) | 2017-05-18 | 2018-11-22 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Motor vehicle headlight with a light module featuring a micro projector |
-
2019
- 2019-03-19 JP JP2019051217A patent/JP7311746B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040156130A1 (en) | 2002-12-31 | 2004-08-12 | Powell Karlton David | Homogenizing optical sheet, method of manufacture, and illumination system |
JP2005173099A (ja) | 2003-12-10 | 2005-06-30 | Canon Inc | 照明光学系及びそれを有する画像表示装置 |
JP2007140432A (ja) | 2005-02-09 | 2007-06-07 | Seiko Epson Corp | 照明装置及びプロジェクタ |
JP2009543143A (ja) | 2006-07-13 | 2009-12-03 | リモ パテントフェルヴァルトゥング ゲーエムベーハー ウント コー.カーゲー | 光を均質化するための装置、および作業面において線状強度分布を発生させるためのレーザ装置 |
JP2013025293A (ja) | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Canon Inc | 画像投射装置、及び投射光学系を有する画像投射装置 |
US20180335191A1 (en) | 2017-05-18 | 2018-11-22 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Motor vehicle headlight with a light module featuring a micro projector |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020126215A (ja) | 2020-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10473284B2 (en) | Apparatus for spatially and spectrally adaptable dichromatic white light source using spatial light modulator | |
US9512972B2 (en) | Headlight system incorporating adaptive beam function | |
CN109937321B (zh) | 前灯装置 | |
US8007141B2 (en) | Diffraction optical element, lighting device, and projector | |
WO2018139081A1 (ja) | ヘッドライト装置 | |
EP3344919B1 (en) | A lighting system and a lighting method | |
US11209144B2 (en) | Low cost projection system | |
JP2023086739A (ja) | 照明光学装置及び配光可変型ヘッドライト | |
CN111316036A (zh) | 具有空间可控反射器元件的照明布置 | |
JP2016212962A (ja) | 照明装置 | |
KR20190111798A (ko) | 자동차 헤드라이트용 조명 장치 | |
CN111505749B (zh) | 透镜阵列以及照明光学装置 | |
CN113513734B (zh) | 用于车辆的灯以及包括其的车辆 | |
JP7311746B2 (ja) | レンズアレイ及び照明光学装置 | |
CN114072729A (zh) | 光源装置、投影仪和光强度分布均匀化方法 | |
EP3824348A1 (en) | Illumination system with high intensity projection mechanism and method of operation thereof | |
WO2020255703A1 (ja) | 灯具ユニットおよび車両用前照灯 | |
US10641457B2 (en) | Vehicular lamp | |
JP7564482B2 (ja) | フライアイレンズ及び照明光学装置 | |
US11852307B1 (en) | Headlight | |
US20200240609A1 (en) | Vehicle lighting device with a digital micromirror device | |
JP2005221872A (ja) | 照明装置および表示装置 | |
WO2019029067A1 (zh) | 照明装置、汽车大灯及照明系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230407 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230425 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230517 |
|
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: 20230606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230619 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7311746 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |