JP2002540577A - 非結像照射用途の合致した光学面をもつズーム式ビームスプレッダ - Google Patents
非結像照射用途の合致した光学面をもつズーム式ビームスプレッダInfo
- Publication number
- JP2002540577A JP2002540577A JP2000608212A JP2000608212A JP2002540577A JP 2002540577 A JP2002540577 A JP 2002540577A JP 2000608212 A JP2000608212 A JP 2000608212A JP 2000608212 A JP2000608212 A JP 2000608212A JP 2002540577 A JP2002540577 A JP 2002540577A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light beam
- concave
- array
- convex
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title abstract description 26
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 title description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0875—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more refracting elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/095—Refractive optical elements
- G02B27/0955—Lenses
- G02B27/0961—Lens arrays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
- G02B15/14—Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0075—Arrays characterized by non-optical structures, e.g. having integrated holding or alignment means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
第一及び第二の多レンズアレイを含むズーム式光ビームスプレッダは、合致した湾曲光学面を有する複数の平凹レンズに対応する複数の平凸レンズを含む。ゼロ屈折力状態では、2個の多レンズアレイは非常に近い距離にあり、合致した凸面及び凹面が効果的に互いを光学的に相殺するが、2個のアレイが光ビームの軸に沿って同軸に離れるにつれ、離隔距離の関数としてビーム開き角が増大する。第二のアレイの平凹レンズの湾曲面が第一のアレイの平凸レンズの焦点よりも遠くに配置されると、多大なビーム開きが得られる。
Description
【0001】 発明の分野 本発明は、照明機器に関し、特に、非結像照射用途において光エネルギーの分
布を制御する要素及び装置に関する。
布を制御する要素及び装置に関する。
【0002】 関連技術の説明 Stanley McCandlessによってその著書「A Method of Lighting the Sta
ge」に記された照明の4種の性質は、強さ、色、配光及び動きである。強さ及び
色は、特定の光ビームの属性を指すということができるが、配光は、舞台の周囲
の光源の配置及びそれらの光源が向けられる方向をいう。強さ、色及び配光は主
要な性質であるが、動きは、主要な性質の変化から発現する。この意味における
動きは、時間とともに変化する他3種の性質の状態として起こる。強さの単なる
調節が動きを生じさせる。動きを生じさせることなく他3種の性質の変化が起こ
ることはなく、刻々とした経過する時間なくして動きが起こることはない。
ge」に記された照明の4種の性質は、強さ、色、配光及び動きである。強さ及び
色は、特定の光ビームの属性を指すということができるが、配光は、舞台の周囲
の光源の配置及びそれらの光源が向けられる方向をいう。強さ、色及び配光は主
要な性質であるが、動きは、主要な性質の変化から発現する。この意味における
動きは、時間とともに変化する他3種の性質の状態として起こる。強さの単なる
調節が動きを生じさせる。動きを生じさせることなく他3種の性質の変化が起こ
ることはなく、刻々とした経過する時間なくして動きが起こることはない。
【0003】 幾年にもわたる時の経過は、照明の主要な3性質すべてが動力機械化及びコン
ピュータ化遠隔制御を受けるようになって、配光の場合には、動き(従来の意味
の)が公然と機械化されるのを眼にした。20年前には事実上聞き及ぶことのな
かった動く光が、舞台照明技術を革新し、自動可変性の性質を有するコンピュー
タ制御照明システムの到来の前には不可能であった動的な照明効果を可能にした
。あからさまに動的な動きの新奇さが鎮まったのち、繊細さの鑑賞が再び可能に
なり、配光の性質を可変性のビーム開き又はビームスプレッドの側面から考慮す
るようになる。
ピュータ化遠隔制御を受けるようになって、配光の場合には、動き(従来の意味
の)が公然と機械化されるのを眼にした。20年前には事実上聞き及ぶことのな
かった動く光が、舞台照明技術を革新し、自動可変性の性質を有するコンピュー
タ制御照明システムの到来の前には不可能であった動的な照明効果を可能にした
。あからさまに動的な動きの新奇さが鎮まったのち、繊細さの鑑賞が再び可能に
なり、配光の性質を可変性のビーム開き又はビームスプレッドの側面から考慮す
るようになる。
【0004】 舞台照明においては、光ビームをいわゆるウォッシュルミネアーから散開させ
てより広い区域を照らすことがしばしば望ましい。ウォッシュルミネアーは、米
国特許第3,428,800号又は米国特許第3,665,179号に開示され
ているように、レンズに対して動くことができる光源及び凹形リフレクタを使用
してそのような効果を生じさせることができる。光ビームの開き角は、レンズに
対する光源及びリフレクタの位置に依存して異なる。人気の高い開き可変性照明
器具、たとえば英国のRank Strand社製のCadenza PC及びカリフォルニア州のM
ole-Richardson社製の2KWフレネルならびにその他は、そのような光学系を使用
して、照明器具によって投射される光ビームの開き角を制御する。ランプ及びレ
トロリフレクタの組み合わせによって照射される正、すなわち凸形の前面レンズ
は、ランプがレンズの焦点に配置されたとき、実質的に柱状の光ビームを発生さ
せ、比較的小さな光だまりを投射する。ランプ及びリフレクタの組み合わせがレ
ンズの焦点からいずれかの方向に離れると、ビームは柱状から開いて、より大き
な光だまりを投じる。そのような系は非常に大きく、ランプ及びリフレクタの組
み合わせをレンズの光軸に沿って何インチも移動させることを要する。これらの
照明器具の運搬機構は通常、手動で調節可能であり、通常は直径8〜10インチ
の大きなガラス正面レンズは、Mole-Richardsonによって使用されるフレネル設
計によって有意な重量減が得られるとしても、厚くて重い。
てより広い区域を照らすことがしばしば望ましい。ウォッシュルミネアーは、米
国特許第3,428,800号又は米国特許第3,665,179号に開示され
ているように、レンズに対して動くことができる光源及び凹形リフレクタを使用
してそのような効果を生じさせることができる。光ビームの開き角は、レンズに
対する光源及びリフレクタの位置に依存して異なる。人気の高い開き可変性照明
器具、たとえば英国のRank Strand社製のCadenza PC及びカリフォルニア州のM
ole-Richardson社製の2KWフレネルならびにその他は、そのような光学系を使用
して、照明器具によって投射される光ビームの開き角を制御する。ランプ及びレ
トロリフレクタの組み合わせによって照射される正、すなわち凸形の前面レンズ
は、ランプがレンズの焦点に配置されたとき、実質的に柱状の光ビームを発生さ
せ、比較的小さな光だまりを投射する。ランプ及びリフレクタの組み合わせがレ
ンズの焦点からいずれかの方向に離れると、ビームは柱状から開いて、より大き
な光だまりを投じる。そのような系は非常に大きく、ランプ及びリフレクタの組
み合わせをレンズの光軸に沿って何インチも移動させることを要する。これらの
照明器具の運搬機構は通常、手動で調節可能であり、通常は直径8〜10インチ
の大きなガラス正面レンズは、Mole-Richardsonによって使用されるフレネル設
計によって有意な重量減が得られるとしても、厚くて重い。
【0005】 光ビームの開き角を制御するためのもう一つの一般的なシステムが、米国特許
第4,602,321号に開示され、放物面リフレクタに対して動かすことがで
きるランプを使用している。ランプがリフレクタの焦点に配置されると、実質的
に柱状の光ビームが発生し、小さな光だまりを投射する。ランプがリフレクタの
光軸に沿って後方に動き、リフレクタの焦点から離れるにつれ、ビームは柱状か
ら開いてより大きな光だまりを形成する。この系は、ランプソケットのための調
節可能な運搬装置を要し、しばしば、ビーム開きを制御するための光軸沿いの動
力化調節に加えて、光軸に対するランプの正しい位置合わせを維持するため、光
軸とで直交するさらなる二つの軸に沿って小さな(手動の)調節の配慮を要する
。
第4,602,321号に開示され、放物面リフレクタに対して動かすことがで
きるランプを使用している。ランプがリフレクタの焦点に配置されると、実質的
に柱状の光ビームが発生し、小さな光だまりを投射する。ランプがリフレクタの
光軸に沿って後方に動き、リフレクタの焦点から離れるにつれ、ビームは柱状か
ら開いてより大きな光だまりを形成する。この系は、ランプソケットのための調
節可能な運搬装置を要し、しばしば、ビーム開きを制御するための光軸沿いの動
力化調節に加えて、光軸に対するランプの正しい位置合わせを維持するため、光
軸とで直交するさらなる二つの軸に沿って小さな(手動の)調節の配慮を要する
。
【0006】 光ビームの開き角を制御するための多くの一般に使用される系は、2個以上の
レンズ要素を、固定されたランプ及び固定されたリフレクタと直列に組み合わせ
て使用する。これらの系では、1個以上のレンズ要素がランプ及びリフレクタに
対して移動して、それによって形成される光ビームの開き角を変化させる。いく
つかの一般的な例が、とりわけ米国特許第2,076,240号、第2,650
,292号、第2,950,382号、第3,302,016号、第3,594
,556号、第4,462,067号、第4,519,020号、第4,709
,311号、第4,739,456号、第5,029,992号、第5,404
,283号に開示されている。これらの系のいくつかは、輪郭の明確な光のスポ
ットが遠方の面、たとえば舞台床又は垂れ幕に投射される画像投射用途で使用さ
れ、また、たとえば米国特許第4,779,176号に記載されているように、
投射レンズ系の焦点面に配置された物体によって形成される複雑な像を投射する
ために使用することもできる。
レンズ要素を、固定されたランプ及び固定されたリフレクタと直列に組み合わせ
て使用する。これらの系では、1個以上のレンズ要素がランプ及びリフレクタに
対して移動して、それによって形成される光ビームの開き角を変化させる。いく
つかの一般的な例が、とりわけ米国特許第2,076,240号、第2,650
,292号、第2,950,382号、第3,302,016号、第3,594
,556号、第4,462,067号、第4,519,020号、第4,709
,311号、第4,739,456号、第5,029,992号、第5,404
,283号に開示されている。これらの系のいくつかは、輪郭の明確な光のスポ
ットが遠方の面、たとえば舞台床又は垂れ幕に投射される画像投射用途で使用さ
れ、また、たとえば米国特許第4,779,176号に記載されているように、
投射レンズ系の焦点面に配置された物体によって形成される複雑な像を投射する
ために使用することもできる。
【0007】 非結像用途で光ビームのエネルギー分布を制御するためのもう一つの独特なシ
ステムが米国特許第5,774,273号に開示され、屈折力可変性レンズレッ
トのアレイを形成する透明な多孔質構造によって支持される変形可能な透明膜を
有するジオメトリ可変性液充填レンズを使用している。光学的に明澄な液体が構
造に汲み込まれたり構造から汲み出されたりして膜を変形させて、エネルギー分
布を制御するための調節可能な光学力を有する凸又は凹レンズレットのアレイに
する。動力ポンプがアクチュエータとして使用され、システムは、遠隔制御によ
って作動させることができる。
ステムが米国特許第5,774,273号に開示され、屈折力可変性レンズレッ
トのアレイを形成する透明な多孔質構造によって支持される変形可能な透明膜を
有するジオメトリ可変性液充填レンズを使用している。光学的に明澄な液体が構
造に汲み込まれたり構造から汲み出されたりして膜を変形させて、エネルギー分
布を制御するための調節可能な光学力を有する凸又は凹レンズレットのアレイに
する。動力ポンプがアクチュエータとして使用され、システムは、遠隔制御によ
って作動させることができる。
【0008】 それにもかかわらず、非結像用途において光ビームのエネルギー分布を制御す
るための、液体成分に頼らないソリッドステート装置であって、低廉に直径を大
きくすることができ、それでいて軽量であり、照明器具の光軸に沿って短い距離
で作動させることができる装置を有することが望ましい。
るための、液体成分に頼らないソリッドステート装置であって、低廉に直径を大
きくすることができ、それでいて軽量であり、照明器具の光軸に沿って短い距離
で作動させることができる装置を有することが望ましい。
【0009】 発明の概要 本発明は、低廉に製造され、大きな直径に拡大可能であり、それでいて照明器
具の光軸に沿って短い距離で作動して、非結像照明用途において光エネルギーの
分布を制御することができるソリッドステート装置を提供する。
具の光軸に沿って短い距離で作動して、非結像照明用途において光エネルギーの
分布を制御することができるソリッドステート装置を提供する。
【0010】 本発明にしたがって、光ビームの開きを制御する装置は、パターンに配設され
、透明基板に支持された複数の平凸レンズを含む第一の多レンズアレイと、パタ
ーンに配設され、透明基板に支持された複数の平凹レンズを含む第二の多レンズ
アレイとを含み、第一及び第二の多レンズアレイが、第一のアレイの凸レンズ面
の湾曲が第二のアレイの凹面の湾曲と合致するように形成され、第一のアレイの
各凸レンズ面が第二のアレイの合致する凹レンズ面に対応し、それと整合し、第
一及び第二の多レンズアレイが、光ビーム経路中に直列かつ同軸に配置されて、
第一のアレイの凸レンズ面が第二のアレイの凹面にほぼ隣接し、それと同軸に整
合し、多レンズアレイの一方が他方の多レンズアレイに対して同軸に動くことが
できる。
、透明基板に支持された複数の平凸レンズを含む第一の多レンズアレイと、パタ
ーンに配設され、透明基板に支持された複数の平凹レンズを含む第二の多レンズ
アレイとを含み、第一及び第二の多レンズアレイが、第一のアレイの凸レンズ面
の湾曲が第二のアレイの凹面の湾曲と合致するように形成され、第一のアレイの
各凸レンズ面が第二のアレイの合致する凹レンズ面に対応し、それと整合し、第
一及び第二の多レンズアレイが、光ビーム経路中に直列かつ同軸に配置されて、
第一のアレイの凸レンズ面が第二のアレイの凹面にほぼ隣接し、それと同軸に整
合し、多レンズアレイの一方が他方の多レンズアレイに対して同軸に動くことが
できる。
【0011】 詳細な説明 図1〜5を参照して、本発明の照射光学系の作動概念を説明する。第一の平凸
レンズ1及び第二の平凹レンズ2が、光軸6を有する光ビーム5を形成するラン
プ3及びリフレクタ4と同軸に取り付けられている。リフレクタは、好ましくは
放物面状であり、ランプは、好ましくはその放物面の焦点FP1又はその近くに
位置して、得られる光ビームが実質的に平行化されるようになっている。しかし
、実際には、光ビームは、おそらく4又は5度の小さな開き角を有するであろう
。光ビームは、第一のレンズの平面11に入射し、その凸面を通過するときに屈
折する。第一のレンズの凸面12は、正の光学力を有し、第二のレンズの、負の
光学力を有する凹面13に対面し、二つの湾曲面は、互いに等しいが反対の光学
力の合致する形を有する。湾曲面の形は球形であってもよいが、第一のレンズの
焦点FP2における光のスポットのサイズを最小限にし、系を通過する光の分布
を変化させ、それにより、投射された光のスポットの中心の「ホットスポット」
を回避するため、好ましくは非球形である。光ビームは、第二のレンズの平面出
力面14を通過して系を出る。
レンズ1及び第二の平凹レンズ2が、光軸6を有する光ビーム5を形成するラン
プ3及びリフレクタ4と同軸に取り付けられている。リフレクタは、好ましくは
放物面状であり、ランプは、好ましくはその放物面の焦点FP1又はその近くに
位置して、得られる光ビームが実質的に平行化されるようになっている。しかし
、実際には、光ビームは、おそらく4又は5度の小さな開き角を有するであろう
。光ビームは、第一のレンズの平面11に入射し、その凸面を通過するときに屈
折する。第一のレンズの凸面12は、正の光学力を有し、第二のレンズの、負の
光学力を有する凹面13に対面し、二つの湾曲面は、互いに等しいが反対の光学
力の合致する形を有する。湾曲面の形は球形であってもよいが、第一のレンズの
焦点FP2における光のスポットのサイズを最小限にし、系を通過する光の分布
を変化させ、それにより、投射された光のスポットの中心の「ホットスポット」
を回避するため、好ましくは非球形である。光ビームは、第二のレンズの平面出
力面14を通過して系を出る。
【0012】 図2に示す「ゼロ屈折力」状態では、第二のレンズを第一のレンズにできるだ
け近づけて、第一のレンズの凸面が、第二のレンズの凹面によって画定される容
積の中に収まるように配置している。このゼロ屈折力状態では、凸面の屈折効果
と凹面の屈折効果とが互いを相殺して、正味の効果は実質的にゼロ屈折になる。
第一のレンズの湾曲面と第二のレンズの湾曲面との距離が非常に小さいと、レン
ズ系を通過する各光線は、レンズ間の隙間の前後でほぼ同じ表面法線を見、その
効果は、光線が2枚の平行な透明板の間を通過する効果と同様である―各光線の
正味の偏向は無視しうる程度である。図3に示すように、2枚のレンズがより大
きな距離だけ離れている場合、レンズ系を通過する各光線は、隙間の後で、不等
な量の、反対の符号の偏向を受けながら異なる表面法線を見、第二のレンズの平
面出力面でさらなる偏向を受けて、系を通じて有意な正味偏向を受ける。系を通
じての正味偏向の量は、一部には、二つの湾曲面の間の離隔距離に依存する。
け近づけて、第一のレンズの凸面が、第二のレンズの凹面によって画定される容
積の中に収まるように配置している。このゼロ屈折力状態では、凸面の屈折効果
と凹面の屈折効果とが互いを相殺して、正味の効果は実質的にゼロ屈折になる。
第一のレンズの湾曲面と第二のレンズの湾曲面との距離が非常に小さいと、レン
ズ系を通過する各光線は、レンズ間の隙間の前後でほぼ同じ表面法線を見、その
効果は、光線が2枚の平行な透明板の間を通過する効果と同様である―各光線の
正味の偏向は無視しうる程度である。図3に示すように、2枚のレンズがより大
きな距離だけ離れている場合、レンズ系を通過する各光線は、隙間の後で、不等
な量の、反対の符号の偏向を受けながら異なる表面法線を見、第二のレンズの平
面出力面でさらなる偏向を受けて、系を通じて有意な正味偏向を受ける。系を通
じての正味偏向の量は、一部には、二つの湾曲面の間の離隔距離に依存する。
【0013】 正の光学力を有する第一のレンズ1は、光ビームを焦点FP2に収束させる傾
向を有し、この焦点ののち、光ビームは開く。負の光学力を有する第二のレンズ
2は、平行化光ビームを開かせる傾向を有する。図4に示すように第二のレンズ
の凹面13の頂点15が第一のレンズの焦点FP2に配置されると、焦点の後の
光ビームの自然な開きが第二のレンズの開き効果によって増幅される。第二のレ
ンズの平面出力面14でさらなる開きが得られる。図5に示すように第二のレン
ズの頂点15が第一のレンズの焦点FP2よりも遠くに配置されると、光ビーム
の開き部分は、第二のレンズの本体を通過するときわずかに収束するが、第二の
レンズの平面出力面14を通過するとき大きな量で開く。
向を有し、この焦点ののち、光ビームは開く。負の光学力を有する第二のレンズ
2は、平行化光ビームを開かせる傾向を有する。図4に示すように第二のレンズ
の凹面13の頂点15が第一のレンズの焦点FP2に配置されると、焦点の後の
光ビームの自然な開きが第二のレンズの開き効果によって増幅される。第二のレ
ンズの平面出力面14でさらなる開きが得られる。図5に示すように第二のレン
ズの頂点15が第一のレンズの焦点FP2よりも遠くに配置されると、光ビーム
の開き部分は、第二のレンズの本体を通過するときわずかに収束するが、第二の
レンズの平面出力面14を通過するとき大きな量で開く。
【0014】 第一の平凸レンズ1及び第二の平凹レンズ2を含むレンズ系を通過する光ビー
ムの挙動はスネルの法則によって支配される。この法則によると、空気からガラ
ス(密度の低い方の光学媒体から密度の高い方の光学媒体)に通過する光線は、
表面法線に向かって屈折するが、ガラスから空気(密度の高い方の媒体から密度
の低い方の媒体)に通過する光線は、表面法線から離れて屈折する。第一及び第
二のレンズができるだけ近づけて配置されているとき、光ビームの開き角は実質
ゼロであり(リフレクタ4から平行化ビームが出ると仮定)、レンズ間の離隔距
離が増すにつれ開き角は増大する。
ムの挙動はスネルの法則によって支配される。この法則によると、空気からガラ
ス(密度の低い方の光学媒体から密度の高い方の光学媒体)に通過する光線は、
表面法線に向かって屈折するが、ガラスから空気(密度の高い方の媒体から密度
の低い方の媒体)に通過する光線は、表面法線から離れて屈折する。第一及び第
二のレンズができるだけ近づけて配置されているとき、光ビームの開き角は実質
ゼロであり(リフレクタ4から平行化ビームが出ると仮定)、レンズ間の離隔距
離が増すにつれ開き角は増大する。
【0015】 本発明のレンズ系を模すコンピュータシミュレーションの結果が図6〜10に
示されている。これらの図には、平面入力面11、凸面12、凹面13、平面出
力面14及び代表的な光ビームの光線5だけが示されている。このシミュレーシ
ョンでは、湾曲面は非球形であり、約11mmの直径を有している。図6に示すゼ
ロ屈折力状態では、凸面12と凹面13とは0.1mmだけ離れており、ビーム開
きの角度に認めうるほどの影響はない。図7に示すように湾曲面12と湾曲面1
3とを5.25mm離すことは、認めうる光線の屈折を生じさせ、ビームは、系の
光学軸上のどこかで収束し、その後、開くようになる。有意な投射距離を有する
実際の照射システム、たとえば舞台照明機器では、これは、上記ゼロ屈折力状態
に対して有意に拡大した直径の光ビームを生じさせる。図8に示すように湾曲面
12、13をさらに(10.5mm)離して表面13が表面12の焦点に位置する
ようにすると、さらに大きなビーム開き角が得られる。図9に示すように、湾曲
面どうしをさらに(15.75mm)離して、表面13が表面12の焦点よりも遠
くに位置するようにして、一層大きなビーム開き角を得ることもできる。図10
に示す湾曲面の最大離隔距離(21.0mm)は、ビームの周縁部分を出力面14
にその周縁の近くで通過させ、この特定のレンズ系の場合で可能な最大のビーム
開き角を生む。
示されている。これらの図には、平面入力面11、凸面12、凹面13、平面出
力面14及び代表的な光ビームの光線5だけが示されている。このシミュレーシ
ョンでは、湾曲面は非球形であり、約11mmの直径を有している。図6に示すゼ
ロ屈折力状態では、凸面12と凹面13とは0.1mmだけ離れており、ビーム開
きの角度に認めうるほどの影響はない。図7に示すように湾曲面12と湾曲面1
3とを5.25mm離すことは、認めうる光線の屈折を生じさせ、ビームは、系の
光学軸上のどこかで収束し、その後、開くようになる。有意な投射距離を有する
実際の照射システム、たとえば舞台照明機器では、これは、上記ゼロ屈折力状態
に対して有意に拡大した直径の光ビームを生じさせる。図8に示すように湾曲面
12、13をさらに(10.5mm)離して表面13が表面12の焦点に位置する
ようにすると、さらに大きなビーム開き角が得られる。図9に示すように、湾曲
面どうしをさらに(15.75mm)離して、表面13が表面12の焦点よりも遠
くに位置するようにして、一層大きなビーム開き角を得ることもできる。図10
に示す湾曲面の最大離隔距離(21.0mm)は、ビームの周縁部分を出力面14
にその周縁の近くで通過させ、この特定のレンズ系の場合で可能な最大のビーム
開き角を生む。
【0016】 図12〜14に示す本発明の好ましい実施態様は、平凸レンズレットの第一の
多レンズアレイ20と、平凹レンズレットの第二の多レンズアレイ30とを含む
。本発明の作動原理によると、各正屈折力平凸レンズレット22が、合致する負
屈折力平凹レンズレット33に対応して、2枚の対応するレンズレットそれぞれ
の湾曲した光学力面が同じ形を有するようになっている。ゼロ屈折力状態では、
2個の多レンズアレイは、光ビームが系を通過するときビーム開き角が無視しう
る程度になるよう、できるだけ近づけて配置される。2アレイ間の離隔距離が増
すにつれ、ビーム開き角は増大する。2アレイ間の離隔距離を増大させて、負屈
折力レンズレットのアレイが正屈折力レンズレットのアレイの焦点よりも遠くに
位置するようにしてもよい。2個の多レンズアレイは同軸に保持され、対応する
正屈折力及び負屈折力レンズレットの各対もまた同軸に保持される。レンズレッ
トは、レンズ系のガラスの質量及び重量を減らし、移動長を減らすため、アレイ
を通過する光ビームの直径に比較して直径を小さく形成される。8インチの直径
を覆う1対のレンズは、重さ約32ポンド(70kg)になり、約16インチ(4
06mm)を移動するであろうが、同じビーム直径を覆う小さなレンズレットのア
レイは、重さ約1ポンド(2.2kg)しかなく、1インチ(25.4mm)未満し
か移動しない。
多レンズアレイ20と、平凹レンズレットの第二の多レンズアレイ30とを含む
。本発明の作動原理によると、各正屈折力平凸レンズレット22が、合致する負
屈折力平凹レンズレット33に対応して、2枚の対応するレンズレットそれぞれ
の湾曲した光学力面が同じ形を有するようになっている。ゼロ屈折力状態では、
2個の多レンズアレイは、光ビームが系を通過するときビーム開き角が無視しう
る程度になるよう、できるだけ近づけて配置される。2アレイ間の離隔距離が増
すにつれ、ビーム開き角は増大する。2アレイ間の離隔距離を増大させて、負屈
折力レンズレットのアレイが正屈折力レンズレットのアレイの焦点よりも遠くに
位置するようにしてもよい。2個の多レンズアレイは同軸に保持され、対応する
正屈折力及び負屈折力レンズレットの各対もまた同軸に保持される。レンズレッ
トは、レンズ系のガラスの質量及び重量を減らし、移動長を減らすため、アレイ
を通過する光ビームの直径に比較して直径を小さく形成される。8インチの直径
を覆う1対のレンズは、重さ約32ポンド(70kg)になり、約16インチ(4
06mm)を移動するであろうが、同じビーム直径を覆う小さなレンズレットのア
レイは、重さ約1ポンド(2.2kg)しかなく、1インチ(25.4mm)未満し
か移動しない。
【0017】 実際の系は、各多レンズアレイが、図12に示すように、複数の周円形レンズ
レット22(凸)又は33(凹)を六角形配置で含むように構成することができ
る。個々のレンズレットの周は円形であり、この配置におけるレンズレット間の
空間は、アレイの面積の約10%を構成するが、この空間を介して有意な屈折が
起こることはない。したがって、周円形レンズレットの間の区域は、系を通過す
るとき有意なビーム開き角を受ける光ビームの中心の開きのない光線の「ホット
スポット」集中を避けるため、マスクされることが好ましい。あるいはまた、六
角形に仕上げられたレンズレット、すなわち周囲が六角形のレンズレットの六角
形アレイは、マスクの使用を避けることによって系を通過する光の強さの損失を
10%避けるが、そのような系を通過して得られるビームは、六角形の輪郭を有
し、六角形の光のスポットを投射する。もう一つの代替として、周円形レンズレ
ット間の空間は、さらなる二次湾曲光学面により、対応する対の合致する二次湾
曲光学面が2個の多レンズアレイ上にある状態で覆ってもよい。
レット22(凸)又は33(凹)を六角形配置で含むように構成することができ
る。個々のレンズレットの周は円形であり、この配置におけるレンズレット間の
空間は、アレイの面積の約10%を構成するが、この空間を介して有意な屈折が
起こることはない。したがって、周円形レンズレットの間の区域は、系を通過す
るとき有意なビーム開き角を受ける光ビームの中心の開きのない光線の「ホット
スポット」集中を避けるため、マスクされることが好ましい。あるいはまた、六
角形に仕上げられたレンズレット、すなわち周囲が六角形のレンズレットの六角
形アレイは、マスクの使用を避けることによって系を通過する光の強さの損失を
10%避けるが、そのような系を通過して得られるビームは、六角形の輪郭を有
し、六角形の光のスポットを投射する。もう一つの代替として、周円形レンズレ
ット間の空間は、さらなる二次湾曲光学面により、対応する対の合致する二次湾
曲光学面が2個の多レンズアレイ上にある状態で覆ってもよい。
【0018】 好ましい実施態様は、透明板の表面に六角形配置に成形され、適当な支持体に
取り付けられた第一及び第二の周円形レンズレットのアレイとして経済的に構成
することができる。不透明なマスクが一方又は両方のアレイに設けられて、円形
レンズレット間の空間を満たす。図12〜13に示すように、マスク25〜27
が、シルクスクリーニング法により、高温に耐えることができる適当なインクを
使用して、透明板の平坦面21にプリントされている。あるいはまた、レンズレ
ットを別に形成し、光学的に明澄なセメントを使用して透明基板に固着してもよ
く、不透明マスクは、個々のレンズレットそれぞれに対応する穴を有する有孔板
であってもよい。正レンズアレイと負レンズアレイとに同じ構成方法が使用され
る。
取り付けられた第一及び第二の周円形レンズレットのアレイとして経済的に構成
することができる。不透明なマスクが一方又は両方のアレイに設けられて、円形
レンズレット間の空間を満たす。図12〜13に示すように、マスク25〜27
が、シルクスクリーニング法により、高温に耐えることができる適当なインクを
使用して、透明板の平坦面21にプリントされている。あるいはまた、レンズレ
ットを別に形成し、光学的に明澄なセメントを使用して透明基板に固着してもよ
く、不透明マスクは、個々のレンズレットそれぞれに対応する穴を有する有孔板
であってもよい。正レンズアレイと負レンズアレイとに同じ構成方法が使用され
る。
【0019】 図14に示すように、第一の多レンズアレイ20が、複数のフランジ42を有
する第一の取り付けリング40の中に形成された内向きの周方向溝の中に支持さ
れている。取り付けリングは、取り付け穴44を介して設置される機械的留め具
によって照明器具ハウジングの内部に固着することができる。第二の多レンズア
レイ30が、第一の取り付けリングと同一であってもよい第二の取り付けリング
50によって同様に支持されている。往復型アクチュエータ51が、中央の穴5
6を通過するアクチュエータ駆動軸55とともに、フランジ52に設置され、取
り付け穴44を介して設置される機械的留め具53によって固着され、留め具5
7で固着される。各アクチュエータ駆動軸の一端はまた、第一の取り付けリング
40のフランジ42に形成された中央の穴46を通過し、機械的留め具58によ
ってそれに固着される。このようにして、2個の多レンズアレイ20及び30の
間の離隔距離を変化させるための、電気的に操作しうる動力化機構が形成される
。
する第一の取り付けリング40の中に形成された内向きの周方向溝の中に支持さ
れている。取り付けリングは、取り付け穴44を介して設置される機械的留め具
によって照明器具ハウジングの内部に固着することができる。第二の多レンズア
レイ30が、第一の取り付けリングと同一であってもよい第二の取り付けリング
50によって同様に支持されている。往復型アクチュエータ51が、中央の穴5
6を通過するアクチュエータ駆動軸55とともに、フランジ52に設置され、取
り付け穴44を介して設置される機械的留め具53によって固着され、留め具5
7で固着される。各アクチュエータ駆動軸の一端はまた、第一の取り付けリング
40のフランジ42に形成された中央の穴46を通過し、機械的留め具58によ
ってそれに固着される。このようにして、2個の多レンズアレイ20及び30の
間の離隔距離を変化させるための、電気的に操作しうる動力化機構が形成される
。
【0020】 往復型アクチュエータは、好ましくは、電気駆動信号に応答してモータの本体
によってねじ付き駆動軸55を駆動するために設けられるステッパモータ、たと
えば、コネチカット州WaterburyのHaydon Switch and Instrument社製のZ208
41シリーズのモータである。装置は、互いに接触する2個の取り付けリングによ
って、2個の多レンズアレイがゼロ屈折力状態のための最小離隔距離で正しく整
合するように組み付けることができ、そして、駆動軸を第一の取り付けリングの
フランジに固着することができる。その後、モータを直列につなぎ、適当な制御
装置によって、異なる駆動軸の延長部が作動範囲を通して同一のままであり、多
レンズアレイが互いに平行に維持されるよう作動させる。リミットスイッチ又は
物理的ストッパを使用して、装置の作動を前記のような使用可能範囲内に制して
もよい。装置は、米国特許第4,980,806号に記載されているような監視
制御装置と通信する電子制御システムを介して遠隔制御することが好ましい。
によってねじ付き駆動軸55を駆動するために設けられるステッパモータ、たと
えば、コネチカット州WaterburyのHaydon Switch and Instrument社製のZ208
41シリーズのモータである。装置は、互いに接触する2個の取り付けリングによ
って、2個の多レンズアレイがゼロ屈折力状態のための最小離隔距離で正しく整
合するように組み付けることができ、そして、駆動軸を第一の取り付けリングの
フランジに固着することができる。その後、モータを直列につなぎ、適当な制御
装置によって、異なる駆動軸の延長部が作動範囲を通して同一のままであり、多
レンズアレイが互いに平行に維持されるよう作動させる。リミットスイッチ又は
物理的ストッパを使用して、装置の作動を前記のような使用可能範囲内に制して
もよい。装置は、米国特許第4,980,806号に記載されているような監視
制御装置と通信する電子制御システムを介して遠隔制御することが好ましい。
【0021】 また、2個の多レンズアレイ間の離隔距離が使用可能範囲内で制御され、多レ
ンズアレイが互いに対して平行に維持される限り、他のタイプのアクチュエータ
、たとえば電気サーボモータ、空気圧もしくは油圧アクチュエータ又は手動アク
チュエータを使用してもよい。制御システムはまた、監視制御装置から独立して
作動させることもできるし、望むならば、自由回転させて二つの移動範囲の間で
振動させることもできる。しかし、理想的には、装置は、たとえば米国特許第5
,367,444号に示されているような、遠隔制御方位角及び仰角調節及び/
又は遠隔制御光ビーム色調節を提供する自動化した多パラメータ照明機器の一部
を形成する。
ンズアレイが互いに対して平行に維持される限り、他のタイプのアクチュエータ
、たとえば電気サーボモータ、空気圧もしくは油圧アクチュエータ又は手動アク
チュエータを使用してもよい。制御システムはまた、監視制御装置から独立して
作動させることもできるし、望むならば、自由回転させて二つの移動範囲の間で
振動させることもできる。しかし、理想的には、装置は、たとえば米国特許第5
,367,444号に示されているような、遠隔制御方位角及び仰角調節及び/
又は遠隔制御光ビーム色調節を提供する自動化した多パラメータ照明機器の一部
を形成する。
【0022】 好ましい実施態様のプロトタイプレンズ系から得られた実験結果が図11に示
されている。フートキャンドル(foot−candles)単位の光の強さ(
対数スケール)とインチ単位のビーム半径との関連を表すグラフ上で互いに重畳
する4本の曲線が、光源から20フィート(6メートル)での光エネルギー(放
射照度)の分布を示す。第一の曲線は、ゼロ離隔距離での2個のレンズアレイに
よる放射照度を表し、ビームの中心で1000フートキャンドルを超えるピーク
光強さ及び中心から約25インチ(635mm)で約20フートキャンドルの強さ
を示す。第二の曲線は、2個のレンズアレイが0.3インチ(7.6mm)離れて
いる場合の放射照度を表し、ビームの中心で約300フートキャンドルのピーク
強さ及び中心から約38インチ(965mm)で約20フートキャンドルの強さを
示す。第三の曲線は、2個のレンズアレイが0.6インチ(15mm)離れている
場合の放射照度を表し、ビームの中心で約150フートキャンドルのピーク強さ
及び中心から約60インチ(1524mm)で20フートキャンドルの強さを示す
。第四の曲線は、2個のレンズアレイが0.9インチ(23mm)離れている場合
の放射照度を表し、ビームの中心で約50フートキャンドルのピーク強さ及び中
心から約50インチ(1270mm)で20フートキャンドルの強さを示し、中心
から75〜100インチ(762〜1016mm)のビームの外縁で第三の曲線よ
りもわずかに多いエネルギー含量を示す。
されている。フートキャンドル(foot−candles)単位の光の強さ(
対数スケール)とインチ単位のビーム半径との関連を表すグラフ上で互いに重畳
する4本の曲線が、光源から20フィート(6メートル)での光エネルギー(放
射照度)の分布を示す。第一の曲線は、ゼロ離隔距離での2個のレンズアレイに
よる放射照度を表し、ビームの中心で1000フートキャンドルを超えるピーク
光強さ及び中心から約25インチ(635mm)で約20フートキャンドルの強さ
を示す。第二の曲線は、2個のレンズアレイが0.3インチ(7.6mm)離れて
いる場合の放射照度を表し、ビームの中心で約300フートキャンドルのピーク
強さ及び中心から約38インチ(965mm)で約20フートキャンドルの強さを
示す。第三の曲線は、2個のレンズアレイが0.6インチ(15mm)離れている
場合の放射照度を表し、ビームの中心で約150フートキャンドルのピーク強さ
及び中心から約60インチ(1524mm)で20フートキャンドルの強さを示す
。第四の曲線は、2個のレンズアレイが0.9インチ(23mm)離れている場合
の放射照度を表し、ビームの中心で約50フートキャンドルのピーク強さ及び中
心から約50インチ(1270mm)で20フートキャンドルの強さを示し、中心
から75〜100インチ(762〜1016mm)のビームの外縁で第三の曲線よ
りもわずかに多いエネルギー含量を示す。
【0023】 図11の曲線は、平凸レンズレットの第一の多レンズアレイ及び平凹レンズレ
ットの第二の多レンズアレイを含む好ましい実施態様のビームスプレッダが、光
ビームにおける光エネルギーの分布を効果的に制御することを示す。第二の多レ
ンズアレイを第一の多レンズアレイに対して1インチ(25.4mm)未満だけ動
かすことにより、それを通過して20フィート(6メートル)離れた面に投射さ
れる光ビームを、約25インチ(254mm)の半径内に閉じこめられた光エネル
ギーの大部分を有する高度に集中したビームから、中心から75〜100インチ
(762〜1016mm)の半径に分布した光エネルギーを有する非常に幅広いビ
ームに広げることができる。
ットの第二の多レンズアレイを含む好ましい実施態様のビームスプレッダが、光
ビームにおける光エネルギーの分布を効果的に制御することを示す。第二の多レ
ンズアレイを第一の多レンズアレイに対して1インチ(25.4mm)未満だけ動
かすことにより、それを通過して20フィート(6メートル)離れた面に投射さ
れる光ビームを、約25インチ(254mm)の半径内に閉じこめられた光エネル
ギーの大部分を有する高度に集中したビームから、中心から75〜100インチ
(762〜1016mm)の半径に分布した光エネルギーを有する非常に幅広いビ
ームに広げることができる。
【0024】 図15及び図16に示す、非結像照明用途で使用されるウォッシュルミネアー
の光学系は、実質的に柱状の光ビームを形成する放物面リフレクタ62に光学的
に結合されたランプ61を含む。ランプ及びリフレクタの下流に設けられた一連
のカラーフィルタは、シアンフィルタのセット63、黄色フィルタのセット64
及びマゼンタフィルタのセット65を含むことができ、さらに、米国特許第5,
073,847号又は第5,186,536号に開示されている、半径方向に配
置された減光ベーンのセット66を含む。第一及び第二の多レンズアレイ20、
30を含むズーム式ビームスプレッダが、カラーフィルタ及び減光ベーンの下流
に設けられている。出力レンズ67が照明器具の出口を覆い、照明装置のハウジ
ングは、図示されていないが、米国特許第5,367,444号に開示されたタ
イプの通風構造を含むことができる。
の光学系は、実質的に柱状の光ビームを形成する放物面リフレクタ62に光学的
に結合されたランプ61を含む。ランプ及びリフレクタの下流に設けられた一連
のカラーフィルタは、シアンフィルタのセット63、黄色フィルタのセット64
及びマゼンタフィルタのセット65を含むことができ、さらに、米国特許第5,
073,847号又は第5,186,536号に開示されている、半径方向に配
置された減光ベーンのセット66を含む。第一及び第二の多レンズアレイ20、
30を含むズーム式ビームスプレッダが、カラーフィルタ及び減光ベーンの下流
に設けられている。出力レンズ67が照明器具の出口を覆い、照明装置のハウジ
ングは、図示されていないが、米国特許第5,367,444号に開示されたタ
イプの通風構造を含むことができる。
【0025】 図15に示す系は、光ビーム68を小さなビーム開き角で投射するために多レ
ンズアレイ20、30ができるだけ近づけて配置されいるときの、ゼロ屈折力状
態にある本発明のビームスプレッダの性能を示す。図16に示す系は、ビーム開
き角を増すために多レンズアレイ20、30が系の光軸に沿っていくらかの距離
だけ離れているときの、本発明のビームスプレッダの性能を示す。
ンズアレイ20、30ができるだけ近づけて配置されいるときの、ゼロ屈折力状
態にある本発明のビームスプレッダの性能を示す。図16に示す系は、ビーム開
き角を増すために多レンズアレイ20、30が系の光軸に沿っていくらかの距離
だけ離れているときの、本発明のビームスプレッダの性能を示す。
【0026】 図示する出力レンズ67は、ビームを成形して非円形の光だまりを投射する周
知のタイプのレンティキュラレンズであるが、認めうるビームの開きを与えない
無色透明のレンズ又は出る光ビーム68に少量の散乱を与える淡く点描模様を付
されたレンズであってもよい。これらのタイプの交換可能なレンズが、テキサス
州ダラスのVari-Lite社製のVL5(商標)照明器具に広く使用されている。所望の
ビーム形状に依存して、いくつかの異なるタイプのレンティキュラレンズがVL5
照明器具とで個々に使用され、本発明のズーム式ビームスプレッダは、そのよう
なレンズと組み合わせて使用して、ビームを、レンティキュラ出口レンズによっ
て与えられる形に開かせることができる。
知のタイプのレンティキュラレンズであるが、認めうるビームの開きを与えない
無色透明のレンズ又は出る光ビーム68に少量の散乱を与える淡く点描模様を付
されたレンズであってもよい。これらのタイプの交換可能なレンズが、テキサス
州ダラスのVari-Lite社製のVL5(商標)照明器具に広く使用されている。所望の
ビーム形状に依存して、いくつかの異なるタイプのレンティキュラレンズがVL5
照明器具とで個々に使用され、本発明のズーム式ビームスプレッダは、そのよう
なレンズと組み合わせて使用して、ビームを、レンティキュラ出口レンズによっ
て与えられる形に開かせることができる。
【図1〜5】 本発明の作動概念を示す照射光学系の平面図である。
【図6〜10】 本発明の一つの実施態様の性能を示すレンズ系の平面図である。
【図11】 本発明のプロトタイプレンズ系からの実験結果を示すグラフである。
【図12】 本発明のレンズアレイの正面図である。
【図13】 本発明のレンズアレイの断面図である。
【図14】 本発明のレンズ系装置の斜視図である。
【図15及び16】 本発明のレンズ系装置を含む照明器具光学系の、それによって得られる作動効
果を示す平面図である。
果を示す平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G02B 17/08 F21P 5/00 A 27/00 F21M 1/00 R // F21W 131:406 T F21Y 101:00
Claims (30)
- 【請求項1】 前記平凸レンズ及び前記平凹レンズが実質的に六角形のパタ
ーンに配設されている、請求項1記載の装置。 - 【請求項2】 前記平凸レンズ及び前記平凹レンズの周囲がほぼ円形である
、請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記平凸レンズ及び前記平凹レンズの周囲が六角形である、
請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 前記平凸レンズと前記平凹レンズとの間の区域が不透明なマ
スク材料で覆われている、請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 前記平凸レンズ及び前記平凹レンズの湾曲が球形である、請
求項1記載の装置。 - 【請求項6】 前記平凸レンズ及び前記平凹レンズの湾曲が非球形である、
請求項1記載の装置。 - 【請求項7】 前記平凸レンズ及び前記平凹レンズが前記透明基板の中で一
体に形成されている、請求項1記載の装置。 - 【請求項8】 前記平凸レンズ及び前記平凹レンズが別々に形成され、前記
透明基板に固着されている、請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 光ビームの開きを制御するための装置であって、 光ビームと同軸の中心軸を有し、前記光ビームが入射する、前記光ビームとで
直交する平面を有し、前記平面に対向する凸面を有する第一のレンズと、 光ビームと同軸の中心軸を有し、前記第一のレンズを通過した後の光ビームが
入射する凹面を有し、前記平面に対向する平面を有する第二のレンズと を含み、前記凹面が前記凸面に対して相補的な湾曲を有し、前記光ビームの開き
が前記第一のレンズと前記第二のレンズとの間隔によって制御される装置。 - 【請求項10】 前記第一及び第二のレンズの一方を他方に対して前記光ビ
ームの経路に対して平行な方向に動かすための往復型アクチュエータをさらに含
む、請求項9記載の装置。 - 【請求項11】 前記往復型アクチュエータが、サーボモータによって動か
されるねじ付き駆動軸を含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項12】 前記第一のレンズの前記凸面が非球形である、請求項9記
載の装置。 - 【請求項13】 前記第一のレンズの前記凸面が球形である、請求項9記載
の装置。 - 【請求項14】 凹形リフレクタと、 前記凹形リフレクタの焦点に配置された光源と を含む装置によって前記光ビームが発される、請求項9記載の装置。
- 【請求項15】 前記凹形リフレクタが放物面リフレクタである、請求項1
記載の装置。 - 【請求項16】 光ビームの開きを制御するための装置であって、 光ビームと同軸の中心軸を有し、前記光ビームが入射する、前記光ビームとで
直交する平面を有し、前記平面に対向する、アレイ中の複数の凸面要素を有する
第一のレンズアレイと、 光ビームと同軸の中心軸を有し、前記第一のレンズアレイを通過した後の光ビ
ームが入射する面を形成する、アレイ中の複数の凹面要素を有し、前記凹面要素
に対向する平面を有する第二のレンズアレイと を含み、前記凹面要素が前記凸面要素に対して相補的な湾曲を有し、前記光ビー
ムの開きが前記第一のレンズアレイと前記第二のレンズアレイとの間隔によって
制御される装置。 - 【請求項17】 前記第一及び第二のレンズアレイの一方を他方に対して前
記光ビームの経路に対して平行な方向に動かすための往復型アクチュエータをさ
らに含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項18】 前記往復型アクチュエータが、サーボモータによって動か
されるねじ付き駆動軸を含む、請求項1記載の装置。 - 【請求項19】 前記第一のレンズの前記凸面が非球形である、請求項1記
載の装置。 - 【請求項20】 前記第一のレンズの前記凸面が球形である、請求項1記載
の装置。 - 【請求項21】 凹形リフレクタと、 前記凹形リフレクタの焦点に配置された光源と を含む装置によって前記光ビームが発される、請求項1記載の装置。
- 【請求項22】 前記凹形リフレクタが放物面リフレクタである、請求項1
記載の装置。 - 【請求項23】 光ビームの開きを制御する方法であって、 パターンに配設され、透明基板に支持された複数の平凸レンズを含む第一の多
レンズアレイを設けることと、 パターンに配設され、透明基板に支持された複数の平凹レンズを含む第二の多
レンズアレイを設けることと、 前記第一及び第二の多レンズアレイが、前記第一のアレイの凸レンズ面の湾曲
が前記第二のアレイの凹面の湾曲に合致するように形成され、前記第一のアレイ
の各凸レンズ面が前記第二のアレイの合致する凸レンズ面に対応し、それと整合
することと、 前記第一及び第二の多レンズアレイが、光ビーム経路中に直列かつ同軸に配置
されて、前記第一のアレイの凸レンズ面が前記第二のアレイの凹面にほぼ隣接し
、それと同軸であることと、 前記多レンズアレイの一方を前記多レンズアレイの他方に対して同軸に動かす
ことと を含む方法。 - 【請求項24】 光ビームの開きを制御する方法であって、 光ビームと同軸の中心軸を有し、前記光ビームが入射する、前記光ビームとで
直交する平面を有し、前記平面に対向する凸面を有する第一のレンズを設けるこ
とと、 光ビームと同軸の中心軸を有し、前記第一のレンズを通過した後の光ビームが
入射する凹面を有し、前記凹面に対向する平面を有し、前記凹面が前記凸面に対
して相補的な湾曲を有する第二のレンズを設けることと、 前記第一のレンズと前記第二のレンズとの間隔によって制御される前記光ビー
ムの開きを制御することと を含む方法。 - 【請求項25】 前記第一及び第二のレンズの一方を他方に対して前記光ビ
ームの経路に対して平行な方向に動かすための往復型アクチュエータによって前
記第一のレンズと前記第二のレンズとの間隔を制御する、請求項1記載の方法。 - 【請求項26】 前記往復型アクチュエータが、サーボモータによって動か
されるねじ付き駆動軸を含む、請求項1記載の方法。 - 【請求項27】 前記第一のレンズの前記凸面が非球形である、請求項1記
載の方法。 - 【請求項28】 前記第一のレンズの前記凸面が球形である、請求項1記載
の方法。 - 【請求項29】 凹形リフレクタと、 前記凹形リフレクタの焦点に配置された光源と を含む装置によって前記光ビームを発する、請求項1記載の方法。
- 【請求項30】 前記凹形リフレクタが放物面リフレクタである、請求項1
記載の方法。
レンズアレイと、 パターンに配設され、透明基板に支持された複数の平凹レンズを含む第二の多
レンズアレイと を含み、前記第一及び第二の多レンズアレイが、前記第一のアレイの凸レンズ面
の湾曲が前記第二のアレイの凹面の湾曲に合致するように形成され、前記第一の
アレイの各凸レンズ面が前記第二のアレイの合致する凸レンズ面に対応し、それ
と整合し、 前記第一及び第二の多レンズアレイが、光ビーム経路中に直列かつ同軸に配置
されて、前記第一のアレイの凸レンズ面が前記第二のアレイの凹面にほぼ隣接し
、 前記多レンズアレイの一方が前記多レンズアレイの他方に対して同軸に動くこ
とができる装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/280,792 | 1999-03-26 | ||
| US09/280,792 US6282027B1 (en) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | Zoomable beamspreader with matched optical surfaces for non-imaging illumination applications |
| PCT/US1999/012112 WO2000058771A1 (en) | 1999-03-26 | 1999-06-01 | Zoomable beamspreader with matched optical surfaces for non-imaging illumination applications |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002540577A true JP2002540577A (ja) | 2002-11-26 |
Family
ID=23074675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000608212A Pending JP2002540577A (ja) | 1999-03-26 | 1999-06-01 | 非結像照射用途の合致した光学面をもつズーム式ビームスプレッダ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6282027B1 (ja) |
| EP (1) | EP1166164B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002540577A (ja) |
| AU (1) | AU4324999A (ja) |
| DE (1) | DE69903360T2 (ja) |
| WO (1) | WO2000058771A1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006286615A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Led照明器具 |
| JP2007052957A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Marumo Denki Kk | Ledスポットライト |
| JP2007531229A (ja) * | 2004-03-29 | 2007-11-01 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 可変ビームを有する投光照明 |
| JP2010538445A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-09 | フィリップス ソリッド−ステート ライティング ソリューションズ インコーポレイテッド | 演壇照明用途においてled型スポットライト照明を提供する方法及び装置 |
| JP2022116839A (ja) * | 2021-01-29 | 2022-08-10 | キヤノン株式会社 | 照明光学系、照明装置および撮像装置 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6809869B2 (en) * | 2002-08-28 | 2004-10-26 | Genlyte Thomas Group Llc | Zoomable beamspreader for non-imaging illumination applications |
| JP3984910B2 (ja) * | 2002-12-13 | 2007-10-03 | キヤノン株式会社 | 照明装置 |
| US7119962B2 (en) * | 2003-08-13 | 2006-10-10 | Eastman Kodak Company | Method of manufacturing a molded lenslet array |
| EP1731955A1 (en) * | 2005-06-09 | 2006-12-13 | Sony Ericsson Mobile Communications AB | Flash device for an electronic equipment for a wireless communication system and method for operating a flash device for an electronic equipment |
| KR101170797B1 (ko) * | 2005-07-26 | 2012-08-02 | 삼성전자주식회사 | 완전 결상 방식의 입체 영상 표시 장치 |
| US8042972B2 (en) * | 2005-10-19 | 2011-10-25 | Martin Professional A/S | Light assemblies |
| US20100061107A1 (en) * | 2006-03-03 | 2010-03-11 | Pavel Jurik | Optical System |
| US20080247024A1 (en) * | 2006-03-03 | 2008-10-09 | Robe Show Lighting S.R.O. | Optical system for a wash light |
| USD558381S1 (en) | 2007-02-28 | 2007-12-25 | Genlyte Thomas Group, Llc | Luminaire |
| DE202007008430U1 (de) * | 2007-06-15 | 2008-10-16 | Heise, Sebastian | Beleuchtungsvorrichtung |
| US20100053971A1 (en) * | 2008-08-29 | 2010-03-04 | Abl Ip Holding Llc | Asymmetric Lighting Systems and Applications Thereof |
| US8439525B2 (en) * | 2008-08-29 | 2013-05-14 | Abl Ip Holding Llc | Luminaires having enhanced light distribution and applications thereof |
| US8075162B2 (en) * | 2008-09-12 | 2011-12-13 | Light Prescriptions Innovators, Llc | Zoom luminaire with compact non-imaging lens-mirror optics |
| EP2327969A1 (de) * | 2009-11-18 | 2011-06-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Testbeleuchtungssystem und Verfahren zum Testen einer Qualität eines photovoltaischen Systems |
| TW201211459A (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-16 | Jin Zhan Prec Industry Co Ltd | Illumination light beam shaping system |
| CN102032527A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-04-27 | 金展精技工业有限公司 | 照明光束整型系统 |
| WO2013142435A1 (en) | 2012-03-18 | 2013-09-26 | Robe Lighting, Inc. | Beam framing system for an automated luminaire |
| ITVI20120134A1 (it) * | 2012-06-05 | 2013-12-06 | Beghelli Spa | Sistema ottico a fascio luminoso regolabile per dispositivi di illuminazione a led |
| ITMI20121060A1 (it) * | 2012-06-18 | 2013-12-19 | Clay Paky Spa | Proiettore da palcoscenico per variare l'uniformita' di concentrazione del fascio luminoso e metodo per operare detto proiettore da palcoscenico |
| CN106662315B (zh) * | 2014-06-26 | 2019-10-25 | 飞利浦灯具控股公司 | 光学布置、照明设备和光照方法 |
| CN109564289A (zh) * | 2016-08-26 | 2019-04-02 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 用于扩大uav和其他物体的激光雷达扫描范围的光学结构以及相关系统和方法 |
| NL2017493B1 (en) * | 2016-09-19 | 2018-03-27 | Kulicke & Soffa Liteq B V | Optical beam homogenizer based on a lens array |
| EP3516292B1 (en) | 2016-09-22 | 2020-06-17 | Signify Holding B.V. | Optical arrangement, lighting system and illumination method |
| CN107990285A (zh) * | 2016-10-26 | 2018-05-04 | 合肥美亚光电技术股份有限公司 | Led光源、led光源板和光电分选机 |
| CN106678750B (zh) * | 2017-01-24 | 2018-01-30 | 广州骏曼灯光设备有限公司 | 一种舞台追光设备 |
| CN108826229A (zh) * | 2018-07-04 | 2018-11-16 | 赛尔富电子有限公司 | 一种调焦灯透镜组及对应的照明系统 |
| CN108954227B (zh) * | 2018-08-20 | 2024-10-25 | 上海彩丞新材料科技有限公司 | 一种可改变光斑大小的透镜组件 |
| DE102019119682A1 (de) * | 2019-07-19 | 2021-01-21 | Erco Gmbh | Gebäudeleuchte |
Family Cites Families (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2076240A (en) | 1934-10-25 | 1937-04-06 | Century Lighting Equipment Inc | Spot and floodlight projector apparatus |
| US2650292A (en) | 1949-07-12 | 1953-08-25 | Strong Electric Corp | Lamp having a reflector, two lenses, and means to vary the distance between them |
| US2950382A (en) | 1956-12-17 | 1960-08-23 | Strong Electric Corp | Projection lamp |
| US3302016A (en) | 1964-08-21 | 1967-01-31 | Textron Electronics Inc | Optical collimating system |
| US3305294A (en) * | 1964-12-03 | 1967-02-21 | Optical Res & Dev Corp | Two-element variable-power spherical lens |
| US3428800A (en) | 1965-12-10 | 1969-02-18 | Sylvania Electric Prod | Spotlight lamp |
| GB1208960A (en) | 1968-05-28 | 1970-10-14 | Thorn Lighting Ltd | Improved lighting system |
| US3594566A (en) | 1969-10-13 | 1971-07-20 | Kneisley Electronic Co | Light projector |
| US3936163A (en) * | 1973-09-10 | 1976-02-03 | Gilber B. Razran | Vision examination lens system |
| JPS5821713A (ja) * | 1981-07-31 | 1983-02-08 | Canon Inc | 複眼光学系の変倍方法 |
| US4462067A (en) | 1983-04-08 | 1984-07-24 | Altman Stage Lighting Co., Inc. | Spotlight and adjusting system |
| US4632522A (en) * | 1983-10-31 | 1986-12-30 | Mita Industrial Co., Ltd. | Optical system of variable magnification and a method for varying magnification of the same |
| US4519020A (en) | 1983-11-14 | 1985-05-21 | Little William D | Variable magnification stage light |
| US4602321A (en) | 1985-02-28 | 1986-07-22 | Vari-Lite, Inc. | Light source having automatically variable hue, saturation and beam divergence |
| US4712207A (en) * | 1985-03-18 | 1987-12-08 | Rca Corporation | Apparatus for erasing information on a reversible optical recording medium |
| US4867514A (en) | 1985-11-12 | 1989-09-19 | Hydro Fuels, Inc. | Systems for deviating and (optionally) converging radiation |
| US4779176A (en) | 1986-07-16 | 1988-10-18 | Vari-Lite, Inc. | Light pattern generator |
| US4709311A (en) | 1986-07-16 | 1987-11-24 | Vari-Lite, Inc. | Lens carrier |
| US4739456A (en) | 1986-12-12 | 1988-04-19 | Little William D | High intensity pattern/follow spot projector |
| US5029992A (en) | 1988-07-26 | 1991-07-09 | Morpheus Lights, Inc. | Motor-controlled lens system |
| JP3360686B2 (ja) | 1990-12-27 | 2002-12-24 | 株式会社ニコン | 照明光学装置および投影露光装置並びに露光方法および素子製造方法 |
| US5404283A (en) | 1992-03-31 | 1995-04-04 | Phoenix Products Company, Inc. | Outdoor framing projector |
| JP2946950B2 (ja) * | 1992-06-25 | 1999-09-13 | キヤノン株式会社 | 照明装置及びそれを用いた露光装置 |
| US5581379A (en) | 1993-02-15 | 1996-12-03 | Omron Corporation | Rectangular based convex microlenses surrounded within a frame and method of making |
| US5598281A (en) * | 1993-11-19 | 1997-01-28 | Alliedsignal Inc. | Backlight assembly for improved illumination employing tapered optical elements |
| JPH0883743A (ja) | 1994-09-09 | 1996-03-26 | Nikon Corp | 照明光学装置 |
| EP0750728A1 (en) * | 1994-11-17 | 1997-01-02 | CUNNINGHAM, David W. | Lighting device incorporating a zoomable beamspreader |
| JPH08227666A (ja) * | 1995-02-20 | 1996-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Crtディスプレイの漏洩電界低減装置 |
| US5666564A (en) | 1995-08-01 | 1997-09-09 | Eastman Kodak Company | Zoom flash with wave-lens |
| US5786939A (en) * | 1996-02-26 | 1998-07-28 | Fuji Photo Optical Co., Ltd. | Illumination optical system |
| US5774273A (en) | 1996-08-23 | 1998-06-30 | Vari-Lite, Inc. | Variable-geometry liquid-filled lens apparatus and method for controlling the energy distribution of a light beam |
| US5805340A (en) * | 1996-11-22 | 1998-09-08 | Shawn L. Kelly | Optical modulator and system having tunable image enhancement |
| US5850789A (en) * | 1997-07-22 | 1998-12-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method and apparatus for mounting printing plates |
| US6108131A (en) * | 1998-05-14 | 2000-08-22 | Moxtek | Polarizer apparatus for producing a generally polarized beam of light |
| US6809869B2 (en) * | 2002-08-28 | 2004-10-26 | Genlyte Thomas Group Llc | Zoomable beamspreader for non-imaging illumination applications |
-
1999
- 1999-03-26 US US09/280,792 patent/US6282027B1/en not_active Ceased
- 1999-06-01 WO PCT/US1999/012112 patent/WO2000058771A1/en not_active Ceased
- 1999-06-01 JP JP2000608212A patent/JP2002540577A/ja active Pending
- 1999-06-01 DE DE69903360T patent/DE69903360T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-01 AU AU43249/99A patent/AU4324999A/en not_active Abandoned
- 1999-06-01 EP EP99973804A patent/EP1166164B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2003
- 2003-04-25 US US10/424,334 patent/USRE41240E1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007531229A (ja) * | 2004-03-29 | 2007-11-01 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 可変ビームを有する投光照明 |
| JP2006286615A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-10-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Led照明器具 |
| JP2007052957A (ja) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Marumo Denki Kk | Ledスポットライト |
| JP2010538445A (ja) * | 2007-09-07 | 2010-12-09 | フィリップス ソリッド−ステート ライティング ソリューションズ インコーポレイテッド | 演壇照明用途においてled型スポットライト照明を提供する方法及び装置 |
| JP2022116839A (ja) * | 2021-01-29 | 2022-08-10 | キヤノン株式会社 | 照明光学系、照明装置および撮像装置 |
| JP7592503B2 (ja) | 2021-01-29 | 2024-12-02 | キヤノン株式会社 | 照明光学系、照明装置および撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1166164B1 (en) | 2002-10-02 |
| EP1166164A1 (en) | 2002-01-02 |
| USRE41240E1 (en) | 2010-04-20 |
| DE69903360T2 (de) | 2003-06-18 |
| WO2000058771A1 (en) | 2000-10-05 |
| DE69903360D1 (de) | 2002-11-07 |
| US6282027B1 (en) | 2001-08-28 |
| AU4324999A (en) | 2000-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2002540577A (ja) | 非結像照射用途の合致した光学面をもつズーム式ビームスプレッダ | |
| US6809869B2 (en) | Zoomable beamspreader for non-imaging illumination applications | |
| US5774273A (en) | Variable-geometry liquid-filled lens apparatus and method for controlling the energy distribution of a light beam | |
| CN103597279B (zh) | 具有可调角度分布的固态灯具设备 | |
| JP2567552B2 (ja) | 屈折レンズ要素を備えた発光ダイオードランプ | |
| JP6671377B2 (ja) | コリメータ及び小型レンズアレイを有する光学デバイス | |
| US9772499B2 (en) | Light mixing lenses and systems | |
| EP1779030B1 (en) | Flashlight | |
| US20120243215A1 (en) | Light collection system for an led luminaire | |
| EP3557126A1 (en) | Optomechanical system and method for controlling the photometric distribution of luminaires and corresponding luminaires | |
| CN109312913B (zh) | 特殊的花效果光束和洗光灯具 | |
| JP2010500735A (ja) | 照明装置 | |
| GB2421584A (en) | Optical device with converging and diverging elements for directing light | |
| JPH09259609A (ja) | 照明装置 | |
| WO2015138483A2 (en) | Optical system for an led luminaire | |
| JP2010515214A (ja) | 傾斜可能なビームを備える投光照明 | |
| WO2015038761A1 (en) | Catadioptric spotlight | |
| US20170205034A1 (en) | Illuminating apparatus | |
| CN109716018A (zh) | 光学布置、照明系统和光照方法 | |
| CN102980133A (zh) | 借助led光源的光成形 | |
| US20170074476A1 (en) | Optical system for a led luminaire | |
| US20080192473A1 (en) | Fooldlight With Variable Beam | |
| EP2924348B1 (en) | Lighting apparatus | |
| US10753578B2 (en) | Semi-cylindrical illuminator | |
| CN114901991A (zh) | 照明装置集光器和会聚光学系统 |