(57)【要約】  本発明は、照射される所望のターゲット領域または光学的に破壊されるターゲットを横切る走査運動で電磁放射ビームを掃引することによって、ターゲット領域または空間を光学的に破壊または照射するための装置である。本装置は、１つまたは複数の電磁放射ビーム出力開口部およびハウジングを含むアセンブリと、１つまたは複数の照明ビーム源エンジンと、走査運動でターゲット領域を横切ってビームを掃引する１つまたは複数のビーム走査エンジンと、ある距離において電磁放射ビームを成形し、照準し、送出するための１つまたは複数の光ビーム成形光学縦列と、１つまたは複数の照明ビーム源エンジンへの電力、電流、および／または電圧出力を調整する電子制御回路と、温度を制御する熱管理システムと、電源と、を有する。
2019515233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面を横切る走査運動で１つまたは複数の電磁放射ビームを掃引することによって、ヒト、動物または検出機器によって知覚される際に、前記電磁放射ビームによって照射される前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面が連続光で前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面を照射するように見えるように、前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面を照射するための装置であって、
ａ）ヘッド部分と、１つまたは複数の電磁放射ビーム出力開口部と、を有するアセンブリであって、前記開口部が１つまたは複数の光ウィンドウを有する、アセンブリと、
ｂ）前記アセンブリ内に固定されて、約２００ｎｍ〜約９００ｎｍまたは約４００ｎｍ〜約７５０ｎｍのスペクトル光範囲で、約２，０００ルクス〜１２０，０００ルクスの前記１つまたは複数の電磁放射ビームを生成する１つまたは複数の照明ビーム源エンジンと、
ｃ）前記アセンブリ内に固定され、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンから前記１つまたは複数の電磁放射ビームを受け取り、前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面を同時には全体に照射しないパターンで前記１つまたは複数の電磁放射ビームを送出することができる１つまたは複数のビーム走査エンジンであって、前記１つまたは複数の電磁放射ビームは、走査運動で照射されるべき前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面を横切って掃引される、１つまたは複数のビーム走査エンジンと、
ｄ）前記アセンブリ内に固定され、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンから１つまたは複数の電磁放射ビームを受け取ることができる１つまたは複数の光ビーム成形光学縦列であって、前記１つまたは複数の電磁放射ビームを成形し、照準し、送出するために利用され、前記１つまたは複数のビーム走査エンジンは、前記アセンブリからある距離に投影するための光ビームパターンを生成する、１つまたは複数の光ビーム成形光学縦列と、
ｅ）前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンおよび前記１つまたは複数のビーム走査エンジンに接続された電子制御回路であって、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンおよび前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンへの電力、電流、および／または電圧の出力を調整または変調する電子制御回路と、
ｆ）前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジン、前記１つまたは複数のビーム走査エンジン、および前記電子回路とインターフェースする熱管理システムであって、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジン、前記１つまたは複数のビーム走査エンジン、および前記電子回路の温度および冷却を制御する熱管理システムと、
ｇ）前記電子回路に接続され、前記アセンブリ内の、または前記アセンブリ内に取り外し可能に固定された電源と、
を含む装置。
【請求項２】
照明のための前記１つまたは複数のターゲット領域が、１つもしくは複数の動物の眼または１つもしくは複数のヒトの眼であり、前記照明が、不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレア／フラッシュブラインド／光ストレス無能力化、ならびに／あるいは見当識障害および不均衡を引き起こす、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ルミネセンス発生源エンジンが、蛍光体発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー励起ＬＥＤ、ナノワイヤＬＥＤ、レーザー蛍光体ハイブリッド、スーパールミネセンス発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、ナノチューブ、ナノ結晶、ドープされた導波路、レーザー量子ドットハイブリッド、シンチレータ、およびレーザールミネセンスハイブリッドからなる群から選択される１つまたは複数のルミネセンス光発生源をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ルミネセンス発生光源が、フォトルミネセンス、エレクトロルミネセンス、カソードルミネセンス、サーモルミネセンス、または当該ルミネセンス発生光源の組み合わせである、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記１つまたは複数のビーム走査エンジンが、ガルバノメータベースの光スキャナ、１つまたは複数のガルボモータミラー、マイクロディスプレイ、空間光変調器、マイクロスキャナ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャナ、走査ミラー、ビーム偏向器、光ビームステアリング、接触ミラー（osculating mirror）、回転多面鏡モータ、振動ミラー、振動光ファイバー、１つまたは複数の光パイプ、１つまたは複数のナノポジショナ、マイクロ光電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）、１つまたは複数の音響光変調器、１つまたは複数の光偏向キューブ、ならびに１つまたは複数の軸において約０．２５度〜約３６０度のビーム角を投影する１つまたは複数のピエゾスキャナエンジンのうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンの電磁放射ビーム源が、ショートアークランプ、プラズマランプおよびＨＩＤランプのうちの１つまたは複数から構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
リサイクル光学系再帰反射器をさらに含み、前記リサイクル光学系再帰反射器が、前記電磁放射出力強度を増加させる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
光を照準して送出するための前記１つまたは複数の光ビーム光学縦列が、前記１つまたは複数のビーム走査と併せて発光を照準して合焦させるための、１つまたは複数のＰＣＸ、ＤＣＸ、集光、非球面、化合物、またはフレネルレンズを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、アレイ状に設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記熱管理システムが、対流システムまたは伝導システムである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記熱管理システムが、強制空冷、受動ヒートシンク冷却、ヒートパイプ、ペルチェ冷却システム、または静電流体加速冷却である、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記電源が、直流電源または交流電源である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記電源が、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、燃料電池、またはそれらのハイブリッドである、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、約７０〜約１００の演色評価数（ＣＲＩ）を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、白色レーザー、着色レーザーの組み合わせ、またはそれらの組み合わせである、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、１つまたは複数の再帰反射器光リサイクル光学系を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、１つまたは複数のＩＲ光源もしくはＵＶ光源を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面が、当該装置によって照射される２つ以上の非連続なターゲット領域またはターゲット表面である、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
フラッシュ制御手段をさらに含み、前記電子制御回路が、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンのフラッシュ周波数を約１Ｈｚ〜約４０Ｈｚで変調する、請求項２に記載の装置。
【請求項２０】
前記１つまたは複数のルミネセンス光源エンジンが、前記１つもしくは複数の動物および／または前記１つもしくは複数のヒトのターゲットにおいて約２００，０００ルクス以下の光を生成する、請求項２に記載の装置。
【請求項２１】
ＵＶ光および紫色光の放出を低減または排除するために、前記１つまたは複数のビーム走査エンジンから生成された前記電磁放射ビームと同一線上にフィルタをさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項２２】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、約４９０ｍｍ〜約５４０ｍｍにおいてピークスペクトル出力を提供する、請求項２に記載の装置。
【請求項２３】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、前記１つもしくは複数の動物および／または１つもしくは複数のヒトのターゲットにおいて約７０００ルクスを超える光を生成する、請求項２に記載の装置。
【請求項２４】
前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンが、点滅する光ビームを送出し、前記点滅する光ビームが、約１Ｈｚ〜約４０Ｈｚの範囲のフラッシュ周波数および約０．０００５秒〜約１秒の期間の範囲のフラッシュ持続時間を有する、請求項２に記載の装置。
【請求項２５】
前記点滅する光ビームの持続時間がランダム化される、請求項に記載の装置。
【請求項２６】
フォトセルおよび／またはレンジファインダおよび／または第２の制御回路をさらに含み、前記フォトセルが周囲光の量を決定し、前記レンジファインダが、前記１つもしくは複数のターゲット領域および／または前記１つもしくは複数のターゲット表面までの距離を決定し、前記第２の制御回路が、前記１つもしくは複数のターゲット領域および／または前記１つもしくは複数のターゲット表面に送出される前記電磁放射を調整する、請求項２に記載の装置。
【請求項２７】
照射される１つもしくは複数のターゲット領域および／またはターゲット表面を横切る走査運動で電磁放射ビームを掃引することによって、ヒト、動物または検出機器によって知覚される際に、連続光で前記１つまたは複数のターゲット領域および／またはターゲット表面を照射するように見える、前記１つもしくは複数のターゲット領域および／またはターゲット表面を照射する、または光学的に破壊するための方法であって、
ａ）装置を前記１つもしくは複数のターゲット領域および／またはターゲット表面に向けるステップであって、前記装置が、ヘッド部分と、１つまたは複数の電磁放射ビーム出力開口部と、を有するアセンブリであって、前記開口部が１つまたは複数の光ウィンドウを有する、アセンブリと、前記アセンブリ内に固定されて、約２００ｎｍ〜約９００ｎｍのスペクトル光範囲で、約２，０００ルクス〜１２０，０００ルクスの前記１つまたは複数の電磁放射ビームを生成する１つまたは複数の照明ビーム源エンジンと、前記アセンブリ内に固定され、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンから前記１つまたは複数の電磁放射ビームを受け取り、前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面を同時には全体に照射しないパターンで前記１つまたは複数の電磁放射ビームを送出することができる１つまたは複数のビーム走査エンジンであって、前記１つまたは複数の電磁放射ビームは、走査運動で照射されるべき前記１つまたは複数のターゲット領域もしくはターゲット表面を横切って掃引される、１つまたは複数のビーム走査エンジンと、前記アセンブリ内に固定され、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンから１つまたは複数の電磁放射ビームを受け取ることができる１つまたは複数の光ビーム成形光学縦列であって、前記１つまたは複数の電磁放射ビームを成形し、照準し、送出するために利用され、前記１つまたは複数のビーム走査エンジンは、前記アセンブリからある距離に投影するための光ビームパターンを生成する、１つまたは複数の光ビーム成形光学縦列と、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンおよび前記１つまたは複数のビーム走査エンジンに接続された電子制御回路であって、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンおよび前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンへの電力、電流、および／または電圧の出力を調整または変調する電子制御回路と、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジン、前記１つまたは複数のビーム走査エンジン、および前記電子回路とインターフェースする熱管理システムであって、前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジン、前記１つまたは複数のビーム走査エンジン、および前記電子回路の温度および冷却を制御する熱管理システムと、前記電子回路に接続され、前記アセンブリ内の、または前記アセンブリ内に取り外し可能に固定された電源と、を含む、ステップと、
ｂ）前記１つもしくは複数のターゲット領域および／またはターゲット表面を照射するために、前記装置を作動させ、それによって前記１つまたは複数の照明ビーム源エンジンにエネルギーを供給するステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
これは、２０１６年４月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／３２９３９０号の優先権を主張する国際出願である。
【０００２】
連邦支援の研究または開発に関する記載
該当なし
【０００３】
共同研究契約者の名称
該当なし
【０００４】
コンパクトディスクで提出された資料の参照による組み込み
該当なし
【０００５】
本発明は、変調された光源および走査光ビームを利用した、照明ならびに眼の破壊もしくは中断および視覚無能力化のための照度および光束発散度ルミネセンス光のための方法および装置に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，０７２，３４２号明細書
【特許文献２】米国特許第５，６８５，６３６号明細書
【特許文献３】米国特許第７，４９７，５８６号明細書
【特許文献４】米国特許第７，１８０，４２６号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一態様は、１つまたは複数のターゲット領域、ターゲット空間、もしくはターゲット表面を横切る走査運動で電磁放射ビームを掃引することによって、ターゲット領域または空間を照射するための装置であって、それによって、ヒト、動物または検出機器によって知覚される際に、連続光でターゲット領域または表面を照射するように見える。装置は、１つまたは複数の動物および／またはヒトのターゲットを照射して、不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレア／フラッシュブラインド／光ストレス無能力化、ならびに／あるいは見当識障害および不均衡を引き起こすために利用することもできる。装置は、１つまたは複数の電磁放射ビーム出力開口部を有し、電磁放射ビームを生成するための１つまたは複数の照明ビーム源エンジンを収容するアセンブリと、走査運動でターゲット領域を横切ってビームを掃引することによって、ターゲット領域を完全に照射するビームパターンを送出するための１つまたは複数のビーム走査エンジンと、１つまたは複数のビーム走査エンジンと、アセンブリからある距離において光ビームパターンを生成する電磁放射ビームを成形し、照準し、送出するための１つまたは複数の光ビーム成形光学縦列と、１つまたは複数の照明ビーム源エンジンに接続され、１つまたは複数の照明ビーム源エンジンへの電力、電流および／または電圧出力を調整または変調するための電子制御回路と、１つまたは複数の照明ビーム源エンジン、１つまたは複数のビーム走査エンジン、および電子制御回路の温度および冷却を維持するための熱管理システムと、電子回路に接続され、またはアセンブリ内に取り外し可能に固定された電源と、を含む。
【０００８】
本発明の別の態様は、ヒトまたは動物のターゲットにおける不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレア／フラッシュブラインド／光ストレス無能力化、ならびに／あるいは見当識障害および不均衡を引き起こすための装置を利用する方法である。本方法は、装置をターゲットに向けて、装置を作動させ、それによってターゲットを照射するステップを含む。
【０００９】
本明細書中のすべての開示は、照明および光学的破壊の方法および装置の一方または両方に適用することができる。
【００１０】
光学的無能力化および照明
本明細書に開示され説明される装置は、１つまたは複数の動物および／またはヒトのターゲットを標的とする場合に、不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレア／フラッシュブラインド／光ストレス無能力化を提供するための光学装置を提供する。本発明の一態様では、装置は、ヘッド部分と、１つまたは複数の光ウィンドウと、ターゲットに光を照準して送出させる１つまたは複数の光学系と、を有するアセンブリと、アセンブリ内に固定された約２００ｎｍ〜約９００ｎｍのスペクトル範囲の光を提供する１つまたは複数のルミネセンス光発生源と、迷光をリサイクルし、光および迷光をターゲットに合焦させ、照準し、投影するリサイクル光学系と、１つまたは複数の光発生源に接続され、アセンブリ内に固定された電子回路であって、１つまたは複数の光発生源への電力、電流または電圧出力を調整して変調する電子回路と、１つまたは複数のルミネセンス光発生源および電子回路とインターフェースしてルミネセンス光発生源および電子回路の温度を調整する熱管理システムと、電子回路に接続され、および／またはアセンブリ内に取り外し可能に固定された電源と、を含む。一般的には、ターゲットまでの距離が４メートルを超える範囲で光学的無能力化の用途がある。
【００１１】
第１の実施形態では、ルミネセンス光発生源は、フォトルミネセンス、エレクトロルミネセンス、カソードルミネセンス、サーモルミネセンス、またはこれらのルミネセンス発生光源の組み合わせである。ルミネセンス発生光源は、蛍光発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーポンプＬＥＤ、ナノワイヤＬＥＤ、レーザー蛍光ハイブリッド、スーパールミネセンス発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、ナノチューブ、ナノ結晶、ドープされた導波路、量子ドット、シンチレータ、レーザールミネセンスハイブリッド、またはレーザーダイオード励起光源、またはこれらの光源の任意の組み合わせであってもよい。光源は、白色レーザーまたは着色レーザーの組み合わせであってもよい。１つまたは複数のルミネセンス光発生源は、ヒトターゲットに対して約４４０ｎｍ〜約６００ｎｍのスペクトル範囲内で、動物ターゲットに対して約２００ｎｍ〜約９００ｎｍのスペクトル範囲内で光を提供することができる。さらに、１つまたは複数のルミネセンス光発生源は、約４９０ｍｍ〜５４０ｍｍにおいてピークスペクトル出力を提供し、一定の光ビームまたは点滅する光ビームを送出し、約１Ｈｚ〜約４０Ｈｚの範囲のフラッシュ周波数および約０．０００５秒〜約１秒の範囲のフラッシュ持続時間を有する点滅する光ビームを送出し、ランダム化されたフラッシュ周波数を生成し、１つまたは複数の動物および／またはヒトのターゲットで約２，０００ルクスを超えて約１０，０００ルクスまでの光を生成し、アレイ状に設けられ、約７０〜約１００の演色評価数（ＣＲＩ）を有し、元の光束発散度の８０％以上で３０００時間を超える光束発散度を提供することができる。
【００１２】
第２の実施形態では、動物またはヒトのターゲットは、グレア混乱またはフラッシュブラインドによって損なわれるが、昼間の光学的破壊は夜間の使用よりも約１０〜１２倍の照度を必要とする。
【００１３】
第３の実施形態では、リサイクル光学系は、光出力強度を増加させるためにルミネセンス発光のスペクトル出力を増加させる。
【００１４】
第４の実施形態では、光を照準して送出するための１つまたは複数の光学系は、約０．２５度から約１８０度の全角の範囲内で発光を照準して合焦させるために、集光、ＰＣＸ、ＤＣＸ、非球面またはフレネルレンズを含むことができる。光を照準して送出するための１つまたは複数の光学系は、約３６平方ミリメートル未満の光ビームを提供することができる。走査エンジン（図３（４））を出る光ビームは、線形フレネルレンズを含む光ビーム成形光学系（図３（５））を通過して、ビームを成形し、光学的破壊のための領域またはターゲット群を照射することができる。
【００１５】
第５の実施形態では、熱管理システムは、対流システムまたは伝導システムであってもよく、あるいは強制空冷、受動ヒートシンク冷却、ヒートパイプ、ペルチェ冷却システム、または静電流体加速冷却であってもよい。
【００１６】
第６の実施形態では、電源は、直流電源または交流電源であってもよい。電源は、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、燃料電池、およびそれらのハイブリッドであってもよい。
【００１７】
第７の実施形態では、装置は、ルミネセンス発生光源のフラッシュ周波数を約１Ｈｚ〜約４０Ｈｚで変調するフラッシュ制御手段をさらに含むことができる。
【００１８】
第８の実施形態では、装置は、ＵＶおよび紫色光の放射を低減または除去するフィルタをさらに含むことができる。
【００１９】
第９の実施形態では、装置は、周囲光の量を決定するフォトセルと、ターゲットまでの距離を決定するレンジファインダと、ターゲットに送出される照度を調整する制御回路と、をさらに含むことができる。
【００２０】
本発明の第２の態様では、１つまたは複数の動物および／またはヒトのターゲットを照射する場合に、不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレア／フラッシュブラインド／光ストレス無能力化を引き起こすための方法が提供される。本方法は、本発明の第１の態様に記載し、さらに上記の第１から第９の実施形態でさらに詳述した光学装置を方向付けるステップと、１つまたは複数の動物および／またはヒトのターゲットを照射するために光学装置を作動させるステップと、を含む。
【００２１】
発明の背景
光学的無能力化の背景
１９１５年に行われた戦場での使用のために、光学的無能力化のための装置が検討された。第二次世界大戦中、一定のビームと点滅するストロボが可能なタンク搭載の９．５ＫＷ炭素アークランプであるキャナルディフェンスライト（ＣＤＬ）が構築されたが、戦闘ではほとんどまたはまったく展開されなかった。主な欠点は、機器の大型化、炭素棒の消費、燃料の消費、および現場での展開に必要な発電プラントであった。当時利用可能な情報や調査から、おそらく敵の戦闘員の潜在的な眼の損傷についてはほとんど考慮されていなかった。
【００２２】
米軍は、１９６０年代と１９７０年代にフラッシュブラインド（閃光盲目）のための高輝度レーザーとインコヒーレント光を研究した。そのような装置の１つは５０，０００ｌｍ秒のフラッシュランプを使用した。再び、１９９０年代初期に、キセノンフラッシュチューブを使用して、コンデンサによって駆動される強烈な光フラッシュを生成し、一時的な失明を生じさせるのに十分強力な視覚無能力化の開発が行われた（例えば、Ｍｉｎｏｖｉｃｈによる米国特許第５，０７２，３４２号明細書）。これらの装置は、かさばり、再充電し、再発光する前にフラッシュの間にフラッシュチューブを十分に冷却するための時間が必要であった。
【００２３】
１９９０年代後半に、レーザー装置は、グレア、フラッシュブラインド、および心理的影響を主張することによって、一時的な視覚障害、躊躇、遅延、かく乱、および戦闘および機能の有効性の低下を引き起こすように開発された（例えば、Ｇｅｒｍａｎによる米国特許第５，６８５，６３６号明細書）。緑のレーザーダズラーは、眼の安全の問題が報告されて戦場に入った。レーザーは、単一波長の狭い範囲でコヒーレントな光を供給する。眼は、眼の損傷の危険なしに、コヒーレントなレーザーを扱うように適応していない。一方、レーザーはエネルギー効率がよく、消費電力も小さく、バッテリも少なくて済む。
【００２４】
２０００年代半ばには、照明、警告およびフラッシュブラインドの視覚的抑制用の携帯型キセノンショートアークランプが開発された（例えば、Ｅｉｓｅｎｂｅｒｇによる米国特許第７，４９７，５８６号明細書）。眼の損傷の危険性を低減する一方で、レーザーと比較すると、ショートアークはエネルギーが非効率的であり、携帯用途のために大型で重い電源を必要とするわずか５％の光しか生成しない。フラッシュブラインドを引き起こすほど十分に明るい携帯型ショートアークランプは、一般的に５０％を超えて暗くすることはできず、安全な近距離効果と遠距離効果の完全なターンダウン制御ができない。ショートアークランプ技術に基づく装置は、かさばり重く、電池寿命が短く、３０フィートを超えるフラッシュブラインド機能が制限されることが判明している。それらはショートアークランプを使用するため、電球の寿命は限られており、最初の５００時間で光出力が低下するため、性能がすぐに低下する。この時の別の技術は、点滅した色のＬＥＤのアレイから構成されていた（例えば、Ｒｕｂｌｓｏｖによる米国特許第７，１８０，４２６号明細書）。この設計もかさばっていて重く、短距離でターゲットが不快になり、部分的に見当識障害になったが、ターゲットの完全な視覚喪失を引き起こすほどのパワーと、１０秒以上の間フラッシュブラインドする強さはなかった。ビデオクリップは、見当識障害の範囲が３０フィート未満であることを示した。おそらく限られた強度のために、見当識障害の影響は照明の期間のみであった。さらに、部分ロドプシン漂白の曝露後の回復はかなり迅速であり、ほとんどのテイクダウン用途のために効果的にターゲットを事実上無能力化しなかったであろう。
【００２５】
この分野での最近の進展である、Ｈｏｂｏｙによる米国仮特許出願第６２／３２８７０５号には、固定された単一ビームの携帯型装置が含まれ、この装置は、１５フィートを超えるスタンドオフ距離では見当識障害および視覚無能力化（フラッシュブラインド）を生じさせることができ、従来の技術よりもエネルギー効率が高く、動作に必要な電力を削減し、バッテリ重量およびサイズ（コンパクト）を低減させることができ、ランプの寿命を延ばすために光強度を提供することができる。
【００２６】
さらに、複数のターゲット（攻撃者）に十分な照度および光束発散度を送出し、領域または空間内の人の最大の眼の障害またはフラッシュブラインドを達成するために、閉じた空間（部屋）に入るときに無能力化ビームのより広い照度範囲を有する能力を有し、低エネルギー消費でそうする必要性がある。
【００２７】
関連する先行技術の例およびこれに関連する制限は、例示的であって排他的ではなく、本明細書に記載され請求される本発明に対するいかなる限定も意味しない。関連技術の様々な制限は、以下の明細書および添付の図面を読んで理解することによって当業者には明らかになるであろう。
【００２８】
照明の背景
一般に、現在の照明装置は、一定の光ビーム（ＵＶ、可視および近赤外、中赤外および遠赤外の用途を含む）または電磁放射放出で所与のターゲット、領域または視野（ここでは「視界のフレーム」）を照明するように設計されている。これは、所要の強度または照度（光束、または可視光の平方センチメートル当たりのルーメン）で、ターゲット視野に投影または送出される光源で生成される光／電磁放射の量によって達成される。さらに、現在の光源によって生成された光の多くは、照明される領域に完全には向けられず、光は無駄になる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】掃引偏向エンジンの各側にビーム成形光学縦列を有する、本発明の装置の一実施形態の要素の１つの構成のブロック図である。
【図２】ターゲット領域上で光を走査する、照明ビーム源エンジンとビーム走査エンジンとの間のビーム成形光学系を有する、本発明の装置の一実施形態の要素の第２の構成のブロック図である。
【図３】走査エンジン反射器のために照明ビーム源が十分に集光される走査エンジンに続くビーム成形光学系を有する、本発明の装置の一実施形態の要素の第３の構成のブロック図である。
【図４】投影することができる領域または表面の照明パターンの例を示す図である。
【図５】投影することができる３６０度の領域または表面の照明パターンの例を示す図である。
【図６】投影することができる３６０度の領域または表面の照明パターンの例を示す図である。
【図７】光エンジン内で使用することができる電流出力を示す図である。
【図８】投影することができるより多くの３６０度の領域または表面の照明パターンの例を示す図である。
【図９】投影することができるより多くの３６０度の領域または表面の照明パターンの例を示す図である。
【図１０】図１に示す照明または光学的破壊のための装置の一実施形態の要素を示す図である。
【図１１】光ビーム点源および単一軸ガルボミラービーム走査エンジンを示す図である。
【図１２】２つのミラーを有する光ビーム点源掃引偏向エンジンを示す図である。
【図１３】掃引偏向エンジンと共にリサイクルされた光を使用する多くの可能な照準されたインコヒーレントな光ビーム源光学レイアウトの１つを示す図である。
【図１４】スキャナドライバ発振タイマー回路を示す図である。
【図１５】ビーム走査エンジンと共にリサイクルされた光を使用する多くの可能な照準されたインコヒーレントなビーム源光学レイアウトの別の例を示す図である。
【図１６】眼の障害を提供する本発明の装置の動作概念を示す図であり、携帯型装置の力範囲の可能な光学的連続領域を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの具体的な詳細を記載している。しかしながら、当業者であれば、本発明がこれらの特定の詳細なしに実施できることを理解するであろう。当業者には明らかであるように、以下の設計、光学縦列およびアセンブリ構成の説明を含む、本明細書で定義される一般的な原理は他の実施形態に適用することができ、安全性の見込みを考慮した場合、それぞれの用途ごとにビーム強度を設計する点を除いて、照明用途と眼の破壊用途の両方に適用される。記載した実施形態に対する様々な変更は、当業者には明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、他の実施形態に適用することができる。したがって、本発明は、照明および眼の破壊の両方の分野において一般に交換可能であり、図示され説明された特定の実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示する原理および新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。他の例では、本発明を不明瞭にしないために、周知の方法、手順、構成要素および回路については詳細に説明していない場合がある。
【００３１】
他に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書の開示の全体を通して言及されたすべての特許、特許出願および刊行物は、その全体が参照により組み込まれる。本明細書における用語の定義が複数ある場合には、このセクションの用語が優先する。
【００３２】
本明細書で使用される「強度」という用語は、ターゲットに対して送出される照度または光束発散度（ルクス−ルーメン／平方メートル）であり、ヒトの眼により知覚される際の、表面、ターゲット領域またはターゲットに当たる光の強度の尺度である。
【００３３】
本明細書で使用される「フレーム」、「ターゲット領域」または「視野」という用語は、本明細書に記載の装置または方法によって照射される領域、表面または対象物である。
【００３４】
本明細書で使用される「ターゲット」という用語は、本明細書に記載の装置または方法のビームに曝されるヒトまたは動物でああってもよい。
【００３５】
本明細書で使用される「無能力化」という用語は、本発明の装置および方法によってターゲットが照射される場合に生じる様々な効果を指し、不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレア、フラッシュブラインド、および／またはターゲットに光学的損傷がほとんどまたはまったくない光ストレスを含む。
【００３６】
本明細書で使用される「ＲＬＴ」（リサイクル光技術）という用語は、米国特許第７，９７６，２０４号明細書、米国特許第８，３８８，１９０号明細書、米国特許第８，９７９，３０８号明細書、米国特許出願第２０１４００７８７３０号明細書、米国仮特許出願第６２／２３２６０２号、ならびにターゲットにおいて投影された光ビームの輝度および均一性を増加させるための本明細書に記載された他のもので教示される技術を指す。
【００３７】
本明細書で使用される「光」という用語は、ヒトの視覚の波長であろうとなかろうと、あらゆる電磁放射ビームを指す。
【００３８】
本明細書で使用される「掃引」という用語は、照射される表面またはターゲットの一部を横切る狭い光ビームの走査または投影である。
【００３９】
照明用のこの装置の一実施形態は、図１に一般的に示す要素から構成されてもよい。装置の重要な要素およびサブアセンブリの一実施形態を図１０に示す。
【００４０】
図１（１）の電源およびドライバは、直列に接続して２６ボルト〜１６ボルトを供給する８つの２６６５０  ＬｉＦｅＰ０４  Ａ１２３システム（Ｌｉｖｏｎｉａ、ＭＩ）バッテリにより駆動される、ＬｕｘＤｒｉｖｅ  ＢｕｃｋＢｌｏｃｋ  ＤＣドライバ−調光可能（０〜１０Ｖ）−１４００ｍＡ電流調整（ＬＥＤｄｙｎａｍｉｃｓ社、Ｒａｎｄｏｌｐｈ、ＶＴ）を用いて組み立てることができる。バッテリは、充電のために取り外し可能である。バッテリとバックブロックＤＣドライバとの間に電源スイッチを使用し、正のリード線で動作するＤＣ−ＤＣコンバータを使用することができる。
【００４１】
図１（２）の照明ビーム源エンジンは、台湾Ｔａｏｙｕａｎ  ＨｓｉｅｎのＥＦＢ０４０５ＶＨＤ  ５Ｖ  ＤＣブラシレスモータ冷却ファン（Ｄｅｌｔａ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社、台湾台北）を備えたＥｎｚｏｔｅｃｈ  ＣＮＢ−Ｒ１  直径４４ｍｍ×３０ｍｍの銅ピンヒートシンク（Ｅｎｚｏｔｅｃｈ社、Ｃｈｉｎｏ、ＣＡ）から構成することができ、その上に熱的に接続され、ＸＨＰ−３５高輝度発光ダイオード（Ｃｒｅｅ社、Ｄｕｒｈａｍ、ＮＣ）を固定する。冷却ファンへの電圧は、ＴＳＲＮ  １−２４５０  ＤＣ−ＤＣ  ５Ｖコンバータ（ＴＲＡＣＯ  Ｐｏｗｅｒ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ社、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ）によって調整される。
【００４２】
図１（３）のビーム成形光学系Ａは、ＬＥＤの方向に向けられた大型ＲＬＴカラー７０ｍｍ、２６．５ｍｍ×２５．５ｍｍの開口部を有する半球形光リサイクル再帰反射器（ＲＬＴ）から構成することができ、それを通って、光ビームは、ＲＬＴの焦点がＬＥＤ蛍光体発光面（ＭｅａｄｏｗＳｔａｒ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ社、Ｅａｓｔ  Ｍｅａｄｏｗ、ＮＹ）のＸ軸およびＹ軸の中心にくるように、ＬＥＤのＺ軸に沿って中心を合わせられて配置されたＬＥＤ蛍光体表面に垂直に通過する。ＲＬＴは、順方向の投影光が約１．７倍になるように、迷光またはオフアングル光をＬＥＤにリサイクルする。次いで、ＲＬＴアパーチャを通過した光線は、図１０（５）の集光レンズ、直径５０．０ｍｍ  ｘ  ５０．０ｍｍ  ＦＬ、ＶＩＳ  ０°コーティング、ピアノコンベックスレンズ＃４８−２４４ガラスレンズ（Ｅｄｍｕｎｄ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ、ＮＪ）を通過し、その開口部でＲＬＴに直ちに固定され、反対側の方向に向いている同じレンズ（図１０（５）参照）が０．０１ｍｍ以下のギャップで続いており、光線がＬＥＤ面から約１１０ｍｍの距離の光点に集中するように、ビームの最初の原点が設定される。
【００４３】
ビーム走査エンジンは、製造業者の取り付けおよび電気的指示に従って、ガルバノメータベースの光スキャナ６２４０Ｈ（ガルバノメータスキャナ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｂｅｄｆｏｒｄ、ＭＡ）および電気的に相互接続された光学走査ドライバ６７１（スキャナガルバノメータコントローラ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｂｅｄｆｏｒｄ、ＭＡ）から構成することができ、図１０（２）の電源スイッチを介してバッテリにさらに電気的に接続されてもよく、スキャナの２５ｍｍの強化されたロジウムコーティングされたガルボミラーは、集光レンズビーム焦点に配置される。６２４０Ｈは、ファンによって冷却されるハウジング内のヒートシンクに熱的に接続されるように取り付けられてもよい。スキャナドライバ発振は、図１４に示すようにＴＬＣ５５５タイマー回路（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、Ｄａｌｌａｓ、Ｔｅｘａｓ）によって制御され、コネクタピン１および３は６７１ドライバの対応するピンに接続され、スキャナドライバ制御電圧に基づいてビームを掃引することができる。スキャナドライバへの制御電圧は、２６度のスキャナミラー掃引角度で、ＴＳＲＮ  １−２４９０  ６．５ボルト  ＤＣ−ＤＣコンバータ（ＴＲＡＣＯ  Ｐｏｗｅｒ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ社、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ）によって調整される。
【００４４】
図１０（７）の出射ビーム成形光学系は、２つの５０ｍｍのＦＬリニアフレネルレンズから構成され、各々は高さ６０ｍｍ×幅９０ｍｍであり、図１０（６）のガルボミラーから５０ｍｍのところに配置され、リニアフレネルレンズは、ハウジング内に固定されたＺ軸（ＬＥＤの中心線、図１０（７）を参照）から７５度および１０５度の線に対して垂直である。
【００４５】
すべてのサブアセンブリは、フレネルレンズ、光出口開口部と共にハウジング内に組み立てられ、ハウジングはＬＥＤおよび電子冷却ファンの吸気排気ポートを有する。
【００４６】
装置のこの実施形態を動作させるためには、出口光学系を照射されるターゲット領域および／またはターゲット表面に向け、電源スイッチを係合させる。
【００４７】
光学的破壊のための装置の実施形態は、より強力な照明ビーム源エンジン、適合した再帰反射器、より大きな電源部品を以下のように置き換えて、上述の照明装置の基本的なアセンブリを使用することから構成することができる。照明ビーム源エンジン図１（２）は、熱的に接続され、ＣＢＴ−１４０−ＷＣＳ−Ｌ１６−ＵＡ１２２発光ダイオード（Ｌｕｍｉｎｕｓ社、Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ、ＣＡ）を固定する、９ＷＬ０４１２Ｐ３Ｊ００１  ４０ｍｍ×４０ｍｍ×２８ｍｍの１２ＶＤＣファン（三洋電機アメリカ社、Ｔｏｒｒａｎｃｅ，ＣＡ）を備えた、ＣＮＢ−Ｒ１  直径４４ｍｍ×３０ｍｍの銅ピンヒートシンク（Ｅｎｚｏｔｅｃｈ、Ｃｈｉｎｏ、ＣＡ）から構成することができる。
冷却ファンへの電圧は、ＴＥＮ  ８−２４１２  １２ボルト出力ＤＣ／ＤＣコンバータ（ＴＲＡＣＯ  Ｐｏｗｅｒ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ社、Ｓａｎ  Ｊｏｓｅ、ＣＡ）によって供給することができる。
【００４８】
図１（３）のビーム成形光学系Ａは、ＬＥＤの方向に向けられた大型ＲＬＴカラー７０ｍｍ、２６．５ｍｍ×２５．５ｍｍの開口部を有する半球形光リサイクル再帰反射器（ＲＬＴ）（ＭｅａｄｏｗＳｔａｒ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ社、Ｅａｓｔ  Ｍｅａｄｏｗ、ＮＹ）から構成することができる。
【００４９】
図１（１）の電源とドライバは、４０アンペアを供給する５０％デューティサイクルで２０Ｈｚで調節可能な点滅するビームを制御するＴＬＣ５５５タイマー回路（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社，Ｄａｌｌａｓ，Ｔｅｘａｓ）により直列に制御される、２つのＬＴ３７４３固定周波数同期整流式降圧ＤＣ／ＤＣコントローラ（Ｌｉｎｅａｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ｍｉｌｐｉｔａｓ、ＣＡ）を使用して組み立てることができる。ＬＥＤと電子機器は、２６ボルトと１６ボルトの直列の８つの２６６５０  ＬｉＦｅＰ０４バッテリ（Ａ１２３  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｌｉｖｏｎｉａ，ＭＩ）で電源供給される。バッテリは再充電のために取り外し可能である。バッテリとＤＣ／ＤＣドライバとの間には電源スイッチが使用され、正のリード線で動作するＤＣ−ＤＣコンバータが使用される。
【００５０】
一時的なスイッチで、ＴＬＣ５５５回路への電力を供給してＬＥＤを駆動するトリガを追加することができる。
【００５１】
この装置を動作させるには、１つまたは複数のターゲット領域および／または表面の出射光学系を光学的に破壊してモーメンタリスイッチと係合させる。
【００５２】
本発明の照明装置は、掃引速度（走査速度）でターゲットの「視野」にわたって投影された狭い光ビーム、光ラインまたは他の幾何学的形状を掃引または走査によって送出して、脳が実際にターゲットに送出された線または幾何学的形状ではなく、照らされた視界全体を視認するようにする。この方法は、掃引ビーム、ライン、または幾何学パターンによって生成された視界を生成または照明するためにビーム走査エンジンによって必要とされる電力量を低減するという予期しない効果を有し、表面に投影された観測された輝度に均一性を提供する。
【００５３】
照明ビームのビーム照準は、本装置および方法によるフレームの照明を達成するために異なる光学構成を決定する。図１〜図３は、典型的なアセンブリの組み合わせのブロック図を示すが、他の適切な光学リサイクルおよび照準構成を使用することができ、以下の特許の表に教示されている。
【表１−１】
2019515233.tif 000003
【表１−２】
2019515233.tif 000004
【００５４】
様々な実施形態では、照明源エンジンは、フォトルミネセンス、エレクトロルミネセンス、カソードルミネセンス、サーモルミネセンス、またはこれらのルミネセンス発生光源の組み合わせなどのルミネセンス発生光源で構成することができる。また、ルミネセンス発生光源は、蛍光発光ダイオード（ＬＥＤ）、ナノワイヤＬＥＤ、レーザー蛍光ハイブリッド、スーパールミネセンス発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、ナノチューブ、ナノ結晶、ドープされた導波路、量子ドット、シンチレータ、レーザールミネセンスハイブリッド、またはレーザーダイオード励起光源、または光源の任意の組み合わせであってもよい。光源は、用途、照明、または光学的破壊の設計要件に応じて、ＵＶ、青色、ＩＲ、白色レーザー、または着色レーザーの組み合わせであってもよい。
【００５５】
この装置はまた、ガルバノメータベースの光スキャナ、ガルボモータミラー、マイクロディスプレイ、空間光変調器、マイクロスキャナ、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャナ、走査ミラー、ビーム偏向器、光ビームステアリング、接触ミラー（osculating mirror）、回転多面鏡モータ、振動ミラー、振動光ファイバー、光パイプ、ナノポジショナ、マイクロ光電気機械システム（ＭＯＥＭＳ）、音響光学変調器、光偏向キューブ、ピエゾスキャナエンジンまたは他の同様の装置を含むことができる１つまたは複数の光走査投影装置を有するビーム走査エンジンを含む。一実施形態では、光ビーム走査エンジンは、照明されたターゲット領域またはターゲット空間を横切って、５０Ｈｚを超えるレートで光を掃引する。
【００５６】
この装置はまた、照明ビーム源ドライバの電力、電流および／または電圧を変調し、回路に印加される振幅変調（ＡＭ）およびパルス幅変調（ＰＷＭ）を使用してその周波数を走査「掃引」速度と同期させる電子制御回路を含む。電子制御回路は、４０Ｈｚ以上のパルスレートで、点滅する光ビーム用途のために４０Ｈｚ未満のパルスレートで、または１００Ｈｚ以上の周波数で一連のパルスを含むパルスで照明源を調整することができる。
【００５７】
米国仮特許出願第６２／３２８，７０５号およびその後の特許出願に開示されている眼の破壊のための設計パラメータは、設計指針のために本明細書に組み込まれる。
【００５８】
眼の破壊
「眼の破壊もしくは中断および／または視覚無能力化」は、不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレアを含む光学的効果の範囲である。不快グレアは不快感を生じさせる。障害グレアは視力を損なう生理学的グレアである。眩惑グレアは、網膜の照度レベルが高い場合に、ぎこちなさ、不快感、嫌悪感、視覚障害を引き起こす。暗点グレア、光ストレス、または一時的なフラッシュブラインドは、黄斑色素の過度の漂白による視覚障害および残像である。詳細については、Ｍａｒｔｉｎ  Ａ．ＭａｉｎｓｔｅｒおよびＰａｔｒｉｃｉａ  Ｌ  Ｔｕｒｎｅｒ  による「Ｇｌａｒｅ’ｓ  Ｃａｕｓｅｓ，Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ，ａｎｄ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ  Ａｆｔｅｒ  ａ  Ｃｅｎｔｕｒｙ  ｏｆ  Ｏｐｈｔｈａｌｍｉｃ  ｓｔｕｄｙ（２０１２年１月２日）」を参照されたい。
【００５９】
この技術は、３つの眼球系、すなわち、明所視、薄明視および暗点視に影響を及ぼし、ターゲットから一時的に見る能力を排除する。最も高い照度レベルでは、ターゲットは、ビームの強度および初期周囲光に依存して、ロドプシン漂白によって部分的または完全な「白抜け」を経験する。装置によって投射される最適な光学的光パターンは、周辺視力および黄斑視力を完全に損なうことができる。
【００６０】
他の効果には、外因性筋肉の機能不全によって引き起こされる眼の光軸と、生物学的平衡の損失との間の平行関係の喪失が含まれ得る。これらは、朦朧とした、浮遊する、スピンする、または揺れ動く感覚として現れる、めまいまたは眩暈、ならびに不安定（不均衡）、バランスの喪失、つまずき、よろめき、ぐらつき、およびまっすぐ歩いて角を回るのが難しくなったり、立ち上がるときに倒れたりすることとして現れる、不均衡と空間位置覚の喪失をもたらす。ターゲットはまた、一時的な不器用さ、微細なまたは総体的な運動能力の喪失を経験し、調整の他の困難を有する可能性がある。効果は、遺伝学、年齢、視覚および他の要因に基づいて、人口の断面にわたって変化する。
【００６１】
本発明はまた、ターゲットを横切る走査運動で電磁放射ビームを掃引することによって、ターゲット領域または空間内のターゲットの光学的無能力化のための方法および光学装置を提供し、不快グレア、障害グレア、眩惑グレアおよび暗点グレア／フラッシュブラインド／光ストレス光学的無能力化を提供する。本発明の方法および装置は、２０１６年４月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／３２８，７０５号に従って実施することができる光学／視覚的無能力化の用途を有する。
【００６２】
本発明の光学的破壊方法および装置は、迷光をリサイクルし、合焦し、光をより明るい光源として照準して投影し、グレア（昼盲としても知られている混乱するグレア）、光ストレス（ターゲットをかく乱する結果となり得る）、および／または遠方でのフラッシュブラインド（視力の一時的な喪失）の効果を生成する光学系を含むことができる。
【００６３】
本発明の光学的破壊装置は、これらの光源のフォトルミネセンス、エレクトロルミネセンス、カソードルミネセンス、サーモルミネセンスまたはこれらの光源のハイブリッドであるルミネセンス源を有することができる。より詳細には、発光源は、蛍光体発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーポンプＬＥＤ、ナノワイヤＬＥＤ、レーザー蛍光体ハイブリッド、スーパールミネセンス発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、ナノチューブ、ナノ結晶、ドープされた導波路、量子ドット、シンチレータ、レーザーダイオード励起光源、ならびにＵＶ、青色、ＩＲ、または白色レーザーまたはレーザーダイオードなどのレーザー源の１つを含むレーザールミネセンスハイブリッドのうちの１つまたは組み合わせから構成することができる。
【００６４】
生成される光は、４００ｎｍ〜９００ｎｍのスペクトル範囲、より詳細にはヒトのターゲットについては約４４０ｎｍ〜約６５０ｎｍの範囲、動物のターゲットについては約２００ｎｍ〜約９００ｎｍの範囲であり得る。ピークスペクトル出力は、ヒトに最も明白な明度および光抑制効果をもたらすために、約５５５ｎｍに中心を置くことができる。動物に対する最大の効果のためのスペクトル出力の選択は、所望されるように決定され、利用することができる。好ましい実施形態では、４４０ｎｍ未満のＵＶおよび紫色スペクトル出力を最小限に抑えるかまたは除去して熱眼損傷のリスクを低減することができる。ルミネセンス光源は、７０〜１００の演色評価数（ＣＲＩ）をさらに有してもよい。
【００６５】
装置の光源は、ターゲットに影響を及ぼすのに十分な照度を有する光の一定のビームまたは点滅するビームを送出することができる。７０００ルクスより大きいルミネセンスは、ターゲットのフラッシュブラインド、光学的破壊、かく乱および無能力化をもたらす光学的抑制を最大限にすることが一般的に要求される。ヒトのターゲットでのグレア無能力化照度は、一般に、グレア効果を最大にするために、約２０００ルクスを超え、約１００００ルクス未満を必要とする。ヒトのターゲットの約０．０００５秒から約１秒の範囲のフラッシュ持続時間を有する１Ｈｚから４０Ｈｚの範囲のフラッシュ周波数は、所与の照度（ルクス）レベルで所望のターゲット距離内の熱および網膜の眼の損傷を回避するように選択することができる。これらのフラッシュ周波数および持続時間は、一貫していてもランダムであってもよい。装置の発光は、３６平方ミリメートル未満の光のピンポイントであってもよいし、ビーム領域内の発光源のアレイであってもよい。
【００６６】
眼の破壊の場合には、ルミネセンス光源の選択は、設計のコンパクト性および１平方ミリメートル当たりに放射されるルーメンによって駆動され、１平方ミリメートル当たりに生成される光のエネルギー効率および４４０ｎｍを超える可視スペクトル出力の均一性によって重み付けされた点光源および選択に近い。
【表２】
2019515233.tif 000005
【００６７】
眼の破壊の分野の当業者は、眼の安全性に関連する設計パラメータの考慮事項を知っており、より具体的には、ターゲットに送出されるビーム露光時間、波長および放射電力を任意の装置設計に考慮する必要がある。ターゲットが眼の安全しきい値よりも低い有限曝露期間で４２０ｎｍより長い波長で２００，０００ルクス超に曝されないようにすることが推奨されている。
【００６８】
図１４の「力の連続領域」のグラフィックは、この発明の携帯型光抑制（無能力化／光ストレス／フラッシュブラインド）装置の動作概念（ＣＯＮＯＰＳ）性能を表す。
【００６９】
本発明の装置は、インコヒーレントまたはコヒーレントな電磁スペクトル放射、あるいは０．１ｎｍ〜１００，０００ｎｍ、特に２００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲の光、より詳細には、ヒトおよび動物に見える波長の光、あるいは観測または測定機器（例えば、ＩＲ暗視機器）で検出可能な波長の光を生成する照明ビーム源エンジンを含む。照明ビーム源エンジンからの光は、投影パターン（線、楕円、円、矩形および／または他の幾何学的形状など）に成形することができる。
【００７０】
照明ビーム源は、蛍光体発光ダイオード（ＬＥＤ）、ナノワイヤＬＥＤ、レーザー蛍光体ハイブリッド、スーパールミネセンス発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、ナノチューブ、１つもしくは複数の量子ドット、またはレーザー励起光源、またはこれらのハイブリッドであってもよい。また、ルミネセンス発生光源は、蛍光発光ダイオード（ＬＥＤ）、ナノワイヤＬＥＤ、レーザー蛍光ハイブリッド、スーパールミネセンス発光ダイオード（ＳＬＥＤ）、ナノチューブ、ナノ結晶、ドープされた導波路、量子ドット、シンチレータ、レーザールミネセンスハイブリッド、またはレーザーダイオード励起光源、または光源の任意の組み合わせであってもよい。光源は、用途、照明、または光学的破壊の設計要件に応じて、ＵＶ、青色、ＩＲ、白色レーザー、または着色レーザーの組み合わせであってもよい。
【００７１】
あるいは、照明ビーム源は、アークランプ、プラズマランプ、白熱ランプ、高輝度放電ランプ（ＨＩＤ）、ハロゲンランプまたはそれらのハイブリッドを含む白熱光源であってもよい。さらに、照明は、２０００Ｋ〜６０００Ｋの範囲の演色評価数（ＣＲＩ）を有することができる。さらに、所望の演色および強度を提供するために、異なる強度および異なる波長出力で照明ビーム源エンジン内で組み合わせることができる蛍光体を含む複数の色ルミネセンスを利用することができる。
【００７２】
装置は、一連のリチウムイオン電池または独立した電源で電力供給されてもよい。この装置は、携帯型のサーチライトまたはフラッシュライトとしても動作させることができる。この実施形態では、フラッシュは、８Ｈｚと３５Ｈｚの間で、選択された光源の最大定格以下のデューティサイクルでランダム化されている。
【００７３】
好ましい光ビーム変調は、光学的破壊のために１Ｈｚ〜４０Ｈｚの周波数範囲に設定される。１つの好ましい光学的破壊の実施形態では、フラッシュレートは、ヒトのターゲットに対して８〜２０Ｈｚに設定され、フラッシュ持続時間は約０．０００５秒〜１秒に設定される。好ましいフラッシュ持続時間は０．０１〜０．０５秒である。これらのレートは、露出時間（秒）と露出照度（ルクス）の関数として、ターゲットに送出される安全な熱眼露出レベルの上限のしきい値よりも低くなるように光出力を供給するように調整される。光学的無能力化の分野で実施されるものは、「広帯域インコヒーレント放射への曝露の限界に関するガイドライン」研究が基礎としている研究およびその他の眼の安全性の研究を参照することができ、これらは光線炎を避けるために強いインコヒーレント光への最大許容照射量を決定するためのガイドラインとして使用することができる。
【００７４】
この方法の光学的破壊装置では、ターゲットまでの距離がより長くなるように設計されているため、眼の損傷および特定の眼の熱損傷を避けるために推奨される照度よりも高い照度で個人がビームに曝される可能性があり、レンジファインダを使用してターゲット視野内のターゲットまでの距離を決定し、ビームの照度および露光時間を下方に調節して眼の安全しきい値を下回るようにすることが望ましい。
【００７５】
光破壊装置はまた、エネルギーの入力を制限し、廃熱放散システムに適合させるように選択されたフラッシュデューティサイクルを含み、光源の接合温度または発光源を熱設計の故障限界以下に維持しながら、瞬時に光源に電力を供給して、定常状態の最大連続出力設計仕様および最大電力入力および結果として生じる光出力よりも光出力を増加させる。
【００７６】
光学的破壊装置は、周囲光を決定するフォトセルと、ターゲット距離を決定するレンジファインダと、眼の安全しきい値以下にするように入力を使用してターゲットに供給される照度を調整する制御回路と、をさらに含むことができる。
【００７７】
本装置の光学縦列は、高い光束発散度を有するコンパクトな発光源と、迷光を捕捉して光放射器に戻し、光投影前方出力を増加させるか、またはルミネセンス発光のスペクトル出力をシフトさせてより長い波長の光出力を生成する光リサイクルと、を含むことができる。光学縦列はまた、光を照準し合焦させるために、ＰＣＸ、ＤＣＸ、集光、非球面、化合物またはフレネルレンズを含むことができる。照準反射器を光学縦列に取り付けることもできる。
【００７８】
光学的破壊装置はまた、対流システムまたは伝導システムを含む熱管理システムを含むことができる。システムは、強制空冷、受動ヒートシンク冷却、ヒートパイプ、ペルチェ冷却、または静電流体加速冷却を利用することができる。
【００７９】
光学的破壊装置を動作させるための電源は、直流電力または交流電力のいずれかであってもよく、バッテリ、キャパシタ、スーパーキャパシタ、燃料電池および／またはそれらのハイブリッドであってもよい。
【００８０】
用途には、フラッシュライト、サーチライト、フラッドライト、電球、娯楽照明、エリア照明、アクセント照明、自動車照明、犯罪現場照明、建設現場照明、倉庫、オフィスおよび駐車照明、緊急照明、光学的破壊および無能力化が含まれる。
【００８１】
本発明は、見掛けの明るさを知覚する脳の能力、画像の欠落したギャップおよび画像の網膜の記憶の持続を埋めることを利用する。この効果は、ヒトの脳がどのように明るさを感じるかに関わるＢｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果とＴａｌｂｏｔ−Ｐｌａｔｅａｕ効果によって特徴付けられると考えられている。Ｂｒｏｃａ−Ｓｕｌｚｅｒ効果は、フラッシュ光に曝露されたときに実際より数倍明るく眼で知覚される現象である。Ｔａｌｂｏｔ−Ｐｌａｔｅａｕ効果は、ヒトの眼が点滅を繰り返し観測し、繰り返し光の平均輝度を知覚する原理である。この照明方法の現象は、複数の個別の画像が、ギャップのない連続的な画像を見る観客のために上映される別個のスライドのフィルムリールのように、ヒトの心の単一の画像に混じり合う錯視を指す視覚効果の永続性に基づくこともできる。
【００８２】
この方法はまた、暗視ゴーグルなどのＩＲ観察者のためのＩＲのためのＩＲ増強装置として、およびＵＶ／リン光観測用途のために提供される。
【００８３】
眼の安全性
長時間にわたって眼に入る光の量が多すぎると、特にＵＶ、紫色、青色の光が、熱的および他のタイプの眼の損傷を引き起こすことが、当業者および医学界では周知である。本発明は、眼に入る光の量を大幅に減少させるが、見掛けの明るさは、観察者には高い強度のものとして現れ、したがって眼の損傷の可能性を著しく減少させることができる。
【００８４】
電子機器
照明ビーム源エンジンはさらに、オンデューティ電流の流れ中およびドウェルの時間中にパルス幅変調を制御することによって、観察者が知覚する所与の照明レベル、およびエネルギーおよび熱管理のためのデューティサイクルのためのエネルギー消費を低減するために使用することができる。例えば、ＬＥＤを使用する場合、光ビーム源エンジンにおいて、当業者であれば、プログラマブルＩＣを使用してＬＥＤを６０Ｈｚでパルスし、１００Ｈｚ以上のパルス内のパルスレートを選択して、照明のための熱および電子需要設計基準に適合させることができる。
【００８５】
当業者が認識しているように、照明源の性質は、ビーム成形のための異なる光学構成を決定し、光をリサイクルし、様々な光または電磁放射線源からの光のライン／矩形を生成するなど、この照明発明のビーム掃引のための所望の幾何学的照明パターンを投影する。光源および後続の光学縦列から最適な輝度および性能を達成するために、輝度および効率およびビームを増加させるための光リサイクルを含むことができる、様々な方法を使用することができる。光リサイクル光学系からの照準された光のビーム形状に応じて、当業者であれば、図１０〜図１１のライン生成レンズ、図１２〜図１３のレンズ、ならびに他の光学構成を使用してラインまたは他の幾何学的ビーム形状を生成することができる。
【００８６】
注目すべきことは、円筒形または非球面レンズが図面に開示されているが、これは所望の走査光ビームまたは光出力の走査点を達成するための特定の光学縦列またはレンズの向きを示すものではない。当業者であれば、所望の光ビーム形状または光点を生成するのに必要な光学系を理解し、光源およびシステムパラメータに基づいてビーム強度を最適化するように光学縦列設計を適合させるであろう。
【００８７】
本発明の主な有利利点は、ターゲットに所望のまたは「知覚された」照明を提供するためにより少ない電力しか必要としないことである。携帯型照明装置の場合、バッテリは、ターゲットに供給される同じ見掛けの光量に対して、より小さく軽くすることができる。スタジアムライトやサーチライトなどの大型照明アプリケーションでは、大きな節電効果が得られる。
【００８８】
その他の利点としては、意図的に照射されてはならない領域では、迷光が最小限に抑えられた状態で必要な場所に光を送出すること、光を１軸、２軸（図４）または３次元に向けることができ、３６０度に向けることができること（図５）、同じ装置を使用して２つ以上のＸ軸およびＹ軸の非連続ターゲット領域を照射するようにビーム走査エンジンをプログラミングまたは構成することができ、それによりエネルギーを節約することができること、アセンブリを長距離または短距離の用途向けに設計することができること、他の光源でしばしば見られる照明アーチファクトは、ＬＥＤ、ショートアークランプ、および／または欠陥をブレンドすることによるレーザースペックルを使用することによって除去することができること、ターゲット領域全体を同時に照射する装置と比較して、同じグレアおよびフラッシュブラインドの結果を達成するためのエネルギーが少なくて済むこと、同一の光学的無能力化範囲についてバッテリ電力のパッケージサイズが縮小されること、電子的にステアリング可能なビーム、照明を側面視に向ける能力、調整可能な電力、多色ＬＥＤおよびＲＬＴ光リサイクル光学部品を使用して霧の色を変える能力、ならびにより低い光エネルギー曝露時間によりターゲットの眼の安全性が改善されることが含まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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