(57)【要約】  当該発明は、交差平面において交差するエッジ（５）を備えた放出の円錐（４）を放出する光源（３）のアレイ（２）及びファーフィールドにおける強度分布を均質化するためのレンズユニット（７）を具備するライティング装置（１）に関係する。光源のアレイ及びレンズユニットは、ｉ）放出の円錐がレンズユニットを横切ると共にｉｉ）光源のアレイ及びレンズユニットの間における距離（ｓ）が２０パーセント又はより少ない分だけａ）レンズユニットの焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源（３）のアレイ（２）の間における距離の和又はそれらの間における差からはずれるように配置される。この構成は、ファーフィールドにおける強度分布が実質的に均質なものであるようにファーフィールドにおける放出の円錐の混合に至る。
2015519587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライティング装置であって、
放出の円錐を放出する光源のアレイ、
前記放出の円錐のエッジが交差平面において交差するように前記光源の前記アレイが適合させられること、
ファーフィールドにおける強度分布を均質化するための放出レンズユニット
を具備すると共に、
前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットは、
前記放出の円錐が前記放出レンズユニットを横切ると共に、
前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットの間における距離がａ）放出レンズユニットの焦点距離並びにｂ）前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる
ように配置される、ライティング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記交差平面において隣接する光源の放出の円錐のエッジが交差する、
ライティング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源は、相互に関して等距離に配置されると共に、
隣接する光源の間においてある一定の光源の距離は、存在するものであると共に、
前記ある一定の光源の距離の倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐のエッジは、前記交差平面において、交差する、
ライティング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源の前記アレイは、垂直共振器面発光レーザーのアレイである、
ライティング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源は、赤外の光源である、
ライティング装置。
【請求項６】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源は、円形に又は矩形に配置される、
ライティング装置。
【請求項７】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記ライティング装置は、視野角を有するカメラシステムにおいて使用されることに適合させられると共に、
前記ライティング装置は、前記放出レンズユニットを横切ってしまった後の放出の円錐によって形成された光の発散によって定義された放出角度を有すると共に、
前記ライティング装置は、前記視野角が前記放出角度と調和するように適合させられる、
ライティング装置。
【請求項８】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記ライティング装置は、視野角を有するカメラシステムにおいて使用されることに適合させられると共に、
ファーフィールドにおける前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットによって発生させられた強度分布は、中央の均質な部分及び前記強度分布の中央までの距離を増加させると共に減少する強度を有するリム部分を具備すると共に、
前記ライティング装置は、前記強度分布の前記中央の均質な部分が、完全に、前記視野角によって定義されたファーフィールドにおける視野領域を覆うように、適合させられる、
ライティング装置。
【請求項９】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記ライティング装置は、視野角を有するカメラシステムにおいて使用されることに適合させられると共に、
前記放出レンズユニットの焦点距離は、前記放出レンズユニットの光軸に垂直なものである方向における前記光源の前記アレイの延長によって分割された前記方向における前記視野角の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである、
ライティング装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のライティング装置において、
前記光源の前記アレイは、第一の方向において第一の長さを備えた二個の第一の対向する側面及び第二の方向において第二の長さを備えた二個の第二の対向する側面を有する放出の矩形を形成すると共に、
前記放出レンズユニットの前記焦点距離は、前記第一の長さによって割られた前記第一の方向における前記視野角の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである、及び／又は、前記放出レンズユニットの前記焦点距離は、前記第二の長さによって割られた前記第二の方向における前記視野角の二倍である、
ライティング装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のライティング装置において、
前記カメラシステムは、二次元の検出表面及び検出レンズユニットを有する光検出器を具備すると共に、
前記二次元の検出表面及び前記検出レンズユニットは、前記カメラシステムの前記視野角を定義すると共に、
前記二次元の検出表面は、前記放出の矩形と比べて同じアスペクト比を有する検出の矩形を形成する、
ライティング装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源は、相互に関して等距離に配置されると共に、
隣接する光源の間においてある一定の光源の距離は、存在するものであると共に、
前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離は、前記ある一定の光源の距離及び前記放出の円錐の円錐角の正接の二倍の商によって定義される、
ライティング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のライティング装置において、
前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離は、前記商又は前記商の倍数である、
ライティング装置。
【請求項１４】
物体の像を獲得するためのカメラシステムであって、
前記カメラシステムは、
前記物体を照明するための請求項１に記載のライティング装置、
前記物体から受けた光を検出するための及び前記受けた光に基づいた像を発生させるための光検出器
を具備する、
カメラシステム。
【請求項１５】
ライティング方法において、
放出の円錐は、光源のアレイによって放出されると共に、
前記放出の円錐のエッジは、交差平面において交差すると共に、
前記放出の円錐は、放出レンズユニットを横切ると共に、
前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットの間における距離は、ａ）焦点距離並びにｂ）前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる、
ライティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
発明は、ライティング装置及びライティング方法に関係する。発明は、さらにライティング装置を具備するカメラシステムに関係する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
交通の監視又はエリアの安全確保のための赤外のカメラシステムは、赤外の波長の範囲における放射を発生させるためのコストに有効な及び小さい照明モジュールを具備する。これらの小さい照明モジュールは、一般に、たとえば、ガウス型の形状の、ファーフィールドにおける不均質な強度分布を備えた発光ダイオードである。これは、カメラシステムによって結像させられるための物体の不均質な照明に、及び、このように、物体の不均質な像へ、帰着する。
【発明の概要】
【０００３】
発明の概要
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ファーフィールドにおいてより均質な強度分布を提供するものである、ライティング装置及びライティング方法を提供することである。本発明のさらなる目的は、カメラシステムが物体のより均質な像を獲得することを許容するために、ライティング装置を具備するカメラシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の態様において、ライティング装置が与えられるが、
ここでライティング装置は、
放出の円錐を放出する光源のアレイ、ここで放出の円錐のエッジが交差平面において交差するように光源のアレイが適合させられること、及び、
ファーフィールドにおける強度分布を均質化するための放出レンズユニット
を具備すると共に、
ここで光源のアレイ及び放出レンズユニットは、
ｉ）放出の円錐が、放出レンズユニットを横切ると共に、
ｉｉ）光源のアレイ及び放出レンズユニットの間における距離が、ａ）放出レンズユニットの焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源のアレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる
ように配置される。
【０００６】
光源のアレイ及び放出レンズユニットの間における距離がａ）焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源のアレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセントと比べてより多いものではない分だけはずれるので、即ち、このずれが、それぞれ、和の又は差の２０パーセントと比べてより大きいものではないものであるため、光源のアレイ及び放出レンズユニットの間における距離は、実質的に、ａ）焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源のアレイの間における距離の和又はそれらの間における差と類似のものであるが、それによってファーフィールドへ放出の円錐の交差するエッジを備えた交差平面を変換すると共にファーフィールドにおいて放出の円錐を混合する。これは、ファーフィールドにおけるより均質な強度分布に至る。
【０００７】
ａ）焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源のアレイの間における距離の和又はそれらの間における差からの光源のアレイ及び放出レンズユニットの間における距離のずれが、１０パーセント又はより小さいものであることは、好適なことである。このずれが、５パーセント又はより小さいものであることは、さらに好適なことである。さらなる好適な実施形態において、ずれは、ゼロである。ａ）焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源のアレイの間における距離の和又はそれらの間における差からの光源のアレイ及び放出レンズユニットの間における距離のこれらの小さいずれを有するライティング装置は、いっそうより大きい程度の均質性を有するファーフィールドにおける強度分布を提供する。
【０００８】
放出レンズユニットは好ましくは、ファーフィールドへ交差平面を変換するための、一個の又は数個の光学的なレンズ、特に、屈折性のレンズを具備する。
【０００９】
ある実施形態において、交差平面において、隣接する光源の放出の円錐のエッジは、交差する。別の実施形態において、光源は、相互に関して等距離に配置されるが、ここで隣接する光源の間にはある一定の光源の距離は、存在するものであると共に、ここである一定の光源の距離の倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐は、交差平面において、交差する。ある一定の光源の距離の倍数である相互に関する距離を有するものである光源の放出の円錐のエッジが交差するところの、交差平面が、放出レンズユニットによってファーフィールドへ変換されるとすれば、個々の光源の放出の円錐の混合は、より強いものであると共に、それによってファーフィールドにおける強度分布のさらに増加させられた程度の均質性を発生させる。その上、ある一定の光源の距離の倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐のエッジが、交差平面において交差するとすれば、その交差平面は、ある一定の光源の距離のみである相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐のエッジが交差するところの交差平面と比べて、光源のアレイまでのより大きい距離を有する。このより大きい距離は、より多い放出の円錐の交差に帰着するが、それによってファーフィールドにおける強度分布の均質性の程度の増加にもまた寄与するものであるスペックルのコントラストを低減する。
【００１０】
光源のアレイは、優先的に、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）のアレイである。ＶＣＳＥＬは、優先的に、０．２と比べてより小さいものである開口数を備えた、狭いビーム、即ち、狭い放出の円錐、を放出する。その上、ＶＣＳＥＬの電気光学的な効率は、優先的に、相対的に大きいものである。たとえば、それは、５０パーセント又はより大きいものであることができる。
【００１１】
好適な実施形態において、光源は、赤外の光源である。光源が、赤外の光源であるとすれば、光は、人によって見られることができないが、それによって、たとえば、人をじゃますることなくカメラシステム用の光を提供する。
【００１２】
光源は、円形に又は矩形に配置されることがある。特に、光源は、正方形に配置されることがある。望まれたように光源の配置を選ぶことによって、ファーフィールドにおける均質な照明の対応する形状は、作り出されることができる。たとえば、光源が、円形に又は矩形に配置されるとすれば、ファーフィールドにおける均質な照明は、それぞれ、円形の又は矩形の形状を有する。
【００１３】
ライティング装置は、優先的に、視野角を有するカメラシステムにおいて使用されることに適合させられるが、ここでライティング装置は、放出レンズユニットを横切ってしまった後に放出の円錐によって形成された光の発散によって定義された放出角度を有すると共に、ここでライティング装置は、視野角が放出角度と調和するように適合させられる。優先的に、視野角が、放出角度に等しいもの又はそれと比べてわずかにより小さいものであるとすれば、視野角は、放出角度と調和する。視野角及び放出角度の間におけるずれが、放出角度の、２０パーセントに等しいもの又はそれと比べてより小さいもの、優先的に１０パーセントと比べてより小さいもの、及びいっそうさらに好適なものは、５パーセントと比べてより小さいもの、であるとすれば、視野角は、放出角度と比べてわずかにより小さいものであるとみなされることができる。
【００１４】
優先的に、ファーフィールドにおける光源のアレイ及び放出レンズユニットによって発生させられた強度分布は、中央の均質な部分及び強度分布の中央までの距離を増加させると共に減少する強度を有するリム部分を具備する。この事例においては、放出角度は、優先的に、リム部分において強度が中央の均質な部分における強度の半分であるところの角度的な位置によって定義される。その上、この事例においては、ライティング装置は、強度分布の中央の均質な部分が、完全に、視野角によって定義されたファーフィールドにおける視野領域を覆うように、優先的に適合させられる。これは、視野領域に位置させられるものである、物体が、カメラシステムによって均質に結像させられることができるように視野領域が均質に照明されることを保証する。
【００１５】
優先的に、放出レンズユニットの焦点距離は、その方向における光源のアレイの延長によって分割された放出レンズユニットの光軸に対して垂直なものである方向における視野角の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである。特に、光源のアレイは、第一の方向における第一の長さを備えた二個の第一の対向する側面及び第二の方向における第二の長さを備えた二個の第二の対向する側面を有する放出の矩形を形成することがあるが、ここで放出レンズユニットの焦点距離は、第一の長さによって割られた第一の方向における視野角の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである、及び／又は、放出レンズユニットの焦点距離は、第二の長さによって割られた第二の方向における視野角の二倍である。
【００１６】
ある実施形態において、カメラシステムは、二次元の検出表面及び検出レンズユニットを有する光検出器を具備するが、ここで二次元の検出表面及び検出レンズユニットは、カメラシステムの視野角を定義すると共に、ここで二次元の検出表面は、放出の矩形と比べて同じアスペクト比を有する検出の矩形を形成する。たとえば、二次元の検出表面は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）のチップによって形成されることができるが、ここでＣＣＤチップの寸法は、検出レンズユニットと一緒に、カメラシステムの視野角を定義する。そして、ライト装置の光源のアレイ及び放出レンズユニットは、少なくとも、さらに好適なもののみで、視野角によって定義された視野領域が、ライト装置によって発生させられた均質な強度分布によって覆われるように、優先的に適合させられると共に、それによって、相互に関して視野角及び放出角度を調和させる。
【００１７】
ある実施形態において、光源は、相互に関して等距離に配置されるが、ここで隣接する光源の間においてある一定の光源の距離は、存在するものであると共に、ここで交差平面及び光源のアレイの間における距離は、ある一定の光源の距離及び放出の円錐の円錐角の正接の二倍の商によって定義される。特に、公差平面及び光源のアレイの間における距離は、商又は商の倍数である。
【００１８】
交差平面は、優先的に、光源のアレイが配置されるところの、平面に対して平行なものである。
【００１９】
本発明のさらなる態様において、物体の像を獲得するためのカメラシステムは、与えられるが、ここでカメラシステムは、
物体を照明するためのクレーム１に定義されたようなライティング装置、
物体から受けた光を検出するための及び受けた光に基づいた像を発生させるための光検出器
を具備する。
【００２０】
ライティング装置が、より均質に物体を照明するので、物体から受けた及び光検出器によって検出された光は、また、より均質なものであると共に、それによってカメラシステムが物体のより均質な像を獲得することを許容する。
【００２１】
本発明のさらなる態様において、ライティング方法は、与えられるが、ここで放出の円錐は、光源のアレイによって放出されると共に、ここで放出の円錐のエッジは、交差平面において交差すると共に、ここで放出の円錐は、放出レンズユニットを横切ると共に、ここで光源のアレイ及び放出レンズユニットの間における距離は、ａ）放出レンズユニットの焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源のアレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる。
【００２２】
クレーム１のライティング装置、クレーム１４のカメラシステム、及びクレーム１５のライティング方法が、特に、従属のクレームに定義されたような、類似の及び／又は同一の好適な実施形態を有することは、理解されるものとする。
【００２３】
発明の好適な実施形態が、また、それぞれの独立なクレームとの従属のクレームのいずれの組み合わせでもあることができることは、理解されるものとする。
【００２４】
発明のこれらの及び他の態様は、以後に記載された実施形態から明白なものである及びそれらを参照して解明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、概略的に及び例示的にライティング装置を示す。
【図２】図２は、ライティング装置の交差平面を図示する。
【図３】図３は、概略的に及び例示的にライティング装置を具備するカメラシステムの実施形態を示す。
【図４】図４は、概略的に及び例示的に図３に示されたカメラシステムの視野角及び放出角度の間における好適な関係を図示する。
【図５】図５は、概略的に及び例示的にライティング装置の光源のアレイについての上面図を示す。
【図６】図６は、例示的にライティング方法の実施形態を図示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図面の簡単な説明
図面において、
図１は、概略的に及び例示的にライティング装置を示すと共に、
図２は、ライティング装置の交差平面を図示すると共に、
図３は、概略的に及び例示的にライティング装置を具備するカメラシステムの実施形態を示すと共に、
図４は、概略的に及び例示的に図３に示されたカメラシステムの視野角及び放出角度の間における好適な関係を図示すると共に、
図５は、概略的に及び例示的にライティング装置の光源のアレイについての上面図を示すと共に、
図６は、例示的にライティング方法の実施形態を図示するフローチャートを示す。
【００２７】
実施形態の詳細な説明
図１は、概略的に及び例示的に、図２に概略的に及び例示的に図示されるものである、光放出の円錐４を放出する光源３のアレイ２を具備するライト装置１を示す。光源３のアレイ２は、放出の円錐４のエッジ５が、交差平面８において交差するように、適合させられる。特に、光源３は、支持プレート６に等距離に配置されるが、ここで隣接する光源３の間における光源の距離は、参照符号ｐによって指し示される。等距離に配置された光源３は、それらのエッジ５が、交差平面８において交差するように、放出の円錐４を放出する。この実施形態においては、交差平面８において、隣接する光源３の放出の円錐４のエッジ５は、相互に交差する。
【００２８】
光源３は、赤外の波長の範囲において放出の円錐４を放出するＶＣＳＥＬである。それらは、矩形に、特にい正方形に、配置される。しかしながら、光源は、また、別の方式で配置されることができる。たとえば、それらは、円形に配置されることができる。
【００２９】
交差平面８及び光源３のアレイ２の間における距離ｔは、ある一定の光源の距離ｐ及び放出の円錐４の円錐角θの正接の二倍の商によって定義される。この実施形態において、交差平面８及び光源３のアレイ２の間における距離ｔは、商である。このように、距離ｔは、後に続く等式：
【００３０】
【数１】
2015519587.tif 000003
と一致して計算されることができる。
【００３１】
ライティング装置１は、さらに、ファーフィールドにおける光源３によって放出された光の強度を均質化するための焦点距離ｆを有する放出レンズユニット７を具備する。光源３のアレイ２及び放出レンズユニット７は、ｉ）放出の円錐４が放出レンズユニット７を横切ると共にｉｉ）光源３のアレイ２及び放出レンズユニット７の間における距離ｓが、ａ）焦点距離ｆ並びにｂ）交差平面８及び光源３のアレイ２の間における距離ｔの間における差に等しいものであるように、配置される。別の実施形態において、光源３のアレイ２及び放出レンズユニット７の間における距離は、また、ａ）焦点距離ｆ並びにｂ）交差平面８及び光源３のアレイ２の間における距離ｔの和に等しいものであることができる。その上、別の実施形態において、光源３のアレイ２及び放出レンズユニット７の間における距離ｓは、ａ）焦点距離ｆ並びにｂ）交差平面８及び光源３のアレイ２の間における距離ｔの和又はそれらの間における差から、２０パーセント又はより少ない分だけ、優先的に１０パーセント又はより少ない分だけ、及びいっそうさらに好適なものは、５パーセント又はより少ない分だけ、はずれることがある。
【００３２】
図１においてレンズユニット７が、単一のレンズのみによって指し示されるとはいえ、レンズユニット７は、ファーフィールドへ交差平面８を変換するためのいずれの光学系でもあることができる。特に、レンズユニット７は、この変換を行うための数個のレンズを具備することができる。図１において、Ｈ、Ｈ’は、例示的に、レンズユニット７の主平面を指し示す。
【００３３】
この実施形態において、放出の円錐は、基本ガウスビームであるが、ここでそれぞれの放出の円錐のエッジ５は、それぞれの基本ガウスビームの半値全幅の値によって定義される。放出の円錐が、基本ガウスビームではないものであるとすれば、放出の円錐のエッジは、優先的に、ＩＳＯガイドラインによって定義されたようなそれぞれの放出の円錐の標準的な発散角によって定義される。特に、放出の円錐のエッジは、例えば、ＩＳＯ１１１４６−１：２００５に記載されたような、二次元の強度分布の二次モーメントによって計算されたそれぞれの放出の円錐の標準的な発散角によって定義されることができる。放出の円錐がレンズユニット７を横切ったしまった後に、それらは、ファーフィールドにおける均質な強度分布を提供するものである、混合させられた光１７を形成する。
【００３４】
図３は、概略的に及び例示的に、物体の像を獲得するためのカメラシステムの実施形態を示す。カメラシステム１０は、物体を照明するためのライティング装置１並びに物体から受けた光を検出するための及び受けた光に基づいた像を発生させるための光検出器１８を具備する。光検出器１８は、二次元の検出表面１２及び検出レンズユニット１３を有するが、ここで二次元の検出表面１２及び検出レンズユニット１３は、カメラシステム１０の視野角αを定義する。物体から受けた光１４は、物体の像を発生させるための二次元の検出表面１２へと結像させられる。
【００３５】
二次元の検出表面１２は、優先的に、ＣＣＤチップによって形成される。検出レンズユニット１３は、優先的に、カメラの対物系の又は二次元の検出表面１２へと物体から受けた光１４を投射するための別の光学系である。
【００３６】
カメラシステムは、さらに、ハウジング１１を具備するが、それにおいて光検出器１８及びライト装置１は、配置されると共に、それは、ライト装置１によって発生させられた光がハウジング１１を去ることを許容するために及び物体によって反射させられた光が光検出器１８によって検出されることを許容するために開口部１５，１６を具備する。二次元の検出表面１２は、矩形の形状を有する、即ち、二次元の検出表面１２は、検出の矩形を形成する。また光源３のアレイ２は、光源３のアレイ２が、放出の矩形を形成するように、矩形に配置される。検出の矩形及び放出の矩形は、優先的に、同じアスペクト比を有する。これは、視野角α並びに二次元の検出表面１２及びファーフィールドにおける均質に照明された領域の寸法によって定義された視野領域が同じ形状を有することを保証することができる。
【００３７】
その上、ライト装置１は、優先的に、放出レンズユニット７を横切ってしまった後における放出の円錐によって形成された光１７の発散によって定義された放出角度φが視野角αと調和するように、適合させられる。この調和することは、カメラシステムの視野領域の及びファーフィールドにおける強度分布の均質な部分の形状が類似のものであることだけではなく視野領域及びファーフィールドにおける強度分布の均質な部分が類似のサイズを有することをもまた保証することができる。特に、ファーフィールドにおける光源３のアレイ２及び放出レンズユニット７によって発生させられた強度分布が、中央の均質な部分１９及び強度分布の中央までの距離を増加させると共に減少する強度を有するリム部分２０を具備するが、ここでライティング装置１は、強度分布の中央の均質な部分１９が、完全に図４に概略的に及び例示的に示されたような視野角αによって定義されたファーフィールドにおける可視の領域をカバーするように、適合させられる。
【００３８】
図４において、Ｉは、強度を指し示すと共に、Ｉ０は、強度分布の均質な中央の部分１９における強度を指し示す。図４は、光源のアレイが位置させられるところの放出の場所及び二次元の検出表面が位置させられるところの検出の場所が、同じ位置に配置されるものであるとみなされることができるような、ファーフィールドの構成を図解する。
【００３９】
図４に図解されたように、放出角度φは、優先的に、最大の強度Ｉ０の半分によって定義されると共に、強度分布の、即ち、放出プロフィールの、均質な中央の部分１９が、カメラシステム１０の視野と調和する、特に正確に調和する、ようにカメラシステム１０の視野角αと比べてわずかにより大きいものである。ファーフィールドにおける強度分布の均質な中央の部分１９は、φ（１−ｐ／２ａ）によって定義されることができる。
【００４０】
この実施形態において、光源３のアレイ２は、第一の方向における第一の長さａを備えた二個の第一の対向する側面及び第二の方向における第二の長さｂを備えた二個の第二の対向する側面を有する放出の矩形を形成する。光源３のアレイ２のそのような構成は、図５に概略的に及び例示的に示される。放出レンズユニット７の焦点距離ｆは、第一の長さａによって割られた第一の方向における視野角αｘの二倍及び第二の長さｂによって割られた第二の方向における視野角αｙの二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものであることができる。このように、好適な実施形態において、焦点距離ｆ、第一の及び第二の方向における視野角αｘ，αｙ、並びに、第一の及び第二の長さａ，ｂは、後に続く等式：
【００４１】
【数２】
2015519587.tif 000004
と一致して相互に関係付けられることができる。
【００４２】
上に記載された実施形態において交差平面８が、隣接する光源３の放出の円錐４のエッジ５が交差するところの平面であるものとして定義されるとはいえ、他の実施形態において交差平面は、また、ある一定の光源の距離ｐの倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐のエッジが交差するところの平面であるものとして定義されることができる。たとえば、交差平面は、ある一定の光源の距離ｐの二倍である相互に関する距離を有する光源によって放出されるものである、放出の円錐のエッジが交差するところの図２における参照番号９によって指し示された平面であることができる。交差平面において、ある一定の光源の距離ｐの倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐のエッジが、交差するとすれば、この距離ｔ’は、後に続く等式：
【００４３】
【数３】
2015519587.tif 000005
によって定義されることができるが、ここでｎｐは、放出の円錐のエッジがそれぞれの交差平面において交差するところの光源の間における距離を表記する。距離ｔ’は、上の等式（１）に定義された商の倍数であるものとみなされることができる。その上、交差平面が、ある一定の光源の距離ｐの倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐のエッジが、交差するところの平面であるものと定義されるとすれば、ファーフィールドにおける強度分布の均質な中央の部分は、φ（１−ｎｐ／２ａ）によって定義されることができる。
【００４４】
後に続くものにおいて、ライティング方法の実施形態は、図６に示されたフローチャートを参照して例示的に記載されることになる。
【００４５】
ステップ１０１において、放出の円錐は、光源のアレイによって放出されるが、ここで放出の円錐のエッジは、交差平面において交差する。ステップ１０２において、放出の円錐は、焦点距離を有する放出レンズユニットを横切るが、ここで光源のアレイ及び放出レンズユニットの間の距離は、ａ）焦点距離並びにｂ）交差平面及び光源のアレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる。
【００４６】
知られたカメラシステムは、結像されるための物体を照明するための、赤外の波長の領域における光を放出するものである、発光ダイオードを具備する。発光ダイオードは、広い放出角度及び、たとえば、ガウス型の形状の、不均質なファーフィールドを有するが、結像されるための物体の不均質な照明に、及びそれに応じて物体の不均質な最終的に獲得された像に、帰着する。その上、カメラの視野角の外側のエネルギーは、浪費させられる。またＶＣＳＥＬは、光学部品の使用無しにガウス型のファーフィールドを又はリングに整形されたものさえも有する。図１から５までを参照して上に記載されたライティング装置は、カメラシステムの視野角に仕立てられることができるものである、ファーフィールドにおける均質な強度プロフィールの発生を許容する。
【００４７】
個々のＶＥＣＳＥＬの間における小さいピッチｐを備えたＶＣＳＥＬアレイ及び距離ｓにおける焦点距離ｆを備えたレンズは、使用される。距離ｓは、レンズの背後における、特にファーフィールドにおける、角度的な放出のスペクトルの均質性を最適化するために選択されると共に、ＶＣＳＥＬの放出の円錐の、発散角θ、即ち、円錐角、それらのピッチｐ、及びレンズの焦点距離ｆから計算されることができる。焦点距離ｆ及びＶＣＳＥＬアレイのサイズ、たとえば、ＶＣＳＥＬアレイの矩形の放出のエリアについての辺の長さａ及び辺の長さｂは、優先的にカメラシステムの視野角に調和させられるものである、レンズの背後における放出角度φを決定する。
【００４８】
ピッチｐ、即ち、隣接するＶＣＳＥＬの間における距離は、優先的に、レーザーの間における金属の接触の最小のサイズ、酸化物で制限されたＶＣＳＥＬの事例における酸化の幅、などと同様の処理する詳細によって限定された、可能な限り小さいものとして選択される。それぞれの用途において必要とされた合計の光学的なパワー及び個々のＶＣＳＥＬのパワーは、エリア内のＶＣＳＥＬの数を決定する。ＶＣＳＥＬは、優先的に照明プロフィールの望まれた形状における、たとえば、正方形と同様の円形又は矩形における、チップである支持する要素に配置される。例えば、照明プロフィールが、４：３の、辺の長さの比、即ち、アスペクト比、を備えた均質な矩形であるべきであるとすれば、ＶＣＳＥＬは、辺の長さａ及びｂ＝３／４ａを備えた対応する矩形に配置されることができる。そして、ライト装置のレンズユニットは、レンズユニットの焦点距離ｆが、ファーフィールドにおける強度分布の均質な部分のサイズに至るように、優先的に構成されるが、それは、カメラシステムの視野角によって定義されたような視野領域のサイズに類似のものである。
【００４９】
レンズの前方焦点面は、優先的に、レーザーの放出の円錐が相互に触れるところの、即ち、放出の円錐のエッジが交差するところの、平面に置かれる。この平面、即ち、交差平面は、優先的に、ＶＣＳＥＬアレイの背後に又はそれの前に、等式（１）によって定義されるものである、距離ｔに位置させられる。レーザービームの円錐角θは、優先的に、放出プロフィールに依存する。基本ガウスレーザービームについて、θは、優先的に、隣接する放出の円錐の５０パーセントの強度の点が、重なり合うように、二によって割られた半値全幅である。他のビームについて、たとえば、より高次のモードのビーム又はトップヘッドに整形されたビームについて、θは、優先的に、ＩＳＯガイドラインによって定義されたような標準的な発散角である。
【００５０】
いっそうより良好な均質性は、ｎが整数の数であるところのｎｐの距離を備えたＶＣＳＥＬの放出の円錐が、相互に触れるところの、平面を選択することによって達成されることができるが、個々のＶＣＳＥＬの放出プロフィールのより強い混合に至る。ＶＣＳＥＬアレイの背後における又はその前におけるこれらの平面の距離ｔ’は、等式（３）と一致して計算されることができる。しかしながら、これは、（ｎ−１）ｐの長さを備えた均質な強度プロフィールのリムにおいて減衰する強度を導入することがある。
【００５１】
ＶＣＳＥＬアレイ及びレンズユニット、特にレンズユニットの前方の主要な平面Ｈ、の間における距離ｓは、ｓ＝ｆ±ｔ又はｓ＝ｆ±ｔ’によって定義されることがある。ｓ＞ｆについては、ＶＣＳＥＬアレイの実像は、それが、粒子の粗い照明パターンに帰着するので、優先的にカメラシステムの最小の視距離をはるかに下回るものである、距離ｕ＝（１／ｆ−１／ｓ）−１に作り出されることができる。ｓ＜ｆについては、実像は、形成されるものではないと共に、強度プロフィールは、全ての距離について均質なものである。
【００５２】
優先的に、相互に対してｐ又はｎｐの同じ距離を有するものである、ＶＣＳＥＬの放出の円錐のエッジの全ての交差は、交差平面において、位置させられる。たとえば、相互に対してｐの距離を有するＶＣＳＥＬの放出の円錐のエッジの全ての交差は、交差平面８において、位置させられることができると共に、相互に対して２ｐの距離を有するＶＣＳＥＬの放出の円錐のエッジの全ての交差は、交差平面９において、位置させられることができる。
【００５３】
上に記載された例において光源のアレイが優先的にＶＣＳＥＬのアレイであるとはいえ、他の実施形態において光源は、また、他のレーザーと同様の他の光源であることができる。特に、光源は、また、発光ダイオードであることができる。
【００５４】
開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示、及び添付されたクレームの研究から、クレームされた発明を実行する際に当業者によって理解されると共に果たされることができる。
【００５５】
クレームにおいて、単語“を具備する”は、他の要素又はステップを排除するものではないと共に、不定冠詞“ある”又は“ひとつの”は、複数のものを排除するものではない。
【００５６】
単一のユニット又はデバイスは、クレームに記載された数個のアイテムの機能を満たすことがある。ある一定の措置が相互に異なる従属のクレームに記載されるという単なる事実は、これらの措置の組み合わせが有利に使用されることができないことを指し示すものではない。
【００５７】
クレームにおけるいずれの参照符号も範囲を限定するものと解されるべきものではない。
【００５８】
クレーム
１．  ライティング装置（１）であって、
放出の円錐（４）を放出する光源（３）のアレイ（２）、
ここで前記放出の円錐（４）のエッジ（５）が交差平面（８，９）において交差するように前記光源（３）の前記アレイ（２）が適合させられること、
ファーフィールドにおける強度分布を均質化するための放出レンズユニット（７）
を具備すると共に、
ここで前記光源（３）の前記アレイ（２）及び前記放出レンズユニット（７）は、
ｉ）前記放出の円錐（４）が前記放出レンズユニット（７）を横切ると共に、
ｉｉ）前記光源（３）の前記アレイ（２）及び前記放出レンズユニット（７）の間における距離（ｓ）がａ）放出レンズユニット（７）の焦点距離（ｆ）並びにｂ）前記交差平面（８，９）及び前記光源（３）の前記アレイ（２）の間における距離（ｔ）の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる
ように配置される、ライティング装置。
【００５９】
２．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記交差平面（８）において隣接する光源の放出の円錐（４）のエッジ（５）が交差する、
ライティング装置。
【００６０】
３．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記光源（３）は、相互に関して等距離に配置されると共に、
ここで隣接する光源の間においてある一定の光源の距離（ｐ）は、存在するものであると共に、
ここで前記ある一定の光源の距離（ｐ）の倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐（４）のエッジは、前記交差平面（９）において、交差する、
ライティング装置。
【００６１】
４．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記光源（３）の前記アレイ（２）は、垂直共振器面発光レーザーのアレイである、
ライティング装置。
【００６２】
５．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記光源（３）は、赤外の光源である、
ライティング装置。
【００６３】
６．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記光源（３）は、円形に又は矩形に配置される、
ライティング装置。
【００６４】
７．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記ライティング装置（１）は、視野角（α）を有するカメラシステム（１０）において使用されることに適合させられると共に、
ここで前記ライティング装置（１）は、前記放出レンズユニット（７）を横切ってしまった後の放出の円錐によって形成された光の発散によって定義された放出角度（φ）を有すると共に、
ここで前記ライティング装置（１）は、前記視野角（α）が前記放出角度（φ）と調和するように適合させられる、
ライティング装置。
【００６５】
８．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記ライティング装置（１）は、視野角（α）を有するカメラシステム（１０）において使用されることに適合させられると共に、
ここでファーフィールドにおける前記光源（３）の前記アレイ（２）及び前記放出レンズユニット（７）によって発生させられた強度分布は、中央の均質な部分（１９）及び前記強度分布の中央までの距離を増加させると共に減少する強度を有するリム部分（２０）を具備すると共に、
ここで前記ライティング装置（１）は、前記強度分布の前記中央の均質な部分（１９）が、完全に、前記視野角（α）によって定義されたファーフィールドにおける視野領域を覆うように、適合させられる、
ライティング装置。
【００６６】
９．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記ライティング装置（１）は、視野角（α）を有するカメラシステム（１０）において使用されることに適合させられると共に、
ここで前記放出レンズユニット（７）の焦点距離（ｆ）は、その方向における前記光源（３）の前記アレイ（２）の延長によって分割された前記放出レンズユニット（７）の光軸に垂直なものである方向における前記視野角（α）の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである、
ライティング装置。
【００６７】
１０．  クレーム９に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記光源（３）の前記アレイ（２）は、第一の方向において第一の長さ（ａ）を備えた二個の第一の対向する側面及び第二の方向において第二の長さ（ｂ）を備えた二個の第二の対向する側面を有する放出の矩形を形成すると共に、
ここで前記放出レンズユニット（７）の前記焦点距離（ｆ）は、前記第一の長さ（ａ）によって割られた前記第一の方向における前記視野角の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである、及び／又は、前記放出レンズユニット（７）の前記焦点距離（ｆ）は、前記第二の長さ（ｂ）によって割られた前記第二の方向における前記視野角の二倍である、
ライティング装置。
【００６８】
１１．  クレーム１０に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記カメラシステム（１０）は、二次元の検出表面（１２）及び検出レンズユニット（１３）を有する光検出器（１８）を具備すると共に、
ここで前記二次元の検出表面（１２）及び前記検出レンズユニット（１３）は、前記カメラシステム（１０）の前記視野角（α）を定義すると共に、
ここで前記二次元の検出表面（１２）は、前記放出の矩形と比べて同じアスペクト比を有する検出の矩形を形成する、
ライティング装置。
【００６９】
１２．  クレーム１に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記光源（３）は、相互に関して等距離に配置されると共に、
ここで隣接する光源の間においてある一定の光源の距離（ｐ）は、存在するものであると共に、
ここで前記交差平面（８，９）及び前記光源（３）の前記アレイ（２）の間における距離（ｔ）は、前記ある一定の光源の距離（ｐ）及び前記放出の円錐（４）の円錐角（θ）の正接の二倍の商によって定義される、
ライティング装置。
【００７０】
１３．  クレーム１２に定義されたようなライティング装置において、
ここで前記交差平面（８，９）及び前記光源（３）の前記アレイ（２）の間における距離は、前記商又は前記商の倍数である、
ライティング装置。
【００７１】
１４．  物体の像を獲得するためのカメラシステムであって、
ここで前記カメラシステム（１０）は、
前記物体を照明するためのクレーム１に定義されたようなライティング装置（１）、
前記物体から受けた光を検出するための及び前記受けた光に基づいた像を発生させるための光検出器（１８）
を具備する、
カメラシステム。
【００７２】
１５．  ライティング方法において、
ここで放出の円錐（４）は、光源（３）のアレイ（２）によって放出されると共に、
ここで前記放出の円錐（４）のエッジ（５）は、交差平面（８，９）において交差すると共に、
ここで前記放出の円錐（４）は、放出レンズユニット（７）を横切ると共に、
ここで前記光源（３）の前記アレイ（２）及び前記放出レンズユニット（７）の間における距離は、ａ）焦点距離（ｆ）並びにｂ）前記交差平面（８，９）及び前記光源（３）の前記アレイ（２）の間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる、
ライティング方法。
【図１】
2015519587.tif 000006
【図２】
2015519587.tif 000007
【図３】
2015519587.tif 000008
【図４】
2015519587.tif 000009
【図５】
2015519587.tif 000010
【図６】
2015519587.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月25日(2014.8.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラシステムのためのライティング装置であって、
放出の円錐を放出する光源のアレイ、
前記放出の円錐のエッジが交差平面において交差するように前記光源の前記アレイが適合させられること、
ファーフィールドにおける強度分布を均質化するための放出レンズユニット
を具備すると共に、
前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットは、
前記放出の円錐が前記放出レンズユニットを横切ると共に、
前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットの間における距離がａ）放出レンズユニットの焦点距離並びにｂ）前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる
ように配置される、ライティング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記交差平面において隣接する光源の放出の円錐のエッジが交差する、
ライティング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源は、相互に関して等距離に配置されると共に、
隣接する光源の間においてある一定の光源の距離は、存在するものであると共に、
前記ある一定の光源の距離の倍数である相互に関する距離を有するものである、光源の放出の円錐のエッジは、前記交差平面において、交差する、
ライティング装置。
【請求項４】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源の前記アレイは、垂直共振器面発光レーザーのアレイである、
ライティング装置。
【請求項５】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源は、赤外の光源である、
ライティング装置。
【請求項６】
請求項１に記載のライティング装置において、
前記光源は、円形に又は矩形に配置される、
ライティング装置。
【請求項７】
物体の像を獲得するためのカメラシステムであって、
前記カメラシステムは、
前記物体を照明するための請求項１に記載のライティング装置、
前記物体から受けた光を検出するための及び前記受けた光に基づいた像を発生させるための光検出器
を具備する、
カメラシステム。
【請求項８】
請求項７に記載のカメラシステムにおいて、
前記カメラシステムは、視野角を有すると共に、
前記ライティング装置は、前記放出レンズユニットを横切ってしまった後の放出の円錐によって形成された光の発散によって定義された放出角度を有すると共に、
前記ライティング装置は、前記視野角が前記放出角度と調和するように適合させられる、
カメラシステム。
【請求項９】
請求項７に記載のカメラシステムにおいて、
前記カメラシステムは、視野角を有すると共に、
ファーフィールドにおける前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットによって発生させられた強度分布は、中央の均質な部分及び前記強度分布の中央までの距離を増加させると共に減少する強度を有するリム部分を具備すると共に、
前記ライティング装置は、前記強度分布の前記中央の均質な部分が、完全に、前記視野角によって定義されたファーフィールドにおける視野領域を覆うように、適合させられる、
カメラシステム。
【請求項１０】
請求項７に記載のカメラシステムにおいて、
前記カメラシステムは、視野角を有すると共に、
前記放出レンズユニットの焦点距離は、前記放出レンズユニットの光軸に垂直なものである方向における前記光源の前記アレイの延長によって分割された前記方向における前記視野角の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである、
カメラシステム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のカメラシステムにおいて、
前記光源の前記アレイは、第一の方向において第一の長さを備えた二個の第一の対向する側面及び第二の方向において第二の長さを備えた二個の第二の対向する側面を有する放出の矩形を形成すると共に、
前記放出レンズユニットの前記焦点距離は、前記第一の長さによって割られた前記第一の方向における前記視野角の二倍に等しいもの又はそれと比べてより大きいものである、及び／又は、前記放出レンズユニットの前記焦点距離は、前記第二の長さによって割られた前記第二の方向における前記視野角の二倍である、
カメラシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のカメラシステムにおいて、
前記カメラシステムは、二次元の検出表面及び検出レンズユニットを有する光検出器を具備すると共に、
前記二次元の検出表面及び前記検出レンズユニットは、前記カメラシステムの前記視野角を定義すると共に、
前記二次元の検出表面は、前記放出の矩形と比べて同じアスペクト比を有する検出の矩形を形成する、
カメラシステム。
【請求項１３】
請求項７に記載のカメラシステムにおいて、
前記光源は、相互に関して等距離に配置されると共に、
隣接する光源の間においてある一定の光源の距離は、存在するものであると共に、
前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離は、前記ある一定の光源の距離及び前記放出の円錐の円錐角の正接の二倍の商によって定義される、
カメラシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のカメラシステムにおいて、
前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離は、前記商又は前記商の倍数である、
カメラシステム。
【請求項１５】
カメラシステムにおける使用のためのライティング方法において、
放出の円錐は、光源のアレイによって放出されると共に、
前記放出の円錐のエッジは、交差平面において交差すると共に、
前記放出の円錐は、放出レンズユニットを横切ると共に、
前記光源の前記アレイ及び前記放出レンズユニットの間における距離は、ａ）焦点距離並びにｂ）前記交差平面及び前記光源の前記アレイの間における距離の和又はそれらの間における差から２０パーセント又はより少ない分だけはずれる、
ライティング方法。
【国際調査報告】
2015519587.tif 000012
2015519587.tif 000013
2015519587.tif 000014