(57)【要約】光源とフレネルレンズとレンズアレイとを有する装置が開示されている。フレネルレンズは、光源よりアップストリーム側に配置され、光源から出力される光をコリメートする。レンズアレイは、フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合する。レンズアレイは、基板上に配置された複数の光学素子を有する。各光学素子は、フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方に面するように配置されたそれぞれの第１平坦表面と、フレネルレンズから離れる方に面するように配置された第２凸面とを有する。
2020537766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１色温度を有する第１発光ダイオード（ＬＥＤ）及び第１色温度よりも温かい第２色温度を有する第２ＬＥＤを含む光源と、
前記光源よりアップストリーム側に配置され、前記光源によって出力される光をコリメートするフレネルレンズと、
前記フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、前記フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合するレンズアレイであって、前記レンズアレイは、前記基板上に配置された複数の光学素子を有し、各光学素子は、前記フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方に向くように配置されたそれぞれの第１平坦表面と、前記フレネルレンズから離れる方に向くように配置された第２凸面とを有する、レンズアレイとをさらに備える、レンズアレイと、
を備える装置。
【請求項２】
前記レンズアレイは、前記第１色温度及び前記第２色温度とは異なる第３色温度を有する光を生成する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
各光学素子は、それぞれの照明スポットを生成するように構成されており、前記それぞれの照明スポットは、１つの照明スポットと他のそれぞれの照明スポットとがターゲット平面上に投影されるときに、少なくとも１つの他の光学素子によって生成される別のそれぞれの照明スポットと実質的にオーバーラップする、
請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ターゲット平面は、前記レンズアレイの寸法よりも少なくとも１０倍大きい、前記レンズアレイからの距離に位置する、
請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
各光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一のアスペクト比を有するそれぞれの照明スポットを生成するように構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の第２表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、
前記第２曲率は前記第１曲率と異なる、
請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の第２表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、したがって、前記第１曲率及び前記第２曲率の比は、前記撮像センサアスペクト比に適合する、
請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記複数の光学素子のそれぞれの第１表面は、実質的に矩形である、
請求項１記載の装置。
【請求項９】
開口が形成されたハウジングエンクロージャと、
前記ハウジングエンクロージャの内部に配置された光源であって、前記光源は、第１色温度を有する第１発光ダイオード（ＬＥＤ）及び第１色温度よりも温かい第２色温度を有する第２ＬＥＤを含む、光源と、
前記開口内に配置され、前記光源によって出力される光をコリメートするフレネルレンズと、
前記フレネルレンズ上に配置され、前記フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合するレンズアレイであって、前記レンズアレイは、前記基板上に配置された複数の光学素子を有し、各光学素子は、前記フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方に向くように配置されたそれぞれの第１平坦表面と、前記フレネルレンズから離れる方に向くように配置された第２凸面とを有する、レンズアレイと、
を備える装置。
【請求項１０】
前記レンズアレイは、前記第１色温度及び前記第２色温度とは異なる第３色温度を有する光を生成する、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
各光学素子は、それぞれの照明スポットを生成するように構成されており、前記それぞれの照明スポットは、１つの照明スポットと他のそれぞれの照明スポットとがターゲット平面上に投影されるときに、少なくとも１つの他の光学素子によって生成される別のそれぞれの照明スポットと実質的にオーバーラップする、
請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記ターゲット平面は、前記レンズアレイの寸法よりも少なくとも１０倍大きい、前記レンズアレイからの距離に位置する、
請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
各光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一のアスペクト比を有するそれぞれの照明スポットを生成するように構成されている、
請求項９記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の第２表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、
前記第２曲率は前記第１曲率と異なる、
請求項９記載の装置。
【請求項１５】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の第２表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、したがって、前記第１曲率及び前記第２曲率の比は、前記撮像センサアスペクト比に適合する、
請求項９記載の装置。
【請求項１６】
前記複数の光学素子のそれぞれの第１表面は、実質的に矩形である、
請求項９記載の装置。
【請求項１７】
第１色温度を有する光を生成するための第１光源と、
前記第１色温度より冷たい第２色温度を有する光を生成するための第２光源と、
前記第１光源よりアップストリーム側に配置されて、前記第１光源から出力される光をコリメートする第１フレネルレンズを含む第１レンズアセンブリと、
前記第１フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、前記第１フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合する、第１レンズアレイであって、前記第１レンズアレイは、前記第１基板上に配置された複数の第１光学素子を有する、第１レンズアレイと、
前記第２光源よりアップストリーム側に配置された第２フレネルレンズを含み、前記第２光源によって出力される光をコリメートする第２レンズアセンブリと、
前記第２フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、前記第２フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合する、第２レンズアレイであって、前記第２レンズアレイは、前記第２基板上に配置された複数の第２光学素子を有する、第２レンズアレイと、を備え、
各第１光学素子は、それぞれの照明スポットを生成するように構成されており、前記それぞれの照明スポットは、１つの照明スポットと他のそれぞれの照明スポットとがターゲット平面上に投影されるときに、前記第２光学素子のうちのいずれかによって生成される別のそれぞれの照明スポットと実質的にオーバーラップする、
装置。
【請求項１８】
前記ターゲット平面は、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの寸法よりも少なくとも１０倍大きい、前記第１レンズアレイからの距離に位置する、
請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
各光学素子は、前記第１フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方に面するように配置されたそれぞれの第１平坦表面と、前記第１フレネルレンズから離れる方に面するように配置された第２凸面とを有する。
各光学素子は、フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方に面するように配置されたそれぞれの第１平坦表面と、フレネルレンズから離れる方に面するように配置された第２凸面とを有する、
請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
各第１光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一の第１アスペクト比を有するそれぞれの第１照明スポットを生成するように構成されており、
各第２光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一の第２アスペクト比を有するそれぞれの第２照明スポットを生成するように構成されている、
請求項１７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に発光デバイスに関し、より具体的には、フラッシュデバイスで使用するためのレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（「ＬＥＤ」）は、様々な用途の光源として一般的に使用されている。ＬＥＤは、従来の光源よりもエネルギー効率が高く、例えば、白熱電球や蛍光灯よりもはるかに高いエネルギー変換効率を提供する。さらに、ＬＥＤは、従来の光源よりも、照明された領域への熱の放射が少なく、輝度、発光色及びスペクトルに対する制御の幅が広い。これらの特性は、ＬＥＤを、室内照明からフラッシュ写真撮影までの様々な照明用途への優れた選択肢とさせる。
【０００３】
フラッシュ写真撮影用途は、ＬＥＤから出力される光を集束させるために、特殊な光学系と共に使用されるＬＥＤを必要とする。かかる光学系は、種々の設計上の制約を満たす必要がある。例えば、スマートフォンや小型カメラなどの小さな形状ファクターの写真撮影デバイスにフィットするように、十分に小さい必要がある。さらに、複数のＬＥＤが光源として使用される場合には、写真撮影される被写体の方向において光を十分にコリメートするとともに、非常に均一な光出力を提供する必要がある。
【０００４】
したがって、上述の設計上の制約を満たす改善された光学設計に対するニーズが存在する。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、この必要性に対処する。本開示の態様によれば、光源、フレネルレンズ、及びレンズアレイを含む装置が提供される。フレネルレンズは、光源よりアップストリーム側に（ｕｐｓｔｒｅａｍ）配置され、光源から出力される光をコリメートする。レンズアレイは、フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合する。レンズアレイは、基板上に配置された複数の光学素子を有する。各光学素子は、フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方に面するように配置されたそれぞれの第１平坦表面と、フレネルレンズから離れる方に面するように配置された第２凸面と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
以下に説明する図面は、説明のためのものに過ぎない。図面は、本開示の範囲を限定することを意図しない。図中に示されている同様の参照符号は、様々な実施形態における同一の部分を示す。
【図１Ａ】本開示の態様による、例示的な写真撮影システムの模式的ブロック図を示す図である。
【図１Ｂ】本開示の態様による、図１Ａの写真撮影システムを組み込んだ電子デバイスの実施例の模式的上面図を図である。
【図１Ｃ】本開示の態様による、図１Ｂの電子デバイスの模式的断面図を示す図である。
【図２】本開示の態様による、フラッシュデバイスの実施例を模式的に示す図である。
【図３Ａ】本開示の態様による、図２のフラッシュデバイスの一部であるフレネルレンズの実施例を側面図で示す図である。
【図３Ｂ】本開示の態様による、図３Ａのフレネルレンズの模式的上面図を示す図である。
【図４Ａ】本開示の態様による、図２のフラッシュ装置の一部であるレンズアレイの実施例の模式的側面図を示す図である。
【図４Ｂ】本開示の態様による、図４Ａのレンズアレイの模式的上面図を示す図である。
【図５Ａ】本開示の態様による、図４Ａのレンズアレイの一部である光学素子の実施例の模式的斜視図を示す図である。
【図５Ｂ】本開示の態様による、図４Ａの光学素子を頂部から見たときの模式的平面図を示す図である。
【図５Ｃ】開示の態様による、５４Ａの光学素子を底部から見たときの模式的平面図を示す図である。
【図５Ｄ】本開示の態様による、図５Ａの光学素子を、光学素子の幅に沿って取られた模式的断面図を示す図である。
【図５Ｅ】本開示の態様による、図５Ａの光学素子を、光学素子の長さに沿って取られた模式的断面図を示す図である。
【図６】本開示の態様による、図２のフラッシュデバイスの作動を模式的ダイアグラムに示す図である。
【図７】本開示の態様による、図２のフラッシュデバイスの作動を模式的ダイアグラムに示す図である。
【図８】本開示の態様による、図２のフラッシュデバイスの作動を模式的ダイアグラムに示す図である。
【図９】第１構成による、図２のフラッシュデバイスの照度分布ラスタチャートを示す図である。
【図１０】第２構成による、図２のフラッシュデバイスの照度分布ラスタチャートを示す図である。
【図１１Ａ】本開示の態様による、別のフラッシュデバイスの実施例を模式的に示す図である。
【図１１Ｂ】本開示の態様による、図１１Ａのフラッシュデバイスの色混合能力を示すプロットを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示の態様によれば、写真撮影フラッシュデバイスは、スマートフォンで使用するために開示されている。フラッシュデバイスは、光源、フレネルレンズ、及びフレネルレンズの光放出表面上に配置されたレンズアレイを含み得る。レンズアレイは、基板上に配置された複数の光学素子を含み得、複数の光学素子はフラッシュデバイスから出力される光を調整するように作動可能であり得る。
【０００８】
本開示の態様によれば、レンズアレイは、フラッシュデバイスに、高度に均一な色温度を有する発光を出力させることができる。この結果を達成する、レンズアレイの各光学素子は、残りの光学素子によって生成された照明スポットと実質的にオーバーラップするそれぞれの照明スポットを生成するように構成されている。光源が、異なる色の光を生成する複数のＬＥＤを含む場合、光学素子の照明スポットを重畳させることは、ＬＥＤからの発光を混合させ得る。これは、同様に、高度に均一な色温度を有する組み合わされた発光を生じ得る。
【０００９】
本開示の態様によれば、レンズアレイは、フラッシュデバイスに、カメラ内の撮像センサの形状及びアスペクト比にぴったり適合する（ｃｌｏｓｅｌｙ  ｍａｔｃｈ）形状及びアスペクト比を有する照明スポットを生成させることができる。以下でさらに説明するように、レンズアレイ内の各光学素子は、光学素子の形状及び／又は曲率を操作することによって、撮像センサのアスペクト比にマッチする矩形形状及びアスペクト比を有する照明スポットを生成するように構成されてもよい。撮像センサの形状及びアスペクト比と、フラッシュデバイスによって生成された照明スポットとの間の対応は、カメラによってキャプチャされた画像の品質の向上をもたらし得る。
【００１０】
本開示の態様によれば、レンズアレイは、フラッシュデバイスが対をなすカメラの視野において、フラッシュデバイスに高度に均一な照度分布パターンを発生させることができる。上述のように、レンズアレイ内の各光学素子は、残りの光学素子によって生成される照明スポットと実質的にオーバーラップするそれぞれの照明スポットを生成するように構成されてもよい。レンズアレイ内の異なる光学素子によって生成される照明スポットを重畳させることによって、フラッシュデバイスは、高度に均一な照度分布パターンを有することができる。
【００１１】
本開示の態様によれば、装置は、
光源と、
光源よりアップストリーム側に配置され、光源から出力される光をコリメートするフレネルレンズと、
フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合するレンズアレイであって、
レンズアレイは、基板上に配置された複数の光学素子を有し、
各光学素子は、フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方を向くように配置されたそれぞれの第１平坦表面と、フレネルレンズから離れる方を向くように配置された第２凸面とを有する、レンズアレイと、を備える。
【００１２】
開示の態様によれば、装置は、
開口が形成されたハウジングエンクロージャと、
ハウジングエンクロージャの内部に配置された光源と、
開口内に配置され、光源によって出力される光をコリメートするフレネルレンズと、
フレネルレンズ上に配置され、フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合するレンズアレイであって、レンズアレイは、基板上に配置された複数の光学素子を有し、各光学素子は、フレネルレンズの異なるそれぞれの部分の方に向くように配置されたそれぞれの第１平坦表面及びフレネルレンズから離れる方に向くように配置された第２凸面を有する、レンズアレイと、をさらに備える。
【００１３】
開示の態様によれば、
第１色温度を有する光を生成するための第１光源と、
第１色温度より冷たい第２色温度を有する光を生成するための第２光源と、
第１光源よりアップストリーム側に配置されて、第１光源から出力される光をコリメートする第１フレネルレンズを含む第１レンズアセンブリと、
第１フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、第１フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合する、第１レンズアレイであって、第１レンズアレイは、第１基板上に配置された複数の第１光学素子を有する、第１レンズアレイと、
第２光源よりアップストリーム側に配置された第２フレネルレンズを含み、第２光源によって出力される光をコリメートする第２レンズアセンブリと、
第２フレネルレンズよりアップストリーム側に配置されており、第２フレネルレンズから出力されるコリメートされた光を混合する、第２レンズアレイであって、第２レンズアレイは、第２基板上に配置された複数の第２光学素子を有する、第２レンズアレイと、を備え、
各第１光学素子は、それぞれの照明スポットを生成するように構成されており、それぞれの照明スポットは、１つの照明スポットと他のそれぞれの照明スポットとがターゲット平面上に投影されるときに、第２光学素子のうちのいずれかによって生成される別のそれぞれの照明スポットと実質的にオーバーラップする、
装置が開示されている。
【００１４】
異なるフラッシュデバイスの例は、添付の図面を参照して、以下により詳細に説明される。これらの実施例は、相互に排他的ではなく、１つの実施例において見出される特徴は、追加の実装を達成するために、１つ以上の他の実施例において見出される特徴と組み合わせることができる。従って、添付の図面に示された実施例は、例示目的のためにのみ提供されており、それらは、本開示を決して限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。同様の参照符号は全体を通して同様の要素を指す。
【００１５】
本明細書では、第１、第２などの用語は種々の要素を記述するために使用され得るが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するためにのみ使用される。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と称することができ、同様に、第２の要素を第１の要素と称することができる。本明細書中で使用される場合、用語「及び／又は」は、関連する列挙されたアイテムの１つ以上の任意の及びすべての組み合わせを含む。
【００１６】
層、領域、又は基板などの要素が、他の要素の「上（ｏｎ）」又は「上に（ｏｎｔｏ）」あると言及されている場合、それは、直接、他の要素の上にあり若しくは他の要素の上に延在することができるか、又は、介在要素が存在することもできると理解されるであろう。対照的に、要素が「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」又は「直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎｔｏ）」あると言及されている場合、介在要素は存在しない。また、要素が「接続（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「結合（ｃｏｕｐｌｅｄ）」されていると言及されている場合、それは、他の要素に直接、接続され若しくは結合されていることもできるか、又は、介在要素が存在することもできると理解されるであろう。対照的に、要素が「直接接続（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」又は「直接結合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ）」されていると言及される場合、介在要素は存在しない。これらの用語は、図中に示される任意の方向に加えて、要素の異なる方向を包含することが意図されることが理解されるであろう。
【００１７】
「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」又は「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」などの相対的な用語は、本明細書では、図示のように、ある要素、層又は領域と別の要素、層又は領域との関係を説明するために使用することができる。これらの用語は、図示される方向に加えて、デバイスの異なる方向を包含することが意図されることが理解されるであろう。
【００１８】
開示の態様によれば、図１Ａは、写真システム（ａ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ）１００のダイアグラムである。システム１００は、フラッシュデバイス（ａ  ｆｌａｓｈ  ｄｅｖｉｃｅ）１１０と、撮像デバイス（ａｎ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）１２０と、フラッシュデバイス１１０及び撮像装置１２０を作動させるための制御回路１３０と、を含み得る。フラッシュデバイス１１０は、光源１１２と、光源のアップストリーム側に配置されたフレネルレンズ１１４と、フレネルレンズのアップストリーム側に配置されたレンズアレイ１１６と、を含み得る。フラッシュデバイスは、図２〜１１Ｂを参照して以下にさらに説明される。撮像デバイス１２０は、撮像センサ１２２及び写真レンズ１２４を含み得る。撮像センサ１２２は、電荷結合素子（ＣＣＤ）センサ又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）センサなどの、任意の適切なタイプの撮像センサを含み得る。写真レンズ１２４は、場面の画像を撮像センサ上に投影するように構成された任意の好適なタイプのレンズを含み得る。
【００１９】
制御回路１３０は、撮像デバイス１２０及びフラッシュデバイス１１０に作動的（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ）に結合され得る。制御回路１３０は、フラッシュデバイスをトリガしながら撮像デバイス１２０をサンプリングし、フラッシュデバイス１１０をトリガする結果として照射される場面のデジタル画像を取得するように作動可能であり得る。制御回路１３０は、汎用プロセッサ［例えば、ＡＲＭベースのプロセッサ］、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、又は任意の他の適切なタイプのデジタル及び／又はアナログ回路であってもよい。図示されていないが、制御回路１３０は、１つ以上のメモリデバイス（例えば、ソリッドステートメモリ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭなど）を含んでもよい。
【００２０】
図１Ｂは、本開示の態様による、写真システム１００を組み込んだ電子デバイス１４０の実施例の平面図である。図１Ｃは、本開示の態様による、軸Ａ−Ａに沿った電子デバイスの断面図である。図示のように、電子デバイス１４０は、エンクロージャ１４２を含むことができる。エンクロージャ１４２の内側には、フラッシュデバイス１１０、撮像デバイス１２０、及び制御回路１３０が配置され得る。より詳細には、光源１１２、フレネルレンズ１１４、及びレンズアレイ１１６は、図示のようにエンクロージャ１４２内に形成された凹部１４４内に配置され得る。
【００２１】
本実施例では、電子デバイス１４０はスマートフォンである。しかしながら、デバイス１４０が、例えば、デジタル一眼レフ（ＤＳＬＲ）カメラ、ポイントアンドシュートカメラ、又はハンドヘルドナビゲーションデバイスなどの、任意の他の適切なタイプの電子デバイスである他の実施形態も可能である。図示されていないが、電子デバイス１４０は、プロセッサ（例えば、ＡＲＭベースのプロセッサ、特殊目的プロセス、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣなど）、メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ、ソリッドステートドライブ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリなど）、ディスプレイ、入力デバイス（例えば、タッチパッド、キーパッドなど）、及び／又は任意の他の適切なタイプの構成要素を含み得る。
【００２２】
図２は、本開示の態様による、フラッシュデバイス１１０の実施例の概略断面図である。図示のように、フラッシュデバイス１１０は、光源１１２と、フレネルレンズ１１４と、レンズアレイ１１６とを含み得る。フレネルレンズ１１４は、光源１１２からアップストリーム側に配置されることができ、レンズアレイ１１６は、フレネルレンズ１１４からアップストリーム側に配置されることができる。フラッシュデバイス１１０が起動されると、光源１１２から放出された光は、アップストリーム方向にフレネルレンズ１１４及びレンズアレイ１１６を通って伝搬し、撮影中の被写体を照射する。
【００２３】
光源１１２は、１つ以上のＬＥＤを含み得る。より詳細には、いくつかの実施形態において、光源１１２は、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤを含み得る。第１ＬＥＤは、第１色温度を有する光を出力するように構成され得る。また、第２ＬＥＤは、第１色温度よりも冷たい第２色温度を有する光を出力するように構成され得る。以下にさらに説明するように、第１ＬＥＤ及び第２ＬＥＤからの光は、レンズアレイ１１６によって混合され、例えば白色などの、選択された色温度を有する光放射を生成することができる。
【００２４】
フレネルレンズ１１４は、光源１１２に光学的に結合され、光源１１２によって出力される光をコリメートし、フラッシュデバイス１１０の視野（ＦＯＶ）を制御し得る。いくつかの実装形態では、フレネルレンズ１１４は、フラッシュデバイス１１０に４０度のＦＯＶを与えるように作動可能である。負荷的に又は代替的に、いくつかの実装では、フレネルレンズ１１４は、フラッシュデバイス１１０上に７５度の視野を与えるように作動可能である。
【００２５】
図３Ａは、フレネルレンズ１１４の断面図を示し、図３Ｂは、フレネルレンズ１１４の上面図を示す。図示のように、フレネルレンズは、半径Ｒを有する円形を有する。フレネルレンズ１１４は、凸状部分３２０を中心とする複数の同心円状の環状部分３２２を含む。本実施例では、フレネルレンズ１１４は５つの環状部分３２２を含むが、フレネルレンズ１１４が任意の数の環状部分３２２（例えば、１０、５０、１００など）を含む代替の実装が可能である。隣り合う環状部分間のピッチは同一であることもできるし又は同一でないこともできる。フレネルレンズ１１４は、ガラス、プラスチック、及び／又は、任意の他の適切なタイプの材料で形成することができる。フレネルレンズ１１４のサイズは、設計仕様に従って変化させることができる。例えば、いくつかの実装において、フレネルレンズ１１４のサイズは、直径が２ｍｍ〜１００ｍｍの範囲であり得る。
【００２６】
レンズアレイ１１６は、フレネルレンズ１１４から出力される光をさらに調整するために、フレネルレンズ１１４に光学的に結合され得る。レンズアレイ１１６は、いくつかの機能のうちの少なくとも１つを満たすことができる。例えば、レンズアレイ１１６は、光源１１２によって出力される光を混合して、高い色均一性を達成し得る。別の実施例として、レンズアレイ１１６は、フラッシュデバイス１１０によって生成された照明スポットを、撮像センサ１２２の形状にマッチする矩形の形状を有するようにすることができる。さらに別の実施例として、レンズアレイ１１６は、フラッシュデバイス１１０の照度分布を改善することができる。
【００２７】
図４Ａは、レンズアレイ１１６の模式的断面図であり、図４Ｂは、レンズアレイ１１６の模式的上面図である。図示されるように、レンズアレイ１１６は、基板４２０上に配置される複数の光学素子４１０を含み得る。基板４２０は、半径Ｒを有する円形を有し得る。光学素子４１０の各々は、基板４２０（及びフレネルレンズ１１４）から離れる方に面する頂部表面４１０ａ、及び基板４２０（及びフレネルレンズ１１４）に向かう方に面する底部表面４１０ｂを含み得る。これに関して、上部表面４１０ａは、発光表面と称され、底部表面４１０ｂは、受光表面と称される。
【００２８】
いくつかの実装において、レンズアレイ１１６は、マイクロレンズアレイであり得、光学素子４１０のそれぞれは、異なるマイクロレンズであり得る。光学素子４１０及び／又は基板４２０のいずれかは、ガラス、プラスチック、及び／又は任意の他の適切な種類の材料から形成され得る。光学素子４１０は、基板４２０と一体化されていてもよく、又は基板４２０から分離されていてもよい。さらに、本実施例では、光学素子４１０の各々は、実質的に矩形の断面を有するが、任意の光学素子４１０が円形又は楕円形の断面を有する代替的実装が可能である。これに関して、本開示は、光学素子４１０及び／又は基板４２０の任意の特定の幾何学的形状に限定されない。
【００２９】
さらに、光学素子４１０は、基板４２０上に任意の適切なパターンで配置され得る。本実施例では、光学素子４１０は、基板４２０上に直線状に配置される。しかしながら、光学素子４１０は、円形に及び／又は任意の他の適切なパターンに配列される代替的実装が可能である。これに関して、本開示は、基板４２０上の光学素子４１０の任意の特定の配置に限定されない。
【００３０】
図４Ａ〜図４Ｂの例において、光学素子４１０は、互いに同一である。しかしながら、光学素子４１０のうちの少なくとも２つ以上が異なる代替的実装が可能である。例えば、２つの光学素子は、異なる幅を有し得る。付加的に又は代替的に、別の実施例として、２つの光学素子は、異なる長さを有し得る。付加的に又は代替的に、２つの光学素子は、異なる厚さを有し得る。付加的に又は代替的に、２つの光学素子は、異なる水平曲率を有し得る。付加的に又は代替的に、２つの光学素子は、異なる垂直曲率を有し得る。
【００３１】
図４Ａ〜図４Ｂの実施例において、複数の光学素子は、離間している。しかしながら、光学素子が直接互いに当接する代替的実装が可能である。
【００３２】
図４Ａ〜図４Ｂの実施例では、光学素子間の垂直ピッチＶＰは、レンズアレイ１１６全体にわたって同一である。しかし、垂直ピッチＶＰが変化する代替的実装が可能である。このような場合、レンズアレイ１１６内の隣接する光学素子４１０の第１対の垂直ピッチＶＰは、レンズアレイ１１６内の隣接する光学素子４１０の第２対の垂直ピッチＶＰとは異なり得る。本開示の態様によれば、一対の光学素子４１０の垂直ピッチＶＰは、その対の中の第１光学素子４１０の中心Ｃと、その対の中の第２光学素子の中心Ｃとの間の水平距離を含む。さらに、開示の態様によれば、２つの光学素子４１０は、それらの間に他の素子がない場合（すなわち、互いに直接隣接している場合など）、隣接しているとみなされる。
【００３３】
図４Ａ〜図４Ｂの実施例では、光学素子間の水平ピッチＨＰは、レンズアレイ１１６全体にわたって同一である。しかしながら、水平ピッチが変化する代替的実装が可能である。このような場合、レンズアレイ１１６内の隣接する光学素子４１０の第１対の水平ピッチＨＰは、レンズアレイ１１６内の隣接する光学素子４１０の第２対の水平ピッチＨＰとは異なる場合がある。本開示の態様によれば、一対の光学素子４１０の水平ピッチは、その対の中の第１光学素子４１０の中心Ｃと、その対の中の第２光学素子の中心Ｃとの間の垂直距離を含む。
【００３４】
図４Ａ〜図４Ｂの例では、光学素子４１０の各々は、焦点Ｆを有する光ビームを出力するように構成され得る（例えば、図６参照）。このような場合、光学素子４１０の各々は、その光学素子からビームが放出される方向を記述する中心軸Ｃによって特徴付けられ得る（例えば、図５Ｂ及び５Ｄ参照）。より詳細には、本実施例では、所与の光学素子４１０の中心軸は、光学素子４１０の頂部表面４１０ａの中心から始まり、光学素子４１０の焦点Ｆを通過する中心軸であり得る。付加的に又は代替的に、いくつかの実施において、所与の光学素子４１０の中心軸は、光学素子４１０の頂部表面４１０ａの中心から始まり、光学素子の頂部表面４１０ａに対して垂直に延在するものであり得る。
【００３５】
図４Ａ〜Ｂの実施例において、レンズアレイ１１６の光学素子４１０は、各光学素子４１０の中央軸線がレンズアレイ１１６の任意の他の光学素子４１０の光軸と平行であるように、平行な光軸を有するように構成される。しかしながら、いくつかの実装において、レンズアレイ１１６の少なくとも２つの光学素子の光軸は、発散するように配置され得る。付加的に又は代替的に、いくつかの実装において、少なくとも２つの光学素子の光軸は、特定のターゲット平面において一致するように配置され得る。
【００３６】
図５Ａは、光学素子４１０の実施例の斜視図、図５Ｂは、頂部から見た光学素子４１０の平面図である。図示のように、光学素子４１０は、湾曲した頂部表面４１０ａを有することができる。図５Ｃは、底部から見た、光学素子４１０の平面図である。図示のように、光学素子４１０の底部表面４１０ｂは、矩形の形状であることができ、幅Ｗ及び長さＬを有し得る。本実施例では、光学素子４１０の底部表面４１０ｂは、矩形形状を有するが、底部表面４１０ｂが円形状又は他の適切なタイプの形状を有する代替的実装は、可能である。
【００３７】
図５Ｄは、光学素子４１０の幅Ｗに沿った光学素子４１０の断面図である。図５Ｅは、光学素子４１０の長さＬに沿った光学素子４１０の断面図である。図示のように、光学素子４１０の頂部表面４１０ａは、光学素子４１０の幅Ｗに沿った第１曲率及び光学素子４１０の長さＬに沿った第２曲率を有し得る。いくつかの実施態様において、第１曲率は、第２曲率と同一であり得る。付加的に又は代替的に、いくつかの実施態様において、第１曲率は、第２曲率と異なり得る。
【００３８】
本開示の態様によれば、光学素子４１０は、アスペクト比を有し得る。光学素子のアスペクト比は、（ｉ）幅Ｗと長さＬとの間の比、又は（ｉｉ）長さＬと幅Ｗとの間の比、のうちの１つであり得る。いくつかの実施形態では、アスペクト比は、撮像センサ１２２のアスペクト比と一致し得る。例えば、光学素子４１０のアスペクト比は、撮像センサ１２２のアスペクト比と等しくなり得る。別の実施例として、光学素子４１０のアスペクト比は、２つの比が互いに１０％〜１５％以内であるように、撮像センサ１２２のアスペクト比と実質的に等しくてもよい。
【００３９】
本開示の態様によれば、光学素子４１０は、曲率比を有し得る。光学素子４１０の曲率比は、（ｉ）光学素子４１０の長さに沿った頂部表面４１０ａの曲率と、光学素子４１０（ｂ）の幅に沿った頂部表面４１０ａの曲率と、の間の比、及び、（ｉｉ）光学素子４１０の幅に沿った頂部表面４１０ａの曲率と、光学素子４１０（ｂ）の長さに沿った頂部表面４１０ａの曲率と、の間の比、のうちの１つであり得る。いくつかの態様では、光学素子４１０の曲率比は、撮像センサ１２２のアスペクト比と一致し得る。例えば、光学素子４１０の曲率比は、２つの比が等しいか又は実質的に等しい（例えば、互いに１０％〜１５％以内）場合、撮像センサ１２２のアスペクト比と一致し得る。別の例として、光学素子４１０の曲率比は、光学素子によって生成される照明スポットが、撮像センサ１２２のアスペクト比と等しいか又は実質的に等しいアスペクト比を持たせる場合、撮像センサ１２２のアスペクト比と一致し得る。
【００４０】
図６は、本開示の態様による、レンズアレイ１１６の作動を示す図である。フラッシュデバイス１１０が起動されると、光学素子４１０の各々は、フレネルレンズ１１４からの平行光を受け取ることができ、その後、アップストリーム方向に屈折されて放出される。その結果、フラッシュデバイス１１０は、照明スポット６２２をターゲット平面６２０上に投影することができる。上述のように、フラッシュデバイス１１０の照明スポット６２２は、光学素子４１０のうちの異なるものによって生成される照明スポット６２４を含み得る。図７に関して以下でさらに説明するように、照明スポット６２２の各々は、少なくとも１つの他の照明スポット６２２とオーバーラップし得る。
【００４１】
ターゲット平面６２０は、レンズアレイ１１６から距離Ｄに位置する平面であり得る。いくつかの実施において、距離Ｄは、レンズアレイ１１６の直径（例えば、１０×２Ｒ）の少なくとも１０倍とすることができ、ターゲット平面６２０上で行われる任意の照明は、「遠視野照明（ｆａｒ−ｆｉｅｌｄ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）」と称することができる。本開示の態様によれば、レンズアレイ１１６は、特定の用途を念頭に設計されることができる。例えば、フラッシュデバイス１１０が近距離写真（ｃｌｏｓｅ−ｒａｎｇｅ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ）に使用されることが意図されている場合、レンズアレイ１１６は、レンズアレイ１１６から約１メートル離れて配置されたターゲット平面上に特定の照明パターンを投影するように設計され得る。
【００４２】
いくつかの実施において、光学素子４１０の中心軸は、互いに平行であってもよく、光学素子４１０によって生成される照明スポット６２４は、実質的にオーバーラップする。容易に理解し得るように、光学素子４１０のピッチ（例えば、水平ピッチＨＰ及び／又は垂直ピッチＶＰ）が、フラッシュデバイス１１０によって生成される照明スポット６２２のサイズと比較して無視し得るために、照明スポット６２４間の実質的なオーバーラップが可能になり得る。
【００４３】
いくつかの実施態様では、個々の光学素子４１０によって生成される照明スポット６２４のいずれかが、長方形の形状を有し得る。この形状は、各光学素子４１０のそれぞれの垂直及び水平の曲率を最適化することによって達成され得る。照明スポット６２４に長方形の形状を持たせることにより、照明スポット６２２も長方形の形状を有するようになり、撮像デバイス２０の撮像センサ１２２も長方形であるため好ましい。
【００４４】
いくつかの実装形態では、照明スポット６２２は、撮像デバイス１２０の視野（ＦＯＶ）の形状と少なくとも部分的に一致し得る。例えば、照明スポット６２２は、撮像デバイス１２０のＦＯＶの幅と実質的に等しい幅を有し得る。付加的に又は代替的に、照明スポット６２２は、撮像デバイス１２０のＦＯＶの長さと実質的に等しい長さを有し得る。
【００４５】
照明スポット６２２を、撮像デバイス１２０のＦＯＶと同じ及び／又は類似のサイズを有するように配置することは、より高い照明均一性をより良好な写真品質にもたらすことができる。さらに、照明スポット６２２のサイズ及び形状が、撮像デバイス１２０のＦＯＶと実質的に同じであれば、有効光学効率は非常に高くなり得る。上述のように、照明スポット６２２の形状及び照明の均一性は、光学素子４１０の水平曲率及び垂直曲率を変化させることによって最適化され得る。
【００４６】
図７は、図６に関して述べた照明スポット６２２の概略図である。上述のように、照明スポット６２２は、フラッシュデバイス１１０によって放出される光のパターンの少なくとも一部を表し、レンズアレイ１１６内の個々の光学素子４１０によって生成される照明スポット６２４の集合である。本実施例では、照明スポット６２２は、ターゲット平面６２０上に投影されたときに長さＬ１及び幅Ｗ２を有する。上述のように、長さＬ１は、撮像デバイス１２０のＦＯＶの長さと実質的に等しくてもよく、及び／又は、幅Ｗ１は、撮像デバイス１２０のＦＯＶの幅と実質的に等しくてもよい。
【００４７】
図７の実施例では、照明スポット６２２は、第１光学素子４１０によって生成される第１照明スポット６２４と、第２光学素子４１０によって生成される第２照明スポット６２４とを含む。第１照明スポットは、長さＬ２及び幅Ｗ２を有する。いくつかの実装形態では、所与の照明スポットの長さＬ２に対する幅Ｗ２の比は、撮像センサ１２２のアスペクト比と実質的に等しくてもよい。付加的に又は代替的に、いくつかの実施形態では、所与の照明スポットの幅Ｗ２に対する長さＬ２の比は、撮像センサ１２２のアスペクト比と実質的に等しくてもよい。
【００４８】
上述のように、第１照明スポット６２４及び第２照明スポット６２４は、ターゲット平面６２０上に投影される場合に、実質的にオーバーラップし得る。例として、いくつかの実施態様では、照明スポットは、それらの間の垂直オフセットＶＯが、第１照明スポット及び第２照明スポットのうちのいずれかの幅の１５％以下である場合に、実質的にオーバーラップし得る。付加的に又は代替的に、いくつかの実施において、照明スポット６２４は、それらの間の水平オフセットＨＯが、第１照明スポット及び第２の照明スポットのいずれかの長さの１５％以下である場合に、実質的にオーバーラップし得る。
【００４９】
上述のように、照明スポット６２２は、個々の光学素子４１０によって生成される照明スポットの集合である。図７には２つの照明スポット６２４のみが示されているが、照明スポット６２２は、レンズアレイ１１６内に光学素子４１０があるのと同じくらい多くの照明スポット６２４を含み得ることが理解されよう。さらに、図２〜図７に関して説明した実施例では、全ての照明スポット６２４は互いにオーバーラップしているが、少なくとも２つの照明スポット６２４がオーバーラップしない代替的実施形態が可能である。
【００５０】
図８は、本開示の態様による、フラッシュデバイスの実施例を概略的に示す図である。フラッシュデバイス８００は、光源８１０と、光源８１０からアップストリーム側に配置されたフレネルレンズ８２０と、フレネルレンズ８２０のアップストリーム側に配置されたレンズアレイ８３０とを含む。いくつかの実施態様では、光源８１０は、光源１１２と同一又は類似であり得る。いくつかの実施態様では、フレネルレンズ８２０は、フレネルレンズ１１４と同一又は類似であり得る。付加的に又は代替的に、いくつかの実施において、レンズアレイ８３０は、レンズアレイ１１６と同一又は類似であり得る。作動中、光源８１０は光を放出し、その光はフレネルレンズ８２０によってコリメートされる。コリメートされた光は、その後レンズアレイ８３０に結合され、所望の方向に放出される。
【００５１】
図９は、第１構成による、フラッシュデバイス８００の第１の実施例の性能を示す。第１構成によれば、光源８１０は、１Ａの電力で１ｍの距離で２５０ｌｍのフラックスを有する単一のＬＥＤを含み、１．４ｍｍ×１．４ｍｍの寸法を有する。フレネルレンズ８２０は、７５度のＦＯＶ及び９ｍｍの直径を有し、８つの環状セクションを含む。レンズアレイ８３０は、図４Ｂに示すように、直線状に配置された１３個の光学コンポーネントを含む。各光学素子の水平曲率は２．６であり、各光学素子の垂直曲率は２．６である。第１構成によれば、レンズアレイ８３０内の光学素子は、互いに直接当接している。フラッシュデバイス８００の種々の作動パラメータは、第１構成の場合、以下で表１に並びにプロット９１０、９２０、及び９３０に示される。プロット９１０は、フラッシュデバイス８００から１メートル離れたターゲット平面上での、フラッシュデバイス８００によって生成される照度分布パターンを示す照明ラスタチャートである。プロット９２０は、プロット９１０のＸ軸に沿った照度分布を示す。また、プロット９３０は、プロット９１０のＹ軸に沿った照度分布を示す。
【００５２】
特に、以下の表１は、それぞれＦＯＶ７５及び０．７ＦＯＶという表題のカラムを含む。ＦＯＶ７５という表題のカラムは、レンズ８２０の７５°ＦＯＶ全体に関するものであって、１２２８ｍｍ×９２１ｍｍのターゲット表面サイズに関連する。このカラムの作動パラメータは、７５°ＦＯＶ全体にわたるレンズ８２０の性能を測定する。０．７ＦＯＶという表題のカラムは、７５°ＦＯＶの内側７５％におけるレンズ８２０の性能に関し、９２１ｍｍ×６９１ｍｍのターゲット表面サイズに関連する。このカラムの作動パラメータは、７５°ＦＯＶの内側７５％にわたるレンズ８２０の性能を測定し、７５°ＦＯＶのフリンジ上のレンズ８２０の性能を説明しない。表１に示すように、光学系８００の第１構成は、７５°ＦＯＶで１．４の軸上利得を有する高い光学効率を有する。さらに、光学系８００の第１構成は、高い垂直及び水平均一性を有する。
【表１】
2020537766.tif 000003
表１：第１構成の場合のフラッシュデバイス８００の光学パラメータ
【００５３】
いくつかの実施態様では、フラッシュデバイス８００によって生成された照度分布パターンの部分９１２のみが、フラッシュデバイスの８００照明スポットに対応し得る。このような場合、照度分布の残りの部分は、フラッシュデバイス８００が対をなすカメラのＦＯＶの外側に落ち得る。図示されるように、部分９１２は、実質的に矩形の形状を有し、高輝度均一性を示す。
【００５４】
図１０は、第２構成による、フラッシュデバイス８００の第２実施例の性能を示す。第２構成によれば、光源８１０は、１Ａの電力で１ｍの距離で２５０ｌｍのフラックスを有する単一のＬＥＤを含み、１．４ｍｍ×１．４ｍｍの寸法を有する。フレネルレンズ８２０は、４０度のＦＯＶ及び９ｍｍの直径を有し、８つの環状セクションを含む。レンズアレイ８３０は、図４Ｂに示すように、直線状に配置された１３個の光学コンポーネントを含む。レンズアレイ８３０の直径は９ｍｍであり、各光学素子の底部表面のそれぞれの寸法は、０．６７ｍｍ×０．５ｍｍである。各光学素子の水平曲率は２．６であり、各光学素子の垂直曲率は２．６である。第２構成によれば、レンズアレイ８３０内の光学素子は、互いに直接当接している。
【００５５】
フラッシュデバイス８００の種々の作動パラメータは、第２構成の場合、以下で表２に並びにプロット１０１０、１０２０、及び１０３０に示される。プロット１０１０は、フラッシュデバイス８００から１メートル離れたターゲット平面上での、フラッシュデバイス８００の第２構成によって生成される照度分布パターンを示す照明ラスタチャートである。プロット１０２０は、プロット１０１０のＸ軸に沿った照度分布を示す。また、プロット１０３０は、プロット１０１０のＹ軸に沿った照度分布を示す。
【００５６】
特に、以下の表２は、それぞれＦＯＶ４０及び０．７ＦＯＶという表題のカラムを含む。ＦＯＶ４０という表題のカラムは、レンズ８２０の４０°ＦＯＶ全体に関するものであって、５８２ｍｍ×４３７ｍｍのターゲット表面サイズに関連する。このカラムの作動パラメータは、４０°ＦＯＶ全体にわたるレンズ８２０の性能を測定する。０．７ＦＯＶという表題のカラムは、４０°ＦＯＶの内側７５％におけるレンズ８２０の性能に関し、４０８ｍｍ×３０６ｍｍのターゲット表面サイズに関連する。このカラムの作動パラメータは、４０°ＦＯＶの内側７５％にわたるレンズ８２０の性能を測定し、４０°ＦＯＶのフリンジ上のレンズ８２０の性能を説明しない。
【００５７】
図示されるように、光学系８００は、４０°ＦＯＶで７．２までの軸上レンズ利得を有する高い光学効率を有する。さらに、光学系８００の第１構成は、高い垂直及び水平均一性を有する。
【表２】
2020537766.tif 000004
表２：第２構成の場合のフラッシュデバイス８００の光学パラメータ
【００５８】
いくつかの実施態様では、フラッシュデバイス８００によって生成される照度分布パターンの部分１０１２のみが、フラッシュデバイスの８００照明スポットに対応し得る。図示のように、この部分は、実質的に矩形形状を有し、高輝度均一性を示す。
【００５９】
図１１Ａは、本開示の態様による、フラッシュデバイスの実施例を概略的に示す図である。フラッシュデバイス１１００は、第２フラッシュアセンブリ１１２０に隣り合って配置された第１フラッシュアセンブリ１１１０を含み得る。フラッシュアセンブリ１１１０及び１１２０の各々は、図１Ａ〜図７に関して述べたフラッシュデバイス１１０と同一又は類似であり得る。
【００６０】
より詳しくは、フラッシュアセンブリ１１１０は、光源１１１２と、光源のアップストリーム側に配置されたフレネルレンズ１１１４と、フレネルレンズ１１１４のアップストリーム側に配置されたレンズアレイ１１１６と、を含み得る。フレネルレンズ１１１４は、光源１１１２によって生成される光をコリメートし、コリメートした光をレンズアレイ１１１６に結合するように配置され得る。本実施例によれば、フレネルレンズ１１１４は、フレネルレンズ１１４と同一又は類似であり得る。さらに、レンズアレイ１１１６は、レンズアレイ１１６と同一又は類似であり得る。
【００６１】
第２フラッシュアセンブリ１１２０は、光源１１２２と、光源１１２２のアップストリーム側に配置されたフレネルレンズ１１２４と、フレネルレンズ１１２４のアップストリームに配置されたレンズアレイ１１２６とを含み得る。フレネルレンズ１１２４は、光源１１２２によって生成される光をコリメートし、コリメートした光をレンズアレイ１１２６に結合するように配置され得る。本実施例によれば、フレネルレンズ１１２４は、フレネルレンズ１１４と同一又は類似であり得る。さらに、レンズアレイ１１２６は、レンズアレイ１１６と同一又は類似であり得る。
【００６２】
本開示の態様によれば、光源１１１２は、１つ以上の第１ＬＥＤを含み得る。本開示の態様によれば、光源１１２２は、１つ以上の第２ＬＥＤを含み得る。第１ＬＥＤのいずれも、第１色温度を有する光を生成するように構成され得る。第２ＬＥＤのいずれも、第２色温度を有する光を生成するように構成され得る。いくつかの実装形態では、第１色温度は第２色温度よりも低い温度であり得る。
【００６３】
本開示の態様によれば、レンズアレイ１１１６及び１１２６は、光源１１１２から出力される光を、第２光源１１２２から出力される光と混合するように構成され得る。この点に関して、図１１Ａは、近視野における第１フラッシュアセンブリ１１１０及び第２フラッシュアセンブリ１１２０の色混合を示し、図１１Ｂは、遠視野における第１フラッシュアセンブリ１１１０及び第２フラッシュアセンブリ１１２０の色混合を示す。図１１Ａに示すように、第１フラッシュアセンブリ１１１０の光出力は、近接場における第２フラッシュアセンブリ１１２０の光出力から分離されたままである。しかしながら、図１１  Ｂに示すように、第１フラッシュアセンブリ１１１０と第２フラッシュアセンブリ１１２０の光出力は、遠視野で実質的に混合される。本実施例によれば、近視野光の混合は、フレネルレンズ１１１４（及び／又は、フレネルレンズ１１２４）の直径の１０倍未満の距離で生じ得、遠視野光の混合は、フレネルレンズ１１１４（及び／又は、フレネルレンズ１１２４）の直径の１０倍以上の距離で生じ得る。
【００６４】
上述のように、レンズアレイ１１１６及び１１２６の各々は、図１Ａ〜７に関して説明したレンズアレイ１１６と同一又は類似であり得る。レンズアレイ１１１６は、基板上に配置された複数の第１光学素子１１１６ａを含み得、レンズアレイ１１２６は、別の基板上に配置された複数の第２光学素子１１２６ａを含み得る。光学素子１１１６ａ及び１１２６ａの各々は、光学素子４１０に関して述べられた方法で構成され得る。より具体的には、第１光学素子１１１６ａの各々は、それぞれの第１照明スポットを生成するように構成することができ、第２光学素子１１２６ａの各々は、それぞれの第２照明スポットを生成するように構成することができる。いくつかの実施において、所与の第１光学素子１１１６ａによって生成されるそれぞれの第１照明スポットは、２つの照明スポットが、ターゲット平面６２０などの所与の遠視野平面上に投影されるときに、所与の第２光学素子１１２６ａによって生成されるそれぞれの第２照明スポットと実質的にオーバーラップし得る。上述のように、所与の第１光学素子１１１６ａと第２光学素子１１２６ｂとの間の距離は、それらが生成する照明スポットのサイズと比較して無視できるため、照明スポット間の実質的なオーバーラップが可能になる。
【００６５】
図１Ａ〜１１Ｂは、例示に過ぎない。この点に関して、図６は、スケール通りではなく、その結果、見た目上、光学素子４１０の中心軸はターゲット平面６２０上で一致するように配置されている。これは、確かに可能性であるが、図６に関して述べられた実施例では、光学要素４１０の中心軸は、互いに平行であることが意図されている。
【００６６】
本明細書に開示された概念のいくつかは、スマートフォンカメラに関連して提示されているが、本明細書に開示されたフラッシュデバイスは、任意の撮像デバイスと共に使用され得ることが理解されるであろう。これらの図に関して論じられた要素の少なくともいくつかは、異なる順序で配置され、組み合わされ、及び／又は完全に省略されることができる。本明細書に記載されている例の提供、ならびに「など」、「例えば」、「含む」、「いくつかの態様では」、「いくつかの実装では」などの句は、開示された主題を特定の例に限定すると解釈される。本開示全体にわたって使用されるように、「隣り合う（ａｄｊａｃｅｎｔ）」という用語およびその屈曲形態は、「近くにある（ｌｙｉｎｇ  ｎｅａｒ）」、「直接隣にある（ｙｉｎｇ  ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｎｅｘｔ  ｔｏ）」、及び／又は「ある程度離れている（ｌｙｉｎｇ  ｓｏｍｅ  ｄｉｓｔａｎｃｅ  ａｐａｒｔ）」と解釈することができる。
【００６７】
本発明を詳細に説明してきたが、当業者であれば、本開示を考慮すると、本明細書に記載された本発明の概念意図から逸脱することなく、本発明に修正を加えることができることが理解されるであろう。従って、本発明の範囲は、図示及び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い。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月14日(2020.5.14)
【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】
第１色温度を有する第１発光ダイオード（ＬＥＤ）及び第１色温度よりも温かい第２色温度を有する第２ＬＥＤを含む光源と、
前記光源によって生成される光をコリメートしてコリメートビームを生成するように構成されたフレネルレンズと、
前記コリメートビームを、第１表面を介して受光するように構成された基板であって、前記第１表面は前記フレネルレンズに接触し、前記基板は前記コリメートビームを前記基板の第２表面を介して前記基板の外へ方向づけるようにさらに構成されており、前記第２表面は前記第１表面と対向する、基板と、
前記コリメートビームを混合して、略均一な色温度を有する発散光出力を生成するように構成されたレンズアレイであって、前記レンズアレイは、前記基板上に配置された複数の光学素子を有し、各光学素子は、前記基板の第２表面に接触するそれぞれの平坦表面を有し、各光学素子は、前記平坦表面のそれぞれに対向する凸表面をさらに有する、レンズアレイと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記レンズアレイは、前記第１色温度及び前記第２色温度とは異なる第３色温度を有する光を生成する、
請求項１記載の装置。
【請求項３】
各光学素子は、それぞれの照明スポットを生成するように構成されており、前記それぞれの照明スポットは、１つの照明スポットと他のそれぞれの照明スポットとがターゲット平面上に投影されるときに、少なくとも１つの他の光学素子によって生成される別のそれぞれの照明スポットと実質的にオーバーラップする、
請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ターゲット平面は、前記レンズアレイの寸法よりも少なくとも１０倍大きい、前記レンズアレイからの距離に位置する、
請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
各光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一のアスペクト比を有するそれぞれの照明スポットを生成するように構成されている、
請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の前記凸表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、
前記第２曲率は前記第１曲率と異なる、
請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の前記第２表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、したがって、前記第１曲率及び前記第２曲率の比は、前記撮像センサアスペクト比に適合する、
請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記複数の光学素子のそれぞれの前記第１表面は、実質的に矩形である、
請求項１記載の装置。
【請求項９】
開口が形成されたハウジングエンクロージャと、
前記ハウジングエンクロージャの内部に配置された光源であって、前記光源は、第１色温度を有する第１発光ダイオード（ＬＥＤ）及び第１色温度よりも温かい第２色温度を有する第２ＬＥＤを含む、光源と、
前記開口内に配置され、前記光源によって生成される光をコリメートしてコリメートビームを生成するフレネルレンズと、
前記コリメートビームを、第１表面を介して受光するように構成された基板であって、前記第１表面は前記フレネルレンズに接触し、前記基板は前記コリメートビームを前記基板の第２表面を介して前記基板の外へ方向づけるようにさらに構成されており、前記第２表面は前記第１表面と対向する、基板と、
前記コリメートビームを混合して、略均一な色温度を有する発散光出力を生成するように構成されたレンズアレイであって、前記レンズアレイは、前記基板上に配置された複数の光学素子を有し、各光学素子は、前記基板の第２表面に接触するそれぞれの平坦表面を有し、各光学素子は、前記平坦表面のそれぞれに対向する凸表面をさらに有する、レンズアレイと、
を備える装置。
【請求項１０】
前記レンズアレイは、前記第１色温度及び前記第２色温度とは異なる第３色温度を有する光を生成する、
請求項９記載の装置。
【請求項１１】
各光学素子は、それぞれの照明スポットを生成するように構成されており、前記それぞれの照明スポットは、１つの照明スポットと他のそれぞれの照明スポットとがターゲット平面上に投影されるときに、少なくとも１つの他の光学素子によって生成される別のそれぞれの照明スポットと実質的にオーバーラップする、
請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記ターゲット平面は、前記レンズアレイの寸法よりも少なくとも１０倍大きい、前記レンズアレイからの距離に位置する、
請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
各光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一のアスペクト比を有するそれぞれの照明スポットを生成するように構成されている、
請求項９記載の装置。
【請求項１４】
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の前記凸表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、
前記第２曲率は前記第１曲率と異なる、
請求項９記載の装置。
【請求項１５】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
前記複数の光学素子のうちの任意の光学素子の前記第２表面は、第１軸に沿った第１曲率と、前記第１軸に直交する第２軸に沿った第２曲率とを有し、したがって、前記第１曲率及び前記第２曲率の比は、前記撮像センサアスペクト比に適合する、
請求項９記載の装置。
【請求項１６】
前記複数の光学素子のそれぞれの前記第１表面は、実質的に矩形である、
請求項９記載の装置。
【請求項１７】
第１色温度を有する光を生成するための第１光源と、
前記第１色温度より冷たい第２色温度を有する光を生成するための第２光源と、
前記第１光源によって生成される光をコリメートして第１コリメートビームを生成するように構成された第１フレネルレンズと、
前記第１コリメートビームを、入射表面を介して受光するように構成された第１基板であって、前記入射表面は前記第１フレネルレンズに接触し、前記第１基板は、前記第１コリメートビームを前記第１基板の出射表面を介して前記第１基板の外へ方向づけるようにさらに構成されており、前記第１基板の前記出射表面は前記第１基板の前記入射表面と対向する、第１基板と、
前記第１コリメートビームを混合して、前記第１色温度を有する第１発散光出力を生成するように構成された第１レンズアレイであって、前記第１レンズアレイは、前記第１基板上に配置された複数の第１光学素子を有し、各第１光学素子は、前記第１基板の出射表面に接触するそれぞれの第１平坦表面を有し、各第１光学素子は、前記第１平坦表面のそれぞれに対向する第１凸表面をさらに有する、第１レンズアレイと、
前記第２光源によって生成される光をコリメートして第２コリメートビームを生成するように構成された第２フレネルレンズと、
前記第２コリメートビームを、入射表面を介して受光するように構成された第２基板であって、前記入射表面は前記第２フレネルレンズに接触し、前記第２基板は、前記第２コリメートビームを前記第２基板の出射表面を介して前記第２基板の外へ方向づけるようにさらに構成されており、前記第２基板の前記出射表面は前記第２基板の前記入射表面と対向する、第２基板と、
前記第２コリメートビームを混合して、前記第２発散光出力を生成するように構成された第２レンズアレイであって、前記第２レンズアレイは、前記第２基板上に配置された複数の第２光学素子を有し、各第２光学素子は、前記第２基板の出射表面に接触するそれぞれの第２平坦表面を有し、各第２光学素子は、前記第２平坦表面のそれぞれに対向する第２凸表面をさらに有する、第２レンズアレイと、を備え、
各第１光学素子は、それぞれの照明スポットを生成するように構成されており、前記それぞれの照明スポットは、１つの照明スポットと他のそれぞれの照明スポットとがターゲット平面上に投影されるときに、前記第２光学素子のうちのいずれかによって生成される別のそれぞれの照明スポットと実質的にオーバーラップする、
装置。
【請求項１８】
前記ターゲット平面は、前記第１レンズアレイ及び前記第２レンズアレイの寸法よりも少なくとも１０倍大きい、前記第１レンズアレイからの距離に位置する、
請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記装置は、撮像センサアスペクト比を有する撮像センサをさらに備え、
各第１光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一の第１アスペクト比を有するそれぞれの第１照明スポットを生成するように構成されており、
各第２光学素子は、前記撮像センサアスペクト比と実質的に同一の第２アスペクト比を有するそれぞれの第２照明スポットを生成するように構成されている、
請求項１７記載の装置。
【国際調査報告】
2020537766.tif 000025
2020537766.tif 000026
2020537766.tif 000027