JP2001517855A - 外在的な微分幾何学によって設計された照明用レンズ - Google Patents
外在的な微分幾何学によって設計された照明用レンズInfo
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Abstract
Description
その目的は物体の外観の正確な再現である。従来の光源とともに使用された場合
、反射器がその低価格と優れた効率のために優勢である照明分野では、レンズは
あまり使用されない。このように、照明用のレンズのデザインはあまり強調され
ておらず、その目的は光分布の規定されたパターンの実現であり、光源の画像は
望ましくない。これらの規定の多くは矩形とその他の非円形の光パターンに対す
るものである。
形や円環面や円柱等の回転の図形である。概して、回転の図形は円形に対称的で
はない照明パターンを形成するには適していない。
ンズは、回転の図形ではない形状を利用するが、プラスチックまたはガラスの成
形によって製造することができる。それらの形状は発光ダイオードとともに使用
するのに特に適しており、その小さなサイズがこのようなレンズを小型にするこ
とを可能にし、射出成形をしやすくする。
自動車技師学会によるものであり、船舶に対しては米国沿岸警備隊によるもので
ある。本発明の特定の実施形態はこれらの規定を重点的に取り上げる。これらは
光の角分布に対する遠視野規定である一方、照明規定は部屋の壁や天井等の幾分
近くの表面に対するものである。
索方法を利用し、所望の光分布に対する候補照明器具の出力の精密さを評価する
ために、光線追跡法が使用される。この技術は完全に満足できるものではない。
なぜならデザイン開始点が推測にすぎないとすると、デザイン空間の広大さが、
規定された出力に対して照明器具の出力が正確に整合するのを妨げるからである
。
イである。普通は球形、円筒形、円環体等の多数の小レンズ要素が、反射器から
の平行ビームを政府の基準を満たすように形成された幅広い角度のビームへと変
形させる。しかしながら、このような反射器と小レンズアレイの組み合わせは、
典型的に1/3等、効率値が低い。反射器がこの非効率の原因であるとすること
もできるが、やはり責任があるのが小レンズの形状を球形、円筒形、(切断成分
を回転させることによって形成される)円環体に制限することであり、それは出
力されるビームの形状を規定されたパターンに整合させるデザイナーの能力を大
きく制限する。このような整合は最低量の光で仕様書のすべての点を満たすこと
ができるので、効率を最大にする。
度の累積分布を整合させる方法を使用する。累積強度は0から100%に達し、
光軸で始まり、所望の出力パターンの縁まで外向きに動く。光源の強度のために
、照明器具によって再方向付けされる角度範囲に亘って、別の累積分布が計算さ
れる。そして、特定のパーセンテージの累積光源強度を有する光源からの光線の
角度が、同じパーセンテージの累積出力強度を有する出力角度に再方向付けされ
る。これら2つの角度から照明器具の表面が再方向付けを実施しなければならな
い角度が計算される。次に初期の開始点から外向きの半径積分によって実際の照
明器具の表面が引き出される。結果的に生じる形状は回転対称的な光源からの光
を規定された回転対称的な出力パターンに再方向付けするために必要な傾斜を有
する。
、つまり方位角で一定ではない場合には、この累積分布を整合させる方法は適し
ていない。(このような光源の一例は2つの接着パッドを有する発光ダイオード
である。)これは累積分布が本質的に1次元である一方、角度空間の2つの寸法
は、分布形状の意義深い指数を計算するために独特な線積分が使用されるのを防
止するからである。
レンズのものである。しかしながら、これらのものは規定されたひずみパターン
のためにデザインされたものであり、それは光度の規定された変化を実現するこ
ととは全く異なる事柄である。
ない場合に、特定の所望の出力に光源を正確に整合させることができる一般的な
クラスの照明用レンズに関する。これらのデザインには如何なる試行錯誤プロセ
スも必要ではない。異なる幾何学の数学的規則が特定のレンズの形状を設定させ
る基礎である。上述の回転対称方法のように、デザインプロセスには2つの原則
的な段階がある: (1) 光源と出力強度パターンとを整合させることにより、表面勾配の分布
を引き出す; (2) 表面勾配を積分することによって照明器具の形状を設定させる。
と全く異なるデザイン方法を要求する。表面を湾曲した二次元空間として研究し
た場合、折りたたむことによっては影響されないが、引き伸ばすことによって変
更される特性に関して、固有の異なる幾何学が関係する。
ので、外在的微分幾何学を使用してそれをデザインする。例えば、立体等の多面
体は外在的微分幾何学によって研究される三次元形状を有しているが、それは角
を囲む三角形をその上に描くことによって明らかになるもの等の内在的性質を有
している。これらの三角形は平面三角法の法則を侵害するであろう(つまり、そ
れらの内角は合計しても180°にならない)し、それによってこの表面の立方
体の性質は三次元空間内にあることとは別個に内在的な側面である。
ってレンズ表面は多数の点においてその傾斜の規格から積分される。表面傾斜は
、特定の規定を実現するために光源からの光をどのように向け直さなければなら
ないかに関する知識から、光学の法則に従って計算される。光源または規定のい
ずれかが回転対称ではない強度分布を有している場合、先行技術のデザイン方法
は上述のように欠陥がある。本発明は光源の強度分布と所望の出力を仮定して、
レンズ表面を数値的に指定するためにコンピュータによる計算を利用する。
にガウスの球体として知られており、ステラジアンで測定される単位半径の球体
の表面であり、4πが全ガウスの球体の立体角である。1ステラジアンは直径6
5.5°の円または側部で59.3°の正方形であり、いずれの場合にも全体が
(180/)2=3282.8平方度である。光度は単に立体角に放射されるル
ーメンの量であり、1ステラジアンあたり1カンデラ=1ルーメンであり(これ
は「キャンデリア」という古い言い方に取って代わり、全体の強度または強度の
測定単位を意味し得る)。強度パターンは一定強度の輪郭の二次元マップか、ま
たは高さが強度を表す三次元マップでグラフ的に表示することができる。
数;ガウスの球体上のグリッドまたは網目を、変化するサイズのセルで表示する
第3の方法である。セルサイズは強度に反比例し、各々のセルが同じ量の光束を
有する。選ばれた特定のグリッドパターンはテセレーション、またはタイリング
、または球体と呼ばれる。一例は地理学の緯度と経度のグリッドであり、別の例
は等吸収点に基づく三角測量である。しかしながら本発明の場合、普通は光源も
照明規定も全ての方向をカバーしないので、全体の球体を傾ける必要はない。従
って、特定のデザインに対して、不完全な地図帳として数学的に知られるものを
形成するであろうタイリングを採用する大きな自由がある。
ることであり、それは光源と、光源を出力ビームに再方向付けする光学レンズと
を備え、このレンズは回転表面ではない形状を有する。
面ではなく、レンズ表面は、レンズが規定された出力パターンを実現する物体波
に光源を変換することができるようにする表面法線ベクトルを所有する。
サイズを有し、光源から設定したレンズ表面の初期開始点からの距離を選択する
ことによって得られ、物体パターン規定の角分解能によって限定されるレベル以
下の出力ビームのぶれを維持するレンズを提供することである。
パターンに従って、立体角の等束ゾーンの第1のグリッドを設定するステップ; b)光源からレンズ内部へと放射される光方向のガウスの球体の一部の上に、
第1のグリッドと同じ数の立体角の等束ゾーンで、また第2のグリッドゾーンが 第1のグリッドゾーンと1対1で位相的に対応しているように、第1のグリッド
のものと一致している座標系のトポロジー合同で第2のグリッドを設定し、レン
ズの局部透過率に従って、各々の第2のゾーンの光束がその対応する第1のグリ ッドゾーンと比例し、グリッドのいずれか一方または両方が回転的に非対称であ
り; c)対応を使用して、第1のガウスの球体から第2のガウスの球体へと光束再
分布する指向性のマッピング関数を限定し、それによって、光線が落ちる第2の
のグリッドゾーンに従って、向け直された光線が第1のグリッドの対応するゾー
ンに落ちるように、光源からの光線に出力ビーム内の方向が指定されるステップ
; d)スネルの屈折の法則のベクトル形により、表面法線ベクトルのオーバーレ
イ分布を第2のグリッド上に設定することによって対応を表現するステップ; e)初期開始点から、表面の主な曲率に従う初期ストリップに沿って、表面法
線ベクトルの分布を接点積分することによって、レンズの表面座標を数学的に設
定させ、次に連続接点積分法によって、グリッド表面法線の初期測地線ストリッ
プから直角に外向きに、第2のグリッドの境界に対して外向きに、レンズ表面の
他の主な曲率に従う隣接する特徴ストリップを設定させるステップ。
性条件を実現するような方法で、隣接する特徴的なストリップの連続積分を実施
するステップを含み、それによってレンズ表面が実質的に規定を実現する出力ビ
ームへと光源からの光を変換するために必要な表面法線を所有することを保証す
る。次に連続接点積分法によって、グリッド表面法線の初期測地線ストリップか
ら直角に外向きに、第2のグリッドの境界に対して外向きに、レンズ表面の他の
主な曲率に従う隣接する特徴ストリップを設定させるステップ。
性条件を実現するような方法で、隣接する特徴的なストリップの連続積分を実施
するステップを含み、それによってレンズ表面が実質的に規定を実現する出力ビ
ームへと光源からの光を変換するために必要な表面法線を所有することを保証す
る。
細は、以下の明細書と図面からより完全に理解されるであろう。
がある。規定に適合するように、全てのセルが同じサイズである一定のテセレー
ションを反らせることができる。多数のセルで、このような反りが規定に正確に
一致することができる。
大強度IMAXの中心または付近の方向を有する。方向(x0,y0)でセルの
角に置かれるように、その中心に矩形のグリッド(つまり、緯度−経度グリッド
の赤道セクタ)を整列させる。グリッドのセル幅wxよりはるかに小さな反復間
隔dx、例えばdx=wx/1000を使用する。歪められたセルの他方の角に
対する距離x1を見出すために、以下の足し算を繰り返す:
る。xiにおいてグリッド線に沿った直交方向yでは、同じ方法が使用される:
。この方法によって、グリッドは2つの方向に異なる反りパターンで直交したま
まであるが、全体の反りはxとyの反りの積である。この状態は分離性として知
られている。
x1,y0)/(x1,y1)と、グリッドの縁x0においてはるかに小さな比
率を有する場合のように、このような分離性の便益が可能でない場合がある。こ
れは縁x0におけるよりx1において多数のセルが設定されたようにするであろ
う。その代わりに、グリッドが直交せず、グリッド線が湾曲するように、xの反
りが各々のy1においてやり直される。
ことができ、極は光源極点にある。次に、緯度の円を長円形にするか、または経
度の線を不規則な間隔にすることによって、あるいはその両方によって反りを作
ることができ、直交グリッドが生じるであろう。あるいは、経度線を曲げること
によって非直交グリッドを構成することができるであろう。
ループが同じ全体的な光束を有するように、これらの小さなセルをそれより大き
な変化するサイズのものにグループ分けすることによって凝縮することができる
。いずれかの場合に、グリッド内の位置を表現するために、地理学における緯度
と経度に類似して、単数または一対の数のいずれかでグリッドセルが索引付けさ
れる。
力強度のガウスの球体上の第1のグリッド(図1を参照)と、光源強度のガウス の球体上の第2のグリッド(図2を参照)である。これらの球体は物理的な場所
を持たないが、2つのグリッドを設定する目的で概念的に存在する。光源グリッ
ドはその中心において光源の小型化された版を有すると考えることができる。規
定グリッドはその中心において本発明の小型化された版を有すると考えることが
できる。両者共、光の遠視野の行動を表す。
と同じ索引付けパターンを有する。一方が例えば三角形であれば、他方は矩形あ
るいは曲線ではありえないように、この対応は両方のグリッドが同じ位相を有す
ることを要求する。別のグリッド位相は長円−放物線である。このように、グリ
ッド設定の反り方法が好ましいであろう。なぜならこの方法は光源と強度の出力
分布間の差を適応させることができるからである。規定の実現がレンズの目的で
あり、典型的に、規定は光源出力より多くの不規則性と特異性とを有するので、
出力グリッドがまず構成される。
伸びる方向のガウスの球体上の1つの典型的なグリッド100を描いている。水
平面の上下に5°の垂直スパンみおいて、セル110は残りのセル120の半分
の大きさである。このグリッドは、完全な強度が水平5°内に維持され、半分の
強度が水平25°内に維持されるという航海灯に対する米国沿岸警備隊の指示書
を表している。このように、各々のセルは同じ量の光束を含む。説明を明瞭にす
るために、実際の実践では、何倍もの列があるであろうが、このパターン内には
46セルの22の水平列だけがある。グリッドは軸130を中心にして置かれる
。
、やはり46セルの22列を有する。このグリッドはランベルトの光源から来る
光方向のガウスの球体上にあり、それは軸220に対して角度210のコサイン
で離反する強度を有する。軸220に最も近いセル230が最も小さく、軸22
0から離れる程大きくなり、角のセル240が最大である。水平角250は経度
に類似し、鉛直角210は緯度に類似する。
した本発明の特定の実施形態を示す。光学的に活性の上面410は対応するグリ
ッド100と200から引き出された表面法線から数学的に設定された。上面の
下には円錐形の支持ベース420がある。回路基板440を受け入れるためにレ
ンズの底にはへこみまたは凹み430があり、その上に2列の発光ダイオード4
50が保護的な透明のエポキシの塊460に埋め込まれて装着される。エアギャ
ップが存在しないように、レンズ400は透明の塊460と光学的に接触してい
る。このレンズは、グリッド200によって表される吸収基板LED450のラ
ンベルトの出力を、グリッド100によって表される沿岸警備隊の基準に準拠す
る放射線に効率的に変換するであろう。この図は最大水平光源角470が77°
であり、その中でランベルト光源の出力の95%が放射されることを示している
。これは如何に光源の出力の弱いフリンジを収集する価値がないかもしれないこ
とを図示している。
たグリッド線230に対応し、また図4において設定した湾曲した(線421に
直交する)グリッド線422は図2において設定した湾曲したグリッド線231
に対応する。
ンズは概ねドーム形状であり、図4の矢印424によって示される方向に全体の
長さL1を有し、それは図5の矢印427によって示される方向に、424に対
して垂直で図4のページに対しても垂直な全体の幅W1より大きい。レンズは4
26によって示される、異なる縦方向の表面に沿って上向きに凸状であり、その
最も上の横方向の表面428に沿って上向きに凸状である。
最大鉛直角480は60°であり、グリッド100の25°の限度に屈折させる
ことができる最大角度である。レンズ400の作業モデルの全体の高さは約1/
2インチにすぎず、先行技術の等しい光出力の白熱灯よりはるかに小さい。レン
ズの頂点における初期点500はレンズ表面410に筋を付けるための開始点で
ある。初期ストリップ510は500の所から水平に延びる。特徴ストリップ5
20は510から直角に伸びる。その境界は、530の所に置かれる。
出力グリッドのものとはかなり異なっている。この場合、出力グリッドの一部が
規定されたものより多くの光を有するように、光源グリッドを過充電することも
可能である。このように、全体的な光利用を最大にすることができ、余分な光は
規定された強度を超える結果となるであろう。多くの場合、規定は最低の強度に
対するものにすぎず、従ってこれは許されるものであろう。
光を変換するためにレンズが実施しなければならない再方向付け機能を明確に指
示する。強度がセル内でほぼ一定であるように、グリッドセルは十分小さくなけ
ればならない。更に再方向付け機能がセルから隣接するセルへと徐々に変化する
ように、それらは充分な数でなければならない。これはレンズ表面のスムーズな
構成を可能にする。
されている。レンズ表面が81で示されている。第1のグリッド82はレンズの
表面81から出る光出力ビームの方向に拡大されたガウスの球体を通る断面とし
て示されている。例えば、グリッド82の表面を出る所望のビームベクトルV1 1 に対応して、レンズ表面を出るビームベクトルV1と、グリッド表面を出る所
望のビームベクトルV2 1に対応して、レンズ表面を出るビームベクトルV2と
を参照。
したガウスの球体を通る断面として示されている。光出力ベクトルV3を参照。
なければならない出力光線に対する光源光線の偏向がある。偏向が段階的に実施
される場合、この偏向は屈折や、薄膜金属被覆による反射や、全体の内部反射や
、これらの組み合わせによって作り出すことができる。広角光源や狭い出力ビー
ムの場合のように、大きな偏角はこのようなステージングを必要とするかもしれ
ない。
n’との2つの等方性媒体間の境界において、入射平面における入射角iとi’
に対してスネルの屈折の法則は以下の式によって表される: n sin i = n’ sin i’ 光線は三次元の、伝播方向に向いている単位長さのベクトルによって表される。
2つの媒体間の境界表面はそれに対して垂直の単位長さのベクトル、表面法線ベ
クトルによって表される。入射光線Iと表面法線ベクトルNに対して、サインベ
クトルSとコサインベクトルCを介して、屈折光線Rをスネルの法則のベクトル
形から計算することができる:
ためである。本発明のレンズを設計する際に、ベクトルIは光源グリッドの位置
によって与えられ、一方ベクトルRは出力グリッド上の対応する位置によって与
えられる。表面法線ベクトルNを光源グリッド内の各々のセルのために導出しな
ければならない。これはn>n’(材料から出る光線)またはn<n’(入って
くる光線)であるか否かによって、異なって実施される。両者の場合、ベクトル
Mがまず計算され、次に表面法線ベクトルを与えるために利用される: N = M / |M| 最初のn>n’(材料から出る)の場合、ベクトルMは: M = I + [n’ / (n - n’)] (I - R) によって与えられる。 n<n’(材料に入ってくる)の場合、ベクトルMは: M = R + [n / (n’ - n)] (R - I) によって与えられる。
くる光線Iを反射光線Qに反射させる表面法線は: M = Q - I を利用することによって与えられる。
面法線値N(i,j)がn>n’の場合によって決定される。
備えた入射光線740とベクトルRを備えた出射光線750によって限定される
平面と、それらの間のどこかに、レンズ内部にベクトルT(i,j)を備えた中
間光線730がある。有限の光源サイズの効果を歪める収差を最小にするために
、2つの表面法線、入口N1(755)と出口N2(756)が光線IとRと同
じ角度を有するようにTを選択する。これはルート二等分手順で数値的に行うこ
とができる。IとR間の偏角が35°以上である場合、射出成形可能なプラスチ
ックにとって典型的な1.5の範囲の屈折率は2つの表面を必要とし、光線Tの
最低収差選択が必要である。第1と第2のグリッド間の最大角度が35°より小
さい場合、入口表面は半球状で、光の正味偏向を持たなくてもよい。これはエア
ギャップがランプとレンズ間に挿入されるのを必要とする、外被が上昇した温度
を有する白熱灯の場合であろう。
度のパターンを有し、また垂直フィラメントを備えた白熱灯を要求する。概して
このようなフィラメントには影を投げかける垂直支柱が付いてくる。本発明はこ
の影のまわりに事実上光を得るために涙の滴形状を取る。
垂直支柱630を有するランプ600を備えた頭上図を示す。レンズ640は内
面650と、涙の滴状の外部660とを有する。支柱630をちょうどそれる光
線665はその影へと屈折され、360度の規定が実現される。
または外被密閉手段によって遮られた小部分を差し引いた、半球よりはるかに大
きなパターンに光を透過させる。規定された照明パターンが比較的狭い場合(例
えば、自動車技師学会のテールランプの基準は40°のパターン幅である)、2
つの表面による屈折でさえも、300°の幅のランプ出力をこのような狭いパタ
ーンに再方向付けするには不十分である。この場合、レンズの一部は入口と出口
表面による屈折と共に、全内反射(TIR)を利用する。レンズのTIR部分が
出力グリッドの外側部分に光を再方向付けするか、あるいはレンズの全屈折部分
の出力グリッドに付加される中央部分を備えたそれ自体の出力グリッドを有する
かの2つのデザイン戦略がある。事実上は、第2の戦略が付加的に照明規定を実
現するために平行に作用する2つの独立したサブレンズを有するようになる。
を遮断してはならない。従って、出口表面は光源にその頂点を備えた放射面(c
onicoid)の形態を取るべきである。放射面は反らされた円錐であり、発
展性のある表面がその頂点から放射する線で構成される。第1の出力グリッドの
外部は、反射面に対する規定である変換されたグリッドになるために、この錐面
状を通して屈折されなければならない。図9(a)において、レンズ900は中央 本体910を有し、それは光源920を備えた図4と図5のレンズに類似する。
それを囲み、その外周から伸びるのが錐面状表面930であり、その頂点が光源
920にある。反射面940は錐面状表面930から下向きに伸びる。
ので、典型的に半球のみに光を発する。更に、その低い動作温度は沿岸警備隊の
航海灯のように、比較的幅広い照明規定の場合、プラスチックレンズと光学的に
接触できるようにする。それより狭い角度の自動車灯に対しては、入口表面が第
2のグリッドの縁から第1のグリッドの縁へと光を再方向付けすることが必要で
あるかもしれない。
遭遇する第1の表面は: r(i,j) = r(i,j) I(i,j) によって与えられ、式中rは光線ベクトルIの方向に、光源からレンズ表面まで
の距離である。第2の表面は: r2(i,j) = r1(i,j) = r12(i,j) T(i,j) によって指定され、式中r12は屈折ベクトルTに沿った第1の表面からの距
離である。第2の表面が反射している場合、以下の式: r3(i,j) = r2(i,j) = r23(i,j) Q(i,j) によって指定される第3の表面があるであろう。式中r23は屈折ベクトルQに
沿った第2の表面からの距離である。
に(単一表面)またはIをTに、そしてTをRに、あるいはTをQにそしてQを
Rに再方向付けされるような形状にされなければならない。各々の再方向付けは
光線が適切な表面法線ベクトルNに遭遇する時に起こる。表面は光源にその起点
を有する座標系で表現することができ、z軸が出力ビームと整列し、表面上の点
(x,y,z)が導関数p=(∂z/∂x)及びq=(∂z/∂y)とを有する
関数z(x,y)によって指定される。次に表面法線はN=(−pi−qj+k
)/√(1+p2+q2)によって与えられ、式中iとjとkは各々x、y、z
座標軸を限定するデカルト単位ベクトルである。
計算することを求める場合、初期点から開始して外向きに移動して、数字の反復
が必要である。この反復は正確な回答から離れるべきではないし、また不正確な
回答に集中するべきではない。表面設定の多くの問題とは異なり、本発明の問題
は、単一表面レンズの場合、各々の表面点z(i,j)がI(i,j)等の光線
ベクトル上にあるという知識によって大いに助けられる。このように、隣接する
表面点に対して、またそれらの表面法線に対して垂直な所望の表面を適合させる
ために、最適のポイントが見つかるまでトライヤルポイントをその光線に沿って
動かすことができる。空間内の表面の基本的な特性は滑らかさであり、交差する
第2の導関数の等式: ∂2z/∂x∂y = ∂2z/∂y∂x によって表される。それはまた可積分束縛: ∂p/∂y = ∂q/∂x としても表すことができる。 この束縛は表面法線のアレイに対する設定された表面の適合を調べるために利用
することができる。
るかによって測定される。一定の曲率を有する球体等の非常に数少ない表面をの
ぞいて、形状演算子として知られる関数に従って、一点における表面曲率は接線
方向と共に変化する。表面曲率の最大値と最小値が基本的な曲率、一次曲率と二
次曲率を各々限定する。それらは互いに垂直な方向にある。表面法線ベクトルに
沿って一次曲率に整列した2つの直交する接線ベクトルが主なフレームフィール
ドを限定する。これは全ての表面点のために限定されるベクトルの3要素である
。更にダーボー(Darboux)フレームとして知られ、表面設定のために非
常に便利である。
り、外向きに進んで、(偏微分方程式の学術用語を使用して)表面の初期ストリ
ップを設定させるであろう。(例えば図4に見られるように)法線ベクトルの連
続変化が初期ストリップと整列するように、一次的な主な曲率と一致するように
外向きの方向が選ばれた場合、最も正確な積分が得られる。この主な曲率に沿っ
て、積分は一方向性であり、従って容易に実施される。別の初期ストリップは二
次的な主な曲率に沿って(例えば図5に見られるように)設定されたであろう。
次に二次的初期ストリップ上の連続サイトで始まり、一次的初期ストリップに平
行に特徴ストリップを連続設定させることによって表面が完成される。
るレンズデザインにとって数値的な精度が最も重要である。初期ストリップと特
徴ストリップの方法が、三重ベクトルクロス乗積ではなくて、基本的なフレーム
フィールドの使用を可能にする。三重ベクトルクロス乗積の方法は前のストリッ
プに平行な特徴ストリップを保持するのに観念的に適している。しかしながら、
実際の計算のためには、連続グリッド点間の小さな角度のために、これらの小角
度の積算で、三重ベクトル積が機械精度(つまり、特定のコンピュータによって
利用される小数点の数)に対して極端な感度を有するようになる。この感度は典
型的に大きな表面設定誤差と設定プロセスの失敗を生じさせる。
と光源グリッドを選択する際の重要な要素:それらはその軸が光源を出力光に再
方向付けする最大量と最小量に対応するように整列させるべきであるということ
を強調する。表面法線のアレイN(i,j)はレンズ表面の主な曲率とあらかじ
め整列されるであろう。光源と出力光分布のグリッドの配置は、典型的に前記分
布の最高点または中心軌跡のいずれかであるべきであり、それは各々光線ベクト
ルI(0,0)とR(0,0)であろう。一次的及び二次的初期ストリップは各
々初期点r(0,0)からr(1,0)、r(2,0)等を通り、またr(0,
0)からr(0,1)、r(0,2)等を通る積分法によって形成されるであろ
う。最初の特徴ストリップはr(0,1)で始まり、r(1,1)、r(1,2
)等を通るであろうし、各々の点r(i,j)=r(i,j)I(i,j)にお
いて(r(i,j)の値は、特徴ストリップ上でそれに先行し、隣接する前のス
トリップ上でr(i−1,j)に先行する、前の値r(i,j−1)の関数であ
る。
ければ、その両方の側面に対する適合をポイント毎に調べることができ、可積分
束縛に従って調整することができる。これは緩和法として知られている。
せ、続いて連続して外側の表面を設定させる。連続表面に対する初期点は、反復
が前の表面と衝突しないように選ばれるであろう。これは幾つかのトライヤルを
必要とするかもしれない。図9(a)の場合、反射表面940の初期ストリップ
は上部リム50または下部リム60のいずれであってもよい。
かで大きな屈折角によってかなり減少している場合、それを調整することが必要
であるかもしれない。例えば、屈折率1.5では、空気から材料への最大使用可
能な入射角は75°であり、その場合は、透過率は通常の入射の96%ではなく
て75%である。これは光源強度の減少に等しい。光源グリッドはこの影響を調
節するために広げられたセルを有し、レンズは修正されたグリッドで再計算され
るであろう。表面粗さから、あるいは1より小さい金属フィルム反射率から散乱
させるために、同様の調節を行うことができる。
とを備える、規定された出力パターンを有する照明システムを企図しており、そ
のレンズは多数の表面を有し、その少なくとも1つの表面が回転表面ではない形
状を有し、その形状は以下の方法によって設定された: a)レンズ表面を出る出力ビームの方向のガウスの球体上に、規定された出力
パターンに従って、立体角の等束ゾーンの第1のグリッドを設定し; b)光源からレンズ内部へと放射される光方向のガウスの球体の一部の上に、
第1のグリッドと同じ数の立体角の等束ゾーンで、また第2のグリッドゾーンが 第1のグリッドゾーンと1対1で位相的に対応しているように、第1ののグリッ ドのものと一致している座標系の位相数学で第2のグリッドを設定し、レンズの
局部透過率に従って、各々のゾーンの光束がその対応する第1のグリッドゾーン と比例し、グリッドのいずれか一方が回転的に非対称であり; c)対応によって、第1のガウスの球体から第2のガウスの球体へと光束再分
布する指向性の写像関数を限定し、それによって、光線が落ちる第2のグリッド
ゾーンに従って、向け直された光線が第1のグリッドの対応するゾーンに落ちる
ように、光源からの光線に出力ビーム内の方向が指定され; d)各々の表面に対する法線ベクトルを引き出すために、屈折または反射のベ
クトル法則を使用して、光源を出力光線に再方向付けするために1つ以上のレン
ズ表面を設定し; e)法線ベクトルの分布から、最も近くの光源で始まって外向きに進み、各々
のレンズ表面を連続的に設定させる。
線ベクトルの分布を接点積分することによって、レンズの各々の表面座標を計算
し、次に初期ストリップから直角に外向きに、表面法線の前記グリッドの連続接
点積分法によって、第2のグリッドの境界に対して外向きに、隣接する特徴スト
リップを設定させる; g)レンズ表面が実質的に規定を実現する出力ビームへと光源からの光を変換
するために必要な表面法線を所有することを保証するために、レンズ表面の交差
した第2の導関数の等式を命令する可積分性条件を実現するように、隣接する特
徴的な測地線ストリップの連続積分を実施する;及び h)出力ビームのぶれを規定の角分解能により限定されるレベル以下に維持す
るために、光源からの初期点の距離を選択することによって光源のサイズに対す
るレンズの全体的なサイズを決定する。
は屈折によってレンズ材料内から外部へと外向きであり、表面法線の分布はスネ
ルの屈折の法則のベクトル形によって決定される。
光を入れる入口表面を有するようにレンズが設けられ、入口表面は無視できる程
度の再方向付けを実施し、実質的に再方向付けの全体が外部表面によって行われ
る。入口表面法線と出口表面法線間に割り当てられる再方向付けで、両表面の表
面法線分布を設定させるために新しい系の内部光線が使用されるように、入口表
面は光源の光を再方向付けする。
行される。更に、反射表面は典型的に全体の内部反射を利用し、それは薄膜金属
被覆にとって好ましい。入射角が屈折率nに対する臨界角逆サイン(1/n)よ
り小さい場合にのみ、被覆が必要であろう。
、緑、青、そしておそらくは黄色を利用する大規模なビデオ表示である。各々の
群は図4と図5のレンズに類似するが、おそらく幾分小さめのそれ自体のレンズ
を有するであろう。スポーツスタジアム用のように、完全なビデオ表示は800
個のレンズの525列を有し、各々がLED群を備える。図10に示すように、
隣接するレンズ1101と1102はそれらが互いの水平方向の出力を妨害しな
いように、垂直に交互に配置される。レンズ1101は6個、つまり2個の赤と
、2個の緑と、1個の青と1個の黄色というLEDのアレイ1110上に位置付
けられる。レンズは120°の水平の長列(swath)と30°の垂直の長列
とを有する。大規模なテレビの先行技術に優る利点は,レンズの湾曲した表面が
太陽等のまぶしく輝く光源からの反射を散乱させることである。それに加えて、
背面1120は黒の無光沢被覆等の低い反射率手段を有するであろう。
850〜855を示している。これらのLEDは、例えば2つの赤放射LED8
50と851、2つの緑放射LED852と853、1つの青放射LED854
と1つの黄色放射LED855のように、異なる波長を有する。図10のレンズ
の各々は典型的に図12のLED群で構成される光源を有し、LEDは見ること
ができるカラー映画を提供するために制御される。バス857はアレイ内の他の
LEDへの制御信号路を表す。
示される多数のレンズまたは単位が1つのアレイにあり、各々のレンズが表示の
画素を備えるように、テレビまたはコンピュータ画像の表示用のビデオスクリー
ンを備えていてよい。図10のレンズアレイまたはラスターで作られた見られる
スクリーン860を有する偏平TVセット859と同じビデオユニットを示す図
11を参照。
うに表面的に湾曲された、図10のものと同様のレンズアレイ860を示す。ス
クリーンの反対側の端にあるレンズは、聴衆ゾーンの範囲を定める光出力を提供
するように、異なった角度が付けられている。図10のアレイ内のレンズは効果
的な「スクリーン」を提供するために、低い反射率の表面1120上に装着され
る。
図示した光源は、レンズ用の白色灯規定に関して上述したLEDの位置に、白熱
灯を具備してもよい。レンズ871は図8に見られるような、沿岸警備隊の36
0度のマスト先端航海灯であり、レンズはフィラメントの支柱による、ランプフ
ィラメントのシャドーイングを除去する、涙の滴形状の水平横断面を有する。ラ
ンプ872は垂直の方位に実質的に円筒形のフィラメントを有していてよい。規
定は沿岸警備隊の135度の船尾航海灯であり、レンズはランプの出力部分を規
定された出力へと再方向付けするために反射表面を利用する。
幅灯規定に関する。
: a)レンズ本体880は前方に向いたドーム形状の内部部分880aと、内部
部分付近に伸び、そこから間隔が開けられた外部部分880bとを有し、これら
の部分は光透過性で一体成形されたものであり; b)内部部分は前方に伸びる軸882を中心にして非円形に伸び; c)外部部分には反射器883があり、それによって内部部分と後方に向かっ
て整列する光源884が、前方に移動してドーム形状の内部部分によって内部部
分から前方に移動するように反射される特定の光線885と、外部部分内を移動
して外部部分内を前方に、また外部部分から前方に移動するように反射器によっ
て反射される他の光線886を提供する。
い。
3グリッドの対応する分割をもたらし; b)レンズの中央屈折のみの部分の外面を囲んで、レンズ外面の外部錐面状部
分を設定し、錐面状部分は光源から直接来る光線がそれに衝突するのを最小にす
るように傾けられ; c)傾けられた表面を通した後方への屈折光線追跡法を介して、レンズ内部の
光方向のガウスの球体上で第1のグリッドの外部部分をグリッドに変換し; d)レンズ内部の後方光線追跡された光の部分的なグリッドと、第3グリッド
の外部部分との間の1対1の対応を設定し; e)屈折の法則のベクトル形によって、第3グリッドの外部部分上に、表面法
線ベクトルのオーバーレイ分布を設定することによってその対応を表現し; f)初期ストリップとして傾けられた外部表面の外周を利用して、直交する特
徴ストリップの接点積分法によって反射表面の表面座標を数学的に設定させ;そ
して g)特徴ストリップが光源または内部レンズ表面と衝突しないように、円錐形
の表面を十分遠くに伸ばす。
、 図9(b)は図9(a)のレンズと反射器を通して取られた断面図である。
オまたはテレビ装置である。
ための回路図である。
るゾーンまたは領域の図式図であり、レンズユニットまたはセルの相対的な曲が
りを示す。
Claims (40)
- 【請求項1】 光源と、この光源の光を出力ビームに再方向付けする光学レ
ンズとを備え、これらレンズは、少なくとも1つの表面が回転表面ではない形状 を有する多数の表面を有し、規定された出力パターンを有する照明システムであ
って、前記形状は: a)前記レンズ表面を出る前記出力ビームの方向のガウスの球体上に、前記規
定された出力パターンに従って、立体角の等束ゾーンの第1のグリッドを設定し ; b)前記光源からレンズ内部へと放射される光方向のガウスの球体の一部の上
に、前記第1のグリッドと同じ数の立体角の等束ゾーンで、また前記第2のグリ ッドゾーンが前記第1のグリッドゾーンと1対1で位相的に対応しているように
、前記第1ののグリッドのものと一致している座標系の位相数学で第2のグリッ ドを設定し、前記レンズの局部透過率に従って、各々のゾーンの光束がその対応
する前記第1のグリッドゾーンと比例し、前記両方のグリッドのいずれか一方が 回転的に非対称であり; c)前記対応によって、前記第1のガウスの球体から前記第2のガウスの球体
へと光束再分布する指向性の写像関数を限定し、それによって、前記光線が落ち
る前記第2のグリッドゾーンに従って、向け直された光線が前記第1のグリッド
の対応するゾーンに落ちるように、前記光源からのほとんどの光線に前記出力ビ
ーム内の方向を指定することができ; d)各々の表面に対する法線ベクトルの分布を引き出すために、屈折または反
射のベクトル法則を使用して、光源を出力光線に再方向付けするために1つ以上
のレンズ表面を設定し;また e)法線ベクトルの前記分布から、最も近くの前記光源で始まって外向きに進
み、各々のレンズ表面を連続的に設定させる、 ことにより設定されている照明システム。 - 【請求項2】 前記レンズ表面は: f)初期開始点から、表面の主な曲率に従う初期ストリップに沿って、表面法
線ベクトルの前記分布を接点積分することによって、前記レンズの各々の表面座
標を計算し、次に前記初期ストリップから直角に外向きに、表面法線の前記グリ
ッドの連続接点積分法によって、前記第2のグリッドの境界に対して外向きに、
隣接する特徴ストリップを設定させ; g)前記レンズ表面が実質的に前記規定を実現する出力ビームへと前記光源か
らの光を変換するために必要な表面法線を所有することを保証するために、前記
レンズ表面の交差した第2の導関数の等式を命令する可積分性条件を実現するよ
うに、隣接する特徴ストリップの連続積分を実施し;また h)前記出力ビーム源の有限サイズによる角のぶれを前記規定の角分解能によ
り限定されるレベル以下に維持するために、前記光源からの前記初期点の距離を
選択することによって前記光源のサイズに対する前記レンズの全体的なサイズを
決定する、 ことによって前記法線ベクトルの前記分布から設定されている請求項1に記載の システム。 - 【請求項3】 前記光源は、前記レンズと光学的に接触するように設けられ
、前記再方向付けは屈折によってレンズ材料内から外部へと外向きであり、表面
法線の前記分布はスネルの屈折の法則のベクトル形によって決定される、請求項
1に記載のシステム。 - 【請求項4】 前記レンズは、これの内部へ光源からの光が入ることを可能
にする入口表面と、レンズの内部から光が出ることを可能にする出口表面とを有
するように、設けられている、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項5】 前記入口表面は、無視できる程度の再方向付けを実施し、実
質的に前記再方向付けの全体が外部表面によって行われる、請求項4に記載のシ
ステム。 - 【請求項6】 前記入口表面法線と出口表面法線との間に割り当てられる前
記光源の全再方向付けで、前記両表面の表面法線分布を設定させるために新しい
系の内部光線が使用されるように、前記入口表面が前記光源の光を再方向付けす
る、請求項4に記載のシステム。 - 【請求項7】 反射表面を設けることを含み、大きな再方向付け角度が前記
反射表面によって実行されている請求項1に記載のシステム。 - 【請求項8】 前記反射表面が全内反射を利用する、請求項7に記載のシス
テム。 - 【請求項9】 前記反射表面が薄膜金属被覆を利用する、請求項7に記載の
システム。 - 【請求項10】 前記出力規定が航海灯に対する沿岸警備隊の基準の1つで
ある、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項11】 前記出力規定が車両灯に対する自動車技師学会の基準であ
る、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項12】 前記光源が1つ以上の発光ダイオードである、請求項1に
記載のシステム。 - 【請求項13】 水平の長軸と垂直の短軸によって構成される四辺形対称を
備えた球根状の形状を有するように前記レンズを提供することを含む、請求項1
2に記載のシステム。 - 【請求項14】 前記発光ダイオードは、白色用にそれらの光を構造異性的
に組み合わせるように、幾つかの波長を有するように設けられている、請求項1
2に記載のシステム。 - 【請求項15】 前記複数の発光ダイオードは、幾つかの波長を有するよう
に、またビデオ信号の解釈が可能な個々の強度制御を有するように設けられてい
る、請求項12に記載のシステム。 - 【請求項16】 前記レンズの各々が表示のピクセルを備えるように、前記
多数のレンズが、テレビまたはコンピュータ画像の表示用のビデオスクリーンを
備えるアレイ内にある、請求項15に記載のシステム。 - 【請求項17】 前記多数のレンズが特殊な聴衆位置に向けられた出力規定
を有する、請求項16に記載のシステム。 - 【請求項18】 前記レンズのアレイが低反射率の表面に装着されている、
請求項15に記載のシステム。 - 【請求項19】 前記光源が高い温度のランプであるように設けられている
、請求項4に記載のシステム。 - 【請求項20】 前記光源が白熱灯であり、前記規定は沿岸警備隊の360
度のマスト先端航海灯であり、前記レンズはフィラメントの支柱による、前記ラ
ンプフィラメントのシャドーイングを除去する、涙の滴形状の水平横断面を有す
る、請求項19に記載のシステム。 - 【請求項21】 前記光源が垂直方位に実質的に円筒形のフィラメントを備
えた白熱灯であり、前記規定が沿岸警備隊の225度の船首航海灯である、請求
項19に記載のシステム。 - 【請求項22】 前記光源が垂直方位に実質的に円筒形のフィラメントを備
えた白熱灯であり、前記規定が沿岸警備隊の135度の船尾航海灯であり、前記
レンズは前記ランプの出力部分を前記規定された出力へと再方向付けするために
反射表面を利用する、請求項19に記載のシステムの組み合わせ。 - 【請求項23】 前記出力規定が近くの非球形表面上の照度パターンの点か
ら提供される、請求項1に記載のシステム。 - 【請求項24】 光源と、前記光源の光を出力ビームに再方向付けする光学
レンズとを備える、規定された出力パターンを有する照明システムを提供する際
に使用され、前記レンズは回転表面ではない形状を有し、この形状は: a)前記レンズ表面を出る前記出力ビームの方向のガウスの球体上に、前記規
定された出力パターンに従って、立体角の等束ゾーンの第1のグリッドを設定し ; b)前記光源から前記レンズ内部へと放射される光方向のガウスの球体の一部
の上に、前記第1のグリッドと同じ数の立体角の等束ゾーンで、また前記第2の グリッドゾーンが前記第1のグリッドゾーンと1対1で位相的に対応しているよ
うに、前記第1のグリッドのものと一致している座標系の位相数学で第2のグリ ッドを設定し、前記レンズの局部透過率に従って、前記第2のグリッドの各々の
ゾーンの光束がその対応する前記第1のグリッドゾーンの光束と比例し、前記グ リッドのいずれか一方または両方が回転的に非対称であり; c)前記対応を使用することにより、前記第1のガウスの球体から前記第2の
ガウスの球体へと光束再分布する指向性の写像関数を限定し、それによって、前
記光線が落ちる第2のグリッドゾーンに従って、向け直された光線が前記第1の
グリッドの対応するゾーンに落ちるように、前記光源からの光線に前記出力ビー
ム内の方向が指定され; d)スネルの屈折の法則のベクトル形により、表面法線ベクトルのオーバーレ
イ分布を前記第2のグリッド上に設定することにより前記対応を表現し; e)初期開始点から、表面の主な曲率に従う初期ストリップに沿って、表面法
線ベクトルの前記分布を接点積分することによって、前記レンズの表面座標を数
学的に設定させ、次に前記初期ストリップから直角に外向きに、前記表面法線の
連続接点積分法によって、前記第2のグリッドの境界に対して外向きに、前記レ
ンズ表面の他の主な曲率に従う隣接する特徴的な測地線ストリップを設定させ; f)前記レンズ表面の交差した第2の導関数の等式を命令する可積分性条件を
実現し、それによって前記レンズ表面が、実質的に前記規定を実現する出力ビー
ムへと前記光源からの光を変換するために必要な表面法線を所有することを保証
するために、隣接する特徴的な測地線ストリップの連続積分を実施し; g)前記出力ビームのぶれを前記規定の角分解能により限定されるレベル以下
に維持するために、前記初期点の前記光源からの距離を選択することによって前
記光源のサイズに対する前記レンズの全体的なサイズを決定する、 方法によって設定されている方法。 - 【請求項25】 前記レンズが2つの屈折表面を使用することで特徴付けら
れている、請求項24に記載の方法。 - 【請求項26】 前記2つの屈折表面は: a)前記レンズの前記外側屈折表面を出る前期出力ビームの方向のガウスの球
体上に、前記規定された出力パターンに従って、立体角の等束ゾーンの第1のグ リッドを設定し; b)前記光源から空中に出る光方向のガウスの球体の一部の上に、前記第1の グリッドと同じ数の立体角の等束ゾーンで、また前記第2のグリッドゾーンが前
記第1のグリッドゾーンと1対1で位相的に対応しているように、前記第1のグ リッドのものと一致している座標系の位相数学で第2のグリッドを設定し、前記
レンズの局部透過率に従って、前記第2のグリッドの各々のゾーンの光束がその
対応する前記第1のグリッドゾーンの光束と比例し; c)前記内部表面によって前記レンズ内部に屈折される光方向のガウスの球体
上に、前記第2のグリッドと同じ数の立体角の等束ゾーンで、また前記第3のグ
リッドゾーンが前記第2のグリッドゾーンと1対1で位相的に対応しているよう
に、前記第2のグリッドのものと一致している座標系の位相数学で第3グリッド
を設定し、前記レンズの前記内部表面の局部透過率に従って、前記第3グリッド
の各々のゾーンの光束がその対応する前記第2のグリッドゾーンの光束と比例し
、前記グリッドのいずれか1つ、いずれか2つ、または3つ全てが回転的に非対
称であり; d)前記対応を使用することにより、前記第1のガウスの球体から前記第3の
ガウスの球体へと、また前記第2のガウスの球体から前記第3のガウスの球体へ
と、光束再分布する指向性の写像関数を限定し、それによって、前記光線が落ち
る第2のグリッドゾーンに従って、屈折された内部光線が前記第3のグリッドの
対応するゾーンに落ちるように、また屈折された出力光線が前記第1のグリッド の対応するゾーンに落ちるように、前記光源からのほとんどの光線に前記出力ビ
ーム内の方向が指定され; e)スネルの屈折の法則のベクトル形により、前記内部レンズ表面に対して表
面法線ベクトルのオーバーレイ分布を前記第2のグリッド上に設定することによ
り、また前記外部レンズ表面に対して表面法線ベクトルのオーバーレイ分布を前
記第3のグリッド上に設定することにより前記対応を表現し; f)初期開始点から、前記内部表面の主な曲率に従う初期ストリップに沿って
、前記第2のグリッドの前記表面法線ベクトルの前記分布を接点積分することに
よって、前記レンズの前記内部表面の表面座標を数学的に設定させ、次に前記初
期ストリップから直角に外向きに、前記表面法線の連続接点積分法によって、前
記第2のグリッドの境界に対して外向きに、前記内部レンズ表面の他の主な曲率
に従う隣接する特徴的な測地線ストリップを設定させ; g)前記レンズの前記内部表面の前記初期開始点から屈折された内部光線に沿
った適当な距離のところに、前記レンズの前記外部表面に対する初期開始点を設
定し、また前記接点積分法により前記外部表面を設定させ、前記適当な距離は、
前記内部表面の境界内部の点において、前記外部表面が前記内部表面と交差する
のを防止することによって決定され;また h)前記出力ビームのぶれを前記規定の角分解能により限定されるレベル以下
に維持するために、前記レンズの前記内部表面の前記初期点の前記光源からの距
離を選択することによって、前記光源のサイズに対する前記レンズの全体的なサ
イズを決定する、 ことを含む方法によって設定されている請求項25に記載の方法。 - 【請求項27】 請求項7に記載の組み合わせの照明システムにおいて、前
記反射表面は: a)前記レンズ材料の屈折率の実用的な最大再方向付け角度に従って、前記第
1のグリッドを内部屈折のみの部分と外部反射援用ゾーンとに分割し、前記レン ズ内部の光の前記第3グリッドの対応する分割をもたらし; b)前記レンズの中央屈折のみの部分の外面を囲んで、前記レンズ外面の外部
錐面状部分を設定し、前記錐面状部分は前記光源から直接来る光線がそれに衝突
するのを最小にするように傾けられ; c)前記傾けられた表面を通した後方への屈折光線追跡法を介して、前記レン
ズ内部の光方向のガウスの球体上で前記第1のグリッドの外部部分をグリッドに 変換し; d)前記レンズ内部の後方光線追跡された光の前記部分的なグリッドと、前記
第3グリッドの前記外部部分との間の1対1の対応を設定し; e)屈折の法則のベクトル形によって、前記第3グリッドの外部部分上に、表
面法線ベクトルのオーバーレイ分布を設定することによって前記対応を表現し; f)初期ストリップとして傾けられた前記外部表面の外周を利用して、直交す
る特徴ストリップの前記接点積分法によって前記反射表面の表面座標を数学的に
設定させ;そして g)前記特徴ストリップが前記光源または前記内部レンズ表面と衝突しないよ
うに、前記円錐形の表面を十分遠くに伸ばす、 ことを含む方法によって設定されているシステム。 - 【請求項28】 前記レンズは、 a)TIR表面と; b)鏡面と よりなる群から選ばれた表面を有することで特徴付けられている請求項27に記
載の方法。 - 【請求項29】 前記光源が前記レンズと光学的に接触する、請求項24に
記載の方法。 - 【請求項30】 前記レンズがその内部へと光源の光を入れる入口表面を有
する、請求項24に記載の方法。 - 【請求項31】 前記出力規定が沿岸警備隊の航海灯に対する基準であり、
前記光源が1つ以上の発光ダイオードであり、前記レンズは水平の長軸と垂直の
短軸によって構成される四辺形対称を備えた球根状の形状を有する、請求項24
に記載の方法。 - 【請求項32】 前記光源は: a)白熱灯; b)LED; c)LEDのアレイ; d)光源がレンズに入る前に通過する光ディフューザと共に、白熱灯; e)光源がレンズに入る前に通過する光ディフューザと共に、LED f)光源がレンズに入る前に通過する光ディフューザと共に、LEDのアレイ
よりなる群から選ばれている請求項27に記載の方法。 - 【請求項33】 前記出力規定は自動車制動灯、中央の高部装着制動灯、方
向指示器または車幅灯に対する米国運輸省の光度計基準であり、前記光源は1つ
以上の発光ダイオードである、請求項27に記載の方法。 - 【請求項34】 前記出力規定は自動車または鉄道の着色交通信号に対する
輸送工学者協会の基準であり、前記光源は赤、黄色、緑または青の発光ダイオー
ドである、請求項27に記載の方法。 - 【請求項35】 前記出力規定が近くの非球形表面上の照度パターンに対応
する、請求項27に記載の方法。 - 【請求項36】 一体的な支持ベースの上に置かれた非対照的なドーム形状
の本体の形態の光学レンズと、前記ベースと連合するLED光源手段の組み合わ
せにおいて、前記ベースは凹所から比較的離れて上向きに分岐し、前記光源手段
は前記凹所に受け入れられる材料の透明の塊内に埋め込まれ、前記ベースとドー
ム形状の本体は水平の細長く、前記ドーム形状の本体は前記ベースの上に覆いか
ぶさり、前記本体は前記ベース上で横方向の水平面において概ね隋円体である組
み合わせ。 - 【請求項37】 前記レンズ本体は前記ベース上に、全体の長さL1と全体
の幅W2とを有し、L1>W2である、請求項24に記載の方法。 - 【請求項38】 LED手段と光透過性であるレンズ本体の間にエアギャッ
プが存在しないように、ベース内にLEDを配置することを含む、請求項24に
記載の方法。 - 【請求項39】 前記第3のグリッドは、前記内部表面と外部表面とが実質
的に等しい屈折量を有するように設定されている請求項26に記載の方法。 - 【請求項40】 a)前方に向いたドーム形状の内部部分と、前記内部部分
付近で伸び、そこから間隔を置いて配置される外部部分とを有するレンズ本体、
前記両部分は光透過性であって、一体成形されており; b)内部部分は前方に向いた、また上向きの軸を中心にして非円形に伸び; c)前記外部部分には反射器があり、それによって前記内部部分と後方に向か
って整列する光源が、前方に移動して前記内部部分から前方に移動するように前
記ドーム形状の内部部分によって反射される特定の光線と、前記外部部分内を移
動し、前記外部部分内を前方に、また前記外部部分から前方に移動するように前
記反射器によって反射される他の光線とを提供し; d)光源手段は凹所に受け入れられる材料の透明の塊内に埋め込まれ、ベース
とドーム形状の本体は水平に細長く、前記ドーム形状の本体は前記ベースの上に
覆いかぶさり、前記本体は前記ベース上で横方向の水平面において概ね隋円体で
ある、一体的なベースの上に置かれた前記ドーム形状の内部部分と、前記ベース
と連合する前記光源と、凹所から比較的離れて上向きに分岐する前記ベースとを
備えてい照明器具。
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