JP2002184221A - 照明装置 - Google Patents

照明装置

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JP2002184221A
JP2002184221A JP2001293671A JP2001293671A JP2002184221A JP 2002184221 A JP2002184221 A JP 2002184221A JP 2001293671 A JP2001293671 A JP 2001293671A JP 2001293671 A JP2001293671 A JP 2001293671A JP 2002184221 A JP2002184221 A JP 2002184221A
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light
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light guide
prism
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Harry B Anderson
バウアー アンダーソン ハリー
Jr Sanford Cobb
コブ，ジュニア サンフォード
David L Wortman
リー ウオートマン デビッド
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3M Co
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Minnesota Mining and Manufacturing Co
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 被照明物品に、より、均一の照明を与えるこ
とができる照明装置を提供する。 【解決手段】 照明装置において、光ガイド及び光ガイ
ドから光を受けるための光学的に透明なフィルムを持つ
照明装置であって、前記フィルムが第１の表面及び第２
の表面を有し、前記第１の表面が構造を有し、その構造
が複数の三角プリズムの形態であり、第２の表面が、第
１の表面に当たってフィルムを伝播する光のビームによ
って照らされた領域の形を変化させる手段を含んでい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、照明装置に関す
る。より具体的には、より、均一に照明することができ
る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】屋外の標識等の物品は夜間見えるように
点灯しておく必要があることが多い。例えば看板は暗く
なった後見えることが望ましいし、交通標識は見えるこ
とが重要である。前述のような標識を内からと外からと
から照明する種々の方法が使用されてきた。外部照明を
用いる場合、最も通常の方法は一列のスポットライトを
その標識の底部あるいは頂部のいずれかに沿って整列さ
せることである。これらのスポットライトは光線を標識
に向けるよう位置されている。この方法は数々の欠点が
あり、その最も顕著なのは照明の均一性の欠如である。
標識は、他の領域におけるよりもスポットライトの近く
ではより多くの光線を受け取る。従って均一に照明する
装置が望まれている。
【０００３】別の問題は、多数車線の高速道路で通常用
いられている高架標識の場合特に深刻である。光源の交
換は通常、作業者が交換すべき光源に達しうるように交
通を分岐させるか、停める必要がある。実際の光源が高
速道路の交通部分から離れたところに位置しうる装置が
有利である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】より均一に物品に照明
することができ、また、必要に応じて、光源が被照明物
品から離れたところに位置させるようにすることができ
る照明装置が望まれている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の照明装置は、光ガイド及び光ガイドから
光を受けるための光学的に透明なフィルムを持つ照明装
置であって、前記フィルムが第１の表面及び第２の表面
を有し、前記第１の表面が構造を有し、その構造が複数
の三角プリズムの形態であり、第２の表面が、第１の表
面に当たってフィルムを伝播する光のビームによって照
らされた領域の形を変化させる手段を含んでいるもので
ある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例を説明する。
【０００７】本発明においては、光線ガイドが光線が標
識の一方の縁部に沿って進行するよう制御する。光線抽
出装置が光線ガイドから光線を取り出し、標識に向かっ
て導く。前記抽出装置には、照明装置の出力特性を形成
するフレネルレンズが付属すする。
【０００８】図１は本発明による照明装置を示す。照明
装置は、部分的に平行にした光線を提供する光源１０を
含む。ハウジングはチューブの形態であって、これは他
の形状を用いることも可能なものの直角円形円筒体であ
ることが好ましく光源から光線を受け取る。照明装置の
円周の部分は光線ガイド材料１２から構成され、残りは
抽出装置１６である。図示のように、光線ガイド部分１
２は円周のうちの２７０度分を形成し、一方残りの９０
度は抽出装置部分１６である。しかしながら、前記部分
の各々が占める円周の相対的な大きさは変えることがで
き、ケースバイケースで決める必要がある。さらに、光
源１０は光線ガイド部分１２のそれと類似の光線ガイド
材料により抽出装置１６から分離することができる。こ
のようにする主要な理由は電球や、照明要素を取り換え
るのにより都合のよい位置に光源を位置させるためであ
る。このことは、光線導管が高速道路の縁部分から光線
を標識近傍の抽出装置まで運ぶことができるので、高架
標識の場合特に有用である。
【０００９】光線ガイド材料１２にはその外面に沿って
プリズム１４の様な複数の直線プリズムが延びている。
好適実施例においては、これらのプリズムは、そうする
ことが必要というのではないが直角の二等辺三角形プリ
ズムである。これらのプリズムは照明装置に沿って進行
している光線を全反射により照明装置内に留まるよう規
制する。光線ガイド材料は例えば３Ｍ社から市販され、
１９８８年７月１２日出願され、現在は米国特許４，９
０６，０７０号となっている米国特許願第２１８，０８
７号に記載のスコッチ光学照明フィルム（Scotch Optic
al Lighting Film）でよい。光線抽出部分１６は内面１
８と外面２０とを有する。これらの構造体の特性につい
ては図２，図３及び図４に関して詳細に説明する。
【００１０】図２はチューブの軸線に対して垂直の抽出
フィルム１６の断面を示す。抽出フィルム１６は透明材
料、好ましくは透明の高分子材料から作られている。好
ましい高分子材料はポリカーボネートとアクリルであ
る。面２０には構造体２２及び構造体２４の様な複数の
構造体があるのが判る。これらの複数の構造体は直線状
フレネルレンズの複数の直線状要素である。各要素の軸
線はハウジングの軸線方向に平行に延びる。前記面２０
上の複数の構造体により形成されたフレネルレンズの特
性は希望する出力光線によって変わる。典型的には標識
の表面にわたって比較的一定の照明を提供することが好
ましい。このように、フレネルレンズは標識上で均一に
見えるような光線出力を提供するよう構成すべきであ
る。
【００１１】図３はフィルム１６のチューブの軸線に平
行に切った断面図である。図３に示すように、フィルム
１６の側１８はその上に複数の三角形のプリズムが位置
している。各プリズムの軸線はハウジングの軸線に対し
て垂直である。本出願発明の目的に対して、ハウジング
の軸線に対して接線はすべての点において垂直であるた
め、チューブが丸形の場合、プリズムの軸線はハウジン
グの軸線に対して垂直と考えられる。図示のようにプリ
ズムは直角二等辺三角形であるが、これが必要というの
ではない。しかしながら、二等辺三角形を使用すること
はいずれの方向からの光でも等しく良好に作用するので
好ましい。従って、照明装置両端で照射することがで
き、それにより、より多くの光線とより大きい均一性の
双方を提供することができる。光線抽出装置としてのプ
リズムの作用はプリズム２６を参照すれば理解できる。
プリズム２６は二辺２８、３０を有する。作動時、光線
は二辺の中の一方、例えば側部２８を介してプリズム２
６へ入り、プリズムを通って側部３０と衝突する。３０
において光線は全反射し、フィルム１６を通じて反射さ
れ、面２０を通って出ていくが、フィルムの残りの部分
を通って進行する光線と組み合わされて希望する光線の
出力分布を形成する。
【００１２】５９から７９度の範囲の頂角を有するプリ
ズム、特に好ましい６９度の角度を有するプリズムが好
ましいことが判明した。
【００１３】前述のように、出力光線ビームの特性は表
面２０上のフレネルレンズによって形成される。しかし
ながら、この形成は元の光線ビームに対して垂直の方向
の光線の分布に影響するのみである。光線ビームに対し
て平行の方向において、光線分布は面１８上の抽出構造
体により決められる。図３に示すように、もし複数の構
造体が全て同じ頂角を有する三角形であるとすれば、光
線は元の光線ビームに対して平行の方向において、平行
とされて出ていく。図４に示すように、フイルム１６´
はその頂角が異なっている複数の二等辺三角形を有して
いる。典型的にはこれらの角度は順次繰り返されてい
る。図４から判るように、プリズム３２、３３、３４、
３５及び３６はそれぞれ頂角が異なる。一連のプリズム
は次いで、プリズム３２、３３に等しい頂角を有するプ
リズム３２´、３３´で繰り返される。一連の繰り返さ
れるプリズムの数は固定されるのではなくて、特定の設
計要件により決められる。例えば、テスト用に作ったあ
る光線抽出フィルムにおいては、７個が一連のプリズム
が利用された。これらのプリズムの頂角は７８．５度、
６３．５度、７１．０度、７６．０度、６６．０度、７
３．５度、そして６８．５度であった。そのようなグル
ープのプリズムの後、同じパターンが繰り返される。こ
のようにプリズムの角度を変えることの利点は、単一の
頂角を用いたときに起こりうるように光線が平行にされ
るのでなく元のビームに対して平行の方向において、よ
り広範囲の角度にわたって光線が広がることである。
【００１４】図５は本発明による照明装置の実際に作用
する態様を示す。この場合は標識４２の底縁部４０であ
る一方の縁部に対して平行に光線が進行することが判
る。抽出装置１６は頂縁部４４、底縁部４６および中心
部４８を有する。抽出装置１６の外側２０のフレネルレ
ンズは、抽出装置１６の頂縁分４４を通る光線が、標識
４２にその頂縁部５０において衝突するよう構成されて
いる。同様に、抽出装置１６の底縁部４６を進行する光
線は標識４２とその底部４０で衝突し、中心部４８にお
いて抽出装置１６を通って進行する光線は標識４２とそ
の中心部５２において衝突する。この効果により標識全
体にわたり均一な照明を提供する。照明の均一性をさら
に向上させるために付加的な修正を加えることができる
が、図５に示す構成は標識の最も明るいところと最も暗
いところの間の光度が２対１、すなわち許容される限度
内に十分入った値より悪くならないことが判明した。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明装置
は、被照明物品に対して、より均一の照明を与えること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態に係る照明装置を示す図で
ある。
【図２】本発明の１実施形態で使用されるフィルムの第
１の断面図である。
【図３】本発明の１実施形態で使用されるフィルムの第
２の断面図である。
【図４】本発明の１実施形態で使用する別の光線抽出フ
ィルムの断面図である。
【図５】作用中の本発明の１実施形態に係る照明装置の
概略図である。
【符号の説明】
１０ 光源 １２ 光線ガイド部分 １６ フィルムの第１の表面部分 １６´ フィルムの第１の表面部分 １８ フィルムの内面 ２０ 同外面 ２２ フィルムの第２の表面部分 ２４ フィルムの第２の表面部分 ２６ プリズム ３２ プリズム ３３ プリズム ３４ プリズム ３５ プリズム ３６ プリズム ４２ 標識
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド リー ウオートマン アメリカ合衆国 ミネソタ州 セント ポ ール，３エム センター（番地なし)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源、光ガイド及び光ガイドから光を受
    けるための光学的に透明なフィルムを持つ照明装置であ
    って、前記光ガイドは、前記照明装置に沿って進行して
    いる光線を全反射により照明装置内に留まるよう規制す
    る手段を有し、前記フィルムが第１の表面及び第２の表
    面を有し、前記第１の表面がそこを通過する光の方向を
    変化させる手段を有し、第２の表面が、第１の表面に当
    たってフィルムを伝播する光のビームによって照らされ
    た領域の形を変化させる手段を含んでいて、少なくとも
    上記第１の表面及び第２の表面の一つが複数の三角プリ
    ズムを含む照明装置。
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