JP2010524196A

JP2010524196A - 上方及び下方範囲においてバットウイング光度分布を呈する調光装置

Info

Publication number: JP2010524196A
Application number: JP2010503185A
Authority: JP
Inventors: サントロ，スコット
Original assignee: レダライトアーキテクチュラルプロダクツ，インコーポレイテッド
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2008-04-09
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2028-04-09
Also published as: EP2145130A4; KR20100072150A; EP2145130B1; EP2145130A2; JP5179565B2; US8047673B2; CN101784836A; US20080285267A1; WO2008124791A3; CA2692136C; KR101517356B1; CA2692136A1; CN101784836B; WO2008124791A2

Abstract

照明器具（１０）として実施される調光装置は、照明器具が天井に大変近く取り付けられるときでも、天井表面（４４）の実質的に均一な照明を与える上方範囲（１０２）における超広角バットウイング光度分布を呈する。発光側部パネルディフューザー（７８，８０）は、作業平面（１０４）を均等に照射するよう、下方範囲（１００）におけるバットウイング光度分布を作り出すため、照明器具の天井表面との融合（ｂｌｅｎｄｉｎｇ）を促進する。

Description

＜関連出願＞
本願は、２００７年４月１０日出願、米国仮特許出願番号第６０／９１１，０４９号（特許文献１）の便益を主張する。

＜著作権表示＞
著作権（ｃ）２００８ＬｅｄａｌｉｔｅＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．社。本特許文献の開示の一部は、著作権保護の対象となるマテリアルを含む。著作権所有者は、特許商標局の特許ファイル又は記録にある通り、特許情報開示又は特許文献の何人による複製に意義を問わないが、それ以外の全ての著作権権利を留保する。３７ＣＦＲ § １．７１（ｄ）。

米国仮特許出願番号第６０／９１１，０４９号

照明器具として実施される調光装置は、照明器具が天井に大変近く取り付けられるときでも天井表面の実質的に均一な照明を与える、上方範囲（ｕｐｐｅｒｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ）における超広角バットウイング光度分布（ａｎｕｌｔｒａ−ｗｉｄｅｂａｔｗｉｎｇｌｕｍｉｎｏｕｓｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）を呈する。発光側部パネルディフューザー（ｌｕｍｉｎｏｕｓｓｉｄｅｐａｎｅｌｄｉｆｆｕｓｅｒｓ）は、作業平面を均等に照射するよう、下方範囲におけるバットウイング光度分布を作り出すため、照明器具の天井表面との融合を促進する。

更なる態様及び利点は、添付の図面を参照して進められる以下の望ましい実施例の詳細な説明から明らかである。

上方範囲において超広角バットウイング光度分布、及び下方範囲において作業平面を均等に照射するバットウイング光度分布を呈する照明器具の望ましい一実施例の断面図である。図２Ａ及び２Ｂは夫々、図１中の調光装置の下面等角図及び上面等角図である。９０度方位角に対する下方範囲及び上方範囲におけるバットウイング光度分布パターンを示す光度測定グラフである。図１，２Ａ，及び２Ｂの照明器具の断面図であり、図３中のダウンライト及びアップライトバットウイング光度分布パターンを形成する光度分布の多種の光学構成要素による寄与を示す。図１，２Ａ，及び２Ｂの照明器具の断面図であり、図３中のダウンライト及びアップライトバットウイング光度分布パターンを形成する光度分布の多種の光学構成要素による寄与を示す。図１，２Ａ，及び２Ｂの照明器具の断面図であり、図３中のダウンライト及びアップライトバットウイング光度分布パターンを形成する光度分布の多種の光学構成要素による寄与を示す。図１，２Ａ，及び２Ｂの照明器具の断面図であり、図３中のダウンライト及びアップライトバットウイング光度分布パターンを形成する光度分布の多種の光学構成要素による寄与を示す。図１，２Ａ，及び２Ｂの照明器具の断面図であり、図３中のダウンライト及びアップライトバットウイング光度分布パターンを形成する光度分布の多種の光学構成要素による寄与を示す。キノフォームディフューザーの記録に対する先行技術のシングルビームホログラフィック設定を図示する。図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，及び６Ｄは、表面レリーフパターンが入射ビームに対面する４つの種類のキノフォームディフューザーに対するビーム分布を示す。均一ビーム分布を呈するよう本発明に従って構成される円形分布キノフォームディフューザーの顕微鏡写真を示す。均一ビーム分布を呈するよう本発明に従って構成される直線分布キノフォームディフューザーの顕微鏡写真を示す。環状ビーム分布を呈するよう本発明に従って構成される円形分布キノフォームディフューザーの顕微鏡写真を示す。

図１は、調光装置又は照明器具１０の断面図であり、図２Ａ及び２Ｂは夫々、調光装置又は照明器具１０の下面等角図及び上面等角図である。照明器具１０は、一般的に矩形である筐体１２を有し、その長さ及び上方表面に沿って延在する、中央バラスト溝（チャネル）１４、及び、対向する上方側部余白部（マージン）１６及び１８を備える。バラスト溝１４は、上方リフレクタ２０によって筐体１２の内部において閉鎖される。望ましくは蛍光灯である環状光源２２は、ソケットサドル（図示せず）において設置され、筐体１２内において位置付けられ、バラスト溝１４の長さに沿って概して中央位置合わせで延在する。

上方リフレクタ２０のフランジ３０及び３２に対して夫々クリップ２８によって取り付けられる左側上方ディフューザー２４及び右側上方ディフューザー２６の形状における複数区分上方ディフューザーは、バラスト溝１４の横方向にその長さに沿って延在する。バラスト溝１４は、上方側部ディフューザー２４及び２６と共に、筐体１２の上方表面を第１及び第２の別個の上方領域へと分割する。上方側部ディフューザー２４の遠位側部余白部３６及び上方側部余白部１６は、第１の上方領域における矩形の開口３８を定義付け、上方側部ディフューザー２６及び上方側部余白部１８は、第２の上方領域における矩形の開口４２を定義付ける。矩形の開口３８及び４２は、離間され、天井表面４４上の入射に対して光源２２によって放射される光の妨害されない伝播を可能にするよう位置付けられる（図４Ｂ）。

筐体１２は、その長さ及び下方表面に沿って延在する、有孔中心バスケット５０並びに対向する下方側部支持部材５２及び５４を備える。有孔中心バスケット５０は、下方中心ディフューザー５６によって筐体１２の内部に閉鎖される。有孔中心バスケット５０は、筐体１２の下方表面を第１及び第２の別個の下方領域へと分割する。有孔中心バスケット５０の側部５８、及び支持部材５２の側部余白部６０は、第１の下方領域における矩形の開口６２を定義付け、有孔中心バスケット５０の側部６８及び支持部材５４の側部余白部７０は、第２の下方領域における矩形の開口７２を定義付ける。左側部ディフューザーパネル７８及び右側部ディフューザーパネル８０は、夫々矩形の開口６２及び７２を覆う。支持部材５２の内側表面上に取り付けられる外側レール８６は、内方向に傾斜した側部リフレクタ８８を担持し、支持部材５４の内側表面上に取り付けられる外側レール９０は、内方向に傾斜した側部リフレクタ９２を担持する。

照明器具１０は、下方及び上方範囲におけるダウンライト及びアップライトバットウイング光度分布パターンを呈する。図３は、９０度方位角に対する下方範囲１００及び上方範囲１０２におけるバットウイング光度分布パターンを示す光度測定グラフである。図４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，及び４Ｅは、照明器具１０の断面図であり、図３中のダウンライト及びアップライトバットウイング光度分布パターンを形成する輝度分布の多種の光学構成要素による寄与を示す。

ダウンライトは、下方範囲１００においてバットウイング輝度分布を有する発光光学素子（ｌｕｍｉｎｏｕｓｏｐｔｉｃ）を作るようディフューザーパネル７８及び８０を使用する。バットウイング分布は、側部ディフューザーパネル７８及び８０の間において位置付けられる下方中心ディフューザー５６及び有孔中心バスケット５０によって作られる。下方中心ディフューザー５６と組み合わされる有孔中心バスケット５０は、ランプ２２及びバラスト溝１４の下方におけるリフレクタ２０から伝播する限られた量の光がランバート光度分布において照明器具１０を出ることを可能にする。側部ディフューザーパネル７８及び８０は、ランプ２２によって放射され且つ高角度で出る上方リフレクタ２０によって反射される光を受け、作業平面１０４に向かって下に光を曲げる。これは同時に、図４Ａに示される通り、下方における作業平面１０４を均等に照射するよう、高角度におけるグレアを低減し、下方範囲１００におけるバットウイング分布を作る。

図４Ａは、第１の光線の組１１０において組織される下方範囲１００へと伝播する光線を示し、該第１の光線の組１１０は、有孔中心バスケット５０上に入射する光線の第１のサブセット１１２、及び側部ディフューザーパネル７８及び８０上に入射する光線の第２のサブセット１１４を有する。有孔中心バスケット５０によってランバート輝度分布で作られる光線は、光線の分岐ファン（ｄｉｖｅｒｇｅｎｔｆａｎ）として伝播し、平行線領域によって図示され、また、側部ディフューザーパネル７８及び８０によって拡散及びリダイレクトされる光線は、陰影付き領域によって図示される。夫々外側レール８６及び９０上に位置決めされる側部リフレクタ８８及び９２は、観察者が照明器具１０の対向する側部から見るときに側部ディフューザーパネル７８及び８０が発光される（ｌｕｍｉｎｏｕｓ）ようにする。

上方範囲１０２における光度分布は、天井表面４４を均等に照射するために上方範囲１０２において超広角バットウイング分布をつくるよう、下方光学素子（ｌｏｗｅｒｏｐｔｉｃｓ）と連携する光学素子の組合せによって作られる。上方範囲照射光学素子は、ランプ２２からの直接光を受けないバラスト溝１４の上方におけるエリアを均等に照射する。これは、バラスト溝１４の側面に位置する線形プリズム材料の２つの片である、上方側部ディフューザー２４及び２６によって達成される。この材料は、図４Ｂに示される通り、入射光を受け、バラスト溝１４の上方における天井表面４４上へと該光を拡散する。図４Ｂは、第２の光線の組１２０において組織される上方範囲１０２へと伝播する光線を示し、該第２の光線の組１２０は、天井表面４４に向かって上方向に光線の２つの部分的に重なるファン１２２及び１２４として伝播する。上方側部ディフューザー２４及び２６はまた、頂角が低減するにつれてランプ２２及び下方中心ディフューザー５６からの投影イメージ（ｐｒｏｊｅｃｔｅｄｉｍａｇｅ）が漸次的に増大する際の移行を潤滑にする支援をする。

光学素子の目的は、超広角バットウイング分布を作ることである。バラスト溝１４は、照明器具１０から上方向に出る光を遮るため、光はバラスト溝１４の上方における領域に到達しない。上方側部ディフューザー２４及び２６は、ランプ２２からの直接照射によって与えられるよりはるかに少ない光を有してこの領域を満たす。頂角が低減する際、図４Ｃに示される通り、下方中心ディフューザー５６の線形プリズム構造が高角度においてランプ２２から離れて矩形の開口３８及び４２を介して光を反射するため、分布の一部が作られる。これは、ランプ２２からの直接光が天井表面４４上へと投影され始める前に移行光（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｌｌｉｇｈｔ）を与える。この反射された光は、この移行中に天井表面４４おける光条を排除するよう、上方側部ディフューザー２４及び２６と連携する。頂角が更に低減する際、図４Ｄに示される通り、投影される部分的なランプイメージ（ｌａｍｐｉｍａｇｅ）は、下方中心ディフューザー５６に反射される光と相まって、漸次的に増大する。これは、分布をそのピークまで潤滑に移行させ、それによって均等な天井の照射を可能にする。頂角が１００度に到達するとき、ランプ２２のフルイメージ（ｆｕｌｌｉｍａｇｅ）は、図４Ｅに示される通り投影され、分布のピーク出力を作る。側部リフレクタ８８及び９２は、対向する方向から側部ディフューザーパネル７８及び８０を照射する支援をするため、照明器具１０が側部から見られるとき、より近いパネルディフューザー及びより遠いパネルディフューザーは、同様の明るさを有するように見える。

上述されたダウンライト及びアップライト光学性能特徴は、以下に明記する通り作られて機能する望ましい光学構成要素を有して達成される。

有孔中心バスケット５０は、有孔スチールを有して作られ、図４Ａに示される通り、下方範囲１００へとランバート光度分布パターンにおいて入射光を拡散する。有孔中心バスケット５０は、均等に発光するバスケットを作る。

下方中心ディフューザー５６は、オパール添加剤（ｏｐａｌａｄｄｉｔｉｖｅ）を有する押出しプリズムアクリル材料を有して作られ、部分的に入射光を透過する。オパール添加剤の量は、入射光の透過、散乱、及び反射の所望されるバランスを達成するよう選択される。図１を参照すると、下方中心ディフューザー５６は、平らな側部２０２の間において型押しされた中心部２００を有する光拡散表面を備える。平らな側部２０２は、型押し中心部２００と比較して入射光に対して正反射を与え、そこに入射する光を散乱する。下方範囲の光学的効果は、有孔中心バスケット５０への部分的に透過される光の拡散を伴い、図４Ａに示される通りランバート光度分布パターンを作る。上方範囲の光学的効果は、図４Ｃに示される通り、ランプ２２によって放射される光の高角度における反射を伴う。この反射される光は、ランプ２２からの直接光が天井表面４４上へと投影され始める前に移行光を与え、この移行中に天井表面４４上の光条を排除するよう、上方側部ディフューザー２４及び２６と協働する。頂角が更に低減する際、投影される部分的なランプイメージは、漸次的に増大し、図４Ｄに示される通り、下方中心ディフューザー５７に反射される光と組み合わされる。これは、分布をそのピークまで潤滑に移行させ、それによって均等な天井照射を可能にする。

ディフューザーパネル７８及び８０は各々、アクリル基板２１２上に支持されるＭｅｓｏＯｐｔｉｃ（商標）フィルム材料２１０を有する。フィルム材料２１０は、入射光に対面し、広範囲拡散によって特徴付けられる円形、楕円形、又は線形のＭｅｓｏＯｐｔｉｃ（商標）タイプを有し得る。ＭｅｓｏＯｐｔｉｃ（商標）の表面レリーフ構造は、基板２１２の表面に接触する。ＭｅｓｏＯｐｔｉｃ（商標）フィルム材料は、米国特許出願番号第２００７−０２６８５８５号、２００７年１１月２２日、「Light Control Devices Implemented With Diffusers Having Controllable Diffusion Characteristics」（’５５５公開）におけるキノフォームディフューザー材料を参照して説明される。以下の説明及び関連付けられる図面は、米国特許出願番号第２００７−０２６８５８５号から関連部分において取られ、側部ディフューザーパネル７８及び８０の望ましい実施例の形成において使用される製造技術を説明する。

この開示に従って作られるキノフォームディフューザーは、複雑な表面レリーフパターンを有して構成される。該パターンは、軸外透過及び反射特性、ゼロ次ビームの排除、及び色消し照射下におけるスペクトル分散の不在を有する制御可能な拡散特徴をもたらす。

キノフォームディフューザーの製造は、遠視野スペックルパターンに対するフォトレジストフィルムの多重露出のうち連続する露出間においてフォトレジストフィルムでコーティングされる感光性板を動かすことによって、実行される。レーザスペックルパターンは、変わらないままであるため、記録されたパターンは、空間的に自己相関される。

図５は、キノフォームディフューザーを記録するよう使用される基本的な先行技術によるシングルビーム光学設定を示す。（当業者は、光学設定における多くの変形が可能であることを理解する。）レーザ１４８は、レンズ１５２及び１５４によって拡張されるコヒーレント光のビームを作り、開口（アパーチャ）１５８を備える不透明マスク１５６を介して伝播するコヒーレント平坦波面を有してディフューザー１６０を照射する。感光性記録板１６２は、ディフューザー１６０の後方において距離ｄを有して位置決めされる。（適切な感光性材料は、ポジティブ及びネガティブのフォトレジスト感光乳剤、ハロゲン化銀フィルム、重クロム酸塩ゼラチン、及び多種の感光性高分子を有する）。

ディフューザー１６０によって散乱される光は、感光性記録板１６２の表面上において、写真状に記録されるランダムレーザスペックルパターンをもたらす。感光板１６２は、既知の処理技術に従って現像され、空間的に分布される高さ分布が記録されるレーザスペックルパターンの空間的に分布され輝度に比例する表面レリーフパターンを有する透明基板をもたらす。これは、透過型キノフォームディフューザーである。反射型キノフォームディフューザーは、例えば蒸着金属フィルムを透過型ディフューザーの表面に対して適用することによって、製造され得る。あるいは、表面レリーフパターンは、不透明金属又はプラスチック基板に対するエンボス加工又はモールディング等である既知の複製技術を使用してうつされ得る。

透過型キノフォームディフューザーがコヒーレント平坦波面によって照射されるとき、いずれかのポイントにおけるディフューザーを介する光学経路の長さは、該ポイントにおける表面レリーフパターンの高さによって確定される。ディフューザーを介して伝播する波面の位相遅延が光学経路の長さに依存するため、平坦波面は、キノフォームディフューザーの表面レリーフパターンに従ってランダムに散乱される。理論上、キノフォームディフューザーは、すりガラスディフューザー１６０によって生成されるレーザスペックルパターンを再現する。同一の原理は、光学経路の長さにおける差異及びその後の位相遅延が自由大気（ｆｒｅｅａｉｒ）、又はディフューザー表面のすぐ上方における他の光学的に透明な媒体において発生することを除いて、反射型キノフォームディフューザーに当てはまる。

結果として生じるキノフォームディフューザービーム分布をもたらす自己相関されるスペックルパターンのインコヒーレントサメーション（ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔｓｕｍｍａｔｉｏｎ）は、実質的なガウス関数によって必ずしも特徴付けられない。
露出間の感光性板の運動及び露出の数の多種の組合せは、図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，及び６Ｄにおいて示される通り、均一且つ環状のビーム分布を有するキノフォームディフューザーの製造に寄与する。ガウス分布とは異なり、かかるビーム分布は、特定の角度領域の外側における大幅に低減された散乱を呈する。露出間における感光性板の運動はまた、ゼロ次ビームの排除、及び色消し照射下におけるスペクトル分散の不在を呈するキノフォームディフューザーの製造を可能にする。

「石目状（ｐｅｂｂｌｅｓ）」（図７に示される通り）の複雑な表面レリーフパターンは、図６Ａに示される通り、均一なビーム分布を有する円形（等方性）キノフォームディフューザーの製造に大きく寄与する。同様に、「波形」（図８に示される通り）の複雑な表面レリーフパターンは、図６Ｂに示される通り、均一なビーム分布を有する楕円形及び線形（異方性）キノフォームディフューザーの製造に大きく寄与する。

「ピット（ｐｉｔｓ）」（図７に示される石目状表面の圧痕に類似する）の複雑な表面レリーフパターンはまた、図６Ａに示される通り、均一ビーム分布を有する円形（等方性）キノフォームディフューザーの製造に大きく寄与する。

石目（図９に示される通り）、ピット、又は波形の表面に形成されるサブ構造又はサブ要素のパターンは、図６Ｃ及び６Ｄに示される通り、環状ビーム分布を有するキノフォームディフューザーの製造に大きく寄与する。図７−９は、石目、ピット、又は波形の形状における光散乱要素の複雑な表面レリーフパターンが、重なる光散乱要素、及び光散乱要素の近接するものの間の隙間のキャビティによって特徴付けられる。

開示される実施例は望ましくは、ＳｈｉｐｌｅｙＣｏｍｐａｎｙ社（米国マサチューセッツ州マールバラ在）からのＳｈｉｐｌｅｙ１８１８等であるポジティブフォトレジスト材料を使用して実施される。かかる材料は典型的に、露出する光に対する非線形の特性反応を備える。製造の望ましい方法は、複数の可視光の波長の深さまでエッチングされ得る比較的厚いフォトレジスト層、及びフォトレジストの準備、露出、及び現像に対する制御されたパラメータの組合せを使用することによって、この特性を利用する。

ピット又は波形の表面レリーフ特徴は、三次元レーザスペックルパターンの容積断面に対してフォトレジスト材料の露出によって明らかに形成される。フォトレジスト材料は続いて、露出部分をエッチングして三次元散乱要素を作るよう処理される。ＭｉｃｒｏｃｈｅｍＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社（米国マサチューセッツ州ニュートン在）から入手可能であるＭｉｃｒｏｃｈｅｍＳＵ−８等であるネガティブフォトレジスト材料は、ピットよりも石目を作るよう使用され得る。

フォトレジストは、既知であるスピンコーティング技術を使用してガラス基板に対して適用される。コーティング厚さは、フォトレジストの粘性及び回転速度によって確定されるが、一般的には３．０乃至１２．０ミクロンである。多種の構築を有するフォトレジストの複数層又はフォトレジストの単一層は、所望される非線形の特性反応を有して複合フォトレジストを達成するよう基板に対して有効に適用され得る。

フォトレジスト特性反応は、露出時間において材料に残る溶剤（典型的にはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）の濃度に部分的に依存する。蒸発を介して溶剤の大半を除去するよう高温でフォトレジストコーティングを「プレベイクする（事前に焼く）」一方で、レジストの光能動的構成要素が熱的に分解されないことを確実にする、ことが必要となり得る。ベイク時間、温度、湿度、及び気流は、この工程中に慎重に制御され、一貫性のある所望される結果を達成する。

フォトレジストは続いて、１つ又は複数のレーザスペックルパターンに対して露出される。図５を参照すると、ビーム拡大レンズ１５２及び１５４によって作られるコヒーレントレーザビームは、所望されるキノフォームディフューザービーム分布に依存して、平行、収束、又は分岐であり得る。非均一なレーザビーム強度プロファイルはまた、結果として生じるキノフォームディフューザービーム分布を修正するよう有効に用いられ得る。フォトレジストは、光能動的構成要素に事前に感光性を与えるようレーザスペックルパターンに対する露出に先立って均一に露出され得る。

個別のレーザスペックルパターン露出回数は、レーザ出力、ビーム拡大光学素子、ディフューザーの不透過性（ｏｐａｃｉｔｙ）、及びフォトレジスト感度に依存する。レーザ出力は、フォトレジストにおける相反則不軌を誘発するよう故意に低減され得、それによって薄いフィルム干渉露出の非線形効果を有効に増幅する。しかしながら、慎重な露出制御は、最大露出が処理されたフォトレジストのダイナミックレンジ内であることを確実なものとする。

露出に続いて、フォトレジストは、高温での「ポストベイク（事後焼き）」工程を任意で受け得る。この工程は、レジストマトリクス（典型的には「ノボラック」と称されるフェノールホルムアルデヒド樹脂）を介して光能動的構成要素（典型的にはポジティブレジストに対するジアゾナフソキノン）を拡散することによってフォトレジスト内における薄いフィルム干渉（即ち定常波）露出の悪影響を緩和する役割を有する。また、この工程は、化学反応を熱的に触媒するよう使用され得、それによって潜在イメージ（潜像）を増幅する。また、ベイク時間、温度、湿度、及び気流は、一貫性のある所望される結果を達成するよう慎重に制御される。

図９中に示されるサブ構造は、フォトレジスト内における薄いフィルムの干渉露出の結果として作られるようである。かかる波形が所望されるキノフォームディフューザーに対しては、ポストベイクが必要ではなくなり得る。

続いてフォトレジストは、水酸化ナトリウム等であるアルカリ性現像液（ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ）を使用して現像される。市販の現像液は、フォトレジストエッチング工程を修正する特定の目的に対する独自の添加物を有し得る。かかる添加物は、フォトレジスト特性反応を有効に修正し得る。

現像液を適用するための従来の技術は複数あり、スピンコーティング、スプレー現像、及びパドル現像を含む。現像時間及び温度、並びに現像液濃度は、結果として生じる特性反応に影響を与えるパラメータである。

現像に続いて、フォトレジストは、高温での「ポスト現像ベイク（現像後焼き、ｐｏｓｔ−ｄｅｖｅｌｏｐｅｍｅｎｔｂａｋｅ）」工程を任意で受け得る。この工程は、ノボラック樹脂の架橋結合を介して現像されたフォトレジストを硬化し、塑性流動及び軟化を介して表面レリーフプロファイルを任意で修正する、という役割を有する。

キノフォームディフューザーに対するフォトレジスト加工の重要な属性は、結果として生じるコントラストγ（ガンマ）であり、
γ＝１／（ｌｏｇ_１０（Ｅ_ｍａｘ／Ｅ_ｍｉｎ））（３）
と表わされる。式中、Ｅ_ｍｉｎは、エッチングをもたらす光能動的構成要素における光化学反応を作るよう要求される最小光線性露出（ａｃｔｉｎｉｃｅｘｐｏｓｕｒｅ）（１平方センチメートル当たりのミリジュールで測定される）であり、Ｅ_ｍａｘは、下方にある基板に対するフォトレジストのエッチングをもたらすよう要求される最大光線性露出である。

結果としてもたらされるガンマは、プレベイク、露出、ポストベイク、現像、及び現像後ベイクパラメータに依存する。かかるパラメータは、同様に、フォトレジスト組成及び現像液添加物に依存する。当業者は、組み合されたかかるパラメータの効果を特徴付けること、又はそれらを変えることから生じる結果を予測することが困難であることを理解するが、出願人は、以下の相互に関連するパラメータは、結果としてもたらされるガンマに影響を与える、ことを見いだしている。該パラメータとは、フォトレジストの組成、プレベイキング、レーザビーム波長、レーザ出力及び露出回数、ポストベイキング、現像液形成、現像液濃縮、現像時間、現像温度、並びに現像後ベイキング、である。

制御可能な非均一ビーム分布を有するキノフォームディフューザーの製造を可能にする工程パラメータの適切な組合せを見つけることは、試行錯誤工程である。所望される非均一ビーム分布は、一貫して信頼性高く製造され得、ビーム分布パラメータは、追加的に制御され得る。特には、分布は、図６Ａ及び６Ｂに示される均一ビーム分布と図６Ｃ及び６Ｄにおいて示される非均一分布との間において夫々継続的に変えられ得る。

ゼロ次ビームは、フォトレジストを複数の自己相関レーザスペックルパターンに露出することによって排除され得る。かかるパターンは、機械的な運動の１つ又はそれより多くによって作られ得る。該機械的な運動とは、フォトレジスト板をレーザビーム方向に対して垂直にシフトすること；ディフューザーをレーザビーム方向に対して垂直にシフトすること；フォトレジスト板をレーザビーム方向に対して平行にシフトすること；ディフューザーをレーザビーム方向に対して平行にシフトすること；フォトレジスト板をレーザビーム方向に対して垂直な軸の周囲に回転すること；ディフューザーをレーザビーム方向に対して垂直な軸の周囲に回転すること；フォトレジスト板をレーザビーム方向に対して平行な軸の周囲に回転すること；及び、ディフューザーをレーザビーム方向に対して平行な軸の周囲に回転すること、である。更に、ディフューザー上へと入射するレーザビーム強度プロファイルは、レーザスペックルパターンの部分的非相互関係（ｐａｒｔｉａｌｄｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）を生じさせるよう任意に修正され得る。

第１の望ましいディフューザー実施例において、図６Ａに示される均一ビーム分布を有するキノフォームディフューザーは、Ｓｈｉｐｌｅｙ１８１８又は１８２７ポジティブフォトレジストでガラス板を最初にスピンコーティングすることによって作られ得る。この板は続いて任意に、過剰な溶剤を除去するようオーブンにおいて３０分間８５度でプレベイクされる。

ベイクされた板は、室温まで冷却され、円形開口１５８を有する不透明なマスク１５６を使用して、図５に示される光学設定を使用して生成されるレーザスペックルパターンに対して露出される。１８０ミリワットのヘリウムカドミウムレーザは、すりガラスディフューザー１６０を照射するよう使用される。

露出された板は続いて、板を同一のレーザスペックルパターンに対して露出する前に照射ビーム軸に対して垂直であるランダム方向にシフトされる。この工程は、ゼロ次ビーム透過を排除するよう複数回反復される。

露出に続いて、板は任意で、オーブンにおいて５分間１１０度でポストベイクされ得、薄いフィルムの干渉がもたらす可能性のある欠陥を排除し、潜像を増幅し得る化学反応を熱的に触媒するようにする。

露出された板は、水で希薄されたＳｈｉｐｌｅｙ３０３Ａにおいて現像され、続いてエッチング工程を停止するよう水洗浄槽において配置され、乾燥され、任意で６０秒間１１０度でポストベイクされる。

現像時間を変更することによって、図６Ｃに示される非均一ビーム分布を有するキノフォームディフューザーは作られ得る。現像時間を変えることは、ビーム分布において継続的且つ制御可能な変化をもたらす。

不透明マスク１５６における楕円形又は矩形開口部１５８を代用することによって、楕円形又は直線ビーム分布を有するキノフォームディフューザーは、夫々図６Ｂ及び６Ｄにおいて示される通りに作られ得る。

第２の望ましいディフューザー実施例において、キノフォームディフューザーを有する三次元表面レリーフパターンのデジタル描写は、数学的モデルからコンピュータ処理されるか、あるいは走査型共焦点顕微鏡から得られる。続いてこの描写は、既知のステレオリソグラフィ技術を使用して光重合樹脂において作られる。該ステレオリソグラフィ技術は、Ｍａｒｕｏ，Ｓ外による「Three-Dimensional Microfabrication with Two-Photon-Absorbed Photopolymerization」、Optics Letters ２２（２）：１３２−１３４（１９９７年１月１５日）、Ｃｕｍｐｓｔｏｎ，Ｂ．Ｊ．外による「Two-Photon Polymerization Initiators for Three-Dimensional Optical Data Storage and Microfabrication」、Nature ３９８（４）：５１−５４（１９９９年３月４日）、及び、Ｇａｌａｊｄａ，Ｐ．及びＰ．Ｏｒｍｏｓによる「Complex Micromachines Produced and Driven by Light」、Applied Physics Letters
７８（２）：２４９−２５１（２００１年１月８日）において記載される通りである。上述の通り、例えば、Ｇａｌａｊｄａ及びＯｒｍｏｓの文献において、ＮｏｒｌａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ社（米国ニュージャージー州Ｃｒａｎｂｕｒｙ在）からのＮｏｒｌａｎｄＮＯＡ６３光学接着剤の層は、基板に対して適用される。続いて、２０ミリワットのアルゴンレーザの５１４ｎｍライン出力は、二光子重合を開始するよう前出の層内において０．５マイム直径スポットに対して集束される。基板をＬｉｎｏｓＰｈｏｔｏｎｉｃｓ（米国マサチューセッツ州ミルフォード在）からのＰ３Ｄ２０−１００三軸圧電性平行移動段階を有する事前にプログラムされた軌道に沿って基板を動かすことは、任意の三次元マイクロ構造が作られるようにする。続いて露出されない樹脂は、アセトンにおいて溶解することによって除去される。

当業者は、透過型キノフォームディフューザーの光学特徴に関与する表面レリーフパターンが異なる屈折率を有する２つの透明媒体間における境界である、ことを理解するであろう。したがってこれは、異なる屈折率を有する透明媒体の保護層がキノフォームディフューザーの表面に適用される実施例を包含する。一例として、屈折率１．５６を有する重合された光学的に透明な樹脂から作られる透過型キノフォームディフューザーは、屈折率１．３０を有するＥ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙ社からのＴｅｆｌｏｎＡＦ等であるフッ素重合体でコーティングされ得る。

上述されたキノフォームディフューザーは、ガラス又はプラスチック基板等である実質的に透明な光学素子の一面又は両面に対して適用される微小表面レリーフパターンである。用いられ得る多種の製造方法は、制限的ではなく、ａ）ガラス又はプラスチック基板上への紫外線重合樹脂フィルムのキャスティング及び硬化；ｂ）プラスチック基板又はフィルムのエンボス加工；ｃ）プラスチック基板の真空形成；ｄ）ガラス又はプラスチック基板上へのプラスチックフィルムのキノフォームディフューザーとのラミネーション；ｅ）ガラス又はプラスチック基板のバルクキャスティング又は射出成形；及び、ｆ）ガラス又はプラスチック基板上へのゾルゲル材料のキャスティング又はエンボス加工、を有する。かかる光学素子は続いて、本願に開示される設計上の原理に従って照明器具の製造において使用される。

下方範囲の光学効果は、下方範囲１００へと高角度において源２２を出る入射光を受けること、及び該光を作業平面１０４に対してリダイレクトすることを伴う。有孔中心バスケット５０から伝播する光のランバート分布との組み合わされるこの光は、図４Ａに示される通り、下方範囲１００におけるバットウイング分布を作り出す。上方範囲の光学効果は、側部ディフューザーパネル７８及び８０の高い透過性、及び天井表面４４に向かう反射の制限を伴う。発生する場合は、かかる反射は、照明器具１０の真上において光を満たし、したがってそこの広範囲におよぶバットウイング分布に悪影響を与える。

側部リフレクタ８８及び９２は、高反射率の白色の塗料でコーティングされるスチールを有して作られる。側部リフレクタ８８及び９２は、ランプ２２によって放射される光の対向する方向から側部ディフューザーパネル７８及び８０を照射するよう互いに対して対向して内方向に傾斜されるため、観察者の対向する側部におけるディフューザーパネルは、発光して見える。

上方側部ディフューザー２４及び２６は、オパール添加剤を有する押出しプリズムアクリル材料を有して作られ、光をバラスト流路１４の上方の天井表面４４上へと散乱し戻すよう十分に拡散性がある。オパール添加剤の量は、入射光の透過、散乱、及び反射の所望されるバランスを達成するよう選択される。上方側部ディフューザー２４及び２６は各々、夫々の遠位端部３６及び４０に向かって厚さにおいて低減する型押し部分２２０を有する光拡散表面を備える。この設計構造によって各上方側部ディフューザーは、バラスト溝１４に対してより近いほどより入射光を拡散し、その遠位端部において透過性であるようにされる。遠位端部における透過性特性は、漸進的な光度を与えるよう光条を排除し、それによってより均等な天井照明を与える。下方範囲の光学効果は、下方光学要素に向かって下方向への少量の光の反射を伴う。上方範囲の効果は、バラスト溝１４の周囲において少量の光を案内し、その上方のエリアを照射するようにすること、及び、ランプイメージが天井表面４４に向かって投影し始めるときに移行を容易にすることを伴う。

上方リフレクタ２０は、高反射率の白色の塗料でコーティングされるスチールを有して作られる。下方範囲の光学効果は、バットウイングの光度分布を高め且つダウンライトの比率を増大させるよう側部ディフューザーパネル７８及び８０に対して下方向の光の反射を伴う。上方範囲の効果は、バラスト溝１４と組み合わせて、本来なら照明器具１０の真上において天井表面４４を過度に照射しそれによって高温点を作る直接光を上方範囲１０２からブロックする、ことを伴う。

本発明の基本原理から逸脱することなく上述された実施例の詳細に対して多くの変更がなされ得ることは、当業者には明らかである。例えば、光源２２は、複数のランプを有して実施され得る。更には、キノフォームディフューザーは側部ディフューザーパネ７８及び８０の各々に対して望ましいが、バットウイングの光度分布パターンは、入射光の角度領域より狭い出口角度領域において拡散される光をもたらす他のディフューザー材料を有して作られる側部ディフューザーパネル７８及び８０を有して達成され得る。したがって本発明の範囲は、添付の請求項によってのみ定められるべきである。

Claims

入射光に応じて天井表面の上方配向照明及び作業表面の下方配向照明を達成するよう協働する複数の調整可能な輝度分布パターンを呈する複数のディフューザーを有して実施される調光装置であって：
第１及び第２の光線の組を放射する光源と；
該光源によって放射され且つ前記第１の光線の組の第１のサブセットによって運ばれる直接光を受けるよう位置付けられる第１のディフューザーと；
前記光源によって放射され且つ前記第２の光線の組によって運ばれる直接光を受けるよう位置付けられる第２のディフューザーと；
を有し、
前記第１のディフューザーは、前記第１の光線の組の前記第１のサブセットを部分的に透過し且つ部分的に散乱する光拡散表面を備え、前記第１の光線の組の前記第１のサブセットは、夫々、前記作業表面に向かって下方に光線の分岐ファンとして伝播し、また天井表面に向かって上方向に不断に２つの光線の分岐ファンとして伝播し、
前記第２のディフューザーは、前記第２の光線の組を散乱する光拡散表面を備え、前記第２の光線の組は、前記天井表面に向かって上方向に２つの部分的に重なる光線のファンとして伝播し、
前記２つの光線の分岐ファンは前記第１のディフューザーから伝播し、前記２つの部分的に重なる光線のファンは前記第２のディフューザーから伝播し、また、直接光は、前記光源の組合せから伝播して、前記天井表面に向かってバットウイング光度分布パターンにおいて当該調光装置を出る、
調光装置。
ランバート光透過ディフューザーを更に有し、
該ランバート光透過ディフューザーは、前記第１のディフューザーから伝播する前記部分的に透過される光線を受けるよう位置付けられ、また、前記作業表面に向かってランバート光度分布パターンにおいて当該調光装置を出る拡散光を形成するよう前記部分的に透過された光線を拡散するという特徴を有する、
請求項１記載の調光装置。
前記ランバート光透過ディフューザーは、有孔バスケットを有する、
請求項２記載の調光装置。
前記ランバート光透過ディフューザーに近接し、光度の分布パターンを呈する拡散光を形成するよう前記第１の光線の組の第２のサブセットを受けるよう位置付けられる、第１及び第２のダウンライトディフューザーを更に有し、
該第１及び第２のダウンライトディフューザー、並びにランバート光透過ディフューザーは、協働する光学特性を備え、前記第１及び第２のダウンライトディフューザーから伝播する前記拡散光及び前記ランバート光透過ディフューザーから伝播する前記拡散光は、前記作業表面に向かってバットウイング光度分布パターンにおいて当該調光装置を出る、
請求項２記載の調光装置。
前記第１及び第２のダウンライトディフューザーの各々は、表面レリーフ光拡散構造を備えるフィルム材料を有する、
請求項４記載の調光装置。
前記第１及び第２のダウンライトディフューザーは、キノフォームタイプである、
請求項５記載の調光装置。
前記第１及び第２のダウンライトディフューザーは各々、近位及び遠位側部を備え、
当該調光装置は更に、第１及び第２の側部リフレクタを有し、
前記第１及び第２のダウンライトディフューザーの前記近位側部は、前記ランバート光透過ディフューザーに近接に位置付けられ、前記第１及び第２のダウンライトディフューザーの前記遠位側部は、前記第１及び第２の側部リフレクタに夫々近接して位置付けられる、
請求項４記載の調光装置。
前記第２のディフューザーは、光リフレクタによって隔てられる一組の側部ディフューザーを有する、
請求項１記載の調光装置。
細長い筐体を更に有し、
該細長い筐体は、前記第１及び第２のディフューザーを支持し、照明器具を形成するよう前記第１及び第２のディフューザーと協働し、光源は環状の形状を有して該筐体内に位置付けられる、
請求項１記載の調光装置。
前記管状光源は、蛍光灯を有する、
請求項９記載の調光装置。
前記光源は、複数ランプを有する、
請求項１記載の調光装置。