JP2012533779A - 複数の反射体を有する中空光導波路 - Google Patents

Abstract

光導波路が開示される。光導波路は、複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を含む。ライザーのうちの少なくとも２つは、非平行な光反射性部分を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、複数の反射体を有する光導波路に関する。本発明は、更に、かかる光導波路を組み込んだ、表示システム及び一般的な照明システムなどの光学系に適用される。

光源は、一般的な照明用途又はディスプレイ用途などの多くの用途を有する。多くの用途において、光源は、均一な光を、所望の領域全体に及び特定の方向に効率的に照射するのが望ましい。多くの光源は、１つ以上のランプと、所望の方向に沿って光を照射する広い発光面積を提供する手段と、を含む。

一般に、本発明は光導波路に関する。一実施形態では、光導波路は、複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を含む。ライザーのうちの少なくとも２つは、非平行な光反射性部分を含む。場合によっては、光導波路は中空である。場合によっては、光反射性ライザーの１つは、光導波路の内壁に配置され、少なくとも１つの他の光反射性ライザーは、光導波路の内部に配置される。場合によっては、光反射性ライザーは、約６０％以上である、法線入射光に対する可視領域の平均正光反射率を有する。場合によっては、光反射性ライザーのうちの少なくとも１つは、金属の光反射体又は反射積層光学フィルムを含む。

別の実施形態では、光導波路は、入射アームと、第１の出射アームと、第２の出射アームと、入射アームを第１及び第２の出射アームに接続する湾曲部と、を含む。湾曲部は、入射アームからの光を第１の出射アームに向けて反射する第１の光反射体と、入射アームからの光を第２の出射アームに向けて反射する第２の光反射体と、を含む。第２の光反射体は、２つの相互に直交する方向に沿って第１の光反射体に対してオフセットされる。場合によっては、光導波路は中空である。場合によっては、入射アーム、第１の出射アーム、第２の出射アーム、及び湾曲部のそれぞれは、中空である。場合によっては、第１及び第２の光反射体の少なくとも１つは、金属の光反射体又は反射積層光学フィルムを含む。場合によっては、相互に直交する方向のそれぞれは、湾曲部の厚さ方向に対して直角又は平行のいずれかである。場合によっては、相互に直交する方向のそれぞれは、光導波路の厚さ方向に対して直角又は平行のいずれかである。場合によっては、光導波路は、複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を含む。ライザーのうちの１つは、第１の光反射体を含む。ライザーのうちの１つは、第２の光反射体を含む。場合によっては、第１及び第２の光反射体の少なくとも１つは、分割平面を含み、分割平面であり、湾曲部分を含み、又は分割湾曲である。場合によっては、第１及び第２の光反射体の１つは、平面部分を含み、第１及び第２の光反射体の他方は、湾曲部分を含む。場合によっては、一般に、光導波路は、光導波路の平面を画定し、場合によっては、第１及び第２の光反射体は、光導波路の平面に対して垂直である。

別の実施形態では、光導波路は、入射アームと、複数の出射アームと、入射アームからの光を複数の出射アームに向けるための階段形状の光学構造物と、を含む。光学構造物は、複数の光反射性ライザーを含む。場合によっては、ライザーの少なくとも１つは、平面部分を含み、分割平面であり、湾曲部分を含み、又は分割湾曲である。

別の実施形態では、光源は、光を放射するランプと、放射された光を受光し、複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を含む光導波路と、を含む。場合によっては、光源は、光学構造物の投影領域全体にわたって実質的に均一な光を、光導波路の放射面上に放射する。場合によっては、光源は、光導波路の放射面全体にわたって実質的に均一な光を放射する。場合によっては、光導波路は、半透過反射上面を含む。場合によっては、光導波路は構造化上面を含み、場合によっては、この構造化上面は、キューブコーナーなどの複数の再帰反射構造体を含む。場合によっては、光導波路は、第１のアームと、第１のアームと共に斜角を作る第２のアームと、第１のアームを第２のアームに接続し、階段形状の光学構造物を含む湾曲部と、を含む。場合によっては、光源は平面的である。場合によっては、光源は非平面的である。

本発明は、添付の図面に関連して以下の本発明の種々の実施形態の詳細な説明を考慮して、より完全に理解し正しく認識することができる。
光導波路の概略立体図。 階段形状の光学構造物の概略立体図。 別の光導波路の概略立体図。 別の光導波路の概略立体図。 光源の概略立体図。 光源の概略側面図。 別の光源の概略立体図。 光導波路の概略平面図。

本明細書において複数の図面で用いられる同じ参照符号は、同一又は同様の性質及び機能を有する同一又は同様の要素を指す。

本発明は、一般に、複数の反射体を有する光導波路に関する。複数の反射体は、複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を形成する。ライザーは、光導波路から抽出された光の均一性にほとんど又は全く影響を与えずに、光導波路内の１つ以上の方向に光を反射する。場合によっては、開示された光導波路は、光導波路の入射アームの中を伝播する光を、光導波路の２つ以上の出射アーム又は枝部に向かって効率的に伝達する。いくつかの開示された光導波路は、入射アームからの光を１つ以上の出射アームの方に反射する又は向けるための光反射性ライザーを有する階段形状の光学構造物を含む屈曲部を含む。

図１は、階段形状の光学構造物１１０を含む光導波路１００の概略立体図であり、この階段形状の光学構造物１１０は、概ね入射方向１５１に伝播している入射光１５０を受光し、受光された光を複数の出射方向に反射する。例えば、光学構造物１１０は、入射光１５０の第１の部分を、概ね第１の出射方向１５３に伝播する第１の出射光１５２として反射し、入射光１５０の第２の部分を、概ね第２の出射方向１５５に伝播する第２の出射光１５４として反射し、また、入射光１５０の第３の部分を、概ね第３の出射方向１５７に伝播する第３の出射光１５６として反射する。場合によっては、異なる出射方向は、光導波路の異なるレッグ又は枝部であり得る。例えば、出射方向１５７は、光導波路の１つの出射枝部であり得、出射方向１５５は、光導波路の異なる出射枝部であり得る。場合によっては、２つ以上の出射方向は、光導波路の同じ出射枝部であることができる。例えば、出射方向１５３及び１５５は、光導波路の同じ出射枝部の中の同じ又は異なる方向であることができる。

光学構造物１１０は複数の階段（step）を含み、各階段は、ライザーと段板（tread）とを含むことができる。例えば、光学構造物１１０は、第１のライザー１２２と第１の段板１２４とを含む第１の階段１２０と、第２のライザー１３２と第２の段板１３４とを含む第２の階段１３０と、第３の階段の一部であり得る第３のライザー１４２と、を含むことができる。

場合によっては、光学構造物１１０のライザーのいくつかは、入射光を１つ以上の所望の方向に沿って反射するように設計された光反射性ライザーである。場合によっては、光学構造物１１０のライザーのそれぞれは、光反射性ライザーである。光反射性ライザーは、異なる出射方向沿って入射光１５０を反射する。例えば、光反射性の第１のライザー１２２は、入射光１５０の第１の部分を、第１の出射方向１５３に沿って伝播する第１の出射光１５２として反射し、入射光１５０の第２の部分を、第２の出射方向１５５に沿って伝播する第２の出射光１５４として反射し、また、入射光１５０の第３の部分を、第３の出射方向１５７に沿って伝播する第３の出射光１５６として反射する。例えば、第１のライザー１２２は、入射方向１５０に沿って伝播する入射光線１６０を、第１の出射方向１５３に沿って伝播する反射光線１６１として反射し、第２のライザー１３２は、入射方向１５０に沿って伝播する入射光線１６２を、第２の出射方向１５５に沿って伝播する反射光線１６３として反射し、第３のライザー１４２は、入射方向１５０に沿って伝播する入射光線１６４を、第３の出射方向１５７に沿って伝播する反射光線１６５として反射する。

広くは、光反射性ライザーは、ある用途で望ましくあり得る光導波路のどこにでも設置することができる。例えば、場合によっては、光反射性ライザーは、光導波路の内壁に配置することができる。例えば、第３のライザー１４２は、光導波路１００の内壁１７５に配置される。場合によっては、光反射性ライザーの少なくとも１つは、光導波路の内部に配置される。例えば、第１の光反射性ライザー１２２及び第２の光反射性ライザー１３２は、光導波路の内部１７０に配置される。

広くは、光反射性ライザーは、ある用途で望ましくあり得る任意の形状を有することができる。例えば、場合によっては、光反射性ライザーは、１つ以上の平面ファセット、分割平面ファセット、湾曲ファセット、若しくは分割湾曲ファセット、又はこれらファセットの任意の組み合わせであることができる、又はこれらを含むことができる。例えば、第１のライザー１２２及び第２のライザー１３２は平面であり、第３のライザー１４２は湾曲している。別の例として、図２は、光導波路に組み込むことができる光学構造物２００の概略立体図であり、平面ライザー２１０と、第１の平面部分２２２と第２の平面部分２２４とを含む分割平面ライザー２２０と、湾曲ライザー２３０と、第１の湾曲部分２４２、第２の湾曲部分２４４、及び第３の湾曲部分２４６を含む分割湾曲ライザー２４０と、を含む。

場合によっては、少なくとも２つのライザーは、非平行な光反射性部分を含む。場合によっては、少なくとも２つのライザーは、互いに平行でない。例えば、図１を参照すると、第１のライザー１２２は、第２のライザー１３２と平行でなく、これは、同じ方向に沿って２つのライザーに入射する光線は、異なる方向に沿って反射されることを意味する。別の例として、図２を参照すると、ライザー２１０は、ライザー２２０の第１の部分２２２と平行であるが、第２の部分２２４と平行でない。

開示された光学構造物のライザーの少なくともいくつかは、実質的に光反射性である。例えば、光反射性の第１のライザー１２２は、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、約９０％以上、又は約９５％以上の、法線入射光に対する可視領域の平均正光反射率を有することができる。第１のライザー１２２のような開示された光反射性ライザーは、ある用途において望ましい及び／又は実用的であり得る、任意の種類の反射体であり得る。例えば、ライザー１２２は、アルミニウム製反射体などの金属反射体、又は高鏡面反射体（ＥＳＲ）フィルム（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から入手可能）などの多層ポリマー反射体であり得る。場合によっては、光学構造物１１０は、少なくとも２つ、少なくとも３つ、又は少なくとも４つの光反射性ライザーを含む。

場合によっては、光反射性ライザーは、フレネル（又は界面）反射によって光を反射することができる。例えば、場合によっては、入射光線１６０は、光導波路の光学構造物１１０と内部１７０との間の境界面でフレネル反射を受けることによって、第１のライザー１２２で反射することができる。そのような場合、内部１７０は中空内部であり得、光学構造物１１０、又は少なくとも第１の階段１２０は、中実構造であることができる。

場合によっては、光導波路１００は、光導波路の放射面１８５の少なくとも一部を通して光を放射し、その場合、放射面１８５は、例えば、光導波路の上面であり得る。光学構造物１１０は、光放射面１８５の上に投影領域１８０を有する。場合によっては、光導波路１００は、投影領域１８０全体にわたって実質的に均一な光を放射する。例えば、投影領域１８０全体にわたる最大光強度と最小光強度との間の差異は、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、又は約５％以下である。

場合によっては、光導波路１００は、出射枝部を含まない。例えば、図８は、光導波路内に配置された光学構造物８１０を含む光導波路８００の概略平面図である。光学構造物８１０は、本明細書で開示された任意の光学構造物と同様であり得る。例えば、光学構造物８１０は光学構造物１１０と同様であり得、入射方向７８５１に沿って光導波路内を伝播する光を、光導波路内の第１の反射方向８５３、第２の反射方向８５５、及び第３の反射方向８５７に沿って反射する。

図３は、光導波路３００の概略立体図であり、光導波路３００は、入射アーム３１０と、第１の出射アーム３２０と、第２の出射アーム３３０と、第３の出射アーム３４０と、入射アームを第１、第２、及び第３の出射アームと接続する湾曲部３５０と、を含む。湾曲部３５０は、入射アーム３１０からの光を第１の出射アーム３２０に向けて反射するための第１の光反射体３６２と、入射アーム３１０からの光を第２の出射アーム３３０に向けて反射するための第２の光反射体３６５と、入射アーム３１０からの光を第３の出射アーム３４０に向けて反射するための第３の光反射体３６７と、を含む。場合によっては、光反射体は、２つの相互に直交する方向に沿って互いに対してオフセットされる。例えば、第２の反射体３６５は、相互に直交するｘ方向及びｚ方向に沿って第１の光反射体３６２に対してオフセットされ、第３の反射体３６７は、ｘ方向及びｚ方向に沿って第２の光反射体３６５に対してオフセットされている。場合によっては、光反射体は、２つの相互に直交する方向に沿って別の光反射体に対してオフセットされ、その場合、相互に直交する方向のそれぞれは、湾曲部の厚さ方向に対して直角又は平行のいずれかである。例えば、第２の反射体３６５は、相互に直交するｘ方向及びｚ方向に沿って第１の光反射体３６２に対してオフセットされ、その場合ｚ方向はまた、オフセットｘ方向に対して直角であり、かつオフセットｚ方向に対して平行な湾曲部３５０の厚さ方向である。場合によっては、光反射体は、別の光反射体に対してオフセット及び回転することができる。例えば、第２の反射体３６５は、ｘ方向及びｚ方向に沿ってオフセットされ、ｚ軸を中心に第１の光反射体３６２に対して回転する。場合によっては、光反射体は、２つの相互に直交する方向に沿って互いに対してオフセットされ、その場合、これら方向の一方は、光導波路の厚さ方向に沿っている。場合によっては、光反射体は、３つの相互に直交する方向に沿って互いに対してオフセットされる。

場合によっては、例えば、代表的な光導波路３００においては、光反射体３６２、３６５、及び３６７は、階段形状の光学構造物３６０のライザーを形成する。階段形状の光学構造物３６０は、入射アーム３１０の中を概ね入射方向３７１に沿って伝播する入射光３７０を受光して、受光された光を複数の出射方向に反射する。例えば、光学構造物３５０は、入射光３７１の一部を、第１の出射アーム３２０の中を概ね第１の出射方向３７３に沿って伝播する第１の出射光３７２として反射し、入射光３７０の別の部分を、第２の出射アーム３３０の中を概ね第２の出射方向３７５に沿って伝播する第２の出射光３７４として反射し、入射光３７０の別の部分を、第３の出射アーム３４０の中を概ね第３の出射方向３７７に沿って伝播する第３の出射光３７６として反射する。光学構造物３６０は複数の階段を含み、各階段は、ライザーと段板とを含むことができる。例えば、光学構造物３６０は、第１のライザー３６２と第１の段板３６３とを含む第１の階段３６１と、第２のライザー３６５と第２の段板３６６とを含む第２の階段３６４と、第３の階段の一部であり得る第３のライザー３６７と、を含む。

光学構造物３６０のライザーは、光反射性ライザーであり、入射光３７１を異なる出射方向に沿って反射する。例えば、光反射性の第１のライザー３６２は、入射アーム３１０の中を入射方向３７１に沿って伝播する入射光３７０の第１の部分を、第１の出射アーム３３０の中を第１の出射方向３７３に沿って伝播する第１の出射光３７２として反射し、入射光３７０の第２の部分を、第２の出射アーム３３０の中を第２の出射方向３７５に沿って伝播する第２の出射光３７４として反射し、入射光３７０の第３の部分を、第３の出射アーム３４０の中を第３の出射方向３７７に沿って伝播する第３の出射光３７６として反射する。例えば、第１のライザー３６２は、入射アーム３１０の中を入射方向３７１に沿って伝播する入射光線３８０を、第１の出射アーム３２０の中を第１の出射方向３７３に沿って伝播する反射光線３８１として反射し、第２のライザー３６５は、入射アーム３１０の中を入射方向３７１に沿って伝播する入射光線３８２を、第２の出射アーム３３０の中を第２の出射方向３７５に沿って伝播する反射光線３８３として反射し、第３のライザー３６７は、入射アーム３１０の中を入射方向３７１に沿って伝播する入射光線３８４を、第３の出射アーム３４０の中を第３の出射方向３７７に沿って伝播する反射光線３８５として反射する。

場合によっては、光導波路３００は中空である。そのような場合、入射アーム３１０、第１の出射アーム３２０、第２の出射アーム３３０、第３の出射アーム３４０、及び湾曲部３５０は、中空である。そのような場合、光学構造物３６０は、湾曲部３５０の中空内部３９０に配置及び形成される。場合によっては、光導波路３００は、中空湾曲部３５０を有することができるが、入射及び出射アームは中実である。

場合によっては、光学構造物３６０の光反射性ライザーの少なくとも１つは、金属の光反射体又は反射積層光学フィルムであるか、又はそれらを含む。光導波路３００は、一般に、光導波路の平面（例えば、ｘｙ平面）を画定する。場合によっては、光学構造物３６０のライザーの少なくともいくつかは、光導波路の平面に対して垂直である。例えば、ライザー３６２及び３６５は、ｘｙ平面に対して垂直である。

場合によっては、光導波路３００は、光導波路の放射面３９５の少なくとも一部を通して光を放射し、その場合、放射面３９５は、例えば、光導波路の上面であり得る。光学構造物３６０は、光放射面３９５の上に投影領域３９２を有する。場合によっては、光導波路３００は、投影領域３９２全体にわたって実質的に均一な光を放射する。例えば、投影領域３９２全体にわたる最大光強度と最小光強度との間の差異は、２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、又は約５％以下である。場合によっては、光導波路３００は、湾曲部３５０に対応する放射面３９５の部分にわたって実質的に均一な光を放射する。例えば、湾曲部３５０にわたる最大光強度と最小光強度との間の差異は、２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、又は約５％以下である。

代表的な光導波路３００では、出射アームの全ては、入射アームと同じ側にある。場合によっては、いくつかの出射アームは、入射アームの片側にあり、いくつかのその他の出射アームは、入射アームの反対側にある。例えば、図４は、入射アーム４１０と、第１の出射アーム４２０と、第２の出射アーム４３０と、第３の出射アーム４４０と、第４の出射アーム４５０と、入射アームからの光を４つの出射アームに向けるための湾曲部４８０と、を含む光導波路４００の概略立体図である。少なくとも１つの出射アームは、入射アームの片側に配置され、少なくとも１つの他の出射アームは、入射アームの別の側又は反対側に配置される。具体的には、出射アーム４２０及び４３０は、入射アームの片側にあり、出射アーム４４０及び４５０は、入射アームの別の側にある。広くは、光導波路４００は、入射アームと複数の出射アームとを含み、出射アームの１つ以上は、入射アームの片側にあり、出射アームの１つ以上は、入射アームの別の側にある。

湾曲部４８０は、入射アームからの光を複数の出射アームに向けるための階段形状の光学構造物４６０を含む。広くは、光学構造物４６０は、複数の光反射性ライザーを含む。具体的には、光学構造物４６０は、光反射性の第１のライザー４６２と第１の段板４６３とを含む第１の階段４６１と、光反射性の第２のライザー４６５と第２の段板４６６とを含む第２の階段４６４と、を含む。光反射性の第１のライザー４６２は、分割平面であり、かつ、第１の平面部分４６２Ａと第２の平面部分４６２Ｂとを含み、光反射性の第２のライザー４６５は、分割平面であり、かつ、第１の平面部分４６５Ａと第２の平面部分４６５Ｂとを含む。

光反射性の第１のライザー４６２は、入射アーム４１０の中を伝播する光を、第１の出射アーム４２０及び第２の出射アーム４３０に向けて反射し、光反射性の第２のライザー４６５は、入射アーム４１０の中を伝播する光を、第３の出射アーム４４０及び第４の出射アーム４５０に向けて反射する。具体的には、第１のライザー４６２の第２の平面部分４６２Ｂは、入射アーム４１０からの光を第１の出射アーム４２０の中に反射し、第２のライザー４６５の第２の平面部分４６５Ｂは、入射アーム４１０からの光を第２の出射アーム４３０の中に反射し、第１のライザー４６２の第１の平面部分４６２Ａは、入射アーム４１０からの光を第３の出射アーム４４０の中に反射し、第２のライザー４６５の第１の平面部分４６５Ａは、入射アーム４１０からの光を第４の出射アーム４５０の中に反射する。例えば、第１のライザー４６２の第２の平面部分４６２Ｂは、入射アーム４１０を出射する入射光線４７０を、第１の出射アーム４２０の中を伝播する反射光線４７１として反射し、第２のライザー４６５の第２の平面部分４６５Ｂは、入射アーム４１０を出射する入射光線４７２を、第２の出射アーム４３０の中を伝播する反射光線４７３として反射し、第１のライザー４６２の第１の平面部分４６２Ａは、入射アーム４１０を出射する入射光線４７４を、第３の出射アーム４４０の中を伝播する反射光線４７５として反射し、第２のライザー４６５の第１の平面部分４６５Ａは、入射アーム４１０を出射する入射光線４７６を、第４の出射アーム４５０の中を伝播する反射光線４７７として反射する。

場合によっては、光導波路４００は中空である。そのような場合、入射アーム４１０、第１の出射アーム４２０、第２の出射アーム４３０、第３の出射アーム４４０、第４の出射アーム４５０、及び湾曲部４８０は、中空である。そのような場合、光学構造物４６０は、湾曲部４８０の中空内部４９０に配置及び形成される。場合によっては、光導波路４００は、中空湾曲部４８０を有することができるが、入射及び出射アームは中実である。

代表的な光導波路４００では、第１及び第２のライザーは、分割平面である。広くは、ライザーは、ある用途で望ましくあり得る任意の形状を有することができる。例えば、場合によっては、光反射性ライザーは、１つ以上の平面ファセット、分割平面ファセット、湾曲ファセット、若しくは分割湾曲ファセット、又はこれらファセットの任意の組み合わせであることができるか、又はこれらを含むことができる。

開示された光導波路は、延長された光源などの光源に有利に組み込まれて、所望の（例えば、均一な）照明を提供することができる。例えば、図５は、中空光導波路５０５とランプ５６０とを含む光源５００の概略立体図である。光導波路５０５は、屈曲光導波路であり、第１の端面５４０と、第２の端面５４２と、上部光放射面５４４と、第１の側壁５４７と、第２の側壁５４８と、底面５４６と、を含む。光導波路５０５は、屈曲中空光導波路であり、第１の中空アーム５１０と、第２の中空アーム５３０と、これら２つのアームを取り付ける又は接続するための中空湾曲部５２０と、を含む。第２のアーム７３０は、第１のアーム７１０と共に斜角θを形成する。

ランプ５６０は、光導波路の第１の端面５４０に又はその近くに配置されて、第１のアーム５１０の中を概ね第１の方向５６４に沿って進む光５６２を放射する。中空湾曲部５２０は、光５６２を、第２のアーム５３０の中を概ね第２の方向５６６に沿って進む反射光５６５として反射するための、階段形状の光学構造物５５０を含む。広くは、光学構造物５５０は、複数の光反射性ライザーを含む。具体的には、光学構造物５５０は、第１の光反射性ライザー５５２と第１の段板５５３とを含む第１の階段５５１と、第２の階段の一部であり得る第２の光反射性ライザー５５４と、を含む。光反射性ライザー５５２及び５５４は、湾曲部５２０の周りの入射光５６２を、反射光５６５として反射する。具体的には、第１の光反射性ライザー５５２は、入射光５６２の第１の部分を、反射光５６６の第１の部分として反射し、第２の光反射性ライザー５５４は、入射光５６２の第２及び残りの部分を、反射光５６６の第２又は残りの部分として反射する。第１及び第２の反射部分が合成されて、反射光５６５を形成する。例えば、第１のライザー５５２は、第１のアーム５１０の中を方向５６４に沿って伝播する入射光線５７０を、第２のアーム５３０の中を方向５６６に沿って伝播する反射光線５７１として反射し、第２のライザー５５４は、第１のアーム５１０の中を方向５６４に沿って伝播する入射光線５７２を、第２のアーム５３０の中を方向５６６に沿って伝播する反射光線５７３として反射する。

第１の光反射性ライザー５５２は、湾曲部５２０の中空内部５８５に配置され、第２の光反射性ライザー５５４は、湾曲部５２０の内壁５８７に配置され、壁５８７は第２の壁５４８の一部である。場合によっては、例えば、代表的な光導波路５０５においては、第２のライザー５５４は、光導波路の内壁５８７に配置されるフィルム又はコーティングである。場合によっては、内壁５８７は、十分に反射性である。そのような場合、第２のライザー５５４は、単に、第１のアームからの光を第２のアームに向けて反射する内壁５８７の一部であり得る。

光導波路５０５は、ランプ５６０から光導波路に入る光を、上部放射面５４４を通して放射する。広くは、第１の側壁５４７、第２の側壁５４８、及び底面５４６の内側面は、実質的に光反射性である。例えば、そのような場合、側壁及び底面の内表面の反射率は、約５０％以上、約６０％以上、約７０％以上、約８０％以上、約９０％以上、又は約９５％以上である。場合によっては、側壁及び底面の内表面は、全内部反射によって光５６２を反射する。場合によっては、上面５４４は半透過反射性であり、即ち、上面は、部分的に反射性であり、かつ部分的に透過性であることを意味する。そのような場合、光５６２が中空光導波路の内部を進んで上面に入射すると、入射光の一部は上面によって透過されて、光源によって放射される光の一部になり、また、入射光の一部は反射される。場合によっては、半透過反射上面５４４は、実質的に反射性であり、かつ、特に斜め入射光線に対してわずかに透過性であるリーキーミラー（leaky mirror）を含むことができる。例えば、そのような場合、リーキーミラーの上面５４４の光透過率は、約９５％〜約９９．９９％、約９６％〜約９９．９％、約９７％〜約９９．９％、又は約９８％〜約９９．９％の範囲内である。

場合によっては、上面５４４は、上面全域にわたって様々な光透過率を有する。例えば、上面は、ランプ５６０に近いほど低い光透過率を有し、ランプから離れるほど高い光透過率を有することができる。そのような場合、上面の光透過率は、第１の端面５４０に近い区域では、約７０％以下、約６５％以下、約６０％以下、約５５％以下、又は約５０％であり、上面の光透過率は、第２の端面５４２に近い区域では、約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、又は約９０％以上である。

場合によっては、上面５４４は、構造化することができる。例えば、図６は、光導波路６０５が複数の構造体６１０を含む構造化発光上面６４４を含むことを除いて、光導波路５０５と同様である中空光導波路６０５を含む中空光源６００の概略側面図である。広くは、構造体６１０は、任意の形状を有することができ、また、ある用途で望ましくあり得る任意のパターンに配列することができる。例えば、場合によっては、構造体６１０は、再帰反射コーナーキューブなどの再帰反射構造体である。場合によっては、構造体６１０は、少なくとも部分的に光透過性であるスペース６２０によって互いに離間している。

図５に戻って参照すると、光源５００は、光学構造物５５０の投影領域５８０全体にわたって実質的に均一な光を、光導波路５０５の上面５４４上に放射する。例えば、投影領域５８０全体にわたる最大光強度と最小光強度との間の差異は、２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、又は約５％以下である。場合によっては、光源５００は、光導波路５０５の発光上面５４４全体にわたって実質的に均一な光を放射する。例えば、放射面全体にわたる最大光強度と最小光強度との間の差異は、２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、又は約５％以下である。

代表的な光導波路５０５は中空である。場合によっては、光導波路５０５は、１つ以上の中空部分と、１つ以上の中実部分と、を含むことができる。例えば、場合によっては、光導波路５０５は、中実の第１及び第２のアームと中空湾曲部５２０とを含むことができる。そのような場合、階段形状の光学構造物５５０は、湾曲部５２０の中空部分の中に配置することができる。場合によっては、光導波路５０５は、例えば、中実湾曲部５２０に成形され得る中空光学構造を除けば、中実光導波路である。

代表的な光源５００は平面的である、即ち、光源は一般に、光源平面内にあること、又は光源平面を画定することを意味する。場合によっては、光源５００は非平面的であり得る。例えば、図７は、非平面光導波路７０５と、光導波路の端面７４０に配置されたランプ７６０及び７６５と、を含む、非平面光源７００の概略立体図である。光導波路７０５は、第１の平面アーム７１０と、第２の平面アーム７３０と、第１のアームと第２のアームを接続する湾曲部７２０と、を含む。湾曲部７２０は、第１のアームからの光を第２のアームに向けて反射する階段形状の光学構造物７５０を含む。光学構造物７５０は、第１の光反射性ライザー７７０と、第２の光反射性ライザー７７２と、第３の光反射性ライザー７７４と、第４の光反射性ライザー７７６と、を含む。光反射性ライザー７７０、７７２及び７７４は、湾曲部７２０の内部７７８に配置される。光反射性ライザー７７６は、湾曲部７２０の内壁７７９に配置されるか、又はその一部である。光反射性ライザーは、ランプ７６０及び７６５によって放射された光を、第２のアーム７３０の中に反射する。

本明細書で使用するとき、「垂直の」、「水平の」、「上方の」、「下方の」、「左」、「右」、「上側」及び「下側」、「時計回り」及び「反時計回り」などの用語、並びに他の類似の用語は、諸図に示される相対的位置を指す。概して、物理的実施形態は異なる向きを有することができ、その場合、用語は、装置の実際の向きに修正された相対位置を意味することを意図している。例えば、図５の画像が図内の向きに対して逆転されている場合でも、表面５４４は、光導波路５０５の上部主表面であると考えられる。

上記に引用した全ての特許、特許出願及び他の公開は、それらがあたかも完全に再現されたものとして、参照により本明細書に援用するものである。本発明の様々な態様の説明を容易にするために本発明の特定の実施例を上記に詳細に説明したが、本発明は、それら実施例の詳細に限定されるものではないことを理解すべきである。むしろ、添付の「特許請求の範囲」により規定される本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変形例、実施形態及び代替例に及ぶことを意図するものである。

Claims (47)

1. 複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を含む光導波路であって、前記複数の光反射性ライザーのうちの少なくとも２つのライザーが、非平行な光反射性部分を含む、光導波路。
2. 中空である、請求項１に記載の光導波路。
3. 前記光反射性ライザーの１つが、前記光導波路の内壁に配置され、前記光反射性ライザーの少なくとも別のものが、前記光導波路の内部に配置される、請求項２に記載の光導波路。
4. 前記光反射性ライザーのうちの少なくとも２つが、約６０％以上である、法線入射光に対する可視領域の平均正光反射率を有する、請求項１に記載の光導波路。
5. 前記光反射性ライザーのうちの少なくとも２つが、約７０％以上である、法線入射光に対する可視領域の平均正光反射率を有する、請求項１に記載の光導波路。
6. 前記光反射性ライザーのうちの少なくとも２つが、約８０％以上である、法線入射光に対する可視領域の平均正光反射率を有する、請求項１に記載の光導波路。
7. 前記光反射性ライザーのうちの少なくとも１つが、金属の光反射体を含む、請求項１に記載の光導波路。
8. 前記階段形状の光学構造物が、少なくとも３つの光反射性ライザーを含む、請求項１に記載の光導波路。
9. 前記光反射性ライザーのうちの少なくとも１つが、反射積層光学フィルムを含む、請求項１に記載の光導波路。
10. 入射アームと、
    第１の出射アームと、
    第２の出射アームと、
    前記入射アームを前記第１及び第２の出射アームに接続する湾曲部と、を含み、
    前記湾曲部は、前記入射アームからの光を前記第１の出射アームに向けて反射するための第１の光反射体と、
    前記入射アームからの光を前記第２の出射アームに向けて反射するための第２の光反射体と、を含み、前記第２の光反射体が、２つの相互に直交する方向に沿って前記第１の光反射体に対してオフセットされる、光導波路。
11. 前記第２の光反射体が、３つの相互に直交する方向に沿って前記第１の光反射体に対してオフセットされる、請求項１０に記載の光導波路。
12. 中空である、請求項１０に記載の光導波路。
13. 前記入射アーム、第１の出射アーム、第２の出射アーム、及び湾曲部が、中空である、請求項１０に記載の光導波路。
14. 前記第１及び第２の光反射体の少なくとも１つが、金属の光反射体を含む、請求項１０に記載の光導波路。
15. 前記第１及び第２の光反射体の少なくとも１つが、反射積層光学フィルムを含む、請求項１０に記載の光導波路。
16. 前記相互に直交する方向のそれぞれが、前記湾曲部の厚さ方向に対して直角又は平行のいずれかである、請求項１０に記載の光導波路。
17. 前記相互に直交する方向のそれぞれが、前記光導波路の厚さ方向に対して直角又は平行のいずれかである、請求項１０に記載の光導波路。
18. 複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を含み、第１のライザーは前記第１の光反射体を含み、前記第１のライザーと異なる第２のライザーは、前記第２の光反射体を含む、請求項１０に記載の光導波路。
19. 前記階段形状の光学構造物が、少なくとも３つの光反射性ライザーを含む、請求項１８に記載の光導波路。
20. 光を導くための第３の出射アームと、
    前記入射アームからの光を前記第３の出射アームに向けて反射するための第３の光反射体と、を更に含み、前記第１及び第２のライザーと異なる第３のライザーが、前記第３の光反射体を含む、請求項１８に記載の光導波路。
21. 前記第１及び第２の光反射体の少なくとも１つが、平面部分を含む、請求項１０に記載の光導波路。
22. 前記第１及び第２の光反射体の少なくとも１つが、分割平面である、請求項１０に記載の光導波路。
23. 前記第１及び第２の光反射体の少なくとも１つが、湾曲部分を含む、請求項１０に記載の光導波路。
24. 前記第１及び第２の光反射体の少なくとも１つが、分割湾曲である、請求項１０に記載の光導波路。
25. 前記第１及び第２の光反射体の１つが平面部分を含み、前記第１及び第２の光反射体の他方が湾曲部分を含む、請求項１０に記載の光導波路。
26. 一般に、前記光導波路の平面を画定し、前記第１及び第２の光反射体が、前記光導波路の前記平面に対して垂直である、請求項１０に記載の光導波路。
27. 光導波路であって、
    入射アームと、
    複数の出射アームと、
    前記入射アームからの光を前記複数の出射アームに向けるための階段形状の光学構造物と、を含み、前記光学構造物が複数の光反射性ライザーを含む、光導波路。
28. 前記光学構造物が、少なくとも３つの光反射性ライザーを含む、請求項２７に記載の光導波路。
29. 前記複数の光反射性ライザーのうちの前記ライザーの少なくとも１つが、平面部分を含む、請求項２７に記載の光導波路。
30. 前記複数の光反射性ライザーのうちの前記ライザーの少なくとも１つが、分割平面である、請求項２７に記載の光導波路。
31. 前記複数の光反射性ライザーのうちの前記ライザーの少なくとも１つが、湾曲部分を含む、請求項２７に記載の光導波路。
32. 前記複数の光反射性ライザーのうちの前記ライザーの少なくとも１つが、分割湾曲である、請求項２７に記載の光導波路。
33. 光を放射するランプと、
    前記放射された光を受光し、複数の光反射性ライザーを含む階段形状の光学構造物を含む光導波路と、を含む、光源。
34. 前記階段形状の光学構造物が、少なくとも３つの光反射性ライザーを含む、請求項３３に記載の光源。
35. 前記光学構造物の投影領域全体にわたって実質的に均一な光を、前記光導波路の放射面上に放射する、請求項３３に記載の光源。
36. 前記光導波路の放射面全体にわたって実質的に均一な光を放射する、請求項３３に記載の光源。
37. 前記光導波路が、半透過反射上面を含む、請求項３３に記載の光源。
38. 前記光導波路が、構造化上面を含む、請求項３３に記載の光源。
39. 前記構造化上面が、複数の再帰反射構造体を含む、請求項３８に記載の光導波路。
40. 前記再帰反射構造体が、キューブコーナーを含む、請求項３９に記載の光導波路。
41. 前記再帰反射構造体の少なくともいくつかが、互いに離間している、請求項３９に記載の光導波路。
42. 前記光導波路が、
    第１のアームと、
    前記第１のアームと共に斜角を作る第２のアームと、
    前記第１のアームを前記第２のアームに接続し、階段形状の光学構造物を含む湾曲部と、を含む、請求項３３に記載の光源。
43. 前記階段形状の光学構造物が、前記光導波路の中空部分に配置される、請求項３３に記載の光源。
44. 前記光導波路が中空である、請求項３３に記載の光源。
45. 前記複数の光反射性ライザーの第１の光反射性ライザーが、前記光導波路の内壁に配置され、前記複数の光反射性ライザーの第２の光反射性ライザーが、前記光導波路の内部に配置される、請求項４４に記載の光源。
46. 平面的である、請求項３３に記載の光源。
47. 非平面的である、請求項３３に記載の光源。

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