JP2014508325A - プリズム積層を有するコリメータ、及び、かかるコリメータを有する照明ユニット - Google Patents

Abstract

本発明は、第１のコリメータ面と、第２のコリメータ面と、積層領域と、を有するコリメータを提供する。積層領域は、第１のプリズム軸を持つ一次元配列された複数の第１プリズムを具備する第１のプリズム形状上面を持つ第１の層、及び、第２のプリズム軸を持つ一次元配列された複数の第２プリズムを具備する第２のプリズム形状上面を持つ第２の層を有する。第１のプリズム軸と第２のプリズム軸とは、交差配置にある。第１のコリメータ面から第２のコリメータ面へ向かう方向において、第１のプリズム形状上面の上流にある材料の屈折率は、第１のプリズム形状上面の下流にある材料の屈折率よりも大きく、第２のプリズム形状上面の上流にある材料の屈折率は、第２のプリズム形状上面の下流にある材料の屈折率よりも大きい。

Description

本発明は、プリズム層を有するコリメータに関し、光源及び前記コリメータを有する照明ユニットに関する。

光学活性層を有する照明ユニット又は照明器具が、当該技術分野において知られている。例えば、米国特許公開公報第７６３１９８０号は、光源と、光源の前の照明パネルとを有する照明器具であって、所定の領域内に光放射のほとんどを指向するために、照明パネルの外側（前側）が、プロファイルされた表面を持ち、光放射が、照明パネルの面に対して垂直な方向に比較的小さい角度で放射され、特に、照明器具が、所定の領域において比較的高輝度の光放射を作る必要がある場合に、照明パネルの面に対して比較的小さい角度で放射される光放射が低減される、照明器具を対象としている。この目的を達成するために、あまり透明でない材料の壁が照明パネルの透明材料内に埋め込まれ、この壁は、照明パネルの面に対して略垂直に延在し、好ましくは、照明パネルの横断面全体に亘って延在し、即ち、照明パネルの透明材料の厚み方向に亘って延在している。米国特許公開公報第７６３１９８０号によれば、上記の壁は、照明パネルからの不要な光放射を更に減少させるのに有用な手段であることが発見された。

さらに、米国特許公開公報第７６３１９８０号によれば、照明パネルの面に対して比較的小さい角度で照明パネルの前のプロファイルされた表面から出て行く光放射が、不要なグレアを引き起こし、照明パネルの材料を通じた長い経路を伝搬することが発見された。かかる長い経路は、照明パネルの透明材料における特定の光線、特に、照明パネルの面に対して小さい角度で指向された光線にとって起こり得る。米国特許公開公報第７６３１９８０号によれば、かかる光線は、プロファイルされた表面の構造の望ましくない副作用であるように思われる。この望ましくない光線は、照明パネルの表面上のごみ及び他の粒子、あるいは、照明パネルの材料の損傷又は材料内の凹凸により、光放射が反射又は散乱されることによっても引き起こされ得る。

様々なアプリケーションにおける照明器具は、大抵の場合、多くの要件を満たす必要がる。重要な要件の１つは、照明器具が天井に取り付けられた場合に、法線に対して大きな角度で照明器具からどれくらいの光が放射されるのかということと関連がある。この光はグレアとも呼ばれ、グレアの量を計るために、ＵＧＲ（Unified Glare Rating）と呼ばれる基準が用いられる。

グレアを低減する幾つかの光学的方法があり、その中の１つは、マイクロレンズ光学板を利用するものである。マイクロレンズ光学板は、例えば、Jungbecker社によって作られ、基本的には、大きな角度のグレアをもたらすことなく光を通すことを可能とするが、光源内に光を反射させて戻す。この反射光が効率的に再利用される場合、光は、ＭＬＯ（Micro Lens Optics）板を通る第２又は第３の機会を持つことができる。この効果は、ＬＣＤバックライトにおけるＢＥＦフォイルに極めてよく似ている。ＢＥＦは、Brightness Enhancement Foilsの略であり、当該呼称は、９０°の頂角を持つプリズムフォイルを表すために、３Ｍ（登録商標）社によって用いられている。

下方へ向かう光をコリメートすることの欠点は、側壁などの部屋の垂直面があまり照射されないことである。照明器具の最適なビームは、大きい角度の光放射を大きくし過ぎることなく、垂直照明のバランスを取る。「大きい角度」なる用語は、基本的には、法線に対して６５°を超える角度を表す。

このため、ＭＬＯ板が使用され得るが、ＭＬＯ板は、大きい表面上に形成される三次元構造を必要とするので、比較的厚みがあり、比較的高価である。

このため、本発明は、好ましくは、上記欠点の１又は複数を少なくとも部分的に取り除く、代替的なコリメータ及び当該コリメータを用いる代替的な光源を提供することを一態様とする。

本発明は、（少なくとも）２つの層を有するフォイルなどのシステムを提案する。一実施形態において、最も下側の層は、平らな表面を持ち、プリズム形状の上面接合部分を持つ。第２の層は、プリズム形状面を持つが、第１の層におけるプリズムの向きに対して垂直な方向にある。このため、本発明は、（線形の）プリズム構造を有する光学層を提案する。当該材料の２つの層を交差する向きに配置することによって、得られる強度分布は、既存のＭＬＯ板の強度分布と同等となり得る。上記の層は、ＢＥＦ（Brightness-Enhancement-Films）層に似ていてもよい。プリズムのピッチは、１０ミクロンから数ミリメートルまで変化してもよい。当該システムの利点は、システムが、単純な製造プロセスのみを要することである。例えば、エンボス処理が付与され得る。さらに、薄い、及び／又は、フレキシブルなコリメータが得られる。

従って、第１の態様では、本発明は、第１のコリメータ面と、対向する第２のコリメータ面と、積層領域（ここではスタックとも称される）と、を有し、積層領域が、（ａ）（平行に配置された）第１のプリズム軸を持つ一次元配列された複数の第１プリズムを具備する第１のプリズム形状上面を持つ第１の層（ここでは「第１のプリズム層」とも称される）と、（ｂ）（平行に配置された）第２のプリズム軸を持つ一次元配列された複数の第２プリズムを具備する第２のプリズム形状上面を持つ第２の層（ここでは「第２のプリズム層」とも称される）と、を有し、第１のプリズム軸と第２のプリズム軸とが交差配置にあり、第１のコリメータ面から第２のコリメータ面へ向かう方向において、第１のプリズム形状上面の上流にある材料の屈折率が、第１のプリズム形状上面の下流にある材料の屈折率よりも大きく（即ち、（仮想の）光源により近い材料、ここでは、第１のプリズム形状上面の上流側における材料が、（仮想の）光源から離れた材料、ここでは、第１のプリズム形状上面の下流側における材料よりも大きい屈折率を持つ）、第２のプリズム形状上面の上流にある材料の屈折率が、第２のプリズム形状上面の下流にある材料の屈折率よりも大きい（即ち、（仮想の）光源により近い材料、ここでは、第２のプリズム形状上面の上流側における材料が、（仮想の）光源から離れた材料、ここでは、第２のプリズム形状上面の下流側における材料よりも大きい屈折率を持つ）、コリメータ（又は、コリメータフォイル、コリメータ板）を提供する。

上記コリメータによれば、光源から発せられた光は、効率的且つ効果的にコリメートされ、グレアが減少され得る。さらに、上記コリメータは、薄く、オプションでフレキシブルであってもよい。上記コリメータは、特徴（即ち、プリズム）が見えないので、より良い外観を有する。使用されるシステムが、フォイルベースのシステムであるとすれば、コリメータの厚さは、例えば、５０μｍ乃至２００μｍのオーダにあってもよい。フォイル（柔軟性）の代わりに、勿論、板（又は、シート）が使用されてもよい。このとき、コリメータの厚さは、例えば、２ｍｍ乃至４ｍｍのオーダにあってもよい。

コリメータは、フォイル又は板であってもよいので、上記コリメータの長さ及び幅は、高さよりもずっと大きいであろう。このため、両面（前面／背面）は、ここでは、対向する（第１及び第２の）面として示される。

ここでは、「スタック」又は「積層領域」なる用語は、層（ここではプリズム層とも表わされる）が、お互いの上に配置される（積み重ねられる）ことを意味しており、オプションで、１又は複数の中間層が、第１及び第２の層の間、及び／又は、第１及び第２の層の上流又は下流にあってもよい。上記コリメータを用いる場合、光源は、（背面から、即ち、第１のプリズムが指す方向において）、第１のプリズム層、又は、第１のプリズム層の上流にあるオプションの層を照らし、光の少なくとも一部は、第１のプリズム層を透過し、オプションで、１又は複数のオプションの中間層を透過後、第２の層を照らし、その後、第１のプリズム層を透過した光の少なくとも一部は、第２の層を透過し、オプションで、少なくとも一部の光が、コリメートされた（照明ユニット）光として出て行く、１又は複数の他の（下流の）層を照らす。「領域」なる用語は、各々がスタック領域を形成している複数の隣接配置されたスタックがあってもよいことを示すために用いられる。このため、コリメータの面において、異なるスタック領域があってもよい。

当該技術分野における当業者に明らかであるように、（プリズム）層は、透光性を有する。同様に、１又は複数の中間層、あるいは、底面層又は上面層（以下参照）などのオプションの他の層も透光性を有する。このため、より正確には、スタック領域全体が透光性を有していてもよい。使用可能な透光性材料は、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）（プレキシガラス（登録商標）又はパースペックス（登録商標））、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、（ＰＥＴＧ）（グリコール変性ポリエチレンテレフタレート）、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、及び、ＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）を含むグループから選択され得る。上述のように、ある実施形態では、層は、ＢＥＦ層（Brightness-Enhancement-Films）に似ていてもよい。このため、上記コリメータスタックは、透光性コリメータスタックである。

第１のプリズム層及び第２のプリズム層は、交差配置にあり、即ち、第１のプリズム層のプリズムの１Ｄ（一次元）方向と第２のプリズム層のプリズムの１Ｄ（一次元）方向とは、互いに（実質的に、０°又は１８０°以外の）角度をなす。換言すれば、第１のプリズム軸と第２のプリズム軸とは、０°又は１８０°に等しくない角度（θ）、特に、８０°乃至１００°の範囲にある角度をなす。角度θが、８０°乃至１００°の範囲、特に８５°乃至９５°、より具体的には、直角である場合、最も良いコリメート結果が得られた。あるいは、「交差した」なる用語は、プリズムシートの溝の長さ方向が互いに角度θ（当該値は上記のとおり）で延在していることを意味する。

断面から見た場合、プリズムは、プリズム頂角を有する三角形状と、間にグルーブ角を有するグルーブ（溝）とを持つ。グルーブは、仮想のプリズムとして見ることができる。

ある実施形態では、プリズムは、細長く、且つ、互いに平行に配置されていてもよい。ある実施形態では、１Ｄのプリズム及び当該プリズムのプリズム軸は、長手方向を有する。当該実施形態では、スタック領域は、（第１及び第２のコリメータ面に平行な）コリメータの面において、正方形状、矩形状、又は、所望であれば、他の横断面を持っていてもよい。しかしながら、他の実施形態では、プリズムは、後述のように、同心円状又は放射状に配置されてもよい。当該実施形態では、スタック領域は、コリメータの面において、概して、円状の断面を持ち得る。プリズムが放射状に配置される場合、プリズム軸は平行ではなく、プリズムが同心円状に配置される場合、プリズム軸は平行である。一般的に、スタック領域の第１の層のプリズム軸は、（当該層において）平行であり、スタック領域の第２の層のプリズム軸は、（当該層において）平行であり、あるいは、第１及び第２の層のいずれかは、同心円状に配置された１Ｄのプリズムを有するとともに、他の層は、放射状に配置された１Ｄのプリズムを有する。従って、ここでは、プリズム層は、１Ｄ配置されたプリズム層として示されている。

プリズム、プリズム頂、グルーブ、及び、グルーブ角の寸法及び角度は、両方のプリズム層で異なっていてもよい。しかしながら、原則として、１つの単一のプリズム層内であっても、様々なプリズム頂角、グルーブ角、及び／又は、寸法があってもよい。しかしながら、好ましくは、１つのプリズム層内の角度及び寸法は、当該プリズム層を通じて同一である。

従って、スタック領域は、第１のプリズム頂角を具備する第１のプリズム頂と第１のグルーブ角を具備する第１のグルーブとを持つ、１Ｄ配置された第１のプリズムを持つ第１のプリズム層と、第２のプリズム頂角を具備する第２のプリズム頂と第２のグルーブ角を具備する第２のグルーブとを持つ、１Ｄ配置された第２のプリズムを持つ第２のプリズム層とを有する。

第１のプリズム及び第２のプリズムは、７０°乃至１５０°、特に、８０°乃至１００°の範囲において選択される、プリズム頂角（α）とグルーブ角（β）とを有していてもよい。プリズム頂角は、第１及び第２のプリズムに対して、独立に選択されてもよい。同様に、グルーブ角は、第１及び第２のプリズムに対して、独立に選択されてもよい。特定の実施形態では、第１及び第２のプリズム頂角は、略同一の値であってもよい。他の特定の実施形態では、第１及び第２のグルーブ角は、略同一の値であってもよい。特に、プリズム頂角及びグルーブ角は９０°である。

１つのプリズム層内で、上記条件を満たすが、例えば、プリズム角及び／又はグルーブ角の値が異なるプリズム及び／又はグルーブの２以上のサブセットがあってもよい。例えば、（上記範囲内の）角度の統計的分布があってもよい。

プリズム層の性質により、ある実施形態では、（特定の実施形態において上述したように、層に亘るバリエーションがない限りは）１つのプリズム層内でのプリズム頂角及びグルーブ角は、略同一であってもよく、例えば、第１及び第２のプリズム層において、プリズム頂角及びグルーブ角の両方が９０°であってもよい。

ある実施形態では、第１の層及び第２の層は、５μｍ乃至５０００μｍ、５μｍ乃至２０００μｍ、特に、５μｍ乃至２００μｍの範囲から選択されるプリズム層ピッチを持つ。また、第１の層のピッチは、第２の層のピッチとは独立して選択され、第２の層のピッチは、第１の層のピッチとは独立して選択され得る。１つのプリズム層内で、例えば、ピッチの値が異なるプリズム及び／又はグルーブの２以上のサブセットがあってもよい。

ある実施形態では、第１のプリズム層及び／又は第２のプリズム層は、押出成形又はエンボス加工によって得ることができる。

上記の一般的な条件は、スタックの上流又は下流における、中間層の有無、及び／又は、他の層の有無に関わらず、多くの実施形態によって満足され得る。

例えば、第１の変形例において、２つの層を含むフォイルが付与されてもよい。最下層は、平らな表面を持っていてもよく、プリズム形状の上面接合部分を持つ。典型的な屈折率は、１．６であり、プリズムの頂角は、９０°である。第２の層は、１．４の屈折率を持っていてもよく、プリズム形状であるが、第１の層におけるプリズムの向きに対して直交する方向にある。スタック領域の上（即ち、ここでは第２の層の上）の材料は、基本的には、（屈折率が１の）空気であってもよい。かかるシステムの利点は、単純な製造プロセスを用いた製造が可能であることであろう。第１の層は、低い側が高屈折率材料で満たされた後で、エンボス加工により作られ、例えば、エンボス加工によって構造化される。従って、ある実施形態では、本発明は、第１の層と第２の層とが隣接して配置され、第１のプリズム形状上面が、第１の層と第２の層との間の接合部分であり、第１の層の屈折率が第２の層の屈折率よりも大きいコリメータの実施形態を提供する。第２のプリズム形状上面は、空気に（又は、オプションで、以下の実施形態のように、他の材料に）晒されていてもよい。このため、第２のプリズム形状上面は、第２の層とその周囲との間の接合部分であってもよい。従って、かかる実施形態では、第２の層の屈折率は、第２の層の下流にある材料（即ち、特に空気）の屈折率よりも大きい。

第２の変形例では、中間層が付与される。例えば、第１の層は、上述した通りであってもよく、第３の層が、上述した通りであってもよいが、中間層を挟んで、逆さまに（即ち、第１の層の方を指すプリズムが）配置されてもよい。例として、第１の層、中間層、及び、第２の層の屈折率（それぞれ、ｎ１，ｎ２，ｎ３）は、ｎ１＞ｎ２＞ｎ３であり、ｎ３は、例えば、約１．４であってもよい。ｎ３の材料、即ち、第２の層は、平らな上面接合部分を持っていてもよい。製品が、（ひっかきなどにより）容易にはダメージを受けにくいことが利点である。プリズムは、ひっかきに対して敏感であることが知られている。さらに、平らな上面接合部分は、所与の保護被覆を可能とする。このため、本発明は、スタック領域が第１の層と中間層と第２の層とを有し、第１の層と中間層と第２の層とが隣接して配置され、第１のプリズム形状上面が、第１の層と中間層との間の接合部分であり、第２のプリズム形状上面が、中間層と第２の層との間の接合部分であり、第１の層の屈折率が、中間層の屈折率よりも大きく、中間層の屈折率が、第２の層の屈折率よりも大きいコリメータの実施形態を更に提供する。この実施形態は、平らな上面層を具備する（即ち、（平らな上面を有する）第１の層、第２の層、及び、上面層のスタックを有する）が、前段において述べられた実施形態と同一であるとみなせる。

第２の変形例に似ている第３の変形例では、４つの層が、３つの層に代えて用いられる。特に、スタック領域は、第１の層と中間層と第２の層と上面層とを有し、第１の層と中間層と第２の層と上面層とが隣接して配置され、第１のプリズム形状上面が、第１の層と中間層との間の接合部分であり、第２のプリズム形状上面が、第２の層と上面層との間の接合部分であり、第１の層の屈折率が、中間層の屈折率よりも大きく、第２の層の屈折率が、上面層の屈折率よりも大きい。中間層と第２の層との間の接合部分は、好ましくは、この実施形態では平らである。例えば、第１の層及び第２の層は、例えば、１．６の屈折率を持ち、中間層及び上面層は、例えば、１．４の屈折率を持っていてもよい。この実施形態の利点は、システムが、安価な表示箔（ディスプレイフォイル）で構成され得るということであろう。この実施形態は、平らな上面層を具備し、２つの中間層を具備する（即ち、（平らな上面を有する）第１の層、中間層、中間層、及び、第２の層のスタックを具備する）が、第１の変形例において述べられた実施形態と同じであるとみなせる。

第３の変形例と略同様の第４の変形例では、第１の層が、例えば、１．４の低屈折率を持つ材料で（下から）被覆されていてもよい。利点は、システムのより高い透光性である。この態様では、５層スタックが付与され得る。このため、本発明は、スタック領域が底面層と第１の層と中間層と第２の層と上面層とを有し、底面層と第１の層と中間層と第２の層と上面層とが隣接して配置され、第１のプリズム形状上面が、第１の層と中間層との間の接合部分であり、第２のプリズム形状上面が、第２の層と上面層との間の接合部分であり、第１の層の屈折率が、中間層の屈折率よりも大きく、第２の層の屈折率が、上面層の屈折率よりも大きいコリメータの変形例をも提供する。

原則として、底面層又は底面層の上流側の層の被覆は、変形例１及び２に対しても適していてもよい。

「隣接して配置された層」なる文言及び同様の文言は、特に、スタック内の層が互いに物理的に接触していることを示している。

コリメータ、又は、より具体的にはスタックは、（このため、）例えば、（透光性の）層の形で、追加の（オプションの）光学素子を更に有していてもよい。例えば、ある実施形態では、スタックは、上記上面層などの第２のプリズム層の下流側に配置された光学層を更に有する。かかるオプションの層は、例えば、光放出窓及び／又は保護層として使用されてもよい。第２のプリズム頂が面取りされている場合、第２のプリズム層の下流側にの上記光学層は、面取りされたプリズム（即ち、平らな面取りされた頂を具備するプリズム）に物理的に接触していてもよい。代替的に、又は、追加的に、スタックは、上記底面層などの第１のプリズム層の上流側に配置された散乱層を更に有する。例えば、当該光学層は、（上流の）光源の光を散乱するために用いられてもよい。

交差されたプリズムは、大きな角度で光を低減することができる（コリメーション効果）。これは、特に、プリズム方向の１つに沿った方向に対する場合であってもよい。しかしながら、対角線方向に沿って、大きな角度の光は、より少なく抑圧され得る。この問題を解決するために、同心円状に配置されたプリズム、又は、局所的に異なる構成のスタック領域などの他の変形例が提案されている。

１Ｄのプリズムは、直線状に伸長されていてもよく、又は、（上記のように）曲げられていてもよい。例えば、１Ｄプリズムの同心円が付与されてもよい。しかしながら、プリズム軸が（局所的に）交差配置にあるように他の層におけるプリズムが配置されるという条件が満たされるべきである。従って、ある実施形態では、第１のプリズム軸と第２のプリズム軸とがそれぞれ平行に配置された軸であるが、他の実施形態では、第１のプリズム軸と第２のプリズム軸とが放射状及び同心円状にそれぞれ配置される。前者の実施形態では、第１のプリズム形状上面の１Ｄプリズムが平行に配置されるとともに、第２のプリズム形状上面の１Ｄプリズムが平行に配置されるが、各面のプリズム軸は、互いに対して、交差配置にある。また、後者の実施形態では、各プリズム軸の直交配置が得られるなど、（局所的に）交差する（即ち、交差配置である）。

コリメータは、単一のスタック領域を有していてもよいが、代替的には、ある実施形態において、複数のスタック領域を有していてもよい。２以上のスタック領域がある場合、２以上の異なる向きの軸を持つことは好適であろう。この態様では、光は、均一化され、より良好な分布を持ち得る。このため、ある実施形態では、コリメータは、複数の隣接配置したプリズム積層領域を有する。繰り返しの周期は、例えば、１ｍｍ乃至２ｃｍなど、０．５ｍｍ乃至５ｃｍの範囲であってもよい。このため、１Ｄの方向は、スタック間で異なっていてもよい。これは、コリメートされた光分布の滑らかさを更に改善可能とすることができる。

「隣接配置されたスタック」及び同様の文言は、ここでは、コリメータ内のスタック領域が、互いに物理的に接触しているが、必ずしも必要でないことを示していてもよい。例えば、スタック領域が円状の領域である場合、当該円状の領域は、１又は複数の隣接する領域に接触していてもよいが、このことは必ずしも必要ではない。

好ましくは、フォイル間であるセグメントから他のセグメントへの漏れを低減又は防止するために、フォイルはできるだけ薄く保たれる。

他の態様では、本発明は、光源光を供給するように構成された光源と、光源光をコリメートするように構成された上記コリメータと、を有する照明ユニットを提供する。コリメータは、光源の下流側に配置され、その順番は、（ｉ）光源、（ｉｉ）光源の下流の第１のプリズム層、（ｉｉｉ）第１のプリズム層の下流の第２のプリズム層である（なお、上流、下流、又は、中間の他の層を除外するものではない）。

特定の実施形態では、照明ユニットは、照明ボックスを更に有し、当該照明ボックスは、光源を囲むとともに、透光性の窓を有し、当該透光性の窓は、コリメータを有していてもよい。

特に、照明ボックスは、複数の光源を囲んでいてもよい。照明ボックスは、光及び／又は光分布を均一化するために用いられてもよい。光源は、任意の光源であってもよい。しかしながら、とりわけ、ソリッドステート光源（ソリッドステートＬＥＤ）が、寸法の観点から、好まれる。また、「光源」なる用語は、複数の光源のことも指す。コリメータは、導波路の外部結合表面において用いられてもよい。

光コリメータは、特に、６５°（即ち、グレア角度）よりも大きな角度でコリメータを出て行く放射を抑制するために構成されてもよい。コリメータは、このように、グレアを低減するために用いられ得る。ある実施形態では、コリメータは、照明ユニットが６５°以上の角度で光を放つ場合に、輝度が１５００ｃｄ／ｍ^２より小さくなるように、照明ユニットの光をコリメートするように構成される。勿論、この（グレア）角度は、照明ユニットの用途とは独立して、異なる値を持つように選択されてもよい。本発明のコリメータでは、これは、オプションでフレキシブルな薄いコリメータを有する相対的に容易な態様で達成され得る。

従って、本発明は、低い又は無視できるほどのグレアしか有さない薄い照明ユニットを可能とする。照明ユニットは、例えば、オフィス、店舗、（例えば、ホテル、レストラン、病院などの）ホスピタリティ領域などにおいて付与され得る。例えば、照明ユニットは、（例えば、天井グリッド内に埋め込まれた照明のための）埋め込まれた目立たない光源として付与されてもよい。

ここでは、「上流」及び「下流」なる用語は、光生成手段（ここでは、特に、光源）からの光の伝搬に対する部品又は特徴の配置に関し、光生成手段からの光のビーム内での第１の位置に対し、光生成手段により近い光のビーム内の第２の位置が「上流」であり、光生成手段から離れる方向にある光のビーム内の第３の位置が「下流」である。

ここで、「実質的に全ての放射」又は「実質的に構成する」などで用いられる「実質的に」なる用語は、当該技術分野における当業者によって理解されるであろう。「実質的に」なる用語は、「全体的に」、「完全に」、「全ての」などを有する実施形態を含むことができる。従って、実施形態において、「実質的に」なる副詞は、除去されてもよい。可能であれば、「実質的に」なる用語は、９５％以上、特に、９９％以上、更には、９９．５％以上、１００％を含む９０％以上を指していてもよい。「有する」なる用語は、「有する」なる用語が「からなる」を意味する実施形態も含む。

また、明細書及び請求項中の第１、第２、第３などの用語は、類似の要素間を区別するために用いられ、必ずしも順番又は時系列順を説明するためのものではない。よく用いられる用語は適切な状況下では交換可能であり、ここで説明される本発明の実施形態は、ここで説明又は図示されている順序とは異なる順序で動作可能であることが理解されるべきである。

ここで用いられる装置は、動作中、上記と同様である。当該技術分野における当業者にとって明らかであるように、本発明は、動作方法又は動作中の装置に限定されるものではない。

上記実施形態は、本発明を限定するものではなく、当該技術分野における当業者は、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、多くの代替的な実施形態を設計することができるであろうことに留意すべきである。請求項中、括弧内の任意の参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」なる動詞及びその活用形の使用は、請求項中に規定されるもの以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、かかる要素が複数存在することを除外しない。本発明は、幾つかの個別の要素を有するハードウェア手段によって実施されてもよいし、適切にプログラムされたコンピュータにより実施されてもよい。幾つかの手段を列挙している装置クレームにおいて、これらの幾つかは、ハードウェアの１つの同一部品によって実現されてもよい。特定の特徴が相互に異なる従属項において述べられているという単なる事実は、これらの組み合わせが好適に用いられないということを示すものではない。

また、本発明は、明細書で説明された、及び／又は、添付の図面で示された１又は複数の特徴を有する装置に適用される。

本発明の実施形態が、単なる一例として、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の概略図を参照して、説明されるであろう。
図１ａ〜図１ｄは、本発明の幾つかの実施形態を概略的に示しており、図１ｅ〜図１ｆは、本発明の幾つかの原理を示している。 図２ａ〜図２ｆは、照明ユニットの幾つかの実施形態と、幾つかの他の実施形態及び変形例とを概略的に示している。 図面は、必ずしも縮尺通りではない。

図１ａ〜図１ｄは、本発明の幾つかの可能なコリメータ１０の変形例を概略的に示している。

これらの図面は、第１のコリメータ面１１と、対向する第２のコリメータ面１２とを有するコリメータ１０を示している。当該コリメータは、スタック領域２を更に有する。

多くの図面は、コリメータ１０が、１つのスタック領域（図１ａ〜図１ｄ、図１ｆ、図２ｃ）、又は、複数のスタック領域（図２ｄ、図２ｆ）を含む実施形態を示している。

スタック領域２は、平行に配置された第１のプリズム軸１１２を持つ１Ｄ配置された複数の第１のプリズム１１１を具備する第１のプリズム形状上面１１０を持つ第１の層１００を有する。

第１のコリメータ面１１は、コリメータの上流面と解釈することもできる。第１のコリメータ面１１は、後述のように、光源によって照射され得る面である。

第１の層１００の下流において、スタック領域２は、平行に配置された第２のプリズム軸２１２を持つ１Ｄ配置された複数の第２のプリズム２１１を具備する第２のプリズム形状上面２１０を持つ第２の層２００を有する。これらの層は、同一であってもよいが、プリズム軸１１２，２１２は、０°又は１８０°と等しくない角度をなすように、好ましくは、プリズム軸が互いに直交するように、配置される。

第１のコリメータ面１１から第２のコリメータ面１２への方向において（即ち、上流から下流において）、第１のプリズム形状上面１１０の上流側の材料の屈折率は、第１のプリズム形状上面１１０の下流側の材料の屈折率よりも大きい。さらに、第２のプリズム形状上面２１０の上流側の材料の屈折率は、第２のプリズム形状上面２１０の下流側の材料の屈折率よりも大きい。ここで、第２のプリズム形状上面２１０の下流は、空気である。

図１ａにおいて、第２のプリズム形状上面２１０は、第２のコリメータ面１２であることに留意すべきである。

図１ａは、第１の層１００及び第２の層２００が隣接して配置され、第１のプリズム形状上面１１０が、第１の層１００と第２の層２００との間の接合部分であるコリメータ１０の実施形態を概略的に示している。上述したように、第１の層１００（の材料）の屈折率ｎ１は、第２の層２００の屈折率ｎ２よりも大きい。また、第２の層２００の屈折率は、第２の層２００の上の空気の屈折率よりも大きい。

図１ｂ〜図１ｄは、幾つかの他の変形例を示している。図１ｂは、スタック領域２が、第１の層１００と、中間層と、第２の層２００とを有し、第１の層１００と、参照符号ＩＭで示される中間層と、第２の層とが隣接して配置されているコリメータ１０の変形例を概略的に示している。この実施形態では、第１のプリズム形状上面１１０は、第１の層１００と中間層ＩＭとの間の接合部分である。第２のプリズム形状上面２１０は、中間層ＩＭと第２の層２００との間の接合部分である。第１の層１００の屈折率ｎ１は、中間層ＩＭの屈折率ｎ２よりも大きい。中間層ＩＭの屈折率ｎ２は、第２の層２００の屈折率ｎ３よりも大きい。

中間層ＩＭは、第２の層と同等に解釈されてもよく、この図面で第２の層２００として示されている層は、上面層として示されてもよい。勿論、意味を交換する場合であっても、プリズム形状上面の上流の屈折率は、当該プリズム形状上面の下流の屈折率よりも大きい。このことは、第１のプリズム形状上面の上流から下流への交換と第２のプリズム形状上面の上流から下流への交換との両方に（即ち、矢印１の方向において）適用される。

図１ｃは、スタック領域２が、第１の層１００と、中間層ＩＭと、第２の層２００と、上面層ＴＬとを有するコリメータ１０の実施形態を概略的に示している。第１の層１００と、中間層ＩＭと、第２の層２００と、上面層ＴＬとは、隣接して配置されている。第１のプリズム形状上面１１０は、ここでは、第１の層１００と中間層ＩＭとの接合部分である。さらに、第２のプリズム形状上面２１０は、ここでは、第２の層２００と上面層ＴＬとの間の接合部分である。第１の層１００の屈折率ｎ１は、中間層ＩＭの屈折率ｎ２よりも大きく、第２の層２００の屈折率ｎ３は、上面層ＴＬの屈折率ｎ４よりも大きい。上面層は、保護層であってもよく、及び／又は、（更なる）コリメート特性を持っていてもよい。

図１ｄは、スタック領域２が、底面層ＢＬと、第１の層１００と、中間層ＩＭと、第２の層２００と、上面層ＴＬとを有するコリメータ１０の実施形態を概略的に示している。底面層ＢＬと、第１の層１００と、中間層ＩＭと、第２の層２００と、上面層ＴＬとは、隣接して配置されている。さらに、第１のプリズム形状上面１１０は、第１の層１００と中間層ＩＭとの間の接合部分であり、第２のプリズム形状上面２１０は、第２の層２００と上面層ＴＬとの間の接合部分である。第１の層１００の屈折率ｎ２は、中間層ＩＭの屈折率ｎ３よりも大きく、第２の層２００の屈折率ｎ４は、上面層ＴＬの屈折率ｎ５よりも大きい。

ここで、スタック領域２は、第１のプリズム層１００の上流に配置された底面層ＢＬを更に有する。この層は、例えば、散乱層として用いられてもよく、他の実施形態においても同様に付与され得る。

ここでは、ｎ１〜ｎ５が、スタック層の順番に対応する単なる数字であって、必ずしも特定の層に常に関連付けられるものではないことに留意すべきである。例えば、ｎ１は、図１ａ〜図１ｃにおいては、第１の層１００の材料の屈折率であるが、図１ｄにおいては、底面層ＢＬの材料の屈折率である。

さらに、全てのスタック層が、第１のコリメータ面１１と第２のコリメータ面１２との境界内にある層であることに留意すべきである。これらの面は、一般的に、互いに平行に配置される。同様に、プリズム層の主な面、即ち、滑らかな面と溝のある面とは、互いに平行に延在している。概して、全ての層の全ての主な面は、互いに平行に延在している。

光源（図示省略、以下参照）からの光は、第１のコリメータ面１１から第２のコリメータ面１２への方向において伝搬し、出て行く。このため、光源に対して、第２のプリズム層２００は、第１のプリズム層１００の下流にあり、即ち、第１のプリズム層１００は、第２のプリズム層２００の上流にある。

図１ｅは、第１の層又は第２の層をより詳細に示している。従って、幾つかの参照符号は、第１の層及び第２の層の両方の態様を示している。この図面は、第１の層及び第２の層を説明し得る。しかしながら、これは、第１の層１００と第２の層２００とが同一の特性を有することを示すものではない。材料が異なっていてもよいし、頂角αが異なっていてもよいし、グルーブ各βが異なっていてもよい。また、参照符号ｐで示されるピッチも異なっていてもよい。

図１ｆは、コリメータ１０の実施形態の上面図を概略的に示している。第１のプリズム１１１は、第１のプリズム軸１１２を持ち、第２の層２００の第２のプリズム２１１は、第２のプリズム軸２１２を持つ。ここで、プリズム軸は、長手方向の軸である。第１のプリズム軸１１２と第２のプリズム軸２１２とは、特に、８０°乃至１００°の範囲にある角度θをなす。勿論、このことは、第１のプリズム軸１１２と第２のプリズム軸２１２とが、１８０°乃至８０°及び１８０°乃至１００°の角度をなすことも示している。何れにせよ、好ましくは、１００°よりも大きい（又は、８０°よりも小さい）角度ではないということである。従って、プリズム軸１１２，２１２は、ここでは、交差構成で配置されることを示している。

図２ａは、光源光５１を供給するように構成されたＬＥＤなどの光源５０と、光源光５１をコリメートするように構成された上記コリメータ１０の実施形態とを有する照明ユニット５の実施形態を概略的に示している。従って、コリメータ１０は、光源５０の下流に配置されている。さらに、第１のコリメータ面１１は、光源５０の下流にあるが、第２のコリメータ面１２の上流にある。第２のコリメータ面１２は、第１のコリメータ面１１の下流にある。

特に、図２ｂは、光源５０（又は、少なくとも発光部分）を囲む照明ボックス３００を更に有する照明ユニット５の実施形態を概略的に示している。照明ボックス３００は、コリメータ１０を持つ透光性の窓３３０を有する。

参照符号３０１で示される照明ボックス３００の内部は、光源５０の光を均一化するために使用され得る。

照明ユニット５は、コリメートされた光５２を供給するように構成される。光５２の大部分は、スタック領域２／コリメータ１０に対する法線と円錐角γを持つ円錐内に現れる。例えば、光５２の大部分は、円錐角γ＝６５°内に現れ、これにより、グレアを実質的に低減する。

図２ｃは、図１ｆの透視図に似た、コリメータ１０の上面図を示している。コリメータ１０は、ここでは、単一のスタック領域２を有し、換言すれば、１つのスタックのみが存在している。スタック領域２は、交差している第１及び第２のプリズム軸１１２，２１２によって示される、交差配置にある第１の層及び第２の層を少なくとも有している。

しかしながら、図２ｄは、隣接配置された複数のスタック又はスタック領域２を有するコリメータ１０を示している。従って、ここでは、コリメータ１０は、複数のスタック領域２を有している。複数のスタック領域２は、全て、（この上面図には示されていない）第１のコリメータ面と第２のコリメータ面とによって規定され得る。例えば、複数のスタック領域２を図１ａ〜図１ｄに概略的に示されるように隣接配置することによって、図２ｄに概略的に示される実施形態（と同様のもの）が得られる。

従って、ここでは、プリズム構造の向きは、層に亘って回転されている。異なる向きを考慮することによって、フォイル上に斜めの角度で入射する光は、局所的に、プリズム方向に沿った方向となったり、ある角度（例えば、この場合は、４５°）をなしたりする。ビームのウイング部分における強度が小さいことで、より良い光分布が得られる。繰り返し周期は、１ｍｍから数センチメートルの範囲であってもよい。

図２ｅは、第１のプリズム軸１１２と第２のプリズム軸２１２とが放射状且つ同心円状にそれぞれ配置されたコリメータ１０の実施形態を概略的に示している。ここで、第１の層１００は、放射状に配置された第１のプリズム１１１を有し、第２の層２００は、同心円状に配置された第２のプリズム２１１を有している。また、当該態様では、第１のプリズム軸１１２と第２のプリズム軸２１２とが局所的に直交配置された交差配置が得られる。図２ｅでは、一例として、第１のプリズム１１１が、放射状に配置されており、このため、互いに平行でないが、第２のプリズム２１１は、同心円状に配置されており、互いに平行である。

図２ｅは、実施形態の原理を示しており、図２ｆは、図２ｅに概略的に示されるような複数のスタック領域２を具備する実施形態の上面図を概略的に示している。

光学的シミュレーションは、改善を示している。コスト削減及び機械的操作の改善された容易性に加えて、本発明の実施形態は、基本的なＭＬＯソリューションよりも良好な光コンディションをもたらすことができる。

Claims (15)

1. 第１のコリメータ面と、
   対向する第２のコリメータ面と、
   第１のプリズム軸を持つ一次元配列された複数の第１プリズムを具備する第１のプリズム形状上面を持つ第１の層、及び、第２のプリズム軸を持つ一次元配列された複数の第２プリズムを具備する第２のプリズム形状上面を持つ第２の層を有する積層領域と、
   を有し、
   前記第１のプリズム軸と前記第２のプリズム軸とが交差配置にあり、前記第１のコリメータ面から前記第２のコリメータ面へ向かう方向において、前記第１のプリズム形状上面の上流にある材料の屈折率が、前記第１のプリズム形状上面の下流にある材料の屈折率よりも大きく、前記第２のプリズム形状上面の上流にある材料の屈折率が、前記第２のプリズム形状上面の下流にある材料の屈折率よりも大きい、コリメータ。
2. 前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムが、７０°乃至１５０°の範囲から選択されるプリズム頂角及びグルーブ角を持つ、請求項１記載のコリメータ。
3. 前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムが、８０°乃至１００°の範囲から選択されるプリズム頂角及びグルーブ角を持つ、請求項１又は２に記載のコリメータ。
4. 前記第１のプリズム軸と前記第２のプリズム軸とが、８０°乃至１００°の範囲内の角度をなす、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のコリメータ。
5. 前記第１の層及び前記第２の層が、５μｍ乃至５０００μｍの範囲から選択されるプリズム層ピッチを持つ、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコリメータ。
6. 前記プリズム層ピッチは、５μｍ乃至２００μｍの範囲から選択される、請求項５記載のコリメータ。
7. 前記第１の層と前記第２の層とが隣接して配置され、前記第１のプリズム形状上面が、前記第１の層と前記第２の層との間の接合部分であり、前記第１の層の屈折率が、前記第２の層の屈折率よりも大きい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコリメータ。
8. 前記積層領域が前記第１の層と中間層と前記第２の層とを有し、前記第１の層と前記中間層と前記第２の層とが隣接して配置され、前記第１のプリズム形状上面が、前記第１の層と前記中間層との間の接合部分であり、前記第２のプリズム形状上面が、前記中間層と前記第２の層との間の接合部分であり、前記第１の層の屈折率が、前記中間層の屈折率よりも大きく、前記中間層の屈折率が、前記第２の層の屈折率よりも大きい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコリメータ。
9. 前記積層領域が前記第１の層と中間層と前記第２の層と上面層とを有し、前記第１の層と前記中間層と前記第２の層と前記上面層とが隣接して配置され、前記第１のプリズム形状上面が、前記第１の層と前記中間層との間の接合部分であり、前記第２のプリズム形状上面が、前記第２の層と前記上面層との間の接合部分であり、前記第１の層の屈折率が、前記中間層の屈折率よりも大きく、前記第２の層の屈折率が、前記上面層の屈折率よりも大きい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコリメータ。
10. 前記積層領域が底面層と前記第１の層と中間層と前記第２の層と上面層とを有し、前記底面層と前記第１の層と前記中間層と前記第２の層と前記上面層とが隣接して配置され、前記第１のプリズム形状上面が、前記第１の層と前記中間層との間の接合部分であり、前記第２のプリズム形状上面が、前記第２の層と前記上面層との間の接合部分であり、前記第１の層の屈折率が、前記中間層の屈折率よりも大きく、前記第２の層の屈折率が、前記上面層の屈折率よりも大きい、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコリメータ。
11. 前記第１のプリズム軸及び前記第２のプリズム軸が、それぞれ、平行に配置された軸である、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコリメータ。
12. 前記第１のプリズム軸と前記第２のプリズム軸とが、それぞれ、放射状且つ同心円状に配置される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコリメータ。
13. 隣接して配置された複数のプリズム積層領域を有する、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のコリメータ。
14. 光源光を供給する光源と、前記光源光をコリメートする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のコリメータと、を有する、照明ユニット。
15. 照明ボックスを更に有し、前記照明ボックスは、前記光源を囲み、前記照明ボックスは、透光窓を有し、前記透光窓は、前記コリメータを有する、請求項１４記載の照明ユニット。

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