JP2723251B2 - 正常化された光を出力する光設備 - Google Patents

正常化された光を出力する光設備

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JP2723251B2
JP2723251B2 JP63129407A JP12940788A JP2723251B2 JP 2723251 B2 JP2723251 B2 JP 2723251B2 JP 63129407 A JP63129407 A JP 63129407A JP 12940788 A JP12940788 A JP 12940788A JP 2723251 B2 JP2723251 B2 JP 2723251B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光設備に関し、更に詳しくは、指向性のない
（undirected）出力を有する伸長した直線的な光源から
正常化された光（normalized light）を出力する光設備
に関する。
［従来技術］ 狭い範囲の方向にのみ光を放射する光設備は正常化さ
れた光を出力すると称されている。このような光源は屡
望ましいのである。何故ならば、普通使用されている大
抵の光源は指向性のない出力を発生し、これらの光源が
放射する光を正常化する為には若干の技術を利用しなけ
ればならないからである。光源の出力を正常化する通常
の方法の１つは、放物線型反射装置を使用することであ
る。このような反射装置は点光源からの光をコリメート
（collimate）し、即ち平行化されたビームを生ずるの
である。
光源が通常の蛍光照明管のような伸長した直線的な光
源である場合には問題は更に困難になる。蛍光照明管か
らの光はこの蛍光照明管の主軸に垂直に位置する断面に
沿つて放物線形状をなす反射装置によつて一部分コリメ
ートされることが出来る。この技術は蛍光照明管から垂
直に放射される光の方向を正常化するが、しかし他の方
向に放射される光を正常化するものではない。
伸長した直線的な光源と共に通常使用される他の技術
は光源の前方にルーバー（louver）を配置することを含
んでいる。このようなルーバーは正常化された方向に放
射される光のみを通過させることが出来る。
これらの技術は両者共、共通の欠点に悩むものであ
る。即ちこのような欠点の１つは、これらの技術を利用
する光設備が必然的に嵩張ることである。放物線型反射
装置は、その性質上開口の寸法に比較して深さが深くな
ければならない。このことは放物線型反射装置が広角度
の光を正常化させる場合に特に当嵌まる。同様に、ルー
バーが著しく正常化の効果を有しなければならない場合
には、これらのルーバーは相応に深さが深くなるのであ
る。
これら両者の技術の於ける第２の欠点は、特に蛍光照
明管が面積光源（area source）として使用される光設
備の為の光源として使用される場合に、通常「ホツトス
ポツト」（hotspot）として知られている明るい面積部
分を両者共生ずることである。このようなホツトスポツ
トは通常光源に最も近い光設備の部分に生ずる。若しこ
のようなホツトスポツトを回避しなければならない場合
には更に他の技術が利用されなければならないのであ
る。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上述のような従来技術の欠点を排除
して、正常化された光を出力出来る効率のよい小型な光
設備を提供することである。
［課題を解決する為の手段及び作用］ 上述の目的は、特許請求の範囲に限定されるような光
設備を提供するこれによつて解決される。
本発明の光設備に於ては、指向性のない出力特性を有
する伸長した直線的な光源が光学窓を有する光学的空所
内に配置されるのである。平滑な面及び附形された（st
ructured）面を有する透明フイルムが、その平滑な面が
光学的空所の内部に向くようにして光学窓内に位置する
のである。
附形された面は多数の三角プリズムを有する。これら
のプリズムは平滑な面に垂直にこのフイルムに入射する
光を全部内部に反射して戻し、この光が光学的空所内に
留まるようになす。しかし、平滑な面と、附形された面
のプリズムとの組合された作用は、平滑な面に対して垂
直以外の角度でフイルムに入射する光の大部分を正常化
し、入射した時の角度よりも更に垂直に近い角度で光が
フイルムから放射されるようになす。
［実施例］ 本発明に於けるフイルム24の機能は第１図を参照する
ことによつて判る。第１図は三角プリズム30及び32を含
むフイルム24の部分を示している。光線46が平滑な面26
を通つてフイルム24に入射する。この光線46はプリズム
32の斜面48に当り、内部で全反射される。反射された光
線はプリズム32の斜面50に当り、再び内部に全反射され
て光線46が面26を通つて放出されるようになる。しか
し、平滑な面26に対して垂直以外の角度で入射した光は
上述とは異なるように作用する。即ち光線52は面26を通
り、この面26に対して垂直以外の角度でフイルム24に入
射する。光線52がフイルム24に入射する時に、面26にて
屈折される。光線52はフイルム24のプリズム30の斜面54
を通つて放射される時に再び屈折される。従つて、光線
52は、この光線が入射面26から入射する時の角度よりも
面26に対する垂線に近い角度でフイルム24から放射され
るのである。
このようなフイルム24の作用は本発明の光設備に種々
の利点を与える。即ち第１の利点は、平滑な面に対して
垂直に近い角度以外の角度でこのフイルムに入射する光
の屈折が、光を更に著しく指向性のある正常化された光
線として放射されるようになすことである。第２の利点
は、平滑な面に垂直又は垂直に近い方向でフイルム24に
入射する光が光学的空所内に反射されて戻されることで
ある。このように反射される光の部分は、光源に最も近
いフイルムの部分に於て更に大きいから、この作用は光
学窓の均等な照明を与えるのを助け、従来の光設備に於
て生じていた欠点であるホツトスポツトを排除するので
ある。第３の利点は、若干の型式の光源に於て生ずる。
フイルム24によつて反射される光の若干の部分はこの光
を発生させた光源に反射されて戻される。フイラメント
光源のような若干の型式の光源に於ては、光がこの光源
に戻されると、光源の電気的効率が向上されるのであ
る。従つて、本発明は従来技術よりも優れた種々の利点
を与えるのである。
第２図は本発明の他の実施例を示す。第２図に示され
た実施例も又上方透過性像支持体のようなスライドを見
る為に使用されるように企図されている。第２図の光設
備60は光学的空所64を境界するケース62を有する。この
光学的空所64内には伸長した直線的な光源66がある。こ
の伸長した直線的な光源66は例えば通常の蛍光照明管と
なすことが出来る。光学的空所64は透明フイルム68を内
部に有する光学窓を有する。この透明フイルム68は平滑
な面即ち側部70及び附形された面即ち側部72を有する。
第２図に示されるように、フイルム68のこの附形された
側部72の三角プリズムの主軸は伸長した直線的な光源66
の主軸に対して垂直に位置している。フイルム68のプリ
ズムは伸長した直線的な光源66に平行に配置されること
が出来るが、試験の結果は、フイルムが第２図に示され
るように配置される時に更に良好な結果が得られること
を示している。しかし、重要な点は、附形された側部72
が光学的空所64の外部に向き、一方フイルム68の平滑な
側部70が光学的空所64の内部に向かなければならないこ
とである。
この光学的空所64の内部には反射装置74が附加的に示
されている。反射装置74を構成する反射性材料の層はミ
ラーのような著しく鏡面状の反射材料になし得るが、ま
た拡散反射性材料になすこともできる。ポリオレフィン
繊維の接着された不織フィルムがこのような拡散反射繊
維の反射装置として有効であることが分かっている。
第２図の光設備はケース76を附加的に有し、このケー
ス76は第２の光学的空所78を境界している。光学的空所
78は光学的空所64の光学窓に隣接する入力光学窓を有す
る。このようにしてフイルム68を通つて光学的空所64か
ら放射される光は入力光学窓を通つて光学的空所78に入
射するようになされている。
光学的空所78は又フイルム80を有する出力光学窓を有
する。フイルム80は光学的空所78の内部に向く平滑な面
82及び光学的空所78の外部に向く附形された面84を有す
る。フィルム80は、例えばアクリルまたはポリ炭酸エス
テルのような重合体より成ることができる。附形された
面84は一連の隆起部および溝を形成する多数の三角プリ
ズムを有する。望ましい実施例においては、これらのプ
リズムは直角二等辺三角形を形成しているが、他の角度
を有する三角形も使用できる。フイルム80の附形された
面84も又フイルム68の附形された側部72と同じである。
フイルム80の附形された面84の三角プリズムの主軸は伸
長した直線的な光源66の主軸に垂直に位置している。最
後に、光拡散フイルム86がフイルム80の附形された面84
及び光学的空所78の出力光学窓の上に配置されるのであ
る。
光学的空所78は典型的にはケース76の内部を内張りし
ている反射装置を有する。光学的空所78の内部の反射装
置は何れの反射性材料になすことも出来る。しかし、拡
散反射性の材料が望ましい。
本発明の望ましい実施例に於ては、ケース88は第２の
伸長した直線的な光源を内部に有する第３の光学的空所
を境界している。この第３の光学的空所は光学的空所64
と全く同様の方法で光学的空所78と協働する。又この望
ましい実施例には脚部90が含まれていて、この脚部90は
スライドを見る為に光設備60を所望の配向位置に保持さ
せるようになつている。
本発明による光設備の作動は第３図、第４図及び第５
図を参照することによつて更によく理解される。先ず第
３図を参照し、フイルム100が平滑な面102及び附形され
た面104を有するように示されている。平滑な面102上に
１つの点106が選択される。この点106を通つてフイルム
100に入射する総ての光は点106をその中心に有するよう
な理論的な半球108を通過しなければならない。この半
球108は３つの領域110,112及び114に分割され。半球108
の領域110を通過した後で点106にてフイルム100に入射
する光は附形された面104にて内部に全反射され、平滑
な面102を再度通過する。しかし、半球108の領域112又
は114を通過した後で点106にてフイルム100に入射する
光は附形された面104を通つてフイルム100から放射され
る。実際上、領域110,112及び114の相対的な寸法はフイ
ルム100を形成する材料の屈折率によつて変化するが、
全体的な形状は使用される材料の如何に拘わらず図示の
ようなものになるのである。
第４図は第３図の領域112及び114を通つてフイルムに
入射する光によつて得られる光の出力の分布を示してい
る。第４図の半球116の中心から出て来る光はこの半球
を通過しなければならない。このような光の大部分は領
域118を通過する。放射される光の僅かな部分は領域120
及び122を通過する。領域120及び122を通過する光はフ
イルム100′の附形された面104′からの唯１回の内部の
全反射を受けた光の小さい％の光だけである。何れの光
も半球116の領域124を通つて放射されることはない。
第５図は第３図及び第４図に示された入力及び出力特
性が如何にして第２図に示された本発明の実施例に於て
協働するかを示している。第５図は第２図のフイルム68
及び80に対応するように示されたフイルム68及び80を示
している。フイルム68を通つて第１の光学的空所から放
射される光は領域118,120及び122に出て来るが、大部分
の光は領域118内に出て来る。しかし、図示されるよう
に、領域118に出て来る光の大部分は領域110内に含まれ
ており、このことはこの光がフイルム80によつて伝達さ
れないことを意味している。その代りに、この光がフイ
ルム80によつて全体的に内部に第２図の第２の光学的空
所78内に反射されて戻されるのである。フイルム68及び
80の屈折率を正しく選択することによつて領域118は領
域110内に全体的に含まれるようになし得る。その結
果、この光は少なくとも１回は光学的空所78のケース76
の内壁部によつて反射されなければならない。このこと
は光学的空所78内の均一な光の分布を生じさせるのを助
ける。ケース76の壁部を内張りする反射性材料の正しい
選択は、このような分布の均一性を更に向上させる。接
着された不織ポリオレフイン繊維のような拡散性反射装
置はこのような分布を生じさせるのに甚だ効果的に働
く。
本発明は上方透過性像支持体のようなスライドを照明
するのに使用される光設備に関して説明された。しか
し、当業者には、本発明がこのような光設備に制限され
るものでないことはよく判るところである。本発明は、
光設備が指向性のある出力を有しなければにらないよう
な場合に、有利に使用出来るのである。例えば、本発明
による光設備は、光設備からの光が机又はその他の作業
空間に優先的に指向されなければならないような上方透
過性光設備に有利に使用出来るのである。
［発明の効果］ 本発明は上述のように構成されているから、光設備が
指向性のある出力を有しなければにらないような場合
に、有利に使用出来、例えば、光設備からの光が机又は
その他の作業空間に優先的に指向されなければならない
ような上方透過性光設備に有利に使用出来る小型な光設
備を提供する優れた効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に使用される光を正常化させるフイルム
の概略的断面図。 第２図は一部分断面とせる本発明の実施例の斜視図。 第３図は本発明に使用される光を正常化させるフイルム
の光入力特性を示す概略的斜視図。 第４図は本発明に使用されるフイルムの光出力特性を示
す概略的斜視図。 第５図は第２図の実施例の作動を示す為に第３図及び第
４図の入力及び出力特性を組合せて示す概略的斜視図。 60……光設備 64,78……光学的空所 62,76,88……ケース 66……光源 68,80,100,100′……フイルム 70,82,102……平滑な面又は側部 72,84,104,104′……附形された面又は側部 74……反射性材料層即ち反射装置 90……脚部 46,52……光線 48,54……斜面 106……点 108,116……半球 110,112,114……領域 118,120,122,124……領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−53816（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−124104（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−33747（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4791540（ＵＳ，Ａ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光学窓を有する第１の光学的空所を境界す
    るケースと、前記第１の光学的空所内の第１の光源と、
    第１の入力光学窓及び出力光学窓を有する第２の光学的
    空所を境界するケースとを含んでいて、前記第２の光学
    的空所の入力窓が前記第１の光学的空所の光学窓を通し
    て前記第１の光学的空所を出て来る光を受入れるように
    なされている正常化された光を出力する光設備に於て、
    前記光設備が、 前記第１の光学的空所の光学窓内に第１及び第２の主面
    を有する第１の透明フイルムであつて、前記第１の主面
    が平滑で、且つ前記第１の光学的空所に面していて、前
    記第２の主面が多数の三角プリズムを有し、夫々の前記
    三角プリズムが主軸を有し、前記プリズムの前記主軸が
    夫々互いに他に対して平行になされている前記第１の透
    明フイルムと、 前記出力光学窓内の第１及び第２の主面を有する第２の
    透明フイルムであつて、前記第２の透明フイルムの第１
    の主面が平滑で、且つ前記第２の光学的空所に面してい
    て、前記第２の透明フイルムの第２の主面が多数の三角
    プリズムを有し、夫夫の前記三角プリズムが主軸を有
    し、前記プリズムの前記主軸が夫々互いに平行で、前記
    第１の透明フイルムのプリズムの主軸に垂直になされて
    いる前記第２の透明フイルムと、 を含んでいることを特徴とする光設備。
  2. 【請求項２】前記第２の透明フイルムの第２の主面に隣
    接して前記第２の光学的空所の出力光学窓内にある光拡
    散フイルムを更に含んでいる請求項１記載の光設備。
  3. 【請求項３】前記第２の光学的空所が第２の入力光学窓
    を有し、前記光設備が更に、 光学窓を有する第３の光学的空所を境界するケースと、 前記第２の光学的空所の第２の入力光学窓が前記第３の
    光学的空所の光学窓を通つて前記第３の光学的空所を出
    て行く光を受入れるようになされていることと、 前記第３の光学的空所内の第２の光源と、 前記第３の光学的空所の光学窓内にあつて、第１及び第
    ２の主面を有する第３の透明フイルムであつて、前記第
    ２の主面が多数の三角プリズムを有し、夫々の三角プリ
    ズムが主軸を有し、前記第３の透明フイルムのプリズム
    の前記主軸が前記第２の透明フイルムのプリズムの前記
    主軸に対して垂直になされている前記第３の透明なフイ
    ルムと、を含んでいる請求項１記載の光設備。
  4. 【請求項４】前記両方の光源が直線的な光源として伸長
    している請求項３記載の光設備。
JP63129407A 1987-05-26 1988-05-26 正常化された光を出力する光設備 Expired - Lifetime JP2723251B2 (ja)

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US53848 1987-05-26

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EP (1) EP0293182B1 (ja)
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KR (1) KR0127478B1 (ja)
AU (1) AU612652B2 (ja)
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DE (1) DE3886261T2 (ja)
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