JP3224387B2 - 光線抽出フィルム - Google Patents

光線抽出フィルム

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Description

【発明の詳細な説明】 （従来の技術） 多くの状況下において、特殊な光線出力特性を有する
光源固定具、即ち、光の放射を制御する照明器具が所望
される。例えば後方照射のディスプレイはときに平行と
された出力を有する線光源を必要とする。平行とされ
た、とは、光がビームの形態に集中されていることを示
し、ビームとしてほぼ互いに平行な光線をもつものも含
まれる。そのような照明器具はディスプレイの縁部照射
に用いることができる。別の状況下においては、標識を
一方の縁部に沿って光源により前方から照射することが
できる。そのような状況下においては、標識の照射がよ
り均一となるように近くの縁部より離れた縁部により多
くの光を導くことが望ましい。そのような特殊な光線分
布を要する状況下においては複雑な形状のレフレクタを
照明要素の背後に位置させて望ましい特性を有する光線
ビームを発生させることがよくある。ビームとは、一定
の範囲の方向に集中した光線の流れを示す。そのような
レフレクタは一般的に崇高いもので、照明要素の寸法を
大きくし、かつきわめて高価であることが多い。
（発明の要約） 本発明においては、光線抽出フィルムが第１と第２の
主要面を有する。光線の抽出とは入射した光をある方向
へ放射することを示す。主要面とは、フィルムにおいて
大きな面積を有する、いわゆる面であって、縁の面とは
違う面であることを示す。第１の主要面は、その上に複
数の線状の光線抽出構造体を形成している。光線抽出構
造体は光線ビームから光線を抽出し、第２の主要面に向
けて導く。第２の主要面は、ビームとして形成された出
力光線ビームを発生させるフレネルレンズをそのうえに
形成している。前記フレネルレンズは、複数の線状の構
造体からなる直線構造体を含んでいる。
（実施例） 本発明において、照明器具は一方の面において光線抽
出構造体を、反対側の面においてビームを成形するフレ
ネルレンズを有するフィルムを使用し概ねビームに集光
された光線ビームを受け入れる。光線ビームには２つの
変形が考えられることに注目すべきである。一方は小さ
い光源及びパラボラリフレクタから出てくる直接のビー
ムに集光された光線ビームである。第２は、光線ガイド
内をある距離進行するよう光線が抑制される拘束ビーム
である。前記光線ガイドは米国特許第4,260,220号と同
第4,805,984号において教示されている。これらの特許
の教示により作られた光線ガイドは外壁を有している。
前記外壁の外側は複数の直線の直角プリズムを有してい
る。光線ガイドに沿って進み、かつ外壁へ入る光線はプ
リズムと衝突し、全反射し、そしてガイドの内側へ戻さ
れる。本発明は直接ビームあるいは拘束ビームのいずれ
かから光線を抽出するのに有用である。
第１図は本発明による照明器具を示す。第１図に示す
照明器具においては、ハウジング10が光学的空洞12を画
成する。前記の光学的空洞12内に光源14がある。図示の
ように、光源14は光線をビームにするためのパラボラミ
ラーを有する。代替的に、ハウジング10は光線ガイド材
料とし、そのため直接ビームに集光されたビームでなく
むしろ拘束されたビームを用いるようにしてもよい。ハ
ウジング10は一方の側に光学的ウインドウを有する。光
学的ウインドウには本発明の実施例のフィルム16が位置
している。フィルム16は第１の主要面18と第２の主要面
20とを有する。前記主要面18は光線抽出装置として作用
する複数のプリズムを有し、一方主要面20は出力光線を
形成するフレネルレンズを有する。フィルム16は透明材
料であって、透明の高分子材であることが好ましい。特
に好ましい材料はポリカーボネートとアクリルである。
第２図は第１図の線２−２に沿って視たフイルム16の
断面図である。面20には複数の構造体22や複数の構造体
24のような複数種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要素である。直線
状フレネルレンズは一般的に好ましいものの、本発明の
特定の適用においては、円形あるいはその他の形状の要
素を有するフレネルレンズを必要とすることがありう
る。各要素の軸線は光線ビームの方向に対して平行に延
びている。前記面20上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光線出力によって変わる。も
し照明器具が例えば縁部照明用の光源として用いられる
とすれば、面20上の構造体は典型的に従来の凸形円筒レ
ンズの挙動を追従し光線を線状に集光する。代替的に、
もし別のパターンが望ましいとすれば、さらに風変わり
なスタイルのレンズを追従することが度々ありうる。レ
ンズの構成は希望する光線出力特性に対応すべきであ
る。
第３図は第１図の線３−３に沿って視たフィルム16の
断面図である。第３図に示すように、フィルム16の側18
は複数の三角形プリズムが位置している。図示のよう
に、プリズムは二等辺三角形であるが、それが必要とさ
れるのではない。しかしながら二等辺三角形を使用する
と、いずれの方向からの光線に対しても均等によく作用
するので好ましいことである。従って、照明器具は両端
で照射され、より多くの光線とより大きい均一性の双方
を提供する。光線抽出装置としてのプリズムの機能はプ
リズム26を参照すれば理解される。プリズム26は二辺28
と30とを有する。機能時、光線は二辺の中の一方即ち側
部28を介してプリズム26へ入り、プリズムを横切り側部
30と衝突する。30において光線は全反射し、フィルム16
を通して反射され、面20を通して出ていき、面20におい
てフィルムの残りの部分を通して進行している光線と組
み合わされ希望する形状のビームを形成する。
適当に広い、概ねビームに集光された光の光源とアク
リルの抽出フィルムとに対して、59から79度の範囲の、
特に好ましいのは69度の頂角を有するプリズムが好まし
いことが判明した。
前述のように、出力ビームの特性は面20上のフレネル
レンズにより形成される。もしフレネルレンズが直線の
要素により出力ビームを形成するとすれば、元のビーム
に対して垂直の方向における光線の分布に作用するのみ
である。光線の分布は面18上の抽出構造体によりビーム
に対して平行の方向において調整できる。もし第３図に
示すように、構造体がすべて同じ頂角を有する三角形で
あるとすれば、光線はもとの光線ビームに対して平行の
方向にビームに集光されて出ていく。第４図に示すよう
に、フィルム16′は、頂角が異なっている複数の二等辺
三角形をその上に設けている。典型的にはこれらでは一
連の三角形が繰り返されている。第４図で判るように、
プリズム32、33、34、35及び36は異なった頂角をそれぞ
れ有している。一連の並びは、それぞれプリズム32、33
と等しい頂角を有するプリズム32′、33′から始まる。
繰り返される一連のプリズムの数は固定されているので
なく、特定の設計要件により決められる。例えば、ある
テスト用に作られたある抽出フィルムにおいては、一連
が７個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、73.5度
及び68.5度であった。一群の前記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が変わ
ることの利点は、単一の頂角を使用するとき起こるよう
に光線がビームに集光されるのではく、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。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による光線抽出フィルムの実施例を用い
た照明器具の図、 第２図は本発明による光線抽出フィルムの実施例の第１
の断面図、 第３図は本発明による光線抽出フィルムの実施例の第２
の断面図、および 第４図は本発明によるフィルムの別の実施例の断面図で
ある。 図において、 10……ハウジング、12……空洞 14……光源 16……フィルム、18……第１の面 20……第２の面 22,24……構造体、26……プリズム 32,33,34,35,36……プリズム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 F21V 5/02 G02B 3/08 G02B 5/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１と第２の主要面を有し、特性が制御さ
    れた出力光線ビームを発生させる光線抽出フィルムであ
    って、前記第１の主要面が複数の線状の光線抽出構造体
    をその上に有し、前記抽出構造体の各々の軸線が第１の
    方向に延び、前記光線抽出構造体は光線ビームから光線
    を抽出し、抽出された光線を前記第２の主要面に向かっ
    て導き、前記フィルムは前記出力光線ビームを制御する
    ためのフレネルレンズを前記第２の主要面に形成してお
    り、前記フレネルレンズは複数の線状の直線構造体を含
    むことを特徴とする照明器具用光線抽出フィルム。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のフィルムにおいて、前記
    直線構造体の各々が第２の方向に延びる軸線を有し、前
    記第１の方向が前記第２の方向に対して垂直であること
    を特徴とする照明器具用光線抽出フィルム。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のフィルムにおいて、前記
    複数の光線抽出構造体が複数の三角形のプリズムを含む
    ことを特徴とする照明器具用光線抽出フィルム。
  4. 【請求項４】請求項３に記載のフィルムにおいて、前記
    複数の三角形のプリズムが二等辺三角形を形成し、前記
    複数のプリズムが繰り返されるグループに分割され、１
    つのグループの前記複数のプリズムの頂角が異なってい
    ることを特徴とする照明器具用光線抽出フィルム。
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