JP3488467B2 - マイクロプリズムのアレイを用いる照明系 - Google Patents

マイクロプリズムのアレイを用いる照明系

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JP3488467B2 JP52963995A JP52963995A JP3488467B2 JP 3488467 B2 JP3488467 B2 JP 3488467B2 JP 52963995 A JP52963995 A JP 52963995A JP 52963995 A JP52963995 A JP 52963995A JP 3488467 B2 JP3488467 B2 JP 3488467B2
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Description

【発明の詳細な説明】 関連出願の相互関係 本出願は、マイクロプリズムのアレイを使用するバッ
ク照明装置と題される、1994年１月11日出願の米国特許
出願第08/149,219号の一部継続出願である。
発明の背景 本発明は、一般的には、透光率の比較的大きい平行光
線用の光学照明系に関する。さらに詳しくは、本発明
は、非平行光源から出た光の方向を変えるための多数の
光学マイクロプリズムおよびマイクロレンズを有し、そ
して別々または組み合せのいずれかで非拡散性の若しく
は実質的に平行な光源出力を提供する照明系に関する。
多くの光学用および照明用用途では、発光効率の良い
非拡散性の光源か若しくは平行な光源を製造する必要が
ある。平行光源で遭遇する典型的な問題点は１）不均一
な光の分布、２）制御された方向での光の出力不足、
３）非平行光の入力量に対する平行光の出力量に関する
非効率性、および４）コンパクトな設計の、若しくは断
面の狭い（narrow profile）効率的な平行光源の不足で
ある。
従って、光学および照明技術分野において、狭い断面
を保持しつつエネルギー効率の高い光源を与える照明用
集合組立装置を提供する必要が存在する。
発明の要約 本発明はエネルギー効率の高い非拡散性の若しくは実
質的に平行な光源［以後、限定空間指向光源（spatiall
y directed light source）と呼ぶ］を個別にまたは組
み合せで提供する光学照明系に関する。本発明は、さら
に、断面の狭い限定空間指向光源を必要とする任意の照
明用途に向けられる。
この光学照明系は、光透過装置に極く近接している拡
散入力光源と、光透過装置からの光を離して方向を変え
るための、その光透過装置に接して作動するように置か
れている反射装置を含んでなる。反射装置はマイクロプ
リズムのアレイ（an array of microprisms）若しくは
マイクロレンズのアレイと光学的に協同して作動するマ
イクロプリズムのアレイを含んでなり、そのマイクロプ
リズムはその光透過装置とそのマイクロレンズの間で作
動するように置かれている。本発明の反射装置は、断面
の狭い集合組立装置に与えられるエネルギー分布効率の
良い限定空間指向光線を提供する。
好ましい一つの態様では、単一の入力光源が光透過装
置の受光面に隣接して位置決め、配置されている。光透
過装置は、ライトパイプ、光学くさび、光導波路若しく
はこの技術分野の習熟者に知られている任意の他の構造
物のような、反射しながら光を透過させる任意の構造物
であることができる。好ましくは、光透過装置は入力光
源によって発生された光を受光し、内部全反射（TIR）
によりその光を輸送する導波路を含んでなる。その導波
路の一つの面にマイクロプリズムのアレイが取付けられ
る。マイクロプリズムは導波路と接した入光面と、その
入光面と離れた端にあり、入光面に平行な出光面とを含
んでなる。マイクロプリズムは、さらに、四つの側壁を
含んでいる。この四つの側壁は、導波路を通って進んで
いく光が捕捉され、そしてマイクロプリズムで方向が変
えられ、TIRによりそのマイクロプリズムによって反射
され、そして限定空間指向光源としてマイクロプリズム
から出てくるような角度で傾斜している。限定空間指向
光源とは、光出力面に対して実質的に垂直な方向に実質
的に平行な光源を含むか、若しくは光出力面の法線に対
して或る角度をとっている光源を含んでいることを意味
する。
一つの代替の態様では、マイクロレンズのアレイがマ
イクロプリズムの光出力面に隣接して作動するように配
置されている。各マイクロプリズムの四つの側壁は、導
波路を通って進んでいく単一光源からの光が、マイクロ
プリズで捕捉され、TIRによりそのマイクロプリズムで
反射され、そして限定空間指向光源としてマイクロプリ
ズムから出てくるような角度で傾斜している。これらの
マイクロレンズは適切な曲率で作られており、そして各
マイクロプリズムから出てくる光が対応するマイクロレ
ンズに向かうように配置されている。この光はこれらの
マイクロレンズを通って進み、実質的に平行な光源とし
て出てくる。
もう一つの好ましい態様では、二つの入力光源が光透
過装置の向い合って位置する受光面に隣接して配置され
ている。この光透過装置は両方の入力光源によって生じ
る光を受光し、そしてTIRによりその光を輸送する導波
路を含んでなる。この導波路の一つの面にマイクロプリ
ズムのアレイが付いている。このマイクロプリズムは、
導波路と接している光入力面とその光入力面と離れた端
にあり、光入力面に平行な光出力面を含んでなる。この
マイクロプリズムは、さらに、両方の入力光源からの導
波路中を進んでいく光が捕捉され、そしてそのマイクロ
プリズムで方向が変えられ、TIRによりマイクロプリズ
ムによって反射され、そして限定空間指向光源としてマ
イクロプリズムから出てくるような角度で傾斜している
四っの側壁を含んでなる。
さらにもう一つの代わりの態様では、マイクロレンズ
のアレイがマイクロプリズムの光出力面に隣接して作動
するように配置されている。各マイクロプリズムの四つ
の側壁は、導波路を通って進にでいく両光源からの光が
マイクロプリズで捕捉され、TIRによりマイクロプリズ
ムによって反射され、そして限定空間指向光源としてマ
イクロプリズムから出てくるような角度で傾斜してい
る。これらのマイクロレンズは適切な曲率で作られてお
り、そして各マイクロプリズムから出てくる光が対応す
るマイクロレンズ若しくは多数のマイクロレンズに向か
うように配置されている。この光はこれらのマイクロレ
ンズを通って進み、実質的に平行な光源として出てく
る。
このように配列されたマイクロプリズムとマイクロレ
ンズを用いるこのような照明系を利用できる照明用途は
多数ある。このような用途は自動車工業、航空宇宙工業
および広告用および住居用の市場に存在する。幾つかの
自動車用用途で、単に例として限定することを意図しな
いで挙げれば、考えられる用途は、断面の小さい自動車
用のヘッドライトおよびテールライト；読書用ライトお
よびマップ・ライトのような断面の小さい車内ライト；
ダッシュボード・ディスプレイ用光源；フラットパネル
・ナビゲーション表示盤、フラットパネル・自動車TVス
クリーンおよびフラットパネル電子装置ディスプレイ用
のバックライト；交通信号灯；および道路標識用バック
ライトである。航空宇宙工業における代表的な例は、フ
ラットパネル・コックピット・ディスプレイ用バックラ
イトおよび航空機の乗客区画のTVスクリーン；断面の小
さい読書用ライトと航空機の着陸灯および滑走路灯であ
る。住居用および広告用の用途には、断面の小さい室内
および室外用スポットライトおよび平行化の程度の小さ
い室内照明；フラットパネル・TVスクリーン、コンピュ
ータなどのLCDディスプレイ、ゲーム機ディスプレイ、
電機器具ディスプレイ、機械ディスプレイおよび映像電
話用のバックライトである。
本発明のさらなる目的、利点および新規な特徴は、一
部は以下の説明により示され、また一部は以下の説明を
検討することによりこの技術分野の習熟者に明らかにな
るであろうし、或いはまた本発明を実施することにより
習得されるであろう。本発明の目的と利点は、付記した
特許請求の範囲中に特に示した方法およびそれらの組み
合せにより実現され、到達されるであろう。
図面の簡単な説明 本発明の上記のおよびその他の目的と利点は、以下の
詳細な説明を添付図面と組み合せて参考にすれば明らか
になるであろう。これら図において、同様の符号は図面
全体を通じて同様の部分を指している。図面において、 図１は単一入力光源と組み合せた本発明の一つの態様
の立面図であり； 図1Aは図１の態様の分解図であり； 図1Bは図１の態様のもう一つの代替図であり； 図２はマイクロレンズのアレイを含む図１の態様の立
面図であり； 図2Aはマイクロレンズに対応する図２の態様のもう一
つの代替図であり； 図３は単一のマイクロレンズの断面図であり； 図3Aは単一のマイクロレンズの一つの態様の平面図で
あり； 図４は二つの入力光源と組み合せた本発明のもう一つ
の態様の立面図であり； 図4Aは図４の態様の分解図であり； 図５はマイクロレンズのアレイを含む図４の態様の立
面図であり； 図６は図５の態様の分解図であり；そして 図７は図５の態様のもう一つの代替図である。
推奨される態様の詳細な説明 本発明の推奨される態様は、上記の図面を参照すれ
ば、この技術分野の習熟者に更に良く理解されるであろ
う。これらの図面に例示される本発明の好ましい態様
は、全てを包括していること、または開示された正確な
形に本発明を限定することを意図するものではない。こ
れらの図面は、本発明の原理およびその応用と実用性を
記述し、または最も良く説明し、それによりこの技術分
野の習熟者に本発明を最も良く利用できるように選ばれ
ているものである。
本発明の一つの好ましい態様が図１、1Aおよび1Bに示
されている。数字２で代表される照明系は、光発生装置
14、受光面17を有する導波路16および導波路16に接して
いる透明な反射装置18を含んでなる。有用な光発生装置
14の代表例はレーザ、蛍光管、発光ダイオード、白熱電
球、太陽光および同様の装置である。導波路16はガラス
若しくは重合体のような任意の透明な材料から作られ
る。図１において、光発生装置14は導波路16に極く近接
しており、そして反射装置18は導波路16に接している。
反射装置18は場合によって存在する接着促進層26とマ
イクロプリズム28のアレイから成る。光はTIRにより反
射されながら導波路16を通り、そして光入力面30を通っ
て各マイクロプリズム28に入り、側壁33、35および37で
反射して、光出力面32を通って、限定空間指向光源とし
てマイクロプリズム28を出てくる。
導波路16は約400nmから約700nmの波長範囲の光に対し
て透明である。導波路16の屈折率は約1.40から約1.60の
範囲であることができる。最も好ましい屈折率は約1.45
から約1.60である。導波路16は任意の透明な固定材料か
ら作ることができる。好ましい材料は透明な重合体、ガ
ラスおよび溶融シリカである。これらの材料に希望され
る特性は、デバイスの通常の使用温度での機械的および
光学的安定性である。最も推奨される材料はガラス、ア
クリル系重合体、ポリカーボネートおよびポリエステル
である。
マイクロプリズム28は任意の透明な固体材料から組み
立てることができる。好ましい材料は導波路16に等しい
か、それより大きい屈折率を有する。好ましい材料は約
1.40から約1.65の間の屈折率を有するもので、これには
ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリエス
テル、ポリ（４−メチルペンテン）、ポリスチレンおよ
びアクリレート単量体の光重合体で作られる重合体があ
る。より好ましい材料は約1.45から約1.60の間の屈折率
を有するもので、これにはウレタン−アクリレートおよ
び−メタクリレート、アクリル酸およびメタクリル酸の
エステル、エポキシ−アクリレートおよび−メタクリレ
ート、（ポリ）エチレングリコール−アクリレートおよ
び−メタクリレート、並びにビニル基含有有機単量体か
ら成るアクリレート系単量体混合物の光重合によって合
成される重合体がある。有用な単量体はメチルメタクリ
レート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシル
アクリレート、イソデシルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリ
レート、シクロヘキシルアクリレート、1,4−ブタンジ
オールアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡ・ジ
アクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレー
ト、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレン
グリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオール
ジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレ
ート、ペンタエリトリトールトリアクリレートおよびペ
ンタエリトリトールテトラ−アクリレートである。特に
有用なものは、少くとも一つの単量体がジアクリレート
若しくはトリアクリレートのような多官能性単量体であ
る混合物であり、これら単量体はその反応したフォトポ
リマー中で架橋網目を生じるであろう。光リトグラフィ
ーで調製されるマイクロプリズム28用の最も望ましい材
料は、エトキシ化ビスフェノールＡ・ジアクリレートと
トリメチロールプロパン・トリアクリレートの混合物を
光重合して調製した架橋重合体である。これらの最も好
ましい材料の屈折率は約1.53から約1.56の範囲である。
射出成形のような代替製造法に使用できる他の材料はポ
リカーボネート、アクリル系重合体およびポリ（４−メ
チルペンテン）である。
マイクロプリズム28は隙間領域36で隔てられている。
隙間領域36の屈折率はマイクロプリズム28の屈折率より
小さくなければならない。隙間領域用の好ましい材料は
屈折率1.00の空気および約1.16から約1.40の範囲の屈折
率を有するフルオロポリマー材料である。最も好ましい
材料は空気である。
場合によって用いられる接着促進層26は、光透過性
で、マイクロプリズム28、特に、例えば光架橋アクリレ
ート単量体材料のような重合体から調製されたマイクロ
プリズムを導波路16に強く接着させる有機材料である。
このような材料はこの技術分野の習熟者には良く知られ
ている。この接着促進層26の厚みは特に重要と言うわけ
ではなく、広い範囲で変えられる。本発明の好ましい態
様では接着層26の厚みは約30ミクロン以下である。
マイクロプリズムは正方形、長方形または六角形のよ
うな任意のパターンで導波路16の上に配列させることが
できる。これらのマイクロプリズムは、受光面17に垂直
な方向に繰返間隔38（図１）と、受光面17に平行な方向
に繰返間隔40（図1B）を有する。繰返間隔38と40は等し
い場合も等しくない場合もあり、それはディスプレイの
解像力と寸法に応じて広い範囲で変えることができる。
さらに、これら繰返間隔38と40は、光発生装置14からの
距離が増すにつれての導波路16の内部における光の強さ
の低下を相殺するために、導波路16の表面を横断して変
えることができる。光の強さのこの低下は、光がこのア
レイの他のマイクロプリズムにより除去されることに因
る。
マイクロプリズム28は、光出力面32に平行な光入力面
30を有する６つの側面を有する幾何学的形状を形成する
ように作られており、その光出力面32の表面積は光入力
面30に等しいか、それより大きい。マイクロプリズム28
は、さらに、二対の向い合っている側壁33、34および3
5、37を含んでいる。側壁33、35および37は導波路16を
通って伝播する光を反射し、方向を変えるのに有効であ
る。側壁33と、導波路16若しくはその上の接着層26との
交差線は光の平均方向に垂直な線を形成するのが好まし
い。例えば、図１に示されているように、側壁33と接着
層26との交差線は受光面17に平行な線を形成し、従って
導波路16を通って進む光の平均方向に垂直である。側壁
34は側壁33に平行であるように示されているが、側壁34
の方向は特に重要であると言うわけではない。
図1Aに示されるように、各マイクロプリズム28は、側
壁33が導波路16の表面の法線に対して角度φで傾斜する
ように作られている。傾斜角φの望ましい値は約15度か
ら約50度の範囲である。傾斜角φのより好ましい値は約
20度から約40度の範囲である。この技術分野の習熟者に
は自明なように、傾斜角φは、限定空間指向光が出てく
る光出力面の法線に対する角度で決まる。
図1Bを参照して説明すると、側壁35および37も導波路
16の表面の法線に対して角度θで傾斜している。傾斜角
θの望ましい値は約０度から約25度の範囲である。傾斜
角θのより好ましい値は約２度から約15度の範囲であ
る。側壁35と37に対する傾斜角θは等しい方が望ましい
が、必ずしも等しい必要はない。
マイクロプリズム28の高さは、図1Aに示されるよう
に、寸法50である。高さ50はディスプレイの寸法と解像
度に応じて広い範囲で変えることができる。即ち、ラッ
プトップ・コンピュータのディスプレイやアビオニクス
のディスプレイのような小さいディスプレーは、大型ス
クリーンやフラット−パネルテレビジョンのようなより
大きいディスプレーに比べて非常に小さい寸法を有する
であろう。
マイクロプリズム28の長さは寸法52と53である。長さ
52は光入力面30に対応し、長さ53は光出力面32に対応す
る。長さ53は長さ52に等しいか、それより長い。長さ52
と53はディスプレイの寸法と解像度に応じて広い範囲で
変えることができる。さらに、長さ52は、光発生装置14
からの距離が増すにつれての導波路16内部における光の
強さの低下を相殺するために、光透過装置16の表面に沿
って変えられる。即ち、光発生装置14により近いマイク
ロプリズム28は光発生装置14から離れたマイクロプリズ
ムに比べて寸法がそれより小さい。光の強さのこの低下
は、アレイの他のマイクロプリズムによる光の除去に因
る。長さ52および53の最大値は図１の繰返間隔より小さ
い。
マイクロプリズム28の幅は寸法54および55（図1B）を
有し、ここで幅54は光入力面30に対応し、幅55は光出力
面32に対応する。幅54と55はディスプレイの寸法と解像
度に応じて広い範囲で変えることができ、それは傾斜角
θと高さ50の関数である。さらに、幅54は、光発生装置
14からの距離が増すにつれての導波路16内部における光
の強さの低下を相殺するために、光透過装置16の表面を
横断して変えられる。幅54および55の最大値は繰返間隔
40より小さい。長さの寸法52は幅の寸法54より大きいこ
とが望ましい。長さ52と幅54の比は1.2:1から5:1の範囲
であるのが好ましい。この比は1.5:1から3:1の範囲であ
るのがより好ましい。
もう一つの態様では、図２および2Aに示されるよう
に、反射装置18はマイクロレンズ80のアレイをさらに含
んでいる。このマイクロレンズ80はマイクロプリズム28
に極く近接して配置されている。このマイクロレンズ80
が光重合で製造される場合、それらは、好ましくは、マ
イクロプリズム28について前に示した単量体と同じ単量
体から作られ、そのマイクロプリズム28の屈折率に等し
いか、または実質的に等しい屈折率を有する。しかし、
例えば、前に説明した材料のような任意の透明な材料が
用い得る。これらマイクロレンズの間の中心間距離はマ
イクロレンズ28の繰返間隔38と40に直接相関する。即
ち、全部のマイクロプリズム28について、各マイクロプ
リズム28の出力面32と芯合せして配列された対応するマ
イクロレンズ80が存在する。
スペーサ82がマイクロレンズ80とマイクロプリズム28
を隔てている。スペーサ82の厚みは、マイクロプリズム
28からの光がマイクロレンズ80で平行にされるように最
適に決められる。スペーサ82は任意の透明な材料から作
ることができる。好ましい材料は透明な重合体、ガラス
および溶融シリカである。スペーサ82はマイクロプリズ
ム28およびマイクロレンズ80の屈折率に等しいか、また
は実質的に等しい屈折率を有するのが好ましい。これら
の材料の望ましい特性はデバイスの通常の使用温度での
機械的および光学的安定性である。最も推奨される材料
はガラス、アクリル系重合体、ポリカーボネートおよび
ポリエステルである。
単一のマイクロレンズ80が図３に示されている。この
マイクロレンズは球面レンズか、非球面レンズか、また
は非点収差レンズであることができる。マイクロレンズ
80の足部の形は必ずしも円形である必要はなく、図3Aに
示されるように、夫々繰返間隔38と40に長さが等しい長
さ86と幅87を有する長方形の形状でも良い。
マイクロレンズ80が非球面レンズの場合、そのレンズ
は曲率半径84の湾曲面を有するものとする。この曲率半
径は対応するマイクロプリズムアレイの繰返間隔38と40
に依存して広い範囲で変えられる。マイクロレンズ80
が、導波路16からマイクロプリズム28により方向付けら
れて出てくる光を実質的に全て捕集するために、マイク
ロレンズ80のｆ数は比較的小さい値とするのがよい。マ
イクロレンズ80のｆ数の値は約0.5から約4.0の範囲であ
ることができる。ｆ数の更に好ましい値は約0.6から約
3.0の範囲である。
本発明のもう一つの代替の態様が図４および4Aに示さ
れている。二つの光発生装置14と14Aが導波路16の二つ
の向い合って位置する受光面17および17Aに接して配置
されている。マイクロプリズム90のアレイは、上に説明
したのと同様にして、導波路16に取り付けられている。
マイクロプリズム90は光出力面94に平行な光入力面92を
含んでおり、この場合光出力面94は光入力面92より表面
積が大きい。マイクロプリズム90も二対の向い合って位
置する傾斜した側壁96と98および97と99を含んでいる。
側壁96と98は、夫々、導波路16の表面の法線に対して
角度φをなしている。側壁96と98に関連する傾斜角φは
等しい角度であることが好ましいが、必ずしも等しい角
度である必要はない。夫々傾斜した側壁96と98の導波路
16若しくはその上の接着層26との交差線は向い合って配
置されている受光面17と17Aに平行であり、従って導波
路16を通って進む光の平均方向に垂直である。
図4Aを参照して説明すると、側壁97および99は、夫
々、導波路16の表面の法線に対して角度θを形成してい
る。側壁97と99とに関連する傾斜角θは等しい角度であ
ることが好ましいが、必ずしも等しい角度である必要は
ない。傾斜した各側壁97と99の導波路16若しくはその上
の接着層26との交差線は向い合って配置されている受光
面17と17Aに垂直であり、従って導波路16を通って進む
光の平均方向に平行である。
マイクロプリズム90の高さは寸法110で、マイクロプ
リズム28の高さ50に似ている。マイクロプリズム導波路
90の長さは寸法120および122を有し、寸法122は寸法120
より小さい。120と122の両方の長さは傾斜角φと高さ11
0との関数である。長さ120と122はディスプレイの寸法
と解像力に依存して広い範囲で変えることができる。さ
らに、長さ120と122は、光発生装置14および14Aからの
距離が増すにつれての導波路16内部における光の強さの
低下を相殺するために、光透過装置16の表面を横断して
変えることができる。長さ120の最大値は、繰返間隔138
より小さい。
マイクロプリズム90の幅は、図4Aに示されるように、
寸法130および132を有する。寸法132は寸法130より小さ
いかまたは等しい。幅130と132の両者は傾斜角θと高さ
110との関数である。幅130と132は長さ120と122につい
て上で説明したファクターに依存して広い範囲で変える
ことができる。幅130の最大値は繰返間隔140より小さ
い。長さの寸法122は幅の寸法132より大きいことが望ま
しい。長さ122と幅132の比は1.2:1から5:1の範囲である
ことが好ましい。この比は1.5:1から3:1の範囲であるこ
とがより好ましい。
図５から７に示されている本発明の更にもう一つの態
様は、マイクロプリズム90に極く近接して配置されたマ
イクロレンズ80のアレイを含んでいる。前に示したよう
に、スペーサ82がマイクロレンズ80をマイクロプリズム
90から隔てている。光は限定空間指向光源として各マイ
クロプリズム90から出て、一つまたはそれ以上のマイク
ロレンズに入る。この光源は二つのマイクロレンズに向
かうのが好ましい。マイクロプリズム90から出た限定空
間指向光源はマイクロレンズ80で平行にされ、実質的に
平行な光パターンを提供する。マイクロレンズ間の中心
距離はマイクロプリズム90の繰返間隔138と140に直接相
関する。各マイクロレンズ80の長さ86（図３）はマイク
ロプリズムアレイに対して一直線に並んでおり、そのた
め図５と６に示されるように、等しい距離で隣接のマイ
クロプリズムに重なり合っている。各マイクロレンズの
幅87は、図７に示されるように、単一のマイクロプリズ
ムに対して一列に揃っている。
マイクロプリズム28と90およびマイクロレンズ80の各
アレイは、射出成形法、圧縮成形法を含めて諸成形法、
熱ローラ加圧鋳込み法を含めて諸キャスティング法、型
の中での光重合法および型を用いない光重合法のような
幾つかの方法で製造することができる。好ましい製造法
は、マイクロプリズム28若しくは90のアレイ、マイクロ
レンズ80のアレイおよびスペーサ82を含んでなる反射装
置18を単一の一体化ユニットとして製造できる方法であ
る。この方法の利点は、これらアレイが別々に製造さ
れ、次いで上に説明した関係で取り付けられる場合のマ
イクロプリズムとマイクロレンズのアレイの間での芯合
わせの誤差を取除くであろう。
上に説明した特定の態様は、本発明の原理を単に例示
説明するものであり、以下の請求の範囲によってのみ限
定される本発明の範囲と精神から逸脱することなしに、
この技術分野の習熟者によって様々な変更がなされ得る
ことが理解されるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビーソン，カール・ウェイン アメリカ合衆国ニュージャージー州 08540，プリンストン，ドッズ・レイン 197 (72)発明者 ホウ，ジャンプ アメリカ合衆国ニュージャージー州 08807，ブリッジウォーター，ケリー・ コート 17 (72)発明者 シュウェイエン，ジョン・チャールズ アメリカ合衆国アリゾナ州85710，トゥ ーソン，サウス・オーガスタ・プレイス 1625 (56)参考文献 特開 平６−3670（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−75218（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−281541（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−86620（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−29710（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F21V 8/00 601

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】次の： （ａ）光透過装置、 （ｂ）マイクロプリズムのアレイにして、各マイクロプ
    リズムが （ｉ）該光透過装置に光学的に連結されている光入力
    面、 （ii）該光入力面の表面積に少なくとも等しい表面積を
    有する光出力面、 （iii）該光入力面と該光出力面の間に配置され、且つ
    接している一対の第１側壁にして、それら側壁の少くと
    も一つが該光透過装置により受け入れられた光を内部全
    反射させるように位置決め、配置されている該第１側壁
    対、 （iv）該光入力面と該光出力面の間に配置され、且つ接
    している一対め第２側壁にして、それらの側壁の少くと
    も一つが該光透過装置により受け入れられた光を内部全
    反射させるように位置決め、配置されている該第２側壁
    対 を含んでなる該マイクロプリズムのアレイ からなる照明用集合組立装置。
  2. 【請求項２】各マイクロプリズムの出力が、少くとも一
    つの対応するマイクロレンズを指向しているマイクロレ
    ンズのアレイをさらに含んでいる、請求の範囲第１項に
    記載の照明用集合組立装置。
  3. 【請求項３】マイクロプリズムのアレイとマイクロレン
    ズのアレイが一体成形されている、請求の範囲第２項に
    記載の照明用集合組立装置。
  4. 【請求項４】該光出力面が該光入力面と平行である、請
    求の範囲第１項に記載の照明用集合組立装置。
  5. 【請求項５】次の： （ａ）第１受光面を第１拡散光源に極く近接して有す
    る、該第１拡散光源から出てくる光を輸送する光透過装
    置、 （ｂ）マイクロプリズムのアレイにして、各マイクロプ
    リズムが （ｉ）該光透過装置に光学的に連結されている光入力
    面； （ii）該光入力面の表面積より大きい表面積を有する光
    出力面； （iii）該光入力面と該光出力面との間に配置され、且
    つ接し、そして向合っている一対の第１側壁にして、該
    側壁の各々が該光透過装置の表面の法線に対して第１傾
    斜角を形成している該第１側壁対； （iv）該光入力面と該光出力面との間に配置され、且つ
    接し、そして該光透過装置と交差し、向合っている傾斜
    した一対の第２側壁にして、該側壁の各々が該光透過装
    置の表面の法線に対して第２傾斜角を形成している該第
    ２側壁対 を含んでなる該マイクロプリズムのアレイ からなり、該光透過装置を通りながら反射された光が該
    光入力面を通って該マイクロプリズムに入り、該側壁で
    方向が変えられ、そして該光出力面を通って限定空間指
    向光源として出てくるようになっている照明用集合組立
    装置。
  6. 【請求項６】該反射装置が、各マイクロプリズムの出力
    が少くとも一つの対応するマイクロレンズを指向してい
    るマイクロレンズのアレイと一体成形されているマイク
    ロレンズのアレイをさらに含んでいる、請求の範囲第５
    項に記載の照明用集合組立装置。
  7. 【請求項７】該第１傾斜角が該光透過装置の表面の法線
    に対して15度と50度の間にある、請求の範囲第５項に記
    載の照明用集合組立装置。
  8. 【請求項８】第２傾斜角が該光透過装置の表面の法線に
    対して０度と25度の間にある、請求の範囲第５項に記載
    の照明用集合組立装置。
  9. 【請求項９】該光透過装置が第２受光面を第２拡散光源
    に極く近接してさらに含んでおり、該光透過装置が該第
    ２拡散光源から出てきた光を輸送する、請求の範囲第５
    項に記載の照明用集合組立装置。
  10. 【請求項１０】該出力面が該入力面に平行である、請求
    の範囲第５項に記載の照明用集合組立装置。
  11. 【請求項１１】限定空間指向光源を提供する照明用集合
    組立装置であって、 （ａ）第１受光面を第１拡散光源に極く近接して有す
    る、該第１拡散光源から出てくる光を輸送する光透過装
    置、 （ｂ）マイクロプリズムのアレイを含む該光を再指向す
    るための反射装置であって、各マイクロプリズムが、 （ｉ）該光透過手段に取り付けられた光入力面； （ii）該光入力面から遠位の、かつ該光入力面と平行で
    あり、かつ該光入力面の表面積と少なくとも等しい表面
    積を有する、光出力面； （iii）該光入力面と該光出力面との間に配置され、且
    つ接し、そして向合っている一対の第１側壁対にして、
    該光透過装置と交差し、該交差する線が該第１受光面と
    実質的に平行であり、かつ少なくとも該側壁の１つが該
    光透過装置の表面の法線に関して第１傾斜角を形成して
    いる第１側壁対； （iv）該光入力面と該光出力面との間に配置され、且つ
    接し、そして向合っている傾斜した一対の第２側壁対に
    して、該光透過装置と交差し、該交差する線が該第１受
    光面と実質的に垂直であり、かつ少なくとも該側壁の１
    つが該光透過装置の表面の法線に関して第２傾斜角を形
    成している該第２側壁対； を含んでなり、該光透過装置を通って反射する該光が該
    光入力面を通って該マイクロプリズムに入り、該側壁に
    より再指向され、限定空間指向光源として該光出力面を
    通って出てくる、 マイクロプリズムである、 照明用集合組立装置。
  12. 【請求項１２】限定空間指向光源を提供する照明用集合
    組立装置であって、 （ａ）第１受光面を第１拡散光源に極く近接して有す
    る、該第１拡散光源から出てくる光を輸送する光透過装
    置、 （ｂ）マイクロプリズムのアレイを含む該光を再指向す
    るための反射装置であって、各マイクロプリズムが、 （ｉ）該光透過装置に取り付けられた光入力面； （ii）該光入力面から遠位の、かつ該光入力面と平行で
    あり、かつ該光入力面の表面積より大きい表面積を有す
    る、光出力面； （iii）該光入力面と該光出力面との間に配置され、且
    つ接し、そして向合っている一対の第１側壁対にして、
    該光透過装置と交差し、該交差する線が該第１受光面と
    実質的に平行であり、かつ該側壁の各々が該光透過装置
    の表面の法線に関して第１傾斜角を形成している第１側
    壁対； （iv）該光入力面と該光出力面との間に配置され、且つ
    接し、そして向合っている傾斜した一対の第２側壁対に
    して、該光透過装置と交差し、該交差する線が該第１受
    光面と実質的に垂直であり、かつ該側壁の各々が該光透
    過装置の表面の法線に関して第２傾斜角を形成している
    該第２側壁対； を含んでなり、該光透過装置を通って反射する該光が該
    光入力面を通って該マイクロプリズムに入り、該側壁に
    より再指向され、限定空間指向光源として該光出力面を
    通って出てくる、 マイクロプリズムである、 照明用集合組立装置。
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