JP4276786B2 - 直線光源幾何学を達成するための構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、特に、単一で製造可能な部品としての直線光源（linear light source）に関し、より一般的には、出力放射照度（irradiance）及び放射輝度（radiance）を向上させた高効率の直線照明源及び直線照明装置に関する。放射照度は、単位面積当りの光束として定義され、例えば、平方センチメートル当りのワット（Ｗ／ｃｍ²）の単位として表現できる。放射輝度は、光の明るさである。放射輝度は、例えば、ステラジアンについての平方センチメートル当りのワット（Ｗ／ｃｍ²・ステラジアン）の単位として表現でき、ここに、ステラジアンは立体角度の単位である。
【０００２】
多くの応用にとっては、狭い出力開口及び高い出力効率を有する照明源が好ましい。このような源は、普通、ランプ構造体内に形成された内部スリットアパーチュア（slit aperture；裂開口）を備えたアパーチュアランプを使用して構成される。しかし、アパーチュアランプは、ランプ内部での光吸収が多いため及び蛍光コーティングの表面積が小さいため、一般に普通のランプよりも低い発光放出を有する。内部スリットアパーチュアを備えたランプよりも一層有効な改善された狭い照明源を有するのが極めて望ましい。
【０００３】
例えば、光学スキャナーや写真複写機の如き応用に対しては、走査又は写真複写されている領域の狭い帯を照射するためには、高出力放射照度を有する直線照明装置が望ましい。このような装置のための照明組立体は、普通、裸の直線光源、アパーチュアランプ又は鏡面反射体で部分的に囲まれたランプからなる。鏡面反射体は平滑な表面を備えた鏡様の反射体であり、光入射角が反射角に等しくなるような特性を有し、ここで、入射角及び反射角は表面に垂直な方向に関して測定される。高い出力放射照度を有する改善された直線照明装置は有利である。
【０００４】
平坦なパネルディスプレイの如きある他の応用に対しては、極めて薄い厚さを有する照明装置が特に望ましい。このような装置は、普通、１又はそれ以上の照明源と、照明源からの光を収集し、分配する導波路即ち光パイプと、導波路から光を引き出す付加的な散乱、反射又はコリメート素子とを有するように形状づけられる。導波路の縁部を介して照明源を結合することにより、かなりの深さ節約を達成できる。装置から引き出される光の量は導波路内で生じる反射又は散乱現象の数に比例し、この数は導波路の厚さに反比例する。最大の光出力を得るためには、薄い導波路が好ましい。
【０００５】
しかし、これは、小さな表面積を有する導波路縁部を生じさせ、導波路の縁部に直接隣接することのある照明源の寸法を制限してしまう。他方、導波路の縁部の表面積が増大した場合は、導波路の引き出し効率が減少する。照明源の最大出力を更に提供する薄い導波路を利用するのが極めて望ましい。それ故、狭い開口からの高い出力の放射照度及び放射輝度を有する高効率の直線照明源が要求される。
従来技術の説明
発された光を狭い角度範囲内へ集中させ、導くために、内部スリットアパーチュアを有する管状の蛍光ランプを使用できることは周知である。内部スリットを備えた２つの型式のアパーチュアランプが一般に使用される。第１の型式は図１にアパーチュアランプ１０として断面図で示される。ランプは対峙角度１８の１つの狭い区域１６を除いて全内表面上に蛍光コーティング１４を有する中空のガラスチューブ１２で構成される。チューブの中央は、チューブの端部で電極（図示せず）により供給される電流によって付勢されたときに紫外光を発生するガスの混合物で満たされる。
【０００６】
次いで、紫外光は蛍光コーティング１４に当たり、可視光に変換される。典型的な蛍光コーティングはまた拡散反射体である。拡散反射体は入射光を角度範囲にわたって散乱させる反射体であることに注意されたい。拡散反射体は典型的には、反射性コーティングが比較的厚い（例えば、約０．１５ｍｍ又はそれ以上）場合にのみ、高反射率を有する。アパーチュアランプの内側上の反射性蛍光コーティングは、やむをえず、０．１５ｍｍよりも遥かに薄く、不足反射率（６０−８０％程度）を生じさせてしまう。蛍光体により反射されなかった光の大半はコーティングを介して伝達される。蛍光コーティング内にアパーチュア（この場合はギャップ１６）を配置することにより、光は優先的にアパーチュアから出現することができる。
【０００７】
しかし、蛍光コーティングを通るある程度の光の損失のため、この型式のアパーチュアランプの効率は大幅に減少する。
内部アパーチュアを有し、当業者にとって既知の第２の型式のランプはアパーチュアランプ５０として図２に示される。このランプはガラスチューブ５２を有する。ガラスチューブの内側には、蛍光コーティング５４及び付加的な反射性コーティング５６が位置する。蛍光コーティング５４及び反射性コーティング５６を通り、対峙角５９を有し、光が１方向へ優先的に逃げるのを許容するアパーチュア開口５８が存在する。
【０００８】
図１、図２に示す内部アパーチュアランプ１０、５０に関連する６つの大きな問題が存在する。第１に、蛍光及び反射性コーティングは極めて薄くしなければならず、コーティング材料の選択はランプの作動と抵触しないように極めて制限される。内部コーティングに対しては有機材料は不可能である。その理由は、有機材料から出るいかなるガス又は紫外光の効果による有機材料の分解が、ランプの効率を低下させてしまうからである。第２に、コーティング材料の制限のため、コーティングの反射率は所望のようには高くならない。第３に、ランプの内側に発生する紫外光のうちのかなりの量が、蛍光コーティングの無い領域でのガラスチューブによる吸収のために消費されてしまう。
【０００９】
第４に、紫外光で誘起される変色及びアパーチュアの領域内でのガラスの光伝達損失を減少させるようにこれらの型式のアパーチュアランプを作るためには一層高価なガラスを使用しなければならない。第５に、蛍光コーティングにより覆われる内部ランプ表面の面積がアパーチュアを含む領域により減少されるため、光エネルギへの電力の変換効率が対応的に減少する。第６に、内部アパーチュアランプは普通のランプよりも製造が一層困難であり、それ故、一層高価になる。このような欠点は、内部アパーチュアを有しない標準のランプに比べて、アパーチュアランプの効率を減少させ、コストを増大させる。
【００１０】
従って、ここで、本発明により、改善された源効率、出力放射照度及び放射輝度を達成するために１又はそれ以上の直線開口を組み込んだ外部高反射性囲いを利用する改善された直線照明源が提供される。このような改善された照明源は一層複雑な照明装置を生じさせるために付加的な光学素子と組み合わせることができる。本発明の付加的な目的は以下の説明から明らかとなろう。
【００１１】
発明の概要
本発明の１つの実施の形態は改善された直線照明源である。この直線照明源は（ａ）直線源の長手軸線に垂直な方向において幅ｗ₁を有する直線光源と、（ｂ）上述の直線光源を部分的に取り囲む外部反射性囲いとを有し、外部反射性囲いは最大内側幅ｗ₂を有し、外部反射性囲いは、（０．０３）（ｗ₂）≦ｗ₃≦（０．７５）（ｗ₂）となるような最大幅ｗ₃の少なくとも１つの直線開口を有する。直線光源は幅寸法ｗ₁の少なくとも３倍の長さ寸法を有する光源として定義される。直線光源は単一の素子で構成することができ、または、多数の素子を含む直線列（アレイ）とすることができる。直線光源が多数の素子を含む列である場合は、列の長さは個々の素子の幅の少なくとも３倍である。直線開口は幅寸法の少なくとも３倍の長さ寸法を有する開口として定義される。
【００１２】
本発明の別の実施の形態が開示され、これは、高光学効率及び高出力放射照度及び（又は）放射輝度を有する装置を達成するために上述の直線照明源及び１又はそれ以上の付加的な光学素子を利用する直線照明装置に関する。このような直線照明装置は（ａ）直線源の長手軸線に垂直な方向において幅ｗ₁を有する直線光源と、（ｂ）上述の直線光源を部分的に取り囲む外部反射性囲いであって、外部反射性囲いは最大内側幅ｗ₂を有し、外部反射性囲いは、（０．０３）（ｗ₂）≦ｗ₃≦（０．７５）（ｗ₂）となるような最大幅ｗ₃の少なくとも１つの直線開口を有するような外部反射性囲いと、（ｃ）少なくとも１つの直線開口に近接した少なくとも１つの光学素子とを有する。
【００１３】
光学素子は、例えば、円筒状のロッドレンズ、レンチキュラーレンズ、非球面レンチキュラーレンズ、レンチキュラープリズム、レンチキュラーレンズの列、レンチキュラープリズムの列、ミラー、反射集中器又は導波路を含むことができる。レンチキュラーはレンズ又はプリズムの（１方向のみにおける）横断面を有する直線光学素子を意味する。
【００１４】
更なる実施の形態は装置の作動のための光学的及び機械的な特性を提供するユニークなハウジングを含み、普通の製造方法を使用して容易に作ることができる。形状は光源として作用する直線蛍光ランプを取り巻くのに十分な直径及び長さを有する中空の囲いからなる。囲いの壁は、光を内部から逃すことのできるアパーチュアを含む。囲いは更に、組立体の光学素子（典型的には透明な円筒状ロッドレンズ）を受け取って保持するように、少なくとも１つの部材を含む。
【００１５】
特定の実施の形態の以下の詳細な説明及びこのような実施の形態を示し、例示する添付図面を参照することにより、本発明の実施の形態を一層良好に理解できよう。本発明の以下の詳細な説明及び添付図面を参照したときに、本発明を一層十分に理解でき、更なる利点が明らかとなろう。
発明の説明
図面により例示する次の好ましい実施の形態は本発明を例示するためのものであり、本明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の要旨を限定するものではない。改善された外部反射性囲い、直線開口、及び、オプションとしての、付加的な光学素子を使用する照明源及び照明装置がここに開示される。
【００１６】
本発明の１つの実施の形態は図３に横断面で示す直線照明源１００である。直線照明源１００は外部囲い１０４により部分的に囲まれた直線光源１０２を有する。直線光源１０２は外部囲い１０４内で内でセンタリングできるか、または、囲いの一側に配置できる。外部囲いの壁内の１又はそれ以上の直線開口１０８は、光が囲いから逃げるのを許容する。外部囲い１０４の内表面に近接して、反射性の層１０６が位置する。この図においては、直線光源の幅は１００、外部囲いの最大内側幅は１１２、直線開口の最大幅は１１４である。オプションとして、外部囲い１０４が透明な材料から構成される場合は、外部囲いは直線光源１０２を完全に取り囲むことができる。しかし、光が直線照明源から逃げられるようにするためには、開口１０８を反射性の層１０６内に維持させなければならない。
【００１７】
直線光源１０２は光を発する任意の源とすることができる。例示的な直線光源は次の型式の光源の１つ又はそれ以上を含むことができるが、これに限定されない。すなわち、蛍光ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）、レーザーダイオード、有機発光ダイオード、電光ストリップ又は高強度放電ランプ。例示的な例としては、列として配列された多数の発光ダイオードが直線光源である。
【００１８】
直線光源の単一又は複数の素子は一色、多色又は（多色の合成による）白色の光を発することができる。図３に示す直線光源１０２はすべての方向に光を発することができる。蛍光ランプはすべての方向に光を発する直線光源１０２の一例である。直線照明装置の効率を最大にするためには、直線光源１０２が非吸収性表面１１６を有するのが好ましい。このような非吸収性表面１１６は反射性、透過性又はその両方とすることができる。
【００１９】
直線光源１０２の表面１０６と反射性の層１０６との間にギャップ１１８が存在する。直線光源１０２が蛍光ランプ又はランプ温度に敏感なランプの光出力の大きさを有する他の型式のランプである場合は、直線光源１０２と反射性の層１０６との間にギャップを設けることは重要である。ギャップ１１８は、直線光源１０２がその最適の作動温度に迅速に暖まることを許容する絶縁層として作用できる。好ましくは、ギャップは直線光源の幅１１０の約１０％よりも大きい。
【００２０】
図３に示す外部囲い１０４は円形、楕円形、卵形、先端形状(cusp-shaped)又は切り子面形状(faceted) を含む任意の横断面形状を有することができるが、これに限定されない。直線開口１０８は好ましくは外部囲い１０４の最大内側幅１１２よりも小さな最大幅１１４を有する。一層好ましくは、直線開口１０８の最大幅１１４は外部囲いの最大内側幅１１２の約３％から約７５％までの範囲にある。最も好ましくは、直線開口１０８の最大幅１１４は外部囲いの最大内側幅１１２の約５％から約５０％までの範囲にある。
【００２１】
更に、直線光源１０２が管状の蛍光ランプである場合は、好ましくは、直線開口１０８の最大幅１１４は直線光源の幅１１０の約１０％から約１００％までの範囲にある。一層好ましくは、直線開口１０８の最大幅１１４は直線光源の幅１１０の約２０％から約９０％までの範囲にある。直線開口１０８の幅は直線光源の長さに沿って均一とすることができ、または、直線開口１０８の幅は光源に沿って出力光分布を変化させるように直線光源の長さに沿って変化させることができる。
【００２２】
本発明のこの後者の特徴は均一な照明を必要とする応用にとって重要な利点であり、もって、ランプの光出力に固有の不均一性は均一な放射照度を得るように修正できる。アパーチュアの幅は、照明源からの比較的一定で均一の出力を提供するために、ランプの長さに沿った（ランプの出力が低い）任意の地点で広げることができる。反射性の層１０６は光を反射する任意の材料から構成することができる。反射性の層は拡散反射体、鏡面反射体又は、鏡面反射体と拡散反射体との組み合わせとすることができる。
【００２３】
拡散反射体は極めて高い反射率（例えば、９５％以上又は９８％以上）を有するように作ることができる。しかし、高反射率を有する拡散反射体は実質上かなり厚い。例えば、９８％以上の反射率を有する拡散反射体は典型的には数ミリメートルの厚さを有する。
【００２４】
拡散反射体の例は、ラブスフェア社(Labsphere, Inc.) からのＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）の如きフッ化ポリマー、及び（商品名「Ｆｕｒｏｎ」（登録商標名）として売られている）フルオルグラス社(Fluorglas) から及び（商品名「ＤＲＰ」（登録商標名）として売られている）ダブリュー・エル・ゴア・アンド・アソシエーツ社(W.L. Gore and Associates, Inc.)から及び（商品名「Ｔｅｆｌｏｎ」（登録商標名）として売られている）イー・アイ・デュポン・ド・ネモース・アンド・カンパニー(E.I. du Pont de Nemours & Company) からのポリテロタフルオルエチレン（ＲＴＦＥ）フィルム、硫化バリウムのフィルム、パール・ゲルマン・サイエンシズ社(Pall Gelman Sciences)により作られたポリエーテルスルフォン及びポリプロピレンフィルタ材料の如き小さな空気チャンネルを含む多孔性ポリマーフィルム、及び、例えば二酸化チタンの如き反射性フィラー材料を利用するポリマー複合物を含むが、これに限定されない。
【００２５】
後者の材料の例はＲＴＰ社により製造された二酸化チタン充填ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン・ターポリマー）である。構造材料が二酸化チタン充填ＡＢＳの如き反射性材料として使用される場合は、構造支持体１０４は図４、５に示すように反射性の層１０６と組み合わせることができる。
【００２６】
大半の球面反射性材料は約８０％から約９３％までの範囲の反射率を有する。球面反射体により反射されなかった光は吸収されて熱に変換され、このような反射体を利用するいかなる光学装置の効率をも低下させる。球面反射性材料の例は、３Ｍ社の製品であるＳｉｌｖｅｒｌｕｘ（登録商標名）、及び、銀、アルミニウム又は金の如き薄い金属層で被覆された他のキャリヤプラスチックフィルムを含むが、これに限定されない。金属コーティングの厚さは、使用される材料及び金属コーティングを製造する方法に応じて、約０．０５μｍから約０．１μｍまでの範囲とすることができる。
【００２７】
球面反射性材料と拡散反射性材料との組み合わせの例は、球面反射体により裏打ちされた拡散反射体の１又はそれ以上の層である。球面反射性材料と拡散反射性材料とのこのような組み合わせは米国特許出願第０８／６７９，０４７号明細書に開示されている。球面反射性材料と拡散反射性材料との組み合わせを使用すると、拡散反射性材料のみを使用した場合よりも、一層薄い層内で一層高い反射率を得ることができる。
【００２８】
照明源１００の効率は直線開口１０８を通って逃げる直線光源１０２から発される光の百分率として定義することができる。この効率は直線開口１０８の幅１１４、反射性層１０６の内表面の円周、反射性層１０６の反射率及び直線光源１０２の反射率に多いに左右される。例えば、直線開口１０８の幅１１４が反射性層１０６の内表面の円周の１／１０である場合は、直線光源１０２から発された光のたった１０％のみが、反射性層１０６により反射されることなく、直線開口１０８を通って逃げる。９０％の残りの光は、直線開口１０８から逃げる前に又は反射性表面により吸収されて熱に変換される前に、反射性層１０６により又は直線光源１０２により１回又はそれ以上の回数だけ反射される。光の一部は、逃げる前に、１０回又はそれ以上の回数だけ反射されることができる。
【００２９】
光を反射できる回数を多くすることは、許される実践的な空間及びコストを考えると、反射性層１０６の反射率が１００％に近づくのに極めて重要である。例えば、光学表面の反射率が反射当り９０％で、光がその表面から１０回反射される場合は、全体の効率は（０．９０）１０即ち３５％となる。残りの６５％は損失となる。しかし、反射体の反射率が反射当り９５％に増大し、光がその表面から１０回反射される場合は、全体の効率は（０．９５）１０即ち６０％となり、３５％も大幅に改善される。大幅な改善は、反射率が９５％以上の場合にも達成できる。従って、本発明にとっては、層１０６のために使用される材料の反射率は、好ましくは９０％よりも大きく、一層好ましくは９５％よりも大きく、最も好ましくは９７％よりも大きい。
【００３０】
本発明の別の実施の形態を直線照明源１５０として図４（横断面図）及び図５（斜視図）に示す。この実施の形態においては、幅１６０を有する直線光源１５２は最大内側幅１６２を有する外部反射性囲い１５４により部分的に取り囲まれる。外部反射性囲い１５４の壁内の１又はそれ以上の直線開口１５８は、光が囲いから逃げるのを許容する。直線開口１５８の最大幅は寸法１６４である。図４、５に示す外部反射性囲い１５４は、円形、楕円形、卵形、先端形状又は切り子面形状を含む任意の横断面形状を有することができるが、これに限定されない。
【００３１】
直線開口１５８は好ましくは外部囲い１５４の最大内側幅１６２よりも小さな最大幅１６４を有する。一層好ましくは、直線開口１５８の最大幅１６４は外部囲いの最大内側幅１６２の約３％から約７５％までの範囲にある。最も好ましくは、直線開口１５８の最大幅１６４は外部囲いの最大内側幅１６２の約５％から約５０％までの範囲にある。更に、直線光源１５２が管状の蛍光ランプである場合は、好ましくは、直線開口１５８の最大幅１６４は直線光源の幅１６０の約１０％から約１００％までの範囲にある。
【００３２】
一層好ましくは、直線開口１５８の最大幅１６４は直線光源の幅１６０の約２０％から約９０％までの範囲にある。直線開口１５８の幅は直線光源の長さに沿って均一とすることができ、または、直線開口１５８の幅は光源の非均一性を補償するように光源に沿った出力光分布を変更するために直線光源の長さに沿って変化させることができる。
【００３３】
図４、図５に示す実施の形態は、外部囲い１５４の構成材料がまた反射性材料である点を除いて、図３と同様である。この実施の形態は、外部反射性囲いのための構造材料が拡散反射体の場合に、特に有用である。拡散反射体の例は上述した通りである。好ましくは、反射性材料は反射性囲いのために必要な形状に切断、形成、押出し又はモールド成形でき、もちろん、照明装置のための構造部材として作用するのに十分な引張り係数、曲げ係数、熱偏向温度及び衝撃抵抗を有する。
【００３４】
特定の実施の形態１５０、２００、３００、３５０、４００、４５０、５００に使用する好ましい反射性材料は、主要ポリマーのものよりも実質上大きな屈折率を有する微粒子で充填されたエンジニアリング熱可塑材であり、その生の形態において光通過性即ち白色である。例えば、二酸化チタン（ルチル及びアナタース）、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、硫化バリウム、酸化アンチモン、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム等である。
【００３５】
好ましい材料はまた、例えば、主要なポリマーよりも実質上小さな屈折率を有する粒子や発泡により生じる空隙即ちガス充填気泡を含むエンジニアリング熱可塑材を含む。主要な粒子寸法はポリマーマトリックス内に分散されるように一層微細にすることができるが、フィラー粒子即ち空隙は好ましくは約０．１ミクロンから約３．０ミクロンまでの寸法範囲にあり、最も好ましくは、約０．１ミクロンから約１ミクロンまでの寸法範囲にある。
【００３６】
フィラー粒子の最適な寸法は関係ｄ＝２λ₀／（πｎδ）から予測することができ、ここに、ｄは粒子の直径、λ₀は問題の真空波長、ｎはマトリックスポリマーの屈折率、δはフィラーとマトリックスとの屈折率の差である。本発明において有用な熱可塑材は好ましくは黄色ではなく、射出成形又は押出しにとって有用であると当業界で既知の（例えば、ＡＢＳ、ポリ・メチル・メタクリレート、ポリ・エチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ・ブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）、ポリプロピレン、ナオロン６、ナイロン６６、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリ・フェニレン・オキサイド、及びその混合物や合金の如き）種々のプラスチックを含む。
【００３７】
本発明の別の実施の形態は直線照明源２００として図６（横断面図）及び図７（斜視図）に示される。この実施の形態においては、幅２１０を有する直線光源２０２は最大内側幅２１２を有する外部反射性囲い２０４の側部に埋設される。外部反射性囲い２０４の壁内の１又はそれ以上の直線開口２０８は、光が囲いから逃げるのを許容する。各直線開口２０８の最大幅は寸法２１４である。図６、７において、直線開口２０８は直線光源２０２とは反対側の外部反射性囲い２０４の側にある状態で示されている。しかし、これは必須ではなく、直線光源２０２及び直線開口２０８は互いに隣接することができる。
【００３８】
高反射率を達成するために、外部反射性囲い２０６は拡散反射性材料から構成することができ、または、付加的な反射性の層を外部反射性囲い２０４の内表面２０６上に配置することができる。図６、７に示す直線光源２０２は、好ましくは、半球体（２πの立体角）内又は２πよりも小さな立体角内へ光を発し、好ましくは、（４πの立体角である）すべての方向へ光を発するものではない。直線光源２０２の例は発光ダイオード、レーザーダイオード、有機発光ダイオード及び電光ストリップを含むが、これに限定されない。
【００３９】
本発明のこの実施の形態においては、外部反射性囲い２０４はまた、直線光源２０２からの光出力を均質化できる。直線光源２０２が極めて小さな発光表面を有することのできる発光ダイオードの列、レーザーダイオード又は有機発光ダイオードの場合、この均質化は特に重要である。直線光源２０２が異なる色を発する素子（例えば、赤色、緑色及び青色発光ダイオード）を含む場合は、外部反射性囲い２０４は白色光出力を形成するように色を混合することができる。
【００４０】
本発明の別の実施の形態は図８に横断面図として示す直線照明源２５０により示される。直線光源が、例えば、蛍光層２５４で内側を被覆された透明なガラス覆いとして図８に示される管状の蛍光ランプである場合に、この形状は特に有用である。直線光源は、開口幅２６２を有する開口２６４を除いて、外部囲い２５６により取り巻かれる。外部囲い２５６は反射性材料、非反射性材料又は透明材料から構成することができる。外部囲いが非反射性材料又は透明材料から構成される場合は、付加的な反射性層２５８を外部囲い２５６の内表面に設ける必要がある。外部囲い２５６及び（又は）反射性層２５８を含む反射性の構造体（単数又は複数）は拡散反射性材料、鏡面反射性材料、又は、拡散反射性材料と鏡面反射性材料との組み合わせにより構成することができる。拡散及び鏡面反射性材料の例は上述の通りである。
【００４１】
図８は図３と同様であるが、異なる点は、図８において、直線光源と反射性層２５８との間に殆ど又は全くギャップがないことである。好ましい実施の形態においては、ギャップはランプの幅２６０の１０％よりも小さい。直線光源が蛍光ランプである場合は、ギャップを無くせば、開口２６４から逃げる前に外部反射性囲い内で光が反射しなければならない回数を減少させることにより、直線照明源の高出力効率を得ることができる。（蛍光ランプ内の蛍光コーティングが典型的には伝達されている光の残りの大半に対してほぼ６０−８０％の反射率を有し、そのため、光が蛍光コーティングを通過することによりランプの一側から他側へ進行できることに注意されたい。）しかし、蛍光ランプはその周辺の温度に対して極めて敏感である。
【００４２】
外部囲い２５６及び（又は）反射性の層２５８を蛍光ランプに近接又は実際に接触させて配置すると、ランプのウォームアップ時間が長くなって、ランプのウォームアップ中に光出力を減少させることがあるか、または、蛍光ランプの定常作動温度を低下させて、光出力を再度減少させることがある。オプションとして、外部囲い２５６が透明材料で構成され、かつ、反射性の層２５８が利用される場合は、外部囲い２５６は蛍光ランプのガラス覆い２５２を完全に取り囲むことができる。しかし、光が直線照明源から逃げるようにするためには、開口２６４を反射性の層２５８内に残しておかなければならない。このオプションとしての形状の例は、開口２６４を有する可撓性の拡散反射性の層２５８を使用すること及び外部囲い２５６として透明な収縮チューブを使用することである。部品を正しい形状に組立てた後、収縮チューブを加熱してこれを反射体及び蛍光ランプのまわりで緊密に収縮させることができる。
【００４３】
本発明の他の実施の形態は一層複雑な直線照明装置を作るために図３−８に示す型式の直線照明源の使用を含む。直線照明装置は、例えば、導波路、円筒状ロッドレンズ、レンチキュラーレンズ、球面レンチキュラーレンズ、レンチキュラーレンズの列、プリズム、レンチキュラープリズムの列、反射体、集中器及びコリメータの如き付加的な光学素子を含むことができる。光学素子は直線照明源から発された光を形成し、合焦し、コリメートし、投影するために使用できる。このような照明装置の例は図９−１４に示すが、本発明の要旨を限定する意図のものではない。
【００４４】
例えば、付加的な直線照明装置を作るために、図３−８に示す直線照明源のうちの任意のものを光学素子のうちの任意のものと一緒に使用できることに注意されたい。同様に、付加的な光学素子は、図９の光ガイドと一緒の図１０のレンズのように、組み合わせて使用することもでき、または、レンズ及びＣＰＣを一緒に一体化することができ、または、直列多段のＣＰＣを使用することができる。
【００４５】
図９は本発明の別の実施の形態を示す。直線照明装置３００は直線照明源３２０と、光学導波路３１６とからなる。例として、直線照明源３２０は図４に先に示した型式のものとして示され、更に、直線光源３０２と、外部反射性囲い３０４とからなる。外部反射性囲い３０４内の直線開口３０８は、光が直線照明源３２０から光学導波路３１６へ通過するのを許容する。光学導波路は直線照明源３２０から遠く離れた場所へ内面全反射（ＴＩＲ）により光を搬送するために使用できる。当業者なら理解できるように、付加的な照明装置を形成するために、他の光学素子を光学導波路３１６と共に使用できる。このような直線照明装置の応用は、平坦なパネルディスプレイのためのエッジ照射(edge-lit)照明装置及びコリメート照明装置を含む。
【００４６】
図１０（横断面図）及び図１１（斜視図）には、本発明の別の実施の形態を示す。直線照明装置３５０は直線照明源３７０と、レンズ３６６とからなる。例として、直線照明源３７０は図４に先に示した型式のものとして示される。外部反射性囲い３５４内の直線開口３５８は、光が直線照明源３７０からレンズ３６６へ通過するのを許容する。直線照明装置の高出力放射照度及び放射輝度を達成するため、好ましくは、直線開口３５８は外部反射性囲い３５４の最大内側幅３６２よりも小さな最大幅３６４を有する。一層好ましくは、直線開口３５８の最大幅３６４は外部反射性囲いの最大内側幅３６２の約３％から約７５％までの範囲にある。
【００４７】
最も好ましくは、直線開口３５８の最大幅３６４は外部反射性囲いの最大内側幅３６２の約５％から約５０％までの範囲にある。更に、直線光源３５２が管状の蛍光ランプである場合は、好ましくは、直線開口３５８の最大幅３６４は直線光源３５２の幅３６０の約５％から約１００％までの範囲にある。一層好ましくは、直線開口３５８の最大幅３６４は直線光源の幅３６０の約２０％から約９０％までの範囲にある。
【００４８】
レンズ３６６の例は、レンチキュラーレンズ、球面レンチキュラーレンズ、円筒状ロッドレンズ、平凸レンチキュラーレンズ、両凸レンチキュラーレンズ、レンチキュラーフレネルレンズ及び任意の型式の多エレメントレンズを含むが、これに限定されない。特に有用な直線照明装置では、レンズ３６６は図１０、１１に示すような円筒状ロッドレンズである。レンズ３６６は任意の透明材料から構成することができる。直線照明装置は、例えば、光学スキャナー、ファクシミリ機械及び写真複写機を含む多くの応用に使用できる。
【００４９】
図１２は本発明の別の実施の形態を示す。直線照明装置４００は直線照明源４３０と、透明な光学素子４１６とからなる。例として、直線照明源４３０は図４に先に示した型式のものとして示され、直線光源４０２と、外部反射性囲い４０４とからなる。外部反射性囲い４０４は、光が直線照明源４３０から透明な光学素子４１６へ通過するのを許容するような最大幅４１４を有する直線開口４０８を備える。透明な光学素子４１６は開口４０８に隣接した入力表面４１８と、側壁４２０、４２２により境界を決められた長さ４３２の先細り区分と、出力表面４２４とを有する。
【００５０】
オプションとして、透明な光学素子４１６はまた、平行な側壁４３４、４３６を備えた直線区分を含み、直線区分は（側壁４２０、４２２により境界を決められた）先細り区分と出力表面４２４との間に位置する。好ましくは、入力表面４１８は平面であるが、平面性は必ずしも必要ではない。光学素子４１６の出力幅４２８は好ましくは先細り区分の入力幅４２６よりも大きい。一層好ましくは、光学素子４１６の出力幅４２８は入力幅４２６の少なくとも２倍である。先細り区分の側壁４２０、４２２は平面、湾曲又は先端形状とすることができる。
【００５１】
透明な光学素子４１６の出力表面４２４も、平面、湾曲又は先端形状とすることができる。好ましくは、出力表面４２４は湾曲レンチキュラーレンズであり、このレンズは単一の曲率半径を有することができ、放物線形状とすることができ、又は、単一の曲率半径を有しないある一般形状を有することができる。一層好ましくは、出力表面４２４は単一の曲率半径Ｒを有し、この曲率半径Ｒは出力幅４２８の１／２から出力幅４２８の１／２の約１．５倍までの範囲とすることができる。換言すれば、曲率半径Ｒの範囲は次の通りである。
【００５２】
（幅４２８）／２≦Ｒ≦（１．５）（幅４２８）／２
光は入力表面４１８を通って透明な光学素子４１６へ入る。光の一部は側壁４２０、４２２の内表面から及びオプションとしての側壁４３４、４３６の内表面から反射を受ける。側壁４２０、４２２、４３４、４３６がコーティングされていない場合は、反射はＴＩＲにより生じることができ、または、側壁が反射性コーティングで覆われている場合は、反射は普通反射により生じることができる。側壁４２０、４２２が拡張する先細りを形成するので、光は光学素子４１６の先細り区分により部分的にコリメートされる。次いで、光は、出力光ビームを更に形成できる出力表面４２４を通って出る。出力表面４２４は一層コリメートされた又は一層合焦された光出力ビームを生じさせる。
【００５３】
図１３は本発明の別の実施の形態を示す。直線照明装置４５０は照明源４７６と、先細り光学構造体４６６とからなる。例として、直線照明源４７６は図４に先に示した型式のものとして示される。照明源４７６は更に、直線光源４５２と、外部反射性囲い４５４とからなる。外部反射性囲い４５４内の直線開口４５８は、光が照明源４５２から側壁４７０、４７２を有する先細り光学構造体４６６へ通過するのを許容する。先細り光学構造体４６６が中実（中空でない）構造の場合は、好ましくは、先細り光学構造体４６６の光入力端部４６８は平坦な表面であるが、平面性は必ずしも必要ではない。
【００５４】
先細り光学構造体４６６の出力幅４８０は入力幅４７８よりも大きい。好ましくは、先細り光学構造体４６６の出力幅４８０は入力幅４７８の少なくとも２倍である。特に有用な直線照明装置では、先細り光学導波路の側壁４７０、４７２は放物線形状又は複合放物線集中器（ＣＰＣ）の形状を有する。先細り光学構造体４６６はコーティングされていない又は反射性材料でコーティングされた表面４７０、４７２を有する中実の透明材料から構成することができるか、または、先細り光学構造体４６６は反射性材料でコーティングされた表面４７０、４７２及び開いた端部４６８、４７４を備えた中空構造体とすることができる。
【００５５】
光は入力端部４６８で先細り光学構造体４６６へ入り、表面４７０、４７２から反射され、出力端部４７４から出る。光学構造体４６６の先細り側部の結果、先細り部の出力端部４７４での光は入力端部４６８での光よりも一層コリメートされる。光学構造体４６６が透明な誘電材料から形成される場合は、図示のような平坦ではなく凸状に出力端部４７４を形成することができる。このような場合、コリメートの与えられた度合いは一層短い素子により達成でき、その長さは入力端部４６８から出力端部４７４までの垂直距離として定義される。
【００５６】
本発明の別の実施の形態が直線照明装置５００として図１４に示される。直線照明装置５００は直線照明源５２０と、レンチキャラー光学素子５１８の列５１６とからなる。例として、直線照明源５２０は図４に示した型式のものとして示される。直線照明源５２０は更に、開口５０８を備えた外部反射性囲い５０４により部分的に取り囲まれた直線光源５０２を有する。レンチキャラー光学素子５１８は、別個に又は組み合わせて使用されるレンチキャラープリズム及びレンチキャラーレンズを含むことができる。
【００５７】
レンチキャラー光学素子５１８がレンチキャラープリズムである場合は、プリズムの側壁は平面、湾曲又は先端形状とすることができる。レンチキャラー光学素子５１８がレンチキャラーレンズである場合は、レンズは１つの曲率半径、複数の曲率半径を有することができ、または、球面レンチキュラーレンズとすることができる。レンチキャラー光学素子の列５１６の目的は開口５０８から出現する光を更に形成し、コリメートし又は合焦することである。
【００５８】
本発明の別の実施の形態をハウジング７００として図１９に示す。ハウジング装置７００は例えば蛍光ランプの如き直線光源を取り囲むのに十分な直径及び長さを有する中空の直線囲い７０５からなる。囲いチューブの壁は光を中から逃がすことのできる直線アパーチュア７１０を有する。アパーチュア７１０は典型的には囲いの長さをその軸線に平行に延びるように制御されたスリットの形をしている。好ましくは、直線アパーチュア７１０の最大幅は直線囲い７０５の最大内側幅よりも小さい。一層好ましくは、直線アパーチュア７１０の最大幅は直線囲い７０５の最大内側幅の約３％から約７５％までの範囲にある。最も好ましくは、直線アパーチュア７１０の最大幅は直線囲い７０５の最大内側幅の約５％から約５０％までの範囲にある。
【００５９】
アパーチュアの近傍における直線囲いの横断面の輪郭は、組立体の光学素子７３０に対して複数の接触線を形成する少なくとも１つの部材７２０を有するように、形状づけられる。この光学素子７３０は典型的には、スリットの幅よりも大きく囲いの直径よりも小さな直径を有する透明な円筒状ロッドである。ロッドはスリットから出現するその最初の方向からロッドを通って進む光の方向を変更するように作用する。
【００６０】
囲いの少なくとも１つの部材７２０は囲いからスリット７１０及びロッド７３０を通る光の所望の通過と抵触せずに、固定の位置で囲いに対してロッド７３０を固定的に保持するように設計された横断面輪郭を有する。
【００６１】
好ましくは、「スナップ嵌め」が達成されるようにロッドに関して、材料が選択され、直線囲いの寸法が選択される。従って、輪郭付き部材に押し付けるようなロッド上への物理力の付与が部材を拡張させてロッドを受け入れ、ロッドが保持され囲いに対してその長さに沿って接触するように、囲い及びロッドを組立てることができる。この方法においては、ロッドを囲い上に保持するのに付加的な素子又は接着剤を必要としない。
【００６２】
好ましくは、スリットを含む中空の囲いは、普通の押出し技術を使用して形成された、ロッド素子を保持するための２つの一体の輪郭付き部材を有する。囲いは好ましくは直線で、反射フィルム又はコーティングの如き付加的な反射素子を不要とするように９５％又はそれ以上の反射率を有する反射性材料から作られる。
【００６３】
次の例は本発明のいくつかの実施の形態を示すものであるが、発明の要旨を限定する意図のものではない。
例１
この例は拡散反射性材料の層と鏡面反射性材料の層との組み合わせを使用しての反射体の形成を示す。商業的に入手できるマクベス(Macbeth) ＃３１００分光フォトメーターを使用して反射率の測定を行った。ニューヨークのフロン・フーシック・フォールス社(Fron, Hoosick Falls) により製造された白色の拡散性ポリテトラフルオルエチレン材料（商品番号１２８−１０白）の０．５ｍｍ（０．０２０インチ）厚のシートの反射率を測定し、鏡面反射性裏打ちが無い場合に、９５．６％であることが判明した。９２％の反射率を有するＳｉｌｖｅｒｌｕｘ（登録商標名）（３Ｍ社製）の鏡面反射性シートを白色拡散材料の裏側上に配置したとき、複合材料の反射率は（２つの反射性シートを別個に測定した場合のいずれよりも大きな数値である）９６．８％に増大した。
【００６４】
反射率のこの大きさの増大は、光が装置の内部で多数回反射されるような照明装置にとっては極めて重要である。例えば、光が照明装置の内部で２０回反射される場合、２０回の反射の全体効率は、単独使用した拡散反射性材料に対しては（０．９５６）２０即ち４０．７％となり、単独使用した鏡面反射性材料に対しては（０．９２０）２０即ち１８．９％となり、反射性材料の組み合わせに対しては（０．９６８）２０即ち５２．２％となる。この例においては、拡散及び鏡面反射性材料の組み合わせは単独で使用した拡散反射性材料よりも２８％だけ一層有効であり、単独使用した鏡面反射性材料よりも１７６％だけ一層有効である。
例２
この例においては、（図２に略示した従来の形状を利用する）内部アパーチュアを有する商業的に入手できる蛍光アパーチュアランプの効率を本発明において述べたような改善された照明源デザインと比較した。
【００６５】
商業的に入手できる内部アパーチュアランプはＬＣＤライティング社(LCD Lighting)により作られた３ｍｍ直径の冷陰極蛍光ランプであった。このランプは、光がランプの一側から優先的に逃げるのを許容した９０゜内部アパーチュアを有する。９０゜アパーチュアは、アパーチュアの幅が反射層の内側幅の約５０％である場合に相当することに注意されたい。ランプを一体の球体の内部に配置し、合計光出力を測定した。合計光出力をランプの長さで割ることにより、長さ当りの出力４．０ルーメン／インチを得た。
【００６６】
内部アパーチュアを有しないが先のアパーチュアランプと同じ技術的特性（３ｍｍの直径、並びに、同じ蛍光及びガス充填化合物）を有する第２のランプ（先のアパーチュアランプと同じ長さ）を上記ＬＣＤライティング社から得た。このランプは、光が逃げるのを許容した９０゜の直線開口を除いて、拡散及び鏡面反射性材料の組み合わせにより緊密に包まれた。この場合、拡散及び鏡面反射性材料の組み合わせは直線外部開口を形成するランプのガラス覆いの外部に置いた。拡散及び鏡面反射性材料の組み合わせは上記フルオルグラス社から購入したポリテトラフルオルエチレンの拡散反射性材料であるＦｕｒｏｎ（登録商標名）の０．２５ｍｍ（０．０１０インチ）厚のシートで作り、３Ｍ社から購入した鏡面反射性材料であるＳｉｌｖｅｒｌｕｘ（登録商標名）の層により裏打ちした。
【００６７】
透明プラスチックの収縮チューブでランプ及び反射性材料を完全に取り囲み、次いで、反射材料がランプの外表面上で緊密に圧縮されるまで収縮チューブを加熱することにより、反射材料を適所に保持した。照明源を一体の球体の内部に配置し、合計光出力を測定した。ルーメン／インチに変換するためにランプの長さで割ることにより、６．８ルーメン／インチの出力が得られ、これは内部アパーチュアランプよりも効率を７０％改善した。
例３
例２の２つの照明源、上記ＬＣＤライティング社からの内部９０゜アパーチュア及び本発明の改善された直線照明源を各々使用して、ランプから４ｍｍ離れた表面４を照射した。（ｍＷ／ｃｍ²を単位とする）放射照度を両方の源について測定した。４ｍｍの距離において、標準の内部アパーチュアランプからの放射照度は３．４ｍＷ／ｃｍ²であった。本発明の改善された照明源からの放射照度は５．６ｍＷ／ｃｍ²であり、６５％の改善がなされた。
例４
図４に略示した形状を利用して直線照明源を構成し、これを、図１０に略示した形状を利用して構成され、外部レンズを有する直線照明装置と比較した。両方の場合について、光源はハリソン社(Harrison)により作られ、２．６ｍｍの外径及び２６８ｍｍの長さを有する冷陰極蛍光ランプとした。ほぼ３．７ワットのインバータ入力パワーを使用するインバータにより、ランプを駆動した。較正した一体の球体を使用して裸のランプの光出力を測定し、１２３ルーメンであることが判明した。調整できる幅を有する直線開口を除いて、外部反射性囲いでランプを取り囲んだ。外部反射性囲いは（上記ラブスフェア社からの）Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）の２つの部片から構成した。Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）は材料の厚さに依存する反射率を有する拡散反射性物質である。５５５ｎｍの光に対して、３ｍｍ厚のＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）の区分は９７．２％の反射率を有する。
【００６８】
反射材料の２つの部片を機械加工して、囲いの形状が卵形となるようにした。卵形の囲いの最大内側幅は約７．０ｍｍであり、卵形の囲いの最小内側幅は約４．６ｍｍであった。１．１５ｍｍの均一な幅を有するように、囲いの一側における直線開口を調整した。直線開口の幅を１．１５ｍｍにしたとき、開口の幅は囲いの最大内側幅のほんの約１６％であり、ランプの幅の約４４％であることに注意されたい。直線照明装置の場合、直径約３．１８ｍｍのロッドレンズ又は平凸シリンダレンズを囲いの外部で、外部反射性囲いの卵形空洞からほぼ３．５ｍｍの位置に置いた。すべての３つの場合（レンズ無し、ロッドレンズ及び平凸シリンダレンズ）について、直径１ｍｍの検出器を使用して、ロッドレンズから７ｍｍ離れた位置で、直線照明装置の放射照度（ｍＷ／ｃｍ²）を測定した。
【００６９】
７ｍｍの距離内に、平坦ベッド式の書類スキャナー内で典型的に遭遇する光学構成を模倣した３ｍｍ厚のガラス板を置いた。直線照明装置の長手軸線に垂直な放射照度の分布の形状を作成するために、ほぼ３０ｍｍの範囲にわたって側から側まで検出器を移動させた。その結果を図１５に示す。レンズを持たない直線照明源については、結果のピーク放射照度は約７．３ｍＷ／ｃｍ²であった。照明源の直線開口に平凸シリンダレンズを置いた場合、ピーク放射照度は約１４ｍＷ／ｃｍ²に増大した。シリンダレンズをロッドレンズに交換した場合、ピーク放射照度は約１５ｍＷ／ｃｍ²になった。レンズを使用した場合、ロッドレンズであると平凸シリンダレンズであるとに拘わらず、ピーク放射照度が大幅に改善された。
例５
図１０に略述した形状を使用して直線照明装置を構成し、これに、光源、外部反射性囲い及び外部レンズを含ませた。光源は上記ハリソン社により作られ、２．６ｍｍの外径及び２６８ｍｍの長さを有する冷陰極蛍光ランプとした。ほぼ３．７ワットのインバータ入力パワーを使用するインバータにより、ランプを駆動した。較正した一体の球体を使用して裸のランプの光出力を測定し、１２３ルーメンであることが判明した。調整できる直線スリットを除いて、外部反射性囲いでランプを取り囲んだ。外部反射性囲いは（上記ラブスフェア社からの）Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）の２つの部片から構成した。
【００７０】
Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）は材料の厚さに依存する反射率を有する拡散反射性物質である。５５５ｎｍの光に対して、３ｍｍ厚のＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）の区分は９７．２％の反射率を有する。反射材料の２つの部片を機械加工して、囲いの形状が卵形となるようにした。卵形の囲いの最大内側幅は約７．０ｍｍであり、卵形の囲いの最小内側幅は約４．６ｍｍであった。１．１５ｍｍから２．３５ｍｍまでの範囲の均一な幅を有するように、囲いの一側における直線開口を調整できた。
【００７１】
直線開口の幅を２．３５ｍｍにしたとき、開口の幅は蛍光ランプの幅（２．６ｍｍ）よりも小さく、囲いの最大内側幅のほんの約３５％であることに注意されたい。直線開口の幅を１．１５ｍｍにしたとき、開口の幅は囲いの最大内側幅のほんの約１６％であり、ランプの幅の約４４％である。直径約３．１８ｍｍの円筒状ロッドレンズを囲いの外部で、外部反射性囲いの卵形空洞からほぼ３．５ｍｍの位置に置いた。直径１ｍｍの検出器を使用して、ロッドレンズから７ｍｍ離れた距離で、直線照明装置の放射照度（ｍＷ／ｃｍ²）を測定した。７ｍｍの距離内に、平坦ベッド式の書類スキャナー内で典型的に遭遇する光学構成を模倣した３ｍｍ厚のガラス板を置いた。
【００７２】
直線照明装置の長手軸線に垂直な放射照度の分布の形状を作成するために、ほぼ３０ｍｍの範囲にわたって側から側まで検出器を移動させた。その結果を図１６に示す。１．１５ｍｍの最小開口幅では、最大のピーク放射照度（約１６ｍＷ／ｃｍ²）であったが、また、最も狭い放射照度分布（約５ｍｍの半分最大値で全幅）であった。逆に、最大開口幅（２．３５ｍｍ）では、最小のピーク放射照度（約１１．５ｍＷ／ｃｍ²）であり、最も広い放射照度分布（約１１ｍｍの半分最大値で全幅）であった。
【００７３】
測定した最小及び最大開口幅の双方に対して、放射照度のピーク値はレンズを持たない同じ直線照明源の放射照度よりも大きい。直線照明装置からの合計の統合された光出力は開口の幅に直接関連し、図１７に示すように最大開口に対して最大となる。標準化されたピーク放射照度は開口の幅に対して逆比例の関係を有し、（これまた図１７に示す）最小開口幅に対して最大となる。
例６
反射性材料のパーセント反射率の関数として直線照明源の出力効率を測定するために実験を行った。直線照明源は、直線光源、外部管状囲い、及び、１．５ｍｍの一定幅を有する直線開口を除いて外部管状囲いの内表面を裏張りする反射性材料の層を含むように構成された。光源は２．６ｍｍの外径及び２６８ｍｍの長さを有する冷陰極蛍光ランプとした。ほぼ３．７ワットのインバータ入力パワーを使用するインバータにより、ランプを駆動した。外部囲いは６．４ｍｍの内径を有するアクリルチューブから構成した。５つの異なる反射性材料を囲いの内部に順々に置いた。
【００７４】
これらの材料は、（上記パール・ゲルマン・サイエンシズ社から得た）ポリエーテルスルフォンフィルタ材料、（上記ラブスフェア社から得た）Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔ（登録商標名）、（上記ラブスフェア社から得た）Ｄｕｒａｆｌｅｃｔ（登録商標名）、（上記３Ｍ社から得た）Ｓｉｌｖｅｒｌｕｘ（登録商標名）及び（上記ラブスフェア社から得た）Ｐｒｅｄａｔｏｒ（登録商標名）とした。Ｓｉｌｖｅｒｌｕｘ（登録商標名）を除くすべての反射材料は拡散反射体であった。
【００７５】
以下の表は材料の反射率の関数としての結果である照明源の効率を示す。
反射材料 反射率 効率
ポリエーテルスルフォン ９７．７％ ５４．３％
Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔ ９７．５％ ５４．３％
Ｄｕｒａｆｌｅｃｔ ９６％ ４８％
Ｓｉｌｖｅｒｌｕｘ ９２％ ４１．９％
Ｐｒｅｄａｔｏｒ ８５％ ３１．３％
従って、表は、反射率の小さな変化が直線照明源の大きな効率変化を生じさせることを示している。
例７
この例においては、アパーチュアランプを利用する２つの照明装置を、本発明により教示されたような２つの改善された照明装置と比較した。装置１は上記ＬＣＤライティング社により作られた、商業的に入手できる３ｍｍ直径の冷陰極アパーチュア蛍光ランプとした。このランプはランプの一側から光が優先的に逃げるのを許容する９０゜内部アパーチュアを有していた。９０゜アパーチュアは、アパーチュアの幅が反射層の内側幅の約５０％である場合に相当することに注意されたい。
【００７６】
装置２は装置１と同じアパーチュアランプを使用したが、ランプアパーチュアから約３．５ｍｍ離れて置かれた３．１８ｍｍ直径のロッドレンズを付加した。装置１及び装置２の双方に対して、ランプを透明なアクリル囲いの内側に置いたが、囲いのために反射性材料を使用しなかった。装置３、４は本発明の実施の形態の例である。装置３、４は、上記ＬＣＤライティング社から得られ、内部アパーチュアを有しないが、先のアパーチュアランプと同じ技術特性（３ｍｍ直径、並びに、同じ蛍光及びガス充填化合物）を有する第２のランプを利用した。更に、装置３、４に対しては、外部反射性囲いをランプのまわりに配置し、外部反射性囲いは１．１５ｍｍに調整できる幅を持つ直線開口を有していた。
【００７７】
外部反射性囲いは（上記ラブスフェア社からの）Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）の２つの部片から構成した。Ｓｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）は材料の厚さに依存する反射率を有する拡散反射性物質である。５５５ｎｍの光に対して、３ｍｍ厚のＳｐｅｃｔｒａｌｏｎ（登録商標名）の区分は９７．２％の反射率を有する。反射材料の２つの部片を機械加工して、囲いの形状が卵形となるようにした。卵形の囲いの最大内側幅は約７．０ｍｍであり、卵形の囲いの最小内側幅は約４．６ｍｍであった。
【００７８】
装置４に対しては、約３．１８ｍｍの直径のロッドレンズを外部反射性囲いの卵形空洞から約３．５ｍｍの位置に置いた。装置３はレンズを有しなかった。直径１ｍｍの検出器を使用して、ロッドレンズから７ｍｍ離れた位置で、直線照明装置の放射照度（ｍＷ／ｃｍ²）を測定した。７ｍｍの距離内に、平坦ベッド式の書類スキャナー内で典型的に遭遇する光学構成を模倣した３ｍｍ厚のガラス板を置いた。直線照明装置の長手軸線に垂直な放射照度の分布の形状を作成するために、ほぼ３０ｍｍの範囲にわたって側から側まで検出器を移動させた。その結果を図１８に示す。装置１（アパーチュアランプのみ）は約３．０ｍＷ／ｃｍ²の最低のピーク放射照度を有した。
【００７９】
装置２（アパーチュアランプとロッドレンズ）については、ピーク放射照度は４．２９ｍＷ／ｃｍ²へ僅かに増大した。装置３（本発明により教示された反射性囲いと一緒にアパーチュア無しランプを使用）は７．０ｍＷ／ｃｍ²の一層改善されたピーク放射照度を有した。装置４（本発明により教示された反射性囲い及びロッドレンズの構成と一緒にアパーチュア無しランプを使用）は１１．８ｍＷ／ｃｍ²の最高のピーク放射照度を有した。これらの結果は、狭い直線開口を有する外部反射性囲いと一緒に使用したアパーチュア無しランプが内部アパーチュアランプよりも一層大きな放射照度を与えること、及び、付加的な光学素子（この場合、ロッドレンズ）を付加することにより、放射照度の更なる改善が得られることを示した。
【００８０】
本発明は直線照明源及び直線照明装置を必要とする種々の装置に適用できることを理解すべきである。例はスキャナー、ファクシミリ機械、写真複写機、並びに、商業用、事務用、家庭用、戸外用、自動車用及び電気器具用の応用を含むが、これに限定されない。ここでの本発明はまた、コンピュータのためのディスプレイ（例えば、平坦パネルディスプレイ）、並びに、自動車用、軍隊用、宇宙用、消費者用、商業用及び産業用の応用にも適用できる。
【００８１】
本発明の好ましい実施の形態と思われることを説明したが、当業者なら、本発明の精神から逸脱することなく、他の及び更なる修正が可能であり、本発明の要旨に含まれるすべてのこのような実施の形態を保護することを意図することを認識できよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の内部アパーチュアランプの概略横断面図。
【図２】 従来技術の別の内部アパーチュアランプの概略横断面図。
【図３】 直線照明源の概略横断面図。
【図４】 直線照明源の代替品の概略横断面図。
【図５】 直線照明源の代替品の斜視図。
【図６】 直線照明源の別形態の概略横断面図。
【図７】 直線照明源の別形態の斜視図。
【図８】 別の直線照明源の概略横断面図。
【図９】 図４の直線照明源及び導波路を利用する直線照明装置の概略横断面図。
【図１０】 図４の直線照明源及びレンズを利用する直線照明装置の概略横断面図。
【図１１】 図４の直線照明源及びレンズを利用する直線照明装置の斜視図。
【図１２】 図４の直線照明源と屈折及び内面全反射により機能するレンズとを利用する直線照明装置の概略横断面図。
【図１３】 図４の直線照明源及び複合放物線集中器（ＣＰＣ）を利用する直線照明装置の概略横断面図。
【図１４】 図４の直線照明源及び光学素子の列を利用する直線照明装置の概略横断面図。
【図１５】 強度（放射照度）と検出器の位置との関係を示すグラフ。
【図１６】 強度（放射照度）と検出器の位置との関係を示すグラフ。
【図１７】 相対出力と開口幅との関係を示すグラフ。
【図１８】 強度（放射照度）と検出器の位置との関係を示すグラフ。
【図１９】 本発明の新規なハウジングの実施の形態の概略横断面図。
【図２０】 本発明の実施の形態の新規なハウジングの別の図。

Claims (10)

1. 照明装置のためのハウジングであって、
   （ａ） 直線光源を囲むために充分な直径及び長さを有する中空の直線的な反射性の囲い、及び（ｂ）該囲いと一体の弓形保持部材を備え、
   前記囲いがその軸線に平行な長さに沿って伸長する直線的アパーチャを有し、該直線的アパーチャが前記直線的な囲いの最大内側幅より小さい最大幅を有し、
   前記弓形保持部材が前記アパーチャに沿って伸長し前記アパーチャに沿って並列に固体の円筒型光学要素を保持することを特徴とするハウジング。
2. 反射性の囲いの反射性材料が９０％に等しいか又はそれよりも大きな反射率Ｒを有する請求項１のハウジング。
3. 反射性の囲いの反射性材料が９５％に等しいか又はそれよりも大きな反射率Ｒを有する請求項１のハウジング。
4. アパーチャに隣接して光学素子を受け入れるための複数の部材を有する請求項１のハウジング。
5. 光学素子がレンズである請求項１のハウジング。
6. レンズが円筒状のロッドレンズである請求項５のハウジング。
7. 照明装置のためのハウジングであって、
   （ａ） 直線光源を囲むために充分な直径及び長さを有する中空の直線的な反射性の囲い、及び（ｂ）該囲いと一体の弓形保持部材を備え、
   前記囲いがその軸線に平行な長さに沿って伸長する直線的アパーチャを有し、該直線的アパーチャが前記直線的な囲いの最大内側幅より小さい最大幅を有し、
   前記弓形保持部材が前記アパーチャに沿って伸長し前記アパーチャに沿って並列に固体
   の円筒型光学要素を保持し、
   前記光学要素を受け入れるとき前記弓形保持部材が前記光学要素に２以上の点で接触し、前記光学要素が前記アパーチャに平行な光入力端、及び該光入力端から離間した光出力端を有し、該光出力端の幅が前記光入力端の幅よりも大きいことを特徴とするハウジング。
8. 反射性囲いの反射性材料が９０％に等しいか又はそれよりも大きな反射率Ｒを有する請求項７のハウジング。
9. 反射性囲いの反射性材料が９５％に等しいか又はそれよりも大きな反射率Ｒを有する請求項７のハウジング。
10. 光学素子がレンズである請求項７のハウジング。

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