JP6189307B2 - 高コントラスト光信号伝達のための装置および例示的な応用例 - Google Patents

Description

本発明は、高コントラスト光信号の生成および表示のためのデバイス、方法、およびシステムに関し、またより詳細には、警告システムにおける用途のための視覚インジケータに関する。例として、このデバイスは、自動車におけるブラインド・スポット警告システム（ｂｌｉｎｄ ｓｐｏｔ ｗａｒｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）または同様のインジケータにおいて利用される可能性がある。

自動車におけるブラインド・スポット警告システムは、運転の特定の状態のインジケータとして、グラフィック表現（アイコン（ＩＣＯＮ））を選択的に表示することができる。例えば、非常によく見える光信号がバック・ミラーにおいて生成されて、ブラインド・スポットにおける自動車の存在、または他のハザード状態を示すことができる。さらに、ミラーの中の、またはミラーの近くにおける方向指示インジケータ（ｔｕｒｎ ｓｉｇｎａｌ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）は、自動車において近年利用されてきている。いくつかのシステムにおいては、警告信号は、目に見える光が、バック・ミラーの中にはないが、自動車の内部に、例えば、一般にミラーの近くにおける柱状物または他のロケーションにあるようにして生成される。

ヒューマン・ファクタおよび人間工学的考察は、ブラインド・スポット警告システムおよび他の警告システムについての設計のための何らかの動機付けを提供している。また、機能強化された警告システムは、全般的な自動車の機能を改善し、安全性を増大させ、また使い勝手の良さを実現することができる。

イメージング技術およびセンサ技術における技術進歩は、改善された警告システムの開発に刺激を与えてきている。車の上に取り付けられたＣＣＤカメラと、オン・ボード・ビデオ画像処理とが、実証されてきている。ブラインド・スポット監視システムの視野は、自動車のブラインド・スポットだけに限定される必要はなく、そうではあるが隣接領域を対象として含むこともできる。システムからの運転者に対する警告は、視覚信号、音声信号、および／または触覚信号のどのような組合せとすることもできる。

既存のブラインド・スポット警告ディスプレイは、ハザードが検出されるときに非常によく見える光信号を生成するが、オフ状態（ハザードが検出されない）においてはシーンの可視性を損なってしまう可能性もある。理想的には、オフ状態においては、ミラーにおいて反射された画像（例えば、ミラー画像）として見られるシーンだけが、目に見えるべきである。アイコンと、それに関連する任意の構造とは、そのようなミラー画像の可視性を損なうべきではない。しかしながら、従来のブラインド・スポット警告システムのアイコンの構造は、低下された反射率、光散乱、多重反射、ゴースト画像、または類似した光学的現象を引き起こしてしまう可能性がある。例えば、様々な設計においては、アイコンと、アイコンの周囲の対応するインジケータ領域とは、ミラーの残りの部分よりも反射率が低い可能性がある。

いくつかの既存のブラインド・スポット警告インジケータは、ＬＥＤアレイを使用して、アイコンを形成しており、アレイは、ミラーの背後に取り付けられている。ミラーの反射コーティングは、アイコンの周囲の領域から取り除かれて、ＬＥＤアレイからの光信号放射線を通過させる。それゆえに、有効なミラー・エリアは、低減させられ、またインジケータ構造は、アイコン領域の中に、またはその周囲にある可能性のある任意の画像を分かりにくくする。したがって、バック・ミラーの中で使用されるときに、オフ状態にあるときの可視性は、視覚的トレードオフを含めて、何らかの制限を提示している。

さらに、アイコンのサイズおよび／または数との間には、トレードオフ（単数または複数）が存在している。大きなアイコンは、ミラーの有用な視覚エリアをさらに低減させる可能性があり、ミラーの中にブラインド・スポットを効果的に導入している。したがって、アイコン・エリアは、多くの場合に制約される。従来のブラインド・スポット警告システムのミラーの中のアイコンは、比較的小型であり、またミラーのエッジに沿って配置されて、自動車の側面に対する任意のオブジェクトの画像を妨害することを回避する。とりわけ、自動車のブラインド・スポットの中のオブジェクトは、定義によれば、ミラーの中に目に見えないことである。使用可能なロケーションと、小型のサイズとに対するそのような制限は、アイコンを見ること、および解釈することをより困難にしてしまう可能性がある。さらに、いくつかの実装形態においては、複数のアイコンが、役に立つ可能性があるが、形状の識別は、ミラーの妨害されたエリアを低減させるように選択されるアイコンの小型のサイズによって制限される可能性がある。アイコンのロケーションは、一般に、重要な情報を示すことが期待されていない、ミラーの領域だけに制限される。しかしながら、有用な、また重要な情報が、ミラーのこの妨害された部分に投影され得ることは、依然として可能性がある。

自動車警告技術に関する情報は、パンフレットやウェブ・ベースのビデオなど、いくつかの製造業者から簡単に入手可能である。例えば、
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がある。

米国特許第７，００８，０９１号、名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ」と、米国特許出願公開第２００８／０２１８８７１号、名称「Ｍｉｒｒｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ」とは、とりわけ、自動車において使用するためのバック・ミラー・ベースの警告システムに関する。Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、２０１１年９月２０日、１２〜１７頁，「Ａｄｖａｎｃｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｌｍｓ」（出典Ｂａｓｔａｗｒｏｓ他）は、照明の一様性を制御する、エンジニアにより設計されたマイクロレンズ表面構造を有するポリカーボネート・フィルムを含む自動車用のディスプレイにおいて使用する可能性のある様々なディスプレイ技術を開示し、また比較している。

米国特許第７，００８，０９１号、名称「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ」 米国特許出願公開第２００８／０２１８８７１号、名称「Ｍｉｒｒｏｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ」

ｗｗｗ．ｍａｚｄａｕｓａ．ｃｏｍ／ＭｕｓａＷｅｂ／ｄｉｓｐｌａｙＰａｇｅ．ａｃｔｉｏｎ？ｐａｇｅＰａｒａｍｅｔｅｒ＝ｍｏｄｅｌｓＭａｉｎ＆ｖｅｈｉｃｌｅＣｏｄｅ＝ＣＸ９＃／ｖｉｄｅｏｓ／ｓａｆｅｔｙ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｆｏｒｄ．ｃｏｍ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｕｔｈｃｏ．ｃｏｍ／ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｄｉｌｌａｃ．ｃｏｍ／２０１１−ｅｓｃａｌａｄｅ−ｓｕｖ／ｅｘｔｅｒｉｏｒ−ｐｈｏｔｏｓ．ｈｔｍｌ１＃ｉｔｅｍ０４ ｗｗｗ．ａｃｕｒａ．ｃｏｍ／Ｆｅａｔｕｒｅｓ．ａｓｐｘ？ｍｏｄｅｌ＝ＭＤＸ＆ｍｏｄｅｌＹｅａｒ＝２０１１＆ｃｏｎｔｅｘｔ＝Ｅｘｔｅｒｉｏｒ＃ｂｌｉｎｄ＿ｓｐｏｔ＿ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＿ｓｙｓｔｅｍ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝５Ｔｅ−ＷｉＲｏｈＲ８ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｉｚｍａｇ．ｃｏｍ／ｇｏ／２９３７ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｏｌｖｏｃａｒｓ．ｃｏｍ／ｕｓ／ｓａｌｅｓ−ｓｅｒｖｉｃｅｓ／ｓａｌｅｓ／Ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ／Ｖｏｌｖｏ−ＭＹ１２−ＸＣ７０−Ｂｒｏｃｈｕｒｅ．ｐｄｆ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｍａｒｔｍｏｔｏｒｉｓｔ．ｃｏｍ／ｍｏｔｏｒｉｓｔ−ｎｅｗｓ／ａｄｖａｎｃｅｄ−ｓｙｓｔｅｍ−ｔｏ−ａｄｊｕｓｔ−ｂｌｉｎｄ−ｓｐｏｔ−ｍｉｒｒｏｒ．ｈｔｍｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、２０１１年９月２０日、１２〜１７頁，「Ａｄｖａｎｃｉｎｇ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｌｍｓ」（出典Ｂａｓｔａｗｒｏｓ他） ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｅｙｅ

本発明を要約する目的のために、本発明についてのある種の態様、目的、利点および新規の特徴が、本明細書において説明される。しかしながら、必ずしもすべてのそのような目的および利点が、任意の特定の実施形態に従って達成され得るとは限らないことを理解すべきである。したがって、本発明は、本明細書において教示され、または示唆されるような他の目的または利点を必ずしも達成するとは限らずに、１つまたは複数の目的または利点を達成するようにして実施され、または実行される可能性がある。

本発明の一目的は、シンボル、形状、または他の画像のような表現を含むアイコンの形態など、高い可視性の光信号を生成するディスプレイ装置を提供することである。アイコンは、照明のオン状態の間は観察ポイントにおいて目に見えるようになる。アイコンは、例えば、オフ状態における通常の運転中に、反射によるシーンの画像を形成することができるミラーの機械加工された部分としてのディスプレイ媒体の一部分において、形成されることもある。通常の視覚状態に対応する観察ロケーションから見られるような、オフ状態におけるアイコンの可視性は、ディスプレイ媒体の通常の性能または機能が維持されるように十分に低いものである。

本発明の一目的は、自動車についてのミラー内のブラインド・スポット警告信号を提供することである。オン状態においては、アイコンは、運転者に非常によく見える。オフ状態においては、アイコンは、ほとんど目に見えない。ミラーの通常の視覚エリアは、オフ状態の間は使用可能であり、またブラインド・スポット警告システムは、オフ状態にあるときに、ミラーにおいて反射される画像の可視性を損なうことはない。

本発明の一目的は、アイコンがオフ状態にあるときに、ディスプレイ媒体の機能を維持しながら、選択されたアイコンのオン状態において個別に見られ得るディスプレイ媒体におけるアイコンについての使用可能なサイズおよび／または数を増大させることである。

本発明の一目的は、警告インジケータ以外の信号伝達用途に適したディスプレイ装置を提供することであり、またそのディスプレイ装置を利用して、特定の場合においてアイコンを表示することができ、また他の時にアイコンを本質的に目に見えない状態にすることができる。さらに、ディスプレイ装置は、非ミラー媒体を、例えば、薄い、不透明または半透明の薄膜を有する、透明または半透明の基板を備えることができる。

様々な実装形態においては、適切なセンサが、自動車の周囲に展開されて、様々な状態を監視することができ、また自動車の運転者および／または乗客のために、それから視覚インジケータまたは他のインジケータを生成することができる。目に見える信号、例えば、照明されたシンボルまたはアイコンが、部分的な反射性媒体を使用して表示されることもある。シンボルまたはアイコンは、照明のオフ状態においては、本質的に目に見えないことになる。

本発明の実施形態は、ブラインド・スポット警告信号や方向指示信号など、ミラーにおける様々なタイプの運転者への警告、またはインジケータのために利用されることもあり、また運転者側のミラー、乗客側のミラー、バック・ミラー、他の車のミラーの形で、または信号の監視および／または検出のために適した媒体の形で実施されることもある。非常によく見えるアイコンが、シーンの反射された画像を示すために使用されるミラー・エリアについてのかなりの低下または悪化なしに、運転者のために提供される。

光信号伝達装置の少なくとも１つの実施形態は、オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる照明の制御可能な第１の光源を含んでいる。光媒体は、制御可能な第１の光源から照明を受け取るように配置され、また第２の光源から照明を受け取ることが可能である。媒体の領域は、検出可能な光信号が、制御可能な第１の光源の照明のオン状態の間はそこから目に見えるようにして配置される。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、前記制御可能な第１の光源のオフの照明状態の間は媒体の他の部分とは本質的に区別できない。

少なくとも１つの実施形態は、レーザを利用した方法を含んでいる。本方法は、媒体の一領域から材料の少なくとも深さ方向の一部分を選択的に取り除くために、また微細なフィーチャーの所定のパターンを形成するために、レーザ・パルスを用いて光媒体の一部分に放射線を照射することを含んでいる。微細なフィーチャーは、検出可能な光信号が、第１の光源からの照明を用いてそこから目に見えるようにして配置される。本発明の目的のために、「微細な」は、約５μｍから約１０μｍまでの範囲におけるフィーチャー・サイズ（例えば、線幅）として規定される。媒体は、第２の光源からの入射照明を受け取ることができる。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、第１の光源からの照明なしには、媒体の他の部分とは本質的に区別できない。

少なくとも１つの実施形態は、媒体の領域から材料の少なくとも深さ方向の部分を選択的に取り除くために、また微細なフィーチャーの所定のパターンを形成するために光媒体の一領域を修正することを含んでいる。フィーチャーは、検出可能な光信号が、第１の光源からの照明を用いてそこから目に見えるようにして配置される。媒体は、第２の光源から照明を受け取ることができる。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、媒体の他の部分とは本質的に区別できない。

少なくとも１つの実施形態は、光信号伝達方法を含んでいる。本方法は、オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる第１の光源を制御することを含んでいる。本方法は、第１の光源から照明を受け取るために、および第２の光源から照明を受け取るために、光媒体を利用することを含んでいる。媒体の一領域は、検出可能な光信号が、第１の光源の照明のオン状態の間はそこから目に見えるようにして配置される。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、第１の光源のオフの照明状態の間は媒体の他の部分とは本質的に区別できない。

少なくとも１つの実施形態は、光信号伝達装置を含んでいる。本装置は、オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる照明の制御可能な光源を含んでいる。光媒体は、照明が、オフ状態にあるときに、画像を提供することができる。光媒体の一領域は、検出可能な光信号が、照明がオン状態にあるときにそこから観察可能なようにして配置される。光信号を生成するフィーチャーは、照明が、オフ状態にあるときには、本質的に目に見えない。

ブラインド・スポット警告システムの少なくとも１つの実施形態は、光媒体を、例えば、反射面を有するミラーを含んでいる。ミラー反射面は、インジケータの一部分を形成する少なくとも１つの機械加工されたフィーチャーを備える。フィーチャー（単数または複数）は、オン状態に対応する、制御された光源で照明されるときに非常によく見える信号放射を生成するように形成される。オフ状態においては、インジケータは、ミラーの一部分として本質的に動作し、また機械加工されたフィーチャー（単数または複数）の存在は、ミラーにおける反射される画像の可視性を損なうことはない。

いくつかの実施形態においては、ミラーは、透明基板の上に配置される反射コーティングを備える。フィーチャーは、反射コーティングの一部分を選択的に取り除くことにより形成されることもある。

いくつかの実施形態においては、放射の制御された光源は、可視波長ＬＥＤを含むことができ、また例えば、ＲＧＢ ＬＥＤまたはダイオード・レーザのコンフィギュレーションを含むことができる。

いくつかの実施形態においては、制御された照明光源は、インジケータ領域とその中の機械加工されたフィーチャーに当たるようにするために、透明基板を通して光源からのエネルギーを通過させるように配置される。

いくつかの実施形態においては、照明レベルが、使用可能な光の範囲のかなりの部分の上で調整可能とすることができ、また照明の制御された光源は、周辺光レベルなどに応じて、またオン状態および／またはオフ状態についてのレベルを設定するために、自動的な光制御のために構成されていることもある。

いくつかの実施形態においては、機械加工されたフィーチャーは、観察位置においてオン状態におけるインジケータ領域の可視性を高めるようにして、制御された光源からのエネルギーを回折するのに十分に狭くすることができる。

いくつかの実施形態においては、アイコンは、ミラーの上のどこにでも配置される可能性がある。

自動車において利用されるときに、アイコンは、警告がオフであるときに、運転者にとって目に見えなくなり、運転者のための分かりにくくされない、完全なミラー視界を提供している。

いくつかの実施形態においては、ディフューザ（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）が、制御された光源と、機械加工されたフィーチャーとの間に配置されて、照明の一様性を改善することができる。

フィーチャー寸法は、約０．５μｍから１００μｍまでの範囲にある可能性があり、また幅は、一定であっても、変化していてもよい。

いくつかの実施形態においては、フィーチャー寸法は、所定の観察ロケーションにおける観察者またはイメージング・デバイスの分解能または検出可能性の限界に基づいたものとすることができる。

インジケータ領域の機械加工されたフィーチャーは、オン状態において照明されるときに適切な視覚パターンを形成するために、点、線、円弧、円、または他の適切な形状の形態とすることができる。

コーティングされたミラーは、部分的に反射するように、または非常に反射するようにすることができる。

ミラーの反射面、またはその深さ方向の部分は、溶融または酸化を生ずることなしに機械加工される可能性があり、通常の観察条件の下ではほとんど目に見えない最小のマーク幅を結果としてもたらしている。深さおよび／または幅を変化させることを使用して、オン状態においては、アイコンを通してグレー・スケールや光信号の強度変化など、追加の視覚効果を提供することができるが、アイコンは、オフ状態においては、目に見えないか、またはほとんど目に見えない。

拡大された図において、オン状態およびオフ状態における例示の従来のブラインド・スポット警告インジケータの外観と、本発明の一実施形態によるブラインド・スポット警告インジケータの対応する外観とを概略的に示す図である。 オン状態にあるときにアイコンの高い可視性を提供し、オフ状態にあるときにアイコンを形成するために使用される機械加工されたマークの低い可視性を提供する、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の一部分を概略的に示す図である。 本発明の様々な実施形態において使用するために適した、アイコンを形成するミラーにおける機械加工されたフィーチャーの一例を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態によるディスプレイ装置における光エネルギーの利用を改善する反射器システムを概略的に示す図である。 通常の観察条件の下において、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の出力を概略的に示す図である。ディスプレイ装置は、自動車のバック・ミラーにおける使用のために適している。増大されたサイズの複数のアイコンが、ミラーの中で選択的に表示され、またオフ状態にあるときには、反射された画像の可視性を損なうことはない。 通常の観察条件の下において、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の出力を概略的に示す図である。ディスプレイ装置は、自動車のバック・ミラーにおける使用のために適している。増大されたサイズの複数のアイコンが、ミラーの中で選択的に表示され、またオフ状態にあるときには、反射された画像の可視性を損なうことはない。 通常の観察条件の下において、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の出力を概略的に示す図である。ディスプレイ装置は、自動車のバック・ミラーにおける使用のために適している。増大されたサイズの複数のアイコンが、ミラーの中で選択的に表示され、またオフ状態にあるときには、反射された画像の可視性を損なうことはない。 通常の観察条件の下において、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の出力を概略的に示す図である。ディスプレイ装置は、自動車のバック・ミラーにおける使用のために適している。増大されたサイズの複数のアイコンが、ミラーの中で選択的に表示され、またオフ状態にあるときには、反射された画像の可視性を損なうことはない。 本発明の一実施形態によるディスプレイ装置を用いて構成された自動車のミラー・アセンブリの部分を概略的に示す図である。 通常の観察条件の下において、オン状態およびオフ状態における照明を有する先行技術のバック・ミラー・インジケータ領域の外観を概略的に示す図である。ミラー表面の一部分は、アイコンを含む領域から取り除かれる。 本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の使用を伴うオン状態およびオフ状態におけるミラー領域の外観を示す図である。 既存のミラー・コーティングの一部分を取り除くために、超短パルス・レーザを利用したシステムを用いてミラーの上に機械加工されたフィーチャーを形成するための例示のシステムを概略的に示す図であり、フィーチャーは、アイコンを形成し、またオン状態にあるときに入射エネルギーを分散させて、アイコンを表示するために配置されている。 フェムト秒レーザを用いて機械加工され、また尺度を示すために人間の髪の毛の幅と比較されたレーザ線を示すグレー・スケール画像である。

様々な実施形態を示す目的のために、本明細書における用語は、その他の方法で述べられていない限り、柔軟なように、また通常の意味を用いて解釈されるべきである。例えば、用語「照明」は、スペクトルの可視的な部分における放射エネルギーだけには限定されず、また紫外線波長、近赤外から遠赤外の波長、または他の波長を含むこともできる。「光信号」は、電磁スペクトルの可視波長だけには限定されない。同様に、少なくとも１つの警告システム応用例は、典型的な視覚距離における人間の目による検出を考慮しているが、「検出」、「可視性」、または「不可視性」は、そのようには限定されず、またそのような状態は、様々な応用例の場合の名目上の視覚状態および配置に関連するイメージング・デバイス、パターン認識アルゴリズムなどの使用とともに得られることもあることを認識すべきである。

図１Ａは、オン状態およびオフ状態における従来のブラインド・スポット・インジケータの拡大された図と、比較のための、本発明の一実施形態によるブラインド・スポット・インジケータの対応する図とを概略的に示すものである。ブラインド・スポット・インジケータは、第１の制御された光源を用いて照明されるときに、シンボル、形状、または他の画像のような表現を含むアイコンを含むことができる。図１Ａのクローズアップされた図に示される領域は、ミラー・エリアの小さな部分に対応することができる。アイコンは、オン状態にあるときに検出可能な光信号を提供するようにアクティブにされる。この例においては、ミラーは、図１Ａに示される領域を含めて、どのようなオブジェクトも反射された画像を形成せずに、反射面エリアの上で一様に照明されることが、仮定される可能性がある。

先行技術のシステムの例示のアイコンは、オン状態およびオフ状態において、それぞれ１０５−ａおよび１０５−ｂにおいて示される。光学的アセンブリ、電気的アセンブリ、および／または機械的アセンブリの部分を含むことができる従来のアイコンの物理的構造は、ミラー表面の対応する部分の光学的特性を変更する可能性があり、それによって目に見えるバックグラウンド１０５−ｂを作り出している。したがって、それに関連するバックグラウンド領域を含むアイコンは、オフ状態においても目に見える可能性があり、またどのような通常のミラー画像も悪化させてしまう可能性があり、またはミラーの対応する領域を使用できないような状態にしてしまう可能性がある。

先行技術のシステムとは反対に、本発明の実施形態は、オン状態１１０−ａにおいてはアイコンの高い可視性を提供し、またオフ状態１１０−ｂにおいては、アイコンの無視できるほど小さい可視性を提供することができる。ミラーまたは他の光媒体の機能は、オフ状態において維持される。

本発明のディスプレイ装置についての少なくとも１つの実施形態においては、光媒体は、第２の光源からの入射放射エネルギーを受け取るように配置されており、また第１の光源のオフの照明状態の間は画像にそれを提供することができる。放射エネルギーは、自然照明または人工的照明（あるいは両方の組合せ）の第２の光源が起源とすることができ、また放射エネルギーの光源は、必ずしも以下で考察されることになるようなディスプレイ装置の一部分として提供されるとは限らない可能性がある。光媒体は、さらに、照明の制御可能な光源から照明を受け取るように配置される。光媒体の領域は、検出可能な光信号が、オン状態の間はそこから観察可能であるようにして制御可能な光源から受け取られるエネルギーを分散させるように配置される。光媒体のこの領域は、前記領域の配置に関係なく、オフ状態の間は画像の一部分を提供する。

照明の制御可能な第１の光源は、照明が、オン状態にあるときにアイコンの可視性を提供する。オフ状態においては、アイコンは、第２の光源からの、または光媒体の領域の内部における照明の存在にもかかわらず、本質的に目に見えない。第２の光源からの放射エネルギーは、第１の光源以外の照明の自然光源または人工的光源を起源としている可能性があるが、必ずしも第１の光源からの放射線を除外するとは限らない。第２の光源からの照明は、意図されたエンド・ユーザ用途のために媒体の可視性を提供することになるが、アイコンは、第１の制御可能な光源からの照明を用いて目に見えることになる。例えば、ミラー・ベースの自動車用警告システムの応用例においては、放射エネルギーの第２の光源は、日光、または散乱された周囲光を含んでいてもよく、また直接照明を含み、または多重反射を起源としていてもよい。例えば、低い光の状態の下で見る、いくつかの応用例においては、放射エネルギーの第２の光源は、自動車、またはアイコン・ディスプレイ装置の外部にある環境において、ヘッドライト、月光、街路灯、または他の光源から放射されることもある。ディスプレイ技術のいくつかの応用例においては、放射エネルギーの第２の光源は、ディスプレイを用いて、またはそれと相互作用する周囲光から生成される可能性があるが、アイコンは、目に見えないままである。様々な実施形態においては、光媒体の全体の能動イメージング・エリアの上の画像忠実度は、光信号が観察可能である媒体の領域を含めて、制御可能な第１の光源のオフ状態の間、達成される。

図１Ｂは、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の一部分１５０を概略的に示すものである。本装置は、オン状態にあるときにアイコンの高い可視性を提供し、またオフ状態にあるときにアイコンを形成するために使用される微細なマークの低い可視性を提供する。本システムは、照明の制御可能な第１の光源と、その中に微細なフィーチャー（このフィーチャーのうちの単一のフィーチャーが、図１Ｂに示される）を有するミラー１５２とを含む。いくつかの実施形態においては、ミラー１５２は、透明基板１５３の上に配置された反射コーティング１５５を備えており、１つのそのようなフィーチャーが、ミラー１５２の中央に示されている。フィーチャーは、反射コーティング１５５の一部分を選択的に取り除くことにより、形成されることもある。いくつかの実施形態においては、反射コーティング１５５の深さ方向の一部分が、図１Ｂに示されるように、機械加工した後に残っている可能性がある。このようにして、透明基板１５３の修正は、回避される可能性がある。図１Ｂの例においては、ミラーは、アクティブな照明のオン状態の間、検出可能な光画像を提供するために、光媒体と、微細なマークの領域とを備えている。信号を表示するために、例えば、警告アイコンを示すために、照明の制御された光源は、オンにされ、また入射ビーム１５１によって示されるアクティブな照明を生成する。光源は、広い角度にわたって可視光を放射するＬＥＤとすることができる。入射ビーム１５１は、平面波として示されるが、微細なフィーチャーの上に入射する照明は、広い範囲の角度にわたるものとすることができる。いくつかの実施形態においては、ディフューザが、構成（図示されず）に含められて、照明の一様性を増大させることができ、またどのような光源画像（例えば、ＬＥＤの画像）の除去のためにも役に立つ。ディフューザは、標準的なすりガラス板、またはいくつかの実施形態においては、マイクロレンズ（ＭＬ）アレイを備えることができる。光は、微細なフィーチャーを通過し、また照明の結果として生じる角拡散１５７は、フィーチャーが、ずっと大きく見えるようにさせ、また観察者１５９の可視性を増大させる。エネルギーは、微細なフィーチャーによる光の回折を通してある範囲の角度にわたって分散されることもあり、また光源の波長（単数または複数）に対する微細なフィーチャーの減少させられたサイズは、さらに角拡散を増大させることになる。光散乱、光拡散、および他の光学的現象を活用して、見るためのエネルギーを分散させることもできる。微細なフィーチャーは、線の規則的パターン、ランダム・パターン、または適切な任意の構成で配置されることもある。微細なフィーチャーを通過しない光は、阻止され、あるいは実質的に減衰させられる。

好ましい実装形態においては、微細なフィーチャーは、照明が、オフ状態にあるときには、本質的に目に見えない。オフ状態においては、低い可視性が、少なくとも部分的に、狭い線幅および／またはまばらな密度のマークによって引き起こされ、これらは、観察のポイントにおいて自然のイメージング・システムまたは人工的なイメージング・システムの分解能の限界よりも下にある可能性がある。例えば、自動車システムにおいては、バック・ミラーは、運転者から少なくとも約２０ｃｍにあるものとすることができる。微細なフィーチャーは、肉眼では見えない。しかしながら、近距離で、または拡大して、ミラーを検査するときに、適切な照明条件（例えば、図１Ａに示されるような）の下で、微細なパターンを見ることが可能であることもある。しかしながら、好ましい実装形態およびオペレーションにおいては、運転者／観察者が、自動車の運転中にオン状態にあるミラーの中のアイコンを見るときに、アイコンの中の個々の線は、よく分解されず（例えば、それらの線は、一緒に混合されて見える）、また運転者の目は、ミラーにおける、より遠くの反射された画像に焦点が合わされる。

視力または他のファクタが、様々なアイコンの実装形態および応用例のために考慮される可能性がある。例えば、肉眼の人間の目の分解能の限界の推定値は、ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．Ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｅｙｅに従って、線対当たりに約１．２分の角度であり、または１ｍの視覚距離において０．３５ｍｍの線対である。より小さな寸法の分離された、高いコントラストのフィーチャーの検出は、ある種の条件の下で達成される可能性があり、また自然のイメージング・システムまたは人工的なイメージング・システムの線またはポイントの広がり関数に効果的に対応する。いずれにしても、そのような情報は、自然のイメージング・システムまたは人工的なイメージング・システムにおいて使用するための、本発明の様々な実施形態を実施するために有用とすることができる。

さらに、好ましい実装形態においては、フィーチャー（または任意の関連する近接した構造）によって引き起こされる光の、任意の望ましくない回折、反射、吸収または散乱は、ミラーにおける反射された画像の可視性を損なわないようにするために十分に低い。したがって、アクティブな照明の制御された光源が、オフ状態にあるときに、警告アイコンは、目には見えない。シーンの反射された画像は、ミラーの全部の表面を通して見ることができ、また通常の視覚状態が、保存される。

図１Ｂにおけるアクティブな照明の制御された光源は、可視波長（単数または複数）を、例えば、赤色、緑色、青色または様々な組合せを放出する１つまたは複数のＬＥＤを備えることができる。いくつかの実施形態においては、狭い帯域幅または他のレーザ特性が、望ましい場合に、レーザ・ダイオードが、利用されてもよい。ビーム１５１は、コリメートされるように示されるが、低ダイバージェンスは、一般的な必要条件ではない。照明の制御された光源は、バルク光学部品または集積光学部品（図示されず）の任意の適切な組合せを含んでいてもよい。微細なフィーチャーのパターンは、エンド・ユーザ・システムへの一体化に先立って、あるいはミラーまたは自動車の製造プロセスにおける適切なポイントにおいて、レーザを利用したミラー１５２の機械加工によって形成される可能性がある。微細なフィーチャーの製造のための様々な方法が、以下で考察される。

ミラー１５２の背後のＬＥＤ（または他の任意の光源）によって照明されるときに、レーザ・マークを通して放出される光は、回折される。上記で考察されるように、回折は、それらの線が、それらが実際にそうであるよりもずっと広く見えるようにさせ、それらの可視性を改善している。異なるサイズのマークは、ＬＥＤがオンであるときに、異なる回折効果を有することになり、またＬＥＤがオフであるときに、異なるレベルの可視性を有することになる。（例えば、「可視性のトレードオフ」）。一般に、マーク密度を増大させることは、アイコンのオン状態の可視性を増大させることになるが、またオフ状態の可視性を増大させる可能性もある。

いくつかの実施形態においては、平行なラスタ・スキャンされた線を使用してアイコン・パターンを機械加工することにより、ミラー１５２の背後でＬＥＤによって照明されるときに、はっきりと目に見えるアイコンを作ることが可能である。アイコンはまた、照明されないときには、ほとんど目には見えず、したがってミラーにおいて反射される画像を分かりにくくはしない。そのような構成は、ミラーの上のほとんど任意のロケーションに配置され得るより大きなアイコンの使用を可能にする。より大きなサイズと、位置決めの柔軟性とは、マークを区別することをより簡単にするので、複数のアイコンが、ミラーの中に入れられる可能性がある。

図１Ｃは、オン状態におけるミラーの中の機械加工されたフィーチャーの一例（平面図）を概略的に示すものである。この例においては、微細な線のパターンは、約８μｍの幅を持ち０．５ｍｍだけ間隔を開けられた線を用いて製造されたミラーに対応する。約０．２ｍｍの見掛けの線幅は、機械加工された線幅に比べてかなり幅が広い。第２のミラー・サンプルは、同じ線幅を用いて作られたが、０．２５ｍｍだけ間隔が開けられている。アイコンは、可視性のトレードオフに基づいて期待されるように、照明されるときにはわずかによりよく目に見えたが、照明されないときには、さらにもっと目に見えることになる。最適な線幅および／または間隔は、応用例の必要条件に基づいて決定されることもある。例えば、いくつかの実施形態においては、フィーチャー幅は、約０．５μｍから１００μｍの範囲にあり、また幅は、一定であっても、変化していてもよい。いくつかの実施形態においては、フィーチャー間隔は、約０．１ｍｍから１ｍｍの範囲内にある可能性もある。

図１Ｃの例においては、アイコンは、平行なラスタ・スキャンされた線から作り上げられる。しかしながら、マークが十分に小さくて、その結果、ＬＥＤがオフであるときに、見ることが難しく、またＬＥＤがオンであるときに、それを通過するＬＥＤ光を分散させることができることを仮定すると、小さなドットまたは任意の他の適切なマークのパターンがまた、使用される可能性もある。機械加工されたフィーチャーはまた、オン状態において照明されるときに、適切な視覚パターンを形成するために、線、円弧、円、または他の適切な形状とすることもできる。

図１Ｂは、ディスプレイ装置のいくつかの好ましい要素を示すものである。しかしながら、他の光学的コンポーネント、例えば、ディフューザ、減衰器、偏光フィルタ、コリメータ、反射器、焦点調節要素などが、利用され得ることを理解すべきである。光学的コンポーネントは、バルク形態または集積化形態であってもよい。ディスプレイ装置は、ミラーなどに対する光源の角度調整をセンタリングするための調整を含むことができる。そのようなコンポーネントを利用して、アイコンの外観を改善し、そのバックグラウンドに対するアイコンのコントラストを強化し、または別の方法でオン状態またはオフ状態における可視性を制御することができる。

例えば、図１Ｄは、光の利用効率を増大させる反射器を概略的に示すものである。ＬＥＤチップ１６１の周囲の、また背後の反射器１６３を使用して、アイコン・パターン１１０−ｃの機械加工されたフィーチャーを最初に通過しない光について、アイコン・パターン１１０−ｃに向かうように、光の方向を変えることができる。ＬＥＤの発光１６５は、アイコン・パターンによって範囲を定められる角度に対して大きな角度にわたるものとすることができるので、反射層１５５から反射され、また基板１５３を通して透過される光は、反射器１６３によって捕捉される可能性があり、またそのエネルギーの少なくとも一部分が、利用される可能性がある。この反射器は、残りのＬＥＤ光をより効率的に使用することになり、アイコン１１０−ｃをオン状態においてより明るくする。

ディスプレイ装置のコントローラ（図示されず）は、スタンドアロン・ユニットとして構成されており、または自動車のコンピュータ／制御システムと一体化されている可能性がある。いくつかの実施形態においては、バイナリ制御信号を使用して、オン状態およびオフ状態の間、照明を制御することができる。上記で開示されるように、いくつかの実施形態においては、オン状態の照明レベルは、使用可能な光の範囲のかなりの部分にわたって調整可能とすることができ、また照明の制御された光源は、周辺光レベルなどに応じて、自動的な光の制御のために構成されていることもある。例えば、光検出器は、クローズド・ループ構成で光源に結合されることもある。

様々な実施形態が、ブラインド・スポット警告システムと、他の自動車用途とにおいて利用される可能性がある。そのようなシステムにおいては、自動車用ミラーの反射コーティングは、より低い反射が、運転者の背後の車のヘッドライトからのギラギラする光を低減させることができるので、一般的に１００％反射するものではない。例えば、透過に対する反射の比率は、８０／２０または７０／３０とすることができる。その結果として、ＬＥＤからの光１５１のかなりの量が、反射性材料の残っている薄い層を通して依然として通り抜けることができるので、ミラー１５２の反射層の全体の厚みを取り除く必要はない。また、高い反射コーティングの薄い層は、かなりの量の光を透過することにもなる。しかしながら、アイコンを構成する線および／またはマークのための反射層の完全な除去は、アイコンをより明るくすることになる。いずれにしても、ミラーの反射率は、このプロセスのために特に重要ではない。

標準的な側面のバック・ミラーは、多くの場合にミラーの前面に反射コーティングを有するが、これは、制約条件ではない。本発明の様々な実施形態は、反射コーティングがミラー基板の裏面の上にある場合に、実施される可能性がある。透明なコーティングがまた、アイコン・パターンを機械加工した後にミラーに対して塗布されて、破片が、使用している間に、レーザ機械加工されたマークに入り込まないように、またアイコン・パターンを悪化させないように防止することができる。

図２Ａ〜２Ｄは、通常の観察条件の下における、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の出力を概略的に示すものである。本ディスプレイ装置は、自動車のバック・ミラーにおける使用のために適している。増大されたサイズの複数のアイコンは、選択的に表示され、またオフ状態にあるときに、反射された画像の可視性を損なうことはない。この例においては、２つの比較的大きなアイコンが、インジケータとして利用され、またこの例においては、それぞれ三角形のアイコン２０１−ａと、矢印のアイコン２０１−ｂとのオン状態を有する、４つの可能性のあるバイナリのオン状態およびオフ状態を用いて示される。しかしながら、本発明は、そのようには制約されず、また光源とコントローラとの適切な修正形態を有するグレー・スケールのオペレーション、またはカラーのオペレーションに拡張されてもよい。例えば、アイコンは、ハザード・レベルまたは他の信号方式状態を代表する異なるカラーおよび／またはオン／オフ・レートを用いて表示される可能性がある。

図３は、本発明の一実施形態によるディスプレイ装置を用いて構成された自動車用ミラー・アセンブリの部分を概略的に示すものである。
＃１：ミラー・アセンブリ。
＃２：電動ミラー調整モータを示している、ミラーと、ミラー・フレームとが取り外されたミラー・アセンブリ。
＃３：ミラーと、ミラー・フレームと、モータとが取り外されたミラー・アセンブリ。
＃４：＃３における分解された部品。
＃５：ミラーと、ミラー・フレームと、モータ・アセンブリとの裏側。
＃６：ミラー・フレームから取り外されたモータ・アセンブリ。
＃７：２つのＬＥＤモジュールが取り付けられたＬＥＤハウジング。
＃８：ＬＥＤハウジング、およびミラーのないミラー・アセンブリ。
＃９：ミラーのないミラー・アセンブリの中に取り付けられたＬＥＤハウジング。
このようにして、本発明の様々な実装形態が、既存の自動車のハードウェアへと一体化されることもある。

同様に、非常に多くの可能性が、本発明の実施形態の応用例のために存在しており、これらの可能性のうちのいくつかが、以下で考察される。

例えば、いくつかの実施形態が、パターン化された照明を提供することができる。上記の様々な例においては、アイコンは、ミラーの反射層の中に書き込まれたパターンに基づいて形成される。ミラーの背後の一様な照明光源を使用して、アイコンを表示することができる。別のオプションは、ＬＥＤアレイ、または従来のミラー・ディスプレイやおそらくＬＣＤなどにおける他の構成可能な光源を使用してアイコン・パターンを作り出すことである。

図４Ａは、通常の観察条件の下において、オン状態およびオフ状態における照明を有する先行技術のバック・ミラー・インジケータ領域の外観を概略的に示すものである。ミラー表面の一部分は、アイコンの周囲の領域から取り除かれる。この例は、自動車用バック・ミラーにおいて使用される様々なインジケータに、例えば、コンパス・インジケータに類似している。アイコンが、オン（４０５−ａ）であるときに、三角形の形状のシンボルが、低下した反射率を有する修正されたバックグラウンドの上で目に見える。アイコンが、オフ（４０５−ｂ）であるときに、反射層が取り除かれている、ミラーの領域は、はっきりと目に見える。ミラーの対応するエリアは、失われている。

本発明の一実施形態によるディスプレイ装置の出力は、図４Ｂの中に示されており、オン状態およびオフ状態の、それぞれ４１０−ａおよび４１０−ｂのミラーの領域の外観を示している。

本発明のいくつかの実装形態は、カラーに基づいた漸進的な警告を提供することができる。ＲＧＢ ＬＥＤが、ミラーの背後に配置された制御された光源として使用されてもよい。本構成を使用して、警告レベルまたは他の可変なデータに基づいて、ある範囲のカラーを用いてアイコンを照明することができる。異なるカラーを有するハザード・アイコンが、コントローラおよび光学部品の修正形態を用いて生成されることもある。例示のシナリオは、以下、すなわち、
白色：点滅して、システムが動作していることを示す、
黄色：障害物が近づいているが、まだハザードではない、
オレンジ色：障害物が、依然として近くになっている、
赤色：危険！
とすることができる。アイコンの設計は、例えば、図１Ｃの設計と類似したものとすることができる。

いくつかの実装形態は、ミラーの中の特定のアイコンのロケーションに基づいてロケーション特有の警告信号を提供することができる。フェムト秒レーザによって書き込まれるアイコンは、ＬＥＤが、オフであるときにミラーにおいて反射される画像に影響を及ぼさないので、異なるアイコンが、異なるタイプの警告と、また異なるカラーとも関連づけられ得るミラーの異なるエリアに配置される可能性がある。

いくつかの実装形態は、大きなアイコンを提供することができる。フェムト秒レーザによって書き込まれるアイコンは、ＬＥＤがオフであるときに、ミラーにおいて反射される画像に影響を及ぼさないので、大きなアイコンを使用して、ミラーのかなりの部分を対象として含めることができる。しかしながら、アイコンが、オンであるときに、ミラーにおける画像は、分かりにくくされてしまう可能性がある。照明の明るさを制御して、周辺光センサに基づいて、現在の周囲状態の下において、ミラーにおける反射された画像の可視性と、アイコンの可視性をバランスさせることができる。

いくつかの実装形態は、自動車の乗客側のバック・ミラー構成、および／または内側のバック・ミラー構成に対して適用されることもある。アイコンは、乗客側のバック・ミラーにおいて機械加工される可能性もある。ミラー・パラメータに応じて、レーザ機械加工プロセスが、修正されてもよい。例えば、曲面ミラーは、ビーム調整および／またはパワー調整についての３Ｄ位置決めを必要とする可能性がある。

いくつかの実装形態は、市販されているシステム（アフター・マーケット・システム）の直接の置き換えを提供することができ、ここでは、ブラインド・スポット監視機能は、アイコンが、ミラーの中で表示され、ＣＣＤカメラまたは他のセンサが、ミラー・アセンブリと、ミラー・アセンブリの中のコントローラとに取り付けられて十分に自己完結型になっており、あるいは車の内側のすぐ近くに取り付けられる。

非警告ディスプレイが、大衆消費電子製品や家庭用機器または産業用機器などのための、アイコンまたは他のタイプのディスプレイのために、実施されることもあり、ここでは、ディスプレイを、特定の場合に目に見えるだけであり、また他の時には目に見えないようにする、ブランドの特異性などの何らかの設計の利点、または性能の利点が、存在している。

いくつかの実装形態は、非ミラー・ベースのディスプレイのために利用される可能性がある。フェムト秒レーザ機械加工を利用して、様々なディスプレイ用途のための任意の透明基板の上の薄い不透明または半透明の膜において微細なマークを形成することができる。

微細なフィーチャーを形成するための方法およびシステムは、レーザを利用した技術、または他の適切な技術を利用することができる。微細なフィーチャーを形成するために使用される好ましいレーザを利用した処理方法は、超短レーザ技術を利用している。２００９年１２月１７日に出願された「Ｌａｓｅｒ−ｂａｓｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍｓ」という名称の米国特許出願第１２／６４１，２５６号は、とりわけ、金属材料、誘電体材料、および半導体材料を有する半導体基板の処理を開示している。第’２５６号の出願は、その全体が、参照により本明細書に組み込まれている。２００９年３月４日に出願された「Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｎ ｕｌｔｒａｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅ ｌａｓｅｒ」という名称の米国特許出願第１２／３９７，５６７（’５６７）号、今では米国特許出願公開第２０１０／００２５３８７号は、その全体が、参照により本明細書に組み込まれている。第’５６７号の出願は、様々な超短パルス・レーザ機械加工用途について説明しており、またとりわけ、制御された照明を用いてはっきりと目に見えるような状態にされ、また周辺光の中では本質的に目に見えない部分表面マークの形成を教示している。

図５Ａは、既存のミラー・コーティングの一部分を取り除くために、超短レーザを利用したシステムの使用を用いて、ミラーの上に機械加工されたフィーチャーを形成するための例示のシステムを概略的に示しており、そのフィーチャーは、アイコンを形成し、また入射エネルギーを分散させて、アイコンを表示するように配置されている。

図５Ａは、超短レーザ処理のために使用されるいくつかのコンポーネントを示すものである。本システムは、コントローラと、スキャニング・システム５０６とに動作するように結合されるレーザ・システム５０４を備える。いくつかの実施形態においては、レーザ・システム５０４は、１つまたは複数の超短パルス（ＵＳＰ：ｕｌｔｒａｓｈｏｒｔ ｐｕｌｓｅｓ）を含むレーザ・パルスを出力するように構成されている。いくつかの実装形態においては、ＵＳＰレーザは、１００ＫＨｚ以上の反復レートで、エネルギーが１μＪを超えるｆｓパルスを生成する、ファイバ・ベースのチャープ・パルス増幅システムを備える。そのようなファイバ・ベースのシステムは、ＩＭＲＡアメリカ社（ＩＭＲＡ Ａｍｅｒｉｃａ Ｉｎｃ．）から市販されている。様々な実施形態においては、ＵＳＰシステムは、かなりの範囲にわたってある種のパルス・パラメータの調整を提供することになる。この実施形態においては、スキャニング・システム５０６は、２次元でスキャンすることができる２つのビーム偏向器５０８を、例えば、ガルバノメトリック・スキャニング・ミラーを含んでいる。他の実施形態においては、異なる数および／またはタイプのスキャニング・ミラーが、使用されることもある。いくつかの実装形態においては、スキャニングは、１次元であってもよい。スキャニング・システム５０６は、例えば、ターゲット基板において実質的に平坦な視野を生成することができる一体化されたＦ−シータ・レンズなどの焦点調節光学部品５１０を含むこともできる。オプションとしてのモーション・システム（ｍｏｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）５２０は、３次元の中で基板を位置決めすることができ、またさらに、基板の回転（例えば、ロール（ｒｏｌｌ）、ピッチ（ｐｉｔｃｈ）、およびヨー（ｙａｗ））のためのメカニズム（単数または複数）を提供することができる。いくつかの実施形態においては、基板は、ステージの運動中に処理されることもある。オプションとしてのヒューム排出機（ｆｕｍｅ ｅｃｔｒａｃｔｏｒ）５１４が、どのような破片も捕捉するために含められることもある。

超短レーザ・システムが、図１Ｃに示されるような微細なフィーチャーを形成するために使用された。ミラーは、ガラス基板の上に堆積された反射性ミラー・コーティングを備える。フェムト秒レーザによって機械加工された線は約８μｍ幅であった。照明されないときに、これらのマークは、それらが、大変小さいので、肉眼で見ることは非常に難しい。例として、図５Ｂは、フェムト秒レーザを用いて機械加工され、また人間の髪の毛の幅と比較されるレーザ線を示しているグレー・スケールの顕微鏡画像である。人間の髪の毛は、直径が約６５μｍである。以下のレーザ・パラメータ、すなわち
レーザ： ＦＣＰＡマイクロジュウェル（μＪｅｗｅｌ） Ｄ−１０００ （ＩＭＲＡアメリカ）
反復レート： １００ｋＨｚ
波長： １０４５ｎｍ
平均電力： ４５０ｍＷ
パルス持続時間： 約５００ｆｓ
焦点調節レンズ： ２０ｘ非球面レンズ
焦点位置： ミラー表面にある
移動速度： ５０ｍｍ／ｓ
が利用された。

シャッターは、移動ステージが速度を上げるために加速された後に、オープンにされ、また移動ステージが、速度を落とし始める前にクローズにされ、オープン・ステージの位置と、クローズ・ステージの位置とは、望ましいアイコン・パターンによって決定された。すべての線は、一方向に書き込まれ、シャッターは、逆方向の間にクローズにされた。すべての線は、単一パスで書き込まれた。第２のパスは、ガラス基板の表面を機械加工することが、見出された。

様々な実装形態においては、他の焦点調節条件、移動速度、およびレーザ・パラメータが、利用されてもよい。例えば、１ＭＨｚを超過する反復レート、他の可視光波長または近赤外線波長、および／または約１００ｆｓから約１０ｐｓのパルス幅が、利用されてもよい。

マスク機械加工（Ｍａｓｋ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）は、処理時間を短縮することができる。例として、２０１０年１２月１６日に出願された「Ｌａｓｅｒ ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａ ｆｏｃｕｓｅｄ ｂｅａｍ」という名称の米国特許出願第１２／９７０，１８７号は、その全体が、参照により本明細書に組み込まれている。第’１８７号の出願は、例えば、ターゲットの上のレーザ機械加工、修正、または露光が望ましい領域においてレーザ光を送信しながら、ターゲットの上のレーザ機械加工、修正、または露光が、望ましくない領域においてレーザ光を阻止し、散乱させ、または実質的に減衰させる構造化された光学素子を開示している。

アイコンは、様々な光媒体を用いて形成されることもある。反射膜を有するガラスやプラスチックなど、任意の透明なミラー基板が、使用される可能性がある。フェムト秒レーザ機械加工を用いて、透明基板に対する最小限の損傷とともに、ミラーの反射コーティングを取り除くことが可能である。これは、照明されるときに、アイコンをより明るく、またより鮮明にする。基板が、レーザ機械加工プロセス中に損傷を受ける場合、ＬＥＤからの光は、レーザ損傷を受けた表面の粗さに起因して、散乱することになる。周囲光はまた、反射するのでなくて粗い表面から散乱することになり、ＬＥＤがオフのときにアイコンをより目に見えるようにする。プラスチック基板またはポリマー基板が、使用される場合、ミラーの反射コーティングを機械加工するときの熱を最小限にすることは、基板を損傷させることを回避することができ、また考慮されるべきである。

フェムト秒レーザ機械加工の利点は、最小限の熱エネルギーが、線の周囲を取り囲む材料に伝導されることである。したがって、長パルス・レーザ機械加工を用いる場合には一般的にそうなってしまうような、レーザ機械加工されたマークに沿って溶融された領域または酸化された領域は、最小限であるか、あるいは全く存在しない。ミラーの反射コーティングの中の溶融された材料、または酸化された材料は、ＬＥＤがオフのときには、線またはマークがより幅広いように見えるようにすることになるが、ＬＥＤがオンであるときには、どのような追加の光が観察者に届くことも許容しない。

超短レーザ機械加工は、利点を、例えば、小さな熱の影響を受けたゾーンと、少ない破片とを実現するが、他の方法が、微細な線または他のマークから構成されるアイコンを作り出すために使用されてもよい。そのような方法は、湿式エッチングと、機械的スクライビングと、長パルス・レーザ機械加工とを含む。機械的スクライビングは、スクライブ・チップが、時間とともにすり切れることになるので、一様でない線幅を生成する可能性がある。線の端部は、スムーズでなくなることもあり、また微細な線幅は、困難であることもある。ＥＤＭ（放電機械加工（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ））もまた可能性があるが、プロセス速度は、レーザ機械加工よりもずっと遅くなってしまうことになる。湿式化学エッチングは、より多くのステップと、環境保護に関して優しくない腐食性化学薬品の使用とを必要とする。それにもかかわらず、応用例の性能必要条件は変化する可能性があり、また様々な代替形態が、コスト／性能または類似した判断基準に基づいて適していることもある。

光信号伝達装置の少なくとも１つの実施形態は、オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる照明の制御可能な第１の光源を含んでいる。光媒体は、制御可能な第１の光源から照明を受け取るように配置されており、また第２の光源から照明を受け取ることができる。媒体のある領域は、検出可能な光信号が、制御可能な第１の光源の照明オンの状態の間はそこから目に見えるようにして配置される。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、前記制御可能な第１の光源のオフの照明状態の間は媒体の他の部分とは本質的に区別がつかない。

いくつかの実施形態においては、媒体のある領域は、第２の光源からの照明を用いて画像を形成する。

いくつかの実施形態においては、光媒体の領域は、媒体の中に形成された微細なフィーチャーを備えており、またその微細なフィーチャーは、検出可能な光信号を形成するために、ある視野角にわたって制御可能な第１の光源からのエネルギーを分散させる。

いくつかの実施形態においては、光媒体は、薄い、不透明または半透明の膜を有する透明または半透明の基板を備える。

いくつかの実施形態においては、光媒体は、ミラーを備えており、そのミラーは、透明基板と、透明基板の上に配置された反射コーティングとを備える。

いくつかの実施形態においては、光媒体は、ミラーを備えており、そのミラーは、透明基板と、透明基板の上に配置された反射コーティングとを備えており、また領域は、光信号を生成するために、オン状態にある制御可能な第１の光源から受け取られるエネルギーを実質的に回折する微細なフィーチャーを備えており、またその微細なフィーチャーは、制御可能な第１の光源が、オフ状態にあるときにほとんど目に見えないように十分に小さいものである。

いくつかの実施形態においては、エネルギーは、少なくとも約１０度の全角度にわたって回折される。

いくつかの実施形態においては、微細なフィーチャーは、反射コーティングの深さ方向の一部分を選択的に取り除くことによって形成される。

いくつかの実施形態においては、制御可能な第１の光源は、少なくとも１つのＬＥＤを備える。

いくつかの実施形態においては、制御可能な第１の光源は、ＲＧＢ ＬＥＤ光源を備える。

いくつかの実施形態においては、第２の照明光源は、自然照明を放出する。

いくつかの実施形態においては、第２の照明光源は、人工的な光源からのエネルギーを放出する。

いくつかの実施形態においては、制御された第１の光源からの照明の一部分は、第１の方向から媒体の領域の上に入射しており、また第２の光源からの照明の少なくとも一部分は、第１の方向とオーバーラップする第２の方向から入射している。

いくつかの実施形態においては、本装置は、自動車の警告システムの一部分として構成されており、また光信号は、アイコンの形態のものである。

少なくとも１つの実施形態は、レーザを利用した方法を含んでいる。本方法は、媒体の領域から材料の少なくとも深さ方向の一部分を選択的に取り除くために、また所定のパターンの微細なフィーチャーを形成するために、レーザ・パルスを用いて光媒体の一部分に放射線を照射することを含んでいる。微細なフィーチャーは、検出可能な光信号が、第１の光源からの照明を用いてそこから目に見えるようにして配置される。媒体は、第２の光源から入射する照明を受け取ることができる。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、第１の光源からの照明なしには、媒体の他の部分とは本質的に区別できない。

いくつかの実施形態においては、光媒体は、薄い、不透明または半透明の膜を有する透明または半透明の基板を備える。

いくつかの実施形態においては、光媒体は、ミラーを備えており、そのミラーは、透明基板と、透明基板の上に配置された反射コーティングとを備える。

いくつかの実施形態においては、光媒体は、ミラーを含んでおり、そのミラーは、透明基板と、透明基板の上に配置された反射コーティングとを有しており、領域は、検出可能な信号を生成するために制御可能な第１の光源から受け取られるエネルギーを実質的に回折する微細なフィーチャーを備えており、また微細なフィーチャーは、第１の光源が、オフ状態にあるときに、ほとんど目に見えないように十分に小さいものである。

いくつかの実施形態においては、微細なフィーチャーは、反射コーティングの深さ方向の一部分を選択的に取り除くことによって形成される。

いくつかの実施形態においては、超短パルスが、生成され、その超短パルスは、約１００ｆｓから約１０ｐｓまでの範囲におけるパルス幅を有する。

いくつかの実施形態においては、レーザ・パルスは、少なくとも約１ｋＨｚの反復レートで生成される。

いくつかの実施形態においては、レーザ・パルスは、少なくとも約１００ｋＨｚの反復レートで生成される。

少なくとも１つの実施形態は、媒体の領域から材料の少なくとも深さ方向の一部分を選択的に取り除くために、また所定のパターンの微細なフィーチャーを形成するために、光媒体の一部分を修正することを含んでいる。それらのフィーチャーは、検出可能な光信号が、第１の光源からの照明を用いてそこから目に見えるようにして、配置される。媒体は、第２の光源から照明を受け取ることができる。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、第１の光源からの照明なしには、媒体の他の部分とは本質的に区別できない。

いくつかの実施形態においては、本方法は、機械的にスクライビングすること、またはエッチングすることを含む。

少なくとも１つの実施形態は、光信号伝達方法を含んでいる。本方法は、オンの照明状態とオフの照明状態とを提供することができる第１の光源を制御することを含んでいる。本方法は、第１の光源から照明を受け取るために、また第２の光源から照明を受け取るために光媒体を利用することを含んでいる。媒体の領域は、検出可能な光信号が、第１の光源の照明のオン状態の間はそこから目に見えるようにして配置される。媒体の領域は、領域の配置に関係なく、第１の光源のオフの照明状態の間は媒体の他の部分とは本質的に区別できない。

いくつかの実施形態においては、光信号伝達方法は、移動中に使用するための警告表示を提供している。

少なくとも１つの実施形態は、視覚警告システムを含んでいる。本システムは、オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる照明の制御可能な第１の光源を備える。ミラーは、制御可能な第１の光源から照明を受け取るように配置され、また第１の光源とは異なる第２の光源からの照明を受け取ることができる。ミラーの領域は、前記制御可能な第１の光源の照明のオン状態の間はそこから目に見える光信号を形成するために、ある視野角にわたって前記制御可能な第１の光源からのエネルギーを分散させる微細なフィーチャーを備える。検出可能な光信号は、シンボル、形状、または他の画像のような表現を含むアイコンの形態のものである。微細なフィーチャーを含む領域は、微細なフィーチャーの領域の配置に関係なく、前記制御可能な第１の光源のオフの照明状態の間はミラー表面と本質的に同じに、またはミラー表面の残りとは区別できないように見える。したがって、微細なフィーチャーは、オフの照明状態においては観察者に対して本質的に目に見えない。ミラーのこの領域は、前記第２の光源からの照明を用いて目に見えるミラー画像の一部分を形成する。

少なくとも１つの実施形態は、視覚警告システムを含んでいる。本システムは、オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる照明の制御可能な第１の光源を含んでいる。ミラーは、制御可能な第１の光源から照明を受け取るように配置され、また第１の光源とは異なる第２の光源からの照明を受け取ることができる。ミラーの領域は、前記制御可能な第１の光源の照明のオン状態の間はそこから目に見える光信号を形成するために、ある視野角にわたって前記制御可能な第１の光源からのエネルギーを分散させる微細なフィーチャーを備える。目に見える光信号は、シンボル、形状、または他の画像のような表現を含むアイコンの形態のものである。アイコンは、微細なフィーチャーの領域の配置と、領域の上または内部の前記第２の光源からの照明の存在とに関係なく、制御可能な第１の光源のオフの照明状態の間は本質的に目に見えない。前記ミラーの領域は、前記第２の光源からの照明を用いて、目に見えるミラー画像の一部分を形成する。

目に見える警告は、複数のアイコンと、それに対応する複数の制御可能な光源とを含むことができる。アイコンは、少なくとも２つの異なる形状またはシンボルを含むことができる。

ある種の実施形態だけが、本明細書において具体的に説明されてきているが、非常に多数の修正形態が、本発明の趣旨と範囲とを逸脱することなく、それに対して行われ得ることは、明らかであろう。実施形態と、関連する特徴とは、排他的であるように解釈されるべきではなく、またそのような特徴と実施形態とは、様々な実装形態において組み合わされ得ることを理解すべきである。さらに、頭字語は、単に明細書と、特許請求の範囲との読みやすさを高めるために使用されているにすぎない。これらの頭字語は、使用される用語の一般性を低下させることを意図してはおらず、またそれらは、特許請求の範囲についての範囲をその中で説明される実施形態だけに限定するようには解釈されるべきではないことに注意すべきである。

Claims (16)

1. オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる照明の制御可能な第１の光源と、
   前記制御可能な第１の光源から照明を受け取るように配置され、また第２の光源から照明を受け取ることができる光媒体と
   を備え、前記光媒体の領域は、検出可能な光信号が、前記制御可能な第１の光源の照明のオン状態の間はそこから目に見えるようにして配置され、また前記光媒体の前記領域は、前記領域の前記配置に関係なく、前記制御可能な第１の光源のオフの照明状態の間は前記光媒体の他の部分とは区別できず、
   前記光媒体の前記領域は、０．５μｍから１００μｍまでの範囲の寸法を有する、前記光媒体の中に形成された微細なフィーチャーを備え、該微細なフィーチャーに沿って溶融又は酸化された領域が存在しないことにより、前記オンの照明状態であるときの前記光信号の可視性を増大させ、且つ、前記オフの照明状態であるときの該光信号の可視性を低減させ、
   前記微細なフィーチャーは超短レーザ・パルスを用いて形成される、
   光信号伝達装置。
2. 前記光媒体の前記領域は、前記第２の光源からの前記照明を用いて画像を形成する、請求項１に記載の光信号伝達装置。
3. 前記微細なフィーチャーは、前記検出可能な光信号を形成するために、ある視野角にわたって前記制御可能な第１の光源からのエネルギーを分散させる、請求項１に記載の光信号伝達装置。
4. 前記光媒体は、ミラーを備え、前記ミラーは、透明基板と、前記透明基板の上に配置された反射コーティングとを備え、
   前記微細なフィーチャーは、前記反射コーティングの深さ方向の一部分を選択的に取り除くことによって前記光媒体内に形成される、
   請求項１に記載の光信号伝達装置。
5. 前記微細なフィーチャーは、前記光信号を生成するためにオン状態にある前記制御可能な第１の光源から受け取られるエネルギーを実質的に回折させ、また該微細なフィーチャーは、前記制御可能な第１の光源が、オフ状態にあるときに、ほとんど目に見えないように十分に小さい、請求項１に記載の光信号伝達装置。
6. エネルギーは、少なくとも約１０度の全角度にわたって回折される、請求項５に記載の光信号伝達デバイス。
7. 前記第２の照明光源は、自然照明を放出する、請求項１に記載の光信号伝達装置。
8. 前記第２の照明光源は、人工的な光源からのエネルギーを放出する、請求項１に記載の光信号伝達装置。
9. 前記制御された第１の光源からの照明の一部分は、第１の方向から媒体の前記領域の上に入射しており、また第２の光源からの照明の少なくとも一部分は、第１の方向とオーバーラップする第２の方向から入射している、請求項１に記載の光信号伝達装置。
10. 自動車の警告システムの一部分として構成されており、また前記光信号は、アイコンの形態のものである、請求項１に記載の光信号伝達装置。
11. オンの照明状態と、オフの照明状態とを提供することができる照明の制御可能な第１の光源と、
    前記制御可能な第１の光源から照明を受け取るように配置され、また前記第１の光源とは異なる第２の光源からの照明を受け取ることができる光媒体と
    を備え、前記光媒体の領域は、前記制御可能な第１の光源の照明のオン状態の間はそこから目に見える光信号を形成するために、ある視野角にわたって前記制御可能な第１の光源からのエネルギーを分散させる微細なフィーチャーを備え、前記目に見える光信号は、シンボル、形状、または他の画像のような表現を含むアイコンの形態のものであり、また前記光媒体の前記領域は、微細なフィーチャーの前記領域の前記配置に関係なく、前記制御可能な第１の光源のオフの照明状態の間は前記光媒体の他の部分とは区別できず、前記光媒体の前記領域は、前記第２の光源からの前記照明を用いて取得できる目に見える画像の一部分を形成し、
    前記光媒体は、透明または半透明の基板と該基板上に配置された反射コーティングを備え、
    前記微細なフィーチャーは、前記反射コーティングの深さ方向の一部分を選択的に取り除くことよって前記光媒体内に０．５μｍから１００μｍまでの範囲の寸法を有するように形成され、該微細なフィーチャーに沿って溶融又は酸化された領域が存在せず、且つ、該微細なフィーチャーにおいて、レーザによって引き起こされる熱の影響を受けたゾーンが小さいことにより、前記オンの照明状態であるときの前記光信号の可視性を増大させ、且つ、前記オフの照明状態であるときの該光信号の可視性を低減させ、
    前記微細なフィーチャーは超短レーザ・パルスを用いて形成される、
    視覚警告システム。
12. 複数のアイコンと、それに対応する複数の制御可能な光源とを備え、前記アイコンは、少なくとも２つの異なる形状またはシンボルを含む、請求項１１に記載の視覚警告システム。
13. 前記反射コーティングは部分的に反射する、請求項４に記載の光信号伝達装置。
14. 前記反射コーティングは、１００％未満の高い反射性を有する、請求項４に記載の光信号伝達装置。
15. 前記反射コーティングは部分的に反射する、請求項１１に記載の視覚警告システム。
16. 前記反射コーティングは、１００％未満の高い反射性を有する、請求項１１に記載の視覚警告システム。