JP6238203B2 - 光取り込みシートおよびロッド、ならびに、それらを用いた受光装置および発光装置 - Google Patents
光取り込みシートおよびロッド、ならびに、それらを用いた受光装置および発光装置 Download PDFInfo
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Description
ここで、qは整数で表わされる回折次数である。式(1)で定まるθ以外の入射角では、光は透光層20内に結合しない。また同じ入射角θであっても、波長が異なれば、やはり光は結合しない。
本開示による光取り込みシートの第1の実施形態を説明する。図1(a)は、光取り込みシート51の模式的な断面図である。光取り込みシート51は、第1の主面2pおよび第2の主面2qを有する透光シート2と透光シート2内に配設された複数の光結合構造3を備える。
本開示による光取り込みシートの第2の実施形態を説明する。本実施形態の光取り込みシート52は、光結合構造の端面における構造が第1の実施形態の光結合構造と異なっている。このため、以下、本実施形態における光結合構造を中心に説明する。
本開示による光取り込みシートの第3の実施形態を説明する。本実施形態の光取り込みシート53は、光結合構造の端面における構造が第2の実施形態の光結合構造と異なっている。このため、以下、本実施形態における光結合構造を中心に説明する。
本開示による受光装置の実施形態を説明する。図20は、本実施形態の受光装置54の断面構造を模式的に示している。受光装置54は、第1の実施系形態の光取り込みシート51と光電変換部7とを備える。光取り込みシート51に替えて、第2の実施形態の光取り込みシート52または第3の実施形態の光取り込みシート53を用いてもよい。
本開示による受光装置の他の実施形態を説明する。図21は、本実施形態の受光装置55の断面構造を模式的に示している。受光装置55は、第1の実施系形態の光取り込みシート51と光電変換部7とを備える。光取り込みシート51に替えて、第2の実施形態の光取り込みシート52または第3の実施形態の光取り込みシート53を用いてもよい。
本開示による受光装置の他の実施形態を説明する。図22は、本実施形態の受光装置56の断面構造を模式的に示している。受光装置56は、第1の実施系形態の光取り込みシート51と光電変換部7とプリズムシート9とを備える。光取り込みシート51に替えて、第2の実施形態の光取り込みシート52または第3の実施形態の光取り込みシート53を用いてもよい。
本開示による受光装置の他の実施形態を説明する。図23は、本実施形態の受光装置57の断面構造を模式的に示している。受光装置57は、第1の実施系形態の光取り込みシート51と光電変換部7とを備える。光取り込みシート51に替えて、第2の実施形態の光取り込みシート52または第3の実施形態の光取り込みシート53を用いてもよい。
本開示による受光装置の他の実施形態を説明する。図24は、本実施形態の受光装置58の断面構造を模式的に示している。受光装置58は、光取り込みシート51、51’と光電変換部7とを備える。光取り込みシート51、51’に替えて、それぞれ独立に、第1の光取り込みシート51、第2の実施形態の光取り込みシート52または第3の実施形態の光取り込みシート53を用いてもよい。本実施形態の場合、光取り込みシート51’には第4の領域2hを設けなくてもよい。
本開示による採光板の実施形態を説明する。図25は、本実施形態の採光板59の断面構造を模式的に示している。採光板59は、第1の実施形態の光取り込みシート51と、光取り込みシート51の第1の主面2pおよび第2の主面2qの一部に設けられた凹凸構造8とを備える。光取り込みシート51に替えて、第2の実施形態の光取り込みシート52または第3の実施形態の光取り込みシート53を用いてもよい。光取り込みシート51において、端面2r、2sには反射膜11が設けられている。
本開示による発光装置の実施形態を説明する。図26は、本実施形態の発光装置60の断面構造を模式的に示している。発光装置60は、光取り込みシート51と、光源14と、プリズムシート9とを備える。光取り込みシート51に替えて、第2の実施形態の光取り込みシート52または第3の実施形態の光取り込みシート53を用いてもよい。
本開示による光取り込みロッドの実施形態を説明する。図27(a)および(b)は、本実施形態の光取り込みロッド61の中心軸に平行な断面構造および中心軸に垂直な断面構造を模式的に示している。光取り込みロッド61は、透光ロッド2’と透光ロッド2’の内部に配置された少なくとも1つの光結合構造3を備える。
以降、第12から第13までの実施形態を取り上げるが、カバーシート2eに関する説明は第11の実施形態と同じであり、重複するので省略する。
本開示による発光装置の他の実施形態を説明する。図31は、本実施形態の発光装置63の断面構造を模式的に示している。発光装置63は、光取り込みロッド61と、光源14と、プリズムシート9とを備える。光取り込みロッド61は第11の実施形態で説明した通りの構造を備える。
2’ 透光ロッド
2p 第1の主面
2q 第2の主面
2u 表面
3、3’、3’’ 光結合構造
3a 第1の透光層
3b 第2の透光層
3c 第3の透光層
3d 回折格子
4 入射光
5a、5a’ 臨界角内の光
5b、5c、5b’、 5c’ 臨界角外の光
6a、6b、6c、6b’、6c’ 臨界角外の光
9 プリズムシート
10 プリズム
11 反射膜
14 光源
Claims (30)
- 第1および第2の主面を有する透光シートと、
前記透光シート内であって、前記第1および第2の主面からそれぞれ第1および第2の距離以上隔てた内部に配置された複数の光結合構造と、
を備え、
前記複数の光結合構造のそれぞれは、第1の透光層と、第2の透光層と、これらに挟まれた第3の透光層とを含み、
前記第1および第2の透光層の屈折率は前記透光シートの屈折率よりも小さく、前記第3の透光層の屈折率は前記第1および第2の透光層の屈折率よりも大きく、前記第3の透光層は、前記透光シートの前記第1および第2の主面と平行な回折格子を有し、
前記透光シートの前記第1および第2の主面の少なくとも一方に隙間を介して対向する透明カバーシートを更に備え、
前記複数の光結合構造は、前記第1および第2の主面と平行な面において2次元に並んで配置された、第1の光結合構造および第2の光結合構造を含み、前記第1の光結合構造が有する前記第1および第2の透光層と、前記第2の光結合構造が有する前記第1および第2の透光層とは、それぞれ、互いに離間している、光取り込みシート。 - 前記第1及び第2の透光層の、前記第3の透光層と反対側に位置する表面は、前記透光シートの前記第1および第2の主面と平行な面である、請求項1に記載の光取り込みシート。
- 前記第1の光結合構造が有する前記第3の透光層と、前記第2の光結合構造が有する前記第3の透光層とは、互いに連続している、請求項1に記載の光取り込みシート。
- 前記複数の光結合構造は、前記透光シート内であって、前記第1および第2の主面からそれぞれ前記第1および第2の距離以上隔てた内部において、三次元に配置されている請求項1から3のいずれかに記載の光取り込みシート。
- 前記隙間には前記透光シートの屈折率よりも低い屈折率を有する材料が配置されている請求項1から4のいずれかに記載の光取り込みシート。
- 前記回折格子のピッチが0.1μm以上3μm以下である請求項1から5のいずれかに記載の光取り込みシート。
- 前記第1および第2の透光層の表面は、100μm以下の直径の円に外接する大きさを有し、前記複数の光結合構造のそれぞれの厚さは3μm以下である請求項6に記載の光取り込みシート。
- 前記複数の光結合構造のうち少なくとも2つにおいて、前記回折格子の伸びる方向は互いに異なっている請求項7に記載の光取り込みシート。
- 前記複数の光結合構造のうち少なくとも2つにおいて、前記回折格子のピッチは互いに異なっている請求項7に記載の光取り込みシート。
- 前記透光シートは、
前記第1の主面と接し、前記第1の距離を厚さに有する第1の領域と、
前記第2の主面と接し、前記第2の距離を厚さに有する第2の領域と、
前記第1および第2の領域に挟まれた第3の領域と、
前記第3の領域内に設けられており、前記第1の領域および前記第2の領域を接続する少なくとも1つの第4の領域と、
を含み、
前記複数の光結合構造は、前記少なくとも1つの第4の領域以外の前記第3の領域内にのみ配置されており、前記第4の領域を貫通する任意の直線は、前記透光シートの厚さ方向に対して、前記透光シートの屈折率と前記透光シートの周囲の環境媒質の屈折率とで規定される臨界角よりも大きな角度に沿って伸びている請求項1から9のいずれかに記載の光取り込みシート。 - 前記複数の光結合構造の少なくとも1つにおいて、前記第1および第2の透光層の厚さは、前記光結合構造の中心から外縁側に向かうにつれて小さくなっている請求項1から9のいずれかに記載の光取り込みシート。
- 前記複数の光結合構造の少なくとも1つにおいて、前記第1および第2の透光層の、前記透光シートと接する面、及び前記第1の主面、前記第2の主面のいずれかには、ピッチ及び高さが設計波長の1/3以下の凹凸構造が形成されている請求項1から9のいずれかに記載の光取り込みシート。
- 前記第1および第2の透光層の屈折率は、前記透光シートの周囲の屈折率と等しい請求項1から9のいずれかに記載の光取り込みシート。
- 主面、および、円または楕円の断面を有する透光ロッドと、
前記透光ロッド内であって、前記主面から第1の距離以上隔てた内部に配置された複数の光結合構造と、
を備え、
前記複数の光結合構造のそれぞれは、第1の透光層と第2の透光層とこれらに挟まれた第3の透光層とを含み、
前記第1および第2の透光層の屈折率は前記透光ロッドの屈折率よりも小さく、前記第3の透光層の屈折率は前記第1および第2の透光層の屈折率よりも大きく、前記第3の透光層は、前記透光ロッドの中心軸と平行な回折格子を有し、
前記透光ロッドの前記主面に隙間を介して対向する透明カバーシートを更に備え、
前記複数の光結合構造は、前記第1および第2の主面と平行な面において2次元に並んで配置された、第1の光結合構造および第2の光結合構造を含み、前記第1の光結合構造が有する前記第1および第2の透光層と、前記第2の光結合構造が有する前記第1および第2の透光層とは、それぞれ、互いに離間している、光取り込みロッド。 - 前記複数の光結合構造は、前記透光ロッド内であって、前記主面から前記第1の距離以上隔てた内部において、それぞれ三次元に配置されている請求項14に記載の光取り込みロッド。
- 前記隙間には前記透光ロッドの屈折率よりも低い屈折率を有する材料が配置されている請求項14または15に記載の光取り込みロッド。
- 前記回折格子のピッチが0.1μm以上3μm以下である請求項14から16のいずれかに記載の光取り込みロッド。
- 前記第1および第2の透光層の表面は、100μm以下の直径の円に外接する大きさを有し、前記光結合構造のそれぞれの厚さは3μm以下である請求項17に記載の光取り込みロッド。
- 前記複数の光結合構造のうち少なくとも2つにおいて、前記回折格子の伸びる方向は互いに異なっている請求項18に記載の光取り込みロッド。
- 前記複数の光結合構造のうち少なくとも2つにおいて、前記回折格子のピッチは互いに異なっている請求項18に記載の光取り込みロッド。
- 前記複数の光結合構造の少なくとも1つにおいて、前記第1および第2の透光層の、前記透光ロッドと接する面、および、前記主面のいずれかには、ピッチおよび高さが設計波長の1/3以下の凹凸構造が形成されている請求項14から20のいずれかに記載の光取り込みロッド。
- 前記第1および第2の透光層の屈折率は、前記透光ロッドの周囲の環境媒質の屈折率と等しい請求項14から20のいずれかに記載の光取り込みロッド。
- 請求項1から13のいずれかに記載の光取り込みシートと、前記光取り込みシートの前記第1の主面、前記第2の主面および前記第1の主面と前記第2の主面に隣接する端面のいずれかに設けられた光電変換部と、を備える受光装置。
- 請求項1から13のいずれかに記載の他の光取り込みシートをさらに備え、
前記光取り込みシートの前記第1の主面に前記光電変換部が設けられ、前記光取り込みシートの前記第2の主面に前記他の光取り込みシートの端面が接続された請求項23に記載の受光装置。 - 請求項1から13のいずれかに記載の光取り込みシートと、前記光取り込みシートの前記第1の主面または前記第2の主面に設けられた凹凸構造またはプリズムシート、前記凹凸構造または前記プリズムシートから出射する光を受光する光電変換部とを備えた受光装置。
- 請求項1から13のいずれかに記載の光取り込みシートと、前記光取り込みシートの前記第1の主面または前記第2の主面の一部に設けられた凹凸構造とを備える受光装置。
- 請求項1から13のいずれかに記載の光取り込みシートと、前記光取り込みシートの前記第1の主面または前記第2の主面の一方に近接して設けられた光源と、前記光取り込みシートの前記第1の主面または前記第2の主面の他方に設けられた凹凸構造と、前記凹凸構造から出射する光が入射するように配置されたプリズムシートとを備える発光装置。
- 請求項14から22のいずれかに記載の光取り込みロッドと、前記透光ロッドの第1の主面に近接して配設された少なくとも1つの光源とを備えた発光装置。
- 前記光源を3つ備え、前記3つの光源はそれぞれ赤色、青色および緑色の光を出射する請求項28に記載の発光装置。
- 前記透光ロッドの第1の主面の一部に設けられたプリズムシート、または凹凸構造をさらに備える請求項28に記載の発光装置。
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