JP7140897B2 - 光トンネルおよびそれを作製する方法 - Google Patents

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Description

本開示は、投影システムおよび照明システム(例えば、自動車照明システム)に関する。特に、本開示は、これらのシステムにおいて使用するための光トンネル/ファンネル、光トンネル/ファンネルを形成する方法、および、光トンネル/ファンネルと、光トンネル/ファンネルを支持し、保護し、位置付けるための筐体とを含む装置に関する。
現在、従来の光トンネルは、組み立てることが困難である。特に、多くの場合、光学要素(例えば、反射体)を取り上げ、設置し、光学要素間の組み立て間隙を制御することは、困難である。これは、多くの場合、光トンネルの内側の中への望ましくない接着剤漏出につながる。さらに、これらの従来の構造の接着剤長は、多くの場合、短すぎて、適正な接合力を光学要素間に提供することができず、したがって、光トンネルの動作性に悪影響を及ぼし、光トンネルの寿命を短縮する。
本開示は、したがって、光トンネルまたは光ファンネル、光トンネルまたは光ファンネルを形成する方法、および光トンネルまたは光ファンネルと、光トンネルまたは光ファンネルを支持し、保護し、位置付けるための筐体とを含む装置に関する。光トンネルまたは光ファンネルは、接着剤が光トンネル/ファンネルの内部の中に漏出することができず、光漏出が生じることができないように設置される反射体から構築される。反射体のうちのいくつかの内縁は、面取りされ、組み立て中、縁のチッピングを回避する。それらは、従来の構造よりはるかにロバストでもある。
いくつかの実施形態では、光トンネルが、開示され、光トンネルは、(i)一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体であって、第1の反射体の一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第1の反射体と、(ii)第1の反射体と反対側の第2の反射体であって、第2の反射体は、一次面および反対側の二次面を有し、第2の反射体の一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第2の反射体と、(iii)内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有する第3の反射体であって、第3の反射体が第1および第2の反射体に接続するように、第3の反射体の上側端は、第1の反射体の第1の切り欠きに協働して係合し、第3の反射体の下側端は、第2の反射体の第1の切り欠きに協働して係合する、第3の反射体と、(iv)第3の反射体と反対側の第4の反射体であって、内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有する第4の反射体であって、第4の反射体が第1および第2の反射体に接続するように、第4の反射体の上側端は、第1の反射体の第2の切り欠きに協働して係合し、第4の反射体の下側端は、第2の反射体の第2の切り欠きに協働して係合する、第4の反射体と、(v)(A)第1の反射体または第2の反射体のいずれかの第1または第2の一次側面と、(B)第3の反射体または第4の反射体の外側面との間の少なくとも1つの接合部に塗布されている、接着剤とを備えている。第3および第4の反射体の少なくとも内縁は、面取りされ、時として、その外側縁も同様に、面取りされる。
特定の実施形態では、第1の反射体の第1および第2の切り欠きは、3つの側面を有し、第2の反射体の第1および第2の切り欠きは、3つの側面を有する。
第1および第2の反射体の各々は、本体部分と、対向する第1および第2の側体部分とによって画定され得、対向する第1および第2の側体部分は、それぞれ、第1および第2の切り欠きを越えて本体部分から離れるように外向きに延びている。時として、第1および第2の反射体のそれぞれの本体部分は、第1の本体部分の厚さおよび第2の側体部分の厚さと実質的に等しい厚さを有する。他の事例では、第1および第2の反射体の各々の本体部分は、第1の本体部分の厚さおよび第2の側体部分の厚さの両方より大きい厚さを有する。いくつかの実施形態では、第1の反射体および第2の反射体の両方において、第1の側体部分は、第1の切り欠きの幅の2分の1以上の幅を有する。
第1、第2、第3、および第4の反射体の内側面の各々は、光トンネルが、光トンネルの第1の端部からその第2の端部まで実質的に一定の断面積を有するように、実質的に長方形の外形を有し得る。
特定の実施形態では、第1の反射体および第2の反射体の各々は、3ミリメートル以上の幅を有する。
第1、第2、第3、および第4の反射体の各々の内側面は、反射性フィルムでコーティングされることができる。第1、第2、第3、および第4の反射体の二次および外側の面は、コーティングされないこともある。
具体的実施形態では、接着剤が、(i)第1の反射体の第1の一次側面と第3の反射体の外側面との間の第1の接合部と、(ii)第2の反射体の第1の一次側面と第3の反射体の外側面との間の第2の接合部と、(iii)第1の反射体の第2の一次側面と第4の反射体の外側面との間の第3の接合部と、(iv)第2の反射体の一次側面と第4の反射体の外側面との間の第4の接合部とに塗布される。
(a)上で説明されるような光トンネルと、(b)光トンネルを実質的に包囲する筐体とを備えている装置も、開示される。筐体は、光トンネルと筐体との相対的位置を固定するように構成されたばね板を含み得る。筐体は、少なくとも300℃の温度に耐えることが可能であり得る。接着剤は、筐体と光トンネルとの間に存在する必要はない。
いくつかの実施形態では、光ファンネルが、開示され、光ファンネルは、(i)一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体であって、第1の反射体の一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第1の反射体と、(ii)第1の反射体と反対側の第2の反射体であって、第2の反射体は、一次面および反対側の二次面を有し、第2の反射体の一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第2の反射体と、(iii)内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有する第3の反射体であって、第3の反射体が第1および第2の反射体に接続するように、第3の反射体の上側端は、第1の反射体の第1の切り欠きに協働して係合し、第3の反射体の下側端は、第2の反射体の第1の切り欠きに協働して係合する、第3の反射体と、(iv)第3の反射体と反対側の第4の反射体であって、第4の反射体は、内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有し、第4の反射体が第1および第2の反射体に接続するように、第4の反射体の上側端は、第1の反射体の第2の切り欠きに協働して係合し、第4の反射体の下側端は、第2の反射体の第2の切り欠きに協働して係合する、第4の反射体と、(v)(A)第1の反射体または第2の反射体のいずれかの第1または第2の一次側面と、(B)第3の反射体または第4の反射体の外側面との間の少なくとも1つの接合部に塗布されている接着剤とを備えている。(A)第1および第2の反射体の内側面の各々は、実質的に長方形の外形を有し、第3および第4の反射体の内側面の各々は、実質的に台形の外形を有するか、または、(B)第1および第2の反射体の内側面の各々は、実質的に台形の外形を有し、第3および第4の反射体の内側面の各々は、実質的に長方形の外形を有し得る。これらの形状の結果、光ファンネルは、光ファンネルの第1の端部からその第2の端部まで減少する断面積を有する。光ファンネルを作製するために使用される、反射体の内側および外側縁は、面取りされる必要はないが、いくつかの実施形態では、そのように面取りされることができる。
光トンネルを形成する方法も、開示され、方法は、第1および第2の切り欠きを一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体の一次面内に形成することであって、第1の反射体の一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、ことと、第1および第2の切り欠きを一次面および反対側の二次面を有する第2の反射体の一次面内に形成することであって、第2の反射体の一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、ことと、第3の反射体の上側端を第1の反射体の第1の切り欠きと係合することであって、上側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、第3の反射体の下側端を第2の反射体の第1の切り欠きと係合することであって、下側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、第4の反射体の上側端を第1の反射体の第2の切り欠きと係合することであって、上側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、第4の反射体の下側端を第2の反射体の第2の切り欠きと係合することであって、下側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、(A)第1の反射体または第2の反射体のいずれかの第1または第2の一次側面と、(B)第3の反射体または第4の反射体の外側面との間の少なくとも1つの接合部に接着剤を塗布することとを含む。
第1および第2の反射体の一次面内の第1および第2の切り欠きは、鋸切断、ダイシング、フライス加工、およびレーザ切断から成る群から選択されるプロセスによって形成されることができる。
装置も、開示され、装置は、(a)上で説明されるような光ファンネルと、(b)光ファンネルを実質的に包囲する筐体であって、光ファンネルと筐体との相対的位置を固定するように構成されたばね板を含む、筐体とを備えている。これらの実施形態では、ばね板は、その縁から下向きに延びている唇状部分も含み得る。
筐体は、少なくとも300℃の温度に耐えることが可能であり得る。接着剤は、筐体と光ファンネルとの間に存在する必要はない。
光をコリメートする方法も、開示され、方法は、光を上で説明されるような光トンネルまたは光ファンネルを通過させることを含む。
投影システムが、さらに開示され、投影システムは、励起光を生成するように構成された光源と、励起光を吸収し、放出光を発生させる波長変換材料と、放出光を均質化するために使用される、本明細書に説明される光トンネルまたは光ファンネルとを備えている。投影システムの他の構成要素は、コリメートおよび均質化された光を収束させるように構成されるレンズと、収束させられた光を反射するように構成される画像生成デバイスと、収束させられた光を出力するための投影ユニットとを含むことができる。
本明細書の種々の実施形態では、照明システムも、開示され、照明システムは、励起光を受け取り、第1の波長分布を有する光を放出する蛍光体材料と、放出された光を第1の波長分布と異なる第2の波長分布に調整するために使用される本明細書に説明される光トンネルまたは光ファンネルとを備えている。
本開示のこれらおよび他の非限定的特性は、下でより具体的に開示される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
光トンネルであって、前記光トンネルは、
一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体であって、前記第1の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第1の反射体と、
前記第1の反射体と反対側の第2の反射体であって、前記第2の反射体は、一次面および反対側の二次面を有し、前記第2の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第2の反射体と、
内側面、反対側の外側面、上側面を伴う上側端、下側面を伴う反対側の下側端、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部、および前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部を有する第3の反射体であって、前記第3の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第3の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合し、前記第3の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合する、第3の反射体と、
前記第3の反射体と反対側の第4の反射体であって、前記第4の反射体は、内側面、反対側の外側面、上側面を伴う上側端、下側面を伴う反対側の下側端、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部、および前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部を有し、前記第4の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第4の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合し、前記第4の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合する、第4の反射体と、
接着剤と
を備え、
前記接着剤は、(A)前記第1の反射体または前記第2の反射体のいずれかの前記第1または第2の一次側面と、(B)前記第3の反射体または前記第4の反射体の前記外側面との間の少なくとも1つの接合部に塗布されている、光トンネル。
(項目2)
前記第3の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備え、
前記第4の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備えている、項目1に記載の光トンネル。
(項目3)
前記第1および第2の反射体の各々は、本体部分と、対向する第1および第2の側体部分とによって画定され、前記対向する第1および第2の側体部分は、それぞれ、前記第1および第2の切り欠きを越えて前記本体部分から外向きに離れるように延びている、項目1に記載の光トンネル。
(項目4)
前記第1および第2の反射体の各々の前記本体部分は、前記第1の本体部分の厚さおよび前記第2の側体部分の厚さと実質的に等しい厚さを有する、項目3に記載の光トンネル。
(項目5)
前記第1および第2の反射体の各々の前記本体部分は、前記第1の本体部分の厚さおよび前記第2の側体部分の厚さの両方より大きい厚さを有する、項目3に記載の光トンネル。
(項目6)
前記第1の反射体および前記第2の反射体の両方において、前記第1の側体部分は、前記第1の切り欠きの幅の2分の1以上の幅を有する、項目3に記載の光トンネル。
(項目7)
前記第1、第2、第3、および第4の反射体の前記内側面の各々は、前記光トンネルが、前記光トンネルの第1の端部からその第2の端部まで実質的に一定の断面積を有するように、実質的に長方形の外形を有する、項目1に記載の光トンネル。
(項目8)
前記第1、第2、第3、および第4の反射体の各々の前記内側面は、反射性フィルムでコーティングされている、項目1に記載の光トンネル。
(項目9)
接着剤が、
(i)前記第1の反射体の前記第1の一次側面と前記第3の反射体の前記外側面との間の第1の接合部と、
(ii)前記第2の反射体の前記第1の一次側面と前記第3の反射体の前記外側面との間の第2の接合部と、
(iii)前記第1の反射体の前記第2の一次側面と前記第4の反射体の前記外側面との間の第3の接合部と、
(iv)前記第2の反射体の前記第2の一次側面と前記第4の反射体の前記外側面との間の第4の接合部と
に塗布されている、項目1に記載の光トンネル。
(項目10)
装置であって、前記装置は、
(a)項目1-9のいずれか1項に記載の光トンネルと、
(b)前記光トンネルを実質的に包囲する筐体と
を備え、
前記筐体は、前記光トンネルと前記筐体との相対的位置を固定するように構成されたばね板を含む、装置。
(項目11)
光ファンネルであって、前記光ファンネルは、
一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体であって、前記第1の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第1の反射体と、
前記第1の反射体と反対側の第2の反射体であって、前記第2の反射体は、一次面および反対側の二次面を有し、前記第2の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第2の反射体と、
内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有する第3の反射体であって、前記第3の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第3の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合し、前記第3の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合する、第3の反射体と、
内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有する第4の反射体であって、前記第4の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第4の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合し、前記第4の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合する、第4の反射体と、
接着剤と
を備え、
前記接着剤は、(A)前記第1の反射体または前記第2の反射体のいずれかの前記第1または第2の一次側面と、(B)前記第3の反射体または前記第4の反射体の前記外側面との間の少なくとも1つの接合部に塗布され、
前記光ファンネルが、前記光ファンネルの第1の端部からその第2の端部まで減少する断面積を有するように、(A)前記第1および第2の反射体の前記内側面の各々は、実質的に長方形の外形を有し、前記第3および第4の反射体の前記内側面の各々は、実質的に台形の外形を有するか、または、(B)前記第1および第2の反射体の前記内側面の各々は、実質的に台形の外形を有し、前記第3および第4の反射体の前記内側面の各々は、実質的に長方形の外形を有する、光ファンネル。
(項目12)
前記第3の反射体は、前記上側端における上側面と、前記下側端における下側面と、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部と、前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部とをさらに備え、
前記第4の反射体は、前記上側端における上側面と、前記下側端における下側面と、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部と、前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部とをさらに備えている、項目11に記載の光ファンネル。
(項目13)
前記第3の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備え、
前記第4の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備えている、項目12に記載の光ファンネル。
(項目14)
前記第1および第2の反射体の各々は、本体部分と、対向する第1および第2の側体部分とによって画定され、前記対向する第1および第2の側体部分は、それぞれ、前記第1および第2の切り欠きを越えて前記本体部分から外向きに離れるように延びている、項目11に記載の光ファンネル。
(項目15)
前記第1の反射体および前記第2の反射体の両方において、前記第1の側体部分は、前記第1の切り欠きの幅の2分の1以上の幅を有する、項目14に記載の光ファンネル。
(項目16)
前記第1、第2、第3、および第4の反射体の各々の前記内側面は、反射性フィルムでコーティングされている、項目11に記載の光ファンネル。
(項目17)
接着剤が、
(i)前記第1の反射体の前記第1の一次側面と前記第3の反射体の前記外側面との間の第1の接合部と、
(ii)前記第2の反射体の前記第1の一次側面と前記第3の反射体の前記外側面との間の第2の接合部と、
(iii)前記第1の反射体の前記第2の一次側面と前記第4の反射体の前記外側面との間の第3の接合部と、
(iv)前記第2の反射体の前記第2の一次側面と前記第4の反射体の前記外側面との間の第4の接合部と
に塗布されている、項目11に記載の光ファンネル。
(項目18)
装置であって、前記装置は、
(a)項目11-17のいずれか1項に記載の光ファンネルと、
(b)前記光ファンネルを実質的に包囲する筐体と
を備え、
前記筐体は、前記光ファンネルと前記筐体との相対的位置を固定するように構成されたばね板を含む、装置。
(項目19)
光トンネルを形成する方法であって、前記方法は、
一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体の前記一次面内に第1および第2の切り欠きを形成することであって、前記第1の反射体の前記一次面は、前記第1の切り欠きと前記第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、ことと、
一次面および反対側の二次面を有する第2の反射体の前記一次面内に第1および第2の切り欠きを形成することであって、前記第2の反射体の前記一次面は、前記第1の切り欠きと前記第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、ことと、
第3の反射体の上側端を前記第1の反射体の前記第1の切り欠きと係合することであって、前記上側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、
前記第3の反射体の下側端を前記第2の反射体の前記第1の切り欠きと係合することであって、前記下側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、
第4の反射体の上側端を前記第1の反射体の前記第2の切り欠きと係合することであって、前記上側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、
前記第4の反射体の下側端を前記第2の反射体の前記第2の切り欠きと係合することであって、前記下側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、
(A)前記第1の反射体または前記第2の反射体のいずれかの前記第1または第2の一次側面と、(B)前記第3の反射体または前記第4の反射体の前記外側面との間の少なくとも1つの接合部に接着剤を塗布することと
を含む、方法。
(項目20)
投影システムであって、前記投影システムは、
励起光を生成するように構成された光源と、
前記励起光を吸収し、放出光を発生させる波長変換材料と、
項目11-17のいずれか1項に記載の光ファンネルと
を備え、
前記光ファンネルは、ある波長の前記放出光を均質化する、投影システム。
(項目21)
照明システムであって、前記照明システムは、
励起光を受け取り、第1の分布を有する光を放出する蛍光体材料と、
項目11-17のいずれか1項に記載の光ファンネルと
を備え、
前記光ファンネルは、前記放出された光を前記第1の分布と異なる第2の分布に調整する、照明システム。
以下は、図面の簡単な説明であり、それらは、本明細書に開示される例示的実施形態を図示する目的のために提示され、それらを限定する目的のためのものではない。
図1Aは、本開示による第1の例示的光トンネルの斜視図である。図1Bは、図1Aの第1の例示的光トンネルの分解正面図である。 図1Cは、図1Aの第1の例示的光トンネルの組み立てられた正面図である。図1Dは、その追加の特徴を示す図1Aの第1の例示的光トンネルの別の組み立てられた正面図である。 図1Eは、面取り部を示す図1Aの第1の例示的光トンネルの拡大正面図である。
図2Aは、本開示による第2の例示的光トンネルの斜視図である。図2Bは、図2Aの第2の例示的光トンネルの分解正面図である。 図2Cは、図2Aの第2の例示的光トンネルの組み立てられた正面図である。図2Dは、その追加の特徴を示す図2Aの第2の例示的光トンネルの別の組み立てられた正面図である。 図2Eは、面取り部を示す図2Aの第2の例示的光トンネルの拡大正面図である。
図3Aは、本開示による第1の例示的光ファンネルの斜視図である。図3Bは、図3Aの第3の例示的光トンネルの正面図である。
図4Aは、本開示による第2の例示的光ファンネルの斜視図である。図4Bは、図4Aの第4の例示的光トンネルの正面図である。
図5Aは、その追加の特徴としての面取り部を示す図3Aの第1の例示的光ファンネルの別の組み立てられた正面図である。 図5Bは、その追加の特徴としての面取り部を示す図4Aの第2の例示的光ファンネルの別の組み立てられた正面図である。
図6は、本開示による第1の例示的装置の斜視図である。本装置は、光トンネルと、光トンネルを保護し、支持し、位置付けるための筐体とを含む。
図7は、本開示による第2の例示的装置の斜視図である。本装置は、光トンネルと、光トンネルを保護し、支持し、位置付けるための筐体とを含む。
図8は、本開示による光トンネルまたは光ファンネルを含む第1の例示的投影システムの略図である。
図9Aは、光が光トンネル内で反射される方法の略図である。図9Bは、光が光ファンネル内で反射される方法の略図である。
図10Aは、従来の光トンネルの斜視図である。図10Bは、図10Aの従来の光トンネルの正面図である。
図11Aは、従来の光ファンネルの2つの斜視図を示す。図11Bは、図11Aの従来の光ファンネルの正面図である。
図12Aは、光ファンネルを使用する照明システムの側面図である。図12Bは、同一照明システムの上面図である。
本明細書に開示される構成要素、プロセス、および装置のより完全な理解は、付随の図面を参照することによって取得されることができる。これらの図は、単に、本開示を実証する利便性および容易性に基づく略図であり、したがって、デバイスまたはその構成要素の相対的サイズおよび寸法を示すこと、および/または、例示的実施形態の範囲を定義または限定することを意図するものではない。
具体的用語が、明確化のために、以下の説明において使用されるが、これらの用語は、図面における例証のために選択された実施形態の特定の構造のみを参照するように意図され、本開示の範囲を定義または限定することを意図するものではない。図面および下で続く説明では、同様の数字記号は、同様の機能の構成要素を指すことを理解されたい。
単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈によって明確に別様に示されない限り、複数参照を含む。
明細書および請求項において使用されるように、本明細書で使用されるような用語「comprise(s)(~を備えている)」、「include(s)(~を含む)」、「having(~を有する)」、「has(~を有する)」、「can(~することができる)」、「contain(s)(~を含む)」、およびその変形は、列挙された構成要素/ステップの存在を要求し、かつ他の構成要素/ステップの存在を許容する非制限的遷移句、用語、または単語であるように意図される。しかしながら、そのような説明は、列挙される構成要素/ステップ「consisting of(から成る)」および「consisting essentially of(から本質的に成る)」ような組成物またはプロセスも説明するものとしても解釈されるべきであり、それは、列挙された構成要素/ステップのみの存在とともに、それから生じ得る任意の不可避不純物を許容し、他の構成要素/ステップを除外する。
本願の明細書および請求項における数値は、値を決定するための本願に説明されるタイプの従来の測定技法の実験誤差未満だけ述べられた値と異なる、同一桁の有効数字および数値に丸められるとき、同一である、数値を含むものと理解されたい。
本明細書に開示される全ての範囲は、列挙される終点と、独立して組み合わせ可能な値とを包含する(例えば、「2グラム~10グラム」の範囲は、終点である、2グラムおよび10グラムと、全ての中間値とを包含する)。
用語「約」および「およそ」は、その値の基本機能を変化させることなく変動し得る、任意の数値を含むために使用されることができる。範囲とともに使用されるとき、「約」および「およそ」はまた、2つの終点の絶対値によって定義された範囲を開示し、例えば、「約2~約4」はまた、範囲「2~4」を開示する。概して、用語「約」および「およそ」は、示される数の±10%を指し得る。
用語「光トンネル」は、本明細書では、光を誘導および/またはコリメートするために使用される構造(例えば、光ロッド、統合ロッド、光パイプ、ロッドレンズ)を指すために使用される。
用語「面取り部」は、本明細書では、反射体の2つの面間の遷移表面を指すために使用される。用語は、任意の特定の形状を指すものと解釈されるべきではない。本開示では、面取り部は、丸みを帯びていることもある。
本開示は、光トンネルおよび光ファンネル、光トンネルまたは光ファンネルを形成する方法、および、(A)光トンネルまたは光ファンネルと、(B)光トンネルまたは光ファンネルを支持し、保護し、位置付けるための筐体とを含む装置に関する。
従来の光トンネル設計は、図10Aおよび図10Bに示される。図10Aは、従来の光トンネル1100の斜視図であり、図10Bは、従来の光トンネル1100の正面図である。従来の光トンネル1100は、中空直方体構造を形成するように配置される4つの長方形反射体1110、1120、1130、1140を含む。特に、第1の反射体1110および第2の反射体1120は、互いに平行に位置付けられ、トンネルの両側を形成する一方、第3の反射体1130および第4の反射体1140も同様に、互いに平行に位置付けられ、トンネルの両側を形成する。図から分かるように、第1および第2の反射体1110、1120は、第3および第4の反射体1130、1140と垂直に伸びる。第3の反射体1130は、第1の反射体1110の縁の一部に重複し、接合部をそれらの間に形成し、接着剤1150が、この接合部に塗布される。第3の反射体1130は、第2の反射体1120の縁の一部にも重複し、接合部をそれらの間に形成する。第4の反射体1140は、第1の反射体1110の縁の一部に重複し、接合部をそれらの間に形成し、この接合部は、第1の反射体1110の第3の反射体1130から反対側にある。第4の反射体1140は、第2の反射体1120の縁の一部にも重複し、接合部をそれらの間に形成し、この接合部は、第2の反射体1120の第3の反射体1130から反対側にある。このように、第3および第4の反射体1130、1140は、それらの両側に沿って、第1および第2の反射体1110、1120に接続し、接続は、接着剤を用いて、接合部において生じる。特に、接着剤は、接合部の全て上に設置される。
従来の光ファンネル設計は、図11Aおよび図11Bに示される。図11Aは、従来の光ファンネル1200の斜視図を示し、図11Bは、従来の光ファンネル1200の正面図である。従来の光ファンネル1200は、中空台形プリズム構造を形成するように配置される4つの台形反射体1210、1220、1230、1240を含む。特に、第1の反射体1210および第2の反射体1220は、互いに反対に位置付けられ、互いに向かって先細になる一方、第3の反射体1230および第4の反射体1240も、同様に、互いに反対に位置付けられ、互いに向かって先細になる。図から分かるように、第1および第2の反射体1210、1220は、第3および第4の反射体1230、1240と垂直に伸びる。図10Aおよび図10Bの従来の光トンネル1100と同様に、従来の光ファンネル1200では、第3の反射体1230は、第1の反射体1210の縁の一部に重複し、接合部をそれらの間に形成し、接着剤1250が、この接合部に塗布される。第3の反射体1230はまた、第2の反射体1220の縁の一部に重複し、接合部をそれらの間に形成する。第4の反射体1240は、第1の反射体1210の縁の一部に重複し、接合部をそれらの間に形成し、この接合部は、第1の反射体1110の第3の反射体1230から反対側にある。第4の反射体1240は、第2の反射体1220の縁の一部にも重複し、接合部をそれらの間に形成し、この接合部は、第2の反射体1220の第3の反射体1230から反対側にある。このように、第3および第4の反射体1230、1240は、再び、それらの両側に沿って、第1および第2の反射体1210、1220に接続し、接続は、接着剤を用いて、接合部において生じる。特に、接着剤は、反射体の隣接する露出した側の表面間を接着する。図1Bに示される光トンネルの断面積は、実質的に一定のままであるが、ここに見られる光ファンネルの断面積は、光ファンネルの一端から他端まで減少する(図2Bに最良に見られる)。本開示の光トンネルの構造(すなわち、実質的に一定の断面積)および光ファンネルの構造(すなわち、減少する断面積)は、光トンネルおよび光ファンネルの反射体の内側面によって画定される。換言すると、本開示の光トンネルの反射体の内側面は、光トンネルの長さに沿って互いから実質的に等距離のままである一方、本開示の光ファンネルの反射体の内側面は、光ファンネルの長さに沿って互いに向かって先細になる。すなわち、本開示の光トンネルおよび光ファンネルは、実質的に一定厚の反射体を有するように図示されるが、反射体は、可変厚であり得、それらの内側面は、依然として、光ファンネルまたは光トンネルを作成するために、所望に応じて角度付けられることを理解されたい。
図1A-1Eは、本開示による第1の例示的光トンネルを示す。図1Aは、第1の例示的光トンネルの斜視図であり、図1Bは、第1の例示的光トンネルの分解正面図であり、図1Cは、第1の例示的光トンネルの組み立てられた正面図であり、図1Dは、第1の例示的光トンネルの別の組み立てられた正面図である。図1Eは、拡大正面図である。第1の例示的光トンネル100は、合計4つの反射体を含み、各々は、実質的に長方形の外形を有する。図1Aに見られるように、本例示的実施形態における4つの反射体は全て、光トンネル102の一端から他方の反対端104まで同一長Lを有する。
第1の反射体110は、第2の反射体120の反対に位置付けられる。本例示的実施形態では、第1の反射体110は、第1の端部102から第2の端部104まで第2の反射体120と実質的に平行である。図1Bに最良に見られ得るように、第1の反射体110は、一次面112と、反対の二次面114とを有する。第2の反射体120は、一次面122と、反対の二次面124とを有する。第1の反射体110の一次面112は、第2の反射体120の一次面122に面する。第1の反射体110の一次面112は、第1の切り欠き116と、第2の切り欠き118とを含む。第2の反射体120の一次面122は、第1の切り欠き126と、第2の切り欠き128とを含む。第1の反射体の第1の切り欠き116は、第2の反射体の第1の切り欠き126と整列させられている。第1の反射体の第2の切り欠き118は、第2の反射体の第2の切り欠き128と整列させられている。
第1の反射体110の一次面112は、第1の切り欠き116および第2の切り欠き118によって、3つのパートに分割される。第1のパートは、内側面163であり、それは、2つの切り欠き116、118間に位置する。第2のパートは、第1の一次側面161であり、それは、第1の切り欠き116から第1の反射体の片側まで延びている。第3のパートは、第2の一次側面165であり、それは、第2の切り欠き118から第1の反射体の他側まで延びている。
同様に、第2の反射体120の一次面122は、第1の切り欠き126および第2の切り欠き128によって、3つのパートに分割される。第1のパートは、内側面173であり、それは、2つの切り欠き126、128間に位置する。第2のパートは、第1の一次側面171であり、それは、第1の切り欠き126から第2の反射体の片側まで延びている。第3のパートは、第2の一次側面175であり、それは、第2の切り欠き128から第2の反射体の他側まで延びている。
第1の反射体110の第1および第2の切り欠き116、118と第2の反射体120の第1および第2との切り欠き126、128は、それぞれ、第1および第2の反射体110、120の一次面112、122内の溝として成形される。より具体的には、図1Bに見られるように、第1の反射体110の第1および第2の切り欠き116、118と第2の反射体120の第1および第2の切り欠き126、128とは、3つの異なる縁、すなわち、基部縁と、基部縁と実質的に垂直に延びている2つの側縁とによって画定される(ここでは縁として示されるが、それらは、実際には、面である)。このように、切り欠きは、それを用いて第3および第4の反射体130、140が、それらの中への直接挿入によって協働して係合できる座部としての機能を果たす。
第3の反射体130は、第4の反射体140の反対に位置付けられる。本例示的実施形態では、第3の反射体130は、第1の端部102から第2の端部104まで第4の反射体140と実質的に平行である。図1Bに最良に見られ得るように、第3の反射体は、内側面132と、反対の外側面134とを有し、第4の反射体は、内側面142と、反対の外側面144とを有する。第3の反射体130の内側面132は、第4の反射体140の内側面142に面する。
図1Bに最良に見られるように、第3の反射体130の上側端136は、第3の反射体130の上側端136から延びている矢印によって示されるように、第1の反射体110の一次面112の第1の切り欠き116と協働して係合するように位置付けられる。第3の反射体130の下側端138は、第3の反射体130の下側端138から延びている矢印によって示されるように、第2の反射体120の一次面122の第1の切り欠き126と協働して係合するように位置付けられる。このように、第3の反射体130は、それらの第1の切り欠き116、126との協働係合を通して、第1の反射体110および第2の反射体120に接続する。同様に、第4の反射体140の上側端146は、第4の反射体140の上側端146から延びている矢印によって示されるように、第1の反射体110の一次面112の第2の切り欠き118と協働して係合するように位置付けられ、第4の反射体140の下側端148は、第4の反射体140の下側端148から延びている矢印によって示されるように、第2の反射体120の一次面122の第2の切り欠き128と協働して係合するように位置付けられる。このように、第4の反射体140は、それらの第2の切り欠き118、128との協働係合を通して、第1の反射体110および第2の反射体120に接続する。
4つの反射体は、上で説明され、図1Cに示されるように、一緒に組み立てられ、第1の例示的光トンネル100を形成する。このように、第1、第2、第3、および第4の反射体110、120、130、140の内側面163、173、132、142は、集合的に、光通路160をそれらの間に形成する。概して、光通過および/またはコリメーションを支援するように、第1、第2、第3、および第4の反射体110、120、130、140の内側面112、122、132、142は、反射性フィルムでコーティングされる。反射性コーティングは、例えば、高反射率(例えば、分光光度計によって測定されるように、360~800ナノメートル波長範囲において98%以上である)を有することができる。反射性コーティングは、銀、アルミニウム、金、またはそれらの組み合わせ等の金属材料、もしくは二酸化ケイ素(SiO)、五酸化ニオブ(Nb)、または酸化チタン(Ti)等の他の材料から作製されることができる。対照的に、第1、第2、第3、および第4の反射体110、120、130、140の二次かつ外側の面114、124、134、144は、概して、コーティングされない。
図1Aに戻って参照すると、第1および第2の反射体110、120の内側面163、173は、光トンネル100の第1の端部102から反対の第2の端部104まで互いに実質的に平行である。同様に、第3および第4の反射体130、140の内側面132、142は、光トンネルの第1の端部102から第2の端部102まで互いに実質的に平行である。このように、第1、第2、第3、および第4の反射体310、120、130、140の内側面163、173、132、142間に形成される光通路160は、光トンネル100の第1の端部102からその第2の端部104まで実質的に一定断面積である。
特定の実施形態では、接着剤を塗布し、反射体を互いにさらに接合することが望ましくあり得る。特に、図1Cに示されるように、接着剤は、(i)第1の反射体110の第1の一次側面161と第3の反射体130の外側面134との間の第1の接合部152と、(ii)第2の反射体120の第1の一次側面171と第3の反射体130の外側面134との間の第2の接合部154と、(iii)第1の反射体110の第2の一次側面165と第4の反射体140の外側面144との間の第3の接合部156と、(iv)第2の反射体120の第2の一次側面175と第4の反射体140の外側面144との間の第4の接合部158とのうちの1つ以上のものにおいて塗布されることができる。このように、接合部は、2つの隣接する反射体を一緒に接合するために、接着剤(例えば、ビーズの形態における)を受け取るように構成される。接着剤は、例えば、UV硬化性接着剤、エポキシ接着剤、熱抵抗セラミック接着剤、または別の接合材料であることができる。望ましくは、接着剤は、少なくとも300℃以上の温度に耐えることが可能であり、50psiを上回る接合強度を有する。さらに、接着剤は、望ましくは、防湿性であり、漏出およびガス抜けに耐性がある。
ここで図1Dに目を向けると、第1の反射体110は、本体部分111と、第1の側体部分113と、第2の側体部分115とによって画定されることが分かる。第1および第2の側体部分113、115は、反対の方向に本体部分111から離れるように外向きに延びている。概して、図1Dに見られるように、第1の側体部分113は、第1の反射体110の第1の切り欠き116によって、本体部分111から分離され、第2の側体部分115は、第1の反射体110の第2の切り欠き118によって、本体部分111から分離される。図1Bおよび図1Dを一緒に参照すると、第1の一次側面161は、第1の側体部分113上にあり、内側面163は、本体部分111上にあり、第2の一次側面165は、第2の側体部分115上にある。
図1Dに見られるように、本体部分111は、厚さTを有し、第1および第2の側体部分113、115の各々は、厚さTを有する。本例示的実施形態では、Tは、第1の反射体110が一定または実質的に一定厚を有するように、Tと等しいか、または実質的に等しい(すなわち、本体部分111は、第1および第2の側体部分113、115の厚さと等しい厚さ、または実質的に等しい厚さを有する)。
同様に、図1Dに見られるように、第2の反射体120は、本体部分121と、第1の側体部分123と、第2の側体部分125とによって画定される。第1および第2の側体部分123、125は、反対の方向に本体部分121から離れるように外向きに延びている。概して、図1Dに見られるように、第1の側体部分123は、第2の反射体120の第1の切り欠き126によって、本体部分121から分離され、第2の側体部分125は、第2の反射体120の第2の切り欠き128によって、本体部分121から分離される。図1Bおよび図1Dを一緒に参照すると、第1の一次側面171は、第1の側体部分123上にあり、内側面173は、本体部分121上にあり、第2の一次側面175は、第2の側体部分125上にある。
図1Dに見られるように、本体部分121は、厚さTを有し、第1および第2の側体部分123、125の各々は、厚さTを有する。厚さは、第1および第2の反射体110、120の一次面と二次面との間または第3および第4の反射体130、140の内側面と外側面との間で測定される。本例示的実施形態では、Tは、第2の反射体120が一定または実質的に一定厚を有するように、Tと等しいか、または実質的に等しい(すなわち、本体部分121は、第1および第2の側体部分123、125の厚さと等しい厚さまたは実質的に等しい厚さを有する)。
図1Dを継続して参照すると、第1の例示的光トンネル100の第1および第2の反射体110、120は、幅Wを有する。幅は、遠位面117、119間の軸において測定される。第1の反射体110の第1および第2の切り欠き116、118と第2の反射体120の第1および第2の切り欠き126、128との各々は、幅Dを有する。第3の反射体130および第4の反射体140の内側面間の距離は、Wによって画定される。第1の反射体および第2の反射体120の一次面110間の距離は、Wによって画定される。第1の反射体110の第1の遠位面117から第3の反射体の外側面130までの距離、および第1の反射体110の反対の第2の遠位面119から第4の反射体140の外側面までの距離は、Wによって画定される。最も好ましくは、Wは、Dの少なくとも2分の1であり、少なくとも3ミリメートルであるが、他の寸法も、本開示の範囲内で想定される。W:Wの比率は、所望に応じて変動し得ることに留意されたい。
ここで図1Eを参照すると、第3の反射体130の上側面131および下側面133が、標識される。第3の反射体130の上側面131は、反射体の第3の反射体130の下側面133から反対端にある。同様に、第4の反射体140の上側面141および下側面143も、標識され、再び、第4の反射体140の上側面141は、反射体の第4の反射体140の下側面143から反対端にある。第1および第2の反射体110、120によって境を限られる第3および第4の反射体130、140の縁は、面取りされる。言い換えると、面取り部が、反射体の1つ以上の角に沿って位置する。
第3の反射体130は、4つの面取り部130a、130b、130c、および130dを含み、第4の反射体140も、4つの面取り部140a、140b、140c、および140dを含む。より具体的には、第3の反射体130の第1の面取り部130aは、3の反射体130の上側面131と内側面132との間に位置し、第3の反射体130の第2の面取り部130bは、第3の反射体130の上側面131と外側面134との間に位置し、第3の反射体130の第3の面取り部130cは、第3の反射体130の下側面133と内側面132との間に位置し、第3の反射体130の第4の面取り部130dは、第3の反射体130の下側面133と外側面134との間に位置する。
同様に、第4の反射体140の第1の面取り部140aは、第4の反射体140の上側面141と内側面142との間に位置し、第4の反射体140の第2の面取り部140bは、第4の反射体140の上側面141と外側面144との間に位置し、第4の反射体140の第3の面取り部140cは、第4の反射体140の下側面143と内側面142との間に位置し、第4の反射体140の第4の面取り部140dは、第4の反射体140の下側面143と外側面144との間に位置する。
これらの面取り部は、上側面取り部130a、130b、140a、140bとして、または下側面取り部130c、130d、140c、140dとして、または内側面取り部130a、140a、130c、140cとして、または外側面取り部130b、140b、130d、140dとして群化されることもできる。面取り部は、隣接する反射体の切り欠きのうちの1つの中への挿入を容易にするより平滑なくぼんだ表面を提供することによって、光トンネル100の組み立てを支援する。さらに、反射体が、脆い材料(例えば、鏡面ガラス)から作製されるとき、面取り部は、有利には、反射体の縁のチッピングを回避する。切り欠きを伴わない反射体のうちの任意の1つ以上のもの(すなわち、第3および第4の反射体の一方または両方)が、所望に応じた数の面取り部を伴う面取りされた縁または角を含むことができることを理解されたい。面取り部は、ここでは、丸みを帯びた形状を有するように図示されるが、他の形状も、使用されることができることにも留意されたい。
図2A-2Eは、本開示による第2の例示的光トンネルを示す。図2Aは、第2の例示的光トンネルの斜視図であり、図2Bは、第2の例示的光トンネルの分解正面図であり、図2Cは、第2の例示的光トンネルの組み立てられた正面図であり、図2Dは、第2の例示的光トンネルの別の組み立てられた正面図である。図2Eは、拡大正面図である。第2の例示的光トンネル200は、多くの点において、図2A-4Dに示される第1の例示的光トンネル100に類似する。したがって、簡潔目的のために、第1の例示的光トンネル100と第2の例示的光トンネル200との間の多くの類似特性は、再び説明されないであろう。
最初に、図2Aを参照すると、第2の例示的光トンネル200は、2組の対称反射体を含む:第1の反射体210と第2の反射体220とは、互いに対称であり、第3の反射体230と第4の反射体240とは、互いに対称である。光トンネル200の第1の端部202および第2の端部204も、示される。
ここで図2Bに目を向けると、第1の反射体210は、一次面212と、二次面214とを含み、それらは、互いに実質的に平行である。一次面212は、第1の切り欠き216と、第2の切り欠き218とを含む。第1の反射体210の第1および第2の切り欠き216、218は、一次面212を内側面263、第1の一次側面261、および第2の一次側面265に分割する。第1の反射体の第1の遠位面217および第2の遠位面219も、示される。ここでは、切り欠きは、図1Bにおけるように3つの面ではなく、2つの面のみを有する。内側面263は、垂直壁267、269を伴う段の形態である。第1の切り欠き216の1つの面は、第1の一次側面261であり、それは、内側面263から第1の遠位面217まで延びている。第1の切り欠き216の他の面は、垂直壁267である。同様に、第2の切り欠き218の1つの面は、第2の一次側面265であり、それは、内側面263から第2の遠位面219まで延びている。第2の切り欠き216の他の面は、垂直壁269である。
同様に、第2の反射体220は、一次面222と、二次面224とを含み、それらは、互いに実質的に平行である。一次面222は、第1の切り欠き226と、第2の切り欠き228とを含む。第2の反射体220の第1および第2の切り欠き226、228は、一次面222を内側面273、第1の一次側面271、および第2の一次側面275に分割する。第2の反射体の第1の遠位面227および第2の遠位面229も、示される。ここでは、切り欠きは、内側面273が垂直壁277、279を伴う段の形態であるように、3つではく、2つの側のみを有する。第1の切り欠き226の片側は、第1の一次側面271であり、それは、内側面273から第1の遠位面227まで延びている。第1の切り欠き226の他側は、垂直壁277である。同様に、第2の切り欠き228の片側は、第2の一次側面275であり、それは、内側面273から第2の遠位面229まで延びている。第2の切り欠き226の他側は、垂直壁279である。
第2の例示的光トンネル200では、第3の反射体230は、それらの第1の切り欠き216、226との協働係合を通して、第1の反射体210および第2の反射体220に接続し、上側端236および下側端238は、垂直壁267、277に接触する。同様に、第4の反射体240は、それらの第2の切り欠き218、228との協働係合を通して、第1の反射体210および第2の反射体220に接続し、上側端246および下側端248は、垂直壁269、279に接触する。
図2Cに示されるように、接着剤が、(i)第1の反射体210の第1の一次側面261と第3の反射体230の外側面234との間の第1の接合部252と、(ii)第2の反射体220の第1の一次側面271と第3の反射体230の外側面234との間の第2の接合部254と、(iii)第1の反射体210の第2の一次側面265と第4の反射体240の外側面244との間の第3の接合部256と、(iv)第2の反射体220の第2の一次側面275と第4の反射体240の外側面244との間の第4の接合部258とのうちの1つ以上のものにおいて塗布されることができる。
ここで図2Dに目を向けると、第1の反射体210は、本体部分211と、第1の側体部分213と、第2の側体部分215とによって画定される。第1および第2の側体部分213、215は、反対の方向に本体部分211から離れるように外向きに延びている。図2Bおよび図2Dを一緒に参照すると、第1の一次側面261は、第1の側体部分213上にあり、内側面263は、本体部分211上にあり、第2の一次側面265は、第2の側体部分215上にある。
同様に、図2Dでは、第2の反射体220は、本体部分221と、第1の側体部分223と、第2の側体部分225とによって画定される。第1および第2の側体部分223、225は、反対の方向に本体部分221から離れるように外向きに延びている。図2Bおよび図2Dを一緒に参照すると、第1の一次側面271は、第1の側体部分223上にあり、内側面273は、本体部分221上にあり、第2の一次側面275は、第2の側体部分225上にある。
図2Dに見られるように、第1の反射体210の本体部分211は、厚さTを有し、第1および第2の側体部分213、215の各々は、厚さTを有する。本例示的実施形態では、Tは、Tを上回る(すなわち、本体部分211は、第1および第2の側体部分213、215の各々の厚さを上回る厚さを有する)。第2の反射体220の本体部分221は、厚さTを有し、第1および第2の側体部分223、225の各々は、厚さTを有する。本例示的実施形態では、Tは、Tを上回る(すなわち、本体部分221は、第1および第2の側体部分223、225の各々の厚さを上回る厚さを有する)。
図2Eは、反射体内に存在する面取り部を示す。再び、第3の反射体230の上側面231および下側面233が、標識される。同様に、第4の反射体240の上側面241および下側面243も、標識され、再び、第4の反射体240の上側面241は、第4の反射体240の下側面243に面する。第1および第2の反射体210、220によって境を限られる第3および第4の反射体230、240の内縁は、面取りされる。すなわち、第3の反射体230は、2つの面取り部230aおよび230bを含み、第4の反射体240も、2つの面取り部240aおよび240bを含む。より具体的には、第3の反射体230の第1の面取り部230aは、第3の反射体230の上側面231と内側面232との間に位置し、第3の反射体230の第2の面取り部230bは、第3の反射体230の上側面231と内側面232との間に位置する。図1Eと比較して、第3の反射体230の2つの外側角(すなわち、その外側面234に近接する第3の反射体230の角)は、これらの縁が、角に遭遇せず、概して、第1の反射体または第2の反射体との摺動接触において係合しないので、面取りされる必要はない。同様に、第4の反射体240の第1の面取り部240aは、第4の反射体240の上側面241と内側面244との間に位置し、第4の反射体240の第2の面取り部240bは、第4の反射体140の上側面241と内側面242との間に位置する。再び、第4の反射体240の2つの外側角(すなわち、その外側面244に近接する第4の反射体240の角)は、面取りされる必要はない。再び、面取り部は、ここでは、丸みを帯びた形状を有するように図示されるが、他の形状も、使用されることができる。
図3Aは、本開示による第3の例示的光トンネルの斜視図である。図3Bは、図3Aの第3の例示的光トンネルの正面図である。本実施形態は、光ファンネルと見なされ得る。第3の例示的光ファンネル300は、4つの反射体310、320、330、340から形成されるという点において、図1Aの第1の例示的光トンネル100と非常に類似し、第1および第2の反射体310、320内の切り欠きが、3つの側面を有する。図3Bに見られるような光ファンネルを形成するために、第1および第2の反射体310、320の内側面363、373の各々は、実質的に長方形の外形を有する。第3および第4の反射体330、340の内側面332、342の各々は、実質的に台形の外形を有する。理想的には、台形外形は、等脚台形外形であり、すなわち、角度付けられた側面が、同一長を有する。第3および第4の反射体330、340の角度付けられた側面は、第1および第2の反射体310、320内の切り欠きに係合する。その結果、光ファンネル300の断面積は、4つの反射体によって形成される光通路360内の一端302が他端304より大きい。第1および第2の反射体の内側面(切り欠きを有する)が実質的に台形の外形を有し得、第3および第4の反射体の内側面が実質的に長方形の外形を有することに留意されたい。
図4Aは、本開示による第4の例示的光トンネルの斜視図である。図4Bは、図4Aの第4の例示的光トンネルの正面図である。第4の例示的光ファンネル400は、切り欠きが、2つのみの側を有するという点で、第2の例示的光トンネル200に非常に類似し、内側面463、473が、隆起段上に位置する。したがって、再び、簡潔目的のために、第2の例示的光トンネル200と第4の例示的光ファンネル400との間の多くの類似特性は、繰り返されないであろう。
図4Bに見られるような光ファンネルを形成するために、第1および第2の反射体410、420の内側面463、473の各々は、実質的に長方形の外形を有する。第3および第4の反射体430、440の内側面432、442の各々は、実質的に台形の外形を有する。理想的には、台形外形は、等脚台形外形であり、すなわち、角度付けられた側面は、同一長を有する。第3および第4の反射体430、440の角度付けられた側面は、第1および第2の反射体410、420内の切り欠きに係合する。その結果、光ファンネル400の断面積は、4つの反射体によって形成される光通路460内の一端402が他端404より大きい。第1および第2の反射体の内側面(切り欠きを有する)が実質的に台形の外形を有し得、第3および第4の反射体の内側面が実質的に長方形の外形を有することに留意されたい。
図3Bおよび図4Bに示される光ファンネル実施形態が面取りされた縁を有していないことに留意されたい。しかしながら、面取り部は、同様に、これらの光ファンネル内に含まれ得ることが想定される。
図5Aは、第1の例示的光ファンネル300の追加の特徴を示す。ここで分かるように、光ファンネル300の第3の反射体330は、4つの面取り部330a、330b、330c、330dを含み、光ファンネル300の第4の反射体340は、4つの面取り部340a、340b、340c、340dを含む。図5Aの光ファンネル300の第3および第4の反射体の各々の4つの面取り部は、図1Eの光トンネル100の第3および第4の反射体の各々の4つの面取り部に関して説明される通りである。
図5Bは、第2の例示的光ファンネル400の追加の特徴を示す。図5Bから分かるように、光ファンネル440の第3の反射体430は、2つの面取り部430aおよび430bを含み、光ファンネル300の第4の反射体440は、2つの面取り部440aおよび440bを含む。図5Bの光ファンネル400の第3および第4の反射体の各々の2つの面取り部は、図2Eの光トンネル200の第3および第4の反射体の各々の2つの面取り部に関して説明される通りである。
図6は、本開示による第1の例示的装置の斜視図である。第1の例示的装置600は、光トンネル610と、筐体620とを含む。光トンネル610は、本開示全体を通して提供されるように構築されることができ、ここでは、図1A-1Dにおいて構築されるように図示される。筐体620は、光トンネル610を完全または実質的に包囲し、互いに対して光トンネル610の部品を維持するために使用される。その結果、光トンネルの反射体は、任意の接着剤の必要なく、固定されることができる。すなわち、本開示の装置は、接着剤が筐体と光トンネルとの間に存在せずに、構築されることができる。さらに、筐体は、反射体を一緒に固定するための支持体として使用されるので、第3および第4の反射体は、任意の接着剤の使用を伴わずに、第1および第2の反射体と協働して係合することができる。
本例示的実施形態における筐体620も、4つの側面を有する。1つの側面は、ここでは、3つの上向き唇状部分623を有する受板622としての役割を果たす。受板は、正面縁626と背面縁627とも有し、それらは、光トンネルの正面および背面端と整列させられる。隣接する側面624は、3つの留め金625を含み、それらは、上向き唇状部分に係合し、筐体620を光トンネル610の周りに固定するように位置付けられる。換言すると、光トンネル610は、筐体620に対して定位置に固定される。
図7は、本開示による第2の例示的装置の斜視図である。第2の例示的装置700は、光トンネル710と、筐体720とを含む。光トンネル710は、ここでは、図2A-2Dにおいて構築されるように図示される。筐体は、図5に関して説明される通りである。再び、光トンネル710は、代替として、図4Aおよび図4Bに図示される光ファンネル等の光ファンネルとして構築され得、筐体720は、光ファンネルを収容するために先細になる壁を用いて構築される。
接着剤の代わりの筐体620、720の使用は、特に、多くの有機接着剤が特定の温度限界に直面し、典型的には、より高い温度で動作することが可能であり得る無機接着剤が弱い接合強度を有し、塗布するために複雑な分注プロセスを要求することを所与として、有利である。したがって、筐体は、ある実施形態では、金属または高動作温度(例えば、300℃を上回る)に耐えることが可能な他の好適な材料から形成されることができる。筐体の使用は、光トンネルを構成する4つの反射体の接合力も向上させ、接合力は、反射体を一緒に固定するために接着剤のみを使用する従来の光トンネルの最大約10倍であり得る。さらに、筐体の使用は、接着剤の使用を要求する従来の光ファンネルに関する組み立て時間と比較して、要求される組み立て時間を約75%短縮する。
筐体が図3Aおよび図4Aの光ファンネルとともに使用され得ることも想定される。光トンネル610は、代替として、図3Aおよび図3Bに図示される光ファンネル等の光ファンネルとしても構築され得、筐体620は、光ファンネルを収容するための先細になる壁を用いて構築される。加えて、正面および背面縁626、627から延びている下向き唇状部分が、光ファンネルを筐体内に保つために必要とされ得る。
本開示の切り欠き付き構造は、従来の構造よりロバストであり、最大10倍またはそれを上回る接合力の増加を達成することが可能であり、組み立て時間を75%またはそれを上回って大幅に低減させる(従来の接着剤接合技法と比較して)。さらに、切り欠き付き構造は、光通路の中への接着剤漏出および光通路からの光漏出を排除し、または遅らせる。反射体の内側面内の切り欠きは、例えば、鋸切断、ダイシング、フライス加工、レーザ切断、または任意の他の好適なプロセスによって形成されることができる。
図8は、本開示による光トンネルまたは光ファンネル(すなわち、100、200、300、または400)もしくは光トンネル装置(すなわち、600または700)を組み込む投影システム800を図示する。本例示的実施形態では、光トンネル100は、投影システム800の一部として示される。投影システム800は、光を生成するように構成される光源810をさらに含む。この点において、光源810は、例えば、高輝度放電(HID)ランプであることができる。図8に見られるように、光源810は、反射体812(例えば、反射性フィルムまたはシート)によって包囲される。光源810を包囲する反射体812は、放出される光をカラーホイール830の方向に反射し、収束させるように構成される。
ここでは、光源810は、反射体812とカラーホイール830との間に位置付けられ、それらと光学的に整列させられる。換言すると、反射体812は、光源810のカラーホイール830と反対の片側に位置する。カラーホイール830は、反射体812と反対側で光源810に面する。光が、カラーホイール830を通過すると、光は、光トンネル100に入射し、光は、その中でコリメートおよび均質化され、本明細書に説明されるように均一分布を達成する。すなわち、光分布は、光トンネルに入射する前、最大明るさが中心に見られ、中心から縁に向かって外向きに徐々に低減するように、非均一である。
光が光トンネルに入射すると、図9Aに示されるように、光は、その反射体によって複数回反射され、それによって、トンネルの中心から縁まで光の均一分布を達成する(例えば、それによって、エネルギー均一性を達成する)。この図は、トンネル(901)に入射し、光トンネルの内側面911、912から反射し、次いで、トンネル(902)から出射する、光ビームの経路を示す。
図8に戻って参照すると、光トンネル100から出射すると、光は、光トンネル100に隣接して配置されるレンズ840(例えば、中継レンズ)を通過する。すなわち、光トンネル100は、カラーホイール830とレンズ840との間に位置付けられ、それらと光学的に整列させられる。レンズ840は、光を画像生成デバイス850上に収束させる。画像生成デバイス850は、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)であることができる。概して、DMDは、デジタル光処理(DLP)技術によって、投影ユニット860の方向等に光を反射するように構成される複数のマイクロミラーを含む。このように、光は、画像生成デバイス850から投影ユニット860に向かって反射され、その後、光は、画像を画面870上に投影する等のために、投影ユニット860から外に向けられる。所望に応じて、追加のデバイス720が、カラーホイール830と光源810との間に位置付けられることができる。追加のデバイス820は、例えば、光源によって放出されるUV光およびIR光を分離し、それによって、380~800nm波帯域内の光を保持するUV/IRフィルタであることができる。IR光(>800nm)は、より多くの熱を投影システム内に生じさせる一方、UV光は、投影システム内のプラスチックパートを加速されたペースで劣化させる。
光ファンネル300または400の場合、入射光は、図9Bに示されるように、光ファンネル内でも収束させられる。この方法において、レンズ840(例えば、焦光レンズ)は、光トンネル出口開口部サイズをDMDのサイズに合致させる。入射光の反射回数が光トンネルおよび光ファンネル内で異なることに起因して、光トンネルより短い光ファンネルが、投影システム内で採用され、したがって、投影システム内の空間を節約し得る。
図12Aおよび図12Bは、照明システムにおける光ファンネルの適用を示す。第1の波長分布の励起光2005(例えば、青色光)は、焦点レンズ2004を通過する。焦点レンズは、光を基板2040上に位置する蛍光体材料2030上に集束させ、それによって、蛍光体材料2030を刺激する。蛍光体材料2030は、次いで、図12Bにおいて曲線2060として示されるランバート分布を有する光を放出する。光ファンネル2020は、図9Bに図示されるように、光線2081を光ファンネル2020の内側面2021から反射することによって、蛍光体材料2030の光分布をスピンドル分布に調整する。修正された光分布は、図12Bの曲線2070として示される。このように、光ファンネル2020は、焦点レンズ2004が、より多くの放出光を収集し、それを後続の光システムに伝送し、それによって、放出光の利用率を改良することに役立つ。放出光は、次いで、ダイクロイックミラー2007(参照番号2008を用いて示される)を通り、次いで、照明システムの残りに進む。ダイクロイックミラー2007は、青色光を反射する一方、青色光と異なる第2の波長分布を有する光がそれを通過することを可能にする。
ある用途のために光ファンネルを使用する前述の潜在的利点に加え、光ファンネルは、特に、光システム内で使用するためにも同様に有利であり得る。概して、光ファンネルは、放出された光をランバート分布(すなわち、均質分布)からスピンドル分布(非均質空間分布)に調整し、光エネルギーが小空間角度下で集束することを助けるために使用されることができる。
本開示は、好ましい実施形態を参照して説明された。修正および改変が、先述の発明を実施するための形態の熟読および理解に応じて、当業者に想起されるであろう。本開示は、それらが添付の請求項またはその均等物の範囲内である限り、全てのそのような修正および改変を含むものとして解釈されることが意図される。

Claims (21)

  1. 光トンネルと、
    前記光トンネルを実質的に包囲する筐体と
    を備える光トンネル装置であって、
    前記光トンネルは、
    一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体であって、前記第1の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第1の反射体と、
    前記第1の反射体と反対側の第2の反射体であって、前記第2の反射体は、一次面および反対側の二次面を有し、前記第2の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第2の反射体と、
    内側面、反対側の外側面、上側面を伴う上側端、下側面を伴う反対側の下側端、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部、および前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部を有する第3の反射体であって、前記第3の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第3の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合し、前記第3の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合する、第3の反射体と、
    前記第3の反射体と反対側の第4の反射体であって、前記第4の反射体は、内側面、反対側の外側面、上側面を伴う上側端、下側面を伴う反対側の下側端、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部、および前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部を有し、前記第4の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第4の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合し、前記第4の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合する、第4の反射体と
    を備え、
    前記筐体は、前記筐体に対する前記光トンネルの位置を固定するように構成されたばね板を含み、それにより、前記筐体は、接着剤の使用を伴わずに前記第1、第2、第3、および第4の反射体を相互に対して固定するための支持体としての機能を果たすように構成されている、光トンネル装置。
  2. 前記第3の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備え、
    前記第4の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備えている、請求項1に記載の光トンネル装置。
  3. 前記第1および第2の反射体の各々は、本体部分と、対向する第1および第2の側体部分とによって画定され、前記対向する第1および第2の側体部分は、それぞれ、前記第1および第2の切り欠きを越えて前記本体部分から外向きに離れるように延びている、請求項1に記載の光トンネル装置。
  4. 前記第1および第2の反射体の各々の前記本体部分は、前記第1の側体部分の厚さおよび前記第2の側体部分の厚さと実質的に等しい厚さを有する、請求項3に記載の光トンネル装置。
  5. 前記第1および第2の反射体の各々の前記本体部分は、前記第1の側体部分の厚さおよび前記第2の側体部分の厚さの両方より大きい厚さを有する、請求項3に記載の光トンネル装置。
  6. 前記第1の反射体および前記第2の反射体の両方において、前記第1の側体部分は、前記第1の切り欠きの幅の2分の1以上の幅を有する、請求項3に記載の光トンネル装置。
  7. 前記第1、第2、第3、および第4の反射体の前記内側面の各々は、前記光トンネルが、前記光トンネルの第1の端部からその第2の端部まで実質的に一定の断面積を有するように、実質的に長方形の外形を有する、請求項1に記載の光トンネル装置。
  8. 前記第1、第2、第3、および第4の反射体の各々の前記内側面は、反射性フィルムでコーティングされている、請求項1に記載の光トンネル装置。
  9. 前記ばね板は、複数の上向き唇状部分と、複数の留め金とを有し、前記留め金は、前記上向き唇状部分に係合して前記筐体に対する前記光トンネルの位置を固定するように構成されている、請求項1に記載の光トンネル装置。
  10. 前記ばね板は、正面縁および背面縁を有し、前記正面縁および前記背面縁は、前記光トンネルのそれぞれの正面端および背面端と整列させられている、請求項9に記載の光トンネル装置。
  11. 光ファンネルと、
    前記光ファンネルを実質的に包囲する筐体と
    を備える光ファンネル装置であって、
    前記光ファンネルは、
    一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体であって、前記第1の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第1の反射体と、
    前記第1の反射体と反対側の第2の反射体であって、前記第2の反射体は、一次面および反対側の二次面を有し、前記第2の反射体の前記一次面は、第1の切り欠きと第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、第2の反射体と、
    内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有する第3の反射体であって、前記第3の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第3の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合し、前記第3の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第1の切り欠きに協働して係合し、前記第3の反射体は、前記上側端における上側面と、前記下側端における下側面と、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部と、前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部とをさらに備える、第3の反射体と、
    内側面、反対側の外側面、上側端、および反対側の下側端を有する第4の反射体であって、前記第4の反射体が前記第1および第2の反射体に接続するように、前記第4の反射体の前記上側端は、前記第1の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合し、前記第4の反射体の前記下側端は、前記第2の反射体の前記第2の切り欠きに協働して係合し、前記第4の反射体は、前記上側端における上側面と、前記下側端における下側面と、前記内側面と前記上側面との間の角に位置している上内側面取り部と、前記内側面と前記下側面との間の角に位置している下内側面取り部とをさらに備える、第4の反射体と
    を備え、
    前記筐体は、前記筐体に対する前記光ファンネルの位置を固定するように構成されたばね板を含み、それにより、前記筐体は、接着剤の使用を伴わずに前記第1、第2、第3、および第4の反射体を相互に対して固定するための支持体としての機能を果たすように構成されており、前記筐体は、前記光ファンネルを収容するための先細になる壁を有しており、
    前記光ファンネルが、前記光ファンネルの第1の端部からその第2の端部まで減少する断面積を有するように、(A)前記第1および第2の反射体の前記内側面の各々は、実質的に長方形の外形を有し、前記第3および第4の反射体の前記内側面の各々は、実質的に台形の外形を有するか、または、(B)前記第1および第2の反射体の前記内側面の各々は、実質的に台形の外形を有し、前記第3および第4の反射体の前記内側面の各々は、実質的に長方形の外形を有する、光ファンネル装置。
  12. 前記ばね板は、正面縁および背面縁を有し、前記正面縁および前記背面縁は、前記光ファンネルのそれぞれの正面端および背面端と整列させられており、下向き唇状部分が、前記光ファンネルを前記筐体内に固定するように前記正面縁および前記背面縁から延びている、請求項11に記載の光ファンネル装置。
  13. 前記第3の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備え、
    前記第4の反射体は、前記外側面と前記上側面との間の角に位置している上外側面取り部と、前記外側面と前記下側面との間の角に位置している下外側面取り部とをさらに備えている、請求項11に記載の光ファンネル装置。
  14. 前記第1および第2の反射体の各々は、本体部分と、対向する第1および第2の側体部分とによって画定され、前記対向する第1および第2の側体部分は、それぞれ、前記第1および第2の切り欠きを越えて前記本体部分から外向きに離れるように延びている、請求項11に記載の光ファンネル装置。
  15. 前記第1の反射体および前記第2の反射体の両方において、前記第1の側体部分は、前記第1の切り欠きの幅の2分の1以上の幅を有する、請求項14に記載の光ファンネル装置。
  16. 前記第1、第2、第3、および第4の反射体の各々の前記内側面は、反射性フィルムでコーティングされている、請求項11に記載の光ファンネル装置。
  17. 前記ばね板は、複数の上向き唇状部分と、複数の留め金とを有し、前記留め金は、前記上向き唇状部分に係合して前記筐体に対する前記光ファンネルの位置を固定するように構成されている、請求項11に記載の光ファンネル装置。
  18. 前記ばね板は、正面縁および背面縁を有し、前記正面縁および前記背面縁は、前記光ファンネルのそれぞれの正面端および背面端と整列させられている、請求項17に記載の光ファンネル装置。
  19. 光トンネルを備える光トンネル装置を形成する方法であって、前記方法は、
    一次面および反対側の二次面を有する第1の反射体の前記一次面内に第1および第2の切り欠きを形成することであって、前記第1の反射体の前記一次面は、前記第1の切り欠きと前記第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、ことと、
    一次面および反対側の二次面を有する第2の反射体の前記一次面内に第1および第2の切り欠きを形成することであって、前記第2の反射体の前記一次面は、前記第1の切り欠きと前記第2の切り欠きとの間に位置している内側面、第1の一次側面、および第2の一次側面に分割されている、ことと、
    第3の反射体の上側端を前記第1の反射体の前記第1の切り欠きと係合することであって、前記上側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、
    前記第3の反射体の下側端を前記第2の反射体の前記第1の切り欠きと係合することであって、前記下側端は、少なくとも1つの面取り部を有し、前記第3の反射体は、外側面をさらに備える、ことと、
    第4の反射体の上側端を前記第1の反射体の前記第2の切り欠きと係合することであって、前記上側端は、少なくとも1つの面取り部を有する、ことと、
    前記第4の反射体の下側端を前記第2の反射体の前記第2の切り欠きと係合することであって、前記下側端は、少なくとも1つの面取り部を有し、前記第4の反射体は、外側面をさらに備える、ことと、
    筐体で前記光トンネルを実質的に包囲することであって、前記筐体は、前記筐体に対する前記光トンネルの位置を固定するばね板を含み、それにより、前記筐体は、接着剤の使用を伴わずに前記第1、第2、第3、および第4の反射体を相互に対して固定するための支持体としての機能を果たす、ことと
    を含む、方法。
  20. 投影システムであって、前記投影システムは、
    励起光を生成するように構成された光源と、
    前記励起光を吸収し、放出光を発生させる波長変換材料と、
    請求項11-18のいずれか1項に記載の光ファンネル装置と
    を備え、
    前記光ファンネルは、ある波長の前記放出光を均質化する、投影システム。
  21. 照明システムであって、前記照明システムは、
    励起光を受け取り、第1の分布を有する光を放出する蛍光体材料と、
    請求項11-18のいずれか1項に記載の光ファンネル装置と
    を備え、
    前記光ファンネルは、前記放出された光を前記第1の分布と異なる第2の分布に調整する、照明システム。
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