JPH02176692A - Light apparatus - Google Patents

Light apparatus

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JPH02176692A
JPH02176692A JP1263779A JP26377989A JPH02176692A JP H02176692 A JPH02176692 A JP H02176692A JP 1263779 A JP1263779 A JP 1263779A JP 26377989 A JP26377989 A JP 26377989A JP H02176692 A JPH02176692 A JP H02176692A
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JP
Japan
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light
optical
light source
prism
window
Prior art date
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Application number
JP1263779A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jeffrey J Melby
ジェフレイ ジヨン メルビイ
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3M Co
Original Assignee
Minnesota Mining and Manufacturing Co
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Illuminated Signs And Luminous Advertising (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Securing Globes, Refractors, Reflectors Or The Like (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE: To uniformly radiate light windows at an output side by positioning a structural surface having a plurality of prisms at the upper part in an optical cavity, deciding one surface at the top part, and allowing at least one part to make an acute angle against a collimation adjusted axial line. CONSTITUTION: An optical cavity constituted of wall parts 10 and 12 is provided with a light window provided with a light transmitting member 14 inside, and a partially collimation adjusted light source 16 is positioned adjacent to a side part 10 of a housing inside the optical cavity. A side part 22 of the wall part 12 is the surface of a structure having a plurality of preferably triangular prisms 24 at the upper part, and a light from the light source 16 is reflected to a prescribed direction. Then, a flat surface is decided at the top part of the prism 24, an acute angler θ is made against a collimation adjusted axial line 18, and a light beam emitted from the light source 16 is interrupted by the side part 22 of the wall part 12. Thus, the whole opening of the light window 14 can be uniformly irradiated.

Description

【発明の詳細な説明】 1寒上2糾尻淀」 本発明は薄い光装置に関する。[Detailed description of the invention] 1. Kanjo 2. Takajiri Yodo” The present invention relates to thin optical devices.

従来の技術と問題点 どのような状態においても薄い光装置は望ましい。例え
ば、背面光の平坦パネルのデイスプレーは普通は出来る
だけ薄く保つことが必要である。
Prior Art and Problems Thin optical devices are desirable under all circumstances. For example, backlit flat panel displays typically need to be kept as thin as possible.

それらがより薄ければ重さもより軽く、またよりコンパ
クトになり、これらは両方とも、携帯形コンピュータの
ような用途に用いる時には、望ましい特性である。自動
車の尾灯や制動灯もまたできればコンパクトに保たなけ
ればならない。その理由は、そのような灯装置によって
使用される空間が自動車のトランクの中の荷物空間を占
拠するからである。
The thinner they are, the lighter they weigh and the more compact they are, both of which are desirable properties when used in applications such as portable computers. Vehicle taillights and brake lights should also be kept compact if possible. The reason is that the space used by such lighting devices occupies luggage space in the trunk of a motor vehicle.

薄い光パネルのための各種デザインが提案されてきてい
る。例えば、1987年2月20日付けの米国特許共同
出願第016,858号は、円錐表面」−に位置したフ
レネル型の反射体を説明している。典型的には、前記反
射体のフレネル型の構造は、放物線状の特性を模擬する
ように設計されている。この円錐状のフレネル型反射体
は高効率のコンパクトな光源を提供するが、他の放物線
状の反射体と同様な欠点を有している。この欠点は光の
出力強度に均一性が欠けるという点にある。予想される
ことであるが、光源に近い領域では光源から離れた領域
よりも明るく照らされるであろう。
Various designs for thin light panels have been proposed. For example, US patent application Ser. No. 016,858, filed February 20, 1987, describes a Fresnel-type reflector located on a conical surface. Typically, the Fresnel-type structure of the reflector is designed to simulate parabolic characteristics. Although this conical Fresnel reflector provides a highly efficient and compact light source, it suffers from the same drawbacks as other parabolic reflectors. The disadvantage of this is that the light output intensity lacks uniformity. As expected, areas closer to the light source will be illuminated more brightly than areas further away from the light source.

均一な照明が望ましい場合に使用するために、他の設計
が提供されている。そのような提案の1つには、198
7年3月24日付けの米国特許共同出願第030.03
3号に説明されている。この設計では直角フィルムとし
て知られているフィルムを利用している。光装置の中に
直角フィルムを用いることは出力側の光窓を非常に均一
に照らずことができるが、直角フィルムという別の構造
物を必要とし、そのフィルムを光装置の中へ挿入しなけ
ればならない。ある種の場合には、直角フィルムを用い
た装置の特性と類似の特性を有した装置で、この装置の
中へ別のフィルムを挿入させる必要のない光装置を作る
ことが望ましいであろう。
Other designs are provided for use when uniform illumination is desired. One such proposal includes 198
U.S. Patent Joint Application No. 030.03 dated March 24, 2007
It is explained in No. 3. This design utilizes a film known as a right angle film. Using a right-angle film inside the light device can illuminate the output light window very uniformly, but it requires a separate structure called the right-angle film, which must be inserted into the light device. Must be. In certain cases, it would be desirable to create an optical device that has characteristics similar to those of devices using orthogonal films, without requiring the insertion of a separate film into the device.

問題点を解決するための手段 本発明によると、ハウジングが光窓を有する光キャビテ
ィーを画定する。規準整正軸線を有した部分的に規準整
正された光源が光キャビティーの中に位置する。光キャ
ビティーの中には、上部に複数個のプリズムを有した構
造表面が位置し、そのプリズムが光窓を通して光を反射
するプリズムの頂部は1つの表面を画定し、少なくとも
その一部分は規準整正軸線に対して鋭角をなしている。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the invention, the housing defines an optical cavity having an optical window. A partially referenced light source having a reference axis is located within the optical cavity. Located within the optical cavity is a structured surface having a plurality of prisms thereon, the tops of the prisms defining a surface, at least a portion of which reflects light through the optical window. It forms an acute angle to the positive axis.

実施例 第1図は本発明の第1実施例を示す。第1図の実施例に
おいては、壁部io 、 12からなる光ギヤビテイー
を画定する。この光キャビティーは内部に光伝達部材1
4を備えた光窓を有している。前記光伝達部材14は透
明あるいは半透明な材料でできていてもよい。もし望み
ならば、光伝達部材14は枕状光学装置あるいはフレネ
ルのプリズムのような構造物からなっていてもよい。
Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 1, a wall io, 12 defines an optical gear. This optical cavity has a light transmission member 1 inside.
It has a light window with 4. The light transmitting member 14 may be made of transparent or translucent material. If desired, the light transmitting member 14 may comprise a structure such as a pillow optic or a Fresnel prism.

部分的に規準整正された光源16が前記光ギヤビテイー
の内側において、ハウジングの側部10に近接して位置
している。光源16は、蛍光灯、あるいは適当な反射材
を有した他のガス放電ランプ、あるいは反則材を有した
白熱光の様な部分的に規準整正されたどのような光源で
あってもよい。その他の光源16としては、複数個の発
光ダイオード(LEDs )からなっていてもよい。
A partially referenced light source 16 is located inside the optical gear and adjacent the side 10 of the housing. The light source 16 may be any partially referenced light source, such as a fluorescent lamp or other gas discharge lamp with suitable reflectors, or an incandescent light with a reflector. Other light sources 16 may include a plurality of light emitting diodes (LEDs).

壁部12の側部22はその上に複数個の、好ましくは三
角形のプリズム24を有した構造の表面である。好まし
い実施例においては、前記プリズム24は直線状のプリ
ズムである。プリズム24は、典型的にはアルミニウム
の蒸気塗付によって、鏡状に反射的になっている。プリ
ズム24は光源16に近い方の側部において鏡状に反射
的になっていることが必要なだけであるが、典型的にい
うと両側に蒸気塗付することがより簡単である。そのよ
うなプリズムは光源16からの光を所定の方向に反射さ
せる。典型的には、前記所定の方向とは透明あるいは半
透明な材料14に対して直角の方向である。
The side 22 of the wall 12 is a structured surface having a plurality of preferably triangular prisms 24 thereon. In a preferred embodiment, the prism 24 is a linear prism. The prisms 24 are mirror-reflective, typically by vapor coating aluminum. Prism 24 only needs to be mirror-reflective on the side closest to light source 16, but it is typically easier to vapor coat both sides. Such a prism reflects light from the light source 16 in a predetermined direction. Typically, the predetermined direction is perpendicular to the transparent or translucent material 14.

光源16は規準整正軸線18を有したほぼ規準整正され
た光のビームを放出する。線20は前記規準整正軸線1
8と平行に引かれている。図で分かるように、プリズム
24の頂部は平坦な表面を画定し、これは前記線20、
即ち、規準整正軸線18に関して鋭角(θ)をなしてい
る。結果として、壁部12の側部22は光源16によっ
て放出された光ビームを遮断することになる。構造的な
表面22が光源16によって放出された光のビームをそ
のようにして遮断するので、光窓の開口部全体が照らさ
れることになる。
A light source 16 emits a generally referenced beam of light having a reference axis 18 . Line 20 is the reference alignment axis 1
It is drawn parallel to 8. As can be seen, the top of the prism 24 defines a flat surface, which corresponds to the lines 20,
That is, it forms an acute angle (θ) with respect to the reference alignment axis 18. As a result, the sides 22 of the wall 12 will block the light beam emitted by the light source 16. The structural surface 22 thus blocks the beam of light emitted by the light source 16, so that the entire opening of the light window is illuminated.

本発明の構造は光装置の後部壁土に直接旨く形成された
ものであってもよい。そのような構造物は射出成型によ
って形成してもよい。あるいは、上述したような構造の
表面を有した分離的なフィルムを光装置に配置してもよ
い。
The structure of the present invention may be advantageously formed directly on the rear wall of the optical device. Such structures may be formed by injection molding. Alternatively, a separate film having a structured surface as described above may be placed in the optical device.

第2図は第1図の実施例に関する他の実施例を示す。第
2図の実施例において、構造表面22′  は曲がって
いる。従って、プリズム24の頂部によって画定された
表面も平坦ではなくて曲がっている。
FIG. 2 shows an alternative embodiment to the embodiment of FIG. In the embodiment of FIG. 2, the structured surface 22' is curved. Therefore, the surface defined by the top of prism 24 is also curved rather than flat.

結果としては、その表面は光源16に最も近い領域にお
いては規準整正軸線に対して平行あるいはほぼ平行であ
るが、光源16からもつと離れた領域においては前記軸
線に対して各種の鋭角をなしている。このことによって
光源16から離れた方のプリズムが、光源16に近い方
のプリズムよりも、ビームの大部分を遮断するという効
果が得られる。光ビームは光源から離れた位置にまで進
むに連れて自然に拡がるので、前記曲部は照明の均一性
を確保する助けとなっている。
As a result, the surface is parallel or nearly parallel to the reference alignment axis in the region closest to the light source 16, but at various acute angles to said axis in regions further from the light source 16. ing. This has the effect that prisms further away from the light source 16 block a larger portion of the beam than prisms closer to the light source 16. The curves help ensure uniformity of illumination since the light beam naturally widens as it travels away from the light source.

第3図は他の実施例を示しており、ここでは壁部32、
34.36、および38からなるハウジング30が光窓
を有した光キャビティーを画定している。光窓には透明
あるいは半透明のカバー40が配置されている。2つの
部分的に規準整正された光源からの光が、光源42.4
4、から構造表面46へ向けられる。
FIG. 3 shows another embodiment, in which a wall portion 32,
A housing 30 consisting of 34, 36, and 38 defines an optical cavity with an optical window. A transparent or translucent cover 40 is placed over the light window. Light from two partially referenced light sources is transmitted to light source 42.4.
4, towards the structured surface 46.

前記構造表面46のプリズムの頂部は第1図の実施例と
同様に、光源の規準整正軸線に対しである角度を成す平
坦な表面を画定していても、あるいは第2図の実施例と
同様に、光ビームを遮断する曲がった表面を画定してい
てもよい。
The prismatic tops of the structured surfaces 46 may define a flat surface at an angle to the normal alignment axis of the light source, as in the embodiment of FIG. 1, or alternatively, as in the embodiment of FIG. Similarly, curved surfaces may be defined that block the light beam.

第4図は本発明の他の実施例を示しており、ここでは光
源14′ が放光部50と構造表面52とを有している
。構造表面52は前記構造表面22と同様に作用し、コ
ンパクトな光源50からの光を受けて直線ビームを提供
する。次に第4図の実施例は第1図の実施例と同様に作
用して、表面52が構造表面24のための光源として作
用する。
FIG. 4 shows another embodiment of the invention, in which the light source 14' has a light emitting portion 50 and a structured surface 52. Structured surface 52 acts similarly to structure surface 22, receiving light from compact light source 50 and providing a straight beam. The embodiment of FIG. 4 then operates similarly to the embodiment of FIG. 1, with surface 52 acting as a light source for structure surface 24.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に関する光装置の第1の実施例の図、第
2図は本発明に関する光装置の第2の実施例の図、第3
図は2つの光源を有した本発明に関する光装置の第3の
実施例の図、第4図は本発明に関する光装置の第4の実
施例の図である。 図において、 14・・・光窓、光伝達部材、 16・・・放光装置、 18・・・規準整正軸線、 22・・・内面、 24・・・プリズム。
FIG. 1 is a diagram of a first embodiment of an optical device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram of a second embodiment of an optical device according to the present invention, and FIG.
The figure is a diagram of a third embodiment of the optical device according to the invention having two light sources, and FIG. 4 is a diagram of a fourth embodiment of the optical device according to the invention. In the figure, 14... optical window, light transmission member, 16... light emitting device, 18... standard adjustment axis, 22... inner surface, 24... prism.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光装置において、 光窓を有する光キャビティーを画定し、前 記光窓と反対側において内面を有するハウジングと、 規準整正軸線を有する部分的に規準整正さ れた光ビームを放出するための、前記ハウジング内の放
光装置と、 前記内面上における複数個のプリズムと、 を含み、前記プリズムの各々は、前記放光装置からの光
を前記光窓を通して前記光キャビティーの外へ反射させ
るために、前記放光装置に近い方の側部において鏡状に
反射的な表面を有しており、前記プリズムの頂部は1つ
の表面を画定しており、前記表面の少なくとも一部分は
前記規準整正軸線に対して鋭角を形成していることを特
徴とする光装置。
(1) an optical device, comprising: a housing defining an optical cavity having an optical window and having an inner surface opposite the optical window; and emitting a partially referenced light beam having a reference axis; a light emitting device in the housing for transporting light, a plurality of prisms on the inner surface, each of the prisms directing light from the light emitting device through the light window and out of the optical cavity. for reflection, having a mirror-reflective surface on the side closer to the light emitting device, the top of the prism defining a surface, at least a portion of the surface An optical device characterized in that it forms an acute angle with respect to a reference alignment axis.
(2)請求項第1項記載の装置において、前記頂部によ
つて画定された前記表面が滑らかに曲がつている光装置
2. The optical device of claim 1, wherein the surface defined by the apex is smoothly curved.
(3)請求項第1項記載の装置において、さらに前記光
窓内において光伝達部材を含む光装置。
(3) The optical device according to claim 1, further comprising a light transmission member within the optical window.
(4)請求項第3項記載の装置において、前記プリズム
は前記放光装置からの光を、前記光伝達部材に対してほ
ぼ直角な方向に反射させる光装置。
(4) An optical device according to claim 3, wherein the prism reflects the light from the light emitting device in a direction substantially perpendicular to the light transmitting member.
(5)請求項第4項記載の装置において、前記鏡状に反
射的な表面の各々は前記規準整正軸線に対してほぼ45
度に等しい角度をなしている光装置。
5. The apparatus of claim 4, wherein each of said specularly reflective surfaces is approximately 45.degree.
A light device that forms an angle equal to degrees.
(6)請求項第1項記載の装置において、前記プリズム
は直線状プリズムである光装置。
(6) The optical device according to claim 1, wherein the prism is a linear prism.
JP1263779A 1988-10-11 1989-10-09 Light apparatus Pending JPH02176692A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25578488A 1988-10-11 1988-10-11
US255784 1988-10-11

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