JPH09507584A - テーパ状多層照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.光源から光を採集して光を選択的に出力する光学装置であって、 前記光源から光を受承することが可能にして、光学的屈折率n1を有し、少な くとも傾斜角φを形成すべく収束する頂層面及び底層面を有する第1の層と、前 記第1の層は頂層面及び底層面に至る背面を備えることと、 前記第1の層の底層面下に配置されたエアギャップを備え、かつ前記第1の層 から受承下光の伝送を許容するための有効屈折率n2を有する層手段と、 前記層手段に対してその上方及び下方のいずれかにおいて重複する光方向変更 手段と、前記変更手段は層手段から出力される光の進行方向を選択的に変更すべ く、光が前記変更手段を厚さ方向に横切って伝送されることを許容することと からなる光学装置。 2.前記層手段に対してその下方において重複する光進行方向変更手段は、同変 更手段を横切って伝送される光を反射させ、光は変更手段、層手段及び第1の層 を通過して反射させ、頂層面を通過して出力される請求項1に記載の光学装置。 3.平行に光を出力し、同平行に出力された光は2φ1/2(n2-1)4にほぼ等しい 角度幅ΔΘの円錐を有する請求項1に記載の光学装置。 4。前記光の進行方向を変更するアセット部を備えた層を有し、前記ファセット 部は、 (a)光源と第1の層との間、 (b)前記第1の層に対して上方において重複する位置、 (c)前記光進行方向変更手段に対して下方において重複する位置 のうち少なくとも1つの位置に配置されている請求項1に記載の光学装置。 5.(a)光源と第1の層との間、 (b)前記第1の層に対して上方において重複する位置、 (c)前記光進行方向変更手段に対して下方において重複する位置 のうち少なくとも1つの位置に配置されているディフュザー層を備えてなる請求 項1に記載の光学装置。 6.前記光進行方向変更手段は屈折率n3を有し、n3>n2; n2<n1≦n3;n1 〜1.5,n2<1.5,n3≧n1であり、n1は1.4−1.7であり、さらに はn3>1.45であって、n2は約1である請求項1に記載の光学装置。 7.前記光進行方向変更手段は、光を好ましくは底層面から光進行方向変更手段 を経て外部環境に出力すべく、第1の層に光を入力する請求項1に記載の光学装 置。 8.光源から光を採集して光を選択的に出力する光学装置であって、 楔状の断面形状を有し、光学的屈折率n1を有し、少なくとも傾斜角φを形成 すべく収束する頂層面及び底層面を有する第1の層と、前記第1の層は頂層面及 び底層面に至る背面を備えることと、 前記第1の層の底層面に対して下方から重複するエアギャップ層と、前記第1 の層内の光が第1の層及びエアギャップ間のインターフェースの入射特性におけ る臨海角に達した時に光は底楔状面からエアギャップ層内に進行することと、 前記エアギャップ層に対して下方から重複する光進行方向変更手段と、前記光 進行方向変更手段は制御された出力角分布にてエアギャップを横切る光を伝送す る光学装置。 9.前記光進行方向変更手段はエアギャップに対して上方から重複する層を有す るとともに、前記第1の層及びエアギャップを介して光りを反射する反射層を備 えてなる請求項8に記載の光学装置。 10.(a)頂層面に対して上方から重複する位置、 (b)光源と第1の層とのの間の位置、 (c)光進行方向変更手段に対して下方から重複する位置 のうちいずれか1つの位置に光ディフュザー要素を備えてなる請求項8に記載の 光学装置。 11.前記光の進行方向を制御された角度分布にて変更するファセット部を備え た層を有する請求項8に記載の光学装置。 12.前記エアギャップ層は外部支持部材及び内部層支持部材のうち少なくとも 一方により第1の層及び光進行方向変更手段間に支持されている請求項8に記載 の光学装置。 13.前記第1の層のうち少なくとも一方は、対応するファセット層を備え、同 ファセット層はエアギャップ、及び頂層面に対して上方から重複する中間エアギ ャップを有するファセット部を備えた前記層によって分離されている請求項8に 記載の光学装置。 14.前記光進行方向変更手段は正反射層を有する請求項8に記載の光学装置。 15.前記第1の層の上方に更なる光進行方向変更手段を備えてなる請求項8に 記載の光学装置。 16.前記光進行方向変更手段は前記頂面の上方において同頂面に重複する更な る被支持エアギャップと、同エアギャップの下方において同エアギャップと重複 するファセット層とからなる請求項15に記載の光学装置。 17.前記光進行方向変更手段及び更なる光進行方向変更手段のうち少なくとも 一方は複数個のファセットを備え、これらファセットは (a)異なるファセット曲率、 (b)ほぼ同一のファセット曲率 のうち少なくとも1つを有する請求項15に記載の光学装置。 18.前記更なる光進行方向変更手段は、光を制御された角度分布にて外部環境 に出力すべく光を収束させるためのファセット表面有する層よりなる請求項17 に記載の光学装置。 19.前記n1は約1.5であり、前記更なるエアギャップ及びエアギャップは 等しい屈折率を有し、前記層は約1.48−1.60の値であるn3を有する請 求項18に記載の光学装置。 20.光の進行方向がばらばらで平行ではない光源からの光を採集して選択的に 出力する光学装置であって、 前記光源から光を受承することが可能な入射面と光学的屈折率n1とを有する 第1の層と、前記頂層面及び底層面が入射面に対して収束して第1の層の厚い端 部を形成し、前記第1の層は少なくとも頂層面及び底層面のために変化する傾斜 を有し、前記変化する傾斜は収束する形状及び広がる形状のうち少なくとも一方 を有し、 前記第1の層に対して下方から重複し、かつ有効屈折率n2を有する層手段と 、 前記層手段に対してその下方にて重複し、外部環境に光を制御された角度にて 出力するために、層手段から受承した光を選択的に反射及び伝送する光進行方向 変更手段と からなる光学装置。 21.光の進行方向がばらばらで平行ではない光源からの光を採集して選択的に 出力する光学装置であって、 光学的屈折率n1を有する第1の層と、前記第1の層は底層面に向かって収束 する頂層面と、頂層面及び底層面に至るまで広がり、前記第1の層の厚い端部を 形成する入射端面とを有することと、 前記第1の層の底層面に対して下方から重複するエアギャップ層と、前記底層 面及びエアギャップ間のインターフェースにおける第1の層の特性における光の 臨海角Θcを創成し、光が臨海角に達したときに光を」エアギャップ層内に進入 させることと、 前記エアギャップ層に対して下方から重複し、前記第1の層からエアギャップ を介して受承する光を反射する光反射手段と、前記光反射手段は第1の層及びエ アギャップと協働して光束を形成し、同光束を制御度分布により外部環境へ出力 する光学装置。 22.(a)楔状頂面、及び (b)入射端面 の少なくとも一方に隣接して光進行方向変更手段を設けてなる請求項21に記載 の光学装置。 23.前記光進行方向変更手段はファセット部を備えてなる請求項22に記載の 光学装置。 24.前記制御された角度分布の光束は頂面からの平均出力角の約±30°以内 である請求項21に記載の光学装置。 25.前記ファセット部は (a)フレネルパラボラ及び/又はフレネルシリンダの一部を構成する層を形 成すべく角度が変化するる複数のファセットと、 (b)各ファセット部が特定の角度分布の所望の円錐状に収束する光を生成す るために構成されていることと、 (c)各ファセットは選択的に平面状及び曲面状のファセット面を有すること 、 のうち少なくとも1つを備えてなる請求項23に記載の光学装置。 26.前記光源を受承するために中央部において長さ方向に延びる通路を有する 楔状ディスク状部を備えてなる請求項21に記載の光学装置。 27.光の進行方向がばらばらで平行ではない光源からの光を採集して選択的に 出力する光学装置であって、 光学的屈折率n1を有する第1の層と、前記第1の層は背面と屈折率n2のガス を含む空隙に隣接して形成された収束する頂層面及び底層面を有し、前記第1の 層の背面を経て入力される光は、第一の層から反射された光は底層面及びガス含 有空隙の間のインターフェイスに特徴づけられる底層面に対して反射臨界海角に 達したとき空隙内に進入することと、 前記ガス含有空隙に下方から重複する光進行方向変更手段と、前記光進行方向 変更手段は第一の層から出力された光の反射及び頂層面から光の出力を選択的に 行うことと、さらには前記光進行方向変更手段は第1の層から出力された光を収 束させる手段を備えていることと からなる光学装置。 28.前記収束手段は湾曲状の光進行方向変更手段及び特定の選択された収束を 提供すべく特定の切削角を有するファセット部のうちの少なくともいずれか一方 を備えてなる請求項27に記載の光学装置。 29.前記収束手段は頂層面の端部からの光を頂層面から出力される光の中央角 に収束させるための形状をなす請求項28に記載の光学装置。 30.前記ファセット部のファセットは、前記収束手段の先端部における複数の ファセットの形成のために異なる傾斜角度を備えてなる請求項28に記載の光学 装置。 31.前記収束手段は同収束手段の異なる部位から出力される光の重複を制御す るための形状を有する請求項28に記載の光学装置。 32.前記ファセット部は (a)選択された目視距離において増加する光の重複と、 (b)好ましい目視投射の分布を形成するための光の重複と、 (c)特定の収束を提供するための特定のファセット角度と、 (d)各ファセットのための異なる焦点 とのうちの少なくとも1つを備えてなる請求項28に記載の光学装置。 33.光進行方向変更手段は、重複された光を出力するための形状をなす少なく とも2つの部分を備えてなる請求項28に記載の光学装置。 34.前記ファセット部の複数のファセットは、 (a)前記ファセットの表面におけるすくなくとも1つの屈折のため異なった 傾斜角を有することと、 (b)前記収束手段の長さ方向に沿って積極的に変化する傾斜角を有すること と、 (c)収束手段の末端において異なる傾斜角を有すること とのうちの1つを備えてなる請求項28に記載の光学装置。 35.前記第1の層は外部環境へ高く出力される光の均一化を制御すること及び 第1の層に入力される光の非均一性を補償することのいずれか一方を行うために 、前記背面に隣接して非直線的に変化する厚さを備えている請求項27に記載の 光学装置。 36.重複した光進行方向変更層と、外部環境からの光にて作動する重複した液 晶ディスプレーとをさらに備えてなる請求項27に記載の光学装置。 37.ディフュザー層を備え、同ディフューザー層は、 (a)前記光源と第1の層との間に配置される、 (b)前記第1の層に対して上方から重複する、 (c)前記光進行方向変更手段の下方に配置される のうち少なくともいずれか1つの状態にある請求項27に記載の光学装置。 38.前記ディフューザー層は、 (a)収束層、 (b)半透明層、 (c)両凸レンズ状アレー のうちの少なくとも1つからなる請求項37に記載の光学装置。 39.前記光源は混成放物状集中源よりなる請求項27に記載の光学装置。 40.少なくとも1個の更なる層を備え、前記層は、 (a)第1の層とガス含有空隙との間、 (b)ガス含有層と光進行方向変更手段との間 の少なくともいずれか一方に配置されている請求項27に記載の光学装置。 41.前記第1の層及び光進行方向変更手段のいずれか一方に入力され、背面か ら集光のために出力される光を中心に集めるコンセントレーターとして作動可能 な請求項27に記載の光学装置。 42.光源から光を採集して光を選択的に出力する光学装置であって、 楔状の断面形状を有し、光学的屈折率n1を有し、背面と少なくとも傾斜角φ にて収束する頂層面及び底層面を有する第1の層と、 光学的屈折率n2を有する第2の層を有し、前記第1の層ないで反射される光 が前記底層面及び第2の層の間のインターフェースにて特徴づけられる底層面に 対する反射臨界角Θcに達した時に前記第1の層の背面を経て入力される光は第 2の層に進入することと、 前記第2の層に隣接して配置され、前記第1の層及び第2の層と協働して光の 角度分布を制御するとともに、前記頂面層から光を出力する第3の層と を備えてなる光学装置。 43.前記第1の層は光の出力を可能にすべく複数の角度φを有している請求項 42に記載の光学装置。 44.前記第3の層は所望の可視範囲に光を出力すべく変化する湾曲面の部分を 備えてなる請求項42に記載の光学装置。 45.前記層手段は、 (a)単一のファセット、 (b)複数のファセット、 (c)互いに隣接する複数のファセット部、 (d)小さな焦点を有するファセット、 (e)可視範囲内に焦点を有するファセット のうちの少なくとも1つを備えている請求項42に記載の光学装置。 46.光源から光を採集して光を選択的に出力する光学装置であって、 前記光源から光を受承することが可能にして、光学的屈折率n1を有し、少な くとも傾斜角φを形成すべく収束する頂層面及び底層面を有する第1の層と、前 記第1の層は頂層面及び底層面に至る背面を備えることと、 前記底層面及び頂層面に対してそれぞれ下方から重複するとともに、有効光学 的屈折率n2a及びn2bを有し、前記第1の層からの光の出力を許容する層手段と 、 前記第1の層に対して下方から重複するように配置された光方向変更手段と、 前記変更手段は層手段から出力される光の進行方向を選択的に変更すべく、光が 前記変更手段を厚さ方向に横切って伝送されることを許容することと からなる光学装置。 47.前記屈折率n2a及びn2bは傾斜角φに対して以下の関係、即ち |arcsin(n2a/n1)−arcsin(n2b/n1)|<φ である請求項46に記載の光学装置。 48.前記光進行方向変更手段からの光出力を変更すべく、同光進行方向変更手 段に近接して配置されたディフューザー層を備えてなる請求項48に記載の光学 装置。 49.前記ディフューザー層は、レンティキュラヂフューザー、ボリュームディ フューザー及びサーフェースディフューザーのうちの少なくとも1個からなる請 求項48に記載の光学装置。 50.前記第1及び第2の中間層は、ガス状空隙層及びn2<n1の関係を有する 透明材料のうち少なくともいずれか一方からなる請求項46に記載の光学装置。 51.前記透明材料はゾルーゲル変換可能物質、フロロポリメルス、フロライド 塩、シリコーン及び接着剤のうちの少なくとも1つからなる請求項50に記載の 光学装置。 52.前記光進行方向変更手段の外部環境側に配置された反射層を備えた請求項 46に記載の光学装置。 53.前記反射層は、平面状鏡面反射器、ディフューズ反射器及びファセット反 射器のうちの少なくとも1つからなる請求項52に記載の光学装置。 54.前記進行方向変更層のうちの少なくとも1つが透明直角フィルムからなる 請求項46に記載の光学装置。 55.光を採集して光を観察者に対して選択的に出力する光学装置であって、 光源と、 前記光源から光を受承することが可能にして、光学的屈折率n1を有し、少な くとも傾斜角φを形成すべく収束する頂層面及び底層面を有する第1の層と、前 記第1の層は頂層面及び底層面に至る背面を備えることと、 前記第1の面に対して下方から重複するとともに、有効光学的屈折率n2を有 する層手段と、 (a)前記第1の層に対して上方から重複、及び (b)第1の層に対して下方から重複、 のうちの少なくともいずれか一方の状態に配置された光方向変更層と、 前記変更層は層手段から出力される光の進行方向を選択的に変更すべく、光が 前記変更層を厚さ方向に横切って伝送されることを許容することと 前記変更層は、変更層の平面を横切って変化するように形成された導入角を有 し、観察者によって」ほぼ同一の強度の角出力範囲を制御するファセットを備え ている光学装置。 56.前記光進行方向変更層は、同光進行方向変更層の幅方向及び長さ方向の少 なくともいずれか一方を横切って変化するファセット角を有するファセットの層 を備えてなる請求項55に記載の光学装置。 57.前記光進行方向変更層は、半径Rを有する半円筒状面及び焦点距離Fの放 物面の少なくとものいずれか一方上に配置されたファセット層からなり、ファセ ットの表面の導入角を変化させる請求項55に記載の光学装置。 58.前記光進行方向変更層は下方背面反射層からなる請求項55に記載の光学 装置。 59.前記光進行方向変更層は上方ファセット光進行方向変更層よりなる請求項 55に記載の光学装置。 60.前記光進行方向変更層は、 (a)回折格子及びホログラム、 (b)2つのファセット層及び選択的にレンチンキュウラディフュザー、 (c)前記第1の層から出力される光を屈折及び内部反射させるように設計さ れたファセットを有する2つのファセット層と、 (d)2つの屈折ファセット層と、 (e)湾曲した出力層を備えた頂面の1個の屈曲ファセット層と、底面におけ る屈曲/内部反射ファセット層と、 (f)頂面における屈曲ファセット層及び底面における屈曲/内部反射層と、 (g)頂面及び底面における屈曲/内部反射ファセット層と、 (h)頂面における屈曲ファセット層及び底面における屈曲/内部反射ファセ ット層と のうちの少なくとも1つから構成される前記層のうちの2つからなる請求項55 に記載の光学装置。 61.前記光進行方向変更層は伝送及び反射光進行方向変更層であって、同伝送 及び反射光進行方向変更層は、 (a)底部鏡面反射体及び頂部層伝送回折格子又は伝送ホログラム、 (b)底部鏡面反射体及び頂部層屈折ファセット層、 (c)底部鏡面反射体及び頂部層屈折/内部反射反射ファセット層、 (d)底部鏡面反射体及び頂部層屈曲/内部反射ファセット層、 (e)部分的に鏡面体であり、部分的に光を発散する底部反射体及び湾曲反射 面に対して屈曲/反射する頂部光進行方向変更層、 (f)部分的に鏡面体であり、部分的に光を発散する底部反射体及び屈折/内 部反射平面ファセット層の頂部光進行方向変更層 のうちの少なくとも1つよりなる請求項55に記載の光学装置。 62.進行方向がばらばらで平行ではない光源からの光を含む光を採集して選択 的に観察者に対して出力する光学装置であって、 前面から均一な光出力を行う層手段と、 前記前面に重なるともに、前記層手段と光学的に連結された光進行方向変更手 段を備え、前記光進行方向変更手段は、観察者への角度に均一に発散される光出 力と、調節可能に変更される重複した照度出力との少なくともいずれか一方を提 供するために、ファセット面角度が機能位置として組織的に変更されるファセッ ト面を有するファセット部を備えてなる光学装置。
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