JPH09511354A

JPH09511354A - 均一な照明を発生させる方法及び装置

Info

Publication number: JPH09511354A
Application number: JP7525261A
Authority: JP
Inventors: ローラハリス; ジェフオルセン
Original assignee: インウェイヴコーポレイション
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1997-11-11
Also published as: CN1147310A; EP0753189A1; US5428365A; WO1995026543A1; EP0753189A4

Abstract

(57)【要約】光ファイバマトリックス表示装置（１０）用の反射器組立体（６０）は、光放出素子（５２）と入射マトリックス（２６）との間の光エネルギーの結合効率を改善すると共に１個又はそれ以上の入射マトリックス（２６）にほぼ均一な照明光を供給するように構成する。反射器組立体（６０）は、好ましくは光放出素子（５２）からの光エネルギーを受光する入射開口と、光エネルギーが反射器組立体（６０）から出射して画像媒体及び入射マトリックス（２６）の入射端に入射させるためのより大きな出射開口と、入射開口（６８）と出射開口（７０）との間に配置され下記の式にしたがって設計された矩形の，ピラミッド形の中空角錐形状を有する反射器ヘッド（６４）とを含む。ここで、ｎ₁は光導体のコア（８２）の屈折率であり、ｎ₂は光導体のクラッド（８４）の屈折率であり、θ_RDは各平坦な表面（７２）及び（７４）が軸線（９０）から開く角度の値（８６）及び（８８）である。

Description

【発明の詳細な説明】均一な照明を発生させる方法及び装置技術分野本発明は、表示システムに用いる均一照明を改良する方法に関するものであり、特に、高強度で均一な照明を発生させるとともにこの光エネルギーを結合して、大きなディスプレイ上に存在する像の質を保持しながら像を光ファイバーにより伝搬する、低コストで効率の高い手段に関するものである。発明の背景光ファイバーのコヒーレントアレイに基づく表示システムは、コストパフォーマンスがより制限された従来の大表示システムに取って代わるように開発された。表示システムに基づく光ファイバーは、静止画像又は移動画像を表示することができ、広告や演芸のような種々の用途に好適である。これら光ファイバーマトリックスディスプレイは、電球、ＬＥＤ、ＣＲＴ、フリップディスクタイプ機構又は投射システムを用いる他の従来のディスプレイに勝る重要な利点てがある。これら利点は、例えば、軽量性と、高エネルギー効率と、優れた色の忠実度と、製造、輸送すなわち配送、動作及び維持の低コストとを含む。光ファイバーディスプレイは、代表的には、照明源と、透明フィルムや動画フィルムのような画像媒体又は液晶パネルのような透過光バルブ装置とを用いて、照明源の像を発生させる。照明源からの光は、画像媒体を介して、複数の細長い光導体の入射端を保持する入力マトリックスに入射する。入射端は、行及び列に密に束ねられ、その行列は、より大きな表示マトリックスに保持された光導体の出射端の離間した行列の相対配置に対応する相対配置を有する。したがって、入射端に供給された光は、光導体に沿って伝搬し、出射端に供給されて、照明源の像より大きなサイズを有する表示像を形成する。このような表示装置のうちの一つは、１９９３年４月１日に公開された公開番号ＷＯ９３／０６５８４の国際出願に記載されている。大きなディスプレイはしばしば、それより小さいセグメントすなわちパネル段に分割されて、製造要件を容易にするとともにバッケージ化又は輸送を簡単にすることによりコストがを低減されている。各パネル区分に光源及び画像媒体を個別に設けることにより、増大したコントラスト及び視野領域を形成するより明るいディスプレイが実現する。取り付けの際、好適には、これら区分を互いに隣接して配置及び固定し、区分間の合わせ目すなわち空間を除去する。画像媒体を、区分と関連させながら配置して、個々のパネル区分が同時に照明される際に合成画像を発生させる。この技術はタイリング(tiling)と称される。タイリングの欠点の一つは、個別の入射マトリックスの不均一な照明が、それより小さいパネル区分の輪郭が可視化されてしまい、単一の大きな表示のイリュージョンを台無しにすることである。それに加えて、パネル区分の各々の範囲内のポイント間の明るさの変動の範囲は、大きな合成ディスプレイのポイント間の明るさの変動に対して強く寄与してしまう。したがって、表示システムの照明システムは、光源から画像媒体を介して入射マトリックスに供給される高強度の光すなわち光エネルギーを効率よく均一に結合する必要がある。結合効率は大体、光が光ファイバーに入射する角度の関数となる。先ず、クラッドが形成された光導体に固有の内部反射は、光導体の入射端子に入射する光に臨界受光角を形成する。したがって、臨界受光角より大きな角度で光導体の入力端子に入射した光線は、コアとクラッドとによって形成される界面によりファイバーのコア側に反射されず、光導体を伝播しない。さらに、楕円形の反射器を用いる通常の照明システムは、代表的には、光導体の全受光角の５０％未満を利用している。したがって、従来の照明システムの光の集束では、光源から出射した光エネルギーが光ファイバー入射マトリックスに効率よく入射しないので、光の損失が生じてしまう。また、光導体は、大抵の実用的な用途では真っ直ぐではなく、実際には広角度の変動に亘って湾曲及び屈曲し、これにより更に損失が生じる。光導体の全受光角の一部だけに照明光を供給することにより、光エネルギーに利用しうる伝播モードが少なくなる。これにより、幾何学的な不完全さが原因の光導体を介して伝わる光を損失する統計的な見込みが増大し、光導体によって最終的に伝達される光エネルギーの量が減少する。これら損失は通常の光学系によって形成された不均一な照明パターンと組み合わされることにより、表示強度が一層低くなり、表示輝度の６０％以上のポイント間変動が生じてしまう。発明の概要従って、本発明の目的は、光源で発生した光エネルギーの大部分を集光し、この光エネルギーを効率よく画像媒体並びに可視表示装置のマトリックス型アレイを構成する光ファイバの多重入射端を有する光システムに入射させる装置を提供する。本発明の別の目的は、画像媒体の全表面及び光ファイバ入射マトリックスの全表面にわたって極めて均一な照明パターンを形成することにある。さらに、本発明の別の目的は、安価で製造が容易な装置の設計を提供する。本発明の低コスト光ファイバマトリックス照明装置は、電気的に付勢されるランプ及び光収集兼投射反射性素子を含む。このランプは市販の大面積照明用の金属ハライド型又は別の形式の高輝度放電（Ｈ．Ｉ．Ｄ．）ランプとする。光収集兼投射反射性素子は４個又はそれ以上の平坦な反射性表面と、一例として、反射性表面をこの装置により照明される光ファイバにより課せられる幾何学的光学的要件に数学的及び幾何学的に関連させる式に基づいて構成され配向された円筒状の反射性表面とを具える。この反射器の構成により、表示装置のディスプレイ面における輝度変化の点対点の可視的な差異が減少し又は除去される。画像媒体は、低コストで容易に入手できる光バルブパネルを用いてビデオ画像を発生させることができる。本発明の種々の実施例は、ティリング技術の最適な構成を形成し、２個又はそれ以上のディスプレイ面の各々の入射マトリックスに点対点の輝度の可視的な差異及びディスプレイ面対ディスプレイ面の輝度の可視的な差異がほとんどない極めて均一な照明光を供給することができる。この均一性のレベルは、より小さな表示区域ではなく単一の大きな表示区域についての錯視を形成することか望ましい。本発明の別の目的及び利点は以下の好適実施例の説明するから明らかにする。図面の簡単な説明図１は光ファイバマトリックス表示装置の簡単化した正面図である。図２Ａは光放射素子を示すために一部を切断した本発明の照明装置の好適実施例の斜視図である。図２Ｂ及び２Ｃは図２Ａに示す照明装置の種々の素子を整列させるために用いる軸線を示す本発明の好適実施例の上面及び側面の断面図である。図３は２個の反射器ヘッドを有する反射器組立体の変形例の平面図である。図４は３個の反射器ヘッドを有する反射器組立体の変形例の平面図である。図５は熱線吸収フィルタが組み込まれた図１に示す実施例の斜視図である。好適実施例の説明図１を参照するに、通常のファイバ光学マトリックス表示装置１０は１個又はそれ以上の表示パネル段１２を含む。多重パネル段の各パネルは例えば２．５〜２０ｍ²の区域に対応し、光導体２２の出射端２０（限られた数だけを部分的に示す）の離間した列１６及び行１８から成る矩形の表示マトリックス１４を含む。光導体２２は、好ましくは０．７５及び１．０ｍｍの直径で、フッ素処理したポリマクラッドを有し約０．１７ｄＢ／ｍの低損失のポリメチル−メタクリレートの光ファイバのような長くて細い導波路で構成する。光導体２２は投射グリッド２４に整列させ、この投射グリッドは入射端２８の入射ストリック２６のアレイを含む（図２Ｂ）。光導体２２は入射マトリックス２６に接続されて表示マトリックスを規定されたパターンとして表示し入射マトリックス２６からの光を表示マトリックス１４に伝達する。入射端２８は光導体２２により１個毎に対応する出射端２０に個別に接続する。さらに、入射マトリックス２６の入射端２８の相対位置は、表示マトリックス１４の出射端２０の相対位置と幾何学的に同様のものとする。図１及び図２Ｃを参照するに、入射マトリックス２６は好ましくは面３０を構成し、照明装置４２及び画像媒体（図示せず）を有するプロジェクタ４０からの光源像を受光する。画像媒体は照明装置４２と入射マトリックス２６との間に配置され、例えばフィルム透明体、移動画像フィルム又は液晶表示装置のような透過性光バルブ装置を含むことができる。図２Ａ，２Ｂ及び２Ｃを参照するに照明装置４２は、好ましくは管状高輝度放電（ＨＩＤ）型ランプ４６を用い、このランプ４６はランプソケット４８により保持されリード線５０を経て電気エネルギーが供給される。ＨＩＤランプは好ましいものである。この理由は、このランプは電気エネルギーを光に効率的に変換すると共に比較的長い寿命を有しているからである。このランプ４６は、ランプ容器５４の内部の中央に配置した管を含む電気アークで構成される光放出素子５２を有する。管状のランプ４６は、部分的円筒部分６２、平坦面部分７２及び平坦面部分７４の反射面をランプ４６の内部の光放出素子５２により接近して配置して一層小さい反射器構造体６０を構成することができる。白熱型ランプの場合、光放出素子５２はランプフィラメントで置き換えられる。照明装置４２は、ランプ容器５４の周囲に位置決めされた部分円筒部分６２及びランプ容器５４から延在し内側反射面６６を有する反射器ヘッド６４を有する反射器構造６０も用いる。反射器構造体６０は素子５２及びランプ４６の周囲に位置決めされ、入射開口６８に入射し出射開口７０から出射して入射マトリックス２６の入射端２８に入射する均一強度の光の量を最適にする。部分円筒部分６２はランプ４６からの戻り光を入射マトリックス２６及び内側の反射性表面６６に向けて反射する。反射器ヘッド６４は２対の対称な平坦な表面部分７２及び７４を含み、これら表面部分は以下の発散式に基いて設計した直角矩形角録の中空台形形式に構成する。ここで、ｎ₁は光導体２２のコア８２（図１）の屈折率であり、ｎ₂は光導体２２のクラッド８４（図１）の屈折率であり、θ_RDは軸９０に対する各平坦な表面７２及び７４の角度８６及び８８の値である。軸９０は平坦な表面７２及び７４をそれぞれ二等分する面９２及び９４により規定することができる。面９２は好ましくは垂直に延在し、入射マトリックス２６及び光放出素子５２を二等分する。面９４は好ましくは水平方向に、すなわち面９２に直交するように延在し、入射マトリックス２６及び光放出素子５２を二等分する。面９２及び９４は共に、好ましくは光源４６及び光放出素子５２を垂直方向において二等分する面３０及び９６と直交する。反射器ヘッド６４を適切に設計することにより、入射マトリックス２６の面３０において均一な照明パターンを形成し、光放出素子５２からの発光エネルギーを光導体の屈折性能により課される幾何学的光学的な要件にほぼ適合する角度で光導体２２の入射端２８に入射させることができ、従って高い結合効率が達成される。平坦な表面７２及び７４はθ_RD値の±１５％の範囲内のものとして最良の結果を達成する。ランプ４６の光放出素子５２は、好ましくは平坦な反射性表面７２及び７４に対して中心に配置する。一方、この位置決め重要ではない。光放出素子の長さの約２０％のいずれかの方向における中心からの偏移は、表示装置１０の性能に対して無視できる効果にすぎない。本発明による位置誤差公差により、均一照明を行なう反射器組立体６０を製造するのに精密な組立精度を必要とせず、これにより製造コストを安価にすることができる。この設計における位置決めにおける位置決めの影響を受けないことは、ランプ４６の放射非対称性又は位置決め誤差を自動的にバランスさせる平坦な表面７２及び７４の配置により生ずる反対向き反射に起因する。光放出素子５２又はランプ４６が一方の反射性表面から遠ざかるとこの表面で反射した光エネルギーは減少し、反対側の反射性表面で反射した光エネルギーは比例的に増加する。反射性表面の形態及び相互の向きにより反射器組立体の内部で多重反射をおこさせ、ランプ位置の僅かな偏位の効果を打ち消すように照明視野に寄与することができる。同様に、この同一の形態により、ＨＩＤランプ４６において生ずるアーク変動の不安定性により生ずる有害な効果が打ち消される。部分的円筒部分６２及び対称的な平坦な表面部分７２及び７４の反射性表面６６は、種々の反射性材料及び種々のプロセスにより形成することができる。部分６２，７２及び７４に研摩されたシート状アルミニウムを形成するとは極めて経済的であり、フィルムのような高透過性媒体を用いる用途に対して好適である。この材料は０．５〜０．８ｍｍの厚さのシートとして容易に入射でき商品名コイルザック及びエバーブライトとして販売されている。通常のシート材料は適切な材料及び技術を構成し、良好な結果が得られる。一方、液晶ビデオ装置のような低透過性又は極めて高い熱感知性画像媒体を用いる用途の場合、より精巧なガラスコート又は電気メッキ金属表面が望ましい。好適な電気メッキ処理により、約±２分の円弧角の精度の表面形状を有する反射器ヘッド６４が得られ、研摩したアルミニウムシートよりも約２５％大きな出力が得られる。この処理は最終的な反射器表面品質に高研摩されたステンレススチールのマスタ工具を用い、この工具をニッケルサルファイト溶液中に浸漬することにより分子レベルで複製することができる。この工具は、低電圧高電流電源にアノードとして接続する。カソードは周密なニッケル金属で構成され、工具と共にニッケルファルファイト溶液中に浸漬する。電流を流すと、ニッケル金属が約０．７〜１．３ｍｍの厚さになるまで工具上に電解堆積する。得られた反射器部分７２及び７４は工具から取りはずされ、“フラッシィング”やエッジから他の過剰な材料の除去のようなポスト形成処理が行なわれる。次に、ロジウムやアルミニウムのような所望の着色表面材料（ニッケルは僅かに黄色がかっている）を部分７２及び７４上に真空堆積することができる。例えばダイクロィックな“コールド”コーティングのような付加的な光学コーティングを被着することができる。このダイクロィックコーティングは、干渉現象を利用して赤外エネルギーを吸収し可視光を効率よく反射する多層誘電体コーティングである。このコーティングにより、照明装置４２は熱をほとんど有しない強い光を発生することができる。赤外線を反射して可視光を透過させる同様な誘電体薄膜コーティングを有する薄いパイレックスの“ホット”なガラスミラーを反射器ヘッド６４の前面に配置して光の熱成分を低減することができる。このミラーは赤外エネルギーを反射器ヘッド６４に戻すが、可視光を画像媒体に向けて通過する。図２Ａ，２Ｂ及び２Ｃに図示した実施例のアルミニウムシートのプロトタイプは、３．０８ｃｍ直径のイワサキＭＴ２５０ＤＬ、２５０Ｗの金属ハライド管状ランプ及びミツビシエスカ、型式ＳＫ−４０の１ｍｍの直径のポリメチル−メタクリレートのステップインデックス型光ファイバを用いて入射マトリックス２６と共に用いるのに好適である。このファイバーは、ｎ₁＝１．４９５のコア屈折率及びｎ₂＝１．４０２のクラッド屈折率を有している。これらの値について前記の発散式を解くことにより、１５．６２のθ_RDが得られる。このプロトタイプのものにおいて、角度８６及び８８の値は便宜のために１５°に丸められ、この値は反射器組立体６０の１５％の公差範囲内にある。出射開口７０は１２．７ｃｍの幅と１７．７８ｃｍの高さを有している。このプロトタイプのものは表示マトリックス１４上のいかなる２点間の輝度の差が５％以下の均一な照明視野を与える。通常の楕円型反射器をプロトタイプの反射器組立体６０で置き換えると、２点間（典型的には、中央部とコーナ部）の輝度は４０％以上の差異があり、楕円反射器の集束性能により６０％以上の差異が生ずる場合がある。このプロトタイプのものは光放出素子５２から発生した熱の約８２％を放散する。図３は反射器組立体の変形例を示し、この反射器組立体１００は共通の軸線９０に沿ってバック対バックに配置した２個の反射器ヘッド６４を有する。本例において、部分的な円筒部分６２は削除し又は２個の個別の部分に分割して大きさを大幅に小さくすることができる。両方の反射器ヘッド６４の平坦な表面部分７２及び７４は上記式に基いて構成する。この実施例により、２個の入射マトリック２６は同一強度の均一な照明光を受光して、均一な強度の複合表示画像を有する２個の並んだパネル段１２を有する表示装置１０を構成することができる。或は、反射器ヘッド６４は独立した軸線９０に対して種々の角度で配置することができ、両側表示装置１０に対して均一な照明光を供給でき、この表示装置１０においてはボードの前側及び後側の両方に表示情報を有して２個の対向する方向から観客が見るように作用することが好ましい。図４は反射器組立体の変形例を示し、この反射器組立体１１０は各軸線９０が１２０°の角度で交差するように配置した３個の反射器ヘッド６４を有する。この実施例を用いて均一照明を与える３個の入射マトリックス２１を構成することができ、従って３個の並んだパネル段に対して均一な出力を供給することができる。本例の反射器組立体が組み込まれた表示装置１０は、例えば２個のコンコースが交差する場所において又は観客が多くの角度から同時にディスプレイを見るロビーにおいて有用性がある。本発明の別の構成として、反射器ヘッドの平坦な表面部分７２及び７４が上述した式に基いて構成されている限り、３個以上の反射器ヘッド６４を組み込んで単一のランプ４６から３個以上の入射マトリックス２６を照明することもできる。図５は、反射器組立体６０に連結したブラケット１２２により保持した熱吸収ガラス１２０が組み込まれた反射器組立体の実施例を示す。可視光を反射し赤外線を通過する薄膜型コーティングを有するガラスから反射性表面６６を構成することにより熱制御を促進することができる。電気メッキされた反射器組立体６０，１００又は１１０についてのあるコーティングは、表示装置１０の画像媒体及び入射マトリックス２６に向く赤外線の透過を阻止することもできる。本発明の基本原理から免脱しない範囲において上述した実施例の細部について種々の変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。本発明の範囲は以下の請求の範囲によってだけ決定することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項【提出日】１９９５年７月１１日【補正内容】請求の範囲１．個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状光導体の密に束ねられた入射端の入射マトリックスと光源との間に配置した画像媒体にほぼ均一な強度の光を供給するに当たり、光源から比較的高い強度の光を発生し、光源と画像媒体との間に配置した反射器ヘッドを経て光を入射させ、この反射器ヘッドが、この反射器ヘッドを二等分する軸線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で延在する少なくとも１対の反射性表面部分を有し、ここで、ｎ₁を光導体のコアの屈折率とし、ｎ₂を光導体のクラッドの屈折率とした場合に、前記角度 θ_RDが、として規定され、前記反射性表面部分から光を画像媒体に向けて反射させ前記入射マトリックスに入射させるほぼ均一な光の供給方法。２．前記反射器ヘッドの形状を、アーク変動により生ずる不均一照明を打ち消す設計とした請求項１に記載の方法。３．１個又はそれ以上の反射器ヘッド及び同数の画像媒体をさらに具え、全ての画像媒体がほぼ同一の強度の光を受光する請求項１に記載の方法。４．光源の周囲に配置されるように構成した内側反射性表面を有する部分的円筒部分をさらに具える請求項１に記載の方法。５．前記画像媒体からの光源像を前記入射マトリックス上に均一に投射し、前記複数の伸長状の光導体の各々が離間した出射端の表示マトリックスを規定する出射端を反対側の端部に有し、表示マトリックスの相対位置が前記入射マトリックスの入射端の相対位置に対応し、前記表示マトリックスがほぼ均一の強度の拡大画像を形成する請求項１に記載の方法。６．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で４０％以下の強度変化を有する光を受光する請求項１に記載の方法。７．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で５％以下の強度変化を有する光を受光する請求項６に記載の方法。８．前記表面部分が、前記軸線から約θ_RDの角度で開くように延在する請求項１に記載の方法。９．前記光導体の入射端が臨界受光角を有し、光が前記臨界受光角の５０％以上の角度で入射端に入射する請求項１に記載の方法。１０．前記光が、前記臨界受光角のほぼ全体の角度で入射端に入射する請求項１に記載の方法。１１．前記画像媒体を液晶ビデオ装置とした請求項１に記載の方法。１２．前記反射器ヘッドが、入射開口と出射開口との間に配置された２個の対の互いに対向する平坦な反射性表面部分を具え、各対が２個の直交する軸線の各軸線から角度θ_RDの約１５％の範囲内て開くように対称的に延在する請求項１に記載の方法。１３．前記反射器ヘッドが、光が画像媒体に対して均一な強度を有するように、直角矩形ピラミッド形の中空角錐形状を有する請求項１に記載の方法。１４．光を受する入射開口と、光が出射する入射開口よりも大きい出射開口と、前記入射開口と出射開口との間に配置され、個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状光導体の密に束ねられた入射端の入射マトリックスと前記出射開口との間に配置された画像媒体に向けて光を反射する少なくとも１対の反射性表面部分を有する反射器ヘッドと、反射器ヘッドを二等分する二等分線とを具え、前記反射性表面部分が前記二等分線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で開くように延在し、ｎ₁を光導体のコアの屈折率とし、ｎ₂を光導体のクラッドの屈折率とした場合に、角度θ_RDが、となる反射器組立体。１５．前記反射器ヘッドの形状が、アーク変動の不均一照明効果を打ち消す請求項７に記載の反射器組立体。１６．１個又はそれ以上の反射器ヘッドをさらに具え、反射器ヘッドの全ての出射開口が均一でほぼ同一の強度の光を受光する請求項１４に記載の反射器組立体。１７．光源を中心にして反射器ヘッドと接して配置されるように構成した内側反射性表面を有する半円筒状部分をさらに具える請求項１４に記載の反射器組立体。１８．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で４０％以下の強度変化を有する光を受光する請求項１４に記載の反射器組立体。１９．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で５％以下の強度変化を有する光を受光する請求項１８に記載の反射器組立体。２０．前記表面部分が、前記軸線から約θ_RDの角度で開くように延在する請求項１４に記載の反射器組立体。２１．前記光導体の入射端が臨界受光角を有し、光が前記臨界受光角の５０％以上の角度で入射端に入射する請求項１４に記載の反射器組立体。２２．前記光が、前記臨界受光角のほぼ全体の角度で入射端に入射する請求項２１に記載の反射器組立体。２３．前記画像媒体を液晶ビデオ装置とした請求項１４に記載の反射器組立体。２４．光が高強度光源から発生する請求項１４に記載の反射器組立体。２５．前記反射器ヘッドが、入射開口と出射開口との間に配置された２個の対の互いに対向する平坦な反射性表面部分を具え、各対が２個の直交する軸線の各軸線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で開くように対称的に延在する請求項１４に記載の反射器組立体。２６．前記反射器ヘッドが、光が画像媒体に対して均一な強度を有するように、直角矩形ピラミッド形の中空角錐形状を有する請求項１４に記載の反射器組立体。２７．比較的高い強度の光を発生する光源と、個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状の光導体のアレイであって、各光導体が互いに対向する端部に、密に束ねた入射端の入射マトリックス及び離間した出射端の表示マトリックスをそれぞれ含み、表示マトリックス内の相対位置が入射マトリックスの入射端の相対位置に対応する光導体のアレイと、入射マトリックスに隣接配置され、入射マトリックスに入射する前に光に像を与える画像媒体とを含む表示装置において、前記光源から光を受光する入射開口と、前記入射開口よりも大きく、光が出射して画像媒体に入射し入射マトリックスの入射端まで伝達されるための出射開口と、前記入射開口と出射開口との間に配置され、反射した光を画像媒体に向けて入射させる少なくとも１対の反射性表面部分を有する反射器ヘッドと、反射器ヘッドを二等分する二等分線とを具え、前記反射性表面部分が前記二等分線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で開くように延在し、ｎ₁を光導体のコアの屈折率とし、ｎ₂を光導体のクラッドの屈折率とした場合に、角度θ_RDが、を含む反射器組立体を具える改良。２８．前記反射器ヘッドの形状が、アーク変動の不均一照明効果を打ち消す請求項２７に記載の改良。２９．１個又はそれ以上の反射器ヘッドをさらに具え、反射器ヘッドの全ての出射開口が均一でほぼ同一の強度の光を受光する請求項２７に記載の改良。３０．前記入射開口において光源の周囲に反射器ヘッドと接して配置されるように構成した内側反射性表面を有する半円筒状部分をさらに具える請求項２７に記載改良。３１．前記表示マトリックスがほぼ均一な強度を有する拡大画像を表示する請求項２７に記載の改良。３２．前記表示マトリックスが、２個の出射端間で４０％以下の強度変化を有する光を与える請求項２７に記載の改良。３３．前記表示マトリックスが、２個の出射端間で５％以下の強度変化を有する光を与える請求項３２に記載の改良。３４．前記表面部分が、前記軸線から約θ_RDの角度で開くように延在する請求項２７に記載の改良。３５．前記光導体の入射端が臨界受光角を有し、光が前記臨界受光角の５０％以上の角度で入射端に入射する請求項２７に記載の改良。３６．前記光が、前記臨界受光角のほぼ全体の角度で入射端に入射する請求項２７に記載の改良。３７．前記画像媒体を液晶ビデオ装置とした請求項２７１に記載の改良。３８．前記反射器ヘッドが、入射開口と出射開口との間に配置された２個の対の互いに対向する平坦な反射性表面部分を具え、各対が２個の直交する軸線の各軸線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で開くように対称的に延在する請求項２７に記載の改良。３９．前記反射器ヘッドが、光が画像媒体に対して均一な強度を有するように、直角矩形ピラミッド形の中空角錐形状を有する請求項２７に記載の改良。４０．入射端の受光角を決定する個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状光導体の密に束ねられた入射端の入射マトリックスと光源との間に配置した画像媒体にほぼ均一な強度の光を供給するに当たり、光源から比較的高い強度の光を発生し、光源と画像媒体との間に配置した反射器ヘッドを経て光を入射させ、この反射器ヘッドが、前記画像媒体に向けて光を入射させるように配置した少なくとも１対の反射性表面部分を有し、光が、前記入射端のほぼ全受光角を利用する角度で入射端に入射するほぼ均一な光を供給する方法。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】１．個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状光導体の密に束ねられた入射端の入射マトリックスと光源との間に配置した画像媒体にほぼ均一な強度の光を供給するに当たり、光源から比較的高い強度の光を発生し、光源と画像媒体との間に配置した反射器ヘッドを経て光を入射させ、この反射器ヘッドが、この反射器ヘッドを二等分する軸線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で延在する少なくとも１対の反射性表面部分を有し、ここで、ｎ₁を光導体のコアの屈折率とし、ｎ₂を光導体のクラッドの屈折率とした場合に、前記角度 θ_RDが、として規定され、前記反射性表面部分から光を画像媒体に向けて反射させ前記入射マトリックスに入射させるほぼ均一な光の供給方法。２．前記反射器ヘッドの形状を、アーク変動により生ずる不均一照明を打ち消す設計とした請求項１に記載の方法。３．１個又はそれ以上の反射器ヘッド及び同数の画像媒体をさらに具え、全ての画像媒体がほぼ同一の強度の光を受光する請求項１に記載の方法。４．光源の周囲に配置されるように構成した内側反射性表面を有する部分的円筒部分をさらに具える請求項１に記載の方法。５．前記画像媒体からの光源像を前記入射マトリックス上に均一に投射し、前記複数の伸長状の光導体の各々が離間した出射端の表示マトリックスを規定する出射端を反対側の端部に有し、表示マトリックスの相対位置が前記入射マトリックスの入射端の相対位置に対応し、前記表示マトリックスがほぼ均一の強度の拡大画像を形成する請求項１に記載の方法。７．光が入射する入射開口と、光が出射する入射開口よりも大きい出射開口と、前記入射開口と出射開口との間に配置され、個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状光導体の密に束ねられた入射端の入射マトリックスと前記出射開口との間に配置された画像媒体に向けて光を反射する少なくとも１対の反射性表面部分を有する反射器ヘッドと、反射器ヘッドを二等分する二等分線とを具え、前記反射性表面部分が前記二等分線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で開くように延在し、ｎ₁を光導体のコアの屈折率とし、ｎ₂を光導体のクラッドの屈折率とした場合に、前記角度θ_RD が、として規定される反射器組立体。８．前記反射器ヘッドの形状が、アーク変動の不均一照明効果を打ち消す請求項７に記載の反射器組立体。９．１個又はそれ以上の反射器ヘッドをさらに具え、反射器ヘッドの全ての出射開口が均一でほぼ同一の強度の光を受光する請求項７に記載の反射器組立体。１０．光源を中心にして反射器ヘッドと接して配置されるように構成した内側反射性表面を有する半円筒状部分をさらに具える請求項７に記載の反射器組立体。１３．比較的高い強度の光を発生する光源と、個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状の光導体のアレイであって、各光導体が互いに対向する端部に、密に束ねた入射端の入射マトリックス及び離間した出射端の表示マトリックスをそれぞれ規定する入射端及び出射端を含み、表示マトリックス内の相対位置が入射マトリックスの入射端の相対位置に対応する光導体のアレイと、入射マトリックスに隣接配置され、入射マトリックスに入射する前に光に像を与える画像媒体とを含む表示装置において、前記光源から光を受光する入射開口と、前記入射開口よりも大きく、光を出射させ画像媒体に入射させ入射マトリックスの入射端まで伝達されるための出射開口と、前記入射開口と出射開口との間に配置され、反射した光を画像媒体に向けて入射させる少なくとも１対の互いに対向する反射性表面部分を有する反射器ヘッドと、反射器ヘッドを二等分する二等分線とを含み、前記反射性表面部分が前記二等分線から角度θ_RDの約１５％の範囲内で開くように延在し、ｎ₁を光導体のコアの屈折率とし、ｎ₂を光導体のクラッドの屈折率とした場合に、角度θ_RDが、として規定される反射器組立体を具える改良。１５．前記反射器ヘッドの形状が、アーク変動の不均一照明を打ち消す請求項１３に記載の改良。１６．１個又はそれ以上の反射器ヘッドをさらに具え、反射器ヘッドの全ての出射開口が均一でほぼ同一の強度の光を受光する請求項１３に記載の改良。１７．光源を中心にして反射器ヘッドと接して配置されるように構成した内側反射性表面を有する半円筒状部分をさらに具える請求項１３に記載改良。１８．前記表示マトリックスがほぼ均一な強度を有する拡大画像を表示する請求項１３に記載の改良。１９．前記表示マトリックスが、２個の出射端間で４０％以下の強度変化を有する光を与える請求項１３に記載の改良。２０．前記表示マトリックスが、２個の出射端間で５％以下の強度変化を有する光を与える請求項１３に記載の改良。２１．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で４０％以下の強度変化を有する光を受光する請求項１に記載の方法。２２．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で５％以下の強度変化を有する光を受光する請求項２１に記載の方法。２３．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で４０％以下の強度変化を有する光を受光する請求項７に記載の反射器組立体。２４．前記入射マトリックスが、２個の入射端間で５％以下の強度変化を有する光を受光する請求項２３に記載の反射器組立体。２５．前記表示部分が、前記軸線から約θ_RDの角度で開くように延在する請求項１３に記載の改良。２６．前記表面部分が、前記軸線から約θ_RDの角度で開くように延在する請求項１に記載の方法。２７．前記表面部分が、前記軸線から約θ_RDの角度で開くように延在する請求項７に記載の反射器組立体。２８．前記光導体の入射端が臨界受光角を有し、光が前記臨界受光角の５０％以上の角度で入射端に入射する請求項１３に記載の改良。２９．前記光が、前記臨界受光角のほぼ全体の角度で入射端に入射する請求項２８に記載の改良。３０．前記光導体の入射端が臨界受光角を有し、光が前記臨界受光角の５０％以上の角度で入射端に入射する請求項１に記載の方法。３１．前記光が、前記臨界受光角のほぼ全体の角度で入射端に入射する請求項３０に記載の方法。３２．前記光導体の入射端が臨界受光角を有し、光が前記臨界受光角の５０％以上の角度で入射端に入射する請求項７に記載の反射器組立体。３３．前記光が、前記臨界受光角のほぼ全体の角度で入射端に入射する請求項３２に記載の反射器組立体。３４．前記画像媒体を液晶ビデオ装置とした請求項１３に記載の改良。３５．前記画像媒体を液晶ビデオ装置とした請求項１に記載の方法。３６．前記画像媒体を液晶ビデオ装置とした請求項７に記載の反射器組立体。３７．前記光が高強度光源から発生する請求項７に記載の反射器組立体。３８．前記反射器ヘッドが、入射開口と出射開口との間に配置された２個の対の平坦な反射性表面部分を具え、各対が２個の直交する軸線の各軸線から角度θ_RD の約１５％の範囲内て開くように対称的に延在する請求項１３に記載の改良。３９．前記反射器ヘッドが、入射開口と出射開口との間に配置された２個の対の平坦な反射性表面部分を具え、各対が２個の直交する軸線の各軸線から角度θ_RD の約１５％の範囲内て開くように対称的に延在する請求項１に記載の方法。４０．前記反射器ヘッドが、入射開口と出射開口との間に配置された２個の対の平坦な反射性表面部分を具え、各対が２個の直交する軸線の各軸線から角度θ_RD の約１５％の範囲内て開くように対称的に延在する請求項７に記載の反射器組立体。４１．前記反射器ヘッドが、光が画像媒体に対して均一な強度を有するように、直角矩形ピラミッド形の中空角錐形状を有する請求項１３に記載の改良。４２．前記反射器ヘッドが、光が画像媒体に対して均一な強度を有するように、直角矩形ピラミッド形の中空角錐形状を有する請求項１に記載の方法。４３．前記反射器ヘッドが、光が画像媒体に対して均一な強度を有するように、直角矩形ピラミッド形の中空角錐形状を有する請求項７に記載の反射器組立体。４４．入射端の受光角を決定する個別の屈折率を有するコア及びクラッドを有する複数の伸長状光導体の密に束ねられた入射端の入射マトリックスと光源との間に配置した画像媒体にほぼ均一な強度の光を供給するに当たり、光源から比較的高い強度の光を発生し、光源と画像媒体との間に配置した反射器ヘッドを経て光を入射させ、この反射器ヘッドが、前記画像媒体に向けて光を入射させるように配置した少なくとも１対の反射性表面部分を有し、光が、前記入射端のほぼ全受光角を利用する角度で入射端に入射するほぼ均一な光を供給する方法。