WO1982003676A1 - Photoimage control device - Google Patents

Description

明 細 光像の制御装置

技術分野

本発明は、 光点-または光点群から の光束を反射装置 に よ り 反射させて光の向 き変換面へ所定の光束分布を も つよ う に制御された状態で入射させた り、 光の向 き 変換面への入射光を反射装量で反射させて光点または 光点群の位置へ逆に伝送した りする こ と に よ り 、 面照 明装置、 映像形成装置、 光伝送装置等と して用いる こ と のでき る光像の制御装置に閿する。

背景技術

面光源は、 単に照明に限らず、 装飾、 広告、 光学機 器等のために広い分野で所望されている。

従来の面光頹と しては、 エ レク ト 口 ル ミ ネ ッ セ ン ス が脚光を浴びているが、 現実には実用化の域に達して いない。 こ の方式の面光源では、 その発光色に制限が あ り、 また光量も十分でない。 こ の他に、 面発光源を 得るための方式と しては、 導光プ リ ズ ム を用いる方式 があるが、 この方式では厚みの薄い面発光镙が得られ ないばか り か、 光量の点ゃ涵格の点で問題があ る。

現在、 実用 されている面光 と しては、 複数本の螢 光灯を並べて、 その前方に拡散衩を配置した も のが一 般的である。 し力ゝし、 この方式では、 螢光灯の形が認 識できない程度に光量が平均化した面を得るためには 、 拡散板を二重以上に して光葸からの透過光量を大き く おと さねばならない。 一方、 この形式の面光源では 、 発光面の背後に光源を必ず記置しなければな らない ので、 発光面の背 ^後に光漯を 15置する空間がないよ う な場合には面光源装置の設置が不可能である。

本発明は、 前述の よ う な問題点のない面光源、装置と して用いる こ とができ る と と も に、 光像をそれから離 れた位置で再形成または狭写するための装置と して も 用いる こ とができ、 さ ら に逆の経路で光を違過させる こ と に よ って種々 の用途に， いる こ とのでき る、 尤像 の制御装置を得る こ と を 目的とする。 発明の開示

本発明の光像の制御装置は、 尤点または光点群の形 成位置を有する手段と、 光点または光点群からの光束 を受けた際にそれを反射させる反射装置と、 この反射 装置で反射された反射光が到達する泣置に設けられた 光の向 き変換面 とを有し、 前記反射装置は、 それに よ つて反射される反射光を、 光の问き変換面において制 御された所定の光束分布を もって靣状に広げる ごと き 形状の反射面を有している。

当然の こ と ながら、 光の進行经络は可逆 eを有して い るから、 上述の光像の剖 mi装置：こおいて光の问き変 換面の背後から逆方向に光を通せば、 光は逆進し、 反 射面で反射して光点または光点群に達する。 したがつ て、 こ の光像制御装置は光を逆方向に通して後述の種 々 の目的に用いる こ とができ る。

光点 とは幾何学的には点であるが、 電球は極めて小 さい場合には実質.的に点とみる こ とができ、 また大き い電球、 螢光灯な どの体積光源は、 複数の光点の集ま り 、 すなわち連続光点群とみる こ とができ る。 また、 像を含む光束も一群の種々 の光点の集ま り とみる こ と ができ る。 したがって、 以下の説明お よび請求の範囲 において、 光点とは上述の種々 の場合を含む意味に用 いられる。

また、 以下の説明および請求の範囲において、 光の 向 きの変換と は、 屈折、 反射な どに よ る光の進行方向 の変更を意床する。 また、 光の拡散も、 進行して来た 光束が種 々の方 に向きを変える現象である から、 同 様に尤の问きの変換に含ませる。 図面の簡単な説

第 1 Iは本発明の原理を示す図、

第 2 図は本発明の一実 ^例を示す断面図、

m 3 図は第 2 図の旻部を拭大して示す説明図、 第 3 A図は第 3 図に示すフ レ ネ ル レ ン ズ の変形洌を 示す図、

第 4 図ない し第 7 図は、 本発明の異なる実 例を

OMPI れぞれ示す断面図、

第 8 図お よ び第 9 21は、 本発明の異な る実施例をそ れぞれ示す斜視図、

第 1 0 図は本発 ¾を電気ス タ ン ドに施 した例を示す 斜視図、

第 1 1 図は フ レ，ネル ミ ラ 一面の問題点を説明する拡 大断面図、

第 1 2 図お よ び第 1 3 図は、 本発明の異なる 他の実 施例をそれぞれ示す説明図、

第 1 4 図は、 光源 と照明面 と 反射装置との位置関係 のー洌を示す図、

第 1 5 図は壁面等の間接照明の一例を示す図、 第 1 6 図は光源に反射 ミ ラ ーを付設した本発明の一 笑施例の新面図、 ' 第 1 7 図は、 光像制御装置本体と 局部光源 と が光導 部を介して違なつている本発明の一笑施例を示す靳面 第 1 8 図は第 1 7 図に示す装置を玦像形成のために Sいた例を示す断面図、

第 1 9 図は光の问 き変溴面に対する 投射光の分布の 三次元的調 に ついての説明図であ る。 発明 を笑施する ための最良の形態

本発明 に よ る光像の制 装置は、 光の 问 き変換面に 所定の分布で明 る い ^：京を到達.させる こ と に よ って面 光源装置 と して用いる こ とができ、 また光の .向 き変換 面に、 それから離れた位置からの光像を到達させる こ と によ って達隔映像形成装置と して も用いる こ とがで き る。 さ らに、 光束の通過経路に逆方向に光を通すこ と に よ って他の 目的に用いる こ と も でき る。

第 1 図は本—発明-を面光源装置に周いた場合の原理図 であ り 、 同図において、 L は局部的尤源の一例と して の点光源であ り、 これは光点を形成する。 局部光源 L からは発散光 2 が反射装置 Rへ向って投射される。 反 射装置 R で反射された光 3 は光の向 き変渙面 Aへ投射 される。 局部光源 L からの光束はな るべ く 多 く （ でき ればすべて ） 集光して、 光の ^馱を無 く すよ う にする 反射装置 Rは多数の傾斜角度の異なる反射面 4 を有 し、 これらの反射面 4 への光束 2 の入射角はすべて異 なっている。 これ らの反射面 4 は、 そこ で反射した光 束 3 が光の冋き変換面 Aへの等分布入射光を作る よ う に角度が定められている。 なお、 変換面 A に予め定め た分布伏態の非等分布入射光を与える よ う にする こ と も、 反射面 4 の角度の選定に よ って可能である。 例え ば、 図において左側寄 り の幾つかの反射面 4 の傾斜を 急にする こ と に よ って、 変換面 A の図における右側寄 り に よ り 多 く の光束が冋け られる よ う になる。

変換面 Aの背後には拡散面 B を必要に ^じて設ける こ とができ る。 変換面 A に投射された光束 3 は、 変換 面 A を単に照射する ために用い る こ と も でき る が、 -通 常は、 変換面 A を通過する 遏程で屈折 し て、 5 で示す よ う に平行光籙に変え られ る。 こ の屈折は、 光の向 き の変換の一態様であ る。 変換面 Aは、 通常、 後逮の よ う な特別の構成を有 し、 例えば平行光線 5 を得る よ う な屈折を可能にす.る。 拡散面 B は変換面 A を透遏した 光 5 を最終的に受け る面でこ こで平行光籙 5 が拡散さ れ、 均一分布光の場合にはその均一性が一層高められ る。 拡散面 B は この場合、 最終的映像形成面であ る。

第 2 図には第 1 図に示す ϋ理に基づ く 面光源装置の 具体列を示す。 第 2 図の面光镙装置 S 1 においては、 反射装置 R 1 は無数の '微細な プ V ズ ム 状体を鋸歯状に 並べた形状を も つ反射面 4 を有してい る。 無数の墩細 な プ リ ズ ム状侔は第 3 図の ¾大図において Ρ で示され て いる。 こ の反射装置 R 1 はフ レ ネ ル ミ ラ ーの形態を な している。 局部光源 L は この ¾で 中央部に設けら れてお り 、 光蘅 L から の光 2 は各プ リ ズ ム状体 P の表 面をなす反射面 4 に よ って反射される。 反射光束 3 は 、 中央部の光蘅 L を通る 上下方同 （ 第 2 図において ） の仮想中心線に関 して対称的に形成された反射面 4 に よ る反射に よ って、 同様に対称的に光の 向 き変換面 A に送ら れ る。

反射装置 R 1 は合成樹脂、 金属、 ガ ラ ス等の薄板に よ って形成する こ と ができ る。 この場合、 反射面 4 に おける反射作甩を得るために、 ブ リ ズ ム状体 P の表面 一 に蒸着、 メ ツ キ等の手段に よ り ア ル ミ ニ ゥ ムその他の 材料の反射層を設けるのがよ い。

反射装置 H 1 に よ って光の向 き変換面 A に達する光 束 3 は、 等分布状態にするのが通常であ るが、 反射装 置 R 1 の設計に よ って任意の非等分布状態にする こ と が可能である。 こ.の点は、 後述の他の実施例の反射装 置について も 同様である。

この実施例では、 変換面 Aお よび拡散面 B は、 第 2 図に示すよ う に同 じ薄板 7 の一面お よび他面に よ り形 成されている。 薄板 7 は透明板または曇 り 板で形成さ れ る 。 薄板 7 の材質は ガ ラ ス、 合成樹脂な どが よ い。 薄板の面 B は例えば平面状をなし、 面 A は第 3 図に示 すよ う に、 無数の微細な プ リ ズ ム P 1 を鋸歯状に並べ た形状に形成されている。 よ って、 薄板 7 はフ レ ネ ル レ ン ズを構成する。 これ ら の プ リ ズ ム P 1 の斜面 8 は 、 変換面 A に投射された光束 3 が、 例えば前述の平行 光束 5 に変換され る よ う に傾斜角が適当に定められて いる。 光束 3 ， 5 を.得る よ う な プ リ ズ ム P ， P 1 の傾 斜面の角度はプ リ ズ ム ご と に異な り 、 電子計算璣に よ る設計計算に よ って定める こ とができ る。

拡散面 B を得るためには、 薄板 7 の面 B に適当な半 透明層 または曇 り 処理層を施すこ とができ る。 こ の面 光源装置を照明周 と して用いる場合には、 薄板 7 の面 B には曇 り 処溼層を施すか薄板自 体を曇 り材料で形成 しておけばよ いが、 デ-イ ス ブ レ イ 用 と して用い る場合

OMPI には、 薄板を光 ¾散犲で作 り 、 その面に種 々 の翁、 写 真、 文字等を ラ ミ ネ ー ト ま たは印刷 に よ って施 してお く か、 透明薄板に光拡散材から なる絵、 写真、 文字等 を施す。

以上の説明では、 薄板 7 の変換面 A は光束 3 を平行 光束 5 に変摸する，も の と したが、 プ リ ズ ム P の角度の 選定に よ って、 光束 5 の 向 き を任意の所望方问 に向け る こ と も 可能であ る。 こ の点は、 後述の他の実旌例に ついて も 同様であ る。

第 3 A 図は、 薄板 7 の プ リ、ズ ム P 1 の他の例を示す o この例では光束 3 の面 A に対する角度がかな り 小さ く なつて も、 プ リ ズ ム P 1 の内 部での全反射を利用 し て平行光束 5 または任意の方向の光 ^を得る こ とがで き る。

第 2 図ない し第 3 A 図に示す -列においては、 光篛 L からの光の一部は薄板 7 の変換面 Aへ直接照射される 。 この よ う な直葰的な光が面 A での光束分布上有, で あ る場合にはそれでよ いが、 その よ う な光が面 A での 光束分布に有害であ る場合には、 適当な覆いで光潺 L からの面 Aへの尤の照射を防 ぐか、 後述の笑施例の よ う に補助 ミ ラ 一を光源 と 薄板の間に介在させる。

第 4 図には本発明の他の実施例を示す。 こ の実^例 に よ る面尤滠装 ¾ S 2 は、 第 2 の面光源装置 S 1 に 比 し反射装置 R 2 の講成のみが異な っている。 この反 射装置 R 2 は、 金属钣な どの衩を ブ レス等に よ 定の曲面を得 る よ う に成形する か、 所定形状の ブ ラ ス チ ッ ク 成形物の面 に プ ラ ス チッ ク ミ ラ — を施 した も の からな り 、 こ の曲面は、 既述の場合 と 同様に、 局部光 源 L か ら の発散光 2 が変換面 A に等分布光束 3 と な つ て入射する よ う に設計された違続反射面 4 を搆成 し て い る。 こ の違続反-射面 4 は、 光源 L が点光源であ る場 合には非球面の曲面をな し、 ま た光源 L .が紙面 に直交 する 方向の線光源であ る場合には、 非円筒面の 面を なす。

なお、 変換面 A におけ る 屈折が平行光束 5 を得る に 十分でない場合には、 必要に応 じ て さ ら に薄板 7 と 同 様な薄板 7 'を追加 し て も よ い。 ま た、 拡散作用は別に 拡散板 8 を用いて得る よ う に して も よ い。 さ ら に また 、 薄板 7 ， 7 ' に よ って光束 3 を任意の方向へ向 う 非平 行尤束に変換する よ う に し て も よ い。

第 5 図に示す実施例では、 面尤篛装置 S 3 の反射装 置 R 3 は、 第 2 図の反射装置 R 1 お よ び第 4 図の反射 装置 R 2 の特徵の組合せに よ っ て搆成 されて い る。 こ の反射装置 R 3 は、 反射装置 R 2 と 同様に 曲面板に よ つ て構成され、 さ ら に その反射面 4 は第 3 図に示すよ う な フ レ ネ ル ミ ラ ー と なって い る。 フ レ ネ ル ミ ラ ー を 有する こ と に よ っ て、 反射装置 R 3 を構成する 曲面板 の形状は、 当然の こ と なが ら、 反射装置 R 2 を構成す る 曲面板 R 2 の形状 と は異なって く る。 こ の実施例で は、 薄板 7 は光拡散板よ り な り 、 その変換面 A は単な

O PI る平面に形成されてい る。 光束 3 は面 A に投射 された 後、 薄板 7 自 体の光拡散牲に よ り 焦数の方向に拡散す る。 したがって、 面 A は光の向 きの変更手段であって 向 きの変換面であ る。 薄板 7 の拡散佳が完全な も の に 近ければ、 面 B では等分布光が得られる。

本発明の原理は、 変換面 Aお よび拡散面 B が平面で な く 曲面である場合に も適用する こ とができ る。 その —例を第 6 図に示すと、 面尤源装置 S 4 は、 第 2·図の 面光源装置 S 1 と 同様に フ レ ネ ル ミ ラ ー と し ての反射 面 4 を有する反射装置 R 4 と、 鋸歯状プ リ ズ ム面に よ る変換面 A を有する 薄钣 7 と よ り なってお り 、 薄板 7 は曲面板 と して形成されている。 こ の 曲面 の変換面 A に所望分布の光束 3 を送るために、 反射装置 il も 全体と して曲面状に形成されている。 なお、 反射装置 R 4 は第 4 図に示す曲面板形式の も の に置き かえて も よ い。 ま た、 反射装置 R 4 は鍰議で示すよ う に平板状 に形成 して も よ い し、 薄板 7 は曲面以外の他の形状、 例えば鎖線で示す よ う な台形に形成 して も よ い。

本発明に よ る面光源装置をデ ィ ス プ レ ー用 と して用 い る場合には、 光源 L が中央部にあ る こ とが望ま し く ない場合が多い。 こ の よ う な場合には、 第 7 図の面光 源装置 S 5 の よ う に、 端部に光 L を配置する こ と も でき る。

第 8 図は光源 L と し て ¾光灯の よ う な線光源を用い てそれを端部に設置 した面尤潺装置 S 6 を示す。 こ の LI 装置の原理は第 7 図 .の場合 と 同様であ る。

第 9 図の面光源装置 S 7 では、 端部に あ る線光源 L か らの光の反射装置 R 7 は第 4 図の場合 と 同様に 曲面 板に よ つ て形成さ れてい る。

第 8 図お よ び第 9 図の構成は、 例えば第 1 0 ¾に示 す よ う な電気ス タ -ン ド 1 0 に施すこ と力 でき る。 同図 において、 螢光灯 L は、 照明用 の薄板 7 と その背後の 反射装置 R と の間の空間の端部 に設置されてお り 、 薄 板 7 と 反射装置 R の組立体は脚 1 1 に よ って基台 1 ·2 に支持 されている。 こ の 電気ス タ ン ド 1 0 では、 螢光 灯 L の点灯に よ って薄板 7 の全面が発光 し、 面に よ る 照明が行なわれる。 こ の よ う な照明 に よ る と 、 陰影が できず、 光が ギ ラ ギ ラ せず、 照明 に よ る 眼の袞れがな く な る。

第 7 図お よ び第 8 図に示す よ う に光漯 L を片側に寄 せて配置し、 しか も 全体的に薄い形 ^ と した場合には 、 反射装置 R 5 ， R 6 の フ レ ネ ノレ ミ ラ 一反射面 4 の、 光 源 L か ら遠い部分で、 第 1 1 図 に示すよ う に反射光束 3 の一部が プ リ ズ ム ^体の頂部に邪魔 されて変換面 A に達し な'い と い う 現象が起る。 こ の よ う な現象を達け るため には、 第 1 2 ¾の面光源装置 S 8 における よ う に、 反射装置 R 8 の反射面を、 傾斜方向が異な る 1 对 の対称的な反射面 4 a ， 4 b を両側 に も つ多敦の畝に よ つ て形成する のが よ い。 こ れ に よ つて上述の現象の生 起を少な く する こ と ができ、 しカゝ も、 光葸 L を両端部 に設け る こ と に よ って、 両反射面 4 a ， 4 b を反射のた めに有効に用いる こ と 力' ^でき る。

また、 第 1 2 図に示す よ う に、 光源 L の前面に非球 面 レ ン ズ 1 4 お よ び非球面 ミ ラ 一 1 4 ' を設げて光源か ら の光が等分布でかつ平行な光線 2 と な る よ う にすれ ば、 反射面 4 a ， b の頂角は反射装置 R 8 の全体にわ たって均一にする こ と ができ、 反射面 4 a ， 4 b と変換 面 A と の間隔の選定は ま った く 自 由 になる。 ま た、 光 源 L ， L の図の上下方向に関 しての移動は、 拡散面 B への入射角の少々 の変化を生じ させる にすぎず、 設計 上の 自 由度は大き な も の と なる。 点光源または籙光源 L から の尤 2 は上述の よ う に レ ン ズ 1 4 等に よ って平 行光線 となる が、 この平行光線の幅が小さな も のであ つて も、 反射装置 の反射面 4 a ， 4 b に よ り 生 じ る 反射光 3 は r憂の広い平行光籙 となる。 したがって、 こ の反射装置 R 8 は幅の狭い平行光線から雲の広い平行 光線への変裒系を構成し、 これ に よ つて面光葸装置を

) 薄 く する こ と が可能 と な る 。

第 1 3 図に示す面光源装置 S 9 においては、 光源 L は同様に両 '画に設け ら れ、 反射装》 R 9 は左右対称形 状の凹曲面に よ る反射面 4 を有 している。 各光源 L は ハ ー フ ミ ラ 一を用いた補助 ミ ラ ー 1 5 を有してお り ； こ れに よ り 、 ミ ラ 一 1 5 の背後の変換靣 Aが暗 く な る こ と を防いでいる。 こ の場合、 左右の光 :: f に、 ミ ラ 一 1 5 の高 さ等の不均一拄があれば、 左右の対称 1¾

O PI

WIPO \ く なる。

第 1 4 図は本発明の原理の面光源装置への適用の一 例を示す。 同図中、 L は点光篛であ り、 こ の点光源を 中心と し全域にわたって均一に光束が分布する 円 1 6 の範囲 において、 U - V-W- X、 U 1 - V 1 -W1 - X 1 、 U 2 - V 2 -W2 - 2 で示す長方形部分のみへ光を分 布させる こ と力；でき る。 このためには、 光源 L から離 れた位量に、 点線 R 1 0 ， R 1 1 ， R 1 2 でそれぞれ示す よ う な形状の反射装置を設置すればよい。 こ の よ う に 、 本発明に よれば、 光源からかな り 離れた位置におい て、 任意の形状の部分に光を分布させる こ とができ る 。 光は等分布状態で所望区域に達する よ う にする こ と ができ るが、 既に述べたよ う に反射装置： R の反射面 4 の設計に よって、 特定の部分に光が多 く 分布し、 他の 部分の光の分布が少な く なる よ う にする こ と も でき る し、 光量が渐次変ィヒする よ う にする こ と も でき る。 こ の よ う な反射面 4 の設計および変換面 A の設計は、 変 換面の形状、 光源の位置等が与えられれば電子計算機 に よ って行な う こ とができる。

反射装置の反射面 4 と変換面と の間隔が狭 く 、 し力 ^ も光瘰がそれらの間の空間の片側に大き く偏在して設 けられている場合には、 反射面への入射光が反射面に 对しなす角 Sすなわちのぞみ角は小 さ く な るから、 全 体的に照度は小さ く なる。 したがって、 光潺は反射面 に近い位置に設置するのが好ま しいが、 ど う しても光

ΟΜΡΙ 源を遠ざけねばな ら ない場合には、 光源から反射面に のぞむ角度以外へ向 う 尤束を有効に利用するために光 源の背後に補助 ミ ラ ーを設けて、 その光束を反射面へ 向 って反射させ る よ う にするのが好ま しい。

第 1 5 図は、 本発明の原理を壁 1 8 等の表面の照明 に用いた例を示す こ の例では、 局部光源 L は、 既に 説明 した反射装置と 同様な反射装置 R 1 3 へ光 2 を送 り 、 反射された光 3 は壁 1 8 の面に達する。 壁の面は 既に説明 した例における変換面 A に相当する。 この変 換面 A では到達した光束の 向 きが反射に よっ て変え ら れ、 それが人の 目 に達し、 映像 と して認讒され る。 な お、 壁に限らず、 自 動車の ラ イ セ ン ス プ レー ト 、 その 他任意の面の間接照明を本発明の原理を用いて行な う こ とができる。 なお、 こ の間接照明方式において も、 光源 L からの光を有効に利用するために補助 ミ ラ ー 1 9 が用いら れる。

なお、 第 1 5 図に鎮籙 7 で示すよ う に、 薄板に相当 する フ レ ネ ル レ ン ズ ま たは泡の レ ン ズ系を設置して、 壁 8 への光束 3 の方向 と 分布状態を制御して も よい。 こ の場合、 薄板 7 の変換面 A と反対側の面は前述の拡 散面 B と は異な り 、 拡散作 fflのない面である。

第 1 6 図に示す面光源装置 S 1 4 は第 4 図の面光源 装置 S 2 と 原埋的に同 じである が、 光源 L の背後に、 反射 ミ ラ ー 2 1 を設けて光の有効利用をはかった点、 お よ び反射装置 R 1 4 の反射面 4 の形状に工夫を加え た点で異なってい る。 反射 ミ ラ ー 2 1 の設置に よ り 、 薄板 7 の 中央部に 陰の部分が生 じ る のを防 ぐため、 こ の例では反射面 4 の 中央部 4 a を図示の よ う に 凹入形 状 と し、 こ れに よ り 反射面から の光 3 が陰の部分を作 ら ない よ う に反射 ミ ラ ー 2 1 の背後へ も達する よ う に し てい る。 反射 ミ，ラ ー 2 1 は例えば楕円 ミ ラ ー と し、 その 2 つの焦点の う ちの一方に光源を位置させてお く 。 これ に よ つて他方の焦点に も 仮想光源が存在する よ う にな り 、 球面 ミ ラ ーの 中心に光源を置いた場合の よ う に、 光源か ら 出た光が再び光源に戻 り 光源の フ ィ ラ メ ン ト に 当た り 、 実質的に光量の有効利 ^ に害与しな 力 つた り 、 ま た フ ィ ラ メ ン ト 等の寿命を縮め る よ う な 事態が生 じない。 なお、 楕 円 ミ ラ ーの 2 つの焦点はな るべ く 近付け、 2 つの焦点部分が実質的に 1 'つの光点 と な る よ う にする の力 ^好ま しい。

第 1 7 図に示す面光源装置 S 1 5 においては、 光頹 L は薄板 7 と 反射装置 R 1 5 の 間の空間 に対 し遠隔 ί固 所に設け られてお り 、 反射 ミ ラ 一 2 1 の前部には光源 が設け られていな い。 光源 L の背後には反射 ミ ラ ー - 2 3 があ り 、 こ こ で反射された光は尤導部 2 4 を絰て ' 直進し、 反射 ミ ラ ー 2 5 で反射 させ ら れた後、 他の光 導部 2 6 を経て反射装置 R 1 5 の 中央部の開 口 2 Ί か ら反射 ミ ラ ー 2 1 に達し、 その焦点位置に像を結ぶ。 し たが って、 第 1 6 図の場合 と 同様に、 薄板 7 の全面 に分布 した光が送 ら れる。 こ の装置は、 光源 よ り 発す る 熱の処理に非常 に適している。 すなわち、 発熱部 と し ての光源 L が外部にあ る ので、 こ の装置は、 測定器 、 照明器等に適し てい る。

第 1 8 図の例においては、 第 1 7 図に示した面光源 装置 S 1 5 の拡散面 B が照明用の発光面 と し てではな く 、 映像の形成面 と し て用いられてい る。 面 B を映像 形成面 とする には、 面光源装置 S 1 5 と 同 じ原 ¾の面 光源装置 S 1 5 a を用い、 その薄板 7 a の面に 5 a で 示すよ う に適当な光像を投射する。 この光像は、 3 a 、 2 a で示すよ う に反射装置 R 1 5 a に 向力 い、 それ に よ って反射され、 さ ら に反射 ミ ラ ー 2 1 a から光導 部 2 6 a を経て反射 ミ ラ ー 2 5 a に 向かい、 そ こで反 射 された後、 さ ら に反射 ミ ラ ー 2 5 で反射され、 反射 ミ ラ ー 2 1 へ向力 う 。 以下は第 1 7 図に ついて説明 し た と 同様で、 薄板 7 の面 B には与え られた光像に相当 する 像が映写され る。 よ って、 与え られた光像は光導 部 2 6 a ， 2 6 等を経て遠隔値所で再生 され る こ と に なる。 こ の よ う に、 本発明の原理は、 面光源を得るた めに も、 また伝送された光像を ^写する ために も 用い る こ と ができ る。 光像は既述の よ う に光点群であ る と 見る こ と ができ る。 なお、 装置 S 1 5 の装置 S 1 5 a に対する相対的寸法の変更に よ って、 与え られた光像 が拡大ま たは縮少 されて写る よ う にする こ と も 勿論可 能であ る。 ま た、 装置 S 1 5 a に代って、 通常の レ ン ズ系を用いて反射 ミ ラ ー 2 1 へ ¾濛を送って も よい。

O PI この場合には光像の均一分布性は劣る。

装置 S 1 5 から の光束 5 は、 薄板 7 が透 ^で面 B が 光拡散性を有しなければ、 これを外部壁面等への像の 投射のために用いる こ とができ る。 よ って、 薄板 7 a の面への光像の投射に よ って、 この装置 S 1 5 ， S 1 5 a はプ ロ ジェク タ の機能を発揮する 。 こ の よ う に、 本 発明では拡散面 B は必須の も のではない。 い ま まで説 钥 した実施例において も、 面 ： B の光拡散性をな ぐし薄 板 7 を透明板にすれば、 外部への映像役射のために本 発钥を使用する こ とができ る。

以上の よ う に、 本発明の光像の制御装置は、 面照明 、 映像の伝送に用い られるが、 光の可逆進の原理に よ り 、 同 じ経路を逆方向に光を通過させて使用する こ と' ができ る。

例えば、 第 1 8 図において、 薄板 7 を透明材 と し、 光束 5 の方向 と逆の方向に例えば太陽尤を入射させる と、 装置 S 1 5 a の薄板 7 a が尤拡散板からなる場合 には薄板 7 a は全体的に 白 く輝 く。 一方、 薄钣 7 a が 透明板である場合は、 太陽光がその ま ま放射され、 壁 等の面に く っ き り 照射される。 また、 太陽尤の代 り に 锾中電灯を用いて光を薄板 7 の面に照射する と、 薄板 7 a の面からは镲中電灯の光が照射される。 ただ、 光 の入射側の薄板 7 を光拡散 にする と、 薄板 7 a に到 違する光は、 光束 3 の経路に ¾ う 有効入射光のみとな るので薄板 7 a の光像は暗いも の となる。 また 1 7 図の装置 S 1 5 .において薄板 7 の面に逆方向に例 えば太陽光を入射させる と、 光源 L の位置に像が結ば れるので、 そ こで物 の加熱を行な う こ と もできる。

第 1 9 図は、 本発明を面光源装置に用いた場合その 光量分布を三次元的に均一にする手段の説明図である 。 薄板 7 からなる，発光面が苐 1 9 図の よ う に、 長方形 等の、 点光源 L に関し非対称形をなしている場合には 、 薄板 7 の中心 0 から近い端緣上の点 F を ふ fe«に iR う 領域と、 中心 0 から遠い端缘上の点 E を結 に ?口 う 領域と では、 光量分布がそれらの線に ¾い均一にな る よ う に、 反射装置を二次元的に設計したのでは、 後 者の領域の方が前者の領域よ り 暗 く なる。 これは、 線 0 Eおよび 0 ? に ¾ う 断面を同図の左下および右側に それぞれ示したと ころ力 らゎ力 る よ う に、 等しい光量 が、 線 0 E に 、 う 断面では 線 0 F に ¾ う 新面におけ る よ り も長い範囲にわたって分布させられるからであ o

この よ う な問題を群決するためには、 同

靳面 （ 線 F に平行をなす議に f_H、 う 新面 ）

に、 反射装置 Rは反射光 3 をその断面方向

方へ （ 図において ） 向って多 く 割振る よ う

ければな らない。 この割振り は、 線 E F に

無数の断面に関して違続的に変化する よ う

このよ う にする こ と に よ って、 光源 Lカ ら

光面の全面に均一に行き渡る よ う になる。 述べた実施例に ついて述べた補助 ミ ラ ー、 その他種 々 の補助手段は、 こ の三次元的実施例に ついて も 施す こ と 力 でき る。

以上に実施例に ついて説明 したよ う に、 本発 明 に よ れば、 点光源、 .線光源等の局部光源を用いて、 均一 ま たは所望の非均一，光量分布を有する 面光源を安価に得 る こ と ができ る。 そ して、 本発明で用い る反射装置等 は これを大量に生産すれば、 かな り 安価に得る こ とが でき る。 また、 本発明 に よ れば光源の ま ぶし さのない ソ フ ト な照明 を容易に得 る こ と ができ、 また光量の無 駄のな いよ う にする こ と ができ る の で、 経済的な面尤 源装置が得 ら れ る。 本発明の戗の利点は、 照明等のた めの面が広 く て も、 面光镙装置をかな り 薄 く 形成する こ とカ でき る こ と に あ る。 一方、 本発明 に よ れば、 光 像を含む光束を与え る こ と に よ ってそれ を陕像に変換 し、 ス ク リ ー ン面で視る こ'とが可能にな り 、 さ ら に光 の ¾逼方向の逆転に よ って も種 々 の用途を得 る こ と が でき る。 産業上の利用可能住

本凳明は、 既に述べた用途の ほかに、 写真 7 イ ル ム 等を擰入 した額緣式ハ。 ネ ル 、 自 動草の前照灯、 フ ォ グ ラ ン プ、 尾灯等に も ^ いる こ と ができ る 。 こ の よ う に 自 動車の照明 に用いた場合には、 対向車から 見た場-合 、 前照灯面、 フ ォ グ ラ ン プ面には ま ぶ し さが感 じ られ ない。 そ して、 前照灯、 フ ォ グ ラ ンブ等は、 従来の よ う に光源部が小さ く てそれから発する光が発散する も のではな く、 例えば自動草の前部からその全 ¾にわた つて前方へ平行光線が放射される も の とする こ と力 で き るので、 極めて効杲的なもの となる。 本発明は、 ま た、 室 の壁、 天-井等の面を例えば全面にわたって光 らせて照明を行なった り 、 その面に陝像を写し出した り 、 そ こから外部壁面へ映像を投射した りする ことを も可能にする。 また、 本発明の原理は液晶表示装置、 光学測定器等に も適用する こ とがで る o

Claims

1. 光点 または光点群の形成位置を有する手 ¾と、 光 点または光点群からの光束を受けた際にそれを反射 させる反射装置 と、 こ の反射装置で反射された反射 光が到達する 置に設けられた光の向 き変換面と を 有し、 前記反射装置は、 それに よ つて反射される反 射光を光の'向 き変換面において制御された所定の光 束分布を も って面状に広げる ごと き形状の反射面を 有している、 光像の制御装置。

2. 光点が点光源である請求の範囲第 1 項記载の光像 匪

の制御装置。

3. 光点群が镙光源であ る請求の範囲第 1 項記載の光 像の制御装置。 .

4. 光点群が光像である請求の範囲第 ； I 項記載の光像 の制御装置。

5. 反射装置が非球面の曲面からな る反射面を有して いる請求の範囲第 2 項記載の光像の制御装置。

6. 反射装置が非円筒面の曲面からなる反射面を有し てい る請求の範囲第 3 項記載の光像の制御装置。

7. 反射装置が、 無数の锾細な プ リ ズ ム钦体を鋸齒状 断面を も つよ う に並べたフ レ ネ ル ミ ラ ー形状の反射 面を有している請求の範囲第 1 項記載の光像の制御

8. 反射装置が、 無数の铵細なプ リ ズム状体を微細な

__O PI 並列状の畝を形成する よ う に配置した形状の反射面 を有 し、 各畝はその長手方向 中心線の両側にそれに 関し て对称的な斜面を有 している請求の範 a第 1 項 記載の光像の制御装置。

9. 反射装置の反射面の少な く と も 一部が全体的にみ て平面をな して-いる請求の範 S第 7 項または第 8 項 記載の光像の制御装置。

10. 反射装置の反射面の少な く と も 一部が全体的にみ て曲面をな している請求の範麗第 7 項または第 8 項 記載の光像の制御装置。

11- 光点 ま たは光点群の形成位置が反射装置の 中央部 に あ る請求の範囲第 1 項記載の光像の制御装置。

12. 光点または光点群の形成位置が反射装置の片側に あ る請求の範囲第 1 項記載の光像の制御装置。

13. 光点ま たは光点群の形成位量が反射装置の両側に あ る請求の範囲第 1 項ま たは苐 8 項記載の光像の制 御装置。

14. 光の 向 き変換面が薄板の 一面から な り 、 こ の一面 は、 反射装置の反射面に対向している請求の範 S第 1 項記載の光像の剞御装置。

15. 光点 ま たは光点群の澎成位置が反射装置と 薄板と の間 に配置され、 該形成位置の薄板側に反射 ミ ラ 一 が設け られ、 反射装置の反射面は、 前記形成泣置に あ る 光点 ま たは光点群からの ¾を反射 ミ ラ 一背後の 薄板面へ向って反射 させる面を有 している請求の範

OMPI

. WTO 囲第 1 項記載の光.像の制御装置。

16. 薄板の一面が、 無数の微細なプ リ ズ ムを鋸歯状断 面を も つよ う に並べた形状をなし、 薄板が全体的に フ レ ネ ル レ ン ズを構成している請求の範囲第 1 4 項 または第 1 5 項記載の光像の制御装置。

17. 光の 向き変換.面 と反射装置とが対向 し、 その間に 反射装置へ向けて、 反射 ミ ラ ーが設けられ、 反射装 置の外部に光点または光点群の形成位置があ り'、 反 射装置には、 前記形成位置にある光点 または光点群 からの光を反射 ミ ラ ーに導 く こ とを可能にする開口 が設けられ、 反射面は、 反射 ミ ラ ーに よ り 反射され た光を、 反射 ミ ラ ーの背後の位置にある光の向き変 換面部分を も含めて該変換面へ向って反射させる面 を有している請求の範囲第 1 項記載の光像の制御装

18. 薄板の少な く と も 一部が平面板をなす請求の範囲 第 1 4 項記載の元像の制御装置。

19. 薄板の少な く と も 一部が非平面板をなす請求の範 囲第 1 4項記載の光像の制御装置。

20. 薄板の一面の光の向 き変換面が平滑な面からな り 、 薄板が光拡散性材料からなっている請求の範囲第 1 4 項記載の光像制御装置。

21. 光の 向 き変換面が、 反射装 ftからそ こへ到達する 光束を平行光束に変換する よ う に形成されている if 求の範囲第 1 項記載の光像制御装置。

Ο ΡΙ

鶴-

22. 光の 向 き変換面が、 反射装置から そ こへ到達する 光束を所望方向への光束に変換する よ う に形成され てい る請求の範囲第 1 項記載の光像制御装置。

23. 光の 向き変換面のほかに、 光の進行方向 に闋して

他の光の 向 き変換面が並置されている請求の範囲第

1 項記載の光像.制御装置。

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