ライトガイド及び該ライトガイドが組み込まれた光源
ライトガイド(100)を開示する。このライトガイドは複数の光抽出器(120〜123)を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイド内を伝搬する第1の方向から光抽出器に入射する光を抽出し、ライトガイド内を伝搬する第1の方向と異なる第2の方向から光抽出器に入射する光を別の光抽出器に向けて反射し、その反射された光を別の光抽出器が抽出するように主に設計される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概してライトガイドに関する。本発明は、更に、そのようなライトガイドが組み込まれたディスプレイシステムのような光学系にも適用し得る。
【背景技術】
【0002】
光源は、全般照明又はディスプレイ用途のような多くの用途を有する。多くの用途において、光源が所望の区域にかけて特定の方向に効率的に均一な光を発することが望ましい。多くの光源は、拡張された発光区域を提供し、発光光線を所望の方向に沿って向けるための1つ以上のランプ及び手段を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
概して、本発明はライトガイドに関する。一実施形態で、光源は複数の光抽出器を含む。それぞれの光抽出器は、主に第1の方向に沿ってライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分を含む。それぞれの光抽出器は、主に第1の方向に沿った光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に主に向かって光を反射するように主に設計された第2の部分もまた含む。場合によっては、複数の光抽出器の光抽出器は凹である。場合によっては、複数の光抽出器は規則的な配列を形成する。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は平面部分を含む。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は区分的平面である。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は曲面部分である。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は区分的曲面である。場合によっては、複数の光抽出器は第1の複数の光抽出器を含み、その第1の部分はライトガイドの第1の縁に面しており、その第2の部分は第1の縁に背を向けており、第2の複数の光抽出器は第1の複数の光抽出器と異なっており、その第1の部分はライトガイドの第2の縁に面し、その第2の部分は第2の縁に背を向けている。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器は互いの鏡像である。場合によっては、光抽出器はライトガイドの底面にある。場合によっては、自動車の後部窓アセンブリ又はトランクの蓋はライトガイドを含む。場合によっては、それぞれの光抽出器は、光の抽出のために少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に向かう光の抽出又は光の反射のいずれのためにも主に設計されていない第3の部分を含む。場合によっては、第3の部分はライトガイドの他の部分に光を向けるように主に設計される。
【0004】
別の実施形態では、ライトガイドは、ライトガイドの第1の縁に近接して配置された第1の複数の光抽出器を含む。第1の複数の光抽出器のそれぞれの光抽出器は、光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器に向かって光を反射するように主に設計された平面側を含む。光抽出器の平面側は実質的に同じ配向を有する。それぞれの光抽出器の平面側は隣接するどの光抽出器の平面側にも面していない。場合によっては、第1の複数の光抽出器の光抽出器の平面側の面法線の方向の変化は約20%以下、又は約10%以下、又は約5%以下である。場合によっては、それぞれの光抽出器の平面側は他のどの光抽出器の平面側にも面していない。場合によっては、それぞれの光抽出器は、ライトガイドから光を抽出するように主に設計された平面側に対向する非平面側を含み、それぞれの光抽出器の平面側は光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の非平面側に向かって光を反射するように主に設計される。
【0005】
別の実施形態では、光源は複数の光抽出器を含むライトガイドを含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。光源は、ライトガイドの第1の縁に沿って配置された第1のランプ及び第1の縁と異なるライドガイドの第2の縁に沿って配置された第2のランプもまた含む。複数の光抽出器は、第1の複数の光抽出器を含み、その第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために第1の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第2のランプによって発される光を反射するように主に設計される。複数の光抽出器は、第1の複数の光抽出器と異なる第2の複数の光抽出器もまた含み、その第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために、第2の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第1のランプによって発される光を反射するように主に設計される。場合によっては、第1の複数の光抽出器の光抽出器の第1の部分は第1のランプに面しており、第1の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第2のランプに面しており、第2の複数の光抽出器の光抽出器の第1の部分は第2のランプに面しており、第2の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第1のランプに面している。場合によっては、第1の複数の光抽出器はライトガイドの第1の区域に配置され、第2の複数の光抽出器は第1の区域と異なるライトガイドの第2の区域に配置される。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器の光抽出器の第1の部分は同じ第1の方向に主に沿って光を抽出する。場合によっては、ライトガイドは概ね平面及びこの平面に対する法線を画定し、第1の方向は法線方向と異なる。
【0006】
別の実施形態では、ライトガイドは複数の光抽出器を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイド内を伝搬する、第1の方向から光抽出器に入射する光を抽出し、ライトガイド内を伝搬する、第1の方向と異なる第2の方向から光抽出器に入射する光を別の光抽出器に向けて反射し、その反射された光を別の光抽出器が抽出するように主に設計される。場合によっては、第2の方向は第1の方向と反対である。場合によっては、それぞれの光抽出器は、光を抽出するために主に設計された第1の部分と、別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを有する。
【0007】
本発明は、添付の図面に関連して以下の本発明の種々の実施形態の詳細な説明を考慮して、より完全に理解し正しく認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ライトガイドの概略的上面図。
【図2A】異なる光抽出器の部分の概略的3次元図。
【図2B】異なる光抽出器の部分の概略的3次元図。
【図2C】異なる光抽出器の部分の概略的3次元図。
【図3A】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図3B】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4A】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4B】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4C】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4D】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図5】ライトガイドの概略的上面図。
【図6】別のライトガイドの概略的上面図。
【図7】別のライトガイドの概略的上面図。
【図8A】光源の概略的3次元図。
【図8B】光源の側面図。
【図9】他の光源の概略側面図。
【図10】別の光源の概略的上面図。
【図11】図10に図示した光源の概略的側面図。
【図12】光源アセンブリの概略的側面図。
【図13A】様々な光管理フィルムの概略的側面図。
【図13B】様々な光管理フィルムの概略的側面図。
【図14A】光源の概略的上面図。
【図14B】光源の側面図。
【図14C】光抽出器の概略的3次元図。
【図15A】光源の出力強度図。
【図15B】光源の出力強度等高線図。
【図16】別の光源の出力強度等高線図。
【図17】別の光源の出力強度等高線図。
【図18】自動車の概略的側面図。
【図19】光源の概略的上面図。
【0009】
本明細書において複数の図面で用いられる同じ参照符号は、同一又は同様の性質及び機能を有する同一又は同様の要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、概して、ライトガイドの発光面にわたってほぼ均一な強度分布のような望ましい強度分布を有する光を抽出するライトガイドに関する。場合によっては、発光光線はライトガイドの法線方向と異なる方向に沿う。開示されるライトガイドは、反対方向などのようないくつかの方向に伝搬される光を抽出することができる。開示されるライトガイドは、ライトガイドの1つ以上の複数の光抽出微小構造から光を反射することによって主に光を抽出する。少なくともいくつかの微小構造は、光を抽出するように主に設計された第1の部分と、光抽出のために近隣の微小構造のような1つ以上の他の微小構造の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。
【0011】
図1は、xy平面に概ね配置される、又はxy面を概ね画定するライトガイド100の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド100は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド100は1つ以上のランプ(図1には明示的に示されていない)から光を受容し、受容した光をライトガイドの発光面115から発光する。ライトガイド100は、ライトガイドから光を抽出するための光抽出器120〜123を含む複数の光抽出器を含む。それぞれの光抽出器は、xy面ではない発光方向180に主に沿ってライトガイドから光を抽出するように主に設計された第1の部分と、発光方向に主に沿った光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器120は第1の部分120Aと第2の部分120Bとを含み、光抽出器121は第1の部分121Aと第2の部分121Bとを含み、光抽出器122は第1の部分122Aと第2の部分122Bとを含み、光抽出器123は第1の部分123Aと第2の部分123Bとを含む。第1の部分120A〜123Aは、主に発光方向180に沿ってライトガイド100から光を抽出するように主に設計される。例えば、第1の部分121Aは発光方向180に沿って伝搬する抽出光線131として入射光線130を抽出し、第1の部分120Aは発光方向180に沿って伝搬する抽出光線133として入射光線132を抽出する。
【0012】
第2の部分120B〜123Bは、主に発光方向180に沿った光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分121Bは入射光線140を反射光線141として反射し、第1の部分122Aは反射光線141を発光方向180に沿って伝搬する抽出光線142として抽出し、第2の部分123Bは入射光線150を反射光線151として反射し、第1の部分122Aは反射光線151を発光方向180に沿って伝搬する抽出光線152として抽出する。
【0013】
場合によっては、光抽出微小構造の第1及び第2の部分は、第2の機能を有するように設計され得る。例えば、場合によっては、第1及び/又は第2の部分の少なくとも一部は、例えば抽出光の均一性を改善するために、光をライトガイドの他の区域へ2次的に方向転換するように設計され得る。しかしそのような場合、第1の部分の主機能は光を抽出することであり、第2の部分の主機能は、光の抽出のために例えば近隣の光抽出器の第1の部分のような1つ以上の他の第1の部分に向けて光を反射することである。
【0014】
概して、光抽出器の第1の部分及び第2の部分は、用途において望まれ得る任意の形を有することができる。例えば、場合によっては、第1及び第2の部分は1つ以上の平面様相、区分的平面様相、曲面様相、又は区分的曲面様相、又はそのような様相の任意の組み合わせであるか、又はそれらを含むことができる。例えば、図2Aはxy面に垂直な平面215にある平面部分210の概略図である。場合によっては、平面部分210は光抽出器の第1又は第2の部分であり得る、又は第1若しくは第2の部分の一部又はセグメントであり得る。平面部分210は、用途において望まれ得る任意の形を有することができる。例えば、平面部分210は、五角形又は四角形のような多角形のような2次元直線面形状の形であり得る。例えば、場合によっては、平面部分210は不等辺四辺形(trapezium)、台形、平行四辺形、菱形、矩形、三角形、又は正方形であり得る。
【0015】
別の例として、図2Bは、xy面と角度227を成す平面225にある傾けられた平面部分220の概略図であり、各227は90度とは異なる(例えば90度より小さい)。場合によっては、傾けられた平面部分220は光抽出器の第1及び第2の部分であるか、第1又は第2の部分の一部若しくはセグメントであり得る。
【0016】
場合によっては、平面部分210は、2次元的、又は円、楕円若しくは放物線のような曲線形状であり得る。例として、図2Cは、xy面と角度237を成す平面235にある平面部分230の概略図であり、角度227は90度より小さい、90度、又は90度より大きい角度であり得る。平面部分230は円形セグメント又は放物線状セグメントであり得る。
【0017】
場合によっては、第1及び/又は第2の部分は四面体、プリズム若しくはピラミッドのような3次元の直線体、又はそのような体の一部分又は例えば錘台などそのような体の組み合わせであってもよい、又はそれを含むことができる。例えば、図3Aは、部分310を含む光抽出器305の概略的3次元図である。部分310は、平面セグメント320及び330を含む。部分310は、光抽出器の第1又は第2の部分であってもよく、又は第1又は第2の部分の一部若しくはセグメントであってもよい。別の例として、図3Bは、区分的平面の第1の部分340と平面の第2の部分350とを含む光抽出器315の概略的3次元図である。第1の部分340は、平面セグメント360、361、362、及び363を含む。
【0018】
場合によっては、第1及び/又は第2の部分は、球体、非球面、楕円体、回転楕円体、放物面、円錐、又は円筒のセグメントのような3次元の曲線体であってもよく、又はそれを含んでもよい。例として、図4Aは、曲面の第1の部分410と平面の第2の部分415とを含む光抽出器405の概略的3次元図である。第1の部分410は、例えば円筒又は円錐のセグメントであり得る。別の例として、図4Bは、曲面の第1の部分430と曲面の第2の部分435とを含む光抽出器420の概略的3次元図である。第2の部分435は、例えば、円筒又は球体のセグメントであり得る。更に別の例として、図4Cは、曲面の第1の部分450と平面の第2の部分455とを含む光抽出器440の概略的3次元図である。場合によっては、第1の部分450は非球面のセグメントであり、その結果、非球面様相を有する。別の例として、図4Dは、光抽出器440を切頭したバージョンであり、非球面の第1の部分470と平面の第2の部分475とを含む光抽出器460の概略的3次元図である。
【0019】
図5は、概してxy面に配置される又は概してxy面を画定するライトガイド500の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド500は曲面のライトガイドのような非平面のライトガイドであり得る。ライトガイド500は1つ以上のランプ(図5には明示的に示されていない)から光を受容し、受容した光をライトガイドの発光面515から発する。ライトガイド500は複数の光抽出器505を含む。
【0020】
それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、少なくとも1つの近隣の光抽出器のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。
【0021】
複数の光抽出器505は、第1の複数の光抽出器520と第2の複数の光抽出器530とを含む。光抽出器520の第1の部分はライトガイドの第1の縁596に面しており、光抽出器520の第2の部分は第1の縁に背を向けている。場合によっては、光抽出器520の第2の部分はライトガイドの第2の縁598に面している。光抽出器530の第1の部分はライトガイドの第2の縁598に面しており、光抽出器530の第2の部分は第2の縁に背を向けている。場合によっては、光抽出器530の第2の部分はライトガイドの第1の縁596に面している。
【0022】
例えば、光抽出器521は第1の縁596に面する第1の部分521Aと、第1の縁に背を向けている第2の部分521B(例えば、第2の部分は第2の縁598に面している)とを含み、光抽出器522は第1の縁596に面する第1の部分522Aと第1の縁に背を向けている第2の部分522B(例えば、第2の部分は第2の縁598に面している)を含み、光抽出器523は第1の縁596に面している第1の部分523Aと第1の縁に背を向けている第2の部分523B(例えば、第2の部分は第2の縁598に面している)とを含む。
【0023】
別の例として、光抽出器531は第2の縁598に面している第1の部分531Aと第2の縁に背を向けている第2の部分531B(例えば、第1の部分は第2の縁596に面している)とを含み、光抽出器532は第2の縁598に面する第1の部分532Aと第2の縁に背を向けている第2の部分532B(例えば、第2の部分は第1の縁596に面している)とを含み、光抽出器533は第2の縁598に面している第1の部分533Aと第2の縁に背を向けている第2の部分533B(例えば、第2の部分は第1の縁596に面している)とを含む。
【0024】
第1の複数の光抽出器520の第1の部分は、第1の全般的方向540に沿って(−x方向に沿って)ライトガイド内を伝搬する光を抽出するように主に設計される。例えば、第1の部分522Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線571として全般的方向540に沿って伝搬する入射光線570を抽出し、第1の部分523Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線573として全般的方向540に沿って伝搬する入射光線572を抽出する。第1の複数の光抽出器520の第2の部分は、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向かう第2の全般的方向560に沿って伝搬する入射光線を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分522Bは反射光線575として第2の全般的方向560に沿って伝搬する入射光線574を反射し、第1の部分521Aは発光方向590に沿って伝搬する抽出された光線576として反射光線575を抽出する。
【0025】
第2の複数の光抽出器530の第1の部分は、第2の全般的方向560に沿って(+x方向に沿って)ライトガイドの内部を伝搬する光を抽出するために主に設計される。例えば、第1の部分532Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線581として全般的方向560に沿って伝搬する入射光線580を抽出し、第1の部分533Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線583として全般的方向560に沿って伝搬する入射光線582を抽出する。第2の複数の光抽出器530の第2の部分は、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向かって第1の方向540に沿って概ね伝搬する入射光線を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分533Bは、反射光線586として第1の全般的方向540に沿って伝搬する入射光線585を反射し、第1の部分531Aは、発光方向590に沿って伝搬する抽出された光線587として反射光線586を抽出する。
【0026】
ライトガイド500は、光抽出器521及び522のような複数の光抽出器520を含む。この複数の光抽出器のそれぞれの光抽出器は、ライトガイドの内部を伝搬する、第1の全般的方向540から光抽出器に入射する光を抽出するように主に設計される。例えば、光抽出器522は、ライトガイドの内部を伝搬する、概ね第1の方向540から光抽出器522へ入射する光570を抽出する。複数の光抽出器520の光抽出器は、ライトガイド内部を伝搬する、第1の方向540と異なる第2の全般的方向560から光抽出器に入射する光を別の光抽出器に向けて反射するために主に設計され、この別の光抽出器はライトガイドからの反射光を抽出する。例えば、光抽出器522は、ライトガイド内部を伝搬する、方向540と異なる第2の全般的方向560から光抽出器に入射する光574を反射光線575として光抽出器521に向かって反射し、光抽出器521は抽出された光線576として反射光575をライトガイドから抽出する。第1の方向540が画定する全般的方向に沿って複数の光線はライトガイド内部を移動する。光線は、光線が第1の方向540と角度ωを成す方向に沿って伝搬する場合は方向540に概ね沿って伝搬し、この角度ωの大きさは約30度未満、又は約25度未満、又は約20度未満、又は約15度未満、又は約10度未満である。
【0027】
場合によっては、第2の方向560は第1の方向540と反対方向である。例えば、そのような場合、第1の方向540は−x方向に沿い、第2の方向560は+x方向に沿う。
【0028】
図6は、xy面に概ね配置される、又はxy面を概ね画定するライトガイド600の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド600は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド600は複数の光抽出器605を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。複数の光抽出器605は、第1の縁630に近接して配置された第1の複数の光抽出器620を含む。例えば、そのような場合、第1の複数の光抽出器620の光抽出器は、対向する第2の縁632より第1の縁630に近い。概して、複数の光抽出器605は、第1の縁に近接して配置されるとみなされるには第1の縁630から遠すぎる光抽出器695のような他の光抽出器を含むことができる。例えば、そのような場合、光抽出器695は第1の縁630より第2の縁632に近い。
【0029】
第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された平面の第2の部分とを含む。例えば、光抽出器621は、第1の部分621Aと平面の第2の部分621Bとを含み、第2の部分は、抽出光線672としての抽出のための反射光線671として、入射光線670を近隣の光抽出器622の第1の部分622Aに向けて反射するように主に設計される。
【0030】
それぞれの平面部分は、平面部分に対して垂直な方向に向けられた付随する面法線を有する。例えば、光抽出器622の平面の側若しくは様相、又は第2の部分622Bは、平面622Bに対して垂直な付随する面法線640を有する。場合によっては、第1の複数の光抽出器620の光抽出器の平面の第2の部分又は平面の側は、実質的に同じ配向を有する。例えば、そのような場合、第1の複数の光抽出器の平面側の面法線の方向の変化は約25%以下、又は約20%以下、又は約15%以下、又は約10%以下、又は約5%以下である。別の例として、そのような場合、第1の複数の光抽出器の光抽出器の平面側の面法線の方向の変化は約20度以下、又は約15度以下、又は約10度以下、又は約7度以下、又は約5度以下である。
【0031】
場合によっては、第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器の平面側は第1の複数の光抽出器620のどの近隣の光抽出器にも面していない。例えば、光抽出器627は、第1の複数の光抽出器620の光抽出器627の近隣の光抽出器に属する平面側621B、622B、624B、625B、627Bに面していない平面の第2の部分627Bを有する。場合によっては、第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器の平面側は第1の複数の光抽出器620の他のどの光抽出器の平面側にも面していない。例えば、平面側621Bは、第1の複数の光抽出器620の他のどの光抽出器の平面側にも面していない。
【0032】
場合によっては、第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器の第1の部分は非平面であり、結果的に、それぞれの光抽出器は平面側(第2の部分)と、平面側に対向して配置された非平面側(第1の部分)とを有する。例えば、光抽出器621は第1の部分、すなわち平面側621Bに対向して配置された非平面側621Aを含み、光抽出器622は第1の部分、すなわち平面側622Bに対向して配置された第1の部分又は非平面側622Aを含み、光抽出器623は第1の部分、すなわち平面側623Bに対向して配置された非平面側623Aを含み、光抽出器627は第1の部分、すなわち平面側627Bに対向して配置された非平面側627Aを含む。第1の複数の光抽出器620の光抽出器の非平面側はライトガイドから光を抽出するように主に設計され、第1の複数の光抽出器620の光抽出器の平面側は、光抽出のために、第1の複数の光抽出器620の他の光抽出器の非平面部分に向かって光を反射するように主に設計される。
【0033】
本明細書に開示された光抽出器は、光を抽出するように主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような1つ以上の他の光抽出器の第1の部分に向けて主に光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。場合によっては、光抽出器は、その主たる設計が光を抽出すること又は抽出のために他の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射することのいずれのためでもない第3の部分のような追加的な部分を有することができる。そのような場合、追加的な部分は他の機能を実行するために主に設計され得る。例えば、追加的な部分は、光をライトガイドの他の部分に方向転換するために主に設計され得る。例えば、追加的な部分は、ライトガイドの光が不足している1つ以上の区域に光を方向転換して、抽出された光の輝度の均一性を改善するように主に設計され得る。別の例として、追加的な部分は処理条件を改善してもよく、光学的機能を全くあるいはほとんど有さなくてもよい。場合によっては、追加的な部分は光抽出に全くあるいはほとんど寄与しなくてもよい。
【0034】
例えば、図7は、xy面に概ね配置される又はxy面を概ね画定するライトガイド700の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド700は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド700は1つ以上のランプ(図7には明示的に示されていない)からの光を受容し、受容した光をライトガイドの発光表面715から全般的な発光方向790に沿って発する。ライトガイド700は複数の光抽出器705を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分と、第3の部分とを含む。例えば、光抽出器720は非平面の第1の部分720Aと、平面の第2の部分720Bと、平面の第3の部分720Cとを含み、光抽出器730は非平面の第1の部分730Aと、平面の第2の部分730Bと、平面の第3の部分730Cとを含み、光抽出器740は非平面の第1の部分740Aと、平面の第2の部分740Bと、平面の第3の部分740Cとを含む。代表的なライトガイド700で、光抽出器のそれぞれの非平面の第1の部分は区分的平面部分であり、2つの平面セグメントを含む。例えば、非平面の第1の部分720Aは第1の平面セグメント721と第2の平面セグメント722とを含む。
【0035】
図8Aは、後部反射体870上に配置されたライトガイド810と、ライトガイドの第1の縁820に沿って配置された第1のランプ830と、ライトガイドの対向する第2の縁825に沿って配置された第2のランプ840とを含む光源800の概略3次元図であり、図8Bはその概略側面図である。ライトガイド810はxy面に概ね配置される、又はxy面を概ね画定するが、場合によっては、ライトガイド810は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド810は、上部の発光主面850と、後部反射体870に面して近接して配置される対向する構造化された底部の主面855とを含む。
【0036】
ランプ830は第1の縁820を通ってライトガイドに入る光835を発し、ランプ840は第2の縁825を通ってライトガイドに入る光845を発する。ライトガイド810はランプ830及び840から光を受容し、受容した光を発光表面850から全般的発光方向890に沿って発する。構造化された底面855は、ランプからライトガイドに入る光を抽出するために、光抽出器860及び861のような複数の光抽出器805を含む。それぞれの光抽出器は、xy面にはない発光方向890に主に沿ってライトガイドから光を抽出するように主に設計された第1の部分と、発光方向に主に沿った光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器860は第1の部分860Aと第2の部分860Bとを含み、光抽出器861は第1の部分861Aと第2の部分861Bとを含む。第1の部分860A及び861Aは、主に発光方向890に沿ってライトガイドから光を抽出するように主に設計される。例えば、第1の部分860Aは、発光方向890に沿って伝搬する抽出された光線865として入射光線864を抽出する。第2の部分860B〜861Bは、主に発光方向890に沿った光抽出のために、少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分860Bは反射光線867として入射光線866を反射し、第1の部分861Aは発光方向890に沿って伝搬する抽出された光線868として反射光線867を抽出する。
【0037】
代表的な光源800で、複数の光抽出器805は底部主面855の一部である。概して、光抽出器は用途において望まれ得るライトガイド内部の任意の場所にあり得る。例えば、光抽出器は上部発光表面850の一部であり得る。図9は、後部反射体870上に配置されたライトガイド910と、ライトガイドの第1の縁919に沿って配置された第1のランプ830と、ライトガイドの第2の縁925に沿って配置された第2のランプ840とを含む光源900の概略的側面図である。ライトガイド910は、構造化された上部の発光主面950と、後部反射体870に対抗して、後部反射体870に面して近接して配置された底部の発光主面955とを含む。ランプ830は第1の縁919を通ってライトガイドに入る光835を発し、ランプ840は第2の縁925を通ってライトガイドに入る光845を発する。ライトガイド910はランプ830及び840から光を受容し、受容した光を底部発光表面955から反射体870に向けて発光する。後部反射体は、発された光を概ね発光方向990に沿って反射する。場合によっては、光線922は光抽出器に遭遇することがあり、その場合、光線は発光方向990以外の方向に方向転換され得る。結果的に、場合によっては出力光は光抽出器が底面の一部であるライトガイドより広い角度分布を有することができる。
【0038】
構造化された底面950は、ランプからライトガイドに入る光を抽出するために、光抽出器960及び961のような複数の光抽出器905を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器961は、抽出された光線921として入射光線920を抽出する第1の部分961Aを含み、後部反射体870は光線921を光源900の発光表面935によって発された光線922として発光方向990に沿って反射する。代表的な光源900で、光源の発光表面935はライトガイドの上面950と重なる。
【0039】
再び図8A及び8Bを参照すると、後部反射体870は例えば観察者899に向けて全般的+z方向に向けて光を反射する。例えば、ライトガイドをライトガイドの底部主面855から出る入射光線872は、概ね観察者898に向かって伝搬する、出て行く光線873として反射されて戻る。後部反射体870は、所望され得る、及び/又は用途において実用的であり得る任意の反射体であり得る。例えば、後部反射体は、2007年5月20日付で出願された米国仮特許出願第60/939085号に対する優先権を主張する2008年5月19日付で出願された国際特許出願第PCT/US 2008/064115号に開示されているような鏡面反射体、半鏡面反射体若しくは半拡散反射体、又は拡散反射体であり得、それら双方の特許出願は参照により全体が本明細書に組み込まれる。例えば、反射体は、アルミニウムメッキされたフィルム、又は強化鏡面反射体(ESR)フィルムのような多層高分子反射フィルム(ミネソタ州St.Paulの3M Companyから入手可能)であり得る。別の例として、後部反射体870は、白色の外観を有する拡散反射体であり得る。更に別の例として、後部反射体870は、後部反射体が底面955と物理的に接触したときのウェットアウトの発生を防ぐために、わずかなつや消し面を有する実質的な鏡面反射体であり得る。
【0040】
図10は、xy面にない方向1099に沿って光を発する発光表面1002を有する光源1000の概略的上面図である。光源1000は、ライトガイド1010と、ライトガイドの第1の縁1012に沿って近くに配置され、第1の側部反射体1022内に収容される第1のランプ1020と、ライトガイドの第2の縁1014に沿って近くに配置され、第2の側部反射体1032内に収容される第2のランプ1030と、を含み、第2の縁は第1の縁と異なる。第1のランプ1020は、第1の縁1012を通ってライトガイドに入り全般的−x方向に伝搬する光1025を発する。第2のランプ1030は光1035を発し、この光は第2の縁1014を通ってライトガイドに入り、発された光1025が伝搬する全般的方向と異なる方向である全般的+x方向に伝搬する。
【0041】
ライトガイド1010は、光抽出器1051及び1061のような複数の光抽出器1040を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために、近隣の光抽出器のような別の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器1051は、第1の部分1051Aと第2の部分1051Bとを含み、光抽出器1061は、第1の部分1061Aと第2の部分1061Bとを含み、第1の部分1051Aのようなそれぞれの第1の部分は4つのセグメントを含む。
【0042】
複数の光抽出器1040は、発光表面1002の第1の発光表面1004を覆う第1の複数の光抽出器1050と、発光表面1002の異なる第2の発光表面1006を覆う第2の複数の光抽出器1060とを含む。第1の複数の光抽出器1050は第2の複数の光抽出器1060と異なる。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器は、例えば第1及び第2の部分を含まない1つ以上の抽出器のような1つ以上の抽出器を共通して含む。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器は重ならず、すなわち、一方の複数の光抽出器の光抽出器のいずれも、他方の複数の光抽出器に含まれない。場合によっては、第1及び第2のそれぞれの発光区域1004及び1006は重ならない。場合によっては、発光区域1004及び1006のそれぞれは他方の発光区域にもまた含まれる区域を含む。
【0043】
第1の複数の光抽出器1050は、発光表面1002の第1の発光区域1004を通してライトガイドから光を抽出する。例えば、光抽出器1052の第1の部分1052Aは、入射光線1072を発光方向1099に沿って伝搬する抽出された光線1073として抽出し、光抽出器1053の第1の部分1053Aは入射光線1070を発光方向1099に沿って伝搬する抽出された光線1071として抽出する。第2の複数の光抽出器1060は発光表面1002の第2の発光区域1006を通してライトガイドから光を抽出し、区域1006は区域1004と異なる。例えば、光抽出器1062の第1の部分1062Aは入射光線1080を発光方向1099に沿って伝搬する抽出された光線1081として抽出するが、場合によっては、発光表面1004及び1006は異なる方向に光を発することができる。
【0044】
第1の複数の光抽出器1050の光抽出器の第1の部分は第1のランプ1020に面しており、第1の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第1のランプに背を向けている(例えば、第2の部分は第2のランプ1030に面している)。第1の複数の光抽出器1050の第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために、例えば近隣の光抽出器の第1の部分のような第1の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第2のランプ1030によって発される反射光1035を反射するように主に設計される。例えば、光抽出器1054の第2の部分1054Bは、第2のランプ1030によって光抽出器1055の第1の部分1055Aに向かって発される入射光線1074を反射光線1075として反射するように主に設計され、第1の部分1055Aは反射光線1075を発光方向1099に沿って伝搬する発光光線1076として抽出する。
【0045】
第2の複数の光抽出器1060の光抽出器の第1の部分は第2のランプ1030に面しており、第2の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第2のランプに背を向けている(例えば、第2の部分は第1のランプ1020に面している)。第2の複数の光抽出器1060の第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために、例えば近隣の光抽出器の第1の部分のような第2の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第1のランプ1020によって発される反射光1025を反射するように主に設計される。例えば、光抽出器1063の第2の部分1063Bは、第1のランプ1020によって光抽出器1064の第1の部分1064Aに向かって発される入射光線1082を反射光線1083として反射するように主に設計され、第1の部分1064Aは反射光線1083を発光方向1099に沿って伝搬する発光光線1084として抽出する。
【0046】
代表的な光源1000で、第1及び第2の複数の光抽出器1050及び1060の光抽出器のそれぞれの第1の部分は主に同じ方向1099に沿って光を抽出する。概して、第1の複数の光抽出器1050は第1の方向に沿ってライトガイド1010から光を抽出することができ、第2の複数の光抽出器1060は第1の方向と異なる第2の方向に沿ってライトガイド1010から光を抽出することができる。
【0047】
代表的なライトガイド1010はxy面、及びz方向に沿った面法線に概ね置かれる又は画定される。場合によっては、発光方向1099はライトガイドの面法線の方向と異なる。例えば、図11は、発光方向1099に沿って光を発する発光表面1002を有する光源1000の概略的側面図である。ライトガイド1010はz軸に沿った面法線1110を有し、発光方向1099と角度1120を成す。場合によっては、角度1120はほとんどゼロ度である。例えば、そのような場合、角度1120は約10度以下、又は約7度以下、又は約5度以下、又は約3度以下である。場合によっては、角度1120は約10度〜約50度、又は15度〜40度、又は約15度〜約30度、又は約15度〜約25度の範囲であり得る。
【0048】
場合によっては、図11に図示したように、光源1000はライトガイドをライトガイドの低部主面1140から観察者1190の全般的方向に向けて出る光を反射するための後部反射体1130を含む。後部反射体1130は、後部反射体870のような本発明書に開示されている任意の後部反射体と同様のものであり得る。
【0049】
再び図10を参照すると、概して、複数の光抽出器1040は対称軸を有しても有さなくてもよい。場合によっては図10に図示したように、複数の光抽出器1040は対称軸1001を中心に概ね対称であり、すなわち、それら2つの光抽出器群の光抽出器は軸1001を中心に互いに実質的に鏡像である。場合によっては、対称軸1001は第1の複数の光抽出器1050を第2の複数の光抽出器1060から分離する。
【0050】
ライトガイド1010は用途において望まれ得る任意の材料で作製され得る。代表的な材料としては、ポリカーボネート、ポリアクリレート例えばポリメチルメタクリレート及びウレタンアクリレート、ポリスチレン、シリコーン、及びポリエチレンテレフタレートグリコール(PETG)が挙げられる。ライトガイド1010は用途において望まれ得る任意の屈折率を有することができる。場合によっては、ライトガイドの屈折率は約1.3〜約1.8、又は約1.35〜約1.75、又は約1.38〜約1.7の範囲である。
【0051】
代表的な光源1000で、第1の複数の光抽出器1050の光抽出器は第1の発光区域1004を画定する第1の領域に位置づけられ、第2の複数の光抽出器1060の光抽出器は第2の発光区域1006を画定する、近隣の第2の領域に位置づけられる。概して、第1及び第2の2つの光抽出器群の光抽出器は、用途において望まれ得る任意の方法及び形状で発光表面1002に位置づけられ配置され得る。例えば、光抽出器は交互のパターンを形成することができる。
【0052】
例えば、図19は、ライトガイド1910、ランプ1020、及び第2のランプ1030を含む光源1900の概略的上面図である。ライトガイド1910は、横列1930及び1935のような複数の横列を形成する複数の光抽出器1940を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような別の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。複数の光抽出器1940は、第1の複数の光抽出器1950と、第1の複数の光抽出器1950と異なる第2の複数の光抽出器1060とを含む。複数の光抽出器1940のそれぞれの列は、第1の複数の光抽出器からの多数の光抽出器と第2の複数の光抽出器からの多数の光抽出器とを含む。それぞれの列で、1つの光抽出器群からの光抽出器は、別の光抽出器群からの光抽出器のいずれかの側の隣にある。例えば、列1930で、光抽出器1962の片側には光抽出器1951があり、もう1つの側には光抽出器1952がある。
【0053】
図12は、後部反射体1220と光管理フィルム1230との間に置かれた光源1210を含む光源アセンブリの概略的側面図である。光源1210は、本明細書に開示した任意の光源であること又は任意の光源を含むことができ、本明細書に開示した任意のライトガイドを含むことができる。例えば、光源1210は光源1000と同様であり得る。別の例として、光源1210はライトガイド1010と同様のライトガイドを含むことができる。
【0054】
光源1210はxy面、及びz方向に沿った面法線に概ね置かれる又は画定される。光源12は、面法線1250と角度1260を成す全般的方向1240に光を発する。光管理フィルム1230は光源1210が発する光の光学的性状を少なくとも1つ変更する。例えば、光管理フィルム1230は、例えば光の伝搬の方向を方向1240から方向1250に変えるためのプリズムフィルムであってもよく、又はプリズムフィルムを含むことができる。例えば、光管理フィルム1230は、図13Aに概略的側面図が図示されている対称プリズム1320を有するプリズムフィルム1310であってもよく、又はプリズムフィルム1310を含むことができる。場合によっては、プリズム1320は後部反射体1220に面することができる。場合によっては、プリズム1320は後部反射体1220に背を向けることができる。場合によっては、プリズム1320は例えばy方向に沿って延在する線状対称プリズムであり得る。
【0055】
別の例として、光管理フィルム1230は、図13Bに概略的側面図が図示されている非対称プリズム1340を有するプリズムフィルム1330であること又はそれを含むことができる。場合によっては、プリズム1340は後部反射体1220に面することができる。場合によっては、プリズム1340は後部反射体1220に背を向けることができる。場合によっては、プリズム1340は例えばy方向に沿って延在する線状非対称プリズムであり得る。場合によっては、ライトガイドから抽出された光はライトガイドの平面に対してほぼ垂直である。そのような場合、出力光を方向転換するための光管理フィルムは必要ではない場合があるが、反射偏光器のような他の光管理フィルムがなお含まれ得る。
【0056】
場合によっては、光管理フィルム1230は1つ以上の光吸収偏光器、光反射偏光器、光学拡散体、光学位相差板、及び/又は光学フィルタであってもよく、又はそれ(ら)を含むことができる。
【0057】
図10を参照すると、ランプ1020及び1030は、用途に望まれ得る任意のタイプのランプであり得る。例えばランプは、冷陰極蛍光灯(CCFL)、発光ダイオード(LED)、レーザー、熱陰極蛍光灯(HCFL)、外部電極蛍光灯(EEFL)、電光灯(EL)、有機電光灯(OLED)、又は用途に好適な任意の他のランプであり得る。ランプ1020及び1030は点光源ランプ又は直線ランプのような任意の形のランプであり得る。ランプは、任意の波長又は波長範囲を有する光を発することができる。例えば発光波長はUV、可視光、又は赤外光の範囲であり得る。場合によっては、ランプは白色光を発することができる。そのような場合、光の屈折ではなく主に反射に基づく光抽出であるため、出力光1099はほぼ白色であり得る。
【0058】
ライトガイド及び光源のような開示の構成体の利点のいくつかを以下の例によって更に例示する。これらの実施例に列挙される特定の材料、パラメータ、量及び仮定、並びに他の条件及び詳細は、本発明を過度に限定するものと解釈すべきではないことに留意されたい。
【実施例】
【0059】
(実施例1):
様々な図及び部分が図14A〜14Cに概略的に図示されている光源1400は、ASAPプログラム(アリゾナ州TucsonのBreault Research Organization,Inc.から入手可能)を用いて数値的に具現化したものである。光源1400は、xyz座標系を中心とするライトガイド1410を含み、このライトガイドは上部主表面1412と、対向する構造化された低部主表面1414と、ライトガイドの第1の縁1416に面している第1のランプ1430と、ライトガイドの第2の縁1418に面している第2のランプ1435と、後部反射体1470とを有するものであった。
【0060】
ライトガイド1410は299.4mmの長さD1、28mmの幅D2、2mmの厚さD3を有し、625nmで1.485の屈折率を有するものであった。光抽出器に覆われた区域は、ライトガイドの発光区域である抽出領域1420であった。抽出領域1420は279.4mmの長さE1、25.4mmの幅E2であった。それぞれのランプ1430及び1435の発光面は1.85mmの長さS1及び0.5mmの幅S2であった。それぞれのランプの間の間隔S3及び対応するライトガイドの縁は10ミクロンであった。ランプは625nmで光を発した。それぞれのランプが発した光はランバートプロファイルを有するものであった。
【0061】
後部反射体1470は鏡面反射体であり、95%の屈折率を有するものであった。後部反射体とライトガイドとの間の間隔H1は50ミクロンであった。
【0062】
ライトガイドの底部表面1414は構造化されており、光抽出器1451及び1461のような複数の光抽出器1440を含む。複数の光抽出器1440はyz面を中心に対称である。具体的には、複数の光抽出器1440は、光抽出器1451のような第1の複数の光抽出器1450と、光抽出器1461のような第2の複数の光抽出器1460とを含み、第1及び第2の複数の光抽出器はyz面を中心として互いに鏡像である。例えば、第1の複数の光抽出器のそれぞれの光抽出器は、yz面を中心とする対応する鏡像を第2の複数の光抽出器に有する。例えば、光抽出器1451は、yz面を中心とする光抽出器1461の鏡像である。
【0063】
それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために、近隣の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含むものであった。例えば、光抽出器11451は第1の部分1451Aと第2の部分1451Bとを含み、光抽出器1461は第1の部分1461Aと第2の部分1461Bとを含む。
【0064】
図14Cは、光源1400の代表的な光抽出器1480の概略的3次元図である。光抽出器1480は、第1の部分1482と第2の部分1484とを含む。第1の部分1482は、次の等式によって局所的に記述される反転した放物面(又は円形の放物面)の半分であった。
【数1】
式中、抽出器の高さz0は1.5mmであり、「a」は1.335mm−1であった。光抽出器1480は、中心1488及び半径
【数2】
を有する半円であった基部1486を有した。それぞれの光抽出器の第2の部分1484は、放物面を2つに等分する縦面1484(xy面に垂直)であり、基部1486の中心1488を含むものであった。第1の複数の光抽出器1450の光抽出器1451の第2の部分1451Bのようなそれぞれの光抽出器の第2の部分はx軸と角度β=25度を成すものであり、第2の複数の光抽出器1460の光抽出器1461の第2の部分1461Bのようなそれぞれの光抽出器の第2の部分はx軸と角度γ=25度を成すものであった。
【0065】
代表的な光源1400で、平面の第2の部分1451B及び1461Bのような第1及び第2の複数の光抽出器1450及び1460のそれぞれの光抽出器の平面の第2の部分は、ライトガイドの第1の縁1416又は第2の縁1418のいずれに対しても平行でなく、垂直でもない。同様に、第1及び第2の複数の光抽出器1450及び1460のそれぞれの光抽出器の平面の第2の部分は、ライトガイドの第3の縁1406又は第4の縁1408のいずれに対しても平行でなく、垂直でもない。
【0066】
複数の光抽出器1440の光抽出器は、x方向に沿った複数の横列とy方向に沿った複数の縦列とを有する2次元の規則的な配列をxy面に形成する。それぞれの横列及び縦列はx軸に沿って3.408mm、y軸に沿って3.668mmのピッチ又は周期(近隣の光抽出器の対応する点間の距離)を有するものであった。光抽出器の1つの中心1488は−128.003mmのx座標及び−11.004mmのy座標を有するものであった。
【0067】
それぞれの縦列の光抽出器は同じ高さを有するものであった。縦列の光抽出器のサイズ(高さ及び基部半径を含む)は縦列の位置に依存する。具体的には、縦列の光抽出器のサイズ又は寸法は、拡大縮小又は倍率による縮尺とした。
【数3】
例えば、最も左(x=−139.7mm)及び最も右(x=139.7mm)の縦列のそれぞれの光抽出器の高さは倍率0.5の縮尺であり、結果的に、例えば2つの縦列のそれぞれにおいて抽出器の高さは0.75mmであった。代表的な光源1400で、抽出器のサイズは最も近いランプからの距離の増加とともに増加するが、全ての抽出器は同じ形を有した。
【0068】
図15Aは出力光1490の強度図であり、図15Bはその強度等高線図である。図15Aの縦軸は、カンデラ単位の抽出光強度である。出力光のピーク1510はz軸から約20度であった。光源の全体抽出効率は約46%であった。
【0069】
(実施例2):
実施例1の光源1400と同様の光源を数値的に具現化したが、等式(1)の「a」は14.3mm−1、z0は0.143mmであり、複数の光抽出器1440の配列の横列及び縦列はx軸に沿って0.2574mm、y軸に沿って0.2598mmのピッチを有し、1つの抽出器の中心1488はx=−129.572mm、y=−12.611mmに位置づけられ、光抽出器のサイズは縮尺又は倍率によるものであった。
【数4】
図16は、出力光1490の計算上の強度等高線図である。光源の全体抽出効率は約50%であった。
【0070】
(実施例3):
実施例2の光源1400と同様の光源を数値的に具現化したが、後部反射体1470は0%の反射率を有し、反射体への全ての入射光線を吸収するものであった。図17は、出力光1490の計算上の強度等高線図である。吸収する後部反射体1470では、出力光の強度分布はより狭くなった。
【0071】
開示のライトガイド及び光源はかなり小さくてもよく、特定方向に沿って光を発する小さく細長い光源を有することが望ましい多くの用途に有利に使用することができる。例えば、開示の光源を部屋の照明又は部屋の特定の区域のような一般的な照明用途に使用することができる。例えば、開示の光源を有利にキッチンキャビネットの下に装着して、閃光をもたらさずにカウンタートップを照らすことができる。
【0072】
別の例として、場合によっては、開示の光源は自動車のCenter High Mounted Stop Lamp(CHMSL)であり得る。例えば、図18は、後部窓1820及び光源1830を含む後部窓アセンブリ1810を含む自動車1800の概略的側面図である。光源1830は面法線1840を有し、例えば別の自動車に向かう全般的発光方向1850に沿って光を発する。光源1830は、本明細書に開示されている任意の光源と同様のものであってよく、本明細書に開示されている任意のライトガイドと同様のライトガイドを含むことができる。例えば、光源1830は、ランプ1020及び1030がライトガイド1010の片側にz方向に沿って配置されている光源1000と同様のものであってよい。
【0073】
場合によっては、発光方向1850はほぼ水平又はx方向に沿う。そのような場合、発光方向1850と面法線1840との間の角度である発光角度1860は約10度〜約40度、又は約15度〜約30度、又は約15度〜約25度の範囲である。
【0074】
代表的な自動車1800で、光源1830は後部窓1820に装着される又は取り付けられる。概して、光源1830は、用途に望まれ得る任意の場所に配置され得る。例えば、自動車1800は、自動車1800のトランクの蓋1865上に配置されたCHMSL光源1870を有することができる。光源1870は面法線1875を有し、例えば別の自動車に向かう全般的発光方向1880に沿って光を発する。光源1870は、本明細書に開示されている任意の光源と同様のものであってよく、本明細書に開示されている任意のライトガイドと同様のライトガイドを含むことができる。例えば、光源1870は、ランプ1020及び1030がライトガイド1010の片側にz方向に沿って配置されている光源1000と同様のものであってよい。
【0075】
場合によっては、発光方向1880はほぼ水平又はx方向に沿う。そのような場合、発光方向1880と面法線1875との間の角度である発光角度1885は約10度〜約40度、又は約15度〜約30度、又は約15度〜約25度の範囲である。
【0076】
本明細書で使用するとき、「垂直の」、「水平の」、「上方の」、「下方の」、「左」、「右」、「上側」及び「下側」、「時計回り」及び「反時計回り」などの用語、並びに他の類似の用語は、諸図に示される相対的位置を指す。広くは、物理的実施形態は異なる配向を有することができ、その場合、用語は、装置の実際の配向に修正された相対位置を意味することを意図している。例えば、図14Bの画像を図の向きと逆に反転しても表面1412はなおライトガイド1410の上部主表面とみなされる。
【0077】
上記に引用した全ての特許、特許出願及び他の公開を、それらがあたかも完全に再現されたものとして本明細書に援用するものである。本発明の様々な態様の説明を容易にするために本発明の特定の実施例を上記に詳細に説明したが、本発明は、それら実施例の詳細に限定されるものではないことを理解すべきである。むしろ添付の「特許請求の範囲」により規定されるように本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変形例、実施形態及び代替例を全て網羅しようとするものである。
【技術分野】
【0001】
本発明は、概してライトガイドに関する。本発明は、更に、そのようなライトガイドが組み込まれたディスプレイシステムのような光学系にも適用し得る。
【背景技術】
【0002】
光源は、全般照明又はディスプレイ用途のような多くの用途を有する。多くの用途において、光源が所望の区域にかけて特定の方向に効率的に均一な光を発することが望ましい。多くの光源は、拡張された発光区域を提供し、発光光線を所望の方向に沿って向けるための1つ以上のランプ及び手段を含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
概して、本発明はライトガイドに関する。一実施形態で、光源は複数の光抽出器を含む。それぞれの光抽出器は、主に第1の方向に沿ってライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分を含む。それぞれの光抽出器は、主に第1の方向に沿った光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に主に向かって光を反射するように主に設計された第2の部分もまた含む。場合によっては、複数の光抽出器の光抽出器は凹である。場合によっては、複数の光抽出器は規則的な配列を形成する。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は平面部分を含む。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は区分的平面である。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は曲面部分である。場合によっては、それぞれの光抽出器の第1の部分は区分的曲面である。場合によっては、複数の光抽出器は第1の複数の光抽出器を含み、その第1の部分はライトガイドの第1の縁に面しており、その第2の部分は第1の縁に背を向けており、第2の複数の光抽出器は第1の複数の光抽出器と異なっており、その第1の部分はライトガイドの第2の縁に面し、その第2の部分は第2の縁に背を向けている。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器は互いの鏡像である。場合によっては、光抽出器はライトガイドの底面にある。場合によっては、自動車の後部窓アセンブリ又はトランクの蓋はライトガイドを含む。場合によっては、それぞれの光抽出器は、光の抽出のために少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に向かう光の抽出又は光の反射のいずれのためにも主に設計されていない第3の部分を含む。場合によっては、第3の部分はライトガイドの他の部分に光を向けるように主に設計される。
【0004】
別の実施形態では、ライトガイドは、ライトガイドの第1の縁に近接して配置された第1の複数の光抽出器を含む。第1の複数の光抽出器のそれぞれの光抽出器は、光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器に向かって光を反射するように主に設計された平面側を含む。光抽出器の平面側は実質的に同じ配向を有する。それぞれの光抽出器の平面側は隣接するどの光抽出器の平面側にも面していない。場合によっては、第1の複数の光抽出器の光抽出器の平面側の面法線の方向の変化は約20%以下、又は約10%以下、又は約5%以下である。場合によっては、それぞれの光抽出器の平面側は他のどの光抽出器の平面側にも面していない。場合によっては、それぞれの光抽出器は、ライトガイドから光を抽出するように主に設計された平面側に対向する非平面側を含み、それぞれの光抽出器の平面側は光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の非平面側に向かって光を反射するように主に設計される。
【0005】
別の実施形態では、光源は複数の光抽出器を含むライトガイドを含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。光源は、ライトガイドの第1の縁に沿って配置された第1のランプ及び第1の縁と異なるライドガイドの第2の縁に沿って配置された第2のランプもまた含む。複数の光抽出器は、第1の複数の光抽出器を含み、その第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために第1の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第2のランプによって発される光を反射するように主に設計される。複数の光抽出器は、第1の複数の光抽出器と異なる第2の複数の光抽出器もまた含み、その第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために、第2の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第1のランプによって発される光を反射するように主に設計される。場合によっては、第1の複数の光抽出器の光抽出器の第1の部分は第1のランプに面しており、第1の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第2のランプに面しており、第2の複数の光抽出器の光抽出器の第1の部分は第2のランプに面しており、第2の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第1のランプに面している。場合によっては、第1の複数の光抽出器はライトガイドの第1の区域に配置され、第2の複数の光抽出器は第1の区域と異なるライトガイドの第2の区域に配置される。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器の光抽出器の第1の部分は同じ第1の方向に主に沿って光を抽出する。場合によっては、ライトガイドは概ね平面及びこの平面に対する法線を画定し、第1の方向は法線方向と異なる。
【0006】
別の実施形態では、ライトガイドは複数の光抽出器を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイド内を伝搬する、第1の方向から光抽出器に入射する光を抽出し、ライトガイド内を伝搬する、第1の方向と異なる第2の方向から光抽出器に入射する光を別の光抽出器に向けて反射し、その反射された光を別の光抽出器が抽出するように主に設計される。場合によっては、第2の方向は第1の方向と反対である。場合によっては、それぞれの光抽出器は、光を抽出するために主に設計された第1の部分と、別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを有する。
【0007】
本発明は、添付の図面に関連して以下の本発明の種々の実施形態の詳細な説明を考慮して、より完全に理解し正しく認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ライトガイドの概略的上面図。
【図2A】異なる光抽出器の部分の概略的3次元図。
【図2B】異なる光抽出器の部分の概略的3次元図。
【図2C】異なる光抽出器の部分の概略的3次元図。
【図3A】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図3B】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4A】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4B】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4C】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図4D】異なる光抽出器の概略的3次元図。
【図5】ライトガイドの概略的上面図。
【図6】別のライトガイドの概略的上面図。
【図7】別のライトガイドの概略的上面図。
【図8A】光源の概略的3次元図。
【図8B】光源の側面図。
【図9】他の光源の概略側面図。
【図10】別の光源の概略的上面図。
【図11】図10に図示した光源の概略的側面図。
【図12】光源アセンブリの概略的側面図。
【図13A】様々な光管理フィルムの概略的側面図。
【図13B】様々な光管理フィルムの概略的側面図。
【図14A】光源の概略的上面図。
【図14B】光源の側面図。
【図14C】光抽出器の概略的3次元図。
【図15A】光源の出力強度図。
【図15B】光源の出力強度等高線図。
【図16】別の光源の出力強度等高線図。
【図17】別の光源の出力強度等高線図。
【図18】自動車の概略的側面図。
【図19】光源の概略的上面図。
【0009】
本明細書において複数の図面で用いられる同じ参照符号は、同一又は同様の性質及び機能を有する同一又は同様の要素を指す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明は、概して、ライトガイドの発光面にわたってほぼ均一な強度分布のような望ましい強度分布を有する光を抽出するライトガイドに関する。場合によっては、発光光線はライトガイドの法線方向と異なる方向に沿う。開示されるライトガイドは、反対方向などのようないくつかの方向に伝搬される光を抽出することができる。開示されるライトガイドは、ライトガイドの1つ以上の複数の光抽出微小構造から光を反射することによって主に光を抽出する。少なくともいくつかの微小構造は、光を抽出するように主に設計された第1の部分と、光抽出のために近隣の微小構造のような1つ以上の他の微小構造の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。
【0011】
図1は、xy平面に概ね配置される、又はxy面を概ね画定するライトガイド100の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド100は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド100は1つ以上のランプ(図1には明示的に示されていない)から光を受容し、受容した光をライトガイドの発光面115から発光する。ライトガイド100は、ライトガイドから光を抽出するための光抽出器120〜123を含む複数の光抽出器を含む。それぞれの光抽出器は、xy面ではない発光方向180に主に沿ってライトガイドから光を抽出するように主に設計された第1の部分と、発光方向に主に沿った光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器120は第1の部分120Aと第2の部分120Bとを含み、光抽出器121は第1の部分121Aと第2の部分121Bとを含み、光抽出器122は第1の部分122Aと第2の部分122Bとを含み、光抽出器123は第1の部分123Aと第2の部分123Bとを含む。第1の部分120A〜123Aは、主に発光方向180に沿ってライトガイド100から光を抽出するように主に設計される。例えば、第1の部分121Aは発光方向180に沿って伝搬する抽出光線131として入射光線130を抽出し、第1の部分120Aは発光方向180に沿って伝搬する抽出光線133として入射光線132を抽出する。
【0012】
第2の部分120B〜123Bは、主に発光方向180に沿った光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分121Bは入射光線140を反射光線141として反射し、第1の部分122Aは反射光線141を発光方向180に沿って伝搬する抽出光線142として抽出し、第2の部分123Bは入射光線150を反射光線151として反射し、第1の部分122Aは反射光線151を発光方向180に沿って伝搬する抽出光線152として抽出する。
【0013】
場合によっては、光抽出微小構造の第1及び第2の部分は、第2の機能を有するように設計され得る。例えば、場合によっては、第1及び/又は第2の部分の少なくとも一部は、例えば抽出光の均一性を改善するために、光をライトガイドの他の区域へ2次的に方向転換するように設計され得る。しかしそのような場合、第1の部分の主機能は光を抽出することであり、第2の部分の主機能は、光の抽出のために例えば近隣の光抽出器の第1の部分のような1つ以上の他の第1の部分に向けて光を反射することである。
【0014】
概して、光抽出器の第1の部分及び第2の部分は、用途において望まれ得る任意の形を有することができる。例えば、場合によっては、第1及び第2の部分は1つ以上の平面様相、区分的平面様相、曲面様相、又は区分的曲面様相、又はそのような様相の任意の組み合わせであるか、又はそれらを含むことができる。例えば、図2Aはxy面に垂直な平面215にある平面部分210の概略図である。場合によっては、平面部分210は光抽出器の第1又は第2の部分であり得る、又は第1若しくは第2の部分の一部又はセグメントであり得る。平面部分210は、用途において望まれ得る任意の形を有することができる。例えば、平面部分210は、五角形又は四角形のような多角形のような2次元直線面形状の形であり得る。例えば、場合によっては、平面部分210は不等辺四辺形(trapezium)、台形、平行四辺形、菱形、矩形、三角形、又は正方形であり得る。
【0015】
別の例として、図2Bは、xy面と角度227を成す平面225にある傾けられた平面部分220の概略図であり、各227は90度とは異なる(例えば90度より小さい)。場合によっては、傾けられた平面部分220は光抽出器の第1及び第2の部分であるか、第1又は第2の部分の一部若しくはセグメントであり得る。
【0016】
場合によっては、平面部分210は、2次元的、又は円、楕円若しくは放物線のような曲線形状であり得る。例として、図2Cは、xy面と角度237を成す平面235にある平面部分230の概略図であり、角度227は90度より小さい、90度、又は90度より大きい角度であり得る。平面部分230は円形セグメント又は放物線状セグメントであり得る。
【0017】
場合によっては、第1及び/又は第2の部分は四面体、プリズム若しくはピラミッドのような3次元の直線体、又はそのような体の一部分又は例えば錘台などそのような体の組み合わせであってもよい、又はそれを含むことができる。例えば、図3Aは、部分310を含む光抽出器305の概略的3次元図である。部分310は、平面セグメント320及び330を含む。部分310は、光抽出器の第1又は第2の部分であってもよく、又は第1又は第2の部分の一部若しくはセグメントであってもよい。別の例として、図3Bは、区分的平面の第1の部分340と平面の第2の部分350とを含む光抽出器315の概略的3次元図である。第1の部分340は、平面セグメント360、361、362、及び363を含む。
【0018】
場合によっては、第1及び/又は第2の部分は、球体、非球面、楕円体、回転楕円体、放物面、円錐、又は円筒のセグメントのような3次元の曲線体であってもよく、又はそれを含んでもよい。例として、図4Aは、曲面の第1の部分410と平面の第2の部分415とを含む光抽出器405の概略的3次元図である。第1の部分410は、例えば円筒又は円錐のセグメントであり得る。別の例として、図4Bは、曲面の第1の部分430と曲面の第2の部分435とを含む光抽出器420の概略的3次元図である。第2の部分435は、例えば、円筒又は球体のセグメントであり得る。更に別の例として、図4Cは、曲面の第1の部分450と平面の第2の部分455とを含む光抽出器440の概略的3次元図である。場合によっては、第1の部分450は非球面のセグメントであり、その結果、非球面様相を有する。別の例として、図4Dは、光抽出器440を切頭したバージョンであり、非球面の第1の部分470と平面の第2の部分475とを含む光抽出器460の概略的3次元図である。
【0019】
図5は、概してxy面に配置される又は概してxy面を画定するライトガイド500の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド500は曲面のライトガイドのような非平面のライトガイドであり得る。ライトガイド500は1つ以上のランプ(図5には明示的に示されていない)から光を受容し、受容した光をライトガイドの発光面515から発する。ライトガイド500は複数の光抽出器505を含む。
【0020】
それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、少なくとも1つの近隣の光抽出器のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。
【0021】
複数の光抽出器505は、第1の複数の光抽出器520と第2の複数の光抽出器530とを含む。光抽出器520の第1の部分はライトガイドの第1の縁596に面しており、光抽出器520の第2の部分は第1の縁に背を向けている。場合によっては、光抽出器520の第2の部分はライトガイドの第2の縁598に面している。光抽出器530の第1の部分はライトガイドの第2の縁598に面しており、光抽出器530の第2の部分は第2の縁に背を向けている。場合によっては、光抽出器530の第2の部分はライトガイドの第1の縁596に面している。
【0022】
例えば、光抽出器521は第1の縁596に面する第1の部分521Aと、第1の縁に背を向けている第2の部分521B(例えば、第2の部分は第2の縁598に面している)とを含み、光抽出器522は第1の縁596に面する第1の部分522Aと第1の縁に背を向けている第2の部分522B(例えば、第2の部分は第2の縁598に面している)を含み、光抽出器523は第1の縁596に面している第1の部分523Aと第1の縁に背を向けている第2の部分523B(例えば、第2の部分は第2の縁598に面している)とを含む。
【0023】
別の例として、光抽出器531は第2の縁598に面している第1の部分531Aと第2の縁に背を向けている第2の部分531B(例えば、第1の部分は第2の縁596に面している)とを含み、光抽出器532は第2の縁598に面する第1の部分532Aと第2の縁に背を向けている第2の部分532B(例えば、第2の部分は第1の縁596に面している)とを含み、光抽出器533は第2の縁598に面している第1の部分533Aと第2の縁に背を向けている第2の部分533B(例えば、第2の部分は第1の縁596に面している)とを含む。
【0024】
第1の複数の光抽出器520の第1の部分は、第1の全般的方向540に沿って(−x方向に沿って)ライトガイド内を伝搬する光を抽出するように主に設計される。例えば、第1の部分522Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線571として全般的方向540に沿って伝搬する入射光線570を抽出し、第1の部分523Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線573として全般的方向540に沿って伝搬する入射光線572を抽出する。第1の複数の光抽出器520の第2の部分は、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向かう第2の全般的方向560に沿って伝搬する入射光線を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分522Bは反射光線575として第2の全般的方向560に沿って伝搬する入射光線574を反射し、第1の部分521Aは発光方向590に沿って伝搬する抽出された光線576として反射光線575を抽出する。
【0025】
第2の複数の光抽出器530の第1の部分は、第2の全般的方向560に沿って(+x方向に沿って)ライトガイドの内部を伝搬する光を抽出するために主に設計される。例えば、第1の部分532Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線581として全般的方向560に沿って伝搬する入射光線580を抽出し、第1の部分533Aは、方向590に沿って伝搬する抽出された光線583として全般的方向560に沿って伝搬する入射光線582を抽出する。第2の複数の光抽出器530の第2の部分は、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向かって第1の方向540に沿って概ね伝搬する入射光線を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分533Bは、反射光線586として第1の全般的方向540に沿って伝搬する入射光線585を反射し、第1の部分531Aは、発光方向590に沿って伝搬する抽出された光線587として反射光線586を抽出する。
【0026】
ライトガイド500は、光抽出器521及び522のような複数の光抽出器520を含む。この複数の光抽出器のそれぞれの光抽出器は、ライトガイドの内部を伝搬する、第1の全般的方向540から光抽出器に入射する光を抽出するように主に設計される。例えば、光抽出器522は、ライトガイドの内部を伝搬する、概ね第1の方向540から光抽出器522へ入射する光570を抽出する。複数の光抽出器520の光抽出器は、ライトガイド内部を伝搬する、第1の方向540と異なる第2の全般的方向560から光抽出器に入射する光を別の光抽出器に向けて反射するために主に設計され、この別の光抽出器はライトガイドからの反射光を抽出する。例えば、光抽出器522は、ライトガイド内部を伝搬する、方向540と異なる第2の全般的方向560から光抽出器に入射する光574を反射光線575として光抽出器521に向かって反射し、光抽出器521は抽出された光線576として反射光575をライトガイドから抽出する。第1の方向540が画定する全般的方向に沿って複数の光線はライトガイド内部を移動する。光線は、光線が第1の方向540と角度ωを成す方向に沿って伝搬する場合は方向540に概ね沿って伝搬し、この角度ωの大きさは約30度未満、又は約25度未満、又は約20度未満、又は約15度未満、又は約10度未満である。
【0027】
場合によっては、第2の方向560は第1の方向540と反対方向である。例えば、そのような場合、第1の方向540は−x方向に沿い、第2の方向560は+x方向に沿う。
【0028】
図6は、xy面に概ね配置される、又はxy面を概ね画定するライトガイド600の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド600は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド600は複数の光抽出器605を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。複数の光抽出器605は、第1の縁630に近接して配置された第1の複数の光抽出器620を含む。例えば、そのような場合、第1の複数の光抽出器620の光抽出器は、対向する第2の縁632より第1の縁630に近い。概して、複数の光抽出器605は、第1の縁に近接して配置されるとみなされるには第1の縁630から遠すぎる光抽出器695のような他の光抽出器を含むことができる。例えば、そのような場合、光抽出器695は第1の縁630より第2の縁632に近い。
【0029】
第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された平面の第2の部分とを含む。例えば、光抽出器621は、第1の部分621Aと平面の第2の部分621Bとを含み、第2の部分は、抽出光線672としての抽出のための反射光線671として、入射光線670を近隣の光抽出器622の第1の部分622Aに向けて反射するように主に設計される。
【0030】
それぞれの平面部分は、平面部分に対して垂直な方向に向けられた付随する面法線を有する。例えば、光抽出器622の平面の側若しくは様相、又は第2の部分622Bは、平面622Bに対して垂直な付随する面法線640を有する。場合によっては、第1の複数の光抽出器620の光抽出器の平面の第2の部分又は平面の側は、実質的に同じ配向を有する。例えば、そのような場合、第1の複数の光抽出器の平面側の面法線の方向の変化は約25%以下、又は約20%以下、又は約15%以下、又は約10%以下、又は約5%以下である。別の例として、そのような場合、第1の複数の光抽出器の光抽出器の平面側の面法線の方向の変化は約20度以下、又は約15度以下、又は約10度以下、又は約7度以下、又は約5度以下である。
【0031】
場合によっては、第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器の平面側は第1の複数の光抽出器620のどの近隣の光抽出器にも面していない。例えば、光抽出器627は、第1の複数の光抽出器620の光抽出器627の近隣の光抽出器に属する平面側621B、622B、624B、625B、627Bに面していない平面の第2の部分627Bを有する。場合によっては、第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器の平面側は第1の複数の光抽出器620の他のどの光抽出器の平面側にも面していない。例えば、平面側621Bは、第1の複数の光抽出器620の他のどの光抽出器の平面側にも面していない。
【0032】
場合によっては、第1の複数の光抽出器620のそれぞれの光抽出器の第1の部分は非平面であり、結果的に、それぞれの光抽出器は平面側(第2の部分)と、平面側に対向して配置された非平面側(第1の部分)とを有する。例えば、光抽出器621は第1の部分、すなわち平面側621Bに対向して配置された非平面側621Aを含み、光抽出器622は第1の部分、すなわち平面側622Bに対向して配置された第1の部分又は非平面側622Aを含み、光抽出器623は第1の部分、すなわち平面側623Bに対向して配置された非平面側623Aを含み、光抽出器627は第1の部分、すなわち平面側627Bに対向して配置された非平面側627Aを含む。第1の複数の光抽出器620の光抽出器の非平面側はライトガイドから光を抽出するように主に設計され、第1の複数の光抽出器620の光抽出器の平面側は、光抽出のために、第1の複数の光抽出器620の他の光抽出器の非平面部分に向かって光を反射するように主に設計される。
【0033】
本明細書に開示された光抽出器は、光を抽出するように主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような1つ以上の他の光抽出器の第1の部分に向けて主に光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。場合によっては、光抽出器は、その主たる設計が光を抽出すること又は抽出のために他の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射することのいずれのためでもない第3の部分のような追加的な部分を有することができる。そのような場合、追加的な部分は他の機能を実行するために主に設計され得る。例えば、追加的な部分は、光をライトガイドの他の部分に方向転換するために主に設計され得る。例えば、追加的な部分は、ライトガイドの光が不足している1つ以上の区域に光を方向転換して、抽出された光の輝度の均一性を改善するように主に設計され得る。別の例として、追加的な部分は処理条件を改善してもよく、光学的機能を全くあるいはほとんど有さなくてもよい。場合によっては、追加的な部分は光抽出に全くあるいはほとんど寄与しなくてもよい。
【0034】
例えば、図7は、xy面に概ね配置される又はxy面を概ね画定するライトガイド700の概略的上面図であるが、場合によっては、ライトガイド700は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド700は1つ以上のランプ(図7には明示的に示されていない)からの光を受容し、受容した光をライトガイドの発光表面715から全般的な発光方向790に沿って発する。ライトガイド700は複数の光抽出器705を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分と、第3の部分とを含む。例えば、光抽出器720は非平面の第1の部分720Aと、平面の第2の部分720Bと、平面の第3の部分720Cとを含み、光抽出器730は非平面の第1の部分730Aと、平面の第2の部分730Bと、平面の第3の部分730Cとを含み、光抽出器740は非平面の第1の部分740Aと、平面の第2の部分740Bと、平面の第3の部分740Cとを含む。代表的なライトガイド700で、光抽出器のそれぞれの非平面の第1の部分は区分的平面部分であり、2つの平面セグメントを含む。例えば、非平面の第1の部分720Aは第1の平面セグメント721と第2の平面セグメント722とを含む。
【0035】
図8Aは、後部反射体870上に配置されたライトガイド810と、ライトガイドの第1の縁820に沿って配置された第1のランプ830と、ライトガイドの対向する第2の縁825に沿って配置された第2のランプ840とを含む光源800の概略3次元図であり、図8Bはその概略側面図である。ライトガイド810はxy面に概ね配置される、又はxy面を概ね画定するが、場合によっては、ライトガイド810は曲面ライトガイドのような非平面ライトガイドであり得る。ライトガイド810は、上部の発光主面850と、後部反射体870に面して近接して配置される対向する構造化された底部の主面855とを含む。
【0036】
ランプ830は第1の縁820を通ってライトガイドに入る光835を発し、ランプ840は第2の縁825を通ってライトガイドに入る光845を発する。ライトガイド810はランプ830及び840から光を受容し、受容した光を発光表面850から全般的発光方向890に沿って発する。構造化された底面855は、ランプからライトガイドに入る光を抽出するために、光抽出器860及び861のような複数の光抽出器805を含む。それぞれの光抽出器は、xy面にはない発光方向890に主に沿ってライトガイドから光を抽出するように主に設計された第1の部分と、発光方向に主に沿った光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器860は第1の部分860Aと第2の部分860Bとを含み、光抽出器861は第1の部分861Aと第2の部分861Bとを含む。第1の部分860A及び861Aは、主に発光方向890に沿ってライトガイドから光を抽出するように主に設計される。例えば、第1の部分860Aは、発光方向890に沿って伝搬する抽出された光線865として入射光線864を抽出する。第2の部分860B〜861Bは、主に発光方向890に沿った光抽出のために、少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するように主に設計される。例えば、第2の部分860Bは反射光線867として入射光線866を反射し、第1の部分861Aは発光方向890に沿って伝搬する抽出された光線868として反射光線867を抽出する。
【0037】
代表的な光源800で、複数の光抽出器805は底部主面855の一部である。概して、光抽出器は用途において望まれ得るライトガイド内部の任意の場所にあり得る。例えば、光抽出器は上部発光表面850の一部であり得る。図9は、後部反射体870上に配置されたライトガイド910と、ライトガイドの第1の縁919に沿って配置された第1のランプ830と、ライトガイドの第2の縁925に沿って配置された第2のランプ840とを含む光源900の概略的側面図である。ライトガイド910は、構造化された上部の発光主面950と、後部反射体870に対抗して、後部反射体870に面して近接して配置された底部の発光主面955とを含む。ランプ830は第1の縁919を通ってライトガイドに入る光835を発し、ランプ840は第2の縁925を通ってライトガイドに入る光845を発する。ライトガイド910はランプ830及び840から光を受容し、受容した光を底部発光表面955から反射体870に向けて発光する。後部反射体は、発された光を概ね発光方向990に沿って反射する。場合によっては、光線922は光抽出器に遭遇することがあり、その場合、光線は発光方向990以外の方向に方向転換され得る。結果的に、場合によっては出力光は光抽出器が底面の一部であるライトガイドより広い角度分布を有することができる。
【0038】
構造化された底面950は、ランプからライトガイドに入る光を抽出するために、光抽出器960及び961のような複数の光抽出器905を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するために主に設計された第1の部分と、光抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に主に向けて光を反射するために主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器961は、抽出された光線921として入射光線920を抽出する第1の部分961Aを含み、後部反射体870は光線921を光源900の発光表面935によって発された光線922として発光方向990に沿って反射する。代表的な光源900で、光源の発光表面935はライトガイドの上面950と重なる。
【0039】
再び図8A及び8Bを参照すると、後部反射体870は例えば観察者899に向けて全般的+z方向に向けて光を反射する。例えば、ライトガイドをライトガイドの底部主面855から出る入射光線872は、概ね観察者898に向かって伝搬する、出て行く光線873として反射されて戻る。後部反射体870は、所望され得る、及び/又は用途において実用的であり得る任意の反射体であり得る。例えば、後部反射体は、2007年5月20日付で出願された米国仮特許出願第60/939085号に対する優先権を主張する2008年5月19日付で出願された国際特許出願第PCT/US 2008/064115号に開示されているような鏡面反射体、半鏡面反射体若しくは半拡散反射体、又は拡散反射体であり得、それら双方の特許出願は参照により全体が本明細書に組み込まれる。例えば、反射体は、アルミニウムメッキされたフィルム、又は強化鏡面反射体(ESR)フィルムのような多層高分子反射フィルム(ミネソタ州St.Paulの3M Companyから入手可能)であり得る。別の例として、後部反射体870は、白色の外観を有する拡散反射体であり得る。更に別の例として、後部反射体870は、後部反射体が底面955と物理的に接触したときのウェットアウトの発生を防ぐために、わずかなつや消し面を有する実質的な鏡面反射体であり得る。
【0040】
図10は、xy面にない方向1099に沿って光を発する発光表面1002を有する光源1000の概略的上面図である。光源1000は、ライトガイド1010と、ライトガイドの第1の縁1012に沿って近くに配置され、第1の側部反射体1022内に収容される第1のランプ1020と、ライトガイドの第2の縁1014に沿って近くに配置され、第2の側部反射体1032内に収容される第2のランプ1030と、を含み、第2の縁は第1の縁と異なる。第1のランプ1020は、第1の縁1012を通ってライトガイドに入り全般的−x方向に伝搬する光1025を発する。第2のランプ1030は光1035を発し、この光は第2の縁1014を通ってライトガイドに入り、発された光1025が伝搬する全般的方向と異なる方向である全般的+x方向に伝搬する。
【0041】
ライトガイド1010は、光抽出器1051及び1061のような複数の光抽出器1040を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために、近隣の光抽出器のような別の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。例えば、光抽出器1051は、第1の部分1051Aと第2の部分1051Bとを含み、光抽出器1061は、第1の部分1061Aと第2の部分1061Bとを含み、第1の部分1051Aのようなそれぞれの第1の部分は4つのセグメントを含む。
【0042】
複数の光抽出器1040は、発光表面1002の第1の発光表面1004を覆う第1の複数の光抽出器1050と、発光表面1002の異なる第2の発光表面1006を覆う第2の複数の光抽出器1060とを含む。第1の複数の光抽出器1050は第2の複数の光抽出器1060と異なる。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器は、例えば第1及び第2の部分を含まない1つ以上の抽出器のような1つ以上の抽出器を共通して含む。場合によっては、第1及び第2の複数の光抽出器は重ならず、すなわち、一方の複数の光抽出器の光抽出器のいずれも、他方の複数の光抽出器に含まれない。場合によっては、第1及び第2のそれぞれの発光区域1004及び1006は重ならない。場合によっては、発光区域1004及び1006のそれぞれは他方の発光区域にもまた含まれる区域を含む。
【0043】
第1の複数の光抽出器1050は、発光表面1002の第1の発光区域1004を通してライトガイドから光を抽出する。例えば、光抽出器1052の第1の部分1052Aは、入射光線1072を発光方向1099に沿って伝搬する抽出された光線1073として抽出し、光抽出器1053の第1の部分1053Aは入射光線1070を発光方向1099に沿って伝搬する抽出された光線1071として抽出する。第2の複数の光抽出器1060は発光表面1002の第2の発光区域1006を通してライトガイドから光を抽出し、区域1006は区域1004と異なる。例えば、光抽出器1062の第1の部分1062Aは入射光線1080を発光方向1099に沿って伝搬する抽出された光線1081として抽出するが、場合によっては、発光表面1004及び1006は異なる方向に光を発することができる。
【0044】
第1の複数の光抽出器1050の光抽出器の第1の部分は第1のランプ1020に面しており、第1の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第1のランプに背を向けている(例えば、第2の部分は第2のランプ1030に面している)。第1の複数の光抽出器1050の第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために、例えば近隣の光抽出器の第1の部分のような第1の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第2のランプ1030によって発される反射光1035を反射するように主に設計される。例えば、光抽出器1054の第2の部分1054Bは、第2のランプ1030によって光抽出器1055の第1の部分1055Aに向かって発される入射光線1074を反射光線1075として反射するように主に設計され、第1の部分1055Aは反射光線1075を発光方向1099に沿って伝搬する発光光線1076として抽出する。
【0045】
第2の複数の光抽出器1060の光抽出器の第1の部分は第2のランプ1030に面しており、第2の複数の光抽出器の光抽出器の第2の部分は第2のランプに背を向けている(例えば、第2の部分は第1のランプ1020に面している)。第2の複数の光抽出器1060の第2の部分は、ライトガイドからの抽出のために、例えば近隣の光抽出器の第1の部分のような第2の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて第1のランプ1020によって発される反射光1025を反射するように主に設計される。例えば、光抽出器1063の第2の部分1063Bは、第1のランプ1020によって光抽出器1064の第1の部分1064Aに向かって発される入射光線1082を反射光線1083として反射するように主に設計され、第1の部分1064Aは反射光線1083を発光方向1099に沿って伝搬する発光光線1084として抽出する。
【0046】
代表的な光源1000で、第1及び第2の複数の光抽出器1050及び1060の光抽出器のそれぞれの第1の部分は主に同じ方向1099に沿って光を抽出する。概して、第1の複数の光抽出器1050は第1の方向に沿ってライトガイド1010から光を抽出することができ、第2の複数の光抽出器1060は第1の方向と異なる第2の方向に沿ってライトガイド1010から光を抽出することができる。
【0047】
代表的なライトガイド1010はxy面、及びz方向に沿った面法線に概ね置かれる又は画定される。場合によっては、発光方向1099はライトガイドの面法線の方向と異なる。例えば、図11は、発光方向1099に沿って光を発する発光表面1002を有する光源1000の概略的側面図である。ライトガイド1010はz軸に沿った面法線1110を有し、発光方向1099と角度1120を成す。場合によっては、角度1120はほとんどゼロ度である。例えば、そのような場合、角度1120は約10度以下、又は約7度以下、又は約5度以下、又は約3度以下である。場合によっては、角度1120は約10度〜約50度、又は15度〜40度、又は約15度〜約30度、又は約15度〜約25度の範囲であり得る。
【0048】
場合によっては、図11に図示したように、光源1000はライトガイドをライトガイドの低部主面1140から観察者1190の全般的方向に向けて出る光を反射するための後部反射体1130を含む。後部反射体1130は、後部反射体870のような本発明書に開示されている任意の後部反射体と同様のものであり得る。
【0049】
再び図10を参照すると、概して、複数の光抽出器1040は対称軸を有しても有さなくてもよい。場合によっては図10に図示したように、複数の光抽出器1040は対称軸1001を中心に概ね対称であり、すなわち、それら2つの光抽出器群の光抽出器は軸1001を中心に互いに実質的に鏡像である。場合によっては、対称軸1001は第1の複数の光抽出器1050を第2の複数の光抽出器1060から分離する。
【0050】
ライトガイド1010は用途において望まれ得る任意の材料で作製され得る。代表的な材料としては、ポリカーボネート、ポリアクリレート例えばポリメチルメタクリレート及びウレタンアクリレート、ポリスチレン、シリコーン、及びポリエチレンテレフタレートグリコール(PETG)が挙げられる。ライトガイド1010は用途において望まれ得る任意の屈折率を有することができる。場合によっては、ライトガイドの屈折率は約1.3〜約1.8、又は約1.35〜約1.75、又は約1.38〜約1.7の範囲である。
【0051】
代表的な光源1000で、第1の複数の光抽出器1050の光抽出器は第1の発光区域1004を画定する第1の領域に位置づけられ、第2の複数の光抽出器1060の光抽出器は第2の発光区域1006を画定する、近隣の第2の領域に位置づけられる。概して、第1及び第2の2つの光抽出器群の光抽出器は、用途において望まれ得る任意の方法及び形状で発光表面1002に位置づけられ配置され得る。例えば、光抽出器は交互のパターンを形成することができる。
【0052】
例えば、図19は、ライトガイド1910、ランプ1020、及び第2のランプ1030を含む光源1900の概略的上面図である。ライトガイド1910は、横列1930及び1935のような複数の横列を形成する複数の光抽出器1940を含む。それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために、近隣の光抽出器の第1の部分のような別の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む。複数の光抽出器1940は、第1の複数の光抽出器1950と、第1の複数の光抽出器1950と異なる第2の複数の光抽出器1060とを含む。複数の光抽出器1940のそれぞれの列は、第1の複数の光抽出器からの多数の光抽出器と第2の複数の光抽出器からの多数の光抽出器とを含む。それぞれの列で、1つの光抽出器群からの光抽出器は、別の光抽出器群からの光抽出器のいずれかの側の隣にある。例えば、列1930で、光抽出器1962の片側には光抽出器1951があり、もう1つの側には光抽出器1952がある。
【0053】
図12は、後部反射体1220と光管理フィルム1230との間に置かれた光源1210を含む光源アセンブリの概略的側面図である。光源1210は、本明細書に開示した任意の光源であること又は任意の光源を含むことができ、本明細書に開示した任意のライトガイドを含むことができる。例えば、光源1210は光源1000と同様であり得る。別の例として、光源1210はライトガイド1010と同様のライトガイドを含むことができる。
【0054】
光源1210はxy面、及びz方向に沿った面法線に概ね置かれる又は画定される。光源12は、面法線1250と角度1260を成す全般的方向1240に光を発する。光管理フィルム1230は光源1210が発する光の光学的性状を少なくとも1つ変更する。例えば、光管理フィルム1230は、例えば光の伝搬の方向を方向1240から方向1250に変えるためのプリズムフィルムであってもよく、又はプリズムフィルムを含むことができる。例えば、光管理フィルム1230は、図13Aに概略的側面図が図示されている対称プリズム1320を有するプリズムフィルム1310であってもよく、又はプリズムフィルム1310を含むことができる。場合によっては、プリズム1320は後部反射体1220に面することができる。場合によっては、プリズム1320は後部反射体1220に背を向けることができる。場合によっては、プリズム1320は例えばy方向に沿って延在する線状対称プリズムであり得る。
【0055】
別の例として、光管理フィルム1230は、図13Bに概略的側面図が図示されている非対称プリズム1340を有するプリズムフィルム1330であること又はそれを含むことができる。場合によっては、プリズム1340は後部反射体1220に面することができる。場合によっては、プリズム1340は後部反射体1220に背を向けることができる。場合によっては、プリズム1340は例えばy方向に沿って延在する線状非対称プリズムであり得る。場合によっては、ライトガイドから抽出された光はライトガイドの平面に対してほぼ垂直である。そのような場合、出力光を方向転換するための光管理フィルムは必要ではない場合があるが、反射偏光器のような他の光管理フィルムがなお含まれ得る。
【0056】
場合によっては、光管理フィルム1230は1つ以上の光吸収偏光器、光反射偏光器、光学拡散体、光学位相差板、及び/又は光学フィルタであってもよく、又はそれ(ら)を含むことができる。
【0057】
図10を参照すると、ランプ1020及び1030は、用途に望まれ得る任意のタイプのランプであり得る。例えばランプは、冷陰極蛍光灯(CCFL)、発光ダイオード(LED)、レーザー、熱陰極蛍光灯(HCFL)、外部電極蛍光灯(EEFL)、電光灯(EL)、有機電光灯(OLED)、又は用途に好適な任意の他のランプであり得る。ランプ1020及び1030は点光源ランプ又は直線ランプのような任意の形のランプであり得る。ランプは、任意の波長又は波長範囲を有する光を発することができる。例えば発光波長はUV、可視光、又は赤外光の範囲であり得る。場合によっては、ランプは白色光を発することができる。そのような場合、光の屈折ではなく主に反射に基づく光抽出であるため、出力光1099はほぼ白色であり得る。
【0058】
ライトガイド及び光源のような開示の構成体の利点のいくつかを以下の例によって更に例示する。これらの実施例に列挙される特定の材料、パラメータ、量及び仮定、並びに他の条件及び詳細は、本発明を過度に限定するものと解釈すべきではないことに留意されたい。
【実施例】
【0059】
(実施例1):
様々な図及び部分が図14A〜14Cに概略的に図示されている光源1400は、ASAPプログラム(アリゾナ州TucsonのBreault Research Organization,Inc.から入手可能)を用いて数値的に具現化したものである。光源1400は、xyz座標系を中心とするライトガイド1410を含み、このライトガイドは上部主表面1412と、対向する構造化された低部主表面1414と、ライトガイドの第1の縁1416に面している第1のランプ1430と、ライトガイドの第2の縁1418に面している第2のランプ1435と、後部反射体1470とを有するものであった。
【0060】
ライトガイド1410は299.4mmの長さD1、28mmの幅D2、2mmの厚さD3を有し、625nmで1.485の屈折率を有するものであった。光抽出器に覆われた区域は、ライトガイドの発光区域である抽出領域1420であった。抽出領域1420は279.4mmの長さE1、25.4mmの幅E2であった。それぞれのランプ1430及び1435の発光面は1.85mmの長さS1及び0.5mmの幅S2であった。それぞれのランプの間の間隔S3及び対応するライトガイドの縁は10ミクロンであった。ランプは625nmで光を発した。それぞれのランプが発した光はランバートプロファイルを有するものであった。
【0061】
後部反射体1470は鏡面反射体であり、95%の屈折率を有するものであった。後部反射体とライトガイドとの間の間隔H1は50ミクロンであった。
【0062】
ライトガイドの底部表面1414は構造化されており、光抽出器1451及び1461のような複数の光抽出器1440を含む。複数の光抽出器1440はyz面を中心に対称である。具体的には、複数の光抽出器1440は、光抽出器1451のような第1の複数の光抽出器1450と、光抽出器1461のような第2の複数の光抽出器1460とを含み、第1及び第2の複数の光抽出器はyz面を中心として互いに鏡像である。例えば、第1の複数の光抽出器のそれぞれの光抽出器は、yz面を中心とする対応する鏡像を第2の複数の光抽出器に有する。例えば、光抽出器1451は、yz面を中心とする光抽出器1461の鏡像である。
【0063】
それぞれの光抽出器は、ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、ライトガイドからの抽出のために、近隣の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含むものであった。例えば、光抽出器11451は第1の部分1451Aと第2の部分1451Bとを含み、光抽出器1461は第1の部分1461Aと第2の部分1461Bとを含む。
【0064】
図14Cは、光源1400の代表的な光抽出器1480の概略的3次元図である。光抽出器1480は、第1の部分1482と第2の部分1484とを含む。第1の部分1482は、次の等式によって局所的に記述される反転した放物面(又は円形の放物面)の半分であった。
【数1】
式中、抽出器の高さz0は1.5mmであり、「a」は1.335mm−1であった。光抽出器1480は、中心1488及び半径
【数2】
を有する半円であった基部1486を有した。それぞれの光抽出器の第2の部分1484は、放物面を2つに等分する縦面1484(xy面に垂直)であり、基部1486の中心1488を含むものであった。第1の複数の光抽出器1450の光抽出器1451の第2の部分1451Bのようなそれぞれの光抽出器の第2の部分はx軸と角度β=25度を成すものであり、第2の複数の光抽出器1460の光抽出器1461の第2の部分1461Bのようなそれぞれの光抽出器の第2の部分はx軸と角度γ=25度を成すものであった。
【0065】
代表的な光源1400で、平面の第2の部分1451B及び1461Bのような第1及び第2の複数の光抽出器1450及び1460のそれぞれの光抽出器の平面の第2の部分は、ライトガイドの第1の縁1416又は第2の縁1418のいずれに対しても平行でなく、垂直でもない。同様に、第1及び第2の複数の光抽出器1450及び1460のそれぞれの光抽出器の平面の第2の部分は、ライトガイドの第3の縁1406又は第4の縁1408のいずれに対しても平行でなく、垂直でもない。
【0066】
複数の光抽出器1440の光抽出器は、x方向に沿った複数の横列とy方向に沿った複数の縦列とを有する2次元の規則的な配列をxy面に形成する。それぞれの横列及び縦列はx軸に沿って3.408mm、y軸に沿って3.668mmのピッチ又は周期(近隣の光抽出器の対応する点間の距離)を有するものであった。光抽出器の1つの中心1488は−128.003mmのx座標及び−11.004mmのy座標を有するものであった。
【0067】
それぞれの縦列の光抽出器は同じ高さを有するものであった。縦列の光抽出器のサイズ(高さ及び基部半径を含む)は縦列の位置に依存する。具体的には、縦列の光抽出器のサイズ又は寸法は、拡大縮小又は倍率による縮尺とした。
【数3】
例えば、最も左(x=−139.7mm)及び最も右(x=139.7mm)の縦列のそれぞれの光抽出器の高さは倍率0.5の縮尺であり、結果的に、例えば2つの縦列のそれぞれにおいて抽出器の高さは0.75mmであった。代表的な光源1400で、抽出器のサイズは最も近いランプからの距離の増加とともに増加するが、全ての抽出器は同じ形を有した。
【0068】
図15Aは出力光1490の強度図であり、図15Bはその強度等高線図である。図15Aの縦軸は、カンデラ単位の抽出光強度である。出力光のピーク1510はz軸から約20度であった。光源の全体抽出効率は約46%であった。
【0069】
(実施例2):
実施例1の光源1400と同様の光源を数値的に具現化したが、等式(1)の「a」は14.3mm−1、z0は0.143mmであり、複数の光抽出器1440の配列の横列及び縦列はx軸に沿って0.2574mm、y軸に沿って0.2598mmのピッチを有し、1つの抽出器の中心1488はx=−129.572mm、y=−12.611mmに位置づけられ、光抽出器のサイズは縮尺又は倍率によるものであった。
【数4】
図16は、出力光1490の計算上の強度等高線図である。光源の全体抽出効率は約50%であった。
【0070】
(実施例3):
実施例2の光源1400と同様の光源を数値的に具現化したが、後部反射体1470は0%の反射率を有し、反射体への全ての入射光線を吸収するものであった。図17は、出力光1490の計算上の強度等高線図である。吸収する後部反射体1470では、出力光の強度分布はより狭くなった。
【0071】
開示のライトガイド及び光源はかなり小さくてもよく、特定方向に沿って光を発する小さく細長い光源を有することが望ましい多くの用途に有利に使用することができる。例えば、開示の光源を部屋の照明又は部屋の特定の区域のような一般的な照明用途に使用することができる。例えば、開示の光源を有利にキッチンキャビネットの下に装着して、閃光をもたらさずにカウンタートップを照らすことができる。
【0072】
別の例として、場合によっては、開示の光源は自動車のCenter High Mounted Stop Lamp(CHMSL)であり得る。例えば、図18は、後部窓1820及び光源1830を含む後部窓アセンブリ1810を含む自動車1800の概略的側面図である。光源1830は面法線1840を有し、例えば別の自動車に向かう全般的発光方向1850に沿って光を発する。光源1830は、本明細書に開示されている任意の光源と同様のものであってよく、本明細書に開示されている任意のライトガイドと同様のライトガイドを含むことができる。例えば、光源1830は、ランプ1020及び1030がライトガイド1010の片側にz方向に沿って配置されている光源1000と同様のものであってよい。
【0073】
場合によっては、発光方向1850はほぼ水平又はx方向に沿う。そのような場合、発光方向1850と面法線1840との間の角度である発光角度1860は約10度〜約40度、又は約15度〜約30度、又は約15度〜約25度の範囲である。
【0074】
代表的な自動車1800で、光源1830は後部窓1820に装着される又は取り付けられる。概して、光源1830は、用途に望まれ得る任意の場所に配置され得る。例えば、自動車1800は、自動車1800のトランクの蓋1865上に配置されたCHMSL光源1870を有することができる。光源1870は面法線1875を有し、例えば別の自動車に向かう全般的発光方向1880に沿って光を発する。光源1870は、本明細書に開示されている任意の光源と同様のものであってよく、本明細書に開示されている任意のライトガイドと同様のライトガイドを含むことができる。例えば、光源1870は、ランプ1020及び1030がライトガイド1010の片側にz方向に沿って配置されている光源1000と同様のものであってよい。
【0075】
場合によっては、発光方向1880はほぼ水平又はx方向に沿う。そのような場合、発光方向1880と面法線1875との間の角度である発光角度1885は約10度〜約40度、又は約15度〜約30度、又は約15度〜約25度の範囲である。
【0076】
本明細書で使用するとき、「垂直の」、「水平の」、「上方の」、「下方の」、「左」、「右」、「上側」及び「下側」、「時計回り」及び「反時計回り」などの用語、並びに他の類似の用語は、諸図に示される相対的位置を指す。広くは、物理的実施形態は異なる配向を有することができ、その場合、用語は、装置の実際の配向に修正された相対位置を意味することを意図している。例えば、図14Bの画像を図の向きと逆に反転しても表面1412はなおライトガイド1410の上部主表面とみなされる。
【0077】
上記に引用した全ての特許、特許出願及び他の公開を、それらがあたかも完全に再現されたものとして本明細書に援用するものである。本発明の様々な態様の説明を容易にするために本発明の特定の実施例を上記に詳細に説明したが、本発明は、それら実施例の詳細に限定されるものではないことを理解すべきである。むしろ添付の「特許請求の範囲」により規定されるように本発明の趣旨及び範囲内にある全ての変形例、実施形態及び代替例を全て網羅しようとするものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の光抽出器を備えるライトガイドであって、それぞれの光抽出器が、
ライトガイドから主に第1の方向に沿って光を抽出するように主に設計された第1の部分と、
主に第1の方向に沿った光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に主に向かって光を反射するように主に設計された第2の部分と、を備える、ライトガイド。
【請求項2】
前記複数の光抽出器において、該光抽出器が凹である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項3】
前記複数の光抽出器において、該光抽出器が規則的配列を形成する、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項4】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、平面部分を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項5】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、区分的平面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項6】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、曲面部分を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項7】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、区分的曲面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項8】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、非球面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項9】
前記それぞれの光抽出器の第2の部分が、平面部分を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項10】
前記それぞれの光抽出器の第2の部分が、平面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項11】
前記平面の第2の部分が、前記ライトガイドに対して垂直である、請求項10に記載のライトガイド。
【請求項12】
前記複数の光抽出器が、
複数の光抽出器の第1の部分が前記ライトガイドの第1の縁に面しており、複数の光抽出器の第2の部分が前記第1の縁に背を向けている、第1の複数の光抽出器と、
前記第1の複数の光抽出器と異なる、第2の複数の光抽出器の第1の部分が前記ライトガイドの第2の縁に面しており、複数の光抽出器の第2の部分が第2の縁に背を向けている、第2の複数の光抽出器と、を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項13】
前記第1の複数の光抽出器の前記第2の部分が、前記ライトガイドの前記第2の縁に面しており、
前記第2の複数の光抽出器の前記第2の部分が、前記ライトガイドの前記第1の縁に面している、請求項12に記載のライトガイド。
【請求項14】
前記第1及び第2の複数の光抽出器が、互いの鏡像である、請求項12に記載のライトガイド。
【請求項15】
上部の発光表面と、
前記複数の光抽出器を備える構造化された底面と、を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項16】
前記複数の光抽出器の光抽出器が、構造化された底面に凹を形成する、請求項15に記載のライトガイド。
【請求項17】
請求項15に記載のライトガイドと、
前記ライトガイドの前記構造化された底面に近接して配置された後部反射体と、
前記ライトガイドの第1の縁に沿って配置されたランプと、を備える、光源。
【請求項18】
それぞれの光抽出器の前記第2の部分が、平面である、請求項17に記載の光源。
【請求項19】
前記平面の第2の部分が、前記第1の縁と傾斜角を成す、請求項18に記載の光源。
【請求項20】
請求項15に記載の光源を備える、自動車の後部窓アセンブリ又はトランクの蓋。
【請求項21】
それぞれの光抽出器が、光の抽出のための少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に向かう光の抽出又は光の反射のいずれのためにも主に設計されていない第3の部分を含む、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項22】
前記第3の部分が、前記ライトガイドの他の部分に光を向けるために主に設計される、請求項21に記載のライトガイド。
【請求項23】
ライトガイドの第1の縁に近接して配置された第1の複数の光抽出器を備えるライトガイドであって、前記第1の複数の光抽出器において、
それぞれの光抽出器が、光の抽出のために少なくとも1つの他の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された平面側を備え、
前記光抽出器の前記平面側が、同じ配向を有し、
それぞれの光抽出器の前記平面側が、隣接するどの光抽出器の平面側にも面していない、ライトガイド。
【請求項24】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記平面側の面法線の方向における変化が、約20%以下である、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項25】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記平面側の面法線の方向における変化が、約10%以下である、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項26】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記平面側の面法線の方向における変化が、約5%以下である、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項27】
前記第1の複数の光抽出器において、それぞれの光抽出器の平面側が他のどの光抽出器の平面側にも面していない、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項28】
前記第1の複数の光抽出器において、
それぞれの光抽出器が、前記ライトガイドから光を抽出するために主に設計された平面側に対向する非平面側を備え、
それぞれの光抽出器の前記平面側が、光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の前記非平面側に向けて光を反射するように主に設計される、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項29】
光源であって、複数の光抽出器を備えるライトガイドのそれぞれの光抽出器が、前記ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、前記ライトガイドからの抽出のために別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む、ライトガイドと、
前記ライトガイドの第1の縁に沿って配置された第1のランプと、
前記第1の縁と異なる前記ライトガイドの第2の縁に沿って配置された第2のランプと、を備え、前記複数の光抽出器が、
第1の複数の光抽出器の第2の部分が、前記ライトガイドからの抽出のために前記第1の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて前記第2のランプによって発される光を反射するように主に設計される、第1の複数の光抽出器と、
前記第1の複数の光抽出器と異なる、第2の複数の光抽出器の第2の部分が、前記ライトガイドからの抽出のために、前記第2の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて前記第1のランプによって発される光を反射するように主に設計される、第2の複数の光抽出器と、を備える、光源。
【請求項30】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記第1の部分が前記第1のランプに面しており、前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記第2の部分が前記第2のランプに面しており、
前記第2の複数の光抽出器の光抽出器の前記第1の部分が前記第2のランプに面しており、前記第2の複数の光抽出器の光抽出器の前記第2の部分が前記第1のランプに面している、請求項29に記載の光源。
【請求項31】
前記第1の複数の光抽出器が前記ライトガイドの第1の区域に配置され、前記第2の複数の光抽出器が前記第1の区域と異なる前記ライトガイドの第2の区域に配置される、請求項29に記載の光源。
【請求項32】
前記第1及び第2の複数の光抽出器の前記光抽出器の前記第1の部分が主に同じ第1の方向に沿って光を抽出する、請求項29に記載の光源。
【請求項33】
前記ライトガイドが前記ライトガイドの平面及び前記平面の法線を概ね画定し、前記第1の方向が前記法線方向と異なる、請求項29に記載の光源。
【請求項34】
複数の光抽出器を備えるライトガイドであって、それぞれの光抽出器が、
前記ライトガイド内部を伝搬する、第1の方向から前記光抽出器に入射する光を抽出するため、及び
前記ライトガイド内部を伝搬する、前記光抽出器に入射する光を前記第1の方向と異なる第2の方向から別の光抽出器に向けて反射するために、主に設計されるものであり、その反射された光を前記別の光抽出器が抽出する、ライトガイド。
【請求項35】
前記第2の方向が、前記第1の方向と反対方向である、請求項34に記載のライトガイド。
【請求項36】
それぞれの光抽出器が、光を抽出するために主に設計された第1の部分と、別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分と、を有する、請求項34に記載のライトガイド。
【請求項1】
複数の光抽出器を備えるライトガイドであって、それぞれの光抽出器が、
ライトガイドから主に第1の方向に沿って光を抽出するように主に設計された第1の部分と、
主に第1の方向に沿った光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に主に向かって光を反射するように主に設計された第2の部分と、を備える、ライトガイド。
【請求項2】
前記複数の光抽出器において、該光抽出器が凹である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項3】
前記複数の光抽出器において、該光抽出器が規則的配列を形成する、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項4】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、平面部分を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項5】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、区分的平面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項6】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、曲面部分を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項7】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、区分的曲面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項8】
前記それぞれの光抽出器の第1の部分が、非球面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項9】
前記それぞれの光抽出器の第2の部分が、平面部分を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項10】
前記それぞれの光抽出器の第2の部分が、平面である、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項11】
前記平面の第2の部分が、前記ライトガイドに対して垂直である、請求項10に記載のライトガイド。
【請求項12】
前記複数の光抽出器が、
複数の光抽出器の第1の部分が前記ライトガイドの第1の縁に面しており、複数の光抽出器の第2の部分が前記第1の縁に背を向けている、第1の複数の光抽出器と、
前記第1の複数の光抽出器と異なる、第2の複数の光抽出器の第1の部分が前記ライトガイドの第2の縁に面しており、複数の光抽出器の第2の部分が第2の縁に背を向けている、第2の複数の光抽出器と、を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項13】
前記第1の複数の光抽出器の前記第2の部分が、前記ライトガイドの前記第2の縁に面しており、
前記第2の複数の光抽出器の前記第2の部分が、前記ライトガイドの前記第1の縁に面している、請求項12に記載のライトガイド。
【請求項14】
前記第1及び第2の複数の光抽出器が、互いの鏡像である、請求項12に記載のライトガイド。
【請求項15】
上部の発光表面と、
前記複数の光抽出器を備える構造化された底面と、を備える、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項16】
前記複数の光抽出器の光抽出器が、構造化された底面に凹を形成する、請求項15に記載のライトガイド。
【請求項17】
請求項15に記載のライトガイドと、
前記ライトガイドの前記構造化された底面に近接して配置された後部反射体と、
前記ライトガイドの第1の縁に沿って配置されたランプと、を備える、光源。
【請求項18】
それぞれの光抽出器の前記第2の部分が、平面である、請求項17に記載の光源。
【請求項19】
前記平面の第2の部分が、前記第1の縁と傾斜角を成す、請求項18に記載の光源。
【請求項20】
請求項15に記載の光源を備える、自動車の後部窓アセンブリ又はトランクの蓋。
【請求項21】
それぞれの光抽出器が、光の抽出のための少なくとも1つの他の光抽出器の第1の部分に向かう光の抽出又は光の反射のいずれのためにも主に設計されていない第3の部分を含む、請求項1に記載のライトガイド。
【請求項22】
前記第3の部分が、前記ライトガイドの他の部分に光を向けるために主に設計される、請求項21に記載のライトガイド。
【請求項23】
ライトガイドの第1の縁に近接して配置された第1の複数の光抽出器を備えるライトガイドであって、前記第1の複数の光抽出器において、
それぞれの光抽出器が、光の抽出のために少なくとも1つの他の光抽出器に向けて光を反射するように主に設計された平面側を備え、
前記光抽出器の前記平面側が、同じ配向を有し、
それぞれの光抽出器の前記平面側が、隣接するどの光抽出器の平面側にも面していない、ライトガイド。
【請求項24】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記平面側の面法線の方向における変化が、約20%以下である、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項25】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記平面側の面法線の方向における変化が、約10%以下である、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項26】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記平面側の面法線の方向における変化が、約5%以下である、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項27】
前記第1の複数の光抽出器において、それぞれの光抽出器の平面側が他のどの光抽出器の平面側にも面していない、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項28】
前記第1の複数の光抽出器において、
それぞれの光抽出器が、前記ライトガイドから光を抽出するために主に設計された平面側に対向する非平面側を備え、
それぞれの光抽出器の前記平面側が、光抽出のために少なくとも他の1つの光抽出器の前記非平面側に向けて光を反射するように主に設計される、請求項23に記載のライトガイド。
【請求項29】
光源であって、複数の光抽出器を備えるライトガイドのそれぞれの光抽出器が、前記ライトガイドからの光を抽出するように主に設計された第1の部分と、前記ライトガイドからの抽出のために別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分とを含む、ライトガイドと、
前記ライトガイドの第1の縁に沿って配置された第1のランプと、
前記第1の縁と異なる前記ライトガイドの第2の縁に沿って配置された第2のランプと、を備え、前記複数の光抽出器が、
第1の複数の光抽出器の第2の部分が、前記ライトガイドからの抽出のために前記第1の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて前記第2のランプによって発される光を反射するように主に設計される、第1の複数の光抽出器と、
前記第1の複数の光抽出器と異なる、第2の複数の光抽出器の第2の部分が、前記ライトガイドからの抽出のために、前記第2の複数の光抽出器の少なくとも他の1つの光抽出器の第1の部分に向けて前記第1のランプによって発される光を反射するように主に設計される、第2の複数の光抽出器と、を備える、光源。
【請求項30】
前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記第1の部分が前記第1のランプに面しており、前記第1の複数の光抽出器の光抽出器の前記第2の部分が前記第2のランプに面しており、
前記第2の複数の光抽出器の光抽出器の前記第1の部分が前記第2のランプに面しており、前記第2の複数の光抽出器の光抽出器の前記第2の部分が前記第1のランプに面している、請求項29に記載の光源。
【請求項31】
前記第1の複数の光抽出器が前記ライトガイドの第1の区域に配置され、前記第2の複数の光抽出器が前記第1の区域と異なる前記ライトガイドの第2の区域に配置される、請求項29に記載の光源。
【請求項32】
前記第1及び第2の複数の光抽出器の前記光抽出器の前記第1の部分が主に同じ第1の方向に沿って光を抽出する、請求項29に記載の光源。
【請求項33】
前記ライトガイドが前記ライトガイドの平面及び前記平面の法線を概ね画定し、前記第1の方向が前記法線方向と異なる、請求項29に記載の光源。
【請求項34】
複数の光抽出器を備えるライトガイドであって、それぞれの光抽出器が、
前記ライトガイド内部を伝搬する、第1の方向から前記光抽出器に入射する光を抽出するため、及び
前記ライトガイド内部を伝搬する、前記光抽出器に入射する光を前記第1の方向と異なる第2の方向から別の光抽出器に向けて反射するために、主に設計されるものであり、その反射された光を前記別の光抽出器が抽出する、ライトガイド。
【請求項35】
前記第2の方向が、前記第1の方向と反対方向である、請求項34に記載のライトガイド。
【請求項36】
それぞれの光抽出器が、光を抽出するために主に設計された第1の部分と、別の光抽出器の第1の部分に向けて光を反射するように主に設計された第2の部分と、を有する、請求項34に記載のライトガイド。
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【公表番号】特表2012−532339(P2012−532339A)
【公表日】平成24年12月13日(2012.12.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−517769(P2012−517769)
【出願日】平成22年6月25日(2010.6.25)
【国際出願番号】PCT/US2010/039997
【国際公開番号】WO2011/008473
【国際公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【出願人】(505005049)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成24年12月13日(2012.12.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年6月25日(2010.6.25)
【国際出願番号】PCT/US2010/039997
【国際公開番号】WO2011/008473
【国際公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【出願人】(505005049)スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Fターム(参考)】
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