(57)【要約】【課題】高い効果を持ち、比較的安価なリフレクタ設計された照射装置、照明装置および集光装置を提供する。【解決手段】照射装置は、光源とリフレクタを備える。リフレクタは、光源に隣接する第１光学界面であって、光源から出射され、第１光学界面に入射する光の向きをフレネル反射で変化させる第１光学界面を備える。さらに、リフレクタは、光源に対向する側において第１光学界面に隣接しており、第１光学界面を透過する光を全反射で再び第１光学界面に向けて反射する第２光学界面を備える。また、集光装置はこのようなリフレクタを備える。【選択図】図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、リフレクタとを備える照射装置であって、
上記リフレクタは、
光源に隣接する第１光学界面であって、上記光源から出射され、上記第１光学界面に入射する光の向きをフレネル反射で変化させる上記第１光学界面と、
上記光源に対向する側で上記第１光学界面に隣接しており、上記第１光学界面を透過する光を全反射で再び上記第１光学界面に向けて反射する第２光学界面と
を備える照射装置。
【請求項２】
上記リフレクタは、光学的透明物質を備え、該光学的透明物質は、上記第１光学界面を形成する側に平面を有し、上記第２光学界面を形成する対向側にプリズム構造の表面を有する請求項１に記載の照射装置。
【請求項３】
上記光源に対向する側で上記リフレクタに隣接しており、上記第２光学界面に入射し、全反射されない光を反射する外側リフレクタをさらに備える請求項１または２に記載の照射装置。
【請求項４】
上記外側リフレクタは、
上記リフレクタに隣接しており、上記リフレクタを透過する光の向きをフレネル反射で変化させる第３光学界面と、
上記リフレクタと対向する側で上記第３光学界面に隣接しており、上記第３光学界面を透過する光を全反射で、再び上記第３光学界面に向かって反射する第４光学界面と
を有する請求項３に記載の照射装置。
【請求項５】
上記第２光学界面は、全反射されない光を上記外側リフレクタの法線に略等しい角度に向かって分散させる請求項３から４のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項６】
上記リフレクタは、光の焦点を形成するように形成され、上記光源は、上記焦点に近接して配置される請求項１から５のいずれか１項に記載の照射装置。
【請求項７】
上記光源は、線光源であり、上記リフレクタは、上記線光源に平行である請求項１から６に記載の照射装置。
【請求項８】
上記リフレクタは、円形リフレクタを有する請求項６に記載の照射装置。
【請求項９】
上記円形リフレクタは、光軸に対して楕円形状の円または放物線状の断面を有し、上記第２光学界面は、上記光軸に沿ったピッチにおいて変化する複数の溝を有する請求項８に記載の照射装置。
【請求項１０】
上記リフレクタは、上記複数の溝が互いに集束するピラミッド型リフレクタを有する請求項９に記載の照射装置。
【請求項１１】
上記リフレクタおよび上記外側リフレクタは、それぞれ断面において楕円形、円形、または放物線状であり、上記光源の位置にある同じ焦点を共有する請求項３または４に記載の照射装置。
【請求項１２】
上記リフレクタおよび上記外側リフレクタは、それぞれ断面において楕円形、円形、または放物線状であり、上記光源に近接して配置される、それぞれ互いに異なる焦点を有する請求項３または４に記載の照射装置。
【請求項１３】
上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射で反射された光を平行光にするように形成され、上記プリズム構造は、上記第１平面に直交する第２平面において全反射で反射された光を平行光にするように構成されている請求項２に記載の照射装置。
【請求項１４】
上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射で反射された光を平行光にし、上記第１平面と直交する第２平面において全反射を行わずに上記第２光学界面を透過する光を平行光にする請求項１または２に記載の照射装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の複数の照射装置を含み、各照射装置が、アレイ状に配列されたユニットである照明装置。
【請求項１６】
受光素子と、リフレクタとを備える集光装置であって、
上記リフレクタは、
上記受光素子に隣接する第１光学界面であって、上記第１光学界面に入射する光の向きをフレネル反射で上記受光素子に向けて変化させる上記第１光学界面と、
上記受光素子に対向する側で上記第１光学界面に隣接しており、上記第１光学界面を透過する光を全反射で再び上記第１光学界面に向かって反射する第２光学界面とを有する集光装置。
【請求項１７】
上記リフレクタは、上記第１光学界面を形成する側に平面を備え、かつ、上記第２光学界面を形成する対向側にプリズム構造を有する面を備える、光学的透明物質を有する請求項１６に記載の集光装置。
【請求項１８】
上記リフレクタは、焦点を有し、上記受光素子は、焦点に近接して配置されている請求
項１６に記載の集光装置。
【請求項１９】
上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射で反射された光を平行光にするように形成され、プリズム構造は、上記第１平面に直交する第２平面において全反射されない光を平行光にするように構成されている請求項１７に記載の集光装置。
【請求項２０】
上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射された光を平行光にし、上記第１平面に直交する第２平面において全反射されずに上記第２光学界面を透過する光を平行光にする請求項１６に記載の集光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照射装置のためのリフレクタ設計に関する。このような装置は、バックライト装置や、一般的な照明装置、自動車用ヘッドランプ設計等、他の特定の分野における装置を含み得る。
【背景技術】
【０００２】
添付の図面における図１Ａは、一般的な照明や、自動車用のヘッドランプ等において広く用いられる、線光源１１に基づく直線リフレクタ１２の一般的な設計を示す。直線リフレクタ１２はその断面において放物線状である。線光源１１は、放物線状の直線リフレクタ１２の焦点に配置される。光源１１は、全方位に光を発する。放物線状のリフレクタ１２によって光が反射されるとき、反射光はｚ-ｙ平面において平行光にされる。しかしながら、光はｚ-ｘ平面を形成するビームについては、依然として制御されない。検出器面１３によって測定される出力光の角度分布を図１Ｂに示す。
【０００３】
一方、光出力を増加させるために、リフレクタ１２の反射率をできるだけ高くする必要がある、または、リフレクタ１２における光損失は最小化される必要がある。そうするために、高いコストが通常伴い、それが問題となり、１００パーセントの反射率は未だに不可能である。
【０００４】
特許文献１は、３Ｍ（登録商標）社から入手可能な輝度上昇フィルム（ＢＥＦ）の設計を説明している。図２に示される当該特許において示唆されるミクロ構造を用いれば、広い出射角を有する光２２は法線角度近くまで圧縮される。同時に、法線角度を有して出射する光２５は、フィルム２１内で全反射（ＴＩＲ）によって反射され、拡散シートまたはその下にあるリフレクタ２３によって装置の内側において光２４として再利用される。この結果、１つのＢＥＦを用いると、出力光の角度分散は改善され、これはピークの明るさが１つの方向に増加することを意味する（例えば、左および右）。前述のＢＥＦに垂直な細長い構造の他のＢＥＦを用いると、光出力角度性能は、他の方向において（例えば、前から後）さらに改善され得る。光が法線入射角近くを透過するとき、ＬＣＤパネルはよりよく機能するので、特に液晶表示装置（ＬＣＤ）装置を備えたバックライト装置において、ＢＥＦは広く使用される。
【０００５】
特許文献２は、図３に示すランプのリフレクタ設計を説明している。リフレクタは、最もよい焦点のビームを得るために、楕円形リフレクタ３５と球形リフレクタ３２とからなっている。この設計において、光源３１は楕円形リフレクタ３５の焦点の１つに配置されている。したがって、光源から出射され、楕円形リフレクタ３５によって反射される光は、共役焦点に焦点が絞られる。楕円形リフレクタ３５から直接離れていく光は、球形リフレクタ３２によって反射される。光源３１の配置はまた、球形リフレクタ３２の中心点でもあるので、球形リフレクタ３２に当たる光は後に反射され、正確に同じ通路をたどり、楕円形リフレクタ３５によって再び反射され、同じ共役焦点に焦点が絞られる。したがって、最も良い焦点ビームが得られる。設計において、３つの主な制限が存在する。最初の２つは、リフレクタ被覆処理および性能に関わる。高い反射率は通常、被覆材料および処理についてコストが高くなるものである。そのためコストの問題が取りざたされる。また、リフレクタにおける光損失は一般的に５〜１０％であり、同様に熱問題を引き起こす。第３の制限は、この循環型リフレクタの設計は、直線型光源との組み合わせではうまく機能しないということである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，７６０，１５７号明細書（２００４年７月６日発行）
【特許文献２】米国特許第６，１６１，９４６号明細書（２０００年１２月１９日発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、２つの物理的現象に基づいている。それはフレネル反射と全反射（ＴＩＲ）である。異なる屈折率を有する２つの媒体の間（ここでは、“光学界面”と呼ぶ）で光が動くとき、光の反射が発生する。ガラス／空気またはプラスティック／空気の媒体について、反射率は約４％である。しかしながら、高い屈折率媒体における光線が、表面の法線に対して臨界角より大きい角度で媒体境界に当たるとき、全反射が発生する。これは透過する光がないことを意味し、全ての光が損失なく効果的に反射される。臨界角は、２つの屈折率の間の違いに依存し、その角度を超えると全反射が発生する入射角である。
【０００８】
上記２つの物理的現象を考察すると、高価な金属反射被覆を用いなくても論理的に光損失を出さないリフレクタを設計することが可能となる。以下では、実施形態を通していくつかのリフレクタ設計の例を説明する。実施形態の１つはまた、ビーム形成機能を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面によると、照射装置は、光源とリフレクタを備えてなる。上記リフレクタは、光源に隣接する第１光学界面であって、上記光源から出射され、上記第１光学界面に入射する光の向きをフレネル反射で変化させる上記第１光学界面を備える。さらに、上記リフレクタは、上記光源に対向する側で上記第１光学界面に隣接しており、上記第１光学界面を透過する光を全反射で再び上記第１光学界面に向けて反射する第２光学界面を備える。
【００１０】
特定の側面によれば、上記リフレクタは、光学的透明物質を備え、該光学的透明物質は、上記第１光学界面を形成する側に平面を有し、上記第２光学界面を形成する対向側にプリズム構造の表面を有する。
【００１１】
他の側面によると、上記プリズム構造は、上記光学的透明物質の表面において複数の溝を有する。
【００１２】
さらに他の側面によると、上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射で反射された光を平行光にするように形成され、プリズム構造は、上記第１平面に直交する第２平面において全反射で反射された光を平行光にするように構成されている。
【００１３】
他の側面によると、上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射で反射された光を平行光にし、上記第１平面と直交する第２平面において全反射を行わずに第２光学界面を透過する光を平行光にする。
【００１４】
さらに他の側面によると、上記リフレクタは、光の焦点を形成するように形成され、上記光源は、上記焦点に近接して配置される。
【００１５】
さらに他の側面によると、上記光源は、線光源であり、上記リフレクタは、上記線光源に平行である。
【００１６】
さらに他の側面によると、上記第２光学界面は、上記線光源の軸に直交する方向に伸びる平行な複数の溝を有する。
【００１７】
他の側面によると、上記リフレクタは、円形リフレクタを有する。
【００１８】
他の側面によると、上記円形リフレクタは、光軸に対して楕円形状の円または放物線状の断面を有し、上記第２光学界面は、上記光軸に沿ったピッチにおいて変化する複数の溝を有する。
【００１９】
さらに他の側面では、上記リフレクタは、上記複数の溝が互いに集束する点においてピラミッド型リフレクタを有する。
【００２０】
他の側面によると、照射装置は、上記光源に対向する側で上記リフレクタに隣接しており、上記第２光学界面に入射し、全反射されない光を反射する外側リフレクタを備える。
【００２１】
他の側面について、上記外側リフレクタは、高反射物質で被覆されている。
【００２２】
さらに別の側面では、上記外側リフレクタは、上記リフレクタに隣接しており、上記リフレクタを透過する光の向きをフレネル反射で変化させる第３光学界面と、上記リフレクタと対向する側で上記第３光学界面に隣接しており、上記第３光学界面を透過する光を全反射で、再び上記第３光学界面に向かって反射する第４光学界面とを有する。
【００２３】
他の側面によると、上記リフレクタおよび上記外側リフレクタは、それぞれ断面において楕円形、円形、または放物線状であり、上記光源の位置にある同じ焦点を共有する。
【００２４】
他の側面によると、上記リフレクタおよび上記外側リフレクタは、それぞれ断面において楕円形、円形、または放物線状であり、上記光源に近接して配置される、それぞれ互いに異なる焦点を有する。
【００２５】
さらに他の側面によると、上記第２光学界面は、全反射されない光を外側リフレクタの法線に略等しい角度に向かって分散させる。
【００２６】
さらに他の側面によると、上記リフレクタは、光学的透明物質のみからなる。
【００２７】
他の側面によると、上記光学的透明物質は少なくとも、ガラス物質またはプラスティック物質である。
【００２８】
他の側面によると、上記第１光学界面および上記第２光学界面は、それぞれ空気と上記リフレクタを構成する材料との界面を有する。
【００２９】
さらに他の側面では、上記プリズム構造は、配列、ピッチ、頂角および頂角の向きの少なくとも１つが異なる複数の溝を備える。
【００３０】
他の側面によると、上記第２光学界面は、上記線光源の軸に平行な方向の複数の平行溝を有する。
【００３１】
他の側面によると、複数の照射装置を含み、各照射装置が、アレイ状に配列されたユニットである照明装置を提供する。
【００３２】
他の側面によると、集光装置を提供する。上記集光装置は、受光素子とリフレクタとを備える。上記リフレクタは、上記受光素子に隣接する第１光学界面であって、上記第１光学界面に入射する光の向きをフレネル反射で上記受光素子に向けて変化させる第１光学界面と、上記受光素子に対向する側で上記第１光学界面に隣接しており、上記第１光学界面を透過する光を全反射で再び上記第１光学界面に向かって反射する第２光学界面とを有する。
【００３３】
他の側面によると、上記リフレクタは、上記第１光学界面を形成する側に平面を備え、かつ、上記第２光学界面を形成する対向側にプリズム構造を有する面を備える、光学的透明物質を有する。
【００３４】
さらに他の側面によると、上記プリズム構造は、上記光学的透明物質の表面に複数の溝を有する。
【００３５】
他の側面によると、上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射で反射された光を平行光にするように形成され、上記プリズム構造は、上記第１平面に直交する第２平面において全反射されない光を平行光にするように構成されている。
【００３６】
他の側面によると、上記リフレクタは、第１平面においてフレネル反射された光を平行光にし、上記第１平面に直交する第２平面において全反射されずに上記第２光学界面を透過する光を平行光にする。
【００３７】
他の側面によると、上記リフレクタは、焦点との関連で形成され、上記受光素子は、焦点に近接して配置されている。
【００３８】
上記の関連する目的を達成するために、本発明は以下に十分説明し、請求項において特に記述する特徴を含む。以下の説明および添付の図面は、本発明の特定の例示的実施形態を詳細に記述する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の原則が用いられる様々な形態のわずかな部分のみを示すものである。本発明の他の目的、有利な点、および新規な特徴は、図面を参照し、本発明の以下の詳細な説明を読めば明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００３９】
高い効果を持ち、比較的安価なリフレクタ設計された照射装置、照明装置および集光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】線光源のための典型的なリフレクタ設計を示す図。
【図１Ｂ】上記のリフレクタ設計の性能を示す図。
【図２】従来の明るさ向上フィルムの原理を示す図。
【図３】楕円形リフレクタおよび球形リフレクタを用いる従来の設計を示す図。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る、線光源リフレクタと、その操作の原理を示す図。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態に係る、線光源リフレクタと、その操作の原理を示す図。
【図４Ｃ】本発明の第１実施形態に係る、線光源リフレクタと、その操作の原理を示す図。
【図５】第１実施形態の性能のシミュレーション結果を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る円形光源リフレクタを示す図。
【図７Ａ】本発明に係る、ＴＩＲによる光反射を行うための遠端点微小リフレクタを示す図。
【図７Ｂ】本発明に係る、ＴＩＲによる光反射を行うための遠端点微小リフレクタを示す図。
【図８】本発明の第３実施形態に係るダブルプリズムシートリフレクタを示す図。
【図９】本発明の第４実施形態に係る細長型プリズムリフレクタを示す図。
【図１０】本発明の実施形態に係る、カーブしたプリズムシートリフレクタのアレイを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図面等においては、参照番号は一貫して同一のものを示す。
【００４２】
図４Ａは、本発明に係る線光源リフレクタ設計の第１実施形態を示す。図４Ｂは、図４Ａの破線で示されるリフレクタの左端の拡大図である。この設計において、ここで内側リフレクタ４２および外側リフレクタ４１と呼ばれる２つの直線放物線状リフレクタが存在する。外側リフレクタ４１は、金属のような高反射物質で被覆される。内側リフレクタ４２は、高反射表面被覆を施されず、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の透明物質からなる。これら２つの放物線状リフレクタは、線光源４３に平行であり、線光源４３が配置される同じ焦点を共有する。放物線形状のため、内側リフレクタ４２によって反射されるときに直線光源４３から出射される光について、上記光はｚ-ｙ平面において平行光にされるが、内側リフレクタ４２を透過するあらゆる光は外側リフレクタ４１に当たり、このため、上記光はやはりｚ-ｙ平面において平行光にされる。
【００４３】
内側リフレクタ４２は、線光源４３に面する内側表面４２１（第１光学界面）と、約９０°の頂角を有するマイクロプリズム構造を有する外側表面４２２（第２光学界面）とを備える。本実施形態においては、マイクロプリズム構造は、内側リフレクタ４２を構成する材料の外側表面４２２上に形成された複数の平行溝から構成されている。線光源４３は、図１Ａの場合のように全方位に光を発する等方性の光源であると考えられる。図４Ｃは、ｚ-ｘ平面における図４Ｂの断面図を示す。破線は線光源４３を示す。外側表面プリズム構造４２２を有する内側リフレクタ４２と、外側リフレクタ４１（二重線で示す）をそれぞれ、線光源４３の下に示す。
【００４４】
線光源４３からの光が内側リフレクタ４２に、具体的には、線光源４３に隣接する内側表面４２１に、到達するとき、内側リフレクタ４２の平面の内側表面４２１においてフレネル反射が発生する。光の残りは、マイクロプリズム構造を有する、隣接する外側表面４２２に向かって進み続ける。広い角度（Ｗ）で進む光について、上記光はプリズム表面４２２によって、ｚ-ｘ平面における外側リフレクタ４１に対して略法線角度に分散される。このため、プリズム構造は、ｚ-ｘ平面において広い角度（Ｗ）で進む光を圧縮する、または平行光にする傾向がある。この後、上記光は反射され、内側リフレクタ４２に隣接する外側リフレクタ４１によって、ｚ-ｙ平面において平行光にされる。ほぼ法線角度（Ｎ）で進む光について、表面４２１においてフレネル反射が発生した後に、ＴＩＲが光損失を発生させずにプリズム表面４２２において発生し、プリズム表面はまた上記したように放物線状表面の一部であるので、外側リフレクタ４１によって再び平行光にされる。
【００４５】
出力光の角度性能をシュミレーションした結果を図５に示す。図５は、内側リフレクタ４２を備えない装置との比較のための図１Ｂと同じ尺度で示されている。図５は、角度性能が向上するだけでなく、ピークの明るさが約５０％増加することを示している。さらに、内側リフレクタ４２によって反射される光は、被覆が施されていない状態でも極めて損失が低い。それは、内側リフレクタ４２が透明物質からなるからである。内側リフレクタ４２を透過する光の一部は、ある程度の光損失を出す外側リフレクタ４１によって反射されるが、この設計における全体的な光損失は、図１Ａに示す設計と比較して約３０％低減することができる。
【００４６】
この実施形態における（ｚ-ｙ平面における）直線リフレクタの断面は、必ずしもその形状が放物線状でなくてもよく、例えば楕円形、円形等の他の形状でもよく、例えば、ビーム形成の対象に依存する。しかしながら、プリズム構造を有する内側リフレクタ４２の機能は、角度分布をさらに向上し、ＴＩＲを用いることによって光損失を低減するためのものであることに変わりはない。
【００４７】
プリズム構造の頂角、頂角の方向付けおよび配列の少なくとも１つは、頂角を構成する個々のαおよびμの角度と同様に、ビーム形成のための対象に依存して変化し得る。
【００４８】
この実施形態に加えて、内側リフレクタ４２および外側リフレクタ４１の焦点は、異なるビーム制御効果に対する異なる場所において配置することができ、これは、これら２つのリフレクタが異なる角度分布で光を反射することを意味する。しかしながら、内側リフレクタ４２におけるプリズム構造は、光をｚ-ｘ平面に圧縮するために維持される。
【００４９】
第２実施形態は図６に示される。この実施形態は、被覆なし円形リフレクタの設計を示す。Ｚ-Ｘ平面におけるリフレクタの内側表面６３の断面は、楕円形状、放物線状、または他の必要な形状であってもよい。リフレクタの外側表面６２は同じ形状を有するが、ピッチがＺ軸に沿って変化するマイクロプリズムを有して構成される。プリズムの頂角は約９０°であり、このため、リフレクタ内の焦点に配置される光源６１からの光は、プリズム表面６２で反射されるときにＴＩＲを経る。上記の状況のように、フレネル反射はまた、内側平面表面６３において発生する。プリズムの頂角は９０°で維持されるため、プリズムのピッチは、リフレクタの遠端点６４に向かってだんだん小さくなる。漏れる光をリサイクルするためにプリズム表面を囲む外側リフレクタも存在し得る。その外側リフレクタは図示しない。
【００５０】
リフレクタ（シェーパ・ヘッド）の遠端点６４において、プリズムピッチがマイクロメーターのオーダーを有するとき、製造がより困難になる。図７Ａに示す特定の解決方法として、全てが約９０°の角度の線ＯＡおよびＯＢ，ＯＢおよびＯＣ，ＯＣおよびＯＡによって形作られる角度を有する３辺ピラミッド型リフレクタがある。軸Ｚに対して平行に入射する光について、矢印で示されるピラミッド型リフレクタの周りの表面においてＴＩＲが再び発生する。これにより、反射の最中に光損失は発生しない。さらに、このような構造は、遠端点６４における小さなピッチプリズム構造と比較しやすい。
【００５１】
図７Ｂは、小さなピッチプリズム構造を作製する上での作製困難を避けるための他の解決方法である４辺ピラミッド型リフレクタを示す。このピラミッドでは、互いに向き合う２つの側部表面は、垂直位置にある。したがって、軸Ｚに対して平行に入射する光は、光損失なしに全反射により後に反射される。
【００５２】
なお、上記のピラミッド型リフレクタについて、９０°の頂角等は入射光および出射光を互いに平行光にするが、ビーム形成の観点、すなわち、平行光化または焦点合わせの観点からは、ベストな設計ではない。したがって、キューブリフレクタのサイズは、設計仕様目標により限定される。一方、リフレクタ表面の平坦さおよび形状はまた、この要件を満たすために若干異なって設計される。
【００５３】
本発明の第３実施形態は、図８に示すように被覆なしリフレクタ設計に関する。リフレクタは、外側リフレクタもプリズム構造表面からなること以外は図４Ｂに示すものと同様である。外側リフレクタは被覆なしのものであり得るが、かなり高い反射率を有する。図８を参照すると、外側リフレクタ８１は、内側リフレクタ８２と同様の表面構造を有する。図８では、内側リフレクタ８２に隣接する表面８２１（第３光学界面）において、光源８３からの光に対してフレネル反射が発生し、隣接するプリズム構造表面８２２（第４光学界面）において、光損失なしに光を反射させるために全反射が要求される。再び、プリズム角度αおよびμを制御することによって、上記のように図４Ｃを参照するように、異なる角度分布を有する光が、上記要件を満たすように得られる。
【００５４】
図９は、放物線状の断面を有する直線型リフレクタ９２および９３の焦点に、線光源９１が配置される他の実施形態を示す。表面９２は、フレネル反射が発生する平坦な表面である。表面９３は上記のようにプリズム型構造を有し、高い反射率被覆を必要としない。そして、全反射が再び発生するので、約９０°の頂角によって、ほとんど光損失を出さずに光を反射させる。このリフレクタの断面の形状は、楕円形、円形等の他の形状であってもよい。リフレクタはまた、照射パネルを形成するためのアレイとして構成されてもよい。図９の実施形態においては、各プリズムは線光源９１に合わせて並べられており、線光源９１からの光を図４Ｃの実施形態と同様にして反射する。
【００５５】
この種の被覆なしリフレクタはまた、図４Ａ〜図４Ｃに示す外側リフレクタ４１と置き換えが可能である。プリズム型リフレクタの異なる組み合わせは、より複雑なビーム形成の結果を達成するものと考えられ、それらの組み合わせの中にはプリズム線の方向を変えることを含み、これは、プリズム線が必ずしも互いに平行でなくてもよいということを意味する。そして、ピッチ同様に頂角は、直線リフレクタの軸に沿って変化し得る（グラフでは示さず）。
【００５６】
本発明のさらなる側面を、断面図で図１０に示す。この側面では、透過型ディスプレイのためのバックライト１００のための照射装置が、多数の略同一のユニット１０１からなるとして表わされている。それらユニット１０１は、それらが反射表面１０２、プリズムシート層１０３、および光源１０４からなるという点で、好ましい実施形態と略同様である。
【００５７】
図１０は、示される断面がレンズ部１０１を横切って一定である、一連のレンズ部の断面を示す。光源１０４は、冷陰極蛍光灯、光ファイバー、または線光源であってもよい。
【００５８】
図はまた、２次元対称（例えば、円、四角、六角）または非対称照射装置の各断面を示し、断面１０１は例えば、円形状対称素子を示す。この場合のプリズムシート層１０３は、例えば、図６に示す実施形態における内側表面６３の形状と同様である。この場合の光源は、ＬＥＤ等の点光源またはレーザー照射光源であり得る。
【００５９】
シート１０３上のプリズム特性は、バックライトの均一性を維持するために、１つのユニット１０１の異なる場所において異なっていてもよい。
【００６０】
追加のディフューザ、ＢＥＦ、および、先行技術において周知の他のフィルムが、照射装置上に存在してもよいが、ここでは示さない。
【００６１】
照射装置はまた、他の一般的な照明用途、または上記のように自動車用照明にも用いられ得る。
【００６２】
本発明の他の側面によると、上記実施形態のそれぞれにおけるリフレクタは、異なる方向からの光を集めるために集光装置の一部として相反的に用いることができる。異なる方向から集められた光は、適切な角度で小さい領域に焦点を絞ることができる。
【００６３】
例えば、上記の実施形態は、１つ以上の太陽電池に向けて順に焦点が絞られる太陽光を集めるために用いられてもよい。上記１つ以上の太陽電池は、上記のように、光源の場所に位置してもよい。上記装置に向けられた太陽光は、内側リフレクタに入射する。内側リフレクタの内側表面においてフレネル反射によって反射した光は、内側リフレクタの焦点に配置される１つ以上の太陽電池に向けられる。内側表面において屈折される光は、プリズム構造表面に入射し、上記のように全反射を経る。全反射光は、内側表面に再び向けて反射され、内側リフレクタの焦点に配置される１つ以上の太陽電池に向けて出射される。上記のように外側リフレクタを有するそれらの実施形態は、内側リフレクタを通過し、その焦点に向かって再び内側リフレクタを通過し得る光を同様に反射する。
【００６４】
集光装置は、太陽電池に太陽光を集める意図で説明されてきたが、上記装置は、集光に依存するある種の受光素子（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等）を有する他の装置において同様に用いられてもよい。
【００６５】
特定の好ましい実施形態について本発明が示され、説明されてきたが、当業者が本明細書を読み、理解すれば同等物および変形物を得るであろうことは明らかである。本発明は、全てのそのような同等物および変形物を含み、添付の請求項の範囲のみによって限定される。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
高い効果を持ち、比較的安価なリフレクタ設計された照射装置、照明装置および集光装置を提供する。
【符号の説明】
【００６７】
４１、８１    外側リフレクタ
４２、８２    内側リフレクタ
４３、９１    線光源
６１、８３、１０４    光源
４２１    内側表面（第１光学界面）
４２２    外側表面（第２光学界面）
８２１    表面（第３光学界面）
８２２    プリズム構造表面（第４光学界面）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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