(57)【要約】  本発明は、より均一な色混合を生成するために色混合が改善されて制御された、パッケージされた多色ＬＥＤアセンブリを提供する。アセンブリは、複数のＬＥＤダイをカプセル化するカプセル材料の上に位置する少なくとも１つのレンズを含む。レンズは、上面および底面を含み、底面の輪郭は、ＬＥＤダイそれぞれからの光を、異なる方向でレンズの上面に向けて向け直すように設計される。レンズの底面の輪郭設定形状は、複数のＬＥＤダイの照度および光度分布が実質的に重畳するように複数のＬＥＤダイそれぞれからの光を向け直し、完全な重畳からの逸脱は所定量未満であり、平均的なヒトの眼には実質的には知覚不能である。
2009534799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御された色混合のためにパッケージされた多色発光ダイオードのアセンブリであって、
基板と、
前記基板の上に位置して取り付けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイであって、各ダイが、対応する色の光を放出する複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイと、
前記複数のＬＥＤダイを覆う光透過性カプセル材料と、
上面および底面を有し、前記カプセル材料の上に位置する少なくとも１つのレンズとを備え、複数のＬＥＤの照度および光度分布の重畳が実質的に高められるように、前記レンズの前記底面が、前記複数のＬＥＤダイそれぞれからの光を向け直すように所定の形状を含み、完全な重畳からの逸脱が、平均的なヒトの眼には実質的に知覚不能である
ことを特徴とするアセンブリ。
【請求項２】
前記逸脱が、前記複数のＬＥＤダイによって放出されて互いに混合される色に関して色度図上にプロットされるマクアダム（ＭａｃＡｄａｍ）楕円の領域内に当たる所定量以下であることを特徴とする請求項１に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３】
前記所定の底面が、マイクロレンズレットアレイを備えることを特徴とする請求項２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項４】
前記マイクロレンズレットアレイが、微小表面粗さ（ＭＳＲ）規定を有することを特徴とする請求項３に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項５】
前記ＭＳＲが、ランダム分布関数、角度分解散乱関数、ハーベイ（Ｈａｒｖｅｙ）ＢＳＤＦ関数、ユーザ定義ＢＳＤＦ関数、およびフォン（Ｐｈｏｎｇ）分布関数の１つによって記述されることを特徴とする請求項４に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項６】
前記ランダム分布関数が、Ｖキャビティの輪郭を記述することを特徴とする請求項５に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項７】
前記ＭＳＲが、フォワードハーベイ（ｆｏｒｗａｒｄ  Ｈａｒｖｅｙ）、レトロハーベイ（ｒｅｔｒｏ−Ｈａｒｖｅｙ）、ランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）、ポアソン、フォワードフォン（ｆｏｒｗａｒｄ  Ｐｈｏｎｇ）、またはレトロフォン（ｒｅｔｒｏ  Ｐｈｏｎｇ）分布関数の１つまたは複数によって記述されることを特徴とする請求項４に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項８】
前記マイクロレンズレットアレイが、２つ以上の異なるＭＳＲ規定を備える２つ以上の区域に分割されることを特徴とする請求項４に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項９】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素表面、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器表面の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項４に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１０】
前記マイクロレンズレットアレイが、マイクロフライアイレンズレットアレイであることを特徴とする請求項３に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１１】
前記マイクロフライアイレンズレットアレイが、多角形状のレンズレットを有することを特徴とする請求項１０に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１２】
前記マイクロフライアイレンズレットアレイが、六角形、正方形、長方形、円形（半径）、半径＋円錐定数、非球面、自由形状ＮＵＲＢＳ、およびゼルニケ多項式の１つの形状でのレンズレットを有することを特徴とする請求項１０に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１３】
前記マイクロフライアイレンズレットアレイが、大域変形を受けることを特徴とする請求項１０に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１４】
前記マイクロレンズレットアレイが、ランダムに分布されることを特徴とする請求項１０に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１５】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素表面、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器表面の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項１０に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１６】
前記マイクロレンズレットアレイが、ボロノイレンズレットアレイ構造を有することを特徴とする請求項３に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１７】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル、回折光学要素、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器表面の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項１６に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのレンズが、屈折マイクロ粒子を備えることを特徴とする請求項２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項１９】
前記所定の底面が、ＭＳＲ、マイクロフライアイレンズレットアレイ、およびボロノイレンズレットアレイ構造の１つを有することを特徴とする請求項１８に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２０】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器表面の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項１８に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのレンズが、反射マイクロ粒子を備えることを特徴とする請求項２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２２】
前記所定の底面が、マイクロフライアイおよびボロノイレンズレットアレイ構造の１つを有することを特徴とする請求項２１に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２３】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器表面の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項２１に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２４】
前記反射マイクロ粒子が、マイクロトンネルを形成するように構成されることを特徴とする請求項２１に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２５】
前記少なくとも１つのレンズの前記上面がファセット化されることを特徴とする請求項２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２６】
前記所定の底面が、マイクロフライアイおよびボロノイレンズレットアレイ構造の１つを有することを特徴とする請求項２５に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２７】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式表面、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項２５に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２８】
前記少なくとも１つのレンズが、複数のローブから形成されることを特徴とする請求項２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項２９】
前記所定の底面が、マイクロフライアイおよびボロノイレンズレットアレイ構造の１つを有することを特徴とする請求項２８に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３０】
各ローブの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式表面、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項２８に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３１】
前記複数のＬＥＤダイを覆う前記光透過性カプセル材料が、第１の反射器によって取り囲まれることを特徴とする請求項２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３２】
前記少なくとも１つのレンズが、前記第１の反射器の上にある第２の反射器によって取り囲まれることを特徴とする請求項３１に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３３】
前記第１の反射器が、多項式、ベジエ、およびＮＵＲＢＳ表面の１つによって記述されるスプライン形状を有することを特徴とする請求項３２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３４】
前記所定の底面が、マイクロフライアイおよびボロノイレンズレットアレイ構造の１つを有することを特徴とする請求項３２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３５】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式表面、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項３２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３６】
前記第２の反射器が、複数のランダムに摂動されたマイクロファセットを備えることを特徴とする請求項３２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３７】
ランダムに摂動されたマイクロファセットのファセット間の空間が、ＮＵＲＢＳ表面によって記述されることを特徴とする請求項３６に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３８】
前記マイクロファセットが、ダイヤモンド形、三角形、六角形、他の多角形、およびそれらの組合せの１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項３６に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項３９】
前記光透過性カプセル材料と、前記少なくとも１つのレンズとが、ＲＸＩ集光器によって取り囲まれることを特徴とする請求項２に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項４０】
前記所定の底面が、マイクロフライアイおよびボロノイレンズレットアレイ構造の１つを有することを特徴とする請求項３９に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項４１】
前記レンズの前記上面が、半径、半径＋円錐定数、半径＋円錐定数＋非球面、半径＋円錐定数＋非球面＋大域一般多項式表面、大域ゼルニケ変形、屈折光学全反射（ＴＩＲ）、自由形状非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）定義ＴＩＲ、フレネル＋ＴＩＲ、回折光学要素、双円錐、ｃａｒｔｏｖａｌ、誘電体全反射集光器、共焦楕円集光器、および多焦点放物線集光器の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項３９に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項４２】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイの制御された色混合のためのレンズであって、前記複数が、少なくとも２つの色を有し、前記レンズが、上面および底面を有し、前記ＬＥＤダイの上に位置し、前記レンズの前記底面が、前記複数のＬＥＤダイの照度および光度分布が実質的に重畳するように、前記レンズの前記上面を通って出る前記複数のＬＥＤダイそれぞれからの光を受け取って向け直すように所定の形状を含み、完全な重畳からの逸脱が、平均的なヒトの眼には実質的に知覚不能であることを特徴とするレンズ。
【請求項４３】
前記所定の底面が、マイクロレンズレットアレイを備えることを特徴とする請求項４２に記載のレンズ。
【請求項４４】
前記マイクロレンズレットアレイが、微小表面粗さ（ＭＳＲ）規定を有することを特徴とする請求項４３に記載のレンズ。
【請求項４５】
前記マイクロレンズレットアレイが、マイクロフライアイおよびボロノイレンズレットアレイ構造の１つを含むことを特徴とする請求項４３に記載のレンズ。
【請求項４６】
前記少なくとも１つのレンズが、回折マイクロ粒子を備えることを特徴とする請求項４３に記載のレンズ。
【請求項４７】
前記少なくとも１つのレンズが、反射マイクロ粒子を備えることを特徴とする請求項４３に記載のレンズ。
【請求項４８】
前記反射マイクロ粒子が、マイクロトンネルを形成するように構成されることを特徴とする請求項４７に記載のレンズ。
【請求項４９】
前記少なくとも１つのレンズの前記上面がファセット化されることを特徴とする請求項４３に記載の多色発光ダイオードのアセンブリ。
【請求項５０】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイの制御された色混合のためのレンズであって、前記複数が、少なくとも２つの色を有し、前記レンズが、前記複数のＬＥＤダイの上に位置して、スプライン形状を有する反射器によって取り囲まれ、前記レンズが、前記複数のＬＥＤダイの照度および光度分布が実質的に重畳するように前記複数のＬＥＤダイそれぞれからの光を受け取って向け直すように予め定められた少なくとも１つの表面を有し、完全な重畳からの逸脱が、平均的なヒトの眼には実質的に知覚不能であることを特徴とするレンズ。
【請求項５１】
前記逸脱が、前記複数のＬＥＤダイによって放出されて互いに混合される色に関して色度図上にプロットされるマクアダム楕円の領域内に当たる所定量以下であることを特徴とする請求項５０に記載のレンズ。
【請求項５２】
前記反射器が、多項式、ベジエ、およびＮＵＲＢＳ表面の１つによって記述される形状を有することを特徴とする請求項５０に記載のレンズ。
【請求項５３】
前記反射器が、複数のランダムに摂動されたマイクロファセットを備えることを特徴とする請求項５０に記載のレンズ。
【請求項５４】
ランダムに摂動されたマイクロファセットのファセット間の空間が、ＮＵＲＢＳ表面によって記述されることを特徴とする請求項５３に記載のレンズ。
【請求項５５】
複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）ダイの制御された色混合のためのレンズであって、前記複数が、少なくとも２つの色を有し、前記レンズが、前記複数のＬＥＤダイの上に位置して、ＲＸＩ集光器によって取り囲まれ、前記レンズが、前記複数のＬＥＤダイの照度および光度分布が実質的に重畳するように前記複数のＬＥＤダイそれぞれからの光を受け取って向け直すように少なくとも１つの所定の表面を有し、完全な重畳からの逸脱が、平均的なヒトの眼には実質的に知覚不能であることを特徴とするレンズ。
【請求項５６】
前記逸脱が、前記複数のＬＥＤダイによって放出されて互いに混合される色に関して色度図上にプロットされるマクアダム楕円の領域内に当たる所定量以下であることを特徴とする請求項５５に記載のレンズ。
【請求項５７】
光ビームの許容できる色均一性を決定するための方法であって、
測定を行う３つの色を選択するステップであって、各色が白色光の成分であるステップを含み、
各選択された色に関して、
選択された色で、強度分布が軸上またはピーク光度の約ｅ−２になる垂直および水平分布極値での点で、光ビームの複数のｘ，ｙ色度サンプルを測定し、それにより光ビームの外周縁を定義するステップと、
前記外周縁から前記軸上またはピーク光度までの螺旋上に位置される点で、前記光ビームの複数のｘ，ｙ色度サンプルを測定するステップと、
前記選択された色に関して、ほぼ半値全幅（ＦＷＨＭ）点で、選択された角度半径で、前記光ビームの複数のｘ，ｙ色度サンプルを測定するステップと、
前記選択された色に関して、前記ｘ，ｙ色度サンプルをｕ，ｖ空間表現に数学的に変換するステップと、
前記選択された色に関して、前記色度サンプルの前記ｕ，ｙ空間表現からマクアダム楕円をプロットするステップと、
前記選択された色に関して、デルタＥパラメータを計算するステップであって、前記デルタＥパラメータが、三刺激値に関して指定された２つの色サンプル間で知覚される色差の大きさを表すステップと、
前記選択された色に関して、許容できる色均一性を決定するステップであって、前記選択された色に関する前記デルタＥパラメータが、２ステップマクアダム楕円未満であるとき、または前記選択された色に関する前記デルタＥパラメータが、選択された規格の最大色度差に一致する、もしくは最大色度差を超えるときに、前記選択された色に関する許容できる色均一性が達成されるステップと
を行い、
前記第１の色、第２の色、および第３の色に関する色均一性が全て許容できる場合に、前記光ビームの許容できる色均一性をもたらすステップ
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５８】
前記３つの色が、赤、緑、および青からなる群から選択されることを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記３つの色が、シアン、黄、マゼンタからなる群から選択されることを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記３つの色に関する許容できる色均一性を決定する前記ステップが、相関色温度（ＣＣＴ）および色度差が測定のフィールドにわたって所定のレベル未満であるかどうか求める追加のステップを含むことを特徴とする請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
色均一性を改善するために一次反射器の光制御ファセットおよびランダム化ファセット摂動を使用するための方法であって、
前記一次反射器を水平スライスおよび垂直スライスに分割し、複数のファセットを得るステップであって、前記ファセットがそれぞれ、ｘ＝ｘ（φ，φ）、ｙ＝ｙ（φ，φ）、ｚ＝ｚ（φ，φ）によって記述されるパラメータ表面を有するステップと、
各ファセットに関して、変換ベクトルａ｀＝［ｘφ，ｙφ，ｚφ］、ｂ｀＝［ｘΨ，ｙΨ，ｚΨ］を計算するステップと、
各ファセットに関して、単位垂直ベクトルＮ｀＝（ａ｀×ｂ｀）／（ｓｑｒｔ（（ａｂｓ（ａ｀＾２）ａｂｓ（ｂ｀＾２）−ａｂｓ（ａ｀ｂ｀）＾２）を計算するステップと、
反射器ファセット多様体に関連付けられる複数の正接空間の内積を取ることによって計量テンソルを計算するステップであって、前記内積が、３Ｄベクトル空間内で対称的であり、非退行であり、双線形であるステップと、
前記計量テンソルの判別式ｇを計算するステップと、
前記表面に垂直なベクトルＮ＝ｒ１｀×ｒ２｀／（ｓｑｒｔ（ｇ））＝εｉｊ＊ｒ’＾ｊを計算するステップと、
上限と下限との間でのランダムな角度だけ前記単位垂直ベクトルから角度ファセット制御ベクトルをずらすことによって、各ファセットに所定の摂動を加えるステップと、
光のコリメートと、色固有位相のランダム化との両方を行って、シアン、マゼンタ、および黄の強度分布関数重畳を改善する一体化された一次反射器をもたらすステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６２】
ＲＸＩ集光器を構成するための方法であって、
カセグレン望遠鏡の介在空気を屈折誘電体媒体で充填するステップであって、前記カセグレン望遠鏡が、一次反射器と二次反射器とを備えるステップと、
前記カセグレン望遠鏡の前記一次反射器に複数のマイクロファセットを追加するステップと、
ベクトル摂動を使用して、各マイクロファセットの垂線からの角度に関して前記マイクロファセットをランダム化するステップと、
前記マイクロファセットを、有機的な形状、または任意の多角形パラメータの形状に変えるステップと、
摂動因子を使用して、前記ベクトル摂動を前記二次反射器に加えるステップと、
前記ＲＸＩ集光器の出口アパーチャで、複数のマイクロレンズレットによって屈折誘電体の表面をモザイク化するステップであって、各マイクロレンズレット表面がサグ（ｓａｇ）によって特徴付けられるステップと、
半径、非球面、ＮＵＲＢＳ、および大域ゼルニケ変形の１つまたは複数によって前記サグをランダム化するステップと、
前記一次反射器および前記二次反射器に対する最適な大域変形に関して、モンジュ−アンペール偏微分方程式を解くステップと、
遠視野で多原色位相を最適に組み合わせるＲＸＩ集光器をもたらすステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６３】
前記屈折誘電体媒体が、取り囲む誘電体媒体の屈折率とは異なる屈折率を有する複数のマイクロ球を含むことを特徴とする請求項６２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学デバイスに関し、より詳細には、本発明は、均一な色混合のために色混合が制御された多色光学光源アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１１（ｂ）の下での２００６年４月１８日出願の米国仮特許出願第６０／７９２８８５号明細書（特許文献１）に対する優先権を主張するものであり、その仮特許出願の内容を参照として本明細書に組み込む。
【０００３】
様々な刊行物を含めたいくつかの参考文献が、本発明の説明で引用されて論じられる。そのような参考文献の引用および／または論述は、単に、本発明の説明を明瞭にするために提供され、任意のそのような参考文献が本発明に対する「従来技術」であることを認めるものではない。本明細書で引用されて論じられる全ての参考文献は、それらの全体を参照として本明細書に組み込まれ、各参考文献が個々に参照として組み込まれている程度まで組み込まれる。
【０００４】
発光ダイオード（ＬＥＤ）が、通信および計装から、家庭、自動車、および視覚表示での用途までに及ぶますます多様な用途で光源として使用されている。このような用途の多くでは、色の可変性が有利である、または必要とされる。ＬＥＤは、それらの速いスイッチング時間、小さいサイズ、高い信頼性、長い寿命、および色制御の容易性により、色可変用途に非常に有望である。一般的な色可変ＬＥＤアセンブリは、赤色、緑色、および青色（ＲＧＢ）ＬＥＤをＲＧＢアセンブリ内で組み合わせる。色は、各異なる色ＬＥＤの出力を変えることによって制御されて変えられうる。
【０００５】
残念ながら、従来のＲＧＢアセンブリを含めた従来の多色ＬＥＤは、色混合が乏しい。ＬＥＤダイがかなりの熱を放出するので、ＬＥＤダイは、典型的には、放熱のために広く間隔を空けられる。その結果、異なる色のダイが間隔を空けて配置され、観察者は、異なる視角から、異なる別々の色を見ることがある。
【０００６】
従来のＲＧＢアセンブリ１０の概略断面図である図１が、乏しい色混合を理解するのに有用である。アセンブリ１０は、それぞれ取付けベース１２上に配設されて透明ドーム１３内にカプセル化された赤色、緑色、および青色ＬＥＤダイ１１Ｒ、１１Ｇ、および１１Ｂを含む。ダイは、ベース１２にある表面キャビティ（図示せず）内部に取り付けられてよい。例示される特定の構成では、ダイ１１Ｇからの緑色の光が、アセンブリの左側での視角を占め、１１Ｂからの青色が、右側からの視野を占め、１１Ｒからの赤色の光が、中央の視野を占める。それぞれの色の照度重畳が乏しく、かつ光度重畳も乏しい。照度は、ヒトの眼によって感知されるとき、単位面積当たりで表面上に入射する総計の光束と定義される。光度は、ヒトの眼の感度の標準化されたモデルに基づく、特定の方向で光源によって放出される波長重み付けされたパワーの尺度と定義される。
【０００７】
従来技術での色混合を改善するための試みは、外部に取り付けられる二次光学系を含む。そのようなデバイスは、フライアイレンズレットアレイと、ホログラフィ拡散器と、マイクロレンズパターンと、散乱デバイスとを含む。これらのデバイスは、屈折器、反射器、またはハイブリッドコリメータに取り付けられることがある。他のそのような付属機構は、全反射（ＴＩＲ）集積体と、ミラー集積体とを含み、これらは、それらそれぞれの出口アパーチャで色の重畳を改善する。
【０００８】
全てのそのような二次光学系デバイスは、いくつかの欠点を有する。外部デバイスは、一体型照明器具用途では、かさばり、扱いにくいことがある。二次光学系デバイスは、より広いビームに光を広げることによって色混合を改善することがあり、しかし光が広げられるとき、光度は、エタンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）および歪度不変法則に従って下がる。エタンデュは、面積および角度に関して光がどのように「広がる」かを特徴付ける光学システムの性質である。上記のことは、高強度の狭い分布の用途では望ましくない。ＴＩＲまたはミラー集積体は、光度のいくらかまたは全てを、照明源からの所与の距離で完全な重畳に戻すことができ、しかし光源からの他の距離では合致が乏しい。いくつかのタイプのＴＩＲミラー集積体では、異なる色源の照度分布関数は良好に重畳することがあるが、それらの対応する光度分布関数は良好に重畳しない。そのような状況では、色は、光源からさらに離れた距離で再び分離する。他の状況では、光度分布は良好に重畳することがあるが、照度分布は重畳せず、それにより、ある色は、光源が観察される平面の中心付近で目に見え、他の色は、その平面の外縁付近でより良く目に見えるようになり、得られる照度分布は、「雄牛の目（ｂｕｌｌ’ｓ  ｅｙｅ）」の見え方をする。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／７９２８８５号明細書（２００６年４月１８日出願）
【特許文献２】米国特許第３９５７０３１号明細書
【非特許文献１】Ｓｐｉｇｕｌｉｓ，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｖｏｌ．３３，  Ｎｏ．２５，  １  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９９４
【非特許文献２】Ｎｉｎｇ、Ｗｉｎｓｔｏｎ、およびＧａｌｌａｇｅｒ  “Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ，”  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｖｏｌ．２６，  Ｎｏ．２，  １５  Ｊａｎｕａｒｙ  １９８７
【非特許文献３】Ｅ．Ｍ．ＰｕｒｃｅｌｌおよびＣ．Ｒ．Ｐｅｎｎｙｐａｃｋｅｒ  “Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  ｂｙ  Ｎｏｎｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｇｒａｉｎｓ，”  Ａｓｔｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  １８６：７０５，  １９７３
【非特許文献４】ＢｅｎｉｔｅｚおよびＭｉｎａｎｏ  “Ｎｏｎ−Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃｓ”  Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ（２００５），  ｐｇ．２０２
【非特許文献５】Ｔ．ＡｍｍｅｒおよびＭ．Ｇａｌｅ，  “Ｃｈｉｐ−ｌｅｖｅｌ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓｅｓ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｔｏ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ，”  Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．４１（１２）３１４１−３１５０  Ｄｅｃ．２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、多色アレイによって生成される光が、放出される光ビームの中のあらゆる場所でより均一な色混合を生み出すことが望ましい。したがって、色混合が改善されて制御された多色ＬＥＤアセンブリが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態では、制御された色混合のためにパッケージされた多色発光ダイオードのアセンブリが提供される。アセンブリは、基板上に取り付けられた複数のＬＥＤダイを有する熱伝導性の取付け基板を含む。複数のＬＥＤダイが、複数の色の光を同時に放出する。また、複数のＬＥＤダイを取り囲む光透過性カプセル材料が含まれ、カプセル材料は、表面キャビティを充填する。さらに、アセンブリは、上面および底面を有し、前記カプセル材料を覆う少なくとも１つのレンズを含むことがあり、レンズの底面は、複数のＬＥＤダイそれぞれからの光を、異なる方向でレンズの上面に向けて向け直すような輪郭を含む。レンズの輪郭形状設定底面は、複数のＬＥＤダイそれぞれからの光を、複数のＬＥＤダイの照度および光度分布が実質的に重畳するように向け直し、完全な重畳からの逸脱は、所定量未満であり、平均的なヒトの眼には知覚不能である。所定量は、複数のＬＥＤダイによって放出されて互いに混合される色に関して色度図上にプロットされるマクアダム（ＭａｃＡｄａｍ）楕円の領域内にある。
【００１１】
輪郭設定底面は、微小表面粗さ規定によって記述されうるマイクロレンズレットアレイ、マイクロフライアイレンズレットアレイを含み、またはボロノイレンズレットアレイ構造を有することがある。レンズの上面は、いくつかの標準的な形状を有する表面によって記述されることがある。レンズは、屈折または反射マイクロ粒子を埋め込まれることがある。反射マイクロ粒子を埋め込まれる場合、マイクロ粒子は、ＬＥＤによって放出される光に対して導波路のように働くマイクロトンネルを生成するように構成されることがある。レンズは、複数のローブから形成されることがある。ＬＥＤダイを取り囲むカプセル材料は、それ自体、反射器によって取り囲まれることがある。また、レンズは、第２の反射器によって取り囲まれることがある。第２の反射器は、複数のランダムに摂動されるマイクロファセットから構成されることがある。カプセル材料およびレンズは、ＲＸＩ集光器／コリメータによって取り囲まれることがあり、ここでＲＸＩは、反射（Ｒ）、屈折（Ｘ）、および全反射（Ｉ）表面の組合せを表す。
【００１２】
本発明は、添付の図面に関連して考察される、以下に提示される例示実施形態の詳細な説明からより容易に理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付図面は、本発明の概念を例示する目的のものであり、縮尺を合わされていないことがあることを理解されたい。
【００１４】
図２を参照すると、本発明の一実施形態による多色ＬＥＤアセンブリ２０の概略断面図が示されている。アセンブリ２０は、様々な色ＬＥＤ（例えば２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇ）を含み、これらは、様々な色ＬＥＤから放出される光の混合を向上させるようにパッケージされて構成される。アセンブリ２０は、好ましくは金属からなる取付け基板２２と、表面キャビティ２４を画定する開口を有する好ましくはセラミックからなる１つまたは複数の上層２３とを含む。複数のＬＥＤダイ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂが、キャビティ２４内に取り付けられ、基板２２と熱接触する。ＬＥＤダイ２１は、好ましくは、図２に示されるように基板２２と直接接触することができる。任意選択で、ＬＥＤダイ２１は、介在する熱伝導層（図示せず）を介して基板２２と熱接触することもあり、介在熱伝導層は、好ましくはＬＥＤダイ２１の熱膨張係数に一致し、基板２２の速度とは異なる速度での膨張および収縮によるダイに対する応力を最小にする。キャビティ２４は、ＬＥＤダイ２１を取り囲む光透過性カプセル材料２５で充填される。カプセル材料２５は、好ましくは、透明なシリコーン、または透明なエポキシ、または透明なアクリル注型用樹脂である。
【００１５】
ＬＥＤアセンブリ２０は、上面２６ａおよび底面２６ｂを有する透明な成形レンズ２６で覆われる。レンズ２６は、好ましくは、射出成形ポリカーボネート、アクリル、ナイロン、またはシリコーンからなる。レンズ２６の上面２６ａは、好ましくは、本明細書で以下に説明されることになる一次光学系の所望の放射パターンに応じて、単純な球面形状、非球面、またはより複雑な形状であってよい。成形レンズ２６の底面２６ｂは、好ましくは、色混合を提供して制御し、アセンブリの光学的効率を改善するように輪郭設定される。具体的には、底面２６ｂは、異なるスペクトル成分および空間配置を有する色ＬＥＤ（例えば、２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇ）に関して照度分布関数（図３）と光度分布関数（図４）との両方のほぼ完全な重畳が存在するようにサイズ設定および形状設定される。より特定的には、図５に示されるように、色度図にプロットされる色の完全な重畳からの逸脱が、マクアダム楕円のサイズよりも小さく、マクアダム楕円は、ヒトの眼で区別不能な全ての色を含む色度図上の領域を示す。図５に示される楕円の中心にある色は、ヒトの眼では、楕円の内部または円周上のどこか他の場所にある色と区別不能である。
【００１６】
底面２６ｂの正確な形状は、レンズまたはドーム２６のサイズと、ＬＥＤダイ２１の数と、各ＬＥＤダイ２１のサイズと、レンズ２６の中心軸に対する各ＬＥＤ２１の位置とに依存する。本発明の好ましい実施形態では、ＬＥＤダイ２１は、ＬＥＤの中心軸のできるだけ近くに位置され、レンズの底面２６ｂの直径は、ＬＥＤダイ２１のアレイに比べて比較的大きい。
【００１７】
典型的には、ＬＥＤアレイの光学的効率を向上するために、ＬＥＤダイ２１がキャビティ２４内部で互いに近接して位置されることに留意されたい。しかし、いくつかの状況では、所望の放射パターンに応じて、ＬＥＤダイ２１がさらに間隔を空けて配置されることが光学的に有利であることもある。さらに、ＬＥＤアレイは、異なる色または蛍光体の複数のＬＥＤダイでそれぞれ充填された１つまたは複数のキャビティを含むこともあることに留意されたい。
【００１８】
許容できる色均一性をマクアダム楕円に基づいて決定するための規準が、図６に示される流れ図のステップで概説される。ステップ２８で、ほぼ強度分布が軸上またはピーク強度の
【００１９】
【数１】
2009534799.tif 000003
【００２０】
になる点で、ビームのｘ，ｙ色度サンプルが、垂直および水平分布極値での４つの角度光度点で取られる。ステップ３０で、９点ｘ，ｙ色度サンプルが、外周縁から軸上光度の最高点までの螺旋において取られる。ステップ３２で、追加の８点ｘ，ｙ色度サンプルが、ほぼ半値全幅（ＦＷＨＭ）点で０、４５、９０、１３５、１８０、２２５、２７０、３１５度の半径方向で取られる。ステップ３４で、次いで、ｘ，ｙ色度サンプルがｕ，ｖ空間に変換される。ｘ，ｙ色度空間から１９６０ｕ，ｖ空間への変換が、２つの色サンプル間の距離と最小知覚色差とのより密接な相関を生み出す。ｘ，ｙ色度座標をｕ，ｖ座標に変換するための変換式は、ｕ＝４ｘ／（−２ｘ＋１２ｙ＋３）、ｖ＝６ｙ／（−２ｘ＋１２ｙ＋３）を含む。ステップ３６で、サンプルからマクアダム楕円がプロットされる。ステップ３８で、デルタＥパラメータが計算される。デルタＥは、三刺激値に関して指定された２つの色サンプル間で知覚される色差の大きさを表す。三刺激値は、無彩色刺激に合致するために必要とされる赤、緑、および青の原刺激の相対量である。デルタＥパラメータは、２段階マクアダム楕円よりも小さくなければならず、またはその規格の最大フィールド色度差に一致しなければならない／最大フィールド色度差を超えなければならない。マクアダム楕円は、ヒトの眼が色の変化を知覚することができない色度領域を表す。母集団の約６５％が、標準マクアダム楕円よりも大きな２標準偏差または段階以内で色度差を検出することができる。９５％が、楕円からの３段階または標準偏差のオーダーで差を検出することができ、母集団の９９％が、４段階のオーダーで色差を検出することができる。米国規格協会が、蛍光灯に関する最大色度差許容範囲として４段階楕円を定めている（ＡＮＳＩ規格Ｃ７８．３７６−２００１）。ステップ４０で、これが、混色に含まれるべき最後の色でない場合、別の色に関してステップ３２〜３８が繰り返される。例えば、このプロセスは、赤＋緑＋青、またはシアン、黄、マゼンタに関して繰り返される。赤＋緑＋青は、白として知覚される色を生み出す。蛍光灯など白色光源に関して許容できる白色均一性は、４段階マクアダム楕円未満の偏差での色均一性を生み出す。複数の混合された原色を使用して白を生成するとき、許容範囲は、７または８段階楕円の高さまで増大されることがある。シアン、マゼンタ、および黄の均一性を分析することは、加色均一性分析の一手法であり、赤＋緑＝黄、赤＋青＝マゼンタ、および青＋緑＝シアンである。白色ビームは、白として知覚される色を生み出すために同時に全て作動される赤、緑、および青、または他の代替波長の多原色光源の様々な組合せから構成されることがある。白として知覚される色は、Ｍ錐体のスペクトル応答によれば、より多くの緑を必要とする。白色光照射野の色温度が、ヒトの眼によって知覚される目に見える変化を有するとき、白色不均一性が生じ、その際、白色合成光の中で何らかの領域がより多くの青または赤を有する。高い白色均一性を実現することを試みるとき、分析のプロセスは、照度もしくは光度分布にわたって、最大許容相関色温度（ＣＣＴ）またはｘ，ｙ色度差に関して追加の制約が加えられることを含まなければならない。ＣＣＴは、発光サンプルの色度が、比較される黒体放射体の任意の色度と正確には等しくないときに、同じ輝度で、かつ指定された観察条件下で、ヒトに知覚される色が所与の放射体のものと最も近似している黒体放射体の温度と定義される。空間照度および空間強度での色度差は望ましくない。ＬＥＤに色均一性向上幾何形状を組み込む目的は、測定のフィールドにわたってｘ，ｙまたはｕ，ｖ座標で測定されるときの色度差を最小にすることである。
【００２１】
図７に挙げられる本発明の一実施形態では、レンズ２６の輪郭設定底面２６ｂは、カプセル材料２５とレンズ２６との間の微小表面粗さ屈折率差界面（ＭＳＲ）層４２として示される微小表面粗さ規定に従って、図５で説明された基準に合うように設計される。ＭＳＲ層４２は、色ＬＥＤ２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇから発する光の色固有位相を再分散するために、カプセル材料２５とレンズ２６との間のわずかな屈折率差を利用する表面粗さフィーチャである。ＭＳＲ層４２は、ある距離にわたって光が伝播するときに、色ＬＥＤ２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇから発する光の強度を制御する働きをする。例えば、１つの色ビームの強度が別の色に比べて非常に狭い場合、ＭＳＲ層４２の表面は、他のビームと重畳するようにそのビームの光を広げる働きをする。
【００２２】
ＭＳＲ層４２の形状を構成する個々のマイクロ構造の輪郭またはテクスチャは、いくつかの設計規則によって記述されてよく、この設計規則は、Ｖキャビティ、ハーベイ双方向散乱分布関数（Ｈａｒｖｅｙ  ＢＳＤＦ）、角度分解散乱、フォン（Ｐｈｏｎｇ）、およびユーザ定義ＢＳＤＦを等方性形式と異方性形式との両方で含み、等方性散乱規定と異方性散乱規定との両方の区域および組合せを含む。Ｖキャビティに関して、ＭＳＲ層４２は、正面から見られるとき、Ｖ字形の歯またはキャビティの集合として記述されうる。Ｖキャビティは、ランダムに分布され、キャビティの傾斜またはピッチは、ガウス正規確率分布関数に従うことがある。傾斜は、以下のようなテイラー傾斜分布関数によって数学的に記述される。
【００２３】
【数２】
2009534799.tif 000004
【００２４】
ここで、「ｕ」は、均一に分布されるランダムな数であり、「ｓ」は、ランダム数の影響を受けた傾斜誤差確率分布関数である。
【００２５】
ＭＳＲ層４２の形状を構成する個々のマイクロ構造の輪郭またはテクスチャを記述するための別の手法は、ハーベイＢＳＤＦによるものである。ハーベイＢＳＤＦ関数は、レンズ２６の表面２６ｂ上での非ランダム調整マイクロ構造であり、これは、ＭＳＲ層４２が、構造が純粋にランダム化された場合よりも大きい度合いで複数ＬＥＤ光度および照度分布関数が重畳するように光源からの散乱光線を再分散できるようにする。ＭＳＲ層４２の形状を記述するための「等方性モデル」は、以下のようなものである。
【００２６】
【数３】
2009534799.tif 000005
【００２７】
ここで、「Ｂ」および「Ｃ」は、ＬＥＤダイ２１を含む表面キャビティ２４の基板２２への垂線からの散乱の角度のＳＩＮ［］およびＣＯＳ［］である。「Ｂｏ」および「Ｃｏ」は、鏡面散乱の主角度のＳＩＮ［］およびＣＯＳ［］である。「ｍ」および「ｎ」は、表面粗さ不変パラメータを定義する。
【００２８】
ＭＳＲ層４２の形状を構成する個々のマイクロ構造の輪郭またはテクスチャを記述する「完全異方性Ｈａｒｖｅｙモデル」は、関数
【００２９】
【数４】
2009534799.tif 000006
【００３０】
によって定義されうる。
【００３１】
ここで「ｂ」は、最大ＢＳＤＦ垂直鏡面反射であり、「ｆ」は、角度に伴う漸近減衰である。ＩおよびＩ’は、ラジアンでのＡ−ＡｏおよびＢ−Ｂｏショルダ点である。モデルへのショルダ点定数の追加は、ＢＳＤＦが、ある範囲の角度にわたる拡散散乱区域特性をより良く近似できるようにする。図７Ａを参照されたい。
【００３２】
一般に、レンズを通過する光線束の方向余弦に関するより良い制御を提供するために、ＭＳＲ規定(MSR prescription)が、より一般的な異方性制御を必要とする。例えば、フォンとＨａｒｖｅｙとの組合せは、以下のようなものである。
【００３３】
【数５】
2009534799.tif 000007
【００３４】
ここで、Ａ、Ａｏ、Ｂ、およびＢｏは、ショルダ散乱点を表し、ｐｉ、ｑｉ、ａ１、ｂ１、ｃｉ、およびｄ１は、異方性定数を表す。θおよびθｏは、散乱角度および鏡面反射角度を表す。
【００３５】
鏡面反射光線は、ミラー研磨表面に当たる光照射野のサンプリングであって、反射角が入射角に等しい。複数の一次光源に関して、表面粗さ散乱は、複数の波長またはスペクトル分布に関して以下のように定義される。
【００３６】
【数６】
2009534799.tif 000008
【００３７】
ＢＳＤＦは、立体角の逆数の次元単位を有する。
【００３８】
ＭＳＲ層４２の形状を構成する個々のマイクロ構造の輪郭またはテクスチャを記述する別の手法は、「角度分解散乱」によるものであり、これは、ＭＳＲ層４２の表面での全積分散乱（ＴＩＳ）関数を記述する。ＴＩＳ関数は、固有の表面粗さと、入射波長の外的測定パラメータと、波長特定光源からの光放出の入射角と、材料屈折率および材料屈折率差最大値と、散乱角との積と定義されうる。３Ｄ空間にわたる積分が、以下のような全積分散乱（ＴＩＳ）関数を生み出す。
【００３９】
【数７】
2009534799.tif 000009
【００４０】
ここで、δは、ＲＭＳ表面粗さであり、Δｎは、カプセル材料２５とレンズ２６との最大屈折率差に等しく、λは、ＭＳＲ層４２の表面に入射するピーク波長に等しい。
【００４１】
さらにＭＳＲ規定を用いて多色光源分布の照度および強度重畳を改善するために、設計散乱表面内において以下のように追加することが適切であることがある。
【００４２】
【数８】
2009534799.tif 000010
【００４３】
ここで、Ｆｓは、ＭＳＲ表面から発する所望の散乱光線の束であり、Ｆｏは、散乱設計表面に入る入射光線の束であり、ρ（θｉ，φｉ，θｓ，φｓ）は、レンズ２６に適用されるＭＳＲ層４２の散乱表面４２のＢＳＤＦである。Ａは、散乱表面アトラクタ(attractor)の面積である。多原色光源（ＬＥＤ２１）に関して、「Ａ」は、特定の色の照度周縁を定義し、調整された粗さ表面設計の適用後に第２の色がこれに合致しなければならない。ｎ’は、アトラクタ表面での散乱および衝突に必要とされる光線（光照射野の一次近似）の所望の数を定義する。Ｒは、ＭＳＲ層４２の散乱表面から散乱設計表面までの距離を定義する。
【００４４】
ＭＳＲ層４２の形状を構成する個々のマイクロ構造の輪郭またはテクスチャを記述する別の方法は、フォンによるものである。フォンは、ブロードピーク散乱モデル、または局所反射レベルでの鏡面および拡散散乱の両方の組合せを考慮するモデルを表す。フォン散乱は、厳密なモンテカルロ光線追跡のように二次反射を考慮しない。
【００４５】
図８Ａ〜８Ｃは、光が表面から散乱するときに、表面を通る入射光からエネルギーが分散される様子を示す。図８Ａでは、表面４４が散乱をほとんど示さず、したがって、得られるエネルギー散乱対位置４６は、細い形状の楕円を生み出す。ＭＳＲ規定のランダム分布に対して（図８Ｂ）、光エネルギーは、より大きな面積にわたって散乱されるが、滑らかな円状の分布を生成する。図８Ｃを参照すると、非ランダム分布角度表面のユーザ定義ＢＳＤＦ分布を使用して、ＭＳＲ規定を有する表面４７を通る屈折後の透過がエネルギー散乱ローブ４８に関して最適化され、このローブ４８は、妨害を受けないビームのより狭い分布表面に近づくことができる。検出器に入射するエネルギーは、ランダム分布表面ほど急速には減衰せず、したがって光の広がりのより良い制御が得られ、したがって色均一性をより良く制御しうる。
【００４６】
ユーザ定義ＢＳＤＦ関数は、以下の式におけるＡおよびＢ係数を調整することを試み、所望のαおよびε角度および散乱ローブ形状および幅係数を以下のように生み出す。
【００４７】
【数９】
2009534799.tif 000011
【００４８】
ここで、
Ａ１＝等方性散乱
Ａ２＝ランバート散乱
Ａ３＝ガウス散乱
Ａ４＝鏡面ガウス散乱
Ａ５＝再帰反射の度合い
α＝屈折角から参照されるときの散乱エネルギーローブの幅
ε＝既存の屈折角
である。
【００４９】
また、微小表面粗さ規定は、フォワードハーベイ（ｆｏｒｗａｒｄ  Ｈａｒｖｅｙ）、レトロハーベイ（ｒｅｔｒｏ  Ｈａｒｖｅｙ）、ランバート（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）、ポアソン分布マイクロフィーチャ、フォワードフォン（ｆｏｒｗａｒｄ  Ｐｈｏｎｇ）、およびレトロフォン（ｒｅｔｒｏ  Ｐｈｏｎｇ）などの関数によっても記述されうる。これらの粗さまたは散乱フィーチャはそれぞれ、互いに追加されても、または組み合わされてもよい。
【００５０】
光エミッタをカプセル化する材料（カプセル材料２５）とレンズ２６との間の屈折率差が非常に重要である。大きな屈折率差は、光抽出および強度分布に大きな影響を持つ。例えば、半導体光エミッタの屈折率は非常に高く（２．４〜３．４）、したがって所望のカプセル材料屈折率も高い。レンズの屈折率がカプセル材料屈折率に一致するように増加するにつれて、光は、全反射を受けてそれにより光エミッタによって再吸収される可能性が低くなる。小さな屈折率差は、微小表面粗さ規定の有効性を改善するが、依然として、空間分布光エミッタ（ＬＥＤ２１）の照度および光度分布関数のほぼ完全な重畳を引き起こすには十分でないことがある。
【００５１】
そのような状況では、図９に示されるように、レンズの異なる「区域」に関して異なるＭＳＲ規定が設計されうる。「区域」４９ａ〜４９ｄは、縞状、多角形状、または任意のサイズおよび分布の自由形状周縁形状を有することがある。「区域」４９ａ〜４９ｄはそれぞれ、色固有照度および強度分布を重畳するように調整された、最適化されたＭＳＲ規定を有することがある。例えば、赤色光エミッタが、できるだけ大きく光を広げるＭＳＲ規定を有することができ、一方、この規定に関して、緑色および／または青色ＬＥＤエミッタは、ＭＳＲ表面を通る光の広がりを最小限にすることがより好ましいことがある。
【００５２】
図７に記載されるＭＳＲフィーチャは、最適化されたレンズに適用されることがあり、ここで、レンズ自体が、遠視野での色均一性を改善するために光を再分散するように調整された設計規定を有する。そのようなレンズは、表１に列挙されて図１０〜３０に示される形状を含む、しかしそれらに限定されない様々な形状を取ることがある。
【００５３】
【表１】
2009534799.tif 000012
【００５４】
図１０〜１２のレンズは、光学レンズサグ（ｓａｇ）式によって記述されうる。サグ関数は、レンズの中心からの距離にわたるレンズの形状変化を記述する。図１０の「半径」レンズおよび図１１の「半径＋円錐定数」レンズに関して、サグ関数は、
【００５５】
【数１０】
2009534799.tif 000013
【００５６】
と定義され、ここで、
ρ＝半径方向座標
ｒ＝曲率半径
ｃ＝円錐定数
である。図１２の「半径＋円錐定数＋非球面係数」に関して、サグ関数は、
ρ＝半径方向座標
ｒ＝曲率半径
ｃ＝円錐定数
ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、Ｉ、ｊ、ｋ＝非球面係数
と定義される。
【００５７】
図１３では、図１２のレンズ形状が、
【００５８】
【数１１】
2009534799.tif 000014
【００５９】
となるように、３つのデカルト座標でのｎ次一般多項式を含むように拡張されうる。
【００６０】
図１４で、レンズ形状は、ゼルニケ多項式によって記述されうる。ゼルニケ多項式は、単位円上で直交する一連の多項式である。偶数および奇数ゼルニケ多項式が存在する。偶数ゼルニケ多項式は、
【００６１】
【数１２】
2009534799.tif 000015
【００６２】
と定義され、奇数ゼルニケ多項式は、
【００６３】
【数１３】
2009534799.tif 000016
【００６４】
と定義される。
【００６５】
ここで、ｍおよびｎは、非負の整数であり、ｍ≧ｎであり、φは、ラジアンでの方位角であり、ρは、正規化された半径方向距離である。半径方向多項式
【００６６】
【数１４】
2009534799.tif 000017
【００６７】
は、ｎ−ｍが偶数の場合には、
【００６８】
【数１５】
2009534799.tif 000018
【００６９】
と定義され、ｎ−ｍが奇数の場合には常に０である。
ｍ＝０に関しては、偶数定義が使用されて、
【００７０】
【数１６】
2009534799.tif 000019
【００７１】
となる。
【００７２】
ゼルニケ多項式は、光源の波面を記述するために使用されうる。検眼および眼科学では、ゼルニケ多項式は、屈折誤差を生み出す、理想的な球面形状からの角膜またはレンズの収差を記述するために使用される。ゼルニケ多項式は、望遠鏡のための補償光学系で一般に使用され、その際、それらは、大気のゆがみを効果的に打ち消すために使用されうる。この文脈では、レンズの光学的制御表面を記述するために、１つまたは複数のゼルニケ多項式が使用されうる。ゼルニケ式は、単位円内でのみ定義されるが、ゼルニケ形状を備える光学的制御区域は、円形、長方形、六角形、一般多項式、または自由形状周縁形状によってレンズのアパーチャ瞳孔５０で切頭されることもある。拡張として、図１５で、レンズは、同じまたは異なる多項式の複数のゼルニケ制御表面から構成されうる。図１６で、レンズ形状は、非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）幾何形状によって記述される表面５２によって接合された複数のゼルニケ多項式レンズレットセル５１から形成されうる。ゼルニケ多項式セルを融合するために使用されるＮＵＲＢＳ表面幾何形状を記述する式は、以下のようなものである。
【００７３】
【数１７】
2009534799.tif 000020
【００７４】
ここで、Ｃ（ｕ）は、ベジエ曲線を表し、ｕは、媒介変数的パラメータであり、
ｉは、０に等しい次数のベジエ曲線を表し、
ｎは、最大ベジエ曲線次数を表し、
ｗｉは、制御点重み付けパラメータを表し、
Ｐｉは、制御点の数を表し、
Ｎｉ，ｐ（ｕ）は、正規化された基底関数を表す。
【００７５】
図１７で、ＭＳＲ規定は、レンズの上部１２７から出る光をコリメートするために全反射レンズ（ＴＩＲ）と組み合わされる。このタイプのＴＩＲレンズは、Ｓｐｉｇｕｌｉｓ，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｖｏｌ．３３，  Ｎｏ．２５，  １  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９９４（非特許文献１）に記載されており、この文献全体を参照として本明細書に組み込む。
【００７６】
図１８では、レンズの制御表面５３が、それ自体、ＮＵＲＢＳ式によって記述される。
【００７７】
図１９は、ＴＩＲレンズとフレネルレンズとの組合せによって記述されるレンズ２６の制御表面５４を示す。ここで、中央凸面５６によって誘起された屈折位相が、フレネルレンズ５７に展開され、外側ＴＩＲレンズ表面５８と組み合わされ、これは、組合せレンズの全体の体積を減少する。
【００７８】
図２０は、回折光学要素（ＤＯＥ）レンズと関連して使用されるＭＳＲ規定を示す。屈折位相誘起要素が、光線の方向余弦を摂動して、光照射野の強度および照度分布関数を操作する。光線の位相は、ｘ、ｙ、およびｚ方向での単位方向ベクトルからの光線経路の偏差の量を表す。ＤＯＥレンズ要素は、キノフォーム回折構造５９によって生成されてよく、そのような構造の有効な寸法は、光の波長のオーダーである。他の実施形態では、ＤＯＥレンズは、ホログラフィパターン回折格子構造を使用して生成されうる。さらに他の実施形態では、光伝送効率が最大である特定波長スペクトルバンドで動作するように各ＤＯＥレンズが調整された様々なＤＯＥ構造のアレイが生成されうる。
【００７９】
図２１〜２３は、双円錐レンズの様々な図を示す。図示される双円錐レンズは、回転対称であるがデカルト座標で異なる軸に沿って異なる形状を有する２つ以上の円錐定数形状レンズを組み合わせる。そのようなレンズによって、光は、一方向で別の方向よりも多くの光を有する楕円ビームに広げられる。これは、１つの軸に沿ってＬＥＤダイのアレイが整列されるストリップＬＥＤライトに有用であり、ここでは、色均一性を改善するためにレンズのより長い軸がダイの軸と整列される。図２１は、放物線形状を有するＺＸ軸に沿って投影された双円錐レンズを示し、図２２でＺＹ軸に沿って投影された同じ双円錐レンズは、半円形状を有する。図２３は、その上面６０が式
【００８０】
【数１８】
2009534799.tif 000021
【００８１】
によって記述されうる双円錐レンズの斜視図であり、ここで、
ｃｘは、ｘ方向での一定の重み付け因子を表し、
ｃｙは、ｙ方向での一定の重み付け因子を表し、
ｘは、ｘ方向での空間寸法を表し、
ｙは、ｙ方向での空間寸法を表し、
ｋｘは、ｘ方向多項式での円錐定数を表し、
ｋｙは、ｙ方向多項式での円錐定数を表す。
【００８２】
図２４は、以下のようなデカルト座標での式によってその制御表面が記述されうるｃａｒｔｏｖａｌ形状レンズに関連して使用されるＭＳＲ規定を示す。
［ｂ（ｘ２＋ｙ２）−２ｃｘ＋ｂ］２＋４ｂｘ＋ｋ２−２ｃ＝２ｃ（ｘ２＋ｙ２）
【００８３】
デカルトの卵形線またはｃａｒｔｏｖａｌは、２つの楕円からなる４次曲線である。ｂ＝ｍ２−ｎ２、ｃ＝ｍ２＋ｎ２であり、ここで、ｍおよびｎは正の実数であり、ｋは正であり、常に実数である。ｍｒ  ＋／−  ｎｒ’＝ｋであり、ここでｒおよびｒ’は、２つの楕円の焦点からの半径方向距離である。
【００８４】
図２５は、誘電体全反射集光器（ＤＴＩＲＣ）表面に関連付けて使用されるＭＳＲ規定を示し、これは、Ｎｉｎｇ、Ｗｉｎｓｔｏｎ、およびＧａｌｌａｇｅｒによって“Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｎｇ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ，”  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｖｏｌ．２６，  Ｎｏ．２，  １５  Ｊａｎｕａｒｙ  １９８７（非特許文献２）に記載されており、この文献全体を参照として本明細書に組み込む。ＤＴＩＲＣ表面は、以下の式の集合によってデカルト座標で記述されうる。
ｘ＝Ｒｓｉｎ（θ）＋ｌ２ｓｉｎ（θ’）；
ｙ＝Ｈ−ｌ２ｃｏｓ（θ’）＋Ｒ［ｃｏｓ（θ）−ｃｏｓ（φ）］
Ｘｊ＋１＝［Ｈ＋Ｒｓｉｎ（θ）−Ｙｉ＋Ｘｉｔａｎ（θｃ＋θ’）−Ｒｓｉｎ（θ）ｃｏｔ（θ’）］／［ｔａｎ（θｃ＋θ’）−ｃｏｔ（θ’）］；      （Ｂ１）
Ｙｉ＋１＝（Ｘｉ＋１−Ｘｉ）ｔａｎ（θｃ＋θ’）＋Ｙｉ      （Ｂ２）
【００８５】
ｘおよびｙは、コリメータまたは集光器の表面を定義する空間座標であり、Ｒは、レンズの曲率半径Ｒ＝ｄ１／（２ｓｉｎ（φ））であり、ここでｄ１はレンズの入口直径であり、ｌ２は、コリメータ誘電体／空気壁での初期ＴＩＲ反射後の、出口屈折点に向かう参照光線の光路長である。Ｈは、ＤＴＩＲＣの高さである。ＸｉおよびＹｉは、Ｐ２，Ｐ３側プロファイル上の点の座標を表し、ここでＰ３は入口半径アパーチャであり、Ｐ２は双曲線プロファイル上の点である。Θｃは、ＴＩＲ臨界角度であり、Θ’は、垂直軸に対する参照光線の角度である。Ｘｊ＋１は、コリメータ上のｘ空間方向での次の接続再帰点を表す。Ｙｉ＋１は、ｙ空間方向での次の接続再帰点を表す。
【００８６】
図２６は、全体を参照として本明細書に組み込む米国特許第３９５７０３１号明細書（特許文献２）に記載される「複合楕円集光器」（ＣＥＣ）表面に関連して使用されるＭＳＲ規定を示す。図２６で、ＣＥＣ表面は、等角螺旋によって形成される変形された全反射壁を有する。ここで、幾何形状は、褶曲されて、第２の楕円焦点に光を集光し直す。ＭＳＲ構造は、改善された色固有重畳を第２の焦点で生成するように多焦点平面を再分布する働きをし、これはさらに、多原色照度および強度分布重畳を改善する。
【００８７】
図２７〜３０は、多焦点放物線集光器（ＭＦＰＣ）表面に関連して使用されるＭＳＲ規定を示し、これは、本質的に、図２５のＤＴＩＲＣ表面の多焦点多原色光学系変形形態であり、ここでは、放物表面がその主軸の周りで回転され、マルチダイ放出デバイスの各ダイが、放物面の１つの当該の焦点に配置される。図２７は、ＺＸ平面に沿ったＭＦＰＣの投影図であり、図２８は、ＺＹ平面に沿った投影図である。図２９は、放物面の焦点の対応する１つにあるエミッタを示す上面図であり、図３０は、複合レンズを生成するように回転された各放物線を示す。ＭＦＰＣ表面は、回転対称性を破り、多原色ダイレイアウトに合致する。
【００８８】
図３１〜３６は、本発明の別の実施形態を示す。同様の構造および機能を有する図２〜３０の実施形態に関連して上述された要素に対応する図３１〜３６に例示される要素は、同様の番号で識別される。
【００８９】
ここで図３１〜３６を参照すると、レンズ２６の輪郭設定底面２６ｂが、マイクロレンズレットアレイに従って、図６で説明された基準に合うように設計され、マイクロレンズレットアレイは、カプセル材料２５とレンズ２６との間にあるマイクロフライアイレンズレットアレイ層６２として示される。マイクロフライアイレンズレットアレイ層６２は、ＭＳＲ規定フィーチャと同様に、色ＬＥＤ２１Ｒ、２１Ｂ（図示せず）、２１Ｇから発する光の色固有位相を再分散するために、カプセル材料２５とレンズ２６との間のわずかな屈折率差を利用する。マイクロフライアイレンズレットアレイ層６２の屈折率は、ＬＥＤ２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇをカプセル化するカプセル材料２５の主屈折率より高くても、低くてもよい。マイクロフライアイレンズレットアレイは、ハエの複眼と同様の様式で機能する。ヒトの眼の単レンズは、網膜の中心窩に光を集束する。ハエの区分化された複眼は、複数のレンズレットを有し、それらが、多くの感桿によって光受容細胞に光を集束する。これらの構造または個眼は、複眼にわたって分布される。同様に、マイクロフライアイレンズレットアレイは、単一のＬＥＤ光源を、複数の光源から発しているように見えるようにする。レンズレット６４は、特定の波長の光を分散する働きをするマイクロコースティクス(micro-caustics)を導入することによって機能する。
【００９０】
各レンズレット６４は、任意の多角形を含めた様々な形状を有することができ、これは、六角形（図３３）、正方形（図３４）、長方形（図３５）、円形（半径）、半径＋円錐定数、非球面、自由形状ＮＵＲＢＳ、またはゼルニケ多項式形状のセルを含むことがある。図３５は、レンズレットアレイに大域変形を加えることができることを示す。変形は、ゼルニケ多項式、または他の多軸一般多項式によって記述されることがある。図３６は、セルがランダムに分布されることがあることを示す。
【００９１】
図３７〜４０は、個々の多角形セルをより自然な形状のレンズレットによって置き換えうる、本発明の別の実施形態による図３１〜３６のレンズレットアレイ概念に対する変形形態を示す。これらのセルは、ボロノイセルと呼ばれ、それらから構成されるマクロレンズレットアレイは、ボロノイダイアグラムの形状、ならびに全体的な分布およびパターンを有する。ボロノイダイアグラム（図３８参照）では、「ｎ」個の点を有する面が、凸形の多角形（セル）に区画化され、各多角形は、正確に１つの生成点を含み、所与の多角形内のあらゆる点が、任意の他の生成点に対してよりもその生成点に対して近い。ボロノイダイアグラムは、時としてディリクレ分割とも呼ばれる。分割は、一般に、表面を満たす同様または同一の形状の反復パターンと定義される。セルは、ディリクレ領域、ティーセン（Ｔｈｉｅｓｓｅｎ）多角形、またはボロノイ多角形と呼ばれる。各多角形領域内部の点は、より興味深い点であり、そこにＬＥエミッタが位置決めされる。エミッタの位置の近くの場所で、多角形のサイズは最小であり、多角形の分布は最密である。ボロノイまたはディリクレ分割境界は、点間の接続の正規直交二等分線から形成される。二等分線は、３次元放物面上への投影後に２次元空間内で点の複素閉包を取ることによって求められる。ボロノイ分割境界がそこから形成される集合内のこれらの点は、統計ポアソン分布によって空間位置で摂動されてよく、複数の原色から構成される光をさらに均質化する。アルゴリズムは、レンズレット形成にとって重要な場所として原色集中点を強調する。
【００９２】
ボロノイレンズレットアレイ構造を構成するために、図３７および３８を参照する。図３７で、点群６５が、光抽出レンズ面で多原色エミッタ（ＬＥＤ２１）の上に形成される。点群６５の形成は、原色が合成色を占有する屈折表面上での原色位相濃度または面積によって決定される。最も狭いスペクトルバンド幅を有する領域は、より多くの点を必要とし、ボロノイレンズレット形成に重要な領域となる。次いで、図３８で、ボロノイアルゴリズムは、周縁セグメントの長さ６６と、隣接するセルレンズレット間の角度６７とを決定する。次いで、遠視野での色均一性をさらに向上するために、半径、半径＋円錐定数、非球面、ゼルニケ、または自由形状ＮＵＲＢＳ形状によってレンズレット６７に変形が加えられる。
【００９３】
図３９は、屈折率差を有するボロノイレンズレットアレイに加えられる光学パワー変形を示す。屈折率の差は、１つの原色空間照度または強度分布を第２の空間照度または強度分布とより密接に相関させるために、局所光照射野の角度位相を摂動するのに必要である。図４０は、一体化された光抽出レンズ上でのボロノイ−ポアソン記述分割重畳の一例を示し、ボロノイ−ポアソン記述分割周縁は、レンズレット光学パワーマイクロ変形が生成されなければならない場所に関するステンシルとして働く。ここで、六芒星６８の影は、所望の光度および照度分布多原色重畳のための分散を必要とする最高原色（ＬＥＤ光）波長集中の領域である。
【００９４】
図３１〜４０のマイクロレンズレットアレイ構造は、いくつかの変形および修正を受ける。レンズレットアレイ用のマイクロフライアイ構造またはボロノイ−ポアソン構造は、図１０〜２７の任意の光抽出レンズ形状に関連して使用されうる。本発明の別の実施形態によれば、色均一性を改善するために、屈折デバイスとして使用される球状粒子が、図１０〜４０に記載される任意の光抽出レンズに埋め込まれうる。図４１は、光抽出レンズ２６に埋め込まれたマイクロ球７０を示し、光抽出レンズ２６は、マイクロレンズレットアレイ６２も含むことができる。球状粒子７０は、効果的であるためには、レンズ２６の周囲材料７２とはわずかに異なる屈折率を必要とする。色均一性を改善し、かつ光抽出を高く保つために、最適化パラメータは、粒子７０の最適な密度と、粒子半径と、粒子７０と周囲レンズ材料７２との屈折率差とを含む。光線追跡時、球状粒子の効果は、修正されたミー散乱モデルによって特徴付けられうる。ミー散乱は、均質な媒体中での光の波長に近い任意の直径の球状誘電体粒子による光の散乱を記述するための数学的な式を表す。任意の形状の粒子による光の散乱を計算するためには、ミー近似はもはや成り立たず、全体を参照として本明細書に組み込むＥ．Ｍ．ＰｕｒｃｅｌｌおよびＣ．Ｒ．Ｐｅｎｎｙｐａｃｋｅｒ（“Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  ｂｙ  Ｎｏｎｓｐｈｅｒｉｃａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｇｒａｉｎｓ，”  Ａｓｔｒｏｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  １８６：７０５，  １９７３）（非特許文献３）によって提案される離散双極子近似すなわちＤＤＡなど、より厳密な方法が使用されなければならない。修正は、散乱ベクトル（ｓ）と、埋め込まれた粒子の半径（Ｒ）との積によって記述されてよく、ここで、ｓ＝２＊ｋ＊ｓｉｎ（θ／２）であり、Ｒ＝球状粒子の平均半径である。粒子７０と周囲のレンズ材料７２とのわずかな屈折率差を生成するために、多くの材料が利用可能である。屈折率は、一般的な高い屈折率のシリコーン、ガラス、およびポリマーと同様である必要がある。表２は、埋め込まれた球状粒子７０を形成するために使用されうる材料に関する屈折率を列挙する。表２で、Ｋはクラウンガラスを表し、Ｆはフリントガラスを表し、Ｈは鉛、砒素、およびカドミウムのないガラスを表し、より環境に優しく、ＢａＫはバリウムクラウンガラスであり、ＺＫは稠密クラウンガラスであり、ＺＦは稠密フリントガラスである。より高い数値は、より高い屈折率を示し、例えば、Ｈ＿ＢａＫ２は、Ｈ＿ＢａＫ６よりも低い屈折率を有する。
【００９５】
【表２】
2009534799.tif 000022
【００９６】
また、任意形状の立体が、光抽出レンズホスト材料中に埋め込まれてよい。そのような立体は、立方体、二十面体、アルキメデスの立体、プラトンの立体、または他の立体形状を含む。立体は、制御された密度および体積サイズでランダムに分散されることがあり、またはより制御された空間位置に配置されることがある。また、屈折「ダスト」またはマイクロ粒子が、光抽出レンズホスト材料中に分散されることもある。
【００９７】
屈折は、原色位相ランダム化によって色均一性を改善する唯一の手法ではない。図４２に示される本発明の別の実施形態によれば、反射マイクロ粒子も１つの選択肢である。反射マイクロ粒子７４は、図１０〜２７で説明される任意の光抽出レンズのホスト材料７６中に埋め込まれうる。理想的には、反射マイクロ粒子７４は、後方散乱を低減するように垂直に向けられうる。反射マイクロ粒子７４は、任意の形状を有することができ、様々な材料から構成されうる。好ましい実施形態では、反射マイクロ粒子７４は、銀またはアルミニウムから形成されてよく、どちらも可視波長領域で高い反射率を有する。マイクロ粒子７４が強磁性である場合、ホストレンズ材料７６がそのガラス転移点に達する前に、レンズ材料７６が依然として溶融されているときに、小さな磁気メッシュ場の印加によって、レンズ２６の製造中に反射マイクロ粒子７４の配向が制御されうる。一般に、同じ色均一性効果を実現するために、図４１で説明されるマイクロ屈折粒子７０よりも低い反射マイクロ粒子７４の密度が必要とされる。
【００９８】
次に図４３および４４を参照すると、本発明の別の実施形態によれば、屈折レンズ媒体中に、反射材料のマイクロトンネル７７が形成されてよく、導波路と同様に媒体を通過する光の色固有位相を方向付けて指向する。マイクロ粒子反射器トンネル７７は、任意の方向ベクトルに沿って形成されうる。そのようなマイクロトンネルを形成するために、屈折レンズ媒体が依然として溶融されている間に、反射マイクロミラー７８の３Ｄ格子が屈折レンズ媒体中に埋め込まれる。マイクロミラーが強磁性である場合、特定の磁場の印加が格子を配向し、光抽出レンズ内部に光トンネルが形成されうるようにして、光をさらに方向付けて、色均一性を改善する、または遠視野強度分布に影響を及ぼす。このマイクロトンネル設計は、図１０〜４２の任意の光抽出レンズ設計形状に適用されうる。
【００９９】
次に図４５および４６を参照すると、図１０〜２７の光抽出レンズ設計が、ファセット幾何形状８０を含むことができ、滑らかなスプライン表面のファセット摂動が特に設計されて、色均一性をさらに改善する。図４６は、ＬＥＤカプセル化領域（図示せず）とファセット光抽出レンズ８６との間の界面８４に適用されるマイクロレンズレットアレイ８２を示す。
【０１００】
次に図４７を参照すると、各光エミッタ２１に関して設計され、かつ各光エミッタ２１に中心を合わされた光抽出レンズ９０から形成される複数のローブ８８が、単一の光抽出レンズ９２に組み合わされうる。光抽出レンズ９０での複数のローブ８８は、前述されたいくつかの色均一性向上フィーチャによって生成されるわずかな光抽出劣化を補償するように光抽出を改善することができる。図１０〜４６で前述された色均一性向上フィーチャは全て、複数ローブレンズに適用されうる。
【０１０１】
多くの適用例で、従来のＬＥＤパッケージによって生成される純粋なランバートビームよりも高い強度の光ビームが望ましい。ランバートビームは、満月など円板状の光によって生成される均一に分散されたビームである。ランバート光分布では、角度に応じた放射輝度が一定である。次に図４８を参照すると、ライトエンジン（ＬＥＤダイエミッタ）の軸上強度を高める１つの手法は、ＬＥＤエミッタ（図示せず）を取り囲む一部片パッケージとして反射器９４を一体化することによるものである。反射器９４は、ＬＥＤパッケージからの光抽出を改善する働きと、光を成形する働きとの両方を行う。反射器を有さないＬＥＤエミッタによって生成される典型的なランバートビームは、＋／−６２度の半値全幅（ＦＷＨＭ）軸上強度を有する。図４９は、図４８に示されるＬＥＤパッケージ構成を用いた典型的なランバートビーム強度分布を示す。
【０１０２】
小さな広がり角にわたるビームの強度を高めるために、図５０に示されるように、反射器９６がエミッタキャビティ２４と一体化される。キャビティ２４および反射器９６の上に光抽出レンズ２６があり、光抽出レンズ２６は、図１０〜２７で説明される任意の形状を取ることができる。一次反射器９８が、光抽出レンズ２６をカプセル化し、反射器９６の上に位置する。反射器９６は、回転多項式、ベジエスプライン、またはＮＵＲＢＳ表面によって記述されるスプライン形状を有する。反射面の角度は、浸漬された半導体光源からの光抽出を最大にし、かつ強度分散を減少するように選択される。より縦長の一次反射器９８が、増加された軸上強度を有するより細いビームに光を集光する。ＬＥＤキャビティ２４の一部として反射器９６を一体化することによって、高い光抽出が実現される。光抽出レンズ２６は、図５１に示されるように、＋／−３０度のビームを実現するのに必要な反射器の高さを減少するために非ランバート様式で光を分散する。光は、反射器９６に当たり、光抽出レンズ２６から出て、光のいくらかは、一次反射器９８に当たり、多色ＬＥＤアセンブリ２０から出る。
【０１０３】
図５２〜５８は、色均一性を改善するために一次反射器９８の光制御ファセットおよびランダム化ファセット摂動を使用する技法を例示する。図５２に示されるように、一次反射器９８は、初めに水平スライス１００に分解されうる。図５３で、次いで、これらの水平スライスが複数のファセット１０２に垂直に切断される。次に図５４を参照すると、各ファセット１０２は、局所領域１０４内で、それらの数学的中心１０６付近でほぼ平坦に現れる。局所領域１０４で、角度ファセット制御ベクトル１０８と呼ばれるベクトルが、図５５に示されるように以下のアルゴリズムを適用することによって求められうる。ステップ１１０で、ｘ＝ｘ（φ，φ）、ｙ＝ｙ（φ，φ）、ｚ＝ｚ（φ，φ）によって記述されるパラメータ表面に関して、新たなベクトルａ｀＝［ｘφ，ｙφ，ｚφ］、ｂ｀＝［ｘΨ，ｙΨ，ｚΨ］が定義される。ステップ１１２で、単位垂直ベクトルが、Ｎ｀＝（ａ｀×ｂ｀）／（ｓｑｒｔ（（ａｂｓ（ａ｀＾２）ａｂｓ（ｂ｀＾２）−ａｂｓ（ａ｀ｂ｀）＾２）として求められる。ステップ１１４で、計量テンソルの判別式ｇが求められ、表面に垂直なベクトルはＮ＝ｒ１｀×ｒ２｀／（ｓｑｒｔ（ｇ））＝εｉｊ＊ｒ’＾ｊである。ステップ１１６で、反射器ファセット多様体に関連付けられる正接空間の内積を取ることによって計量テンソルが求められることがあり、ここで内積は、３Ｄベクトル空間内で対称的であり、非退化であり、双線形である。
【０１０４】
図５６のグラフを使用すると、次いで、上限と下限との間でのランダムな角度だけ単位垂直ベクトルから角度ファセット制御ベクトル１０８をずらすことによって、ファセット１０２に摂動が加えられる。摂動の度合いは、色固有位相濃度が最大である場合に、より高い。複数層、複数ファセット、摂動ルーチンの完了後、得られる一体化された一次反射器９８は、光のコリメートと、色固有位相のランダム化との両方を行って、シアン、マゼンタ、および黄の強度分布関数重畳を改善する。
【０１０５】
図５７は、ダイヤモンド形状としてのマイクロファセット１１０を示し、図５８は、ダイヤモンドマイクロファセット１１０のいくつかの拡大図であり、ファセット間の空間１１２は、光がそこを通って出るのを防止するように編み組まれる。本発明は、本発明の精神から逸脱することなく、ダイヤモンド形、三角形、六角形など他の多角形状のファセットに拡張されうる。多角形状に加えて、マイクロファセット１１０は、複数のユーザ定義ＢＳＤＦ関数によって定義される形状を取ることもでき、交互の拡散面と鏡面とのテクスチャが適用されうる。鏡面は、鏡のような仕上げを有する表面であり、拡散面は、衝突する光を散乱する傾向がある粗い仕上げを有する。ファセット間の空間１１２（編組み）は、ＮＵＲＢＳまたは他の一般多項式ブレンド関数によって記述されうる。図５９は、シアン、マゼンタ、および黄に関する強度分布の得られる重畳を示す。図６０は、交互の鏡／拡散テクスチャを有する一体化された一次反射器１２４に適用されるランダム化摂動ファセット１１４と、Ｒ−Ｇ−Ｂライトエンジン１２６の多数の集合のアレイとを示す。ファセットの摂動に強調が置かれる。ファセット化のみでは、多原色ＬＥＤライトエンジンアレイ１２６に関する許容できる色均一性を生成するのに十分でなく、すなわち、ファセット制御ベクトルのランダム化摂動が、所望の効果を生み出すことができる。
【０１０６】
次に図６１を参照すると、反射（Ｒ）、屈折（Ｘ）、および全反射（Ｉ）表面が、図２〜６０で論じられた色均一性向上フィーチャの任意の組合せと組み合わされうる。ＲＸＩ集光器は、コンパクトで高効率のコリメートを可能にする。ＲＸＩ集光器は、単体でもアレイ構成でも利用可能にされうる。従来のＲＸＩ集光器の設計は、ＢｅｎｉｔｅｚおよびＭｉｎａｎｏによって“Ｎｏｎ−Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃｓ”  Ｅｌｓｅｖｉｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ（２００５）のｐｇ．２０２（非特許文献４）に記載されており、この文献全体を参照として本明細書に組み込む。図６１Ａ〜６１Ｅを参照のこと。
【０１０７】
図６２で論じられるように、ＲＸＩ集光器を構成するために以下のステップがたどられる。ステップ１２０で、カセグレン望遠鏡の中間空気が、屈折誘電体で充填される。ステップ１２２で、一次反射器にマイクロファセットが追加される。ステップ１２４で、図５２〜５８に関して前述されたベクトル摂動を使用して、ファセットが、垂線からの角度に関してランダム化される。ステップ１２６で、反射器ファセットが、有機的な形状、または任意の多角形パラメータの形状に変えられる。ステップ１２８で、一意の摂動因子を用いて、一次反射器と同じ摂動が二次反射器に加えられる。ステップ１３０で、ＲＸＩ集光器の出口アパーチャで、誘電体の表面が、マイクロレンズレットによってモザイク化され、これらのマイクロレンズレットセルの周縁は、図３７〜４０に記載されるボロノイ−ポアソンタイプである。ステップ１３２で、半径、非球面、ＮＵＲＢＳ、および大域ゼルニケ変形の１つまたは複数によってサグをランダム化する。任意選択で、ステップ１３４で、誘電体媒体中で、異なる屈折率のマイクロ球フィラーを使用する。ステップ１３６で、一次および二次反射器に対する最適な大域変形に関して、多原色波長特定位相に関して特殊化された数値解法プロセスを使用してモンジュ−アンペール偏微分方程式を解き、一次および二次反射器の一般多項式記述への解を求め、反射器は、最適には、遠視野で多原色位相を組み合わせる。
【０１０８】
レンズは、全体を参照として本明細書に組み込むＴ．ＡｍｍｅｒおよびＭ．Ｇａｌｅ，“Ｃｈｉｐ−ｌｅｖｅｌ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓｅｓ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｔｏ  ｆｉｂｅｒ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ，”  Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．４１（１２）３１４１−３１５０  Ｄｅｃ．２００２（非特許文献５）によって説明されるように、初めに、Ｏｒｍｏｃｅｒ（商標）など特別な材料を使用して、標準のＥＤＭまたは電気放電機械加工、マイクロＥＤＭ、ステップおよびフラッシュインプリントリソグラフィ、または直接レーザ書込みおよび複写を使用して硬化鋼またはニッケルマスタを作成することによって製造されうる。
【０１０９】
例示の実施形態は、本発明の例にすぎず、上述された実施形態の多くの変形形態が、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって考案されうることを理解されたい。したがって、全てのそのような変形形態が、特許請求の範囲およびそれらの等価箇所の範囲内に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】従来のＲＧＢ  ＬＥＤアセンブリの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態による、多色ＬＥＤアセンブリの例示概略断面図である。
【図３】図２の多色ＬＥＤアセンブリに関する照度対空間量の理想的なプロットを示す図であって、ＬＥＤそれぞれに関して曲線のほぼ完全な重畳が存在する図である。
【図４】図２の多色ＬＥＤアセンブリに関する光度対角度の理想的なプロットを示す図であって、ＬＥＤそれぞれに関して曲線のほぼ完全な重畳が存在する図である。
【図５】マクアダム楕円を示す、図２の多色ＬＥＤアセンブリに関する色度図である。
【図６】図２の多色ＬＥＤアセンブリに関して、許容できる色均一性をマクアダム楕円に基づいて決定するための所望の規準を得るステップを示す流れ図である。
【図７】本発明の別の実施形態による、微小表面粗さ規定を採用する多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図７Ａ】ショルダ点を有する、および有さない双方向散乱分布関数（ＢＳＤＦ）のグラフである。
【図８Ａ】図７の多色ＬＥＤアセンブリの表面から散乱するときに、微小表面粗さ規定を採用する表面を通る入射光線からエネルギーが分散される様子を示す図である。
【図８Ｂ】図７の多色ＬＥＤアセンブリの表面から散乱するときに、微小表面粗さ規定を採用する表面を通る入射光線からエネルギーが分散される様子を示す図である。
【図８Ｃ】図７の多色ＬＥＤアセンブリの表面から散乱するときに、微小表面粗さ規定を採用する表面を通る入射光線からエネルギーが分散される様子を示す図である。
【図９】レンズの様々な「区域」に関して様々なＭＳＲ規定が設計されうる様子を示す、図７に採用される光抽出レンズの底面の上面図である。
【図１０】レンズが球面形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの側面図である。
【図１１】レンズが球面半径＋円錐定数形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの側面図である。
【図１２】レンズが半径＋円錐定数＋非球面形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの側面図である。
【図１３】レンズが半径＋円錐定数＋非球面形状＋一般多項式形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの側面図である。
【図１４】レンズが大域ゼルニケ変形に従う形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの斜視図である。
【図１５】レンズが複数の異なるゼルニケ変形に従う形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの斜視図である。
【図１６】非一様有理Ｂスプライン（ＮＵＲＢＳ）幾何形状によって記述される表面によって接合された複数のゼルニケ多項式レンズレットセルから形成されるレンズ形状を例示する図である。
【図１７】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される全反射（ＴＩＲ）光抽出レンズの側面図である。
【図１８】レンズがＮＵＲＢＳ式によって記述される、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの側面図である。
【図１９】レンズがＴＩＲレンズとフレネルレンズとの組合せである、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される光抽出レンズの側面図である。
【図２０】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される回折光学要素（ＤＯＥ）光抽出レンズの側面図である。
【図２１】ｚ−ｘ平面で示された、球面＋円錐定数Ａ形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される双円錐光抽出レンズの側面図である。
【図２２】ｚ−ｙ平面で示された、球面＋円錐定数Ｂ形状を有する、図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される双円錐光抽出レンズの側面図である。
【図２３】２つの異なる球面半径と２つの異なる円錐定数ＡおよびＢとの使用を例示する、図２１および２２の双円錐光抽出レンズの斜視図である。
【図２４】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用されるｃａｒｔｏｖａｌ光抽出レンズの側面図である。
【図２５】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される、誘電体全反射集光器（ＤＴＩＲＣ）表面を有する光抽出レンズの側面図である。
【図２６】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される、共焦楕円集光器表面を有する光抽出レンズの側面図である。
【図２７】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される、多焦点放物線集光器表面を有する光抽出レンズのｚ−ｘ平面での側面図であって、図中に幾何学的立体の等値線が示される図である。
【図２８】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される、多焦点放物線集光器表面を有する光抽出レンズのｚ−ｙ平面での側面図であって、図中に幾何学的立体の等値線が示される図である。
【図２９】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される、多焦点放物線集光器表面を有する光抽出レンズのｘ−ｙ平面での上面図である。
【図３０】図７のＬＥＤ光アセンブリと共に使用される、多焦点放物線集光器表面を有する光抽出レンズのｘ−ｙ平面での上面図であって、複合レンズを生成するように各放物線が回転された図である。
【図３１】本発明の別の実施形態による、マイクロフライアイレンズレット規定を採用する多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図３２】図３１の多色ＬＥＤアセンブリの底面斜視図である。
【図３３】六角形レンズレットを採用する図３１の多色ＬＥＤアセンブリの底面図である。
【図３４】正方形レンズレットを採用する図３１の多色ＬＥＤアセンブリの底面図である。
【図３５】レンズレットアレイに大域変形が加えられた、長方形レンズレットを採用する図３１の多色ＬＥＤアセンブリの斜視図である。
【図３６】ランダムに分布された円形レンズレットを採用する図３１の多色ＬＥＤアセンブリの底面図である。
【図３７】本発明の別の実施形態による、ＬＥＤの上の対象点を示す、ボロノイセルレンズレット規定を採用する多色ＬＥＤアセンブリの上面図である。
【図３８】図３７のレンズレットアレイに関するＬＥＤの上の対象点と、構成された多角形ボロノイレンズレットとを示す、ボロノイセルレンズレット規定を採用する多色ＬＥＤアセンブリの上面図である。
【図３９】下に位置するＬＥＤキャビティと上に位置する光抽出レンズ材料との屈折率の差が存在する状態で得られるレンズレットを示す、図３８のボロノイセルレンズレット規定を採用する多色ＬＥＤアセンブリの上面図であって、レンズレット幾何形状がゼルニケ変形を含むことがある図である。
【図４０】一体化された光抽出レンズ上でのボロノイ−ポアソン記述分割重畳の一例の上面斜視図である。
【図４１】本発明の別の実施形態による、光抽出レンズ内に埋め込まれる球状屈折球を採用する多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図４２】本発明の別の実施形態による、光抽出レンズ内に埋め込まれる反射粒子を採用する多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図４３】本発明の別の実施形態による、長方形反射器トンネルを生成するように粒子が配向された、光抽出レンズ内に埋められる反射粒子を採用する多色ＬＥＤアセンブリの斜視図である。
【図４４】本発明の別の実施形態による、円形反射器トンネルを生成するように粒子が配向された、光抽出レンズ内に埋められる反射粒子を採用する多色ＬＥＤアセンブリの斜視図である。
【図４５】光抽出レンズの上面斜視図であって、色均一性をさらに改善するために、図４５に示される実際の上面が、ファセット幾何形状を採用することができる図１０〜２７の任意の上面設計によって置き換えられることがあることが理解される図である。
【図４６】底面でのマイクロレンズレット規定を示す図４５の光抽出レンズの底面斜視図である。
【図４７】本発明の別の実施形態による、光抽出レンズ表面内で複数のレンズローブを採用する多色ＬＥＤアセンブリの上面図である。
【図４８】ＬＥＤを取り囲む反射器を採用する多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図４９】図４８に示される多色ＬＥＤアセンブリの典型的なランバートビーム強度分布のグラフである。
【図５０】±３０度の幅のビームを生成するように光抽出レンズを取り囲む一体型の反射器を採用する多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図５１】図５０に示される多色ＬＥＤアセンブリのビーム強度分布のグラフである。
【図５２】±３０度の幅のビームを生成するように光抽出レンズを取り囲む一体型の反射器を採用する多色ＬＥＤアセンブリの側面図であって、一体型の反射器が、準備段階で、光制御ファセットを生成するためにスライスされた図である。
【図５３】さらに、第２の反射器が、光制御ファセットを生成するために垂直にスライスされる、図５２の多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図５４】各ファセットに関するファセット角度制御ベクトルの構成を示す、図５２の多色ＬＥＤアセンブリの側面図である。
【図５５】図５４のファセット角度制御ベクトルを使用してランダムに摂動されたマイクロファセット反射器を構成するステップを例示する流れ図である。
【図５６】図５４のファセット角度制御ベクトルを使用してランダムに摂動されたマイクロファセット反射器を構成するための摂動角度を選択するためのグラフであり、また、各制御ファセットに割り当てられた摂動角度を有する表も示される図である。
【図５７】ＮＵＲＢＳ幾何形状を使用して立体全体形状に編み合わされた、得られたランダムに摂動されたマイクロファセットを示す、図５２の反射器の上面斜視図である。
【図５８】図５７の反射器の拡大図である。
【図５９】図５７の反射器を採用する多色ＬＥＤアセンブリの光度分布の得られる重畳のグラフである。
【図６０】図５７の反射器を採用するＬＥＤ光アセンブリのアレイを示す図である。
【図６１Ａ】本発明の別の実施形態による、ＲＸＩ集光器／コリメータを採用する多色ＬＥＤアセンブリの図である。
【図６１Ｂ】本発明の別の実施形態による、ＲＸＩ集光器／コリメータを採用する多色ＬＥＤアセンブリの図である。
【図６１Ｃ】本発明の別の実施形態による、ＲＸＩ集光器／コリメータを採用する多色ＬＥＤアセンブリの図である。
【図６１Ｄ】本発明の別の実施形態による、ＲＸＩ集光器／コリメータを採用する多色ＬＥＤアセンブリの図である。
【図６１Ｅ】本発明の別の実施形態による、ＲＸＩ集光器／コリメータを採用する多色ＬＥＤアセンブリの図である。
【図６２】図６１のＲＸＩ集光器／コリメータを構成するためのステップを例示する流れ図である。
【符号の説明】
【０１１１】
２０  多色ＬＥＤアセンブリ
２１  ＬＥＤダイ
２１Ｒ、２１Ｂ、２１Ｇ  色ＬＥＤ
２２  取付け基板
２３  上層
２４  表面キャビティ
２５  カプセル材料
２６  成形レンズ、ドーム
２６ａ  上面
２６ｂ  底面
４２  ＭＳＲ層
６２  マイクロフライアイレンズレットアレイ層
６４  レンズレット
７０  マイクロ屈折粒子
７４  反射マイクロ粒子
７６  レンズ材料
７７  マイクロトンネル
７８  反射マイクロミラー
８６  ファセット光抽出レンズ
８８  ローブ
９２  光抽出レンズ
９４、９６  反射器
９８  一次反射器
１０２  ファセット
１１０  マイクロファセット
１２４  一次反射器
１２６  Ｒ−Ｇ−Ｂライトエンジン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１Ａ】
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【図６１Ｂ】
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【図６１Ｃ】
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【図６１Ｄ】
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【図６１Ｅ】
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【図６２】
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【国際調査報告】
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