(57)【要約】【課題】照明システムの構造を簡単にすること。【解決手段】この照明システムは、第１平面（１１）内に所定の態様で配置された光源（１，１’，....）のアレイを備え、ここで前記第１平面（１１）内の光源（１，１’，....）の空間配置の特徴的寸法をｄsourceとする。更に第２平面（１２）内には、実質的に同じ所定の態様で関連するレンズ（２，２’，....）のアレイが配置されており、各レンズ（２，２’，....）は、実質的に同じ焦点距離ｆlensを有し、前記レンズのアレイ（２，２’，....）は、前記光源（１，１’，....）のアレイから平面距離ｄplaneに設けられており、この平面距離ｄplaneはレンズ（２，２’，....）の焦点距離ｆlensに実質的に等しくなっており、この照明システムは、前記光源のアレイに対してレンズのアレイを変位するための変位手段を更に備え、よってこの照明システムから投影距離ｄprojectionに配置された投影平面にスポットを投影する複数の指向性光ビームを得るようになっており、ここで、ｄprojection≧１０×ｄsourceであり、ｄprojection≧１０×ｄplaneである。【選択図】図１Ａ
2009501418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平面（１１）内に所定の態様で配置された光源（１，１’，....）のアレイを備え、ここで前記第１平面（１１）内の光源（１，１’，....）の空間配置の特徴的寸法をｄsourceとし、
更に第２平面（１２）内に実質的に同じ所定の態様で配置された関連するレンズ（２，２’，....）のアレイを備え、各レンズ（２，２’，....）は、実質的に同じ焦点距離ｆlensを有し、
前記第２平面（１２）は、前記第１平面（１１）に実質的に平行に配置されており、
前記レンズのアレイ（２，２’，....）は、前記光源（１，１’，....）のアレイから平面距離ｄplaneに設けられており、この平面距離ｄplaneはレンズ（２，２’，....）の焦点距離ｆlensに実質的に等しくなっている、照明システムであって、
この照明システムは、更に前記第１平面（１１）に平行な前記光源（１，１’，....）のアレイに対してレンズ（２，２’，....）のアレイを変位するための変位手段を備え、よってこの照明システムから投影距離ｄprojectionに配置された投影平面（１３）にスポット（３，３’，....）を投影する複数の指向性光ビームを得るようになっており、ここで、ｄprojection≧１０×ｄsourceおよびｄprojection≧１０×ｄplaneである、照明システム。
【請求項２】
ｄlens≦ｄsourceであり、ｄlensは前記レンズ（２，２’，....）の空間配置の特徴的寸法である、請求項１記載の照明システム。
【請求項３】
前記第１平面（１１）における前記光源（１，１’，....）の空間配置の特徴的寸法と前記第２平面内の前記レンズ（２、２’、....）の空間配置の特徴的寸法との比は、次の関係
【数１】
2009501418.tif 000005
を満たす、請求項１または２記載の照明システム。
【請求項４】
前記光源（１，１’，....）および前記レンズ（２，２’，....）は、六角形の構造に配置されている、請求項３記載の照明システム。
【請求項５】
前記変位手段は、前記スポットを協働並進変位させるよう、前記レンズ（２，２’，...）のアレイを並進変位させるように構成されている、請求項１または２記載の照明システム。
【請求項６】
前記並進変位は、前記レンズ（２，２’，....）のうちの少なくとも１つのレンズの光軸（２２）が前記光源（１，１’，....）のうちの少なくとも１つの光源の光軸（２１）と一致し、前記投影平面（１３）に実質的に一致したスポットを生じさせる位置を含み、前記レンズ（２，２’，....）のアレイの前記並進運動によって、前記一致したスポットの対応する変位が生じ、
前記レンズの光軸（２２）と前記光源の光軸（２１）とは、前記第２平面（１２）および前記第２平面（１１）にそれぞれ垂直となっている、請求項５記載の照明システム。
【請求項７】
前記変位手段は、前記レンズ（２，２’，....）のアレイを回転変位させるように構成されており、よって前記スポット（３，３’，....）の回転変位を生じさせ、回転時に前記第２平面（１２）に垂直な軸線に対する前記光ビームの角度が変化するようになっている、請求項１または２記載の照明システム。
【請求項８】
前記レンズ（２，２’，....）の前記アレイは、フレンネルレンズのアレイを含む、請求項１または２記載の照明システム。
【請求項９】
前記光源（１，１’，....）の前記アレイは、発光ダイオードのアレイを含む、請求項１または２記載の照明システム。
【請求項１０】
前記発光ダイオードのアレイは、異なる原色の複数の発光ダイオードを含む、請求項９記載の照明システム。
【請求項１１】
前記光源（１，１’，....）のアレイは、光ガイド内に配置された光出力結合構造体のアレイを備え、前記光ガイドには少なくとも１つの主要光源（１７）が設けられている、請求項１または２記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源のアレイと、これらに関連するレンズのアレイとを備えた照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる照明システム自体は周知であり、これら照明システムは、特に照明のため、例えばスポットライト、フラッドライトおよび例えばサイン、プロファイル照明および広告板において使用される大面積のダイレクトビュー発光パネルに対して使用される。更に、照明システムは作業ライトとしても使用される。
【０００３】
一般にかかる照明システムは、多数の光源、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を備え、これらＬＥＤを明確に異なる原色の光源、例えば周知の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）また青（Ｂ）の発光器とすることができる。更に発光器は、例えば原色としてアンバー（Ａ）、マゼンタまたはシアンを有することができる。これら原色は、発光ダイオードチップによって直接発生できるし、または発光ダイオードチップからの、より短い波長の光（例えば緑、青または紫外光）が照射された燐光体によって発生できる。後者のケースでは、原色のうちの１つとして混合色光または白色光を使用することも可能である。一般に、個々の光源が発する光は均一な光の分布が得られるよう混合され、一方、照明システムから発光される光と特定の光源との相関性を除いている。
【０００４】
米国特許第US-B6,502,956号明細書は、照明システムを開示しており、この照明システムはハウジングと、このハウジングに取り付けられた回路基板と、ハウジングに取り付けられると共に回路基板に電気的に接続された電気コネクタと、電気コネクタに電圧が印加されたときに光出力を発するように附勢される、回路基板に取り付けられた複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）と、各々が複数のＬＥＤのうちの１つをカバーするように取り付けられた複数のＬＥＤカバーとを備える。各ＬＥＤカバーは、１つのＬＥＤからの光出力の向きを向け直すレンズ部分と、ＬＥＤカバーを所定の位置に固定するようにＰＣＢまたはＬＥＤのいずれかに取り付けられた側面部分とを含む。ＬＥＤカバーは、別々に移動自在であるかまたはＬＥＤランプの全体の分布パターンを変えるように変位することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知の照明システムは構造が比較的複雑であるという欠点を有する。
従って、本発明の目的は、上記欠点を完全に、または部分的に解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、この目的は、
第１平面内に所定の態様で配置された光源のアレイを備え、ここで前記第１平面内の光源の空間配置の特徴的寸法をｄsourceとし、
更に第２平面内に実質的に同じ所定の態様で配置された関連するレンズのアレイを備え、各レンズは、実質的に同じ焦点距離ｆlensを有し、
前記第２平面は、前記第１平面に実質的に平行に配置されており、
前記レンズのアレイは、前記光源のアレイから平面距離ｄplaneに設けられており、この平面距離ｄplaneは、レンズの焦点距離ｆlensに実質的に等しくなっている照明システムであって、
この照明システムは、更に前記第１平面に平行な前記光源のアレイに対してレンズのアレイを変位するための変位手段を備え、よってこの照明システムから投影距離ｄprojectionに配置された投影平面にスポットを投影する複数の指向性光ビームを得るようになっており、ここで、ｄprojection≧１０×ｄsourceであり、ｄprojection≧１０×ｄplaneである、照明システムによって達成される。
【０００７】
本発明に係わる照明システムは、新しいタイプの光固定具および複数の指向性光ビームを発するか、または所定の条件下で比較的小さい束の光ビームを発生する比較的薄い発光体を備える。第２平面内のレンズのアレイが変位すると、光ビーム（単数または複数）の方向が影響を受けるか、またはスポットのサイズが影響を受ける。
【０００８】
光スポットの向きを向け直すことができる公知の照明システムは、比較的かさ張ったシステムであり、ランプの固定具を機械的に傾斜することによってこの公知の照明システムが発する光ビームの方向を制御できる。これとは異なり、極めて小さい光ビームを放出するスポットライトには、通常レンズが設けられるが、このレンズはビームの形状を制限するためにしか使用されず、光ビームの方向を変えるには、照明システム全体の向きを向け直さなければならない。
【０００９】
本発明者たちは、第２平面内で実質的に同じ所定の態様で、関連するレンズのアレイを配置しながら、第１平面内に所定の態様で複数の光源を配置し、第１平面に対して第２平面を変位するという考えを有するに至った。発光器のアレイから所定の距離（平面距離はレンズの焦点距離に実質的に等しい）にあるレンズのアレイを配置することにより、各レンズは実質的に平行な光ビームを発生する。関連するレンズの焦点に実質的に光源が位置する場合、（第１平面または第２平面に対して垂直な）照明システムから実質的に縦長のスポットが得られる。特定の光源と特定の関連するレンズとの各組み合わせの光ビームは、投影平面（例えば部屋の天井）に１つのスポットまたは複数のスポットを投影する。光源のアレイに対してレンズのアレイを変位すれば、光ビームは向きを変える。照明システムの向きを向け直したり、傾けたりしなくても、このように光ビームの方向を変える結果、投影平面上でスポットがシフトする。この結果、照明システム自体を機械的に傾けることなくスポットを移動できる、比較的薄い照明システムが得られる。
【００１０】
本発明に係わる照明システムは、単一スポットを生じるように光源とレンズとが配置されているときに、この単一スポットが特定の光源と特定の関連するレンズとの各組み合わせによってスポットが重なり合うという別の利点が得られる。換言すれば、個々のスポットを一致させることにより、単一スポットが生じる。このような構成において、レンズが、所定の比較的小さい角度だけ回転され、スポットが一致しなくなった場合、この結果、スポットはより大きくなる。レンズアレイが光源に対して角に大きく回転された場合、スポットは分割される。光源のアレイに対してレンズのアレイを連続的に回転運動させると、その結果、いわゆるディスコのランプの効果が生じる。このような効果は、比較的小さく、製造が比較的容易であり、使用が比較的容易であり、更に比較的安価である照明システムによって実現できる。本発明に係わる照明システムによって発生されるスポットの運動は、照明システムを傾斜したり、向きを向け直さなくても達成できる。いずれの状況においても、比較的平坦で薄い指向性照明システムが得られる。
【００１１】
変位手段は、光源のアレイに対するレンズのアレイの並進変位または回転変位を生じさせる。照明システムの近くで望ましくない効果が生じるのを防止するために、投影距離は第１平面における光源の空間配置の特性寸法ｄsourceの少なくとも１０倍、および第１平面と第２平面との間の距離ｄplaneの少なくとも１０倍に選択される。
【００１２】
本発明に係わる照明システムは簡単であり、製造が比較的容易であり、使用が比較的容易であり、更に比較的安価である。本発明に係わる照明システムから発生される光ビームは、照明システムを傾けたり、向きを向けなおしたりすることなく変位できる。いずれの状況においても、比較的平坦な指向性照明システムが得られる。
【００１３】
ｄlens≦ｄsourceとし、ｄlensを前記レンズの空間配置の特徴的寸法とすることが好ましい。レンズ間の距離を実質的に光源の間の距離以下に選択することにより、投影平面上のスポットが重なり合うようになる。レンズ間の距離を光源の間の距離よりも長く選択すると、投影平面上のスポットは決して重ならない。
【００１４】
本発明に係わる照明システムの好ましい実施形態は、
前記第１平面における前記光源の空間配置の特徴的寸法と前記第２平面内の前記レンズの空間配置の特徴的寸法との比が、次の関係
【数１】
2009501418.tif 000003
を満たことを特徴とする。
【００１５】
レンズよりも相互の間の（若干）長い距離に光源を配置することにより、照明システムから発せられる光ビームは重なり合い、投影平面上に単一スポットを形成する。一般に、照明システムから投影平面までの投影距離ｄprojectionは、第１平面と第２平面の間の距離ｄplaneより少なくとも１０倍長い。
【００１６】
光源とレンズは、六角形の構造に配置することが好ましい。このような配置によってコンパクトな照明システムが得られる。更に、六角形のアレイに配置されたレンズを標準構造体として、例えばレンズを有するシートとして製造する。これによって更に照明システムのコストを下げることができる。
【００１７】
変位手段の好ましい一実施形態は、光源のアレイに対してレンズのアレイを並進変位する手段を設けることである。この目的のために、本発明に係わる照明システムの好ましい実施形態は、スポットの協働並進変位を生じさせるようにレンズのアレイを並進変位させるための変位手段が構成されることを特徴とする。レンズのアレイをわずかに変位する結果、投影平面でのスポットの協働変位が生じる。この並進変位は、前記レンズのうちの少なくとも１つのレンズの光軸が前記光源のうちの少なくとも１つの光源の光軸と一致し、前記投影平面に実質的に一致したスポットを生じさせる位置を含み、前記レンズのアレイの前記並進運動によって、前記一致したスポットの対応する変位が生じ、前記レンズの光軸と前記光源の光軸とは、前記第２平面および前記第２平面にそれぞれ垂直となっていることが好ましい。この好ましい実施形態では、スポットが一致し、単一スポットを形成するように、レンズは光源に対して配置され、レンズのアレイが並進変位する間、単一スポットは投影平面に沿って変位される。これとは異なり、すべてのレンズの光軸をすべての光源の光軸に対して同じ距離だけ所定方向に変位させると、単一スポットが得られる。この状況では、同一方向に変位した単一スポットが投影される。
【００１８】
変位手段の別の好ましい実施形態は、光源のアレイに対してレンズのアレイを並進変位させる手段である。この目的のために、本発明に係わる照明システムの好ましい実施形態は、前記変位手段が、前記レンズのアレイを回転変位させるように構成されており、よって前記スポットの回転変位を生じさせ、回転時に前記第２平面に垂直な軸線に対する前記光ビームの角度を変化させることを特徴とする。
【００１９】
この回転変位は、レンズのうちの少なくとも１つのレンズの光軸が、光源のうちの少なくとも１つの光源の光軸に一致し、投影平面に実質的に一致したスポットを生じさせる位置を含むことが好ましく、この場合、レンズのアレイの回転変位によって、一致しているスポットが占める面積が拡大する。この好ましい実施形態では、スポットが一致し、単一スポットを形成するように、光源に対してレンズが配置されており、レンズのアレイが回転変位する間、単一スポットは投影平面上で拡大し、（かつ弱く）なる。実際に個々のスポットは実質的に同じ平面に投影されることはないが、個々のスポットに分割される性質がある。レンズのアレイが理想的位置から過度に離れるように回転されると、投影平面には個々のスポットが投影されることが観察される。
【００２０】
レンズのアレイは、フレンネルレンズのアレイを含むことが好ましい。例えば六角形にスタックされた複数のフレンネルレンズを含むプレートを、大きなスケールで製造する。
【００２１】
照明システムの好ましい実施形態では、光源のアレイは発光ダイオードのアレイを含む。この発光ダイオードのアレイは異なる原色の複数の発光ダイオードを含むことが好ましい。
【００２２】
本発明に係わる照明システムでは、光源のアレイは二次的光源のアレイでもよい。この目的のために、本発明に係わる照明システムの好ましい実施形態は、前記源のアレイが、光ガイド内に配置された光出力結合構造体のアレイを備え、前記光ガイドには少なくとも１つの主要光源が設けられていることを特徴とする。
以下説明する実施形態を参照すれば、本発明の上記およびそれ以外の特徴が明らかとなろう。
【００２３】
図面は純粋に略図であり、縮尺どおり示したものではない。特に明瞭にするために、寸法については大きく誇張して示されている。図中の同様な部品はできる限り同一の参照番号で表示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１Ａは、本発明にかかわる照明システムの一実施形態の斜視図である。更に、図１Ｂは、図１Ａに示されたような照明システムの実施形態の側面図である。この照明システムは、第１平面１１内に所定の態様で配置された光源１，１’，....のアレイを備える。図1Aの例では、光源１，１’，....は六角形の構造に配置されている。光源１，１’，....の距離は、ｄsourceとして表示されており、このｄsourceは第１平面１１内の光源１，１’，....の空間的配置の特徴的な寸法を示している。図１Ａでは、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、これらＬＥＤは異なる原色の光源、例えば周知の赤、緑、青およびアンバーＬＥＤとすることができる。これとは異なり、発光器は、例えば原色としてシアンを含むこともできる。これら原色はＬＥＤチップによって直接発生してもよいし、またはＬＥＤ直接からの光を燐光体に露光させることによって発生してもよい。後者のケースでは、照明システムの原色のうちの１つとして混合色または白色光が働くことができる。ＬＥＤは、他の光源と異なる発光パターンを有する。一般にＬＥＤは空間の半球部分で光を放出し、ＬＥＤチップの位置における光のすべてがＬＥＤチップの面から離間するように向けられる。更に、ＬＥＤは比較的高い光源の輝度を有し、ＬＥＤから発せられる熱をＰＣＢを介した熱伝導により容易に散逸できる。照明システムの好ましい実施形態では、熱伝導接続部（図１Ａには示される）を介して照明システムのハウジングに（金属−コア）プリント回路基板が接触している。
【００２５】
図１Ａおよび１Ｂに示された照明システムでは、第２平面１２内にて実質的に同じ所定の態様で関連するレンズ２，２’，....のアレイが配置されている。図１Ａの例では、これらレンズ２，２’，....は光源１，１’，....と同じ六角形構造に配置されている。これらレンズ２，２’，....の間の距離は、図１Ａではｄlensと表示されており、このｄlensは第２平面１２内のレンズ２、２'の空間的配置の特徴的寸法を示している。各レンズ２，２’，....は同じ焦点距離（ｆlens）を有する（図１Ｂ参照）。第１平面１１に実質的に第２平面１２が配置されており、図１Ａおよび１Ｂでは第１平面１１と第２平面１２との間の距離は、ｄplaneで示されており、この平面の距離ｄplaneはレンズ２，２’，....の焦点距離ｆlensに実質的に等しい。光源１，１’，....を点光源と見なす場合、照明システムにより実質的に平行な光ビームが発せられ、レンズに２，２’，....のアレイが光源１，１’，....からの焦点距離に位置している場合、図１Ｂでは照明システムによって発せられる多数の光ビームは略図として示されている。レンズ２，２’，....の間の距離ｄlensは、光源１，１’，....の間の距離ｄsource以下となるように選択することが好ましい。
【００２６】
図１の例では、レンズ２，２’，....のアレイはフレンネルレンズのアレイを備える。例えば、六角形にスタックされた複数のフレンネルレンズを備えたプレートが市販されている。図１Ａおよび１Ｂに示された例では、レンズ２，２’間の相互の距離は、約２ｃｍであり、各レンズ２，２’は約２ｃｍの焦点距離ｆlensを有する。図１Ａの例では、中心レンズが示されている。第２平面１２は、等しく隔置されたレンズの一定の配置となっているので、この中心レンズが示されている。
【００２７】
図１Ｂの例では、実質的に平行な複数の指向性光ビームが得られ、これら光ビームは（虚像）投影平面１３にスポット３，３’，....を投影する。この投影平面１３は、部屋の天井または壁、もしくは適当な投影スクリーンなどとすることができる。明瞭にするために、図１Ｂでは投影平面１３に投影された個々のスポット３，３’，....が示されている。図１Ｂの例では、スポット３，３’，....は部分的に重なっていることが理解できよう。照明システムの条件によっては、観察者は単一スポット３０を見ることができる（図３Ａ参照）が、実際にはこの単一スポットは少なくとも実質的に重なり合った複数のスポット３，３’，....を含む。照明システムから投影距離ｄprojectionに（虚像）投影平面１３が配置されており、ここで、ｄprojection≧１０×ｄsourceおよびｄprojection≧１０×ｄplaneである。照明システムと投影平面１３との間の距離が比較的長いことに起因し、スポット３，３’，....はレンズ２，２’のサイズと比較して大きくなる傾向がある。
【００２８】
第１平面１１における光源１，１’，....の間の距離ｄsourceと、第２平面１２におけるレンズ２，２’，....の間の距離ｄlensとの比は、次のような関係を満たす。
【数２】
2009501418.tif 000004
【００２９】
レンズ２，２’，....よりも互いの距離を（若干）長く、光源１，１’，....を配置することにより、照明システムが発生する光ビームは、投影平面１３に単一スポット３０を形成するように重なり合う（図３Ａ参照）。
【００３０】
本発明にかかわる照明システムは、第１平面１１に平行な光源１，１’，....のアレイに対してレンズ２，２’，....のアレイを変位するための変位手段を更に備える。図１Ａの例では、この変位手段は光源１，１’，....のアレイに対してレンズ２，２’のアレイを回転変位するように構成されている。別の実施形態では、光源のアレイは変位されるが、レンズのアレイは変位されない。図１Ａの例では、第２平面１２に強固に取り付けられた回転スピンドル２８により回転変位が生じる。回転スピンドル２８およびレンズ２，２’，....のアレイを有する第２平面１２を駆動するためのモータ（図１Ａには示されず）または別の適当な駆動手段に接続するために、第１平面１１の中心孔を回転スピンドル２８が貫通している。この回転方向は図１Ａでは矢印で示されており、光源１，１’，....のアレイに対してレンズ２，２’，....のアレイを回転することにより、スポット３，３’，....の回転変位が得られる。回転時に光ビームの角度は、第２平面１２に直交する軸線に対して変化する。
【００３１】
回転変位位置はレンズのうちの少なくとも１つのレンズの光軸が光源１，１’，....のうちの少なくとも１つの光源の光軸と一致し、（虚像）投影平面１３に実質的に一致するスポット３，３’，....が得られ、レンズ２，２’，....のアレイを回転変位させると、一致しているスポット３，３’，....が占める領域が拡大するような位置を含むことが好ましい（図３Ｃ参照）。このような構造では、スポット３，３’，....が一致して単一のスポット３０（図３Ａ参照）を形成するように、光源１，１’，....に対してレンズ２，２’，....が配置されており、レンズ２，２’のアレイが回転変位している間、スポットは投影平面１３上に広がった（および弱くなった）単一スポット３０’を形成するように広がる（図３Ｃ参照）。実際に個々のスポット３，３’は実質的に同じ面には投影されないが、個々のスポットとなるように分割される傾向がある。レンズのアレイが理想的な位置から遠すぎる位置まで回転された場合、投影平面１３に個々のスポット３，３’，....が投影される。光源１，１’，....のアレイに対してレンズ２，２’，....のアレイが更に変位または連続的に回転する結果、投影平面１３にスポットの各々は、自らの軌道を投影する。光源１，１’，....のアレイに対し、レンズ２，２’，....のアレイの所定の位置において、スポット３，３’，....は単一スポット３０としての形状に再び戻る。光源１，１’，....のアレイに対して、レンズ２、２’、....のアレイが連続的に回転運動する結果、いわゆるディスコのランプの効果が生じる。照明システムのディスコバージョンでは、光源のアレイとレンズのアレイとの間の距離ｄｐｌａｎｅを、多少長くすることが好ましい。その理由は、光源から発せられる光の一部が１つ以上のレンズを通って投影される結果、投影平面にいわゆる二次的スポットが生じるからである。これら二次的スポットは、ディスコランプの効果を高める。このことは、比較的簡単であり、製造が比較的容易であり、使用が比較的容易であり、更に比較的安価である照明システムによって実現される。本発明にかかわる照明システムによって発せられるスポットの運動は、照明システムを傾けたり、または向きを向け直すことなく、達成される。いずれの状況においても、比較的フラットで小さい指向性照明システムが得られる。
【００３２】
図２Ａは、本発明にかかわる照明システムの一実施形態の側面図である。ここにはレンズ２，２’，....のアレイから所定距離に配置された発光器１，１’，....のアレイによって発生される光ビームが示されている。図２Ａは、レンズ２，２’，....の光軸２３が光源１，１’，....に一致する状況も示している。図３Ａには、この結果、投影平面１３に生じるスポット３０が示されている。
【００３３】
図２Ｂは、図２Ａの状況に対してレンズ２，２’，....のアレイが並進方向に沿って変位した、図２Ａに示されているような照明システムの実施形態の側面図である。この並進変位は、レンズ２，２’，....のアレイに隣接する矢印によって表示されている。図２Ｂに示される構造によって発せられる光ビームは図２Ａの構造に対して傾斜していることが観察される。図３Ｂには、この結果、投影平面１３に生じるスポット３０が示されている。レンズ２，２’，....の並進変位の結果、図３Ａのスポット３０が生じ、図３Ｂにスポット３０として示されているのと同じ並進方向に移動することが観察されよう。このように、照明システムを傾けることなくスポット３０は別の位置に変位される。
【００３４】
図３Ａは、図２Ａに示され、以下説明する照明システムによって発生される平面１３上のスポット３０を示す。図３Ｂは図２Ｂによって示された照明システムによって発生される平面１３上のスポット３０を示し、この図２Ｂでは、レンズ２，２’，....のアレイは図２Ａの状況に対して並進方向に沿って変位している。図３Ｃは、レンズ２，２’，....のアレイが小さい角度だけ回転変位している、図１Ａに示された照明システムによって発生される、平面１３上の広くなったスポット３０’を示す。
【００３５】
図４は、本発明にかかわる照明システムの別の実施形態の横断面図である。この実施形態では、照明システムは主要光源１７が設けられたハウジング１６を備える。光ガイド１８を介し、照明システムから光が結合されている。光ガイド１８の頂部には、黒色紙のシート１９が置かれている。このシートには小さい孔が設けられており、これら孔は（二次的）光源１，１’，....として働く。光源１，１’，....がレンズ２，２’，....の焦点距離に位置するように、（二次的）光源１，１’，....の情報にレンズ２，２’，....のアレイを含むシートが配置されている。図４の例では、フレンネルレンズのシートが使用されており、図４の例では光ガイドをオーバーヘッドプロジェクタとすることができる。
【００３６】
図５は、本発明に係わる照明システムの更に別の実施形態の横断面図である。明瞭にするために、図５内（特に水平方向）の寸法は大きく誇張されている。この実施形態では、光源のアレイは光ガイド１１０内に配置された光−出力結合構造体１０１，１０１’，１０１”，....のアレイを備え、少なくとも１つの主要光源１７に光ガイド１１０が関連している。図５の例では、主要光源１７からの光を光ガイド１１０に向けてガイドするためのレフレクタ１５が設けられている。この実施形態では、このレフレクタはミニレンズ２，２’，２”（約３ｍｍのサイズ）が設けられたシートである。かかるプレートは市販されている（一般的にこのプレートはＡ４サイズである）。かかる小さいレンズを使用することには、変位量がわずかレンズの径の何分の１かにすぎないので、変位量も比較的小さいという利点が得られる。レンズが十分小さい場合、ピエゾ電気要素も使用できる。
【００３７】
図５の構造ではＬＥＤを有する各レンズに対し、個々の光源を設けることは実質的に不可能である。図５の例では、いわゆる適当な位置に内部反射かつ光出力結合構造体１０１，１０１’，１０１”を有するいわゆるサイド照明プレートが（二次的）光源のアレイとして働く。図５には主要光源１７から発せられ、レフレクタ１５を介して光ガイド１１０に結合され、光出力結合構造体１０１’を介して光ガイド１１０を出るように結合され、レンズ２’を介して進む、代表的な光ビームが示されている。光出力結合構造体１０１，１０１’，１０１”，....の例として、例えばピラミッド形状のドット、凹状部分または凸状部分、もしくはスリット、ホログラフィ、回折手段または他の任意の光出力結合手段を挙げることができる。この光出力結合構造体１０１，１０１’，１０１”はパターン化されていることが好ましく、光と散乱せず、および／または主に特定方向に光を反射せず、またはいわゆる非ランバート反射を呈することが好ましい。
【００３８】
これまで説明した実施形態は発明を限定するものではなく、発明を示すに過ぎず、当業者であれば特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの別の実施形態を設計できよう。特許請求の範囲において、括弧内に記載した参照符号は請求の範囲を限定すると見なしてはならない。「含む、備える」なる動詞およびその同根語を使用することは、特許請求の範囲に記載したもの以外の要素またはステップが存在することを排除するものではなく、要素の前に記載した「１つの」という語句を使用しても、かかる要素が複数存在することを排除しない。本発明は、いくつかの特徴的要素を含むハードウェアおよび適当にプログラムされたコンピュータによって実現できる。いくつかの手段を列挙した装置に関する請求項では、これら手段はハードウェアの１つの同じアイテムによって実施できる。互いに異なる従属項に所定の手段を記載したということは、これら手段の組み合わせを有利に使用できないことを意味するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】本発明に係わる照明システムの一実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された照明システムの実施形態の側面図である。
【図２Ａ】本発明に係わる照明システムの一実施形態の側面図である。
【図２Ｂ】レンズのアレイは別の位置にある、図２Ａに示された照明システムの実施形態の側面図である。
【図３Ａ】図２Ａに示された照明システムが放出する、平面上のスポットを示す。
【図３Ｂ】図２Ｂに示された照明システムが放出する、平面上のスポットを示す。
【図３Ｃ】本発明に係わる照明システムが放出する、平面上の広がったスポットを示す。
【図４】本発明に係わる照明システムの別の実施形態の横断面図である。
【図５】本発明に係わる照明システムの更に別の実施形態の横断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１’，....    光源
２，２’，....    レンズ
３，３’，....    スポット
１１              第１平面
１２              第２平面
１３              投影平面
【図１Ａ】
2009501418.tif 000006
【図１Ｂ】
2009501418.tif 000007
【図２Ａ】
2009501418.tif 000008
【図２Ｂ】
2009501418.tif 000009
【図３Ａ】
2009501418.tif 000010
【図３Ｂ】
2009501418.tif 000011
【図３Ｃ】
2009501418.tif 000012
【図４】
2009501418.tif 000013
【図５】
2009501418.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月18日(2008.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平面（１１）内に所定の態様で配置された光源（１，１’，....）のアレイを備え、ここで前記第１平面（１１）内の光源（１、１’、....）の空間配置の特徴的寸法をｄsourceとし、
更に第２平面（１２）内に実質的に同じ所定の態様で配置された関連するレンズ（２，２’，....）のアレイを備え、各レンズ（２，２’，....）は、実質的に同じ焦点距離ｆｌｅｎｓを有し、
前記第２平面（１２）は、前記第１平面（１１）に実質的に平行に配置されており、
前記レンズのアレイ（２，２’，....）は、前記光源（１，１’，....）のアレイから平面距離ｄplaneに設けられており、この平面距離ｄplaneはレンズ（２，２’，....）の焦点距離ｆlensに実質的に等しくなっている照明システムであって、
この照明システムは、更に前記第１平面（１１）に平行な前記光源（１，１’，....）のアレイに対してレンズ（２，２’，....）のアレイを変位するための変位手段を備え、よってこの照明システムから投影距離ｄprojectionに配置された投影平面（１３）にスポット（３，３’，....）を投影する複数の指向性光ビームを得るようになっており、ここで、ｄprojection≧１０×ｄsourceおよびｄprojection≧１０×ｄplaneであり、ｄlens＜ｄsourceであり、ｄlensは前記レンズ（２，２’，....）の空間配置の特徴的寸法である、照明システム。
【請求項２】
前記第１平面（１１）における前記光源（１，１’，....）の空間配置の特徴的寸法と前記第２平面内の前記レンズ（２，２’，....）の空間配置の特徴的寸法との比は、次の関係
【数１】
2009501418.tif 000015
を満たす、請求項１記載の照明システム。
【請求項３】
前記光源（１，１’，....）および前記レンズ（２，２’，....）は、六角形の構造に配置されている、請求項２記載の照明システム。
【請求項４】
前記変位手段は、前記スポットを協働並進変位させるよう、前記レンズ（２，２’，...）のアレイを並進変位させるように構成されている、請求項１記載の照明システム。
【請求項５】
前記並進変位は、前記レンズ（２，２’，....）のうちの少なくとも１つのレンズの光軸（２２）が前記光源（１，１’，....）のうちの少なくとも１つの光源の光軸（２１）と一致し、前記投影平面（１３）に実質的に一致したスポットを生じさせる位置を含み、前記レンズ（２，２’，....）のアレイの前記並進運動によって、前記一致したスポットの対応する変位が生じ、
前記レンズの光軸（２２）と前記光源の光軸（２１）とは、前記第２平面（１２）および前記第２平面（１１）にそれぞれ垂直となっている、請求項４記載の照明システム。
【請求項６】
前記変位手段は、前記レンズ（２，２’，....）のアレイを回転変位させるように構成されており、よって前記スポット（３，３’，....）の回転変位を生じさせ、回転時に前記第２平面（１２）に垂直な軸線に対する前記光ビームの角度が変化するようになっている、請求項１記載の照明システム。
【請求項７】
前記レンズ（２，２’，....）の前記アレイは、フレンネルレンズのアレイを含む、請求項１記載の照明システム。
【請求項８】
前記光源（１，１’，....）の前記アレイは、発光ダイオードのアレイを含む、請求項１記載の照明システム。
【請求項９】
前記発光ダイオードのアレイは、異なる原色の複数の発光ダイオードを含む、請求項８記載の照明システム。
【請求項１０】
前記光源（１，１’，....）のアレイは、光ガイド内に配置された光出力結合構造体のアレイを備え、前記光ガイドには少なくとも１つの主要光源（１７）が設けられている、請求項１記載の照明システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、独立請求項に記載されており、従属請求項は、好ましい実施形態を記載している。本発明によれば、この目的は、
第１平面内に所定の態様で配置された光源のアレイを備え、ここで前記第１平面内の光源の空間配置の特徴的寸法をｄsourceとし、
更に第２平面内に実質的に同じ所定の態様で配置された関連するレンズのアレイを備え、各レンズは、実質的に同じ焦点距離ｆlensを有し、
前記第２平面は、前記第１平面に実質的に平行に配置されており、
前記レンズのアレイは、前記光源のアレイから平面距離ｄplaneに設けられており、この平面距離ｄplaneは、レンズの焦点距離ｆlensに実質的に等しくなっている照明システムであって、
この照明システムは、更に前記第１平面に平行な前記光源のアレイに対してレンズのアレイを変位するための変位手段を更に備え、よってこの照明システムから投影距離ｄprojectionに配置された投影平面にスポットを投影する複数の指向性光ビームを得るようになっており、ここで、ｄprojection≧１０×ｄsourceであり、ｄprojection≧１０×ｄplaneである、照明システムによって達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ｄlens≦ｄsourceとし、ｄlensを前記レンズの空間配置の特徴的寸法とすることが好ましい。レンズ間の距離を実質的に光源の間の距離以下に選択することにより、投影平面上のスポットが重なり合うようになる。レンズ間の距離を光源の間の距離よりも長く選択すると、投影平面上のスポットは決して重ならない。
米国特許第US2004/0240217号明細書は、適応型正面照明システム（ＡＦＳ）を開示しており、このシステムは、光源としての少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）と、ＡＦＳ機能を奏するために前記ＬＥＤを移動させるための手段とを利用している。この照明システムの一実施例は、ＬＥＤ支持体に設けられた複数のＬＥＤを備え、ＬＥＤ支持体は、このＬＥＤ支持体とＬＥＤを移動させる少なくとも１つのアクチュエータに機械的に接続されている。アクチュエータがＬＥＤを移動させるようにするためにコントローラが使用されている。このように、この照明システムの例は、光ビームを調節し、望ましい光ビームパターンを生じさせている。
【国際調査報告】
2009501418.tif 000016
2009501418.tif 000017
2009501418.tif 000018