(57)【要約】  本発明は、ディスプレイ装置（１８）を照明する照明システム（１０，１０１，１０２，４０）に関する。照明システム（１０，１０１，１０２，４０）は、光源（２）と関連していて、光源（１２）とディスプレイ装置（１８）との間に配置された光出口窓（１６）を照明する円錐形レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）を有する。レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、光源（１２）によって放出された光を反射してこの光を光出口窓（１６）に差し向けるよう構成されている。レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、複数個のレフレクタ−コーン（reflector-cone）セグメント（２２，２５，２６）に半径方向に分割されている。複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）は、光源（１２）によって放出された光を光出口窓（１６）全体にわたり側方に分布させるために光源軸線（１４）に対して側方に見て凸の形状の少なくとも１つの凸コーン（convex-cone ）セグメント（２２）を有する。凸コーンセグメント（２２）を使用した場合の効果として、光出口窓（１６）全体にわたる一様な光分布を可能にする所定の仕方でレフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）から反射された光を光出口窓（１６）全体にわたって側方に再分布させることができる。これは、多角形（３４，３５，３６）の形状の光出口窓（１６）にとって特に有益である。
2009533815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置（１８）を照明する照明システム（１０，１０１，１０２，４０）であって、
光源軸線（１４）上に配置された光源（１２）を有し、
前記光源軸線（１４）にほぼ垂直に前記光源（１２）と前記ディスプレイ装置（１８）との間に配置された光出口窓（１６）を有し、
前記光源（１２）と関連し、前記光源（１２）によって放出された光を反射させてこの光を前記光出口窓（１６）に差し向けるよう前記光源（１４）周りに配置された円錐形のレフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）を有し、
前記レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、前記光出口窓（１６）から前記光源（１２）に向かってテーパし、前記レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）に半径方向に分割されており、前記複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）は、前記光源（１２）によって放出された光を前記光出口窓（１６）全体にわたって側方に分布させるために光源軸線（１４）に対して側方に見て凸の形状の少なくとも１つの凸コーンセグメント（２２）を有する、
ことを特徴とする照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項２】
前記光出口窓（１６）は、多角形（３４，３５，３６）の形状を呈し、前記複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）は、複数個の凸コーンセグメント（２２）を含み、各前記凸コーンセグメント（２２）は、前記光源軸線（１４）と交差すると共に前記光源軸線（１４）によって定められ且つ前記光出口窓（１６）のエッジライン（３２）と交差する第１の仮想平面（２３）内に配置された凸セグメント軸線（２４）を有し、前記エッジライン（３２）は、前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の２つの隣り合う角（３０）を結んでいる、
請求項１記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項３】
前記複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）は、光源軸線（１４）に関して側方に見て凹の形状の少なくとも１つの凹コーンセグメント（２６）を有し、各前記凹コーンセグメント（２６）は、前記光源軸線（１４）と交差すると共に前記光源軸線（１４）及び前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の角（３０）によって定められた第２の仮想平面（２７）内に配置された凹セグメント軸線（２８）を有する、
請求項１又は２記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項４】
各前記凹コーンセグメント（２６）は、２つの凸コーンセグメント（２２）相互間に配置されている、
請求項３記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項５】
前記レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、前記レフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）で構成された反射面を有し、前記反射面は、滑らかな表面である、
請求項３又は４記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項６】
前記レフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）の少なくとも１つは、前記光出口窓（１６）に関して半径方向に見て凸の形状になっている、
請求項１，２又は３記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項７】
前記光源（１２）は、発光ダイオード、レーザダイオード、又は光導波路の光放出窓である、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項８】
ディスプレイ装置（１８）を照明するバックライト照明システム（５０，５１）であって、請求項１記載の前記照明システム（１０，４０）のアレイを有する、
バックライト照明システム（５０，５１）。
【請求項９】
各前記照明システム（１０，４０）の前記光出口窓（１６）は、多角形（３４，３５，３６）の形状を呈し、各前記照明システム（１０，４０）は、複数個の凸コーンセグメント（２２）を備えたレフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）を有し、各前記凸コーンセグメント（２２）は、前記光源軸線（１４）と交差すると共に前記光源軸線（１４）によって定められ且つ前記光出口窓（１６）のエッジライン（３２）と交差する第１の仮想平面（２３）内に配置された凸セグメント軸線（２４）を有し、前記エッジライン（３２）は、前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の２つの隣り合う角を結んでいる、
請求項８記載のバックライト照明システム（５０）。
【請求項１０】
各前記照明システム（１１）の前記光出口窓（１６）は、多角形（３４，３５，３６）の形状を呈し、前記多角形（３４，３５，３６）の１つの多角形の角（３１）は、前記照明システム（１１）の前記アレイの前記照明システム（１１）の複数個の光源（１２）によって照明され、各前記照明システム（１１）は、複数個の凸コーンセグメント（２２）を備えたレフレクタ（１５３）を有し、各前記凸コーンセグメント（２２）は、前記光源軸線（１４）と交差すると共に第１の仮想平面（２３）内に配置された凸セグメント軸線（２４）を有し、前記照明システム（１１）の少なくとも１つの照明システムの少なくとも１つの第１の仮想平面（２３）は、前記光源軸線（１４）及び前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の前記角（３１）によって定められている、
請求項８記載のバックライト照明システム（５１）。
【請求項１１】
請求項８記載の前記バックライト照明システム（５０，５１）を有するディスプレイシステム（５５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ装置（ディスプレイデバイス）を照明する照明システムに関する。
【０００２】
本発明は又、バックライト照明システム及びバックライト照明システムを有するディスプレイシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
光源によって放出された光を反射してこれを照明システムの光出口窓に差し向けるレフレクタを有する照明システムは、それ自体公知である。この照明システムは、特に、プロジェクションシステムのディスプレイ装置（画像ディスプレイ装置）の照明システムとして用いられている。この照明システムは、画像を投影し又はテレビ番組、フィルム、ビデオプログラム又はＤＶＤ等を表示するディジタルプロジェクタ、いわゆるビーマ（beamer）の光源として特に適切に使用できる。さらに、この照明システムは一般的な照明目的に、例えば、ビジュアルサイン伝達、輪郭照明及びビルボードに利用される例えば大面積直視形発光パネルに用いられる。また、発光ダイオードの普及により、この照明システムは、例えばテレビ受信機、モニタ（コンピュータモニタ）、電話（コードレス電話）及び携帯型情報端末に用いられる一般的な非発光型ディスプレイ、例えば液晶ディスプレイデバイス（ＬＣＤパネル）に適したものになった。ＬＣＤパネルの公知のバックライトシステムでは、典型的には、照明システムのアレイが、ＬＣＤパネル全体にわたって用いられる。
【０００４】
照明システムのレフレクタは、一般に、光出口窓から離れた光源を実質的に包囲するカップの形状をしている。光源により放出された光の一部は、光出口窓に直接入射し、光源により放出された光の他の部分は、レフレクタによって反射されて光出口窓に向けられる。一般に、レフレクタは、鏡面反射材料の薄いシートで作られている。このシートは、曲げ又は湾曲等によって付形される。
【０００５】
米国特許第５，６０７，２２９号明細書は、一般的に長方形である非円形アパーチュアを照明する照明システムを開示している。照明システムは、光源を包囲したほぼ楕円面の形態のレフレクタを有する。レフレクタは、凹状の反射面を有し、この反射面は、その長さに沿って延びる複数個の湾曲反射セグメントで形成されている。反射セグメントは各々、レフレクタからの光のほぼ全てを長方形アパーチュアにより包囲された領域中へ差し向けるよう所定の量だけ傾けられると共に回され、この領域は、アパーチュアに内接した円形領域の外部に位置する領域の部分を含む。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，６０７，２２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
公知の照明システムの欠点は、長方形の光出口窓全体にわたる光の分布が、十分、一様ではないということにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、ディスプレイ装置を照明する照明システムであって、
光源軸線上に配置された光源を有し、
光源軸線に実質的に垂直に光源とディスプレイ装置との間に配置された光出口窓を有し、
光源と関連し、光源によって放出された光を反射させてこの光を光出口窓に差し向けるよう光源周りに配置された円錐形のレフレクタを有し、
レフレクタは、光出口窓から光源に向かってテーパしており、レフレクタは、複数個のレフレクタ−コーンセグメントに半径方向に分割されており、複数個のレフレクタ−コーンセグメントは、光源によって放出された光を光出口窓全体にわたって側方に分布させるために光源軸線に対して側方に見て凸の形状の少なくとも１つの凸コーンセグメントを有することを特徴とする照明システムを提供することにある。
【０００９】
本発明の照明システムの作用効果は、凸コーンセグメントの使用により、側方における光出口窓全体にわたる光のアクティブな再分布が可能であるということにある。公知の照明システムは、凹状レフレクタセグメントで構成されたレフレクタを有し、各凹状レフレクタセグメントは、光出口窓の一部を照明する。光出口窓全体にわたる光の分布は、例えば、光源の発光特性に起因し又は例えばレフレクタセグメントのレフレクタ表面とレフレクタ表面により照明される出口窓の領域とのサイズの差に起因して、一様ではない場合がある。本発明のレフレクタは、凸コーンセグメントを有する。凸コーンセグメントは、側方における光の一部を反射し、それにより、光強度が増大した領域から光強度が減少した領域への光出口窓全体にわたる光の再分布が可能になる。凸コーンセグメントを用いることにより、光出口窓のところにおける光の再分布が可能であり且つ光出口窓のところの光の一様性の向上が可能である。
【００１０】
本発明者は、公知の照明システムにおける光の分布が一様ではないことを認識している。公知の照明システムは、レフレクタの円形アパーチュアとは異なる形状を有する光出口窓を照明するために用いられる。公知のレフレクタは、凹状のレフレクタセグメントで構成されている。レフレクタの円形アパーチュアの外部に位置する光出口窓の領域を照明するために、凹状レフレクタセグメントを傾ける。しかしながら、傾けられたレフレクタセグメントにより照明される領域は、一般的に言って、同一サイズを有する傾けられなかった状態のレフレクタセグメントにより照明される領域と比較して、大きい。一般に、同一サイズを有するレフレクタセグメントは、同じ量の光を光出口窓の方へ反射させる。レフレクタセグメントを傾けて非円形アパーチュアを照明することにより、傾けられたレフレクタセグメントにより照明される光出口窓の領域は、一般的に言って、傾けられなかったセグメントにより照明される光出口窓の領域よりも広く、その結果、非円形光出口窓全体にわたる光の分布が非一様になる。本発明のレフレクタは、凸コーンセグメントを有する。この凸コーンセグメントは、光の一部を側方に反射し、典型的には、この光部分を隣りのレフレクタ−コーンセグメントにより照明される領域に差し向ける。凸コーンセグメントの形状を注意深く選択することにより、光出口窓のところの光を所定の仕方で光強度の高い光出口窓の領域から光強度の低い光出口窓の領域に再分布させることができ、この結果、非円形光出口窓全体にわたる光の一様な分布が得られる。
【００１１】
凸コーンセグメントを使用した場合のもう１つの利点は、レフレクタと光出口窓との間の距離を減少させることができるということにある。公知のシステムでは、非一様性は、レフレクタ及び（又は）光源と光出口窓との間の距離を増大させることにより解決される場合が多い。本発明の照明システムでは、光は凸コーンセグメントを用いてアクティブに再分布され、その結果、光出口窓のところでの光の一様な分布が得られる。このアクティブな再分布により、光源と光出口窓との間の距離は、重要度が低くなり、この結果、この距離を減少させることができる。
【００１２】
照明システムの実施形態では、光出口窓は、多角形の形状を呈し、複数個のレフレクタ−コーンセグメントは、複数個の凸コーンセグメントを含み、各凸コーンセグメントは、光源軸線と交差すると共に光源軸線によって定められ且つ光出口窓のエッジラインと交差する第１の仮想平面内に配置された凸セグメント軸線を有し、エッジラインは、光出口窓の多角形の２つの隣り合う角（かど）を結んでいる。この実施形態の利点は、各凸コーンセグメントが、光源から放出された光を多角形の２つの隣り合う角に向かって側方に分布させるということにある。一般に、多角形、例えば三角形、長方形、五角形、六角形等の形状を有する光出口窓全体にわたる光の分布は、多角形の角では困難である。公知のシステムでは、レフレクタセグメントを傾けて長方形光出口窓の角に到達するようにしている。しかしながら、長方形の光出口窓の２つの角相互間におけるレフレクタセグメントにより照明される領域は、一般に、多くの光を受ける。というのは、傾けられないレフレクタセグメントにより照明される光出口窓の領域は、傾けられたレフレクタセグメントにより照明される光出口窓の領域と比較して小さいからである。本発明のレフレクタでは、凸コーンセグメントは、光出口窓の多角形の２つの角相互間に配置され、光を反射してこれを光出口窓の多角形の角に差し向け、それにより、多角形の形状をした光出口窓全体にわたる光分布の一様性が向上する。
【００１３】
照明システムの好ましい実施形態では、複数個のレフレクタ−コーンセグメントは、光源軸線に関して側方に見て凹の形状の少なくとも１つの凹コーンセグメントを有し、各凹コーンセグメントは、光源軸線と交差すると共に光源軸線及び光出口窓の多角形の角によって定められた第２の仮想平面内に配置された凹セグメント軸線を有する。この実施形態の利点は、レフレクタ−コーンセグメントにより照明される光出口窓の領域全体にわたる光分布が、凹コーンセグメントを用いて変更されるということにある。次に、凹コーンセグメントにより照明される領域の中心は、領域のエッジと比較して光強度が高い。この高い光強度の領域を光出口窓の多角形の角に引き伸ばすことができ、それにより多角形の形状をした光出口窓を光で完全に満たすことができる。凹コーンセグメントにより照明される光出口窓の領域のエッジは、中心と比較して強度が低い。これは、光の一部を反射してこれを凹コーンセグメントにより照明される領域に差し向ける凸コーンセグメントを用いることにより是正でき、それにより、光出口窓全体が一様に照明される。
【００１４】
照明システムの実施形態では、各凹コーンセグメントは、２つの凸コーンセグメント相互間に配置される。
【００１５】
照明システムの好ましい実施形態では、レフレクタは、レフレクタ−コーンセグメントで構成された反射面を有し、この反射面は、滑らかな表面である。この実施形態の利点は、滑らかな反射面が、一様性を向上させるということにある。公知の照明システムでは、反射面は、互いに対してずらされた別々の湾曲反射セグメントで構成されている。別々の湾曲反射セグメントのそれぞれにより照明される光出口窓の領域は、光出口窓に隣接して位置しなければならない。本発明の反射面は、凹コーンセグメントが凸コーンセグメントに滑らかに合体する滑らかな表面である。反射面における別々のセグメントを省くことにより、光出口窓全体にわたる光の一様性が一段と向上する。
【００１６】
照明システムの実施形態では、レフレクタ−コーンセグメントの少なくとも１つは、光出口窓に関して半径方向に見て凸の形状になっている。この実施形態の利点は、反射光をレフレクタにより半径方向に分布させることができ、それにより、照明システムの小型化が可能になるということにある。照明システムが照明システムのアレイの状態で用いられる場合、半径方向に見て凸の形状を有するレフレクタ−コーンセグメントは、アレイ内に必要な照明システムの数を減少させることができ、その結果、一般に、費用が減少する。
【００１７】
照明システムの実施形態では、光源は、発光ダイオード、レーザダイオード、又は光導波路の光放出窓である。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、上述の目的は、請求項１記載の照明システムのアレイを有するバックライト照明システムによって達成される。
【００１９】
バックライト照明システムの実施形態では、各照明システムの光出口窓は、多角形の形状を呈し、各照明システムは、複数個の凸コーンセグメントを備えたレフレクタを有し、各凸コーンセグメントは、光源軸線と交差すると共に光源軸線によって定められ且つ光出口窓のエッジラインと交差する第１の仮想平面内に配置された凸セグメント軸線を有し、エッジラインは、光出口窓の多角形の２つの隣り合う角を結んでいる。この実施形態の利点は、各凸コーンセグメントが光源から放出された光を多角形の２つの隣り合う角に向かって側方に分布させるということにある。本発明の照明システムのアレイの各レフレクタでは、凸コーンセグメントは、光出口窓の多角形の２つの角相互間に配置され、光を反射してこれを光出口窓の多角形の角に差し向ける。この構成により、光源により放出された光の側方再分布が可能になると共に、多角形の光出口窓のそれぞれ全体にわたる光分布の一様性を個々に向上させることができる。
【００２０】
バックライト照明システムの好ましい実施形態では、各照明システムの光出口窓は、多角形の形状を呈し、多角形の１つの多角形の角は、照明システムのアレイの照明システムの複数個の光源によって照明され、各照明システムは、複数個の凸コーンセグメントを備えたレフレクタを有し、各凸コーンセグメントは、光源軸線と交差すると共に第１の仮想平面内に配置された凸セグメント軸線を有し、照明システムの少なくとも１つの照明システムの少なくとも１つの第１の仮想平面は、光源軸線及び光出口窓の多角形の角によって定められている。この実施形態の利点は、多角形の角と相互作用する第１の仮想平面内に配置された凸セグメント軸線を有する凸コーンセグメントが、角から遠ざかった状態の光の側方再分布を可能にするということにある。多角形の光出口窓の１つの角が複数個の光源により照明される場合、この角のところの光強度は、一般に、これらの光源の各々の寄与分から成り、その結果、角のところの光強度が高すぎることになる場合が多い。これは、典型的には、照明システムのアレイで生じる。光出口窓の角に向かって放出される光は、光源軸線に対して側方に再分布されなければならない。凸コーンセグメントが光を角から遠ざかって再分布させるよう配置されているので、照明システムのアレイにおける多角形の光出口窓全体にわたる光の一様な分布が可能になる。
【００２１】
本発明の第３の態様によれば、上述の目的は、請求項８記載のバックライト照明システムを有するディスプレイシステムによって達成される。
【００２２】
本発明の上記態様及び他の態様は、以下に説明する実施形態から明らかであり、これら態様をこの実施形態を参照して説明する。
【００２３】
図は、純粋に概略的であり、縮尺通りには作成されていない。特に、図面を分かりやすくするために、寸法の中には、非常に誇張されているものがある。図中、互いに類似したコンポーネントは、できるだけ同一の参照符号で示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１Ａは、長方形アレイの状態に配列された伝統型の照明システム１の平面図である。各伝統型照明システム１は、伝統的なカップ形状のレフレクタ５を有している。カップ形状レフレクタ５は、光源２（図１Ｂ参照）の周りに配置されている。光源２は、光出口窓６に垂直に配置された中心軸線４上に設けられている。カップ形状レフレクタ５は、円錐形の形状を有する周知のレフレクタ５である。カップ形状レフレクタ５は、いわゆる点光源に用いられ、この点光源は、３次元発光特性を備えた比較的小さな光源である。公知の点光源は、例えば、発光ダイオード、高強度放電ランプ、例えばハロゲンライトバルブ又は光ガイドの発光窓である。カップ形状レフレクタ５は、中心軸線４に関して円対称配置されている。半径方向に見て、カップ形状レフレクタ５の形状は、凹状であっても良く、凸状であっても良く、図１Ａに示すように直線状（リニア）であっても良い。伝統型照明システムのアレイは、例えば、液晶ディスプレイデバイス（図示せず）を照明するために用いられるバックライト照明システムを構成している。伝統型照明システム１は、光出口窓６を介してディスプレイデバイス８（図１Ｂ参照）を照明するための長方形グリッドの状態に均等に分布されている。特に、発光ダイオードの普及により、図１Ａに示されているように伝統型照明システム１のアレイを有するバックライト照明システムは、非発光型ディスプレイ、例えば液晶ディスプレイデバイスに適したものになった。
【００２５】
図１Ｂは、Ａ−Ａ（図１Ａ参照）線に沿って取ったカップ形状レフレクタ５の断面図である。光源２は、中心軸線４上に設けられている。カップ形状レフレクタ５は、光源２によって放出された光を反射し、光出口窓６を介してこの光をディスプレイデバイス８に差し向けるために中心軸線４を中心に配置されている。半径方向に見て、カップ形状レフレクタ５の形状は、直線状（リニア）である。
【００２６】
図１Ｃは、光出口窓６全体にわたる光強度の分布状態を示している。図１Ｃで理解できるように、カップ形状レフレクタ５を備えた伝統型照明システム１のアレイを用いた長方形光出口窓６全体にわたる光の分布状態は、一様ではなく、これにより、個々のカップ形状レフレクタ５の円形アパーチュアの個々の画像が明確に示されている。図１Ｃに示す非一様性を向上させる一手法は、光源２（レフレクタ５と共に）と光出口窓６との間の距離を増大させることである。距離の増大により、カップ形状レフレクタ５の円形アパーチュアの個々の画像が大きくなり、円形アパーチュアの個々の画像がオーバーラップし、それにより、光出口窓６全体にわたる光強度の差が平均化される。
【００２７】
図２Ａは、本発明の照明システム１０のアレイの平面図である。照明システム１０は、円錐形レフレクタ１５を有し、この円錐形レフレクタは、光源軸線１４を中心に配置されたレフレクタ−コーンセグメント２２，２６に半径方向に分割されている。半径方向に見て、レフレクタ−コーンセグメント２２，２６の形状は、凹状であっても良く、凸状であっても良く、図２Ａに示すように直線状（リニア）であっても良い。図２Ａに示す照明システム１０は、複数個の凹コーンセグメント２６及び複数個の凸コーンセグメント２２を有している。凹コーンセグメント２６は、光源軸線１４に関して側方から見て凹状の形状を有している。光源１２（図４Ａ参照）により放出された光は、凹コーンセグメント２６により反射されて光出口窓１６に差し向けられる。凹コーンセグメント２６の凹形状は、反射光を側方に合焦させる。凹コーンセグメント２６は、凹コーンセグメント２６と光源軸線１４との間に第１の角度α1を定める凹セグメント軸線２８を有している。凸コーンセグメント２２は、光源軸線１４に関して側方に見て凸状の形状を有している。光源１２（図４Ａ参照）により放出された光は、凸コーンセグメント２２により反射されて光出口窓１６に差し向けられる。凸コーンセグメント２２の凸形状は、反射光を側方に広げる。凸コーンセグメント２２は、凸コーンセグメント２２と光源軸線１４との間に第２の角度α2を定める凸セグメント軸線２４を有している。
【００２８】
図２Ａに示す照明システム１０は、長方形３４（図３Ａ参照）として形作られた光出口窓１６を一様に照明するよう構成されている。長方形３４の形状を呈する光出口窓１６の完全な照明を得るために、凹コーンセグメント２６の凹セグメント軸線２８は、光源軸線１４及び光出口窓１６の長方形３４の角（かど）３０（図３Ａ参照）により定められた第２の仮想平面２７（図３Ａ参照）内に配置されている。第１の角度α1を注意深く選択することにより、凹コーンセグメント２６は、光源１２によって放出された光を反射してこれを光出口窓１６の長方形３４の角３０に差し向けることができる。しかしながら、第１の角度α1を凹コーンセグメント２６が光を光出口窓１６の長方形３４の角３０に反射するよう選択した場合、この結果、典型的には、長方形３４の形をした光出口窓１６の対角線のところの光強度は、長方形３４の形をした光出口窓１６の残りの領域と比較して、減少する。光源１２の発光特性が円対称であると仮定すれば、長方形３４の形をした光出口窓１６の角３０に向かって反射された光は、凹コーンセグメント２６の選択された第１の角度α1により、角３０中に引き伸ばされる。長方形３４の形をした光出口窓１６の対角線のところの光強度のこの減少を是正するため、光の側方再分布が必要である。この理由で、凸コーンセグメント２２は、２つの凹コーンセグメント２６相互間に配置されている。一般に、第２の角度α2は、第１の角度α1よりも小さい。
【００２９】
図２Ｂは、矢印Ｂ（図２Ａ参照）に沿って取った本発明の照明システム１０の側面図である。図２Ｂから、凹コーンセグメント２６が凸コーンセグメント２２と交互に位置している場合、レフレクタ１０のエッジの起伏形態を明確に理解することができる。
【００３０】
図２Ｃは、照明システム１０のアレイが図２Ａ及び図２Ｂに示すように用いられた場合の光出口窓１６全体にわたる光強度の分布状態を示している。矩形３４の形をした光出口窓１６は、円錐形レフレクタ１５の凸コーンセグメント２２を用いて一様に照明されている。
【００３１】
非円形光出口窓１６を一様に照明するのに必要な凸コーンセグメント２２の正確な凸形状を周知の光線追跡技術及びプログラムを用いて決定できる。この結果、凸コーンセグメント２２を円錐形レフレクタ１５に用いることにより、光出口窓１６全体にわたる光の側方再分布が可能であり、したがって、非円形光出口窓１６の一様な照明が可能である。
【００３２】
円錐形レフレクタ１５は、凸コーンセグメント２２及び凹コーンセグメント２６の次に位置するレフレクタ−コーンセグメント２５（図３Ｂ参照）を更に有するのが良い。これら別のレフレクタ−コーンセグメント２５は、任意適当な形状を有して良い。
半径方向に見て、図２Ａ及び図２Ｂに示すレフレクタ１５は、直線の形状をしている。しかしながら、レフレクタ１５のレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６の全て又は幾つかは、半径方向に見て、凹形状を有しても良く、凸形状を有しても良い。凹コーンセグメント２６と凸コーンセグメント２２の両方が半径方向に見て凸形状を有している円錐形レフレクタ４５が、図４Ｂに示されている。レフレクタ４５の半径方向凸形状の利点は、それにより、レフレクタ４５がこれとは異なる半径方向の形状を有するレフレクタと比較して小さくなることができ、それにより、照明システム４０の小型化が可能であるということにある。
【００３３】
レフレクタ１５の反射面は、異なる形状を有するレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６が互いに接合されたセグメント状表面か図２Ａ及び図２Ｂに示すような滑らかな表面かのいずれであるのが良い。滑らかな反射面を用いた場合の利点は、１つのレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６から反射された光出口窓１６を照明する光から別のレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６から反射された光出口窓１６を照明する光への移行がなだらかであり、それにより光出口窓１６全体にわたる光分布の全体的一様性が向上するということにある。
【００３４】
また、本発明のレフレクタ１５に追加される凸コーンセグメント２２を用いると、対称角度的発光特性を備えていない光源１２に関して、光出口窓１６のところの一様性を向上させることができる。
【００３５】
図の残部では、光源軸線１４に関して側方に見て凹形状を有する全てのレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６は、「凹コーンセグメント２６」として示されている。凹コーンセグメント２６の正確な形状は、図示の実施形態では互いに異なっている場合があるが、これら凹コーンセグメント２６は全て、これら凹コーンセグメント２６が反射光を側方に合焦させることができるほぼ同じ曲率を有している。同様に、光源軸線１４に関して側方に見て凸形状を有する全てのレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６は、「凸コーンセグメント２２」として示されている。この場合も又、互いに異なる実施形態における凸コーンセグメント２２の正確な形状は、互いに異なっている場合があるが、凸コーンセグメント２２は、凸コーンセグメント２２が反射光を側方に広げることができ、したがって反射光を側方に再分布させることができるほぼ同じ曲率を有する。
【００３６】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄは、本発明の照明システム１０，１０１，１０２，４０の種々の実施形態の平面図である。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄに示す実施形態は、互いに異なる多角形３４，３５，３６の形をした光出口窓１６のためのレフレクタ１５，１５１，１５２，４５の互いに異なる形状を示している。レフレクタ１５，１５１，１５２，４５が、凸コーンセグメント２２及び凹コーンセグメント２６を有する複数個のレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６に半径方向に分割されている。凹コーンセグメント２６は光源軸線１４と交差すると共に光源軸線１４及び多角形３４，３５，３６の各々の角３０によって定められた第２の仮想平面２７内に配置された凹セグメント軸線２８を有する（第２の仮想平面２７は、光出口窓１６に垂直に配置された平らな想像面である）。凸コーンセグメント２２は、光源軸線１４と交差すると共に第１の仮想平面２３内に配置された凸セグメント軸線２４を有している。第１の仮想平面２３は、光源軸線１４によって定められると共に多角形３４，３５，３６の形をした光出口窓１６のエッジライン３２と交差している（第１の仮想平面２３は、光出口窓１６に垂直に配置された平らな仮想平面である）。エッジライン３２は、光出口窓１６の多角形３４，３５，３６の２つの隣り合う角３０を互いに結んでいる。
【００３７】
図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄに示す実施形態では、凸セグメント軸線２４は、凸コーンセグメント２２の対称軸線であり、第１の仮想平面２３は、エッジライン３２に垂直に配置されている。しかしながら、別の多角形の形をした光出口窓１６は、例えば周知の光線追跡プログラムを用いて定めることができる凸コーンセグメント２２について異なる対称性を必要とする場合がある。図３Ｃ及び図３Ｄの凹セグメント軸線２８も又、凹コーンセグメント２６の対称軸線である。しかしながら、図３Ａ及び図３Ｂに示す凹コーンセグメント２６は、凹セグメント軸線２８に関して対称ではない。これは、光出口窓１６の形状が長方形３４であることに起因している。
【００３８】
図３Ａは、図２Ａに示す実施形態の平面図である。各凸コーンセグメント２２は、２つの凹コーンセグメント２６相互間に配置されている。凹コーンセグメント２６により、長方形３４の形をした光出口窓１６を完全に満たすことができる。凸コーンセグメント２２は、反射光を側方に再分布させて長方形３４の形をした光出口窓１６全体にわたる一様性を向上させることができる。
【００３９】
図３Ｂは、別のレフレクタ−コーンセグメント２５が更に追加された円錐形レフレクタ１５１を有する照明システム１０１の変形実施形態の平面図である。これら別のレフレクタ−コーンセグメント２５は、光線追跡方法及びプログラムを用いて定められた任意適当な形状を有して良い。
【００４０】
図３Ｃは、円錐形レフレクタ１５２を有する照明システム１０２の変形実施形態の平面図である。図３Ｃに示す照明システムにより、三角形３５の形をした光出口窓１６の一様な照明が可能である。照明システム１０２のレフレクタ１５２は、凹コーンセグメント２６及び凸コーンセグメント２２で構成され、凹コーンセグメント２６は、三角形３５の形をした光出口窓１６が実質的に完全に満たされ、凸コーンセグメント２２が反射光を側方に再分布させて三角形３５の形をした光出口窓１６全体にわたって一様な分布状態が得られるようにする。
【００４１】
図３Ｄは、六角形３６の形をした光出口窓１６を示している。この場合も又、照明システム４０のレフレクタ４５は、凹コーンセグメント２６及び凸コーンセグメント２２で構成され、凹コーンセグメント２６は、六角形３６の形をした光出口窓１６が実質的に完全に満たされ、凸コーンセグメント２２が反射光を側方に再分布させて六角形３６の形をした光出口窓１６全体にわたって一様な分布状態が得られるようにする。半径方向におけるレフレクタ−コーンセグメント２２，２５，２６の形状が直線状である図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すレフレクタ１５，１５１，１５２とは対照的に、図３Ｄでは、半径方向におけるレフレクタ４５のレフレクタ−コーンセグメント２２，２６の形状は、凸状である。これは、図４Ａ及び図４Ｂにそれぞれ示された図３Ａ及び図３Ｄの断面で明確に理解できる。
【００４２】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の照明システム１０，４０の断面図である。これら断面図が各々、光出口窓１６に垂直に延びる光源軸線１４上に配置された光源１２を示している。レフレクタ１５，４５は、光源軸線１４の周りに配置され、光源１２によって放出された光を反射して光出口窓１６を介してこの反射光をディスプレイ装置１８に差し向ける。図４Ａには、図２Ａ及び図３Ａの照明システム１０のＣ−Ｃ（図３Ａを参照）線矢視断面が、示されている。半径方向に見て、図４Ａに示す照明システム１０のレフレクタ１５の形状は、直線状である。図４Ｂには、図３ＤのＤ−Ｄ（図３Ｄ参照）に沿って取った照明システム４０の断面図が、示されている。半径方向に見てレフレクタ４５の形状は、光出口窓１６に関して凸状である。半径方向凸状のレフレクタ４５の利点は、これによりレフレクタ４５が異なる半径方向形状を有するレフレクタと比較して小さくなることができるということにある。
【００４３】
図５Ａは、本発明のバックライト照明システム５０の平面図である。バックライト照明システム５０は、図２Ａ、図３Ａ及び図４Ａの照明システム１０のアレイから成る。図５Ａに示す実施形態では、図示の照明システム１０は、照明システム１０の二次元アレイを構成している。図５Ｂは、ディスプレイシステム５５内に配置されたバックライト照明システム５０のＥ−Ｅ（図５Ａ参照）線矢視断面図である。図５Ｃは、本発明の変形例としてのバックライト照明システム５１の平面図の一部分を示している。図５Ｃに示すバックライト照明システム５１は、レフレクタ１５３を有する照明システム１１のアレイで構成されている。照明システム１１は、照明システム１１の二次元アレイを構成している。レフレクタ１５３は、凹コーンセグメント２６及び凸コーンセグメント２２を有している。凸コーンセグメント２２は、光源軸線１４（図５Ｃには示されていない）と交差すると共に第１の仮想平面２３（図５Ｃには示されていない）内に配置された凸セグメント軸線２４（図５Ｃには示されていない）を有する。照明システム１１の第１の仮想平面２３は、光源軸線１４及び光出口窓１６の多角形３４の角３１によって定められている。一般的に言って、光出口窓１６と光源１２との間の距離が増大すると、光源１２により放出される光は、広げられ、代表的には、隣りの光出口窓１６の一部を照明する。特に、光出口窓１６の角３１は、複数の光源１２によって照明され、その結果、角３１のところの光強度が高すぎることになる場合が多い。レフレクタ１５３は、光を光源軸線１４に関して側方に角３１から遠ざかって再分布させるよう配置された凹コーンセグメント２６を有している。レフレクタ１５３を用いることにより、光源１２によって放出された光が隣接の照明システム１１の光出口窓１６の一部を照明する照明システム１１のアレイでは、光出口窓１６全体にわたる一様な分布が可能である。
【００４４】
上記説明は、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく多くの変形実施形態を想到できることは注目されるべきである。
【００４５】
特許請求の範囲（請求項）に関し、括弧に入れた符号は、請求項に記載された本発明の範囲を限定するものと解されてはならない。原文特許請求の範囲に記載された“comprise”（翻訳文では、「〜を有する」と訳している場合が多い）及びその活用語は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の前に位置する“ａ”又は“ａｎ”という冠詞は、この要素が複数存在することを排除するものではない。本発明は、幾つかの別の要素を有するハードウェアによって具体化できる。幾つかの手段を列記したいわゆる装置クレームでは、これら手段の幾つかは、ハードウェアの同一アイテムによって具体化できる。或る特定の手段が相互に異なる従属形式の請求項に記載されているということは、これら手段の組合せが有利に使用できないということを意味しているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１Ａ】公知のレフレクタを有する照明システムのアレイの平面図である。
【図１Ｂ】公知の照明システムの断面図である。
【図１Ｃ】光出口窓全体にわたる光強度の分布状態を示す図である。
【図２Ａ】本発明の照明システムのアレイの平面図である。
【図２Ｂ】本発明の照明システムの側面図である。
【図２Ｃ】光出口窓全体にわたる光強度の分布状態を示す図である。
【図３Ａ】本発明の照明システムの一実施形態の平面図である。
【図３Ｂ】本発明の照明システムの別の実施形態の平面図である。
【図３Ｃ】本発明の照明システムの別の実施形態の平面図である。
【図３Ｄ】本発明の照明システムの別の実施形態の平面図である。
【図４Ａ】本発明の照明システムの断面図である。
【図４Ｂ】本発明の照明システムの断面図である。
【図５Ａ】本発明のバックライト照明システムの平面図である。
【図５Ｂ】ディスプレイシステム内に配置されたバックライト照明システムのＥ−ＥＥ線（図５Ａ参照）矢視断面図である。
【図５Ｃ】本発明の変形例としてのバックライト照明システムの平面図の一部を示す図である。
【図１Ａ】
2009533815.tif 000003
【図１Ｂ】
2009533815.tif 000004
【図１Ｃ】
2009533815.tif 000005
【図２Ａ】
2009533815.tif 000006
【図２Ｂ】
2009533815.tif 000007
【図２Ｃ】
2009533815.tif 000008
【図３Ａ】
2009533815.tif 000009
【図３Ｂ】
2009533815.tif 000010
【図３Ｃ】
2009533815.tif 000011
【図３Ｄ】
2009533815.tif 000012
【図４Ａ】
2009533815.tif 000013
【図４Ｂ】
2009533815.tif 000014
【図５Ａ】
2009533815.tif 000015
【図５Ｂ】
2009533815.tif 000016
【図５Ｃ】
2009533815.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月3日(2009.3.3)
【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】
ディスプレイ装置（１８）を照明する照明システム（１０，１０１，１０２，４０）であって、
光源軸線（１４）上に配置された光源（１２）と、
前記光源軸線（１４）にほぼ垂直に配置され前記光源（１２）によって生成された光を放出させる光出口窓（１６）と、
前記光源（１２）と関連し、前記光源（１２）によって放出された光を反射させてこの光を前記光出口窓（１６）に差し向けるよう前記光源（１４）周りに配置された円錐形のレフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）とを備え、
前記レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、前記光出口窓（１６）から前記光源（１２）に向かってテーパし、
前記レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）に半径方向に分割され、
前記光出口窓（１６）は、多角形（３４，３５，３６）の形状を呈し、前記複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）は、複数個の凸コーンセグメント（２２）を備え、
前記各凸コーンセグメント（２２）は、前記光源軸線に関して横方向で凸形状を有し、前記光源軸線（１４）と交差すると共に前記光源軸線（１４）によって定められ且つ前記光出口窓（１６）のエッジライン（３２）と交差する第１の仮想平面（２３）内に配置された凸セグメント軸線（２４）を有し、前記エッジライン（３２）は、前記光出口窓（１６）にわたって前記光源（１２）によって放出された光が横方向に分配されるように前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の２つの隣り合う角（３０）を結んでいる、
ことを特徴とする照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項２】
前記複数個のレフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）は、光源軸線（１４）に関して側方に見て凹の形状の少なくとも１つの凹コーンセグメント（２６）を有し、各前記凹コーンセグメント（２６）は、前記光源軸線（１４）と交差すると共に前記光源軸線（１４）及び前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の角（３０）によって定められた第２の仮想平面（２７）内に配置された凹セグメント軸線（２８）を有する、
請求項１に記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項３】
各前記凹コーンセグメント（２６）は、２つの凸コーンセグメント（２２）相互間に配置されている、
請求項２に記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項４】
前記レフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）は、前記レフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）で構成された反射面を有し、前記反射面は、滑らかな表面である、
請求項２又は３に記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項５】
前記レフレクタ−コーンセグメント（２２，２５，２６）の少なくとも１つは、前記光出口窓（１６）に関して半径方向に見て凸の形状になっている、
請求項１又は２記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項６】
前記光源（１２）は、発光ダイオード、レーザダイオード、又は光導波路の光放出窓である、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の照明システム（１０，１０１，１０２，４０）。
【請求項７】
ディスプレイ装置（１８）を照明するバックライト照明システム（５０，５１）であって、請求項１に記載の前記照明システム（１０，４０）のアレイを有する、
ことを特徴とするバックライト照明システム（５０，５１）。
【請求項８】
各前記照明システム（１０，４０）の前記光出口窓（１６）は、多角形（３４，３５，３６）の形状を呈し、各前記照明システム（１０，４０）は、複数個の凸コーンセグメント（２２）を備えたレフレクタ（１５，１５１，１５２，４５）を有し、各前記凸コーンセグメント（２２）は、前記光源軸線（１４）と交差すると共に前記光源軸線（１４）によって定められ且つ前記光出口窓（１６）のエッジライン（３２）と交差する第１の仮想平面（２３）内に配置された凸セグメント軸線（２４）を有し、前記エッジライン（３２）は、前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の２つの隣り合う角を結んでいる、
請求項７に記載のバックライト照明システム（５０）。
【請求項９】
各前記照明システム（１１）の前記光出口窓（１６）は、多角形（３４，３５，３６）の形状を呈し、前記多角形（３４，３５，３６）の１つの多角形の角（３１）は、前記照明システム（１１）の前記アレイの前記照明システム（１１）の複数個の光源（１２）によって照明され、各前記照明システム（１１）は、複数個の凸コーンセグメント（２２）を備えたレフレクタ（１５３）を有し、各前記凸コーンセグメント（２２）は、前記光源軸線（１４）と交差すると共に第１の仮想平面（２３）内に配置された凸セグメント軸線（２４）を有し、前記照明システム（１１）の少なくとも１つの照明システムの少なくとも１つの第１の仮想平面（２３）は、前記光源軸線（１４）及び前記光出口窓（１６）の前記多角形（３４，３５，３６）の前記角（３１）によって定められている、
請求項７に記載のバックライト照明システム（５１）。
【請求項１０】
請求項７に記載の前記バックライト照明システム（５０，５１）を有することを特徴とするディスプレイシステム（５５）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の目的は、ディスプレイ装置を照明する照明システムであって、
ディスプレイ装置を照明する照明システムであって、
光源軸線上に配置された光源と、
前記光源軸線にほぼ垂直に配置され前記光源によって生成された光を放出させる光出口窓と、
前記光源と関連し、前記光源によって放出された光を反射させてこの光を前記光出口窓に差し向けるよう前記光源周りに配置された円錐形のレフレクタとを備え、
前記レフレクタは、前記光出口窓から前記光源に向かってテーパし、
前記レフレクタは、複数個のレフレクタ−コーンセグメントに半径方向に分割され、
前記光出口窓は、多角形の形状を呈し、前記複数個のレフレクタ−コーンセグメントは、複数個の凸コーンセグメントを備え、
前記各凸コーンセグメントは、前記光源軸線に関して横方向で凸形状を有し、前記光源軸線と交差すると共に前記光源軸線によって定められ且つ前記光出口窓のエッジラインと交差する第１の仮想平面内に配置された凸セグメント軸線を有し、前記エッジラインは、前記光出口窓にわたって前記光源によって放出された光が横方向に分配されるように前記光出口窓の前記多角形の２つの隣り合う角を結んでいる、
ことを特徴とする照明システムを提供することにある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明者は、公知の照明システムにおける光の分布が一様ではないことを認識している。公知の照明システムは、レフレクタの円形アパーチュアとは異なる形状を有する光出口窓を照明するために用いられる。公知のレフレクタは、凹状のレフレクタセグメントで構成されている。レフレクタの円形アパーチュアの外部に位置する光出口窓の領域を照明するために、凹状レフレクタセグメントを傾ける。しかしながら、傾けられたレフレクタセグメントにより照明される領域は、一般的に言って、同一サイズを有する傾けられなかった状態のレフレクタセグメントにより照明される領域と比較して、大きい。一般に、同一サイズを有するレフレクタセグメントは、同じ量の光を光出口窓の方へ反射させる。レフレクタセグメントを傾けて非円形アパーチュアを照明することにより、傾けられたレフレクタセグメントにより照明される光出口窓の領域は、一般的に言って、傾けられなかったセグメントにより照明される光出口窓の領域よりも広く、その結果、非円形光出口窓全体にわたる光の分布が非一様になる。本発明のレフレクタは、複数の凸コーンセグメントを有する。これらの凸コーンセグメントは、光の一部を側方に反射し、典型的には、この光部分を隣りのレフレクタ−コーンセグメントにより照明される領域に差し向ける。凸コーンセグメントの形状を注意深く選択することにより、光出口窓のところの光を所定の仕方で光強度の高い光出口窓の領域から光強度の低い光出口窓の領域に再分布させることができ、この結果、非円形光出口窓全体にわたる光の一様な分布が得られる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
加えて、各凸コーンセグメントが、光源から放出された光を多角形光出口窓の２つの隣り合う角に向かって側方に分布させる。一般に、多角形、例えば三角形、長方形、五角形、六角形等の形状を有する光出口窓全体にわたる光の分布は、多角形の角では困難である。公知のシステムでは、レフレクタセグメントを傾けて長方形光出口窓の角に到達するようにしている。しかしながら、長方形の光出口窓の２つの角相互間におけるレフレクタセグメントにより照明される領域は、一般に、多くの光を受ける。というのは、傾けられないレフレクタセグメントにより照明される光出口窓の領域は、傾けられたレフレクタセグメントにより照明される光出口窓の領域と比較して小さいからである。本発明のレフレクタでは、凸コーンセグメントは、光出口窓の多角形の２つの角相互間に配置され、光を反射してこれを光出口窓の多角形の角に差し向け、それにより、多角形の形状をした光出口窓全体にわたる光分布の一様性が向上する。
【国際調査報告】
2009533815.tif 000018
2009533815.tif 000019
2009533815.tif 000020