(57)【要約】入射する光線（Ｌ１）を反射及び／又は方向転換して出射するための光学要素（１）は、透明基体（２）を有し、前記基体の境界をなす反射面（８）により、前記反射面（８）上に入射する光線（Ｌ１）の少なくとも一部が完全に反射されて前記透明基体（２）から出射するように構成及び／又は形成され、前記反射面（８）の後ろに配置される少なくとも１つのカバー体（９）からなる。反射面（８）及び反射面に対向するカバー体（９）の表面がそれらの間に細い間隙（１０）又は点接触だけが存在するよう互いに適合している。
2005508563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射する光線（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）を反射及び／又は方向転換して出射するための光学要素（１、２１、３１、５１、７１）であり、
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）を有し、前記基体の境界をなす反射面（８、１８、３８、５８、７８）により、前記反射面（８、１８、５８、７８）に入射する光線（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）の少なくとも一部が完全に反射されて前記透明基体（２、１２、３２、５２、７２）から出射するように構成及び／又は形成され、
前記反射面（８、１８、５８、７８）の後ろに配置される少なくとも１つのカバー体（９、１９、３９、５９、７９）とを有する光学要素であって、
前記反射面（８、１８、３８、５８、７８）及び前記反射面に対向するカバー体（９、１９、３９、５９、７９）の表面が、それらの間に細い間隙（１０、２０、４０、６０、８０）又は点接触だけが存在するように互いに適合していることを特徴とする光学要素。
【請求項２】
板状基部（３、１３）の一方の面にマイクロプリズム（５、１５）が根元から次第に細くなるように形成され、それにより窪み（６）が形成されるため、マイクロプリズム（５、１５）の側面が反射面（８、１８）を構成し、カバー体（９、１９）がマイクロプリズム（５、１５）間の窪み（６）を充填するように形成される基体（２、１２）を特徴とする請求項１に記載の光学要素。
【請求項３】
マイクロプリズム（５）の上側の面が、基体（２）と同じ材料からなる透明板（１１）に覆われ、基体と1つに結合されることを特徴とする請求項２に記載の光学要素。
【請求項４】
基体（１２）において、マイクロプリズム（１５）が形成されている面が、カバー体（１９）により完全に覆われることを特徴とする請求項２に記載の光学要素。
【請求項５】
板状であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光学要素。
【請求項６】
湾曲していることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光学要素。
【請求項７】
１つ以上の発光ダイオード（６３、８３）が透明基体（５２、７２）中に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学要素。
【請求項８】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）が反射性であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学要素。
【請求項９】
カバー体（９、１９、３９、７９）が例えば鋳造、射出成形又は射出圧縮により液状で塗布されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１０】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）及びカバー体（９、１９、３９、５９、７９）が異なる材料からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１１】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）及び透明基体上に成型されるカバー体（９、１９、３９、５９、７９）は、互いに結合しない材料からなるため、それらの間に空隙（１０）が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学要素。
【請求項１２】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）及び／又はカバー体（９、１９、３９、５９、７９）の少なくとも一方がプラスチックからなることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１３】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）がポリメタクリル酸メチル(ＰＭＭＡ)からなることを特徴とする請求項１２に記載の光学要素。
【請求項１４】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）がポリオキシメチレン（ＰＯＭ）からなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学要素。
【請求項１５】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）がポリプロピレン（ＰＰ）からなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学要素。
【請求項１６】
入射する光線（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）を反射及び／又は方向転換して出射するための光学要素（１、２１、３１、５１、７１）を形成する方法であって、
ａ）反射面（８、１８、３８、５８、７８）に入射する光線の少なくとも一部が完全に反射され、基体（２、１２、３２、５２、７２）から出射するような形状を有する透明基体（２、１２、３２、５２、７２）を製造する工程、及び、
ｂ）前記反射面（８、１８、３８、５８、７８）及び前記反射面に対向するカバー体（９、１９、３９、５９、７９）の表面が、それら間に細い間隙（１０、２０、４０、６０、８０）又は点接触だけが存在するように適合している１つ以上のカバー体（９、１９、３９、５９、７９）で反射面（８、１８、３８、５８、７８）の外側を覆う工程、
からなる方法。
【請求項１７】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）がプラスチックからなり、液状で塗布され、後に硬化することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）が射出成形又は射出圧縮により塗布されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）が鋳造されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記透明基体が実質的に滑らかな光入射面（３４）及び反対側の反射面にマイクロプリズムを有する可撓性膜（３２）であって、前記膜は、初めに前記滑らかな光入射面が成形体上に接するように配置され、次にカバー体が反射面側に塗布されることを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）が射出成形により製造されることを特徴とする請求項１６から２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
透明基体（５２、７２）の製造において、発光ダイオード（６３、８３）が透明材料に封入されることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
初めにカバー体（９、１９、３９、５９、７９）が形成され、次に透明基体（２、１２、３２、５２、７２）が塗布されることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学要素に入射する光線を反射及び／又は方向転換して出射するための光学要素に関し、方向転換又は反射は全反射により達成される。
【背景技術】
【０００２】
このような、光学要素は、例えば、独国特許公開公報第１９９２３２５５号明細書（特許文献１）に記載されており、図７に一例を示す。この公知の光学要素１００は、上側を複数のマイクロプリズム１０２が占めており、マイクロプリズムの根元から次第に細くなるように形成され、切欠き１０３を形成する板状基部１０１により構成される。これらのマイクロプリズム１０２は、上側から入射する光線が側壁１０４に完全に反射するような形状であり、その結果として、光線は、光学要素１００の実質的に平面な光出射面１０５から出射する際に、その角度が特定の角度範囲に限定される。光出射角の制限により、この光学要素１００を通り抜ける光は眩惑しない光として目視者に認識される。
【０００３】
しかしながら、防眩効果は、このような光線がマイクロプリズム１０２にその上面から入射する場合に限り起こる。それに対して、最初に切欠き１０３に入り、その後光学要素１０１に入射する光は、全反射を介さないため眩惑しない光にはならず、そのため所望でない。このため、図示する公知の光学要素は、光学要素１００の上側に、光透過領域１０７及び光吸収又は光反射領域１０８を有する格子１０６をカバー要素としてさらに有する。光透過領域１０７及び光吸収領域１０８の配置が、マイクロプリズム１０２及び切欠き１０３の配置に対応するため、切欠きへの光の侵入を防ぐ。このようにして、眩惑しない光だけが光学要素１００における光出射面１０５から出射することを確実にする。
【０００４】
このような格子１０６の製造及び配置は、マイクロプリズム１０２間の間隔が、充分に大きく、すなわち、例えば、ミリメートル、又はセンチメートルの範囲の場合においては可能である。しかしながら、マイクロプリズムの大きさは縮小傾向にあり、従ってマイクロプリズム間の間隔もまた縮小する傾向にある。これにより、特に許容温度範囲がカバーの機能が妨げられるほどになるため、正確に適合する格子状カバーの製造及び配置はますます困難になっている。
【０００５】
【特許文献１】
独国特許公開公報第１９９２３２５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、切欠きへの光の侵入を防ぐために簡単で経済的な可能性を提供することである。同時に、マイクロプリズムの繊細な外側表面の確実な保護を提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
目的は、請求項１の特長を有する光学要素により達成される。これは反射面構造を備える透明基体からなり、反射面に当たり、透明基体から出射する光線の少なくとも一部が完全に反射されるように構成又は形成されている点で特徴づけられる。本発明により、少なくとも１つのカバー体が反射面の裏側に配置され、反射面及び反射面に対向するカバー体の表面は、間に細い間隙又は点接触だけを残して互いに適合する。
【０００８】
従って、本発明による解決策は、格子で切欠き開口を覆うのではなく、少なくとも全反射のために用いられる面を覆いながら、実質的に細い間隙を残すような方法にある。この反射面とカバー体の間の細い間隙により、所望の全反射が維持されることを確実にする。その上、カバーは反射面のかき傷又は汚染からの保護を提供する。更に、反射面を覆うことは、ミリメートルの数分の一の精度で網状のカバーを配置するよりも極めて簡単である。
【０００９】
本発明は、また、同様の利点を有する請求項１６による方法にも関する。
【００１０】
本発明の更なる展開は、従属請求項の主題である。
【００１１】
本発明は、基体がマイクロプリズムを有する板状基部で形成される場合、反射面を覆うだけでなく、全般的に、光の入射を防ぐために、カバー体でマイクロプリズム間に位置する切欠きを完全に充填することも含む。この場合、少なくともカバー材料がプラスチックからなる場合に、液状での塗布が効果的であるため、例えば射出成形により実行することは特に簡単である。この場合に、透明基体の材料はカバー材料と反応を起こさないことが実質的に重要である。なぜなら、透明体とカバー材料の間の広い接合領域が反射面に生じ、結果として全反射性能が失われることがあり得るためである。それ故に、本発明による微少な間隙を得るために、透明基体がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）の場合は、カバー材料としてポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、又はポリプロピレン（ＰＰ）を用いることが可能となる。
【００１２】
本発明の更なる展開、又は更なる実施形態により、マイクロプリズムの上側は更に基体と同じ材料からなり、且つ基体と一体的に接合される透明な板で覆われる。これは、切欠きをカバー材料で充填した後に、更に透明基体の材料層を塗布することで、その際材料層はマイクロプリズムと接合し、しかしカバー体とは接合しないため、達成される。このように構成された光学要素は、それが板状の形を有し、板の側方又は狭い面から光が入射し、入射方向を横切る方向、特に入射方向に対して実質的に９０度傾いた方向、つまり、板状であるので広い面の方向に入射光が方向転換されて出射する場合に好適である。
【００１３】
図７に図示する公知の光学要素はいわゆる導光要素の役をし、光源の光が光入射面を介して要素に入射し、光出射面を介して出射する。更に、マイクロプリズムの適切な構成を有することで該要素は反射器としてもまた用いることが可能であって、光入射面及び光出射面が同一であり、対向して配置されるマイクロプリズムにおいて全反射が起こる。この場合もまた、繊細な反射面は外的影響から保護されるため、本発明によるカバー材料を有する反射面の覆いは好都合である。ここでは、マイクロプリズムを有する透明基体の全面をカバー材料ですっかり覆う可能性が生じる。
【００１４】
その上、透明基体そのものが充分な安定性を示さない場合に、カバー材料を、反射器に必要な安定性を与えるために用いることができる。例えば、一方の面にマイクロプリズム構成を有する可撓性膜により透明基体を形成することができる。膜が反射器に対応する形状にされ、そしてカバー材料で覆われる場合、カバー材料が硬化した後に反射器は充分に安定性を有する。これにより、複雑な形状の反射器でさえも、簡単に迅速な方法で製造を提供することが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
最後に、本発明による光学要素は、例えば、発光ダイオード等の光源が透明基体の中に配置されるように構成することも可能である。透明基体を介して光源から放射される光を全反射のみにより収束する反射器が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に図示する本発明による光学要素１の第一の実施形態は、図７の公知の光学要素に対応する。板状基部３及び光学要素１の光出射面を形成する基部３の下面４により形成される透明基体２と公知の光学要素は同様である。基部３において光出射面４に対向する面には、複数のマイクロプリズム５が根元から次第に細く形成され、マイクロプリズム５の間に切欠き６が生じている。
【００１７】
マイクロプリズム５は、透明基体２における上面７に入射する光線が所定の角度範囲内で光出射面４から出射するように機能する。従って、光の方向は光線Ｌ１の例に図示するようにマイクロプリズムの面における全反射により決定される。この目的のため、透明基体２は、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料からなる。２つの屈折率は全反射角度を決定し、全反射角度よりも大きい角度で基体２から出ようとする光線は反射される。
【００１８】
しかしながら、光学要素１の機能の所望の性質である全反射は、マイクロプリズム５の上面７を通り基体２に入射する光線だけに起こる。このため、マイクロプリズム５の間に位置する切欠き６を介して基体２に入射可能な光線を防がなければならない。図７に図示する公知の光学要素に対して網状のカバーが提供されず、代わりに、図１に図示する本発明による例示的な実施形態の場合、切欠き６はカバー体９で完全に充填される。カバー体９の材料は、図示する例において反射するように形成されるため、例えば、光線Ｌ２と同様にカバー体９への入射光は反射される。
【００１９】
その上、カバー体９はマイクロプリズム５の反射面８を保護するので、汚染又はかき傷をつけ得る危険が生じない。しかしながら、本発明によりカバー体９は基体２の材料と接触しない、又は点接触を形成するだけの材料からなる。好適には、基体２及びカバー体９は異なる材料又は異なる屈折率を有する材料からなる。これにより、基体２とカバー体９の側壁の間に微少な間隙１０が生じ、基体２と空気の間に生じる全反射角度が不変のままであることを確実にする。従って、切欠き６をカバー体９で充填することで所望の効果である全反射は影響されない。
【００２０】
基体２は、好適にはプラスチック、例えばポリメタクリル酸メチル(ＰＭＭＡ)からなり、従って、例えば射出成形による簡単な方法で製造することができる。また、カバー材料として、好適にはプラスチックが用いられ、例えばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）又はポリプロピレン（ＰＰ）が用いられる。これらの２つの材料は、−所望のとおり−基体２のポリメタクリル酸メチル(ＰＭＭＡ)と結合しないため、本発明による間隙１０が生じる。その上、これらの材料は液化可能であり、よって同様に射出成形により切欠きに塗布される。
【００２１】
図１に図示する光学要素の製造方法は、例えば、第一に、射出成形により透明基体２を製造し、次に−基体２が十分に固まり次第−カバー材料で切欠き６を充填する。切欠き６の充填又はカバー体９の製造は、例えば、鋳造、射出成形又は射出圧縮により、カバー体９の材料、特に、プラスチックを液体の状態で塗布することにより達成される。２成分の射出成形又は射出圧縮も同様な利点がある。射出圧縮の場合、公知の方法で材料を射出後、例えば、成型体積の僅かな減少により関連する成型の成型室への圧力を増加させることで、全体に均一の圧力で材料が切欠き６内に圧縮成形される。この光学要素１の製造方法を実行することは、格子状カバーで切欠き６を覆うよりも実質的に簡単である。
【００２２】
図２は、図１に図示する例示的な実施形態の更なる開発、又は更なる例示的な実施形態を図示し、独国特許公開公報第１９９２３２２５号明細書に記載のものと同様な光学要素に起こる問題に関する。公知の光学要素において、マイクロプリズムの上面に、透明な接着媒体により配置される付加的な透明カバーが備えられる。これにおいて、マイクロプリズムの上面とカバーの間の均一な結合を達成することは困難である。接着媒体を用いることで生じる不均一性及び間隙により、要素全体の光学特性が損なわれる。
【００２３】
図２に図示する例示的な実施形態においては、マイクロプリズム５の上面は、同様に、透明カバー１１が具体的には板の形状で備わり、しかしながら、このカバー１１は、基体２と同じ材料からなり一体的に結合される。これは、−既に図１を参照しながら示したように−まず基部３及びマイクロプリズム５からなる基体２は、例えば射出成形により形成される。第二の工程において、切欠き６はマイクロプリズム５の間に位置し、そして、カバー材料で充填され、カバー体９が形成される。次の工程において、上面を基体２の材料で覆うと透明板１１が形成され、その際、透明板１１はマイクロプリズム５とは均一に結合するが、透明板１１とカバー材料の間には結合は起こらない。従って、カバー体９は微少な間隙１０の形成を伴い、基体２及びカバー１１の透明な材料により完全に封入される。板１１、又はカバーの配置は同様に、鋳造、射出成形又は射出圧縮により達成され得る。
【００２４】
これにより、本発明はそのような光学要素を簡単で早急な方法で製造を可能にすることを提供する。公知の要素と比較すると、不要な光散乱が起こる接合部分が生じないので光学特性は更に著しい改善が可能である。接着剤等を用いないために、基体２と透明板１１の間に単一及び均一な結合を達成することができる。図２に図示する一点鎖線は、透明板１１の材料が、後から適切な時期に配置されていることをより明らかにするためだけに示している。
【００２５】
そのような光学要素１は、特に光が側方から又は狭い面から透明カバー１１に差し込み、実質的に光学要素における全反射により方向転換され、下面、特に幅広い下面から出るような態様にもまた適している。
【００２６】
図２ａは、いわゆる導光板である光学要素１の場合に、照明器具の左端領域の一例を図示する。透明カバー１１の狭い側端面１１ａの前に、面１１ａに光を照射する光源１１ｂが配置される。光源１１ｂの有効利用のために、カバー１１から離れた方向の光源１１ｄの側部に、端面１１ａに向けて光を反射する反射器１１ｃが配置される。従って、端面１１ａは光入射口１１ｄを形成する。本体２の端面領域２ａは、適切であれば、光源１１ｂの光が光入射口１１ｄにのみ照射するよう光が透過しないように覆われる。カバー２ｂは、例えば、光学要素１の保持具として構成されてもよい光不透過性層、又は枠の役を果たし得る。枠は、例えば、内側及び好適には下側において、光学要素１が乗る支持部２ｃを有していてもよい。光源１１ｂ、及び／又は反射器１１ｃもまた、適切であれば、枠に保持され得る。枠は、また、このようにして形成された照明器具（例えば、直付け形照明器具又は吊り下げ形照明器具として）の取付けに役立つこともあり得る。光源１１ｂは、端面１１ａの長手方向に伸びる管、特に蛍光灯であるのが好ましい。
【００２７】
光の反対側の端領域は、上記の端領域に対応するように形成してもよい。
【００２８】
光が入射しない透明カバー１１の狭い面は、光が透過不可能な方法で、例えば、対応するコーティングにより覆うことができる。同様に、透明カバー１１の上面及び基体２の狭い面もまた覆われることもあり得る。
【００２９】
光学要素１は、上記の説明、及び図１、図２及び図２ａの図面に示された、下面で光が出射するような機能的配置に制限されるものではない。本発明の範囲において、光学要素１を端部に配置することも可能であり、従って、例えば、ブラケット壁付け形照明器具の発光要素として、又は他の種類の光表示部として役立つことが可能である。
【００３０】
図１及び図２に図示する２つの例示的な実施形態に関して、マイクロプリズム５は原則的に所望の光の方向を達成するのに適したいかなる形にもなり得ることが知られている。透明基体の材料と間隙に存在する空気との転換点において全反射が起こるために、本発明によるカバー材料による反射面の覆いはマイクロプリズム５の形成に影響を与えない。カバー材料の光学特性はこれに対して重要でない。同様に、反射、吸収、又は有色材料をカバー材料として用いる可能性が生じる。光学要素は、また、光が導光要素の側方から入射し、導光要素に対して直角に出射する導光要素としても用いることが可能である。
【００３１】
図３は、ここでは反射器として用いられ、本発明による光学要素の更なる例示的な実施形態を図示する。光学要素２１もまた、マイクロプリズム１５を配置する板状基部１３の形状で透明基体１２からなる。しかしながら、ここでは基部１３の下面１４は光入射及び光出射面となっている。光線Ｌ３は下側から透明基体１２に入射し、のこぎりの歯のようなマイクロプリズム１５の側面に２度反射するため、基体２の下面１４から再度出射する。
【００３２】
透明体１２の上側は、基体１２の材料と結合しない、又は一部だけが結合するカバー体１９に完全に覆われ、従って、カバー体１９とマイクロプリズム１５の間には微少な細い空隙２０が生じる。これは、またこの例示的な実施形態において、全反射によりマイクロプリズム１５の側壁１８において反射が生じる。この場合、カバー体１９は、本質的にマイクロプリズム１５の外側面を外的影響から保護するために機能する。この反射は透明基体１２の形状だけを介して生じるものであり、例えば、いわゆる再帰反射器等として用いることができるもので、例えば、宝石のキャッツアイにおいても見られるものである。
【００３３】
その上、カバー材料の選択により、反射器の光学的特性もまた換えることが可能である。例えば、カバー材料は反射特性をさらに向上するために、反射可能に構成され得る。これは、光線と全反射面の間の角度が、ある条件を満たす場合にのみ、全反射が生じるために可能である。この角度範囲外の光は、以前と同様に透明体１２における上面から出て行くことが可能である。他方で、マイクロプリズム１５の上側から入射する光が基体１２の下面１４から出射する可能性が生じる。これを防ぐために、カバー体１９は、例えば、白い材料からなり、そのため光を乱反射し得る。他方ではまた、光通過特性を有する反射器を達成するため、カバー材料として透明な材料を故意に用いることも可能である。
【００３４】
反射器の製造は、図１に図示する光学要素の製造と同じ方法で達成することが可能である。もう１つの方法として、カバー体１９を最初に―例えば、射出成形により―形成し、そして基体１２として透明な材料を塗布することも可能である。最後に、基体及びカバー体を、先ず別々に互いに製造し、次にそれらを図示する配置に結合するだけということも考えられる。
【００３５】
更に、本発明によるカバー体はまた、図４ａ〜図４ｄに参照して説明するように光学要素の必要な安定性を提供し得る。これらの図は、反射器を製造するための特に簡単な方法の複数の工程を図示する。
【００３６】
反射器の出発材料として、後に透明基体を形成する透明な可撓性膜３２を用いる。該膜は平らな光入射及び光出射面３４を有し、対向する面にマイクロプリズム３５を有する構造の面を有する。マイクロプリズム３５は、図３に図示するマイクロプリズムと同じ形状を有し、更に下面３４から膜に入射する光線の全反射を提供するように形成されている。
【００３７】
膜３２は自主安定性がなく、従って、図４ｂに図示する第１の工程において外側輪郭が、反射器の所望の形状に対応する成形体４１上に配置される。膜３２の滑らかな下面３４は成形体４１の上面に対して接触して位置する。
【００３８】
次の工程（図４ｃ）において、膜３２の上側は、本発明により膜３２と化学結合を起こさないカバー材料３９で覆われるので、マイクロプリズム３５の上面においても、微少な細い間隙４０がまた生じる。凝固可能なカバー材料は例えば噴射又は鋳造される。
【００３９】
最終工程（図４ｄ）において、カバー体３９にカバー材料を硬化させた後、成形体４１から形成物の全体が取り除かれ、従って、反射器３１は図３に図示する反射器のような構成に形成される。ここで、凝固したカバー体３９は、十分な安定性を提供する。
【００４０】
上記の方法により、複雑な反射器の形状もまた簡単に迅速な方法で製造が可能である。特に、上面にマイクロプリズム構造を有する、湾曲した透明基体を最初から形成するよりも、可撓性膜を製造し、所望の形状にすることが実質的により簡単である。
【００４１】
本発明による光学要素の更なる適用分野を図５に図示する。図５は、基板６１上に配列される複数のＬＥＤチップ６３からなる発光ダイオード配列６２を図示する。複数の該ＬＥＤ６３が基板６１上に配列される場合に、全体的に十分に高い光度が達成可能であるため、該発光ダイオード配列６２はまた、照明目的に使用することも可能である。しかしながら、経済的な方法のために、発光ダイオード６３は、好適にはハウジング無しで配置される。つまり、発光チップ（いわゆるダイ）だけが基板６１に取り付けられる。これにも係わらず、発光ダイオード６３から放射される光線を収束することが望まれるが、この目的のために個々の反射器を取り付けることは極めて複雑である。
【００４２】
図５に図示する本発明による光学要素の例示的な実施形態は、発光ダイオード６３の出射光を収束するために適切である。この目的のため、発光ダイオードは適切な反射器の形状に対応する形状であるベル形の透明体５５内に配置される。従って、反射器と同じ効果を得るために、再び、光線Ｌ４で例として図示するように側壁５８に入射する光線が反射するよう透明基体５５を構成する必要がある。
【００４３】
また、図１〜図４の例示的な実施形態のように、透明基体５５が空気に囲まれ、より詳細には、再び空隙６６に囲まれることで確実になる全反射により反射が達成される。これはベル形透明基体５５の間の空間５６が、透明体５５の材料と結合しないカバー材料で充填され、また、全反射を確実にするために微少な間隙６０が生じることで達成される。
【００４４】
発光ダイオード配列６２は、好適には次の方法で製造される。基板６１上のＬＥＤ６３を配置した後、最初に基板６１にカバー材料からなるピラミッド状の隆起５９が、例えば、接着等により取り付けられる。次の工程において、全体の配列は、透明材料で完全に覆われ、よって、図示する配置を提供する。この方法は、また、それ自体比較的複雑な構造が簡単なわずかの方法工程を通して製造可能であることが特徴である。特に、本発明による方法は、アンダーカット形成の可能性を提供する。
【００４５】
図６に図示する最後の例示的な実施形態は、照明目的に発光ダイオードを配置する問題と同様に関する。発光ダイオード８３はここでもまた、始めに発光ダイオードがそこから放出される光線Ｌ５に対して反射器としても同時に役立つベル状透明プラスチック体７２内に入れられる。プラスチック体７２の下面において、更に、出射光を再び側方に屈折させる斜めの伸張部７６を有し、これにより、光線を所望の方向に目的通りに向かせることが可能である。
【００４６】
透明プラスチックブロック７２の保持は、透明プラスチックブロック７９が入れられるカバー材料のキャリア層７９により達成される。また、透明ブロック７２及びホルダー７９は密接に接合しない材料からなるため、細い空隙８０がプラスチックブロックとホルダー７９の間に形成される。このため、一方で、ＬＥＤ８３から出射し、プラスチックブロック７２の壁に入射する光線は完全に反射され、その上、プラスチックブロック７２が、そしてそれに伴って伸張部７６が、ホルダー７９に対して回転可能となる。これにより、出射する光の方向を後に変更できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、複数の用途に適用可能である優れた光学特性を有する光学要素である点で特徴づけられる。その上、これらの光学要素は、簡単で経済的な方法で製造可能である。従来の方法で達成が困難であろう複雑な構造でさえも、多大な努力をせずに可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
以下に、本発明は添付の図面を参照してより詳細に記載される。
【図１】図１は、本発明による光学要素の第一の例示的な実施形態である。
【図２】図２は、図１に図示する光学要素の更なる開発、又は光学要素の第二の実施形態である。
【図２ａ】図２ａは、照明器具とするために追加される、図２による光学要素の端部である。
【図３】図３は、反射器として利用される、本発明による光学要素の更なる例示的な実施形態である。
【図４】図４ａ〜図４ｄは、本発明による反射器の製造方法の個々の工程である。
【図５】図５は、発光ダイオードを含む構成を形成するための本発明による光学要素の更なる例示的な実施形態である。
【図６】図６は、発光ダイオードの光を収束するための本発明による光学要素の更なる例示的な実施形態である。
【図７】図７は、公知の発光要素である。
【図１】
2005508563.tif 000003
【図２】
2005508563.tif 000004
【図２ａ】
2005508563.tif 000005
【図３】
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【図４】
2005508563.tif 000007
【図５】
2005508563.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
2005508563.tif 000011
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月16日(2003.5.16)
【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】
入射する光線（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）を反射及び／又は方向転換して出射するための光学要素（１、２１、３１、５１、７１）であり、
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）を有し、前記基体の境界をなす反射面（８、１８、３８、５８、７８）により、前記反射面（８、１８、５８、７８）に入射する光線（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）の少なくとも一部が完全に反射されて前記透明基体（２、１２、３２、５２、７２）から出射するように構成及び／又は形成され、
前記反射面（８、１８、５８、７８）の後ろに配置される少なくとも１つのカバー体（９、１９、３９、５９、７９）とを有する光学要素であって、
前記反射面（８、１８、３８、５８、７８）及び前記反射面に対向するカバー体（９、１９、３９、５９、７９）の表面が、それらの間に細い間隙（１０、２０、４０、６０、８０）又は点接触だけが存在するように互いに適合し、
カバー体（９、１９、３９、７９）が透明基体（２、１２、３２、５２、７２）に液状で塗布されていることを特徴とする光学要素。
【請求項２】
板状基部（３、１３）の一方の面にマイクロプリズム（５、１５）が根元から次第に細くなるように形成され、それにより窪み（６）が形成されるため、マイクロプリズム（５、１５）の側面が反射面（８、１８）を構成し、カバー体（９、１９）がマイクロプリズム（５、１５）間の窪み（６）を充填するように形成される基体（２、１２）を特徴とする請求項１に記載の光学要素。
【請求項３】
マイクロプリズム（５）の上側の面が、基体（２）と同じ材料からなる透明板（１１）に覆われ、基体と1つに結合されることを特徴とする請求項２に記載の光学要素。
【請求項４】
基体（１２）において、マイクロプリズム（１５）が形成されている面が、カバー体（１９）により完全に覆われることを特徴とする請求項２に記載の光学要素。
【請求項５】
板状であることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光学要素。
【請求項６】
湾曲していることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の光学要素。
【請求項７】
１つ以上の発光ダイオード（６３、８３）が透明基体（５２、７２）中に配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光学要素。
【請求項８】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）が反射性であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光学要素。
【請求項９】
カバー体（９、１９、３９、７９）が鋳造又は射出成形又は射出圧縮により塗布されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１０】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）及びカバー体（９、１９、３９、５９、７９）が異なる材料からなることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１１】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）及び透明基体上に成型されるカバー体（９、１９、３９、５９、７９）は、互いに結合しない材料からなるため、それらの間に空隙（１０）が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光学要素。
【請求項１２】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）及び／又はカバー体（９、１９、３９、５９、７９）の少なくとも一方がプラスチックからなることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の光学要素。
【請求項１３】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）がポリメタクリル酸メチル(ＰＭＭＡ)からなることを特徴とする請求項１２に記載の光学要素。
【請求項１４】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）がポリオキシメチレン（ＰＯＭ）からなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学要素。
【請求項１５】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）がポリプロピレン（ＰＰ）からなることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光学要素。
【請求項１６】
入射する光線（Ｌ１、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）を反射及び／又は方向転換して出射するための光学要素（１、２１、３１、５１、７１）を形成する方法であって、
ａ）反射面（８、１８、３８、５８、７８）に入射する光線の少なくとも一部が完全に反射され、基体（２、１２、３２、５２、７２）から出射するような形状を有する透明基体（２、１２、３２、５２、７２）を製造する工程、及び、
ｂ）前記反射面（８、１８、３８、５８、７８）及び前記反射面に対向するカバー体（９、１９、３９、５９、７９）の表面が、それら間に細い間隙（１０、２０、４０、６０、８０）又は点接触だけが存在するように適合している１つ以上のカバー体（９、１９、３９、５９、７９）で反射面（８、１８、３８、５８、７８）の外側を覆う工程からなり、
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）がプラスチックからなり、基体（２、１２、３２、５２、７２）に液状で塗布され、後に硬化することを特徴とする方法。
【請求項１７】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）が射出成形又は射出圧縮により塗布されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
カバー体（９、１９、３９、５９、７９）が鋳造されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記透明基体が実質的に滑らかな光入射面（３４）及び反対側の反射面にマイクロプリズムを有する可撓性膜（３２）であって、前記膜は、初めに前記滑らかな光入射面が成形体上に接するように配置され、次にカバー体が反射面側に塗布されることを特徴とする請求項１６から１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
透明基体（２、１２、３２、５２、７２）が射出成形により製造されることを特徴とする請求項１６から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
透明基体（５２、７２）の製造において、発光ダイオード（６３、８３）が透明材料に封入されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
初めにカバー体（９、１９、３９、５９、７９）が形成され、次に透明基体（２、１２、３２、５２、７２）が塗布されることを特徴とする請求項２０又は２１に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
このような格子１０６の製造及び配置は、マイクロプリズム１０２間の間隔が、充分に大きく、すなわち、例えば、ミリメートル、又はセンチメートルの範囲の場合においては可能である。しかしながら、マイクロプリズムの大きさは縮小傾向にあり、従ってマイクロプリズム間の間隔もまた縮小する傾向にある。これにより、特に許容温度範囲がカバーの機能が妨げられるほどになるため、正確に適合する格子状カバーの製造及び配置はますます困難になっている。
同様の問題は公知の米国特許公報第６０９２９０４号明細書（特許文献２）の導光要素に発生する。これは、平らな側面部の１つに全反射により導光要素から光線を出射するプリズム状の構造を有する平らな透明導光体からなる。全反射を可能にするため、プリズム構造を側部に有する導光体はプリズムの構造に補足的な形状を有するいわゆる補正体に覆われ、スペーサの補助により導光体に対して僅かに離れて配置される。これにより、プリズムの側面において全反射を可能にする微少な間隙が導光体及び補正体の間に形成される。このとき、スペーサは、導光体及び補正体を引き合わせる前に適用される個別の要素か、又は、例えば、補正体の製造において射出成形方法により製造されて既に補正体上に形成されている。
また、この公知の導光要素の場合に、全反射を維持するために、導光体及び補正体は互いに正確に適合することが実質的に重要である。もしそうでなければ、全反射に必要な間隙の提供がもはや確実にはできず、導光要素の光学特性も低下する。しかしながら、正確に適合する導光体及び補正体の製造は、選択されるプリズム構造がより小さくなるほど、更により困難で複雑になる問題がまた生じる。
更に、独国特許公開公報第１９６３７１９９号明細書（特許文献３）により、光方向転換要素の２つの全反射面の間に位置する間隔を粉末分離材料で充填することが知られている。この分離材料は、光方向転換要素の製造中に２つの反射面が相互に直接接触することを防ぐが、光方向転換要素を後に用いる場合に問題がある。分離材料により充填される間隔は、分離材料が後に再度剥がれ落ちるのを防ぐために、後にもまた覆われる必要がある。更に、粉末分離材料は、光方向転換要素の切欠きにおける光入射を完全に防ぐ均質の光不透過体とはならない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【特許文献１】
独国特許公開公報第１９９２３２５５号明細書
【特許文献２】
米国特許公報第６０９２９０４号明細書
【特許文献３】
独国特許公開公報第１９６３７１９９号明細書


【手続補正４】
【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】
従って、本発明の目的は、切欠きへの光の侵入を防ぐためにより簡単でより経済的な可能性を提供することである。特に、全反射に必要である反射面に隣接する間隔を高い信頼性で維持することを確実にすべきである。同時に、マイクロプリズムの繊細な外側表面の確実な保護を提供すべきである。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
目的は、請求項１の特長を有する光学要素により達成される。これは反射面構造を備える透明基体からなり、反射面に入射し、透明基体から出射する光線の少なくとも一部が完全に反射されるように構成又は形成されている点で特徴づけられる。更に、少なくとも１つのカバー体が反射面の裏側に配置され、反射面及び反射面に対向するカバー体の表面は、間に細い間隙又は点接触だけを残して互いに適合し、カバー体は本発明において液状で基体に塗布される。
【手続補正６】
【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】
従って、本発明による解決策は、米国特許公報第６０９２９０４号明細書に類似しており、先ず格子で切欠き開口を覆うのではなく、少なくとも全反射のために用いられる面を覆いながら、実質的に細い間隙を残すような方法にある。この反射面とカバー体の間の細い間隙により、所望の全反射が維持されることを確実にする。その上、カバーは反射面のかき傷又は汚染からの保護を提供する。
しかしながら、本発明においては、反射面を覆うことが、カバー体を基体に液状で塗布するという、実質的により簡単な方法で達成される。従って、透明体とカバー材料の間の反射面に広い結合領域が生じ、その結果、全反射性能が失われる可能性があるため、透明基体の材料はカバー材料と反応しないように考慮する必要がある。対照的に、適切な材料が用いられると、全反射を生じさせる微少な間隙を自動的に生じる。例えば、透明基体がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）である場合は、カバー材料としてポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、又はポリプロピレン（ＰＰ）を用いることが可能となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、基体がマイクロプリズムを有する板状基部で形成される場合、反射面を覆うだけでなく、全般的に、光の入射を防ぐために、カバー体でマイクロプリズム間に位置する切欠きを完全に充填することも含む。この場合、少なくともカバー材料がプラスチックからなる場合に、液状での塗布が効果的であるため、例えば射出成形により実行することは特に簡単である。




【国際調査報告】
2005508563.tif 000034
2005508563.tif 000035
2005508563.tif 000036
2005508563.tif 000037
2005508563.tif 000038
2005508563.tif 000039
2005508563.tif 000040
2005508563.tif 000041