(57)【要約】光源からの光をコリメートするための光コリメートシステムが、複数の要素（２、２’、・・・）を有している。各要素は、少なくとも１つの第１の壁部（３、３’、・・・）と、少なくとも１つの第２の壁部（４、４’、・・・）とを含んでいる。隣接する要素の第1の壁部（３）と第２の壁部（４’）とは、光コリメートシステムの光源に面した側において互いに離間されており、その離間間隔が、光源からの光を光コリメートシステム内に受け入れるための開口窓（５、５’、・・・）を規定している。隣接する要素の第1の壁部と第２の壁部とは、光源と反対の方向に向かって幅が広がるくさび形構造を形成する。第１および第２の壁部の、くさび形構造に面した側には、鏡面反射を呈する表面が付与されている。本発明によれば、調節可能なコリメートが可能となるように、開口窓における、垂直方向に対する第１の壁部および第２の壁部のくさび角（θｗ）が、調節可能とされている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光をコリメートするための光コリメートシステムであって、
各々が少なくとも１つの第１の壁部と少なくとも１つの第２の壁部とを備えている、複数の要素を含み、
当該光コリメートシステムの前記光源に面した側において、任意の要素の前記第１の壁部と、隣接する要素の前記第２の壁部とが、互いに離間されており、該第1の壁部と該第２の壁部との間の離間間隔が、前記光源からの光を当該光コリメートシステム内に受け入れるための開口窓を規定しており、
前記任意の要素の前記第１の壁部と、前記隣接する要素の前記第２の壁部とが、前記光源と反対の方向に向かって幅が広がるくさび形構造を形成しており、
前記第１の壁部および前記第２の壁部の前記くさび形構造に面した側に、鏡面反射を呈する表面が付与されており、
調節可能なコリメートが可能となるように、前記開口窓における、垂直方向に対する前記第１の壁部および前記第２の壁部のくさび角が、調節可能とされていることを特徴とする光コリメートシステム。
【請求項２】
前記くさび形構造と反対に面した側において、調節可能な位置決めプレートが前記第１の壁部と前記第２の壁部とを支持しており、
該位置決めプレートを前記開口窓と反対の方向に移動させることによって前記くさび角が小さくなり、逆もまた同様であることを特徴とする請求項１記載の光コリメートシステム。
【請求項３】
前記くさび角が、約０°と約２５°との間の範囲で変化することを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【請求項４】
前記くさび角θｗが、θｗ≦１５°であることを特徴とする請求項３記載の光コリメートシステム。
【請求項５】
前記くさび形構造が、絞り様のくさび形構造を形成する複数の壁部から構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【請求項６】
前記第１の壁部および前記第２の壁部が、まっすぐな壁部であることを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【請求項７】
前記第１の壁部および前記第２の壁部が、湾曲した壁部であり、好ましくは放物形状の壁部であることを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【請求項８】
各要素の前記第１の壁部および前記第２の壁部が、支持部材の前記光源と反対の側に設けられており、該支持部材の、各要素の前記第１の壁部と前記第２の壁部との間の部分に、鏡面反射および／または乱反射を呈する材料を含む光反射要素が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【請求項９】
前記鏡面反射を呈する材料が、銀およびアルミニウムからなる群より選択されたものであり、前記乱反射を呈する材料が、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ピロリン酸カルシウム、酸化チタンおよびホウ酸イットリウムからなる群より選択されたものであることを特徴とする請求項８記載の光コリメートシステム。
【請求項１０】
前記乱反射を呈する粉末材料が、Ａｌｏｎ−Ｃの粒子と混合されていることを特徴とする請求項９記載の光コリメートシステム。
【請求項１１】
前記第１の壁部および前記第２の壁部が、ガラス、金属またはプラスチックから作られていることを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【請求項１２】
前記第１の壁部および前記第２の壁部の前記光源に面している側の位置における、各要素の前記第１の壁部と前記第２の壁部との間の距離ｄｓｐが、可視光の波長よりも大きくされていることを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【請求項１３】
前記距離ｄｓｐが、ｄｓｐ≧１０μｍであることを特徴とする請求項１２記載の光コリメートシステム。
【請求項１４】
前記第１の壁部および前記第２の壁部の前記光源に面している側の前記位置における、任意の要素の前記第１の壁部と、隣接する要素の前記第２の壁部との間の距離をｄａｗとして、前記くさび形構造の高さｈｗが、０．５×ｄａｗ≦ｈｗ≦５０×ｄａｗの範囲内にあることを特徴とする請求項１２記載の光コリメートシステム。
【請求項１５】
当該光コリメートシステムが、複数のレンズを含むレンズ・アセンブリをさらに含んでおり、各レンズが、前記くさび形構造のうちの１つと協働していることを特徴とする請求項１または２記載の光コリメートシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光をコリメートするための光コリメートシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
そのような光コリメートシステム自体は、既知である。それらのシステムは、とりわけ、たとえばテレビセットやモニターといった（画像）表示装置内の、バックライト・コリメートシステムとして使用される。そのような光コリメートシステムは、特に、（携帯型）コンピュータ、テレビセット、または（携帯）電話に用いられる、ＬＣＤパネルとも表記される液晶表示装置のような、非発光型ディスプレイのバックライトとしての使用に適している。
【０００３】
かかる表示装置は、通常、それぞれ少なくとも１つの電極で制御された画素の、規則的なパターンを付与された基板を含んでいる。かかる表示装置は、制御回路を用いて、（画像）表示装置の（画像）スクリーンの適切なフィールド内への、画像またはデータのグラフィック表示を実現する。様々な種類の液晶効果が利用されながら、ＬＣＤ装置内のバックライトから発せられた光が、スイッチまたは変調器によって変調される。また、表示は、電気泳動効果または電気機械効果に基づいたものであってもよい。
【０００４】
そのような光コリメートシステムはまた、一般的な照明目的または店舗照明のための照明器具としても使用される。店舗照明の例としては、店舗のウインドーの照明や、たとえば宝石等の商品が載せられて展示された、（透明または半透明の）ガラスまたは合成樹脂のプレートの照明が挙げられる。そのような光コリメートシステムはさらに、たとえば、特定の条件下でガラス壁面が光を放射するようにするため、または窓を通しての視界を光を用いて抑制もしくはシャットアウトするために、窓ガラスとしても使用される。さらに別の応用は、そのような光コリメートシステムを、宣伝ボードや、製図用机や、Ｘ線写真の照明に用いることである。
【０００５】
冒頭の段落で述べたような光コリメートシステムでは、使用される光源は、通常、たとえば１つまたは複数の冷陰極蛍光灯（ｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）といった、管状の低圧水銀蒸気放電ランプであり、動作中において光源により発せられた光は、光導波路として働く発光パネルに結合される。この光導波路は、通常、たとえば合成樹脂またはガラスから作られた、比較的薄く平面的なパネルを構成し、光は、内部（全）反射の作用の下、その光導波路を通って伝送される。
【０００６】
かかる光コリメートシステムには、代替の光源として、電気光学素子とも呼ばれる複数の光電素子が設けられていてもよい。この光電素子の例としては、たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）といった、エレクトロルミネセンス素子が挙げられる。光源から発せられた光が、動作中において光透過端面に入射してパネル内に分散するように、これらの光源は、通常、発光パネルの光透過端面の近傍にまたは光透過端面に接して設けられる。
【０００７】
高い発光強度が望まれる場合および／または大面積の発光表面が提供されなくてはならない場合には、光コリメートシステムは、好ましくは直接照射型のバックライト・コリメートシステムとして体現される。１つのそのような直接照射型のバックライト・コリメートシステムが、国際公開公報ＷＯ−Ａ  ９７／３６１３１より知られている。この既知のバックライト・コリメートシステムは、少なくとも１つの光源と、その光源のごく近傍に配された、光方向付けアセンブリとを含んでおり、その光方向付けアセンブリは、複数のいわゆるマイクロプリズムと、それらのマイクロプリズムの間に配された、光の通過を局所的にブロックするブロック手段とを含んでいる。この既知の光コリメートシステムでは、光ブロック手段は反射要素である。一方、光方向付けアセンブリから伝播して離れていく光線を、再びマイクロプリズムに戻すように方向付けるために、光源の後方および／または周囲に、すなわち光方向付けアセンブリと反対側の方向に、反射器が配されている。鏡面反射および乱反射を呈する材料を採用することにより、この好ましい形態は、利用可能な光出力の合計量およびバックライト・コリメートシステムの効率を増大させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の既知の光コリメートシステムの１つの欠点は、光コリメートシステムが、固定されたコリメート角を有している点である。
【０００９】
本発明の１つの目的は、上記の欠点を、全体的または部分的に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の本発明の目的を達成するために、本発明の光コリメートシステムは、
各々が少なくとも１つの第１の壁部と少なくとも１つの第２の壁部とを備えている、複数の要素を含み、
当該光コリメートシステムの光源に面した側において、任意の要素の第１の壁部と、隣接する要素の第２の壁部とが、互いに離間されており、その第1の壁部と第２の壁部との間の離間間隔が、上記の光源からの光を当該光コリメートシステム内に受け入れるための開口窓を規定しており、
上記の任意の要素の第１の壁部と、上記の隣接する要素の第２の壁部とが、上記の光源と反対の方向に向かって幅が広がるくさび形構造を形成しており、
上記の第１の壁部および第２の壁部の上記のくさび形構造に面した側に、鏡面反射を呈する表面が付与されており、
調節可能なコリメートが可能となるように、上記の開口窓における、垂直方向に対する上記の第１の壁部および第２の壁部のくさび角θｗが、調節可能とされている。
【００１１】
本発明に係る光コリメートシステムでは、くさび形構造の壁部からの鏡面反射の結果として、光がコリメートされる。既知の光コリメートシステムでは、マイクロプリズムの光学的に滑らかな壁部によって入射光が内部全反射（ＴＩＲ）されることにより、光のコリメートが実現される。
【００１２】
本発明に係る光コリメートシステムにおいては、上記のくさび形構造は、開通した中空の構造である（空気で満たされており、屈折率がｎ＝１）。くさび形構造の設計に応じて、くさび形構造内で連続した反射が起こることもある。かかる連続した反射は、その光コリメートシステムにおいて大きな開口を得るのに有利である。好ましくは、第１および第２の壁部は、シート材料から作られる。そのようなシートは、たとえば深絞り熱伸処理によって、所望の形状に容易に圧伸することができる。既知の光コリメートシステムでは、くさび形のマイクロプリズム構造は、中実な透明材料から作られる。既知の光コリメートシステムにおけるマイクロプリズムは、そのプリズムが作られる基となった材料の屈折率に対応する屈折率を有する（一般的には、その屈折率は
【数１】
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である）。
【００１３】
本発明によれば、第１の壁部および第２の壁部のくさび角θｗは、調節可能とされている。くさび角が変更されると、くさび形構造の形状も変更される。くさび形構造の形状を適合化することにより、第１および／または第２の壁部からの反射光の伝播方向が変化し、それにより、そのくさび形構造によってどのように光がコリメートされるかが左右される。したがって、本発明に係る光コリメートシステムから発せられる光は、調節可能なコリメートの程度を有する。
【００１４】
本発明の説明においては、中空のくさび形構造を指して、（中空の）くさびコリメータとも呼ぶ。
【００１５】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、上記のくさび形構造と反対に面した側において、調節可能な位置決めプレートが上記の第１の壁部と第２の壁部とを支持しており、その位置決めプレートを上記の開口窓と反対の方向に移動させることによってくさび角θｗが小さくなり、その逆もまた同様であることを特徴とする。調節可能な位置決めプレートを、開口窓に対して「上へ」または「下へ」移動させることにより、開口窓における、垂直方向に対する第１の壁部および第２の壁部のくさび角θｗが、それぞれ、より小さくまたはより大きくされる。このようにして、本発明に係る光コリメートシステムの、調節可能なコリメートが実現される。調節可能な位置決めプレートの移動は、たとえば、機械的手段や遠隔操作の電気機械的手段によって、その光コリメートシステムのユーザーによって行われてもよい。
【００１６】
好ましくは、くさび角θｗは、約０°と約２５°との間の範囲で変化する。くさび角が
【数２】
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であるとき、調節可能な位置決めプレートは最も高い位置（開口窓から離れた位置）にあり、一方、くさび角が
【数３】
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であるとき、調節可能な位置決めプレートは最も低い位置（開口窓に近い位置）にある。くさび角が大きいとき、コリメート角θｃは小さく、すなわち、比較的細い光線が光コリメートシステムから発せられる。好ましくは、くさび角θｗは、約０°と約１５°との間の範囲で変化する。
【００１７】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、上記のくさび形構造が、絞り様のくさび形構造を形成する複数の壁部から構成されていることを特徴とする。少なくとも１つの第１の壁部と少なくとも１つの第２の壁部とを含むそれら複数の壁部は、絞り様のくさび形構造の（反射性の）側板（サイドフラップ）として機能する。それら壁部のくさび角θｗが変更される際、複数の第１および第２の壁部は、互いに擦れ違うように滑り合う。
【００１８】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、第１の壁部および第２の壁部が、まっすぐな壁部であることを特徴とする。その結果として得られるいわゆる円錐型の開通したくさび形構造は、比較的製造が容易である。
【００１９】
本発明に係る光コリメートシステムの別の１つの好ましい実施形態は、第１の壁部および第２の壁部が湾曲した壁部であり、好ましくは放物形状の壁部であることを特徴とする。湾曲したまたは放物形状のくさびは、製造がより難しいが、放物形状の壁部からの高々１回の鏡面反射のみによって、より大きな開口で、相当程度の光コリメートを達成可能とするので、光学的にはより効率がよい。
【００２０】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、各要素の第１の壁部および第２の壁部が、支持部材の、光源と反対の側に設けられており、その支持部材の、各要素の第１の壁部と第２の壁部との間の部分に、鏡面反射および／または乱反射を呈する材料を含む光反射要素が設けられていることを特徴とする。かかるバックライト・コリメートシステム内で発生させられた光は、任意の要素の第１の壁部と、隣接する要素の第２の壁部との間の、開口窓を通ってのみ、すなわち上記のくさび形構造の位置においてのみ、光コリメートシステムからの出射を許される。１つの要素の第１の壁部と第２の壁部との間の空洞内には、光の透過が許されない。１つの要素の第１の壁部と第２の壁部との間に反射要素を設けることによって、光は、効果的かつ効率的に反射されて戻され、その後、バックライト・コリメートシステム内で再利用される。
【００２１】
通常、効率的な光の再利用、光の（再）分配、光伝送、および光コリメートを含む応用例では、反射層および／またはコーティングが存在する。反射を呈する材料に課せられる要求は、可視光の波長領域内において光吸収がないこと、吸収により誘起されるカラーシフトがないこと、熱、光、湿度の（複合的な）影響下において化学的劣化に対する耐性が高いこと、および処理／製造が容易でありながら低コストで入手可能であることが含まれる。適当な性能を示す反射層は、バインダーなしの乾燥無機粉末粒子層である。好ましくは、鏡面反射を呈する材料は、アルミニウムおよび銀からなる群より選択され、乱反射を呈する材料は、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ピロリン酸カルシウム、酸化チタンおよびホウ酸イットリウムからなる群より選択される。好ましくは、各要素の第１および第２の壁部は、たとえば、アルミニウムや銀といった鏡面反射を呈する材料の壁部を作製したり、アルミニウムまたは銀の層によって壁部をコーティングすることにより、鏡面反射を呈するものとされる。その他の材料は、（バックライト）光コリメートシステム内における光の再利用に、極めて効率的に寄与する。好ましくは、乱反射を呈する粉末材料は、Ａｌｏｎ−Ｃ粉末（約２０ｎｍの平均１次粒子サイズを有するガンマ構造の酸化アルミニウム粉末（デグサ社；Ｄｅｇｕｓｓａ））の粒子と混合される。少なくとも５μｍの平均粒子径を有するピロリン酸カルシウムの粉末を、１重量％のＡｌｏｎ−Ｃ粉末と混合した場合、結果として得られる粉末混合物は、いわゆる流動性粉末のように挙動する。
【００２２】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、第１の壁部および第２の壁部が、ガラス、金属またはプラスチックで作られていることを特徴とする。好ましくは、開通したくさび構造は、たとえば、光学的に滑らかなアルミニウム・シート、または後にアルミニウム層もしくは銀の層でコーティングされたプラスチックのＰＥＴシートの、深絞り熱伸処理によって作製することができる。アルミニウムのシートまたは層は、鏡面反射を呈する表面として機能する。支持部材の位置における、任意の要素の第１の壁部と隣接する要素の第２の壁部との間の開口窓すなわち離間間隔は、光に対して透明なままとされる。開口窓は、好ましくは、支持部材に付与された透明なプラスチックまたはガラスの層であって、支持部材の位置において上記の第１の壁部と第２の壁部とを繋ぎ、開口窓の固定された幅を維持する層からなる窓として体現される。
【００２３】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、第１の壁部および第２の壁部の光源に面している側の位置、すなわち支持部材の位置における、各要素の第１の壁部と第２の壁部との間の距離ｄｓｐが、可視光の波長よりも大きくされていることを特徴とする。約５００ｎｍよりも実質的に大きな距離ｄｓｐ、好ましくはｄｓｐ≧１０μｍである距離ｄｓｐ（請求項１３の特徴部分）を選択することにより、くさび構造の内部および周辺における光回折現象が防止され、回折に起因する、くさびコリメータ構造のコリメート性能の外乱が生じないようにすることが可能となる。
【００２４】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、くさび形構造の高さｈｗが、０．５×ｄａｗ≦ｈｗ≦５０×ｄａｗの範囲内にあることを特徴とする（請求項１４の特徴部分）。ここで、ｄａｗは、第１の壁部および第２の壁部の光源に面している側の位置における、任意の要素の第１の壁部と、隣接する要素の第２の壁部との間の距離である。光コリメートシステム内に支持部材が設けられている場合には、ｄａｗは、支持部材の位置における第１の壁部と第２の壁部との間の距離である。高さｈｗを上記の範囲内とすれば、光コリメートシステム内の光源から発せられた等方性の光を、１０°≦θｃ≦９０°の範囲内のコリメート角θｃにコリメートすることができる。
【００２５】
本発明に係る光コリメートシステムの１つの好ましい実施形態は、この光コリメートシステムが、複数のレンズを含むレンズ・アセンブリをさらに含んでおり、各レンズが、くさび形構造のうちの１つと協働していることを特徴とする。くさびコリメータの光出射側における光学的なレンズ・アセンブリの存在により、達成されるコリメートの程度がさらに向上させられる。
【００２６】
本発明に係る施策を通じて、とりわけ単純な光コリメートシステムが得られる。本発明に係る光コリメートシステムから発せられる光は、調節可能なコリメートの程度を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、いくつかの実施形態および図面を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。図は、単に概略的なものであり、正しい縮尺で描かれてはいない。明確さのため、いくつかの寸法は特に大きく誇張されている。図中では、可能な限りの個所において、同一の参照番号で同等の要素を示している。
【００２８】
図１は、本発明に係る調節可能なくさびコリメータの１つの実施形態の断面図を、調節可能な位置決めプレート８が２つの異なる位置にある場合について示した図である。図１の光コリメートシステムは、光源（図１には図示されていない。入射光の方向は、矢印Ｌｉｎで示されている）からの光をこの光コリメートシステム内に受け入れる、支持部材１を含んでいる。支持部材１の光源と反対側の面には、複数の要素２、２’・・・が設けられている。各要素２、２’・・・は、少なくとも１つの第１の壁部３、３’・・・と、少なくとも１つの第２の壁部４、４’・・・とを備えている。好ましくは、第１の壁部３、３’・・・および第２の壁部４、４’・・・は、ガラス、金属またはプラスチックから作られている。要素２の第１の壁部３と、隣接する要素２’の第２の壁部４’とは、光コリメートシステムの光源に面した側において（図１の例では、支持部材１の位置において）、互いに離間されている。第1の壁部３と第２の壁部４’との間の離間間隔は、光源からの光を光コリメートシステム内に受け入れるための開口窓５、５’・・・を規定している。開口窓の位置における、第１の壁部３と第２の壁部４’との間の距離を、開口幅ｄａｗとも呼ぶ。参照番号２を付された要素の第１の壁部３と、隣接する要素２’の第２の壁部４’とは、光源と反対の方向に向かって幅が広がるくさび形構造を形成している。加えて、第１の壁部３、３’・・・および第２の壁部４、４’・・・のいずれにも、このくさび形構造に面した側に、好ましくはアルミニウムまたは銀から作られた、鏡面反射を呈する表面が付与されている（図４参照）。くさび形構造と反対に面した側において、調節可能な位置決めプレート８が、第１の壁部３、３’・・・と第２の壁部４、４’・・・とを支持している。本発明によれば、この調節可能な位置決めプレート８は、開口窓５、５’・・・から離れる方向および開口窓５、５’・・・に近づく方向に、上下に移動させることができる。開口窓５、５’・・・に対する位置決めプレート８の位置に応じて、くさび角θｗは、より小さくまたはより大きくなる。このようにして、この光コリメートシステムにより提供されるコリメートは、調節可能なものとなる。ある変更実施形態では、第１の壁部３、３’・・・および第２の壁部４、４’・・・に加えて、複数のレンズを含むレンズ・アセンブリが付与される（図１には図示せず）。図１の例では、第１の壁部３、３’・・・および第２の壁部４、４’・・・は、まっすぐな壁部とされている。ある変更実施形態では、第１の壁部および第２の壁部は、湾曲した壁部、好ましくは放物形状の壁部とされる（図示せず）。
【００２９】
図１の上側部分では、調節可能な位置決めプレート８は、その最も低い位置にある。開口窓５、５’・・・と反対の側において、第１の壁部３、３’・・・と第２の壁部４、４’・・・とが互いに接触している。この位置において、くさび角θｗ１はその最大値に達する。くさび角θｗ１の非常に好ましい１つの値として、
【数４】
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が挙げられる。特に好ましいのは、
【数５】
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のくさび角θｗ１である。図１の下側部分では、調節可能な位置決めプレート８は、開口窓５、５’・・・から離れて移動し、より高い位置に到達している。第１の壁部３、３’・・・と第２の壁部４、４’・・・とは、開口窓５、５’・・・と反対の側においてもはや互いに接触せず、くさび角θｗ２は漸減する。くさび角θｗ２の最小値は、
【数６】
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である。くさび角θｗが大きいとき、コリメート角θｃは小さく、すなわち、比較的細い光線が光コリメートシステムから発せられる。図１中において、調節可能な位置決めプレート８の２つの異なる位置の側方にある幅広の矢印は、この光コリメートシステムの可変性が、調節可能なコリメート角を実現していることを示している。好ましくは、調節可能な位置決めプレート８の光反射要素６、６’・・・の、開口窓５、５’・・・に面した側に、光反射要素が付与されている。この光反射要素６、６’・・・が、光を効率的に反射して戻し、その後、この反射して戻された光が、バックライト・コリメートシステム内で再利用される。
【００３０】
図２Ａは、調節可能なくさびコリメータの変更実施形態の断面図である。この実施形態では、支持部材１の、各要素２、２’・・・の第１の壁部３、３’・・・と第２の壁部４、４’・・・との間の部分に、鏡面反射および／または乱反射を呈する材料を含む光反射要素１６、１６’・・・が付与されている。図２Ａの例では、光反射要素１６、１６’・・・は、支持部材１の中に、たとえばトンネル内に埋め込まれている。図２Ｂは、調節可能なくさびコリメータのさらに別の変更実施形態の断面図である。この実施形態では、支持部材１の、各要素２、２’・・・の第１の壁部３、３’・・・と第２の壁部４、４’・・・との間の部分に、鏡面反射および／または乱反射を呈する材料を含むコーティングの形態で、光反射要素２６、２６’・・・が付与されている。
【００３１】
光反射要素６、６’・・・；１６、１６’・・・；２６、２６’・・・の鏡面反射または乱反射を呈する材料は、好ましくは、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ピロリン酸カルシウム、酸化チタンおよびホウ酸イットリウムからなる群より選択された、粉末材料を含んでいる。即座に入手可能であること、価格の安さ、化学的な純度、高温（＞１０００°Ｃ）に対する耐性、および、空気中において９００°Ｃでアニーリングすると、λ＝４００−８００ｎｍの範囲内の可視光に対して非吸収特性を有することが実証されていることのため、８μｍと１０μｍとの間の平均粒子径を有するピロリン酸カルシウムの使用が特に推奨される。ピロリン酸カルシウムを１重量％のＡｌｏｎ−Ｃナノ粒子と混合すると、結果として得られる粉末混合物は、図２Ａ中の上記のトンネルを容易に充填して反射要素１６、１６’・・・を形成することができる、いわゆる流動性粉末のような挙動を呈する。
【００３２】
開口窓５、５’・・・の位置における、各要素２、２’・・・の第１の壁部３、３’・・・と第２の壁部４、４’・・・との間の距離ｄｓｐは、好ましくは可視光の波長よりも大きい。好ましくは、距離ｄｓｐとｄａｗとの両方とも、１０μｍよりも大きい。また好ましくは、距離ｄｓｐは、１ｍｍよりも大きい。後者の条件は、第１の壁部３、３’・・・と第２の壁部４、４’・・・との間の空間を、バインダーなしの流動性乾燥無機粉末で充填することを、比較的簡単にする。くさび形構造の高さｈｗは、０．５×ｄａｗ≦ｈｗ≦５０×ｄａｗの範囲内にあることが好ましい。ここで、ｄａｗは、支持部材１の位置における、要素２の第１の壁部３と、隣接する要素２’の第２の壁部４’との間の距離である。本発明によれば、この光コリメートシステムから出射する光（図１では、矢印Ｌｏｕｔで示されている）は、コリメートされた光となる。
【００３３】
図３は、絞り様の調節可能なくさび形構造の上面図を概略的に示した図である。この実施形態では、くさび形構造は、支持部材１に対して絞り様のくさび形構造を形成する、複数の壁部２３、２３’、・・・、２４、２４’、・・・から構成されている。少なくとも１つの第１の壁部２３、２３’・・・と少なくとも１つの第２の壁部２４、２４’・・・とを含むそれら複数の壁部は、この絞り様のくさび形構造の（反射性の）側板として機能する。それら壁部のくさび角が変更される際、複数の第１および第２の壁部２３、２３’、・・・、２４、２４’、・・・は、互いに擦れ違うように滑り合う。
【００３４】
図４は、調節可能なくさびコリメータの詳細部分を通る光線の光路を、概略的に示した図である（支持部材は図示されていない）。第１の壁部３と、隣接する要素の第２の壁部４’とが図示されている。第１の壁部３には、鏡面反射を呈する表面２３が付与されており、第２の壁部４’には、鏡面反射を呈する表面２４’が付与されている。図４の例では、光線は、開通したくさび（屈折率ｎ＝１）に角度θｉ（垂直方向、すなわち図１のＬｉｎに平行な方向を基準として）で入射し、垂直方向に対して角度θｗ（くさび角）をなす第１の壁部３の鏡面反射を呈する表面２３において反射される。図４の例では、１回のみの反射が起こり、くさびコリメータから出射する光線は、垂直方向に対して角度θｅをなす。反射の回数は、入射角θｉ、要素の高さｈｗ、およびくさび角θｗに依存する。垂直方向に対するコリメート角θｃとは、垂直方向に対して０°≦θｉ≦９０°である等方性の光がくさび形構造に入射した際に、そのくさび形構造から出射し得る光線の、最大の角度θｅを指す。
【００３５】
実際には、くさび角θｗの調節可能範囲は、約０°から約２５°の範囲内にあり、好ましくは０≦θｗ≦１５°である。図５は、調節可能なくさびコリメータについて、コリメート角θｃを、くさび角θｗの関数として視覚化したグラフの典型的な例である。約１１°と２２°との間のくさび角θｗに対しては、約４６°のコリメート角θｃが達成される（くさび形構造内で最大２回の反射が起こる個所にあたる、図５の曲線の番号（２）で示された個所を参照）。これより大きなくさび角は、開口を過度に低くしてしまうことに繋がるので、魅力に乏しい。くさび角θｗを小さくすることにより、約８°のくさび角θｗに対して、約５０°のコリメート角θｃが達成される（くさび形構造内で最大３回の反射が起こる個所にあたる、図５の曲線の番号（３）で示された個所を参照）。くさび角θｗをさらに小さくすることにより、約５°のくさび角θｗに対して、約５５°のコリメート角θｃが達成される（くさび形構造内で最大４回の反射が起こる個所にあたる、図５の曲線の番号（４）で示された個所を参照）。くさび角θｗをさらに小さくすることにより、約３°のくさび角θｗに対して、約６０°のコリメート角θｃが達成される（くさび形構造内で最大５回の反射が起こる個所にあたる、図５の曲線の番号（５）で示された個所を参照）。くさび角θｗをさらに小さくすることにより、最終的には、０°のくさび角θｗに対して、９０°のコリメート角θｃが達成される（反射の回数が急激に増大する個所にあたる、図５の曲線の番号（６）で示された個所を参照）。
【００３６】
本発明の保護範囲は、ここで挙げた実施形態に限定されるものではない。本発明は、それぞれの新規な特徴および特徴の組合せにおいて体現される。特許請求の範囲中の参照符号は、特許請求の範囲による保護範囲を限定するものではない。「含む」または「備える」との動詞およびそれらの格変化の使用は、請求項中に記載されたもの以外の要素の存在を排除するものではない。ある要素の前に置かれた「１つの」との語は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る調節可能なくさびコリメータの１つの実施形態の断面図を、調節可能な位置決めプレートが２つの異なる位置にある場合について示した図
【図２Ａ】本発明に係る調節可能なくさびコリメータの変更実施形態の断面図
【図２Ｂ】本発明に係る調節可能なくさびコリメータのさらに別の変更実施形態の断面図
【図３】絞り様の調節可能なくさび形構造の上面図
【図４】調節可能なくさびコリメータの詳細部分を通る光線の、光路を示した図
【図５】調節可能なくさびコリメータについて、コリメート角θｃを、くさび角θｗの関数として示した図
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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