(57)【要約】  本発明は、光ガイド装置を有する照明装置であって、少なくとも１つの光源から入力された光が、前記光ガイド装置を介して伝搬され、全反射によって少なくとも部分的に光ガイド装置内に閉じ込められる、照明装置に関する。当該光ガイド装置は、第１の光ガイドプレート６及び第２の光ガイドプレート７と、光ガイドプレート６の屈折率よりも低い屈折率を有する中間層８とを有しており、第１の光ガイドプレート６は、前記少なくとも１つの光源からの光を受け取るように配されている。この光ガイド装置は、前記少なくとも１つ光源が点又は線形である場合でさえも、光が前記照明装置の出力表面からより均一に発せられるような、改善された横方向の光強度平均化の効果を提供する。
2008546139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置であって、
−  第１の及び第２の主表面を有する、平坦な光ガイド装置であって、少なくとも１つの光源からの光を受け取ると共に、全反射によって光を自身に少なくとも部分的に拘束する光ガイド装置と、
-  前記第２の主表面において、前記光ガイド装置からの光を導出結合する導出結合構造と、
を有する照明装置において、前記光ガイド装置は、
−  第１の光ガイドプレートは前記光源からの光を受け取り、第２の光ガイドプレートは、前記導出結合構造を有している、平行な前記第１及び第２の光ガイドプレートと、
-  前記第１の光ガイドプレートと前記第２の光ガイドプレートとの間の少なくとも１つの中間層であって、前記第１の光ガイドプレートよりも低い屈折率を有する中間層と
を有する、照明装置。
【請求項２】
前記第１の光ガイドプレートの一方の縁部を介して光を供給する少なくとも１つの光源を有する、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１の光ガイドプレートの主表面を介して光を供給する少なくとも１つの光源を有し、前記主表面は、導入結合構造を有すると共に前記平坦な光ガイド装置の前記第１の主表面を構成している、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
リフレクタを有しており、前記第１の主表面及び前記リフレクタは、前記少なくとも１つ光源をほぼ包囲している、請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記導出結合構造が、複屈折材料を有している、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の光ガイドプレートは、自身の間に少なくとも１つの間隙を形成するために離間されており、前記間隙は前記中間層を形成していると共に、少なくとも１つのセグメントから構成されており、前記セグメントは、前記間隙の間隔とほぼ同じ高さを有する隣接するスペーサ要素間に位置されている、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記セグメントは、気体、液体及び固体を含む少なくとも部分的に透明な媒体のグループのうちの少なくとも１つの要素によって充填されている、請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記要素は、可動のものであり、他の要素と交換されることができる、請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記要素は着色されているものである、請求項７又は８に記載の照明装置。
【請求項１０】
複数のセグメントを有している請求項７、８又は９に記載の照明装置であって、異なるセグメントが、少なくとも部分的に透明な媒体の前記グループのうちの異なる要素によって充填されている、照明装置。
【請求項１１】
ブラックライト装置として、透過性のＬＣＤパネルに光を供給する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
照明タイルとして、一般の照明目的のための光を共有する、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１３】
光ガイドプレートと、前記光ガイドプレート内に光を入力するための前記光ガイドプレートの第１主表面上の導入結合構造とを有しており、入力された前記光は、全反射によって少なくとも部分的に前記光ガイドプレート内に閉じ込められる、照明装置であって、前記導入結合構造は、前記第１の主表面から直立していると共に、透明な側面を有している光学素子を有しており、前記側面間における前記光学素子の幅は、前記第１の主表面から外方に向く方向において減少されている、照明装置。
【請求項１４】
光ガイドプレートと、前記光ガイドプレートからの光を出力する及びコリメートするための光ガイドプレートの主表面上の導出結合構造とを有する照明装置であって、前記導出結合構造は、前記主表面から直立していると共に、透明な側面を有している光学素子を有しており、前記側面間における前記光学素子の幅は、前記主表面から外方を向く方向に減少されている、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の及び第２の主表面を持つ平坦な光ガイド装置であって、少なくとも１つの光源からの光を受け取ると共に、全反射により内部に光を少なくとも部分的に含む平坦な光ガイド装置と、前記第２の主表面において、前記光ガイド装置からの光を導出結合（out-coupling）する導出結合装置とを有する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記のような装置は、国際特許出願公開第2004/027467 A1号パンフレットに開示されており、例えば、ＬＣＤ−ＴＶにおけるブラックライト装置として使用されることができる。平面的な光ガイドの使用は、前記装置の発光表面から発せられた光の強度を、ある程度まで、横方向に滑らかにする機能をする。僅かな点又は線形光源のみが使用される場合でさえも、前記照明装置は、自身の発光表面領域全体から横方向に比較的均一な光の流れを発することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記照明装置の第２の主表面全体からの更に均一な光の流れを提供する必要性が、まだ存在し得る。
【０００４】
従って、本発明の目的は、冒頭段落に記載された種類の照明装置を、前記照明装置の前記発光面に渡る光の流れの変化に関して改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、添付の請求項１に規定されている照明装置によって達成される。この場合において、前記光ガイド装置は、第１及び第２の平行な光ガイドプレートと、前記第１の光ガイドプレートと前記第２の光ガイドプレートとの間の少なくとも１つの中間層とを有しており、前記第１の光ガイドプレートは、光源からの光を受け取るように配されており、前記第２の光ガイドプレートは、前記導出結合装置を有しており、前記中間層は、前記第１の光ガイドプレートよりも低い屈折率を有している。
【０００６】
このことは、少なくとも一部の光束が、前記第１の光ガイドプレートと前記中間層との間の境界面における全反射を被るので、前記照明装置の発光表面からの横方向に更に均一な光の流れを提供する。従って、光束は、前記光ガイド装置から出る前に、前記第１の光ガイドプレートを介して、平均して、横方向に長い距離に渡って進行する。
【０００７】
前記のような装置は、前記第１の光ガイドプレートの一方の縁部を介して光を供給する少なくとも１つの光源を有することができる。このことは、薄い装置を提供する。
【０００８】
代替的には、前記装置は、前記第１の光ガイドプレートの主表面を介して光を供給すると共に、前記光ガイド装置の前記第１の主表面を構成している少なくとも１つの光源を有することができる。この場合において、前記主表面は、好ましくは、導入結合（in-coupling）構造を有する。このことは、より多くの光が、前記第１の光ガイドプレートに入射するのを可能にする。好ましくは、リフレクタが、配されており、該リフレクタは、前記光ガイド装置の前記第１の主表面と一緒に、前記光源を包囲している。このことは、前記第１の光ガイドプレートに（最初に）入射することができない光束が、前記第１の光ガイドプレートに何とか入射する瞬間まで前記リフレクタ及び前記第１の主表面によって境界をつけられている空間内で再利用されるのを可能にする。
【０００９】
前記導出結合構造は、複屈折材料を有することもでき、この結果、前記照明装置は、分極光を生成する及び発する。
【００１０】
前記第１及び第２の光ガイドプレートは、前記第１の光ガイドプレートと第２の光ガイドプレートとの間に少なくとも１つの間隙を形成するように離間されることができ、従って、前記間隙は、前記中間層を構成することができ、隣接するスペーサ要素間に位置されることができる少なくとも１つのセグメントからできていても良い。前記スペーサ要素の高さは、好ましくは、前記間隙の間隔とほぼ同じである。
【００１１】
前記セグメントは、気体、液体及び固体を含む少なくとも部分的に透明な媒体のグループの少なくとも１つの部材によって充填されることができる。光学的に着色されている前記部材が可動なものにされることができ、これにより、他の部材とのその場における交換を可能にする適切な対応がなされることもできる。
【００１２】
複数のセグメントが、例えば、前記照明装置の前記第１の光ガイドプレートと前記第２の光ガイドプレートとの間の間隙のかさ全体を、少なくとも部分的に充填するアレイにおいて、配されることができる。種々のセグメントが、少なくとも部分的に透明な媒体の上方のグループの１つ以上の異なる部材によって充填されることができる。
【００１３】
前記のような照明装置は、ブラックライト装置のように、透過性のＬＣＤパネルへの光を提供するように配されることができる。代替的には、これらは、例えば、切り換え可能な光タイルのような、一般的な照明目的のために使用されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記載される実施例を参照して明らかにされ、説明されるであろう。
【００１５】
図１は、本発明の実施例による照明装置を断面図において模式的に示している。前記装置は、蛍光ランプのような、複数の光源１、２、３を有している。前記のような光源は、リフレクタ４によって部分的に包囲されており、この結果、前記光源から発せられた光は、直接的か、又はリフレクタ４からの１つ以上の反射を介して間接的にかのいずれかにおいて平坦な光ガイド装置に向けられる。平坦な光ガイド装置５は、光源１、２、３に面している第１主表面と、前記対向する方向に面している第２の主表面とを有している。
【００１６】
光ガイド装置５は、それぞれサンドイッチ構造において配されている第１及び第２の光ガイドプレート６、７を有する。前記光ガイド装置は、更に、前記第１の光ガイドプレートと第２の光ガイドプレートとの間に平坦な中間層８を有している。
【００１７】
第１の光ガイドプレート６は、直接的に又は前記リフレクタ４を介して間接的にの何れかにおいて、光源１、２、３からの光を受け取るように配されている。前記光源に面していると共に、前記光ガイド装置５の前記第１の主表面を構成している自身の表面において、第１の光ガイドプレート６は、導入結合構造９（以下で更に詳細に記載される）を有している。簡単に言うと、この導入結合構造９は、第１の光ガイドプレート６に入射する光が、全反射の発生により、少なくともある程度のこの第１の光ガイドプレート内における光の閉じ込めの発生を支持する限定された角度範囲において、この光ガイドプレートを介して伝搬することを保証する。従って、光は、少なくとも部分的に、全反射によって前記光ガイド装置内に束縛される。
【００１８】
第１の光ガイドプレート６の屈折率はｎ１であり、中間層８の屈折率はｎ２であり、第２の光ガイドプレート７の屈折率はｎ３である。ここで、ｎ３は、ｎ１に等しくても良く又はｎ１と異なっていても良い。しかしながら、中間層８の屈折率ｎ２は、ｎ１よりも大幅に低いものであり、この結果、全反射が、十分な傾斜角におけるｎ１→ｎ２境界面に入射される第１の光ガイドプレート６内の光束に対して生じる。適切な光ガイド材料は、ガラス、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、シリコーン樹脂及びポリカーボネートを含む。前記中間層は、空気、水若しくは有機油、又は固体の透明な材料のような、１つ以上の少なくとも部分的に透明な材料を有することができる。前記中間層内に含まれている材料は、好ましくは、実質的に非散乱性の材料である。
【００１９】
中間層８から外方に向いていると共に、前記光ガイド装置５の前記第２の主表面も構成している自身の表面において、前記第２の光ガイドプレート７は、この表面において第２の光ガイドプレート７から出射する光を収集する機能をする、即ち、平均して、前記光が第２の光ガイドプレート７の前記のような発光する主表面の法線に対して限定されたか角度範囲内で発せられるように出射光を向ける機能をする導出結合構造１０を有している。前記光ガイド装置５は、好ましくは、自身の縁部に、鏡面反射性ミラー１１、１２を備えている。代替的には、ミラー１１、１２は、拡散的な反射性材料が、光ガイドプレート６、７の内部を介して伝搬する光と実質的な程度の光学的接触状態にない場合、白色粉末のような前記拡散性の反射性材料を有することもできる。
【００２０】
光ガイド装置５が、１つの、固体の、屈折率ｎ１の光ガイド材料のみを有している場合と比較して、屈折率ｎ２＜ｎ１を有する中間層８は、前記光ガイド装置に入射する光が、平均して、前記光ガイド装置内の更なる内部反射を被るという効果を有する。このことは、前記光ガイド装置から発せられる光の流れが、前記光ガイド装置の改善された強度平滑化作用のために、横方向に更に均一な強度になるという効果を提供する。
【００２１】
更に、第１の光ガイドプレート６を介して伝搬する光束の一部のみが、第１の光ガイドプレート６と中間層８との間の境界面を横断することができる（即ち、光束のうちの前記境界面における全反射を被ることがないもののみが、第１の光ガイドプレート６と中間層８との間の境界面を横断することができる）ので、透過された光束は、第１の光ガイドプレート６内よりも比較的更に限定された角度範囲において、伝搬する。従って、この境界面は、伝搬の可能な方向の角度範囲に対する効果的な限定、即ち差分ｎ１−ｎ２を有する比例関係を有する程度の限定を提供する。光束が、前記中間層から、好ましくは屈折率ｎ３≧ｎ２を有する第２の光ガイドプレート７内へ実質的に通過する場合、自身の更に限定された角度の伝搬範囲は、第２の光ガイドプレート７において持続する。この特徴的なフィーチャは、
第２の光ガイドプレート７の前記第２の主表面から発せられる光も、前記第２の主表面が、適切な導出結合構造を備えている場合、限定された角度の放出範囲を有することを容易にする。光ガイド装置５から発せられる光に関連付けられている前記のような限定された角度の放出範囲は、コリメートの目的のために使用されることができる。
【００２２】
最も簡単な形態において、中間層８は、好ましくは反射性スペーサ（図示略）によって第１及び第２の光ガイドプレート６、７を分離することによって形成されることができ、この結果、前記のような第１のプレートと前記のような第２のプレートとの間の、中間層８を構成する間隙が、得られる。この間隙は、気体（例えば、空気）又は液体によって充填されることができる。液体が使用される場合、この液体は、使用される光源１、２、３、又は１４（図２参照）が白色光を発する場合においても、有色光の出力が光ガイド装置５から得られるのを可能にするように、着色されていても良い。
【００２３】
流体の媒体が使用される場合、前記照明装置の光学的特性、特に、前記間隙内の媒体の屈折率ｎ２及び／又は色を変化させるように、前記媒体を前記間隙の内外へ移動させるための、ポンプのような手段を設けることも可能である。前記第１の光ガイドプレートと前記第２の光ガイドプレートとの間の前記間隙を、別のセグメントに、即ち別個に制御可能な特性を各々有する副次的な領域に分割することも可能である。従って、例えば、前記照明装置の発光面の特定領域から出力される光の強度と、この光の色及び／又はコリメート特性とを変化させることも可能である。
【００２４】
更に、大きい間隙を設けると共に、この大きい間隙内に第３の光ガイドプレート（図示略）を設けることによって、横方向の光強度均質化の効果を向上させることができる。次いで、３つの光ガイドプレートと２つの挿置されている低屈折率の層とを有するサンドイッチ構造が、得られることができる。
【００２５】
図２は、本発明の代替的な実施例を示している。この実施例も、比較的低い屈折率ｎ２＜ｎ１を有する中間層を封止している第１及び第２の光ガイドプレートを有している。しかしながら、この場合において、前記第１の光ガイドプレートは、エッジリット（edge-lit）のものである。光源１４は、第１の光ガイドプレート６の縁部１３を介して第１の光ガイドプレート６内に光を供給するように配されている。リフレクタ１５は、ここから光を光ガイドプレート６の縁部１３に指向するために、光源１４に配されている。
【００２６】
図３は、図１における第１の光ガイドプレート６における導入結合構造９として使用されることができる導入結合構造の第１の例を示している。このような構造は、これ自体は、国際特許出願公開第A1 2004/027467号パンフレットによって知られており、直立している隣接する光学素子２０間に位置されている構造化された反射性フォイル２５を有する。光学素子２０は、光源１に面していると共に光ガイドプレート６と光学的に接触している状態にある直立している立方体、円柱又はリブ２０の形態をとることができる。
【００２７】
これらの素子２０の上面２２は、好ましくは、前記光ガイドプレートの主表面に対してほぼ平行であり、光拡散特性も有することができる高い反射性のコーティングによって覆われている。従って、表面２２に入射する光束２３は、反射される。しかしながら、側面２１は、面２１に入射する光束２４ａの全てを透過するように、透過性のものである。透過された光束２４ａの少なくとも一部は、全反射によって光ガイドプレート６を介して後続的に伝搬し、最終的には、場合によっては異なる角度で光ガイドプレート６に再入射する前に、第１の光ガイドプレート６及びリフレクタ４によって境界をつけられている空間内で再利用されるために、光ガイドプレート６を出て光学素子２０の透過性表面２１を通過して戻ることができる。光ガイドプレート６内に透過される光束の他の一部は、中間層８を介するか、又は、やはり横方向の光強度を平滑化する機能をする１つ以上のフレネル反射を被る後でなく（not after）、この第１の光ガイドプレートを出る。図３において、反射性フォイル素子２５が、光学素子２０間に設けられており、光束２６を側面２１上に反射する。これらのフォイル素子２５は、前記光ガイドプレートと光学的接触状態にある必要はないが、光学素子２０の直立している透過性表面２１以外の表面を介する第１の光ガイドプレート６内への光の直接的な入射を禁止するように機能する。この実施例は、隣接する光学素子２０間における前記のような他の表面に別個の反射性コーティングを設ける必要がないという有利な点を有する。フォイル素子２５の高い反射性を有する前記のような表面を介して、光束２４ｂは、光学素子２０の光束２４ｂが光ガイドプレート６に入射することができる透過性側面２１に、直接的に反射されることができる。
【００２８】
図４は、導入結合構造の第２の例を示している。この場合において、（場合によっては、平坦な上部、又は例えば、円錐（場合によっては円錐台）を備えている）楔形のリブのような光学素子２６が、設けられている。光学素子２６は、直立している透過性の側面２９を有している。リブが使用される場合、直立している透過性の表面２９は、主に、前記光ガイドプレートに沿った一方向において設けられるのに対し、透過性の表面２９は、例えば、円錐が使用されている場合には、二次元において設けられることができる。光学素子２６は、高い反射性を有する上面２７を有し、高い反射性を有する上面２７は、自身に入射する光束２８を反射する及び場合によっては拡散する。光学素子２６の側面２９は、透過性のものであり、ある程度、傾斜のついたものであり得て、従って、前記のような上面と前記光学素子間の間隔と一緒に、台形断面を形成している。これらの側面は、図３を参照して記載されるのと類似の仕方において、光束３０が前記光ガイドプレートに入射するのを可能にする。光学素子２６は、自身の間にいくらかの間隔を備えており、隣接する光学素子２６間の間隔と関連づけられている挿置されている表面３１には、自身に入射する光束３２を反射する反射性コーティングが設けられている。
【００２９】
図４を参照する一実施例において、前記導入結合装置は、前記光ガイドプレートの前記第１の主表面の法線に対して角度βｉｎ＝１８°に向けられている透明な表面２９を有する直立しているリブを有する。前記リブの高さはｈｉｎ＝４ｍｍであり、反射性の上方領域の幅はｄｉｎ＝０ｍｍである（即ち、上面領２７は無い）。隣接している前記リブ間の間隔ｓｉｎは、所望の光入力の容量に依存して変化し得るが、ｓｉｎ＞１０ｍｍが、便利な値である。ポリカーボネートが、導入結合素子２６及び光ガイドプレート６を構成する材料として使用されている場合、屈折率ｎ１＝１．５９である。
【００３０】
第１及び第２の光ガイドプレートと挿置されている低屈折率の層とを有する前記光ガイド装置の、図３及び４を参照して記載された導入結合構造は、独立に使用されることもできることに留意されたい。従って、これらの導入結合構造は、例えば、１つの固体材料のみから構成されている光ガイドプレート装置と一緒に使用されることもできる。
【００３１】
従って、一般に、図４を参照して開示されている概念は、光ガイドプレート６と、前記光ガイドプレート内に光を入力するための、前記光ガイドプレートの第１の主表面上の導入結合構造とを有する照明装置であって、入力された光が、全反射によって少なくとも部分的に内部に閉じ込められる、照明装置において、前記導入結合構造が、前記第１の主表面から直立していると共に透明な側面２９を有する光学素子２６であって、前記側面の間における前記光学素子の幅が、前記第１の主表面から外方を向く方向において減少されている光学素子２６を有している、照明装置を含むものである。従って、前記光学素子は、前記主表面から外方を向く方向において段々細くなっている。このような導入結合構造は、一般的に、図３を参照して記載される構造よりも複雑ではない。前記光学素子間の如何なる領域も、及び前記光学素子の上方における前記主平面に平行な如何なる領域も、好ましくは、反射性コーティングを設けられている。
【００３２】
前記内部構造による全体的な発想は、この入射された光が、全反射及び（より少ない程度において）フレネル反射によって、少なくとも部分的に前記光ガイド内に閉じ込められるような仕方で、大量の光が光ガイドプレート６内に入射するのを可能にすることである。勿論、図３及び４に示されているもの以外の構造も、前記のような効果を提供することができる。
【００３３】
光学素子２０、２６の前記透明な側面を介するのみで生じる選択的な光入力の作用は、完全なものである必要はない。前記のような直立している透明な表面２１、２９以外の面を介しての前記光ガイドプレートへの光のいくらかの漏れは、幾つかの用途においては許容されることができる。更に、反射性の表面素子２２、２８又は３１によって最初に反射された光は、後続して、例えば、リフレクタ４によって反射されて戻されることができる。このリフレクタは、拡散特性を有することができるので、この反射され戻された光は、光ガイドプレート６に入射する際に後続して依然として上手くいくような仕方において、再利用され、従って、損失するのを防止されることができる。
【００３４】
図５は、光ガイドプレート７の前記第２の主表面上の可能な導出結合構造の第１の例を示している。この構造は、図３を参照して上述された前記導入結合構造と類似の仕方において設けられることができる。図５における導出結合構造は、透明な直立している側面３５ａを有すると共に、光ガイド７と光学的に接触している直立している光学素子３３と、隣接する光学素子３３間に位置されている傾斜されている鏡面反射性フォイル素子３４とを特徴としている。光学素子３３の上面３５と、フォイル素子３４によって覆われている光ガイドプレート７の表面領域とは、透過性のままであることができ、従って、前記照明装置の光ガイドプレート７の前記第２の主表面に又は光学素子３３と関連付けられている表面の何れかに、反射性コーティングが設けられる必要はない。この導出結合構造は、光学素子３３の透明な側面３５ａを介した光ガイドプレート７からの光を空気中に引き出す効果を有しており、この後、引き出された光は、場合によっては、光ガイドプレート７の発光面の法線に対して限定された角度範囲の方向において、前記照明装置から外方を向く方向に発せられる前に、構造化されたフォイル素子３４からの１つ以上の鏡面反射を被ることができる。
【００３５】
図６は、図４における内部構造に類似している導出結合構造の第２の例を示している。今や、前記のような構造は、光ガイドプレート７の第２の主表面の法線に対してβｏｕｔ＞０の角度を有する側壁３７を備えている直立している光学素子３６（楔形リブ又は例えば円錐）を有する。上面２７は、透過性のままであることができる。同じことが、隣接する素子３６間の表面にも当てはまる。しかしながら、光ガイドプレート７内の光が、隣接する素子３６間の表面からの全反射の発生を支持する角度伝搬特性を有さない場合においては、光が、これを介して漏出するのを防止するために鏡面反射性コーティングを備えた前記表面を設けることが、好適な選択肢と成り得る。
【００３６】
更なる実施例において、図６における導出結合装置は、前記光ガイドプレートの法線からの角度βｏｕｔ＝２１°において透明な側面３７を有する直立しているリブを有している。前記リブの高さはｈｏｕｔ＝２ｍｍであり、前記上面の該リブの幅ｄｏｕｔ＝０ｍｍである。隣接するリブ間の距離はｓｏｕｔ＝０ｍｍであり、この結果、鋸歯形が得られ、従って、導出結合リブ３６は、光ガイドプレート７の第２の主表面上に並んで位置されている。
【００３７】
光ガイドプレート７内を伝搬する光が、隣接する直立しているリブ間の光ガイドプレート７内の表面領域からの全反射の発生を支持する角度伝搬特性を有さない用途においては、光がこれを介して漏出するのを防止するために、これらの表面領域に鏡面反射性コーティングを設けるのが好ましくあり得る。更に、前記リブの高さｈｏｕｔは、光ガイドプレート７内を伝搬している光束が、光学素子３６の（設けられている場合）上面に到達するのを防止するように、十分に高いものでなければならない。光学素子３６の手段は、光が透明な側面３７のみを介して光ガイドプレート７を出射すると共に、限定された角度範囲の方向に、光ガイドプレート７から外方へ発せられるように、屈折されるのを保証する。
【００３８】
図６を参照して記載された第１及び第２の光ガイドプレートと挿置されている低屈折率層とを有する前記光ガイド装置の導出結合構造は、独立に使用されることもできることに留意されたい。従って、この導出結合構造は、例えば、モノリシックの１つのプレート光ガイド装置と一緒に使用されることもできる。
【００３９】
従って、一般に、図６を参照して開示されている概念は、光ガイドプレート７と、前記照明装置から光を出力すると共に前記光ガイドプレートの主表面の法線に対して好適な角度範囲において発せられる光の方向を制限するための、光ガイドプレートの主表面上の導出結合構造とを有する照明装置であって、前記導出結合構造が、透明な側面３７を有する前記主表面からから直立している光学素子３６を有しており、前記側面間の前記光学素子の幅が、前記主表面から外方を向く方向において減少されている、照明装置を含むものである。従って、前記光学素子は、前記主表面から外方を向く方向において段々細くなっている。このような導出結合構造は、一般的に、図５を参照して記載された構造よりも複雑ではない。
【００４０】
従って、図５及び６における導出結合構造を有する全体的な発想は、光が第２の光ガイドプレート７から発せられる方向の限定された角度範囲を提供することにある。実際的な関心の多くの場合において、発せられる光の角度分布は、好ましくは円錐形であり、即ち前記光ガイドの発光している主表面の法線に対して限定された角度範囲における光の放出を提供するべきである。前記主表面の法線の周りの円錐形の角度の光分布は、通常、コリメートされた光出力の光分布に対応している。
【００４１】
今、２つの場合が、例を用いて記載される。場合１において、等方性の光が、１つ以上の光源から発せられており、光ガイド装置５の存在によって、横方向に強度を均質化されると共に、ある程度までコリメートされている。
【００４２】
図４に示されているように考えられている場合、以下のパラメータが、前記内部構造に関して使用されることができる：βｉｎ＝１８°、ｄｉｎ＝０（即ち、前記導入結合構造の光学素子２６上に平坦な上部はない）、ｈｉｎ＝４ｍｍ。ｓｉｎは、原則として、任意に選択されることができるが、好ましくは、隣接する導入結合光学素子からの干渉を防止するために、ｓｉｎ≧１０ｍｍである。
【００４３】
第１の光ガイドプレート６の屈折率はｎ１＝１．５９（ポリカーボネート）、中間層８は、屈折率ｎ２＝１．０（前記のような内部媒体の低屈折率層における空気）を有しているのに対し、第２の光ガイドプレート７は、屈折率ｎ３＝１．５９（ポリカーボネート）を有している。
【００４４】
図６に示されているものと類似のものであり得る前記導出結合構造において、βｏｕｔ＝２１°、ｓｏｕｔ＝０ｍｍ（隣接する導出結合要素間に空間は無い）、ｄｏｕｔ＝０ｍｍ及びｈｏｕｔ＝２ｍｍを選択する。
【００４５】
上述のパラメータは、コリメート角度θc＝１６°において発せられたコリメートされた光線を得る。従って、光は、光ガイド装置５から、該光ガイド装置５の発光している第２の主表面の法線の周りの１６°の角度の円錐内に発せられる。
【００４６】
場合２において、調整可能なコリメート及び／又は調整可能な光強度出力は、間隙によって構成されている中間層８において、例えば、異なる流体及び／又は空気を、上述の間隙の内外にポンプで送り込むことにより、油（ｎ２＝１．５０）を、水（ｎ２＝１．３３）及び/又は空気（ｎ２＝１．０）交換することによって達成される。
【００４７】
前記導入結合構造において、βｉｎ＝0°、ｄｉｎ＝５ｍｍ及びｈｉｎ≧５ｍｍを選択することもできる。ｓｉｎは、原則的には、任意に選択されることができるが、１０ｍｍを越えているのが好ましい。
【００４８】
第１及び第２の光ガイドプレート６、７の屈折率は、ｎ１＝ｎ３＝１．５０であるように選択される（例えば、ポリメチルメタクリレート、ＰＭＭＡ）。中間層８が水を含んでいる場合、中間層８は、ｎ２＝１．３３を有する。
【００４９】
前記導出結合構造において、βｏｕｔ＝０°、ｓｏｕｔ＝４ｍｍ、ｈｏｕｔ＝２ｍｍ及びｄｏｕｔ＝１．５ｍｍを選択することもできる。
【００５０】
中間層８として水を有している上述のパラメータの結果、コリメート角度θｃ＝４６°において発せられたコリメートされている光線が得られ、この結果、光は、光ガイド装置５の発光している第２の主表面の法線から４６°の角度内で発せられる。
【００５１】
上述のパラメータを有しており、前記水（ｎ＝１．３３）が油（ｎ＝１．５０）と交換された場合、発せられる光は、ランバート（Lambertian）拡散となり（しかし、強度に関しては横方向に均質化されている）、従って、前記光ガイド装置の発光している第２の主表面の法線から測定されて９０°の角度内に発せられる（選択可能なコリメート）。
【００５２】
上述のパラメータを有しており、前記油又は水が、空気（ｎ＝１．０）と交換された場合、光は、前記光ガイド装置から発せられない（選択可能な発光強度）。
【００５３】
前記中間層内の前記媒体は、光ガイド装置５の表面全体に渡って、又は後述されるように光ガイド装置５の表面のセグメント化された部分において、交換されることができる。媒体は、これらの媒体を通過する（白色）光も有色のものとなるように、色を有していても良い。
【００５４】
前記導出結合構造は、少なくともある程度まで、前記発せられる光の流れの分極化を可能にする複屈折材料を有していても良く、即ち１つの分極化されている光が、他の分極化されている光よりも前記光ガイドプレートから更に容易に発せられる。このことは、ＬＣＤの用途において便利なもので有り得る。「不適切」な分極化がされている光は、光ガイドから発せられず、後続して、拡散リフレクタから反射されるのが可能にされることができ、この結果、異なる分極化を生じる。このような導出結合の層は、これ自体は、例えば、国際特許出願公開第2003/027568及び2003/078892号パンフレットに開示されている。
【００５５】
図７は、本発明による照明装置を使用している表示システムを示している。照明装置３８は、透過性ＬＣＤパネル３９用のブラックライト装置として使用される。これは、例えば、コンピュータモニタ又はＬＣＤ−ＴＶにおいて利用されることができる。勿論、一般的な室内照明のような、汎用の他の用途も可能である。
【００５６】
要約すると、本発明は、少なくとも１つの光源から入力された光が、これを介して伝搬される及び全反射によって少なくとも部分的に前記光ガイド装置内に閉じ込められる前記光ガイド装置を有する照明装置に関する。前記光ガイド装置は、第１及び第２の光ガイドプレートと、第１の光ガイドプレートの屈折率よりも低い屈折率を有する前記中間層とを有しており、前記第１の光ガイドプレートは、前記少なくとも１つの光源からの光を受け取るように配されている。この光ガイド装置は、横方向に光強度を平均化する改善された効果を提供し、この結果、前記少なくとも１つの光源が点又は線形のものである場合でさえも、前記照明装置の出力表面から均一に発せられる。
【００５７】
本発明は、上述された実施例に限定されるものではない。本発明は、添付請求項の範囲内で様々な仕方において変更されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施例による照明装置を示している。
【図２】本発明の代替的な実施例による照明装置を示している。
【図３】導入結合構造の第１の例を示している。
【図４】導入結合構造の第２の例を示している。
【図５】導出結合構造の第１の例を示している。
【図６】導出結合構造の第２の例を示している
【図７】本発明による照明装置を使用している表示システムを示している。
【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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【国際調査報告】
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