(57)【要約】  本発明は光導波体（１０）に関する。本発明によれば、光導波体（１０）は平坦でない光入射面（６）とこの光入射面に直接に続く平坦な側面（４）とを有する。また本発明は、このような光導波体（１０）を備えたオプトエレクトロニクスモジュールに関する。
2008532297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦でない光入射面（６）と
該光入射面に直接に続く平坦な側面（４）と
を有する
ことを特徴とする光導波体。
【請求項２】
光導波体（１０）の断面（１１）の面積は光入射面（６）からの距離が増大するにつれて増大する、請求項１記載の光導波体。
【請求項３】
光導波体（１０）の断面（１１）の面積は光導波体の第１のセクションにおいて第２のセクションよりも強く増大する、請求項１または２記載の光導波体。
【請求項４】
第１のセクションは光入射面（６）に直接に続く、請求項３記載の光導波体。
【請求項５】
光導波体の第１のセクションの側面（４）と光導波体の断面（１１）とは第１の角度（φ１）をなしている、請求項３または４記載の光導波体。
【請求項６】
光導波体の第２のセクションの側面（５）と光導波体の断面（１１）とは第２の角度（φ２）をなしている、請求項３から５までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項７】
第１の角度（φ１）は第２の角度（φ２）より大きい、請求項５または６記載の光導波体。
【請求項８】
第１の角度（φ１）は１２５°〜１４０°である、請求項５から７までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項９】
第２の角度（φ２）は９５°〜１３５°である、請求項５から８までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項１０】
第１のセクションの長さ（ｌ）は最大で光導波体（１０）の全長（Ｌ）の２０％である、請求項３から９までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項１１】
第１のセクションの長さ（ｌ）は最大で光導波体（１０）の全長（Ｌ）の１０％である、請求項１０記載の光導波体。
【請求項１２】
光入射面（６）は凹状に形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項１３】
光入射面（６）は球面状、楕円面状、非球面状、バイコニック状、バイコニック球面状またはバイコニック非球面状のいずれかの曲面を有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項１４】
光入射面（６）を通って光導波体（１０）へ入力される電磁放射（２）の大部分（８）が出力される光出射面（７）を有する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項１５】
光出射面（７）は曲面を有する、請求項１４記載の光導波体。
【請求項１６】
光出射面（７）は凸状曲面を有する、請求項１４または１５記載の光導波体。
【請求項１７】
光出射面（７）は球面状、楕円面状、非球面状、バイコニック状、バイコニック球面状またはバイコニック非球面状のいずれかの曲面を有する、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項１８】
光出射面（７）は自由形状面により形成されている、請求項１４記載の光導波体。
【請求項１９】
光出射面（７）は平坦である、請求項１４記載の光導波体。
【請求項２０】
第２のセクションの側面（５）は平坦である、請求項３から１９までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項２１】
第２のセクションの側面（５）は曲面を有する、請求項３から１９までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項２２】
第２のセクションの側面（５）は少なくとも部分的にＣＰＣ，ＣＥＣ，ＣＨＣのいずれかのタイプの光学素子として形成されている、請求項２１記載の光導波体。
【請求項２３】
光導波体（１０）は完全体として形成されている、請求項１から２２までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項２４】
光導波体（１０）は透明材料を含む、請求項２３記載の光導波体。
【請求項２５】
材料の屈折率は１より大きい、請求項２４記載の光導波体。
【請求項２６】
材料の屈折率は１．３より大きい、請求項２５記載の光導波体。
【請求項２７】
材料はＰＭＭＡ，ポリカーボネイト，ＰＭＭＩ，ＣＯＣのうち少なくとも１つを含む、請求項２３から２６までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項２８】
光束のダイバージェンスは該光束が光導波体を通過する際に低減される、請求項１から２７までのいずれか１項記載の光導波体。
【請求項２９】
光源（１）と光導波体（１０）とを有し、
該光導波体（１０）は光源から発光された電磁放射（２）の大部分を入射時に屈折させる平坦でない光入射面（６）を有する
ことを特徴とするオプトエレクトロニクスモジュール。
【請求項３０】
光入射面（６）は凹状に形成されている、請求項２９記載のモジュール。
【請求項３１】
光入射面（６）は球面状、楕円面状、非球面状、バイコニック状、バイコニック球面状またはバイコニック非球面状のいずれかの曲面を有する、請求項２８または２９記載のモジュール。
【請求項３２】
光入射面（６）は光源（１）を包囲している、請求項２９から３１までのいずれか１項記載のモジュール。
【請求項３３】
光源（１）は発光ダイオード、発光ダイオードチップ、ＶＣＳＥＬのうちいずれかのオプトエレクトロニクス素子によって形成されている、請求項２９から３２までのいずれか１項記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光導波体およびオプトエレクトロニクスモジュールに関する。
【０００２】
米国特許第４７６５７１８号明細書に光導波体が記載されている。
【０００３】
本発明の解決しようとする課題は、電磁放射を損失なしに案内できる光導波体を提供することである。また、こうした光導波体を備えたオプトエレクトロニクスモジュールを提供することも目的とする。
【０００４】
本発明は光導波体に関しており、ここで光導波体とは電磁放射を或る場所から別の場所へ案内するのに適した光学素子であると解されたい。電磁放射の案内は、有利には、光導波体の側面での反射によって行われる。
【０００５】
光導波体は平坦でない光入射面を有する。光入射面とは、光導波体の表面のうち、光導波体への電磁放射の入力結合のために設けられた部分であると解されたい。例えば当該の光入射面の近傍に電磁放射の形成に適した光源が配置される。光源から発光された電磁放射の少なくとも一部は光入射面を通って光導波体へ入力され、光導波体の内部を案内される。ここで、光入射面は平坦ではない。この光入射面の非平坦性はマクロスコピックな非平坦性である。すなわち特に光入射面はプレーナ面として形成されず、少なくとも１つのマクロスコピックな切欠および／またはマクロスコピックな隆起を有する。
【０００６】
光入射面の非平坦性は光導波体への光入力が当該の非平坦性に基づいて改善されるように選定されている。つまり、光入射面の非平坦性は、光源で形成された電磁放射の大きな成分、特に、平坦な光入射面の場合よりも多くの成分が当該の平坦でない光入射面へ入射するように選定される。このことは、光導波体へ入射する電磁放射の方向が光入射面の非平坦性のために少なくとも部分的に変更されることを意味する。これにより例えば、入力される電磁放射がより長く光導波体内にとどまり、光入射面の近傍から外へ再び出射されなくなる。有利には、光導波体は唯一の光入射面を有する。
【０００７】
また光導波体は側面を有する。側面とは光導波体の表面のうち光導波体の側方を定める部分である。有利には光導波体へ入力された電磁放射の大部分が当該の側面に当たり、そこで反射される。反射は例えば側面での全反射として行われる。側面に当たる電磁放射が全反射の条件を満足しない場合、側面において光導波体から出射される電磁放射は大きな屈折率を有する光学的に密な媒体から小さな屈折率を有する光学的に疎な媒体へ入射する。また当該の側面はなんらかの反射コーティングによって反射性を有するように構成されてもよい。
【０００８】
有利には、側面は少なくとも部分的に平坦である。つまり側面はマクロスコピックな切欠、隆起または曲部を有さず、プレーナ面として形成することができる。すなわち側面をマクロスコピックな平滑面として形成することができる。
【０００９】
平坦な側面は光入射面に有利には直接に後続する。平坦な側面は光導波体の表面のうち光入射面を含む部分に直接に後続する。側面は光入射面を包囲している。側面が直接に光入射面を画していてもよい。
【００１０】
本発明によれば、光導波体は平坦でない光入射面とこの光入射面に直接に後続する平坦な側面とを有する。本発明の光導波体は、入射してくる電磁放射を光入射面の非平坦性によって定義されたとおりに屈折させるという着想に基づいて構成されている。光入射面を通って光導波体へ入力される電磁放射の一部は光入射面に直接に後続する平坦な側面に当たり、少なくともその大部分が光導波体内で反射される。このようにして光源から発光された電磁放射の大部分が光導波体へ入力され、光出射のために設けられた光出射面に達するまで保持される。
【００１１】
本発明の１つの実施形態によれば、光導波体の断面の面積は光入射面からの距離が増大するにつれて増大する。光入射面の断面とは、光入射面から所定の距離において、光導波対の延在方向に対して垂直な１つの平面によって光導波体を切断することにより得られる。ここで云う断面の面積とは光導波体の断面の最小可能面積である。
【００１２】
光入射面からの距離の増大にともなう光導波体の断面積の増大は、光導波体を円錐台状または角錐台状に形成することによって達成される。この場合、光入射面は錐台の底面の反対側に設けられる。
【００１３】
本発明の１つの実施形態によれば、光導波体の断面積は第１のセクションにおいて第２のセクションにおけるよりも強く増大する。"強く増大する"とは、例えば、同じ長さの２つのセクションとを比べたとき、第１のセクションの断面積のほうが第２のセクションの断面積よりも大きなパーセンテージで増大することを意味する。つまり、断面積は、光入射面から所定の第１の位置にいたるまでのほうが、第１の位置から第２の位置にいたるまでよりも大きく増大する。光導波体は少なくとも２つのセクション、すなわち、断面積の増大率の大きい、光入射面から所定の距離までの第１のセクションと、この第１のセクションの後方に続く第２のセクションとに分割される。
【００１４】
本発明の１つの実施形態によれば、第１のセクションは光入射面の直接後方に続く。すなわち、少なくとも第１のセクションでは光導波体の側面は平坦に形成される。
【００１５】
本発明の１つの実施形態によれば、光入射面からの距離の増大にともなう光導波体の断面積の増大は、光導波体の第１のセクションの側面と光導波体の断面とが第１の角度をなすことによって達成される。このとき第１の角度は９０°より大きい。例えば当該の第１の角度は各側面に対して等しく選定される。
【００１６】
本発明の１つの実施形態によれば、光導波体の第２のセクションの側面と光導波体の断面とは第２の角度をなす。
【００１７】
本発明の１つの実施形態によれば、第１の角度は第２の角度より大きい。これにより第１のセクションの断面積が第２のセクションの断面積より強く増大することになる。このために例えば、光導波体は、第１の角錐台が第１のセクションに形成され、この第１の角錐台に第２の角錐台が接続されるように構成される。つまり光導波体は全体では２つの角錐台が連続する形状に構成される。ここで第１の角錐台の側面と断面とのなす角は第２の角錐台の側面と断面とのなす角よりも大きい。
【００１８】
また、光導波体の第１のセクションおよび第２のセクションに対して異なる形状を選択してもよい。例えば光導波体を２つの連続する円錐台の形状に構成することができる。
【００１９】
さらに、光導波体は２つ以上のセクションを有することもできる。例えば第２のセクションのうち光入射面から遠いほうに第３のセクションを接続することができる。第３のセクションでは側面と断面とが第２の角度より小さい第３の角度をなしている。
【００２０】
本発明の光導波体は特に、少なくとも２つの光コンセントレータを連続して配置するという着想を基礎にしている。ここで光コンセントレータは、光入射口が光コンセントレータの固有の光出射口となるように光を案内する。つまり光コンセントレータは光を反対方向へ案内する。これにより光コンセントレータへ入射する光束のダイバージェンスの低減が達成される。また光コンセントレータは入射してくる電磁放射の混合にも適している。光導波体が例えばそれぞれ異なる色の光の形成に適した複数の光源の後方に配置される場合、当該の光コンセントレータを色混合に用いることができる。例えば緑色、青色、赤色の発光ダイオードチップまたは発光ダイオードからの光をきわめて均一な白色光へ混合することができる。
【００２１】
有利には、光導波体の第１のセクションの第１の光コンセントレータは拡散性の電磁放射を受け取り、そのダイバージェンスを低減するように構成されている。第２の光コンセントレータはダイバージェンスの低減された電磁放射を受け取り、光束のダイバージェンスをさらに低減するように構成されている。第２の光コンセントレータには同様にさらに光コンセントレータを接続することもできる。
【００２２】
本発明の１つの実施形態によれば、第２のセクションの側面は平坦に構成される。この場合、第１のセクションの側面と同様に、第２のセクションの側面はマクロスコピックな切欠、隆起または曲部を有さず、マクロスコピックな平滑面として構成される。
【００２３】
本発明の１つの実施形態によれば、第２のセクションの側面は曲面を有する。第２のセクションは、複合放物面コンセントレータＣＰＣ（Compound Parabolic Concentrator）、複合楕円面コンセントレータＣＥＣ（Compound Elliptic Conentrator）、複合双曲面コンセントレータＣＨＣ（Compound Hyperbolic Concentrator）のうち、いずれかの光コンセントレータのタイプにしたがって形成される。
【００２４】
本発明の１つの実施形態によれば、第１の角度は１００°〜１８０°であり、有利には１２５°〜１４０°である。
【００２５】
本発明の１つの実施形態によれば、第２の角度は９０°〜１４０°であり、有利には９５°〜１３５°である。
【００２６】
本発明の１つの実施形態によれば、第１のセクションの長さは最大で光導波体の全長の２０％である。有利には、第１のセクションの長さは最大で光導波体の全長の１０％である。第１のセクションの長さは光導波体のうち光入射面を有する側から測定される。光導波体の長さは光入射面から光出射面までの距離として与えられる。
【００２７】
本発明の１つの実施形態によれば、光入射面は凹状に形成されている。つまり光入射面は光導波体内へ延在する凹部を画している。この場合、凹部は光導波体の光入射面の全体を含んでもよいし、面の一部のみを含んでもよい。このとき面の他の部分は平坦に形成される。
【００２８】
有利には、光入射面は凹状曲面を有する。すなわち光入射面は光導波体内の凹状にカーブした領域を画している。
【００２９】
別の実施形態によれば、光入射面は球面状の曲面を有する。すなわち光入射面は少なくとも部分的に球体の一部によって形成される。
【００３０】
別の実施形態によれば、光入射面は楕円面状の曲面を有する。すなわち光入射面は少なくとも部分的に楕円体の一部によって形成される。
【００３１】
別の実施形態によれば、光入射面は非球面状の曲面を有する。すなわち光入射面は少なくとも部分的に回転非球体の一部によって形成される。少なくとも部分的に非球面状の曲面を有する光入射面では、回転非球面の形状パラメータを選択することにより、光導波体へ入射する電磁放射が光入射面を通過する際の屈折率を正確に定めることができる。
【００３２】
別の実施形態によれば、光入射面はバイコニック状（bikonisch）に形成される。この場合、光入射面は球面状または非球面状のいずれの形状を有してもよい。
【００３３】
曲面を有する光入射面により、一方では光源から発光された電磁放射の入力成分が最大化され、他方では電磁放射が光導波体内に最も長くとどまるように屈折される。例えば、入射してくる電磁放射が光導波体の側面に対して側面での全反射の条件を満足する角度で屈折される。このように、電磁放射の入力成分は、側面を通過せず光出射のための光出射面を通って出力されるように最適化される。また、曲面を有する光入射面により、光導波体への入射の際に光束のダイバージェンスを低減することができる。
【００３４】
光導波体は光出射面を有する。光入射面を通って入力された電磁放射の大部分は光出射面を通って光導波体から出力される。有利には光出射面は光入射面の反対側に配置される。きわめて拡散性の強い電磁放射であれば光出射面に達する前にその幾分かが側面を通って出射されてしまう。しかし本発明によれば光導波体へ入力された電磁放射の大部分が光出射面を通って出力される。
【００３５】
本発明の１つの実施形態によれば、光出射面は平坦に形成される。つまり光出射面はマクロスコピックな切欠、隆起または曲部を有さない。
【００３６】
本発明の１つの実施形態によれば、光出射面は曲面を有する。すなわち、光導波体のうち電磁放射の出力に用いられる面の少なくとも一部が曲面状に形成されている。曲面は光導波体内に陥没した凹状であってもよいし、光導波体から突出する凸状であってもよい。
【００３７】
本発明の１つの実施形態によれば、光出射面は球面状、楕円面状、非球面状、バイコニック状、バイコニック球面状またはバイコニック非球面状のいずれかの曲面を有する。また、光出射面は、高次の曲面を有する自由形状面により形成されていてもよい。
【００３８】
光出射面の曲面により、光導波体から出力される電磁放射のダイバージェンスはいちじるしく低減される。また、光出射面の曲面により、光導波体から光が出力される際に特に均等な光分布が得られる。このため、光導波体から出力された電磁放射によって照明される面はきわめて均等に照明される。
【００３９】
本発明の１つの実施形態によれば、光導波体は完全体（Vollkoerper）として形成されている。これは、光導波体が１つの材料から一体として形成されることを意味する。有利には、光導波体は、光導波体へ入力される電磁放射に対して少なくとも部分的に透明な誘電体材料を含む。完全体として形成されているといっても、光入射面、側面および光出射面によって定義される光導波体に所定の材料を充填することもできる。充填材料は側面を形成する材料および／または光入射面および光出射面を形成する材料とは異なっていてもよい。
【００４０】
本発明の１つの実施形態によれば、材料の屈折率は１．０より大きい。光導波体の側面での電磁放射の反射は有利には全反射に基づいて発生する。有利には、材料の屈折率は１．３より大きく、特に有利には１．４〜１．７の範囲にある。
【００４１】
本発明の１つの実施形態によれば、材料はプラスティックから成る。有利には、材料はポリメチルメタクリレートＰＭＭＡ、ポリカーボネイト、ポリ‐Ｎ‐メチルメタクリルイミドＰＭＭＩ、シクロオレフィンコポリマーＣＯＣのうちいずれかのプラスティックを含む。
【００４２】
また本発明はオプトエレクトロニクスモジュールに関する。オプトエレクトロニクスモジュールは光源および光導波体を有する。光源は電磁放射の形成に適した素子である。例えば光源は１つまたは複数の発光ダイオードチップであるかまたは１つまたは複数の発光ダイオードである。
【００４３】
光導波体は電磁放射を光入射面から光出射面へ案内するのに適した光学素子である。有利には、電磁放射の案内は、光導波体の側面での反射、特に全反射に基づいて行われる。側面は光入射面と光出射面とを接続している。光導波体とはレンズではないことを理解されたい。例えばここでの光導波体は前述した少なくとも１つの実施形態による光導波体である。
【００４４】
本発明のオプトエレクトロニクスモジュールでは、光導波体の光入射面は平坦に構成されていない。光入射面の非平坦性はマクロスコピックな非平坦性である。つまり、光入射面はプレーナ面として形成されておらず、例えば少なくとも１つのマクロスコピックな切欠および／またはマクロスコピックな隆起を有する。有利には、光入射面の非平坦性は光導波体への光の入力が当該の非平坦性に基づいて改善されるように選定されている。また有利には、光導波体は唯一の光入射面を有する。
【００４５】
本発明によれば、オプトエレクトロニクスモジュールの光導波体は光源から発光された電磁放射を入射時に屈折させる光入射面を有する。つまり当該の光入射面で光導波体へ入力される電磁放射の屈折が生じる。有利には、光導波体へ入力される電磁放射の大部分が光入射面で屈折する。光入射面での電磁放射の屈折により、光導波体へ入力された電磁放射は全反射条件を満足する角度で光導波体の側面へ向かって偏向される。電磁放射はこのようにして光導波体内で保持され、側面を抜けて透過してしまわない。有利には、光導波体の光入射面と光源の光出射面とのあいだに空隙が設けられる。この空隙には例えば空気が充填される。
【００４６】
本発明の１つの実施形態によれば、オプトエレクトロニクスモジュールの光入射面は凹状に形成されている。これは光入射面が光導波体内へ延在する凹部を画していることを意味する。例えば光入射面は球面状、楕円面状、非球面状、バイコニック状、バイコニック球面状またはバイコニック非球面状のいずれかの曲面を有する。
【００４７】
本発明の有利な実施形態によれば、オプトエレクトロニクスモジュールの光入射面は光源を少なくとも部分的に覆っている。有利には、光入射面は光源を完全に包囲する。すなわち光入射面となる凹状領域は光源に対してカバーのように被さっている。このとき光源は光入射面によって包囲されている。このようにすれば光源から発光された電磁放射の全てを光導波体の光入射面へ入射させることができる。有利には光導波体は前述の場合と同様に完全体として形成される。
【００４８】
本発明の有利な実施形態によれば、オプトエレクトロニクスモジュールの光源は、発光ダイオード、発光ダイオードチップ、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）のうちいずれかの光電素子によって形成される。
【００４９】
以下に本発明の光導波体およびオプトエレクトロニクスモジュールを図示の実施例に則して詳細に説明する。
【００５０】
図では同様の要素または同じ機能を有する要素には同じ参照番号を付してある。ただしそれぞれの要素は縮尺どおりに描かれておらず、むしろ理解しやすくするために大きめに描かれていることに注意されたい。
【００５１】
図１Ａには本発明のオプトエレクトロニクスモジュールの断面図が示されている。図１Ｂには本発明の光導波体の斜視図が示されている。図２Ａには本発明の光導波体の第１の実施例の概略的な断面図が示されている。図２Ｂには本発明の光導波体の第１の実施例の概略的な斜視図が示されている。図３には本発明の光導波体の第２の実施例の概略的な断面図が示されている。図４には本発明のオプトエレクトロニクスモジュールの第２の実施例の概略的な断面図が示されている。
【００５２】
図１Ａには本発明のオプトエレクトロニクスモジュールの断面図が示されている。
【００５３】
本発明のオプトエレクトロニクスモジュールは光源１を有する。光源１は例えば１つまたは複数の発光ダイオードであるかまたは１つまたは複数の発光ダイオードチップである。有利には光源１は２つずつ２列に並べられた４つの発光ダイオードチップを有する。
【００５４】
有利には、光源１の発光ダイオードチップは、発光ダイオードチップから発光された電磁放射の大部分を出力する光出射面を有する。この光出射面は例えば発光ダイオードチップの表面の一部によって形成される。有利には、光出射面は、電磁放射を形成するのに適したエピタキシ層列に対して平行に配置された、発光ダイオードチップの主表面によって形成される。
【００５５】
エピタキシ層列は例えばｐｎ接合領域、ダブルヘテロ構造、単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有する。量子井戸構造とは電荷担体の閉じ込め（Confinement）によりエネルギ状態の量子化が行われる構造を云う。ここでの量子井戸構造は量子化の特定の次元に限定されない。つまり量子ウェル、量子ワイヤ、量子ドットまたはこれらの組み合わせのいずれも可能である。
【００５６】
有利には、当該の発光ダイオードチップは、成長基板が少なくとも部分的に除去され、もともと成長基板があったのとは反対側の表面に支持体の被着された半導体発光ダイオードチップである。
【００５７】
支持体は成長基板に比べて自由に選択することができる。有利には、支持体は、その熱膨張係数の点で電磁放射を形成するエピタキシ層列に特に良好に適合することを基準として選択される。また当該の支持体は特に良好な熱伝導性を有する材料を含む。このように、発光ダイオードチップで生じた熱は特に効率的に熱伝導エレメントへ放出される。
【００５８】
成長基板を除去することによって製造された発光ダイオードチップはしばしば薄膜発光ダイオードチップと称され、次のような特徴を有する。
ａ）電磁放射を形成するエピタキシ層列のうち支持体に近いほうの第１の主表面に反射層または反射層列が被着または形成されており、エピタキシ層列で形成された電磁放射の少なくとも一部がそこで反射される。
ｂ）エピタキシ層列は有利には最大で２０μｍの厚さ、特に有利には最大で１０μｍの厚さを有する。
ｃ）またエピタキシ層列は有利には混合構造を有する少なくとも１つの面を備えた少なくとも１つの半導体層を含む。理想的には、当該の混合構造により、エピタキシ層列における光のエルゴード近似分布が達成される。つまり光分布がエルゴード的確率分散特性を有する。
【００５９】
薄膜発光ダイオードチップの基本原理は、例えば、I.Schinitzler et al., "30% external quantum efficiency from surface textured LEDs," Applied Physics Letters, Oct.１993, Bd.63の2１74頁〜2１76頁に記載されている。この文献はその開示内容が本発明に関連するので、本発明の参考文献とする。
【００６０】
光源１から発光された電磁放射２の大部分は有利には唯一の光入射面６を通って光導波体１０へ入力される。この場合、拡散性の電磁放射であっても、光源１と光導波体１０とのあいだの空隙１２において側方へ漏れるのは僅かな成分３ａのみである。空隙１２は例えば空気によって充填されている。
【００６１】
光導波体１０は例えば完全体として構成されている。このために光導波体は誘電体材料、有利にはＰＭＭＡ，ポリカーボネイト，ＣＯＣ，ＰＭＭＩなどのプラスティックを含む。当該の光導波体１０は光源１から発光された電磁放射２に対して透明である。
【００６２】
有利には電磁放射２は可視周波数領域の光である。誘電体材料の屈折率は有利には少なくとも１．３であり、特に有利には１．４〜１．７である。
【００６３】
光入射面６は図示の実施例では凹状曲面として形成されている。例えば光入射面６の少なくとも一部は凹状球面、凹状楕円面または凹状非球面を有する。つまり光入射面６の少なくとも一部はこうした形態の曲面を有する。光入射面６はバイコニック状、バイコニック球面状またはバイコニック非球面状に成形することもできる。光入射面６の曲面は、入射してくる電磁放射２の大部分が全反射の条件を満足する角度で光導波体の側面４，５へ当たることを保証する屈折率を有するように選択されている。
【００６４】
光導波体１０は２つのセクションに分割されている。第１のセクションは光導波体の側面４によって定義されている。第２のセクションは光導波体の側面５によって定義されている。
【００６５】
図３に示されているように、光導波体１０の第１のセクションの側面４と断面１１とは第１の角度φ１をなしている。光導波体１０の第２のセクションの側面５と断面１１とは第２の角度φ２をなしている。第１のセクションの側面４も第２のセクションの側面５も図示の実施例では平坦に形成されている。しかし第１の側面および第２の側面が曲面を有してもよい。第１の側面および第２の側面をＣＰＣ，ＣＨＣ，ＣＥＣのうちいずれかの光学素子の形態に形成することもできる。
【００６６】
有利には第１の角度φ１は第２の角度φ２より大きい。つまり光導波体１０の断面積は、光入射面６に直接に続く第１のセクションにおいて、光入射面６からの距離が大きくなるにつれ、第２のセクションにおけるよりも強く増大する。
【００６７】
第１の角度φ１は有利には１２５°〜１４０°の範囲にある。
【００６８】
光導波体の側面５によって定義される第２のセクションでは、光導波体１０の断面積の増大率が小さくなる。第２の角度φ２は有利には９５°〜１３５°の範囲にある。
【００６９】
第１のセクションにおける断面積の強い増大により、光入射面６を通って光導波体１０へ入力される電磁放射が拡散性を有していても側面４での全反射の条件が満足されることが保証される。拡散性の電磁放射とは、光導波体１０の断面１１に対して９０°とは大きく異なる角度で入射する電磁放射を云う。本発明では、光導波体１０へ入力される電磁放射２のうち、側面４での全反射の条件を満足せずに外部へ逃げてしまう成分３ｂはごく僅かとなる。
【００７０】
光導波体１０内へ入力される電磁放射２の大部分は、光出射面７を通って出力される前に、光導波体１０の側面４，５で複数回反射する。
【００７１】
光導波体１０へ入力される電磁放射２のうち、側面５での全反射の条件を満足せず、光出射面７に達する前に外部へ抜けてしまう成分３ｃもごく僅かである。
【００７２】
側面４によって定義される第１のセクションは、最大で光導波体１０の全長Ｌの２０％、有利には最大で光導波体１０の全長Ｌの１０％に相当する長さｌを有する。
【００７３】
光導波体１０へ入力される電磁放射２の大部分８は光出射面７を通って出力される。図示の実施例では光出射面７は平坦に形成されている。また光出射面が球面、楕円曲面または非球面を有するように形成されていてもよい。有利には光出射面の曲面は凸状である。光出射面７が曲面を有するように形成することにより、例えば、光出射面７を通って出力される電磁放射８のダイバージェンスがいっそう低減される。
【００７４】
有利には、光導波体は一体に形成されている。すなわち光導波体１０の第１のセクションと第２のセクションとが一体に成形される。
【００７５】
図１Ｂには本発明の光導波体の斜視図が示されている。有利には光導波体１０の全長Ｌは５ｍｍ〜５０ｍｍ、特に有利には１５ｍｍ〜３０ｍｍである。第１のセクションの長さｌは有利には光導波体の全長Ｌの２％〜３０％、特に有利には１０％〜２０％である。図１Ｂの実施例ではＬ＝２０ｍｍ，ｌ＝５ｍｍである。
【００７６】
光入射面６は一辺の長さａ＝２．４ｍｍの正方形の面である。第１のセクションから第２のセクションへの移行部は、断面積３．２ｍｍ×３．２ｍｍ、つまり一辺の長さｂ＝３．２ｍｍである。この実施例では光出射面７は長方形であり、第１の辺の長さｃ＝６．８ｍｍ、第２の辺の長さｄ＝７．８ｍｍである。
【００７７】
図２Ａ，図２Ｂには本発明の光導波体の第１の実施例の概略的な断面図および斜視図が示されている。図からわかるように、光導波体１０の側面４，５によって定義される２つのセクションはそれぞれ長方形または正方形の底面を有する角錐台として構成されている。２つのセクションはそれぞれ電磁放射を反対方向へ通過させる光コンセントレータを形成している。第１のセクションの側面４は特に拡散性の電磁放射を全反射させるのに適している。側面４で拡散性の電磁放射が反射され、側面５によって定義される第２のセクションへ入射する。
【００７８】
図４には本発明のオプトエレクトロニクスモジュールの第２の実施例の概略的な断面図が示されている。ここでは光出射面６が光源１を包囲している。光導波体１０において、光入射面６は光出射面７の反対側の表面に凹部として形成されている。光源１と光入射面６とのあいだに例えば空気の充填された空隙１２が設けられている。また、空隙１２を、光導波体１０の材料の屈折率よりも小さい屈折率を有する透明な射出成形材料によって充填してもよい。
【００７９】
図４の実施例では、光導波体１０は光学特性のほかに光源１１の機械的保護部の役割も果たしている。
【００８０】
本発明は上述した実施例のみに限定されるものではない。本発明は、明示的に記載されているか否かにかかわらず、明細書・特許請求の範囲・図面・要約書の全体にわたって示された新規な特徴またはその任意の組み合わせを全て含む。
【００８１】
本願は独国出願第１０２００５００９０２８．１号明細書および独国出願第１０２００５０１８３３６．０−５１号明細書に関連しており、これらの出願の優先権を主張する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１Ａ】本発明のオプトエレクトロニクスモジュールの断面図である。
【図１Ｂ】本発明の光導波体の斜視図である。
【図２Ａ】本発明の光導波体の第１の実施例の概略的な断面図である。
【図２Ｂ】本発明の光導波体の第１の実施例の概略的な斜視図である。
【図３】本発明の光導波体の第２の実施例の概略的な断面図である。
【図４】本発明のオプトエレクトロニクスモジュールの第２の実施例の概略的な断面図である。
【図１Ａ】
2008532297.tif 000003
【図１Ｂ】
2008532297.tif 000004
【図２Ａ】
2008532297.tif 000005
【図２Ｂ】
2008532297.tif 000006
【図３】
2008532297.tif 000007
【図４】
2008532297.tif 000008
【国際調査報告】
2008532297.tif 000009
2008532297.tif 000010
2008532297.tif 000011
2008532297.tif 000012
2008532297.tif 000013
2008532297.tif 000014