(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光センサと、適応性がある色を伴った光源と、制御電子回路と、を有する照明装置であって、
前記光センサは、光拡散器と、光学的に透明ではないハウジングと、少なくとも1個の干渉フィルタと、少なくとも2個のフォトセンサと、を有する光センサであって、前記ハウジングは、光の入射開口を提供する１か所のウインドウを持ち、前記光学的に透明ではないハウジングは前記1か所のウインドウ以外からの光の入射を防止し、前記光拡散器が、前記光学的に透明ではないハウジングの外からの光が前記ウインドウを経て当該光学的に透明ではないハウジングの内部に入るために、前記光拡散器を通過せねばならないように配置され、前記干渉フィルタと前記少なくとも2個のフォトセンサとが、前記光学的に透明ではないハウジングの内部にあり、前記少なくとも2個のフォトセンサは、前記ウィンドウに対する前記ハウジングに入る光の、前記干渉フィルタに対する第１の入射角と、前記ウインドウに対する前記ハウジングに入る光の、前記干渉フィルタに対する第２の入射角と、を提供し、前記干渉フィルタが、前記ウインドウと前記少なくとも2個のフォトセンサとの間にあり、前記干渉フィルタと前記少なくとも２個のフォトセンサとは、前記少なくとも2個のフォトセンサを、前記第１の入射角と前記第２の入射角とで配置し、
前記光センサにおいて、前記光拡散器と前記ウィンドウとの組み合わせが、前記ウィンドウを介して光が前記光学的に透明ではないハウジングの内部に入るときに、前記干渉フィルタの表面に対して、ランバート余弦則に従ってランバート光線パターンを有する概ねランバート放射体を生じ、前記ウィンドウを通過する光の相対強度が少なくとも２つの異なる波長範囲において検出される、照明装置。
【請求項２】
1個の干渉フィルタを備えた、光学的に透明ではないハウジングを有する、請求項１に記載の光センサ。
【請求項３】
前記光センサの前記光学的に透明ではないハウジングが、少なくとも2か所のウインドウと、少なくとも2個のレンズと、少なくとも2個の干渉フィルタと、を有し、前記ウインドウ及び前記レンズが、前記光学的に透明ではないハウジング内にコリメータとして存在し、前記少なくとも2個の干渉フィルタは、異なる波長の範囲で最大の光伝送をする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記レンズは、屈折率n1をもつ第1の材料と、屈折率n2をもつ第2の材料と、を有し、n2はn1よりも大きく、前記第1の材料は、当該第1の材料の平行平面板に対して直交する少なくとも2か所の凹部を有する平行平面板であり、前記凹部が前記第2の材料で満たされている、請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載の光センサと、適応性がある色を伴った光源と、制御電子回路と、を有する照明装置であって、前記光センサの前記少なくとも2個のフォトセンサが、前記少なくとも１個の干渉フィルタを通過した光を検出した後に電気制御信号を出力するように設計され、前記制御電子回路が、前記フォトセンサによって検出された前記電気制御信号に基づいて、光源の色を適応させるように設計されている、照明装置。
【請求項６】
前記光源が、異なる色の光を発する少なくとも2個の発光ダイオード（LED）を有する、請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光拡散器が、発光コンバータを有する、請求項７に記載の照明装置。
【請求項８】
前記発光コンバータは、少なくとも１か所の凹部をもっているモノリシックの発光変換板であり、前記光センサが前記凹部内に置かれ、前記ウインドウが前記モノリシック発光コンバータと接触している、請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
オフィス照明システム、
日常のアプリケーションシステム、
店舗の照明システム、
家庭の照明システム、
アクセントを付けるための照明システム、
スポット照明システム、
劇場用照明システム、
光ファイバのアプリケーションシステム、
プロジェクション・システム、
自動点灯する表示システム、
ピクセル化された表示システム、
区分化された表示システム、
警告サインのシステム、
医療用照明のアプリケーションシステム、
表示サインシステム、
装飾的な照明のシステム、
ポータブル・システム、
自動車のアプリケーション、又は
温室の照明システム、
のアプリケーションのうちの一つ以上を有する、請求項５乃至８の何れか一項に記載の照明装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光センサと、斯様な光センサを有し、適応性がある色を出力する照明装置と、斯様な照明装置を制御する方法と、に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
白色光を発するLEDの発光体が、国際特許公開公報WO 02/099333 A1において説明されている。当該LEDの発光体は、赤、緑、及び青を発光するLEDのアレイと、所望する色バランスを維持するためのフィードバック構成部とを組み込んでいる。フィードバック構成部は、各RGBの色構成要素による光出力を別々に測定することを可能にするよう定置されたフォトダイオードを含む。実施例では、単一のフォトダイオード又はフォトダイオードのアレイが、LEDのアレイが組み合わせられた光出力の経路内に置かれた、部分的に反射する構成要素からの反射光を遮るよう配置されている。個々の色が、LED及びフォトダイオードをパルス化することにより、又はカラーフィルタを用いて、順次測定される。干渉フィルタが、高精度な色調節のために通常使われる。干渉フィルタの伝送波長の角度依存性によって、動作の間、問題が生じる可能性がある。
【課題を解決するための方法】
【０００３】
本発明の目的は、改善された、費用効果のある光センサを供することである。
【０００４】
本発明の更なる目的は、斯様な改善され、費用効果のある光センサを照明装置に供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、照明装置を制御する方法を供することである。
【０００６】
本発明の一つの目的は、光の拡散器と、少なくとも１か所の窓をもっている光学的に透明ではないハウジングと、少なくとも1個の干渉フィルタと、少なくとも2個のフォトセンサとを有する光センサによって達成され、光拡散器は、光学的に透明ではないハウジングの外側からの光が、ウインドウを経て光学的に透明ではないハウジングの内部に入るために、当該光拡散器を通過しなければならない態様で配置され、干渉フィルタと、少なくとも2個のフォトセンサは、光学的に透明ではないハウジングの内部に配置され、前記干渉フィルタが、ウインドウと少なくとも2個の光センサとの間に配置されている。
【０００７】
光拡散器とウインドウとの組合せは、干渉フィルタの表面に関するランバートの余弦則によれば、ランバートの光線パターンを有する概ねランバート放射体を生じる。ウインドウは、フォトセンサより小さな幅をもつことが好ましい。より好ましくは、ウインドウの幅は、フォトセンサの幅の1/10よりも小さい。光拡散器は、光センサによって検出される光を発している光源と、ウインドウとの間のどこにでも配置されることができる。これに加え、光学的に透明ではないハウジングの内面は、透明ではないハウジング内部での反射光に起因する信号ノイズを最小にするために、例えば表面を粗くすることによって、又は充分な態様で反射された光を減じる光の吸収層を供することによって、光を吸収する状態でなければならない。ランバート光線パターンが、干渉フィルタ又は複数の干渉フィルタと、例えば放射特性、特に入射光の色特性を検出するためのフォトダイオードなどのフォトセンサと組み合わせて使用される。入射光の色特性は、例えば、ウインドウを通過する光の相対的な強度を、少なくとも二つの異なる波長範囲で検出して決定される。
【０００８】
本発明による光センサの一実施例では、光センサは、1個の干渉フィルタを備えた光学的に透明ではないハウジングを有する。干渉フィルタの伝送波長の角度依存性と組み合わせて、ランバート光線パターンが、ウインドウを通過する光の相対的な強度を、少なくとも二つの異なる波長範囲で検出するために用いられる。当該干渉フィルタは、好ましくはフォトセンサに取り付けられている。円形の穴をウインドウとして用いると、好ましくは第1のフォトセンサは基本的に円形の形状をもち、干渉フィルタの第1の伝送帯域に対応する特定の立体角にて発された、円形の穴からの光を受信する。第2のフォトセンサは、第1のフォトセンサを迂回する、基本的に環状の形状をもっている。当該第2のフォトセンサは、干渉フィルタの第2の光学伝送帯に対応する異なる立体角にて発された、円形の穴からの光を受信する。スペーサが、光学的な伝送帯域の間の分離を改善するために、第1のフォトセンサと第2のフォトセンサとの間に配置されることがある。この構成は、干渉フィルタが1個だけ必要とされるという長所をもち、これは光センサのコストを減じる。フォトセンサの円対称形である構成は、最大の信号強度を受信することを可能にする。干渉フィルタの表面によって規定される層の通常部に対して、規定された入射角の範囲をフォトセンサの一部がカバーする等の、他の構成が可能である。
【０００９】
本発明による光センサの他の実施例では、光センサは、少なくとも2か所のウインドウをもつ光学的に透明ではないハウジングと、少なくとも2個のレンズと、少なくとも2個の干渉フィルタとを有し、当該ウインドウ及びレンズは、光学的に透明ではないハウジング内にあるコリメータとして配置され、少なくとも2個の干渉フィルタは、異なる波長範囲で最大の光伝送量をもっている。ウインドウは好ましくは円形形状をした空孔であり、空孔の各々がレンズの焦点に配置されている。空孔のうちの一つを通過する拡散光は、対応するレンズを通過しなければならず、平行ビームとして、対応する干渉フィルタに到達する。干渉フィルタに応じた特定の波長範囲の光のみが、干渉フィルタを通過し、結果として、対応するフォトセンサによって、かなり狭い波長範囲での光の強度の正確な測定となる。光の平行ビームは、種々異なる入射角での光に起因する、干渉フィルタの伝送波長範囲の拡大を防止する。この構成にて使用されたレンズは、屈折率n1をもつ第1の材料と、n1より大きな屈折率n2をもつ第2の材料とを有し、第1の材料は、当該第1の材料の平行平面板に対して垂直な、第2の材料で満たされている少なくとも2か所の凹部を有する平行平面板として配置されている。当該凹部は、好ましくは、しかし、必然的ではなく、第1の材料で作られた板に対して平行な円対称の横断面をもつ。第1の材料で作られた板に対して直交する凹部の断面形状は、第1の材料の板と組み合わせられた凹部に満たされた第2の材料の組み合わせ構造によって形成されたレンズの焦点が、（例えば円形形状の空孔である）ウインドウが配置されている場所にあるという態様で、構成される。
【００１０】
本発明の別の目的は、上で説明された光センサと、適応性がある色及び制御電子回路を有する光源と、少なくとも1個の干渉フィルタを通過した光を検出した後に電気制御信号を出力するよう設計された、光センサが有する少なくとも2個のフォトセンサと、を有する照明装置によって達成され、前記制御電子回路は、前記フォトセンサによって検出された電気制御信号に基づいて光源の色を適応させるよう設計されている。
【００１１】
光源の色は、例えば、ウインドウを通過する光の相対強度を、少なくとも二つの異なる波長範囲で検出することによって決定される。光源は、発光された光の色が調節可能な1個の発光体でもよいし、又は、発光された光の色が調節可能な発光体のアレイか、若しくは異なる色の光を発する、少なくとも2個の発光体をもつ発光体のアレイの何れかでよい。光センサの、光学的に透明ではないハウジングの内表面は、例えば表面を粗くすることによって、又は充分な態様で反射された光を減じる光の吸収層を供することによって、透明ではないハウジング内部での反射光に起因する信号ノイズを最小にするために、光を吸収する状態でなければならない。ウインドウを通過する光量に応じて、信号強度は、ウインドウのサイズ及び/又はフォトセンサのサイズを適応させることによって減じることができる。又は信号強度は、各ウインドウが上で説明された専用のフォトセンサをもつ、ウインドウのアレイを用いて強化されることができる。ウインドウ及び専用のフォトセンサは、光学的に透明ではないハウジング内部で、光学的に分離されたセルで構成されてもよい。ここで「光学的に分離された」とは、1か所のウインドウを経て光学的に透明ではないハウジングの内部に入る光は、専用のフォトセンサによってのみ検出されることを意味すると、理解されたい。代替的には、複数の光センサが1台の照明装置で用いられてもよい。制御電子回路は、記憶手段と適応されたソフトウェアとを有するデータプロセッサなどの手段を有してもよいが、そうでなければ、測定誤差を減じるために、種々異なるセル又はフォトセンサの検出データを分析するASICを有してもよい。
【００１２】
本発明による照明装置の別の実施例では、LEDが光源として用いられている。LEDは、赤及び青などの種々異なる色をもっている。各LEDの強度は、フォトセンサによって検出された制御信号に従う制御電子回路によって、個々に制御されることができる。LEDの強度の制御は、LEDによって発された光の線形結合によって、色空間のサブスペースを測定することを可能にする。LEDの更によく知られた、用いられることができる組合せは、例えば、赤、緑、及び青（RGB）のLEDの組み合わせ、又は赤、緑、青、及び琥珀色のLEDの組合せである。概して、光源の制御は、照明装置の色を変化させるため、及び/又は内外の要因に起因する照明装置の色の変化を補正するために用いられことができる。内外の要因とは、例えば、温度、LEDを駆動する電流、及び特にしかし排他的にLEDに関連するものではないが、経時変化である。
【００１３】
本発明による照明装置の更なる実施例では、光源は、少なくとも2個のLEDと発光コンバータとを有する。当該発光コンバータは、シリコン又はエポキシ樹脂の母材内に分散された蛍光体粉でもよく、「蛍光体粉」とは、光源によって発された第1の波長をもつ光を、第2の波長をもつ光へと変換する、一つ又はこれより多くの蛍光体材料を意味すると理解される。発光コンバータの特別なタイプは、本願明細書で引用され組み込まれている国際特許公開公報WO 2006/087660にて開示されているセラミックの発光コンバータ、又は、溶解かされた蛍光体粒子を有するガラスなどのモノリシックの発光コンバータである。発光コンバータは、拡散器及び/又は光学光導波路として少なくとも部分的に用いられている。特別な実施例では発光コンバータは、少なくとも1か所の凹部と、当該凹部に置かれた光センサと、モノリシック発光コンバータと接触しているウインドウと、を有するモノリシック発光コンバータの板である。モノリシック発光コンバータとウインドウとの間の接触は、直接的又は間接的でもよく、「直接的」とは、モノリシック発光コンバータとウインドウとの間に中間層がないことを意味すると理解され、「間接的」とは、モノリシック発光コンバータとウインドウとの間に中間層があることを意味すると理解される。当該中間層は、例えば、光センサのウインドウに面しているモノリシックの発光コンバータの表面での全反射の確率を低下させる反射防止層、又は光学的な整合層でもよい。LEDは、このコンバータ内で光を発しているモノリシック発光コンバータと直接的又は間接的に接触していてもよい。モノリシック発光コンバータに入射する少なくとも一部の光の波長が、異なる波長に変換される。更にまた、モノリシック発光コンバータが光学的な拡散器として働くモノリシックのセラミック発光コンバータである場合、光はセラミック材料の結晶粒界で散乱される。これに加え、モノリシックの発光コンバータ内にある光は、光センサに付随しているウインドウがモノリシック発光コンバータと接触している場所へと光を案内している空気と比較すると、モノリシック発光コンバータの、より高い屈折率に起因して、当該コンバータの表面で反射される。モノリシック発光コンバータの、光センサが置かれている部分は、反射層又はコーティングで覆われることができる。反射層又はコーティングは、周囲の光から光センサを遮断するため、及びウインドウを経て光センサに入り得る光量を増大するために使われることができる。
【００１４】
本発明による照明装置が、以下のアプリケーションのうちの一つ以上で用いられることができる：
-    オフィス照明システム
-    日常のアプリケーションシステム
-    店舗の照明システム
-    家庭の照明システム
-    アクセントを付けるための照明システム
-    スポット照明システム
-    劇場用照明システム
-    光ファイバのアプリケーションシステム
-    プロジェクション・システム
-    自動点灯する表示システム
-    ピクセル化された表示システム
-    区分化された表示システム
-    警告サインのシステム
-    医療用照明のアプリケーションシステム
-    表示サインシステム
-    装飾的な照明のシステム
-    ポータブル・システム
-    自動車のアプリケーション
-    温室の照明システム
【００１５】
本発明の他の目的は、照明装置を制御する方法によって達成され、当該方法は、
-    ランバート光線パターンをもつ光を供するステップと、
-    光の強度を、ランバート光線パターンの光学的特性を用いて、少なくとも2つの波長範囲で検出するステップと、
-    検出された光の強度に基づいて電気制御信号を出力するステップと、
-    当該電気制御信号によって照明装置を制御するステップと、を含んでいる。
【００１６】
拡散器によって光源の光を拡散すること、及び光学的に透明ではないハウジング内にウインドウを供することは、光のランバート光線パターンを供することができる。光学的に透明ではないハウジング内のウインドウとフォトセンサとの間に配置された少なくとも1個の干渉フィルタと組み合わせた光センサを供することが、光源の相対的な強度を、ランバート光線パターンの光学的特性を用いて、少なくとも二つの波長範囲で検出するために使用されてもよい。電気制御信号は、フォトセンサによって出力される。
【００１７】
本発明は、図を引用してより詳細に説明されるであろう。同じ参照符号は、同様の部品を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第1の実施例による光センサの横断面の主要な部分のスケッチを示す。
【図２】入射光の種々異なる入射角における、干渉フィルタの伝送波長を示す。
【図３】本発明の第2の実施例による光センサを有する照明装置の横断面の主要部のスケッチを示す。
【図４】図3に示される装置の実施例の拡大図を示す。
【図５】本発明の一実施例による光センサの波長解像度を示す。
【図６】本発明の別の実施例によるコリメータを有する光センサの一部の横断面の主要部のスケッチを示す。
【図７Ａ】空孔のパターンがエッチング・マスクにて規定される。
【図７Ｂ】等方性の湿式エッチングによって半球状の空所を作る。
【図７Ｃ】エッチング・マスクが除去された後の基板を示す。
【図７Ｄ】複製プロセスを用いて空所の反転構造をもつスタンプが作られる。
【図７Ｅ】レンズを成形するために、スタンプがシート状の光学材料に押捺される。
【図７Ｆ】スタンプがシート状の光学材料に押捺された後の様子を示す。
【図７Ｇ】半球状の成形部を有する、光学材料のシートを示す。
【図７Ｈ】成形部が別の光学材料で充填される。
【図７Ｉ】充填された光学材料の平面部が、半球状のレンズの焦点位置になるまで研磨される。
【図７Ｊ】充填された光学材料の研磨された平面部の上側が、光学的に透明ではない材料で覆われ、次にピンホールが設けられる。
【発明を実施する形態】
【００１９】
図1は、本発明の第1の実施例による光センサ1の横断面の主要部のスケッチである。光学的に透明ではないハウジング11は、例えば、ウインドウ12を備えた矩形の立体の形をもっている。当該ウインドウ12は、例えばピンホールである。ウインドウ12とは反対側に、光学的に透明ではないハウジング11は、干渉フィルタ13、例えば、制御電子回路16へと接続されている複数のフォトセンサ14を覆っているファブリ・ペロー・フィルタ（FPF）を組み込んでいる。制御電子回路16は、例えば光センサ1と一体化されたデータプロセッサである。電源用及び信号送信用の電気的な接続は、光学的に透明ではないハウジングの下面に供された半田ボール15によってなされる。光学的に透明ではないハウジングの外側に、ウインドウ12を覆っている光拡散器10が供されている。例えば、多数の光を散乱する粒子をもっているガラス母材である光拡散器10は、拡散光がウインドウ12を通過し、光学的に透明ではないハウジング11の内部に入るように、光を散乱させ、結果としてランバート光線パターンを、光学的に透明ではないハウジング11の内部に生じさせる。この光線パターンは、光学的に拡散することはない材料、例えばガラス又は空気中を伝わることであろう。ウインドウ12と干渉フィルタ13との間の距離が、従って、ウインドウ12のスポットを干渉フィルタ13上に拡大させる。入射角に応じて、特定の波長範囲をもつ光は、主に図2に特性が描かれている干渉フィルタ13を通過する。図2は干渉フィルタの特性であり、光線が、干渉フィルタの表面に対して直交する光線よりも大きく傾けられた場合、通過する光の波長はより低い側にシフトすることを示している。従って、（フォトセンサが広帯域の光学受信器である場合）フォトセンサ14のうちの一つによって検出された光の波長範囲は、干渉フィルタ13（規定された入射角における伝送波長）と、ウインドウ12の幾何学的な配置と、フォトセンサ14と、フォトセンサ14自体の形状及び延在とに依存する。フォトセンサ14による、伝送光の検出から得られた電気信号は、この事例では、例えば干渉フィルタ13（干渉フィルタ13の表面によって規定された平面に対して、規定された90度の入射角での伝送波長）と、ウインドウ12の幾何学的配置と、フォトセンサ14と、フォトセンサ14自体の形状及び延在を考慮して、一体化された制御電子回路によってデータ処理される。少なくとも2個のフォトセンサ14が、信号を少なくとも二つの波長範囲で検出するために必要とされる。
【００２０】
図3及び図4は、本発明の第2の実施例による光センサを有する照明装置の横断面の主要部のスケッチであり、図4の光センサ1は、拡大図で示されている。照明装置は、緑色のLED 20、及び青色のLED 21から成る光源を有する。LED 20、LED 21、及び光センサ1は、LED 20、LED 21を光センサ1、電源（図示せず）、及び/又は外部の制御電子回路（図示せず）へと接続するための導電路をもっている基板40に半田付けされている。光拡散器10は、モノリシックの発光コンバータを通過する青色光の一部を赤色光へと変換するよう適応された、モノリシックの発光コンバータである。この変換機能の他に、当該モノリシック発光コンバータは、LED 20、LED 21によって発された光の色を混合する光拡散器10として用いられている。モノリシック発光コンバータの一方の側は、透明な接着剤によってLED 20、LED 21に取り付けられている。光センサ1は、LED 20、LED 21が取り付けられた側に設けられた、モノリシック発光コンバータの凹部25に置かれている（凹部、即ち一種の光結合構造が必要かどうかは、LED 20、21の高さと比較した光センサ1の高さに依存する）。更に、光センサ1のウインドウ12を設けた側が、モノリシック発光コンバータに取り付けられる。LED 20、LED 21は、モノリシック発光コンバータ内に光を発する。当該モノリシック発光コンバータは、入射光を混合し、変換する。混合され、変換された光の一部はウインドウ12へと案内され、拡散光が当該ウインドウ12を通過し、ランバート光線パターンをもち、光学的に透明ではないハウジング11の内部に入る。この光線パターンは、光学的に拡散しない材料、例えばガラス又は空気中を伝わることであろう。入射角に応じて、特定の波長範囲をもつ光は、図1を引用して上で説明された干渉フィルタ13を通過する。フォトセンサ14による、伝送光の検出から生じた電気信号は、この事例では外部にある制御電子回路（図示せず）によって、例えば干渉フィルタ13（規定の入射角における伝送波長）と、ウインドウ12の幾何学的配置と、光センサ14と、光センサ14自体の形状及び延在を考慮して、データ処理される。本実施例では、半円形の形状をもつ3個のフォトセンサ14の検出信号が制御電子回路へと送られる。3個のフォトセンサのうち、第1のフォトセンサは中央に置かれ、第2の半円形のフォトセンサは第1のフォトセンサの周囲に配置された半円形の切り欠きを備え、第3の半円形のフォトセンサは、第2のフォトセンサの周囲に配置された半円形の切り欠きを備えている。ウインドウ12は、第1のフォトセンサの中心上のピンホールの位置にある。フォトセンサから送られた電子制御信号は、照明装置によって発された、異なる色の相対的な強度などの光の特性を算出するために使用され、必要に応じて、例えば、各LED 20、LED 21に供給される電流を増減させることによって、LED 20、LED 21を再調整する。
【００２１】
図5は、干渉フィルタ13の平面と直交する1つの断面（斜線部）において、ウインドウ12（ピンホール）を通過した後、干渉フィルタの表面で、矢印によって示される入射光の角度分布を示す。干渉フィルタは、ピンホールから300μm離れたところに配置され、厚みdをもつ誘電性スペーサの屈折率nによって特徴づけられる。この誘電性スペーサは、当該スペーサがアプリケーションの対象となる波長範囲において光学的に透明である場合には、どのような材料からでも構成されることができる。可視波長範囲では、スペーサ材料は、例えばSiO2、窒化シリコン、又は空気などでもよい。誘電性スペーサは、例えば薄い銀の層、アルミニウムの層、又は誘電性のλ/4 反射板のスタックでも良い、部分的に光を伝える二つの鏡の間に挟まれている。種々異なる入射角において伝わる波長範囲が、図5の干渉フィルタ13の下方に描かれている。
【００２２】
図6は、本発明の別の実施例によるコリメータを有する光センサの一部の横断面の主要部のスケッチである。当該コリメータは、焦点距離がピンホール12と一致するという態様で選択された、レンズ50と光学的に結合されたピンホール12をもつ。半球状のレンズ50の場合、本実施例は、レンズ50とピンホール12との間にあるスペーサ層140によって構成されることができる。ピンホール12に入る拡散光100は、ピンホールをランバート光線パターンで出ることであろう。この時点で、光線101がレンズの焦点から生じ、コリメートされた平行光ビーム102へと屈折される。干渉フィルタ13が平行光ビームと直交して配置され、結果として、干渉フィルタ13を伝わり、フォトセンサ14によって検出される狭帯域の光信号を生じる。図6にて描かれたような、光を種々異なる波長範囲で伝える干渉フィルタを備えた二つ以上の斯様な構成の組合せは、例えば、照明装置で使われることができる可なり正確な光センサの構築を可能にする。
【００２３】
図6に示されたのと同様のコリメータ構造部を製造するためのプロセス・ステップが、図7に描かれている。ステップAでは、空孔のパターンが、基板210を覆っているエッチング・マスク200にて規定される。ステップBでは、等方性の湿式エッチングが実行され、結果として基板210内に半球状の空所215を生じる。ステップCでは、エッチング・マスクが、基板210から除去される。ステップDでは、例えば、Teri W. Odom、J. Christopher Love、Daniel B. Wolfe、Kateri E. Paul、George M. Whitesideによる「複合スタンプを用いた柔らかなリソグラフィによる改善されたパターン転送」、Langmuir 2002、18、5314-5320で説明されている、良く知られたPDMS複製プロセスを用いて、空所215が複製され、結果として、基板210の除去の後、反転された構造を有するゴムのスタンプ220を生じる。当該スタンプ220は取り外され、この後、当該スタンプは、ステップFで描かれているように、適切なシート状の光学材料230、例えばゾル‐ゲル材、又は例えばBCBを用いて、レンズ構造部を成形するために用いられる。結果として生じる成形された光学材料230は、例えば、ステップGに示す半球状の成型部235を有するシートである。後続するステップHでは、当該成形部235は、成形された光学材料230の屈折率よりも大きな屈折率をもつ材料240で充填される。ステップIでは、材料240の層が、化学的機械研磨（CMP）によって、レンズを形成している半球状の構造（材料240が充填された半球状の成形部235）の焦点に達するまで平坦化される。最終ステップJにおいて、材料240の平坦化された面は、光学的に透明ではない層250で覆われ、ピンホールが、収束構造部を完成させるために、レンズの焦点に設けられる。半球状の成形部235を充填するのとは別に、材料240は、図6に示されたように、レンズとピンホールとの間にスペーサ層を追加で形成する（スペーサ層140）。例えば成形によって、ピンホールに面している材料240に湾曲面を設けることは、スペーサ層の厚さを減じることができる。この場合、更なる平面層が、レンズとピンホールとの間に供されねばならない。代替的には、半球状の成形部以外の形状は、よく制御された異方性のエッチングを用いて、ステップBで供されることができる。収束構造部は、切断することによって1個の収束構造部へと分離されることができる。例えば、フィルタがかけられたフォトダイオードのアレイと組み合わせると、斯様な収束構造部は、本発明の一実施例による光センサを結果として生じる。
【００２４】
本発明が、具体例及び特定の図を引用して説明されたが、しかし、本発明は添付の請求項の範囲によってのみ限定されるので、上記の説明が限定的に解釈されてはならない。請求項中のいかなる引用符号も、本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。説明された図は概観に過ぎず、限定するものではない。図において、構成要素のいくつかのサイズは誇張されている可能性があり、説明の便宜上、一定の縮尺で描かれてはいない。本願明細書及び請求項内にある動詞「有する」及び、その活用型の使用は、他の要素又はステップを除外することはなない。単数形の名詞、例えば「a」、「an」、又は「the」を引用するときの不定冠詞又は定冠詞の使用は、特に明言されることがなければ、この名詞の複数形も含んでいる。
【００２５】
更にまた、本願明細書及び請求項中での第1、第2、第3、等の用語は、同様の構成要素と区別するために用いられ、必ずしも一連の順序又は年代の順序を説明しているわけではない。使用された用語が、適切な状況の下で交換可能であることを理解すべきであると共に、本願明細書において説明された本発明の実施例は、本願明細書において説明され、例示された以外のシーケンスでの動作が可能であることを理解すべきである。
【００２６】
更にまた、本願明細書及び請求項中の上部、底部、第1の、第2の、などの用語は説明目的のために使われ、相対的な位置を説明するためには必ずしも必要とされない。使用された用語が、適切な状況の下で交換可能であることを理解すべきであると共に、本願明細書において説明された本発明の実施例は、本願明細書で説明され、例示された以外の方針で動作ができることを理解すべきである。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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