(57)【要約】反射・屈折光学系を用いた平行光源を公開する。ある実施形態においては、本システムが光を狭小な円錐状に屈折する屈折装置、および光が反射装置から好ましい細さの円錐状で発せられるような方向に向けて、光を再利用する反射装置から構成される。
2011515805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、屈折装置と、反射装置とを備える装置。
【請求項２】
光源が透明な請求項1の装置。
【請求項３】
屈折装置がプリズムを有する透明なシートである請求項1の装置。
【請求項４】
屈折装置が錐体を有する透明シートである請求項1の装置。
【請求項５】
反射装置が非平面鏡である請求項1の装置。
【請求項６】
反射装置が波形鏡である請求項5の装置。
【請求項７】
波形がV型の請求項6の装置。
【請求項８】
波形が鋸歯型の請求項6の装置。
【請求項９】
反射装置が三角形を有する鏡である請求項5の装置。
【請求項１０】
錐体が、入射光方向に沿ってその頂点が伸びる請求項9の装置。
【請求項１１】
錐体が、入射光方向に対してその頂点が伸びる請求項9の装置。
【請求項１２】
反射装置が鏡および屈折要素を備える請求項1の装置。
【請求項１３】
屈折要素がプリズムシートである請求項12の装置。
【請求項１４】
屈折要素が三角形を有するシートである請求項12の装置。
【請求項１５】
錐体の頂点が鏡に対して伸びる請求項14の装置。
【請求項１６】
錐体の頂点が鏡から伸びる請求項14の装置。
【請求項１７】
屈折装置および反射装置の配向軸が平行である請求項1の装置。
【請求項１８】
屈折装置および反射装置の配向軸が垂直である請求項1の装置。
【請求項１９】
屈折装置および反射装置の配向軸が互いに対して45度である請求項1の装置。
【請求項２０】
さらに、細い円錐状に進む光を、細い円錐状に進む第二の光へと偏向する光学系ライトガイドを備える請求項1の装置。
【請求項２１】
前述の光を偏向する光学系が、配向非球形粒子を備える請求項20の装置。
【請求項２２】
前述の光を偏向する光学系が、異なる屈折率を有する複数シートを備える請求項20の装置。
【請求項２３】
プリズム側がシートに対して45度の角度となり、反射装置が垂直に入射してくる光を、屈折装置が最初に透過する方向の光へと変換する請求項3の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許は、2008年3月19日にインド、ムンバイで出願された暫定特許554/MUM/2008、「反射・屈折光学系を用いた光軸改善」より優先的に請求される。
【０００２】
本発明は、照明系に関与する。より詳細には、本発明は光を狭小な円錐状に方向付けする光源の屈折・反射装置に関与する。
【背景技術】
【０００３】
照明は、可視化、写真撮影、顕微鏡、科学的な目的、エンターテーメントの制作（演劇、テレビ、映画）などの光や、ディスプレーのバックライトに使用される。
【０００４】
さらに、特別な方法で照明をある対象物に当てなければならないことがよくある。例えば、写真撮影用の光源は拡散、ディスプレーのバックライトの光源は均一、劇場のスポットライトの光源は自由な方向性などの要求事項がある。
【０００５】
特別な放射パターンで光を発する照明器は、技術分野で多く応用されている。透過型情報ディスプレーのバックライトとしての応用もその一つである。このようなバックライトは狭小な視角の光を発する。これは、閲覧者のいない方向で光エネルギーをあまり消費しないため、ディスプレーの個人閲覧のエネルギーを節約する。技術分野で知られるバックライトシステムは、ライトガイドから発する光を狭小な円錐状へと方向づけるプリズムシートから構成される。
【０００６】
図1は、情報ディスプレーシステムの従来技術、バックライト199を図解する。
面光源108は、その表面から光を発する。光は拡散板106を通過し、プリズムシート104に入射する。入射光が面光源108から発する光に比べて、より細い円錐角でプリズムシート104を通過するように、プリズムシート104が入射光の一部を方向付けする。プリズムシート104の入射光の一部は、拡散板106に反射する。拡散板106は、反射光の方向をランダム化し、その一部をプリズムシート104で細い円錐状に通過可能な方向へと再利用する。拡散板からの光の一部は、反射板102に入射し、プリズムシート104に向かって反射する。
【０００７】
拡散板は光をランダムに再利用する。再利用された光は、プリズムシート104、拡散板106、面光源108、反射板102の間で何度も跳ね返ることがある。反射板102、面光源108、拡散板106の吸収によって、光の一部は無駄になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
反射・屈折光学系平行光源を公開する。ある実施形態においては、本システムが光を狭小な円錐状に屈折する屈折装置、および光が反射装置から好ましい細さの円錐状で発せられるような方向に向けて、光を再利用する反射装置から構成される。
【０００９】
さまざまな実施内容の詳細および構成要素の組み合わせを含む、前述およびその他の好ましい特徴は、添付図面に関連して特別に説明され、請求項で示される。本書に記載される特別な方法やシステムは、例示の目的のみで示すものであり、限定するものではない。本書に記載される原則および特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまな実施形態で採用される可能性があることを、当業者は理解するであろう。
【００１０】
本明細書の一部となる添付図面は、本発明の原則を説明および教示する目的で、現時点で好適な実施の形態、また上記の概要と共に、好適な実施の形態の詳細な説明を図解で示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】情報ディスプレーシステムの先行技術のバックライトを示す。
【００１２】
【図２Ａ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源を示す。
【００１３】
【図２Ｂ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源を示す。
【００１４】
【図３Ａ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を例示する。
【００１５】
【図３Ｂ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を一側面から例示する。
【００１６】
【図４】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を一側面から例示する。
【００１７】
【図５】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を一側面から例示する。
【００１８】
【図６Ａ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の屈折装置を例示する。
【００１９】
【図６Ｂ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の屈折装置の上面を例示する。
【００２０】
【図６Ｃ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の屈折装置の前面を例示する。
【００２１】
【図６Ｄ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の屈折装置の側面を例示する。
【００２２】
【図６Ｅ】一つの実施形態による、プリズムシートへの入射光線の角度分布を簡略的に図示する。
【００２３】
【図７Ａ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を例示する。
【００２４】
【図７Ｂ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を例示する。
【００２５】
【図８Ａ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を例示する。
【００２６】
【図８Ｂ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の反射装置を例示する。
【００２７】
【図９Ａ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の屈折装置を例示する。
【００２８】
【図９Ｂ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源の屈折装置を例示する。
【００２９】
【図１０Ａ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源を示す。
【００３０】
【図１０Ｂ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源を示す。
【００３１】
【図１０Ｃ】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源を示す。
【００３２】
【図１１】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源を示す。
【００３３】
【図１２】一つの実施形態による、細く円錐状に光を発する光源を示す。
【００３４】
【図１３】一つの実施形態による、面光源を示す。
【００３５】
【図１４】一つの実施形態による、線光源を示す。
【００３６】
【図１５】一つの実施形態による、光源として用いられる、光偏向板を有するライトガイドの例示的要素を示す。
【００３７】
【図１６】一つの実施形態による、さまざまな密度の光偏向性粒子を有する光源を例示する。
【００３８】
【図１７】一つの実施形態による、二つの光源を有する光源を例示する。
【００３９】
【図１８】一つの実施形態による、鏡反射の光源を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
反射・屈折光学系平行光源を公開する。ある実施形態においては、本システムが光を狭小な円錐状に屈折する屈折装置、および光が反射装置から好ましい細さの円錐状で発せられるような方向に向けて、光を再利用する反射装置から構成される。
【００４１】
一つの実施形態によれば、図2Aは細く円錐状に光を発する光源299を示す。光源208はその表面の一カ所あるいは数カ所から光を発する。一つの実施形態では、光源208はライトガイドであり、発光は表面エッチング、光偏向性粒子の微細拡散からの広がり、バルク全体の形状、または本技術分野で知られる他の手段により発光する。屈折装置206は、光源208の一つの発光面近くに位置する。屈折装置206は、特定の方向に入射光を透過する一方で、特定の方向に入射光を反射する。部分的に反射、屈折する入射光の方向がある場合もある。光は屈折装置206の中で屈折し、細い円錐状に落ちる方向へと発せられる。光の一部は屈折装置206が反射する。屈折装置206から反射された光は、屈折装置に近い表面の反対側の光源208表面付近にある反射装置202へと入射する。反射装置202は入射光線の一部を、屈折装置206が透過した方向へと送る。一つの実施形態では、屈折装置206が望ましい細さの円錐状へと送る方向に向けて、反射装置202が入射光線の一部を送る。一つの実施形態では、光源208は主に屈折装置206および反射装置202から入射する光に対して透明である。すなわち、方向を変えることなくこのような光を通過させる。
【００４２】
光源208は点光源、線光源、または面光源の可能性があり、光源299はそれに対応して、細く円錐状に光を発する点光源、線光源、または面光源となる。点光源は極小域から光を発する光源である。線光源は一つの大きな寸法とその他の小さな寸法を有する領域から光を発する光源である。面光源は二つの大きな寸法を有する領域から光を発する光源である。
【００４３】
反射装置202は、屈折装置206の透過する方向に向けて、屈折装置206が反射する光を送る。ある実施形態では、反射装置が非平面反射体である。別の実施形態では、反射装置は光の方向を変える平面鏡、およびその他の光学系から構成される。
【００４４】
一つの実施形態によれば、図2B は細く円錐状に光を発する光源299を示す。方向214および218の光は、屈折装置206に入射する。方向218の光は屈折装置206の中で屈折し、方向216に沿って透過する。方向214の光は屈折装置206で反射し、方向212に沿って透過する。方向212の光は反射装置202に入射する。反射装置202は、方向212の入射光線を方向220へ反射する。方向220の光は、屈折装置206によって透過される。
【００４５】
一つの実施形態では、屈折装置206がそれに対して垂直に向かってくる光から、反射装置202に対して垂直に進んでいく光を送る。
【００４６】
一つの実施形態によれば、図3A は細く円錐状に光を発する光源の反射装置399を例示する。反射装置399は、波型あるいはV型鏡から構成される。鏡とは、金属表面、分布ブラッグ反射体、ハイブリッド反射体、全反射体、全方向反射体、などのあらゆる光反射の手段である。反射装置399は、方向312から方向310へと入射する光を反射する。V波型は微小や大きなものがある。
【００４７】
一つの実施形態によれば、図 3B は細く円錐状に光を発する光源の反射装置399を一側面から例示する。反射装置399は波型あるいはV型鏡から構成される。反射装置399は方向312から方向310へと入射する光を反射する。
【００４８】
一つの実施形態によれば、図4は細く円錐状に光を発する光源の反射装置499を一側面から例示する。反射装置499は、鋸歯状に配置された鏡、つまり鋸歯の形状に押し出された鏡から成る。反射装置499は方向412から方向410へと入射する光を反射する。
【００４９】
一つの実施形態によれば、反射装置499は屈折光学面に対して傾斜した角度となる、一枚の鏡から構成される。
【００５０】
一つの実施形態によれば、図 5 は細く円錐状に光を発する光源の反射装置599を一側面から例示する。反射装置599は、平面鏡516およびプリズムシート518から成る。プリズムシート518は、アクリルなどの透明材質で作られ、三角柱形状から成るプリズムシート518は、方向510から方向530へと入射する光を屈折させる。この光は鏡516で反射し、プリズムシート518が方向512へと屈折させる。
【００５１】
一つの実施形態によれば、図6A は細く円錐状に光を発する光源の屈折装置699を例示する。屈折装置699は透明な材質でできたシートである。シートの上面は平行に並んだ三角柱で波型を形成している。例示的入射光線610は、シートに垂直な軸612と角度604（極角と呼ばれる）をつける。極角は0〜90度である。
【００５２】
一つの実施形態によれば、本屈折装置は、異なる方向に配向するプリズムのシートを一つ以上有することがある。例えば、屈折装置には互いに重なっている2枚のプリズムシートがあり、そのプリズムは互いに対して直角に配向している。
【００５３】
一つの実施形態によれば、図6B は細く円錐状に光を発する光源の屈折装置699の上面を例示する。 屈折装置699は透明な材質でできたシートであり、上面は平行に並んだ三角柱で波型を形成している。入射光線およびシートに垂直な軸から成る面611は、シートに垂直な軸からなるプリズムに垂直な面618と角度602（方位角と呼ばれる）を形成する。方位角は0〜360度である。
【００５４】
一つの実施形態によれば、図6Cは細く円錐状に光を発する光源の屈折装置699の前面を例示する。屈折装置699は、透明な材質でできたシートであり、上面は平行に並んだ三角柱で波型を形成している。入射光線610は、シートに垂直な軸612と角度604を形成する。
【００５５】
一つの実施形態によれば、図6Dは細く円錐状に光を発する光源の屈折装置699の側面を例示する。 屈折装置699は、透明な材質でできたシートであり、上面は平行に並んだ三角柱で波型を形成している。入射光線610は、プリズムシートの平面に垂直な軸612と角度604を形成する。
【００５６】
一つの実施形態によれば、プリズムの傾斜面620および622は、シートの平面に対して45度の角度を取り、2つで直角となる。
【００５７】
一つの実施形態によれば、図6Eはプリズムシートへの入射光線の角度分布698を簡略的に図示する。 この図では、極角が図の中心部から半径方向距離に示され、方位角は固定線624との角度で示される。領域616および617は、プリズムシートから最初に光が透過する方向の入射光線群である。領域614は、プリズムシートから最初に光が透過する方向の入射光線群である。反射する入射光線方向の領域614は、方位角90〜270度周辺に位置し、より大きな極角のところで大きさを増す。領域614からの方向の入射光線は反射する。このような反射光の大部分は、領域614からの方向内で自然に落ちる。反射装置は領域614方向からの光を領域616および617に再利用する。すなわち、屈折装置が最初に反射する方向から、屈折装置が最初に透過する方向へと、反射装置が変換する。
【００５８】
プリズム表面がプリズムシート平面と45度の角度をつけ、合わせて直角になる場合、反射する入射光線方向の領域614は、図の基点に近い方向を含む。すなわち、プリズムシートへの通常または垂直入射に近い方向である。入射光線のこれらの方向は、このプリズムシートが反射し、反射方向もプリズムシートへの通常または垂直入射に近い方向である。この場合反射光学系は、当該部への垂直な入射光線を領域616および617の光へと変換する。
【００５９】
一つの実施形態によれば、図7A は細く円錐状に光を発する光源の反射装置799を例示する。反射装置799は四角錐型鏡から成り、頂点が入射光方向にあたる。別の実施形態によれば、錐体基礎は四角ではなく、三角や六角といったタイル型のような他の形もある。
【００６０】
一つの実施形態によれば、図 7B は細く円錐状に光を発する光源の反射装置798を例示する。反射装置798は、平面鏡724および四角錐シート722から構成される。四角錐シート722はアクリルなどの透明な材質で作られ、錐体頂点は鏡724から伸びる。別の実施形態によれば、錐体基礎は四角ではなく、三角や六角といったタイル型のような他の形もある。
【００６１】
一つの実施形態によれば、図8A は細く円錐状に光を発する光源の反射装置899を例示する。反射装置899は、四角錐型鏡のシートであり、錐体頂点は入射光線の方向に沿って伸びる。別の実施形態によれば、錐体基礎は四角ではなく、三角や六角といったタイル型のような他の形もある。
【００６２】
一つの実施形態によれば、図8Bは細く円錐状に光を発する光源の反射装置898を例示する。反射装置898は、平面鏡824および四角錐シート822から構成される。四角錐シート822はアクリルなどの透明な材質で作られ、上面はいくつもの四角錐型を形成し、錐体頂点は鏡824に向かって伸びる。別の実施形態によれば、錐体基礎は四角ではなく、三角や六角といったタイル型のような他の形もある。
【００６３】
一つの実施形態によれば、図9A は細く円錐状に光を発する光源の屈折装置999を例示する。屈折装置999はアクリルなどの透明な材質で作られ、上面はいくつもの四角錐型を形成し、錐体頂点はシートから伸びる。別の実施形態によれば、錐体基礎は四角ではなく、三角や六角といったタイル型のような他の形もある。
【００６４】
一つの実施形態によれば、図9B は細く円錐状に光を発する光源の屈折装置998を例示する。屈折装置998はアクリルなどの透明な材質で作られ、上面はいくつもの四角錐型を形成し、錐体頂点はシートに向けて伸びる。別の実施形態によれば、錐体基礎は四角ではなく、三角や六角といったタイル型のような他の形もある。
【００６５】
一つの実施形態によれば、図1OAは細く円錐状に光を発する光源1099を示す。反射装置1000および屈折装置1002の配向軸は、互いに平行に並ぶ。プリズムや波形から構成される反射または屈折装置では、装置の配向軸がプリズムや波形の長軸（押し出し軸）に平行である。錐体から構成される反射または屈折装置では、装置の配向軸が錐体基礎の一面に平行である。
【００６６】
一つの実施形態によれば、図1OBは細く円錐状に光を発する光源を示す。反射装置1004および屈折装置1006の配向軸は、互いに対して垂直に並ぶ。
【００６７】
一つの実施形態によれば、図1OCは細く円錐状に光を発する光源1097を示す。反射装置1008および屈折装置1010の配向軸は、互いに対して45度に並ぶ。
【００６８】
一つの実施形態によれば、図11は細く円錐状に光を発する光源1199を示す。反射装置1112、光源1110、屈折装置1128が一つにまとまり、細く円錐状に光を発する光源1138を構成する。光源1138からの光1122は、その小さな一面からライトガイド1126へと入射し、その中で導光される。ライトガイド1126は、その中に配向された非球面拡散粒子1130を有し、それが光1122を光1124へと偏向し、ライトガイド1126外へと細く円錐状に発光する。一つの実施形態では、拡散粒子1130の形状は、直角二等辺三角形プリズムや直方体である。
【００６９】
一つの実施形態では、光源1110は点光源、ライトガイド1126は線導光であるため、光源1199は線光源となる。別の実施形態では、光源1110は線光源、ライトガイド1126は面導光であるため、光源1199は面光源となる。
【００７０】
光偏向粒子集合体1130は、必要な発光パターンを得るためにライトガイド1126全体に均一に広がるか、あるいは異なる状態となることがある。一つの実施形態では、ライトガイド1126が最初に、光偏向粒子集合体1130の広がった一面に入射する光に透明であるように、光偏向粒子集合体1130が低密度さとなっている。
【００７１】
一つの実施形態によれば、図12 は細く円錐状に光を発する光源を示す。反射装置1212、光源1210、屈折装置1216が一つにまとまり、細く円錐状に光を発する光源1138を構成する。光源1238からの光1220は、その小さな一面からライトガイド1126へと入射し、そこで導光される。ライトガイド1208は、異なる屈折率を有するシート1206や1204などのさまざまなシートから成る。シートはライトガイド1208に対して傾斜している。シート間のそれぞれの界面は、少量の光1220を偏向し、細い円錐状の光1202となってライトガイド1208から発する。
【００７２】
一つの実施形態によれば、図13 は面光源1399を示す。線光源1302はライトガイドシート1304の端部1307近くに位置する。ライトガイドシート1304は、小さな透明粒子、泡、金属粒子、染料、または粒子などの、屈折、反射、拡散によって光を広げる光偏向体から成る。線光源1302からの光はライトガイドシート1304へ入射し、全反射によって内部で導光される。光偏向体が光を偏向し、ライトガイドシート1304の表面全体から発光し、面光源を形成する。光偏向粒子集合体は、必要な発光パターンを得るためにライトガイドシート1304全体に均一であるか、あるいは異なる状態となることがある。線光源1302から発する電力が変わる場合、光源1399の発光パターンは比例して変わる。一つ以上の線光源が使用される場合、発光パターンを比例して変えるために、電力を直列に変える場合がある。
【００７３】
一つの実施形態では、ライトガイドシート1304の広い面から見た時にシートが透明であるが、端部1307から見た時に半透明になり、光源1399が外部からの入射光に対して透明になるように、光偏向粒子集合体が選ばれる。このような透明な光源は、屈折装置からの光を反射装置に向けて通し、反射装置から方向を変えることなく屈折装置に戻す。
【００７４】
一つの実施形態によれば、図14は線光源1499を示す。点光源1401は、線導光1402の端部近くに位置する。線導光1402は、小さな透明粒子、泡、金属粒子、染料、または粒子などの、屈折、反射、拡散によって光を広げる光偏向体から成る。点光源1401からの光は線導光1402へ入射し、全反射によって内部で導光される。光偏向体が光を偏向し、線導光1402の表面全体から発光し、線光源を形成する。光偏向粒子集合体は、必要な発光パターンを得るために線導光1402全体に均一であるか、あるいは異なる状態となることがある。点光源1401から発する電力が変わる場合、光源1499の発光パターンは比例して変わる。一つ以上の点光源が使用される場合、発光パターンを比例して変えるために、電力を直列に変える場合がある。
【００７５】
一つの実施形態では、線導光1402の一面から見た時にライトガイドが透明であるが、端部から見た時に半透明になり、線光源1499が外部からの入射光に対して透明になるように、光偏向粒子集合体が選ばれる。このような透明な光源は、屈折装置からの光を反射装置に向けて通し、反射装置から方向を変えることなく屈折装置に戻す。
【００７６】
一つの実施形態によれば、図15は光源として用いられる、光偏向板を有するライトガイドの例示的要素1599を示す。要素1599は、光源に近いライトガイド端部から一定の距離をおいた箇所にある、小さな銀色のライトガイドである。厚みがとても小さい（ライトガイドのその他の寸法は除く）。ライトガイドの要素1599は、線導光または面導光、またそれに対応して、線光源または面光源となる場合のある要素である。
【００７７】
光1500は光源から発光し、また要素1599前の導光比で導光され、要素1599に入射する。光の一部は、ライトガイドを構成する光偏向体によって拡散され、照明1502としてライトガイドから発せられる。残った光は光1504として次の要素へと続く。入射光1500の電力は、証明1502および続く光1504の電力の和に等しくなる。入射光1500に対する分散照明1502の割合は、要素1599の光分散度である。要素1599の厚さに対する要素1599の光分散度比は、要素1599の光分散密度である。要素1599が薄くなると、この要素の光分散密度が一定となる。この要素1599の光分散密度は、要素1599にある光偏向粒子集合体にある程度関係する。この関係はほぼ正比例している。要素1599の光偏向粒子集合体がわかれば、要素1599の光分散密度が求められ、またその逆も可能になる場合がある。
【００７８】
要素1599が薄くなると、照明1502の電力が比例して落ちる。要素が減ることで一定となる、要素1599の厚さに対する照明1502の電力比は、要素1599の発電力密度である。要素1599の発電力密度は、光分散密度と入射光1500の電力との積である。要素1599を通って進む光の電力の傾斜は、発電力密度の負の値である。この相関は、微分方程式で表わされる。
【００７９】
ｄＰ／ｄｈ＝−ｑＰ＝−Ｋ
【００８０】
ここでは、
【００８１】
Hがライトガイドの光源端部から要素の距離
【００８２】
Pが要素を通って導光される光の電力
【００８３】
qが要素の光分散密度、また
【００８４】
Kが要素の発電力密度である。
【００８５】
この微分方程式は、すべての分散導光の要素に応用できる。それぞれの要素の光分散密度で発電力密度を求める時に用いる。この式は、発電力密度でそれぞれの要素の光分散密度を求めることもできる。ある発電力密度のある光源を設計する場合は（ライトガイドの光源端部からの距離に応じた発電力密度）、ライトガイドのそれぞれの要素の光分散密度を求める為に上記微分方程式を解いていく。ここから、ライトガイドのそれぞれの要素の光偏向粒子集合体を求められる。
【００８６】
ライトガイドで均一な粒子集合体が用いられる場合、発電力密度は、端部からの距離と共に指数関数的に低下する。均一な発電力密度は、光源近くの端部から逆端部までの電力の低下を最小限にする為に、粒子密度を選んで得られる場合がある。電力損失を低減し、発電力の均一性を向上するために、逆端部がライトガイドへと光を反射する。代替実施形態では、別の光源が逆端部へと光を発する。
【００８７】
一つの実施形態によれば、図16 はさまざまな密度の光偏向性粒子を有する光源1699を例示する。 光偏向性粒子集合体1602は、分散から密度、またライトガイド1604の光源端部（光源1608に近い方）から逆端部までさまざまである。
【００８８】
均一な照明を得るには、光分散密度、故に粒子密度はライトガイドでさまざまでなければならない。光分散密度は下記に従って変わる。
【００８９】
ｑ＝Ｋ／（Ａ−ｈＫ）
【００９０】
ここでは、
【００９１】
Aがライトガイド1604へと入る電力、また
【００９２】
Kがそれぞれの要素の発電力密度、均一照明用定数（hとは無関係）
【００９３】
ライトガイド1604の全厚がHの場合、HとKとの積はA以下である。すなわち、総発電力はライトガイドに入る総電力以下となり、その場合、上記の解答が最適となる。ライトガイドに入る完全電力が照明に利用される場合、HとKとの積はAとなる。一つの実施形態では、わずかな電力のみが消費され、さらに光分散密度は常に有限であるように、HとKとの積がAよりわずかに少ない値を保つ。
【００９４】
一つの実施形態によれば、図17は二つの光源を有する光源1799を例示する。二つの光源1708、1709を利用すると、ライトガイド1704の光偏向粒子密度の大きなばらつきは不要となる。上記の微分方程式は、それぞれの光源1708、1709に対する発電力密度を個別に導くために用いられる。これら二つの電力密度の加算は、特定のライトガイド要素で発する総光電力密度になる。
【００９５】
光源1799の均一な照明は、下記に従ったさまざまな光分散密度で得られる。
【００９６】
ｑ＝１／sqrt（（ｈ−Ｈ／２）＾２＋Ｃ／Ｋ＾２）
【００９７】
ここでは、
【００９８】
sqrtは平行根関数
【００９９】
＾は累乗法、また
【０１００】
Ｃ＝Ａ（Ａ−ＨＫ）である。
【０１０１】
一つの実施形態によれば、図18は鏡反射の光源1899を例示する。鏡付きライトガイド1804を利用すると、光偏向粒子密度の大きなばらつきは不要となる。ライトガイド1804の上端部1810は鏡付きであり、ライトガイド1804へと光を反射する。
【０１０２】
光源1899の均一な照明は、下記に従ったさまざまな光分散密度で得られる。
【０１０３】
ｑ＝１／sqrt（（ｈ−Ｈ）＾２＋Ｄ／Ｋ＾２）
【０１０４】
ここでは、
【０１０５】
Ｄ＝４Ａ（Ａ−ＨＫ）である。
【０１０６】
反射・屈折光学系平行光源を公開する。本明細書に記載される実施形態は、説明の目的であって、本発明の要旨を制限するものと見なされてはならないことは理解される。本発明の範囲あるいは精神から逸脱することのない、さまざまな変更、使用、置換、再結合、改良、生産方法は、当業者に明白なものとなる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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