(57)【要約】【課題】 被照明物品に、より、均一の照明を与えることができる照明装置を提供する。【解決手段】 照明装置において、光ガイド及び光ガイドから光を受けるための光学的に透明なフィルムを持つ照明装置であって、前記フィルムが第１の表面及び第２の表面を有し、前記第１の表面が構造を有し、その構造が複数の三角プリズムの形態であり、第２の表面が、第１の表面に当たってフィルムを伝播する光のビームによって照らされた領域の形を変化させる手段を含んでいる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、光ガイド及び光ガイドから光を受けるための光学的に透明なフィルムを持つ照明装置であって、前記光ガイドは、前記照明装置に沿って進行している光線を全反射により照明装置内に留まるよう規制する手段を有し、前記フィルムが第１の表面及び第２の表面を有し、前記第１の表面がそこを通過する光の方向を変化させる手段を有し、前記第２の表面が、第１の表面に当たってフィルムを伝播する光のビームによって照らされた領域の形を変化させる手段を含んでいて、少なくとも上記第１の表面及び第２の表面の一つが複数の三角プリズムを含む照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関する。より具体的には、より、均一に照明することができる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋外の標識等の物品は夜間見えるように点灯しておく必要があることが多い。例えば看板は暗くなった後見えることが望ましいし、交通標識は見えることが重要である。前述のような標識を内からと外からとから照明する種々の方法が使用されてきた。外部照明を用いる場合、最も通常の方法は一列のスポットライトをその標識の底部あるいは頂部のいずれかに沿って整列させることである。これらのスポットライトは光線を標識に向けるよう位置されている。この方法は数々の欠点があり、その最も顕著なのは照明の均一性の欠如である。標識は、他の領域におけるよりもスポットライトの近くではより多くの光線を受け取る。従って均一に照明する装置が望まれている。
【０００３】
別の問題は、多数車線の高速道路で通常用いられている高架標識の場合特に深刻である。光源の交換は通常、作業者が交換すべき光源に達しうるように交通を分岐させるか、停める必要がある。実際の光源が高速道路の交通部分から離れたところに位置しうる装置が有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より均一に物品に照明することができ、また、必要に応じて、光源が被照明物品から離れたところに位置させるようにすることができる照明装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の照明装置は、光ガイド及び光ガイドから光を受けるための光学的に透明なフィルムを持つ照明装置であって、前記フィルムが第１の表面及び第２の表面を有し、前記第１の表面が構造を有し、その構造が複数の三角プリズムの形態であり、第２の表面が、第１の表面に当たってフィルムを伝播する光のビームによって照らされた領域の形を変化させる手段を含んでいるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の照明装置は、被照明物品に対して、より均一の照明を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を説明する。
【０００８】
本発明においては、光線ガイドが光線が標識の一方の縁部に沿って進行するよう制御する。光線抽出装置が光線ガイドから光線を取り出し、標識に向かって導く。前記抽出装置には、照明装置の出力特性を形成するフレネルレンズが付属する。
【０００９】
図１は本発明による照明装置を示す。照明装置は、部分的に平行にした光線を提供する光源１０を含む。ハウジングはチューブの形態であって、これは他の形状を用いることも可能なものの直角円形円筒体であることが好ましく光源から光線を受け取る。照明装置の円周の部分は光線ガイド材料１２から構成され、残りは抽出装置１６である。図示のように、光線ガイド部分１２は円周のうちの２７０度分を形成し、一方残りの９０度は抽出装置部分１６である。しかしながら、前記部分の各々が占める円周の相対的な大きさは変えることができ、ケースバイケースで決める必要がある。さらに、光源１０は光線ガイド部分１２のそれと類似の光線ガイド材料により抽出装置１６から分離することができる。このようにする主要な理由は電球や、照明要素を取り換えるのにより都合のよい位置に光源を位置させるためである。このことは、光線導管が高速道路の縁部分から光線を標識近傍の抽出装置まで運ぶことができるので、高架標識の場合特に有用である。
【００１０】
光線ガイド材料１２にはその外面に沿ってプリズム１４の様な複数の直線プリズムが延びている。好適実施例においては、これらのプリズムは、そうすることが必要というのではないが直角の二等辺三角形プリズムである。これらのプリズムは照明装置に沿って進行している光線を全反射により照明装置内に留まるよう規制する。光線ガイド材料は例えば３Ｍ社から市販され、１９８８年７月１２日出願され、現在は米国特許４，９０６，０７０号となっている米国特許願第２１８，０８７号に記載のスコッチ光学照明フィルム（Scotch Optical Lighting Film）でよい。光線抽出部分１６は内面１８と外面２０とを有する。これらの構造体の特性については図２，図３及び図４に関して詳細に説明する。
【００１１】
図２はチューブの軸線に対して垂直の抽出フィルム１６の断面を示す。抽出フィルム１６は透明材料、好ましくは透明の高分子材料から作られている。好ましい高分子材料はポリカーボネートとアクリルである。面２０には構造体２２及び構造体２４の様な複数の構造体があるのが判る。これらの複数の構造体は直線状フレネルレンズの複数の直線状要素である。各要素の軸線はハウジングの軸線方向に平行に延びる。前記面２０上の複数の構造体により形成されたフレネルレンズの特性は希望する出力光線によって変わる。典型的には標識の表面にわたって比較的一定の照明を提供することが好ましい。このように、フレネルレンズは標識上で均一に見えるような光線出力を提供するよう構成すべきである。
【００１２】
図３はフィルム１６のチューブの軸線に平行に切った断面図である。図３に示すように、フィルム１６の側１８はその上に複数の三角形のプリズムが位置している。各プリズムの軸線はハウジングの軸線に対して垂直である。本出願発明の目的に対して、ハウジングの軸線に対して接線はすべての点において垂直であるため、チューブが丸形の場合、プリズムの軸線はハウジングの軸線に対して垂直と考えられる。図示のようにプリズムは直角二等辺三角形であるが、これが必要というのではない。しかしながら、二等辺三角形を使用することはいずれの方向からの光でも等しく良好に作用するので好ましい。従って、照明装置両端で照射することができ、それにより、より多くの光線とより大きい均一性の双方を提供することができる。光線抽出装置としてのプリズムの作用はプリズム２６を参照すれば理解できる。プリズム２６は二辺２８、３０を有する。作動時、光線は二辺の中の一方、例えば側部２８を介してプリズム２６へ入り、プリズムを通って側部３０と衝突する。３０において光線は全反射し、フィルム１６を通じて反射され、面２０を通って出ていくが、フィルムの残りの部分を通って進行する光線と組み合わされて希望する光線の出力分布を形成する。
【００１３】
５９から７９度の範囲の頂角を有するプリズム、特に好ましい６９度の角度を有するプリズムが好ましいことが判明した。
【００１４】
前述のように、出力光線ビームの特性は表面２０上のフレネルレンズによって形成される。しかしながら、この形成は元の光線ビームに対して垂直の方向の光線の分布に影響するのみである。光線ビームに対して平行の方向において、光線分布は面１８上の抽出構造体により決められる。図３に示すように、もし複数の構造体が全て同じ頂角を有する三角形であるとすれば、光線は元の光線ビームに対して平行の方向において、平行とされて出ていく。図４に示すように、フイルム１６’はその頂角が異なっている複数の二等辺三角形を有している。典型的にはこれらの角度は順次繰り返されている。図４から判るように、プリズム３２、３３、３４、３５及び３６はそれぞれ頂角が異なる。一連のプリズムは次いで、プリズム３２、３３に等しい頂角を有するプリズム３２’、３３’で繰り返される。一連の繰り返されるプリズムの数は固定されるのではなくて、特定の設計要件により決められる。例えば、テスト用に作ったある光線抽出フィルムにおいては、７個が一連のプリズムが利用された。これらのプリズムの頂角は７８．５度、６３．５度、７１．０度、７６．０度、６６．０度、７３．５度、そして６８．５度であった。そのようなグループのプリズムの後、同じパターンが繰り返される。このようにプリズムの角度を変えることの利点は、単一の頂角を用いたときに起こりうるように光線が平行にされるのでなく元のビームに対して平行の方向において、より広範囲の角度にわたって光線が広がることである。
【００１５】
図５は本発明による照明装置の実際に作用する態様を示す。この場合は標識４２の底縁部４０である一方の縁部に対して平行に光線が進行することが判る。抽出装置１６は頂縁部４４、底縁部４６および中心部４８を有する。抽出装置１６の外側２０のフレネルレンズは、抽出装置１６の頂縁分４４を通る光線が、標識４２にその頂縁部５０において衝突するよう構成されている。同様に、抽出装置１６の底縁部４６を進行する光線は標識４２とその底部４０で衝突し、中心部４８において抽出装置１６を通って進行する光線は標識４２とその中心部５２において衝突する。この効果により標識全体にわたり均一な照明を提供する。照明の均一性をさらに向上させるために付加的な修正を加えることができるが、図５に示す構成は標識の最も明るいところと最も暗いところの間の光度が２対１、すなわち許容される限度内に十分入った値より悪くならないことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１実施形態に係る照明装置を示す図である。
【図２】本発明の１実施形態で使用されるフィルムの第１の断面図である。
【図３】本発明の１実施形態で使用されるフィルムの第２の断面図である。
【図４】本発明の１実施形態で使用する別の光線抽出フィルムの断面図である。
【図５】作用中の本発明の１実施形態に係る照明装置の概略図である。
【符号の説明】
【００１７】
１０ 光源
１２ 光線ガイド部分
１６ フィルムの第１の表面部分
１６’ フィルムの第１の表面部分
１８ フィルムの内面
２０ 同外面
２２ フィルムの第２の表面部分
２４ フィルムの第２の表面部分
２６ プリズム
３２ プリズム
３３ プリズム
３４ プリズム
３５ プリズム
３６ プリズム
４２ 標識
【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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