(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの動作モード、すなわち、自由閲覧モードのＢ１及び閲覧制限モードのＢ２で使用することができる照明デバイス（１）であって、
閲覧制限モードの動作モードＢ２では、制限された角度範囲で光を放射する、平らな広がりのバックライトシステム（２）であって、前記バックライトシステム（２）によって発せられる光は、前記バックライトシステム（２）の表面法線に対して４５度よりも大きな角度で配置される少なくとも１つの方向において、最大光度の１０％以下で放射される、バックライトシステム（２）と、
前記閲覧方向から見て前記バックライトシステム（２）の前に配置されるプレート形光学要素（３）と、
前記光学要素（３）の狭い側において側方に配置される光源（４）と
を備え、
前記光学要素（３）は光ガイドとして構成され、前記光ガイドは、プラスチック母材Ａ及びその内部で均一に分布するポリマーＢの散乱粒子からなり、
ポリマーＢからなる前記散乱粒子の割合は、前記プラスチック母材Ａに対して０．０１〜３重量パーセントであり、
前記ポリマーＢの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、前記プラスチック母材Ａの屈折率ｎＤ（Ａ）よりも少なくとも０．０１大きく、
前記光ガイドは、前記バックライトシステム（２）によって発せられる光の少なくとも８０％を透過し、
したがって、動作モードＢ１での自由閲覧範囲では、前記光源（４）から前記光学要素（３）に側方に入射する光は、前記バックライトシステム（２）の前記表面法線に対して４５度よりも大きな角度で配置される方向において、前記最大光度の少なくとも２０％で放射され、
動作モードＢ２では、前記バックライトシステム（２）はオンに切り換えられ、前記光源（４）はオフに切り換えられ、動作モードＢ１では、前記光源（４）はオンに切り換えられ、前記バックライトシステム（２）はオフに切り換えられる、照明デバイス（１）。
【請求項２】
前記光源（４）はＬＥＤ又はレーザダイオードであることを特徴とする、請求項１に記載の照明デバイス（１）。
【請求項３】
前記バックライトシステム（２）は、光をコリメートする少なくとも１つの光学層を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の照明デバイス（１）。
【請求項４】
前記バックライトシステム（２）は、サイドライト、エッジライト、ダイレクトＬＥＤバックライト、エッジＬＥＤバックライト、ＯＬＥＤ、又は何らかの他のサーフェスエミッタとして構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明デバイス（１）。
【請求項５】
前記バックライトシステム（２）は、光が制限された立体角のみで放射されるプライバシーフィルタが適用されるバックライト、例えばエッジライト又はダイレクトＬＥＤバックライトであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明デバイス（１）。
【請求項６】
前記照明デバイス（１）は、特に明るい閲覧モードの第３の動作モードＢ３で更に動作することができ、動作モードＢ３では、前記バックライトシステム（２）及び前記光源（４）は両方ともオンに切り替えられる、請求項１に記載の照明デバイス（１）。
【請求項７】
少なくとも２つの動作モード、すなわち、自由閲覧モードのＢ３及び閲覧制限モードのＢ２で使用することができる照明デバイス（１）であって、
閲覧制限モードの動作モードＢ２では、制限された角度範囲で光を放射する、平らな広がりのバックライトシステム（２）であって、前記バックライトシステム（２）によって発せられる光は、前記バックライトシステム（２）の表面法線に対して４５度よりも大きな角度で配置される少なくとも１つの方向において、最大光度の１０％以下で放射される、バックライトシステム（２）と、
前記閲覧方向から見て前記バックライトシステム（２）の前に配置されるプレート形光学要素（３）と、
前記光学要素（３）の狭い側において側方に配置される光源（４）と
を備え、
前記光学要素（３）は光ガイドとして構成され、前記光ガイドは、プラスチック母材Ａ及びその内部で均一に分布するポリマーＢの散乱粒子からなり、
ポリマーＢからなる前記散乱粒子の割合は、前記プラスチック母材Ａに対して０．０１〜３重量パーセントであり、
前記ポリマーＢの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、前記プラスチック母材Ａの屈折率ｎＤ（Ａ）よりも少なくとも０．０１大きく、
前記光ガイドは、前記バックライトシステム（２）によって発せられる光の少なくとも８０％を透過し、
したがって、動作モードＢ３での自由閲覧範囲では、前記光源（４）から前記光学要素
（３）に側方に入射する光は、前記バックライトシステム（２）の前記表面法線に対して４５度よりも大きな角度で配置される方向において、前記最大光度の少なくとも２０％で放射され、
動作モードＢ２では、前記バックライトシステム（２）はオンに切り換えられ、前記光源（４）はオフに切り換えられ、動作モードＢ３では、前記光源（４）及び前記バックライトシステム（２）の両方がオンに切り換えられる、照明デバイス（１）。
【請求項８】
電子制御システムを更に備え、前記電子制御システムは、時間の過程にわたり、前記バックライトシステム（２）の輝度がゼロに低減されていく間に、前記光源（４）の輝度が同時に、最大又は指定レベルまで増大し、逆の場合も同じであるように、動作モードＢ１又はＢ３とＢ２との間の遷移又はこの逆の遷移を漸次的に制御する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明デバイス（１）。
【請求項９】
前記光学要素（３）は、前記バックライトシステム（２）に面する側に部分反射コートを有し、前記光学要素（３）の出射結合光の反射の程度は、動作モードＢ１又はＢ３では、輝度差を補償するようにエリアにわたって変化することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明デバイス（１）。
【請求項１０】
透過型イメージャ（５）、例えば、ＬＣＤパネルが、前記照明デバイス（１）の前に配置されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明デバイス（１）。
【請求項１１】
制御システムを備え、前記制御システムは、動作モードＢ１又はＢ３では、前記光学要素（３）の出射結合光のエリアにわたる輝度差を、これらの輝度差を補うように前記透過型イメージャ（５）に提示される画像内容を制御することにより補償し、それにより、前記透過型イメージャ（５）で検出される画像は、輝度に関して均一である、請求項１０に記載の照明デバイス（１）。
【請求項１２】
機密データ、例えば、ＰＩＮ、電子メール、ＳＭＳテキストメッセージ、又はパスワードを現金自動預け払い機、現金端末、又はモバイルデバイスで入力又は表示するデバイスであって、請求項１０又は１１に記載の照明デバイス（１）を含む、デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ＬＣＤの視野角を広げる尽力は、近年、大きく進歩した。しかし、往々にして、表示画面の非常に大きな閲覧範囲が不利であり得る状況がある。ますます、ノートブックＰＣ及びタブレットＰＣ等のモバイルデバイスが、バンキング、個人データ、及び他の機密データ等の情報を提供するようになっている。したがって、ユーザは、これらの機密データを見ることが許可されている人を制御する必要があり、ユーザは、例えば、休暇のスナップ写真を見る場合又は広告目的で他人と表示情報をシェアする広い視野角と、表示される情報をプライベートに保つべき小さな視野角とを切り換え可能でなければならない。
【背景技術】
【０００２】
密に離間されたルーバーを備えた附属フィルムが既に、モバイルディスプレイに使用されて、表示された光学データのプライバシーを提供している。しかし、これらのフィルムは、切り換え可能ではなく、手作業で適用し、取り外す必要があり、非使用時、ディスプレイとは別個に持ち運ぶ必要がある。そのようなルーバーフィルムの別の基本的な欠点は、それらに伴う光損失である。
【０００３】
密に離間されたルーバーを使用するそのようなプライバシーフィルタは、特許文献１に記載されている。ここで、煩わしい欠点は、フィルタを機械的に取り外すか、又は取り付ける必要性及び保護モードでの光損失である。
【０００４】
特許文献２には、プライバシーモードを達成するために、表面に狭いプリズムストライプの規則正しい配置が提供されるフィルムの使用が記載されている。このフィルムの開発及び製作はかなり複雑である。
【０００５】
特許文献３では、自由閲覧と閲覧制限との切り換えは、「クロモニック」として知られる層間で液晶をトリガーすることによってもたらされる。これは光損失を伴い、技術はかなり複雑である。
【０００６】
特許文献４には、照明システム及び表示ユニットを構成する方法のかなりの数の概念が開示されている。この特許文献での図３Ａ及び図３Ｂによって示される形態は、特に、くさび形光ガイドからなる２つのバックライトと、ＬＣＤパネルとを使用し、後部バックライト４０は、広い照明角を強制的に生成すると主張され、後部バックライト４０の前にあるバックライト３８は、狭い照明角を強制的に生成すると主張される。しかし、どの動作モードで、バックライト３８が、広い照明角でバックライト４０から来る光を、バックライト３８を通過するときに基本的に狭い照明角に変換せずに、狭い照明角を生成することが意図されるかは明確ではない。
【０００７】
特許文献４の図５による構成に関して、光ガイド４６及び４８が両方とも、「狭い光」、すなわち、狭い照明角を有する光を生成することに気付かれたい。光ガイド４８の光を「広い光」、すなわち、広い照明角を有する光に変換することは、製作が複雑なプリズム構造を有するビーム分割ミラー５０によってのみもたらされる。この変換は、光強度をかなり低減させ、その理由は、利用可能な唯一の光である、最初は狭い角度で放射された光が次に、一般に、半空間である大きな角度に広がるためである。その結果、輝度（ルミナンスに関して）は、パラメータに応じて１／５以下に減少する。したがって、これは、実施には殆ど無関係な構成である。
【０００８】
特許文献４の図７による構成では、蛍光体の層が、ＵＶ光を可視光に変換するのに必須である。これはかなり複雑な設計であり、読めるようにＬＣＤパネルを照明するバックライトからの十分な光を得る必要性を考えると、非常に高強度のＵＶ光が必要とされる。これは高価且つ複雑であり、必要なＵＶ放射をシールドすることだけで、この構成は実施不可能になる。
【０００９】
特許文献５には、表示画面内のかなり複雑なバックライトが記載されている。この特許文献の図１及び図１５によれば、幾つかの光ガイドが利用されるのみならず、後部バックライトシステムによって発せられた光を、第２のバックライトシステムへの途中で変換する、マイクロレンズ要素４０及びプリズム構造５０等の更に複雑な光学要素も利用される。この実施は、高価且つ複雑であり、同様に光損失も伴う。特許文献５の図１７による形態では、光源４Ｒ及び１８は両方とも、狭い照明角を有する光を生成し、後部光源１８によって発せられた光はまず、複雑な様式で大きな照明角を有する光に変換される。上述したように、この複雑な変換は、輝度を大幅に減少させる。
【００１０】
特許文献６では、設計及び製作が複雑な特殊な光学表面１９を使用して、光入射角に応じて様々な狭い又は広い範囲に光を偏向する。これらの構造はフレネルレンズに類似し、光を望ましくない方向に偏向させる非アクティブ縁部を備える。したがって、真に有用な光分布を達成することができるか否かは不明瞭なままである。
【００１１】
一般に、上述した方法及び構成は、共通して以下の欠点を有する：基本表示画面の輝度をかなり低減させ、且つ／又はモードの切り換えにアクティブ光学要素を必要とし、且つ／又は製作が複雑で高価であり、且つ／又は自由閲覧モードでの解像度を低減させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第６，７６５，５５０号明細書
【特許文献２】米国特許第５，９９３，９４０号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１２／０３３５８３号パンフレット
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／００６７１５６号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１２／０２３５８９１号明細書
【特許文献６】特開２００７−１５５７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の課題は、一方のモードが限られた立体角のみを照明し、他方のモードが可能な限り大きな立体角の照明を可能にする少なくとも２つの照明モードで提供することが意図される切り換え可能な照明デバイスを記述することである。したがって、照明デバイスが表示画面と併用される場合、制限付き視野角度の選択肢により、提示された情報のプライバシーを保証すべきであり、一方、第２のモードでは、好ましくは非制限の視野角度での自由閲覧が可能であるべきである。照明デバイスの実施は、単純な手段且つ妥当なコストで可能であるべきである。いずれのモードでも、ユーザに、可能な限り高い解像度、特に好ましくは、使用される表示画面のネイティブの解像度が提供されるべきである。さらに、解決策は、可能な限り最小の光損失を伴うべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、その課題は、少なくとも２つの動作モード、すなわち、自由閲覧モードＢ１及び閲覧制限モードＢ２で使用することができる照明デバイスによって解消され、この照明デバイスは、
−  閲覧制限のモードＢ２では、制限された角度範囲で光を放射する、平らな広がりのバックライトシステムであって、バックライトシステムによって発せられる光は、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられる少なくとも１つの方向において、最大光度の１０％以下で放射される、バックライトシステムと、
−  （閲覧方向から見て）バックライトシステムの前に配置されるプレート形光学要素と、
−  光学要素の狭い側において側方に配置される光源と
を備え、
−  光学要素は光ガイドとして構成され、光ガイドは、プラスチック母材Ａ及びその内部で均一に分布するポリマーＢの散乱粒子からなり、
−  ポリマーＢからなる散乱粒子の割合は、プラスチック母材Ａに対して０．０１〜３重量パーセントであり、
−  ポリマーＢの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、プラスチック母材Ａの屈折率ｎＤ（Ａ）の少なくとも０．０１単位分上であり、
−  光ガイドは、バックライトシステムによって発せられる光の少なくとも８０％を透過し、
−  したがって、モードＢ１での自由閲覧範囲では、光源から光学要素に側方に入射する光は、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも大きな角度の向きの方向において、最大光度の少なくとも２０％で放射され、
−  モードＢ２では、バックライトシステムはオンに切り換えられ、光源はオフに切り換えられ、一方、モードＢ１では、光源はオンに切り換えられ、バックライトシステムはオフに切り換えられる。
【００１５】
上記プラスチック母材Ａは、好ましくは、ポリマーＢと非相溶性である。
【００１６】
プレート形光学要素は、互いに平行に配置される２つの相互に対向する大きな表面からなる。特に、いかなるくさび形構造も除外されるべきである。２つの大きな表面は、４つの狭い辺で区切られ、狭い辺は、光源が発した光を光学要素に結合するのに使用することができる。散乱粒子は均一に分布し、したがって、光学要素は、いかなる不均一光学構造も有さない。
【００１７】
ポリマー散乱粒子がプラスチック母材内で均一に分布する光学要素のこの構成により、バックライトシステムによって発せられ、元々は制限付き角度範囲で放射される光は、光学要素及び照明デバイス全体の両方で、非制限角度範囲で放射される光に変換されないか、又は少なくとも極わずかな程度だけ変換される。
【００１８】
モードＢ２では、バックライトシステムによって発せられた光は、表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられた少なくとも１つの方向において、最大光度の１０％以下で放射される。表面に投射されると、この方向は閲覧者に対して水平な方向であり得、その場合、水平面での放射を制限することが賢明である。これに直交する、すなわち、垂直での放射は必ずしも制限される必要はないが、逆の構成も同様に実現可能である。制限付き放射範囲と非制限放射範囲との間の遷移は、連続していてもよく、又は離散的であってもよい。製造が容易な好ましい実施形態では、モードＢ２での放射は、制限角度範囲で行われるが、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられる全ての方向、すなわち、４５度円錐外の全ての方向では、可能な限り完全にプライベート情報の可視性を制限するために、最大光度の１０％以下で行われる。
【００１９】
換言すれば、少なくとも２つの動作モードＢ１、Ｂ２、・・・で使用することができる照明デバイスは、
−  平らな広がりのバックライトシステムであって、制限付き閲覧範囲のモードＢ２では、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられた方向において、最大光度の多くとも１０％が放射されるような放射特性で光を放射する、バックライトシステムと、
−  閲覧方向に沿ってバックライトシステムの前に配置される光学要素であって、この要素は、バックライトシステムによって発せられる光の少なくとも８０％を透過すべきであり、可能な限り最も広い角度範囲で、この要素の表面法線に対して８０度よりも大きな角度で、光源から側方に入射する光を偏向させるべきであり、それにより、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられた砲口において、最大光度の少なくとも２０％が放射される、光学要素と
を備え、
−  光学要素は、上述したような光ガイドとして構成され、
−  モードＢ２では、バックライトシステムはオンであり、一方、光源はオフであり、モードＢ１では、光源はオンであり、一方、バックライトシステムはオフである。
【００２０】
原理上、本発明のこの構成の有効性は、上述したパラメータが特定の限度内で変化する場合、維持される。例えば、バックライトシステムは、バックライトシステムの表面法線に対して１０度〜４５度よりも大きな角度で向けられた方向において、最大光度の多くとも０％〜２０％が放射されるような放射特性の光を放射し得る。
【００２１】
それにも関わらず、閲覧方向に沿ってバックライトシステムの前に配置される光学要素は、バックライトシステムから出る光の８０％−又は８０％未満、例えば７０％若しくは５０％のみ−を透過し得、可能な限り広い角度範囲において、要素の表面法線に対して８０度よりも大きな角度で光源から側方に入射する光を偏向し得、したがって、バックライトシステムの表面法線に対して１０度〜７０度よりも大きな角度で向けられた方向において、最大光度の少なくとも１０％〜７０％が放射される。
【００２２】
さらに、自由閲覧範囲、すなわち、モードＢ１で光源から光学要素に側方に入射する光は、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられた方向において、最大光度の少なくとも２０％で放射されるが、当然ながら、光の大部分が、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも小さな角度で向けられた方向においても放射又は出射結合され、それにより、一緒に非常に広い角度範囲、光学要素の前の最良でも約半分の空間が照明されることに留意されたい。
【００２３】
光学要素、すなわち、光ガイド内の散乱粒子は、適切な光出力構造を構成する。
【００２４】
バックライトシステムは、好ましくは、サイドライト、エッジライト、ダイレクトＬＥＤバックライト、エッジＬＥＤバックライト、ＯＬＥＤ、又は何らかの他のサーフェスエミッタであり得る。バックライトシステムは、暗視野光源であってもよい。
【００２５】
例えば、バックライトシステムは、永久的なプライバシーフィルタ（例えば、３Ｍ（登録商標）のＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標））が適用されて、光が基本的に制限された立体角のみで放射されるような程度まで、光の放射特性を縮小した典型的なバックライト（エッジライト、ダイレクトＬＥＤバックライト等）であり得る。
【００２６】
しかし、特に好ましくは、バックライトシステムは、永久的なプライバシーフィルタの代わりに、光をコリメートする少なくとも１つの光学層を含み、放射する光の角度低減放射特性を達成する。例えば、３Ｍ（登録商標）のＯｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍ（ＯＬＦ）タイプ２３０１の種類の２枚の交差した層があり得る。
【００２７】
本発明の範囲は、上述したような照明デバイスであるが、照明デバイスの前に配置される透過型イメージャ、例えば、ＬＣＤパネルを有する照明デバイスの使用も含み、それにより、モードＢ１、すなわち、自由閲覧モードでは、イメージャに提示される画像は、イメージャの垂直二等分線に対して９０度、最大傾斜する基本的にあらゆる方向から可視であり、したがって、モードＢ２、すなわち、閲覧制限モードでは、イメージャに提示される画像は、基本的に、イメージャの垂直二等分線に対して４５度、最大傾斜する方向のみから可視である。
【００２８】
上述したように、角度寸法は、構成要素の構成に伴って変更し得る。特定の用途では、イメージャの垂直二等分線に対して大きな角度、例えば４５度を超える角度からの斜位閲覧の場合の特定の残留光は許容される。光源は、例えば、ＬＥＤ又はレーザダイオードであり得る。他の構成も可能である。
【００２９】
最終的に、両構成要素、すなわち、バックライトシステム及び光源が、同時にオンに切り換えられる更なる動作モード、例えばモードＢ３があり得る。照明デバイスが、イメージャと共にモードＢ３で使用される場合、余白に向かって暗くなる特に明るい画像が生成される。例えば、バックライトシステム及び光源に減光照明レベルが使用されるような他の動作モードも実現可能である。さらに、動作モード間の遷移、特にＢ１からＢ２又はこの逆への遷移は、例えば、バックライトシステムの輝度が、例えば、１秒〜２秒の特定の時間スパンにわたりゼロに減じられ、一方、光源の輝度が最大又は指定レベルまで同時に上げられる場合、漸次的であるように制御することができる。本発明のデバイスがイメージャと併用される場合、満足のいく遷移が自由閲覧モードと閲覧制限モードとの間で行われる。したがって、好ましい実施形態では、照明デバイスは電子制御システムを備え、電子制御システムは、モードＢ１とＢ２との間又はこの逆の遷移を漸次的に制御する。
【００３０】
さらに、本発明は、有利なことに、以下のように展開することができる。
【００３１】
光学要素を構成する光ガイドは、例えば、Ｅｖｏｎｉｋ  ＬＤ１２  ８Ｎ又はＥｖｏｎｉｋ  ＰＬＥＸＩＧＬＡＳ（登録商標）ＬＥＤフィルム１５９５０／９９／１−３として知られる材料からなり得る。
【００３２】
また、側方に配置された光源からの光結合が、少なくとも２つ、好ましくは相互に対向する側から行われることが有用である。
【００３３】
バックライトシステムに面する光学要素の側の部分反射コートにより、光出力の全体改善を達成することができ、その理由は、バックライトシステムに向かって出た光が、有用な光方向に反射されるためである。
【００３４】
好ましい実施形態では、光学要素には、バックライトシステムに面する端部に部分反射コートが提供され、反射の程度はエリアにわたって変化し、したがって、自由閲覧モードＢ１では、光学要素の出射結合光のエリアにわたる輝度差を補償することができる。これらの輝度差は不均一な照明によって生じ、不均一な照明は、光源がサイドのみに配置されることから生じる。撮像される内容は、光源の１つにより近い余白よりも中央で暗い。この変化は、様々な方法で達成することができる。第１に、反射の程度、すなわち、反射と透過との比率は、放射光の輝度が最も低いところで反射が最高であるように、連続可変にすることができる。代替的には、最大輝度に対する限度輝度を指定することができ、光学要素に、反射層なしで輝度が指定限度を下回るエリアのみで部分反射、すなわち、単方向的にのみ透過する層が設けられる。この形態はより費用効率的である。
【００３５】
加えて、透過型イメージャの後側の部分反射コートは、光学要素から出力される光の更なる均一化にかなり有利である。このコートも、光学要素の部分反射コートと同様に、エリアにわたって変化するか、又はその選択された領域のみに適用されて、輝度差を補償するように設計し得る。
【００３６】
光出力の更なる改善は、光学要素が、よりよい出射結合のために、複数のピットを有するようにレーザによって構造され、（ａ）ピットが不可視であり、（ｂ）ピットがバックライトシステムから来る角度制限光を散乱させないようにピットの直径が２５０μｍ以下である場合、達成することができる。ピットは、ピットの分布が表面にわたり勾配様又は他の様式で分布する状態で、光学要素に配置し得る。
【００３７】
代替又は追加として、光学要素は、プリズムが集積されたプレート形光ガイドであり得、光出射結合マイクロプリズムが、光ガイドの片面に集積され、マイクロプリズムは錐体として構成される。
【００３８】
さらに、バックライトがコリメートされるように既に設計されている、すなわち、光源が、本明細書において上述したように制限される角度範囲のみの光を放射することが考えられるバックライトシステムを有することが有利である。両モードに常に同じ光源、例えば、側方に配置される光源を使用することが更に好ましいことがある。モードＢ１とＢ２とを切り換えるために、光は、例えば、光電子工学スイッチ又は光学機械スイッチにより、光学要素又はバックライトシステムのいずれかに結合される。そのスイッチは、例えば、シャッタ又は傾斜ミラー等の何らかの機構であり得る。さらに、光源は２線構成であり得、一度に必要とされる線のみがオンに切り換えられる。最後の述べられた形態は、照明デバイスが上述した第３の動作モードＢ３も提供する場合に特に有利である。
【００３９】
さらに、モードＢ２、すなわち閲覧制限モードで所望又は許容される放射方向は、水平方向及び垂直方向のそれぞれで別個に定義し、実施し得る。例えば、様々な身長の人物によって読まれる必要がある現金自動預け払い機のディスプレイの場合、斜位閲覧が大きく制限されるべきでありながら、水平方向よりも垂直方向で大きな角度を有することが有用であり得る。
【００４０】
別の好ましい実施形態では、照明デバイスには制御システムが設けられ、制御システムは、モードＢ１、すなわち、自由閲覧モードでは、光学要素の出射結合光のエリアにわたる輝度差を、これらの輝度差を補うように透過型イメージャに提示される画像内容を制御することにより補償し、それにより、透過型イメージャで見られる画像は、輝度に関して基本的に均一である。換言すれば、光学要素の出射結合からの輝度差−例えば、１つ（例えば、水平）又は複数（例えば、閲覧者に関連して水平方向及び垂直方向又は斜め方向）の方向での勾配又は輝度スポットが生じる場合、提示される画像は、それに従って減光される。このために、輝度差を測定した後、システムは、例えば、固定係数で正規化された相対輝度の逆数値、すなわち、最高相対輝度が１に等しい値に正規化された輝度の逆数値を特定し、これらの逆数値を各画像細部の輝度値で乗算し得る。このようにして、最も暗い細部は減光されず、一方、最も明るい細部は最も減光される。
【００４１】
上述した特徴及び後述する特徴が、述べられる組合せのみならず、本発明の範囲から逸脱せずに、他の組合せで、又は独立した特徴として適用可能なことが理解される。
【００４２】
以下、本発明について、特に本発明に重要な特徴を示す添付図面を参照してより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】光学要素に側方に結合する光が、可能な限り広い立体角にいかに出射結合するかの原理の概略図である。
【図２】バックライトシステムから出た光が光学要素をいかに通るかの原理の概略図である。
【図３】自由閲覧の第１の動作モードＢ１での照明デバイスの原理の概略図であり、可能な限り大きな立体角が照明され、照明デバイスは、イメージャと共に使用される。
【図４】閲覧制限の第２の動作モードＢ２での照明デバイスの原理の概略図であり、制限立体角が照明され、照明デバイスはイメージャと共に使用される。
【図５】光学要素の出射結合光の相対輝度のグラフである。
【図６】図５による事実に基づく、提示される画像の輝度の補正値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図面は、一定の縮尺ではなく、原理のみを表す。
【００４５】
図１は、小さな細部の断面図であり、光源４から光学要素３に側方結合する光の出力結合の原理を示し、可能な限り幅の広い立体角への出射結合が行われる。小さなドットは、光源４から側方に結合される光の散乱中心として意図される散乱粒子を表す。全反射に起因して、この入射結合光の光線は、散乱粒子に衝突するまで、外壁から光ガイドに繰り返し反射され、散乱粒子への衝突は、望ましい出力結合を実施する。理解をより容易にするために、図１の表現はかなり簡易化されており、実際には、光学要素３内に膨大な数の光線路がある。
【００４６】
図２は、バックライトシステム２から出た光が光学要素３を通ることの原理の概略図である。ここで、散乱粒子はごく僅かな役割を果たし、その理由は、光が、有向的にバックライトシステム２から出射し、光ガイド内で全反射によって前後に向けられないか、又は殆ど向けられないためである。
【００４７】
図３は、第１の動作モードＢ１である自由閲覧モードでの照明デバイス１の原理の概略図であり、第１の動作モードＢ１では、可能な限り広い立体角が照明され、照明デバイス１は、ここではイメージャ５と一緒に使用される。図４は、第２の動作モードＢ２である閲覧制限モードでの照明デバイス１を示し、第２の動作モードＢ２では、制限された立体角のみが照明される。
【００４８】
照明デバイス１は、少なくとも２つの動作モードＢ１、Ｂ２、・・・で使用することができ、
−  閲覧制限のモードＢ２では、制限された角度範囲で光を放射する、平らな広がりのバックライトシステム２であって、バックライトシステムによって発せられる光は、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられる少なくとも１つの方向において、最大光度の１０％以下で放射される、バックライトシステムと、
−  閲覧方向から見てバックライトシステム２の前に配置されるプレート形光学要素３と、
−  光学要素３の狭い側において側方に配置される光源４と
を備え、
−  光学要素３は光ガイドとして構成され、光ガイドは、プラスチック母材Ａ及びその内部で均一に分布するポリマーＢの散乱粒子からなり、
−  ポリマーＢからなる散乱粒子の割合は、プラスチック母材Ａに対して０．０１〜３重量パーセントであり、
−  ポリマーＢの屈折率ｎＤ（Ｂ）は、プラスチック母材Ａの屈折率ｎＤ（Ａ）の少なくとも０．０１単位分上であり、
−  光ガイドは、バックライトシステム２によって発せられる光の少なくとも８０％を透過し、
−  したがって、モードＢ１での自由閲覧範囲では、光源４から光学要素３に側方に入射する光は、バックライトシステム２の表面法線に対して４５度よりも大きな角度の向きの方向において、最大光度の少なくとも２０％で放射され、
−  第２のモードＢ２では、バックライトシステム２はオンに切り換えられ、光源４はオフに切り換えられ、一方、第１のモードＢ１では、光源４はオンに切り換えられ、バックライトシステム２はオフに切り換えられる。
【００４９】
ポリマー散乱粒子がプラスチック母材内で均一に分布する光学要素３のこの構成により、バックライトシステム２によって発せられ、元々は制限付き角度範囲で放射される光は、光学要素３及び照明デバイス１全体の両方で、非制限角度範囲で放射される光に変換されないか、又は少なくとも極わずかな程度だけ変換される。
【００５０】
ここで、自由閲覧範囲、すなわち、モードＢ１において光源から光学要素３に側方に入射する光は、バックライトシステム２の表面法線に対して４５度よりも大きな角度で向けられた方向において、最大光度の少なくとも２０％で放射されるが、当然ながら、バックライトシステム２の表面法線に対して４５度よりも小さな角度で向けられた方向においても、光の大部分が、バックライトシステムの表面法線に対して４５度よりも小さな角度で向けられた方向において放射又は出射結合され、それにより、一緒に非常に広い角度範囲、光学要素３の前の最良でも約半分の空間が照明されることに留意されたい。
【００５１】
その場合、自由閲覧範囲の第１の動作モードＢ１では、イメージャ５、例えばＬＣＤパネル上の画像は、可能な限り広い立体角から知覚され、完全に解像することができる。それとは異なり、閲覧制限範囲の第２の動作モードＢ２では、イメージャ５上の画像も知覚され、完全に解像することができるが、プライバシーモードとしても知られるプライベート閲覧モードに適切である制限された立体角からのみである。照明角度についてのパラメータに応じて、イメージャ５によって提示される画像の可視エリアは、制限された立体角内でも知覚し得る。図に示されていない第３の動作モードＢ３では、バックライトシステム２及び光源４は両方とも、オンに切り換えられて、可能な限り明るい画像を取得し得る。
【００５２】
照明デバイス１は、多くの方法で変形されて、所望の効果を達成し得る。
【００５３】
バックライトシステム２は、好ましくは、サイドライト、エッジライト、ダイレクトＬＥＤバックライト、エッジＬＥＤバックライト、ＯＬＥＤ、又は何らかの他のサーフェスエミッタとして構成し得る。バックライトシステム２が暗視野光源であることも可能である。しかし、特に好ましくは、バックライトシステム２は、典型的なバックライト、すなわち、エッジライト、ダイレクトＬＥＤバックライト等に基づくバックライトであり、永久的なプライバシーフィルタ（例えば、３Ｍ（登録商標）のＶｉｋｕｉｔｉ（登録商標））が適用されて、光が基本的に制限された立体角のみで放射される。
【００５４】
特定の用途では、イメージャ５の垂直二等分線に対して大きな角度、例えば４５度を超える角度からの斜位像の場合の特定の残留光は許容される。光源４は、例えば、ＬＥＤ又はレーザダイオードであり得る。他の構成も可能である。
【００５５】
好ましくは、第１の動作モードＢ１（自由閲覧モード）では、光学要素３の出射結合光のエリアにわたる輝度差は、これらの輝度差を補うように透過型イメージャ５に提示される画像内容を制御することにより補償され、それにより、透過型イメージャ５で見られる画像は、輝度に関して基本的に均一である。換言すれば、光学要素３の出射結合からの輝度差、例えば、１つ又は幾つかの方向での勾配又は輝度スポットが生じる場合、提示される画像は、それに従って減光される。このために、輝度差を測定した後、システムは、例えば、固定係数で正規化された相対輝度の逆数値、すなわち、最高相対輝度が１に等しい値に正規化された輝度の逆数値を特定し、これらの逆数値を各画像細部の輝度値で乗算し得る。このようにして、最も暗い細部は減光されず、一方、最も明るい細部は最も減光される。
【００５６】
これに関連して、図５は、光学要素３の出射結合光の相対輝度のグラフを示し、図６は、図５による事実に基づく、提示される画像の輝度の補正値のグラフを示す。
【００５７】
図５による相対輝度−一般に、ルミナンス−は、単に、局所的に測定される値を最大値で割ることによって特定され、単位は一般にｃｄ／ｍ２又はｎｉｔである。横座標は「Ｘ」として示され、ここでは、光学要素３の水平方向に等しいものが意味される。次に、例えば、光結合のＬＥＤ線は、光学要素３の２つの垂直的に狭い側に配置されて、図５に示されるような輝度分布を取得する。
【００５８】
水平方向において同じ（相対）位置であるが、ここでは透過型イメージャ５上の図６による値は、図５による相対輝度の逆数を形成し、続けて固定係数で乗算することによって得られ、ここで、例えば、係数は０．５である。イメージャ５自体は輝度を増大させることができないことから、イメージャ５に提示される画像の輝度値を１よりも大きな係数で乗算してはいけないため、この係数は逆数を正規化する役割を果たす。一般に、上記係数は最小相対輝度値であるが、必要な場合、別様に、例えば、画像を全体として更に減光させるように選択し得る。
【００５９】
ここで、局所的、すなわち位置Ｘにおいてイメージャ５に提示される画像の輝度値が、上述したように特定される相対輝度の正規化逆数で乗算される場合、全体画像は、モードＢ１では、輝度に関して基本的に均一に見え、その理由は、照明の輝度差が光学要素３により画像内容において補償されているためである。
【００６０】
上述した照明デバイスは、ＰＩＮの入力、現金自動預け払い機若しくは現金端末でのデータ表示、又はモバイルデバイスで電子メールを読むためのパスワード入力等の機密データが表示され、且つ／又は入力される場合は常に、有利に使用することができる。
【００６１】
照明デバイスは切り換え可能であり、少なくとも２つの照明モードを提供し、一方のモードは制限された立体角のみを照明し、他方のモードは、可能な限り広い立体角での照明を提供する。
【００６２】
したがって、照明デバイスが表示画面と併用される場合、情報は、選択可能な閲覧制限角でプライバシーを保証するように提示することができ、一方、第２のモードでは、自由閲覧が、多少なりとも制限のない視野角で可能である。照明デバイスは、単純な手段及び妥当なコストで実施することができる。説明した両動作モードＢ１及びＢ２において、使用される表示画面のネイティブの最高解像度が可視である。さらに、関わる光損失は可能な限り低く保たれる。
【００６３】
従来技術とは異なり、強力なＵＶ光源を使用する必要もなければ、最初に、複雑な技術により、角度制限された光分布を非制限光分布（輝度をかなり損なう）に変換する必要もなければ、複雑なプリズム又はマイクロレンズ構造も必要ない。
【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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