(57)【要約】  広域面積照明装置は、導光板、及び導光板の主面上の回折面特徴部を含む。回折面特徴部は、導光板を介して物体を視認するための少ない歪みを提供する。別個の光源（単数又は複数）からの光は導光板内に注入され、回折面特徴部は、導光板からの導波モード光を結合するために、注入された光と相互作用する。外部結合光は、視認位置によって見かけの形状が変化する１つ以上の帯を生成する。帯は、別個の光源に対応する明るい帯、又は導光板の側面に沿って延在する任意の均一ではない反射構造と関連した暗い帯であり得る。複数の帯は、視認位置によって変化するパターンを形成することができ、帯のパターンは、少なくともいくつかの視認位置に対して三次元の外観を有する。照明装置は、一般的な照明又は装飾的な照明のための照明器具として使用され得る。
2015526863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明器具であって、
第１の主面を有した導光板であり、前記第１の主面が、前記導光板からの導波モード光を結合するように適合された回折面特徴部を有する、導光板と、
前記導光板内に光を注入するために配置された別個の光源と、を含む照明器具であり、
前記回折面特徴部の少なくとも一部が平面視で非直線的であり、前記光源及び前記回折面特徴部が、前記非直線的な回折面特徴部と交差する帯を生成するように調整される、照明器具。
【請求項２】
前記帯が、明るい帯であり、前記帯が、前記照明器具に対する観察者の視認位置に応じて外観を変化させる、請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記帯が、第１の視認位置での直線的な形状から第２の視認位置での湾曲した形状へと変化する、請求項２に記載の照明器具。
【請求項４】
前記別個の光源が、前記導光板内に光を注入するために配置された複数の光源の１つであり、前記帯が、前記複数の光源に対応する複数の帯の１つであり、前記帯のそれぞれが、前記非直線的な回折面特徴部と交差する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項５】
前記複数の帯が、前記照明器具に対する観察者の視認位置に応じて変化するパターンを形成し、前記帯のパターンが、前記視認位置の少なくとも一部について三次元の外観を有する、請求項４に記載の照明器具。
【請求項６】
前記導光板が、平面視で、非多角形の形状を有し、かつ湾曲した側面を有する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項７】
前記別個の光源が、前記湾曲した側面を介して前記導光板内に光を注入するために配置される、請求項６に記載の照明器具。
【請求項８】
前記別個の光源が、前記湾曲した側面を介して前記導光板内に光を注入するために配置された複数の光源の１つであり、前記帯が、前記複数の光源に対応する複数の帯の１つであり、前記帯のそれぞれが、前記非直線的な回折面特徴部と交差する、請求項６に記載の照明器具。
【請求項９】
前記非直線的な回折面特徴部が、前記湾曲した側面と実質的に交差せず前記湾曲した側面と実質的に一致する湾曲した経路を画定する、請求項６に記載の照明器具。
【請求項１０】
前記非多角形の形状が、円形又は卵形である、請求項６に記載の照明器具。
【請求項１１】
前記非直線的な回折面特徴部が、螺旋又は一連の同心円若しくは卵形を形成する湾曲した経路を画定する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項１２】
前記導光板が、前記導光板を介して物体を視認することについての少ない歪みを呈する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項１３】
照明器具であって、
第１の主面及び少なくとも１つの側面を有する導光板であり、前記第１の主面が前記導光板からの光を結合するように適合された回折面特徴部を有する、導光板と、
前記導光板内に光を注入するために配置された第１の光源と、
前記少なくとも１つの側面に沿って延在する均一ではない反射構造であり、前記少なくとも１つの側面の主部分に沿って第１の反射率を、前記少なくとも１つの側面の局所領域で、前記第１の反射率とは異なる、第２の反射率を提供する、均一ではない反射構造と、を含む照明器具であり、
前記回折面特徴部の少なくとも一部が、平面視で非直線的であり、前記光源、前記回折面特徴部、及び前記反射構造が、前記非直線的な回折面特徴部と交差する帯を生成するように調整される、照明器具。
【請求項１４】
前記第１の反射率が、可視光について少なくとも５０％であり、前記第２の反射率が前記第１の反射率よりも低く、結果として前記帯が暗い帯である、請求項１３に記載の照明器具。
【請求項１５】
前記均一ではない反射構造が、前記少なくとも１つの側面の前記主部分上に配置される反射材料を含み、前記反射材料が、前記少なくとも１つの側面の前記局所領域には存在しない、請求項１４に記載の照明器具。
【請求項１６】
前記均一ではない反射構造が、金属ホルダを含み、前記局所領域での前記第２の反射率が、前記金属ホルダによって支持された照明されない第２の光源に対応する、請求項１３に記載の照明器具。
【請求項１７】
前記導光板が、平面視で非多角形の形状を有し、前記少なくとも１つの側面が、湾曲し、前記導光板の全周に延在する、請求項１６に記載の照明器具。
【請求項１８】
前記局所領域が、互いに離間しかつ前記第１の反射率よりも低い反射率を有する複数の局所領域の１つであり、前記帯が、前記複数の局所領域に対応する複数の暗い帯の１つであり、前記暗い帯のそれぞれが、前記非直線的な回折面特徴部と交差する、請求項１３に記載の照明器具。
【請求項１９】
前記複数の暗い帯が、前記照明器具に対する観察者の視認位置に応じて変化するパターンを形成し、前記暗い帯のパターンが、前記視認位置の少なくとも一部について三次元の外観を有する、請求項１８に記載の照明器具。
【請求項２０】
システムであって、
第１の主面を有した第１の導光板であり、前記第１の主面が、前記第１の導光板からの導波モード光を結合するように適合された第１の回折面特徴部を有する、第１の導光板と、
前記第１の導光板内に光を注入するために配置された第１の別個の光源と、
第２の主面を有した第２の導光板であり、前記第２の主面が、前記第２の導光板からの導波モード光を結合するように適合された第２の回折面特徴部を有する、第２の導光板と、
前記第２の導光板内に光を注入するために配置された第２の別個の光源と、を含むシステムであり、
前記第１の回折面特徴部の少なくとも一部が、平面視で非直線的であり、前記第１の光源及び前記第１の回折面特徴部が、前記非直線的な第１の回折面特徴部と交差する第１の帯を生成するように調整され、
前記第２の回折面特徴部の少なくとも一部が、平面視で非直線的であり、前記第２の光源及び前記第２の回折面特徴部が、前記非直線的な第２の回折面特徴部と交差する第２の帯を生成するように調整される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、導光板からの導波モード光を結合するために導光体及び回折要素を組み込む照明装置に対して特定の用途を有した、照明装置に関する。本発明はまた、関連した物品、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
縁に取り付けられた別個のＣＣＦＬ又はＬＥＤ光源からの光を導光板の広域面積に拡散するために導光板を使用する広域面積照明装置は、既知である。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で使用されるエッジリット・バックライトは、このような照明装置の代表的な例である。通常、このような照明装置が、広域面積出力面上の位置に応じて、均一であるか又は少なくともゆっくりと変化する色及び輝度を有することが重要である。このような照明装置が実質的に白色の光を放射することも通常重要であり、結果として、液晶パネルのフィルタ機能が、青色から赤色の範囲に及ぶフルカラー画素及び画像を生成することができる。
【０００３】
導光板から導波モード光を抽出するために、エッジリット・バックライトは、多くの場合、拡散塗料若しくは他の散乱材料のプリントパターンを有するように、又は例えば一連の溝、若しくはファセットが屈折若しくは反射によって光の方向を変化させるように設計されたプリズムによって提供されるような構造化面を有するように、導光板の主面を構成する。回折は、着色度の高い外観を容易に生成することができる強い波長依存性を有し、着色度の高い外観はほとんどの最終用途で不適格であるため、主面上に回折溝又はプリズムを使用して導光板から導波モード光を抽出することは一般的ではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
導光板の主面上の回折面特徴部を使用して広域導光板から光を抽出する広域面積照明装置の新しい系統を開発した。１つ以上の別個の光源からの光は導光板内に注入され、回折面特徴部は、導光板からの導波モード光を結合するために、注入された光と相互作用する。外部結合光は、視認位置によって見掛けの形状が変化する１つ以上の帯を生成する。帯は、別個の光源に対応する明るい帯、又は導光板の側面に沿って延在する任意の均一ではない反射構造と関連付けられた暗い帯であり得る。複数の帯は、視認位置に応じて変化する明るい又は暗いパターンを形成することができ、帯のパターンは、視認位置の少なくとも一部について三次元の外観を有する。照明装置は、一般的な照明又は装飾的な照明のための照明器具として使用され得る。これらの装置で使用される回折面特徴部は、導光板を介しての物体の視認を可能にするために、導光板を介して伝播する非導波モード光についての少ない光学的な歪みを呈することができる。
【０００５】
とりわけ、導光板及び別個の光源を含む照明器具などの、照明装置を本明細書で説明する。導光板は、第１の主面を含み、第１の主面は、導光板からの導波モード光を結合するように適合された回折面特徴部を有する。別個の光源は、導光板内に光を注入するために配置される。回折面特徴部の少なくとも一部は平面視で非直線的であり、光源及び回折面特徴部は、非直線的な回折面特徴部と交差する帯を生成するように調整される。
【０００６】
帯は、明るい帯であってもよく、この帯は、照明装置に対する観察者の視認位置に応じて、外観を変化させることができる。帯は、第１の視認位置での直線的な形状から第２の視認位置での湾曲した形状へと変化することができる。別個の光源は、導光板内に光を注入するために配置された複数の光源の１つであってもよいし、帯は、複数の光源に対応する複数の帯の１つであってもよく、帯のそれぞれが、非直線的な回折面特徴部と交差する。複数の帯は、照明装置に対する観察者の視認位置に応じて変化するパターンを形成することができ、帯のパターンは、視認位置の少なくとも一部について三次元の外観を有する。
【０００７】
導光板は、平面視で、非多角形状を有し、かつ湾曲した側面を有してもよい。別個の光源は、湾曲した側面を介して導光板内に光を注入するために配置され得る。別個の光源は、湾曲した側面を介して導光板内に光を注入するために配置された複数の光源の１つであってもよいし、帯は、複数の光源に対応する複数の帯の１つであってもよく、帯のそれぞれが、非直線的な回折面特徴部と交差する。非直線的な回折面特徴部は、湾曲した側面と実質的に交差せず湾曲した側面と実質的に一致する湾曲した経路を画定することができる。非多角形状は、円形又は卵形であってもよい。
【０００８】
非直線的な回折面特徴部は、螺旋又は一連の同心円若しくは卵形を形成する湾曲した経路を画定することができる。導光板は、導光板を介して物体を視認することについての少ない歪みを呈することができる。
【０００９】
また、導光板、第１の光源、及び均一ではない反射構造を含む照明装置が開示される。導光板は、第１の主面及び少なくとも１つの側面を含み、第１の主面は導光板からの光を結合するように適合された回折面特徴部を有する。第１の光源は、導光板内に光を注入するために配置される。均一ではない反射構造は、少なくとも１つの側面に沿って延在し、均一ではない反射構造は、少なくとも１つの側面の主部分に沿って第１の反射率を、少なくとも１つの側面の局所領域で、第１の反射率とは異なる、第２の反射率を提供する。回折面特徴部の少なくとも一部は、平面視で非直線的であり、光源、回折面特徴部、及び反射構造は、非直線的な回折面特徴部と交差する帯を生成するように調整される。
【００１０】
第１の反射率は、可視光について少なくとも５０％であり得、第２の反射率は第１の反射率よりも低くなり得、結果として帯が暗い帯である。均一ではない反射構造は、少なくとも１つの側面の主部分上に配置される反射材料を含んでもよく、反射材料は、少なくとも１つの側面の局所領域には存在しない。均一ではない反射構造は、金属ホルダを含んでもよく、局所領域での第２の反射率は、金属ホルダによって支持された照明されない第２の光源に対応してもよい。導光板は、平面視で非多角形状を有してもよく、少なくとも１つの側面が、湾曲し、導光板の全周に延在してもよい。局所領域は、互いに離間しかつ第１の反射率よりも低い反射率を有する複数の局所領域の１つであってもよいし、帯は、複数の局所領域に対応する複数の暗い帯の１つであってもよく、暗い帯のそれぞれが、非直線的な回折面特徴部と交差する。複数の暗い帯は、照明器具に対する観察者の視認位置に応じて変化するパターンを形成することができ、暗い帯のパターンは、視認位置の少なくとも一部について三次元の外観を有する。
【００１１】
また、第１及び第２の導光板、並びに第１及び第２の別個の光源を含むシステムが開示される。第１の導光板は第１の主面を含み、第１の主面は、第１の導光板からの導波モード光を結合するように適合された第１の回折面特徴部を有する。第２の導光板は、第２の主面を含み、第２の主面は、第２の導光板からの導波モード光を結合するように適合された第２の回折面特徴部を有する。第１の別個の光源は、第１の導光板内に光を注入するために配置され、第２の別個の光源は、第２の導光板内に光を注入するために配置される。第１の回折面特徴部の少なくとも一部は、平面視で非直線的であり、第１の光源及び第１の回折面特徴部は、非直線的な第１の回折面特徴部と交差する第１の帯を生成するように調整される。更に、第２の回折面特徴部の少なくとも一部は、平面視で非直線的であり、第２の光源及び第２の回折面特徴部は、非直線的な第２の回折面特徴部と交差する第２の帯を生成するように調整される。
【００１２】
関連した方法、システム及び物品もまた記載される。
【００１３】
これらの、及び本出願の他の態様が、発明を実施するための形態から明らかになる。しかしながら、上記の概要は、いかなる場合においても特許請求される主題に対する限定として解釈されるべきではなく、手続において補正され得る添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】導光板の主面上に回折面特徴部を利用した照明装置の概略側面又は断面図である。
【図２】導光板内へ光を注入する別個の光源、及び導光板からの導波モード光を結合する回折面特徴部を有する、導光板の概略側面又は断面図である。
【図３】線形回折面特徴部を使用した導光板から抽出される光についての集積光出力密度の、強度対極角のグラフである。
【図４】導光板からの光抽出のために有用な複製された回折面の顕微鏡写真である。
【図５】図４に示されるような回折面構造を使用した照明装置についての、極角及び方位角に応じての測定された強度のコノスコーププロットである。
【図５ａ】図５のコノスコーププロットの特定の基準平面に沿った、測定された輝度対極角のグラフである。
【図６】非対称又はブレーズド回折面構造を有した導光板の概略側面又は断面図である。
【図７】図６の面構造の、算出された抽出効率のグラフである。
【図８】積み重ねられるか又は層状の配列で複数の導光板を含む照明装置の概略側面又は断面図である。
【図９】導光板の両主面に配置され、かつ異なる色の光源のために調整された異なる回折面特徴部を含む照明装置の概略斜視図である。
【図１０】それぞれ異なるピッチの面特徴部の群を含む、回折面特徴部を有する導光板の概略側面又は断面図である。
【図１１】それぞれ異なるピッチの面特徴部の群を含む、回折面特徴部を有する導光板の概略側面又は断面図である。
【図１２ａ】別個の光源と関連した明るい帯を呈した、照明装置の一部分の概略正面又は平面図である。
【図１２ｂ】明るい帯の形状の変化を引き起こす斜角から装置を視認した、図１２ａの照明装置の一部分の概略傾斜図である。
【図１２ｃ】様々な回折面特徴部と遭遇する導波モード光線の概略正面又は平面図である。
【図１２ｄ】極角θ及び方位角φを有するデカルト座標系及び極座標系との関係における観察方向又はベクトルの概略図である。
【図１３ａ】均一ではない反射構造と関連した暗い帯を呈する照明装置の一部分の概略正面又は平面図である。
【図１３ｂ】暗い帯の形状の変化を引き起こす斜角から装置を視認した、図１３ａの照明装置の一部分の概略傾斜図である。
【図１４】螺旋形に形成された回折面構造を有する導光板の概略正面又は平面図である。
【図１４ａ】図１４の導光板の詳細である。
【図１５ａ】別個の光源、及び螺旋又は同心円を形成する回折面構造を有する導光板を利用する、照明装置の概略正面又は平面図である。
【図１５ｂ】図１５ａの帯の形状に対して帯の形状の変化を引き起こす斜角から装置を視認した、図１５ａの照明装置の概略傾斜図である。
【図１５ｃ】図１５ａ及び図１５ｂの帯の形状に対して帯の形状の更なる変化を引き起こす、図１５ｂの角度よりも傾斜した角度から装置を視認した、図１５ａ及び図１５ｂの照明装置の概略傾斜図である。
【図１６】導光板、導光板内に光を注入するために配置される別個の光源、及び支持構造体を含む、照明装置の一部分の概略正面、平面、又は断面図である。
【図１７】等しい曲率の回折面構造を有する平坦なパイ形状の導光板の概略正面又は平面図である。
【図１８】一群の平坦なパイ形状の導光板及び別個の光源を含む照明装置の概略正面又は平面図である。
【図１９ａ】湾曲した回折面構造を有する円形の導光板を使用して構成され、周囲の光がオンにされ、かつ照明装置の別個の光源がオフにされた状況で傾斜した視野角から撮影された、照明装置の写真である。
【図１９ｂ】同じ傾斜した視野角からではあるが、周囲の光がオフにされ、かつ照明装置の別個の光源はオンにされた状況で撮影された、図１９ａの照明装置の写真である。
【図１９ｃ】僅かに傾斜した視野角において、かつ照明装置の面上の選択された小さな領域又はスポットが識別されかつ符号が付けられた状況で撮影された、図１９ｂの照明装置の写真である。
【図１９ｄ】図１９ｃの選択されたスポットについてのＣＩＥ色度座標のグラフである。
【図２０ａ】図１９ｂの照明装置によって照明された面の光学特性を測定するために使用された装備の概略図である。
【図２０ｂ】図２０ａに示されるような選択されたスポットについてのＣＩＥ色度座標のグラフである。
【図２１】螺旋形の回折面特徴部を有す回折フィルムの概略正面又は平面図であり、この図は、どのようにフィルムが長方形の断片に細分されたかを示す。
【図２２ａ】図２１のフィルム断片の１つを使用して作製された照明装置の概略側面又は断面図である。
【図２２ｂ】別個の光源の線形群が導光板の短い縁に沿って位置付けられた、図２２ａの照明装置の概略正面又は平面図である。
【図２２ｃ】図２２ｂと類似するが、別個の光源の線形群が導光板の長い縁に沿って位置付けられた、概略正面又は平面図である。
【図２３ａ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２３ｂ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２３ｃ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２４ａ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２４ｂ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２４ｃ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２５ａ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２５ｂ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２５ｃ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２６ａ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２６ｂ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２７ａ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２７ｂ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【図２７ｃ】長方形の導光板、別個の光源の線形群、及び図２１に示される回折面特徴部のうちの一部と類似した回折面特徴部を使用して作製された、照明装置の写真である。
【００１５】
図面においては、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
三次元の外観を有する１つ以上の帯を含む視覚的外観により、例えば、帯が視点幾何（viewing geometry）（視認位置及び／若しくは視野角）に応じて形状を変化させることができることにより、並びに／又は複数の帯が少なくとも一部の視点幾何について三次元の外観を有したパターンを形成することができることにより、審美的に好ましくもなり得る装置の汎用照明を提供するために、照明器具などの照明装置が、広域面積導光板、回折面特徴部、及び別個の光源を使用して作製され得ることが見出された。形状の変化は、多くの場合、１つ以上の帯の曲率の変化、例えば、直線から湾曲へ若しくはその逆、又は穏やかな湾曲からより強い湾曲へ若しくはその逆の変化と関連する。
【００１７】
例示的な照明装置１１０が、図１に概略側面又は断面図で示される。照明装置１１０は、広域面積導光板１１２及び別個の光源１１４ａ、１１４ｂを含む。照明装置１１０は、任意の所望の構成で取り付けられてもよいが、この場合には、ユーザ１２０の頭上に、例えば部屋若しくは建築物の天井に又は天井近くに、物理的に取り付けられて示される。装置１１０は、卓上又は床などの表面１２２上に実質的に白色の光照明を提供することができる。しかしながら、ユーザ１２０が装置１１０を直接確認するとき、ユーザは装置１１０の放射領域全体に色のパターンを確認することができる。ユーザはまた、望ましくは、装置の放射領域に三次元の外観を有する１つ以上の帯を確認する。もたらされる帯は、別個の光源の１つから放射される光と導光板の一方又は両方の主面上の回折面特徴部との相互作用の結果である。代替的に、もたらされる帯は、導光板の側面に沿って延在する均一ではない反射構造の高反射率又は低反射率の局所領域によって反射又は吸収される光の相互作用の結果であり得る。装置の放射領域における色のパターン及び帯に加えて、ユーザ１２０はまた、導光板１１２を介して、ほとんど又はまったく光学的な歪みなしに物体１２４などの物体を観察することができる。このような物体によって放射又反射される光は、非導波モード光として導光板を介して伝播することが可能であり、少量の非導波モード光だけが回折面特徴部によって偏向される。
【００１８】
導光板１１２は、デカルト座標系のｘ軸及びｙ軸として図１に示される２つの面内方向に沿って延在し、結果として、導光板は、対向する主面１１２ａ、１１２ｂ、及び側面１１２ｃ、１１２ｄを有する。回折面特徴部１１３は、図に示されるように面１１２ａ上に、又は他の実施形態では、面１１２ｂ上に、若しくは両方の面１１２ａ及び１１２ｂ上になどの、導光板１１２の主面のうちの少なくとも１つの上に設けられる。いずれの場合にも、回折面特徴部は、導光板からの導波モード光を回折によって結合するように調整される。導波モード光は光１１６として図に示され、導光板から放射される外部結合光は光１１７ａ、１１７ｂとして示される。光１１７ａは、ユーザ１２０又は表面１２２の一般的な方向に面１１２ａを通過し、光１１７ｂはユーザ１２０又は表面１２２から離れる一般的な方向に面１１２ｂを通過する。いくつかの場合には、例えば天井から又は別の反射部材からの反射により部屋に光１１７ｂを戻すことによって、光１１７ｂが部屋に間接照明を提供するように、照明装置１１０が取り付けられ得る。
【００１９】
この点において、光１１７ｂの向きを変えるように、したがって表面１１２ａから出るように、反射フィルム又は層が、面１１２ｂのすべて若しくは一部分に適用されてもよいし、又は面１１２ｂの近くに位置付けられてもよい。反射フィルムは、拡散して、鏡面的に、又は半鏡面的に光を反射してもよく、波長に応じて均一に又は非均一に光を反射してもよく、偏向に応じて均一に又は非均一に垂直入射光を反射してもよい。反射フィルムは、例えば、白色塗料若しくは任意の他の色の塗料；高反射率ミラーフィルム（high reflectivity mirror films）、例えば、アルミニウム、銀、ニッケルなどの、金属コーティングを有したフィルム、若しくは３Ｍ（商標）ビキュイティ（Vikuiti）（商標）ＥＳＲなどの非金属ミラーフィルム；垂直入射若しくは別の所望の入射角で可視スペクトルの一部若しくは全部にわたる光を反射するように調整された層厚さプロファイルの有機（例えばポリマー）若しくは無機構成光学層を有した多層光学フィルム（multilayer optical films）；拡散コーティングを有したＥＳＲフィルム；光沢面を有した白色反射体；半鏡面若しくは拡散反射率を提供するために表面が粗面化された金属コーティングを有したフィルムを含む、つや消し金属面を有する反射体；構造化面を有する反射体；マイクロ空洞化されたＰＥＴフィルム；３Ｍ（商標）光増強フィルム（Light Enhancement Films）；並びに／又はビキュイティ（Vikuiti）（商標）乱反射偏光子フィルム（ＤＲＰＦ：Diffuse Reflective Polarizer Film）、ビキュイティ（登録商標）デュアル輝度上昇フィルム（ＤＢＥＦ：Dual Brightness Enhancement Film）、ビキュイティ（Vikuiti）（商標）デュアル輝度上昇フィルムＩＩ（ＤＢＥＦ  ＩＩ：Dual Brightness Enhancement Film II）、及び可視スペクトルの一部若しくは全部にわたり、異なる偏光の垂直入射光に対して異なる反射率を有するが、このような垂直入射光に対して５０％超の平均反射率を有する多層光学フィルム、が含まれるがこれらに限定されない反射偏光フィルム（reflective polarizing films）、であるか又はこれらを含んでもよい。米国特許出願公開第２００８／００３７１２７号（Ｗｅｂｅｒ）、「Ｗｉｄｅ  Ａｎｇｌｅ  Ｍｉｒｒｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ」；米国特許出願公開第２０１０／０１６５６６０号（Ｗｅｂｅｒら）、「Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｕｓｉｎｇ  Ｓａｍｅ」；米国特許出願公開第２０１０／０２３８６８６号（Ｗｅｂｅｒら）、「Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｓ  Ｗｉｔｈ  Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ」；米国特許出願公開第２０１１／０２２２２９５号（Ｗｅｂｅｒら）、「Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍ  ｗｉｔｈ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｂｏｔｈ  Ｐｏｌａｒ  ａｎｄ  Ａｚｉｍｕｔｈａｌ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ」；米国特許出願公開第２０１１／０２７９９９７号（Ｗｅｂｅｒら）、「Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍ  Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｂｏｔｈ  Ｐｏｌａｒ  ａｎｄ  Ａｚｉｍｕｔｈａｌ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ」；国際��願第ＷＯ  ２００８／１４４６４４号（Ｗｅｂｅｒら）、「Ｓｅｍｉ−Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ｉｎ  Ｈｏｌｌｏｗ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｌｉｇｈｔ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｓ」；及び国際出願第ＷＯ  ２００８／１４４６５６号（Ｗｅｂｅｒら）、「Ｌｉｇｈｔ  Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ  Ｈｏｌｌｏｗ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｔｙｐｅ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ」に開示される光学フィルムも参照されたい。
【００２０】
導光板１１２は、物理的に厚くても薄くてもよいが、好ましくは多数の導波モードをサポートする程度に厚く、更に別個の光源の放射領域に効果的に結合する程度に厚い。導光板は、例えば、０．２〜２０ｍｍ、又は２〜１０ｍｍの範囲の物理的な厚さを有することができる。厚さは、一定及び均一であってもよいし、又はテーパ状、若しくはくさび状の導光板のように、位置に応じて変化してもよい。テーパ状にする場合、導光板は、例えばｘ若しくはｙ軸のいすれかの、単一の面内方向にテーパを付けられてもよいし、又は両方の主面内方向にテーパを付けられてもよい。
【００２１】
導光板は、実質的に平坦、すなわち平面的であってもよく、例えば回折面構造と関連した、小振幅表面変動性を無視する。しかしながら、いくつかの場合には、導光板は、単純な湾曲、すなわち単一の主面内方向に沿った湾曲、又は複雑な湾曲、すなわち両方の主面内方向に沿った湾曲を含んだ、非平坦であり得る。導光板は、完全に平坦であっても、完全に非平坦であっても、あるいはいくつかの領域では平坦で他の領域では非平坦であってもよい。特定の面内方向に沿って非平坦である導光板のために、このような方向に沿った断面プロファイルは、例えば、単純な弧であっても、あるいはより複雑な非直線的な輪郭であってもよい。いくつかの場合には、導光板は平坦な構造から大きく偏向し、例えば導光板が中実又は中空の円錐台の形態であってもよく、光の注入が、必要に応じて、円錐台の大きな端部又は小さな端部で生じ得る。
【００２２】
導光板１１２が平坦であるかどうかにかかわらず、導光板は、導光板を平面視で確認するときに形状が湾曲、又は区分的平坦（多角形）、又は区分的平坦と湾曲との組み合わせである外側境界又は縁を有することができる。湾曲形状の例は、円形、卵形、及び楕円形などの、連続弧を有する形状、並びに正弦曲線又は正弦曲線様の輪郭などの、不連続又は波状弧を有する形状である。区分的平坦形状の例は、三角形、四角形（例えば、正方形、長方形、菱形、平行四辺形、台形）、五角形、六角形、八角形などである。区分的平坦形状は別個の光源からの光の注入のために直線又は平坦な側面又は縁を提供することができ、湾曲形状は光の注入のために湾曲した側面を提供することができる。
【００２３】
導光板は、典型的に、それ自体の重さで実質的に曲がらないか又は変形しないように、比較的硬質でかつ自己支持型であるが、可撓性の導光板もまた、使用され得、必要に応じて、例えば支持構造体又はフレームを使用して、適切な位置に保持されてもよい。導光板は、単一構成を有してもよいし、又は、例えば、透明な光学接着剤を使用して厚い板の平坦で滑らかな主面に付着された薄い構造化面フィルムのように、有意な介在エアギャップなしに互いに付着された複数の構成要素から作製されてもよい。
【００２４】
導光板は、ガラス、プラスチック、又はこれらの組み合わせなどの、任意の好適な１つ又は２つ以上の低損失光透過性材料で作られてもよい。導波モード光が、回折面特徴部によるこのような光の外部結合のための損失と比較して小さな吸収／散乱損失を有する導光板を完全に横切って、１つの側面から伝播することができるように、低損失な、例えば可視波長にわたって低吸収及び低散乱な、材料が望ましい。例示的な材料としては、好適な、ガラス；アクリル；ポリカーボネート；ポリウレタン；Ｚｅｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｌ．Ｐ（ルイビル、ケンタッキー州）によって販売されるゼオネックス（Zeonex）（商標）及びゼオノア（Zeonor）（商標）材料を含む、シクロオレフィンポリマー／コポリマー；シリコーン及びエラストマ；並びに感圧接着剤（ＰＳＡ）、及びシリコーン接着剤、３Ｍ（商標）ＶＨＢ（商標）アクリル構造用接合テープ（conformable acrylicfoam tapes）、及び３Ｍ（商標）ＯＣＡ（商標）高透明性接着剤（optically clear adhesives）を含む、他の接着剤が挙げられる。
【００２５】
装置１１０はまた、１つ以上の別個の光源１１４ａ、１１４ｂを含み、光源は、好ましくは、導光板１１２の縁又は側面に取り付けられる。光源は、好ましくは、別個であり、導光板の面内寸法（長さ又は幅）と比較してサイズが小さい。光源１１４ａ、１１４ｂは好ましくは発光ダイオード（ＬＥＤ）などの半導体光源であるが、他の好適な光源もまた使用され得る。
【００２６】
この点において、「発光ダイオード」すなわち「ＬＥＤ」は、可視、紫外、又は赤外であるかどうかにかかわらず、光を放射するダイオードを指すが、ほとんどの実用的な実施形態では、放射される光は、例えば約４００〜７００ｎｍの、可視スペクトルのピーク波長を有する。ＬＥＤという用語は、従来のものか又は超放射のものかどうかにかかわらず、「ＬＥＤ」として市販される非干渉性のケース入り又はカプセル入り半導体装置、並びに限定されるものではないが垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：vertical cavity surface emitting lasers）を含んだ、レーザダイオードなどの干渉性半導体装置を含む。「ＬＥＤダイ」は、最も基本的な形態、すなわち半導体加工手順によって作製される個々の構成要素又はチップの形態のＬＥＤである。例えば、ＬＥＤダイは、１つ以上のＩＩＩ族元素の組み合わせ及び１つ以上のＶ族元素（ＩＩＩ〜Ｖ族半導体）の組み合わせから形成され得る。構成要素又はチップは、装置に通電するために電力の印加に好適な電気接点を含むことができる。例としては、ワイヤボンディング、テープ自動化ボンディング（ＴＡＢ）、又はフリップチップボンディングが挙げられる。構成要素又はチップの個々の層及び他の機能的要素は、典型的に、ウェハスケールで形成され、次いで完成したウェハが、多数のＬＥＤダイを得るために、個々のピースパーツに切り分けられ得る。ＬＥＤダイは、表面実装、チップオンボード、又は他の既知の実装形態のために構成されてもよい。いくつかのパッケージ型ＬＥＤは、ＬＥＤダイの上のポリマーカプセル材料、及び関連した反射体カップを形成することによって、作製される。いくつかのパッケージ型ＬＥＤはまた、紫外又は短波長可視ＬＥＤダイによって励起される１つ以上の蛍光体材料を含み、可視スペクトルの１つ以上の波長で蛍光を発する。本出願のための「ＬＥＤ」はまた、一般にＯＬＥＤと呼ばれる、有機発光ダイオードを含むものとみなされる必要がある。
【００２７】
光源１１４ａ、１１４ｂなどの光源によって放射される光は、導波モード光、すなわち、いかなる回折面特徴部の影響も無視して、全内部反射（ＴＩＲ）によって導光板に主に捕捉される光、を提供するために、導光板内に注入される。それぞれの個々の光源によって放射される光は、可視であり、広帯域（例えば白色）であっても、又は狭帯域（例えば赤色、黄色、緑色、青色などの有色）であってもよい。有色狭帯域光源が使用される場合には、異なる色が、表面１２２上に全白色光照明を提供するために組み合わされ得、又は色が、均一であり得るか、若しくは互いに異なるが表面１２２上に装飾的な有色の（白色ではない）照明を提供するように組み合わされ得る。
【００２８】
回折面特徴部１１３は、導光板の少なくとも１つの主面上に設けられる。これらの面特徴部又は構造は、大気に露出されても、又は低屈折率材料などの有形の材料によって平坦化されても、又はパターン化された配列でその両方であっても（一部が大気に露出され、一部が平坦化されても）よい。本明細書の他の箇所で述べられるように、回折面特徴部は、回折によって導光板からの導波モード光を結合するように、サイズ決定されかつ構成され、結果として、異なる波長が、例えば異なる量、異なる方向、及び異なる角度分布で、異なって外部結合される。縁に取り付けられた光源からの光が、導光板の両方の主面１１２ａ、１１２ｂから実質的に等しく放射されるように、又はその代わりに、光が、続いて導光板の出力面と表記され得る、面１１２ａなどの、主面の１つから優先的に放射されるように、回折面特徴部は調整され得る。後者の場合、装置は、部屋、作業スペース、又は他の表面を効果的に照明するように、特定の向きで取り付けられ得る。
【００２９】
回折面特徴部は導光板からの導波モード光を結合するが、物体が少ない歪みで導光板を通して視認され得るように、非導波モード光、例えば、導光板の後ろの光源又は物体から生じ導光板の主面の１つに入射する光が、（回折によるか又は屈折によるかを問わず）最小限にしか逸脱しないように、導光板及び回折面特徴部は好ましくは調整される。少ない歪みは、美的及び実用的利点の両者を提供し得る。図１では、歪みは、ユーザ１２０が導光板１１２を通して物体１２４を見てかつ認識できるほど十分に少ない。物体１２４は、光を生成せず照明装置１１０の一部でもない天井又は別の隣接する構造体であってもよい。代替的に、物体１２４は、光を生成しても、照明装置１１０の一部であってもよく、例えば、物体１２４は、それ自体の回折面特徴部を有した別のエッジリット導光板でもあってもよく、又は回折面特徴部はないが、導光板１１２に接続され、放射する光のほとんど若しくは少なくとも一部が導光板１１２を介して導かれるように取り付けられた、スポットライト又は電球などの、従来の光源であってもよい。更に、物体１２４は、装置１１０の近くに配置されるか又は装置１１０に付着されるグラフィックフィルムであっても又はグラフィックフィルムを含んでもよい。
【００３０】
回折面特徴部１１３は、主面１１２ａの実質的にすべて、又は面の一部分だけの上に存在することができる。回折面特徴部が、面の一定の部分のみを覆う場合には、縁に取り付けられた光源から光は、その部分でのみ導光板から放射され得る。
【００３１】
回折面特徴部の追加的な態様が、以下で更に述べられる。特に注目すべき１つの特徴部は、回折面特徴部の少なくとも一部が平面視で非直線的であり、導光板内を伝播する光が、非直線的な回折面特徴部と交差する少なくとも１つの帯を生成するために、回折面特徴部と相互作用することである。帯は、明るい帯であっても、又はいくつかの場合には、暗い帯であってもよい。帯は、照明装置１１０に対する観察者１２０の視認位置に応じて、外観（例えば形状）が変化する。帯は、パターンを形成する帯群の一部であってもよく、１つ以上の帯は、所与の視認位置での帯の外観の結果として、及び／又は一方の視認位置からもう一方の視認位置への帯の外観の変化の結果として、三次元の外観を提供することができる。帯群のそれぞれの帯は、１つ以上の所与の視認位置で非直線的な回折面特徴部と交差することができる。非直線的な回折特徴部は、例えば、形状におい湾曲しても若しくはて区分化されてもよく、又は湾曲及び／若しくは区分を含む波状若しくは一貫性のない形状を有してもよい。
【００３２】
照明装置１１０、及び本明細書において開示される他の照明装置は、一般的な照明目的などのための照明器具又は類似の照明装置として使用され得る。照明器具は、例えば、部屋の天井に、天井内に、若しくは天井近くに、又は部屋の壁に、壁内に、若しくは壁の近くに、又はポスト、スタンド、若しくは他の支持構造体に載置されて、任意の所望の位置及び向きで取り付けられ得る。照明器具は、天井と平行に、又は壁と平行に、又は天井若しくは壁に対して斜角若しくは中間角度で、方向付けされ得る。
【００３３】
図２では、導光板内に光を注入する別個の光源２１４、及び外部結合光２１７ａ、２１７ｂを提供するために導光板から出る導波モード光２１６を結合する回折面特徴部２１３を有する導光板２１２の概略図が示される。導光板２１２は、先に述べられた導光板１１２と同じであっても、又は類似してもよく、回折面特徴部２１３が設けられる第１の主面２１２ａと、第１の主面とは反対の第２の主面２１２ｂと、光源２１４からの光が導光板に入射することができる側面２１２ｃと、を有する。光源２１４は、電力を可視光に変換する１つ以上のＬＥＤダイなどの能動素子２１４ａ、及び素子２１４ａからの方向を誤った光の一部を導光板２１２の側面２１２ｃに向けるのを助ける１つ以上の反射部材２１４ｂを含むことができる。光源２１４からの導波モード光２１６は、導光板の局所平面、この場合には、ｘ−ｙ平面に対して測定され得る角度αの範囲にわたる導光板２１２に沿った導光板２１２内の全内部反射（ＴＩＲ）により伝播する。外部結合光２１７ａ、２１７ｂは、所与の光線の伝播の方向２１７ｃと導光板の局所平面に垂直な軸２１７ｄ、この場合には、ｚ軸との間の極角θによって、少なくとも部分的に、測定又は特徴付けることができる。図２はまた、導光板２１２上に衝突し主面２１２ｂを介して導光板２１２に入光し、非導波モード光として導光板２１２を介して伝播し、透過光ビーム２１８ｂとして主面２１２ａを介して導光板から出光する入射光ビーム２１８ａを示す。物体が少ない歪みで導光板２１２を介して視認され得るように、透過ビーム２１８ｂは好ましくは、回折面特徴部２１３によって最小限にしか逸脱しない。
【００３４】
先に述べられた機能性の提供を可能にする回折面特徴部２１３の関連した設計特性が、ここで詳しく述べられる。典型的に、回折面特徴部２１３は、平面図における経路に従うはきり規定された面を有する溝又は隆起部／プリズムである。図２の目的で、単純化のために、回折特徴部２１３が、互いに平行かつｙ軸に平行である直線的な線形経路に従うと仮定される。この想定は、目に見えるほど制限的ではない。その理由は、直線的な線形特徴部は、例えば同心円又は螺旋形の弧などの、平面視で湾曲した経路に従う回折面特徴部の非常に小さな部分又はセクションに近似できるからである。同様に、単純化のために、回折特徴部２１３が、図２で「ｐ」と符号付けされる、「ピッチ」として既知の均一な中心間距離を有すると仮定される。均一に離間した回折特徴部２１３は、ピッチｐが位置に応じて変化する回折面特徴部の非常に小さな部分又はセクションに近似できるので、この仮定もまた、目に見えるほど制限的ではない。回折面特徴部２１３はまた、図２に示されるような深さ（溝）又は高さ（プリズム）「ｈ」を有すると仮定される。
【００３５】
仮定された線形構成及び一定のピッチを有する回折面特徴部２１３は、単一ピッチ（又は周期的）一次元（１Ｄ）回折格子と呼ばれ得る。単一ピッチ１Ｄ格子は、導光板２１２に直接結合されて、導光板２１２の主面２１２ａを形成し、導光板２１２は、ｎの屈折率を有し、空気又は真空に晒されると仮定される。光波長λの光源２１４からの光は、側面２１２ｃを介して導光板２１２内に注入又は発射され、導波モード光２１６として、導光板内で導光板に沿って主にＴＩＲによって伝播する。このような光が、回折面特徴部２１３上に衝突し回折面特徴部２１３と相互作用するとき、導波モード光２１６の一部（η）は、外部結合光２１７ａ、２１７ｂとして抽出される。外部結合光、すなわち抽出光２１７ａ、２１７ｂは、以下の条件が満たされるときに、（例えば図２では極角θ＝０を有する）導光板面と直交する方向に沿って伝播する。
ｍ×（λ／ｎ）＝ｄ×ｃｏｓ（α）                            （１）
この式において、αは、実質的に図２に示されるような、導波モード光が格子面上に衝突する、格子面の平面に対して測定される角度を指し；ｍは回折次数であり；ｎは導光板２１２の屈折率であり；λは光の波長であり；ｄは、図２で「ｐ」と標示される、格子ピッチである。例えば、屈折率ｎ＝１．５を有するアクリル導光板内に軸上（α＝０度）発射されるλ＝５３０ｎｍを有する緑色光に対しては、格子ピッチｄ（又はｐ）は３５３ｎｍに等しくなる必要があり、１次回折次数（ｍ＝１）のみが可能である。α及びλの他の値に対しては、抽出方向が、一般に、導光板面と直交することはない。
【００３６】
コンピュータシミュレーションが、単一ピッチ１Ｄ回折格子についての、光源波長に応じた、抽出光すなわち外部結合光の角度分布特性を図示するために、ここで使用され得る。角度分布を完全に特徴づけるために、極角（図２の角度θ）及び方位角（ｘ−ｙ平面の一定の方向又は軸に対してｘ−ｙ平面で測定される角度）の両方が、考慮される必要がある。シミュレーションの目的で、単純化のために、光源２１４及び（回折面特徴部２１３を含む）導光板２１２が、ｙ軸と平行な軸に沿って無限に延在し；ピッチｄ（又はｐ）が３５３ｎｍであり；光源２１４が、側面２１２ｃ上に衝突する前に空気中に光源２１４によって放射される光について、ｘ−ｚ平面でランバート分布、すなわちαのコサインに比例する強度を有すると仮定された。これらの仮定を伴うシミュレーションを行った後に、３つの異なる光波長λの極角θに応じた集積光出力密度を算出し、図３に結果をプロットした。この図では、曲線３１０、３１２、３１４はそれぞれ、４５０ｎｍ（青色光）、５３０ｎｍ（緑色光）、及び６２０ｎｍ（赤色光）の光波長λに対する総集積光パワー密度を示す。
【００３７】
図３のシミュレートされた結果はとりわけ、回折面特徴部を使用した光抽出の波長依存性を実証する。曲線３１０、３１２、３１４はいくらか重なるが、それらのピーク強度は、１０度以上互いに異なる極角で生じ、赤色及び青色ピークは略３０度引き離される。
【００３８】
シミュレーションに加え、導光板のための光抽出器としての有用性を実証するために、単一ピッチ１Ｄ回折格子を同様に製作した。最初に、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を使用して、ダイヤモンド切削機（ＤＴＭ）のためのダイヤモンドチップを成形し、４５度の狭角を有するＶ字形状のダイヤモンドチップを形成した。次いで、このダイヤモンドチップを使用して、銅ロールの周囲に対称の等しく離間したＶ字形状の溝を切り込み、回折格子マスターツールを作製した。次いで、鋳造及び硬化複製プロセスを使用して、マスターツールからフィルム基材へ格子パターンを転写した。典型的な導光板材料の屈折率とうまく一致する低複屈折及び屈折率値（ｎ＝１．５）のため、３ミル（約７６マイクロメートル）の厚さを有するトリアセテートセルロース（ＴＡＣ）フィルムを、ベースフィルム又は基材として使用した。このベースフィルムを、薄いアクリレート樹脂コーティングを間にしてマスターツールに適用した。アクリレート樹脂組成物は、アクリレートモノマー（Ｃｏｇｎｉｓから入手可能な７５重量％のＰＨＯＴＯＭＥＲ  ６２１０、及びＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から入手可能な２５重量％の１，６−ヘキサンジオールジアクリレート）並びに光開始剤（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓの１重量％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３）を含んだ。ベースフィルム上に微細複製された樹脂を鋳造及び後硬化するために、水銀ランプ（「Ｄ」バルブ）からの紫外光を使用した。鋳造ロール温度をカ氏１３０度（セ氏５４度）に設定し、ニップ圧力を２０〜２５ｐｓｉ（約１３８，０００〜１７２，０００パスカル）に設定した。
【００３９】
結果として得られた回折格子フィルムの構造化面又は溝付面のマイクロ写真が、図４に示される。この図の回折面特徴部のピッチは約４００ナノメートルであり、溝の深さ（すなわちプリズムの高さ）は約５００ナノメートルである。
【００４０】
次いで、回折格子がアクリル板とは反対になり空気に露出されるように、有意なエアギャップが、回折格子フィルムのベースフィルムと、フィルムが接着されるアクリル板の平坦な主面との間に存在しないように、このフィルムを、光学的に透明な接着剤（ミネソタ州、セントポールの３Ｍ社から入手した３Ｍ（商標）高透明性接着剤転写テープ８１７２）の層を使用して、透明、平坦、及び長方形の２ｍｍ厚のアクリル板に積層した。したがって、積層された構造物は、導光板の１つの主面上で回折面特徴部として働く単一ピッチ１Ｄ回折格子を有した導光板を形成した。導光板は、図２の構成に類似した、回折面特徴部の溝方向と平行に延在する平坦で直線的な側面を含んだ。それぞれのＬＥＤが約５９０ｎｍの中央波長及び約２０ｎｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）帯域を有する、（ＯＳＲＡＭ  Ｏｐｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ＧｍｂＨから入手した）橙色発光ＬＥＤの線形配列を使用して光源を構成した。空間的により均一な照明を提供するために、ＬＥＤの前に、すなわちＬＥＤと導光板の側面との間に、ディフューザープレート（ニューヨーク州、ボールドウィンのＡｓｔｒａ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．から入手したタイプＤＲ−５０）を定置することによって、個々のＬＥＤの別個の特徴部をマスクした。したがって、光源は、５９０ｎｍの波長の略単色な光を放射する線形光源に近似した。
【００４１】
光源に電圧を加え、コノスコープカメラシステムを使用して、回折面特徴部を介して放射される外部結合光の強度を、極角及び方位角の関数として測定した。測定されたコノスコープ強度分布は、図５に示される。この図では、光源の延伸方向、及び溝方向は、０度及び１８０度の方位値に対応する。直交する基準平面、すなわち図５の９０度及び２７０度の方位値に対応する平面、で測定された強度又は輝度を、図５ａで極角θの関数としてプロットした。図３の曲線３１０、３１２、３１４の形状に対する、図５ａの曲線の類似性に気づくことができる。閲覧者はまた、図５を参照して、平面にはないが、極角に応じて方位角がシフトする狭い三日月形状の分布で、光が１Ｄ回折格子によって抽出されることに気づくことができる。
【００４２】
図４、５、及び５ａに関連して述べられた広域面積照明装置の他の態様では、光が、導光板の両方の主面（例えば図２の面２１２ａ、２１２ｂを参照）から等しく抽出すなわち外部結合され、これは回折面特徴部の対称な設計（すなわち線形回折格子を形成する対称なＶ字形状の溝）の結果であり；単色光源が白色光源及び／又は多色光源に置き換えられる場合、角度による色分解が、回折現象の結果として生じ（例えば図３参照）；（図５及び５ａの実施形態では、ＬＥＤ光源の別個の特性をマスクするために光源に含まれていたが）導波モード光が導波路に沿って伝播することを可能にするためにＴＩＲを利用し、導光板から光を抽出又は外部結合するために回折を利用するという事実のために、拡散構成要素が装置に必要ではなく；外部結合光の三日月形状の分布が、比較的狭い光抽出角によって特徴付けられる。
【００４３】
導波モード光は、回折面特徴部の形状を変化させること、特に、個々の特徴部の形状（例えばプリズム）を非対称にさせることによって、導光板の一方の主面を介して、他方の主面よりも優先して抽出又は外部結合され得る。これは、図６及び図７に関連して実証される。図６では、照明装置６１０は、第１の主面６１２ａ及び対向する第２の主面６１２ｂを有する導光板６１２を含む。第１の主面６１２ａは、高さ「ｈ」及びピッチ「ｐ」の直角プリズム構造を形成するファセットの形態で回折面特徴部６１３を含む。装置６１０はまた、導波モード光として導光板内に光を注入するために、導光板６１２の側面の近接に配置された光源６１４を含み、このような光は、図６の視点から見て略左から右へ伝播する。装置６１０のコンピュータシミュレーションを実行した。シミュレーションでは、単純化のために、回折面特徴部６１３のプリズム構造は、均等間隔であって、ｙ軸と平行な軸に沿って線形に延在していると仮定した。光源もまた、ｙ軸と平行に線形に延在すると仮定し、導光板の平面（図２のｘ−ｙ平面参照）と平行な第１の基準平面でのランバート分布で空気中へ波長λの偏光を放射し、次いでこの光が導光板の側面で屈折すると仮定した。シミュレーションは、第１の基準平面と垂直な第２の基準平面（図２のｘ−ｚ平面参照）における、光の１つの伝播角度、図２で参照されるようになα＝５度だけを仮定した。導光板の屈折率は１．５であると仮定した。外部結合光が、１次回折（ｍ＝１）で導光板面と直交して抽出されるように、光波長λ及び格子ピッチｐを最初に選択し、λ≒５２０ｎｍ及びｐ≒３５０ｎｍを得た。次いで、ピッチｐを３５０ｎｍに一定に保ちながら、格子高さｈを５０〜５００ｎｍの範囲にわたって変化させた。格子高さの特定の値と関連付けられたそれぞれの実施形態について、以下の量がコンピュータシミュレーションソフトウェアによって算出された。
・ＴＭ−頂部抽出効率とここでは呼ばれる、第１の主面６１２ａから抽出されるｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ（ＴＭ）偏光の抽出効率；
・ＴＥ−頂部抽出効率とここでは呼ばれる、第１の主面６１２ａから抽出されるｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ（ＴＥ）偏光の抽出効率；
・ＴＭ−底部抽出効率とここでは呼ばれる、第２の主面６１２ｂから抽出されるｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ（ＴＭ）偏光の抽出効率；
・ＴＥ−底部抽出効率とここでは呼ばれる、第２の主面６１２ｂから抽出されるｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ（ＴＥ）偏光の抽出効率。
【００４４】
この点において、「抽出効率」は、抽出面との光ビームの相互作用の直前に導光板内に伝播する特定の光の量で除した、単一相互作用のために特定の主面（６１２ａ又は６１２ｂ）から抽出された特定の光（ＴＭ又はＴＥ）の量（百分率で表される）を指す。
【００４５】
算出された量は図７にプロットされ、図中、曲線７１０はＴＭ−底部抽出効率、曲線７１２はＴＥ−底部抽出効率、曲線７１４はＴＭ−頂部抽出効率、曲線７１６はＴＥ−頂部抽出効率である。これらの結果は、個々の回折特徴部の形状（例えばプリズム）を非対称にすることによって導波モード光が導光板の１つの主面を介して優先して抽出され得ることを実証する。結果はまた、光が１つの主面から優先して抽出される度合いが、回折特徴部の特定の形状の詳細に左右されることを実証する。直角プリズム特徴部の場合には、ピッチｐに略等しく高さｈを選択することによって、優先的な抽出を最大化できる。
【００４６】
導光板の一方の主面から放射される光（例えば図２の外部結合光２１７ａ）が、導光板の対向する主面から放射される光（例えば図２の外部結合光２１７ｂ）と同じか、又は類似するように、回折面特徴部が調整されてもよい。対向する面から放射される光は、外部結合光の色、強度、及び／又は外部結合光の色及び／又は強度の角度分布に関して同じであり得る。１つの一アプローチでは、回折面特徴部は、対向する主面の両方に提供されてもよく、照明装置が基準平面に対して鏡像対称であるように、これらの回折面特徴部が、対向する主面間の主面から等距離に配置された基準平面に対して互いの鏡像であり得る。代替的実施形態では、導光板の一方の主面から放射される光が、導光板の対向する主面から放射される光と実質的に異なるように、回折面特徴部が調整され得る。例えば、観察者が、ある色の光が一方の主面から放射され、実質的に異なる色の光が対向する主面から放射されることを感知することができる。水平に取り付けられた照明装置では、比較的寒色温度（青みがかった色合い）の白色光が天井に向かって上方へ向けられ、比較的暖色温度（赤みがかった色合い）の白色光が床に向かって下方へ向けられるか、又はその逆であるように、白色光源が、好適に調整された回折面特徴部と共に使用されてもよい。
【００４７】
回折に基づく光の異なる色の角度による分解が望ましくない用途では、いくつかの設計アプローチが、色分解の問題を克服するために使用され得る。図８に示される一アプローチでは、２つ以上の導光板が互いに積み重ねられ得る。図９に示される別のアプローチでは、異なる回折面特徴部が、所与の導光板の反対の主面に配置されて、異なる色の光源のために調整される。図１０及び図１１に示される更に別のアプローチでは、導光板の所与の主面上の回折面特徴部が、異なるピッチの面特徴部の群を含むことができる。これらのアプローチは、色分解の問題に対処することに関連して提示されるが、色分解が依然として生じる実用的及び／又は美的目的を含む他の目的のために、又は所与の望ましい色（非白色）の光源だけを利用する単色の実施形態において、同様に使用され得ることに留意すべきである。また、様々なアプローチが個別に説明されるが、アプローチのうちの任意の２つ以上が、互いに組み合わせられ、単一の実施形態で使用され得ることに留意すべきである。
【００４８】
次いで、図８に戻ると、積み重ねられるか又は層状の配列の複数の導光板８１２、８３２、８５２を含んだ照明装置８１０の概略図が示される。それぞれの導光板は一対の対向する主面を有し、すなわち、導光板８１２は主面８１２ａ、８１２ｂを有し、導光板８３２は主面８３２ａ、８３２ｂを有し、導光板８５２は主面８５２ａ、８５２ｂを有する。それぞれの導光板の少なくとも１つの主面は回折面特徴部を好ましくは含み、例えば、主面８１２ａは回折面特徴部８１３を含むことができ、主面８３２ａは回折面特徴部８３３を含むことができ、主面８５２ａは回折面特徴部８５３を含むことができる。装置８１０はまた、導光板に導波モード光を提供するために、それぞれの導光板内に、例えば導光板のそれぞれの側面を介して、光を注入するべく、示されるように配列された光源８１４ａ、８１４ｂ、８３４ａ、８３４ｂ、８５４ａ、８５４ｂを含む。好ましくは、非導波モード光が比較的阻害されずに導光板を通過することができるように、（回折面特徴部を含む）導光板のそれぞれは、光学的な歪みが少ない。このようにして、回折面特徴部８３３によって導光板８３２から抽出される光は、ユーザ８２０及び／又は表面８２２に到達するように、導光板８１２を通過することができ、回折面特徴部８５３によって導光板８５２から抽出される光は、ユーザ８２０及び／又は表面８２２に到達するように、導光板８１２及び導光板８３２の両方を通過することができる。更に、ユーザ８２０はまた、ほとんど又はまったく光学的な歪みのない導光板８１２、８３２、８５２の積み重ねを介して、前述した物体１２４と同じであるか又は類似し得る、物体８２４などの物体を観察することができる。
【００４９】
色分解の問題を克服することが望ましい場合には、すべての外部結合光の合計が実質的に白色の光照明を提供するように、装置８１０の様々な導光板、光源、及び回折面特徴部が、外部結合光の異なる色をユーザ８２０及び／又は表面８２２に提供するように調整され得る。例えば、光源８５４ａ、８５４ｂが赤色光を放射し、回折面特徴部８５３が、装置の光学軸（例えばｚ軸と平行の軸）に沿ってこのような光を最適に抽出することができ、光源８３４ａ、８３４ｂが緑色光を放射し、回折面特徴部８３３が、同じ光学軸に沿って緑色光を最適に抽出することができ、光源８１４ａ、８１４ｂが青色光を放射し、回折面特徴部８１３が、同一の光学軸に沿って青色光を最適に抽出することができる。当然、説明される順序での赤色、緑色、及び青色は一例に過ぎず、多数の代替的な組み合わせが想到されることが理解される。更に、３つの導光板が図８の積み重ねで示されるが、２つ、４つ、又はそれ以上を含んだ、他の数の導光板もまた使用され得る。積み重ね内のそれぞれの層の構成要素がすべて、例えば、同じ導光板寸法及び特性、同じ寸法及び特性の回折面構造、並びに同じ数、色、及び配列のＬＥＤなど、同じ又は類似の設計を有してもよい。代替的に、それぞれの層の構成要素が、これらの点のいずれかで、他の層の対応する構成要素と異なってもよい。照明装置１１０と同様に、装置８１０は、ユーザ８２０が装置８１０を直接確認するときに有色の外観を提供しつつ、表面８２２上に実質的に白色の光照明を提供することができる。また、ユーザは望ましくは、装置８１０の放射領域に三次元の外観を有する１つ以上の帯を確認し、この帯は、積み重ね内の層のうちの１つ若しくはいくつか又はすべてから生じ得る。
【００５０】
図９に戻ると、導光板９１２、及び導光板の異なる（例えば直交する）側面内に光を注入するために配置された光源９１４ａ、９１４ｂを含んだ照明装置９１０の概略図が確認される。導光板９１２は、一対の対向する主面９１２ａ、９１２ｂを有する。装置９１０では、それぞれの主面はそれ自体の回折面特徴部を有し：表面９１２ａは回折面特徴部９１３ａを有し、表面９１２ｂは回折面特徴部９１３ｂを有する。回折面特徴部は、図では模式的に表されるだけであるが、特徴部９１３ａは一方の面内軸（例えばｙ軸）と略平行に延在し、特徴部９１３ｂは直交する面内軸（例えばｘ軸）と略平行に延在することを示す。光源も同様に、直交する面内方向に略沿って光を注入するように位置付け及び構成され、源９１４ａはｘ軸に略沿って光を注入するように配置され、源９１４ｂはｙ軸に略沿って光を注入するように配置される。光源は、平行にされる必要がなく（ほとんど場合、平行にされないのが好ましい）、ｘ−ｙ平面内の角度の分布で光を放射するため、「略」という用語がここで使用される。また、光源９１４ａ、９１４ｂはそれぞれ、単一のＬＥＤ発光体などの別個の点光源として示されるが、光源９１４ａ、９１４ｂはそれぞれ、代替的に、導光板のそれぞれの側面に沿って延在するこのような別個の光源の線形配列、又は線形若しくは棒形状の分散光源であってもよい。それでもなお、光源９１４ａからの光は、主に面内ｘ軸に沿って伝播し、その結果、回折面特徴部９１３ａと強く、回折面特徴部９１３ｂと弱く相互作用し、光源９１４ｂからの光は、主に面内ｙ軸に沿って伝播し、その結果、特徴部９１３ａと弱く、特徴部９１３ｂと強く相互作用する。
【００５１】
幾何学的形状又は指向性を使用した導光板上の異なるそれぞれの回折面特徴部への光源のこの選択的な結合は、色分解の問題を処理するために、必要に応じて、使用され得る。例えば、光源が、それらの発光スペクトルにおいて実質的に相補的であり得、例えば、光源９１４ａが青色光を放射し、光源９１４ｂが黄色光を放射することができ、この場合に、光学軸に沿って実質的に白色の光照明を提供するために、回折面特徴部９１３ａが、照明装置９１０の光学軸（例えば正ｚ軸）などの、所与の方向に沿って青色光を抽出するように構成され、回折面特徴部９１３ｂが同じ方向に沿って黄色光を抽出するように構成され得る。先に説明されたように、青色光抽出のための溝は黄色光の光経路に略沿って延在し、黄色光抽出のための溝は青色光の光経路に略沿って延在するため、青色又は黄色光と反対色の回折面特徴部（光抽出格子）との間の相互作用はほとんど存在しない。したがって、異なる色の光ビームが、同じ導光板で独立に誘導及び抽出される。外部結合青色光及び黄色光の組み合わされた視覚的効果は、観察者又はユーザに白色光の感覚を生じさせる。しかしながら、導光板９１２が２つの色のみを組み合わせるため、この例における白色光の演色評価数（ＣＲＩ）は比較的低くなることがあり得る。
【００５２】
図９に示されるアプローチは、異なる補色の組み合わせ、並びに同じであり得る色も同様に含む相補的ではない色（例えば光源９１４ａ及び９１４ｂの両方で緑色放射光又は両方の光源で赤色放射光）を含んだ、他の色の光源を使用する実施形態を含む、多くの他の実施形態に拡張され得る。また、装置９１０のような照明装置は、類似又は異なる設計の他の照明装置と、例えば図８に関連して説明されたような積み重ねられた配列で、組み合わせられ得る。このような場合、それぞれの導光板は、２つの別個の色の組み合わせを放射するように構成されてもよく、積み重ねから集中的に放射される色が、必要に応じて、より高いＣＲＩを有する白色光を生成するように選択されてもよい。
【００５３】
色分解の問題を処理するために使用され得る別のアプローチは、図１０及び図１１に一般に示されるアプローチである。これらの図では、導光板１０１２、１１１２は、所与の主面上の回折面特徴部が異なるピッチの面特徴部の群又はパケットを含んで、示される。複数の異なるピッチは、導光板から、抽出光の様々な波長の所望の分布を提供するために、一般に使用され得、このような波長の光は、１つ以上の光源（図示せず）によって導光板内に注入されると仮定される。
【００５４】
他の箇所で言及されるように、本明細書において開示される導光板は、単一構成、又は２つ以上の構成要素が有意な介在エアギャップなしで互いに取り付けられる層状構成を含んだ、種々の異なる構成を有することができる。この点において、導光板１０１２、１１１２は、層状構成を有するように示されるが、これらは、必要に応じて、単一構成を有するように容易に修正され得る。反対に、他の図において単一であると示される導光板は、層状構成を有するように容易に修正され得る。図１０を参照すると、導光板１０１２は、比較的厚い板又は他の基材１０１１ａを含み、板又は基材には、プリズム層１０１１ｃが鋳造及び硬化されたキャリアフィルム１０１１ｂで構成されるフィルムが取り付けられる。基材１０１１ａ、キャリアフィルム１０１１ｂ、及びプリズム層１０１１ｃは、好ましくは同じ又は類似の屈折率を有し、いくつかの場合には、制御された量の吸収及び／又は散乱が許容可能か又は望ましくあり得るが、基材１０１１ａ、キャリアフィルム１０１１ｂ、及びプリズム層１０１１ｃは、好ましくはすべて、可視光に対して、ほとんど又はまったく散乱又は吸収のない、高度な透過性を有する。図１１を参照すると、導光板１１１２は、導光板１０１２と類似した構成を有することができ、したがって、比較的厚い板又は他の基材１１１１ａを含むことができ、板又は基材には、プリズム層１１１１ｃが鋳造及び硬化されたキャリアフィルム１１１１ｂで構成されるフィルムが装着される。
【００５５】
層状導光板を提供するための、板又は他の基材に対するプリズム状又は構造化表面フィルム（structured surface film）の付着は、任意の好適な技術によって行われ得る。例えば、装着は、光透過性感圧接着剤（light-transmissive pressure sensitive adhesive）などの、好適な接着剤を使用して達成され得る。装着はまた、インサート射出成形プロセスを含む、射出成形プロセスを使用して達成され得る。例えば、硬化性樹脂がキャリアフィルムなどの好適な基材上に鋳造及び硬化されるとき、化学結合もまた、付着のために使用され得る。代替的に、単一構成の場合には、回折面特徴部は、例えばエンボス加工又は、例えば射出成形プロセスを含む、成形によって、フィルム又はプレートなどの、単一基材の少なくとも１つの表面上に形成され得る。圧縮成形、押出複製、及びダイレクトカットは、回折面特徴部を形成するために使用されてもよい追加の技術である。回折構造がフィルム、プレート、又は他の基材の表面上に形成されるかどうかにかかわらず、回折面特徴部は、現在既知であるか又は後に開発される任意の好適な技術を使用して、製造され得る。好適な回折面特徴部を作製するために使用され得る追加の方法が、国際出願第ＷＯ  ２０１１／０８８１６１号（Ｗｏｌｋら）；米国特許出願公開第２０１２／００９８４２１号（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）；及び同第２０１２／００９９３２３号（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）のうちの１つ以上に述べられる。
【００５６】
導光板１０１２、１１１２は、それぞれの第１の主面１０１２ａ、１１１２ａ、第１の面とは反対のそれぞれの第２の主面１０１２ｂ、１１１２ｂ、並びに側面（図示せず）を有する。本明細書において説明される他の導光板と同様に、第１の主面１０１２ａ、１１１２ａはそれぞれ、回折面特徴部１０１３、１１１３を有するように構成される。面特徴部は、溝又はプリズムとも呼ばれ得る。溝／プリズムは、断面で非対称の９０度鋸歯状プロファイルを有するように示されるが、他の非対称のプロファイル及び対称（例えばＶ字形状）のプロファイルを含んだ、他のプロファイルもまた、必要に応じて使用され得る。平面視で、溝／プリズムは、直線的であるか、湾曲するか、又はその両方である（例えばいくつかの位置で直線的で残りの位置で湾曲する）経路に従うことができる。意義深いことに、回折面特徴部１０１３、１１１３は、群又はパケット内に配列され、任意の所与のパケットのプリズム又は溝は均一なピッチを有するが、隣接するパケットは異なるピッチを有する。いくつかの場合には、パケットは、導光板の面全体に繰り返すパターンで配列され得、パケットの最小繰り返し群は、ここではパケットの「セット」と呼ばれる。例えば、導光板１０１２（図１０）は、溝又はプリズムのパケット１０３０、１０３１、及び１０３２に分割される回折面特徴部１０１３を有し、これらのパケットは、セット１０４０を画定する繰り返しシーケンスで配列される。パケット１０３０、１０３１、１０３２のそれぞれにおけるプリズム又は溝は、均一なピッチを有するが、パケット１０３０のピッチはパケット１０３１のピッチより小さく、パケット１０３１のピッチもまたパケット１０３２のピッチより小さい。導光板１１１２（図１１）は、溝又はプリズムのパケット１１３０、１１３１、１１３２、１１３３、１１３４、及び１１３５に分割される回折面特徴部１１１３を有する。これらのパケットもまた、セット１１４０を画定するために繰り返しシーケンスで配列され得る。パケット１１３０、１１３１、１１３２、１１３３、１１３４、及び１１３５のそれぞれにおけるプリズム又は溝は均一なピッチを有するが、パケット１１３０からパケット１１３５へ移動するにつれて、ピッチは次第に大きくなる。異なるピッチが、図１０及び図１１に示される様々なパケットで使用されるが、好ましくは、ピッチのすべてが、回折の原理による導光板からのいくつかの可視導波モード光の結合に好適な範囲にあることに留意すべきである。
【００５７】
パケットの幅（面内横断寸法）及びパケットのセットの幅は、導光板が平面図に確認されるときに、通常の観察者に視覚的に認識されないように十分に小さくてもよい。代替的に、パケットの幅及び／又はパケットのセットの幅は、通常の観察者にしるし又は美的パターンとして認識されるように十分に大きくてもよい。
【００５８】
図１０及び図１１に示される設計などの、複数ピッチ抽出設計は、色混合のために使用され得る。一般的に、２つの異なるピッチによって特徴付けられる少なくとも２つの異なるパケットが使用され得るが、多くの場合、３つの異なるピッチｐ１、ｐ２、ｐ３によって特徴付けられる少なくとも３つの異なるパケットが望ましい。ピッチの寸法の選択は、導光板の屈折率（ｎ）、並びに所与のパケットを有する導光板から抽出することを望む光の波長（λ）に依存する。例示的な場合では、λ１が４００〜６００ｎｍの範囲にあるｐ１＝λ１／ｎ、λ２が５００〜７００ｎｍの範囲にあるｐ２＝λ２／ｎ、λ３が６００〜９００ｎｍの範囲にあるｐ３＝λ３／ｎが選択され得る。アクリル（ｎ≒１．４９）又は類似の材料で作製される導光板の場合には、これらの条件は、約２６８〜４０３ｎｍの範囲のピッチｐ１、約３３６〜３７０ｎｍの範囲のｐ２、及び４０３〜６０４ｎｍの範囲のｐ３に対応する。導光板内で伝播する白色光などの多色光は、複数ピッチパケットと相互作用して、これによって異なる色の光が、それぞれの所与のパケット毎に異なる角度で回折（導波路から外部結合又は抽出）され、任意の所与の色についての抽出角もまた、異なるパケット毎に異なるようになる。結果として、導光板から好適な距離に位置するユーザ又は物体に対して、実質的な色均一性を有する照明、例えば実質的に白色の光を提供するために、様々な色の光を混合又は組み合わせることができる。
【００５９】
例示的な実施形態では、照明装置は、異なるスペクトル出力を有した複数の光源を利用することができ、制御装置は、異なる光源を独立に制御し照明装置によって放射される光の知覚色を能動的又は動的に制御するために、使用され得る。この能動制御は、出力光の色温度、相関色温度、及び／又は演色評価数（ＣＲＩ）を調整する、ないしは別の方法で変化させるために使用され得る。赤色、緑色、及び青色発光ＬＥＤ（ＲＧＢ）又は赤色、緑色、青色、及び白色発光ＬＥＤ（ＲＧＢＷ）のアセンブリ又は組み合わせが、この目的のために特に有効である。また、複数ピッチ抽出設計を組み込む導光板も同様に、特に有効である。好ましくは、複数ピッチ設計は、狭帯域放射光源毎に所与のピッチの回折特徴部の少なくとも１つのパケットを組み込む。例えば、ピッチが赤色光について調整される１つ以上のパケット、ピッチが緑色光について調整される１つ以上のパケット、ピッチが青色光について調整される１つ以上のパケットなどである。個々の狭帯域色は、赤色、緑色、及び青色に限定されず、黄色又は琥珀色などの、他の非白色を放射する光源もまた、開示される照明装置の色域を拡大するために使用され得ることに留意すべきである。
【００６０】
複数ピッチ格子設計、並びに他の開示される回折面特徴部設計のために問題となる設計パラメータは、有効抽出効率である。抽出効率については、前述されたので、ここで繰り返されない。「有効」抽出効率は、単一相互作用の際に特定の主面（６１２ａ又は６１２ｂ）から抽出される特定の光の量を、抽出面との相互作用の直前に導光板内に伝播するかかる特定の光の量で除した割合を指す。所与のピッチの回折面特徴部（溝又はプリズム）についての有効抽出効率を評価することができ、かつ他のピッチの有効抽出効率と比較することができる。一般に、所与のシステムパラメータに関して、所与のピッチの有効抽出効率は：そのピッチを有した回折特徴部の平面視面積カバレッジ（例えば、図１０の最小ピッチについは、面上の３つのパケット１０３０の平面視面積の合計）の線形関数であり（すなわちカバレッジと正比例し）；回折特徴部のピッチ、及び回折特徴部（溝／プリズム）の断面プロファイル形状を含む、他の要因にも左右される。実質的な色均一性を得るために、異なるピッチに対する有効抽出効率が互いに同等であること、例えば、任意の２つの別個のピッチに対する有効抽出効率の比率が好ましくは約０．３〜３の範囲内にあることを、確実にすることが望ましい。
【００６１】
図４、図５、及び図５ａに関連して確認されたように、単一ピッチ線形回折格子を有した導光板内に光を注入するために使用される単色のランバート光源は、比較的狭い光抽出角によって特徴付けられる外部結合光の三日月形状の分布を生じさせる。外部結合光の更なる角度の狭小化が必要とされる場合には、光源は、平行にされるか又はランバートより略平行にされた光を放射するように、好適なレンズ、ミラー、又は他の構成要素によって再構成され得る。反対に、外部結合光の角度の拡大が必要とされる場合には、光源は、ランバート分布より広い角度範囲にわたる光を放射するように再構成され得る。微細構造化光学フィルム（microstructured optical films）が、導光板内に注入される光の角拡散を調整し、それにより外部結合光の角拡散にも影響を及ぼすために、ＬＥＤ又はレーザーなどの光源と組み合わせられ得る。好適な微細構造化光学フィルムは、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ  ２０１２／０７５３５２号（Ｔｈｏｍｐｓｏｎら）及び同第２０１２／０７５３８４号（Ｔｈｏｍｐｓｏｎら）に記載される。これらの光学フィルムは、均一性テープ（uniformity tapes）とも呼ばれることがあり、導光板の端面又は側面に直接適用され、導光板内への光の結合を強化するために光源に向かって外側に面した屈折構造体を含む。屈折構造体は、代替的に、例えば射出成形、エンボス加工、又は直接機械加工によって、導光板の側面又は注入端面内に直接組み込まれてもよい。このような光学フィルム又は屈折構造体は、ＬＥＤ光源と導光板の側面との間に配置されるときに、導光板内に注入される光の角拡散を大きくすることができ、本明細書において開示される実施形態のいずれかで、光源の１つ、一部、又はすべてと共に使用され得る。特注設計の複製された構造を有する光学フィルムもまた、導光板内への注入に対して、明確に画定された長方形状の光の角度分布（すなわち、特定の円錐角にわたっておよそ一定の強度の光分布、及び特定円錐の外側でゼロ又は略ゼロ強度）を提供するために、コヒーレントレーザーと共に使用され得る。
【００６２】
外部結合光の角拡散もまた、回折特徴部のパケットの物理的幅（面内横断寸法）の適切な選択によって調整され得、この場合、物理的幅はプリズム／溝の延伸方向と直角に測定される。それぞれのパケットの物理的幅は、パケットと相互作用する光のすべての色に影響を及ぼし、抽出光全体は、すべてのパケットの平均的効果である。小さな物理的幅は、外部結合光の角度幅を広げる傾向にあり、大きな物理的幅は、外部結合光角度幅を狭くする傾向にある。しかしながら、あまりにも小さな物理的幅は、回折面特徴部が高度な歪み又は散乱を生成し、導光板が回折よりも拡散しているように見えるような、過剰な光の拡散につながる場合があるため、物理的幅調整によって達成され得る角度の広幅化又は狭小化の量は、多少限定される。
【００６３】
（遠隔面でのより良好な空間的均一性のために）より角度的に分散した照明を生成する別の技術は、例えば、図５のコノスコーププロットの異なる方位角に対応する、異なる面内方向に沿って配向された回折面特徴部のパターンを使用することである。異なって配向される回折特徴部はまた、好ましくは、対応する回折特徴部との最大抽出効率のために調整された異なる面内方向に略沿って光を放射する対応する光源と組み合わされる。様々に配向された回折特徴部と様々に配向された光源との組み合わせは、種々の方位方向で放射される外部結合光を生成することができ、結果として、より角度的に分散し、より空間的に均一な照明をもたらす。例示的な実施形態では、１２０度の方位角で互いに引き離された面内軸に対応する、少なくとも３つの別個の回折特徴部配向が使用され得る。
【００６４】
異なって配向される回折特徴部はまた、連続的に湾曲した溝又はプリズム、例えば（平面視で）円形、卵形、又は楕円形の形状の溝又はプリズム、又はこのような形状の部分、例えば正弦曲線形状又は他の波形状などの一連の相互接続された弧を含む、弧を使用することによって達成され得る。この点において、線形回折面特徴部を有するとして説明される本明細書において開示される実施形態は、代替的に、湾曲した回折特徴部を利用することができる。湾曲した回折面特徴部は、別個の光源及び／又は均一ではない反射構造と組み合わせられるときに、明るい又は暗い帯の形態で視覚的特徴部を生成するために使用され得ることが見出された。例えば、ほとんどの分散光源用途で非常に望ましくない帯が、本場合では、三次元の美的外観に関する照明装置を提供するために活用される。これらの帯の外観及び挙動が、ここで、図１２ａを始めとして、更に述べられる。
【００６５】
図１２ａは、導光板１２１２、及びＬＥＤなどの別個の光源１２１４を含む照明装置１２１０の正面図又は平面図を模式的に示す。説明を単純化するために、導光板１２１２は、ｘ−ｙ平面と略平行であると仮定されるが、一般に、導光板は、本明細書の他の箇所で説明されるように、平坦すなわち平面的である必要がない。また、一般的に、導光板１２１２の外側境界又は縁が任意の所望の形状を有することができるように、導光板１２１２の一部分のみが図に示される。しかしながら、１つの端面又は側面１２１２ｃが示され、光源からの光が導光板内に注入され得るように、光源１２１４が面１２１２ｃの近くに位置付けられると仮定される。光源１２１４は、好ましくは、ｘ−ｙ平面内でコリメートされず、むしろある範囲の角度又は方向にわたって光を放射するように末広がりである。この点において、面内ランバート放射分布１２１４ａが図に重ねられるが、このランバート分布は末広がりの光源の代表的な例である。分布１２１４ａは、光源の設計の詳細に基づき、空気又は真空中へ（すなわち導光板１２１２の非存在下で）発する光のための光源１２１４の強度分布を表し得るか、又は導光板１２１２内に実際に注入され伝播する光のための光源１２１４の強度分布を表し得るという２つの意味のいずれかで解釈され得る。空気中の強度分布及び導光板中の強度分布は一般に同じではないが、側面１２１２ｃで生じる屈折による伝播方向の変化を伴う変換によって互いに関連していることが理解される。
【００６６】
導光板１２１２は、導光板の主面の一方又は両方の上に回折面特徴部１２１３を含み、回折面特徴部は、先に説明されたように導光板から導波モード光を抽出するように構成される。回折特徴部１２１３は、本明細書において述べられる他の回折面特徴部と同じであるか又は類似し得るが、この実施形態のために、回折特徴部は、示されるように平面視で湾曲するように調整されると仮定される。また、単純化のために、それぞれの個々の回折特徴部１２１３が、図１２ａに示される少なくとも導光板の部分にわたって一定の曲率を有し、想像基準線１２０７が、それぞれの回折特徴部１２１３の曲率中心を光源１２１４と結びつけると仮定される。この説明と整合して、回折特徴部１２１３はすべて同心であってもよく、その場合には、光源１２１４へ向かって線１２０７に沿って前進するにつれて特徴部の曲率は単調に減少し（曲率半径は単調に増加し）、又は回折特徴部１２１３は同一の形状を有してもよく、その場合には、光源１２１４へ向かって線１２０７に沿って前進するにつれて特徴部の曲率（及び曲率半径）は一定のままである。代替的実施形態では、例えば回折特徴部１２１３が連続的な螺旋形の溝又はプリズムの一部である場合などに、それぞれの個々の回折特徴部１２１３が、正確に一定の曲率を有する必要がない。
【００６７】
光源１２１４が通電されるとき、光は、導光板１２１２内に結合され、導光板内で、面内及び面外の両方の、ある範囲の角度又は方向わたって導波モード光として伝播する。導波モード光の一部は、回折面特徴部１２１３によって導光板上の任意の所与の位置で抽出される。しかしながら、図１２ａの視点から、すなわち導光板の平面と直交する視線軸に沿って、見たとき、光源１２１４と関連した外部結合光は、基準線１２０７と合致する比較的直線的な狭い帯１２０９ａで最も強く抽出される。導光板１２１２の残部は比較的暗い外観を有し、この外観は、図１２ａでは陰影によって示される。したがって、帯１２０９ａは、暗い背景上の明るい帯の外観を有する。光源が末広がりであり、面内角度又は方向の比較的広い範囲にわたって光を放射するので、帯１２０９ａの比較的狭い幅は、光源１２１４の任意のコリメーションの結果ではない。光源１２１４からの導波モード光は、導光板の平面内の、帯１２０９ａに対応する領域に制限されず、むしろ、その領域を越えて延在する。
【００６８】
ここで、同じ条件下で同じ照明装置１２１０を観察する場合、（導光板１２１２に対して固定されると仮定される）ｘ−ｙ−ｚ座標系に関して異なる観察方向又は軸に沿って照明装置１２１０を観察するように視点幾何を変化させることを除いて、明るい帯は図１２ｂに模式的に示されるようにシフトするように見える。特に、基準線１２０７と合致する帯１２０９ａとして図１２ａで当初確認された明るい帯は、示されるように基準線１２０７から逸脱して、弓状に曲がったか又は湾曲した帯１２０９ｂを生成するように、斜角視点幾何に対して形状を変化する。帯１２０９ｂは再び導光板の残部より明るい外観を有し、比較的暗い領域は、図１２ｂでは陰影によって示される。
【００６９】
図１２ｃには、図１２ａ及び図１２ｂに示されるような、別個の光源と関連付けられた明るい帯の観察された特性を説明する際に有用であり得る、いくつかの幾何学的な関係が模式的に示される。つまり、３つの回折面特徴部１２１３ａ、１２１３ｂ、１２１３ｃと出会う（交差する）導波モード光線１２０１の正面図又は平面図が示される。例示の目的で、面特徴部は同心の円弧であると仮定され、光線１２０１は、それぞれの交点で半径方向に対して測定される異なる入射角で、弧と交差する。それぞれの半径方向は、第１の交点に対してＮ１、第２の交点に対してＮ２、及び第３の交点に対してＮ３と符号が付けられる。それぞれの交点を挟んで図１２ｃの左側に、ベクトルＶが、光線１２０１の伝搬方向を表して示される。また、それぞれの交点について、ベクトルＶが、半径方向に平行な要素（Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ）と半径方向に垂直（接線方向に平行）な要素（Ｖ２ａ、Ｖ２ｂ、Ｖ２ｃ）とに分解される。
【００７０】
導波モード光線１２０１と回折面特徴部との任意の所与の相互作用について、交点で導光板から抽出される光の量は、溝又はプリズムのピッチ；溝又はプリズムの断面プロファイル；光の波長；局所的な半径方向及び接線方向に沿った、光線の方向ベクトルＶの分解によって表されるような、光線の面内配向；及び光線の面外配向が含まれるがこれらに限定されない種々の要因に左右される。それぞれの交点において、典型的に光の少なくとも一部が抽出されるが、極角及び方位角に応じた抽出光の量及びその光の方向性分布は、列挙された要因に大きく左右され得る。回折面特徴部に接する方向ベクトルの要素は回折面特徴部と相互作用しないため、方向ベクトルＶと半径方向との間の角度が増加するにつれて、抽出される光の量は減少する傾向にある。
【００７１】
図１２ｄは、デカルト座標系及び極座標系に関連して特定の観察方向又はベクトルに沿って装置１２１０などの照明装置を確認する観察者１２２０を示すために、参照目的で提供される。照明装置の導光板、又はその一部分は、ｘ−ｙ平面にあると仮定される。観察又は視認方向（ベクトル）は、極角θ及び方位角φによって特定され得る。観察者１２２０が導光板全体に延在する明るい帯を観察するために、明るい帯に対応する導光板の領域は、導光板の他の領域に対する外部結合光の角度分布よりも特定の視認方向（θ、φ）で実質的に強い放射又は外部結合光の角度分布を有する必要がある。次いで、観察者が異なる視認方向（θ、φ）へ移動することによって視点幾何を変化させる場合には、導光板の異なる領域が、シフトされた帯に対応して、導光板の他の領域よりも新たな視認方向（θ、φ）で実質的に強い外部結合光の角度分布を有するならば、明るい帯は位置及び形状でシフトする。任意の所与の視認方向に対する帯の外観は、導光板の広域出力面積全体のすべての点での外部結合光の角度分布によって決定される。湾曲した回折面特徴部に対して観察される帯の形状変化（帯１２０９ａ、１２０９ｂを比較参照）は、選択的な角度範囲へ抽出されるランバート入力光の実証である図５に示される三日月形状の分布特徴部と組み合わせて、図１２ｃと関連して述べられた幾何学的要因と関係づけられ得る。
【００７２】
開示される導光板及び回折面特徴部は、視点幾何に伴い形状が変化する明るい帯だけではなく、同じ又は類似の方法で形状を変化させる暗い帯を生成するために、使用され得ることが見出された。このような暗い帯は、図１３ａ及び図１３ｂに示される。暗い帯を生成する１つの特に有用な方法は、導光板の１つ以上の側面に提供される均一ではない反射構造を使用する。
【００７３】
したがって、図１３では、導光板１３１２、及び平面視で湾曲した回折面特徴部１３１３を含む照明装置１３１０が確認される。説明をわかりやすくかつ簡潔にするために、導光板１３１２及び回折特徴部１３１３はそれぞれ、図１２ａの導光板１２１２及び回折特徴部１２１３と同じであるか、又は類似すると仮定される。１つ以上の光源もまた、導光板１３１２内に光を注入するために提供されるが、このような１つ以上の光源は、設計上小さく別個のものであっても又はそうでなくてもよく、図１３ａには示されない。代わりに、図は、導光板１３１２の１つの端面又は側面１３１２ｃの近接に配置された均一ではない反射構造を示す。均一ではない反射構造は、広域反射体１３０４と、隣接する広域反射体１３０４よりも低い反射率を有する別個の領域又はスポット１３０３との組み合わせであるか、又は組み合わせを含む。
【００７４】
反射体１３０４は、側面１３１２ｃの主部分に沿って延在し、比較的高い反射率を提供するが、この反射率は、このような主部分に沿った、鏡面反射率であっても又は拡散反射率であってもよい。別個のスポット１３０３は、側面１３１２ｃで、より小さく、より局所化される。反射体１３０４は好ましくは、少なくとも５０、６０、７０、８０、又は９０パーセントの、可視光スペクトルの一部又はすべてにわたる反射率を有する。反射体１３０４として使用するための代表的な材料としては、アルミニウム若しくは銀などの、金属、又は交互の有機若しくは無機材料層の薄いフィルムの積み重ねを利用した多層光学フィルム、例えば３Ｍ（商標）ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（商標）Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ｆｉｌｍ（ＥＳＲ）が挙げられる。反射体１３０４は、薄い可撓性フィルム又はバルク物体の形態であり得、薄いエアギャップによって側面１３１２ｃから離間してもよいし又はエアギャップなしで側面１３１２ｃに直接適用されてもよい。
【００７５】
別個のスポット１３０３は、比較的小さな局所領域で反射体１３０４によって提供される高い反射率を減退させる。スポット１３０３は、示されるように反射体１３０４のギャップ又は開口に配置されてもよいし、又は反射体が構造的に連続である場合には、スポット１３０３は、反射体と側面との間に配置されてもよい。別個のスポット１３０３は好ましくは、反射体１３０４の反射率よりも実質的に小さい、例えば、反射体よりも少なくとも２０、３０、４０、又は５０パーセント以上小さい、可視光スペクトルの一部又はすべてにわたる反射率を有する。好ましくは、別個のスポット１３０３は、５０、４０、３０、２０、又は１０パーセント未満の、可視光スペクトルの一部又はすべてにわたる反射率を有する。別個のスポット１３０３は、任意の好適な吸収性材料、例えば黒色塗料又は任意の他の好適な光吸収材料、であっても、又はこれらの材料を含んでもよい。また、別個のスポット１３０３は、通電されない、すなわち「オフ」にされたＬＥＤ光源であってもよいことが見出された。別個のスポット１３０３は、薄い可撓性フィルム又はバルク物体の形態であってもよく、薄いエアギャップによって側面１３１２ｃから離間してもよいし又はエアギャップなしで側面１３１２ｃに直接適用されてもよい。いくつかの場合、例えば、ギャップ、孔、又は類似した不連続部が反射体１３０４に提供される場合には、別個のスポット１３０３は完全に省略され得る。
【００７６】
図１３ａは、導光板１３１２内に光を注入する１つ以上の光源（図示せず）が通電されるか又は照明されるときの、照明装置１３１０の概略正面又は平面図である。このような１つ以上の光源からの導波モード光は導光板１３１２内で伝播し、この光の一部は側面１３１２ｃに到達し、反射体１３０４によって導光板内へ反射して戻される。しかし、別個のスポット１３０３では、比較して、このような光は、ほとんど又はまったく反射されない。スポット１３０３での反射の減少の結果が、スポット１３０３で生じスポット１３０３と関連した、導光板からの低減した光抽出の領域である。低減した光抽出の領域は、導光板の周囲の領域と比較して暗い帯１３０９ａ、図１３ａでは陰影によって示される暗い外観として感知される。図１３ａの視点から、すなわち導光板の平面と直交する視線軸に沿って、見たとき、暗い帯１３０９ａは、比較的直線的で狭く、図１２ａの基準線１２０７と同じであるか又は類似した基準線１３０７と合致する。導光板１３１２の残部は、比較的明るい外観を有する。
【００７７】
ここで、同じ条件下で同じ照明装置１３１０を観察する場合、（導光板１３１２に対して固定されると仮定される）ｘ−ｙ−ｚ座標系に関して異なる観察方向又は軸に沿って照明装置１３１０を観察するように視点幾何を変化させることを除いて、暗い帯は図１３ｂに模式的に示されるようにシフトするように見える。特に、基準線１３０７と合致する帯１３０９ａとして図１３ａで当初確認された暗い帯は、示されるように基準線１３０７から逸脱する、弓状に曲がったか又は湾曲した帯１３０９ｂを生成するように、斜角視点幾何に対して形状を変化する。帯１３０９ｂは、再び導光板の残部より暗い外観を有し、比較的暗い領域は図１３ｂでは陰影によって示される。
【００７８】
図１２ａ〜ｂでは可変形状の明るい帯が、図１３ａ〜ｂでは可変形状の暗い帯が説明された。いくつかの場合には、明るい及び暗い帯が、同じ照明装置及び導光板で組み合わせて使用され得る。例えば、ＬＥＤなどの複数の別個の光源が、導光板の外側周囲に沿った異なる点に配置され得、金属リング又はホルダなどの、反射構造が、導光板の側面の適切な位置に光源を保持する二重の目的を達し、側面の主部分に沿って高い反射率の面を提供することができる。光源のいくつかを通電して、残りを通電しないことによって、明るい帯が、通電された光源のそれぞれに対して生成され得、暗い帯が、通電されない光源のそれぞれに対して生成され得る。代替的に、吸収材料が、通電されない光源のうちの１つ以上と置換されてもよい。
【００７９】
更に他の代替的実施形態では、均一ではない反射構造が、明るい帯を生成するために使用され得る。これは、暗い帯を生成するために使用される広域反射体及び別個の吸収性スポットの特性を逆転させることによって達成され得る。したがって、例えば、図１３ａを参照すると、別個のスポット１３０３は、反射体１３０４に関連して説明されたような高い反射率を有するように修正され得、広域反射体１３０４は、別個のスポット１３０３に関連して説明されたような低い反射率を有するように修正され得る。高い反射率と低い反射率とのこの逆転によって、帯１３０９ａ（及び図１３ｂの帯１３０９ｂ）が、導光板の周囲の領域よりも、比較的暗くなる代わりに、比較的明るくなる。
【００８０】
図１４は、本明細書において開示される照明装置で構成要素として使用され得る例示的な導光板１４１２を示す。導光板１４１２は、対向する主面、及び狭い円形リングの形態で導光板の周囲に連続的に延在する側面１４１２ｃを有する。回折面特徴部１４１３は、主面の１つに提供される。この実施形態では、回折特徴部１４１３は、密に巻いた螺旋体を形成して、導光板の１つの主面を実質的に全面にわたって詰める。したがって、回折特徴部１４１３はすべて、実質的にその全長にわたって平面視で湾曲し、曲率は、導光板１４１２及び回折特徴部１４１３の幾何学的中心からの半径距離に応じて単調に変化し、この中心は、図１４では「Ｃ」の符号が付けられる。導光板１４１２及び回折面特徴部１４１３の一部分が、図１４ａの概略拡大図に示される。回折特徴部のピッチ（隣接する溝又はプリズム間の半径距離）は、本明細書の他の箇所で述べられるように、均一又は非均一であり得る。代替的実施形態では、密に巻いた螺旋体が、同心円又は他の類似の形状に置き換えられ得る。他の代替的実施形態では、導光板１４１２の円形状、及び回折面特徴部１４１３の実質的な円形状が、楕円形又は卵形などの、他の湾曲した形状に変更され得る。更に、回折面特徴部は、代替的に、導光板１４１２の両方の主面に、又は一方若しくは両方の主面の一部分のみに提供され得る。
【００８１】
導光板１４１２は、オフィス、家庭などにおける一般的な照明目的のために有用な照明器具又は類似の照明装置を形成するために、適切にサイズ決定され好適な別個の光源と組み合わせられ得る。このような装置は、図１５ａに模式的に示される。図では、照明装置１５１０は、対向する主面及び連続的に湾曲した側面１５１２ｃを有した、導光板１５１２を含む。回折面特徴部は、図示されないが、導光板１５１２の主面の１つに提供される。この説明のために、回折面特徴部及び導光板は図１４及び図１４ａの回折特徴部及び導光板と実質的に同じであると想定される。したがって、回折面特徴部は、導光板の幾何学的中心「Ｃ」に中央を合わせられ側面１５１２ｃまで進行する螺旋体を形成する。
【００８２】
８つの別個の光源１５１４、１５１５、１５１６、１５１７、１５１８、１５１９、１５２０、及び１５２１が、中心Ｃから測定した４５度の間隔で、円形の側面１５１２ｃに沿って等しく分布される。ＬＥＤであってもよい、８つの光源のそれぞれは通電され、図１２ａに関連して前述したように発散光出力を有する。図１２ａの説明に整合させて、それぞれの光源からの導波モード光は湾曲した回折面特徴部と相互作用して図１５ａの視点透視から明るい帯を生成する。したがって、光源１５１４は帯１５２４ａを生成し、光源１５１５は帯１５２５ａを生成し、光源１５１６は帯１５２６ａを生成し、光源１５１７は帯１５２７ａを生成し、光源１５１８は帯１５２８ａを生成し、光源１５１９は帯１５２９ａを生成し、光源１５２０は帯１５３０ａを生成し、光源１５２１は帯１５３１ａを生成する。図１５ａの視点透視は、導光板１５１２の平面に垂直な視線軸に沿う。この点において、デカルトｘ−ｙ−ｚ座標系は、導光板１５１２に対して固定されると仮定され、導光板１５１２は、ｘ−ｙ平面内にあるか又はｘ−ｙ平面と平行である。そのため、図１５ａの視線軸はｚ軸と平行である。この視点幾何では、帯１５２４ａ〜１５３１ａのそれぞれは、直線の線分の形状を有し、帯のすべてが、中心点Ｃから外側へ放射しそれぞれの光源でそれぞれ終端する。
【００８３】
図１５ｂでは、同一の照明装置１５１０が、異なる視点幾何から確認される。この図では、図１５ａと同じ参照符号を有する要素は、既に説明されており、更に述べられることはない。図１５ｂの視点幾何は、図１５ｂにおいて、光源１５１８が光源１５１４よりも観察者により接近して配置されるようにｙ軸を中心とした回転により、図１５ａの視点幾何と相違する。したがって、図１５ｂのための視線軸は、依然としてｙ軸と垂直であるが、ｚ軸に対しては約４５度の角度にある。便宜上、ｘ−ｚ平面が視線軸、及び導光板１５１２に対する面法線ベクトルを含むため、ｘ−ｚ平面を観察平面と呼ぶことがある。
【００８４】
図１５ｂと図１５ａとの比較は、明るい帯の一部が形状を変化させたことを明らかにする。図１５ａでは、８つの帯すべてが直線の線分の形状を有するが、図１５ｂでは、帯の２つのみ、すなわち帯１５２４ｂ及び１５２８ｂが同様の形状を有する。これらの２つの帯の両端点（すなわち、帯１５２４ｂに対しては光源１５１４及び中心点Ｃ、並びに帯１５２８ｂに対しては光源１５１８及び中心点Ｃ）が、観察平面と平行な線に沿って存在することに留意すべきである。残りの帯１５２５ｂ、１５２６ｂ、１５２７ｂ、１５２９ｂ、１５３０ｂ、及び１５３１ｂの端点は、観察平面と平行ではない線に沿って存在するが、非ゼロの角度で観察平面と交差し、これらの帯は、図１５ｂの方向から見て、直線的に見えることはなく湾曲する。図１５ｂに示される８つの帯は、様々な帯の相対的な形状、位置、及び曲率により三次元の外観を有したパターンを形成する。
【００８５】
図１５ｃでは、同一の照明装置１５１０が、更に別の視点幾何から確認される。この図では、図１５ａ及び図１５ｂと同じ参照符号を有する要素は、既に説明されており、さらに説明する必要はない。図１５ｂの視点幾何は、図１５ｃにおいて、光源１５１８が光源１５１４よりも観察者により接近して再び配置されるようにｙ軸を中心とした追加的な回転によって、図１５ｃの視点幾何と相違してくる。したがって、図１５ｃのための視線軸は、依然としてｙ軸に対して垂直であるが、ｚ軸に対しては約６０度の角度にある。したがって、図１５ｃの視点幾何のための観察平面は、依然としてｘ−ｚ平面である。
【００８６】
図１５ｃと図１５ｂとの比較は、明るい帯の一部が更に形状を変化させたことを明らかにする。図１５ｂで直線の線分形状を有する２つの帯（帯１５２４ｂ、１５２８ｂ参照）は、図１５ｃで依然として同様の形状を有する（帯１５２４ｃ、１５２８ｃ参照）。また、これらの２つの帯の両端点（すなわち、帯１５２４ｃに対しては光源１５１４及び中心点Ｃ、並びに帯１５２８ｃに対しては光源１５１８及び中心点Ｃ）は、観察平面と平行な線に沿って存在する。残りの帯１５２５ｃ、１５２６ｃ、１５２７ｃ、１５２９ｃ、１５３０ｃ、及び１５３１ｃの端点は、観察平面と平行ではない線に沿って存在するが、非ゼロの角度で観察平面と交差し、これらの帯は、図１５ｂでのそれぞれの曲率よりも図１５ｃでは大きい曲率を有する。図１５ｃに示される８つの帯は、様々な帯の相対的な形状、位置、及び曲率により三次元の外観を有したパターンを形成し続ける。
【００８７】
様々な特徴及び修正が、照明装置１５１０に組み込まれ得る。例えば、８つより多いか又は少ない（１つだけを含む）光源を使用することができ、２つより多くを使用する場合には、光源は、導光板の周囲に均等間隔にする必要はないが、均等間隔にしてもよい。光源はまた、中心点Ｃを挟んで一対ずつ配列される必要はないが、一対ずつ配列されてもよい。複数の光源が使用される場合には、光源はすべて名目上で同じ設計、例えば、名目上で同じ出力スペクトル（色）、出力電力、及び物理的な寸法、であってもよい。代替的に、複数の光源のうちの２つ以上の設計が実質的に異なってもよく、例えば、光源が異なる出力スペクトル（例えば、１つが赤色光を放射し、もう一つが緑色光を放射し、もう１つが青色光を放射し、もう一つが白色光を放射することができるなど）又は異なる出力電力を有してもよい。他の実施形態では、光源のうちの１つ以上が吸収性材料に置き換えられ、かつ１つ以上の広域反射体が側面１５１２ｃに沿って提供されてもよい、これによって、関連付けられた１つ以上の明るい帯が１つ以上の暗い帯に置き換えられる。
【００８８】
ここで図１６を参照すると、図１５ａ〜図１５ｃの光源などの、別個の光源を導光板の湾曲した側面に沿って取り付ける方法に関する例示的な配列が示される。照明装置１６１０は、導光板１６１２、導光板１６１２の湾曲した側面内に光を注入するために配置された別個の光源１６１４ａ、１６１４ｂ、及び取り付けリングなどの支持構造体１６０２を含む。ここでは図示されていないが本明細書の他の箇所で説明される、回折面特徴部は、導光板から導波モード光を抽出するために導光板１６１２の主面上に提供される。光源１６１４ａ、１６１４ｂは、ＬＥＤ又は類似の小面積の光源を含むことができる。光源は、支持構造体１６０２の開口又はスロットに取り付けられる。必要に応じて、支持構造体１６０２は、導光板１６１２の側面に沿って広域反射体を提供するために、金属又は他の反射材料で作製され得る。代替的に、薄い反射フィルム１６０４が、支持構造体と側面との間に介在してもよい。他の実施形態では、支持構造体１６０２が吸収性（又は他の低反射率）材料で作製されてもよく、及び／又はフィルム１６０４が、吸収し続けるように又は低反射率であるように作製されてもよい。光源は、導波モード光を提供するために導光板の側面に取り付けられる必要はない。例えば、光源が、側面を通してではなく導光板の主面の外側（例えば環状）部分を通して光を注入してもよく、その場合、主面を通って入射する光源からの光が、導波モード光を提供するために横向きに反射されるように、側面は斜めに切られるか又は（例えば４５度に）角度を付けられる。
【００８９】
図１７は、開示された光源で使用され得る別の導光板１７１２を示す。導光板１７１２は、平坦でｘ−ｙ平面内にあり、扇形状又はパイ片形状である互いに対向する主面を有すると仮定される。側面１７１２ｃ１、１７１２ｃ２、１７１２ｃ３が、主面を取り囲んでいる。側面１７１２ｃ１は、例えば円の弧のように湾曲して、側面１７１２ｃ２及び１７１２ｃ３は平坦である。側面１７１２ｃ２、１７１２ｃ３は中心点Ｃで交差し、中心点Ｃは湾曲した側面１７１２ｃ１の曲率中心であってもよい。回折面特徴部１７１３は、導光板１７１２の一方又は両方の主面上に提供される。回折特徴部１７１３は、同心ではなく、すべて同じ曲率を有すると仮定され、この曲率は湾曲した側面１７１２ｃ１の曲率と等しくてもよい。更に、回折面特徴部１７１３は、異なるピッチのパケット内へ配列される。異なるピッチのパケットは、（例えば導光板の面と直交する）所定の角度で赤色導波モード光を抽出するように構成されたピッチを有する、パケットａ１及びａ２；同じ又は異なる所定の角度で緑色導波モード光を抽出するように構成されたピッチを有する、パケットｂ１及びｂ２；並びに同じ又は異なる所定の角度で青色導波モード光を抽出するように構成されたピッチを有する、パケットｃ１及びｃ２を含む。したがって、パケットは、２セットのパケットに配列される。
【００９０】
本明細書における他の教示に従って多くの修正が導光板１７１２になされ得ることが認識されるであろう。例えば、導光板全体にわたる一定のピッチ、並びに他の数のパケットタイプ及び／又は他の数のパケットセットを含む、他のピッチ構成が、回折面特徴部のために使用され得る。また、回折面特徴部１７１３がすべて、一定の曲率ではなく、例えば中心点Ｃに曲率中心を有する、同心であるように作製されてもよい。
【００９１】
図１７の導光板などの導光板は、更に大きな広域放射面積を有する照明装置を提供するために同じ又は類似の設計の導光板と互いに組み合わせるのに好適である。このような照明装置は、照明装置１８１０として図１８に示される。装置１８１０は、示されるような交互のタイル貼り配列で互いに張り付けられ得る扇形又はパイ片形状の導光板１８１２を含み、そのため、得られる導光板の群はｙ−方向に沿って延在する。この配列では、隣接する導光板１８１２の直線的な側面（例えば図１７の面１７１２ｃ２、１７１２ｃ３参照）が互いに張り付けられる。様々な導光板１８１２がすべて、同じ名目設計特性、例えば回折面特徴部の同じピッチ構成を有してもよいし、あるいは異なる設計の導光板が、代わりに使用されてもよい。導光板１８１２のうちの１つ、一部、又はすべてが、図１７の導光板１７１２と同じであるか又は類似してもよい。
【００９２】
装置１８１０はまた、導光板に光を注入するために導光板１８１２の湾曲した側面に沿って分布した複数の別個の光源１８１４を含む。好ましくは、光源１８１４のうちの１つ、一部、又はすべてが、視野角に応じて形状が変化する帯を生成するために、それぞれの導光板上の回折面特徴部と相互作用する。光源１８１４はすべて、名目上で同じ設計、例えば、名目上で同じ出力スペクトル（色）、出力電力、及び物理的な寸法であってもよい。代替的に、複数の光源のうちの２つ以上の設計が実質的に異なってもよく、例えば、光源が異なる出力スペクトル（例えば、１つが赤色光を放射し、もう一つが緑色光を放射し、もう１つが青色光を放射し、もう一つが白色光を放射することができるなど）又は異なる出力電力を有してもよい。３つの別個のパケットタイプの回折面特徴部、例えば図１７に示されるような赤色、緑色、及び青色のパケットタイプが、それぞれの導光板１８１２のために使用される場合には、それぞれの導光板１８１２のための光源１８１４は、１つ以上の赤色光源、１つ以上の緑色光源、及び１つ以上の青色光源を備えるか、又はこれらの光源から本質的に構成され得る。他の実施形態では、光源１８１４のうちの１つ以上が吸収性材料に置き換えられ、かつ１つ以上の広域反射体が側面１５１２ｃに沿って提供されてもよい、それによって１つ以上の関連付けられた明るい帯が１つ以上の暗い帯に置き換えられる。
【実施例】
【００９３】
（実施例１）
照明器具としての使用に好適な照明装置を作製し評価した。装置は設計が、図１４、図１５ａ、及び図１６のものと類似した。装置には、螺旋パターンの形態の回折面特徴部を有する円形状の導光板を組み込み、回折面特徴部を、異なる溝又はプリズムのピッチを有する６つのパケットタイプの繰り返しパターンに配列した。導光板の湾曲した側面の周囲に３６個の均等間隔のＬＥＤを位置付けして導光板内に光を注入するために、取り付けリングを使用した。ここで、構成体の更なる詳細が示される。
【００９４】
精密ダイヤモンド切削機を使用して、円筒状のツールの銅表面に、複製後に照明装置の回折面特徴部となる、螺旋形状の溝のパターンを切り込んだ。溝が、約１：１の高さ対ピッチ比（図６参照）の、図６と類似した断面で鋸歯状（非対称）プロファイルを有するように、ダイヤモンドを成形した。切り込み時に、螺旋の溝のピッチを、６つの特定の値（３１５ｎｍ、３４５ｎｍ、３７５ｎｍ、４１０ｎｍ、４４５ｎｍ、及び４８５ｎｍ）の間でサイクルさせ、互いに接するが互いに重ならない入れ子環状領域を形成する溝のパケットを生成した。それぞれの環状領域は一定のピッチの溝のパケットであり、６つの隣接する環状領域のそれぞれのセットが、溝のパケットの繰り返し群又はセットを形成した。螺旋パターンは、約８インチ（約２０センチメートル）の全径を有した。６つのピッチの値のすべてに対する総面積が同じであるように環状領域の半径方向の寸法又は幅を選択した。すなわち、溝付パターン全体の面積は約３１４ｃｍ２（πｒ２、ｒ≒１０ｃｍの場合）であり、３１５ｎｍのピッチを有した溝に対する総面積は約３１４／６≒５２ｃｍ２であり、他の５つのピッチのそれぞれを有した溝に対する総面積もまた約５２ｃｍ２であった。環状領域は、半径方向に測定したとき、比較的狭く、その最大寸法は約１５０マイクロメートルであった。
【００９５】
次いで、鋳造及び硬化技術を使用して、得られた銅製ツールの溝付面を薄い可撓性の光透過性フィルムに複製した（例えば図１１の層１１１１ｂ及び１１１１ｃ参照）。銅製ツールの溝付面を（当業者には一般に既知の）有機ホスホン酸剥離層でコーティングし、約５ミル（約１２５マイクロメートル）の厚さを有した透明なポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）支持フィルムを使用してコーティングされた精密ツールにアクリレート樹脂組成物を鋳造することによって、この複製を行った。アクリレート樹脂組成物は、アクリレートモノマー（Ｃｏｇｎｉｓから入手可能な７５重量％のＰＨＯＴＯＭＥＲ  ６２１０、及びＡｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から入手可能な２５重量％の１，６−ヘキサンジオールジアクリレート）並びに光開始剤（Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓの１重量％のＤａｒｏｃｕｒ  １１７３）を含んだ。次いで、樹脂組成物を、紫外光を使用して硬化させた。これにより、精密銅製ツールによる螺旋形状の溝のパターンのネガティブ又は反転版の形態（ネガティブ複製）で回折面特徴部を有した、厚さ約１２５ミクロンの微細複製された光学フィルムを得た。ＰＥＴ支持フィルムの屈折率は約１．４９であり、硬化したアクリレート樹脂の屈折率は約１．５であった。微細複製された光学フィルムは、フィルムの面に垂直な角度で見たとき、僅かに青みがかった色調の透明な外観を有した。物体を少ない歪みでフィルムを介して視認することができた。
【００９６】
微細複製されたフィルムが円形の形状であるように、螺旋パターンの周囲の余分な材料を切り捨てた。厚さ３ｍｍの透明な光透過性円形アクリル板の１つの主面にフィルムを直接付着したが、この板もまた約２０ｃｍの直径を有した。フィルムの微細複製された面を板とは反対にして大気に露出させ、実質的にフィルムと板との間のエアギャップなしに、厚さ１ミル（約２５マイクロメートル）の光学的に透明な感圧接着剤（３Ｍ社から入手したビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ）（商標）ＯＣＡ  ８１７１）を使用して付着を達成した。板とフィルムとの組み合わせにより、光抽出のために（唯）１つの主面上に回折面特徴部を有した導光板を得、この導光板は、約２０ｃｍの直径及び約３ｍｍの厚さを有した。
【００９７】
それぞれのＬＥＤが末広がりな分布で白色光（「温白色」）を放射する、３６個の名目上同一のＬＥＤ（日亜から入手した製品コードＮＣＳＬ１１９Ｔ−Ｈ１）の列を導光板内への光の注入のために使用した。導光板の円形の側面の周囲に１０度刻みで均等間隔のＬＥＤをリング形状のベゼルに取り付け、導光板内に光を直接注入するために、それぞれのＬＥＤを導光板の中心の方へ向けて側面のすぐ隣に配置した。効率改善のために、高反射率ミラーフィルム（３Ｍ（商標）ビキュイティ（Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲ）の列を、取り付けリングの内側面上の、２つ毎の隣接するＬＥＤの間に積層したが、このミラーフィルム列もまた、導光板の円形の側面のすぐ隣にあった。
【００９８】
こうして構成された照明装置を、電源に接続し、部屋の天井から懸架した。図１９ａは、電源がオフにされ周囲の室内灯がオンにされた状況での、照明装置の写真である。この写真の視線方向は、僅かに傾斜し、すなわち、対称又は光学軸に沿った照明装置の真下ではなく、このような軸に対して適度の角度にあった。天井の詳細がほとんど又はまったく有意な歪みなしに導光板を介して確認され得ることに留意すべきである。照明装置を懸架し電源に接続するために使用されるワイヤもまた、導光板を介して確認され得る。この「オフ」状態では、導光板は、微細複製されたフィルムそのものの色調と類似した僅かに青みがかった色調を有した。図１９ｂは、図１９ａと同じ視線方向からの同じ照明装置の写真であるが、電源（したがって３６個すべてのＬＥＤ）はオンにされ周囲の室内灯はオフにされる。可変色調が、導光板の異なる領域でも確認することができたが、これらの色は、図１９ｂのグレースケール写真では可視ではない。明るい帯もまた導光板の出力領域にわたって、通電された３６個の光源のそれぞれに対して１つの帯ずつ、確認できた、そしてこれらの帯は、図１９ｂにおいて鮮明に可視である。帯のほとんどが、図１９ｂの視点幾何から湾曲しているように確認され、これらの帯は、図１５ｂと類似の三次元の外観を有したパターンを形成する。他の視線方向で観察されるときに、明るい帯は、図１５ａ〜１５ｃのシーケンスに実質的に類似して形状を変化させ、可変色調は、事実上いずれの視線方向でも導光板全体に確認できた。
【００９９】
図１９ｃは、図１９ｂと類似するが、多少傾斜した視野角での実施例１の照明装置の別の写真である。３つの小さな領域又は点１９１０ｃ、１９１２ｃ、１９１４ｃが、写真において、隣接する明るい帯間の導光板の出力領域上に識別される。これらの点のそれぞれでの色を、既知のＣＩＥ色度（ｘ，ｙ）座標によって測定した。ＣＩＥ（ｘ，ｙ）色座標は、無次元であり、空間（ｘ，ｙ）座標、例えば本明細書における様々な図で示されるデカルトｘ−ｙ−ｚ座標系、と混同されてはならない。測色計として構成されたカメラ、カリフォルニア州、チャッツワースのＰｈｏｔｏ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ社から入手したタイプＰＲ−６５０  Ｓｐｅｃｔｒａ  Ｓｃａｎ（商標）、を使用して色の測定を行った。視覚的には、領域１９１０ｃは、暗赤色を有し、図１９ｄのＣＩＥ色座標スケールに点１９１０ｄとしてプロットされる。領域１９１２ｃは、橙色又は茶色を有し、図１９ｄのスケールに点１９１２ｄとしてプロットされる。領域１９１４ｃは、青色を有し、図１９ｄのスケールに点１９１４ｄとしてプロットされる。
【０１００】
広域面積導光板及び回折面特徴部を有した実施例１の照明装置は、眼を傷つけずに照明装置を直接確認することができるように、眼で直接見たときに非常に明るい点光源のように見えるＬＥＤ光源を、著しく低い輝度を有する広域面積光源に変換する効果を有する。回折面特徴部は、導光板から導波モード光を抽出する機能的な目的を達するだけではなく、（例えば図１９ｂ及び図１９ｃのように）照明装置が直接観察されるときに、魅力的な色彩及び三次元の帯パターンを追加することによって、照明装置の美感を強化する。しかしながら、照明装置を直接確認するときにユーザによって確認される美的色彩及び帯が、実質的に均一な白色光照明を照明装置から遠隔の物体及び表面に提供する照明装置の能力を損なうことがないことが見出された。
【０１０１】
実施例１の照明装置によって生成される遠隔照明を、図２０ａに示される装備を使用して試験した。この装備では、物品２０１０が実施例１の照明装置を表し、この照明装置は天井から懸架された。照明装置２０１０は、ディスク形状の導光板の中心を通過し導光板に垂直な、光学軸又は対称軸２００１を有した。図では、光学軸２００１は、デカルト座標系のｚ軸と平行である。平坦な面２０１２は、ｘ−ｙ平面と平行に延在し、光学軸２００１に沿って測定したときに照明装置２０１０から２．３メートルの距離に配置された。平坦な面２０１２を、可視光に対して９８％の反射率を有する白色の拡散反射フィルム（Ｅ．Ｉ．ｄｕ  Ｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手した製品コードＤＬＲ８０）で覆った。次いで、カメラ２０１６を、示されるように位置付け、光学軸２００１に対して約３０度の角度に配向し、実施例１の照明装置２０１０によってのみ照明されたときの白色の拡散面のカラー画像を得た。先に言及されたＰＲ−６５０カメラを、カメラ２０１６として使用した。９つの小さな領域又は点を、照明された平坦な面２０１２上に画定し、これらの小さな領域のそれぞれでの色をＰＲ−６５０カメラを使用して測定した。９つの小さな領域は、光学軸２００１に位置合わせされた第１の領域２０１４ａから第９の領域２０１４ｉへと、ｘ軸に沿って均等間隔の、隣接する領域（集合的に参照番号２０１４で示される）間の中心間距離は３０センチメートルであった。したがって、領域２０１４ａから領域２０１４ｉまでの距離は、２４０ｃｍであった。視覚的には、照明された平坦な面２０１２は、少なくとも領域２０１４によってカバーされる範囲にわたり、名目上、良好な空間的均一性を有する白色に見えた。
【０１０２】
領域２０１４に対する測定されたＣＩＥ色座標が、図２０ｂのＣＩＥ色座標スケールにプロットされた。測定された色は、領域２０１４ａでの色に対応した一方の端点２０１５ａ及び領域２０１４ｉでの色に対応した反対の端点２０１５ｉを有した、曲線２０１５を規定する。したがって、サンプル領域（領域２０１４参照）が照明装置２０１０の光学軸２００１から遠く離れるに従い、カメラ２０１６は赤色シフトを測定した。しかしながら、曲線２０１５上の測定された点のすべてが完全放射体軌跡に近いままであり、これは、実施例１の照明装置２０１０から面２０１２上への実質的に白色なフィールド照明を表すので、この赤色シフトは比較的小さい。
【０１０３】
実施例１の照明装置の変形例では、３６個の白色ＬＥＤのうちの選択されたものから電源を切断し、照明装置の外観を観察した。通電されないＬＥＤのそれぞれに対して淡い暗い帯を確認することができ、淡い帯は、ＬＥＤがオンにされた場合に生じる明るい帯と略同じ形状を有した。
【０１０４】
追加例
実施例１と、形状、サイズ、及び光源の配列が異なる多くの照明装置を作製した。実施例１で説明されたような微細複製された光学フィルムを得て、図２１の平面図に示されるように長方形の断片にフィルムを切り分けることによって、これらの照明装置を作製した。長方形の断片は、符号２１２１、２１２２、２１２３、２１２４、２１２５、２１２６、２１２７、２１２８、２１２９で識別され、回折面特徴部の螺旋パターンに重ねて示される。螺旋パターンは、実施例１に関連して前に説明された。それぞれの長方形の断片は、約６インチ（約１５０ｍｍ）の大きな面内寸法（長さ）、及び約４インチ（約１００ｍｍ）の小さな面内寸法（幅）を有した。断片２１２１に対する回折面特徴部が断片２１２９に対してと実質的に同じであり、断片２１２２に対する回折面特徴部が断片２１２８に対してと実質的に同じであり、断片２１２３に対する回折面特徴部が断片２１２７に対してと実質的に同じであり、断片２１２４に対する回折面特徴部が断片２１２６に対してと実質的に同じであるように、螺旋パターンに関しておよそ対称に切片を作製した。更に、断片２１２５に対する回折面特徴部は、断片２１２５の幾何学的中心に実質的に対応する螺旋パターンの中心を有した、元の螺旋パターンの一部分であった。また、断片２１２１、２１２３、２１２７、及び２１２９に対しては、回折面特徴部は長方形の領域のほとんどを占有するが、回折面特徴部は長方形のうちの三角形状の部分を占有せず、この部分は、回折面特徴部がなく滑らかであったことに留意すべきである。断片２１２５に対しては、回折面特徴部は長方形の領域のほとんどを占有するが、回折面特徴部は長方形の幾何学的中心の小さな円形状の部分を占有せず、この部分は、回折面特徴部がなく滑らかであった。
【０１０５】
以下に続く説明では便宜的に、（図２１の視点から見て）上縁に対しては「ＴＥ」、底縁に対しては「ＢＥ」、左縁に対しては「ＬＥ」、及び右縁に対しては「ＲＥ」の符号を用いて、図２１に示される長方形の断片の４つの縁を指し示す。これらの縁は、図２１では長方形の断片２１２９に対しては示されるが、単に図での不要な混乱を防止するために、他の８つの長方形の断片に対しては示されない。
【０１０６】
次いで、光学的に透明な接着剤を使用して、厚さ３ｍｍの類似してサイズ決定及び成形されたアクリル板に、微細複製された光学フィルムの長方形の断片のうちの所望の１つを接着することによって、様々な導光板を作製した。実質的にフィルム断片と板との間にエアギャップなしで、フィルム断片の微細複製された面が板とは反対にされ大気に露出されるように、付着を達成した。板とフィルムとの組み合わせにより、光抽出のために（唯）１つの主面上に回折面特徴部を有した導光板を得、この導光板は、約６インチ及び４インチ（約１５０ｍｍ及び１００ｍｍ）の面内寸法、並びに約３ｍｍの厚さを有した。このような導光板２２１２は、図２２ａの照明装置２２１０に模式的に示される。この図は、微細複製された光学フィルム断片２２１１ｂが付着されたクリアな透明な板２２１１ａで導光板２２１２が構成されることを示す。フィルム断片２２１１ｂは、図２１に示される長方形の断片２１２１〜２１２９のうちのいずれか１つであり得る。導光板２２１２は、螺旋パターンの適切な部分の湾曲した回折面特徴部を包含した第１の主面２２１２ａを有する。導光板２２１２はまた、第２の主面２２１２ｂを有し、第２の主面２２１２ｂは、滑らかで、構造化されていなく、第１の主面２２１２ａに対向する。導光板２２１２はまた、対向する側面２２１２ｃ、２２１２ｄを有する。光源モジュール２２１４は、導光板２２１２内に光を注入するために、側面２２１２ｃに隣接して取り付けられる。
【０１０７】
図２２ａでは、フィルム断片２２１１ｂ及び導光板２２１２の長軸は、図２１と整合させるために、ｙ軸と平行であると仮定される。したがって、フィルム断片２２１１ｂの短軸は、ｘ軸と平行である。導光板２２１２の対称軸又は光学軸２２０１は、ｚ軸と平行であり、長方形状のフィルム断片２２１１ｂの幾何学中心を通過する。照明装置２２１０の概略上面図又は平面図が、図２２ｂに示される。そこでは、光源モジュール２２１４が、導光板２２１２（及び長方形の断片２２１１ｂの）の短い側面と実質的に同じ長さを有し、ｘ軸に沿って均等間隔の個々の、別個の光源２２１４ａの列を含むことが確認され得る。この例では、１８個のこのような光源を使用したが、これらの光源は名目上同一のＬＥＤ（日亜から入手した製品コードＮＳ２Ｗ１２３ＢＴ）であり、それぞれのＬＥＤは末広がりな分布で白色光を放射した。隣接する光源の中心間距離は、約６ｍｍであった。図２２ｂを見たとき、導光板２２１２の追加の側面２２１２ｅ及び２２１２ｆもまた、確認され得る。光学軸２２０１は、導光板２２１２の幾何学中心に配置されて、ｚ軸と平行に延在する。
【０１０８】
いくつかの例では、光源モジュール２２１４を、導光板２２１２の短い縁に沿ってではなくその長い縁に隣接して定置した。このような構成は、図２２ｃの照明装置２２１０ｃに示される。照明装置２２１０ｃは、光源モジュール２２１４が、導光板２２１２の側面２２１２ｆなどの、長い縁の１つに沿って定置されることを除いて、照明装置２２１０と実質的に同じである。光源モジュール２２１４における光源の物理的な長さ及び数は、照明装置２２１０のものと同じであり、したがって、光源２２１４の列は、側面２２１２ｆの一部分に沿ってのみ延在する。
【０１０９】
（実施例２）
図２１〜２２ｃに関連して説明されたように、照明装置を作製した。装置は長方形の断片２１２１（図２１参照）を使用し、光源モジュール２２１４を、図２２ｂに示されるように導光板の短い側面に沿って、長方形の断片２１２１のＴＥ上縁に沿って取り付けた。電源により光源に通電され、様々な視点幾何からの照明装置の写真を撮影した。光学軸２２０１（図２２ａ、２２ｂ参照）に実質的に沿って見たときの照明装置の写真が、図２３ａに示される。光源、及び断片２１２１のＴＥ上縁は、この図の左側にある。ｙ−ｚ平面で、斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２３ｂに示される。光源、及び断片２１２１のＴＥ上縁は、この図の上部にある。ｘ−ｚ平面で、斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２３ｃに示される。光源、及び断片２１２１のＴＥ上縁は、この図の左側にある。別個の光源と関連付けられた明るい帯は、視点幾何のそれぞれにおいて、はっきりと確認することができ、これらの帯は、視点幾何に応じて形状及び曲率の変化が観察された。可変色調もまた導光板の異なる領域で確認することができたが、これらの色は図のグレースケール写真では可視ではない。
【０１１０】
（実施例３）
図２１〜２２ｃに関連して説明されたように、別の照明装置を作製した。装置は長方形の断片２１２２（図２１参照）を使用した、そして光源モジュール２２１４は、図２２ｂに示されるように導光板の短い側面に沿って、長方形の断片２１２２のＴＥ上縁に沿って取り付けられた。光源は電源により通電された、そして様々な視点幾何からの照明装置の写真を撮影した。光学軸２２０１（図２２ａ、２２ｂ参照）に実質的に沿って見たときの照明装置の写真が、図２４ａに示される。光源、及び断片２１２２のＴＥ上縁は、この図の左側にある。ｘ−ｚ平面で、斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２４ｂに示される。光源、及び断片２１２２のＴＥ上縁は、この図の左側にある。ｘ−ｚ平面で、別の斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２４ｃに示される。この図では、光源、及び長方形の断片２１２２のＴＥ上縁が図の右側にあるように、照明装置を回転させた。別個の光源と関連付けられた明るい帯は、視点幾何のそれぞれで、はっきりと確認することができ、これらの帯は、視点幾何に応じて形状及び曲率の変化が観察された。可変色調は導光板の異なる領域でも確認することができたが、これらの色は、図のグレースケール写真では可視ではない。
【０１１１】
（実施例４）
図２１〜２２ｃに関連して説明されたように、別の照明装置を作製した。この装置は、光源モジュール２２１４を、長方形の断片２１２２のＴＥ上縁ではなく、ＢＥ底縁に沿って取り付けたことを除いて、実施例３の装置と実質的に同じであった。光源は電源により通電され、様々な視点幾何からの照明装置の写真を撮影した。光学軸２２０１（図２２ａ、２２ｂ参照）に実質的に沿って見たときの照明装置の写真が、図２５ａに示される。光源、及び断片２１２２のＢＥ底縁は、この図の左側にある。ｘ−ｚ平面で、斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２５ｂに示される。この図では、光源、及び断片２１２２のＢＥ底縁が図の右側にあるように、照明装置を回転させた。ｘ−ｚ平面で、別の斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２５ｃに示される。この図では、光源、及び長方形の断片２１２２のＢＥ底縁が図の左側にあるように、照明装置を逆回転させた。別個の光源と関連付けられた明るい帯は、視点幾何のそれぞれで、はっきりと確認でき、これらの帯が、視点幾何に応じて形状及び曲率の変化が観察された。可変色調が導光板の異なる領域でも確認することができた、そしてこれらの色は、図のグレースケール写真では可視ではない。
【０１１２】
（実施例５）
図２１〜２２ｃに関連して説明されたように、別の照明装置を作製した。装置は長方形の断片２１２４（図２１参照）を使用し、光源モジュール２２１４を、図２２ｂに示されるように導光板の短い側面に沿って、長方形の断片２１２４のＢＥ底縁に沿って取り付けた。光源は電源により通電され、様々な視点幾何からの照明装置の写真を撮影した。光学軸２２０１（図２２ａ、２２ｂ参照）に実質的に沿って見たときの照明装置の写真が、図２６ａに示される。光源、及び断片２１２４のＢＥ底縁は、この図の左側にある。光学軸２２０１に実質的に沿ってだが、導光板の反対側、例えば図２２ａの面２２１２ａではなく対向面２２１２ｂ、から見たときの同じ照明装置の写真が、図２６ｂに示される。光源、及び断片２１２４のＢＥ底縁は、この図の左側にある。別個の光源と関連付けられた明るい帯は、視点幾何のそれぞれにおいて、はっきりと確認できた、そしてこれらの帯は、視点幾何に応じて形状及び曲率の変化が観察された。可変色調は導光板の異なる領域でも確認することができた、そしてこれらの色は、図のグレースケール写真では可視ではない。
【０１１３】
（実施例６）
図２１〜２２ｃに関連して説明されたように、別の照明装置を作製した。装置は長方形の断片２１２５（図２１参照）を使用し、光源モジュール２２１４を、図２２ｂに示されるように導光板の短い側面に沿って、長方形の断片２１２５のＴＥ上縁に沿って取り付けた。光源は電源により通電され、様々な視点幾何からの照明装置の写真を撮影した。光学軸２２０１（図２２ａ、２２ｂ参照）に実質的に沿って見たときの照明装置の写真が、図２７ａに示される。光源、及び断片２１２５のＴＥ上縁は、この図の左側にある。ｘ−ｚ平面で、斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２７ｂに示される。光源、及び断片２１２５のＴＥ上縁は、この図の左側にある。ｘ−ｚ平面で、別の斜角で見たときの同じ照明装置の写真が、図２７ｃに示される。この図では、光源、及び長方形の断片２１２５のＴＥ上縁が図の右側にあるように、照明装置を回転させた。別個の光源と関連付けられた明るい帯は、視点幾何のそれぞれにおいて、はっきりと確認できた、そしてこれらの帯は、視点幾何に応じて形状及び曲率の変化が観察された。可変色調は導光板の異なる領域でも確認することができた、そしてこれらの色は、図のグレースケール写真では可視ではない。
【０１１４】
本出願の教示は、本出願と同日に出願された、以下の譲受人が共通である出願のうちのいずれか又はすべての教示と組み合わせて使用され得る。米国特許出願第１３／５７２，８１３号（代理人整理番号第６９８０９ＵＳ００２号）、「Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｗｉｔｈ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｐｒｉｎｔｉｎｇ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｆｅａｔｕｒｅｓ」；米国特許出願第１３／５７２，８２３号（代理人整理番号第６９８１０ＵＳ００２号）、「Ｃｏｌｏｒｆｕｌ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ｗｈｉｔｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ」；及び米国特許出願第１３／５７２，８３５号（代理人整理番号第６９８１１ＵＳ００２号）、「Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｌｕｍｉｎａｉｒｅｓ」。
【０１１５】
特に断らないかぎり、本明細書及び特許請求の範囲において使用される量、特性の測定値などを表すすべての数は、「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうではないことが示されていないかぎり、本明細書及び特許請求の範囲に記載される数値的パラメータは、本出願の教示を利用する当業者が得ようとする所望の特性に応じて異なり得る近似的な値である。特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限しようとするものではないが、各数値的パラメータは、少なくとも記載される有効桁数を考慮し、更に一般的な四捨五入法を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広義の範囲を示す数値的範囲及びパラメータは近似的な値ではあるが、任意の数値が本明細書に述べられる具体例に記載されるかぎりにおいて、これらは妥当な程度に可能な範囲で精確に記載されるものである。しかしながら、いかなる数値も試験又は測定限界にともなう誤差を含み得るものである。
【０１１６】
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者にとって明らかとなり、本発明は本発明において説明される例示的な実施形態に限定されないものと理解されるべきである。読者は、開示される一実施形態の特徴はまた、他に指示がない限り、他の全ての開示される実施形態に応用され得る。本明細書において参照される、米国特許、特許出願公開、並びに他の特許文献及び非特許文献は、これらが先行する開示と矛盾しない限りにおいて、参照として組み込まれる。
【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５ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１２ｃ】
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【図１２ｄ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１４ａ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図１９ｃ】
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【図１９ｄ】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２１】
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【図２２ａ】
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【図２２ｂ】
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【図２２ｃ】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２３ｃ】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２４ｃ】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２５ｃ】
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【図２６ａ】
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【図２６ｂ】
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【図２７ａ】
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【図２７ｂ】
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【図２７ｃ】
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【国際調査報告】
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