(57)【要約】  発光装置は、キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む放射面であって、面内に形成された複数の開口部を有する放射面を含む透明光学キャビティと、上記キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む底面と、上記底面に対して配置され、光源からの光を受けるために形成された少なくとも１つの受光面と、を備えている。上記複数の開口部は、上記放射面から放射される光の均一性、角度分布、効率性、または光度のうち少なくとも１つを最大化するように配置され、上記受光面で受光された光の分布は、上記放射面および上記底面のうち少なくとも１つ、または上記受光面によって変更される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光装置において、
キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む放射面であって、面内に形成された複数の開口部を有する放射面を含む透明光学キャビティと、
上記キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む底面と、
上記底面に対して配置され、光源からの光を受けるために形成された少なくとも１つの受光面と、を備え、
上記複数の開口部は、上記放射面から放射される光の均一性、角度分布、効率性、または光度のうち少なくとも１つを最大化するように配置され、
上記受光面で受光された光の分布は、上記放射面および上記底面のうち少なくとも１つ、または上記受光面によって変更される、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記底面が上記光源から離れるように傾斜しているか、または、上記放射面が上記底面に向かって傾斜している、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記底面は、上記放射面と平行である、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
上記受光面は、レンズ形状または湾曲形状のリフレクタのうち少なくとも１つを備えている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記開口部のサイズ及び配置は、上記受光面からの距離および角度とともに変化している、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
隣り合う開口部は、互いに角度に関してオフセットされている、
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
上記複数の開口部は、
各開口部の少なくとも一部が、上記受光面からの放射状の経路上に位置しており、上記経路上のより小さい範囲に上記開口部が存在しないように、上記放射面上に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記受光面に対して配置された上記光源をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
上記光源によって出力された光は、上記放射面に垂直な軸に垂直な平面において、上記光源からの放射状の経路をまっすぐに進む、
ことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
当該発光装置から出力された光の角度を変えるように構成された放射角可変源をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の発光装置。
【請求項１１】
上記光源は、上記放射面に垂直な軸について、非対称な放射分布（emission distribution）を有するように構成されている、
ことを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
互いに異なる光の角度分布を有した複数の光源をさらに備え、上記複数の光源の各々は、個別に制御可能である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
上記光源は、コリメートされた光源を備えている、
ことを特徴とする請求項８から１２の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
上記光源は、上記キャビティのエッジに沿って配置された複数の光源をさらに備え、上記光源の各々は、上記放射面に垂直な軸に平行でない光軸に沿って光を出力する、
ことを特徴とする請求項８から１３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
上記光源の少なくともいくつかは、上記放射面に平行な軸に沿って光を出力する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
上記キャビティ上に配置され、上記キャビティから出力された光の方向を変えるように構成された光学フィルムをさらに備えている、
ことを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
予め定められた視距離Ｖについて、隣り合うホール間の間隔Ｄは、Ｄ＜ｔａｎ（１．７×１０−３）×Ｖによって規定される、
ことを特徴とする請求項１から１６の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１８】
複数の光源をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項１から１７の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１９】
上記反射キャビティの中に配置された複数の偏向光学機構を更に備え、上記複数の偏向光学機構は、上記放射面に垂直な平面に垂直な平面における光線の経路を遮るように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から１８の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２０】
上記偏向機構の光学面の表面法線は、上記放射面に垂直な軸に対して、垂直でない、
ことを特徴とする請求項１９に記載の発光装置。
【請求項２１】
上記偏向光学機構は、連続的な形状を備えている、
ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の発光装置。
【請求項２２】
上記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている、
ことを特徴とする請求項１から２１の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２３】
散乱媒体または拡散媒体をさらに備え、上記散乱媒体または拡散媒体が上記底面と上記放射面との間にあるか、もしくは、上記放射面が上記底面と上記散乱媒体または上記拡散媒体との間にある、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項２４】
上記散乱媒体または拡散媒体は、上記放射面における開口部に対応する開口部を備えており、当該開口部は、上記光学キャビティの上記出口での光の相互作用を最小化する傾斜した側壁を含んでいる、
ことを特徴とする請求項２３に記載の発光装置。
【請求項２５】
請求項１から２４の何れか１項に記載の発光装置を備えている、
ことを特徴とするスポットライト。
【請求項２６】
少なくとも１つの予め備えられた光源が配置された予め定義された領域においてグレアフリーの光を供給する方法であって、
請求項１〜２４の何れか１項に記載の発光装置の上記受光面を、上記予め備えられた光源から出力された光を上記受光面にて受光するように、上記予め備えられた光源に対して配置するステップを含んでいる、
ことを特徴とする光供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋内や屋外の環境において光を供給することができる指向性を有する照明器具（例えばスポットライトやアクセント照明）に関する。さらに言えば、断面が薄く、グレアを抑える必要があるスポットライトに関する。この照明器具はさらに、角度および方向が制御された照明を供給可能である。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２０１２年７月２０日に出願された米国仮出願第６１／６７３，９０２号明細書、および２０１２年７月３１日に出願された米国出願第１３／５６３，１１７号明細書に基づく優先権を主張する。その全内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
スポットライト、アクセント照明、ダウンライトなどの指向性を有する照明器具は、住宅、商業、および工業用の建物に広く応用されて使用されている。これらは特に、キッチンにおける作業照明および小売店におけるアクセント照明といった、高い表面輝度が必要となる場所で使用される。これらの照明器具は、基本的なレベルにおいて、光を生み出す光源と、光源から放射された光をコリメートする光学部材という２つの構成要素からなる。ほとんどの光源、および、タングステン電球、ハロゲン電球、ＨＩＤ、ＬＥＤ、ＣＦＬ、ＯＬＥＤといったすべての一般的な光源は、非常に広い角度分布の（等方性の、またはランバーシアン分布の）光を発する。そして、上記光学部材はこの光を望みの指向性でコリメートする。このことはまた、照明器具の光度を増加させるので、より小さい範囲での明るさが向上する。
【０００４】
光学部材の最も一般的で単純な形態は反射カップであり、この反射カップにはＴＩＲまたは金属リフレクタといった、多くの形態が使用され得る。そしてこれらは一般的によく知られている。
【０００５】
効果的なスポットライトを作るためには、システムのエテンデュ（etendue）が一定に保たれなければならない。このため、光源の発光範囲は、リフレクタによる放射の前方範囲より十分に小さくなければならない。よって、小さい点状の光源が理想的である。これは、ＣＦＬまたはＯＬＥＤを用いると不可能な場合がしばしばある。しかしながら、ＬＥＤを用いると可能である。また、上記光学部材は光源からの光をできるだけ多くとらえ、方向付けて出射する必要がある。これは、リフレクタもまた、開口領域に対して十分な厚みを有していなければならず、コリメーションが大きければ、厚みも増すことを意味する。
【０００６】
現在、発光システムの現代的なデザインは、しばしば薄く平坦な発光のための構造を必要とし、必然的に、指向性を有する非常に薄い光源を作ることが困難になっている。明るく、厚みが薄いスポットライトは、小型のリフレクタを有する、多くの小型の光源を一般的に使用している。明るさの実現において、一般的なスポットライトでは、前部の開口と厚みがあるゆえに、ＬＥＤのサイズに制限があり、最小の光学部材の薄さは、効率の面で大幅な損失が発生する前の厚み、すなわち１２〜１４ｍｍとなる傾向にある。
【０００７】
加えて、小さい、または点状の光源は、サイズ、重さ、および照明器具に搭載する能力の点でしばしば便利であるが、光が小領域から発せられるという点が、ユーザにとって不利である。つまり、危険なほど明るくなかったとしても、もし小型の光源から発せられた光を直接または周辺視野において見た場合は不快な事態となり、これはグレア（glare）として知られている。広範囲を照らす照明器具は、いくつかの環境において望ましいものである。与えられた明るさの小型の光源に、より広い平面領域に光を出力させることができるためである。これにより、知覚される平面の明るさを減らし、光源の視的快適性を増加させている。光ファイバ型の照明器具は、１つ以上の小型、または点状の光源から広範囲の光源を生成する方法として、照明およびディスプレイのバックライトへの応用の両方が一般的に知られている。最も一般的な形状としては、光が、光源から透光性プラスチック（ＰＭＭＡ、アクリル性プラスチックなど）またはガラスのような材料にインカップリングされると（in-coupled）、当該光は全反射（ＴＩＲ）によって上記材料を透過し、全反射を阻むためにデザインされたアウトカップリング構造（out-coupling feature）に衝突したときのみアウトカップリングされる（out-coupled）。これらの光導波路は安く、製造が容易であるが、特に大型の光導波路において、使用される材料によって光導波路が重くなってしまう。加えて、光導波路からの発光の角度分布は、通常、最適なものではなく、望みの発光の指向性を得るためには、複数の追加の光学フィルムを必要とする。
【０００８】
別のアプローチとして、反射キャビティを作る方法がある。このアプローチは、米国特許第７７２６８２８号明細書（Ｓａｔｏ，２０１０年６月１日）にて採用されている。図１に示すように、発光体は、底面の中央に光源を有するキャビティまたは光導波路である。使用可能な光操舵装置は、光の方向が変化し、光源から優先的に離れ、キャビティの側面に向かう方向となるように、光源の上に「放射側反射手段」を含む。キャビティおよび光導波路は、光の反射または拡散を起こし得る反射媒体によって囲まれている。これにより、少なくとも１つの面において、反射材料に作られた穴、または他の反射を遮断するものを介したアウトカップリングが可能となる。
【０００９】
米国特許第７７２６８２８号明細書としての欧州特許第２１６３８０７号明細書（Ｓａｔｏ，２０１０年３月１７日）では、図２に示すように、広範囲の光源において反射キャビティが形成されている。この場合、開口比率Ａ（キャビティから放射された光の面積比）と、光源からの半径範囲ｘとの間の特有の関係性は、Ａ＝ｂｘ２＋ｃ（ｂとｃは定数）という関係にて記載される。例えば、光源の近傍の穴のレイアウトがより広い半径範囲におけるレイアウトと異なるように、穴のパターンのレイアウトもまた、半径の関数につれて変化してもよい。
【００１０】
米国特許第７４９４２４６号明細書（Ｈａｒｂｏｒｓ，２００９年２月２４日）では、図３に示すように、複数のＬＥＤが反射キャビティに分布している。キャビティは反射側面を有し、反射側面の１つは、光を出すための貫通した小穴を有する。照明の発光特性の更なる制御のために、各穴に配置された小レンズ、または穴を切頭円錐形状に形成することによって、キャビティから放射された光の角度が変化する。
【００１１】
欧州特許第２３１２１９９号明細書（Ｓａｔｏ，２００８年８月６日）では、穴のパターンを使用して広い平面光源を得るために、指向性を有する光源が使われることにより、光源からより遠くへの伝送が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般的に、光導波路からのアウトカップリング光および拡散リフレクタからの反射光は、光導波路または照明器具から放射された光の角度特性に対する正確な制御を行う場合にはよい方法ではない。つまり、光導波路からの放射による近似ビームの形成は、放射形状の慎重な設計によって可能となるが、一般的に、より正確なビーム形成のための追加の光学フィルム（例えば、輝度上昇フィルム）が必要となる。拡散リフレクタは光の拡散反射を引き起こすため、光伝搬の主要な手段として拡散反射を行う照明器具からの光の放射は、ほぼランバーシアン分布となる。これには、必然的にすべての「普通の」幾何光学のためのエテンデュの法則が必要となり、放射の領域と平均的立体角との積は定数となる。
【００１３】
解決方法の１つは、レンズまたはミラー化されたリフレクタを使用することである。しかしながら、これらの部材は、強いコリメーションのために光源より大きくなければならず、それらの性質によって、ビームの経路に沿って、光源から物理的に離れていなければならない。そのため、光学部材が厚くなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る装置および方法は、従来技術には無い４つの重要な特徴を有する、異なるタイプの光学部材を含む。それは、
−小幅のビーム（狭い角度分布による高い輝度）、
−細い側面（デザインの自由化）、
−広範囲への放射（グレアの削減）、
−単一の光源（より安く、シンプルな駆動電子機器）または複数の光源、である。
【００１５】
上記光学部材は、当該光学部材の中に配置された、１つ以上の光源（例えばＬＥＤ）を有するキャビティを含む。このキャビティは、表面を高反射性の材料（例えば、干渉フィルムまたは金属化レイヤ）で覆われている。各光源の周りの面は、上方に向かって少しだけ傾いている。キャビティの上部面は、光度、効率、または他の特性を最大化するように設計された、パターン化された穴または開口部の組からなる。
【００１６】
光源から出力された光は、側面で何度も反射し、穴を通って外部に出る。底面の角度は、光がキャビティから出る前に、よりコリメートされた状態になるように、光の角度を変化させる。これは、開口部の適切なパターンと共に、角度分布が制御された照明器具をもたらす。
【００１７】
面が少しだけ傾いていること、および光が何度も反射するという事実は、光学部材の厚みが、同数の光源を使用する単純なリフレクタより十分薄くなり得ることを意味する。
【００１８】
光はまた、穴の配列を通ってキャビティから外部へ出る。これにより、広範囲の狭いビーム源を実現する。
【００１９】
そして、光源が直接見られることがなく、光が照明器具からより低い輝度で網膜において広がる。これにより、グレアを減らすことができる。
【００２０】
別の実施形態では、既に方向が指定され、キャビティの底面への傾斜がない光源を使用する。この場合、方向が指定された光源はすでにコリメートされた光源であり、例えばレーザのような本質的なものであってもよいし、本発明の光学部材とは異なる、既に存在する光学部材（例えば、より小さな反射カップ）を有するＬＥＤであってもよい。また、この実施形態では、本発明の光学部材の受光面が光をコリメートする場合（例えば、カーブしたレンズ状の面）についても言及している。
【００２１】
鏡状のリフレクタを使用することによって、光源から出力された光は直線状に放射して外部へ向かう。さらにこれは、重要なことに、照明器具の面にある穴の位置の決定に関して、制限があることを示している。つまり、穴の密度が半径の関数として定義されるだけでなく、より広い半径範囲の穴からの放射が、より狭い半径範囲の穴による遮断を受けない、または影で覆われないということを保証するために、半径および角度の関数として穴が注意深く配置される。
【００２２】
すなわち、本発明に係る装置および方法は、特定の角度での出力性能を有する光源とともに鏡状のリフレクタを使用する。このリフレクタは、光源を囲むキャビティ内に形成され、キャビティから光を放射するように、当該リフレクタを貫通した穴が形成される。鏡状のリフレクタの使用によって、光源の角度特性が、キャビティからの放射の際にも保持される。穴は、光が反射キャビティの面から均等に放射されるように配置され、さらに、穴の位置は、より広い半径範囲の穴が十分な光を放射し、当該穴がより小さい半径範囲の穴からの放射によって影で覆われないような位置に決定される。
【００２３】
本発明のさらなる態様は、キャビティの内側の光線の角度がキャビティの壁での反射で変更されるようにキャビティの壁を修正すること、または、キャビティ内に新たな光学的特徴を導入することにより、キャビティの内側の光を誘導するために使用される追加の光学的特徴に関する。
【００２４】
そして、指向性を有する複数の光源（または異なる周囲の傾斜を有する光源）の使用は、角度の広がり、照明器具からの方向、またはその両方によって変更可能な放射角の特性を有する照明器具を生成するために使用され得る。
【００２５】
本発明の実施形態は、一般的なライティングのための照明器具に適用されるものとして要約されるが、同様の技術が液晶ディスプレイのようなディスプレイパネルのための均一なバックライトとして使用される。ここに記載された方法は、電話、モニター、テレビ、または信号系のアプリケーションのための、コリメートされた、または制御可能なバックライトとして使用され得る。照明器具への応用の場合、輝度および分布が重要である。ディスプレイの照明としての応用における均一性もまた重要である。
【００２６】
本発明の一態様によれば、発光装置は、キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む放射面であって、面内に形成された複数の開口部を有する放射面を含む透明光学キャビティと、上記キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む底面と、上記底面に対して配置され、光源からの光を受けるために形成された少なくとも１つの受光面と、を備え、上記複数の開口部は、上記放射面から放射される光の均一性、角度分布、効率性、または光度のうち少なくとも１つを最大化するように配置され、上記受光面で受光された光の分布は、上記放射面および上記底面のうち少なくとも１つ、または上記受光面によって変更される。
【００２７】
本発明の一態様によれば、少なくとも１つの予め備えられた光源が配置された予め定義された領域においてグレアフリーの光を供給する方法は、本願明細書に記載された発光装置の受光面を、上記予め備えられた光源から出力された光を上記受光面にて受光するように、上記予め備えられた光源に対して配置するステップを含む。
【００２８】
上述の目的および関連する目的を達成するために、本発明は、後述する記載において十分に説明され、かつ請求項において具体的に指摘される特徴を備える。以下の説明および添付された図面は、本発明の確実な実例となる実施形態について詳細に説明する。しかしながら、これらの実施形態は、本発明の原理が採用されたさまざまな方法のうちのいくつかを示すものである。本発明の他の目的、利点、および新しい特徴は、図面と共に参照される以下の本発明の詳細な説明によって明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
添付された各図面において、同じ参照番号は同じ部材または特徴を示す。
【図１】図１は、米国特許第７７２６８２８号明細書における発光装置を示す。
【図２】図２は、欧州特許第２１６３８０７号明細書における発光装置を示す。
【図３】図３は、米国特許第７４９４２４６号明細書における発光装置を示す。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態に係る照明器具の一例を示す。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態に係る照明器具において取り得る光度および角度分布を示す。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る複数光源による光学構造の一例を示す。
【図７ａ】図７ａは、第１の実施形態において取り得る構造的実現を示す。
【図７ｂ】図７ｂは、第１の実施形態において取り得る構造的実現を示す。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態に係る照明器具の一例を示す。
【図９】図９は、第２の実施形態における光の経路の一例を示す。
【図１０】図１０は、アウトカップリングする穴のサイズと光の経路との間の関係の一例を示す。
【図１１】図１１は、反射面上のアウトカップリングする穴の分布の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、光源の別の角度分布と、本発明の第３の実施形態に係る照明器具からの出力を示す。
【図１３】図１３は、光源からの出力の角度を制御するためのレンズシステムの一例を示す。
【図１４】図１４は、光源からの出力の角度を制御するためのリフレクタシステムの一例を示す。
【図１５ａ】図１５ａは、本発明の第４の実施形態に係る照明器具の垂直軸について対称でない発光分布を有する光源の一例を示す。
【図１５ｂ】図１５ｂは、本発明の実施形態に係る異なる角度分布の複数のＬＥＤを有する光源の一例を示す。
【図１６】図１６は、バックライトとしての照明器具の使用を示す。
【図１７】図１７は、バックライトとしての実施形態のためのアウトカップリングする穴の分布の一例を示す。
【図１８】図１８は、バックライトとしての実施形態にて使用される追加の光学フィルムを示す。
【図１９】図１９は、本発明の第６の実施形態に係る任意の分布のための最大のアウトカップリングする穴のスペーシングを示す。
【図２０ａ】図２０ａは、反射キャビティにおいて本発明の第７の実施形態に係る外部光源が改良された照明器具の一例を示す。
【図２０ｂ】図２０ｂは、反射キャビティにおいて本発明の第７の実施形態に係る外部光源が改良された照明器具の一例を示す。
【図２０ｃ】図２０ｃは、反射キャビティにおいて本発明の第７の実施形態に係る外部光源が改良された照明器具の一例を示す。
【図２１】図２１は、本発明の第８の実施形態に係る反射空洞部内における複数の光源の使用を示す。
【図２２】図２２は、本発明の第９の実施形態に係る反射空洞部の面に光を誘導するための追加の光学的特徴の使用を示す。
【図２３ａ】図２３ａは、光の誘導のために使用される光学的特徴の一例を示す。
【図２３ｂ】図２３ｂは、光の誘導のために使用される光学的特徴の一例を示す。
【図２４ａ】図２４ａは、本発明の第１０の実施形態に係る反射空洞部の面から外側の方向への光の誘導のための光学的特徴の使用を示す。
【図２４ｂ】図２４ｂは、本発明の第１０の実施形態に係る反射空洞部の面から外側の方向への光の誘導のための光学的特徴の使用を示す。
【図２５】図２５は、本発明の第１１の実施形態に係る、個々の光学的特徴の代わりである連続する幾何学的配列の使用の一例を示す。
【図２６】図２６は、反射空洞部の断面図であり、個々の光学的特徴の代わりである連続する幾何学的配列の使用の一例を示す。
【図２７】図２７は、個々の光学的特徴の代わりである連続する幾何学的配列の使用を示す。
【図２８ａ】図２８ａは、放射面の真下にて拡散媒体または散乱媒体を使用する実施形態を示す。
【図２８ｂ】図２８ｂは、放射面の上部にて拡散媒体または散乱媒体を使用する実施形態を示す。
【図２８ｃ】図２８ｃは、放射面の上にて穴のある拡散媒体または散乱媒体を使用する実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明に係る発光装置は、放射面、底面、および上記底面に、または上記底面に対して形成された受光面を有する透明光学キャビティを含む。放射面および底面は、鏡面反射材料を含み、複数の開口部が放射面に形成される。上記開口部は、上記放射面から放射される光の均一性、角度分布、効率性、または光度のうち少なくとも１つを最大化するように配置される。さらに、放射面および底面のうち少なくとも１つ、または受光面は、受光面で受光された光の分布を変更する。
【００３１】
図４は、本発明に係る好ましい実施形態を示す。光源４１は、以降、ＬＥＤとして言及するが、本発明の光源のタイプはＬＥＤに限定されるものではない。
【００３２】
本実施形態に係る光学部材は、キャビティ４０を備えている。キャビティ４０は、空気が充填されるか、またはＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）のような透明光学材料である。キャビティは、光源から延びる（すなわち、放射面に向かって傾斜している）スロープ１２０を有する底面４０ａを含む。光源が点状である場合、スロープは、光源の周りに円形状に対称である。光源が線状である場合、スロープもまた光源から線状に延びる。
【００３３】
スロープ１２０は、直線状であってもよいし、カーブしていてもよい。このカーブは円錐曲線、特に、断面において正円、楕円、または放物線の一部または円弧であってもよい。
【００３４】
キャビティは末端部４８（受光面４８とも称する）を有する。末端部は、直線状またはレンズ形状であり、鏡面反射または拡散反射能を有する（すなわち、末端部は曲線状のリフレクタを提供するレンズ形状であってもよい）。上部面１２１は、当該面が切り取られてできた開口部４３を有する鏡面反射領域からなる。開口部は、そのサイズおよび分布が、光源からの距離および角度によって変わる穴のパターンからなる。（光源から離れている）上部リフレクタの上部面は、反射能を必要とせず、装置のパフォーマンスに影響を及ぼさないと考えられるため、どのような色であってもよい。
【００３５】
鏡面反射面は、（一般的に利用できるＥＳＲフィルムのような）干渉フィルム、または銀あるいはアルミニウムのような金属反射層を含んでもよい。
【００３６】
光学部材は、光がコリメートされるように、上部リフレクタ１２１とスロープリフレクタ１２０との間で光を反射して再循環させる。光は上部リフレクタの穴４３によってキャビティからアウトカップリングされ、これらの穴の適切な位置は、スロープの角度、厚さ、および光源のサイズによる全体効率、面からの出力光の均一性（見かけの均一性および実際の均一性の両方）、角度分布、およびピーク光度のすべてを最適化するような位置とすることができる。出力光の角度分布のシミュレーション例を図５に示す。
【００３７】
全体効率は、入力された光学的エネルギーまたは電気的エネルギーに対して、すべての角度にわたって出力されたエネルギーの比率として定義される。
【００３８】
光度は、単位立体角当たりの光の明るさであり、カンデラまたは照明器具からの光のステラジアンあたりのワットで表される。
【００３９】
角度分布は表面法線から角度を離していったときの光度の変化である。円筒状に対称な照明器具に対して、これは、極角のみの関数となる。
【００４０】
面均一性は、照明器具の発光面の単位面積当たりにおける最小輝度に対する最大輝度の比率として定義される。面均一性は、全ての光が考慮された場合には実際のものとなるが、面の遠方からの観察者の観点からは見かけ上のものである。広範囲における発光の見かけ上の均一性が高いと、光度が高かったとしても、網膜照度が低くなる結果となることにより、グレアが低くなる。リフレクタを用いる現在のスポットライトは、一般的に非常に低い均一性の分布を有する。
【００４１】
ＬＥＤの周囲の小領域において、底面が上部面と平行であってもよい（不図示）。
【００４２】
反射光のコリメートという同じ効果を有しているので、底面ではなく、上部面（放射面）をカーブさせるまたは傾斜させることもまた可能である。例えば放射面を、底面および光受光面に対して傾斜させるように構成してもよい。
【００４３】
照明器具を構成する２つの方法が、図７ａおよび図７ｂに示されている。図７ａは、キャビティが、成形された透明ガラスまたはプラスチックからなる、正しい形状の光学部材１２５を含む、１つの可能な構成を示す。この周囲（またはこの表面上）には、スロープ１２０、側面４８、および上部面１２１上の鏡面リフレクタがある。リフレクタは面上への蒸着または接着などによって取り付けられる。性能を維持するためには、これらのリフレクタの平面度を維持することが重要である。
【００４４】
別の構成方法が図７ｂに示されている。この場合、キャビティ４３は空気である。スロープ１２０および側面４８のリフレクタは蒸着されるか、プラスチックまたは金属の補助部１２３によって固定されている。上部リフレクタ１２１は、１または２のガラスまたはプラスチックからなる透明シート１２２によって支えられている。透明シート１２２は、リングまたは他のねじ構造１２４を使用することで補助部１２３中に取り付けられている。この構造は、レンズリングと同様である。
【００４５】
ねじ構造１２４はまた、ユーザが上面リフレクタを光源に近づくまたは遠ざかるように動かすことにより、望みのレベルの角度分布に「調整する」ために使用される。
【００４６】
ＬＥＤは、連続する光学媒体を形成するために、キャビティの材料に接着されてもよいし、ＬＥＤとキャビティの材料との間に空隙があってもよい。
【００４７】
この照明器具における放熱は、既存の方法によってなされてもよいし、照明器具の補助構造を組み込んでもよい。
【００４８】
以下の実施形態では、好ましい実施形態に関連する記載、およびこの実施形態に関連する記載がなされるであろう。
【００４９】
図６は、複数のＬＥＤ４１’が、近接する光学部材に連結された光学部材と共に配列されることによる、光学部材のさらなる拡張をしめす図である。側面リフレクタ４８は必要ない。連結された光学部材は、四角形、線形、三角形などに配列され得るが、平面を埋め尽くす必要は無い。
【００５０】
図８は、底面の受光面に配置された中心光源４１、及びキャビティの放射面上に配置された光抽出のための穴４３を有する更なる実施形態における反射キャビティ４０の断面を示す。反射キャビティは、上述したように、鏡面反射材料４２から形成される。この実施形態において、キャビティの対向する壁（本例における放射面及び底面）は、実質的に平行である。光源は、キャビティに光を出力するために、キャビティの中心または他の位置に配置される。光源から出力された光は、明確な角度範囲を有しており、例えば、６度、１０度、または１５度の半角（half-angle）の円錐内に出力される（他の範囲、非対称な角度範囲であってもよい）。光源は、例えば、１以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）のような半導体発光装置であってもよいし、限定はされないが、タングステンフィラメント、メタルハライド、またはハロゲン電球であってもよい。この光源は、光の放射をコリメートするため、光源上の小さいリフレクタのようなコリメート光学部材を有してもよい。光が光源から伝搬する際に、キャビティの壁から反射されなければ、光は直線の経路を進む。これは、照明器具の法線軸に垂直な平面（照明器具の法線軸は、放射面に垂直であって、ｘ−ｘ’線４４によって示されている）において、光が光源から放射状の経路を直進することを意味している。第一の実施形態と同様に、図９に示すように、光は、放射面の穴に遭遇すると、キャビティから漏れる。光源が照明器具の法線軸について均一な分布を有しており、キャビティの中心に配置されている場合、照明器具の表面上の放射の、見かけ上または実際の均一性を最大化するための最適な穴のパターンは、照明器具の中心について回転対称性を有する。既に述べた通り、キャビティは、拡散リフレクタではなく、鏡面リフレクタから構成されているため、光線５０は、直線の経路を進み、新しい方向に散乱されることはない。これは、半径及び角度の両方の関数として、穴の配置の注意深い設計が要求される、ホールシャドーイング（hole shadowing）という潜在的な問題を引き起こす。
【００５１】
【数１】
2015521780.tif 000003
【００５２】
ここで、ｈは、キャビティの高さ（垂直方向の間隔）である。穴の直径がｄよりも大きい場合、放射状の経路に沿って穴の中心を通る全ての光線はアウトカップリングされ、反射が鏡面反射であるため、経路は再び満たされることはない。すなわち、同じ経路に沿った穴は、これ以上光線を生じることはない。ホールシャドーイングを防止するための一手法が、図１１に示されている。この例において、穴は、一定の半径範囲に位置しないように配置されており、半径範囲の増加につれて角度がオフセットされている（正確な設計は、必ずしも好ましい実施形態になるとは限らない。なぜなら、穴の最適な数及び配置は、照明器具のサイズ、光源、及び他の制約によって変化し得るものであるからである。換言すれば、隣り合う穴は、互いに角度に関してオフセットされている。ここで示した設計は、単に、より小さい半径範囲における穴と比較して、穴をオフセットさせる必要性を示したものである）。
【００５３】
さらなる実施形態が図１２に示されている。さらなる実施形態は、上述の実施形態、特に図８の実施形態を参照する。これは、平行な上面及び底面によって、その内部に光を放射する光源の角度プロファイル（angular profile）が再現されるためである。この実施形態は、角度可変照明器具を作成するために、放射角可変源（variable emission angle source）８０ａ、ｂを用いる。光源の角度特性が変化することによって、照明器具のキャビティから出力された光の角度特性８１ａ、ｂもまた変化する。光源の角度特性の変化は、複数の手段によって達成されてもよい。例えば、図１３に示すように、１以上のレンズ９０が、光源の上、すなわち、レンズが、放射の角度を調整するために制御可能なように、レンズに関連した光源の位置に設けられてもよい。あるいは、図１４に示すように、光源は、半コリメートリフレクタ（semi-collimating reflector）１００の内部で調整可能であってもよい。単一の角度可変光源である場合、リフレクタにおける最適な穴のパターンは、平均の場合（例えば、可能な角度放射の範囲の中間点）について、または、最も一般的に用いられることが期待される角度プロファイルについて決定されてもよい。角度プロファイルを変化させるための異なる光学部材をそれぞれ備えた一群のＬＥＤが用いられてもよく、それらのＬＥＤの１以上は、異なる分布を作り出すために用いられてもよい。光の角度を変えるための他の方法は、この光学部材とともに適用されてもよい。
【００５４】
さらなる実施形態が図１５ａに示されている。これは、上述の実施形態の何れかに適用されるものであるが、照明器具の軸４４について非対称な放射分布１１０を有する光源を用いるものである。この場合、光源は、照明器具における中心、または中心から離れた位置に配置されてもよい。しかし、何れの場合においても、照明器具の表面上の放射の均一性を最大化するために、光源からの放射における非対称は、穴の最適なサイズおよび分布が光源の位置に対して回転対称性を有していないことを意味している。異なる角度分布を有する複数のＬＥＤが設けられてもよい。照明器具は、その内部に放射された光の角度分布を再現する。この図解が図１５ｂに示されている。この図において、異なる光源４１ａ、ｂ、ｃ（３つが図示されているが、光源の数は３つに限定されない）は、キャビティ４０の内部の異なる方向に、光を放射する。各光源は、底部リフレクタの傾斜に応じた異なる角度分布１１１ａ、ｂ、ｃを生み出す。底面リフレクタが、平行面４２である場合、角度分布１１１ａ、ｂ、ｃは、ＬＥＤ分布１１０ａ、ｂ、ｃと同様になるであろう。底面リフレクタが、スロープ１２０（または、負のスロープ１７２）である場合、異なる分布が得られる。
【００５５】
ＬＥＤ４１ａ、ｂ、ｃの制御は、例えば、個別のカメラによる追跡メカニズムのように、手動制御または自動式の制御ユニット１１２によって行われる。独立したＬＥＤの起動は、照明器具全体としての方向制御を生み出す。
【００５６】
さらなる実施形態は、表示装置用のコリメートされたバックライトを作り出すために、上述の実施形態において概要が説明された、鏡面反射キャビティの原理を用いる。これを達成するため、コリメートされた複数の光源が、キャビティの内部に放射された光を提供するために用いられる。これらの光源は、図１６に示すように、所望の角度特性を提供するためのリフレクタ１３１を有する単一の反射ＬＥＤ（ＳＲＬＥＤ）であってもよいが、光源は、要求される角度特性を有する他の手段によって提供されてもよい。光源は、キャビティの１以上の端面に沿って配置され、照明器具の法線軸に平行でない光軸１３２の方向に光を放射する。また、光源は、光が底面及び放射面反射面における反射を介してキャビティを横切って伝搬するように、光源が配置された端面から離れるように選択的に角度付けされることが好ましい。上面及び下面４２に平行な軸方向１３２への光の放射も可能である。光がキャビティの全ての部分を伝搬することを保証するための、側面ごとに必要とされる光源の最低限の数は、要求された輝度、光源のサイズ及び輝度、放射された光のコリメーション、ならびにキャビティの寸法によって決定される。同様に、キャビティの放射面における穴の配置は、要求される光源の数、及び構成に対して決定されることが必要である。２組の光源が、反射キャビティの対向する側面１４０及び１４１の下に配置されている場合の一例が、図１７における上面図として示される。複数のＬＥＤ１３０、１３１等は、同じコリメーション、及び同じ放射方向を有していなくてもよく、均一性を最大化するとともに、制御可能なコリメーション及び／又はバックライトへの方向を作り出すために、複数のＬＥＤ１３０、１３１等が配列されていてもよい。放射された光の要求された特性に応じて、図１８に示すように、バックライトに加えて、追加の光学フィルム１５０が用いられてもよい。これらの光学フィルムは、バックライトから放射された後の光をさらに導くため、例えば、コリメーションを増加させるため、または、放射の角度を照明器具の法線軸により近づけるように変更するために用いられてもよい。図示のように、ＬＥＤの放射方向は、所望の分布のコリメートされたビームを得ることができるように、フィルムのプリズム構造に適合するように選択されてもよい。拡散体もまた、角度分布を変化させるため、分布におけるリップルを取り除くため、および、均一性を向上させるために、用いられてもよい。
【００５７】
さらなる実施形態は、視覚的快適さをさらに保証するための、上述の実施形態における穴のサイズ及び間隔の決定に関係する。随意的に、穴のサイズ及び間隔は、特に、与えられた距離において穴が個別に識別可能となることを防ぐために、追加の制約とともに設計されてもよい。図１９は、反射キャビティから光を放射する穴の一例を示している。この場合、穴間の距離はＤ（１６０）によって示されている。典型的な人間の目は、１．７ミリラジアンまでの角度分解能を有しており、任意の視距離（viewing distance）Ｖ（視距離Ｖは、観察者からバックライトの表面までの距離をメートルで示したもの）について、穴が個別に識別可能とならないことを保証するために、許容可能な穴の間隔が算出される。この最大間隔Ｄは、以下の数式によっておおよそ算出される。
【００５８】
Ｄ＝ｔａｎ（１．７×１０−３）×Ｖ
例えば、１メートルの視距離において、穴間の間隔Ｄ＝１．７ｍｍの空間分解能は、１．７ミリラジアンの角度分離（angular separation）に対応する。したがって、穴間の間隔Ｄは、好ましくは、Ｄ＜ｔａｎ（１．７×１０−３）×Ｖになるように選択される。
【００５９】
さらなる実施形態は、先の実施形態において述べたような、光をアウトカップリングするための穴を有する反射キャビティの概念を用いるが、既存の光１７０にこれを適用するものである。この点について、よりよい均一性及びその結果としてグレアが低減された光は、１以上の既存の光源を有する予め規定された範囲において提供される。例えば、反射キャビティは、ここに記述されているように形成されてもよいし、キャビティは、少なくとも１つの既存の光源と光通信するように配置されてもよい。その結果、より広い範囲の照明器具であって、元々の光源と同じ角度放射特性を有する照明器具が得られる。これは図２０ａに示されている。傾斜した底面リフレクタ１２０の使用が図２０ｂに示されている。この場合、アダプタユニットは、既存の照明器具からの光をさらにコリメートする。対向するスロープ１７２、すなわち、光源からの距離に応じて厚みが増加するようなスロープの使用は、角度分布を増加させるために用いられてもよい。図２０の実施形態の全ての態様は、光源とは別に、商業的に販売されてもよいし、既存の照明器具に取り付けられてもよい。
【００６０】
これは、ダウンライトからの粗いグレアを低減すること、および室内照明を和らげることに有用である。これは、特に、視覚的な明瞭さを保つために高い輝度の光を必要とするが、グレアに対する応答が衰弱しているような高齢者にとって、有用である。これは、特に、緑内障またはＡＭＤのようないくつかの視覚障害の真実である。
【００６１】
これらの光学部材１７１の取り付け方法は、スクリューリング、クランプ、または他の取り付け方法によってなされてもよく、ＭＲ１６、ＰＡＲ、あるいは、他のスポットライトまたはダウンライト構造に取り付けられるように設計されてもよい。
【００６２】
図２１に示すさらなる実施形態は、照明器具を作成するために、複数の光源４１をキャビティ内に配置する。この場合、１以上の光源からの光が、各穴において出力された光に寄与するので、増加した光源の数が、前方リフレクタの穴の位置に関するより大きな柔軟性をもたらす。この構成における第２の利点は、光源の角度特性が、有利に混合されることである。すなわち、先の実施形態において述べたように、光線は、光源から放射状に伝搬し、１つの光源から放射状の方向（radial direction：動径方向とも呼ぶ）に沿って放射された光は、狭い角度分布を有している。照明器具において、複数の光源を配置することによって、照明器具からの全体角度放射を同じように保ちつつ、各穴から出力された光の角度分布が広がる。
【００６３】
さらなる実施形態は、先の実施形態において述べた、反射キャビティの内部の上部反射面及び下部反射面の間に配置された追加の光学的特徴１９０に関係する。これは、特に、平行な上面および底面を有する実施形態に適用可能である。これらの光学的特徴の目的は、照明器具の平面（照明器具の法線軸ｘ−ｘ’に垂直な平面）において、光線が伝搬する直線の経路を妨害することである。その原理が図２２に示されている。すなわち、通常、光線は、図示された（経路の例が１９１によって示されている）平面における直線の経路を進むが、その代わりに、追加の偏向光学機構が、光線１９２の経路を、他の直線以外の方向に変化させる。照明器具の平面における光線の経路を変化させる一方で垂直方向における一定の角度を保つ偏向光学機構は、例えば、プリズム機構であってもよい。その例が図２３に示されている。すなわち、照明器具の法線軸ｘ−ｘ’（４４）に関する方向についての成分を同じに保つために、偏向光学機構１９０の光学的表面（光線が相互作用し得る面）が、照明器具の法線軸に垂直な表面法線を有していることが要求される。偏向光学機構の例が、照明器具の平面に垂直な方向から見た図（図２３ａ）、及び、照明器具の平面における図（図２３ｂ）の両方に示されている。これらの偏向光学機構が、光学キャビティを通る光線を広げるために用いられている場合、反射キャビティにおける穴の配置を規定するために必要な精度を緩和させることが可能である。加えて、偏向光学機構は、キャビティに対する構造的支持を提供するために用いられてもよい。
【００６４】
さらなる実施形態は、先の実施形態において述べた、反射キャビティ内の偏向光学機構２１０に関係する。この実施形態において、偏向光学機構の光学的表面の表面法線は、照明器具の法線軸に垂直であることを必要としない。この場合、照明器具の法線軸に対する光線２１１の角度は、偏向光学機構を通過した後に変化し得る。これは、図２４ａ及びｂに示されている。光学的特徴の屈折率、及び、偏向光学機構の光学的表面の角度を選択することによって、与えられた入射角について、出射角の範囲を決定することができる。これは、例えば、更に半径の関数として、照明器具から出力された光の角度を制御することを可能にする。先の実施形態において述べたように、出力された光の角度が半径の関数として変化するので、半径は、特に有利なファクターである。
【００６５】
さらなる実施形態が図２５に示されている。この場合、実施形態９及び１０において述べたように、光線の舵取りを行うために、１以上の単一の分断された偏向光学機構１９０の代わりに、偏向光学機構が、光源から異なる距離、または光源に対して異なる配置において、１以上のリング、または他の連続的な形状２２０にて形成されてもよい。連続的な形状は、切れ目のないリング、及び放射面に垂直な軸を形成する機構であってもよく、当該リングは、円形、矩形、もしくは、他の規則的または不規則な形状であってもよい。あるいは、連続的な形状は、円の円弧の一部を形成するものであってもよく、必ずしも切れ目のないリングを形成する必要はない。全ての形状の場合において、偏向表面は、所望の光線操舵を行うための必要条件を保つプリズムまたは何れの表面特徴（規則的または不規則な）であってもよい。図２５は、１以上のリング形状が偏向光学機構２２０のために適切な形状である場合を示しており、同じシステムの側面が図２６に示されている。同様に、図２７は、偏向光学機構の細長い列が用いられる場合を示している。偏向光学機構は、光線の方向を照明器具の平面内の方向、及び照明器具の法線に関連する方向の両方に方向付ける（re-direct）ように設計されてもよいし、２つの方向を組み合わせて用いるように設計されてもよい。
【００６６】
さらなる実施形態において、追加の光学素子（additional optical element）は、放射面の底面または上面に取り付けられてもよい。図２８ａ及び２８ｂは、拡散媒体または散乱媒体としての追加の光学素子の例を示している。これらの光学素子は、放射面（上面または底面の何れか）に非常に近接して配置されてもよく、スポットライトの色及び／又は輝度の均一性を向上させるために用いられてもよい。例えば、散乱媒体または拡散媒体が放射面と底面との間に配置されてもよいし、あるいは、放射面が底面と散乱媒体または拡散媒体との間に配置されてもよい。
【００６７】
放射面における穴の存在により、ＬＥＤから放射された光線は、キャビティ内のリフレクタの表面と相互作用することなく、高角度で穴を通過する。そのような光線は、中心の光点の輝度に寄与することはなく、観測者に対する余計なグレアを引き起こし得る。図２８（ｃ）は、散乱、または反射、または拡散、または吸収、またはそれらの特性の何れかの組み合わせのための光学素子２３０を示している。素子２３０は、放射面における同様の穴の存在により特徴づけられるが、高角度の光を吸収するため、またはその方向を変化させる（例えば、中心のビームスポットに向ける）ために、高角度の光と相互作用する。部品２３０の穴は、キャビティに存在する平行光線との相互作用を最小化するための傾斜した側壁を有していてもよい。そのような傾斜した側壁は、例えば、レーザ切断により実現される。
【００６８】
本発明の一態様によれば、上記底面が上記光源から離れるように傾斜しているか、または、上記放射面が上記底面に向かって傾斜している。
【００６９】
本発明の一態様によれば、上記底面は、上記放射面と平行である。
【００７０】
本発明の一態様によれば、上記受光面は、レンズまたは湾曲形状のリフレクタのうち少なくとも１つを備えている。
【００７１】
本発明の一態様によれば、上記開口部のサイズ及び配置は、上記受光面からの距離および角度とともに変化している。
【００７２】
本発明の一態様によれば、隣り合う開口部は、互いに角度に関してオフセットされている。
【００７３】
本発明の一態様によれば、上記複数の開口部は、各開口部の少なくとも一部が、上記受光面からの放射状の経路上に位置しており、上記経路上のより小さい範囲に上記開口部が存在しないように、上記放射面上に配置されている。
【００７４】
本発明の一態様によれば、上記装置は、上記受光面に対して配置された上記光源をさらに備えている。
【００７５】
本発明の一態様によれば、上記光源によって出力された光は、上記放射面に垂直な軸に垂直な平面において、上記光源からの放射状の経路を直進する。
【００７６】
本発明の一態様によれば、上記装置は、当該発光装置から出力された光の角度を変えるように構成された放射角可変源をさらに備えている。
【００７７】
本発明の一態様によれば、上記光源は、上記放射面に垂直な軸について、非対称な放射分布（emission distribution）を有するように構成されている。
【００７８】
本発明の一態様によれば、互いに異なる光の角度分布を有した複数の光源をさらに備え、上記複数の光源の各々は、個別に制御可能である。
【００７９】
本発明の一態様によれば、上記光源は、コリメートされた光源を備えている。
【００８０】
本発明の一態様によれば、上記光源は、上記キャビティのエッジに沿って配置された複数の光源をさらに備え、上記光源の各々は、上記放射面に垂直な軸に平行でない光軸に沿って光を出力する。
【００８１】
本発明の一態様によれば、上記光源の少なくともいくつかは、上記放射面に平行な軸に沿って光を出力する。
【００８２】
本発明の一態様によれば、上記装置は、上記キャビティ上に配置され、上記キャビティから出力された光の方向を変えるように構成された光学フィルムをさらに備えている。
【００８３】
本発明の一態様によれば、予め定められた視距離Ｖについて、隣り合うホール間の間隔Ｄは、Ｄ＜ｔａｎ（１．７×１０−３）×Ｖによって規定される。
【００８４】
本発明の一態様によれば、上記装置は、複数の光源をさらに備えている。
【００８５】
本発明の一態様によれば、上記装置は、上記反射キャビティの中に配置された複数の偏向光学機構を更に備え、上記複数の偏向光学機構は、上記放射面に垂直な平面に垂直な平面における光線の経路を遮るように構成されている。
【００８６】
本発明の一態様によれば、上記偏向機構の光学面の表面法線は、上記放射面に垂直な軸に対して垂直でない。
【００８７】
本発明の一態様によれば、上記偏向光学機構は、連続的な形状を備えている。
【００８８】
本発明の一態様によれば、上記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている。
【００８９】
本発明の一態様によれば、上記装置は、散乱媒体または拡散媒体をさらに備え、上記散乱媒体または拡散媒体が上記底面と上記放射面との間にあるか、もしくは、上記放射面が上記底面と上記散乱媒体または上記拡散媒体との間にある。
【００９０】
本発明の一態様によれば、上記散乱媒体または拡散媒体は、上記放射面における開口部に対応する開口部を備えており、当該開口部は、上記光学キャビティの上記出口での光の相互作用を最小化する傾斜した側壁を含んでいる。
【００９１】
本発明の一態様によれば、バックライトは、本明細書に記載された発光装置を備えている。
【００９２】
本発明の一態様によれば、スポットライトは、本明細書に記載された発光装置を備えている。
【００９３】
本発明が、特定の一実施形態または複数の実施形態について示され、記述されていたとしても、本明細書及び添付の図面の事項及び理解に基づいて、他の当業者により等価な変更及び変形が行われてもよい。特に、上述の要素（構成要素、アセンブリ、装置、構成物など）によって実行される様々な機能について、別のやり方が記載されていない場合には、本発明の例示的な実施形態または複数の実施形態における機能を実行する開示された構造と、構造的に等価ではなかったとしても、そのような要素を記述するために用いられる用語（「手段」への参照も含む）が、上述の要素の特定の機能（すなわち、機能的に等価な）に一致することを意図している。さらに、本発明の特定の特徴が１以上の複数の実施形態についてのみ記述されていたとしても、そのような特徴は、任意のまたは特定の応用の何れかのために望ましく、有利なように、他の実施形態の１以上の他の特徴と組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、居住環境及び商業環境の両方において利用可能である。スポットライトは、
特に小売店における利用が増加しており、本発明は、設計の自由度を高めることができる。穴パターンの利用により、照明器具に対するユニークなブランドイメージを形成することができる。既存の構造物にそのようなアダプタ（adaptors）を「適用する（retrofit）」ために、この構造物とともに既存の照明器具を更新することも可能である。
設計の相対的な簡単さは、最小限の配線の張り直しを要求し、いくつかの場合には、既存の照明設備と互換性があり得る。より小さいスポットライトまたはダウンライトと比較した場合の輝度が保ちつつ、よりよい均一性によってグレアが低減された場合に、本発明は、特に高齢者向けの照明として適している。したがって、主要な市場は、病院、ケアホーム、及び類似の環境に配置された照明であり得る。
【００９５】
本発明はまた、液晶パネルのような、空間光変調器を包含するディスプレイ用のコリメートされたバックライトのために利用可能である。レイヤは、空気だけのような別の場合よりも光源に近い、コリメートされた光源の均一な平面を形成するような方式で、コリメートされた光源（同じまたは異なるコリメーション特性を有し、個別に制御可能な）の配列とともに用いられる。これは、電気的に切り替え可能な角度分布及び／又は角度方向性を有するように設計された薄いディスプレイを可能にする。
【００９６】
光源は、レーザの配列のようにコヒーレントであってもよいし、空間変調器は、既知のタイプの制御可能なホログラフィー画質として機能してもよい。この場合、指向性を有するホログラムは、ディスプレイを視聴する１以上の人々の追跡のような、入力データに従って、方向づけられるように形成される。
【符号の説明】
【００９７】
４０．反射キャビティ
４０ａ．底面
４１．明確な角度範囲を有する光源（４１ａ、ｂ、ｃは、異なる光源）
４２．鏡面反射材料
４３．光を出力するための穴
４４．照明器具の法線軸
４５．反射キャビティのための支持フレームワーク
４８．末端部
５０．光線経路の例
８０ａ．放射角可変源
８０ｂ．放射角可変源
８１ａ．照明器具から放射された光
８１ｂ．照明器具から放射された光
９０．光源の放射角を変化させるために用いられるレンズ
１００．光源の放射角を変化させるために用いられるリフレクタ
１１０．照明器具の軸について非対称な放射分布を有する光源（１１０ａ、ｂ、ｃは異なる放射分布）
１１１ａ、ｂ、ｃは異なる照明器具放射角
１２０．反射キャビティの背面（１２０’は代替設計）
１２１．反射キャビティの正面（１２１’は代替設計）
１２３  プラスチックまたは金属のマウント
１２４  リングまたは保持マウント
１２５  透明光学基板
１３０．ＳＲＬＥＤ
１３１．ＳＲＬＥＤに関連するリフレクタ
１３２．ＳＲＬＥＤ及びリフレクタの光軸
１４０．反射キャビティの側面
１４１．１４０によって示される側面と対向する反射キャビティの側面
１５０．追加の光学フィルム
１６０．反射キャビティの正面における穴間の最大距離
１７０．適用された反射キャビティを有し得る既存の光源
１７１  既存の照明器具への取り付け構造
１７２  コリメートよりもむしろ発散させるための負のスロープ
１９０．追加の偏向光学機構
１９１．光線経路の例
１９２．１９０との相互作用を示す光線経路の例
２１０．照明器具の平面に関連する光線を変更させるための追加の偏向光学機構
２１１．２１０との相互作用を示す光線経路の例
２２０．連続的な形状における偏向光学機構
【図１】
2015521780.tif 000004
【図２】
2015521780.tif 000005
【図３】
2015521780.tif 000006
【図４】
2015521780.tif 000007
【図５】
2015521780.tif 000008
【図６】
2015521780.tif 000009
【図７ａ】
2015521780.tif 000010
【図７ｂ】
2015521780.tif 000011
【図８】
2015521780.tif 000012
【図９】
2015521780.tif 000013
【図１０】
2015521780.tif 000014
【図１１】
2015521780.tif 000015
【図１２】
2015521780.tif 000016
【図１３】
2015521780.tif 000017
【図１４】
2015521780.tif 000018
【図１５ａ】
2015521780.tif 000019
【図１５ｂ】
2015521780.tif 000020
【図１６】
2015521780.tif 000021
【図１７】
2015521780.tif 000022
【図１８】
2015521780.tif 000023
【図１９】
2015521780.tif 000024
【図２０ａ】
2015521780.tif 000025
【図２０ｂ】
2015521780.tif 000026
【図２０ｃ】
2015521780.tif 000027
【図２１】
2015521780.tif 000028
【図２２】
2015521780.tif 000029
【図２３ａ】
2015521780.tif 000030
【図２３ｂ】
2015521780.tif 000031
【図２４ａ】
2015521780.tif 000032
【図２４ｂ】
2015521780.tif 000033
【図２５】
2015521780.tif 000034
【図２６】
2015521780.tif 000035
【図２７】
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【図２８ａ】
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【図２８ｂ】
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【図２８ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月23日(2014.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光装置において、
キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む放射面であって、面内に形成された複数の開口部を有する放射面を含む透明光学キャビティと、
上記キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む底面と、
上記底面に対して配置され、光源からの光を受けるために形成された少なくとも１つの受光面と、を備え、
上記複数の開口部は、上記放射面から放射される光の均一性、角度分布、効率性、または光度のうち少なくとも１つを最大化するように配置され、
上記受光面で受光された光の分布は、上記放射面および上記底面のうち少なくとも１つ、または上記受光面によって変更され、
散乱媒体または拡散媒体をさらに備え、上記散乱媒体または拡散媒体が上記底面と上記放射面との間にあるか、もしくは、上記放射面が上記底面と上記散乱媒体または上記拡散媒体との間にあり、
上記散乱媒体または拡散媒体は、上記放射面における開口部に対応する開口部を備えており、当該開口部は、上記光学キャビティの上記出口での光の相互作用を最小化する傾斜した側壁を含んでいる、
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記底面が上記光源から離れるように傾斜しているか、または、上記放射面が上記底面に向かって傾斜している、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記底面は、上記放射面と平行である、
ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
上記受光面は、レンズ形状または湾曲形状のリフレクタのうち少なくとも１つを備えている、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
上記開口部のサイズ及び配置は、上記受光面からの距離および角度とともに変化している、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項６】
隣り合う開口部は、互いに角度に関してオフセットされている、
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
上記複数の開口部は、
各開口部の少なくとも一部が、上記受光面からの放射状の経路上に位置しており、上記経路上のより小さい範囲に上記開口部が存在しないように、上記放射面上に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
上記受光面に対して配置された上記光源をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
上記光源によって出力された光は、上記放射面に垂直な軸に垂直な平面において、上記光源からの放射状の経路をまっすぐに進む、
ことを特徴とする請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
当該発光装置から出力された光の角度を変えるように構成された放射角可変源をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項８または９に記載の発光装置。
【請求項１１】
上記光源は、上記放射面に垂直な軸について、非対称な放射分布（emission distribution）を有するように構成されている、
ことを特徴とする請求項８から１０の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１２】
互いに異なる光の角度分布を有した複数の光源をさらに備え、上記複数の光源の各々は、個別に制御可能である、
ことを特徴とする請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
上記光源は、コリメートされた光源を備えている、
ことを特徴とする請求項８から１２の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１４】
上記光源は、上記キャビティのエッジに沿って配置された複数の光源をさらに備え、上記光源の各々は、上記放射面に垂直な軸に平行でない光軸に沿って光を出力する、
ことを特徴とする請求項８から１３の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１５】
上記光源の少なくともいくつかは、上記放射面に平行な軸に沿って光を出力する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の発光装置。
【請求項１６】
上記キャビティ上に配置され、上記キャビティから出力された光の方向を変えるように構成された光学フィルムをさらに備えている、
ことを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１７】
予め定められた視距離Ｖについて、隣り合うホール間の間隔Ｄは、Ｄ＜ｔａｎ（１．７×１０−３）×Ｖによって規定される、
ことを特徴とする請求項１から１６の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１８】
複数の光源をさらに備えている、
ことを特徴とする請求項１から１７の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項１９】
上記反射キャビティの中に配置された複数の偏向光学機構を更に備え、上記複数の偏向光学機構は、上記放射面に垂直な平面に垂直な平面における光線の経路を遮るように構成されている、
ことを特徴とする請求項１から１８の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２０】
上記偏向機構の光学面の表面法線は、上記放射面に垂直な軸に対して、垂直でない、
ことを特徴とする請求項１９に記載の発光装置。
【請求項２１】
上記偏向光学機構は、連続的な形状を備えている、
ことを特徴とする請求項１９または２０に記載の発光装置。
【請求項２２】
上記光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えている、
ことを特徴とする請求項１から２１の何れか１項に記載の発光装置。
【請求項２３】
請求項１から２２の何れか１項に記載の発光装置を備えている、
ことを特徴とするスポットライト。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の一態様によれば、発光装置は、キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む放射面であって、面内に形成された複数の開口部を有する放射面を含む透明光学キャビティと、上記キャビティの中へ光を反射するために配置された鏡面反射材料を含む底面と、上記底面に対して配置され、光源からの光を受けるために形成された少なくとも１つの受光面と、を備え、上記複数の開口部は、上記放射面から放射される光の均一性、角度分布、効率性、または光度のうち少なくとも１つを最大化するように配置され、上記受光面で受光された光の分布は、上記放射面および上記底面のうち少なくとも１つ、または上記受光面によって変更され、散乱媒体または拡散媒体をさらに備え、上記散乱媒体または拡散媒体が上記底面と上記放射面との間にあるか、もしくは、上記放射面が上記底面と上記散乱媒体または上記拡散媒体との間にあり、上記散乱媒体または拡散媒体は、上記放射面における開口部に対応する開口部を備えており、当該開口部は、上記光学キャビティの上記出口での光の相互作用を最小化する傾斜した側壁を含んでいる。
【国際調査報告】
2015521780.tif 000040
2015521780.tif 000041