(57)【要約】      （修正有）【課題】均質な光フィールドを生成する光拡散装置を提供する。【解決手段】透明基体の第一面は小面に分かれており、前記小面は第二面と連携する隆起又は窪みを有しており、前記第二面は湾曲しており、  小面のそれぞれは対応関係にある異なる幾何学的形状に形成される。隆起あるいは窪みの各頂部（Ｓ）は渦巻線、とりわけアルキメデス渦巻線に沿って配列される。他の実施態様では、頂部（Ｓ）は、正六角形形状の縁輪郭をもつ小面の中心（０，０）周囲へのねじれ角度（δ）を経た配列によって限定されるすべての点（Ｐ）の座標（ｘｐ，ｙｐ）の旋回によって得られる座標（ｘｓ’，ｙｓ’）によって限定される。あるいは、頂部（Ｓ）は、正六角形形状の縁輪郭をもつ小面のモンテカルロ法を用いたランダムな変分による配列によって限定されるすべての点（Ｐ）の座標（ｘｐ，ｙｐ）から得られる座標（ｘｓ”，ｙｓ”）によって規定される。【選択図】図１
2005092205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面を備えた透明基体を含む光拡散装置であって、前記第一面は小面に分かれており、前記小面は第二面と連携する隆起又は窪みを有しており、前記第二面は湾曲しており、そして多数の前記小面は相互に形状を異にする光拡散装置。
【請求項２】
前記小面が多角形形状の縁輪郭を持つことを特徴とする請求項１項記載の光拡散装置。
【請求項３】
前記小面の少なくとも２つが互いに異なる表面積をもつことを特徴とする請求項２項記載の光拡散装置。
【請求項４】
前記小面の前記形状に三角形、四角形、五角形、六角形、及び／または七角形が含まれることを特徴とする請求項２項または３項記載の光拡散装置。
【請求項５】
前記小面の少なくとも２つが互いに異なる方位を取ることを特徴とする請求項１項記載の光拡散装置。
【請求項６】
前記隆起がドーム形状であり、前記窪みがカップ形状であることを特徴とする請求項１項記載の光拡散装置。
【請求項７】
前記隆起の少なくとも２つがそれぞれ異なる高さをもち、前記窪みの少なくとも２つがそれぞれ異なる深さをもつことを特徴とする請求項１項記載の光拡散装置。
【請求項８】
前記隆起及び前記窪みがそれぞれ頂部（Ｓ）をもち、及び前記頂部のそれぞれが渦巻線に沿って位置していることを特徴とする請求項１項記載の光拡散装置。
【請求項９】
前記渦巻線がアルキメデス渦巻線であることを特徴とする請求項８項記載の光拡散装置。
【請求項１０】
前記各頂部の対応する最も近い隣接対（Ｓ１，Ｓ２）同士間の各弧長（Ｌ）が互いにほぼ等しいことを特徴とする請求項８項または９項記載の光拡散装置。
【請求項１１】
前記各頂部の少なくとも２つの最も近い隣接対（Ｓ１，Ｓ２）同士間の各弧長（Ｌ）が互いに異なることを特徴とする請求項８項または９項記載の光拡散装置。
【請求項１２】
前記隆起の少なくとも２つがそれぞれ異なる高さをもち、及び前記窪みの少なくとも２つがそれぞれ異なる深さをもつことを特徴とする請求項８項または９項記載の光拡散装置。
【請求項１３】
第一面を備えた透明基体を含む光拡散装置であって、前記第一面は小面に分かれており、前記小面は第二面と連携する隆起又は窪みを有しており、前記第二面は湾曲しており、そして多数の前記小面は相互に形状を異にする光拡散装置であって、
前記隆起あるいは窪みはそれぞれ頂部（Ｓ）をもち、前記頂部（Ｓ）の座標（ｘｓ’，ｙｓ’）は、正六角形形状の縁輪郭をもつ正六角形形状を呈する小面配列によって規定されるすべての点（Ｐ）の座標（ｘｐ，ｙｐ）から得られ、
前記座標（ｘｓ’，ｙｓ’）は、前記正六角形形状の縁輪郭をもつ正六角形形状を呈する小面配列を中心（０，０）の周りをねじれ角度（δ）だけ旋回させることによって前記座標（ｘｐ，ｙｐ）から得られることを特徴とする前記光拡散装置。
【請求項１４】
前記ねじれ角度（δ）が前記中心（０，０）からの距離の増加とともに増加することを特徴とする請求項１３項記載の光拡散装置。
【請求項１５】
前記ねじれ角度（δ）が前記中心（０，０）からの距離の増加とともに線型的に、前記中心（０，０）からの距離の増加の根（ルート）的に、あるいは前記中心（０，０）からの距離の増加とともに指数関数的に、増加することを特徴とする請求項１３項記載の光拡散装置。
【請求項１６】
前記隆起の少なくとも２つがそれぞれ異なる高さをもち、前記窪みの少なくとも２つがそれぞれ異なる深さをもつことを特徴とする請求項１４項または１５項記載の光拡散装置。
【請求項１７】
前記正六角形形状の小面の前記点（Ｐ）が平行線から成る３つの線系の線の交差点であり、前記平行線から成る前記線系の一線系の線が水平であり、前記平行線から成る前記線系のそれぞれが隣接する線系に対して６０°旋回されていることを特徴とする請求項１３項記載の光拡散装置。
【請求項１８】
前記小面に付随する前記頂部（Ｓ）の座標（ｘｓ”，ｙｓ”）が、正六角形形状の縁輪郭をもつ正六角形形状の小面配列によって規定されるすべての点（Ｐ）の座標（ｘｐ，ｙｐ）からモンテカルロ法を用いた前記正六角形形状の小面配列のランダムな変形によって得られることを特徴とする請求項１項記載の光拡散装置。
【請求項１９】
前記隆起の少なくとも２つがそれぞれ異なる高さをもち、前記窪みの少なくとも２つがそれぞれ異なる深さをもつことを特徴とする請求項１８項記載の光拡散装置。
【請求項２０】
前記正六角形形状の小面の前記点（Ｐ）が平行線から成る３つの線系の線の交差点であり、前記平行線から成る前記線系の一線系の線が水平であり、前記平行線から成る前記線系のそれぞれが隣接する線系に対して６０°旋回されていることを特徴とする請求項１８項記載の光拡散装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第一面を備えた透明基体を含む光拡散装置であって、前記第一面は小面に分かれており、前記小面は第二面と連携する隆起又は窪みを有しており、前記第二面は湾曲しており、そして多数の前記小面は相互に形状を異にする光拡散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光拡散装置はヘッドライト用レンズとして用いることができる。さらに、光拡散装置は、映画及びテレビ用、舞台用、あるいは建築照明及び写真撮影目的用の片面型スポットライトにも用いることができる。
【０００３】
ＥＰ０９６１１３６は、表面が小面に分けられた拡散体を備える光拡散置を開示する。これら小面のそれぞれにはレンズとして機能する球状面をもった隆起がある。これら小面の縁は正六角形状の輪郭をしているので、ＥＰ０９６１１３６Ａ２の配列は蜂の巣形状として特徴付けることができる。
この光拡散装置は、実用場面において、そのフィールドの周縁部分が明瞭な六角形状となることで特徴付けられる。用語「周縁部分が明瞭なフィールド」は、光のフィールドの周縁部分において照明視野に明瞭な光強度の勾配があることを意味する。照度はその中心領域において台地形状状態となり、内側方向へ向けられる光フィールドの周縁部分において照度の大きな降下あるいは勾配が生ずる。
また、放電ランプが使用される場合、使用された放電ランプの種類によっては、異なる暗度及び色調の着色が光フィールドの周縁部分に生ずる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は均質な円形の光フィールドを生成する光拡散装置を提供することを目的とする。
本発明はさらに、光フィールドの周縁部分が選択によって軟調（ソフト）あるいは硬調（シャープ）となるように、周縁部分において所定の照度勾配に調整された光フィールドを生成できる光拡散装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的及び以下において明らかにされる他の目的は、第一面を備えた透明基体を含む光拡散装置であって、前記第一面は小面に分かれており、前記小面は第二面と連携する隆起又は窪みを有しており、前記第二面は湾曲しており、そして多数の前記小面は相互に形状を異にする光拡散装置によって達成される。
【０００６】
本発明によれば、前記小面のそれぞれは各場面に応じて異なった形状を有している。
最も好ましい実施態様においては、光拡散装置は円形ディスク形状あるいは円筒形状である。他の実施態様については従属請求項において権利化が求められている。
【０００７】
ＥＰ０９６１１３６Ａ２に記載の光拡散装置によって非円形の光フィールドが生成される主たる原因は小面の規則的配列にあることが明らかとなっている。前記小面の規則性はそれら小面の等しい形状、サイズ、及び方位によるものである。光拡散装置を用いて表面へ向けられた光は個々の小面の六角形状フィールドの重ね合わせにすぎないので、ＥＰ０９６１１３６Ａ２に記載の装置による光フィールドそれ自体も六角形状となる。
【０００８】
前記小面の規則的配列に偏りを与えた本発明の起点は上記理解に基づいている。かかる偏りを起こすため光拡散装置の第一面が多数の小面へ分けられている。各小面には第二湾曲面に関連しあるいはそれに連携する隆起あるいは窪みが設けられている。とりわけ、小面のそれぞれは異なった幾何学的形状をもっている。
【０００９】
本願において、用語「小面」は一定の幾何学的形状の縁部分によって境界が設けられあるいは形成された面を意味する。幾何学的形状によって境界が設けられた前記小面は前記第一面の形状次第で平面でもあるいは湾曲面でもよい。すなわち、光拡散装置の基体表面が平面であるか湾曲しているかによって決められる。
【００１０】
前記小面に連携する隆起あるいは窪みは本光拡散装置の構成要素である。これら隆起あるいは窪みは前記小面を占有し、少なくとも前記基体あるいは第一面の実質的に上あるいは下に存在する。これら隆起あるいは窪みはレンズと同様に入射光に対して作用する。
【００１１】
本発明装置は、複数の異なる形状の光フィールドの重ね合わせであって、そして所望の円形光フィールドを与える。各小面の形状及びそれら小面に連携する前記隆起あるいは窪みの構造に基づいて、光フィールドへ予め選択した、あるいは所定の照度勾配を与え、あるいは選択によってフィールドを軟調あるいは硬調とすることが可能である。
軟調な光フィールドとは、その光フィールドの周縁部分における光強度勾配が緩やかであるかあるいは小さいことを言う。従って、硬調な光フィールドはもちろんその反対である。すなわち、光フィールドの周縁部分における光強度勾配が急峻であるかあるいは大きい状態の光フィールドを言う。
【００１２】
本発明の他の利点は新たな小面形状によって、光源として放電ランプを用いた場合に起こる光フィールド周縁部分における着色が生じないことである。
【００１３】
本発明の好ましい実施態様へ種々の異なる特徴を加えることによって重ね合わされる個々の光フィールド毎の相違を増すことにより前記した利点はさらに向上される。
【００１４】
すなわち、前記小面をいろいろな多角形形状とすることが可能である。前記多角形の角数は可変である。かかる多角形形状の小面によってフィールドは完全に覆われなければならない。もし完全に覆われなければ数箇所において局部的な光の散乱が起こらなくなるからである。かかる場合には所望の均質な照明が妨げられる。
【００１５】
さらに、表面あるいは面積がそれぞれ異なる小面が形成された光拡散装置を作ることも可能である。
種々の実施態様において用いる小面の形状を、三角形状、四角形状、五画形状、六角形状、及び／または七角形状から選択することも可能である。このような多角形状の小面の隣接する角部分の接合形状は直線的であってもあるいは曲線的であってもよい。
但し、前記小面のそれぞれの向きが異なれば光フィールドの非均質性を招く結果となる。
【００１６】
前記隆起あるいは窪みの湾曲程度を選択し及び変形させて前記円形光フィールド及び軟調あるいは硬調の光フィールドが得られることも本願発明装置のさらなる特徴である。前記湾曲形状は球面状であっても良く、前記窪みあるいは隆起は球面状のカップ形状であってもよい。あるいは、前記湾曲形状は非球面状でもよい。
また、種々の実施態様において前述した目的を達成するため、前記窪みあるいは空隙の深さ、及び前記隆起の高さを変えることも可能である。
さらに、前記実施態様において前記した特徴を、別の実施態様において相互に組み合わせ、あるいは別個に用いることも可能である。
【００１７】
上記の発明を実施するため、第一の好ましい実施態様においては、多数の小面に分けられ、かつ各小面において隆起あるいは窪みが第二湾曲面に連携し及び前記隆起あるいは窪みの頂部Ｓが渦巻線に沿って配列されている第一面をもつ透明基体を含んで構成される光拡散装置が提供されている。
前記した隆起あるいは窪みの「頂部」Ｓとは、小面の重心を通る小面表面垂線と前記隆起あるいは窪みの湾曲面との交差点を意味する。
【００１８】
次に、このようなタイプの光拡散装置がどのように製造されるかについてより詳細に説明する。
【００１９】
本発明に係る光拡散装置の基材、好ましくはガラスを成形方法によって加工あるいは細工する。熱した粘性のある基材を型中へ送り込む。前記基材は圧力下に前記型中の中空の小室を満たし、ネガとしての前記型によって形状化される。かかる成形及び形状化工程は、前記基材が冷め、及び型から変形することなく取り出せるまで継続される。
隆起及び／または窪みが設けられた本発明に係る光拡散装置の製造に必要なこの型は、ＣＮＣ制御工作機械上でのラジアルフライス削りによって作られる。
型中に２つの窪みが互いに十分に近接して導入された際、球面カッターを用いた場合、フィン状のあるいはウェブ状の縁部分が両方の窪みの間に残る。もし隣接する窪みの深さが同じでかつ半径も等しければ、それらの共通の縁部分は直線状になる。１つの窪みが６つの隣接した窪みを持つ場合、この窪みは６つの直線状のフィン状あるいはウェブ状の縁部分を含む縁部分をもつことになる。そのため、この窪みは正六角形の形状を呈する。従って、一般的には、前記窪みは隣接する窪みの正確な位置及び個数によって決まる多角形形状をもつように見える。
【００２０】
２つの窪みがそれらの半径及び／またはフライス削りの深さにおいて異なる場合は、それらの共通の縁部分は湾曲する。このような窪みの縁部分は異なる幾何学的形状を呈するように見える。
【００２１】
通常、前記小面は光拡散装置の表面を完全に覆っていなければならない。このような実施態様においては、各窪みの縁部分の輪郭が多角形形状を呈している窪みが前記型の表面の全面を覆うように配列される。
【００２２】
審美的あるいは技術的理由から、本発明の光拡散装置へ表面が湾曲した基体を設けることも可能であると理解される。この場合、前記型へ適当に形状化された湾曲面が設けられる。そのため、基体及び、それに対応して型は球状になる。かかる実施態様においては、カッターあるいはフライス削り器具の回転軸が球状の窪みの半径方向ベクトルに対して平行に並べられる。
【００２３】
所望の円形光フィールドを生ずる多数の不規則に配列された小面はこれら小面の頂部Ｓを渦巻線に沿って配置することによって形成される。このような配列を用いることにより、放電ランプを用いた場合の周縁部分の着色は起こらず、所定の光強度勾配を作り出すことができる。
【００２４】
前記高さまたは隆起、及び／または窪みは、異なる高さ及び／または深さの隆起及び窪みが生ずるように、光拡散装置の全域において変化させることが可能である。かかる可変性を与えることにより、円形のもの及びより軟調あるいは硬調となる光フィールドを作り出す本発明の目的の達成が容易化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明の目的、特徴、及び利点について、添付図面を参照しながら以下に記載した好ましい実施態様を用いてより詳細に説明する。
【００２６】
本発明に係る光拡散装置の好ましい実施態様においては、前記頂部Ｓは図１に示すようにアルキメデス渦巻上線上に配列される。この渦巻線は極座標（ｒ，ψ）において式（１）によって与えられる。
ｒ＝［ｄ／２π］・ψ(ψ＝０．．．２π．．．４π)  （１）
前記座標系の中心（０，０）は、従って前記渦巻線内部に見出される渦巻線の開始点である。前記隣接する２点Ｓ１及びＳ２間の弧または曲線の長さは渦巻状コイルに沿ったこれら２点間の距離であり、下記式（２）によって与えられる。
Ｌ＝［ｄ／４π］・［［ψ２（ψ２２＋１）１／２＋Ａｒｓｈψ２］−［ψ１（ψ１２＋１）１／２＋Ａｒｓｈψ１］］           （２）
式中、ψ１及びψ２は隣接する２点Ｓ１及びＳ２の角位置座標である。点Ｓ１及びＳ２のそれぞれは、内側から外側へと前記渦巻線に沿って点と点相互の間を一定弧長Ｌ間隔を開けて継続して区画することによって得られる。
【００２７】
前記頂部は相互に等間隔に配列可能である。しかしながら、図１に示した頂部を等間隔に配列する以外の他の実施態様において、弧長Ｌを変えて用いることも可能である。弧長Ｌを内側から外側へと長くしていく方式も選択可能である。この方式によれば、光拡散装置内に、高さの低い隆起あるいは深さの浅い窪みをもつ、すなわち拡散性能がより低度な小形の小面を形成することが可能である。前記小面は光拡散層の周縁部分においてより大形になるため、隆起の高さも窪みの深さも増加し、従って光散乱作用も高くなる。そのため、光フィールドの中心には実質的に照度の大きいかなり小さな半散乱角度が設けられる。弧長Ｌが一定している場合とは対照的に、光強度は幾分台地形状でかつ軟調になる。
【００２８】
本発明に係る光拡散装置は、前記した特徴を単独あるいは組み合わせて取り入れることにより、例えば反射器等の各照明システムにおいて種々方法によって調整可能である。従って、使用する渦巻線のタイプ、弧長Ｌの数値を選択するだけでなく、弧長Ｌを変更し、あるいはそれを一定に保持することによって、光拡散装置を一定の反射器へ適合させることが可能である。上記特徴を利用して、光フィールドの所定の部分への作用を局部的に増加あるいは減じて種々方法によってフィールドを最適化することが可能である。
【００２９】
図４に示した本発明の第二の実施態様においては、多数の小面に分けられた第一面が設けられた透明基体を備える光拡散装置が提供されている。各小面中には、第二湾曲面に連携する隆起あるいは窪み４が与えられている。前記隆起及び／または窪み４の頂部は、正六角形形状の縁輪郭をもつ小面の配列を形成するすべての点（Ｐ）の座標（ｘｐ，ｙｐ）から中心（０，０）の周りを角度δだけ旋回させることによって導かれた座標（ｘｓ，ｙｓ）によって特徴付けられる。
【００３０】
本発明の本実施態様の説明に関して、正六角形形状の縁輪郭をもつかかるタイプの小面配列については数学的に記述可能である。かかる配列は、各線系が隣接する線系に対して６０度旋回され、及びそれら線系の線が下記式体系（３ａ、３ｂ、３ｃ）によって描かれる、相互に等間隔を開けた３つの線系から作り出すことができる。
ｙ＝ｉ・［３／４］・Ｄ                                   （３ａ）
ｙ＝ｔａｎ６０°・ｘ＋ｉ・［３／４］・［Ｄ／ｃｏｓ１２０°］      （３ｂ）
ｙ＝ｔａｎ１２０°・ｘ＋ｉ・［３／４］・［Ｄ／ｃｏｓ１２０°］    （３ｃ）
【００３１】
上記式（３ａ、３ｂ、３ｃ）において、Ｄは小面の対角線長である。これらの３式を以下において式体系１と呼ぶ。第一式３ａは水平方向を向く一組の線に関する式である。第二式３ｂはｔａｎ６０°に等しい正の傾斜をもつ一組の線を描く式である。第三式３ｃはｔａｎ１２０°の負の傾斜をもつ一組の線を描く式である。ｉは、式、ｉ＝−ｉＡ，−ｉＡ＋１，．．．，−１，０，＋１，．．．，ｉＥ−１，ｉＥによって与えられる数値をもつ指数である。数値ｉＡ及びｉＥは正の整数である。
これらの３つの線系によって図２に示した交差点Ｐが形成される。平面中にある前記交差点Ｐは、ｘが横軸を表し、ｙが縦軸を表す座標（ｘｐ，ｙｐ）をもつ。合わさって正六角形形状の縁輪郭をもつ１小面を形成する６つの三角形が各交差点Ｐを取りまいている。
【００３２】
図３ａは対角線Ｄをもつ上記タイプの１小面を示している。図３ｂは頂部Ｓをもつ凹状の空隙とされた本発明に係る光拡散装置の一部の、カッタウェイ（切断）図である。各窪みあるいは空隙の縁輪郭は六角形形状を呈している。
【００３３】
この種の交差点Ｐの位置が直交座標（ｘｐ，ｙｐ）あるいは極座標（ｒ，ψ）を用いて特定される場合、式（４ａ、４ｂ、．．．．，４ｉ）に従って以下の変換が行われるように旋回を起こすことが可能である。
ｒ＝√（ｘ２ｐ＋ｙ２ｐ）                （４ａ）
ψ’＝ａｒｃｔａｎ［ｙｐ／ｘｐ］      （４ｂ）
Ｎ＝ｒ／［Ｄ・ｃｏｓ３０°］               （４ｃ）
Ｘ’＝［Ｄ・ｃｏｓ３０°／２］（１＋［ｓｉｎ（（２Ｎ−１）δ）／ｓｉｎδ］）                               （４ｄ）
Ｙ’＝［Ｄ・ｃｏｓ３０°／２］（ｔａｎ−１θ−［ｃｏｓ（（２Ｎ−１）δ）／ｓｉｎδ）］                          （４ｅ）
Ｒ’＝√（Ｘ’２＋Ｙ’２）              （４ｆ）
ψ’＝ａｒｃｔａｎ［Ｙ’／Ｘ’］      （４ｇ）
ｘｐ’＝Ｒ’・ｃｏｓ（ψ＋ψ’）      （４ｈ）
ｙｐ’＝Ｒ’・ｓｉｎ（ψ＋ψ’）      （４ｉ）
上記の新たな式を式体系２と呼び、式中、Ｎ、Ｘ’、Ｙ’、Ｒ’及びψ’は計算された中間変数を示す。
【００３４】
前記最初の座標（ｘｐ，ｙｐ）はこのようにして最終座標（ｘｐ’，ｙｐ’）へと変換される。数理的結果から、あたかも弾性物質で作られた光拡散装置が角度δだけねじれたように解釈できる。結果は図４に示した通りであり、図中、中心点０．０から点Ｐまで描かれた実線ＳＬは前記ねじれを示している。δ＝０°に限定されている場合についての正六角形形状の縁輪郭をもつ小面配列も図２に示されている。前記ねじれによって、前記中心付近の光拡散装置の内側部分において前記最初の座標に小さな変化が起こる。「ねじれ」は数理的変換の単なる図式化にすぎず、字義通りに理解されてはならない。
【００３５】
前記最初の座標（ｘｐ，ｙｐ）の最終座標（ｘｐ’，ｙｐ’）への変換中に、各点Ｐはほぼ一定弧長Ｌ分のずれを受ける。この弧長は中心（０，０）から点Ｐまでの距離に伴って増加する。前記弧長は図４に示すように直線的に増加するか、あるいはルートまたは指数関数的に増加する。
【００３６】
すべての点（ｘｐ’，ｙｐ’）は上記実施態様における平面中に見出される。これは表面が平面状である基体を前提としている。しかしながら、所望される限りにおいては、前記基体を例えば凹状面のように湾曲させることも可能である。後者の場合、すべての点（ｘｐ’，ｙｐ’）はその湾曲された面上に見出されなければならない。
【００３７】
点Ｐのｘ座標及びｙ座標と、付随する頂部Ｓは同一である。すなわち、式、ｘｓ’＝ｘｐ’、ｙｓ’＝ｙｐ’が成り立つ。Ｓ及びＰは、図２に描いた平面へ垂直であるそれらのｚ座標に関して異なっている。前記ｚ座標における相違は前記隆起の高さあるいは前記窪みの深さに関する相違である。最も単純な場合、ｚ座標は一定の数値だけ異なり、式、ｚｓ’＝ｚｐ’＋一定値、が成り立つ。一般的に、上記したように、前記隆起の高さ及び前記窪みの深さ並びに｜ｚｓ’−ｚｐ’｜は可変である。
【００３８】
生じた小面形状上において所定の変形あるいはねじれ角度δが与える影響は、光拡散装置直径の小面対角線長Ｄに対する比に依存する。ねじれ角度が大きすぎると、光拡散装置の縁部の表面がほぼ平滑になり、その部分での光の散乱が消失あるいは僅かとなる。角度δが小さいと外側部分における表面の平滑程度が小さくなり、縁部分における光の散乱が向上する。他方において、角度δが減じられると、当然小面の規則的配列変化が僅かしか起こらないため、規則的な小面配列に関する上記欠点が増加される。
【００３９】
本発明の有利な実施態様においては、前記変形のねじれ角度δは一定ではないが、前記中心からの距離が増すにつれて増大する。光拡散装置縁部分においてねじれ角度δが大きくなり過ぎることが避けられる限り、本発明に係る光拡散装置の内側部分における散乱作用は十分得られる。
【００４０】
図５に示した本発明の光拡散装置の第三の実施態様においては、小面に割り出しされた第一面をもつ透明基体を備える光散乱ディスク、あるいは光拡散装置が提供されている。各小面には第二湾曲面と連携する隆起あるいは窪みが連携されている。隆起あるいは窪みの頂部Ｓは、正六角形形状の縁輪郭をもつ小面の規則的配列を形成するすべての点Ｐの座標（ｘｐ，ｙｐ）のモンテカルロ法を用いたランダムな変分から生ずる座標（ｘｓ”，ｙｓ”）によって特徴付けられる。
上記特徴付けに用いられるランダム数Ｚは、下記式５ａ及び５ｂに従って０≦Ｚ≦１の範囲内で変動する。
ｘｓ”＝ｘｐ＋（０．５−Ｚ）＊Ｕ      （５ａ）
ｙｓ”＝ｙｐ＋（０．５−Ｚ）＊Ｖ      （５ｂ）
点Ｐ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）及びＳ（ｘｓ”，ｙｓ”，ｚｓ”）は、前記した第二の実施態様の場合と同様にｚ座標において相違する。前記隆起の高さあるいは前記窪みの深さは│ｚｓ”−ｚｐ”│で表される。
【００４１】
図５は、図２に示した座標（ｘｐ，ｙｐ）を用いた式体系１に従った正六角形形状の縁輪郭をもつ小面配列の交差点Ｐを、モンテカルロ法を用いて得た隆起あるいは窪みの頂部を示す点Ｓについての座標（ｘｓ”，ｙｓ”）とともに示している。
【００４２】
パラメータＵ及びＶは、小面対角線長Ｄの約５％から約２０％の範囲内にあることが有利である。前記パラメータＵ及びＶがそれ以上になるように選択されると、基体の小面間に隙間ができる危険性が増す。
【００４３】
上記説明より、使用される照明システムを考慮して光フィールドを作り及び調整するために必要なパラメータが当業者によって知得される。選択された開始点が許す限り、小面を種々の幾何学的形状に構成することにより、各条件に合わせた非常に多様かつ可変な光フィールドの調整が可能となる。また、デザインの異なる所望の光フィールドを実現する可能性も大きい。本発明によれば、審美的観点から最適化された外観をもつ光拡散装置も提供される。
【００４４】
本発明をより詳細に説明するため、例示的実施態様をさらに数例提示する。
図６は、ＥＰ０９６１１３６Ａ１に開示された装置に類似する小面配列をもった従来技術による光拡散装置を示した図である。この光拡散装置は１３８ｍｍの直径をもち、その全面に亘って正六角形形状の縁輪郭をもつ小面ＦＴで覆われている。各六角形の対角線長は１０ｍｍである。ｉＡ＝９、及びｉＥ＝９の設定において式体系１を用いてモデル化されている。各隆起は球状かつ湾曲し、曲率半径は１０ｍｍである。
【００４５】
図７は、図６に示した規則的配列へ式体系２を使ってねじれ角度としておよそδ＝３°のねじれを加えて別の実施態様に構成した図である。図７の場合、小面ＦＴがここでは不規則な配列になっていることが分かる。小面のそれぞれはもはや同一形状ではなく、面積及び角数が異なっている。また、小面の方位も異なっている。
【００４６】
図８は、図６に示した規則的小面配列の座標がモンテカルロ法を用いてランダムに変形された実施態様を示した図である。この場合、Ｕ＝０．２＊Ｄ、及びＶ＝０．２＊Ｄに設定されている。従って、Ｄ＝１０ｍｍであれば、Ｕ及びＶ双方は２に等しい。また、本図では小面ＦＴの輪郭及び方位はそれぞれ異なり、目で見て図６の配列とは明らかに異なっている。
【００４７】
図９は、小面ＦＴがアルキメデス渦巻線中の頂部Ｓとともに配列された、直径が１３８ｍｍの光拡散装置を示した図である。最初の小面は図６と同様に正六角形形状をしているが、対角線長Ｄは１２ｍｍである。渦巻線間の間隔は９ｍｍであり、また弧長Ｌも同じく９ｍｍである。球状隆起それぞれの曲率半径は１０ｍｍである。
【００４８】
図１０は、ｘを横軸とし、ｙを縦軸とした時の、光フィールドのｘｙ面における所謂等照度分布を示す図である。この等照度分布は、ＥＰ０９６１１３６Ａ２（先行技術）の場合におけるように、表面に式体系１に従った規則的な小面配列が形成された光拡散装置を備えた光の場合のものである。この等照度分布では１０００ルックス、５００ルックス、及び２００ルックスにおける一定照度がそれぞれ線で示されている。一定照度を表す線は六角形を呈し、光フィールドは、この先行技術による光拡散装置に関しては全くの六角形であることが明らかである。
【００４９】
図１１は、図１０（先行技術）における光と同一の光に関する所謂水平面照度分布を示した図である。この図はＥＰ０９６１１３６Ａ２に記載の装置に類似する光拡散装置について、横方向のｘ軸に沿った照度の状態を示している。本図において、照度は中央部分における台地形状域、及び六角形の光フィールドの周縁部分における急激な降下を示している。
【００５０】
図１２は、図１０における光と同一の光の光フィールドについての等照度分布を示した図である。本図での一定照度を表す線は円形であり、また光フィールドも同様に全体として円形である。
【００５１】
図１３は、光が本発明に係る光拡散装置を備える場合の、図１１の場合と類似する水平面照度の対応結果を示した図である。水平面照度分布はベル形状を呈している。照度の増加がゆっくりなので、光フィールドは軟調となる。
【００５２】
上記において本発明は円形光フィールドを生成する光拡散装置として具現化されて説明及び記載されたが、本発明の精神からいかなる意味においても逸脱することなく本発明へ種々の変更及び変形を加えることが可能であるため、本発明を上述した詳細へ限定する趣旨ではない。
本発明要旨は、さらなる分析を必要とせず、上記説明によって十分開示されているから、第三者は、最新の知識を適用することにより、先行技術の見地に立って本発明の全般的あるいは特定の態様の必須な特徴を明らかに構成している特徴を漏らすことなく本発明を種々用途へ容易に適合させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】アルキメデス渦巻線中に配列された小面頂部Ｓを示す本発明の第一の実施態様に従った小面配列の概略図である。
【図２】３つの線系をこの小面配列を作るために用いられた交差点Ｐとともに示した別の小面配列の概略図である。
【図３（ａ）】図２に示した配列のうちの１小面の概略図であり、対角線長Ｄが示されている。
【図３（ｂ）】図２に示した小面配列の一部を、頂部Ｓをもつ凹状の空洞あるいは窪みとして形成された小面とともに示したカッタウェイ透視図である。
【図４】本発明の第二の実施態様に従った小面配列の概略図である。
【図５】本発明の第三の実施態様に従った小面配列の概略図である。
【図６】ＥＰ０９６１１３６Ａ１に記載された小面配列に類似する正六角形形状の縁輪郭をもつ小面を含む規則的小面配列をもつ従来技術による光拡散装置の平面図である。
【図７】本発明に係る光拡散装置の一実施態様の平面図である。
【図８】本発明に係る光拡散装置の別の実施態様の平面図である。
【図９】本発明に係る光拡散装置の付加的実施態様をアルキメデス渦巻線に沿って配列された小面頂部とともに示した平面図である。
【図１０】ＥＰ０９６１１３６Ａ１に記載された先行技術による光拡散装置における等照度分布を示すグラフである。
【図１１】ＥＰ０９６１１３６Ａ１に記載された先行技術による光拡散装置における水平強度分布を示すグラフである。
【図１２】円形光フィールドを作る本発明に係る光拡散装置における等照度分布を示すグラフである。
【図１３】軟調光フィールドを生成する図１２に示した本発明に係る光拡散装置における水平強度分布を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４】
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【図５】
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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１２】
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【図１３】
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