(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力開口を有する導波路と、
各々が前記導波路よりも小さく、前記導波路の側面に沿って配設された出口を有する、一連の拡散反射光共振器と、
それぞれ、前記一連の拡散反射光共振器内に光を放出するように取り付けられており、それによって、光が前記出口から前記導波路の側部に注入される、一連の点光源と、
を有している照明装置。
【請求項２】
前記一連の点光源は、前記導波路の前記側部を一様に照明するように光を放出する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記一連の拡散反射光共振器は、前記導波路の前記側面に沿って並べて配設された一連の柱で形成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記各柱は三角形の断面を有している、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記点光源は発光ダイオードを有している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記発光ダイオードは導電ストリップ材料上に取り付けられている、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記一連の点光源に連結されたヒートシンクも有している、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記導波路は、光が前記導波路から出射するときに通過する光出力領域を持つ頂面を有している、請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記導波路から出射する光の明るさを高めるために前記導波路の前記頂面の近傍に角スペクトル絞りも有している、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記角スペクトル絞りと前記導波路の前記頂面との間に拡散板も有している、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記拡散板は、前記導波路の前記頂面上に非一様なパターンで配置された一連のスクラッチを有している、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記一連の拡散反射光共振器は一連の拡散反射表面で形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記拡散反射表面の反射率が少なくとも約９０％である、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記拡散反射表面は、前記導波路の前記側部に対して約４５度の角度をなしている、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
第１の点光源から出射された光を、拡散反射表面を使用して前記光を反射させることによって閉じ込めることと、
他の点光源について前記閉じ込めを繰り返すことと、
前記導波路の側部を一様に照明するように、閉じ込められたすべての光を空間的に配置することと、
を有する、導波路を照明する方法。
【請求項１６】
前記点光源にヒートシンクを連結して前記点光源から熱を吸収することも有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記拡散反射表面を前記導波路の縁部に対して約４５度の角度に配置することも有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記点光源を前記導波路の前記側部に沿って互いに間隔を置いて並べて取り付けることも有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
導波路であって、該導波路の中央部分を出る光を、平坦な表面を有する導波路と比べて増大させるように構成された湾曲面を有する導波路と、
各々が前記導波路よりも小さく、前記導波路の側面に沿って配設された出口を有する、一連の拡散反射光共振器と、
それぞれ、前記一連の拡散反射光共振器内に光を放出するように取り付けられており、それによって、光が前記出口から前記導波路の側部に注入される、一連の点光源と、
を有している照明装置。
【請求項２０】
前記導波路は、第１の面と、これに向き合う第２の面を有し、該第１の面と第２の面の少なくとも一方は、前記導波路が、該導波路の側部の厚さよりも薄い厚さの中央部分を有するように湾曲している、請求項１９に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は、概してディスプレイを照明する装置に関し、特に、導波路などの光共振器に光を一様に注入する照明装置に関する。
【０００２】
パーソナルデジタルアシスタントや携帯電話用のＬＣＤディスプレイなどの非放射ディスプレイを照明するために照明装置が使用されている。ある種の照明装置は、導波路の周囲に沿って配設された複数の光源を有する導波路を有している。これらの光源が起動され、出射された光によって導波路が照明される。
【０００３】
照明が明るく、ディスプレイの全領域を横切ってほぼ一様であることが極めて望ましい。しかし、従来技術では、光源からの距離が大きくなるにつれて光源からの光の強度が低下し、それにより、光源が取り付けられているディスプレイの周囲に沿って望ましくないブライトスポットが生じる傾向がある。
【０００４】
小形の蛍光管が光源として一般使用されている。このような蛍光管はそれほど熱を発生せず、したがって、熱の蓄積を最小限に抑える。しかし、このような蛍光管はそれほど明るくない。ＬＥＤなどの固体点光源は比較的明るいが、比較的多量の熱蓄積を生じさせる比較的小さな熱質量を有している。このような熱蓄積によって、ＬＥＤの光出力のレベルは、ＬＥＤが最初に起動された後時間の経過と共に著しく低下する。したがって、照明の明るさが低下する。
【０００５】
上記のことを考慮すると、導波路がディスプレイ用の明るく一様な照明を生成するように導波路の周囲に光を注入する小形の装置および方法が必要である。
【０００６】
発明の概要
本発明は、導波路を使用する照明装置を有している。一連の点光源が導波路の側部に隣接して互いに間隔をおいて取り付けられている。一連の拡散反射表面が導波路の側部に隣接して各点光源対の間に設けられている。拡散反射表面は、導波路の側部がほぼ一様に照明されるように、導波路の、各点光源対の間の領域に光を注入するように一連の点光源および導波路に対して向けられている。拡散反射表面は、導波路の側部に隣接して互いに間隔をおいて取り付けられた一連の柱を有することが好ましい。好ましい実施形態では、点光源はＬＥＤを有しており、点光源から熱を引き出すために点光源にヒートシンクが接続されている。出力の明るさを高めるために明るさ強化膜などの角スペクトル絞りを拡散板と組み合わせることが好ましい。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、一連の拡散反射光共振器は拡散反射表面で形成されている。各光共振器は、点光源を受け入れるようなサイズの入口と、出口とを有している。各入口に点光源が取り付けられている。拡散反射光共振器の出口に沿って導波路の側部が延びている。
【０００８】
本発明の他の態様は、出力開口を有する光共振器と、各々が前述の光共振器よりもかなり小さな一連の拡散反射共振器とを使用する照明装置を有している。一連の光共振器は、前述の光共振器の側面に沿って配設された出口を有している。一連の光共振器のそれぞれに光を出射するために一連の点光源が取り付けられており、それによって、光が出口から光共振器の側部に注入される。
【０００９】
本発明の他の態様は、導波路を照明する方法を有している。第１の点光源から出射された光は、拡散反射表面を使用してこの光を反射することによって閉じ込められる。この閉じ込めは、他の点光源についても繰り返される。閉じ込められた光はすべて、導波路の側部をほぼ一様に照明するように空間的に配置される。
【００１０】
次に、本発明のこれらおよびその他の特徴について、本発明を例示するものであり制限するものではない好ましい実施形態の図面を参照して説明する。
【００１１】
好ましい実施形態の詳細な説明
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などのディスプレイ３６を支持する外側ハウジング３２で構成されたパーソナルデジタルアシスタント３０に本発明の照明装置４０（図２）の一実施形態が組み込まれている。図１Ｂに最もよく示されているように、ＬＣＤディスプレイ３６は、前面３７と、それに向かい合う背面３８とを有している。照明装置４０は、外側ハウジング３２内にディスプレイ３６に対して並列に配置されており、ディスプレイ３６のバックライトとして働くように構成されている。図示されている実施形態では、照明装置４０およびパーソナルデジタルアシスタント３０に公知の方法で電力を供給する１組の電子構造要素３３が照明装置４０の背後に配置されている。パーソナルデジタルアシスタントのバックライトについて説明しているが、たとえば携帯電話、無線呼出し、カムコーダ、デジタルカメラ、衛星測位方式ディスプレイなど他の装置用のバックライトとして本発明を使用できることが理解されよう。さらに、ここではバックライトとして説明しているが、フロントライトを含め様々な用途のうちのいずれかにおける照明装置として照明装置４０を使用できることが理解されよう。
【００１２】
図２の分解図を参照すると、照明装置４０は、ヒートシンク４２、ライトガイド４４、導波路４６、カバー４８、膜スタック４９を含む、複数の構成要素を有している。発光ダイオード（ＬＥＤ）５０など複数の点光源が、ライトガイド４４の周縁に隣接して配置されており、以下で詳しく説明するように導波路４６に光を注入するように構成されている。図示されている実施形態では、プリント回路板や導電ストリップなどの一対のＬＥＤストリップ５１のそれぞれに、ＬＥＤ５０が直線アレイ状に等間隔に取り付けられている。ストリップ内のＬＥＤ５０は並列接続されており、２つのストリップ５１は導電体５４を介して互いに直列接続されている。照明装置５０の様々な構成要素は、以下で図１１および１２を参照して詳しく説明するように互いに機械的に連結されている。
【００１３】
図３および４を参照すると、開示された実施形態のライトガイド４４は、ほぼ平坦な頂面５７と、頂面５７に向かい合いかつ平行なほぼ平坦な底面５８とを持つ平面部材５６を有している。平面部材５６は、ほぼ真っ直ぐな向かい合う一対の側縁部（まとめて「側縁部６２」と呼ぶ）およびほぼ真っ直ぐな向かい合う一対の端縁部６３ａおよび６３ｂ（まとめて「端縁部６３」と呼ぶ）を形成するように長方形の形状を有している。両端縁部６３はどちらも、いずれの側縁部６２よりも短い。
【００１４】
複数の案内部材６０が平面部材５６の側縁部６２ａおよび６２ｂのそれぞれに沿って互いに間隔をおいて並べて配設されている。図示されている実施形態では、各案内部材６０は、平面部材５６の頂面５７から上向きに延びている三角形の断面を持つ柱を有している。縁部６２ａ上の柱状案内部材６０を部材６０ａと呼び、縁部６２ｂ上の柱状案内部材６０を部材６０ｂと呼ぶ。頂面５７の、柱状案内部材６０ａと柱状案内部材６０ｂとの間の部分は、導波路受容領域を形成している。
【００１５】
各案内部材６０は、互いに斜めであり、導波路受容領域の方を向いた頂線６６を形成するように交差する、一対の平坦な側面６５を備えている。説明を明確にするために、案内部材６０ａの頂点６６は、添字「ａ」を使用して指定し、案内部材６０ｂの頂点６６は、添字「ｂ」を使用して指定する。案内部材６０ａは、頂点６６ａが導波路受容領域の第１の縁部、すなわち境界に沿ってそろうように配置するのが好ましい。同様に、案内部材６０ｂは、頂点６６ｂが導波路受容領域の第２の縁部、すなわち境界に沿ってそろうように配置するのが好ましい。各柱状案内部材６０の前述の側面６５は、導波路受容領域の隣接する境界に対して約４５度の角度に配設されている。柱状案内部材６０の残りの表面は側縁部６２に平行である。
【００１６】
図示されている実施形態では、柱状案内部材６０の頂面はほぼ平坦であり、頂面５７に平行である。さらに、側面６５は、開示された実施形態では平坦であるが、凸面または凹面を形成するように湾曲させることもできることが理解されよう。
【００１７】
図３および４を参照すると、案内部材６０は、互いに隣接する案内部材６０同士の間に複数の空間７０を形成するように側縁部６２に沿って互いに間隔をおいて配置されている。各空間７０は、側縁部６２に隣接する比較的幅の狭い入口７１を形成するようにほぼ漏斗状になっている。空間７０は、入口７１から案内部材６０の頂点６６の方へ徐々に幅が広くなり、それによって、導波路受容部の境界に隣接する頂点６６の間に出口を形成している。出口は入口７１よりも幅が広い。さらに、空間７０の入口７１はそれぞれ、以下で詳しく説明するように入口７１に隣接して取り付けられたＬＥＤ５０のうちの１つから光を受け取るように構成されているのが好ましい。
【００１８】
平面部材５６の頂面５７および案内部材６０の側面６５は、入射する光を拡散反射する材料で構成されている。一実施形態では、平面部材５６の頂面５７および案内部材６０の側面６５は拡散反射材料で被覆されている。あるいは、平面部材５６および案内部材６０は拡散反射材料で製造することができる。いずれの場合も、頂面５７および側面６５は反射率が少なくとも９０％であることが好ましい。頂面５７および側面６５は反射率が少なくとも９４％であることがより好ましく、表面５７および６５の反射率が少なくとも９９％であることが最も好ましい。
【００１９】
頂面５７および側面６５上の拡散反射材料は、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ＆Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ社によって製造されているＤＲＰTM  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒなど１つまたは２つ以上の拡散反射テープ層のコーティングを有することができる。ＤＲＰTM  Ｂａｃｋｌｉｇｈｔ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒの反射率は、材料の厚さおよび光の波長に応じて約９７％ないし９９．５％である。あるいは、反射材料は、ホワイトハウスペイントや、Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ’ｓ  Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔペイントなどのより珍しい材料など、頂面５７および側面６５に塗布された塗料またはコーティングを有することができる。Ｓｐｅｃｔｒａｆｌｅｃｔペイントの反射率はハウスペイントよりもかなり高く、約９８％であり、それに対して、良質なハウスペイントの反射率は約９０％である。前述のように、平面部材５６および案内部材６０は、たとえば、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ社によって製造されているシコラックなどの拡散反射材料で製造することもできる。シコラックの反射率は約９４％である。
【００２０】
図５、６Ａ、および６Ｂは、導波路４６のそれぞれ、平面図、側面図、および端面図である。図示されている実施形態では、導波路４６はほぼ長方形であり、頂面９０と、それに向かい合う底面９２とを備えている。導波路４６の底面９２は、導波路の第１の縁部および第２の縁部に平行な方向に延びる長手方向のくぼみまたはトラフを導波路の中央に形成するように湾曲している。図６Ｂに最もよく示されているように、底面９２の湾曲は、導波路４６の中央部に厚さの小さい領域を形成し、ライトガイド４４の底面５２と頂面５７との間に空気層を形成するように滑らかで連続している。このようなエアギャップは、底面９２に沿って低屈折率物質（すなわち、空気）を与え、ガイド４６の導波機能を高める。底面９２は、導波路内の、頂面９０と底面９２との間を伝播する光の方向を変更する幾何形状を有しており、したがって、導波路の中央部からより多くの光が出射し、それによって、導波路４６の頂面９０からより一様な照明が生成される。
【００２１】
向かい合う一対の側面９４および９４ａ（まとめて「側面９４」と呼ぶ）ならびに向かい合う一対の端面９５ａおよび９５ｂ（まとめて「端面９５」と呼ぶ）は頂面９０を底面９２に連結し、導波路４６の周囲を形成している。側面９４に沿った頂面９０と底面９２の間の距離は、柱状案内部材６０の高さにほぼ等しく、この高さは、開示された実施形態では側面９４のところで約０．０６７である。導波路４６は、側面９４ａおよび９４ｂが案内部材６０のそれぞれ頂点６６ａおよび６６ｂに当接するようにライトガイド４４上の案内部材６０同士の間に位置するような大きさであることが好ましい。端面９５は、上記でライトガイド４４に関して説明したような反射材料で被覆されることが好ましい。
【００２２】
導波路４６は、透明なポリマー材料など、ＬＥＤ５０によって生成された光を透過する材料で構成されることが好ましく、切削や射出成形など様々な公知の方法によって製造することができる。導波路の好ましい材料は、アクリル、ポリカーボネート、およびシリコーンである。アクリルは、屈折率が約１．５であり、耐引っかき性を有しており、ポリカーボネートと比べてコストが低い。ポリカーボネートは、屈折率が約１．５９であり、アクリルよりも高い温度性能を有している。ポリカーボネートは、アクリルより高い機械的性能も有している。シリコーンの屈折率は約１．４３である。あるいは、空気などの透光媒体を含む光共振器を密閉する１組の拡散反射表面で導波路４６を形成することができる。
【００２３】
導波路は、案内部材６０同士の間の空間７０内に位置するように構成されたＶ字形溝を備えるように射出成形することができる。このような場合、適切な結合ゲルによってＬＥＤを導波路に突き合わせ結合することができる。
【００２４】
図７および８を参照すると、照明装置４０のカバー４８は、ほぼ平面構成であり、ライトガイド４４の上にはまるような大きさのフレーム部材８０を有している。以下で詳しく説明するように、光が照明装置４０から逃げ、それによってＬＣＤディスプレイ３６を照明するときに通過する光出力領域、すなわち照明領域を形成するように、フレーム部材８０を貫通して開口８２が延びている。図示されている実施形態では、開口８２は、パーソナルデジタルアシスタント３０のディスプレイ３６の長方形に対応する長方形の形をしている。しかし、開口８２は、照明領域の所望の形状およびサイズに応じて様々な形状およびサイズのうちのどれかを形成できることが理解されよう。
【００２５】
図８に最もよく示されているように、カバー４８の図示された実施形態は、フレーム部材８０の互いに向かい合う端縁部から下向きに延びる向かい合う一対の端壁８４および８６を備えている。端壁８４および８６は、ライトガイド４４の端縁部６３同士の間の距離よりもわずかに大きな距離を端壁同士の間に形成することが好ましい。したがって、ライトガイド４４はカバー４８の端壁８４と端壁８６との間にぴったりと位置決めすることができる。壁８４および８６はそれぞれ、頂壁８５から垂直に延びている。壁８４、８５、８６で形成された内面は、表面５７および表面６５と同じ拡散反射材料で被覆されることが好ましい。また、端壁８４および８６は、柱状案内部材６０の頂部に当接するような大きさを有している。
【００２６】
図９および１０を参照すると、照明装置４０の好ましい実施形態はさらに、以下で詳しく説明するようにライトガイド４４に結合されるように構成されたヒートシンク４２を有している。図示されている実施形態では、ヒートシンク４２は、ほぼ平坦なベース部９６と、ベース部９６の互いに向かい合う端縁部に沿って上向きに延びる向かい合う一対の側壁９８ａおよび９８ｂ（まとめて「側壁９８」と呼ぶ）とを有している。図９に最もよく示されているように、ヒートシンク４２のベース部９６はほぼ長方形であり、平面部材５６とほとんど同じ大きさである。
【００２７】
図１０に示されているように、側壁９８は、側壁９８とヒートシンク４２のベース部９６との交差部に隣接する向かい合う一対の凹部１０２を形成するように湾曲している。凹部１０２の上方に端壁９８の向かい合う一対の凸部１０４が形成されている。側壁９８ａと９８ｂは、ライトガイド４４をぴったりと受入れるような大きさの空間をそれらの間に形成することが好ましい。ヒートシンク４２は、銅など、容易に熱を吸収し極めて伝熱性の高い材料を有することが好ましい。
【００２８】
図１１および１２は、組立て済み状態の照明装置４０を示している。図１２に最もよく示されているように、ライトガイド４４は、その平面部材５６がヒートシンク４２のベース部９６に対して間隔をおいて平行となるようにヒートシンク４２内に配置されている。図４に最もよく示されているように、１組の脚部７２が平面部材５６の底面５８から下向きに延びている。図示されている実施形態では、２つの脚部７２は平面部材５６の互いに向かい合う隅部の近傍に位置している。しかし、脚部７２の大きさ、位置、および数は変更することができる。図１２を参照すると、ライトガイド４４の脚部７２はヒートシンク４２のベース部９６の開口を貫通して延びている。脚部７２の突き出ている端部は、組立て時に照明装置４０の位置合わせを容易にするための基準点として使用される。
【００２９】
図１１および１２を参照すると、ライトガイド４４の各側縁部６２とヒートシンク４４の各側壁９８との間にＬＥＤストリップ５１が配置されている。ＬＥＤストリップ５１は、ＬＥＤ５０が案内部材６０同士の間の空間７０の各入口７１に配設されるように向いていることが好ましい。ヒートシンク４２の湾曲した側壁９８によって、側壁９８の凸部１０４（図１０）はＬＥＤストリップ５１に圧力を加え、それによって、ヒートシンク４２とＬＥＤストリップ５１との間に強力な機械的接触を維持する。このため、ＬＥＤ５０からヒートシンク４２への熱の伝導が容易になる。側壁９８がＬＥＤストリップ５１に加える圧力はライトガイド４４にも伝導され、それによって、案内部材６０のわずかなバイアス力が導波路４６に加えられ、照明装置４０の様々な構成部品がばらばらになるのが妨げられる。
【００３０】
図１１および１２を参照すると、導波路４６は、その底面９２がライトガイド４４の頂面５７と並列するようにライトガイド４４上に取り付けられている。
前述のように、導波路４６の側面９４ａおよび９４ｂは案内部材６０のそれぞれ頂点６６ａおよび６６ｂに当接することが好ましい。カバー４８（想像線で図示されている）は導波路４６の周囲の上方に取り付けられており、開口８２は頂点６６ａと６６ｂの中間に位置合わせされることが好ましい。
【００３１】
動作時には、ＬＥＤ５０が起動され導波路４６に光が導入される。ＬＥＤが射出する光は４００ｎｍないし７００ｎｍの範囲の波長を有することが好ましい。拡散反射頂面５７の、拡散反射表面６５同士の間の部分は、フレーム８０の頂壁８５の拡散反射内面および案内部材６０の拡散反射側面６５と共に、出射された光を閉じ込め、導波路４６の側面９４に注入する、空気が充填された一連の拡散反射共振器を形成している。案内部材６０は、点光源からの光を、共振器に隣接する導波路４６の周囲部（図１３）に一様に分散するのを容易にするので有利である。
【００３２】
図１３は、案内部材６０同士の間に空間７０を有する共振器の口７１にＬＥＤ５０が位置する一対の案内部材６０の拡大平面図である。ＬＥＤ５０からの光線は点線で表されている。図示されているように、ＬＥＤ５０から横方向に出射された光線は、案内部材６０の拡散放射側面６５に入射する。斜めの側面６５は、光線を導波路４６内に反射する。この反射された光は、互いに隣接するＬＥＤ５０の間の領域を満たし、それによって、ＬＥＤ５０から導波路４６の周囲部９３への光注入を比較的一様に分散させる。したがって、導波路４６の側面９４の長さに沿った複数のＬＥＤ５０は、共振器７０に隣接する導波路４６の周囲部９３に沿って多少とも一様な照明プロファイルを形成する。
【００３３】
光は、導波路４６に注入されると、開口８２の中央の方へ案内される。ライトガイド４４の拡散反射頂面５７と導波路４６の拡散反射端面９５を含む拡散反射表面は光を混合し、開口８２を横切る一様な分散を容易にする。光は最終的に正しい入射角になり、頂面９０を通って導波路４６から出射し、さらにカバー４８の開口８２から出射する。図１Ｂに示されているように、照明装置４０は、照明装置４０から出射した光がＬＣＤディスプレイ３６を後方から照明するようにＬＣＤディスプレイ３６に並置されている。
【００３４】
図１３Ａを参照すると、他の実施形態では、Ｖ字形溝を備えるように導波路４６を構成することができる。Ｖ字形溝内に拡散反射表面６７を形成するように導波路４６（導波路４６の頂面と底面の間）の縁部に拡散反射材料を被覆することができる。ＬＥＤ６０は、Ｖ字形溝同士の間の平面上に導波路のそれぞれにノッチとして形成することができる。導波路材料上の拡散反射表面６７は、案内部材６０の拡散反射表面６５と同じ機能を実現し（前述）、それにより、必要に応じて案内部材６０をなくすことができる。したがって、導波路材料の、Ｖ字形溝同士の間の部分は、共振器６９に隣接する導波路の周囲部９３を一様に照明する一連の拡散反射共振器６９を形成する。共振器６９は、透明な固体材料で形成されているが、図１３に示されている空気を充填された共振器とほぼ同様に機能する。
【００３５】
図１２を参照すると、カバー４８の開口８２からの出力放射パターンを所定の角度範囲に制限する角スペクトル絞り１０８で導波路４６の頂面９０を覆うことができる（この場合、「スペクトル」の語は、波長スペクトルではなく角スペクトルの意味で使用されている）。角スペクトル絞り１０８は、ホログラフィックディヒューザ、バイナリディフラクティブディヒューザ、マイクロレンズまたはプリズムのアレイなどプレーナ型マイクロレプリカ式光学構造を有している。好ましい実施形態では、角スペクトル絞り１０８は、出力スペクトルを制限すると共に、照明装置４０からの照明の強度を高める明るさ強化膜（ＢＥＦ）を有している。
【００３６】
ＢＥＦ１０８は、一緒に光質強化装置（ＬＱＥ）１１２を形成するように拡散板１１０と物理的に接触するように配置されることが好ましい。図１２で、ＢＥＦ１０８と拡散板１１０の厚さならびにＢＥＦ１０８と拡散板１１０との間の間隔は、図を明確にするために示されているに過ぎない。拡散板１１０は、ＢＥＦ１０８と導波路４６との間に導波路４６に接触するように配設されることが好ましい。拡散板１１０は、表面の不完全さなど、導波路４６の表面に残る非一様性の影響をなくすことが望ましい。拡散板１１０は、半透明材料、通常は薄いプラスチック表面またはボリュームディヒューザを有することができる。薄いプラスチック表面とボリュームディヒューザは共に、光の吸収量が非常に少なくエネルギー損失が最小限であることを特徴とする。拡散板１１０は、導波路４６の頂面を紙やすりなどの研磨材で研磨することによって形成された溝またはスクラッチングパターンで補助するか、あるいは置き換えることができる。スクラッチまたは溝の密度が発光ダイオード５０からの距離と共に高くなるように研磨は非一様であることが好ましい。
【００３７】
前述のように、ＢＥＦ１０８は、出力された照明を、画定された境界線内に制限し、開口８２から出射する光の明るさも高める。好ましい実施形態では、ＢＥＦ１０８は、３Ｍモデル９０／５０膜など直線状のピラミッド形構造を有する市販の薄膜である。ＢＥＦは、導波路４６の頂面９０に対するある入射角基準を満たす導波路からの光線のみを伝達する。他のすべての光線は、導波路４６内に反射され、それぞれ底面９２、側面９４、または端面９５の方へ向かい、そこで反射される。実際上、反射された光線は、それらの光線がＢＥＦ１０８を通過することを可能にする角度でＢＥＦ１０８に入射するまで「再循環」される。
【００３８】
公知のように、ＢＥＦ１０８などのＢＥＦは、相互に傾斜した一対の平面（断面が「Ｖ」字形を形成する）によって画定された境界内に照明を集中させ、直交方向に集中させることはない。本発明のいくつかの用途では、２つの直交方向内に照明を集中させることが好ましく、このような用途では、第１のＢＥＦに直交するように向けられた第２のＢＥＦを備えることができる。交差する２つのＢＥＦを用いた場合、導波路からの出射は、反転された円錐台に似た境界内に収まる。従来技術と同様に、境界は、光強度の半値全幅によって画定される。一例を挙げると、円錐台の境界は、頂面に垂直な線に対して約３５度以下の角度だけ傾斜させることができ、その場合、照明が見えるのは視野角が３５度以下のときだけである。
【００３９】
前述のように、ヒートシンク４２は、ＬＥＤ５０によって生成された熱を吸収し分散させることによって照明装置４０の効率を著しく高める。発光ダイオードの光出力は通常、最初に起動された後時間の経過と共に著しく低下する。これは、典型的なＬＥＤの熱質量が比較的小さいため、ＬＥＤにおける熱の蓄積が比較的多いからである。図１３は、照明装置４０から出射された光を時間の関数として示すグラフである。実線は、ヒートシンク４０なしで使用された照明装置の光出力を表している。起動時の最初の照明Ｉ0の後、ＬＥＤの光出力は通常、６０秒後に２５％低下する。次に、ＬＥＤの光出力は、時間の経過と共に徐々に低下していき、ヒートシンクなしの場合には約５分後に平衡状態に達する。
【００４０】
図１４の点線は、ヒートシンク４２と共に使用されたときの照明装置４０の光出力を表している。ヒートシンク４２は、時間の経過による光出力の低下が著しく少なくなるようにＬＥＤからの熱を吸収するので有利である。したがって、照明装置４０の熱平衡は、照明装置４０にヒートシンク４２が組み込まれたときに向上する。通常、ヒートシンク４２を使用する装置は、ヒートシンク４２を使用しない照明装置と比べて光出力を２５％ないし３０％増大させる（１平方メートル当たりフットランベルトまたはカンデラ単位で測定した場合）。
【００４１】
好ましい発明の好ましい実施形態についての上記の説明では、本発明のある新規の特徴を図示し、説明し、指摘したが、当業者には、本発明の趣旨から逸脱せずに、図示された装置およびその使用法の細部の形態に様々な省略、置換、および変更を加えられることが理解されよう。したがって、本発明の範囲は、本発明の範囲を例示するものであり制限するものではない上記の議論によって制限されてはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  本発明の照明装置の一実施形態を組み込んだパーソナルデジタルアシスタントの斜視図である。
【図１Ｂ】  図１Ａの線１Ｂ−１Ｂに沿ったパーソナルデジタルアシスタントの断面図である。
【図２】  本発明の照明装置の分解図である。
【図３】  照明装置のライトガイドの平面図である。
【図４】  図３のライトガイドの側面図である。
【図５】  照明装置の導波路の平面図である。
【図６Ａ】  図５の導波路の側面図である。
【図６Ｂ】  図５の導波路の端面図である。
【図７】  照明装置のカバーの平面図である。
【図８】  図７のカバーの側面図である。
【図９】  照明装置のヒートシンクの平面図である。
【図１０】  図９のヒートシンクの側面図である。
【図１１】  照明装置の平面図である。
【図１２】  図１１の線１２−１２に沿った照明装置の断面図である。
【図１３】  照明装置と共に使用されるライトガイドの一部の拡大平面図である。
【図１３Ａ】  拡散反射共振器が導波路材料で形成されている導波路の代替実施形態の部分平面図である。
【図１４】  ヒートシンク構成要素を組み込んだ照明装置の効率が高くなることを示すグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１３Ａ】
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【図１４】
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