(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの円筒形導波路（４）を備える間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）に関する。円筒形導波路（４）の少なくとも１つの端部（１２．１，１２．２）が、第１の光源（１）からの光を円筒形導波路（４）に結合するように設計され、円筒形導波路（４）の側面（１０）が、配置可能な板状導波路（１６）に円筒形導波路（４）を光学的に結合するように設計された結合部（６）を有する。少なくとも結合部（６）が、円筒形導波路（４）からの光を配置可能な板状導波路（１６）に放出するように設計された少なくとも１つのホログラフィック光学素子（８）を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの円筒形ライトガイド（４）を備え、
前記円筒形ライトガイド（４）の少なくとも１つの端部（１２．１，１２．２）が、第１の光源（１）からの光を前記円筒形ライトガイド（４）に結合するために構成され、
前記円筒形ライトガイド（４）の側面（１０）が、配置可能な板状ライトガイド（１６）への前記円筒形ライトガイド（４）の光結合のために構成された結合部（６）を有する
間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）であって、
少なくとも前記結合部（６）が、前記円筒形ライトガイド（４）からの光を前記配置可能な板状ライトガイド（１６）に放出するように構成された少なくとも１つのホログラフィック光学素子（８）を有する
ことを特徴とする、間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項２】
前記ホログラフィック光学素子（８）が、前記円筒形ライトガイド（４）から前記ホログラフィック光学素子（８）に当たる光が取得されるように格子構造を有し、
前記配置可能な板状ライトガイド（１６）内の全反射に実質的に対応する強度角度分布で前記光が前記円筒形ライトガイド（４）から空間方向に出るように、前記取得された光が前記ホログラフィック光学素子（８）の前記格子構造によって偏向される
ことを特徴とする、請求項１に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項３】
前記結合部（６）が、前記円筒形ライトガイド（４）の主軸に実質的に平行に延びる帯状の結合面であり、
前記帯状の結合部（６）が、帯状フィルムの形をとるホログラフィック光学素子（８）を有する
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項４】
前記ホログラフィック光学素子（８）が粘着性材料から形成され、
前記粘着性ホログラフィック光学素子（８）が前記結合部（６）に接着接合される
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項５】
前記ホログラフィック光学素子（８）が少なくとも１つの接着層を少なくとも１つの側面に有し、
前記ホログラフィック光学素子（８）が前記接着層によって前記結合部（６）上に適用される
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項６】
前記円筒形ライトガイド（４）が円形断面を有し、
前記断面の直径が特に１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍである
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項７】
前記帯状フィルムが、前記円筒形ライトガイド（４）の前記側面（１０）の円周領域の少なくとも２０°未満、好ましくは少なくとも１０°未満、特に好ましくは少なくとも５°未満、極めて好ましくは１〜３°を占める
ことを特徴とする、請求項３および６に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項８】
前記間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）が前記板状ライトガイド（１６）を備え、
前記ホログラフィック光学素子（８）が、前記板状ライトガイド（１６）の少なくとも１つの狭い側（１８，２０）に、前記光が前記板状ライトガイド（１６）の前記狭い側（１８，２０）に結合されるように光学的に結合される、および／または、
前記ホログラフィック光学素子（８）が、前記板状ライトガイド（１６）の少なくとも１つの広い側（２２，２４）に、前記光が前記板状ライトガイド（１６）の前記広い側（２２，２４）に結合されるように光学的に結合される
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項９】
前記間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）が前記板状ライトガイド（１６）を備え、
透明結合基材（７）が前記ホログラフィック光学素子（８）と前記板状ライトガイド（１６）との間に配置される
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項１０】
前記円筒形ライトガイド（４）が、ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボネート、またはポリスチレンの群から選択される材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項１１】
前記円筒形ライトガイド（４）の他方の端部（１２．２）が反射型に構成され、または、
前記円筒形ライトガイド（４）の他方の端部（１２．２）が、第２の光源からの光を前記円筒形ライトガイド（４）に結合するために構成される
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項１２】
前記ホログラフィック光学素子（８）が、ハロゲン化銀エマルション、重クロム酸ゼラチン、またはフォトポリマーの群から選択される材料から形成され、
前記フォトポリマーが、少なくとも光開始剤系および重合性書込モノマーから形成され、
前記フォトポリマーが、好ましくは可塑剤および／または熱可塑性結合剤および／または架橋マトリックスポリマーを含む
ことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項１３】
円筒形ライトガイド（４）を設けることを含み、
前記円筒形ライトガイド（４）の少なくとも１つの端部（１２．１，１２．２）が、第１の光源（１）からの光を前記円筒形ライトガイド（４）に結合するために構成され、
前記円筒形ライトガイド（４）の側面（１０）が、配置可能な板状ライトガイド（１６）への前記円筒形ライトガイド（４）の光結合のために構成された結合部（６）を有する
間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）の製造方法であって、
前記円筒形ライトガイド（４）からの光を前記配置可能な板状ライトガイド（１６）に放出するように構成された少なくとも１つのホログラフィック光学素子（８）が前記結合部（６）上に適用される
ことを特徴とする、特に請求項１〜１２のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）の製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）を備える表示画面、特にフラット表示画面。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）を備えるランプシステム、特に自動車ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの円筒形ライトガイドを備える間接照明装置に関し、円筒形ライトガイドの少なくとも１つの端部が、第１の光源からの光を円筒形ライトガイドに結合するために構成され、円筒形ライトガイドの側面が、配置可能な板状ライトガイドへの円筒形ライトガイドの光結合のために構成された結合部を有する。本発明はさらに、間接照明装置の製造方法、表示画面、および照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
所定の方向に均質な光を発する平板照明装置は、重要性を増している。このような照明装置の１つの例示的かつ非排他的な用途は、高解像度カラーフラット表示画面用のいわゆるバックライトユニット（ＢＬＵ）である。別の用途は、一般的な照明システム、特に自動車用照明システムである。
【０００３】
ＢＬＵの発光特性の基本的な要件は、たとえば液晶表示画面（ＬＣディスプレイ）の場合には、現在入手可能な製品タイプの一般的な品質基準、および、特に、使用される画像ＬＣパネル技術によって決定される。これは以下のように説明されてよい：主方向からのＬＣパネル全体の均一な照明が実現されるように、ＢＬＵの全面にわたってその特性を一定に保つ十分にコリメートされスペクトル的に定義された光ビームとして光が発せられるべきである。照明の主方向は、従来の２Ｄ鑑賞用ＬＣＤの場合には、ＬＣパネル面の法線であり、自動立体３Ｄ鑑賞用に開発された特別な指向性ＢＬＵの場合には、一方向に水平に傾斜する。
【０００４】
現在のＬＣディスプレイ用バックライトユニットでは、使用される１次光源は、通常は、加法混色または周波数変換によって白色光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）である。ＬＥＤは、その小型性、良好なエネルギ効率、低コスト、幅広い発光スペクトル、およびモジュール内の個々のポイントエミッタの分類の可能性ゆえに、たとえば冷陰極蛍光灯などの蛍光管よりも好ましい。
【０００５】
ＢＬＵの場合、また他の用途でも、２つの異なるタイプの照明装置、すなわち、直接照明装置および間接照明装置は基本的に区別される。これらの２つの異なるタイプは、その構造および機能が互いに大きく異なる。構造的に特にフラットに構成することができ、したがって、現在の特に小さい設置深さの要件を直接照明装置よりもよく満たすことができる、より一般的な間接照明装置のみを以下に説明する。
【０００６】
最も普及しているＢＬＵ概念は、エッジ照明による間接背面照明に基づいている。ＬＥＤの光は、この場合、単一のまたは分割されていてもよい導光板のエッジの長さにわたって結合され、ライトガイド内の全反射によって伝播され、ライトガイドの後部および／または前面上に、ならびに／あるいはその内容積上に適用されてよい光出力素子によってＬＣパネルの方向に向けられる。このようにして連続照明出射面が作られる。平板ライトガイドの背面には、後背面に出てくる光を活性光指向領域に供給するために、反射スクリーンまたは白色光散乱体を使用してよい。このようなエッジ照明ＢＬＵは、必要に応じて、小さい設置深さで作製することができ、これはデザイン利点および簡単にＬＣＤのための機能的利点をも提供する。
【０００７】
しかし、対応する従来技術の間接照明装置は、以下の欠点を有する：第１に、結合された光照射野が、角度分布および光パワーに関して十分に均質ではない。それは、続いて、光学素子、たとえばライトガイドとパネルとの間にフィルムまたはプレートとして適用される輝度向上フィルム（ＢＥＦ）によって、角度補正および均質化される必要がある。
【０００８】
欧州特許出願公開第２０２３１９３号明細書に記載されている多層導波路、または同出願に記載されているエッジ照明および直接照明からなるハイブリッド設計などの技術的解決アプローチは、構成要素の数、したがってＢＬＵの複雑性をさらに増加させ、エッジ照明の設置空間利点を打ち消す。
【０００９】
従来のエッジ照明ＢＬＵの第２の欠点は、多くの発散点光源が拡大平行波に直接変換されることの結果である。したがって、ＬＥＤモジュール、特に平板光導波路の入力面に対するその位置決め（特に下流光指向素子と組み合わせて）におけるいかなる種類の製造公差も、ＢＬＵの面積がより大きい場合に、比例してより重大な影響を有する。したがって、光路の不定な変化が起こる。実際には、ＬＣパネルに当たる光照射野の変動は、画像コントラストの変動および／またはＬＣディスプレイの低い黒値をもたらす。
【００１０】
いわゆるヘッドランプ効果によって、パネル上に好ましくない明るい光点（ホットスポット）が生じるため、これらの問題を回避するために平面または平板ライトガイドを完全に省略することは実際にはできない。
【００１１】
従来技術では解決法が知られており、上述の点光源における公差に対する感度の問題が回避されている。たとえば、円筒形ライトガイドまたはライトパイプに基づく光拡大システムが知られている。ライトパイプは、小型の略点光源の光を光の線に変換することができる。
【００１２】
透明または半透明な円筒形ライトガイドの１つの前縁または１つの端部では、第１の光源から発せられた光が円筒形ライトガイドに結合されてよい。たとえば、第１の光源の光は、ライトパイプにその端部の１つで結合される前に、最初にコリメータ（光回折光学素子；最も簡単な場合には収束レンズ）によって集光されてよい。この細長いライトガイドは、様々な断面を有してよい。たとえば、断面は円形もしくは正方形でもよく、または追加の直線部平面を備える幾何学的形状を有してもよい。
【００１３】
円筒形ライトガイドは、円筒形ライトガイドからの光を結合するために、適切な出射口、もしくは結合部、および／または出力構造を有する。従来技術から知られている出力構造は、具体的には、粒子状散乱中心、またはプリズムもしくはレンズ形状の格子構造である。これらの効果は、円筒形ライトガイドの側面、すなわち結合部に、定められた強度分布を有する細長い発光面を形成することができることである。このような照明装置は、たとえば、第１の光源と配置可能な平面または平板ライトガイド（導波路）との間に配置されることにより、エッジ照明ＢＬＵに組み込まれてよい。細長いライトガイドから出てくる光または光波は、平面ライトガイドにそのエッジの１つを通って結合されることができる。従来技術の例は、米国特許第５８３５６６１号明細書および米国特許第７５４９７８３号明細書に開示されている。
【００１４】
複数の個別のＬＥＤを有する従来のエッジ照明設計と比較した、光を拡大するための円筒形ライトガイドを備える照明装置の利点は、特に、光が、平面ライトガイドに結合される前に、あらかじめ１つの空間方向に実質的に均質化され、またはその他の方法でＢＬＵの幾何学的要求に適合されることである。さらに、生産の影響および互いに隣接して並ぶＬＥＤの位置変動を減少させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２０２３１９３号明細書
【特許文献２】米国特許第５８３５６６１号明細書
【特許文献３】米国特許第７５４９７８３号明細書
【発明の概要】
【００１６】
しかし、従来技術から知られている管状ライトガイドは、欠点を有する。光の出力のために、これらの円筒形ライトガイドは散乱出力素子を有する。散乱出力素子の場合には、光は平板ライトガイドへの結合後に平板ライトガイド内の全反射の影響を受けない角度で出てくる。結果として、ＢＬＵの発光パワーが低下する。発光パワーの低下を減少させるため、従来技術では、不適当な角度で出てくる光を反射または屈折素子によって捕獲することが提案されている。これの欠点は、追加の素子に関連する別費用である。
【００１７】
さらに、広い分散円錐には、伝播距離が大きくなるのに従って平板ライトガイド内の光の強度が低下するという、従来のエッジ型ＢＬＵから知られている問題がある。これは、今度は大面積ＢＬＵの構成をより困難にし、あるいは妨げる。
【００１８】
米国特許第５８３５６６１号明細書に示されているような、プリズム状、レンズ状、および関連する出力構造を用いて、平板ライトガイドへの目標とする光の入力を実際に実現することができる。けれども、この場合には、ライトパイプは、下流ＢＬＵ部品に送られる必要がある光をその内部断面全体にわたって発するので、円筒形ライトガイドの厚みまたは設置深さが、平板ＢＬＵ導波路の許容設計厚さの下限値を決定する。視覚的に魅力的な薄い軽量化された実施形態という点で、入力のための光を失うことなしに平板ライトガイドの最適化は不可能である。
【００１９】
米国特許第５８３５６６１号明細書に記載されている従来の屈折光指向構造の場合には、たとえば射出成形方法や射出圧縮成形方法などの製造方法および／または型彫り方法で生じる型穴精度、ならびに制限された構造分解能ゆえに、高品質光波を生成することもできない。
【００２０】
したがって、本発明の目的は、円筒形ライトガイドからの、定められた、目標とする、均質な光の出力を簡単に可能にする間接照明用の照明装置を提供することである。
【００２１】
本発明の第１の態様によれば、この目的は特許請求項１に記載の間接照明用の照明装置によって達成される。照明装置は、少なくとも１つの円筒形ライトガイドを備える。円筒形ライトガイドの少なくとも１つの端部は、第１の光源からの光を円筒形ライトガイドに結合するために構成されている。
【００２２】
円筒形ライトガイドの側面は、配置可能な板状ライトガイドへの円筒形ライトガイドの光結合のために構成された結合部を有する。少なくとも結合部は、円筒形ライトガイドからの光を配置可能な板状ライトガイドに放出するように構成された少なくとも１つのホログラフィック光学素子を有する。
【００２３】
本発明の文脈におけるホログラフィック光学素子とは、体積ホログラム（以下、略して「ホログラム」ということもある）を備える光学素子を意味することを意図するものである。本発明によれば、体積ホログラムは、光透過性フィルムに基づく光回折光学素子であり、位相格子またはホログラフィック格子としてフィルムの容積に導入された透過または反射ホログラムとして構成されている。光で照射されると、体積ホログラムはこの光を新しい空間方向に向け、この場合、生成された光照射野は、先行するホログラフィック製造方法中に確定された非常に多種多様な形状となってよい。
【００２４】
従来技術とは異なり、円筒形ライトガイドがホログラフィック光学素子の形をとる出力素子を有するので、光は、定められた、目標とする、均質な方法で、円筒形ライトガイドから出力することができる。言い換えれば、本発明によるライトガイドは、特に所定の角度範囲の光を板状ライトガイドに結合するために構成されている。
【００２５】
間接照明装置は、実質的に円筒形のライトガイドを備える。細長いライトガイドは、互いに実質的に平行かつ対向する２つの端部と、側面とを有する。円筒形ライトガイドの端部または端面の少なくとも１つは、第１の光源からの光または少なくとも１つの光ビームを円筒形ライトガイドに結合するために構成されている。
【００２６】
第１の光源は、たとえば、少なくとも１つの発光ダイオードまたはレーザを備える。第１の光源の光または光ビームは、具体的には、これがライトガイド内を内部全反射（ＴＩＲ）の法則に従って伝播するように、円筒形ライトガイドに結合される。たとえば、第１の光源と円筒形ライトガイドとの間に光ビーム整形素子を設けてよい。ビーム整形素子は、第１の光源の光ビーム、特にコリメートされた光ビームを、適切に拡大し適切なビームプロファイルを持つ発散光ビームに変換するために構成されてよく、その結果、発散光ビームは円筒形ライトガイド内を内部全反射（ＴＩＲ）の法則に従って伝播する。
【００２７】
円筒形ライトガイドの側面の一部は、結合部として形成される。本発明による結合部は、具体的には、光または少なくとも１つの光ビームが円筒形ライトガイドから発せられ、あるいは出力される、円筒形ライトガイドの側面の領域を構成する。出力された光は、さらなる、具体的には平板ライトガイドに結合されてよい。結合部の形状および寸法は、具体的には、さらなるライトガイドの（所望の）入力面に対応する。たとえば、結合部は細長い面として構成されてよい。
【００２８】
本発明によれば、円筒形ライトガイドの結合部がホログラフィック光学素子を備える場合に、光が定められた方法で円筒形ライトガイドから発せられるまたは指向されることができることが分かった。好ましくは、ホログラフィック光学素子は格子構造を有し、その結果、所定の角度範囲で円筒形ライトガイドから発せられた光が、具体的には、配置可能な板状ライトガイドに結合されることができる。角度範囲とは、具体的には、出力された光ビームと板状ライトガイドの入力面の面法線との間の角度のことをいう。言い換えれば、光は所定の角度範囲で円筒形ライトガイドから出る。
【００２９】
本発明による照明装置は、特に、ホログラフィック光学素子を有する円筒形ライトガイドの形をとる高精度な光拡大システムを構成する。光拡大システムは、非常にフラットに構成されながらも大面積のＢＬＵに好適である。このような照明装置は、製造が簡単で、機械的に堅牢であり、様々な種類の平面ライトガイドまたはモード導波路に機械的および光学的に結合可能である。本発明による照明装置は、経済的に、具体的には、少数の小型光源を使用することによって製造されてよく、非常に十分にコリメートされ、したがって低損失導波に使用することができる光ビームを生成することができ、全体に低い光損失を有することができる。ＬＥＤおよびレーザ、特にダイオードレーザなどの、様々な新しいタイプの小型でエネルギ効率の良い高出力の光源が、本発明による照明装置の第１の光源として簡単な方法で使用されてよい。様々な照明形状、特に様々な出力角度への適合を行うことができる。
【００３０】
本発明による照明装置の第１の実施形態によれば、ホログラフィック光学素子は、円筒形ライトガイドからホログラフィック光学素子に当たる光が取得されるように、格子構造を有する。次いで、配置可能な板状ライトガイド内の全反射に実質的に対応する強度角度分布で光が円筒形ライトガイドから空間方向に出るように、取得された光がホログラフィック光学素子の格子構造によって偏向されることができる。回折の主方向は、具体的には、円筒形ライトガイドの主軸に垂直である。出力された光が結合可能な平面ライトガイド内で全反射によって十分に伝播することができるように、光が円筒形ライトガイドから出力されるので、光が失われない。光を捕獲するための追加の光学素子は必要ない。
【００３１】
基本的には、円筒形ライトガイドの結合部の形状および寸法は任意でもよい。照明装置の好ましい実施形態によれば、結合部は、円筒形ライトガイドの主軸に実質的に平行に延びる帯状の結合面でもよい。帯状結合部は、帯状フィルムの形をとるホログラフィック光学素子を有してよい。帯状結合部の最大長は、具体的には、板状ライトガイドのエッジ長に対応してよい。ライトガイドの最大幅は、板状ライトガイドの厚さに対応することが好ましい。帯状結合部の寸法がより小さくてもよいことを理解すべきである。
【００３２】
特に簡単な方法で、円筒形ライトガイド、特に結合部上にホログラフィック光学素子を適用することができるために、照明装置の別の実施形態によれば、ホログラフィック光学素子は粘着性材料から形成される。粘着性ホログラフィック光学素子は、結合部に接着接合されてよい。具体的には、接着接合はホログラフィック光学素子の粘着特性を利用することによってのみ実施されてよい。たとえば、接着接合は圧力の同時印加と共に実施されてよい。たとえば、円筒形ライトガイドおよび板状ライトガイドを螺合することなどによって、機械的な力を加えることにより、動作中に粘着性ホログラフィック光学素子の確実な接触を実現してよい。直接ホログラフィック光学素子により、追加の層なしで、特に低い損失で光を指向することができる。
【００３３】
円筒形ライトガイドとホログラフィック光学素子との間の特に確実な接続のため、その粘着特性の代替または追加として、ホログラフィック光学素子は、少なくとも１つの（追加の）接着層を少なくともその２つの側面の１つに有してよい。ホログラフィック光学素子は、接着層によって結合部上に適用されてよい。好ましくは、ホログラフィック光学素子は両面を接着層で囲まれてよい。
【００３４】
本発明による照明装置は、非常に正確に定められた空間強度分布および伝播方向、したがって入力面からの高いビーム品質をもたらし、これにより、低損失導波を有する、様々な特に大面積の実施形態において、非常にフラットに作られた導光板およびモード導波路を構成することが可能になり、その結果、高い光効率および低い技術的複雑性を有する機械的に堅牢なＢＬＵを作製することができる。
【００３５】
円筒形ライトガイドへのホログラフィック光学素子の特に簡単な貼付けのため、ホログラフィック光学素子は転写フィルムとして形成されてよい。ホログラフィック光学素子がフォトポリマーから形成される場合、フォトポリマーは好ましくは両面を剥離性基材および薄い接着層で囲まれてよい。円筒形ライトガイドへのフォトポリマーの接着接合後、基材を非破壊的に残滓を残さずにフォトポリマーから剥がしてよい。この場合には、フォトポリマーおよび接着層だけがライトガイド上に残る。
【００３６】
基本的には、円筒形ライトガイドは任意の断面を有してよい。たとえば、円筒形ライトガイドは、長方形、特に正方形、または楕円形の断面を有してよい。好ましい実施形態によれば、円筒形ライトガイドは円形断面を有してよい。円形断面により、特に均質な配光を円筒形ライトガイド内で実現することができる。断面の直径は、特に１〜１０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍでもよい。
【００３７】
本発明による照明装置の別の実施形態によれば、帯状フィルムは、円筒形ライトガイドの側面の円周領域３６０°の少なくとも２０°未満、好ましくは少なくとも１０°未満、特に好ましくは少なくとも５°未満、極めて好ましくは１〜３°を占めてよい。特に１〜３°の帯幅の場合、特に細い照明装置が提供される。
【００３８】
照明装置は板状ライトガイドを一緒に備えてよい。ホログラフィック光学素子は、板状ライトガイドの少なくとも１つの狭い側に、光が板状ライトガイドの狭い側に結合されるように光学的に結合されてよい。具体的には、出力された全ての光が平面ライトガイドに結合される。代替または追加として、ホログラフィック光学素子は、板状ライトガイドの少なくとも１つの広い側に、光が板状ライトガイドの広い側に結合されるように光学的に結合されてよい。具体的には、出力された全ての光が平面ライトガイドに結合される。２つ以上の円筒形ライトガイドが設けられてもよいことを理解すべきであり、これらは、対応する方法で、板状ライトガイドのさらなる狭い側および／または広い側上に適用されてよい。
【００３９】
円筒形ライトガイドまたはホログラフィック素子と板状ライトガイドとの間の光結合は、（ほぼ）直接的に生じてよい。この場合には、ホログラフィック光学素子は、直接的に、あるいは接着層（および任意に、ホログラフィック光学素子のさらなる熱可塑性層）により、１つの面で円筒形導波路および／または板状ライトガイドに接続されてよい。本発明による照明装置の代替的実施形態では、透明結合基材がホログラフィック光学素子と板状ライトガイドとの間に配置されてよい。光透過性基材用の通常の材料は、ガラスまたはプラスチックである。結合基材は、照明装置の機械的特性を向上させる。
【００４０】
さらに、円筒形ライトガイドは、ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボネート、またはポリスチレンの群から選択される材料から形成されてよい。板状ライトガイドもまた、ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボネート、またはポリスチレンの群から選択される材料から形成されてよい。ライトガイドは、異なる非晶質熱可塑性材料またはこうした物質の混合物からも形成されてよい。対応するライトガイド材料は、均質な、非散乱性の、光源の波長に対して透過性の固体を形成することができるという点で特徴付けられる。光は、対応するライトガイド材料内で、波動モード（省略形：モード）ともいう異なるビーム経路を伝播することができる。具体的には、円筒形ライトガイドの中心軸に沿って光が進む軸モード以外の全てのモードは、周囲媒質空気との界面での内部全反射（ＴＩＲ）によって特徴付けられる。ライトガイドへの入射角およびライトガイドの直径に応じて、非常に多くの異なるモードがあってよく、これらは仮想管軸に対するその伝播角度により個別に説明することができる。ライトガイドの好ましい屈折率値ｎＷＧ＝１．４〜１．８および空気の屈折率ｎａｉｒ＝１では、それぞれ３３．７°（ｎＷＧ＝１．８の場合）および４４．４°（ｎＷＧ＝１．４の場合）までの伝播角度が全反射の法則の影響を受ける。
【００４１】
既に述べたように、円筒形ライトガイドの２つの端部または端面の少なくとも１つは、第１の光源の光を円筒形ライトガイドに結合または導入するように構成されている。
【００４２】
好ましい実施形態によれば、円筒形ライトガイドの他方の端部は反射型に構成されてよい。たとえば、他方の端部にミラーを取り付けてよい。（意図しない）光出射を回避することができ、したがって、照明装置の良好な光効率をもたらすことができる。代替的実施形態では、本発明は、円筒形ライトガイドの他方の端部が、第２の光源の光を円筒形ライトガイドに結合することができるように構成されることを提案する。利用できる出力光パワーを増加することができる。
【００４３】
さらに、本発明による照明装置の別の実施形態によれば、ホログラフィック光学素子は、ハロゲン化銀エマルション、重クロム酸ゼラチン、またはフォトポリマーの群から選択される材料から形成されてよい。フォトポリマーは、少なくとも光開始剤系および重合性書込モノマーから形成されてよい。フォトポリマーは、好ましくは可塑剤および／または熱可塑性結合剤および／または架橋マトリックスポリマーを含んでよい。
【００４４】
フォトポリマーが、光開始剤系、１つまたは複数の書込モノマー、可塑剤、および架橋マトリックスポリマーからなることが特に好ましい。
【００４５】
照明装置は、好ましくは少なくとも１つの光源を有してよい。光源は、レーザモジュールまたはレーザ・ダイオード・モジュール、特に高出力レーザ・ダイオード・モジュールでもよい。レーザモジュールは、たとえば、ＲＧＢレーザモジュールでもよい。ＲＧＢレーザモジュールは、３色の単色光（たとえば赤、緑、青）を発してよい。高出力レーザ・ダイオード・モジュールとして、たとえば、１次光学系を有する高出力白色発光ダイオード（パワーＬＥＤ）を使用することが可能である。１次光学系は、たとえば、その基材およびその端子を有するＬＥＤチップ用の封止化合物と、収束レンズまたは放物面反射鏡などの下流光学素子とを備える。１次光学系は、具体的には、広い立体角にわたってチップから発せられた白色光のコリメーションをもたらす。
【００４６】
好ましくは、第１および／または第２の光源と円筒形ライトガイドのそれぞれの端部との間にビーム整形モジュールを配置してよく、特に円筒形ライトガイドに入った光が円筒形ライトガイド内の全反射の影響を受けるように、コリメートされた光ビームを発散光ビームに変換するためである。
【００４７】
円筒形ライトガイドおよび／または板状ライトガイドは、鋳造、射出成形、および／または機械加工によって作製してよい。対応するライトガイドは、簡単な方法で作製することができる。具体的には、作製されたライトガイド上に上述の方法で（さらに）帯状ホログラフィック光学フィルムが接着接合される場合に、照明装置全体は簡単かつ経済的な方法で作製することができる。
【００４８】
本発明の別の態様は、特許請求項１３に記載の間接照明用の照明装置の製造方法である。本方法により作製される照明装置は、具体的には、上述の照明装置である。本方法は、円筒形ライトガイドを設けることを含み、円筒形ライトガイドの少なくとも１つの端部が、第１の光源からの光を円筒形ライトガイドに結合するために構成され、円筒形ライトガイドの側面が、配置可能な板状ライトガイドへの円筒形ライトガイドの光結合のために構成された結合部を有する。本方法は、円筒形ライトガイドからの光を配置可能な板状ライトガイドに放出するように構成された少なくとも１つのホログラフィック光学素子が結合部上に適用されることをさらに含む。
【００４９】
ライトガイド上にホログラフィック光学素子が適用されること、特に接着接合されることにより、定められた、目標とする、均質な方法で円筒形ライトガイドから光が出力されることができる照明装置を、簡単な方法で作製することが可能である。
【００５０】
本発明のさらに別の態様は、少なくとも１つの上述のような照明装置を備える表示画面、特にフラット表示画面である。具体的には、本発明による照明装置は、表示画面のバックライトユニットの少なくとも一部である。表示画面は、具体的には、ＬＣＤ表示画面である。
【００５１】
本発明のさらに別の態様は、少なくとも１つの上述のような照明装置を備えるランプシステム、特に自動車ランプである。照明システムは、たとえば、建物もしくは自動車の内部のための、または自動車の周囲を照らすための、あるいは自動車の外部機能的光のためのフラット・ランプ・システムでもよい。具体的には、照明装置は、自動車ヘッドランプに、たとえばいわゆるデイタイム・ランニング・ライトとして使用されてよい。フラット・ランプ・システムおよび自動車ヘッドランプのデザインには大きな自由がある。
【００５２】
装置および方法の特徴は、互いに自由に組み合わせてよい。具体的には、明細書および／または従属特許請求項の特徴もまた、独立特許請求項の特徴の全部または一部の省略と共に、単独で、または互いに自由に組み合わせて、独立して進歩性を有してよい。
【００５３】
その結果、本発明による照明装置および本発明による照明装置の製造方法を構成しさらに発展させる多数の可能性がある。この点について、一方で、独立特許請求項に従属する従属請求項を、他方で、図面に関連して例示的実施形態の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明による照明装置の第１の例示的実施形態の略図を示す。
【図２】本発明による照明装置の別の例示的実施形態の略図を示す。
【図３】光源の１つの例示的実施形態の略図を示す。
【図４ａ】ビーム整形モジュールの例示的実施形態の図を概略的に示す。
【図４ｂ】ビーム整形モジュールの例示的実施形態の図を概略的に示す。
【図４ｃ】ビーム整形モジュールの例示的実施形態の図を概略的に示す。
【図５】本発明による照明装置の別の例示的実施形態の略図を示す。
【図６】本発明による照明装置の別の例示的実施形態の略図を示す。
【図７】本発明による照明装置の別の例示的実施形態の略図を示す。
【図８】本発明による照明装置の別の例示的実施形態の略図を示す。
【図９】例示的な光ビーム経路を示した本発明による照明装置の１つの例示的実施形態の略図を示す。
【図１０】例示的な光ビーム経路を示した本発明による照明装置の１つの例示的実施形態の略図を示す。
【図１１】例示的な光ビーム経路を示した本発明による照明装置の１つの例示的実施形態の略図を示す。
【図１２】例示的な光ビーム経路を示した本発明による照明装置の１つの例示的実施形態の略図を示す。
【図１３】例示的な光ビーム経路を示した本発明による照明装置の１つの例示的実施形態の略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下では、同一の要素には同一の参照符号を用いる。
【００５６】
図１は、本発明による照明装置２の第１の例示的実施形態を示す。照明装置２は、円筒形ライトガイド４を備える。本円筒形ライトガイド４は、２つの端部１２．１，１２．２または端面１２．１，１２．２と、側面１０とを有する。円筒形ライトガイド４は、円形断面をさらに有する。本発明の他の変形によれば、円筒形ライトガイドは異なる形状を有してもよく、たとえば、長方形または楕円形断面を有してよいことを理解すべきである。
【００５７】
円筒形ライトガイド４は、結合部６を有する。本例示的実施形態では、結合部６はホログラフィック光学素子８によって形成される。たとえば、ホログラフィック光学フィルム８は、円筒形ライトガイド４の側面１０上に接着接合されてよい。ホログラフィック光学素子８は、以下で詳細に説明するように、端面１２．１，１２．２の１つを通って結合され、ライトガイド４の主軸１４の方向に伝播する光を、定められた方法で円筒形ライトガイド４から出力するために構成される。
【００５８】
表した照明装置２は、具体的には、定められた放射特性を有する小型のビームエキスパンダおよび表面放射器として、フラット表示画面用バックライトユニットで使用してよい。
【００５９】
図２は、本発明による照明装置２．１の別の例示的実施形態を示す。表した照明装置２．１は、第１に、ホログラフィック光学素子８により形成された結合部６を有する上述の円筒形ライトパイプ４を備える。結合部６は、帯状に形成され、円筒形ライトガイド４の一方の端部１２．１から他方の端部１２．２まで主軸１４に平行に延びる。既に述べたように、ホログラフィック光学素子８は、平面ライトガイドまたは平面導波路（図２に図示せず）への目標とする光の結合のために形成される。
【００６０】
ホログラフィック光学素子８を有する円筒形ライトガイド４の他に、この場合の照明装置２．１は、第１の光源１と、ビーム整形モジュール５と、基材７とを備える。
【００６１】
第１の光源１はレーザモジュール１でもよい。具体的には、赤、緑、青などの３色の単色光を発するＲＧＢレーザモジュールを設けてよい。代替的実施形態では、第１の光源１は、１次光学系を有する高出力白色発光ダイオード（パワーＬＥＤ）を有する。光学系は、たとえば、その基材およびその端子を有するＬＥＤチップ用封入化合物と、収束レンズまたは放物面反射鏡などの下流光学素子とを備えてもよい。光学系は、広い立体角にわたってチップから発せられた白色光のコリメーションをもたらす。
【００６２】
図３は、パワーＬＥＤに基づく光源１の１つの可能な実施形態を示す。パワーＬＥＤ（白色）２０５は白色光を発し、白色光は平凸レンズ２０６および光照射野絞り２０７によってコリメートされる。
【００６３】
照明装置２．１では、円筒形ライトガイド４の第１の光源１と第１の端部１２．１との間に光ビーム整形モジュール５がある。ビーム整形モジュール５は、図３に表すように、第１の光源のコリメートされた光ビームを、適切に拡大し適切なビームプロファイルを持つ発散ビームに変換するために構成される。具体的には、ビーム整形モジュール５は、発生した光ビームまたは発生した光を、第１の端部１２．１を通って円筒形ライトガイド４に結合後に、円筒形ライトガイド４内で内部全反射（ＴＩＲ）の法則に従って伝播するために構成される。
【００６４】
図４ａおよび図４ｂに概略的に表した実施形態では、ビーム整形モジュール５は両凸レンズ２０１によって形成されてよい。この入力レンズ２０１の正確な実施形態は、特に直径、焦点幅、およびライトガイド４の端部１２．１からの距離に関して、ライトガイド４の実施形態、特にその端面形状および屈折率によって決定される（単純化のため、ライトガイド４の端部における屈折および反射は個別に表さない）。構成は、良好なビーム品質、および光源から直接放射される光パワーに結合される光パワーの比によって定められる高い結合効率を目的として実施されることが好ましい。
【００６５】
図４ｃに表したビーム整形モジュール２０３は、必要があれば、入力レンズの前に、ビーム直径を拡大するためのレンズ系と、少なくとも１つのモードフィルタ２０４とを備えてよい。２つのレンズの間に設置されたモードフィルタ２０４は、入力レンズに当たる光をその強度分布に関して制御し、ビームプロファイルを確定する。この光機能を果たす振幅および位相空間光フィルタ（ＳＬＭ）を設けてもよい。ビーム整形モジュール２０３の特定の実施形態では、モードフィルタ２０４はフィルタリングであり、その結果、ビーム整形モジュール２０３のレンズと共に、環状ビームプロファイルを持つ球面波を発生させることができる。
【００６６】
本発明による照明装置２．１の円筒形ライトガイド４は、ガラス、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＭＤＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、もしくは他の非晶質熱可塑性材料、または以下に述べるライトガイド材料の要件を満たす物質の混合物から形成されることが好ましい。
【００６７】
円筒形ライトガイド４は、具体的には、均質な、非散乱性の、第１の光源１の波長に対して透過性の固体である。光は、円筒形ライトガイド４内で、波動モード（省略形：モード）とも呼ばれる異なるビーム経路を伝播することができる。円筒形ライトガイド４の中心軸１４に沿って光が進む軸モード以外の（ほぼ）全てのモードは、周囲媒質（ここでは空気）との界面での内部全反射（ＴＩＲ）によって特徴付けられる。
【００６８】
円筒形ライトガイド４への入射角および円筒形ライトガイド４の直径に応じて、非常に多くの異なるモードがあってよく、これらは仮想管軸に対するその伝播角度により個別に説明することができる。ライトガイド４の典型的な屈折率値ｎＷＧ＝１．４〜１．８および空気の屈折率ｎａｉｒ＝１では、それぞれ３３．７°（ｎＷＧ＝１．８の場合）および４４．４°（ｎＷＧ＝１．４の場合）までの伝播角度が全反射の法則の影響を受ける。
【００６９】
円筒形ライトガイド４は、低い散乱損失および吸収損失をさらに有することが好ましい。具体的には、円筒形ライトガイド４は滑らかな非散乱性の表面を有する。円筒形ライトガイド４は、具体的には、ライトガイド４の全長に沿って進む場合の光パワー損失が、１０％未満または０．４６ｄＢ、特に好ましくは５％未満または０．２２ｄＢとなるように形成される。この考察は、円筒形ライトガイド４のみに関する。すなわち、ライトガイド４へのホログラフィック光学素子８の結合による影響は考慮されない。
【００７０】
円筒形ライトガイド４のライトガイド材料は、好ましくは、鋳造、射出成形、または機械加工による融解において、高温でライトパイプ４の形状に変換されてよい。プラスチックの場合、融解からの作製の代わりに、塊状重合を想定してよい。
【００７１】
円筒形ライトガイド４のライトガイド材料は、具体的には、これが一定密度および良好な光学的等方性を有するように選択される。ライトパイプ４の３つの全ての空間方向の材積における屈折率は、具体的には０．０２以下、好ましくは０．０１以下、特に好ましくは０．００５以下だけ変化する。
【００７２】
断面および形状において、円筒形ライトガイド４は、結合可能な導光板（図２に図示せず）のエッジ長以上の長さを有するライトパイプに対応する。既に述べたように、表したライトガイド４は円形断面を有する。直径は、具体的には１〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍである。
【００７３】
一実施態様では、ライトパイプ４は光入力には使用されない他方の端面１２．２にミラーが取り付けられる。照明装置２．１の良好な光効率を目的として、光出射を回避することができる。代替的実施形態では、第１の光源の他に、円筒形ライトガイド４は第２の光源を第２の端部１２．２に有してよい。光は２つの反対方向からライトパイプ４を通って伝播することができる。この実施形態は、利用できる出力光パワーの要件が特に厳しいＢＬＵ用途に好ましい。
【００７４】
ホログラフィック光学素子８は、体積ホログラム用記録材料から形成される。伝達において働く光回折格子構造は、定められた方法でホログラフィック露光により記録材料に導入される。格子構造は、円筒形ライトガイドから定められた光の出力または放射が起こるように選択される。
【００７５】
好ましい材料は、ホログラフィックハロゲン化銀エマルション、重クロム酸ゼラチン、またはフォトポリマーである。フォトポリマーは、好ましくは、少なくとも光開始剤系および重合性書込モノマーから形成されることができる。特定のフォトポリマーは、加えて、可塑剤、熱可塑性結合剤、および／または架橋マトリックスポリマーを含有してよい。架橋マトリックスポリマーを含有するフォトポリマーが好ましい。フォトポリマーが、光開始剤系、１つまたは複数の書込モノマー、可塑剤、および架橋マトリックスポリマーから形成されることが特に好ましい。
【００７６】
ホログラフィック光学素子８は、円筒形ライトガイド４に結合される。ホログラフィック光学素子８の貼付けにより、特に細い接触線の形をとる結合部６が円筒形ライトガイド４の表面または側面１０上に形成される。帯状結合部６は、具体的には、円筒形ライトガイド４の主軸に平行に延びる。言い換えれば、結合部６は円筒形ライトガイド４内の光の伝播方向に延びる。
【００７７】
ホログラフィック光学素子８は、具体的には、ホログラフ的活性面の内部のその体積格子を通る伝達において回折的に働く。活性面は、フラットに構成されたホログラフィック記録材料の一部である。活性面は、ホログラフィック記録材料の領域の一部または全部を占めてよい。活性面は、この場合、少なくとも円筒形ライトガイド４との接触面を備える。活性面は、平面状であるか、または一方向に湾曲している。後者は、ホログラフィック光学素子８が、少なくともその表面の活性部を円筒形ライトガイド４上にして位置する場合である。
【００７８】
ホログラフィック光学素子８は、入射光が角度選択的に取得されるように構成される。次いで、取得された光は、結合可能な平板導光板内の全反射の影響を受ける狭い強度角度分布で円筒形ライトガイド４から一空間方向に出るように、ホログラフィック光学素子８または実装されている格子構造によって偏向される。回折の主方向は、円筒形ライトガイド４の主軸に垂直である。均質な光のカーテンが、結合部６の全長にわたって円筒形ライトガイド４から生じる。
【００７９】
本発明による照明装置２．１によって生成された光のカーテンは、特に十分にコリメートされる。光学的に結合可能な導光板における伝播損失は非常に低いため、大きな距離にわたって導光が可能である。
【００８０】
１つの例示的実施形態では、円筒形ライトガイド４内の光の伝播方向に沿ったホログラフィック光学素子８の効率は、全ての伝播モードの局部的強度に適合させることができる。それに対応して生成された光のカーテンは、結合相または結合線路６に沿って（ほぼ）一定の強度を有する。
【００８１】
円筒形ライトガイド４内の光へのホログラフィック光学素子８の光結合は、光波のエバネッセント電磁場を介して起こる。エバネッセント波は、波が全反射される面の裏で生じる。波の振幅は、面の裏で１／ｅ関数で急激に減少する。前記面に隣接するホログラフィック媒体への波の侵入深さは、この場合、光の波長、反射角、および媒体の屈折率などのいくつかのパラメータに依存する。侵入深さは、たとえば１〜３μｍである。この小さい侵入深さは、波がホログラフィック光学素子８と相互作用することができるには十分であり、その結果、ホログラフィック光学素子８内のホログラフィック格子での回折の必要条件が与えられる。
【００８２】
既に述べたように、一例として図２に示したように、ホログラフィック光学素子８は（結合）基材７に（追加的に）接続されてよい。好ましい構造は、ガラスまたはプラスチック、およびフォトポリマーから作られた光透過性基材７である。本発明によれば、ホログラフィック光学素子８を備えるフォトポリマーが円筒形ライトガイド４上に直接積層されることが特に好ましい。基材７は、この場合、必要な機械的安定性をフォトポリマーに与える。
【００８３】
フォトポリマーが好ましくは両面を熱可塑性フィルムおよび薄い接着層で囲まれるように、ホログラフィック光学素子８を構成することも同様に可能である。接着層は、光学的に透明な接着フィルムから形成してもよい。この場合、ボンダ側を円筒形ライトガイド４上にしてフォトポリマーを適用することが有利である。
【００８４】
ホログラフィック光学素子８の熱可塑性フィルム層は、透明プラスチックから形成されてよい。非晶質熱可塑性材料などの実質的に複屈折を生じない材料が利用されることが好ましい。具体的には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、非晶質ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、および環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）が好適である。
【００８５】
さらに、ホログラフィック光学素子８を転写フィルムとして構成することが可能である。この場合には、フォトポリマーは両面を剥離性基材および薄い接着層で囲まれてよい。円筒形ライトガイド４へのフォトポリマーの接着接合後、基材を非破壊的に残滓を残さずにフォトポリマーから剥がしてよい。その結果、ホログラフィック光学素子８を備えるフォトポリマーおよび接着層だけが円筒形ライトガイド４上に残る。
【００８６】
好ましい実施形態では、ホログラフィック光学素子８と円筒形ライトガイド４との間の接触面は、ライトガイド４の側面のほんの一部分を占める（細い）線に限定されてよい。結合部は、円筒形ライトガイド４の全周３６０°の２０°未満、好ましくは１０°未満、特に好ましくは５°未満、極めて好ましくは１〜３°を占めてよい。
【００８７】
図５〜図８は、本発明による照明装置２．２〜２．５の他の例示的実施形態を示す。表した照明装置２．２〜２．５の共通の特徴は、全ての照明装置２．２〜２．５が、少なくとも１つの円筒形ライトガイド４に光学的に結合された板状ライトガイド１６を有することである。板状ライトガイド１６は、４つの狭い側１８，２０を有する。さらに、板状ライトガイド１６は、２つの広い側２２，２４を有する。具体的には、平板ライトガイド１６は、長方形の下面２４および長方形の上面２２を有する。
【００８８】
図５から分かるように、平板ライトガイド１６の他に、照明装置２．２は既述の構成要素１〜８を有する。ホログラフィック光学素子８によって円筒形ライトガイド４から出力された光は、２つの短い方の狭い側の１つで平板ライトガイド１６に結合される。具体的には、この例示的実施形態によれば、円筒形ライトガイド４からの光の平板ライトガイド１６への（ほぼ）直接的な結合が起こる（すなわち、特に追加の結合基材なしで）。
【００８９】
光のカーテンは、照明装置２．２に従ってエッジ１８を通って導光板１６に入る。円筒形ライトガイド４の長さは、この場合、ホログラフィック光学素子８を有する結合部６が平板ライトガイド１６のエッジ１８の全長にわたって延びるように選択される。
【００９０】
図６に表した照明装置２．３は、特に２つの円筒形ライトガイド４が設けられるという点で、上述の照明装置２．２とは異なる。具体的には、この例示的実施形態によれば、光は２つの対向する狭い側１８で平面ライトガイド１６に結合されることができる。他の変形によれば、代替または追加として、長い方の狭い側２０の少なくとも１つを通って、かつ／または追加の基材を使用して、光の入力が生じてもよいことを理解すべきである。たとえば、本発明による２つ、３つ、または４つの円筒形ライトガイド４から、任意に選択されたエッジ１８，２０を通って、光の入力が生じてよい。
【００９１】
図７および図８は、１つまたは２つの円筒形ライトガイド４からの光が広い側２４で平板ライトガイド１６に結合される例示的実施形態を示す。照明装置２．４では、光は広い側２４のエッジ領域で結合される。具体的には、円筒形ライトガイド４は狭い側１８に平行に延びる。光のカーテンは、背面２４を通って板状ライトガイド１６に入ることが好ましい。前面２２は、具体的には、板状ライトガイド１６からの光出射がＬＣＤパネル（表示せず）の方向に生じる面として定義される。さらに、水平または垂直設置が選択されたかどうかに応じて、ホログラフィック光学素子８を有する結合部６が平板ライトガイド１６の全幅または全高にわたって延びるように、円筒形ライトガイド４の長さが選択される。
【００９２】
図８は、本発明による２つの円筒形ライトガイド４を有する別の例示的実施形態を示す。２つの円筒形ライトガイド４は、広い側２４の対向するエッジ領域に配置される。具体的には、２つのライトガイド４は、互いに平行に、かつそれぞれの狭い側１８に平行に延びる。
【００９３】
代替案として、本発明による２つ以上の円筒形ライトガイド４からの光の入力は、任意に選択された位置で生じてよい。さらに板の中央の位置も同様に可能である。
【００９４】
さらに、図７および図８の例示的実施形態は、照明装置２．４および２．５が、円筒形ライトガイド４またはホログラフィック光学素子８と平板ライトガイド１６との間に少なくとも１つの追加の結合基材７を有するという点で、図５および図６の例示的実施形態とは異なる。
【００９５】
他の変形によれば、代替または追加として、少なくとも広い側を通って、長い方の狭い側２０の１つに平行に、かつ／または追加の基材７を使用することなく、光の入力が生じてもよいことを理解すべきである。
【００９６】
少なくとも本発明による１つの円筒形ライトガイド４に結合される導光板１６は、光出力用素子を有することが好ましい。たとえば、平面ライトガイド１６は、白色のプリントパターン、粗面、型押し光屈折構造、および／またはホログラフィック光学出力素子を備えてよい。こうした構造の理想的な種類、数、または密度は、配光がたとえばＢＬＵの仕様に適合されるように、広い範囲で自由に選択されてよい。２Ｄ表示用ＢＬＵの目的は、特に、パネルの非常に均質な照明である。いくつかの自動立体３Ｄ表示技術では、目的は優先方向を有する均質な伝達にあってよい。
【００９７】
低損失導波を有する、異なる、特により大面積の実施形態において、非常にフラットに構成された導光板およびモード導波路を構成することが可能になるため、本発明による照明装置は、非常に正確に定められた空間強度分布および伝播方向、したがって入力面からの高いビーム品質をもたらし、その結果、高い光効率および低い技術的複雑性を有する機械的に堅牢なＢＬＵを作製することができる。
【００９８】
図９〜図１３は、光ビーム経路を示した照明装置の様々な例示的実施形態を示す。
【００９９】
ホログラムの好ましい構成、具体的には、本発明によるライトガイド４からの光出力および平板ライトガイド１６への光入力の両方を決定するその角度関数およびスペクトル幅を、以下に説明する。
【０１００】
ホログラムは、透過ホログラムとして構成され、その結果、ライトパイプ内のｘｚ平面を伝播する光を全反射により再構成する、すなわち、この光を格子で回折偏向する。図９の再構成角度９は、方位角θＲまたはシータＲと呼ぶ。シータＲは、ホログラムの回折効率が最大に達する光の入射角と定義され、ホログラムの接触面に届く光線の（同様に方位角に対する）角度分布に重なる。シータＲの好ましい角度範囲は、全反射臨界角から８５°の間、特に好ましくは全反射臨界角から８０°の間である。
【０１０１】
臨界角を説明するため、次の計算例を用いる：１．４〜１．８のライトガイドの屈折率値ｎＷＧおよび外部媒質としての空気の屈折率ｎａｉｒ＝１では、それぞれ少なくとも３３．７°（ｎＷＧ＝１．８の場合）および４４．４°（ｎＷＧ＝１．４の場合）までの角度が全反射の法則の影響を受ける。臨界角はこの限界値と定義される。
【０１０２】
たとえば再構成角度、層密度、および屈折率変調など、様々なパラメータに応じて、ホログラムは狭いスペクトル許容性から広いスペクトル許容性までを示す。たとえばＬＥＤ照明の場合など、広帯域照明の場合には、光源の発光スペクトルを理想的に含む十分なホログラムのスペクトル幅が望ましい。好ましく選択されるＬＥＤ照明用ホログラムの層厚は、０．０２５〜０．０６０の好ましい屈折率変調を有する０．５〜３０ｎｍである。特に好ましくは、層厚は１〜１７ｎｍ、より特に好ましくは１〜６ｎｍである。
【０１０３】
本発明による１つの標準実施形態では、屈折率変調は、格子の過変調を回避するように、ホログラフィック露光時間および／または露光強度によって調整され、その結果、理想的には１００％に近い高い回折効率が実現される。
【０１０４】
代替的実施形態では、結合面に沿って（ｘ方向）信号ビームの均質性を向上させることを目的として、回折効率は、活性ホログラム位相の長さによって、すなわち結合面の長さによって、階調度の形で調整される。
【０１０５】
レーザおよびＲＧＢのＬＥＤなどの赤色、緑色、青色（ＲＧＢ）光源による照明の場合には、光の出力のために複数のホログラフィック格子を使用することが有利である。各場合に、格子は１つの光色にスペクトル的に一致する、すなわち、このスペクトル範囲で再構成される。格子は、ホログラフィックフィルム内、特にフォトポリマーフィルム内で多重化される、すなわち、互いに上書きされることが好ましい。多重ホログラムの生成は、この場合、たとえば、同時の、個別の時系列的に連続した、または個別の時系列的に重複した露光によって実施される。
【０１０６】
別の実施形態では、各フィルム内で互いの上に複数のホログラムが配置される。個別のホログラムの露光は、典型的には異なる記録フィルムを用いて単一の露光工程で実施される。これらの個別のフィルムは、たとえば、低温もしくは高温積層、または複数の層内のフィルムの接着接合によって作製される。
【０１０７】
２つの光源によるライトパイプの照明の場合には、光の出力のために複数のホログラフィック格子を使用することも同様に有利である。各場合に、１つまたは１組のホログラムは、これに割り当てられた好ましい光源の光を偏向する。全体で、ホログラムの数は第２の光源によって２倍になる。
【０１０８】
互いの上に複数のホログラムフィルムを配置すること、および１つのフィルム内で個別のホログラムを多重比することは、互いに自由に組み合わせてよく、その結果、簡単な作製とホログラム効率との間で望ましい妥協点を見つけることができる。
【０１０９】
ホログラムは、透過ホログラムとして構成され、その結果、ライトパイプ４内のｘｚ平面を全反射により伝播する光を再構成する、すなわち、この光を格子で回折偏向する。ホログラムの回折効率が最大に達する光の入射角と定義される再構成角度θＲ（方位角シータＲ）は、ホログラムの接触面に届く光線の（同様に方位角に対する）角度分布に重なる。θＲの許容角度範囲は以下のように定義される。
【０１１０】
2018527694.tif 000003
ここで、θ３，ｃｒｉｔはライトガイド４の臨界角である。
【０１１１】
θＲの好ましい角度範囲は、θ３，ｃｒｉｔ＋５°〜８５°、特に好ましくはθ３，ｃｒｉｔ＋１０°〜８０°である。
【０１１２】
信号ビーム１７は、回折により格子で偏向された光の方向を示す。方向ベクトルはｙｚ平面にあり、図１０〜図１３を参照のこと。前記回折方向が再構成ビーム１３の平面（図９によるｘｚ平面）の外側にあるため、面外ホログラムという用語を用いる。信号ビームがｙｚ平面で占める偏差角２１は、以下θＳ（方位角シータＳ）で示し、ライトガイド１６内の全反射による光伝播の臨界角はθｃｒｉｔで示す。ｎ５はライトガイドの屈折率であり、ｎ６は基材の屈折率である。
【０１１３】
図１１による基材を通るエッジ入力の場合、θＳの許容角度範囲は以下のように定義される。
【数１】
2018527694.tif 000004
【０１１４】
基材なしの直接エッジ入力の場合（図１２および図１３）、または基材およびライトガイドの一致した屈折率の場合、条件は以下のように変わる。
【０１１５】
０°＜θＳ＜ａｒｃｓｉｎ（ｃｏｓθｃｒｉｔ）
基材を通る背面入力の場合（図１０参照）のθＳの許容角度範囲は、以下のように定義される。
【数２】
2018527694.tif 000005
【０１１６】
（基材７を省略した図１０のような）直接背面入力の場合、または基材およびライトガイドの一致した屈折率の場合、条件は以下のように変わる。
【数３】
2018527694.tif 000006
【０１１７】
θＳの好ましい角度範囲は、ここで定める限界値から各場合に５°、特に好ましくは各場合に１０°離れている。
【０１１８】
１つの特定の実施形態では、ホログラムは信号ビームをｙｚ平面に広げ、その結果、角度分布は上述の許容されるまたは好ましい角度範囲の範囲にある。
【０１１９】
１つの特定の実施形態では、信号ビームはｙｚ平面にないが、所与の角度によって偏向される。
【０１２０】
別の実施形態では、ホログラムは信号ビームをｘｙ平面に広げる。
【図１】
2018527694.tif 000007
【図２】
2018527694.tif 000008
【図３】
2018527694.tif 000009
【図４ａ】
2018527694.tif 000010
【図４ｂ】
2018527694.tif 000011
【図４ｃ】
2018527694.tif 000012
【図５】
2018527694.tif 000013
【図６】
2018527694.tif 000014
【図７】
2018527694.tif 000015
【図８】
2018527694.tif 000016
【図９】
2018527694.tif 000017
【図１０】
2018527694.tif 000018
【図１１】
2018527694.tif 000019
【図１２】
2018527694.tif 000020
【図１３】
2018527694.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月19日(2018.2.19)
【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】
少なくとも１つの円筒形ライトガイド（４）を備え、
前記円筒形ライトガイド（４）の少なくとも１つの端部（１２．１，１２．２）が、第１の光源（１）からの光を前記円筒形ライトガイド（４）に結合するために構成され、
前記円筒形ライトガイド（４）の側面（１０）が、配置可能な板状ライトガイド（１６）への前記円筒形ライトガイド（４）の光結合のために構成された結合部（６）を有する
間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）であって、
少なくとも前記結合部（６）が、前記円筒形ライトガイド（４）からの光を前記配置可能な板状ライトガイド（１６）に放出するように構成された少なくとも１つのホログラフィック光学素子（８）を有する
ことを特徴とする、間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項２】
前記ホログラフィック光学素子（８）が、前記円筒形ライトガイド（４）から前記ホログラフィック光学素子（８）に当たる光が取得されるように格子構造を有し、
前記配置可能な板状ライトガイド（１６）内の全反射に実質的に対応する強度角度分布で前記光が前記円筒形ライトガイド（４）から空間方向に出るように、前記取得された光が前記ホログラフィック光学素子（８）の前記格子構造によって偏向される
ことを特徴とする、請求項１に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項３】
前記結合部（６）が、前記円筒形ライトガイド（４）の主軸に実質的に平行に延びる帯状の結合面であり、
前記帯状の結合部（６）が、帯状フィルムの形をとるホログラフィック光学素子（８）を有する
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項４】
前記ホログラフィック光学素子（８）が粘着性材料から形成され、
前記粘着性ホログラフィック光学素子（８）が前記結合部（６）に接着接合される
ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項５】
前記ホログラフィック光学素子（８）が少なくとも１つの接着層を少なくとも１つの側面に有し、
前記ホログラフィック光学素子（８）が前記接着層によって前記結合部（６）上に適用される
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項６】
前記帯状フィルムが、前記円筒形ライトガイド（４）の前記側面（１０）の円周領域の少なくとも２０°未満、好ましくは少なくとも１０°未満、特に好ましくは少なくとも５°未満、極めて好ましくは１〜３°を占める
ことを特徴とする、請求項３に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項７】
前記間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）が前記板状ライトガイド（１６）を備え、
前記ホログラフィック光学素子（８）が、前記板状ライトガイド（１６）の少なくとも１つの狭い側（１８，２０）に、前記光が前記板状ライトガイド（１６）の前記狭い側（１８，２０）に結合されるように光学的に結合される、および／または、
前記ホログラフィック光学素子（８）が、前記板状ライトガイド（１６）の少なくとも１つの広い側（２２，２４）に、前記光が前記板状ライトガイド（１６）の前記広い側（２２，２４）に結合されるように光学的に結合される
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項８】
前記間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）が前記板状ライトガイド（１６）を備え、
透明結合基材（７）が前記ホログラフィック光学素子（８）と前記板状ライトガイド（１６）との間に配置される
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項９】
前記円筒形ライトガイド（４）が、ガラス、ポリメチルメタクリレート、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボネート、またはポリスチレンの群から選択される材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項１０】
前記円筒形ライトガイド（４）の他方の端部（１２．２）が反射型に構成され、または、
前記円筒形ライトガイド（４）の他方の端部（１２．２）が、第２の光源からの光を前記円筒形ライトガイド（４）に結合するために構成される
ことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項１１】
前記ホログラフィック光学素子（８）が、ハロゲン化銀エマルション、重クロム酸ゼラチン、またはフォトポリマーの群から選択される材料から形成され、
前記フォトポリマーが、少なくとも光開始剤系および重合性書込モノマーから形成され、
前記フォトポリマーが、好ましくは可塑剤および／または熱可塑性結合剤および／または架橋マトリックスポリマーを含む
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）。
【請求項１２】
円筒形ライトガイド（４）を設けることを含み、
前記円筒形ライトガイド（４）の少なくとも１つの端部（１２．１，１２．２）が、第１の光源（１）からの光を前記円筒形ライトガイド（４）に結合するために構成され、
前記円筒形ライトガイド（４）の側面（１０）が、配置可能な板状ライトガイド（１６）への前記円筒形ライトガイド（４）の光結合のために構成された結合部（６）を有する
間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）の製造方法であって、
前記円筒形ライトガイド（４）からの光を前記配置可能な板状ライトガイド（１６）に放出するように構成された少なくとも１つのホログラフィック光学素子（８）が前記結合部（６）上に適用される
ことを特徴とする、特に請求項１〜１１のいずれか１項に記載の間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つの間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）を備える表示画面、特にフラット表示画面。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の少なくとも１つの間接照明装置（２，２．１，２．２，２．３，２．４，２．５）を備えるランプシステム、特に自動車ヘッドランプ。
【国際調査報告】
2018527694.tif 000022
2018527694.tif 000023
2018527694.tif 000024
2018527694.tif 000025
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