(57)【要約】  本発明は、回折格子に基づくライトガイド装置を提供する。本ライトガイド装置は：前記ライトガイド装置の第一の表面又は内部に設けられる第一の回折格子（１３）を含むライトガイドプレート（１１）と；前記ライトガイド装置の第一の側とカップルされた第一の光源（１２）とを含み、前記第一の回折格子（１３）が、前記ライトガイドプレート（１１）の前記第一の表面及び前記第一の表面と反対側の第二の表面から、前記第一の光源により生成される光を抽出するように構成される。前記第一回折格子（１３）は小さくて見えず、ユーザはライトガイド装置（１１）のいかなる変化に全く気づかない。本発明のライトガイド装置がブックリーダとして使用される場合、読まれる対象物から離れる方向へ該ブックリーダを持ち上げた場合生じる暗い領域は、ミクロ構造に基づく従来のライトガイドについて生じる領域よりも小さくなる。というのは、回折格子による場合には発光角度が比較的小さいからである。
2012524370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトガイド装置であり、前記ライトガイド装置は：
ライトガイドプレートであって、前記ライトガイドプレートの第一の表面又は内部に設けられる第一の回折格子を含むライトガイドプレートと；
前記ライトガイドプレートの第一の側とカップルされた第一の光源とを含み、
前記第一の回折格子が、前記ライトガイドプレートの前記第一の表面及び前記第一の表面と反対側の第二の表面から、前記第一の光源により生成される光を抽出するように構成される、ライトガイド装置。
【請求項２】
請求項１に記載のライトガイド装置であり、前記第一の回折格子のピッチが、前記光の最短主波長よりも短い、ライトガイド装置。
【請求項３】
請求項２に記載のライトガイド装置であり、前記光の前記一次回折角が、望ましい明瞭な円錐視野の半角よりも負である、ライトガイド装置。
【請求項４】
請求項１に記載のライトガイド装置であり、前記第一の回折格子のピッチが、前記光の最長主波長よりも大きい、ライトガイド装置。
【請求項５】
請求項４に記載のライトガイド装置であり、前記回折格子が、前記光の二次回折を抑制するために、正方形状である、ライトガイド装置。
【請求項６】
請求項４に記載のライトガイド装置であり、前記光の前記一次回折角が、望ましい明瞭な円錐視野の半角よりも正である、ライトガイド装置。
【請求項７】
請求項１に記載のライトガイド装置であり、前記ライトガイドプレートが、２つのクラッド層を持ち、それぞれが前記ライトガイドプレートの前記第一の表面及び前記第二の表面をカバーし、前記クラッド層のいずれかの屈折率が、前記ライトガイドプレートの屈折率よりも小さい、ライトガイド装置。
【請求項８】
請求項７に記載のライトガイド装置であり、さらに、前記第一の光源と前記ライトガイドプレートとの間に、先細形状のコリメータを含み、前記光が直接前記クラッドへ入ることを抑制する、ライトガイド装置。
【請求項９】
請求項１に記載のライトガイド装置であり、前記ライトガイド装置が、前記第一の光源と前記ライトガイドプレートの間に拡散装置を含む、ライトガイド装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のライトガイド装置であり、前記ライトガイド装置が、前記第一の光源と前記拡散装置の間に光混合ガイドを含む、ライトガイド装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のライトガイド装置であり、さらに、第二の光源を含み、前記ライトガイドプレートの前記第一の側と反対側の第二の側でカップルする、ライトガイド装置。
【請求項１２】
請求項１に記載のライトガイド装置であり、さらに、第二の回折格子を含み、前記第一の回折格子と交差するか、平行に、前記ライトガイドプレートの前記第二の表面又は内部に設けられる、ライトガイド装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のライトガイド装置であり、前記第一の回折格子が、前記第二の回折格子に関して交差し、前記第二の回折格子よりも小さなピッチを持ち、前記第一の回折格子へ入射される前記光が、前記第二の回折格子と相互作用せず、かつ前記第二の回折格子に入射される前記光よりも短い波長を持つ、ライトガイド装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１１に記載の第一の装置及び請求項１乃至１１に記載の第二の装置を含むライトガイドデバイスであり、前記第一の装置の前記第一の回折格子が、前記第二の装置の前記第一の回折格子よりも小さいチップを持ち、前記第一の装置の前記第一の回折格子へ入射される前記光が、前記第二の装置の前記第一の回折格子に入射される前記光よりも短い波長を持ち、かつ前記第一の装置の前記ライトガイドプレートが、前記第二の装置の前記ライトガイドプレートと接触しない、ライトガイドデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はライトガイド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィリップス社（Ｐｈｉｌｉｐｓ）の２００８年１月１６日出願の国際特許出願の国際公開番号WO２００８／０８７５９３、発明の名称「照明装置」では、読者のためのライトガイド３５が提案されており、該ライトガイドは光学ミクロ構造５１を含む。これによりガイドされた光２１を、図１に示されるように該法線ベクトルに対し大きな角度で光２１’を出すというものである。発光の角度分布プロットから、放出角は図２に示されるように、該ライトガイド３５の表面の法線に関して約８０°である。図２の第二図で、水平軸は傾斜角を示し、垂直軸は照明強度を示す。
【０００３】
しかし、図１のミクロ構造はあるサイズを持ち、例えばスペーシングが０．１ｍｍであり、これはある環境では目に見えるアーチファクトを生じる結果となる。従って、より小さな目に見えないアウトカップル構造が必要とされる。図２に示されるように、法線ベクトルに対して８０°などの大きな角度でライトガイドを出る。その結果、数ｍｍ読者が本の頁を持ち上げると暗い帯が直ぐに現れることとなる。該光を、法線ベクトルに関しより小さい角度でライトガイドから出すことにより、このような効果を低減する必要がある。最後に、ライトガイドは指紋、埃粒子及び引っ掻きに敏感である。というのは、光はライトガイド中を全内部反射（ＴＩＲ）の臨界角に非常に近いか超えた角度で進行するものだからである。従って、丈夫で耐引っ掻き性のある構造とする必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、従来技術の性能を改良するための回折格子に基づくライトガイド装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のひとつの実施態様によれば、ライトガイド装置が提供され、該ライトガイド装置は：ライトガイドプレートを含み、ライトガイドプレートは、前記ライトガイドプレートの第一の表面又は内部に設けられる第一の回折格子を含み；前記ライトガイドプレートの第一の側とカップルされた第一の光源を含み、前記第一の回折格子が、前記ライトガイドプレートの前記第一の表面及び前記第一の表面と反対側の第二の表面から、前記第一の光源により生成される光を抽出するように構成される。
【０００６】
本発明のライトガイド装置は、光抽出構造として回折格子を用いる。回折格子は明度に見えない程度小さいものであるから、ユーザは該ライトガイドのいかなる変化にも気づかない。
【０００７】
本発明のライトガイド装置がブックリーダとして使用される場合、読まれる対象物から離れる方向へ該ブックリーダを持ち上げた場合生じる暗い領域は、ミクロ構造に基づく従来のライトガイドについて生じる領域よりも小さくなる。というのは、回折格子による場合には発光角度が比較的小さいからである。
【０００８】
本発明のひとつの実施態様によれば、前記第一の回折格子のピッチは、前記光の最短の主波長よりも短い。かかる場合には一次回折のみが生じ、環境光は回折されず、二次回折を抑制する必要がない。
【０００９】
本発明のひとつの実施態様によれば、前記第一の回折格子のピッチは、前記光の最長の主波長よりも長い。かかる場合、前記一次回折のみならず二次回折も生じる。回折格子は二次回折を抑制するために正方形状である。かかる場合には、より大きな明瞭な円錐視野が達成できる。明瞭な円錐視野とは、発光のない領域であって次の図で説明される。
【００１０】
本発明のひとつの実施態様によれば、該ライトガイドプレートは２つのクラッド層を含み、それぞれ前記第一及び第二のライトガイドプレート表面をカバーし、該クラッド層のいずれかの屈折率が前記ライトガイドプレートの屈折率よりも低い。該クラッド層を用いることで、前記ライトガイドプレートは耐引っ掻き性となる。
【００１１】
クラッド構造の場合、さらに、前記ライトガイド装置は、前記光源及び前記ライトガイドプレートとの間に、光が前記クラッド層へ直接入らないように、先細状コリメータを含む。
【００１２】
又は、前記ライトガイド装置はさらに、前記第一の光源及び前記ライトガイドプレートの間に拡散装置を含む。又は、前記ライトガイド装置はさらに、前記第一の光源及び前記拡散装置の間に光混合ガイドを含む。
【００１３】
または、前記ライトガイド装置はさらにより強い拡散光強度を達成するために、前記ライトガイドプレートの前記第一の側の反対側の第二の側とカップルする第二の光源を含む。
【００１４】
本発明の他の実施態様によれば、前記ライトガイド装置はさらに、第二の回折格子を含み、前記第一の回折格子と交差又は平行に設けられ、かつ前記第一の表面と反対側の第二の表面上又は前記ライトガイドプレートの内部に設けられる。
【００１５】
２つの回折格子を用いることで、前記ライトガイド装置は、ずっと強い光強度を抽出することができる。異なるピッチを持つ２つの回折格子を用いることで、前記ライトガイド装置はより大きな明瞭な円錐視野を達成することができる。
【００１６】
本発明の他の実施態様によれば、上記のような２つのライトガイド装置を含むライトガイドデバイスが提供され、前記デバイスは：第一のライトガイド装置及び第二のライトガイド装置を含み、前記第一のライトガイド装置の第一の回折格子が前記第二のライトガイド装置の第一の回折格子よりも小さいピッチをもち、前記第一のライトガイド装置の前記第一の回折格子へ入射する光が、前記第二のライトガイド装置の前記第一の回折格子へ入射される光よりも短波長であり、前記第一のライトガイド装置の前記ライトガイドプレートが、前記第二のライトガイド装置の前記ライトガイドプレートと接触しない。
【００１７】
本発明の上記及び他の課題及び構成につき、以下添付図面を参照しつつ、より詳細な説明により明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、光学ミクロ構造５１を持つライトガイド３５の模式図である。
【図２】図２は、図１のライトガイド３５からの発光の角度分布のプロットである。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施態様によるライトガイド装置の模式図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の実施態様による他のライトガイド装置の模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施態様による２つの光源を持つライトガイド装置の模式図である。
【図５】図５は、回折格子の光学パスの模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施態様による、ライトガイド装置の光学パスの模式図であり、前記第一の光源１２による発光の最短主波長よりも短いピッチを持つ回折格子に基づく。
【図７】図７は、図６の回折光の角度分布の模式図である。
【図８】図８は、本発明の実施態様による、２つの光源１２を持つライトガイド装置の光学パスの模式図である。
【図９】図９は、図８の回折光の角度分布の模式図である。
【図１０】図１０は、ブックリーダとして使用されるライトガイド装置の光学パスの模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施態様によるライトガイド装置の光学パスの模式図であり、前記第一の光源１２による発光の最長主波長よりも長いピッチを持つ回折格子に基づく。
【図１２】図１１の前記一次及び二次回折光の角度分布の模式図である。
【図１３ａ】図１３ａは、７００ｎｍのピッチを持つ正弦波状格子の回折効率を示す。
【図１３ｂ】図１３ｂは、７００ｎｍのピッチを持つ正方状格子の回折効率を示す。
【図１４】図１４は、２つの皮から照明する正方状回折１３に基づく、ライトガイド装置の光学パスの模式図である。
【図１５】図１５は、２つの低屈折率ポリマークラッド層１７及び１７’でコーティングされたライトガイド装置の模式図である。
【図１６】図１６は、光源１２と前記ライトガイドプレート１１の間に先細形状コリメータ１８を持つ２つの低屈折率ポリマクラッド層でコーティングされたライトガイド装置の模式図である。
【図１７ａ】実施例１７ａは、ピッチ７００ｎｍを持つ正方状格子１３の回折効率を示す。
【図１７ｂ】実施例１７ｂは、ピッチ７００ｎｍを持つ正方状格子１３の回折効率を示す。
【図１７ｃ】実施例１７ｃは、ピッチ７００ｎｍを持つ正方状格子１３の回折効率を示す。
【図１８】図１８は、第一の光源１２とライトガイドプレート１１の間に拡散装置１９を持つライトガイド装置も模式図である。
【図１９】図１９は、第一の光源１２とライトガイドプレート１１の間に光混合ガイド１１０及び拡散装置１９を持つライトガイド装置の模式図である。
【図２０】図２０は、先細状コリメータ１８及び拡散装置１９をもつライトガイド装置の模式図である。
【図２１】図２１は、２つの平行回折格子１３及び１１１を持つライトガイド装置の模式図である。
【図２２】図２２は、２つの交差回折格子１３及び１１の模式図であり、それぞれライトガイドプレートの２つの表面１０４及び１０５上に設けられる。  図を通して、同じ参照番号は類似の部品を示すために使用される。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図３を参照して、図３には、本発明のひとつの実施態様によるライトガイド装置が示される。図３のライトガイド装置は、ライトガイドプレート１１及び第一の光源１２を含む。ライトガイドプレート１１は、その表面に第一の回折格子１３を持つ。前記第一の光源１２は前記ライトガイドプレート１１の第一の側でカップルされている。前記第１の光源１２は、単一のＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＣＣＦＬ又はＥＬ又は複数のそれらを含む。ライトガイドプレート１１は、ポリカーボネート（ＰＣ）又はポリメチルメタクリレート又はポリスチレン（ＰＳ）又は環状オレフィンコポリマ（ＣＯＣ）から製造される。
【００２０】
図３の一つの変形実施態様において、前記第一の回折格子１３はまた、図４に示されるように前記ライトガイドプレート１１内に設けられてもよい。
【００２１】
又は、前記ライトガイド装置はさらに、図５に示されるように、前記ライトガイドプレート１１の、前記第一の側と反対側の第二の側にカップルする光源１２を含む。
【００２２】
図５では、光は２つの側から前記ライトガイドプレート１１へ入射される。前記第一の回折格子１３は、トップ及びボトム、即ち前記ライトガイドプレート１１の前記第一及び第二の表面から光を抽出する。
【００２３】
屈折率ｎｉを持つライトガイド中を進行する光を考える。該光は回折格子に傾斜角θｉ及び方位角φｉで入射する。回折されたビームθｄ及びφｄは次の式を用いて解くことができる：
ｎｄｓｉｎ（θｄ）ｃｏｓ（φｄ）＝ｎｉｓｉｎ（θｉ）ｃｏｓ（φｉ）＋ｍλ／Λ
ｎｄｓｉｎ（θｄ）ｓｉｎ（φｄ）＝ｎｉｓｉｎ（θｉ）ｓｉｎ（φｉ）      （１）
ここでｍは、回折次数（．．．−２、−１、０、＋１、＋２、．．．）であり、λは光の波長、Λは格子にピッチ、及びｎｄは前記ライトガイドの外側の媒体の屈折率である。一般性を失うことなく、方位角φｉ＝φｄ＝０とし、式（１）は式（２）となる：
ｎｄｓｉｎ（θｄ）＝ｎｉｓｉｎ（θｉ）＋ｍλ／Λ                      （２）
式（２）から、第一の回折格子のピッチの値は多くのパラメータに依存し、例えば前記第一又は第二の光源１２による光の波長及び光の入射角度などに依存することが分かる。
【００２４】
一般性を失うことなく、次の実施態様において、入射光と散乱光の方位角を簡単にするためにゼロとする。
【００２５】
ひとつの実施態様において、前記第一の回折格子１３のピッチは、第一の光源１２による発光の波長の最短主波長よりも小さい。例えば、前記第一の光源１２は、波長６２０ｎｍである前記第一の赤色発光、波長５３０ｎｍを持つ前記第二の緑色発光、及び波長４７０ｎｍを持つ前記第三の青色発光の３つのＬＥＤを含む。第一の回折格子１３のピッチは２７５ｎｍである。図６は、かかるライトガイド装置の光学パスを模式的に示したものであり、一方向から照明され、ライトガイドプレート１１の屈折率が１．５である。図６では、法線ベクトル１５に関して、前記光の入射角θｉ１４が９０でライトガイドプレート１１の第一の表面へ入射し、そして°及び６７°で一回だけ回折される。赤色光はライトガイドプレート１１を角度−６１°で出る。緑色光はライトガイドプレート１１を角度−３１°で出る。青色光はライトガイドプレート１１を角度−１９°で出る。図６では、大きな非対称的明瞭な円錐視野が、−１９°から＋９０°で達成される。ライトガイド装置がブックリーダとして使用される場合、読者は、読者の眼が明瞭な円錐視野１６を持ち、法線ベクトル１５に近いライトガイドプレート１１の下で頁を見ることができる。図７は、回折された光の角度分布を示し、Ｒ、Ｇ及びＢはそれぞれ、赤色光、緑色光及び青色光を意味する。
【００２６】
図８は、本発明の他の実施態様による他のライトガイド装置の光学パスを示す。図８では、ライトガイド装置は２つの光源を持ち、第一の光源１２及び第二の光源１２はライトガイド装置１の両端に備えられる。図６と同様に、図８の光源１２は３つのＬＥＤを持ち、前記第一の光源１２は、波長６２０ｎｍである前記第一の赤色発光、波長５３０ｎｍを持つ前記第二の緑色発光、及び波長４７０ｎｍを持つ前記第三の青色発光の３つのＬＥＤを含む。第一の回折格子１３のピッチは２７５ｎｍである。ライトガイドプレートの屈折率は１．５である。図８では、法線ベクトル１５に関して、前記光の入射角θｉ１４が６７でライトガイドプレート１１の第一の表面へ入射し、そして一回だけ回折される。図８では、大きな非対称的明瞭な円錐視野が、−１９°から＋１９°で達成される。図９は回折された光の角度分布を示し、Ｒ、Ｇ及びＢはそれぞれ、赤色光、緑色光及び青色光を意味する。
【００２７】
図６及び図８から、明瞭な円錐視野を−αから＋αで望む場合、前記光の一次回折角が、明瞭な負の円錐視野の半角−αよりさらに負にしなければならない。
【００２８】
図６及び図８のライトガイド装置がブックリーダとして使用される場合、図１０に示されるように紙の光混合性質により種々の色の光が組み合わされて紙１０１上に白色光を形成する。
【００２９】
他の実施態様において、第一の回折格子１３のピッチは、第一の光源１２による発光の最長の主波長よりも長い。例えば、第一の光源１２は、図６及び図８の光源と同じである。前記第一の回折格子１３のピッチは７００ｎｍである。ライトガイド装置１１の屈折率はまた１．５である。図１１はかかるライトガイド装置が片側照明される際の光学パスを模式的に示す。図１１では、光が入射角θｉ１４が６７°で、前記ライトガイドプレート１１の第一の表面へ入射し、一次回折のみならず二次回折１０３も生じる。一次回折で、赤色光は＋３０°で、緑色光は＋４５°で、青色光は＋５０°でライトガイドプレート１１から出る。二次回折では、赤色光は−２３°で、緑色光は−８°で、青色光は＋０．５°でライトガイドプレート１１から出る。図１２は、図１１の、一次及び二次回折光の角度分布を示す。
【００３０】
図１１から、二次回折は抑制されるべきであることが分かる。というのはそれは明瞭な円錐視野内にあり、従って二次回折は、ライトガイドプレート１１の下の頁を読者が読む場合にまぶしい光として読者を邪魔する恐れがあるからである。
二次回折は格子形状を適切に設計することで抑制され得る。正弦波格子は正方格子よりもそれほど効果的に作用しない。これは図１３ａ及び１３ｂに示される。
法線ベクトルに沿って通過する環境光は弱く回折されることに留意すべきである。また、回折格子の形状は回折効率を決めるだけであり、回折角に影響を与えるものではないということに留意すべきである。
【００３１】
図１３ａ及び１３ｂはそれぞれ、７００ｎｍのピッチの正弦波及び正方回折格子を持つ回折効率を示す。ライトガイドプレート１１の屈折率は１．５である。入射光の波長は５３０ｎｍであり、入射角は６７°である。正方回折格子の負荷サイクルは０．５であり、ｍＴ及びｋＲはそれぞれｍ次の回折効率、及びｋ次反射（ｍ＝１、２、３；ｋ＝１、２）を示す。縦軸は回折効率を示し、横軸は第一の回折格子１３の深さ（μｍ）を示す。簡単にするために、ｓ−偏光の回折効率のみが示されている。正弦波形状の大きなピッチ格子では、二次回折の回折効率は小さくない、ことが示される。しかし、正方形状格子を用いることにより、これらの二次回折は抑制され得る。図１３ｂで、二次回折の回折効率は一次回折の効率の１０％未満である。
【００３２】
図１４は両側から照明される正方形状格子に基づくライトガイド装置の光学パスを模式的に示し、二次回折が十分抑制されている。図１４のライトガイド装置のパラメータは図１１のライトガイド装置と同じである。大きな明瞭な円錐視野１６が、−３０°から＋３０°で達成される。
【００３３】
図１１及び図１４から、明瞭な円錐視野１６を−αから＋αで望む場合、前記光の一次回折角が、明瞭な正の円錐視野の半角−αよりさらに正にしなければならない。
【００３４】
本発明のひとつの実施態様において、ライトガイドプレート１１は２つのクラッド層１７及び１７’を含み、それぞれライトガイドプレート（１１）の第一及び第二の表面をカバーし、引っ掻きから予防する。前記クラッド層１７及び１７’のいずれかの屈折率が、ライトガイドプレート１１の屈折率よりも小さい。２つのクラッド層は同じ材料又は異なる屈折率の材料からなるものであってよい。
【００３５】
図１５では、かかる耐引っ掻き性構造の本質的構成が示される。ライトガイドプレート１１は、高屈折率ポリマー、例えばポリカーボネート（ＰＣ）（ｎ＝１．５９）から製造されている。回折格子１３はＰＣのひとつの表面でプレスされ、続いてライトガイドプレート１１が２つの低屈折率ポリマークラッド層１７及び１７’（例えばシリコーン、ｎ＝１．４）でコーティングされる。ＰＣ及びシリコーンの境界では、ＴＩＲ（全内部反射）が、ａｒｃｓｉｎ（１．４／１．５９）＝６１．７°を超える入射角の光について生じる。これは、入射面での角度がＰＣ中で、９０−６１．７＝２８．３°（空気中では４８．９°に対応）未満に制限されるべきことを意味する。
【００３６】
入射光の効率を改善するために、ライトガイド装置は先細形状のコリメータ１８を、光源１２及びライトガイドプレート１１の間に設けられ、図１６に示されるように光がクラッド１７及び１７’に直接入らないようにする。簡単に先細形状化されたコリメータ１８により、光は第一の光源１２から直接クラッド１７及び１７’に入ることはなく、ライトガイドプレート１１を通じてのみ進行することとなる。前記第一の回折格子１３のピッチは、図６に示される程度の小さなものから図１１に示される大きなものまで選択され得る。後者の場合、図１１に示されるピッチを持ち、二次回折は、図１４で示されるクラッドのない場合に比べてさらに好ましく抑制される。これは、図１７ａ、ｂ及びｃに示される。
【００３７】
図１７ａ、ｂ及びｃは、ピッチ７００ｎｍの正方形状格子１３の回折効率を示す。簡単にするために、ｓ−偏光の回折効率のみが示される。図１７ａ、ｂ及びｃの縦軸は回折効率を示し、図１７ａ、ｂ及びｃの横軸は回折格子１３の深さ、入射光の波長（μｍ）及び回折角（度）を示す。ライトガイドプレート１１及びクラッド層１７の屈折率はそれぞれ、１．５９及び１．４である。入射光の波長は５３０ｎｍであり、入射角は６７°である。正方形状格子の負荷サイクルは０．５であり、−ｍＴ及び−ｋＲはそれぞれ、ｍ次回折及びｋ次反射を示す（ｍ＝１、２；ｋ＝１、２）。
ｎ＝１．５９の正方形状格子を、ｎ＝１．４の２つのクラッド層でコーティングすることで、前記二次回折をさらに抑制する。このことは、より大きなピッチを持つ第一の回折格子にとって好ましい。
【００３８】
本発明のひとつの実施態様において、ライトガイド装置は第一の光源１２及びライトガイドプレート１１の間に図１８で示すように、拡散装置１９を持つ。拡散装置１９は、光が、第一の回折格子１３を含むライトガイドプレート１１へ入る前に、その方向を広げたり混合したりするために使用され、これにより、拡散装置１９を出る光が、最初のＬＥＤなどの点光源ではなく「表面／ストリップ」状の光源からの光のように均一化される。でなければ、ライトガイドプレート１１が異なる角度で見られる場合に、光源１２からライトガイドプレート１１表面上の観測者の眼へ伸びる光ストリップが見られるであろう。拡散装置１９なしでは、筋状のＬＥＤが見える。拡散装置１９は、係る筋を見えなくし、従って光はより均一になる。
【００３９】
又は、図１９に示されるように、第一の光源１２及び拡散装置１９の間に光混合ガイド１１０があり、前記拡散装置１９へ導く。
【００４０】
図２０は、先細形状のコリメータ１８及び拡散装置１０が共存する場合を模式的に示す。光は最初に拡散装置１９に入り、次の先細形状のコリメータ１８に入る。
【００４１】
図８に示される２つの光源を持つ場合において、それぞれの光源１２とライトガイドプレート１１の間に、拡散装置１９及／又は先細形状コリメータ１８があり得ることは、当業者には理解されるべきである。
【００４２】
本発明の他の実施態様では、第一の回折格子１３に加えて、ライトガイド装置は第二の回折格子１１１を含み、それは第一の回折格子１３と交差するか又は平行に配置され、前記ライトガイドプレート１１の第一の表面と反対の第二の表面上に配置されるか、又は内部に配置される。図２１は、かかるライトガイド装置であって、２つの平行に配置された回折格子１３及び１１１が示される。２つの回折格子を介して、回折光の強度が二倍となる。
【００４３】
本発明の実施態様により、大きな円錐視野及びより光が、異なるピッチを持つ２つの回折格子を通じて達成される。小さなピッチを持つ第一の回折格子１３へ入射される光の波長は、比較的大きなピッチを持つ第二の回折格子１１１へ入射される光の波長よりも短い。さらに第一の回折格子１３へ入射される光は、第二の回折格子１１１に作用しない。このことは次の２つの方法で避けられる：（１）単一のライトガイドプレート１１上の２つの交差する回折格子で、それぞれトップ及びボトム表面即ち第一及び第二の表面上に設ける；（２）２つの分離された回折格子はお互いに接触することなく、それぞれ異なる回折格子とする。
【００４４】
図２２は、それぞれライトガイド装置の２つの表面１０４及び１０５上に設けられた２つの回折格子１３及び１１１を示す。２つの回折格子はお互いに直交する。第一の回折格子１３はピッチ２４０ｎｍを持つ。青色及び緑色光が第一の化学充填物３に入射される。第二の回折格子１１１はピッチ２７５ｎｍを持つ。赤色光が第二の回折格子１１１に入射される。
【００４５】
第一の回折格子１３のみを持つライトガイド装置と比較すると、図２２のライトガイド装置は、第一の回折格子１３のみを持つライトガイド装置により回折されない赤色光に対しても回折が達成される。第二の回折格子１１１のみを持つライトガイド装置と比較すると、図２２のライトガイド装置は、第二の回折格子１１１のみを持つライトガイド装置により達成される明瞭な円錐視野よりも大きな明瞭な円錐視野を達成する。
【００４６】
本発明の実施態様につきこれまで記載した。全ての変更技術構成は組み合わせることが可能である。例えば第二の光源１２とクラッド層１７、１７’、第二の回折格子１１１とクラッド層１７、１７’、第二の回折格子１１１と拡散装置１９などである。
【００４７】
図面は光学パスは説明をするためだけのものであり、簡単にするために全ての光線が描かれているものではない。
【００４８】
ここで開示された構成の多数の変更及び変法が当業者には自明であろう。しかし、上で説明された実施態様は、本発明を説明するためだけものであり、本発明を限定するためのものではない、ということは理解されるべきである。
【００４９】
本発明の本質から離れるものではない全てのかかる変更は、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図される。特許請求の範囲において、括弧内の符号は特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。動詞「含む」及びその関連語は、請求項又は明細書に列挙さらていない要素又はステップの存在を除外するものではない。ある要素の前の用語「ひとつの」は、該要素が複数であることを除外するものではない。第一の、第二の及び第三のなどの用語は、いかなる順を意味するものではない。これらは名前として解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１７ｃ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【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】
ライトガイド装置であり、前記ライトガイド装置は：
ライトガイドプレートであって、前記ライトガイドプレートの第一の表面又は内部に設けられる第一の回折格子を含むライトガイドプレートと；
前記ライトガイドプレートの第一の側とカップルされた第一の光源とを含み、
前記第一の回折格子が、前記ライトガイドプレートの前記第一の表面及び前記第一の表面と反対側の第二の表面から、前記第一の光源により生成される光を抽出するように構成され、
前記ライトガイド装置はさらに、第二の回折格子を含み、前記第一の回折格子と交差するか、平行に、前記ライトガイドプレートの前記第二の表面又は内部に設けられる、ライトガイド装置。
【請求項２】
請求項１に記載のライトガイド装置であり、前記第一の回折格子が前記第二の回折格子に関して交差され、前記第二の回折格子よりも小さいピッチを持ち、前記第一の回折格子へ入射される前記光が、前記第二の回折格子と相互作用せず、かつ前記第二の回折格子に入射される前記光よりも短い波長を持つ、ライトガイド装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれか一項に記載のライトガイド装置であり、前記第一の回折格子のピッチが、前記光の最短主波長よりも短い、ライトガイド装置。
【請求項４】
請求項１又は２のいずれか一項に記載のライトガイド装置であり、前記第一の回折格子のピッチが、前記光の最長主波長よりも大きい、ライトガイド装置。
【請求項５】
請求項４に記載のライトガイド装置であり、前記回折格子が、前記光の二次回折を抑制するために、正方形状である、ライトガイド装置。
【請求項６】
請求項１又は２のいずれか一項に記載のライトガイド装置であり、前記ライトガイドプレートが、２つのクラッド層を持ち、それぞれが前記ライトガイドプレートの前記第一の表面及び前記第二の表面をカバーし、前記クラッド層のいずれかの屈折率が、前記ライトガイドプレートの屈折率よりも小さい、ライトガイド装置。
【請求項７】
請求項６に記載のライトガイド装置であり、さらに、前記第一の光源と前記ライトガイドプレートとの間に、先細形状のコリメータを含み、前記光が直接前記クラッドへ入ることを抑制する、ライトガイド装置。
【請求項８】
請求項１又は２のいずれか一項に記載のライトガイド装置であり、前記ライトガイド装置が、前記第一の光源と前記ライトガイドプレートの間に拡散装置を含む、ライトガイド装置。
【請求項９】
請求項８に記載のライトガイド装置であり、前記ライトガイド装置が、前記第一の光源と前記拡散装置の間に光混合ガイドを含む、ライトガイド装置。
【請求項１０】
請求項１又は２のいずれか一項に記載のライトガイド装置であり、さらに、第二の光源を含み、前記ライトガイドプレートの前記第一の側と反対側の第二の側でカップルする、ライトガイド装置。
【国際調査報告】
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