(57)【要約】  本発明は、光を吸収し、又は光を放射するための光学機械システム１であって、静的フレーム要素１０と、入射光８０を捕捉し、透過光９０を伝送することができる１つ又は複数の光学層４１、４２を備える光学配置４０であって、静的フレーム要素１０の内側及び外側から入射光８０を受けることができるように配列される、光学配置と、透過光９０を吸収し、又は入射光８０を放射することができる光吸収／放射基板５０と、光吸収／放射基板５０に対して光学配置４０の層４１、４２のうちの少なくとも１つを、又はその逆を、移動させるためのシフト機構６０であって、透過光９０を光吸収／放射基板５０によって最適に吸収することができるように、又は光吸収／放射基板５０によって放射された入射光８０を光学配置４０によって最適に伝送することができるように、静的フレーム要素１０に対して１つ又は複数の並進要素６５を通して光学配置４０の層４１、４２のうちの少なくとも１つ又は光吸収／放射基板５０を並進移動させるように配列される、シフト機構６０とを備える、光学機械システム１に関する。さらに、本発明は、前述の光学機械システムを用いて、光を吸収し、又は光を放射するための対応する方法にも関する。
2020507295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を吸収し、又は光を放射するための光学機械システム（１）であって、
・  静的フレーム要素（１０）と、
・  入射光（８０）を捕捉し、透過光（９０）を伝送することができる１つ又は複数の光学層（４１、４２）を備える光学配置（４０）であって、前記静的フレーム要素（１０）内から、及びその外側から前記入射光（８０）を捕捉することができるように配列される、光学配置と、
・  前記透過光（９０）を吸収し、又は前記入射光（８０）を放射することができる複数の光吸収／放射要素（５１、５２）を有する光吸収／放射基板（５０）と、
・  前記光吸収／放射基板（５０）に対して前記光学配置（４０）の前記層（４１、４２）のうちの少なくとも１つを、又はその逆を、移動させるためのシフト機構（６０）とを備え、
前記シフト機構（６０）が、前記透過光（９０）を前記光吸収／放射基板（５０）によって最適に吸収することができるように、又は前記光吸収／放射基板（５０）によって放射された前記入射光（８０）を前記光学配置（４０）によって最適に伝送することができるように、１つ又は複数の並進要素（６５、６５’）を通して、前記静的フレーム要素（１０）に対して、前記光学配置（４０）の前記層のうちの少なくとも１つ又は前記光吸収／放射基板（５０）を並進移動させるように配列され、
前記シフト機構（６０）が、１つ又は複数の案内要素（２６、２６’）が前記並進要素（６５、６５’）の自由度を限定することができるように、前記１つ又は複数の案内要素（２６、２６’）をさらに備える、光学機械システム（１）。
【請求項２】
前記１つ又は複数の並進要素（６５、６５’）の自由度を限定することができる前記１つ又は複数の案内要素（２６、２６’）が、前記光学配置（４０）と前記光吸収／放射基板（５０）との相対的位置を前記シフト機構（６０）によって正確に調整し、より具体的には、前記光学配置（４０）と前記光吸収／放射基板（５０）との間の相対的回転を回避し、又は最小限に抑えることができるように配列される、請求項１に記載の光学機械システム（１）。
【請求項３】
前記光学配置（４０）が、前記静的フレーム要素（１０）の前側に取り付けられ、前記光吸収／放射基板（５０）及び前記シフト機構（６０）を完全に囲む密閉箱を互いに形成する、請求項１又は２に記載の光学機械システム（１）。
【請求項４】
前記光学配置（４０）が、外部条件が変化しているとき前記静的フレーム要素と前記光学配置とによって画定された密閉空間内に超過圧力が高まり、及び／又は水分凝縮が起きるのを防止するために通気システムを組み込む、請求項３に記載の光学機械システム（１）。
【請求項５】
前記案内要素（２６）が、前記静的フレーム要素（１０）と第１の並進要素（６５）との間、又は第１の並進要素（６５）と第２の並進要素（６５’）との間に取り付けられる、請求項１から４までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項６】
前記システム（１）が、第１の案内要素（２６）と、第２の案内要素（２６’）と、静的アタッチメント要素（１１）と、中間並進要素（６６）と、モバイル・アタッチメント要素（６７）とを備える案内モジュール（３０）をさらに備え、前記案内モジュール（３０）が、前記静的フレーム要素（１０）に結合される前記静的アタッチメント要素（１１）と前記中間並進要素（６６）との間に前記第１の案内要素（２６）が取り付けられるように配列され、前記第２の案内要素（２６’）が、前記案内要素（２６）の第１の対に対して垂直の軸に沿って配列され、前記中間並進要素（６６）と、前記並進要素（６５）に結合された前記モバイル・アタッチメント要素（６７）との間に取り付けられる、請求項１から５までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項７】
前記案内要素（２６）のうちの少なくとも１つが、可撓案内要素、例えば、ばね又は板ばねである、請求項１から６までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項８】
前記システム（１）が、前記光吸収／放射基板（５０）と前記光学配置（４０）との間に配列された１つ又は複数の摺動体（２７）と、１つ又は複数の事前制約要素（２８）とをさらに備える、請求項１から７までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項９】
前記システム（１）が、摺動体（２７）と、それらが上を摺動する表面との間に摺動パッド（２９）をさらに備える、請求項８に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１０】
前記光吸収／放射基板（５０）が、複十字継ぎ手又は複玉継ぎ手などの案内要素（２６）を用いて前記光学配置（４０）に直接取り付けられる、請求項１から９までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１１】
前記光学配置（４０）が、少なくとも１つの光学層（４１）を備え、前記光学層が、複数の光学素子（４７）を備える、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１２】
前記光学配置（４０）が、直接、又は接着剤層（４５）を用いてのいずれかで接合される少なくとも２つの光学層を備える、請求項１から１１までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１３】
前記光学素子（４７）が、ミラーなどの反射タイプ又は平凸、平凹、両凸、両凹、凹凸レンズ・タイプ、及び多項式形状を有する非球面曲率を含むレンズなどの屈折タイプである、請求項１１から１２までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１４】
前記光学素子が、金属化などの反射コーティングで塗布される。請求項１０から１３までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１５】
前記光吸収要素（５１）が太陽電池であり、及び／又は前記発光素子（５２）がＬＥＤである、請求項１から１４までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１６】
前記シフト機構（６０）の前記並進要素（６５）が、前記光学配置（４０）の少なくとも１つの光学層（４１、４２）又は前記光吸収／放射基板（５０）を１つ又は複数の自由度で並進移動において移動させることができるように、少なくとも１つのアクチュエータ（２５）と制御システムとを備える、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１７】
前記シフト機構（６０）が、同じ並進軸に対して平行に、ただし、前記並進要素（６５）の対向する端部において配設された２つ以上のアクチュエータ（２５）と、最初の２つに対して垂直の方向に配設された１つ又は複数のアクチュエータ（２５）とを備える、請求項１６に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１８】
前記アクチュエータ（２５）が、電気機械アクチュエータ、静電気アクチュエータ、圧電アクチュエータ、スティック・スリップ・アクチュエータ又は空気圧アクチュエータである、請求項１５から１７までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項１９】
前記並進要素（６５）の位置を監視するためにフィードバック制御ループをさらに備え、前記フィードバック制御ループが、例えば、光学センサ、磁気センサ又は光起電センサ、又はこれらのセンサのうちのいくつかの組合せである、請求項１から１８までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項２０】
前記静的フレーム（１０）が、底部において少なくとも部分的に開放されており、可撓膜（１５）が、前記並進要素（６５）と前記静的フレーム（１０）との間の間隙を密閉し、その一方で、前記並進要素（６５）が横方向及び垂直の両方に移動することが可能になる、請求項１から１９までのいずれか一項に記載の光学機械システム（１）。
【請求項２１】
請求項１に記載の光学機械システム（１）を用いて光を吸収し、又は光を放射するための方法であって、
・  入射光（８０）を捕捉するステップ及び透過光（９０）を伝送するステップと、
・  透過光（９０）を吸収するステップ又は入射光（８０）を放射するステップと、
・  前記光吸収／放射基板（５０）に対して前記光学配置（４０）の前記光学層（４１、４２）のうちの少なくとも１つを、又はその逆を、移動させるステップとを含み、
前記シフト機構（６０）が、前記透過光（９０）を前記光吸収／放射基板（５０）によって最適に吸収することができるように、又は前記光吸収／放射基板（５０）によって放射された前記入射光（８０）を前記光学配置（４０）によって最適に伝送することができるように、前記光学配置（４０）の前記光学層（４１、４２）のうちの前記少なくとも１つ又は前記光吸収／放射基板（５０）を１つ又は複数の並進要素（６５）によって並進移動させる、方法。
【請求項２２】
請求項２２に記載の光学機械システム（１）を用いて光を吸収し、又は光を放射するための方法であって、前記シフト機構（６０）の機械構造が、打抜き加工をし、レーザ又は水切断をし、折り畳みをして最終形状にし、好ましくは、１つ又は複数の継ぎ手（１２）又は点における溶接又ははんだ付けを含むことによって、単一ブロックの材料から製造される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学システムの技術分野に関し、より詳しくは、光学機械システムの技術分野に関する。特に、本発明は、光を吸収し、又は光を放射するための光学機械システム及び対応する方法に関する。そのような光学機械システムは、特に、太陽電気の生産のための太陽電池パネルの構築だけでなく、ＬＥＤなどの光源に基づく照明器具の光出力を制御する際にも有利に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
光電池（ＰＶセル：ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  ｃｅｌｌ）は、可視光を直流（ＤＣ：ｄｉｒｅｃｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ）に変換する特殊半導体ダイオードである。ＰＶセルには、赤外線（ＩＲ）又は紫外線（ＵＶ）放射をＤＣ電気に変換できるものもある。光電池は、太陽光発電システムの不可欠な部分であり、太陽光発電システムは商用電力の代替電源として次第に重要になりつつある。
【０００３】
太陽エネルギーから電気への変換効率を増加させることは、太陽電気の費用を低下させ、それを燃料などの他のエネルギー源と競合させるのに望ましい。しかし、標準シリコン太陽電池の効率は、約２０〜２５％に限定される。多接合太陽電池に基づく代替光起電力技術は、遙かにより効率的である（それらは４０％を超える効率を実現している）が、直接的代用として使用するにはかなり高価すぎる。
【０００４】
高効率光電池の使用を手ごろなものにするために提案された１つの解決策は、いわゆる集光型太陽光発電（又はＣＰＶ：Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ  Ｐｈｏｔｏ  Ｖｏｌｔａｉｃ）である。ＣＰＶシステムは、より小さな表面積の光電池への入射日光の集中を利用し、それにより全材料費を低減する。この技術のため、最高の既存の光電池技術を使用することが可能になっている。日光の集中により、発生される電力の量を低減することなく、光電池によって覆われた全表面積を低減することが可能となる。太陽集光器は、レンズ又はミラーなどの光学構成部品を利用し、それにより、さらに費用低減する可能性が提供される。したがって、ＣＰＶシステムは、従来のシリコン製光電池を用いるよりも少ない生産費用で電気を発生させることを可能とする。
【０００５】
しかし、ＣＰＶシステムの欠点は、「エタンデュ」原理によれば、集光係数が高ければ高いほど、角度許容が低くなることである。日にわたる、及び四季にわたる太陽の動きは、結果として２つの軸、すなわちアジマス及び迎角に沿った入射角の大きな変動となる。したがって、向きが固定した従来の集光器は、これらの変動に応じるのに広い受光角を必要とし、したがって、相対的に小さな集光係数を実現するだけである。顕著な集光係数を実現するために、ＣＰＶシステムを正確に太陽に向けて位置合わせするのに太陽追尾機構が必要とされる。
【０００６】
太陽追尾装置は、光起電性パネル、反射器、レンズ又は他の光学デバイスを太陽の方に向けるのに使用されるデバイスである。空の太陽の位置は、季節及び時刻とともに変化するので、追尾装置は、エネルギー生産を最大化するように集光システムを位置合わせするのに使用される。様々な費用、精巧さ、及び性能の、多くのタイプの太陽追尾装置がある。追尾装置の２つの基本カテゴリーは、単軸及び２軸である。単軸太陽追尾装置は、水平軸又は垂直軸のいずれかを有することができる。２軸太陽追尾装置は、水平軸及び垂直軸の両方を有し、したがって、それらは、実質的に空のどこでも太陽の視運動を追尾することができる。
【０００７】
しかし、外部単軸及び２軸追尾装置は、大型で、重く、構造が非常に複雑である。それらは、頻繁な保守を必要とし、風荷重又は湿度に関連した信頼性問題を有する。さらに、それらの大きさ、重量及び形状因子により、これらの追尾装置は、屋根の上面に装着することができず、したがって、利用可能面積が限定されていることにより高効率が鍵である、太陽電池パネルの住宅市場への必要性に応じることができない。
【０００８】
他方、ＬＥＤパネルが、エネルギー効率及び信頼性の理由で他のタイプの光源に次第にとって替わりつつある。本来、ＬＥＤパネルは、複数の準時間源が、幅の広い、どちらかと言えば平面の基板上に広がった分散光源である。各個別光源を移動させ、又は傾斜させることは実用的でない。パネル全体を移動させ、又は傾斜させることは、場所をとり、強力な動力化及び複雑な機構を必要とする。したがって、それは天井に埋め込まれた照明器具など、すべての使用事例には適用できない。
【０００９】
したがって、移動外部光源（例えば、太陽）によって放射された入射光を追尾し、吸収するのに、又は内部光源（例えば、ＬＥＤの配列）によって放射された光線の指向性及び向きを調整するのに高い効率及び広い受光角を有する光学機械システムが必要とされる。
【００１０】
さらに、太陽電池パネル又は平面照明器具内への統合に適切であるように、限定体積内だけを移動する光学機械システムが必要とされる。より具体的には、これはシステムが回転せずに、短ストロークを用いて並進においてのみ移動することを意味する。
【００１１】
最後に、信頼性があり、長期の残存期間にわたって最小の保守を必要とするシステムがまだ必要とされる。例えば、太陽電池パネルの場合、少なくとも２０年の残存期間を有するシステムが期待される。照明用途では、残存期間は、典型的には、太陽電池パネルに比較して短いが、デューティ・サイクルが高い可能性があり、結果として同様の要件となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、本発明の目的は、光を吸収し、又は光を放射するための新たな光学機械システム及び対応する方法を提案することにあり、その場合、周知のシステム及び方法の上記の欠点が完全に克服され、又は少なくとも大いに減少される。
【００１３】
本発明の目的は、特に、光を吸収し、又は光を放射するための光学機械システム及び対応する方法を提案することにあり、そのため、外部から発生され、及び内部から発生された入射光を最適に捕捉し、その向きを改変することが可能である。
【００１４】
外部又は内部光源からの入射光を、それを最適に吸収することができるか又は放射することができるかのいずれかであるように、捕捉し、透過光の経路を改変することも本発明の目的である。より具体的には、本発明の目的は、吸収を最大化するか又は所望の放射パターンを実現するかのいずれかをするために透過光の向き及び収束度を調整することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、これらの目的は、特に、２つの独立請求項の要素を通して実現される。他の有利な実施例は、従属請求項及び明細書本文からさらに続く。異なる実施例における本明細書に開示する特徴は、当業者によって容易に組み合わせることもできる。
【００１６】
特に、第１の態様において、本発明の目的は、光を吸収し、又は光を放射するための光学機械システムであって、
・  静的フレーム要素と、
・  入射光を捕捉し、透過光を伝送することができる１つ又は複数の光学層を備える光学配置であって、静的フレーム要素内から及び／又はその外側から入射光を捕捉することができるように配列される、光学配置と、
・  透過光を吸収し、又は入射光を放射することができる１つ又は複数の吸収／放射要素を備える光吸収／放射基板と、
・  光吸収／放射要素に対して光学配置の層のうちの少なくとも１つを、又はその逆を、移動させるためのシフト機構とを備え、
シフト機構が、透過光を光吸収／放射基板によって最適に吸収できるように、又は光吸収／放射基板によって放射された入射光を光学配置によって最適に伝送できるように、１つ又は複数の並進要素を用いて光学配置の層のうちの少なくとも１つ又は光吸収／放射基板を並進移動させるように配列され、
シフト機構が、１つ又は複数の並進要素の自由度を限定することができる１つ又は複数の案内要素をさらに備える、光学機械システムによって実現される。
【００１７】
本発明のため、外部から発生され、及び内部から発生された入射光を最適に捕捉し、伝送することが可能である。本発明により、前に提案された解決策に対して、入射光を吸収する、より高い効率を実現することも可能になり、ＬＥＤパネルなどの平面照明器具からの光出力の向き及び収束度を正確に制御することも可能になる。これらの実例において、光吸収要素は太陽電池であるが、発光素子はＬＥＤなどの光源である。
【００１８】
本発明の光学機械システムが日光及び太陽電池に使用されるとき、本発明により、本発明の説明する光学機械システムを備えないシステムに対して、太陽電池の全表面積を顕著に低減することができるので、顕著な費用の低減が可能になる。したがって、高い効率の太陽電池を使用することができ、結果として法外な費用になることなく、システムの効率を増加させることができる。光学機械システムにより、入射日光の入射角のいかんを問わず、入射日光が高い効率で太陽電池に伝送されることが確実になる。
【００１９】
本発明の光学機械システムが、例えばＬＥＤを有する発光素子に使用されるとき、本発明により、発光素子によって放射された光を捕捉し、透過光の向き及び収束度を調整することが可能になる。
【００２０】
好ましい一実施例において、１つ又は複数の並進要素の自由度を限定することができる１つ又は複数の案内要素は、光学配置と光吸収／放射基板との相対的位置をシフト機構によって正確に調整することができ、より具体的には、光学配置と光吸収／放射基板との間の相対的回転を回避し又は最小限に抑えることができるように配列される。これにより、光学配置と光吸収／放射基板との相対的移動が、回転なしで、並進においてのみ行われることを確実にするシフト機構を有することが可能になる。
【００２１】
好ましい一実施例において、光学配置は、静的フレーム要素の前側に取り付けられ、環境要因からの影響（機械的衝撃、風荷重又は湿度などの）が最小限に抑えられるように、光吸収／放射基板及びシフト機構を完全に囲む密閉箱を互いに形成する。
【００２２】
他の実施例において、光学配置は、外部条件が変化しているとき（例えば、温度変化）静的フレーム要素と光学配置とによって画定された密閉空間内に超過圧力が高まり、及び／又は水分凝縮が起きるのを防止するために通気システムを組み込む。したがって、システムの残存期間及び信頼性を増加させることができる。
【００２３】
本発明の別の好ましい実施例において、案内要素は、静的フレーム要素と第１の並進要素との間、又は第１の並進要素と第２の並進要素との間に取り付けられる。より具体的には、システムは、第１の案内要素と、第２の案内要素と、静的アタッチメント要素と、中間並進要素と、モバイル・アタッチメント要素とを備える案内モジュールをさらに備え、案内モジュールは、第１の案内要素が、静的フレーム要素に結合される静的アタッチメント要素と中間並進要素との間に取り付けられ、第２の案内要素が案内要素の第１の対に対して垂直の軸に沿って配列され、中間並進要素と、並進要素に結合されたモバイル・アタッチメント要素との間に取り付けられるように配列される。上記に説明した案内要素の具体的な配列のため、案内モジュールは、２つの垂直軸上の並進要素を案内することができる。
【００２４】
別の好ましい実施例において、案内要素のうちの少なくとも１つは、可撓案内要素、例えば、ばね又は板ばねである。機械的変形に基づく可撓案内要素は、摩擦が関与せず、摩耗に見舞われないので、高い信頼性及び長い残存期間を必要とする機械システム（本発明の光学機械システムなどの）に有利である。さらに、移動に対して垂直の方向へのそれらの剛性及び小さな変位を実行する際のそれらの精度は、特にこのタイプのシステムに適している。
【００２５】
本発明の別の実施例において、光学機械システムは、光学配置と光吸収／放射基板との間に配列された１つ又は複数の摺動体をさらに備える。１つ又は複数の摺動体は、その端部のうちのいずれかに固定し、他方上で摺動することができ、又は両方の端部上で摺動するように配列することができる。例えば、摺動体は、一端上において光学配置に固定し、他端上において光吸収／放射基板上で摺動するようにすることができ、又はその逆にすることができる。摺動体が摺動している表面に常に接触していることを確実にするために、ばねなどの事前制約要素を摺動体と同じ軸上に配列することができる。適切な数の摺動体により、光学配置と光吸収／放射基板との間の距離は、光学機械システムの全面にわたって正確に及び確実に維持することができる。さらに、光学配置の表面に対して垂直の軸上の光学機械システムの剛性は、大いに増加され、シフト機構の他の案内要素上の剛性要件を低下させる。
【００２６】
他の実施例において、摩擦を低減し、及び／又は上で摺動が行われる表面の傾きを局部的に変化させるために、いくつかの中間摺動パッドを摺動体とそれらが上を摺動する表面との間に配列することができる。より具体的には、摺動パッドは、摺動体が摺動パッド上を横方向に移動しているとき、光学配置と光吸収／放射基板との間の距離が所望の曲率により変化するように、任意の所望の曲率（例えば、球形の一部分）を有することができる。そうでなければ、横変位が、制御された垂直変位を誘導する。この構成は、光学機械システムの効率及び／又は角度許容を増加させるのに有利である。
【００２７】
本発明の別の好ましい実施例において、光学配置は、光吸収／放射基板に対する光学配置の相対的移動が曲線軌道（例えば、球形の一部分）に沿って案内されるように、複十字継ぎ手又は複玉継ぎ手などの案内要素を用いて光吸収／放射基板に直接取り付けられる。これらの案内要素によって設けられた直接機械的連結は、光学配置及び光吸収／放射基板の互いに対する、より正確な位置決めを確実にする。さらに、湾曲変位軌道が、光学機械システムの効率及び／又は角度許容を増加させるのに有利であることができる。
【００２８】
他の好ましい一実施例において、光学配置は、少なくとも１つの光学層を備え、光学層は、１つ又は複数の光学素子を備える。しかし、２つ以上の光学層が可能である。光学配置の１つの光学層は、入射光の進路を改変するのに十分である。より高い柔軟性及び増加した精度を実現することができるように、光進路を改変する（集中させる、伝送する、反射する）ために、２つ以上の光学層を有利に組み合わせることができる。各光学層は、１つ又は複数の光学層を適切に調整し、最適化することができるように、複数の光学素子を備えることができる。
【００２９】
本発明の別の好ましい実施例において、光学配置は、直接、又は接着剤層を用いてのいずれかで互いに接合された少なくとも２つの光学層を備える。この実施例において、前面光学層（光吸収／放射基板から最も遠いもの）は、光学配置の剛性を増加させ、後続の光学層を機械的衝撃又は環境汚染（ほこり又は湿度などの）から保護するために、ガラス又はアクリル（ＰＭＭＡ）などの相対的に硬い材料で製作される。前面光学層は典型的には平坦（光学素子なし）であるが、透過光の経路又は分布を改変するようにパターン形成することもできる。さらに、前面光学層は、光透過率を改善するために片面又は両面反射防止コーティングを塗布することができる。
【００３０】
他の実施例において、光学素子は、ミラーなどの反射タイプ、又は平凸、平凹、両凸、両凹、凹凸レンズ・タイプ、及び多項式形状を有する非球面曲率を含むレンズなどの屈折タイプである。１つ又は複数の変曲点を含む、非球面曲率（多項式形状）を有するレンズなどの光学素子により、角度許容を増加させ、光学収差を低減するために、より高い設計自由度が可能になる。
【００３１】
他の一実施例において、光学素子は、金属化などの反射コーティングで塗布される。そのような光学素子は、例えば、ミラーとして機能することができる。
【００３２】
最も好ましい一実施例において、光吸収要素は太陽電池であり、及び／又は発光素子はＬＥＤである。太陽電池は透過光を吸収し、又は捕捉するように構成されるが、ＬＥＤは入射光を放射することができる。典型的には、本発明の光学機械システムは、光吸収要素（すなわち、太陽電池）か、又は発光素子（すなわち、ＬＥＤ）のいずれかを含む光吸収／放射基板を有する。それにもかかわらず、光吸収／放射基板を光吸収要素と発光素子との混合物で製作することもできる実施例を有することは、もちろん、除外されない。
【００３３】
他の好ましい実施例において、シフト機構は、光学配置の少なくとも１つの光学層又は光吸収／放射基板を１つ又は複数の自由度で並進移動において移動させることができるように、少なくとも１つのアクチュエータと、制御システムとを備える。並進移動は、それに応じて１つ、２つ、又は３つの自由度で構成することができる。並進におけるより高い自由度は、システムの精度及び感度を増加させることができ、したがって、光吸収要素（例えば、太陽電池）による光の吸収、又は発光素子（例えば、ＬＥＤ）による光の放射を最適化することができる。
【００３４】
本発明の別の好ましい実施例において、シフト機構は、同じ並進軸に対して平行に、ただし、並進要素の対向する端部において配設された２つ以上のアクチュエータと、最初の２つに対して垂直の方向に配設された１つ又は複数のアクチュエータとを備える。この構成により、光吸収／放射基板と光学配置との間に相対的回転が何もないことを確実にするために、光学配置に対して垂直である軸を中心にした並進要素の任意の寄生回転を無効にすることが可能になる。
【００３５】
一実施例によれば、アクチュエータは、電気機械アクチュエータ、静電気アクチュエータ、圧電アクチュエータ、スティック・スリップ・アクチュエータ又は空気圧アクチュエータである。
【００３６】
他の実施例によれば、本発明の光学機械システムは、並進要素の位置を監視するためにフィードバック制御ループをさらに備え、フィードバック制御ループは、例えば、光学センサ、磁気センサ又は光起電センサ、又はこれらのセンサのうちのいくつかの組合せである。１つ又は複数のセンサは、並進要素、光学配置、又は光吸収／放射基板（又はそれの組合せ）の相対的又は絶対的位置に関する情報を報告することができ、したがって、光吸収又は光放射を最適化することができる。
【００３７】
本発明の別の実施例において、静的フレームは、底部において少なくとも部分的に開放されており、可撓膜が、並進要素と静的フレームとの間の間隙を密閉し、その一方で、並進要素が横方向及び垂直の両方に移動することが可能になる。この構成において、並進要素及びそれとともに光吸収／放射基板は、対流によって熱を消散させることを可能にする周囲温度に直接さらされる。
【００３８】
第２の態様において、本発明は、前述の本発明の第１の態様の光学機械システムを用いて光を吸収し、又は光を放射するための方法であって、
・  入射光を捕捉するステップ及び透過光を伝送するステップと、
・  透過光を吸収するステップ又は入射光を放射するステップと、
・  光吸収／放射基板に対して光学配置の光学層の少なくとも１つを、又はその逆を、移動させるステップとを含む、方法に関し、シフト機構は、透過光を光吸収／放射基板によって最適に吸収することができるように、又は光吸収／放射基板によって放射された入射光を光学配置によって最適に伝送することができるように、１つ又は複数の並進要素を用いて光学配置の少なくとも１つの光学層又は光吸収／放射基板を並進移動させる。
【００３９】
第３の態様において、本発明は、本発明の光学機械システムを用いて光を吸収し、又は光を放射するための方法に関し、シフト機構の機械構造が、打抜き加工をし、レーザ又は水切断をし、次いで折り畳んで最終形状にし、好ましくは１つ又は複数の継ぎ手又は点における溶接又ははんだ付けをすることを含むことによって単一ブロックの材料から製造される。
【００４０】
本発明の上述の及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面との組合せで理解される以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図２】光学配置が１つの可動光学層と１つの静的光学層とを備える、本発明の第２の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図３Ａ】光学配置が１つの静的光学層だけを備え、光吸収／放射基板が可動である、本発明の第３の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第３の実施例による（図３Ａに対応する）、光学機械システムのシフト機構の概略的断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第３の実施例による（図３Ａに対応する）、光学機械システムのシフト機構の概略的断面図である。
【図４Ａ】光吸収／放射基板が可動であり、光学配置が２つの静的光学層を備える、本発明の第４の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図４Ｂ】光学配置が、互いに直接接合された２つの光学層から構成される、第５の実施例による、光学配置の詳細な概略的断面図である。
【図４Ｃ】光学配置が、接着剤層を用いて互いに接合された２つの光学層から構成される、第６の実施例による、光学配置の詳細な概略的断面図である。
【図４Ｄ】光吸収／放射基板と光学配置との間に一定の距離を維持するために可動光吸収／放射基板を有し、及び摺動体と事前制約要素とを有する、本発明の第７の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｄと同じ実施例による、光学機械システムの概略的断面図であるが、その場合、第１の光学層が、摺動体の数を増加させることができるためにいくつかのブロックから構成される。
【図４Ｆ】摺動パッドが摺動体と光学配置との間に配列される、第８の実施例による、光学機械システムの詳細な概略的断面図である。
【図４Ｇ】案内要素を用いて光学配置に直接取り付けられた可動光吸収／放射基板を有する本発明の第９の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図４Ｈ】図４Ｇと同じ実施例を表すが、その場合、案内要素を用いて光学配置に直接取り付けられた可動光吸収／放射基板が、シフト機構によってシフトされている。
【図４Ｉ】図４Ｇと同じ実施例を表すが、複数の案内要素と、いくつかのブロックから構成された光学層とを有する。
【図４Ｊ】底部において部分的に開放された静的フレームを有する、本発明の第１０の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図５Ａ】外部から発生された入射光を有する、本発明の第１１の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図５Ｂ】外部から発生された入射光を有する、本発明の第１１の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図５Ｃ】内部から発生された入射光を有する、本発明の第１２の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図５Ｄ】内部から発生された入射光を有する、本発明の第１２の実施例による、光学機械システムの概略的断面図である。
【図６Ａ】本発明の第１３の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１３の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図６Ｃ】本発明の第１４の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図７Ａ】本発明の第１５の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図７Ｂ】本発明の第１５の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図８】本発明の第１６の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図９】本発明の第１７の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図１０】本発明の第１８の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図１１Ａ】本発明の第１９の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図１１Ｂ】本発明の第１９の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図１１Ｃ】本発明の第１９の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【図１２】本発明の第２０の実施例による、光学機械システムの概略的上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１は、本発明の第１の実施例による、光学機械システム１の概略的上面図を示す。この光学機械システム１は、光学配置４０と、光吸収／放射基板５０と、シフト機構６０とを備える。
【００４３】
図１において見ることができるように、この実施例において、シフト機構６０は、並進要素６５と、１つのアクチュエータ２５と、２つの案内要素２６とを備える。この実施例において第１の光学層４１だけを備える光学配置４０は、並進要素６５上に装着されるが、光吸収／放射基板５０は、静的フレーム１０に固定される。シフト機構６０のため、並進要素６５は、方向Ｗに沿って並進において移動だけすることができる。言い換えれば、シフト機構６０は、１つの自由度を用いて並進要素６５を並進移動させるように配列される。
【００４４】
静的フレーム要素１０は、光学機械システム１の外枠である。いくつかの実施例において、静的フレーム要素１０は、光学配置４０と、光吸収／放射基板５０と、シフト機構６０とを完全に囲むことが好ましい。フレーム要素１０は、アルミニウム、鋼鉄又はステンレス鋼などの金属材料で製作することができる。外枠は、商業用又は住宅用の屋根などの領域、又は博物館展示スペース、事務所スペース又は会議室などの部屋の天井に装着することができる。
【００４５】
図２は、本発明の第２の実施例による、光学機械システム１を示す。この実施例において、構成部品５０及び６０は、静的フレーム要素１０と光学配置４０とによって形成された箱内に封入される。光学機械システム１は、２つの光学層４１及び４２を有する光学配置４０を備える。この第２の実施例において、第２の光学層４２及び光吸収／放射基板５０は、静的フレーム要素１０に取り付けられる。第２の光学層４２の取付けは、１つ又は複数の継ぎ手１２を通して行うことができる。この実施例において、第２の光学層４２及び光吸収／放射基板５０は、可動でない。光学配置４０の第１の光学層４１は、並進要素６５上に装着される。並進要素６５のため、第１の光学層４１は、アクチュエータ２５の作動を通してＷの方向に並進移動させることができる。案内要素２６は、並進要素６５の自由度を制限し、したがって、それはＷの方向に並進において移動だけすることができる。
【００４６】
図３Ａから３Ｃは、本発明の第３の実施例による、光学機械システム１を示す。この実施例において、光学配置４０は、第１の光学層４１だけを備え、第１の光学層４１は、１つ又は複数の継ぎ手１２を通して静的フレーム要素１０へのその取付けにより可動でない。光吸収／放射基板５０は、並進要素６５上に装着される。シフト機構６０の並進要素６５は、１つのアクチュエータ２５によって作動され、案内要素２６によって案内される。図３Ｂ及び３Ｃは、図３Ａの概略的断面図からの２つの詳細な図である。詳細な図において見ることができるように、アクチュエータ２５及び案内要素２６のため、並進要素６５は、直線方向Ｗに並進移動される。
【００４７】
図４Ａは、本発明の第４の実施例を示す。この実施例は、光学配置４０が２つの光学層４１及び４２から構成されることを除いて、図３Ａの実施例と同様である。この実施例において、光学配置４０の両方の層は、１つ又は複数の継ぎ手１２を通して静的フレーム要素１０に取り付けられ、したがって、可動でない。光吸収／放射基板５０は、並進要素６５に取り付けられる。アクチュエータ２５及び案内要素２６のため、並進要素６５上に装着された光吸収／放射基板５０は、図３Ｃにおいて示すように、Ｗの方向に並進移動させることができる。
【００４８】
光学配置４０の第２の光学層４２は、優良な光学特性を有し、したがって、光学機械システムを機械的衝撃又は環境汚染から保護するために、高い光透過率及び優良な機械特性を可能にする。例えば、光学層４２は、ガラス、ＰＭＭＡ（アクリル）又はポリカーボネート（ＰＣ）で製作することができる。もちろん、この光学層を製造するのに他の適切な材料を使用することもできる。
【００４９】
光学層と静的フレーム要素１０との間の熱膨張係数の不一致に対応するために、可撓伸縮継ぎ手１２を使用して、光学配置４０の光学層４１及び４２を静的フレーム要素１０に接続することができる。
【００５０】
本発明の光学機械システム１は、１つ又は複数の均圧膜から構成され、静的フレーム要素１０内に組み込まれた通気システム（ここでは図示せず）を備えることができる。均圧膜は、例えば、ゴム又はＧｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）材料で製作することができる。通気システムの利点は、本発明の光学機械システムが最も効率的なやり方で機能することができることを確実にするために、静的フレーム要素１０内に封入された空気の圧力及び湿度を調節することにある。
【００５１】
この目的で、本発明のすべての実施例において、光学機械システム１の光学配置４０は、本発明のシフト機構６０のため、外部及び内部の両方から発生された入射光８０を捕捉し、透過光９０を最適に伝送することができることに留意されたい。言い換えれば、各実施例は、外部から発生された入射光を捕捉するか又は吸収するかのいずれかをし、又は内部から発生された光を放射するのに使用することができる。
【００５２】
図４Ｂ及び４Ｃは、光学配置４０が、互いに取り付けられた２つの光学層４１及び４２から構成される、本発明の第５及び第６の実施例を示す。図４Ｂにおいて，２つの光学層は、例えば、射出成型により、又はプラズマ活性化工程を使用して直接互いに接合される。２つの光学層は、図４Ｃに示すように、例えば、シリコーン接着剤又はＵＶ硬化接着剤として、中間接着剤層４５を用いて互いに接合することもできる。
【００５３】
２つの光学層４１及び４２の直接結合のため、本発明の第７の実施例によれば、図４Ｄに示すように、１つ又は複数の事前制約要素２８と組み合わせて、基板５０と光学配置４０との間の距離が光学機械システム全体にわたって一定であることを確実にする複数の摺動体２７を実装することが可能である。事前制約要素は、例えば、ばね又は板ばねであることができる。摺動体の数は、典型的には、アクチュエータ２５の移動の方向において少なくとも３つであり、パネルの大きさ／表面とともに増加する。複数の摺動体に対応するために、光学配置４０の第１の光学層４１は、図４Ｅに示すように、いくつかのブロックで製作することができる。
【００５４】
摺動体２７は、必要に応じ摩擦を低減するためにコーティングを追加して、光学配置４０の層のうちの１つの表面上を直接摺動することができ、又は本発明の第８の実施例によれば、図４Ｆに示すように、それらは平坦な又は湾曲した摺動パッド２９上を摺動することができる。摺動パッド２９の曲率は、並進要素６５が横方向に移動しているとき、光吸収／放射基板５０と光学配置４０との間の距離を変更するのに使用することができる。
【００５５】
本発明の第９の実施例によれば、光吸収／放射基板５０は、図４Ｇに示すように、案内要素２６を用いて光学配置４０に直接取り付けられる。この場合、案内要素２６は、板ばねなどの可撓案内要素、又は複玉継ぎ手、複磁気玉継ぎ手又は複自在継ぎ手（複十字継ぎ手）などの任意の適切なタイプの可撓要素であることができる。図４Ｈに示すように、案内要素は、直線アクチュエータ２５が並進要素６５を方向Ｗに押すか又は引くとき、並進要素６５上に装着された光吸収／放射基板５０が、曲線軌道Ｗ’、例えば、円形の一部分に沿って移動するように設計される。言い換えれば、案内要素２６は、アクチュエータ２５の直線移動を並進要素６５の円運動に変換する。
【００５６】
摺動体２７を有する実施例と同様に、図４Ｉに示すように、本実施例において複数の可撓案内要素２６を実装することができる。複数の可撓案内要素に対応するために、光学配置４０の第１の光学層４１は、いくつかのブロックで製作される。
【００５７】
第１０の実施例によれば、図４Ｊに示された静的フレーム１０は、底部において少なくとも部分的に開放されており、可撓膜１５に置き換えられる。この実施例において、並進要素６５（及びそれとともに光吸収／放射基板５０）は、周囲温度に直接さらされ、したがって、熱は対流によって消散させることができる。可撓膜１５は、並進要素６５と静的フレーム１０との間の間隙を密閉し、その一方で、並進要素６５は、横方向及び垂直の両方に移動することが可能になる。
【００５８】
図５Ａ及び５Ｂは、本発明の第１１の実施例による概略的断面図であり、それにより、光吸収／放射基板５０は、透過光を吸収することができる。異なる方向から来る日光などの、外部から発生された入射光８０は、光学配置４０上に衝突する。光学配置は、１つ又は複数の光学層を含むことができる。光学配置４０のため、外部から発生された入射光８０は、捕捉され、次いで、透過光９０は、光吸収／放射基板５０の複数の光吸収要素５１上に集中される。本出願において、「集中させる（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）」という用語は、基本的に一条の光線が特定点上に集束されることを意味する。
【００５９】
図５Ｃ及び５Ｄは、本発明の第１２の実施例による概略的断面図であり、それにより、光吸収／放射基板５０は、入射光８０を放射することができる。この実施例において、光放射基板５０は、入射光を光学配置４０に向かって放射する。次いで、光学配置４０は、制御された向き及び収束度を用いて透過光９０を出力するために入射光８０の経路を改変する。この目的で、光出力は、所望の照明を実現するように動的に調整することができる。
【００６０】
本発明において、有利な解決策が、各個別発光素子からの入射光を捕捉し、伝送し、それによって、照明器具出力の向き及び収束度を制御することができるように、光学配置４０をＬＥＤパネルよりも上に配列することであることが明らかにされている。そのような構成の利点は、照明器具の光出力を短い並進運動によって照明器具ケーシング内に向け、照明器具自体を回転させたり、又は傾転させたりする必要性をなくすことができることであろう。
【００６１】
前述の実施例のすべてにおいて、光吸収／放射基板５０は、光学配置４０からの透過光９０を吸収することができ、又は光吸収／放射基板５０は、光学配置４０に向かって入射光８０を放射することができる。シフト機構６０は、いくつかの異なる構成により、例えば、図６から１１に示すように、配列することができる。すべてのこれらの構成において、シフト機構６０は、光学配置４０を少なくとも１つの自由度を用いて光吸収／放射基板５０に対して、又はその逆を、並進において移動させることができる。その目的で、シフト機構６０は、透過光９０が集中され、光吸収／放射基板５０によって最適に吸収できるように、又は光吸収／放射基板５０によって放射された入射光８０が光学配置４０によって最適に伝送できるように、１つ又は複数の並進要素６５、アクチュエータ２５及び案内要素２６を通して、光学配置４０又は光吸収／放射基板５０を静的フレーム要素１０に対して並進移動させるように配列される（矢印参照）。
【００６２】
例えば、光吸収／放射基板５０が太陽電池などの複数の光吸収要素５１を備えるとき、光吸収要素５１によって吸収される透過光９０を光学配置４０を通して最適なやり方で捕捉し、集中させ、伝送することができる。他方、光吸収／放射基板５０がＬＥＤなどの複数の発光素子５２を備えるとき、発光素子５２によって放射された入射光８０は、最適な向き及び形状を有する透過光９０を提供するために、光学配置４０によって向きを変え、再形成することができる。
【００６３】
光学配置４０の各光学層は、複数の光学素子４７を備えることができる。光学素子は、例えば、レンズ又はミラーであることができる。光学素子は、ガラス、ＰＭＭＡ（アクリル）、ＰＣ、シリコーン、又は任意の他の透明又は半透明材料で製作することができる。光学素子は、金属化などの反射コーティングを有するプリズムであることもできる。反射コーティングは、化学工程によって適用することができる。反射コーティングは、光学素子に接合された、又は接着された一枚の材料で製作することができる。代替案として、光学素子は、光透過を改善するために反射防止コーティングを塗布することができる。
【００６４】
図６Ａは、本発明の第１３の実施例による概略的上面図である。シフト機構６０は、１つのアクチュエータ２５と、２つの可撓案内要素２６とを備える。アクチュエータ２５は、一方の側において静的フレーム要素１０に、別の側において並進要素６５に取り付けられる。この図において見ることができるように、両方の可撓案内要素２６が、並進要素６５に接続される。アクチュエータ２５が作動されたとき、並進要素６５は、図６Ｂに示すように、単軸においてＷの方向に並進移動する。この実施例において、並進要素６５は、１つの自由度を用いて移動する。
【００６５】
すべての本実施例において、制御システムによって制御されるアクチュエータ２５は、例えば、電気機械アクチュエータ（ステッピング・モータ、ＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータなどの）、静電気アクチュエータ、圧電アクチュエータ、スティック・スリップ・アクチュエータ、空気圧アクチュエータでもよい。制御システムは、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサに基づくことができる。並進要素６５の位置を、例えば、光学センサ、エンコーダなどの磁気センサ又は太陽電池などの光起電センサを通して検出することができるように、フィードバック制御ループを本発明の光学機械システム１にさらに導入することができる。
【００６６】
図６Ｂは、並進要素６５がアクチュエータ２５によってＷの方向に移動されたとき、２つの可撓案内要素２６が並進要素６５の自由度を限定するように機能することを示す。可撓案内要素２６は、例えば、ばね又は板ばねでもよい。１つの案内要素２６が、その効果を現すのに十分である可能性があるが、並進要素６５の移動をより正確に制御し、限定することができるので、１つよりも多くが好ましい。板ばねは、短ストロークに沿って移動される長くて大型の構造に特によく適している。そのような案内システムが機械的変形に基づくと仮定すると、疲労が唯一の故障メカニズムであろう。言い換えれば、案内要素２６は、変位に材料の弾性レジーム内の変形が関与する限り、多くのサイクルを維持することができる。さらに、摩擦又は摩耗が何もないので、案内機構の案内要素は、注油又は保守を必要としない。
【００６７】
図６Ｃは、本発明の第１４の実施例により、シフト機構が３つのアクチュエータ２５を備え、そのうちの２つが同じ軸（Ｗ）上に平行に、ただし、並進要素６５の対向する端部において配設され、第３のものが第１の２つに対して垂直の方向に配設されることを示す。この構成により、軸Ｚを中心とした並進要素６５の任意の寄生回転Ｙを制御し、無効にすることが可能になる。
【００６８】
図７Ａは本発明の別の構成を示す。この第１５の実施例によれば、２つのアクチュエータ２５が、図７Ｂに示すように、最も内側の並進要素６５’をＷ及びＸの方向に移動させることができるように、垂直に配列される。第１のアクチュエータ２５は、静的フレーム要素１０と、最も外側の並進要素６５との間に接続される。第２のアクチュエータ２５’は、最も外側の並進要素６５と最も内側の並進要素６５’との間に接続される。この実施例において、並進要素６５は、静的フレーム要素１０に対して１つの自由度を用いて移動することができ、並進要素６５’は、並進要素６５に対して別の自由度で移動することができ、したがって、並進要素６５’は、静的フレーム要素１０に対して２つの自由度を用いて移動することができる。この第８の実施例において、並進要素６５及び６５’の自由度を限定するために２つの対として一緒に機能する４つの案内要素２６を見ることができる。
【００６９】
図８は本発明の別の可能な構成を示す。この第１６の実施例によれば、アクチュエータ２５は、静的フレーム要素１０と並進要素６５との間において配列される。アクチュエータ２５は、各側の２つの案内要素２６の横に位置する。他の２つの案内要素２６は、案内要素２６の２つの対が並進要素６５の自由度を限定するために一緒に機能するように、対向する場所に配列される。このタイプの構成は、より大きな設定を有する光学機械システムに特に適切である。
【００７０】
図９は、本発明の第１７の実施例による光学機械システム１を示す。アクチュエータ２５は、並進要素６５をＷの方向に移動させることができるように、静的フレーム要素１０の一方の側において配列される。この実施例において、２つの細長いリーフを有する案内要素２６の対を見ることができる。案内要素２６は、静的フレーム要素１０と並進要素６５との間に取り付けられる。
【００７１】
図１０は、本発明の第１８の実施例による光学機械システム１の別の可能な構成を示す。図９の構成と同様に、アクチュエータ２５、及び２つの細長いリーフを有する案内要素２６の対を見ることができる。しかし、細長いリーフの端部は、静的フレーム要素１０の代わりに中間並進要素６６に接続される。このタイプの構成は、案内精度を改善し、アクチュエータ２５に加わる横力を減少させる。
【００７２】
図１１Ａは、本発明の第１９の実施例による、光学機械システム１の別の可能な構成を示す。この例示において、光学配置４０及び光吸収／放射基板５０は、明確にするために取り除かれている。破線は、下に配置されるシフト機構６０のいくつかの要素を示すために並進要素６５を横断する切断部を示す。この実施例によれば、可撓案内要素２６の第１の対は、静的フレーム要素１０に結合される静的アタッチメント要素１１と中間並進要素６６との間に取り付けられる。可撓案内要素２６’の第２の対が、案内要素２６の第１の対に対して垂直の軸に沿って配列され、中間並進要素６６と、並進要素６５に結合されたモバイル・アタッチメント要素６７との間に取り付けられる。可撓案内要素２６及び２６’の２つの対は、静的アタッチメント要素１１、中間並進要素６６及びモバイル・アタッチメント要素６７と一緒に、可撓案内モジュール３０を形成する。図１１Ｂ及び１１Ｃに示すように、アクチュエータ２５が作動されたとき、並進要素６５は、軸Ｗ及び／又はＸに沿って移動する。並進要素６５が案内モジュール３０のモバイル・アタッチメント要素６７に取り付けられるので、その移動は、案内要素２６及び２６’によって（中間並進要素６６を通して）案内される。そのような実施例の主な利点は、可撓案内要素２６及び２６’を並進要素６５よりもずっと小さく（短く）し、同じ厚さを有するシフト・システム６０のより高い剛性を確実にすることができることである。さらに、案内モジュール３０は、単一ブロックの材料から、より効果的に機械加工し（例えばＣＮＣ機械加工によって）、したがって、光学機械システム１を組み立てるのに必要な部品及びステップの数を低減し、その精度及び信頼性を増加させることができる。
【００７３】
図１２は、４つの案内モジュール３０が並進要素６５の下に配列され、それに取り付けられる、本発明の第２０の実施例を示す。図１１Ａから１１Ｃと同様に、アクチュエータ２５が作動されたとき、並進要素の変位は、４つの案内モジュールによって案内される。この図において、４つの案内モジュールは、対称に配設されるが、多かれ少なかれ、異なるパターンにより配設された案内モジュールがあり得る。そのような実施例により、シフト機構６０の平面性及び剛性の向上が確実になる。
【００７４】
本発明のすべての実施例に示すように、シフト機構６０が光学配置４０の光学層４１若しくは４２のいずれか１つ又は光吸収／放射基板５０を静的フレーム要素１０に対して１つ、２つ、又は３つの自由度で並進移動させ、それにより、光吸収／放射基板５０が、集中された透過光９０を最適に集め、又は内部から発生された入射光８０を光学配置４０によって捕捉し、透過光９０の形状及び指向性を制御するように改変することを可能にすることができることは言うまでもない。
【００７５】
本発明の異なる構成により、光学機械システム１の並進要素６５は、例えば、数マイクロメートルから数センチメートルまでの範囲にわたる小さなストロークだけを実施することが可能になる。そのような変位は、典型的には、光学機械システム１の外寸よりも少なくとも２桁小さい。変位は、例えば、光学素子４７の大きさと同じ程度であり得る。変位は、１つ、２つ、又は３つの軸に沿った並進運動に限定される（１つ、２つ、又は３つの自由度を用いて）。回転は、１つ又は複数のアクチュエータ２５の配列と組み合わせた案内要素２６の特定の配設を用いて阻止され、又は無効にされる。
【００７６】
シフト機構の機械構造は、打抜き加工をし、レーザ又は水切断をし、次いで折り畳んで最終形状にし、好ましくは、１つ又は複数の継ぎ手又は点における溶接又ははんだ付けを含むことによって単一ブロックの材料から製造することができる。そのような製造方法には、有利には手動ステップがあまり関与しないか又はまったく関与せず、組立ては、完全に自動化することができるので、よりずっと簡単であり、大量生産に適切である。１つの単一ブロックの材料を有するので、機械公差を制御することは、よりずっと容易である。さらに、システムの温度は、より均質であることができる（より低い熱抵抗を用いて）。システムは、単一材料から製作されるので、材料間の望ましくない電気化学的相互作用の危険がなく、電解腐食などの問題を回避することができる。
【００７７】
「照明器具（ｌｕｍｉｎａｉｒｅ）」とは、配光し、電灯及び安定器を位置決めし、保護するために設計された部品と一緒の、ＬＥＤなどの電灯又は照明用途を意味する。この用語は、実際に照明を提供する電灯を含めて、照明ユニットのすべての態様を包含する。
【００７８】
「最適に（ｏｐｔｉｍａｌｌｙ）」とは、初期値又は数の少なくとも４分の１の値又は数が実現されることを意味する。例えば、「最適に吸収する（ｏｐｔｉｍａｌｌｙ  ａｂｓｏｒｂ）」という用語は、透過光の少なくとも２５％が光吸収／放射基板によって吸収されるが、「最適に伝送される（ｏｐｔｉｍａｌｌｙ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ）」は、入射光の少なくとも２５％が光学配置によって調整されることを意味し、その場合、透過光の向き及び収束度は、より良い吸収又は所望の放射パターンにおいて実現される。場合によっては、値又は数は、初期値又は数の少なくとも半分が実現されることを意味する。
【符号の説明】
【００７９】
１  光学機械システム
１０  静的フレーム要素
１２  継ぎ手
１５  可撓膜
２５  アクチュエータ
２６  案内要素
２７  摺動体
２８  事前制約要素
２９  摺動要素
３０  案内モジュール
４０  光学配置
４１  第１の光学層
４２  第２の光学層
４５  接着剤層
４７  光学素子
５０  光吸収／放射基板
５１  光吸収要素
５２  発光素子
６０  シフト機構
６５  並進要素
６６  中間並進要素
６７  モバイル・アタッチメント点
７０  透明カバー
８０  入射光
９０  透過光
【図１】
2020507295.tif 000003
【図２】
2020507295.tif 000004
【図３Ａ】
2020507295.tif 000005
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
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【図４Ｊ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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