特開 2023-159281 光の再分配のための光透過性構造およびそれを含むライティング・システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023159281

(43)【公開日】2023-10-31

(54)【発明の名称】光の再分配のための光透過性構造およびそれを含むライティング・システム

(51)【国際特許分類】

   F21V 5/02 20060101AFI20231024BHJP

   F21V 5/00 20180101ALI20231024BHJP

   F21S 8/02 20060101ALI20231024BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20231024BHJP

   G02B 5/02 20060101ALI20231024BHJP

   G02B 5/04 20060101ALI20231024BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20231024BHJP

【ＦＩ】

F21V5/02 100

F21V5/00 510

F21V5/02 350

F21V5/02 400

F21S8/02 410

F21S2/00 330

F21S2/00 350

G02B5/02 C

G02B5/04 A

F21Y115:10

【審査請求】有

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023133439

(22)【出願日】2023-08-18

(62)【分割の表示】P 2019571741の分割

【原出願日】2018-06-29

(31)【優先権主張番号】62/527,573

(32)【優先日】2017-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519455380

【氏名又は名称】ブライト ヴュー テクノロジーズ インク

【氏名又は名称原語表記】ＢｒｉｇｈｔＶｉｅｗ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．

【住所又は居所原語表記】４０２２ Ｓｔｉｒｒｕｐ Ｃｒｅｅｋ Ｄｒｉｖｅ，Ｓｕｉｔｅ ３０１ Ｄｕｒｈａｍ，ＮＣ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】パーチェス ケン ジー

(72)【発明者】

【氏名】シェン ビン

(57)【要約】      （修正有）

【課題】光源から放出された光を再分配する。
【解決手段】光透過性構造は、対抗する第１の面３４と第２の面３６とを有する光透過性基板３２と、第１の面３４上のマイクロプリズム要素３８のアレイとを含む。各マイクロプリズム要素３８は、第２の面３６に対して第１の傾斜角で配設された第１の傾斜面と、第２の面に対して第２の傾斜角で配設された第２の傾斜面とを含む。第１の傾斜角は第２の傾斜角よりも小さく、第１の傾斜面と第２の傾斜面との間のピーク角は約７０度～約１００度の範囲内である。第２の傾斜面は、それに直角な角度から見たときに凸曲率を有する。光透過性構造は、第１の方向において第１の面３４に対向する光源２０からの光を受け、第１の方向とは異なる第２の方向において第２の面３６から出た光を再分配するように構成される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光透過性構造であって、
対抗する第１の面と第２の面とを有する光透過性基板と、
前記第１の面上のマイクロプリズム要素のアレイであって、各マイクロプリズム要素が、前記第２の面に対して第１の傾斜角で配設された第１の傾斜面と、前記第２の面に対して第２の傾斜角で配設された第２の傾斜面とを備え、前記第１の傾斜角が前記第２の傾斜角よりも小さく、前記第１の傾斜面と前記第２の傾斜面との間のピーク角が約７０度～約１００度の範囲内であり、前記第２の傾斜面が、それに直角な角度から見たときに凸曲率を有する、マイクロプリズム要素のアレイとを備え、
前記光透過性構造は、第１の方向において前記第１の面に対向する光源から放出された光を受け、前記第１の方向とは異なる第２の方向において前記第２の面から出た光を再分配するように構成された、光透過性構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、それの内容全体が参照により本明細書に組み込まれる、「LIGHT TRANSMISSIVE STRUCTURES FOR REDISTRIBUTION OF LIGHT AND LIGHTING SYSTEMS INCLUDING SAME」という名称の、２０１７年６月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／５２７，５７３号に、優先権について依拠する。

【0002】

本発明は、光源から放出された光を再分配するために使用され得る光透過性構造、およびそのような光透過性構造を含むライティング・システムに関する。

【背景技術】

【0003】

高効率ＬＥＤライティングは、ますます採用されるようになっている。一般的なＬＥＤ光源は、約１２０度の半値全幅（「ＦＷＨＭ」）をもつランバート分布になるように光を放出する。ハウジング、リフレクタおよびレンズなどの照明器具（またはライティング・システム）の要素と組み合わせられたＬＥＤは、１°もの低いＦＷＨＭをもつものを含む、多くの光分布を生成することができる。通常、一般的なライティング用に販売される多くのコスト効果的なＬＥＤは、１２０度ランバート変体のものである。いくつかのダウンライト、タスク・ライト、およびトロファ中に見つけられるものなど、（ＬＥＤおよび旧来の）多くの照明器具は平坦な外表面を有する。これらの設備の多くでは、微細構造化拡散器、ホログラフィ拡散器、または立体拡散器などの単純な平坦な拡散器が、見る者からＬＥＤの外観を隠し、照明器具の表面外観を平滑化するようにＬＥＤを拡散させるために使用される。

【0004】

平坦な拡散器が照明器具中で使用されるとき、照明器具の内部で使用される光源、レンズ、ハウジング、リフレクタ、バッフルなどの照明器具中の要素の組合せは、本明細書でソース分布と呼ぶ、拡散器の受光面に入射する光分布を生じる。使用された要素に応じて、ソース分布は、１°、１０°、２０°、４０°、８０°、１００°、１２０°、または１４０°を含む、広範囲のＦＷＨＭ値を有することができる。場合によっては、他の要素からの多くの干渉なしに拡散器に入射する１２０°ＬＥＤの広いアレイは、１２０°に近いソース分布を示す。多くの場合、カンスタイル・ダウンライトまたはリニア・ウォールウォッシュ照明器具などの照明器具は、ビーム角の広がりを制限し、６０°、８５°、または１００°などの中間幅ソース分布を生成する、通常は反射性の内部側壁を含み得る。

【0005】

多くの照明システムでは、照明されるべきターゲットにされるエリアは、光源の放出エリアよりもはるかに大きい。光分布は、一般に、Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ’ｓ（「ＩＥＳ」）ＬＭ－７９規格に記載されているものと同様の角度測定装置を使用する方法を用いて測定される。それの中で説明されているように、光度は、光検出器によって光源の主軸からの角度の関数として測定される。光検出器および／または光源は、光検出器が、所望の角度で、放出された光を測定するように、互いに対して移動する。

【0006】

図１は、この例では、１２０度のＦＷＨＭをもつランバート光分布をもつ光源である、下向きの光源から放出された光の光度分布を示す極プロットである。光度は、プロット上の０°であると考えられる天底からの（すなわち、下向きの方向の）角度のコサインに比例する。床などの平坦な表面がランバート光分布によって照明されるとき、床上の照度は、天底（設備の真下）で最も大きく、天底から離れた床上の点については単調に減少する。ライティング産業では、用語「ランバート」はまた、同様の品質であるが異なる幅をもつ光分布を指すために頻繁に使用される。すなわち、天底でピークを有し、より高い角度で単調に減少する分布は、しばしばランバートと呼ばれる。一例では、８０度のＦＷＨＭをもつガウス分布は、ライティング産業において、しばしば「ランバート」と呼ばれる。

【0007】

ライティングおよび他の分野では、光源から放出された光を曲げることが望ましいことがある。ライティング適用例では、たとえば、８０度角と、ダウンライトの主軸の真下を中心とするパワーとをもつダウンライトからの光分布を取り、分布が非対称パワー分布、すなわち、ダウンライトの一方の側を中心とするパワーを有するように分布をシフトすることが望ましいことがある。このことは、用途の中でも、壁、サインまたは外科患者などのターゲット・エリアに対する照明を増加させるために、あるいは非垂直角からのディスプレイまたはサインの視認性を改善するために望ましいことがある。また、ソース分布およびパワーが、まっすぐな下方向（すなわち、光源の真下に位置する表面への垂線）に対する角度を中心とするような角度に光源の向きを変え、次いで、光分布をさらに曲げ、および／または非対称分布を与えることが望ましいことがある。

【0008】

カリフォルニア州トレンスのＬｕｍｉｎｉｔ ＬＬＣ製のＤｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍ、およびミネソタ州セント・ポールの３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ製のＩｍａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ ＩＩによって提供されるものなど、平坦な表面上に配置された平行線形プリズムは、この目的で使用され得る。しかしながら、これらの知られている線形プリズム製品は、間違った方向に放出された光の好ましくない品質を有し得る。たとえば、１２０度ランバート光源をもつ照明設備では、壁を照明するために、光を壁のほうに曲げることが望ましいことがある。同時に、（照明設備の真下から見て）０度で開始し、光から離れて移動して、（壁および照明設備から遠い）曲げ方向から離れて９０度視角に接近するように該設備を見たときに、望ましくない方向に残っている光を（すなわち、壁から離れて）滑らかに単調に徐々に減弱させることが望ましいことがある。

【0009】

図２および図３は、それぞれ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ ＦｉｌｍおよびＩｍａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ ＩＩを通る、１２０°ソース分布をもつランバート光源を使用して測定された、曲がり平面内の光の分布を示す極プロットである。（破線卵形で示された）光分布曲線の左側の光分布曲線の部分は、曲げられた光が、曲げ方向から離れて０度から９０度まで、どのように単調に滑らかには減弱しないかを示す。図４および図５は、それぞれ、Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ ＦｉｌｍおよびＩｍａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ Ｆｉｌｍ ＩＩを通る、８０°ソース分布をもつランバート光源を使用して測定された、曲がり平面内の光の分布を示す極プロットである。図示のように、破線卵形内の光分布曲線の左側の「バンプ」によって立証されるように、光は、曲げ方向から離れて０度から９０度まで単調に滑らかには減弱しない。

【0010】

１度と１４０度との間のＦＷＨＭと、ダウンライトの主軸の真下を中心とするパワーとをもつソース分布を有するダウンライトから光分布を取り、分布が、曲げ方向から離れて０度から９０度までの光の滑らかな単調減少をもつ非対称パワー分布を有するように、曲げ方向において分布をシフトすることが可能であることが望ましい。また、１度と１４０度との間のＦＷＨＭと、ダウンライトのロケーションの真下の軸に対するチルト角でのパワーとをもつソース分布を有する傾斜したダウンライトから光分布を取り、分布が、曲げ方向から離れて０度から９０度までの光の滑らかな単調減少をもつ対称パワー分布または非対称パワー分布を有するように、曲げ方向において分布をさらにシフトすることが可能であることが望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の実施形態の一態様によれば、対抗する第１の面と第２の面とを有する光透過性基板と、第１の面上のマイクロプリズム要素のアレイとを含む、光透過性構造が提供される。各マイクロプリズム要素は、第２の面に対して第１の傾斜角で配設された第１の傾斜面と、第２の面に対して第２の傾斜角で配設された第２の傾斜面とを含む。第１の傾斜角は第２の傾斜角よりも小さく、第１の傾斜面と第２の傾斜面との間のピーク角は約７０度～約１００度の範囲内である。第２の傾斜面は、それに直角な角度から見たときに凸曲率を有する。光透過性構造は、第１の方向において第１の面に対向する光源から放出された光を受け、第１の方向とは異なる第２の方向において第２の面から出た光を再分配するように構成される。

【0012】

一実施形態では、第２の面から放出された光は非対称分布を有する。

【0013】

一実施形態では、第１の傾斜角は約１０度～約４０度の範囲内である。

【0014】

一実施形態では、第２の傾斜角は約４０度～約１００度の範囲内である。

【0015】

一実施形態では、マイクロプリズム要素の各々は、約１００μｍの長さと、約４０μｍの幅とを有する。

【0016】

一実施形態では、マイクロプリズム要素は、光透過性基板上に、直交する行および列に沿って格子状に配置される。

【0017】

一実施形態では、マイクロプリズム要素は、各列において１／２周期で交互に位置する。

【0018】

一実施形態では、第１の傾斜面は略平坦である。

【0019】

一実施形態では、光透過性構造は、マイクロプリズム要素のアレイ上に波形パターンを含み、波形パターンは、複数の山と複数の谷とを有する。一実施形態では、波形パターンは、第３の方向において２０μｍ周期を有し、第３の方向に直交する第４の方向において６０μｍ周期を有する。

【0020】

一実施形態では、マイクロプリズム要素のうちの少なくともいくつかは、六角形状をほぼ満たすように屈曲され、入れ子にされる。一実施形態では、六角形状のサイズは約２７０μｍである。

【0021】

一実施形態では、光透過性構造は、屈曲され、入れ子にされたマイクロプリズム要素を備える複数の六角形状を含む。

【0022】

本発明の一態様によれば、光源と、光源から離間された光透過性構造とを含むライティング・システムが提供される。光透過性構造は、光源に対向する第１の面と、光透過性基板の第１の面と反対の側に第２の面を有する光透過性基板と、第１の面上のマイクロプリズム要素のアレイとを含む。各マイクロプリズム要素は、第２の面に対して第１の傾斜角で配設された第１の傾斜面と、第２の面に対して第２の傾斜角で配設された第２の傾斜面とを含む。第１の傾斜角は第２の傾斜角よりも小さく、第１の傾斜面と第２の傾斜面との間のピーク角は約７０度～約１００度の範囲内である。第２の傾斜面は、それに直角な角度から見たときに凸曲率を有する。光透過性構造は、第１の方向において光源から放出された光を受け、第１の方向とは異なる第２の方向において第２の面から出た光を再分配するように構成される。

【0023】

一実施形態では、光源は、１０度と１２０度との間の半値全幅光分布を有する。

【0024】

一実施形態では、光源および光透過性構造は、光源から放出された光の主軸が、垂線と垂線から約４５度との間の角度で光透過性構造の第１の面に入射するように配向させられる。

【0025】

本発明のこれらおよび他の態様、特徴、および特性、ならびに構造の関係する要素の動作の方法および機能、および部品の組合せおよび製造の経済性は、そのすべてが本明細書の一部を形成する、添付の図面を参照しながら、以下の説明および添付の特許請求の範囲を検討すると、より明らかになろう。しかしながら、図面は、例示および説明の目的のみのためのものであり、本発明の限界の定義として意図されないことを明確に理解されたい。本明細書中および特許請求の範囲中で使用する際、単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上別段に明確に要求されない限り、複数の指示対象を含む。

【0026】

以下の図の構成要素は、本開示の一般的な原理を強調するために示されており、必ずしも一定の縮尺で描かれているとは限らないが、図のうちの少なくとも１つは一定の縮尺で描かれていることがある。対応する構成要素を指定する参照符号は、必要な場合、一貫性および明瞭性のために、図全体にわたって繰り返される。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】１２０度の半値全幅（「ＦＷＨＭ」）をもつランバート光分布を有する、下向きの光源から放出された光の光度分布を示す極プロットである。

【図2】Ｌｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、図１の光度ソース分布を示す極プロットである。

【図3】３Ｍ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、図１の光度ソース分布を示す極プロットである。

【図4】Ｌｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、８０度ＦＷＨＭソース分布をもつ下向きの光源から放出された光の光度分布を示す極プロットである。

【図5】３Ｍ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、８０度ＦＷＨＭソース分布をもつ下向きの光源から放出された光の光度分布を示す極プロットである。

【図6】本発明の実施形態による、光源と光透過性構造とを有するライティング・システムを概略的に示す図である。

【図7】本発明の一実施形態による、図６の光透過性構造の一部としての複数のマイクロプリズムを示す図である。

【図8】本発明の一実施形態による、図６の光透過性構造の一部としての複数のマイクロプリズムを示す図である。

【図9】本発明の一実施形態による、図６の光透過性構造の一部としての複数のマイクロプリズムを示す図である。

【図10】本発明の一実施形態による、図６の光透過性構造の一部としての複数のマイクロプリズムを示す図である。

【図11】反復パターンにおける、図１０のマイクロプリズムを示す図である。

【図12】図８のマイクロプリズムを有する光透過性構造を通った後の、１２０度ＦＷＨＭランバート・ソース分布をもつ下向きの光源から放出された光の光度分布を示す極プロットである。

【図13】図８のマイクロプリズムを有する光透過性構造を通った後の、８０度ＦＷＨＭソース分布をもつ下向きの光源から放出された光の光度分布を示す極プロットである。

【図14】１０度だけ傾けられた１０度ＦＷＨＭをもつ光源から放出された光のソース分布を示す極プロットである。

【図15】Ｌｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、図１４のソース分布の極プロットである。

【図16】図８のマイクロプリズムを有する光透過性構造を通った後の、図１４のソース分布の極プロットである。

【図17】３０度だけ傾けられた１０度ＦＷＨＭをもつ光源から放出された光のソース分布を示す極プロットである。

【図18】Ｌｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、図１７のソース分布の極プロットである。

【図19】図８のマイクロプリズムを有する光透過性構造を通った後の、図１７のソース分布の極プロットである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

図６は、本発明の実施形態による、ライティング・システム１０を概略的に示す。図示のように、ライティング・システム１０は、光源２０と、光源２０から離間された拡散器または光透過性構造３０とを含む。光源２０は、１つのＬＥＤまたは複数のＬＥＤなど、任意の好適な光源であり得る。光透過性構造３０は、第１の面３４を有する光透過性基板３２と、第１の面３４と反対の側にある第２の面３６とを含む。複数のマイクロプリズム要素（またはマイクロプリズム）３８が第１の面３２上にある。マイクロプリズム３８の実施形態のさらなる詳細について以下で説明する。

【0029】

光透過性構造３０は、ケーブル、側面または縁部のフレーム、またはハウジングなどのエンクロージャを使用するなど、当技術分野で知られている任意の技法によって、光源２０の下に懸架され得る。図示のように、光源２０および光透過性構造３０はハウジング４０に取り付けられる。単一のハウジング４０が示されているが、光源２０および／または光透過性構造３０は、ハウジング４０に取り付けられるサブハウジング中に取り付けられ得ることが企図される。ハウジング４０は、光の最大強度が所望の角度で光透過性基板３２の第１の面３４に入射するように、光源２０が光を放出するように、互いに所望の間隔および配向で光源２０と光透過性構造３０とを保持するように構成された１つまたは複数のブラケットからなり得る。以下でさらに詳細に説明するように、光透過性構造３０は、第２の面３６から出た光が、光源２０から放出された光の主軸とは異なる主軸を有するように、光を「曲げる」ように構成される。

【0030】

図７は、図６の光透過性構造３０のマイクロプリズム５２のアレイ５０の実施形態を示す。図示のように、各マイクロプリズム５２は、略平坦である、約４０度の傾き角５５を有する第１の表面５４と、約７０度の傾き角５７を有する第２の表面５６とを含む。第１の表面５４と第２の表面５６との間のピーク角５９は約７０度である。第２の表面５６は、第１の表面５４の傾き角よりも大きい傾き角５７と、それに垂直である方向Ｎにおいて光透過性構造３０の外側から見たときに凸である曲率とを有する。図７に示された実施形態では、各マイクロプリズム５２のサイズは、ほぼ（ｙ軸に沿って）１００μｍ×（ｘ軸に沿って）４０μｍであり得、複数のマイクロプリズム５２は、基板３２上に、直交する行および列に沿って配置され得る。これらの寸法は、例としてのみ与えられることが意図されており、マイクロプリズム５２のサイズは、より大きいか、またはより小さいことがあることを理解されたい。また、傾き角５５、５７およびピーク角５９は、より大きいか、またはより小さいことがある。たとえば、第１の表面５４の傾き角５５は約１０度～約４０度の範囲内であり得、第２の表面５６の傾き角５７は約４０度～約１００度の範囲内であり得、ピーク角５９は約７０度～約１００度の範囲内であり得る。

【0031】

図８は、図６の光透過性構造３０のマイクロプリズム６２のアレイ６０の実施形態を示す。図示のように、各マイクロプリズム６２は、略平坦であり、約４０度の傾き角６５を有する第１の表面６４と、約７０度の傾き角６７を有する第２の表面６６とを含む。第１の表面６４と第２の表面６６との間のピーク角６９は約７０度である。第２の表面６６は、第１の表面６４の傾き角よりも大きい傾き角６７と、それに垂直である方向Ｎにおいて光透過性構造３０の外側から見たときに凸である曲率とを有する。図８に示された実施形態では、各マイクロプリズム６２のサイズは、ほぼ（ｙ軸に沿って）１００μｍ×（ｘ軸に沿って）４０μｍであり得、複数のマイクロプリズム６２は、基板３２上に、直交する行および列に沿って配置され得、マイクロプリズム６２は、図示のように、各列において１／２周期で交互に位置する。これらの寸法は、例としてのみ与えられることが意図されており、マイクロプリズム６２のサイズは、より大きいか、またはより小さいことがあることを理解されたい。また、傾き角６５、６７およびピーク角６９は、より大きいか、またはより小さいことがある。たとえば、第１の表面６４の傾き角６５は約１０度～約４０度の範囲内であり得、第２の表面６６の傾き角６７は約４０度～約１００度の範囲内であり得、ピーク角６９は約７０度～約１００度の範囲内であり得る。

【0032】

図９は、図６の光透過性構造３０のマイクロプリズム７２のアレイ７０の実施形態を示す。図示のように、各マイクロプリズム７２は、約４０度の傾き角７５を有する第１の表面７４と、約７０度の傾き角７７を有する第２の表面７６とを含む。第１の表面７４と第２の表面７６との間のピーク角７９は約７０度である。第２の表面７６は、第１の表面７４の傾き角よりも大きい傾き角７７と、それに垂直である方向Ｎにおいて光透過性構造３０の外側から見たときに凸である曲率とを有する。図９に示された実施形態では、各マイクロプリズム７２のサイズは、ほぼ（ｙ軸に沿って）１００μｍ×（ｘ軸に沿って）４０μｍであり得、複数のマイクロプリズム７２は、基板３２上に、直交する行および列に沿って配置され得、マイクロプリズム７２は、図示のように、各列において１／２周期で交互に位置する。これらの寸法は、例としてのみ与えられることが意図されており、マイクロプリズム７２のサイズは、より大きいか、またはより小さいことがあることを理解されたい。また、傾き角７５、７７およびピーク角７９は、より大きいか、またはより小さいことがある。たとえば、第１の表面７４の傾き角７５は約１０度～約４０度の範囲内であり得、第２の表面７６の傾き角７７は約４０度～約１００度の範囲内であり得、ピーク角７９は約７０度～約１００度の範囲内であり得る。

【0033】

また、図９に示されているように、マイクロプリズム７０のアレイは、複数の山７８ａと複数の谷７８ｂとを含む波形パターン７８を含む。波形パターン７８は、ｙ軸に平行な方向において約２０μｍ周期を有し、ｘ軸に平行な方向において約６０μｍ周期を有し得る。図示の実施形態は決して限定的であると考えられるべきではなく、本発明の実施形態に従って、異なるサイズを有する異なる波形パターンまたはテクスチャ・パターンが使用され得る。

【0034】

図１０は、光透過性構造３０のマイクロプリズム８２のアレイ８０の実施形態の俯瞰図を示し、図１１は、反復パターン９０におけるマイクロプリズム８２のアレイ８０を示す。図示のように、より白い色ほど、マイクロプリズム８２の表面上のより高い点を表し、より暗い色ほど、マイクロプリズム８２の表面上のより低い点を表す。マイクロプリズム８２は、六角形状８３をほぼ満たすように、屈曲され、サイズが異なり、入れ子にされる。マイクロプリズム８２の各々は、約４０度の傾き角８５で配設された第１の表面８４と、約７０度の傾き角８７で配設された第２の表面８６とを有する。第１の表面８４と第２の表面８６との間のピーク角８９は約７０度である。第２の表面８６は、第１の表面８４の傾き角よりも大きい傾き角８７と、それに垂直である方向Ｎにおいて光透過性構造３０の外側から見たときに凸である曲率とを有する。六角形状８３は、（平坦面間）サイズが約２７０μｍであり得、図１０に部分的に示されているように、基板３２の表面上で反復され得る。この寸法は、例としてのみ与えられることが意図されており、六角形状８３のサイズは、より大きいか、またはより小さいことがあることを理解されたい。他の実施形態では、入れ子にされた屈曲されたマイクロプリズム８２は、六角形８３以外の形状を満たすように構成され得る。たとえば、他の実施形態では、入れ子にされた屈曲されたマイクロプリズム８２は、正方形、菱形、または反復パターンにおいて複製され得る任意の他の所望の形状を満たすように構成され得る。

【0035】

本明細書で説明する実施形態のいずれかによる光透過性構造は、当技術分野で知られている多くの技法を使用して作成され得る。たとえば、一実施形態では、プリズムの形状は、好適なマスタ金型と、熱硬化性ポリマーまたは紫外（ＵＶ）光硬化性ポリマーとを使用して、基板上にキャストされ得るか、あるいは形状は、圧縮成形または他の成形によって熱可塑性基板中にインプレスされ得るか、または押出エンボス加工または射出成形を使用して基板と同時に作成され得る。マイクロプリズムは、マスタを複製することによって製造され得る。たとえば、光拡散器は、本明細書に十分に記載されているかのように、それのすべての開示の全体が参照により本明細書に組み込まれる、本発明の譲受人に譲渡された、「Systems And Methods for Fabricating Optical Microstructures Using a Cylindrical Platform and a Rastered Radiation Beam」という名称の、Ｒｉｎｅｈａｒｔらへの米国特許第７，１９０，３８７Ｂ２号、「Methods for Mastering Microstructures Through a Substrate Using Negative Photoresist」という名称の、Ｆｒｅｅｓｅらへの米国特許第７，８６７，６９５Ｂ２号、および／または「Methods for Fabricating Microstructures by Imaging a Radiation Sensitive Layer Sandwiched Between Outer Layers」という名称の、Ｗｏｏｄらへの米国特許第７，１９２，６９２Ｂ２号に記載されているように、所望の形状を収めるマスタの複製によって製造され得る。マスタ自体は、これらの特許に記載されているレーザー走査技法を使用して作製され得、また、これらの特許に記載されている複製技法を使用して拡散器を与えるように複製され得る。

【0036】

一実施形態では、感光性材料中に所望のマイクロプリズムを作成するホログラフィ・パターンを作成するために、当技術分野で知られているレーザー・ホログラフィが使用され得る。一実施形態では、感光性材料中にマイクロプリズムを露光するために、当技術分野で知られている、半導体、ディスプレイ、回路板、および他の一般的な技術において使用されるような、投影または接触フォトリソグラフィが使用され得る。一実施形態では、材料中にインディシアを含むマイクロプリズムを作成するために、マスクを使用するか、または集束および変調レーザー・ビームを使用するかのいずれかによって、レーザー・アブレーションが使用され得る。一実施形態では、固体材料から所望のマイクロプリズムを作成するために、当技術分野で知られている、（ダイヤモンド機械加工としても知られる）微細加工が使用され得る。一実施形態では、固体材料中に所望のマイクロプリズムを作成するために、当技術分野で知られている、（３Ｄプリンティングとしても知られる）付加製造が使用され得る。

【0037】

図１２は、図８に示されたマイクロプリズム６２のアレイ６０を有する光透過性構造３０を通った、１２０度ＦＷＨＭソース分布をもつランバート光源を使用して測定された曲がり平面内の光の分布を示す。図１２は、曲げ方向から離れて０度から９０度までの光の滑らかな単調減少を示す。さらに、光透過性構造３０は、上記で説明した従来技術のフィルムと比較して、光のより強いまたは増加した曲がりを与えるように見える。

【0038】

図１３は、図８に示されたマイクロプリズム６２のアレイ６０を有する光透過性構造３０を通った、８０度ＦＷＨＭソース分布をもつ光源を使用して測定された曲がり平面内の光の分布を示す。図１３は、曲げ方向から離れて０度から９０度までの光の単調減少を示す。さらに、光透過性構造３０は、上記で説明した従来技術のフィルムと比較して、光のより強いまたは増加した曲がりを与えるように見える。

【0039】

図１４は、光源から真下に延びる（０°に対応する）方向に対して１０度だけ傾けられた、１０度ＦＷＨＭをもつ光源から放出された光のソース分布を示す。図示のように、分布はチルト方向に対して概して対称である。

【0040】

図１５は、図１４のソース分布がＬｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、曲がり平面内の光分布を示す。図示のように、Ｌｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍは、一般に、チルト方向から約＋２０°である曲げ方向において光を再分配しただけでなく、概してチルト方向から約－２０°の角度に向けられた不要な２次分布１００をも生じた。

【0041】

図１６は、図１４のソース分布が、図８のマイクロプリズム６２のアレイ６０を有する光透過性構造３０を通った後の、曲がり平面内の光分布を示す。図示のように、光透過性構造３０は、チルト方向から約＋２０°である曲げ方向において光を再分配し、２次分布を生じなかった。

【0042】

図１７は、光源から真下に延びる（０°に対応する）方向に対して３０度だけ傾けられた、１０度ＦＷＨＭをもつ光源から放出された光のソース分布を示す。図示のように、分布はチルト方向に対して概して対称である。

【0043】

図１８は、図１７のソース分布がＬｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍを通った後の、曲がり平面内の光分布を示す。図示のように、Ｌｕｍｉｎｉｔ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ Ｔｕｒｎｉｎｇ Ｆｉｌｍは、一般に、チルト方向から＋２０°よりも大きい曲げ方向において光を再分配しただけでなく、概してチルト方向から－６０°よりも大きい角度に向けられた不要な２次分布１１０をも生じた。

【0044】

図１９は、図１７のソース分布が、図８のマイクロプリズム６２のアレイ６０を有する光透過性構造３０を通った後の、曲がり平面内の光分布を示す。図示のように、光透過性構造３０は、チルト方向から＋２０°よりも大きい曲げ方向において光を再分配し、２次分布を生じなかった。

【0045】

本明細書で説明する実施形態は、いくつかの可能な実装形態および例を表し、必ずしも本開示をいずれかの特定の実施形態に限定するものではない。代わりに、様々な変更がこれらの実施形態になされ得、当業者によって理解され得るように、明確に説明されない場合でも、本明細書で説明する様々な実施形態の異なる組合せが本発明の一部として使用され得る。任意のそのような変更は、本開示の趣旨および範囲内に含まれ、以下の特許請求の範囲によって保護されるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】