JP2003505737A - 光の視準および分布装置 - Google Patents

光の視準および分布装置

Info

Publication number
JP2003505737A
JP2003505737A JP2001512991A JP2001512991A JP2003505737A JP 2003505737 A JP2003505737 A JP 2003505737A JP 2001512991 A JP2001512991 A JP 2001512991A JP 2001512991 A JP2001512991 A JP 2001512991A JP 2003505737 A JP2003505737 A JP 2003505737A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
light
aspherical lens
light source
drum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001512991A
Other languages
English (en)
Inventor
メドベデフ、ウラジミール
パーキン、ウイリアム・エー・ジュニア
Original Assignee
テレダイン・ライティング・アンド・ディスプレイ・プロダクツ・インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by テレダイン・ライティング・アンド・ディスプレイ・プロダクツ・インコーポレーテッド filed Critical テレダイン・ライティング・アンド・ディスプレイ・プロダクツ・インコーポレーテッド
Publication of JP2003505737A publication Critical patent/JP2003505737A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G02F1/133607—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members the light controlling member including light directing or refracting elements, e.g. prisms or lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 長手方向前方へ光を向ける装置において、組み合わせは、光源（１０１）と、光源からの光を屈折するために光源の周りに広がる本体部を有するドラムレンズ（１０４）と、ドラムレンズの本体部から受容された屈折した光を前方へ再度向けるためにドラムレンズの本体部の周りに広がる光反射装置（１２５）とを備えていて、前記ドラムレンズと反射装置とは、光源から受容され前方向へ搬送されるべき光を屈折するために光源の長手方向前方を規定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発 明 の 背 景 本発明は、一般に、液晶表示装置などの例えばスクリーンのようなターゲット
の有効な照明に関する。 ここで開示されたような、また特に、小型高輝度光源を使用したターゲットの
均一な照明用のタイプの装置の要望がある。また、光軸に沿った最小のレンズと
全反射装置深さ、および、中央光源からの光の最大遮断(intercept)を有する光
を視準(collimate)する装置の要望がある。
【０００２】 発 明 の 概 要 本発明の主な目的は： 光源と、 ｂ）光源からの光を屈折するために光源の周りに広がる本体部を有するドラム
レンズと、 ｃ)ドラムレンズの本体部から受容された屈折した光を前方へ再度向けるため
にドラムレンズの本体部の周りに広がる光反射装置と、 ｄ）前記ドラムレンズと反射装置とで規定された長手方向前方に延びた光軸と
、 ｅ）光源から受容され前方向へ搬送されるべき光を屈折するための光源の長手
方向前方に設けられた非球面レンズと、 の組み合わせを有するタイプの改良された装置を提供することである。 開示されたように、光軸は非球面レンズを中心的に交差する。
【０００３】 本発明の他の目的は、光源の周りに広がる保護用の透明の容器を備えていて、
ドラムレンズは容器の周りに横方向へ広がっていて、非球面レンズは、容器を介
して光源から光を受容しこの光を視準するために、容器の長手方向前方に広がっ
ている装置を提供することである。非球面レンズはドラムレンズと一体であって
、ドラムレンズと非球面レンズとの間に設けられた前方に面するランドが設けら
れている。 本発明の他の目的は、容器と長手方向に面した内面を有していて、内面は後方
凸部を有し、非球面レンズは容器から離間した長手方向に面した外面を有してい
て、外面は前記内面の凸部を超える前方凸部を有する非球面レンズを提供するこ
とである。
【０００４】 本発明の付加的な目的は、ドラムレンズと非球面レンズとの間に、ドラムレン
ズと非球面レンズによって屈折された光を分離するために設けられた局部的接合
部を有し、ギャップが、非球面レンズによって屈折された光と反射装置によって
屈折された光との間に形成されている装置を提供することである。開示されたよ
うに、ドラムレンズは、非球面レンズの内面によって規定された端部を遮断する
実質的に円筒状の内面を有する。さらに、ドラムレンズは、非球面レンズの外面
によって規定された端部の外側で終結する外方へ突出した外側への凸面を有する
。
【０００５】 本発明のさらに他の目的は、非球面レンズと前記反射装置の前方に離間したタ
ーゲットを提供することであり、ターゲットは、非球面レンズと反射装置とによ
って視準された光を受容するために設けられている。ターゲットは、有利には、
液晶表示装置を備えている。 関連する米国出願は、１９９７年５月２９日に出願された出願番号０８／８６
４，８４０である。
【０００６】 詳 細 な 説 明 本発明のこれらと他の目的は、例示された実施例の詳細とともに、以下の明細
書と図面から十分に理解されるであろう。 図１において、光源１０１は、１０８の方向へ前方に延びる光軸１０７と、後
方および側方へ延びる光線１０９との間に規定されるような角度範囲１１０に亘
る光放射装置として示されている。光源は、プラズマランプを備えている。
【０００７】 中央の非球面(aspheric)レンズ１０３は、光源の前方すなわち上方に配置され
ていて、軸線１０７は、軸線１０７の周り広がったレンズ１０３の中心を横切る
。このレンズは、１０３ａで示された内側の後方に凸状の面と、１０３ｂで示さ
れた外側で前方に凸状の面とを有している。図１の面に垂直な面において、また
、軸線１０７を通過して、面１０３ａと１０３ｂとは、図１に示されたのとは異
なる曲率１０３ａ’と１０３ｂ’とを有していてもよい。この点に関して図２を
参照すると、面１０３ａと１０３ｂにあるよりも小さい曲率１０３ａ’と１０３
ｂ’とを示していて、曲率は、図１の面と図２の面との間で徐徐に変化している
。他の可能性のある非球面レンズは、図１および図２の両方の面の曲率を有して
いて、球面ではないけれども光軸の周りの回転面である。レンズ１０３によって
屈折された束状の光線は、中心ビーム１２１内に視準(collimate)される。
【０００８】 図１と図２にもまた示されているのはドラムレンズ１０４であって、これは、
光源と光軸の側方すなわち横方向に配置された本体部を有している。ドラムレン
ズの本体部はまた、光源からの光を屈折するために光源と光軸の周りに広がって
いて、屈折された光線は１１８で示されている。ドラム(drum)レンズは、１０４
ａにみられるような内側のほぼ円筒状の面と、外方に凸状の外面１０４ｂとを有
していて、この面はまた、光軸に垂直な平面に凸状で、面１０４ｂを横切ってい
る。屈折された光線は圧縮される（面１０４ａに侵入する最上方の光線１１９と
最下方の光線１２０’との間で形成された比較的大きな角度と、ドラムレンズ面
１０４ｂを出る対応した最上方の光線１１９ａと最下方の光線１２０ａとの間で
形成された比較的狭められた角度とを比較してほしい）。
【０００９】 面１４０ｂを出る光線は、光軸の周りに環状に広がる反射装置１２５に通過し
、光線はまた、均一な照度(illuminance)およびそれ故の一定の角度ビーム幅と
最適視準(collimation)を有する外側の環状のビーム１３０を形成するために反
射される。最小のレンズシステム深度を有する効率的視準がまた提供される。環
状のギャップ１３３が、ビーム１３０と１２１との間に存在する。 反射装置１２５の表面レンズは、図１の平面において、浅く(shallow)外側に
面するＳ形状を有している(すなわち、浅い凸状部１２５ａ、および浅い凹状部
１２５bを有している)。例えば、１６０と１６１、１７０と１７１のような連続
した平行光線間の環状の領域は等しい。反射装置の端部１５８は、図１に垂直な
平面において実質的に矩形または正方形の輪郭を有していてもよい。
【００１０】 この装置は、光源の周りに広がる保護透明容器すなわちシェル１４０を有する
ことができる。光線がレンズ１０３へ通過する容器の端壁１４０ａと、光線がド
ラムレンズへ通過する容器の側壁１４０ｂとを注目してほしい。 非球面レンズ１０３とドラムレンズとは、一体でも良く、または単一の構造で
も良く、前方に面したランド(land)１８０は、レンズ１０３の最外端部１０３ｄ
とレンズ１０４の最上端部１０４ｄとの間に形成されている。ランドは、レンズ
面１０３ｂの曲率で変わる横方向の長さを有している。
【００１１】 補正(correction)レンズ１９０は、図３に見られるように、レンズ１０３と１
０４との前方すなわち後者のレンズとターゲット１９１との間に配置されている
。ターゲットは、液晶表示装置（ＬＣＤ）からなっている。 補正レンズを有するシステムは、比円形対称バージョン(non-circularly symm
etric version)であって、図１における断面は、光源の周りにある程度の方位角
(azimuth angle)を有して変化する。例えば、代表的なＬＣＤは、４：３の縦横
比を有しているので、これは球形出力ビームの６１％しか遮断(intercept)しな
い。このように、このシステムの比円形対称バージョンからの矩形の出力(recta
ngular output)は、非常に増加された出力照度を有する。 レンズと容器の透明な材料は、ガラスまたはプラスチックからなっている。 開示され説明された装置は、好ましい形状に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を具体化した光源、ドラムレンズ、および反射装置の断面図。
【図２】 非球面レンズを変更した図１と同様の断面図。
【図３】 補正レンズもまた示す図１と同様の断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パーキン、ウイリアム・エー・ジュニア アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90717 ロミータ、ピー・オー・ボックス 129

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長手方向前方へ光を向ける装置において： 光源と、 ｂ）光源からの光を屈折するために光源の周りに広がる本体部を有するドラム
    レンズと、 ｃ)ドラムレンズの本体部から受容された屈折した光を前方へ再度向けるため
    にドラムレンズの本体部の周りに広がる光反射装置と、 ｄ）前記ドラムレンズと反射装置とで規定された長手方向前方に延びた光軸と
    、 ｅ）光源から受容され前方向へ搬送されるべき光を屈折するために光源の長手
    方向前方に設けられた非球面レンズと、 を備えた組み合わせ装置。
  2. 【請求項２】 前記光軸は、前記非球面レンズを中心的に交差する請求項１
    に記載された装置。
  3. 【請求項３】 光源の周りに広がる保護用の透明の容器を備えていて、前記
    ドラムレンズは前記容器の周りに横方向へ広がっていて、前記非球面レンズは、
    容器を介して光源から光を受容しこの光を視準するために、容器の長手方向前方
    に広がっている請求項１に記載された装置。
  4. 【請求項４】 非球面レンズはドラムレンズと一体であって、ドラムレンズ
    と非球面レンズとの間に設けられた前方に面するランドが設けられている請求項
    １に記載された装置。
  5. 【請求項５】 非球面レンズは、容器と長手方向に面した内面を有していて
    、前記内面は後方凸部を有し、前記非球面レンズは容器から離間した長手方向に
    面した外面を有していて、前記外面は前記内面の凸部を超える前方凸部を有する
    請求項３に記載された装置。
  6. 【請求項６】 ドラムレンズと非球面レンズとの間に、ドラムレンズと非球
    面レンズによって屈折された光を分離するために設けられた局部的接合部を有し
    、ギャップが、非球面レンズによって屈折された光と反射装置によって屈折され
    た光との間に形成されている請求項３に記載された装置。
  7. 【請求項７】 ドラムレンズは、前記非球面レンズの内面によって規定され
    た端部を遮断する実質的に円筒状の内面を有する請求項５に記載された装置。
  8. 【請求項８】 前記ドラムレンズは、前記非球面レンズの外面によって規定
    された端部の外側で終結する外方へ突出した外側への凸面を有する請求項７に記
    載された装置。
  9. 【請求項９】 前記非球面レンズと前記反射装置の前方に離間したターゲッ
    トを備え、前記ターゲットは、前記非球面レンズと前記反射装置とによって視準
    された光を受容するために設けられている請求項１に記載された装置。
  10. 【請求項１０】 前記非球面レンズと前記反射装置の前方に離間したターゲ
    ットを備え、前記ターゲットは、前記非球面レンズと前記反射装置とによって視
    準された光を受容するために設けられている請求項７に記載された装置。
  11. 【請求項１１】 前記ターゲットは、液晶表示装置を備えた請求項９に記載
    された装置。
  12. 【請求項１２】 前記ターゲットは、液晶表示装置を備えた請求項１０に記
    載された装置。
  13. 【請求項１３】 光源は、プラズマランプである請求項１に記載された装置
    。
JP2001512991A 1999-07-22 2000-07-21 光の視準および分布装置 Pending JP2003505737A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/359,620 1999-07-22
US09/359,620 US6181476B1 (en) 1999-07-22 1999-07-22 Light collimating and distributing apparatus
PCT/US2000/040445 WO2001007958A1 (en) 1999-07-22 2000-07-21 Light collimating and distributing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003505737A true JP2003505737A (ja) 2003-02-12

Family

ID=23414623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001512991A Pending JP2003505737A (ja) 1999-07-22 2000-07-21 光の視準および分布装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6181476B1 (ja)
EP (1) EP1264207A1 (ja)
JP (1) JP2003505737A (ja)
CA (1) CA2379831C (ja)
WO (1) WO2001007958A1 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6560038B1 (en) 2001-12-10 2003-05-06 Teledyne Lighting And Display Products, Inc. Light extraction from LEDs with light pipes
US7021801B2 (en) 2002-09-19 2006-04-04 Everbrite, Llc High-intensity directional light
US6896381B2 (en) * 2002-10-11 2005-05-24 Light Prescriptions Innovators, Llc Compact folded-optics illumination lens
US7042655B2 (en) * 2002-12-02 2006-05-09 Light Prescriptions Innovators, Llc Apparatus and method for use in fulfilling illumination prescription
US6924943B2 (en) * 2002-12-02 2005-08-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Asymmetric TIR lenses producing off-axis beams
US7377671B2 (en) 2003-02-04 2008-05-27 Light Prescriptions Innovators, Llc Etendue-squeezing illumination optics
US7021797B2 (en) * 2003-05-13 2006-04-04 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical device for repositioning and redistributing an LED's light
US8075147B2 (en) * 2003-05-13 2011-12-13 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical device for LED-based lamp
US7329029B2 (en) * 2003-05-13 2008-02-12 Light Prescriptions Innovators, Llc Optical device for LED-based lamp
US7460985B2 (en) * 2003-07-28 2008-12-02 Light Prescriptions Innovators, Llc Three-dimensional simultaneous multiple-surface method and free-form illumination-optics designed therefrom
WO2005012952A2 (en) * 2003-07-29 2005-02-10 Light Prescriptions Innovators, Llc Circumferentially emitting luminaires and lens elements formed by transverse-axis profile-sweeps
US7495837B2 (en) * 2005-01-31 2009-02-24 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd Collimating lens structures
EP1920285A4 (en) * 2005-07-28 2010-11-03 Light Prescriptions Innovators OPEN-FREE LENTICULAR OPTICAL ELEMENTS AND THEIR APPLICATION TO CAPACITORS AND PROJECTORS
US8631787B2 (en) * 2005-07-28 2014-01-21 Light Prescriptions Innovators, Llc Multi-junction solar cells with a homogenizer system and coupled non-imaging light concentrator
CN101228391B (zh) * 2005-07-28 2010-09-29 光处方革新有限公司 用于背光源和前灯的聚光本领-保持的照明光学器件
EP2064487A4 (en) * 2006-07-14 2010-09-01 Light Prescriptions Innovators FILM ENHANCING BRIGHTNESS
EP2057409A2 (en) * 2006-08-10 2009-05-13 Light Prescriptions Innovators, LLC. Led light recycling for luminance enhancement and angular narrowing
WO2008022065A2 (en) * 2006-08-11 2008-02-21 Light Prescriptions Innovators, Llc Led luminance-enhancement and color-mixing by rotationally multiplexed beam-combining
US20090225529A1 (en) * 2008-02-21 2009-09-10 Light Prescriptions Innovators, Llc Spherically emitting remote phosphor
FR2992738B1 (fr) * 2012-06-29 2014-08-08 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de definition d’une lentille aspherique et module d’eclairage comportant une telle lentille pour projecteur de vehicule automobile
US9163806B1 (en) * 2014-04-03 2015-10-20 Whelen Engineering Company, Inc. Wide angle optical system for LED array
JP6552710B2 (ja) * 2016-02-22 2019-07-31 三菱電機株式会社 レーザー光源装置およびレーザー光源装置の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2469080A (en) * 1945-05-09 1949-05-03 Cressaty Unitary lens unit
DE2201574A1 (de) * 1972-01-13 1973-07-19 Siemens Ag Signalleuchte
US4767172A (en) * 1983-01-28 1988-08-30 Xerox Corporation Collector for an LED array
US4770514A (en) * 1986-11-21 1988-09-13 David Silverglate Collimating compound catoptric immersion lens
EP0354961A4 (en) * 1988-02-05 1990-10-24 N Proizv Ob Po Autoelek Autotr Integrally-pressed collimator
US5404869A (en) 1992-04-16 1995-04-11 Tir Technologies, Inc. Faceted totally internally reflecting lens with individually curved faces on facets
US5926320A (en) * 1997-05-29 1999-07-20 Teldedyne Lighting And Display Products, Inc. Ring-lens system for efficient beam formation
US5757557A (en) 1997-06-09 1998-05-26 Tir Technologies, Inc. Beam-forming lens with internal cavity that prevents front losses

Also Published As

Publication number Publication date
EP1264207A4 (en) 2002-12-11
EP1264207A1 (en) 2002-12-11
CA2379831A1 (en) 2001-02-01
US6181476B1 (en) 2001-01-30
WO2001007958A1 (en) 2001-02-01
CA2379831C (en) 2010-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2003505737A (ja) 光の視準および分布装置
US7817909B2 (en) Optical device and light source
US6166860A (en) Screen illumination apparatus and method
US7748872B2 (en) Light-conducting pedestal configuration for an LED apparatus which collects almost all and distributes substantially all of the light from the LED
US9404638B2 (en) Optical element and illumination unit
US8579472B2 (en) Illumination lens
US6974236B2 (en) Illuminating apparatus
US7967477B2 (en) Compact optical system and lenses for producing uniform collimated light
JP5294557B2 (ja) 発光ダイオード用偏向レンズ
JP6074630B2 (ja) 照明装置およびその照明装置を搭載した自動車
JP2593430B2 (ja) 内視鏡用照明光学系
US20120287511A1 (en) Off-axis collimation optics
US20070211473A1 (en) Light emitting diode module with improved light distribution uniformity
US6827475B2 (en) LED light collection and uniform transmission system
US8511881B2 (en) Light guide plate and backlight module having high light utilization efficiency by reducing light loss
US20060061870A1 (en) Optical system for a light emitting apparatus
CN101943369B (zh) 一种透镜
GB2324364A (en) Light input device for a light pipe illuminator
CN110630985A (zh) 一种用于倾斜投影的投影灯***
JP2001523352A (ja) 投写型ディスプレイ用プリズム光ビーム・ホモジナイザー
JPH11224518A (ja) 導光照明装置
JP2012502320A (ja) 二重放物面反射器（ｄｐｒ）の結合用の擬似ライトパイプ
US3398274A (en) Optically round, mechanically ovate reflector with radially stepped sections
US8931927B2 (en) Faceted folded-optic collimator
US4803608A (en) Rear lights for bicycles and other vehicles