JPH11504124A

JPH11504124A - 蛍光光源を使用するコリメーティングｔｉｒレンズ装置

Info

Publication number: JPH11504124A
Application number: JP8530394A
Authority: JP
Inventors: パーキン・ジュニア、ウイリアム・エー; ペルカ、デイビッド・ジー
Original assignee: ティーアイアール・テクノロジーズ・インコーポレーテッド
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1999-04-06
Also published as: US5676453A; CN1181131A; EP0840875A4; AU5530296A; EP0840875A1; WO1996031742A1

Abstract

(57)【要約】エネルギー放射伝達本体構造（１０）と、その各々が、放射エネルギー再指向モジュールの役目を果たし、その断面周辺に、前記エネルギーの入射を前記周辺の内部で受け入れる入口面（５４）と、前記入射の側から前記本体の反対側の方向へ前記エネルギーを前記周辺の外部に通す出口面（５２）と、放射エネルギーの入射を前記入口面から前記出口面の方へ再指向するために前記入口面および出口面に対して角度を形成された全内面反射面（５１）とを有する複数の要素（１１）と、入射側に対して離隔された位置にあり、かつ前記本体の反対側にある所定のターゲットゾーン（１５）の方へ入射放射エネルギーを通常再指向する前記本体構造と、前記面の中の少なくとも１つと関連し、全内面反射する面を介して前記入口面と出口面との間を通る放射エネルギーを再指向するレンズ構造（２９）とを備えている放射エネルギー再指向システム。

Description

【発明の詳細な説明】蛍光光源を使用するコリメーティングＴＩＲレンズ装置技術分野本発明は、概して、放射エネルギーの集中、特に、電磁エネルギーの集中、再指向、および操作に関するものである。本発明は、より詳細には、レーザ分光測定法でのような使用のために、集束の第２レンズおよび波長選択フィルタとともに、全内面反射（ＴＩＲ(Total Internal Reflection)）を使用してそれの要素を有する透明レンズ手段を使用する装置および方法に関するものである。放射エネルギーは、所定のゾーンにあるいは所定のゾーンから再指向される。このような再指向は所定の集中度および／または色分散度を有している。ゾーンは、光照明におけるような光源あるいは再指向されたエネルギーを熱的、電気的、化学的、あるいは機械的形式に変換するための放射エネルギー受け取り手段を有する。背景技術放射エネルギーの集中および照明の従来技術は、一般に、屈折天体望遠鏡および反射天体望遠鏡によって例示されるような２つの主要な種類、すなわち、受光器あるいは光源の前部におかれた屈折レンズと、受光器あるいは光源の後部に置かれた逆反射レンズからなる。従来技術の太陽エネルギーの集中における対応する装置は、太陽エネルギーをターゲット上に集中させるフレネルレンズおよび放物面反射器である。さらに、毎日の（非トラッキング）位置が周期的調整だけで固定されるという長所を有するが、比較的大きな反射器領域を必要とし、低エネルギーの集中だけを供給するという欠点を有する非結像反射集光器がある。フレネルレンズは、純屈折要素を含むが、高ｆ／比を示す放射エネルギーを再指向することおよび大きい集光器構造の物理的な固有の欠点を有している。さらに、線形フレネルレンズは、溝の方向のオフアングル(off‐angle)のための屈折の法則に固有でもあり、１軸追跡構成を比較的低い集中に制限する集束誤差を有する。放物面反射器集光器は、それによって遮光され、特に焦点にある大きな熱機関の利用を防止する受光器が光源と反射器との間にあるために、広範囲で使用されているのはわかるが、受信放射エネルギーの損失を受ける。さらに、受光器は、環境劣化および熱損失にさらされている。受光器の周りに保護透明カバー手段を封入することは系の光効率を減らすに他ならない。他の反射系は、「(太陽エネルギー)Solar Energy,Vol.19,No.5」の中でRabl で報告されているような文献に記載されている。この系は、放射エネルギーが入ってくるのと同じ側の外側に放射エネルギーを再指向するための２つのＴＩＲ面を持つ要素を有する逆反射手段を使用する。同じ形状の金属鏡のその唯一の改良は、潜在的に高い反射率であるが、二重内面反射は、単一反射のみでそれ自体を通って放射エネルギーを再指向する本発明の内面反射に対して製造誤差感度を二倍にする。発明の開示ＴＩＲレンズの主要な目的は、従来技術の上記の問題点および従来技術に関する難しさを解決し、放射エネルギーの収集、集中、再指向、および波長分離を含む応用に対して新しい基本的なツールを使用して、非常に対費用効果のよい、効率的な方法で放射エネルギーを収集および使用する手段を提供することにある。米国特許第4,337,759号の内容を改良する本発明は、基本的には、ＴＩＲの手段だけであるいは放射エネルギー源と受光器との間に置かれたような反射手段とともに放射エネルギーを再指向する要素を使用する透明手段の使用が特徴である。各要素は、エネルギーが要素を通過する間、放射エネルギーを共通ターゲットゾーン上に再指向する。正しく向けられた光線は、入口面を通って入り、光線を出口面に再指向する反射面に当たる。この３つの面はこの光線のためのアクティブ面を含む。さらに、レンズ手段は、この面の少なくとも１つと関連し、ＴＩＲ面を介して入口面と出口面との間を通る放射エネルギーを再指向する。したがって、本発明は、伝達本体手段を通って、関連レンズ手段を介して透過後に放射エネルギーが入る反対側の外部へ再指向された放射エネルギー全てを通過させることが特徴である。本発明は、波長分離あるいは視準のような集中以上の他の形式の放射エネルギー再指向の用途も有する第３級の放射エネルギー集光器を構成する。要素の他の面は、（例えば、比較的に平行な光線の太陽エネルギーの集中におけるように）関心のある光線に対して不活性であることもあるが、正しく向けられていない光線に当たるかも知れない（例えば、オフアングルの日光のスカイライトを散乱する）。ＴＩＲ要素は、透明カバー手段を形成するように近接してもよいし、あるいは偏向されていない光が、それによって全方向から照明されるターゲットの後部のミラーによって、例えば集束されるようにＴＩＲ要素間を通ることができるように分離されてもよい。各要素は、平行な光線の単一の新しい方向に入る平行光線の全てを再指向できるかあるいは波長分離の有無に拘わらずこの光線をいくつかの方向へ分離できる。この波長分離は、再指向される平行光線に対する入口面および／または出口面の別々の正常でない角度形成によってあるいは反復的なバイナリオプティクス技術によって実施することができる出口面上の回折格子によって制御できるように達成することができる。ＴＩＲだけは、臨界角度よりも大きい入射角度に、したがって180°-2の臨界角度よりも小さい任意の再指向湾曲角（アクリル樹脂に対して96°）に限定されるが、付加的に再指向が、前述の入口面および出口面の正常でない角度形成によって波長分離の有無に拘わらず可能である。このような大きな湾曲角によって、所与の直径の透明手段は、屈折だけに限られた手段よりもターゲットに非常に近接できるようになり、それによって必要な支持体構造を減少させる。さらに、90 °湾曲角まで使用する透明手段は、ターゲットからこの手段のリムまで延びる平形ミラーを利用でき、それによって太陽集光度を二倍にするかあるいは光源に対する遮断効率を二倍にする。（平行関係からの偏差の）所与の受入角はターゲットの大きさに対する比例する要件を生じるので、ターゲットはミラーの平面によって二分することができ、受入角の減少がない場合、再指向本体手段から離れて向けられているターゲットの半分を分離することによって最初のサイズの半分の実際のターゲットとなる。反対に、ターゲットは、二倍にされた受入角をもたらすために大きさを二倍にすることができ、次にその最初の領域の後部のミラーによって半減される。熱損失を半減するこの意外の可能性は本発明に固有のものであり、90°リム角の放物面反射器に役立たない。何故ならば、平面鏡は、開口を隠し、そのはるかに低いリム角のためにフレネルレンズにも役立たないためである。フレネルレンズと違って、色収差は、完全に湾曲角に無関係であり、直射日光照度あるいはバンドギャップ調整光電池のようなこのような波長分離応用のために望まれる任意の正の、ゼロの、負の値を有することができる。放物面反射器と違って、要素の再指向湾曲角はその位置には無関係であり、設計汎用性に大いに加える。（このような放物面反射器が滑らかな連続体であるので、１つのスポットから隣接するスポットまでの任意の再指向湾曲角度の変動は全くあり得ない。）第１の本発明の米国特許第4,337,759号の内容に関する改良は、個別のレンズ要素の面の曲率である。この曲率は、面（入口、出口およびＴＩＲ）の中の１つ、２つあるいは３つに与えることができ、例えば、凹面の入口面、凸面の出口面および／または凸面のＴＩＲ面を構成することができる。したがって、放射エネルギー処理は、多重面を使用して系に平行出力ビームあるいは集束出力ビームのいずれか生じるために内面シャドウイングおよびＴＩＲ面傾斜の制約内に、例えば直線光源あるいは点光源からの光線の再指向におけるように平たい小面を刻まれた面システムに関して改良された。同様に、各面は個別に曲げられるかあるいは種々の面曲率の組合せは、ファセットのサイズが有限であるために収差を最少にするために使用することができるので、光線視準および集束の改良が可能にされ、設計自由度が増進される。製造の品質制御が容易であるために、曲げられファセット面は、レンズの回転対称軸上に中心を有する球体を形成することができる。軸対称レンズは剛性材料を成形することによって作られた場合、これらの面の曲率を制限するアンダカットされた内部面は妨害される。この制約はエラストマーレンズ材料に適用できない。ＴＩＲレンズのファセット設計は、４つの自由度、すなわち、入口面の角度と、ＴＩＲ面の角度と、出口面の角度と、および内側に隣接するファセットの位置とを有する。全設計解決策は、４つの要件がこれらの４つの角度を得るために使用されるべきであることを必要とする。下記に示された設計の多くおいて、予め用意された選択は自由度を制限した。しかしながら、一般に、要件は、ａ）光源からターゲットへの再指向ｂ）ＴＩＲ面による光の全遮断ｃ）最大熱力学効率に対する出口面の全照明ｄ）内側の次のファセットによってファセットの入出力光線の非干渉である。一般的には、ＴＩＲレンズは、ファセット毎の数値制御の繰り返しで最も外側、あるいはリムの内向きのファセットから生成される。４つの要件は、その根が解かれるべき４つの未知数の非線形方程式セットを形成する。このような式を解くための一般的な方法は全くないために、典型的なコンピュータルーチンは解の超空間の近傍における擬線形性をとるマトリックス反転法を適用する。これは、解法のための開始点が擬線形状況内にあるようにこの超空間の若干の事前の知識を必要とする。この事前の知識は、ファセットが三角形であるかあるいは四辺形であるかどうかによって決まる。前者は、より幅広いファセット間スロット角を得られるので、形成するのが容易であるが、後者は、他の自由度を加え、全てのレンズ形状の幅広い選択を可能にする。このファセットの第４の光学的不活性な側は、モールドからレンズを引き上げるための最少抜け勾配（約２°）に一般的に設定される。２、３のファセットを有する小さいレンズの場合、レンズの高さを上げて視準を改良するために、その近傍よりも大きいかあるいは小さい隣接ファセットの可能性もある。非干渉基準によって決定されるような相対ファセット位置は、用途に応じて低いかあるいは高くあるべきであるレンズプロフィールを決定する。太陽熱集中装置において、レンズの高さは太陽像のスポットサイズを減らすために最少にされるべきである。集束のあるいは視準のＴＩＲ照明システムでは、多少もっと多くのレンズの高さを有することは有利なことであるので、見かけ上の光源の大きさは中心ファセットで減少されるので、それによって、出力ビームは固定される。効率だけが必要され、ビームの固定は全く必要ないので、この考慮は、発散ＴＩＲレンズのために存続させない。発光ダイオードのためのコリメータのようなファセット曲率の重要な用途は、２、３のファセットだけを有する小さいＴＩＲレンズにおける使用である。モールドを作る際に難点があるために、非常に小さいファセットを成形することは好ましくないことがある。曲がったファセット面によって、比較的大きなファセットは、小さいファセットと同様に正確に実施できる。発光ダイオードのためのレンズは、自動車の後部の赤ランプにとって興味があることである。実際、ＴＩＲレンズは、従来のＬＥＤの透明カバーの中に組み込むことができ、その発光効率を大いに改良する。米国特許第4,337,759号の内容に関する更なる改良は、レンズの前のスポットに光を集束するために光源からの光を再指向するレンズである。この用途のためのＴＩＲレンズが従来の楕円反射器よりも優れている２つの理由がある。まず第一に、レンズおよびその関連バックミラーが光源の出力の全てを集光し、それを集束する。楕円反射器は、一般的には、第４の光源の出力を集光する。第二に、有効な集束力を有するファセット形状が可能である。すなわち、フォーカルスポットの中心において、全てのレンズは、光源そのものと同様に明るい、すなわちマイクロフィッシュおよびスライドプロジェクタの適正な機能を果たすために重要な“フル・フラッシュ”として知られている状態である。楕円反射器に固有の非点収差を補正した収差のために、楕円反射器は決してフル・フラッシュされなくて、その代わりに非常に幅広いフォーカルスポットを発生する。ＴＩＲレンズによるフル・フラッシュは、階段がその時出口面から放射する内部光線に平行な“垂直な面”を有するように出口面に小面を刻むことによって可能にされる。したがって、ファセットの全出口面はＴＩＲ面からの光によって照明されねばならない、すなわちＴＩＲ面の曲率によって満たすことができる条件である。さらに、出口面は、入口面と同じ屈折曲げの周りに有することができ、フォーカルスポットを広くする好ましくない像の拡大を防止する。ファセット面の各々の個別の凸面曲率はこの設計の成功に重要である。 ■ 入口面曲率によって、全ＴＩＲファセットは、いかなる光もＴＩＲ面に当たりそこなうことを防止するわずかな集中性を通じて利用できる。 ■ ＴＩＲ面曲率によって、全出口面は、いかなる光も階段の垂直な面あるいは隣接ＴＩＲ面に当たることを防止することによって照明できる。 ■ 出口面曲率は、光をターゲット上に集束し、有限ファセットサイズの影響を除去する。この集束配置には、従来技術の光利用効率をかなり改良する２つの顕著な用途、すなわちスライド用結像プロジェクタ、映画用結像プロジェクタ、あるいはマイクロフィシュがある。最近の設計は、本来低遮断効率（実際は、結局装置の出力像になるわずかな光源出力）を有する楕円反射器を使用する。本発明のＴＩＲレンズは、従来技術の象徴的なコサインの第４の照明非均一性を除去するために、非球面レンズとともに使用することができる。このＴＩＲレンズのバージョンは、一般的には、焦点にある円錐の空間連続体を確実にするために、集束光線に平行に角度を形成された垂直な面を有する出口面に階段をつけた。ファセットの面は、補助レンズの働きを増大させるように曲げることができる。この用途のための他のＴＩＲレンズの長所は、ＴＩＲレンズは光源のいかなる構造の不鮮明も方位的にとり、楕円反射器の結像機能に固有であるパターン雑音源を除去することである。 ● 光ファイバ束およびライトパイプのための照明注入器。ここでの従来技術も楕円反射器を使用する。ＴＩＲレンズは、ターゲットの受入角に一致される焦点にある円錐の半角を有する。 ● ラマン光あるいは蛍光を発生するように励起されたサンプルの拡散放出光を分析するスペクトロメータの集光手段。従来のスペクトロメータは、一般的には、しっかりと集束された（50マイクロメータ）レーザ光もサンプルに供給する顕微鏡の対物レンズでこの光を集光する。これらの対物レンズは、これらの直径に等しい焦点距離を有するので、これらの対物レンズは、50°の周りに輪郭を成し、拡散放出出力の５％を集光する。集束ＴＩＲレンズは、この放射の半分以上を集光でき、10倍の改良で、より大きな信号対雑音比のためにスペクトル分析を大いに役立つ。 ■ 投光照明用途におけるように光の集束円錐を形成するために光源からの光を再指向するＴＩＲレンズ ‐ 45°あるいはそれ以下の円錐角の場合、このレンズは、従来の適合した反射器よりもより効率的で、非常によりコンパクトである。この集束は、均一照明のためであるかあるいは光源からファセットの異なる距離を補償する適当なファセット面曲率を有するレンズの後ろに置かれた仮想光源から効率的に生じる外観をとることができるかのいずれかであってもよい。 ■ 円筒状光源(例えば、蛍光灯)の２つの種類の線形に対称的なＴＩＲレンズ ‐ その出力を比較的狭いオフアクシス角に制限するＴＩＲレンズ。従来技術の場合、これは、絶対的に深く、大きい反射器に関してだけ可能である。 ‐ 間接照明のために使用される近くの表面上に均一の照度を生じるために、そのオンアクシス出力を減少させ、横方向の出力を増大するＴＩＲレンズ。このような形状は他のＴＩＲレンズと非常に相違しているように見える。線形ＴＩＲレンズは、矢じり状の光線の内面反射に基づく多少不利な条件を有し、レンズ断面を有する、大きな平面を外れた角度の線形光源から放射される光線は、全内面反射のための臨界角を超える全入射角で出口面に出会う。半径方向に対称的なレンズに使用されるファセット設計の大部分は、線形レンズを行う場合、ランバート光源あるいは均一放出光源から放出される全ての光線の半分を包囲する面外角が40°を超えた時は常にこれを必要とする。このレンズ内の光のトラッピングは、断面がもはや一定でないために、あいにく押出加工によって製造を不可能にする、レンズの外面に沿っての波形によって取り除くことができる。他の方法はレンズの外側の小形の階段状のパターンよるバイナリオプティックス・アウトカップリングである。より有用なレンズ設計はドーナツ形蛍光灯に適用される。ＴＩＲレンズプロフィールには、ドーナツ蛍光灯の円形断面の上にその対称軸がある。全レンズは、レンズプロフィールの中心よりもむしろトロイドの軸であるその軸を有する回転形状である。ドーナツ形蛍光灯が細長くなればなるだけ、その光はレンズによって益々適切に制御される。目下のところ、このようなランプの光を集光し、それの大部分を前方進行ビームにする反射器は全くない。このドーナツ形のＴＩＲレンズは、現在のところいかなる集束もできない電池式蛍光ランタンには非常に有用である。シリコンで作られたコリメーティングＴＩＲレンズ：この材料は高い屈折率であるために、そのファセットの屈折面はガラスレンズの面と多少異なって角度形成される。シリコンレンズに対する応用は、赤外線の視準および可視光の排除に対するものである（何故ならば、シリコンは1.1ミリメートルよりも短い全ての波長を吸収するため）。この応用の目的は、脈動赤外線の集束ビームによって熱線追尾式対空ロケットの誘導センサの妨害である。従来技術は、シリコンウィンドウとともにあまりにも有効でない放物面反射器を使用する。シリコンＴＩＲレンズは、多数の暗視システムで見いだされるような重要な新しい種類の赤外線照明器である。本発明の優れていることは、曲がった断面を有するプリズム、コンサートで作動する接続された線形あるいはドーナツ形のプリズムのアレイ、直線光源あるいは点光源からの光線の再指向、球体波あるいは平面波の集光、放物面鏡よりも良い視準、および楕円鏡よりももっと有効な集束に対するその応用に見ることができる。本発明の他の目的は、下記のことを含む放射エネルギー再指向システムを提供することにある。ａ）放射エネルギー伝達本体手段、ｂ）その各々が、放射エネルギー再指向モジュールの役目を果たし、その断面周辺上にエネルギーの入射を周辺の内部に受け入れる入口面と、入射側から本体の反対側の方向へエネルギーを周辺の外部に通す出口面と、入口面から放射エネルギー入射を出口面の方へ再指向するように入口面および出口面に対して角度形成された全内面反射面とを有する複数の要素を含む手段、ｃ）通常入射放射エネルギーを、離隔され、かつ入射側に対する本体の反対側にある所定のターゲットゾーンの方へ再指向する本体手段、ｄ）面の中の少なくとも１つに関連し、全内面反射面を介して入口面と出口面との間を通る放射エネルギーを再指向する第１のレンズ手段、再指向放射エネルギーは平行にされていること、ｅ）および平行にされた放射エネルギーを受け入れ、かつターゲットゾーンの方へ同じものを再指向するように出口面から離隔された第２のレンズ手段。本発明のさらに他の目的は、参照されたような、第２のレンズ手段が集束フレネルレンズであるシステムを提供することにある。波長選択フィルタは、ターゲットゾーンの方へ再指向された平行な放射エネルギーの経路の中に備えることができる。このフィルタは、第２のレンズ手段におよび後者と第１のレンズ手段との間に非常に接近して延びることができる。さらに、第１および第２のレンズ手段は、ターゲットゾーンを通過する主軸を規定できる。この軸は、第２のレンズ手段およびフィルタによって規定された平行面に垂直に延びることができる。他の目的は、入口面、出口面および全内面反射面が延びる中央部の装備に関し、この中央部は、顕微鏡の対物レンズと、光を前記本体手段の前記中央部の方へ反射するように第１レンズ手段と第２のレンズ手段との間に配置することができるミラーとを備えている。他の目的は、ａ）複数の面を有し、かつ縦に延びるＴＩＲレンズと、ｂ）ＴＩＲレンズに面し、かつ縦に延びるＴＩＲレンズに対して通常、方向的に対称的な関係で縦にも延びる光源とを備える照明装置を提供することにある。理解できるように、光源は、直線的に、あるいは弧に沿って（ドーナツ形に）延びることができる。レンズは、直線的に、あるいは弧に沿って（ドーナツ形に）も延びることができる。したがって、光源が、前述のように配置された蛍光灯あるいは蛍光灯を含むことは有利なことである。本発明のこれらのおよび他の目的および長所ならびに具体的な実施例の詳細は、下記の明細書および図面からより完全に理解される。図面の簡単な説明図１は、本発明を具体化する装置の一形式を示す正面図における垂直断面である。図２は、本発明を具体化する装置の他の形式を示す正面図における垂直断面である。図３は、図２のライン３‐３の拡大断面図である。図４ａ〜図４ｅは、種々の構成の要素による拡大断面図である。図５は、多少異なり、使用される構成の太陽集光器の一部を使用する図１と同じである。図６は、結合して作動し、その一方は図１あるいは図５の装置と同じであり、その他方はコリメータである２つの装置を示す概略図である。図７は、図６で使用されるようなコリメータにわたる拡大断面図である。図８〜図１１、図１３、図１４および図１５は、異なる放射エネルギー集中手段の適応を示す概略図である。図１２ａおよび図１２ｂは修正集光器を示す。図１６〜図１８は、種々の曲がったレンズ面配置を示す。図１９ａ〜１９ｃは、図示されるように角度形成を変えるための光線を発生する断面図である。図２０は、ファセット設計の一般原則を示す３つの曲がった面を有するファセットの断面図である。図２１は、発光ダイオードと併用するための更なる修正放射エネルギー集中手段を示す断面図である。図２２は、赤外（ＩＲ）線を通すようにシリコンで作られたさらに他の修正放射エネルギー集中手段を示す断面図である。図２３は、ライトパイプの方へ集束光を指向する図２１ａにおけるような放射エネルギー伝達本体手段を示す断面図である。図２４は、フラッドライトにおけるような集束光を指向する放射エネルギー伝達手段を示す断面図である。図２５は、分光器解析器に集束するように層刺激サンプルからの光を向ける放射エネルギー伝達手段を示す断面図である。図２６は、環状体発生源から光を指向する放射エネルギー伝達手段を示す断面図である。図２７は、図２５と同じであるが、平行な光あるいは放射の経路の中に第２のレンズおよびフィルタを備えていることを示す断面図である。図２８は、環状体ＴＩＲレンズおよび蛍光灯のような環状体光源を示す断面図である。図２８ａは、図２８で分かるように、反射器およびランプ面を示す概略平面図である。図２９はグラフである。図３０は、カスプ状の反射器構造に対する修正を示す図２８と同じ図である。図３１は、相対的な輝度を示す概略図である。図３２は、線形ＴＩＲレンズを示す透視図である。図３３は、図３２を通して行われ、細長い光源、反射器と結合され、開口ランプを形成する断面図である。図３４、図３５a、図３５ｂおよび図３５ｃは、光線追跡図である。図３６および図３７は、幾何学的図である。本発明の実施例および産業適用可能性米国特許第4,337,759号に記載されているように、および図１を参照すると、カバーあるいはドーム式の放射エネルギー伝達本体手段１０は、複数のファセットあるいは要素１１を有し、各々のファセットは、このような放射線の衝突を受け入れるような入口面と、エネルギーを本体の外部に送るような出口面と、入口面および出口面に対して角度を形成され、反射面に入射する放射エネルギーを出口面の方へ反射する内面反射面とを有する。例えば、図１および図４ｄでは、選択ファセット１１は、垂直断面で、階段状面１２ａでできている入口面１２と、ターゲット１５のゾーンに面する出口面１３と、内面反射面１４とを有する。光のような放射エネルギーは、平たい面１２で、それに垂直に本体手段１０に入る光線１６ａおよび１６ｂによって示される。この目的のために、面は１７で銀メッキされてもよい。したがって、反射光線１６ｃは、出口面１３の方へ、および出口面１３を通って、それに垂直に、直接ターゲットゾーンの方へ進む。本体手段１０は、例えば、ガラスあるいはプラスティックのような固体透明材から成ってもよい。図１に示された多重ファセット１１は、共通軸１８の周りに環状に伸び、共通軸１８を規定できるか、あるいはその代わりに１８で示されるようであり、図１の平面に垂直である平面の反対側で平行な関係（図１の平面に垂直である）で延びることができる。どちらの場合も、ファセット上の対応する点は、例えば（ターゲットに最も近接したファセットの先端２２によって規定される）２１にあるような凹面を規定し、出口面を通過する放射エネルギーが一般にターゲットゾーンの方へ向けられることを特徴とする。先端２２は、面１３および１４の交差点で形成される。面２１は放物面である。さらに、図１の一連のファセットは、ファセットの突出部の隣接面２４と１４との間の先細のギャップ２３の存在が特徴である。面２４は不活性面であり、すなわち放射線を通さない。例えば、図１の典型的な光線２５および２６を参照。放物線２５は、その関連ファセットによってＴＩＲレンズ１０の外部エッジ２７の近くのターゲットの方へほとんど90°再指向される。図１および図４を検討すると、軸あるいは平面１８からの距離が増加するとファセットに対する角度α（放物線の曲げ角度）は増え、１８からの距離が増加するとファセットに対する角度β（直線あるいは平面１８に平行な直線あるいは平面に対する面１４の角度形成）は増加することが明かになる。さらに、入口面１２は階段パターンを形成する。図１は、ＴＩＲレンズあるいは本体１０と関連し、後者の中間部にあるフレネルレンズ２９を示している。このように、入射放射エネルギーをターゲット１５の方へ屈折するフレネルレンズ２９は、ターゲットの方へ最も少なく、すなわち最小角度で再指向される。レンズ２９は例えば、レンズ１０と一体であってもよい。さらに、それのターゲット側のファセットから離隔され、このファセットに面している反射器あるいはミラーの面は、３０に示されている。面３０は、散らばった放射線あるいは発散放射線を一番外側のファセットからターゲットの方へ反射するように配置されている。この点に関しては、放射線３１および反射点３１ａを参照。最下部の照明されていない半分は十分隔離することができるので、ターゲットは面３０がない場合にあるであろう熱損失にさらされる領域１５をこれによって半分にできる。図１には、軸１８を、例えば太陽のような相対的に移動する放射源の方へ向けたままにさせるようにレンズ１０および２９と反射器３０とのアセンブリを制御できるように傾斜させる手段の一形態も示されている。この例では、ベースプレート３２は、反射器３０並びにドーム状のレンズ１０および２９を、本体手段１０の一番外側のエッジ部１０ａによって支持している。リングギヤ３３はプレート３２を支持し、スパーギヤと噛み合う。駆動モータ３５は、リングギヤ３３を制御できるように回転させるようにギヤ３４を回転させ、制御装置３６はモータ３５を制御する。この装置３６は、光電セルが光源の方へ向けられたままであるように光電セル３７および３８に応答する。光電セルは、例えば、その周辺の近くのプレート３２によって９９で適度に支えられる。ターゲット１５は、容器の中の液体、例えば、パイプの中の水に熱を伝導するための熱伝導性である例えば液体容器を含む。図２および図３では、番号１００および１２９は、前述のレンズ１０および２９に対応するレンズを示す。これらは、矢印１４９の方向に延ばされ、１５０および１５１に示された支持体によって支えられている。Ｖ字状のシュラウド１５２はレンズ本体１００の対向するエッジに接続されたエッジ部１５２ａを有するので、シュラウドおよびレンズがきょう体を規定する。第２および断熱性の管状のシュラウド１５３は、このきょう体の内部で、固定（回転不可能）位置を有するタンク１５４の周りに延びる。タンクのための支持体は、１５５および１５６で脚の形をとることができ、ベアリングは、タンクおよびシュラウドが中央軸１５９の周りにレンズアセンブリとともに回転できように１５７および１５８に備えられている。シュラウド１５３は、放射エネルギーがレンズアセンブリから入ることができるように位置１６０および１６１で切断されると同時に、加熱された空気はワイパ１６３によってギャップ１６２を逃げることが防止される。きょう体は反射内部面１５２ｂを有する。水のような冷たい液体は、パイプ１６４を介してタンクに入り、その中で加熱され、タンク下部端１６４ａに注いでいる。暖められた液体は、タンクの上の方へゆっくりと２００で逆流し、パイプ１６４の外部と接触することによってさらに加熱され、液体は、出口１６５でタンクを離れる。水中２００の犠牲陽極１６６は、腐食するように適合され、電解のようにタンクそのもののいかなる腐食も抑制する。同様に、水中２００のバックアップヒータには、太陽幅射が夜間のようにブロックされるか全くない場合のようにタンク内の水を加熱するために電流が供給される。シュラウド１５３とタンクそのものとの間の１６２にエアギャップを備えることができる。通常、レンズ１００および１２９の方へ、すなわち図３の方向１７１に、入射する太陽光線を保持するためにアセンブリを回転させる太陽追跡機構は１７０に示されている。動作中、矢印１７１に平行に向けられ、レンズ１００および１２９に当たる全ての放射線は、タンクの中の液体を加熱するために、ギャップ１６０および１６１によって容易にされるようにタンクの方へ再指向される。さらに、窓１６２および１６３に注目。広角、すなわちほとんど180°の太陽光線の集光が、図１で前述されたように使用される。ギャップの壁１５３ａは反射し、二次集光のために、ここで示された直線以外の他の曲がった形状を有し得る。太陽散乱光のような拡散源からの散らばった放射線は、シュラウド１５３および１３０のレンズ支持体フィンの表面１５３ａを暗くすることによって吸収される。種々の要素の形状が３つのアクティブな面の同じ相対角を有するが透明手段内の配置は異なる種々の要素の幾何学的形状および要素のアレイが可能である。例えば、ＴＩＲ面は、本体手段のどちらかの側面上あるいは後者内のトンネルの壁上のいずれかの小面のあるスロットの中にあってもよいのに対して、入口面は、小面を刻まれた階段上あってもよいしあるいは完全に滑らかであるカバー面上にさえあってもよい。図４ａにおいて、トンネル４０はＴＩＲ面４１を形成するが、出口面４２は階段４２ａおよび４２ｂを有する。図４ｂにおいて、スロット５０は、本体手段の入口側にあり、ＴＩＲ面５１および入口面５４を有する。出口面５２は、階段５２ａおよび５２ｂを有する。図４ｃにおいて、トンネル６０は、ＴＩＲ面６１を形成し、入口面６２および出口面６４は滑らかな連続的な面上にある。しかしながら、ＴＩＲ面６１は、入口面６２によって光線６３の屈折による曲げのために図４ａのＴＩＲ面４１あるいは図４ｂのＴＩＲ面５１よりも長くなければならない。一般に、ファセット幅６５に対するＴＩＲ面の長さは、すなわち、ＴＩＲの長さ＝ｃｏｓδ/(ｃｏｓηｃｏｓη)ここで、ηは面垂直線に対する光線６３ａの入射角であり、δは６６に対する屈折光線の角度であり、κは、出口面垂直線６７に対する反射光線６３ｂの角度であり、λは６７に対して６３ｄで屈折された角度である。これらの角度の関係はスネルの法則、すなわちｓｉｎη＝ｎｓｉｎδ、およびsｉｎλ＝ｎｓｉｎκ、によって求められる。ここで、ｎは本体手段材の屈折率である。隣接要素に入射する全ての平行な光線をターゲットに再指向する隣接要素に関しては、隣接要素は、その焦点のようなターゲットを有する放物線上あるいは放物線の上のどこにでも相対的に置かれなければならなく、リム傾斜はリム角の半分に等しい（すなわち、最も外側の要素の再指向性湾曲角）。図４ｄにおいて、“過度”の光線１６ｃは内向きの隣接ファセットの先端２２を通過しなければならないのに対して、他の過度の光線１６ｂはスロット２３の最上部２７を通過しなければならない。これらのクリアランス条件は、レンズ傾斜角ηは、放物線上あるいは放物線の上にある接線に幾何学的に等しいＴＩＲ傾斜角よりも大きいかあるいは等しくあるべきあることを要求する。図４の形状の全ては同じ湾曲角αと、図４ｃ以外は、同じ垂直入口面および出口面を有することに注目。例えば、先端３２２に接触している放物線３２１の上の図５の“カバー”３１０の要素３１１を参照。ライン３２４も参照。リムで同一傾斜を有する４分円３２５に関するような放物線の下のこれらの先端は、この階段形状で、円筒および球体の両方に対して約10％、ある程度の要素間衝突を受ける。しかし、透明カバー手段のための薄い、可撓性の膨張可能なドームの使用は、特に、対象されていない光線は、囲まれた空気を加熱することによって加圧を助けるために、カバー手段内の位置にさらに再指向されるので、このような損失の価値があるかも知れない。円形形状に衝突しない場合は図１１を参照。代替のファセットは、光線がＴＩＲ面に当たる前に光線を集光させることによってこの衝突損失を最少にしようとする。このＴＩＲ面は、それによって前記を衝突を減少させるためにより小さいこともある。凹凸の入口面および出口面は、いくつかのアプリケーションの場合、透明再指向手段をターゲットにさらに近くすることによってさらに重要であるカバーの集光比あるいは受入角度がある程度の減少するにもかかわらず、これを行う。より小さい湾曲角度の場合、障害は、低湾曲角度要素のＴＩＲ面を形成する図４ｄのトンネルあるいはスロットが必要とする狭さで見られる。これは、スロットおよびトンネルをその最小の幅以上に広げるために透明手段３１０の側面を放物線３２１の上に持ち上げることによって多少解決することができる。このような解決の他の形式は、その屈折再指向がＴＩＲ面の再指向を妨害するように角度形成された図５の後屈出口面３１１である。このＴＩＲ面は、あまり急勾配でない傾斜を有するより大きな再指向湾曲角度を有することができ、より幅広いトンネルあるいはスロットが得られる。図５では、光線３３０は出口面１１に普通でないように当たるので、光線３３０ａはターゲットの方へ後ろに曲げられる。これは、出口面が直角をなし、ＴＩＲ面がより急峻な角度にある場合よりもより幅広いスロット３２３を可能にする。前述の凸面の入口面はスロットあるいはトンネルも広くする。スロットを広くする他の方法は図４ｅに示された小面を刻まれた出口面にある。ここで、スロット７０は、過度の光線７３ｂにほとんど衝突するまで開かれた。出口面７４は、それぞれ反射光線７３ｂに垂直であり、平行である小形階段７４ａおよび７４ｂを有する。それとは別に、薄い、ミクロ組織の一連の高い屈折率（例えば、ｎ＝４）の要素は、もっと好ましい形状の要素を形成するように本体手段に埋め込むことができる。特定の製造方法および設計アプリケーションは、ターゲットの下の小さい放物面反射器に光線を通すフレネルレンズ、あるいはその代わりに窓への移動の場所を決定する。この放物面反射器は、それによって全方向の範囲から照明される。他の可能な形状は、中心ターゲットに放射エネルギーを送る再指向手段の外部を有するのに対して、外部ターゲットに再指向された内部は大きな湾曲角だけを全体にわたって使用する。全てのこれらの形状は本発明の基本的方法の派生物である。すなわち、多数のＴＩＲ伝達要素によって、適当に配置された入口面、出口面、ＴＩＲ面は、放射エネルギーを所定のターゲットゾーンに、あるいは所定のターゲット立体角に再指向する。その焦点距離が集光度が２倍高いいかなる放物面反射器よりも短い可能性があるが、シェーディングがなく、凹んだ放物面反射器よりも低い空力抵抗を有する凸面を示す（１０あるいは１１０のような）カバー手段も使用可能である。そのターゲットは、重心に近く、固定受光器手段を設計し、保持することをより容易にする放物面反射器の重心よりも地上により近い。最後に、ＴＩＲ面のほとんど 100％の反射効率は、放物面反射器が示すよりも高効率に対して非常に大きな可能性を示す。図１および図５において、要素１１および３１１は、一般的な形のカバーの中に放射エネルギー伝達手段を形成するために、一緒に、一体におよび連続的に結合することが理解される。後者は、カバーの反対側にあるエネルギー入口面（例えば、図１の最上部面）および出口面（図１の最下部面）を有する。このカバーによって、出口面を出る放射エネルギーは、入口面に入射するエネルギーの方向よりも一般に異なる方向を有するようになる。同様に、多数のＴＩＲ面は、前述のように、出口面に最も近い出口面スロットに隣接した出口面上にある。入口面は小面を刻まれた階段形状を有する。カバーの出口面は、ターゲットの上にあり、パラボラよりもターゲットから遠い（２１および３２１を参照）。カバーは、例えば、プラスティックのような透明材料で構成されてもよい。図８は、図１の手段１０あるいは図５の手段３１０、もしくは均等物に対応する手段４１０を概略的に示している。ターゲットゾーンは４１５に示されている。逆反射器手段４１２は、ターゲットゾーン上に放射エネルギーを再指向するためにターゲットゾーンの後ろに離隔され、ターゲットゾーンに面する。光線４１３を参照。図９は、ターゲットゾーンの（例えば、光源のような）放射エネルギー発生源手段を概略的に示している。発生源手段４３０によって放射された放射エネルギーは逆関係で（１０あるいは３１０のような）本体手段４３５によって再指向される。光線４３６を参照。図１０ａおよび図１０ｂは、円筒状ターゲットの周りに環状に延びる均一ファセットを有する２つの種類の“単一湾曲”レンズを示している。図１０ａにおいて、円錐本体手段４４０の全てファセット４４４は円筒状ターゲット４４１上に 90°まで光線４４３を曲げる。図１０ｂにおいて、平たい本体手段４４５は、円筒状ターゲット４４６上に45°まで光線４４７を曲げる同じファセット４４８を有する。図１１は、（１０あるいは３１０のような）カバー手段４５９の出口面の後ろに空間４６１を囲む構造手段を示しているので、空間４６１の大気の加圧は、点４２６に曲率の中心を有するその膨張した形状あるいは円形形状の可撓性カバー手段を保持する。ターゲットゾーン４６２、ポンプ４６３および光線４６４のような加圧手段を参照。薄いフィルム４６５は、挿入図に示されるように小形鋸歯状ファセットを有するカバー手段４５９の内部に付着する。図１２ａは、（１０あるいは３１０のような）伝達本体手段４７２から放射エネルギーを受け入れる複数（例えば、２つ）のターゲットゾーン４７０および４７１を示している。各要素４７３は、ターゲットゾーンの方へ複数の方向へエネルギーを再指向する。したがって、各要素４７３は、前述の要素１０あるいは３１０と同じであるかも知れないが、２つのターゲットゾーンの方へそれぞれ面４７４および４７５に向けられた２つの光線４７６および４７７の反射を得るためにわずかに異なった角度で２つの面４７４および４７５に分割されたＴＩＲ面を有している。図１２ｂにおいて、ＴＩＲ面４５３は光線４５１のための出口面である。一方、ＴＩＲ面４５４は光線４５２のための出口面である。この対称的な二重60°の湾曲の場合は、異なる入来放射エネルギーの分割に対して、２つの異なる右側および左側の湾曲を得るために変更することができる。図１３において、（１０あるいは３１０のような）カバー手段４８０は、放射エネルギーを異なるターゲットゾーンの方へ再指向する異なる要素群を有する。このように、位置４８１の要素はターゲット４８２の方へ放射エネルギーを向け、位置４８３の要素はターゲット４８４の方へ放射エネルギーを向ける。光線４８５および４８６を参照。図６において、カバーあるいは本体手段５１０は前述のような１０あるいは３１０に相当する。二次放射エネルギー再指向手段は、本体５１０から放射エネルギーを遮断し、再指向するために５２０に備えられている。本体５１０に当たるセグメント５２１ａ、本体５２０に当たる再指向セグメント５２１ｂ、本体５２０によって透過される二次再指向セグメント５２１ｃを有する光線５２１を参照。図７は、入口面５３０と、出口面５３１と、ＴＩＲ面とを有する本体５２０を詳細に示している。光線５２１ｃは、平行であり、この場合、すなわち平行にされるので、手段５２０はコリメータとみなすことができる。図１４に示された手段５５０は、出口面５５１が放射エネルギーの反射再指向をさせるために面を通過する放射エネルギーに対して個別に角度が形成されることを除いて、１０および３００と同じである。面５５１で屈折されたビーム５５２を参照。図１４でもまた、出口面５５１は、ＴＩＲ面５５３による再指向と部分的に反対に屈折するように放射エネルギーを再指向するために考慮することができ、後者は、スロット５５４を広くするために（図１および図５の場合）よりもあまり急峻でない角度で延びる。図１４において、入口面５５６は滑らかであり、小面を刻まれていなく、出口面５５１は、屈折光線５５２ｂに平行であり、実際は、図５の放物線３２１あるいは４分円３２５よりも低い入口面５５６の最大後屈および最低可能の傾斜を示すことにも注目。図１５において、本体手段５６０は、波長分離、放射エネルギー再指向、伝達本体の手段を構成するように放射エネルギーの波長とともに変わる変動屈折率を利用することを除いて、１０あるいは３１０と同じである。２つのターゲットゾーン５６１および５６２は、波長分離され、指向された放射エネルギーの異なる波長を受け取るように示され、離隔されている。ターゲット５６１の方へ向けられた一方の波長の光線５６３ａおよびターゲット５６２に向けられた他方の波長の光線５６３ｂに分割する入射光線５６３を参照。図１５においてもまた、どちらのターゲットも放射エネルギーを電気に変換する手段とみなすことができる。１つのこのような手段は光電池である。このような装置は図１および図１５のターゲットゾーンにあってもよい。図１５において、一方のターゲットは可視波長を受け取る光照明手段を備えることができ、他方のターゲットはゾーン５６１で目に見えない波長を受け取る熱受光器を備えることができる。放射エネルギー源がゾーン５６２の中に置かれた場合、可視波長光線は光線５６３の逆の経路をたどる、すなわち平行にされるのに対して、目に見えないより長い波長熱光線は可視ビームからより外側に発散されるので、関係者上のスポットライトは関係者に可視放射線の熱負荷よのも数倍大きい熱負荷を受けさせない。所定の図１〜図１５の態様は先の特許第4,337,759号にも述べられている。図１６は、図４ａあるいは図４ｂに一般に対応し、すなわち、入口面６０１を有するレンズ本体６００と、ＴＩＲ面６０２と、本体６００上の出口面６０３とを示すために考察することができる。このような面６０１および６０３は、図１、図３、図７、図８、図９、図１０、図１３に示された様式のように小面を刻まれてもよい。全てのこのような面は平たいよりもむしろ、面６０１は、図示された本体６００から離れて凸面のように曲げられるのに対して、面６０２および６０３は前述のように平たい。発散する進入光線、６０５ｂで反射するために６０５ａで屈折し、６０５ｃで面６０３の方へ進行する。この光線は出口面６０３を通過し、一般に図示されるように、６０５ｄで外部に進行ために屈折される。出口面６０３が凸面のように曲げられるならば、光線６０５ｄは発散することができる。入口面６０１の曲率は、発散を除去し、いかなる光線もＴＩＲ面６０２に当てそこなわないようにする。図１７において、入口面６１１は、出口面６１３と同じように平らである。しかしながら、ＴＩＲ面６１２は、図示されたように、この面の入射光線の側の方へ凹面になる。分散している進入光線６１５は、面６１１を通過し、６１５で異なる点および異なる角度で反射し、６１５ｃで面６１３の方へ進行するために６１５ａで本体６１０内を進行する。この光線は、図示されたように、この面を通過し、一般に屈折され、６１５ｄで外部に進行する。ＴＩＲ面６１２の曲率は光線６１５ｄを平行にすると同時に、使用される出口面６１３の総数を制限し、全レンズがより高いプロフィールを有することができる。図１８では、入口面６２１は、ＴＩＲ面６２２と同じように平らである。しかしながら、出口面は、図示されたように、本体６２０から離れて、すなわちＴＩＲ面６２２から離れて凹面になる。平行であるかも知れない進入光線は、面６２１を通過し、６２５ｂで異なる点および角度で反射し、６２５ｃで面６２３の方へ進行するために、６２５ａで本体６２０内を進行する。次に、図示されたように、光線はこの面を通過し、通常屈折され、６２５ｄで外部に進行する。出口面６２３は、集束ＴＩＲレンズのために望ましいように完全にフラッシュされる。他の可能性は下記の通りである。図１９ａ、図１９ｂおよび図１９ｃにおいて、本体６５０、６６０および６７０は、図２１に図示された本体７４０とよく類似している。環状のファセットの角度形成はわずかに変えられるので、本体６６０は、平行な光線６６４を生じ、本体６５０は６５４で集束光線を生じ、本体６７０は発散光線６７４を生じる。各々の場合、光源は６８０に示されている。各々の場合、レンズの上部面６５９、６６９、および６７９は図示された断面で円形に曲げられるか環状レンズのために球形に曲げられる。図２０において、レンズ本体７００は、図１９ｇのレンズ６５０と同様に集束ＴＩＲレンズの役割を果たす。その性能は、より効果的な集束およびより高いプロフィールを示し、光源のより小さい角度拡大およびより小さい焦点をもたらすその完全フラッシングのために優れている。上部光線７０１および下部光線７０２はファセット７０３の境界の角度と内側に隣接したファセット７０４の位置の角度との計算のための定義光線である。レンズプロフィール線７０５のは最大にされるべきである。定義光線は、一般に発散しているが、光源の異なる部分から得られることができる。例えば、上部光線は光源の最下部から得られるのに対して、下部光線７０２は光源の最上部から得られるので、定義光線は光源で放射される全ての光の過度の光線を構成している。ファセット定義上部光線および下部光線は光源の過度の光線でないならば、その出力光の数分の一はレンズによって出力光線に再指向される。レンズの特定の応用によって解決されるべき、このほんのわずか部分と集束の防止との間のトレードオフがあるならば、このような場合が生じ得る。ファセット７０３は、ノッチ７０３ｎ（ここでは、フィレットとし示されている）、先端７０３ｔ、入口面７０６および出口面上の上部点７０３ｕ、外部点７６０ｏおよび内部点７０６ｊによって規定される。内部に隣接したファセット７０４は、従来の光学系のひとみと同様に作動する３つの制限点を提供する。すなわち、先端７０４ｔは上部光線７０１を規定するのと同時に、ノッチ７０４ｎおよび外部出口面７０４ｏの両方が下部光線７０２によって通過されねばならない。入口面７０６の凸面曲率は、上部光線７０１がＴＩＲ面７０８にあてそこなわなく、下部光線７０２がノッチ７０４ｎにあてそこなうことを確実にすることによって定義光線の発散を調整する。図を明瞭にするために、出口面７０７は、ＴＩＲ面７０８に比較的近接している。より遠い出口面を有するより厚いレンズは、定義光線が出口面のエッジを外さないことを確実するために（ＴＩＲ面７０８ｃ上のように）凸面曲率を使用する。定義光線は垂直面７０９あるいは７１０に全内面反射し、適度の角度エラーのみを有する出力をレンズに入れるために、定義光線があたりそこなったならば、それは消失されない。垂直面７０９は、下部光線７０２がレンズを離れた後、下部光線７０２を丁度通過するように角度形成される。光学的に不活性な面７１１は、製造方法によって決定された最小抜け勾配に保持される（射出成形の場合、それは金型引っ張り方向に一般に２°ずれている）。面７１１は、内側に隣接したファセットのファセット先端とノッチとの間に直線がある場合、入口面７０６が図１９ａのレンズ６５０を有する場合よりもより下方に角度形成できることによってレンズプロフィールを最大にすることを助ける。要約すると、ファセットの４つの角度形成（その面に対して３つのおよびレンズプロフィールに対して１つ）の独特な決定は４つの条件、すなわち（１）全湾曲角、（２）ＴＩＲ面に当たる上部光線、（３）内側に隣接する面のノッチを通過する下部光線、および（４）内部に隣接するファセットの出口面の外部エッジを通過する下部光線を必要とする。ファセットの３つの光学的に活性な面の曲率は個別に決定される。１）入口面曲率は、内側に隣接したファセットの先端が持ち上がることができると同時により高い上部光線がＴＩＲ面をはずれないようにすることによってレンズプロフィール線の傾斜を最大にすることに役立つ（これは、光源の上でその高さを増すことによってレンズの内部ファセットの出力光の発散を減少する）。２）ＴＩＲ曲率も、内部に隣接するファセットのノッチが持ち上がることができることによってレンズ傾斜を最大にすることに役立つ。さらに、ＴＩＲ面曲率は、出口面が完全にフラッシュされることを可能にし、いくつかの照明応用に対して重要な特性を可能にする。３）出口面曲率は集束ＴＩＲレンズのフォーカルスポットのサイズを最小にし、平行ＴＩＲレンズのビーム発散を最少にする。これらの曲がった面の非円形プロフィールはファセットによって均一照明を与えるために選択できる。さらに、レンズの全てファセットは、その時に均一照明される同じサイズのフォーカルスポットを有するように設計することができる。この図２０の検討は、米国特許第4,337,759号の内容に対して改良しているかあるいは米国特許第4,337 ,759号の内容によって示唆されていない本発明の重要な態様を考察することができる。図２１では、環状の放射エネルギー伝達本体７４０の軸は７５１に表示されている。本体は、一般に同心的に配置されているが、軸７５１に垂直な面７５０に段々により接近している先端７４２ｄ〜７４６ｄを有する。ファセット７４２の面７４２ａは面７４２ｂの方へ凸面であり、面７４２ｂは図示された断面の面７４２ａの方へ凹面である。この関係を図示された他のファセットために得る。発光ダイオード（ＬＥＤ）７５８は、平面７５０と軸７５１との交差点に置かれ、本体７４０の方へ光線を放射する。光線７５３は、面７４２ｇを通過し、ＴＩＲ面７４２ｂの方へ屈折され、上部平面７４８の方へ反射され、上部平面７４８を通過する。面７４３ａを通過し、ＴＩＲ面７４３ｂで反射し、上部面７４８ａを通過し、図示されたように角度形成される光線７５２も参照。面７４８および７４８ａを越えて上方に通過する全ての光線は平行にされる。本体７４０の横方向幅は、例えば、0.12〜１インチであってもよく、透明本体７４０は成形プラスティック材からなってもよい。ファセットなしの屈折部は７１９に表示されている。より小さいレンズ直径対ＬＥＤサイズ比は、より高いレンズプロフィールを有するために最も外側のファセットを大きくし、連続して内側のファセットをより小さくでき、より十分な平行に曲がったファセットが必要である。図２２において、放射エネルギー伝達本体７６０は、図２０および図２１に示されたように同じ一般的な構造を有することができる。レンズ本体７６０は、赤外線を通すためのシリコンあるいは同じ材料からなるが可視光線を阻止すると同時に赤外線を透過する。アーク放射エネルギー源は、図２０のＬＥＤと同じ位置７６４に示されている。反射器面７６５は、放物部７６２とともに図２１の平面７５０に対応する平面７６６に延びるように使用することができる。７６７で放射する赤外線は、一般的には平行にされるが、図１９ａおよび図１９ｃにおけるように、発散してもよいし、集束してもよい。図示されたように、小面を刻まれていない中央部７７０は光線を屈折することに注目。アーク光源７６４は、陽極要素および陰極要素７４６ａおよび７６４ｂによって作り出すことができる。最上部出口面７５９は、図示された断面で円形に曲げられるが、レンズは外部階段の小面を有してもよい。保護透明外被７６９はアークから離れて外気を保持する。図２３において、本体手段７８０は、集束光を発生し、７８１でこの集束光をライトパイプ７８３の入口端に向けるために、図１９ａの構造と同じかあるいは類似の構造を有することができる。レンズは、上方に凸状のアーチ形の上部出口面７８５と、入口面７８６と、ＴＩＲ面７８７とを有する。面７８６および７８７は、図２１の平面に対応する下側に向かう平面７９０を先細りにする。中心光源７８８は、図２１のＬＥＤのように配置されている。平面のバックミラー７８９は、平面７１０に対応する平面７９０に延び、上向きに面している。この装置は、従来の楕円反射器を介してのような光の10％よりもむしろ光の80％までパイプ７８３に入力できる。図２４では、本体手段８００は、図２１ｃの構造と同じあるいは類似の構造を有することができる。円形に曲げられた上部面８０１は下方に曲げられる。環状のファセットのセットの場合のレンズ軸は、８０２に示されている。ファセット８０３〜８１２が分かる。典型的な環状ファセット８０９は、入口面８０９ａおよびＴＩＲ面８０９ｂを有している。面８０９ａおよび８０１を通過し、面８０９ｂで全反射される光線８２０の経路に注目。図示された断面において、面８０９ａおよび８０９ｂの各々は平らである。全ての入口面は、成形を容易にするために方向８２２に下削りを有する。レンズは透明で、成形されたプラスティック材からなってもよい。光源８２５は、前述の例におけるように、軸８０２上、および平面８２６の真上に置かれ、中空レンズの範囲内にあり、面８０２から放射する光線８２７は、照明灯応用におけるように発散する。面８０１によって範囲を定められた円形断面の半角は、一般的には、45°よりも小さく、25°よりも大きく、一般的には約 35°である。図２５において、レンズ本体８５０は、中央屈折手段がレンズの内部を軸方向にスライドでき、サンプル８５１上に集束する顕微鏡の対物レンズと取り換えられることを除いて、図２１ａのレンズ本体と同じである。サンプル８５１からの特性拡散（すなわち、全方向に）放射８５６は、レンズ８５０によって集光され、分析器入口スリット８５２上に集束される。平行にされたレーザビーム８５５は、ミラー８５３によって対物レンズ８５４の中で反射され、サンプル８５１上に集束される。ミラー８５３は、サンプル８５１を見て、その位置を正確に調整するために顕微鏡の対物レンズ８５４を使用するために交換可能である。レンズ本体８５０は、拡散放射の中のさらに多くを集光するためにサンプル８５１の下に下方に延びることができる。サンプル８５１は、気体あるいは液体を含むガラス毛細管、サンプル物質で被覆された金半球、製造ライン上の集積回路（材料組成あるいは汚染を検査する）、あるいは生物学的な組織サンプルであってもよい。図２６では、レンズ本体８６０は、ドーナツ形（一般的には蛍光）光源８６１を収納するために軸８６３を有する断面を有する。このランプの下には、その内部にディスク状の平面ミラー部８６４およびその外部に環形ミラー８６５を有する環状でら旋状の反射器８６２がある。環状レンズ８６６は、インボリュート８６２から反射される光線８６８を屈折する。光線８６９は図２４の光線８２０と正確に類似している。光線８６７は、ファセット８７０によって再指向される。ランプ、レンズ、および反射器の全装置は、従来技術の反射器設計に関して可能であるよりも非常狭い発散および非常に高い効率を提供するコンパクトなフラッドライトを備えている。次に、図２７を参照するに、９５５で示されるように供給される光あるいはレーザビームを平行するように修正されるレンズ本体９５０は、図１９ｂあるいは図２５に示されたものと同じである。光源あるいは発光ターゲット（例えば、レーザ）９５１は、ＴＩＲレンズ本体９５０の小面を刻まれた側に光を透過する。後者は、破線９５６および９８０によって示されるような光線を再指向し、面９５０ａの第１の屈折レンズ手段を通過し、９５５で平行光として放射する。次に、このような光は波長選択フィルタ９８２に当たり、これを通過し、次に、集束フレネルレンズとしての例で示される第２のレンズ手段を通過する。後者は、９８４で光をサンプルあるいは解析器９５２上に再指向あるいは集束する。波長選択フィルタ９８２は、平行レーザビーム９５５の受動的に散乱される光を取り除くために使用されると同時に９５２での誘導放出のためのラマン分光法で生成されるような波長のような蛍光波長を通過できる。フィルタ波長は入射角によって決まるので、フィルタ９８２は、レンズ９５０およびレンズ９８３によって規定される主軸９８６に垂直な平面に延び、フィルタは、適切な波長選択に対しては光の垂直入射を必要とする。フィルタは、一般的にはレーザ波長を除去する。補助あるいは第２のレンズ手段９８３は、環状のＴＩＲレンズ９５０によって持ち込まれるいかなる収差も減少させる役も務めることができる。図２７におけるように、レンズ９５０の口径の中を軸方向にスライドし、補助発生源光をターゲットあるいはレーザ９５１上に集束できる顕微鏡の対物レンズ９５４も示されている。軸９８６に平行で、レンズ９５０の口径９６７の中をスライドする９５４の円筒状周辺９７０に注目。軸方向に対物レンズ９５４を調整できるように移動させる手段は９６８に概略的に示されている。補助発生源光は、ターゲット９５１上に集束するために、レンズ９５４の方へ図示されたようにミラーによって再指向することができる。次に、図２８、図２８ａおよび図２９を参照する。トロイダル（ドーナツ）状の蛍光ランプに関しては、ＴＩＲレンズは、これまで蛍光ランプで得られないフラッドランプパターンを効率的に発生できるコンパクトな手段を提供する。ＴＩＲレンズは、光源があるその断面の中心の周りに円形対称あるいは線形対称を有した。新しい方法は、円形の蛍光灯１０５１の上にＴＩＲレンズ１０５０を置くことにある。このレンズは、ランプの断面の中心の上の周りにおよび軸１０５７の周りを一掃することによって形成される。図２８は、そのドーナツ形蛍光灯とともに得られるレンズを示している。このようなレンズの外径Ｄは一般にそのランプの外径の２倍であるが、その高さは図示された装置の場合、ほんのレンズの直径の1/10だけである。図示されたようなドーナツ形のＴＩＲレンズの基本的性能は、“レンズが大きくなればなるほど、ビームは益々狭くなるという一般的な光学的原則の下で理解することができる。形状は、ＴＩＲレンズファセット１０５０ａを面する平面のミラー１０５２を有する円環体である。比較する目的で、電流非ドーナツ形のランプは主半径Ｒ＝1.25インチ、蛍光灯管の半径ｒ＝0.18インチ（外径2.86インチ、内径2.14インチ）および10,000ｆｔ‐Ｌの照度、あるいは平方センチメートル当たり3.4カンデラを有する。その突き出された面積（４πＲｒ＝2.8インチ２）は全円環体の面積と同じであるけれども、ランプの表面積は全円環体の面積の半分（すなわち、２π²Ｒｒ＝８.９インチ²）である。一方、ドーナツ形ＴＩＲレンズの突き出された面積は、図２８で分かるように、19.6インチ²であり、つまり、７倍です。レンズの照明パターンの中心で、照度はランプだけの照度の７倍である。一般に、ドーナツ形ランプのためのＴＩＲレンズの利得はＲ／ｒである。結果として、レンズから出る光は多少集束された強度パターンを有する。図２９は、レンズ軸を外れた視角の関数としての最大値（実線）に対するパーセントが単位のこのパターンを示している。一方、点線は累積強度を示す。蛍光ランプは、白熱ランプの10〜20ルーメン／ワットよりもずっと優れた 50〜65ルーメン／ワットの範囲の発光効率を有する。しかしながら、その表面輝度は白熱フィラメントの200〜2，000ｃｄ／ｃｍ²の範囲よりもはるかに下である。サイズが小さいため、白熱光源は非常に狭いビームを形成するために使用することができる。投光照明で照らす場合、ドーナツ形ＴＩＲレンズは、非常にコンパクトで、かなり対費用効果がよい。蛍光電池式手提げランプは一般に普及しているが、その光出力は全方向性である。ドーナツ形ＴＩＲレンズの場合、このようなランプは領域照明のために非常に大きな効率を有するのに対して、そのコンパクトさは、徒歩旅行者、キャンパー、およびとりわけ鉛管工の要求に役立つ。室内園芸に関して、通常の蛍光灯植物育成ランプは、一般的には、適当な照度レベルを発生するように植物の近くに配置されねばならない。ドーナツ形ＴＩＲレンズの場合、より少ないランプが要求され、それは植物の上に持ち上げることができ、なお効果的である可能性がある。高い光レベルを要求するいかなる状況においても、ＴＩＲドーナツランプ照明装置の列は、従来の蛍光灯天井取り付け器具のエネルギー効率がよい代替物を提供する。電源を含むその全厚さは、一般的には２インチ以下であり、その汎用性を高める。全ドーナツ形光源の両側の２つのレンズは、競合する“ウォールワッシャー”ランプを形成する。最後に、ランプの輝度を暗くする能力は好ましいエネルギー保存機能を加える。図２８の輝度制御１０５５を参照。次に、修正されたトロイダル（ドーナツ）状の蛍光灯を示す図３０および図３１を参照する。ＴＩＲレンズは、蛍光灯で今まで得ることができないフラッドランプパターンを効率的に発生するコンパクト手段を提供する。図２８の１０５０に示されたようなＴＩＲレンズ１０６７に面するドーナツ形の蛍光灯管に注目。カスプ反射器は、１０６７のファセット１０６７ａの方へ逆に１０６６からバックライトを反射するために１０６８に示されている。環状カスプ反射器は、蛍光灯１０６６を平たいワッシャー状リングに光学的に広げるために役立つ。そのフラッシュされた面積は図３１の左下に示されている。これは、それを平たい環状（ワッシャー状）ランプに光学的に同じにするが、次に、その光が片側だけ放射されるのに対して、裸ランプはその対称軸に沿って両方向に光を放射する。ランプの表面によって放射される光の１〜２ルーメン／ｃｍ²は、円形状のランプを考察する場合に全方向性放射に等しい±90°パターンに光が入る点で全拡散される。ビームを形成するためにこの光をより小さい角度の中に限定するために、放射線の表面面積は、ビームの半角のサインの平方の係数だけ最小値で増加されねばならない。例えば、±30°ビームは、2000ｃｍ²の全体、あるいは10インチ半径に対して少なくとも１／ｓｉｎ² 30°＝４倍のランプ表面面積を必要とする。したがって、ビーム内の照明は、ルーメンは小さい立体角（１ステラジアン）に限られるので、裸ランプからよりも12倍以上明るい。図３２および図３３の１１５０で分かるように、線形ＴＩＲレンズは、ファセット１１５０ａを規定する平のプリズム面を形成する方向に図３２に示されたような二次元の小面を刻まれたプロフィールを一掃することによって簡単に形成される。図３３に示されるように、開口ランプは、半円筒状発生源を形成するために、この場合半分、１１５５にあるように銀メッキされた管１１５４のガラス外被の一部を有する蛍光灯である。蛍光灯は平面のミラー１１５６の面に取り付けられる場合、それはＴＩＲレンズ１１５０には方向１１５１に伸ばされた円筒状発生源と見える。線形ＴＩＲレンズには２つの主要なランプ応用、すなわち、一般照明およびバックライトがある。この技術の主な問題は効率に関する問題であるのに対して、後者の場合、この問題は均一の外観である。これは、多少異なる設計方式および製造方法をもたらす。照明に関して、ＴＩＲレンズは、より大きく、曲がったプロフィールを有し、より大きなサイズのための押し出し加工によって製造される。より小さい線形ＴＩＲレンズは、圧縮成形あるいは射出成形され、ＬＣＤバックライトの場合は、上面がフラットである。図３４は、比較的小さい発生源のために設計されたバック照明のための線形ＴＩＲレンズ１１５０ａを示している。上部１１５０ｂは、平たいので、ギャップは各ファセットの照明パターン間には全く生じない。この均一性の要求は各ＴＩＲ面の上部のノッチの非常に小さい半径にも求められる。図示された光線はプロフィールの平面にある。この光線のセットは、レンズによる視準を図示するために単点から生じる。しかしながら、拡散源を有する線形ＴＩＲレンズにおいて、光線の大部分はプロフィールの面にない。断面上に投影されたこれらの“スキュー”光線は、特定のレンズプロフィールに応じて、多少異なる経路をとる。図３５ａ〜図３５ｃは、３つの45°スキュー光線図を示している。この場合、その投影された経路にはあまり変化がない。一般に、プロフィールの中には、入口面および出口面での屈折の差に応じて、これらのスキュー光線がいかに作動するかの点で他のプロフィールよりもより小さい差を有するものがある。大きな差によって、光線は、レンズの出口面で別の（好ましくない）時間に全内面反射されることによって、レンズ内部に閉じ込めることができる。これは、効率を非常に減少するが、スキュー光線角を35°およびそれ以下に減少する輝度増進フィルム（ＢＥＦ）を有する蛍光灯を包むことによって解消することができる。ＢＥＦ溝は管の周囲を一周する。ＬＣＤバックライトにおいて、ＢＥＦは、レンズの縦方向（すなわちレンズプロフィールに垂直）に沿っての角度出力を減少する。これは、ＬＣＤが使用できる光の角度制限のために望ましい。図３６は、一般的なＴＩＲファセットの形式を示している。光線は、光線がファセットに当たる全ての角度とともに図示されている。外部入射角ＡがＥよりも大きい（したがって、内角ＢがＤよりも大きい）場合、ファセットによる正味の屈折が存在する。正味の屈折がないＴＩＲレンズファセットには非点収差あるいは色収差が全くないのと同様に、スキュー光線反射もない。すなわち、図３６に示された光線は、線形レンズにおいて、紙の面に対して若干の任意の角度にあることがある。子午線（すなわち、面の内部）光線に対するＡとＥとの差が大きくなればなるほど、益々スキュー光線は子午線光線と異なる。したがって、スキュー光線によって発生されたビームは子午線光線のビームと同じでない。実際は、十分な正味屈折の場合、面から約40°以上外れたスキュー光線はレンズの中に閉じ込められる。したがって、正味の屈折は線形ＴＩＲレンズに対する主要な設計の考慮すべき問題である。円形レンズの色収差を減少させるように開発された設計方法はスキュー光線収差を減少させるために線形レンズに適用することができる。この方法は、均一性が主要な基準である場合、照明用途に対しては特に重要であるが、バック照明に対してはあまり重要でない。照明の場合、製造の容易さ、光効率および照明パターンの制御は主要な基準である。逆照明のために使用される線形ＴＩＲレンズに関して、レンズ入口面は垂直面近くに保持されるので、存在している光線には全くギャップがなく、出口面は平である。これは、ＴＩＲ面角Ｐおよびファセット間の角度Ｒだけを自由変数としたままである。角度Ｐは光線を（図３４におけるような）所望のパターンを再指向するように選択されるのに対して、角度Ｒは、ＴＩＲ面が全照明されるように十分大きく保持されるが、さもなければ、それ以上効率は、レンズの上面の外側に再指向される代わりにＴＩＲ面の上に進む光によって弱められない。均一基準は２つの面、空間および角度の面を有する。レンズの上面に、照明の空間パターンがある。ファセットが小さくなればなるほど、散光器に関するいかなるパターンを除去することも益々容易になる。特定の方向からある距離を見た場合、角度の均一性はレンズの外観に帰する。すなわち、全てのレンズは、発生源の画像で照明することができない。例えば、図３４は、ほとんど完全に光が一杯詰まったレンズを示すその上面に垂直なレンズを見ることを示している。しかしながら、図３５ａ〜図３５ｃは、その長さに対して45°でレンズを見ると、いくつかの暗いゾーンが見えることを示している。同様に、オフアクシス角からレンズを見ると（図３４の右側あるいは左側）入口面が暗く見える。散乱器による横方向の輝度移動によって、このようなパターンは除去する。他の角度均一性の面は、各ファセットによって発生された光線の線束の角度範囲のレンズにわたる種類にある。これは、発生源の幾何学的形状と発生源からのファセットの距離との関数である。非管状の発生源の高さ対幅の比を増加すると、ＴＩＲレンズの低いプロフィールの固有の部分であるこの非均一性は減少できる。図３７は、いくつかのファセットにある発生源の見かけ上の角直径を示している。さらに、中心近くのファセットは、発生源の角直径を縮小する唯一の入口面屈折があるために、多少より狭い角度の出力を有する。最後に、線形ＴＩＲレンズは、一般的な蛍光灯照明に対してかなり有望であることを示している。ＬＣＤバック照明の場合、線形ＴＩＲレンズは、必要なランプの数の減少を与え、散乱器および輝度増進フィルムは有用である。ここに開示されている他のＴＩＲレンズの形式は、蛍光灯で使用することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年３月２４日【補正内容】請求の範囲１．照明装置において、ａ）複数のファセットを有し、かつ第１の弧に沿って縦に延びるＴＩＲレンズと、ｂ）前記ＴＩＲレンズに面し、かつ前記第１の弧から離隔された対応する第２の弧にも縦に延びる光源と、ｃ）前記第１の弧が第１のループ経路を規定し、かつ前記前記第２の弧が第２のループ経路を規定すること、ｄ）前記第１のループ経路が最も外側のファセットの位置で第１の全直径を有し、かつ前記第２のループ経路が第２の全直径を有し、前記第１の全直径が前記第２の全直径の少なくとも約２倍であること、との組合せを含むことを特徴とする照明装置。２．前記ループ経路の中の少なくとも１つがドーナツ形であることを特徴とする請求項１に記載の組合せ。３．前記第２のループ経路が環状であることを特徴とする請求項１に記載の組合せ。４．前記光源が管状である蛍光灯を備えていることを特徴とする請求項１に記載の組合せ。５．前記第２のループ経路が、第２のループ経路によって規定された平面に垂直な中心軸を規定し、かつ前記第１のループ経路が前記軸の周りに延びることを特徴とする請求項４に記載の組合せ。６．前記軸を含む平面が２つの弧に沿って前記ＴＩＲレンズを交差し、かつその方へ前記ＴＩＲレンズの弧がそれぞれ凹形である２つの円形断面で前記管状蛍光灯を交差することを特徴とする請求項５に記載の組合せ。７．照明装置において、ａ）複数のファセットを有し、かつ第１の弧に沿って縦に延びるＴＩＲレンズと、ｂ）前記ＴＩＲレンズに面し、かつ前記第１の弧から離隔された対応する第２の弧にも縦に延びる光源と、ｃ）バックライトを前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へ反射するように配置された逆反射ミラーとの組合せを含み、ｄ）前記ミラーが前記第２の弧に沿ってその長さに沿って前記光源の方へ突き出すカスプを有することを特徴とする照明装置。８．前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へバックライトを反射するように配置された逆反射ミラーを含み、前記ミラーが下記の形状 i）平面 ii）カスプ状の１つを含むことを特徴とする請求項２に記載の組合せ。９．前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へバックライトを反射するように配置された逆反射ミラーを含むことを特徴とする請求項５に記載の組合せ。１０．前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へバックライトを反射するように配置された逆反射ミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の組合せ。１１．前記ＴＩＲレンズが、ａ′）エネルギー放射伝達本体手段と、ｂ′）その各々が、放射エネルギー再指向モジュールの役目を果たし、その断面周辺に、前記エネルギーの入射を前記周辺の内部で受け入れる入口面と、前記入射の側から前記本体の反対側の方向へ前記エネルギーを前記周辺の外部に通す出口面と、放射エネルギーの入射を前記入口面から前記出口面の方へ再指向するために前記入口面および出口面に対して角度を形成された全内面反射面とを有する複数の要素を含む前記手段とを備えていることを請求項１に記載の組合せ。１２．前記ＴＩＲレンズが、ａ′）エネルギー放射伝達本体手段と、ｂ′）その各々が、放射エネルギー再指向モジュールの役目を果たし、その断面周辺に、前記エネルギーの入射を前記周辺の内部で受け入れる入口面と、前記入射の側から前記本体の反対側の方向へ前記エネルギーを前記周辺の外部に通す出口面と、放射エネルギーの入射を前記入口面から前記出口面の方へ再指向するために前記入口面および出口面に対して角度を形成された全内面反射面とを有する複数の要素を含む前記手段とを備えていることを請求項１に記載の組合せ。１３．前記要素の周辺が、環状的に周りに延びるように前記断面から突き出ていて、かつ共通軸を規定し、前記入口面が前記入射放射エネルギーに向いていることを特徴とする請求項１２に記載の組合せ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，ＣＮ，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者ペルカ、デイビッド・ジーアメリカ合衆国、カリフォルニア州 90045、ロサンゼルス、ケニオン・アベニュー 8315

Claims

【特許請求の範囲】１．ａ）複数のファセットを有し、かつ縦に延びるＴＩＲレンズと、ｂ）前記ＴＩＲレンズに面し、かつ前記縦に延びるＴＩＲレンズに通常、方向上に対称的な関係でまた縦にも延びる光源との組合せを備えることを特徴とする照明装置。２．ａ）複数のファセットを有し、かつ第１の弧に沿って縦に延びるＴＩＲレンズと、ｂ）前記ＴＩＲレンズに面し、かつ前記第１の弧から離隔された対応する第２の弧に沿って縦に延びる光源との組合せを備えることを特徴とする照明装置。３．前記弧の中の少なくとも１つがループ経路を規定することを特徴とする請求項２に記載の組合せ。４．前記第１の弧が第１のループ経路を規定し、かつ前記第２の弧が第２のループ経路を規定することを特徴とする請求項２に記載の組合せ。５．前記ループ経路の中の少なくとも１つがドーナツ形であることを特徴とする請求項４に記載の組合せ。６．前記第２のループ経路が環状であることを特徴とする請求項３に記載の組合せ。７．前記光源が管状である蛍光灯を備えていることを特徴とする請求項６に記載の組合せ。８．前記第２のループ経路が、第２のループ経路によって規定された平面に垂直な中心軸を規定し、かつ前記第１のループ経路が前記軸の周りに延びることを特徴とする請求項７に記載の組合せ。９．前記軸を含む平面が２つの弧に沿って前記ＴＩＲレンズを交差し、かつその方へ前記ＴＩＲレンズの弧がそれぞれ凹形である２つの円形断面で前記管状蛍光灯を交差することを特徴とする請求項８に記載の組合せ。１０．前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へバックライトを反射するように配置された逆反射ミラーを含むことを特徴とする請求項２に記載の組合せ。１１．前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へバックライトを反射するように配置された逆反射ミラーを含み、前記ミラーが下記の形状の中の１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の組合せ。 i）平面 ii）カスプ状１２．前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へバックライトを反射するように配置された逆反射ミラーを含むことを特徴とする請求項８に記載の組合せ。１３．前記ＴＩＲレンズおよびファセットが縦に直線的に延びることを特徴とする請求項１に記載の組合せ。１４．前記光源が縦に直線的に延びることを特徴とする請求項１に記載の組合せ。１５．前記光源が縦に直線的に延びることを特徴とする請求項１３に記載の組合せ。１６．前記光源が細長い蛍光灯を含んでいることを特徴とする請求項１５に記載の組合せ。１７．前記光源から前記ＴＩＲレンズの方へバックライトを反射するように配置された逆反射ミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の組合せ。１８．前記ＴＩＲレンズが、ａ′）エネルギー放射伝達本体手段と、ｂ′）その各々が、放射エネルギー再指向モジュールの役目を果たし、その断面周辺に、前記エネルギーの入射を前記周辺の内部で受け入れる入口面と、前記入射の側から前記本体の反対側の方向へ前記エネルギーを前記周辺の外部に通す出口面と、放射エネルギーの入射を前記入口面から前記出口面の方へ再指向するために前記入口面および出口面に対して角度を形成された全内面反射面とを有する複数の要素を含む前記手段とを備えていることを請求項１に記載の組合せ。１９．前記ＴＩＲレンズが、ａ′）エネルギー放射伝達本体手段と、ｂ′）その各々が、放射エネルギー再指向モジュールの役目を果たし、その断面周辺に、前記エネルギーの入射を前記周辺の内部で受け入れる入口面と、前記入射の側から前記本体の反対側の方向へ前記エネルギーを前記周辺の外部に通す出口面と、放射エネルギーの入射を前記入口面から前記出口面の方へ再指向するために前記入口面および出口面に対して角度を形成された全内面反射面とを有する複数の要素を含む前記手段とを備えていることを請求項１に記載の組合せ。２０．前記要素の周辺が、平行関係で直線的に延びるように前記断面から突き出ていて、前記入口面が前記入射放射エネルギーに向いていることを特徴とする請求項１８に記載の組合せ。２１．前記要素の周辺が、環状的に周りに延びるように前記断面から突き出ていて、かつ共通軸を規定し、前記入口面が前記入射放射エネルギーに向いていることを特徴とする請求項１８に記載の組合せ。