JP2017511573A - 複数の光源をもつ非対称転向フィルム - Google Patents

Abstract

光学システムが開示される。より詳細には、少なくとも第１（１２０）及び第２の光源（１３０）をもつ非対称転向フィルム（１１０）を含む光学システムが開示される。非対称転向フィルムについてのジオメトリの選択は、第１の光源、第２の光源又は双方の選択的な照明に応じて、異なる出力視野角を可能にすることができる。開示された光学システムは、照明器具とディスプレイの双方において好適であり得る。

Description

転向フィルムは、角度光分布を変更するために、多くのディスプレイ及び照明アプリケーションにおいて使用される。転向フィルムは、一般に、光を屈折させること及び／又は反射させることによって動作する特徴部を有する。転向フィルムは、所望の光出力を提供するために光源と併せて使用され得る。

一態様では、本開示は、光学システムに関する。光学システムは、別様に配向された光分布を有する第１の光源及び第２の光源、第１の主表面及び第２の主表面を含む非対称転向フィルムを含み、第１の主表面は、実質的に平坦であり、第２の主表面は、第１の形状を有する第１の面及び異なる第２の形状を有する第２の面を各々が有する複数の微細構造を含み、第１の光源からの光は、第２の面ではなく第１の面により優先的に反射され、第２の光源からの光は、第１の面ではなく第２の面により優先的に反射される。いくつかの実施形態では、本光学システムは、第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つからの光を移送するように構成された光導体を更に含む。本光学システムは、第１の非対称転向フィルムとは光導体の反対側に配設された第２の転向フィルムを含み得る。いくつかの実施形態では、第２の転向フィルムは、非対称転向フィルムであり得る。いくつかの実施形態では、非対称転向フィルムは、第３の形状を有する第３の面及び異なる第４の形状を有する第４の面を各々が有する複数の微細構造を有し、第１の光源からの光は、第４の面ではなく第３の面により優先的に反射され、第２の光源からの光は、第３の面ではなく第４の面により優先的に反射される。

いくつかの実施形態では、光導体は、楔形状である。いくつかの実施形態では、本光学システムは、第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つからの光を移送するように構成された第２の光導体を更に含む。いくつかの実施形態では、光導体及び第２の光導体は積層されている。いくつかの実施形態では、第１の形状は、実質的に平坦であり、第２の形状は、実質的に湾曲している。いくつかの実施形態では、複数の微細構造の各々は、同一の横断面形状である。いくつかの実施形態では、第１の形状と第２の形状の双方が、実質的に平坦である。いくつかの実施形態では、第１の形状及び第２の形状は、実質的に湾曲している。

いくつかの実施形態では、本光学システム、複数の微細構造の各微細構造は、第３の形状を有する第３の面を更に含み、第１の光源からの光は、第２の面ではなく第１の面及び第３の面により優先的に反射されるか、あるいは第２の光源からの光は、第１の面ではなく第２の面及び第３の面により優先的に反射される。いくつかの実施形態では、本光学システムは、第３の形状を有する第３の面及び異なる第４の形状を有する第４の面を各々が含む第２の複数の微細構造を更に含み、第３の面は、第２の光源ではなく第１の光源からの光を優先的に反射し、第４の面は、第１の光源ではなく第２の光源からの光を優先的に反射し、第１の形状、第２の形状、第３の形状、及び第４の形状のうちの少なくとも２つが異なる。いくつかの実施形態では、非対称転向フィルムの第２の主表面は、反射防止コーティング又は反射防止構造化表面のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態では、第１の面又は第２の面のうちの少なくとも１つは、鋸歯状表面又は正弦波表面を含む。いくつかの実施形態では、複数の微細構造は、線形微細構造を含む。

いくつかの実施形態では、本光学システムは、２つの表示モードを有し、第１のモードでは、第１の光源のみが光を放射し、第２のモードでは、第２の光源のみが光を放射する。いくつかの実施形態では、本光学システムは、第３のモードを有し、第３のモードでは、第１の光源と第２の光源の双方が光を放射する。いくつかの実施形態では、第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つは、複数のＬＥＤを含む。いくつかの実施形態では、第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つは、実質的に白色光を放射する。いくつかの実施形態では、第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つは、非白色光を放射する。

別の態様では、本開示は、表示面及び２つの表示モードを有する光学システムであって、第１のモードでは、表示面が、視野角の第１の特徴の集合を有する光を放射し、第２のモードでは、表示面が、視野角の第２の特徴の集合を有する光を放射し、視野角の第１の特徴の集合及び視野角の第２の特徴の集合が、異なる幅を有する、光学システムに関する。

複数の光源をもつ非対称転向フィルムの概略側面断面図である。 図１の非対称転向フィルムの微細構造のための例示的な面タイプを示す一連の横断面である。 図１の非対称転向フィルムの微細構造のための例示的な面タイプを示す一連の横断面である。 図１の非対称転向フィルムの微細構造のための例示的な面タイプを示す一連の横断面である。 図１の非対称転向フィルム及び複数の光源の動作及び一般的な光学原理を示す概略側面断面図である。 特徴の視野角の第１及び第２の集合を示す概略側面断面図である。 特徴の視野角の第１及び第２の集合を示す別の概略側面断面図である。 特徴の視野角の第１及び第２の集合を示す別の概略側面断面図である。

非対称転向フィルムは、有用な又は望ましい光出力分布を提供するために、複数の光源と併せて使用され得る。例えば、非対称転向フィルムは、１つの光源からの光を反射するが、別の光源からの光を反射しない面を有し得る。いくつかの実施形態では、非対称転向フィルムは、少なくとも第１及び第２の面を各々が有する複数の微細構造又はプリズムを有し得る。これらの面が、対応する光源（即ち、その面により優先的に反射される光源）に関して別様に整形又は配向された場合、得られた出力分布は異なり得る。いくつかの場合には、光源は、可変又は切替え可能な光分布を生成するように、選択的に駆動又は照明され得る。
図１は、複数の光源をもつ非対称転向フィルムの概略側面断面図である。光学システム１００は、第１の平滑な主表面１１１及び第２の構造化表面１１２を有する非対称転向フィルム１１０を含む。第２の構造化表面１１２は、第１の面１１６及び第２の面１１８を各々が有する複数の微細構造１１４を含む。第１の光源１２０及び第２の光源１３０は、それらが非対称転向フィルム１１０に入射する光を提供するように配設される。

非対称転向フィルム１１０は、任意の好適な厚さであり得、任意の好適な材料で作製され得る。いくつかの実施形態では、非対称転向フィルム１１０は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ（メタクリル酸メチル）、並びにそれらのコポリマー及びブレンドなどのポリマー材料から形成される。いくつかの実施形態では、非対称転向フィルム１１０は、入射光が無用に散乱することを回避するため、光学的に透明であり得、あるいは低ヘーズ及び高明度を有し得る。いくつかの実施形態では、非対称転向フィルムは、全反射が十分な広さの角度範囲で生じることを保証するために、１．５以上など、十分に高い屈折率を有し得る。他の適切な材料として、アクリル、ポリスチレン、メチルスチレン、アクリレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。いくつかの実施形態では、非対称転向フィルム１１０の材料、寸法又は双方は、可撓性フィルムを生成するために選択され得る。

第１の平滑な表面１１１は、実質的に平滑である。ただし、第１の平滑な表面１１１は、全ての実施形態において完全に平滑である必要があるわけではなく、表面が微細構造を含まない限り実質的に平滑な表面とみなし得る。例えば、アンチウェットアウトビードコーティング又はアンチグレアビードコーティングは、第１の平滑な表面１１１の表面上に含まれ得又は組み込まれ得、そのような表面は依然として、本出願の目的については、実質的に平滑であると考えられ得る。換言すると、平滑は、凸凹ではないという意味で使用されるのではなく、構造化されていないという意味で使用される。

第２の構造化表面１１２は、微細構造１１４を含む。微細構造１１４の各々は、線形の微細構造であり得、つまり、微細構造１１４は、実質的に同じ又は全く同じ断面形状で（図１の例示的な構成では、軸に沿ってページへと／から）一定の方向に沿って延び得る。非対称転向フィルム１１０の微細構造１１４、より全体的には、第２の構造化表面１１２は、マイクロレプリケーションプロセスなどの任意の好適なプロセスによって形成され得る。例えば、第２の構造化表面１１２は、所望の構造のネガを用いて好適なツールを切削し（フライ切削、ねじ切削、ダイヤモンド旋削など）、そのツール表面に対して従順であるが硬化処理可能な又は硬化性の材料を押圧することによって形成され得る。その後、材料は、（例えば、紫外線などの光への曝露によって）硬化又は硬化処理され得、所望の特徴部をもつ第２の構造化表面１１２が残る。鋳造及び硬化プロセス、又は直接機械加工プロセス若しくは追加の３次元プリントプロセスと併せて、ツールの２光子マスタリングなどフォトリソグラフィを使用して、電気めっきツール、レーザカットツール若しくはエッチングツールを用いた鋳造及び硬化を含む他のプロセスも可能であり得る。

微細構造１１４は全て同じでも、あるいは異なっていてもよい。微細構造１１４のパターン及び配列については、本出願の他の場所において、特に図２及び図３と併せてより詳細に論じる。微細構造１１４の各々は、第１の面１１６及び第２の面１１８を有する。第１の面１１６及び第２の面１１８は、第１の光源１２０及び第２の光源１３０に光学的に対応する。その意味において、図３と併せてより詳細に論じると、第１の面１１６は、第２の光源１３０ではなく第１の光源１２０からの光を優先的に反射し、第２の面１１８は、第２の光源１３０からの光を優先的に反射する。第２の構造化表面１１２上の微細構造の配列全体は、任意の好適なピッチを有し得、微細構造１１４間にランド（平坦区域）を有しても有さなくてもよい。微細構造１１４は、任意の適切なサイズであり得、多くの場合には、ミリメートル又はマイクロメートルスケールであり得、いくつかの場合には、１０から１００マイクロメートル又は１０から３００マイクロメートルであり得る。微細特徴部１１４のピッチ又はサイズは、第２の構造化表面１１２の全て又は一部分について、増大させても、縮小させても、増大させ縮小させても、あるいは、一定のままにしてもよい。

第１の光源１２０及び第２の光源１３０は、任意の好適な光源又は光源の組み合わせでもあり得る。多くの場合、第１の光源１２０及び第２の光源１３０のための光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。第１の光源１２０及び第２の光源１３０は単数形で言及されているが、各々は一列の又は一連の光源を表すことがある。例えば、第１の光源１２０は、軸に沿ってページへと／から延びた一連のＬＥＤであり得る。いくつかの実施形態では、光源は、実質的に白い光を放射する。いくつかの実施形態では、第１の光源１２０及び第２の光源１３０の構成部品のうちの特定のものは、白色光を一緒に生成し得る異なる波長の光を放射する。「白色」光とは、ビューアに白色光として知覚でき、適用例に応じて調整又は較正され得る任意の好適な望ましいカラーポイントを指し得る。いくつかの実施形態では、第１の光源１２０及び／又は第２の光源１２０は、電磁スペクトルの紫外域、可視域又は近赤外域のうちの１つ以上の光を放射し得る。第１の光源１２０及び第２の光源１３０は、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）であり得、あるいは、いくつかの実施形態では、白熱光源でもよい。光源、及び任意の対応する注入光学素子、コリメート光学素子若しくは他の光学素子は、任意の好適な波長を、又は波長、偏光、点広がり分布及びコリメーション度の組み合わせを提供するように選択され得る。

第１の面１１６は、第２の光源１３０ではなく第１の光源１２０からの光を優先的に反射し、第２の面１１８は、第１の光源１２０ではなく第２の光源１３０からの光を優先的に反射するので、本質的には、非対称転向フィルム１１０は、第１の光源１２０を照明した時には第１の面を有する第１のフィルムとして、同様に第２の光源１３０を照明した時には第２の面を有する２枚目のフィルムとして、あるいは、第１の光源と第２の光源の双方を照明した時には第１のフィルムと第２のフィルムの双方として機能する。

図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃは、図１の非対称転向フィルムの微細構造のための例示的な面タイプを示す一連の横断面である。第１の微細構造２００Ａは、実質的に図１に示した通りである。第１の面２１０Ａは、実質的に線形である（あるいはより詳細には、微細構造は、軸に沿ってページへと／から延びているので平坦である）。第２の面２２０Ａは、実質的に放射状のセクションに一致して湾曲している。第１の微細構造２００Ａの破線は、微細構造の基部（非対称転向フィルムのランドに対して実質的に平行な平面、又は微細構造を含まないフィルムの最も近接した平坦部分）の中点から、微細構造の頂点まで延びており、微細構造軸と称され得る。微細構造軸、及び非対称転向フィルムの微細構造に対するその関係は、微細構造軸と基部と間の角度、微細構造軸及び微細構造の面を含む有用な記述メトリックであり得る。本出願の実施形態では、微細構造軸は、対称軸ではない。

第２の微細構造２００Ｂは、非対称転向フィルムのための微細構造を共に可能な設計変形形態のうちのいくつかを示す。第２の微細構造２００Ｂでは、第１の面２１０Ｂは、依然として実質的に線形又は平坦であるが、第１の面２１０Ｂは、微細構造軸とより広い頂角を形成する。また、第２の面２２０Ｂは、第１の微細構造２００Ａのその対応する面よりも緩やかな曲線である。もちろん、第１又は第２の面のいずれかについて、放物状、双曲状、楕円状若しくは円形のセクション、複合曲率、又はいくつかの隣接する湾曲セクション若しくは平坦セクションにより分離される湾曲セクションを含めて、任意の曲率が可能である。

第３の微細構造２００Ｃは、多面的な第２の面を含む、非対称転向フィルム微細構造のための別の例示的な設計を示す。この実施形態では、光入射は、第２の面２２０Ｃ又は第３の面２３０Ｃのいずれかによって、（図２Ｃの観点から）左から右に反射され得る。少なくとも入射方向及び光源のコリメーション度に依存して、光は、左から右に入射し微細構造２００Ｃにより反射した光は、第２の面２２０Ｃでの反射により大部分が制御される、又は第３の面２３０Ｃでの反射により大部分が制御される、出力分布、又は第２の面と第３の面の双方での反射からの分布を有し得る。いくつかの実施形態では、第２の面と第３の面の双方は、第２の面２２０Ｃとして、又は複合的な若しくは多面的な第２の面として説明され得る。この多面的な面は、いくつかの実施形態では、分離出力分布を提供することができる。所望の最終光出力を達成するために、非対称転向フィルムに対して微細構造の任意の組み合わせが利用され得る。例えば、第３の微細構造２００Ｃは、第２の面２２０Ｃ及び第３の面２３０Ｃの特徴をそれぞれもつ第２の面を各々が有する、交互の（あるいは、点在した）第１の微細構造及び第２の微細構造により置換され得る。オブザーバの観点から、交互微細構造設計は、等価な光出力アピアランスを提供し得る。

加工表面は、微細構造の面のいずれかに可能である。例えば、鋸歯状の、交互放射状の、正弦波状の、又は（例えば、マイクロレンズを含む）微細特徴を有する面ジオメトリが可能であり得、その面により反射された光出力分布をより効果的に広げる又は整形することが望ましい。特に高度コリメート光源の場合、いくつかの適用例は、非対称転向フィルムの微細構造の面のうちの１つ以上で反射されたより広い帯域の光から恩恵を受け得る。

図３は、図１の非対称転向フィルム及び複数の光源の動作及び一般的な光学原理を示す概略側面断面図である。光学システム３００は、第１の面３１６及び第２の面３１８をもつ微細構造３１４を有する非対称転向フィルム３１０と、第１の光分布円錐３２２及び第１の例示的な光線３２４を有する第１の光源３２０と、第２の光分布円錐３３２及び第２の例示的な光線３３４を有する第２の光源３３０と、第１の光源３２０及び第１の面３１６と関連付けられる第１の出力分布３２６と、第２の光源３３０及び第２の面３１８と関連付けられる第２の出力分布３３６とを含む。

図１及び図２Ａ〜図２Ｃで説明したような微細構造３１４を有する非対称転向フィルム３１０は、図１に関連して説明した通りである。微細構造３１４は、説明を簡単にするために実質的に同じものとして図３に例示されているが、微細構造は、非対称転向フィルム３１０の１つ以上の部分に沿って形状、サイズ、回転又はピッチを変更してもよい。いくつかの実施形態では、微細構造３１４は、空間的に可変であり、いくつかの実施形態では、微細構造３１４の個別の部分は、非対称転向フィルム３１０の隣接部分と類似しているが異なる特徴を有し得る。

第１の光源３２０からの光は、第１の光分布円錐３２２内で放射される。コリメーション度は、光源３２０と、任意の付随するコリメーション光学素子又は注入光学素子（例えば、光導体）の双方に依存し得る。いくつかの実施形態では、特に第１の光源３２０が一列の平行な光源を含む時、光分布円錐は、（例えば、第１の光分布円錐の断面がページへと、又はそこから突き出しているかのように）拡大楔形を生成するために効果的にマージする。また、光分布円錐は、光源がＣＣＦＬ蛍光灯などの線形光源である実施形態では、拡大楔形であり得る。いずれの場合も、説明を目的として、第１の光源３２０からの光は、非対称回転ファーム３１０に入射する第１の例示的な光線３２４によって表される。非対称転向フィルム１１０が空気よりも高い屈折率を有するので、（図３に示すように）空気から転向フィルムへと進む光は屈折するが、インターフェースにおけるフレネル反射を除いて、第２の面３１８では実質的に反射しない。これらのフレネル反射は、非対称転向フィルムの表面上に反射防止コーティング又は処理を提供することによって低減され得る。いくつかの実施形態では、反射防止は、モスアイ構造などの反射防止構造化表面により提供され得る。次いで、例示的な光線３２４は、完全に内的反射するように入射角が転向フィルム／エアーインタフェースの臨界未満である場合、第１の面３１６により実質的に反射される。第１の光源３２０から放射して非対称転向フィルム３１０に入射する光の全てについての第１の面３１６での反射は、特徴の視野角の第１の集合を有する第１の出力分布３２６を生成する。オブザーバが見ている光学システム３００は、（少なくとも第１の光源３２０に対応する光の）特徴の視野角においてのみ光を知覚する。

同様に、第２の光源３３０からの光については、光は、第２の光分布円錐３３２内に入り、第２の例示的な光線３３４により表される。第１の光源と第２の光源とは、異なる配向の光分布を有する。例示的な光線３３４は、第１の面３１６を通過する際に屈折するが、（フレネル反射を除いて）実質的に反射しない。第２の例示的な光線３３４は、第２の面３１８により生成されるインターフェースで反射し、第２の光源３２０から放射され非対称転向フィルム３１０に入射する全ての光の和は、特徴の視野角の第２の集合を有する第２の出力分布３３６を生成する。特徴の視野角の第２の集合は、図３に示したように、特徴の視野角の第１の集合とは異なり得る。これは、面ジオメトリ、微細構造のサイズ及び配列全体、並びに、光源に対するそれらの配置、又は波長、コリメーション及び放射分布（即ち、ランバーティアン）を含む光源の光学特性に起因する。散乱を最小限に抑えるために、反射防止コーティングは、微細構造、転向フィルムの裏面、又は偏光子などを含む図示されていないシステム全体の他の構成部品上に配置され得る。

いくつかの実施形態では、光学システム３００は、１つ以上の光導体を含む。光導体は、一般に、全反射を介して光を移送し、その長さ及び／又は幅に沿った光の抽出に対して制御を行うために慎重に設計及び配列された特徴部又は特定のジオメトリを有する中実な透過性光学構成要素である。これらの場合、光導体の放射面上の各ポイント（図３の参照フレームでは、おそらく頂部）を、光源と関連付けられるものなど、光分布円錐の仮想源であると見なすことが有用であり得る。光導体の設計及びジオメトリ（楔形の光導体など）並びに抽出器の形状及び分布は、そのような光分布円錐の形状又は幅を変更し得る。特定の抽出器設計を使用して、所望の角度の高度にコリメート光を放射することができる。いくつかの実施形態では、光学システム３００は、光導体の側部へと光を注入するように光源の各々が構成された光導体を１つだけ含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の光源及び第２の光源のうちの一方は、光導体へと光を注入するが、第１の光源及び第２の光源のうちの他方は光導体に光を注入しない。いくつかの実施形態では、垂直方向に積層あるいは配設され得る２つの光導体があり、第１の光源及び第２の光源は、それぞれ、第１の光導体及び第２の光導体へと光を注入するように結合される。また、光学システム３００は、転向フィルムに対向する光導体（単数又複数）の側部に配設された鏡面反射体又は半鏡面反射体を含み得る。

いくつかの実施形態では、光学システム３００は、中空の光導体を含み得る。いくつかの実施形態では、そのような中空の光導体は、（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮから入手可能な強化鏡面反射体（ＥＳＲ）及び強化拡散反射体（ＥＤＲ）のような多層反射体など、特定の距離だけ離隔した一対の高反射性の鏡面フィルム、半鏡面フィルム又は拡散反射フィルムで作製され得る。光は反射し、フィルム間の中空の光導体に沿って空気中を移送され得る。いくつかの実施形態では、所望の光導体の出力表面（単数又は複数）は、光を選択的に透過するように低下した反射率（即ち、増大した透過率）の穿孔又は区域を有し得る。これらの穿孔又は透過区域は、勾配配列、擬似ランダム配列又は均一配列を含む任意の有用なパターンで配列され得る。いくつかの場合には、トランスフレクタは、中空の光導体にフィルムの一方又は双方として提供され得る。トランスフレクタは、部分反射体、反射性偏光子、又は輝度強化フィルムであってもよい。トランスフレクタの部分反射は、光が中空の光導体に沿って進むのを助ける一方で、トランスフレクタの部分透過は、光学システム３００の残部に向かって光が光導体を出ることを可能にする。

いくつかの場合には、光導体（単数又複数）（中実又は中空）は、頂部と底面の双方から光を抽出又は放射し得る。それに応じて、光学システム３００は、底面又は光導体（単数又は複数）からの光をリダイレクトするように配向された第２の転向フィルムを含み得る。いくつかの実施形態では、この第２の転向フィルムは非対称転向フィルムであり得、いくつかの場合には、図１及び図３に関して図示し説明した非対称転向フィルム１１０及び３１０の特徴のうちのいくつか又は全部を共有し得る。この設計変更形態は、特定の両面ディスプレイ及び照明器具について望ましいことがある。

図４は、特徴の視野角の第１及び第２の集合を示す概略側面断面図である。非対称転向フィルム４１０は簡略化され、ディスプレイ又は照明器具内の全ての光学構成要素を表すように意図されている。例えば、図示されていないが、少なくとも２つの光源及び一連の微細構造、並びに、例えば、全体的設計及び構成に応じて、１つ以上の光導体が含まれると仮定する。図４の文脈では（並びに図５及び図６については）非対称転向フィルム４１０の頂面は、表示面と考えられ得る。図４は、特徴の視野角の２つの集合を示している。これらの特徴の角度（光学システムの構成に応じて整形された円錐又は楔形でもよい）は、オブザーバが画像データ（ディスプレイの場合）又は光（照明器具若しくは電灯の場合）のいずれかを知覚することができる場合の視野角を表している。特徴の角度の第１の集合４４０及び特徴の角度の第２の集合４５０は、所望の適用例に応じて大幅に変動し得る。この例において、特徴の角度の第１の集合４４０は、非対称転向フィルムの微細構造の第１の面と相互作用する第１の光源からの光と対応する。同様に、特徴の角度の第２の集合４５０は、非対称転向フィルムの微細構造の第２の面と相互作用する第２の光源からの光と対応する。また、特徴の角度のこれらの集合の定義は、適用例に応じて変動し得る。例えば、特徴の角度の集合のエッジは、光強度が最大値の半分（ＦＷＨＭ）となるポイントとして定義されるか、あるいは、光強度の知覚性、判読性、あるいは異なる任意値のしきい値と交差するところでもよい。いくつかの実施形態では、特徴の角度の第１の集合４４０と特徴の角度の第２の集合４５０とは重複する。特徴の角度の第１の集合４４０は、特徴の角度の第２の集合４５０と共有する中央線４４２を有する。光学システムの設計に応じて、中央線は、光学システムの放射面又は表示面に垂直であり得、あるいは、一定の角度であり得る（即ち、特徴の角度の集合は、軸上にセンタリングされていなくてもよい）。いくつかの実施形態では、特徴の角度の第１及び第２の集合の各々は、異なる中央線を有し得る。図４に示す分布は、照明器具及びディスプレイに好適であり得る。例えば、特徴の角度の第１の集合４４０は、電灯又は照明器具における狭帯域のタスクライトモード又はプライバシーモード用、あるいは、この光学システムを含むディスプレイのための高輝度、低電力又は太陽光判読性モード用のいずれかであり得る。特徴の角度の第２の集合は、照明器具のための幅広い環境又は区域照明に、あるいはディスプレイのための共用モードに有用であり得る。特徴の角度の双方の集合は一緒に、所望される場合、ハイブリッド機能を提供し得る。任意の好適な角度範囲が使用され得る。

図５は、特徴の視野角の第１及び第２の集合を示す別の概略側面断面図である。この場合、特徴の角度の第１の集合５４０と特徴の角度の第２の集合５５０とは、同様の角度幅を有するが、中央線は異なる。第１の中央線５５２及び第２の中央線５４２は共に、図４の場合のように光学システム全体を表す非対称フィルム５１０の放射面の法線から一定の角度で提供される。このような分布構成は、指向性照明にとって、又は関心の若しくは審美的な効果のために２つの異なる色を提供するために好適であり得る。

図６は、特徴の視野角の第１及び第２の集合を示す別の概略側面断面図である。ここで、中央線６４２を有する特徴の角度の第１の集合６４０は、実質的にセンタリングされた広帯域であり、第１の集合と共通の中央線を有する特徴の角度の分離した第２の集合６５０と部分的に重複している。図４及び図５の場合のように、非対称転向フィルム６１０は、光学システムの残部を表している。図６に示す分布についての適用例は、同時に照明される場合、ナビゲーション及びアライメントを含む。例えば、緑色光は、第１の光源により提供され得、特徴の角度の第１の集合内で可視であるが、第２の光源は、特徴の角度の第２の集合内に赤色光を提供し得る。次いで、ビューアは、例えば、ビューアが、又は自動車、ボート又は飛行機などのビューアが制御している乗り物が、目標軸（中央線６４２）と実質的に整列している（緑色に見える）かどうか、わずかに軸外である（黄色、又は緑と赤に一緒に見える）かどうか、又は実質的に軸外である（赤に見える）かどうか、視覚的な手がかりを有する。他の適用例、並びに図示の分布の組み合わせ及び変更形態が望ましいことがあり、図４、図５及び図６に提供した実施例及び例証は単に、多様な利用可能なサンプルを提供することを意図するものである。

本明細書で説明した光学システムを含むディスプレイは、ピクセルを含み、赤、緑及び青などの異なる色に対応し得るサブピクセルを有する偏光子（吸収性及び反射製）液晶（ＬＣ）パネルなどの追加の従来の表示構成要素を含み得る。例えば、非対称転向フィルムは、偏光子のうちの１つの隣に配設又は積層され得る。また、ディスプレイを含む照明器具及び電灯は、追加の転向フィルム（非対称又は対称）、輝度強化フィルム、拡散体、色フィルタ、反射体、偏光子などを含む、任意の好適な光学構成要素又はフィルムを含み得る。基本的に、本明細書で説明した光学システムは、これらの適用例間で同様のままである。

代表的な実施形態は、以下を含む。

項目１．
異なる配向の光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、
第１の主表面及び第２の主表面を含む非対称転向フィルムであって、第１の主表面が、実質的に平滑であり、第２の主表面が、第１の形状を有する第１の面及び異なる第２の形状を有する第２の面を各々が含む複数の微細構造を含む、非対称転向フィルムと、
を備え、
第１の光源からの光が、第２の面ではなく第１の面により優先的に反射され、
第２の光源からの光が、第１の面ではなく第２の面により優先的に反射される、
光学システム。

項目２．第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つからの光を移送するように構成された光導体を更に備える、項目１に記載の光学システム。

項目３．光導体が楔形状である、項目２に記載の光学システム。

項目４．第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つからの光を移送するように構成された第２の光導体を更に備える、項目２に記載の光学システム。

項目５．光導体及び第２の光導体が積層されている、項目４に記載の光学システム。

項目６．第１の形状が、実質的に平坦であり、第２の形状が、実質的に湾曲している、項目１に記載の光学システム。

項目７．複数の微細構造の各々が、同一の横断面形状である、項目１に記載の光学システム。

項目８．第１の形状と第２の形状の双方が、実質的に平坦である、項目１に記載の光学システム。

項目９．第１の形状と第２の形状の双方が、実質的に湾曲している、項目１に記載の光学システム。

項目１０．複数の微細構造の各微細構造が、第３の形状を有する第３の面を更に含み、第１の光源からの光が、第２の面ではなく第１の面及び第３の面により優先的に反射されるか、あるいは第２の光源からの光が、第１の面ではなく第２の面及び第３の面により優先的に反射される、項目１に記載の光学システム。

項目１１．第３の形状を有する第３の面及び異なる第４の形状を有する第４の面を各々が含む第２の複数の微細構造を更に備え、第３の面が、第２の光源ではなく第１の光源からの光を優先的に反射し、第４の面が、第１の光源ではなく第２の光源からの光を優先的に反射し、第１の形状、第２の形状、第３の形状、及び第４の形状のうちの少なくとも２つが異なる、項目１に記載の光学システム。

項目１２．非対称転向フィルムの第２の主表面が、反射防止コーティング又は反射防止構造化表面のうちの少なくとも１つを含む、項目１に記載の光学システム。

項目１３．非対称転向フィルムの第１の主表面が、反射防止コーティング又は反射防止構造化表面のうちの少なくとも１つを含む、項目１に記載の光学システム。

項目１４．第１の面又は第２の面のうちの少なくとも１つが、鋸歯状表面又は正弦波表面を含む、項目１に記載の光学システム。

項目１５．複数の微細構造が、線形微細構造を備える、項目１に記載の光学システム。

項目１６．光学システムが、２つの表示モードを有し、第１のモードでは、第１の光源のみが光を放射し、第２のモードでは、第２の光源のみが光を放射する、項目１に記載の光学システム。

項目１７．光学システムが、第３のモードを有し、第３のモードでは、第１の光源と第２の光源の双方が光を放射する、項目１６に記載の光学システム。

項目１８．第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つが、複数のＬＥＤを含む、項目１に記載の光学システム。

項目１９．第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つが、実質的に白色光を放射する、項目１に記載の光学システム。

項目２０．第１の光源及び第２の光源のうちの少なくとも１つが、非白色光を放射する、項目１に記載の光学システム。

項目２１．第１の非対称転向フィルムとは光導体の反対側に配設された第２の転向フィルムを更に備える、項目２に記載の光学システム。

項目２２．第２の転向フィルムが、非対称転向フィルムである、項目２１に記載の光学システム。

項目２３．非対称転向フィルムが、第３の形状を有する第３の面及び異なる第４の形状を有する第４の面を各々が有する複数の微細構造を含み、第１の光源からの光が、第４の面ではなく第３の面により優先的に反射され、第２の光源からの光が、第３の面ではなく第４の面により優先的に反射される、項目２２に記載の光学システム。

項目２４．表示面及び２つの表示モードを有する光学システムであって、第１のモードでは、表示面が、視野角の第１の特徴の集合を有する光を放射し、第２のモードでは、表示面が、視野角の第２の特徴の集合を有する光を放射し、視野角の第１の特徴の集合及び視野角の第２の特徴の集合が、異なる幅を有する、光学システム。

項目２５．項目１の光学システムを備える、照明器具。

項目２６．項目１の光学システムを備える、ディスプレイ。

図の要素に対する記載は、別段の指定がない限り、他の図の対応する要素に等しく適用されると理解すべきである。本発明は、上述の特定の実施例及び実施形態に限定されると考えられるべきでなく、そのような実施形態は、本発明の様々な態様の説明をわかりやすくするために詳細に説明されている。むしろ、本発明は、添付の請求項及びそれらの均等物によって規定される本発明の範囲に入る種々の変更、等価なプロセス、及び代替的なデバイスを含む本発明の全ての態様に及ぶと理解するべきである。

Claims (15)

1. 異なる配向の光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、
   第１の主表面及び第２の主表面を含む非対称転向フィルムであって、前記第１の主表面が、実質的に平滑であり、前記第２の主表面は、第１の形状を有する第１の面及び異なる第２の形状を有する第２の面を各々が含む、複数の微細構造を含む、非対称転向フィルムと、を備え、
   前記第１の光源からの光が、前記第２の面ではなく前記第１の面により優先的に反射され、
   前記第２の光源からの光が、前記第１の面ではなく前記第２の面により優先的に反射される、
   光学システム。
2. 前記第１の光源及び前記第２の光源のうちの少なくとも１つからの光を移送するように構成された光導体を更に備える、請求項１に記載の光学システム。
3. 前記第１の光源及び前記第２の光源のうちの少なくとも１つからの光を移送するように構成された第２の光導体を更に備える、請求項２に記載の光学システム。
4. 前記第１の形状が、実質的に平坦であり、前記第２の形状が、実質的に湾曲している、請求項１に記載の光学システム。
5. 前記複数の微細構造の各々が、同一の横断面形状である、請求項１に記載の光学システム。
6. 前記複数の微細構造の各微細構造が、第３の形状を有する第３の面を更に含み、前記第１の光源からの光が、前記第２の面ではなく前記第１の面及び前記第３の面により優先的に反射されるか、あるいは前記第２の光源からの光が、前記第１の面ではなく前記第２の面及び前記第３の面により優先的に反射される、請求項１に記載の光学システム。
7. 第３の形状を有する第３の面及び異なる第４の形状を有する第４の面を各々が含む第２の複数の微細構造を更に備え、前記第３の面が、前記第２の光源ではなく前記第１の光源からの光を優先的に反射し、前記第４の面が、前記第１の光源ではなく前記第２の光源からの光を優先的に反射し、前記第１の形状、前記第２の形状、前記第３の形状、及び前記第４の形状のうちの少なくとも２つが異なる、請求項１に記載の光学システム。
8. 前記非対称転向フィルムの前記第２の主表面が、反射防止コーティング又は反射防止構造化表面のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学システム。
9. 前記非対称転向フィルムの前記第１の主表面が、反射防止コーティング又は反射防止構造化表面のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学システム。
10. 前記第１の面又は前記第２の面のうちの少なくとも１つが、鋸歯状表面又は正弦波表面を含む、請求項１に記載の光学システム。
11. 前記光学システムが、２つの表示モードを有し、第１のモードでは、前記第１の光源のみが光を放射し、第２のモードでは、前記第２の光源のみが光を放射する、請求項１に記載の光学システム。
12. 前記光学システムが、第３のモードを有し、前記第３のモードでは、前記第１の光源と前記第２の光源の双方が光を放射する、請求項１１に記載の光学システム。
13. 表示面及び２つの表示モードを有する光学システムであって、第１のモードでは、前記表示面が、視野角の第１の特徴の集合を有する光を放射し、第２のモードでは、前記表示面が、視野角の第２の特徴の集合を有する光を放射し、視野角の前記第１の特徴の集合及び視野角の前記第２の特徴の集合が、異なる幅を有する、光学システム。
14. 請求項１記載の光学システムを備える、照明器具。
15. 請求項１記載の光学システムを備える、ディスプレイ。

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