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JP2002512731A - Optical light pipe with laser light appearance - Google Patents

Optical light pipe with laser light appearance

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JP2002512731A
JP2002512731A JP55044898A JP55044898A JP2002512731A JP 2002512731 A JP2002512731 A JP 2002512731A JP 55044898 A JP55044898 A JP 55044898A JP 55044898 A JP55044898 A JP 55044898A JP 2002512731 A JP2002512731 A JP 2002512731A
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prism element
light source
emitted
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Abstract

(57)【要約】 シミュレートレーザー光システムは、略平行な光線を放出する光源(1,51,81)と、多数のプリズム面(27)をもつプリズム素子(29)とを含む。プリズム面(27)は、プリズム素子(29)の内側又は外側のどちらかの面上の湾曲面である。プリズム面(27)は、プリズム素子(29)から放出された光線の方向を、湾曲面の接面に垂直な多数の面上に変更する。光は実際にはプリズム素子(29)の外側面から放出されるのであるが、シミュレートレーザー光システムでは、プリズム素子(29)の中心線から光を放出しているように見える。 (57) Abstract The simulated laser light system includes a light source (1,51,81) that emits substantially parallel light rays, and a prism element (29) having multiple prism faces (27). The prism surface (27) is a curved surface on either the inside or the outside of the prism element (29). The prism surface (27) changes the direction of the light beam emitted from the prism element (29) onto a number of surfaces perpendicular to the curved surface. Although the light is actually emitted from the outer surface of the prism element (29), the simulated laser light system appears to emit light from the center line of the prism element (29).

Description

【発明の詳細な説明】 レーザー光の見かけを有する光学光パイプ 発明の分野 本発明の分野は、光学光パイプに関し、特に光パイプ内で軸方向に放出される レーザービームのような外観を与える光学的光パイプに関するものである。 発明の背景 これまでいくつもの異なる光学的光パイプの型が開発されてきた。一般にこれ らの先行技術における光パイプは、光を光パイプの末端から外へ放出するか、ま たは光パイプの全表面から放出するかである。 オーカットは、米国特許第4,422,719号で、軸方向に導かれる光が光パイプの 周囲に放射状に散乱されるように、中心材料の上に半透明の被覆を施した光パイ プを開示している。この半透明の層は、光パイプを全幅に亘って明るくする多重 ランダム反射を引き起こす。 ダニエルによる米国特許第4,466,697号では、光パイプの構成の別の型が開示 されている。この光パイプは成型材から成り、その材料内には、反射粒子が一体 押し出し成型により入れられている。この粒子は、光をランダムに反射し、また オーカットと同様に配光のパターンはない。この先行技術による光パイプから放 出された光もまた完全にランダムで、結果として光パイプ全体が明るくなる。 ザムジャ等の米国特許第4,195,907号では、ファイバー中に一体押し出し成形 された散乱気泡を含む光ファイバーを開示されている。この気泡は、周 囲の材料の屈折率とは異なる屈折率を固有に持ち、従ってそれらはダニエルの発 明においてその反射粒子により得られたものと類似の反射面を供給する。ザムジ ャの光パイプはダニエルと同様にランダムに並べられ、どのようにも配向されな い反射面を利用している。このように反射面がランダムに配向されているので、 ファイバー内を軸方向に導かれる光の反射はやはりランダムで、その結果、ファ イバー全体が明るくなる。 バシラトスの米国特許第3,535,018号では、反射面を供給するためにファイバ ー内部をぎざぎざに切り込んだ光ファイバーが開示されている。このぎざぎざは ランダムな位置に付けられ、これによりファイバーから放射される光の配向がな くなる。またダニエルとザムジャと同様に、ファイバーはその全幅に亘って明る くなる。 米国特許第5,671,306号は、導光体の縦スリットを通る狭い直線領域を強く照 らす照明構造物について記載している。この導光体は反射内部面と、開口部を形 成するスリット内に取り付けたレンズを有する。レンズは、導光体外部へ光を導 く複数の平行平面プリズムを含むが、光はこの装置の縦スリットからのみ放出さ れる。 米国特許第4,260,220号に始まるホワイトヘッドのいくつかの米国特許中に、 かなりの先行技術が見られる。ホワイトヘッドによる先行技術中に繰返されてい るいくつかのデザイン的特徴がある。ホワイトヘッドの光パイプでは、光パイプ は第一に最小の損失で、光パイプ内部を光が能率的に伝わるように設計されてい る。これは光パイプをプリズム面を含む一枚の材料から構成し、そのプリズム面 を光パイプの軸に平行に並べることにより達せられる。これらの特徴は完全内部 反射の原則を利用しており、軸方向に伝わる光は反射され、その方向が変えられ る。ホワイトヘッドは、互いに向き合う一連の90°のプリズム面により構成され て、八角柱（octature）の形状をとるプ 開示している。ホワイトヘッドの光パイプは、軸方向に伝わる光のほぼ100％の 効率の伝導を達成するためにはどのようなことでも行う。これを成し遂げるため にプリズム素子は、本発明と同様に、方向転換および伝導の動作をせず、できる 限り多くの光を反射するように設計されている。米国特許第5,481,637号でホワ イトヘッドは、別の光パイプ内に設けられた拡散光源用の光源反射器を開示して いる。この反射器は、光パイプ軸と光源軸の両方に垂直に並べられたプリズム面 で構成されているが、彼の他のデザインと同様にプリズム面は、光パイプ内で光 が、光パイプの外へ放射状に伝わることなく効率的に反射するために利用される 。さらに米国特許第5,481,637号では、プリズム反射器が蛍光タイプの光源であ る拡散光源をとり囲んでいる。このプリズム反射器の目的は、光源光からの拡散 光線を光パイプの軸方向に反射し、光が放射状に放出するのを防ぐことにある。 これまでのようにプリズム面は、効率的に光を反射し、どんな光も光パイプのプ リズム面を放射状抜けるのを妨げるためにoctatureの形状をしている。 ホワイトヘッド先行技術全ては、光パイプから放出された光の見え方について 言及していない。ホワイトヘッドは、根本的に光の効率的な軸方向の転送にのみ 関心を寄せており、光の分布または観察者からの見え方には関心を払っていない 。 一方、本発明は配向されたプリズム面を有する光学的光パイプにより構成され ている。これらプリズム面は光パイプの軸に大体垂直に配向される。これらプリ ズム面は空気のような他の媒体と共に、光源からの軸方向に向けられた光を側面 方向に外へ向かって方向転換する働きをする。プリズムの制御された配光と、光 を光パイプの軸方向に向けるようにした制御の為に、観察者が見ることのできる 光の面ができる。この光の面は、光パイプのプリズム面の幅よりずっと小さい、 非常に細い光の線として現れる。この狭く、非常 に強烈な放出光の面が観察者に見えるので、この光はあたかも光源から軸方向に 伝わったかのように見える。プリズム面の曲率のため、光パイプの中心に現れる この光の面だけが、観察者にははっきりと見える。このことは、実際には光パイ プからの光は光パイプの表面から放射状に照射されているのであるが、光パイプ 内で軸方向に放出されるような印象を観察者に与える。この現象が、本発明にお いてレーザービームが光パイプ内の媒体を通って伝わるように見せるのである。 発明の開示 本発明によるシミュレートレーザー光システムは、ほぼ放射状の方向に光線を 放出する光学光パイプから成る。光線は、光パイプの湾曲プリズム面の接面に垂 直に放出される。さらに放出された光線は、投射光線と光パイプのプリズム面の 法線により形成された面内にある。光パイプから放出された光は、観察者にとっ ては光パイプの軸方向に放出された、高度に平行調整された光のビームであるよ うに見える。この光パイプ内の偽共軸光ビームは、物理光学効果と光学的錯覚と により作られる。光学効果は、ほぼ平行な光線を光パイプの軸方向に放出する、 軸方向に設けられた光源から生じる光線の反射と屈折から成る。この光線は、プ リズム面により、投射光線と光パイプのプリズム面の法線とにより決まる平面上 を放射状に外へ向かうように方向変換される。プリズム面は、特別に構成された 光パイプ内の光線の反射と屈折の組み合わせにより光線の方向転換をする。放出 される光線は、光パイプの長さ方向ではその強度と方向がばらつくともあるが、 全放射状方向では均一である。放射状に放出された光が、観察者の位置にかかわ らず常に光パイプの中心に現れるために、観察者はこれを光パイプの中心から生 じた可視光であると判断する。これは観察者が双眼視であるために見たものを間 違えて判断することが原因の光学的錯覚である。実際には可視光は光パイプの表 面か ら放出される。 以下でSLLSと呼ぶシミュレートレーザー光システムは、投射光線、反射光線、 屈折光線および表面の法線全てが同一面内に存在するという光学的特徴に基づく 者である。本発明のSLLSでは、光源から放出された光線は、プリズム素子の光学 的中心線に沿ってほぼ軸方向に伝導される。この光線が、隣接する材料と異なる 屈折率を持つプリズム面にあたると、光線は反射も屈折もする。屈折または反射 の全ての場合において、光線は投射光線およびプリズム素子面の法線と同じ面内 に残る。光線が最終的にプリズム素子から現れる時には、それらはプリズム素子 面の接面に垂直な方向に現れる。反射および屈折されても光線は依然投射光線、 反射光線および屈折光線と同一面内にある。この特製によりSLLSでは、棒または チューブ内をレーザービームが移動するという、独特な見え方をするのである。 適した実施のためには、プリズム素子内の反射と屈折は正反射性、則ち非拡散で あるべきで、そうでなければ放出された光線はレーザービームの特徴的外観を持 つようにはならないはずである。正反射性の反射と屈折が保たれないと、多重非 制御反射および屈折が起こり、放出された光線は投射光線と同一面に存在しなく なる。これが起こると現れ出る光線はレーザービーム、則ち可干渉性の高平行調 整された非常に強烈な光の筋に見えなくなる。プリズム素子から放出された光の ランダム配向により、その全幅が明るくなり、光パイプの軸方向に放出された光 には見えずに、それどころかネオン光または蛍光のように見えるであろう。 図面の簡単な説明 以下、同様の構成には同様の参照番号を付した添付図面により示される好適な 実施例を参照して、本発明を詳細に説明する。 図１は、一部断面図を含む中空チューブシミュレートレーザー光システム(SLL S)のの側面である。 図２は、中空ではない棒状SLLSの側面である。 図３は、光源から発する円錐形の放出光線を書き入れた光源の側面である。 図４は、プリズム面を定義するために用いられる部分の一覧を示す中空チュー ブSLLSの側面断面図である。 図５は、プリズム面を定義するために用いられる部分の一覧を示す中空ではな い棒状SLLSの側面図である。 図６は、反射および屈折をした光線を書き入れた、光学的ににより高密度媒体 内に設けられた光源を有する光学系である。 図７は、反射および屈折をした光線を書き入れた、光学的により低密度の媒体 内に設けられた光源を有する光学系である。 図８は、光源から生じる光線、およびそれに続く反射、屈折およびSLLSから放 出される光線を書き入れた、中空ではない棒状SLLSの側面断面図である。 図9Aは、SLLS管状組立部材の側面断面図である。 図9Bは、図を明瞭に示すために、本発明における図がどのように描かれるかを 説明するためのSLLS管状組立部材の概略側面断面図である。 図10Aは、プリズム素子の一方の端部にある光源から光および反射末端部を用 いて、いくつかの異なる光線路を示すSLLSの側面断面図である。 図10Bは、反射末端部無しの場合の図10Aに示すSLLSの側面断面図である。 図11A,11Bおよび11Cは、SLLSのプリズム素子の一部と、プリズム素子の軸方向 に向けられた光の３種類の異なる投射角に対応する光路例の断面図 的側面である。 図12は、プリズム素子の表面から放射する光線と、投射光線とプリズム素子表 面への接線により定義される面とを示す、管状SLLSプリズム素子の一部断面図を 含む斜視図である。 図13は、平面プリズム列と、その平面プリズム列から放出された光の斜視図で ある。 図14Aは、先行技術光パイプと、それによる外部観察者への見た目を示す斜視 図である。 図14Bは、SLLSと、それによる外部観察者への見た目を示す斜視図である。 図15A,15Bと15Cは、３つの異なる光源による、空間光分布に対する相対強度の 三つの異なる特性曲線を示すグラフである。 図16A,16B,16Cと16Dは、３つの異なる光源型とプリズム素子の異なる１つの末 端を利用する、４つの異なるSLLS組立部材を説明する。 図17A,17Bと17Cは、SLLS組立部材に関する３つの異なる光源構成の側面図であ り、図17Aは一つの末端に設けられた単光源を有し、図17Bは一つの末端に設けら れた単光源と、反対側の末端に設けられた再帰反射素子を有し、図17Cは各々の 末端に設けられた二つの光源を有する。 図18Aは、プリズム管状素子、一つの末端に配された光源、および光源の反対 側の末端に配された任意の反射素子から成るSLLS組立部材の側面図である。 図18Bは、プリズム管状素子、一つの末端に設けられた単光源、および光源の 反対側の末端に設けられた再帰反射素子から成るSLLS組立部材の側面図である。 図18Cは、尖状部分の最細部の反対側の末端に設けられた単光源を有する 、尖状プリズム管SLLSの側面図である。 図18Dは、各末端に設けられた光源を有するプリズム管SLLSの側面図である。 図19Aは、SLLSプリズム素子列の側面図である。 図19Bは、４つのプリズム組立部材の内の２つに光線を放出する単光源を示す 、図19Aに示すSLLSプリズム素子列の部分断面図である。 図20Aは、文字数字式ディスプレイを形成するSLLSプリズム素子列の上面図で ある。 図20Bは、平面材料の薄板から製造された文字数字式ディスプレイを形成するS LLSプリズム素子列の上面図である。 図21A,21Bと21Cは、SLLSプリズム素子の別の例を示す側面断面図である。 図22は、尖部内中心部と一つの末端に設けられた光源を有するSLLS組立部材の 光路を示す、図21CのSLLSの側面断面図である。 図23Aと23Bは、SLLS素子製造に利用され得る製造法を示す。 図24Aは、プリズム素子を雌鋳型内で形成する場合に、プリズム素子製造に使 用され得る他の製造法を示す。 図24Bは、24Aで製造されたプリズム素子用の任意の被覆を示す。 図25A,25Bと25Cは、内部プリズム面を有する弾性プリズム素子を製造するため の製造工程を示す。 図26A,26Bと26Cは、内部プリズム面を有する弾性プリズム素子を作るための他 の製造工程を示す。 図27Aは、内部プリズム面を有するプリズム素子を製造するための他の製造方 法を示す。 図27Bは、図27Aに見られる３つのプリズム素子を順にはめ込んでより大 きいプリズム素子を形作るための組立を示す。 図28は、SLLSを玩具に適用のした場合の上面図である。 好適な実施例の説明 図１は、断面部分に、本発明によるシミュレートレーザー光システム(SLLS)の 第１実施例を示す。SLLS組立部材９は、光源１とチューブの形のプリズム素子を 含む。プリズム素子は、外側面３と内側プリズム面12を有する壁７を有する。可 視放出光は、プリズム素子の中央５から放出されるように見える。図１の断面部 分は、壁７と内側光学材４を図示する。また、SLLSの重要な特徴を区別するため に使われる部分の一覧も図１に示すものである。プリズム棒の外径を文字Ｄによ り、プリズム棒の内径を文字Ｉにより示す。放出可視光の幅は文字Ｅにより、プ リズムチューブの長さは文字Ｌにより示す。 図２は、棒状のプリズム素子29と光源21を利用した、SLLSの別の構成例を図示 する。プリズム面27は、プリズム素子の外側面上に形成される。光はプリズム素 子29の中央25から放出されるように見える。図１と同様に、SLLSの重要な特徴を 区別するために使われる部分の一覧も示す。プリズム棒の外径を文字Ｄ、放出可 視光の幅を文字Ｅ、プリズム棒の長さを文字Ｌで表す。 図３は、光源と放出光に対応する円錐を図示し、これは大体39で示す。光源31 は、角度37で放出光の円錐内に光を放出する。放出光の円錐の半角33は、光源の 光学中心線35から測定される。 好ましくは、本発明で使用される光源31は、赤や緑のようなカラー光を放出す る。カラー光源は、レーザー光がプリズム素子の外径Ｄより小さい直径Ｅに見え るようにするが、観察された光の直径Ｅは、プリズム素子の直径Ｄの半分より小 さいことが好ましい。 図４は、チューブ状SLLSの更なるの特徴を示すために利用される部分の一覧を 図示する。図４は、光源41と、一連のプリズム面43を有するプリズム素子42とを 含むSLLS組立部材49を示す。プリズム面のらせん角「ａ」は、光学中心線への垂 線から測定される。表されたらせん角「ａ」は、約０度である。プリズム面間の ピッチまたは間隔は「Ｐ」とする。プリズム面の高さは、Ｈとする。再帰反射特 徴部45はプリズム素子49の末端にある。 図５は、光源51と、一連のプリズム面54を有するプリズム素子５と２を含む棒 状SLLSの更なる特徴の説明に使用される部分の一覧を表す。プリズム面54のらせ ん角「ａ」は、光学中心線56への垂線から測定される。この角「ａ」は、図５に 示す実施例においては０度より大きい。プリズム面間のピッチまたは間隔は「Ｐ 」とする。プリズム面の高さは、Ｈとする。再帰反射特徴部55はプリズム素子52 の末端にある。 図４と５に表された再帰反射素子45,55は、光線をプリズム素子内へ反射し戻 す。装置のシミュレートレーザーの見え方を良くする為に、再帰反射素子をプリ ズム素子の末端から省略して、光柱を放出するSLLSを製造しても良い。 図６は、光学的に高密度の媒体62内に設けられた光源61を含む反射および屈折 光学システムを表す。光学的に高密度の媒体62の表面の法線は、63で表される。 放出面は64で表される。投射光線は65で表される。現れ出る屈折光線は66で表さ れる。内部の反射光線は67で表される。追加のプリズム面は68で表される。図６ に示すように、投射光線65は、光学的に密な媒体から、光学的に高密度の媒体62 よりも低い屈折率をもつ光学的に低密度の媒体69へ進む際、屈折も反射もする。 投射光線65の法線65に対する角度は、文字E1で表す。現れ出た光線66の角度は、 文字E2で表す。容易に分かるように、角度E2は、幾何光学の標準公式を適用する ことにより計算しても よい。これらの公式は、ニューヨーク、ミネオラのドーバー出版社により１９９ ７年に出版された「基礎光学および光学器械」1997年を参照しても良く、本発明 においても参考にした。図６に示すように、現れ出た光線66は、表面63の法線か ら離れる方向へ屈折する。図６と７は本発明に使用された光学的原則を表す。こ の原則は、投射光線65、反射光線67および法線63全てが同一面内、言い換えれば 図面平面上にあるということである。この現象は本発明において利用されている 。 図７は、光源71が光学的に低密度の媒体79内に設けられた、別の光学システム を表す。光学的に高密度の媒体72は、光学的に低密度の媒体と隣接し、光学的に 高密度の媒体の表面の法線は73で表される。現れ出た表面を74、投射光線は75で 示す。屈折光線は76、対応する反射光線は77で示す。追加のプリズム面は78で示 す。図６と同様に、光線の投射角をE1とし、屈折光線の角度はE2とする。図６に 示す屈折光線と比べて、76で示される図７の屈折光線は、図６でのように法線か ら離れるのではなく、法線73の方に屈折される。反射の法則によれば、投射光線 75、反射光線77、および法線73は全て、同一面内、言い換えれば図面平面上にあ ることになる。 図８は、棒型SLLS組立部材80の断面図を表す。光源81が、反射・屈折され、最 終的にはSLLSから放出される光線を放出している様子を示す。多くの異なる可能 な光路が示されているが、全てSLLSからの放出光線となる。前方への放出光線82 ,83,84と85で表されるような、単反射および屈折の結果、光放出されることもあ る。放出光線はまた、最終的に光線86と88となる光線90として示されるような多 重反射された光線を含んでもよい。さらに光線90の反射部分である光線87を示す 。他の可能な多重反射路は、光源81から生じ、表面94と95により再帰反射された 後に光線92として放出される光線91として描かれている。プリズム面96と97間の 開先角度により 、SLLSの光線が、プリズム素子から放出されるまでに何回反射されるかが分かる 。空気である1.0の屈折率を有する周辺媒体89中の1.60の屈折率を有するプリズ ム素子では、プリズム面98の間の角度が例えば140度のように大きい場合、放出 光は、光線82,83,84と85のように単反射のみを受けた光線から構成される。これ は、高い指向視角となり、放出光のほとんどが光源から離れる方向に向けられる ことになる。表面94と95とから成り立つような再帰反射特徴を加えることで、再 帰反射面により反射される光線は、光学中心線100に関して逆方向に向けられ、 反射、屈折され、最後には光線92として示されるように放出され得る。この方式 による再帰反射特徴との組み合わせることにより、この光線利用は、SLLSの視角 を広げる効果を有する。 図9Aは、光源101、プリズム素子104および再帰反射末端部103を有する中空チ ューブSLLS102を表す。図面を分かりやすくするためにプリズム素子の特徴を表 す線のいくつかを省く。従って図9Aに示すSLLSは、プリズム素子内の光線路を描 き易くするために図9Bに表されるように表すことにする。 図9Bは、プリズムチューブ107、光源111と再帰反射末端部107を有する、図9A のプリズムチューブSLLS106を表す。 図10Aは、中空チューブプリズム素子SLLS113から放出される光にとなり得る、 反射および屈折の可能ないくつかの事象を示す。SLLS組み立て部材 113は、光 源112、プリズム素子120、反射末端部132を有する。光線114は、プリズム面によ り反射される、光源112から生じる光線であり、光線115および117になる。プリ ズム素子通過後、光線115は光線116として示すように放出される。光線114から 生じる反射光線117は、さらに光線118として示すように屈折される。結局、この 屈折光線118は、プリズム素子の表面から現れ、ここでは光線119として示されて いる。光線124は、プリズ ム素子を通って屈折して、光線125として現れるものとして示されている。光線1 27もまた光源112から生じる。光線127は反射末端部132により屈折され、表面131 で反射され、その後さらに表面130で反射され、最終的にプリズム素子の表面か ら放出光線135として現れる。SLLSの光学軸は133で表される。 図８を参照して議論したように、SLLSが単屈折および/または単反射事象を利 用して光線の方向を変更するように設計されるならば、放出光は高い方向性にな る。言い換えると、放出光はSLLSの中央光学軸について高く配向される。放出光 は、投射光線とSLLSのプリズム面の法線により決まる平面上にあるが、放出光線 は全て、光パイプの中央光学軸に関して同じ方向に向けられる。この状況は、観 察者の視線が常に光パイプの軸に関して等角度になっている場合には受け入れら れる。しかしながら、観察者が光パイプの軸に関して異なる場所にいる状況では 、放出光の視角を広げることが望ましい。視角はいくつかの方法により広げるこ とが可能である。 視角を広げるの一つの方法は、SLLSの対向する末端部に設けられた二つの光源 からの放出光を利用することである。後で詳述する図18D参照のこと。SLLS内を 対向する方向に進む光を利用し、また光パイプから現れる光の角度を、光パイプ 軸へ90度以外の角度になるように設計することで、視角を広げることが可能とな る。光パイプの軸について90度以外の方向に光を放出するプリズム面と相互作用 する二つの光源からの放出光の組み合わせは、広い視角を与えることに結びつく 。結果として生じる視角は、二つの光源により作られた二つの視角の組み合わせ である。二つの光源は、二つの個々の光源であっても、単光源と光パイプの反対 の末端に設けられた反射特徴部との組み合わせによるものであってもよい。この 反射特徴部は、光パイプ内を元の方向と反対方向に光を反射するのに利用される 。これは図８と図10に示される 。この反射と最初の光源方向への転向は、再帰反射と定義される。再帰反射に利 用される反射特徴部としては、単純鏡、反射被覆、または適当な角度の透明な表 面を有する、光の完全内部反射の原理を利用した再帰反射素子等がある(図10Aと 図18A参照)。完全内部反射の原理を利用する再帰反射素子は、図４と図５に示す ようにプリズム素子と一体化することが容易である。光パイプの特定空間でより 多いかまたはより少ない出力光を達成するためには、投射光線軸からわずかに離 して、光線を再帰反射することが望ましい。 図10Bは、光源112の反対側の末端に再帰反射素子を持たない中空パイプSLLSを 表す。図10Bに示すように、プリズム素子の中央軸133とほぼ平行な光線127と128 が、プリズム素子の末端からビームで放出される間に、光線のいくつかは、反射 、屈折し、光線116,119,121と125としてプリズム素子120の側面から放出される 。この方法でプリズム素子は、非平行光線を抽出するフィルターの働きをする。 残ったほぼ平行な光線は、プリズム素子の末端から放出された高度平行調整ビー ムを形成する。 視角を広げる他の方法は、プリズム面にあたる光線の投射角の変動を増やすた めに、プリズム素子内に多重反射を引き起こすことである。放出光線方向に対す る光線投射角を変化させる効果を、図11A,11Bと11Cに示す。図11Aは、光学的中 心線148と投射光線141と共にプリズム素子の一部を表す。投射光線141は、多重 光学路をもつものとして示されている。プリズム素子の壁も146の反射面である 。図11Aに示すように、光線141の一部は反射され、光線147として示される。光 線147は、さらに屈折、反射され、最後には光線144と145として現れる。図11Aに 、光学中心線148に対して約45度の角度をもつ投射光線141を示す。この単投射光 線から４つの異なる出現角を有する４つの異なる光線が生み出される。これらの ４つの異なる方向の光線は、142,143,144と145で表される。図11Aに示すように 多くの反射 と屈折事象により視角を広げることに加えて、放出光の正反射の性質が犠牲にな る。放出光の正反射の性質が低下する理由は、プリズム面構造がわずかに不完全 であるためと、プリズム素子149の構成に使われた材料の透明度のためである。 この多重反射と屈折の結果、視角が広がるだけでなく、プリズム素子からの放出 光の見かけ上の幅も広がる。 図11Bは、投射光線151から生じる光線の反射、屈折および最終の出現の結果を 示す。投射光線151は、プリズム素子150の光学中心線158に関して約20度の投射 角である。投射光線151は反射され、光線153として現れる。光線151も屈折、反 射され、光線152として現れる。光線151はさらに屈折され、その後最終的に光線 154として現れる。図11Bに示すように、光線152,153と154の出現前に起こる反射 および屈折事象の数が、図11Aに示す場合に比べて劇的に減少する。この投射角 を有する光線を利用するSLLSの見かけは、図16Bで236で表されるものと類似する 。 図11Cは、光学軸168に対して約７度の角度をもつ投射光線161を示す。図11Cに 示すように、この投射光線は二つの放出光線162と163となる。前述の通り、プリ ズム素子内で起こる反射と屈折事象の数が増えるに従って、放出光はより拡散し 、より不十分な正反射となり、さらに見かけ上のレーザービーム効果が減少する 。従って図11Cの光線は、最も良く限定された見かけ上のレーザービーム効果を 提供する。図11A,11Bと11Cは、プリズム素子内で起こり得る多重反射と屈折を表 す。重要なのは、これらの多重反射と屈折の全てが同一平面上で起こることであ る。図11A,11Bと11Cでは、多重反射と屈折にもかかわらずこれらの光線全てが同 一平面上にある。 理解されるように、いかなる放出光線の角度も投射光線の投射角によって決ま るだけではなく、プリズム面の角度および光学軸に対する出現面の角度によって も決定される。これらの要素に加えて、放出光線の角度はプリズム 素子内で使用される材料の屈折率と、周囲の媒体の屈折率によっても影響を受け る。与えられた出現光の強度は、何回反射されるか、屈折されるか、および二つ またはそれ以上の光線に本質的に分けられるかにより決定される。従って図11C に示す出現光線162と163の強度は、図11Aに示す出現光のどちらよりも大きい。 光線の強度は、プリズム素子を構成する材料による吸収損失によっても減少する 。放出光線の強度はまた、放出される前に光パイプ内における反射の回数が増加 するに従い減少する。これらの要件のために、最も明るく最良に限定されたシミ ュレートレーザー光の見かけは、図11Cのものと同じように、光源の光学軸に対 して比較的小さい光線角により得られる。 図12は、SLLSの投射光線と放出光線がどのようにして全て同一平面上に存在す るようになるかを示す。図12は、円形プリズム素子171の部分断面図が、光学中 心線185と共に示されている。投射光線のグループは大体170で表し、放出光線の グループは大体186で表す。投射光線170は、円形プリズム素子171に侵入し、内 部プリズム面180にあたり、反射、屈折し、最終的に186に示すように放出される 。これらの投射光線、反射および屈折光線（不図示）および最終的に放出される 光線全ては、中心線185を含む同一面上に存在する。この平面は173の破線で示す 。外部観察者にはこの平面上の光線は、183で示す１筋の光の線のように見える 。出現光線186は、チューブ表面の接面に垂直なプリズム素子179の表面からのも のである。このプリズム素子の表面の接面は175で示す。光線が実際はプリズム 素子の表面から来ることは観察者には分からず、それどころか観察者には、光線 はプリズム素子の中心から来るように見える。円形プリズム素子の断面図は180 で示す。光の可視線上の点は、観察者には181で表されるように見える。平面173 は光学中心線185と可視線上の点181を通過する。前述の通り、投射光線17 0、屈折光線（不図示）および放出光線186は全て173で表される同一平面上にあ る。光学中心線185もまた同一平面上173に存在する。 SLLSのプリズム素子の湾曲は、部分的にその独特な外観となって現れる。プリ ズム素子の曲率半径が増加するにつれ、可視光ビームの幅もまた広がる。逆に曲 率半径が減少すると、可視光ビームの幅もまた減少する。図13は光線が、曲って いるのではなく、平らまたは平面のプリズム素子にあたるとどのようなことが起 こるかを表す。図13において、平面プリズム素子195の部分断面図に示す。おお よそ190で表される投射光線は、平面プリズム素子上のプリズム面にあたり、反 射、屈折され、最終的におおよそ196で表される光線として放出される。図で見 られるように、放出光線はプリズム平面素子の幅全体から放出される。従って外 部観察者には、平面の全幅に亘り明るくなり、SLLSでのように強烈な光が良好に 限定された空間は存在しない。 図14Aは、先行技術の光パイプ200と一組の外部観察者への見かけを表す。外部 観察者は201と203で表される。放出光線は一般的に202と204で表される。観察者 201と203は共に、光パイプ200の全幅または全直径が明るくなるのを観察する。 この先行技術の光パイプの外観は、光の全直径から拡散光を放出するネオンまた は蛍光灯の光に似ている。 図14Bは、本発明によるSLLS205を表す。図14Aに示すように、２人の観察者206 と208がいる。SLLSからの放出光線は207と209で表され、対応する可視光線は211 と210で表される。図14Bに示すように、観察者206は観察者206の方向の接線に垂 直に向けられた光線211のみを見ることになる。観察者208は、210で表された別 の光線を見るだけであり、観察者206が見る光線211は見ることができない。観察 者206は、光線211を形成する、おおよそ207で表される光線のみを見ることにな る。観察者208は光線209と、それに対応して形成される光線210だけを見ること ができる。従って まとめると、SLLSの観察者は、彼等の最も近くにあるSLLS表面の接面に垂直な平 面に沿って、彼等に向けられた光線のみを見ることができる。各観察者に見える 光は、例えば煙のような部分反射媒体中へ投影されたレーザー光のように見える 。 図15A,15Bと15Cは、３つの異なる光源の、３つの異なる相対光度に対する空間 放射パターンを示す。前述のように、光源の光の分布パターンはSLLSの見かけに 顕著な効果をもつ。 実際に、光源から放出された光の円錐を、多くの異なる方法で述べることが可 能であるが、光源と対応する光の円錐形の角度を特徴付ける最も有用な方法は、 角変位にする光の出力を測定することである。この情報はLED型光源では、通常 、直接メーカーから得ることができる。この情報は典型的には、相対光度に対す る空間拡散（角変位）の図式形式として表される。これらの型の曲線の内の３つ を図15A,15Bと15Cに示す。図15A,15Bと15Cの曲線は、LED（発光ダイオード）用 であるが、結合反射器またはレンズ集光システム等、どのようなタイプの光源に も用いることが可能である。図15A,15Bと15Cに示す曲線は、様々な可能な空間分 布曲線を表す。SLLSが、非常に鋭く限定されたレーザービームの見かけを有する ためには、図15Aで示される空間分布曲線を有する光源を利用することができる 。この光源を適当な大きさの円筒形のプリズム素子と組み合わせると、非常に鋭 く限定されたレーザービームに見せかけることができる。極端に小さいSLLSは、 LEDやレーザーダイオードのような点源として動作する光源から構成できる。SLL Sから出力される光が均一に見えるようにするために、光源およびそれに対応す る光学中心線は、プリズム素子の光学中心線上に設るべきである。 発明の別の実施例として、光源をプリズム素子の光学中心線から離れた位置に 設けても良いが、SLLSの周囲の強度を均一にすることは難しい。光源も またプリズム素子の外側に設けられる。強度を均一にするために、プリズム素子 の外部に設けられた外部光源はプリズム素子の周りに位置付けられた光の環でな ければならない。 図15Aに示す空間光分布曲線を有する光源が、面間の70度の開先角度、外径0.2 00インチ、長さ６インチを有するプリズム素子に利用される場合、図16Dで238で 示される見かけの光が放出される。放出光のビーム幅は、約0.030インチである 。図16Dに表されるプリズム素子228もまた、光源の反対側のプリズム素子の末端 で放出光線の強度を増すための再帰反射末端部232を組み入れている。 図15Aは、非常に狭くかつ良好に限定された円錐角をもつ光源を示す。このタ イプの光分布特性を有する光源は、本発明で非常に有用である。図15Aのグラフ 上の線215は、光源の空間発光の特徴を示している。このグラフは、７度の円錐 半角で、強度の50パーセントを有する光源を表している。言い換えると、光出力 をその相対強度の50パーセントに減らす点が、７度の円錐半角に相当する。従っ て図３の37で表される光円錐角は、この２倍か15度である。この円錐半角は、相 対光度がその最高値の50％に低下する光学中心線からの角度として定義される。 図15Bもまた別の光源用の別の相対光度に対する円錐角を表す。このグラフで は、光軸中心線をほぼ中心とする特徴的な窪みが曲線に見られる。曲線のこの窪 みを、218で示す。このような光出力曲線をもつ光源は、LEDまたは光源と反射器 の組み合わせにより得られる。例えば光源が、放物面反射器またはだ円反射器の 焦点以外の点に設けられると、図15Bに示すような光分布曲線が得られる。プリ ズムチューブの光学軸の中心線に沿った減少光を出力する、このような光源を使 用すると、プリズム素子の末端の方へ伝導され得る光の量も減少する。理解でき るように、このチューブの軸に沿った光出 力の減少が極端になると、プリズムチューブ末端にあるどんのようなタイプの再 帰反射特徴部も役立たなくなる。図15Bは、20度の２倍、すなわち40度の光円錐 角で50パーセントに減少する相対光度を有する光源を表す。従って例えば図15B に示すような角変位曲線を有する光源がSLLSに利用されると、プリズム素子から 放出された光は、図16Aで示された、おおよそ225で表された光パイプと同様に見 える。プリズム素子225から放出された光は、235の影をつけた領域で示すが、光 源（不図示）の位置に対応する底面で非常に広がっているのがわかる。 図15Cは、円錐角125度を越える、50パーセントの相対光出力を有する光源を示 す。このような光源と本発明のプリズム素子とを組み合わせると、光源に隣接し たSLLSの末端に設けられた可視光の非常に幅広なビームとなる。これもまた非常 に短い可視ビームである。前述のように、非常に鋭く限定された強烈なシミュレ ートレーザービームに見えるようにするには、狭い光円錐角をもつ光源を用いた 場合に最もうまくいく。従って図15Cに示すような光分布曲線をもつ光源は、良 い結果をもたらさない。SLLS効果を達成するために、図15Aに示す光出力特性に 似た光出力特性を持つ光源を利用すると良い。 図16は、SLLSの４つの異なる形状を示す。図16A,16Bと16Cに示す初めの３つの 構成は、同じタイプのプリズム素子を使用するが、異なる光円錐角をもつ光源を 使用する。これら３つすべての構成のプリズム素子は、225で表される。３つの 異なるSLLS組立部材から生成れる可視光は、235,236,と237で表される。可視光 の長さは文字「Ｔ」で、プリズム素子の直径は文字「Ｄ」で示す。図16Aに見ら れるSLLSは、最大光円錐角をもつ光源を使用している。この大きな光円錐角によ り、可視光は、幅広の領域で長さが短くなる。このSLLSの伝導光は与えられた光 出力に対して、より狭い光円錐 角をもつため、図16Bで236で表される可視放射光は、より長くなり、これにより 長い可視光を持つことになる。図16Cではまた、狭い底面を有する長い可視光を2 37で表す。図16Dは、図16A,16Bと16CのSLLS組立部材で使用されたプリズム素子 に似た、長さが長くさらに再帰反射素子232を含むプリズム素子228から構成され るSLLSを示す。図16Dに示すように、可視光領域238は図に示す全てのSLLSの内で 最も長いものである。この長い可視放出光の長さは、図16Cで使われた光源を使 用し、再帰反射素子232を組み入れることにより達成される。従ってプリズム素 子の全長Ｌは、幅Ｅで照らされる。 １以上の光源を含むSLLSや、単光源と反射末端特徴部を含む／含まない１以上 のプリズム素子とからなるSLLSなど、SLLSの構成は無制限に考えられる。図17,1 8,19と20は、多くの異なる可能な構成のいくつかを示す。理解されるように、こ れらは可能な構成のほんのいくつかであり、可能な構成を限定するものではない 。 図17Aに、単光源241とプリズム素子242とから成るSLLS240を示す。プリズム素 子242は、外部らせんプリズム面をもつ棒状構造物として示されている。図17Bは 、光源243、プリズム素子246、再帰反射末端部244を有する、図17Aに示すSLLSと 類似したSLLS245を示す。 図17Cは、２つの光源248、249とプリズム素子250とから成るSLLS247を表す。 この実施例の光源248、249は、同じ波長の、言い換えると同じ色の光を放出する ことができるか、または、２つの光源248、249は異なる色の光を放出することが できる。異なる色の光源の場合、色はSLLSの長さに沿って実際には混ざっている 。これがSLLSの各末端から異なる色の光が放出されることになり、SLLSの長さに 沿って２つの色が混ざることになる。しかしながら、ある色の光は、光源に隣接 する末端で最も強度が大きいはずである 。例えば249から放出され、プリズム素子250で向きを変えられたカラー光が、光 源249近辺で最も強度が大きい場合がある。カラー光混合の例としては、光源248 が赤で光源249が青とすれば、プリズム素子の中央では混合色は紫になる。 図18AにおいてSLLS260は、光源26L管状プリズム素子264および任意の反射面26 2を含む。反射面262は、鏡の役割をするために反射金属被膜で覆ったプラスチッ クのような材料等の素材から構成することができる。このように反射面262は、 光線の向きを光源261方向へ変える再帰反射面の役割を果たす。 図18Bに、SLLS265の他の実施例を示す。図18Aのようにプリズム素子268は中空 中心部を有する管状型の素子である。光源266はプリズム素子の一方の末端に配 され、再帰反射末端特徴部267はプリズム素子の反対側の末端に設けられる。再 帰反射末端特徴部267は、光線を光源方向へ反射するために、完全内部反射の原 則を利用した円錐末端面から成る。この原則を利用して、光源の反対側のSLLSの 末端からのより一定の放出光を得ることが可能になる。 図18Cに、光源271と先細プリズム管状素子274とを含むSLLS270の他の実施例を 示す。この先細プリズム素子の目的は、SLLSの長さに沿ったより均一な光を得る ことである。先細プリズム素子274を使用することで、光源271の反対側のSLLS末 端においてさらなる集中した光を得られるようになる。 図18Dに、光源276、277を含むSLLS275の他の実施例を示す。図17Cを参照して 先に議論したように、この光源276、277は、同じ波長と色であっても良いし、ま たは異なる波長と異なる色のものであっても良い。 図19Aは、単光源により照らされたプリズム素子列を含む、SLLS280の上 面図である。この光源は図19Aには示されていない。個々のプリズム素子は、281 、282、283および284で表される。反射面を有する反射器組立部材は、大体285で 示される。この反射器組立部材は、光を単光源から列内のプリズム素子全てに向 ける。反射面の内の２つを288と289で表す。面288と289は、その反射作用を引き 起こすために完全内部反射の原則を利用する。 図19Bは、図19Aに示すSLLS列の部分断面図である。光源286は、光線278と279 を放出し、反射面288と289は光線278と279を、プリズム素子282と284にあたるよ うに向ける。光線279は、反射面288によりプリズム素子284へ向けて反射される 。さらに光源286から放出された光線278は、面289により反射され、プリズム素 子282へ向けられる。この図に示すように光源自身は、プリズム素子の光学中心 線上にある必要はない。 SLLSの固有の特徴は、可視光を全ての角度から等しい強さで見ることができる ことである。言い換えると、強い線状の光をSLLSの周囲どこからでも見ることが できる。この固有の特性は、どのようなタイプの光表示にも利用することができ る。この特性を利用できるタイプのディスプレイの一つを、図20Aに示す。図20A は、文字数字式ディスプレイとして配置されたSLLS素子列を示す。その配列は一 般的に図20Aの290で示すようなものである。配列構成内で使用される典型的なSL LSは、295で表される。このようなディスプレイは、液晶表示器と離散形LED表示 器の場合のように、視角を外れた場合に見えにくくなるということがない。 図20Bに、いくつかのSLLSを使用して組み立てた文字数字式デイスプレイ297の 他の実施例を示す。この英数字ディスプレイ列は、図20Aのものとは異なる方法 で組み立てられたプリズム素子を使用して構成される。図20Aで見られるような 個々のプリズム素子の代わりに、図20Bのプリズム素子列は、一枚の平面薄板材 料内に形成されたプリズム素子を利用する。上部薄板2 99のプリズム素子の一つを301で表す。プリズム領域301用の必要光源は、302で ある。薄板上部面は299、下部面は300で表す。光源302は、材料200および300か らなる２つのプリズム薄板の間に鋏んでもよく、これによりSLLS列を仕上げてい る。これらの薄板は、薄板に不可欠なプリズム面と共に射出成形または吹出し成 形される。理解できるように、これらの薄板は、内面または外面上にプリズム面 を持つように射出成形することができるが、プリズム面を薄板の内面に形成する れば、さらに容易に埃や摩擦から保護される。光源と結合配線は、光源用に作ら れた穴部を有する薄板の間に組み込むことができる。上部薄板299と下部薄板300 は、従来の方法を用いて結合され、文字数字式ディスプレイが完成する。先に述 べたように視角はほぼ180度と非常に大きい。 図21Aは、素子の外側に設けられたプリズム面を有し、棒状構造のプリズム素 子310の断面図を表す。図21は、316で表される光学被覆を有する図21Aのプリズ ム素子310である。この光学被覆は、プリズム特性の維持を目的として、図21Aの プリズム素子をとはことなる屈折率をもつ。316の屈折率は、図21Aに示されるプ リズム素子と異なれば良い。素子310内で使用されたものより大きい屈折率か小 さい屈折率ならば構わない。この光学被覆316の目的は、プリズム素子310を埃、 ゴミ、異質物から保護することである。プリズム面は小さいために、それらを図 21A示すようにプリズム素子面の外側に設けると、容易に損傷を受ける。プリズ ム素子が任意の光学被覆で覆われると、滑らかな表面が外部環境に向けられるた め、清掃が容易でかつ、プリズム素子の微少で壊れやすいといった特徴が守られ る。 図21Cはプリズム素子325の別の実施例である。図21Cで表されるプリズム素子3 25は、328で表される先細内部芯を含む。プリズム素子325は、図21Aに表される ものと類似した外側プリズム面と共に表され、図21Bに示す ような光学被覆316で覆われる。この構造は、先細内部芯328が光をプリズム素子 の光源（不図示）の反対側の末端へ伝導する手助けができることが特徴的である 。この効果は図22に示されている。 図22は、先細内部芯340と共にプリズム素子330の断面を表す。先細内部芯340 は、外側プリズム部330の屈折率とは異なる屈折率をもつ。先細内部芯は、好ま しい光学的特徴に応じて、高い屈折率と低い屈折率のどちらにもすることができ る。また、図22は、単光線332の放出しているように表されている光源331を示す 。光線332は、反射光線333と屈折光線334に分光する。屈折光線334は、光線335 として放出される。反射光線333は、先細芯340の長さ方向に進み続け、各連続反 射により内部芯の内部面の法線に対する角度が、徐々に法線へ接近するようにな る。連続する各反射により、反射光の量は屈折光に比べて減少する。言い換える と、光線332が反射してプリズム素子の先細芯内を進むと、法線に対する投射角 はより垂直になり、この反射光の大部分がプリズム素子の側面の外側へ伝導され る。例えば光線332は、屈折光線334と反射光線333に分光する。反射光線333は、 先細芯を長さ方向に進み、各点で光線の一部は反射し、光線の一部は屈折して先 細内部芯から外に出る。典型的な屈折光線を、対応する放出光線338と共に337で 表す。図22からわかるように、各々連続反射で先細芯内部を移動する光線は、先 細プリズム芯の表面の法線へ近付くようになる。領域341内に見られる光線は、 先細芯の表面に対して本質的には垂直である。 内部プリズム面を有するプリズム素子を作るための製造方法を図23Aおよび図2 3Bに示す。中空管状プリズム素子は、実際には、異なる屈折率をもつ他の材料の 外側層により囲まれる、空気から成るプリズム内部芯である。例えば、空気は1. 00の屈折率を有し、ポリエタクリル酸メチル等の透明プラスチックは1.40の屈折 率を有する。従って、内部芯の方が外部層よりもかなり 小さい屈折率を有する。基本的に等価なプリズム素子は、上述の空気を芯とする プリズム素子のように、外側層よりも低い反射率を有する内部芯材を利用すれば 、構成することができる。その一例として、屈折率1.30のポリ４フッ化エチレン を内部芯とし、屈折率1.66のポリウレタンを外側層にしてもよい。このタイプの 複合プリズム素子は図23Bに示す。プリズム管状素子は、周囲チューブよりも低 い反射率を有する内部芯素材を持つことにより構成することができる。その一例 として、望ましいプリズム素子の、角度をつけたプリズム表面を有する透明プリ ズム芯35を図23Aに示す。この芯は射出成型器に挿入され、追加素材351を芯周り に射出形成する。これにより、図23Bに示すような複合部材ができあがる。射出 成形芯350はプリズム素子組み立て部材となる。複合チューブ組み立て部材を352 で示す。上述の通り、中空プリズム管は、より大きい屈折率を有する外側被覆を 有する中空でないプリズム芯の役目を果たす。外側被覆351の屈折率は、プリズ ム面の開先角度と望まれる光学効果によっては、内部中芯材料350の屈折率より も大きい場合も、小さい場合もある。 図24Aと24Bは、内部プリズム面を有するプリズム素子組立における他の製造法 を表す。図24Aは、チューブ361の外側面上にプリズム素子を成形するための内部 プリズム成形面を有する型360の断面図である。361は型に入る押出された管また は棒である。型は、上部半型362と下部半型363を有する。この型は加熱され、透 明プラスチック材料で作られた押出された管361または棒は、型の中に挿入され る。半型362と363が、棒または管361をしっかり閉じ込めると、プリズム面が棒 または管に作られ、これを365で表す。管の場合には成形過程は吹出し成形で、 棒の場合には成形過程は単純圧縮成形である。これは加熱し、閉じた型を締め付 け、型を開き、材料を型から外へ移す作業を続けて行うことによりなされ、この 作業は続けられる。 図24Bは、図24Aで示された方法を用いて製造され、光学被覆372で覆われた、3 71で示される渦巻き管を示す。前述のように外部プリズム面であるので、このプ リズム面を保護するための外側被覆またはジャケット被覆をもつことが望ましい 。また、前述のようにこの被覆の屈折率は内部プリズム面の材料よりも大きい場 合も小さい場合もある。渦巻き管371は、管の内部の材料として366で表される空 気を有する。渦巻き管371は、内部および外部プリズム面を有する。 図25A,25Bと25Cは、弾性プリズム素子形成のための製造法を表す。図25Aは、 内外逆に成形された弾性透明光学素子380を示す。プリズム面は、最初は管状プ リズム素子380の外側にある。図25Bは、素子がひっくり返される様子を示す。図 25Cは、弾性プリズム素子380が完全にひっくり返され、当初プリズム素子の外側 に製造されたプリズム面をプリズム素子の内側にひっくり返して形成した管状プ リズム素子382を示す。このように、素子の外側にプリズム面を射出成形する大 量製造法は、実際には最終的には内側プリズム面をもつプリズム素子を作るのに 利用されることになるであろう。 図26A,26Bと26Cに、弾性プリズム素子の別の製造法を示す。図26Aは、内部芯 ピン391と芯ピンの周囲に射出成形される弾性素子390を示す。弾性プリズム素子 390を芯ピンから取るために、空気圧が第一末端394から中空芯ピン内に挿入され る。空気は、第二末端395で芯ピンから出ることができる。芯ピン391内の空気圧 をあげることで、弾性素子390は実際に膨脹し、その内径が広がるので、図26Cに 示すように芯ピン391から外すことができる。 内部プリズム面をもつプリズム素子の他の製造方法を図27Aに示す。図27Aは、 先細芯ピンを用いた射出成形を利用して構成されたプリズム素子の部分断面を示 す。射出成形用の芯ピンは、プリズム面を決める多条らせんネジ 山形成を使用して特別に設計される。多条らせんネジ山を利用することで、この ネジ山芯ピンの周りにプリズム素子を射出成形することが可能になり、芯ピンの ネジを数周りゆるめることで、芯ピンを取り除くことができる。プリズム面は、 その間隔が非常に狭いために、芯ピンをプリズム素子から取り除くために、通常 100回転またはそれ以上、芯ピンを連続回転することが必要となる。多条先細ら せん芯ピンを利用することで、この型の芯ピン周りにプリズム素子を射出成形す ることが可能となり、芯ピンを1,2または３回転すれば芯ピンを完全に取り除く ことができる。これは多条ネジと先細プリズム面を利用した場合にのみ可能であ る。プリズム面の実際のらせん角は大きいという事実にもかかわらず、プリズム 面が多条であるという特徴のためにピッチは非常に小さい。この射出成形法を利 用することで、かなり大きいプリズム中空素子を構成する際に非常に役立つ。こ れらの大きな素子は、連続した部分になるように順にはめ込まれ、図27Bに示す ような大きなプリズム素子を作ることができる。 図28は、本発明を、その中で玩具の宇宙船450が、レーザー攻撃兵器としてSLL S素子451と452を利用した応用例を示す。図28に示されるように、放射状放出光4 56と軸方向放出光454は共にこの玩具に利用される。 本発明の他の実施例は、必要なプリズム素子を有するLEDの使用を含む。従来 のLEDは、打ち抜き型や、PN接合半導体ダイオードのような発光半導体材料、打 ち抜き型が置かれる鉛枠、および打ち型の周りにありこれを保護するエポキシカ プセルを含む。この実施例によれば、カプセル材料は打ち抜き型からの光を反射 および屈折するためのプリズム素子として形成される。このカプセル材料は、上 述の棒状SLLSにおける外側プリズム面と共に形成しても良い。 SLLSは、プリズム素子表面の接面に垂直に放射状の光を放出するように設 計される。反射と屈折は共に伝導光の配向を効果的に達成するために利用される 。さらに、２つの向かい合うSLLSのプリズム面は、互いに調和してそれぞれ光を 共通面上に導くような働きをする。SLLSのプリズム面が、共通の縦軸の周りで互 いに向かい合って位置付けられているので、それらは光を共通面へ同時に反射お よび屈折することができる。この特徴を利用して、プリズム素子の内側反対面に より反射された光を、プリズム素子の向かい合った面内により効率的に導くこと ができる。この方法で反射光を利用することで、プリズム素子の全面を、光反射 、屈折および伝導に利用することができる。この方法でプリズム素子の全有効面 領域を利用することで、非常に広い視角を獲得することができる。さらにいくつ かの異なる面からの放出光のために、放射状に放出された可視光の線は連続して 見え、光が見えない暗い区域が少しもない。放出光が最もレーザーのように見え るようにするために、プリズム面は、非常に小さく非常に密にまとまって設けら れるべきである。言い換えると(図４と５参照)、ピッチＰは非常に小さくなくて はならない。容易に製造するためには、プリズム面は、ネジきりで締め付けるも のと類似したらせん角で製造される。この場合らせん角を小さくするか、そうで なければ可視光ビームの配向をオフアクシスで行われる。このオフアクシス効果 は、再帰反射末端特徴または第２光源がプリズム素子の反対側の末端に設けられ るならば、可視光ビームの幅を広げるために利用することができる。この場合、 ２つの光源からの光は、らせん状に傾いたプリズム面と反対方向に向いているの で、各光源による放出光はプリズム素子の中心軸についてお互いに反対側にオフ セットされる。これらの２つの光のオフセット可視ビームは、らせん角がそれ程 きつくないならば、幅広な単ビームに見える。 プリズム面の典型的な大きさは(再び図４と５参照)、 ピッチ、Ｐ .015インチ （.36ｍｍ） 高さ、Ｈ .10インチ （.26ｍｍ） 角度、Ａ 70度 となる。理解されるように、プリズム面を小さいサイズにすると、非常に繊細に なり、容易に破損する。動作環境が厳しく、汚れたものであると予想されるなら ば、プリズム素子は、素子の外側の面ではなく内側の面にプリズム面を構成する ようにした方がよい。プリズム面を元から外側の面に形成し、その後で異なる屈 折率を有する材料からなる保護層で覆うことにより、同様の効果を得ることがで きる。滑らかな外部面により、プリズム素子はより頑丈で手入れも容易になる。 小さいプリズム素子は、前述方法のいずれかにより容易に射出成形することがで きる。大きいプリズム素子は、薄い中空管状プリズム素子を作る製造法が向いて いる。 本発明の変形および変更は、上記技術を読めば当業者には明白に理解できるも のであり、従って、本発明は、以下のクレームに示される意図および範囲によっ てのみ限定される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION                 Optical light pipe with laser light appearance Field of the invention   The field of the invention relates to optical light pipes, in particular emitted axially in light pipes. The present invention relates to an optical light pipe giving a laser beam-like appearance. Background of the Invention   A number of different optical light pipe types have been developed so far. Generally this These prior art light pipes emit light out of the end of the light pipe, or Or from the entire surface of the light pipe.   Okat is U.S. Pat.No. 4,422,719 in which light guided in the axial direction is Light pie with translucent coating over the center material so that it is scattered radially around Disclosure. This translucent layer is a multiple layer that brightens the light pipe over its entire width. Causes random reflection.   US Patent No. 4,466,697 by Daniel discloses another type of light pipe configuration Have been. This light pipe is made of molded material, in which reflective particles are integrated. It is inserted by extrusion. These particles reflect light randomly and also There is no light distribution pattern as in Ocat. Release from this prior art light pipe The light emitted is also completely random, resulting in a brighter light pipe.   In U.S. Pat. No. 4,195,907 to Zamja et al., One-piece extrusion molding in fiber An optical fiber containing a scattered bubble is disclosed. This bubble is It has an intrinsic index of refraction that is different from that of the surrounding material, so they It provides a reflective surface similar to that obtained by the reflective particles in the light. Zamuji The light pipes are randomly arranged like Daniel and are not oriented in any way. Uses a reflective surface. Since the reflecting surface is randomly oriented in this way, The reflection of light guided axially through the fiber is still random, and as a result The whole Iva becomes bright.   U.S. Pat.No. 3,535,018 to Basilatos teaches that a fiber -An optical fiber with a jagged interior is disclosed. This jaggedness They are randomly positioned, which can cause the light emitted from the fiber to have a poor orientation. It becomes. And like Daniel and Zamja, the fiber is bright throughout its width. It becomes.   U.S. Pat.No. 5,671,306 strongly illuminates a narrow linear region passing through a vertical slit in a light guide. Lighting structures are described. This light guide forms a reflective inner surface and an opening. It has a lens mounted in the slit to be formed. The lens guides light outside the light guide However, the light is emitted only through the vertical slit of this device. It is.   In some U.S. Patents for Whitehead, beginning with U.S. Patent No. 4,260,220, There is considerable prior art. Repeated in prior art by Whitehead There are several design features. White head light pipe, light pipe Is designed to efficiently transmit light inside the light pipe with minimal loss. You. This consists of a light pipe made of a single piece of material, including a prism face, Are aligned parallel to the axis of the light pipe. These features are completely internal Using the principle of reflection, light propagating in the axial direction is reflected and changed its direction. You. The whitehead consists of a series of 90 ° prism faces facing each other. And take the shape of an octagon Has been disclosed. Whitehead light pipes provide nearly 100% of the light Anything is done to achieve efficiency conduction. To accomplish this In the same way as the present invention, the prism element does not perform the turning and conducting operations, It is designed to reflect as much light as possible. US Patent No. 5,481,637 Lighthead discloses a light source reflector for a diffuse light source provided in another light pipe I have. This reflector is a prism surface aligned perpendicular to both the light pipe axis and the light source axis. However, like his other designs, the prism surface is Is used to efficiently reflect without radiating out of the light pipe . Further, in U.S. Pat. No. 5,481,637, the prism reflector is a fluorescent light source. Surrounding a diffused light source. The purpose of this prism reflector is to diffuse light from the source light. The purpose of the present invention is to reflect light rays in the axial direction of the light pipe and prevent the light from being emitted radially. As before, the prism surface reflects light efficiently, and any light is projected into the light pipe. It has an octature shape to prevent it from radially exiting the rhythm surface.   All of Whitehead's prior art is concerned with the appearance of light emitted from the light pipe. Did not mention. Whiteheads are fundamentally only for efficient axial transmission of light Interested, not concerned with the distribution of light or how it is seen by the observer .   On the other hand, the present invention comprises an optical light pipe having an oriented prism surface. ing. These prism faces are oriented substantially perpendicular to the axis of the light pipe. These pre The side surface, along with other media such as air, directs the axially directed light from the light source to the side. It acts to turn outward in the direction. Prism controlled light distribution and light Can be seen by the observer to control the light pipe to point in the axial direction of the light pipe. A light surface is created. This face of light is much smaller than the width of the prism face of the light pipe, Appears as a very thin line of light. This narrow and very The intense emitted light is visible to the observer, so this light is Looks as if it was transmitted. Appears at the center of the light pipe due to the curvature of the prism surface Only this plane of light is clearly visible to the observer. This is actually a light pie The light from the pump is radiated from the surface of the light pipe in a radial manner. Gives the observer the impression that it will be released axially within. This phenomenon is the present invention The laser beam appears to travel through the medium in the light pipe. Disclosure of the invention   The simulated laser light system according to the invention emits light rays in a substantially radial direction. Consists of an emitting optical light pipe. The light beam falls on the tangent surface of the curved prism surface of the light pipe. Released immediately. In addition, the emitted light beam is projected light and the prism surface of the light pipe. Lies in the plane formed by the normals. The light emitted from the light pipe is Is a highly collimated beam of light emitted in the axial direction of the light pipe. Looks like. The pseudo-coaxial light beam in this light pipe produces physical optics effects and optical illusions. Made by. The optical effect emits nearly parallel light rays in the axial direction of the light pipe, It consists of reflection and refraction of light rays originating from axially provided light sources. This ray is On a plane determined by the projected light beam and the normal to the prism surface of the light pipe by the rhythm surface Is turned radially outward. Prism surface is specially configured The direction of the light beam is changed by a combination of reflection and refraction of the light beam in the light pipe. release Although the intensity and direction of the light beam varies in the length direction of the light pipe, It is uniform in all radial directions. The radially emitted light affects the observer's position. The observer generates this from the center of the light pipe because it always appears at the center of the light pipe. It is determined that it is the visible light. This is what the observer sees because it is binocular. It is an optical illusion caused by misjudgment. In fact, the visible light is Face Released.   The simulated laser light system, referred to below as SLLS, is used to project, reflect, Based on the optical feature that all refracted rays and surface normals lie in the same plane Person. In the SLLS of the present invention, the light emitted from the light source is Substantially axially along the central line. This ray is different from the adjacent material When striking a prism surface having a refractive index, light rays are both reflected and refracted. Refraction or reflection In all cases, the ray is in the same plane as the projection ray and the normal to the prism element surface. Remains. When the rays finally emerge from the prism elements, they are Appears in a direction perpendicular to the tangent plane. Even if reflected and refracted, the ray is still a projected ray, Co-planar with reflected and refracted rays. With this special product, in SLLS, The laser beam moves through the tube in a unique way. For a suitable implementation, the reflections and refractions in the prism elements are specular, ie non-diffuse. Should be, otherwise the emitted light will have the characteristic appearance of a laser beam It shouldn't work. If specular reflection and refraction are not maintained, Control reflections and refractions occur, the emitted rays are no longer on the same plane as the projected rays Become. When this happens, the light beam that emerges is a laser beam, a coherent, highly parallel tone It disappears as a very intense light streak. Of the light emitted from the prism element Due to the random orientation, the full width is brightened and the light emitted in the axial direction of the light pipe Instead, it will look like neon light or fluorescent light. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   Hereinafter, similar configurations are denoted by the same reference numerals, The present invention will be described in detail with reference to examples.   Figure 1 shows a hollow tube simulated laser light system (SLL S).   FIG. 2 is a side view of a solid bar-shaped SLLS.   FIG. 3 is a side view of the light source in which the conical emission rays emanating from the light source are entered.   FIG. 4 is a hollow tube showing a list of parts used to define the prism surface. FIG. 3 is a side sectional view of a bus SLLS.   FIG. 5 shows a list of parts used to define the prism faces, not hollow. FIG. 2 is a side view of a rod-like SLLS.   FIG. 6 shows an optically denser medium in which reflected and refracted rays have been entered. It is an optical system having a light source provided therein.   FIG. 7 shows an optically lower density medium with reflected and refracted light rays. It is an optical system having a light source provided therein.   FIG. 8 shows light rays emanating from a light source, followed by reflections, refractions and emission from SLLS. FIG. 4 is a side cross-sectional view of a solid rod-shaped SLLS in which an emitted light beam is written.   FIG. 9A is a side cross-sectional view of the SLLS tubular assembly.   FIG.9B illustrates how the figures in the present invention are drawn to illustrate the figures clearly. FIG. 4 is a schematic side sectional view of an SLLS tubular assembly for explanation.   FIG.10A uses light and a reflective end from a light source at one end of the prism element. FIG. 2 is a side cross-sectional view of an SLLS showing several different optical paths.   FIG. 10B is a side cross-sectional view of the SLLS shown in FIG. 10A without a reflective end.   11A, 11B and 11C show a part of the SLLS prism element and the axial direction of the prism element. Sectional view of an optical path example corresponding to three different projection angles of light directed to the It is an aspect.   FIG. 12 shows a light beam emitted from the surface of the prism element, a projected light beam and a prism element table. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a tubular SLLS prism element, showing a surface defined by a tangent to the surface. FIG.   FIG. 13 is a perspective view of a plane prism array and light emitted from the plane prism array. is there.   FIG.14A is a perspective view showing a prior art light pipe and its appearance to an external observer. FIG.   FIG. 14B is a perspective view showing SLLS and its appearance to an external observer.   FIGS. 15A, 15B and 15C show the relative intensity to spatial light distribution by three different light sources. 3 is a graph showing three different characteristic curves.   16A, 16B, 16C and 16D show three different light source types and one different end of a prism element. Four different SLLS assemblies utilizing edges are described.   17A, 17B and 17C are side views of three different light source configurations for the SLLS assembly. 17A has a single light source provided at one end, and FIG. 17B has a single light source provided at one end. FIG.17C shows a single light source and a retroreflective element provided at the opposite end. It has two light sources provided at the ends.   FIG.18A shows a prismatic tubular element, a light source located at one end, and the opposite of the light source. FIG. 7 is a side view of an SLLS assembly comprising optional reflective elements disposed at a side end.   FIG.18B shows a prismatic tubular element, a single light source at one end, and a light source. FIG. 4 is a side view of an SLLS assembly comprising a retroreflective element provided at the opposite end.   FIG.18C has a single light source located at the opposite end of the finest point of the pointed portion FIG. 4 is a side view of a pointed prism tube SLLS.   FIG. 18D is a side view of a prism tube SLLS having a light source provided at each end.   FIG. 19A is a side view of an SLLS prism element row.   FIG. 19B shows a single light source that emits light to two of the four prism assemblies. 19B is a partial sectional view of the SLLS prism element row shown in FIG. 19A.   FIG.20A is a top view of an array of SLLS prism elements forming a alphanumeric display. is there.   FIG.20B illustrates an alphanumeric display fabricated from a sheet of planar material. FIG. 3 is a top view of an LLS prism element row.   21A, 21B and 21C are side sectional views showing another example of the SLLS prism element.   FIG. 22 shows an SLLS assembly having a center within the apex and a light source at one end. FIG. 21C is a side cross-sectional view of the SLLS of FIG. 21C showing an optical path.   23A and 23B illustrate a manufacturing method that can be used for manufacturing SLLS devices.   FIG.24A is used for manufacturing a prism element when the prism element is formed in a female mold. 2 shows another manufacturing method that can be used.   FIG. 24B shows an optional coating for a prism element made at 24A.   FIGS.25A, 25B and 25C are for manufacturing an elastic prism element having an internal prism surface. The manufacturing process of FIG.   Figures 26A, 26B and 26C show other examples for making an elastic prism element with an internal prism surface. The manufacturing process of FIG.   FIG.27A shows another manufacturing method for manufacturing a prism element having an internal prism surface. Show the law.   FIG. 27B shows a larger version of the three prism elements shown in FIG. Figure 2 shows an assembly for shaping a prism element.   FIG. 28 is a top view when SLLS is applied to a toy. Description of the preferred embodiment   FIG. 1 shows a cross section of a simulated laser light system (SLLS) according to the present invention. 1 shows a first embodiment. The SLLS assembly 9 comprises a light source 1 and a prism element in the form of a tube. Including. The prism element has a wall 7 having an outer surface 3 and an inner prism surface 12. Yes Visual emission light appears to be emitted from the center 5 of the prism element. Cross section of FIG. The section illustrates the wall 7 and the inner optics 4. Also, to distinguish important features of SLLS FIG. 1 also shows a list of the parts used for. The outer diameter of the prism rod is indicated by the letter D The letter I indicates the inner diameter of the prism rod. The width of the emitted visible light is indicated by the letter E. The length of the rhythm tube is indicated by the letter L.   FIG. 2 illustrates another configuration example of an SLLS using a rod-shaped prism element 29 and a light source 21. I do. The prism surface 27 is formed on the outer surface of the prism element. Light is a prism element It appears to be released from the center 25 of the child 29. As in Figure 1, the important features of SLLS A list of parts used to distinguish them is also given. The letter D indicates the outer diameter of the prism rod, which can be emitted. The width of the viewing light is represented by letter E, and the length of the prism bar is represented by letter L.   FIG. 3 illustrates the light source and the cone corresponding to the emitted light, which is indicated generally by 39. Light source 31 Emits light at an angle 37 within the emitted light cone. The half angle 33 of the emitted light cone is It is measured from the optical center line 35.   Preferably, the light source 31 used in the present invention emits color light, such as red or green. You. In the color light source, the laser light appears to have a diameter E smaller than the outer diameter D of the prism element. So that the observed light diameter E is less than half the diameter D of the prism element. Is preferred.   FIG. 4 shows a list of parts used to show additional features of the tubular SLLS. Illustrated. FIG. 4 shows a light source 41 and a prism element 42 having a series of prism surfaces 43. Shown is an SLLS assembly member 49 including: The helical angle “a” of the prism surface is perpendicular to the optical center line. Measured from the line. The helical angle "a" represented is about 0 degrees. Between prism faces The pitch or interval is “P”. The height of the prism surface is H. Retroreflective The sign 45 is at the end of the prism element 49.   FIG. 5 shows a rod comprising a light source 51 and prism elements 5 and 2 having a series of prism faces 54. FIG. 3 represents a list of parts used to describe further features of the state SLLS. Prism surface 54 The angle “a” is measured from the normal to the optical centerline 56. This corner “a” is shown in FIG. In the embodiment shown, it is greater than 0 degrees. The pitch or spacing between the prism surfaces is "P ". The height of the prism surface is H. Retroreflective feature 55 is prism element 52 At the end.   The retroreflective elements 45 and 55 shown in FIGS. 4 and 5 reflect light rays back into the prism elements. You. To improve the appearance of the simulated laser of the device, retroreflective The SLLS that emits a light column may be manufactured by omitting from the end of the stimulating element.   FIG. 6 shows a reflection and refraction including a light source 61 provided in an optically dense medium 62. 1 represents an optical system. The normal to the surface of the optically dense medium 62 is represented by 63. The emission surface is represented by 64. The projection ray is represented by 65. The emerging refracted ray is represented by 66 It is. The internal reflected ray is represented by 67. An additional prism surface is represented by 68. FIG. As shown in FIG. 5, the projected light beam 65 is transmitted from an optically dense medium to an optically dense medium 62. When going to an optically low density medium 69 with a lower refractive index, it will both refract and reflect. The angle of the projection ray 65 with respect to the normal 65 is represented by the character E1. The angle of the emerging light beam 66 is Expressed by the letter E2. As can be easily seen, the angle E2 applies the standard formula of geometric optics Even if you calculate by Good. These formulas were published by Dover Publishing, Mineola, New York in 199. Reference may be made to “Basic Optics and Optical Instruments” published in 1997, 1997 Was also referred to. As shown in FIG. 6, the emerging light ray 66 is It is refracted away from it. 6 and 7 illustrate the optical principles used in the present invention. This The principle is that the projected ray 65, reflected ray 67 and normal 63 are all in the same plane, in other words It is on the drawing plane. This phenomenon is used in the present invention .   FIG. 7 shows another optical system in which the light source 71 is provided in an optically low density medium 79. Represents The optically dense medium 72 is adjacent to the optically The normal to the surface of the dense medium is represented by 73. 74 emerged surface, 75 projected light Show. The refracted ray is denoted by 76 and the corresponding reflected ray is denoted by 77. Additional prism faces are shown at 78 You. As in FIG. 6, the projection angle of the light beam is E1, and the angle of the refracted light beam is E2. In FIG. Compared to the refracted ray shown, the refracted ray of FIG. 7 shown at 76 has a normal as in FIG. Instead of being separated, it is refracted towards the normal 73. According to the law of reflection, the projected ray 75, the reflected ray 77, and the normal 73 are all in the same plane, in other words, in the drawing plane. Will be.   FIG. 8 is a cross-sectional view of the rod-type SLLS assembly member 80. The light source 81 is reflected and refracted Finally, a state in which light emitted from SLLS is emitted is shown. Many different possibilities Although the optical path is shown, all the light rays are emitted from the SLLS. Forward emission ray 82 Light can be emitted as a result of single reflection and refraction, as represented by, 83, 84 and 85. You. The emitted rays are also multiple, as shown as ray 90, which ultimately results in rays 86 and 88. It may include light rays that are heavily reflected. Further, a ray 87 which is a reflection part of the ray 90 is shown. . Another possible multiple reflection path originated from light source 81 and was retroreflected by surfaces 94 and 95 It is depicted as ray 91 which is later emitted as ray 92. Between prism faces 96 and 97 Depending on groove angle And how many times an SLLS ray is reflected before exiting the prism element . It is air 1. 1.In the peripheral medium 89 having a refractive index of 0. Pris with a refractive index of 60 For a prism element, if the angle between the prism faces 98 is large, for example, 140 degrees, the emission The light is composed of light rays that have undergone only a single reflection, such as light rays 82, 83, 84 and 85. this Has a high directional viewing angle and most of the emitted light is directed away from the light source Will be. By adding a retroreflective feature that consists of surfaces 94 and 95, Light rays reflected by the retroreflective surface are directed in opposite directions with respect to the optical centerline 100, It can be reflected, refracted, and finally emitted as shown as ray 92. This method Combined with the retroreflective feature, the use of this ray is It has the effect of spreading.   FIG. 9A shows a hollow chip having a light source 101, a prism element 104 and a retroreflective end 103. It represents a tube SLLS102. Features of prism elements are shown to make the drawing easier to understand. Omit some of the lines. Therefore, the SLLS shown in Fig. 9A describes the optical path inside the prism element. For simplicity, they are represented as shown in FIG. 9B.   FIG.9B has a prism tube 107, a light source 111 and a retroreflective end 107. Represents a prism tube SLLS106.   FIG.10A can be light emitted from hollow tube prism element SLLS113, Some possible events of reflection and refraction are shown. SLLS assembly member 113 is light It has a source 112, a prism element 120, and a reflective end 132. Ray 114 is reflected by the prism surface. Reflected from the light source 112 and become light rays 115 and 117. Pre After passing through the element, light ray 115 is emitted as shown as light ray 116. From ray 114 The resulting reflected ray 117 is further refracted as shown as ray 118. After all, this Refracted ray 118 emerges from the surface of the prism element, here shown as ray 119 I have. Ray 124 is a prism It is shown as refracting through the system element and appearing as a ray 125. Ray 1 27 also results from light source 112. Ray 127 is refracted by reflective end 132 and surface 131 At the surface of the prism element and finally at the surface of the prism element. Appear as emitted light 135. The optical axis of SLLS is represented by 133.   As discussed with reference to FIG. 8, SLLS utilizes a single refraction and / or single reflection event. If the light is designed to change the direction of the light beam, the emitted light will be highly directional. You. In other words, the emitted light is highly oriented about the central optical axis of the SLLS. Emission light Is on a plane determined by the projection ray and the normal of the SLLS prism surface, but the emission ray Are all oriented in the same direction with respect to the central optical axis of the light pipe. This situation Accepted if the observer's line of sight is always equiangular with respect to the light pipe axis It is. However, in situations where the observer is at a different location with respect to the axis of the light pipe, It is desirable to increase the viewing angle of the emitted light. The viewing angle can be widened in several ways And it is possible.   One way to increase the viewing angle is to use two light sources on opposite ends of the SLLS To use the light emitted from the See FIG. 18D, detailed below. Inside SLLS Use the light traveling in the opposite direction and determine the angle of light emerging from the light pipe. By designing the axis at an angle other than 90 degrees, it is possible to increase the viewing angle You. Interacts with prism faces that emit light in directions other than 90 degrees about the axis of the light pipe Of light emitted from two light sources can provide a wide viewing angle . The resulting viewing angle is a combination of the two viewing angles created by the two light sources. It is. Two light sources, two individual light sources, even a single light source and the opposite of a light pipe May be based on a combination with a reflection feature provided at the end of the. this Reflective features are used to reflect light in the light pipe in a direction opposite to the original direction . This is shown in FIGS. 8 and 10. . This reflection and turning to the first light source direction is defined as retroreflection. Useful for retroreflection The reflective features used may be simple mirrors, reflective coatings, or transparent tables at appropriate angles. Surface, there is a retroreflective element using the principle of complete internal reflection of light (Figure 10A and See FIG. 18A). Retroreflective elements utilizing the principle of complete internal reflection are shown in FIGS. Thus, it is easy to integrate with the prism element. More in the specific space of the light pipe To achieve more or less output light, the distance from the projection ray axis must be slightly It is desirable to retroreflect the light beam.   FIG.10B shows a hollow pipe SLLS having no retroreflective element at the opposite end of the light source 112. Represent. As shown in FIG.10B, rays 127 and 128 substantially parallel to the central axis 133 of the prism element. Some of the rays are reflected while the light is emitted from the end of the prism element Refracted and emitted from the side of the prism element 120 as rays 116, 119, 121 and 125 . In this way, the prism element acts as a filter for extracting non-parallel rays. The remaining almost parallel rays are emitted from the end of the prism element by the highly parallel adjustment beam. Form a system.   Another way to increase the viewing angle is to increase the variation in the projection angle of the light beam hitting the prism surface. Another reason is to cause multiple reflections in the prism element. In the direction of the emitted light 11A, 11B and 11C show the effect of changing the light beam projection angle. FIG. Together with the cord 148 and the projected ray 141, it represents a part of the prism element. The projection ray 141 is multiplexed It is shown as having an optical path. The walls of the prism element are also 146 reflective surfaces . As shown in FIG. 11A, a portion of ray 141 is reflected and is shown as ray 147. light Line 147 is further refracted and reflected, and eventually appears as rays 144 and 145. In FIG. 11A , The projected ray 141 having an angle of about 45 degrees with respect to the optical center line 148. This single projection light The line produces four different rays with four different angles of appearance. these The light rays in the four different directions are represented by 142, 143, 144 and 145. As shown in FIG. 11A Many reflections In addition to widening the viewing angle through refraction events, the specular nature of the emitted light is sacrificed. You. The reason for the reduced specular nature of the emitted light is that the prism surface structure is slightly imperfect. And the transparency of the material used to construct the prism element 149. As a result of this multiple reflection and refraction, not only does the viewing angle increase, but also the emission from the prism element The apparent width of light also increases.   FIG.11B shows the result of the reflection, refraction and final appearance of the ray resulting from the projected ray 151. Show. The projected ray 151 is projected at about 20 degrees with respect to the optical center line 158 of the prism element 150. Is the corner. Projection ray 151 is reflected and appears as ray 153. Ray 151 also refracted, anti It is launched and appears as ray 152. Ray 151 is further refracted and then finally Appears as 154. As shown in FIG. 11B, reflections occurring before the appearance of rays 152, 153 and 154 And the number of refraction events is dramatically reduced compared to the case shown in FIG. 11A. This projection angle The appearance of a SLLS utilizing rays with a similarity to that represented by 236 in FIG. 16B .   FIG. 11C shows the projected ray 161 at an angle of about 7 degrees with respect to the optical axis 168. In FIG.11C As shown, this projected light beam becomes two emitted light beams 162 and 163. As mentioned above, As the number of reflection and refraction events that occur within a sensor element increases, the emitted light becomes more diffuse. , Resulting in poorer specular reflection and further reduced apparent laser beam effects . Thus, the rays in FIG.11C have the best defined apparent laser beam effect. provide. Figures 11A, 11B and 11C show possible multiple reflections and refractions within the prism element. You. It is important that all of these multiple reflections and refractions occur on the same plane. You. 11A, 11B and 11C, all of these rays are the same despite multiple reflections and refractions. On one plane.   As can be appreciated, the angle of any emitted ray is determined by the angle of incidence of the projected ray. Not only depending on the angle of the prism surface and the angle of the emergence surface with respect to the optical axis Is also determined. In addition to these factors, the angle of the emitted light beam is It is also affected by the refractive index of the material used in the device and the surrounding medium. You. The intensity of a given emerging light depends on how many times it is reflected, refracted, and Or more light beams are essentially divided. Therefore FIG. 11C 11A are higher than those of the emergent light beams shown in FIG. 11A. Light intensity is also reduced by absorption losses due to the materials that make up the prism elements. . The intensity of the emitted light also increases the number of reflections in the light pipe before it is emitted It decreases as you do. Because of these requirements, the brightest and best defined stains The appearance of the modulated laser light is similar to that of FIG. And a relatively small ray angle.   Figure 12 shows how the projected and emitted rays of the SLLS are all on the same plane. To indicate that FIG. 12 is a partial sectional view of the circular prism It is shown with a cord 185. The group of projected rays is generally denoted by 170, and the Groups are generally represented by 186. The projection light beam 170 enters the circular prism element 171 and Reflects, refracts, and finally emits as shown at 186 on the prism surface 180 . These projected rays, reflected and refracted rays (not shown) and eventually emitted All the rays lie on the same plane including the center line 185. This plane is indicated by the dashed line at 173 . To an external observer, the light ray on this plane looks like a ray of light shown at 183 . The emergent ray 186 is transmitted from the surface of the prism element 179 perpendicular to the tangent surface of the tube surface. It is. The contact surface of the surface of the prism element is indicated by 175. The ray is actually a prism The observer does not know that the light comes from the surface of the element, and instead, Appears to come from the center of the prism element. 180 cross section of circular prism element Indicated by Points on the visible line of light appear to the observer as represented by 181. Plane173 Passes through the optical center line 185 and the point 181 on the visible line. As described above, the projection ray 17 0, the refracted ray (not shown) and the emitted ray 186 are all on the same plane represented by 173. You. The optical center line 185 is also co-planar 173.   The curvature of the SLLS prism element manifests itself partially in its unique appearance. Pre As the radius of curvature of the prism element increases, the width of the visible light beam also increases. Conversely song As the index radius decreases, the width of the visible light beam also decreases. Figure 13 shows that the light beam is bent What happens when a flat or flat prism element is hit Indicate what is coming. FIG. 13 is a partial cross-sectional view of the planar prism element 195. Oh The projection light represented by 190 hits the prism surface on the flat prism element, Is emitted, refracted, and finally emitted as a light beam, approximately 196. Look at the figure As can be seen, the emitted light is emitted from the entire width of the prismatic planar element. So outside For the part observer, it becomes bright over the entire width of the plane, and intense light like SLLS There is no limited space.   FIG. 14A depicts the appearance of a prior art light pipe 200 and a set of external observers. Outside Observers are represented by 201 and 203. The emission rays are generally represented by 202 and 204. Observer Both 201 and 203 observe that the entire width or diameter of light pipe 200 becomes brighter. The appearance of this prior art light pipe is a neon or light emitting diffuse light from the entire diameter of the light. Is similar to fluorescent light.   FIG. 14B illustrates a SLLS 205 according to the present invention. As shown in FIG. 14A, two observers 206 And 208. The emitted light from SLLS is represented by 207 and 209, and the corresponding visible light is 211 And 210. As shown in FIG. 14B, the observer 206 is perpendicular to the tangent in the direction of the observer 206. You will see only the light rays 211 that are directed directly. Observer 208 is another represented by 210 , And cannot see the ray 211 seen by the observer 206. Observation Person 206 will see only the ray represented by approximately 207, forming ray 211. You. Observer 208 sees only ray 209 and correspondingly formed ray 210 Can be. Therefore In summary, the observer of the SLLS should have a flat surface perpendicular to the interface of their nearest SLLS surface. Along the plane, only the rays directed at them can be seen. Visible to each observer Light looks like laser light projected into a partially reflective medium, such as smoke .   Figures 15A, 15B and 15C show the spatial distribution of three different light sources for three different relative intensities. 3 shows a radiation pattern. As mentioned above, the light distribution pattern of the light source Has a noticeable effect.   In fact, the cone of light emitted from a light source can be described in many different ways. Although useful, the most useful way to characterize the angle of the cone of light corresponding to the light source is It is to measure the output of the light that makes the angular displacement. This information is usually available for LED light sources. , Can be obtained directly from the manufacturer. This information is typically It is represented as a schematic form of spatial diffusion (angular displacement). Three of these types of curves Are shown in FIGS. 15A, 15B and 15C. Figures 15A, 15B and 15C curves are for LED (light emitting diode) However, for any type of light source, such as a combined reflector or lens focusing system Can also be used. The curves shown in FIGS. 15A, 15B and 15C show the various possible spatial components. Represents a cloth curve. SLLS has very sharp and limited laser beam appearance In order to make use of a light source having the spatial distribution curve shown in FIG. 15A . When this light source is combined with an appropriately sized cylindrical prism element, It can pretend to be a very limited laser beam. Extremely small SLLS It can be composed of a light source that operates as a point source, such as an LED or laser diode. SLL In order to make the light output from S appear uniform, the light source and its corresponding The optical center line should be on the optical center line of the prism element.   In another embodiment of the invention, the light source is located away from the optical center line of the prism element. Although it may be provided, it is difficult to make the strength around the SLLS uniform. Light source Also, it is provided outside the prism element. Prism element for uniform intensity The external light source provided outside the light source is a light ring positioned around the prism element. I have to.   The light source having the spatial light distribution curve shown in FIG.15A has a groove angle of 70 degrees between the surfaces and an outer diameter of 0. Two When used for a prism element having a length of 00 inches and a length of 6 inches, the shape of FIG. The apparent light shown is emitted. The beam width of the emitted light is approximately 0. 030 inches . The prism element 228 shown in FIG. 16D is also the end of the prism element opposite the light source. Incorporates a retroreflective end 232 to increase the intensity of the emitted light.   FIG. 15A shows a light source with a very narrow and well-defined cone angle. This Light sources having a light distribution characteristic of ip are very useful in the present invention. Graph of Figure 15A The upper line 215 shows the spatial emission characteristics of the light source. This graph shows a 7 degree cone Half-width, representing a light source with 50 percent of intensity. In other words, light output To 50% of its relative intensity corresponds to a 7 degree half cone. Follow The light cone angle indicated by 37 in FIG. 3 is twice or 15 degrees. The half angle of this cone is It is defined as the angle from the optical centerline where the luminous intensity drops to 50% of its maximum.   FIG. 15B also shows cone angles for different relative luminosity for different light sources. In this graph In the curve, a characteristic dent which is substantially at the center of the optical axis center line is seen. This hollow of the curve Only at 218. The light source with such a light output curve is LED or light source and reflector Are obtained by a combination of For example, if the light source is a parabolic or elliptical reflector When provided at a point other than the focal point, a light distribution curve as shown in FIG. 15B is obtained. Pre Use such a light source to output reduced light along the centerline of the optical axis When used, the amount of light that can be transmitted towards the ends of the prism element is also reduced. Can understand So that the light emitted along the axis of this tube When the decrease in force is extreme, the type of re- The retroreflective features also fail. Figure 15B shows a light cone that is twice 20 degrees, or 40 degrees. Represents a light source having a relative luminous intensity that decreases to 50 percent in corners. Thus, for example, FIG. When a light source having an angular displacement curve as shown in is used for SLLS, The emitted light was viewed similar to the light pipe represented in FIG. I can. The light emitted from the prism element 225 is shown in the shaded area of 235. It can be seen that it is very wide at the bottom corresponding to the position of the source (not shown).   FIG.15C shows a light source with a relative light output of 50 percent, exceeding a cone angle of 125 degrees. You. When such a light source is combined with the prism element of the present invention, the light source is adjacent to the light source. It becomes a very wide beam of visible light provided at the end of the SLLS. This is also very Is a short visible beam. As mentioned earlier, a very sharp and limited intense simulation A light source with a narrow cone of light was used to make it look like a laser beam. Works best if. Therefore, a light source having a light distribution curve as shown in FIG. Will not produce any results. In order to achieve the SLLS effect, the light output characteristics shown in FIG. It is preferable to use a light source having similar light output characteristics.   FIG. 16 shows four different shapes of the SLLS. The first three shown in FIGS. 16A, 16B and 16C The configuration uses light sources with the same type of prism element but different light cone angles. use. A prism element of all three configurations is represented by 225. Three The visible light generated from the different SLLS assemblies is represented by 235, 236, and 237. visible light Is the letter "T" and the diameter of the prism element is the letter "D". See Figure 16A. SLLS uses a light source with a maximum light cone angle. Due to this large light cone angle Thus, the visible light has a shorter length in a wide area. The conduction light of this SLLS is given light Narrower light cone for output Due to the angles, the visible radiation represented by 236 in FIG. 16B is longer, thereby It will have a long visible light. FIG.16C also shows that long visible light with a narrow bottom Represented by 37. FIG. 16D shows the prism element used in the SLLS assembly of FIGS. 16A, 16B and 16C. Consists of a prism element 228 that is similar to SLLS is shown. As shown in FIG. 16D, the visible light region 238 of all SLLSs shown The longest one. This long visible emission length uses the light source used in Figure 16C. And by incorporating a retroreflective element 232. Therefore prism element The total length L of the child is illuminated by the width E.   SLLS with one or more light sources, one or more with / without single light source and reflective end features The configuration of the SLLS, such as the SLLS composed of the prism elements described above, can be considered without limitation. Figures 17, 1 8, 19 and 20 show some of the many different possible configurations. As will be understood, this These are only a few of the possible configurations and do not limit the possible configurations .   FIG. 17A shows an SLLS 240 including a single light source 241 and a prism element 242. Prism element The child 242 is shown as a rod-like structure having an external helical prism surface. FIG. Having a light source 243, a prism element 246, and a retroreflective end 244, as shown in FIG. 3 shows a similar SLLS245.   FIG. 17C shows an SLLS 247 consisting of two light sources 248, 249 and a prism element 250. The light sources 248, 249 of this embodiment emit light of the same wavelength, in other words, of the same color. Or the two light sources 248, 249 can emit light of different colors it can. For light sources of different colors, the colors are actually mixed along the length of the SLLS . This results in different colors of light being emitted from each end of the SLLS, Along the two colors will be mixed. However, light of a certain color is adjacent to the light source Should be the strongest at the end . For example, color light emitted from 249 and redirected by the prism element 250 The intensity may be greatest near source 249. An example of color light mixing is the light source 248 Is red and the light source 249 is blue, the mixed color becomes purple at the center of the prism element.   18A, the SLLS 260 includes a light source 26L tubular prism element 264 and an optional reflective surface 26. Including 2. The reflective surface 262 is a plastic covered with a reflective metal coating to serve as a mirror. It can be made of a material such as a material like a metal. Thus, the reflection surface 262 is It plays the role of a retroreflective surface that changes the direction of the light beam toward the light source 261.   FIG. 18B shows another embodiment of SLLS265. The prism element 268 is hollow as shown in FIG. 18A. It is a tubular element having a central part. Light source 266 is located at one end of the prism element. A retroreflective end feature 267 is provided at the opposite end of the prism element. Again The retroreflective end feature 267 is a source of total internal reflection to reflect light rays toward the light source. It consists of a conical end face using the rule. Using this principle, the SLLS on the opposite side of the light source It is possible to obtain a more constant emission light from the end.   FIG.18C illustrates another embodiment of a SLLS 270 including a light source 271 and a tapered prismatic tubular element 274. Show. The purpose of this tapered prism element is to obtain more uniform light along the length of the SLLS That is. By using the tapered prism element 274, the SLLS end on the opposite side of the light source 271 can be used. More concentrated light can be obtained at the edges.   FIG. 18D shows another embodiment of the SLLS 275 including the light sources 276 and 277. Referring to FIG. 17C As discussed above, the light sources 276, 277 may be of the same wavelength and color, or Alternatively, it may be of a different wavelength and a different color.   FIG.19A shows a top view of SLLS280, including a row of prism elements illuminated by a single light source. FIG. This light source is not shown in FIG. 19A. Each prism element has 281 , 282, 283 and 284. A reflector assembly having a reflective surface is approximately 285 Is shown. The reflector assembly directs light from a single light source to all prism elements in the row. I can. Two of the reflective surfaces are designated 288 and 289. Surfaces 288 and 289 draw their reflective effect Use the principle of total internal reflection to wake up.   FIG. 19B is a partial cross-sectional view of the SLLS row shown in FIG. 19A. Light source 286 has rays 278 and 279 And the reflecting surfaces 288 and 289 impinge the light rays 278 and 279 on the prism elements 282 and 284. Turn on. Ray 279 is reflected by reflecting surface 288 toward prism element 284 . Further, the light ray 278 emitted from the light source 286 is reflected by the surface 289, and Pointed to child 282. As shown in this figure, the light source itself is the optical center of the prism element. It doesn't have to be on the line.   The unique feature of SLLS is that visible light can be seen from all angles with equal intensity That is. In other words, strong linear light can be seen from anywhere around the SLLS. it can. This unique property can be used for any type of optical display You. One type of display that can take advantage of this property is shown in FIG. 20A. FIG. Indicates an array of SLLS elements arranged as an alphanumeric display. The array is one This is generally as shown at 290 in FIG. 20A. Typical SL used in an array configuration LS is represented by 295. Such displays consist of a liquid crystal display and discrete LED displays. As in the case of a vessel, it is not difficult to see when the viewing angle is deviated.   Figure 20B shows the alphanumeric display 297 assembled using several SLLSs. Another embodiment will be described. This alphanumeric display column is different from the one in Figure 20A It is configured using the prism element assembled in. As seen in Figure 20A Instead of individual prism elements, the array of prism elements in FIG. Utilize a prism element formed in the material. Upper thin plate 2 One of the 99 prism elements is denoted by 301. The required light source for the prism area 301 is 302 is there. The upper surface of the thin plate is represented by 299, and the lower surface is represented by 300. The light source 302 is made of materials 200 and 300 You can use scissors between the two prism thin plates to finish the SLLS row. You. These sheets are injection molded or blown together with the prismatic surfaces that are integral to the sheets. Is shaped. As can be seen, these sheets are prismatic on the inner or outer surface. Can be injection molded so that the prism surface is formed on the inner surface of the thin plate If so, it is more easily protected from dust and friction. Light source and coupling wiring made for light source It can be incorporated between sheets having a perforated hole. Upper sheet 299 and lower sheet 300 Are combined using conventional methods to complete the alphanumeric display. Stated earlier The viewing angle is almost 180 degrees, which is very large.   FIG.21A shows a prism element having a rod-shaped structure, which has a prism surface provided outside the element. FIG. FIG. 21 shows the prism of FIG. 21A having an optical coating represented by 316. Element 310. This optical coating is shown in FIG. It has a different refractive index from the prism element. The refractive index of 316 is similar to that of the probe shown in FIG. It should just be different from the rhythm element. Refractive index higher or lower than that used in element 310 Any refractive index is acceptable. The purpose of this optical coating 316 is to remove the prism element 310 from dust, It is to protect from garbage and foreign substances. Figure them out because the prism faces are small If it is provided outside the prism element surface as shown in 21A, it is easily damaged. Priz When the element is covered with an optional optical coating, a smooth surface is directed to the external environment. Features that are easy to clean and that the prism element is minute and fragile You.   FIG. 21C shows another embodiment of the prism element 325. Prism element 3 shown in FIG.21C 25 includes a tapered inner core represented by 328. The prism element 325 is represented in FIG. 21A Represented with an outer prism surface similar to the one shown in FIG. Covered with such an optical coating 316. In this structure, the tapered inner core 328 converts light to a prism element Of the light source (not shown) can be conducted to the opposite end. . This effect is shown in FIG.   FIG. 22 shows a cross section of a prism element 330 with a tapered inner core 340. Tapered inner core 340 Has a refractive index different from the refractive index of the outer prism portion 330. Tapered inner core is preferred It can be either high or low depending on the new optical characteristics You. FIG. 22 also shows a light source 331 that is represented as emitting a single ray 332. . Light beam 332 splits into reflected light beam 333 and refracted light beam 334. Refracted ray 334, ray 335 Is released as The reflected ray 333 continues to travel in the length direction of the tapered core 340, and The angle of the inner surface of the inner core with respect to the normal line gradually approaches the normal line. You. With each successive reflection, the amount of reflected light is reduced compared to refracted light. Paraphrase When the light beam 332 is reflected and travels inside the tapered core of the prism element, the projection angle with respect to the normal Is more vertical, and most of this reflected light is conducted outside the sides of the prism element You. For example, ray 332 splits into refracted ray 334 and reflected ray 333. The reflected ray 333 is Along the tapered core in the longitudinal direction, at each point some of the light rays are reflected, some of the light rays are refracted and Get out of the fine inner core. A typical refracted ray at 337 with the corresponding emitted ray 338 Represent. As can be seen from FIG. 22, the light rays traveling inside the tapered core due to continuous reflection are It comes closer to the normal to the surface of the fine prism core. The rays found in region 341 are It is essentially perpendicular to the surface of the tapered core.   FIGS.23A and 23 illustrate a manufacturing method for making a prism element having an internal prism surface. Shown in 3B. Hollow tubular prism elements are actually made of other materials with different refractive indices. A prism inner core made of air, surrounded by an outer layer. For example, air is 1. It has a refractive index of 00 and transparent plastics such as polymethyl methacrylate are 1. 40 refractions Having a rate. Therefore, the inner core is considerably more Has a small refractive index. Basically equivalent prism elements are air-based as described above If you use an inner core material that has a lower reflectance than the outer layer, like a prism element , Can be configured. As an example, the refractive index is 1. 30 polytetrafluoroethylene With an internal core and a refractive index of 1. 66 polyurethane may be the outer layer. This type of The composite prism element is shown in FIG. 23B. Prism tubular element is lower than surrounding tube It can be constituted by having an inner core material having a high reflectance. An example As a transparent prism with an angled prism surface of the desired prism element FIG. 23A shows the essence core 35. This core is inserted into the injection molding machine and the additional material 351 is Injection molding. As a result, a composite member as shown in FIG. 23B is completed. Injection The molding core 350 serves as a prism element assembly member. 352 composite tube assembly Indicated by As mentioned above, hollow prism tubes have an outer coating with a higher refractive index. It plays the role of a solid prism core. The refractive index of the outer coating 351 is The refractive index of the inner core material 350 depends on the groove angle of the system surface and the desired optical effect. May be large or small.   24A and 24B show another method of manufacturing a prism element having an internal prism surface. Represents FIG. 24A shows an inner part for forming a prism element on the outer surface of the tube 361. FIG. 3 is a sectional view of a mold 360 having a prism forming surface. 361 is an extruded tube or Is a stick. The mold has an upper mold half 362 and a lower mold half 363. The mold is heated and An extruded tube 361 or rod made of Ming plastic material is inserted into the mold You. When the molds 362 and 363 tightly confine the rod or tube 361, the prism face Or made in a tube, this is represented by 365. In the case of tubes, the molding process is blow molding, In the case of bars, the molding process is simple compression molding. It heats and tightens the closed mold Opening the mold and continuing the work of removing material from the mold. Work continues.   24B is manufactured using the method shown in FIG. 1 shows a spiral tube indicated by 71. Since this is an external prism surface as described above, It is desirable to have an outer or jacket coating to protect the rhythmic surface . Also, as described above, if the refractive index of this coating is larger than the material of the inner prism surface, Sometimes smaller. The spiral tube 371 is an empty tube represented by 366 as the material inside the tube. Have mind. The spiral tube 371 has inner and outer prism surfaces.   25A, 25B and 25C illustrate a manufacturing method for forming an elastic prism element. FIG. 14 shows an elastic transparent optical element 380 that is formed upside down. The prism surface is initially a tubular Outside the rhythm element 380. FIG. 25B shows how the element is turned over. Figure 25C shows that the elastic prism element 380 is completely turned over and A tubular prism formed by turning the prism surface manufactured in this way inside the prism element The rhythm element 382 is shown. In this way, a large prism surface is injection-molded outside the element. The volume manufacturing method actually ends up with a prism element with an inner prism surface. Will be used.   26A, 26B and 26C show another method of manufacturing an elastic prism element. Figure 26A shows the inner core The pin 391 and the elastic element 390 injection molded around the core pin are shown. Elastic prism element Air pressure is inserted into the hollow core pin from the first end 394 to remove 390 from the core pin. You. Air can exit the core pin at the second end 395. Air pressure in core pin 391 26C, the elastic element 390 actually expands, and its inner diameter increases. It can be removed from the core pin 391 as shown.   Another method of manufacturing a prism element having an internal prism surface is shown in FIG. 27A. FIG. FIG. 4 shows a partial cross section of a prism element formed by using injection molding using a tapered core pin. You. The core pin for injection molding is a multi-helical screw that determines the prism surface Specially designed using mountain formation. By using the multi-thread screw thread, Injection molding of the prism element around the thread core pin is possible, The core pin can be removed by loosening the screw several turns. The prism surface is Because the spacing is very small, it is usually necessary to remove the core pin from the prism element. It is necessary to continuously rotate the core pin for 100 rotations or more. Tajo By using the core pin, a prism element is injection molded around the core pin of this type. Can be completely removed by rotating the core pin one, two or three turns. be able to. This is only possible with multi-threaded and tapered prism surfaces. You. Despite the fact that the actual spiral angle of the prism surface is large, the prism The pitch is very small due to the multi-faceted features. Use this injection molding method This is very useful in constructing a fairly large prismatic hollow element. This These larger elements are fitted in sequence to form a continuous part, as shown in FIG. Such a large prism element can be produced.   FIG. 28 illustrates the invention, in which a toy spacecraft 450 is a SLL as a laser attack weapon. An application example using the S elements 451 and 452 is shown. As shown in FIG. 28, the radial emission light 4 Both 56 and axial emission light 454 are utilized in this toy.   Another embodiment of the invention involves the use of LEDs with the required prismatic elements. Conventional LEDs are manufactured using light emitting semiconductor materials, such as stamped dies or PN junction semiconductor diodes. A lead frame on which the punching die is placed, and epoxy resin around the die and protecting it Including Pseul. According to this embodiment, the encapsulant reflects light from the stamping die And a prism element for refraction. This encapsulant is It may be formed together with the outer prism surface in the bar-shaped SLLS described above.   SLLS is designed to emit radial light perpendicular to the contact surface of the prism element surface. Measured. Both reflection and refraction are used to effectively achieve the orientation of the transmitted light . In addition, the two opposite SLLS prism faces are in harmony with each other They serve to guide you on a common surface. SLLS prism faces are aligned around a common vertical axis. Are positioned opposite each other so that they can simultaneously reflect light to a common surface. And can be refracted. Utilizing this feature, on the inside opposite surface of the prism element Guide more reflected light more efficiently in the opposing plane of the prism element Can be. By using the reflected light in this way, the entire surface of the prism element , Refraction and conduction. In this way the entire effective surface of the prism element By using the region, a very wide viewing angle can be obtained. How many more The lines of visible light emitted radially are continuously There are no dark areas where you can see and see no light. The emitted light looks most like a laser In order to ensure that the prism surfaces are very small and very tightly packed Should be. In other words (see FIGS. 4 and 5), the pitch P is not very small. Not be. For easy manufacturing, the prism surface should be tightened with Manufactured with a spiral angle similar to that of In this case, make the helix angle smaller or If not, the visible light beam is oriented off-axis. This off-axis effect The retroreflective end feature or second light source is provided at the opposite end of the prism element Can be used to increase the width of the visible light beam. in this case, The light from the two light sources is directed in the opposite direction to the spirally inclined prism surface The light emitted by each light source is turned off on the opposite side with respect to the central axis of the prism element. Set. The offset visible beam of these two lights has a very low helix angle If not tight, it looks like a wide single beam.   The typical size of the prism surface (again, see FIGS. 4 and 5)       Pitch, P. 015 inches (. 36mm)         Height, H. 10 inches (. 26mm)         Angle, A 70 degrees Becomes As you can see, the smaller the prism face, the more delicate And is easily damaged. If the operating environment is harsh and you expect it to be dirty For example, a prism element has a prism surface on the inner surface of the element rather than on the outer surface. It is better to do so. The prism surface is originally formed on the outer surface, and then The same effect can be obtained by covering with a protective layer made of a material having a bending ratio. Wear. The smooth outer surface makes the prism element more robust and easier to care for. Small prism elements can be easily injection molded by any of the methods described above. Wear. Larger prism elements are better suited for manufacturing thin hollow tubular prism elements I have.   Variations and modifications of the present invention will be apparent to those skilled in the art from reading the above art. Accordingly, the present invention is deemed to have the spirit and scope set forth in the following claims. Only limited.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｆ 13/00 Ｆ２１Ｙ 101:02 // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｓ 1/00 Ｇ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G09F 13/00 F21Y 101: 02 // F21Y 101: 02 F21S 1/00 G (81) Designated country EP (AT , BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM) , GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, E E, ES, FI, GB, GE, GH, GM, GW, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US , UZ, VN, YU, ZW

Claims (1)

【特許請求の範囲】 請求項１．略平行な光線を放出する光源と、 複数のプリズム面と中心線を有するプリズム素子を備えるシミュレートレーザ ー光システムであって、 前記プリズム面は湾曲面を定め、前記プリズム素子の内側又は外側に設けられて おり、前記湾曲面に対する接面に垂直で且つ前記中心線を通って広がる複数の平 面上でプリズム素子から光線が放出されるように光線の向き変えることを特徴と するシミュレートレーザー光システム。 請求項２．前記プリズム素子がチューブを備え、前記プリズム面が前記チューブ の内側に設けられており、前記光線が光源により前記チューブの中心線に沿って 軸方向に放出されることを特徴とする、請求項１記載のシミュレートレーザー光 システム。 請求項３．前記プリズム素子が円柱状の棒を備え、前記プリズム面が前記棒の外 側に設けられており、前記光線が光源により前記棒の中心線に沿って放出される ことを特徴とする、請求項１記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項４．プリズム面が円柱状の棒の周りの保護被覆により保護されることを特 徴とする、請求項３記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項５．前記プリズム素子が、円柱状の棒と、同心状に配設されたチューブを 備え、前記棒はその外側にプリズム面を有し、前記チューブはその内側 にプリズム面を有し、前記棒とチューブのプリズム面は互いに補完し合い且つ互 いに接することを特徴とする、請求項１記載のシミュレートレーザー光システム 。 請求項６．前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする、請求項１記載の シミュレートレーザー光システム。 請求項７．前記光源がレーザーダイオードであることを特徴とする、請求項１記 載のシミュレートレーザー光システム。 請求項８．前記光源がレーザーであることを特徴とする、請求項１記載のシミュ レートレーザー光システム。 請求項９．前記光源が電気アーク灯であることを特徴とする、請求項１記載のシ ミュレートレーザー光システム。 請求項10．前記光源が白熱灯であることを特徴とする、請求項１記載のシミュレ ートレーザー光システム。 請求項11．前記プリズム素子は細長い素子であり、光源が当該素子の一方の先端 に設けられていることを特徴とする、請求項１記載のシミュレートレーザー光シ ステム。 請求項12．第２の光源が、当該細長い素子の第２の先端に設けられていることを 特徴とする、請求項11記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項13．複数のプリズム素子が文字数字式ディスプレイとしての配列で配置さ れることを特徴とする、請求項１記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項14．前記プリズム素子が、細長い先細部材であることを特徴とする、請求 項１記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項15．複数の平面内でプリズム素子から放出された光が、観察者には、観察 者の場所に関係なく、プリズム素子の中心線から放出されたように見えることを 特徴とする、請求項１記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項16．観察された光の直径が、プリズム素子の外径未満であることを特徴と する、請求項15記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項17．前記プリズム素子が、非平行光線を抽出するフィルタとして機能する ことを特徴とする、請求項１記載のシミュレートレーザー光システム。 請求項18．複数のプリズム面を備え、屈折率を有する、光学的透明材質の芯を供 給し、 前記芯の材質とは異なる屈折率を有する光学的透明材質で前記芯の周りを成形 する 工程を有することを特徴とするプリズム素子の製造方法。 請求項19．光学的透明材質の棒を押出し加工し、 前記素子の外側表面にプリズム面を圧縮成形する 工程を有することを特徴とするプリズム素子の製造方法。 請求項20．光学的透明材質のチューブを押出し加工し、 前記チューブを外側にむけて放射状に吹き出し成形して鋳型に接触させ、前記 チューブの外側にプリズム的特徴を形成し、 前記チューブ上に、光学的透明材料を押し出し加工する 工程を有することを特徴とするプリズム素子の製造方法。 請求項21．弾性光学的透明材質のチューブの外側をプリズム面になるように成形 し、 前記チューブをひっくり返す 工程を有することを特徴とするプリズム素子の製造方法。 請求項22．芯の外側にプリズム面を有する芯を供給し、 弾性光学的透明材質のチューブを前記芯のまわりに成形し、 前記芯を膨張させて前記チューブを放射状に広げ、 前記放射状に広げられたチューブを前記芯から外す 工程を有することを特徴とするプリズム素子の製造方法。 請求項23．多始動ネジを定めるプリズム面をピンの外側に有した、先細芯ピンを 供給し、 光学的透明材質のチューブを前記ピンのまわりに成形し、 前記チューブから前記ピンを取り除くために、チューブに対して前記ピンを回 転させる 工程を有することを特徴とするプリズム素子の製造方法。 請求項24．玩具本体と、 玩具本体に取り付けられた光源と、 複数の湾曲プリズム面を有する細長いプリズム素子を備えた玩具であって、プ リズム素子から放出される光が、観察者にはプリズマ素子のほぼ中心線から放出 されていると見えるように、プリズム素子の中心線で交差する複数の平面におい て、光源からの光の向きを変えるプリズム素子と を備えることを特徴とする玩具。 請求項25．ある外径を有する円柱状プリズム素子と、 円柱状プリズム素子内に光を向ける光源と、 プリズム素子が光パイプの周囲360度どの場所で観察された場合でも、プリズ ム素子の外径より小さい径を有する観察放射光ビームが得られるように、光源か ら放出される光を、プリズム素子から略放射状に反射させ屈折させるプリズム素 子上の複数のプリズム面と を備えることを特徴とする光学的光パイプ。 請求項26．観察された放射光ビームの径が、プリズム素子の外径の半分より小さ いことを特徴とする請求項25記載の光学的光パイプ。 請求項27．光源が、カラーレーザー光ビームの外観を与える様、ほぼ同じ波長の 光を放出することを特徴とする請求項25記載の光学的光パイプ。 請求項28．前記プリズム素子はまた、観察者に略平行に見えて、しかも観察 放射光ビームから延びているように見える軸方向の光ビームも放出することを特 徴とする請求項25記載の光学的光パイプ。 請求項29．半導体ダイオードと、 前記半導体ダイオードを封入し、ある外径を有する円柱状プリズム素子と、 プリズム素子が横から観察された場合、プリズム素子の外径より小さい径を有 する観察光ビームが得られるように、半導体ダイオードから放出される光を、プ リズム素子から略放射状に反射させ、向きを変える、プリズム素子上の複数のプ リズム面と を備えることを特徴とする光学素子。[Claims] Claim 1. A light source that emits substantially parallel light rays,   Simulated laser with prism element having multiple prism faces and center line -An optical system, The prism surface defines a curved surface and is provided inside or outside the prism element. A plurality of flat surfaces extending perpendicularly to a tangent to the curved surface and extending through the center line. It is characterized by changing the direction of the light beam so that the light beam is emitted from the prism element on the surface Simulate laser light system. Claim 2. The prism element includes a tube, and the prism surface includes the tube. Is provided inside, and the light beam is emitted along the center line of the tube by the light source. The simulated laser light according to claim 1, wherein the simulated laser light is emitted in an axial direction. system. Claim 3. The prism element includes a cylindrical rod, and the prism surface is outside the rod. On the side, the light ray is emitted along the center line of the rod by the light source The simulated laser light system according to claim 1, wherein: Claim 4. Note that the prism surface is protected by a protective coating around the cylindrical rod. 4. The simulated laser light system according to claim 3, wherein the system is characterized by: Claim 5. The prism element comprises a cylindrical rod and a tube arranged concentrically. Wherein said rod has a prism surface on its outside and said tube is on its inside The rod and the prism have complementary prism surfaces. The simulated laser light system according to claim 1, wherein . Claim 6. The method according to claim 1, wherein the light source is a light emitting diode. Simulated laser light system. Claim 7. 2. The method according to claim 1, wherein the light source is a laser diode. Simulated laser light system. Claim 8. The simulation according to claim 1, wherein the light source is a laser. Rate laser light system. Claim 9. The system according to claim 1, wherein the light source is an electric arc lamp. Simulated laser light system. Claim 10. The simulation according to claim 1, wherein the light source is an incandescent lamp. Laser light system. Claim 11. The prism element is an elongated element, and the light source is at one end of the element. 2. The simulated laser light system according to claim 1, wherein Stem. Claim 12. A second light source is provided at a second end of the elongated element. The simulated laser light system according to claim 11, characterized in that it is characterized by: Claim 13. Multiple prism elements are arranged in an array as an alphanumeric display The simulated laser light system according to claim 1, wherein Claim 14. The prism element is an elongated tapered member, Item 4. A simulated laser light system according to item 1. Claim 15. Light emitted from the prism element in a plurality of planes is No matter where the person is, it appears to be emitted from the center line of the prism element. The simulated laser light system according to claim 1, characterized in that: Claim 16. The diameter of the observed light is less than the outer diameter of the prism element. 16. The simulated laser light system according to claim 15, wherein Claim 17. The prism element functions as a filter that extracts non-parallel rays The simulated laser light system according to claim 1, wherein: Claim 18. Provided with a core made of an optically transparent material having a plurality of prism surfaces and having a refractive index. Pay   Molded around the core with an optically transparent material having a refractive index different from the material of the core Do A method for manufacturing a prism element, comprising the steps of: Claim 19. Extrude a rod of optically transparent material,   Compression molding of the prism surface on the outer surface of the element A method for manufacturing a prism element, comprising the steps of: Claim 20. Extrude a tube of optically transparent material,   The tube is radially blown out toward the outside and brought into contact with the mold, Forming prismatic features on the outside of the tube,   Extrude an optically transparent material onto the tube A method for manufacturing a prism element, comprising the steps of: Claim 21. Molded so that the outside of the tube made of elastic optically transparent material becomes the prism surface And   Turn the tube over A method for manufacturing a prism element, comprising the steps of: Claim 22. Supply a core having a prism surface outside the core,   Forming a tube of an elastic optically transparent material around the core,   Expanding the core radially to expand the tube,   Remove the radially expanded tube from the core A method for manufacturing a prism element, comprising the steps of: Claim 23. A tapered core pin with a prism surface defining the multi-start screw outside the pin Supply,   Forming a tube of optically transparent material around the pin,   Turn the pin against the tube to remove the pin from the tube Turn A method for manufacturing a prism element, comprising the steps of: Claim 24. A toy body,   A light source attached to the toy body,   A toy comprising an elongated prism element having a plurality of curved prism faces, wherein Light emitted from the rhythm element is emitted to the observer from almost the center line of the prism element In the planes that intersect at the center line of the prism element A prism element that changes the direction of light from the light source A toy characterized by comprising: Claim 25. A cylindrical prism element having a certain outer diameter;   A light source for directing light into the cylindrical prism element,   No matter where the prism element is observed 360 degrees around the light pipe, the prism Light source so that an observation radiation beam with a diameter smaller than the outer diameter of the Prism element that reflects and refracts light emitted from the prism element almost radially With multiple prism faces on the child An optical light pipe comprising: Claim 26. The observed diameter of the emitted light beam is smaller than half the outer diameter of the prism element. 26. The optical light pipe according to claim 25, wherein: Claim 27. The light source has approximately the same wavelength to give the appearance of a color laser light beam. 26. The optical light pipe according to claim 25, which emits light. Claim 28. The prism element also appears substantially parallel to the observer, and It also emits axial light beams that appear to extend from the emitted light beam. 26. The optical light pipe of claim 25, wherein Claim 29. A semiconductor diode;   A cylindrical prism element enclosing the semiconductor diode, having a certain outer diameter,   When the prism element is viewed from the side, it has a smaller diameter than the outer diameter of the prism element. The light emitted from the semiconductor diode is applied to the A plurality of probes on the prism element that reflect and change the direction substantially radially from the rhythm element Rhythm side An optical element comprising:
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