(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明システムであって、
ｍ個のそれぞれの長手方向に光をガイドすることができるｍ個の光ガイドであって、前記ｍ個の光ガイドそれぞれが、コア及び２つの光学的に平滑な面を含み、前記光学的に平滑な面が、ｍ個のそれぞれの前記長手方向に対して実質的に垂直に揃えられている、ｍ個の光ガイドと、
ｎ個の空洞であって、前記ｎ個の空洞のそれぞれが開口部と、前記開口部に相対する反射−透過性表面とを含み、前記空洞が２つの光学的に前記平滑な面に隣接している、ｎ個の空洞と、
前記ｎ個の空洞にそれぞれ隣接して配置され、前記ｎ個の空洞の前記開口部を閉塞させるｎ個のカバーであって、前記ｎ個のカバーはそれぞれ、前記ｎ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面に光学的に導通しているｎ個の光源を含み、前記ｎ個の光源から放射された光の大半が前記ｎ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面によって反射されて前記ｍ個の光ガイドに注入され、前記ｎ個の光源から放射された光の小部分が、前記ｎ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面を透過し、前記照明システムから放射される、ｎ個のカバーと、を含み、
前記ｎ個の空洞のうちｐ個が、ｐ個のそれぞれ隣接する光学的に透過性のハウジング内に実質的に収容され、前記ｐ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面を透過し、前記照明システムから放出された光が、それぞれ隣接する光学的に透過性のハウジングを通過し、ｐがｎ以下の正の整数であり、
ここにおいてｍ及びｎは１以上の独立な整数である、
照明システム。
【請求項２】
光注入カプラであって、
第一、第二、及び第三の開口部を有する、光学的に透過性のハウジングであって、ヒンジによって柔軟に接続された第一及び第二部分を含み、前記第一及び第二部分が更に、少なくとも１つの機械的締結具によって互いに締結される光学的に透過性のハウジングと、
前記第一、第二、及び第三の開口部の間に延在する導管であって、前記第一及び第二の開口部それぞれが互いの間に空洞を維持しながら少なくとも１つの光ガイドの少なくとも２つの末端部分に嵌合するよう適合され、前記少なくとも２つの末端部分が少なくとも第一及び第二のそれぞれの長手方向に光をガイドすることができ、前記導管が、前記空洞に隣接し前記第三の開口部に相対する反射−透過性表面を有し、それぞれの前記少なくとも２つの末端部分が、それぞれの長手方向に対し実質的に垂直に揃えられている光学的に平滑な面を有する、導管と、
光源を含むカバーであって、前記カバーが前記ハウジングに固定され、前記ハウジングの前記第三の開口部に隣接して配置され、前記第三の開口部を閉塞させ、前記光源が反射−透過性表面に光学的に導通し、ここにおいて前記光源から放射された光の大半が前記反射−透過性表面によって反射され、前記少なくとも第一及び第二末端部分に注入され、並びに前記光源から放射された光の小部分が前記反射−透過性表面を透過し、光学的に透過性の前記ハウジングを透過する、カバーと、を含む、
光注入カプラ。
【請求項３】
照明システムであって、
ｍ個のそれぞれの長手方向に光をガイドすることができるｍ個の光ガイドであって、前記ｍ個の光ガイドそれぞれが、コア及び２つの光学的に平滑な面を含み、前記光学的に平滑な面が、ｍ個のそれぞれの前記長手方向に対して実質的に垂直に揃えられている、ｍ個の光ガイドと、
ｎ個の空洞であって、前記ｎ個の空洞のそれぞれが開口部と、前記開口部に相対する反射−透過性表面とを含み、前記空洞が２つの光学的に前記平滑な面に隣接しており、前記ｎ個の空洞のうち少なくともいくつかが、前記ｍ個の光ガイドの少なくともいくつかの中に一体成形されている、ｎ個の空洞と、
前記ｎ個の空洞にそれぞれ隣接して配置され、前記ｎ個の空洞の前記開口部を閉塞させるｎ個のカバーであって、前記ｎ個のカバーはそれぞれ、前記ｎ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面に光学的に導通しているｎ個の光源を含み、前記ｎ個の光源から放射された光の大半が前記ｎ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面によって反射されて前記ｍ個の光ガイドに注入され、前記ｎ個の光源から放射された光の小部分が、前記ｎ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面を透過し、前記照明システムから放射される、ｎ個のカバーと、を含み、
前記ｎ個の空洞のうちｐ個が、ｐ個のそれぞれ隣接する光学的に透過性のハウジング内に実質的に収容され、前記ｐ個の空洞のそれぞれの前記反射−透過性表面を透過し、前記照明システムから放出された光が、それぞれ隣接する光学的に透過性のハウジングを通過し、ｐがｎ以下の正の整数であり、
ここにおいてｍ及びｎは１以上の独立な整数である、
照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は全般に、光ガイド式照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光学的に透明な材料（例えばガラス又は透明ポリマー類）が、光を伝播する光ガイドとして使用され得る。光ガイドは通常、光源からの光を受け取るように適合された少なくとも１つの表面及び光ガイドを通して伝播する光を反射するための光学的に滑らかな表面を有する。光ガイドの一般的な例には、光ファイバー及び／又はロッド、並びに平面導波路が挙げられる。
【０００３】
光ガイドは、照明システム（すなわち照明（illumination））の構成要素としても使用される。典型的な光ガイドは、内部反射性の比較的高屈折率のコア部と、所望によりコアの表面に配置された低屈折率のクラッディングとを有する。これらのシステムでは、光が光ガイドの少なくとも一方の端に注入され（すなわち、光ガイドによる内部反射の臨界角以下の角度で光が入射し）、光ガイドの全長に沿った所定の一位置又は複数位置で光ガイドから外に出るようになっている。望ましい位置で光が光ガイドから外に出るようにする方法は、抽出技法として知られている。多くの抽出技法は、非制御状態下で光ファイバーから光を漏出させる。この種の技法には、ファイバーを比較的鋭角に曲げて、光ガイドコア又はクラッディングの一部を除去及び／又はざらざらにすることにより、光を逃がすための拡散表面を提供することが含まれる。光ファイバーに沿って間隔をあけた光抽出構造（例えば切り欠き）を使用した抽出技法は、制御状態下で光ガイドから光を抽出するのにも使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、比較的大きなサイズの光システムで光ガイドを使用するのは、許容できる、審美的に望ましい、かつ妥当に均一な光強度を、比較的長い長さにわたって維持するのが困難であることから、制限されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様において、本開示は次を含む照明システムを提供する。
ｍ個のそれぞれの長手方向に光をガイドすることができるｍ個の光ガイドであって、このｍ個の光ガイドそれぞれが、コア及び２つの光学的に平滑な面を含み、この光学的に平滑な面が、ｍ個のそれぞれの長手方向に対して実質的に垂直に揃えられている、ｍ個の光ガイドと、
ｎ個の空洞であって、このｎ個の空洞のそれぞれが開口部と、開口部に相対する反射−透過性表面とを含み、この空洞が２つの光学的に平滑な面に隣接している、ｎ個の空洞と、
ｎ個の空洞にそれぞれ隣接して配置され、ｎ個の空洞の開口部を閉塞させるｎ個のカバーであって、このｎ個のカバーはそれぞれ、ｎ個の空洞のそれぞれの反射−透過性表面に光学的に導通しているｎ個の光源を含み、ｎ個の光源から放射された光の大半がｎ個の空洞のそれぞれの反射−透過性表面によって反射されてｍ個の光ガイドに注入され、ｎ個の光源から放射された光の小部分が、ｎ個の空洞のそれぞれの反射−透過性表面を透過し、照明システムから放射される、ｎ個のカバーと、
を含み、ここにおいてｍ及びｎは１以上の独立な整数である。
【０００６】
いくつかの実施形態において、ｍはｎ以上である。いくつかの実施形態において、ｍ及びｎは１である。いくつかの実施形態において、ｎ個の空洞のうち少なくともいくつかは、ｍ個の光ガイドの少なくともいくつかの中に一体成形されている。
【０００７】
いくつかの実施形態において、ｎ個の空洞のうちｐ個は、ｐ個のそれぞれ隣接する光学的に透過性のハウジング内に実質的に収容され、ｐ個の空洞のそれぞれの反射−透過性表面を透過し、照明システムから放出された光が、それぞれ隣接する光学的に透過性のハウジングを通過し、ここでｐはｎ以下の正の整数である。
【０００８】
いくつかの実施形態において、ｍ個の光ガイドのうち少なくとも１つが、光抽出要素を含む。いくつかの実施形態において、ｎ個の光源のうち少なくとも１つが、発光ダイオード１つを含む。いくつかの実施形態において、ｎ個の光源のうち少なくとも１つが、それぞれが異なる色を有する複数個の発光ダイオードを含む。いくつかの実施形態において、ｎ個の光源のうち少なくとも１つが、ランプに光学的に連結された光ファイバーを含む。いくつかの実施形態において、ｎ個の空洞のうち少なくとも１つがそれぞれ、鏡面反射性の反射−透過性表面を含む。いくつかの実施形態において、ｎ個の空洞のうち少なくとも１つがそれぞれ、拡散反射性の反射−透過性表面を含む。いくつかの実施形態において、ｍ個の光ガイドのうち少なくとも１つがそれぞれ、可撓性コアを含む。いくつかの実施形態において、ｍ個の光ガイドのうち少なくとも１つがそれぞれ、有機ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、ｍ個の光ガイドのうち少なくとも１つがそれぞれ更に、コアの上にあるクラッディングを含み、このクラッディングはコアよりも低い屈折率を有する。いくつかの実施形態において、ｎ個の空洞のうち少なくとも１つ（例えば１つ、過半数、又は全部）がそれぞれ反射性の反射−透過性表面を有し、これはそれぞれのカバー、及びそれぞれの光ガイドの光学的に平滑な面まで延在している。
【０００９】
別の態様において、本開示は次を含む光注入カプラを提供する。
第一、第二、及び第三の開口部を有する、光学的に透過性のハウジングと、
第一、第二、及び第三の開口部の間に延在する導管であって、第一及び第二の開口部それぞれが互いの間に空洞を維持しながら少なくとも１つの光ガイドの少なくとも２つの末端部分に嵌合するよう適合され、少なくとも２つの末端部分が少なくとも第一及び第二のそれぞれの長手方向に光をガイドすることができ、導管が、空洞に隣接し第三の開口部に相対する反射−透過性表面を有し、それぞれの少なくとも２つの末端が、それぞれの長手方向に対し実質的に垂直に揃えられている光学的に平滑な面を有する、導管と、
光源を含むカバーであって、カバーがハウジングに固定され、ハウジングの第三開口部に隣接して配置され、第三開口部を閉塞させ、光源が反射−透過性表面に光学的に導通し、ここにおいて光源から放射された光の大半が反射−透過性表面によって反射され、少なくとも第一及び第二末端部分に注入され、並びに光源から放射された光の小部分が反射−透過性表面を透過し、光学的に透過性のハウジングを透過する、カバーと、を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、この反射−透過性表面は鏡面反射性である。いくつかの実施形態において、この反射−透過性表面は拡散反射性である。いくつかの実施形態において、この反射−透過性表面は多層光学フィルムを含む。いくつかの実施形態において、この光源は少なくとも１つの発光ダイオードを含む。いくつかの実施形態において、この光源は複数の発光ダイオードを含み、このそれぞれが異なる色である。いくつかの実施形態において、この光源は、ランプに光学的に連結された光ファイバーを含む。いくつかの実施形態において、光学的に透過性のハウジングはヒンジによって柔軟に接続された第一及び第二部分を含み、この第一及び第二部分が更に、少なくとも１つの機械的締結具によって互いに締結される。いくつかの実施形態において、第一及び第二開口部のうち少なくとも１つが、それぞれのカラーを含む。
【００１１】
本開示による照明システムは、有利なように、特に意図される用途に典型的な距離から見たときに、比較的長い長さにわたって妥当に均一な光強度を提供するよう製造することができる。したがってこれらは、照明システムの審美的魅力が重要であるような用途に特に有用である。このような用途の例には、車両縁取り照明、建築用照明、及び商業用看板が挙げられる。
【００１２】
いくつかの実施形態において、本開示による審美的に望ましい照明システムは、本開示による１つ以上の光注入カプラと組み合わせた光ガイドを使用して、便利に製造することができる。
【００１３】
本明細書で使用する用語を以下に定義する。
【００１４】
反射−透過性表面に関して「開口部の相対する側」とは、反射−透過性表面の少なくとも一部分が開口部に相対する側にあり、ただし反射−透過性表面はその領域を超えて延在し得ることを意味する。
【００１５】
「隣接して配置され閉塞させる」とは、覆うか又は内部に配置され、光の透過を遮断することを意味する。
【００１６】
「光ガイドに注入」とは、光ガイドによって内部的に反射され導かれるような角度で、光ガイド内に光が入ることを意味する。
【００１７】
「光ガイド」とは、その本体内での内部的な反射により光をガイドする（すなわち伝播させる）ことができる物体を意味する。
【００１８】
「光」とは可視光を意味する。
【００１９】
光ガイドに適用される用語「長手方向」とは、伝播の方向を意味し、これは直線的又は平面的であってもなくてもよい（例えば曲線上の光ガイドの場合）。
【００２０】
「大半の部分」とは半分を超過していることを意味する。
【００２１】
「小部分」とは半分未満を意味する。
【００２２】
２つの物体に適用される用語「光学的に導通」とは、光学的手法（例えば反射、回折、屈折など）を使用して、直接的又は間接的に、光が一方から他方へと伝播され得ることを意味する。
【００２３】
「光学的に平滑」とは、散乱メカニズムにより光の損失に寄与するような表面特性が本質的にないことを意味する。
【００２４】
「光学的に透過性」とは、光に対して透明又は半透明であり、不透明ではないことを意味する。
【００２５】
「反射−透過性表面」とは、例えばマジックミラーの場合のように、一方向から衝突する光に対して、反射性かつ同時に透過性である表面を意味する。
【００２６】
「実質的に垂直」とは、約８０度〜約９０度の角度であることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示による代表的な照明システムの一部を切り取った斜視図。
【図２】本開示による代表的な照明システムの一部を切り取った斜視図。
【図３】本開示による代表的な照明システムの一部を切り取った斜視図。
【図４】本開示による代表的な光注入カプラの分解斜視図。
【図５】図４に示す代表的な光注入カプラに使用するのに好適な、光学的に透過性のプラスチック製ハウジングの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本開示による照明システムには例えば図１〜３に示すものが挙げられる。
【００２９】
図１を参照し、代表的な照明システム１００は、長手方向１９０に光をガイドすることができる光ガイド１０５が含まれる。光ガイド１０５は、それ自体の表面に所望によりクラッディング１８０を有する可撓性コア１７５を含む。光ガイド１０５は２つの空洞１２０ａ、１２０ｂを含み、これらそれぞれが光ガイド１０５内に形成されている。各空洞１２０ａ、１２０ｂは、それぞれ、隣接する２つの、光学的に平滑な面１２５ａ１、１２５ａ２、並びに１２５ｂ１、１２５ｂ２と、開口部１３５ａ、１３５ｂに相対する反射−透過性表面１１０ａ、１１０ｂである。光学的に平滑な面１２５ａ１、１２５ａ２及び１２５ｂ１、１２５ｂ２は、長手方向１９０に対して実質的に垂直に配置されている。光ガイド１０５は、長さ方向に沿って配置された光抽出装置（切り欠きとして図示されている）１８５ａ、１８５ｂ、１８５ｃを所望により有する。カバー１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ、閉塞した開口部１３５ａ、１３５ｂを有する。カバー１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ、配線１６０ａ、１６０ｂにより電気的に供給された光源１５５ａ、１５５ｂ（発光ダイオード「ＬＥＤ」として図示されている）を含む。光源１５５ａ、１５５ｂはそれぞれ反射−透過性表面１１０ａ、１１０ｂと光学的に導通している。
【００３０】
照明システムの別の代表的な実施形態を図２に示す。図２を参照し、代表的な照明システム２００には、それぞれ長手方向２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃに光をガイドすることができる光ガイド２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃが含まれる。光ガイド２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃはそれぞれ、それ自体の表面に所望によりクラッディング２８０ａ、２８０ｂ、２８０ｃを有する可撓性コア２７５ａ、２７５ｂ、２７５ｃを含む。照明システム２００は、光学的に透過性のハウジング２５０ａ、２５０ｂにそれぞれ隣接して配置される２つの空洞２２０ａ、２２０ｂを含む。各空洞２２０ａ、２２０ｂは、それぞれ、隣接する２つの、光学的に平滑な面２２５ａ２、２２５ｂ１並びに２２５ｂ２、２２５ｃ１と、開口部２３５ａ、２３５ｂに相対する反射−透過性表面２１０ａ、２１０ｂである。光学的に平滑な面２２５ａ２、２２５ｂ１及び２２５ｂ２、２２５ｃ１は、長手方向２９０ａ、２９０ｂ、２９０ｃに対して実質的に垂直に配置されている。光ガイド２０５は、長さ方向に沿って配置された光抽出装置２８５ａ、２８５ｂ、２８５ｃを所望により有する。カバー２３０ａ、２３０ｂはそれぞれ、閉塞した開口部２３５ａ、２３５ｂを有する。カバー２３０ａ、２３０ｂは、ランプ２６５に光学的に接続された光源２５５ａ、２５５ｂ（光ファイバーとして図示されている）をそれぞれ含む。光源２５５ａ、２５５ｂはそれぞれ反射−透過性表面２１０ａ、２１０ｂと光学的に導通している。
【００３１】
ｍ及びｎが１である、代表的な照明システムの更に別の実施形態を、図３に示す。図３を参照し、代表的な照明システム３００は、長手方向３９０に光をガイドすることができる光ガイド３０５が含まれる。光ガイド３０５は、それ自体の表面に所望によりクラッディング３８０（図示なし）を有する可撓性コア３７５を含む。照明システム３００は、光学的に透過性のハウジング３５０に隣接して配置される空洞３２０を含む。空洞３２０は、隣接する２つの、光学的に平滑な面３２５ａ１、３２５ａ２と、開口部３３５に相対する反射−透過性表面３１０である。光学的に平滑な面３２５ａ１、３２５ａ２は、長手方向３９０に対して実質的に垂直に配置されている。光ガイド３０５は、長さ方向に沿って配置された光抽出装置３８５を所望により有する。カバー３３０は開口部３３５に隣接し、かつ閉塞している。カバー３３０は、配線３６５により電気的に供給され、反射−透過性表面３１０に光学的に導通している光源３５５（さまざまな色の複数個のＬＥＤとして図示されている）を含む。
【００３２】
光ガイドは一般に、コア及び所望によりクラッディングを含む。典型的には、コアは光学的に平滑な面の境界を有し、所望により、光ガイドの外へ光を導く１つ以上（one of more）の光抽出構造によって中断される。これらは光の内部反射及び伝播に有効な任意の形状を有し得る。好適な形状及び構成の例としては例えば、円形、正方形、楕円形、Ｄ字形、又は多角形の輪郭を有するロッド、及び平面シート又はパネルが挙げられる。例えば、光ガイドは円筒形ガイド（例えば、長さ方向に沿って１ヶ所以上でガイド光を放射するよう設計されたポリマー光ガイド）、又は平面光ガイド（例えばシート状又はリボン状）を含み得る。光ガイド及びその製造方法に関する更なる詳細は、例えば、米国特許番号第６，０３９，５５３号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，３６７，９４１号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，２５９，８５５号（Ｌｕｎｄｉｎ）、同第６，３６７，９４１号（Ｌｅａ  ｅｔ  ａｌ．）、及び同第ＲＥ４０，２２７号（Ｃｏｂｂ，Ｊｒ．）に見出すことができる。光ガイドは例えば３Ｍ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ｌｉｇｈｔｉｎｇ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ（ＰＬＥ）（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ミネソタ州セントポール）より販売）などの市販供給源からも得られる。
【００３３】
多くの好適なコアは、光ガイド／光ファイバー技術において知られる。このコアは典型的には連続体であり、長手方向（典型的には少なくとも１０センチメートルの距離、より典型的には少なくとも１メートルの距離）に光を効率的に伝播するのに十分なほど透明かつ内部反射性である材料又はそのような材料の組み合わせで製造され得る。好適な材料の例としては、ガラス、石英、及び有機ポリマー（例えば熱可塑性及び／又は熱硬化性ポリマー）が挙げられる。コアは固体、液体、又は中空であってよく、典型的には固体である。コアは可撓性又は剛性、又はその間の任意であってよく、ただし多くの用途において可撓性であることが望ましい。代表的なポリマー製コアには、アクリルコア（例えば米国特許番号第５，８９８，８１０号（Ｄｅｖｅｎｓ  ｅｔ  ａｌ．）に記述されているもの）、及びウレタンコア（例えば米国特許番号第６，３７９，５９２号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）に記述されているもの）が挙げられる。このコアは典型的に、少なくとも約１．４５、より典型的には少なくとも約１．５０、更には少なくとも約１．５５の屈折率を有する。好適なコアを形成するための方法は既知であり、例えば押出成形、鋳造、及び延伸が挙げられる。別の方法としては、コアは市販の供給源から取得することができる。
【００３４】
同様に、光ガイド／光ファイバー技術の分野では、幅広い種類の好適なコアが知られている。光学クラッディングに有用な材料の例には、熱収縮性材料、エラストマー（例えば熱可塑性ポリオレフィン類、ポリアミド類、ポリウレタン類、及びこれらの組み合わせ）、並びにフルオロポリマー類（例えばテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、フッ化ビニリデン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル類、トリフルオロエチレン、及びこれらの組み合わせの重合生成物）が挙げられる。有用なフルオロポリマーの代表的なものとしては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、及びフッ化ビニリデンの重合生成物が挙げられる。
【００３５】
光学的に平滑な面は、例えばフレネルウィンドウ又は研磨表面を含む、任意の好適な表面であり得る。光学的に平滑な面は、所望によりその上にコーティング（例えば反射防止コーティング）を有し得る。
【００３６】
所望によるクラッディングは、単一のポリマー層から成っていてよく、又は複数の同心層を含んでもよい。１つの代表的な多層クラッディングには、（ａ）フルオロポリマー（例えばテトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、及びフッ化ビニリデンの重合生成物）を含む第一層、（ｂ）熱可塑性ポリマー（例えばポリウレタン）を含む、第一層を覆う第二層、（ｃ）熱可塑性ポリマーを含む、第二層を覆い熱可塑性ポリマーを含む第三層、が含まれる。一般に、光学的クラッディング（これが存在する場合）は、それが配置されているコアよりも低い屈折率を有する。典型的に、所望によるクラッディングの屈折率は少なくとも約０．０５、更には少なくとも約０．１０、コアの屈折率よりも低い値となる。クラッドのあるコアとないコアの両方とも、本開示での使用に好適である。所望によるクラッディングに関する詳細は、米国特許番号第５，８９８，８１０号（Ｄｅｖｅｎｓ  ｅｔ  ａｌ．）に見出すことができる。
【００３７】
光ガイドに必要である場合、ファイバーの製造又は後の組立段階で、空洞を形成することができる（例えば鋳造により）。空洞を形成するのに２つの光ガイドが使用されるこれらの実施形態において、空洞は典型的に、連結デバイス（例えば、本開示による光注入カプラ）によって容易に形成される。この空洞の寸法及び形状は重要ではないが、一般に、光学的に平滑な面を経た反射光及び／又は直接光照明の注入を最大化し、光ガイドの臨界角よりも小さい角度で光ガイドに注入されるよう選択されるべきである。
【００３８】
反射−透過性表面は一般に、透過性よりも反射性の方が強い。照明システムの具体的な設計によって、反射性対透過性の比は、目的の目視距離にいる観測者に対する外観の全体的な差を最小化するよう調整することができる。反射−透過性表面を提供するにはさまざまな材料を使用することができ、例えば蒸着コーティング金属（例えば銀、金、アルミニウム）、電気めっき金属、金属塩（例えば硫酸バリウム）、又は金属酸化物（例えば酸化アルミニウム、二酸化チタン）フィルム、多層光学フィルム（例えば、「Ｖｉｋｕｉｔｉ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ｆｉｌｍ」又は「Ｖｉｋｕｉｔｉ  Ｄｕｒａｂｌｅ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ｆｉｌｍ−Ｍｅｔａｌ」という商品名で３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ミネソタ州セントポール）から販売されているもの）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００３９】
多層光学フィルム（例えばポリマー多層光学フィルム）には典型的に、隣接するミクロ層の間の境界面で光の一部が反射されるよう、異なる屈折率特性を有する個々のミクロ層が含まれる。ミクロ層は、複数の境界面で反射された光が、建設的又は破壊的干渉を受けて多層光学フィルムに所望の反射又は透過特性を提供できるほど薄い。紫外線波長、可視光波長、又は近赤外線波長の光を反射するように設計された多層光学フィルムの場合、各ミクロ層は、一般に、約１マイクロメートル未満の光学厚さ（物理的厚さ×屈折率）を有する。しかしながら、多層光学フィルムの外側表面の表皮層、又は多層光学フィルム間に配置され干渉性なミクロ層群を分離する保護境界層（ＰＢＬ）などのもっと厚い層を含むこともできる。そのような多層光学フィルム本体は、積層体内の２つ以上の多層光学フィルムを接合するために１つ以上の厚い接着層を含むこともできる。
【００４０】
単純な実施形態において、ミクロ層は、１／４波スタック（すなわち、等しい光学厚さ（ｆ比＝５０％）の２つの隣接したミクロ層をそれぞれ含む光学繰り返し単位又は単位セルで配列された）にそれぞれの厚さと屈折率値を有することができ、そのような光学繰り返し単位は、光学繰り返し単位の全光学厚さの２倍の波長λを有する建設的干渉によって反射するのに有効である。フィルムの厚さ方向の軸（例えばｚ軸）に沿った厚さ勾配を使用すると、反射帯域を拡大することができる。米国特許番号第６，１５７，４９０号（Ｗｈｅａｔｌｅｙ  ｅｔ  ａｌ．）で言及されているように、（高反射と高透過の間の波長遷移において）そのような帯域端を鋭角にするように調整された厚さ勾配を使用することもできる。高分子多層光学フィルムの場合、鋭角な帯域端と「上が平坦な」反射帯域を有するように反射帯域を設計することができ、反射特性は、応用波長範囲全体にわたって本質的に一定である。５０％ではないｆ比を有する２つのミクロ層光学繰り返し単位を有する多層光学フィルムや、光学繰り返し単位が３つ以上のミクロ層を含むフィルムなどの他の層配列も意図される。これらの、設計された代替の光学繰り返し単位は、特定の高次反射を低減又は引き起こすよう構成することができ、例えば米国特許番号第５，３６０，６５９号（Ａｒｅｎｄｓ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第５，１０３，３３７号（Ｓｃｈｒｅｎｋ  ｅｔ  ａｌ．）に記述されている。
【００４１】
多層光学フィルムは、少なくとも１つの帯域幅にわたって光の一方又は両方の偏光を反射するように設計されてもよい。種々のフィルム軸に沿ったこれらの層厚さと屈折率を慎重に操作することにより、多層光学フィルムを、１つの偏光軸では高反射ミラーとして、また直交する偏光軸ではもっと弱い低反射ミラー（より透過性が高い）として挙動するように作製することができる。これにより、例えば、多層光学フィルムは、スペクトルの可視領域内で光の１つの偏光を強く反射し同時に直交する偏光軸では弱く反射する（実質的に透明）ように調整されてもよい。高分子ミクロ層の複屈折を適切に選択し、ミクロ層の厚さを適切に選択することにより、多層光学フィルムを、２つの直交面内軸のいずれかに沿った偏光の反射−透過性強さをいずれかに変化させるように設計することができる。
【００４２】
あるいは、又はこれに加えて、透過性に対する反射性の割合は、多層光学フィルムの片面又は両面に拡散コーティングを含めることによって、変えることができる。
【００４３】
ポリマー多層光学フィルムの作製の際に用いることができる代表的な材料は、ＰＣＴ公開ＷＯ  ９９／３６２４８号（Ｎｅａｖｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）に見出すことができる。適切な屈折率の差と適切な層間接着をもたらす２つのポリマーの組み合わせの代表的なものとしては、次のものが挙げられる。（１）優勢な単軸延伸を伴うプロセスを使用して製造した偏光多層光学フィルムについては、ＰＥＮ／ｃｏＰＥＮ、ＰＥＴ／ｃｏＰＥＴ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／Ｅａｓｔａｒ、及びＰＥＴ／Ｅａｓｔａｒであり、ここで「ＰＥＮ」はポリエチレンナフタレートを指し、「ｃｏＰＥＮ」はナフタレンジカルボン酸に基づくコポリマー又は混合物を指し、「ＰＥＴ」はポリエチレンテレフタレートを指し、「ｃｏＰＥＴ」はテレフタル酸に基づくコポリマー又は混合物を指し、「ｓＰＳ」はシンジオタクチックポリスチレン及びその誘導体を指し、ＥａｓｔａｒはＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（テネシー州キングスポート）から市販されているポリエステル又はコポリエステル（シクロヘキサンジメチレンジオール単位及びテレフタレート単位を含むと考えられる）を指す。（２）二軸延伸プロセスのプロセス条件を操作することによって製造した偏光多層光学フィルムについては、ＰＥＮ／ｃｏＰＥＮ、ＰＥＮ／ＰＥＴ、ＰＥＮ／ＰＢＴ、ＰＥＮ／ＰＥＴＧ及びＰＥＮ／ＰＥＴｃｏＰＢＴであり、ここで「ＰＢＴ」はポリブチレンテレフタレートを指し、「ＰＥＴＧ」は第二級グリコール（通常、シクロヘキサンジメタノール）を使用したＰＥＴのコポリマーを指し、「ＰＥＴｃｏＰＢＴ」は、テレフタル酸又はそのエステルと、エチレングリコール及び１，４−ブタジエンジオールの混合物とのコポリエステルを指す。（３）鏡面フィルム（着色鏡面フィルムを含む）については、ＰＥＮ／ＰＭＭＡ、ｃｏＰＥＮ／ＰＭＭＡ、ＰＥＴ／ＰＭＭＡ、ＰＥＮ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／ｃｏＰＥＴ、ＰＥＮ／ＰＥＴＧ、及びＰＥＮ／ＴＨＶであり、ここで「ＰＭＭＡ」はポリメチルメタクリレートを指し、ＥｃｄｅｌはＥａｓｔｍａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から市販されている熱可塑性ポリエステル又はコポリエステル（シクロヘキサンジカルボキシレート単位、ポリテトラメチレンエーテルグリコール単位、及びシクロヘキサンジメタノール単位を含むと考えられる）である。
【００４４】
好適な多層光学フィルム並びに関連する設計及び構造の更なる詳細は、例えば米国特許番号第５，８８２，７７４号（Ｊｏｎｚａ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，２９７，９０６  Ｂ１号（Ａｌｌｅｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，５３１，２３０号（Ｗｅｂｅｒ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，８８８，６７５  Ｂ２号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋ  ｅｔ  ａｌ．）、及び米国特許出願公開第２００２／００３１６７６  Ａ１号（Ｊｏｎｚａ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第ＵＳ  ２００８／００３７１２７  Ａｌ号（Ｗｅｂｅｒ）に見出すことができる。
【００４５】
反射−透過性表面は、鏡面反射性又は拡散反射性を有し得、又はこれらの間のどこかに位置する反射特性を有し得る。反射−透過性表面が開口部の相対する側に配置されている場合、反射−透過性表面又は他の反射性表面は、空洞表面のうち、光学的に平滑な面及び光源以外の他の表面上に配置され得る。例えば、カバーは部分的に反射性であり得る。典型的には、光ガイド内に注入される反射光の量を増加させるため、このような表面の面積と反射性を最大化することが望ましい。１つの実施形態において、反射−透過性表面は、光学的に平滑な面及びカバー以外の空洞のほぼ全ての表面に配置される。
【００４６】
カバーの一部又は全てが、例えば透明、半透明、反射性、不透明、又はこれらの組み合わせであり得る。典型的には、カバー、及びそれぞれの空洞の開口部は、意図される使用中に観測者の見る側と離れた方向を向く。例えば、カバーの一部又は全てが照明システムの同じ側に配置することができるが、ただし、多くの用途ではこれは望ましくなく、不必要であり、又は審美的な観点で好ましくない。カバーは例えば金属、プラスチック、ファイバーボード、エラストマー、又は回路基盤など、任意の好適な材料で製造することができる。
【００４７】
所望による光抽出構造は、長さ方向に沿って望ましい箇所で、典型的には望ましい強度レベルで、光ガイドから光を抽出するのに有用である。数多くのタイプの光抽出構造が知られており、例えば切り欠き及び突出構造が挙げられる。光抽出構造の例、及び製造の詳細は、例えば、米国特許番号第５，４３２，８７６号（Ａｐｐｅｌｄｏｒｎ  ｅｔ  ａｌ．）及び同第６，８６３，４２８  Ｂ２号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，０３３，６０４号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，０３９，５５３号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，０７７，４６２号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，２５９，８５５号（Ｌｕｎｄｉｎ）、同第６，３６７，９４１号（Ｌｅａ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，３７９，５９２号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）、同第６，６２３，６６７号（Ｌｕｎｄｉｎ）、同第６，８６３，４２８号（Ｌｕｎｄｉｎ）、及び同第７，０５２，１６８号（Ｅｐｓｔｅｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）に見出し得る。
【００４８】
所望により、拡散反射層も、本開示の実践に使用されるコア上及び／又は所望による光ガイドのクラッディング上に配置することができる。これらは、ネオン又は蛍光照明の外観を達成したい場合は、特に有用であり得る。代表的な拡散反射層は、例えば米国特許番号第６，８６３，４２８  Ｂ２号（Ｌｕｎｄｉｎ  ｅｔ  ａｌ．）に記述されている。
【００４９】
任意の好適な光源を使用することができるが、ただし、コンパクトな寸法が望ましい場合は、発光ダイオード（すなわちＬＥＤ）及び／又は光ファイバーが特に有用である。光源は、複数の個別の光源を含んでよく、この光源は例えば、同じであっても、又は個々の色に対応して異なるものであってもよい（例えば赤−青−緑）。光ファイバーの場合は、複数の光ファイバーを、十分な出力を備えた遠隔位置にあるランプに連結することができ、この方法において、ランプに伴うノイズ及び機器を、照明システムを見る観測者の視界から隠すことができる。
【００５０】
本開示による照明システムは、例えば建築用途（例えば埋め込み照明、又は蛍光灯若しくはネオン照明の代わりに）、看板用途（例えばネオンサイン表示）、並びに乗物用照明（例えばトレーラー縁取り照明、通路照明、船舶用照明、自動車用照明、及び航空機用照明）に使用することができる。例えば、この照明システムは例えば、スポイラー、リアウィンドウの縁沿い、又はトランクの蓋の曲線に沿って、サイドマーカーとして、緊急警告灯として、及び中央のハイマウントストップランプなどの自動車用途に使用することができる。
【００５１】
本開示による照明システムは、本開示による光ガイド及び光注入カプラを使用して製造することができる。ここで図４を参照して、代表的な光注入カプラ４００には、第一、第二、第三開口部（４２１、４２２、４２３）を有する光学的に透過性のハウジング４８０、並びにこれらの間に延在する導管４３０が含まれる。第一開口部４２１及び第二開口部４２２のそれぞれが、所望によりカラー４５１、４５２（図示なし）を有し、光ガイド４０５ａ、４０５ｂの少なくとも２つの末端部分４３２、４３４に嵌合し、同時にこれらの間に空洞４２０を保持するよう適合される。末端部分４３２、４３４は、それぞれの長手方向４９０ａ、４９０ｂに光をガイドすることができる。導管４６０は反射−透過性表面４１０を有し、これは所望による多層光学フィルム４１２、隣接する空洞４２０、及び相対する第三開口部４２３によって供給される。図に示すように、所望による多層光学フィルム４１２は、導管４６０及び開口部４２１、４２２、４２３の寸法に一致するよう寸法と形を合わせて成形され、これにより導管４６０に対してぴったり密着する。典型的には、所望による多層光学フィルム４１２は、所望による任意のカラー４５１、４５２（存在する場合）を超えて延在することはない。
【００５２】
末端部分４３２、４３４はそれぞれ、長手方向に対して実質的に垂直に揃えられた、光学的に平滑な面４２５ａ、４２５ｂを有する。カバー４３０は光源４５５（図ではＬＥＤとして示されている）を含む。カバー４３０は光学的に透過性のハウジング４８０にねじ４８５で固定されており、光学的に透過性のハウジング４８０の第三開口部４２３に隣接し、かつ閉塞している。配線４６５に電気的に接続されたＬＥＤ光源４５５は、反射−透過性表面４１０に光学的に導通しており、これにより光源４５５から放射された光の大半が、反射−透過性表面によって反射される。これには、空洞に隣接する他の表面によって続いて起こる再反射が含まれ、第一及び第二末端部分４３２、４３４へと注入され、これにより、光源４５５により放射された光の小部分が、反射−透過性表面４１０を透過し、光学的に透過性のハウジング４８０を透過して伝播される。
【００５３】
光学的に透過性のハウジングは、好適な、光学的に透過性の任意の材料で製造することができ、例えばガラス、石英、プラスチック、例えばポリエステル類、ポリアミド類、ポリオレフィン類、スチレンポリマー類（例えばポリスチレン、ＡＢＳ樹脂）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。１つの代表的な実施形態において、図５に示すように、光学的に透過性のハウジング５８０は、ヒンジ５２０で柔軟に接続された第一及び第二部分５１０、５１２を含む。組み立てたときに、第一及び第二部分５１０、５１２は、スナップクリップ５３０として図に示されている機械的締結具によって互いに締結される。他の好適な機械的締結具には、リベット、ねじ、クランプ、クリップ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００５４】
上述の特許及び特許公開のすべての開示内容は、参考としてその全体が本明細書に組み込まれる。
【００５５】
当業者には、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明の様々な修正及び改変を行うことができ、本発明が、本明細書に記述されている説明のための実施形態に不当に制限されないことが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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