(57)【要約】照明アセンブリは、光源の開口数へ光を放射する発光エレメントと、両端間を光が内部全反射で伝搬する対向する入射端及び放射端を含む細長い導光エレメントとを含む。導光エレメントは、その長さの一部に沿って、各々小さい端の開口数及び上記小さい端の開口数より等級が低い大きい端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含む。変更テーパは、小さい端の方が大きい端より入射端へ近接するように方向づけられる。入射端は、発光エレメントから小さい端の開口数上へ放射されて変更テーパの小さい端へ受け入れられる光が導光エレメントの放射端から上記小さい端の開口数より等級が低い放射開口数へ放射されるように、発光エレメントに集光的に近接しかつ上記発光エレメントに位置合わせされる。
2008541357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明アセンブリであって、
光源の開口数上へ光を放射する発光面を有する発光エレメントと、
対向する入射端及び放射端、上記入射端及び放射端間に延設される光学コア及び上記コアを中心として配置される光学クラッドを含む細長い導光エレメントと、を備え、上記コア及びクラッドは、導光エレメントを介する内部全反射による光の伝搬を容易にする相対屈折率を示し、
（ｉ）上記導光エレメントは、その長さの一部に沿って、各々小さい端の開口数及び上記小さい端の開口数より等級が低い大きい端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含み、（ｉｉ）上記変更テーパは、上記小さい端の方が上記大きい端より上記発光エレメントへ近接するように方向づけられ、（ｉｉｉ）上記導光エレメントの入射端は、上記発光エレメントから放射されて上記小さい端の開口数上を上記変更テーパの小さい端へ受け入れられる光が上記導光エレメントの放射端から上記小さい端の開口数より等級が低い放射開口数へ放射されるように、上記発光エレメントの発光面に集光的に近接しかつ上記発光面に位置合わせされる照明アセンブリ。
【請求項２】
上記導光エレメントの放射端に集光的に近接する光再配向エレメントをさらに含む、請求項１記載の照明アセンブリ。
【請求項３】
（ｉ）上記導光エレメントはさらに、その長さの一部に沿って、上記変更テーパに対して比較的テーパ状でなくかつ第１の端及び第２の端を有する導光セグメントを含み、（ｉｉ）上記第１及び第２の端の一方は上記変更テーパの上記小さい端及び上記大きい端の一方へ連接され、上記第１及び第２の端の他方は上記導光エレメントの入射端及び放射端の一方に一致し、（ｉｉｉ）上記比較的テーパ状でないセグメントは、（ａ）それを介して光が内部全反射で伝搬するクラッド・ロッド・セグメント、及び（ｂ）その構成エレメントの各々を介して光が内部全反射で伝搬する少なくとも２つの隣接して突き合わされる導光構成エレメントより成る光導バンドル、のうちの一方を備える、請求項１記載の照明アセンブリ。
【請求項４】
上記導光エレメントの放射端に集光的に近接する光再配向エレメントをさらに含む、請求項３記載の照明アセンブリ。
【請求項５】
（ｉ）上記光源開口数上へ放射される光は、上記導光エレメントの入射端により、上記光源開口数と少なくとも同じ大きさの入射開口数上で集められる、及び、
（ｉｉ）上記光再配向エレメントは、上記導光エレメントの放射端から放射される光を、上記放射開口数と少なくとも同じ大きさの受光開口数上で受け入れる、
の少なくとも一方である、請求項４記載の照明アセンブリ。
【請求項６】
（ｉ）上記光源開口数上へ放射される光は、上記導光エレメントの入射端により、上記光源開口数と少なくとも同じ大きさの入射開口数上で集められる、及び、
（ｉｉ）上記照明アセンブリはさらに、上記導光エレメントの放射端に集光的に近接する光再配向エレメントを含み、上記光再配向エレメントは、上記導光エレメントの放射端から放射される光を、上記放射開口数と少なくとも同じ大きさの受光開口数上で受け入れる、
の少なくとも一方である、請求項１記載の照明アセンブリ。
【請求項７】
（ｉ）上記導光エレメントはさらに、その長さの一部に沿って、上記変更テーパに対して比較的テーパ状でなくかつ第１の端及び第２の端を有する導光セグメントを含み、（ｉｉ）上記第１及び第２の端の一方は上記変更テーパの上記小さい端及び上記大きい端の一方へ連接され、上記第１及び第２の端の他方は上記導光エレメントの入射端及び放射端の一方に一致し、（ｉｉｉ）上記比較的テーパ状でないセグメントは、（ａ）それを介して光が内部全反射で伝搬するクラッド・ロッド・セグメント、及び（ｂ）その構成エレメントの各々を介して光が内部全反射で伝搬する少なくとも２つの隣接して突き合わされる導光構成エレメントより成る光導バンドル、のうちの一方を備える、請求項６記載の照明アセンブリ。
【請求項８】
照明アセンブリであって、
少なくとも１つの発光エレメントと、
共通の出力端及び少なくとも２つである複数の硬質の導光分岐エレメントを含む光導アセンブリと、を備え、上記導光分岐エレメントの各々は入射端と放射端とを含み、
（ａ）各入射端は、上記少なくとも１つの発光エレメントのうちの少なくとも１つに対する入射面を呈し、上記放射端は上記光導アセンブリの共通の出力端に一致する放射面を含み、（ｂ）上記少なくとも２つの硬質の導光分岐エレメントのうちの少なくとも１つは、その長さの一部に沿って、各々小さい端の開口数及び上記小さい端の開口数より等級が低い大きい端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含み、（ｃ）上記変更テーパは、上記小さい端の方が上記大きい端より上記導光エレメントの入射端へ近接するように方向づけられ、（ｄ）上記硬質の導光分岐エレメントは、
（ｉ）上記導光分岐エレメントの入射端が集光アレイ密度を呈する予め決められた集光アレイ・フォーマットに従って一定の空間的関係性で保持されるように、かつ、
（ｉｉ）上記光導分岐エレメントの放射端が上記集光アレイ密度より高密度の出力アレイ密度を呈する予め決められた出力アレイ・フォーマットに従って保持されるように、相互に固定された関係で取り付けられる照明アセンブリ。
【請求項９】
（ｉ）上記少なくとも１つの発光エレメントは、予め決められた照明アレイ・フォーマットに従って一定の離隔された関係で配置される少なくとも２つである複数の発光エレメントを備え、
（ｉｉ）上記光導アセンブリは、各発光エレメントに対応する光導分岐エレメントを含み、
（ｉｉｉ）上記光導分岐エレメントの入射端は、複数の発光エレメントの上記一定の離隔された配置に対応する予め決められた集光アレイ・フォーマットに従って離隔された関係で保持される、請求項８記載の照明アセンブリ。
【請求項１０】
上記導光分岐エレメントの放射端は、上記放射端が集合的に上記複数の発光エレメントから集められる光を集合的な出力開口数上へ放射する連続性の出力面を形成するように、接触する関係性で固定される、請求項９記載の照明アセンブリ。
【請求項１１】
上記集合的な放射端により形成される連続性の出力面は（ｉ）平らである、及び（ｉｉ）湾曲している、の何れかである、請求項１０記載の照明アセンブリ。
【請求項１２】
上記発光エレメントのうちの少なくとも１つは発光ダイオードである、請求項１０記載の照明アセンブリ。
【請求項１３】
（ｉ）上記導光分岐エレメントの放射端は、上記放射端が集合的に上記複数の発光エレメントから集められる光を集合的な出力開口数上へ放射する連続性の出力面を形成するように、接触する関係性で固定され、（ｉｉ）上記集合的な放射端により形成される連続性の出力面は（ａ）平らである、及び（ｂ）湾曲している、の何れかである、請求項８記載の照明アセンブリ。
【請求項１４】
（ｉ）上記少なくとも１つの発光エレメントは、予め決められた照明アレイ・フォーマットに従って一定の離隔された関係で配置される少なくとも２つである複数の発光エレメントを備え、
（ｉｉ）上記光導アセンブリは、各発光エレメントに対応する光導分岐エレメントを含み、
（ｉｉｉ）上記光導分岐エレメントの入射端は、複数の発光エレメントの上記一定の離隔された配置に対応する予め決められた集光アレイ・フォーマットに従って離隔された関係で保持され、
（ｉｖ）  上記集光アレイ密度は上記出力アレイ密度より低い、請求項１３記載の照明アセンブリ。
【請求項１５】
上記発光エレメントのうちの少なくとも１つは発光ダイオードである、請求項１４記載の照明アセンブリ。
【請求項１６】
開口数変更テーパを含む導光分岐エレメントのうちの少なくとも１つはさらに、その長さの一部に沿って、上記変更テーパに対して比較的テーパ状でなくかつ第１の端及び第２の端を有する導光セグメントを含み、（ｉ）上記第１及び第２の端の一方は上記変更テーパの上記小さい端及び上記大きい端の一方へ連接され、上記第１及び第２の端の他方は上記導光分岐エレメントの入射端及び放射端の一方に一致し、（ｉｉ）上記比較的テーパ状でないセグメントは、（ａ）それを介して光が内部全反射で伝搬するクラッド・ロッド・セグメント、及び（ｂ）その構成エレメントの各々を介して光が内部全反射で伝搬する少なくとも２つの隣接して突き合わされる導光構成エレメントより成る光導バンドル、のうちの一方を備える、請求項８記載の照明アセンブリ。
【請求項１７】
共通の出力端及び少なくとも２つである複数の硬質の導光分岐エレメントを備える光導アセンブリであって、上記導光分岐エレメントの各々は入射端と放射端とを含み、
（ａ）各入射端は集光入射面を含み、上記放射端は上記光導アセンブリの共通の出力端に一致する放射面を含み、（ｂ）上記少なくとも２つの硬質の導光分岐エレメントのうちの少なくとも１つは、その長さの一部に沿って、各々小さい端の開口数及び上記小さい端の開口数より等級が低い大きい端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含み、（ｃ）上記変更テーパは、上記小さい端の方が上記大きい端より上記導光エレメントの入射端へ近接するように方向づけられ、（ｄ）上記硬質の導光分岐エレメントは、
（ｉ）上記光導分岐エレメントの入射端が集光アレイ密度を呈する予め決められた集光アレイ・フォーマットに従って一定の空間的関係性で保持されるように、かつ、
（ｉｉ）上記導光分岐エレメントの放射端が上記集光アレイ密度より高密度の出力アレイ密度を呈する予め決められた出力アレイ・フォーマットに従って保持されるように、相互に固定された関係で取り付けられる光導アセンブリ。
【請求項１８】
（ｉ）上記予め決められた集光アレイ・フォーマットは、上記光導分岐エレメントの入射端が離隔された関係で保持される類のものであり、
（ｉｉ）上記導光分岐エレメントの放射端は、上記放射端が集合的に（ａ）平らである、及び（ｂ）湾曲している、の何れかである連続性の出力面を形成するように接触する関係性で固定される、
の少なくとも一方である請求項１７記載の光導アセンブリ。
【請求項１９】
（ｉ）上記複数の分岐エレメントの入射端は、複数の発光エレメントがそれに従って一定の互いに離隔された関係で保持される予め決められた照明アレイ・フォーマットに対応する集光アレイ・フォーマットに従って保持され、
（ｉｉ）上記光導アセンブリは各発光エレメントに対応する光導分岐エレメントを含む、請求項１８記載の光導アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の有用性または範囲を限定するものではないが、本発明の実装は車両のヘッドライトにおける使用に特に適している。自動車ヘッドライトの製造者は、ヘッドライト・アセンブリ内の光源として従来のライトバルブの代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイの使用を考え始めている。ＬＥＤは、従来のライトバルブを凌ぐ他の優位点の中でも、高い照度、信頼性及び長寿命を示す。さらに、ＬＥＤは、ＬＥＤアレイを生み出す自動化された製造工程における扱いが容易である。ＬＥＤ技術の１つの欠点は、間隔を置いてＬＥＤを配置することのできる接近性が各ＬＥＤを囲むパッケージングによって制限されることにある。ＬＥＤがパッケージングによって制限される結果として、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤは、自動車のヘッドライト等のデバイスに要求される光強度（即ち、単位面積当たりの照度）をもたらすに足る密な相互近接性になり得ない。ＬＥＤ技術のヘッドライト・アプリケーションにとっての別の障害は、典型的なＬＥＤはヘッドライトに望まれる、または許容されるものより遙かに大きい開口数（例えば、「半角」）上へ光を放射することにある。
【背景技術】
【０００２】
従って、ＬＥＤ等の離散的に並べられた発光エレメントの配置から放射される光を効率的に集め、集中させ、伝達し、連続的かつ均一に投影する照明アセンブリに対するニーズが存在する。
【０００３】
ある例示的な照明アセンブリは、光源の開口数上へ光を放射する発光面を有する発光エレメントを含む。細長い導光エレメントは、対向する入射端及び放射端と、上記入射端及び放射端間に延設される光学と、上記コアを中心として配置される光学クラッドとを含み、上記コア及びクラッドは、導光エレメントを介する内部全反射による光の伝搬を容易にする相対屈折率を示す。導光エレメントは、その長さの一部に沿って、各々小さい端の開口数及び上記小さい端の開口数より等級が低い大きい端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含む。変更テーパは、小さい端の方が大きい端より発光エレメントへ近接するように、またはより一般的には導光エレメントの入射端へ近接するように方向づけられ、上記導光エレメントの入射端は、発光エレメントから放射されて小さい端の開口数上を変更テーパの小さい端へ受け入れられる光が導光エレメントの放射端から上記小さい端の開口数より等級が低い放射開口数へ放射されるように、発光エレメントの発光面に集光的に近接しかつ上記発光面に位置合わせされる。変更テーパに加えて、ある典型的な実施形態は、導光エレメントがさらにその長さの一部に沿って、変更テーパに対して比較的テーパ状でなく、間を内部全反射により光が伝搬される第１及び第２の端を有する導光セグメントを含むように構成される。
【０００４】
本明細書及び添付のクレームの目的に沿って定義される例示的な変更テーパは、典型的には概して円錐形状であり、代替的には、それを介する光の伝搬に直交する平面を見た場合の断面形状が例えば非限定的な例として円形、楕円形、正方形、長方形、六角形及び八角形であることを想定している。変更テーパはさらに、テーパを介する内部全反射による光の伝搬を容易にするために、第１の屈折率のクラッドを有するコア材と、上記コア材に近接して上記第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する第２の材料とを備える。このようなテーパの製造方法は、一般的な当業者には周知である。しかしながら、ある例示的な有効化方法は、コア材の周りに折り畳まれるクラッド材を備える基礎的な光導管を製造することから始まる。このような導管は、その数式が（ＮＡ＝（ｎ12−ｎ22）1/2）である開口数を呈することは関連分野の当業者には周知である。ここで、ｎ１はコア材の屈折率を表し、ｎ２はクラッド材の屈折率を表す。基礎的な光導管の中間部分は加熱されて延伸され、よって上記中間部分は、上記基礎的な導管が技術上「砂時計」形と呼ばれるものを想定するように徐々に狭窄され、延伸された中間部分（即ち、移行域）内の導管の長さに沿って部分毎に変わる直径及び断面積を呈する。基礎的な導管が、例えば移行域の真ん中で切断されると、テーパ状にされた導管の各々がテーパ状のセグメントと直径及び断面積が比較的一定であるセグメントとを含む２つのテーパ状導管が形成される。所望されれば、その全長に渡って変わる直径及び断面積を呈するテーパを移行域から、またはテーパ状導管のテーパ状セグメントから切断してもよいことは認識されるであろう。上述の方法または何らかの代替方法によって製造されるクラッディングされたコア・テーパは、対向する大小端を含む。テーパの小さい端は、それからテーパが製造されている基礎的な光導管の開口数に対応する開口数を呈するが、これは、上記小さい端が切断される移行域に沿った場所に関わらず、概して真の現象である。しかしながら、大きい方の端は、テーパの小さい端の開口数より等級が低い異なる開口数を呈する。大きい端における開口数の値は、そこからテーパが製造された基礎的な光導管の開口数で乗算されるテーパの倍率の逆数に等しい。従って、小さい端から大きい端へ進むにつれて、テーパの開口数の等級は低減される。
【０００５】
代替バージョンでは、変更テーパは、導光エレメントの長さに沿って様々に位置づけられる。例えば、あるバージョンでは、変更テーパは、その小さい端が導光エレメントの入射端を構成しかつ大きい端が比較的テーパ状でないセグメントの第１の端へ（例えば、一体式に、またはインタフェースへ接合されて）連接されるように位置を定められる。別の構成では、変更テーパの小さい端及び大きい端は、導光エレメントの入射端と放射端との間にこれらとは区別されて位置を定められる。さらに、このようなバージョンでは、変更テーパの小さい端は第１の非テーパ状セグメントの第２の端へ連接され、大きい端は第２の非テーパ状セグメントの第１の端へ連接される。第１の非テーパ状セグメントの主要な端は導光エレメントの入射端として機能し、第２の非テーパ状部分の第２の端は導光エレメントの放射端として機能する。さらに第３の構成では、変更テーパの大きい端は導光エレメントの放射端として機能し、小さい端は非テーパ状セグメントの二次端へ連接される。
【０００６】
先の説明で示唆したように、各導光エレメントは、導光エレメントの長さの一部に沿って一体式に形成されるか、その小さい端面及び大きい端面の少なくとも一方が光導管の端へ付着されている変更テーパを備えてもよいことから、「細長い導光エレメント」という言い回しは明細書及びクレームを通じて広義に使用され、一方のサブエレメントが変更テーパである少なくとも２つの連続配置されたサブエレメントにより画定される光学的光導縦列を形成するように結合される幾つかの（即ち、２つ以上である複数の）導光サブエレメントを含むことがある。さらに、本明細書において先に述べた、または後述する構成及び特には添付のクレームに記載されている構成の何れにおいても、非テーパ状（即ち、変更テーパに対してテーパ状でない）セグメントは、代替として、（ｉ）光を内部全反射で伝搬するクラッド・ロッド・セグメント、及び（ｉｉ）その構成エレメントの各々で光が内部全反射により伝搬される少なくとも２つの隣接して接合された導光構成エレメントの導光バンドル（例えば、「画像バンドル」または「溶融光ファイバ・バンドル」）である。詳細な説明部分でさらに詳しく説明するが、光を内部全反射で伝搬する非テーパ状セグメントは集光及び放射開口数を呈する。さらに、非テーパ状セグメントが具体的に「比較的テーパ状でない」として、または単に「テーパ状でない」として言及されているかどうかに関わらず、「非テーパ状セグメント」という言い回し、及びその意味論的変形は「変更テーパに対してテーパ状でない」として読まれるべきものである。従って、この言い回しは、例えば、直径及び断面積及び形状寸法が変わらないクラッド・ロッド・セグメント及び導光バンドルに限定されない。
【０００７】
照明アセンブリの様々な実施形態は、さらに、光再配向エレメントを含む。バージョンによっては、光再配向エレメントは、導光エレメントの放射端に集光的に近接する受光面を含む屈折エレメントである。例示的かつ非限定的な屈折エレメントは、屈折エレメントにより受光面を介して受け入れられる光を集束するためのレンズ、または上記光を拡散させるための分散エレメントを含む。或いは、光再配向エレメントは、導光エレメントの放射端から放射される光を集める、または拡散させることのできる平面鏡または凹面鏡もしくは混合トンネル等の反射エレメントである。
【０００８】
様々な実装において、発光エレメント、導光エレメント及び光再配向エレメントによりこれらの間に画定される光学縦列を介する光の集光効率及び透過効率は、開口数を呈する発光成分及び集光成分を、任意の所定の放射−受容光学インタフェースまたはカップリングにおいて、受入れ側（即ち、集光する側）の開口数の等級がそのインタフェースに光を供給している放射側の開口数より小さくならないように選択することによって最適化される。しかしながら、ある典型的な実施形態では、発光エレメントは最も高い開口数を呈し、光再配向エレメントは、光学縦列に沿った全インタフェースにおける最適な開口数パラメータの充足にとって矛盾すると思われるパラメータである最も低い開口数上へ光を投射する。しかしながら、変更テーパは、その長さに渡って開口数を連続的に低減することにより、インタフェースにおける最適な開口数パラメータを助長する。さらに、光再配向エレメントが屈折性の集束エレメント（例えば、レンズ）である場合、これは、光を投射する開口数より大きい開口数上で光を集める。この最適化モードを達成する例示的方法については、詳細な説明部分においてより完全に述べる。
【０００９】
照明アセンブリの代替変形例は、（ｉ）幾つかの（即ち、２つ以上である複数の）発光エレメント、及び（ｉｉ）幾つかの細長い導光エレメント、のうちの少なくとも一方を含む。このような一実施形態では、予め決められた第１の照明アレイ・フォーマットに従って空間的に配置される少なくとも２つである複数の発光エレメントを含む。代替バージョンでは、発光エレメントは、二次元平面アレイまたは湾曲したアレイに配列される。さらに、典型的な実施形態の発光エレメントは発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、本発明の範囲はＬＥＤの使用に限定されない。発光エレメントの配置は、実際の表面に沿った、または仮想表面を画定する単位面積当たりの発光エレメントの量を示す照明アレイ密度によって規定される。例えば、後者の場合、発光エレメントは、平面または湾曲した構造体によって実際にマウントされなくてもよく、もしくは他の方法により上記構造体に依存しなくても、上記構造体により支持されなくてもよく、例えば線、曲線または平面または曲面に沿って点またはロケーションを表すようにして所定の位置に配置されかつ保持されてもよい。ある典型的なバージョンでは、発光エレメントの空間的配置は、発光エレメントが予め決められた距離で互いから分離される（即ち、接触しない）類のものである。
【００１０】
代替バージョンにおいては、照明アセンブリはさらに、概して第１の密度である発光エレメントの配列から放射される光を、より高い第２の密度（例えば、間隔がより近い）の構成へ透過しかつ出力を一様にする（例えば、不連続性を低くする）ための導光アセンブリを含む。ある例示的な導光アセンブリは、共通の出力端と、発光エレメントの配列における各発光エレメントに対応する少なくとも１つの細長い硬質の導光分岐エレメントとを含む。各導光分岐エレメントは入射端と放射端とを含み、例えば、先に述べた代替構成の任意の導光エレメントの一般形式を想定するものであってもよい。細長い導光分岐エレメントの入射端は、上記導光分岐エレメントに対応する発光エレメントへの入射面を呈し、放射端は、導光アセンブリの共通する出力端に一致する放射面を含む。硬質の導光分岐エレメントは、（ｉ）光導分岐エレメントの入射端が集光アレイ密度を呈する予め決められた集光アレイ・フォーマットに従って、かつ発光エレメントの空間的配置に対応して一定の空間的関係性で保持され、かつ（ｉｉ）導光分岐エレメントの放射端が集光アレイ密度より高密度の出力アレイ密度を呈する予め決められた出力アレイ・フォーマットに従って保持されるように、相互に固定された関係で取り付けられる。多くのバージョンでは、少なくとも、（ｉ）光導分岐エレメントの入射端が複数の発光エレメントの一定の離隔された配置に対応する予め決められた集光アレイ・フォーマットに従って離隔された関係性で保持されるか、（ｉｉ）導光分岐エレメントの放射端が、複数の発光エレメントから集められる光を集合的出力の開口数上へ放射する連続する出力面を集合的に形成するように隣接して溶融されるか、他の方法で（例えば、エポキシまたは他の選択的に硬化可能な接着剤により）接触する関係性で固定される。さらに、もしくは代替として、様々な導光分岐エレメントは、プラスチックまたは他の高分子材料が射出され、または他の方法で導入されて導光アセンブリ内の導光分岐エレメント間の隙間が充填される射出成形プロセスにより、相互に固定された空間的関係性で保持される。
【００１１】
代替バージョンでは、光導分岐は様々に構成される。様々な実施形態は、発光エレメントから放射される光が光導分岐エレメントの入射端を介して集められ、その放射端へ透過される効率に関連している。例示的なバージョンによっては、選択された導光分岐エレメント・セットの各導光分岐エレメントは、発光エレメントに対して平らな入射面を呈する。選択された導光分岐エレメント集合の各導光分岐エレメントの平らな入射面は、発光エレメントにより導光エレメント内へ放射される光を集める効率を最大化させる予め決められた方法で発光エレメントに対して光学的に配向されかつ位置合わせされる入射法線により画定される集光平面に沿って伸長する。
【００１２】
様々な実装の重要な態様は、光導分岐エレメントの入射開口数と、上記光導分岐エレメントが対応する発光エレメントの光源開口数とを「一致させること」、または「適合性のあるものにすること」にある。さらに、バージョンによっては、導光アセンブリの共通出力端から出力される光はレンズ等の光学エレメントによって集められて再配向され、かつこのような様々なバージョンでは、導光アセンブリの出力開口数と光再配向エレメントの受光開口数との適合性もまた重要な目的である。任意の特定の実施形態の設計パラメータとしてこれらの目的を遵守することは、光の収集、透過及び投射の最大化を促進させる。典型的な実施形態における発光エレメントの光源開口数は光再配向エレメントの受光開口数とは異なる（例えば、上記受光開口数より大きい）ことから、導光分岐エレメントの入射開口数は共通出力端における出力開口数とは異なり、延ては導光分岐エレメントの放射端の放射開口数とも異なる。様々な態様においては、開口数の望ましい差は、先に述べたような開口数変更テーパを介して達成される。
【００１３】
先に説明したように、導光アセンブリは、出力アレイ密度より密度が低い集光アレイ密度を規定すべく様々に構成されてもよい。例示的な実装によっては、出力アレイ・フォーマットは、導光分岐を互いに固定された位置に隣接して保持する前に導光分岐エレメントの少なくとも幾つかにベンドを形成することにより、それが関連づけられる集光アレイ・フォーマットより高密度にされる。他の実装では、各導光分岐エレメントは真っ直ぐであり、このような複数の分岐エレメントは、導光アセンブリの共通出力端の方向へ互いに収束するように固定的に保持される。
【００１４】
以下の詳細な説明及び添付の図面では、代表的な非限定的実施形態についてより完全に説明し、図示する。説明は、自動車のヘッドライトとして具現された特殊なバージョンについて行うが、代替アプリケーションの実施形態は添付のクレームに記載された本発明の範囲及び意図に含まれる。
【００１５】
照明アセンブリの様々な実施形態に関する以下の説明は本質的に例示的なものであり、よって、本発明の範囲またはその利用アプリケーションを限定するためのものではない。
【００１６】
図１を参照すると、例示的な照明アセンブリ２０は、光源開口数ＮＡLS上へ光を放射する発光面２７を有する発光エレメント２５を含む。細長い導光エレメント４０は、対向する入射端及び放射端４２及び４４を含む。入射端４２と放射端４４の間には、導光エレメント４０を介する内部全反射による光の伝搬を容易にするために、第１の屈折率ｎ1を呈するコア４６と、コア４６の周りに配置されかつ上記第１の屈折率ｎ1より低い第２の屈折率ｎ2を呈するクラッディング４８とが延設されている。上述のように形成される非テーパ状の内部反射光導管が数式（ＮＡ＝（ｎ12−ｎ22）1/2）で表される開口数を呈することは、関連当業者には周知である。ここで、ｎ1はコア材の屈折率を表し、ｎ2はクラッド材の屈折率を表す。コアの周りに配置されるクラッディング４８が非限定的な例として空気等のガスまたはガス状混合物であるバージョンは、本明細書及び添付のクレームに記載されている本発明の範囲及び意図に含まれる。照明アセンブリ２０の代替バージョンは、小さい端及び大きい端６２及び６４と、上記小さい端及び大きい端６２及び６４間に延設されかつ変更テーパ６０を介する内部全反射を容易にする相対屈折率（例えば、ｎ1及びｎ2）を有するコア部分６６及びクラッド部分６８と、を有する開口数変更テーパ６０を構成するテーパ状セグメント６０を有する導光エレメント４０を含む。図１に示す例示的なバージョンでは、導光エレメント４０は、導光エレメント４０の比較的テーパ状でないセグメント８０と一体式に形成されかつ上記非テーパ状セグメント８０に対して変更テーパ６０の小さい端６２が細長い導光エレメント４０の入射端４２に一致する（例えば入射端４２として機能する）ように配向される変更テーパ６０を含む。
【００１７】
一体式の変更テーパ６０は、本明細書の要約部分で概説したように製造されても、他の任意の方法で製造されてもよい。変更テーパ６０の製造方法に関わらず、変更テーパ６０の小さい端６２は、導光エレメント４０の集光入射開口数ＮＡiに対応する小さい端の開口数ＮＡSEを呈する。さらに、要約に提示された理由により、そうでなければ例えば光ファイバの製造分野における一般的な熟練者には周知の理由により、小さい端の開口数ＮＡSEの等級は、大きい端の開口数ＮＡLEが呈示するもの、及び導光エレメント４０の放射端４４において画定される放射開口数ＮＡeが呈するものより大きい。
【００１８】
引き続き図１を参照すると、小さい端６２（即ち、入射端４２）は、発光エレメント２５の発光面２７に集光的に近接して位置を定められる。集光効率は、様々な態様において、発光面２７がその上に光を放射する光源開口数ＮＡLSと少なくとも同じ大きさである入射開口数ＮＡiを選択することにより最大化される。例えば、発光エレメント２５が半角８０゜を有する「放射円錐体」上へ放射すれば、様々な態様の集光効率は、例えば少なくとも８０゜の半角の「受光円錐体」を示す入射開口数ＮＡiを有する導光エレメント４０を選択することによって最大化される。
【００１９】
図１に示すように、様々な実施形態はさらに、導光エレメント４０の放射端４４と集光的に近接する光再配向光学エレメント２００（例えば、集束レンズまたは分散エレメントもしくは反射エレメント等の屈折エレメント）を含む。光再配向エレメント２００は、エレメント２００が受光面２０５で光を受け入れる「テーパ」角度を示す受光開口数ＮＡaを呈する。光源開口数ＮＡLSと入射開口数ＮＡiとの上述の関係に類似する方法で、光の収集及び透過効率の最大化は、導光エレメント４０の放射端４４が呈する放射開口数ＮＡeと少なくとも同じ大きさである光再配向光学エレメント２００の受光開口数ＮＡaを選択することによって促進される。
【００２０】
図１Ａ及び１Ｂが示す代替バージョンでは、変更テーパ６０は、変更テーパ６０の小さい端６２が導光エレメント４０の入射端４２を構成している部分以外の導光エレメント４０の長さの一部に沿って配置される。より具体的には、図１Ａにおいて、導光エレメント４０は、変更テーパ６０の小さい端及び大きい端６２及び６４が共に導光エレメント４０の入射端及び放射端４２及び４４の間にこれらから区別されて存在するように、かつ導光エレメント４０が異なる直径及び断面積の第１及び第２の比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント７０及び８０を含むように製造される。第１の非テーパ状クラッド・ロッド・セグメント７０は一次的な端及び二次的な端７２及び７４を有し、第２の非テーパ状クラッド・ロッド・セグメント８０は第１及び第２の端８２及び８４を有する。第１のクラッド・ロッド・セグメント７０の一次的な端７２は導光エレメント４０の入射端４２として機能し、第２のクラッド・ロッド・セグメント８０の第２の端８４は導光エレメント４０の放射端４４に一致する。第１のクラッド・ロッド・セグメント７０の二次的な端７４は変更テーパ６０の小さい端６２と一体式であり、第２のクラッド・ロッド・セグメント８０の第１の端８２は変更テーパ６０の大きい端６４と一体式である。
【００２１】
図１Ｂは、変更テーパ６０の大きい端６４が導光エレメント４０の放射端４４に一致し、変更テーパ６０の小さい端６２が導光エレメント４０の非テーパ状クラッド・ロッド・セグメント７０と一体式である実施形態を示す。この例示的なバージョンでは、クラッド・ロッド・セグメント７０の一次的な端７２は導光エレメント４０の入射端４２であり、クラッド・ロッド・セグメント７０の第２の端７４と一体式である変更テーパ６０の小さい端６２から変位される。先に行った説明に沿って、入射端４２は、導光エレメント４０の長さの一部に沿った変更テーパ６０の包含により、放射開口数ＮＡeより大きい入射開口数ＮＡiを有する。
【００２２】
図１、１Ａ及び１Ｂに示す例示的なバージョンでは、変更テーパ６０は比較的テーパ状でないセグメント７０及び／または８０の少なくとも一方と一体式に形成されて導光エレメント４０を画定する。図２、２Ａ及び２Ｂは、各々図１、１Ａ及び１Ｂに表示されている構成に対応する導光エレメント４０を形成すべく、例えば熱融合または適切な接着剤を介して複数のサブエレメントを接合することにより製造される導光エレメント４０を描いている。例えば、図２に示す例示的な照明アセンブリでは、導光エレメント４０は、小さい端及び大きい端６２及び６４を有する変更テーパ６０と、第１及び第２の端８２及び８４、光学コア８６及び光学クラッド８８を含みかつ導光エレメント４０の比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント８０を構成する一定の長さの比較的テーパ状でないクラッド光導管とを含む。変更テーパ６０の大きい端６４は、比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント８０の第１の端８２と突合せ式に連続した関係性で接合される。先の論考に従って、比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント８０は、（ＮＡ＝（ｎ12−ｎ22）1/2）で与えられる開口数を有する。ここで、ｎ1はコア８６の屈折率を表し、ｎ2はクラッド８８の屈折率を表す。さらに、変更テーパ６０の小さい端及び大きい端６２及び６４は、異なる小さい端及び大きい端の開口数ＮＡSE及びＮＡLEを呈する。変更テーパ６０の大きい端６４とクラッド・ロッド・セグメント８０の第１の端８２との接合は、変更テーパ６０が大きい端の開口数ＮＡLEを提示しかつクラッド・ロッド・セグメント８０が第１の端の開口数ＮＡ1eを提示する光インタフェースＩLE→1eをもたらす。導光エレメント４０を介する透過効率の最適化は、変更テーパ６０の大きい端６４を出てクラッド・ロッド・セグメント８０の第１の端８２内へ導入される光の量が最大化されるように適合する大きい端及び第１の端の開口数ＮＡLE及びＮＡ1eを選択することによって促進される。様々なバージョンにおいて、前述のインタフェースＩＬＥ→１ｅにおける光転送効率は、第１の端８２に提示される大きい端の開口数ＮＡLEと少なくとも同じ大きさである第１の端の開口数ＮＡ1eを呈するクラッド・ロッド・セグメント８０を選択することによって促進される。図２に示すように、接合されるテーパ状のサブエレメント６０及び比較的テーパ状でないサブエレメント８０は、変更テーパ６０の小さい端６２が入射端４２として機能しかつクラッド・ロッド・セグメント８０の第２の端８４が放射端４４として機能する導光エレメント４０を形成すべく結合される。他の物質に関しては、図２に示すバージョンは図１のものに類似し、よって、双方の図における類似のエレメントは類似する参照符号で同定されている。
【００２３】
図２Ａに示すバージョンを参照すると、代替照明アセンブリ２０は図１Ａに示すものに類似している。図１Ａ及び２Ａのバージョンの主たる相違点は、図１Ａの導光エレメント４０は、図１のものと同様に比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント８０と一体式に形成された変更テーパ６０を含むのに対して、図２Ａの導光エレメント４０は、図２のものと同様に、この場合は第１及び第２の比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント７０及び８０へ接合される不連続の変更テーパ６０を含むことにある。第１及び第２の比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント７０及び８０は、各々、一次的な端及び二次的な端７２及び７４、及び第１及び第２の端８２及び８４を含む。第１のクラッド・ロッド・セグメント７０は、光が内部全反射で伝搬するように選択される相対屈折率ｎ1及びｎ2を有する光学コア７６と、光学クラッド７８とを含む。代替バージョンでは、コア７６に関連づけられる屈折率ｎ1は、コア８６に関連づけられる屈折率ｎ1と同じであっても、異なってもよい。同様に、クラッド７８に関連づけられる屈折率ｎ２は、クラッド８８に関連づけられる屈折率ｎ2と同じであっても、異なってもよい。第１のクラッド・ロッド・セグメント７０は、第２のクラッド・ロッド・セグメント８０より断面が小さく、第２のクラッド・ロッド・セグメント８０より発光エレメント２５に近接している。図２Ａに示す配置では、第１のクラッド・ロッド・セグメント７０の一時的な端７２は導光エレメント４０の入射端４２に一致し、第２のクラッド・ロッド・セグメント８０の第２の端８４は導光エレメント４０の放射端４４に対応する。導光エレメント４０の長さに沿って、第１のクラッド・ロッド・セグメント７０の第２の端７４が変更テーパ６０の小さい端６２と接合する第１の光インタフェースＩ2nd→seが存在し、かつ変更テーパ６０の大きい端６４が第２のクラッド・ロッド・セグメント８０の第１の端８２と接合する第２の光インタフェースＩLE→1eが存在する。様々なバージョンにおいて、小さい端の開口数ＮＡSEは、その等級が第１のクラッド・ロッド・セグメント７０の第２の端７４において二次的な端の開口数ＮＡ2ndより少なくならないように選択される。同様に、様々な実施形態において、大きい端の開口数ＮＡLEは、その等級が第２のクラッド・ロッド・セグメント８０の第１の端の開口数ＮＡ1eより少ないように選択される。他の物質に関しては、図２Ａに示すバージョンは図１Ａのものに類似し、よって、双方の図における類似のエレメントは類似する参照符号で同定されている。
【００２４】
図２Ｂを参照すると、導光エレメント４０は、小さい端及び大きい端６２及び６４を有する変更テーパ６０と、第１及び第２の端７２及び７４、光学コア７６及び光学クラッド７８を含みかつ導光エレメント４０の比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント７０を構成する一定の長さの比較的テーパ状でないクラッド光導管とを含む。図２Ｂに示す例示的なバージョンは図１Ｂに類似するものであり、図２Ｂに示すバージョンと共通するエレメントを呈している。より具体的には、図１Ｂの導光エレメント４０は、図１及び１Ａに示すものと同様に、少なくとも１つの比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント（即ち、図１の８０、図１Ａの７０及び８０）と一体式に形成される変更テーパ６０を含むが、図２Ａの導光エレメント４０は、図２及び２Ａに示すものと同様に、少なくとも１つの比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント（即ち、図２の８０及び図１Ａの７０及び８０）に固定される不連続の変更テーパ６０を含む。図２Ｂの例示的な導光エレメント４０は図２Ａのバージョンと同様のものであるが、第２のクラッド・ロッド・セグメント８０は在しない。従って、図２Ａに示すバージョンとは異なり、図２Ｂのバージョンにおいて、光再配向エレメント２００は変更テーパ６０の大きい端６４と集光的に近接して位置を定められ、図２Ｂのバージョンに第２のクラッド・ロッド・セグメント８０がないことから、図２Ａのように変更テーパ６０の大きい端６４が第２のクラッド・ロッド・セグメント８０の第１の端８２に接合される光インタフェースＩLE→1eは存在しない。図２Ｂに示すバージョンが図１Ｂ及び２Ａのバージョンに類似する限りにおいて、これらの個々の図における類似エレメントは類似する参照符号で同定され、よって、１つのバージョンに関連する数字により参照される特定のエレメントについての説明的論考は、別のバージョンにおいて同じ数字で参照される類似エレメントに関する説明と見なされる。
【００２５】
図３、３Ａ及び３Ｂにより例示されているさらに別の実施形態セットでは、導光エレメント４０は、小さい端６２及び大きい端６４の少なくとも一方が細長い導光バンドル１００（即ち、第１のバンドル１００Ａ及び第２のバンドル１００Ｂの少なくとも一方）と光学的に位置合わせされている変更テーパ６０を含む。図３から３Ｂまでに示す例示的な実施形態に関連して明確にすべき予備的なポイントとして、本明細書では、バンドル１００Ａ及び１００Ｂの各々は、例えば、バンドル１００Ａ及び１００Ｂの何れにも適用可能な一般的機能または特徴が考慮されている場合には文脈が示すところに従って「Ａ」または「Ｂ」が指定されていなくても代替的に参照されてもよい。同様に、バンドル１００Ａ及び１００Ｂのサブエレメント（例えば、構成エレメント１２０、他）は、「Ａ」または「Ｂ」の指定なしに参照されてもよい。「Ａ」及び「Ｂ」の表示は、特定のサブエレメントがバンドル１００Ａ及び１００Ｂのどちらへ属するかを指示する働きをする。従って、例えば、「サブエレメント１２０」への言及は、同時に、文脈に従って適用可能であれば、各々バンドル１００Ａ及び１００Ｂのサブエレメント１２０Ａ及び１２０Ｂに対する言及でもあってもよく、または、バンドル１００Ａ及び１００Ｂのうちの一方しか存在しない実施形態では、その特定の実施形態に存在するバンドル１００Ａ及び１００Ｂのうちの適用可能な一方に属する適用可能なサブエレメント１２０Ａまたは１２０Ｂに対する言及であってもよい。
【００２６】
バンドル１００の各々は、少なくとも２つの隣接して突き合わされる（例えば、クラッド−クラッド）導光構成エレメント１２０を備え、導光構成エレメント１２０の各々は、光が構成エレメント１２０の第１の端１２２から第２の端１２４を介して内部全反射で伝搬するように、コア１２６の第１の屈折率ｎ1より等級が低い第２の屈折率ｎ2のクラッド材１２８により少なくともコアの長さの一部に沿って包囲される第１の屈折率ｎ1を有する光学コア１２６を備える。バンドル１００自体は、各々構成エレメント１２０の第１及び第２の端１２２及び１２４に一致する第１及び第２の端１０２及び１０４を有する。このような導光バンドル１００は「集合的」または「効果的」な開口数を呈することとなる可能性があり、一方の端で反対端から集められる光を、例示としては比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント７０及び８０等の類似する大きさであるクラッドされた単一コアのライトパイプの反対の両端で光が集められかつ上記両端から放射される、先に述べた方法に極めて近い方法で放射することは、関連分野の一般的な当業者には周知である。例えば、導光構成エレメント１２０の数が膨大になり、各々の断面積が微小になるにつれて、束ねられた構成エレメント１２０は、曲線下の連続する面積が多数の小面積の長方形によって極めて正確に近似され得る方法に概念的には類似する方法で単一コアのクラッド・ロッドに近づく。この概念的類似を拡大して、単一コアのクラッド・ロッドは、多くの重要な観点で、少なくとも開口数に関して無数の極小導光構成エレメント１２０のように動作する。図３、３Ａ及び３Ｂに示す例示的な照明アセンブリの導光エレメント４０は、類似により、各々図２、２Ａ及び２Ｂに示す導光エレメント４０に一致する。各ケースにおける相違点は、図２、２Ａ及び２Ｂにおける比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメント７０及び８０が、図３、３Ａ及び３Ｂの個々のバージョンでは、適用可能であればバンドル１００または第１及び第２のバンドル１００Ａ及び１００Ｂに代わっていることである。従って、例えば、図３、３Ａ及び３Ｂにおけるバージョンに関連づけられる付番されたエレメント、インタフェース及び開口数が各々図２、２Ａ及び２Ｂのバージョンにおける付番されたエレメント、インタフェース及び開口数に類似する限りにおいて、類似の参照符号が使用されている。さらに、図２と３、２Ａと３Ａ及び２Ｂと３Ｂの各バージョン間に十分な類似性が存在し、かつ図３、３Ａ及び３Ｂの態様に関連する明示的な記述言語が欠けている限りにおいては、図２、２Ａ及び２Ｂの類似する態様の詳細な説明は、図３、３Ａ及び３Ｂにおけるこのような態様を説明するものと見なされる。
【００２７】
図４Ａから７Ｂを参照すると、様々な代替照明アセンブリ２０は、図１から３Ｂまでの何れかに描かれている導光エレメント４０等の少なくとも２つである複数の導光エレメント４０を含む導光アセンブリ１５０を組み込んでいる。少なくとも２つである複数の導光エレメント４０を備える様々な照明アセンブリにおいては、導光エレメント４０は「導光分岐エレメント４０」とも呼ばれ、または単に「分岐エレメント４０」とも呼ばれる。次の段落では、代替として様々に構成される「多分岐」照明アセンブリ２０を、参照される個々の図面に関連して説明する。
【００２８】
図４Ａを参照すると、ある例示的な照明アセンブリ２０は、各々が光源開口数ＮＡLS上へ光を放射する発光面２７を含む複数の発光エレメント２５を含む。発光エレメント２５は、予め決められた照明アレイ・フォーマットＦIAに従って空間的に配列される。本明細書の要約部分で述べたように、発光エレメント２５は、例えば様々な二次元平面フォーマットで、または曲面フォーマットで代替的に配列されるが、図４Ａの例示的なバージョンでは、発光エレメント２５は主として側面から見て（即ち、分岐エレメント４０の軸に垂直に見て）５×５アレイに配列されている。
【００２９】
照明アセンブリ２０は、集光端１５２（或いは、入力端１５２）と、出力端１５４と、各発光エレメント２５に対応する少なくとも１つの細長い導光分岐エレメント４０とを有する導光アセンブリ１５０を含む。細長い導光分岐エレメント４０は各々、例えば図１から３Ｂまでに関連して先に述べた一般形状の何れであってもよい。しかしながら、例示及び説明の都合上、図４Ａ及び図４Ｂに示す導光分岐エレメント４０、及びより一般的には多分岐照明アセンブリ２０の図は図１及び２に表されている導光エレメント４０の一般形式であり、明確に指摘されるか別段に文脈により暗示されていない限り、変更テーパ６０の小さい端６２は分岐エレメント４０の入射端４２として機能する。しかしながら明確を期して、図面によっては、個々の分岐エレメント４０のテーパ６０は、それらの説明が行われない図面に包含されていても、考慮対象である輪郭的態様の理解にとって重要ではないという理由で省略されている。分岐エレメント４０は、分岐エレメントの入射端４２が、図４Ｂに示すような集光アレイ密度ＤCAを呈する予め決められた集光アレイ・フォーマットＦCAに従って導光アセンブリ１５０の集光１５２で離隔された関係で保持されるように、互いに固定された関係で取り付けられる。入射端４２の配列は、発光エレメント２５の空間的配列に一致する。
【００３０】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、分岐エレメント４０の放射端４４は導光アセンブリ１５０の出力端１５４に一致し、集光アレイ密度ＤCAより高密である出力アレイ密度ＤOAを呈する予め決められた出力アレイ・フォーマットＦOAに従って固定的に保持される。多くのバージョンにおいて、分岐エレメント４０の放射端４４は、集合的な放射端４４が複数の発光エレメント２５から集められる光を集合的な出力開口数ＮＡO上へ放射する連続性の出力面１５５を形成するように、隣接して溶融されるか、他の方法により接触した関係で固定される（例えば、エポキシまたは他の選択的に硬化可能な接着剤で結合される）。さらに、もしくは代替として、様々な導光分岐エレメント４０は、プラスチックまたは他の高分子材料が射出され、または他の方法で導入されて導光アセンブリ１５０内の分岐エレメント４０間の隙間が充填される射出成形プロセスにより、相互に固定された空間的関係性で保持される。図４Ｃはこのような光導アセンブリを例示するものであり、２０個（即ち、４×５アレイ）の分岐エレメント４０が射出成形されたハウジング１６０によって保持されている。このようなハウジング１６０の優位点としては、（ｉ）分岐エレメント４０の機械的損傷からの保護、（ｉｉ）発光エレメント２５の固定された相補アレイへの単純化されたカップリング、及び（ｉｉｉ）導光アセンブリ１５０のモジュール性、がある。
【００３１】
図４Ａから４Ｃに示す例示的な導光アセンブリ１５０においては、集光アレイ・フォーマットＦCAは、導光分岐エレメント４０の入射端４２の入射面４３が平らな集光アレイＡPCを画定する類のものである。同様に、放射端４４の放射面４５は共通の出力端１５４における出力面１５５において平らな放射アレイＡPEを画定する。さらに、選択された分岐エレメント４０の集合における各分岐エレメント４０は、出力アレイ密度ＤOAを集光アレイ密度ＤCAより高密にするために、入射端及び放射端４２及び４４間で屈曲される。
【００３２】
図５を参照すると、ある例示的な導光アセンブリ１５０は複数の屈曲されていない（即ち、意図的に曲げられていない）分岐エレメント４０を含む。この例示的なバージョンでは、出力アレイ密度ＤOAを集光アレイ密度ＤCAより高密にするために、分岐エレメント４０は、それらが互いに導光アセンブリ１５０の共通の出力端１５４へ向かって収束するように固定的に保持される。さらに、図５の例示的なバージョンでは、分岐エレメント４０の入射面４３は湾曲した集光アレイＡCCを画定し、放射面４５は湾曲した出力面１５５に湾曲した放射アレイＡCEを画定する。照明アレイ・フォーマットＦIAは、発光エレメント２５が、湾曲した集光アレイＡCCの曲率に一致する曲率を有する湾曲した照明アレイＡCIを画定する類のものである。出力面１５５の凹形の湾曲は、出力面１５５が接触係合状態にある光再配向エレメント２００の受光面２０５の凸形の湾曲を補足する（即ち、上記凸形の湾曲に一致する）。図５に示す特定の実施形態では、光の収集／透過効率は、導光分岐エレメント４０の軸（付番されていない）を、それらが光再配向エレメント２００の受光面２０５に直角になるように、かつ発光エレメント２５が分岐エレメント４０の入射面４３と軸方向で位置が合うように位置合せを行うことによって促進される。
【００３３】
図１から３Ｂの例示的な実施形態に関連づけられる個々の導光エレメント４０の説明に関連して述べたように、バージョンによっては、集光及び光透過効率は、様々な放射−受光カップリングまたは光インタフェースにおいて、インタフェースの光供給側が光を放射する先の開口数よりも等級が低くない受光開口数を選択することによって最適化される。複数の導光エレメント４０の放射面４５が結合して光導アセンブリの共通の出力端１５４に連続性の出力面１５５を形成する場合、図４Ａから４Ｃのようにこの出力面１５５が平面であるか、図５のように曲面であるかに関わらず、様々なバージョンは、光再配向エレメント２００の受光開口数ＮＡaの等級が出力面１５５において導光アセンブリ１５０の出力開口数ＮＡOより低くない類のものである。
【００３４】
図６Ａ及び６Ｂは、添付のクレームに記載されている本発明の一般的な範囲及び意図に包含されるさらなる追加的な非限定的変形例を示す。各バージョンは、湾曲した連続性の出力面１５５を画定する放射面４５で終わる屈曲した導光分岐エレメント４０を含む。さらに、各例では、発光エレメントが示されていないが、分岐エレメント４０は、分岐エレメント４０の入射端４２が導光アセンブリ１５０の集光端１５２において離隔された関係で保持されるように、互いに固定された関係で取り付けられ、その入射端４２は、図４Ｂの入射端の描画部分に示されている平らな集光アレイ・フォーマットＡPCに類似する概して平らな集光アレイＡPCを画定する。図６Ａのバージョンでは、選択された分岐エレメント４０の集合における各分岐エレメント４０（即ち、アレイ内の中心の分岐エレメント４０を除く全て）は、その分岐エレメント４０の長さに沿ってその入射端４２を始点とする最初の部分が隣の分岐エレメント４０の対応する部分に平行し、かつその分岐エレメント４０の長さに沿ってその放射端４４を始点とする第２の部分が隣の分岐エレメント４０の対応する部分に平行するように２回屈曲される。このバージョンでは、各分岐エレメント４０の放射端４４は、光再配向エレメント２００の受光面２０５の局所化された曲率を補足しかつ導光アセンブリ１５０の出力面１５５の全体的な凹形の湾曲の形成に微小に寄与するために、細かく湾曲される。これに対して、図６Ｂに示すバージョンは、選択された分岐エレメント４０の集合における各分岐エレメント４０が、各分岐エレメント４０の放射端４４を始点とする部分が光再配向エレメント２００の凸形の受光面２０５に対して直角の軸（表示されていない）を有するように一度屈曲される類のものである。
【００３５】
明確に示していないが、例えば、湾曲した出力面１５５で終わりかつ上記出力面１５５を画定する湾曲した集光アレイＡCCで湾曲した集光アレイ・フォーマットＦCAを呈する２回屈曲された分岐エレメント４０を含む代替バージョンもまた、添付のクレームに記載されている範囲及び意図に包含されることは認識されるべきである。
【００３６】
クレームの範囲には、同じ発光エレメント２５からの光を集めるために少なくとも２つの分岐エレメント４０が位置合わせされるバージョンも黙示的に包含されるが、図７Ａ及び７Ｂは、このようなバージョンの例示的な非限定的構成を２例示す。より具体的には、図７Ａは、複数の屈曲された分岐エレメント４０を有する導光アセンブリ１５０を描いている。屈曲された分岐エレメント４０は各々、発光エレメント２５から放射される放射光線と軸方向に位置合わせされる入射端４２を始点とする部分を含む。例えば、このようなバージョンでは、発光エレメント２５が球形パターンで放射すれば、分岐エレメント４０の入射端４２は、発光エレメント２５から放射される光を表す光線が逆に追跡され得るポイントを中心とする球の一部を表す形状で位置合わせされる。図７Ａに示すバージョンでは、導光アセンブリ１５０の出力面１５５を始点とする複数の分岐エレメント４０の一部は互いに平行であり、終点で平らな出力面１５５を画定する。図７Ｂに示す例示的な構成は図７Ａに共通するエレメントを含むが、より均一な出力をもたらすために複数の分岐エレメント４０の放射端４４から放射される光が内部で「混合」されかつ統合される混合トンネル１７０が追加されている。図示されていないが、複数の発光エレメント２５が単一の導光エレメント４０により集められる光を放射するバージョンも等しく暗示される。
【００３７】
これまでの説明は、本発明の原理の例示として考慮されるべきものである。さらに、当業者には本発明の範囲及び精神を逸脱することなく様々な態様及び実装に対する修正及び変更が浮かぶことから、これまでの説明が添付のクレームに記載されている本発明を図示されかつ記述されているままの構成、実装及びバージョンに限定するものでないことは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】その小さい端が導光エレメントの入射端として機能する一体成形された変更テーパを有する導光エレメントを含む照明アセンブリを示す。
【図１Ａ】テーパの小さい端または大きい端の何れも導光エレメントの入射端または放射端として機能しないように一体成形された変更テーパを有する導光エレメントを含む照明アセンブリを示す。
【図１Ｂ】その大きい端が導光エレメントの放射端として機能する一体成形された変更テーパを有する導光エレメントを含む照明アセンブリを示す。
【図２】導光エレメントの長さに沿って一体式に包含される代わりに、離散する変更テーパが、光学縦列を画定する導光エレメントを形成すべく適用性に応じて少なくとも１つの比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメントに接合される、各々図１、１Ａ及び１Ｂに類似する構造バージョンを示す。
【図２Ａ】導光エレメントの長さに沿って一体式に包含される代わりに、離散する変更テーパが、光学縦列を画定する導光エレメントを形成すべく適用性に応じて少なくとも１つの比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメントに接合される、各々図１、１Ａ及び１Ｂに類似する構造バージョンを示す。
【図２Ｂ】導光エレメントの長さに沿って一体式に包含される代わりに、離散する変更テーパが、光学縦列を画定する導光エレメントを形成すべく適用性に応じて少なくとも１つの比較的テーパ状でないクラッド・ロッド・セグメントに接合される、各々図１、１Ａ及び１Ｂに類似する構造バージョンを示す。
【図３】クラッド・ロッド・セグメントの代わりに、離散する変更テーパは、適用性に応じて、少なくとも２つの隣接して突き合わされる（例えば、クラッド−クラッド）導光構成エレメントより成る細長い導光バンドルの形式の少なくとも１つの比較的テーパ状でないセグメントに接合される、各々図２、２Ａ及び２Ｂに類似する構造バージョンを示す。
【図３Ａ】クラッド・ロッド・セグメントの代わりに、離散する変更テーパは、適用性に応じて、少なくとも２つの隣接して突き合わされる（例えば、クラッド−クラッド）導光構成エレメントより成る細長い導光バンドルの形式の少なくとも１つの比較的テーパ状でないセグメントに接合される、各々図２、２Ａ及び２Ｂに類似する構造バージョンを示す。
【図３Ｂ】クラッド・ロッド・セグメントの代わりに、離散する変更テーパは、適用性に応じて、少なくとも２つの隣接して突き合わされる（例えば、クラッド−クラッド）導光構成エレメントより成る細長い導光バンドルの形式の少なくとも１つの比較的テーパ状でないセグメントに接合される、各々図２、２Ａ及び２Ｂに類似する構造バージョンを示す。
【図４Ａ】平らな集光アレイ・フォーマットからの光を出力における放射点が入力における入射点より高密に配置される平らな出力アレイ・フォーマットへガイドする複数の細長い屈曲した導光分岐エレメントを備える導光アセンブリを含む照明アセンブリを示す。
【図４Ｂ】図４Ａに示す照明アセンブリの導光アセンブリの入力図、側面図及び出力図を略示したものである。
【図４Ｃ】複数の導光分岐エレメントが、分岐エレメント間の隙間を充填するプラスチックまたは他の射出可能な高分子材料製のハウジングにより互いに固定された空間的関係性で保護されかつ維持される導光アセンブリを示す。
【図５】湾曲した集光アレイ・フォーマットからの光を出力における放射点が入力における入射点より高密に配置される湾曲した出力アレイ・フォーマットへガイドする複数の細長い屈曲のない導光分岐エレメントを備える導光アセンブリを含む照明アセンブリを示す。
【図６Ａ】各々、連続する湾曲した出力面を画定すべく結合する放射面で終わる屈曲した導光分岐エレメントを含む代替変形例を示す。
【図６Ｂ】各々、連続する湾曲した出力面を画定すべく結合する放射面で終わる屈曲した導光分岐エレメントを含む代替変形例を示す。
【図７Ａ】導光アセンブリの複数の導光分岐エレメントが単一の発光エレメントからの光を集める照明アセンブリの代替バージョンを示す。
【図７Ｂ】導光アセンブリの複数の導光分岐エレメントが単一の発光エレメントからの光を集める照明アセンブリの代替バージョンを示す。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年7月30日(2008.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明アセンブリであって、
少なくとも１つの発光エレメントと、
共通の出力端及び複数の導光分岐エレメントを含む導光アセンブリと、を備え、前記導光分岐エレメントの各々は入射端と放射端とを含み、上記入射端と上記放射端との間で全長にわたって硬質であり、
（ａ）各入射端は、前記少なくとも１つの発光エレメントのうちの少なくとも１つに対する入射面を呈し、前記放射端は前記導光アセンブリの共通の出力端に一致する放射面を含み、（ｂ）前記少なくとも２つの硬質の導光分岐エレメントのうちの少なくとも１つは、その一部に沿って、各々小端の開口数及び前記小端の開口数より等級が低い大端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含み、（ｃ）前記変更テーパは、前記小端の方が前記大端より前記導光エレメントの入射端へ近接するように方向づけられ、（ｄ）前記硬質の導光分岐エレメントは、
（ｉ）前記導光エレメントの入射端が集光アレイ密度を呈する所定の集光アレイフォーマットに従って一定の空間的関係で保持され、
（ｉｉ）前記導光エレメントの放射端が前記集光アレイ密度より高密度の出力アレイ密度を呈する所定出力アレイフォーマットに従って保持されるように、相互に固定された状態で取り付けられている照明アセンブリ。
【請求項２】
（ｉ）少なくとも１つの発光エレメントは、所定の照明アレイフォーマットに従って一定の離れた状態で配置されている複数の発光エレメントを備え、
（ｉｉ）上記導光アセンブリは、各発光エレメントに対応する導光分岐エレメントを含み、
（ｉｉｉ）上記導光分岐エレメントの入射端は、複数の発光エレメントの前記一定の離れた配置に対応する所定の集光アレイフォーマットに従って離れた状態で保持される、請求項１記載の照明アセンブリ。
【請求項３】
導光分岐エレメントの放射端は、放射端が集合的に複数の発光エレメントから集められる光を集合的な出力開口数上へ放射する連続の出力面を形成するように、接触する状態で固定される、請求項２記載の照明アセンブリ。
【請求項４】
集合的な放射端により形成される連続の出力面は（ｉ）平面または（ｉｉ）湾曲している、請求項３記載の照明アセンブリ。
【請求項５】
発光エレメントのうちの少なくとも１つは発光ダイオードである、請求項３記載の照明アセンブリ。
【請求項６】
（ｉ）導光分岐エレメントの放射端は、放射端が集合的に複数の発光エレメントから集められる光を集合的な出力開口数上へ放射する連続の出力面を形成するように、接触する状態で固定され、（ｉｉ）集合的な放射端により形成される連続の出力面は（ａ）平面または（ｂ）湾曲している、請求項１記載の照明アセンブリ。
【請求項７】
（ｉ）少なくとも１つの発光エレメントは、所定の照明アレイフォーマットに従って一定の離れた状態で配置されている複数の発光エレメントを備え、
（ｉｉ）導光アセンブリは、各発光エレメントに対応する導光分岐エレメントを含み、
（ｉｉｉ）導光分岐エレメントの入射端は、複数の発光エレメントの前記一定の離れた配置に対応する所定の集光アレイフォーマットに従って離れた状態で保持され、
（ｉｖ）集光アレイ密度は出力アレイ密度より低い、請求項６記載の照明アセンブリ。
【請求項８】
発光エレメントのうちの少なくとも１つは発光ダイオードである、請求項７記載の照明アセンブリ。
【請求項９】
開口数変更テーパを含む導光分岐エレメントのうちの少なくとも１つはさらに、その一部に沿って、変更テーパに対して非テーパ状の第１端及び第２端を有する導光セグメントを含み、（ｉ）前記第１及び第２端の一方は変更テーパの前記小端及び大端の一方へ連接され、上記第１及び第２端の他方は上記導光分岐エレメントの入射端及び放射端の一方に一致し、（ｉｉ）前記非テーパ状のセグメントは、（ａ）それを介して光が内部全反射で伝搬するクラッド・ロッド・セグメント、及び（ｂ）その構成エレメントの各々を介して光が内部全反射で伝搬する少なくとも２つの隣接する導光構成エレメントより成る導光バンドル、のうちの一方を備える、請求項１記載の照明アセンブリ。
【請求項１０】
共通の出力端及び複数の導光分岐エレメントを備える導光アセンブリであって、前記導光分岐エレメントの各々は入射端と放射端とを含み、
（ａ）それぞれの集光分岐エレメントは上記導光分岐エレメントは前記入射端と上記放射端との間で全長にわたって硬質であり、（ｂ）各入射端は集光入射面を含み、上記放射端は前記導光アセンブリの共通の出力端に一致する放射面を含み、（ｃ）前記導光分岐エレメントのうちの少なくとも１つは、その一部に沿って、各々小端の開口数及び小端の開口数より等級が低い大端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含み、（ｄ）変更テーパを含んだ各導光分岐エレメントの前記変更テーパは、前記小端の方が前記大端より前記導光分岐エレメントの入射端へ近接するように方向づけられ、（ｅ）前記導光分岐エレメントは、
（ｉ）前記導光分岐エレメントの入射端が集光アレイ密度を呈する所定の集光アレイフォーマットに従って一定の空間関係で保持され、
（ｉｉ）前記導光分岐エレメントの放射端が前記集光アレイ密度より高密度の出力アレイ密度を呈する所定の出力アレイフォーマットに従って保持されるように、相互に固定された関係で取り付けられる光導アセンブリ。
【請求項１１】
（ｉ）所定の集光アレイフォーマットは、導光分岐エレメントの入射端が離れた関係で保持され、
（ｉｉ）前記導光分岐エレメントの放射端は、該放射端が集合的に（ａ）平面または（ｂ）湾曲している、連続出力面を形成するように接触する状態で固定される、
の少なくとも一方である請求項１０記載の光導アセンブリ。
【請求項１２】
（ｉ）複数の導光分岐エレメントの入射端は、複数の発光エレメントがそれに従って離れた状態で保持される所定の照明アレイフォーマットに対応する集光アレイフォーマットに従って保持され、
（ｉｉ）導光アセンブリは各発光エレメントに対応する導光分岐エレメントを含む、請求項１１記載の光導アセンブリ。
【請求項１３】
共通の出力端及び少なくとも２つである複数の導光分岐エレメントとを含む光導アセンブリであって、上記導光分岐エレメントの各々は入射端と放射端とを含み、
（ａ）各導光分岐エレメントは上記入射端と上記放射端との間で全長にわたって硬質であり、（ｂ）各入射端は集光入射面を含み、各放射端は上記光導アセンブリの上記共通出力端に一致する放射面を含み、（ｃ）上記硬質の導光分岐エレメントは、その長さの一部に沿って、各々小さい端の開口数及び上記小さい端の開口数より等級が低い大きい端の開口数を呈する対向する大小端を有する開口数変更テーパを含み、（ｄ）各導光分岐エレメントの上記変更テーパは、上記小さい端の方が上記大きい端より上記導光分岐エレメントの入射端へ近接するように方向づけられ、（ｅ）上記硬質の導光分岐エレメントは、
（ｉ）上記導光分岐エレメントの入射端が集光アレイ密度を呈する予め決められた集光アレイ・フォーマットに従って一定の空間的関係性で保持されるように、かつ、
（ｉｉ）上記導光分岐エレメントの放射端が上記集光アレイ密度より高密度の出力アレイ密度を呈する予め決められた出力アレイ・フォーマットに従って保持されるように、相互に固定された関係で取り付けられる光導アセンブリ。
【請求項１４】
（ｉ）予め決められた集光アレイ・フォーマットは、入射端が導光分岐エレメントを空間的に離れた関係で維持するように提供されているか、あるいは、
（ｉｉ）上記導光分岐エレメントの放射端は、上記放射端が（ｉ）平坦面あるいは（ｉｉ）湾曲面である連続的出力面を集合的に形成するように接触関係で固定されている、
請求項１３記載の光導アセンブリ。
【請求項１５】
（ｉ）複数の導光分岐エレメントの入射端は、複数の発光エレメントを固定された相互空間的関係でアレンジする予め決められた照明アレイ・フォーマットに対応した集光フォーマットに従って維持され、
（ｉｉ）光導アセンブリは各発光エレメントに対応する導光分岐エレメントを含む、
請求項１４記載の光導アセンブリ。
【国際調査報告】
2008541357.tif 000020