(57)【要約】  本開示は、歩行者用横断歩道の照明に有用とすることができるボラード型照明器具などの、照明器具として使用可能な光ダクトの光送達及び光分配構成要素について記述するものである。このボラード型照明器具には、横断歩道と、横断歩道内の歩行者を照らすための光を概して制限する設計が含まれ、これによって、歩行者及び／又は横断歩道に近づく運転者にグレアをもたらす可能性がある光が最小限に抑えられる。この送達及び分配システム（すなわち光ダクト及び光ダクト抽出器）は、光ダクトの長手方向軸を中心に実質的にコリメートされ、更に光ダクトの入口にわたって好ましくは実質的に均一であるような光を、送達することができる任意の光源を用いると効果的に機能することができる。
2016524797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明器具であって、
長手方向軸、光入力端、反対側の端、及び空洞を取り囲む反射性内側表面を有する光ダクトと、
前記反射性内側表面内に配置された複数の空隙を含む光出力領域であって、光がこれによって前記空洞から外に出ることができる、光出力領域と、
非対称ターニングフィルムであって、
それぞれが前記光出力領域に隣接し、かつ前記長手方向軸に対して垂直に整列された頂を有する、平行プリズム微小構造を含む第１の表面と、
反対側の第２の平面表面と、を備える、非対称ターニングフィルムと、を備え、
各頂が、前記長手方向軸及び前記反対側の第２の平面表面に対して垂直な二分割線を有するプリズム角を含み、前記二分割線が、前記プリズム角を、前記光入力端に近接する第１の頂角と、前記反対側の端に近接する異なる第２の頂角とに分割する、照明器具。
【請求項２】
前記第１の頂角が前記第２の頂角よりも大きい、請求項１に記載の照明器具。
【請求項３】
前記光入力端、前記反対側の端、又は前記光入力端と前記反対側の端との両方を通して、前記光ダクト内に光を射出することができる光源を更に含む、請求項１に記載の照明器具。
【請求項４】
前記光入力端を通して、前記光ダクト内に光を射出することができる光源を更に備え、前記反対側の端が、前記光入力端に向かって入射光を反射することができる反射性表面を備える、請求項１に記載の照明器具。
【請求項５】
前記複数の空隙と交差する光線が空洞から出て、前記長手方向軸に平行な第１の面内の前記非対称ターニングフィルムによって、出力角に向けて偏向され、前記出力角は、中心出力方向のある角拡散の範囲内であり、前記中心出力方向が、前記長手方向軸に垂直でかつ前記反対側の端を通過する第２の平面と交差しない、請求項１に記載の照明器具。
【請求項６】
前記非対称ターニングフィルムの前記反対側の平面表面に隣接するステアリングフィルムを更に備え、前記ステアリングフィルムは、前記非対称ターニングフィルムから出る光線を、前記長手方向軸に対して垂直な第３の面内の向けられた方向へと屈折させるよう構成されている、前記長手方向軸に平行な複数の平行隆起を有する、請求項１に記載の照明器具。
【請求項７】
前記複数の空隙が、前記長手方向軸に沿って変化する面密度を含む、請求項１に記載の照明器具。
【請求項８】
前記出力表面が平面表面又は曲面表面である、請求項１に記載の照明器具。
【請求項９】
照明器具であって、
長手方向軸、光入力端、反対側の端、及び、空洞を取り囲む反射性内側表面を有する光ダクトと、
前記反射性内側表面内に配置された複数の空隙を含む光出力領域であって、光がこれによって前記空洞から外に出ることができる、光出力領域と、
非対称ターニングフィルムであって、
それぞれが前記光出力領域に隣接し、かつ前記長手方向軸に対して垂直に整列された頂を有する、平行プリズム微小構造を含む第１の表面と、
反対側の第２の平面表面と、を備える、非対称ターニングフィルムと、
前記光入力端を通して前記光ダクト内に光ビームを射出するよう配置された光源と、を備え、
各頂が、前記長手方向軸及び前記反対側の第２の平面表面に対して垂直な二分割線を有するプリズム角を含み、前記二分割線が前記プリズム角を、前記光入力端に近接する第１の頂角と、前記反対側の端に近接する異なる第２の頂角とに分割する、照明器具。
【請求項１０】
前記第１の頂角が前記第２の頂角よりも大きい、請求項９に記載の照明器具。
【請求項１１】
前記反対側の端が、前記光源からの光を反射して前記光入力端に向かって戻すことができる反射性表面、又は第２の光ビームを前記光ダクト内に射出することができる第２の光源を含む、請求項９に記載の照明器具。
【請求項１２】
前記複数の空隙と交差する前記反対側の端に向かう第１の伝搬方向を有する第１の光線が、前記空洞から外に出て、前記長手方向軸に対して垂直な面から、第１の角拡散内で、前記非対称ターニングフィルムによって偏向され、かつ前記複数の空隙と交差する記光入力端に向かう第２の伝搬方向を有する第２の光線が、前記空洞から外に出て、前記長手方向軸に対して垂直な前記面から、第２の角拡散内で、前記非対称ターニングフィルムによって偏向される、請求項９に記載の照明器具。
【請求項１３】
前記第１の角拡散及び前記第２の角拡散がそれぞれ、前記長手方向軸に対して垂直でかつ前記反対側の端を通過する第２の面と交差しない、中心出力方向を含む、請求項１２に記載の照明器具。
【請求項１４】
前記非対称ターニングフィルムの前記反対側の平面表面に隣接するステアリングフィルムを更に備え、前記ステアリングフィルムは、前記非対称ターニングフィルムからの光線を、前記長手方向軸に対して垂直な第３の面内の向けられた方向へと屈折させるよう構成されている前記長手方向軸に平行な複数の平行隆起を有する、請求項９に記載の照明器具。
【請求項１５】
前記光源が、少なくとも１つのコリメーションホーンと、前記コリメーションホーン内に光を射出するよう配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）とを備える、請求項９に記載の照明器具。
【請求項１６】
前記光ビームが、約１０度以下のコリメーション半角を含む、請求項９記載の照明器具。
【請求項１７】
前記第１の角拡散及び前記第２の角拡散がそれぞれ約１０度未満である、請求項１２に記載の照明器具。
【請求項１８】
前記第１の頂角が約３７度であり、かつ前記第２の頂角が約３５度である、請求項９に記載の照明器具。
【請求項１９】
前記光源に電源を供給する電池を更に備える、請求項９に記載の照明器具。
【請求項２０】
前記電池を充電することができる太陽電池を更に備える、請求項１９に記載の照明器具。
【請求項２１】
前記光源が、取り付けられたスイッチ、配線接続、ワイヤレス接続、タイマー、又はこれらの組み合わせにより制御される、請求項９に記載の照明器具。
【請求項２２】
前記光ダクト、前記光出力領域、前記非対称ターニングフィルム、及び前記光源を、少なくとも部分的に囲繞するハウジングを更に備える、請求項９に記載の照明器具。
【請求項２３】
歩行者用横断歩道を照明するための方法であって、
請求項１０に記載の少なくとも１つの照明器具を、前記長手方向軸が鉛直に配置されるように、歩行者用横断歩道に隣接して道路上に配置することと、
周辺区域の照明を低減しながら、前記横断歩道を照明するように、前記光源に給電することと、を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
車両安全性を最大限に進歩させる潜在性は、新興成長経済地域、特に先進国の人里離れた地域に存在する。夜間の視認性低下は、車両／歩行者衝突による歩行者死亡事故の主要原因である。運転者と歩行者両方を危険にさらす場合がある過剰なグレアを防止しながら、横断歩道にいる歩行者の照明を改善することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
本開示は、例えば、歩行者用横断歩道の照明に有用とすることができるボラード型照明器具などの、照明器具として使用可能な光ダクトの光送達及び光分配構成要素について記述するものである。このボラード型照明器具には、横断歩道と、横断歩道内の歩行者を照らすための光を、歩行者及び／又は横断歩道に近づく運転者にグレアをもたらす可能性がある光が最小限に抑えられるように、概して制限する設計が含まれる。この送達及び分配システム（すなわち光ダクト及び光ダクト抽出器）は、光ダクトの長手方向軸を中心に実質的にコリメートされ、更に光ダクトの入口にわたって好ましくは実質的に均一でもある、光を送達することができる任意の光源で効果的に機能することができる。
【０００３】
一態様では、本開示は、長手方向軸、光入力端、反対側の端、及び空洞を取り囲む反射性内側表面を有する光ダクトと、この反射性内側表面内に配置された、これによって光が空洞から外に出ることができる複数の空隙を含む光出力領域と、非対称ターニングフィルムと、を含む、照明器具を提供する。非対称ターニングフィルムは、それぞれが光出力領域に隣接し、かつ長手方向軸に対して垂直に整列された頂を有する、平行プリズム微小構造を含む第１の表面と、反対側の第２の平面表面とを含み、各頂が、長手方向軸及び反対側の第２の平面表面に対して垂直な二分割線を有するプリズム角を含み、この二分割線が、プリズム角を、光入力端に近接する第１の頂角と、反対側の端に近接する異なる第２の頂角とに分割する。
【０００４】
別の一態様では、本開示は、長手方向軸、光入力端、反対側の端、及び空洞を取り囲む反射性内側表面を有する光ダクトと、この反射性内側表面内に配置された、これによって光が空洞から外に出る複数の空隙を含む光出力領域と、非対称ターニングフィルムと、光入力端を通して光ダクト内に光ビームを射出するよう配置された光源と、を含む、照明器具を提供する。非対称ターニングフィルムは、それぞれが光出力領域に隣接し、かつ長手方向軸に対して垂直に整列された頂を有する、平行プリズム微小構造を含む第１の表面と、反対側の第２の平面表面とを含み、各頂が、長手方向軸及び反対側の第２の平面表面に対して垂直な二分割線を有するプリズム角を含み、この二分割線がプリズム角を、光入力端に近接する第１の頂角と、反対側の端に近接する異なる第２の頂角とに分割する。
【０００５】
更に別の一態様では、本開示は、歩行者用横断歩道に隣接して道路上に少なくとも１つの照明器具を位置付けることを含む、歩行者用横断歩道を照明する方法を提供する。この照明器具は、長手方向軸を有する光ダクトと、光入力端と、反対側の端と、空洞を取り囲む反射性内側表面と、この反射性内側表面内に配置された、これによって光が空洞から外に出ることができる複数の空隙を含む光出力領域と、非対称ターニングフィルムと、光入力端を通して光ダクト内に光ビームを射出するよう配置された光源と、を含む。非対称ターニングフィルムは、それぞれが光出力領域に隣接し、かつ長手方向軸に対して垂直に配列された頂を有する、平行プリズム微小構造を含む第１の表面と、反対側の第２の平面表面とを含み、各頂が、長手方向軸及び反対側の第２の平面表面に対して垂直な二分割線を有するプリズム角を含み、この二分割線はプリズム角を、光入力端に近接する第１の頂角と、反対側の端に近接する異なる第２の頂角とに分割する。この照明器具は、長手方向軸が鉛直に配置されるように、横断歩道に隣接して位置付けられる。歩行者用横断歩道を照明する方法は、光源に給電する工程を更に含み、これによって、周辺区域の照明を低減しながら、横断歩道を照明する。
【０００６】
上記の概要は、本開示の開示されるそれぞれの実施形態又は全ての実現形態を説明することを意図しない。以下の図面及び詳細な説明により、実例となる実施形態をより具体的に例示する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本明細書を通して、添付の図面を参照し、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【図１】照明された歩行者用横断歩道の概略斜視図である。
【図２Ａ】照明要素の分解概略斜視図である。
【図２Ｂ】照明要素の概略斜視図である。
【図２Ｃ】照明要素の一部分の概略側断面図である。
【図２Ｄ】照明器具の概略側断面図である。
【図２Ｅ】照明器具の概略側断面図である。
【図２Ｆ】照明器具の概略断面図である。
【０００８】
図は、必ずしも一定の比率の縮尺ではない。図中で用いられる同様の番号は同様の構成要素を指す。しかしながら、所与の図中の構成要素を指す数字の使用は、同一の数字を付された別の図中の構成要素を限定するものではないことが理解されよう。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示は、例えば、歩行者用横断歩道の照明に有用とすることができるボラード型照明器具などの、照明器具として使用可能な光ダクトの光送達及び光分配構成要素について記述するものである。記述されるボラード型照明器具は、歩道又は舗道表面から鉛直に位置付けられる光ダクトとすることができ、横断歩道にいる歩行者の鉛直照明を、高い顕著性及び最小限のグレアで提供することができる。様々な横断歩道歩行者照明ストラテジーを評価する研究がこれまで実施されており、ボラード型照明器具の初期試験では、有望な候補であることが示されている。開示されているボラード型照明器具は、横断歩道にいる歩行者と背景環境との間の視覚的コントラストを最大化するために、適切に設計されたターニングフィルム（及び所望によりステアリングフィルム）を有する中空光ダクトを採用して、横断歩道区域内に高度にコリメートされた光を送達する。この設備は、ハード配線又はワイヤレス対処のいずれかにより、横断歩道制御装置に組み込まれてもよく、かつ／又はこの設備は、一時的な使用、又は遠隔設置などのオフグリッド設置のために、日中に太陽光電池又はその他の環境発電技術により充電することができる電池で電源供給されてもよい。
【００１０】
以下の記述において、本明細書の一部を構成し、例示の目的で示されている添付図面を参照する。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想到され実施される場合がある点を理解されたい。以下の発明を実施するための形態はしたがって、限定的な意味で解釈されるべきではない。
【００１１】
本明細書で使用するすべての科学及び技術の専門用語は、特に指示がない限り、当該技術分野において一般的に使用される意味を有する。本明細書にて与えられる定義は、本明細書でしばしば使用される特定の用語の理解を容易にするものであり、本開示の範囲を限定することを意味しない。
【００１２】
特に断りがない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴部の大きさ、量、及び物理的特性を表わすすべての数字は、いずれの場合においても「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲で示される数値パラメータは、本明細書で開示される教示内容を用いて当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化し得る近似値である。
【００１３】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、単数形である「ａ（１つの）」、「ａｎ（１つの）」、及び「ｔｈｅ（その）」は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、複数の指示対象を有する実施形態を包含する。本明細書及び添付の「特許請求の範囲」で使用される場合、用語「又は」は、その内容によって別段の明確な指示がなされていない限りは、一般に「及び／又は」を含む意味で用いられる。
【００１４】
「下側」、「上側」、「下」、「下方」、「上方」、及び「その上」などを含むがこれに限らない、空間的に関連した用語は、本明細書で使用される場合、ある要素の別の要素に対する空間的関係を述べる上で説明を容易にする目的で用いられる。このような空間的に関連した用語には、図に示され本明細書に述べられる特定の配向以外に、使用中又は作動中のデバイスの異なる配向が含まれる。例えば、図中で示される対象物が反転又は裏返されている場合、他の要素の下方又は下として前に説明された部分は、その後はこれらの他の要素の上となるであろう。
【００１５】
本明細書で使用される場合、例えば、要素、構成要素、若しくは層が、別の要素、構成要素、若しくは層との「一致する界面」を形成する、又は「上にある」、「接続されている」、「結合されている」、又は「接触する」として説明されている場合、それは、例えば、特定の要素、構成要素、若しくは層の、直接上にあるか、これらと直接接続されるか、直接結合されるか、直接接触している可能性があり、あるいは介在する要素、構成要素、又は層が、特定の要素、構成要素若しくは層の上にあるか、これらと接続されているか、結合しているか、又は接触している可能性がある。例えばある要素、構成要素、又は層が、別の要素の「直接上にある」、別の要素に「直接接続される」、「直接結合する」、又は「直接接触する」ものとして表される場合、介在する要素、構成要素、又は層は存在しない。
【００１６】
本明細書で使用される場合、「有する（have）」、「有する（having）」、「含む（include）」、「含む（including）」、「備える（comprise）」、「備える（comprising）」等は、非制限的意味で使用され、一般に「含むがこれらに限定されない」ことを意味する。用語「〜からなる」及び「〜から本質的になる」は、用語「〜を含む」及び同様の語に包摂されることが理解されよう。
【００１７】
ミラー張り光ダクトは、所望するように抽出及び誘導するべき小さな光源からの光を、歩行者用横断歩道などの区域を照らすために効率的に送達することができる。そのようなミラー張り光ダクトは、例えばＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＥＳＲフィルム（可視光スペクトルにわたって９８％超の鏡面反射率を有する）などの３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから市販されている光学フィルムを使用することにより、独自に可能にすることができる。横断歩道照明システムの設計は、歩行者と運転者双方にとって危険になり得る潜在的なグレアを考慮し、これにより、照明面積は、好ましくは、照明器具から歩行者の目又は運転者の目へと投影される光が最小限になるように制御される。光の好適な制御は、照明器具内で十分にコリメートされた光を用いることと、照明器具から抽出された光のコリメーション及び方向を制御することとによって、実現することができる。
【００１８】
発光ダイオード（ＬＥＤ）を基にした照明は、白熱灯、蛍光灯、金属ハロゲン化物、及びナトリウム蒸気器具に基づいて世界中で設置されている既存設備のかなりの部分を、最終的に置き換えてもよく、特に、遠隔照明システムに使用するのに最適とすることができる。この主な原動力の１つは、ＬＥＤの投射視感度効率と、これらの他の光源の投射光の視感度効率との差である。ＬＥＤ照明を利用する際の課題としては、次の点が挙げられる：（１）照明器具により放射される最大輝度を、ＬＥＤにより放射される輝度よりもはるかに低くすること（例えば、グレアを排除するため）、（２）器具内のすべてのＬＥＤからの、照明器具により放射される輝度への均一な寄与を促進すること（すなわち、カラー混合を促進し、デバイスのビニング要件を低減すること）、（３）ＬＥＤ光源の小さなエテンデュを保持して、照明器具が放射する輝度の角分布を制御すること（すなわち、方向制御の可能性を保持すること）、（４）ＬＥＤ性能の急速な進化に伴い、照明器具が急速に旧式化するのを避けること（すなわち、照明器具全体を交換することなく、ＬＥＤの更新を容易にすること）、（５）光学設計の専門家ではないユーザーによる、照明器具のカスタマイズを行うアクセスを容易にすること（すなわち、モジュールアーキテクチャを提供すること）、および（６）ＬＥＤにより生じる熱線束を、過剰な重量、コスト、又は複雑さを伴うことなく、完全な性能を一貫して実現できるように管理すること（すなわち、効果的で、軽量かつ低コストの熱管理を提供すること）。
【００１９】
本明細書に記述されるダクト照明器具システムは、コリメートされたＬＥＤ光源に連結した場合、下記のようにして（１）〜（５）の課題に対処することができる（課題（６）は、ＬＥＤ照明要素の具体的な設計に関係する）。
（１）ＬＥＤにより放射される光束が、放射面積にわたって実質的に均一である輝度の角分布で、照明器具から放出される。照明器具の放射面積は典型的に、デバイスの放射面積に比べて何桁も大きく、これにより、最大輝度は何桁も小さい値になる。
（２）任意のコリメートされた光源のＬＥＤデバイスは、小さい面積を占めるアレイ内に密にクラスター化されている可能性があり、これらから観測者へのすべての経路は、かなりの距離及び複数の跳ね返りを伴う。照明器具に対して任意の位置にいる任意の観測者が、照明器具の放射表面の任意の場所を見る際、目に入射する光線を、逆向きに、システムを通ってＬＥＤデバイスに戻る角解像度内でトレースすることができる。光ダクト内の複数の跳ね返り、行程距離、及びアレイの寸法の小ささにより、これらのトレースは、アレイにわたってほぼ均一に分布して到達する。このようにして、観測者の目は、個々のデバイスからの放射を識別することはできないが、デバイスの平均のみを見ることができる。
（３）ＬＥＤに比べ、照明器具の放射面積が典型的に何桁も大きいということは、ＬＥＤにより放射される角分布を問わず、照明器具により放射される輝度の角分布を必要に応じて適切に形成できるという付随する能力を意味する。ＬＥＤからの放射は、光源によりコリメートされ、このコリメーションを保持するミラー張りダクトを通って放射区域へと伝導される。次に、輝度の放射角分布は、適切な微小構造表面を含めることにより、放射表面内に適するように形成される。あるいは、照明器具から離れた場所での角分布は、様々な方向に面する一連の外周セグメントを通して放射される光束を調節することにより、適するように形成される。光ダクト内のコリメーションの形成及びメンテナンスのためにのみ、これらの角制御手段の両方が可能である。
（４）ＬＥＤ光源は、物理的に近接しているおかげで、大きな照明システムの移動や交換をする必要なしに、除去及び交換を行うことができる。
（５）システムの各性能属性は、主に１つの構成要素により影響を受ける。例えば、有孔ＥＳＲの局所的開口面積のパーセントは、放射の空間的分布を決定し、所望による脱コリメーションフィルム構造（本明細書において「ステアリングフィルム」構造とも呼ばれる）の形状は、主にダクト横断角分布を決定する。よって、ユーザーが広範な種類の照明システムを組み立てることが可能になるように、限定的された一連の個別構成要素（例えば、一連の開口面積パーセントを備えた有孔ＥＳＲ、及び、均一な照明の標準半角のための一連の脱コリメーションフィルム）を製造及び販売することが実行可能である。
【００２０】
照明システムの光ダクト部分の１つの構成要素は、光ダクトの所望の部分から光を効率的に抽出できる能力であり、光ダクトを通る光束を劣化させることなしに、ダクト付き照明システムの残りの部分へと通過させることができる。中空の光ダクトからの光の抽出は、例えば、同時係属出願の米国特許出願整理番号第６１／７２０１１８号、表題「ＲＥＣＴＡＮＧＵＬＡＲ  ＬＩＧＨＴ  ＤＵＣＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」（代理人整理番号第７００５８ＵＳ００２号）、及び同第６１／７２０１２４号「ＣＵＲＶＥＤ  ＬＩＧＨＴ  ＤＵＣＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」（代理人整理番号第７０２２４ＵＳ００２号）（両方とも２０１２年１０月３０日出願）に更に記述されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
【００２１】
一方の場所から別の場所へ光を伝送するよう設計されたこれらのデバイス（例えば光ダクト）では、光学表面が、光のほぼすべてを反射すると同時に、最小限の量の光の入射を吸収及び伝送することが望ましい。このデバイスの一部分で、概して反射性の光学表面を用いて、選択された区域に光を送達し、次いで、既知の所定の方法でデバイスの外への光の伝送を可能にすることが望ましい場合がある。そのようなデバイスでは、本明細書に記述するように、光学表面の一部を部分的反射性の部分として提供し、これによって光が、所定の方法でデバイスから出ることができるようにすることが、望ましい場合がある。
【００２２】
多層光学フィルムが任意の光学デバイスに使用されている場合、いくつかの場合には、多層光学フィルム自体は、光学デバイス中でそれ自体を支えるのに十分な剛性を有していない場合があるため、多層光学フィルムは、支持体（これ自体が透明、不透明反射性、又はこれらの任意の組み合わせであるは場合がある）に積層させることができる、又は任意の好適なフレーム又はその他の支持構造を使って他の方法で支持することができることが理解されよう。
【００２３】
一般に、複数の空隙の位置付けと分布、非対称ターニングフィルムの構造化表面、及びステアリングフィルムの構造化表面の組み合わせは、光ダクト抽出器を通って出る光ビームの方向及びコリメーションを制御するために、独立に調整することができる。ダクト下流方向の放射の制御は、複数の空隙の分布と、その複数の空隙に隣接して配置される非対称ターニングフィルムの構造とによって影響を受ける可能性がある。ダクト横断方向の放射の制御もまた、複数の空隙の分布と、非対称ターニングフィルムに隣接して配置されるステアリングフィルムの構造とによって影響を受ける可能性がある。これは、ボラード型照明器具と鉛直の標的表面に関して図１に図示されている。本明細書の他の場所に記述されるように、照明器具の異なる場所が、標的表面上の異なる局所的範囲を照らすことができる。放射輝度の局所的強度を変えるため、異なる場所で有孔ＥＳＲの開口面積パーセントを調節することにより、標的表面の輝度の望ましいパターンを形成する方法が提供される。
【００２４】
図１は、本開示の一態様による、照明された歩行者用横断歩道１０の概略斜視図を示す。照明された歩行者用横断歩道１０は、縁石２０、横断歩道３０、歩行者４０、照明光線５０、及び照明器具高さ「ｈ」を有するボラード型照明器具１００などの少なくとも１つの照明器具を含む。図１では、４つのボラード型照明器具１００が示されており、それぞれが縁石２０の上に、横断歩道３０に隣接して配置されている。ボラード型照明器具１００のそれぞれは、例えば図１に示すような長方形、円形、楕円形、少なくとも１つの曲面を有する長方形、又は任意の所望の多角形若しくは曲線からなる断面形状を含む、任意の望ましい断面形状を有することができる。
【００２５】
ボラード型照明器具１００は、長手方向軸１１５を含む光ダクト１１０と、空洞を取り囲む反射性内側表面とを含む。光源１２１は、光ダクト１１０内の長手方向軸１１５に沿って、部分的にコリメートされた光ビーム（図示せず）を射出する。部分的にコリメートされた光ビームの一部分は、光出力表面１３０を通って光ダクト１１０から出ることができ、この光出力表面１３０で、本明細書の他の場所に記述されるように、光は複数の空隙を通って抽出される。一般に、本明細書に記述される任意の光ダクトの様々な場所に、任意の数の光出力表面を配置することができる。
【００２６】
光出力表面１３０を出た照明光線５０は、横断歩道３０に隣接する照明領域１９１上へと導かれる。照明領域１９１は、長手方向軸１１５に対して垂直な第１の方向１９３に沿い、かつ長手方向軸１１５に対して平行な第２の方向１９５にも沿って、所望するように位置付けることができる。本明細書の他の場所に記述されるように、光ダクト１１０からの照明領域１９１の大きさ及び形状は更に、空隙の分布、非対称ターニングフィルム、及び所望によるステアリングフィルム（図示せず）を調節することによって、変化させることができる。光出力表面１３０から出る光線は、照明領域１９１に照明の任意の望ましいレベル及びパターンを形成するよう構成することができ、一般に、本明細書の他の場所に記述されるように、歩行者の目に（又は、横断歩道に近づく際に運転者の目に）グレアを生じることなく、横断歩道内の歩行者を照明する、照明高さ「Ｈ」及び照明幅「Ｗ」を含む。１つの具体的な実施形態では、ボラード型照明器具１００は、約４フィート（１．２２ｍ）（このうち上側３フィート（９１ｃｍ）が、光を放射することができる）の全体的な照明器具高さ「ｈ」を有することができ、照明高さ「Ｈ」は、横断歩道の上の、成人歩行者の平均的な目の高さより低くすることができ（例えば約５フィート（１５２ｃｍ））、照明幅「Ｗ」は、横断歩道のおよその幅、例えば約８フィート（２４４ｃｍ）にすることができる。
【００２７】
１つの具体的な実施形態では、部分的にコリメートされた光ビーム（図示せず）は、本明細書の他の場所に記述されるように、中心光線からのコリメーション半角内に伝搬方向を有する光円錐を含む。部分的にコリメートされた光ビームの発散角は、中心光線をとりまく円錐内に対照的に分布していてよく、あるいは、非対称的に分布させることもできる。場合によっては、部分的にコリメートされた光ビームの発散角は、約０度〜約３０度、又は約０度〜２５度、又は約０度〜約２０度、又は更には約０度〜約１５度、又は約１０度未満の範囲とすることができる。１つの具体的な実施形態では、部分的にコリメートされた光ビームの発散角は、歩行者と運転車双方に許容可能なレベルの照明グレアを提供するために、約１０度未満とすることができる。
【００２８】
部分的にコリメートされた光線は、光ダクトの軸方向に沿って、光ダクトの内側に射出される。光ダクトの有孔反射性ライニング（例えば、有孔３Ｍ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｓｐｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ（ＥＳＲ）フィルムが、光ダクトの一部分に内張りされている。孔の間のＥＳＲに当たった光線は鏡面反射し、光ダクトの、入射光と同じ方向の円錐内に戻る。一般に、ＥＳＲの反射性ライニングは、ほとんどの可視波長にわたって反射率が少なくとも９８パーセントであり、鏡面反射方向から０．５度以上の方向の反射光は２パーセント以下である。孔（又は空隙）内に当たる光線は、方向の変化なしにＥＳＲを通過する。（ＥＳＲの面内の孔の寸法は、その厚さに対して大きいと見なされ、よって、孔の内側端に当たる光線はほとんどないことに注意。）孔に当たり、よって光ダクトから出る光線の確率は、有孔ＥＳＲの局所的開口面積パーセントに比例する。よって、光が光ダクトから抽出される割合は、開口面積パーセントを調節することによって制御することができる。
【００２９】
図２Ａは、本開示の一態様による、長方形光ダクト抽出器を含む照明要素２００の分解概略斜視図を示す。図２Ａに示される要素２１０〜２３０のそれぞれは、前述されている図１に示される同様に番号付けされた要素１１０〜１３０に対応する。例えば、図２Ａに示す光ダクト２１０は、図１の光ダクト１１０に対応している、といった具合である。照明要素２００は、長手方向軸２１５を有する光ダクト２１０、空洞を取り囲む反射性表面２１２、光入力端２１６、及び反対側の端２１７を含む。長手方向軸２１５の入力コリメーション半角θ０内に配置された、中心光線２２２及び境界光線２２４を有する、部分的にコリメートされた光ビーム２２０を、光ダクト２１０に沿って効率的に伝搬することができる。部分的にコリメートされた光ビーム２２０の一部が、光出力表面２３０の反射性表面２１２に配置された複数の空隙２４０の空隙を通って光ダクト２１０から出ることができ、ここで光が抽出される。複数の平行隆起微小構造２５２を有する非対称ターニングフィルム２５０が、光出力表面２３０に隣接して配置され、これによって、平行隆起微小構造２５２のそれぞれに対応する頂２５４が、光ダクト２１０の外側表面２１４に近接して位置付けられる。非対称ターニングフィルム２５０は、複数の空隙２４０のうちの１つを通って空洞から出る光線を遮ることができる。
【００３０】
それぞれステアリング頂２５５を備える複数の平行隆起２５３を有する所望によるステアリングフィルム２５１は、非対称ターニングフィルム２５０に隣接し、かつ光ダクト２１０の光出力表面２３０に相対して位置付けられる。複数の平行隆起２５３のそれぞれが、光ダクト２１０の長手方向軸２１５に対して平行に位置付けられ、これによって、複数の平行隆起２５３のそれぞれが、非対称ターニングフィルム２５０から出る光線を、長手方向軸２１５に対して垂直の方向に屈折させることができ、これによって、本明細書の他の場所に記述されるように、光出力表面２３０を通って空洞から出る光線は、非対称ターニングフィルムによって、光ダクト横断面に対して垂直な第１の面内に配置される第１の方向に偏向され、ステアリングフィルムによって、光ダクト横断面に対して平行な第２の面内の第２の方向に偏向される。
【００３１】
１つの具体的な実施形態では、複数の空隙２４０のそれぞれは、反射性表面２１２の厚さを完全に貫通した、又はその一部分だけを貫通した穴のいずれかの物理的な開口部とすることができる。１つの具体的な実施形態では、その代わりに、複数の空隙２４０のそれぞれは、光を実質的に反射しない、反射性表面２１２内に形成されたウィンドウなどの固体のクリアーな又は透明な領域とすることができる。いずれの場合でも、複数の空隙２４０は、表面で光を反射するのではなく、光を透過させることができるような、反射性表面２１２内の領域を指す。この空隙は、任意の好適な形状を有することができ、規則的又は不規則的のいずれでであってもよく、曲線形状（円弧、円、楕円、卵形など）、多角形形状（三角形、長方形、五角形など）、不規則形状（Ｘ形、ジグザグ、縞、斜線、星形など）、及びこれらの組み合わせを含むことができる。
【００３２】
複数の空隙２４０は、約５％〜約９５％の、任意の望ましいパーセント開口（すなわち非反射性）面積を有するように作成することができる。１つの具体的な実施形態では、この開口面積パーセントは、約５％〜約７０％、又は約１０％〜約５０％の範囲である。場合によっては、開口面積パーセントは約７０７０％とすることができる。１つの具体的な実施形態では、個々の空隙の寸法範囲も変えることができ、空隙の最大寸法は、約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、又は約０．５ｍｍ〜約３ｍｍ、又は約１ｍｍ〜約２ｍｍの範囲とすることができる。
【００３３】
場合によっては、この空隙は光出力表面２３０にわたって均一に分布させることができ、均一な寸法を有することができる。しかしながら、場合によっては、この空隙は光出力表面２３０にわたって異なる寸法及び分布を有することができ、出力領域にわたって変化する空隙（すなわち開口部）面積分布を生じるようにすることもできる。複数の空隙２４０は、所望により、切り替え可能な要素（図示せず）を含むことができ、これは例えば、同時係属の米国特許公開第２０１２−００５７３５０号「ＳＷＩＴＣＨＡＢＬＥ  ＬＩＧＨＴ−ＤＵＣＴ  ＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮ」に記述されているもののように、空隙開口面積を全閉から全開へと徐々に変化させることにより、光ダクトからの光出力を調整するのに使用することができる。
【００３４】
この空隙は、例えばダイ切断、レーザー切断、鋳造、成形などを含む、任意の好適な技法により成形されてもよい物理的な開口部とすることができる。この空隙は代わりに、数多くの異なる材料又は構造で提供することができる透明ウィンドウとすることができる。この区域は、多層光学フィルム、又は任意の他の透過性又は部分的透過性材料で作製することができる。この区域の光透過を可能にする一方法は、部分的に反射性でありかつ部分的に透過性の光学表面に、この区域を提供することである。部分的反射性は、様々な技法により、この区域の多層光学フィルムに付与することができる。
【００３５】
一態様では、区域は、例えば米国特許第７，１４７，９０３号（Ｏｕｄｅｒｋｉｒｋら）「Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」に記述されるような、１つの偏光を有する光を透過させると同時に、透過光に直交する偏光を有する光を反射することができる、単軸伸張された多層光学フィルムを備えてもよい。別の一態様では、この区域は、反射性フィルムを光透過性フィルムに変換するため、選択された領域において歪曲された多層光学フィルムを備えてもよい。そのような歪曲は、例えば、ＰＣＴ国際特許公開ＷＯ２０１００７５３５７号（Ｍｅｒｒｉｌｌら）「ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｌｍｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｓｐａｔｉａｌｌｙ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ」に記述されているように、例えばフィルムの一部を加熱することによりフィルムの層構造を低減することによって有効にすることができる。
【００３６】
選択的な複屈折性の低減は、内部層の少なくとも一部を、その中に以前から存在する光学的複屈折性を低減又は排除する弛緩を材料中に生じさせるのに十分に高く、しかしながらフィルム内での層構造の物理的完全性を維持するのに十分に低い温度へと、選択的に加熱するために、適切な量のエネルギーを第２のゾーンに慎重に送達することによって実施することができる。複屈折性の低減は部分的であってもよく、又は完全なものであってもよく、その場合、第１のゾーン内の複屈折性である内部層は、第２のゾーン内で光学的に等方性にされる。例示的な実施形態では、選択的な加熱は、少なくとも部分的には光又は他の放射エネルギーのフィルムの第２ゾーンへの選択的送達によって達成される。
【００３７】
１つの具体的な実施形態では、非対称ターニングフィルム２５０は、例えばＶｉｋｕｉｔｉ（商標）Ｉｍａｇｅ  Ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ  Ｆｉｌｍｓ画像誘導フィルム（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）などの微小構造フィルムとすることができる。非対称ターニングフィルム２５０は、本明細書の他の場所に記述されるように、異なる方向に光を誘導するために使用される様々な夾角を有するものなどの、１つの複数の平行隆起微小構造形状を含むか、又は２つ以上の異なる平行隆起微小構造形状を含むことができる。
【００３８】
図２Ｂは、本開示の一態様による図２Ａの照明要素２００の概略斜視図を示す。図２Ｂに示す概略斜視図は、照明要素２００の態様を更に説明するために使用することができる。図２Ｂに示される要素２１０〜２５０のそれぞれは、前述されている図２Ａに示される同様に番号付けされた要素２１０〜２５０に対応する。例えば、図２Ｂの光ダクト２１０は、図２Ａの光ダクト２１０に対応している、といった具合である。図２Ｂでは、外側２１４を含む光ダクト２１０の断面２１８は、長手方向軸２１５と、長手方向軸２１５を通過する第１の面２６０とに対して垂直であり、非対称ターニングフィルム２５０は、断面２１８に対して垂直である。同様に、第２の面２６５は断面２１８に平行であり、かつ第１の面２６０及び非対称ターニングフィルム２５０に対して垂直である。本明細書に記述されるように、断面２１８は一般に、平面上に配置された光出力表面２３０を含み、場合によっては、光出力表面２３０は、平面表面ダクトの別の平面部分を含むことができる。いくつかの典型的な断面形状の例としては、三角形、正方形、長方形、五角形、又はその他の多角形が挙げられる。
【００３９】
照明要素２００は更に、非対称ターニングフィルム２５０に隣接して配置された、所望によるステアリングフィルム２５１を含み、これによって、非対称ターニングフィルム２５０は、所望によるステアリングフィルム２５１と、光ダクト２１０の外側２１４との間に位置付けられる。所望によるステアリングフィルム２５１は、非対称ターニングフィルム２５０から出る光を遮るよう配置され、本明細書の他の場所に記述されるように、放射方向（すなわち第２の面２６５内の方向）に光の角拡散を提供する。
【００４０】
第２の面２６５内で光ダクトから出る光線の半角は、光ダクト内のコリメーションの半角に匹敵する。第１の面２６０内で光ダクトから出る光線の半角は、光ダクト内の半角の約半分である。すなわち、ＥＳＲのすぐ内側で、その方向の約半分のみが、孔を通って外に出る機会を有する。よって望ましい方向に光を誘導する正確さは、光ダクト内の半角が減少するにつれて増大する。
【００４１】
孔を通過する光線は、プリズム性非対称ターニングフィルム２５０に遭遇する。この光線は、非対称ターニングフィルム２５０の面に実質的に平行で、かつプリズムの軸に垂直な方向で、非対称ターニングフィルム２５０のプリズムに当たる。この垂線からの入射角の分散は、光ダクト内のコリメーションにより表わされる。この光線の大半は、本明細書の他の場所に記述されるように、遭遇した第１のプリズム面を通って屈折されることによってフィルムに入り、次に反対側の面で全反射（ＴＩＲ）され、最後にフィルムの反対側の平面表面を通って屈折される。光ダクトの軸に沿った方向の正味の変化は、本明細書の他の場所に記述されるように、非対称ターニングフィルムプリズム材料の屈折率と、プリズムの夾角とを使用することによって、容易に計算することができる。大部分の光線が伝搬され、ごくわずかな光のみが光ダクトに戻され、光ダクト内のコリメーションの維持が促進される。
【００４２】
非対称ターニングフィルム２５０を通過する光線は次に、本明細書の他の場所に記述されるように、所望による脱コリメーションフィルム又はプレート（所望によるステアリングフィルム２５１とも呼ばれる）に遭遇する可能性がある。所望によるステアリングフィルム２５１に遭遇した光線は、このフィルムの構造化表面に当たり、この構造の局所的傾斜により決定される方向に屈折され、反対側の平面表面を通過する。長手方向軸に対して垂直な方向の正味の変化は、本明細書の他の場所に記述されるように、屈折率と、この構造の表面傾斜の分布によって決定される。所望によるステアリングフィルム構造は、円筒形又は非球面の稜状レンズなどの滑らかな曲面とすることができ、又は滑らかな曲面レンズ構造に近似させた断片的平面状とすることができ、又は平面状とすることができる。一般に、所望によるステアリングフィルム構造は、放射表面のダクト横断寸法に比べて大きい光ダクトからの距離で起こる、標的表面に対する照明の所定の分布を得るよう選択される。１つの具体的な実施形態では、このステアリングフィルムは「鋸歯状」形状構造を有し得、これにより、ボラード型照明器具からのある角度の光を操舵して、道の縁石から横断歩道を照らすことができる。この所望によるステアリングフィルムの構造は、設置のコスト増加及び複雑さの増加につながり得るような、ボラード型照明器具を横断歩道に対してある角度に調節する必要をなくすことができる。ここでも、大半の光線はステアリングフィルムを通って伝搬されるため、ごくわずかな光のみが光ダクトに戻され、光ダクト内のコリメーションが保持される。
【００４３】
多くの場合、非対称ターニングフィルム及びステアリングフィルム（存在する場合）は、例えば、歩行者用横断歩道に使用するためのボラード型照明器具を取り囲むエンクロージャなどの、光ダクトを取り囲む透明支持プレート又はチューブ（光ダクトの構成に応じて）を、使用することができる。１つの具体的な実施形態では、透明支持体を、最も外側のフィルム構成要素に積層することができ、これは最も外側表面上の反射防止コーティングを含むことができる。積層と反射防止コーティングの両方により、最も外側の構成要素の透過を高め、反射を低減し、照明システムの全体的な効率を高め、光ダクト内のコリメーションをより良好に保持する。
【００４４】
図２Ｃは、本開示の一態様による図２Ａ及び図２Ｂの照明要素２００の光出力表面２３０付近の概略側断面図を示す。図２Ｃに示される要素２１５〜２５０のそれぞれは、前述されている図２Ｂに示される、同様に番号付けされた要素２１５〜２５０に対応する。例えば、図２Ｃに示される長手方向軸２１５は、図２Ａの長手方向軸２１５に対応している、といった具合である。更に、図１に示すように、ボラード型照明器具１００は概して鉛直に整列された長手方向軸１１５を有し、したがって長手方向軸２１５は概して鉛直の配向である。
【００４５】
長手方向軸２１５の入力コリメーション半角θ０内に配置された、中心光線２２２及び境界光線２２４を有する、部分的にコリメートされた光ビーム２２０を、図２Ａ及び図２Ｂの照明要素２００を下流に伝搬することができる。部分的にコリメートされた光ビーム２２０の一部は、光が抽出される光出力表面２３０の反射性表面２１２に配置された複数の空隙２４０を通って照明要素２００から出ることができる。複数の平行隆起微小構造２５２及び反対側の平面表面２５９を有する非対称ターニングフィルム２５０が、光出力表面２３０に隣接して位置付けられ、これによって、平行隆起微小構造２５２のそれぞれに対応する頂２５４が、複数の空隙２４０に近接して位置付けられる。非対称ターニングフィルム２５０は、複数の空隙２４０のうち１つを通って出る光線を遮り、偏向させるよう位置付けられる。
【００４６】
平行隆起微小構造２５２それぞれに対応する頂２５４は、平行隆起微小構造２５２の第１の平面２５６と第２の平面２５８との間にプリズム角（α１＋α２）を有する。場合によっては、プリズム角（α１＋α２）は、平行隆起微小構造２５２それぞれに対する入射光を偏向させるために、約３０度〜約１２０度、又は約４５度〜９０度、又は約５５度〜約７５度に変えられる可能性がある。１つの具体的な実施形態では、プリズム角（α１＋α２）は約７２度であり、複数の空隙２４０を通って出る部分的にコリメートされた光ビーム２２０は、非対称ターニングフィルム２５０によって、長手方向軸２１５から逸れた方向に偏向される。
【００４７】
プリズム角（α１＋α２）は、長手方向軸２１５と、非対称ターニングフィルム２５０の反対側の第２平面表面２５９との両方に対して垂直な、二分割線２５７を含む。二分割線２５７はプリズム角（α１＋α２）を、第２の表面２５８と二分割線２５７との間の第１頂角α１と、第１の表面２５６と二分割線２５７との間の第２の頂角α２とに分割する。１つの具体的な実施形態では、歩行者と運転者に対するグレアを低減するよう光を方向付けるように、第１の頂角α１と第２の頂角α２とは異なる角度である。場合によっては、第２の頂角α２（部分的にコリメートされた光ビーム２２０が発せられる、図２Ａ及び図２Ｂに示される光入力端２１６に近い側）は、第１の頂角α１（図２Ａ及び図２Ｂに示される、反対側の端２１７に近い側）よりも大きい。
【００４８】
概して光入力端２１６（図２Ａ及び図２Ｂに図示）から伝えられる第１の抽出光線２２９は、第１の表面２５６と交差し、非対称ターニングフィルム２５０に入る際に屈折し、第２の表面２５８での全反射（ＴＩＲ）により反射し、反対側の平面表面２５９を通って非対称ターニングフィルム２５０から出る際に再び屈折する。同様に、概して反対側の端２１７（図２Ａ及び図２Ｂに図示）から伝えられる第２の抽出された光線（図示せず）は、第２の表面２５８と交差し、非対称ターニングフィルム２５０に入る際に屈折し、第１の表面２５６でのＴＩＲにより反射し、反対側の平面表面２５９を通って非対称ターニングフィルム２５０から出る際に再び屈折する。
【００４９】
部分的にコリメートされた光ビーム２２０の偏向された部分は、出力コリメーション半角θ１内に配置された中心光線２７２及び境界光線２７４を有する部分的にコリメートされた出力光ビーム２７０として外に出、この場合中心光線２７２は、長手方向軸２１５から長手方向角φ１だけ偏向される。場合によっては、入力コリメーション半角θ０と出力コリメーション半角θ１は同じとすることができ、光のコリメーションが保持される。１つの具体的な実施形態では、長手方向角φ１は約９０度より大きく、これにより、光の大半が水平面より下に留まり、歩行者又は運転者のいずれかの視覚に影響を与える場合があるグレアの発生が防止される。長手方向角φ１は、中心光線２７２が二分割線２５７と交差しない、すなわち、照明要素２００の反対側の端２１７を通過する面を横切らないような角度である。長手方向軸からの長手方向角φ１は、微小構造の夾角に応じて、約９０度超〜約１３５度、又は約９５度超〜約１２０度、又は約９０度超〜約１０５度の範囲で変化することができる。
【００５０】
図２Ｄは、本開示の一態様に基づくボラード型照明器具などの照明器具２０１の概略側断面図を示す。照明器具２０１は、第１の面２６０に沿って、図２Ｂの照明要素２００の断面を含むことができる。図２Ｃに示される要素２１０〜２５０のそれぞれは、前述されている図２Ｂに示される同様に番号付けされた要素２１０〜２５０に対応する。例えば、図２Ｄの光ダクト２１０は、図２Ｂの光ダクト２１０に対応している、といった具合である。照明器具２０１は、光ダクト２１０と、光入力端２１６を通して光ダクト２１０内に光ビームを射出するよう配置された光源２２１とを含む。光源２２１は、１つ以上の照明要素２２６と、本明細書の他の場所に記述されるように、光を部分的にコリメートするよう作用するコリメーションホーン２２８とを含む。１つの具体的な実施形態では、照明要素２２６はＬＥＤ光源とすることができる。
【００５１】
照明器具２０１は、長手方向軸２１５を有する光ダクト２１０と、空洞を取り囲む反射性表面２１２と、光入力端２１６と、反対側の端２１７と、を含む。場合によっては、反対側の端２１７は反射性端とすることができ、かつ反射性表面２１２を含むことができる。場合によっては、反対側の端２１７は、代わりに第２の光源（図示せず）を含んでよく、これは光入力端２１６に向かって反対側の端２１７の中に光線を射出するよう配置される。
【００５２】
長手方向軸２１５の入力コリメーション半角θ０内に配置された、中心光線２２２及び境界光線２２４を有する、部分的にコリメートされた光ビーム２２０を、光ダクト２１０に沿って、光入力端２１６から反対側の端２１７に向かって効率的に伝搬することができる。部分的にコリメートされた光ビーム２２０の一部は、光が抽出される、光出力表面２３０の反射性表面２１２に配置された複数の空隙２４０を通して光ダクト２１０から出ることができる。複数の平行隆起微小構造２５２を有する非対称ターニングフィルム２５０が、光出力表面２３０に隣接して配置され、これによって、平行隆起微小構造２５２のそれぞれに対応する頂２５４が、光ダクト２１０の外側表面２１４に近接して位置付けられる。１つの具体的な実施形態では、各頂２５４は外側表面２１４に直接隣接していてよい。しかしながら場合によっては、各頂２５４は、その代わりに分離距離２５５だけ外側表面２１４から離れていてもよい。非対称ターニングフィルム２５０は、複数の空隙２４０のうち１つを通して空洞から出る光線を遮りかつ偏向させるよう位置付けられ、これは本明細書の他の場所に、例えば図２Ｃを参照して記述されている。
【００５３】
部分的にコリメートされた光ビーム２２０の偏向された部分は、出力コリメーション半角θ１内に配置された中心光線２７２及び境界光線２７４を有する部分的にコリメートされた出力光ビーム２７０として外に出、ここにおいて中心光線２７２は、長手方向軸２１５から長手方向角φ１に向けられる。場合によっては、入力コリメーション半角θ０と出力コリメーション半角θ１とは同じとすることができ、光のコリメーションが保持される。１つの具体的な実施形態では、長手方向角φ１は約９０度より大きく、これにより、光の大半は、概して水平面より下に留まり、歩行者又は運転者のいずれかの視覚に影響を与える場合があるグレアの発生が防止される。長手方向角φ１は、図２Ｃに示すように、中心光線２７２が二分割線２５７と交差しない、したがって、照明要素２００の反対側の端２１７を通過する面を横切らないような角度である。長手方向軸からの長手方向角φ１は、微小構造の夾角に応じて、約９０度超〜約１３５度、又は約９５度超〜約１２０度、又は約９０度超〜約１０５度の範囲で変化することができる。
【００５４】
所望によるステアリングフィルム２５１は、非対称ターニングフィルム２５０に隣接して、光ダクト２１０の光出力表面２３０の反対側に位置付けられ、部分的にコリメートされた出力光ビーム２７０を遮り、かつ屈折させる。部分的にコリメートされた出力光ビーム２７０は、本明細書の他の場所に記述されるように、操舵されたコリメーション半角θ２内に配置された、操舵された中心光線２７３及び境界光線２７５を有する、部分的にコリメートされた操舵された光ビーム２７１として、所望によるステアリングフィルム２５１から外に出る。
【００５５】
図２Ｅは、本開示の一態様による、図２Ｄに示す照明器具２０１の概略側断面図を示す。図２Ｅに示される要素２１０〜２５０のそれぞれは、前述されている図２Ｄに示される同様に番号付けされた要素２１０〜２５０に対応する。例えば、図２Ｅの光ダクト２１０は、図２Ｄの光ダクト２１０に対応している、といった具合である。図２Ｅでは、反射性表面２１２を有する反対側の端２１７に達する、部分的にコリメートされた光ビーム２２０の一部が、長手方向軸２１５の入力コリメーション半角θ０内に配置された、第２の中心光線２２５及び第２の境界光線２２７を有する、部分的にコリメートされた第２の光ビーム２２３として、光入力端２１６に向かって戻るよう反射される。
【００５６】
部分的にコリメートされた第２の光ビーム２２３の一部は、光が抽出される光出力表面２３０の反射性表面２１２に配置された複数の空隙２４０を通して光ダクト２１０から出ることができる。部分的にコリメートされた第２の光ビーム２２３の偏向された部分は、出力コリメーション半角θ３内に配置された第２の中心光線２７２’及び第２の境界光線２７４’を有する部分的にコリメートされた出力第２の光ビーム２７０’として外に出、この場合、第２の中心光線２７２’は、長手方向軸２１５から長手方向角φ２に向けられる。場合によっては、入力コリメーション半角θ０と出力コリメーション半角θ３とは同じとすることができ、光のコリメーションが保持される。１つの具体的な実施形態では、長手方向角φ２は約９０度より大きく、これにより、光の大半が概して水平面より下に留まり、歩行者又は運転者のいずれかの視覚に影響を与える場合があるグレアの発生が防止される。長手方向角φ２は、第２の中心光線２７２’が図２Ｃに示す二分割線２５７と交差せず、したがって、照明要素２００の反対側の端２１７を通過する面も横切らないような角度である。長手方向軸からの長手方向角φ２は、微小構造の夾角に応じて、約９０度超〜約１３５度、又は約９５度超〜約１２０度、又は約９０度超〜約１０５度の範囲で変化することができる。
【００５７】
所望によるステアリングフィルム２５１は、非対称ターニングフィルム２５０に隣接して、光ダクト２１０の光出力表面２３０の反対側に位置付けられ、部分的にコリメートされた出力光ビーム２７０’を遮り、かつ屈折させる。部分的にコリメートされた出力光ビーム２７０’は、本明細書の他の場所に記述されるように、操舵されたコリメーション半角θ４内に配置された、操舵された中心光線２７３’及び操舵された境界光線２７５’を有する、部分的にコリメートされた操舵された光ビーム２７１’として、所望によるステアリングフィルム２５１から外に出る。
【００５８】
図２Ｆは、本開示の一態様による、ボラード型照明器具などの照明器具２０２の概略断面図を示す。照明器具２０２は、第２の面２６５に沿った、図２Ｂの照明要素２００の断面とすることができる。図２Ｆに示される要素２１０〜２５０のそれぞれは、前述されている図２Ｂに示される同様に番号付けされた要素２１０〜２５０に対応する。例えば、図２Ｆの長手方向軸２１５は、図２Ｂの長手方向軸２１５に対応している、といった具合である。
【００５９】
照明器具２０２は、長手方向軸２１５を有する光ダクト２１０と、空洞を取り囲む反射性表面２１２とを含む。長手方向軸２１５の入力コリメーション半角θ０内に配置された、中心光線２２２及び境界光線２２４を有する、部分的にコリメートされた光ビーム２２０を、図２Ｆに示すように、紙面に向かう方向で示される、光ダクト２１０に沿って、効率的に伝搬することができる。部分的にコリメートされた光ビーム２２０の一部は、光が抽出される反射性表面２１２に配置された複数の空隙２４０の空隙を通って光ダクト２１０から出ることができ。非対称ターニングフィルム２５０は、図２Ａ〜図２Ｄを参照して記述されるように、複数の空隙２４０に隣接して位置付けられる。非対称ターニングフィルム２５０は、複数の空隙２４０のうち１つを通って空洞から出る光線を遮り、かつ中断し偏向させるよう位置付けられ、これにより、光線の偏向が、長手方向軸２１５を通過する第１の面２６０で起こる。１つの具体的な実施形態では、非対称ターニングフィルム２５０は、長手方向軸に垂直な第２の面２６５内の光線の経路に影響を与えない。
【００６０】
第２の面２６５内（すなわち長手方向軸２１５を中心とした径方向）の光線の経路は、所望によるステアリングフィルム２５１により影響を受ける。所望によるステアリングフィルム２５１は、平面出力表面２５９と、それぞれステアリング頂２５５を備える複数の平行隆起２５３とを含み、非対称ターニングフィルム２５０に隣接し、かつ光ダクト２１０の光出力表面２３０の反対側に位置付けられる。１つの具体的な実施形態では、各ステアリング頂２５５は非対称ターニングフィルム２５０に直接隣接していてよい。しかしながら場合によっては、各ステアリング頂２５５は代わりに、分離距離２５７だけ非対称ターニングフィルム２５０から離しておくことができる。
【００６１】
複数の平行隆起２５３それぞれを、光ダクト２１０の長手方向軸２１５に対して平行に位置付けることができ、これによって、複数の平行隆起２５３それぞれを、非対称ターニングフィルム２５０から出る光線を、長手方向軸２１５に対して垂直の方向に屈折させることができ、これによって、本明細書の他の場所に記述されるように、光出力表面２３０を通して空洞から出る光線は、非対称ターニングフィルムによって、光ダクト横断面に対して垂直な第１の面内に配置される第１の方向に偏向され、更にステアリングフィルムによって、光ダクト横断面に対して平行な第２の平面内の第２の方向に偏向される。
【００６２】
１つの具体的な実施形態では、非対称ターニングフィルムから出た部分的にコリメートされた出力光ビーム２７０は、所望によるステアリングフィルム２５１に入り、次に操舵されたコリメーション半角θ２内に配置された、操舵された中心光線２７３及び操舵された境界光線２７５を有する、部分的にコリメートされた操舵された光ビーム２７１として出る。操舵された中心光線２７３の第１の構成要素は、第２の方向の第２の面２６５内の、第１の面２６０から円周方向角βに向けられる。操舵された中心光線２７３の第２の構成要素は、第１の方向の第１の面２６０内の、長手方向軸から長手方向角φに向けられる。場合によっては、入力コリメーション半角θ０、出力コリメーション半角θ１、及び操舵されたコリメーション半角θ２はそれぞれ同じとすることができ、光のコリメーションが保持される。長手方向軸を中心とする円周方向角βを、光ダクト２１０の、約０度〜約±４５度、約０度〜約±３０度、又は約０度〜約±１０度の範囲で変化することができる。図１に示すように、長手方向軸１１５を中心とした円周方向角βは、ボラード型照明器具１００が縁石２０となす角度を変えることなしに、横断歩道に光を誘導するのに使用することができ、これにより、ボラード型照明器具１００の設置を単純化することができる。
【００６３】
典型的に、空隙に当たる光線の円錐内の光線の約半分のみが光ダクトから出るため、一般に、図２Ａ〜図２Ｆに示す形態の任意の照明要素を通る放射光のダクトに沿った方向の半角は、ダクト内のコリメーション半角の約半分である。場合によっては、ダクト横断方向に放射される角分布を変えることなく、ダクトに沿った方向の半角を増加させることが望ましい可能性がある。ダクトに沿った方向の半角を増加させると、放射表面のセグメントを細長くすることになり、これは、標的表面の任意の点における輝度に、実質的な寄与をなす。光ダクト内の半角を単純に増加させることにより光ダクトに沿った半角を増加させると、ダクト横断方向の分布を変化させることになり、最終的にダクト横断方向の制御の正確さを低下させることになるため、一般に許容されない。
【００６４】
例えば、ダクトに沿った分布は、屈折率１．６、角度６９度のターニングプリズムについて、ほぼ法線が中心となる。６９度未満の夾角については、小さな後向きの構成要素を有する方向が中心となり（光ダクト内の伝搬の向きに対して）、６９度を超える夾角については、前向きの構成要素を有する方向が中心となる。よって、複数の夾角（いくつかの６９度未満のもの及びいくつかの６９度超のものを含む）を備えたプリズムからなる非対称ターニングフィルムは、法線をほぼ中心としたダクトに沿った分布を生成できるが、すべてが６９度のプリズムからなるフィルムよりも大きな、ダクトに沿った半角を有する。
【実施例】
【００６５】
図２Ｄに示すものと類似のボラード型照明器具が、図１に示すように、横断歩道内の歩行者の鉛直照明を提供するよう設計された。このボラード型照明器具エンクロージャは高さが４フィート（１．２２ｍ）であり、ボラード型照明器具エンクロージャの上部に位置付する、高さ３フィート（９１ｃｍ）×幅６インチ（１５ｃｍ）の光出力領域を有していた。横断歩道の長さ「Ｌ」は２４フィート（７．３２ｍ）、照明高さ「Ｈ」は４フィート（１．２２ｍ）、照明幅「Ｗ」は８フィート（２．４４ｍ）、そして縁石（２０）の高さは１フィート（６１ｃｍ）であった。光源は高さ８インチ（２０ｃｍ）、幅２インチ（５ｃｍ）で、３つのコリメーションホーンを有し、各コリメーションホーンは長さ８インチ（２０ｃｍ）、出口開口部が２インチ（５ｃｍ）角、入口開口部が１／３インチ（０．８５ｃｍ）角であり、コリメーション半角が約９．６度となった。
【００６６】
各ホーンは、入口開口部に位置する単一のＬＥＤを使用し、性能は、定格１３０ルーメン／ワットのＣｒｅｅ  ＸＴ−Ｅ白色ＬＥＤ（Ｃｒｅｅ  Ｉｎｃ．（米国ノースカロライナ州Ｍｏｒｒｉｓｖｉｌｌｅ）から入手可能）を用いてシミュレーションした。光ダクト空洞は中空で、ＥＳＲで内張りされ、光出力領域はＥＳＲの均一な孔を有し、７０％の開口面積を提供した。孔から出る光は非対称プリズムの非対称ターニングフィルム、ステアリングフィルム、及び剛性の透明な支持部材（ポリカーボネート製プレート）に遭遇した。この非対称プリズムのターニングフィルムは、ＥＳＲ孔を通過した上向き及び下向きの光を、水平より若干下の角度へと向ける必要があり、図２Ｃに示すように、光源近くで３７度の頂角、反対側の端近くで３５度の頂角を含んだ。ステアリングフィルムは、図２Ｆに示すように、約９．５度のステアリング角βを提供するよう設計され、これによって、横断歩道に対してボラード型照明器具を回転させる必要なしに、横断歩道が照明された。
【００６７】
従来型の光線トレーシングソフトウェアを使用して、光束を決定するためのシミュレーションが実行された。シミュレーションは、光出力面積を三等分して考え、光が光源から反対側の端（光源から順にセグメント１、２、及び３）へと伝搬し、その光が反対側の端から反射して光源に向かって伝搬して戻るもの（反対側の端から順にセグメント４、５、６）と考えた。シミュレーション結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
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【００６９】
図１に示すように、鉛直輝度、歩行者のグレア、運転者のグレアについて値を提供するために、同じ縁石（２０）上に位置付けられた一対の照明器具からの横断歩道上の光束が、上述の入力を用いてシミュレーションされた。約１フィート（３０ｃｍ）カンデラの照明が、１３０ルーメン／ワットのレベル（約０．４ワット／ＬＥＤ）で作動された１２個のＬＥＤのそれぞれについて、横断歩道全体にわたって照明領域を生成し、これにより、図１に示す４つの照明器具に対して合計約５ワットとなった。各ＬＥＤは、約２ワット／ＬＥＤで確実に作動させることができ、最終的にこのレベルで約５フィート（１．５２ｍ）カンデラの最小鉛直輝度が得られた。照明領域内の均一度は約４：１であり、したがって、最大鉛直輝度は０．４ワット／ＬＥＤで約４フィート（１．２２ｍ）カンデラ、２ワット／ＬＥＤで約２０フィート（６．１ｍ）カンデラであった。歩行者のグレアは１０００ｎｉｔ未満となることが計算され、４フィート（１．２２ｍ）の照明領域高さ「Ｈ」より約１８インチ（４５．７ｃｍ）上（平均的な成人歩行者の目の高さ）での、合計輝度が考慮された。子ども（すなわち、照明領域内にいる子ども）が感じる最大輝度は約１７，０００ｎｉｔであった。横断歩道に対して垂直な任意の方向から近づく運転者のグレアは、約６５ｎｉｔと計算された。
【００７０】
以下は、本開示の実施形態のリストである。
【００７１】
項目１は、照明器具であって、長手方向軸、光入力端、反対側の端、及び、空洞を取り囲む反射性内側表面を有する光ダクトと、反射性内側表面内に配置された複数の空隙を含む光出力領域であって、光がこれによって空洞から外に出ることができる光出力領域と、非対称ターニングフィルムであって、それぞれが光出力領域に隣接し、かつ長手方向軸に対して垂直に整列した頂を有する、平行プリズム微小構造を含む第１の表面と、反対側の第２の平面表面とを含み、各頂が、前記長手方向軸及び前記反対側の第２の平面表面に対して垂直な二分割線を有するプリズム角を含み、二分割線がプリズム角を、光入力端に近接する第１の頂角と、反対側の端に近接する異なる第２の頂角とに分割する、非対称ターニングフィルムとを備える照明器具である。
【００７２】
項目２は、第１の頂角が第２の頂角よりも大きい、項目１に記載の照明器具である。
【００７３】
項目３は、光入力端、反対側の端、又は光入力端と反対側との端の両方を通して、光ダクト内に光を射出することができる光源を更に含む、項目１又は項目２に記載の照明器具である。
【００７４】
項目４は、光入力端を通して、光ダクト内に光を射出することができる光源を更に含み、反対側の端が、光入力端に向かって入射光を反射することができる反射性表面を含む、項目１〜項目３に記載の照明器具である。
【００７５】
項目５は、複数の空隙と交差する光線が空洞から出て、長手方向軸に対して平行な第１の面内の非対称ターニングフィルムによって、出力角に向けて偏向され、出力角は、中心出力方向の角拡散の範囲内であり、中心出力方向は、長手方向軸に垂直でかつ反対側の端を通過する第２の面と交差しない、項目１〜項目４に記載の照明器具である。
【００７６】
項目６は、非対称ターニングフィルムの反対側の平面表面に隣接するステアリングフィルムを更に含み、ステアリングフィルムは、長手方向軸に平行な複数の平行隆起を有し、非対称ターニングフィルムから出る光線を、長手方向軸に対して垂直な第３の面内の操舵された方向へと屈折させるよう構成されている、項目１〜項目５に記載の照明器具である。
【００７７】
項目７は、複数の空隙が、長手方向軸に沿って変化する面密度を含む、項目１〜項目６に記載の照明器具である。
【００７８】
項目８は、前記出力表面が平面表面又は曲面表面である、項目１〜項目７に記載の照明器具である。
【００７９】
項目９は、長手方向軸、光入力端、反対側の端、及び空洞を取り囲む反射性内側表面を有する光ダクトと、反射性内側表面内に配置された複数の空隙を含む光出力領域であって、これによって光が空洞から外に出ることができる光出力領域と、非対称ターニングフィルムであって、それぞれが光出力領域に隣接し、かつ長手方向軸に対して垂直に整列された頂を有する、平行プリズム微小構造を含む第１の表面、及び反対側の第２の平面表面を含む非対称ターニングフィルムと、光入力端を通して光ダクト内に光ビームを射出するよう配置された光源と、を含む照明器具であって、各頂、長手方向軸及び反対側の第２の平面表面に対して垂直な二分割線を有するプリズム角を含み、二分割線がプリズム角を、光入力端に近接する第１の頂角と、反対側の端に近接する異なる第２の頂角とに分割する、照明器具。
【００８０】
項目１０は、第１の頂角が第２の頂角よりも大きい、項目９に記載の照明器具である。
【００８１】
項目１１は、反対側の端が、光源からの光を反射して光入力端に向かって戻すことができる反射性表面、又は第２の光ビームを光ダクト内に射出することができる第２の光源を含む、項目９又は項目１０に記載の照明器具である。
【００８２】
項目１２は、複数の空隙に交差する、反対側の端に向かう第１の伝搬方向を有する第１の光線が、前記空洞から外に出て、長手方向軸に対して垂直な面からの第１の角拡散内で、非対称ターニングフィルムによって偏向され、かつ複数の空隙に交差する、光入力端に向かう第２の伝搬方向を有する第２の光線が、空洞から外に出て、長手方向軸に対して垂直な面からの第２の角拡散内で、非対称ターニングフィルムによって偏向される、項目９〜項目１１に記載の照明器具である。
【００８３】
項目１３は、前記第１の角拡散及び前記第２の角拡散がそれぞれ、長手方向軸に対して垂直でかつ反対側の端を通過する第２の面と交差しない中心出力方向を備える、項目１２に記載の照明器具である。
【００８４】
項目１４は、非対称ターニングフィルムの反対側の平面表面に隣接するステアリングフィルムを更に備え、ステアリングフィルムは、長手方向軸に平行な複数の平行隆起を有し、非対称ターニングフィルムからの光線を、長手方向軸に対して垂直な第３の面内の操舵された方向へと屈折させるよう構成されている、項目９〜項目１３に記載の照明器具である。
【００８５】
項目１５は、光源が、少なくとも１つのコリメーションホーンと、コリメーションホーン内に光を射出するよう配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）とを含む、項目９〜項目１４に記載の照明器具である。
【００８６】
項目１６は、前記光ビームが、約１０度以下のコリメーション半角を含む、項目９〜項目１５に記載の照明器具である。
【００８７】
項目１７は、第１の角拡散及び第２の角拡散がそれぞれ約１０度未満である、項目１２に記載の照明器具である。
【００８８】
項目１８は、前記第１の頂角が約３７度であり、かつ前記第２の頂角が約３５度である、項目９〜項目１７に記載の照明器具である。
【００８９】
項目１９は、光源に電源を供給する電池を更に備える、項目９〜項目１８に記載の照明器具である。
【００９０】
項目２０は、電池を充電することができる太陽光電池を更に備える、項目９〜項目１９に記載の照明器具である。
【００９１】
項目２１は、光源が、取り付けられたスイッチ、配線接続、ワイヤレス接続、タイマー、又はこれらの組み合わせにより制御される、項目９〜項目２０に記載の照明器具である。
【００９２】
項目２２は、光ダクト、光出力領域、非対称ターニングフィルム、及び光源を、少なくとも部分的に囲繞するハウジングを更に備える、項目９〜項目２１に記載の照明器具である。
【００９３】
項目２３は、歩行者用横断歩道を照明するための方法であって、項目１０に記載の少なくとも１つの照明器具を、長手方向軸が鉛直に位置するように、歩行者用横断歩道に隣接して道路上に位置付けることと、周辺区域の照明を低減しながら、横断歩道を照明するように光源に給電することと、を含む方法である。
【００９４】
特に断らない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用される特徴の大きさ、量、及び物理特性を表す数値はすべて、「約」という語によって修飾されているものとして理解すべきである。それ故に、そうでないことが示されない限り、前述の明細書及び添付の特許請求の範囲に示される数値パラメータは、本明細書で開示される教示内容を利用する当業者により、目標対象とする所望の特性に応じて、変化する可能性がある近似値である。
【００９５】
本明細書に引用されるすべての参考文献及び刊行物は、それらが本開示と直接矛盾し得る場合を除き、それらの全容が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。以上、本明細書において具体的な実施形態を図示、及び説明してきたが、示されかつ説明された具体的な実施形態を、様々な代替的かつ／又は等価的な実現形態で、本開示の範囲を逸脱することなく置き換えることができる点を、当業者であれば認識するであろう。本出願は、本明細書で考察された具体的な実施形態のいかなる適合例又は変形例をも網羅することを意図するものである。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその等価物によってのみ限定することが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【国際調査報告】
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