特許 7418650 照明システム及び照明方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-11

(45)【発行日】2024-01-19

(54)【発明の名称】照明システム及び照明方法

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240112BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20240112BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 418

F21V23/00 160

F21S2/00 433

F21S2/00 481

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023500019

(86)(22)【出願日】2021-06-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-06-15

(86)【国際出願番号】 US2021039796

(87)【国際公開番号】W WO2022006218

(87)【国際公開日】2022-01-06

【審査請求日】2023-03-01

(31)【優先権主張番号】63/047,631

(32)【優先日】2020-07-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】20190285.5

(32)【優先日】2020-08-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】17/020,390

(32)【優先日】2020-09-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】500507009

【氏名又は名称】ルミレッズ リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】ソエル，ワウテル

(72)【発明者】

【氏名】シルビス スミット，ヨハネス ウィレム ハーマン

【審査官】河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０６２０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／２２４０４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－０６４２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４８５３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有するライトガイドと、
前記ライトガイドの前記第１の面を通って、前記ライトガイド内に第１の光を向かわせるように構成された複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードと、
前記ライトガイドの前記第２の面を通って前記ライトガイドからコリメートされた投射光として現れるように前記第１の光をコリメートするように構成された集束光学系と、
前記第１の面と、前記第２の面との間で導かれる導光として、第２の光を前記ライトガイド内に向かわせるように構成された第２の発光ダイオードと、
を含み、
前記導光の少なくとも一部を、前記ライトガイドの前記第２の面を通って散乱光として前記ライトガイドの外に向かわせるように構成された複数の光抽出部をさらに含み、
前記第１の光は前記複数の光抽出部と相互作用しない、照明システム。

【請求項2】

前記集束光学系は、前記ライトガイドの外又は前記ライトガイドの前記第１の面に位置する、請求項１に記載の照明システム。

【請求項3】

前記複数の光抽出部は前記ライトガイドの第２の面に配置されている、請求項１に記載の照明システム。

【請求項4】

前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードを電気的に制御することと、
前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードのうちの複数の特定のサブセットの発光ダイオードのうちの１つに電力を供給することと、
前記複数の特定のサブセットのうちのどれに電力を供給すべきかを指定する入力を受信することと、
を行うように構成されたコントローラをさらに含む、請求項１に記載の照明システム。

【請求項5】

前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードは第１の発光ダイオードを含み、
前記集束光学系は、前記第１の発光ダイオードと、前記ライトガイドの前記第１の面との間の第１の光路に位置する第１のレンズを含む、請求項１に記載の照明システム。

【請求項6】

前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードは、前記第１の発光ダイオードから離れて位置する第３の発光ダイオードをさらに含み、前記第１の発光ダイオードと該第２の発光ダイオードとは別々の基板上に位置し、
前記集束光学系は、前記第３の発光ダイオードと、前記ライトガイドの前記第１の面との間の第２の光路に位置する第２のレンズを含み、該第２の光路は前記第１の光路と重ならない、請求項５に記載の照明システム。

【請求項7】

前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードは第１の発光ダイオードを含み、
前記集束光学系は、前記ライトガイドの前記第１の面に配置される第１の湾曲部と、前記ライトガイドの前記第２の面に配置される第２の湾曲部とを含み、該第１の湾曲部及び該第２の湾曲部は、前記第１の発光ダイオードから放出された光をコリメートするように構成されている、請求項１に記載の照明システム。

【請求項8】

前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードは、前記第１の発光ダイオードから離れて位置する第３の発光ダイオードをさらに含み、
前記集束光学系は、前記ライトガイドの前記第１の面に配置される第３の湾曲部と、前記ライトガイドの前記第２の面に配置される第４の湾曲部とを含み、該第３の湾曲部及び該第４の湾曲部は、前記第３の発光ダイオードから放出される光をコリメートするように構成されている、請求項７に記載の照明システム。

【請求項9】

前記第２の発光ダイオードは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードから離間され、前記第２の光を前記ライトガイドの端部内に向かわせるように構成され、該端部は、前記ライトガイドの前記第１の面と前記第２の面との間で延びている、請求項１に記載の照明システム。

【請求項10】

前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードは、相関色温度が異なる光を放出する少なくとも２つの発光ダイオードを含む、請求項１に記載の照明システム。

【請求項11】

前記第１の面と、前記第２の面との間で導かれる導光として第３の光を前記ライトガイド内に向かわせるように構成された第３の発光ダイオードをさらに含み、前記第２の光と前記第３の光とは相関色温度が異なる、請求項１に記載の照明システム。

【請求項12】

照明を提供するための方法であって、当該方法は、
複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードで第１の光を生成することと、
前記第１の光を、ライトガイドの第１の面を通って該ライトガイド内に向かわせることと、
前記ライトガイドの第２の面を通って、前記ライトガイドからコリメートされた投射光として現れるように前記第１の光を集束光学系で少なくともコリメートすることであって、前記ライトガイドの前記第２の面は、前記ライトガイドの第１の面の反対側にある、ことと、
第２の発光ダイオードで第２の光を生成することと、
前記第１の面と前記第２の面との間で導かれる導光として、前記第２の光を前記ライトガイド内に向かわせることと、
複数の光抽出部により、前記導光の少なくとも一部を、前記ライトガイドの前記第２の面を通って散乱光として前記ライトガイドの外に向かわせることであって、前記第１の光は前記複数の光抽出部と相互作用しない、ことと、
を含む、方法。

【請求項13】

複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードの複数の特定のサブセットのうちの第１のサブセットを指定する入力を受信することと、
前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードの前記第１のサブセットに電力を供給することと、
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有するライトガイドであって、該ライトガイドは、該ライトガイドを通って該第１の面から該第２の面に延びる孔を画定する、ライトガイドと、
第１の光を放出するように構成された第１の発光ダイオードと、
前記第１の光を少なくとも部分的に集束し、前記第１の光が、前記ライトガイドの前記孔を通り、前記ライトガイドの前記第２の面にて前記孔から投射光として現れるように向かわせるように構成された集束光学系と、
前記第１の面と前記第２の面との間で導かれる導光として、第２の光を前記ライトガイド内に向かわせるように構成された第２の発光ダイオードと、
を含む照明システム。

【請求項15】

前記集束光学系は、少なくとも部分的に集束された前記第１の光が前記ライトガイドの前記第１の面にある前記孔に入るように、前記ライトガイドの外に位置する、請求項１４に記載の照明システム。

【請求項16】

前記孔は実質的に円筒形である、請求項１４に記載の照明システム。

【請求項17】

前記孔は、前記ライトガイドの前記第２の面と実質的に直交する孔軸に沿って延びる、請求項１４に記載の照明システム。

【請求項18】

前記導光の少なくともに一部を、前記ライトガイドの前記第２の面を通って散乱光として前記ライトガイドの外に向かわせるように構成された複数の光抽出部をさらに含む、請求項１４に記載の照明システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願への相互参照
本願は、２０２０年７月２日に出願された米国仮出願第６３／０４７６３１号及び２０２０年８月１０日に出願された欧州特許出願第２０１９０２８５．５号の優先権を主張する、２０２０年９月１４日に出願された米国出願第１７/０２０３９０号に対する優先権の利益を主張し、その全体は参照により本願に組み込まれる。

【0002】

本開示は、一般に、動的に可変な照明パターンを生成可能な照明システムに関する。

【背景技術】

【0003】

照明システムにとって、動的に可変な照明パターンを生成することは困難である。例えば、広いビーム角度と、広いビーム角度にわたる適切な分解能の両方を実現することは困難であり得る。

【図面の簡単な説明】

【0004】

【図1】図１は、一部の実施形態に係る照明システムの一例の側面図を示す。

【図2】図２は、一部の実施形態に係る、図１の照明システムの散乱光の分布の一例の極座標プロットを示す。

【図3】図３は、一部の実施形態に係る、図１の照明システムの投射光の分布の一例の極座標プロットを示す。

【図4】図４は、一部の実施形態に係る、照明システムの別の例の側面図を示す。

【図5】図５は、一部の実施形態に係る、照明システムの別の例の側面図を示す。

【図6】図６は、一部の実施形態に係る、照明システムの別の例の側面図を示す。

【図7】図７は、一部の実施形態に係る、照明システムの別の例の側面図を示す。

【図8】図８は、一部の実施形態に係る、照明を生成するための方法の一例を示す。

【0005】

いくつかの図面の全体にわたって、対応する参照符号は対応する部分を示す。図面内の要素は、必ずしも縮尺通りに記載されていない。図面に示す構成は例にすぎず、いかなる場合も限定的に解釈すべきではない。

【発明を実施するための形態】

【0006】

照明システムは動的に可変な照明パターンを生成できる。照明システムは、任意で平面ライトガイドであり得るライトガイドを含むことができる。

【0007】

照明システムはライトガイドに結合された投射光学系を含むことができる。投射光学系は比較的低いビーム角度（すなわち、ライトガイドの表面法線に対して形成されるビーム角度）で照明パターンに寄与することができる。投射光学系の光源は個別にアドレス可能な発光ダイオードを含むことができる。発光ダイオードの少なくとも一部は、画素化された矩形アレイ及び／又は画素化された線形アレイ等のアレイに配置できる。発光ダイオードの少なくとも一部はディスクリートに形成できる（つまり、アレイの一部として含められなくてもよい）。発光ダイオードは、ライトガイドとは別のレンズ及び／又はライトガイドの１つ以上のそれぞれの表面と一体的に形成された１つ以上の屈折素子及び／又は反射素子等の１つ以上の集束素子を介して光を導くことができる。コントローラは、１つ以上の個々の発光ダイオードに選択的に電力を供給できる。したがって、どの発光ダイオードに電力を供給するかを制御することにより、コントローラは投射光学系からの照明パターンの寄与を制御できる。

【0008】

ライトガイドは散乱部を含めることもできる。散乱部は、比較的大きな表面積にわたってライトガイドの外に光を向かわせることができるため、ライトガイドを直接見た場合のグレアを軽減するのに役立つ。

【0009】

図１は、一部の実施形態に係る照明システム１００の一例の側面図を示す。

【0010】

照明システム１００はライトガイド１１４を含むことができる。ライトガイド１１４は、ガラス又はプラスチック等の実質的に透明な材料から形成できる。ライトガイド１１４は、ライトガイド１１４内の１つの場所からライトガイド１１４内の別の場所に光を向かわせるように構成できる。ライトガイド１１４は、ライトガイド１１４内の光線が、例えば、全内部反射を介してライトガイド１１４の１つ以上の表面で反射されるように成形できる。

【0011】

ライトガイド１１４は、第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを有することができる。ライトガイド１１４は、第２の面が第１の面と実質的に平行である、実質的に平面のライトガイド１１４として成形できる。ライトガイド１１４は、第２の面が第１の面に対して角度を持つくさび形のライトガイド１１４として成形できる。他の適切な形状を用いることもできる。

【0012】

複数の第１の個別にアドレス可能（individually addressable）な発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂは、ライトガイド１１４の第１の面を通って第１の光１０８Ａ、１０８Ｂをライトガイド１１４に向かわせることができる。複数の個別にアドレス可能な発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂは、発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂの１つ以上のアレイとして形成できる。発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂの各アレイは、アレイ内の各発光ダイオードが個別にアドレス可能にする電気接続を有することができる。あるいは、個別にアドレス可能な発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂのうちの１つ以上をディスクリートに形成できる（例えば、アレイの一部として含まれない）。後述の図６は、そのようなディスクリートに形成された発光ダイオードの例を示す。

【0013】

図１に戻って、集束光学系１１０Ａ、１１０Ｂは、ライトガイド１１４の第２の面を通って投射光１１２Ａ、１１２Ｂとしてライトガイド１１４から現れるように第１の光１０８Ａ、１０８Ｂを少なくとも部分的に集束させることができる。図１の例では、集束光学系１１０Ａ、１１０Ｂは、投射光１１２Ａ、１１２Ｂがコリメートされるか又は実質的にコリメートされて現れるように第１の光１０８Ａ、１０８Ｂをコリメートできる。あるいは、集束光学系１１０Ａ、１１０Ｂは、第１の光１０８Ａ、１０８Ｂを少なくとも部分的に集束させて出射光を形成し、出射光は発散し、発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂから放出される光の発散角よりも小さい発散角を有する。さらなる代替案として、集束光学系１１０Ａ、１１０Ｂは、第１の光１０８Ａ、１０８Ｂを少なくとも部分的に集束させて出射光を形成し、出射光は焦点に収束し、その後発散し、発散する際に、発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂから放出される光の発散角よりも小さい発散角を有する。

【0014】

集束光学系１１０Ａ、１１０Ｂは、複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードからの光を、実質的に撮像的に遠視野に投影できる屈折投射光学系として形成できる。例えば、特定の発光ダイオードの位置は、発光ダイオードからの光が現れる遠視野の角度と相互に関連付けることができる。一部の例では、投射光１１２Ａ、１１２Ｂのほとんど又は全て（ピーク強度の半分以上の強度を有する投射光１１２Ａ、１１２Ｂとして定義される）が、（ライトガイド１１４の第２の面の表面法線に対して定義される）伝播角度の範囲内に収まることがある。一部の例では、伝播角度の範囲は約３０°～約６０°であり得る。例えば、表面法線に対して測定される約３０°の伝播角度の範囲の場合、投射光は、表面法線に対して測定された約負の３０°～約正の３０°の間に収まり得る。他の数値例も可能である。他の適切な角度範囲を用いることもできる。

【0015】

少なくとも１つの第２の発光ダイオードは、第２の光をライトガイド１１４の第１の面と、ライトガイド１１４の第２の面との間で導かれる導光１２０としてライトガイド１１４に向かわせることができる。例えば、第２の発光ダイオードは、ライトガイド１１４の端に沿って位置することができ、ライトガイド１１４の端を通ってライトガイド１１４に第２の光を向かわせることができる。あるいは、第２の発光ダイオードは、ライトガイド１１４の端の近くに位置することができ、ライトガイド１１４の第１又は第２の面を通ってライトガイド１１４に第２の光を結合できる。照明システム１００が複数の第２の発光ダイオードを含む構成の場合、第２の発光ダイオードは、ライトガイド１１４の１つ以上の端に沿って離間でき、それぞれの発光が互いに平行でないように方向付けられ得る。つまり、一方の第２の発光ダイオードの発光は、他方の第２の発光ダイオードの発光に対して角度を付けることができる。１つ以上の第２の発光ダイオードをアレイに含めるか又はディスクリートに形成することができる。

【0016】

ライトガイド１１４に複数の光取り出し部１２２を配置できる。光取り出し部１２２は、導光（guided light）１２０の少なくとも一部をライトガイド１１４の第２の面を通ってライトガイド１１４の外に散乱光１２４として向かわせることができる。光取り出し部１２２は、ライトガイド１１４の比較的大きな領域にわたって分布できる。そのような、比較的大きな領域にわたる分布は、散乱光１２４に対して比較的低く、比較的均一な輝度を生成できる。この比較的低く、比較的均一な輝度は、例えば、ユーザが照明システム１００の出力を直接見る場合に、グレアを低減できる。光取り出し部１２２は、ディフューザー等の粗面、エンボス又は射出成形可能なプリズム又はマイクロプリズム等の複数の比較的小さな形状の構造、スクリーン印刷又はインクジェット印刷が可能な散乱したインクのドット等の複数の吸収又は散乱要素及び／又は他の光散乱要素を含むことができる。ライトガイド１１４の第１の面は、散乱光１２４をライトガイド１１４の第１の面から離れて第２の面に向けることができる反射器を任意で含むことができる。図１の例に示すように、ライトガイド１１４の第２の面に光取り出し部１２２のうちの１つ以上を配置できる。ライトガイド１１４の第１の面に光取り出し部１２２の１つ以上を配置することができる。光取り出し部１２２のうちの１つ以上をライトガイド１１４の内部に配置できる。光取り出し部１２２は、投射光１１２Ａ、１１２Ｂが伝播できるライトガイド１１４の第１の面の領域及びライトガイド１１４の第２の面の領域にはなくてよい。光取り出し部１２２は、反射器の領域にはなくてもよい。

【0017】

コントローラ１０２は、発光ダイオードのうちのどれがオン又はオフにされているかを判定すること等のために、第１の電気接続１０４Ａ及び第２の電気接続１０４Ｂを通って複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードを電気的に制御できる。本明細書で用いる「電気接続」という用語は、例えば、配線接続又は遠隔連結接続（例えば、無線接続）である。第１の個別にアドレス可能な発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂのうちのどれが電気的に電力供給されるかを変更することにより、コントローラ１０２は投射光１１２Ａ、１１２Ｂの角度出力を変更できる。例えば、コントローラ１０２が複数のうちの第１の発光ダイオードに電力を供給する場合、投射光１１２Ａ、１１２Ｂは第１の幅を持つ角度出力を有することができる。コントローラ１０２が複数のうちの第１の発光ダイオードと、複数のうちの隣接する第２の発光ダイオードに電力を供給する場合、投射光１１２Ａ、１１２Ｂは、例えば、第１の幅の２倍の第２の幅を有する角度出力を有することができる。他の適切な例を使用することもできる。このように、コントローラ１０２は、ユーザが照明システム１００の光出力のビーム形状及び／又はビーム方向を調整できるようにする。コントローラ１０２は、例えば、中央マイクロコントローラへのルーティング、デジタル通信プロトコル（図１に図示していないが、開示の主題を読み理解する当業者であれば理解できる）を介した共通データ回線を介した統合スイッチのアドレッシング及び／又はパッシブ／アクティブマトリックスアドレッシングを介して制御を行うことができる。一部の例では、コントローラ１０２は、例えば、ユーザインターフェースを介して、ビーム形状及び／又はビーム方向を選択するために、ユーザからの入力を受信できる。一部の例では、入力は、予め定義された又は特定の複数の構成のうちの１つの選択を含むことができる。一部の例では、コントローラ１０２は、所望の配光を決定するために１つ以上の入力を受信できる。入力は、乗員の位置及びアクティビティ、時刻、周囲の照明等を含めることができる。入力を提供するために、適切なセンサーを制御システムに接続するか又は統合できる。

【0018】

コントローラ１０２は、１１６Ａ及び１１６Ｂを介して、少なくとも１つの第２の発光ダイオード１１８Ａ、１１８Ｂを電気的に制御することもできる。一部の例では、コントローラ１０２は、（複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオード１０６Ａ、１０６Ｂの制御から生じる）投射光１１２Ａ、１１２Ｂの構成を選択できるようにするが、第２の発光ダイオード１１８Ａ、１１８Ｂの構成は選択することはできない。このように、投射光１１２Ａ、１１２Ｂは、ユーザ等によって制御できるが、散乱光１２４はユーザによって制御できない場合がある。光出力の制御をこのように可能にすることにより、照明システム１００は、投射光１１２Ａ、１１２Ｂに散乱光１２４を加えることで、比較的広い角度出力を実現しつつ、投射光１１２Ａ、１１２Ｂの光出力の比較的高い分解能を可能にすることができる。

【0019】

上述の実施形態の結果として、照明システム１００は、ライトガイド１１４の第２の面の面法線に比較的近いビーム伝播方向（例えば、約４０°未満、約５０°未満、約６０°未満等の比較的小さい伝播角度）を有することができる投射光１１２Ａ、１１２Ｂと、ライトガイド１１４の第２の面の面法線から比較的遠いビーム伝播方向（例えば、約４０°よりも大きい、約５０°よりに大きい、約６０°よりも大きいといった伝播角度が比較的大きい）を含むことができる散乱光１２４とを組み合わせることができる。投射光学系は、ユーザにとって実質的に直視外になり得る角度でのビーム成形及びステアリングのために、デジタルでアドレス可能な高輝度ＬＥＤソースを投射できる。散乱光学系は、光が、直視であり得るより高い角度に向けて主に散乱され、より広い領域にわたって分散されて、輝度コントラスト及び関連するグレアが低減されるように設計することができる。

【0020】

図２は、一部の実施形態に係る、図１の照明システム１００の散乱光１２４の分布の一例の極座標を示す。図２の極座標では、ライトガイド１１４の第２の面の面法線に対して角度が形成されている。例えば、０°の角度は面法線と一致するのに対して、正の９０°又は負の９０°の角度は、ライトガイド１１４の第２の面と本質的に平行である。

【0021】

図２の例では、散乱光分布は分岐しており、第１のピークは第２のピークから分離している。そのような分岐した光分布はバットウイング分布と呼ばれ得る。図２の例では、第１のピークは負の７０°～負の６０°の間にあり、第２のピークは正の６０°～正の７０°の間にある。他の数値範囲も用いることができる。

【0022】

図３は、一部の実施形態に係る、図１の照明システム１００の投射光１１２Ａ、１１２Ｂの分布の一例の極座標を示す。図３の極座標では、ライトガイド１１４の第２の面の面法線に対して角度が形成されている。

【0023】

図３の例では、散乱光分布はピークが比較的鋭く、単一のピークを有する。図３の例では、単一のピークが正の２０°と正の３０°とのの間にある。他の数値範囲も用いることができる。

【0024】

単一のピークは、単一の発光ダイオードからの光に対応できる。各発光ダイオードからの投射光の分布は、図３に示す幅と同様の幅を有し得るが、図３に示す分布から角度がオフセットされている。どの発光ダイオードに電力を同時に供給するかを制御することにより、コントローラ１０２は、電力が供給された発光ダイオードに対応する個々の投射光の分布を効果的に組み合わせることができる。例えば、コントローラ１０２は、別の場所にある別の発光ダイオードに電力を供給することによって、比較的狭いピークを別の角度に移すことができる。別の例として、コントローラ１０２は、任意で連続した場所にある複数の発光ダイオードに電力を供給することによって、角度出力を広げることができる。

【0025】

図１の構成では、集束光学系１１０Ａ、１１０Ｂは、ライトガイド１１４とは別個に形成されるレンズを含み、そのようなレンズの出力は、ライトガイド１１４の概して平面な第１の面及び第２の面によって、集束又はデコリメーション（decolimating）効果が何ら与えられることなく、ライトガイドの第１の面及び第２の面を伝播する。集束光学系をライトガイド１１４の第１の面及び／又は第２の面に統合することを含む、集束光学系の他の構成も可能である。

【0026】

図４は、一部の実施形態に係る、照明システム４００の別の例の側面図を示す。図４の要素４０２～４２２は、図１の対応する要素１０２～１２２のそれぞれの機能及び構造と同じであるか又は同様である。

【0027】

集束光学系４２６Ａ、４２８Ａ、４２６Ｂ、４２８Ｂは、ライトガイド４１４の第１の面及び第２の面のそれぞれの成形部（例えば湾曲部）として形成できる。例えば、集束光学系４２６Ａ及び４２８Ａは、発光ダイオードアレイ４０６Ａから放出された光を少なくとも部分的に集束させることができ、集束光学系４２６Ｂ及び４２８Ｂは、発光ダイオードアレイ４０６Ｂから放出された光を少なくとも部分的に集束させることができる。他の適切な構成も可能である。このように、集束光学系をライトガイド４１４と統合できる。図１に示すレンズのいずれかに代えて又は加えて、成形部の全て又はいずれかを用いることができる。

【0028】

図４の構成では、散乱光を生成する発光ダイオードは、ライトガイドの１つ以上の端部に沿って位置する。散乱光を生成するこれらの発光ダイオードについて、それらを、投射光を生成する発光ダイオードと共に配置することを含む他の構成も可能である。

【0029】

図５は、一部の実施形態に係る、照明システム５００の別の例の側面図を示す。図５の要素５０２～５２８は、図４の対応する要素４０２～４２８のそれぞれの機能及び構造と同じであるか又は同様である。

【0030】

発光ダイオードのアレイ５０６Ａは、その周辺に１つ以上の発光ダイオード５３０を含むことができ、これは、散乱光５２４を形成するために光取り出し部５２２に向けられる光を生成できる。５０６Ｂ等の発光ダイオードの他のアレイは、それらのそれぞれの周辺部に同様の発光ダイオード５３０を含むことができ、散乱光５２４を形成する光を同様に生成できる。アレイの内部発光ダイオードからの光は、投射光を形成できる。

【0031】

反射器５３２は、発光ダイオード５３０からの光を分離し、該光を導光としてライトガイド５１４に向かわせることができる。光取り出し部５２２は、ライトガイド５１４の第２の面を通ってライトガイド５１４から出る導光の少なくとも一部を散乱光５２４として向かわせることができる。反射器５３２は、ライトガイド５１４の隣接部分間の不連続部として形成できる。反射器５３２は、例えば、全内部反射を介して反射できるか又はライトガイド５１４に光を反射することができる１つ以上の反射及び／又は誘電体層を含むことができる。

【0032】

一部の例では、反射器５３２は、アレイ５０６Ａからの複数の周辺部に位置する発光ダイオードからの光を、導光としてライトガイド５１４に向かわせ、散乱光としてライトガイド５１４から出すように、発光ダイオードのアレイ５０６Ａの周囲に広がることができる。

【0033】

図１、図４及び図５の構成では、発光ダイオードは１つ以上のアレイに配置される。発光ダイオードについて、ディスクリートに形成された発光ダイオードを用いることを含む他の構成も可能である。

【0034】

図６は、一部の実施形態に係る照明システム６００の別の例の側面図を示す。図６の構成は、発光ダイオードのアレイではなく、ディスクリートに形成された発光ダイオードを用いる。

【0035】

図６の構成では、コントローラ６０２は、投射光６１２Ａを生成するために集束光学系６１０Ａに光を放出可能な発光ダイオード６０６Ａを制御できる。コントローラ６０２は、投射光６１２Ｂを生成するために集束光学系６１０Ｂに光を放出可能な発光ダイオード６０６Ｂをさらに制御できる。コントローラ６０２は、投射光６１２Ｃを生成するために集光光学６１０Ｃに光を放出可能な発光ダイオード６０６Ｃをさらに制御できる。投射光６１２Ａ、６１２Ｂ及び６１２Ｃは、任意で互いに対して角度を有することができる。集束光学系６１０Ａ、６１０Ｂ、６１０Ｃのそれぞれは、個々のレンズとして形成することも、任意で、図４及び図５に示すようにライトガイド６１４と一体形成することもできる。

【0036】

コントローラ６０２は、散乱光を形成するために、光をライトガイド６１４に向けることができる発光ダイオード６１８Ａ及び６１８Ｂを追加で制御できる。

【0037】

図７は、一部の実施形態に係る照明システム７００の別の例の側面図を示す。照明システム７００は、投射光７１２Ａ、７１２Ｂ、７１２Ｃがライトガイド７１４の１つ以上の孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃを通過できる点で、図１及び図４～図６の構成と異なる。例えば、投射光７１２Ａ、７１２Ｂ、７１２Ｃは、集束光学系７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃを出た後に、第１の面を通ってライトガイド７１４に入り、ライトガイド７１４の内部を通過し、第２の面でライトガイド７１４から出ることなく、空気中を伝播することができる。

【0038】

図７の構成では、コントローラ７０２は、投射光７１２Ａを生成するために、光を集束光学系７１０Ａに放出できる発光ダイオード７０６Ａを制御できる。コントローラ７０２は、投射光７１２Ｂを生成するために、光を集束光学系７１０Ｂに放出できる発光ダイオード７０６Ｂをさらに制御できる。コントローラ７０２は、投射光７１２Ｃを生成するために、光を集束光学系７１０Ｃに放出できる発光ダイオード７０６Ｃをさらに制御できる。投射光７１２Ａ、７１２Ｂ及び７１２Ｃは、任意で互いに対して角度を有することができる。

【0039】

照明システム７００は、第１の面と、第１の面の反対側の第２の面とを有するライトガイド７１４を含むことができる。ライトガイド７１４は、第１の面から第２の面に延びる７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃ等の孔を画定できる。７０６Ａ、７０６Ｂ、７０６Ｃ等の第１の発光ダイオードは第１の光を放出できる。７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ等の集束光学系は、第１の光を少なくとも部分的に集束でき、少なくとも部分的に集束された第１の光を、ライトガイド７１４の対応する孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃを通って、ライトガイド７１４の第２の面にある孔７１４から投射光として現れるように向わせることができる。７１８Ａ、７１８Ｂ等の第２の発光ダイオードは、第１の面と第２の面との間で導くことができる導光として、第２の光をライトガイド７１４内に向かわせることができる。

【0040】

一部の例では、少なくとも部分的に集束された第１の光がライトガイド７１４の第１の面にある対応する孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃに入るように、レンズ７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ等の集束光学系をライトガイド７１４の外に配置できる。一部の例では、レンズ７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃ等の集束光学系は、それぞれの孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃ内に少なくとも部分的に配置することができる。集束光学系が少なくとも部分的に孔の中にある一部の例では、集束光学系は、見るものにグレアを引き起こし得る、意図された投射角度を超える光のカットオフを作成できる量だけ孔の中に埋め込むことができる。

【0041】

一部の例では、孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃのうちの１つ以上は実質的に円筒状であり得る。例えば、孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃのうちの１つ以上は孔軸に沿って延びることができ、孔軸に直交する平面で取られた実質的に円形の断面を有することができる。一部の例では、孔軸はライトガイドの第２の面に実質的に直交することができる。ライトガイド７１４を貫通する複数の孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃがある一部の例では、対応する複数の孔軸は実質的に平行であり得る。ライトガイド７１４を貫通する複数の孔７３４Ａ、７３４Ｂ、７３４Ｃがある一部の例では、対応する複数の孔軸のうちの２つ以上は互いに対して角度を有することができる。

【0042】

一部の例では、照明システム７００は、導光の少なくとも一部が、ライトガイド７１４の第２の面を通って、散乱光としてライトガイド７１４の外に向かわせることができる複数の光取り出し部７２２を含むことができる。

【0043】

照明システム７００は、図６に示すものと同様に、ディスクリートに形成された発光ダイオードを用いるものとして図７に示すが、係る構成は、図１、図４及び図５に示されているものと同様に、発光ダイオードの１つ以上のアレイを用いるか又は少なくとも１つのディスクリートに形成された発光ダイオードと、発光ダイオードの少なくとも１つのアレイとの組み合わせを用いることもできる。

【0044】

また、照明システムは、集束光学系及びライトガイドの構成を任意で混合することができる。例えば、照明システムは、図１及び図６のようにライトガイドとは別個に形成され、ライトガイドに光を出入させるように構成された１つ以上の集束光学系、図４及び図５のようにライトガイドと一体形成された１つ以上の集束光学系及び／又は図７のようにライトガイドとは別個に形成され、ライトガイドの孔を通るように光を向かわせるように構成された１つ以上の集束光学系を含むことができる。

【0045】

一部の例では、上記の構成のいずれかとの組み合わせで、散乱要素を任意で領域に分割できる。各領域は、異なる出力光分布を生成できる。発光ダイオードは、各領域に対して個別にアドレス可能とすることができる。例えば、領域は、同じ又は同様の極角分布を有するが、異なる方位角分布を有することができる。このように、照明システムは散乱光を効果的に操縦できる。散乱光は広い角度範囲にわたって及ぶことができるため、この構成により、広い角度範囲にわたってビームステアリングを効果的に行うことができる。

【0046】

一部の例では、上記の構成のいずれかとの組み合わせで、少なくとも２つの異なる一次発光ダイオードを個別にアドレス可能なそれぞれの光学系に結合することにより、投射光及び／又は散乱光の色の調整可能にできる。このような色の調整は、ディムトウワーム（dim-to-warm）、白色相関色温度調整又はフルカラー調整等の機能をサポートできる。加えて、導光板及び散乱要素は良好な色の混合を提供することができ、個々の発光ダイオードからの個々の色の寄与の視覚化を回避するか又は排除するのに役立つ。

【0047】

投射光学系では、異なる原色が遠視野で同じ光分布を有することを確実にし、遠視野で実質的な色の均一性を維持するのに役立ついくつかの選択肢がある。

【0048】

例えば、発光ダイオードのアレイ等の単一の画素化された光源で複数の色が実施され得る。散乱層等の任意の混合光学系は、光が投射される前に色を混合することができる。混合光学系は画素化された光源の空間分解能を下げることができるため、実用的な設計では通常、色の混合と空間分解能の間でトレードオフできる。

【0049】

別の例として、別々に画素化された光源として複数の色が実施されてもよく、各光源は１つの色のみを有する。投射光学系が、遠視野で同様の経路を、互いに平行であること等により横断するビームを生成する場合、色は遠視野で混合できる。画素化された光源のお互いに対するレイアウトは、色の影を最小化又は低減できる。

【0050】

さらに別の例として、発光ダイオードがスパースアレイにあるか又は個別である構成の場合、色のための投射光学系の集合的な配光が全ての色で同じであれば、遠視野での色混合も実現できる。

【0051】

一部の例では、散乱光を形成する発光ダイオードは、投射光を形成する発光ダイオードよりも高い相関色温度（ＣＣＴ）を有することができる。例えば、散乱光は約５０００Ｋ以上の相関色温度を有することができるのに対して、投射光は約２７００Ｋ～約４０００Ｋの相関色温度を有することができる。相関色温度をこのように分布させることは、人間中心の照明設計をサポートするのに役立つ。例えば、頭上の照明器具では、相関色温度をこのように分布させることで、照明のために機能的な中性又は暖かい白色の下向きの光を提供しながら、概日同調（circadian entrainment）及び他の生理学的利益のために青色に富んだ光を目に直接届けることができる。低い相関色温度の発光ダイオードによって提供される機能的な照明を維持しながら、メラトニンの抑制を低減するために、より高い相関色温度の発光ダイオードを任意で減光又はオフにすることができる。

【0052】

一部の例では、散乱光を形成する発光ダイオードは相関色温度が調整可能であるのに対して、投射光を形成する発光ダイオードは相関色温度を固定できる。上述した人間中心の照明設計をサポートするのに役立つのに加えて、散乱光の相関色温度を調整可能にすることで、シーン設定及び／又は生理学的な利点を得ることができる。

【0053】

照明システムは、接客、小売、オフィス照明及び他の用途等の屋内照明のために用いることができる動的照明システムとして形成できる。

【0054】

図８は、一部の実施形態に係る、照明を生成する方法８００の一例を示す。方法８００は、図１及び図４～図７に示す照明システム又は他の適切な照明システムで実行できる。

【0055】

動作８０２で、方法８００は、複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードで第１の光を生成できる。

【0056】

動作８０４で、方法８００は、第１の光をライトガイドの第１の面を通ってライトガイド内に向かわせることができる。

【0057】

動作８０６で、方法８００は、ライトガイドの第２の面を通って、ライトガイドから投射光として現れるように第１の光を集束光学系で少なくとも部分的に集束させることができ、ライトガイドの第２の面はライトガイドの第１の面の反対側である。

【0058】

動作８０８で、方法８００は、第２の発光ダイオードで第２の光を生成できる。

【0059】

動作８１０で、方法８００は、第１の面と第２の面との間で導かれる導光として、第２の光をライトガイド内に向かわせることができる。

【0060】

任意の動作８１２で、方法８００は、複数の光取り出し部により、ライトガイドの第２の面を通って導光の少なくとも一部を散乱光としてライトガイドの外に向かわせることができる。

【0061】

本明細書では、システム及び方法の特定の特徴のみを例示及び説明してきたが、当業者であれば多くの修正及び変更を思い付く。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような修正及び変更の全てをカバーすることを意図していると理解すべきである。方法の動作は、実質的に同時に又は異なる順番で行うことができる。

【0062】

本明細書で開示するシステム及び関連方法をさらに例示するために、非限定的の一連の例を以下で提供する。以下の非限定的の例のそれぞれは、単独で行うこともできるし、他の例のうちの任意の１つ以上と任意の順列又は組み合わせで組み合わせることもできる。

【0063】

例１では、照明システムは、第１の面と、第１の面と反対側の第２の面とを有するライトガイドと、第１の光を該ライトガイドの第１の面を通って該ライトガイドに向かわせるように構成された複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードと、前記ライトガイドの第２の面を通って、前記ライトガイドから投射光として現れるように第１の光を少なくとも部分的に集束するように構成された集束光学系と、第１の面と第２の面との間で導かれる導光として第２の光をライトガイドに向かわせるように構成された第２の発光ダイオードとを含む。

【0064】

例２では、例１の照明システムは、前記導光の少なくとも一部を、前記ライトガイドの第２の面を通って前記ライトガイドの外に散乱光として向かわせるように構成された複数の光取り出し部を任意でさらに含むことができる。

【0065】

例３では、例１乃至２のいずれかの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードを電気的に制御するように構成されたコントローラを任意でさらに含むことができる。

【0066】

例４では、例１乃至３のいずれか１つの照明システムは、前記コントローラが、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードのうちの発光ダイオードの複数の特定のサブセットのうちの１つに電力を供給するようにさらに構成されるように、任意で構成できる。

【0067】

例５では、例１乃至４のいずれか１つの照明システムは、前記コントローラが、前記複数の特定のサブセットのうちのどれに電力を供給すべきかを指定する入力を受信するようさらに構成されるように任意で構成できる。

【0068】

例６では、例１乃至５のいずれかの１つの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが第１の発光ダイオードを含み、前記集束光学系が、前記第１の発光ダイオードと、前記ライトガイドの前記第１の面との間の第１の光路に位置する第１のレンズを含むように任意で構成できる。

【0069】

例７では、例１乃至６のいずれか１つの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが、前記第１の発光ダイオードから離れて位置する第２の発光ダイオードをさらに含み、前記集束光学系が、前記第２の発光ダイオードと、前記ライトガイドの前記第１の面との間の第２の光路に位置する第２のレンズを含むように、任意で構成できる。

【0070】

例８では、例１乃至７のいずれか１つの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが第１の発光ダイオードを含み、前記集束光学系が、前記ライトガイドの前記第１の面に配置される第１の湾曲部と、前記ライトガイドの前記第２の面に配置される第２の湾曲部とを含み、該第１の湾曲部及び該第２の湾曲部は、前記第１の発光ダイオードから放出された光を少なくとも部分的に集束するように構成されているように任意で構成できる。

【0071】

例９では、例１乃至８のいずれか１つの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが、前記第１の発光ダイオードから離れて位置する第２の発光ダイオードをさらに含み、前記集束光学系が、前記ライトガイドの前記第１の面に配置される第３の湾曲部と、前記ライトガイドの前記第２の面に配置される第４の湾曲部とを含み、該第３の湾曲部及び該第４の湾曲部は、前記第２の発光ダイオードから放出される光を少なくとも部分的に集束するように構成されているように任意で構成できる。

【0072】

例１０では、例１乃至９のいずれか１つの照明システムは、前記第２の発光ダイオードが前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードから離隔され、前記第２の光を前記ライトガイドの端部に向かわせるように構成され、該端部は、前記ライトガイドの前記第１の面と前記第２の面との間に延びているように任意で構成できる。

【0073】

例１１では、例１乃至例１０のいずれか１つの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが、相関色温度が異なる光を放出する少なくとも２つの発光ダイオードを含むように任意で構成できる。

【0074】

例１２では、例１乃至例１１のいずれかの１つの照明システムは、前記第１の面と、前記第２の面との間で導かれる導光として第３の光を前記ライトガイド内に向かわせるように構成された第３の発光ダイオードを任意でさらに含むことができ、前記第２の光と前記第３の光とは相関色温度が異なる。

【0075】

例１３では、例１乃至例１２のいずれか１つの照明システムは、前記複数の光取り出し部が前記ライトガイドの第２の面に配置されるように任意で構成できる。

【0076】

例１４では、照明を提供する方法は、複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードで第１の光を生成することと、前記第１の光を、ライトガイドの第１の面を通って該ライトガイド内に向かわせることと、前記ライトガイドの第２の面を通って、前記ライトガイドから投射光として現れるように前記第１の光を集束光学系で少なくとも部分的に集束させることであって、前記ライトガイドの前記第２の面は、前記ライトガイドの第１の面の反対側にある、ことと、第２の発光ダイオードで第２の光を生成することと、前記第１の面と前記第２の面との間で導かれる導光として前記第２の光を前記ライトガイド内に向かわせることと、複数の光取り出し部により、前記ライトガイドの前記第２の面を通って前記導光の少なくとも一部を散乱光として前記ライトガイドの外に向かわせることと、を含む。

【0077】

例１５では、例１４の方法は、複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードの複数の特定のサブセットのうちの第１のサブセットを指定する入力を受信することと、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードのうちの前記第１のサブセットに電力を供給することと、を任意でさらに含むことができる。

【0078】

例１６では、照明システムは、第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有するライトガイドであって、該ライトガイドは、該ライトガイドを通って該第１の面から該第２の面に延びる孔を画定する、ライトガイドと、第１の光を放出するように構成された第１の発光ダイオードと、前記ライトガイドの前記第２の面にある前記孔から投射光として現れるように前記第１の光を少なくとも部分的に集束するように構成された集束光学系と、前記第１の面と前記第２の面との間で導かれる導光として第２の光を前記ライトガイド内に向かわせるように構成された第２の発光ダイオードと、を含むことができる。

【0079】

例１７では、例１６の照明システムは、前記集束光学系が、少なくとも部分的に集束された前記第１の光が前記ライトガイドの前記第１の面にある前記孔に入るように、前記ライトガイドの外に位置するように任意で構成できる。

【0080】

例１８では、例１６乃至１７のいずれか１つの照明システムは、前記孔が実質的に円筒形であるように任意で構成できる。

【0081】

例１９では、例１６乃至１８のいずれか１つの照明システムは、前記孔が前記ライトガイドの前記第２の面と実質的に直交する孔軸に沿って延びるように任意で構成できる。

【0082】

例２０では、例１６乃至１９のいずれか１つの照明システムは、前記導光の少なくともに一部を前記ライトガイドの前記第２の面を通って前記ライトガイドの外に向かわせるように構成された複数の光取り出し部を任意でさらに含むことができる。

【0083】

例２１では、照明システムは、第１の面と、該第１の面の反対側の第２の面とを有するライトガイドと、前記ライトガイドの前記第１の面を通って、前記ライトガイド内に第１の光を向かわせるように構成された複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードと、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードを電気的に制御するように構成されたコントローラと、前記ライトガイドの前記第２の面を通って前記ライトガイドから投射光として現れるように前記第１の光を少なくとも部分的に集束するように構成された集束光学系と、前記第１の面と前記第２の面との間で導かれる導光として第２の光を前記ライトガイド内に向かわせるように構成された第２の発光ダイオードと、前記ライトガイドの第２の面に配置され、前記導光の少なくとも一部を前記ライトガイドの第２の面を通って散乱光として前記ライトガイドから出るよう向かわせるように構成された複数の光取り出し部とを含むことができる。

【0084】

例２２では、例２１の照明システムは、前記コントローラが、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードのうちの複数の特定のサブセットの発光ダイオードのうちの１つに電力を供給することと、前記複数の特定のサブセットのうちのどれに電力を供給すべきかを指定する入力を受信することとをさらに行うように任意で構成できる。

【0085】

例２３では、例２１乃至２２のいずれか１つの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが第１の発光ダイオードを含み、前記集束光学系が、前記第１の発光ダイオードと、前記ライトガイドの前記第１の面との間の第１の光路に位置する第１のレンズを含み、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが、前記第１の発光ダイオードから離れて位置する第２の発光ダイオードをさらに含み、前記集束光学系が、前記第２の発光ダイオードと、前記ライトガイドの前記第１の面との間の第２の光路に位置する第２のレンズを含むように任意で構成できる。

【0086】

例２４では、例２１乃至２３のいずれか１つの照明システムは、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが第１の発光ダイオードを含み、前記集束光学系が前記ライトガイドの前記第１の面に配置される第１の湾曲部と、前記ライトガイドの前記第２の面に配置される第２の湾曲部とを含み、該第１の湾曲部及び該第２の湾曲部は、前記第１の発光ダイオードから放出された光を少なくとも部分的に集束するように構成され、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードが、前記第１の発光ダイオードから離れて位置する第２の発光ダイオードをさらに含み、前記集束光学系が、前記ライトガイドの前記第１の面に配置される第３の湾曲部と、前記ライトガイドの前記第２の面に配置される第４の湾曲部とを含み、該第３の湾曲部及び該第４の湾曲部は、前記第２の発光ダイオードから放出される光を少なくとも部分的に集束するように構成されているように任意で構成できる。

【0087】

例２５では、例２１乃至２４のいずれか１つの照明システムは、前記第２の発光ダイオードが、前記複数の第１の個別にアドレス可能な発光ダイオードから離隔され、前記第２の光を前記ライトガイドの端部に向かわせるように構成され、該端部は、前記ライトガイドの前記第１の面と前記第２の面との間に延びているように任意で構成できる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】