光源に結合された可撓性導光路を備えた照明構造体
【課題】可撓性導光路に光源を結合して構成される照明装置において、光結合を良好にすること。
【解決手段】照明構造体の幾つかの実施形態を提供する。照明構造体は、光源に対する光結合が改善された可撓性導光路３２０を含む。一実施形態によれば、光源は基板上に取り付けられ、可撓性導光路３２０は光源に光結合され、導光路は、光源から出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する。照明構造体は基板上に取り付けられたハウジング４３０を更に備え、ハウジング４３０は光源の少なくとも一部を収容するとともに、可撓性導光路３２０が光源に対して所望の位置関係になるようにして可撓性導光路を物理的に固定する。
【解決手段】照明構造体の幾つかの実施形態を提供する。照明構造体は、光源に対する光結合が改善された可撓性導光路３２０を含む。一実施形態によれば、光源は基板上に取り付けられ、可撓性導光路３２０は光源に光結合され、導光路は、光源から出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する。照明構造体は基板上に取り付けられたハウジング４３０を更に備え、ハウジング４３０は光源の少なくとも一部を収容するとともに、可撓性導光路３２０が光源に対して所望の位置関係になるようにして可撓性導光路を物理的に固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
下記の説明は、概して、光を放出する照明構造体に関し、詳しくは、光源に結合された可撓性導光路（フレキシブルライトガイド）を備えた照明構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のタイプの照明構造体が知られている。本明細書で使用される場合、通常、照明構造体とは、光を放射する構造体である。照明構造体は、家庭用又は仕事用の装飾照明（例えばロープライト等）から、ラップトップコンピュータや携帯電話のような小型電子機器の内部で使用される装飾照明まで、様々な用途で必要とされる。用途によっては、特定の形の照明構造体を必要とするものもある。また、照明構造体は、光をほぼ均一に放出するものであることが望ましい。光を主に美的目的で使用する照明器具の多くは、「ファンライト」と呼ばれる。
【０００３】
目的に合った光を生成するために設計者が使用している従来の照明構造体は、導光路と、１以上の光源とを含む。光源は光を生成し、光源から出力されたその光は、導光路を通って伝搬する。導光路は、導光路を伝搬する光の少なくとも一部を放出する（つまり、導光路は輝く）。導光路と共に使用される一般的光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。図１は、従来の設計の照明構造体の一例を示している。この照明構造体は、導光路１２０と、ＬＥＤ１１０とを含む。導光路１２０は、底部にＬＥＤ１１０から光を取り出すための微小構造体を有するプラスチック部品である。したがって、導光路１２０は硬い部品である。ＬＥＤ１１０は、導光路１２０の種々の位置に光源として取り付けられる。残念ながら、このタイプの照明構造体の用途は限られている。光源１２０が硬く、光源に柔軟性がないことから、設計者は、光源を与えられた用途にとって望ましいしゃれた形にすることが出来ない。また、導光路１２０が簡素な構造であるため、光源付近のホットスポットや、導光路１２０の湾曲部や屈曲部における光の漏洩が原因で、導光路から放出される光の輝度の分布は不均一になる。また、導光路１２０に対するＬＥＤ１１０からの不十分な光結合（「光学結合」と呼ばれることもある）を補うために、多数の光源（例えばＬＥＤ）が必要になる場合がある。
【０００４】
可撓性導光路（「ライトストリップ」と呼ばれることもある）は、上記の硬い導光路１２０の代替になりうる。可撓性導光路は、１以上の光源からの光を運び、その光の少なくとも一部を導光路の長手方向に沿って放出することができる。このような可撓性導光路によれば、導光路が可撓性であることから、種々の用途に合わせた照明構造体の作成時の自由度を増大させるのに役立つ。可撓性導光路によれば、上記の硬い導光路１２０に比べて、柔軟性が増加するだけでなく、可撓性導光路の長手方向全体にわたって放出される光の均一度や輝度も改善される。こうした可撓性導光路は、放射する光の８０％以上を維持しながらも、直径数十ミリメートルの曲率で曲げることが可能である。図２は、光源（例えばＬＥＤ）２１０からの光が結合される可撓性導光路２２０の一例を示している。可撓性導光路２２０をＬＥＤ２１０に結合する一般的方法の１つは、熱収縮管２３０を使用することである。例えば、ＬＥＤ２１０と導光路２２０を収容することが可能な十分な大きさの直径を持つ管２３０の中に、ＬＥＤ２１０と導光路２２０を互いに望ましい位置関係（アライメント）になるように配置する。その後、管２３０に熱を加え、管２３０を収縮させ（つまり、管の直径を減少させ）、それによって、熱収縮管２３０を導光路２２０とＬＥＤ２１０に結合し、望ましい相対位置関係でそれらの部品を固定する。このタイプの照明構造体の場合、ＬＥＤ２１０は、スルーホール型ＬＥＤであり、可撓性導光路２３０の一端は、ＬＥＤ２１０に接触する位置に配置され、ＬＥＤ２１０によって生成された光は導光路２３０の中に導かれる。
【０００５】
残念ながら、可撓性導光路２２０をＬＥＤ２１０に取り付ける手段として熱収縮管２３０を使用するこの方法は、特定の照明用途において望ましくない幾つかの欠点を有する。熱収縮管２３０を使用した場合、スルーホール型ＬＥＤ２１０の光学中心と可撓性導光路２２０との間の光結合（すなわち光学結合）は不十分になる。また、熱収縮管２３０は優れた反射器ではないため、光結合の効率はさらに低下する。そのため、熱収縮管２３０による光の吸収による光の損失が発生する。この照明構造体では、スルーホール型ＬＥＤが必要となるため（熱収縮管２３０を使用してＬＥＤ２２０を可撓性導光路２２０に結合するため）、小型製品に対するこの照明構造体の使用には限界がある。さらに、熱収縮管２３０を使用して可撓性導光路２２０をＬＥＤ２１０に結合する設計は一般に、丈夫な設計ではなく、物理的衝撃や熱的衝撃によって故障する可能性があることが分かっている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に照らして、光源と可撓性導光路との間の良好な光結合（「光学結合」と呼ばれることもある）が可能な照明構造体が必要とされている。また、最小限のホットスポットで、導光路の長手方向全体にわたる均一な輝度分布を可能にすることも必要とされている。また、熱的衝撃や物理的衝撃による故障を最小限に抑えることが可能な部品結合による丈夫（頑丈）な照明構造体も必要とされている。さらに、チップ大の光源の組込みや、小型電子機器のような小型装置内での使用に適した照明構造体も必要とされている。
【０００７】
本発明の種々の実施形態は、光源に対する光結合を向上させた可撓性導光路を備えた照明構造体に関する。実施形態によっては、可撓性導光路は、可撓性導光路によって放出される光の輝度のホットスポットを最小限に抑えつつ、曲げることもできる。
【０００８】
一実施形態において、本装置は、光源が取り付けられた基板を含む。この装置は、光源に光結合された可撓性導光路を含み、可撓性導光路は、光源から出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する。この装置は、基板に取り付けられたハウジングを更に含み、ハウジングは、光源の少なくとも一部を収容し、可撓性導光路を光源に対して所望の位置関係（アライメント）で物理的に固定する。
【０００９】
実施形態によっては、ハウジングは反射性内面を有し、該内面によって、可撓性導光路に対する光源からの光の光結合が最適化される。実施形態によっては、可撓性導光路は、受け取った光を可撓性導光路の長手方向に沿って放出する。有利なことに、実施形態によっては、可撓性導光路は、受け取った光を可撓性導光路の長手方向に沿ってほぼ均一な分布で放出する。
【００１０】
実施形態によっては、ハウジングは、可撓性導光路の一端を受け入れる穴を有する。したがって、一実施形態では、可撓性導光路の一端をハウジングの穴に固定することによって、可撓性導光路の光路と、光源の光学中心との間に結合が発生する。一実施形態において、この穴の内面は、組織的表面を有し、可撓性導光路の一端は、その組織的表面に接触した状態で接着剤により穴の中に固定される。実施形態によっては、この接着剤は光源にも接触し、可撓性導光路の一端をハウジング内部で光源に固定する。接着剤は、導光路と同じ屈折率のものであることが望ましい。
【００１１】
一実施形態では、ハウジングの外面に形成された溝は、穴の内面の一部に近接した位置で終端している。この溝は、穿孔手段を溝の中に収容することが出来るような適当なサイズを有し、適当な力を加えることで、穿孔手段は、ハウジングの穴の一部を変形させ、それによって、穴の端から突出する突起部（例えば、鋭いエッジ）を形成する。この突起部は、穴に挿入された可撓性導光路に係合させることができ、それによって可撓性導光路を穴の中に物理的に固定することができる。この突起部は、前述の接着剤と併用してもよいし、前述の接着剤の代わりとして使用してもよい。
【００１２】
光源は、与えられた用途にとって望ましいものであればどのような光源であってもよい。例えば、チップ大の光源、ＬＥＤ（上面発光型又は側面発光型のＬＥＤ）や三色光源等が使用される。また、実施形態によっては、複数の光源、および／または、複数の導光路を使用する場合もある。実施形態によっては、光源は三色光源であり、本装置は、三色光源から出力された光を混合する働きをする、三色光源に結合されたカラー混合器をさらに含む場合がある。本装置は、色調節器に信号を送るカラーフィードバックセンサをさらに含み、その信号により、可撓性導光路上の少なくとも１つのポイントにおいて検出された色の変化に関するフィードバックを行う場合がある。本装置は、フィードバック信号に応答して色調節器から制御信号を受信する電流源駆動回路を更に含む場合があり、電流源駆動回路は、可撓性導光路を一定の色、及び輝度に維持するための適当な電流を三色光源に供給する。
【００１３】
上記の説明は、以下に記載する発明の詳細な説明をより深く理解してもらうために、本発明の特徴と利点を概説したものである。本発明の他の特徴、及び利点は、下記の説明から明らかになるであろう。下記の説明は、特許請求の範囲の記載事項を形成する。なお、当業者であれば、本明細書に開示する概念や特定の実施形態を基礎として、本発明と同じ目的を達成するために、それらに変更を加えたり、他の構造体を設計したりすることも容易に出来るものと考えられる。また、当業者であれば、そうした等価実施形態も、特許請求の範囲に記載した本発明の思想や範囲から外れるものではないことは明らかであろう。本発明に特有と思われる新規な特徴（発明の構成と動作方法の両方に関する）、更なる目的、及び利点は、添付の図面と併せて下記の説明を読めば、より理解しやすいであろう。ただし、図面は、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲の制限を目的としたものではない。
【００１４】
次に、本発明をより完全に理解してもらうために、添付の図面と併せて下記の説明を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態による照明構造体の一例を示している。この例において、可撓性導光路３２０は、可撓性導光路３２０の中に光源３１０を直接成形することにより、光源３１０に結合されている。可撓性導光路３２０の中に光源３１０を直接成形するために使用されるプロセスの一例を図７Ａ〜図７Ｂに示す。図７Ａに示すように、加熱炉７０２の中で可撓性材料７０１（例えばプラスチック）を加熱し、加熱された材料７０１（例えば液状化した材料）に圧力を加え、開口部７０３を通して光源３１０に接触するまで押し込める。図７Ｂに示すように、次の図面のプロセスを実施し、導光路３２０を形成する。材料７０１が冷えると、材料７０１は、柔軟性のある固体状態（例えば、固形プラスチック）に戻り、その内部に光源３１０が直接成形される。他の実施形態として、光源３１０は、他の適当な形で可撓性導光路３２０の中に結合される場合がある。光源３１０は、照明構造体を使用する用途に応じて、上面発光型ＬＥＤであっても、側面発光型ＬＥＤであってもよい。さらに、実施形態によっては、照明構造体の小型化のために、チップ大の表面実装ＬＥＤを使用してもよい。市販されているそのようなチップ大の表面実装ＬＥＤの例としては、アバゴテクノロジーズが製造しているＪＬＥＤと呼ばれるＬＥＤや、同じくアバゴテクノロジーズが製造しているチップＬＥＤと呼ばれるＬＥＤがある。
【００１６】
可撓性導光路３２０は、任意の適当な１以上の材料から構成される。可撓性導光路３２０は可撓性であるため、複数の種々の形に簡単に変形させることができる。可撓性導光路３２０は、光源３１０から受け取った光を伝搬させる。さらに、可撓性導光路３２０の少なくとも一部は、光源３１０から受け取った光の少なくとも一部を放出するのに適当な材料からなる。実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、光源３１０から受け取った光を導光路の長さ「Ｌ」全体にわたって放出する場合がある。実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、受け取った光を長さＬ全体にわたって分散させることができ、同時に、優れた可撓性も有する。使用可能な導光路３２０の１つは、図２を参照して上で説明した導光路２２０であり、この導光路は、エラストマーコアの周りにテフロンクラッドを配置したものからなる。可撓性導光路２２０は、数十ミリメートルの曲率で曲げることができ、且つ、最初の発光の８０％以上を維持することができる。後で詳しく説明するように、そのような可撓性導光路を使用すれば、設計者は、自分の照明目的に合わせた屈曲部を形成するための大きな多様性、及び自由度を得ることができ、同時に、ホットスポットの数を最小限に抑えることができる。
【００１７】
図３の例には、１つの光源３１０しか描かれていないが、他の実施形態では、複数の光源３１０を導光路３２０の中に成形する場合もある。例えば、実施形態によっては、導光路３２０の第１の長さ「Ｌ１」に沿って光を導くための第１の光源３１０と、導光路３２０の第２の長さ「Ｌ２」に沿って光を導くための第２の光源３１０とを有する場合がある。このような実施形態によれば、照明構造体は、放出される光の輝度がほぼ一定に保たれる長さを導光路の全長（例えば、Ｌ１＋Ｌ２）にわたって延ばすことができる。
【００１８】
図４は、本発明の他の実施形態による照明構造体を示している。この例では、照明構造体は、基板４１０上に取り付けられた光源３１０１および３１０２（まとめて光源３１０と呼ぶ）を含む。また、基板４１０上には、所与の用途に応じて更に他の部品４２０が設けられる場合もある。例えば、基板４１０は回路基板からなり、部品４２０は、携帯電話、ラップトップコンピュータ、コンピュータマウス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、自動車車内のダッシュボード、又は照明構造体を使用した他の電子機器の少なくとも一部を形成するために前記回路基板上に配置された種々の電子部品（例えば集積回路など）を含む。基板４１０は、コネクタ、ヘッダピン、又はフレキシブル回路といった任意の従来の手段により、電源（電流を供給する）に接続することができる。こうした電源、及び／又は１以上の電子部品４２０は、光源３１０を作動させ、及び／又は、光源３１０の輝度及び／又は色を制御する働きをする。後で詳しく説明するように、実施形態によっては、光源３１０の輝度、及び／又は色を制御するための制御回路を設ける場合がある。そうした制御回路の複雑度は、用途によって大きく異なる場合がある。例えば、光源３１０に供給される電流を制限するための制限抵抗器を数個しか持たない実施形態もあれば、光源３１０の輝度、及び／又は色を検出、及び／又は制御するために多数の電子部品（例えば電子部品４２０）を備えた複雑な集積回路を含む実施形態もある。
【００１９】
図示のように、この実施形態は、可撓性導光路３２０を更に有する。この例では、可撓性導光路３２０の一端は、光源３１０１に光結合され、可撓性導光路３２０の他端は、光源３１０２に光結合されている。したがって、可撓性導光路３２０は、光源３１０から出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する。実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、受け取った光を導光路３２０の長手方向に沿って放出する場合がある。有利なことに、実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、受け取った光を導光路３２０の長手方向に沿って均一な分布で放出する場合がある。
【００２０】
図４に示す照明構造体は、基板４１０上に取り付けられたハウジング４３０を更に含む。この例では、ハウジング４３０は、その内部に光源３１０を収容している。また、ハウジング４３０は、可撓性導光路３２０を光源３１０に対して所望の位置関係（アライメント）で物理的に固定する働きもする。例えば、この例では、ハウジング４３０は、穴４５０１および４５０２（まとめて穴４５０と呼ぶ）を有し、それらの中に、可撓性導光路３２０の端部が挿入される。すなわち、光源３１０１からの光を受け取るための導光路３２０の一端は、穴４５０１に挿入され、光源３１０２からの光を受け取るための導光路３２０の他端は、穴４５０２に挿入される。したがって、この実施形態では、可撓性導光路３２０の端部をハウジングの穴４５０の中に固定することにより、可撓性導光路３２０の光路と、光源３１０の光学中心との間に結合が発生する。一実施形態において、穴４５０の内面は組織化され、可撓性導光路３２０の両端は、それらが挿入された穴４５０の中に接着剤によって固定される。この接着剤は、穴の組織化された面に接触する。実施形態によっては、可撓性導光路３２０の両端を導光路が受け取る光の発生源である光源３１０に対してそれぞれ固定するために、接着剤は、光源３１０にも接触させる場合がある。接着剤は、導光路と同じ屈折率を有するものが好ましい。実施形態によっては、ハウジング４３０は、反射性内面を有し、反射性内面により、導光路３２０の両端に対する光源３１０の光結合を最適にする場合がある。
【００２１】
一実施形態として、ハウジング４３０の外面は、溝４４０１及び４４０２（まとめて溝４４０と呼ぶ）を有する場合がある。溝４４０１は、穴４５０１の内面の一部に近接した位置で終端し、溝４４０２は、穴４５０２の内面の一部に近接した位置で終端している。溝４４０は、穿孔手段４６０を収容するのに適したサイズを有し、溝４５０の中に、穿孔手段４６０が挿入される場合がある。適当な力を加えることで、穿孔手段４６０は、ハウジングの穴４５０の内面の一部を変形させることができ、それによって、穴の縁部から穴の中に突出する突起部（例えば、鋭いエッジ）を形成することができる。こうした突起部は、穴の中に挿入された可撓性導光路に係合させることができ、この係合によって、可撓性導光路を穴の中に物理的に固定することができる。穴４５０１の内面に穿孔手段４６０によって形成可能なそのような突起部の一例が、図４に突起部４７０として描かれている。突起部４７０は、穴４５０１の中に挿入された可撓性導光路３２０の一部に係合する。これらの突起部は、前述の接着剤と併用してもよいし、接着剤の代わりとして使用してもよい。実施形態によっては、突起部は、可撓性導光路３２０に係合する鋭利なエッジ、又は点を有する場合がある。
【００２２】
図４の例には、２つの光源３１０が描かれているが、代替実施形態では、どのような数の光源を使用してもよい。例えば、図４の例では、可撓性導光路３２０の両端が、光源に光結合されているが、代替実施形態では、２つの端部のうちの一方だけを光結合する場合もある。また、図４には、２つの光源３１０を両方とも収容するとともに、導光路３２０の両端を対応する光源３１０に（ビアホール４５０を介して）光結合するハウジング４３０が描かれているが、代替実施形態では、２つの光源３１０のそれぞれに対して別々のハウジングを使用してもよい。例えば、実施形態によっては、光源３１０１を収容するとともに、光源３１０１を可撓性導光路３２０の一端に光結合するための穴４４０１を有する第１のハウジングと、光源３１０２を収容するとともに、光源３１０２を可撓性導光路３２０の他端に光結合するための穴４４０２を有する第２のハウジングとを設ける場合がある。こうした実施形態も全て、本発明の範囲に含めることを意図している。
【００２３】
図５は、本発明の他の実施形態による照明構造体を示している。図５に示す照明構造体は、三色光源５５０１及び５５０２（まとめて三色光源５５０と呼ぶ）を含む。この照明構造体は、色管理システムを更に含む。この例では、色管理システムは、カラーフィードバックセンサ、及びカラーマネジメント集積回路（ＩＣ）を含む。カラーマネジメントＩＣは、色調節器５２０、及び電流源駆動回路５３０を含む。三色光源５３０はそれぞれ、ＣＩＥ色度図の中心となる赤色、緑色、及び青色のうちのいずれかの色を生成する。使用可能な既知の三色光源５５０の例としては、アバゴテクノロジーズが製造している直角三色ＬＥＤ（Right Angle Triclor LED）と呼ばれる光源や、同様にアバゴテクノロジーズが製造している三色ＴＬＥＤと呼ばれる光源がある。
【００２４】
図４の例と同様に、可撓性導光路３２０は光源５５０に結合される。具体的には、この例の場合、導光路３２０の一端は光源５５０１に光結合され、導光路３２０の他端は光源５５０２に光結合される。図５に示すように、光混合器５４０１及び５４０２（まとめて光混合器５４０と呼ぶ）は、光源５５０と可撓性導光路３２０の間に配置することができる。つまり、色混合器５４０は、三色光源から放出される異なる色の光を混合するための導光路である。三色光源によって生成される異なる色の光は、全反射（ＴＩＲ）によって、この導光路の中を進行する。導光路の中で異なる色の光が繰り返し反射されることで、光は可撓性導光路の入口開口部に到達するまでに均一化される。図４の例と同様に、光源５５０（及び光混合器５４０）は、ハウジング４３０のようなハウジング（複数の場合もあり）に収容することができ、ハウジングは、（ビアホール４５０によって）可撓性導光路３２０を光源５５０に光結合する。
【００２５】
図５の例では、三色が良好に混合される場所に配置されたカラーセンサ５１０が、その地点における（導光路３２０から放出される光の）色をモニタリングし、適当なフィードバック信号を色調節器５２０に送信する。色調節器５２０はこのフィードバック信号を処理し、適当な信号を電流源駆動回路５３０に送信する。次に、電流源駆動回路５３０は、導光路２２０の色、及び輝度が均一になるような仕方で、三色光源５５０を駆動する。このように、全ての色を時間的に管理、すなわち調節することが可能な実施形態が、用途によっては必要とされる場合がある。この実施形態で使用可能な市販の既知の色調節器の一例としては、アバゴテクノロジーズが製造している「Ｊａｚｚ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ」がある。この実施形態で使用可能な電流源駆動回路５３０の一例としては、マイクロセミ社から販売されているＬＥＤ駆動回路と呼ばれる駆動回路がある。この実施形態で使用可能なカラーセンサ５１０の一例としては、アバゴテクノロジーズから販売されている「Ｓｏｌａｎａ Ｃｏｌｏｒ Ｓｅｎｓｏｒ」と呼ばれるカラーセンサがある。
【００２６】
前述のように、実施形態によっては、ハウジング４３０は基板４１０上に取り付けられ、光源３１０（又は、三色光源５５０）を収容する場合がある。好ましい実施形態として、ハウジング４３０は、良好な反射性を有する材料から形成される。すなわち、可撓性導光路３２０に対する、収容された光源によって生成された光の光結合を最適にするために、少なくともハウジングの内面は、３Ｍ社が販売しているＥＳＲ（登録商標）フォイルのような反射性材料から構成されることが好ましい。もちろん、代替実施形態として、ハウジング４３０は、与えられた用途に適した丈夫な構造体を得るための所望の強度を有するものであれば、どのような材料から形成してもよい。ハウジング４３０は、接着剤、及び／又は、機械式ロック、又は固定具を使用して、基板４１０に取り付けることができる。機械式ロックや固定具は、丈夫な構造体を得るためにハウジング４３０を基板４１０にしっかりと取り付けることが出来るものであれば、どのようなロック、又は固定具であってもよい。図６Ａ〜図６Ｃは、ハウジング４３０を基板４１０に結合するのに使用される幾つかの異なるタイプの機械式ロック、又は固定具の実施形態を示している。例えば、図６Ａにおいて、ハウジング４３０は、ヒートスティック６１０によって基板４１０に取り付けられている。このようなヒートスティックを使用した実施形態の場合、ヒートスティックは、ハウジング４３０の一部として実施してもよく、熱や圧力を加えると、ヒートスティックは、ハウジングと基板を１つにまとめて固定する埋め込みボルト（スタッド）を形成する。図６Ｂは、ロック手段６２０、すなわち丈夫な部材によって基板４１０に取り付けられたハウジング４３０を示している。図６Ｃは、ハウジング４３０を基板４１０にしっかりと取り付けるスナップロック（ばね錠）を備えた他の実施形態を示している。
【００２７】
一実施形態において、ハウジング４３０は、基板４１０にしっかりと取り付けられ、位置決めされ、穴４５０によって、光源（例えば、光源３１０又は５５０）の光学中心が、一方の穴４５０に中に挿入された可撓性導光路３２０の一端に整合するように位置決めされる。したがって、光源と可撓性導光路との間の良好な光結合が実現される。可撓性導光路３２０をハウジング４３０に固定する手段は、接着剤であっても、機械式ロックであっても、固定具であっても、それらの任意の組み合わせであってもよく、あるいは、他の適当な手段であってもよい。可撓性導光路３２０を適所に固定するための接着剤として、可撓性導光路の屈折率と同様の屈折率を有する接着剤を使用することにより、光源と可撓性導光路の間の光結合を更に向上させることも可能である。そのような接着剤は、接合部におけるフレネル損失を低減することによって光結合効率を向上させるとともに、ハウジング４３０の穴４５０に挿入された可撓性導光路３２０を固定する働きをする。穴４５０の内面を組織化することにより、粘着力を向上させることもでき、その結果、接着剤と導光路３２０が穴４５０に挿入されたときに、それらをしっかりと捕らえるための、接着剤に適した優れた表面が形成される。
【００２８】
上記に照らして、本発明の幾つかの実施形態によれば、１以上の光源に対して良好に光結合させることが可能な可撓性導光路を含む改良された照明構造体が得られる。このような照明構造体は、携帯電話等のような小型電子機器内での使用を含む、種々の異なる用途のうちのいずれかにおける使用に適合する場合がある。上記のように、そのような光結合は、光源（複数の場合もあり）を収容する、穴を備えたハウジング４３０を使用して形成することができ、その穴の中に可撓性導光路３２０の一端を挿入することにより、可撓性導光路３２０を収容された光源に光結合させることができる。したがって、特定の幾つかの実施形態によれば、ハウジング４３０を使用することにより、可撓性導光路を光源の光学中心に対して位置合わせして取り付けることが可能となる。また、ハウジングは、導光路をハウジングに形成された穴の中に挿入して物理的に固定した後、導光路を光源に結合するための頑丈な手段としての働きもする。また、実施形態によっては、ハウジングの中に収容された、基板上に取り付けられた電子部品を使用することにより、色の選択や制御も可能となり、時間的に一定の色や輝度を維持することが可能となる。
【００２９】
本発明の種々の例示的実施形態を以下に列挙する。
１．基板と、
前記基板上に取り付けられた光源と、
前記光源に光結合された可撓性導光路であって、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する可撓性導光路と、
前記基板上に取り付けられたハウジングであって、前記光源の少なくとも一部を収容するとともに、前記可撓性導光路が前記光源に対して所望の位置関係になるようにして前記可撓性導光路を物理的に固定するハウジングと
からなる装置。
２．前記ハウジングは反射性の内面を有する、１に記載の装置。
３．前記可撓性導光路は、前記受け取った光を前記導光路の長手方向に沿って放出する、１に記載の装置。
４．前記可撓性導光路は、前記受け取った光を前記導光路の長手方向に沿ってほぼ均一な分布で放出する、１に記載の装置。
５．前記所望の位置関係は、前記光源の光学中心に対する前記可撓性導光路の一端の整合を含む、１に記載の装置。
６．前記ハウジングは穴を有し、前記可撓性導光路の端部が前記穴の中に挿入され、前記可撓性導光路は前記端部を通して前記光源による前記光出力を受け取る、１に記載の装置。
７．前記穴の内側表面は組織化され、前記端部は、前記組織化された表面に接触した状態で、接着剤によって前記穴の中に固定される、６に記載の装置。
８．前記接着剤は、前記端部を前記光源に更に結合する、７に記載の装置。
９．前記接着剤は、前記可撓性導光路とほぼ同じ屈折率を有する、７に記載の装置。
１０．前記ハウジングの外側表面は、前記穴の一部に近接した位置で終端する溝を有し、前記溝の底部は、前記溝の中に挿入された穿孔手段によって変形させることにより突起部を形成し、該突起部は、前記穴の中に突出し、前記可撓性導光路に係合するように構成される、６に記載の装置。
１１．前記光源はチップ大光源である、１に記載の装置。
１２．前記光源は、上面発光型ＬＥＤ、端面発光型ＬＥＤ、及びそれらの組み合わせからなる群の中から選択された発光ダイオード（ＬＥＤ）である、１に記載の装置。
１３．前記光源は三色光源である、１に記載の装置。
１４．前記三色光源に結合され、前記三色光源から出力された光を混合する働きをする色混合器と、
前記可撓性導光路によって放出された光の、あるポイントにおいて検出された色を示すフィードバックを提供する信号を色調節器に提供するカラーフィードバックセンサと、
前記フィードバックに応答して前記色調節器から制御信号を受信する電流源駆動回路であって、前記可撓性導光路によって放出される光の色と輝度を一定に維持するように前記三色光源に供給される電流を管理する電流源駆動回路と
を更に含む、１３に記載の装置。
１５．前記色調節器、及び前記電流源駆動回路は前記基板上に配置され、それらの少なくとも一部は前記ハウジングの中に収容される、１４に記載の装置。
１６．前記ハウジングは、接着剤、ヒートスティック、ロック、スナップロック、及びそれらの組み合わせからなる群の中から選択されたいずれか１つの手段によって前記基板上に物理的に取り付けられる、１に記載の装置。
１７．基板上に光源を取り付けるステップと、
前記光源の少なくとも一部を前記基板上に取り付けられたハウジングの中に収容するステップと、
前記ハウジングに形成された穴を通して可撓性導光路を前記光源に光結合し、前記導光路が、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出するようにするステップと
を含む方法。
１８．前記可撓性導光路の一部を前記穴の中に固定するステップを更に含む、１７に記載の方法。
１９．前記固定するステップは、前記導光路とほぼ同じ屈折率の接着剤を使用するステップを更に含む、１８に記載の方法。
２０．前記固定するステップは、
前記穴を内面を変形させ、前記可撓性導光路に係合する突起部を形成するステップを含む、１８に記載の方法。
２１．前記変形させるステップは、穿孔手段を使用して、前記穴の内面に前記突起部をパンチングするステップを含む、２０に記載の方法。
２２．前記光源に色混合器を接続するステップを更に含み、前記光源は三色光源である、１７に記載の方法。
２３．前記可撓性導光路によって放出された光の色を検出するステップと、
電流源駆動回路の出力を制御し、前記三色光源を制御するフィードバックを色調節器に供給するステップと
を更に含む、２２に記載の方法。
【００３０】
本発明、及び本発明の利点について詳細に説明したが、特許請求の範囲により規定される本発明の思想や範囲から外れることなく、種々の変更、置換、変形を施すことが可能であるものと考えられる。また、本発明の範囲を本明細書に記載したプロセス、機械、製造物、材料の組成、手段、方法、及びステップによって制限することは意図していない。当業者であれば、本発明の開示から明らかであるように、本明細書に記載した実施形態と実質的同じ機能を実施し、又は同じ結果を達成する現在の、又は今後開発されるであろうプロセス、機会、製造物、材料の組成、手段、方法、及びステップは、本発明にしたがって使用することができる。したがって、特許請求の範囲は、そうしたプロセス、機会、製造物、物質の組成、手段、方法、又はステップも、特許請求の範囲に含めることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】複数の光源を有する剛性の導光路を有する、従来の照明構造体の一例を示す図である。
【図２】熱収縮管によってスルーホール型ＬＥＤに結合された可撓性導光路を含む、他の従来の照明構造体を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による照明構造体の一例を示す図である。可撓性導光路の中に光源を直接成形することにより、可撓性導光路は導光路に結合されている。
【図４】本発明の他の実施形態による照明構造体の一例を示す図である。この実施形態は、基板上に取り付けられた光源と、該光源を収容するとともに、光源に光結合された可撓性導光路の両端を（ハウジングに形成された穴の中に）受け入れるハウジングとを含む。
【図５】本発明の他の実施形態による照明構造体の一例を示す図である。この実施形態は、三色光源と、カラーマネジメントシステムとを備える。
【図６Ａ】ハウジングを基板に固定するのに使用される種々の異なる機械式ロック、又は固定具のうちの１つを示す図である。
【図６Ｂ】ハウジングを基板に固定するのに使用される種々の異なる機械式ロック、又は固定具のうちの１つを示す図である。
【図６Ｃ】ハウジングを基板に固定するのに使用される種々の異なる機械式ロック、又は固定具のうちの１つを示す図である。
【図７Ａ】本発明の特定の幾つかの実施形態による、可撓性導光路の中に光源を直接成形するために使用されるプロセスの一例を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の特定の幾つかの実施形態による、可撓性導光路の中に光源を直接成形するために使用されるプロセスの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
４１０ 基板
３１０ 光源
３２０ 可撓性導光路
４３０ ハウジング
４５０ スルーホール
【技術分野】
【０００１】
下記の説明は、概して、光を放出する照明構造体に関し、詳しくは、光源に結合された可撓性導光路（フレキシブルライトガイド）を備えた照明構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のタイプの照明構造体が知られている。本明細書で使用される場合、通常、照明構造体とは、光を放射する構造体である。照明構造体は、家庭用又は仕事用の装飾照明（例えばロープライト等）から、ラップトップコンピュータや携帯電話のような小型電子機器の内部で使用される装飾照明まで、様々な用途で必要とされる。用途によっては、特定の形の照明構造体を必要とするものもある。また、照明構造体は、光をほぼ均一に放出するものであることが望ましい。光を主に美的目的で使用する照明器具の多くは、「ファンライト」と呼ばれる。
【０００３】
目的に合った光を生成するために設計者が使用している従来の照明構造体は、導光路と、１以上の光源とを含む。光源は光を生成し、光源から出力されたその光は、導光路を通って伝搬する。導光路は、導光路を伝搬する光の少なくとも一部を放出する（つまり、導光路は輝く）。導光路と共に使用される一般的光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。図１は、従来の設計の照明構造体の一例を示している。この照明構造体は、導光路１２０と、ＬＥＤ１１０とを含む。導光路１２０は、底部にＬＥＤ１１０から光を取り出すための微小構造体を有するプラスチック部品である。したがって、導光路１２０は硬い部品である。ＬＥＤ１１０は、導光路１２０の種々の位置に光源として取り付けられる。残念ながら、このタイプの照明構造体の用途は限られている。光源１２０が硬く、光源に柔軟性がないことから、設計者は、光源を与えられた用途にとって望ましいしゃれた形にすることが出来ない。また、導光路１２０が簡素な構造であるため、光源付近のホットスポットや、導光路１２０の湾曲部や屈曲部における光の漏洩が原因で、導光路から放出される光の輝度の分布は不均一になる。また、導光路１２０に対するＬＥＤ１１０からの不十分な光結合（「光学結合」と呼ばれることもある）を補うために、多数の光源（例えばＬＥＤ）が必要になる場合がある。
【０００４】
可撓性導光路（「ライトストリップ」と呼ばれることもある）は、上記の硬い導光路１２０の代替になりうる。可撓性導光路は、１以上の光源からの光を運び、その光の少なくとも一部を導光路の長手方向に沿って放出することができる。このような可撓性導光路によれば、導光路が可撓性であることから、種々の用途に合わせた照明構造体の作成時の自由度を増大させるのに役立つ。可撓性導光路によれば、上記の硬い導光路１２０に比べて、柔軟性が増加するだけでなく、可撓性導光路の長手方向全体にわたって放出される光の均一度や輝度も改善される。こうした可撓性導光路は、放射する光の８０％以上を維持しながらも、直径数十ミリメートルの曲率で曲げることが可能である。図２は、光源（例えばＬＥＤ）２１０からの光が結合される可撓性導光路２２０の一例を示している。可撓性導光路２２０をＬＥＤ２１０に結合する一般的方法の１つは、熱収縮管２３０を使用することである。例えば、ＬＥＤ２１０と導光路２２０を収容することが可能な十分な大きさの直径を持つ管２３０の中に、ＬＥＤ２１０と導光路２２０を互いに望ましい位置関係（アライメント）になるように配置する。その後、管２３０に熱を加え、管２３０を収縮させ（つまり、管の直径を減少させ）、それによって、熱収縮管２３０を導光路２２０とＬＥＤ２１０に結合し、望ましい相対位置関係でそれらの部品を固定する。このタイプの照明構造体の場合、ＬＥＤ２１０は、スルーホール型ＬＥＤであり、可撓性導光路２３０の一端は、ＬＥＤ２１０に接触する位置に配置され、ＬＥＤ２１０によって生成された光は導光路２３０の中に導かれる。
【０００５】
残念ながら、可撓性導光路２２０をＬＥＤ２１０に取り付ける手段として熱収縮管２３０を使用するこの方法は、特定の照明用途において望ましくない幾つかの欠点を有する。熱収縮管２３０を使用した場合、スルーホール型ＬＥＤ２１０の光学中心と可撓性導光路２２０との間の光結合（すなわち光学結合）は不十分になる。また、熱収縮管２３０は優れた反射器ではないため、光結合の効率はさらに低下する。そのため、熱収縮管２３０による光の吸収による光の損失が発生する。この照明構造体では、スルーホール型ＬＥＤが必要となるため（熱収縮管２３０を使用してＬＥＤ２２０を可撓性導光路２２０に結合するため）、小型製品に対するこの照明構造体の使用には限界がある。さらに、熱収縮管２３０を使用して可撓性導光路２２０をＬＥＤ２１０に結合する設計は一般に、丈夫な設計ではなく、物理的衝撃や熱的衝撃によって故障する可能性があることが分かっている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記に照らして、光源と可撓性導光路との間の良好な光結合（「光学結合」と呼ばれることもある）が可能な照明構造体が必要とされている。また、最小限のホットスポットで、導光路の長手方向全体にわたる均一な輝度分布を可能にすることも必要とされている。また、熱的衝撃や物理的衝撃による故障を最小限に抑えることが可能な部品結合による丈夫（頑丈）な照明構造体も必要とされている。さらに、チップ大の光源の組込みや、小型電子機器のような小型装置内での使用に適した照明構造体も必要とされている。
【０００７】
本発明の種々の実施形態は、光源に対する光結合を向上させた可撓性導光路を備えた照明構造体に関する。実施形態によっては、可撓性導光路は、可撓性導光路によって放出される光の輝度のホットスポットを最小限に抑えつつ、曲げることもできる。
【０００８】
一実施形態において、本装置は、光源が取り付けられた基板を含む。この装置は、光源に光結合された可撓性導光路を含み、可撓性導光路は、光源から出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する。この装置は、基板に取り付けられたハウジングを更に含み、ハウジングは、光源の少なくとも一部を収容し、可撓性導光路を光源に対して所望の位置関係（アライメント）で物理的に固定する。
【０００９】
実施形態によっては、ハウジングは反射性内面を有し、該内面によって、可撓性導光路に対する光源からの光の光結合が最適化される。実施形態によっては、可撓性導光路は、受け取った光を可撓性導光路の長手方向に沿って放出する。有利なことに、実施形態によっては、可撓性導光路は、受け取った光を可撓性導光路の長手方向に沿ってほぼ均一な分布で放出する。
【００１０】
実施形態によっては、ハウジングは、可撓性導光路の一端を受け入れる穴を有する。したがって、一実施形態では、可撓性導光路の一端をハウジングの穴に固定することによって、可撓性導光路の光路と、光源の光学中心との間に結合が発生する。一実施形態において、この穴の内面は、組織的表面を有し、可撓性導光路の一端は、その組織的表面に接触した状態で接着剤により穴の中に固定される。実施形態によっては、この接着剤は光源にも接触し、可撓性導光路の一端をハウジング内部で光源に固定する。接着剤は、導光路と同じ屈折率のものであることが望ましい。
【００１１】
一実施形態では、ハウジングの外面に形成された溝は、穴の内面の一部に近接した位置で終端している。この溝は、穿孔手段を溝の中に収容することが出来るような適当なサイズを有し、適当な力を加えることで、穿孔手段は、ハウジングの穴の一部を変形させ、それによって、穴の端から突出する突起部（例えば、鋭いエッジ）を形成する。この突起部は、穴に挿入された可撓性導光路に係合させることができ、それによって可撓性導光路を穴の中に物理的に固定することができる。この突起部は、前述の接着剤と併用してもよいし、前述の接着剤の代わりとして使用してもよい。
【００１２】
光源は、与えられた用途にとって望ましいものであればどのような光源であってもよい。例えば、チップ大の光源、ＬＥＤ（上面発光型又は側面発光型のＬＥＤ）や三色光源等が使用される。また、実施形態によっては、複数の光源、および／または、複数の導光路を使用する場合もある。実施形態によっては、光源は三色光源であり、本装置は、三色光源から出力された光を混合する働きをする、三色光源に結合されたカラー混合器をさらに含む場合がある。本装置は、色調節器に信号を送るカラーフィードバックセンサをさらに含み、その信号により、可撓性導光路上の少なくとも１つのポイントにおいて検出された色の変化に関するフィードバックを行う場合がある。本装置は、フィードバック信号に応答して色調節器から制御信号を受信する電流源駆動回路を更に含む場合があり、電流源駆動回路は、可撓性導光路を一定の色、及び輝度に維持するための適当な電流を三色光源に供給する。
【００１３】
上記の説明は、以下に記載する発明の詳細な説明をより深く理解してもらうために、本発明の特徴と利点を概説したものである。本発明の他の特徴、及び利点は、下記の説明から明らかになるであろう。下記の説明は、特許請求の範囲の記載事項を形成する。なお、当業者であれば、本明細書に開示する概念や特定の実施形態を基礎として、本発明と同じ目的を達成するために、それらに変更を加えたり、他の構造体を設計したりすることも容易に出来るものと考えられる。また、当業者であれば、そうした等価実施形態も、特許請求の範囲に記載した本発明の思想や範囲から外れるものではないことは明らかであろう。本発明に特有と思われる新規な特徴（発明の構成と動作方法の両方に関する）、更なる目的、及び利点は、添付の図面と併せて下記の説明を読めば、より理解しやすいであろう。ただし、図面は、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲の制限を目的としたものではない。
【００１４】
次に、本発明をより完全に理解してもらうために、添付の図面と併せて下記の説明を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３は、本発明の一実施形態による照明構造体の一例を示している。この例において、可撓性導光路３２０は、可撓性導光路３２０の中に光源３１０を直接成形することにより、光源３１０に結合されている。可撓性導光路３２０の中に光源３１０を直接成形するために使用されるプロセスの一例を図７Ａ〜図７Ｂに示す。図７Ａに示すように、加熱炉７０２の中で可撓性材料７０１（例えばプラスチック）を加熱し、加熱された材料７０１（例えば液状化した材料）に圧力を加え、開口部７０３を通して光源３１０に接触するまで押し込める。図７Ｂに示すように、次の図面のプロセスを実施し、導光路３２０を形成する。材料７０１が冷えると、材料７０１は、柔軟性のある固体状態（例えば、固形プラスチック）に戻り、その内部に光源３１０が直接成形される。他の実施形態として、光源３１０は、他の適当な形で可撓性導光路３２０の中に結合される場合がある。光源３１０は、照明構造体を使用する用途に応じて、上面発光型ＬＥＤであっても、側面発光型ＬＥＤであってもよい。さらに、実施形態によっては、照明構造体の小型化のために、チップ大の表面実装ＬＥＤを使用してもよい。市販されているそのようなチップ大の表面実装ＬＥＤの例としては、アバゴテクノロジーズが製造しているＪＬＥＤと呼ばれるＬＥＤや、同じくアバゴテクノロジーズが製造しているチップＬＥＤと呼ばれるＬＥＤがある。
【００１６】
可撓性導光路３２０は、任意の適当な１以上の材料から構成される。可撓性導光路３２０は可撓性であるため、複数の種々の形に簡単に変形させることができる。可撓性導光路３２０は、光源３１０から受け取った光を伝搬させる。さらに、可撓性導光路３２０の少なくとも一部は、光源３１０から受け取った光の少なくとも一部を放出するのに適当な材料からなる。実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、光源３１０から受け取った光を導光路の長さ「Ｌ」全体にわたって放出する場合がある。実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、受け取った光を長さＬ全体にわたって分散させることができ、同時に、優れた可撓性も有する。使用可能な導光路３２０の１つは、図２を参照して上で説明した導光路２２０であり、この導光路は、エラストマーコアの周りにテフロンクラッドを配置したものからなる。可撓性導光路２２０は、数十ミリメートルの曲率で曲げることができ、且つ、最初の発光の８０％以上を維持することができる。後で詳しく説明するように、そのような可撓性導光路を使用すれば、設計者は、自分の照明目的に合わせた屈曲部を形成するための大きな多様性、及び自由度を得ることができ、同時に、ホットスポットの数を最小限に抑えることができる。
【００１７】
図３の例には、１つの光源３１０しか描かれていないが、他の実施形態では、複数の光源３１０を導光路３２０の中に成形する場合もある。例えば、実施形態によっては、導光路３２０の第１の長さ「Ｌ１」に沿って光を導くための第１の光源３１０と、導光路３２０の第２の長さ「Ｌ２」に沿って光を導くための第２の光源３１０とを有する場合がある。このような実施形態によれば、照明構造体は、放出される光の輝度がほぼ一定に保たれる長さを導光路の全長（例えば、Ｌ１＋Ｌ２）にわたって延ばすことができる。
【００１８】
図４は、本発明の他の実施形態による照明構造体を示している。この例では、照明構造体は、基板４１０上に取り付けられた光源３１０１および３１０２（まとめて光源３１０と呼ぶ）を含む。また、基板４１０上には、所与の用途に応じて更に他の部品４２０が設けられる場合もある。例えば、基板４１０は回路基板からなり、部品４２０は、携帯電話、ラップトップコンピュータ、コンピュータマウス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、自動車車内のダッシュボード、又は照明構造体を使用した他の電子機器の少なくとも一部を形成するために前記回路基板上に配置された種々の電子部品（例えば集積回路など）を含む。基板４１０は、コネクタ、ヘッダピン、又はフレキシブル回路といった任意の従来の手段により、電源（電流を供給する）に接続することができる。こうした電源、及び／又は１以上の電子部品４２０は、光源３１０を作動させ、及び／又は、光源３１０の輝度及び／又は色を制御する働きをする。後で詳しく説明するように、実施形態によっては、光源３１０の輝度、及び／又は色を制御するための制御回路を設ける場合がある。そうした制御回路の複雑度は、用途によって大きく異なる場合がある。例えば、光源３１０に供給される電流を制限するための制限抵抗器を数個しか持たない実施形態もあれば、光源３１０の輝度、及び／又は色を検出、及び／又は制御するために多数の電子部品（例えば電子部品４２０）を備えた複雑な集積回路を含む実施形態もある。
【００１９】
図示のように、この実施形態は、可撓性導光路３２０を更に有する。この例では、可撓性導光路３２０の一端は、光源３１０１に光結合され、可撓性導光路３２０の他端は、光源３１０２に光結合されている。したがって、可撓性導光路３２０は、光源３１０から出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する。実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、受け取った光を導光路３２０の長手方向に沿って放出する場合がある。有利なことに、実施形態によっては、可撓性導光路３２０は、受け取った光を導光路３２０の長手方向に沿って均一な分布で放出する場合がある。
【００２０】
図４に示す照明構造体は、基板４１０上に取り付けられたハウジング４３０を更に含む。この例では、ハウジング４３０は、その内部に光源３１０を収容している。また、ハウジング４３０は、可撓性導光路３２０を光源３１０に対して所望の位置関係（アライメント）で物理的に固定する働きもする。例えば、この例では、ハウジング４３０は、穴４５０１および４５０２（まとめて穴４５０と呼ぶ）を有し、それらの中に、可撓性導光路３２０の端部が挿入される。すなわち、光源３１０１からの光を受け取るための導光路３２０の一端は、穴４５０１に挿入され、光源３１０２からの光を受け取るための導光路３２０の他端は、穴４５０２に挿入される。したがって、この実施形態では、可撓性導光路３２０の端部をハウジングの穴４５０の中に固定することにより、可撓性導光路３２０の光路と、光源３１０の光学中心との間に結合が発生する。一実施形態において、穴４５０の内面は組織化され、可撓性導光路３２０の両端は、それらが挿入された穴４５０の中に接着剤によって固定される。この接着剤は、穴の組織化された面に接触する。実施形態によっては、可撓性導光路３２０の両端を導光路が受け取る光の発生源である光源３１０に対してそれぞれ固定するために、接着剤は、光源３１０にも接触させる場合がある。接着剤は、導光路と同じ屈折率を有するものが好ましい。実施形態によっては、ハウジング４３０は、反射性内面を有し、反射性内面により、導光路３２０の両端に対する光源３１０の光結合を最適にする場合がある。
【００２１】
一実施形態として、ハウジング４３０の外面は、溝４４０１及び４４０２（まとめて溝４４０と呼ぶ）を有する場合がある。溝４４０１は、穴４５０１の内面の一部に近接した位置で終端し、溝４４０２は、穴４５０２の内面の一部に近接した位置で終端している。溝４４０は、穿孔手段４６０を収容するのに適したサイズを有し、溝４５０の中に、穿孔手段４６０が挿入される場合がある。適当な力を加えることで、穿孔手段４６０は、ハウジングの穴４５０の内面の一部を変形させることができ、それによって、穴の縁部から穴の中に突出する突起部（例えば、鋭いエッジ）を形成することができる。こうした突起部は、穴の中に挿入された可撓性導光路に係合させることができ、この係合によって、可撓性導光路を穴の中に物理的に固定することができる。穴４５０１の内面に穿孔手段４６０によって形成可能なそのような突起部の一例が、図４に突起部４７０として描かれている。突起部４７０は、穴４５０１の中に挿入された可撓性導光路３２０の一部に係合する。これらの突起部は、前述の接着剤と併用してもよいし、接着剤の代わりとして使用してもよい。実施形態によっては、突起部は、可撓性導光路３２０に係合する鋭利なエッジ、又は点を有する場合がある。
【００２２】
図４の例には、２つの光源３１０が描かれているが、代替実施形態では、どのような数の光源を使用してもよい。例えば、図４の例では、可撓性導光路３２０の両端が、光源に光結合されているが、代替実施形態では、２つの端部のうちの一方だけを光結合する場合もある。また、図４には、２つの光源３１０を両方とも収容するとともに、導光路３２０の両端を対応する光源３１０に（ビアホール４５０を介して）光結合するハウジング４３０が描かれているが、代替実施形態では、２つの光源３１０のそれぞれに対して別々のハウジングを使用してもよい。例えば、実施形態によっては、光源３１０１を収容するとともに、光源３１０１を可撓性導光路３２０の一端に光結合するための穴４４０１を有する第１のハウジングと、光源３１０２を収容するとともに、光源３１０２を可撓性導光路３２０の他端に光結合するための穴４４０２を有する第２のハウジングとを設ける場合がある。こうした実施形態も全て、本発明の範囲に含めることを意図している。
【００２３】
図５は、本発明の他の実施形態による照明構造体を示している。図５に示す照明構造体は、三色光源５５０１及び５５０２（まとめて三色光源５５０と呼ぶ）を含む。この照明構造体は、色管理システムを更に含む。この例では、色管理システムは、カラーフィードバックセンサ、及びカラーマネジメント集積回路（ＩＣ）を含む。カラーマネジメントＩＣは、色調節器５２０、及び電流源駆動回路５３０を含む。三色光源５３０はそれぞれ、ＣＩＥ色度図の中心となる赤色、緑色、及び青色のうちのいずれかの色を生成する。使用可能な既知の三色光源５５０の例としては、アバゴテクノロジーズが製造している直角三色ＬＥＤ（Right Angle Triclor LED）と呼ばれる光源や、同様にアバゴテクノロジーズが製造している三色ＴＬＥＤと呼ばれる光源がある。
【００２４】
図４の例と同様に、可撓性導光路３２０は光源５５０に結合される。具体的には、この例の場合、導光路３２０の一端は光源５５０１に光結合され、導光路３２０の他端は光源５５０２に光結合される。図５に示すように、光混合器５４０１及び５４０２（まとめて光混合器５４０と呼ぶ）は、光源５５０と可撓性導光路３２０の間に配置することができる。つまり、色混合器５４０は、三色光源から放出される異なる色の光を混合するための導光路である。三色光源によって生成される異なる色の光は、全反射（ＴＩＲ）によって、この導光路の中を進行する。導光路の中で異なる色の光が繰り返し反射されることで、光は可撓性導光路の入口開口部に到達するまでに均一化される。図４の例と同様に、光源５５０（及び光混合器５４０）は、ハウジング４３０のようなハウジング（複数の場合もあり）に収容することができ、ハウジングは、（ビアホール４５０によって）可撓性導光路３２０を光源５５０に光結合する。
【００２５】
図５の例では、三色が良好に混合される場所に配置されたカラーセンサ５１０が、その地点における（導光路３２０から放出される光の）色をモニタリングし、適当なフィードバック信号を色調節器５２０に送信する。色調節器５２０はこのフィードバック信号を処理し、適当な信号を電流源駆動回路５３０に送信する。次に、電流源駆動回路５３０は、導光路２２０の色、及び輝度が均一になるような仕方で、三色光源５５０を駆動する。このように、全ての色を時間的に管理、すなわち調節することが可能な実施形態が、用途によっては必要とされる場合がある。この実施形態で使用可能な市販の既知の色調節器の一例としては、アバゴテクノロジーズが製造している「Ｊａｚｚ Ｃｏｌｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ」がある。この実施形態で使用可能な電流源駆動回路５３０の一例としては、マイクロセミ社から販売されているＬＥＤ駆動回路と呼ばれる駆動回路がある。この実施形態で使用可能なカラーセンサ５１０の一例としては、アバゴテクノロジーズから販売されている「Ｓｏｌａｎａ Ｃｏｌｏｒ Ｓｅｎｓｏｒ」と呼ばれるカラーセンサがある。
【００２６】
前述のように、実施形態によっては、ハウジング４３０は基板４１０上に取り付けられ、光源３１０（又は、三色光源５５０）を収容する場合がある。好ましい実施形態として、ハウジング４３０は、良好な反射性を有する材料から形成される。すなわち、可撓性導光路３２０に対する、収容された光源によって生成された光の光結合を最適にするために、少なくともハウジングの内面は、３Ｍ社が販売しているＥＳＲ（登録商標）フォイルのような反射性材料から構成されることが好ましい。もちろん、代替実施形態として、ハウジング４３０は、与えられた用途に適した丈夫な構造体を得るための所望の強度を有するものであれば、どのような材料から形成してもよい。ハウジング４３０は、接着剤、及び／又は、機械式ロック、又は固定具を使用して、基板４１０に取り付けることができる。機械式ロックや固定具は、丈夫な構造体を得るためにハウジング４３０を基板４１０にしっかりと取り付けることが出来るものであれば、どのようなロック、又は固定具であってもよい。図６Ａ〜図６Ｃは、ハウジング４３０を基板４１０に結合するのに使用される幾つかの異なるタイプの機械式ロック、又は固定具の実施形態を示している。例えば、図６Ａにおいて、ハウジング４３０は、ヒートスティック６１０によって基板４１０に取り付けられている。このようなヒートスティックを使用した実施形態の場合、ヒートスティックは、ハウジング４３０の一部として実施してもよく、熱や圧力を加えると、ヒートスティックは、ハウジングと基板を１つにまとめて固定する埋め込みボルト（スタッド）を形成する。図６Ｂは、ロック手段６２０、すなわち丈夫な部材によって基板４１０に取り付けられたハウジング４３０を示している。図６Ｃは、ハウジング４３０を基板４１０にしっかりと取り付けるスナップロック（ばね錠）を備えた他の実施形態を示している。
【００２７】
一実施形態において、ハウジング４３０は、基板４１０にしっかりと取り付けられ、位置決めされ、穴４５０によって、光源（例えば、光源３１０又は５５０）の光学中心が、一方の穴４５０に中に挿入された可撓性導光路３２０の一端に整合するように位置決めされる。したがって、光源と可撓性導光路との間の良好な光結合が実現される。可撓性導光路３２０をハウジング４３０に固定する手段は、接着剤であっても、機械式ロックであっても、固定具であっても、それらの任意の組み合わせであってもよく、あるいは、他の適当な手段であってもよい。可撓性導光路３２０を適所に固定するための接着剤として、可撓性導光路の屈折率と同様の屈折率を有する接着剤を使用することにより、光源と可撓性導光路の間の光結合を更に向上させることも可能である。そのような接着剤は、接合部におけるフレネル損失を低減することによって光結合効率を向上させるとともに、ハウジング４３０の穴４５０に挿入された可撓性導光路３２０を固定する働きをする。穴４５０の内面を組織化することにより、粘着力を向上させることもでき、その結果、接着剤と導光路３２０が穴４５０に挿入されたときに、それらをしっかりと捕らえるための、接着剤に適した優れた表面が形成される。
【００２８】
上記に照らして、本発明の幾つかの実施形態によれば、１以上の光源に対して良好に光結合させることが可能な可撓性導光路を含む改良された照明構造体が得られる。このような照明構造体は、携帯電話等のような小型電子機器内での使用を含む、種々の異なる用途のうちのいずれかにおける使用に適合する場合がある。上記のように、そのような光結合は、光源（複数の場合もあり）を収容する、穴を備えたハウジング４３０を使用して形成することができ、その穴の中に可撓性導光路３２０の一端を挿入することにより、可撓性導光路３２０を収容された光源に光結合させることができる。したがって、特定の幾つかの実施形態によれば、ハウジング４３０を使用することにより、可撓性導光路を光源の光学中心に対して位置合わせして取り付けることが可能となる。また、ハウジングは、導光路をハウジングに形成された穴の中に挿入して物理的に固定した後、導光路を光源に結合するための頑丈な手段としての働きもする。また、実施形態によっては、ハウジングの中に収容された、基板上に取り付けられた電子部品を使用することにより、色の選択や制御も可能となり、時間的に一定の色や輝度を維持することが可能となる。
【００２９】
本発明の種々の例示的実施形態を以下に列挙する。
１．基板と、
前記基板上に取り付けられた光源と、
前記光源に光結合された可撓性導光路であって、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出する可撓性導光路と、
前記基板上に取り付けられたハウジングであって、前記光源の少なくとも一部を収容するとともに、前記可撓性導光路が前記光源に対して所望の位置関係になるようにして前記可撓性導光路を物理的に固定するハウジングと
からなる装置。
２．前記ハウジングは反射性の内面を有する、１に記載の装置。
３．前記可撓性導光路は、前記受け取った光を前記導光路の長手方向に沿って放出する、１に記載の装置。
４．前記可撓性導光路は、前記受け取った光を前記導光路の長手方向に沿ってほぼ均一な分布で放出する、１に記載の装置。
５．前記所望の位置関係は、前記光源の光学中心に対する前記可撓性導光路の一端の整合を含む、１に記載の装置。
６．前記ハウジングは穴を有し、前記可撓性導光路の端部が前記穴の中に挿入され、前記可撓性導光路は前記端部を通して前記光源による前記光出力を受け取る、１に記載の装置。
７．前記穴の内側表面は組織化され、前記端部は、前記組織化された表面に接触した状態で、接着剤によって前記穴の中に固定される、６に記載の装置。
８．前記接着剤は、前記端部を前記光源に更に結合する、７に記載の装置。
９．前記接着剤は、前記可撓性導光路とほぼ同じ屈折率を有する、７に記載の装置。
１０．前記ハウジングの外側表面は、前記穴の一部に近接した位置で終端する溝を有し、前記溝の底部は、前記溝の中に挿入された穿孔手段によって変形させることにより突起部を形成し、該突起部は、前記穴の中に突出し、前記可撓性導光路に係合するように構成される、６に記載の装置。
１１．前記光源はチップ大光源である、１に記載の装置。
１２．前記光源は、上面発光型ＬＥＤ、端面発光型ＬＥＤ、及びそれらの組み合わせからなる群の中から選択された発光ダイオード（ＬＥＤ）である、１に記載の装置。
１３．前記光源は三色光源である、１に記載の装置。
１４．前記三色光源に結合され、前記三色光源から出力された光を混合する働きをする色混合器と、
前記可撓性導光路によって放出された光の、あるポイントにおいて検出された色を示すフィードバックを提供する信号を色調節器に提供するカラーフィードバックセンサと、
前記フィードバックに応答して前記色調節器から制御信号を受信する電流源駆動回路であって、前記可撓性導光路によって放出される光の色と輝度を一定に維持するように前記三色光源に供給される電流を管理する電流源駆動回路と
を更に含む、１３に記載の装置。
１５．前記色調節器、及び前記電流源駆動回路は前記基板上に配置され、それらの少なくとも一部は前記ハウジングの中に収容される、１４に記載の装置。
１６．前記ハウジングは、接着剤、ヒートスティック、ロック、スナップロック、及びそれらの組み合わせからなる群の中から選択されたいずれか１つの手段によって前記基板上に物理的に取り付けられる、１に記載の装置。
１７．基板上に光源を取り付けるステップと、
前記光源の少なくとも一部を前記基板上に取り付けられたハウジングの中に収容するステップと、
前記ハウジングに形成された穴を通して可撓性導光路を前記光源に光結合し、前記導光路が、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出するようにするステップと
を含む方法。
１８．前記可撓性導光路の一部を前記穴の中に固定するステップを更に含む、１７に記載の方法。
１９．前記固定するステップは、前記導光路とほぼ同じ屈折率の接着剤を使用するステップを更に含む、１８に記載の方法。
２０．前記固定するステップは、
前記穴を内面を変形させ、前記可撓性導光路に係合する突起部を形成するステップを含む、１８に記載の方法。
２１．前記変形させるステップは、穿孔手段を使用して、前記穴の内面に前記突起部をパンチングするステップを含む、２０に記載の方法。
２２．前記光源に色混合器を接続するステップを更に含み、前記光源は三色光源である、１７に記載の方法。
２３．前記可撓性導光路によって放出された光の色を検出するステップと、
電流源駆動回路の出力を制御し、前記三色光源を制御するフィードバックを色調節器に供給するステップと
を更に含む、２２に記載の方法。
【００３０】
本発明、及び本発明の利点について詳細に説明したが、特許請求の範囲により規定される本発明の思想や範囲から外れることなく、種々の変更、置換、変形を施すことが可能であるものと考えられる。また、本発明の範囲を本明細書に記載したプロセス、機械、製造物、材料の組成、手段、方法、及びステップによって制限することは意図していない。当業者であれば、本発明の開示から明らかであるように、本明細書に記載した実施形態と実質的同じ機能を実施し、又は同じ結果を達成する現在の、又は今後開発されるであろうプロセス、機会、製造物、材料の組成、手段、方法、及びステップは、本発明にしたがって使用することができる。したがって、特許請求の範囲は、そうしたプロセス、機会、製造物、物質の組成、手段、方法、又はステップも、特許請求の範囲に含めることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】複数の光源を有する剛性の導光路を有する、従来の照明構造体の一例を示す図である。
【図２】熱収縮管によってスルーホール型ＬＥＤに結合された可撓性導光路を含む、他の従来の照明構造体を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による照明構造体の一例を示す図である。可撓性導光路の中に光源を直接成形することにより、可撓性導光路は導光路に結合されている。
【図４】本発明の他の実施形態による照明構造体の一例を示す図である。この実施形態は、基板上に取り付けられた光源と、該光源を収容するとともに、光源に光結合された可撓性導光路の両端を（ハウジングに形成された穴の中に）受け入れるハウジングとを含む。
【図５】本発明の他の実施形態による照明構造体の一例を示す図である。この実施形態は、三色光源と、カラーマネジメントシステムとを備える。
【図６Ａ】ハウジングを基板に固定するのに使用される種々の異なる機械式ロック、又は固定具のうちの１つを示す図である。
【図６Ｂ】ハウジングを基板に固定するのに使用される種々の異なる機械式ロック、又は固定具のうちの１つを示す図である。
【図６Ｃ】ハウジングを基板に固定するのに使用される種々の異なる機械式ロック、又は固定具のうちの１つを示す図である。
【図７Ａ】本発明の特定の幾つかの実施形態による、可撓性導光路の中に光源を直接成形するために使用されるプロセスの一例を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の特定の幾つかの実施形態による、可撓性導光路の中に光源を直接成形するために使用されるプロセスの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
４１０ 基板
３１０ 光源
３２０ 可撓性導光路
４３０ ハウジング
４５０ スルーホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板(410)と、
前記基板上に取り付けられた光源(310)と、
前記光源に光結合された可撓性導光路(320)であって、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出するように構成された可撓性導光路(320)と、
前記基板上に取り付けられ、前記光源の少なくとも一部を収容するとともに、前記可撓性導光路を前記光源に対して所望の位置関係で前記可撓性導光路に物理的に固定するように構成されたハウジング(430)と
を含む装置。
【請求項２】
前記ハウジングは反射性内面を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記可撓性導光路は、前記受け取った光を前記可撓性導光路の長手方向に沿ってほぼ均一な分布で放出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記所望の位置関係は、前記光源の光学中心に対する前記可撓性導光路の端部の整合を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングは穴を有し、前記可撓性導光路の端部は前記穴の中に挿入され、前記可撓性導光路は前記光源によって出力された光を前記端部を通して受け取るように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光源は三色光源であり、前記装置は、
前記可撓性導光路によって放出される光の、あるポイントにおいて検出された色を示すフィードバックを提供する信号を色調節器に供給するカラーフィードバックセンサと、
前記フィードバックに応答して前記色調節器から制御信号を受信し、前記可撓性導光路によって放出される光の色、及び輝度を一定に維持するように、前記三色光源に供給される電流を調節する電流源駆動回路と
を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
基板(410)上に光源(310)を取り付けるステップと、
前記光源の少なくとも一部を前記基板上に取り付けられたハウジング(430)の中に収容するステップと、
前記ハウジングに形成された穴(450)を通して前記光源に可撓性導光路(320)を光結合し、前記可撓性導光路が、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出するようにするステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記可撓性導光路の一部を前記穴の中に固定するステップを更に含み、該固定するステップは、
前記穴の内面を変形させ、前記可撓性導光路に係合する突起部を形成することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記光源に色混合器を接続するステップを更に含み、前記光源は三色光源である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記可撓性導光路によって放出される光の色を検出するステップと、
前記三色光源に対する電流駆動回路の出力を制御するフィードバックを色調節器に供給するステップと
を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
基板(410)と、
前記基板上に取り付けられた光源(310)と、
前記光源に光結合された可撓性導光路(320)であって、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出するように構成された可撓性導光路(320)と、
前記基板上に取り付けられ、前記光源の少なくとも一部を収容するとともに、前記可撓性導光路を前記光源に対して所望の位置関係で前記可撓性導光路に物理的に固定するように構成されたハウジング(430)と
を含む装置。
【請求項２】
前記ハウジングは反射性内面を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記可撓性導光路は、前記受け取った光を前記可撓性導光路の長手方向に沿ってほぼ均一な分布で放出するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記所望の位置関係は、前記光源の光学中心に対する前記可撓性導光路の端部の整合を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングは穴を有し、前記可撓性導光路の端部は前記穴の中に挿入され、前記可撓性導光路は前記光源によって出力された光を前記端部を通して受け取るように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記光源は三色光源であり、前記装置は、
前記可撓性導光路によって放出される光の、あるポイントにおいて検出された色を示すフィードバックを提供する信号を色調節器に供給するカラーフィードバックセンサと、
前記フィードバックに応答して前記色調節器から制御信号を受信し、前記可撓性導光路によって放出される光の色、及び輝度を一定に維持するように、前記三色光源に供給される電流を調節する電流源駆動回路と
を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
基板(410)上に光源(310)を取り付けるステップと、
前記光源の少なくとも一部を前記基板上に取り付けられたハウジング(430)の中に収容するステップと、
前記ハウジングに形成された穴(450)を通して前記光源に可撓性導光路(320)を光結合し、前記可撓性導光路が、前記光源によって出力された光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を放出するようにするステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記可撓性導光路の一部を前記穴の中に固定するステップを更に含み、該固定するステップは、
前記穴の内面を変形させ、前記可撓性導光路に係合する突起部を形成することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記光源に色混合器を接続するステップを更に含み、前記光源は三色光源である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記可撓性導光路によって放出される光の色を検出するステップと、
前記三色光源に対する電流駆動回路の出力を制御するフィードバックを色調節器に供給するステップと
を更に含む、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公開番号】特開２００７−２５８１７５（Ｐ２００７−２５８１７５Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７１８４５（Ｐ２００７−７１８４５）
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２０日（２００７．３．２０）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
[ Back to top ]