JP2007287657A - 光ガイドを用いた照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】長手（軸）方向に沿って均一に光を分配することができる構造を持つ光ガイド及びこれを用いた照明システムを提供する。
【解決手段】光源部から内側に入力された光を内部伝送しつつ外面から放出する筒状の光ガイドを用いた照明システムであって、その光ガイドは、中空の外側パイプと、該外側パイプ内に挿入され、内外面の両方に、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された多数のプリズム形状２３，２５が形成されている中空の挿入体１２２と、を含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内面及び外面の一方又は両方を所定形状とした光ガイドを活用した照明システムに関するものである。

光を遠距離まで比較的少ない伝送損失で導光することができる光ガイドを用いた照明システムが良く知られているが、この光導管、光パイプ、光チューブとも呼ばれる光ガイドを用いた照明システムは、装飾用や所定の機能向けに、比較的広い領域にわたって効果的に分配した光を発生させるために利用される。

通常の光ガイドは、透明な重合体物質で構成された光学ライティングフィルム（Optical lighting film；ＯＬＦ）をチューブ形態にロール加工し、これを透明アクリルパイプの内部に固定して得られる。このような光学ライティングフィルム（ＯＬＦ）は、内面が平滑である一方、外面には、一定の方向に沿って複数の三角形の溝を形成した線形プリズムアレイが形成されている。このような構造上の特徴により、光ガイドは、所定の角度範囲内で光ガイド内に入力された光を全反射によって内部に拘束し、該光ガイドの長手（軸）方向へ伝送する。当該典型的な光ガイドは、特許文献１に開示されており、本願に参考文献として引用する。

以下、上記構造を持つ光ガイドの反射及び伝送原理を本発明の理解に必要な範囲内で添付図面を参照して説明する。

図１（ａ）は、光ガイドにおける光の反射及び伝送を説明するために光学ライティングフィルムの一部分を示した断面図で、図１（ｂ）は、光ガイドにおける光の反射及び伝送を説明するために光学ライティングフィルムの一部分を示した斜視図である。但し、理解の便宜上、平滑な内面を上側とし、プリズム形状を施した外面を下側として示した。

図１（ａ）及び（ｂ）を参照すれば、光源（未図示）からの光は矢印のように、平滑内面から屈折して光学ライティングフィルム内に入射し（第１地点）、当該外側へ向かう光は外面のプリズム形状の二側面で反射され（第２地点及び第３地点）、そして、光ライティングフィルムの内面で屈折して（第４地点）、光ガイド内部に再入力される。このような全反射過程の繰り返しに従って光は、実質的に光ガイドの長手方向に沿って進んでいくことになる。したがって、光学ライティングフィルムを活用すれば、光源による光の伝送能力を向上させることができる。
米国特許第４，８０５，９８４号

上記のような従来の照明システムにおける光ガイドは、光学ライティングフィルムを活用して光源による光の伝送能力を向上させているが、光源からの距離に応じて照度に顕著な差が出ることが知られている。即ち、従来の照明システムにおける光ガイドは、その内部の光伝達と外部への光放出との関係を適切に制御することが難しく、光ガイドの長手方向に沿って均一な輝度を得ることが難しいという改善点がある。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、長手方向に沿って均一に光を分配することができる構造を持つ光ガイド及びこれを用いた照明システムを提供することを目的とする。また、内外両面に所定形状をもつ光学ライティングフィルムを製造する方法及び装置を提供することを別の目的とする。

本発明の照明システムは、光源部から内側に入力された光を内部伝送しつつ外面から放出する筒状の光ガイドを含んで構成され、その光ガイドは、中空の外側パイプと、該外側パイプ内に挿入され、内外面の少なくとも一方に、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された多数のプリズム形状が形成されている中空の挿入体と、を含んで構成されることを特徴とする。

また、本発明の照明システムは、光源部から内側に入力された光を内部伝送しつつ外面から放出する筒状の光ガイドを含んで構成され、その光ガイドは、中空の外側パイプと、該外側パイプ内に挿入され、内外面の一方が多数のプリズム形状を形成した面とされると共に他方が反射パターンを有する平滑面とされている中空の挿入体と、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によれば、長手（軸）方向に沿って均一に光を分配できる構造をもつ光ガイド及びこれを用いた照明システムを得ることができる。また、本発明によれば、内外両面に所定形状をもつ光学ライティングフィルムを連続工程で製造できる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図面中、同一又は対応する部分については同じ符号を付し、重複説明は省略する。

図２は、本発明の一実施形態に係る照明システムの斜視図で、図３は、図２の断面線Ｉ−Ｉに沿って見た要部断面図である。また、図４（ａ）及び（ｂ）は、図３の挿入体の形状例を示した斜視図及び断面図である。

図２及び図３を参照すれば、照明システム１００は、光源部１１０、光ガイド１２０及び反射キャップ１３０を含んで構成されている。

光源部１１０は、電源装置（未図示）から電源の供給を受けて光を発生し、該光源部１１０と光学的に連結された光ガイド１２０へ提供する。本例の光源部１１０は、光を発生する光源１１２、光源１１２の背面側に配置された反射鏡１１４、これら光源１１２及び反射鏡１１４を収納するハウジング１１６を含んで構成されている。光源１１２は、電源装置による給電を受けて所定波長の光を発生するもので、照明システム１００が設けられる環境を考慮して周知の各種光源を使用することができる。例えば、ハロゲンランプ、発光ダイオード、メタルハライドランプ、プラズマライティングを採用できる。反射鏡１１４は、光源１１２の背面側に配置され、光源１１２で発生した光を光ガイド１２０の方へ反射させる。当該反射鏡１１４の形状は、光を入力する光ガイド１２０の長さによって可変であるが、非球面反射鏡を使用するのが好ましい。このような反射鏡１１４は、加工性に優れた金属またはプラスチック材質から製作することができる。この場合、少なくとも反射鏡１１４の表面について、アルミニウムや銀のように光反射率に優れた金属物質からなる被膜を備えることが好ましい。

ハウジング１１６は、内部に形成した空間に光源１１２及び反射鏡１１４を収納し、外部環境からこれらを保護する。このようなハウジング１１６は、強度に優れ、放熱特性及び加工性に優れた材質、例えば、金属を使用して製作することが好ましい。当該ハウジング１１６の終端に光ガイド１２０が着脱可能に連結され、これにより、光源部１１０と光ガイド１２０とが光学的に連結される。

光源１１２で発生した光は光ガイド１２０の内部に入力され、この光ガイド１２０が、入力光をその長手方向に沿って伝送すると共に外部へ分配する。本例の光ガイド１２０は、外側パイプ１２６及び挿入体１２２を含んで構成されている。

外側パイプ１２６は、中空のチューブであり、挿入体１２２を内部に収容して支持する。外側パイプ１２６の材質は、透光率が良好で、機械的性質（特に耐衝撃性）、耐熱性及び電気的安定性に優れた熱可塑性樹脂物質を使用するのが好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタルレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などを使用することができる。最適には、外側パイプ１２６をポリカーボネート、挿入体１２２をポリメチルメタクリレートとする組み合わせがよい。ポリメチルメタクリレートは強度が高く、壊れにくく且つ変形しにくい。また、可視光線透過率が高く、光ガイドの素材として好適である。

挿入体１２２は、内外両面にいずれも所定の形状を形成したパイプ状の光学ライティングフィルム（Optical Lighting Film；ＯＬＦ）、もしくは光パイプである。図４（ａ）及び（ｂ）を参照すれば、第１実施形態に係る挿入体１２２は、透明媒体、例えば空気が内部に充填された円状断面の中空光パイプまたはパイプ状の光学ライティングフィルムである。当該挿入体１２２は、光源部１１０から入力された光をその長手方向に沿って伝送するのに好適な構造を持つ。すなわち挿入体１２２は、その長手（軸）方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略二等辺三角形断面の多数のプリズム形状２３を外面２２に形成してある。さらに、本例の挿入体１２２は、内面２４にも、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略二等辺三角形断面の多数のプリズム形状２５を形成してある。

このように、当該実施形態に係る挿入体１２２の特徴は、内面２４及び外面２２の両方にプリズム形状が形成されているものであり、言い換えれば、挿入体１２２の外面２２及び内面２４に、三角形状の溝が多数並列に配置されている。且つ、外面２２のプリズム形状２３の部位に対応する内面２４の部位には溝が位置し、外面２２の溝の部位に対応する内面２４の部位にはプリズム形状２５が位置する。

挿入体１２２を光パイプで製作する場合、透光性、機械的、熱的安定性に優れた物質、例えば、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、アクリル、ポリプロフィレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルで製作することができる。中でもポリメチルメタクリレートが適している。このような光パイプの挿入体１２２は、上記形状に加工された押出モールドを通して長手方向に押出成形することによって、別途の付加的な作業を要せずに一体成形することができる。

一方、挿入体１２２を光学ライティングフィルムで製作する場合、透光率が良く、機械的性質（特に耐衝撃性）、耐熱性及び電気的安定性を有する熱可塑性樹脂、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を利用し、これをまず連続シートの形態で製作した後に外側パイプ１２６に対応する長さに切断して使うことができる。切断後、チューブ（パイプ）形態にロール加工し、外側パイプ１２６内に挿入し固定する。

このような構造の挿入体１２２における光の伝送及び分配について説明する。本明細書で“入射角”とは、媒体中を進行する光が他の媒体との境界面に達したときに、この境界面の法線となす角を意味する。

まず、挿入体１２２の内部に入力された光が、挿入体１２２と挿入体１２２内の媒体との屈折率の比による所定の臨界角θｃ以上の入射角を有したとき、周知のスネルの法則に則った全反射条件によって光は反射される。この場合における挿入体１２２の外側へ向かう光は、挿入体１２２の内側へ反射されて拘束されて実質的に挿入体１２２の長手方向へ進む。このとき、挿入体１２２内に充填されている媒体が空気であるため、光はほとんど損失することなく挿入体１２２の内側で導波しうる。

一方、前記臨界角θｃを下回る入射角で入射する光は、挿入体１２２の外面を介して外へ出射することになる。すなわち、挿入体１２２の内部に入力された光は、挿入体１２２の長手方向に伝送されつつ外部へ放出される。

本発明の技術思想は、上記第１実施形態に係る挿入体１２２の構造に制限されるものではなく、多様に変形しうるものである。以下では、挿入体１２２に対するいくつかの変形例について説明する。

図５（ａ）〜（ｃ）に、図３の挿入体の別の形態について断面図で示す。

図５（ａ）を参照すれば、挿入体１４２は、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略二等辺三角形断面をもつ多数のプリズム形状４３を外面４２に形成してある。さらに内面４４にも、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略二等辺三角形断面をもつプリズム形状４５を形成してある。言い換えると、外面４２及び内面４４の両方に、多数の三角形状の溝が並列に設けられている。第１実施形態との違いは、外面４２におけるプリズム形状４３の部位に対応する内面４４の部位にプリズム形状４５が位置し、外面４２における溝の部位に対応する内面４４の部位に溝が位置することである。

図５（ｂ）を参照すれば、挿入体１５２は、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略台形形状断面をもつ多数のプリズム形状５３を外面５２に形成してある。そして内面５４には、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略二等辺三角形断面をもつ多数の溝５５を含む。外面５２に配列されたプリズム形状５３の間には三角形状の溝が並列に形成されている。この例では、外面５２におけるプリズム形状５３の部位に対応する内面５４の部位に溝５５が位置し、外面５２における溝の部位に対応する内面５４の部位にプリズム形状が位置する。

図５（ｃ）を参照すれば、挿入体１６２は、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略台形形状断面をもつ多数のプリズム形状６３を外面６２に形成してある。そして内面６４には、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された略二等辺三角形断面をもつ多数のプリズム形状６５を形成してある。上記同様、外面６２におけるプリズム形状６３の間には三角形状の溝が形成され、内面６４におけるプリズム形状６５の間にも三角形状の溝が形成されている。本例においては、外面６２におけるプリズム形状６３の部位に対応する内面６４の部位にプリズム形状６５が位置し、外面６２における溝の部位に対応する内面６４の部位に溝が位置している。

図６（ａ）〜（ｄ）に、図３の挿入体のさらに別の実施形態を断面図で示す。

図６（ａ）を参照すれば、挿入体１７２は、長手方向に沿って延びる略三角形断面をもつ多数のプリズム形状７３を並列に形成した外面７２と、長手方向に沿って延びる台形形状断面をもつ多数の溝７５を並列に形成した内面７４と、を含んでいる。本例の場合、外面７２におけるプリズム形状７３の部位に対応する内面７４の部位に溝７５が位置する。

図６（ｂ）を参照すれば、挿入体１８２は、長手方向に沿って延びる略三角形断面をもつ多数の溝８３を並列に形成した外面８２と、長手方向に沿って延びる略台形形状断面をもつ多数の溝８５を並列に形成した内面８４と、を含んでいる。本例の場合、外面８２における溝８３の部位に対応する内面８４の部位に溝８５が位置する。

図６（ｃ）を参照すれば、挿入体１９２は、長手方向に沿って延びる略台形状断面をもつ多数のプリズム形状９３を並列に形成した外面９２と、長手方向に沿って延びる略台形状断面をもつ多数の溝９５を並列に形成した内面９４と、を含んでいる。本例の場合、外面９２におけるプリズム形状９３の部位に対応する内面９４の部位に溝９５が位置する。

図６（ｄ）を参照すれば、挿入体２０２は、長手方向に沿って延びる略台形状断面をもつ多数のプリズム形状１０３を並列に形成した外面１０２と、長手方向に沿って延びる略台形状断面をもつ多数の溝１０５を並列に形成した内面１０４と、を含んでいる。本例の場合、外面１０２におけるプリズム形状１０３の間に形成された溝の部位に対応する内面１０４の部位に溝１０５が位置する。

図２及び図３に示す光ガイド１２０の終端には、反射キャップ１３０が着脱可能に設けられる。反射キャップ１３０は、光ガイド１２０の終端まで伝えられた光を反射して再使用することによって、光の利用効率を向上させ、光ガイド１２０の終端部での輝度を向上させて照度分布の均一性を向上させる。このような反射キャップ１３０は、キャップ部１３２と、キャップ部１３２の内側に固定された反射鏡１３４と、を含む。

キャップ部１３２は、反射鏡１３４が光ガイド１２０の終端に位置するように光ガイド１２０と着脱可能に結合される。反射鏡１３４は、反射キャップ１３０の内側に配置され、光ガイド１２０の終端に到達した光を反射する。このために反射鏡１３４の表面は、光反射度に優れた物質、例えば、アルミニウムや銀のような金属物質からなる被膜を備えていてもよい。また、反射鏡１３４は、平面または球面反射鏡の形態に構成することができる。反射鏡１３４を球面反射鏡で構成する場合、曲率が０．００１以下の凹面鏡が好ましい。

次に、本発明に係る照明システムについて、他の実施形態を説明する。

図７（ａ）は、図２の断面線Ｉ−Ｉに沿った切断図相当で示した照明システムの要部断面図、図７（ｂ）は、図２の断面線II−IIに沿った断面図相当で示した光ガイドの要部断面図、図７（ｃ）は、図７（ａ）及び（ｂ）の挿入体の一部を示した部分斜視図である。また、図８は、図７の光ガイド内を光が伝わって分配される様相を説明するための図面である。

図２及び図７（ａ）を参照すれば、本実施例に係る照明システム２００は、光源部１１０、光ガイド２２０及び反射キャップ１３０を含んで構成される。このうち、光源部１１０及び反射キャップ１３０の構成は、前述の実施形態に係る照明システム１００と同様なので、以下では説明を省略し、光ガイド２２０について説明する。

図７（ａ）〜（ｃ）を参照すれば、光ガイド２２０は、外側パイプ２２６及び挿入体２２２を含む。外側パイプ２２６は、中空のチューブであり、挿入体２２２を内部に収容して支持する。外側パイプ２２６の材質は、透光率が良好で、機械的性質（特に耐衝撃性）、耐熱性及び電気的安定性を有する熱可塑性樹脂物質が好ましい。具体的には、外側パイプ２２６は、ポリエチレンテレフタルレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）から構成することができる。最適には、外側パイプ１２６をポリカーボネート、挿入体２２２をポリメチルメタクリレートで構成するのが良い。ポリメチルメタクリレートは強度が高く、壊れにくく且つ変形しにくい。また、可視光線透過率が高く、光源素材として好適である。

挿入体２２２は、光学ライティングフィルムまたは光パイプとすることができる。当該挿入体２２２は、透明媒体、例えば空気が内部に充填された円形断面（楕円や多角形断面も可）の中空光パイプまたはパイプ状とした光学ライティングフィルムである。挿入体２２２は、光源部１１０から入力された光を長手方向に沿って伝送するのに好適な構造を持つ。

挿入体２２２の内面２２２ｂには、多数の微小プリズム形状２２３が長手方向に沿って形成され、微細なピッチで配列されている。各プリズム形状２２３の断面は、二等辺三角形、不等辺三角形、正三角形とすることができ、好ましくは、頂角が略９０°の二等辺三角形がよい。一方の挿入体２２２の外面２２２ａは、光ガイド２２０に入力された光を出射する平滑面としてあるが、当該外面２２２ａには、光を反射できる物質、例えば、反射度に優れたＡｇまたはＡｌなどの金属物質から構成した反射パターン２２４を形成している。たとえば反射パターン２２４は、挿入体２２２から出ようとする光を反射し得るようなドットパターンで形成でき、このような反射パターン２２４は、光を反射して光ガイド２２０内に拘束する。これにより、挿入体２２２を通る光の一部は光ガイド２２０に沿って導光され、一部は光ガイド２２０の外へ出射されるので、光ガイド２２０の全面から従来より均等に光が出射され得る。

好ましくは、挿入体２２２の外面２２２ａにおいて反射パターン２２４が占有する面積は、光量の多い光源部１１０に近い方でより多く、光量の少ない反射キャップ１３０に近い方でより少なくするとよい。即ち、挿入体２２２の外面２２２ａにおける反射パターン２２４の占有面積は、光源部１１０から距離が離れるほど減少していくようにすることができる。これにより、光源部１１０から遠く離れた領域に比べて相対的に光量の多い光源部１１０に近接する領域で、より多くの光が反射パターン２２４により光ガイド２２０の内部に拘束されるので、光源部１１０からの距離に関係なく光ガイド２２０の全領域で、均一に光が放出されるようになる。

場合によっては、挿入体２２２の外面２２２ａにプリズム形状をつくり、内面２２２ｂを平滑面とし且つ上記の反射パターン２２４を形成する構造も可能である。

図７（ａ）〜（ｃ）及び図８を参照すれば、まず、給電によりランプ１１２が発光すると、その光は光ガイド２２０へ入力され、また一部は背面側に配置された反射鏡１１４で反射されて光ガイド２２０へ入力される。

光ガイド２２０に入った光の一部Ｌ１は、挿入体２２２における内面２２２ｂのプリズム形状２２３で屈折し、挿入体２２２の外面２２２ａにおける反射パターン２２４が形成されていない部分に到達する。このように反射パターン２２４の非形成部分に向かう一部光Ｌ１は、反射により光ガイド２２０の内部へ戻るものと、散乱により光ガイド２２０の外へ放出されるものになる。

光ガイド２２０に入った光の残りＬ２は、挿入体２２２における内面２２２ｂのプリズム形状２２３で屈折し、挿入体２２２の外面２２２ａにおける反射パターン２２４が形成されている部分に到達する。このように反射パターン２２４の形成部分に向かう残り光Ｌ２は、ほとんどが反射により光ガイド２２０の内部へ戻り、ごく一部だけが散乱により光ガイド２２０の外へ放出される。

以上の説明のように、本形態の反射パターン２２４は、光を反射して光ガイド２２０内部に拘束する役割で設けられている。従って、光量を考慮して、光源部１１０に近い領域ほど反射パターン２２４をたくさん形成し、光源部１１０から離れるほど反射パターン２２４を少なくすれば、光ガイド２２０から出射される光量が全体的に均一となりうる。

光ガイド２２０の長手方向に沿って伝送されていった光Ｌ１，Ｌ２の一部は、光ガイド２２０の終端に設けられた反射キャップ１３０の反射鏡１３４によって反射され、再び逆方向へ伝送される。この過程で、当該反射光も光ガイド２２０から外へ放出され得る。

当該実施形態に係る照明システム２００では、光ガイド２２０内を伝わる光量と光ガイド２２０から外へ放出される光量とを、挿入体２２２に形成した反射パターン２２４により制御することができる。従って、光源部１１０からの距離に起因した照度の差を克服し、光ガイド２２０全領域にわたって均一な輝度を得ることが可能となる。

本発明に係る照明システムについて、さらなる実施形態を説明する。

図９（ａ）は、図２の断面線Ｉ−Ｉに沿った断面図相当で示した照明システムの要部断面図、図９（ｂ）は、図２の断面線II−IIに沿った断面図相当で示した光ガイドの要部断面図、図９（ｃ）は、図９（ａ）及び（ｂ）の挿入体の外面を概略的に示した図面である。また、図１０は、図９の光ガイドを伝わって分配される光の様子を説明するための部分断面図である。

図２及び図９（ａ）〜（ｃ）を参照すれば、本実施形態に係る照明システム３００は、光源部１１０、光ガイド３２０及び反射キャップ１３０を含んで構成されている。光源部１１０及び反射キャップ１３０の構成は、上記実施形態に係る照明システムと同じでよいので、以下では説明を省略し、光ガイド３２０について説明する。

図９（ａ）〜（ｃ）を参照すれば、光ガイド３２０は、外側パイプ３２６及び挿入体３２２を含んで構成されている。外側パイプ３２６は中空のチューブであり、挿入体３２２を内部に収容して支持する。外側パイプ３２６の材質は、透光率が良好で、機械的性質（特に耐衝撃性）、耐熱性及び電気的安定性に優れた熱可塑性樹脂物質が好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタルレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を使用することができる。最適には、外側パイプ３２６はポリカーボネート、挿入体３２２はポリメチルメタクリレートで構成するのがよい。ポリメチルメタクリレートは強度が高く、壊れにくく且つ変形しにくい。また、可視光線透過率が高く、光源素材として好適である。

挿入体３２２は、光学ライティングフィルムまたは光パイプを使用して形成することができる。当該挿入体３２２は、透明媒体、例えば空気を内部に充填した実質的円形断面の中空光パイプまたはパイプ状とした光学ライティングフィルムである。

挿入体３２２は、光源部１１０から入力された光を長手方向に沿って伝送するのに好適な構造を持つ。すなわち、挿入体３２２の外面には多数の線形プリズム形状３２３が微細ピッチで配列されている。また、挿入体３２２の内面には多数の凹部３２４が形成されており、本例の挿入体３２２は両面に所定のプリズム形状を有している。外面の各プリズム形状３２３の断面は、頂角が略９０°で且つ頂角に隣接する両辺の長さが等しい二等辺三角形の断面とするのが好ましい。ただし、場合によっては正三角形、他の二等辺三角形、不等辺三角形であってもよい。

一方、挿入体３２２の内面に形成する凹部３２４は、一例として図９（ｃ）に示すように四角形とすることができ、光源１１２から離れるほどにその開口径が次第に大きくなるように形成する。この凹部３２４は、光ガイド３２０に沿って導光される光を散乱させることによって、光ガイド３２０の外へ光を放出する役割を果たす。従って、凹部３２４の大きさを光源１１２からの距離に応じて変化させれば、光源１１２に近いほど挿入体３２２による伝送光量を多くし、光源１１２から離れるほどに挿入体３２２の外へ放出される放出光量を多くすることができる。

この照明システム３００では、まず、給電により光源１１２が発光すると、その光は光ガイド３２０の内部に入力され、また一部は背面側の反射鏡１１４で反射されて光ガイド３２０内に入力される。光ガイド３２０に入力された光は、挿入体３２３によって、光ガイド３２０の長手方向へ伝送されると共に光ガイド３２０の外へ放出される。

具体的に説明すると、図１０に示されるように、凹部３２４に関わらない光Ｌ１は、挿入体３２２の外面に形成された複数の線形プリズム形状３２３により全反射されて光ガイド３２０の長手方向へ伝送され、一方、挿入体３２２の内面に形成された複数の凹部３２４にあたった光Ｌ２は、散乱により光ガイド３２０の外へ放出されて照明光となる。この凹部３２４は、光源１１２から離れるほど開口径が大きくなるので、光が凹部３２４にあたる確率は、光源１１２から離れるほど増大することになる。従って、光源１１２から遠くなるほどガイド内伝送光量は少なくなるけれども相対的にガイド外放出光量が増えるので、光源１１２からの距離に起因する輝度差を低減することができる。

光ガイド３２０の終端まで伝送された光は、該終端に設けられた反射キャップ１３０の反射鏡１３４によって反射され、再び逆方向へ伝送される。当該反射光も、光ガイド３２０の外部に放出され得る。

この照明システム３００では、内外両面に所定形状を形成した挿入体３２２を利用することにより、光ガイド３２０の長手方向に沿った伝送光量と外への放出光量とを制御することができる。従って、光源部１１０からの距離に起因した照度の差を克服して、光ガイド３２０全領域にわたって均一な輝度を得ることができる。

凹部形状を形成した挿入体の別の例について説明する。

図１１（ａ）は、挿入体の別の例を示した図９（ｂ）相当の断面図、図１１（ｂ）及び（ｃ）は、さらにその他の例を示した図９（ｃ）相当の図面である。

図９に示す実施形態では、挿入体３２２の外面に多数の線形プリズム形状３２３を形成し且つ内面に多数の凹部３２４を形成するようにロール加工構造を採用しているが、図１１（ａ）に示すように、内外面の構造を逆にすることもできる。すなわち、光ガイド４２０は、多数の線形プリズム形状４２２が内面に形成され、多数の凹部４２４が外面に形成された挿入体４２２を、支持パイプ（外側パイプ）４２６の内側に挿入して固定したものである。

また、挿入体３２２又は挿入体４２２において形成される凹部３２４，４２４について、図９（ｃ）に示した形状及び配列以外にも、図１１（ｂ）に示すような円形凹部５２４や、図１１（ｃ）に示すような不規則形状の凹部６２４とした挿入体５２２，６２２を使用することもできる。

これら実施形態においては、凹部３２４，４２４，５２４，６２４について、光源１１２から遠くなるにつれて開口径が変わるように構成しているが、凹部３２４，４２４，５２４，６２４の開口径は同じにしておいて、その分布度が変わるように構成することも可能である。即ち、光源１１２から遠くなるほど凹部３２４，４２４，５２４，６２４の密度を上げることによって、光量が相対的に豊富な光源１１２近くの領域と光量が相対的に少ない光源１１２から遠い領域とで輝度差を低減することができる。

次に、上述のような挿入体を光学ライティングフィルムで製造する場合の製造方法及びその製造装置について図１２を参照して説明する。図１２は、光学ライティングフィルムを製造する一連の製造ラインを概略的に示した図面である。

この例の製造ラインは、熱可塑性樹脂２及び添加剤３を含む原料を加熱及び溶融し、ダイＤを通しシート形態として熱可塑性樹脂シート４を連続的に押出す押出機Ｍと、該押出機Ｍから押出した熱可塑性樹脂シート４を、一定の厚さの熱可塑性樹脂フィルム４’に圧延する複数のカレンダーロールＲと、この圧延した熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面にパターンを形成して光学ライティングフィルム５を得るためのパターンロールＰと、を含んでいる。

製造時間の短縮のために、添加剤３として、赤外線硬化剤及び／又は紫外線硬化剤を添加することができるが、この場合、カレンダーロールＲとパターンロールＰとの間に配置され、熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面に赤外線を照射する複数の赤外線ランプＬ１と、パターンロールＰの後方に配置され、パターンロールＰによって表裏両面にパターンが形成された熱可塑性樹脂フィルム４’（光学ライティングフィルム５）に紫外線を照射する複数の紫外線ランプＬ２と、を含むことができる。このような光硬化添加剤及びランプＬ１，Ｌ２は、硬化時間を短縮するために用いられる。

熱可塑性樹脂フィルム４’の安定した移送のために、カレンダーロールＲとパターンロールＰとの間に、複数の移送ロールＧを配置してあってもよい。

本例の光学ライティングフィルム５は、熱可塑性樹脂２を使用して製作される。その熱可塑性樹脂２は、例えば、ポリカーボネートである。熱可塑性樹脂２は押出機Ｍにおいて周知の手法で加熱溶融され、ダイＤを通してシートの形態として連続的に押出される。ダイＤとしては、一般的なＴ−ダイを使用してもよい。

ダイＤを通して押出された熱可塑性樹脂シート４は、カレンダーロールＲにより一定の厚さに圧延され、薄型の熱可塑性樹脂フィルム４’となる。ダイＤを通して押出された熱可塑性樹脂シート４をカレンダーロールＲで圧延する場合、２個以上のロールを使用する限り、カレンダーロールＲの数は制限されない。図１２に示した装置では、３個のカレンダーロールＲ１，Ｒ２，Ｒ３を使っている。即ち、ダイＤを通して押出された熱可塑性樹脂シート４は、まず、第１カレンダーロールＲ１及び第２カレンダーロールＲ２によって一次的に圧延され、継いで、第２カレンダーロールＲ２及び第３カレンダーロールＲ３によって二次的に圧延される。

熱可塑性樹脂２を加熱溶融して押出成形する場合、光硬化添加剤、例えば、赤外線硬化添加剤や紫外線硬化添加剤を利用すれば、硬化に必要とする時間を短縮して光学ライティングフィルム５の製造時間を節減することができる。添加剤３として赤外線硬化添加剤を使用する場合、熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面をパターンロールＰで加工する前段に赤外線ランプＬ１を配置し、熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面に赤外線を照射することによって熱可塑性樹脂フィルム４’を半硬化させ、パターンを転写するのに適した状態とすることができる。

半硬化状態の熱可塑性樹脂フィルム４’は、移送ロールＧに沿って移動し、パターンロールＰ１，Ｐ２の間に挟み込まれて、パターンロールＰ１，Ｐ２の各表面に刻印されたパターンが熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面に転写される。光学ライティングフィルム５は、例えば、図９（ｂ）に示したような内外面（表面）構造をもつもので、外面に線形プリズム形状３２２のアレイを形成し且つ内面に凹部３２４を形成するものである。すなわち、パターンロールＰ１の表面には線形プリズム形状３２２に対応するパターンが刻まれており、パターンロールＰ２の表面には凹部３２４に対応するパターンが刻まれている。これらパターンロールＰ１，Ｐ２に挟持された熱可塑性樹脂フィルム４’は、パターンロールＰ１，Ｐ２の回転により前方（後段）へ移動していき、これに伴ってパターンロールＰ１，Ｐ２の表面に刻印されたパターンが熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面に転写されていく。

添加剤３として紫外線硬化添加剤を使用する場合、熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面をパターンロールＰで加工する段階の後に、紫外線ランプＬ２を配置して、熱可塑性樹脂フィルム４’の表裏両面に紫外線を照射することによって硬化させることができる。完全に硬化した熱可塑性樹脂フィルム４’は、連続シート形態の光学ライティングフィルム５となって取り出される。

本製造方法によれば、表裏両面に所定形状を形成した光学ライティングフィルム５を、連続シート形態で製作できる長所がある。

以上説明の実施形態は、本発明の例示の目的で開示したものであり、本分野で通常の知識を有した当業者であれば、本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。すなわち、このような修正、変更及び付加は本発明の特許請求の範囲に属するものである。

（ａ）は、従来の照明システムに使われている光ガイドにおける光学ライティングフィルムの一部分を示した断面図、（ｂ）は、その光学ライティングフィルムの一部分を示した斜視図。 本発明の実施形態に係る照明システムの斜視図。 図２の断面線Ｉ−Ｉに沿って示した要部断面図。 図３に示す挿入体の形状例を示した斜視図及び断面図。 図３に示す挿入体の形状例をさらに示した断面図。 図３に示す挿入体の形状例をさらに示した断面図。 （ａ）は、図２の断面線Ｉ−Ｉに沿った断面図相当で示す別の実施形態の照明システムの要部断面図、（ｂ）は、図２の断面線II−IIに沿った断面図相当で示す別の実施形態の光ガイドの要部断面図、（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示す挿入体の一部を示した部分斜視図。 図７に示す光ガイド内の光伝送及び分配について説明するための図面。 （ａ）は、図２の断面線Ｉ−Ｉに沿った断面図相当で示す別の実施形態の照明システムの要部断面図、（ｂ）は、図２の断面線II−IIに沿った断面図相当で示す別の実施形態の光ガイドの要部断面図、（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示す挿入体の外面を示した図面。 図９に示す光ガイド内の光伝送及び分配について説明するための図面。 （ａ）は、図９に示す光ガイドの別の実施形態を図示した断面図、（ｂ）及び（ｃ）は、（ａ）の光ガイドのさらに別の実施形態を説明する、挿入体の外面を部分的に示した図面。 本発明に係る光学ライティングフィルムの製造装置を概略的に示した図面。

符号の説明

１００ 照明システム
１１０ 光源部
１１２ 光源
１１４ 反射鏡
１１６ ハウジング
１２０ 光ガイド
１２２ 挿入体
１２６ 外側パイプ
１３０ 反射キャップ
１３２ キャップ部
１３４ 反射鏡

Claims (21)

1. 光源部から内側に入力された光を内部伝送しつつ外面から放出する筒状の光ガイドを含んで構成され、
   前記光ガイドは、
   中空の外側パイプと、
   該外側パイプ内に挿入され、内外面の少なくとも一方に、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された多数のプリズム形状が形成されている中空の挿入体と、
   を含んで構成されることを特徴とする照明システム。
2. 前記挿入体が中空の光パイプであることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
3. 前記挿入体が光学ライティングフィルムを用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
4. 前記挿入体の内外面両方に、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された多数のプリズム形状が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
5. 前記挿入体の内外面両方におけるプリズム形状が同じであることを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
6. 前記プリズム形状の断面形状が二等辺三角形であることを特徴とする請求項５に記載の照明システム。
7. 前記挿入体の内外面両方に、長手方向に沿って延び且つ互いに並行に配列された多数のプリズム形状が形成され、
   該プリズム形状が前記挿入体の内外面で互いに異なっていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
8. 前記挿入体の内外面の一方のプリズム形状が台形であり、他方のプリズム形状が二等辺三角形であることを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
9. 前記挿入体の断面形状が円形、楕円形または多角形であることを特徴とする請求項４に記載の照明システム。
10. 前記挿入体の内外面の他方に多数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
11. 前記凹部の開口径が、前記光源部から離れるほど大きくなることを特徴とする請求項１０に記載の照明システム。
12. 前記光源部は、光源と、該光源の背面側に配置されて前記光ガイドの方へ光を反射させる反射鏡と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
13. 前記光ガイドの終端に、前記光ガイドの方へ光を反射させる反射キャップを着脱可能に設けてあることを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
14. 光源部から内側に入力された光を内部伝送しつつ外面から放出する筒状の光ガイドを含んで構成され、
    前記光ガイドは、
    中空の外側パイプと、
    該外側パイプ内に挿入され、内外面の一方が多数のプリズム形状を形成した面とされると共に他方が反射パターンを有する平滑面とされている中空の挿入体と、
    を含んで構成されることを特徴とする照明システム。
15. 前記挿入体が中空の光パイプであることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
16. 前記挿入体が光学ライティングフィルムを用いて形成されることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
17. 前記挿入体の他方の面における前記反射パターンの形成面積が、前記光源部から離れるほど小さくなっていることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
18. 前記挿入体の一方の面が外面であることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
19. 前記挿入体の他方の面が外面であることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
20. 前記光源部は、光源と、該光源の背面側に配置されて前記光ガイドの方へ光を反射させる反射鏡と、を含んで構成されることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。
21. 前記光ガイドの終端に、前記光ガイドの方へ光を反射させる反射キャップを着脱可能に設けてあることを特徴とする請求項１４に記載の照明システム。

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