JP2012516017A - 集積発光及び光検出デバイス - Google Patents

Abstract

発光及び光検出を行うことができる照明デバイスを提供するための方法及びシステムが開示される。一実施形態では、照明デバイス（１０１）は、平坦な第一の表面を有する光ガイド（１０５）と、光ガイドの縁に沿って配置された少なくとも一つの光検出器（５０９）とを含み、その光ガイドは、少なくとも一部の環境光が第一の表面を介して光ガイドに入射して光ガイド内を伝播するように構成されていて、その少なくとも一つの光検出器（５０９）は、光ガイド内を伝播する光を受光するように光ガイド（１０５）に光学的に結合される。光検出器（５０９）は制御信号を生成するように構成可能である。一部実施形態では、照明デバイスは、第一の表面上に配置された少なくとも一つの光方向転換特徴部（２０３）も含み、その少なくとも一つの光方向転換特徴部（２０３）は、第一の表面を介して光ガイド（１０５）内に入射する光を方向付けるように構成される。

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、“ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＡＮＤ ＬＩＧＨＴ ＤＥＴＥＣＴＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ”という名称で２００９年１月２３日出願の米国仮出願第６１／１４７０４４号の優先権を主張し、その内容は参照として本願に組み込まれる。

本発明は、照明及び感知の分野に係り、特に発光及び／又は光検出を行うように構成された光パネルに関する。

多様なアーキテクチャル照明構成が、室内及び／又は室外の多様な位置における人工照明を提供するために利用される。このような構成には、固定及び携帯型アーキテクチャル照明が含まれ得る。多様な構成では、白熱、蛍光、及び／又は発光ダイオードベースの光源等の技術が採用される。

アーキテクチャル照明の一構成は、一般的にパネル照明と称される。パネル照明は、例えば、プラスチックのレンズパネルの後ろのライトボックス内の白熱又は蛍光照明を含み得る。パネル照明は、略平坦な照明デバイスとして構成可能であり、厚さ寸法よりも顕著に大きな幅及び長さ寸法を有する。パネル照明は、光源としてＬＥＤを使用することができるので、薄いパネル構成を含む通常の白熱又は蛍光光源の適さない応用において使用することができる。従って、パネル照明の改良によって、通常の光源の適さない更なる照明応用において使用することが可能になる。

米国特許出願公開第２００８／００７５４１号明細書 米国特許出願公開第２００６／２９０６８３号明細書 米国特許出願公開第２００７／１２５９３７号明細書 特開平１１−２６０５７２号公報

本発明のシステム、方法及びデバイスの各々は、複数の側面を有するが、その側面が単独でその望ましい特質を司るものではない。本発明の範囲を制限することなく、そのより顕著な特徴について以下簡単に説明する。この説明を考慮した後、特に、発明の詳細な説明（発明を実施するための形態）を読んだ後、本発明の特徴が如何にして他の照明デバイスに対する利点を提供するかが理解されるものである。

少なくとも一部実施形態は、改善を提供するアーキテクチャル照明の新規構成に対する要望が満足されていないとの認識に少なくとも部分的には基づくものである。例えば、一部実施形態は、光を放出し、光パネルに入射する光の変化を検出するように構成された光パネルを提供する。一部実施形態は、光パネル内に又は外の選択された一以上の方向に光を向ける複数の光方向転換特徴部を含む。光パネルによって受光された光は、光ガイド内部を一以上の検出器に向けて導光され得る。

一実施形態では、本発明は、平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する第一の光ガイドと、第一の表面上に配置され第一の光ガイドの第一の表面に入射する光を第一の光ガイド内に結合するように構成された少なくとも一つの集光特徴部と、第一の光ガイドの縁に沿って配置され光ガイド内を伝播する光を受光するように第一の光ガイドに結合され且つ制御信号を生成するように構成された少なくとも一つの光検出器とを有する照明デバイスを備える。一側面では、少なくとも一つの集光特徴部は、回折特徴部、反射特徴部、屈折特徴部、及びホログラフィックフィルムのうち少なくとも一つを備える。他の側面では、少なくとも一つの光検出器は出力端子を備え、少なくとも一つの光検出器が、出力端子に電気的に接続されたデバイスに提供するための制御信号を出力端子に提供するように構成される。

一実施形態では、照明デバイスは、第一の光ガイドの少なくとも一つの縁に光学的に結合された少なくとも一つの光源と、第一の光ガイド内を伝播する光を第一の光ガイドの外に向けるように構成された少なくとも一つの光方向転換特徴部とを含む。一側面では、制御信号は、少なくとも一つの光源の出力の少なくとも一部を制御するように構成される。他の側面では、少なくとも一つの方向転換特徴部が、前面及び／又は後面に配置された一つよりも多くの方向転換特徴部を含む。一側面では、少なくとも一つの光検出器は、赤外線放射及び／又は可視光を感知するように構成されて、少なくとも一つの光源は、赤外線放射及び／又は可視光を放出するように構成される。光源は、第一の範囲内の波長を有する光を放出するように構成可能であり、少なくとも一つの光検出器は、第二の範囲内の波長を有する光を検出するように構成可能であり、第一の範囲と第二の範囲は重複するか、又は重複しない。更に他の側面では、少なくとも一つの光方向転換特徴部は、ドット、溝、回折格子、ホログラム、及び／又はプリズム特徴部を備える。一側面では、少なくとも一つの光検出器はフォトダイオードを備える。

他の側面では、少なくとも一つの光検出器は、第一の光ガイドの第一の縁に配置された第一の検出器と、第一の光ガイドの第二の縁に配置された第二の検出器とを含む。一側面では、第一及び第二の検出器の各々は、それらが受光する光に基づいて制御信号を提供するように構成される。他の側面では、第一及び第二の検出器は、制御信号に基づいて光ガイドに入射する光の変化を示す信号を求めるように構成された感知回路に結合され得る。一側面では、第一の縁は第二の縁の反対側に配置され得る。更に他の側面では、感知回路の信号は、光ガイドを横切る入射光の変化の方向の指標を提供するように構成可能である。一側面では、第一及び第二の検出器は、第一の表面の少なくとも一部を横切って移動し第一の表面に入射する光に影響を与える物体を示す信号を生成するように構成される。

他の側面では、照明デバイスは、第一の光ガイドに平行に配置された第二の光ガイドと、第一の光ガイドと第二の光ガイドの間に配置された分離層も含む。分離層は、第一の光ガイド内を伝播する少なくとも一部の光が第二の光ガイドに入射することを防止し、及び／又は、第二の光ガイド内を伝播する少なくとも一部の光が第一の光ガイドに入射することを防止するように構成可能である。一側面では、分離層は、第一及び第二の光ガイドの屈折率よりも低い屈折率を有する物質を備える。一側面では、分離層は、略１．４から略１．６の間の屈折率を有し、第一の光ガイドは、略１．４から略１．６の間の屈折率を有し、第二の光ガイドは、略１．４から略１．６の間の屈折率を有する。分離層は略１．４から略１．６の間の屈折率の物質を含み得る。一側面では、少なくとも一つの集光特徴部は、ドット、溝、回折格子、ホログラム、及び／又はプリズム特徴部を備える。

他の実施形態によると、本発明は、平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する第一の光ガイドと、第一の表面上に配置され、第一の光ガイドの第一の表面に入射する光を第一の光ガイド内に結合するように構成された少なくとも一つの集光特徴部と、第一の光ガイドの縁に沿って配置され、第一の光ガイド内を伝播する光を受光するように第一の光ガイドに結合された少なくとも一つの光検出器と、第一の光ガイドの少なくとも一つの縁に光学的に結合された少なくとも一つの光源と、第一の光ガイド内を伝播する光を第一の光ガイドの外に向けるように構成された少なくとも一つの光方向転換特徴部とを有する第一の照明デバイスを含む照明システムを備える。照明システムは、少なくとも一つの光検出器に制御信号を提供するように構成された第二の照明デバイスも含み得る。少なくとも一つの光検出器は、少なくとも一つの光源から出力される光を制御するように構成される。一側面では、制御信号は、第二の照明デバイスから出力される光を備える。他の側面では、第二の照明デバイスから出力される光は、パルス幅変調される。

他の実施形態によると、本発明は、平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する光ガイドを提供するステップと、光ガイド内を伝播する光を受光するように光ガイドに結合された第一の光検出器を光ガイドの一以上の縁に沿って配置するステップと、光ガイド内を伝播する光を受光するように光ガイドに結合された第二の光検出器を光ガイドの一以上の縁に沿って配置するステップと、第一の光検出器及び第二の光検出器に電子的に結合された感知回路（その感知回路は、第一及び第二の検出器によって提供される信号に基づいて光ガイドに入射する光の変化を示す信号を求めるように構成される）を形成するステップと、光ガイドに入射する光を光ガイド内に向けるように構成された少なくとも一つの集光特徴部を第一の表面及び第二の表面のうち少なくとも一方の上に形成するステップと、光ガイド内部を伝播する光を光ガイドから離れるように向けるように構成された少なくとも一つの光方向転換特徴部を第一及び第二の表面のうち少なくとも一方の上に形成するステップと、光ガイドの一以上の縁に沿って少なくとも一つの光源を配置するステップとを含む照明デバイスの製造方法を備える。

更に他の実施形態によると、本発明は、導光手段と、導光手段の一以上の縁に沿って配置され、導光手段内部を伝播する光を検出するように構成され且つ制御手段を生成するように構成された光検出手段と、導光手段上に配置され、導光手段に入射する光を導光手段内に結合するように構成された集光手段とを含む照明デバイスを備える。一側面では、導光手段は、平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する光ガイドを備える。他の側面では、光検出手段は、導光手段の縁に沿って配置され且つ導光手段内を伝播する光を受光するよう導光手段に結合された少なくとも一つの光検出器を備える。一側面では、集光手段は、一以上の集光特徴部を備える。更に他の側面では、照明デバイスは、導光手段に結合された光生成手段と、導光手段の上に配置された光方向転換手段とも含み、その光方向転換特徴部は、導光手段内部を伝播する光を導光手段から離れるように向けるように構成される。一側面では、光方向転換特徴部は、少なくとも一つの光方向転換特徴部を備える。他の側面では、光生成手段は、少なくとも一つの光源を備える。

一実施形態によると、本発明は、照明パネルを横切る物体の動きをその照明パネルに入射する光の変化に基づいて感知する方法を備え、その照明パネルは、該照明パネルに結合された少なくとも二つの検出器を有する。本方法は、第一の時点において、第一の検出器において照明パネル内部を伝播する光を受光して、第一の時点において第一の光検出器によって検出された光量を示す第一の信号を生成するステップと、第二の検出器において照明パネル内部を伝播する光を受光して、第一の時点において第二の検出器によって検出された光量を示す第二の信号を生成するステップとを備え、第二の時点において、第一の検出器において照明パネル内部を伝播する光を受光して、第二の時点において第一の検出器によって検出される光量を示す第三の信号を生成するステップと、第二の検出器において照明パネル内部を伝播する光を受光して、第二の時点において第二の検出器によって検出された光量を示す第四の信号を生成するステップとを備え、そして、第一、第二、第三及び第四の信号に基づいて物体の動きの方向を求めるステップとを備える。一側面では、本方法は、光パネルから光を放出するステップも含み、第一及び第二の時点において照明パネル内部を伝播する光を受光するステップが、照明パネルに入射する環境光、及び光パネルから放出されて照明パネルに向けて反射して戻される光を受光するステップを備える。

発光するように構成された光パネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 図１に示される光パネルの一部分の拡大図である。 反射型ディスプレイに結合可能な光パネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 光方向転換特徴部を示す図３に示される光パネルの一部分の拡大図である。 光パネルの一以上の表面に入射する環境光を検出するように構成された一実施形態を示す光パネルの側面図である。 入射光の少なくとも一部が光源によって提供される光パネルの表面上に入射する光を検出するように構成された一実施形態を示す光パネルの側面図である。 光パネルの表面を横切って物体（例えば手）を動かすことによって生じる変化を含む、光パネルの表面上に入射する光の変化を検出するように構成された光パネルの一実施形態を概略的に示す上面図である。 光パネルの表面を横切る感知物体の方向に対応する信号を提供するための構成において電気的に接続された二つのフォトダイオードを概略的に示す図である。 手が光パネルを横切った際の図７に示される二つのフォトダイオードの出力に基づいた信号を概略的に示す図である。 パネルを横切って光を放出し、且つパネルに近接する物体を照明するように構成されたパネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 光を放出し、且つパネルに近接する物体に入射する光の変化を検出するように構成されたパネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 光パネルの一実施形態を概略的に示す上面図である。 図１２に示される光パネルを概略的に示す側面図である。 光パネルの一実施形態を概略的に示す上面図である。 図１４に示される光パネルを概略的に示す側面図である。 反射体近くに配置され、光の放出及び検出を行うように構成された光パネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 光の放出及び検出を行うように構成された光パネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 光の放出及び検出を行うように構成された光パネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 光の放出及び検出を行うように構成され、低屈折率層によって分離された二つの光ガイドを有する光パネルの一実施形態を概略的に示す側面図である。 光の放出及び検出を行うように構成された光パネルの一実施形態を概略的に示す上面図である。 光の放出及び検出を行うように構成された光パネルの一実施形態を概略的に示す上面図である。 パルス幅変調の図である。 パルス幅変調の図である。

以下の詳細な説明は、本発明の特定の具体的な実施形態に向けられたものである。しかしながら、本発明は、多数の異なる方法で実現可能である。例えば、発光パネルに含まれる特徴部は、光検知パネルにも含まれ得る。本明細書では、同じ部分には全体にわたって同じ参照番号が付されている図面を参照する。

本願で説明される多様な実施形態において、光源及び／又は光検出器若しくはセンサは、光ガイド（導光体）に結合されて、光パネルを形成する。光ガイドは、光方向転換特徴部（例えば、その表面のうち一以上の上に配置された、光抽出ドット、溝、回折格子、ホログラム、プリズム特徴部）を備えたプレート、シート又はフィルムを備え得る。光ガイドに入射する環境光は、光方向転換特徴部によって光ガイド内に集光されて方向転換されて、全内部反射によって光ガイドを介して導光される。光検出器（例えばフォトダイオード）を、光ガイドの一以上の縁に沿って配置して、光方向転換特徴部によって光ガイド内に集光されて導光される環境光を感知し得る。他の実施形態では、光源（例えば一以上の発光ダイオード（ＬＥＤ，ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ））も、光ガイドの一以上の縁に沿って配置され得る。光源によって発せられた光は、全内部反射によって光ガイドにわたって導光されて、光方向転換特徴部によって光ガイドから抽出される。一部実施形態では、光検出器が、光ガイドに入射した光を検出するように構成され得る。検出光は、光ガイドに入射した環境光、及び／又は、光源から放出されて光方向転換特徴部によって抽出された光（後で光ガイド内に反射して戻る）であり得る。一部実施形態では、二つの異なる構成の組の光方向転換特徴部を光パネル表面上に配置することができる（例えば混合して）。一方の組の方向転換特徴部は、パネルから光を抽出するように構成可能であり、他方の組は、光パネル内に入射（環境）光を発散させるように構成可能である。

図１を参照すると、光パネル１０１が、光ガイド１０５及び光源１０９を含んで示されている。光パネル１０１は、一以上の方向に光を発生及び放出するように構成される。光ガイド１０５は、光源１０９によって発生及び放出された光を受光して、その光を光ガイド１０５内に伝播させて、光１０３の少なくとも一部分が一以上の選択された放出方向に沿って光パネル１０１から放出されるように光１０３を方向転換させるように構成される。光ガイド１０５は、全内部反射（ＴＩＲ，ｔｏｔａｌ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）の特性、及び、光ガイド１０５の表面上に配置された光方向転換特徴部の光学特性を利用して、光源１０９からの光を光ガイド１０５を介して方向付け及び方向転換させて、所望の方向に光を放出することができる。

更に図１を参照すると、光ガイド１０５は、一以上の波長の放射に対して実質的に光透過性である光透過性物質を備え得る。例えば、一実施形態では、光ガイド１０５は、可視光及び近赤外線領域の波長に対して実質的に光透過性である。他の実施形態では、光ガイド１０５は、特定の波長（例えば、紫外線又は赤外線領域）に対して透明であり得る。

光ガイド１０５は、実質的に光透過性のプレート、シート又はフィルムを備え得る。光ガイド１０５は、平面状又は湾曲したものであり得る。光ガイド１０５は、ガラスやアクリル等の硬質又は半硬質物質で形成され得て、本実施形態に対して構造的な安定性を与える。他の実施形態では、光ガイド１０５は、フレキシブルポリマー等のフレキシブル物質製であり得る。他の実施形態においては、他の物質、例えばＰＭＭＡ、ポリカーボネート、ポリエステル、ＰＥＴ、シクロオレフィンポリマー、又はゼオノアを用いて、光ガイド１０５を形成し得る。他の実施形態では、光ガイド１０５は、１．０以上の屈折率の物質で形成され得る。一部実施形態では、その厚さが、光ガイド１０５が硬質になるかフレキシブルになるかを決め得る。光ガイド１０５の光透過性及び物質は、本願で説明される他の光ガイドにおいても実現可能である。

図１に示される実施形態を更に参照すると、光ガイド１０５は、二つの大面積の表面と、四つの小さな縁の表面を備える。一部実施形態では、上面１０９は、光パネル１０１によって抽出された光を放出するか、又は環境光を受光するように構成され得る。一部実施形態では、光ガイドの下面１１１は、基板１０７に接続され、及び／又は、光ガイド１０５から抽出された光を放出するように構成され得る。多様な実施形態において、基板１０７は、不透明、部分的に若しくは実質的に完全に光透過性、又は透明であり得る。基板１０７は、硬質又はフレキシブルであり得る。光ガイド１０５は、低屈折率接着層（例えば感圧性接着剤）を用いて基板に接続され得る。基板１０７は拡散体を備え得る。特定の実施形態では、基板１０７は、散乱用の微粒子を内部に有する接着剤（例えば、拡散特徴部を備えた感圧性接着剤）を備えた拡散体を備え得る。一部実施形態では、拡散体は、ホログラフィック記録法を用いても形成され得る。光ガイド１０５は、複数の縁によって全周囲にわたって境界付けされ得る。一部実施形態では、光ガイド１０５の長さ及び幅は、光ガイド１０５の厚さよりも実質的に大きい。光ガイド１０５の厚さは０．１ｍｍから１０ｍｍの間であり得る。光ガイド１０５の面積は１．０ｃｍ^２から１００００ｃｍ^２の間であり得る。しかしながら、これらの範囲外の寸法も可能である。他の実施形態では、光パネル１０１は、照明器具又はプライバシースクリーンを備え得る。

図１を更に参照すると、光ガイド１０５は、光源１０９に結合され得る。一部実施形態では、光源１０５は、光センサ（図示せず）に結合可能である。光源１０９は、光ガイド１０５の一以上の縁に沿って配置され得る。光源１０９は、多様な光源技術のいずれかを備え得て、蛍光灯、白熱電球、及び／又はＬＥＤが含まれる。一部実施形態では、光源１０９は、複数の局所光源の一以上、例えば、一以上の白熱電球、及び／又は、ＬＥＤ、及び／又は、ＬＥＤのアレイを備え得る。一部実施形態では、オプションの反射体１１３が、光源１０９近くに配置されて、光源から放出された光を一以上の所望の方向に向ける。具体的な実施に応じて、光源１０９に動作電力を提供するために適切な電源が含まれることは理解されたい。そのような電源として、電池、太陽電池、燃料電池、発電機、及び／又は、送電網が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、光パネル１０１は一般的に、適切な制御回路を備えて提供され、その制御回路は、スイッチ、電圧制御回路、電流制御回路、バラスト回路等を含み得るが必須ではない。光パネル１０１の電力及び制御コンポーネントは、明確性及び理解の容易化のために図示していないが、適切な電源及び制御回路のコンポーネントは、当業者によって理解されるものである。図１の実施形態に示されるように、光１０３は、光源１０９から光ガイド１０５を伝播し、光ガイド１０５から一以上の方向に向けられる。

次に図２を参照すると、図１に示される光パネル１０１の拡大側面図は、光ガイド１０５の上面２０１ａ及び光ガイド１０５の下面２０１ｂの一部分を示す。本実施形態に示されるように、光ガイド１０５を伝播する光１０３は、光ガイド１０５の上面２０１ａに形成された光方向転換特徴部２０３に当たるまで、全内部反射によって光ガイド１０５内に閉じ込められる。光１０３が、光方向転換特徴部２０３に当たると、光１０３の一部が、光ガイド１０５から抽出されて、光ガイド１０５の下面２０１ｂに向けて方向転換され得る。光方向転換特徴部２０３は、光を方向転換又は抽出するように構成された何らかの特徴部を備え得て、例えば、反射特徴部、ドット、溝、ピット、プリズム特徴部、ホログラム、回折格子が挙げられる。光方向転換特徴部２０３は、エンボス加工やエッチング等の多様な方法によって形成され得る。方向転換特徴部を形成する他の方法も使用可能である。一部実施形態では、方向転換特徴部２０３は、光ガイド１０５の一部分を形成するフィルム上に形成又は配置されて、光ガイド１０５の表面に接着される（例えばラミネーションによって）。特定の実施形態では、方向転換特徴部２０３は、光ガイド１０５の中又は上にも配置され得る。一実施形態では、光方向転換特徴部２０３は、光ガイド１０５の上面２０１ａにわたって実質的に延伸している複数の細長のリッジ又はプリズム構造を備える。他の実施形態では、光ガイド１０５は、両面に光方向転換特徴部２０３を備え得て、両方向において光ガイド内から光を抽出する。一実施形態では、上面２０１が、光ガイド１０５の幅方向に沿って延伸する複数のマイクロプリズムを備える。マイクロプリズムは、光ガイド１０５を伝播する光を受光して、大きな角度（例えば略７０〜９０°の間）で光１０３を方向転換するように構成され得る。

次に図３を参照すると、光パネル１０１の一実施形態が示されている。この図では、光線１０３は、光ガイド１０５の光抽出特徴部（図示せず）によって抽出されて、反射表面１１１（例えば干渉変調器）によって、光ガイド１０５に反射して戻され得る。図４に示されるように、光ガイド１０５を伝播する光の一部１０３ｂは、特定のグレージング角で入射する際に光ガイド１０５の上面２０１ａから“漏れ”得る一方、光ガイド１０５を伝播する光の他の部分１０３ａは、上面２０１ａに形成された光方向転換特徴部２０３によって方向転換され得る。従って、光源によって放出された光の一部１０３ａが、光ガイド１０５の一方の側の外に向けられる一方、光の他の部分１０３ｂは、光ガイド１０５の他方の側の外に向けられ得る。

再び図３を参照すると、光パネル１０１は、一以上の光検出器（又はセンサ）５０９も含み得る。多様な実施形態において、センサ５０９は、光ガイド１０５の一以上の縁に沿って配置され得る。センサ５０９は、光ガイド１０５内部を光検出器５０９に向けて伝わる光１０３を検出するように構成される。センサ５０９は、光源１０９によって光ガイド１０５内に入力される光１０３ａを検出し得て、及び／又は、センサ５０９は、光ガイド１０５の頂面に入射する光１０３ｂを検出し得る。光ガイド１０５に入射する光１０３ｂは、環境光、及び／又は、光源１０９によって放出された光（パネル１０１内に反射して戻される）であり得る。センサ５０９は、例えば可視光波や赤外線波を感知するように構成され得る。一実施形態では、センサ５０９は、フォトダイオードを備え得る。

次に図５を参照すると、光を検出するように構成された光パネル１０１が、光ガイド１０５及び少なくとも一つの光検出器（又はセンサ）５０９を含んで示されている。光ガイド１０５は、一以上の波長の放射に対して実質的に光透過性である光透過性物質を備え得る。光ガイド１０５は、二つの表面を備え得る。一部実施形態では、表面のうち一方が、基板１０７に接着され得る。光ガイド１０５は、光ガイド１０５に入射する光を受光して、その光が光ガイド１０５を介するように向けるように構成された一以上の集光特徴部（図示せず）を含み得る。集光特徴部は、光ガイド１０５内部の入射光線の角度を転換させて、光線１０３が、全内部反射によって光ガイド１０５内部に導光可能になるようにする。一部実施形態では、集光特徴部は、微細構造薄膜において実施され得る。一部実施形態では、集光特徴部は、体積若しくは表面回折特徴部、又は光ガイド１０５の一以上の表面上に配置されたホログラムであり得る。

一部実施形態では、集光特徴部の厚さは、略１μｍから略１００μｍの範囲であり得るが、これより大きくも小さくもなり得る。一部実施形態では、集光特徴部又は層の厚さは、５μｍから５０μｍの間であり得る。他の一部実施形態では、集光特徴部又は層の厚さは、１μｍから１０μｍの間であり得る。光方向転換集光特徴部は、接着剤によって光ガイド１０５の表面に取り付けられ得る。接着剤は、光ガイド１０５の物質と屈折率整合され得る。一部実施形態では、接着剤は、集光特徴部の物質と屈折率整合され得る。特定の他の実施形態では、集光特徴部は、エンボス加工、モールディング、又は他のプロセスによって光ガイド１０５の上面又は下面に形成され得る。従って、光ガイド１０５は、一以上の方向から光ガイドの一以上の表面に入射する光を受光して、その光を光ガイドを介してセンサ５０９に向けるように構成可能である。

図５を更に参照すると、体積又は表面回折素子又はホログラムが、透過モード又は反射モードで動作可能である。透過型回折素子又はホログラムは一般的に、光透過物質を備えて、そこを介する光を回折する。反射型回折素子又はホログラムは一般的に、反射物質を備え、そこから反射された光を回折する。特定の実施形態では、体積又は表面回折素子／ホログラムは、透過構造及び反射構造のハイブリッドであり得る。回折素子／ホログラムは、レインボウホログラム、コンピュータ生成回折素子若しくはホログラム、又は他のタイプのホログラム又は回折光学素子を含み得る。一部実施形態では、反射型ホログラムが透過型ホログラムよりも好ましいものとなり得るが、これは、反射型ホログラムは、透過型ホログラムよりも白色光を集光及び導光できるからである。特定の透明度が必要とされる実施形態では、透過型ホログラムが使用され得る。透過層は、光ガイドを介してその光ガイドの下方の空間領域に一部の光を通過させるように設計された実施形態においても有用であり得る。回折素子又はホログラムは、デザイン又は審美目的の色を反射又は透過させ得る。光ガイドがデザイン又は審美目的の一以上の色を透過させるように構成されている実施形態では、透過型ホログラム又はレインボウホログラムを使用し得る。光ガイドがデザイン又は審美目的の一以上の色を反射するように構成されている実施形態では、反射型ホログラム又はレインボウホログラムを使用し得る。

図５を更に参照すると、一部実施形態では、光ガイド１０５によって集光及び導光された光量を、光ガイドの集光効率と称することができる。従って、光ガイド１０５上に配置された光方向転換特徴部は、光ガイド１０５の集光効率を増大させることができる。光ガイド１０５によって集光された光の少なくとも一部は、光ガイドの一以上の縁に配置された一以上のセンサ５０９に向けて伝播する。センサ５０９は、光波（例えば可視光波や赤外線波）を感知することができる検出器を備え得る。一実施形態では、センサ５０９は、フォトダイオードを備え、そのフォトダイオードは、フォトダイオードの動作モードに応じて光を電気エネルギー（たとえば電流や電圧）に変換することができる。センサ５０９からの電気出力は、例えば、環境光条件の変化からの、又は光パネル１０１に対してその表面から環境光を遮断するのに十分近くの位置にある物体からの、光ガイド１０５上に落ちる光の変化を示すことができる。一部実施形態では、電気出力は、制御信号であり、特定のイベント（オンにしたり、低環境光条件に応じて光パネルの出力を増大させることを含む）を始動させたり、他の制御イベント（例えばスイッチの開閉）を始動させるのに用いられる。他の実施形態では、センサ５０９は制御回路を備え得て、その制御回路が、一以上の制御信号を生成するための電気出力を利用することができる。

図５に示される実施形態は、光源１０９も備える。一部実施形態は、そのような光源を含まない代わりに、環境光のみを感知する。光源１０９は、光ガイド１０５の一以上の縁に沿って配置され得て、光ガイド１０５内に光を入力するように構成され得る。光源１０９は、多様な光源技術のうちいずれかを備え得て、蛍光灯、白熱電球及び／又はＬＥＤを備え得る。一部実施形態では、光源１０９は、複数の局所光源の一以上を備え得て、例えば、一以上の白熱電球及び／又はＬＥＤ及び／又はＬＥＤのアレイを備え得る。

次に図６を参照すると、図５に示される光パネル１０１が、光パネル１０１を照明し得る外部光源６０３と共に示されている。外部光源６０３から放出された光は、光源６０３に近接してパネル１０１の表面上に配置された集光特徴部（図示せず）によって集光されて、一以上のセンサ５０９に向けて光ガイド１０５を伝播する。外部光源６０３は、環境光又は他の光源（例えば白熱ライト）を備え得る。外部光源６０３によって放出された光の一部は、外部光源６０３と光感知光パネル１０１との間に在る一以上の物体６０１によって遮断され得る。例えば、手のような物体が、外部光源６０３によって放出された光１０３ａを遮断して、センサ５０９が光１０３ａを検出することを防止する一方で、外部光源６０３から放出された光の他の部分１０３ｂは、光ガイド１０５内に導光されて、センサ５０９によって検出され得る。このような実施形態では、光感知光パネル１０１が、センサ５０９によって受光される環境光の量に基づいてどの位の量の光が光源から放出されるべきなのかを求めるための光源用の制御として使用され得る。他の実施形態では、光感知光パネル１０１は、近接センサ、照明器具、又は占有センサとして使用され得る。例えば、光検知パネル１０１を用いて、光検知パネル１０１を横切る物体（例えば手）の動きが特定の電気的なサインとなり、発光パネルをオンにしたり、オフにしたり、減光したりすることができる。一実施形態では、センサ５０９を用いて、光パネル１０１に入射する光量を検出して、光パネルによって放出された光量をオプションの光源１０９によって制御することができる。

次に図７を参照すると、光パネル７０１の一実施形態が示されている。光パネル７０１は、光を検出するように構成されていて、光ガイド１０５と、その光ガイド１０５の二つの対向する縁に沿って配置された二つのフォトダイオード７０３ａ、７０３ｂを含む。光ガイド１０５は、集光特徴部（図示せず）を備え得て、その集光特徴部は、光ガイド１０５によって受光された光を集光して、光が光パネル１０５を通ってフォトダイオード７０３ａ、７０３ｂに伝播するように光を方向転換させるように構成される。例えば、光ガイド１０５は、アクリルを備え得て、アクリル片の上に印刷された集光ドットを備える。集光ドットは、光を散乱して光ガイド１０５内に光を方向転換させるように構成された拡散粒子を備え得る。フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂは、光ガイド１０５を横切って移動する物体の動き又は位置を検出することができるように、電気的に接続され得る。このような実施形態については、図８及び図９を参照して更に説明する。例えば、フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂは、差動増幅器を形成するように接続され得る。一実施形態では、物体（例えば手）が、光ガイド１０５を横切って、左から右へと五つの位置７０７ａ、７０７ｂ、７０７ｃ、７０７ｄ及び７０７ｅに移動し得て、各定置は、各フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂによって検出される光量を変化させる。

図８を参照すると、そのダイヤグラムは、図７に示される二つのフォトダイオード７０３ａ、７０３ｂの間の電気接続の一例を示す。フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂは、二つのフォトダイオード７０３ａ、７０３ｂによって感知される光の差を示す電気信号を出力する差動増幅器を形成する。差動増幅器によって出力される電気信号は、光パネル内部の他のデバイスによって受信可能であり、及び／又は、光パネルの外部のデバイスによって受信可能である。例えば、フォトダイオードは、光パネル内部の光源、及び／又は、光パネルの外部に収容された他の電気デバイスに電気的に接続され得る。一部実施形態では、フォトダイオードは、光パネルを他のデバイスに電気的に接続するように構成された出力端子に電気的に接続され得る。

次に図９を参照すると、図７に示されるフォトダイオード７０３ａ、７０３ｂの出力が、位置７０７ａから７０７ｅへと物体が移動するについて示されている。ライン９０３ａは、フォトダイオード７０３ａによって感知された光の出力を示し、ライン９０３ｂは、フォトダイオード７０３ｂによって感知された光の出力を示す。物体（例えば図７に示される手）が位置７０７ａにある際、光パネル７０１は、物体によって遮られていない。物体が位置７０７ｂにある際、物体は、フォトダイオード７０３ａ付近の光を遮り、フォトダイオード７０３ａは、他のフォトダイオード７０３ｂよりも少ない光を検出する。物体が位置７０７ｃにある際、物体は両方のフォトダイオード７０３ａ、７０３ｂから等距離にあり、各フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂは同じ光量を検出する。物体が位置７０７ｄにある際、物体はフォトダイオード７０３ｂの方に近く、フォトダイオード７０３ｂは、他のフォトダイオード７０３ａよりも少ない光を検出する。最後に、物体が位置７０７ｅにある際、物体は、光パネル７０１を遮らず、各フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂは同じ光量を検出する。図８に示されるようにフォトダイオードを接続することによって、フォトダイオードによって出力される正及び負の電圧パルスのシークエンシングが、動きの方向を示し得て、また制御メカニズムとして使用可能である。例えば、パネル１０１上を左から右に動く物体は、発光パネルをオフにするか、そのパネルを減光する信号として使用可能である。他の例では、パネル１０１上を右から左に動く物体は、発光パネルをオンにするか、放出される光量を増大させる信号として使用可能である。他の実施形態では、パネルの特定の部分に対する一定の遮断が、イベントを始動させ得る。例えば、位置７０７ａにおいてパネル１０１上に手を保持することは、何かをオン又はオフにし得る。更に、パネル１０１からの物体（例えば手）の距離が、フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂの出力に影響を与え得て、制御メカニズムとして使用可能である。フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂは、多様な波長の光を検出するように構成され得る。例えば、一実施形態では、フォトダイオード７０３ａ、７０３ｂは、可視光を検出するように構成され得る。他の実施形態では、フォトダイオードは、赤外線の波を検出するように構成され得る。他の実施形態では、光パネルの感度を増大させるために、より多くのフォトダイオードが光ガイドに沿って配置され得る。

次に図１０を参照すると、光を放出及び／又は検出するように構成された光パネル１０１０が示されている。発光及び光感知パネル１０１０は、光ガイド１０５を含む。光ガイド１０５は、一以上の波長の放射に対して実質的に光透過性の光透過物質を備え得る。光源１０９は、光ガイド１０５の少なくとも一つの縁に沿って配置されて、光１０３を光ガイド１０５内に入力するように構成される。光ガイド１０５内部を伝わる光１０３は、方向転換特徴部１０１２に達するまで、全内部反射によって閉じ込められ得る。方向転換特徴部１０１２は、光ガイド１０５上に形成され得て、一以上の特定の方向において光ガイド１０５の外に光１０３を方向転換させて向けるように構成され得る。光パネル１０１は、光ガイド１０５の少なくとも一つの縁に沿って配置された光検出器５０９も含み得る。光検出器５０９は、一以上の方向において光検出器に向けて伝わる光を検出するように構成され得る。一実施形態では、光検出器５０９は、方向転換特徴部１０１２によって方向付けられた光１０３を検出するように構成される。光検出器５０９は、検出される光量に基づいて何かを制御する制御メカニズムとして機能するように構成され得る。例えば、光検出器５０９は、光が検出されるかどうかに応じて、デバイスをオフ又はオンにするスイッチとして機能するように構成され得る。一例では、物体６０１（例えば手）を用いて、光方向転換特徴部１０１２によって光検出器５０９に向けられた光１０３を遮ることができる。物体６０１が光検出器５０９に向けられた光を遮ると、光検出器５０９が、より少ない光を検出して、何らかの制御機能を果たし得る。

次に図１１を参照すると、光を放出及び／又は検出するように構成された光パネル１１１１が示されている。光パネル１１１１は、光学的に透明な光ガイド１０５を含む。光ガイド１０５は、一以上の波長の放射に対して実質的に光透過性の光透過性物質を備え得る。光源１０９は、光ガイド１０５の少なくとも一つの縁に沿って配置されて、光ガイド１０５内に光１０３ｂを入力するように構成される。光検出器（又はセンサ）５０９も、光ガイドの少なくとも一つの縁に沿って配置されて、光ガイド１０５内部を光検出器５０９に向けて伝わる光１０３ａを検出するように構成される。光ガイド１０５は、複数の光方向転換特徴部（図示せず）及び集光特徴部（図示せず）を含み得る。光方向転換特徴部は、光ガイド１０５内部から光１０３ｂを抽出して、一以上の特定の方向に光を向けるように構成され得る。光ガイド１０５は、一以上の側の上の光方向転換特徴部を備え得て、その光方向転換特徴部は、光を方向転換又は抽出するように構成された特徴部を備え得て、例えば、回折特徴部、ドット、溝、ピット、プリズム特徴部、ホログラム、回折格子が挙げられる。光ガイド１０５は、光ガイド１０５に入射する光１０３ａを受光して、光１０３ａを光ガイド１０５を介して光検出器５０９に向けるように構成された一以上の集光特徴部（図示せず）も含み得る。集光特徴部は、光ガイド１０５内部において入射光線１０３ａの角度を変換させて、光が全内部反射によって光ガイド１０５内部に閉じ込められるようにすることができる。一部実施形態では、集光特徴部は、微細構造薄膜、体積若しくは表面回折特徴部、又はホログラムであり得る。

図１１を更に参照すると、発光及び光感知パネル１１１１は、光ガイド１０５の一以上の側からの発光と、光ガイド１０５の一以上の側によって受光される光の検出とを同時に行うように構成可能である。光検出器は、光源１０９から放出された光量１０３ｂを制御する制御メカニズムとして構成可能である。例えば、光検出器５０９が、閾値の量の環境光を検出すると、光検出器は、光源１０９をオフにするか減光し得る。他の例では、光検出器５０９が閾値の量の環境光を検出しないと、光検出器５０９は、光源１０９によって放出される光量を増大させ得る。他の例では、光検出器５０９は、赤外線を検出するように構成され、占有センサとして構成され得る。この例では、光検出器５０９は、赤外線が検出されると光源１０９をオンにして、赤外線が検出されないと光源１０９をオフにし得る。図７〜図９に関して上述したように、光感知パネルは、特定の動き又は遮断位置を検出するように構成され得る。図１１に示される発光及び光感知パネル１１１１は、光ガイド１０５によって集光された光のソースの位置を検出し、及び／又は、光ガイド１０５と外部光源との間に来る物体の特定の動きを検出するようにも構成可能である。一実施形態では、光パネル１１１１は、光を放出し、環境光、又は反射されて光ガイド１０５に向けて戻される光を検出するように構成可能である。例えば、光パネルは、特定の量の光を放出するように構成され得て、光検出器は、物体６０１が何時光ガイド１０５の近くに置かれたのかを、物体６０１によって反射されて光ガイド１０５に向けて戻される放出光の量に基づいて検出するように構成され得る。更に、他の実施形態では、発光及び光感知パネル１１１１、光ガイド１０５の両側で受光した光を検出するのと同時に、その一方の側又は両側から発光することができる。

図１２は、光パネル１２１２の一実施形態の概略的な上面図を示し、光方向転換又は集光特徴部の一つのタイプを示す。この例では、光パネル１２１２は、発光及び／又は集光を行うように構成され得る。光パネル１２１２は、特徴部１２０１を含む。特徴部１２０１は、光ガイド１０５内部から光を抽出するように、又は、光ガイド１０５に入射する光を集光して、その光を光ガイド１０５内に向けるように構成され得る。特徴部１２０１は、光ガイド１０５内にエンボス加工又は機械加工され得る。光源１０９は、ＬＥＤ、又は線光源等の他の適切な光源を備え得る。更に、オプションの光検出器５０９が、光ガイド１０５の一以上の縁に沿って配置され得る。光検出器５０９は、特に、光ガイド１０５内部を光検出器５０９に向けて伝わる光を検出するように構成され得て、また、光源１０９によって放出される光量を制御するのに使用可能である。例えば、光検出器５０９は、光パネル１２１２に入射する光量を検出して、検出光量が、特定の閾値よりも大きいか小さい場合にイベントを始動させるのに使用可能である。図１３の実施形態に示されるように、光は、光方向転換特徴部１２１２に当たるまで、全内部反射によって光源１０９から光ガイド１０５を伝播し得る。光が光方向転換特徴部１２１２に当たると、光の一部が光ガイド１０５から抽出されて、前面（又は後面）の平坦な側部に向けられて、視聴者にとって光パネル１２１２を明るくする。光パネル１２１２は、光ガイド１０５に入射する光を光検出器５０９に向けるように構成された集光特徴部（図示せず）も含み得る。

次に図１４を参照すると、光パネル１４１４が示されている。この例では、光パネル１４１４は、発光及び／又は集光を行うように構成され得る。光パネル１４１４は、印刷光抽出ドットを含む。ドット１４０１は、光ガイド１０５の前面若しくは後面、又は前面及び後面の両方に印刷され得て、光源１０９によって光ガイド１０５内に入力された光を抽出するか、又は光ガイドに入射する光を集光する。印刷ドット１４０１は、光源１０９によって照明されていない環境光の場合におけるパネルの透明性及び拡散を調整するために使用可能である。更に、ドット１４０１を用いて、光ガイド１０５の前面若しくは後面、又は両面に対する光出力で、均一な又は不均一な光抽出を生じさせることができる。光ガイド１０５が光源１０９によって照明される場合、ドット１４０１は、光を視聴者に向けるために使用可能である。一部実施形態では、ドット１４０１は、例えば、拡散粒子又は不透明物質を備え得て、パネルを介する光透過を制限するように厚く又は高密度に構成される。一実施形態では、一部のドット１４０１が、光源１０９によって光ガイド１０５内に入力される光を放出するように構成される一方、他のドット１４０１が、光ガイド１０５に入射する光を集光して、その光を光ガイドを介して一以上の光検出器５０９に向けるように構成され得る。従って、光パネル１４１４は、発光及び／又は光感知パネルとして使用可能である。

次に図１５を参照すると、機械加工／エンボス加工特徴部の代替として使用される印刷ドット１４０１は、低コスト、フレキシブルデザイン（例えば、制御可能な効率及び均一性）、及び光ガイド１０５物質の柔軟性（例えば、ドットはガラスやプラスチック等の多くの基板に対して使用可能である）を提供する。更に、ドット１４０１は、製造が単純で、製造するための設備投資が比較的低くて、設計可能性が高い。例えば、ドット１４０１は、インクジェットプリンタ、スクリーン印刷法、又は他のインクプリンタによって光ガイド１０５上に印刷可能である。ドットを、光ガイド１０５上に、ロール加工、散布、スプレーしてもよい。

次に図１６を参照すると、大面積光パネルの一実施形態が示されている。大面積光パネルは、所定の照明性能用に最適化可能である。例えば、特定の光抽出特徴部が、前面、後面、又は両面に配置されるように選択され得る。また、波長の異なる複数の光源が使用可能である。このような最適化構成は、異なる感度を有する（例えば、波長や強度の異なる光に対して）複数の光検出器も含み得る。光方向転換特徴部を用いて、パネルの縁に注入された光を、照明目的でパネルの外に抽出することができる。光方向転換特徴部は当然に、パネルに入射した光を方向転換させるためにレシプロカルモードで動作可能であり、光は、全内部反射（ＴＩＲ）によって光ガイドに結合されたセンサに向けて伝播することができて、センサは、光ガイド内部を伝播する光の一部を受光して、パネルがデュアルモードデバイス（エミッタ／センサ）として動作することを可能にし、又は光源が省略される場合には、センサとしてのみ動作することを可能にする。大面積光パネルの一部応用では、照明機能性よりも、感知性能を異なる方法で最適化することが必要となり得る。例えば、パネルは、赤外線波を感知して可視光を放出するように構成され得る。他の例では、光パネルは、一又は複数の方向のみにおける赤外線占有感知の広くて均一な光パネルとして構成され得る。他の例では、光パネルは、均一な照明を提供するように構成される一方で、感知は、例えば制御目的のためにパネルの小さな領域に限定され得る。このような例では、異なる波長（又は周波数）の光に対して動作可能な光検出器及びセンサが選択されて、発光機能性が、感知機能性に最低限の影響を与えるか全く影響を与えないようにする。

図１６を更に参照すると、大面積光パネルの一実施形態は、光ガイド１０５を含む。光ガイド１０５の一以上の縁に沿って、一以上の光検出器（又はセンサ）５０９及び一以上の光源１０９が配置され得る。集光特徴部は、光ガイド１０５に入射する光を光ガイド１０５内にそして光検出器５０９に向けるように構成され得る。集光特徴部２００２は、光の検出又は感知用に最適化され得る。また、光方向転換特徴部２００１は、光ガイド１０５の一以上の表面上に配置され得る。光方向転換特徴部は、光源１０９によって光ガイド１０５内に入力された光を光源１０９から一以上の方向に向けて抽出するように構成され得る。光方向転換特徴部２００１は、プリズムファセット部、印刷ドット、回折部（例えばホログラム特徴部）等を備え得る。光方向転換特徴部２００１は、波長スペクトル選択性を有し得る。例えば、感知用に使用される一部赤外線は、光ガイド１０５の表面において散乱され得るが、少なくとも一部の光は光ガイドに入射して、ＴＩＲによって光検出器５０９に向けて伝播する。検出の改善のため、一部実施形態では、光方向転換特徴部は、感知に使用される波長に対してあまり感度を有さないようにされ得る。一部実施形態では、集光特徴部２００２は、可視光波長と相互作用しないように構成されて、特定の波長（例えば赤外線）を感知するために最適化され得る。例えば、ホログラフィックフィルムが、パネルに積層され得る。ホログラフィックフィルムは、特定の波長のみを選択するように、又は特定の指向性で、入射光をパネル内に方向転換させるようにカスタマイズされ得る。一例では、フィルムが、そのフィルム以上の屈折率の感圧性接着剤を用いて、パネルに結合され得る。オプションの基板１０７（例えば反射体）が、光パネルの近くに配置されて、光パネルから放出された光を遮ったり、光パネルから放出された光を光ガイド１０５に向けて戻るように反射したりするように構成され得る。

次に図１７を参照すると、図１６に示される大面積光パネルが、オプションの反射体を備えずに示されている。矢印は、光を一の特定の方向から光ガイド１０５内にそして光検出器（又はセンサ）５０９に向けて方向転換させるように設計されたフィルムの相対的な感度を示す。

次に図１８を参照すると、光パネルの一実施形態が示されている。光パネルは、光ガイド１０５を含む。光方向転換特徴部２００１は、光ガイド１０５に対して一方の側の平坦な表面の一部分（例えば小さな部分）の上に配置され得て、集光特徴部２００２は、光ガイド１０５の反対側の平坦な表面の一部分（例えば小さな部分）の上に配置され得る。光方向転換特徴部２００１（センサフィルムの後方）は、特定の色又は輝度を有する光を抽出することによって、その領域が何処であるかを示すように修正可能である。

次に図１９を参照すると、光パネルの一実施形態が示されている。光パネルは、低屈折率（Ｎ）層２３０１によって分離された二つの光ガイド１０５を含む。各光ガイド１０５は、低屈折率層２３０１よりも高い屈折率を有し得る。光源１０９は、一方又は両方の光ガイド１０５の一以上の縁に沿って配置され得て、光検出器５０９は、一方又は両方の光ガイド１０５の一以上の縁に沿って配置され得る。従って、両面パネルが、一方の表面での発光及び他方の表面での光検出用に最適化された特徴部を備えて設計可能である。なんらかの相互作用が、図１６に示される光パネルの光検出特徴部と発光特徴部との間で生じ得る。しかしながら、特にレシプロカルな振る舞いが起こりそうな場合には、検出及び発光方向転換特徴部の相互作用は制限されるのが望ましく、単純な方法、例えば印刷ドットで制限される。

光ガイドの物質は、基板、例えば、アクリル、ガラス、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又はＰＥＴ‐Ｇを備え得る。一例では、大面積光ガイド（４×８フィート等）は、略０．２５インチの厚さのものであり得る。このような二つの光ガイドは、両者の間の低屈折率分離体で互いに結合可能である。この例では、光は、各光ガイド１０５内部をＴＩＲによって伝播するが、ＴＩＲによって各光ガイド内に閉じ込められた光は、他方の光ガイド１０５内には入り込まない。検出用に収集されて集光された光は、光方向転換特徴部による散乱にあまり晒されず、逆も同じである。一実施形態では、低屈折率分離層２３０１は低屈折率接着剤である。他の実施形態では、光方向転換特徴部２００１及び集光特徴部２００２は、同一の領域を覆わない（例えば、方向転換特徴部が光ガイド１０５の一つの小さな領域、又は複数の領域に制限可能である感知パネル）。一例では、各光ガイド１０５の物質及び厚さが異なり得て、各光ガイド１０５が、低屈折率分離層２３０１よりも高い屈折率を有する。

次に図２０を参照すると、光を放出及び検出するように構成された光パネルの一実施形態が示されている。光パネルは、印刷インクドット１４０１を備えた光ガイド１０５を含み、その印刷インクドット１４０１は、光ガイド１０５の一以上の表面上に印刷されている。光源１０９及び光検出器５０９は、光ガイド１０５の一以上の縁に沿って配置され得る。光パネル（例えば図２０に示される光パネル）は、環境放射（例えば、光ガイド１０５に入射する自然の又は他の照明源からの環境可視光）の存在又は変化を感知するのに用いることができる。一例では、光パネルは、自然の太陽又は体温の赤外線波を感知し、又は物体若しくは人間の動きによって生じ得る室内の他の熱源からの赤外線波の変化を感知するように構成され得る（パッシブ赤外線感知）。他の実施形態では、光パネルは、一つの組の波長の光を放出する一方で、他の組の波長の光を検出するように設計され得て、光源１０９と同じ光ガイド１０５に結合された検出器５０９を無力にすることを防止する。可視光又は近赤外線波長検出器５０９はシリコン製であり得る。パッシブ赤外線感知において一般的に使用される物質には、窒化ガリウム、硝酸セシウム、フッ化ポリビニル、フェニルピラジン（ｐｈｙｅｎｙｌｐｒａｚｉｎｅ）の誘導体、コバルトフタロシアニン、リチウムタンタライトが含まれる。一例では、パネルは、パネルによって放出されて光ガイドに戻るように反射される光を感知するように設計され得る。一例では、検出器５０９は、十分なダイナミックレンジを備えて設計され得て、光源１０９から直接結合された光によって無力化されないようにされる。他の例では、検出器５０９は結合を最小化するように配置され得て、又は光抽出特徴部が、最小の直接的なセンサ照明用に設計される。印刷ドット１４０１は、直接検出器５０９に向けて戻る照明光の後方散乱を避けるように設計され得る。プリズム特徴部又は他の光方向転換特徴部も使用可能である。検出器５０９は、光源１０９と同じ縁に配置され得て、光源１０９の光円錐が、検出器５０９を直接照明しないようにする。

次に図２１を参照すると、光を放出及び検出するように構成された光パネルの一実施形態が示されている。一部例では、環境光感知が望まれるが、検出器５０９は、光源１０９の出力によって無力化される可能性がある。これは、感知が光の自動制御用の室内照明状態を感知するために使用される場合（例えば、暗さの兆候の感知）には重要である。

次に図２２を参照すると、パルス幅変調（ＰＷＭ，ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を用いて、光の感知又は検出用に使用可能な光出力の“中断”を提供し得る（例えば、光出力応答曲線に対して急峻な電気入力を有するＬＥＤ光源で）。ＰＷＭは、ＬＥＤの光の減光に使用可能であり、高周波パルス化光出力が、眼によって一体化されて、ＬＥＤのデューティサイクルによって定められる安定な照明レベルの印象を与えることができる。略６０Ｈｚ以上のパルス繰り返し率及び略２０ｍｓ以下の照明の中断は、人間の眼には認識不能であり得る。

次に図２３を参照すると、ＬＥＤ光源のＰＷＭが、光の減光用に使用可能であり、又は、環境光感知用に光出力の中断を提供するのに使用可能である。同じシステムが、光パネルの遠隔制御用に使用可能である。一つのパネルの光出力は、高周波（数十から数千Ｈｚ）に変調されたＰＷ又は振幅変調のものであり得て、眼では認識不能であるが、光パネルの検出器によっては認識可能であり、制御情報を伝える。利点は、専用の制御回路を必要としない光制御のデイジーチェーンであり、照明及び遠隔制御用の共通光源が可能であり（必須ではないが）、遠隔制御用に制御センサが再利用される。

一例では、室内において、一つのパネルがマスタとされ、他のものがスレイブとされ得て、スレイブは、マスタから何らかの形式のシリアルデータを受信するように設定されていて、例えば、オン／オフ状態、輝度、色を設定するのに使用される。適切なコードで、スレイブデバイス（“スレイブ”）が、グループとして又は個別にアドレス可能となる。図２３に示されるマスタ／スレイブの制御例では、マスタは、ＬＥＤ出力中に周期的なＰＷＭデータバーストを含み得る。一つのモードでは、スレイブは、データバーストとＬＥＤのオフの周期を同調させて、データ（及び環境）感知を可能にする。初期スレイブ信号の獲得は、既知の方法によって可能であり、１）まずマスタを始動させて、データが検出されるまでの初期においてスレイブＬＥＤはオフ状態である； ２）スレイブの同期されていない周期的なＬＥＤオフの周期繰り返し率は、同調率よりも高く設定されて、スレイブが、マスタのデータバーストを検出して同調する。他の例では、規則的なスレイブＬＥＤのオフ／感知周期（センサはランダムなデータバーストを聞き得る）を提供することによって、非同期スレイブ動作も可能である。

以上の説明は、本発明の特定の実施形態を詳述するものである。しかしながら、如何に以上の説明が文章中で詳細なものであろうとも、本発明は多様な方法で実施可能である。上述のように、本発明の特定の特徴部又は側面を説明する際の特定の用語の使用は、その用語が本願において再定義されて、その用語に関連する本発明の特徴部又は側面の具体的な特徴を含むものに制限されることを意味するものではないことに留意されたい。従って、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって解釈されるものである。

１０１ 光パネル
１０３ 光
１０５ 光ガイド
１０７ 基板
１０９ 光源
１１３ 反射体
５０９ センサ

Claims (39)

1. 平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する第一の光ガイドと、
   前記第一の表面上に配置され、前記第一の光ガイドの前記第一の表面に入射する光を前記第一の光ガイド内に結合するように構成された少なくとも一つの集光特徴部と、
   前記第一の光ガイドの縁に沿って配置され、前記第一の光ガイド内を伝播する光を受光するように前記第一の光ガイドに結合され、且つ、制御信号を生成するように構成された少なくとも一つの光検出器とを備えた照明デバイス。
2. 前記少なくとも一つの集光特徴部が、回折特徴部、反射特徴部、屈折特徴部、及びホログラフィックフィルムのうち少なくとも一つを備える、請求項１に記載の照明デバイス。
3. 前記少なくとも一つの光検出器が出力端子を更に備え、前記少なくとも一つの光検出器が、前記出力端子に電気的に接続されたデバイスに提供するために、前記出力端子に前記制御信号を提供するように構成されている、請求項１に記載の照明デバイス。
4. 前記第一の光ガイドの少なくとも一つの縁に光学的に結合された少なくとも一つの光源と、
   前記第一の光ガイド内を伝播する光を前記第一の光ガイドの外に向けるように構成された少なくとも一つの光方向転換特徴部とを更に備えた請求項１に記載の照明デバイス。
5. 前記制御信号が、前記少なくとも一つの光源の出力の少なくとも一部を制御するように構成されている、請求項４に記載の照明デバイス。
6. 前記少なくとも一つの光方向転換特徴部が、前記第一の光ガイドの前面及び後面に配置された複数の光方向転換特徴部を備える、請求項４に記載の照明デバイス。
7. 前記少なくとも一つの光検出器が赤外線放射を感知するように構成されていて、前記少なくとも一つの光源が可視光源を備える、請求項４に記載の照明デバイス。
8. 前記少なくとも一つの光検出器が可視光を感知するように構成されていて、前記少なくとも一つの光源が赤外線放射源を備える、請求項４に記載の照明デバイス。
9. 前記少なくとも一つの光検出器が赤外線放射を感知するように構成されていて、前記少なくとも一つの光源が、赤外線放射源を備える、請求項４に記載の照明デバイス。
10. 前記少なくとも一つの光検出器が可視光を感知するように構成されていて、前記少なくとも一つの光源が可視光源を備える、請求項４に記載の照明デバイス。
11. 前記少なくとも一つの光方向転換特徴部が、ドット、溝、回折格子、ホログラム、及びプリズム特徴部から成る群から選択された特徴部を備える、請求項４に記載の照明デバイス。
12. 前記少なくとも一つの光源が、第一の範囲内の波長を有する光を放出するように構成されていて、前記少なくとも一つの光検出器が、第二の範囲内の波長を有する光を検出するように構成されている、請求項４に記載の照明デバイス。
13. 前記第一の範囲と前記第二の範囲とが重複する、請求項１２に記載の照明デバイス。
14. 前記第一の範囲と前記第二の範囲とが重複しない、請求項１２に記載の照明デバイス。
15. 前記少なくとも一つの光検出器がフォトダイオードを備える、請求項１に記載の照明デバイス。
16. 前記少なくとも一つの光検出器が、
    前記第一の光ガイドの第一の縁に配置された第一の検出器と、
    前記第一の光ガイドの第二の縁に配置された第二の検出器とを備える、請求項１に記載の照明デバイス。
17. 前記第一の検出器及び前記第二の検出器の各々が、該各々が受光する光に基づいて制御信号を提供するように構成されている、請求項１６に記載の照明デバイス。
18. 前記第一の検出器及び前記第二の検出器に電子的に結合された感知回路であって、前記第一の検出器及び前記第二の検出器によって提供される前記制御信号に基づいて、前記光ガイドに入射する光の変化を示す信号を求めるように構成されている感知回路を更に備えた請求項１７に記載の照明デバイス。
19. 前記第一の縁が、前記第一の光ガイドを横切って前記第二の縁の反対側に配置されている、請求項１６に記載の照明デバイス。
20. 前記感知回路の信号が、前記光ガイドを横切る入射光の変化の方向の指標を提供するように更に構成されている、請求項１９に記載の照明デバイス。
21. 前記第一の検出器及び前記第二の検出器が、前記第一の表面の少なくとも一部を横切って動き前記第一の表面に入射する光に影響を与える物体を示す信号を生成するように構成されている、請求項１６に記載の照明デバイス。
22. 前記第一の光ガイドに平行に配置された第二の光ガイドと、
    前記第一の光ガイドと前記第二の光ガイドとの間に配置された分離層であって、前記第一の光ガイド内を伝播する少なくとも一部の光が前記第二の光ガイドに入射することを防止し、前記第二の光ガイド内を伝播する少なくとも一部の光が前記第一の光ガイドに入射することを防止するように構成されている分離層を更に備えた請求項１に記載の照明デバイス。
23. 前記分離層が、前記第一の光ガイド及び前記第二の光ガイドの屈折率よりも低い屈折率を有する物質を備える、請求項２２に記載の照明デバイス。
24. 前記分離層が略１．４から略１．６の間の屈折率を有し、前記第一の光ガイドが略１．４から略１．６の間の屈折率を有し、前記第二の光ガイドが略１．４から略１．６の間の屈折率を有する、請求項２２に記載の照明デバイス。
25. 前記分離層が、略１．４から略１．６の間の屈折率を有する物質を備える、請求項２２に記載の照明デバイス。
26. 前記少なくとも一つの集光特徴部が、ドット、溝、回折格子、ホログラム、及びプリズム特徴部から成る群から選択された特徴部を備える、請求項１に記載の照明デバイス。
27. 第一の照明デバイス及び第二の照明デバイスを備えた照明システムであって、
    前記第一の照明デバイスが、
    平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する第一の光ガイドと、
    前記第一の表面上に配置され、前記第一の光ガイドの前記第一の表面に入射する光を前記第一の光ガイド内に結合するように構成された少なくとも一つの集光特徴部と、
    前記第一の光ガイドの縁に沿って配置され、前記第一の光ガイド内を伝播する光を受光するように前記第一の光ガイドに結合された少なくとも一つの光検出器と、
    前記第一の光ガイドの少なくとも一つの縁に光学的に結合された少なくとも一つの光源と、
    前記第一の光ガイド内を伝播する光を前記第一の光ガイドの外に向けるように構成された少なくとも一つの光方向転換特徴部とを備え、
    前記第二の照明デバイスが、前記少なくとも一つの光検出器に制御信号を提供するように構成されていて、前記少なくとも一つの光検出器が、前記少なくとも一つの光源から出力された光を制御するように構成されている、照明システム。
28. 前記制御信号が、前記第二の照明デバイスから出力された光を備える、請求項２７に記載の照明システム。
29. 前記第二の照明デバイスから出力された光がパルス幅変調されている、請求項２８に記載の照明システム。
30. 平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する光ガイドを提供するステップと、
    前記光ガイド内を伝播する光を受光するように前記光ガイドに結合された第一の光検出器を前記光ガイドの一以上の縁に沿って配置するステップと、
    前記光ガイド内を伝播する光を受光するように前記光ガイドに結合された第二の光検出器を前記光ガイドの一以上の縁に沿って配置するステップと、
    前記第一の光検出器及び前記第二の光検出器に電子的に結合された感知回路であって、前記第一の光検出器及び前記第二の光検出器によって提供される信号に基づいて前記光ガイドに入射する光の変化を示す信号を求めるように構成された感知回路を形成するステップと、
    前記光ガイドに入射した光を前記光ガイド内に向けるように構成された少なくとも一つの集光特徴部を前記第一の表面及び前記第二の表面のうち少なくとも一方の上に形成するステップと、
    前記光ガイド内部を伝播する光を前記光ガイドから離れるように向けるように構成された少なくとも一つの光方向転換特徴部を前記第一の表面及び前記第二の表面のうち少なくとも一方の上に形成するステップと、
    前記光ガイドの一以上の縁に沿って少なくとも一つの光源を配置するステップとを備えた照明デバイスの製造方法。
31. 導光手段と、
    前記導光手段の一以上の縁に沿って配置され、前記導光手段内部を伝播する光を検出するように構成されていて、且つ、制御手段を生成するように更に構成された光検出手段と、
    前記導光手段の上に配置され、前記導光手段に入射した光を前記導光手段内に結合するように構成された集光手段とを備えた照明デバイス。
32. 前記導光手段が、平坦な第一の表面及び平坦な第二の表面を有する光ガイドを備える、請求項３１に記載の照明デバイス。
33. 前記光検出手段が、前記導光手段の縁に沿って配置されていて且つ前記導光手段内を伝播する光を受光するように前記導光手段に結合された少なくとも一つの光検出器を備える、請求項３１に記載の照明デバイス。
34. 前記集光手段が一以上の集光特徴部を備える、請求項３１に記載の照明デバイス。
35. 前記導光手段に結合された光生成手段と、
    前記導光手段上に配置され、前記導光手段内部を伝播する光を前記導光手段から離れるように向けるように構成された光方向転換手段とを更に備えた請求項３１に記載の照明デバイス。
36. 前記光方向転換手段が少なくとも一つの光方向転換特徴部を備える、請求項３５に記載の照明デバイス。
37. 前記光生成手段が少なくとも一つの光源を備える、請求項３５に記載の照明デバイス。
38. 照明パネルを横切る物体の動きを、前記照明パネルに入射する光の変化に基づいて感知する方法であって、前記照明パネルが、前記照明パネルに結合された少なくとも二つの検出器を有し、
    第一の時点において、
    第一の検出器において前記照明パネル内部を伝播する光を受光して、前記第一の時点において前記第一の検出器によって検出された光量を示す第一の信号を生成するステップと、
    第二の検出器において前記照明パネル内部を伝播する光を受光して、前記第一の時点において前記第二の検出器によって検出された光量を示す第二の信号を生成するステップとを備え、
    第二の時点において、
    前記第一の検出器において前記照明パネル内部を伝播する光を受光して、前記第二の時点において前記第一の検出器によって検出された光量を示す第三の信号を生成するステップと、
    前記第二の検出器において前記照明パネル内部を伝播する光を受光して、前記第二の時点において前記第二の検出器によって検出された光量を示す第四の信号を生成するステップとを備え、
    前記第一の信号、前記第二の信号、前記第三の信号及び前記第四の信号に基づいて、前記物体の動きの方向を求めるステップを備えた方法。
39. 光パネルから光を放出するステップを更に備え、前記第一の時点及び前記第二の時点において前記照明パネル内部を伝播する光を受光するステップが、前記照明パネルに入射する環境光、及び、前記光パネルから放出されて前記照明パネルに向けて反射されて戻される光を受光するステップを備える、請求項３８に記載の方法。

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