JPH08506208A - プログラム可能なフットプリントを有するポールライト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ポールライトに隣接する面に、所望のパターンで光を方向付けるあるいは発するポールライトを提供する。また、本発明は、面の複数の所望の領域を、正確な所定のパターンで照明する方法を提供しており、このパターンは、例えば、交通管制及び案内システムとして有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 プログラム可能なフットプリントを有するポールライト 技術分野 本発明はポールライトに関し、詳しくは、プログラム可能なフットプリントを 有するポールライトであって、正確かつ所定のパターンで、光を、ある面に向け るあるいは発するポールライトに関する。 発明の背景 道路、駐車場、歩道、及び他の区域が、しばしば、背の高いポールの頂部に吊 り下げられた光源を有するポールライトによって照明されている。また、ポール ライトはポール下部にも光源を備えており、光は、ポール上部の器具によって、 幅広の一様なパターンで、隣接する面に分散される。米国特許第４,９８９,９４ ８号明細書を参照されたい。 道路などの区域に一般的な部分照明を提供するほか、交通を規制したり、出口 または進入ランプなどの道路の一部に追加して照明を与えたりするのを促進する ためのライトの使用は、様々な特有の適用が可能である。追加の照明は出口また は進入ランプにおいてよくなされており、運転者はランプを容易に見分けて通る ことができる。交差点には著しく照明がなされているものもあり、特に、曲がる 車線は容易に識別できる。同様に、高速道路や他の道路にある分岐点や合流点も 、著しく照明がなされていることが多い。 道路の照明のほかに、車線のマーキングや、舗道に浮き出す目印などによって 交通を促進していることが多いが、これらは、乗用車のヘッドライトによって照 明されるようになっている。例えば、出口車線には、舗道に浮き出す目印を付け てマーキングし、運転者を出口ランプに案内するとよい。また、反射塗料を用い て、運転者を道路の特定の方向に案内してもよいし、運転者に、例えば、「前方 停止」、「速度５５」などの情報を提供してもよい。このようなシステムは広く 用 いられているが、雪、霧、雨、あるいは凍結などの悪天候の状況においては十分 に機能しない。 同様に、ライトを幅の広いパターンに分散するのに用いるポールライトの使用 には欠点がある。一般に用いられているポールライトは、光を望ましくない方向 に分散するという欠点を有する。光の公害は深刻な問題であって、行政上の規制 の課題となっている。例えば、居住区の道の曲がり角では、曲がり角にあるポー ルライトは十分に交差点を照明するが、周囲の家や会社に余分な逸脱光をも与え てしまう。交差点では、明るく照明する必要があるのは、交差点のわずかな部分 （例えば左折車線）のみであることが多いが、所望の領域に照明を達成するため に、交差点全体及びその周囲まで照明することになる。左折車線や交差点の他の 所定の部分だけを、所定の時間、例えば左折の矢印が照明されるときだけ、照明 することができるのが望ましい。 また、出口または進入ランプは、ランプの周囲全体を照明するよりも、ランブ だけが照明されるのが望ましい。現在、進入／出口ランプの周囲約２０エーカー が照明されているが、実際の道路の面積は約１エーカーあるいはそれ以下が一般 的である。 光を矢印や車線の輪郭の形状などの所定の形状やパターンで与えて、情報を提 供し、悪天候の状況によって見えなくなることが多い反射塗料やマーカーを使用 する必要をなくすのが望ましい。 発明の要旨 本発明は、ポールライトに隣接する面に所望のパターンで光を向けるあるいは 発するポールライトを提供する。また、本発明は、複数の所望の面領域を、正確 な所定のパターンで照明するための方法を提供しており、このパターンは、例え ば、交通管制及び案内システムとして有用である。 本発明のポールライトは以下のものを備える。ａ）基端及び末端を有する光導 管。一般に、この基端及び末端は、ポールライトの基端及び末端と対応する。ｂ ）光導管の末端付近に備えられるほぼ平行な一定範囲の光源。ｃ）一定範囲の光 源 よりもさらに末端にある光分散部材。この部材は、一定範囲の光源から発せられ る光を分散して、ポールライトに隣接する面を、正確な所定のパターン、例えば 線、矢印、左折車線の形状、あるいは他の形状のパターンに照明する。ポールラ イトの基端は面上に載置されており、一般に、面から概ね垂直に延在している。 ポールライトを固定する多数の他の手段が利用可能である。本明細書で用いる「 ポールライト」は、地面から延在するポールに限定されるものではなく、あらゆ る適当な形状で備えられ、幅広い様々な方法で固定される光導管を含む。 本発明は、おおまかには、光分散部材の３つの実施例を提供する。第１実施例 は光マスクを提供する。この光マスクは、一定範囲の光源から発せられた光の一 定部分を遮断して、光の所望の部分だけが光分散部材に入射するようにする。ま た、この光分散部材は１つ以上のレンズを備えるのがよく、また、１つ以上の反 射要素を備えることも可能である。光のうち、マスクを通過するようにされた部 分は、ポールライトに隣接する面に、所望の正確で予め定められたパターンを与 えるべく、１つ以上のレンズによって焦点を合わせるとよく、また、１つ以上の 反射要素によって反射させることも可能である。この反射要素は光学パワー（op tical power）を備えてもよい。 第２実施例では、光分散部材は、互いに並んで配置されたプリズムの要素を複 数備えており、一定範囲の光源を、正確な所定のパターンになるように、ポール ライトに隣接する面に焦点を合わせる。複数のプリズム要素によって焦点を合わ せた光を反射するためのさらなる反射部材を備えてもよい。 本発明はまた、以下のものを備える光分散部材を提供する。a)第１光導管及び 一般に第１光導管から概ね垂直に延在する１つ以上の補助光導管。b)第１光導管 から発せられる一定範囲の光源を上記１つ以上の補助光導管に反射するための１ つ以上の反射要素。c)上記補助光導管に備えられた光出口ポートに隣接して配置 された１つ以上の反射要素。光出口ポートに隣接して配置された反射要素は、反 射部材から反射される光の焦点を合わせるために、１つ以上のレンズをも備える のがよい。補助光導管は、複数の反射部材及び光出口ポートを備えるのが好まし く、また、反射要素は内部全反射プリズムであるのが好ましい。レンズは内部全 反射プリズムと一体にしてもよい。 本発明の方法は、交通の管理及び案内システムとして有用であり、面の複数の 所望の領域を、正確な予め定められたプログラム可能なパターンで照明すること が可能である。この方法は、以下のステップよりなる。上述のような、一定のパ ターンに配置されたポールライトを複数準備して、面の複数の所望の領域を正確 なパターンで照明して、各ポールライトから発せられる光は、面に与えられる所 定の正確なパターン全体のうちの一部を提供する。 本明細書では、「正確」は、見る人が識別できるような境界や縁を有するライ トのパターンとして定義されている。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のポールライトの概略断面図である。 図２は、本発明のポールライトの部分概略断面図である。 図３は、本発明のポールライトの部分概略断面図である。 図４は、本発明のポールライトの部分概略断面図である。 図５は、図４のポールライトに示した内部全反射部材を示す、部分概略断面図 である。 図６は、本発明のポールライトの部分概略断面図である。 発明の詳細な説明 図１にポールライト１０を示す。ポールライト１０は、円柱形の光導管（ligh t conduit）１２、光源１４、及び光分散（distributing）チャンバ１６とを備 える。光分散チャンバ１６は光入口１８を備える。円柱形の光導管１２は、末端 ２２、基端２４、及び光輸送（transporting）シート材２６を有する。光源１４ は電球（light bulb）３２を備える。光源１４及び導管１２の基端２４は、基盤 部（base portion）４０に備えられている。基盤部４０は、アクセスボックス４ ２を備え、アクセスボックス４２は、ドア４４とアクセス開口部４６とを有する 。光分散チャンバ１６は、ハウジング５２と光シールド５４とを備え、光シール ド５４は、開 口部５６とレンズ５８とを有する。 ポールライト１０に近接した面が、イメージ６２を有して示されている。 図２にポールライト７０を示す。ポールライト７０は光導管７２と光分散チャ ンバ７４を備える。光分散チャンバはハウジング７６を備える。ハウジング７６ 内には、開口部８０を持つシールド７８、レンズ８４、及び反射部材８６がある 。ポールライト７０に近接した面が、イメージ９２を有して示されている。 図３にポールライト１００を示す。ポールライト１００は光導管１０２と光分 散チャンバ１０４とを備える。光分散チャンバ１０４は、ハウジング１０６と光 入口１０８とを備え、この光入口１０８は、一定範囲の光源、その光源からの発 光、及び複数のプリズム要素１１０（原文通り）を備える。ポールライト１００ に近接した面が、イメージ１１４を有して示されている。一定範囲の光源とプリ ズム要素１１２との間の距離を「p」で示し、プリズム要素１１２と光が（it） 表面１１４に当たる箇所との間の（垂直な？）距離を「q」で示す。プリズム要 素１１２の焦点距離を「f」とする。プリズム要素の焦点距離との間の関係は、 数式１／f＝１／p＋１／qで定義される。 図４にポールライト１２０を示す。ポールライト１２０は、第１光導管１２２ と補助光導管１３０とを備える。また、ポールライト１２０は、そこから一定範 囲の光源が補助光導管１３０に発せられる入口１２４と、反射部材１２６とを備 える。補助光導管１３０は、光ポート１３３，１３５にそれぞれ隣接して配置さ れた内部全反射部材１３２，１３４を備える。 図５にレンズ１５２と隣接する内部全反射部材１５０を示す。部材１５０に入 射する光線１５４，１５５（原文通り）が図示されており、２つの光線１５６， １５８はこの部材から角度φで反射される。光線１５６，１５８は、レンズ１５ ２によって、面に焦点を合わせられる。内部全反射部材１５０は、レンズ１５２ と一体にしてもよい。 図６にポールライト１７０を示す。ポールライト１７０は、その中に光導管１ ７４を有するライトハウジング１７２を備える。光導管１７４は、そこから一定 範囲の光源が光分散チャンバ１８０へと発せられる開口部１７６を有する。光分 散チャンバ１８０は複数のプリズム要素１８２を備える。プリズム要素１８２は 、一定範囲の光源がポールライト１７０と隣接する面で矢印の形状１９０になる ように、焦点を合わせる。 本発明は、道路や他の面上で、所定の形状や領域の光を必要とする場合に、幅 広く様々に適用し得る点で有用である。本発明の有用な適用例には、これらに限 定されるものではないが、以下のようなものがある；a)左折車線を照明する。緑 の左折車線表示器が作動する時にのみ車線を照明することも含む。b)例えば、車 線の中央に引かれた線、車線の両側に引かれた線、あるいはその他の線によって 走行通路の境界を定めることによって、道路の走行車線を照明する。c)ランプへ と続く、あるいはランプから道路に戻るように続く車線に沿って、出口または入 口ランプを照明する。d)駐車ランプまでの進路を照明する。利用できる駐車スペ ースへの方向を指示する進路は変更自在である。e)例えば、車線や道路が閉鎖さ れていることを指示するように、赤などの色で面を照明する。f)例えば、スクー ルゾーンなどの横断歩道を照明する。g)例えば、「５５」や「停止」などの、数 字やアルファベットの目印を道路に付与する。h)売店、産業施設（industrial） 、刑務所、または他の特定の施設を、隣接する領域を光で照らすことなく、正確 な範囲で照明する。i)航空機から見える光パターンを提供する。j)画廊や彫刻の ある庭園などのように、例えば、美術作品にのみ当たるライトが必要な場所に、 装飾照明を提供する。 本発明のポールライトは、概ね、光源、光導管、及び光分散部材を備える。光導管 光をある地点から別の地点に輸送する（transport）内部全反射光導管は公知 である。このような光導管は米国特許第４,８０５,９８４号明細書（’９８４特 許）に記載されており、参照で本明細書に含まれている。また、米国特許第４, ６１５,５７９号明細書、同第４,７５０,７９８号明細書、及び同第５,０６７, ８３１号明細書も全て参照で本明細書に含まれており、これらも参照されたい。 使用に当たっては、光導管は、人工エネルギーと太陽エネルギーの両方を含む 光源から光を輸送し、光導管の一端から他端へと光を輸送する。’９８４特許に 記載されているような光導管は、ほとんど光を損失することなく、光を移動させ ることが可能である。また、’９８４特許に記載のような光導管の末端部に与え られる光は、ほぼ平行な一定範囲の光源である。光は、所定範囲の光源の全地点 から所定の方向に発せられるので、一定範囲の光源の全地点から発せられる円錐 状の光の幅は狭くなる。このため、光導管の基端にある１つまたは複数の電球は 、光導管の末端に、一体化した一定範囲の光源を与えることになる。 多数の形状の光導管が公知であるが、’９８４特許に記載のような光導管が好 ましい。光導管は、透明な材料よりなる壁部材を備えて、この壁部材は、一方の 側面に構造化面を、構造化面の反対側に滑らかな面を備えるのが好ましい。壁部 材の断面の少なくとも一部分は、滑らかな弧状の曲線をなしている。例えば、壁 部材は実質的に円形の断面を有し、壁部材の内側に滑らかな面を配し、壁部材の 外側に構造化面を配するとよい。構造化面は、一列に並んだ実質的に直角二等辺 プリズムを横並びに備え、プリズムの垂直な側面は、構造面の反対側にある滑ら かな面に接して約４５°の角度を形成する。このプリズムは、一般に、一端から 他端へ連続して延在する壁部材の軸に対して平行である。使用に当たっては、使 用可能な角度の範囲内で光導管に入射する光の所定部分は、光が光導管の基端か ら末端に沿って進行して、内部全反射によって収容される。 プリズムを有する光導管の代替物が米国特許第５,０６７,８３１号明細書（’ ８３１特許）に記載されている。この’８３１特許は、光規制面によって定めら れた光輸送帯を備えた屈曲可能な光導管の一例を示している。この’８３１特許 は、熱収縮クラッドコア光学導管の一例を示している。この導管は、好ましくは フルオロポリマークラッドで覆われた、熱可塑性、熱硬化性あるいは液体の光輸 送コアを有し、このフルオロポリマークラッドは、不透明、透明あるいは半透明 の密着外側ポリマージャケットで順に覆われており、好ましくは、ポリエチレン やポリカーボネートなどの耐久性にすぐれたポリマーで製造される。 光学導管という用語は、クラッドで被覆されたコアを備えた導管を示すのに用 いられており、このコアとクラッドの構成は、当業者に公知の内部全反射の原理 によって、電磁スペクトルの可視スペクトルを含んで赤外部から紫外領域までの 範囲の光や電磁エネルギーを伝える（すなわち伝導する）。 適当な固体コア光学導管は、テフロン（登録商標）を含むフルオロポリマーな どの収縮した熱収縮チューブで覆われて、コア周囲に密着する一様なクラッドを 備えており、クラッドとコアとの間には、比較的薄くて最小限の大きさの一様な 間隙がある。このクラッド光学導管は一般的な反応体より製造するとよく、膨張 した熱収縮性チューブ内側に、一般的なモノマー混合物が配置される。この光学 導管は、他のチューブ内に、または耐久性に優れた比較的厚い材料よりなる製造 ジャケット内に順に配置されて、密着するように取り付けられる。コアが反応体 内にあり、モノマー混合物がコアにとって望ましい程度の重合を達成する前に、 熱収縮性チューブが完全に収縮した状態にならないような方法で柔軟なコアを形 成するように、一端から他端まで徐々に重合する。製造ジャケットを収容したア センブリと、ポリマーコアを収容した熱収縮性チューブを反応体から取り外し、 製造ジャケットを取り外し、ポリマーコアを収容した熱収縮チューブに熱を加え て収縮させて、ポリマーコアの周囲に密着する被覆板を形成する。このようにす る代わりに、コアを、例えば、光学的性質のガラスや種々の液体などの、他の光 学伝導材より製造してもよい。コアを覆う熱収縮性被覆板は、真っ直ぐなあるい は曲がった形状のいずれであっても、優れた伝達及び発光特性を有するクラッド 光学導管を提供する。 ポールライトの末端に一定範囲の光源を与えるのに上記のあるいは他の適当な 光導管を用いる。ポールライト また、本発明は、光を輸送する器具を提供する。このような器具は、例えば、 道路、高速道路沿いに、あるいは駐車場に配置されるポールライトとして用いら れる。ポールライトは、一般に基盤部に備えられた光源を備える。基盤部は、地 中または地上に配置されている。’９８４特許に記載のような円柱形の光導管は 基盤部から延在しており、一般に地面から垂直に延在するように配置される。基 盤部は、１つ以上の電球あるいは他の光源を有するアクセス可能なボックス部を 備えるのが好ましい。このため、はしごや、昇降機や、ポールライトの頂部に配 置された電球を取り替えるのに一般に必要とされる他の器具を必要とすることな く、一人で電球の位置を変えることができる。電球に１色以上の色を付けてもよ いし、光導管の末端部に異なる色の光を与えるように用いてもよい。 光導管の基盤すなわち基端にある光源から発せられる光は、光導管を貫通する ように輸送されて、光導管の末端から発せられるほぼ平行な光源として与えられ る。この光は、光導管のいずれの所望の場所に配置することも可能であって、基 端は、以下用いるように、光導管内の光源が配置された部分の端部を示す。光分散部材 本発明は、光導管の頂部に配置されて、ポールライトに隣接する面に、所定の 正確なパターンで、光を分散する光分散部材を提供する。本発明の光分散部材は 、光導管の末端部からほぼ平行な光を受け、屈折及び反射要素によって光を正確 に方向づけて、ポールライトに隣接する所定の領域を照明する。 本発明は光分散部材の３つの実施例を提供する。第１実施例は、光分散部材に 入射する光の特定部分を遮断する光マスクを提供する。この光マスクは、光導管 の末端部から発せられる一定範囲の光源の通路に配置される。光分散部材は１つ 以上のレンズも備えており、また、１つ以上の反射要素を備えることも可能であ る。反射要素は光の焦点をさらに合わせる能力を有してもよい。ポールライトに 隣接する面に、所望の正確な所定の照明パターンを提供するために、マスクを通 過し得る光の一部は１つ以上のレンズによって焦点が合わせられ、また、１つ以 上の反射要素によって反射されることも可能である。マスクの開口部は、矢印、 数字、矩形などの、あらゆる所望の形状にすることができる。 第２実施例においては、光分散部材は複数のプリズム要素を備える。このプリ ズム要素は、それぞれ、所望の焦点距離を有し、互いに並んで配置されており、 ポールライトに隣接する面に、正確な所定のパターンになるように一定範囲の光 源の焦点を合わせる。複数のレンズレット（lenslets）によって焦点を合わせら れた光を反射するための追加の部材を利用してもよい。図３と図６に、プリズム 要素を利用する２つの構造を示す。 本発明は光分散部材の第３実施例を提供しており、この光分散部材は、a)第１ 光導管及び一般に第１光導管から概ね垂直に延在する１つ以上の補助光導管と、 b)一定範囲の光源を反射する１つ以上の反射要素と、c)上記補助光導管に備えら れた光出口ポートに隣接して配置された１つ以上の反射要素とを備える。反射要 素は所望のパワーを有するとよい。この反射要素は、例えば、コブ氏の米国特許 第５,０４０,８８３号明細書に開示されているような、内部全反射プリズムであ るのが好ましい。反射要素（例えば内部全反射プリズム）に隣接するまたは一体 の光学レンズを配置してもよい。交通管制及び案内システム 本発明のポールライトは、交通管制及び案内システムにおいて有用である。本 発明の幅広い様々な形状のポールライトを組み合わせて利用して、面の複数の所 望の領域を、正確な予め定められたパターンで照明するとよい。このようなパタ ーンは、変更できるようにプログラム可能であるとよい。また、本発明の複数の ポールライトを、道路などの所望の面領域を照明するパターンを提供するように 配置してもよい。例えば、左折の矢印は、好ましくは左折できるときのみ、道路 に浮き出るとよい。交通管制及び案内システムの他の例に、道路に分割線や指示 線を表すように配置された一連の矩形を照明する複数のポールライトを提供する ものがある。他のパターンや形状をプログラムすることも可能であり、本発明の 複数のポールライトが道路や他の領域に沿って配置されると、所望の交通管制効 果が達成される。 本発明は、交通や道路に無関係の他の照明システムに利用することも可能であ る。例えば、複数のポールライトを美術館内の照明システムとして利用して、美 術作品に正確な部分光を向けるようにしてもよい。本発明のポールライトを利用 した、幅広い種々の他の照明システムが可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コブ、サンフォード、ジュニア アメリカ合衆国55133―3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427（番地の表示なし) (72)発明者 ドレイヤー、ジョン・エフ、ジュニア アメリカ合衆国55133―3427ミネソタ州 セント・ポール、ポスト・オフィス・ボッ クス33427（番地の表示なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ポールライトに隣接する面に、所望のパターンで光を発するポールライトで あって、上記ポールライトは、 （a）基端及び末端を有する光導管と、 （b）上記導管の末端近くに備えられたほぼ平行な一定範囲の光源と、 （c）上記一定範囲の光源よりもさらに末端にある光分散部材とを備え、 上記光分散部材から反射されたライトは、上記ポールライトに隣接する面を 、正確な所定のバターンで照明する、ポールライト。 ２．上記光分散部材は光マスクを備えており、該光マスクは、上記一定範囲の光 源から発せられた光の特定部分を遮断するようにされている、請求項１記載のポ ールライト。 ３．上記光分散部材は、上記光マスクを通過する光の焦点を合わせるように配置 された１つ以上のレンズをさらに備える、請求項２記載のポールライト。 ４．上記光分散部材は１つ以上の反射要素をさらに備える、請求項２記載のポー ルライト。 ５．上記反射要素は光学パワーを有する、請求項４記載のポールライト。 ６．上記光導管は透明な材料よりなる壁部材を備え、上記壁部材は、一方の側面 に構造化面を、上記構造化面の反対側にある他方の側面に滑らかな面を備え、上 記壁部材の断面の少なくとも一部は滑らかな弧状の曲線をなしており、上記構造 化面は、一列に並んだ実質的に直角二等辺プリズムを横並びに有し、上記プリズ ムの垂直な側面は、上記構造化面の反対側にある上記滑らかな面に接して約45° の角度を形成しており、使用可能な角度の範囲内で上記光導管に入射する光の所 定の部分は、上記光導管の基端から末端に沿って移動して、内部全反射に収容さ れる、請求項１記載のポールライト。 ７．ポールライトに隣接する面に、所望のパターンで光を発するポールライトで あって、該ポールライトは、 （a）基端及び末端を有する光導管と、 （b）上記光導管の末端近くに備えられたほぼ平行な一定範囲の光源と、 （c）上記一定範囲の光源よりもさらに末端にある光分散部材とを備え、上 記光分散部材は、上記一定範囲の光源の一部を方向付けるために互いに並んで配 置された複数のプリズム要素を備えて、上記ポールライトに隣接する面を正確な 所定のパターンで照明する、ポールライト。 ８．上記プリズム要素は、反射プリズム要素、屈折反射プリズム、反射屈折プリ ズム要素、及びこれらの構成よりなる一群より選択される、請求項７記載のポー ルライト。 ９．上記ポールライトは、被覆された熱可塑性かつ熱硬化性のポリマーと、被覆 されたフルオロポリマーのクラッドと、フルオロポリマーのコアから押出成形さ れたポリマーで製造したジャケットとからなる一群より選択したモノフィラメン トの光輸送コアを備え、上記一直線の光導管は、上記導管を長さ方向に横断する ように周囲に発光することが可能である、請求項８記載のポールライト。 １０．ポールライトに隣接する面に、所望のパターンで光を発するポールライト であって、上記ポールライトは、 （a）基端及び末端を有する光導管と、 （b）上記光導管の末端の近くに備えられたほぼ平行な一定範囲の光源と、 （c）光分散部材とを備えており、上記光分散部材は、（１）１つ以上の補 助光導管と、（２）上記一定範囲の光源を上記１つ以上の補助光導管に方向付け るため の１つ以上の反射要素と、（３）上記補助光導管に備えられた１つ以上の光出口 ポートにそれぞれ隣接して配置された１つ以上の反射要素とを備え、 上記光分散部材から反射された光は、上記ポールライトに隣接する面を、正 確な所定のパターンで照明する、ポールライト。