JP2001066648A - Illumination device - Google Patents

Illumination device

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JP2001066648A
JP2001066648A JP24362899A JP24362899A JP2001066648A JP 2001066648 A JP2001066648 A JP 2001066648A JP 24362899 A JP24362899 A JP 24362899A JP 24362899 A JP24362899 A JP 24362899A JP 2001066648 A JP2001066648 A JP 2001066648A
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JP
Japan
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light
transmitting element
light transmitting
electric field
substance
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JP24362899A
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Japanese (ja)
Inventor
Masataka Shingu
正孝 新宮
Hisayoshi Yamoto
久良 矢元
Toru Sugimoto
徹 杉本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To diffract the light exiting through an illumination device equipped with a light-transmitting element into a desired direction, to fast scan the space with the light in various directions, and to illuminate a wide range with light of low energy quantity. SOLUTION: In this illumination device, the light from a light source 102 is made to enter an illuminator 101 having a light-transmitting element 103 consisting of a substance having conjugate electrons on which a specified electric field is applied. By fast and continuously changing the intensity and direction of the electric field applied on the light-transmitting element 103, the exiting light is diffracted and scanned so as to emit light spots with low energy quantity in various directions. Thus, the space of a wide range can be effectively illuminated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から発射した
光を高速で走査して照明効果を発揮する照明装置に係わ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illuminating device which exerts an illumination effect by scanning light emitted from a light source at a high speed.

【0002】[0002]

【従来の技術】屋内や屋外の照明を行う場合には、光を
照射する対象が大きいほど、その消費電力は膨大なもの
となる。また、膨大な電力が必要になれば、その発電を
行うための施設の建設が必要になり、これにより自然が
破壊されたり、送電施設の建設、維持、管理にコストが
かかったりする等の省エネルギーを推進する観点からは
望ましくない点が多々生じるおそれがある。
2. Description of the Related Art In the case of illuminating indoors or outdoors, the power consumption becomes enormous as the number of objects to be irradiated with light increases. If a huge amount of power is required, it will be necessary to construct a facility to generate the power, which will result in the destruction of nature and costly construction, maintenance and management of power transmission facilities. There is a possibility that there are many undesirable points from the viewpoint of promoting

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
ては、所定の面積を照明しうる光の進行方向を、多方向
に高速で走査することにより、広範囲の照明を低エネル
ギーで効果的に実現することのできる照明装置を提供す
るものである。
Accordingly, in the present invention, a wide range of illumination can be effectively realized with low energy by scanning the traveling direction of light capable of illuminating a predetermined area in multiple directions at a high speed. It is intended to provide an illuminating device which can be used.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の照明装置は、少
なくとも1以上の、共役系電子を保有する物質よりなる
光透過素子と、この光透過素子に電界を印加する電界印
加手段とにより構成される光屈折装置が配置された照明
器と、この照明器を構成する光屈折装置の光透過素子の
各々に光を入射する光を発する光源とにより構成される
ものである。光屈折装置は、照明器内に配置され、光屈
折装置を構成する光透過素子に印加する電界の大きさ、
あるいは向きは、適宜変化できるようになされており、
この電界変化によって、共役系電子を保有する物質の電
子状態を変化し、光透過素子の屈折率が変化するように
なされている。
The illumination device of the present invention comprises at least one or more light transmitting elements made of a substance having conjugated electrons, and electric field applying means for applying an electric field to the light transmitting elements. An illuminator in which a light refraction device to be provided is arranged, and a light source that emits light that enters light into each of the light transmitting elements of the light refraction device that constitutes the illuminator. The light refraction device is disposed in the illuminator, and the magnitude of the electric field applied to the light transmitting element constituting the light refraction device,
Or, the direction can be changed as appropriate,
The change in the electric field changes the electronic state of the substance having the conjugated electrons, thereby changing the refractive index of the light transmitting element.

【0005】本発明の照明装置によれば、光透過素子に
印加した電界の大きさ、あるいは向きを変化させること
により、光透過素子の屈折率が高速に変化し、これによ
り、入射光が屈折する。すなわち、印加した電界の大き
さ、あるいは向きを高速かつ連続的に変化させることに
よって光透過素子の屈折率を連続的かつ高速に変化させ
ることができ、光透過素子に入射し、ここから出射する
光を、照明器から高速に走査することができ、残像現象
を利用して所望の範囲の照明を低エネルギー量で行うこ
とができる。
According to the illuminating device of the present invention, the refractive index of the light transmitting element changes at high speed by changing the magnitude or direction of the electric field applied to the light transmitting element. I do. That is, by changing the magnitude or direction of the applied electric field at high speed and continuously, the refractive index of the light transmitting element can be changed continuously and at high speed. Light can be scanned at high speed from an illuminator, and illumination in a desired range can be performed with a low energy amount by using an afterimage phenomenon.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の照明装置は、少なくとも
1以上の、共役系電子を保有する物質よりなる光透過素
子と、この光透過素子に電界を印加する電界印加手段と
により構成される光屈折装置が配置された照明器と、こ
の照明器を構成する光屈折装置の光透過素子の各々に光
を入射する光を発する光源とを有するものである。光屈
折装置は、照明器内に配置され、電界印加手段により光
透過素子に印加する電界の大きさ、あるいは向きは、適
宜変化できるようになされており、この電界変化によっ
て、共役系電子を保有する物質の電子状態は変化して光
透過素子の屈折率が変化するようになされ、光透過素子
に入射し、ここから出射した光は高速で走査できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An illumination device according to the present invention comprises at least one or more light transmitting elements made of a substance having conjugated electrons, and electric field applying means for applying an electric field to the light transmitting elements. It has an illuminator in which the light refraction device is arranged, and a light source that emits light that enters light into each of the light transmitting elements of the light refraction device that constitutes the illuminator. The light refraction device is disposed in the illuminator, and the magnitude or direction of the electric field applied to the light transmitting element by the electric field applying means can be changed as appropriate. The electronic state of the substance is changed so that the refractive index of the light transmitting element changes, and light incident on the light transmitting element and emitted therefrom can be scanned at high speed.

【0007】以下、本発明の照明装置の一例について、
図を参照して説明するが、本発明の照明装置は以下に示
す例に限定されるものではない。
Hereinafter, an example of the lighting device of the present invention will be described.
Although described with reference to the drawings, the lighting device of the present invention is not limited to the examples shown below.

【0008】図1に本発明の照明装置の概略図を示す。
この照明装置100は、屋内空間107に光を照射する
照明器101と、この照明器101内に光Lを入射する
光源102により構成されている。この照明器101内
には、共役系電子を保有する物質よりなる光透過素子1
03と、この光透過素子103に電界を印加する電界印
加手段104とにより構成される光屈折装置105が配
置されており、光源102からは例えば光導波器106
を介して光透過素子103に光を入射するようになされ
ている。この光屈折装置105を構成する光透過素子1
03は、複数であってもよいし、単数であってもよい。
FIG. 1 is a schematic view of a lighting device according to the present invention.
The lighting device 100 includes an illuminator 101 that irradiates light to an indoor space 107 and a light source 102 that irradiates light L into the illuminator 101. The illuminator 101 has a light transmitting element 1 made of a substance having conjugated electrons.
And a light refraction device 105 comprising an electric field applying means 104 for applying an electric field to the light transmitting element 103.
Light is incident on the light transmitting element 103 through the light transmitting element 103. Light transmitting element 1 constituting the light refracting device 105
03 may be plural or singular.

【0009】光屈折装置105を構成する光透過素子1
03は、共役系電子を保有する物質よりなり、電界印加
手段104により印加した電界の大きさ、あるいは向き
を変化させることにより、この共役系電子を保有する物
質の電子状態が変化し、光透過素子103の屈折率が変
化するようになされている。
Light transmitting element 1 constituting light refracting device 105
Numeral 03 is made of a substance having conjugated electrons. By changing the magnitude or direction of the electric field applied by the electric field applying means 104, the electronic state of the substance having conjugated electrons is changed, and light transmission is performed. The refractive index of the element 103 is changed.

【0010】図1中、光源101からの光Lは、照明器
101内の、光透過素子103と電界印加手段104に
よって構成される光屈折装置105に入射する。
In FIG. 1, light L from a light source 101 is incident on a light refracting device 105 in a lighting device 101 which is constituted by a light transmitting element 103 and an electric field applying means 104.

【0011】この光屈折装置105では、電界印加手段
104により印加した電界の大きさ、あるいは向きを変
化させると光透過素子103の電子状態の変化して屈折
率が変化するので、この電界変化を高速かつ連続的に行
うことによって、光透過素子の電子状態の変化を高速か
つ連続的に変化させることができ、光屈折装置に入射し
た光は各屈折率に応じた角度に屈折させることができ、
ここから出射する光L ' を所望の進行方向に走査させる
ことができる。出射光L' の進行方向を高速走査するこ
とによる光の残像現象を利用することによって図1に示
す屋内空間107を低エネルギー量の光によって効果的
に照明することができる。
In the light refracting device 105, an electric field applying means
104 changes the magnitude or direction of the applied electric field.
Changes the electronic state of the light transmitting element 103 and refracts it.
Since the rate changes, this electric field change is performed at high speed and continuously.
Change of the electronic state of the light transmitting element
Can be changed continuously and incident on the photorefractive device.
Light can be refracted at an angle corresponding to each refractive index,
Light L emitted from here 'Scan in the desired traveling direction
be able to. Outgoing light L'Scanning in the direction of travel
1 by utilizing the afterimage phenomenon of light due to
Effective indoor space 107 with low energy light
Can be illuminated.

【0012】なお、図1に示した照明装置100を構成
する照明器101内の光屈折装置105は、図1に示す
ように単数でもよく、複数の光屈折装置105が適宜配
列されている構成であってもよい。また、光透過素子に
入射する光は、紫外線、赤外線、可視光線、単色光、多
色光のうちのいずれであってもよい。
The light refracting device 105 in the illuminator 101 constituting the lighting device 100 shown in FIG. 1 may be a single light refracting device as shown in FIG. 1, and a plurality of light refracting devices 105 are appropriately arranged. It may be. The light incident on the light transmitting element may be any of ultraviolet light, infrared light, visible light, monochromatic light, and polychromatic light.

【0013】ここで、光の進行方向の高速走査による光
の残像現象について、以下に説明する。以下において
は、具体的に懐中電灯と同じ電力で照明する場合の例を
挙げて説明するが、本発明はこの例に限定されるもので
はない。
Here, the afterimage phenomenon of light due to high-speed scanning in the traveling direction of light will be described below. In the following, a specific example in which illumination is performed with the same power as a flashlight will be described, but the present invention is not limited to this example.

【0014】例えば、1.5ボルト用の懐中電灯には、
2.5ボルト、0.5アンペアの許容範囲をもつ電球が
使用される。この電球の抵抗は、5〔Ω〕であるので、
1.5ボルトの電池につなぐと、0.3アンペアの電流
が流れるので、この電球で消費される電力は、 1.5〔ボルト〕×0.3〔アンペア〕=0.45〔ワ
ット〕 となる。
For example, a flashlight for 1.5 volts
A bulb with a tolerance of 2.5 volts, 0.5 amps is used. Since the resistance of this light bulb is 5 [Ω],
When connected to a 1.5 volt battery, a current of 0.3 amps flows, so the power consumed by this bulb is 1.5 volts x 0.3 amps = 0.45 watts Become.

【0015】この懐中電灯で、3〔m〕離れた壁を照ら
す場合、焦点を絞って、壁面で直径10〔cm〕のスポ
ットをつくるとする。いま、図1に示す一辺が例えば3
〔m〕の立方体をした部屋の屋内空間107を照明する
場合を例として考える。この場合、照明器101が設置
されている天井以外の部分を照明することになるので、
光を照射する必要がある領域の総面積は、 3〔m〕×3〔m〕×5〔面〕=45〔m2 〕=45×
104 〔cm2 〕 となる。この面積を例えば1秒間に100回走査するこ
とにより、照明すると、光を照射する必要がある領域の
延べ面積は、 45×104 〔cm2 〕×100〔回〕=45×106
〔cm2 〕 となる。一方、上述の電球のスポットの大きさを近似し
て、 10〔cm〕×10〔cm〕=100〔cm2 〕=1×
102 〔cm2 〕 とし、この大きさのスポットを走査することにより、光
を照射する必要がある領域の延べ面積を埋め尽くすに
は、 45×106 〔cm2 〕/1×102 〔cm2 〕=45
×104 〔個〕 のスポットが1秒間に必要になる。これを実現するため
には、1スポットあたりの照射時間は、 1〔秒〕/45×104 〔個〕≒2×10-6〔秒〕/
〔個〕 となる。すなわち、一辺が3〔m〕の立方体の部屋を照
明する場合、1スポット当たり約2〔μ秒〕の速さで走
査することによって、人間の眼には、連続的に照明して
いるように見えることがわかる。
When illuminating a wall 3 m away with this flashlight, it is assumed that the spot is focused and a spot having a diameter of 10 cm is formed on the wall. Now, one side shown in FIG.
A case where the indoor space 107 of a room having a cube of [m] is illuminated will be considered as an example. In this case, since the portion other than the ceiling where the illuminator 101 is installed is illuminated,
The total area of the region that needs to be irradiated with light is 3 [m] × 3 [m] × 5 [surface] = 45 [m 2 ] = 45 ×
It becomes 10 4 [cm 2 ]. When this area is scanned, for example, 100 times per second, and illuminated, the total area of the area that needs to be irradiated with light is 45 × 10 4 [cm 2 ] × 100 [times] = 45 × 10 6
[Cm 2 ]. On the other hand, by approximating the size of the spot of the light bulb described above, 10 [cm] × 10 [cm] = 100 [cm 2 ] = 1 ×
10 2 and [cm 2], by scanning a spot of this size, to fill the total area of the region where it is necessary to irradiate light, 45 × 10 6 [cm 2] / 1 × 10 2 [ cm 2 ] = 45
× 10 4 spots are required for one second. In order to realize this, the irradiation time per spot is 1 [sec] / 45 × 10 4 [pieces] ≒ 2 × 10 −6 [sec] /
[Individual]. That is, when illuminating a cubic room with one side of 3 [m], the human eye is continuously illuminated by scanning at a speed of about 2 [μsec] per spot. You can see it.

【0016】このように、1スポット当たりの照明可能
な面積が狭範囲であっても、この光を高速で走査するこ
とによって、人間の眼には残像現象によって、連続して
広範囲を照明しているように見えるという効果が得られ
る。例えば、1秒間に100回程度まで照明面積を走査
することによって、人間の眼には隅々まで照射されたよ
うに感じる。すなわち、1.5ボルトの乾電池を使用し
た豆電球の例においても、これについて人間の眼の残像
現象を利用することにより、数百ワットの電力に相当す
る照明を使用した場合と同等の明るさを得ることができ
る。
As described above, even if the illuminable area per spot is in a narrow range, by scanning this light at high speed, the human eye can continuously illuminate a wide range by the afterimage phenomenon. The effect that looks like is obtained. For example, by scanning the illumination area up to about 100 times per second, the human eye feels that every corner is irradiated. That is, even in the case of a miniature bulb using a 1.5 volt dry cell, by utilizing the afterimage phenomenon of the human eye, the same brightness as when using lighting equivalent to several hundred watts of power is used. Can be obtained.

【0017】ここで、図1に示した照明装置を構成する
光屈折装置105の光透過素子103について、出射光
を所要の方向に屈折させ、これを高速で走査することに
関する原理を、以下図を参照して説明する。
Here, with respect to the light transmitting element 103 of the light refracting device 105 constituting the illuminating device shown in FIG. 1, the principle of refracting outgoing light in a required direction and scanning it at high speed will be described below. This will be described with reference to FIG.

【0018】図2は、光源3から、電界印加手段4によ
り電界を印加した上記光透過素子103と同様の材料か
らなる光透過素子2に、光Lを入射させた状態図を示
す。図2中の光透過素子2は、互いに非平行な面である
第1の光学面2aと、第2の光学面2bとを有する共役
系電子を保有する物質よりなり、これには例えば対の電
極の第1の電極11と第2の電極12より構成される電
界印加手段4によって電界Eが印加されるようになされ
ている。
FIG. 2 shows a state diagram in which light L is incident from the light source 3 to the light transmitting element 2 made of the same material as the light transmitting element 103 to which an electric field is applied by the electric field applying means 4. The light transmissive element 2 in FIG. 2 is made of a substance having conjugated electrons having a first optical surface 2a and a second optical surface 2b which are non-parallel surfaces. An electric field E is applied by an electric field applying means 4 composed of a first electrode 11 and a second electrode 12 of the electrodes.

【0019】電界印加手段4においては、第1の電極1
1と第2の電極12とが光透過素子2を挟んで対向して
配置され、これら間の電圧を制御することによって、光
透過素子2に対する印加電界Eを所要の値に制御する。
このとき、印加する電界の強度、方向を変化させること
によって、光透過素子2の構成物質の電子状態が変化
し、その屈折率が変化し、これに応じて入射光Lは光透
過素子2を介して所定の方向に屈曲させることができ
る。すなわち光源3から光透過素子に入射した光は、光
透過素子2の屈折率が変化すると、これに応じて出射光
の方向が高速に変化する。例えば図2中に示すように、
出射光の方向をL1 からL2 のように、図中z方向にお
いて変化させることができる。
In the electric field applying means 4, the first electrode 1
The first and second electrodes 12 are arranged to face each other with the light transmitting element 2 interposed therebetween, and by controlling the voltage between them, the electric field E applied to the light transmitting element 2 is controlled to a required value.
At this time, by changing the intensity and direction of the applied electric field, the electronic state of the constituent material of the light transmitting element 2 changes, and the refractive index changes. Accordingly, the incident light L passes through the light transmitting element 2. Can be bent in a predetermined direction. That is, when the refractive index of the light transmitting element 2 of the light incident on the light transmitting element from the light source 3 changes, the direction of the emitted light changes at high speed in response to the change. For example, as shown in FIG.
The direction of the outgoing light can be changed in the z-direction in the figure, from L 1 to L 2 .

【0020】また、図2に示す原理図においては、光透
過素子2を挟んで、紙面、すなわち、図中、yz平面に
対して垂直に、対の電極が配置された場合について説明
したが、図1に示した本発明の照明装置100に適用す
る光屈折装置105は、この例に限定されるものではな
く、紙面、すなわち、yz平面と平行となるような面方
向に、光透過素子を挟んで平行に対の電極を設けて、2
対以上の電極による電界印加手段を配置した場合にも同
様に適用することができる。
Further, in the principle diagram shown in FIG. 2, the case where a pair of electrodes are arranged on the paper surface, that is, perpendicular to the yz plane in the drawing with the light transmitting element 2 interposed therebetween has been described. The light refraction device 105 applied to the illumination device 100 of the present invention shown in FIG. 1 is not limited to this example, and the light transmissive element is arranged in a paper plane, that is, in a plane direction parallel to the yz plane. A pair of electrodes are provided in parallel with the
The present invention can be similarly applied to a case where an electric field applying means using more than a pair of electrodes is arranged.

【0021】図3に、紙面、すなわち図中のyz平面に
対して垂直に、対の電極が配置され、さらにyz平面と
平行になるような面方向に、第3の電極13と第4の電
極14よりなる電界印加手段40を、光透過素子2を挟
んで平行に配置した構成の例を示す。このような配置の
電界印加手段4、40のそれぞれにおいて光透過素子2
に電界を印加させ、この強さ、方向を変化させると、こ
れに応じて光透過素子2の構成物質の電子状態が変化
し、その屈折率が変化し、入射光Lを光透過素子2を介
して所定の方向に屈曲させることができる。
In FIG. 3, a pair of electrodes are arranged perpendicularly to the paper plane, that is, the yz plane in the figure, and the third electrode 13 and the fourth electrode 13 are arranged in a plane direction parallel to the yz plane. An example of a configuration in which the electric field applying means 40 composed of the electrode 14 is arranged in parallel with the light transmitting element 2 interposed therebetween is shown. In each of the electric field applying means 4 and 40 having such an arrangement, the light transmitting element 2
When an electric field is applied to the light transmitting element 2 to change its intensity and direction, the electronic state of the constituent material of the light transmitting element 2 changes accordingly, the refractive index changes, and the incident light L passes through the light transmitting element 2. Can be bent in a predetermined direction.

【0022】また、図1に示した本発明の照明装置10
0を構成する光屈折装置105は、図4に示すように、
3対の電極を配置した構成とすることもできる。この図
4に示す例においては、紙面、すなわち図中のyz平面
と垂直になるような面方向であって、第1の電極11お
よび第2の電極12とは垂直になるような位置関係に、
入射光に対して透明である対の電極の、第5の電極15
および第6の電極16よりなる電界印加手段50を配置
した構成に係るものである。これらの入射光に対して透
明な電極である第5の電極15および第6の電極16
は、例えば、ITOやSiOx 等により形成することが
できる。
The illumination device 10 of the present invention shown in FIG.
0, as shown in FIG.
A configuration in which three pairs of electrodes are arranged may be employed. In the example shown in FIG. 4, the first electrode 11 and the second electrode 12 have a positional relationship that is perpendicular to the paper surface, that is, the yz plane in the drawing, and perpendicular to the first electrode 11 and the second electrode 12. ,
Fifth electrode 15 of a pair of electrodes transparent to incident light
And an electric field applying means 50 comprising the sixth electrode 16 is arranged. The fifth electrode 15 and the sixth electrode 16 which are electrodes transparent to these incident lights
Can be formed of, for example, ITO or SiO x .

【0023】また、上述した例においては、第5の電極
15および第6の電極16を、入射光に対して透明であ
る対の電極とした場合について説明したが、電界印加手
段は、この例に限定されるものではなく、入射光に対し
て透明である部分を一部に有する電極や、半透明である
部分を一部に有する電極、全体的に半透明である材料に
よって形成することもできる。
Further, in the above-described example, the case where the fifth electrode 15 and the sixth electrode 16 are a pair of electrodes which are transparent to incident light has been described. It is not limited to, an electrode partially having a portion that is transparent to incident light, an electrode partially having a translucent portion, may be formed of a material that is entirely translucent. it can.

【0024】上述の電界印加手段として電極対を複数配
置した例においては、第1の電極11と第2の電極12
との間に所定の電界をかけ、第3の電極13と第4の電
極14との間にも所定の電界をかけ、さらに、第5の電
極15と第6の電極16との間にも所定の電界をかけ、
これらの電界の方向、強度を調整し、これに応じて光透
過素子2の構成物質の電子状態を変化させ、その屈折率
を変化させて、入射光Lを光透過素子2を介して所定の
方向に屈曲させることができる。
In the example in which a plurality of electrode pairs are arranged as the electric field applying means, the first electrode 11 and the second electrode 12
, A predetermined electric field is applied between the third electrode 13 and the fourth electrode 14, and a predetermined electric field is also applied between the fifth electrode 15 and the sixth electrode 16. Apply a predetermined electric field,
The direction and intensity of these electric fields are adjusted, the electronic state of the constituent material of the light transmitting element 2 is changed accordingly, the refractive index thereof is changed, and the incident light L is passed through the light transmitting element 2 to a predetermined level. Direction.

【0025】図1に示した本発明の照明装置100を構
成する光屈折装置105は、光透過素子を2以上配置し
た構成とすることもできる。例えば、図5に示す光屈折
装置の例は、2個の光透過素子、すなわち第1の光透過
素子31と第2の光透過素子32とが同一直線上に配列
された構成を有する場合である。この場合、第2の光透
過素子32は、この例においては、第1の光透過素子3
1と同形状のものを、図5中、y軸回りに90°回転さ
せたものとする。
The light refracting device 105 constituting the illuminating device 100 of the present invention shown in FIG. 1 may have a structure in which two or more light transmitting elements are arranged. For example, the example of the light refraction device shown in FIG. 5 has a configuration in which two light transmission elements, that is, a first light transmission element 31 and a second light transmission element 32 are arranged on the same straight line. is there. In this case, the second light transmitting element 32 is the first light transmitting element 3 in this example.
It is assumed that the same shape as in FIG. 1 is rotated by 90 ° around the y-axis in FIG.

【0026】第1の光透過素子31の第1の光学面31
a側には、紫外線、赤外線、可視光線、単色光、多色光
のうちのいずれかを発射する光源33が配置され、この
光源33から照射した光は、第1の光透過素子31およ
び第2の光透過素子32を介して、反対側に出射される
ようになされている。
First optical surface 31 of first light transmitting element 31
On the a side, a light source 33 that emits any one of ultraviolet light, infrared light, visible light, monochromatic light, and polychromatic light is disposed, and light emitted from the light source 33 is transmitted to the first light transmitting element 31 and the second light transmitting element. Through the light-transmitting element 32.

【0027】また、第1の光透過素子31および第2の
光透過素子32の双方に、所定の大きさ、向きの電界を
印加する電界印加手段35が設けられている。この電界
印加手段35は、例えば第1および第2の光透過素子3
1および32を挟んで平行に配置された対の電極36お
よび37、電極38および37を適用することができ
る。
Further, both the first light transmitting element 31 and the second light transmitting element 32 are provided with electric field applying means 35 for applying an electric field of a predetermined size and direction. The electric field applying means 35 is, for example, a first light transmitting element 3 and a second light transmitting element 3.
A pair of electrodes 36 and 37 and electrodes 38 and 37 arranged in parallel across 1 and 32 can be applied.

【0028】第1の光透過素子31の第1の光学面31
aは、図5中、z軸方向に傾いている。また、第2の光
透過素子32は、第1の光透過素子31をy軸回りに9
0°回転させたものであるので、第2の光学面32aは
図5中x軸方向に傾いている。
First optical surface 31 of first light transmitting element 31
a is inclined in the z-axis direction in FIG. Further, the second light transmitting element 32 moves the first light transmitting element 31 around the y-axis by 9 degrees.
Since it is rotated by 0 °, the second optical surface 32a is inclined in the x-axis direction in FIG.

【0029】一対の電極36および37、電極38およ
び37により構成された第1の電界印加手段35a、第
2の電界印加手段35bにより、第2の光透過素子32
および第1の光透過素子31にそれぞれ所定の電界を印
加し、光源33から光Lを第1の光学面31aから入射
する。この場合、第1の電界印加手段35a、第2の電
界印加手段35bとでは、それぞれ異なる電界E1 ,E
2 を印加することができる。
The first light transmitting element 32 is formed by a first electric field applying means 35a and a second electric field applying means 35b constituted by a pair of electrodes 36 and 37 and electrodes 38 and 37.
A predetermined electric field is applied to each of the first light transmitting element 31 and the light L from the light source 33 is incident on the first optical surface 31a. In this case, the first and second electric field applying means 35a and 35b have different electric fields E 1 and E, respectively.
2 can be applied.

【0030】第1の光透過素子31は、図5中、yz面
内で入射面と出射面とが傾いているので、第1の光透過
素子31からの出射光は、z方向に屈折する。また、第
2の光透過素子32は、図5中、xy平面で入射面と出
射面とが傾いているので、第2の光透過素子32からの
出射光は、x方向に屈折する。
In the first light transmitting element 31, since the incident surface and the outgoing surface are inclined in the yz plane in FIG. 5, the light emitted from the first light transmitting element 31 is refracted in the z direction. . In addition, since the incident surface and the outgoing surface of the second light transmitting element 32 are inclined in the xy plane in FIG. 5, the light emitted from the second light transmitting element 32 is refracted in the x direction.

【0031】このように、光透過素子31および32の
光の入射面と出射面とを、図5中に示すxy平面、yz
平面、xz平面のいずれかにおいて傾いているようにす
ることによって、各光透過素子からの出射光を、所望の
方向に屈折させ、さらに電界印加手段35の電界の強
度、方向を所定の値に電極36と電極37、電極38と
電極37とで、それぞれ連続的に変化させることによ
り、出射光を自在に走査させることができる。
As described above, the light entrance surface and the light exit surface of the light transmitting elements 31 and 32 are aligned with the xy plane and the yz plane shown in FIG.
By making it inclined in one of the plane and the xz plane, the light emitted from each light transmitting element is refracted in a desired direction, and the intensity and direction of the electric field of the electric field applying unit 35 are set to predetermined values. By continuously changing each of the electrodes 36 and 37 and the electrodes 38 and 37, the emitted light can be freely scanned.

【0032】図5に示した例においては、第1の光透過
素子31と第2の光透過素子32とが、互いに分離され
て配置された場合について説明したが、本発明の照明装
置を構成する光屈折装置に適用する光透過素子は、この
例に限定されるものではない。以下に示す他の一例にお
いては、2以上の光透過素子を互いの一主面において接
し、全体としては一つの、異方性の光透過素子を構成し
た場合について説明する。
In the example shown in FIG. 5, the case where the first light transmitting element 31 and the second light transmitting element 32 are arranged separately from each other has been described. The light transmitting element applied to the light refraction device described above is not limited to this example. In another example shown below, a case will be described in which two or more light transmitting elements are in contact with each other on one main surface, and one anisotropic light transmitting element is configured as a whole.

【0033】図6に照明装置を構成する光屈折装置の他
の一例の要部である光透過素子60の斜視図を示す。ま
た、図7Aに、光透過素子60をyz平面側から見た側
面図を示し、図7Bに光透過素子60をxy平面側から
見た上面図を示す。
FIG. 6 is a perspective view of a light transmitting element 60 which is a main part of another example of the light refracting device constituting the illumination device. 7A shows a side view of the light transmitting element 60 as viewed from the yz plane side, and FIG. 7B shows a top view of the light transmitting element 60 as viewed from the xy plane side.

【0034】図6に示した光透過素子60のa面は、図
7Aの側面図に示すように、その斜辺はyz平面に対し
て傾いている。また、光透過素子60のb面は、図7B
の上面図に示すように、その斜辺は、xz平面に対して
傾いている。
As shown in the side view of FIG. 7A, the a-plane of the light transmitting element 60 shown in FIG. 6 has its oblique side inclined with respect to the yz plane. The b surface of the light transmitting element 60 is shown in FIG.
As shown in the top view, the oblique side is inclined with respect to the xz plane.

【0035】図8に、図7AおよびBに示した光透過素
子60に、例えば対の電極111および112よりなる
よりなる電界印加手段110によって所定の強さ、方向
の電界を印加し、光源33から光透過素子60に光を入
射させた状態の概略側面図を示す。図8に示すように、
入射光Lは、まずa面によって屈折し、図8中、z方向
で変化する。さらに図9に示すようにb面によって屈折
し、図9中、x方向で変化する。すなわち、図6に示す
ような異方性の光透過素子60を用いると、最終的に出
射光をxz平面内において自在に走査させることができ
る。
In FIG. 8, an electric field of a predetermined strength and direction is applied to the light transmitting element 60 shown in FIGS. 7A and 7B by an electric field applying means 110 comprising a pair of electrodes 111 and 112, for example. FIG. 3 shows a schematic side view of a state where light is incident on the light transmitting element 60 from FIG. As shown in FIG.
The incident light L is first refracted by the a-plane and changes in the z-direction in FIG. Further, as shown in FIG. 9, the light is refracted by the b-plane, and changes in the x direction in FIG. That is, when the anisotropic light transmitting element 60 as shown in FIG. 6 is used, finally, the emitted light can be freely scanned in the xz plane.

【0036】ここで、図1に示した照明装置100を構
成する光屈折装置105の光透過素子103は、共役系
電子を保有する物質により構成されているが、これにつ
いて以下に詳細に説明する。
Here, the light transmitting element 103 of the light refracting device 105 constituting the illuminating device 100 shown in FIG. 1 is made of a substance having conjugated electrons, which will be described in detail below. .

【0037】分子理論上、二重結合と単結合とが一つお
きにつながった構造を共役二重結合の構造といい、三重
結合と単結合とが一つおきにつながった構造を共役三重
結合の構造という。これらをまとめて共役多重結合の構
造という。このような構造を有しているものが、光透過
素子103の材料として適用できる。
In molecular theory, a structure in which every other double bond and a single bond are connected is called a conjugated double bond, and a structure in which every other triple bond and a single bond are connected is a conjugated triple bond. Called the structure. These are collectively called a conjugated multiple bond structure. A material having such a structure can be applied as a material of the light transmitting element 103.

【0038】また、二重結合を一つだけ有する構造の場
合や、三重結合を一つだけ有する構造の場合も、共役多
重結合の構造に含められる。これらにおいては、同一の
原子が結合するものに限られず、異なる種類の原子が結
合して共役多重結合を形成する構造のものも含まれる。
また、例えば、アリル基のように二重結合と不対電子と
を有する構造のものや、例えばアセトアミドのように、
二重結合と孤立電子対とを有する構造のものも含まれ
る。また、例えばメチル基のように擬π(パイ)電子に
よる超共役がある場合も、ここでは、共役系電子を保有
する物質に含められる。
Further, a structure having only one double bond and a structure having only one triple bond are also included in the structure of the conjugated multiple bond. In these, not only those having the same atoms bonded but also those having a structure in which different kinds of atoms are bonded to form a conjugated multiple bond.
Further, for example, those having a structure having a double bond and an unpaired electron such as an allyl group, and, for example, such as acetamide,
A structure having a double bond and a lone electron pair is also included. In addition, a case where there is superconjugation due to pseudo π (pi) electrons, such as a methyl group, is also included here as a substance having conjugated electrons.

【0039】すなわち、共役系電子とは、π電子であ
り、あるいは不対電子であり、あるいは孤立電子対であ
り、あるいは擬π電子である。このように、共役系電子
の少なくともいずれかの電子を含む物質を共役系電子を
保有する物質と呼称する。
That is, a conjugated electron is a π electron, an unpaired electron, a lone electron pair, or a pseudo π electron. Thus, a substance containing at least one of the conjugated electrons is referred to as a substance having conjugated electrons.

【0040】上述したような共役系電子は、外部電界の
影響を受けやすいという性質を有している。これは、外
部電界が加えられると共役系電子が原子間結合に沿って
移動するためである。特に、多くのπ電子からなる共役
系多重結合の構造を有する物質においては、π電子の広
がりが大きくなるため、π電子はそれだけ動きやすくな
り、外部電界の影響を強く受ける。
The conjugated electrons described above have a property that they are easily affected by an external electric field. This is because conjugated electrons move along interatomic bonds when an external electric field is applied. In particular, in a substance having a structure of a conjugated multiple bond composed of many π electrons, the spread of π electrons becomes large, so that the π electrons move more easily and are strongly affected by an external electric field.

【0041】また、分子が電気的に中性ではなく、プラ
スやマイナスの電気的な偏りを有している場合には、外
部電界の影響をさらに強く受ける。このように、共役系
電子を保有する物質に外部電界が加わると、分子内での
共役系電子の分布が、外部電界が加わらない場合と比較
して変化する。この電子状態の変化は、共役系電子を保
有する物質に加えられる外部電界の方向や強さに依存し
て変化する。すなわち、分子本来の電子状態が外部電界
の影響を受けると、異なる電子状態に変化する。このこ
とは、印加する外部電界の向き、大きさによって新たな
電気特性を有する物質となることを意味している。
When the molecule is not electrically neutral and has a positive or negative electric bias, it is more strongly affected by an external electric field. As described above, when an external electric field is applied to a substance having conjugated electrons, the distribution of conjugated electrons in a molecule changes as compared with a case where no external electric field is applied. This change in the electronic state changes depending on the direction and strength of an external electric field applied to the substance having conjugated electrons. That is, when the original electronic state of a molecule is affected by an external electric field, the state changes to a different electronic state. This means that the substance has new electrical characteristics depending on the direction and magnitude of the applied external electric field.

【0042】また、共役系電子を保有する物質は、外部
電界が加わると、その分子による光吸収強度も変化す
る。この分子が電気的に中性ではなく、プラスやマイナ
スの電気的な偏りがある場合には、外部電界の影響をさ
らに強く受け、光吸収強度も大きく変化する。
When an external electric field is applied to a substance having conjugated electrons, the light absorption intensity of the molecules also changes. If this molecule is not electrically neutral and has a positive or negative electric bias, it is more strongly affected by an external electric field, and the light absorption intensity also changes greatly.

【0043】ここで、上述した共役系電子を保有する物
質の分子の外部影響によって状態変化が生じる場合の、
この状態変化にかかる時間を、光吸収を例に挙げて説明
する。
Here, when a state change occurs due to the external influence of the molecule of the substance having a conjugated electron described above,
The time required for this state change will be described using light absorption as an example.

【0044】上述した共役系電子を保有する物質は、紫
外線、可視光線、赤外線等の光を、共役系電子の運動エ
ネルギーの増加として吸収し、その結果、電子の運動範
囲は広くなる。光吸収は、光が分子を通過するのに必要
な時間内に起こっている。例えば、波長が500〔n
m〕の光が、一波長分進むためにかかる時間は、500
×10-9〔m〕/3×108 〔m/s〕により求めら
れ、これより、1.67×10-15 〔s〕、すなわち、
約2フェムト秒(10-15 秒)である。すなわち、共役
系電子を保有する物質の分子の、光吸収による電子状態
変化が、約2フェムト秒(10-15 秒)で起こることが
わかる。
The above-mentioned substance having conjugated electrons absorbs light such as ultraviolet rays, visible light, infrared rays, etc. as an increase in the kinetic energy of the conjugated electrons, and as a result, the range of movement of the electrons is widened. Light absorption occurs within the time required for light to pass through the molecule. For example, if the wavelength is 500 [n
m] takes 500 minutes to travel by one wavelength.
× 10 −9 [m] / 3 × 10 8 [m / s], which is 1.67 × 10 −15 [s], that is,
It is about 2 femtoseconds ( 10-15 seconds). That is, it is understood that the change in the electronic state of the molecule of the substance having a conjugated electron due to light absorption occurs in about 2 femtoseconds (10 -15 seconds).

【0045】共役系電子を保有する物質の分子の、外部
影響による状態変化として、他の諸特性についても上述
した光吸収と同様のことが言える。すなわち、共役系電
子を保有する物質の分子の、外部電界による電子状態変
化は、約2フェムト秒〔10 -15 秒〕で起こることがわ
かる。
The outside of a molecule of a substance having a conjugated electron
As for the state change due to the influence, other characteristics are also described above.
The same can be said for the absorbed light. That is, conjugated
Electronic state change of molecules of a substance containing
Approximately 2 femtoseconds [10 -15Seconds)
Call

【0046】上記外部影響により変化する物質の状態と
しては、例えば光学的諸特性、例えば、屈折率が挙げら
れる。物質の屈折率については、屈折率の2乗=(誘電
率)×(透磁率)という関係があり、物質固有の物理量
である。したがって、この屈折率も、外部電界の影響に
より状態変化が起こり、その変化は2フェムト秒(10
-15 秒)程度で起こることがわかる。このように、共役
系電子を保有する物質の外部電界による状態変化にかか
る時間が極めて短時間であることは、本発明の照明装置
においては、原子に比べて質量が1/1800程度であ
る電子(共役系電子)を動かせばよいことに起因してい
る。
The state of the substance that changes due to the external influence includes, for example, various optical characteristics, for example, a refractive index. The refractive index of a substance has a relation of the square of the refractive index = (dielectric constant) × (magnetic permeability), and is a physical quantity unique to the substance. Therefore, this refractive index also undergoes a state change due to the effect of the external electric field, and the change takes place for 2 femtoseconds (10
-15 seconds). As described above, the extremely short time required for the state change of a substance having a conjugated electron due to an external electric field means that in the lighting device of the present invention, an electron having a mass of about 1/1800 as compared with an atom. (Conjugated electrons) can be moved.

【0047】例えば、ニオブ酸リチウム結晶が外部電界
により屈折率nが変化することが知られている。例え
ば、波長λ=682.8〔nm〕の光を入射させ、外部
電界の強度を5〔V/μm〕とすると、屈折率の変化Δ
n=5×10-4であることが確かめられている(特開昭
52−111739号公報) また、Sr0.75Ba0.25Nb2 6 についても、同様
に、外部電界の強度を0.05〔V/μm〕とすると、
屈折率の変化Δn=4×10-4であることが確かめられ
ている(特開昭50−115547号公報)
For example, it is known that the refractive index n of a lithium niobate crystal changes due to an external electric field. For example, assuming that light having a wavelength λ = 682.8 [nm] is incident and the intensity of the external electric field is 5 [V / μm], a change in the refractive index Δ
It has been confirmed that n = 5 × 10 -4 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 52-111439). Similarly, for Sr 0.75 Ba 0.25 Nb 2 O 6 , the external electric field strength was 0.05 [ V / μm],
It has been confirmed that the change in the refractive index Δn = 4 × 10 −4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-11547).

【0048】上述した光透過素子103は、以下に示す
各種共役系電子を保有する物質によって構成することが
できる。例えば、カロチノイド系の材料としては、β−
カロチン、フィコキサンチン等や、フラボン、フラボノ
ール、アントシアン系材料としては、フラビン、アント
シアニン等や、ポルフィリン系材料としては、テトラピ
ロール誘導体等を適用することができる。また、アミノ
酸や核酸、エチレン等の炭化水素系化合物、その他、三
重結合を有する共役系電子保有物質としてはポリアセチ
レン等、超共役電子を保有する物質として、ビタミンA
等も適用することができる。
The light transmitting element 103 described above can be made of a substance having various conjugated electrons shown below. For example, carotenoid-based materials include β-
Carotene, phycoxanthin, and the like, flavone, flavonol, and anthocyan-based materials can be applied to flavin, anthocyanin, and the like, and porphyrin-based materials can be tetrapyrrole derivatives and the like. In addition, amino acids, nucleic acids, hydrocarbon compounds such as ethylene, and other conjugated electron-bearing substances having a triple bond, such as polyacetylene;
Etc. can also be applied.

【0049】また、いわゆる共役系電子を有する物質で
あれば、有機物に限定されることなく、無機物、例えば
ガラス、二酸化珪素についても同様に適用することがで
きる。
In addition, as long as the substance has a so-called conjugated electron, the substance is not limited to an organic substance, but can be similarly applied to an inorganic substance such as glass and silicon dioxide.

【0050】また、上記各種有機物、各種無機物の混合
物、さらに、これら有機物と無機物との混合物について
も、用途に応じて適用することができる。
Also, mixtures of the above-mentioned various organic substances and various inorganic substances, and further, mixtures of these organic substances and inorganic substances can be applied according to applications.

【0051】また、本発明の照明装置100を構成する
光透過素子103は、上述の各例において示した形状に
限定されるものではなく、図10A〜図10Hにその他
の例の一部を示すように、種々の形状に適用することが
できる。例えば、図10Aに示す板状、四角柱状、図1
0Bに示す多面体、図10Cに示す回転楕円体状、図1
0Dに示すメニスカスレンズ形状、図10Eに示す三角
柱形状、図10Fに示す球を平面で切断した形状、図1
0Gに示す半円柱形状、図10Hに示す中空を有する棒
状、その他球状、円錐状、三角錐状、リング状、多角棒
状、瓢箪形状、四角錐を底面に平行な面で切った台状の
立体、四角柱の側面を外側にわん曲させた立体、多角柱
の少なくとも一の側面を外側あるいは内側にわん曲させ
た立体、円錐の母線を外側にわん曲させた立体、その
他、曲面と平面とを組み合わせた立体、複数の曲面を組
み合わせた立体等、入射光を屈折させることのできる各
種形状のものを適用することができる。
The shape of the light transmitting element 103 constituting the illuminating device 100 of the present invention is not limited to the shape shown in each of the above examples, and FIGS. 10A to 10H show a part of another example. Thus, it can be applied to various shapes. For example, a plate shape shown in FIG.
0B, spheroidal shape shown in FIG. 10C, FIG.
FIG. 1D shows a meniscus lens shape, FIG. 10E shows a triangular prism shape, FIG.
10G, semi-cylindrical shape shown in FIG. 10G, rod shape having a hollow shown in FIG. , A solid body with the sides of a square pillar bent outward, a solid body with at least one side of a polygonal pillar bent outward or inward, a solid body with the generatrix of a cone bent outward, and other curved surfaces and flat surfaces , And various shapes capable of refracting incident light, such as a solid body combining a plurality of curved surfaces, and the like.

【0052】また、上記共役系電子を保有する物質が、
固体である場合には、これらを各種形状に加工すること
ができ、液体である場合には、各種形状のガラスや石英
等の入射光に対して透明な素材からなる容器で封じるこ
とにより、光透過素子として適用できる。また、上記共
役系電子を保有する物質が、気体である場合には、上記
各種形状のガラスや石英等の、入射光に対して透明の素
材からなる容器を密閉してこれを適用することができ
る。
Further, the substance having the conjugated electron is
If they are solid, they can be processed into various shapes.If they are liquids, they can be processed by sealing them with a container made of a material transparent to incident light such as glass or quartz of various shapes. It can be applied as a transmissive element. Further, when the substance having the conjugated electrons is a gas, it is possible to apply the gas by sealing a container made of a material transparent to incident light, such as glass or quartz of the various shapes. it can.

【0053】なお、光透過素子に入射する光の波長は、
光透過素子に適用する物質によって選定することが必要
である。以下、これについて説明する。光透過素子10
3に適用する物質として、ブタジエン、ヘキサトリエ
ン、トリプトファン、フィトクロモビリンを用いた場合
に、それぞれにおいて適用する入射光Lの波長の例を
(表1)に示す。(表1)中、共役系の大きさとは、π
電子の広がり範囲であり、最長の吸収帯の波長とは、最
も長波長側にある吸収帯のピークの位置を示す波長であ
る。
The wavelength of the light incident on the light transmitting element is
It is necessary to select according to the substance applied to the light transmitting element. Hereinafter, this will be described. Light transmitting element 10
In the case where butadiene, hexatriene, tryptophan, and phytochromobilin are used as the substance applied to No. 3, examples of the wavelength of the incident light L applied to each of them are shown in (Table 1). In Table 1, the size of the conjugate system is π
The wavelength of the longest absorption band is the wavelength indicating the peak position of the absorption band on the longest wavelength side.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】(表1)に示すように、ブタジエンにおい
ては、最長の吸収帯の波長、すなわち吸収帯の最大の吸
収を示す波長が235nmであり、吸収帯の広がりを考
慮すると、適用する光の波長は、この1.4倍程度の長
さの300nm以上であるものとすることができる。ヘ
キサトリエンについては、最長の吸収帯の波長が273
nmであり、吸収帯の広がりを考慮すると、適用する光
の波長は、350nm以上であるものとすることができ
る。トリプトファンについては、最長の吸収帯の波長が
280nmであり、吸収帯の広がりを考慮すると、適用
する光の波長は、400nm以上であるものとすること
ができる。フィトクロモビリンについては、最長の吸収
帯の波長が690nmであり、吸収帯の広がりを考慮す
ると、適用する光の波長は、800nm以上であるもの
とすることができる。
As shown in Table 1, in butadiene, the wavelength of the longest absorption band, that is, the wavelength showing the maximum absorption of the absorption band is 235 nm. The wavelength may be about 1.4 times as long as 300 nm or more. For hexatriene, the wavelength of the longest absorption band is 273.
nm, and considering the spread of the absorption band, the wavelength of the applied light can be 350 nm or more. For tryptophan, the wavelength of the longest absorption band is 280 nm, and the wavelength of light to be applied can be 400 nm or more in consideration of the spread of the absorption band. For phytochromobilin, the wavelength of the longest absorption band is 690 nm, and the wavelength of light to be applied can be 800 nm or more in consideration of the spread of the absorption band.

【0056】上述のように、適用する光の波長を最長の
吸収波長よりも長い波長に選定するのは、共役系電子を
保有する物質の吸収は、線スペクトルではなく、吸収帯
に幅があるため、少なくとも最長の吸収波長よりもさら
に吸収帯の幅の分だけ長い波長を有する光でなければ吸
収されてしまうためである。
As described above, the wavelength of light to be applied is selected to be longer than the longest absorption wavelength because the absorption of a substance having a conjugated electron has a width in an absorption band, not a line spectrum. Therefore, unless the light has a wavelength longer by at least the width of the absorption band than the longest absorption wavelength, the light is absorbed.

【0057】次に、図11に示すように、上記共役系電
子を保有する物質よりなるプリズム70に入射角=60
°として、光を入射させる場合であって、プリズム70
の屈折率nを、1.28〜1.32の範囲で変化させた
場合の、出射光の屈折角rと、nが1.30の場合を基
準とした屈折角の変化量Δrを、(表2)に示す。
Next, as shown in FIG. 11, an incident angle = 60 is applied to the prism 70 made of the substance having the conjugated electrons.
° is the case where light is incident, the prism 70
When the refractive index n is changed in the range of 1.28 to 1.32, the refraction angle r of the emitted light and the change amount Δr of the refraction angle with respect to the case where n is 1.30 are represented by ( It is shown in Table 2).

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】なお、入射角=60°、屈折角をr°、屈
折率をnとした場合には、以下に示す関係式が成立す
る。 r=sin-1{n×sin〔90°−sin-1(sin
60°/n)〕}
When the incident angle is 60 °, the refraction angle is r °, and the refractive index is n, the following relational expression is established. r = sin −1 {n × sin [90 ° −sin −1 (sin
60 ° / n)]}

【0060】この(表2)によれば、屈折率nが、0.
01だけ変化すると、出射光の進行方向は、約3.57
°程度も変化することがわかる。また、このとき、誘電
率の変化は、約1.69から約1.72のわずか0.0
3程度、すなわち、1.5%程度だけ変化することがわ
かった。
According to (Table 2), the refractive index n is 0.
01, the traveling direction of the emitted light is about 3.57.
It can be seen that the degree also changes. At this time, the change in the dielectric constant is only about 0.09 from about 1.69 to about 1.72.
It was found to change by about 3, or about 1.5%.

【0061】上述したように、本発明の照明装置100
は、少なくとも1以上の、共役系電子を保有する物質よ
りなる光透過素子103と、この光透過素子103に電
界を印加する電界印加手段104とにより構成される光
屈折装置105が配置された照明器101と、この照明
器101を構成する光屈折装置105の光透過素子10
3に光を入射する光を発する光源102とにより構成さ
れるものである。光屈折装置105は、照明器101内
に配置され、光屈折装置105を構成する光透過素子1
03に印加する電界の大きさ、あるいは向きは、適宜変
化できるようになされており、この電界変化によって、
共役系電子を保有する物質の電子状態が変化し、光透過
素子の屈折率が変化するようになされている。
As described above, the lighting device 100 of the present invention
Is an illumination in which a light refraction device 105 including at least one or more light transmitting elements 103 made of a substance having conjugated electrons and an electric field applying unit 104 for applying an electric field to the light transmitting elements 103 is arranged. Device 101 and the light transmitting element 10 of the light refraction device 105 constituting the illuminator 101
3 and a light source 102 that emits light that enters light. The light refraction device 105 is disposed in the illuminator 101 and constitutes the light refraction device 105.
The magnitude or direction of the electric field applied to the electric field 03 can be changed as appropriate.
The electronic state of a substance having conjugated electrons changes, and the refractive index of the light transmitting element changes.

【0062】本発明の照明装置100によれば、光透過
素子に印加した電界の大きさ、あるいは向きを連続的に
変化させることにより、これに応じて光透過素子の屈折
率が高速かつ連続的に変化させることができ、光透過素
子から出射する光のスポットを高速に走査することがで
きる。すなわち、狭範囲を照射する光のスポットを高速
かつ連続的に走査することによって、人間の眼の残像現
象を利用して、広範囲の光照射を行っていることと同様
の照明効果を得られることができ、所望の範囲の照明を
低エネルギー量の光で効果的に行うことができる。
According to the illuminating device 100 of the present invention, by continuously changing the magnitude or direction of the electric field applied to the light transmitting element, the refractive index of the light transmitting element can be changed at high speed and continuously according to this. The light spot emitted from the light transmitting element can be scanned at high speed. In other words, by scanning the spot of light that irradiates a narrow area at high speed and continuously, it is possible to obtain the same illumination effect as performing wide-area light irradiation by using the afterimage phenomenon of the human eye. Thus, illumination in a desired range can be effectively performed with low energy light.

【0063】[0063]

【発明の効果】本発明の照明装置100によれば、光透
過素子に印加した電界の大きさ、あるいは向きを連続的
に変化させることにより、これに応じて光透過素子の屈
折率が高速かつ連続的に変化させることができ、光透過
素子から出射する光のスポットを高速に走査することが
できた。
According to the illuminating device 100 of the present invention, by continuously changing the magnitude or direction of the electric field applied to the light transmitting element, the refractive index of the light transmitting element can be increased at a high speed in response to the change. It could be changed continuously, and the spot of light emitted from the light transmitting element could be scanned at high speed.

【0064】すなわち、狭範囲を照射する光のスポット
を高速かつ連続的に走査することによって、人間の眼の
残像現象を利用して、広範囲の光照射を行っていること
と同様の照明効果を得られることができ、所望の範囲の
照明を低エネルギー量の光で効果的に行うことができ、
照明のための消費電力を大幅に削減することができる照
明装置を提供することができた。
That is, by scanning the spot of light for irradiating a narrow area at high speed and continuously, the same illumination effect as that of irradiating light over a wide area utilizing the afterimage phenomenon of the human eye can be obtained. Can be obtained, and the desired range of illumination can be effectively performed with a low energy amount of light;
A lighting device capable of greatly reducing power consumption for lighting can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の照明装置の概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic diagram of a lighting device according to the invention.

【図2】本発明の照明装置を構成する一例の光屈折装置
部分の原理図を示す。
FIG. 2 shows a principle diagram of an example of a light refraction device constituting the illumination device of the present invention.

【図3】本発明の照明装置を構成する他の一例の光屈折
装置部分の原理図を示す。
FIG. 3 is a principle view of another example of the light refraction device constituting the illumination device of the present invention.

【図4】本発明の照明装置を構成する他の一例の光屈折
装置部分の原理図を示す。
FIG. 4 shows a principle view of another example of the light refraction device constituting the illumination device of the present invention.

【図5】本発明の照明装置を構成する他の一例の光屈折
装置部分の原理図を示す。
FIG. 5 is a principle view of another example of the light refraction device constituting the illumination device of the present invention.

【図6】本発明の照明装置の光屈折装置部分を構成する
光透過素子の一例の概略斜視図を示す。
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of a light transmitting element constituting a light refraction device portion of the illumination device of the present invention.

【図7】A 光透過素子の概略側面図を示す。 B 光透過素子の概略上面図を示す。FIG. 7 shows a schematic side view of an A light transmitting element. B shows a schematic top view of the light transmitting element.

【図8】光屈折装置部分の一例において光を入射させた
状態の概略側面図を示す。
FIG. 8 is a schematic side view showing a state in which light is incident on an example of the light refraction device.

【図9】光屈折装置部分の一例において光を入射させた
状態の概略上面図を示す。
FIG. 9 is a schematic top view showing a state in which light is incident on an example of the light refraction device.

【図10】A〜H 照明装置を構成する光屈折装置の要
部の光透過素子の形状の例を示す。
FIGS. 10A to 10H show examples of the shape of a light transmitting element of a main part of a light refraction device constituting an illumination device.

【図11】プリズムへの光の入射角を60°とした場合
の出射光の屈折の状態図を示す。
FIG. 11 shows a state diagram of refraction of outgoing light when the incident angle of light on the prism is 60 °.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2,60 光透過素子、2a 第1の光学面、2b 第
2の光学面、3,33光源、4,35,40,50 電
界印加手段、11 第1の電極、12 第2の電極、1
3 第3の電極、14 第4の電極、15 第5の電
極、16 第6の電極、31 第1の光透過素子、32
第2の光透過素子、35a 第1の電界印加手段、3
5b 第2の電界印加手段、36 第1の電極、37
第2の電極、38 第3の電極、70 プリズム、10
0 照明装置、101 集光器、102 光源、103
光透過素子、104 電界印加手段、105 光屈折
装置、106 光導波器、107 屋内空間、111,
112 電極
2,60 light transmitting element, 2a first optical surface, 2b second optical surface, 3,33 light source, 4,35,40,50 electric field applying means, 11 first electrode, 12 second electrode, 1
3 3rd electrode, 14 4th electrode, 15 5th electrode, 16 6th electrode, 31 1st light transmission element, 32
Second light transmitting element, 35a first electric field applying means, 3
5b second electric field applying means, 36 first electrode, 37
Second electrode, 38 Third electrode, 70 Prism, 10
0 lighting device, 101 light collector, 102 light source, 103
Light transmitting element, 104 electric field applying means, 105 light refraction device, 106 optical waveguide, 107 indoor space, 111,
112 electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢元 久良 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 杉本 徹 神奈川県横浜市青葉区黒須田22−15 Fターム(参考) 2K002 AA07 AB06 AB07 AB08 BA06 CA03 CA06 HA03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kura Yamoto 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Toru Sugimoto 22-15 Kurosuda, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F term (reference) 2K002 AA07 AB06 AB07 AB08 BA06 CA03 CA06 HA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも1以上の、共役系電子を保有
する物質よりなる光透過素子と、該光透過素子に電界を
印加する電界印加手段とにより構成される光屈折装置が
配置された照明器と、 上記照明器を構成する上記光屈折装置の光透過素子のそ
れぞれに光を入射する光を発する光源とを有し、 上記光屈折装置は、照明器内に配置されてなり、 上記光透過素子に印加する電界の大きさ、あるいは向き
は、適宜変化できるようになされており、この電界変化
によって、上記共役系電子を保有する物質の電子状態を
変化し、上記光透過素子の屈折率が変化し、光透過素子
に入射した光が、上記照明器から高速に走査されること
を特徴とする照明装置。
1. An illuminator in which a photorefractive device including at least one or more light transmitting elements made of a substance having conjugated electrons and electric field applying means for applying an electric field to the light transmitting elements is arranged. And a light source that emits light that enters light into each of the light transmitting elements of the light refraction device that constitutes the illuminator. The light refraction device is disposed in the illuminator, and the light transmission The magnitude or direction of the electric field applied to the element can be changed as appropriate, and the change in the electric field changes the electronic state of the substance having the conjugated electrons, thereby changing the refractive index of the light transmitting element. An illuminating device, wherein light that changes and enters a light transmitting element is scanned at high speed from the illuminator.
【請求項2】 共役系電子を保有する物質よりなる第1
の光透過素子と、共役系電子を保有する物質よりなる第
2の光透過素子と、該第1の光透過素子および第2の光
透過素子に電界を印加する電界印加手段とにより構成さ
れる光透過素子が配置された照明器を有することを特徴
とする請求項1に記載の照明装置。
2. A first material comprising a substance having conjugated electrons.
, A second light transmitting element made of a substance having conjugated electrons, and electric field applying means for applying an electric field to the first light transmitting element and the second light transmitting element. The lighting device according to claim 1, further comprising an illuminator on which the light transmitting element is arranged.
【請求項3】 上記第1の光透過素子と上記第2の光透
過素子とが分離されて配置されてなることを特徴とする
請求項2に記載の照明装置。
3. The lighting device according to claim 2, wherein the first light transmitting element and the second light transmitting element are arranged separately.
【請求項4】 上記第1の光透過素子と上記第2の光透
過素子とが互いの一主面において接して配置されてなる
ことを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
4. The lighting device according to claim 2, wherein the first light transmitting element and the second light transmitting element are arranged in contact with each other on one main surface.
【請求項5】 上記電界印加手段は、上記光透過素子を
挟み込んで平行に配置された少なくとも一対の電極であ
ることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
5. The lighting device according to claim 1, wherein the electric field applying means is at least a pair of electrodes arranged in parallel with the light transmitting element interposed therebetween.
【請求項6】 上記電界印加手段の少なくとも一部が、
入射光を透過する透明あるいは半透明となされているこ
とを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
6. At least a part of said electric field applying means,
The lighting device according to claim 1, wherein the lighting device is transparent or translucent for transmitting incident light.
【請求項7】 上記光透過素子に入射する光は、紫外
線、赤外線、可視光線、単色光、多色光のうちのいずれ
かであることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
7. The lighting device according to claim 1, wherein the light incident on the light transmitting element is any one of ultraviolet light, infrared light, visible light, monochromatic light, and polychromatic light.
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