JP2016109868A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配光を安定し調整することができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０，１１は、光源装置１５，１６と、光源装置から射出した光の光路を調整する複数の光学素子を含んだ配光制御器２０，３０と、を有する。配光制御器は、特定の直線偏光成分の光を回折する状態と当該光を透過する状態とを切り替え可能なホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を、複数の光学素子の一以上として、含む。ホログラフィック高分子分散型液晶素子で回折された光は、他の光学素子から出射した光と少なくとも部分的に異なる領域を照明する。【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置に関する。

今般、種々の形式の照明装置が提案されている。例えば特許文献１に開示された照明装置では、発光素子と、発光素子で発光された光を反射するミラーと、ミラーの向きを高速変化させる走査デバイス（走査用アクチュエータ）と、が設けられている。この照明装置では、走査デバイスがミラーを高速駆動することにより、照明装置の配光を制御するようになっている。

特開２０１４−８９９９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された照明装置では、高速動作する走査デバイスおよび高速駆動されるミラーと複数の発光素子を用いている。この装置において、例えばＬＥＤのように光出力と光源面積が比例する面発光光源を用いた場合、走査デバイスへの光集光が困難な場合が想定され、仮に光集光を達成するためには、配光制御が容易でなくなる問題点がある。また、レーザーのように光源面積は微小だが光出力が高い光源を用いる場合、走査デバイスとの組み合わせに関して、安全性に極めて配慮をした設計が必要となり、高光出力化が困難となることが想定される。本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、配光を高度に制御すること可能であり、かつ放出光の光安全性にも配慮した照明装置を提供することを目的とする。

本発明による照明装置は、
光源装置と、
前記光源装置から射出した光の光路を調整する複数の光学素子を含んだ配光制御器と、を備え、
前記配光制御器は、特定の直線偏光成分の光を回折する状態と当該光を透過する状態とを切り替え可能なホログラフィック高分子分散型液晶素子を、前記複数の光学素子の一以上として、含み、
前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子で回折された光は、他の光学素子から出射した光と少なくとも部分的に異なる領域を照明するようにしてもよい。

本発明による照明装置において、前記複数の光学素子は、前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子からなる第１の光学素子と、前記光源装置から射出して前記第１の光学素子をなす前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子を透過した光の光路上に配置された第２の光学素子と、を含むようにしてもよい。

本発明による照明装置において、
前記配光制御器は、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子を含み、
前記複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子で回折された光は、少なくとも部分的に互いに異なる領域を照明するようにしてもよい。

本発明による照明装置において、前記光源装置から射出した光が、前記複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子を順に透過することができるよう、前記複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子は並べて配置されていてもよい。

本発明による照明装置が、隣り合う二つのホログラフィック高分子分散型液晶素子の間に配置され得る偏光変換素子を、さらに備え、
前記偏光変換素子は、直線偏光成分の光に対して１／２波長板として機能するようにしてもよい。

本発明による照明装置において、前記複数の光学素子は、それぞれ、前記光源装置から射出した互いに異なる一部の光の光路上に位置するよう、配置されていてもよい。

本発明による照明装置において、前記複数の光学素子は、前記光源装置からの光が照射される一平面上に配列されていてもよい。

本発明による照明装置において、前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子を透過した光は、他のいずれかの光学素子から出射した光が照明する領域内の領域を照明するようにしてもよい。

本発明による照明装置において、前記光源装置は、前記特定の直線偏光成分の光を射出するようにしてもよい。

本発明による照明装置が、検出されるべき対象を検出可能な対象検出手段を、さらに備え、
前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子の状態の切り替えは、対象検出手段の検出結果に基づいて、制御されるようにしてもよい。

本発明によれば、光安全性へ十分に配慮しながら照明装置からの照明光の配光を安定し高度に調整することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態を説明するための図であって、照明装置を示す側面図である。 図２は、照明装置に組み込まれ得るホログラフィック高分子分散型液晶素子を示す側断面図である。 図３は、図２のホログラフィック高分子分散型液晶素子を図２とは異なる状態で示す図である。 図４は、図２及び図３のホログラフィック高分子分散型液晶素子の製造方法を説明するための図である。 図５は、図１の照明装置の一変形例を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態を説明するための図であって、照明装置を示す側面図である。 図７は、図６の照明装置を示す図であり、図６とは異なる配光で照明を行っている状態を示している。 図８は、図７の照明装置を用いて照明される領域を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。

図１〜図５は、本発明の第１の実施の形態およびその変形例を説明するための図である。この図１〜図５を参照して、第１の実施の形態について説明する。図１は、照明装置の設置状態を模式的に示す側面図であり、図２〜図４は、図１の照明装置に適用され得るホログラフィック高分子分散型液晶素子を説明するための図である。図１に示された照明装置１０は、光源装置１５と、光源装置１５から射出した光の光路を調整して配光を制御する配光制御具２０と、を有している。配光制御具２０は、光源装置１５から射出した光の光路を変化させ得る複数の光学素子を有している。図１に示された例において、配光制御具２０は、第１〜第３の光学素子２１，２２，２３を有している。とりわけ配光制御具２０は、複数の光学素子２１，２２，２３の一以上として、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０、すなわちＨＰＤＬＣ４０を含んでいる。

まず、光源装置１５として、種々の光源を用いることができる。ただし、複数の光学素子の一以上をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０との組み合わせにおいて、生成する光の偏光状態を容易に制御し得るレーザー光源を好適に用いることができる。また、光源装置１５から射出される光の波長域は、照明光に要望される色味に応じて適宜調整することができる。とりわけ、光源装置１５が、複数の帯域の光を射出し、複数帯域の光の加法混色により、所望の色を表現するようにしてもよい。

次に、配光制御具２０について説明する。複数の光学素子２１，２２，２３の一以上をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、特定の直線偏光成分の光、例えばＰ波の光を回折する図２に示された回折状態と、前記特定の直線偏光成分の光、例えばＰ波の光を透過する図３に示された透過状態と、の間で状態変化する素子である。図２及び図３に示すように、回折状態と透過状態との切り替えは、電圧印加の有無によって制御することができる。なお、このホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、特定の直線偏光成分の振動方向と直交する方向に振動する他方の直線偏光成分の光、例えばＳ波の光については、電圧印加の有無によらず、常に回折させることなく透過させることができる。

図２及び図３に示すように、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、回折現象を生じさせ得る素子層４１と、素子層４１の両外方に設けられた一対の電極層４５と、電極層４５の両外方に設けられた一対の基材４６と、を有している。電極層４５及び基材４６は、光透過性を有しており、とりわけ図示された照明装置１０では、可視光透過性を有している。基材４６は、例えば、ガラスや樹脂性基材を用いて形成され、電極層４５は、ＩＴＯ等の透明導電体を用いて形成され得る。素子層４１は、高分子層４２及び液晶層４３を含んでいる。

高分子層４２及び液晶層４３が繰り返し配置されることにより、素子層４１は、周期構造を有している。そして、高分子層４２及び液晶層４３が屈折率差を有する場合、素子層４１は、ホログラムとして機能し、特定の入射角度から入射する特定波長帯域の光を高効率で回折することができる。図示された例では、液晶層４３は、長手方向を有する液晶分子４４を含んでいる。この液晶分子４４は、複屈折性を有しており、その長手方向に沿った屈折率が、長手方向に直交する任意の方向への屈折率よりも高くなっている。加えて、液晶分子４４の長手方向に直交する任意の方向への屈折率は、高分子層４２との間で有効な屈折率差を生じさせない。

図２に示すように、電圧が印加されていない状態において、液晶層４３内の液晶分子４４は、当該液晶層４３に隣接する二つの高分子層４２を結ぶ方向に配向される。この図２に示された状態において、図２の紙面に平行な方向に振動するＰ波は、透過型ホログラムとして機能する素子層４１で、を回折する。一方、図３に示すように、一対の電極層４５の間に電圧が印加されると、液晶分子４４は一対の電極４５を結ぶ方向に配向される。この図３に示された状態において、高分子層４２及び液晶層４３は、素子層４１への入射光に対して有効な屈折率差を生じさせない。したがって、Ｐ波は、電圧を印加された素子層４１で回折されることなく、当該素子層４１を直進して透過する。

なお、図２及び図３の奥行き方向に振動するＳ波に対し、高分子層４２及び液晶層４３は、電圧を印加されていない図２の状態および電圧を印加された図３の状態のいずれにおいても、屈折率差を生じさせない。したがって、Ｓ波は、一対の電極層４５間への電圧印加の有無によらず、素子層４１で回折されることなく、当該素子層４１を直進して透過する。

このようなホログラフィック高分子分散型液晶素子４０の素子層４１は、通常のフォトポリマーを用いた体積型ホログラムと同様の手法を用いて作製される。具体的には、まず、屈折率異方性の液晶分子４４を含有した光硬化性樹脂組成物の膜を形成する。次に図３に示すように、この膜に、干渉性を有した物体光Ｌｏ及び参照光Ｌｒを露光する。物体光Ｌｏ及び参照光Ｌｒの重ね合わせにより、明暗の干渉縞が樹脂組成物の膜内に生成される。この結果、明部分４１ａにおいてモノマー４２ａが反応してポリマー鎖４２ｂが生成され、このポリマー鎖４２ｂが高分子層４２を形成する。一方、液晶分子４４は、干渉縞の暗部分４１ｂに集まり、液晶層４３を形成する。また、光硬化性樹脂中のモノマーの重合収縮に伴い、液晶分子４４の長手方向における両端が、高分子層４２をなすポリマー鎖４２ｂに引かれ、結果として、液晶層４３内において液晶分子４４が配向する。このようにして、素子層４１が形成される。

なお、図示された例において、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、回折状態において、散乱板の像を再生し得るように作製されてもよい。散乱板の像を再生し得るホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、実物の散乱板からの散乱光を物体光として用いることにより、作製され得る。この例においては、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を作製する際に用いた平行光束からなる参照光とは逆向きに進む再生照明光を、光源装置１５を用いて、当該液晶素子４０に照射すると、当該液晶素子４０を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板の配置位置に、散乱板の再生像が生成される。当該液晶素子４０を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板が均一的な面散乱をしていれば、当該液晶素子４０により得られる散乱板の再生像も、均一な面照明となる。

一つのホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折された光は、配光制御具２０に含まれる他の光学素子から出射した光と少なくとも部分的に異なる領域を照明するようになっている。図１に示された照明装置１０において、配光制御具２０は、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を有している。すなわち、第１〜第３光学素子２１，２２，２３のそれぞれが、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０からなっている。複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折された光は、少なくとも部分的に互いに異なる領域を照明する。

図１に示された例において、第１光学素子２１をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折された光Ｌｄ１は第１被照明領域Ｚ１を照明する。第２光学素子２２をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折された光Ｌｄ２は第２被照明領域Ｚ２を照明する。第３光学素子２３をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折された光Ｌｄ３は第３被照明領域Ｚ３を照明している。第１被照明領域Ｚ１及び第２被照明領域Ｚ２は一部分のみにおいて重なっており、第２被照明領域Ｚ２及び第３被照明領域Ｚ３は一部分のみにおいて重なっている。一方、第１被照明領域Ｚ１及び第３被照明領域Ｚ３は、互いから離間しており、一部分においても重なっていない。

ここで、図１に示された例では、照明装置１０によって実際に照明光を照射される領域が、ニアフィールドの被照明領域として想定されている。一方、照明装置によって照明される領域が、ファーフィールドの被照明領域となることも想定され得る。ファーフィールドの被照明領域は、通常、所望の面積を有する領域としてではなく、実際に照明される領域よりも光学素子側に位置する角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。したがって、「被照明領域」という用語は、実際の照明光を照射される被照射面積に加え角度空間における拡散角度範囲も包含するものとする。したがって、ニアフィールドの被照明領域も、当該被照明領域を所望の面積で照明するための、拡散角度分布で定めることも可能である。例えば、図１に示された例において、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０によって再生される散乱板の再生像が生成される領域は、実際に照明光が照射される第１〜第３の被照明領域Ｚ１と比較して、よりニアフィールドな領域としてもよい。

図１に示すように、各ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０には、印加手段５１が別個に設けられている。この結果、各光学素子２１，２２，２３をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０について、他のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０から独立して、回折状態及び透過状態を切り替えることができるようになっている。

とりわけ図１に示された照明装置１０において、光源装置１５から射出した光が、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を順に透過することができるよう、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は直線上に並べて配置されている。すなわち、任意の一のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を透過した光が、次のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０に入射するよう、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は順に並べられている。

また、図１に示された照明装置１０は、対象検出手段５０をさらに有している。そして、各ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０に対応して設けられた印加手段５１は、対象検出手段５０の検出結果に基づいて、制御される。対象検出手段５０は、例えば、照明装置１０の設置目的に対応した対象９９を検出する機能を有している。一例として、室内、廊下、通路等に設置される照明装置１０の用途では、これらの場所に存在する人を検出対象９９として検出するようにしてもよい。この場合、対象検出手段５０は、種々の公知の人感センサ、例えば温度分布により人を検出するセンサや、動作により人を検出するセンサを用いることができる。

次に、以上の構成からなる照明装置１０の配光の具体的な制御方法について説明する。

図１に示された照明装置１０は、例えば、大型の居室や廊下に設置される。そして、照明装置１０の配光を制御することにより、照明することが必要な領域のみを適宜照明することができるようになっている。とりわけ図示された例では、対象検出手段５０が設けられており、対象検出手段５０が人９９の位置を検出する。そして、対象検出手段５０によって検出された人９９の周辺領域のみを、照明装置１０が照明することができる。

図１に示された例において、対象検出手段５０は、第２被照明領域Ｚ２上に対象９９が存在すること、すなわち第２被照明領域Ｚ２上に人９９が存在することを検出する。この対象検出手段５０の検出結果に基づき、照明装置１０は、第２被照明領域Ｚ２のみを照明するよう、照明光の配光を設定する。具体的には、第２被照明領域Ｚ２に向けて光を回折する第２光学素子２２をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０のみを回折状態とする。その一方で、第１及び第３被照明領域Ｚ１、Ｚ３に向けて光を回折する第１及び第３光学素子２１、２３をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を透過状態とする。より具体的には、第２光学素子２２をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０に電圧を印加せず、第１及び第３光学素子２１、２３をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０のみに電圧を印加する。

この状態で、光源装置１５が光を投射すると、当該光は、第１光学素子２１を透過して第２光学素子２２に入射し、第２光学素子２２をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折される。ここで、第２光学素子２２をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０での回折効率が１００％でなかった場合、Ｐ波の一部が、第２光学素子２２を透過して第３光学素子２３に入射する。このとき、第３光学素子２３をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は透過状態に設定されている。したがって、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０での回折光によって、意図せず、第３被照明領域Ｚ３が明るく照明されることはない。

なお、光源装置１５からの光の利用効率の観点からは、光源装置１５が、配光制御具２０で回折されるようになるＰ波に対応した特定の直線偏光成分の光のみを生成することが好ましい。その一方で、回折効率が１００％でないことやＳ波が透過することに備え、図１に二点鎖線で示すように、複数の光学素子と並べて、光吸収手段５３が設けられていても良い。

以上のような第１の実施の形態において、照明装置１０は、光源装置１５と、光源装置１５から射出した光の光路を調整する複数の光学素子２１，２２，２３を含んだ配光制御器２０と、を有している。配光制御器２０は、特定の直線偏光成分の光を回折する状態と当該光を透過する状態とを切り替え可能なホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を、複数の光学素子の一以上として、含んでいる。そして、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折された光は、他の光学素子から出射した光と少なくとも部分的に異なる領域を照明するようになっている。このような照明装置１０によれば、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０の状態切り替えによって、照明装置１０の配光を制御することが可能となる。この配光制御は、高速動作する機械や機構を含んでいないことから、光安全性へ十分に配慮しながら優れた信頼性で安定して実現され得る。

また、第１の実施の形態においては、光源装置１５から射出した光が、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を順に透過することができるよう、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は並べられている。このような配光制御具２０によれば、光源装置１５から投射された光を有効に利用して、照明装置１０の配光を制御することができる。

なお、第１の実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を適宜参照しながら、変形の一例について説明する。

上述した第１の実施の形態では、配光制御具２０が三つの光学素子を有する例を示したが、この例に限られず、配光制御具２０は、二つの光学素子、或いは、四つ以上の光学素子を含むようにしてもよい。

上述した第１の実施の形態では、配光制御具２０に含まれる複数の光学素子が、すべて、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０により形成されている例を示した。しかしながら、この例に限られず、配光制御具２０に含まれる一以上の光学素子が、ホログラフィック高分子分散型液晶素子以外の光路を調整し得る素子であってもよい。一例として、配光制御具２０に含まれる一以上の光学素子が、体積型ホログラムやレリーフ型ホログラム等のホログラム記録媒体、レンズアレイ等であってもよい。例えば、第２被照明領域Ｚ２を照明する第２光学素子２２が、体積型ホログラムやレリーフ型ホログラム等のホログラム記録媒体、レンズアレイ等からなる場合には、印加手段５１からの電圧印加の有無によらず、第１被照明領域Ｚ１及び第３被照明領域Ｚ３の間に位置する第２被照明領域Ｚ２を、常にいくらかの照度で照明することが可能となる。

また、上述した第１の実施の形態において、対象検出手段５０が、検出すべき対象９９が存在している領域を検出し、当該対象９９が存在している領域を照明する例を示した。しかしながら、図５に示すように、対象検出手段５０が、対象９９の位置とともに対象９９の移動方向を検出し、対象９９が存在している領域と対象９９の移動方向前方の領域とを照明するようにしてもよい。図５に示す例において、検出対象である人９９が第２被照明領域Ｚ２に位置し且つ当該人９９は第３被照明領域Ｚ３に向かって移動している。この例において、第２光学素子２２での回折光が第２被照明領域Ｚ２を照明し、且つ、第３光学素子２３での回折光が第３被照明領域Ｚ３を照明している。

なお、図５に示された例において、照明装置１０は、隣り合う二つのホログラフィック高分子分散型液晶素子４０の間に配置され得る偏光変換素子５２を、さらに有している。この偏光変換素子５２は、図５において実線で示された変換位置と、図５において二点鎖線で示された無変換位置と、の間を移動可能となっている。偏光変換素子５２は、変換位置において、光源装置１５に近接する側となる一方のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を透過した光を受光する。変換位置に配置された偏光変換素子５２は、光源装置１５に近接する側となる一方のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を透過した光の偏光状態を、光源装置１５から離間する側となる他方のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折され得る偏光状態へ、変換することができる。これに対して、一方のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を透過した光は、無変換位置に配置された偏光変換素子５２には入射せず、偏光状態を維持したまま他方のホログラフィック高分子分散型液晶素子４０に入射する。

図５に示された例において、光源装置１５は、無偏光の光を射出する。偏光変換素子５２は、直線偏光成分の光に対して１／２波長板として機能する。図５に示された状態において、光源装置１５から射出したＰ波は、電圧を印加された第１光学素子２１を透過し、電圧を印加されていない第２光学素子２２で回折され、第２被照明領域Ｚ２を照明している。一方、光源装置１５から射出したＳ波は、第１及び第２光学素子２１、２２を透過した後に偏光変換素子５２でＰ波に変換され、その後に、電圧を印加されていない第３光学素子２３で回折され、第３被照明領域Ｚ３を照明している。すなわち、偏光変換素子５２を設けることにより、光源装置１５で生成された光の利用効率を改善することができる。

次に、図６〜図８を参照して、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態に関する以下の説明および第２の実施の形態の説明で用いる図面では、上述した第１の実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の第１の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。

図６及び図７は、照明装置１１を模式的に示す側面図である。照明装置１１からの照明光の配光は、図６に示された状態と図７に示された状態との間で相違している。一方、図８は、照明装置１１を上方から示す図であって、当該照明装置１１から照明光を照射される被照明領域とともに照明装置１１を示している。

照明装置１１は、光源装置１６と、光源装置１６から射出した光の光路を調整して配光を制御する配光制御具３０と、を有している。配光制御具３０は、光源装置１６から射出した光の光路を変化させ得る複数の光学素子を有している。図に示された例において、配光制御具３０は、第１〜第５の光学素子３１〜３５を有している。このうち、光源装置１６は、第１の実施の形態で説明した光源装置１５と同様に構成することができる。ただし、第２の実施の形態の光源装置１６は、後述する配光制御具３０の構成に対応して、ある程度の面積を持った光射出面１６ａを有している。すなわち、光源装置１６は、面光源装置として構成され、面状の領域から光束を射出する。

配光制御具３０は、第１〜第４の光学素子３１〜３４として、四つのホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を有し、且つ、第５光学素子として、光拡散素子４８を含んでいる。図６〜図８に示すように、配光制御具３０に含まれた複数の光学素子３１〜３５は、それぞれ、光源装置１６に対面する位置に配置されている。そして、各光学素子３１〜３５には、光源装置１６から射出した光の一部が、入射するようになっている。とりわけ、図示された例において、第１〜第５の光学素子３１〜３５は、光源装置１６に対面して位置する一仮想平面上に配置されている。第１〜第５の光学素子３１〜３５は、それぞれ、光源装置１６の出射面１６ａと略同一面積を有する領域を隙間なく平面分割してなる一部分を占めている。この結果、光源装置１６から射出した光は、第１〜第５の光学素子３１〜３５のいずれかに入射するようになる。

図８に示された例において、第１〜第５の光学素子３１〜３５は、光源装置１６の平面視形状と略同様の矩形領域に敷き詰められている。第１〜第４の光学素子３１〜３４は、矩形領域の各辺の一部分に沿って設けられており、第５光学素子３５は、矩形領域内のその他の領域を占めている。

第１〜第４光学素子３１〜３４をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、第１の実施の形態で説明した構成および機能を有する。第１〜第４光学素子３１〜３４をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、一例として、第１の実施の形態で説明した製造方法により作製され得る。図示を省略するが、各ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、第１の実施の形態で説明した印加手段５１に接続されている。この印加手段５１は、第１の実施の形態と同様に、対象検出手段５０での検出結果に基づいて、制御される。

図８に示すように、第１光学素子３１をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０での回折光Ｌｄ１は、第１被照明領域Ｚ１に照射され当該領域Ｚ１を照明する。第２光学素子３２をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０での回折光は、第２被照明領域Ｚ２に照射され当該領域Ｚ２を照明する。第３光学素子３３をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０での回折光は、第３被照明領域Ｚ３に照射され当該領域Ｚ３を照明する。第４光学素子３４をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０での回折光は、第４被照明領域Ｚ４に照射され当該領域Ｚ４を照明する。

一方、第５光学素子３５をなす光拡散素子４８は、例えば、体積型ホログラムやレリーフ型ホログラム等のホログラム記録媒体、レンズアレイ等から構成される。第５光学素子３５をなす光拡散素子４８での拡散光Ｌｄ５は、第５被照明領域Ｚ５に照射されて当該領域Ｚ５を照明する。図６〜図８に示された例において、第５被照明領域Ｚ５は、配光制御具３０の下方に位置している。第５被照明領域Ｚ５は、矩形形状の領域となっている。第５被照明領域Ｚ５は、光源装置１６が第５光学素子３５へ光照射している場合、常に照明される領域、すなわち電圧印加の有無等の条件に依存せずに照明される領域となる。

第５被照明領域Ｚ５を均一な照度で照明するには、第５光学素子３５の各位置または各小領域に照射された光が、第５被照明領域Ｚ５の全域に拡散されることが好ましい。このような第５光学素子３５の拡散機能は、一例として散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体、より具体的には散乱板からの散乱光を物体光として記録した体積型ホログラムや均一な拡散光Ｌｄ５を生成し得るように計算された計算機合成ホログラムにより、確保され得る。

図８に示すように、第１〜第４被照明領域Ｚ１〜Ｚ４のそれぞれは、矩形領域である第５被照明領域Ｚ５の各辺に沿って延びる細長い領域となっている。第５被照明領域Ｚ５は、その周縁部において、第１〜第４被照明領域Ｚ１〜Ｚ４と部分的に重なっている。第１被照明領域Ｚ１は、その長手方向における両端部において、第２被照明領域Ｚ２及び第４被照明領域Ｚ４と部分的に重なっている。第２被照明領域Ｚ２は、その長手方向における両端部において、第１被照明領域Ｚ１及び第３被照明領域Ｚ３と部分的に重なっている。第３被照明領域Ｚ３は、その長手方向における両端部において、第２被照明領域Ｚ２及び第４被照明領域Ｚ４と部分的に重なっている。第４被照明領域Ｚ４は、その長手方向における両端部において、第３被照明領域Ｚ３及び第１被照明領域Ｚ１と部分的に重なっている。

次に、以上の構成からなる照明装置１１の配光の具体的な制御方法について説明する。図６〜図８に示された照明装置１１は、例えば、大型の居室等の空間に設置される。この照明装置１１は、設置された空間の中央領域上方、例えば居室中央領域の天井に設置される。

光源装置１６から射出した光は、光源装置１６の射出面１６ａに対面する配光制御具３０に向かう。すなわち、第１〜第５光学素子３５のそれぞれに、光源装置１６から射出した光の一部が入射する。第５光学素子３５をなす光拡散素子４８に入射した光は、拡散されて、配光制御具３０の下方に位置する第５被照明領域Ｚ５に進む。すなわち、第５光学素子３５での拡散光Ｌｄ５が、第５被照明領域Ｚ５に照射され当該領域Ｚ５を照明する。

図６に示された状態において、対象検出手段５０は、人９９が第５被照明領域Ｚ５内に存在していることを検出する。このとき、第１〜第４光学素子３１〜３４をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、電圧を印加されて、透過状態に維持される。したがって、第１〜第４光学素子３１〜３４をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０に入射した光は、液晶素子４０で回折することなく、液晶素子４０を直進透過する。図６に示すように、各ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を透過した光は、第５被照明領域Ｚ５内の一部分にそれぞれ照射される。この結果、照明装置１１の下方となる領域、一般的には照明装置１１が設置された領域の中央が、明るく照明されることになる。

一方、図７及び図８に示された状態において、対象検出手段５０による検出対象９９は、第５被照明領域Ｚ５内から第１被照明領域Ｚ１内に移動している。このとき、第５被照明領域Ｚ５だけでなく第１被照明領域Ｚ１をも照明することが好ましい。そこで、対象検出手段５０での検出結果に基づき、第１光学素子３１をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０への印加手段５１からの電圧印加が停止する。このとき、第２〜第４光学素子３２〜３４をなすホログラフィック高分子分散型液晶素子４０には印加手段５１から電圧が印加されたままとなっている。この結果、図７及び図８に示すように、第１光学素子３１に入射したＰ波が、第１光学素子３１で回折して、第１被照明領域Ｚ１を照明するようになる。なお、光源装置１６が、Ｓ波も放出する場合、Ｓ波は、第１光学素子３１で回折されることなく、第１被照明領域Ｚ１内の一部分を照明する。

なお、図７及び図８に示された例では、対象検出手段５０による検出対象である人９９９が、第１被照明領域Ｚ１内に既に位置している。しかしながら、第１被照明領域Ｚ１の照明を開始するタイミングは、第５被照明領域Ｚ５内に居る人９９が第１被照明領域Ｚ１に向けて移動を開始した際としてもよい。

以上のような第２の実施の形態においても、照明装置１１は、光源装置１６と、光源装置１６から射出した光の光路を調整する複数の光学素子３１，３２，３３，３４を含んだ配光制御器３０と、を有している。配光制御器３０は、特定の直線偏光成分の光を回折する状態と当該光を透過する状態とを切り替え可能なホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を、複数の光学素子の一以上として、含んでいる。そして、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で回折された光は、他の光学素子から出射した光と少なくとも部分的に異なる領域を照明するようになっている。このような照明装置１１によれば、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０の状態切り替えによって、照明装置１１の配光を制御することが可能となる。このような配光制御は、高速動作する機械や機構を含んでいないことから、光安全性へ十分に配慮しながら優れた信頼性で安定して実現され得る。

また、第２の実施の形態において、複数の光学素子３１，３２，３３，３４は、それぞれ、光源装置１６から射出した互いに異なる一部の光の光路上に位置するよう、配置されている。したがって、より直接的且つより高い自由度で配光制御を行うことができるため、配光制御をより安定して実現することが可能となる。

さらに、第２の実施の形態において、複数の光学素子３１，３２，３３，３４は、光源装置１６からの光が照射される一平面上に配列されている。したがって、配光制御具３０に含まれる光学素子３１，３２，３３，３４の配置スペースを小型化することができる。

さらに、第２の実施の形態において、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０を透過した光は、他のいずれかの光学素子から出射した光が照明する領域内の領域を照明する。したがって、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０で光路を積極的に調整されることなく当該液晶素子４０を透過した光が、配光制御に悪影響を与えることを防止することができる。

なお、第２の実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、変形の一例について説明する。

上述した第２の実施の形態では、配光制御具３０が四つの光学素子を有する例を示したが、この例に限られず、配光制御具３０が、二つ、三つ、または五つ以上の光学素子を含むようにしてもよい。

また、上述した第２の実施の形態において、配光制御が、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０への印加手段５１からの電圧印加の有無によって実現されていた。しかしながら、この例に限られず、光源装置１６が、互いに異なる光学素子３１〜３５へ光を投射するようになる複数の光源、例えば複数のレーザー光源を有するようにし、且つ、各光源の発光タイミングを独立して調整し得るようにしてもよい。この例においては、印加手段５１での電圧印加の有無に加え、各光源の発光タイミングを調整することにより、複雑な配光制御を安定して実現することができる。

さらに、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態の両方に共通する変形例として、次のことを例示することができる。

上述した第１及び第２の実施の形態において、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０は、電圧印加の有無によって、回折状態と透過状態とを切り替えられるようになっていた。この例に限られず、印加される電圧の大小をさらに調節することにより、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０の回折効率を制御するようにしてもよい。このような例によれば、照明装置１０の配光をより高い自由度で制御することができる。

さらに、上述した第１及び第２の実施の形態において、ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０での回折光が散乱板の像を再生する例を示したが、この例に限られない。ホログラフィック高分子分散型液晶素子４０が、意匠性を有する像や情報を表示する像等を地面、床、壁等に再生するようにしてもよい。

なお、以上において上述した第１及び第２の実施の形態とその変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて第１又は第２の実施の形態に適用することも可能である。

１０ 照明装置
１１ 照明装置
１５ 光源装置
１６ 光源装置
１６ａ 射出面
２０ 配光制御具
２１ 第１光学素子
２２ 第２光学素子
２３ 第３光学素子
３０ 配光制御具
３１ 第１光学素子
３２ 第２光学素子
３３ 第３光学素子
３４ 第４光学素子
３５ 第５光学素子
４０ ホログラフィック高分子分散型液晶素子
４１ 素子層
４２ 高分子層
４２ａ モノマー
４２ｂ ポリマー鎖
４３ 液晶層
４４ 液晶分子
４８ 光拡散素子
４５ 電極層
４６ 基材
４８ 光拡散素子
５０ 対象検出手段
５１ 印加手段
５２ 偏光変換素子
９９ 対象
Ｚ１ 第１被照明領域
Ｚ２ 第２被照明領域
Ｚ３ 第３被照明領域
Ｚ４ 第４被照明領域
Ｚ５ 第５被照明領域

Claims (10)

1. 光源装置と、
   前記光源装置から射出した光の光路を調整する複数の光学素子を含んだ配光制御器と、を備え、
   前記配光制御器は、特定の直線偏光成分の光を回折する状態と当該光を透過する状態とを切り替え可能なホログラフィック高分子分散型液晶素子を、前記複数の光学素子の一以上として、含み、
   前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子で回折された光は、他の光学素子から出射した光と少なくとも部分的に異なる領域を照明する、照明装置。
2. 前記複数の光学素子は、前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子からなる第１の光学素子と、前記光源装置から射出して前記第１の光学素子をなす前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子を透過した光の光路上に配置された第２の光学素子と、を含む、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記配光制御器は、複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子を含み、
   前記複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子で回折された光は、少なくとも部分的に互いに異なる領域を照明する、請求項１に記載の照明装置。
4. 前記光源装置から射出した光が、前記複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子を順に透過することができるよう、前記複数のホログラフィック高分子分散型液晶素子は並べて配置されている、請求項３に記載の照明装置。
5. 隣り合う二つのホログラフィック高分子分散型液晶素子の間に配置され得る偏光変換素子を、さらに備え、
   前記偏光変換素子は、直線偏光成分の光に対して１／２波長板として機能する、請求項４に記載の照明装置。
6. 前記複数の光学素子は、それぞれ、前記光源装置から射出した互いに異なる一部の光の光路上に位置するよう、配置されている、請求項１又は３に記載の照明装置。
7. 前記複数の光学素子は、前記光源装置からの光が照射される一平面上に配列されている、請求項６に記載の照明装置。
8. 前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子を透過した光は、他のいずれかの光学素子から出射した光が照明する領域内の領域を照明する、請求項６または７に記載の照明装置。
9. 前記光源装置は、前記特定の直線偏光成分の光を射出する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 検出されるべき対象を検出可能な対象検出手段を、さらに備え、
    前記ホログラフィック高分子分散型液晶素子の状態の切り替えは、対象検出手段の検出結果に基づいて、制御される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明装置。

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