JP4433335B2 - 光を制御する方法および装置 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、光の制御方法、および装置に関する。
複数の光源が、実際に照明が行われる位置から離れて配置された、いわゆる遠隔光源照明においては、損失が限定または制御された効率的な光の伝導が要求される。これに関して、様々なタイプの光ガイド技術が利用されており、ニーズに従って適応することができる。そうした用途例として、内視鏡、ディスプレイ、および照明等がある。
光ガイド技術は、徐々に経済的に魅力的になってきたので、可能な用途例はそれに従って増加し、その結果、例えば照明目的に光ガイド光学を適用することは、特に、従来の技術に対する興味深い代替法であることが明らかになっている。
それは、例えば、分散光源をより少数の中央光源に置き換えることができる用途例であり、それにより、多数の従来の電球や照明装置の代替物として、より少数の中央照明装置で充分であるので、摩耗や破損の発生を低下させることができ、照明位置における実際の光源の設計に関して要求される厳格さを軽減することができ、整備をかなり容易にすることができる。
しかし、これらの用途例は、上述の利点を、動的システム全体の要件と結合することが難しいので、例えば、システム全体の柔軟性に関していくつかの問題を生じている。これは、多数の分散光源を使用する場合には、個々の光源は、例えばスイッチのオンおよびオフを行なったり、手で独立して調光することができるので、個々の光源の個別の制御が可能であるが、光ガイドを介して、多数の分散照明装置を提供する、例えば単一中央光源を使用する場合には、この柔軟性が失われることを意味している、と考えられる。
本発明の目的は、これらの欠点を解消すると共に、分散照明装置のシステムと同様に使用できる中央照明システムを提供することである。
米国特許第５，４３４，７５６号明細書は、特に自動車に有用な照明システムを開示している。この照明システムは、ファイバを介して、自動車の照明システムに光学的に接続される、少なくとも１つの中央光源を備えている。光は、個々の照明位置から放出され、特殊タイプの光スイッチによって制御され、この光スイッチは、その発明に従って、透過光の強度を調整するために、相互に移動するファイバ入力端およびファイバ出力端を有している。しかし、このタイプの光スイッチには、場合によって、機械的スライドマクロシャッタが付加される。この照明システムの欠点は、個々の光ファイバの制御および調整が比較的複雑なことであり、またこの照明システムは、使用するタイプの光スイッチが、光ネットワークの様々な位置に挿入されるので、中央光制御ができない。
光ファイバの移動には、各ファイバに対して機構が必要になるので、費用が高くつく。
米国特許第５，１８４，８８３号明細書は、自動車における光の分配を制御するようになっている光制御システムを開示している。この開示されたシステムは、光ガイドを介して、シャッタに光学的に結合された中央光源を備えている。このシステムの欠点は、各局所的照明位置に、全てのシャッタ装置を配置しなければならないので、取付けおよび保守がかなり複雑であり、かつ実施する上で不便なことである。したがって、光ガイドの全ての設置に、シャッタ装置およびシャッタの起動を制御するのに適する制御ケーブルを局所的に取付けなければならない。さらに別の不利益は、このシステムは、摩耗および破損に弱く、電気制御線および局所シャッタを、慎重にカプセル化しなければならないことである。
発明の概要
請求項１に記載されているように、光が、１個の中央光源から、電気的に制御される複数のマイクロシャッタを備え、制御装置へ伝導され、前記各マイクロシャッタは、少なくとも閉止状態および開放状態を有し、光が、マイクロシャッタの非閉止状態時に、１つ以上の光ガイドを介して、さらに１個の中央光源の照明位置へ伝導されるときに、中央光源から遠隔位置までの光の中央制御が得られる。
したがって、ダイアフラム自体の性質は決定的なものではなく、機械的ダイアフラムを備える様々なタイプのマイクロシャッタを、本発明の範囲内で使用することができることは明白である。例えば、本発明の範囲内で、ダイアフラムを透過する光の強度を、ダイアフラム自体で制御するように、幾つかの制御可能なシャッタ・レベルを備えたダイアフラムを使用することができる。
発光器は、光ガイドとすることもできるので、発光器は、幅広く解釈する必要がある。したがって、本発明の方法を、様々なレベルで実現することができる。これは、光を中心で分割してから照明位置の付近まで伝導し、適切と思われる場合には、より中心に近い位置で、さらに細かく分割したり処理することができることを意味する。この方法は、幾つかの階層的に実現することができる。
光源は、例えば高圧水銀ランプやレーザ、または特定の色または色分光の光を生成する光源とすることができる。
光ガイドの例として、ファイバ端からファイバ端へ、比較的少ない損失で光を伝導するガラス、またはプラスチックのファイバ・ガイドを挙げることができる。蛍光管など、光の強度の一部が両端の間で周囲に放散するような他のガイドも、本発明の範囲内で同様に使用することができる。
したがって、本発明の方法は、光の中央交差界の制御の範疇に入り、光は光ガイドを介して交差界から伝導され、交差界で使用されるマイクロシャッタおよび光学レンズ系は、マイクロテクノロジーによって実施することができる。
本発明では、個々のマイクロシャッタのアドレス指定および制御が純粋に電気的に行なわれるので、光の損失を最小化する可能性、非常に様々な分野で利用できる非常に用途特定的で小型の設計を行なう可能性、各光ガイドに注入される強度を等級化する可能性、光分配の中央制御の可能性、非常に高いオン／オフ比率を達成する可能性、各個別光ガイドに色制御を追加する可能性、簡単なソフトウェアの適応によって各用途に適応させたり、用途を変更する可能性が提供される。
この方法は、可視光の分配に特に有利である。
請求項２に記載されているように、光が、１個の中央光源から制御装置のマイクロシャッタへ、複数の光ガイドを介して伝導するときに、本発明の実用的な実施態様が得られる。
請求項３に記載されているように、光が、１個の中央光源から、正確に１つの光ガイドを介して伝導するときに、単純かつ有利な構造が、本発明に従って得られる。
請求項４に記載されているように、光が、複数のマイクロシャッタを介して少なくとも１つの照明位置に伝導し、照明位置に伝導される光の強度が、開放マイクロシャッタの数に依存するときに、制御装置の出力における個々の光ガイドの単純かつ制御された強度調整が可能である。
したがって、本発明は、光をそれ自体として分配し、個々の分配された光信号の強度を制御する可能性を提供するものである。
請求項５に記載されているように、光が、正確に１つの光ガイドを介して制御装置から照明位置に伝導するときに、上述の全ての利点を備えた本発明の単純かつ実用的な実施態様が得られる。
請求項６に記載されているように、光源からの光が、１つ以上の光学要素によって制御装置のマイクロシャッタに収束され、次に制御装置から、追加の光学要素を介して光ガイドへ伝導するときに、制御装置および光ガイド・ケーブルに対し、分配される光の最適制御を達成することが可能である。
請求項７に記載されているように、少なくとも１つの照明位置における光の強度は、関連マイクロシャッタの漸次開閉によって制御されるときに、制御装置のダイアフラムの漸次制御により、少数の構成要素を使用して、個々の照明位置における光の単純制御を行なうことが可能である、１つ、又は複数の照明位置における光の強度の柔軟な制御が達成される。
請求項８に記載されているように、光が、少なくとも１つの挿入されたダイアフラムを介して、１個の中央光源から制御装置のマイクロシャッタへ伝導し、その光路が、ダイアフラムの漸次閉止によって調整されるときに、制御装置への光の供給を調整することができる。
これは、システム全体を減光する、例えば待機照明または省エネ照明に関係する可能性である。
しかし、本発明は、中央発光器を調整することなく、サブシステム全体、例えば計器照明を減光することができるので、システムが細分システムとして作動するときに、この可能性は最も魅力的である。
この方法は、背景照明を測定するセンサ信号に基づいて、サブシステムの照明レベルを制御することにより実現されるので、背景照明に基づくサブシステムの自動調整に関しても、この可能性は魅力的である。
請求項９に記載されているように、光が、時間制御により中央光源から照明位置へ伝導し、１つ以上のマイクロシャッタが、開放および閉止している時間の間の関係が、個々のマイクロシャッタに所定の強度を提供するように調整されるときに、本発明の単純かつ有利な実施態様が得られる。したがって、適正な制御結果を達成するために、実質的な機械的または電気的変化が要求されないので、少数の手段を使用して、急速かつ高速に強度調整を実行することができる。幾つかの場合には、既存の必要なダイアフラム制御に、例えばソフトウェアの変更を行なうだけで充分である。
請求項１０に記載されているように、１つ以上の前記マイクロシャッタの周期が一定であり、デューティサイクルを、必要に応じて、０から１００％まで調整することが可能であるときに、結果は、主として１つのパラメータ、すなわちデューティサイクルを調整することによって達成されるので、所望の方法で所望の最終結果が得られるように、大きさを調整することは比較的簡単であり、本発明の単純かつ有利な実施態様が得られる。
デューティサイクルという用語は、全周期時間に対する開放時間を意味する。
請求項１１に記載されているように、１個の中央光源が、光が、１個の中央光源から、少なくとも１つの光制御装置へ伝導するように配置され、各々が複数の電気的に個別に制御されるマイクロメカニカルシャッタで構成され、その各々が、少なくとも２つの状態、すなわち閉止状態および開放状態を有し、そこから光が、さらにマイクロシャッタの開放状態時に光ガイドを介して照明位置に伝導し、各光ガイドが、少なくとも１つのマイクロシャッタから光を受け取るように構成すると、従来は、光ガイドの前方、後方、または内部のどこかに挿入されているスイッチを使用して、個々の光ガイドの単純なオン／オフ制御がなされていたのに対し、複数の照明位置への光の分配を中央制御するための非常に有利な装置が得られる。
電気的に制御されるマイクロシャッタを有利に配置した装置は、例えば照明位置への電気配線を、本発明に従って完全に回避できるので、必要な電気制御を超小型装置内に分離することが可能になる。
これは、材料および設計上の節約につながり、また、潜在的に湿潤または汚れた環境における安全性および安定性を、もかなり改善される。
制御装置内のマイクロシャッタの個数の例は、５００〜１０００個とすることができる。
請求項１２に記載されているように、各マイクロシャッタが、光チャネルおよび付随する電気的に起動可能なダイアフラム装置で構成される、本発明の有利な実施態様が達成される。
したがって、本発明により、非常に高いオン／オフ比率、すなわち、開放状態時および閉止状態時に、それぞれマイクロシャッタをどれだけの量の光が通過するかについての関連性を得ることができる。
したがって、マイクロシャッタの具体的なタイプは、鏡を使用せずに光を透過できる光チャネルを形成するアパーチャを有し、このアパーチャは、電気的に起動可能な機械的ダイアフラムによって、機械的に阻止および開放することが可能である。
光チャネルの形状は、例えば断面を適切に変更することによって、個々の用途例に適応させることができる。
光源の少なくとも１つが、第１レンズ配列を介して、複数のマイクロシャッタを照明するするように配列され、前記レンズ配列が、１個の中央光源から放射される光が、個々のマイクロシャッタの光チャネルの光学軸上またはその付近に収束するように、各マイクロシャッタに対して配列された少なくとも１つのマイクロレンズで構成されているときに、本発明の別の有利な実施態様が達成される。
したがって、光源または１個の光源からの光は、個々のマイクロシャッタに収束され、マイクロシャッタは、照明位置に供給される連続光を調節することができる。
したがって、多くの重要な照明目的に対し、１つの発光器から、幾つかのマイクロシャッタに同時に充分な光エネルギ、または強度を提供することができることが明らかになった。かくして、本発明によると、使用するマイクロシャッタを、より小さいグループに充分に細分することができる。
同様に、視準された光線を、最小限の損失で、幾つかの異なるマイクロシャッタに収束するできることが明らかになった。
したがって、本発明により、１つの光源、または例えば光ファイバ端の形態の１つの発光器により、幾つかのシャッタを照明することが可能である。
同様に、非常に小さいスイッチングレートの光ガイドの個別制御により、個々の照明位置で高い照明強度を達成し、維持することが可能であることが明らかになった。
請求項１３に記載されているように、マイクロシャッタの入口側の集束光学の焦点面が、個々のマイクロシャッタのダイアフラムに完全またはほぼ一致するときに、とりわけ、実際のダイアフラム装置におけるこの集束により、関係する照明位置では、オンとオフの間の漸次スライドスイッチングを知覚することなく、個々のマイクロシャッタで、ほぼ瞬間スイッチングを実行することができるので、本発明の実用的な実施態様が得られる。
さらに、ダイアフラム装置は、小さくすることができ、それによって、質量および慣性を小さくすることができ、かつスイッチング時間が最小化される。
請求項１４に記載されているように、起動可能なダイアフラム装置が、マイクロシャッタ配列に旋回可能にヒンジされた平板によって形成されていると、本発明の有利な実施態様が得られる。
請求項１５に記載されているように、各々の個別マイクロシャッタのダイアフラム装置が、２つの位置の間で、前後に移動可能な振動ダイアフラム要素によって形成され、前記振動隔壁要素が、２つの位置の間の平衡位置に弾性力が加えられるように懸下され、前記照明装置が、静電気力によって振動隔壁要素を制御する制御装置によってさらに構成され、前記隔壁要素が、２つの位置のうちの１つにあるときに、マイクロシャッタの光チャネルを遮断するように構成されていると、前記振動要素の自然振動数は、内力および外力だけでなく、質量、弾性、および幾何学的形状などの関数として、マイクロシャッタのスイッチング時間を決定するので、高速調節を達成することができる。
したがって、制御装置からの所定の制御信号に対する個々のマイクロシャッタの応答時間は、振動系の自然振動数によって増幅され、所望のスイッチング時間が得られるように、この大きさを決定することができる。
上述のタイプのマイクロシャッタの別の利点は、調節が純粋に透過的な設計で行われるので、光の非常に高い調節された利用係数を得ることができることである。
さらに、前記タイプのマイクロシャッタは、例えば、純粋に時間的強度調節が必要な場合、例えば周波数変調の場合に、照明のちらつきを防止するために必要となる非常に小さいスイッチング時間が得られるように、マイクロシャッタの大きさを決定することができる。
請求項１６に記載されているように、制御装置と光源との間の光接続が、１個の中央光源から光を受け取って、制御装置のマイクロシャッタを照明するように構成された１つ以上の光ガイドによって形成されていると、本発明の特に有利な実施形態が得られる。
光ガイドは、光ファイバ、セルフォックガイド等を意味するものである。
発光器として光ガイドを使用し、これらを光学的に光源に接続すると、大量の光を最適な方法で照明位置に誘導することが可能である。アークランプが放出する光は、例えばレーザの場合より程度がかなり低いので、これは、例えばアークランプを光源として使用する場合に該当する。
さらに、光源のアークに対する例えば注入光学の空間的位置によって、異なるグレイフィルタを使用することにより、個々の各光ガイドに注入される光の量を漸次変化させることが可能である。
光ファイバなどの光ガイドの使用により、１個の中央光源を、調節装置から離れた中心位置に設置することができ、整備や冷却が促進される。
また、光源の配置の追加自由度が達成され、これにより、設計および組立が容易になる。これは、シャッタの真上に配置されるときの光源の物理的大きさを、照明システムの必要な寸法に対して正確に決定することが要求され、比較的高い露光分解能力が望ましい場合を思い起こしたときに、特に有利とみなされる。
ファイバ端の大きさは、通常光源より小さいので、光源より、光ガイド端をマイクロシャッタ配列の真上に配列する方が容易であり、空間により、照明システムが制限される程度は小さくなる。
光ガイドまたは光ファイバを、光源に物理的に接続できる発光器として使用すると、超小型の照明装置を製造することも可能であり、これらを合わせて、より大きい照明装置を比較的簡単に組み立てることができ、また光源と個々の照明位置または全体的照明位置との間の光伝送は、個々の照明装置の物理的位置または全体的照明システムの光源の必要な位置に対して重要ではないので、必要となる物理的照明条件を主に考慮して、これらの照明装置を、一つに組み立てることも可能である。
同様に、構造に組み込まれる感受性部品から離れた位置に複数の光源を配置することが可能である。そのため、全体的作動の操作を著しく軽減することができ、これは、大量のレーザ源を使用するときに、特に有利な点とみなされる。
請求項１７に記載されているように、少なくとも１つの光ガイドが、複数のマイクロシャッタから光を受け取るように配置されていると、関係する光ガイドに注入される光の強度は、光ガイドに光を供給する選択された数のマイクロシャッタを開放することによって制御されるので、本発明の有利な実施形態が得られる。
これにより、個々の光ガイドに注入される光の非常に簡単かつ精密で高速の制御が可能になる。
したがって本発明は、照明位置に直接デジタル調節光強度を提供することができる。
さらに、同じ光ガイドに特定のマイクロシャッタまたはマイクロシャッタ群でカラーフィルタを追加することにより、光ガイドに対応する照明位置に対する単純なデジタル制御により、色および強度を変更することが可能である。さらに、幾分広範なデータ制御が光の制御のために、１つまたは非常に少数の装置に加えられるので、このプロセスの制御の魅力はそれを実現するときにずっと高くなる。
上述の実施態様は、例えば具体的な照明目的のために、単純なオン／オフ制御が望ましい場合に、正確に１つのマイクロシャッタによって照明される複数の光ガイドを組み込むことができる。
制御装置のマイクロシャッタが円形の表面形状に配列されるときに、有利な実施形態が達成される。これは、制御装置の照明が円形断面を有する場合に、利用係数が増加するので、特に顕著になる。
発光器の表面輪郭は、しばしば円形であることを示す必要があり、同様に、マイクロシャッタの表面形状は、いうまでもなく、任意の発光器の表面輪郭に適応させることができることを強調する必要がある。
請求項１８に記載されている、装置が個々のマイクロシャッタの個別電気制御用のデジタル制御装置で構成され、前記制御装置が、調整される光制御装置によって構成されるマイクロシャッタの正面の定義（face definition）のための割当輪郭（allocation profile）で構成されるときに、プログラム可能な「出力正面」を、所望の全ての結合される光ガイドの数、光ガイドの位置、および光ガイドの断面に適応させることができるので、本発明の有利な実施態様が得られる。
割当輪郭という用語は、制御装置のマイクロシャッタにおけるレイアウトのマッピングを意味する。
出力輪郭のこの意のソフトウェア定義は、本来、極めて柔軟であり、任意の光ガイドを交換する場合や、幾つかの光ガイドの組合せアドレス指定を変更したい場合に、瞬時に変更することができる。
請求項１９に記載されているように、少なくとも１つのマイクロシャッタをカラーフィルタに光学的に接続したときに、本発明の特に魅力的な実施態様が得られる。
したがって、本発明により、個々のマイクロシャッタに原則としてカラーフィルタを設けることができるのと全く同じように、複数のマイクロシャッタ全体にカラーフィルタを配置することができる。
また、カラーフィルタを制御装置と光ガイドの断面の一部との間に挿入できるのと全く同じように、カラーフィルムを、例えば制御装置と１つ以上の光ガイドとの間に挿入することができる。
したがって、本発明により、例えば自動車または対応する用途例に関連して、中央で色を「追加」することができ、これにより照明システムの設計にさらなる自由度を設けることができる。また、色、強度、およびオン／オフ制御は、中央で完全にデジタルで実行できるので、個々の発光器を幾つかの目的に割り当てることも可能である。さらに、例えば、後部霧灯の機能は、通常の尾灯を提供するのと同一の発光器によって達成することができる。強度は中央で簡単な方法で増加できるので、後部霧灯の物理的配置を回避することも可能である。
単一の光ガイドで色の変更をすることができ、また各々対応する光ガイドと対応するマイクロシャッタとの間で、２つ以上のカラーフィルタを置換し、その後、例えばＴ継手または星形継手により、１つの照明位置に光を伝送する１つの光ガイドに複数の光ガイドを結合することもできる。それにより、単に前記光ガイドのうち別のカラーフィルタを備えた１つをアドレス指定するか、または同一ファイバ用の別のカラーフィルタ／マイクロシャッタの集合を開放することによって、照明位置の色変更を行なうことができることは理解しうると思う。
同様に、通常の色の変更ができるだけでなく、例えば、６つの赤色フィルタ、６つの緑色フィルタ、および６つの青色フィルタのように、付随ＲＧＢフィルタを備えた同数のマイクロシャッタが、１つの光ガイドをアドレス指定する場合、例えばＲＧＢ調節によって色合いも変更できることも理解しうるところである。
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。
図１ａおよび図１ｂは、本発明の好適な実施態様の全体の概略図を示している。
図２は、本発明の好適な実施態様を示している。
図３ａ〜図３ｃは、本発明の別の実施態様の機能を示している。
図４ａおよび図４ｂは、本発明の別の実施態様を示している。
図５は、本発明に係る小型照明装置の断面図を示している。
実施例
図１ａは、電球または光源１、および光源１から放射された光が、適切な方法で制御装置３へ伝導するように配置された付随反射器２を示す。光は、制御装置３内で複数の光ガイド４へ分配される。前記制御装置は、光を光ガイド４に分配することに加えて、個々の光ガイド４の光を、オン、オフ、および減光することができる。
光ガイドは、光ファイバ、セルフォックガイドなどを意味する広義のものである。
図１ｂは、本発明の別の実施態様を示し、光は、光ガイドまたは光ガイド束５を介して、光源から制御装置３へ伝導される。
図２は、より特定的な本発明の実施態様を示す。
単一光ガイド５´は、光源から発生する光を制御装置３へ伝導し、制御装置３は、光をさらに複数の光ガイド４´へ受け渡す。
制御装置３は、入力側１０および出力側２０で構成されている。
光は、１つ以上のアパーチャを介して、入力側１０から複数のレンズ１１で構成されるレンズ系へ伝導される。各レンズ１１は、光の一部を、平板１４内の対応するダイアフラムアパーチャ１２へ集束する。光は、ダイアフラムアパーチャ１２からさらに、複数のレンズ１３で構成される別のレンズ系へ伝導され、各レンズ１３からの光は、対応する光ガイド４´に集束される。
さらに、複数の電気的に個別にアドレス指定可能で起動可能なダイアフラム１５が平板１４の隔壁アパーチャ１２に関連して配列され、前記隔壁１５は、電気制御信号に基づいて、ダイアフラムアパーチャ１２の光路を開放したり遮蔽することができる。個々のダイアフラムアパーチャ１４または付随するダイアフラム１５を持つ穴はしばしば、説明のためにマイクロシャッタと呼ばれる。
レンズ系は、マイクロシャッタと同様に、マイクロテクノロジーによって組み立てることができる。
マイクロシャッタまたは光弁は、透過光ダイアフラムを意味するものとして広義に解釈される。これは、例えばマイクロメカニカルシャッタによって形成することができる。
個々のマイクロシャッタは、例えば、フランス国特許願第９４ １２９２８号またはそれに対応する欧州特許公開第７０９７０６号公報に記載されたタイプのものとすることができ、本発明により、調節すべき光が、個々のマイクロシャッタを介して直接伝送され、最小限の伝送損失を達成することが決定的である。
これに関連して、上述の特許出願に記載されたマイクロシャッタは、立上がり／立ち下がり時間が非常に小さく、ちらつきのない均等な照明を達成することができるので、本発明に関連して特に有利である。
各光弁は、少なくとも１つの個々にアドレス指定可能な開放状態および閉止状態を持ち、これらの状態は、対応する光チャネルを通過する光のそれぞれ最小減光および最大減光を達成する。
これに関連して、マイクロメカニカルシャッタは、減光がマイクロメカニカルプレートまたは類似物によって物理的に行われ、最大減光の状態では、光の透過を単に遮断し、最小減光の状態では、原則として光線の減光を起こさせないので、上述の２つの状態における減光が事実上最適である、という利点を持つ。
したがって、図示した実施態様により、光を、１つの光源から、光ガイド５´の形で多数の光ガイド４´に分配することが可能である。
光ガイド４´は、図の実施態様では同一直径を持つが、個々の光ガイドの直径を、具体的な用途例に適応させることができることは、理解しうると思う。また、幾つかのマイクロシャッタは、同一の光ガイド内の光を調整することができる。
図３ａ〜図３ｃは、本発明の別の実施態様の機能を示し、その中で図３ａは、入力側に関して、図２に示す制御装置と一致する制御装置３を示す。
しかし、出力側は、この実施態様では、全てのレンズ１３が光を同一の光ガイド４´に伝導するという意味で、変化している。
図で分かるように、全てのダイアフラム１５は、光を透過することができ、したがって、光ガイド４´内の光の強度は最大である。
図３ｂは、同じ制御装置３を示すが、ここでは、全てのダイアフラム１５が、図示されていない制御装置によって閉止されているので、ダイアフラムアパーチャにおける光の透過が遮断され、光ガイド４´内の光の強度は、最小または零である。
図３ｃは、同じ制御装置３を示すが、ここでは、一部のダイアフラム１５だけが閉止されているので、ダイアフラムアパーチャにおける光の透過により、最大透過に比較して光ガイド４´内の光の強度が低下する。
したがって、個々のダイアフラムは、個別にアドレス指定することができ、それによって、ダイアフラムの特徴を任意に組み合わせることができる。例えば、一部の隔壁は、図２に示すように、個別光ガイド用に配列して、これらを個別にオンしたりオフできるようにする一方、その他のダイアフラムは、図３に示すように単一光ガイド用に配列し、それにより、この単一光ガイドに対応する開放隔壁の数を変動することによって、この光ガイド内の光強度を制御することができる。
図４ａおよび図４ｂは、個々のマイクロシャッタによってどのように強度を制御できるかを示す。
図４ａは、個々の光ファイバにさらに渡される光の強度を調節するために、個々のマイクロシャッタを制御する方法の一例を示す。
図４ａおよび図４ｂは、個々のダイアフラムの状態（位置）を時間（ＴＩＭＥ）の関数として示し、低い状態はダイアフラム要素の閉止状態を示し、高い状態はダイアフラム要素の開放状態を示す。
図示の例では、ダイアフラム要素は、一定の周期Ｔで制御され、デューティサイクルは光の強度を制御するために使用される。
付随する制御装置を備えるマイクロシャッタの大きさを決めるときに、照明位置でちらつきのない光が要求される場合、周波数は、特定の最低限、例えば５０Ｈｚより高くなるようにしなければならない。
図４ａは、ダイアフラムの特性をいかに実現することができるかを示し、デューティサイクルが比較的高く（この場合は５０％を超える）、それによって、高強度が達成される。一方、図４ｂでは、デューティサイクルが比較的低く（５０％未満）、それによって低強度が達成される。
個々のマイクロシャッタのこのタイプの制御は、本発明の範囲内で、他の制御原理または構造と結合できる。
また、本発明の範囲内で、照明位置における強度の他のタイプの時間調節を使用することも可能である。一例として、周期時間Ｔを調節し、マイクロシャッタの開放時間を維持することによる強度調節がある。
図５は、本発明のさらに別の実施形態を示し、照明装置３０は、付随する反射器を備えたランプ３１の形態の光源で構成され、反射器は、視準光学系３２を照明するように配列され、視準光学系は、次いで光をマイクロレンズ配列３３へ伝導し、マイクロレンズ配列は入射光をマイクロシャッタ配列３４へ集束する。
マイクロシャッタ配列３４は、制御装置（図示せず）に追加的に接続され、制御装置は個々のマイクロシャッタを、調整すなわちオンまたはオフすることができ、さらに、ひとまとめにして、照明装置に接続された光ガイドを照明するマイクロシャッタの共通表面を得ることができる。
照明装置には最終的に係合部品３５が設けられる。
図５は、照明装置３０と共に、光ファイバ３７の受光端を固定する付随光プラグ３６を示す。光ファイバは、さらに、図示されていない照明位置へ光を伝導する。
照明装置３０に装着するときに、プラグ３６は、光ファイバをマイクロシャッタ配列に対して一意に固定し、マイクロシャッタ配列３４の適切なデジタル制御により、照明位置における所望の照度が確保される。
図示の実施態様は、分かりやすくするために簡素化されており、各光ガイド３７が多くのマイクロシャッタを含む正面形状（face shape）によって事実上しばしば照明されるのと全く同様に、実際の構造は、数百個のマイクロシャッタで構成されることを、強調しておく必要がある。
例えば、多数のマイクロシャッタを備えた単一光ファイバ３７の照明は、マイクロシャッタ配列３４の開放マイクロシャッタの数を変化させることによって、対応する照明位置で簡単な方法で光の強度を制御し、漸次変化させる能力を備えている。
最後に、上述の光制御システムは、自動車のライトの制御に有利に使用することができ、自動車に存在する一部または全ての照明要求のために、１個の中央光源を、任意選択的にバックアップシステムと共に使用することが可能であることを示しておく必要がある。自動車の外部に搭載するライト以外の例として、計器盤の照明、車内照明、コンタクト照明等が挙げられる。
本発明は、部分的に、個々の照明装置内のライトが実際に作動するかどうかの制御を簡素化することができ、整備を部分的にかなり簡素化する。自動車のライトの制御は、このようにして簡素化され、低減したコストで集中化することができる。
本発明は、その他の多くの用途に利用することができる。一例として、正確に１マトリックスのファイバ端が、電気制御を備える１つの光源により、例えば文字などの任意選択的組合せを記述することができる。また所望の文字に対し、別個に配列されたファイバ端を使用する必要のあるディスプレイが挙げられる。
さらに、動画を表示できる、例えばフラット・パネル・ディスプレイの形のィスプレイを製造することもできる。
また、全般的な態様として、本発明は、個々の光制御を、所望の用途に対して適応させる上で、非常に大きい自由度を備えた、単純なデジタル光制御が可能である。
本発明の範囲内で、光制御を、幾つかの中央制御装置に細分し、供給される光を、各々の細分中央制御装置で階層的に細分することが可能であることを、強調しておく。
細分の一例として、単一光ガイドや光ファイバと同様に、主装置が、光を自動車の前灯、尾灯、駐車灯、点滅表示器等に分配し、主装置から、例えば自動車の計器付近に配置することができるサブユニットに光を伝導し、サブユニットが、そこから光を個別に個々のライトや計器パネルの位置へ分配する場合などが挙げられる。
この階層的細分により、例えば、目的によって、主装置またはサブユニットに設けることができる背景照明の関数として、個々の照明位置で、強度および色を自動調整することができる。
これは、サブユニットが、例えば、速度計やその他の純粋にデジタル構成された計器に画素照明を提供する場合に、ディスプレイの各画素は、サブユニット内のマイクロシャッタおよび付随光ガイドによって制御されるので、特に有利である。
個々の画素の光の色は、別の光フィルタを持つ同じ光ガイドのマイクロシャッタをアドレス指定することによって変更することができる。
本発明は、例えば自動車の照明だけに限定されず、強度および主題が、例えば交通や天候などの関数としてデジタル制御される、交通信号など、その他の多くの適用分野に使用することが考えられる。
他の適用分野として、例えばコックピットやキャビン、自動車、航空機、列車、キャラバン等、公園や庭園の照明、水泳プール（水中）、芸術作品、建築、あるいは接近するのが難しいか、または野ざらしの環境などが挙げられる。

Claims (19)

1. 複数の光ガイド（４）に接続された１個の中央光源（１）から、制御装置（３）を介して、純粋にデジタル構成された計器のディスプレイに画素照明を提供する方法であって、
   光を、１個以上の中央光源（１）から、電気的に個別に制御される複数のマイクロメカニカルシャッタであって、それぞれ、少なくとも閉鎖状態および開放状態となるマイクロメカニカルシャッタを含む制御装置（３）へ伝導し、マイクロメカニカルシャッタの非閉鎖状態時に、光をマイクロメカニカルシャッタから、１個以上の光ガイド（４）を介して、純粋にデジタル構成された計器のディスプレイに画素照明を提供する方法において、
   前記制御装置（３）は入力側（１０）および出力側（２０）で構成されていて、
   入力側（１０）から、複数のレンズで構成されたレンズ系（１１）と；
   レンズ系（１１）の後に配置されたマイクロメカニカルシャッタであって、複数の電気的に個別にアドレス指定可能で起動可能なダイヤフラム（１５）と、ダイヤフラム（１５）の出力側（２０）の背部に配置されていてダイアフラムアパーチャ（１２）が形成された平板（１４）とから構成されていて、前記ダイヤフラム（１５）は電気制御信号に基づいて、ダイアフラムアパーチャ（１２）の光路を開放または遮蔽することができ、ディスプレイの各画素を制御するものであるマイクロメカニカルシャッタと；
   前記平板（１４）の後に配置された複数のレンズで構成された別のレンズ系（１３）とから構成されていて、
   光を入力側から複数のレンズで構成されたレンズ系（１１）へ伝導し、レンズ（１１）が光の一部を、平板（１４）に形成されたダイアフラムアパーチャ（１２）に収束させ、さらに、ダイアフラムアパーチャ（１２）から、平板（１４）の後に配置された複数のレンズから構成された別のレンズ系（１３）へ伝導し、前記制御装置（３）を出射した光は、制御装置（３）の後に配設された光ガイド（４’）に集束させることを特徴とする、複数の光ガイド（４）に接続された１個の中央光源（１）から、制御装置（３）を介して、純粋にデジタル構成された計器に画素照明を提供する方法。
2. 光が、１個の中央光源（１）から複数の光ガイド（５’）を介して、制御装置のマイクロメカニカルシャッタへ伝導されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 光が、１個の中央光源（１）から正確に１つの光ガイド（５’）を介して伝導されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 光が、複数のマイクロメカニカルシャッタを介して、少なくとも１つの照明位置へ伝導され、照明位置へ伝導される光の強度が、開放されたマイクロメカニカルシャッタの数に依存することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 光が、制御装置から正確に１つの光ガイド（４’）を介して、照明位置へ伝導されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 光源（１）からの光が、１つ以上の光学要素（１１）によってマイクロメカニカルシャッタの光路に集束され、次に、制御装置から追加光学要素（１３）を介して、光ガイドへ伝導されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 少なくとも１つの照明位置の光の強度が、対応するダイアフラムの漸次開放および閉止によって制御されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 光が、１個の中央光源から、少なくとも１つの挿入されたダイアフラムを介して制御装置のマイクロメカニカルシャッタへ伝導され、ダイアフラムの光の通過が、ダイアフラムの漸次閉止によって調整されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 光が、時間制御の下で、１個の中央光源から照明位置へ伝導され、個々のマイクロメカニカルシャッタで所定の強度が得られるように、１つ以上のマイクロメカニカルシャッタが開放および閉止している時間の関係が調整されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. １つ以上の前記マイクロメカニカルシャッタの周期が一定であり、デューティサイクルを必要に応じて、０から１００％まで調整できることを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 複数の光ガイド（４）に接続された１個の中央光源（１）から、制御装置（３）を介して、純粋にデジタル構成された計器のディスプレに画素照明を提供する装置であって、
    光を、１個の以上の中央光源（１）から、電気的に個別に制御される複数のマイクロメカニカルシャッタであって、それぞれ、少なくとも閉鎖状態および開放状態となるマイクロメカニカルシャッタを含む制御装置（３）へ伝導し、マイクロメカニカルシャッタの非閉鎖状態時に、光をマイクロメカニカルシャッタから、１個以上の光ガイド（４）を介して、純粋にデジタル構成された計器のディスプレイに画素照明を提供する装置において、
    前記制御装置（３）が、入力側（１０）および出力側（２０）で構成されていて、
    入力側（１０）から、複数のレンズで構成されたレンズ系（１１）；
    レンズ系（１１）の後に配置されたマイクロメカニカルシャッタであって、複数の電気的に個別にアドレス指定可能で起動可能なダイヤフラム（１５）と、ダイヤフラム（１５）の出力側（２０）の背部に配置されていてダイアフラムアパーチャ（１２）が形成された平板（１４）とから構成されていて、前記ダイヤフラム（１５）は電気制御信号に基づいて、ダイアフラムアパーチャ（１２）の光路を開放または遮蔽することができ、ディスプレイの各画素を制御するものであるマイクロメカニカルシャッタ；
    前記平板（１４）の後に配置され複数のレンズから構成された別のレンズ系（１３）とから構成されていて、
    光を入力側から複数のレンズで構成されたレンズ系（１１）へ伝導し、レンズ（１１）が光の一部を、平板（１４）に形成されたダイアフラムアパーチャ（１２）に収束させ、さらに、ダイアフラムアパーチャ（１２）から、平板（１４）の後に配置された複数のレンズから構成された別のレンズ系（１３）へ伝導し、前記制御装置（３）を出射した光は、制御装置（３）の後に配設された光ガイド（４’）に集束させるものでることを特徴とする、複数の光ガイド（４）に接続された１個の中央光源（１）から、制御装置（３）を介して、純粋にデジタル構成された計器に画素照明を提供する装置。
12. １個の光源が、第１レンズ配列（１１）を介して複数のマイクロメカニカルシャッタを照明するように配列され、前記レンズ配列（１１）が、各マイクロメカニカルシャッタに対して、１個の中央光源から放射される光が、個々のマイクロメカニカルシャッタの光路（１２）の光学軸上またはその近傍に集束するように配列された複数のマイクロレンズで構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. マイクロメカニカルシャッタの入口側の集束光学系の焦点面が、個々のマイクロメカニカルシャッタのダイアフラムの位置と、一致していることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の装置。
14. 起動可能なダイアフラム装置が、マイクロメカニカルシャッタ配列に旋回可能にヒンジされた平板によって形成されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の装置。
15. 個々の各マイクロメカニカルシャッタのダイアフラム装置が、２つの位置の間で前後に運動可能な振動ダイアフラム要素によって形成され、振動ダイアフラム要素が、２つの位置の間の平衡位置に弾性力がかかるように懸下され、前記照明装置が、静電気力によって振動ダイアフラム要素を制御するための制御装置から構成され、前記ダイアフラム要素が、２つの位置の一方で、マイクロメカニカルシャッタの光路を遮断するようになっていることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか記載の装置。
16. 制御装置と、１個の中央光源の間の光接続が、光源から光を受け取り、かつ制御装置のマイクロメカニカルシャッタを照明するようになっている１つ以上の光ガイドによって構成されていることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の装置。
17. 少なくとも１つの光ガイドが、複数のマイクロメカニカルシャッタから光を受け取るようになっていることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかに記載の装置。
18. 前記装置が、個々のマイクロメカニカルシャッタを個別に電気制御するためのデジタル制御装置で構成され、前記制御装置が、調節される光制御装置によって構成されるマイクロメカニカルシャッタの表面を定める割当輪郭（５１’）（５６’）（５６）で構成されていることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれかに記載の装置。
19. 少なくとも１つのマイクロメカニカルシャッタが、光学的にカラーフィルタに接続されていることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれかに記載の装置。

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