JPH11353907A

JPH11353907A - 照明装置

Info

Publication number: JPH11353907A
Application number: JP10157914A
Authority: JP
Inventors: Kuniharu Takizawa; 國治滝沢
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】高い耐久性と、高い可動性とを確保しなが
ら、被写体を均一に照明するとともに、照明光のスペク
トル分布を変えることなく、弱い光強度から強い光強度
まで、高速に、かつ連続的に照明光の光強度を変更す
る。【解決手段】光源用電源部２から予め設定されている
電圧値の光源用駆動電圧を出力させて、光源部６から予
め設定されている光強度の照明光を出射させながら、調
光用電源部７から出力される調光用駆動電圧の振幅に応
じて、光源部６から出射される照明光を散乱させている
液晶調光板８の白濁度を制御し、レンズアレー２６、衝
立２８、レンズアレー３０によって構成される非散乱光
選択部９から外部に出射される照明光の強度を調整し
て、被写体を照明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、調光機能を持つ照
明装置に係わり、特に照明光のスペクトル分布を変えず
に輝度を広範囲に、かつ連続的に調節することが必要な
テレビ撮影用照明装置、映画撮影用照明装置、写真撮影
用照明装置、演出用照明装置、および展示用照明装置な
どとして使用される照明装置に関する。

【０００２】［発明の概要］本発明は、調光機能を持つ
照明装置に関するものであり、光源用電源からの印加電
圧の変化に応答して光源からの照明光を散乱させるか、
もしくはそのまま透過させる液晶調光板と、前記光源と
前記液晶調光板との間に配置され、前記光源からの照明
光を前記液晶調光板に伝達するレンズと、前記液晶調光
板を透過した照明光を集束あるいは拡散させる複数のレ
ンズを２次元的に配置した少なくとも１つのレンズアレ
ーと、このレンズアレーを構成する各レンズの数だけ小
穴を持つ衝立とによって照明装置を構成することによ
り、照明光のスペクトル分布を変えずに、輝度を広範囲
に、かつ連続的に、高速で制御するようにしたものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】テレビ撮影用照明装置、映画撮影用照明
装置、写真撮影用照明装置、演出用照明装置、および展
示用照明装置などとして使用される照明装置として、従
来、図８に示す照明装置１０１、図９に示す照明装置１
１１、図１０に示す照明装置１２１、図１１に示す照明
装置１３１などが知られている。

【０００４】この場合、図８に示す照明装置１０１は、
照明強度に応じた実効電圧値を持つ駆動電圧を出力する
光源用電源１０２と、この光源用電源１０２から出力さ
れる駆動電圧を伝送する複数のリード線１０３と、白熱
電球または放電灯などによって構成され、各リード線１
０３を介して駆動電圧が供給されているとき、この駆動
電圧の大きさに応じた輝度の照明光を発生する光源１０
４と、この光源１０４の裏面に配置され、光源１０４か
ら出射される照明光を被写体側に反射する反射鏡１０５
とを備えており、被写体を照明するとき、光源用電源１
０２から照明強度に応じた実効電圧値を持つ駆動電圧を
出力させて、光源１０４から前記駆動電圧の実効電圧値
に応じた光強度の照明光を放射させ、被写体を照明す
る。

【０００５】また、図９に示す照明装置１１１は、予め
設定されている電圧値を持つ駆動電圧を出力する光源用
電源１１２と、この光源用電源１１２から出力される駆
動電圧を伝送する複数のリード線１１３と、白熱電球ま
たは放電灯などによって構成され、各リード線１１３を
介して駆動電圧が供給されているとき、この駆動電圧の
大きさに応じた輝度の照明光を発生する光源１１４と、
この光源１１４の裏面に配置され、光源１１４から出射
される照明光を被写体側に反射する反射鏡１１５と、予
め設定された光吸収特性を持つように構成され、光源１
１４から直接、出射された照明光および反射鏡１１５で
反射された照明光を減衰させながら、通過させる光減衰
板１１６とを備えており、光吸収特性が異なる複数の光
減衰板１１６の中から、被写体の照明に必要な光強度の
光吸収特性を持つ光減衰板１１６を選択して、これを光
源１１４の前に配置した後、光源用電源１１２から予め
設定されている電圧値の駆動電圧を出力させて、光源１
１４から照明光を出射させるとともに、光源１１４から
直接、放射された照明光および反射鏡１１５で反射され
た照明光を光減衰板１１６で、減衰させて、必要な光強
度を持つ照明光にし、被写体を照明する。

【０００６】また、図１０に示す照明装置１２１は、予
め設定されている電圧値を持つ駆動電圧を出力する光源
用電源１２２と、この光源用電源１２２から出力される
駆動電圧を伝送する複数のリード線１２３と、白熱電球
または放電灯などによって構成され、各リード線１２３
を介して駆動電圧が供給されているとき、この駆動電圧
の大きさに応じた輝度の照明光を発生する光源１２４
と、この光源１２４の裏面に配置され、光源１２４から
出射される照明光を被写体側に反射する反射鏡１２５
と、角度が切替可能な複数の遮光板１２６によって構成
され、光源１２５から直接、放射された照明光および反
射鏡１２５で反射された照明光の一部または全てを遮光
するブラインド１２７とを備えており、光源用電源１２
２から予め設定されている電圧値の駆動電圧を出力させ
て、光源１２４から予め設定されている光強度の照明光
を出射させるとともに、ブラインド１２７を構成してい
る各遮蔽板１２６の角度に応じた開口率で、光源１２４
から直接、放射された照明光および反射鏡１２５で反射
された照明光の一部を遮光して、必要な光強度を持つ照
明光にし、被写体を照明する。

【０００７】また、図１１に示す照明装置１３１は、照
明筐体１３２と、この照明筐体１３２の内奥に配置され
た光源１３３と、この光源１３３の光を反射する反射鏡
１３４と、光源１３３の前方に配置され紫外光および赤
外光を遮断する紫外光／赤外光カットフィルタ１３５
と、このフィルタ１３５の前方に配置された液晶調光板
１３６と、光源１３３にリード線１３７を通じて光源用
駆動電圧を供給する光源用電源１３８と、液晶調光板１
３６にリード線１３９を通じて調光用駆動電圧を供給す
る調光用電源１４０とを備えている。また、液晶調光板
１３６は、後述する液晶・高分子複合体１４６を備えて
いる。このような照明装置１３１において、光源１３３
にリード線１３７を介して所定の光源用駆動電圧が供給
されると、その電圧値に応じた強度の照明光が出射され
る。出射された照明光は、フィルタ１３５によって紫外
光および赤外光がカットされた後、液晶調光板１３６に
入射される。液晶調光板１３６では、調光用電源部１４
０から出力される調光用駆動電圧の振幅に応じ、出射さ
れた照明光を散乱させ、被写体を照明する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の各照明装置１０１、１１１、１２１、１３１に
おいては、次に述べるような問題があった。

【０００９】まず、図８に示す照明装置１０１では、光
源１０４として、白色電球を用いると、光源用電源１０
２から出力される駆動電圧の電圧値を下げて、光源１０
４の輝度を低くしたとき、照明光のスペクトルが長波長
側にシフトして、色温度が低下し、これによって被写体
の物体色が変化して、演色性が劣化してしまうという問
題があった。

【００１０】また、図８に示す照明装置１０１では、光
源１０４として、白色電球を用いると、光源用電源１０
２を制御して、この光源用電源１０２から出力される駆
動電圧の電圧値を変更したとき、光源１０４から出射さ
れる照明光の輝度が変化するまで、時間がかかり過ぎる
という問題があった。

【００１１】また、この照明装置１０１では、光源用電
源１０２として、ＳＣＲなどのスイッチング素子を用い
た光源用電源を使用しなければならず、その分だけ、照
明装置１０１全体が大型化、重量化してしまうのみなら
ず、発熱量が増大してしまうという問題があった。

【００１２】この照明装置１０１の光源１０４として、
キセノンランプなどの放電灯を使用すると、放電灯の放
電を維持させるのに必要な点灯電圧の範囲内でしか、光
源用電源１０２から出力する駆動電圧の電圧値を調整で
きなくなってしまうのみならず、点灯電圧の範囲内であ
っても、最適な放電維持電圧と異なる駆動電圧で放電灯
を駆動し続けると、放電灯の寿命が短くなってしまうと
いう問題があった。

【００１３】さらに、光源１０４として、放電灯を使用
しているとき、光源１０４を一旦、消灯させてしまう
と、これを再度、点灯させようとしても、光源１０４が
実際に点灯するまで、ある程度の時間がかかるという問
題があった。

【００１４】また、図９に示す照明装置１１１では、光
減衰板１１６によって光源１１４から出射される照明光
を吸収して、輝度を調整しているので、光源１１４から
強力な照明光を出射させると、光減衰板１１６が加熱さ
れて、これが劣化してしまうことから、高い輝度の照明
光を発生させることが難しいのみならず、照明光の輝度
を連続的に、かつ高速に変更することが難しいことか
ら、連続的な階調性や高い応答性を確保することができ
ないという問題があった。

【００１５】また、図１０に示す照明装置１２１では、
機械的にブラインド１２７を動かして、輝度を調整して
いるので、高速に輝度を調整することができないのみな
らず、ブラインド１２７を構成している各遮光板１２６
の影ができてしまうことから、被写体の各部位を均一な
照明光で照明することが難しいという問題があった。

【００１６】また、図１１に示す照明装置１３１では、
液晶調光板１３６によって、光源１３３から出射される
照明光を単純に散乱させて、調光しているので、高い消
光比（オン状態とオフ状態との明暗比）を得ることがで
きないのみならず、液晶調光板１３６によって、光源１
３３からの照明光を散乱させたとき、光軸付近の光量が
低下して光軸の付近を暗くすることができるものの、こ
のときの散乱光が周辺側に放射されて、周辺側が明るく
なるという問題があった。

【００１７】このため、照明装置１３１を複数個、使用
して被写体を照明するとき、照明設計が非常に複雑にな
ってしまうとともに、被写体全体を暗くすることができ
ないという問題があった。

【００１８】そこで、このような問題を解決する方法と
して、従来、図１２に示す如く液晶調光板１３６の前面
側にレンズ１５３とリング状の光学的絞り１５４を付加
し、レンズ１５３によって、液晶調光板１３６から出射
される非散乱光を１点に集光させるとともに、光学的絞
り１５４で、レンズ１５３で集光された非散乱光を通過
させ、それ以外の照明光（散乱光）を遮断し、これによ
って液晶調光板１３６の散乱量を多くしたとき、光軸付
近のみならず、周辺部分も暗くすることができる照明装
置１５１が提案されている。

【００１９】しかしながら、このようなレンズ１５３と
光学的絞り１５４を使用した照明装置１５１では、レン
ズ１５３と、光学的絞り１５４とによって非散乱光のみ
を通過させて、散乱光が外部に漏れるのを防止すること
ができるものの、レンズ１５３から光学絞り１５４まで
の距離が非常に長くなってしまい、照明筐体１３２が長
くなり過ぎて、実用性に乏しくなるという問題があっ
た。

【００２０】また、この照明装置１５１では、光学的絞
り１５４を通過した非散乱光が光学的絞り１５４の絞り
穴１５５を中心にして放射状に広がってしまい、被写体
までの距離が長いとき、強い光強度の照明光で、被写体
を照明することができないという問題があった。

【００２１】そこで、このような問題を解決する照明装
置として、図１３に示す如く光学的絞り１５４の前面側
に凸レンズ１６２を配置して、光学的絞り１５４を通過
した照明光を凸レンズ１６２を通して照明光にし、これ
によって強い光強度の照明光で、被写体を照明する方法
も提案されているが、このような照明装置１６１では、
照明筐体１３２全体がさらに長くなり、さらに実用性が
無くなってしまうという問題があった。

【００２２】次に、液晶調光板１３６の光学特性と、そ
のサイズとを考慮しながら、照明筐体１３２の長さにつ
いて、さらに説明する。

【００２３】まず、図１２に示す照明装置１５１を構成
する液晶調光板１３６では、ネマチック液晶、コレステ
リック液晶、スメクチック液晶、またはこれらネマチッ
ク液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶を混合
した混合液晶の常光屈折率と、同等の屈折率を持つ樹脂
中に前記ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメク
チック液晶またはこれらネマチック液晶、コレステリッ
ク液晶、スメクチック液晶の混合液晶を分散させた液晶
・高分子複合体１４６を使用していることから、この液
晶・高分子複合体１４６と、レンズ１５３と、光学的絞
り１５４とを組み合わせて、照明輝度を大幅に変化させ
るとき、レンズ１５３の焦点距離と、レンズ１５３と光
学的絞り１５４との間の距離とを一致させなければなら
ず、その分だけ、照明筐体１３２全体を長くしなければ
ならない。

【００２４】また、図１３に示す照明装置１６１では、
光学的絞り１５４を通過した照明光（非散乱光）が周辺
に広がらないように、凸レンズ１６２によって、非散乱
光を集光させているので、レンズ１５３と光学的絞り１
５４との関係と同様に、凸レンズ１６２の焦点距離と、
光学的絞り１５４と凸レンズ１６２との間の距離とをほ
ぼ一致させなければならず、その分だけ、照明筐体１３
２全体をさらに長くしなければならない。

【００２５】また、これらレンズ１５３の焦点距離と、
凸レンズ１６２の焦点距離として、これらレンズ１５３
の焦点距離と、凸レンズ１６２の焦点距離とを一致させ
るのが最も自然である。ここで、レンズ１５３の焦点距
離と、凸レンズ１６２の焦点距離とを“ｆ”と仮定する
と、これまでの記述から明らかなように、液晶調光板１
３６から凸レンズ１６２までの距離を約“２ｆ”の長さ
にしなければならない。

【００２６】ここで、最も広く用いられている５００Ｗ
〜２ｋＷ級の照明装置では、表１に示す如くワット数に
応じて、フレネルレンズや凸レンズの焦点距離を９５〜
４００ｍｍにしているので、これらの各フレネルレンズ
や各凸レンズを使用して、図１３に示す照明装置１６１
を構成すると、照明装置１６１の前面側が“１８０〜８
００ｍｍ”の長さになってしまい、実用性が無くなって
しまうという問題点があった。

【表１】

【００２７】本発明は上記の事情に鑑み、請求項１で
は、高い耐久性と、高い可動性とを確保しながら、被写
体を均一に照明することができるとともに、照明光のス
ペクトル分布を変えることなく、弱い光強度から強い光
強度まで、高速に、かつ連続的に照明光の光強度を変更
することができる照明装置を提供することを目的として
いる。

【００２８】また、請求項２では、装置全体をコンパク
トにして、装置の小型化、軽量化を図り、これによって
使い勝手を大幅に向上させることができる照明装置を提
供することを目的としている。

【００２９】また、請求項３では、十分な耐熱性を確保
しながら、照明光の光強度を高速に、かつ連続して可変
することができるとともに、消光比を約１００：１まで
高めることができる照明装置を提供することを目的とし
ている。

【００３０】また、請求項４、５では、光源から可視光
のみならず、赤外光や紫外光が出射されても、これをカ
ットして、液晶調光板に悪影響を与えないようにして、
この液晶調光板の寿命を長くすることができるととも
に、赤外光や紫外光が被写体に照射されるのを防止する
ことができる照明装置を提供することを目的としてい
る。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項１では、指定された光強度の照明
光を発生して被写体を照明する照明装置において、被写
体を照明するとき、可視光を含む照明光を生成する光源
と、印加電圧に応じた散乱量で、前記光源から出射され
る照明光を散乱させる液晶調光板と、平面状に配置され
た複数のレンズによって、前記液晶調光板で散乱された
照明光を集光し、焦点位置以外に集光された照明光を遮
断しながら、前記焦点位置に集光された照明光を透過さ
せた後、平面状に配置された複数のレンズを通して照明
光にして出射させる非散乱光選択部と、を備えたことを
特徴としている。

【００３２】また、請求項２では、請求項１に記載の照
明装置において、前記光源と、前記液晶調光板と、前記
非散乱光選択部とを１つの照明筒体内に組み込んだこと
を特徴としている。

【００３３】また、請求項３では、請求項１、２のいず
れかに記載の照明装置において、前記液晶調光板は、ス
ポンジ状あるいは３次元のネットワーク状に形成された
透明な担体膜の連続した孔内にネマチック液晶、コレス
テリック液晶、スメクチック液晶、またはこれらネマチ
ック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の混
合液晶が充填された構造、あるいは透明な担体膜中にネ
マチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液
晶、またはこれらネマチック液晶、コレステリック液
晶、スメクチック液晶の混合液晶を粒状に分散させた構
造を持つ液晶・樹脂複合体を透明電極膜で挟んだ構造を
持つことを特徴としている。

【００３４】また、請求項４では、請求項１、２、３の
いずれかに記載の照明装置において、前記光源と前記液
晶調光板との間に、前記光源から出射される赤外光もし
くは紫外光あるいはこれらの両方を反射させるととも
に、前記光源から出射される可視光を透過させ、これを
照明光として、前記液晶調光板に入射させる誘電体多層
膜を設けたことを特徴としている。

【００３５】また、請求項５では、請求項１、２、３の
いずれかに記載の照明装置において、前記光源と前記液
晶調光板との間に、前記光源から出射される赤外光もし
くは紫外光あるいはこれらの両方を透過させるととも
に、前記光源から出射される可視光を反射させ、これを
照明光として、前記液晶調光板に入射させる誘電体多層
膜を設けたことを特徴としている。

【００３６】上記の構成において、請求項１では、被写
体を照明するとき、光源によって可視光を含む照明光を
生成しながら、液晶調光板を制御して、印加電圧に応じ
た散乱量で、光源から出射される照明光を散乱させると
ともに、非散乱光選択部を構成する複数のレンズによっ
て、液晶調光板で散乱された照明光を集光し、焦点位置
以外に集光された照明光を遮断しながら、焦点位置に集
光された照明光を透過させた後、非散乱光選択部を構成
する複数のレンズを通して照明光にして出射させる。こ
れにより、高い耐久性と、高い可動性とを確保しなが
ら、被写体を均一に照明するとともに、照明光のスペク
トル分布を変えることなく、弱い光強度から強い光強度
まで、高速に、かつ連続的に照明光の光強度を変更す
る。

【００３７】また、請求項２では、光源と、液晶調光板
と、非散乱光選択部とを１つの照明筐体内に組み込んだ
ことにより、装置全体をコンパクトにして、装置の小型
化、軽量化を図り、これによって使い勝手を大幅に向上
させる。

【００３８】また、請求項３では、液晶調光板として、
スポンジ状あるいは３次元のネットワーク状に形成され
た透明な担体膜の連続した孔内にネマチック液晶、コレ
ステリック液晶、スメクチック液晶、またはこれらネマ
チック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の
混合液晶が充填された構造、あるいは透明な担体膜中に
ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液
晶、またはこれらネマチック液晶、コレステリック液
晶、スメクチック液晶の混合液晶を粒状に分散させた構
造を持つ液晶・樹脂複合体を透明電極膜で挟んだ構造を
持つ液晶調光板を使用する。これにより、十分な耐熱性
を確保しながら、照明光の光強度を高速に、かつ連続し
て可変するとともに、消光比を約１００：１まで高め
る。

【００３９】また、請求項４では、光源と液晶調光板と
の間に、光源から出射される赤外光もしくは紫外光ある
いはこれらの両方を反射させるとともに、光源から出射
される可視光を透過させ、これを照明光として、液晶調
光板に入射させる誘電体多層膜を設けたことにより、光
源から可視光のみならず、赤外光や紫外光が出射されて
も、これをカットして、液晶調光板に悪影響を与えない
ようにして、この液晶調光板の寿命を長くするととも
に、赤外光や紫外光が被写体に照射されるのを防止す
る。

【００４０】また、請求項５では、光源と液晶調光板と
の間に、光源から出射される赤外光もしくは紫外光ある
いはこれらの両方を透過させるとともに、光源から出射
される可視光を反射させ、これを照明光として、液晶調
光板に入射される誘電体多層膜を設けたことにより、光
源から可視光のみならず、赤外光や紫外光が出射されて
も、これをカットして、液晶調光板に悪影響を与えない
ようにして、この液晶調光板の寿命を長くするととも
に、赤外光や紫外光が被写体に照射されるのを防止す
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】《第１の実施の形態の説明》図１
は本発明による照明装置の実施の形態を示す構成図であ
る。

【００４２】この図に示す照明装置１ａは、被写体を照
明するとき、光源用駆動電圧を出力する光源用電源部２
と、筒状部材３およびこの筒状部材３の基端側を閉止す
る閉止板４によって構成される照明筐体５と、光源用電
源部２から光源用駆動電圧が供給されたとき、紫外光や
赤外光を含まない可視光を発生する光源部６と、照明光
の光強度に応じた調光用駆動電圧を出力する調光用電源
部７と、この調光用電源部７から出力される調光用駆動
電圧で光源部６から出射される照明光を散乱させる液晶
調光板８と、この液晶調光板８から出射される散乱光を
カットしながら、非散乱光を照明光にして出射する光散
乱光選択部９とを備えており、光源用電源部２から出力
される光源用駆動電圧に基づき、光源部６から予め設定
されている光強度の照明光を出射させるとともに、調光
用電源部７から出力される調光用駆動電圧の振幅に基づ
き、液晶調光板８の白濁度を制御して、非散乱光選択部
９から外部に出射される照明光の光強度を調整しなが
ら、被写体を照明する。

【００４３】光源用電源部２は、予め設定されている電
圧値を持つ光源用駆動電圧を発生する光源用電源１０
と、この光源用電源１０から出力される光源用駆動電圧
を光源部６に伝達する複数のリード線１１とを備えてお
り、被写体を照明するとき、光源用駆動電圧を発生し、
これを各リード線１１を介し、光源部６に供給する。

【００４４】また、照明筐体５は、照明担当者によって
操作可能な大きさに形成される角筒状または円筒状の筒
状部材３と、この筒状部材３の基端側を閉止する閉止板
４とを備えており、内部の基端側に光源部６が配置され
るとともに、中央部分に液晶調光板８が配置され、さら
に前端側（前面側）に非散乱光選択部９が配置される。

【００４５】光源部６は、照明筐体５内に配置されたタ
ングステンランプ、ハロゲンランプなどの白熱電球、ま
たはキセノンランプ、メタルハライドランプ、水銀灯、
ナトリウムランプ、蛍光灯などの放電灯のいずれかによ
って構成され、各リード線１１を介して光源用駆動電圧
が供給されたとき、照明光を発生する光源１２と、この
光源１２の裏面に配置され、この光源１２から裏面側に
出射された照明光を前面側に反射させる反射鏡１３と、
透明な板状部材によって構成され、光源１２の前面側に
配置される透明基板１４と、この透明基板１４上に積層
された複数層の誘電体膜によって構成され、光源１２、
反射鏡１３からの照明光に含まれている各波長成分のう
ち、液晶調光板８を劣化させる紫外光成分、赤外光成分
をカットして可視光成分のみを透過させる誘電体多層膜
１５と、この誘電体多層膜１５の前面側に配置され、誘
電体多層膜１５を透過した照明光（可視光成分）を集光
して並行な照明光にするレンズ１６とを備えており、光
源用電源部２から光源用駆動電圧が出力されていると
き、光源１２を動作させ、これによって得られる照明光
を波長弁別して、紫外光成分、赤外光成分をカットし、
可視光成分のみを抽出した後、この可視光成分を並行な
照明光にして、液晶調光板８に入射させる。

【００４６】また、調光用電源部７は、予め設定されて
いる周波数、例えば、液晶調光板８のフリッカ（ちらつ
き）を防止することができる３０Ｈｚ以上の周波数を持
ち、かつ照明光の強度に応じた電圧値（振幅）を持つ調
光用駆動電圧を生成する調光用電源１７と、この調光用
電源１７から出力される調光用駆動電圧を液晶調光板８
に伝達する複数のリード線１８とを備えており、照明光
の光強度に応じた電圧値と、予め設定されている周波数
とを持つ調光用駆動電圧を発生し、これを各リード線１
８を介し、液晶調光板８に供給する。

【００４７】液晶調光板８は、透明な板状部材によって
構成され、照明筐体５内に配置される透明基板１９と、
この透明基板１９上に積層される薄膜によって構成さ
れ、その一端に各リード線１８の一方が接続される透明
電極膜２０と、透明な板状部材によって構成され、照明
筐体５内に配置される透明基板２１と、この透明基板２
１上に積層される薄膜によって構成され、その一端に各
リード線１８の他方が接続される透明電極膜２２と、各
透明電極２０、２２の間に挿入され、透明な合成樹脂に
液晶の小滴を分散させた液晶・樹脂複合体２３とを備え
ており、調光用電源部７から出力される調光用駆動電圧
の振幅に応じ、光源部６から出射される照明光を散乱さ
せ、これによって得られた照明光（非散乱光、散乱光）
を非散乱光選択部９に入射させる。

【００４８】非散乱光選択部９は、平面上に並べられた
小さなレンズ２５によって液晶調光板８から出射される
照明光を局所ごとに集光するレンズアレー２６と、各レ
ンズ２５の焦点位置毎に小穴２７が形成された板状部材
によって構成された衝立２８と、平面上に並べられた小
さなレンズ２９によって衝立２８の小穴２７から出射さ
れる照明光を局所ごとに集光して照明光を得るレンズア
レー３０とを備えている。この非散乱光選択部９は、レ
ンズアレー２６の各レンズ２５によって集光された散乱
光を衝立２８によってカットしつつ、非散乱光を通過さ
せた後、レンズアレー３０の各レンズ２９により照明光
を得て被写体を照明する。

【００４９】この際、照明光の消光比に応じて、液晶調
光板８からレンズアレー２６までの距離、レンズアレー
２６から衝立２８までの距離、この衝立２８に形成され
る各小穴２７の径が決められ、液晶調光板８から出射さ
れる光のうち、レンズアレー２６を構成している各レン
ズ２５によって、衝立２８の各小穴２７に集光されない
光が衝立２８で遮断され、外部に出ないようにされる。

【００５０】次に、図１に示す構成図を参照しながらこ
の実施の形態の動作について、詳細に説明する。

【００５１】まず、被写体を照明するとき、光源用電源
部２と、調光用電源部７とがオン状態にされて、光源用
電源部２から光源用駆動電圧が出力され、この光源用駆
動電圧に基づき、光源部６によって無偏光の可視光（３
８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）が生成され、これが液晶調光板
８に入射され、強度変調される。

【００５２】このとき、調光用電源部７から出力される
調光用駆動電圧の振幅がゼロ、または極めて低ければ、
図２に示す如く樹脂界面の規制力を受けて、液晶調光板
８の液晶・樹脂複合体２３中にある液晶３１の分子配列
方向（配向）が不規則になり、液晶３１の異常光屈折率
ｎ_eと、樹脂３２の屈折率ｎ_pとの不整合が生じて、液晶
調光板８が白濁する。これによって、液晶調光板８に入
射した照明光が樹脂３２と、液晶３１との界面で散乱さ
れ、散乱光として、非散乱光選択部９側に出射される。

【００５３】また、調光用電源部７から出力される調光
用駆動電圧の振幅が十分に大きければ、図３に示す如く
各透明電極膜２０、２２間に生じた電界によって、大部
分が電界に並行な方向に並び、その液晶の屈折率は樹脂
３２の屈折率ｎ_pとほぼ同じ値の常光屈折率ｎ_oになるた
め、液晶調光板８は透明な状態になる。これによって、
液晶調光板８に入射した照明光が屈折率の差を感じるこ
となく、そのまま透過し、非散乱光として、非散乱光選
択部９に入射される。

【００５４】この際、調光用電源部７から出力される調
光用駆動電圧の強弱によって、液晶３１の分子配向方向
が連続的に変化するとともに、１〜３０ミリ秒程度の速
度で、液晶調光板８の液晶層・樹脂複合体２３中にある
液晶３１の分子配列方向が変更されることから、調光用
電源部７から出力される調光用駆動電圧の電圧値が変化
したとき、液晶調光板８の白濁度が高速で変更される。

【００５５】そして、非散乱光選択部９のレンズアレー
２６を構成している各レンズ２５によって液晶調光板８
から出射される非散乱光が各々、集光されて、衝立２８
に形成されている各小穴２７を通過した後、レンズアレ
ー３０を構成している各レンズ２９を経由して、被写体
に照射される。このとき、液晶調光板８から出射される
照明光のうち、レンズアレー２６を構成している各レン
ズ２５によって、衝立２８の小穴２７に集光されない光
は衝立２８で遮断され、外部に出ないようにする。

【００５６】このように、この実施の形態では、光源用
電源部２から予め設定されている電圧値の光源用駆動電
圧を出力させて、光源部６から予め設定されている強度
の照明光を出射させながら、調光用電源部７から出力さ
れる調光用駆動電圧の振幅に応じて、光源部６から出射
される照明光を散乱させている液晶調光板８の白濁度を
制御し、非散乱光選択部９から外部に出射される照明光
の強度を調整して、被写体を照明するようにしたので、
高い耐久性と、高い可動性とを確保しながら、被写体を
均一に照明することができるとともに、照明光のスペク
トル分布を変えることなく、弱い光強度から強い光強度
まで、高速に、かつ連続的に照明光の強度を変更するこ
とができる（請求項１の効果）。

【００５７】また、この実施の形態では、短い焦点距離
を持つレンズアレー２６、複数の小穴２７が形成された
衝立２８、短い焦点距離を持つレンズアレー３０とによ
って非散乱光選択部９を構成し、この非散乱光選択部９
と、光源部６と、液晶調光板８とを照明筐体５内に収納
するようにしているので、装置全体をコンパクトにし
て、照明装置１ａの小型化、軽量化を図り、これによっ
て使い勝手を大幅に向上させることができる（請求項２
の効果）。

【００５８】また、この実施の形態では、透明基板１４
に積層された誘電体多層膜１５によって、光源１２から
出射される照明光を構成する各波長成分のうち、紫外光
成分と、赤外光成分とをカットして、可視光成分のみを
抽出し、これを液晶調光板８に入射させるようにしてい
るので、光源１２から可視光のみならず、赤外光や紫外
光が出射されても、これをカットして、液晶調光板８に
悪影響を与えないようにして、この液晶調光板８の寿命
を長くすることができるとともに、赤外光や紫外光が被
写体に照射されるのを防止することができる（請求項４
の効果）。

【００５９】《第２の実施の形態の説明》図４は本発明
による照明装置の他の実施の形態を示す構成図である。
なお、この図において、図１の各部と同じ部分には、同
じ符号が付してある。

【００６０】この図に示す照明装置１ｂが図１に示す照
明装置１ａと異なる点は、光源部６に代えて、光源部４
０を使用して、光源部４０で発生した熱を照明筐体５外
に逃がしながら、光源部４０に可視光を発生させるよう
にしたことである。

【００６１】この場合、光源部４０は、照明筐体５内に
配置されたタングステンランプ、ハロゲンランプなどの
白熱電球、またはキセノンランプ、メタルハライドラン
プ、水銀灯、ナトリウムランプ、蛍光灯などの放電灯の
いずれかによって構成され、各リード線１１を介して光
源用駆動電圧が印加されたとき、照明光を発生する光源
４１と、この光源４１の下面に配置され、この光源４１
の下側に出射された照明光を上側に反射させる反射鏡４
２と、光源４１の上部側に配置され、光源４１、反射鏡
４２からの照明光を並行な照明光にするレンズ４３と、
透明な板状部材によって構成され、レンズ４３の上方に
配置される透明基板４４と、この透明基板４４上に積層
された複数層の誘電体膜によって構成され、レンズ４３
を出射したた照明光に含まれている各波長成分のうち、
液晶調光板８を劣化させる紫外光成分や赤外光成分を透
過させるとともに、可視光成分のみを反射させて、液晶
調光板８に入射させる誘電体多層膜４５と、照明筐体５
の基端側上部に配置され、誘電体多層膜４５を透過した
紫外光成分、赤外光成分を受けて照明筐体５上部に蓄積
された熱を外部に逃がす放熱板４６とを備えている。

【００６２】そして、光源用電源２から光源用駆動電圧
が出力されているとき、光源４１を動作させ、これによ
って得られた照明光のうち、可視光成分のみを反射させ
て、液晶調光板８に入射させるとともに、紫外光成分、
赤外光成分を透過させて、照明筐体５の基端上部で熱エ
ネルギーに変換させ、放熱板４６から外部に放熱させ
る。

【００６３】このように、この実施の形態では、光源４
１の上部側に透明基板４４を配置し、この透明基板４４
上に積層された誘電体多層膜４５によって、光源４１側
から出射される照明光のうち、紫外光成分、赤外光成分
を透過させて、照明筐体５の基端上部で熱エネルギーに
変換させ、放熱板４６から外部に放熱させるとともに、
可視光成分のみを反射させて、液晶調光板８に入射させ
るようにしているので、照明筐体５内に熱が蓄積されな
いようにしながら、上述した実施の形態と同様に、光源
４１から可視光のみならず、赤外光や紫外光が出射され
ても、これをカットして、液晶調光板８に悪影響を与え
ないようにし、液晶調光板８の寿命を長くすることがで
きるとともに、赤外光や紫外光が被写体に照射されるの
を防止することができる（請求項５の効果）。

【００６４】《実施例》次に、上述した各実施の形態の
効果を確認するために、次に述べる手順で、実際に液晶
調光板８を試作にした。

【００６５】まず、液晶・樹脂複合体２３に用いられる
液晶としては、常光屈折率ｎ_oが樹脂３２の屈折率ｎ_pと
同等の値を持ち、異常光屈折率ｎ_eが樹脂３２の屈折率
ｎ_pと大きな差となる値を持つとき、液晶調光板８の光
散乱現象を顕著にすることができることから、液晶３１
の屈折率異方性Δｎ（＝ｎ_e−ｎ_o）を大きな値にするこ
とができる液晶、例えば屈折率異方性Δｎが大きいネマ
チック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、
またはこれらネマチック液晶、コレステリック液晶、ス
メクチック液晶の混合液晶、または応答速度が速い液
晶、例えばシアノビフェニル系やシアノターフェニル系
の樹脂が適し、さらにこれらの液晶のうち、光源１２で
発生する熱などによっても特性が劣化しない１００℃以
上の耐熱性を持つ液晶が使用される。

【００６６】また、これらの液晶３１と組み合わせる樹
脂３２としては、透明なアクリル樹脂、エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂などのうち、光源１２で発生する熱などに
よっても特性が劣化しない１００℃以上の耐熱性を持つ
樹脂が使用される。

【００６７】そして、これら液晶３１と、樹脂３２と使
用して、液晶・樹脂複合体２３を作成する方法として
は、液晶３１および樹脂３２の構成材料を混ぜ合わせて
均質溶媒にした後、光硬化、熱硬化および反応硬化など
で、樹脂成分のみを硬化させ、液晶３１を析出、凝集さ
せる方法、または液晶３１と樹脂３２とを共通の溶媒に
溶解させた後、溶媒成分だけを揮発させる方法のいずれ
かの方法が使用される。

【００６８】この際、液晶３１の小滴径を大きくした方
が、様々な波長の可視光を均一に散乱させることができ
ることから、液晶３１の小滴径をある程度以上の大き
さ、例えば“０．５μｍ”以上にする必要があるが、あ
まり大きくし過ぎると、散乱量が減少してしまうことか
ら、液晶３１の小滴径が“０．５〜１０μｍ”になるよ
うに、硬化速度を調整する。

【００６９】また、液晶・樹脂複合体２３の構造とし
て、樹脂３２中に液晶３１の小滴を分散させた構造以外
の構造、例えば樹脂３２に対する液晶３１の構成比を大
きくし、液晶３１の小滴が互いに連結し、海綿体状にな
った構造、あるいは樹脂３２を３次元のネットワーク状
にした構造にしても良い。また、このような構造の液晶
・樹脂複合体２３にするとき、他の作成方法、例えば多
孔質樹脂に液晶３１を含浸させる方法などを使用しても
良い。

【００７０】また、このような液晶・樹脂複合体２３
は、自己支持性を持ち、膜厚の制御が容易であることか
ら、超大型の液晶調光板８を作成することができるが、
液晶・樹脂複合体２３を構成する樹脂３２として、軟質
樹脂を使用するときには、液晶・樹脂複合体２３の側面
を支えるために、各透明電極膜２０、２２の間にスペー
サを配設して、十分な散乱特性を持たせるのに必要な間
隔、例えば“５μｍ”以上にする。

【００７１】これらの各条件を満たすように、実際の液
晶調光板８は、液晶３１として、シアノビフェニル系混
合液晶（常光屈折率ｎ_o＝１．５２５、以上光屈折率ｎ_e
＝１．７５４）を使用し、樹脂３２として、紫外線硬化
性ウレタン樹脂（屈折率ｎ_p＝１．５２４）を用い、こ
れら液晶３１と、樹脂３２の均質混合液（配合比１：
１）に、強度１０ｍＷ／ｃｍ²の光強度を持つ紫外線
（波長３６５ｎｍ）を照射して、“１〜３μｍ”程度の
液晶小滴を含む液晶・樹脂複合体２３を作成した。

【００７２】また、各透明電極膜２０、２２としては、
透明基板１９、２１に付着させたＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃：Ｓ
ｎ）を使用し、液晶・樹脂複合体２３の有効面積と厚さ
をそれぞれ１０ｃｍ×１０ｃｍ、厚さを１０μｍにし
た。

【００７３】次に、本発明による照明装置の効果を確認
することを目的として、図５に示す照明装置１ｃを作成
して、液晶調光板８の光透過率と、印加電圧との関係を
測定した。

【００７４】ここで、図１に示すレンズアレー２６を構
成する各レンズ２５と同一の口径、焦点距離を持つよう
に、図５に示すレンズ５１の口径、焦点距離を設定し、
また図１に示す衝立に形成した小穴２７と同じサイズと
なるように、図５に示す衝立５２に小穴５３を形成し、
さらに図１の液晶調光板８、レンズアレー２６、衝立２
８、レンズアレー３０の間の各距離と等しい関係となる
ように、図５に示す液晶調光板８、レンズ５１、衝立５
２、レンズ５４の間の各距離を設定して、図１のレンズ
アレー２６、３０を有する照明光学系の１つに相当する
ように、図５に示す単レンズからなる照明光学系を構成
した。

【００７５】そして、液晶調光板８としては、上述した
手順で、試作した液晶調光板８を使用し、さらにレンズ
５１、５４の焦点距離と、口径とを共に“５ｃｍ”に
し、これら各レンズ５１、５４の焦点距離と一致するよ
うに、液晶調光板８とレンズ５１との距離、レンズ５１
と衝立５２との距離、衝立５２とレンズ５４との距離を
設定した。

【００７６】このように構成した照明装置１ｃを動作さ
せ、調光用電源部７から出力される調光用駆動電圧の電
圧値を変化させたとき、数ミリ秒の応答時間（立ち上が
り時間、立ち下がり時間）で、図６に示すような印加電
圧／透過率特性と、図７に示す波長／透過率特性とを得
ることができた。

【００７７】これらの各グラフから分かるように、可視
光全域に渡り、ほぼ平坦な波長特性にすることができる
ことから、非散乱光のスペクトル成分をほとんど変化さ
せることなく、消光比を“約１００：１”にすることが
できるとともに、レンズ５１の光軸付近の光の透過率を
最大で“８０％”にすることができた（請求項３の効
果）。

【００７８】また、図５に示す照明装置１ｃでは、液晶
調光板８と、衝立５２との距離を高々、１０ｃｍ程度に
すれば良く、また図１に示す照明装置１ａや図４に示す
照明装置１ｂでは、図５に示す各レンズ５１、５４と同
じ焦点距離を持つ各レンズ２５、２９を２次元アレー化
したレンズアレー２６、３０を使用していることから、
図１に示す照明装置１ａや図４に示す照明装置１ｂで
は、照明筐体５の長さを従来のものより格段に短くする
ことができる。

【００７９】この際、レンズアレー２６、３０を構成し
ている各レンズ２５、２９の口径をさらに小さくすれ
ば、これら各レンズ２５、２９の焦点距離をさらに短く
することができ、これによって照明筐体５の長さをさら
に短くすることができるとともに、各レンズ２５、２９
の口径を小さくするにしたがって、Ｆナンバーを大きく
することができることから、両者の相乗効果により、焦
点距離を大幅に短くして、照明装置１ａ、１ｂ全体を一
層、コンパクトにすることができる。

【００８０】また、バルク状のレンズ２５、２９を２次
元的に配置したレンズアレー２６、３０以外のレンズア
レーとして、マイクロレンズを用いることも可能であ
る。

【００８１】この場合、液晶調光板８から衝立２８まで
の距離を数ｍｍ以下にすることができることから、従来
から使用されている一般的な照明装置の前面に、液晶調
光板８、マイクロレンズ、衝立などを含む非散乱光選択
部を取り付けるだけで、本発明による照明装置１ａ、１
ｂと同様に、高い消光比で、電子的に照明光の強さを変
えることができる。

【００８２】また、上述した各実施の形態では、１枚の
液晶調光板８を使用して、光源部６、４０から出射され
る可視光を強度変調するようにしているが、複数の液晶
調光板を重ねて使用して、複数の光学特性を合成した液
晶調光板や特定の光学特性を強調した液晶調光板を作成
し、この液晶調光板によって、光源部６、４０から出射
される可視光を強度変調するようにしても良い。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１の照明装置では、高い耐久性と、高い可動性とを
確保しながら、被写体を均一に照明することができると
ともに、照明光のスペクトル分布を変えることなく、弱
い光強度から強い光強度まで、高速に、かつ連続的に照
明光の光強度を変更することができる。

【００８４】また、請求項２の照明装置では、装置全体
をコンパクトにして、装置の小型化、軽量化を図り、こ
れによって使い勝手を大幅に向上させることができる。

【００８５】また、請求項３の照明装置では、十分な耐
熱性を確保しながら、照明光の光強度を高速に、かつ連
続して可変することができるとともに、消光比を約１０
０：１まで高めることができる。

【００８６】また、請求項４、５の照明装置では、光源
から可視光のみならず、赤外光や紫外光が出射されて
も、これをカットして、液晶調光板に悪影響を与えない
ようにして、この液晶調光板の寿命を長くすることがで
きるとともに、赤外光や紫外光が被写体に照射されるの
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による照明装置の一実施の形態を示す構
成図である。

【図２】図１に示す液晶調光板に光源用駆動電圧を印加
する前の動作例を示す模式図である。

【図３】図１に示す液晶調光板に光源用駆動電圧を印加
したときの動作例を示す模式図である。

【図４】本発明による照明装置の他の実施の形態を示す
構成図である。

【図５】本発明による照明装置の効果を確認するために
作製した照明装置の一例を示す構成図である。

【図６】図５に示す照明装置の印加電圧／透過率特性例
を示すグラフである。

【図７】図５に示す照明装置の波長／透過率特性例を示
すグラフである。

【図８】従来から知られている照明装置の一例を示す構
成図である。

【図９】従来から知られている照明装置の一例を示す構
成図である。

【図１０】従来から知られている照明装置の一例を示す
構成図である。

【図１１】従来から知られている照明装置の一例を示す
構成図である。

【図１２】図１１に示す照明装置の問題を解決すること
ができる照明装置の一例を示す構成図である。

【図１３】図１２に示す照明装置の問題を解決すること
ができる照明装置の一例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ：照明装置、２：光源用電源部、３：
筒状部材、４：閉止板、５：照明筐体、６：光源部、
７：調光用電源部、８：液晶調光板、９：非散乱光選択
部、１０：光源用電源、１１：リード線、１２：光源、
１３：反射鏡、１４：透明基板、１５：誘電体多層膜、
１６：レンズ、１７：調光用電源、１８：リード線、１
９：透明基板、２０：透明電極膜、２１：透明基板、２
２：透明電極膜、２３：液晶・樹脂複合体、２５：レン
ズ、２６：レンズアレー、２７：小穴、２８：衝立、２
９：レンズ、３０：レンズアレー、３１：液晶、３２：
樹脂、４０：光源部、４１：光源、４２：反射鏡、４
３：レンズ、４４：透明基板、４５：透明電極膜、４
６：放熱板、５１：レンズ、５２：衝立、５３：小穴、
５４：レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指定された光強度の照明光を発生して被
写体を照明する照明装置において、被写体を照明するとき、可視光を含む照明光を生成する
光源と、印加電圧に応じた散乱量で、前記光源から出射される照
明光を散乱させる液晶調光板と、平面状に配置された複数のレンズによって、前記液晶調
光板で散乱された照明光を集光し、焦点位置以外に集光
された照明光を遮断しながら、前記焦点位置に集光され
た照明光を透過させた後、平面状に配置された複数のレ
ンズを通して照明光にして出射させる非散乱光選択部
と、を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】請求項１に記載の照明装置において、前記光源と、前記液晶調光板と、前記非散乱光選択部と
を１つの照明筒体内に組み込んだ、ことを特徴とする照
明装置。
【請求項３】請求項１、２のいずれかに記載の照明装
置において、前記液晶調光板は、スポンジ状あるいは３次元のネット
ワーク状に形成された透明な担体膜の連続した孔内にネ
マチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液
晶、またはこれらネマチック液晶、コレステリック液
晶、スメクチック液晶の混合液晶が充填された構造、あ
るいは透明な担体膜中にネマチック液晶、コレステリッ
ク液晶、スメクチック液晶、またはこれらネマチック液
晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の混合液晶
を粒状に分散させた構造を持つ液晶・樹脂複合体を透明
電極膜で挟んだ構造を持つ、ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】請求項１、２、３のいずれかに記載の照
明装置において、前記光源と前記液晶調光板との間に、前記光源から出射
される赤外光もしくは紫外光あるいはこれらの両方を反
射させるとともに、前記光源から出射される可視光を透
過させ、これを照明光として、前記液晶調光板に入射さ
せる誘電体多層膜を設けた、ことを特徴とする照明装置。
【請求項５】請求項１、２、３のいずれかに記載の照
明装置において、前記光源と前記液晶調光板との間に、前記光源から出射
される赤外光もしくは紫外光あるいはこれらの両方を透
過させるとともに、前記光源から出射される可視光を反
射させ、これを照明光として、前記液晶調光板に入射さ
せる誘電体多層膜を設けた、ことを特徴とする照明装置。