WO2024024433A1 - 照明装置、及び照明システム - Google Patents

照明装置、及び照明システム Download PDF

Info

Publication number
WO2024024433A1
WO2024024433A1 PCT/JP2023/024995 JP2023024995W WO2024024433A1 WO 2024024433 A1 WO2024024433 A1 WO 2024024433A1 JP 2023024995 W JP2023024995 W JP 2023024995W WO 2024024433 A1 WO2024024433 A1 WO 2024024433A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light distribution
value
time
fluctuation
processing circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2023/024995
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛 邵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Priority to JP2024536905A priority Critical patent/JP7735573B2/ja
Priority to CN202380056247.2A priority patent/CN119605317A/zh
Publication of WO2024024433A1 publication Critical patent/WO2024024433A1/ja
Priority to US19/034,921 priority patent/US12482435B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source
    • H05B47/105Controlling the light source in response to determined parameters
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source
    • H05B47/16Controlling the light source by timing means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10Controlling the light source
    • H05B47/165Controlling the light source following a pre-assigned programmed sequence; Logic control [LC]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00Command of the display device
    • G09G2310/08Details of timing specific for flat panels, other than clock recovery
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00Control of display operating conditions
    • G09G2320/06Adjustment of display parameters
    • G09G2320/0626Adjustment of display parameters for control of overall brightness
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device and a lighting system.
  • lighting equipment combines a light source such as an LED with a thin lens carved with a prism pattern, and changes the spread of light (hereinafter also referred to as "light distribution") by changing the distance between the light source and the thin lens.
  • a lighting fixture has been disclosed in which the front surface of a transparent light bulb is covered with a liquid crystal light control element and the transmittance of the liquid crystal layer is changed to switch between direct light and scattered light (for example, see Patent Document 1).
  • a lighting control device has been disclosed that changes the brightness of the lighting in a time-series manner to achieve flickering light like a candle flame (for example, Patent Document 2).
  • 1/f fluctuation which is a harmonious combination of regularity and irregularity, is a phenomenon that is universally seen in the natural world, such as the flame of a candle or the babbling of a river, and can provide psychological comfort.
  • a lighting device whose light distribution can be controlled, it is desired to be able to produce the above-mentioned fluctuations.
  • An object of the present invention is to provide a lighting device and a lighting system that can realize dynamic light distribution control using 1/f fluctuation.
  • An illumination device includes a light source, and a light distribution state of light emitted from the light source, which is provided on the optical axis of the light source in a first direction and a second direction different from the first direction.
  • an optical element that is controlled in two directions; and a processing circuit that executes at least a light distribution control process for the optical element, the processing circuit controlling the light distribution that is a set value for executing the light distribution control process. Based on the set value, the light distribution state in at least one of the first direction and the second direction is dynamically controlled independently by 1/f fluctuation.
  • An illumination system includes a light source, and a light distribution state of light emitted from the light source that is provided on the optical axis of the light source in a first direction and a second direction that is different from the first direction.
  • an illumination device comprising: an optical element that is controlled in two directions; and a processing circuit that executes at least a light distribution control process of the optical element; and at least two directions of the illumination device, the first direction and the second direction.
  • a control device capable of changing the light distribution state of the light distribution, and the processing circuit is configured to change the light distribution state in the first direction and the second direction based on a light distribution setting value that is a setting value for executing the light distribution control process.
  • the light distribution state of at least one of the two is dynamically controlled by 1/f fluctuation.
  • FIG. 1A is a side view showing an example of a lighting device according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a perspective view showing an example of an optical element according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the first substrate viewed from the Dz direction.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the second substrate viewed from the Dz direction.
  • FIG. 4 is a perspective view of a liquid crystal cell in which a first substrate and a second substrate are stacked in the Dz direction.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A' shown in FIG.
  • FIG. 6A is a diagram showing the alignment direction of the alignment film of the first substrate.
  • FIG. 6B is a diagram showing the alignment direction of the alignment film of the second substrate.
  • FIG. 6A is a diagram showing the alignment direction of the alignment film of the first substrate.
  • FIG. 6B is a diagram showing the alignment direction of the alignment film of the second substrate.
  • FIG. 7 is a diagram of the laminated structure of the optical element according to the embodiment.
  • FIG. 8A is a conceptual diagram for explaining a change in the shape of light caused by the optical element according to the embodiment.
  • FIG. 8B is a conceptual diagram for explaining a change in the shape of light caused by the optical element according to the embodiment.
  • FIG. 8C is a conceptual diagram for explaining a change in the shape of light caused by the optical element according to the embodiment.
  • FIG. 8D is a conceptual diagram for explaining a change in the shape of light caused by the optical element according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram conceptually explaining light distribution control by the lighting device according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a control block configuration of the lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a control block configuration of the lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the correspondence between the state value of the setting circuit and each setting value.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of light distribution control processing in the lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a sub-flowchart illustrating an example of light distribution fluctuation control processing in the lighting device according to the first embodiment.
  • FIG. 14 is a sub-flowchart illustrating an example of light distribution fluctuation control processing in the lighting device according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram showing a first calculation example of intermediate gradation.
  • FIG. 16 is a diagram showing a second calculation example of intermediate gradations.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lighting system.
  • FIG. 18 is an external view showing an example of a control device.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing an example of a touch detection area in a touch sensor.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a display mode of a setting change screen of the control device.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of a control block configuration of the control device.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a control block configuration of the lighting device according to the second embodiment.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating an example of light distribution control processing in the lighting system according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating an example of a light distribution setting value change interrupt process.
  • FIG. 1A is a side view showing an example of a lighting device according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a perspective view showing an example of an optical element according to an embodiment.
  • the illumination device 1 includes a light source 4, a reflector 4a, and an optical element 100.
  • the optical element 100 includes a first liquid crystal cell 2_1, a second liquid crystal cell 2_2, a third liquid crystal cell 2_3, and a fourth liquid crystal cell 2_4.
  • the light source 4 is composed of, for example, a light emitting diode (LED).
  • the reflector 4a is a component that focuses the light from the light source 4 onto the optical element 100.
  • the Dz direction indicates the direction in which light is emitted from the light source 4 and the reflector 4a.
  • the optical element 100 is configured by stacking a first liquid crystal cell 2_1, a second liquid crystal cell 2_2, a third liquid crystal cell 2_3, and a fourth liquid crystal cell 2_4 in the Dz direction.
  • the optical element 100 is stacked in the order of a first liquid crystal cell 2_1, a second liquid crystal cell 2_2, a third liquid crystal cell 2_3, and a fourth liquid crystal cell 2_4 from the light source 4 side (lower side of FIG. 1B). It is configured.
  • FIG. 1B the Dz direction indicates the direction in which light is emitted from the light source 4 and the reflector 4a.
  • the optical element 100 is configured by stacking a first liquid crystal cell 2_1, a second liquid crystal cell 2_2, a third liquid crystal cell 2_3, and a fourth liquid crystal cell 2_4 in the Dz direction.
  • the optical element 100 is stacked in the order of a first liquid crystal
  • one direction of the plane parallel to the laminated surfaces of the first liquid crystal cell 2_1, second liquid crystal cell 2_2, third liquid crystal cell 2_3, and fourth liquid crystal cell 2_4 perpendicular to the Dz direction is the Dx direction (the first direction ), and the direction perpendicular to both the Dx direction and the Dz direction is the Dy direction (second direction).
  • the first liquid crystal cell 2_1, the second liquid crystal cell 2_2, the third liquid crystal cell 2_3, and the fourth liquid crystal cell 2_4 each have a similar configuration.
  • the first liquid crystal cell 2_1 and the fourth liquid crystal cell 2_4 are liquid crystal cells for p-wave polarization.
  • the second liquid crystal cell 2_2 and the third liquid crystal cell 2_3 are liquid crystal cells for s-wave polarization.
  • the first liquid crystal cell 2_1, the second liquid crystal cell 2_2, the third liquid crystal cell 2_3, and the fourth liquid crystal cell 2_4 are also collectively referred to as "liquid crystal cell 2.”
  • the liquid crystal cell 2 includes a first substrate 5 and a second substrate 6.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the first substrate viewed from the Dz direction.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the second substrate viewed from the Dz direction.
  • the drive electrodes are visible through the substrate, the drive electrodes and wiring are shown in solid lines for ease of understanding.
  • FIG. 4 is a perspective view of a liquid crystal cell in which a first substrate and a second substrate are stacked in the Dz direction. In FIG. 4 as well, for ease of understanding, the driving electrodes and wiring on the second substrate side are shown with solid lines, and the driving electrodes and wiring on the first substrate side are shown with dotted lines.
  • FIG. 4 is a perspective view of a liquid crystal cell in which a first substrate and a second substrate are stacked in the Dz direction. In FIG. 4 as well, for ease of understanding, the driving electrodes and wiring on the second substrate side are shown with solid lines, and the driving electrodes and wiring on the first substrate side are shown
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line A-A' shown in FIG. Note that in FIGS. 2, 3, 4, and 5, the drive electrodes 10a, 10b of the first substrate 5 extend in the Dx direction, and the drive electrodes 13a, 13b of the second substrate 6 extend in the Dy direction.
  • a third liquid crystal cell 2_3 and a fourth liquid crystal cell 2_4 are illustrated.
  • the liquid crystal cell 2 includes a liquid crystal layer 8 between a first substrate 5 and a second substrate 6, the periphery of which is sealed with a sealant 7.
  • the liquid crystal layer 8 modulates the light passing through the liquid crystal layer 8 depending on the state of the electric field.
  • the liquid crystal molecules positive nematic liquid crystals are used, but other liquid crystals having similar effects may also be used.
  • the liquid crystal layer 8 side of the base material 9 of the first substrate 5 there are a plurality of drive electrodes 10a, 10b and a plurality of metals that supply drive voltages to be applied to these drive electrodes 10a, 10b. It includes wirings 11a and 11b, and a plurality of metal wirings 11c and 11d that supply a driving voltage to be applied to a plurality of driving electrodes 13a and 13b (see FIG. 3) provided on a second substrate 6, which will be described later.
  • the metal wirings 11a, 11b, 11c, and 11d are provided in the wiring layer of the first substrate 5.
  • the metal wirings 11a, 11b, 11c, and 11d are provided at intervals in the wiring layer on the first substrate 5.
  • the plurality of drive electrodes 10a, 10b may be simply referred to as “drive electrodes 10.” Furthermore, the plurality of metal interconnects 11a, 11b, 11c, and 11d may be referred to as "first metal interconnects 11.” As shown in FIG. 2, in the third liquid crystal cell 2_3 and the fourth liquid crystal cell 2_4, the drive electrode 10 on the first substrate 5 extends in the Dx direction. Note that in the first liquid crystal cell 2_1 and the second liquid crystal cell 2_2, the drive electrode 10 on the first substrate 5 extends in the Dy direction.
  • the plurality of drive electrodes 13a and 13b may be simply referred to as "drive electrodes 13.”
  • the plurality of metal interconnects 14a and 14b may be referred to as "second metal interconnects 14.”
  • the drive electrode 13 on the second substrate 6 extends in the Dy direction. Note that in the first liquid crystal cell 2_1 and the second liquid crystal cell 2_2, the drive electrode 13 on the second substrate 6 extends in the Dx direction.
  • the drive electrode 10 and the drive electrode 13 are transparent electrodes formed of a transparent conductive material (transparent conductive oxide) such as ITO (Indium Tin Oxide).
  • the first substrate 5 and the second substrate 6 are transparent substrates made of glass, resin, or the like.
  • the first metal wiring 11 and the second metal wiring 14 are made of at least one metal material selected from aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), molybdenum (Mo), or an alloy thereof. Further, the first metal wiring 11 and the second metal wiring 14 may be a laminate made of one or more of these metal materials. At least one metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), molybdenum (Mo), or an alloy thereof has a lower resistance than a transparent conductive oxide such as ITO.
  • the metal wiring 11c of the first substrate 5 and the metal wiring 14a of the second substrate 6 are connected by a conductive portion 15a made of, for example, a conductive paste. Further, the metal wiring 11d of the first substrate 5 and the metal wiring 14b of the second substrate 6 are connected by a conductive portion 15b made of, for example, a conductive paste.
  • connection terminal portion 16a that is connected to a flexible printed circuit (FPC) (not shown) is provided.
  • FPC flexible printed circuit
  • connection terminal portions 16a and 16b each include four connection terminals corresponding to the metal wirings 11a, 11b, 11c, and 11d.
  • connection terminal portions 16a and 16b are provided on the wiring layer of the first substrate 5.
  • a driving voltage is applied to the driving electrodes 10a, 10b on the first substrate 5 and the driving electrodes 13a, 13b on the second substrate 6 from the FPC connected to the connecting terminal part 16a or 16b. Supplied.
  • the connection terminal parts 16a and 16b may be simply referred to as "the connection terminal part 16.”
  • a first substrate 5 and a second substrate 6 overlap in the Dz direction (light irradiation direction), and a plurality of drive electrodes on the first substrate 5 overlap when viewed from the Dz direction. 10 and the plurality of drive electrodes 13 on the second substrate 6 intersect.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 8 is controlled by supplying drive voltages to the plurality of drive electrodes 10 on the first substrate 5 and the plurality of drive electrodes 13 on the second substrate 6, respectively.
  • the orientation direction of the molecules 17 can be controlled.
  • the area in which the orientation direction of the liquid crystal molecules 17 in the liquid crystal layer 8 can be controlled is referred to as an "effective area AA.”
  • an effective area AA By changing the refractive index distribution of the liquid crystal layer 8 in this effective area AA, it becomes possible to control the degree of diffusion of light transmitted through the effective area AA of the liquid crystal cell 2.
  • the area where the liquid crystal layer 8 is sealed with the sealing material 7 is referred to as a "peripheral area GA" (see FIG. 5).
  • the drive electrode 10 (drive electrode 10a in FIG. 5) is covered with the alignment film 18. Further, in the effective area AA of the second substrate 6, the drive electrodes 13 (drive electrodes 13a and 13b in FIG. 5) are covered by the alignment film 19.
  • the orientation film 18 and the orientation film 19 have different orientation directions of liquid crystal molecules.
  • FIG. 6A is a diagram showing the alignment direction of the alignment film of the first substrate.
  • FIG. 6B is a diagram showing the alignment direction of the alignment film of the second substrate.
  • the alignment direction of the alignment film 18 of the first substrate 5 and the alignment direction of the alignment film 19 of the second substrate 6 are directions that intersect with each other in plan view. Specifically, as shown by the solid line arrow in FIG. 6A, the alignment direction of the alignment film 18 of the first substrate 5 is perpendicular to the extending direction of the drive electrodes 10a and 10b, which is shown by the broken line arrow in FIG. 6A. Further, as shown by the solid line arrow in FIG. 6B, the alignment direction of the alignment film 19 of the second substrate 6 is perpendicular to the extending direction of the drive electrodes 13a and 13b, which is shown by the broken line arrow in FIG. 6B.
  • the extending direction of each of these drive electrodes 10, 13 and the alignment direction of the alignment films 18, 19 covering it are perpendicular to each other, but these may be made at an angle other than orthogonal, for example, 85° to 90°. It does not matter if they intersect within the angular range. Further, it is preferable that the drive electrodes 10 on the first substrate 5 side and the drive electrodes 13 on the second substrate 6 side are perpendicular to each other, but they may also intersect at an angle of 85° to 90°, for example. do not have.
  • the alignment direction of the alignment films 18 and 19 is formed by a rubbing process or a photo alignment process.
  • FIG. 7 is a diagram of the laminated structure of the optical element according to the embodiment.
  • 8A, FIG. 8B, FIG. 8C, and FIG. 8D are conceptual diagrams for explaining changes in the shape of light caused by the optical element according to the embodiment. 8A, FIG. 8B, FIG. 8C, and FIG. 8D show examples in which a potential difference is generated between each drive electrode of the shaded substrate of each liquid crystal cell 2.
  • the optical element 100 is provided on the optical axis of the light source 4 shown by the dashed line, and as described above, from the light source 4 side (lower side in FIG. 7), the first liquid crystal cell 2_1, the first liquid crystal cell 2_1, the A second liquid crystal cell 2_2, a third liquid crystal cell 2_3, and a fourth liquid crystal cell 2_4 are stacked in this order.
  • the third liquid crystal cell 2_3 and the fourth liquid crystal cell 2_4 are stacked while being rotated by 90 degrees with respect to the first liquid crystal cell 2_1 and the second liquid crystal cell 2_2.
  • the alignment direction of the alignment film intersects on the first substrate 5 side and the second substrate 6 side, as shown in FIGS. 6A and 6B.
  • the direction of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 8 gradually changes from the Dx direction to the Dy direction (or from the Dy direction to the Dx direction) as it goes from the first substrate 5 side to the second substrate 6 side.
  • the polarization component of the transmitted light rotates along the axis.
  • the polarized light component that was a p-polarized light component on the first substrate 5 side changes to an s-polarized light component as it moves toward the second substrate 6, and the polarized light that was an s-polarized light component on the first substrate 5 side changes to an s-polarized light component as it moves toward the second substrate 6 side.
  • the component changes to a p-polarized component as it moves toward the second substrate 6 side.
  • Such rotation of polarized light components may be referred to as optical rotation.
  • FIG. 8A shows a state in which no potential is generated between adjacent electrodes of each liquid crystal cell 2. In this case, only optical rotation occurs in each liquid crystal cell 2, and none of the polarized light components is diffused.
  • the liquid crystal molecules are aligned in an arc shape between the electrodes, and this Accordingly, a refractive index distribution is formed in the liquid crystal layer 8 along the Dx direction.
  • the refractive index distribution acts on the polarized light component parallel to the Dx direction (the p polarized light component in FIG. 8B), thereby causing the p polarized light component to be diffused in the Dx direction. do.
  • the s-polarized light component is diffused in the Dy direction. That is, the polarized light component that changed from the p-polarized light component to the s-polarized light component while passing through the liquid crystal layer 8 of the first liquid crystal cell 2_1 will now be diffused in the Dy direction as well.
  • the s-polarized light component when it enters the first liquid crystal cell 2_1 undergoes optical rotation while passing through the liquid crystal layer 8, but since it becomes a polarized light component that intersects with any refractive index distribution, it is only rotated without being diffused. It passes through the first liquid crystal cell 2_1.
  • the degree of light diffusion in each direction depends on the potential difference between adjacent drive electrodes 10a and 10b (or between drive electrodes 13a and 13b). If the potential difference between the drive electrodes 10a and 10b (or between the drive electrodes 13a and 13b) is a predefined maximum potential difference (for example, 30 [V]), the spread of light in that direction will be the maximum (100 [%]). , if no potential difference is generated at all, no light spreads in that direction (0 [%]). Alternatively, if the potential difference between the drive electrodes 10a and 10b (or between the drive electrodes 13a and 13b) is 50% (for example, 15V) of the maximum potential difference, the spread of light in that direction is 50%. becomes. Note that if the relationship between the voltage difference and the spread of light is not linear, it is possible to set the voltage difference to another potential difference instead of 15 [V].
  • each liquid crystal cell 2 has a wide gap (also referred to as a cell gap) between the substrates (between the first substrate 5 and the second substrate 6), which is approximately 30 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the effect of the electric field formed on one substrate on the other substrate is suppressed as much as possible.
  • the drive voltage that generates the potential difference between the adjacent drive electrodes 10a and 10b (or between the drive electrodes 13a and 13b) is a so-called AC square wave, and it goes without saying that this prevents the burn-in of liquid crystal molecules. .
  • each alignment film the extending direction of the drive electrode of each substrate, and the angle formed between these may be determined depending on the characteristics of the liquid crystal employed and the optical characteristics desired to be applied to the entire optical element 100 or the liquid crystal cell 2. It can be changed as appropriate.
  • a configuration in which four first liquid crystal cells 2_1, a second liquid crystal cell 2_2, a third liquid crystal cell 2_3, and a fourth liquid crystal cell 2_4 are stacked is described for the optical element 100;
  • a configuration in which two or three liquid crystal cells 2 are stacked, or a configuration in which five or more liquid crystal cells 2 are stacked can also be adopted.
  • the illumination device 1 having the above-described configuration, by controlling the drive voltage of each liquid crystal cell 2, light incident on the optical element from the light source 4 is directed in the Dx direction (horizontal diffusion direction) and the Dy direction (vertical diffusion direction). control in two directions (direction).
  • the above-mentioned vertical diffusion and horizontal diffusion may be collectively referred to as light diffusion.
  • the shape of the light is the shape of light appearing on a plane parallel to the output surface of the optical element, and may also be referred to as a light distribution shape.
  • control of the degree of light diffusion in the present disclosure will be described with reference to FIG. 9.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram conceptually explaining control of light diffusion degree by the lighting device according to the embodiment.
  • FIG. 9 shows the irradiation range of light on the virtual plane xy perpendicular to the Dz direction. Note that the outline of the actual irradiation range becomes somewhat unclear due to the distance to the light source 4, light diffraction phenomenon, and the like.
  • the light distribution shape in the Dx direction changes depending on the drive voltage applied to the drive electrode 10 or the drive electrode 13 extending in the Dy direction in each liquid crystal cell 2.
  • Such diffusion of light in the Dx direction may be referred to as lateral diffusion.
  • the light distribution shape in the Dy direction changes depending on the drive voltage applied to the drive electrode 10 or the drive electrode 13 extending in the Dx direction in the first to fourth liquid crystal cells.
  • Such diffusion of light in the Dy direction may be referred to as vertical diffusion.
  • the minimum diffusivity of horizontal diffusion and vertical diffusion is 0 [%], and the maximum diffusivity is 100 [%]. More specifically, when the lateral diffusivity is 0%, a drive electrode that functions to widen the light distribution state in the Dx direction (for example, a drive electrode that extends in the Dy direction on the first substrate 5 of the first liquid crystal cell 2_1) The drive electrode 10) does not affect the refractive index distribution of the liquid crystal layer 8. In this case, there is either no potential difference between the adjacent drive electrodes 10a and 10b, or no potential is supplied to the electrodes.
  • the drive electrode that functions to widen the light distribution state in the Dx direction (for example, the drive electrode 10 extending in the Dy direction on the first substrate 5 of the first liquid crystal cell 2_1) has the greatest effect on the refractive index distribution of the liquid crystal layer 8.
  • the potential difference between the adjacent drive electrodes 10a and 10b is set to the maximum potential difference (for example, 30 [V]) in the optical element 100.
  • the potential difference between the adjacent drive electrodes 10a and 10b is greater than 0 [V] and smaller than the maximum potential difference (for example, 30 [V]).
  • a potential adjusted to is applied to the electrode. The same applies to vertical diffusion.
  • a contour a shown in FIG. 9 exemplifies the irradiation range when both the horizontal diffusivity and the vertical diffusivity are 100%.
  • a contour b shown in FIG. 9 illustrates an irradiation range when the horizontal diffusivity is 100 [%] and the vertical diffusivity is 0 [%].
  • a contour c shown in FIG. 9 exemplifies the irradiation range when the horizontal diffusivity is 0 [%] and the vertical diffusivity is 100 [%].
  • the contour d shown in FIG. 9 illustrates the irradiation range when both the horizontal diffusivity and the vertical diffusivity are 0 [%]. That is, the contour d shows the light distribution state when the light from the light source 4 is emitted without being controlled in any way by the optical element 100 (so to speak, it passes through the optical element 100 as it is).
  • the horizontal and vertical diffusivity of the light emitted from the optical element 100 can be controlled.
  • the light distribution shape of the emitted light from the lighting device 1 can be changed.
  • the control for changing the light distribution shape of the light emitted from the lighting device 1 will also be referred to as "light distribution control.”
  • a lighting device 1 that can control light distribution in two directions, the Dx direction and the Dy direction, is exemplified, but parameters that can be controlled in the lighting device 1 are not limited to light distribution (spread of light).
  • the lighting device 1 may have a mode in which dimming control is possible.
  • the controllable parameters in the lighting device 1 may include dimming (brightness).
  • the following describes the configuration and operation of a lighting device 1 capable of controlling light distribution in two directions, the Dx direction and the Dy direction, that can dynamically control the light distribution state in the two directions, the Dx direction and the Dy direction, using 1/f fluctuation. explain.
  • dynamic light distribution control using 1/f fluctuation may be simply referred to as “fluctuation control.”
  • dynamic light distribution control using 1/f fluctuation in the present disclosure refers to control in which the magnitude of fluctuation (light distribution shape) changes with time.
  • dynamic light distribution control using 1/f fluctuation in the present disclosure refers to control in which the light distribution shape changes over time due to 1/f fluctuation.
  • the Dx direction is assumed to be the H direction (first direction)
  • the Dy direction is assumed to be the V direction (second direction).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a control block configuration of the lighting device according to the first embodiment.
  • the illumination device 1 according to the embodiment includes an electrode drive circuit 112, a memory circuit 113, and a processing circuit 114 as control blocks for controlling the optical element 100 described above.
  • the processing circuit 114 is composed of a microcomputer for executing light distribution control and dimming control of the lighting device 1.
  • the electrode drive circuit 112 supplies a drive voltage to each drive electrode 10 and 13 of each liquid crystal cell 2 of the optical element 100 based on the processing result in the processing circuit 114. Processing in the processing circuit 114 will be described later.
  • the storage circuit 113 includes, for example, an internal memory installed in a microcomputer that constitutes the processing circuit 114.
  • the storage area of the storage circuit 113 stores a light distribution set value S0h in the H direction and a light distribution set value S0v in the V direction of the lighting device 1.
  • the direction of lateral diffusion is assumed to be the H direction
  • the degree of diffusion in the lateral direction is assumed to be the light distribution setting value in the H direction
  • the direction of vertical diffusion is taken as the V direction
  • the degree of diffusion in the vertical direction (vertical diffusivity) is taken as the light distribution setting value in the V direction.
  • the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 are, for example, settings stored in the storage area of the storage circuit 113 when the lighting device 1 was operated last time. It may be a value, or it may be transmitted from a control device (not shown) and stored in a storage area of the storage circuit 113.
  • intermediate data of processing in the processing circuit 114 is temporarily stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • the storage circuit 113 includes a setting circuit 113_1 for setting various setting items such as enabling or disabling the fluctuation control and a fluctuation width that defines the range of change in the light distribution value due to the fluctuation control.
  • the setting circuit 113_1 is exemplified by, for example, a DIP switch (Dual In-line Package switch) that can set each setting item.
  • the setting circuit 113_1 is exemplified to have a configuration including a plurality of two-state switch circuits of "0" and "1", for example.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the correspondence between the state value of the setting circuit and each set value.
  • the setting circuit 113_1 includes four switch circuits, and is configured such that the upper two bits enable or disable the fluctuation control, and the lower two bits set the fluctuation width.
  • the setting value items include enabling or disabling of fluctuation control of dimming (brightness) (dimming fluctuation control), and fluctuation width.
  • the dimming fluctuation width when the dimming fluctuation control is enabled (the upper two bits are "01") is "00" in the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1. It is set as “5 [%]”. Further, when the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "01”, it is set as “10 [%]”. Further, when the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "10”, it is set as "20 [%]”. Further, when the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "11”, it is set as "30 [%]".
  • the light distribution fluctuation width when the light distribution fluctuation control is enabled (the upper two bits are “10") is "00" in the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1. It is set as “5 [%]”. Further, when the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "01”, it is set as “10 [%]”. Further, when the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "10”, it is set as "20 [%]”. Further, when the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "11”, it is set as "30 [%]".
  • the dimming fluctuation width and the light distribution fluctuation width when both the dimming fluctuation control and the light distribution fluctuation control are valid are determined by the setting circuit 113_1.
  • the lower two bits of the state value are "00”, it is set as "5 [%]”.
  • the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "01”, it is set as "10 [%]”.
  • the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "10
  • the lower two bits of the state value of the setting circuit 113_1 are "11”, it is set as "30 [%]”.
  • the number of switches in the setting circuit 113_1 is not limited to the above. Specifically, for example, by setting the number of switches for setting the fluctuation width to three or more, the number of fluctuation width options can be increased. Furthermore, for example, the light distribution fluctuation width in the H direction and the light distribution fluctuation width in the V direction in the light distribution fluctuation control may be set to different values. In this case, for example, the total value of the light distribution fluctuation width in the H direction and the light distribution fluctuation width in the V direction in the light distribution fluctuation control may be a predetermined value (for example, 100 [%]), Furthermore, in the light distribution fluctuation control, only one of the light distribution fluctuation width in the H direction and the light distribution fluctuation width in the V direction may be set.
  • the following description will describe light distribution fluctuation control, and will omit description of dimming fluctuation control.
  • the number of switches in the setting circuit 113_1 for setting whether fluctuation control is enabled or disabled is set to 1, and "0" disables fluctuation control, and "1" disables fluctuation control. It's okay.
  • each setting item such as enabling or disabling the fluctuation control and fluctuation width in the fluctuation control may be, for example, a setting value stored in the storage area of the storage circuit 113 when the lighting device 1 was operated last time.
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of light distribution control processing in the lighting device according to the first embodiment.
  • the processing circuit 114 reads a state value from the setting circuit 113_1 of the storage circuit 113 (step S101), and determines whether fluctuation control is effective based on the state value (step S101). Step S102). Specifically, the processing circuit 114 reads the state value of the setting circuit 113_1, and determines that the fluctuation control is effective when the upper two bits of the state value are "10". Further, the processing circuit 114 determines that the fluctuation control is invalid when the upper two bits of the state value are "00".
  • a description of the case where the upper two bits of the state value are "01" or "11” will be omitted.
  • step S102 If the fluctuation control is invalid (step S102; No), specifically, if the upper two bits of the setting circuit 113_1 are "00", the processing circuit 114 controls the H direction stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • the light distribution setting value S0h and the light distribution setting value S0v in the V direction are read out (step S103), and the light distribution setting value S0h and the light distribution setting value S0v expressed as a percentage from 0 [%] to 100 [%] are These are converted into light distribution gradation values Dh and Dv of the optical element 100, respectively (step S104), and output to the electrode drive circuit 112.
  • the light distribution gradation value Dh in the H direction is expressed by the following equation (1).
  • the light distribution gradation value Dv in the V direction is expressed by the following equation (2).
  • the light distribution gradation of the optical element 100 is, for example, "255".
  • the light distribution gradation values Dh and Dv are 8-bit data.
  • the light distribution gradation of the optical element 100 is not limited to "255". In other words, the light distribution gradation values Dh and Dv are not limited to 8-bit data.
  • the present disclosure is not limited by the light distribution gradation of the optical element 100.
  • the electrode drive circuit 112 supplies drive voltages corresponding to the light distribution gradation values Dh and Dv output from the processing circuit 114 to each drive electrode 10 and 13 of each liquid crystal cell 2 of the optical element 100. Thereby, the light distribution state is controlled according to the light distribution set value S0h in the H direction and the light distribution set value S0v in the V direction.
  • the processing circuit 114 determines whether the power of the lighting device 1 is controlled to be turned off (step S105), and if the power of the lighting device 1 is not controlled to be turned off (step S105; No), repeats the process of step S105. When this is executed and the power of the lighting device 1 is controlled to be turned off (step S105; Yes), the light distribution control process ends.
  • step S102 When the fluctuation control is valid (step S102; Yes), specifically, when the upper two bits of the setting circuit 113_1 are "10", the processing circuit 114 controls the H direction stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • the light distribution setting value S0h in the V direction and the light distribution setting value S0v in the V direction are read (step S106), and a fluctuation range defined as a change range of the light distribution value in the light distribution fluctuation control process to be described later is set.
  • the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 will also be referred to as "initial setting values.”
  • the processing circuit 114 sets the fluctuation width ⁇ to 5% and sets the lower and upper limits of the fluctuation range of the light distribution value. do.
  • the processing circuit 114 sets the fluctuation width ⁇ to 10% and sets the lower and upper limits of the fluctuation range of the light distribution value.
  • the processing circuit 114 sets the fluctuation width ⁇ to 20% and sets the lower and upper limits of the fluctuation range of the light distribution value.
  • the processing circuit 114 sets the fluctuation width ⁇ to 30% and sets the lower and upper limits of the fluctuation range of the light distribution value.
  • the upper limit value Shmax of the fluctuation range of the light distribution value Sh with respect to the light distribution set value S0h in the H direction is set (steps S011 to S013).
  • the processing circuit 114 determines whether the value obtained by adding the fluctuation width ⁇ to the light distribution setting value S0h in the H direction is less than or equal to 100% (step S011). If the value obtained by adding the fluctuation width ⁇ to the light distribution set value S0h is less than or equal to 100% (step S011; Yes), the processing circuit 114 determines the upper limit of the fluctuation range of the light distribution value Sh with respect to the light distribution set value S0h. Shmax is set to S0h+ ⁇ [%] (step S012) and stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • step S011 If the value obtained by adding the fluctuation width ⁇ to the light distribution set value S0h exceeds 100 [%] (step S011; No), the processing circuit 114 determines the upper limit of the fluctuation range of the light distribution value Sh with respect to the light distribution set value S0h.
  • the value Shmax is set to 100[%] (step S013) and stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • the lower limit value Shmin of the fluctuation range of the light distribution value Sh with respect to the light distribution set value S0h in the H direction is set (steps S021 to S023).
  • the processing circuit 114 determines whether the value obtained by subtracting the fluctuation width ⁇ from the light distribution setting value S0h in the H direction is 0 [%] or more (step S021). If the value obtained by subtracting the fluctuation width ⁇ from the light distribution set value S0h is 0 [%] or more (step S021; Yes), the processing circuit 114 determines the lower limit of the fluctuation range of the light distribution value Sh with respect to the light distribution set value S0h. Shmin is set to S0h- ⁇ [%] (step S022) and stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • step S021 If the value obtained by subtracting the fluctuation width ⁇ from the light distribution set value S0h is less than 0 [%] (step S021; No), the processing circuit 114 determines the lower limit of the fluctuation range of the light distribution value Sh with respect to the light distribution set value S0h.
  • the value Shmin is set to 0 [%] (step S023) and stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • the upper limit value Svmax of the fluctuation range of the light distribution value Sv with respect to the light distribution set value S0v in the V direction is set (steps S031 to S033).
  • the processing circuit 114 determines whether the value obtained by adding the fluctuation width ⁇ to the light distribution setting value S0v in the V direction is less than or equal to 100% (step S031). If the value obtained by adding the fluctuation width ⁇ to the light distribution set value S0v is 100% or less (step S031; Yes), the processing circuit 114 determines the upper limit of the fluctuation range of the light distribution value Sv with respect to the light distribution set value S0v. Svmax is set to S0v+ ⁇ [%] (step S032) and stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • step S031 If the value obtained by adding the fluctuation width ⁇ to the light distribution set value S0v exceeds 100 [%] (step S031; No), the processing circuit 114 determines the upper limit of the fluctuation range of the light distribution value Sv with respect to the light distribution set value S0v.
  • the value Svmax is set to 100 [%] (step S033) and is stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • the lower limit value Svmin of the fluctuation range of the light distribution value Sv with respect to the light distribution set value S0v in the V direction is set (steps S041 to S043).
  • the processing circuit 114 determines whether the value obtained by subtracting the fluctuation width ⁇ from the light distribution setting value S0v in the V direction is 0 [%] or more (step S041). If the value obtained by subtracting the fluctuation width ⁇ from the light distribution set value S0v is 0 [%] or more (step S041; Yes), the processing circuit 114 determines the lower limit of the fluctuation range of the light distribution value Sv with respect to the light distribution set value S0v. Svmin is set to S0v- ⁇ [%] (step S042) and stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • step S041 If the value obtained by subtracting the fluctuation width ⁇ from the light distribution set value S0v is less than 0 [%] (step S041; No), the processing circuit 114 determines the lower limit of the fluctuation range of the light distribution value Sv with respect to the light distribution set value S0v.
  • the value Svmin is set to 0 [%] (step S043) and stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • Setting process of the upper limit value Shmax of the fluctuation range of the light distribution value Sh (steps S011 to S013), setting process of the lower limit value Shmin of the fluctuation range of the light distribution value Sh (steps S021 to S023), fluctuation of the light distribution value Sv
  • the execution order of the process for setting the upper limit value Svmax of the range (steps S031 to S033) and the process for setting the lower limit value Svmin of the fluctuation range of the light distribution value Sv (steps S041 to S043) is not limited to the above. Alternatively, each of these setting processes may be processed in parallel.
  • the processing circuit 114 generates a first light distribution value Sh in the H direction expressed as a percentage from 0 [%] to 100 [%] as pre-processing for executing the light distribution fluctuation control process (step S200) to be described later.
  • (t) and the first light distribution value Sv(t) in the V direction are converted into light distribution gradation values Dh(t) and Dv(t) in the optical element 100, respectively, and output to the electrode drive circuit 112 ( Step S108).
  • the light distribution gradation value Dh(t) in the H direction is expressed by the following equation (3).
  • the light distribution gradation value Dv(t) in the V direction is expressed by the following equation (4).
  • the electrode drive circuit 112 supplies drive voltages according to the light distribution gradation values Dh(t) and Dv(t) output from the processing circuit 114 to each drive electrode 10 and 13 of each liquid crystal cell 2 of the optical element 100. do.
  • the light distribution state is controlled in accordance with the initial setting values (H-direction light distribution setting value S0h and V-direction light distribution setting value S0v) stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • FIG. 13 is a sub-flowchart illustrating an example of light distribution fluctuation control processing in the lighting device according to the first embodiment.
  • the sub-flowchart shown in FIG. 13 corresponds to the light distribution fluctuation control process (step S200) in the light distribution control process shown in FIG.
  • an intermittent chaos method is used as an algorithm for realizing dynamic light distribution control using 1/f fluctuation.
  • the variable X(t+1) at time t+1 is represented by the variable X(t) at time t (0.0 ⁇ X(t) ⁇ 1.0). More specifically, the variable X(t+1) at time t+1 is expressed by the following equation (5) when 0.0 ⁇ X(t) ⁇ 0.5, and 0.5 ⁇ X(t) In the case of ⁇ 1.0, it is expressed by the following formula (6).
  • the variable X(t+1) is a target value at time t+1 after time t.
  • the execution interval of the light distribution fluctuation control process (that is, the time from time t to time t+1) is, for example, 100 [ms]. The present disclosure is not limited by the execution interval of the light distribution fluctuation control process.
  • the execution interval of the light distribution fluctuation control process (step S200) is controlled by the timer value tf. That is, the time-up value TF of the timer value tf corresponds to the execution interval of the light distribution fluctuation control process.
  • the timer value tf is reset at the start of the light distribution fluctuation control process.
  • a second light distribution value Sh(t+1) which is a target light distribution value in the H direction at time t+1.
  • the first light distribution value Sh(t) in the H direction at time t is defined by the following equation (7), where the variable X(t) at time t in the intermittent chaos method is the first variable Xh(t) in the H direction. .
  • the processing circuit 114 reads out the upper limit value Shmax and lower limit value Shmin of the fluctuation range of the light distribution value Sh stored in the storage area of the storage circuit 113 (step S201), and calculates the following equation (8), which is a modification of the above equation (7). is used to calculate the first variable Xh(t) at time t (step S202). It is assumed that the following equation (8) is stored in a storage area of the storage circuit 113, for example.
  • the processing circuit 114 calculates the second variable Xh(t+1) in the H direction at time t+1. Specifically, the processing circuit 114 determines whether the first variable Xh(t) in the H direction calculated in step S202 is less than 0.5 (step S203), and determines whether Xh(t) ⁇ 0.5. If so (step S203; Yes), the second variable Xh(t+1) in the H direction at time t+1 is calculated using the following equation (9), which is a modification of the above equation (5) (step S204). If Xh(t) ⁇ 0.5 (step S203; No), calculate the second variable Xh(t+1) in the H direction at time t+1 using the following equation (10), which is a modification of the above equation (6). (Step S205). It is assumed that the following equations (9) and (10) are stored in a storage area of the storage circuit 113, for example.
  • the processing circuit 114 determines whether the second variable Xh(t+1) in the H direction calculated in step S204 or step S205 is greater than or equal to 0.01 and less than or equal to 0.99 (step S206). If 0.01 ⁇ Xh(t+1) ⁇ 0.99 (step S206; Yes), the process advances to step S208.
  • the second variable Xh(t+1) in the H direction is less than 0.01 (0 ⁇ Xh(t+1) ⁇ 0.01) or greater than 0.99 (0.99 ⁇ Xh(t+1) ⁇ 1 .0) (step S206; No)
  • the processing circuit 114 sets the second variable Xh(t+1) in the H direction to a random value within the range of 0.01 or more and 0.99 or less (step S207), The process advances to step S208.
  • the processing circuit 114 sets the second variable Xh (t+1) in the H direction to a random value between 0.01 and 0.99 using, for example, a random number table stored in the storage area of the storage circuit 113. do.
  • the processing in steps S206 and S207 can prevent the second variable Xh(t+1) in the H direction from sticking to 0.0 or 1.0.
  • the processing circuit 114 applies the second variable Xh(t+1) in the H direction obtained by the processing from step S203 to step S207 to the following equation (11), which is a modification of the above equation (7), to calculate H at time t+1.
  • a second light distribution value Sh (t+1) which is a target light distribution value in the direction, is calculated and stored in the storage area of the storage circuit 113 (step S208). It is assumed that the following equation (11) is stored in a storage area of the storage circuit 113, for example.
  • a second light distribution value Sv(t+1) which is a target light distribution value in the V direction at time t+1.
  • the first light distribution value Sv(t) in the V direction at time t is expressed by the following equation (12), where the variable X(t) at time t in the intermittent chaos method is the first variable Xv(t) in the V direction. .
  • the processing circuit 114 reads out the upper limit value Svmax and lower limit value Svmin of the fluctuation range of the light distribution value Sv stored in the storage area of the storage circuit 113 (step S211), and calculates the following equation (13), which is a modification of the above equation (12). is used to calculate the first variable Xv(t) at time t (step S212). It is assumed that the following equation (13) is stored in a storage area of the storage circuit 113, for example.
  • the processing circuit 114 calculates the second variable Xv(t+1) at time t+1. Specifically, the processing circuit 114 determines whether the first variable Xv(t) in the V direction calculated in step S212 is less than 0.5 (step S213), and determines whether Xv(t) ⁇ 0.5. If so (step S213; Yes), the second variable Xv(t+1) in the V direction at time t+1 is calculated using the following equation (14), which is a modification of the above equation (5) (step S214). If Xv(t) ⁇ 0.5 (step S213; No), calculate the second variable Xv(t+1) in the V direction at time t+1 using the following equation (15), which is a modification of the above equation (6). (Step S215). It is assumed that the following equations (14) and (15) are stored in a storage area of the storage circuit 113, for example.
  • the processing circuit 114 determines whether the second variable Xv(t+1) in the V direction calculated in step S214 or step S215 is greater than or equal to 0.01 and less than or equal to 0.99 (step S216). If 0.01 ⁇ Xv(t+1) ⁇ 0.99 (step S216; Yes), the process advances to step S218.
  • the second variable Xv(t+1) in the V direction is less than 0.01 (0 ⁇ Xv(t+1) ⁇ 0.01) or greater than 0.99 (0.99 ⁇ Xv(t+1) ⁇ 1 .0) (step S216; No), the processing circuit 114 sets the second variable Xv(t+1) in the V direction to a random value within the range of 0.01 or more and 0.99 or less (step S217), The process advances to step S218. At this time, the processing circuit 114 sets the second variable Xv(t+1) in the V direction to a random value of 0.01 to 0.99 using, for example, a random number table stored in the storage area of the storage circuit 113. do.
  • the processing in steps S216 and S217 can prevent the second variable Xv(t+1) in the V direction from sticking to 0.0 or 1.0.
  • the processing circuit 114 applies the second variable Xv(t+1) obtained by the processing from step S213 to step S217 to the following equation (16), which is a modification of the above equation (12), to calculate the arrangement in the V direction at time t+1.
  • the second light distribution value Sv(t+1) which is the light target value, is calculated and stored in the storage area of the storage circuit 113 (step S218). It is assumed that the following equation (16) is stored in a storage area of the storage circuit 113, for example.
  • the processing circuit 114 respectively calculates the first light distribution value Sh (t+1) in the H direction and the first light distribution value Sv (t+1) in the V direction, which are expressed in percentages from 0 [%] to 100 [%]. , converted into light distribution gradation values Dh(t+1) and Dv(t+1) in the optical element 100 (step S221), and output to the electrode drive circuit 112.
  • the light distribution gradation value Dh(t+1) in the H direction is expressed by the following equation (17).
  • the light distribution gradation value Dv(t+1) in the V direction is expressed by the following equation (18).
  • the electrode drive circuit 112 supplies drive voltages according to the light distribution gradation values Dh(t+1) and Dv(t+1) output from the processing circuit 114 to each drive electrode 10 and 13 of each liquid crystal cell 2 of the optical element 100. do. As a result, the light distribution state is controlled according to the first light distribution value Sh(t+1) in the H direction and the first light distribution value Sv(t+1) in the V direction.
  • the processing circuit 114 updates the second light distribution value Sh(t+1), which is the light distribution target value in the H direction at time t+1, as a new first light distribution value Sh(t) in the H direction at time t.
  • the processing circuit 114 determines whether or not the power of the lighting device 1 has been controlled to turn off (step S109), and if the power of the lighting device 1 has not been controlled to turn off (step S109; No), the process returns to step S200 and the process shown in FIG.
  • the light distribution fluctuation control process shown in 13 is repeatedly executed, and when the power of the lighting device 1 is controlled to be turned off (step S109; Yes), the light distribution control process is ended.
  • the light distribution state of the optical element 100 is dynamically controlled. As a result, the light distribution shape of the lighting device 1 changes as if it were wavering, making it possible to produce comfortable light.
  • FIG. 14 is a sub-flowchart illustrating an example of light distribution fluctuation control processing in the lighting device according to the modification of the first embodiment.
  • the sub-flowchart shown in FIG. 14 corresponds to the light distribution fluctuation control process (step S200) in the light distribution control process shown in FIG. Note that here, points different from the subflowchart shown in FIG. 13 will be explained in detail, and redundant explanation will be omitted.
  • the light distribution gradation value at time t is the light distribution target value at time t+1 (steps S201 to S218) .
  • the light distribution gradation value at time t is the light distribution gradation value at time t and Light distribution control is performed in stages at intermediate gradations from the light distribution gradation value at time t+1.
  • a specific process of executing light distribution control at a light distribution control interval shorter than the execution interval of the light distribution fluctuation control process will be described.
  • the count value n is expressed as an integer from 1 to the number of divisions N.
  • the count-up interval (that is, the light distribution control interval at intermediate gradations) is 20 [ms]. Note that the present disclosure is not limited by the number of divisions of the execution interval of the light distribution fluctuation control process or the light distribution control interval at intermediate gradations. Alternatively, for example, it is also possible to transmit the division number N input by the user from a control device (not shown) and store it in the storage circuit 113.
  • the count-up timer value ts that measures the time from count value n to n+1 reaches the time-up value TS
  • the processing circuit 114 calculates the light distribution value Sh (t+n/N) in the H direction and the light distribution value Sv (t+n/N) in the V direction at each time (t+n/N) divided into N (step S232).
  • the light distribution value Sh (t+n/N) in the H direction at each time (t+n/N) is expressed by the following equation (19).
  • the light distribution value Sv (t+n/N) in the V direction at each time (t+n/N) is expressed by the following equation (20).
  • the processing circuit 114 calculates the light distribution value Sh (t+n/N) and the light distribution value Sv (t+n/N) expressed in percentages from 0 [%] to 100 [%], respectively, in the optical element 100. It is converted into optical gradation values Dh (t+n/N) and Dv (t+n/N) (step S233), and output to the electrode drive circuit 112.
  • the light distribution gradation value Dh(t+n/N) in the H direction is expressed by the following equation (21).
  • the light distribution gradation value Dv(t+n/N) in the V direction is expressed by the following equation (22).
  • FIG. 15 is a diagram showing a first calculation example of intermediate gradations.
  • the light distribution value in the H direction is Sh
  • the light distribution gradation value is Dh.
  • the first light distribution value Sh(t) in the H direction at time t is 25.09804[%]
  • the light distribution gradation value Dh(t) is 64.000002 ( ⁇ 64)
  • the first light distribution value Sh(t) in the H direction at time t+1 is 25.09804[%].
  • the second light distribution value Sh (t+1) which is the light target value
  • the light distribution gradation value Dh (t+1) is 70.627452 ( ⁇ 71)
  • the light distribution value Sh(t+n/N) in the H direction at each time (t+n/N) is converted to the following light distribution gradation value Dh(t+n/N) using the above equation (21). Note that the light distribution gradation value Dh(t+n/N) in the H direction is a value rounded to the nearest whole number.
  • FIG. 16 is a diagram showing a second example of intermediate gradation calculation.
  • the light distribution value in the V direction is Sv
  • the light distribution gradation value is Dv.
  • the first light distribution value Sv(t) in the V direction at time t is 74.90196[%]
  • the light distribution gradation value Dv(t) is 190.999998 ( ⁇ 191)
  • the first light distribution value Sv(t) in the V direction at time t+1 is 74.90196[%].
  • the second light distribution value Sv (t+1) which is the light target value
  • the light distribution gradation value Dh (t+1) is 184.372548 ( ⁇ 184)
  • the light distribution value Sv(t+n/N) in the V direction at each time (t+n/N) is converted to the following light distribution gradation value Dv(t+n/N) using the above equation (22).
  • the light distribution gradation value Dv(t+n/N) in the V direction is a value rounded to the nearest whole number.
  • the processing circuit 114 calculates the second light distribution value Sh(t+1), which is the light distribution target value in the H direction at time t+1, at time t+1.
  • the process returns to the light distribution control process shown in 12.
  • the light distribution value Sh (t+n/N) in the H direction and the light distribution value Sv (t+n/N) in the V direction are set.
  • the light distribution state is controlled according to the
  • the first light distribution value Sh(t) in the H direction at time t is , and the second light distribution value Sh(t+1), which is the light distribution target value in the H direction at time t+1, can be smoothed.
  • the first light distribution value Sv(t) in the V direction at time t and the second light distribution value Sv(t) which is the light distribution target value in the V direction at time t+1 are obtained. Changes in the light distribution state between the light value Sv(t+1) and the light value Sv(t+1) can be made smooth. Thereby, changes in fluctuations in the light distribution shape of the lighting device 1 can be smoothed.
  • the lighting device 1 has a configuration that allows light distribution control in two directions, the H direction and the V direction, and dynamic control due to 1/f fluctuation in the H direction and the V direction, respectively.
  • Execute light distribution control Thereby, for example, more natural and comfortable light can be produced than when dynamic control using 1/f fluctuation is applied to dimming control (brightness control).
  • the light distribution gradation value at time t and the light distribution gradation value at time t+1 are set at a light distribution control interval shorter than the execution interval of the light distribution fluctuation control process. Light distribution is controlled in stages at intermediate gradations. Thereby, changes in the light distribution state can be made smooth.
  • FIG. 17 is a schematic diagram showing an example of the configuration of the lighting system.
  • the lighting system includes lighting devices 1 (1_1, 1_2, . . . , 1_N) and a control device 200.
  • the control device 200 is exemplified by a portable communication terminal device such as a smartphone or a tablet.
  • the lighting devices 1 (1_1, 1_2, . . . , 1_N) are registered in advance in the control device 200 as control target devices whose light distribution can be controlled by the control device 200.
  • the communication means 300 is, for example, a wireless communication means such as Bluetooth (registered trademark) or WiFi (registered trademark).
  • the lighting device 1 (1_1, 1_2, . . . , 1_N) and the control device 200 may perform wireless communication via a predetermined network such as a mobile communication network, for example.
  • the lighting device 1 (1_1, 1_2, . . . , 1_N) and the control device 200 may be connected by wire to perform wire communication.
  • FIG. 17 shows an example in which a plurality of lighting devices 1 (1_1, 1_2, ..., 1_N) are registered, in the present disclosure, at least one control target device capable of controlling light distribution is registered. It is sufficient that the lighting device 1 is registered.
  • the control device 200 is configured to be able to change the light distribution state of the lighting device 1 in the H direction and the V direction.
  • each setting item such as enabling or disabling the fluctuation control and the fluctuation width, is set by a setting circuit 113_1 (for example, a DIP switch) provided in the lighting device 1.
  • a setting circuit 113_1 for example, a DIP switch
  • FIG. 18 is an external view showing an example of a control device.
  • the control device 200 is a display device with a touch detection function (touch screen) in which a display panel 20 and a touch sensor 30 are integrated.
  • the control device 200 includes internal components such as various ICs such as a detection IC and a display IC, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and an EEPROM of a smartphone or tablet that constitutes the control device 200. (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), ROM (Read Only Memory), GPU (Graphics Processing Unit), etc.
  • the display panel 20 is a so-called in-cell type or hybrid type device that has a touch sensor 30 built-in and integrated. Integrating the touch sensor 30 into the display panel 20 means, for example, that some members such as the substrate and electrodes used as the display panel 20 and some parts such as the substrate and electrodes used as the touch sensor 30. This includes using the same member as the other member. Note that the display panel 20 may be a so-called on-cell type device in which a touch sensor 30 is mounted on a display device.
  • the display panel 20 is a liquid crystal display panel using a liquid crystal display element.
  • the display panel 20 is not limited to this, and may be, for example, an organic EL display panel (OLED: Organic Light Emitting Diode) or an inorganic EL display panel (micro LED, mini LED).
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • micro LED mini LED
  • the touch sensor 30 is a capacitive touch sensor.
  • the touch sensor 30 is not limited to this, and may be, for example, a resistive film type touch sensor, an ultrasonic type touch sensor, or an optical type touch sensor.
  • FIG. 19 is a conceptual diagram showing an example of a touch detection area in a touch sensor.
  • a plurality of detection elements 31 are provided in the detection area FA of the touch sensor 30.
  • the plurality of detection elements 31 are arranged in a matrix in the detection area FA of the touch sensor 30 in the X direction and the Y direction perpendicular to the X direction.
  • the touch sensor 30 has a detection area FA that overlaps a plurality of detection elements 31 arranged in the X direction and the Y direction.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the display mode of the setting change screen of the control device.
  • the display panel 20 is provided with a display area DA that overlaps the detection area FA of the touch sensor 30 in plan view, and a setting change screen shown in FIG. 20 is displayed in the display area DA.
  • an HV plane is defined whose origin is O(0,0) at a predetermined position on the setting change screen shown in FIG.
  • a light distribution shape object OBJ whose center point is the origin O(0,0) of the HV plane on the setting change screen is displayed, and the illumination shape object OBJ is displayed on the outline of this light distribution shape object OBJ.
  • a first slider S1 for changing the light distribution state of the device 1 in the H direction and a second slider S2 for changing the light distribution state of the lighting device 1 in the V direction are arranged.
  • the light distribution shape object OBJ is an image corresponding to the light distribution state of light emitted from the lighting device 1.
  • the first slider S1 and the second slider S2 are, for example, images displayed on the display area DA, and can be moved (drag operation) by touching with a user's finger.
  • the shape of the light distribution shape object OBJ can be changed. At the same time, the light distribution state of the lighting device 1 in the H direction is controlled. Further, by moving the second slider S2 in the V direction, the shape of the light distribution shape object OBJ can be changed. At the same time, the light distribution state of the lighting device 1 in the V direction is controlled.
  • the shape of the light distribution shape object OBJ on the setting change screen is circular or elliptical depending on the light distribution value Sh in the H direction and the light distribution value Sv in the V direction.
  • the shape of the light distribution shape object OBJ changes to a circle or an ellipse as the first slider S1 and second slider S2 move.
  • the first slider S1 is set from the position on the outline of the light distribution shape object OBJ when the light distribution value Sh in the H direction is 0 [%] to the position on the outline of the light distribution shape object OBJ when the light distribution value Sh in the H direction is 100 [%]. Movement in the H direction is possible up to a position on the outline of the light distribution shape object OBJ.
  • the second slider S2 is set from the position on the outline of the light distribution shape object OBJ when the light distribution value Sv in the V direction is 0 [%] to the position on the outline of the light distribution shape object OBJ when the light distribution value Sv in the V direction is 100 [%]. Movement in the V direction is possible up to a position on the outline of the light distribution shape object OBJ.
  • the light distribution value Sh in the H direction of the lighting device 1 is set by the amount of movement of the position h of the intersection of the H axis of the HV plane and the outline of the light distribution shape object OBJ. Can be done.
  • the position h of the intersection of the H-axis and the outline of the light distribution shape object OBJ is set as the center point of the first slider S1.
  • the position h0 of the first slider S1 on the display area DA overlaps with the position h of the intersection of the H-axis and the outline of the light distribution shape object OBJ.
  • the light distribution value Sh of the lighting device 1 in the H direction can be changed.
  • “Sh” in FIG. 20 indicates the light distribution value (for example, “50” [%]) of the lighting device 1 in the H direction.
  • the light distribution value Sv in the V direction of the lighting device 1 is set by the amount of movement of the position v of the intersection of the V axis of the HV plane and the outline of the light distribution shape object OBJ. can do.
  • the position v of the intersection of the V-axis and the outline of the light distribution shape object OBJ is set as the center point of the second slider S2.
  • the position v0 of the second slider S2 on the display area DA overlaps with the position v of the intersection of the V-axis and the outline of the light distribution shape object OBJ.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the control block configuration of the control device.
  • a control block configuration for changing the light distribution state of the lighting device 1 in the H direction and the V direction will be described.
  • the control device 200 includes a display panel 20, a touch sensor 30, a detection circuit 211, a conversion processing circuit 212, a storage circuit 223, a transmission/reception circuit 225, and a display control circuit 231.
  • the detection circuit 211 is composed of, for example, a detection IC.
  • the detection circuit 211 and the display control circuit 231 may be mounted on the display panel 20 as one display IC, or may be mounted on an FPC connected to the display panel 20.
  • the conversion processing circuit 212 and the storage circuit 223 are configured by, for example, a CPU, RAM, EEPROM, ROM, etc. of a smartphone or tablet that constitutes the control device 200.
  • the display control circuit 231 may be a display IC mounted on the display panel 20 as described above, or may include a GPU of a smartphone, tablet, etc. that constitutes the control device 200. Also good.
  • the transmitting/receiving circuit 225 is configured with a wireless communication module such as a smartphone or a tablet that configures the control device 200, for example.
  • the detection circuit 211 is a circuit that detects the presence or absence of a touch on the touch sensor 30 based on the detection signal output from each detection element 31 of the touch sensor 30.
  • the conversion processing circuit 212 is a circuit that performs conversion processing between the touch detection position in the detection circuit 211 and various setting values (light distribution values in this disclosure) of the lighting device 1.
  • the conversion processing circuit 212 has a function of performing conversion processing between the touch detection position in the detection circuit 211, the position of the touched object (image), and the operation state on various screens. ing.
  • the conversion processing circuit 212 is a component implemented by, for example, a CPU of a smartphone, tablet, or the like that constitutes the control device 200.
  • the storage circuit 223 is composed of, for example, a RAM, an EEPROM, a ROM, etc. of a smartphone or tablet that constitutes the control device 200. In the present disclosure, the storage circuit 223 stores various setting values (in the present disclosure, light distribution values) of the lighting device 1.
  • the transmitting/receiving circuit 225 transmits and receives various setting values (light distribution values in this disclosure) to and from the lighting device 1. Specifically, the transmitting/receiving circuit 225 transmits the H-direction light distribution value Sh and the V-direction light distribution value Sv set by the control device 200 to the lighting device 1 as light distribution set values S1h and S1v, respectively. Further, the transmitting/receiving circuit 225 receives the light distribution setting values S0h and S0v transmitted from the lighting device 1.
  • the display control circuit 231 executes display control processing to display the above-mentioned setting change screen on the display panel 20.
  • the display control circuit 231 controls the display of the display panel 20 based on various setting values (in this disclosure, light distribution values) and position information of the image stored in the storage circuit 223.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a control block configuration of the lighting device according to the second embodiment.
  • the same components as those in the control block configuration of the illumination device 1 according to Embodiment 1 are given the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted.
  • the lighting device 1a according to the second embodiment includes a transmitting/receiving circuit 111 in addition to the configuration of the lighting device 1 according to the first embodiment described above.
  • the transmitting/receiving circuit 111 transmits and receives various setting values (light distribution setting values in this disclosure) to and from the control device 200. Specifically, the transmitting/receiving circuit 111 receives the light distribution setting values S1h and S1v transmitted from the control device 200. Further, the transmitting/receiving circuit 111 transmits the light distribution setting values S0h and S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 to the control device 200.
  • the transmitting/receiving circuit 111 transmits the light distribution setting values S0h and S0v stored in the storage area of the memory circuit 113 to the control device 200 when the lighting device 1 is started, and the light distribution transmitted from the control device 200.
  • the set values S1h and S1v are stored in the storage area of the storage circuit 113 as new light distribution set values S0h and S0v. That is, by transmitting the light distribution setting values S1h, S1v from the control device 200 to the lighting device 1a, the light distribution setting values S0h, S0v in the storage area of the storage circuit 113 are updated to the light distribution setting values S1h, S1v. be done.
  • the lighting device 1 does not store the light distribution set values S0h and S0v for the first time (both the light distribution set values S0h and S0v are 0 [%]). In this case, by transmitting the light distribution setting values S1h, S1v from the control device 200, the light distribution setting values S0h, S0v are stored in the storage area of the storage circuit 113.
  • the present invention is not limited to the above, and a configuration may be adopted in which predetermined values such as 50% are stored as the initial light distribution setting values S0h and S0v.
  • FIG. 23 is a flowchart illustrating an example of light distribution control processing in the lighting system according to the second embodiment. Note that here, points different from Embodiment 1 will be explained in detail, and duplicate explanation will be omitted.
  • the processing circuit 114 reads out the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113, and the control device 200 (step S301).
  • the transmitting/receiving circuit 225 of the control device 200 stores the light distribution setting values S0h and S0v transmitted from the lighting device 1a in the storage circuit 223.
  • the display control circuit 231 of the control device 200 reads out the light distribution setting values S0h, S0v stored in the storage circuit 223, and changes the settings according to the light distribution setting values S0h, S0v.
  • the display control of the display panel 20 is performed so that the shape of the light distribution shape object OBJ, the position of the first slider S1, the Dx direction light distribution display, the position of the second slider S2, and the Dy direction light distribution display are reflected on the setting change screen. Execute. Thereby, the control device 200 shifts to a standby state for a change operation.
  • the processing circuit 114 of the lighting device 1a reads the state value from the setting circuit 113_1 of the storage circuit 113 (step S302), and determines whether fluctuation control is effective based on the state value (step S303).
  • step S303; No If the fluctuation control is invalid (step S303; No), the processing circuit 114 reads out the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 (step S303; No). S304), the light distribution setting value S0h and the light distribution setting value S0v expressed in percentages from 0 [%] to 100 [%] are converted into light distribution gradation values Dh and Dv of the optical element 100, respectively (step S305), output to the electrode drive circuit 112.
  • the electrode drive circuit 112 supplies drive voltages corresponding to the light distribution gradation values Dh and Dv output from the processing circuit 114 to each drive electrode 10 and 13 of each liquid crystal cell 2 of the optical element 100. Thereby, the light distribution state is controlled according to the light distribution set value S0h in the H direction and the light distribution set value S0v in the V direction.
  • the processing circuit 114 determines whether the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 have not been changed (step S306). .
  • FIG. 24 is a flowchart illustrating an example of a light distribution setting value change interrupt process.
  • step S307 if the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 have not been changed (S306; Yes), the processing circuit 114 It is determined whether the power of the lighting device 1a is controlled to be turned off (step S307), and if the power of the lighting device 1a is not controlled to be turned off (step S307; No), the processes from step S306 to step S307 are repeatedly executed.
  • step S304 If the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 have been changed (S306; No), the processes from step S304 to step S306 are repeatedly executed. . As a result, the light distribution state is controlled according to the changed light distribution set value S0h in the H direction and light distribution set value S0v in the V direction.
  • step S307 When the power of the lighting device 1a is controlled to be turned off (step S307; Yes), the light distribution control process ends.
  • step S303; Yes If the fluctuation control is valid (step S303; Yes), the processing circuit 114 reads out the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 (step S303; Yes). 308), setting the fluctuation range of the light distribution value in the light distribution fluctuation control process.
  • the processing circuit 114 sets the light distribution set value S0h in the H direction as the first light distribution value Sh(t) at time t, and sets the light distribution set value S0v in the V direction as the first light distribution value Sh(t) at time t.
  • the processing circuit 114 After outputting the light distribution gradation values Dh(t) and Dv(t) to the electrode drive circuit 112 (step S310), the processing circuit 114 performs the light distribution fluctuation control process shown in FIG. 13 or 14 (step S200). Execute.
  • the processing circuit 114 determines whether the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 have not been changed (step S311). .
  • step S311 If the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 have not been changed (step S311; Yes), the processing circuit 114 changes the power supply of the lighting device 1a. It is determined whether the lighting device 1a is controlled to be turned off (step S312), and if the power of the lighting device 1a is not controlled to be turned off (step S312; No), the process returns to step S200 and the light distribution fluctuation control shown in FIG. 13 or 14 is performed. Repeat the process.
  • step S311 If the H-direction light distribution setting value S0h and the V-direction light distribution setting value S0v stored in the storage area of the storage circuit 113 have been changed (step S311; No), the processes from step S308 onwards are repeatedly executed. As a result, the light distribution fluctuation control shown in FIG. 13 or 14 is executed based on the changed light distribution set value S0h in the H direction and light distribution set value S0v in the V direction, and the light distribution state of the optical element 100 is changed. controlled.
  • step S312 When the power of the lighting device 1a is controlled to be turned off (step S312; Yes), the light distribution control process ends.
  • the lighting device 1a of the lighting system uses the light distribution setting values S1h, S1v transmitted from the control device 200 as new light distribution setting values S0h, S0v in the storage circuit 113 by the interrupt process shown in FIG.
  • the information is stored in the storage area (step S402), and the processing from step S304 to step S307 or the processing from step S308 to step S312 is executed.
  • the control device 200 can change the light distribution setting values S0h, S0v of the lighting device 1a, and when the fluctuation control is disabled (step S303; No), the lighting When the light distribution setting values S0h, S0v of the device 1a are changed (step S306; No), normal light distribution control is executed based on the changed light distribution setting values S0h, S0v, and fluctuation control is effective. (Step S303; Yes), when the light distribution setting values S0h, S0v of the lighting device 1a are changed (Step S311; No), the light distribution setting values S0h, S0v are changed based on the changed light distribution setting values S0h, S0v. Perform dynamic light distribution control.
  • the light distribution state of the optical element 100 is dynamically controlled by repeatedly executing the light distribution fluctuation control process shown in FIG. 13.
  • the light distribution shape of the lighting device 1 changes as if it were wavering, making it possible to produce comfortable light.
  • each time (t+n/N) from time t to time t+1 is , the light distribution is controlled at an intermediate gradation between the H-direction light distribution gradation value Dh(t) at time t and the H-direction light distribution gradation value Dh(t+1) at time t+1. Also, at each time (t+n/N) from time t to time t+1, the light distribution gradation value Dv(t) in the V direction at time t, and the light distribution gradation value Dv(t+1) in the V direction at time t+1. Light distribution is controlled at intermediate gradations.
  • the mode in which the light distribution state in two directions, the H direction (first direction) and the V direction (second direction), is independently and dynamically controlled was exemplified.
  • the present invention is not limited to the mode in which the light distribution state in the two directions of the H direction (first direction) and the V direction (second direction) is independently and dynamically controlled.
  • a mode may also be adopted in which at least one light distribution state is dynamically controlled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

1/fゆらぎによる動的な配光制御を実現することができる照明装置、及び照明システムを提供する。光源と、光源の光軸上に設けられ、当該光源から射出される光の配光状態を第1方向と当該第1方向とは異なる第2方向の2方向で制御する光学素子と、少なくとも光学素子の配光制御処理を実行する処理回路と、を備える。処理回路は、配光制御処理を実行するための設定値である配光設定値に基づき、第1方向及び第2方向の少なくとも一方の配光状態を1/fゆらぎにより動的に制御する。

Description

照明装置、及び照明システム
 本発明は、照明装置、及び照明システムに関する。
 従来、LED等の光源にプリズムパターンが刻まれた薄型レンズを組み合わせ、光源と薄型レンズとの距離を変化させることにより、光の広がり(以下、「配光」とも称する)を変化させる照明器具がある。例えば、透明電球の前面を液晶調光素子で覆い、液晶層の透過率を変えることで直達光と散乱光とを切り替える照明器具が開示されている(例えば、特許文献1参照)。また、例えば照明の明るさを時系列的に変化させ、ろうそくの炎のようなゆらいだ光を実現する照明制御装置が開示されている(例えば、特許文献2)。
特開平2-65001号公報 特開2009-004329号公報
 規則性と不規則性とが調和した1/fゆらぎは、ろうそくの炎や川のせせらぎといった自然界に普遍的に見られる現象であり、心理的な心地よさを与えることができる。例えば配光を制御可能な照明装置において、上述の如きゆらぎを演出することができることが望まれている。
 本発明は、1/fゆらぎによる動的な配光制御を実現することができる照明装置、及び照明システムを提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る照明装置は、光源と、前記光源の光軸上に設けられ、当該光源から射出される光の配光状態を第1方向と当該第1方向とは異なる第2方向の2方向で制御する光学素子と、少なくとも前記光学素子の配光制御処理を実行する処理回路と、を備え、前記処理回路は、前記配光制御処理を実行するための設定値である配光設定値に基づき、前記第1方向及び前記第2方向の少なくとも一方の配光状態を1/fゆらぎによりそれぞれ独立して動的に制御する。
 本開示の一態様に係る照明システムは、光源と、該光源の光軸上に設けられ、当該光源から射出される光の配光状態を第1方向と当該第1方向とは異なる第2方向の2方向で制御する光学素子と、少なくとも前記光学素子の配光制御処理を実行する処理回路と、を備えた照明装置と、少なくとも前記照明装置の前記第1方向及び前記第2方向の2方向の配光状態を変更可能な制御装置と、を備え、前記処理回路は、前記配光制御処理を実行するための設定値である配光設定値に基づき、前記第1方向及び前記第2方向の少なくとも一方の配光状態を1/fゆらぎにより動的に制御する。
図1Aは、実施形態に係る照明装置の一例を示す側面図である。 図1Bは、実施形態に係る光学素子の一例を示す斜視図である。 図2は、第1基板をDz方向から見た概略平面図である。 図3は、第2基板をDz方向から見た概略平面図である。 図4は、第1基板と第2基板とをDz方向に重ねた液晶セルの透視図である。 図5は、図4に示すA-A’線断面図である。 図6Aは、第1基板の配向膜の配向方向を示す図である。 図6Bは、第2基板の配向膜の配向方向を示す図である。 図7は、実施形態に係る光学素子の積層構造図である。 図8Aは、実施形態に係る光学素子による光の形状変化を説明するための概念図である。 図8Bは、実施形態に係る光学素子による光の形状変化を説明するための概念図である。 図8Cは、実施形態に係る光学素子による光の形状変化を説明するための概念図である。 図8Dは、実施形態に係る光学素子による光の形状変化を説明するための概念図である。 図9は、実施形態に係る照明装置による配光制御を概念的に説明する概念図である。 図10は、実施形態1に係る照明装置の制御ブロック構成の一例を示す図である。 図11は、設定回路のステート値と各設定値の対応関係の一例を示す図である。 図12は、実施形態1に係る照明装置における配光制御処理の一例を示すフローチャートである。 図13は、実施形態1に係る照明装置における配光ゆらぎ制御処理の一例を示すサブフローチャートである。 図14は、実施形態1の変形例に係る照明装置における配光ゆらぎ制御処理の一例を示すサブフローチャートである。 図15は、中間階調の第1算出例を示す図である。 図16は、中間階調の第2算出例を示す図である。 図17は、照明システムの構成の一例を示す概略図である。 図18は、制御装置の一例を示す外観図である。 図19は、タッチセンサにおけるタッチ検出領域の一例を示す概念図である。 図20は、制御装置の設定変更画面の表示態様の一例を説明する図である。 図21は、制御装置の制御ブロック構成の一例を示す図である。 図22は、実施形態2に係る照明装置の制御ブロック構成の一例を示す図である。 図23は、実施形態2に係る照明システムにおける配光制御処理の一例を示すフローチャートである。 図24は、配光設定値変更割り込み処理の一例を示すフローチャートである。
 発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
 図1Aは、実施形態に係る照明装置の一例を示す側面図である。図1Bは、実施形態に係る光学素子の一例を示す斜視図である。図1Aに示すように、照明装置1は、光源4と、リフレクタ4aと、光学素子100と、を含む。また、図1Bに示すように、光学素子100は、第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、及び第4液晶セル2_4を含む。光源4は、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)で構成される。リフレクタ4aは、光源4の光を光学素子100に集光する構成部である。
 図1Bにおいて、Dz方向は、光源4及びリフレクタ4aからの光の射出方向を示している。光学素子100は、Dz方向に第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、及び第4液晶セル2_4が積層されて構成される。本開示において、光学素子100は、光源4側(図1Bの下側)から、第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、第4液晶セル2_4、の順に積層されて構成されている。図1Bでは、Dz方向に直交する第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、及び第4液晶セル2_4の積層面に平行な平面の一方向がDx方向(第1方向)とされ、Dx方向及びDz方向の双方に直交する方向がDy方向(第2方向)とされている。
 第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、及び第4液晶セル2_4は、それぞれ同様の構成である。本開示において、第1液晶セル2_1及び第4液晶セル2_4は、p波偏光用の液晶セルとする。また、第2液晶セル2_2及び第3液晶セル2_3は、s波偏光用の液晶セルとする。以下、第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、及び第4液晶セル2_4を総称して「液晶セル2」とも称する。
 液晶セル2は、第1基板5と、第2基板6と、を備える。図2は、第1基板をDz方向から見た概略平面図である。図3は、第2基板をDz方向から見た概略平面図である。なお、図3においては、駆動電極は基板越しに見えるものであるが、分かり易さを優先して駆動電極及び配線を実線にて示している。図4は、第1基板と第2基板とをDz方向に重ねた液晶セルの透視図である。図4においても分かり易さを優先して第2基板側の駆動電極及び配線を実線、第1基板側の駆動電極及び配線を点線にて示している。図5は、図4に示すA-A’線断面図である。なお、図2、図3、図4、及び図5では、Dx方向に第1基板5の駆動電極10a,10bが延在し、Dy方向に第2基板6の駆動電極13a,13bが延在する第3液晶セル2_3及び第4液晶セル2_4を例示している。
 図5に示すように、液晶セル2は、第1基板5と第2基板6との間に、周囲が封止材7で封止された液晶層8を備えている。
 液晶層8は、電界の状態に応じて、液晶層8を通過する光を変調するものである。液晶分子としては、ポジ型のネマティック液晶が用いられるが、同様の作用を有する他の液晶が用いられていてもよい。
 図2に示すように、第1基板5の基材9の液晶層8側には、複数の駆動電極10a,10bと、これらの駆動電極10a,10bに印加する駆動電圧を供給する複数の金属配線11a,11bと、後述する第2基板6に設けられる複数の駆動電極13a,13b(図3参照)に印加する駆動電圧を供給する複数の金属配線11c,11dと、を備える。金属配線11a,11b,11c,11dは、第1基板5の配線層に設けられる。金属配線11a,11b,11c,11dは、第1基板5上の配線層において間隔を空けて設けられている。以下、複数の駆動電極10a,10bを単に「駆動電極10」と称することがある。また、複数の金属配線11a,11b,11c,11dを「第1金属配線11」と称することがある。図2に示すように、第3液晶セル2_3及び第4液晶セル2_4において、第1基板5上の駆動電極10は、Dx方向に延在する。なお、第1液晶セル2_1及び第2液晶セル2_2においては、第1基板5上の駆動電極10は、Dy方向に延在する。
 図3に示すように、図5に示す第2基板6の基材12の液晶層8側には、複数の駆動電極13a,13bと、これらの駆動電極13に印加する駆動電圧を供給する複数の金属配線14a,14bと、を備える。金属配線14a,14bは、第2基板6の配線層に設けられる。金属配線14a,14bは、第2基板6上の配線層において間隔を空けて設けられている。以下、複数の駆動電極13a,13bを単に「駆動電極13」と称することがある。また、複数の金属配線14a,14bを「第2金属配線14」と称することがある。図3に示すように、第3液晶セル2_3及び第4液晶セル2_4において、第2基板6上の駆動電極13は、Dy方向に延在する。なお、第1液晶セル2_1及び第2液晶セル2_2においては、第2基板6上の駆動電極13は、Dx方向に延在する。
 駆動電極10及び駆動電極13は、ITO(Indium Tin Oxide)等の透光性導電材料(透光性導電酸化物)で形成される透光性電極である。第1基板5及び第2基板6は、ガラスや樹脂などの透光性基板である。第1金属配線11及び第2金属配線14は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)又はこれらの合金の少なくとも1つの金属材料で形成される。また、第1金属配線11及び第2金属配線14は、これらの金属材料を1以上用いて、複数積層した積層体としてもよい。アルミニウム(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)又はこれらの合金の少なくとも1つの金属材料は、ITO等の透光性導電酸化物よりも低抵抗である。
 第1基板5の金属配線11cと第2基板6の金属配線14aとは、例えば導電ペースト等による導通部15aにより接続される。また、第1基板5の金属配線11dと第2基板6の金属配線14bとは、例えば導電ペースト等による導通部15bにより接続される。
 また、第1基板5上の第2基板6とDz方向に重ならない領域には、不図示のフレキシブルプリント基板(FPC:Flexible Printed Circuits)と接続される接続(Flex-on-Board)端子部16a,16bが設けられている。接続端子部16a,16bは、それぞれ、金属配線11a,11b,11c,11dに対応する4つの接続端子を備えている。
 接続端子部16a,16bは、第1基板5の配線層に設けられる。液晶セル2は、接続端子部16a又は接続端子部16bに接続されたFPCから、第1基板5上の駆動電極10a,10b及び第2基板6上の駆動電極13a,13bに印加する駆動電圧が供給される。以下、接続端子部16a,16bを単に「接続端子部16」と称することがある。
 図4に示すように、液晶セル2は、第1基板5と第2基板6とがDz方向(光の照射方向)に重なり、Dz方向から見て、第1基板5上の複数の駆動電極10と第2基板6上の複数の駆動電極13とが交差する。このように構成された液晶セル2は、第1基板5上の複数の駆動電極10及び第2基板6上の複数の駆動電極13にそれぞれ駆動電圧が供給されることにより、液晶層8の液晶分子17の配向方向の制御が可能となる。この液晶層8の液晶分子17の配向方向の制御が可能となる領域を、「有効領域AA」と称する。この有効領域AAにおいて、液晶層8の屈折率分布が変化することにより、液晶セル2の有効領域AAを透過する光の拡散度制御が可能となる。この有効領域AAの外側の領域において、液晶層8が封止材7で封止された領域を、「周辺領域GA」(図5参照)と称する。
 図5に示すように、第1基板5の有効領域AAは、配向膜18によって駆動電極10(図5では、駆動電極10a)が覆われている。また、第2基板6の有効領域AAは、配向膜19によって駆動電極13(図5では、駆動電極13a,13b)が覆われている。配向膜18と配向膜19とでは、液晶分子の配向方向が異なっている。
 図6Aは、第1基板の配向膜の配向方向を示す図である。図6Bは、第2基板の配向膜の配向方向を示す図である。
 図6A及び図6Bに示すように、第1基板5の配向膜18の配向方向と、第2基板6の配向膜19の配向方向とは、平面視で互いに交差する方向である。具体的に、図6Aに実線矢示したように、第1基板5の配向膜18の配向方向は、図6Aに破線矢示した駆動電極10a,10bの延在方向に直交している。また、図6Bに実線矢示したように、第2基板6の配向膜19の配向方向は、図6Bに破線矢示した駆動電極13a,13bの延在方向に直交している。以下では、これら各駆動電極10,13の延在方向とそれを覆う配向膜18,19の配向方向とが直交しているとして説明するが、これらは直交以外の角度、例えば85°~90°の角度範囲で交差していても構わない。また、第1基板5側の駆動電極10と第2基板6側の駆動電極13についても、互いに直交していることが好ましいが、例えば85°~90°の角度範囲で交差していても構わない。なお、配向膜18,19の配向方向は、ラビング処理または光配向処理によって形成される。
 ここで、各液晶セル2(第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、及び第4液晶セル2_4)によって光の形状を変化させる仕組みを説明する。図7は、実施形態に係る光学素子の積層構造図である。図8A、図8B、図8C、図8Dは、実施形態に係る光学素子による光の形状変化を説明するための概念図である。図8A、図8B、図8C、図8Dでは、各液晶セル2の網掛けした基板の各駆動電極間に電位差を生じさせた例を示している。
 図7に示すように、光学素子100は、一点鎖線で示す光源4の光軸上に設けられ、上述したように、光源4側(図7の下側)から、第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、第4液晶セル2_4の順に積層されている。第3液晶セル2_3及び第4液晶セル2_4は、第1液晶セル2_1及び第2液晶セル2_2に対して90°回転させた状態で積層される。
 各液晶セル2においては、図6A及び図6Bに示す如く配向膜の配向方向が第1基板5側と第2基板6側とで交差している。これにより、液晶層8の液晶分子の向きが第1基板5側から第2基板6側に向かうにつれてDx方向からDy方向(もしくはDy方向からDx方向)に徐々に変化しており、当該変化に沿って透過光の偏光成分が回転する。すなわち、液晶セル2において、第1基板5側でp偏光成分だった偏光成分は、第2基板6側に向かうに伴いs偏光成分に変化し、第1基板5側でs偏光成分だった偏光成分は、第2基板6側に向かうに伴いp偏光成分に変化する。かかる偏光成分の回転のことを旋光と称してよい。
 図8Aは、各液晶セル2の隣り合う電極間に電位を生じさせない状態を示している。この場合、各液晶セル2においては旋光のみ生じ、いずれの偏光成分も拡散されない。
 ここで図8Bに示す如く、例えば、第1液晶セル2_1の第1基板5側の駆動電極10a,10b間に電位差を生じさせることにより、当該電極間で液晶分子が円弧状に配向され、これによってDx方向に沿って液晶層8に屈折率分布が形成される。この状態で光源4からの光が通過すると、当該Dx方向に平行な偏光成分(図8Bではp偏光成分)に対して上記屈折率分布が作用し、これによって当該p偏光成分がDx方向に拡散する。
 さらに、第1液晶セル2_1の第2基板6側でも駆動電極13a,13b間に電位差が生じている場合、第2基板6側ではDy方向に屈折率分布が形成されることになり、これによって第2基板6側ではs偏光成分がDy方向に拡散する。すなわち、第1液晶セル2_1の液晶層8を通過中にp偏光成分からs偏光成分に変化した偏光成分が今度はDy方向にも拡散することとなる。他方、第1液晶セル2_1入射時にs偏光成分であるものは、液晶層8の通過中に旋光するものの、いずれの屈折率分布とも交差する偏光成分となるので、拡散することなく旋光のみして第1液晶セル2_1を通過する。
 第1液晶セル2_1入射時にs偏光成分であるものは、第1液晶セル2_1通過後はp偏光成分に変化しており、当該p偏光成分については第2液晶セル2_2が作用することとなる。すなわち、図8A及び図8Bに示すように、光学素子100に入射する光のうち、p偏光成分については第1液晶セル2_1が作用し、s偏光成分については第2液晶セル2_2が作用する。第3液晶セル2_3、第4液晶セル2_4は、第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2に対して90°回転して設けられているので、作用する偏光成分も90°入れ替わる。すなわち、第3液晶セル2_3が光学素子100入射時にs偏光成分であるものに作用し、第4液晶セル2_4が光学素子100入射時にp偏光成分であるものに作用する。
 図8Cに示す如く、光学素子においては、各液晶セル2についてDy方向に延在する駆動電極間(第1液晶セル2_1及び第2液晶セル2_2では、第1基板5の駆動電極10a,10b間、第3液晶セル2_3及び第4液晶セル2_4では、第2基板6の駆動電極13a,13b間)に電位差を与えることによりp偏光成分に作用し、主としてDx方向に光の形状を大きくすることができる。かかる作用を横拡散と称して良い。
 また、図8Dに示す如く、各液晶セル2についてDx方向に延在する駆動電極間(第1液晶セル2_1及び第2液晶セル2_2では、第2基板6の駆動電極13a,13b間、第3液晶セル2_3及び第4液晶セル2_4では、第1基板5の駆動電極10a,10b間)に電位差を与えることによりs偏光成分に作用し、Dy方向に主として光の形状を大きくすることができる。かかる作用を縦拡散と称して良い。
 各方向への光の拡散度合いは隣り合う駆動電極10a,10b間(又は駆動電極13a,13b間)の電位差に依存する。駆動電極10a,10b間(又は駆動電極13a,13b間)の電位差をあらかじめ規定した最大の電位差(例えば30[V])とすると、当該方向への光の拡がりは最大(100[%])となり、電位差を全く生じさせないとすると、当該方向への光の拡がりは生じない(0[%])。あるいはまた、駆動電極10a,10b間(又は駆動電極13a,13b間)の電位差を上記最大電位差の50[%](例えば15[V])とすると、当該方向の光の拡がりは50[%]となる。なお、電圧差と光の拡がりの関係はリニアではない場合、15[V]ではなくて、他の電位差とすることも可能である。
 なお、各液晶セル2は、その基板間(第1基板5と第2基板6との間)の間隔(セルギャップともいう)が広く、30μm~50μm程度設けられており、これにより、一方の基板に形成される電界の影響が他方の基板側に及ぶことが可及的抑制されている。また、隣り合う駆動電極10a,10b間(又は駆動電極13a,13b間)に電位差を発生させる駆動電圧は所謂交流矩形波であって、これにより液晶分子の焼き付きが防止されていることは言うまでもない。
 また、各配向膜の配向方向や各基板の駆動電極の延在方向やこれらの間のなす角は、採用される液晶の特性や作用させたい光学特定に応じて光学素子100全体あるいは液晶セル2ごとに適宜変更可能である。
 なお、本実施形態では、光学素子100について4つの第1液晶セル2_1、第2液晶セル2_2、第3液晶セル2_3、及び第4液晶セル2_4を積層した構成について説明しているが、この構成に限るものではなく、例えば、2つや3つの液晶セル2を積層した構成や、5つ以上の複数の液晶セル2を積層した構成も採用可能である。
 本開示では、上述した構成の照明装置1において、各液晶セル2の駆動電圧制御により、光源4から光学素子に入射してくる光をDx方向(横拡散の方向)とDy方向(縦拡散の方向)の2方向で制御する。なお、上記縦拡散と横拡散を総称して光拡散と称して良い。そして、これによって光学素子から出射される光の形状を変化させる。当該光の形状とは、光学素子の出射面に平行な面に現れる光の形状のことであって、これを配光形状と称しても良い。以下、本開示における光拡散度の制御について、図9を参照して説明する。
 図9は、実施形態に係る照明装置による光拡散度の制御を概念的に説明する概念図である。図9では、Dz方向に垂直な仮想平面xy上における光の照射範囲を示している。なお、光源4との距離や光の回折現象等によって実際の照射範囲の輪郭は若干不明瞭となる。
 上述したように、光源4の光軸上に設けられた光学素子100の各液晶セル2の各駆動電極10,13にそれぞれ駆動電圧が供給されることにより、液晶層8の液晶分子17の配向方向が制御される。これにより、光学素子100から出射される光の配光形状が制御される。
 具体的には、例えば、上述の如く各液晶セル2にてDy方向に延在する駆動電極10又は駆動電極13に印加される駆動電圧に応じて、Dx方向の配光形状が変化する。かかるDx方向への光の拡散を横拡散と称してよい。また、第1液晶セル~第4液晶セルにてDx方向に延在する駆動電極10又は駆動電極13に印加される駆動電圧に応じて、Dy方向の配光形状が変化する。かかるDy方向への光の拡散を縦拡散と称して良い。
 本開示では、横拡散、縦拡散の最小拡散度を0[%]とし、最大拡散度を100[%]とする。より具体的には、横拡散度が0[%]の場合、Dx方向に配光状態を広げるべく機能する駆動電極(例えば、第1液晶セル2_1の第1基板5においてDy方向に延在する駆動電極10)が液晶層8の屈折率分布に作用することはない。この場合、隣り合う駆動電極10a,10b間での電位差がないか、電極に電位が供給されていない。他方、横拡散度が100[%]の場合、Dx方向に配光状態を広げるべく機能する駆動電極(例えば、第1液晶セル2_1の第1基板5においてDy方向に延在する駆動電極10)が液晶層8の屈折率分布に最大に作用する。この場合、隣り合う駆動電極10a,10b間での電位差が当該光学素子100における最大電位差(例えば30[V])に設定される。また、横拡散度が0[%]より大きく100[%]より小さい場合、隣接する駆動電極10a,10b間の電位差は0[V]より大きく最大電位差(例えば30[V])より小さくなるように調整された電位が当該電極に印加される。縦拡散についても同様である。
 図9に示す輪郭aは、横拡散度、縦拡散度が共に100[%]である場合の照射範囲を例示している。また、図9に示す輪郭bは、横拡散度が100[%]であり、縦拡散度が0[%]である場合の照射範囲を例示している。図9に示す輪郭cは、横拡散度が0[%]であり、縦拡散度が100[%]である場合の照射範囲を例示している。また、図9に示す輪郭dは、横拡散度、縦拡散度が共に0[%]である場合の照射範囲を例示している。すなわち輪郭dは、光源4からの光が光学素子100によって何ら制御されることなく(いわば光学素子100をそのまま透過して)出射された場合の配光状態を示している。
 このように、上述した構成の照明装置1において、各液晶セル2の駆動電圧制御をそれぞれ行うことにより、光学素子100からの出射光の横拡散度及び縦拡散度を制御することができる。これにより、照明装置1からの出射光の配光形状を変化させることができる。以下、照明装置1からの出射光の配光形状を変化させる制御を、「配光制御」とも称する。
 なお、本開示では、Dx方向及びDy方向の2方向の配光制御が可能な照明装置1について例示するが、照明装置1において制御可能なパラメータは、配光(光の広がり)に限定されない。例えば、照明装置1は、調光制御が可能な態様であっても良い。この場合、照明装置1において制御可能なパラメータとしては、調光(明るさ)を含む態様であっても良い。
 以下、Dx方向及びDy方向の2方向の配光制御が可能な照明装置1において、1/fゆらぎによりDx方向及びDy方向の2方向の配光状態を動的に制御可能な構成及び動作について説明する。
 以下の説明において、1/fゆらぎによる動的な配光制御を、単に「ゆらぎ制御」と称する場合がある。また、本開示における「1/fゆらぎによる動的な配光制御」とは、時間変化に伴いゆらぎの大きさ(配光形状)が変化する制御を示す。言い換えると、本開示における「1/fゆらぎによる動的な配光制御」とは、1/fゆらぎにより配光形状が時系列で変化する制御を示す。なお、以下の説明では、Dx方向をH方向(第1方向)、Dy方向をV方向(第2方向)として説明する。
(実施形態1)
 図10は、実施形態1に係る照明装置の制御ブロック構成の一例を示す図である。図10に示すように、実施形態に係る照明装置1は、上述した光学素子100を制御するための制御ブロックとして、電極駆動回路112、記憶回路113、及び処理回路114を備える。処理回路114は、照明装置1の配光制御や調光制御を実行するためのマイコンで構成される。
 電極駆動回路112は、処理回路114における処理結果に基づき、光学素子100の各液晶セル2の各駆動電極10,13に駆動電圧を供給する。処理回路114における処理については後述する。
 記憶回路113は、例えば、処理回路114を構成するマイコンに実装される内部メモリを含む。本開示において、記憶回路113の記憶領域には、照明装置1のH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vが格納される。なお、以下では、横拡散の方向をH方向とし、横方向の拡散度(横拡散度)をH方向の配光設定値とする。同様に、縦拡散の方向をV方向とし、縦方向の拡散度(縦拡散度)をV方向の配光設定値とする。
 記憶回路113の記憶領域に格納されるH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vは、例えば、照明装置1の前回稼働時において記憶回路113の記憶領域に格納された設定値であっても良いし、不図示の制御装置から送信されて記憶回路113の記憶領域に格納される態様であっても良い。
 また、本開示において、記憶回路113の記憶領域には、処理回路114における処理の中間データが一時記憶される。
 また、記憶回路113は、ゆらぎ制御の有効又は無効、ゆらぎ制御による配光値の変化幅を定義するゆらぎ幅等の各設定項目を設定するための設定回路113_1を含む。
 本開示において、設定回路113_1は、例えば、各設定項目を設定可能なDIPスイッチ(Dual In-line Package switch)が例示される。この場合、設定回路113_1は、例えば「0」、「1」の2ステートのスイッチ回路を複数含む構成が例示される。
 図11は、設定回路のステート値と各設定値の対応関係の一例を示す図である。図11に示す例において、設定回路113_1は、4つのスイッチ回路を含み、上位2ビットでゆらぎ制御の有効又は無効、下位2ビットでゆらぎ幅を設定可能な構成とされる。
 図11では、配光(光の広がり)のゆらぎ制御(配光ゆらぎ制御)に加え、調光(明るさ)のゆらぎ制御(調光ゆらぎ制御)の有効又は無効、及びゆらぎ幅を設定値項目とした例を示している。
 図11に示す例において、設定回路113_1のステート値の上位2ビットが「00」であるとき、調光ゆらぎ制御及び配光ゆらぎ制御の双方を無効としている。また、設定回路113_1のステート値の上位2ビットが「01」であるとき、調光ゆらぎ制御を有効、配光ゆらぎ制御を無効としている。また、設定回路113_1のステート値の上位2ビットが「10」であるとき、調光ゆらぎ制御を無効、配光ゆらぎ制御を有効としている。また、設定回路113_1のステート値の上位2ビットが「11」であるとき、調光ゆらぎ制御及び配光ゆらぎ制御の双方を有効としている。なお、図11に示す例において、調光ゆらぎ制御及び配光ゆらぎ制御の双方が無効(上位2ビットが「00」)であるときの下位2ビット「**」は、任意の値とする。
 また、図11に示す例において、調光ゆらぎ制御が有効(上位2ビットが「01」)であるときの調光ゆらぎ幅は、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「00」であるとき「5[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「01」であるとき「10[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「10」であるとき「20[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「11」であるとき「30[%]」としている。
 また、図11に示す例において、配光ゆらぎ制御が有効(上位2ビットが「10」)であるときの配光ゆらぎ幅は、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「00」であるとき「5[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「01」であるとき「10[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「10」であるとき「20[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「11」であるとき「30[%]」としている。
 また、図11に示す例において、調光ゆらぎ制御及び配光ゆらぎ制御の双方が有効(上位2ビットが「11」)であるときの調光ゆらぎ幅及び配光ゆらぎ幅は、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「00」であるとき「5[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「01」であるとき「10[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが「10」であるとき「20[%]」としている。また、設定回路113_1のステート値の下位2ビットが下位2ビットが「11」であるとき「30[%]」としている。
 なお、設定回路113_1のスイッチ数は上記に限定されない。具体的には、例えば、ゆらぎ幅を設定するためのスイッチ数を3以上とすることにより、ゆらぎ幅の選択肢を増やすことができる。また、例えば、配光ゆらぎ制御におけるH方向の配光ゆらぎ幅とV方向の配光ゆらぎ幅とをそれぞれ異なる値に設定可能な態様であっても良い。この場合、例えば、配光ゆらぎ制御におけるH方向の配光ゆらぎ幅とV方向の配光ゆらぎ幅との合計値が所定値(例えば、100[%])となる態様であっても良いし、さらには、配光ゆらぎ制御におけるH方向の配光ゆらぎ幅とV方向の配光ゆらぎ幅とのいずれか一方のみ設定可能な態様であっても良い。
 また、本実施形態において、以下の説明では、配光ゆらぎ制御について説明し、調光ゆらぎ制御については説明を省略する。配光ゆらぎ制御のみ行う構成では、ゆらぎ制御の有効又は無効を設定するための設定回路113_1のスイッチ数を1とし、「0」でゆらぎ制御無効、「1」でゆらぎ制御有効とする態様であっても良い。
 また、設定回路113_1のステート値は、記憶回路113の記憶領域に格納される態様であっても良い。この場合、ゆらぎ制御の有効又は無効、ゆらぎ制御におけるゆらぎ幅等の各設定項目は、例えば、照明装置1の前回稼働時において記憶回路113の記憶領域に格納された設定値であっても良いし、後述する実施形態2に係る制御装置(制御装置200、図17から図21参照)から送信されて記憶回路113の記憶領域に格納される態様であっても良い。
 処理回路114は、以下に説明する配光制御処理を実行する。図12は、実施形態1に係る照明装置における配光制御処理の一例を示すフローチャートである。
 処理回路114は、照明装置1の起動時において、記憶回路113の設定回路113_1からステート値を読み出し(ステップS101)、当該ステート値に基づいて、ゆらぎ制御が有効であるか否かを判定する(ステップS102)。具体的に、処理回路114は、設定回路113_1のステート値を読み出し、当該ステート値の上位2ビットが「10」である場合に、ゆらぎ制御が有効であると判定する。また、処理回路114は、ステート値の上位2ビットが「00」である場合に、ゆらぎ制御が無効であると判定する。ここでは、ステート値の上位2ビットが「01」又は「11」である場合の説明については省略する。
 ゆらぎ制御が無効である場合(ステップS102;No)、具体的に、設定回路113_1の上位2ビットが「00」である場合、処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vを読み出し(ステップS103)、0[%]から100[%]の百分率で表される配光設定値S0h及び配光設定値S0vを、それぞれ、光学素子100の配光階調値Dh,Dvに変換し(ステップS104)、電極駆動回路112に出力する。H方向の配光階調値Dhは、下記(1)式で示される。V方向の配光階調値Dvは、下記(2)式で示される。
 Dh=S0h×階調/100・・・(1)
 Dv=S0v×階調/100・・・(2)
 光学素子100の配光階調は、例えば「255」とされる。この場合、配光階調値Dh,Dvは8bitデータである。光学素子100の配光階調は「255」に限定されない。言い換えると、配光階調値Dh,Dvは8bitデータに限定されない。光学素子100の配光階調により本開示が限定されるものではない。
 電極駆動回路112は、処理回路114から出力された配光階調値Dh,Dvに応じた駆動電圧を光学素子100の各液晶セル2の各駆動電極10,13に供給する。これにより、H方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vに応じた配光状態に制御される。
 処理回路114は、照明装置1の電源がオフ制御されたか否かを判定し(ステップS105)、照明装置1の電源がオフ制御されていなければ(ステップS105;No)、ステップS105の処理を繰り返し実行し、照明装置1の電源がオフ制御されると(ステップS105;Yes)、配光制御処理を終了する。
 ゆらぎ制御が有効である場合(ステップS102;Yes)、具体的に、設定回路113_1の上位2ビットが「10」である場合、処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vを読み出し(ステップS106)、後述する配光ゆらぎ制御処理における配光値の変化範囲として定義されるゆらぎ範囲を設定する。以下、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vを、「初期設定値」とも称する。
 具体的に、処理回路114は、読み出したステート値の下位2ビットが「00」である場合に、ゆらぎ幅αを5[%]として、配光値のゆらぎ範囲の下限値及び上限値を設定する。
 また、処理回路114は、読み出したステート値の下位2ビットが「01」である場合に、ゆらぎ幅αを10[%]として、配光値のゆらぎ範囲の下限値及び上限値を設定する。
 また、処理回路114は、読み出したステート値の下位2ビットが「10」である場合に、ゆらぎ幅αを20[%]として、配光値のゆらぎ範囲の下限値及び上限値を設定する。
 また、処理回路114は、読み出したステート値の下位2ビットが「11」である場合に、ゆらぎ幅αを30[%]として、配光値のゆらぎ範囲の下限値及び上限値を設定する。
 ここでは、まず、H方向の配光設定値S0hに対する配光値Shのゆらぎ範囲の上限値Shmaxを設定する(ステップS011~S013)。
 処理回路114は、H方向の配光設定値S0hにゆらぎ幅αを加算した値が100[%]以下であるか否かを判定する(ステップS011)。配光設定値S0hにゆらぎ幅αを加算した値が100[%]以下である場合(ステップS011;Yes)、処理回路114は、配光設定値S0hに対する配光値Shのゆらぎ範囲の上限値ShmaxをS0h+α[%]として(ステップS012)、記憶回路113の記憶領域に格納する。配光設定値S0hにゆらぎ幅αを加算した値が100[%]を超えている場合(ステップS011;No)、処理回路114は、配光設定値S0hに対する配光値Shのゆらぎ範囲の上限値Shmaxを100[%]として(ステップS013)、記憶回路113の記憶領域に格納する。
 続いて、H方向の配光設定値S0hに対する配光値Shのゆらぎ範囲の下限値Shminを設定する(ステップS021~S023)。
 処理回路114は、H方向の配光設定値S0hからゆらぎ幅αを減算した値が0[%]以上であるか否かを判定する(ステップS021)。配光設定値S0hからゆらぎ幅αを減算した値が0[%]以上である場合(ステップS021;Yes)、処理回路114は、配光設定値S0hに対する配光値Shのゆらぎ範囲の下限値ShminをS0h-α[%]として(ステップS022)、記憶回路113の記憶領域に格納する。配光設定値S0hからゆらぎ幅αを減算した値が0[%]を下回っている場合(ステップS021;No)、処理回路114は、配光設定値S0hに対する配光値Shのゆらぎ範囲の下限値Shminを0[%]として(ステップS023)、記憶回路113の記憶領域に格納する。
 続いて、V方向の配光設定値S0vに対する配光値Svのゆらぎ範囲の上限値Svmaxを設定する(ステップS031~S033)。
 処理回路114は、V方向の配光設定値S0vにゆらぎ幅αを加算した値が100[%]以下であるか否かを判定する(ステップS031)。配光設定値S0vにゆらぎ幅αを加算した値が100[%]以下である場合(ステップS031;Yes)、処理回路114は、配光設定値S0vに対する配光値Svのゆらぎ範囲の上限値SvmaxをS0v+α[%]として(ステップS032)、記憶回路113の記憶領域に格納する。配光設定値S0vにゆらぎ幅αを加算した値が100[%]を超えている場合(ステップS031;No)、処理回路114は、配光設定値S0vに対する配光値Svのゆらぎ範囲の上限値Svmaxを100[%]として(ステップS033)、記憶回路113の記憶領域に格納する。
 続いて、V方向の配光設定値S0vに対する配光値Svのゆらぎ範囲の下限値Svminを設定する(ステップS041~S043)。
 処理回路114は、V方向の配光設定値S0vからゆらぎ幅αを減算した値が0[%]以上であるか否かを判定する(ステップS041)。配光設定値S0vからゆらぎ幅αを減算した値が0[%]以上である場合(ステップS041;Yes)、処理回路114は、配光設定値S0vに対する配光値Svのゆらぎ範囲の下限値SvminをS0v-α[%]として(ステップS042)、記憶回路113の記憶領域に格納する。配光設定値S0vからゆらぎ幅αを減算した値が0[%]を下回っている場合(ステップS041;No)、処理回路114は、配光設定値S0vに対する配光値Svのゆらぎ範囲の下限値Svminを0[%]として(ステップS043)、記憶回路113の記憶領域に格納する。
 そして、処理回路114は、H方向の配光設定値S0hを時刻tにおける第1配光値Sh(t)とし、V方向の配光設定値S0vを時刻tにおける第1配光値Sv(t)として、記憶回路113の記憶領域に格納する(Sh(t)=S0h、Sv(t)=S0v、ステップS107)。
 上述した配光値Shのゆらぎ範囲の上限値Shmaxの設定処理(ステップS011~S013)、配光値Shのゆらぎ範囲の下限値Shminの設定処理(ステップS021~S023)、配光値Svのゆらぎ範囲の上限値Svmaxの設定処理(ステップS031~S033)、配光値Svのゆらぎ範囲の下限値Svminの設定処理(ステップS041~S043)の実行順序は、上記に限定されない。また、これらの各設定処理を並列処理する態様であっても良い。
 続いて、処理回路114は、後述する配光ゆらぎ制御処理(ステップS200)を実行する前処理として、0[%]から100[%]の百分率で表されるH方向の第1配光値Sh(t)及びV方向の第1配光値Sv(t)を、それぞれ、光学素子100における配光階調値Dh(t),Dv(t)に変換し、電極駆動回路112に出力する(ステップS108)。H方向の配光階調値Dh(t)は、下記(3)式で示される。V方向の配光階調値Dv(t)は、下記(4)式で示される。
 Dh(t)=Sh(t)×階調/100・・・(3)
 Dv(t)=Sv(t)×階調/100・・・(4)
 電極駆動回路112は、処理回路114から出力された配光階調値Dh(t),Dv(t)に応じた駆動電圧を光学素子100の各液晶セル2の各駆動電極10,13に供給する。これにより、記憶回路113の記憶領域に格納された初期設定値(H方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0v)に応じた配光状態に制御される。
 記憶回路113の記憶領域に格納された初期設定値(H方向の配光設定値S0h(=Sh(t))及びV方向の配光設定値S0v(=Sv(t)))に対応する配光階調値Dh(t),Dv(t)を電極駆動回路112に出力した後(ステップS108)、処理回路114は、配光ゆらぎ制御処理(ステップS200)を実行する。図13は、実施形態1に係る照明装置における配光ゆらぎ制御処理の一例を示すサブフローチャートである。図13に示すサブフローチャートは、図12に示す配光制御処理における配光ゆらぎ制御処理(ステップS200)に対応する。
 本開示では、1/fゆらぎによる動的な配光制御を実現するためのアルゴリズムとして、間欠カオス法を用いる。間欠カオス法においては、時刻t+1における変数X(t+1)は、時刻tにおける変数X(t)(但し0.0≦X(t)≦1.0)によって示される。より具体的には、時刻t+1における変数X(t+1)は、0.0≦X(t)<0.5の場合には、下記(5)式で示され、0.5≦X(t)≦1.0の場合には、下記(6)式で示される。下記(5)式及び(6)式において、変数X(t+1)は、時刻tの後の時刻t+1における目標値である。本開示において、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔(すなわち時刻tから時刻t+1に至るまでの時間)は、例えば100[ms]とされる。配光ゆらぎ制御処理の実行間隔により本開示が限定されるものではない。
 X(t+1)=X(t)+2×X(t)・・・(5)
 X(t+1)=X(t)-2×(1-X(t))・・・(6)
 配光ゆらぎ制御処理(ステップS200)の実行間隔は、タイマー値tfによりタイミング制御される。すなわち、タイマー値tfのタイムアップ値TFは、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔に対応する。タイマー値tfは、配光ゆらぎ制御処理の開始時にリセットされる。
 処理回路114は、配光ゆらぎ制御処理の開始時において、配光ゆらぎ制御処理のタイマー値tfをリセットする(tf=0、ステップS001)。
 ここでは、まず、時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)を設定する。時刻tにおけるH方向の第1配光値Sh(t)は、間欠カオス法における時刻tの変数X(t)をH方向の第1変数Xh(t)として、下記(7)式で定義する。
 Sh(t)=Shmin+(Shmax-Shmin)×Xh(t)・・・(7)
 処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納された配光値Shのゆらぎ範囲の上限値Shmax及び下限値Shminを読み出し(ステップS201)、上記(7)式を変形した下記(8)式を用いて、時刻tにおける第1変数Xh(t)を算出する(ステップS202)。下記(8)式は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 Xh(t)=(Sh(t)-Shmin)/(Shmax-Shmin)・・・(8)
 続いて、処理回路114は、時刻t+1におけるH方向の第2変数Xh(t+1)を算出する。具体的に、処理回路114は、ステップS202において算出したH方向の第1変数Xh(t)が0.5未満であるか否かを判定し(ステップS203)、Xh(t)<0.5である場合(ステップS203;Yes)、上記(5)式を変形した下記(9)式を用いて、時刻t+1におけるH方向の第2変数Xh(t+1)を算出する(ステップS204)。Xh(t)≧0.5である場合(ステップS203;No)、上記(6)式を変形した下記(10)式を用いて、時刻t+1におけるH方向の第2変数Xh(t+1)を算出する(ステップS205)。下記(9)式及び(10)式は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 Xh(t+1)=Xh(t)+2×Xh(t)・・・(9)
 Xh(t+1)=Xh(t)-2×(1-Xh(t))・・・(10)
 ここで、処理回路114は、ステップS204又はステップS205において算出したH方向の第2変数Xh(t+1)が0.01以上であり、且つ、0.99以下であるか否かを判定する(ステップS206)。0.01≦Xh(t+1)≦0.99である場合(ステップS206;Yes)、ステップS208の処理に進む。H方向の第2変数Xh(t+1)が0.01未満(0≦Xh(t+1)<0.01)であるか、又は、0.99よりも大きい(0.99<Xh(t+1)≦1.0)場合(ステップS206;No)、処理回路114は、H方向の第2変数Xh(t+1)を0.01以上且つ0.99以下の範囲内のランダム値に設定し(ステップS207)、ステップS208の処理に進む。このとき、処理回路114は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納された乱数表等を用いて、H方向の第2変数Xh(t+1)を0.01~0.99のランダムな値に設定する。ステップS206及びステップS207の処理により、H方向の第2変数Xh(t+1)が0.0又は1.0に張り付くことを防ぐことができる。
 処理回路114は、ステップS203からステップS207の処理により得られたH方向の第2変数Xh(t+1)を、上記(7)式を変形した下記(11)式に適用して、時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)を算出し、記憶回路113の記憶領域に格納する(ステップS208)。下記(11)式は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 Sh(t+1)=Shmin+(Shmax-Shmin)×Xh(t+1)・・・(11)
 続いて、時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)を設定する。時刻tにおけるV方向の第1配光値Sv(t)は、間欠カオス法における時刻tの変数X(t)をV方向の第1変数Xv(t)として、下記(12)式で示される。
 Sv(t)=Svmin+(Svmax-Svmin)×Xv(t)・・・(12)
 処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納された配光値Svのゆらぎ範囲の上限値Svmax及び下限値Svminを読み出し(ステップS211)、上記(12)式を変形した下記(13)式を用いて、時刻tにおける第1変数Xv(t)を算出する(ステップS212)。下記(13)式は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 Xv(t)=(Sv(t)-Svmin)/(Svmax-Svmin)・・・(13)
 続いて、処理回路114は、時刻t+1における第2変数Xv(t+1)を算出する。具体的に、処理回路114は、ステップS212において算出したV方向の第1変数Xv(t)が0.5未満であるか否かを判定し(ステップS213)、Xv(t)<0.5である場合(ステップS213;Yes)、上記(5)式を変形した下記(14)式を用いて、時刻t+1におけるV方向の第2変数Xv(t+1)を算出する(ステップS214)。Xv(t)≧0.5である場合(ステップS213;No)、上記(6)式を変形した下記(15)式を用いて、時刻t+1におけるV方向の第2変数Xv(t+1)を算出する(ステップS215)。下記(14)式及び(15)式は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 Xv(t+1)=Xv(t)+2×Xv(t)・・・(14)
 Xv(t+1)=Xv(t)-2×(1-Xv(t))・・・(15)
 ここで、処理回路114は、ステップS214又はステップS215において算出したV方向の第2変数Xv(t+1)が0.01以上であり、且つ、0.99以下であるか否かを判定する(ステップS216)。0.01≦Xv(t+1)≦0.99である場合(ステップS216;Yes)、ステップS218の処理に進む。V方向の第2変数Xv(t+1)が0.01未満(0≦Xv(t+1)<0.01)であるか、又は、0.99よりも大きい(0.99<Xv(t+1)≦1.0)場合(ステップS216;No)、処理回路114は、V方向の第2変数Xv(t+1)を0.01以上且つ0.99以下の範囲内のランダム値に設定し(ステップS217)、ステップS218の処理に進む。このとき、処理回路114は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納された乱数表等を用いて、V方向の第2変数Xv(t+1)を0.01~0.99のランダムな値に設定する。ステップS216及びステップS217の処理により、V方向の第2変数Xv(t+1)が0.0又は1.0に張り付くことを防ぐことができる。
 処理回路114は、ステップS213からステップS217の処理により得られた第2変数Xv(t+1)を、上記(12)式を変形した下記(16)式に適用して、時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)を算出し、記憶回路113の記憶領域に格納する(ステップS218)。下記(16)式は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 Sv(t+1)=Svmin+(Svmax-Svmin)×Xv(t+1)・・・(16)
 そして、処理回路114は、0[%]から100[%]の百分率で表されるH方向の第1配光値Sh(t+1)及びV方向の第1配光値Sv(t+1)を、それぞれ、光学素子100における配光階調値Dh(t+1),Dv(t+1)に変換し(ステップS221)、電極駆動回路112に出力する。H方向の配光階調値Dh(t+1)は、下記(17)式で示される。V方向の配光階調値Dv(t+1)は、下記(18)式で示される。
 Dh(t+1)=Sh(t+1)×階調/100・・・(17)
 Dv(t+1)=Sv(t+1)×階調/100・・・(18)
 電極駆動回路112は、処理回路114から出力された配光階調値Dh(t+1),Dv(t+1)に応じた駆動電圧を光学素子100の各液晶セル2の各駆動電極10,13に供給する。これにより、H方向の第1配光値Sh(t+1)及びV方向の第1配光値Sv(t+1)に応じた配光状態に制御される。
 そして、処理回路114は、時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)を、時刻tにおける新たなH方向の第1配光値Sh(t)として更新し、時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)を、時刻tにおける新たなV方向の第1配光値Sv(t)として更新し(Sh(t)=Sh(t+1)、Sv(t)=Sv(t+1)、ステップS222)、記憶回路113の記憶領域に格納する。
 処理回路114は、配光ゆらぎ制御処理のタイマー値tfがタイムアップ値TF(例えば、TF=100[ms])か否かを判定する(ステップS002)。配光ゆらぎ制御処理のタイマー値tfがタイムアップ値TFでなければ(ステップS002;No)、ステップS002の処理を繰り返し実行する。タイムアップ値TF(すなわち、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔)は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 配光ゆらぎ制御処理のタイマー値tfがタイムアップ値TFとなると(tf=TF、ステップS002;Yes)、図12に示す配光制御処理に戻る。
 処理回路114は、照明装置1の電源がオフ制御されたか否かを判定し(ステップS109)、照明装置1の電源がオフ制御されていなければ(ステップS109;No)、ステップS200に戻り、図13に示す配光ゆらぎ制御処理を繰り返し実行し、照明装置1の電源がオフ制御されると(ステップS109;Yes)、配光制御処理を終了する。図13に示す配光ゆらぎ制御処理を繰り返し実行することにより、光学素子100の配光状態が動的に制御される。この結果として、照明装置1の配光形状が揺らいだように変化し、心地良い光を演出することができる。
(変形例)
 図14は、実施形態1の変形例に係る照明装置における配光ゆらぎ制御処理の一例を示すサブフローチャートである。図14に示すサブフローチャートは、図12に示す配光制御処理における配光ゆらぎ制御処理(ステップS200)に対応する。なお、ここでは、図13に示すサブフローチャートとは異なる点について詳細に説明し、重複する説明は省略する。
 実施形態1の変形例の配光ゆらぎ制御処理では、時刻t+1における配光目標値である第2配光値(Sh(t+1),Sv(t+1))を算出した後(ステップS201~ステップS218)、時刻tから時刻t+1までの時間(すなわち、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔)を分割した短い時間間隔(以下、「配光制御間隔」とも称する)で、時刻tにおける配光階調値と時刻t+1における配光階調値との中間階調で段階的に配光制御を行う。以下、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔よりも短い配光制御間隔で配光制御を実行する具体的な処理について説明する。
 例えば、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔を100[ms]とし、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔の分割数Nを5としたとき、1から分割数Nまでの整数で表されるカウント値nのカウントアップ間隔(すなわち、中間階調での配光制御間隔)は、20[ms]とされる。なお、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔の分割数や、中間階調での配光制御間隔により本開示が限定されるものではない。あるいはまた、例えば、ユーザが入力した分割数Nを制御装置(不図示)から送信し、記憶回路113に記憶させておくことも可能である。
 具体的に、カウント値nからn+1までの時間は、カウント値nのリセット時(n=1、ステップS231)、及びカウント値nのカウントアップ時(n=n+1、ステップS236)にタイムアップ及びリセットされる。言い換えると、カウント値nからn+1までの時間を計測するカウントアップタイマー値tsがタイムアップ値TSとなると、カウント値nがリセット(n=1、ステップS231)又はカウントアップ(n=n+1、ステップS236)される。
 ステップS208において算出した時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)を記憶回路113の記憶領域に格納し(ステップS208)、ステップS218において算出した時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)を記憶回路113の記憶領域に格納した後(ステップS218)、処理回路114は、時刻tから時刻t+1までの時間をN分割し、カウント値n及びカウントアップタイマー値tsをリセットする(n=1、ts=0、ステップS231)。時刻tから時刻t+1までの時間(配光ゆらぎ制御処理の実行間隔)の分割数Nは、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 処理回路114は、N分割した各時刻(t+n/N)におけるH方向の配光値Sh(t+n/N)及びV方向の配光値Sv(t+n/N)を算出する(ステップS232)。各時刻(t+n/N)におけるH方向の配光値Sh(t+n/N)は、下記(19)式で示される。各時刻(t+n/N)におけるV方向の配光値Sv(t+n/N)は、下記(20)式で示される。
 Sh(t+n/N)
 =Sh(t)+[(Sh(t+1)-Sh(t))/N]×n・・・(19)
 Sv(t+n/N)
 =Sv(t)+[(Sv(t+1)-Sv(t))/N]×n・・・(20)
 そして、処理回路114は、0[%]から100[%]の百分率で表される配光値Sh(t+n/N)及び配光値Sv(t+n/N)を、それぞれ、光学素子100における配光階調値Dh(t+n/N),Dv(t+n/N)に変換し(ステップS233)、電極駆動回路112に出力する。H方向の配光階調値Dh(t+n/N)は、下記(21)式で示される。V方向の配光階調値Dv(t+n/N)は、下記(22)式で示される。
 Dh(t+n/N)
 =Sh(t+n/N)×階調/100・・・(21)
 Dv(t+n/N)
 =Sv(t+n/N)×階調/100・・・(22)
 処理回路114は、カウントアップタイマー値tsがタイムアップ値TS(例えば、TS=20[ms])か否かを判定する(ステップS234)。カウントアップタイマー値tsがタイムアップ値TSでなければ(ステップS234;No)、ステップS234の処理を繰り返し実行する。タイムアップ値TS(すなわち、中間階調での配光制御間隔)は、例えば記憶回路113の記憶領域に格納されているものとする。
 カウントアップタイマー値tsがタイムアップ値TSとなると(ステップS234;Yes)、続いて、処理回路114は、カウント値nが分割数N(例えば、N=5)であるか否かを判定する(ステップS235)。カウント値nが分割数Nでなければ(ステップS235;No)、カウント値nに1を加算してカウントアップタイマー値tsをリセットし(n=n+1、ts=0、ステップS236)、ステップS232の処理に戻り、カウント値nの値が分割数Nとなるまで(ステップS235;Yes)、ステップS232からステップS236の処理を繰り返し実行する。これにより、時刻tから時刻t+1までの各時刻(t+n/N)において、時刻tにおけるH方向の配光階調値Dh(t)と、時刻t+1におけるH方向の配光階調値Dh(t+1)との中間階調で配光制御される。また、時刻tから時刻t+1までの各時刻(t+n/N)において、時刻tにおけるV方向の配光階調値Dv(t)と、時刻t+1におけるV方向の配光階調値Dv(t+1)との中間階調で配光制御される。
 図15は、中間階調の第1算出例を示す図である。図15に示す例では、H方向の配光値をShとし、配光階調値をDhとしている。また、図15に示す例では、時刻tから時刻t+1までの時間の分割数Nを5(N=5)としている。
 例えば、時刻tにおけるH方向の第1配光値Sh(t)が25.09804[%]、配光階調値Dh(t)が64.000002(≒64)、時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)が27.69704[%]、配光階調値Dh(t+1)が70.627452(≒71)であるとき、各時刻(t+n/N)におけるH方向の配光値Sh(t+n/N)は、上記(19)式により下記のように算出される。なお、n=5におけるH方向の配光値Sh(t+5/5)(=Sh(t+1))の算出は不要であり、ステップS208において算出した配光値Sh(t+1)を用いることができる。
 Sh(t+1/5)=25.61784[%]
 Sh(t+2/5)=26.13764[%]
 Sh(t+3/5)=26.65744[%]
 Sh(t+4/5)=27.17724[%]
 Sh(t+5/5)=Sh(t+1)=27.69704[%]
 このとき、各時刻(t+n/N)におけるH方向の配光値Sh(t+n/N)は、上記(21)式により下記の配光階調値Dh(t+n/N)に変換される。なお、H方向の配光階調値Dh(t+n/N)は、小数点以下が四捨五入された値となる。
 Dh(t+1/5)=65.325492≒65
 Dh(t+2/5)=66.650982≒67
 Dh(t+3/5)=67.976472≒68
 Dh(t+4/5)=69.301962≒69
 Dh(t+5/5)=Dh(t+1)=70.627452≒71
 図16は、中間階調の第2算出例を示す図である。図16に示す例では、V方向の配光値をSvとし、配光階調値をDvとしている。また、図16に示す例では、時刻tから時刻t+1までの時間の分割数Nを5(N=5)としている。
 例えば、時刻tにおけるV方向の第1配光値Sv(t)が74.90196[%]、配光階調値Dv(t)が190.999998(≒191)、時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)が72.30296[%]、配光階調値Dh(t+1)が184.372548(≒184)であるとき、各時刻(t+n/N)におけるV方向の配光値Sv(t+n/N)は、上記(20)式により下記のように算出される。なお、n=5におけるV方向の配光値Sv(t+5/5)(=Sv(t+1))の算出は不要であり、ステップS218において算出した配光値Sv(t+1)を用いることができる。
 Sv(t+1/5)=74.38216[%]
 Sv(t+2/5)=73.86236[%]
 Sv(t+3/5)=73.34256[%]
 Sv(t+4/5)=72.82276[%]
 Sv(t+5/5)=Sv(t+1)=72.30296[%]
 このとき、各時刻(t+n/N)におけるV方向の配光値Sv(t+n/N)は、上記(22)式により下記の配光階調値Dv(t+n/N)に変換される。なお、V方向の配光階調値Dv(t+n/N)は、小数点以下が四捨五入された値となる。
 Dv(t+1/5)=189.674508≒190
 Dv(t+2/5)=188.349018≒188
 Dv(t+3/5)=187.023528≒187
 Dv(t+4/5)=185.698038≒186
 Dv(t+5/5)=Dv(t+1)=184.372548≒184
 図14に戻り、カウント値n+1が分割数Nとなると(ステップS235;Yes)、処理回路114は、時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)を、時刻tにおける新たなH方向の第1配光値Sh(t)として更新し、時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)を、時刻tにおける新たなV方向の第1配光値Sv(t)として更新して(Sh(t)=Sh(t+1)、Sv(t)=Sv(t+1)、ステップS237)、記憶回路113の記憶領域に格納し、図12に示す配光制御処理に戻る。図14に示す配光ゆらぎ制御処理を繰り返し実行することにより、各時刻(t+n/N)において、H方向の配光値Sh(t+n/N)及びV方向の配光値Sv(t+n/N)に応じた配光状態に制御される。
 図14に示す実施形態1の変形例の配光ゆらぎ制御処理では、上述したステップS232からステップS236の処理をN回繰り返すことにより、時刻tにおけるH方向の第1配光値Sh(t)と、時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)との間の配光状態の変化を滑らかにすることができる。また、上述したステップS232からステップS236の処理をN回繰り返すことにより、時刻tにおけるV方向の第1配光値Sv(t)と、時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)との間の配光状態の変化を滑らかにすることができる。これにより、照明装置1の配光形状の揺らぎの変化を滑らかにすることができる。
 上述したように、実施形態1に係る照明装置1は、H方向とV方向との2方向の配光制御が可能な構成であり、H方向とV方向とでそれぞれ1/fゆらぎによる動的な配光制御を実行する。これにより、例えば、調光制御(明るさ制御)に1/fゆらぎによる動的な制御を適用する場合よりも自然で心地良い光を演出することができる。
 また、実施形態1の変形例の配光ゆらぎ制御処理では、配光ゆらぎ制御処理の実行間隔よりも短い配光制御間隔で、時刻tにおける配光階調値と時刻t+1における配光階調値との中間階調で段階的に配光制御される。これにより、配光状態の変化を滑らかにすることができる。
(実施形態2)
 図17は、照明システムの構成の一例を示す概略図である。照明システムは、照明装置1(1_1,1_2,・・・,1_N)と、制御装置200と、を含む。制御装置200は、例えば、スマートフォンやタブレット等の携帯可能な通信端末装置が例示される。照明装置1(1_1,1_2,・・・,1_N)は、制御装置200によって配光制御可能な制御対象デバイスとして、制御装置200に予め登録されている。
 照明装置1(1_1,1_2,・・・,1_N)と制御装置200との間は、通信手段300によりデータや各種指令信号の送受信が行われる。本開示において、通信手段300は、例えば、Bluetooth(登録商標)やWiFi(登録商標)等の無線通信手段である。照明装置1(1_1,1_2,・・・,1_N)と制御装置200とは、例えば、移動体通信網等の所定のネットワークを介して無線通信を行う態様であっても良い。あるいは、照明装置1(1_1,1_2,・・・,1_N)と制御装置200とが有線接続されて有線通信を行う態様であっても良い。
 なお、図17では、複数の照明装置1(1_1,1_2,・・・,1_N)が登録されている例を示したが、本開示では、配光制御可能な制御対象デバイスとして、少なくとも1つの照明装置1が登録されていれば良い。
 上述した照明システムにおいて、制御装置200は、照明装置1のH方向及びV方向の配光状態を変更可能な構成としている。なお、ゆらぎ制御の有効又は無効やゆらぎ幅等の各設定項目は、照明装置1に設けられた設定回路113_1(例えば、DIPスイッチ)により設定する。以下、実施形態2に係る照明システムの制御装置200について説明する。
 図18は、制御装置の一例を示す外観図である。制御装置200は、表示パネル20とタッチセンサ30とが一体化された、タッチ検出機能付き表示装置(タッチスクリーン)である。制御装置200は、内部構成要素として、例えば、検出用ICや表示IC等の各種ICや、制御装置200を構成するスマートフォンやタブレット等のCPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、GPU(Graphics Processing Unit)等が搭載される。
 表示パネル20は、タッチセンサ30を内蔵して一体化した、いわゆるインセルタイプあるいはハイブリッドタイプの装置である。表示パネル20にタッチセンサ30を内蔵して一体化するとは、例えば、表示パネル20として使用される基板や電極などの一部の部材と、タッチセンサ30として使用される基板や電極などの一部の部材とを兼用することを含む。なお、表示パネル20は、表示装置の上にタッチセンサ30を装着した、いわゆるオンセルタイプの装置であっても良い。
 表示パネル20としては、例えば、液晶表示素子を用いた液晶ディスプレイパネルが例示される。これに限らず、表示パネル20は、例えば、有機ELディスプレイパネル(OLED:Organic Light Emitting Diode)や無機ELディスプレイパネル(マイクロLED、ミニLED)であっても良い。
 タッチセンサ30としては、例えば、静電容量方式のタッチセンサが例示される。これに限らず、タッチセンサ30は、例えば、抵抗膜方式のタッチセンサや超音波方式あるいは光学方式のタッチセンサであっても良い。
 図19は、タッチセンサにおけるタッチ検出領域の一例を示す概念図である。タッチセンサ30の検出領域FAには、複数の検出素子31が設けられている。複数の検出素子31は、タッチセンサ30の検出領域FA内において、X方向及び当該X方向に直交するY方向に並び、マトリクス状に設けられている。換言すれば、タッチセンサ30は、X方向及びY方向に並ぶ複数の検出素子31に重なる検出領域FAを有している。
 図20は、制御装置の設定変更画面の表示態様の一例を説明する図である。表示パネル20には、平面視においてタッチセンサ30の検出領域FAに重なる表示領域DAが設けられ、図20に示す設定変更画面が表示領域DAに表示される。また、図20に示す設定変更画面上の所定位置を原点O(0,0)とするHV平面が定義されている。
 図20に示す例では、設定変更画面上のHV平面の原点O(0,0)を中心点とする配光形状オブジェクトOBJを表示する態様とし、この配光形状オブジェクトOBJの輪郭線上に、照明装置1のH方向の配光状態を変更するための第1スライダS1、及び、照明装置1のV方向の配光状態を変更するための第2スライダS2を配置している。
 配光形状オブジェクトOBJは、照明装置1から出射される光の配光状態に対応した画像イメージである。
 第1スライダS1及び第2スライダS2は、例えば、表示領域DA上に表示された画像イメージであって、ユーザが指でタッチして移動(ドラッグ操作)させることができる。
 第1スライダS1をH方向に移動させることで、配光形状オブジェクトOBJの形状を変化させることができる。併せて、照明装置1のH方向の配光状態が制御される。また、第2スライダS2をV方向に移動させることで、配光形状オブジェクトOBJの形状を変化させることができる。併せて、照明装置1のV方向の配光状態が制御される。
 本開示において、設定変更画面上における配光形状オブジェクトOBJの形状は、H方向の配光値Sh及びV方向の配光値Svに応じて、円形又は楕円形となる。言い換えると、配光形状オブジェクトOBJの形状は、第1スライダS1及び第2スライダS2に移動に伴い、円形又は楕円形に変化する。
 第1スライダS1は、H方向の配光値Shが0[%]であるときの配光形状オブジェクトOBJの輪郭線上の位置から、H方向の配光値Shが100[%]であるときの配光形状オブジェクトOBJの輪郭線上の位置までの間で、H方向の移動が可能とされている。
 第2スライダS2は、V方向の配光値Svが0[%]であるときの配光形状オブジェクトOBJの輪郭線上の位置から、V方向の配光値Svが100[%]であるときの配光形状オブジェクトOBJの輪郭線上の位置までの間で、V方向の移動が可能とされている。
 制御装置200の設定変更画面上において、照明装置1のH方向の配光値Shは、HV平面のH軸と配光形状オブジェクトOBJの輪郭線との交点の位置hの移動量により設定することができる。
 本開示では、H軸と配光形状オブジェクトOBJの輪郭線との交点の位置hを、第1スライダS1の中心点としている。言い換えると、第1スライダS1の表示領域DA上の位置h0は、H軸と配光形状オブジェクトOBJの輪郭線との交点の位置hと重なっている。これにより、第1スライダS1をタッチし、H方向に移動させることで、照明装置1のH方向の配光値Shを変更することができる。図20中の「Sh」は、照明装置1のH方向の配光値(例えば、「50」[%])を示している。
 また、制御装置200の設定変更画面上において、照明装置1のV方向の配光値Svは、HV平面のV軸と配光形状オブジェクトOBJの輪郭線との交点の位置vの移動量により設定することができる。
 本開示では、V軸と配光形状オブジェクトOBJの輪郭線との交点の位置vを、第2スライダS2の中心点としている。言い換えると、第2スライダS2の表示領域DA上の位置v0は、V軸と配光形状オブジェクトOBJの輪郭線との交点の位置vと重なっている。これにより、第2スライダS2をタッチし、V方向に移動させることで、照明装置1のV方向の配光値Svを変更することができる。図20中の「Sv」は、照明装置1のV方向の配光値(例えば、「50」[%])を示している。
 図21は、制御装置の制御ブロック構成の一例を示す図である。図21では、照明装置1のH方向及びV方向の配光状態を変更するための制御ブロック構成について説明する。
 図21に示すように、制御装置200は、表示パネル20、タッチセンサ30、検出回路211、変換処理回路212、記憶回路223、送受信回路225、及び表示制御回路231を備える。検出回路211は、例えば検出用ICで構成される。あるいは、検出回路211及び表示制御回路231は一つの表示ICとして表示パネル20に搭載、又は表示パネル20に接続されるFPC上に搭載されていても良い。変換処理回路212、記憶回路223は、例えば、制御装置200を構成するスマートフォンやタブレット等のCPU、RAM、EEPROM、ROM等で構成される。また、表示制御回路231は、上述の如き表示パネル20に搭載される表示ICであっても良く、さらには、例えば、制御装置200を構成するスマートフォンやタブレット等のGPU等を含む構成であっても良い。送受信回路225は、例えば、制御装置200を構成するスマートフォンやタブレット等の無線通信モジュールで構成される。
 検出回路211は、タッチセンサ30の各検出素子31から出力される検出信号に基づき、タッチセンサ30に対するタッチの有無を検出する回路である。
 変換処理回路212は、検出回路211におけるタッチ検出位置と、照明装置1の各種設定値(本開示では、配光値)との変換処理を実行する回路である。また、本開示において、変換処理回路212は、検出回路211におけるタッチ検出位置、ひいてはタッチされたオブジェクト(画像イメージ)の位置と、各種画面上における操作状態との変換処理を実行する機能を有している。変換処理回路212は、例えば、制御装置200を構成するスマートフォンやタブレット等のCPUによって実現される構成部である。
 記憶回路223は、例えば、制御装置200を構成するスマートフォンやタブレット等のRAM、EEPROM、ROM等で構成される。本開示において、記憶回路223には、照明装置1の各種設定値(本開示では、配光値)が格納される。
 送受信回路225は、照明装置1との間で各種設定値(本開示では、配光値)の送受信を行う。具体的に、送受信回路225は、制御装置200で設定したH方向の配光値Sh及びV方向の配光値Svを、それぞれ、配光設定値S1h,S1vとして照明装置1に送信する。また、送受信回路225は、照明装置1から送信された配光設定値S0h,S0vを受信する。
 表示制御回路231は、上述した設定変更画面を表示パネル20に表示するための表示制御処理を実行する。表示制御回路231は、記憶回路223に格納された各種設定値(本開示では、配光値)や画像イメージの位置情報に基づき、表示パネル20の表示制御を行う。
 以下、上述した照明システムにおける照明装置について説明する。図22は、実施形態2に係る照明装置の制御ブロック構成の一例を示す図である。ここでは、実施形態1に係る照明装置1の制御ブロック構成と同じ構成部には同じ符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
 図22に示すように、実施形態2に係る照明装置1aは、上述した実施形態1に係る照明装置1の構成に加え、送受信回路111を備える。
 送受信回路111は、制御装置200との間で各種設定値(本開示では、配光設定値)の送受信を行う。具体的に、送受信回路111は、制御装置200から送信された配光設定値S1h,S1vを受信する。また、送受信回路111は、記憶回路113の記憶領域に格納された配光設定値S0h,S0vを制御装置200に送信する。
 本開示において、送受信回路111は、照明装置1の起動時に、記憶回路113の記憶領域に格納された配光設定値S0h,S0vを制御装置200に送信し、制御装置200から送信される配光設定値S1h,S1vを、新たな配光設定値S0h,S0vとして記憶回路113の記憶領域に格納する。すなわち、配光設定値S1h,S1vが制御装置200から照明装置1aに送信されることにより、記憶回路113の記憶領域内の配光設定値S0h,S0vは当該配光設定値S1h,S1vに更新される。なお、初回は照明装置1は配光設定値S0h,S0vを格納していない(配光設定値S0h,S0vともに0[%])。この場合、制御装置200から配光設定値S1h,S1vが送信されることによって記憶回路113の記憶領域内の配光設定値S0h,S0vを格納することとなる。なお、上記に限らず、初回の配光設定値S0h,S0vを例えば50[%]等予め所定の値を格納しておく構成も採用可能である。
 上述した照明システムにおいて、処理回路114は、以下に説明する配光制御処理を実行する。図23は、実施形態2に係る照明システムにおける配光制御処理の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、実施形態1とは異なる点について詳細に説明し、重複する説明は省略する。
 処理回路114は、照明装置1aの起動時において、照明装置1aは、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vを読み出し、制御装置200に送信する(ステップS301)。
 制御装置200の送受信回路225は、照明装置1aから送信された配光設定値S0h,S0vを記憶回路223に格納する。制御装置200において設定変更処理を実行する際に、制御装置200の表示制御回路231は、記憶回路223に格納された配光設定値S0h,S0vを読み出し、配光設定値S0h,S0vに応じた配光形状オブジェクトOBJの形状、第1スライダS1の位置、Dx方向配光表示、第2スライダS2の位置、Dy方向配光表示を、設定変更画面に反映させるように表示パネル20の表示制御を実行する。これにより、制御装置200は、変更操作の待機状態に移行する。
 照明装置1aの処理回路114は、記憶回路113の設定回路113_1からステート値を読み出し(ステップS302)、当該ステート値に基づいて、ゆらぎ制御が有効であるか否かを判定する(ステップS303)。
 ゆらぎ制御が無効である場合(ステップS303;No)、処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vを読み出し(ステップS304)、0[%]から100[%]の百分率で表される配光設定値S0h及び配光設定値S0vを、それぞれ、光学素子100の配光階調値Dh,Dvに変換し(ステップS305)、電極駆動回路112に出力する。
 電極駆動回路112は、処理回路114から出力された配光階調値Dh,Dvに応じた駆動電圧を光学素子100の各液晶セル2の各駆動電極10,13に供給する。これにより、H方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vに応じた配光状態に制御される。
 続いて、処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vが変更されていないか否かを判定する(ステップS306)。
 H方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vの変更は、割り込み処理により実行される。図24は、配光設定値変更割り込み処理の一例を示すフローチャートである。
 制御装置200の設定変更画面(図20参照)において、第1スライダS1又は第2スライダS2が操作されると、H方向の配光設定値S1h及びV方向の配光設定値S1vが制御装置200から送信される。
 照明装置1aの送受信回路111は、制御装置200から送信される配光設定値S1h,S1vを受信したか否かを判定し(ステップS401)、配光設定値S1h,S1vを受信していなければ(ステップS401;No)、ステップS401の処理を繰り返し実行し、配光設定値S1h,S1vを受信すると(ステップS401;Yes)、制御装置200から送信された配光設定値S1hを、H方向の新たな配光設定値S0hとし、制御装置200から送信された配光設定値S1vを、V方向の新たな配光設定値S0vとして、記憶回路113の記憶領域に格納し(S0h=S1h、S0v=S1v、ステップS402)、ステップS401の処理に戻る。
 図23に戻り、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vが変更されていない場合(S306;Yes)、処理回路114は、照明装置1aの電源がオフ制御されたか否かを判定し(ステップS307)、照明装置1aの電源がオフ制御されていなければ(ステップS307;No)、ステップS306からステップS307の処理を繰り返し実行する。
 記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vが変更されている場合(S306;No)、ステップS304からステップS306の処理を繰り返し実行する。これにより、変更後のH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vに応じた配光状態に制御される。
 照明装置1aの電源がオフ制御されると(ステップS307;Yes)、配光制御処理を終了する。
 ゆらぎ制御が有効である場合(ステップS303;Yes)、処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vを読み出し(ステップ308)、配光ゆらぎ制御処理における配光値のゆらぎ範囲を設定する。
 ステップS011~S013及びステップS021~S023におけるH方向の配光設定値S0hに対する配光値Shのゆらぎ範囲、及び、ステップS031~S033及び及びステップS041~S043におけるV方向の配光設定値S0vに対する配光値Svのゆらぎ範囲を設定した後、処理回路114は、H方向の配光設定値S0hを時刻tにおける第1配光値Sh(t)とし、V方向の配光設定値S0vを時刻tにおける第1配光値Sv(t)として、記憶回路113の記憶領域に格納する(Sh(t)=S0h、Sv(t)=S0v、ステップS309)。また、記憶回路113の記憶領域に格納された初期設定値(H方向の配光設定値S0h(=Sh(t))及びV方向の配光設定値S0v(=Sv(t)))に対応する配光階調値Dh(t),Dv(t)を電極駆動回路112に出力した後(ステップS310)、処理回路114は、図13又は図14に示す配光ゆらぎ制御処理(ステップS200)を実行する。
 続いて、処理回路114は、記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vが変更されていないか否かを判定する(ステップS311)。
 記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vが変更されていない場合(ステップS311;Yes)、処理回路114は、照明装置1aの電源がオフ制御されたか否かを判定し(ステップS312)、照明装置1aの電源がオフ制御されていなければ(ステップS312;No)、ステップS200に戻り、図13又は図14に示す配光ゆらぎ制御処理を繰り返し実行する。
 記憶回路113の記憶領域に格納されたH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vが変更されている場合(ステップS311;No)、ステップS308以降の処理を繰り返し実行する。これにより、変更後のH方向の配光設定値S0h及びV方向の配光設定値S0vに基づき、図13又は図14に示す配光ゆらぎ制御が実行され、光学素子100の配光状態が動的に制御される。
 照明装置1aの電源がオフ制御されると(ステップS312;Yes)、配光制御処理を終了する。
 実施形態2に係る照明システムの照明装置1aは、図24に示す割り込み処理により、制御装置200から送信された配光設定値S1h,S1vを新たな配光設定値S0h,S0vとして記憶回路113の記憶領域に格納し(ステップS402)、ステップS304~ステップS307の処理、又は、ステップS308~ステップS312の処理を実行する。言い換えると、実施形態2に係る照明システムでは、制御装置200により照明装置1aの配光設定値S0h,S0vの変更が可能であり、ゆらぎ制御が無効である場合に(ステップS303;No)、照明装置1aの配光設定値S0h,S0vが変更されると(ステップS306;No)、変更された配光設定値S0h,S0vに基づいて通常の配光制御を実行し、ゆらぎ制御が有効である場合に(ステップS303;Yes)、照明装置1aの配光設定値S0h,S0vが変更されると(ステップS311;No)、変更された配光設定値S0h,S0vに基づいて1/fゆらぎによる動的な配光制御を実行する。
 また、実施形態1と同様に、図13に示す配光ゆらぎ制御処理を繰り返し実行することにより、光学素子100の配光状態が動的に制御される。この結果として、照明装置1の配光形状が揺らいだように変化し、心地良い光を演出することができる。
 また、実施形態1の変形例と同様に、図14に示す配光ゆらぎ制御処理のステップS232からステップS236の処理をN回繰り返すことにより、時刻tから時刻t+1までの各時刻(t+n/N)において、時刻tにおけるH方向の配光階調値Dh(t)と、時刻t+1におけるH方向の配光階調値Dh(t+1)との中間階調で配光制御される。また、時刻tから時刻t+1までの各時刻(t+n/N)において、時刻tにおけるV方向の配光階調値Dv(t)と、時刻t+1におけるV方向の配光階調値Dv(t+1)との中間階調で配光制御される。
 これにより、時刻tにおけるH方向の第1配光値Sh(t)と、時刻t+1におけるH方向の配光目標値である第2配光値Sh(t+1)との間の配光状態の変化を滑らかにすることができる。また、時刻tにおけるV方向の第1配光値Sv(t)と、時刻t+1におけるV方向の配光目標値である第2配光値Sv(t+1)との間の配光状態の変化を滑らかにすることができる。
 なお、上述した実施形態では、H方向(第1方向)及びV方向(第2方向)の2方向の配光状態をそれぞれ独立して動的に制御する態様を例示したが、H方向(第1方向)及びV方向(第2方向)の2方向の配光状態をそれぞれ独立して動的に制御する態様に限定されず、H方向(第1方向)及びV方向(第2方向)の少なくとも一方の配光状態を動的に制御する態様であっても良い。
 以上、本開示の好適な実施の形態を説明したが、本開示はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本開示の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本開示の技術的範囲に属する。
 1,1a 照明装置
 2 液晶セル
 2_1 第1液晶セル
 2_2 第2液晶セル
 2_3 第3液晶セル
 2_4 第4液晶セル
 4 光源
 5 第1基板
 6 第2基板
 7 封止材
 8 液晶層
 9 基材
 10,10a,10b 駆動電極
 11 第1金属配線
 11a,11b,11c,11d 金属配線
 12 基材
 13,13a,13b 駆動電極
 14 第2金属配線
 14a,14b 金属配線
 15a,15b 導通部
 16a,16b 接続端子部
 17 液晶分子
 18 配向膜
 19 配向膜
 20 表示パネル
 30 タッチセンサ
 31 検出素子
 100 光学素子
 111 送受信回路
 112 電極駆動回路
 113 記憶回路
 113_1 設定回路(DIPスイッチ)
 200 制御装置
 211 検出回路
 212 変換処理回路
 223 記憶回路
 225 送受信回路
 231 表示制御回路
 300 通信手段
 AA 有効領域
 DA 表示領域
 FA 検出領域
 GA 周辺領域
 OBJ 配光形状オブジェクト
 S1 第1スライダ
 S2 第2スライダ
 Sh 配光値(H方向)
 Sh(t) 第1配光値(H方向)
 Sh(t+1) 第2配光値(H方向)
 Sv 配光値(V方向)
 Sv(t) 第1配光値(V方向)
 Sv(t+1) 第2配光値(V方向)
 Xh(t) 第1変数(H方向)
 Xh(t+1) 第2変数(H方向)
 Xv(t) 第1変数(V方向)
 Xv(t+1) 第2変数(V方向)

Claims (15)

  1.  光源と、
     前記光源の光軸上に設けられ、当該光源から射出される光の配光状態を第1方向と当該第1方向とは異なる第2方向の2方向で制御する光学素子と、
     少なくとも前記光学素子の配光制御処理を実行する処理回路と、
     を備え、
     前記処理回路は、
     前記配光制御処理を実行するための設定値である配光設定値に基づき、前記第1方向及び前記第2方向の少なくとも一方の配光状態を1/fゆらぎにより動的に制御する、
     照明装置。
  2.  前記処理回路は、
     前記第1方向及び前記第2方向の2方向の配光状態をそれぞれ独立して動的に制御する、
     請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記処理回路は、
     間欠カオス法を用いて、1/fゆらぎによる動的な配光制御を行う、
     請求項1又は2に記載の照明装置。
  4.  前記動的な配光制御を実行する際の配光値の変化幅を定義するゆらぎ幅が設定される記憶回路を備え、
     前記処理回路は、
     前記動的な配光制御を実行する際に、当該制御における配光値の変化範囲として定義されるゆらぎ範囲を設定し、
     前記配光設定値と前記ゆらぎ幅とを加算して、前記ゆらぎ範囲の上限値とし、前記配光設定値から前記ゆらぎ幅を減算して、前記ゆらぎ範囲の下限値とする、
     請求項3に記載の照明装置。
  5.  前記処理回路は、
     前記動的な配光制御を実行する際に、時刻tにおいて前記光学素子の配光状態を実現するための配光値である第1配光値、及び、前記ゆらぎ範囲の上下限値に基づいて、前記時刻tにおける第1変数を算出し、当該第1変数に基づき、前記時刻tよりも後の時刻t+1における第2変数を算出し、当該第2変数、及び、前記ゆらぎ範囲の上下限値に基づいて、前記時刻t+1における前記光学素子の配光状態を実現するための配光目標値である第2配光値を算出する、
     請求項4に記載の照明装置。
  6.  前記処理回路は、
     前記第2変数が所定範囲外であるとき、当該所定範囲内のランダム値を第2変数として前記第2配光値を算出する、
     請求項5に記載の照明装置。
  7.  前記処理回路は、
     前記動的な配光制御を実行する際に、前記時刻tにおける前記第1配光値と、前記時刻t+1における前記第2配光値との中間階調で、前記時刻tから前記時刻t+1までの間に段階的に前記光学素子の配光状態を変化させる、
     請求項6に記載の照明装置。
  8.  光源と、該光源の光軸上に設けられ、当該光源から射出される光の配光状態を第1方向と当該第1方向とは異なる第2方向の2方向で制御する光学素子と、少なくとも前記光学素子の配光制御処理を実行する処理回路と、を備えた照明装置と、
     少なくとも前記照明装置の前記第1方向及び前記第2方向の2方向の配光状態を変更可能な制御装置と、
     を備え、
     前記処理回路は、
     前記配光制御処理を実行するための設定値である配光設定値に基づき、前記第1方向及び前記第2方向の少なくとも一方の配光状態を1/fゆらぎにより動的に制御する、
     照明システム。
  9.  前記処理回路は、
     前記第1方向及び前記第2方向の2方向の配光状態をそれぞれ独立して動的に制御する、
     請求項8に記載の照明システム。
  10.  前記処理回路は、
     間欠カオス法を用いて、1/fゆらぎによる動的な配光制御を行う、
     請求項8又は9に記載の照明システム。
  11.  前記照明装置は、
     前記動的な配光制御を実行する際の配光値の変化幅を定義するゆらぎ幅が設定される記憶回路を備え、
     前記処理回路は、
     前記動的な配光制御を実行する際に、当該制御における配光値の変化範囲として定義されるゆらぎ範囲を設定し、
     前記配光設定値と前記ゆらぎ幅とを加算して、前記ゆらぎ範囲の上限値とし、前記配光設定値から前記ゆらぎ幅を減算して、前記ゆらぎ範囲の下限値とする、
     請求項10に記載の照明システム。
  12.  前記処理回路は、
     前記動的な配光制御を実行する際に、時刻tにおいて前記光学素子の配光状態を実現するための配光値である第1配光値、及び、前記ゆらぎ範囲の上下限値に基づいて、前記時刻tにおける第1変数を算出し、当該第1変数に基づき、前記時刻tよりも後の時刻t+1における第2変数を算出し、当該第2変数、及び、前記ゆらぎ範囲の上下限値に基づいて、前記時刻t+1における前記光学素子の配光状態を実現するための配光目標値である第2配光値を算出する、
     請求項11に記載の照明システム。
  13.  前記処理回路は、
     前記第2変数が所定範囲外であるとき、当該所定範囲内のランダム値を第2変数として前記第2配光値を算出する、
     請求項12に記載の照明システム。
  14.  前記処理回路は、
     前記動的な配光制御を実行する際に、前記時刻tにおける前記第1配光値と、前記時刻t+1における前記第2配光値との中間階調で、前記時刻tから前記時刻t+1までの間に段階的に前記光学素子の配光状態を変化させる、
     請求項13に記載の照明システム。
  15.  前記制御装置は、
     前記配光設定値を前記照明装置に送信し、
     前記照明装置は、
     前記制御装置から送信された配光設定値を前記記憶回路の記憶領域に格納する、
     請求項11に記載の照明システム。
PCT/JP2023/024995 2022-07-27 2023-07-05 照明装置、及び照明システム Ceased WO2024024433A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024536905A JP7735573B2 (ja) 2022-07-27 2023-07-05 照明装置、及び照明システム
CN202380056247.2A CN119605317A (zh) 2022-07-27 2023-07-05 照明装置以及照明系统
US19/034,921 US12482435B2 (en) 2022-07-27 2025-01-23 Illumination device and illumination system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-119986 2022-07-27
JP2022119986 2022-07-27

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US19/034,921 Continuation US12482435B2 (en) 2022-07-27 2025-01-23 Illumination device and illumination system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024024433A1 true WO2024024433A1 (ja) 2024-02-01

Family

ID=89706155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/024995 Ceased WO2024024433A1 (ja) 2022-07-27 2023-07-05 照明装置、及び照明システム

Country Status (4)

Country Link
US (1) US12482435B2 (ja)
JP (1) JP7735573B2 (ja)
CN (1) CN119605317A (ja)
WO (1) WO2024024433A1 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021077609A (ja) * 2019-11-10 2021-05-20 こもれびエンジニアリング合同会社 照明装置
JP2021096957A (ja) * 2019-12-17 2021-06-24 三菱電機株式会社 照明システムおよび照明装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0265001A (ja) 1988-08-30 1990-03-05 Sekisui Chem Co Ltd 照明器具の調光装置
JP5006120B2 (ja) 2007-06-25 2012-08-22 パナソニック株式会社 照明制御装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021077609A (ja) * 2019-11-10 2021-05-20 こもれびエンジニアリング合同会社 照明装置
JP2021096957A (ja) * 2019-12-17 2021-06-24 三菱電機株式会社 照明システムおよび照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN119605317A (zh) 2025-03-11
JPWO2024024433A1 (ja) 2024-02-01
JP7735573B2 (ja) 2025-09-08
US20250166581A1 (en) 2025-05-22
US12482435B2 (en) 2025-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019024596A1 (zh) 调光器件及其制作方法、背光源组件以及显示装置
WO2023145347A1 (ja) 照明装置及び照明制御システム
JP2025525120A (ja) 表示パネル及び表示装置
JP7746591B2 (ja) 照明システム及び制御装置
WO2024024433A1 (ja) 照明装置、及び照明システム
JP7570541B2 (ja) 照明装置
WO2024185300A1 (ja) 照明システム
JP7763386B2 (ja) 照明装置の制御装置
JP7592898B2 (ja) 照明システム
JP7708975B2 (ja) 照明装置の制御装置、及び照明システム
JP7735595B2 (ja) 照明装置の制御装置
JP7615362B2 (ja) 照明システムの制御装置
TW202242512A (zh) 電子裝置及顯示投影系統
JP7542756B2 (ja) 照明装置の制御装置
WO2024135247A1 (ja) 照明装置の制御装置
US20260004750A1 (en) Control device for illumination device
HK40118948A (zh) 照明系统以及控制装置
JP2021113884A (ja) 調光フィルムおよび調光デバイス
TWI863746B (zh) 調節裝置
HK40116976A (zh) 照明装置的控制装置以及照明系统
JP6575156B2 (ja) 照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23846166

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024536905

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202380056247.2

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 202380056247.2

Country of ref document: CN

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23846166

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1