WO2024053283A1 - 照明システム - Google Patents

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WO2024053283A1
WO2024053283A1 PCT/JP2023/027922 JP2023027922W WO2024053283A1 WO 2024053283 A1 WO2024053283 A1 WO 2024053283A1 JP 2023027922 W JP2023027922 W JP 2023027922W WO 2024053283 A1 WO2024053283 A1 WO 2024053283A1
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WO
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liquid crystal
light distribution
gradation
voltage
transparent electrode
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Application number
PCT/JP2023/027922
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English (en)
French (fr)
Inventor
健夫 小糸
幸次朗 池田
Original Assignee
株式会社ジャパンディスプレイ
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements 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
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
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    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/10—Controlling the intensity of the light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/105—Controlling the light source in response to determined parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/19—Controlling the light source by remote control via wireless transmission

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a lighting system that uses liquid crystal to control the distribution angle of light emitted from a light source.
  • JP2016-39026A Japanese Patent Application Publication No. 2012-69409
  • an embodiment of the present invention has as one object to provide a lighting system that enables control of light distribution that matches the user's operational feeling.
  • a lighting system includes a light source, a liquid crystal cell that changes the light distribution angle of light emitted from the light source, and a control device that controls the gradation of the light distribution angle.
  • the control device includes: a second substrate on which third transparent electrodes and fourth transparent electrodes are alternately provided; and a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate.
  • a communication unit that receives the gradation information of the light distribution angle from an information communication terminal; a storage unit that stores a weighting coefficient that associates an amount of change in the light distribution angle with a change in the gradation of the light distribution angle; and gradation information. and a weighting coefficient, a first voltage input to the first transparent electrode, a second voltage input to the second transparent electrode, a third voltage input to the third transparent electrode, and a control unit that calculates a fourth voltage input to the fourth transparent electrode.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram showing the configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an electrode pattern of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an electrode pattern of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating optical characteristics of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating optical characteristics of a liquid crystal cell included in an optical element of an illumination system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a timing chart of a signal input to a transparent electrode of an optical element to control a light distribution shape in an illumination system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a timing chart of a signal input to a transparent electrode of an optical element to control a light distribution shape in an illumination system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a timing chart of a signal input to a transparent electrode of an optical element to control a light distribution shape in an illumination system according to an embodiment of the present invention.
  • It is a schematic diagram explaining the definition of the light distribution angle and half-width at half maximum in the illumination system concerning one embodiment of the present invention. It is a schematic diagram explaining the definition of the light distribution angle and half-width at half maximum in the illumination system concerning one embodiment of the present invention. It is a graph showing the correlation between the voltage applied to the transparent electrode of the optical element and the half width at half maximum in the illumination system according to one embodiment of the present invention. It is a flow chart explaining gradation control processing in a lighting system concerning one embodiment of the present invention. In the illumination system according to one embodiment of the present invention, it is a graph showing the correlation between the gradation and the half width at half maximum when the weighting coefficient b 1.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a lighting system according to an embodiment of the present invention.
  • drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part compared to the actual aspect, but this is just an example, and the shape itself is not the same as the original. It does not limit the interpretation of the invention.
  • elements with the same functions as those explained in relation to the drawings already mentioned in the specification may be given the same reference numerals even if they are in separate drawings, and redundant explanations may be omitted. .
  • each structure When a single film is processed to form a plurality of structures, each structure may have a different function or role, and each structure may have a different base on which it is formed.
  • these plurality of structures are derived from a film formed as the same layer in the same process, and have the same material. Therefore, these multiple films are defined as existing in the same layer.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a lighting system 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the lighting system 1 includes an optical element 10, a light source 20, a control device 30, and an information communication terminal 40.
  • Optical element 10 includes four liquid crystal cells 100 (first liquid crystal cell 100-1, second liquid crystal cell 100-2, third liquid crystal cell 100-3, and fourth liquid crystal cell 100-4). .
  • a first liquid crystal cell 100-1, a second liquid crystal cell 100-2, a third liquid crystal cell 100-3, and a fourth liquid crystal cell 100-4 are arranged. , are laminated in order in the z-axis direction.
  • the number of liquid crystal cells 100 included in the optical element 10 is not limited to four.
  • the optical element 10 only needs to include at least two liquid crystal cells 100. Details of the configuration of the optical element 10 will be described later.
  • the light source 20 emits light to the optical element 10.
  • the light emitted from the light source 20 enters the first liquid crystal cell 100-1 and is emitted from the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • the four liquid crystal cells included in the optical element 10 control the diffusion and polarization of light, and the spread (light distribution) of the light emitted from the fourth liquid crystal cell 100-4 can be changed.
  • can for example, light emitting diodes (LEDs) can be used, but the present invention is not limited thereto.
  • the light source 20 may be any element or device that can emit light.
  • the control device 30 is connected to the optical element 10 and the light source 20 and controls the optical element 10 and the light source 20.
  • the control device 30 is, for example, a central processing unit (CPU), a microprocessor (Micro Processing Unit: MPU), an integrated circuit (IC), or a specific application integrated circuit (Application). tion Specific Integrated Circuit: ASIC ), field-programmable gate array (FPGA), or random access memory (RAM). Note that details of the configuration of the control device 30 will be described later.
  • the information communication terminal 40 is, for example, a mobile phone, a smartphone, a tablet, or a personal computer, but is not limited to these.
  • the information communication terminal 40 is communicatively connected to the control device 30 via the network NW.
  • the network NW may be wired or wireless. However, when the information communication terminal 40 is a portable terminal, it is preferable that the network NW is wireless.
  • the network NW is a LAN (Local Area Network) or the Internet, but is not limited to these. Further, the network NW may be a network via communication base stations managed by a communication carrier. Note that details of the configuration of the information communication terminal 40 will be described later.
  • the user can use the information communication terminal 40 to set the light distribution of the light emitted from the light source 20. That is, in the lighting system 1, the control device 30 controls the optical element 10 and the light source 20 based on user input information from the information communication terminal 40, and can change the light distribution of the light emitted from the light source 20.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the lighting system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the control device 30 includes a communication section 310, a light source control section 320, an optical element control section 330, and a storage section 340.
  • the information communication terminal 40 also includes a communication section 410, a display section 420, and an input section 430.
  • the communication unit 310 is a communication interface that can send and receive data or information.
  • the communication unit 310 is, for example, a LAN module or a Wi-Fi (registered trademark) module.
  • the light source control unit 320 controls the operation of the light source 20.
  • the control device 30 can cause the light source control unit 320 to function by executing a predetermined program.
  • the light source control unit 320 controls turning on and off the power of the light source 20 based on user input information transmitted from the information communication terminal 40. Further, the light source control unit 320 adjusts the light amount or color temperature of the light source 20 based on user input information.
  • the optical element control unit 330 controls the optical element 10 and changes the illumination mode, light distribution shape, and gradation of the light distribution angle.
  • the control device 30 can cause the optical element control section 330 to function by executing a predetermined program.
  • the optical element control unit 330 calculates a voltage for controlling the optical element 10 based on user input information transmitted from the information communication terminal 40, and inputs a signal including the calculated voltage to the liquid crystal cell 100.
  • the gradation of light distribution can be changed depending on the lighting mode. Note that in the following description, the degree of spread of emitted light in the illumination system will be referred to as gradation.
  • the gradation can be set in multiple stages from the smallest spread of the emitted light (there is no spread of the emitted light, or the light emitted from the light source is directly emitted) to the largest.
  • the gradation can be set to 8 steps, 16 steps, 32 steps, 64 steps, 128 steps, or 256 steps.
  • set the light spread state from 0% (state where there is no light spread or the state where the light from the light source is irradiated as is) to 100% (state where the light spread is maximum) Configurations are also applicable.
  • the illumination mode may be, for example, a wide-angle illumination mode that illuminates a wide area like a downlight, or a narrow-angle illumination mode that illuminates a narrow area like a spotlight, but is not limited thereto. Note that details of the gradation control of light distribution by the optical element control unit 330 will be described later.
  • the storage unit 340 is a storage that can store data or information.
  • the storage unit 340 is, for example, a hard disk drive (HDD), a solid state drive (SSD), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a flash memory, or the like. It is.
  • the storage unit 340 stores a plurality of weighting coefficients 341 corresponding to a plurality of illumination modes.
  • the communication unit 410 has the same configuration as the communication unit 310, so a description thereof will be omitted.
  • the display unit 420 is a display interface that includes a screen and can display images and the like on the screen.
  • the display unit is, for example, a liquid crystal display device or an OLED display device.
  • the input unit 430 is a user interface through which the user can input data or information.
  • the input unit 430 is, for example, a button, a keyboard, a mouse, or the like, which can accept user operations. Furthermore, the input unit 430 can generate user input information based on user operations.
  • the user input information includes, for example, illumination mode information including the illumination mode selected by the user, gradation information including the gradation selected by the user, and the like. Note that the input unit 430 may be a touch screen integrated with the display unit 420.
  • FIGS. 3A and 3B are schematic cross-sectional views showing the configuration of the lighting system 1 according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 3A is a cross-sectional view of the optical element 10 taken along the line A1-A2 in FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view of the optical element 10 taken along the line B1-B2 in FIG. It is.
  • each of the first liquid crystal cell 100-1 to fourth liquid crystal cell 100-4 includes a first substrate 110-1, a second substrate 110-2, a plurality of one transparent electrode 120-1, a plurality of second transparent electrodes 120-2, a plurality of third transparent electrodes 120-3, a plurality of fourth transparent electrodes 120-4, a first alignment film 130-1, It includes a second alignment film 130-2, a sealant 140, and a liquid crystal layer 150.
  • First transparent electrodes 120-1 and second transparent electrodes 120-2 are alternately provided on the first substrate 110-1. That is, the plurality of first transparent electrodes 120-1 and the plurality of second transparent electrodes 120-2 are arranged in a comb-like shape.
  • a first alignment film 130-1 is provided on the first substrate 110-1 so as to cover the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2.
  • Third transparent electrodes 120-3 and fourth transparent electrodes 120-4 are alternately provided on the second substrate 110-2. That is, the plurality of third transparent electrodes 120-1 and the plurality of fourth transparent electrodes 120-4 are arranged in a comb-like shape.
  • a second alignment film 130-2 is provided on the second substrate 110-2 so as to cover the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4.
  • the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 have a first transparent electrode 120-1, a second transparent electrode 120-2, a third transparent electrode 120-3, and a fourth transparent electrode.
  • the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 are bonded to each other via a sealant 140 provided at their peripheries.
  • a first substrate 110-1 (more specifically, a first alignment film 130-1), a second substrate 110-2 (more specifically, a second alignment film 130-2), and a seal.
  • a liquid crystal is sealed in the space surrounded by the material 140, and a liquid crystal layer 150 is provided between the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2.
  • An optical elastic resin layer 160 is provided between the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2. Similarly, there is optical elasticity between the second liquid crystal cell 100-2 and the third liquid crystal cell 100-3, and between the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100-4.
  • a resin layer 160 is provided.
  • the optical elastic resin layer 160 for example, an adhesive containing a translucent acrylic resin can be used. That is, the optical elastic resin layer 160 can adhere and fix two adjacent liquid crystal cells 100.
  • each of the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 for example, a rigid substrate having light-transmitting properties such as a glass substrate, a quartz substrate, or a sapphire substrate is used.
  • each of the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 may be a flexible substrate having light-transmitting properties, such as a polyimide resin substrate, an acrylic resin substrate, a siloxane resin substrate, or a fluororesin substrate. You can also use
  • Each of the first transparent electrode 120-1, the second transparent electrode 120-2, the third transparent electrode 120-3, and the fourth transparent electrode 120-4 is used for forming an electric field in the liquid crystal layer 150. Functions as an electrode.
  • Each of the first transparent electrode 120-1, the second transparent electrode 120-2, the third transparent electrode 120-3, and the fourth transparent electrode 120-4 is made of, for example, indium tin oxide (ITO). Alternatively, a transparent conductive material such as indium zinc oxide (IZO) is used.
  • the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 extend in the x-axis direction
  • the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4 extend in the y-axis direction
  • the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 extend in the y-axis direction
  • the third Transparent electrode 120-3 and fourth transparent electrode 120-4 extend in the x-axis direction.
  • the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 may be described as the transparent electrode 120 unless they are particularly distinguished.
  • Each of the first alignment film 130-1 and the second alignment film 130-2 aligns liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 150 in a predetermined direction.
  • Polyimide resin or the like is used as each of the first alignment film 130-1 and the second alignment film 130-2.
  • each of the first alignment film 130-1 and the second alignment film 130-2 may be given alignment characteristics by an alignment treatment such as a rubbing method or a photo alignment method.
  • the rubbing method is a method of rubbing the surface of an alignment film in one direction.
  • the photo-alignment method is a method in which an alignment film is irradiated with linearly polarized ultraviolet light.
  • the first alignment film 130-1 is formed on the first substrate 110-1 side of the liquid crystal layer 150 in a direction perpendicular to the extending direction of the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2. An alignment process is performed so that the liquid crystal molecules are aligned.
  • the second alignment film 130-2 extends over the second substrate 110-2 of the liquid crystal layer 150 in a direction perpendicular to the extending direction of the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4. An alignment process is performed so that the liquid crystal molecules on both sides are aligned.
  • the long axis of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side is aligned in the y-axis direction
  • the long axis of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side is aligned in the y-axis direction
  • the long axes of the liquid crystal molecules on the side are aligned in the x-axis direction.
  • the long axis of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side is aligned in the x-axis direction
  • the long axis of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side is aligned in the x-axis direction
  • the long axes of the liquid crystal molecules on the side are aligned in the y-axis direction.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules and the extending direction of the transparent electrode 120 may be at an angle other than orthogonal, for example. , may intersect at an angle of 85 degrees or more and less than 90 degrees.
  • an adhesive containing epoxy resin or acrylic resin is used as the sealant 140.
  • the adhesive may be of an ultraviolet curing type or a thermosetting type.
  • the liquid crystal layer 150 can refract the transmitted light or change the polarization state of the transmitted light, depending on the alignment state of the liquid crystal molecules.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 150 nematic liquid crystal or the like is used.
  • the liquid crystal described in this embodiment is of a positive type, a configuration in which a negative type is applied is also possible by changing the orientation direction of liquid crystal molecules in a state where no voltage is applied to the transparent electrode 120.
  • the liquid crystal contains a chiral agent that imparts twist to the liquid crystal molecules.
  • FIGS. 4A and 4B are schematic plan view showing an electrode pattern of a liquid crystal cell 100 included in an optical element 10 of an illumination system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a plan view showing an electrode pattern formed on the first substrate 110-1 of the first liquid crystal cell 100-1
  • FIG. 4B is a plan view showing the electrode pattern formed on the first substrate 110-1 of the first liquid crystal cell 100-1.
  • 1 is a plan view showing an electrode pattern formed on a second substrate 110-2 of FIG.
  • a first connection pad 121-1 and a second connection pad 121-2 are provided on the first substrate 110-1.
  • the plurality of first transparent electrodes 120-1 are electrically connected to the first connection pad 121-1.
  • the plurality of second transparent electrodes 120-2 are electrically connected to second connection pads 121-2.
  • a third connection pad 121-3 As shown in FIG. 4B, on the second substrate 110-2, there are a third connection pad 121-3, a fourth connection pad 121-4, a first terminal 122-1, a second terminal 122- 2, a third terminal 122-3, and a fourth terminal 122-4.
  • the plurality of third transparent electrodes 120-3 are electrically connected to the third terminal 122-3.
  • the plurality of fourth transparent electrodes 120-4 are electrically connected to the fourth terminal 122-4.
  • the third connection pad 121-3 is electrically connected to the first terminal 122-1.
  • the fourth connection pad 121-4 is electrically connected to the second terminal 122-2.
  • the first connection pad 121-1 and the second connection pad 121-2 are connected to the third connection pad 121-2, respectively. It overlaps with the third and fourth connection pads 121-4.
  • a conductive material such as silver paste is provided between the first connection pad 121-1 and the third connection pad 121-3. -3 is electrically connected via a conductive material.
  • a conductive material is provided between the second connection pad 121-2 and the fourth connection pad 121-4. 4 is electrically connected via a conductive material. Therefore, the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2 on the first substrate 110-1 are electrically connected to the first terminal 122-1 and the second terminal 122-2, respectively. It is connected to the.
  • the electrode pattern of the second liquid crystal cell 100-2 is the same as the electrode pattern of the first liquid crystal cell 100-1.
  • the structure of the electrode pattern of the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100-4 is different from that of the first liquid crystal cell 100-1 except that the extending direction of the transparent electrode 120 is rotated by 90 degrees. It is similar to the configuration.
  • the first terminal 122-1 to the fourth terminal 122-4 on the second substrate 110-2 are exposed from the first substrate 110-1.
  • flexible printed circuits FPCs
  • FPCs 170 are electrically connected to control device 30. Therefore, the control device 30 can control the optical element 10 by inputting signals to each of the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode 120-4 of the liquid crystal cell 100 via the FPCs 170. .
  • FIGS. 5A and 5B are schematic diagram illustrating the optical characteristics of the liquid crystal cell 100 included in the optical element 10 of the illumination system 1 according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 5A shows the liquid crystal cell 100 in a state where no voltage is applied to the transparent electrode 120, and FIG. 5B shows the liquid crystal cell 100 in a state where a voltage is applied to the transparent electrode 120.
  • the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in the y-axis direction, and the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in the x-axis direction. Oriented. Therefore, when no voltage is applied to any of the first transparent electrode 120-1 to fourth transparent electrode 120-4, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 150 move from the first substrate 110-1 to the fourth transparent electrode 120-4.
  • the orientation is such that it is twisted by 90° in the c-axis direction as it approaches the No. 2 substrate 110-2.
  • the plane of polarization (the polarization axis or the direction of the polarization component) of the light transmitted through the liquid crystal layer 150 is rotated by 90 degrees according to the orientation of the liquid crystal molecules. More specifically, the P-polarized light component incident on the liquid crystal cell 100 becomes the S-polarized light component by passing through the liquid crystal layer 150 of the liquid crystal cell 100, and the S-polarized light component incident on the liquid crystal cell 100 becomes the P-polarized light component. Become. Such a phenomenon in which polarized light components shift may be referred to as optical rotation.
  • the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 150 are oriented so as to be twisted by 90 degrees in the c-axis direction as they move from the first substrate 110-1 to the second substrate 110-2.
  • the liquid crystal molecules near the substrate 110-1 are shaped like a convex arc with respect to the first substrate 110-1 due to the transverse electric field between the first transparent electrode 120-1 and the second transparent electrode 120-2.
  • the liquid crystal molecules near the second substrate 110-2 are aligned with respect to the second substrate 110-2 due to the transverse electric field between the third transparent electrode 120-3 and the fourth transparent electrode 120-4.
  • the liquid crystal molecules arranged in a convex arc shape have a refractive index distribution, and light having the same polarization direction as the alignment direction of the liquid crystal molecules is diffused.
  • the cell gap d which is the distance between the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2, is sufficiently larger than the distance between two adjacent transparent electrodes (for example, 10 ⁇ m ⁇ d ⁇ 30 ⁇ m). ), the orientation of liquid crystal molecules located near the center between the first substrate 110-1 and the second substrate 110-2 hardly changes.
  • the light emitted from the light source 20 includes a polarized light component in the x-axis direction (hereinafter referred to as "P-polarized light component”) and a polarized light component in the y-axis direction (hereinafter referred to as "S-polarized light component").
  • P-polarized light component a polarized light component in the x-axis direction
  • S-polarized light component a polarized light component in the y-axis direction
  • the first light 1000-1 Since the P polarized light component of the first light 1000-1 incident from the first substrate 110-1 side is different from the alignment direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side, the first light 1000-1 is It is not diffused (see (1) in FIG. 5B). Further, the first light 1000-1 undergoes optical rotation in the process of passing through the liquid crystal layer 150, and its polarization component changes from a P-polarization component to an S-polarization component. Since the S-polarized component of the first light 1000-1 is different from the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side, the first light 1000-1 is not diffused (see (2) in FIG. 5B). ).
  • the second light 1000-2 2 Since the S polarization component of the second light 1000-2 incident from the first substrate 110-1 side is the same as the alignment direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 110-1 side, the second light 1000-2 2 is diffused in the y-axis direction according to the refractive index distribution of liquid crystal molecules (see (3) in FIG. 5B). Further, the second light 1000-2 undergoes optical rotation in the process of passing through the liquid crystal layer 150, and its polarization component changes from an S-polarization component to a P-polarization component. Since the P-polarized component of the second light 1000-2 is the same as the alignment direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 110-2 side, the second light 1000-2 is It is diffused in the axial direction (see (4) in FIG. 5B).
  • FIGS. 6A to 6C is a timing chart of signals input to the transparent electrode 120 of the optical element 10 in order to control the shape of light distribution in the illumination system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the High voltage is + ⁇ V (or - ⁇ V)
  • the High voltage is - ⁇ V (or ⁇ V)
  • the intermediate voltage is 0V.
  • the High voltage may be any voltage higher than the Low voltage and the intermediate voltage.
  • the intermediate voltage may be any voltage between the High voltage and the Low voltage.
  • the High voltage, Low voltage, and intermediate voltage may be 30V, 0V, and 15V, respectively.
  • the voltage included in the signal input to the transparent electrode 120 is a rectangular wave in which high voltage and low voltage are repeated, or a constant intermediate voltage, but is not limited to this.
  • a first signal S1, a second signal S2, a third signal S3, and a fourth signal are shown in FIGS. 6A to 6C.
  • the first signal S1 is applied to the first transparent electrode 120-1 of the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2, and the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100.
  • -4 is input to the third transparent electrode 120-3.
  • the second signal S2 is applied to the second transparent electrode 120-2 of the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2, as well as the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100.
  • -4 is input to the fourth transparent electrode 120-4.
  • the third signal S3 is applied to the third transparent electrode 120-3 of the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2, as well as the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100.
  • -4 is input to the first transparent electrode 120-1.
  • the fourth signal S4 is applied to the fourth transparent electrode 120-4 of the first liquid crystal cell 100-1 and the second liquid crystal cell 100-2, as well as the third liquid crystal cell 100-3 and the fourth liquid crystal cell 100.
  • -4 is input to the second transparent electrode 120-2.
  • a transverse electric field is generated between two adjacent transparent electrodes 120 extending in the y-axis direction.
  • liquid crystal molecules whose long axes are oriented in the x-axis direction are arranged in a convex arc shape. Therefore, the light transmitted through the optical element 10 is diffused in the x-axis direction in each of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, in the timing chart shown in FIG. 6A, it is possible to obtain a linear light distribution that spreads in the x-axis direction.
  • a transverse electric field is generated between two adjacent transparent electrodes 120 extending in the x-axis direction.
  • liquid crystal molecules whose long axes are oriented in the y-axis direction are arranged in a convex arc shape. Therefore, the light transmitted through the optical element 10 is diffused in the y-axis direction in each of the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4. Therefore, in the timing chart shown in FIG. 6B, it is possible to obtain a linear light distribution that spreads in the y-axis direction.
  • a transverse electric field is generated between two adjacent transparent electrodes 120 extending in the y-axis direction and between two adjacent transparent electrodes 120 extending in the x-axis direction.
  • liquid crystal molecules are arranged in a convex arc shape.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams illustrating the definition of the light distribution angle and the half width at half maximum in the illumination system 1 according to an embodiment of the present invention. More specifically, in FIG. 7B, when the state of FIG. 7A is viewed from the y-axis direction, the horizontal axis is the polar angle in the x-axis direction, the vertical axis is the illuminance of the surface S illuminated by the lighting system 1, and the polar It is a graph showing a change in illuminance with respect to a polar angle when a light source 20 is provided at a position of an angle of 0°.
  • the light distribution of the light emitted from the light source 20 is controlled by the optical element 10, and light having a predetermined light distribution shape is projected onto the projection plane.
  • the illuminance of the light on the projection plane is greatest at the center (directly below the light source 20) and decreases as it moves away from the center.
  • the 1/2 illuminance angle is essentially defined as the angle formed by a line in the vertical direction of the light source 20 and a line connecting the light source 20 and a point where the illuminance is 50% of the illuminance directly below the light source 20.
  • the polar angle is at which the illuminance is 50%.
  • the light distribution angle is equal to 1/2 illuminance angle, and may be referred to as half width at half maximum (HWHM). That is, the light distribution angle can be expressed as a half width at half maximum ⁇ °. Therefore, below, for convenience, the light distribution angle may be explained using half-width at half maximum. Note that twice the half width at half maximum is the full width at half maximum (FWHM).
  • FIG. 8 is a graph showing the correlation between the voltage applied to the transparent electrode 120 of the optical element 10 and the half width at half maximum in the illumination system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows data measured in the manufactured illumination system 1 (black circles in FIG. 8) and its approximate curve.
  • the half width at half maximum with respect to the voltage applied to the transparent electrode 120 shows a complicated curve.
  • the function f(x) of the approximate curve shown in FIG. 8 can be expressed as the sum of two sigmoid functions by Equation (1).
  • Equation (1) k 1 and k 2 are proportional constants, and z is a predetermined coefficient.
  • Equation (1) is an example, and the function f(x) for calculating the half-width at half maximum with respect to voltage x is not limited to Equation (1).
  • each constant in equation (1) may vary depending on the number of liquid crystal cells 100 included in the optical element 10, the type of light source 20, and the like.
  • the function f(x) can be calculated based on measured data, and may be any function that shows the correlation between the voltage x applied to the transparent electrode 120 of the liquid crystal cell 100 and the half width at half maximum.
  • the light distribution angle can be changed by user operation.
  • the relationship between the light distribution angle and the voltage is complex like the function f(x) mentioned above, it is not possible to just allocate the voltage x evenly to the gradation levels operated by the user.
  • the change in the optical angle is large and cases where it is small, and there are cases where the change does not match the user's operational feeling.
  • a and c are arbitrary constants, and b is a weighting coefficient.
  • the constants a and c are a>0 and c>0, and the weighting coefficient b is b ⁇ 1.
  • the light distribution angle increases as the gradation level p increases.
  • the number of gradation levels p that is, the number of gradations is, for example, 256 (gradation levels 0 to 255), but is not limited to this.
  • p max is the maximum number of the set gradation levels, and p max is 255 when the gradation levels are from 0 to 255. Depending on the number of gradations, p max takes a different value.
  • p max is 15, 31, and 63, respectively. It goes without saying that if the minimum gradation does not include 0, p max will be 16, 32, 64, 256, etc., depending on the number of gradations.
  • g(n) can also be defined as in equation (3).
  • the light distribution angle and the half width at half maximum are the same.
  • the weighting coefficient b is a value that determines the ratio of the amount of change in the half width at half maximum to the amount of change in the gradation level p.
  • the weighting coefficient b becomes larger, the amount of change in the light distribution angle at the lower gradation level p becomes smaller, and the amount of change in the light distribution angle at the higher gradation level p becomes larger.
  • the weighting coefficient b increases, the number of gradations on the lower gradation side increases. Therefore, in this case, fine adjustment at a small half-width at half maximum becomes easy.
  • the lighting mode is the narrow angle lighting mode, it is often used at a smaller light distribution angle than a large light distribution angle.
  • the weighting coefficient b be large. In this way, in the lighting system 1, the weighting coefficient b can be changed depending on the usage (lighting mode). Therefore, the storage unit 340 includes a plurality of weighting coefficients 341 corresponding to each of the plurality of illumination modes. Note that the weighting coefficient b is not limited to a natural number.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating gradation control processing in the lighting system 1 according to an embodiment of the present invention. Although the flowchart shown in FIG. 9 includes steps S110 to S150, the gradation control process may further include other steps.
  • step S110 the communication unit 310 receives lighting mode information transmitted from the information communication terminal 40.
  • the lighting mode information is one type of user input information, and is generated by the user operating the input unit 430 of the information communication terminal 40.
  • the optical element control unit 330 determines the weighting coefficient b based on the illumination mode information. Specifically, the optical element control unit 330 determines the weighting coefficient b corresponding to the illumination mode information from among the plurality of weighting coefficients 341 stored in the storage unit 340.
  • step S130 the communication unit 310 receives the gradation information transmitted from the information communication terminal 40.
  • the gradation information is one type of user input information, and is generated by the user operating the input unit 430 of the information communication terminal 40.
  • step S150 the optical element control unit 330 inputs a signal including the calculated voltage x to the transparent electrode 120 of the liquid crystal cell 100.
  • the optical element control unit 330 controls the first The voltages input to the transparent electrodes 120-1 to 120-4 can be calculated.
  • the amount of change in half width at half maximum with respect to the amount of change in tone level p is constant.
  • the amount of change in the area of the light distribution shape on the projection plane is not constant. For example, when changing from gradation level 15 to gradation level 30, the amount of change in the half width at half maximum is 1.65°, and the area change rate of the light distribution shape is 1.95%.
  • the amount of change in the half width at half maximum is 1.65°, but the area change rate of the light distribution shape is 1.14%. That is, in a comparison based on the area change rate of the light distribution shape, the change is larger at the lower gradation level than at the upper gradation level. This means that the amount of increase in area at lower gradation levels is greater than the amount of increase in area at higher gradation levels. Therefore, the user is more likely to feel the spread of illumination at lower gradation levels than at higher gradation levels.
  • the optical element control unit 330 can convert the gradation level p into a voltage x based on the relational expression shown in FIG. 10B.
  • the amount of change in half width at half maximum with respect to the amount of change in tone level p is not constant.
  • the amount of change in half-width at half maximum changes more at upper gradation levels than at lower gradation levels.
  • the amount of change in the area of the light distribution shape on the projection plane is not as large as the amount of change in the half width at half maximum. For example, when changing from gradation level 15 to gradation level 30, the amount of increase in the half width at half maximum is 0.292°, and the area increase rate of the light distribution shape is 1.23%.
  • the amount of increase in the half-width at half maximum is 3.106°
  • the area increase rate of the light distribution shape is 1.30%.
  • the area increase rate of the light distribution shape is approximately the same at the lower gradation level and the upper gradation level. Therefore, the user can feel the spread of the illumination to the same extent at the lower gradation level and the upper gradation level.
  • the optical element control unit 330 can convert the gradation level p into a voltage x based on the relational expression shown in FIG. 11B.
  • the amount of increase in half width at half maximum with respect to the amount of increase in tone level p is not constant.
  • the optical element control unit 330 can convert the gradation level p into a voltage x based on the relational expression shown in FIG. 12B.
  • the weighting coefficient b for example, by setting the weighting coefficient b to 3 and converting the gradation level p into a voltage x, the number of gradations at a small half-width at half maximum increases, and the gradation of the light distribution can be finely adjusted.
  • equation (2) includes a weighting coefficient b, and by changing the weighting coefficient b, it is possible to control the gradation of light distribution in accordance with the application (illumination mode) used by the user. Therefore, in the lighting system 1, the gradation of light distribution can be controlled according to the lighting mode.
  • a lighting system 1A according to an embodiment of the present invention will be described. Below, when the configuration of the illumination system 1A is similar to the configuration of the illumination system 1, the description of the configuration of the illumination system 1A may be omitted.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating a lighting system 1A according to an embodiment of the present invention.
  • the control device 30 includes a communication section 310, a light source control section 320, an optical element control section 330A, and a storage section 340.
  • the storage unit 340 stores a plurality of weighting coefficients 341 corresponding to a plurality of illumination modes. Furthermore, the storage unit 340 further stores a plurality of look-up tables (LUTs) 342A corresponding to the plurality of weighting coefficients 341.
  • LUTs look-up tables
  • the optical element control unit 330A can generate a signal for controlling the optical element 10, and can input the generated signal to the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4. Thereby, the shape and gradation of light distribution can be controlled.
  • the optical element control unit 330A selects a weighting coefficient corresponding to the illumination mode information from among the plurality of weighting coefficients 341 stored in the storage unit 340 based on the illumination mode information transmitted from the information communication terminal 40. Determine b.
  • the optical element control unit 330A determines the gradation level based on the gradation information transmitted from the information communication terminal 40.
  • the optical element control unit 330A obtains the lookup table corresponding to the weighting coefficient b from among the plurality of lookup tables 342A stored in the storage unit 340.
  • the optical element control unit 330A controls the first transparent electrode 120-1 of each of the first liquid crystal cell 100-1 to fourth liquid crystal cell 100-4 corresponding to the gradation level based on the acquired lookup table.
  • the optical element control unit 330A transmits the signal including the acquired voltage to the first transparent electrode 120-1 to the fourth transparent electrode of each of the first liquid crystal cell 100-1 to fourth liquid crystal cell 100-4. Enter in 120-4. Thereby, the light emitted from the light source 20 is controlled to have a light distribution having a gradation desired by the user.
  • a plurality of lookup tables 342A are stored, and when the optical element control unit 330A obtains a predetermined lookup table, the obtained lookup table is Based on this, the gradation can be controlled so that the light distribution angle increases (or decreases). That is, in the lighting system 1, it is easy to control the gradation of light distribution.
  • equation (2) includes a weighting coefficient b, and by changing the weighting coefficient b, it is possible to control the gradation of light distribution in accordance with the application (illumination mode) used by the user. Therefore, in the lighting system 1A, the gradation of light distribution can be controlled according to the lighting mode.
  • a lighting system 1B according to an embodiment of the present invention will be described. Below, when the configuration of the illumination system 1B is similar to the configuration of the illumination system 1, the description of the configuration of the illumination system 1B may be omitted.
  • FIG. 14 is a block diagram illustrating a lighting system 1B according to an embodiment of the present invention.
  • the control device 30 includes a communication section 310, a light source control section 320, and an optical element control section 330B.
  • the information communication terminal 40 includes a communication section 410, a display section 420, an input section 430, a calculation section 440B, and a storage section 450B.
  • the storage unit 450B stores weighting coefficients 451B corresponding to a plurality of illumination modes.
  • the calculation unit 440B is, for example, a computer.
  • the calculation unit 440B can generate gradation data necessary for controlling the optical element 10. Specifically, the calculation unit 440B determines the weighting coefficient b corresponding to the lighting mode information from among the plurality of weighting coefficients 451B stored in the storage unit 450B based on the lighting mode information generated by the input unit 430. .
  • the calculation unit 440B determines the gradation level based on the gradation information generated by the input unit 430.
  • the gradation data including the calculated voltage is transmitted to the control device 30 via the communication unit 410.
  • the optical element control unit 330B generates a signal for controlling the optical element 10 based on the transmitted gradation data, and transmits the generated signal to the first liquid crystal cell 100-1 to the fourth liquid crystal cell 100-4. can be entered. Thereby, the shape and gradation of light distribution can be controlled.
  • a program is installed in the user's information communication terminal 40, and the calculation unit 440B calculates the voltage x to be applied to the transparent electrode 120 using equation (2). .
  • the calculated voltage x is transmitted to the control device 30, and the optical element control unit 330B controls the gradation so that the light distribution angle monotonically increases (or monotonically decreases) based on the transmitted voltage x. Can be done. That is, in the lighting system 1A, it is easy to control the gradation of light distribution.
  • the gist of the present invention also includes those in which a person skilled in the art appropriately adds, deletes, or changes the design of each of the above-described embodiments, or adds, omit, or changes the conditions in a process. It is within the scope of the present invention as long as it has the following.
  • 1, 1A, 1B lighting system
  • 10 optical element
  • 20 light source
  • 30 control device
  • 40 information communication terminal
  • 100 liquid crystal cell
  • 110 substrate
  • 120 transparent electrode
  • 121 connection pad
  • 122 Terminal
  • 130 First alignment film
  • 140 Sealing material
  • 150 Liquid crystal layer
  • 160 Optical elastic resin layer
  • 170 Flexible printed circuit board (FPCs)
  • 310 Communication section
  • 320 Light source control section
  • 330, 330A Optical element control section
  • 340 Storage section
  • 342A Lookup table
  • 410 Communication section
  • 420 Display section
  • 430 Input section
  • 440B Arithmetic section
  • 450B Storage section
  • 1000-1 First light
  • 1000-2 Second light

Landscapes

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Abstract

照明システムは、光源と、光源から出射された光の配光角を変化させる液晶セルと、配光角の階調を制御する制御装置と、を含み、液晶セルは、各々が第１の方向に延在する第１の透明電極および第２の透明電極が交互に設けられた第１の基板と、各々が第１の方向と交差する第２の方向に延在する第３の透明電極および第４の透明電極が交互に設けられた第２の基板と、第１の基板と前記第２の基板との間の液晶層と、を含み、制御装置は、情報通信端末から前記配光角の階調情報を受信する通信部と、配光角の階調の変化に対して配光角の変化量を関連付ける重み付け係数を格納する記憶部と、階調情報と重み付け係数とに基づいて、第１の透明電極乃至第４の透明電極に入力される第１の電圧、乃至第４の電圧を算出する制御部と、を含む。

Description

照明システム
　本発明の一実施形態は、液晶を利用し、光源から出射された光の配光角を制御する照明システム関する。
　照明装置の配光の制御においては、レンズを組み合わせてレンズ位置を調整する方法、またはモータで焦点位置を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。一方で、近年、液晶に印加する電圧を調整し、液晶の屈折率が変化することを利用した光学素子、いわゆる液晶レンズを用いた照明装置の開発が進められている（例えば、技術文献２参照）。
特開２０１６－３９０２６号公報 特開２０１２－６９４０９号公報
　液晶レンズを利用する照明装置では、液晶に印加する電圧によって配光を制御する。しかしながら、電圧に対する液晶の屈折率の変化は一定ではないため、配光の制御が難しく、ユーザの操作感と合わないという問題があった。
　本発明の一実施形態は、上記問題に鑑み、ユーザの操作感に合う配光の制御を可能とする照明システムを提供することを目的の一つとする。
　本発明の一実施形態に係る照明システムは、光源と、光源から出射された光の配光角を変化させる液晶セルと、配光角の階調を制御する制御装置と、を含み、液晶セルは、各々が第１の方向に延在する第１の透明電極および第２の透明電極が交互に設けられた第１の基板と、各々が第１の方向と交差する第２の方向に延在する第３の透明電極および第４の透明電極が交互に設けられた第２の基板と、第１の基板と前記第２の基板との間の液晶層と、を含み、制御装置は、情報通信端末から前記配光角の階調情報を受信する通信部と、配光角の階調の変化に対して配光角の変化量を関連付ける重み付け係数を格納する記憶部と、階調情報と重み付け係数とに基づいて、第１の透明電極に入力される第１の電圧、第２の透明電極に入力される第２の電圧、第３の透明電極に入力される第３の電圧、および第４の透明電極に入力される第４の電圧を算出する制御部と、を含む。
本発明の一実施形態に係る照明システムの構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムの構成を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムの構成を示す模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムの光学素子に含まれる液晶セルの電極パターンを示す模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムの光学素子に含まれる液晶セルの電極パターンを示す模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムの光学素子に含まれる液晶セルの光学特性を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムの光学素子に含まれる液晶セルの光学特性を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、配光形状を制御するために光学素子の透明電極に入力される信号のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、配光形状を制御するために光学素子の透明電極に入力される信号のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、配光形状を制御するために光学素子の透明電極に入力される信号のタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおける配光角および半値半幅の定義を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおける配光角および半値半幅の定義を説明する模式図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおける光学素子の透明電極に印加する電圧と半値半幅との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおける階調制御処理を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、重み付け係数ｂ＝１の場合における階調と半値半幅との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、重み付け係数ｂ＝１の場合における階調と透明電極に印加する電圧との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、重み付け係数ｂ＝２の場合における階調と半値半幅との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、重み付け係数ｂ＝２の場合における階調と透明電極に印加する電圧との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、重み付け係数ｂ＝３の場合における階調と半値半幅との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る照明システムにおいて、重み付け係数ｂ＝３の場合における階調と透明電極に印加する電圧との相関関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る照明システムを説明するブロック図である。 本発明の一実施形態に係る照明システムを説明するブロック図である。
　以下、本発明の各実施形態において、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その技術的思想の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
　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、図示の形状そのものが本発明の解釈を限定するものではない。また、図面において、明細書中で既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、別図であっても同一の符号を付して、重複する説明を省略する場合がある。
　ある一つの膜を加工して複数の構造体を形成した場合、各々の構造体は異なる機能、役割を有する場合があり、また各々の構造体はそれが形成される下地が異なる場合がある。しかしながらこれら複数の構造体は、同一の工程で同一層として形成された膜に由来するものであり、同一の材料を有する。従って、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
　ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接して、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
＜第１実施形態＞
　図１～図１２Ｂを参照して、本発明の一実施形態に係る照明システム１について説明する。
［１．照明システム１の構成］
　図１は、本発明の一実施形態に係る照明システム１の構成を示す模式図である。図１に示すように、照明システム１は、光学素子１０、光源２０、制御装置３０、および情報通信端末４０を含む。
　光学素子１０は、４つの液晶セル１００（第１の液晶セル１００－１、第２の液晶セル１００－２、第３の液晶セル１００－３、および第４の液晶セル１００－４）を含む。光学素子１０では、光源２０に近い方から順に、第１の液晶セル１００－１、第２の液晶セル１００－２、第３の液晶セル１００－３、および第４の液晶セル１００－４が、ｚ軸方向に順に積層されている。なお、以下では、光学素子１０が４つの液晶セル１００を含む構成について説明するが、光学素子１０に含まれる液晶セル１００の数は４つに限られない。光学素子１０には、少なくとも２つの液晶セル１００が含まれていればよい。光学素子１０の構成の詳細は、後述する。
　光源２０は、光学素子１０に対して光を出射する。光源２０から出射された光は、第１の液晶セル１００－１に入射され、第４の液晶セル１００－４から出射される。照明システム１では、光学素子１０に含まれる４つの液晶セルにより、光の拡散および偏光が制御され、第４の液晶セル１００－４から出射される光の拡がり（配光）を変化させることができる。光源２０として、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅｓ：ＬＥＤｓ）を用いることができるが、これに限定されない。光源２０は、光を出射することができる素子または装置であればよい。
　制御装置３０は、光学素子１０および光源２０と接続され、光学素子１０および光源２０を制御する。制御装置３０は、例えば、中央演算処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：ＭＰＵ）、集積回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＩＣ）、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）、またはランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＡＭ）などを含む。なお、制御装置３０の構成の詳細は、後述する。
　情報通信端末４０は、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、またはパーソナルコンピュータなどであるが、これらに限られない。情報通信端末４０は、ネットワークＮＷを介して、制御装置３０と通信可能に接続される。ネットワークＮＷは、有線であってもよく、無線であってもよい。但し、情報通信端末４０が携帯型端末である場合には、ネットワークＮＷは無線であることが好ましい。ネットワークＮＷは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）またはインターネットなどであるが、これらに限られない。また、ネットワークＮＷは、通信業者によって管理される通信基地局を介したネットワークであってもよい。なお、情報通信端末４０の構成の詳細は、後述する。
　ユーザは、情報通信端末４０を使用して、光源２０から出射された光の配光を設定することができる。すなわち、照明システム１では、情報通信端末４０からのユーザ入力情報に基づき、制御装置３０が光学素子１０および光源２０を制御し、光源２０から出射された光の配光を変化させることができる。
　図２は、本発明の一実施形態に係る照明システム１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御装置３０は、通信部３１０、光源制御部３２０、光学素子制御部３３０、および記憶部３４０を含む。また、情報通信端末４０は、通信部４１０、表示部４２０、および入力部４３０を含む。
　通信部３１０は、データまたは情報を送受信することができる通信インターフェースである。通信部３１０は、例えば、ＬＡＮモジュールまたはＷｉ－Ｆｉ（登録商標）モジュールなどである。
　光源制御部３２０は、光源２０の動作を制御する。制御装置３０は、所定のプログラムを実行することによって、光源制御部３２０を機能させることができる。例えば、光源制御部３２０は、情報通信端末４０から送信されるユーザ入力情報に基づいて、光源２０の電源のオン・オフを制御する。また、光源制御部３２０は、ユーザ入力情報に基づいて、光源２０の光量または色温度を調整する。
　光学素子制御部３３０は、光学素子１０を制御し、照明モード、配光形状、および配光角の階調を変化させる。制御装置３０は、所定のプログラムを実行することによって、光学素子制御部３３０を機能させることができる。例えば、光学素子制御部３３０は、情報通信端末４０から送信されるユーザ入力情報に基づいて、光学素子１０を制御する電圧を算出し、算出された電圧を含む信号を液晶セル１００に入力する。照明システム１では、照明モードに応じて配光の階調を変えることができる。なお、以下では、照明システムにおける出射光の拡がり度合いを階調と称して説明する。当該階調は、出射光の広がりが最も小さい（出射光の広がりがない、または光源からの出射光がそのまま出射される）場合から最も大きい場合まで多段に階調を設定することができる。階調は８段、１６段、３２段、６４段、１２８段、または２５６段等に設定可能である。あるいは、階調ではなく、光の拡がり状態を０％（光の拡がりがない状態、または光源からの光がそのまま照射される状態）～１００％（光の拡がりが最大となる状態）で設定する構成も適用可能である。
　照明モードは、例えば、ダウンライトのように広い範囲を照らす広角照明モード、またはスポットライトのように狭い範囲を照らす挟角照明モードなどであるが、これに限られない。なお、光学素子制御部３３０による配光の階調制御の詳細については、後述する。
　記憶部３４０は、データまたは情報を保存することができるストレージである。記憶部３４０は、例えば、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ：ＳＳＤ）、リードオンリーメモリ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ：ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、またはフラッシュメモリなどである。記憶部３４０には、複数の照明モードに対応する複数の重み付け係数３４１が格納されている。
　通信部４１０は、通信部３１０と同様の構成であるため、説明を省略する。
　表示部４２０は、画面を含み、画面に画像などを表示することができる表示インターフェースである。表示部は、例えば、液晶表示装置またはＯＬＥＤ表示装置などである。
　入力部４３０は、ユーザがデータまたは情報を入力することができるユーザインターフェースである。入力部４３０は、ユーザ操作を受け付けることができる、例えば、ボタン、キーボード、またはマウスなどである。また、入力部４３０は、ユーザ操作に基づき、ユーザ入力情報を生成することができる。ユーザ入力情報は、例えば、ユーザが選択した照明モードを含む照明モード情報、およびユーザが選択した階調を含む階調情報などである。なお、入力部４３０は、表示部４２０と一体化されたタッチスクリーンであってもよい。
［２．光学素子１０の構成］
　図３Ａおよび図３Ｂの各々は、本発明の一実施形態に係る照明システム１の構成を示す模式的な断面図である。具体的には、図３Ａは、図１のＡ１－Ａ２線で切断された光学素子１０の断面図であり、図３Ｂは、図１のＢ１－Ｂ２線で切断された光学素子１０の断面図である。
　図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々は、第１の基板１１０－１、第２の基板１１０－２、複数の第１の透明電極１２０－１、複数の第２の透明電極１２０－２、複数の第３の透明電極１２０－３、複数の第４の透明電極１２０－４、第１の配向膜１３０－１、第２の配向膜１３０－２、シール材１４０、および液晶層１５０を含む。第１の基板１１０－１上には、第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２とが交互に設けられている。すなわち、複数の第１の透明電極１２０－１および複数の第２の透明電極１２０－２は、櫛歯状に配置されている。また、第１の基板１１０－１上には、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２を覆うように、第１の配向膜１３０－１が設けられている。第２の基板１１０－２上には、第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４とが交互に設けられている。すなわち、複数の第３の透明電極１２０－１および複数の第４の透明電極１２０－４は、櫛歯状に配置されている。また、第２の基板１１０－２上には、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４を覆うように、第２の配向膜１３０－２が設けられている。第１の基板１１０－１と第２の基板１１０－２とは、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２と、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４とが対向するように配置され、第１の基板１１０－１および第２の基板１１０－２の周辺部に設けられたシール材１４０を介して、接着されている。第１の基板１１０－１（より具体的には、第１の配向膜１３０－１）、第２の基板１１０－２（より具体的には、第２の配向膜１３０－２）、およびシール材１４０で囲まれた空間には液晶が封入され、第１の基板１１０－１と第２の基板１１０－２との間に液晶層１５０が設けられている。
　第１の液晶セル１００－１と第２の液晶セル１００－２との間には、光学弾性樹脂層１６０が設けられている。同様に、第２の液晶セル１００－２と第３の液晶セル１００－３との間、および第３の液晶セル１００－３と第４の液晶セル１００－４との間にも、光学弾性樹脂層１６０が設けられている。光学弾性樹脂層１６０として、例えば、透光性を有するアクリル樹脂を含む接着剤を用いることができる。すなわち、光学弾性樹脂層１６０は、隣接する２つの液晶セル１００を接着し、固定することができる。
　第１の基板１１０－１および第２の基板１１０－２の各々として、例えば、ガラス基板、石英基板、またはサファイア基板などの透光性を有する剛性基板が用いられる。また、第１の基板１１０－１および第２の基板１１０－２の各々として、例えば、ポリイミド樹脂基板、アクリル樹脂基板、シロキサン樹脂基板、またはフッ素樹脂基板などの透光性を有する可撓性基板を用いることもできる。
　第１の透明電極１２０－１、第２の透明電極１２０－２、第３の透明電極１２０－３、および第４の透明電極１２０－４の各々は、液晶層１５０に電界を形成するための電極として機能する。第１の透明電極１２０－１、第２の透明電極１２０－２、第３の透明電極１２０－３、および第４の透明電極１２０－４の各々として、例えば、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料が用いられる。
　第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２において、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２はｘ軸方向に延在し、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４はｙ軸方向に延在している。また、第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４において、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２はｙ軸方向に延在し、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４はｘ軸方向に延在している。
　なお、以下では、第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４を特に区別しないときは、透明電極１２０として説明する場合がある。
　第１の配向膜１３０－１および第２の配向膜１３０－２の各々は、液晶層１５０内の液晶分子を所定の方向に配向させる。第１の配向膜１３０－１および第２の配向膜１３０－２の各々として、ポリイミド樹脂などが用いられる。なお、第１の配向膜１３０－１および第２の配向膜１３０－２の各々は、ラビング法または光配向法などの配向処理によって配向特性が付与されてもよい。ラビング法は、配向膜の表面を一方向に擦る方法である。また、光配向法は、配向膜に直線偏光の紫外線を照射する方法である。
　第１の配向膜１３０－１は、第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２の延在方向と直交する方向に、液晶層１５０の第１の基板１１０－１側の液晶分子が整列するように配向処理が行われる。また、第２の配向膜１３０－２は、第３の透明電極１２０－３および第４の透明電極１２０－４の延在方向と直交する方向に、液晶層１５０の第２の基板１１０－２側の液晶分子が整列するように配向処理が行われる。そのため、第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２において、第１の基板１１０－１側の液晶分子の長軸はｙ軸方向に配向し、第２の基板１１０－２側の液晶分子の長軸はｘ軸方向に配向する。また、第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４において、第１の基板１１０－１側の液晶分子の長軸はｘ軸方向に配向し、第２の基板１１０－２側の液晶分子の長軸はｙ軸方向に配向する。なお、上記では、液晶分子の配向方向と透明電極１２０の延在方向とが直交しているとして説明したが、液晶分子の配向方向と透明電極１２０の延在方向とは直交以外の角度、例えば、８５度以上９０度未満の角度で交差していても構わない。
　シール材１４０として、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を含む接着材などが用いられる。なお、接着材は、紫外線硬化型であってもよく、熱硬化型であってもよい。
　液晶層１５０は、液晶分子の配向状態に応じて、透過する光を屈折し、または透過する光の偏光状態を変化させることができる。液晶層１５０の液晶として、ネマティック液晶などが用いられる。本実施形態で説明する液晶はポジ型であるが、透明電極１２０に電圧を印加しない状態における液晶分子の配向方向などを変更することによりネガ型を適用する構成も可能である。また、液晶には、液晶分子にねじれを付与するカイラル剤が含まれていることが好ましい。
［３．液晶セル１００の電極パターン］
　図４Ａおよび図４Ｂの各々は、本発明の一実施形態に係る照明システム１の光学素子１０に含まれる液晶セル１００の電極パターンを示す模式的な平面図である。具体的には、図４Ａは、第１の液晶セル１００－１の第１の基板１１０－１上に形成される電極パターンを示す平面図であり、図４Ｂは、第１の液晶セル１００－１の第２の基板１１０－２上に形成される電極パターンを示す平面図である。
　図４Ａに示すように、第１の基板１１０－１上には、第１の接続パッド１２１－１および第２の接続パッド１２１－２が設けられている。複数の第１の透明電極１２０－１は、第１の接続パッド１２１－１と電気的に接続されている。複数の第２の透明電極１２０－２は、第２の接続パッド１２１－２と電気的に接続されている。
　図４Ｂに示すように、第２の基板１１０－２上には、第３の接続パッド１２１－３、第４の接続パッド１２１－４、第１の端子１２２－１、第２の端子１２２－２、第３の端子１２２－３、および第４の端子１２２－４が設けられている。複数の第３の透明電極１２０－３は、第３の端子１２２－３と電気的に接続されている。複数の第４の透明電極１２０－４は、第４の端子１２２－４と電気的に接続されている。また、第３の接続パッド１２１－３は、第１の端子１２２－１と電気的に接続されている。第４の接続パッド１２１－４は、第２の端子１２２－２と電気的に接続されている。
　第１の基板１１０－１と第２の基板１１０－２とが貼り合わせられると、第１の接続パッド１２１－１および第２の接続パッド１２１－２は、それぞれ、第３の接続パッド１２１－３および第４の接続パッド１２１－４と重畳する。第１の接続パッド１２１－１と第３の接続パッド１２１－３との間には、銀ペースト等の導通材が設けられており、第１の接続パッド１２１－１と第３の接続パッド１２１－３とは、導通材を介して電気的に接続されている。同様に、第２の接続パッド１２１－２と第４の接続パッド１２１－４との間にも、導通材が設けられており、第２の接続パッド１２１－２と第４の接続パッド１２１－４とは、導通材を介して電気的に接続されている。したがって、第１の基板１１０－１上の第１の透明電極１２０－１および第２の透明電極１２０－２は、それぞれ、第１の端子１２２－１および第２の端子１２２－２と電気的に接続されている。
　第２の液晶セル１００－２の電極パターンは、第１の液晶セル１００－１の電極パターンと同一である。第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４の電極パターンの構成は、透明電極１２０の延在方向が９０°回転している点以外、第１の液晶セル１００－１の構成と同様である。
　液晶セル１００では、第２の基板１１０－２上の第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４が、第１の基板１１０－１から露出されている。第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々において、露出された第１の端子１２２－１～第４の端子１２２－４に、フレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：ＦＰＣｓ）１７０が設けられている（図１参照）。ＦＰＣｓ１７０は、制御装置３０と電気的に接続されている。そのため、制御装置３０は、ＦＰＣｓ１７０を介して、液晶セル１００の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４のそれぞれに信号を入力し、光学素子１０を制御することができる。
［４．液晶セル１００の光学特性］
　図５Ａおよび図５Ｂの各々は、本発明の一実施形態に係る照明システム１の光学素子１０に含まれる液晶セル１００の光学特性を説明する模式図である。具体的には、図５Ａは、透明電極１２０に電圧が印加されていない状態の液晶セル１００を示し、図５Ｂは、透明電極１２０に電圧が印加されている状態の液晶セル１００を示す。
　図５Ａに示すように、液晶層１５０の第１の基板１１０－１側の液晶分子はｙ軸方向に配向し、液晶層１５０の第２の基板１１０－２側の液晶分子はｘ軸方向に配向している。そのため、第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４のいずれにも電圧が印加されていない状態では、液晶層１５０内の液晶分子は、第１の基板１１０－１から第２の基板１１０－２に向かうにつれてｃ軸方向に９０°捩じれるように配向する。また、液晶層１５０を透過する光は、液晶分子の配向に従って、偏光面（偏光軸または偏光成分の向き）が９０°回転される。より具体的には、当該液晶セル１００に入射するＰ偏光成分が当該液晶セル１００の液晶層１５０を通過することによりＳ偏光成分となり、当該液晶セル１００に入射するＳ偏光成分がＰ偏光成分となる。このような偏光成分が遷移する現象を旋光と称してよい。
　一方、隣接する２つの透明電極１２０間で電位差が生じるように電圧が印加されると、隣接する２つの透明電極１２０間に電界（以下、「横電界」という。）が発生し、液晶分子の配向が変化する。図５Ｂに示すように、液晶層１５０内の液晶分子は、第１の基板１１０－１から第２の基板１１０－２に向かうにつれてｃ軸方向に９０°捩じれるように配向しながら、第１の基板１１０－１側近傍の液晶分子は、第１の透明電極１２０－１と第２の透明電極１２０－２との間の横電界によって第１の基板１１０－１に対して凸円弧状に配列し、第２の基板１１０－２側近傍の液晶分子は、第３の透明電極１２０－３と第４の透明電極１２０－４との間の横電界によって第２の基板１１０－２に対して凸円弧状に配列する。凸円弧状に配列した液晶分子は屈折率分布を有し、液晶分子の配向方向と同じ偏光方向を有する光が拡散される。なお、第１の基板１１０－１と第２の基板１１０－２の間の間隔であるセルギャップｄは、隣接する２つの透明電極間の距離よりも十分に大きい（例えば、１０μｍ≦ｄ≦３０μｍ）ため、第１の基板１１０－１と第２の基板１１０－２との間の中央近傍に位置する液晶分子の配向はほとんど変化しない。
　光源２０から出射された光は、ｘ軸方向の偏光成分（以下、「Ｐ偏光成分」という。）およびｙ軸方向の偏光成分（以下、「Ｓ偏光成分」という。）を含むが、以下では、便宜上、光源２０から出射された光を、Ｐ偏光成分を有する第１の光１０００－１とＳ偏光成分を有する第２の光１０００－２とに分けて説明する。
　第１の基板１１０－１側から入射した第１の光１０００－１のＰ偏光成分は、第１の基板１１０－１側の液晶分子の配向方向と異なるため、第１の光１０００－１は拡散されない（図５Ｂ中の（１）参照）。また、第１の光１０００－１は、液晶層１５０を通過する過程で旋光し、偏光成分がＰ偏光成分からＳ偏光成分に変化する。第１の光１０００－１のＳ偏光成分は、第２の基板１１０－２側の液晶分子の配向方向と異なるため、第１の光１０００－１は拡散されない（図５Ｂ中の（２）参照）。
　第１の基板１１０－１側から入射した第２の光１０００－２のＳ偏光成分は、第１の基板１１０－１側の液晶分子の配向方向と同じであるため、第２の光１０００－２は、液晶分子の屈折率分布に従ってｙ軸方向に拡散される（図５Ｂ中の（３）参照）。また、第２の光１０００－２は、液晶層１５０を通過する過程で旋光し、偏光成分がＳ偏光成分からＰ偏光成分に変化する。第２の光１０００－２のＰ偏光成分は、第２の基板１１０－２側の液晶分子の配向方向と同じであるため、第２の光１０００－２は、液晶分子の屈折率分布に従ってｘ軸方向に拡散される（図５Ｂ中の（４）参照）。
［５．配光制御］
［５－１．配光形状の制御］
　第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に印加する電圧を制御することにより、光学素子１０を透過する光の配光形状を変化させることができる。
　図６Ａ～図６Ｃの各々は、本発明の一実施形態に係る照明システム１において、配光形状を制御するために光学素子１０の透明電極１２０に入力される信号のタイミングチャートである。以下では、便宜上、Ｈｉｇｈ電圧を＋αＶ（または－βＶ）、Ｈｉｇｈ電圧を－αＶ（またはβＶ）、および中間電圧を０Ｖとして説明する。但し、Ｈｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、および中間電圧はこれに限られない。Ｈｉｇｈ電圧は、Ｌｏｗ電圧および中間電圧よりも大きい電圧であればよい。また、中間電圧は、Ｈｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧との間の電圧であればよい。例えば、Ｈｉｇｈ電圧、Ｌｏｗ電圧、および中間電圧は、それぞれ、３０Ｖ、０Ｖ、および１５Ｖであってもよい。
　透明電極１２０に入力される信号に含まれる電圧は、Ｈｉｇｈ電圧とＬｏｗ電圧とが繰り返される矩形波、または一定の中間電圧であるが、これに限られない。
　図６Ａ～図６Ｃには、第１の信号Ｓ１、第２の信号Ｓ２、第３の信号Ｓ３、および第４の信号が示されている。第１の信号Ｓ１は、第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２の第１の透明電極１２０－１、ならびに第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４の第３の透明電極１２０－３に入力される。第２の信号Ｓ２は、第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２の第２の透明電極１２０－２、ならびに第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４の第４の透明電極１２０－４に入力される。第３の信号Ｓ３は、第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２の第３の透明電極１２０－３、ならびに第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４の第１の透明電極１２０－１に入力される。第４の信号Ｓ４は、第１の液晶セル１００－１および第２の液晶セル１００－２の第４の透明電極１２０－４、ならびに第３の液晶セル１００－３および第４の液晶セル１００－４の第２の透明電極１２０－２に入力される。
　図６Ａに示すタイミングチャートの場合、ｙ軸方向に延在している隣接する２つの透明電極１２０間で横電界が発生する。この場合、長軸がｘ軸方向に配向している液晶分子が凸円弧状に配列する。そのため、光学素子１０を透過する光は、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々において、ｘ軸方向に拡散される。したがって、図６Ａに示すタイミングチャートでは、ｘ軸方向に広がる線形状の配光を得ることができる。
　図６Ｂに示すタイミングチャートの場合、ｘ軸方向に延在している隣接する２つの透明電極１２０間で横電界が発生する。この場合、長軸がｙ軸方向に配向している液晶分子が凸円弧状に配列する。そのため、光学素子１０を透過する光は、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々において、ｙ軸方向に拡散される。したがって、図６Ｂに示すタイミングチャートでは、ｙ軸方向に広がる線形状の配光を得ることができる。
　図６Ｃに示すタイミングチャートの場合、ｙ軸方向に延在している隣接する２つの透明電極１２０間およびｘ軸方向に延在している隣接する２つの透明電極１２０間で横電界が発生する。この場合、液晶セル１００の一方の基板１１０側における長軸がｘ軸方向に配向している液晶分子だけでなく、液晶セル１００の他方の基板１１０側における長軸がｙ軸方向に配向している液晶分子が、凸円弧状に配列する。そのため、光学素子１０を透過する光は、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々において、ｘ軸方向およびｙ軸方向に拡散される。したがって、図６Ｃに示すタイミングチャートでは、α＝βのとき、円形状の配光を得ることができる。また、α＜βのとき、ｘ軸方向に長軸を有する楕円形状の配光を得ることができる。また、β＞αのとき、ｙ軸方向に長軸を有する楕円形状の配光を得ることができる。
［５－２．配光角の階調制御］
　透明電極１２０に印加される電圧の大きさを変えると、液晶セル１００における光の拡散の程度を変えることができる。そのため、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に印加する電圧の大きさを制御することにより、光学素子１０を透過する光の配光角の階調を制御することができる。ここで、図７Ａおよび図７Ｂを参照して、配光角の定義について説明する。
　図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る照明システム１における配光角および半値半幅の定義を説明する模式図である。より具体的には、図７Ｂは、図７Ａの状態をｙ軸方向から見た場合において、横軸をｘ軸方向の極角、縦軸を当該照明システム１が照らす面Ｓの照度とし、極角０°の位置に光源２０を設けた場合の極角に対する照度の変化を示すグラフである。
　光源２０から出射された光は、光学素子１０によって配光が制御され、所定の配光形状を有する光が投影面に投影される。投影面における光の照度は、中心（光源２０の直下）が最も大きく、中心から離れるに従って小さくなる。１／２照度角は、実質的には光源２０の鉛直方向の線と、光源２０の直下の照度に対して５０％の照度になる点と光源２０とを結ぶ線とのなす角として定義されるが、図７Ｂにおいては、光源２０直下の照度を１００％とした場合の照度グラフにおいて、照度が５０％である極角である。本明細書において、配光角は１／２照度角に等しく、半値半幅（Ｈａｌｆ　Ｗｉｄｔｈ　ａｔ　Ｈａｌｆ　Ｍａｘｉｍｕｍ：ＨＷＨＭ）という場合がある。すなわち、配光角は、半値半幅θ°として表すことができる。そのため、以下では、便宜上、配光角の説明として、半値半幅を用いて説明する場合がある。なお、半値半幅の２倍が、半値全幅（Ｆｕｌｌ　Ｗｉｄｔｈ　ａｔ　Ｈａｌｆ　Ｍａｘｉｍｕｍ：ＦＷＨＭ）である。
　図８は、本発明の一実施形態に係る照明システム１における光学素子１０の透明電極１２０に印加する電圧と半値半幅との相関関係を示すグラフである。図８には、作製した照明システム１において測定されたデータ（図８中の黒丸）とその近似曲線が示されている。
　図８に示すように、透明電極１２０に印加する電圧に対する半値半幅は複雑な曲線を示す。例えば、図８に示す近似曲線の関数ｆ（ｘ）は、２つのシグモイド関数の和として、式（１）で表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）において、ｋ１およびｋ２は比例定数であり、ｚは所定の係数である。
　なお、式（１）は一例であり、電圧ｘに対する半値半幅を算出する関数ｆ（ｘ）は、式（１）に限られるものではない。特に、式（１）の各定数は、光学素子１０に含まれる液晶セル１００の数、および光源２０の種類などによって変わり得る。関数ｆ（ｘ）は、測定したデータに基づいて算出することができ、液晶セル１００の透明電極１２０に印加する電圧ｘと半値半幅との相関を示す関数であればよい。
　照明システム１の配光の階調制御においては、ユーザ操作によって配光角を変化させることができる。ここで、配光角と電圧の関係は上述の関数ｆ（ｘ）のように複雑であるため、ユーザが操作する階調レベルに対して電圧ｘを均等に割り当てるのみでは、階調レベルによって配光角の変化が大きい場合と小さい場合とがあり、ユーザの操作感と一致しない場合がある。また、階調レベルによって配光角の微小な調整が難しい場合がある。そこで、照明システム１では、式（２）に示す、階調レベルｐと配光角との相関を表す関数ｇ（ｐ）を導入する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　式（２）において、ａおよびｃは任意の定数であり、ｂは重み付け係数である。ここで、定数ａおよびｃは、ａ＞０かつｃ＞０であり、重み付け係数ｂは、ｂ≧１である。関数ｇ（ｐ）では、階調レベルｐが増加するにつれて配光角は増加する。階調レベルｐの数、すなわち階調数は、例えば、２５６（階調レベル０～２５５）であるが、これに限られない。また、ｐｍａｘは、当該設定した階調数の最大の数であって、階調レベルが０～２５５の場合、ｐｍａｘは２５５となる。階調数に応じて、ｐｍａｘは異なる値となる。例えば、階調数が、１６、３２、および６４（いずれも最小の階調として０を含む）では、ｐｍａｘはそれぞれ、１５、３１、および６３を用いる。なお、最小の階調が０を含まない場合、ｐｍａｘは、それぞれの階調数に応じて、１６、３２、６４、または２５６等となることは言うまでもない。
　また、配向状態をｎ％等パーセンテージで示す場合、ｇ（ｎ）は、式（３）のように定義することも可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　上述したように、配光角と半値半幅は同じものである。以下では、名称を統一するため、半値半幅の用語を用いて説明する。すなわち、ｆ（ｘ）およびｇ（ｐ）は、ともに半値半幅を算出する式である。そのため、ｆ（ｘ）＝ｇ（ｐ）とすると、階調レベルｐに対する電圧ｘを算出することができる。なお、定数ｃは、階調レベルが０のときの半値半幅に対応する。すなわち、定数ｃは、電圧ｘ＝０Ｖのときの半値半幅から算出することができる。また、最大階調レベルｐｍａｘおよび最大電圧ｘｍａｘのときの半値半幅Ａｍａｘを用いると、Ａｍａｘ＝ａ・（ｐｍａｘ/２５５）ｂ＋ｃと表すことができる。そのため、重み付け係数ｂが決定されれば、定数ａを算出することができる。
　式（２）からわかるように、重み付け係数ｂは、階調レベルｐの変化量に対する半値半幅の変化量の割合を決定する値である。重み付け係数ｂが大きくなると、下位の階調レベルｐでの配光角の変化量が小さくなり、上位の階調レベルｐでの配光角の変化量が大きくなる。換言すると、重み付け係数ｂが大きくなると、低階調側の階調数が増加する。したがって、この場合、小さな半値半幅における微調整が容易となる。照明システム１において、照明モードが挟角照明モードであるとき、大きな配光角よりも小さな配光角で使用される場合が多い。この場合、重み付け係数ｂが大きいことが好ましい。このように、照明システム１では、使用される用途（照明モード）に応じて、重み付け係数ｂを変えることができる。そのため、記憶部３４０は、複数の照明モードのそれぞれと対応する複数の重み付け係数３４１を含む。なお、重み付け係数ｂは自然数に限られない。
　図９は、本発明の一実施形態に係る照明システム１における階調制御処理を説明するフローチャートである。図９に示すフローチャートは、ステップＳ１１０～ステップＳ１５０が含まれているが、階調制御処理は、さらに、他のステップが含まれていてもよい。
　ステップＳ１１０では、通信部３１０が、情報通信端末４０から送信される照明モード情報を受信する。照明モード情報は、ユーザ入力情報の１つであり、ユーザが、情報通信端末４０の入力部４３０を操作することによって生成される。
　ステップＳ１２０では、光学素子制御部３３０が、照明モード情報に基づき、重み付け係数ｂを決定する。具体的には、光学素子制御部３３０は、記憶部３４０に格納された複数の重み付け係数３４１の中から、照明モード情報と対応する重み付け係数ｂを決定する。
　ステップＳ１３０では、通信部３１０が、情報通信端末４０から送信される階調情報を受信する。階調情報は、ユーザ入力情報の１つであり、ユーザが情報通信端末４０の入力部４３０を操作することによって生成される。
　ステップＳ１４０では、光学素子制御部３３０が、階調情報に基づき、透明電極１２０に印加する電圧を算出する。具体的には、光学素子制御部３３０は、階調情報に基づき、階調レベルｐを決定する。また、決定された階調レベルｐおよびｆ（ｘ）＝ｇ（ｐ）の関係式から電圧ｘを算出する。
　ステップＳ１５０では、光学素子制御部３３０が、算出された電圧ｘを含む信号を、液晶セル１００の透明電極１２０に入力する。
　上述したように、照明システム１では、光学素子制御部３３０が、階調情報と重み付け係数ｂに基づいて、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に入力される電圧を算出することができる。
［６．重み付け係数ｂの違いによる階調の違い］
［６－１．重み付け係数ｂ＝１の場合］
　図１０Ａは、本発明の一実施形態に係る照明システム１において、重み付け係数ｂ＝１の場合における階調と半値半幅との相関関係を示すグラフである。また、図１０Ｂは、本発明の一実施形態に係る照明システム１において、重み付け係数ｂ＝１の場合における階調と透明電極１２０に印加する電圧との相関関係を示すグラフである。
　図１０Ａには、式（２）において、重み付け係数ｂ＝１としたｇ（ｐ）＝ａｐ＋ｃのグラフが示されている。図１０Ａに示すグラフからわかるように、階調レベルｐの変化量に対する半値半幅の変化量は一定である。しかしながら、投影面における配光形状の面積の変化量は一定ではない。例えば、階調レベル１５から階調レベル３０に変化する場合、半値半幅の変化量は１．６５°であり、配光形状の面積変化率は１．９５％である。一方、階調レベル２４０から階調レベル２５５に変化する場合、半値半幅の変化量は１．６５°であるが、配光形状の面積変化率は１．１４％である。すなわち、配光形状の面積変化率による比較においては、上位の階調レベルよりも下位の階調レベルでの変化が大きい。これは、下位の階調レベルにおける面積の増加量が、上位の階調レベルにおける面積の増加量よりも大きいことを意味する。そのため、ユーザは、上位の階調レベルよりも下位の階調レベルにおいて、照明の広がりを感じやすい。
　図１０Ｂには、重み付け係数ｂ＝１とした場合において、ｆ（ｘ）＝ｇ（ｐ）として算出された階調レベルｐと電圧ｘとの相関関係を示す関係式がグラフとして示されている。照明システム１では、光学素子制御部３３０が、図１０Ｂに示す関係式に基づいて、階調レベルｐを電圧ｘに換算することができる。
［６－２．重み付け係数ｂ＝２の場合］
　図１１Ａは、本発明の一実施形態に係る照明システム１において、重み付け係数ｂ＝２の場合における階調と半値半幅との相関関係を示すグラフである。また、図１１Ｂは、本発明の一実施形態に係る照明システム１において、重み付け係数ｂ＝２の場合における階調と透明電極１２０に印加する電圧との相関関係を示すグラフである。
　図１１Ａには、式（２）において、重み付け係数ｂ＝２としたｇ（ｐ）＝ａｐ２＋ｃのグラフが示されている。図１１Ａに示すグラフからわかるように、階調レベルｐの変化量に対する半値半幅の変化量は一定ではない。半値半幅の変化量は、下位の階調レベルよりも上位の階調レベルでより変化する。しかしながら、投影面における配光形状の面積の変化量は、半値半幅の変化量ほど大きくはない。例えば、階調レベル１５から階調レベル３０に変化する場合、半値半幅の増加量は０．２９２°であり、配光形状の面積増加率は１．２３％である。一方、階調レベル２４０から階調レベル２５５に変化する場合、半値半幅の増加量は３．１０６°であるのに対し、配光形状の面積増加率は１．３０％である。下位の階調レベルおよび上位の階調レベルにおいて、配光形状の面積増加率は同程度である。そのため、ユーザは、下位の階調レベルおよび上位の階調レベルにおいて、照明の広がりを同程度に感じることができる。
　図１１Ｂは、重み付け係数ｂ＝２とした場合において、ｆ（ｘ）＝ｇ（ｘ）として算出された階調レベルｐと電圧ｘとの相関関係を示す関係式がグラフとして示されている。照明システム１では、光学素子制御部３３０が、図１１Ｂに示す関係式に基づいて、階調レベルｐを電圧ｘに換算することができる。
［６－３．重み付け係数ｂ＝３の場合］
　図１２Ａは、本発明の一実施形態に係る照明システム１において、重み付け係数ｂ＝３の場合における階調と半値半幅との相関関係を示すグラフである。また、図１２Ｂは、本発明の一実施形態に係る照明システム１において、重み付け係数ｂ＝３の場合における階調と透明電極１２０に印加する電圧との相関関係を示すグラフである。
　図１２Ａには、式（２）において、重み付け係数ｂ＝３としたｇ（ｐ）＝ａｐ３＋ｃのグラフが示されている。図１２Ａに示すグラフからわかるように、階調レベルｐの増加量に対する半値半幅の増加量は一定ではない。ｂ＝２の場合と比べると、ｂ＝３の場合では、下位の階調レベルにおける半値半幅の変化量が小さく、上位の階調レベルにおける半値半幅の変化量が大きい。そのため、ユーザは、下位の階調レベルにおいて、照明の微小な広がりを調整することができる。
　図１２Ｂは、重み付け係数ｂ＝３とした場合において、ｆ（ｘ）＝ｇ（ｐ）として算出された階調レベルｐと電圧ｘとの相関関係を示す関係式がグラフとして示されている。照明システム１では、光学素子制御部３３０が、図１２Ｂに示す関係式に基づいて、階調レベルｐを電圧ｘに換算することができる。
　以上、重み付け係数ｂが１、２、および３の場合において、階調レベルｐと半値半幅との相関関係について説明したが、重み付け係数ｂが増加すると、半値半幅の小さい場合における階調数を増加させることができる。例えば、照明モードがスポットライトのような挟角照明モードであるとき、大きな半値半幅は必要とせず、小さな半値半幅での微調整が必要となる場合がある。この場合、例えば、重み付け係数ｂを３として、階調レベルｐを電圧ｘに換算することにより、小さな半値半幅における階調数が増加し、配光の階調の微調整が可能となる。
　以上説明したように、本実施形態に係る照明システム１では、式（２）を導入し、光学素子制御部３３０が透明電極１２０に印加する電圧ｘを算出することにより、算出された電圧ｘに基づいて、配光角が単調増加（または単調減少）するように階調を制御することができる。すなわち、照明システム１は、配光の階調制御が容易である。また、式（２）は重み付け係数ｂを含み、重み付け係数ｂを変化させることによりユーザが使用する用途（照明モード）に合わせた配光の階調制御が可能である。そのため、照明システム１では、配光の階調を照明モードに合わせて制御することができる。
＜第２実施形態＞
　図１３を参照して、本発明の一実施形態に係る照明システム１Ａについて説明する。以下では、照明システム１Ａの構成が照明システム１の構成と同様であるとき、照明システム１Ａの構成の説明を省略する場合がある。
　図１３は、本発明の一実施形態に係る照明システム１Ａを説明するブロック図である。制御装置３０は、通信部３１０、光源制御部３２０、光学素子制御部３３０Ａ、および記憶部３４０を含む。記憶部３４０には、複数の照明モードに対応する複数の重み付け係数３４１が格納されている。また、記憶部３４０には、さらに、複数の重み付け係数３４１に対応する複数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）３４２Ａが格納されている。
　ルックアップテーブル３４２Ａでは、式（１）および式（２）から算出された、階調レベルｐの各々における第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４の電圧ｘが割り当てられている。すなわち、ルックアップテーブル３４２Ａでは、配光角の階調レベル、重み付け係数、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４の電圧ｘが関連付けられている。
　光学素子制御部３３０Ａは、光学素子１０を制御するための信号を生成し、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４に生成された信号を入力することができる。これにより、配光の形状および階調を制御することができる。
　具体的には、光学素子制御部３３０Ａは、情報通信端末４０から送信された照明モード情報に基づき、記憶部３４０に格納された複数の重み付け係数３４１の中から、照明モード情報と対応する重み付け係数ｂを決定する。光学素子制御部３３０Ａは、情報通信端末４０から送信された階調情報に基づき、階調レベルを決定する。光学素子制御部３３０Ａは、記憶部３４０に格納された複数のルックアップテーブル３４２Ａの中から、重み付け係数ｂに対応するルックアップテーブルを取得する。光学素子制御部３３０Ａは、取得されたルックアップテーブルに基づき、階調レベルに対応する第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４の電圧を取得する。光学素子制御部３３０Ａは、取得された電圧を含む信号を、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４に入力する。これにより、光源２０から出射された光は、ユーザが所望する階調を有する配光に制御される。
　以上説明したように、本実施形態に係る照明システム１Ａでは、複数のルックアップテーブル３４２Ａを格納し、光学素子制御部３３０Ａが所定のルックアップテーブルを取得することにより、取得されたルックアップテーブルに基づいて、配光角が増加（または減少）するように階調を制御することができる。すなわち、照明システム１は、配光の階調制御が容易である。また、式（２）は重み付け係数ｂを含み、重み付け係数ｂを変化させることによりユーザが使用する用途（照明モード）に合わせた配光の階調制御が可能である。そのため、照明システム１Ａでは、配光の階調を照明モードに合わせて制御することができる。
＜第３実施形態＞
　図１４を参照して、本発明の一実施形態に係る照明システム１Ｂについて説明する。以下では、照明システム１Ｂの構成が照明システム１の構成と同様であるとき、照明システム１Ｂの構成の説明を省略する場合がある。
　図１４は、本発明の一実施形態に係る照明システム１Ｂを説明するブロック図である。制御装置３０は、通信部３１０、光源制御部３２０、および光学素子制御部３３０Ｂを含む。また、情報通信端末４０は、通信部４１０、表示部４２０、入力部４３０、演算部４４０Ｂ、および記憶部４５０Ｂを含む。記憶部４５０Ｂには、複数の照明モードに対応する重み付け係数４５１Ｂが格納されている。
　演算部４４０Ｂは、例えば、コンピュータである。演算部４４０Ｂは、光学素子１０の制御に必要な階調データを生成することができる。具体的には、演算部４４０Ｂは、入力部４３０が生成した照明モード情報に基づき、記憶部４５０Ｂに格納された複数の重み付け係数４５１Ｂの中から、照明モード情報と対応する重み付け係数ｂを決定する。演算部４４０Ｂは、入力部４３０が生成した階調情報に基づき、階調レベルを決定する。演算部４４０Ｂは、決定された階調レベルおよびｆ（ｘ）＝ｇ（ｘ）の関係式から、透明電極１２０に印加する電圧を算出する。なお、電圧は、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４の各々の第１の透明電極１２０－１～第４の透明電極１２０－４の全てについて算出される。算出された電圧を含む階調データは、通信部４１０を介して、制御装置３０に送信される。
　光学素子制御部３３０Ｂは、送信された階調データに基づき光学素子１０を制御するための信号を生成し、第１の液晶セル１００－１～第４の液晶セル１００－４に生成された信号を入力することができる。これにより、配光の形状および階調を制御することができる。
　以上説明したように、本実施形態に係る照明システム１Ｂでは、ユーザの情報通信端末４０にプログラムをインストールし、演算部４４０Ｂが式（２）を用いて透明電極１２０に印加する電圧ｘを算出する。算出された電圧xは、制御装置３０に送信され、光学素子制御部３３０Ｂは、送信された電圧ｘに基づいて、配光角が単調増加（または単調減少）するように階調を制御することができる。すなわち、照明システム１Ａは、配光の階調制御が容易である。
　本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に相当し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば、上述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
　また、各実施形態によりもたらされる他の作用効果について本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において適宜想到し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
１、１Ａ、１Ｂ：照明システム、　１０：光学素子、　２０：光源、　３０：制御装置、　４０：情報通信端末、　１００：液晶セル、　１１０：基板、　１２０：透明電極、　１２１：接続パッド、　１２２：端子、　１３０：第１の配向膜、　１４０：シール材、　１５０：液晶層、　１６０：光学弾性樹脂層、　１７０：フレキシブルプリント基板（ＦＰＣｓ）、　３１０：通信部、　３２０：光源制御部、　３３０、３３０Ａ：光学素子制御部、　３４０：記憶部、　３４２Ａ：ルックアップテーブル、　４１０：通信部、　４２０：表示部、　４３０：入力部、　４４０Ｂ：演算部、　４５０Ｂ：記憶部、　１０００－１：第１の光、　１０００－２：第２の光

Claims (6)

  1. 　光源と、
    　前記光源から出射された光の配光角を変化させる液晶セルと、
    　前記配光角の階調を制御する制御装置と、を含み、
    　前記液晶セルは、
    　　各々が第１の方向に延在する第１の透明電極および第２の透明電極が交互に設けられた第１の基板と、
    　　各々が前記第１の方向と交差する第２の方向に延在する第３の透明電極および第４の透明電極が交互に設けられた第２の基板と、
    　　前記第１の基板と前記第２の基板との間の液晶層と、を含み、
    　前記制御装置は、
    　　情報通信端末から前記配光角の階調情報を受信する通信部と、
    　　前記配光角の階調の変化に対して前記配光角の変化量を関連付ける重み付け係数を格納する記憶部と、
    　　前記階調情報と前記重み付け係数とに基づいて、前記第１の透明電極に入力される第１の電圧、前記第２の透明電極に入力される第２の電圧、前記第３の透明電極に入力される第３の電圧、および前記第４の透明電極に入力される第４の電圧を算出する制御部と、を含む、照明システム。
  2. 　前記記憶部は、複数の照明モードに対応する複数の前記重み付け係数を含む、請求項１に記載の照明システム。
  3. 　前記記憶部は、前記配光角の階調レベル、前記重み付け係数、前記第１の電圧、前記第２の電圧、前記第３の電圧、および前記第４の電圧が関連付けられたルックアップテーブルを含む、請求項１に記載の照明システム。
  4. 　前記記憶部は、複数の前記重み付け係数に対応する複数の前記ルックアップテーブルを含む、請求項３に記載の照明システム。
  5. 　前記ルックアップテーブルは、測定データに基づき算出された電圧ｘと配光角ｆとの相関を表す第１の関数ｆ（ｘ）と、階調レベルｐを配光角ｇに変換する第２の関数ｇ（ｐ）＝ａ（ｐ／ｐｍａｘ）ｂ＋ｃ（ここで、ａおよびｃは任意の定数であり、ｂは前記重み付け係数であり、ｐｍａｘは、設定した階調レベルのうち最大の値である。）とにおいて、前記第２の関数ｇ（ｐ）から定まる前記配光角ｇが前記第１の関数ｆ（ｘ）から定まる前記配光角ｆとが一致する（ｇ（ｘ）＝ｆ（ｘ）とする。）ことに基づいて、前記階調レベルｐに対応する前記電圧ｘが関連付けられている、請求項３に記載の照明システム。
  6. 　前記重み付け係数ｂは、１以上である、請求項５に記載の照明システム。
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