WO2024090049A1 - 照明装置とその駆動方法 - Google Patents

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circuit
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貴之 今井
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株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING 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
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING 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
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a lighting device and a driving method thereof.
  • one embodiment of the present invention relates to a lighting device that uses the orientation of liquid crystals to control light distribution and a driving method thereof.
  • An optical element known as a liquid crystal lens utilizes the fact that the refractive index of the liquid crystal layer changes as the orientation of the liquid crystal is controlled by controlling the voltage applied to the liquid crystal.
  • An object of one embodiment of the present invention is to provide a lighting device having a new structure and a method for driving the same.
  • an object of one embodiment of the present invention is to provide a lighting device capable of controlling light distribution based on an input signal of a pulse width modulation method and a method for driving the same.
  • the lighting device includes a light source, an optical element, and a control device that drives the optical element.
  • the optical element includes at least two liquid crystal cells that are arranged to transmit light emitted from the light source and overlap each other.
  • Each of the at least two liquid crystal cells has a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes that are alternately arranged in stripes, a liquid crystal layer on the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes, and a plurality of third electrodes and a plurality of fourth electrodes that are arranged on the liquid crystal layer, intersect with the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes, and are alternately arranged in stripes.
  • the control device is configured to receive a first input signal and a second input signal of a pulse width modulation type that specify the degree of diffusion of light by the optical element in the direction in which the plurality of first electrodes extend and the direction in which the plurality of third electrodes extend.
  • the control device is further configured to convert the first input signal and the second input signal into a first output signal and a second output signal of a pulse amplitude type, respectively, according to a duty ratio, and supply them to the optical element.
  • the lighting device includes a light source, an optical element, and a control device for controlling the optical element.
  • the optical element includes at least two liquid crystal cells arranged to transmit light emitted from the light source and overlapping each other.
  • Each of the at least two liquid crystal cells has a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes arranged alternately in stripes, a liquid crystal layer on the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes, and a plurality of third electrodes and a plurality of fourth electrodes arranged alternately in stripes on the liquid crystal layer, intersecting the plurality of first electrodes and the plurality of second electrodes.
  • This driving method includes inputting a first input signal and a second input signal of a pulse width modulation type that specify the degree of diffusion of light by the optical element in the direction in which the plurality of first electrodes extend and the direction in which the plurality of third electrodes extend to the control device, and converting the first input signal and the second input signal into a first output signal and a second output signal of a pulse amplitude type, respectively, according to a duty ratio, and supplying them to the optical element.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a block diagram showing a configuration of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic end view of an illumination device according to one embodiment of the present invention;
  • 1 is a schematic end view of an illumination device according to one 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 device 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 device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic end view illustrating diffusion of light by an optical element of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic end view illustrating diffusion of light by an optical element of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device for a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are schematic diagrams illustrating a method of driving a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a flowchart illustrating an example of a method for driving a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 4 is a flowchart illustrating an example of a method for driving a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is an equivalent circuit diagram of a processing circuit included in a drive circuit of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • the term "on top” is used, unless otherwise specified, to include both a case in which another structure is placed directly on top of a structure so as to be in contact with the structure, and a case in which another structure is placed above a structure via yet another structure.
  • two structures are "orthogonal” includes not only a state in which the two structures intersect perpendicularly (90°), but also a state in which the structures intersect at an angle of 90° ⁇ 10°.
  • the following describes a lighting device 100 according to one embodiment of the present invention and a method for driving the same.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of an illumination device 100 according to one embodiment of the present invention.
  • the illumination device 100 includes an optical element 110, a light source 102, and a control device (not shown in Fig. 1).
  • the illumination device 100 may further include an input device (not shown in Fig. 1) for outputting a signal for controlling the optical element 110 and inputting it to the control device 150.
  • the input device may further be configured to be able to control the light intensity of the light source 102 via the control device or directly.
  • the light source 102 is configured and arranged to emit light to the optical element 110.
  • the light emitting elements included in the light source 102 include light emitting diodes (LEDs) and cold cathode fluorescent lamps.
  • the optical element 110 is disposed on the light source 102 so as to transmit the light emitted by the light source 102.
  • the optical element 110 includes at least two liquid crystal cells 120 that overlap each other on the light source 102.
  • the number of liquid crystal cells 120 included in the optical element 110 may be three or more, and in the optical element 110 shown in FIG. 1, four liquid crystal cells (first liquid crystal cell 120-1, second liquid crystal cell 120-2, third liquid crystal cell 120-3, and fourth liquid crystal cell 120-4) are disposed on the light source 102 in order from the side closest to the light source 102.
  • an illumination device 100 having an optical element 110 including four liquid crystal cells 120 will be used as an example.
  • the direction from the light source 102 to the optical element 110 is defined as the z direction.
  • Light emitted from the light source 102 is incident on the first liquid crystal cell 120-1 and is emitted from the fourth liquid crystal cell 120-4.
  • the diffusion of light is controlled by the liquid crystal cell 120 contained in the optical element 110, and the light distribution of the light emitted from the optical element 110 can be changed.
  • the light from the light source 102 can be processed to change the shape of the surface (illumination surface) on which the light illuminates an object.
  • FIG. 2 shows a block diagram illustrating the configuration of the lighting device 100.
  • each liquid crystal cell 120 is connected to a connector 108 such as a flexible printed circuit (FPC) board, and is connected to a control device 150 via the connector 108.
  • FPC flexible printed circuit
  • the control device 150 may be configured to be connected to the light source 102 and control the light source 102, or, although not shown, the light source 102 may be directly controlled by the input device 104 as described above.
  • the control device 150 and the optical element 110 will be described in detail below.
  • each of the first liquid crystal cell 120-1 to the fourth liquid crystal cell 120-4 includes a first substrate 122 and a second substrate 124 facing each other, and a plurality of first electrodes 126-1, a plurality of second electrodes 126-2, a plurality of third electrodes 126-3, a plurality of fourth electrodes 126-4, a first alignment film 128-1, and a second alignment film 128-2 are provided between them.
  • the plurality of first electrodes 126-1 and the plurality of second electrodes 126-2 are provided on the first substrate 122, and a first alignment film 128-1 is formed on these electrodes.
  • the plurality of third electrodes 126-3 and the plurality of fourth electrodes 126-4 are provided under the second substrate 124 and are disposed between the second substrate 124 and the second alignment film 128-2.
  • the first substrate 122 and the second substrate 124 are fixed to each other by a sealant 132, and the liquid crystal layer 130 is sealed in a space surrounded by the first substrate 122, the second substrate 124, and the sealant 132.
  • An adhesive 134 that transmits visible light is provided between the adjacent liquid crystal cells 120, thereby fixing the adjacent liquid crystal cells 120 to each other.
  • an acrylic resin adhesive or an epoxy resin adhesive can be used as the adhesive 134.
  • the first substrate 122 and the second substrate 124 are configured to transmit at least visible light of the light emitted by the light source 102.
  • a light-transmitting substrate such as a glass substrate or a quartz substrate is used as the first substrate 122 and the second substrate 124.
  • the first substrate 122 and the second substrate 124 may contain a light-transmitting polymer such as polyimide, polyamide, polycarbonate, acrylic resin, or polysiloxane.
  • the multiple liquid crystal cells 120 are preferably arranged on the light source 102 such that the normal of the first substrate 122 and the second substrate 124 is the z direction and the main surface is the xy plane.
  • Electrode Each of the electrodes 126 functions as an electrode for forming a transverse electric field in the liquid crystal layer 130.
  • the electrodes 126 are made of a conductive oxide that transmits visible light, such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • the electrodes 126 may contain a metal such as aluminum, tantalum, molybdenum, or tungsten, or an alloy thereof, but in order to ensure transparency to visible light, it is preferable to form the electrodes 126 in a mesh shape having a plurality of openings.
  • the first electrodes 126-1 and the second electrodes 126-2 are arranged in stripes, parallel to each other, and alternately arranged. Therefore, one second electrode 126-2 is arranged between adjacent first electrodes 126-1, and one first electrode 126-1 is arranged between adjacent second electrodes 126-2.
  • the third electrodes 126-3 and the fourth electrodes 126-4 are also arranged in stripes, parallel to each other, and alternately arranged. Therefore, one fourth electrode 126-4 is arranged between adjacent third electrodes 126-3, and one third electrode 126-3 is arranged between adjacent fourth electrodes 126-4.
  • the direction in which the first electrode 126-1 and the second electrode 126-2 extend intersects or is perpendicular to the direction in which the third electrode 126-3 and the fourth electrode 126-4 extend.
  • the extension directions of the first electrode 126-1 and the second electrode 126-2 are the same as each other, and the extension directions of the third electrode 126-3 and the fourth electrode 126-4 are also the same as each other. These relationships are also the same between the third liquid crystal cell 120-3 and the fourth liquid crystal cell 120-4.
  • the extension directions of the first electrode 126-1 (or the second electrode 126-2) are perpendicular to each other, and the extension directions of the third electrode 126-3 (or the fourth electrode 126-4) are also perpendicular to each other.
  • the optical element 110 when the optical element 110 is composed of two liquid crystal cells 120, the optical element 110 may be configured so that the extension directions of the first electrodes 126-1 (or second electrodes 126-2) between these liquid crystal cells 120 are the same, and the extension directions of the third electrodes 126-3 (or fourth electrodes 126-4) are also the same.
  • the direction in which the first electrodes 126-1 and second electrodes 126-2 of the first liquid crystal cell 120-1 extend is defined as the y direction
  • the direction in which the third electrodes 126-3 and fourth electrodes 126-4 extend is defined as the x direction.
  • FIG. 5 and FIG. 6 are schematic plan views showing the patterns of the electrodes 126 formed on the first substrate 122 and the second substrate 124 of the liquid crystal cell 120, respectively.
  • a plurality of first electrodes 126-1 and a plurality of second electrodes 126-2 arranged in a stripe pattern are provided on the first substrate 122.
  • the plurality of first electrodes 126-1 are electrically connected to each other to form a comb-shaped pattern.
  • the plurality of second electrodes 126-2 are also electrically connected to each other to form a comb-shaped pattern.
  • the comb-shaped pattern of the first electrodes 126-1 and the second electrodes 126-2 extends to one side of the first substrate 122 and is electrically connected to the connector 108 (see FIG. 1).
  • connection wiring 144, 146 for electrically connecting the third electrode 126-3, the fourth electrode 126-4, and the connector 108 are provided.
  • a plurality of third electrodes 126-3 and a plurality of fourth electrodes 126-4 arranged in stripes are provided on the second substrate 124.
  • the plurality of third electrodes 126-3 are electrically connected to each other to form a comb-shaped pattern
  • the plurality of fourth electrodes 126-4 are also electrically connected to each other to form a comb-shaped pattern (see FIG. 6.
  • FIG. 6 shows a plan view from the Z+ direction as in FIG. 5 for ease of understanding, and each electrode to be provided through the substrate is shown by a solid line).
  • the comb-tooth patterns of the third electrode 126-3 and the fourth electrode 126-4 extend to one side of the second substrate 124 to form terminals 140 and 142.
  • the terminals 140 and 142 are electrically connected to the connection wirings 144 and 146, respectively, via a conductive material not shown. Therefore, a voltage is applied from the control device 150 to all of the electrodes 126 via the connector 108 arranged on the first substrate 122, and the liquid crystal cell 120 can be driven. The same applies to the other liquid crystal cells 120. Therefore, each of the multiple liquid crystal cells 120 can be driven independently.
  • the first alignment film 128-1 covers the first electrodes 126-1 and the second electrodes 126-2
  • the second alignment film 128-2 covers the third electrodes 126-3 and the fourth electrodes 126-4.
  • the alignment film 128 includes a polymer such as polyimide.
  • Each alignment film 128 is given alignment characteristics by an alignment process such as a rubbing method or a photoalignment method, and functions to align the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 130 in a certain direction.
  • the alignment direction in which the alignment film 128 aligns the liquid crystal molecules so that their longitudinal directions are aligned is referred to as the alignment direction.
  • the orientation direction of the first alignment film 128-1 is perpendicular to the direction in which the first electrode 126-1 and the second electrode 126-2 extend.
  • the orientation direction of the second alignment film 128-2 is perpendicular to the direction in which the third electrode 126-3 and the fourth electrode 126-4 extend. Therefore, in each liquid crystal cell 120, the orientation directions of the first alignment film 128-1 and the second alignment film 128-2 are perpendicular to each other.
  • the liquid crystal layer 130 can refract the light passing therethrough or change the polarization state of the light passing therethrough depending on the orientation state of the liquid crystal molecules. Nematic liquid crystals or the like are used as the liquid crystal of the liquid crystal layer 130.
  • the liquid crystal may be either positive type or negative type.
  • the liquid crystal layer 130 preferably contains a chiral agent that imparts a twist to the liquid crystal.
  • Fig. 7 and Fig. 8 are schematic end views for explaining the optical characteristics of one liquid crystal cell 120, and correspond to a state in which a voltage is not applied to the electrode 126 and a state in which a voltage is applied, respectively.
  • the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 130 are shown typically as circles or ellipses.
  • the liquid crystal molecules on the first substrate 122 side of the liquid crystal layer 130 are aligned in the x direction, and the liquid crystal molecules on the second substrate 124 side of the liquid crystal layer 130 are aligned in the y direction, according to the alignment direction of the alignment film 128. Therefore, in a non-electric field state in which no voltage is applied to any of the first electrode 126-1 to the fourth electrode 126-4, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 130 are aligned so as to be twisted 90° in the xy plane as they move from the first substrate 122 to the second substrate 124.
  • the polarization plane (the direction of the polarization axis or polarization component) of the light transmitted through the liquid crystal layer 130 rotates 90° according to the alignment direction of the liquid crystal molecules. In other words, the light transmitted through the liquid crystal layer 130 (more specifically, the polarization component of the transmitted light) is rotated.
  • the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 130 are oriented so as to be twisted 90° in the xy plane as they move from the first substrate 122 to the second substrate 124.
  • the liquid crystal molecules near the first substrate 122 are arranged in a convex arc shape relative to the first substrate 122 by the transverse electric field between the first electrode 126-1 and the second electrode 126-2, and the liquid crystal molecules near the second substrate 124 are arranged in a convex arc shape relative to the second substrate 124 by the transverse electric field between the third electrode 126-3 and the fourth electrode 126-4.
  • the liquid crystal molecules arranged in a convex arc shape have a refractive index distribution, and light having the same polarization axis as the orientation direction of the liquid crystal molecules is diffused.
  • the cell gap d which is the distance between the first substrate 122 and the second substrate 124, is sufficiently larger than the distance between two adjacent transparent electrodes (for example, 8 ⁇ m ⁇ d ⁇ 50 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m ⁇ d ⁇ 30 ⁇ m, and even more preferably 15 ⁇ m ⁇ d ⁇ 25 ⁇ m), so the electric field formed between the electrodes 126 does not have much effect on the liquid crystal molecules located near the center between the first substrate 122 and the second substrate 124.
  • the light emitted from the light source 102 contains a polarized component in the x direction (P polarized component) and a polarized component in the y direction (S polarized component), but for convenience, the light emitted from the light source 102 will be described below as being divided into light Lp having a P polarized component and light Ls having an S polarized component.
  • the polarization plane of light Lp incident from the first substrate 122 side is the same as the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 122 side, so the light Lp is diffused in the x direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see (1) in Figure 8).
  • the light Lp is rotated as it passes through the liquid crystal layer 130, and the polarization component changes from a P polarization component to an S polarization component.
  • the polarization plane of the S polarization component of light Lp is the same as the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 124 side, so the light Lp is diffused in the y direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see (2) in Figure 8).
  • the polarization plane of light Ls incident from the first substrate 122 side is different (perpendicular) to the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 122 side, so the light Ls is not diffused (see (3) in Figure 8).
  • the light Ls is rotated as it passes through the liquid crystal layer 130, and the polarization component changes from S polarization component to P polarization component.
  • the P polarization component of light Ls is different (perpendicular) to the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 124 side, so the light Ls is not diffused (see (4) in Figure 8).
  • the light Ls that passes through the first liquid crystal cell 120-1 can be diffused in the x and y directions by the second liquid crystal cell 120-2 using the same principle, so by using two overlapping liquid crystal cells 120, all of the polarized components can be diffused in the x and y directions.
  • the degree of diffusion (diffusion degree) can be changed by changing the voltage applied to the electrode 126, so by overlapping multiple liquid crystal cells 120 and controlling the voltage applied to each electrode 126, light can be diffused arbitrarily in the x and y directions.
  • the control device 150 is a device for determining a voltage to be applied to the electrode 126 of the liquid crystal cell 120 of the optical element 110 according to an input signal of a pulse width modulation method input from the input device 104, and for supplying an output signal of a pulse amplitude modulation method to the electrode 126.
  • the power source 106 is connected to the control device 150, thereby supplying power to the control device 150.
  • the power source 106 is configured to generate two different voltages V1 and V2 .
  • the power source 106 can generate voltages V1 and V2 of 3.3 V and 30 V, respectively.
  • the control device 150 includes a signal generating circuit section 160 and a voltage applying section 190.
  • the signal generating circuit section 160 is an integrated circuit having a calculation function, and operates based on a predetermined program.
  • the signal generating circuit section 160 is configured, for example, by a central processing unit (CPU), a microprocessor (MPU), an integrated circuit (IC), an application specific integrated circuit (ASIC), a field programmable gate array (FPGA), or the like.
  • the signal generating circuit section 160 may include a non-volatile memory such as a flash memory or a read-only memory in addition to a random access memory (RAM).
  • the signal generating circuit section 160 receives a voltage V1 from the power source 106, and performs calculation processing on an input signal input from the input device 104 according to a program.
  • the lighting device 100 is configured to independently control the diffusion of light from the light source 102 in two directions (x direction and y direction).
  • the input signal from the input device 104 includes two independent signals (a first signal and a second signal, shown as PWM X and PWM Y in FIG. 2) for diffusion in the x and y directions, and both signals are input to the control device 150 by pulse width modulation.
  • control device 150 When the control device 150 controls the light source 102, the control device 150 may be configured so that a signal (Int.) for controlling the intensity and color of the light from the light source 102 is input from the input device 104 to the signal generating circuit unit 160.
  • the signal Int. is also input as a pulse width modulated signal.
  • FIG. 9 shows a block diagram illustrating the configuration of the signal generation circuit section 160.
  • the signal generation circuit section 160 includes signal conversion sections (first signal conversion section 162-1, second signal conversion section 162-2) for processing the first signal and the second signal, respectively, and each signal conversion section 162 can include, as its main components, a counter circuit 164, a division circuit 166, a processing circuit 168, a filter circuit 170, a correction circuit 172, and a voltage calculation circuit 174 as an applied voltage calculation section.
  • the counter circuit 164 and the division circuit 166 calculate the duty ratio of the input signal input from the input device 104 to the signal generating circuit unit 160.
  • the duty ratio of the input signal is 1 (100%) or 0 (0%)
  • the potential of the input signal is all High or Low over a plurality of frame periods, so the duty ratio may not be calculated by the counter circuit 164 and the division circuit 166. Therefore, a signal indicating that the duty ratio is 1 or 0 is generated using the processing circuit 168, which is a circuit that performs exceptional processing.
  • the filter circuit 170 is a circuit that performs filtering on the duty ratio obtained as a result of the calculation to remove exceptional values, or to reduce the variation in the duty ratio caused by minute changes in the pulse width of the input signal for each frame.
  • the correction circuit 172 calculates the diffusion degree by referring to a lookup table that indicates the relationship between the duty ratio of the input signal and the diffusion degree, which is the degree to which the light from the light source 102 is diffused by the optical element 110.
  • the voltage calculation circuit 174 calculates and determines the voltage to be supplied to each electrode 126 based on the degree of diffusion, generates a voltage signal, and supplies it to the voltage application unit 190.
  • the lookup table is incorporated into the program that operates the signal generation circuit unit 160, or is stored in a non-volatile memory (not shown).
  • the voltage application section 190 includes a plurality of pairs of digital-analog conversion circuits (DAC) 192 and amplifier circuits (AMP) 194 corresponding to the electrodes 126 of the liquid crystal cell 120.
  • DAC digital-analog conversion circuits
  • AMP amplifier circuits
  • one channel (ch) is formed by a pair of digital-analog conversion circuits 192 and amplifier circuits 194, and each electrode 126 is connected to the channel formed by the pair of digital-analog conversion circuits 192 and amplifier circuits 194. Therefore, it is possible to supply voltages to the electrodes 126 independently.
  • the digital-analog conversion circuit 192 is connected to the signal generation circuit section 160 by a serial bus such as a serial peripheral interface (SPI).
  • SPI serial peripheral interface
  • the digital-analog conversion circuit 192 and amplifier circuit 194 are supplied with voltages V1 and V2 from the power supply 106, respectively.
  • the voltage signal output from the signal generation circuit section 160 is converted into a digital signal by the digital-analog conversion circuit 192, amplified by the amplifier circuit 194, and supplied to the electrode 126 as a pulse amplitude modulation signal.
  • the input signal which is a pulse width modulation signal, is used to input the diffusion degree of light from the light source 102 in the x and y directions, and in each frame period, a high potential (High) or a low potential (Low) is input from the input device 104 for a period corresponding to the diffusion degree.
  • the period of the frame period is 30 Hz to 120 Hz, and preferably 60 Hz to 120 Hz. When the period of one frame period is within the above range, the voltage applied to the electrode 126 can be maintained by the capacitance of the liquid crystal layer 130.
  • the control device 150 converts the duty ratio of this input signal (period of high potential/frame period) into the voltage amplitude ratio of the output signal of the pulse amplitude modulation method, and a voltage corresponding to the voltage amplitude ratio is applied to each electrode 126.
  • the input device 104 is provided with, for example, a slider or tab (knob) for specifying the diffusion degree of light, and the diffusion degree is input by the sliding amount of the slider or the rotation amount of the tab.
  • the input device 104 may further be configured to adjust the brightness and color of the light from the light source 102.
  • Figures 11 and 12 show an example of a flow chart illustrating this driving method.
  • the control device 150 uses a clock signal to determine at regular intervals (e.g., every 1/200 to 1/2000 of one frame period) whether the potential of the input signal is High or Low (S100). If it is determined that the potential of the input signal is High (S100: YES), the counter circuit 164 starts counting High (S102). At this time, if one frame period (i.e., the current frame period) has not yet elapsed, the High counter is incremented by one (S104).
  • step S112 a low potential, for example, is output to the processing circuit 168 as a flag potential indicating that the input signal has become low (S112). That is, in the flowchart shown in FIG. 11, if the process goes through step S108 and ends, it indicates that the input signal became low before the frame period ends. In this case, the process returns to the start of the flowchart, passes through S100, and then reaches the flowchart of FIG. 12. On the other hand, if the process passes through step S112 and then reaches the end, this indicates that the frame period has been completed, and the process returns to the start of the flowchart and the next frame period begins.
  • the low counter is started (Fig. 12, S120). If one frame period has not elapsed since the start of the frame period, the low counter is incremented by one (S122). In this case, it is also determined again at regular intervals whether the input signal is high or low (S124).
  • the input signal still maintains a low potential, it is determined again whether the frame period has elapsed (S121), and if the frame period has not elapsed (S121: NO), the low counter is incremented by one again (S122), and it is determined again whether the input signal is maintaining a low state (S124). If the duty ratio is greater than 0% and less than 100%, the input signal goes high before the frame period ends (S124: NO), so the counter number accumulated at the time the input signal goes high corresponds to the low period. This low period is output to the division circuit 166 (S126).
  • the duty ratio is calculated by the division circuit 166.
  • the sum of the High period obtained in step S108 and the Low period obtained in step S126 is output as the frame period, the ratio of the High period to the frame period is calculated as the duty ratio, and the potential corresponding to the duty ratio is output to the processing circuit 168 (S132).
  • the counter circuit 164 is reset (S134).
  • the duty ratio is neither 0% nor 100%, in the flowcharts shown in Figures 11 and 12, the process starts from the start of Figure 11 and reaches step S108, then goes through step S100 again, moves to the flowchart of Figure 12, and reaches step S134.
  • the frame period ends when step S134 is reached, and returns to the start of Figure 11 with the start of the next frame period.
  • the flow starting from Figure 11 passes through steps S100, S120, and S128 and reaches S130, and the frame period ends. Then, the process returns to the start of FIG. 11 with the start of the next frame period. Also, if the duty ratio is 100%, the flow starting from FIG. 11 passes through steps S100 and S110 and reaches S112, and the frame period ends. Then, the process returns to the start of FIG. 11 with the start of the next frame period.
  • the processing circuit 168 illustrated in FIG. 13 has an OR circuit 176, a first multiplexer 178, and a second multiplexer 180.
  • the two input terminals of the OR circuit 176 are connected to the counter circuit 164, and flag signals indicating that the input signals are fixed to High and Low, respectively, are input.
  • the output terminal of the OR circuit 176 is connected to the selection control input terminal of the second multiplexer 180. Therefore, when the input signal is fixed to High or Low, a High selection control signal is input to the second multiplexer 180.
  • the two input terminals and the selection control input terminal of the first multiplexer 178 are connected to the counter circuit.
  • a flag signal indicating that the input signal is fixed at a high potential is input to one input terminal and the selection control input terminal of the first multiplexer 178, and a flag signal indicating that the input signal is fixed at a low potential is input to the other input terminal.
  • One input terminal of the second multiplexer 180 is connected to the division circuit 166 and a potential corresponding to the duty ratio is input, and the other input terminal is connected to the output terminal of the first multiplexer 178.
  • the second multiplexer 180 outputs a potential corresponding to a duty ratio greater than 0% and less than 100% calculated by the division circuit 166.
  • the second multiplexer 180 outputs a potential indicating a duty ratio of 100%.
  • the second multiplexer 180 outputs a potential indicating a duty ratio of 0%.
  • the signal output from the processing circuit 168 is processed by the filter circuit 170 and the correction circuit 172 to determine the degree of diffusion. Based on this degree of diffusion, the voltage calculation circuit 174 calculates the voltage to be supplied to each electrode 126 and supplies it to the voltage application unit 190 as a voltage signal.
  • the voltage signal output from the signal generating circuit section 160 is digitally converted by the digital-to-analog conversion circuit 192, which results in the generation of an output signal that is a pulse amplitude modulated signal having an amplitude corresponding to the duty ratio of the input signal.
  • the voltage of this output signal is amplified by the amplifier circuit 194, and is supplied to the electrodes 126 of the liquid crystal cell 120 via each channel.
  • a pulse width modulation input signal input from the input device 104 is converted into a pulse amplitude modulation output signal, and this output signal can be used to control the optical element 110. This makes it possible to connect the lighting device to a wide range of devices regardless of the communication method.
  • a display device may be combined as appropriate by a person skilled in the art to add or remove components or modify the design, or to add or omit processes or modify conditions, and this is also within the scope of the present invention, provided that the gist of the present invention is maintained.

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Abstract

照明装置は、光源、光源上で互いに重なる少なくとも二つの液晶セルを含む光学素子、および光学素子を駆動する制御装置を備える。少なくとも二つの液晶セルの各々は、ストライプ状に交互に配置された複数の第１の電極と複数の第２の電極、複数の第１の電極と複数の第２の電極上の液晶層、および液晶層上に配置され、複数の第１の電極と複数の第２の電極と交差し、ストライプ状に交互に配置された複数の第３の電極と複数の第４の電極を有する。制御装置は、パルス幅変調方式の第１の入力信号と第２の入力信号が入力されるように構成される。制御装置はさらに、第１の入力信号と第２の入力信号を、デューティー比に応じてそれぞれパルス振幅方式の第１の出力信号と第２の出力信号に変換して光学素子に供給するように構成される。

Description

照明装置とその駆動方法
　本発明の実施形態の一つは、照明装置とその駆動方法に関する。例えば、本発明の実施形態の一つは、液晶の配向を利用して配光制御を行う照明装置とその駆動方法に関する。
　液晶に印加する電圧を制御することで液晶の配向を制御し、液晶層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が知られている。この光学素子を光源上に配置して液晶層の屈折率を制御することで光源からの光を拡散することができるため、配光が制御可能な照明装置を提供することができる（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０２１－１１７３４４号公報
　本発明の実施形態の一つは、新規な構造を有する照明装置とその駆動方法を提供することを課題の一つとする。例えば、本発明の実施形態の一つは、パルス幅変調方式の入力信号に基づいて配光制御可能な照明装置とその駆動方法を提供することを課題の一つとする。
　本発明の実施形態の一つは、照明装置である。この照明装置は、光源、光学素子、および光学素子を駆動する制御装置を備える。光学素子は、光源から射出される光を透過するように配置され、互いに重なる少なくとも二つの液晶セルを含む。少なくとも二つの液晶セルの各々は、ストライプ状に交互に配置された複数の第１の電極と複数の第２の電極、複数の第１の電極と複数の第２の電極上の液晶層、および液晶層上に配置され、複数の第１の電極と複数の第２の電極と交差し、ストライプ状に交互に配置された複数の第３の電極と複数の第４の電極を有する。制御装置は、光学素子による光の複数の第１の電極が延伸する方向と複数の第３の電極が延伸する方向への拡散の拡散度を指定するパルス幅変調方式の第１の入力信号と第２の入力信号が入力されるように構成される。制御装置はさらに、第１の入力信号と第２の入力信号を、デューティー比に応じてそれぞれパルス振幅方式の第１の出力信号と第２の出力信号に変換して光学素子に供給するように構成される。
　本発明の実施形態の一つは、照明装置の駆動方法である。照明装置は、光源、光学素子、および光学素子を制御する制御装置を備える。光学素子は、光源から射出される光を透過するように配置され、互いに重なる少なくとも二つの液晶セルを含む。少なくとも二つの液晶セルの各々は、ストライプ状に交互に配置された複数の第１の電極と複数の第２の電極、複数の第１の電極と複数の第２の電極上の液晶層、および液晶層上に配置され、複数の第１の電極と複数の第２の電極と交差し、ストライプ状に交互に配置された複数の第３の電極と複数の第４の電極を有する。この駆動方法は、光学素子による光の複数の第１の電極が延伸する方向と複数の第３の電極が延伸する方向への拡散の拡散度を指定するパルス幅変調方式の第１の入力信号と第２の入力信号を制御装置に入力すること、および第１の入力信号と第２の入力信号をデューティー比に応じてそれぞれパルス振幅方式の第１の出力信号と第２の出力信号に変換して光学素子に供給することを含む。
本発明の実施形態の一つに係る照明装置の模式的斜視図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置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平面図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置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平面図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の光学素子による光の拡散を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の光学素子による光の拡散を説明する模式的端面図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の制御装置の構成を示すブロック図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の駆動方法を示す模式図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の駆動方法の一例を説明するフローチャート。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の駆動方法の一例を説明するフローチャート。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の駆動回路に含まれる処理回路の等価回路。
　以下、本発明の各実施形態について、図面などを参照しつつ説明する。ただし、本発明は、そ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、形状など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。本明細書と各図において、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、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。同一、あるいは類似する複数の構造を総じて表す際にはこの符号が用いられ、これらを個々に表す際には符号の後にハイフンと自然数が加えられる。
　本明細書および請求項において、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「上に」と表記する場合、特に断りのない限りは、ある構造体に接するように、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。
　本明細書および請求項において、二つの構造体が「直交する」という表現は、二つの構造体が垂直（９０°）に交差する状態のみならず、９０°±１０°の角度で交差する状態も含む。二つの構造体が「平行である」という表現は、二つの構造体の延伸方向が０°±１０°の角度である状態を含む。
　以下、本発明の実施形態の一つに係る照明装置１００とその駆動方法について説明する。
１．照明装置の構成
　図１は、本発明の実施形態の一つに係る照明装置１００の構成を示す模式的斜視図である。図１に示すように、照明装置１００は、光学素子１１０と光源１０２とともに、図１では示されない制御装置を備える。照明装置１００はさらに、光学素子１１０を制御するための信号を出力して制御装置１５０に入力するための入力装置（図１では示されない）を含んでもよい。入力装置は、さらに、制御装置を介して、または直接光源１０２の光の強度を制御可能なように構成してもよい。
　光源１０２は、光学素子１１０に対して光を射出するように構成、配置される。光源１０２に含まれる発光素子に制約はなく、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）や冷陰極管などが例示される。
　光学素子１１０は光源１０２上に配置され、光源１０２が射出する光を透過するように配置される。光学素子１１０は、光源１０２上で互いに重なる少なくとも二つの液晶セル１２０を含む。光学素子１１０に含まれる液晶セル１２０の数は３以上でもよく、図１に示される光学素子１１０では、光源１０２に近い方から順に４つの液晶セル（第１の液晶セル１２０－１、第２の液晶セル１２０－２、第３の液晶セル１２０－３、および第４の液晶セル１２０－４）が光源１０２上に配置されている。以下の説明では、４つの液晶セル１２０を含む光学素子１１０を有する照明装置１００を例として説明を行う。また、光源１０２から光学素子１１０へ向かう方向をｚ方向とする。
　光源１０２から射出された光は、第１の液晶セル１２０－１に入射され、第４の液晶セル１２０－４から射出される。後述するように、照明装置１００では、光学素子１１０に含まれる液晶セル１２０によって光の拡散が制御され、光学素子１１０から射出される光の配光を変化させることができる。すなわち、光源１０２からの光を加工し、光が対象物を照射する面（照射面）の形状を変化させることができる。
　図２に照明装置１００の構成を示すブロック図を示す。図１、図２に示すように、各液晶セル１２０はフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などのコネクタ１０８に接続され、コネクタ１０８を介して制御装置１５０と接続される。これにより、制御装置１５０によって光学素子１１０が制御される。制御装置１５０は光源１０２と接続されて光源１０２を制御するように構成してもよく、図示しないが、上述したように光源１０２は入力装置１０４によって直接制御されてもよい。以下、制御装置１５０と光学素子１１０について、詳細に説明する。
２．光学素子
　図１の鎖線Ａ－Ａ´とそれに直交する鎖線Ｂ－Ｂ´に沿った光学素子１１０の端面の模式図をそれぞれ図３と図４に示す。これらの図に示すように、第１の液晶セル１２０－１から第４の液晶セル１２０－４の各々は、互いに対向する第１の基板１２２と第２の基板１２４を備え、これらの間に、複数の第１の電極１２６－１、複数の第２の電極１２６－２、複数の第３の電極１２６－３、複数の第４の電極１２６－４、第１の配向膜１２８－１、および第２の配向膜１２８－２が設けられる。複数の第１の電極１２６－１と複数の第２の電極１２６－２は第１の基板１２２上に設けられ、これらの電極上に第１の配向膜１２８－１が形成される。複数の第３の電極１２６－３と複数の第４の電極１２６－４は第２の基板１２４の下に設けられ、第２の基板１２４と第２の配向膜１２８－２の間に配置される。第１の基板１２２と第２の基板１２４はシール材１３２によって互いに固定され、第１の基板１２２、第２の基板１２４、およびシール材１３２に囲まれる空間内に液晶層１３０が封止される。隣り合う液晶セル１２０の間には、可視光を透過する接着剤１３４が設けられ、これにより、隣り合う液晶セル１２０が互いに固定される。接着剤１３４として、例えば、アクリル樹脂系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤などを用いることができる。
（１）基板
　第１の基板１２２と第２の基板１２４は、光源１０２が射出する光のうち少なくとも可視光を透過するように構成される。例えば、第１の基板１２２と第２の基板１２４として、ガラス基板や石英基板などの透光性を有する基板が用いられる。第１の基板１２２と第２の基板１２４は、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリシロキサンなどの透光性を有する高分子を含んでもよい。複数の液晶セル１２０は、第１の基板１２２と第２の基板１２４の法線がｚ方向であり、主面がｘｙ平面となるように光源１０２上に配置されることが好ましい。
（２）電極
　電極１２６の各々は、液晶層１３０に横電界を形成するための電極として機能する。電極１２６には、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）などの可視光を透過する導電性酸化物が用いられる。あるいは、電極１２６はアルミニウムやタンタル、モリブデン、タングステンなどの金属またはその合金を含んでもよいが、可視光に対する透光性を確保するため、複数の開口を有するメッシュ状に電極１２６を形成することが好ましい。
　図３と図４から理解されるように、第１の電極１２６－１と第２の電極１２６－２はストライプ状に配置され、互いに平行であり、かつ、交互に設けられる。したがって、隣り合う第１の電極１２６－１の間に一つの第２の電極１２６－２が配置され、隣り合う第２の電極１２６－２の間に一つの第１の電極１２６－１が配置される。同様に、第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４もストラプ状に配置され、互いに平行であり、かつ、交互に設けられる。したがって、隣り合う第３の電極１２６－３の間に一つの第４の電極１２６－４が配置され、隣り合う第４の電極１２６－４の間に一つの第３の電極１２６－３が配置される。ただし、第１の電極１２６－１と第２の電極１２６－２が延伸する方向は、第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４が延伸する方向と交差または直交する。
　ここで、第１の液晶セル１２０－１と第２の液晶セル１２０－２の間では、第１の電極１２６－１と第２の電極１２６－２の延伸方向は互いに同一であり、第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４の延伸方向も互いに同一である。第３の液晶セル１２０－３と第４の液晶セル１２０－４の間でもこれらの関係は同じである。しかしながら、第２の液晶セル１２０－２と第３の液晶セル１２０－３の間では、第１の電極１２６－１（または第２の電極１２６－２）の延伸方向は互いに直交し、第３の電極１２６－３（または第４の電極１２６－４）の延伸方向も互いに直交する。図示しないが、光学素子１１０が二つの液晶セル１２０で構成される場合には、これらの液晶セル１２０の間で第１の電極１２６－１（または第２の電極１２６－２）の延伸方向は互いに同一であり、第３の電極１２６－３（または第４の電極１２６－４）の延伸方向も互いに同一となるように光学素子１１０を構成すればよい。以下、図３と図４に示すように、第１の液晶セル１２０－１の第１の電極１２６－１と第２の電極１２６－２が延伸する方向をｙ方向、第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４が延伸する方向をｘ方向として説明を続ける。
　一例として、図５と図６に液晶セル１２０の第１の基板１２２と第２の基板１２４上に形成される電極１２６のパターンを示す模式的平面図をそれぞれ示す。図５に示すように、第１の基板１２２上には、ストライプ状に配置される複数の第１の電極１２６－１と複数の第２の電極１２６－２が設けられる。複数の第１の電極１２６－１は互いに電気的に接続され、櫛歯形状のパターンを形成する。同様に、複数の第２の電極１２６－２も互いに電気的に接続され、櫛歯形状のパターンを形成する。第１の電極１２６－１と第２の電極１２６－２の櫛歯パターンは、第１の基板１２２の一つの辺まで延伸し、コネクタ１０８（図１参照。）と電気的に接続される。第１の基板１２２上には、第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４とコネクタ１０８との電気的接続のための接続配線１４４、１４６が設けられる。
　同様に、ストライプ状に配置される複数の第３の電極１２６－３と複数の第４の電極１２６－４が第２の基板１２４上に設けられる。複数の第３の電極１２６－３は互いに電気的に接続されて櫛歯形状のパターンを形成し、複数の第４の電極１２６－４も互いに電気的に接続されて櫛歯形状のパターンを形成する（図６参照。なお、図６は分かり易さを優先して図５と同じようにＺ＋方向から平面視した状態を示し、基板ごしに設けられることとなる各電極は実線で示している）。第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４の櫛歯パターンは第２の基板１２４の一つの辺まで延伸し、端子１４０、１４２を形成する。第１の基板１２２と第２の基板１２４が貼り合わせられると、端子１４０、１４２が図示しない導通材料を介して接続配線１４４、１４６とそれぞれ電気的に接続される。このため、第１の基板１２２上に配置されるコネクタ１０８を介して制御装置１５０から全ての電極１２６に電圧が印加され、液晶セル１２０を駆動することができる。他の液晶セル１２０についても同様である。したがって、複数の液晶セル１２０は、それぞれ独立して駆動することができる。
（３）配向膜
　各液晶セル１２０において、第１の配向膜１２８－１は複数の第１の電極１２６－１と複数の第２の電極１２６－２を覆い、第２の配向膜１２８－２は複数の第３の電極１２６－３と複数の第４の電極１２６－４を覆う。配向膜１２８はポリイミドなどの高分子を含む。各配向膜１２８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、これにより、液晶層１３０に含まれる液晶分子を一定の方向に揃えるように機能する。以下、配向膜１２８が液晶分子をその長手方向が揃うように配向させる方向を配向方向と呼ぶ。
　各液晶セル１２０において、第１の配向膜１２８－１の配向方向は、第１の電極１２６－１と第２の電極１２６－２が延伸する方向に対して直交する。同様に、第２の配向膜１２８－２の配向方向は、第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４が延伸する方向に対して直交する。したがって、各液晶セル１２０において、第１の配向膜１２８－１と第２の配向膜１２８－２の配向方向は互いに直交する。
（４）液晶層
　液晶層１３０は、液晶分子の配向状態に応じて透過する光を屈折させ、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１３０の液晶として、ネマティック液晶などが用いられる。液晶はポジ型でもネガ型でもよい。液晶層１３０には、液晶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。
（５）配光の制御
　光学素子１１０を用いる配光の制御について、図７と図８を用いて説明する。図７と図８は、一つの液晶セル１２０の光学特性を説明するための模式的端面図であり、それぞれ電極１２６に電圧が印加されていない状態と印加されている状態に相当する。図中、液晶層１３０に含まれる液晶分子は円または楕円で模式的に示されている。
　図７に示すように、配向膜１２８の配向方向に従い、液晶層１３０の第１の基板１２２側の液晶分子はｘ方向に配向し、液晶層１３０の第２の基板１２４側の液晶分子はｙ方向に配向する。そのため、第１の電極１２６－１から第４の電極１２６－４のいずれにも電圧が印加されていない無電界状態では、液晶層１３０内の液晶分子は、第１の基板１２２から第２の基板１２４に向かうに従ってｘｙ面内で９０°捩じれるように配向する。また、液晶層１３０を透過する光は、液晶分子の配向方向に従って、偏光面（偏光軸または偏光成分の向き）が９０°回転する。すなわち、液晶層１３０を透過する光（より具体的には、当該透過光の偏光成分）は旋光する。
　隣り合う電極１２６間で電位差が生じるように第１の電極１２６－１から第４の電極１２６－４に電圧が印加されると、隣り合う２つの電極１２６間に横電界が発生する。その結果、図８に示すように、液晶層１３０内の液晶分子は、第１の基板１２２から第２の基板１２４に向かうにつれてｘｙ面内に９０°捩じれるように配向する。これと同時に、第１の基板１２２側近傍の液晶分子は、第１の電極１２６－１と第２の電極１２６－２間の横電界によって第１の基板１２２に対して凸円弧状に配列し、第２の基板１２４側近傍の液晶分子は、第３の電極１２６－３と第４の電極１２６－４間の横電界によって第２の基板１２４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軸を有する光が拡散される。なお、第１の基板１２２と第２の基板１２４の間の間隔であるセルギャップｄは、隣り合う２つの透明電極間の距離よりも十分に大きい（例えば、８μｍ≦ｄ≦５０μｍ、より好ましくは１０μｍ≦ｄ≦３０μｍ、さらに好ましくは１５μｍ≦ｄ≦２５μｍ）ため、第１の基板１２２と第２の基板１２４との間の中央近傍に位置する液晶分子には上記電極１２６間に形成される電界はあまり影響しない。
　光源１０２から射出された光は、ｘ方向の偏光成分（Ｐ偏光成分）およびｙ方向の偏光成分（Ｓ偏光成分）を含むが、以下、便宜上、光源１０２から射出された光を、Ｐ偏光成分を有する光ＬｐとＳ偏光成分を有する光Ｌｓとに分けて説明する。
　第１の基板１２２側から入射する光Ｌｐの偏光面は、第１の基板１２２側の液晶分子の配向方向と同じであるため、光Ｌｐは、液晶分子の屈折率分布に従ってｘ方向に拡散される（図８中の（１）参照。）。また、光Ｌｐは液晶層１３０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。光ＬｐのＳ偏光成分の偏光面は、第２の基板１２４側の液晶分子の配向方向と同じであるため、光Ｌｐは液晶分子の屈折率分布に従ってｙ方向に拡散される（図８中の（２）参照。）。
　一方、第１の基板１２２側から入射する光Ｌｓの偏光面は、第１の基板１２２側の液晶分子の配向方向と異なる（直交する）ため、光Ｌｓは拡散されない（図８中の（３）参照。）。また、光Ｌｓは液晶層１３０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。光ＬｓのＰ偏光成分は、第２の基板１２４側の液晶分子の配向方向と異なる（直交する）ため、光Ｌｓは拡散されない（図８中の（４）参照。）。
　このように、一つの液晶セル１２０を光が通過することで、一方の偏光成分が選択的に拡散する。図示しないが、第１の液晶セル１２０－１を通過した光Ｌｓは、第２の液晶セル１２０－２によって同様の原理でｘ方向とｙ方向に拡散することができるので、互いに重なる二つの液晶セル１２０を用いることで、全ての偏光成分をｘ方向とｙ方向に拡散することができる。また、電極１２６に印加される電圧を変化させることで拡散の程度（拡散度）も変化させることができるので、複数の液晶セル１２０を重ね、それぞれの電極１２６に印加される電圧を制御することで、ｘ方向とｙ方向において光を任意に拡散することができる。その結果、光源１０２からの光の照射面の形状を、円、楕円、十字など、様々な形状に変形することが可能となる。
３．制御装置および制御装置を用いる照明装置の駆動方法
（１）制御装置の構成
　制御装置１５０は、入力装置１０４から入力されるパルス幅変調方式の入力信号に従って、光学素子１１０の液晶セル１２０の電極１２６に対して印加する電圧を決定し、パルス振幅変調方式の出力信号を電極１２６に供給するための装置である。図２のブロック図に示すように、制御装置１５０には電源１０６が接続され、これにより、電力が制御装置１５０に供給される。電源１０６は、異なる二つの電圧Ｖ１とＶ２を生成するように構成される。例えば、電源１０６は、それぞれ３．３Ｖと３０Ｖの電圧Ｖ１とＶ２を生成することができる。
　制御装置１５０は、信号生成回路部１６０と電圧印加部１９０を含む。信号生成回路部１６０は、演算機能を有する集積回路であり、所定のプログラムに基づいて動作する。信号生成回路部１６０は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）、集積回路（ＩＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などによって構成される。信号生成回路部１６０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のほか、フラッシュメモリやリードオンリーメモリなどの不揮発性メモリを含んでもよい。信号生成回路部１６０は、電源１０６から電圧Ｖ１の供給を受けるとともに、プログラムに従って入力装置１０４から入力される入力信号に対して演算処理を行う。上述したように、照明装置１００は、光源１０２からの光の拡散の制御を二つの方向（ｘ方向とｙ方向）で独立に行うように構成される。このため、入力装置１０４からの入力信号はｘ方向とｙ方向の拡散のための独立した二つの信号（第１の信号と第２の信号であり、図２ではＰＷＭ　ＸとＰＷＭ　Ｙで示される。）を含み、いずれの信号もパルス幅変調方式で制御装置１５０に入力される。なお、制御装置１５０が光源１０２を制御する場合には、光源１０２からの光の強度や色を制御するための信号（Ｉｎｔ．）が入力装置１０４から信号生成回路部１６０に入力されるように制御装置１５０を構成してもよい。信号Ｉｎｔ．もパルス幅変調の信号として入力される。
　図９に信号生成回路部１６０の構成を示すブロック図を示す。信号生成回路部１６０は、それぞれ第１の信号と第２の信号を処理するための信号変換部（第１の信号変換部１６２－１、第２の信号変換部１６２－２）を備え、各信号変換部１６２は、主な構成として、カウンタ回路１６４、除算回路１６６、処理回路１６８、フィルタ回路１７０、補正回路１７２、および印加電圧計算部としての電圧計算回路１７４を備えることができる。
　カウンタ回路１６４と除算回路１６６によって、入力装置１０４から信号生成回路部１６０に入力される入力信号のデューティー比が計算される。なお、入力信号のデューティー比が１（１００％）または０（０％）の場合、複数のフレーム期間にわたって入力信号の電位は全てＨｉｇｈまたはＬｏｗであるため、ディーティー比をカウンタ回路１６４と除算回路１６６で求めることができないことがある。そこで、例外的な処理を行う回路である処理回路１６８を用いてディーティー比が１または０であることを示す信号を生成する。フィルタ回路１７０は、計算の結果得られるデューティー比に対してフィルタ処理を行い、例外的な値を除去する、あるいは入力信号のフレームごとのパルス幅の微小変化がもたらすデューティー比のばらつきを低減するための処理などを行う回路である。この処理として、例えばメジアンフィルタ処理や平均化フィルタ処理が挙げられる。補正回路１７２は、入力信号のディーティー比と光源１０２からの光が光学素子１１０によって拡散される程度である拡散度の関係を示すルックアップテーブルを参照して拡散度を求める。電圧計算回路１７４は、拡散度に基づいて各電極１２６に供給する電圧を計算・決定し、電圧信号を生成して電圧印加部１９０に供給する。ルックアップテーブルは、信号生成回路部１６０を動作するプログラムに組み込まれる、あるいは、図示しない不揮発性メモリに格納される。
　電圧印加部１９０（図９および図２参照）は、液晶セル１２０の各電極１２６に対応する複数対のデジタルアナログ変換回路（ＤＡＣ）１９２と増幅回路（ＡＭＰ）１９４を含む。換言すると、一対のデジタルアナログ変換回路１９２と増幅回路１９４によって一つのチャネル（ｃｈ）が形成され、各電極１２６は一対のデジタルアナログ変換回路１９２と増幅回路１９４が形成するチャネルに接続される。このため、電極１２６に対し、それぞれ独立して電圧を供給することができる。デジタルアナログ変換回路１９２は、例えばシリアル・ペリフェラル・インタフェース（ＳＰＩ）などのシリアルバスによって信号生成回路部１６０と接続される。デジタルアナログ変換回路１９２および増幅回路１９４には、それぞれ、電源１０６から電圧Ｖ１およびＶ２が供給される。信号生成回路部１６０から出力された電圧信号は、デジタルアナログ変換回路１９２によってデジタル信号に変換され、増幅回路１９４によって増幅され、パルス振幅変調信号として電極１２６に供給される。
（２）照明装置の駆動方法
　上述したように、入力装置１０４から入力される第１の入力信号と第２の入力信号が制御装置１５０で処理されるが、これらの処理は同一であるため、一つの入力信号を用いて照明装置１００の駆動方法を説明する。
　図１０に示すように、照明装置１００では、光源１０２からの光のｘ方向とｙ方向の拡散度の入力には、パルス幅変調信号である入力信号が用いられ、各フレーム期間において、拡散度に応じた期間、高電位（Ｈｉｇｈ）または低電位（Ｌｏｗ）が入力装置１０４から入力される。フレーム期間の周期は３０Ｈｚ以上１２０Ｈｚ以下であり、好ましくは、６０Ｈｚ以上１２０Ｈｚ以下である。１フレーム期間の周期が上記範囲であるとき、液晶層１３０の容量によって、電極１２６に印加された電圧を保持することができる。制御装置１５０により、この入力信号のデューティー比（高電位の期間／フレーム期間）がパルス振幅変調方式の出力信号の電圧振幅比に変換され、電圧振幅比に相当する電圧が各電極１２６に印加される。入力装置１０４には、例えば光の拡散度を指定するためのスライダーやタブ（つまみ）が設けられ、スライダーのスライド量やタブの回転量によって拡散度の入力が行われる。入力装置１０４はさらに、光源１０２からの光の輝度や色を調整できるように構成されてもよい。
　図１１と図１２に本駆動方法を示すフローチャートの一例を示す。制御装置１５０では、一つのフレーム期間が開始したのち、クロック信号を利用して入力信号の電位がＨｉｇｈであるかＬｏｗであるかが一定間隔（例えば、１フレーム期間の１／２００から１／２０００の期間ごと）で判断される（Ｓ１００）。ここで、当該入力信号の電位がＨｉｇｈであると判断されると（Ｓ１００：ＹＥＳ）、カウンタ回路１６４においてＨｉｇｈのカウンタが開始される（Ｓ１０２）。この時、１フレーム期間（すなわち、当該フレーム期間）が経過していない場合には、Ｈｉｇｈのカウンタを一つ増大（インクリメント）させる（Ｓ１０４）。
　引き続き、当該フレーム期間の開始から一定間隔で入力信号がＨｉｇｈの電位を維持しているか否かを判断する（Ｓ１０６）。入力信号の電位が依然としてＨｉｇｈである場合には、当該フレーム期間が経過したか否かを再度判断し（Ｓ１０３）、当該フレーム期が経過していない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）には、再度Ｈｉｇｈのカウンタを一つインクリメントさせ（Ｓ１０４）、再度入力信号がＨｉｇｈ状態を維持しているか否かを判断する（Ｓ１０６）。そして、デューティー比が０％より大きく１００％未満であれば、当該フレーム期間が経過する前に入力信号の電位はＬｏｗとなる（Ｓ１０６：ＮＯ）ので、入力信号の電位がＬｏｗになった時点において積算されたカウンタの数がＨｉｇｈの期間に対応する。このＨｉｇｈの期間はカウンタ回路１６４から除算回路１６６に出力される（Ｓ１０８）。
　一方、デューティー比が１００％の場合には、１フレーム期間に亘ってＬｏｗの信号は入力されない（フレーム期間に亘ってＨｉｇｈ電位が維持される）。このため、上記ステップＳ１０３～Ｓ１０６のループが当該フレーム期間に亘って繰り返される。そして、当該フレーム期間が経過すると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、入力信号が常にＨｉｇｈであることを示すため、Ｈｉｇｈが固定されたとしてフラグを立て、それを示すフラグ電位として例えばＨｉｇｈの電位を処理回路１６８に出力する（Ｓ１１０）。処理回路１６８における処理は後述する。その後、依然として入力信号がＨｉｇｈを維持する場合にはフラグは維持されるが、次に入力信号がＬｏｗとなった時にフラグは解除され、入力信号がＬｏｗとなったことを示すためのフラグ電位として例えばＬｏｗの電位を処理回路１６８に出力する（Ｓ１１２）。すなわち、図１１に示すフローチャートにおいては、ステップＳ１０８を経て終了に至る場合、フレーム期間が終了する前に入力信号がＬｏｗとなったことを示す。この場合、再び当該フローチャートの開始に戻り、Ｓ１００を経て図１２のフローチャートに至る。他方、ステップＳ１１２を経て終了に至る場合、フレーム期間が完了していることを示し、本フローチャートの開始に戻るとともに次フレーム期間が開始する。
　また、フレーム期間の開始時に入力信号の電位がＬｏｗで維持されている場合、または、上述のように一つのフレーム期間の間に入力信号の電位がＨｉｇｈからＬｏｗに変化する時（Ｓ１００：Ｎｏ）には、Ｌｏｗのカウンタが開始される（図１２、Ｓ１２０）。当該フレーム期間の開始から１フレーム期間が経過していない場合には、Ｌｏｗのカウンタを一つ増大（インクリメント）させる（Ｓ１２２）。この場合も、一定間隔で入力信号がＨｉｇｈかＬｏｗかを再度判断する（Ｓ１２４）。入力信号が依然としてＬｏｗの電位を維持している場合には、当該フレーム期間が経過したか否かを再度判断し（Ｓ１２１）、当該フレーム期間が経過していない場合（Ｓ１２１：ＮＯ）には、再度Ｌｏｗのカウンタを一つインクリメントさせ（Ｓ１２２）、再度入力信号がＬｏｗ状態を維持しているか否かを判断する（Ｓ１２４）。デューティー比が０％よりも大きく１００％未満であれば、当該フレーム期間が終わる前に入力信号はＨｉｇｈとなる（Ｓ１２４：ＮＯ）ので、入力信号がＨｉｇｈとなった時点において積算されたカウンタの数がＬｏｗの期間に対応する。このＬｏｗの期間は除算回路１６６に出力される（Ｓ１２６）。
　一方、デューティー比が０％の場合には、当該フレーム期間においてＨｉｇｈの信号は入力されないので、当該フレーム期間が経過すると、当該フレームでは入力信号が常にＬｏｗであることを示すため、Ｌｏｗが固定されたとしてフラグを立て、それを示すフラグ電位として例えばＨｉｇｈの電位を処理回路１６８に出力する（Ｓ１２８）。処理回路１６８における処理は後述する。その後、依然として入力信号がＬｏｗを維持する場合にはフラグは固定されるが、次に入力信号がＨｉｇｈとなった時にフラグは解除され、入力信号がＨｉｇｈとなったことを示すためのフラグ電位として例えばＬｏｗの電位を処理回路１６８に出力する（Ｓ１３０）。
　デューティー比の計算は除算回路１６６で行われる。ステップＳ１０８で得られるＨｉｇｈの期間とステップＳ１２６で得られるＬｏｗの期間の和がフレーム周期として出力され、フレーム期間に対するＨｉｇｈの期間の比がデューティー比として計算され、デューティー比に対応する電位が処理回路１６８に出力される（Ｓ１３２）。その後、カウンタ回路１６４がリセットされる（Ｓ１３４）。このように、デューティー比が０％でなく、かつ１００％でない場合、図１１および図１２に示すフローチャートにおいては、図１１の開始から始まってステップＳ１０８に至った後、再度ステップＳ１００を経由した後に図１２のフローチャートに移り、ステップＳ１３４に至る。そして、当該ステップＳ１３４に至ってフレーム期間が終了し、次フレーム期間の開始とともに図１１の開始に戻る。また、デューティー比が０％の場合、図１１から始まるフローはステップＳ１００、Ｓ１２０、Ｓ１２８を経てＳ１３０に至るとともに、フレーム期間が終了する。その後、次フレーム期間の開始とともに図１１の開始に戻る。また、デューティー比が１００％の場合、図１１から始まるフローはステップＳ１００、Ｓ１１０を経てＳ１１２に至るとともに、フレーム期間が終了する。その後、次フレーム期間の開始とともに図１１の開始に戻る。
　デューティー比が１００％または０％の場合には、処理回路１６８において例外処理が行われる。処理回路１６８の等価回路の一例を図１３に示す。図１３に例示された処理回路１６８は、ＯＲ回路１７６、第１のマルチプレクサ１７８、および第２のマルチプレクサ１８０を有している。ＯＲ回路１７６の二つの入力端子はカウンタ回路１６４と接続され、それぞれ入力信号がＨｉｇｈとＬｏｗに固定されたことを示すフラグ信号が入力される。ＯＲ回路１７６の出力端子は第２のマルチプレクサ１８０の選択制御入力端子と接続される。このため、入力信号がＨｉｇｈまたはＬｏｗに固定されている場合、Ｈｉｇｈの選択制御信号が第２のマルチプレクサ１８０に入力される。第１のマルチプレクサ１７８の二つの入力端子と選択制御入力端子はカウンタ回路と接続される。第１のマルチプレクサ１７８の一方の入力端子と選択制御入力端子に入力信号がＨｉｇｈの電位で固定されたことを示すフラグ信号が入力され、他方の入力端子には入力信号がＬｏｗの電位で固定されたことを示すためのフラグ信号が入力される。第２のマルチプレクサ１８０の一方の入力端子は除算回路１６６と接続されてデューティー比に対応する電位が入力され、他方の入力端子は第１のマルチプレクサ１７８の出力端子と接続される。
　このため、入力信号の電位がＨｉｇｈまたはＬｏｗで固定されたことを示すフラグ信号が入力されない場合には、第２のマルチプレクサ１８０からは、除算回路１６６で計算された０％より大きく１００％未満のデューティー比に相当する電位が出力される。一方、入力信号の電位がＨｉｇｈで固定されたことを示すフラグ信号がＯＲ回路１７６に入力された場合には、第２のマルチプレクサ１８０からは、デューティー比が１００％を示す電位が出力される。逆に、入力信号の電位がＬｏｗで固定されたことを示すフラグ信号がＯＲ回路１７６に入力された場合には、第２のマルチプレクサ１８０からは、デューティー比が０％を示す電位が出力される。なお、処理回路１６８の構成は上記の構成に限られず、上述した機能が実現できる回路であれば、任意の構成の回路を用いてもよい。
　以上の処理の後、処理回路１６８から出力された信号はフィルタ回路１７０と補正回路１７２によって処理され、拡散度が決定される。この拡散度に基づいて電圧計算回路１７４が各電極１２６に供給する電圧を計算し、電圧信号として電圧印加部１９０に供給する。
　信号生成回路部１６０から出力された電圧信号は、デジタルアナログ変換回路１９２によってデジタル変換され、その結果、入力信号のデューティー比に対応する振幅を有するパルス振幅変調信号である出力信号が生成する。この出力信号は増幅回路１９４によって電圧が増幅され、各チャネルを介して液晶セル１２０の電極１２６に供給される。
　以上述べたように、本発明の実施形態の一つに係る照明装置では、入力装置１０４から入力されるパルス幅変調方式の入力信号がパルス振幅変調方式の出力信号に変換され、この出力信号を用いて光学素子１１０を制御することができる。このため、通信方式よらず幅広い機器に照明装置を接続できるようになる。
　本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、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。
　上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測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。
　１００：照明装置、１０２：光源、１０４：入力装置、１０６：電源、１０８：コネクタ、１１０：光学素子、１２０：液晶セル、１２０－１：第１の液晶セル、１２０－２：第２の液晶セル、１２０－３：第３の液晶セル、１２０－４：第４の液晶セル、１２２：第１の基板、１２４：第２の基板、１２６：電極、１２６－１：第１の電極、１２６－２：第２の電極、１２６－３：第３の電極、１２６－４：第４の電極、１２８：配向膜、１２８－１：第１の配向膜、１２８－２：第２の配向膜、１３０：液晶層、１３２：シール材、１３４：接着剤、１４０：端子、１４２：端子、１４４：接続配線、１４６：接続配線、１５０：制御装置、１６０：信号生成回路部、１６２：信号変換部、１６２－１：第１の信号変換部、１６２－２：第２の信号変換部、１６４：カウンタ回路、１６６：除算回路、１６８：処理回路、１７０：フィルタ回路、１７２：補正回路、１７４：電圧計算回路、１７６：ＯＲ回路、１７８：第１のマルチプレクサ、１８０：第２のマルチプレクサ、１９０：電圧印加部、１９２：デジタルアナログ変換回路、１９４：増幅回路
 

Claims (14)

  1. 　光源、
    　前記光源から射出される光を透過するように配置され、互いに重なる少なくとも二つの液晶セルを含む光学素子、および
    　前記光学素子を制御する制御装置を備え、
    　前記少なくとも二つの液晶セルの各々は、
    　　ストライプ状に交互に配置された複数の第１の電極と複数の第２の電極、
    　　前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極上の液晶層、および
    　　前記液晶層上に配置され、前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極と交差し、ストライプ状に交互に配置された複数の第３の電極と複数の第４の電極を有し、
    　前記制御装置は、
    　　前記光学素子による前記光の前記複数の第１の電極が延伸する方向と前記複数の第３の電極が延伸する方向への拡散の拡散度を指定するパルス幅変調方式の第１の入力信号と第２の入力信号が入力され、
    　　前記第１の入力信号と前記第２の入力信号を前記第１の入力信号と前記第２の入力信号のデューティー比に応じてそれぞれパルス振幅方式の第１の出力信号と第２の出力信号に変換して前記光学素子に供給するように構成される、照明装置。
  2. 　前記少なくとも二つの液晶セルは、前記光源側から配置される第１の液晶セル、第２の液晶セル、第３の液晶セル、および第４の液晶セルを含み、
    　前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの前記複数の第１の電極が延伸する前記方向は、前記第３の液晶セルと前記第４の液晶セルの前記複数の第１の電極が延伸する前記方向と交差する、請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記制御装置は、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号の各々の前記デューティー比を計算するように構成される信号変換部を含む、請求項１に記載の照明装置。
  4. 　前記信号変換部は、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号の各々について、
    　　前記デューティー比を計算するカウンタ回路と除算回路、
    　　前記デューティー比が０または１の時の例外処理を行う処理回路、
    　　前記デューティー比に対してフィルタ処理を行うフィルタ回路、
    　　ルックアップテーブルを参照して前記フィルタ処理された前記デューティー比から前記拡散度を決定する補正回路を有する、請求項３に記載の照明装置。
  5. 　前記処理回路は、ＯＲ回路、第１のマルチプレクサ、および第２のマルチプレクサを有し、
    　前記ＯＲ回路の二つの入力端子は前記カウンタ回路と接続され、出力端子は前記第２のマルチプレクサの選択制御入力端子と接続され、
    　前記第１のマルチプレクサの二つの入力端子と選択制御入力端子は前記カウンタ回路と接続され、
    　前記第２のマルチプレクサの一方の入力端子は前記除算回路と接続され、他方の入力端子は前記第１のマルチプレクサの出力端子と接続される、請求項４に記載の照明装置。
  6. 　前記制御装置は、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号の各々について、前記拡散度に基づいて前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の振幅を計算するように構成される印加電圧計算部、ならびに
    　前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の前記振幅に応じて前記光学素子に電圧を印加する電圧印加部を含む、請求項１に記載の照明装置。
  7. 　前記電圧印加部は、前記少なくとも二つの液晶セルの前記複数の第１の電極、前記複数の第２の電極、前記複数の第３の電極、および前記複数の第４の電極のそれぞれに接続される複数のデジタルアナログ変換器と複数の増幅器を備える、請求項６に記載の照明装置。
  8. 　照明装置の駆動方法であり、
    　前記照明装置は、
    　　光源、
    　　前記光源から射出される光を透過するように配置され、互いに重なる少なくとも二つの液晶セルを含む光学素子、および
    　前記光学素子を制御する制御装置を備え、
    　前記少なくとも二つの液晶セルの各々は、
    　　ストライプ状に交互に配置された複数の第１の電極と複数の第２の電極、
    　　前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極上の液晶層、および
    　　前記液晶層上に配置され、前記複数の第１の電極と前記複数の第２の電極と交差し、ストライプ状に交互に配置された複数の第３の電極と複数の第４の電極を有し、
    　前記駆動方法は、
    　　前記光学素子による前記光の前記複数の第１の電極が延伸する方向と前記複数の第３の電極が延伸する方向への拡散の拡散度を指定するパルス幅変調方式の第１の入力信号と第２の入力信号を前記制御装置に入力すること、および
    　　第１の入力信号と第２の入力信号をデューティー比に応じてそれぞれパルス振幅方式の第１の出力信号と第２の出力信号に変換して前記光学素子に供給することを含む、駆動方法。
  9. 　前記少なくとも二つの液晶セルは、前記光源側から配置される第１の液晶セル、第２の液晶セル、第３の液晶セル、および第４の液晶セルを含み、
    　前記第１の液晶セルと前記第２の液晶セルの前記複数の第１の電極が延伸する前記方向は、前記第３の液晶セルと前記第４の液晶セルの前記複数の第１の電極が延伸する前記方向と交差する、請求項８に記載の駆動方法。
  10. 　前記制御装置は信号変換部を含み、
    　前記駆動方法は、前記信号変換部によって前記第１の入力信号と前記第２の入力信号の各々の前記デューティー比を計算することを含む、請求項８に記載の駆動方法。
  11. 　前記信号変換部は、前記第１の入力信号と前記第２の入力信号の各々について、カウンタ回路、除算回路、処理回路、フィルタ回路、および補正回路を含み、
    　前記駆動方法は、
    　　前記カウンタ回路と前記除算回路によって前記デューティー比を計算すること、
    　　前記処理回路によって前記デューティー比が０または１の時の例外処理を行うこと、
    　　前記フィルタ回路によって前記デューティー比に対してフィルタ処理を行うこと、
    　　前記補正回路において、ルックアップテーブルを参照して前記フィルタ処理された前記デューティー比から前記拡散度を決定することを含む、請求項１０に記載の駆動方法。
  12. 　前記処理回路は、ＯＲ回路、第１のマルチプレクサ、および第２のマルチプレクサを有し、
    　前記ＯＲ回路の二つの入力端子は前記カウンタ回路と接続され、出力端子は前記第２のマルチプレクサの選択制御入力端子と接続され、
    　前記第１のマルチプレクサの二つの入力端子と選択制御入力端子は前記カウンタ回路と接続され、
    　前記第２のマルチプレクサの一方の入力端子は前記除算回路と接続され、他方の入力端子は前記第１のマルチプレクサの出力端子と接続される、請求項１１に記載の駆動方法。
  13. 　前記制御装置は、印加電圧計算部と電圧印加部を含み、
    　前記駆動方法は、
    　　前記第１の入力信号と前記第２の入力信号の各々について、前記印加電圧計算部により、前記拡散度に基づいて前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の振幅を計算すること、および
    　　前記電圧印加部により、前記第１の出力信号と前記第２の出力信号の前記振幅に応じて前記光学素子に電圧を印加することを含む、請求項８に記載の駆動方法。
  14. 　前記電圧印加部は、前記少なくとも二つの液晶セルの前記複数の第１の電極、前記複数の第２の電極、前記複数の第３の電極、および前記複数の第４の電極のそれぞれに接続される複数のデジタルアナログ変換器と複数の増幅器を備える、請求項１３に記載の駆動方法。
     
     
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