[go: up one dir, main page]

WO2025249065A1 - 照明装置 - Google Patents

照明装置

Info

Publication number
WO2025249065A1
WO2025249065A1 PCT/JP2025/016171 JP2025016171W WO2025249065A1 WO 2025249065 A1 WO2025249065 A1 WO 2025249065A1 JP 2025016171 W JP2025016171 W JP 2025016171W WO 2025249065 A1 WO2025249065 A1 WO 2025249065A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light distribution
liquid crystal
crystal cell
light
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/016171
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
貴之 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Display Inc
Original Assignee
Japan Display Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Display Inc filed Critical Japan Display Inc
Publication of WO2025249065A1 publication Critical patent/WO2025249065A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/06—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of refractors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • 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
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G02F1/01—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 
    • 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
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G02F1/01—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 
    • 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G02F1/01—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 
    • 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G—PHYSICS
    • 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
    • G02F1/01—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 
    • 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • 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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
    • H05B45/325—Pulse-width modulation [PWM]
    • 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]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/32—Pulse-control circuits
    • H05B45/33—Pulse-amplitude modulation [PAM]

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a lighting device.
  • one embodiment of the present invention relates to a lighting device that controls light distribution using the orientation of liquid crystals.
  • An optical element known as a liquid crystal lens that utilizes the fact that the refractive index of the liquid crystal layer changes by controlling the orientation of the liquid crystal through controlling the voltage applied to the liquid crystal.
  • One embodiment of the present invention aims to provide a lighting device with a novel structure.
  • one embodiment of the present invention aims to provide a lighting device that can be installed at low cost and that allows for light distribution control.
  • One embodiment of the present invention is a lighting device.
  • This lighting device comprises a light source device having a light source, and a light distribution device.
  • the light distribution device comprises an optical element including at least one liquid crystal cell on the light source, a control device, a smoothing circuit, a shift register, and a light distribution power supply circuit.
  • the light distribution power supply circuit is configured to input a pulse-width modulated light distribution control signal that specifies the degree of diffusion of light from the light source by the optical element to the shift register and the smoothing circuit.
  • the control device is configured to supply a pulse-amplitude modulated output signal to the at least one liquid crystal cell based on the light distribution control signal processed by the shift register.
  • One embodiment of the present invention is a lighting device.
  • This lighting device includes a light source device having a light source, and a light distribution device.
  • the light distribution device includes an optical element including at least one liquid crystal cell on the light source, a control device, and a light distribution power supply circuit.
  • the light distribution power supply circuit is configured to input a pulse-width modulated light distribution control signal to the control device, which specifies the degree of diffusion of light from the light source by the optical element.
  • the control device is configured to supply a pulse-width modulated output signal to the liquid crystal cell based on the light distribution control signal.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic perspective view of a portion of an illumination device according to an embodiment of the present invention;
  • 1 is a schematic end view of an optical element of an illumination device according to one embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic end view of an optical element of an illumination device according to one 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.
  • 1A and 1B are schematic diagrams illustrating diffusion of light by an optical element of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are schematic diagrams illustrating the operation of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a portion of an illumination device according to an embodiment of the present invention;
  • 1 is a schematic end view of an optical element of an illumination device according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a light distribution device of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram of a portion of an illumination device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • 5A and 5B are schematic diagrams illustrating the operation of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • drawings may show the width, thickness, shape, etc. of each part schematically compared to the actual embodiment, but this is merely an example and does not limit the interpretation of the present invention.
  • elements with the same function as those explained in the previous drawing may be given the same reference numeral, and duplicate explanations may be omitted.
  • This reference numeral is used to collectively represent multiple identical or similar structures, and when representing these individually, a hyphen and a natural number are added after the reference numeral.
  • 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 with yet another structure in between.
  • the expression “orthogonal” between two structures includes not only a state in which the two structures intersect perpendicularly (90°), but also a state in which the two structures intersect at an angle of 90° ⁇ 10°.
  • the expression “parallel” between two structures includes a state in which the extension directions of the two structures form an angle of 0° ⁇ 10°.
  • Fig. 1 is a functional block diagram of an illumination device 100.
  • the illumination device 100 includes a light source device 200 and a light distribution device 110.
  • the light source device 200 has a light source 210 and is configured to supply light emitted from the light source 210 to the light distribution device 110.
  • the light distribution device 110 is configured to diffuse the light from the light source 210, thereby arbitrarily controlling the illumination range of the light.
  • the light source device 200 includes a light source 210, a dimming power supply circuit 204 electrically connected to the light source 210, and a dimming controller 202.
  • the light source 210 is configured to emit visible light of a given wavelength and includes one or more light-emitting elements, such as light-emitting diodes (LEDs) or cold-cathode tubes.
  • the dimming power supply circuit 204 is connected to an external power supply, such as a commercial power supply. There are no restrictions on the configuration of the dimming power supply circuit 204, as long as it is configured to convert the external power supply into a light source drive signal for driving the light source 210 and supply the light source 210 with the light source drive signal.
  • the dimming power supply circuit 204 is configured to convert the external power supply, which is an AC signal, into a pulse-width modulated light source drive signal having a constant amplitude and supply the light source 210 with the light source drive signal.
  • the frame period of the light source drive signal has a frequency of 30 Hz to 120 Hz, preferably 60 Hz to 120 Hz.
  • the intensity of the light emitted from the light source 210 is determined by the duty ratio (high potential period/frame period) of the light source drive signal.
  • the dimming controller 202 controls the dimming power supply circuit 204, thereby controlling the intensity of the light emitted from the light source 210. That is, the dimming controller 202 determines the duty ratio of the light source drive signal, and the dimming power supply circuit 204 generates a light source drive signal in accordance with this duty ratio and supplies it to the light source 210.
  • the dimming controller 202 is provided with, for example, a slider or dial, and the intensity of the light from the light source 210 (i.e., the duty ratio of the light source drive signal) is controlled by the amount the slider is slid or the amount the dial is rotated.
  • the dimming controller 202 and dimming power supply circuit 204 are installed, for example, on a wall or pillar near where the lighting device 100 is installed.
  • the dimming controller 202 may further be configured to be able to control the color of light from the light source 210.
  • the dimming controller 202 may be configured to individually control the intensity of light from these light-emitting elements. By appropriately controlling the intensity of light from the red, green, and blue light-emitting elements, light of any color can be obtained from the light source 210.
  • the light distribution device 110 has an optical element 130, a control device 120 for controlling the optical element 130, a light distribution power supply circuit 114, a smoothing circuit 116, a shift register 118, and a light distribution controller 112.
  • the control device 120 is electrically connected to the optical element 130, the smoothing circuit 116, and the shift register 118, and the light distribution power supply circuit 114 is connected to the smoothing circuit 116 and the shift register 118.
  • the light distribution power supply circuit 114 is connected to the light distribution controller 112 and is controlled by the light distribution controller 112.
  • two circuit groups including the smoothing circuit 116, shift register 118, light distribution power supply circuit 114, and light distribution controller 112 are connected to the control device 120. That is, a circuit group including the first light distribution power supply circuit 114-1, first smoothing circuit 116-1, first shift register 118-1, and first light distribution controller 112-1, and a circuit group including the second light distribution power supply circuit 114-2, second smoothing circuit 116-2, second shift register 118-2, and second light distribution controller 112-2 are connected to the control device 120.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of a portion of the lighting device 100.
  • the optical element 130 is disposed on the light source 210 so as to transmit light emitted by the light source 210.
  • the optical element 130 includes at least one liquid crystal cell 140 disposed on the light source 210.
  • the number of liquid crystal cells 140 included in the optical element 130 may be two or more.
  • four liquid crystal cells (a first liquid crystal cell 140-1, a second liquid crystal cell 140-2, a third liquid crystal cell 140-3, and a fourth liquid crystal cell 140-4) are disposed on the light source 210 in this order from the light source 210 side.
  • Each liquid crystal cell 140 is connected to a connector 132 such as a flexible printed circuit (FPC) board, and is connected to the control device 120 via the connector 132. This allows the optical element 130 to be controlled by the control device 120.
  • FPC flexible printed circuit
  • an illumination device 100 having an optical element 130 including four liquid crystal cells 140 will be described as an example.
  • the direction from the light source 210 to the optical element 130 is defined as the z direction, which is perpendicular to the x direction and the y direction.
  • Light emitted from the light source 210 enters the first liquid crystal cell 140-1, passes through the second liquid crystal cell 140-2 and the third liquid crystal cell 140-3, and is emitted from the fourth liquid crystal cell 140-4.
  • the diffusion of light is controlled by the liquid crystal cell 140 included in the optical element 130, making it possible to change the light distribution of the light emitted from the optical element 130.
  • by processing the light from the light source 210 it is possible to arbitrarily change the shape of the surface (irradiation surface) on which the light illuminates an object.
  • FIGS. 3 and 4 show schematic diagrams of the end faces of the optical element 130 taken along the dashed line A-A' and the perpendicular dashed line B-B' in FIG. 2, respectively.
  • each of the first liquid crystal cell 140-1 to the fourth liquid crystal cell 140-4 comprises a first substrate 142 and a second substrate 144 facing each other, with a plurality of first electrodes 146-1, a plurality of second electrodes 146-2, a plurality of third electrodes 146-3, a plurality of fourth electrodes 146-4, a first alignment film 148-1, and a second alignment film 148-2 provided between them.
  • the plurality of first electrodes 146-1 and the plurality of second electrodes 146-2 are provided on the first substrate 142, and a first alignment film 148-1 is formed on these electrodes.
  • a plurality of third electrodes 146-3 and a plurality of fourth electrodes 146-4 are provided under the second substrate 144 and are disposed between the second substrate 144 and the second alignment film 148-2.
  • the first substrate 142 and the second substrate 144 are fixed to each other by a sealant 152, and a liquid crystal layer 150 is sealed in the space surrounded by the first substrate 142, the second substrate 144, and the sealant 152.
  • An adhesive 154 that transmits visible light is provided between adjacent liquid crystal cells 140, thereby fixing the adjacent liquid crystal cells 140 to each other.
  • an acrylic resin adhesive or an epoxy resin adhesive can be used as the adhesive 154.
  • the first substrate 142 and the second substrate 144 are configured to transmit at least visible light of the light emitted by the light source 210.
  • the first substrate 142 and the second substrate 144 may be made of a light-transmitting substrate such as a glass substrate or a quartz substrate.
  • the first substrate 142 and the second substrate 144 may contain a light-transmitting polymer such as polyimide, polyamide, polycarbonate, acrylic resin, or polysiloxane.
  • the multiple liquid crystal cells 140 are preferably arranged on the light source 210 such that the normal to the first substrate 142 and the second substrate 144 is in the z direction and the main surface is in the xy plane.
  • Electrodes Each of the electrodes 146 functions as an electrode for forming a transverse electric field in the liquid crystal layer 150.
  • the electrodes 146 are made of a conductive oxide that transmits visible light, such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
  • the electrodes 146 may contain a metal such as aluminum, tantalum, molybdenum, or tungsten, or an alloy thereof.
  • the first electrodes 146-1 and second electrodes 146-2 are arranged in stripes, parallel to each other, and alternately. Therefore, one second electrode 146-2 is arranged between adjacent first electrodes 146-1, and one first electrode 146-1 is arranged between adjacent second electrodes 146-2.
  • the third electrodes 146-3 and fourth electrodes 146-4 are also arranged in stripes, parallel to each other, and alternately. Therefore, one fourth electrode 146-4 is arranged between adjacent third electrodes 146-3, and one third electrode 146-3 is arranged between adjacent fourth electrodes 146-4.
  • the direction in which the first electrode 146-1 and the second electrode 146-2 extend intersects or is perpendicular to the direction in which the third electrode 146-3 and the fourth electrode 146-4 extend.
  • the extension directions of the first electrode 146-1 and the second electrode 146-2 are the same, and the extension directions of the third electrode 146-3 and the fourth electrode 146-4 are also the same. This relationship is also the same between the third liquid crystal cell 140-3 and the fourth liquid crystal cell 140-4.
  • the extension directions of the first electrode 146-1 (or the second electrode 146-2) are perpendicular to each other, and the extension directions of the third electrode 146-3 (or the fourth electrode 146-4) are also perpendicular to each other.
  • the optical element 130 can be configured so that the extension directions of the first electrodes 146-1 (or second electrodes 146-2) between these liquid crystal cells 140 are the same, and the extension directions of the third electrodes 146-3 (or fourth electrodes 146-4) are also the same.
  • the extension direction of the first electrode 146-1 and second electrode 146-2 of the first liquid crystal cell 140-1 will be referred to as the y direction
  • the extension direction of the third electrode 146-3 and fourth electrode 146-4 will be referred to as the x direction.
  • a first alignment film 148-1 covers the plurality of first electrodes 146-1 and the plurality of second electrodes 146-2, and a second alignment film 148-2 covers the plurality of third electrodes 146-3 and the plurality of fourth electrodes 146-4.
  • the alignment film 148 includes a polymer such as polyimide.
  • Each alignment film 148 is given alignment characteristics by an alignment process such as a rubbing method or a photoalignment method, and thereby functions to align the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 150 in a certain direction.
  • the alignment direction in which the alignment film 148 aligns the liquid crystal molecules so that their longitudinal directions are aligned is referred to as the alignment direction.
  • the alignment direction of the first alignment film 148-1 is perpendicular to the direction in which the first electrode 146-1 and the second electrode 146-2 extend.
  • the alignment direction of the second alignment film 148-2 is perpendicular to the direction in which the third electrode 146-3 and the fourth electrode 146-4 extend. Therefore, in each liquid crystal cell 140, the alignment directions of the first alignment film 148-1 and the second alignment film 148-2 are perpendicular to each other.
  • the liquid crystal layer 150 can refract light passing through it or change the polarization state of the light passing through it depending on the orientation state of the liquid crystal molecules. Nematic liquid crystals or the like are used as the liquid crystals for the liquid crystal layer 150.
  • the liquid crystals may be either positive or negative type.
  • the liquid crystal layer 150 preferably contains a chiral agent that imparts a twist to the liquid crystals.
  • Figures 5 and 6 are schematic end views for explaining the optical characteristics of one liquid crystal cell 140, and correspond to the states where a voltage is not applied to the electrode 146 and where a voltage is applied, respectively.
  • liquid crystal molecules contained in the liquid crystal layer 150 are schematically represented by circles or ellipses.
  • the liquid crystal molecules on the first substrate 142 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in the x direction, and the liquid crystal molecules on the second substrate 144 side of the liquid crystal layer 150 are aligned in the y direction. Therefore, in a no-electric-field state where no voltage is applied to any of the first electrode 146-1 to the fourth electrode 146-4, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 150 are aligned so that they are twisted 90° in the xy plane as they move from the first substrate 142 to the second substrate 144.
  • the polarization plane (polarization axis or direction of polarization components) of light passing through the liquid crystal layer 150 is rotated 90° in accordance with the orientation direction of the liquid crystal molecules.
  • the light passing through the liquid crystal layer 150 (more specifically, the polarization components of the transmitted light) is optically rotated.
  • liquid crystal molecules near the first substrate 142 are aligned in a convex arc relative to the first substrate 142 due to the transverse electric field between the first electrode 146-1 and the second electrode 146-2, while the liquid crystal molecules near the second substrate 144 are aligned in a convex arc relative to the second substrate 144 due to the transverse electric field between the third electrode 146-3 and the fourth electrode 146-4.
  • Liquid crystal molecules aligned in a convex arc have a refractive index distribution, and light with a polarization axis that is the same as the alignment direction of the liquid crystal molecules is diffused.
  • the cell gap d which is the distance between the first substrate 142 and the second substrate 144, 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), the electric field formed between the electrodes 146 does not significantly affect the liquid crystal molecules located near the center between the first substrate 142 and the second substrate 144.
  • the light emitted from light source 210 contains a polarized component in the x direction (P polarized component) and a polarized component in the y direction (S polarized component).
  • P polarized component a polarized component in the x direction
  • S polarized component a polarized component in the y direction
  • the light emitted from light source 210 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 142 side is the same as the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 142 side, light Lp is diffused in the x direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see (1) in Figure 6). Furthermore, light Lp is optically rotated as it passes through the liquid crystal layer 150, and its polarization component changes from a P polarization component to an S polarization component. Because 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 144 side, light Lp is diffused in the y direction in accordance with the refractive index distribution of the liquid crystal molecules (see (2) in Figure 6).
  • the polarization plane of light Ls incident from the first substrate 142 side is different (perpendicular) to the orientation direction of the liquid crystal molecules on the first substrate 142 side, so light Ls is not diffused (see (3) in Figure 6). Furthermore, light Ls is optically rotated as it passes through the liquid crystal layer 150, and its polarization component changes from S polarization to P polarization. Since the P polarization component of light Ls is different (perpendicular) to the orientation direction of the liquid crystal molecules on the second substrate 144 side, light Ls is not diffused (see (4) in Figure 6).
  • one polarization component is selectively diffused.
  • the light can be diffused in one direction.
  • light Ls that passes through the first liquid crystal cell 140-1 can be diffused in the x and y directions by the second liquid crystal cell 140-2 using the same principle. Therefore, by using two overlapping liquid crystal cells 140, all polarization components can be diffused in the x and y directions.
  • the degree of diffusion can be changed by changing the voltage applied to the electrode 146. Therefore, by stacking multiple liquid crystal cells 140 and controlling the voltage applied to each electrode 146, light can be diffused as desired in the x and y directions.
  • the shape of the surface illuminated by light from the light source 210 can be changed into various shapes, such as a circle or an ellipse.
  • the light distribution power supply circuit 114 is connected to an external power supply (not shown) such as a commercial power supply.
  • an external power supply such as a commercial power supply.
  • the cycle of the frame period of the light distribution control signal is 30 Hz or more and 120 Hz or less, preferably 60 Hz or more and 120 Hz or less.
  • the degree of light diffusion is determined by the duty ratio of the light distribution control signal (high potential period/frame period).
  • the light distribution power supply circuit 114 outputs a light distribution control signal using the pulse width modulation method.
  • the amplitude of the light distribution control signal may be the same as the amplitude of the light source drive signal. Therefore, the light distribution power supply circuit 114 may have the same configuration as the dimming power supply circuit 204. In other words, circuits with the same circuit configuration, circuit layout, standards, size, specifications, etc. may be used for the light distribution power supply circuit 114 and the dimming power supply circuit 204. Therefore, an existing circuit that can be used as the dimming power supply circuit 204, or a dimming power supply circuit 204 used in an existing lighting device, can be used as the light distribution power supply circuit 114. This contributes to reducing the manufacturing and installation costs of the lighting device 100.
  • the light distribution controller 112 controls the light distribution power supply circuit 114, thereby controlling the degree of light diffusion. That is, the light distribution controller 112 determines the duty ratio of the light distribution control signal generated by the light distribution power supply circuit 114, and the light distribution power supply circuit 114 generates the light distribution control signal according to this duty ratio and supplies it to the smoothing circuit 116 and the shift register 118. Like the dimming controller 202, the light distribution controller 112 is provided with a slider, dial, etc., and the degree of light diffusion is controlled by the amount the slider is slid or the amount the dial is rotated. As shown in FIG. 1, if the light diffusion in the x and y directions is to be controlled separately, two light distribution controllers 112 may be provided.
  • the light distribution controller 112 may have the same configuration as the dimming controller 202. That is, controllers with the same circuit configuration, circuit layout, standards, size, specifications, etc. may be used for the light distribution controller 112 and the dimming controller 202. Therefore, an existing controller that can be used as the dimming controller 202, or an already installed dimming controller 202, can be used as the light distribution controller 112. This contributes to reducing the manufacturing and installation costs of the lighting device 100.
  • the light distribution controller 112 and the light distribution power supply circuit 114 are also installed, for example, on a wall or a pillar.
  • the smoothing circuit 116 includes a diode, a capacitance element, a resistor, etc., and is configured to rectify the light distribution control signal output from the light distribution power supply circuit 114 and convert it into a DC signal or a pseudo-DC power supply.
  • the smoothing circuit 116 is configured to convert the light distribution control signal into two signals having different voltages (V 1 , V 2 (V 1 > V 2 )) for controlling the control device 120, and input these signals to the control device 120 as power supplies. This drives the control device 120.
  • the shift register 118 includes multiple flip-flops and is configured to reduce the amplitude of the light distribution control signal while maintaining its duty ratio, as schematically shown in Fig. 7. This converts the light distribution control signal into input signals (PMW x , PMW y ) having potentials suitable for driving a signal generating circuit unit 122 (described later) and the like, and inputs them to the control device 120.
  • the voltage of the input signals may be the same as the voltage of the light source drive signal, for example, 3.1 V.
  • Control Device 120 A functional block diagram of the control device 120 is shown in FIG. 8.
  • the control device 120 is driven by voltages V1 and V2 input from the smoothing circuit 116.
  • the voltages V1 and V2 are, for example, 3.3 V and 30 V, respectively.
  • the control device 120 is further configured to generate an output signal based on the light distribution control signal output by the light distribution power supply circuit 114 and supply the output signal to the liquid crystal cell 140 of the optical element 130.
  • the control device 120 determines the voltage (i.e., amplitude) of a pulse amplitude modulation output signal to be applied to the electrode 146 of the liquid crystal cell 140 based on the duty ratio of the input signal input from the shift register 118, and supplies the output signal to the electrode 146.
  • the lighting device 100 can be configured to diffuse light from the light source 210 in two directions (the x direction and the y direction) separately.
  • a circuit group including the first light distribution power supply circuit 114-1, the first smoothing circuit 116-1, and the first shift register 118-1 supplies a voltage V 1x and an input signal (PWM x ) for diffusing light in one direction (e.g., the x direction)
  • a circuit group including the second light distribution power supply circuit 114-2, the second smoothing circuit 116-2, and the second shift register 118-2 supplies a voltage V 1y and an input signal (PWM y ) for diffusing light in the other direction (e.g., the y direction).
  • PWM y input signal
  • the control device 120 includes a signal generation circuit unit 122 and a voltage application unit 124.
  • the signal generation circuit unit 122 is an integrated circuit with a calculation function and operates based on a predetermined program.
  • the signal generation circuit unit 122 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 generation circuit unit 122 may include a random access memory (RAM) as well as non-volatile memory such as a flash memory or a read-only memory.
  • the signal generation circuit unit 122 receives a voltage V1 and performs calculations on the input signal from the shift register 118 to calculate the voltage to be applied to the electrode 146 of each liquid crystal cell 140.
  • the voltage application unit 124 includes multiple pairs of digital-analog conversion circuits 126 and amplifier circuits 128, each corresponding to an electrode 146 of the liquid crystal cell 140.
  • a channel (ch) is formed by a pair of digital-analog conversion circuits 126 and amplifier circuits 128, and each electrode 146 is connected to the channel formed by the pair of digital-analog conversion circuits 126 and amplifier circuits 128.
  • the digital-analog conversion circuits 126 are connected to the signal generation circuit unit 122 via a serial bus such as a serial peripheral interface (SPI).
  • SPI serial peripheral interface
  • Voltages V1 and V2 are supplied to the digital-analog conversion circuits 126 and amplifier circuits 128, respectively, via a smoothing circuit 116, thereby driving the digital-analog conversion circuits 126 and amplifier circuits 128.
  • the signal output from the signal generating circuit section 122 is converted into a digital signal by the digital-to-analog conversion circuit 126, amplified by the amplifier circuit 128, and supplied to the electrode 146 as a pulse amplitude modulation output signal having a constant pulse width.
  • the voltage (i.e., amplitude) of the output signal is set, for example, in the range of 10 V to 50 V.
  • the amplitude of the output signal supplied to the electrode 146 is determined by the duty ratio of the light distribution control signal output from the light distribution power supply circuit 114.
  • the liquid crystal cell 140 is driven so that the applied voltage is reversed every frame. Therefore, as shown schematically in Figure 7, the polarity of the output signal is reversed every frame with respect to a reference potential (e.g., ground potential).
  • the light source drive signal for driving the light source 210 and the light distribution control signal for operating the control device 120 are both pulse-width modulated signals. Even if a pulse-width modulated signal is used as the light distribution control signal, the light distribution device 110 can be operated by using the smoothing circuit 116 and shift register 118 to convert the light distribution control signal into a power supply for operating the control device 120 and an input signal for driving the optical element 130, respectively. Therefore, the dimming power supply circuit 204 and the light distribution power supply circuit 114 can have the same configuration, and the dimming controller 202 and the light distribution controller 112 can also have the same configuration.
  • a dimming power supply circuit used in a lighting device that does not have a light distribution device 110 or an existing lighting device that does not have a light distribution device 110 installed can be used as the light distribution power supply circuit 114 of the light distribution device 110.
  • a dimming controller 202 used in a lighting device that does not have a light distribution device 110, or in an existing lighting device that does not have a light distribution device 110 can be used as the light distribution controller 112 of the light distribution device 110. Therefore, for example, when installing a light distribution device 110 in an existing lighting device that does not have a light distribution device, installation is simplified, resulting in a shorter installation period and reduced installation costs.
  • the dimming controller 202 of the light source device 200 and the light distribution controller 112 of the light distribution device 110 can be arranged in an integrated control unit 206.
  • the dimming power supply circuit 204 of the light source device 200 and the light distribution power supply circuit 114 of the light distribution device 110 can be arranged in an integrated control unit 206.
  • the dimming controller 202 of the light source device 200 and the light distribution controller 112 of the light distribution device 110, as well as the dimming power supply circuit 204 of the light source device 200 and the light distribution power supply circuit 114 of the light distribution device 110 can be arranged in an integrated control unit 206. In this case, as schematically shown in FIG.
  • one control unit 206 can be arranged on a pillar or wall, and the dimming controller 202, light distribution controller 112, dimming power supply circuit 204, and light distribution power supply circuit 114 can be incorporated into this control unit 206.
  • the mechanism for controlling the lighting device 100 can be arranged compactly.
  • Second Embodiment a lighting device 102 having a different configuration from the lighting device 100 described in the first embodiment will be described. Descriptions of configurations that are the same as or similar to the configuration described in the first embodiment may be omitted.
  • the light distribution power supply circuit 114 is configured to generate voltages V1 and V2 , which are pulse-width modulated light distribution control signals, from an external power source and input them directly to the control device 120.
  • the control device 120 operates when the potential of the light distribution control signal is high and stops operating when it is low.
  • the light distribution device 110 of the lighting device 102 does not need to include the shift register 118.
  • the light distribution device 110 may be configured so that the light distribution control signal is input to the control device 120 via the shift register 118, as in the lighting device 100.
  • the light distribution control signal is also processed in the signal generation circuit unit 122.
  • a pulse-width modulated output signal with a constant pulse amplitude is generated by the signal generation circuit unit 122, which then undergoes digital-to-analog conversion, amplification, and supply to the liquid crystal cell 140 of the optical element 130.
  • the duty ratio of the output signal and the light distribution control signal are identical. Therefore, the degree of diffusion is determined by the duty ratio of the output signal.
  • the signal generation circuit unit 122 uses an internal clock to perform calculations on the light distribution control signal so that the output signal switches between high and low at a frequency higher than that of the light distribution control signal during the period when the control device 120 is driven (i.e., the period when the light distribution control signal is high).
  • the frequency of the output signal may be selected, for example, from 1 kHz to 10 kHz. Therefore, as shown in Figure 12, during the period when the pulse-width modulated light distribution control signal is high, the output signal reverses polarity at a high frequency with respect to a reference potential (e.g., ground potential).
  • a reference potential e.g., ground potential
  • the light source drive signal for driving the light source 210 and the light distribution control signal for operating the control device 120 are both pulse-width modulated signals. Therefore, the dimming power supply circuit 204 and the light distribution power supply circuit 114 can have the same configuration, and the dimming controller 202 and the light distribution controller 112 can also have the same configuration. Therefore, as in the first embodiment, the dimming controller 202 of the light source device 200 and the light distribution controller 112 of the light distribution device 110 can be arranged within an integrated control unit 206. Furthermore, the dimming power supply circuit 204 of the light source device 200 and the light distribution power supply circuit 114 of the light distribution device 110 can also be arranged within an integrated control unit 206.
  • the mechanism for controlling the lighting device 100 can be arranged compactly. Furthermore, similar effects can be obtained, such as simplifying the work required for installing the lighting device 102 and mounting the light distribution device 110 on an existing lighting device, shortening the installation period, and reducing the installation costs.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

照明装置は、光源を有する光源装置、および配光装置を備える。配光装置は、光源上の少なくとも一つの液晶セルを含む光学素子、制御装置、平滑回路、シフトレジスタ、および配光電源回路を有する。配光電源回路は、光学素子による光源からの光の拡散度を指定するパルス幅変調方式の配光制御信号をシフトレジスタと平滑回路に入力するように構成される。制御装置は、シフトレジスタによって処理された配光制御信号に基づき、パルス振幅変調方式の出力信号を少なくとも一つの液晶セルに供給するように構成される。

Description

照明装置
　本発明の実施形態の一つは、照明装置に関する。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。）。
国際公開第２０２２／１７６６８４号
　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、低コストで施工可能であり、かつ、配光制御が可能な照明装置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、光源を有する光源装置、および配光装置を備える。配光装置は、光源上の少なくとも一つの液晶セルを含む光学素子、制御装置、平滑回路、シフトレジスタ、および配光電源回路を有する。配光電源回路は、光学素子による光源からの光の拡散度を指定するパルス幅変調方式の配光制御信号をシフトレジスタと平滑回路に入力するように構成される。制御装置は、シフトレジスタによって処理された配光制御信号に基づき、パルス振幅変調方式の出力信号を少なくとも一つの液晶セル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、照明装置である。この照明装置は、光源を有する光源装置、および配光装置を備える。配光装置は、光源上の少なくとも一つの液晶セルを含む光学素子、制御装置、および配光電源回路を有する。配光電源回路は、光学素子による光源からの光の拡散度を指定するパルス幅変調方式の配光制御信号を制御装置に入力するように構成される。制御装置は、配光制御信号に基づき、パルス幅変調方式の出力信号を液晶セルに供給するように構成される。
本発明の実施形態の一つに係る照明装置の機能ブロック図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の一部の模式的斜視図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の光学素子の模式的端面図。 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図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の動作を示す模式図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の配光装置の機能ブロック図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の機能ブロック図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の一部の模式図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の機能ブロック図。 本発明の実施形態の一つに係る照明装置の動作を示す模式図。
　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。
＜第１実施形態＞
　本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係る照明装置１００について説明する。
１．照明装置の全体構成
　図１は、照明装置１００の機能ブロック図である。図１に示すように、照明装置１００は、光源装置２００と配光装置１１０を備える。光源装置２００は光源２１０を有し、光源２１０から射出される光を配光装置１１０に供給するように構成される。配光装置１１０は、光源２１０からの光を拡散することで、光の照射範囲を任意に制御するように構成される。以下、これらの構成について詳述する。
２．光源装置
　光源装置２００は、光源２１０のほか、光源２１０に電気的に接続される調光電源回路２０４と調光コントローラ２０２を有する。光源２１０は、任意の波長の可視光を照射するように構成され、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）や冷陰極管などに例示される一つまたは複数の発光素子を含む。調光電源回路２０４は商用電源などの外部電源に接続される。調光電源回路２０４の構成に制約はなく、外部電源を光源２１０を駆動するための光源駆動信号に変換して光源２１０に供給するように構成されればよい。より具体的には、調光電源回路２０４は、交流信号である外部電源を一定の振幅を有するパルス幅変調方式の光源駆動信号に変換し、この光源駆動信号を光源２１０に供給するように構成される。光源駆動信号の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。光源２１０から照射される光の強度は、光源駆動信号のデューティー比（高電位の期間／フレーム期間）で決定される。
　調光コントローラ２０２は、調光電源回路２０４を制御し、これにより、光源２１０から射出される光の強度が制御される。すなわち、調光コントローラ２０２は、光源駆動信号のデューティー比を決定し、このデューティー比に従って調光電源回路２０４が光源駆動信号を生成して光源２１０に供給する。調光コントローラ２０２には、例えばスライダーやダイアルなどが設けられ、スライダーのスライド量やダイアルの回転量によって光源２１０からの光の強度（すなわち、光源駆動信号のデューティー比）が制御される。調光コントローラ２０２と調光電源回路２０４は、例えば照明装置１００が設置される近傍の壁や柱などに設置される。
　調光コントローラ２０２はさらに、光源２１０の光の色を制御可能なように構成されてもよい。例えば、光源２１０が赤色、緑色、青色発光素子で構成される場合、調光コントローラ２０２は、これらの発光素子からの光の強度を個別に制御するように構成されてもよい。赤色、緑色、青色発光素子からの光の強度を適宜制御することで、任意の色の光を光源２１０から得ることができる。
３．配光装置
　図１の機能ブロック図に示すように、配光装置１１０は、光学素子１３０、および光学素子１３０を制御するための制御装置１２０に加え、配光電源回路１１４、平滑回路１１６、シフトレジスタ１１８、および配光コントローラ１１２を有する。制御装置１２０は、光学素子１３０、平滑回路１１６、およびシフトレジスタ１１８と電気的に接続され、配光電源回路１１４は、平滑回路１１６とシフトレジスタ１１８に接続される。配光電源回路１１４は、配光コントローラ１１２に接続され、配光コントローラ１１２によって制御される。
　図１に示される機能ブロック図では、制御装置１２０に対し、平滑回路１１６、シフトレジスタ１１８、配光電源回路１１４、および配光コントローラ１１２を含む回路群が二系統接続される。すなわち、第１の配光電源回路１１４－１、第１の平滑回路１１６－１、第１のシフトレジスタ１１８－１、および第１の配光コントローラ１１２－１を含む回路群、ならびに第２の配光電源回路１１４－２、第２の平滑回路１１６－２、第２のシフトレジスタ１１８－２、および第２の配光コントローラ１１２－２を含む回路群が制御装置１２０に接続される。これは、後述するように、光源装置２００からの光を互いに直交する二つの方向（以下、ｘ方向とｙ方向とする）に個別に拡散するためであり、一方の回路群がいずれかの方向（例えば、ｘ方向）における光拡散のための信号、他方の回路群が他方の方向（例えば、ｙ方向）における光拡散のための信号を制御装置１２０に供給する。したがって、ｘ方向とｙ方向における光拡散を個別に制御せずに一括して制御する場合、あるいは、ｘ方向とｙ方向のいずれか一方においてのみ光を拡散する場合には、一系統の回路群のみを制御装置１２０に接続すればよい。
３－１．光学素子
　図２に照明装置１００の一部の模式的斜視図を示す。光学素子１３０は光源２１０上に配置され、光源２１０が射出する光を透過するように配置される。光学素子１３０は、光源２１０上に配置される少なくとも一つの液晶セル１４０を含む。光学素子１３０に含まれる液晶セル１４０の数は２以上でもよく、図２に示される光学素子１３０では、光源２１０側から順に４つの液晶セル（第１の液晶セル１４０－１、第２の液晶セル１４０－２、第３の液晶セル１４０－３、および第４の液晶セル１４０－４）が光源２１０上に配置されている。各液晶セル１４０はフレキシブル印刷回路（ＦＰＣ）基板などのコネクタ１３２に接続され、コネクタ１３２を介して制御装置１２０と接続される。これにより、制御装置１２０によって光学素子１３０が制御される。以下の説明では、４つの液晶セル１４０を含む光学素子１３０を有する照明装置１００を例として説明を行う。また、光源２１０から光学素子１３０へ向かう方向を、ｘ方向とｙ方向に垂直なｚ方向とする。
　光源２１０から射出された光は、第１の液晶セル１４０－１に入射され、第２の液晶セル１４０－２と、第３の液晶セル１４０－３を透過し、第４の液晶セル１４０－４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１３０に含まれる液晶セル１４０によって光の拡散が制御され、光学素子１３０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２１０からの光を加工し、光が対象物を照射する面（照射面）の形状を任意に変化させることができる。
　図２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１３０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１４０－１から第４の液晶セル１４０－４の各々は、互いに対向する第１の基板１４２と第２の基板１４４を備え、これらの間に、複数の第１の電極１４６－１、複数の第２の電極１４６－２、複数の第３の電極１４６－３、複数の第４の電極１４６－４、第１の配向膜１４８－１、および第２の配向膜１４８－２が設けられる。複数の第１の電極１４６－１と複数の第２の電極１４６－２は第１の基板１４２上に設けられ、これらの電極上に第１の配向膜１４８－１が形成される。複数の第３の電極１４６－３と複数の第４の電極１４６－４は第２の基板１４４の下に設けられ、第２の基板１４４と第２の配向膜１４８－２の間に配置される。各液晶セル１４０において、第１の基板１４２と第２の基板１４４はシール材１５２によって互いに固定され、第１の基板１４２、第２の基板１４４、およびシール材１５２に囲まれる空間内に液晶層１５０が封止される。隣り合う液晶セル１４０の間には、可視光を透過する接着剤１５４が設けられ、これにより、隣り合う液晶セル１４０が互いに固定される。接着剤１５４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１４２と第２の基板１４４は、光源２１０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１４２と第２の基板１４４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１４２と第２の基板１４４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１４０は、第１の基板１４２と第２の基板１４４の法線がｚ方向であり、主面がｘｙ平面となるように光源２１０上に配置されることが好ましい。
（２）電極
　電極１４６の各々は、液晶層１５０に横電界を形成するための電極として機能する。電極１４６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１４６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１４６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１４６－１と第２の電極１４６－２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１４６－１の間に一つの第２の電極１４６－２が配置され、隣り合う第２の電極１４６－２の間に一つの第１の電極１４６－１が配置される。同様に、第３の電極１４６－３と第４の電極１４６－４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１４６－３の間に一つの第４の電極１４６－４が配置され、隣り合う第４の電極１４６－４の間に一つの第３の電極１４６－３が配置される。ただし、第１の電極１４６－１と第２の電極１４６－２が延伸する方向は、第３の電極１４６－３と第４の電極１４６－４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１４０－１と第２の液晶セル１４０－２の間では、第１の電極１４６－１と第２の電極１４６－２の延伸方向は互いに同一であり、第３の電極１４６－３と第４の電極１４６－４の延伸方向も互いに同一である。第３の液晶セル１４０－３と第４の液晶セル１４０－４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１４０－２と第３の液晶セル１４０－３の間では、第１の電極１４６－１（または第２の電極１４６－２）の延伸方向は互いに直交し、第３の電極１４６－３（または第４の電極１４６－４）の延伸方向も互いに直交する。図示しないが、光学素子１３０が二つの液晶セル１４０で構成される場合には、これらの液晶セル１４０の間で第１の電極１４６－１（または第２の電極１４６－２）の延伸方向は互いに同一であり、第３の電極１４６－３（または第４の電極１４６－４）の延伸方向も互いに同一となるように光学素子１３０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１４０－１の第１の電極１４６－１と第２の電極１４６－２が延伸する方向をｙ方向、第３の電極１４６－３と第４の電極１４６－４が延伸する方向をｘ方向として説明を続ける。
（３）配向膜
　各液晶セル１４０において、第１の配向膜１４８－１は複数の第１の電極１４６－１と複数の第２の電極１４６－２を覆い、第２の配向膜１４８－２は複数の第３の電極１４６－３と複数の第４の電極１４６－４を覆う。配向膜１４８はポリイミドなどの高分子を含む。各配向膜１４８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１５０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１４８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１４０において、第１の配向膜１４８－１の配向方向は、第１の電極１４６－１と第２の電極１４６－２が延伸する方向に対して直交する。同様に、第２の配向膜１４８－２の配向方向は、第３の電極１４６－３と第４の電極１４６－４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１４０において、第１の配向膜１４８－１と第２の配向膜１４８－２の配向方向は互いに直交する。
（４）液晶層
　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１５０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１５０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）光の拡散
　光学素子１３０を用いる光拡散について、図５と図６を用いて説明する。図５と図６は、一つの液晶セル１４０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１４６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１５０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５に示すように、配向膜１４８の配向方向に従い、液晶層１５０の第１の基板１４２側の液晶分子はｘ方向に配向し、液晶層１５０の第２の基板１４４側の液晶分子はｙ方向に配向する。そのため、第１の電極１４６－１から第４の電極１４６－４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１５０内の液晶分子は、第１の基板１４２から第２の基板１４４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１５０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１５０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１４６間で電位差が生じるように第１の電極１４６－１から第４の電極１４６－４に電圧が印加されると、隣り合う２つの電極１４６間に横電界が発生する。その結果、図６に示すように、液晶層１５０内の液晶分子は、第１の基板１４２から第２の基板１４４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１４２側近傍の液晶分子は、第１の電極１４６－１と第２の電極１４６－２間の横電界によって第１の基板１４２に対して凸円弧状に配列し、第２の基板１４４側近傍の液晶分子は、第３の電極１４６－３と第４の電極１４６－４間の横電界によって第２の基板１４４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１４２と第２の基板１４４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１４２と第２の基板１４４との間の中央近傍に位置する液晶分子には上記電極１４６間に形成される電界はあまり影響しない。
　光源２１０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２１０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１４２側から入射する光Ｌｐの偏光面は、第１の基板１４２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６中の（１）参照。）。また、光Ｌｐ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。光ＬｐのＳ偏光成分の偏光面は、第２の基板１４４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６中の（２）参照。）。
　一方、第１の基板１４２側から入射する光Ｌｓの偏光面は、第１の基板１４２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６中の（３）参照。）。また、光Ｌｓ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。光ＬｓのＰ偏光成分は、第２の基板１４４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６中の（４）参照。）。
　このように、一つの液晶セル１４０に光を通過させることで、一方の偏光成分が選択的に拡散する。すなわち、光を一つの方向において拡散することができる。図示しないが、第１の液晶セル１４０－１を通過した光Ｌｓは、第２の液晶セル１４０－２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１４０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１４６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１４０を重ね、それぞれの電極１４６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２１０からの光の照射面の形状を、円や楕円など、様々な形状に変形することが可能となる。
３－２．配光電源回路と配光コントローラ
　配光電源回路１１４は商用電源などの外部電源（図示しない）に接続される。配光電源回路１１４の構成に制約はなく、交流信号である外部電源を一定の振幅を有するパルス幅変調方式の配光制御信号に変換して平滑回路１１６とシフトレジスタ１１８に同時に供給するように構成されればよい。配光制御信号の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。光の拡散度は、配光制御信号のデューティー比（高電位の期間／フレーム期間）で決定される。
　配光電源回路１１４は、調光電源回路２０４と同様に、パルス幅変調方式の配光制御信号を出力する。配光制御信号の振幅は、光源駆動信号の振幅と同一でもよい。このため、配光電源回路１１４は調光電源回路２０４と同一の構成でもよい。すなわち、回路構成、回路配置、規格、大きさ、仕様などが同一の回路を配光電源回路１１４と調光電源回路２０４に用いてもよい。したがって、調光電源回路２０４として利用可能な既存の回路、あるいは、既設の照明装置に利用されている調光電源回路２０４を配光電源回路１１４として活用することができる。このことは、照明装置１００の製造コストや施工コストの低減に寄与する。
　配光コントローラ１１２は、配光電源回路１１４を制御し、これにより、光の拡散度が制御される。すなわち、配光コントローラ１１２は、配光電源回路１１４が生成する配光制御信号のデューティー比を決定し、このデューティー比に従って配光電源回路１１４が配光制御信号を生成して平滑回路１１６とシフトレジスタ１１８に供給する。調光コントローラ２０２と同様、配光コントローラ１１２には、スライダーやダイアルなどが設けられ、スライダーのスライド量やダイアルの回転量によって光の拡散度が制御される。図１に示すように、ｘ方向とｙ方向における光拡散を個別に制御する場合には、二つの配光コントローラ１１２を設ければよい。ｘ方向とｙ方向の一方のみ、またはｘ方向とｙ方向を同時に制御する場合には、一つの配光コントローラ１１２を設ければよい。配光コントローラ１１２も調光コントローラ２０２と同一の構成を有してもよい。すなわち、回路構成、回路配置、規格、大きさ、仕様などが同一のコントローラを配光コントローラ１１２と調光コントローラ２０２に用いてもよい。このため、調光コントローラ２０２として利用可能な既存のコントローラ、あるいは、既設の調光コントローラ２０２を配光コントローラ１１２として活用することができる。このことは、照明装置１００の製造コストや施工コストの低減に寄与する。配光コントローラ１１２と配光電源回路１１４も、例えば壁や柱などに設置される。
３－３．平滑回路とシフトレジスタ
　平滑回路１１６とシフトレジスタ１１８には、公知の回路構成を適宜適用することができるため、詳細な説明は割愛する。簡潔に述べると、平滑回路１１６は、ダイオードや容量素子、抵抗などを含み、配光電源回路１１４から出力される配光制御信号を整流し、直流信号または擬似的な直流電源に変換するように構成される。平滑回路１１６は、配光制御信号を制御装置１２０を制御するための異なる電圧（Ｖ１、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２））を有する二つの信号に変換し、これを電源として制御装置１２０に入力するように構成される。これにより、制御装置１２０が駆動される。
　シフトレジスタ１１８は、複数のフリップフロップを含み、図７に模式的に示すように、配光制御信号のデューティー比を維持したままその振幅を低減するように構成される。これにより、配光制御信号が後述する信号生成回路部１２２などの駆動に適した電位を有する入力信号（ＰＭＷｘ、ＰＭＷｙ）に変換され、制御装置１２０に入力される。入力信号の電圧は、光源駆動信号の電圧と同一でもよく、例えば３．１Ｖである。
３－４．制御装置
　制御装置１２０の機能ブロック図を図８に示す。制御装置１２０は、平滑回路１１６から入力される電圧Ｖ１とＶ２によって駆動される。電圧Ｖ１とＶ２、例えば、それぞれ３．３Ｖと３０Ｖである。制御装置１２０はさらに、配光電源回路１１４が出力する配光制御信号に基づいて出力信号を生成し、光学素子１３０の液晶セル１４０に供給するように構成される。具体的には、制御装置１２０は、シフトレジスタ１１８から入力される入力信号のデューティー比に基づいて液晶セル１４０の電極１４６に対して印加するパルス振幅変調方式の出力信号の電圧（すなわち、振幅）を決定し、出力信号を電極１４６に供給する。
　なお、上述したように、照明装置１００は、光源２１０からの光を二つの方向（ｘ方向とｙ方向）に個別に拡散するように構成することができる。このため、第１の配光電源回路１１４－１、第１の平滑回路１１６－１、および第１のシフトレジスタ１１８－１を含む回路群によって一方の方向（例えば、ｘ方向）の光拡散を行うための電圧Ｖ１ｘと入力信号（ＰＷＭＸ）が供給され、第２の配光電源回路１１４－２、第２の平滑回路１１６－２、および第２のシフトレジスタ１１８－２を含む回路群によって他方の方向（例えば、ｙ方向）の光拡散を行うための電圧Ｖ１ｙと入力信号（ＰＷＭｙ）が供給さる。繰り返しになるが、光源２１０からの光を二つの方向に一括して拡散する場合、あるいは、いずれかの方向のみに拡散する場合には、一つの回路群のみを用いて電圧Ｖ１、Ｖ２と入力信号ＰＷＭを制御装置１２０に供給すればよい。
　図８に示すように、制御装置１２０は、信号生成回路部１２２と電圧印加部１２４を含む。信号生成回路部１２２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１２２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１２２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１２２は、電圧Ｖ１の供給を受けるとともに、シフトレジスタ１１８から入力される入力信号に対して演算処理を行い、各液晶セル１４０の電極１４６に印加される電圧を算出する。
　電圧印加部１２４は、液晶セル１４０の電極１４６にそれぞれ対応する複数対のデジタルアナログ変換回路１２６と増幅回路１２８を含む。換言すると、一対のデジタルアナログ変換回路１２６と増幅回路１２８によって一つのチャネル（ｃｈ）が形成され、各電極１４６は一対のデジタルアナログ変換回路１２６と増幅回路１２８が形成するチャネルに接続される。このため、電極１４６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１２６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１２２と接続される。デジタルアナログ変換回路１２６および増幅回路１２８には、それぞれ、平滑回路１１６を介して電圧Ｖ１とＶ２が供給され、これによってデジタルアナログ変換回路１２６および増幅回路１２８が駆動される。
　信号生成回路部１２２から出力された信号は、デジタルアナログ変換回路１２６によってデジタル信号に変換され、増幅回路１２８によって増幅され、一定のパルス幅を有するパルス振幅変調方式の出力信号として電極１４６に供給される。出力信号の電圧（すなわち、振幅）は、例えば１０Ｖ以上５０Ｖ以下の範囲から設定される。電極１４６に供給される出力信号の振幅は、配光電源回路１１４から出力される配光制御信号のデューティー比で決まる。また、液晶セル１４０の焼き付きを防止するため、印加される電圧がフレームごとに反転するように液晶セル１４０が駆動される。したがって、図７に模式的に示すように、出力信号は、フレームごとに基準となる電位（例えば、接地電位）に対して極性が反転する。
　上述したように、照明装置１００では、光源２１０を駆動するための光源駆動信号、および制御装置１２０を動作させるための配光制御信号は、いずれもパルス幅変調方式の信号である。パルス幅変調方式の信号を配光制御信号として使用しても、平滑回路１１６とシフトレジスタ１１８を用いて配光制御信号をそれぞれ制御装置１２０を動作させるための電源と光学素子１３０を駆動するための入力信号に変換することで、配光装置１１０を動作させることができる。したがって、調光電源回路２０４と配光電源回路１１４は同一の構成を有することができ、調光コントローラ２０２と配光コントローラ１１２も同一の構成を有することができる。このような特徴を利用すると、配光装置１１０を持たない照明装置、または配光装置１１０が搭載されていない既設の照明装置に用いられる調光電源回路を配光装置１１０の配光電源回路１１４として活用することができる。同様に、配光装置１１０を持たない照明装置、または配光装置１１０が搭載されていない既設の照明装置に用いられる調光コントローラ２０２を配光装置１１０の配光コントローラ１１２として活用することができる。このため、例えば配光装置を持たない既設の照明装置に配光装置１１０を搭載する場合、施工が簡素化され、その結果、施工期間を短縮し、施工コストを削減することができる。
　このような特徴により、図９の機能ブロック図に示すように、光源装置２００の調光コントローラ２０２および配光装置１１０の配光コントローラ１１２を一体化された制御ユニット２０６内に配置することもできる。あるいは、光源装置２００の調光電源回路２０４および配光装置１１０の配光電源回路１１４を一体化された制御ユニット２０６内に配置することができる。あるいは、光源装置２００の調光コントローラ２０２および配光装置１１０の配光コントローラ１１２、ならびに光源装置２００の調光電源回路２０４および配光装置１１０の配光電源回路１１４を一体化された制御ユニット２０６内に配置することができる。この場合には、図１０に模式的に示すように、柱や壁に一つの制御ユニット２０６を配置し、この制御ユニット２０６に調光コントローラ２０２、配光コントローラ１１２、調光電源回路２０４、および配光電源回路１１４を組み込めばよい。これにより、一つの制御ユニット２０６を用いて照明装置１００の輝度だけでなく、一方向または二方向への光拡散を制御することができる。さらに、照明装置１００を制御するための機構をコンパクトに配置することができる。
＜第２実施形態＞
　本実施形態では、第１実施形態で説明した照明装置１００と構成が異なる照明装置１０２について説明する。第１実施形態で述べた構成と同様または類似する構成については説明を割愛することがある。
　照明装置１０２が照明装置１００と異なる点の一つは、図１１の機能ブロック図に示すように、照明装置１０２が平滑回路を持たない点である。配光電源回路１１４は、外部電源からパルス幅変調方式の配光制御信号である電圧Ｖ１、Ｖ２を生成して直接制御装置１２０に入力するように構成される。制御装置１２０は、配光制御信号の電位がＨｉｇｈの時に動作し、Ｌｏｗの時には動作を停止する。なお、照明装置１０２の配光装置１１０は、シフトレジスタ１１８を備えていなくてもよく、あるいは、照明装置１００と同様、シフトレジスタ１１８を介して配光制御信号が制御装置１２０に入力されるように配光装置１１０を構成してもよい。
　照明装置１０２においても、信号生成回路部１２２において配光制御信号が処理される。ただし、照明装置１００と異なり、一定のパルス振幅を有するパルス幅変調方式の出力信号が信号生成回路部１２２によって生成され、その後、デジタルアナログ変換、増幅された後、光学素子１３０の液晶セル１４０に供給される。出力信号と配光制御信号のデューティー比は、互いに同一である。したがって、拡散度は、出力信号のデューティー比で決定される。さらに、信号生成回路部１２２は、内部に設けられるクロックを利用し、制御装置１２０が駆動される期間（すなわち、配光制御信号がＨｉｇｈの期間）では配光制御信号よりも高い周波数で出力信号がＨｉｇｈとＬｏｗ間で切り替わるように配光制御信号に対して演算を行う。出力信号の周波数は、例えば１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下から選択すればよい。したがって、図１２に示すように、パルス幅変調方式の配光制御信号がＨｉｇｈの期間、出力信号は高周波数で基準電位（例えば接地電位）を基準として極性が反転する。一方、配光制御信号がＬｏｗの期間では制御装置１２０は動作しないため、出力信号の電位は基準電位となる。
　本実施形態に係る照明装置１０２においても、光源２１０を駆動するための光源駆動信号、および制御装置１２０を動作させるための配光制御信号は、いずれもパルス幅変調方式の信号である。このため、調光電源回路２０４と配光電源回路１１４は同一の構成を有することができ、調光コントローラ２０２と配光コントローラ１１２も同一の構成を有することができる。よって、第１実施形態と同様に、光源装置２００の調光コントローラ２０２および配光装置１１０の配光コントローラ１１２を一体化された制御ユニット２０６内に配置することができる。また、光源装置２００の調光電源回路２０４および配光装置１１０の配光電源回路１１４も一体化された制御ユニット２０６内に配置することができる。このため、照明装置１００を制御するための機構をコンパクトに配置することができる。さらに、照明装置１０２の施工や、既存の照明装置への配光装置１１０の搭載に必要な作業の簡素化、施工期間の短縮、施工コストの削減などの効果も同様に得ることができる。
　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：照明装置、１１０：配光装置、１１２：配光コントローラ、１１２－１：第１の配光コントローラ、１１２－２：第２の配光コントローラ、１１４：配光電源回路、１１４－１：第１の配光電源回路、１１４－２：第２の配光電源回路、１１６：平滑回路、１１６－１：第１の平滑回路、１１６－２：第２の平滑回路、１１８：シフトレジスタ、１１８－１：第１のシフトレジスタ、１１８－２：第２のシフトレジスタ、１２０：制御装置、１２２：信号生成回路部、１２４：電圧印加部、１２６：デジタルアナログ変換回路、１２８：増幅回路、１３０：光学素子、１３２：コネクタ、１４０：液晶セル、１４０－１：第１の液晶セル、１４０－２：第２の液晶セル、１４０－３：第３の液晶セル、１４０－４：第４の液晶セル、１４２：第１の基板、１４４：第２の基板、１４６：電極、１４６－１：第１の電極、１４６－２：第２の電極、１４６－３：第３の電極、１４６－４：第４の電極、１４８：配向膜、１４８－１：第１の配向膜、１４８－２：第２の配向膜、１５０：液晶層、１５２：シール材、１５４：接着剤、２００：光源装置、２０２：調光コントローラ、２０４：調光電源回路、２０６：制御ユニット、２１０：光源
 

Claims (20)

  1. 　光源を有する光源装置、および配光装置を備え、
    　前記配光装置は、
    　　前記光源上の少なくとも一つの液晶セルを含む光学素子、
    　　制御装置、
    　　平滑回路、
    　　シフトレジスタ、および
    　　配光電源回路を有し、
    　前記配光電源回路は、前記光学素子による前記光源からの光の拡散度を指定するパルス幅変調方式の配光制御信号を前記シフトレジスタと前記平滑回路に入力するように構成され、
    　前記制御装置は、前記シフトレジスタによって処理された前記配光制御信号に基づき、パルス振幅変調方式の出力信号を前記少なくとも一つの液晶セルに供給するように構成される、照明装置。
  2. 　前記少なくとも一つの液晶セルは、
    　　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、請求項１に記載の照明装置。
  3. 　前記少なくとも一つの液晶セルは、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の電極が延伸する方向と交差する、請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記平滑回路は、前記配光制御信号から異なる二つの電圧を生成して前記制御装置に供給するように構成される、請求項１に記載の照明装置。
  5. 　前記光源装置は、前記光源にパルス幅変調方式の信号を供給する調光電源回路をさらに備える、請求項１に記載の照明装置。
  6. 　前記配光電源回路と前記調光電源回路は、互いに同一の構造を有する、請求項５に記載の照明装置。
  7. 　前記配光電源回路と前記調光電源回路は、一体化された制御ユニット内に配置される、請求項５に記載の照明装置。
  8. 　前記配光装置は、前記配光電源回路が出力する前記配光制御信号のデューティー比を制御するように構成される配光コントローラをさらに備える、請求項１に記載の照明装置。
  9. 　前記光源装置は、
    　　前記光源にパルス幅変調方式の光源駆動信号を供給する調光電源回路、および
    　　前記光源駆動信号のデューティー比を制御するように構成される調光コントローラをさらに備え、
    　前記配光コントローラと前記調光コントローラは、互いに同一の構造を有する、請求項８に記載の照明装置。
  10. 　前記配光コントローラと前記調光コントローラは、一体化された制御ユニット内に配置される、請求項９に記載の照明装置。
  11. 　光源を有する光源装置、および配光装置を備え、
    　前記配光装置は、
    　　前記光源上の少なくとも一つの液晶セルを含む光学素子、
    　　制御装置、および
    　　配光電源回路を有し、
    　前記配光電源回路は、前記光学素子による前記光源からの光の拡散度を指定するパルス幅変調方式の配光制御信号を前記制御装置に入力するように構成され、
    　前記制御装置は、前記配光制御信号に基づき、パルス幅変調方式の出力信号を前記少なくとも一つの液晶セルに供給するように構成される、照明装置。
  12. 　前記配光制御信号と前記出力信号のデューティー比は互いに同一である、請求項１１に記載の照明装置。
  13. 　前記出力信号の周波数は、前記配光制御信号の周波数よりも高い、請求項１１に記載の照明装置。
  14. 　前記少なくとも一つの液晶セルは、
    　　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、請求項１１に記載の照明装置。
  15. 　前記少なくとも一つの液晶セルは、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の電極が延伸する方向と交差する、請求項１４に記載の照明装置。
  16. 　前記配光装置は、前記配光制御信号が入力され、前記配光制御信号の振幅を調整して前記制御装置に入力するように構成されるシフトレジスタをさらに備える、請求項１１に記載の照明装置。
  17. 　前記光源装置は、前記光源にパルス幅変調方式の信号を供給する調光電源回路をさらに備える、請求項１１に記載の照明装置。
  18. 　前記配光電源回路と前記調光電源回路は、互いに同一の構造を有する、請求項１７に記載の照明装置。
  19. 　前記配光電源回路と前記調光電源回路は、一体化された制御ユニット内に配置される、請求項１８に記載の照明装置。
  20. 　前記配光装置は、前記配光電源回路が出力する前記配光制御信号のデューティー比を制御するように構成される配光コントローラをさらに備える、請求項１１に記載の照明装置。
PCT/JP2025/016171 2024-05-31 2025-04-28 照明装置 Pending WO2025249065A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024-088995 2024-05-31
JP2024088995 2024-05-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025249065A1 true WO2025249065A1 (ja) 2025-12-04

Family

ID=97870202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2025/016171 Pending WO2025249065A1 (ja) 2024-05-31 2025-04-28 照明装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025249065A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114030A (ja) * 2011-11-29 2013-06-10 Sony Corp 液晶調光装置、撮像装置および液晶調光素子の駆動方法
JP2019186170A (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 三菱電機株式会社 照明器具
WO2023162572A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 株式会社ジャパンディスプレイ 照明装置
WO2024048166A1 (ja) * 2022-09-01 2024-03-07 株式会社ジャパンディスプレイ 照明装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114030A (ja) * 2011-11-29 2013-06-10 Sony Corp 液晶調光装置、撮像装置および液晶調光素子の駆動方法
JP2019186170A (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 三菱電機株式会社 照明器具
WO2023162572A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 株式会社ジャパンディスプレイ 照明装置
WO2024048166A1 (ja) * 2022-09-01 2024-03-07 株式会社ジャパンディスプレイ 照明装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20160061417A (ko) 화소 구조
EP3067742A1 (en) Liquid crystal display apparatus
KR200366780Y1 (ko) 액정 디스플레이 장치
CN100469211C (zh) 逆变器驱动装置和包括逆变器驱动装置的液晶显示器
JP7600361B2 (ja) 光学素子および照明装置
JP4083271B2 (ja) 液晶表示装置
WO2025249065A1 (ja) 照明装置
JP4737978B2 (ja) 照明装置、平面表示装置及び照明方法
US12411363B2 (en) Lighting device and optical element
US12305829B2 (en) Illumination device and optical element
JP7738776B2 (ja) 照明装置とその駆動方法
JP7702043B2 (ja) 光学素子および光学素子を含む照明装置
JP7622219B2 (ja) 光学装置
JP2006017919A (ja) カラー液晶表示装置
CN100545706C (zh) 液晶显示器及其制造方法
US20250237899A1 (en) Lighting device
US20250389991A1 (en) Liquid crystal light control device and lighting device
US20260003233A1 (en) Liquid crystal light control device and lighting device
KR20220031840A (ko) 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
JP3098857B2 (ja) 照明装置
WO2024176604A1 (ja) 照明装置
JP7629115B2 (ja) 照明装置
TWI828518B (zh) 透明顯示器
KR100499575B1 (ko) 백라이트
KR20040061519A (ko) 액정표시장치의 구동회로

Legal Events

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

Ref document number: 25814714

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1