(57)【要約】  対象を照明する照明装置１であって、光２１を発する光源２と、光源２から生じた光２１を調整された光３１に調整する調整可能な光学素子３と、少なくとも１つの駆動信号７５、７６を介して調整可能な制御信号７１に応じて調整可能な光学素子３と光源２とを有する素子の群のうちの少なくとも１つの素子を制御するコントローラ４とを有する照明装置１である。
2009500803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象を照明する照明装置であって、
−  光を発するための光源と、
−  前記光源から生じた光を調整された光に調整する調整可能な光学素子と、
−  少なくとも１つの駆動信号を介して調整制御信号に応じて前記調整可能な光学素子及び前記光源を含む素子の群のうちの少なくとも１つの素子を制御するコントローラと、
を有する照明装置。
【請求項２】
前記光源が駆動信号に応じて連続的な光又は閃光を含む光を供給することを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光源が駆動信号に応じて閃光を供給する前に連続的な光を供給することを特徴とする、請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光源が、駆動信号に応じて異なる時間間隔に関して異なる強度の連続的な光及び／又は閃光を供給することを特徴とする、請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源は、少なくとも発光ダイオード、キセノンランプ又はハロゲンランプを含んでいることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記調整可能な光学素子は、駆動信号に応じて調整可能な円錐角及び／又は調整可能な方向によるビームを含む調整された光を供給することを特徴とする、請求項１乃至５の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記調整可能な光学素子は、駆動信号に応じて前記光ビームの調整可能なアスペクト比による調整された光を供給することを特徴とする、請求項１乃至６の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記調整可能な光学素子は、エレクトロウェッティングレンズ、液晶レンズ、制御可能な散乱素子、制御可能な回折、屈折素子及び反射素子を含む光学素子の群のうちの少なくとも１つの素子を有することを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記調整可能な光学素子は液晶屈折率勾配素子を有することを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記調整可能な光学素子は、少なくとも１つの受動ビーム成形素子と、前記光源と前記受動ビーム成形素子との間に位置されている前記制御可能な散乱素子とを有することを特徴とする、請求項１乃至７の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記調整制御信号はユーザによって生成されることを特徴とする、請求項１乃至１０の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
ビデオカメラ、写真カメラ又はカメラ機能を備える装置を含む光学装置から少なくとも１つの調整可能な制御信号を受け取るためのインターフェースを更に有している請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の照明装置と、調整制御信号がズームレンズのズームを制御するズーム制御信号から得られるズームレンズとを有する光学装置。
【請求項１４】
前記調整制御信号がオートフォーカスユニットによって生成されるオートフォーカス制御信号から得られる前記オートフォーカスユニットを更に有する請求項１３に記載の光学装置。
【請求項１５】
前記調整制御信号は、対象検出器ユニット又は前記オートフォーカスユニットによって生成される光強度制御信号から得られることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の光学装置。
【請求項１６】
前記調整制御信号は、ユーザによって生成されるユーザ制御信号から得られることを特徴とする請求項１３乃至１５の何れか一項に記載の光学装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の照明装置における使用のためのコントローラであって、少なくとも１つの駆動信号を介する調整制御信号に応じて、前記調整可能な光学素子及び前記光源を有する素子の群のうちの少なくとも１つの素子を制御するコントローラ。
【請求項１８】
請求項１７に記載のコントローラ上で走らされるべきコンピュータプログラムであって、少なくとも１つの駆動信号を介する調整制御信号に応じて前記調整可能な光学素子及び前記光源を有する素子の群のうちの少なくとも１つの素子を制御する機能を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象を照明する照明装置と、前記照明装置を有する光学装置と、前記照明装置内で使用するためのコントローラと、コンピュータプログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような照明又は光学装置の例は、（ポケット）カンテラ、（ポケット）トーチ、閃光、照明光、スペクテータ（spectator）、望遠鏡、（スパイ）眼鏡、スチール写真カメラ、モーションビデオカメラ、カメラ機能を備えた携帯電話並びに車用のフロントライト、バックライト、信号灯及びインテリア灯である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術の装置は、米国特許出願公開第２００５／０００７７６７号から知られており、１つ以上の発光ダイオード（光源）のアレイ及びライトパイプ（調整可能な光学素子）を有する発光ダイオードの閃光が開示されている。前記ライトパイプは、１つ以上のマスクと１以上のレンズとを有している。上述の文献の段落００４４に記載されているように、ユーザは、前記発光ダイオードから生じる光を照明されるべき対象上に集束させるためにレンズをずらすことができる。前記従来技術の装置は、特に、当該従来技術の装置が比較的ユーザフレンドリでないことにおいて不利な点を有している。
【０００４】
本発明の目的は、特に、比較的ユーザフレンドリである照明装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の更なる目的は、特に、比較的ユーザフレンドリである照明装置、照明装置において使用するためのコントローラ及びコンピュータプログラムを有する光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
当該目的は、対象を照明する照明装置であって、
−  光を発する光源と、
−  前記光源から生じた前記光を調整された光に調整する調整可能な光学素子と、
−  少なくとも１つの駆動信号を介する調整制御信号に応じて、前記調整可能な光学素子及び前記光源を有する素子の群のうちの少なくとも１つの素子を制御するコントローラと、
を有する照明装置によって解決される。
【０００７】
前記照明装置を提供することにより、もはや、前記光源から生じた光を調整するためにレンズを手動でずらす、又は光の必要な強度を手動で調整する必要はない。その代わり、前記コントローラは、より自動的な仕方で、前記光源から生じた光の光強度及びビーム形状を調整する。結果として、本発明による装置は、よりユーザフレンドリなものである。
【０００８】
前記対象は、直接的に又は例えば反射を介して間接的に照明されることができることに留意されたい。前記調整制御信号とは、例えば、電気信号、磁気信号、電磁信号、光学信号又は超音波（ultrasound）信号である。
【０００９】
本発明による前記装置は、特に、後述されるように増加された数の可能性をユーザに提供することにおいて更に有利である。
【００１０】
種々の実施例において、前記光源は、（例えば、モーションビデオカメラ用の）連続的な光を供給するように配されることもでき、（例えば、写真カメラ用の）閃光を供給するように配されることもでき、又は駆動信号に応じて（例えば、モーションビデオ及び写真カメラ用の）連続的な光及び閃光の組み合わせを供給するように配されることもできる。連続的な光は、例えばトーチランプとして前記照明装置を使用する際に利用されることもできる。
【００１１】
一実施例において、前記光源によって提供される連続的な光及び閃光の組み合わせが赤目軽減のために利用されることもでき、連続的な光が、写真を撮影するために当該対象に閃光を当てる前に発せられる。他の実施例において（例えば、低強度の）連続的な光は、暗い環境におけるユーザが、写真を撮影するために当該対象に閃光をあてる前に当該対象に照準をあてるのをサポートする、及び／又は写真又は映画を撮影する前の写真カメラ又はビデオカメラの焦点を合わせる手順をサポートする。
【００１２】
他の実施例において、前記光源は、種々の時間間隔に対して種々の強度の連続的な光及び／又は閃光を供給するように配される。必要な強度と周囲の光の強度との間の強度の差のみを有する光が、写真又は映画を撮影する前記光源によって供給される場合、前記照明装置の動作可能な期間を拡張するためのエネルギを節約することができる。光の適切な強度を達成するために、前記光源は、完全に調光可能なものであっても良い。
【００１３】
他の実施例において、前記光源は、少なくとも発光ダイオード、キセノンランプ又はハロゲンランプを有する。好ましくは、発光ダイオードは、閃光状況と非閃光状況とに使用されることができる。前記光源とは、明らかに、ダイオードのアレイも含むものである。前記ダイオードのアレイは、等しく又は個々に駆動されることができる。
【００１４】
他の実施例において、前記調整可能な光学素子は、対象の大きな変化の最適化された照明を達成するために調整可能な円錐角及び／又は調整可能な方向によるビームを有する調整された光を供給するように配されている。前記対象とは、屋内又は屋外であっても良い。調整可能な光学素子を有する光学素子の例は、（ポケット）カンテラ、（ポケット）トーチ、閃光、照明光、スペクテータ、望遠鏡、（スパイ）眼鏡、スチール写真カメラ、モーションビデオカメラ、カメラ機能を有する携帯電話、並びに車用のフロントライト、バックライト、信号灯り及びインテリア灯である。例えば、車のフロントライトの光の方向は、道路の様々な部分を照明するために高く又は低く調整されることができ、円錐角が、道路のより広い又はより狭い部分を照明するために調整されることができる。
【００１５】
他の実施例において、前記調整可能な光学素子は、撮影されるべき映画又は写真の選択されたアスペクト比にビームの形状を適合させるように、光ビームの調整可能なアスペクト比（例えば４:３又は１６:９のアスペクト比）によって調整される光を供給するように配される。
【００１６】
他の実施例において、前記調整可能な光学素子は、エレクトロウェッティングレンズ、液晶レンズ、制御可能な散乱素子、制御可能な回折、屈折素子及び反射素子を含む光学素子の群のうちの少なくとも１つの素子を有する。ここで、レンズは、１つのレンズ又はレンズアレイを有していても良い。例えば、調整可能な振幅を有する交流電圧を液晶素子に供給することによって、液晶素子を通過するビームのコリメートが調整されることができる。例えば、調整可能な振幅を有する交流電圧をエレクトロウェッティングレンズに供給することによって、前記エレクトロウェッティングレンズ内の液体が、凸状又は凹状にされることができる。従来技術と比較して、光を調整するための機械的に動く部分の回避により、この発明を更にユーザフレンドリにする改善された装置の信頼性が生じる。
【００１７】
他の実施例において、前記調整可能な光学素子は、液晶屈折率勾配素子（liquid crystal line refractive index gradient）を有している。このような素子は、ＧＲＩＮ素子しても知られている。
【００１８】
他の実施例において、前記調整可能な光学素子は、少なくとも１つの受動ビーム成形素子、及び前記光源と前記受動ビーム成形素子との間に位置された前記制御可能な散乱素子を有する。この請求項は、明らかに、１つ以上の受動ビーム成形素子、及び前記受動ビーム成形素子間に位置された前記制御可能な散乱素子を有する場合を含んでいる。
【００１９】
他の実施例において、前記調整制御信号は、ユーザによって生成される。
【００２０】
他の実施例において、前記照明装置は、ビデオカメラ、写真カメラ又はカメラ機能を備える装置を含む光学装置から少なくとも１つの調整可能な制御信号を受け取るためのインターフェースを更に有する。このようなインターフェースを有する場合、前記照明装置は、スペクテータ、望遠鏡、（スパイ）眼鏡、写真カメラ、ビデオカメラ又はカメラ機能を備える携帯電話のような、光学装置のためのアクセサリユニットとして容易に使用されることができる。
【００２１】
この発明は、更に、この発明による照明装置を有する光学装置と、前記調整制御信号がズームレンズのズームを制御するズーム制御信号から得られる対象を撮影するためのズームレンズとに関する。この光学装置は、スペクテータ、望遠鏡、（スパイ）ガラス、写真カメラ、モーションビデオカメラ又はカメラ機能を備えた携帯電話のような、消費者製品を含むものである。カメラ装置において、電荷結合装置技術又は相補的な金属酸化物半導体技術に基づいた画像センサが使用されることもでき、及び／又は従来のフィルムが使用されることもできる。従って、語「撮影する」は、あまり限定的にとられるべきものではない。ズーム制御信号は、ユーザによって生成され、前記調整制御信号は、前記ズーム制御信号から得られる。前記ズーム制御信号から前記調整制御信号を得ることによって、当該ユーザのズームは、前記調整可能な光学素子を介して、例えば、光が対象の位置ちょうど、前記対象の位置の直前、又は前記対象の位置の直後に集束されるような、光の調整に自動的に変換される。更に、光強度制御信号は、前記ユーザのズームを前記光源の強度の調整に自動的に変換するために、前記ズーム制御信号から得られることができる。
【００２２】
他の実施例において、前記光学装置は、オートフォーカスユニットを更に有し、前記調整制御信号は、当該オートフォーカスユニットによって生成される前記オートフォーカス制御信号から得られる。前記オートフォーカス制御信号から前記制御信号を得ることによって、前記オートフォーカス制御信号は、例えば、光が対象の位置ちょうど、前記対象の位置の直前、又は前記対象の位置の直後に集束されるような、光の調整に自動的に変換される。他の実施例において、前記調整制御信号は、前記光源の強度を自動的に調整するために、対象検出ユニット又はオートフォーカスユニットによって生成される光強度制御信号から得られる。ここで、前記光源の強度とは、映画又は写真を撮影するために、存在している光と必要な光との間の強度のギャップを解消するために存在している周囲の光に応じて、調整されることができる。閃光動作の間にも、閃光の強度は、写真センサ上又は従来のフィルムに受け取られる光に応じて、減少されることができる。
【００２３】
本発明によるコントローラ、本発明によるコンピュータプログラムの実施例は、本発明による前記照明装置の前記実施例に対応するものである。
【００２４】
本発明は、特に、手動によるレンズのシフト又は光強度の調整が比較的ユーザフレンドリではないという洞察に基づいており、かつ、特に、コントローラが前記調整可能な光学素子の制御を行うべきであるという基本的な考えに基づくものである。
【００２５】
本発明は、特に、比較的ユーザフレンドリである照明装置及び光学装置を提供するために、前記問題を解決するものであり、特に、後述するように、増加された数の可能性をユーザに提供する点において更に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明のこれらの及び他の見地は、以下に記載される（複数の）実施例を参照して明らかになり、説明されるであろう。
【００２７】
本発明による照明装置１が、図１に示されており、当該照明装置１は、対象（図示略）を照明する光源２と、光源２から生じる光２１を調整する及び調整された光３１を前記対象に供給する調整可能な光学素子３とを有する。コントローラ４は、調整制御信号７１に応じて、駆動信号７６を介して調整可能な光学素子３を制御する及び／又は駆動信号７５を介して前記光源を制御する。光源２は、例えば、閃光光源又は連続的な光源であって、発光ダイオード、ダイオードのアレイ、キセノンランプ又はハロゲンランプを有することができる。
【００２８】
好適実施例において、光源２を制御するための駆動信号７５は、発光ダイオードのアレイが、異なる色を有する光を発するダイオードを含んでいる場合、有色光２１又は調整可能な色温度を有する光２１を供給するために、前記発光ダイオードのアレイの発光ダイオードを個々に制御することができる。
【００２９】
コントローラ４は、調整制御信号７１を受け取るインターフェース４０に結合されていると共に、オプションでユーザ４１からの調整制御信号７１を受け取るための入力インターフェース４２にも結合されているプロセッサ４３であって、短期メモリ４４及び長期メモリ４５にも結合されているプロセッサ４３を有する。
【００３０】
当該照明装置１は、前記光源から生じる光を調整するために手動でレンズをずらす又は光の必要な強度を手動で調整することを要さない。その代わり、コントローラ４が、光源２から生じる光３１の光強度及びビーム形状を、より自動的な仕方において調整する。結果として、本発明による照明装置１は、よりユーザフレンドリなものである。光源２によって供給される閃光２１が後続する低強度の連続的な光３１は、閃光を供給する前の前記連続的な光に対する眼の反応により、赤目を軽減するのに効果的である。更に、連続的な光２１（例えば、低強度のもの）は、暗い環境におけるユーザが、写真を撮影するために前記対象に閃光をあてる前に前記対象に照準をあてるのをサポートする、及び／又は写真若しくは映画を撮影する前の写真カメラ又はビデオカメラの焦点を合わせる手順をサポートする。
【００３１】
調整可能な光３１は、対象をハイライトする、種々の対象についての最適化された照明を達成する、視野角の関数として照明される領域のビーム形状を変更する、又は、例えば、ビデオ又は写真カメラのアスペクト比に前記ビーム形状を適合させるのに使用されることもできる。
【００３２】
図２に示されている本発明による照明装置を有する光学装置１１は、対象（図示略）を照明する光源２と、光源２から生じた光２１を調整する及び調整された光３１を前記対象に供給する調整可能な光学素子３とを有する。コントローラ４は、調整制御信号７１に応じて、駆動信号７６を介して調整可能な光学素子３を制御する及び／又は駆動信号７５を介して前記光源を制御する。光学装置１１は、更に、例えば、対象の写真を撮影する又は前記対象をフィルムにおさめるというような、前記対象の撮影のためのズームレンズ５を有する。レンズ５は、ズームをして５１、対象の情報を受け取り５２、ズームされた対象の情報をズーム検出器６に供給する５３ように配されている。
【００３３】
コントローラ４は、ユーザからの入力４１を受け取る入力インターフェース４２、短期メモリ４４及び長期メモリ４５、並びにオートフォーカスユニット４６に結合されているプロセッサ４３を有する。オートフォーカスユニット４６は、オートフォーカス手順のための赤外線信号のような信号４７を送信する及び受け取り、これに応じて、オートフォーカス制御信号７３をプロセッサ４３に供給する。入力インターフェース４２は、例えばズーム制御信号７２及び／又は更なる調整制御信号７４をプロセッサ４３に供給する。コントローラ４（読み出し：プロセッサ４３）は、ズーム制御信号７２に応じて、レンズ制御信号７８を介してレンズ５のズームを制御するように配されている。
【００３４】
コントローラ４（読み出し：プロセッサ４３）は、更に、検出器６からデジタル化された対象の信号７７を受け取り、駆動信号７５を介して光源２を制御する及び駆動信号７６を介して前記調整可能な光学素子を制御する。ズーム制御信号７２は、例えば、ユーザによって生成され、調整制御信号７１は、例えば、ズーム制御信号７２から得られる。調整制御信号７１をズーム制御信号７２から得ることにより、ユーザのズームは、例えば、調整された光３１が、対象の位置ちょうど、前記対象の位置の直前、又は前記対象の位置の直後に集束されるような、光２１の調整に自動的に変換される。更に、光強度制御信号は、前記ユーザのズームを光源２の強度の調整に自動的に変換するようにズーム制御信号７２から更に得ることもできる。
【００３５】
代替的には及び／又は更には、調整制御信号７１は、例えば、オートフォーカス制御信号７３から得られる。オートフォーカス制御信号７３から調整制御信号７１を得ることにより、例えば、オートフォーカスが、調整された光３１が対象の位置ちょうど、前記対象の位置の直前又は前記対象の位置の直後に集束されるような、光２１の調整に自動的に変換される。更に、光強度制御信号は、前記オートフォーカスを光源２の強度の調整に自動的に変換するように、オートフォーカス制御信号７３又は対象信号７７から更に得ることもできる。ここで、コントローラ４は、種々の時間間隔における種々の強度の連続的な光及び／又は閃光を供給するために、光源２に駆動信号７５を供給することができる。必要な強度（周囲の光と、当該照明装置の光源によって発せられる光との和）のみが写真又は映画を撮影するのに使用される場合、当該照明装置の動作期間を拡大するためのエネルギを節約することができる。光の適切な強度を達成するために、光源２は、完全に調光可能なものでなければならない。閃光動作の間、閃光２１の強度は、写真センサ６又は従来のフィルム６上に受け取られる光に応じて、減少されることができる。
【００３６】
代替的には及び／又は更に加えて、更なる調整制御信号７４は、例えば、ユーザの嗜好をコントローラ４（プロセッサ４３）に知らせるために、ユーザによって生成される。
【００３７】
調整可能な光学素子３は、図３に示されているような流体フォーカスレンズ（アレイ）８０を有していても良い。例えば、調整可能な振幅を有する交流電圧を導体８１及び８２を介して流体フォーカスレンズ（アレイ）８０の極性流体８６に供給することにより、極性流体８６と極性流体８７との界面にメニスカス（meniscus）が形成される。このメニスカスは、調整可能な振幅を含み得る凸状モード及び／又は凹状モードを有する３つの異なるモード８３−８５を有する。このようにして、出て行く光３１の円錐角が、到来する光２１の円錐角を考慮して調整されることができる。
【００３８】
調整可能な光学素子３は、例えば、図４及び５に示されているような様々な液晶材料を有していても良い。図４には、如何なる電圧も有さずに光を散乱する材料９１が示されている。即ち、ゼロボルト信号が基板１９０及び１９１上に設けられている透明電極９０及び９２に供給された場合、到来する光２１は散乱され、右側においては、十分に高い電圧が供給された場合、材料９１は透明になる。図５には、電圧が供給されていない場合に透明である他の材料が、示されている。基板１９３及び１９５上に設けられている透明電極９３及び９５間の電圧がゼロである場合、材料９４は透明であり、右側においては、十分に高い電圧が前記電極間に印加された場合、到来する光２１は散乱される。
【００３９】
調整可能な光学素子３は、例えば、図６に示されているような液晶材料を有していても良い。上から下に、ガラス基板１００、透明電極１０１、配向層１０２、液晶材料１０３、等方層１０４、透明電極１０５及びガラス基板１０６が、設けられている。ゼロボルト信号又は非ゼロボルト信号を供給することによって、到来する光２１は、屈折される、又は電界が印加されている際に、液晶分子の配向が変更され、前記光ビームが、屈折されることなく通過することができるという事実により屈折されない。両方の分極の方向が持たされる必要がある場合、このような素子の２つは、当該素子内の液晶分子の配向が互いに直交するよる構成において使用される必要がある。しかしながら、前記のような分子の配向の方向は、半波長プレートが前記素子間に挿入される必要がある場合に、同一に保持されることができる。
【００４０】
調整可能な光学素子３は、例えば、図７に示されている所謂キラル液晶を有することができる。ゼロ電圧状態において、液晶１１２は、円偏光されている光の帯３１ａと、対向する感覚経路（opposite sense pass）によって円偏光されている光の帯３１ｂとを反射する。ガラス基板１１０及び１１４上に位置された透明電極１１１及び１１３間の電圧は、液晶１１２のらせん状構造を取り除き、セルを透明にする。両方の偏光方向を反射するために、二重のセル構成が使用されることができる。この構成において、前記のような可能性の一つは、円偏光された光の左右の偏光方向を反射するキラル材料を含むセルを使用することである。他の可能性は、間に半波長を備えているセルを含む同一のキラル材料を使用することである。
【００４１】
調整可能な光学素子３は、図８に示されている液晶レンズであっても良い。前記セル内には、湾曲を有するセル構造１２５が、設けられている。構造１２５が、前記液晶の構造の屈折率のうちの１つとほぼ同じ屈折率を有する等方性材料から作られている場合、ゼロ電圧状態において、構造１２５はレンズとして作用する。ガラス基板１２０及び１２７上に位置されている透明電極１２１及び１２６間へ電圧を印加すると、液晶分子１２３は再配向され、前記レンズの作用は消失する。透明電極１２１は配向層１２２によって覆われており、構造１２５は配向層１２４によって覆われている。構造１２５は、前記液晶の構造の屈折率のうちの１つとほぼ同じ屈折率を有する異方性材料から作られており、ゼロ電圧状態において、レンズ作用は存在しない。ガラス基板１２０及び１２７上に位置されている透明電極１２１及び１２６間に電圧を印加すると、液晶分子１２３が再配向され、前記レンズ作用が現れる。１つの素子は１つの線形直線偏光の方向によってのみ動作することができ、従って、両方の偏光方向に影響を及ぼすために、２つの素子が必要とされる。このことは、１つのレンズの場合の一例であるが、このような構造を使用するレンズアレイを作ることも可能である。
【００４２】
調整可能な光学素子３は、図９に示されている液晶屈折率勾配（ＧＲＩＮ）レンズ又はアレイであっても良い。このような素子は、パターン化された電極を有する。前記セルの両方の表面がパターン化されている電極を含む場合、前記表面は、前記のようなパターンがほぼ完全な重複を示すように他のものに対して揃えられる。この状況において、前記電極間の電位は高い。前記電極の外側において、電界の向きの線（field lines）は前記セルの外部に漏出し、一様でない電界の向きの線を生じる。結果として、屈折率の勾配が、電極を含まない領域内に形成される。前記透明電極は円形の孔を含んでおり、球面レンズが形成されるのに対し、周期的な距離におけるライン電極の使用により円筒形レンズを誘導することができる。前記電極の幾何学的配置は、他の形状を有することもでき、前記他の形状の例が、図１０に示されている。図９は、液晶（１３３）を含むガラス基板（１３２、１３５）上のパターン化された電極（１３１、１３６）を有するセルを示している。液晶分子の巨視的な配向は、塗り込まれた（rubbed）ポリマ層から作られている配向層（１３２、１３５）によって誘導される。パターン化された電極は、如何なる構造も有することができ、様々な例が図１０に示されている。電極（１３１、１３６）間の印加電圧がゼロである場合、液晶分子が一軸方向に配向され、レンズ作用が図９の上側の図に示されているようなセル内に存在し、ビーム２１は、変更されることなく前記セルを通過する。図９の下側の図に示されているセルへの電界の印加により、前記電極間の領域内に誘導される反射率の勾配が変化され、光ビーム２１の経路が変化される。
【００４３】
他の実施例において、前記表面のうちの１つの上部においてのみ電極パターンがパターニングされており、他の表面は如何なるパターンも含んでいないセルを使用するＧＲＩＮレンズが、生成されることができる。更に他の実施例において、パターニングされた（複数の）電極は、前記範囲内に非常に高い表面抵抗［メガオーム／平方］を有する層によって覆われている。
【００４４】
上述したＧＲＩＮレンズは、偏光依存性も示している。両方の偏光方向が生じる必要がある場合、２つのこのような素子が、前記素子内の液晶分子の配向が互いに直交している構成において使用される必要がある。両方の素子において、分子の配向方向は同一に保持されることができるが、この場合、半波長プレートが前記素子間に挿入される必要がある。
【００４５】
本出願において、反射及び吸収による低い損失を有することが重要である。上述されたＧＲＩＮの概念は、これらの損失を最小化することができ、この結果、高い透過率を得ることができる。
【００４６】
こうして、光分布及び／又は光分布の形状を変化させることができる調整可能な光学素子は、コリメートされた光源の前に位置されることができる。しかしながら、前記光をコリメートする及び成形するのに使用される調整可能な光学素子は、光源と１つの受動ビーム成形素子（又はこの場合、前記受動ビーム成形素子間の１つ以上の受動ビーム成形素子）との間に位置されることができる。例えば、発光ダイオードが光源１５０として使用されている場合、或る形状を有するリフレクタ１４０及び／又は１４１が、或る分布による光形状を得るために使用されることができる。従って、調整可能な光学素子１５１は、図１１に示されているように受動ビーム成形素子１４０及び１４１間に位置されることができる。受動ビーム成形素子は、幾つかのセグメントから成ることもでき、調整可能な光学素子１５１は、受動ビーム成形素子１４０及び１４１に沿った如何なる位置にも位置されることができる。例えば、制御可能な散乱素子は、透過状態においてビームを透過させることができ、この結果、ズーム機能が使用された場合に、ズームされた当該対象を主に照明する。より近い距離における対象が撮影されるべきである場合、前記ビームは、例えば前記制御可能な散乱素子を使用して広くされることができる。同じ仕方において、前記対象の或る部分は、前記ビームパターンを調整することによってハイライトされることができる。例えば、前記カメラを使用する者の決定によって、１つの領域が１つ以上の他の領域よりも照明されることができ、この結果、これらの領域をハイライトする。しかしながら、前記制御可能な散乱素子は、損失を生じ得る前記カメラレンズによって捕捉されない広角に渡って光を送信することができ、従って、２つの受動ビーム成形素子間に調整可能な光学素子１５１を位置させる、又は上述のコリメート光学素子の一部にするために光源２と受動ビーム成形素子１４０及び１４１との間に調整可能な光学素子１５１を位置させるのが有利で有り得る。代替的には、調整可能なレンズ又はレンズアレイが使用されることができる。上述と同じ仕方において、前記素子は、前記受動ビーム成形素子の前に位置される又は前記受動ビーム成形素子内に組み込まれることができる。
【００４７】
前記調整可能な光学素子の電極を前記ビーム形状に渡る更なる制御のためにセグメント化することも可能である。
【００４８】
他の実施例において、直接的な照明から間接的な照明までの切り換えと間接的な照明から直接的な照明までの切り換えとが、使用されることもできる。この場合、光源から生じる光は部分的に又全体的に反射され、この結果、前記光は、例えば、天井を介して反射された後、対象に到達する。このようにして、前記対象は間接的に照明される。
【００４９】
様々な液晶レンズの様々な例は、湾曲された表面（米国特許第４１９０３３０号、国際特許出願公開第２００４５９５６５号）、パターン化された電極からできたフレネルレンズゾーンプレートに基づいた特許文献においても見出されることができる。例えば、調整可能な振幅を有する交流電圧を液晶素子に供給することによって、ビームのコリメートが調整されることができる。レンズは、エレクトロウェッティングの原理に基づくものであっても良い（国際特許出願公開第０３６９３８０号）。調整可能な振幅を有する交流電圧をエレクトロウェッティングレンズに供給することによって、流体が、凸状又は凹状にされることができる。このようにして、出て行く光の円錐角が調整されることができる。本発明による照明装置の他の実施例は、電気的に制御可能な散乱及び／又は回折である。ポリマ分散液晶に基づいた効果は、当該技術分野において共通であり、ゲル（米国特許第５１８８７６０号）がこの目的のために使用されることができる。ブレーズド回折格子構造が液晶で充填されている素子内の光の方向を変化させることも可能であり、電気信号が、液晶分子の配向を制御するのに使用されることができる（米国特許第６０１４１９７号）。切り換え可能なリフレクタ（米国特許第５７９８０５７号、米国特許第５７６２８２３号）は、光の方向を変化させるために使用されることもできる。前記調整可能な光学素子は、代替的には切り換え可能なグレーデッドインデックス液晶素子を有することもできる。
【００５０】
上述の実施例は、本発明を制限するものではなく、当業者であれば、添付請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替的な実施例を設計することができることに留意されたい。前記請求項において、括弧内の如何なる符号も当該請求項を制限するものとみなしてはならい。「有する」という語は、請求項に記載されていない構成要素又はステップの存在を排除するものではない。単数形の構成要素は、複数のこのような構成要素を排除するものではない。本発明は、幾つか別個の構成要素を有するハードウェアによって、及び適当にプログラムされたコンピュータによって実施化することができる。いくつかの手段を列挙している装置請求項において、これらの手段の幾つかは１つの同じハードウェアの項目によって、実施化することができる。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明によるコントローラを有する本発明による照明装置を図示している。
【図２】本発明によるコントローラ有する本発明による光学装置を図示している。
【図３】光源から生じる光を調整する調整可能な光学素子の第１実施例を図示している。
【図４】光源から生じる光を調整する調整可能な光学素子の第２実施例を図示している。
【図５】光源から生じる光を調整する調整可能な光学素子の第３実施例を図示している。
【図６】光源から生じる光を調整する調整可能な光学素子の第４実施例を図示している。
【図７】光源から生じる光を調整する調整可能な光学素子の第５実施例を図示している。
【図８】光源から生じる光を調整する調整可能な光学素子の６実施例を図示している。
【図９】光源から生じる光を調整する調整可能な光学素子の第７実施例を図示している。
【図１０】図９に示した実施例において使用されることができる様々な電極パターンを示している。
【図１１】前記光源と受動ビーム成形素子及び能動素子とがビーム成形及び光分布のために組み合わされることができる模式的な構成を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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