(57)【要約】本発明は、光パターンを生成する照明装置（１）に関する。光源（４）は、液晶セル（２）に向けられるよう光ビーム（５）を生成する。液晶セル（２）は周期構造（３）を有する。電圧が電圧源（８）によって液晶セル（２）に印加される場合に、周期的な位相パターンが生成される。液晶セル（２）及び光源（４）は、複数の個別の光ビーム（６）が、生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成されて光パターン（７）を形成するように、適合される。光パターンは、電圧を印加することで変更可能な周期的な位相パターンで回折によって生成されるので、異なる光パターンが、技術的に比較的簡単な方法で、特に装飾目的のために、生成され得る。
2013505472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光パターンを生成する照明装置であって：
電圧を液晶セルに印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する前記液晶セル，
前記液晶セルに向けられるよう光ビームを生成する光源，
電圧を前記液晶セルに印加する電圧源
を有し、
前記液晶セル及び前記光源は、複数の個別の光ビームが前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成されるように、適合され、
前記複数の個別の光ビームは、前記光パターンを形成する、
照明装置。
【請求項２】
強度分布は、前記複数の個別の光ビームの強さによって定義され、
前記液晶セル及び前記光源は、前記強度分布が、前記液晶セルに印加される前記電圧を変えることによって変更可能であるように、適合される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
投写面をさらに有し、
前記光源及び／又は前記液晶セルは、前記複数の個別の光ビームが前記投写面上で重なり合わないスポットを形成するように、適合される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記液晶セルは、ダブルプレーンスイッチング（ＤＰＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、反復型液晶レンズアレイ及びパターンワイズ高分子液晶セルのうち少なくとも１つを有する、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源は、異なる方向において前記液晶セルに向けられる少なくとも２つの光ビームを発する、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光源と前記液晶セルとの間に配置される受動型回折素子をさらに有し、該受動型回折素子は、前記光源によって発せられる光を、前記液晶セルに向けられる複数の光ビームに分けるよう適合される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
印加電圧に依存して光を平行にする第１の液晶セルと、電圧を第２の液晶セルに印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する前記第２の液晶セルとを有し、
前記光源、前記第１の液晶セル及び前記第２の液晶セルは、前記光源によって生成される光ビームが、前記光源によって生成される前記光ビームを平行にするよう前記第１の液晶セルに向けられ、該平行にされた光ビームが、回折によって異なる方向において前記複数の個別の光ビームを生成するよう前記第２の液晶セルに向けられるように、配置される、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項８】
回折によって生成される前記複数の光ビームの夫々の強さが所定の閾値を下回るように、前記光源及び前記電圧源のうち少なくとも１つを制御する制御ユニットを有する、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項９】
前記複数の個別の光ビームの強さを決定する強度決定ユニットをさらに有し、
前記制御ユニットは、前記複数の個別の光ビームの前記決定された強さに依存して、回折によって生成される前記複数の光ビームの夫々の強さが所定の閾値を下回るように、前記光源及び前記電圧源のうち少なくとも１つを制御するよう適合される、
請求項８に記載の照明装置。
【請求項１０】
製品を提示する製品提示装置であって、
前記製品が置かれるべき提示エリアと、請求項１に記載の照明装置とを有し、
前記照明装置は、前記提示エリアにおいて前記光パターンを形成するように前記複数の個別の光ビームを前記提示エリアに向けるよう適合される、
製品提示装置。
【請求項１１】
光パターンを生成する照明方法であって：
周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する液晶セルに電圧を印加するステップ，
前記液晶セルに向けられるよう光ビームを生成するステップ
を有し、
複数の個別の光ビームが、前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成され、前記複数の個別の光ビームは、前記光パターンを形成する、
照明方法。
【請求項１２】
製品を提示する製品提示方法であって：
製品を提示エリアに置くステップ，
請求項１１に記載の照明方法に従って、光パターンを形成する複数の個別の光ビームを生成するステップ
を有し、
前記複数の個別の光ビームは、前記提示エリアにおいて前記光パターンを形成するように前記提示エリアに向けられる、
製品提示方法。
【請求項１３】
光パターンを生成する照明用コンピュータプログラムであって、
当該コンピュータプログラムが請求項１に記載の照明装置を制御するコンピュータで実行される場合に、該照明装置に請求項１１に記載の照明方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する、照明用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、光パターンを生成するための照明装置、照明方法及び照明用コンピュータプログラムに関する。本発明は、さらに、上記の照明装置を有する製品提示装置及び対応する製品提示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
文献“Enumeration  of  Illumination  on  Scanning  Modes  from  Real-Time  Spatial  Light  Modulators”、Li  Ge等、Vol.7、No.12、Optics  Express、４０３〜４１６頁、２０００年（非特許文献１）は、複雑且つ高速に変化するレーザ照明パターンを非近接場において自動的に発生させるために、高速回折光学素子設計アルゴリズムとともに、フーリエ変換機構における位相変調用の空間光変調器（ＳＬＭ）を用いることを開示している。空間光変調器は複数のピクセル素子を有し、各ピクセル素子は、夫々のピクセル素子に対応するコヒーレント・レーザビームの部分の位相を変えることを可能にする。このように、異なるピクセル素子をカバーする幅広いレーザビームは空間光変調器に向けられ、空間光変調器の夫々のピクセル素子に対応する上記の幅広いレーザビームの異なる部分の位相は、夫々のピクセル素子によって変更される。空間光変調器の各ピクセル素子は、別々にアドレッシング可能であり、それにより、上記の幅広いレーザビームの異なる部分の位相を異なって変更することを可能にする。空間光変調器を退いた後、このとき異なる位相を有する上記の幅広いレーザビームの異なる部分は干渉して、例えば対象を照らすために使用され得る光パターンを生成する。複数のピクセル素子を用いることで上記の幅広いレーザビームの異なる部分の位相を変えることによって、異なる光パターンが生成され得る。
【０００３】
空間光変調器は、大きく且つ高価である技術的に複雑なシステムである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“Enumeration  of  Illumination  on  Scanning  Modes  from  Real-Time  Spatial  Light  Modulators”、Li  Ge等、Vol.7、No.12、Optics  Express、４０３〜４１６頁、２０００年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、技術的に複雑でない光パターン生成のための照明装置を提供することである。本発明の更なる目的は、光パターンを生成するための対応する照明方法及び照明用コンピュータプログラムを提供することである。さらに、本発明の目的は、製品を提示するための、上記の照明装置を有する製品提示装置及び対応する製品提示方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様において、光パターンを生成する照明装置が与えられる。当該照明装置は：
電圧を液晶セルに印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する前記液晶セル，
前記液晶セルに向けられるよう光ビームを生成する光源，
電圧を前記液晶セルに印加する電圧源
を有し、
前記液晶セル及び前記光源は、複数の個別の光ビームが前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成されるように、適合され、前記複数の個別の光ビームは、前記光パターンを形成する。
【０００７】
前記光パターンは、周期構造を有する前記液晶セルに電圧を印加することによって生成される周期的な位相パターンで回折によって生成されるので、別々にアドレッシング可能である複数のピクセル素子を有する空間光変調器を設ける必要はない。これは、技術的に複雑でなく、特に、大きくなく且つ高価でない照明装置をもたらす。さらに、当該照明装置は技術的に複雑ではないが、前記液晶セルに電圧を印加することによって、前記光パターンを変更することが依然として可能である。特に、前記光パターンは、電圧をオンとオフとの間で切り替えることによって、オン及びオフされ得る。
【０００８】
好ましくは、前記光源は、平行光源（collimated  light  source）、特にレーザである。
【０００９】
好ましくは、前記周期構造は、周期的な電極構造である。
【００１０】
強度分布は、前記複数の個別の光ビーム、すなわち、出射する複数の個別の光ビームの強さによって定義されることが好ましく、前記液晶セル及び前記光源は、前記液晶セルによって生成される出射光ビームの前記強度分布が、前記液晶セルに印加される前記電圧を変えることによって変更可能であるように、適合される。
【００１１】
これは、前記液晶セルに印加される電圧を変えることによって異なる強度分布を生成することを可能にする。特に、前記光源から発せられる光ビームは、前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成される個別の光ビームのビーム幅と同じビーム幅を有する。このように、回折によって生成される異なる個別の光ビームのビーム幅は、好ましくは同じであり、それらの強さは、前記液晶セルに印加される電圧を変えることによって変更され得る。
【００１２】
当該照明装置は投写面を有することがさらに好ましく、前記光源及び／又は前記液晶セルは、前記複数の個別の光ビームが前記投写面上で重なり合わないスポットを形成するように、適合される。
【００１３】
好ましくは、前記重なり合わないスポットは、前記光パターンが通常のバックグラウンド照明条件の下で可視的であるように、バックグラウンド照明において高輝度パターンを形成する。従って、前記スポットの強さは、好ましくは１０Ｗ／ｍ２以上であり、さらに望ましくは１０００Ｗ／ｍ２であり、さらに一層望ましくは１００００Ｗ／ｍ２である。
【００１４】
前記液晶セルは、ダブルプレーンスイッチング（Double  Plane  Switching）（ＤＰＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、インプレーンスイッチング（In  Plane  Switching）（ＩＰＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、フリンジフィールドスイッチング（Fringe  Field  Switching）（ＦＦＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、反復型（replicated）液晶レンズアレイ及びパターンワイズ（pattern-wise）高分子液晶セルのうち少なくとも１つを有することがさらに好ましい。
【００１５】
ＤＰＳ構成において、液晶は２つの基板の間に置かれ、液晶に面した前記２つの基板の面上には電極がパターニングされる。電圧、すなわち、電界は、前記２つの基板上の対向する電極の間において前記２つの基板間に印加される。この構成は、電極パターンの高い設計自由度を提供し、所望の電極パターンを得るために使用され得る。
【００１６】
ＩＰＳ構成において、液晶は同じく２つの基板の間に置かれる。しかし、電極は、前記２つの基板の一方にしか、すなわち、一方の基板の、液晶に面する１つの面上にしか配置されない。正及び負の電極が、隣同士に、特に交互に、置かれる。ＩＰＳ構成は、互いに異なる面上における電極の注意深い配列を必要としない。
【００１７】
また、ＦＦＳ構成においても、液晶は２つの基板の間に置かれる。しかし、ここで、先と同じく、電極は、液晶の１つの側にしか、すなわち、液晶に面した面上にしか配置されない。液晶に面した基板の面上にはスタックが設けられ、該スタックは、液晶に面した当該基板の面をはじめとして、全面カバー電極と、誘電体層と、パターニングされた電極とを有する。また、この構成においても、異なる基板上における対向する電極の配列は必要でなく、複雑な電極パターンが得られる。
【００１８】
反復型液晶レンズアレイ構成において、液晶は２つの基板の間に置かれ、液晶に面した前記２つの基板の２つの面は全面カバー電極を有する。該全面カバー電極のうち少なくとも一方は、反復構造を有する。また、この構成も、異なる基板上における対向する電極の配列を必要としない。
【００１９】
パターンワイズ高分子液晶セルは、好ましくは、第１の基板及び第２の基板を有する。第１の基板と第２の基板との間には、液晶材料の方がポリマー材料よりも多い第１の範囲と、ポリマー材料の方が液晶材料よりも多い第２の範囲とが、周期構造を形成するよう交互に配置される。液晶材料及びポリマー材料に面した第１の基板及び第２の基板の面は、好ましくは、全面電極を設けられる。
【００２０】
前記光源は、異なる方向において前記液晶セルに向けられる少なくとも２つの光ビームを発することがさらに好ましい。
【００２１】
当該照明装置は、前記光源と前記液晶セルとの間に配置される受動型回折素子をさらに有することがさらに好ましく、該受動型回折素子は、前記光源によって発せられる光を、前記液晶セルに向けられる複数の光ビームに分けるよう適合される。
【００２２】
当該照明装置は、印加電圧に依存して光を平行にする第１の液晶セルと、電圧を第２の液晶セルに印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する前記第２の液晶セルとを有することがさらに好ましく、前記光源、前記第１の液晶セル及び前記第２の液晶セルは、前記光源によって生成される光ビームが、前記光源によって生成される前記光ビームを平行にするよう前記第１の液晶セルに向けられ、該平行にされた光ビームが、回折によって異なる方向において前記複数の個別の光ビームを生成するよう前記第２の液晶セルに向けられるように、配置される。
【００２３】
当該照明装置は、少なくとも、電圧を第１の液晶セルに印加することによって第１の周期的な位相パターンを生成する第１の周期構造を有する前記第１の液晶セルと、電圧を第２の液晶セルに印加することによって第２の周期的な位相パターンを生成する第２の周期構造を有する前記第２の液晶セルとを有することがさらに好ましく、コヒーレント光源、前記第１の液晶セル及び前記第２の液晶セルは、前記光源によって生成される光ビームが、回折によって異なる方向において前記複数の個別の光ビームを生成するよう前記第２の液晶セルに向けられる複数の第１の回折光ビームを生成するために前記第１の液晶セルに向けられるように、配置される。
【００２４】
これは、当該照明装置によって生成され得る光パターンの変動を大きくすることを可能にする。
【００２５】
当該照明装置は、２よりも多い液晶セルを有することがさらに好ましく、前記２よりも多い液晶セルは、好ましくは、少なくとも１つの液晶セルから出射する光が少なくとも１つの他の液晶セルに向けられるように、配置される。すなわち、特に、当該照明装置は、ひと続きの液晶セルを有することができる。
【００２６】
当該照明装置は、回折によって生成される前記複数の光ビームの夫々の強さが所定の閾値を下回るように、前記光源及び前記電圧源のうち少なくとも１つを制御する制御ユニットを有することがさらに好ましい。前記所定の閾値は、好ましくは、目の安全性に関連する。前記制御ユニットは、目の安全性を確かにする前記光源の最大出力に電圧を関連付ける較正曲線を有することができる。これは、人が、生成された光パターンによって悪影響を及ぼされないことを確かにすることを可能にする。さらに、これは、それらの複数の個別の光ビームの強さを直接測定せずに、回折によって生成される個別の光ビームの強さを制御することを可能にする。例えば、回折によって生成される前記複数の個別の光ビームの強さを直接測定するためのフォトダイオードを設けることは不要である。これは、さらに、当該照明装置を簡単にする。
【００２７】
更なる実施形態において、当該照明装置は、前記複数の個別の光ビームの強さを決定する強度決定ユニットをさらに有することがさらに好ましく、前記制御ユニットは、前記複数の個別の光ビームの前記決定された強さに依存して、回折によって生成される前記複数の光ビームの夫々の強さが所定の閾値を下回るように、前記光源及び前記電圧源のうち少なくとも１つを制御するよう適合される。
【００２８】
本発明の更なる態様において、製品を提示する製品提示装置が与えられる。当該製品提示装置は、前記製品が置かれるべき提示エリアと、請求項１に記載の照明装置とを有し、前記照明装置は、前記提示エリアにおいて前記光パターンを形成するように前記複数の個別の光ビームを前記提示エリアに向けるよう適合される。
【００２９】
本発明の更なる態様において、光パターンを生成する照明方法が与えられる。当該照明方法は：
周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する液晶セルに電圧を印加するステップ，
前記液晶セルに向けられるよう光ビームを生成するステップ
を有し、
複数の個別の光ビームが、前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成され、前記複数の個別の光ビームは、前記光パターンを形成する。
【００３０】
本発明の更なる態様において、製品を提示する製品提示方法が与えられる。当該製品提示方法は：
製品を提示エリアに置くステップ，
請求項１１に記載の照明方法に従って、光パターンを形成する複数の個別の光ビームを生成するステップ
を有し、
前記複数の個別の光ビームは、前記提示エリアにおいて前記光パターンを形成するように前記提示エリアに向けられる。
【００３１】
本発明の更なる態様において、光パターンを生成する照明用コンピュータプログラムが与えられる。当該コンピュータプログラムは、請求項１に記載の照明装置を制御するコンピュータで実行される場合に、該照明装置に請求項１１に記載の照明方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する。
【００３２】
請求項１に記載の照明装置、請求項１０に記載の製品提示装置、請求項１１に記載の照明方法、請求項１２に記載の製品提示方法、及び請求項１３に記載の照明用コンピュータプログラムは、従属請求項において定義されるのと同じ及び／又は対応する好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態は、夫々の独立請求項と従属請求項との如何なる組み合わせであってもよいことが理解されるべきである。
【００３４】
本発明の上記の態様及び他の態様は、以下で記載される実施形態から明らかであり、それらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】光パターンを生成する照明装置の描写を図式的に且つ例として示す。
【図２】回折による光パターンの生成を例として示す。
【図３】照明装置によって使用され得る液晶セルの実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図４】照明装置によって使用され得る液晶セルの実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図５】照明装置によって使用され得る液晶セルの実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図６】照明装置によって使用され得る液晶セルの実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図７】電圧が印加されない場合の、光パターンを生成する照明装置を図式的に且つ例として示す。
【図８】電圧が印加される照明装置を図式的に且つ例として示す。
【図９】コリメーション角と回折角との間の好ましい関係を例として表す。
【図１０】光パターンの光スポット間の分離距離とビーム幅との間の好ましい関係を例として表す。
【図１１】製品を示す照明装置を備えたオープン・ケーシングを有する製品提示装置の実施形態を示す。
【図１２】製品を示す照明装置を備えたオープン・ケーシングを有する製品提示装置の実施形態を示す。
【図１３】製品を示す照明装置を備えたオープン・ケーシングを有する製品提示装置の実施形態を示す。
【図１４】製品を示す照明装置を備えたオープン・ケーシングを有する製品提示装置の実施形態を示す。
【図１５】内部照明装置を備えたケーシングを有する製品提示装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図１６】内部照明装置を備えた棚状の製品提示装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図１７】２つの光ビームが液晶セルに向けられるところの照明装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図１８】２つの光ビームが液晶セルに向けられるところの照明装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図１９】光源と液晶セルとの間において受動型回折素子を有する照明装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図２０】光源と液晶セルとの間において受動型回折素子を有する照明装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図２１】回折のための第２の液晶セルと光源との間のコリメーションのために第１の液晶セルを有する照明装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図２２】回折のための第２の液晶セルと光源との間のコリメーションのために第１の液晶セルを有する照明装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図２３】照明装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。
【図２４】露光時間に依存する最大許容露光を示す。
【図２５】光パターンを生成する照明方法の実施形態を例として表すフローチャートを示す。
【図２６】製品を提示する製品提示方法の実施形態を例として表すフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、光パターンを生成する照明装置１を図式的に且つ例として示す。照明装置１は液晶セル２を有し、液晶セル２は、電圧を液晶セル２に印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造３を有する。この実施形態においては、液晶セル２は、ダブルプレーンスイッチングを用いる段階的屈折率レンズアレイである。
【００３７】
液晶セル２は、２つの基板３４，３５の間に置かれた液晶３２を有する。液晶３２に面した基板３４，３５の面は、周期構造３を形成するよう電極３１，３６を設けられている。電極３１，３６は周期構造３を形成する。好ましくは、基板は、液晶３２の液晶分子の巨視的配向を生じさせる配向層（図示せず。）をさらに有する。電圧、すなわち、電界は、電圧源８によって基板３１，３６の間に印加される。電界は、２つの対向する電極の間に位置しない外側エリア３３に漏れ出す。それらの外側エリア３３への電界線の漏れにより、液晶セル内の電界勾配が引き起こされる。この電界勾配の結果として、液晶分子は、実効的な屈折率変動、すなわち、傾きをセル内で引き起こすよう、セル内の様々な場所で異なる方向に配向される。周期的な電極パターンが用いられる場合には、周期的な屈折率（すなわち、位相）パターンがセル内で現れる。
【００３８】
照明装置１は、液晶セル２に向けられる光ビーム５を発生させる光源４をさらに有する。光源４は、レーザのような、好ましくは平行にされた、最も好ましくはコヒーレントな光源である。電圧源８は、電圧を液晶３２に印加するために、特に、交流電圧を液晶３２に印加するために、使用される。周期的な電極パターン３の対向する電極の各対へは、同じ交流電圧が印加される。電極３１は、別々にアドレッシングされないように、互いに接続されている。また、電極３６は、別々にアドレッシングされないように、互いに接続されている。交流電圧の使用は、液晶セル２におけるイオン電荷の蓄積を回避する。
【００３９】
交流電圧を液晶セル２に印加することによって、周期的な位相パターンは液晶セル２において生成される。液晶セル２及び光源４は、複数の個別の光ビーム６が前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成されるように、適合される。複数の個別の光ビーム６は、光パターン７を形成する。複数の個別の光ビーム６は、投写面９上で、重なり合わないスポット１０を形成する。液晶セル２及び光源４は、複数のスポット１０の強さによって定義される強度分布が、液晶セル２に印加される電圧を変えることによって変更可能であるように、適合される。このように、液晶セル２に印加される電圧を変えることによって、光パターン７におけるスポットの強さは変更され得る。
【００４０】
光源４によって生成される光ビーム５は、好ましくは、スポット１０が投写面９上で重ならないように、サイズ調整されて平行にされる。
【００４１】
電圧が液晶セル２に印加される場合には、周期的な位相パターン８７が、図１において図式的に且つ例として示されるように、現れる。次いで、この周期的な位相パターンは、図２において図式的に且つ例として示されるリターデーション（retardation）・プロファイル１２を引き起こす。セルのｘ−ｙ平面における位置（ｘ１，ｙ１）でセルを通る光の微小ビームに関し、光のリターデーションは次の式によって与えられる：
【００４２】
【数１】
2013505472.tif 000003
この式において、ｎ１（ｚ）は、ｚ軸に沿った、すなわち、液晶セル２の厚み方向に沿った位置（ｘ１，ｙ１）での液晶の有効屈折率であり、ｔは、液晶材料の厚さである。リターデーション・プロファイル１２及び対応する光パターン７の発生は、以下で、図２を参照してより詳細に記載される。
【００４３】
電圧が液晶セル２に印加される場合には、一対の隣接電極間では位相プロファイルが生成され、これは、図２に示されるリターデーション・プロファイル１１を生じさせる。液晶セル２の周期構造３は、複数のデルタ関数１３として図２において示されている。隣接電極間のリターデーション・プロファイル１１とデルタ関数１３との組み合わせは、リターデーション・プロファイル１２をもたらす。液晶セルが照射される場合に、リターデーション・プロファイル１１は、回折角θの関数として強度分布１４をもたらす。これは、図９及び図１０において図式的に且つ例として示されている。デルタ関数１３によって表される周期構造３は強度分布１５を生じさせ、最終的な光パターン７は、一対の対向する電極の強度分布１４と周期構造３の強度分布１５とを組み合わせることによって、生成される。システムにおける周期性は、電極パターンによって決定される。従って、光パターン７を形成する複数の回折された光ビームの角度位置及び強度分布１５は、印加電圧が変えられる場合に、不変なままである。しかし、印加電圧が変えられる場合に、一対の隣接電極のリターデーション・プロファイル１１は変更され得、異なる角度位置θでの強さの分布の変更を引き起こす。言い換えると、図２において、印加電圧を変えることによって、異なるピークの角度位置は実質的に不変なままであるが、異なるピークの高さは変更され得る。
【００４４】
所望の光パターンを得るのに十分である屈折率傾斜を引き起こすために、液晶材料の厚さｔは、好ましくは、周期構造３の周期ｐの次数である。厚さｔは、好ましくは、０．１ｐ以上、さらに望ましくは０．５ｐ以上、さらに一層望ましくはｐ以上である。
【００４５】
ダブルプレーンスイッチングを備える段階的屈折率レンズアレイを用いることに代えて、他の種類の液晶セルが使用されてよい。例えば、図３に示されるインプレーンスイッチングを備える又は図４に示されるフリンジフィールドスイッチングを備える段階的屈折率レンズアレイが、使用され得てよい。
【００４６】
図３は、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイを図式的に且つ例として示す。図３に示されるＩＰＳ構成において、液晶材料４３は、第１の基板４１と第２の基板４２との間に配置されている。電極４４は、第２の基板４２の上にしか、すなわち、液晶材料４３に面した第２の基板４２の面上にしか配置されない。正及び負の電極４４は、隣同士で、特に交互に、置かれている。
【００４７】
図４は、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイを図式的に且つ例として示す。ＦＦＳ構成においても、液晶材料５３は、第１の基板５１と第２の基板５２との間に配置されている。電極５５は、液晶材料５３の一方の側に、すなわち、液晶材料５３に面した１つの面上に配置される。液晶材料５３に面した第２の基板５２の面上にはスタックが設けられている。スタックは、液晶材料５３に面した第２の基板５２の面をはじめとして、全面カバー電極５６と、誘電体層５４と、パターニングされた電極５５とを有する。
【００４８】
図５は、反復型液晶レンズアレイ構成６０を図式的に且つ例として示す。この構成も、図１に示される液晶セル２の代わりに使用されてよい。反復型液晶レンズアレイ構成は、第１の基板６１と第２の基板６２との間に配置された液晶材料６３を有する。第１の基板６１及び第２の基板６２の夫々の面は、夫々、全面カバー電極６４，６５を有する。全面カバー電極６４，６５のうち少なくとも一方は、反復構造６６を有する。好ましくは、反復構造６６は、所望の反復構造に対応するモールドと、電極６５によって覆われている第２の基板６２との間に光重合可能な単量体、特にアクリル単量体を配置することによって、得られる。重合プロシージャが行われ、単量体の重合の後、モールドは所望の反復構造を残すよう除去される。配向層は液晶材料６３の両側に設けられ、それにより、それらは、液晶材料６３の液晶分子の微視的配向を得るために、液晶材料と接する（図５に図示せず。）。好ましくは、配向層は、液晶分子が第１の基板６１及び第２の基板６２に直交するよう方向付けられるように、選択される。液晶分子のそのような配向において、反復構造の、すなわちポリマーの屈折率は、好ましくは、それが液晶の屈折率に一致するように、選択される。屈折率がこのようにして選択される場合に、液晶セルは、電圧が液晶セルに印加されないならば、有意な回折を示さない。電圧の印加時に、負の誘電異方性配向を有する液晶分子は変化し、屈折率傾斜、すなわち、周期的な位相パターンは可視的となり、それにより、光パターンの形成を引き起こす。液晶分子の均質平面配向を引き起こす配向層が使用される場合には、反対の挙動が得られる。後者の場合に、電圧が液晶セルに印加されない場合には、周期的な位相パターンが、光パターンを生成するよう存在し、一方、電圧が液晶セルに印加され且つ変更される場合には、周期的な位相パターンは徐々に変化し、状況に応じて消える。
【００４９】
図６は、パターンワイズ高分子液晶セル７０を図式的に且つ例として示す。パターンワイズ高分子液晶セルも、図１に示される液晶セル２の代わりに使用されてよい。パターンワイズ高分子液晶セル７０は、第１の基板７１及び第２の基板７２を有する。第１の基板７１と第２の基板７２との間には、液晶材料の方がポリマー材料よりも多い第１の範囲７３と、ポリマー材料の方が液晶材料よりも多い第２の範囲７４とが、周期構造を形成するよう交互に配置されている。液晶材料及びポリマー材料に面した第１の基板７１及び第２の基板７２の面は、全面電極７５，７６を設けられている。
【００５０】
パターンワイズ高分子液晶材料７３，７４を生成するために、光重合可能な単量体、特にアクリル単量体と、液晶材料との混合が、透明電極とともにセルにおいて配置される。光重合可能な単量体と液晶材料との混合を有するセルは、光重合により引き起こされる光により、パターンワイズに照射される。光重合の後、透明な層が、高いポリマー濃度を有する第２の範囲７４と、低いポリマー濃度を有する第１の範囲７３とを含んで形成される。低いポリマー濃度を有する第１の範囲７３は、比較的高い液晶材料濃度を有する。高いポリマー濃度を有する第２の範囲７４は、低い濃度の液晶材料を含む。電圧がパターンワイズ高分子液晶セルに印加される場合には、周期的な位相パターンが、周期的に変化する液晶材料濃度によって引き起こされて発生する。印加電圧を変えることによって、周期的な位相パターンは変更され、それにより、生成される光パターンを印加電圧を変えることで変更することを可能にする。
【００５１】
図１及び３乃至６を参照して先に記載された液晶セルの夫々において、配向層は、電界がない場合に液晶分子の巨視的配向を引き起こすために、液晶材料に接するよう液晶材料の両側に設けられる。
【００５２】
図１及び３乃至６における符号“＋”及び“−”並びに本明細書における語「プラス（正）」及び「マイナス（負）」は、異なる極性を有する電極を示すためだけに使用される。印加電圧は、異なる極性を有する電極の間に印加される点に留意すべきである。さらに、図中の符号“＋”及び“−”は、電極の表現範囲内に配置されず、夫々の電極に隣接して配置される。
【００５３】
上記の実施形態では、周期構造は均質構造である、すなわち、周期構造の周期はいつも同じであるが、他の実施形態においては、周期構造は不均質であってよい。すなわち、周期構造は異なる範囲を有することができ、異なる範囲は異なる周期の周期構造を有する。その場合に、様々な光パターンが、異なる範囲において異なる周期構造を有する液晶セルを通る光ビームの異なる割合によって、形成され得る。
【００５４】
図７及び図８は、本発明に従う液晶セルに電圧を印加する効果を図式的に且つ例として示す。
【００５５】
図７において、電圧は、周期構造を有する液晶セル１０２に印加されていない。液晶セル１０２は、図１及び３乃至６を参照して先に説明された液晶セルと同じであってよい。電圧は液晶セル１０２に印加されていないので、光源（図７に図示せず。）によって生成される光１０５は回折されず、それにより、透過光１１３は投写面に単一のスポット１１４を形成する。図８において、電圧が液晶セル１０２に印加されており、周期的な位相パターンが生成される。光１０５は、生成された周期的な位相パターンによって回折され、異なる方向において生成された複数の個別の光ビーム１０６を引き起こす。複数の個別の光ビーム１０６は、光パターン１０７を形成する。印加電圧の大きさに依存して、様々なスポットパターンが作られる。周期構造は、回折によって光パターンを生成するよう、光ビームの幅よりも小さく、特に、よりずっと小さい。周期構造の周期は、好ましくは１００ミクロン以下、さらに望ましくは５０ミクロン以下、さらに一層望ましくは２０ミクロン以下である。
【００５６】
図９において図式的に且つ例として表されるように、重なり合わない光スポットを有する光パターンを得るために、光ビーム２０４を供給する光源及び／又は本発明に従う照明装置の液晶セル２０２は、複数の個別の光ビーム２０６のコリメーション角αがそれら複数の個別の光ビームの回折角θよりも小さくなるように、適合される。図９に示される実施形態では、複数の個別の光ビーム２０６は発散的である。
【００５７】
図１０は、照明装置の光源によって生成される光ビーム３０４と、照明装置の液晶素子３０２とを用いることによって生成される平行にされた複数の個別の光ビーム３０６を供給する照明装置の実施形態を表す。液晶素子３０２は、電圧が液晶素子３０２に印加される場合に周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する。図１０に示される状況において、電圧は、複数の平行にされた個別のビーム３０６が生成されるように光ビーム３０４を回折する周期的な位相パターンを生成するために、液晶素子３０２に印加される。複数の個別の光ビーム３０６は、投写面３０９上で光パターンを形成する。投写面３０９上には光スポット３１０が生成され、光ビーム３０４及び／又は液晶素子３０２は、２つのスポット３１０の間の分離距離ｘが、隣接するスポット３１０の半幅の和よりも大きくなるように、適合される。図１０に示される分離距離ｘに関して、これはｘ＞（Ｗ／２）＋（ｈ／２）に対応する。この式において、Ｗは、個別の回折光ビームのビーム幅を示し、ｈは、図１０において左方回折されたビームの投写幅、すなわち、投写面３０９上に投写されたこのビームの幅を示す。
【００５８】
投写面上の光スポットは、高いレーザ出力を必要とすることなく高輝度を有するために、好ましくは、小さい表面積をカバーする。これは、目の安全性を確かにすることができる。望ましくは、複数の個別の光ビームの光スポットは、１５ｍｍ２よりも小さい断面積、さらに望ましくは３ｍｍ２よりも小さい断面積を有し、さらに一層望ましくは、光スポットは、約０．７ｍｍ２の断面積を有する。
【００５９】
図１１は、製品を示すためのオープン・ケーシング１５を有する製品提示装置８４の実施形態を図式的に且つ例として示す。製品は、オープン・ケーシング１５内に置かれ得る。ケーシング１５は、提示エリア８６において光パターン４０７を生成するための照明装置１を有する。すなわち、電圧は、周期的な位相パターンを生成するために照明装置１の液晶セルに印加され、光源の光は、複数の個別の光ビームが異なる方向において生成されるように、前記生成された周期的な位相パターンによって回折され、それらの回折された複数の個別の光ビームは、光パターン４０７を形成する。液晶セルに印加される電圧を変えることによって、光パターンは、図１２において図式的に且つ例として示されるように、変更され得る。図１１及び図１２は、同じオープン・ケーシング１５及び同じ照明装置１を備える同じ製品提示装置８４を示す。唯一の違いは、図１１及び図１２の夫々において、異なる光パターン４０７，５０７を生成するために、異なる電圧が照明装置１の液晶セルに印加されることである。
【００６０】
照明装置１の光源は、異なる波長を有する光を発するよう適合され得る。例えば、光源は、異なる色を発する第１の光源及び第２の光源から成ってよい。これは、異なる色を有する光パターンを生成することを可能にする。
【００６１】
照明装置の光源は、好ましくはレーザである。さらに、発光ダイオードが、製品提示装置８５のオープン・ケーシング６１５の提示エリア６０９を照射するために設けられ得る。製品提示装置８５は、図１３及び図１４において図式的に且つ例として示される。発光ダイオードは、レーザの隣又は周囲に配置され得る。発光ダイオードの放射６１６は、図１３及び図１４において示されるようにレーザ光によって生成される光パターン４０７，５０７とは無関係に制御され得る。あるいは、発光ダイオードによる照射は、レーザ光によって生成される光パターン４０７，５０７の形に依存してよい。例えば、発光ダイオードの光による照射は、提示エリア６０９の一部が、レーザ光パターン４０７，５０７によってカバーされる提示エリア６０９のその部分をちょうどカバーするよう発光ダイオードによって照射されるように、適合され得る。
【００６２】
再び図１を参照して、好ましくは、照明装置は、例えば、検出される動き、検出される温度、検出される光等に依存する検出信号を生成する検出ユニット１７をさらに有する。検出ユニット１７によって生成される検出信号は、供給される検出信号に依存して液晶セル２に印加されるべき電圧を決定する電圧決定ユニット１８に供給される。好ましくは、電圧決定ユニット１８は、異なる検出信号ごとに、夫々の検出信号が検出ユニット１７によって供給される場合に液晶セル２に印加されるべき電圧が格納されているルックアップテーブルを有する。例えば、静止状態において、照明装置は、店内、例えば、上記のオープン・ケーシング内の重要な製品に光を当てるよう適合され得る。重要な製品は、宝石、靴、又は他の高級アクセサリであってよい。この照射は、好ましくは、照明装置によって生成される光パターンによる照射であり、それは、上記の発光ダイオードによる照射と組み合わされてよい。顧客が製品に近付くと、この接近が検出ユニット１７によって検出され得る。検出ユニット１７は、電圧決定ユニット１８へ供給される検出信号を生成する。電圧決定ユニット１８は、電圧を決定し、その決定された電圧を、液晶セル２に印加される電圧を変えるために電圧源８に供給して、光パターンを変える。検出ユニット１７は、例えば、顧客の接近を示す検出信号が生成される場合に、発光ダイオードの照射が変更されるように、発光ダイオードにも接続され得る。
【００６３】
図１１乃至１４では、光パターンは、ケーシングの単一の内面上にのみ投写されるが、他の実施形態においては、光パターンは、代替的に又は付加的に、ケーシングの他の内面上に投写されてよい。さらに、ケーシングは、特に、ケーシングの異なる内面上に光パターンを投写するために、１よりも多い照明装置を有することができる。
【００６４】
図１５は、製品を提示するための製品提示装置の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。製品提示装置８０は、上面８２を有するケーシング８１を有する。上面８２は、本発明に従う照明装置によって生成される光パターンを透過する。本発明に従う照明装置は、ケーシング８１内に配置される。照明装置は、上面８２の内面上に向けられる光パターンを生成する。上面８２は半透明であるから、生成された光パターン８３は、上面８２の外面上で見られる。好ましくは、製品は、製品提示装置８０において上面８２の上に置かれる。従って、上面８２の外面は、提示エリアと見なされ得る。照明装置の液晶セルに印加される電圧を変えることによって、上面８２の上の光パターン８３が変更され得る。他の実施形態においては、ケーシング８１の他の側面も半透明であってよく、ケーシング８１内の照明装置は、それらの他の側面の外面上に光パターンを生成するためにそれらの他の半透明な側面に向けられ得る。
【００６５】
図１６は、本発明に従う照明装置を備えた区画９１を有する棚９０である製品提示装置を図式的に且つ例として示す。すなわち、照明装置は、区画９１内に配置される。棚９０の上面９２は、区画９１内の照明装置によって生成される光パターンを透過する。照明装置は、光パターンが棚９０の上面９２の内面に向けられるように、適合される。このように、光パターン９３は、棚９０の上面９２の外面上で可視的である。好ましくは、製品は、棚９０の上面９２の外面上に置かれる。従って、この外面が提示エリアと見なされ得る。区画９１内の照明装置の液晶セルに印加される電圧を変えることによって、棚９０の上面９１の外面上の光パターン９３は変更され得る。好ましくは、棚９０は、棚を壁等に付ける懸架メカニズムを有する。
【００６６】
本発明に従う照明装置によって生成される照明効果は、ＣＤ及び／又はＤＶＤプレーヤのような民生電子機器、玩具等の他の製品においても使用されてよい。
【００６７】
上記の実施形態では、照明装置は製品を展示するために使用されるが、照明装置は、他の目的のためにも、例えば、照明器具、壁面照明（wallwasher）等としても、使用されてよい。
【００６８】
図１７及び図１８は、照明装置７０１の光源７０４及び液晶セル７０２を図式的に且つ例として示す。照明装置７０１は、電圧源等の図１に示される更なる要素を有するが、それらは、図１７及び図１８においては明りょうさのために図示されてない。光源７０４は、２つの光ビーム７０５，７１８を発する第１の光源７１６及び第２の光源７１７を有する。２つの光ビーム７０５，７１８は、液晶セル７０２に向けられている。図１７では、電圧は液晶セル７０２に印加されていない。従って、２つの光ビームは、投写面７０９上で２つのスポット７１０，７１９を形成する。図１８に示される状況では、電圧は、光源７０４の光ビーム７０５，７１８を回折する周期的な位相パターンを生成するために、液晶セル７０２に印加されている。この回折は、投写面７０９上で光パターン７０７及び７２０を生成する。これは、２つの光パターン７０７，７２０の間にある投写面７０９上のエリア７２１を定めることを可能にする。
【００６９】
図１９及び図２０は、光源８０４、液晶セル８０２、及び光源８０４と液晶セル８０２との間に配置される受動型回折素子８２２を有する照明装置８０１の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。受動型回折素子８２２は、光源８０４によって生成された光を、液晶セル８０２に向けられる複数の光ビームに分けるよう適合される。また、照明装置８０１は、図１に示される更なる要素、特に電圧源を有するが、図１９及び図２０においては明りょうさのために図示されていない。図１９に示される状況では、電圧は液晶セル８０２に印加されていない。従って、パターン８０７は、受動型回折素子８２２によって生成された異なる光ビームに対応する。図２０に示される状況では、電圧は、受動型回折素子８２２によって生成された異なる光ビームを回折する周期的な位相パターンを生成するために、液晶セル８０２に印加されている。このように、液晶セル８０２に電圧を印加することによって、光パターンは、図２０に示される光パターン８２０へと変更される。
【００７０】
照明装置は、電圧を夫々の液晶セルに印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する複数の液晶セルを有することができる。特に、照明装置は、第１の液晶セル及び第２の液晶セルを有してよく、第１の液晶セルは、電圧を第１の液晶セルに印加することによって第１の周期的な位相パターンを生成する第１の周期構造を有し、第２の液晶セルは、電圧を第２の液晶セルに印加することによって第２の周期的な位相パターンを生成する第２の周期構造を有する。光源、第１の液晶セル及び第２の液晶セルは、好ましくは、光源によって生成される光ビームが第１の液晶セルに向けられて、光パターンを形成するために回折によって異なる方向において複数の個別の光ビームを生成するよう第２の液晶セルに向けられる複数の第１の回折光を生成するように、配置される。
【００７１】
図２１及び図２２は、光源９０４と、印加電圧に依存して光を平行にする第１の液晶セル９２３と、電圧を第２の液晶セル９０２に印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する第２の液晶セル９０２とを有する照明装置９０１の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。また、照明装置９０１は、図１に示される更なる要素を有する。特に、照明装置９０１は、第１の液晶セル及び第２の液晶セルに電圧を印加する電圧源を有する。第１の液晶セル及び第２の液晶セルは、好ましくは、互いから独立してアドレッシング可能である。
【００７２】
光源９０４、第１の液晶セル９２３及び第２の液晶セル９０２は、光源９０４によって生成される光ビームが、光源９０４によって生成された光を平行にするよう第１の液晶セル９２３に向けられ、平行にされた光が、回折によって異なる方向において複数の個別の光ビームを生成するよう第２の液晶セル９０２に向けられるように、配置されている。図２１に示される状況では、第１の液晶セルはオフされている。すなわち、電圧は第１の液晶セル９２３に印加されていない。しかし、電圧は第２の液晶セル９０２に印加されており、それにより、第２の液晶セル９０２内では周期的な位相パターンが生成され、光パターン９０７を生成するように光を回折する。図２２に示される状況では、電圧は第１の液晶セル９２３及び第２の液晶セル９０２の両方に印加されている。すなわち、コリメーションのための第１の液晶セル９２３もオンされる。それにより、光パターン９２０の光スポットの幅は広げられる。
【００７３】
第１の液晶セル９２３は、光ビームの幅に等しいか又はそれより大きい単一構造を用いながら、単一レンズとして機能し、一方、第２の液晶セル９０２は、回折によって光パターンを生成するために、光ビームの幅よりも小さい、特に、よりずっと小さい周期的構造を有する。周期構造の周期は、好ましくは１００ミクロ以下、さらに望ましくは５０ミクロン以下、さらに一層望ましくは２０ミクロン以下である。
【００７４】
照明装置が複数の液晶素子を有する場合に、液晶素子は順次的に又は同時にアクティブにされてよい。
【００７５】
照明装置は装飾照明のために使用されてよく、このとき、生成される光パターンはバックグラウンド照明に重ね合わされる。例えば、発光ダイオードは、バックグラウンド照明を生成するために使用され得る。液晶セルは、場面設定を変え且つ動的な効果を作り出すために使用され得る。特に、液晶セルは、簡単な切替可能な光パターンを作り出すことができる。
【００７６】
液晶セルが光パターンを生成するために使用されるとき、投写面上における局所的な強さ、すなわち、回折によって生成される複数の個別の光ビームのうちの１つの光ビームの強さは、光源によって生成される光ビームの強さに対して相当に低下される。例えば、光源によって生成される光ビームが回折されて、１０個のスポットが光パターンを生成する場合には、光スポットの夫々の強さは、光源によって生成される光ビームの強さの１０分の１である。投写面上における光スポットのそのように低下された強さは、光スポットの視認性の低下をもたらしうる。従って、十分に有効な視認性を与える投写面上における光スポットの強さを得るために、光源によって生成される光ビームの強さを高めることが望ましい。他方で、一般的に、光源によって生成される光ビームの強さの増大は、光パターンを形成する光スポットが目には安全でない状況を引き起こさないことが重要である。従って、光パターンは、光パターンが目に安全であるように生成されることが好ましい。そのため、照明装置は、液晶セルから光源へのフィードバックメカニズムを有し、それにより、液晶セル内の周期的な位相パターンが変更される場合に、光源によって生成される光パターンの強さは、光パターンが人の目にとって安全なままであるか又は安全になるように調整される。
【００７７】
再び図１を参照して、照明装置１は、回折によって生成される複数の光ビーム６の夫々の強さが目の安全性に関する所定の閾値を下回るように、光源４及び電圧源８のうち少なくとも一方を制御する制御ユニット３０をさらに有する。好ましくは、この閾値は、目に安全であると考えられる光源の最大電力又はエネルギ密度である最大許容露光（maximum  permissible  exposure）（ＭＰＥ）である。制御ユニット３０は、好ましくは、液晶セルに印加される電圧と、目の安全性を確かにする光源４によって生成される光ビーム５の最大許容強度を示す最大値との間の割り当てを有する。この実施形態では、光源４はレーザであり、制御ユニット３０は、液晶セルに印加される電圧と、目の安全性を確かにする最大レーザ出力との間の割り当てを有する。好ましくは、割り当ては、較正によって決定される。すなわち、例えば、液晶セルに印加される一定交流電圧に関し、光源４によって生成される光ビーム５の強さは、複数の個別の光ビームの強さが安全でなくなるまで、高められる。較正プロシージャの間、複数の個別の回折光ビーム６の夫々の強さは、好ましくは、フォトダイオード又は他の検出ユニットによって測定される。
【００７８】
図２３は、照明装置１００１の更なる実施形態を図式的に且つ例として示す。照明装置１００１は、複数の個別の光ビームの強さを決定するための、本実施形態ではＣＣＤカメラである強度決定ユニット１０４０を有する。照明装置１００１は、複数の個別の光ビームの決定された強さに依存して、回折によって生成される複数の光ビームの夫々の強さが所定の閾値を下回るように、照明装置１００１の光源１００４及び電圧源１００８のうち少なくとも一方を制御するよう適合されている制御ユニット１０３０をさらに有する。また、この実施形態では、閾値は目の安全性に関連する。すなわち、閾値は、好ましくはＭＰＥである。強度決定ユニット１０４０は、ビームスプリッタのような伝播及び反射素子１０４１を用いることによって、複数の個別の回折光ビームから捕捉される光の強さを検出する。
【００７９】
ＭＰＥは、安全であると考えられる光源の最大出力又はエネルギ密度（単位：Ｊ／ｃｍ２又はＷ／ｃｍ２）である。それは、通常は、最悪の条件下でダメージを生み出す機会が５０％である線量の約１０％である。ＭＰＥは、所与の波長及び露光時間に人の目の角膜で測定される。
【００８０】
目の露光のためのＭＰＥの計算は、光が目に作用する様々な様式を考慮する。熱及び光化学作用の網膜損傷は、４００ｎｍを超える波長で中心となることが示されてきた。波長及び露光時間に加えて、ＭＰＥは、（レーザからの、あるいは別の方法による）光の空間分布を考慮する。可視光の平行レーザビームは、レンズが網膜における極小スポット上に光を集めるので、比較的低い出力で特に危険である。より小さい程度の光コヒーレンスを有する光源による網膜上の光の分布は、高度集束レーザよりも大きい。そのような光源に関し、ＭＰＥは、平行レーザビームに関してよりも高い。ＭＰＥ計算においては、最悪のシナリオが想定され、このシナリオでは、眼レンズは、特定の波長に関して網膜上の可能な最小スポットサイズに光を集め、且つ、瞳孔は完全に開いている。ＭＰＥは単位面当たりの出力又はエネルギとして特定されるが、それは、可視的な波長に関して完全に開いた瞳孔（０．３９ｍ２）を通ることができる出力又はエネルギに基づく。図２４において、レーザ光のためのＭＰＥが、露光時間ｔの関数としてプロットされている。ここで、１０ｓよりも長い露光に関し、ＭＰＥは一定であることが分かる。これは、例えば、０．３９ｍ２の完全に開いた瞳孔に関し、最大許容レーザ出力は０．３９ｍＷであることを示す。
【００８１】
レーザは高輝度光源であり、それらは、装飾照明、（インタラクティブな）店舗照明コンセプト及び雰囲気作りにおけるそれらの使用のために考えられている。高輝度により、それらは、低出力ですでに十分に可視的であり、望ましい光彩を放つ外観（sparkling  appearance）を示す。従って、光彩を放つ外観を有する複数のスポットによりパターンを生成することが望ましい。これは、一般的に、ＳＬＭを用いて行われ得る。しかし、かかるＳＬＭはむしろ高価であり且つ大きい。従って、照明装置の上記の実施形態は、スポットが好ましくは投写面上で重なり合わないように適切なサイズ及びコリメーションを有する光のビームと組み合わせて、電界によって局所的に調整可能な周期的な位相パターンの形成をもたらす周期構造を有する液晶セルを使用する。電界の印加の間、屈折率における周期的な変動が生じる。そのようなパターンが光のビームにより照射されるとき、システムにおける周期性により、回折ピークが生じる。次いで、このパターンは、繰り返し単位の夫々における屈折率分布のために、回折パターンによって複雑にされる。この結果として、印加電界によって制御され得る回折パターンが得られる。この目的のために、例えば、段階的屈折率レンズアレイ又は反復型液晶レンズアレイが使用されてよい。また、そのような素子は、多くの異なるタイプの照明効果がそのような簡単な小型装置によって得られるように、レーザビームの発散を制御する他の装置とも組み合わされてよい。
【００８２】
以下で、光パターンを生成するための照明方法が、図２５に示されるフローチャートを参照して例として記載される。
【００８３】
ステップＳ１で、光ビームは光源によって生成され、液晶セルに向けられる。液晶セルは、電圧が液晶セルに印加される場合に、周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する。
【００８４】
ステップＳ２で、電圧は液晶セルに印加され、それにより、周期的な位相パターンを生成する。光源によって生成された光ビームは、異なる方向において前記生成された周期的な位相パターンによって回折され、複数の個別の光ビームが光パターンを形成する。
【００８５】
ステップＳ２は、ステップＳ１の前に実行されてよく、ステップＳ１はステップＳ２の前に実行されてよく、それら２つのステップは同時に実行されてよい。
【００８６】
以下で、製品を提示するための製品提示方法は、図２６に示されるフローチャートを参照して例として記載される。
【００８７】
ステップＴ１で、製品は提示エリアに置かれ、ステップＴ２で、複数の個別の光ビームが、上記の照明方法に従って光パターンを形成するよう生成され、複数の個別の光ビームは、提示エリアにおいて光パターンを形成するよう提示エリアに向けられる。
【００８８】
上記の実施形態では、照明装置の異なる要素は、照明装置の異なる実施形態に関して記載されるが、それらの異なる要素は、同じ照明装置の部分であってもよい。例えば、図３乃至６を参照して先に記載された液晶セルは、図１を参照して先に記載された更なる要素とともに使用されてよい。すなわち、図１に示される液晶セル２に代えて、他の液晶セルが使用されてよく、特に、図３乃至６を参照して先に記載された他の液晶セルが使用されてよい。さらに、図１を参照して先に説明された照明装置の更なる要素は、先に記載された照明装置の他の実施形態とともに使用されてよい。例えば、検出ユニット及び電圧決定ユニット及び／又は制御ユニット及び強度決定ユニットは、照明装置の上記の実施形態とともに使用されてよい。さらに、それらの要素、すなわち、検出ユニット及び電圧決定ユニット及び／又は制御ユニット及び強度決定ユニットは省略されてよい。
【００８９】
照明装置は複数のレーザとともに使用されてよい。すなわち、光源は複数のレーザを有することができ、それら複数のレーザは、色が異なってよい。例えば、青色レーザ及び緑色レーザが使用されてよく、あるいは、青色レーザ、緑色レーザ及び赤色レーザが使用されてよい。周期的な位相パターンで回折によって生成される複数の個別の光ビームの色は、液晶セルに印加される電圧に依存して変更されてよい。すなわち、光パターンが、印加電圧を変えることによって周期的な位相パターンを変えることで変更される場合に、同時に、光パターンの色は、液晶セルに向けられるよう光源によって生成された１又は複数の光ビームの色を変えることで変更され得る。
【００９０】
開示される実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。
【００９１】
特許請求の範囲において、語「有する（comprising）」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞「１つの（a又はan）」は複数個を除外しない。
【００９２】
単一のユニット又は装置は、特許請求の範囲において挙げられている複数の事項の機能を満たしてよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。
【００９３】
対応する照明方法に従う照明装置の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用のハードウェアとして実施されてよい。
【００９４】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアとともに又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又はソリッドステート媒体等の記憶媒体に記憶／分配されてよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムを介する等の他の形態でも分配されてよい。
【００９５】
特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を限定するよう解釈されるべきではない。
【００９６】
本発明は、光パターンを生成するための照明装置に関する。光源は、液晶セルに向けられるよう光ビームを生成する。液晶セルは周期構造を有する。電圧が電圧源によって液晶セルに印加される場合には、周期的な位相パターンが生成される。液晶セル及び光源は、複数の個別の光ビームが、生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成されるように、適合される。複数の個別の光ビームは光パターンを形成する。光パターンは、電圧を印加することによって変更可能な周期的な位相パターンで回折によって生成されるので、異なる光パターンが、技術的に比較的簡単な方法において、特に装飾目的のために、生成され得る。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月23日(2012.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を提示する製品提示装置であって、前記製品が置かれる提示エリアと、該提示エリアにおいて光パターンを形成するよう前記提示エリアに複数の個別の光ビームを向けるよう適合される、光パターンを生成する照明装置とを有する製品提示装置において、
前記照明装置は：
電圧を液晶セルに印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する前記液晶セル，
前記液晶セルに向けられるよう光ビームを生成する光源，
電圧を前記液晶セルに印加する電圧源
を有し、
前記液晶セル及び前記光源は、複数の個別の光ビームが前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成されるように、適合され、
前記複数の個別の光ビームは、前記光パターンを形成する、
製品提示装置。
【請求項２】
強度分布は、前記複数の個別の光ビームの強さによって定義され、
前記液晶セル及び前記光源は、前記強度分布が、前記液晶セルに印加される前記電圧を変えることによって変更可能であるように、適合される、
請求項１に記載の製品提示装置。
【請求項３】
投写面をさらに有し、
前記光源及び／又は前記液晶セルは、前記複数の個別の光ビームが前記投写面上で重なり合わないスポットを形成するように、適合される、
請求項１に記載の製品提示装置。
【請求項４】
前記液晶セルは、ダブルプレーンスイッチング（ＤＰＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）を用いる段階的屈折率レンズアレイ、反復型液晶レンズアレイ及びパターンワイズ高分子液晶セルのうち少なくとも１つを有する、
請求項１に記載の製品提示装置。
【請求項５】
前記光源は、異なる方向において前記液晶セルに向けられる少なくとも２つの光ビームを発する、
請求項１に記載の製品提示装置。
【請求項６】
前記照明装置は、前記光源と前記液晶セルとの間に配置される受動型回折素子をさらに有し、該受動型回折素子は、前記光源によって発せられる光を、前記液晶セルに向けられる複数の光ビームに分けるよう適合される、
請求項１に記載の製品提示装置。
【請求項７】
前記照明装置は、印加電圧に依存して光を平行にする第１の液晶セルと、電圧を第２の液晶セルに印加することによって周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する前記第２の液晶セルとを有し、
前記光源、前記第１の液晶セル及び前記第２の液晶セルは、前記光源によって生成される光ビームが、前記光源によって生成される前記光ビームを平行にするよう前記第１の液晶セルに向けられ、該平行にされた光ビームが、回折によって異なる方向において前記複数の個別の光ビームを生成するよう前記第２の液晶セルに向けられるように、配置される、
請求項１に記載の製品提示装置。
【請求項８】
前記照明装置は、回折によって生成される前記複数の光ビームの夫々の強さが所定の閾値を下回るように、前記光源及び前記電圧源のうち少なくとも１つを制御する制御ユニットを有する、
請求項１に記載の製品提示装置。
【請求項９】
前記照明装置は、前記複数の個別の光ビームの強さを決定する強度決定ユニットをさらに有し、
前記制御ユニットは、前記複数の個別の光ビームの前記決定された強さに依存して、回折によって生成される前記複数の光ビームの夫々の強さが所定の閾値を下回るように、前記光源及び前記電圧源のうち少なくとも１つを制御するよう適合される、
請求項８に記載の製品提示装置。
【請求項１０】
製品を提示する製品提示方法であって：
製品を提示エリアに置くステップ，
光パターンを形成する複数の個別の光ビームを生成するステップ
を有し、
前記複数の個別の光ビームは、前記提示エリアにおいて前記光パターンを形成するように前記提示エリアに向けられ、
前記光パターンを生成するステップは、
周期的な位相パターンを生成する周期構造を有する液晶セルに電圧を印加するステップ，
前記液晶セルに向けられるよう光ビームを生成するステップ
を有し、
複数の個別の光ビームが、前記生成された周期的な位相パターンで回折によって異なる方向において生成され、前記複数の個別の光ビームは、前記光パターンを形成する、
製品提示方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、光パターンを生成するための照明装置、照明方法及び照明用コンピュータプログラムを有する製品提示装置に関する。本発明は、さらに、製品を提示するための対応する製品提示方法に関する。
【国際調査報告】
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