(57)【要約】本発明は、レンズ素子と、このレンズ素子から横方向に変位したディスプレイユニットと、レンズ素子またはディスプレイユニットの少なくとも一方に連結され、横方向において前記ディスプレイユニットに対するレンズ素子の位置を変えることができる、少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つのアクチュエータを駆動し、プログラム化された方法で動かして、ディスプレイユニットに対するレンズ素子の位置を制御できる、電子制御システムと、を備える光システムを提供する。
2014517331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ素子と、
前記レンズ素子から横方向に変位しており、ディスプレイを有する、ディスプレイユニットと、
前記レンズ素子または前記ディスプレイユニットの少なくとも一方に連結され、横方向において前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の位置を変えることができる、少なくとも１つのアクチュエータと、
前記少なくとも１つのアクチュエータを駆動し、プログラム化された方法で動かして、前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の位置を制御できる、電子制御システムと、
を備えることを特徴とする光システム。
【請求項２】
請求項１に記載の光システムにおいて、
少なくとも１つのリフレクタをさらに備えることを特徴とする光システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光システムにおいて、
前記レンズ素子と前記ディスプレイユニットとの間の横方向の変位を変えることができる、少なくとも１つの第２アクチュエータをさらに備えることを特徴とする光システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記レンズ素子が、マルチプルレンズを有していることを特徴とする光システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記レンズ素子が、レンチキュラレンズを有していることを特徴とする光システム。
【請求項６】
請求項５に記載の光システムにおいて、
前記ディスプレイが、異なる位置の前記レンチキュラレンズを介して見たときに、別々に示されるよう一体化された複数の画像を有していることを特徴とする光システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記ディスプレイが、光源のアレイを有することを特徴とする光システム。
【請求項８】
請求項７に記載の光システムにおいて、
前記光源が、異なる色の光を発することを特徴とする光システム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の光システムにおいて、
前記ディスプレイが、発光ダイオード（ＬＥＤ）光源のアレイを有することを特徴とする光システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の光システムにおいて、
前記アレイが、蛍光体層を励起して、前記発光ダイオード（ＬＥＤ）光源の色とは異なる色の光を発することを特徴とする光システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光システムにおいて、
前記蛍光体層が、前記発光ダイオード（ＬＥＤ）光源によって励起されたときに異なる色の光を発するための異なる蛍光体成分を含む領域を有していることを特徴とする光システム。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記少なくとも１つのアクチュエータの運動が、一定速度、可変速度、およびこれらの組み合わせからなるグループから選択された１つの速度で、前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の位置の間で、繰り返されるようプログラムされていることを特徴とする光システム。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記少なくとも１つのアクチュエータの運動が、前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の固定位置を設定するようプログラムされていることを特徴とする光システム。
【請求項１４】
請求項６から１３のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記少なくとも１つのアクチュエータの運動によって、ユーザが、一連の画像を見ることができるようにすることを特徴とする光システム。
【請求項１５】
請求項７から１３のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記少なくとも１つのアクチュエータの運動が、前記光源のアレイおよび前記レンズ素子の相対位置に基づいて、前記光源の異なる色の光の混合光を有する照明をもたらすことを特徴とする光システム。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記少なくとも１つのアクチュエータが、電場応答性高分子アクチュエータを有することを特徴とする光システム。
【請求項１７】
請求項３から１５のいずれか１つに記載の光システムにおいて、
前記第２アクチュエータが、電場応答性高分子アクチュエータを有することを特徴とする光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願のクロスリファレンス）
本願は、２０１１年３月２２日に出願され、出願番号No,61/466,129、発明の名称「バーアクチュエータを用いる大型アクティブレンチキュラ」である米国仮出願の、合衆国法典第３５巻第１１９条（ｅ）に基づく利益を主張し、その内容のすべてを、本明細書の一部を構成するものとして援用する。
【０００２】
本発明は、一般に、光システムに関し、より詳しくは、観者に対するレンチキュラレンズの角度を順次変更することによって、あるいは、ディスプレイに対するレンチキュラレンズの位置を順次変更することによって、観者に２以上のアートワークなどの画像をディスプレイで見ることを可能にさせるレンチキュラレンズシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
動画像（kineograph）すなわちフリップブックは、線形的順序の画像のアニメーションを用いる広告の手段として、１８９７年にリネットによってＧＢ189715668で特許された。これらの物は、例えば朝食用シリアルおよびクラッカージャックの箱で見られるように景品として、そして、ノベルティ又は販促用アイテムとして、しばしば用いられている。
【０００４】
米国特許出願公開No.2010/0164329は、電場応答性高分子アクチュエータの使用に関し、リフレクタの角度（および光の出力ビームの角度／強度／焦点）を変更するために、１以上のレフレクタに対して光源を動かす。リフレクタは、光源とユーザとの間、および、光源の後ろ側に存在できる。電場応答性高分子アクチュエータは、異なる光効果に対して異なる周波数で動くことができる。周波数は十分に高くできるので、ユーザが焦点の変化を把握できない。複数のアクチュエータまたは複数のアクチュエータの位相は、異なる方向の光を案内するのに用いられ得る。
【０００５】
モルガン等に発行された米国特許No.7,352,339は、実質的に均一な照明を表面に提供するための拡散照明源を開示する。この拡散照明は、発行ダイオード（ＬＥＤ）システムにより生成された光の拡散角度を変更することから生じる。拡散角度を変更するために、半透明部材が、ＬＥＤシステムと表面との間に配置されている。ＬＥＤシステムから放出された光は、半透明部材を横切って、その後、表面を均一に覆うことができる。半透明部材は、複数の個別のレンチキュラレンズを含むことができる。電磁アクチュエータは、ＬＥＤベースの光源および半透明部材に連結され、ＬＥＤベースの光源により生成された放射エネルギーに対して半透明部材が動くよう構成され得る。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、レンズ素子と、前記レンズ素子から横方向に変位したディスプレイと、前記レンズ素子あるいはディスプレイユニットの少なくとも一方に連結され、横方向（lateral direction）において前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の位置を変えることができる、少なくとも１つのアクチュエータと、前記少なくとも１つのアクチュエータを駆動し、プログラム化された方法で動かして、前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の位置を制御できる、電子制御システムと、を備える光システムを提供する。本発明の光システムは、購買時点（point-of-purchase）表示、あるいは、一般的なイルミネーションアプリケーション（illumination applications）での使用を見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明は、これから説明のために記載され、これに限定されないが、図面と併せて記載されている。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による電場応答性高分子アクチュエータシステムの断面図である。
【図２】図２は、作動原理を説明するための電場応答性高分子アクチュエータシステムの一実施形態の模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施形態による可能性のある構成の一つであり、１個のバーアクチュエータアレイを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の一実施形態による可能性のある構成の一つであり、３個のバーアクチュエータアレイを示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の一実施形態による可能性のある構成の一つであり、６個のバーアクチュエータアレイを示す図である。
【図４】図４は、本発明の電場応答性高分子アクチュエータレンチキュラデバイスの一実施形態の分解図である。
【図５】図５は、レンチキュラシステムを積層する従来の方法を示す図である。
【図６】図６は、ディスプレイとレンズとの間に隙間を有するレンチキュラシステムを積層する本発明の方法を示している。
【図７】図７は、図４に示す本発明の電場応答性高分子アクチュエータレンチキュラデバイスの側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明に有用な照明システムの一実施形態の概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明に有用な照明システムの一実施形態の概略図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明に有用な照明システムの他の実施形態の概略図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明に有用な照明システムの他の実施形態の概略図である。
【図１０】図１０は、レンズに対するディスプレイの安定した一定比率の運動を示すグラフである。
【図１１】図１１は、レンズ素子に対するディスプレイのスタート位置への急速復帰のための可変比率運動を示すグラフである。
【図１２】図１２は、ディスプレイとしてアートワークを含む光システムの一実施形態の組立の一連のステップを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
開示されている実施形態を詳細に説明する前に、注目すべきは、開示された実施形態は、添付の図面および記載で説明されている部品の詳細な構造および配置への応用あるいは使用に限定されないことである。開示されている実施形態は、他の実施形態および変更あるいは修正して実施または組み込み可能であり、そして、様々な方法で実行あるいは実施可能である。さらに、別段の指示が無い限り、本明細書で用いられている用語および表現は、読み手の便宜のために実施形態を説明する目的で選択されており、それに限定するためではない。さらに、当然のことながら、開示されている実施形態、実施形態の表現、および例の１以上を、これに限定されることなく、他の開示されている実施形態、実施形態の表現、および例の１以上と組み合わせることができる。従って、一の実施形態に開示されている要素を他の実施形態に開示されている要素と組み合わせることは、開示され、添付された本願請求項の範囲内にあるとみなされる。
【０００９】
本発明は、レンズ素子と、前記レンズ素子から横方向に変位したディスプレイユニットと、前記レンズ素子または前記ディスプレイユニットの少なくとも一方に連結され、横方向において前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の位置を変えることができる、少なくとも１つのアクチュエータと、前記少なくとも１つのアクチュエータを駆動し、プログラム化された方法で動かして、前記ディスプレイユニットに対する前記レンズ素子の位置を制御できる、電子制御システムと、を備える光システムを提供する。この光システムは、一実施形態において、１以上のリフレクタをさらに備える。レンズ素子は、１以上のレンチキュラレンズあるいはレンズアレイを有することができる。ディスプレイは、２つの画像（イメージ）または複数（多重）画像を有することができる。光システムはまた、ディスプレイとして、ＬＥＤ光源（または他の光源）アレイによって照らされるレンズスタックであってもよい。一実施形態において、任意に、レンズ素子とディスプレイユニットとの間の横方向移動を変えることができる第２のアクチュエータを含むこともできる。
【００１０】
レンチキュラレンズシステムは、観者に対してレンチキュラレンズの角度を変えることによって、あるいは、ディスプレイに対するレンチキュラレンズの位置を変えることによって、観者が、アートワーク等のディスプレイに印刷された２以上の画像を連続して見ることができるようにする。一実施形態において、ディスプレイは、異なる位置のレンチキュラレンズから見たときに別々に見られるよう一体化された複数の画像を有することができる。高品質のアートワークでは、ユーザがストップアクションムービークリップに相当するものを見ることができるようにするために、複数の画像を配置することができ、動画像またはフリップブックで見られる効果と同様にできる。電場応答性高分子アクチュエータは、アートワークに対するレンチキュラレンズの位置を、高精度かつ高速で変更するために用いられ得る。このアクチュエータの動作は、異なる視覚効果を作り出すために、一定または可変の速度で制御できる。
【００１１】
電場応答性高分子デバイスおよびこれらの応用の例は、例えば、米国特許No. 7,394,282、7,378,783、7,368,862、7,362,032、7,320,457、7,259,503、7,233,097、7,224,106、7,211,937、7,199,501、7,166,953、7,064,472、7,062,055、7,052,594、7,049,732、7,034,432、6,940,221、6,911,764、6,891,317、6,882,086、6,876,135、6,812,624、6,809,462、6,806,621、6,781,284、6,768,246、6,707,236、6,664,718、6,628,040、6,586,859、6,583,533、6,545,384、6,543,110、6,376,971、6,343,129、7,952,261、7,911,761、7,492,076、7,761,981、7,521,847、7,608,989、7,626,319、7,915,789、7,750,532、7,436,099、7,199,501、7,521,840、7,595,580、7,567,681、および、 米国特許出願公開 No. 2009/0154053、2008/0116764、2007/0230222、2007/0200457、2010/0109486、2011/128239、および、 ＰＣＴ国際公開No. WO2010/054014に記載されており、その内容のすべてを、本明細書の一部を構成するものとして援用する。
【００１２】
本開示は、電場応答性高分子アクチュエータレンチキュラデバイスの様々な実施形態を提供する。電場応答性高分子アクチュエータを備える様々なレンチキュラデバイスの説明を始める前に、本開示は、一時的に、本発明の光システムに一体的に組み込むことができる電場応答性高分子アクチュエータの断面図を提供する図１を参照する。従って、電場応答性高分子アクチュエータの一実施形態は、モジュール１０に準拠して記載される。
【００１３】
電場応答性高分子アクチュエータは、高電圧によりエネルギーを与えられたとき、固定プレート１４（例えば固定表面）に対して出力プレート１２（例えばスライディング表面）をスライドさせる。プレート１２，１４は、複数の鋼球（スチールボール）により分離されており、所望の方向への移動を抑制し、移動量を制限し、そして、落下試験に耐えるという特徴を有している。光システムへの一体化のために、上部プレート１２を、光システムのディスプレイユニット等の慣性質量に取り付けることができる。図１に示されている実施形態において、モジュール１０の上部プレート１２は、慣性質量または光システムの後部に取り付けられ、矢印１６に示されているように双方向に移動可能なスライディング表面を有している。出力プレート１２と固定プレート１４との間に、モジュール１０は少なくとも１つの電極１８を備え、任意に、少なくとも１つの仕切り板１１と、例えば上部プレートなどのスライディング表面１２に取り付けられる少なくとも１つの部分またはバー１３とを備えている。フレームおよび仕切り板の一部１５は、固定表面、例えば下部プレート１４に取り付けられる。モジュール１０は、スライディング表面の運動を増大するためのアレイ内に構成されたあらゆるバー１３を備えることができる。モジュール１０を、フレックスケーブル１９を介して、アクチュエータ制御回路のドライブエレクトロニクスに連結できる。
【００１４】
電場応答性高分子モジュール１０の利点は、滑らかな動作を提供できること、格段に少ないバッテリーの寿命を消費すること、そして、カスタマイズ可能な設計および性能向上機能に対する適合性を含んでいる。フラットで小さく軽い形状因子は、購買時点表示および薄型照明システムに対して、特に適している。モジュール１０は、カリフォルニア州サニーベールのArtificial Muscle, Inc.社により開発されたアクチュエータモジュールを代表するものである。本発明において、電子制御システムは、レンズ素子の滑らかな動作を提供するために用いられる。このような制御システムは、ディスプレイユニットに対するレンズ素子の位置を制御するためのプログラム化された方法で動くようにアクチュエータを駆動できる。適切な電子制御システムは、例えば、米国特許出願公開No.2009/0147340、および、2010/0033835に記載されており、その内容のすべてを、本明細書の一部を構成するものとして援用する。
【００１５】
さらに、図１を参照すると、モジュール１０の多くの設計可変要素（例えば、厚さ、設置面積）は、モジュールの集成者の必要により固定できる一方、他の可変要素（例えば、誘電層の数、作動電圧）は、コストにより抑制できる。アクチュエータジオメトリ（アクティブな誘電体に対する支持構造を固定するための設置面積の配分）はコストに大きな影響を与えないので、モジュール１０が光デバイスと一体化された応用にモジュール１０の性能を合わせることは、妥当な方法である。
【００１６】
図２は、作動原理を説明するためのアクチュエータシステム２０の一実施形態の模式図である。アクチュエータシステム２０は、低電圧直流（ＤＣ）バッテリーとして示されている、電気的にアクチュエータモジュール２１に連結されている電源２２を備えている。アクチュエータモジュール２１は、２つの導電性電極２４Ａ，２４Ｂ間に配置された薄型エラストマー誘電体２６を有している。一実施形態において、導電性電極２４Ａ，２４Ｂは、伸縮自在であり（例えば、一致または適合しており）、任意の適切な技術、例えばスクリーン印刷を用いて、エラストマー誘電体２６の上部および下部に印刷できる。アクチュエータモジュール２１は、スイッチ２８を閉じることにより、バッテリー２２をアクチュエータ回路２９に連結させることにより作動される。アクチュエータ回路２９は、低ＤＣ電圧Ｖbattを、モジュール２１を駆動するのに適する高ＤＣ電圧Ｖinに変換する。アクチュエータ回路２９は、マイクロプロセッサ、メモリーおよび信号発生器を含む電子部品を備えることもでき、アクチュエータモジュール２１の運動を活発にするための特定のパターン信号または波形信号または電圧駆動信号を生成できる。高ＤＣ電圧Ｖinが導電性電極２４Ａ，２４Ｂに印加されたとき、エラストマー誘電体２６は垂直方向（Ｖ）に収縮し、静電圧に基づいて横方向（Ｈ）に拡大する。エラストマー誘電体２６の収縮および拡大は、運動として利用でき得る。運動量または変位量は、入力電圧Ｖinに比例する。運動量または変位量は、図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃに関連して以下で説明されているように、適したアクチュエータの構造によって増大できる。
【００１７】
図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃは、様々な実施形態に従った、特に、３つの可能性がある構造のアクチュエータアレイ３０，３４，３６を示している。アクチュエータアレイの様々な実施形態は、応用および応用の物理的間隔制限によって決まる任意の適した数のバーを備えることができる。追加のバーは追加の変位をもたらし、その結果、ユーザが実質的にすぐに鑑賞できるディスプレイの運動を強化する。アクチュエータアレイ３０，３４，３６は、フレックスケーブル３８を介して、アクチュエータ制御回路のドライブエレクトロニクスに連結できる。
【００１８】
図３Ａは、１個のバーアクチュエータアレイ３０の一実施形態を示している。このシングルバーアクチュエータアレイ３０は、固定プレート３１と、電極３２と、固定プレート３１に連結されたエラストマー誘電体３３とを備えている。
【００１９】
図３Ｂは、固定フレーム３１に連結された３個のバー３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを備え、各バーが仕切り板３７により仕切られている３個のバーアクチュエータアレイ３４の一実施形態を示している。バー３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの各々は、電極３２およびエラストマー誘電体３３を有している。３個のバーアクチュエータアレイ３４は、図３Ａのシングルバーアクチュエータアレイ３０と比較して、スライディング表面の運動を拡大する。
【００２０】
図３Ｃは、固定フレーム３１に連結された６個のバー３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆを備え、各バーが仕切り板３７により仕切られている６個のバーアクチュエータアレイ３６の一実施形態を示している。バー３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆの各々は、電極３２およびエラストマー誘電体３３を有している。６個のバーアクチュエータアレイ３６は、図３Ａのシングルバーアクチュエータアレイ３０および図３Ｂの３個のバーアクチュエータアレイ３４と比較して、スライディング表面の運動を拡大する。
【００２１】
図４は、本発明の光システム４００の一実施形態の分解図を示している。図４に描かれているシステムは、固定されている上部カバー４０２を備えている。固定レンズ素子４０４および可動ディスプレイユニット４０６は、上部カバー４０２の下に配置され、かつ、固定バッテリーおよび電子機器４１０と共にメインハウジング４１２に配置されているアクチュエータ４０８の上に載っている。レンズ素子は、レンチキュラレンズであってもいいし、マルチプルレンズ（multiple lenses）を有することもできる。
【００２２】
図５は、光システム５００の構成要素を配置する従来の方法を示している。レンズ５０２は、ハウジング５０８と接するアクチュエータ５０６と接するアートワーク５０４と接触している。従来技術が遭遇した問題の１つは、レンズおよびアートワーク間の摩擦であり、この摩擦由来のぎくしゃくした、あるいは、カクカクした運動およびヒステリシスであった。レンズに対してアートワークを動かす必要がなかったため、レンズは、完全に接触し合うときはアートワークに焦点を当てるように、常に設計されていた。
【００２３】
上述のように、ディスプレイを動かすことは摩擦問題を引き起こす。そのため、本発明者は、摩擦を取り除くため、ディスプレイユニットとレンズとの間に間隔（隙間）を配置した。この実施形態の本発明の光システム６００は、図６に示されており、レンズ素子６０２がディスプレイユニット６０４と接触していないのではなく、隙間６１０により分けられている。電場応答性高分子アクチュエータ６０６は、ディスプレイユニット６０４の直下にあり、ハウジング６０８と接触している。原則として、レンズとディスプレイユニットとの間の隙間は、どんな距離でもよいが、この隙間は、ディスプレイ上に正確に焦点を当てることができるようにするために、レンズ素子の焦点距離の変更を必要とすることを忘れてはならない。前記隙間は、例えば、レンズ素子６０２とハウジング６０８との間に、支持棒（スタンドオフ）により形成できる。この支持棒は、当技術分野で周知のように、ピースパーツを離す。支持棒はまた、レンズ素子６０２またはハウジング６０８内に形成してもよい。また、支持棒は、隙間の調節を可能にするバネまたはテレスコープ部を備えることができる。
【００２４】
図７は、図４に示す本発明の光システムの一実施形態の側面図を示す。図７に描かれているシステムは、固定された上部カバー７０２を備えている。固定レンズ素子７０４および可動ディスプレイユニット７０６は、上部カバー７０２の下に配置され、かつ、固定バッテリーおよび電子機器７１０と共にメインハウジング７１２に配置されているアクチュエータ７０８の上に載っている。
【００２５】
電場応答性高分子アクチュエータは、壁ソケット（１２０Ｖ／６０Ｈｚ出力）駆動／固定照明システムおよびバッテリー式／可動式照明システムとの関連で、照明産業に応用できる。図８Ａおよび図８Ｂは、このような照明システム８００の配置の一例の概略図を示している。ここでは、フレーム８１０に取り付けられたダイヤフラム８０８を有する単層単錐台型電場応答性高分子アクチュエータ８０２を用いている。ダイヤフラムは、所望の共振周波数を得るために、選択された質量（マス）を有するキャップ８４２で加重できる。また、アクチュエータの性能を強化するために、任意の適した付勢手段、例えばバネ（図示せず）によって、ダイヤフラムを上方に予め付勢することもできる。アクチュエータ８０２は、幹または棒８２２を介して、光源８０６と位置接触する、または別の方法で光源８０６に機械的に連結している。光源８０６は、手近な応用によって決まる任意の適した光源である。電源（図示せず）に連結されたリード線８２０を介して電圧をアクチュエータに加えたとき、図８Ｂに示すように、ダイヤフラム８０８が緩み、棒８２２と共にＺ軸方向に移動し、また光源８０６も同じ方向に移動する。
【００２６】
１以上のリフレクタ（例えば鏡またはレンズ）を有するリフレクタアセンブリが、光源の周囲に配置される。任意の数のリフレクタを用いることができるが、ここでは、２個のリフレクタを用いている。すなわち、アクチュエータ８０２と光源８０６との間に配置されると共に、第１反射面を形成するためにＺ軸の周囲に配置される第１リフレクタ８１２、および、光源の反対側に配置される第２リフレクタ８１４である。この配置はリフレクタ「リング」をもたらすが、任意の他の適したリフレクタの配置およびもたらされる構成概念を、本発明で使用してもよい。図示の実施形態において、第２リフレクタ８１４は、第１リフレクタ８１２とは異なり、光源８０６に機械的に連結されているので、光源８０６に対して移動しない（すなわち、第２リフレクタは光源と共に配置されている）。他の実施形態において、光源と第２リフレクタとを固定して、第１リフレクタをこれらに対して移動できるようにすることができる。後者の構成は、光源と第２リフレクタの組み合わせが第１リフレクタよりも重いという点で有利であり、また、使用される光源の種類が、フィラメント型白熱電球等の振動運動に対して特に敏感であるという点で有利である。
【００２７】
どんな場合であっても、第１リフレクタ８１２は、可変方向への光反射の大部分を行うよう設計されている。例えば、光源８０６から放出された光の少なくとも半分は、最初に第１リフレクタ８１２にぶつかり、第２リフレクタにより方向転換される必要なく、所望の方向に反射される。第２リフレクタ８１４は、集光された光が第１リフレクタ８１２に戻る上側半球体において、光源８０６から放出された光を方向転換させる原因となる。応用に応じて、第１リフレクタに対して固定された１以上の第３リフレクタ（図示せず）を、光源からの迷光の方向を変える手助けをするのに用いることができる。ともかく、もたらされる反射光は、実質的に全ての光源８０６によりもたらされる利用可能な光で構成されている。
【００２８】
図８Ａおよび図８Ｂにそれぞれ示されているように、高い位置と低い位置との間で（あるいは、これらの間の任意の位置の間で）、人間の目によって認識可能な周波数よりも大きい周波数すなわち２５Ｈｚ以上で、電場応答性高分子アクチュエータ８０２を作動することによって、光源８０６が、第１リフレクタ８１２に対して動かされる。リフレクタリングへの可変焦点距離は、放出された光の全ての焦点を変更するための能力を作り出す。図に示されているように、光源が「低い」位置にあるとき、広い帯光線８１６がもたらされ、光源が「高い」位置にあるとき、狭い帯光線８１８がもたらされる。
【００２９】
アクチュエータ、光源およびリフレクタ／レンズがどのような配置であっても、光源とリフレクタ／レンズとの間の相対運動が高い速度で調節される主題のシステムに用いることができる。図８Ａおよび図８Ｂに示されている配置に対する別の配置は、光源に対する位置を調整するために、リフレクタアセンブリあるいはその１以上のリフレクタ／レンズを電場応答性高分子アクチュエータに連結するものである。また、光源およびリフレクタアセンブリは、共に、自身のアクチュエータによって各々駆動され、光ベクトルの方向および拡散のさらなる制御をもたらすことができる。個々のリフレクタ／レンズまたは一群のリフレクタ／レンズは、互いから切り離して駆動または移動され、光線に対する多面方向性をもたらすことができる。さらに、主題のアクチュエータを構成するために、あらゆる電場応答性高分子ダイヤフラムを用いることができる。例えば、積層ダイヤフラム構造を有するアクチュエータを、光源および／またはリフレクタアセンブリの最大変位を増加させるために用いることができる。
【００３０】
またさらに、多相電場応答性高分子アクチュエータを、ストロボ効果，フラッシング等、特有の照明パターンをもたらすために用いることができる。例えば、シングル可変位相アクチュエータを光源および／またはリフレクタ／レンズアセンブリを動かすために用いて、光線の方向性を変更できる。光線の方向性は、アクチュエータを作動させる「相」によって決まる。このような照明システムは、図９Ａおよび図９Ｂに示されており、選択された位置のフレーム９３４を有するアクチュエータ９３２の多相ダイヤフラム９３６を、反射光の方向を変更するよう作動できる。このダイヤフラムは、所望の効果を与えるため、任意の数の相を有することができる。例えば、図９Ａおよび図９Ｂは、左方向の光線９３８と右方向の光線９４０をもたらすために、左右両側に作動するアクチュエータ９３２を示している。例えば緊急車両に使用される回転灯効果、あるいは「ゆらぎ（ウォブル）」パターンを作り出すために、より大きい相を用いることができる。
【００３１】
当業者は、あらゆる本発明の照明システム構造を用いることができることを理解するだろう。このシステムの一態様では、自然周波数で作動するよう電場応答性高分子アクチュエータを準備または調整することによって、有効入力電圧とダイヤフラム変位との比が得られる。この応用に対するした電力供給装置は、直流（ＤＣ）電源、例えば高電圧トランジスタアレイから高振動電圧を生成するよう構成される。この電力供給装置は大部分のバッテリーよりも軽いため、電力供給装置の空間要求のどんな増加も、大型化学的エネルギー貯蔵すなわちバッテリーの要求を低減させたことにより相殺され、システム全体をより軽く、より効果的にする。
【００３２】
光源については、所望の照明効果に応じて、任意の種類の光源を主題のシステムで用いることができる。例えば、有向の光に対して、発行ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる一方、従来の白色光を、散光を作り出すために用いることができる。短アーク光強度放電光源は、点光源に最も近いため、本発明の高効率の光システムに簡単に使用できる。
【００３３】
本発明は、一実施形態において、ディスプレイとしてＬＥＤ光源（または他の光源）アレイを有するレンズスタックを用いている照明システムを提供する。光源は、同色または異色の光を放出できる。一実施形態において、ディスプレイは、ＬＥＤ光源とレンズスタックとの間に配置された蛍光体の層を含むことができる。この蛍光体は、ＬＥＤからの光によって励起でき、異色の光を発することができる。蛍光体の層は、単一の化学成分であってもいいし、異色の光を発することができる異なる化学成分の領域を有していてもよい。レンズアレイをＬＥＤ光源アレイに対して水平または横に動かすことによって、ユーザによって認識される光は、強度、焦点およびビーム方向を変更できる
【００３４】
ＬＥＤアレイが複数色のＬＥＤ光源を含む、あるいは、蛍光体の複数成分のアレイを励起させる場合、放出された異色光の相対強度は、ＬＥＤアレイに対してレンズアレイを横方向に動かすことによって変化され得る。従って、ユーザは、様々な有色光の混合光を認識するだろう。アクチュエータを異なる周波数または可変速度で移動させて、複雑なパターンの色、強度、焦点、およびストロボ効果などの他の照明効果をもたらすことができる。アクチュエータはまた、一定の色、強度、および焦点のための特定の位置に移動できる。強度、焦点、およびビーム方向を変更する能力をより高めるため、特に、光システムが、レンズアレイ、リフレクタ、およびＬＥＤアレイの任意の組み合わせ間の変位を変更できる追加のアクチュエータを含む場合には、リフレクタまたはリフレクタアレイをスタックに含むことができる。一実施形態において、個々のリフレクタは、ＬＥＤアレイのＬＥＤの間にちりばめることができる。一実施形態において、リフレクタは、レンズ素子の下のＬＥＤより上側に位置できる。
【００３５】
図１０および図１１に示されているように、電場応答性高分子アクチュエータによって、システムが異なる運動状態を有することを可能にする。図１０は、両方向の動作の一定速度での運動の一例を示している。図１１は、可変速度での運動の一例、ここでは跳ね返りアクションを示している。図１１に描かれている運動状態は、アクチュエータの前進運動によって、観者が、ビデオクリップと同様に一連の画像を見ることができるようにするレンチキュラシステムに、特に有利である。アクチュエータの跳ね返り運動は、最初の画像への急速復帰が、一連の画像をリセットできるようにし、観者が一連の画像を逆の順番で見る必要がない。当業者は、アクチュエータが、ディスプレイに対して固定されたレンズ素子の位置を保持するためのセットポジションに移動する、または、このセットポジションで保持される状態を含む適用条件に基づいて与えられ得る、多くの他の可能性のある運動状態が存在することを理解するだろう。この運動状態は、好ましくは、適切な目的とする視覚効果を作り出すためのアートワークと適合すべきである。
【００３６】
図１２Ａ，図１２Ｂおよび図１２Ｃは、この実施形態において、ディスプレイとしてアートワークを有する光システムを組み立てるステップを示している。図１２Ａは、移動プレート（図４に４０６として示されている）に積層されたアートワークを示している。図１２Ｂは、アートワークの上に配置されると共に、摩擦およびぎくしゃくした運動を避けるための隙間が残っているレンズ素子を示している。図１２Ｃは、スクリューなどの締め具によって固定され得る上部カバーの取り付けを示している。
【００３７】
上述の本発明の例は、説明のために提供されたものであり、これに限定されない。本明細書に記載された実施形態が、本発明の精神および範囲から離れることなく、様々な方法で変更または修正できることは、当業者にとって明らかであろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により評価されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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８Ａ−８Ｂ】
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【図９Ａ−９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【国際調査報告】
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