(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
ターゲットエリアでの所定の配光を得るための光学部品と、
を有し、
前記光学部品は、
作動力が付与されたときに、制御可能に形状を変化させることのできる材料を有する基板と、
前記基板の形状の変化に沿って形状が変化する１以上の光学素子と、
を有し、
前記基板は、更に、熱及びＵＶ放射のうちの１以上である外部刺激によって、第１静的弾性率を有する第１状態から、第２静的弾性率を有する第２状態へと切り替えられることのできる材料を有し、前記第１静的弾性率は前記第２静的弾性率よりも小さく、静的弾性率は静的条件下での前記基板の応力に対する歪みの比率として算出され、前記材料は、前記第１状態において制御可能に形状を変化させることができ、作動力が付与されないときは、前記第２状態において寸法的に安定している、
照明装置。
【請求項２】
前記作動力は、前記基板の前記材料に付与される電圧である、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記基板の前記材料が、双安定電気活性ポリマ、双安定誘電性電気活性ポリマ、双安定電気活性エラストマ、及び双安定誘電性電気活性エラストマからなるグループから選択される材料を有する、請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記基板は、熱硬化性材料又はＵＶ硬化性材料を有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記ターゲットエリアでの配光を測定するためのセンサを更に有する、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】
前記センサは、光検出器又はカメラである、請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光学部品の形状及び／又は状態を制御するためのコントローラを更に有する、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】
前記コントローラは、前記センサによって得られ、前記コントローラに提出された信号に基づいて、前記光学部品の形状及び／又は状態を制御する、請求項５又は６に従属する請求項７に記載の照明装置。
【請求項９】
前記コントローラは、少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの電源とを有する、請求項７又は８に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記基板の第１表面上に配置される第１電極と、前記第１表面と反対側の、前記基板の第２表面上に配置される第２電極とを有する、請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、前記基板の第１表面上の両端に配置される第１電極及び第３電極と、前記第１表面と反対側の、前記基板の第２表面上の両端に配置される第２電極及び第４電極とを有する、請求項９又は１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記第１電極、前記第２電極、前記第３電極、及び／又は前記第４電極は、分割電極である、請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記外部刺激は、前記光源によって提供される、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記光学素子は、光反射素子、光屈折素子、光回折素子、及びこれらの組合せのうちの任意の１以上を有する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源と、ターゲットエリアでの所定の配光を得るための光学部品とを有し、前記光学部品が、作動力が付与されたときに制御可能に形状を変化させることのできる材料を有する基板と、１以上の光学素子とを有する、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の種類の照明装置は、原則として任意の屋内又は屋外のタイプの照明器具において用いられるが、特に、屋外照明アプリケーション用の照明器具において用いられる。照明器具の設置場所における柔軟度が、非常に望まれる。例えば屋外照明に対し、街の建築家は、ターゲットエリアでの所望の又は所要の配光を得るために、地面に対し固定された位置のポール上に照明器具を据え付けなければならない。したがって、配光を設定する可能性は、ポール上の位置に照明器具を固定する前に、当該位置を選ぶことに限定される。このことは、今度は、望ましくない照明ポールの混乱（クラッタ）を引き起こす。設置場所における更なる柔軟度は、照明器具をワイヤからつるすことによって既に得られているが、これは依然として、ワイヤの交差で街並みの風景を阻害する。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１０／０２９６９４Ａ１号は、空間的に変化する電圧分布を用いた電圧制御アレンジメントによって作動される、反射性電気活性ポリマを有する照明装置を説明する。これにより、電気活性ポリマの反射面の形状は、所与の要求に連続的に適合され得る。
【０００４】
こうした照明装置は、所与の要求に対する更なる適合性を提供する。しかしながら、こうした照明装置は、ターゲットエリアでの所望の又は所要の配光が提供される必要がある限りの間、連続的な電圧の付与を要するという欠点を有する。このことは、今度は、高エネルギ消費かつロバスト性がより低い照明装置をもたらす。
【０００５】
本明細書において使用される場合、「ターゲットエリア」との用語は、配光、好ましくは光の角度強度分布が、本発明による照明装置のセットアップの一部として測定される、照明を必要とする任意の屋外又は屋内表面、及び任意の一時的又は仮想的なエリアを含む意図である。例として、屋外照明器具に関連するターゲットエリアは、例えば、街路、交通路、自転車道、舗装道路、歩道、及び類似のインフラ表面等の屋外表面であってよい。
【０００６】
本明細書において使用される場合、「光学素子」との用語は、光源によって放射された光ビーム路を変えるために利用できる、任意の光学素子を含む意図である。しかしながら、光学素子との用語は、特に、光反射素子、光屈折素子、光回折素子、及びこれらの組合せのうちの任意の１以上を含む意図である。
【０００７】
本明細書において使用される場合、「第１状態」との用語は、光学部品の基板の材料が、第１静的弾性率を有し、作動力を受けたときに形状を変化させることができる状態を指す。同様に、本明細書において使用される場合、「第２状態」との用語は、光学部品の基板の材料が、第２弾性率を有し、寸法的に安定している状態を指す。第１状態及び第２状態は、更に、第１静的弾性率が第２静的弾性率よりも小さいことによって規定される。材料の静的弾性率は通常、静的条件下での材料の応力に対する歪みの比率として算出されることが留意される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、この問題を克服し、エネルギ消費を低く保ちながら、ターゲットエリアでの所望の又は所要の配光を得ることによって、設置場所における更なる柔軟度を可能にする、ロバストな照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様によると、この目的及び他の目的は、当初に説明されたような照明装置であって、基板は、更に、外部刺激によって、第１静的弾性率を有する第１状態から、第２静的弾性率を有する第２状態へと切り替えられることのできる材料を有し、第１静的弾性率は第２静的弾性率よりも小さく、静的弾性率は静的条件下での基板の応力に対する歪みの比率として算出され、材料は、第１状態において制御可能に形状を変化させることができ、作動力が付与されないときは、第２状態において寸法的に安定している、照明装置によって達成される。
【００１０】
これにより、照明装置の光学素子が、立上げの間に特定の所望の状態にセットされ、次いで当該状態に固定されることのできる照明装置が達成される。このことは、照明建築家に、例えば街路といった照明されるべきエリアをカバーするために、こうした照明装置を有する多数の同一の照明器具を設置する自由だけでなく、立上げ時に各照明器具の各照明装置の照明プロファイル、すなわちターゲットエリアでの配光をカスタマイズする自由もまた与える。このことは、特定の照明器具の位置と照明されるエリアとの間の強い関連性を緩和し、したがって照明器具の設置場所における大きな柔軟度を提供する。
【００１１】
更に、連続的に働く作動力はもはや必要とされず、このことは、顕著により単純で、よりロバストで、かつエネルギ効率のよい照明装置を提供する。
【００１２】
実施形態において、作動力は、基板の材料に付与される電圧である。これにより、特に単純な構造を有する照明装置が提供される。
【００１３】
実施形態において、照明装置は、光学部品の形状及び／又は状態を制御するためのコントローラを更に有する。
【００１４】
これにより、精密な調節を提供する制御された態様で、配光が調節され得る照明装置が提供される。
【００１５】
実施形態において、照明装置は、ターゲットエリアでの配光を測定するためのセンサを更に有する。
【００１６】
これにより、所与の要求に従った正しい調節がターゲットエリアで達成されることを保証するために、ターゲットエリアでの配光が監視され得る照明装置が提供される。
【００１７】
実施形態において、コントローラは、センサによって得られ、コントローラに提出された信号に基づいて、光学部品の形状及び／又は状態を制御する。
【００１８】
これにより、特に単純で、効率的で、かつ正確な調節手順を提供するために、コントローラの利点とセンサの利点とが組み合わされた照明装置が提供される。
【００１９】
センサは、光検出器、カメラ、及び裸眼のうちの任意の１以上であってよい。センサによって得られた信号は、例えば有線接続又は無線接続を介して自動的に、又は適切なインターフェースを通じて入力されることによる等の、任意の適切な手段によってコントローラに提出されてよい。
【００２０】
実施形態において、コントローラは、少なくとも１つの電極と、少なくとも１つの電源とを有する。
【００２１】
これにより、単に電極に付与される電圧を電源によって調節することにより、特に単純かつ簡便な態様で配光が調節され得る、単純な構造を有する照明装置が提供される。
【００２２】
好ましくは、コントローラは、基板の第１表面上に配置される第１電極と、第１表面と反対側の、基板の第２表面上に配置される第２電極とを有する。
【００２３】
これにより、単に電極に付与される電圧を調節することにより、特に単純かつ簡便な態様で配光が調節され得る、単純な構造を有する照明装置が提供される。
【００２４】
別の実施形態では、コントローラは、基板の第１表面上の両端に配置される第１電極及び第３電極と、第１表面と反対側の、基板の第２表面上の両端に配置される第２電極及び第４電極とを有する。
【００２５】
この実施形態では、電極対の各々に付与される電圧は、必ずしも同一である必要はなく、かえって異なっていてもよく、したがって照明装置の配光を調節するための更なるパラメータを提供し、当該照明装置では、非線形の形状の変化が得られる。
【００２６】
実施形態において、第１電極、第２電極、第３電極、及び／又は第４電極は、分割電極である。
【００２７】
これにより、基板の形状が、複数の空間次元で同時に変化され得る照明装置が提供される。例えば、分割電極対の各々が、基板の中心からいずれかの縁へ向かう方向で増加する異なる電圧を付与される場合、Ｕ字状又は均等な椀状の形状を有する、曲がった形状が得られ得る。
【００２８】
実施形態において、外部刺激は、熱及びＵＶ放射のうちの１以上であり、これにより照明装置の基板を固定する単純な態様が提供される。更に、こうした外部刺激を提供する供給源は、原則として、使用後に別の照明装置上で再利用されるために照明装置から取り外されてよく、したがって費用を低減させる。
【００２９】
実施形態において、外部刺激は、光源によって提供される。これは、通常の動作条件下で光源が放射する所定の強度を超える強度を有する放射を一時的に放射させられることにより、光源に熱を放出させることによって、及び／若しくは、光源の放射する強度が高められた光源により放射される光によって、又は、基板材料を十分長い時間にわたって照明することによって、得られ得る。
【００３０】
これにより、外部刺激の別個の供給源が省かれ得るので、照明装置の基板が特に単純な態様で所望の位置又は状態に固定され得る、特に単純な構造を有する照明装置が提供される。
【００３１】
本発明は、請求項に記載された特徴の可能な組み合わせの全てに関することが留意される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本発明のこの態様及び他の態様は、本発明の実施形態を示す添付図面を参照しながら、より詳細に説明される。
【００３３】
【図１】コントローラと、センサと、外部刺激を提供し、所望の配光でターゲットエリアを照明するための手段とを有する、実施形態における本発明による照明装置の概略図を示す。
【図２ａ】光学部品が１対の円形電極の形式のコントローラを備えるときの、変化されていない基板の形状を有する、第２状態における図１による照明装置の光学部品の上面図を示す。
【図２ｂ】光学部品が１対の円形電極の形式のコントローラを備えるときの、変化された基板の形状を有する、第２状態における図１による照明装置の光学部品の上面図を示す。
【図３ａ】光学部品が２対の電極と電源との形式のコントローラを備えるときの、変化されていない基板の形状を有する、第２状態における図１による照明装置の別の光学部品の側面図を示す。
【図３ｂ】光学部品が２対の電極と電源との形式のコントローラを備えるときの、変化された基板の形状を有する、第１状態における図１による照明装置の別の光学部品の側面図を示す。
【図４】ａ）変化されていない基板の形状を有する、第２状態における図１による照明装置の光学部品の概略図を示し、ｂ）変化されていない基板の形状を有する、第１状態における図１による照明装置の光学部品の概略図を示し、ｃ）変化された基板の形状を有する、第１状態における図１による照明装置の光学部品の概略図を示し、ｄ）変化された基板の形状を有する、第２状態における図１による照明装置の光学部品の概略図を示し、形状変化は基板の平面的な伸縮であり、ａ）乃至ｄ）には、それぞれの転移条件が示されている。
【図５】ａ）変化されていない基板の形状を有する、第１状態における図１による照明装置の別の光学部品の概略図を示し、ｂ）変化された基板の形状を有する、第１状態における図１による照明装置の別の光学部品の概略図を示し、ｃ）変化された基板の形状を有する、第１状態と第２状態との間の転移における図１による照明装置の別の光学部品の概略図を示し、ｄ）変化された基板の形状を有する、第２状態における図１による照明装置の別の光学部品の概略図を示し、形状変化は基板に両凸面を与えるものであり、ａ）乃至ｄ）にはそれぞれの転移条件が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、本発明による照明装置１００の実施形態を示す。
【００３５】
本発明による照明装置１００は、通常、光源１１０と光学部品１２０とを有する。光学部品１２０は、基板１２２と、光源１１０から離れて面するように基板１２２の表面上に配置される光学素子１２１とを有する。基板１２２と光学素子１２１とは別個の要素であってよく、又は代替的に、基板と光学素子とは全く同一の要素であってもよい。
【００３６】
光源１１０は、例えば１以上のＬＥＤ又は電球、あるいは光源のアレイさえといった、任意の実施可能なタイプの光源であってよい。光源１１０は、光学部品１２０のいずれの側に配置されてもよい。しかしながら好ましくは、光源１１０は、光源１１０から放射された光が、最初に光学部品１２０の基板１２２を通じて伝搬し、次いで、ターゲットエリア４００の所定の表面エリア３００を照明するために、光学部品１２０の光学素子１２１を通じて伝搬する及び／又は光学部品１２０の光学素子１２１によって反射されるように、配置される。光源１１０は、光学部品１２０上に、又はそして好ましくは、光学部品１２０から距離を置いて配置されてよい。
【００３７】
光学素子１２１は原則として、任意のタイプの光学素子であってよい。例えば、光学素子１２１は、反射器、レンズ、鏡、回折格子、プリズム、拡散器、又はこれらの組合せであってよい。光学素子１２１は、剛性素子であってよく、又は基板１２２に沿って光学素子１２１が形状を変化させることを可能にする、柔軟性素子であってもよい。基板１２２は、作動力を受けたときに、例えば基板１２２に電圧が付与されたときに、形状を制御可能に変化させる材料を有し、基板１２２は、外部刺激によって、第１静的弾性率を有する第１状態から、第２静的弾性率を有する第２状態へと切り替えられることができ、少なくとも第２状態において、寸法的に安定した態様で固定され得る。原則として、作動力が付与されないときは、材料は第１状態においてもまた、寸法的に安定し得る。
【００３８】
これらの特性を満たす材料は、例えば双安定電気活性ポリマ（ＥＡＰ）、双安定誘電性電気活性ポリマ、双安定電気活性エラストマ、及び双安定誘電性電気活性エラストマ（ＤＥＡ）である。また、材料は、好ましくはポリマ若しくはエラストマである熱硬化性材料、又は、好ましくはポリマ若しくはエラストマであるＵＶ硬化材料であってもよい。
【００３９】
図１に示されるように、照明装置は、コントローラ１３０と、外部刺激を提供するための手段１４０と、センサ２００とを更に有する。
【００４０】
外部刺激を提供するための手段１４０は、第２状態において基板１２２を固定することができる外部刺激の任意の供給源であってよい。好ましくは、手段１４０は、加熱素子又はＵＶ放射源等の、熱若しくはＵＶ放射又はこれらの組合せを提供するための手段である。別の可能性は、抵抗加熱によって外部刺激を提供するために、電気抵抗の形式で手段１４０を用いることであり、電気抵抗は取り外されることができ、他の照明装置のために再利用され得る。外部刺激を提供するための手段１４０は、光学部品１２０の基板１２２に外部刺激を提供するように配置される。
【００４１】
代替においては、外部刺激は、通常の動作条件下で光源１１０が放射する所定の強度を超える強度を有する放射を一時的に放射させられる、光源１１０によって提供される。
【００４２】
コントローラ１３０の実施形態は、図２乃至図５を参照して、以下に更に詳細に説明されるが、コントローラ１３０は通常、光学部品１２０の基板１２２に形状を変化させるための、任意のタイプのコントローラであってよい。
【００４３】
コントローラ１３０は、好ましくは、以下に詳細に説明されるような電極に基づく、電気的に作動されるコントローラである。代替的に、コントローラ１３０は、例えば、ばね、磁石、又は基板１２２に作動力を付与することによって基板１２２の形状を変化させるのに適切な任意の他の手段に基づく、機械的に作動されるコントローラであってよい。基板１２２の形状は、手によって変化されることさえ実施可能であり、すなわち、コントローラは、手動で基板１２２の形状を変化させ、基板１２２が外部刺激にさらされている間、所望の形状を保持するために使用される、ユーザの指又は手であってもよい。
【００４４】
センサ２００は、任意のタイプの実施可能な光検出器であってよいが、好ましくは、照明装置を据え付ける、カメラ又はユーザの裸眼である。センサ２００は、所定の配光３００で照明されるべきターゲットエリア４００に、又はターゲットエリア４００の近くに配置される。
【００４５】
コントローラ１３０は、センサ２００によって得られ、コントローラ１３０に提出された信号に基づいて、基板１２２の、ひいては光学部品１２０の形状及び／又は状態を制御する。センサ２００によって得られた信号は、任意の適切な手段によってコントローラ１３０に提出される。コントローラ１３０が電気的に作動されるコントローラであり、センサ２００が、信号を伝送するための手段を有するカメラ等の電子センサである場合、信号の提出は、好ましくは有線接続又は無線接続を介して自動的に実行される。他方で、センサ２００が例えば裸眼である場合、当該提出は、コントローラ１３０に接続して提供される、キーボード又は調節つまみ等の適切なインターフェースを通じて入力されるデータによって実行され得る。
【００４６】
センサ２００、コントローラ１３０、及び外部刺激を提供するための手段１４０は、照明装置１００上に提供される固定要素であってよい。この場合、センサ２００、コントローラ１３０、及び外部刺激を提供するための手段１４０は、要求の変更及び／又は照明装置の位置の変更の場合に、照明装置１００の配光の再調節のために使用されることが実施可能である。
【００４７】
代替的に、任意の１以上のセンサ２００、コントローラ１３０、及び外部刺激を提供するための手段１４０は、照明装置１００から取り外し可能なように提供されてよい。この場合、これらの構成要素は、他の照明装置１００の調節のために再利用され得る。この実施形態は、特に単純で費用効率のよい照明装置を提供し、こうした照明装置を有する多数の照明器具を導入し、調節することが必要な場合の使用のために、特に有利である。
【００４８】
本発明により、ターゲットエリア４００での所望の配光３００は、次の態様で得られる。最初に、本発明による照明装置１００は、所望の場所に提供され据え付けられる。所望のターゲットエリア４００は、光源１１０を用いて照明され、ターゲットエリア４００での配光は、好ましくはセンサ２００によって測定される。所望の配光３００の値と測定された配光の値とは、比較される。光学部品１２０の基板材料は第１状態にあり、照明装置１００の光学部品１２０の形状は、所望の配光３００と測定された配光とのずれを所定の限度を下回るように低減させるために、好ましくはコントローラ１３０を作動させることによって、比較に基づいて調節される。最後に、光学部品１２０は、調節された光学部品１２０の形状と一致する位置において、外部刺激によって固定され、光学部品１２０の基板材料を第２状態へと切り替える。
【００４９】
次に図２ａ、図２ｂ、図３ａ、及び図３ｂを見ると、コントローラ１３０を有する、本発明による照明装置１００の光学部品１２０が示される。コントローラ１３０は、光学部品１２０の基板１２２を、ｘ、ｙ（図２ｂ参照）の少なくとも１方向に、光学素子１２１と隣接する基板１２２の第１表面１１と略平行に伸縮させる。
【００５０】
図２ａ及び図２ｂに示される実施形態では、コントローラ１３０は、１対の円形電極５０及び電源（図示されていない）と、双安定電気活性エラストマ又は双安定電気活性ポリマを有する基板１２２とを有する。第１円形電極５１は、同様に円形状である光学部品１２０の基板１２２の外周に沿って、基板１２２の第１表面１１上に、光学素子１２１を取り囲んで配置される。第２円形電極（図示されていない）は、光学部品１２０の基板１２２の反対側の第２表面１２上に同様に配置される。円形電極対に電圧が付与されるとき（図２ｂ）、電極間に配置されている基板１２２の部分は伸縮され、その結果として、円形電極の内部の光学部品の部分が中心に向かって押し動かされる。これにより、光学素子１２１、ひいては光学部品１２０は、より小さな直径を有する円形構造へと形状を変化させる。図２ａ及び図２ｂに示される実施形態では、光学素子１２１は、第１表面１１の平面の範囲内にある全方向に、同時に伸縮され得る。
【００５１】
電極対は原則として、光学部品の基板の外周に従って一致する、例えば長方形又は三角形といった任意の形状を有してよいことが留意される。また、光学部品の基板の外周のほぼ全体に沿って伸びる、すなわち、１以上の区分が欠けている電極も実施可能である。
【００５２】
図３ａ及び図３ｂに示される実施形態では、基板１２２は双安定電気活性エラストマ又は双安定電気活性ポリマを有し、コントローラ１３０は、電圧源１３１と、基板１２２の第１の端１３でそれぞれ第１表面１１上及び第２表面１２上に配置され、したがって第１電極対５１、５２を形成する、第１電極５１及び第２電極５２とを有する。コントローラ１３０は、基板１２２の第２の端１４でそれぞれ第１表面１１上及び第２表面１２上に配置され、したがって第２電極対５３、５４を形成する、第３電極５３及び第４電極５４を更に有する。それぞれの電極対５１、５２及び５３、５４に電圧を付与するとき、それぞれの電極対の間に挟まれて配置されている基板の部分は伸縮され、その結果として、電極対と電極対との間に中央に配置された光学素子１２１を含む光学部品１２０の部分が、主に電極対と電極対との間に伸びる方向に、光学部品１２０の中央に向かって押し動かされる。
【００５３】
好ましくは、電極は、アクチュエータの動きを制限しない程度に柔軟で、かつ、作動の間に破損又は故障しない程度に変形可能である材料で作られた、伸縮可能な電極である。こうした電極は例えば、拡散器の第１層上に被覆又は印刷された薄膜電極であってよい。
【００５４】
したがって、図２ａ、図２ｂ、図３ａ、及び図３ｂに示されるコントローラ１３０は、本質的に、光学部品１２０と一体化した、いわゆる双安定誘電性電気活性ポリマ（双安定ＤＥＡ）アクチュエータの様々な実施形態である。
【００５５】
ＤＥＡアクチュエータは、例えばApplied Physics Letters 95, 192904, 2009中のZ. Yu等の論文からそれ自体知られているタイプのアクチュエータであり、一般的に言うと、従来的には柔らかいエラストマを間に有する２つの伸縮可能な電極のサンドイッチ構造からなる、薄膜アクチュエータである。伸縮可能な電極は、アクチュエータの動きを制限しない程度に柔軟で、かつ、作動の間に破損又は故障しない程度に変形可能である。ポリマアクチュエータの基本的な機能性は、駆動電圧の影響下での制御可能な伸縮動作である。電圧を付与するとき、ＤＥＡアクチュエータの伸縮可能な電極表面は大きくなる一方で、弾性ポリマの非圧縮性のために、柔らかいエラストマの厚みは小さくなる。アクチュエーションは、以下のような機械的圧力と作用によって平衡化される静電圧に基づく。電圧、ひいては追加の電荷が、電極に付与されるとき、電極は互いに引き付け合い、電極間の距離は、追加の電荷の大きさに依存する量だけ減少する。圧縮された柔らかいエラストマの機械的圧力によって静電圧が平衡化されるときに、平衡状態が達せられる。
【００５６】
双安定電気活性ポリマは、２つの状態（作動及び非作動）の間で切り替えられることができ、通常は作動状態のために用いられる電界を保持する必要なしに、これらの状態にとどまることができるポリマである。これら双安定ＤＥＡの本質は、作動の間、材料の第１状態から第２状態への転移がなされることである。この転移は、例えば熱によって誘発され得る。代替的に、誘発は適切な波長及び強度の光であってもよい。
【００５７】
更なる可能性として、電極は、分割電極、すなわち２以上の互いに分離した区分を有する電極であってよい。また、電極は原則として、任意の実施可能な形状を有してよい。
【００５８】
当然ながら、原則として、任意の数の電極又は１対及び３以上の対を含む任意の数の電極対が提供されてよい。また、全ての電極対は必ずしも同じ電圧を付与されなくてもよい。
【００５９】
次に図４ａ乃至図４ｄ並びに図５ａ乃至図５ｄを見ると、電極５１、５２及び５３、５４と、電源１３１とを有するコントローラ１３０を有する、図１による照明装置１００の光学部品１２０が、２つの異なる実施形態において示され、照明装置１００の配光を調節する処理における４つの段階を例示する。図４ａ乃至図４ｄ並びに図５ａ乃至図５ｄの各々において、処理における４つの段階が示される。
【００６０】
図４ａ乃至図４ｄでは、当該段階は、
４ａ）  変化されていない基板の形状を有する、第２状態
４ｂ）  変化されていない基板の形状を有する、第１状態
４ｃ）  変化された基板の形状を有する、第１状態
４ｄ）  変化された基板の形状を有する、第２状態
である。
【００６１】
図５ａ乃至図５ｄでは、当該段階は、
５ａ）  変化されていない基板の形状を有する、第１状態
５ｂ）  変化された基板の形状を有する、第１状態
５ｃ）  変化された基板の形状を有する、第１状態から第２状態への転移局面
５ｄ）  変化された基板の形状を有する、第２状態
である。
【００６２】
示される実施形態は、光学部品１２０の基板１２２に与えられる形状変化のタイプと、光学部品１２０の基板１２２を固定するのに用いられる外部刺激のタイプとに関して異なる。更に、図４ａ乃至図４ｄに示されるシステムは可逆的である一方で、図５ａ乃至図５ｄに示されるシステムは不可逆的である。
【００６３】
図４ａ乃至図４ｄを参照すると、与えられる形状変化は、基板１２２の平面的な伸縮であり、用いられる外部刺激は熱であり、したがって基板材料のガラス―ゴム転移を有利に用いる。単純化のために、光学部品１２０の基板１２２のみが図４に示されることが留意される。
【００６４】
段階４ａ）から始めると、光学部品１２０は、高い弾性率及び固い基板１２２を有する第２状態において示され、基板材料はガラス相にあり、当該基板材料の変化されていない元の形状を有する。
【００６５】
段階４ｂ）に達するために、外部刺激が、基板１２２の温度Ｔを基板材料のガラス温度Ｔｇを超えて上昇させるために使用される。これにより、基板材料がガラス相からゴム相への転移を経るとともに、光学部品１２０は、第２状態から、低い弾性率及び柔らかい基板１２２を有する第１状態へと切り替えられる。
【００６６】
更に段階４ｃ）に達するために、基板の温度Ｔはガラス温度Ｔｇを超えて保たれ、したがって光学部品１２０は第１状態において保たれている。電極５１に電圧Ｖを付与するために、コントローラ１３０の電圧源１３１がオンにされ、反対側の電極５２は接地される。電圧Ｖは、光学部品１２０の基板１２２の材料を、電極５１、５２の平面と平行な全方向に伸縮させ、したがって電極５１、５２の間に配置された基板１２２の部分の面積を増加させる一方で、同時に基板１２２を薄くなるようにさせることによって、光学部品の形状を変化させる。
【００６７】
最後に、段階４ｄ）に達するために、基板の温度Ｔはガラス温度Ｔｇを下回って低くされ、基板材料はゴム相からガラス相への転移を経て、したがって光学部品１２０を第２状態へと切り替える。同時に、電圧源１３１はオンのままとされる。これにより、基板１２２、ひいては光学部品１２０は、第２状態において、寸法的に安定している態様で固定され、変化された形状が維持されている。温度がガラス温度Ｔｇを十分下回るとき、電圧源１３１はオフにされる。
【００６８】
図４ａ乃至図４ｄにおける処理は、可逆的な処理及び不可逆的な処理の両方として用いられ得ることが留意される。エラストマを、ガラス温度を上回って再び加熱することによって、エラストマは、電界が存在しない状態で元の形状へと弛緩し、処理が可逆的に行われ得る。
【００６９】
次に図５ａ乃至図５ｄを参照すると、基板１２２と光学素子１２１とは、１つの一体の素子である。この場合、光学部品１２０に与えられる形状変化は、平面的な光学部品１２０から、２つの膨らみ又は２つの略凸面を有する光学部品１２０への変化である。用いられる外部刺激は、紫外線（ＵＶ）放射である。
【００７０】
段階５ａ）から始めると、光学部品１２０は、低い弾性率及び柔らかい基板材料を有する第１状態において示され、基板材料は硬化されていない局面にあり、当該基板材料の変化されていない元の形状を有する。したがって、基板材料は第１状態において寸法的に安定している。
【００７１】
段階５ｂ）に達するために、基板材料は柔らかいままで保たれ、したがって光学部品１２０は第１状態において保たれている。電極対５１、５２及び５３、５４の各々に電圧Ｖを付与するために、コントローラ１３０の電圧源１３１がオンにされる。電圧Ｖは、電極５３と電極５４との間及び電極５１と電極５２との間に配置された光学部品１２０の基板１２２の材料を、電極の平面と平行な全方向に伸縮させ、したがってそれぞれの電極５１、５２及び５３、５４の間に配置された基板１２２の部分をともに押し動かすことによって、光学部品１２０の形状を変化させ、これにより光学部品１２０を膨れ出させ、又は光学部品１２０に凸面を獲得させる。
【００７２】
段階５ｃ）では、ＵＶ放射源１４０である外部刺激が、基板材料をＵＶ放射に暴露させ、これにより基板材料を硬化させるために、オンにされる。これにより、光学部品１２０は、第１状態から、高い弾性率及び固い基板材料を有する第２状態へと切り替えられる。同時に、電圧源１３１はオンのままとされる。これにより、基板材料、ひいては光学部品１２０は、第２状態において固定され、変化された形状が維持されている。
【００７３】
最後に、段階５ｄ）に達するために、ＵＶ放射源１４０とコントローラ１３０の電圧源１３１とは、オフにされる。これにより、基板材料、ひいては光学部品１２０は、第２状態において固定され、変化された形状が維持されている。
【００７４】
図５ａ乃至図５ｄで例示された処理は、通常、不可逆的な処理である。
【００７５】
当業者は、本発明が、上述の好ましい実施例に決して限定されないことを理解する。むしろ、添付の請求項の範囲内で多くの改良及びバリエーションが可能である。例えば、本発明の可能なアプリケーションは、照明装置に限定されないことが留意される。例えば、光学素子が回折格子である場合の実施形態において、興味深いアプリケーションは、分光システム内での使用のための光学装置である。
【図１】
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【図２ａ−２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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