(57)【要約】【課題】過熱が生じず、選択された光の波長及び強度を生じ、種々の選択された波長又は強度間で迅速に切り換えることができること。【解決手段】照明装置は、反射型画素化光空間変調器（反射型画素化ＳＬＭ）より上流のスペクトル形成器を含み、該反射型画素化ＳＬＭは、スペクトル内の実質的にすべての光を少なくとも２つの異なる光路であって光源やスペクトル形成器に戻るようには反射しない光路へ反射する。前記光路の少なくとも一つは、投射光路として機能し、所望の光を照明装置の外部に送る。照明装置は、実質的にあらゆる色及び強度の光を生じる。照明装置は、不必要の光及び他の電磁放射線を照明装置の外部へ又は熱管理装置へ反射することによって過熱の問題を回避する。照明装置は、他の装置、照明器具又は他の適当な光源の部分とすることができる。照明装置は、夜明けの光の場面から癌や乾癬を治療するために特化された光に至るまで、実質的にあらゆる所望の光を生じることができる。照明装置は、色及び強度を知覚的に瞬時の速さで変化するようにしてもよい。【選択図】図１
2004526188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変の選択されたスペクトル出力と可変の波長依存強度分布とを生じる照明装置であって、該照明装置は光路を含み、該光路は、
ａ）  前記光路に沿って進む光束からスペクトルを生じることが可能のスペクトル形成器と、
ｂ）  前記スペクトル形成器より下流に配置されると共に前記スペクトル形成器に光学的に接続された反射型画素化光空間変調器であって、該反射型画素化光空間変調器に入射する実質的にあらゆる光を反射し、前記スペクトル形成器に戻る反射でない少なくとも第１及び第２の反射光路を切り換える反射型画素化光空間変調器とを含み、
前記反射型画素化光空間変調器は、前記スペクトル内の所望の部分の光を第１の反射光路へ反射すると共に前記スペクトル内の他の光を前記スペクトル形成器に戻らない他の少なくとも１つの方向へ反射するように、前記反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続されており、
前記所望の部分の光は、所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを実質的に含む、照明装置。
【請求項２】
さらに、前記スペクトル形成器より上流に配置された光源を含み、前記スペクトル形成器はプリズム及び回折格子の少なくとも一方を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スペクトル形成器は可変波長光学フィルタを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スペクトル形成器はモザイク光学フィルタを含む、請求１に記載の装置。
【請求項５】
前記スペクトル形成器からの前記スペクトルの実質的に増強された像を前記反射型画素化光空間変調器に供給する光学エレメントを前記スペクトル形成器と前記反射型画素化光空間変調器との間に含まない、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
さらに、前記スペクトル形成器からの前記スペクトルの実質的に増強された像を前記反射型画素化光空間変調器に供給する光学エレメントを前記スペクトル形成器と前記反射型画素化光空間変調器との間に含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記反射型画素化光空間変調器は第１の反射型画素化光空間変調器であり、前記所望の部分の光は、前記所望の部分の光を一つの方向へ反射すると共に前記スペクトル内の他の光を他の少なくとも一つの方向へ反射するように、第２の反射型画素化光空間変調器であって該第２の反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の反射型画素化光空間変調器に向けられる、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の反射型画素化光空間変調器及び前記第２の反射型画素化光空間変調器は単一の制御装置に接続されている、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
さらに、光を指向性光束として当該照明装置の外部に投射するために、前記第１の反射型画素化光空間変調器より下流に配置された光学的投射装置を含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記所望の部分の光は、既知のランプ、ブラウン管型表示装置、光放出像表示装置、炉火光、ろうそく光及び日光の少なくとも一つについてのスペクトル出力及び波長依存強度分布に実質的に似るように選択される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記所望の部分は、所望の自然周辺光照明の筋書きに対応する出力エネルギについてのスペクトル出力及び波長依存強度分布に実質的に似るように選択される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記所望の部分は、病気の治療のための出力エネルギについてのスペクトル出力及び波長依存強度分布に実質的に似るように選択される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記所望の部分は、光力学的療法のための出力エネルギについてのスペクトル出力及び波長依存強度分布に実質的に似るように選択される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
前記所望の部分は、病気の診断のための出力エネルギについてのスペクトル出力及び波長依存強度分布に実質的に似るように選択される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
前記所望の部分は、場面内の所望の対象物の検出又は認識のためにコントラストを増強することが可能の出力エネルギについてのスペクトル出力及び波長依存強度分布に実質的に似るように選択される、請求項１から９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記反射型画素化光空間変調器はデジタルマイクロミラー装置である、請求項１から１５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１７】
可変の選択されたスペクトル出力と可変の波長依存強度分布とを生じる照明装置であって、該照明装置は光路を含み、該光路は、
ａ）  前記光路に沿って進む光束からスペクトルを生じることが可能のスペクトル形成器と、
ｂ）  前記スペクトル形成器より下流に配置されると共に前記スペクトル形成器に光学的に接続された画素化光空間変調器とを含み、
前記画素化光空間変調器は、前記スペクトル内の所望の部分の光を第１の反射光路へ反射すると共に前記スペクトル内の他の光を他の少なくとも１つの方向へ反射するように、前記画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続されており、
前記所望の部分の光は、所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを実質的に含み、
当該照明装置は、前記スペクトル形成器からの前記スペクトルの実質的に増強された像を前記画素化光空間変調器に供給する光学エレメントを前記スペクトル形成器と前記画素化光空間変調器との間に含まない、照明装置。
【請求項１８】
さらに、前記スペクトル形成器より上流に配置された光源を含み、前記スペクトル形成器はプリズム又は回折格子を含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記画素化光空間変調器は第１の画素化光空間変調器であり、前記所望の部分の光は、前記所望の部分の光を一つの方向へ反射すると共に前記スペクトル内の他の光を他の少なくとも一つの方向へ反射するように、第２の画素化光空間変調器であって該第２の画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の画素化光空間変調器に向けられる、請求項１７又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
さらに、光を指向性光束として投射するために、前記第１の画素化光空間変調器及び前記第２の画素化光空間変調器の少なくとも一方より下流に配置された光学的投射装置を含む、請求項１７から１９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２１】
光を場面に投射するための寸法に合わされ、可変の選択されたスペクトル出力及び波長依存強度分布を有するスタンドアロン型の照明器具であって、
ａ）  高出力の光源と、
ｂ）  前記光源から発した光束からスペクトルを生じるように前記光源に光学的に接続されると共に前記光源より下流に配置されたスペクトル形成器と、
ｃ）  前記スペクトルの増強された像を生じる前記スペクトル形成器に接続されると共に前記スペクトル形成器より下流に配置された光学エレメントと、
ｄ）  前記スペクトル形成器より下流に配置されると共に前記スペクトル形成器に光学的に接続された反射型画素化光空間変調器であって、該反射型画素化光空間変調器は、前記反射型画素化光空間変調器に入射する実質的にあらゆる光を反射し、前記スペクトル形成器に戻る反射ではない少なくとも第１及び第２の反射光路を切り換え、また、前記反射型画素化光空間変調器は、前記スペクトル内の所望の部分の光を第１の反射光路へ反射すると共に前記スペクトル内の他の光を前記スペクトル形成器には戻らない他の少なくとも１つの方向へ反射するように、前記反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続されており、前記所望の部分の光は所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを実質的に含む、反射型画素化光空間変調器と、
ｅ）  前記反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に前記反射型画素化光空間変調器より下流に配置された投射装置であって、前記場面を照明するために前記所望の部分の光を指向性の光束として投射する投射装置とを含む、スタンドアロン型の照明器具。
【請求項２２】
さらに、前記反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に前記反射型画素化光空間変調器より下流に配置された検出器を含み、該検出器は、前記所望の部分の光が所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを含むか否かを前記検出器より決定し、前記所望の部分と前記所望の選択されたスペクトル出力及び前記所望の波長依存強度分布との間の応答性を改善するために前記反射型画素化光空間変調器の画素のオン／オフのパターンを調整することが可能のコンピュータ実行プログラムを含む制御装置に作動可能に接続されている、請求項２１に記載の器具。
【請求項２３】
さらに、前記反射型画素化光空間変調器、前記光学エレメント及び前記スペクトル形成器の少なくとも一つに向けて前記光源から発せられた非所望のエネルギを除去するために前記光源に作動可能に接続された熱除去エレメントを含む、請求項２１に記載の器具。
【請求項２４】
前記反射型画素化光空間変調器はデジタルマイクロミラー装置である、請求項２３に記載の器具。
【請求項２５】
前記反射型画素化光空間変調器は第１の反射型画素化光空間変調器であり、前記所望の部分の光は、改善された所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布を前記所望の部分の光に生じるように、第２の反射型画素化光空間変調器であって該第２の反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の反射型画素化光空間変調器に向けられる、請求項２１から２４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項２６】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、既知のランプ、ブラウン管型表示装置、光放出像表示装置及び光放射源の少なくとも一つについての出力エネルギの所望の部分の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項２１から２５のいずれか１項に記載の器具。
【請求項２７】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、所望の自然周辺光照明の筋書きに対応する出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項２１から２５のいずれか１項に記載の器具。
【請求項２８】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、病気の治療のための出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項２１から２５のいずれか１項に記載の器具。
【請求項２９】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、光力学的療法のための出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項２１から２５のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３０】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、病気の診断のための出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項２１から２５のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３１】
前記所望の部分は、場面内の所望の対象物の検出又は認識のためにコントラストを増強することが可能の出力エネルギについてのスペクトル出力と波長依存強度分布とに実質的に似るように選択される、請求項２１から２５のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３２】
前記熱除去エレメントは前記ランプと前記第１の反射型画素化光空間変調器との間に配置されている、請求項２２から３１のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３３】
前記熱除去エレメントは前記ランプと前記スペクトル形成器との間に配置されている、請求項２２から３１のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３４】
前記熱除去エレメントはダイクロイックミラーを含む、請求項２２から３３のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３５】
前記熱除去エレメントは、所望の波長を透過すると共に非所望の波長を反射するダイクロイックミラーである、請求項２２から３４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３６】
前記熱除去エレメントは、所望の波長を反射すると共に非所望の波長を透過するダイクロイックミラーである、請求項２２から３４のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３７】
前記非所望のエネルギは、エネルギ吸収面に向けられ、放散器に熱的に伝導される、請求項２２から３６のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３８】
さらに、前記反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に前記反射型画素化光空間変調器より下流に配置されたスペクトル再結合器を含む、請求項２１から３７のいずれか１項に記載の器具。
【請求項３９】
前記スペクトル再結合器は指向性光拡散器を含む、請求項３８に記載の器具。
【請求項４０】
前記スペクトル再結合器はホログラフィー光学拡散エレメントを含む、請求項３８に記載の器具。
【請求項４１】
前記スペクトル再結合器は、光パイプとレンズアレイ及びホログラフィー光学拡散エレメントの少なくとも一方との作動可能の組み合わせを含む、請求項３８に記載の器具。
【請求項４２】
前記検出器は、他の少なくとも一つの方向において配置されている、請求項２１から４２のいずれか１項に記載の器具。
【請求項４３】
前記検出器は、電荷結合素子、電荷注入素子、相補型金属酸化膜半導体及びフォトダイオードアレイの少なくとも一つを含む、請求項２１から４２のいずれか１項に記載の器具。
【請求項４４】
前記高出力の光源、前記スペクトル形成器、増強された像を供給する光学エレメント、前記反射型画素化光空間変調器及び前記投射装置は、単一のハウジング内に配置されている、請求項２１から４５のいずれか１項に記載の器具。
【請求項４５】
ａ）  進行する光束からスペクトルを生じるべく前記光束を光路に沿ってスペクトル形成器に通すように向けること、
ｂ）  反射型画素化光空間変調器であって該反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された反射型画素化光空間変調器で前記スペクトルを反射することであって、選択されたスペクトル出力と選択された波長依存強度分布とを実質的に含む変更された光束を生じるように、前記スペクトル内の所望の部分の光を前記スペクトル形成器に戻らない第１の反射光路へ反射すること及び前記反射型画素化光空間変調器に入射する他の実質的にあらゆる光を前記スペクトル形成器に戻らない少なくとも１つの第２の反射光路へ反射することを含む、前記スペクトルを反射することを含む、場面を照明する方法。
【請求項４６】
さらに、同じハウジング内に前記スペクトル形成器より上流に配置された光源からの光束を発することを含み、前記スペクトル形成器はプリズム及び回折格子の少なくとも一方を含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
さらに、前記変更された光束を前記第１の反射光路と前記第２の反射光路との間で切り換えることを含む、請求項４５又は４６に記載の方法。
【請求項４８】
さらに、前記スペクトル形成器からの前記スペクトルの実質的に増強された像を前記反射型画素化光空間変調器に供給するために、前記スペクトル形成器と前記反射型画素化光空間変調器との間で光学エレメントに前記光束を通すことを含む、請求項４５から４７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記反射型画素化光空間変調器は第１の反射型画素化光空間変調器であり、さらに、第２の反射型画素化光空間変調器であって前記所望の部分の光を一つの方向へ反射すると共に前記スペクトル内の他の光を他の少なくとも１つの方向へ反射するように前記第２の反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の反射型画素化光空間変調器で前記変更された光束を反射することを含む、請求項４５から４８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
さらに、光を指向性光束として投射するために、前記第１の反射型画素化光空間変調器及び前記第２の反射型画素化光空間変調器の少なくとも一方より下流に配置された光学的投射装置に前記変更された光束を通すことを含む、請求項４５から４９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
前記所望の部分は、既知のランプ、ブラウン管型表示装置、光放出像表示装置及び光放射源の少なくとも一つについてのスペクトル出力と波長依存強度分布とに実質的に似るように選択される、請求項４５から５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５２】
前記所望の部分は、所望の自然周辺光照明の筋書きに対応する出力エネルギについてのスペクトル出力と波長依存強度分布とに実質的に似るように選択される、請求項４５から５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５３】
前記所望の部分は、病気の治療のための出力エネルギについてのスペクトル出力と波長依存強度分布とに実質的に似るように選択される、請求項４５から５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５４】
前記所望の部分は、光力学的療法のための出力エネルギについてのスペクトル出力と波長依存強度分布とに実質的に似るように選択される、請求項４５から５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５５】
前記所望の部分は、病気の診断のための出力エネルギについてのスペクトル出力と波長依存強度分布とに実質的に似るように選択される、請求項４５から５０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
前記反射型画素化光空間変調器はデジタルマイクロミラー装置である、請求項４５から５５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５７】
ａ）  進行する光束からスペクトルを生じるべく前記光束を光路に沿ってスペクトル形成器に通すように向けること、
ｂ）  前記スペクトル形成器より下流に配置されると共に前記スペクトル形成器に光学的に接続された画素化光空間変調器に前記スペクトルを通すことを含み、
前記画素化光空間変調器は、該画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続され、
前記オン又はオフのパターンは、選択されたスペクトル出力と選択された波長に依存する強度分布とを実質的に含む変更された光束を生じるように、前記スペクトル内の所望の部分の光を一つの方向へ進めると共に前記スペクトル内の他の光を中断すべく他の少なくとも一つの方向へ向けるように設定され、
当該方法は、前記スペクトル形成器と前記反射型画素化光空間変調器との間に配置された光学エレメントであって前記スペクトル形成器からの前記スペクトルの実質的に増強された像を前記反射型画素化光空間変調器に供給する光学エレメントに前記スペクトルを通すことを含まない、場面を照明する方法。
【請求項５８】
同じハウジング内に前記スペクトル形成器より上流に配置された光源から前記光束を発することを含み、前記スペクトル形成器はプリズム及び回折格子の少なくとも一方を含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記画素化光空間変調器は第１の画素化光空間変調器であり、前記第１の画素化光空間変調器で反射された光は、前記所望の部分の光を一つの方向へ反射すると共に前記スペクトル内の他の光を他の少なくとも一つの方向へ反射するように、第２の画素化光空間変調器であって該第２の画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の画素化光空間変調器に向けられる、請求項５７又は５８に記載の方法。
【請求項６０】
さらに、光を指向性光束として投射するために、前記第１の画素化光空間変調器及び前記第２の画素化光空間変調器の少なくとも一方より下流に配置された光学的投射装置を含む、請求項５７から５９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６１】
所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを実質的に含む変更された光をスタンドアロン型の照明器具から発する方法であって、
ａ）  前記照明器具のハウジング内に配置された高出力の光源から光を発すること、
ｂ）  前記光源から発した光束からスペクトルを生じるように前記光源に光学的に接続されると共に前記光源より下流に配置されたスペクトル形成器に前記光を通すこと、
ｃ）  前記スペクトルの増強された像を生じる前記スペクトル形成器に接続されると共に前記スペクトル形成器より下流に配置された光学エレメントに前記スペクトルを通すこと、
ｄ）  反射型画素化光空間変調器であって該反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された反射型画素化光空間変調器で前記スペクトルを反射することであって、選択されたスペクトル出力と選択された波長依存強度分布とを実質的に含む変更された光束を生じるように、前記スペクトル内の所望の部分の光を前記スペクトル形成器に戻らない第１の反射光路へ反射すること及び前記反射型画素化光空間変調器に入射する他の実質的にあらゆる光を前記スペクトル形成器に戻らない少なくとも１つの第２の反射光路へ反射することを含む、前記スペクトルを反射すること、
ｅ）  前記第１の方向において前記反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に前記反射型画素化光空間変調器より下流に配置された投射装置であって前記照明器具からの前記変更された光束を所望の光束として投射する投射装置に前記変更された光束を通すことを含む、光を発する方法。
【請求項６２】
さらに、前記反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に前記反射型画素化光空間変調器より下流に配置された検出器であって前記第２の反射光路に配置されると共に前記制御装置に作動可能に接続された検出器へ向けて前記所望の部分の光を反射することを含み、前記制御装置は、前記所望の部分の光が前記所望の選択されたスペクトル出力と前記所望の波長依存強度分布とを含むか否かを前記検出器から決定し、前記第１の部分が前記所望の選択されたスペクトル出力と前記所望の波長依存強度分布とを含むか否かを決定することが可能のコンピュータ実行プログラムを含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
さらに、前記所望の部分と前記所望の選択されたスペクトル出力及び前記所望の波長依存強度分布との間の応答性を改善するために前記反射型画素化光空間変調器の画素のオン／オフのパターンを調整することを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
さらに、前記反射型画素化光空間変調器、前記光学エレメント及び前記スペクトル形成器の少なくとも一つに向けて前記光源から発せられた非所望のエネルギを、前記光源に作動可能に接続された熱除去エレメントによって除去することを含む、請求項６１から６３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６５】
前記反射型画素化光空間変調器は第１の反射型画素化光空間変調器であり、前記所望の部分の光は、改善された所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布を生じるように、第２の反射型画素化光空間変調器であって該第２の反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の反射型画素化光空間変調器に向けられる、請求項６１から６４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６６】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、既知のランプ、ブラウン管型表示装置、光放出像表示装置及び光放射源の少なくとも一つについての出力エネルギの所望の部分の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項６１から６５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６７】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、所望の自然周辺光照明の筋書きに対応する出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項６１から６５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６８】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、病気の治療のための出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項６１から６５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６９】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、光力学的療法のための出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項６１から６５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７０】
前記所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布は、病気の診断のための出力エネルギの所望の波長依存強度分布に実質的に似る、請求項６１から６５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７１】
前記熱除去エレメントは前記ランプと前記第１の反射型画素化光空間変調器との間に配置される、請求項６１から７０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７２】
前記熱除去エレメントは前記ランプと前記スペクトル形成器との間に配置される、請求項６１から７０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７３】
前記熱除去エレメントはダイクロイックミラーを含む、請求項６１から７２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７４】
前記非所望のエネルギは、エネルギ吸収面に向けられ、放熱器に熱的に伝導される、請求項６１から７３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７５】
さらに、前記反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に前記反射型画素化光空間変調器より下流に配置されたスペクトル再結合器を含む、請求項７０から７４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００１年２月２日に仮出願した米国特許仮出願第６０／２６５，９９１号及び２００１年８月７日に仮出願した米国特許仮出願第６０／３１０，９４０号を基礎として優先権を主張するものであり、この基礎の出願を本願に参考文献として組み入れる。
【背景技術】
【０００２】
電球又は白熱電球（以下「電球」という。）は、通常、虹のすべての色、すなわち、すみれ色（violet）、青、緑、黄、橙、赤の光を生じる。これらのすべての色が存在するとき、光は「白色光」として知られる。色が複数に分離された虹はスペクトルとして知られる。種々の電球は種々の量の種々の色を生じ、これは、例えば、いくつかの電球は青色光よりも赤色光を生じ、他の電球は橙色光よりも緑色光を生じることを意味する。さらに、ほとんどの電球は、紫外（以下「ＵＶ」という。）光や赤外（以下「ＩＲ」という。）光のような、肉眼では見えない光を発生する。
【０００３】
種々の色の光は、種々の波長を有する光であり、約４００ｎｍの波長を有する紫色や青色の光から約７００ｎｍの波長を有する赤色光までの可視スペクトルの範囲の光として知られる。紫外光は、典型的には、約３００ｎｍから４００ｎｍの範囲にあり、赤外光は、典型的には、約７００ｎｍから１０００ｎｍの範囲にある。
【０００４】
人々は、長い間、特定の状況のために特定の波長及び／又は強度を有する光を選択することを望んできた。特定の状況とは、例えば、メキシコ国の首都メキシコシティーの晴れやかな真夏や米国アラスカ（Ａｌａｓｋａ）州のアンカレッジ（Ａｎｃｈｏｒａｇｅ）市の美しい日没を伴うひんやりとした秋の夕暮れのように見えるべく映画の場面を照らすこと、病気の診断及び治療をすること、物体の化学的又は物理的な特性を測定又は分析すること、物体、化合物又は生物の物理的又は化学的な変化を開始させること等である。
【０００５】
特定の波長及び強度を有する光を得るために、映画界では、非常に高価な電球、照明器具、（着色された「ゲル」のような）フィルタ等を用いることができる高度に熟練しかつ専門化された照明技師が雇われている。光によって生じた強烈な熱は、かまど又はオーブンのような温度にまで達し、フィルム、フィルタ、照明エレメントを焼くまでに至る。他の状況でも、同様に、高賃金の人々が雇われ、高価な装置が用いられている。
【０００６】
これらの問題を処理しようとする従来のいくつかの試みでは、光束又は光ビームを各波長に分離すべくプリズムのようなスペクトル形成器を電球の前に配置し、透過可能の画素化された光空間変調器をスペクトル内に配置していた。画素化された光空間変調器（以下「画素化光空間変調器」という。）は、典型的には、多くの小さな画素を含む、正方形又は長方形の形状を有する（他の形状も可能であるが。）装置であり、任意に作動（オン）又は停止（オフ）をすることが可能である。一列の画素を「オン」にし、また、他のすべての画素を「オフ」にすれば、光空間変調器が特定の色の光を選択することが可能である。さらに複雑なオン／オフのパターンにすれば、さらに複雑な波長及び強度の分布を選択することが可能になる。しかし、これらの従来の試みは問題を有する。なぜなら、画素化光空間変調器は、不必要な光を吸収する、又は、不必要な光を元の光源やスペクトル形成器に戻すように反射するからである。また、いずれの場合においても、不必要な光からの熱が放散するので、深刻な問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、過熱が生じず、選択された光の波長及び強度を生じ、種々の選択された波長又は強度（非常に複雑な組合せの波長及び強度を含む。）間で迅速に切り換えることができる照明装置及び照明器具のための要求が満たされることがない。本発明は、これらを解決することを目的とし、また、他の利点を有することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概要
本発明においては、白色光から特定の色及び強度のみを含む光までの範囲の所望の色及び強度を有する実質的にあらゆる光を生じる照明装置を提供する。特定の波長、波長帯域又は組になった波長を意味する色や「スペクトル出力」及び「波長依存強度分布」を意味する強度は、所望に結合又は変更をすることができる。本発明に係る照明装置は、過熱の問題を回避し、他の装置の部分又は照明器具のようなスタンドアロン型装置とすることができる。例えば、映画の場面、コンサートステージ及び夜間建築現場を照明するために用いられる高出力照明装置とすることができる。本発明に係る照明装置は、ＵＶ（紫外）光、可視光及び赤外光のような所望のあらゆる光を生じることができる。
【０００９】
本発明に係る照明装置は、低価格であり、医学、映画、劇場、写真及びスポーツのような種々の目的のために慎重に制御された光を提供するために有効である。例えば、前記光は、米国ニューヨーク市の正午の光又は癌の診断及び治療をするために必要な光に実質的に似るように選択することができる。さらに、前記照明は、本発明に係る照明装置の主要部分を取り除くことなく、一つの所望の筋書きすなわちシナリオから他の筋書きに迅速に切り換えることができる。
【００１０】
本発明に係る照明装置は、典型的には、反射型の画素化された光空間変調器（以下「ＳＬＭ」という。）より上流に置かれたスペクトル形成器を含む。スペクトル形成器は、光源からの光束を受け、該光をスペクトルに変え、該スペクトルは、デジタルマイクロミラー装置（以下「ＤＭＤ」という。）のようなＳＬＭに送られる。ＳＬＭは、該ＳＬＭに入射する実質的にあらゆる光を、光源又はスペクトル形成器に戻る反射ではない少なくとも２つの異なる光路へ反射する。前記光路の少なくとも一方の光路は、投射光路として機能し、所望の光を照明装置又は照明器具の外部に送る。他方の光路は、反射エネルギの貯蔵、代替の投射光路、及び／又は、光が所望の波長及び強度特性を有するか否かを決定するために検出器が画素化ＳＬＭで反射された光を測定するための検出光路として機能することができる。異なる光路間で画素化ＳＬＭのミラーを後方及び前方に迅速に切り換えることができるので、所望の波長及び強度分布を含む反射光束は、投射光路と検出光路との間で後方又は前方に交替させることができる。望むならば、波長及び強度分布又は他の付加的利点においてさらに増強された特殊性及び精度をもたらすために、１以上の付加的な画素化光空間変調器を１以上の光路に設けることができる。
【００１１】
画素化ＳＬＭは、該画素化ＳＬＭの画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続されるとすることができる。制御装置は、本発明に係る前記装置又は器具の台のあらゆる所望の位置にも配置することができる。例えば、制御装置は、照明器具のハウジング内に配置するか又はワイヤすなわち電線、電話線リンク又は無線リンクによって前記装置又は器具の台に可動に接続して配置することができる。望むならば、制御装置は、典型的には、単一のコンピュータであるが、複数の連結コンピュータ、複数の非連結コンピュータ、フルコンピュータから分離されたコンピュータチップ又は他の適当な制御装置とすることができる。制御装置は、特定の照明特性、例えば、商用光源、特定の経度、緯度、日時及び雲量での午後のような特定の自然光照明状況、又は、病気の診断や治療もしくは病気治療の実施（例えば、不活性の形にある腫瘍に注入される薬剤を活性化すること）のための特定の光又は特定の状況のような既知の光源に対応する、特定の所望の選択されたスペクトル出力及び波長依存強度分布を生じる１以上のコンピュータ実行プログラムを含むことができる。
【００１２】
一面において、本発明に係る照明装置は、可変の選択されたスペクトル出力と可変の波長依存強度分布とを生じる。本発明に係る照明装置は光路を含み、該光路は、ａ）  光路に沿って進む光束からスペクトルを生じることが可能のスペクトル形成器と、ｂ）  スペクトル形成器より下流に配置されると共にスペクトル形成器に光学的に接続された反射型画素化光空間変調器であって、反射型画素化光空間変調器に入射する実質的にあらゆる光を反射し、スペクトル形成器に戻る反射でない少なくとも第１及び第２の反射光路を切り換える反射型画素化光空間変調器とを含む。反射型画素化光空間変調器はデジタルマイクロミラー装置とすることができる。反射型画素化光空間変調器は、スペクトル内の所望の部分の光を第１の反射光路へ反射すると共にスペクトル内の他の実質的にあらゆる光をスペクトル形成器に戻らない他の少なくとも１つの方向へ反射するように、反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続されている。
【００１３】
一例において、本発明に係る前記装置は、さらに、スペクトル形成器より上流に配置された光源を含み、スペクトル形成器はプリズム及び回折格子の少なくとも一方を含む。回折格子は、反射型回折格子、透過型回折格子、可変長光学フィルタ又はモザイク光学フィルタとすることができる。本発明に係る前記装置は、スペクトル形成器からのスペクトルの実質的に増強された像を反射型画素化光空間変調器に供給する光学エレメントをスペクトル形成器と反射型画素化光空間変調器との間に含んでもよいし、又は含まなくてもよい。反射型画素化光空間変調器は第１の反射型画素化光空間変調器とすることができ、所望の部分の光は、所望の部分の光を一つの方向へ反射すると共にスペクトル内の他の光を他の少なくとも一つの方向へ反射するように、第２の反射型画素化光空間変調器であって該第２の反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の反射型画素化光空間変調器に向けられるとすることができる。本発明に係る前記装置は、さらに、光を指向性光束として当該照明装置の外部に投射するために、第１の反射型画素化光空間変調器より下流に配置された光学的投射装置を含むことができる。
【００１４】
所望の部分の光は、既知のランプ、ブラウン管型表示装置、光放出像表示装置、炉火光、ろうそく光、日光、及び他の所望の自然周辺光照明の筋書きの少なくとも一つについてのスペクトル出力及び波長依存強度分布に、又は、病気の治療、光力学的療法又は病気の診断のための又は場面内の所望の対象物の検出又は認識のためにコントラストを増強するための出力エネルギのスペクトル出力及び波長依存強度分布に、実質的に似るように選択されていることができる。
【００１５】
他の面においては、本発明に係るスタンドアロン型の照明器具は、光を場面に投射するための寸法に合わされており、可変の選択されたスペクトル出力及び波長依存強度分布を有する。本発明に係る前記器具は、ａ）  高出力の光源と、ｂ）  光源から発した光束からスペクトルを生じるように光源に光学的に接続されると共に光源より下流に配置されたスペクトル形成器と、ｃ）  スペクトルの増強された像を生じるスペクトル形成器に接続されると共にスペクトル形成器より下流に配置された光学エレメントと、ｄ）  スペクトル形成器より下流に配置されると共にスペクトル形成器に光学的に接続された反射型画素化光空間変調器であって、該反射型画素化光空間変調器は、反射型画素化光空間変調器に入射する実質的にあらゆる光を反射し、スペクトル形成器に戻る反射ではない少なくとも第１及び第２の反射光路を切り換え、また、反射型画素化光空間変調器は、スペクトル内の所望の部分の光を第１の反射光路へ反射すると共にスペクトル内の他の光をスペクトル形成器には戻らない他の少なくとも１つの方向へ反射するように、反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続されており、所望の部分の光は所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを実質的に含む、反射型画素化光空間変調器と、ｅ）  反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に反射型画素化光空間変調器より下流に配置された投射装置であって、場面を照明するために所望の部分の光を指向性の光束として投射する投射装置とを含むことができる。
【００１６】
本発明に係る前記器具は、さらに、反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に反射型画素化光空間変調器より下流に配置された検出器を含み、該検出器は、所望の部分の光が所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを含むか否かを検出器より決定し、所望の部分と所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布との間の応答性を改善するために反射型画素化光空間変調器の画素のオン／オフのパターンを調整することが可能のコンピュータ実行プログラムを含む制御装置に作動可能に接続されることができる。本発明に係る前記器具は、さらに、反射型画素化光空間変調器、光学エレメント及びスペクトル形成器の少なくとも一つに向けて光源から発せられた非所望のエネルギを除去するために光源に作動可能に接続された熱除去エレメントを含むことができる。本発明に係る照明器具、照明装置、方法、部品一式すなわちキット及びそれらに関連する類似のものは、さらに、一つ又は他のみのために明確に論じる又は検討することができる種々のエレメントを含むことができる。例えば、本発明に係る照明器具の検出器は、本発明に係る照明装置と共に用いるためにも適している。
【００１７】
熱除去エレメントは、スペクトル形成器と第１の反射型画素化光空間変調器との間、ランプとスペクトル形成器との間、または他の所望に配置することができる。熱除去エレメントはダイクロイックミラーを含むことができる。ダイクロイックミラーは、所望の波長を透過すると共に非所望の波長を反射する、又はその逆とすることができる。非所望のエネルギは、エネルギ吸収面に向けられ、放散器に熱的に伝導されることができる。熱除去エレメントは、非所望の波長の光を吸収しかつ所望の波長の光を透過する、水のような液体を含む光学セルとすることができる。液体は、実質的に水とすることができ、光学セルと液層貯蔵器との間の再循環路を吸入口及び排出口を通って光学セルを経て流れることができる。再循環路又は液貯蔵器は、冷凍装置、熱電気式冷却器及び熱交換器のような冷却装置を含むことができる。
【００１８】
本発明に係る照明器具は、さらに、反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に反射型画素化光空間変調器より下流に配置されたスペクトル再結合器を含み、スペクトル再結合器は、プリズム、ランバーティン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）光学拡散エレメント、ホログラフィー光学拡散エレメントのような指向性光拡散器、レンズアレイ、又は矩形の光パイプとすることができる。一例において、スペクトル再結合器は、光パイプとレンズアレイ及びホログラフィー光学拡散エレメントの少なくとも一方との作動可能の組み合わせを含むことができる。検出器は、電荷結合素子（以下「ＣＣＤ」という。）、電荷注入素子（以下「ＣＩＤ」という。）、相補型金属酸化膜半導体（以下「ＣＭＯＳ」という。）及びフォトダイオードアレイの少なくとも一つを含むことができる。高出力の光源、スペクトル形成器、増強された像を供給する光学エレメント、反射型画素化光空間変調器及び投射装置、又はより少ないもしくはより多いエレメントを、単一のハウジング内に配置することができる。
【００１９】
さらなる面において、本発明に係る場面を照明する方法は、ａ）  進行する光束からスペクトルを生じるべく光束を光路に沿ってスペクトル形成器に通すように向けること、ｂ）  反射型画素化光空間変調器であって該反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された反射型画素化光空間変調器でスペクトルを反射することであって、選択されたスペクトル出力と選択された波長依存強度分布とを実質的に含む変更された光束を生じるように、スペクトル内の所望の部分の光をスペクトル形成器に戻らない第１の反射光路へ反射すること及び反射型画素化光空間変調器に入射する他の実質的にあらゆる光をスペクトル形成器に戻らない少なくとも１つの第２の反射光路へ反射することを含む、スペクトルを反射することを含むことができる。
【００２０】
本発明に係る前記方法は、さらに、同じハウジング内にスペクトル形成器より上流に配置された光源からの光束を発することを含むことができる。本発明に係る前記方法は、さらに、変更された光束を第１の反射光路と第２の反射光路との間で切り換えることを含むことができる。本発明に係る前記方法は、さらに、スペクトル形成器からのスペクトルの実質的に増強された像を反射型画素化光空間変調器に供給するために、スペクトル形成器と反射型画素化光空間変調器との間で光学エレメントに光束を通すことを含むことができる。反射型画素化光空間変調器は第１の反射型画素化光空間変調器とすることができ、当該方法は、さらに、第２の反射型画素化光空間変調器であって所望の部分の光を一つの方向へ反射すると共にスペクトル内の他の光を他の少なくとも１つの方向へ反射するように第２の反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された第２の反射型画素化光空間変調器で変更された光束を反射することを含むことができる。
【００２１】
本発明に係る前記方法は、さらに、光を指向性光束として投射するために、第１の反射型画素化光空間変調器及び第２の反射型画素化光空間変調器の少なくとも一方より下流に配置された光学的投射装置に変更された光束を通すことを含むことができる。
【００２２】
本発明に係る場面を照明する方法は、ａ）  進行する光束からスペクトルを生じるべく光束を光路に沿ってスペクトル形成器に通すように向けること、ｂ）  スペクトル形成器より下流に配置されると共にスペクトル形成器に光学的に接続された画素化光空間変調器にスペクトルを通すことを含み、画素化光空間変調器は、該画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続され、オン又はオフのパターンは、選択されたスペクトル出力と選択された波長に依存する強度分布とを実質的に含む変更された光束を生じるように、スペクトル内の所望の部分の光を一つの方向へ進めると共にスペクトル内の他の光を中断すべく他の少なくとも一つの方向へ向けるように設定され、当該方法は、スペクトル形成器と反射型画素化光空間変調器との間に配置された光学エレメントであってスペクトル形成器からのスペクトルの実質的に増強された像を反射型画素化光空間変調器に供給する光学エレメントにスペクトルを通すことを含まないとすることができる。
【００２３】
さらに他の面において、本発明においては、所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを実質的に含む変更された光をスタンドアロン型の照明器具から発することを含む方法が提供される。本発明に係る前記方法は、ａ）  照明器具のハウジング内に配置された高出力の光源から光を発すること、ｂ）  光源から発した光束からスペクトルを生じるように光源に光学的に接続されると共に光源より下流に配置されたスペクトル形成器に光を通すこと、ｃ）  スペクトルの増強された像を生じるスペクトル形成器に接続されると共にスペクトル形成器より下流に配置された光学エレメントにスペクトルを通すこと、ｄ）  反射型画素化光空間変調器であって該反射型画素化光空間変調器の画素のオン又はオフのパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む少なくとも一つの制御装置に作動可能に接続された反射型画素化光空間変調器でスペクトルを反射することであって、選択されたスペクトル出力と選択された波長依存強度分布とを実質的に含む変更された光束を生じるように、スペクトル内の所望の部分の光をスペクトル形成器に戻ることのない第１の反射光路へ反射すること及び反射型画素化光空間変調器に入射する他の実質的にあらゆる光をスペクトル形成器に戻ることのない少なくとも１つの第２の反射光路へ反射することを含む、スペクトルを反射すること、ｅ）  第１の方向において反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に反射型画素化光空間変調器より下流に配置された投射装置であって照明器具からの変更された光束を所望の光束として投射する投射装置に変更された光束を通すことを含むことができる。
【００２４】
本発明に係る前記方法は、さらに、反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に反射型画素化光空間変調器より下流に配置された検出器であって第２の反射光路又は他の所望に配置されると共に制御装置に作動可能に接続された検出器へ向けて所望の部分の光を反射することを含み、制御装置は、所望の部分の光が所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを含むか否かを検出器から決定し、第１の部分が所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とを含むか否かを決定することが可能のコンピュータ実行プログラムを含むことができる。本発明に係る前記方法は、所望の部分と所望の選択されたスペクトル出力及び所望の波長依存強度分布との間の応答性を改善するために反射型画素化光空間変調器の画素のオン／オフのパターンを調整することを含むことができる。
【００２５】
本発明に係る前記方法は、さらに、反射型画素化光空間変調器、増強用光学エレメント及びスペクトル形成器の少なくとも一つに向けて光源から発せられた非所望のエネルギを、光源に作動可能に接続された熱除去エレメントによって除去することを含むことができる。本発明に係る前記方法は、さらに、反射型画素化光空間変調器に光学的に接続されると共に反射型画素化光空間変調器より下流に配置されたスペクトル再結合器を含むことができる。
【００２６】
これらや他の面、特徴及び実施例は、以下の詳細な説明及び添付図面を含め、本願において明らかにされている。本発明は種々の面、特徴及び実施例を含み、そのような複数の面、特徴及び実施例を所望のあらゆる仕方で結合及び変更をすることができる。さらに、特定の装置、システム、方法又は他の情報が論じられる又は検討される関連出願への他所参照を含む種々の参照が本願において明らかにされている。そのようなあらゆる参照は、それらの全体における参照によって、また、参照が本願に示されることにはかかわらず、参照のあらゆる教示及び開示のために、本願に組み入れられている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明に係る照明装置は、反射型の画素化された光空間変調器（「光空間変調器」を、以下「ＳＬＭ」という。）より上流のスペクトル形成器を含み、前記光空間変調器はスペクトル内の実質的にあらゆる光を少なくとも２つの異なる光路に分けて反射し、前記光路のいずれもが、反射により光源又はスペクトル形成器に戻る光路ではない。少なくとも一つの光路は、投射又は投影の光路として機能し、所望の光を照明装置の外部に伝達する。本発明に係る照明装置は、ほとんどあらゆる所望の色及び強度の光を発生し、非所望の光及び他の電磁放射線及び非所望の熱を照明装置又は熱管理装置の外部に偏向させることによって過熱の問題を回避する。したがって、非所望の熱は、本発明に係る照明装置の光学エレメントから取り除かれる。本発明に係る照明装置は、他の照明装置、照明器具又は他のあらゆる適当な照明源の一部とすることができる。本発明に係る照明装置は、夜明けの光の場面から、癌又は乾癬を治療するために特殊化された光に至るまでのほとんどあらゆる所望の光を発生することができ、また、知覚的に瞬時に、例えば、１ミリ秒より短い時間での速さで、色及び強度を変えることができる。
【００２８】
光についての一般的情報のいくつかに関して、光のエネルギ分布は、光と、物体、化合物又は有機体との相互作用の性質を決定するものである。光のエネルギ分布を決定する一般的な方法は、光のエネルギ分布又はスペクトルを決定するために種々の波長の光の量又は強度を測定することである。光源からの光を特定の目的のために有用なものとするために、非所望の波長又は強度を取り除くこと、又は所望の波長又は強度の光の相対的量を増すことを条件付けることができる。
【００２９】
高信号対雑音比及び高帯域外除去は、種々の光源又は照明環境のスペクトル特性のシミュレーションを高め、また、蛍光励起、分光学又は光力学的療法のような臨床治療をも高める。
【００３０】
本発明に係る照明装置及び照明方法は、当該照明装置を含む部品一式及びその他同様のもの又は当該照明装置及び照明方法を作る又は用いるための部品一式及びその他同様のものを含み、光源からの光のいずれの色又は波長が前記装置から投射されるか否かを、また、各波長の光はあらゆる強さを有するかを選択的にかつ可変的に決定する機能を与える。波長は、光束の、単一の波長、一帯域の波長、一グループの波長／波長帯域又はあらゆる波長とすることができる。光が一グループの波長／波長帯域を含むとき、該グループは、連続的又は断続的であるとすることができる。一つの波長の他の波長に対する相対的レベルが減少又は増加することができるように波長を弱めることができる。例えば、一グループの波長の中の一つの波長の強度を減少させれば、減少された波長に対して相対的に他の波長が効果的に増加する。これは、高利点である。なぜなら、スペクトル出力と波長に依存する強度分布（以下「波長依存強度分布」という。）とについての前記した微細制御により、単一の照明装置は、病気を診断及び治療する又は薬を与えるための光のような、非常に特殊化された光を発生することが可能になり、また、既知のランプ、ブラウン管像表示装置、光放出像表示装置、特定の経度、緯度、気象条件、炉火光、ろうそく光もしくは日光のような所望の自然周囲光についての照明の筋書（シナリオ）又は光線源のような所望の照明条件に実質的に似る機能を有するからである。
【００３１】
定義
【００３２】
以下の段落で、本願で用いるいくつかの用語の定義について述べる。本段落で述べる用語も含めて、本願で用いるあらゆる用語は、該用語の定義又は文脈について別の意味を示さない限り、該用語の通常の意味に従って用いる。また用語について別の意味を示さない限り、特許請求の範囲の記載を除き、「又は」は「及び」を含み、逆もまた同様である。限定をしていない用語は、特に明記していない限り、限定されないものとしては解釈される（例えば、「含む」（「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」。）は、他の箇所で明記していない限り、「制限なく含む」を意味する。）。
【００３３】
「制御装置」は、光空間変調器、検出器又は本発明に係る照明装置や照明方法で用いる他のエレメントを制御する機能を有する装置である。「制御装置」は、コンピュータによって実行されるプログラム（以下「コンピュータ実行プログラム」という。）を含むか、又は、コンピュータ実行プログラムと結合されている。制御装置は、典型的に、中央処理装置（以下「ＣＰＵ」という。）を備える１以上のコンピュータ又は他の装置を含み、特定の機能又は作動を実行するように他の装置に指示を与える。特定の機能又は作動は、例えば、画素化されたＳＬＭ（以下「画素化ＳＬＭ」という。）の画素のオン／オフのパターン、画素化された光検出器（例えば、電荷結合素子（以下「ＣＣＤ」という。）や電荷注入素子（以下「ＣＩＤ」という。）。）の画素のオン／オフ状態、及び／又は、検出器から得られたコンパイルデータ（そのようなデータを像を生成又は復元するために用いることや上流の光空間変調器を制御するためのフィードバックとして用いることを含めて。）である。コンピュータは、符号化（コード化）されたデータを記憶することができる電子的装置を含み、数学的又は論理的な演算や操作を高速に実行することができるように設定又はプログラムをすることができる。制御装置は、従来からの既知の装置であり、本発明の特定の面のために望ましい制御装置の選択は、本開示の観点における技術の範囲内にある。
【００３４】
「光空間変調器」（ＳＬＭ）は、光を選択的に変調することができる装置である。本発明に係る照明装置又は器具は、照明装置の光路に配置された１以上の光空間変調器を含む。画素化された光空間変調器は、個々の画素を配列した画素アレイを含む。この画素アレイは、光についての伝送、反射もしくは他の方法による光路に沿う伝送、又はこれに代わる光の遮断もしくは光の光路に沿う進行の防止や中断のような、光の進行特性を有する複数の点（ｓｐｏｔ）である。そのような画素化されたアレイは、従来からよく知られ、また、複数のパターン開口アレイとしても参照されており、該アレイは、強誘電性液晶表示素子アレイ、起電表示又は電気泳動表示の素子アレイ、静電マイクロシャッタによって形成することができる。米国特許第５，５８７，８３２号明細書、米国特許第５，１２１，２３９号明細書、及び、アール・ヴエレミーア（Ｒ．  Ｖｕｅｌｌｅｕｍｉｅｒ）著の「新規な電気機械式マイクロシャッタ表示装置（Ｎｏｖｅｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｓｈｕｔｔｅｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）」、ユーロ表示装置８４年会報（Ｐｒｏｃ．  Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ  ’８４）、表示装置研究会議１９８４年９月（Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  １９８４）を参照のこと。
【００３５】
反射型の画素化ＳＬＭ（以下「反射型画素化ＳＬＭ」）は、少なくとも２つの異なる反射角度で切り換え可能の高反射性ミラーアレイを含む。反射型画素化ＳＬＭの一例として、他のマイクロ電気機械式構造（以下「ＭＥＭＳ」という。）と同様に、デジタルマイクロミラー（以下「ＤＭＤ」という。）がある。ＤＭＤは、米国テキサス（Ｔｅｘａｓ）州ダラス（Ｄａｌｌａｓ）市にあるテキサス・インストゥルメンツ社（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，  Ｉｎｃ．）から入手することができる。この例においては、ミラーは３つの状態を有する。置かれた状態又は「０」の状態では、ミラーは、アレイの面と平行であり、アレイからの直交光線をまっすぐに戻すように反射する。エネルギを与えられた一つの状態又は「−１０」の状態では、ミラーはアレイの面に対して−１０°に固定される。エネルギを与えられた他の状態又は「＋１０」の状態では、ミラーはアレイの面に対して＋１０°に固定される。ミラーが「オン」の位置にあるとき、該ミラーに入射した光は投射光路へ向けられる。ミラーが「オフ」の位置にあるとき、光は、投射光路から外れた方向へ向けられる。オン及びオフは、エネルギを与えられた又は与えられない状態に対応するように選択することができるか、又は、エネルギを与えられた種々の状態に対応するように選択することができる。望むならば、投射光路から外れた方向へ向けられた光は、あらゆる所望の目的のために選択及び使用することができる（換言すれば、ＤＭＤは、２以上の有用な光路を同時に又は連続的に生じることができる。）。ＤＭＤのパターンは、２以上のスペクトル及び強度分布を同時に又は連続的に生じるように形成することができ、また、ＤＭＤの異なる部分は、２以上の異なる投射光路に沿って投影又は撮像するために用いることができる。
【００３６】
「照明光路」は、光源から目標物又は場面に至る光路であり、「検出光路」は、検出器へ進む光の光路である。光は、紫外（ＵＶ）光、青色光、可視光、近赤外（以下「ＮＩＲ」という。）光及び赤外（ＩＲ）光を含む。
【００３７】
「上流」及び「下流」は、これらの語の通常の意味で用いられ、上流は、与えられた装置が光源に近いことを示し、下流は、与えられた目標物が光源からさらに遠く離れていることを示す。
【００３８】
本発明の範囲は、手段及び機能の概念と、ステップ及び機能の概念との両方を含む。しかし、本願において明らかにした用語は、用語「手段」を特に特許請求の範囲で用いない限り、「手段及び機能」関係を示すものとして特許請求の範囲において解釈しない。また、本願において明らかにした用語は、用語「手段」を特に特許請求の範囲で用いる箇所において「手段及び機能」関係を示すものとして特許請求の範囲において解釈しない。同様に、本願において明らかにし用語は、用語「ステップ」を特に特許請求の範囲で用いない限り、「ステップ及び機能」関係を示すものとして特許請求の範囲において解釈しない。また、本願において明らかにした用語は、用語「ステップ」を特に特許請求の範囲で用いる箇所において「ステップ及び機能」関係を示すものとして特許請求の範囲において解釈しない。
【００３９】
本願で用いる他の用語及び語句は、前記した定義及び明細書の他の部分に従って定義される。
【００４０】
図１を参照するに、可変の選択されたスペクトル出力と可変の選択された波長に依存する強度分布（以下「波長依存強度分布」という。）とを有する光を生じる照明装置２が概略的に示されている。光源４は、光路の上流端に配置されており、焦点合わせレンズ（以下「合焦レンズ」という。）８とコリメーティングレンズ１０とを含む増強光学エレメント６を通る光ビーム又は光束１８を発する。図示の例において、増強光学エレメント６の各エレメントは、光を伝導又は透過するレンズである。用いることのできるあらゆる適当な光学エレメントとして、所望の光についての形成、混合、結像、コリメート又は他の条件付けや調整のためのレンズ、ミラー、フィルタとすることができる。したがって、光を透過もしくは反射することによって又は光に作用する他の方法によって、光は増強光学エレメント６を通る。望むならば、検出器、熱管理装置及び他の望ましいエレメントをミラー、レンズ又は他の光学コンポーネントによって接続することによって、検出器、熱管理装置及び他の望ましいエレメントを主投射光路に設けることができる。しかし、本発明の利点に関し、そのようなコンポーネントを、特に必要でなければ、主投射光路に配置する必要はない。そのようなコンポーネントを配置しないことにより、コンポーネントの付加によってもたらされる雑音や干渉が低減される。
【００４１】
光束１８は、光路に沿ってスペクトル形成器１２へ進む。スペクトル形成器１２として、平面もしくは曲面を有するリズム、反射型回折格子もしくは透過型回折格子のような回折格子、直線可変波長フィルタもしくは空間可変波長フィルタを含む光学フィルタ、又はモザイク光学フィルタのような、光束を該光束の各スペクトル成分に分離する、あらゆる望ましい光学エレメントとすることができる。直線可変波長フィルタは、透過光波長がフィルタの面と交差して変化する光学フィルタである。この光学フィルタとして、例えば、オー・シー・エル・アイ（ＯＣＬＩ）社、ジェイ・ディー・エス・ユニフェーズ（ＪＤＳ  Ｕｎｉｐｈａｓｅ）社の製造によるフィルタがある。透過光波長は、フィルタの一端から他端までの入射光の位置間で連続的に変化する。このフィルタは、直線可変、非直線可変又は階段状可変のフィルタとすることができる。光束１８は、スペクトル形成器１２を通った後、スペクトル１３として光路に沿って進む。図１において、赤色の光をスペクトル１３の下端に示し、すみれ色の光をスペクトル１３の上端に示す。図示のように、スペクトル１３は、コリメーティングレンズ又は合焦レンズ１４を通った後、反射型画素化ＳＬＭ１６に入射する。
【００４２】
多くの例において、光空間変調器は、反射型光空間変調器であり、ＬＣＤ又は液晶起電型光空間変調器のような透過型光空間変調器でない。さらに、反射型画素化ＳＬＭは、光を複数の方向へ反射することができ、図１及び他の箇所に示すように、スペクトル形成器１２又は光源４のいずれにも戻らないように光を反射する位置にあるか又はそのように配置されている。例えば、光は、第２の反射光路１５に向けられる、又は、第３の反射光路１７に向けられる（図示の例）。これにより、スペクトル内に非所望もしくは望ましくない波長の光からの熱、スペクトル外の付加的な電磁放射線からの熱、及び他の非所望もしくは望ましくないエネルギのような、スペクトルを伴う熱及び他のエネルギが放散されるので、優位な利点が得られる。電磁放射線は、典型的には、可視光の範囲（通常、紫外光から赤外光までの範囲）内の又は該範囲に近い波長の光から選択されるが、望むならば、可視光の範囲外の電磁放射線からスペクトルを選択することができる。反射型画素化ＳＬＭ１６は、一つの光路から所望の他の光路に変えるべく切り換えることができる。
【００４３】
反射型画素化ＳＬＭ１６は、スペクトル形成器１２より下流に配置され、スペクトル形成器１２に光学的に結合されている。これは、反射型画素化ＳＬＭ１６が、スペクトルの実質的な部分、少なくとも、所望の波長及び波長強度を含む光の所望の部分を生じるべく、ＳＬＭ１６に作用するために十分のスペクトルの部分を受けることを意味する。したがって、反射型画素化ＳＬＭは、該ＳＬＭに入射する実質的にあらゆる光を反射する。これにより、反射型画素化ＳＬＭ１６は、スペクトルについて選択された光束を含む所望の（又は望ましい）部分３０を提供する。所望の部分３０は、次いで、光投射光学装置２２を通過する。光投射光学装置２２は、図１に示すように、レンズ２４と、空間混合光学部品２８と、目標の場面３４への投射のための投射レンズ又は光学装置７２とを含む。
【００４４】
少なくとも第２の光路は、非所望の光か又は所望の光の標本抽出が得られるように、不必要のエネルギを使い尽くすこと、投射光路を交互に生じること、検出光路を生じることに関わることができる（所望の部分が分析のために検出器に送られた後に投射光路に戻るべく切り換えることができるように、投射光路に位置する画素のオン／オフの状態が設定されるので、所望の部分を標本化することができる。）。図４に示す照明装置を参照するに、ＳＬＭ１６は、画素のオン／オフパターンを制御するコンピュータ実行プログラムを含む、少なくとも一つの制御装置４４に作動可能に接続されている。このパターンは、スペクトル内の所望の部分３０を第１の反射光路へ反射し（図１において、第１の反射光路は投射光路と同じである。）、その後、他の実質的にあらゆる光を少なくとも一つの他の反射光路へ反射するように設定されている。したがって、光の所望の部分は、所望の選択されたスペクトル出力と所望の波長依存強度分布とから実質的になる。所望の部分は、意図的にバックグラウンドノイズのような装置の不完全さに起因するか又は装置の故障に起因する、所望のあらゆる干渉又はノイズ光を含むように設定することができる。
【００４５】
図２に、本発明に係る照明装置の他の実施例としての照明装置２を概略的に示す。光源４は、スペクトル１３を生じるためにスペクトル形成器１２を通る光束１８を発する。図２に示す例において、照明装置は、スペクトル形成器と反射型画素化ＳＬＭとの間又は光源とスペクトル形成器との間にレンズ、ミラー又は同様のその他のようないかなる増強光学エレメントをも含まない。レンズ、ミラー又は同様のその他のような増強光学エレメントは、スペクトルの実質的に増強された像を反射型画素化ＳＬＭに供給する。これは、スペクトルの焦点合わせがされない又は光学エレメントによってはスペクトルが実質的に改善されないことを意味する。図２において、スペクトル１３は、所望の部分３０を生じるべく反射型画素化ＳＬＭ１６で反射され、次いで、コリメーティング光学部品１４を通り、第２の反射型画素化ＳＬＭ２０で反射される。第２の反射型画素化ＳＬＭ２０は、第１の反射型画素化ＳＬＭ１６のパターンに等しい又は実質的に同じであるオン／オフパターン又は逆のパターンを有するように設定することができる。付加的な反射及び付加的な光学エレメントは光束の全パワーを減ずるが、非所望の光は著しく減じられ、したがって、非常に高い解像度及び高いコントラストを有する、スペクトルについて選択された光束３２が生じる。この光束は、目標物３４に向けて外部へ投射することができる。
【００４６】
図３に示す照明装置は、図２に示す照明装置と比較して、エレメント６、８、１０、１４のような特定のコリメート用、焦点合わせ用又は他の増強用の光学エレメントが光束１８及びスペクトル１３の進路に配置されている。また、図３に示す照明装置は、さらに、照明装置の外に光を指向性の光束として投射するために光学的投射装置として機能する空間混合光学部品２８を含む。
【００４７】
図４に、独立型のすなわちスタンドアロン型の照明器具４０を概略的に示す。スタンドアロン型照明器具は、可動性及び携帯可能の照明用の装置、典型的には、指し示すことができる照明用の装置である。いくつかの実施例においては、照明器具４０のハウジング７０を移動させることなく、照明器具からの光束を種々の方向へ向けることができることが、本発明に係る照明器具の利点である。スタンドアロン型照明器具は、大型装置の単なる部分ではない、例えば映画投射装置における照明装置ではない。スタンドアロン型照明器具は、スポットライト、閃光灯又は他の独立した光源のようなスタンドアロン型の光源である。スタンドアロン型照明器具は、場面に光を投射するような寸法を有することから、分光計又は分光測光器のような小型化学器具用の光源より大きな寸法及び強度を有する（従って、典型的には発熱が多い）光源を表す高出力光源を含む。
【００４８】
図４において、光源４は、開口部材４２とコリメーティングレンズ１０とを経て合焦レンズ８を通る光を発する。次いで、光束１８は、熱管理装置５０に入射する。図示の例では、熱管理装置５０は、光束１８から不必要のエネルギを除去する熱トラップ４８及びビームスプリッタ４６を含む。熱管理装置は、照明器具の他の所望の位置に配置することができ（明細書の他の場所で説明した照明装置についても同様である。）、例えば、一つの方向に向くように又は反射型画素化ＳＬＭ１６からの反射光路に配置することができる。したがって、熱管理装置５０は、光源から、反射型画素化ＳＬＭ１６、増強光学エレメント６及びスペクトル形成器１２の少なくとも一つの方向へ向けて発した不必要のエネルギを除去する。ビームスプリッタ４６は典型的にはダイクロイック・ミラー又は二色性ミラーである。ダイクロイック・ミラー又は二色性ミラーが所望の波長を透過しかつ非所望の波長を反射するか又はその逆であるように、照明装置を設計することができる。熱トラップ４８は、エネルギ吸収面、好ましくは、熱を放熱器に熱的に伝導すべく熱的に接続された面とするか、又は、非所望の波長を吸収しかつ所望の波長を透過する、水のような液体を含む光学セルのようなあらゆる適当な熱トラップとすることができる。熱トラップ４８が光学セルを含む例においては、光学セルは、新鮮な液体が供給されるような吸入口及び排出口を含むこともでき、望むならば、光学セルと液層貯蔵器との間の再循環路を液体が流れるようにすることもできる。再循環路又は液貯蔵器は、さらに、冷凍装置、熱電気式冷却器及び熱交換器のような冷却装置を含むことができる。
【００４９】
図４において、熱トラップを通るコリメート済みの光は、波長散乱エレメント１２に向けられている。このエレメントを通る波長散乱光束は一グループの波長を含み、前記光束の与えられた波長のいずれもが、同様の波長に実質的に平行であると共に他の波長に関して照明装置の光学軸に対して変化する経路を進む。波長散乱光束１３は、波長散乱光束をＳＬＭ１６面に拡散スペクトル５４として合焦させる光合焦レンズ５２を通る。次いで、拡散スペクトル５４は、反射型画素化ＳＬＭ１６で第１の方向５６及び第２の方向５８のいずれかの方向へ反射される。反射型画素化ＳＬＭ１６は、制御装置４４に作動可能に接続されている。望むならば、付加的な方向又は光路を生じることができる。第２の方向５８において、光はスペクトル測定装置６０に向けられている。そのようなスペクトル測定装置は従来よりよく知られており、例えば、分光計、分光放射計、電荷結合素子（ＣＣＤ）、電荷注入素子（ＣＩＤ）、相補型金属酸化膜半導体（以下「ＣＭＯＳ」という。）、フォトダイオードアレイ又は他のあらゆる所望もしくは非所望の測定装置を含むことができる。他の箇所でも説明したように、スペクトル測定装置６０は、スペクトル５４の所望の部分又は他のあらゆる部分が所望の波長及び強度を含むか否かについての分析及び決定をする。
【００５０】
スペクトルについて選択された光束（以下「スペクトル選択光束」という。）６８は、光の所望の部分を含み、図示の例ではホログラフィー光学拡散器６４及び光パイプ６６のような指向性拡散器を含むスペクトル結合器を含む光混合装置６２に進む。スペクトル選択光束６８は、次いで、光を場面に投射するために適した投射装置７２を通る。光は、照明器具４０のエレメントを含む単一のハウジング７０内の進路７４を経て照明器具を出る。ハウジングは、典型的には、少なくとも、光源４と、スペクトル形成器１２と、熱管理装置５０の少なくとも部分と、反射型画素化ＳＬＭ１６と、符号６、６２及び７２で示すような種々の光学装置とを含む。望むならば、ハウジングは、制御装置４４（コンピュータチップであってもよい。）を含む照明器具のためにあらゆるエレメントを含むことができる。単一のハウジングは、構成単位すなわちユニットとすることができる、いくつかの部分からなるものとすることができる、又は特定の要求に適合するように結合、切断又は他の方法で変更することができる。単一のハウジングがユニットではある必要はないが、単一のユニットとして人又は他の使用者によって上昇及び運搬することができるように、物理的に接続されたエレメントを含む。
【００５１】
図５に、前記した装置及び方法を、スペクトルについての条件付け又は調整をしないために用いる、又は選択されたスペクトル出力と選択された波長依存強度分布とを実質的に含む変更された光束を発するために用いる場合の例について、概略的に示す。図５の場合１において、キセノン光源からの光は、あらゆるミラーが「オン」状態にある反射型画素化ＳＬＭ１６で反射され、したがって、出力光は実質的に入力光と同じである。場合２において、キセノン光源からの光は、画素のオン／オフのパターンが白色のブラウン管（以下「ＣＲＴ」という。）型表示装置のスペクトル出力に実質的に似るように設定されるべく、反射型画素化ＳＬＭ１６で反射される。したがって、前記装置の出力光は、白色ＣＲＴのパターンにも実質的に同じである。前記したように、このパターンに代えて、他のパターンを迅速かつ簡単に所望の形で提供することができる。
【００５２】
本発明係るいくつか方法に関して、該方法は、前記したように、スペクトル形成器を経る光路に沿う方向へ光束を向けることによって場面を照明すること、次いで、反射型画素化ＳＬＭ１６でスペクトルを反射し、この反射された光が、第１の反射光路へ反射されるか又はスペクトル形成器に戻らない少なくとも一つの第２の反射光路へ反射されることを含む。これにより、選択されたスペクトル出力と選択された波長依存強度分布とを含む変更された光束が生じる。
【００５３】
本発明に係る方法は、さらに、所望の光源からの光束を発すること、変更された光束を１以上の反射光路間で切り換えることを含むことができる。実質的に改善された変更された光束を生じるために、変更された光束は、第２の光空間変調器を通る、好ましくは、第２の反射型画素化光空間変調器で反射されることができる。本発明に係る方法は、コリメーティングレンズ、コリメーティングミラー、ダイクロイックミラー、合焦レンズ及び投射アセンブリのような前記した種々の代替の光学エレメントに光束を通すことを付加的に含むことができる。本発明に係る方法は、所望の又は既知の照明シナリオがコンピュータ実行プログラムで符号化（エンコード化）され、次いで、所望の照明を生じるためにコンピュータ実行プログラムが反射型画素化ＳＬＭの画素のオン／オフのパターンを制御するアルゴリズムを、さらに含むことができる。このプログラムは、生じる波長と該波長の強度とを制御し、照明に種々の成分の、時にグレイスケールとして参照される色及び強度の両方の正確な制御を提供することができる。本発明に係る方法は、照明器具のようなスタンドアロン型の装置、又は照明装置や科学機器又は映画投射器のような他の装置の部分である照明装置に適用することができる。
【００５４】
さらに、いくつかの一般的な検討に関し、反射型画素化ＳＬＭを横切るように光がスペクトルに分散されるので、個々のミラーエレメントを選択的に作動又は停止させれば、典型的な直線スペクトルの純粋の青色線のみのような光分散エレメントからの一つの限られた範囲の波長のみを選択的に反射することができる。非直線スペクトルを用いることもできる。望むならば、光の全部又は所望のあらゆる部分を検出器に送ることができる。検出器は、検出器の種々の検出エレメントに入射する波長を決定し、次いで、所望の画素のみが作動されて、組になった画素が複合物として所望の又は必要な形状になることができるように反射型画素化ＳＬＭにフィードバックを供給することができる。作動又は停止されるべきグループの特定のミラーのデューティサイクル又は使用率を変化させることによって、実質的に光のあらゆるスペクトル分布を生じることができる。
【００５５】
色制御装置又は検出器は、反射型画素化ＳＬＭの方へ又は反射型画素化ＳＬＭ像の近くに投射されるスペクトル像の経路に配置されたフォトダイオードアレイ又は他の適当な変換器のような色応答性フィードバックエレメントを含むことができる。色制御装置は、色選択の前又は後に、ランプの光束色分布を測定することができる。色制御装置は、反射型画素化ＳＬＭに入射しない光束の各部分を調べるように配置しても良い。一例において、測定エレメントは、投射光学装置の方へ送られない光の経路に配置することができ、反射型画素化ＳＬＭ装置は、装置制御信号に応じて測定装置に送られるべき光を選択することができる。これにより、区分けのためにランプ間の変化及び劣化を区分けすべく訂正又は修正をすることができるように反射型画素化ＳＬＭの制御装置にフィードバック信号が供給される。これは、照明器具間の色の整合又は調整に用いることができる。
【００５６】
反射型画素化ＳＬＭが高反射性を示し、また、約１０００：１の信号対雑音比を有するとき、これはいくつかの応用のために十分ではない場合がある。いくつかの例において、第２の反射型画素化ＳＬＭエレメントを光路に付加することができる。第１の反射型画素化ＳＬＭからの選択された光は、第２の反射型画素化ＳＬＭに向けられる。選択された光によって照明された第２の反射型画素化ＳＬＭのミラーは、選択された光を集光路に向ける。他のミラーは、「オフ」（作動しない又は停止する）の位置にあり、帯域外の光を弱める。所望の出力光がさらに約１０〜９０％の割合で減少されるとき、帯域外の光は、さらに因子１０００により減少され、結果として、信号対雑音比の正味の増加になる。
【００５７】
ランプは、電気的又は化学的エネルギ変換によって光学的エネルギを光として供給する光源の一様式である。一般的な様式のランプとして、タングステンフィラメントランプ（オスラム  シルバニア（Ｏｓｒａｍ−Ｓｙｌｖａｎｉａ））及びクォーツタングステンハロゲン（以下「ＱＴＨ」という。）ランプ（ギルウェイ  テクニカル  ランプ（Ｇｉｌｗａｙ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｌａｍｐ））がある。好ましい照明源は、相対的に等しく可視スペクトルに分布されている広範囲のエネルギを有する。好適なランプとして、パーキン  エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ）によって作られたサーマック  スランプ（Ｃｅｒｍａｘ  ｌａｍｐ）のような、一体的な反射器を有するショートアークキセノンランプである。本発明にあっては、光がスペクトルの条件付け又は調整後のあらゆる所望の波長を含むとすれば、対象物を光源として発するあらゆる様式の光を用いてよい。
【００５８】
ランプの出力について、焦点合わせ、空間的混合、像化、コリメート又は視準、スペクトルに関しての再結合、及び、投影又は投射をすることができる。焦点合わせ、コリメート、空間的混合、スペクトルに関する再結合又は像化のためのエレメントとして、望ましくは、レンズ、ミラー又は他のエレメントとすることができる。エレメントを、光源と波長分散エレメントとの間、又は、本発明の観点から望ましい光路のいずれかの場所に配置することができる。波長分散エレメントは、エネルギ又は波長に従ってランプからの光を空間的に分散する。光混合装置又は光再結合装置は、すりガラス又はエッチングガラスのようなランバーティン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）拡散器（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を含む。ランバーティン拡散器は、透過型又は反射型とすることができ、メレスグリオット（Ｍｅｌｌｅｓ−Ｇｒｉｏｔ）又はラブスフィーア（Ｌａｂｓｐｈｅｒｅ）のような会社から入手可能である。光混合装置又は光再結合装置は、また、光が拡散器から所望の方向に伝播するような方向に光を散乱させる拡散エレメントである指向性光拡散器を含むことができる。指向性光拡散器の一例として、ホログラフィー拡散器がある。ホログラフィー拡散器は、光束を空間的に均一にすることができるホログラフィーによって作られた組立型光学エレメントである。ホログラフィー拡散器は、特定の前方散乱角度を有する光を得ることができるように設計することができる。ホログラフィー拡散器は、米国カリフォルニア州にあるフィジカルオプティクス社（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のような会社から入手することができる。光混合装置は、また、レンズアレイを含むことができる。レンズアレイは、成型された複数のレンズ、又は、他の方法により互いに接近して共に収納又はパックをされたアレイ様式の光学エレメントの形をとった複数のレンズを含む。レンズアレイは、光束の光エネルギを空間的に均一にする方法で光束を指向させるレンズであって、矩形又は六角形のフラクタル又は他の周期的な配置のレンズとすることができる。他の適当な光混合装置は、矩形の断面を有する光パイプを含むことができ、光の伝播方向に先細りになる形状としてもよいし、先細りにならない形状としてもよい。光パイプは、所望の波長の全内部反射が生じるように、光パイプが配置される媒体であって空気又は水のような媒体の屈折率とは異なる屈折率を有する光学ガラスのような透過性材料からなることができる。これに代えて、光パイプは両端開放の箱形状配置のミラーを有することができ、反射面からの反射により光が前記箱の軸線に沿って伝播することができる。光パイプは、典型的には、デジタル像投射器のような装置に用いることができる。種々のエレメントを組み合わせることができる。例えば、ホログラフィー拡散器と光パイプとを組み合わせること又はレンズアレイと光パイプとを組み合わせることができる。光パイプは、浮き出し、成形、エッチング又は接合をされた一端を有する拡散器又はレンズアレイを有することができる。
【００５９】
光路は、光ファイバもしくは光ファイバ束又は他の所望の光導波路による伝達を含むことができる。「光導波路」は、従来からよく知られた装置であり、光ファイバ、流体光導波路又は中空反射性光導波路のような一方の位置から他方の位置へ光を伝達する外層及び光伝達コアを含む、典型的には可撓性の装置である。外層は、コアを作る材料と同じ材料の外面を含むことができる、又は、分離した又は付加的な材料からなるものとすることができる。光導波路は、典型的には、また、実質的に非光伝導性のクラッディングを含む。「光導波路束」は、単一の糸のように混合された複数の光導波路であり、光導波路束の各光導波路間に結合又は充填のための材料を含むことができる。そのようなクラッディングや充填物及び光導波路束の光導波路コア間に配置することができるあらゆるものは、内部コア領域として参照することができる。照明のために波長を正確に選択する機能は、また、人間又は動物の臨床的状況を診断及び処置するために有用である。光力学療法のために用いられる薬剤を活性化する作用スペクトルを有する光は、高精度に選択され、特定の応用のためにレーザのような高価な光源に代えて用いることができる。種々の波長を切り換える機能及び送られた光の量を正確に制御する機能は、単一の光源のための広範囲な処理を可能にする。
【００６０】
照明のために正確に波長を選択する機能は、また、場面内の所望の対象物のコントラストを強めるために有用である。そのような光源は、人の直接の視覚的検査によって又はカメラのような像化装置を用いることによって対象物の検出の性能を高めるために用いることができる。コントラストを強めるスペクトルを有する光は、軍事的応用において敵のカムフラージュとバックグラウンドとの間のコントラストを改善するか又は友人と敵とを区別するために支援するために用いてもよい。また、コントラストを強めるスペクトルを有する光は、空海救難作業における生存者発見のための検出性能、草木の種類を区別するための検出性能、又は、その他の関心事物についての検出性能を高めるために用いることもできる。
【００６１】
本発明の実施例について図を参照して説明したが、それらは図示の目的のためであり、本発明から逸脱しない範囲において上記構成及び／又は方法を変更することができることは、前記した説明から明らかであろう。したがって、本発明は、前記した事項のあらゆる順列及び組合せを含み、制限又は限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】単一の画素化光空間変調器を含む実施例による照明装置の概略図。
【図２】２つのの画素化光空間変調器を含む実施例による照明装置の概略図。
【図３】２つのの画素化光空間変調器を含む実施例による照明装置の概略図。
【図４】単一の画素化光空間変調器と、熱管理装置と、検出器とを含む照明器具の概略図。
【図５】所望の波長及び強度分布を選択することの一例を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６３】
２  照明装置
４  光源
６  増強光学エレメント
８  焦点合わせレンズ
１０  コリメーティングレンズ
１２  スペクトル形成器
１３  スペクトル
１５  第２の反射光路
１６  反射型画素化光空間変調器
１７  第３の反射光路
１８  光束
２０  第２の反射型画素化
２２  光投射光学装置
２４  レンズ
２８  空間混合光学部品
３０  所望の部分
３２  光束
４０  スタンドアロン型の照明器具
４２  開口部材
４４  制御装置
４６  ビームスプリッタ
４８  熱トラップ
５０  熱管理装置
５２  光合焦レンズ
５４  拡散スペクトル
５６  第１の方向
５９  第２の方向
６０  スペクトル測定装置
６２  光混合装置
６４  ホログラフィー光学拡散器
６６  光パイプ
６８  スペクトル選択光束
７０  ハウジング
７２  投射装置
【図１】
2004526188.tif 000003
【図２】
2004526188.tif 000004
【図３】
2004526188.tif 000005
【図４】
2004526188.tif 000006
【図５】
2004526188.tif 000007
【国際公開パンフレット】
2004526188.tif 000008
2004526188.tif 000009
2004526188.tif 000010
2004526188.tif 000011
2004526188.tif 000012
2004526188.tif 000013
2004526188.tif 000014
2004526188.tif 000015
2004526188.tif 000016
2004526188.tif 000017
2004526188.tif 000018
2004526188.tif 000019
2004526188.tif 000020
2004526188.tif 000021
2004526188.tif 000022
2004526188.tif 000023
2004526188.tif 000024
2004526188.tif 000025
2004526188.tif 000026
2004526188.tif 000027
2004526188.tif 000028
2004526188.tif 000029
2004526188.tif 000030
2004526188.tif 000031
2004526188.tif 000032
2004526188.tif 000033
2004526188.tif 000034
2004526188.tif 000035
2004526188.tif 000036
2004526188.tif 000037
2004526188.tif 000038
2004526188.tif 000039
2004526188.tif 000040
2004526188.tif 000041
2004526188.tif 000042
2004526188.tif 000043
2004526188.tif 000044
2004526188.tif 000045
2004526188.tif 000046
2004526188.tif 000047
2004526188.tif 000048
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004526188.tif 000049
2004526188.tif 000050
【国際調査報告】
2004526188.tif 000051
2004526188.tif 000052
2004526188.tif 000053