(57)【要約】本発明は形状および光度が可変な照明パターン（６）を目標物（５）に形成するための照明装置に関する。本照明装置は、少なくとも部分的に半透明の光を反射する光学部品（１）と、円錐状光パターンを発生させ、各光源の位置および角度が、互いに対しておよび／または光学部品（１）に対して調整可能なように固定される複数の光源（３）と、電子制御ユニット（４）であって、各光源（３）によって発生した光の強度が、制御ユニット（４）の制御下において調整可能なように各光源（３）に電気的に結合される電子制御ユニット（４）とを含む。光学部品（１）は、光源（３）によって発生した光ビームが、少なくとも部分的に光学部品（１）を介して照明されるべき目標物（５）に伝播するように設けられる。各光源（３）によって発生した光ビームは、照明装置によって形成された照明パターン（６）の一部を形成するように配され、前記照明パターンの形状は光学部品の外観形状には実質的に依存しない。本発明はまた、形状および光度が可変な照明パターン（６）を目標物に形成するための方法に関する。本方法においては、円錐状光パターンは複数の光源（３）によって発生され、その光パターンのうち少なくとも幾つかは、光学的部品（１）を介して照明されるべき目標物（５）に導かれる。本方法によって形成された照明パターン（６）の形状は、光学的部品の外観形状には実質的に依存しない。
2004517452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状および光度を変更可能な照明パターン（６）を目標物（５）に形成するための照明装置であって、
少なくとも部分的に半透明の光を反射する光学部品（１）と、
円錐状光パターンを発生させる複数の光源（３）であって、各光源（３）の位置、および角度が互いに対しておよび／または光学部品（１）に対して調整可能なように装着される複数の光源（３）と、
電子制御ユニット（４）であって、該制御ユニット（４）の制御下において各光源によって発生した光の強度が調整可能なように、各光源（３）に電気的に結合される電子制御ユニット（４）とを含み、
光源（３）によって発生した光ビームが、少なくとも部分的に光学部品（１）を介して照明されるべき目標物（５）に伝播するように、光学部品（１）が装着される照明装置において、各光源（３）によって発生した光ビームが、照明装置によって形成された照明パターン（６）の一部を形成するように配され、前記照明パターンの形状が該光学部品の外観形状とは実質的に無関係であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
一般に知られた照明器の一部として固定して結合されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
照明部分と分離している構成部分が該装置に結合されることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
光源（３）がＬＥＤ部品であることを特徴とする請求項１、２または３記載の照明装置。
【請求項５】
電子制御ユニットがマイクロプロセッサ技術、またはデジタル回路技術によって実施され、パルス幅変調（ＰＷＭ）が光源の光度の制御に使用されるように行われることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の照明装置。
【請求項６】
光学部品（１）がガラスまたはプラスチックから成り、意図的に不規則な形状に形成され、直方柱、ボール・セグメント、回転放物面、または他の対応する規則的な幾何学的部品から外れたものとされることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の照明装置。
【請求項７】
連続的におよび／または相互に隣接して配置される複数の光学部品（１）を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の照明装置。
【請求項８】
少なくとも１つの光発生光源（３）を、光源（３）と光ファイバとの組合せに置換し、光ファイバの第１の端部が光を発生する光源（３）に光学的に接続され、光ファイバの第２の端部が、光学部品（１）に導かれる光ビームを発生させるように設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の照明装置。
【請求項９】
光学部品（１）と目標物表面（５）との間の光路に、照明パターンを方向づける鏡を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の照明装置。
【請求項１０】
目標物表面（５）が該装置の固定部分であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の照明装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの光源（３）群および第２の光源（３）群、ならびに／または少なくとも第１および第２の光学部品（１）を含み、光ビームの形成が、第１の光源群から前記第２の光源群に変更するように設けられ、および／または該装置の作動期間中、光ビームを導くために用いられる１以上の光学部品（１）が、１以上の第２の光学部品（１）に変更するように設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の照明装置。
【請求項１２】
前記構成部品（１）、（２）または（５）のうちの少なくとも１つが、該装置の作動期間中、装置の残余の部分に対する該部品の位置が変更されるように設けられるように結合されるように設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の照明装置。
【請求項１３】
形状および光度を変更可能な照明パターン（６）を目標物（５）に形成する方法であって、
円錐状光パターンが複数の光源（３）によって発生され、その光パターンの少なくとも幾つかは、少なくとも部分的に半透明の光を反射する光学部品（１）を介して照明されるべき目標物（５）に導かれ、互いに対するおよび／または光学部品（１）に対する光源（３）の位置および角度が調整可能であり、少なくとも１つの光源の光度が調整される方法において、各光源（３）によって発生した光ビームが、照明装置によって形成された照明パターン（６）の一部を形成し、前記照明パターンの形状が光学部品の外観形状とは実質的に無関係であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、時間に関連してその特徴が変化する照明パターンを形成する（投影する）ための照明方法および装置に関する。照明装置は、少なくとも部分的に半透明の光を反射する光学部品と、円錐状光パターンを発生させる複数の光源であって、各光源の位置および角度が互いに対しておよび／または光学部品に対して調整可能となるように装着される複数の光源と、電子制御ユニットであって、該制御ユニットの制御下において、各光源によって発生した光の強度が調整可能となるように、各光源に電気的に結合される電子制御ユニットとを含み、光源によって発生した光ビームが少なくとも部分的に、光学部品を介して照明されるべき目標物に達するように配されるように、光学部品が固定される。かかる照明方法においては、形状および光度を変更可能な照明パターンを形成するために、円錐状光パターンが複数の光源によって目標物に形成され、その光パターンの少なくとも幾つかは部分的に半透明の光を反射する光学部品を介して照明されるべき目標物に導かれ、互いに対するおよび／または光学部品に対する光源の位置および角度が調整可能となり、少なくとも１つの光源の光度が調整される。
【０００２】
光源の光を半透明および／または光を反射する部品を介して、照明されるべき目標物表面に伝播し、このように前記部品の光学特性に基づき光パターンを形成する投影装置を実施することは周知である。該装置の欠点の１つは光パターンの安定性である。
【０００３】
目標物表面上に動く照明パターンを投影可能なビデオ・プロジェクタを実施することは周知である。単一の照明手段を使った場合の欠点は、たとえばプロジェクタの大形化、周囲条件に敏感な構造、および比較的高い製造コストである。
【０００４】
米国特許４，９７２，３０５号は、光パターンを形成するシステムを開示しており、該システムにおいて、芸術的に設計された彫刻部品のような、特定の形状の部品が用いられる。該システムでは、彫刻部品の形状を繰返すパターンが、スクリーンまたは相当する表面上に形成される。形成された部品は、基部上に配置された光を反射するおよび／または半透明部品である。光は、少なくとも第１の光源および少なくとも１つの第２の光源から形成された部品に導かれ、形成された部品の形がスクリーン上または相当する目標物表面上に投影される。第１の光源によって発生する光の色および強度は調整可能である。さらに、光源および／または形成された部品は回転可能であり、それに対応して形成されるべき照明パターンが変化する。光源に関連して部品を配置することも可能であり、これによって光源の光ビームが制限される。この刊行物による光源によって形成された照明パターンは、主として形成された部品の形を繰返す。様々な光源の特性を変更することによって、影付けおよび色にだけ影響を及ぼすことが可能であり、基本パターンそれ自体には影響を及ぼすことはない。
【０００５】
本発明の目的は、上述の欠点を大幅に解消し、当該技術分野において普及する技術の現状を向上させ、時間に関連してその特徴を変化させる照明パターンを目標物に投影する照明方法および装置を導入することである。本発明は、円錐状光が複数の光源によって発生し、発生した光ビームが光学部品に導かれるという着想に基づく。光学部品では、種々の光ビームが種々の方法で変化し、種々の光源の光ビームが目標物表面に導かれる。さらに、少なくとも光ビームの光度は変化、時間的に変化する光パターンが該方法によって目標物表面上に形成される。
【０００６】
本発明に従う照明装置は、主として、各光源によって発生した光ビームが、照明装置によって形成された照明パターンの一部を形成するように設けられ、その形状は光学部品の外観形状に実質的に依存していないことを特徴とする。
【０００７】
本発明に従う方法は、主として、各光源によって発生した光ビームが、照明装置によって形成された照明パターンの一部を形成し、その形状は光学部品の外観形状に実質的に依存していないことを特徴とする。
【０００８】
先行技術の方法および装置と比較したとき、本発明によって格別の利点が達成される。本発明の照明装置は、小形かつ簡単な構造で実施可能である。照明パターンを変更するために、必ずしも光学部品の変更が要求されるわけではなく、特に種々の光パターンを該照明装置で実施する可能性がある場合には、そのことは、光学部品を設計するときに考慮に入れられている。さらに、本発明に従う照明装置の製造は経済的である。その上、このような照明装置は寸法が小さいので、先行技術の装置と比べて、配置が容易である。さらに、本発明の好適な実施形態に従う装置では、光源としてＬＥＤ光源が使用可能であるので、熱上昇が明らかに少ない。第２の本発明の好適な実施形態に従う方法では、光ファイバが光源によって発生する光を伝播するために使用され、これによって光源をより自由に配置することが可能となり、また光源を湿気などの周囲条件からより良好に保護することが可能となる。このように、光源によって形成された光パターンを、困難な周囲条件においても配置することが可能となる。
【０００９】
以下に、添付の図を参照して、本発明についてより詳細に説明する。添付の図は、本発明の好適な実施形態に従う照明方法に基づく装置を説明するものである。
【００１０】
本装置は、円錐状光を発生させる複数の光源３と、少なくとも１つの光学部品とを含む。少なくとも１つの光源によって発生する光ビームは、直接または光ファイバなどの光伝導体を介して光学部品１に導かれる。したがって、光学部品１に導かれた光源３の光ビームのうちの少なくとも幾つかは、目標物表面５に伝播する前にその向きを変える。光源３によって発生した光の強度は、電子制御ユニット４によって制御される。このような電子制御ユニット４において、アプリケーションプログラムなどを実行し、これによって各光源３の制御が可能となり、時間的に変化する光パターンを目標物表面５上に形成可能となる。光源の光度制御のための１つの有利な代替実施案は、パルス幅変調（ＰＷＭ）であるが、その他の制御方法もまたそれ自体既知の方法で使用可能である。
【００１１】
光源３は、たとえば平面取り付け基部などに、少なくとも１つの光源の配置および／または向きが変更可能なように装着可能である。光源用エネルギは、たとえば弾性を有する導線であってもよい伝導体２を介して搬送される。
【００１２】
本発明の実施において、主要な局面は、所望の光パターンが形成可能となる光学部品１の実施、および光源３の配置である。最近、三次元設計プログラムが開発され、これによって形状を異ならせた部品の設計が可能であり、部品の特徴、たとえば光源の向きをシミュレートすることが可能である。したがって、本発明に従う照明方法に基づく装置の構成設計は、最新コンピュータ支援設計および三次元設計用シミュレーションツールによって実施可能である。３Ｄツールの三次元設計空間内に、仮想光源および光源の光ビームの形状に適した仮想光学部品を配置することによって、設計が行われる。光学部品の形状およびその他の特徴のみならず、光源の位置および光度を変更することによって、構成を設計し、シミュレートすることが可能であり、これによって所望の光効果を生じさせることが可能である。該装置の構成の実施のために必要な資料は設計作業の結果として得られる。たとえば、この構成に属する光学部品は、資料に基づいて、選択される材料から製造可能となる。材料がガラスの場合は、設計資料に基づく製造に必要な鋳造金型を導入することが可能である。
【００１３】
本発明に従う照明装置において、光学部品１の外観形状は該照明装置によって形成される照明パターンに必ずしも類似する必要はないが、所望の照明パターンは、たとえば光学部品１によって、光線の進行方向に影響を及ぼすことによって形成される。本発明に従う照明装置において、照明パターンの基本形状は、光学部品１によっては形成されないが、照明パターンの最終形状が、光源３によって発生した複数の光ビームの組合せ、換言すると、別個の光ビームで形成された照明領域から構成されるように形成される。これらの照明領域の形状、色、および内部強度分布は、１以上の光学部品１を介して光ビームを導くことによって、１以上の光学部品１によって変更可能である。したがって、所望の照明パターンは、見方によれば光ビームによって色づけされる。各光ビームは、絵画での１色の筆遣いに相当するとみなすことができる。光学部品１は芸術家の手に握られた筆に相当するとみなすことができ、光学部品１が絵画での的確な形状および位置に色をもたらす。さらに、本発明に従う照明装置によって、形成された照明パターンを、動作中に時間の関数として光パターンの強度を制御することによって鮮明にすることが可能である。
【００１４】
照明装置では、別の制御ユニット４がまた必要であり、これによって、装置の制御機能が光効果を生じさせるように実施される。制御ユニットは、典型的には、電源装置のみならず、マイクロプロセッサまたはマイクロコントローラおよび周辺部品（図示せず）から成る。この電子制御ユニット４は、照明装置の機能を制御するプログラムを含むことが好ましい。プログラムに従って、制御ユニットは、各光源３の光度を個別に制御することができる。さらに、制御ユニット４は、光学部品１または１以上の光源３などの装置の構成部品の、他の構成部品に対する移動などの該装置の他の補助機能を、制御することができる。制御ユニットのプログラムを開発するツールがあり、これによって複雑なソフトウエアを実行することができる。いくつかの適用では、光源をグループ分けすることが可能であり、制御ユニット４が、単体光源の代わりに、または単体光源に加えて光源３から成るこのようなグループを制御するために利用される。
【００１５】
本発明に従う装置によって実施される光効果は、装置の構造と照明装置の電子制御ユニット４の制御機能との複合効果として生じる。
【００１６】
本発明に従う照明方法は、たとえば該方法に基づく装置を実施することによってムード照明に適用可能であり、これによって、たとえばキャンプファイアを模した光効果が得られる。この実施形態では、各単体光ビームが光学部品１を介して目標物表面５に間接的に導かれ、炎のような形状の幾つかの細長い光パターンが形成され、それらが一緒になってキャンプファイアを模した照明パターン６を形成するように、光源３に特徴を与える細い円錐形の形状を有する照明パターンが利用される。電子制御ユニット４は、照明パターン６の形状および炎パターンの異なる部分での光度を変化させ、それによって本物のキャンプファイアを模するように光源３の光度を時間の関数として制御するために利用される。
【００１７】
第２の実施形態は本発明に従う照明方法に基づく装置であり、これによってオーロラに似た光効果を生じさせることができる。該装置の構造は先行する実施形態に従う装置の構造に類似している。主として、制御ユニット４の制御プログラムのみならず、光源３の配置および色ならびに光学部品１の形状および配置にも差異がある。
【００１８】
本発明の実施において、基本的概念は、現代の技術を利用して、上述の種類の照明装置を設計し、実用的に実施することである。本発明に従う装置の基本構造は、非常に簡単であるが、所望の光効果を得るために、種々の構成部品の複雑な配置および光学特性の制御が必要とされ、その実施は現代の設計およびシミュレーションツールなくしては不可能であり無理である。
【００１９】
本発明の好適な実施形態に従う装置においては、光源３はＬＥＤ部品である。
本発明に従う照明方法に基づいて、実施された装置の他の実施形態は、また請求項２〜１２に記載されている。
【００２０】
本発明は単に上述された実施形態に限定されず、添付の請求項の範囲内で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好適な実施形態に従う照明方法に基づく装置を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004517452.tif 000003
2004517452.tif 000004
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2004517452.tif 000012
2004517452.tif 000013
2004517452.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月24日(2003.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状および光度を変更可能な照明パターン（６）を目標物（５）に形成するための照明装置であって、
少なくとも部分的に半透明の光を屈折する光学部品（１）と、
円錐状光パターンを発生させる複数の光源（３）であって、各光源（３）の位置、および角度が互いに対しておよび／または光学部品（１）に対して調整可能なように装着される複数の光源（３）と、
電子制御ユニット（４）であって、該制御ユニット（４）の制御下において各光源によって発生した光の強度が調整可能なように、各光源（３）に電気的に結合される電子制御ユニット（４）とを含み、
光源（３）によって発生した光ビームが、少なくとも部分的に光学部品（１）を介して照明されるべき目標物（５）に伝播するように配されるように、光学部品（１）が装着される照明装置において、
各光源（３）によって発生した光ビームが、前記光学部品（１）を介して伝播するように配され、各光源（３）によって発生した光ビームが、照明装置によって形成された照明パターン（６）の一部だけを形成するように配され、前記照明パターン（６）が光源（３）によって発生した複数の光ビームの組合せから成るように設けられ、前記照明パターンの形状が該光学部品の外観形状には実質的に依存せず、前記制御ユニットが、各光源によって発生する光の強度を制御し、および／または該装置の構造部品（１，３）を他の構造部品に対して移動させて照明パターンを変更する制御プログラムを含むことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
一般に知られた照明器の一部として固定して結合されることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
照明部分と分離している構成部分が該装置に結合されることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
光源（３）がＬＥＤ部品であることを特徴とする請求項１、２または３記載の照明装置。
【請求項５】
電子制御ユニットがマイクロプロセッサ技術、またはデジタル回路技術によって実施され、パルス幅変調（ＰＷＭ）が光源の光度の制御に使用されるように行われることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の照明装置。
【請求項６】
光学部品（１）がガラスまたはプラスチックから成り、意図的に不規則な形状に形成され、直方柱、ボール・セグメント、回転放物面、または他の対応する規則的な幾何学的部品から外れたものとされることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の照明装置。
【請求項７】
連続的におよび／または相互に隣接して配置される複数の光学部品（１）を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の照明装置。
【請求項８】
少なくとも１つの光発生光源（３）を、光源（３）と光ファイバとの組合せに置換し、光ファイバの第１の端部が光を発生する光源（３）に光学的に接続され、光ファイバの第２の端部が、光学部品（１）に導かれる光ビームを発生させるように設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の照明装置。
【請求項９】
光学部品（１）と目標物表面（５）との間の光路に、照明パターンを方向づける鏡を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載の照明装置。
【請求項１０】
目標物表面（５）が該装置の固定部分であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の照明装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの光源（３）群および第２の光源（３）群、ならびに／または少なくとも第１および第２の光学部品（１）を含み、光ビームの形成が、第１の光源群から前記第２の光源群に変更するように設けられ、および／または該装置の作動期間中、光ビームを導くために用いられる１以上の光学部品（１）が、１以上の第２の光学部品（１）に変更するように設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０記載の照明装置。
【請求項１２】
前記構成部品（１）、（２）または（５）のうちの少なくとも１つが、該装置の作動期間中、装置の残余の部分に対する該部品の位置が変更されるように設けられるように結合されるように設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の照明装置。
【請求項１３】
形状および光度を変更可能な照明パターン（６）を目標物（５）に形成する方法であって、円錐状光パターンが複数の光源（３）によって発生され、その光パターンの少なくとも幾つかは、少なくとも部分的に半透明の光を屈折する光学部品（１）を介して照明されるべき目標物（５）に導かれ、互いに対するおよび／または光学部品（１）に対する光源（３）の位置および角度が調整可能であり、少なくとも１つの光源の光度が調整される方法において、
各光源（３）によって発生した光ビームが、前記光学部品（１）を介して伝播し、前記各光源（３）によって発生した光ビームが、照明装置によって形成された照明パターン（６）の一部だけを形成し、前記照明パターン（６）が、光源（３）によって発生した複数の光ビームの組合せから成り、前記照明パターンの形状が光学部品の外観形状には実質的に依存せず、制御プログラムが、各光源によって発生する光の強度を制御するため、および／または該装置の構造部品（１，３）を他の構造部品に対して移動させて照明パターンを変更するために使用されることを特徴とする方法。
【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、時間に関連してその特徴が変化する照明パターンを形成する（投影する）ための照明方法および装置に関する。照明装置は、少なくとも部分的に半透明の光を屈折する光学部品と、円錐状光パターンを発生させる複数の光源であって、各光源の位置および角度が互いに対しておよび／または光学部品に対して調整可能となるように装着される複数の光源と、電子制御ユニットであって、該制御ユニットの制御下において、各光源によって発生した光の強度が調整可能となるように、各光源に電気的に結合される電子制御ユニットとを含み、光源によって発生した光ビームが少なくとも部分的に、光学部品を介して照明されるべき目標物に達するように配されるように、光学部品が固定される。かかる照明方法においては、形状および光度を変更可能な照明パターンを形成するために、円錐状光パターンが複数の光源によって目標物に形成され、その光パターンの少なくとも幾つかは部分的に半透明の光を屈折する光学部品を介して照明されるべき目標物に導かれ、互いに対するおよび／または光学部品に対する光源の位置および角度が調整可能となり、少なくとも１つの光源の光度が調整される。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
光源の光を半透明および／または光を屈折する部品を介して、照明されるべき目標物表面に伝播し、このように前記部品の光学特性に基づき光パターンを形成する投影装置を実施することは周知である。該装置の欠点の１つは光パターンの安定性である。




【国際調査報告】
2004517452.tif 000015
2004517452.tif 000016