照明装置及び照明装置の駆動方法
【課題】低コストにて照明光の拡散または散乱の性能を高めることが可能な照明装置及び照明装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】光源、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、光学素子を通過した光を当該光学素子の方向に向けて反射する反射体、を備える照明装置において、光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射するようにする。これにより、光源、光学素子、及び、反射体から成る簡単な構成によって、低コストにて、照明装置が発する照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。
【解決手段】光源、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、光学素子を通過した光を当該光学素子の方向に向けて反射する反射体、を備える照明装置において、光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射するようにする。これにより、光源、光学素子、及び、反射体から成る簡単な構成によって、低コストにて、照明装置が発する照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明装置及び照明装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の一種として、液晶レンズを用い、当該液晶レンズの電極膜に印加する電圧によって、発光源から出射する光の経路を電気的に制御し得る機能を有する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の従来技術では、液晶レンズがある一方向の偏光にしかレンズとして作用しないためにレンズ効率が悪いことから、液晶レンズの上に更にレンズを重ねることで、レンズ効率の改善を図っている。しかし、レンズの数が増えることによってコスト高になってしまう。また、光源から発せられた光がレンズをそのまま透過して照明光となる透過型の照明装置であるため、照明光の拡散または散乱の性能が低い。
【０００５】
そこで、本開示は、低コストにて照明光の拡散または散乱の性能を高めることが可能な照明装置及び照明装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための、本開示の照明装置は、
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備えており、
光源から発せられた光は、光学素子を複数回通過したのち照明光として出射される照明装置である。
【０００７】
あるいは又、上記の目的を達成するための、本開示の照明装置の駆動方法は、
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備える照明装置の駆動に当たって、
光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する照明装置の駆動方法である。
【０００８】
上記の構成の照明装置、あるいは又、照明装置の駆動方法において、光学素子を通過した光を反射する反射体を備えることで、当該照明装置は反射型の照明装置となる。反射体は、光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する。これにより、光源から発せられた光は、当該光が光学素子を通過する往路と、反射体で反射された光が光学素子を通過する復路の少なくとも２回、即ち、複数回光学素子を通過することになる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の照明装置、あるいは又、本開示の照明装置の駆動方法によれば、反射型の照明装置であることで、光源から発せられた光が光学素子を複数回通過するため、透過型の照明装置に比べて、低コストにて照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図２】液晶レンズがＯＦＦ状態のとき（Ａ）と液晶レンズがＯＮ状態のとき（Ｂ）の、実施例１に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【図３】実施例２に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図４】液晶レンズがＯＦＦ状態のとき（Ａ）と液晶レンズがＯＮ状態のとき（Ｂ）の、実施例２に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【図５】実施例３に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図６】液晶レンズがＯＦＦ状態のとき（Ａ）と液晶レンズがＯＮ状態のとき（Ｂ）の、実施例３に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【図７】実施例４に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図８】液晶レンズがＯＮ状態のときの、実施例４に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示について説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の照明装置及び照明装置の駆動方法、全般に関する説明
２．実施例１
３．実施例２
４．実施例３
５．実施例４
【００１２】
［本開示の照明装置及び照明装置の駆動方法、全般に関する説明］
本開示の照明装置は、光源、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、を備えており、光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する。すなわち、本開示の照明装置は、光学素子を通過した光を反射する反射体を備えることで、反射型の照明装置の構成となっている。
【００１３】
光源として用いる発光素子については特に限定するものではない。発光素子（即ち、光源）としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）、電球などの周知の光源を用いることができる。光源の指向性については問わない。光源は、点光源であってもよいし、面光源であってもよい。
【００１４】
入射光を拡散または散乱させる光学素子は特に限定するものではない。この光学素子として、偏光依存性を持つ光学素子を用いるのが好ましい。偏光依存性を持つ光学素子としては、液晶レンズや散乱型液晶素子などを例示することができる。液晶レンズは、液晶に電圧を印加すると、その印加電圧に応じて見かけ上の液晶の透過率が変化するのを利用したレンズの一種である。散乱型液晶素子は、光の散乱状態、非散乱状態（透過状態）でスイッチングを行う素子である。
【００１５】
散乱型液晶素子には、高分子分散型液晶素子（Polymer Dispersed Liquid Crystal：ＰＤＬＣ）や、動的散乱型（Dynamic Scattering Mode：ＤＳＭ）液晶素子などがある。高分子分散型液晶素子は、光の透過を散乱強度によって制御する素子である。動的散乱型液晶素子は、液晶分子の乱流などによる光散乱を用いて表示の明／暗の状態を制御する素子である。
【００１６】
反射体は特に限定するものではない。反射体として、周知の反射板（ミラー）などを用いることができる。反射体（または、反射板）の反射面（即ち、鏡面）の形状は特に問わない。反射体の反射面は、平面鏡であってもよいし、凹面鏡であってもよいし、あるいは又、凸面鏡であってもよい。
【００１７】
反射体の反射面（鏡面）は、偏光解消を起こすように表面処理が施されているのが好ましい。具体的には、偏光解消を起こすような素材や粗さで形成されるのが望ましい。ここで、「偏光解消」とは、特定の偏光しか持たない状態を、様々な偏光が混在する状態に変換することによって偏光を解消することを言う。
【００１８】
反射体の個数は特に限定するものではない。すなわち、１個に限られるものではなく、複数であってもよい。反射体が１個の場合は、光源から発せられた光は、当該光が光学素子を通過する往路と、反射体で反射された光が光学素子を通過する復路の、計２回光学素子を通過することになる。
【００１９】
反射体が複数の場合としては、当該反射体が、光学素子の一方の素子面側に設けられた第１の反射体と、光学素子の他方の素子面側に設けられた第２の反射体との２個から成る構成を例示することができる。このとき、照明光（出射光）の光軸方向を光源から発せられる光の光軸方向に合わせるといった観点からすると、第１の反射体の反射面と第２の反射体の反射面とは平行な平面であることが望ましい。
【００２０】
反射体が２個の場合は、光源から発せられた光は、当該光が光学素子を通過する１回目と、１回目の光が第１の反射体で反射されて光学素子を通過する２回目と、２回目の光が第２の反射体で反射されて光学素子を通過する３回目の、計３回光学素子を通過することになる。反射体の数を更に増やすことで、光源から発せられた光が光学素子を通過する回数を更に増やすことができる。
【００２１】
光学素子と反射体の反射面との間には、位相差板を配置するのが好ましい。位相差板を配置する場合は、反射体の反射面については、偏光解消を起こすような表面処理は施さないこととする。位相差板として、λ／４板（λは波長）を用いるのが好ましい。λ／４板は、直交する偏光成分の間にπ／２（＝９０度）の位相差を生じさせる複屈折素子（位相板）である。
【００２２】
λ／４板としては、所定の帯域（広帯域）の波長に対して一定の位相差を与える、換言すれば、どのような波長に対しても一定の位相差を与える広帯域の位相差板が望ましい。広帯域のλ／４板を用いることで、波長依存性を減らすことができる。
【００２３】
照明装置の装置本体のコンパクト化や取扱いの簡便化を図るといった観点からすると、光源、光学素子、及び、反射体をパッケージに収納して１パッケージ化を図るのが好ましい。位相差板を用いる場合には、当該位相差板についても光源、光学素子、及び、反射体
と共に同じパッケージに収納して１パッケージ化を図るのが好ましい。
【００２４】
上記の構成の照明装置、あるいは又、照明装置の駆動方法によれば、当該照明装置が反射型であることで、光源から発せられた光が光学素子を複数回通過したのち照明光として出射されることになるため、透過型に比べて照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。また、光源、光学素子、及び、反射体から成る簡単な構成であるため、低コストにて本照明装置を提供できる。
【００２５】
本開示の照明装置は、一般的な照明装置としての他、監視カメラ用の照明装置（光源装置）や、フラッシュ等のカメラ用の照明装置などとして用いることができる。但し、これらの用途に限られるものではない。例えば、自動車用の照明装置などとして用いることもできる。
【００２６】
以下に、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子として、例えば、液晶レンズを用いる実施形態に係る照明装置の具体的な実施例について説明する。
【００２７】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る照明装置の構成を示す断面図である。図１において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。
【００２８】
図１の（Ａ）において、実施例１に係る照明装置１０Aは、光源１１、偏光依存性を持つ光学素子である液晶レンズ１２、及び、反射体１３を備える構成となっている。光源１１は、ＬＥＤ、ＥＬ、電球などから成る。
【００２９】
ここでは、光源１１として点光源を用いるものとする。但し、光源１１としては、点光源に限られるものではなく、平行光を発する面光源を用いることも可能である。液晶レンズ１２は、２つの透明基板と、２つの透明基板間に封入された液晶材料から成る液晶層とを有し、液晶層間に印加する電圧に応じて拡散具合などのレンズ性能が可変な構成となっている。
【００３０】
具体的には、図１の（Ｂ）に示すように、液晶レンズ１２は、透明基板である例えば２つのガラス基板１２１，１２２と、これらガラス基板１２１，１２２間に液晶材料が封止されて成る液晶層１２３とを有している。２つのガラス基板１２１，１２２は、無反射コーティングされている。液晶層１２３は、例えば、ホモジニアス分子配列のネマティック液晶から成る。
【００３１】
２つのガラス基板１２１，１２２の内面には、例えば、スズを添加した酸化インジウムのＩＴＯ膜といった金属酸化膜の透明電極が形成されている。具体的には、２つのガラス基板１２１，１２２の一方の内面には、電気的な接地面を形成するための透明電極１２４がガラス基板全面に亘って形成されている。また、２つのガラス基板１２１，１２２の他方の内面には、液晶層１２３に対して必要な電界分布を与えるための帯状の透明電極１２５が例えば環状に形成されている。
【００３２】
上記の構成の液晶レンズ１２において、液晶層１２３を挟む上下の透明電極１２４，１２５間に電圧を印加すると、複屈折率（即ち、液晶分子の長軸と短軸の屈折率差）を持つネマティック液晶が電場に沿って傾く。つまり、液晶分子（長軸の向き）と平行な方向の直線偏光をもった光にとって、液晶層１２３は電圧の分布に応じて局所的に異なった屈折率の分布をもった媒質と等価となる。従って、液晶層１２３を通過した光の波面には、液晶の印加電圧の面内分布に応じた空間的な波面変調、あるいは、位相変調が加わることになる。
【００３３】
液晶レンズ１２において、光学位相差は、液晶の配向によって決まる。また、液晶層１２３に対する電圧の印加の仕方を変えると光学位相差分布が変わる。従って、液晶レンズ１２は、液晶層１２３に対して印加する電圧によって液晶レンズ１２の焦点距離や光の角度（方向）を電気的に制御できる光学素子である。
【００３４】
反射体（または、反射板）１３は、その反射面が例えば平面鏡となっており、当該反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して好ましくは平行になるように配置されている。ここで、「平行」とは、反射体の反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して厳密に平行である場合の他、実質的に平行である場合も含む。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００３５】
尚、本例では、反射体１３の反射面を平面鏡としているが、凹面鏡や凸面鏡とすることも可能である。反射体１３の反射面は、偏光解消を起こすような素材や粗さで形成されている、即ち、偏光解消を起こすように表面処理が施されている。
【００３６】
上記の構成の実施例１に係る照明装置１０Aにおいて、光源１１から発せられた光は、当該光が液晶レンズ１２を通過する往路と、反射体１３で反射された光が液晶レンズ１２を通過する復路の、計２回液晶レンズ１２を通過することになる。このように、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２を複数回通過したのち照明光として出射されることで、照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。また、光源、光学素子、及び、反射体から成る簡単な構成であるため、低コストにて本照明装置を提供できる。
【００３７】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例１に係る照明装置１０Aにおける光の振る舞いについて、図２を用いて説明する。図２において、（Ａ）は液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示し、（Ｂ）は液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００３８】
ここで、「液晶レンズ１２がＯＦＦ」とは、液晶層１２３に対して電圧を印加しない状態を言う。以下の実施例においても同様とする。「液晶レンズ１２がＯＮ」とは、液晶層１２３に対して電圧を印加する状態を言う。以下の実施例においても同様とする。
【００３９】
液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときは、図２の（Ａ）に示すように、光源１１から発せられた光は偏光依存性を持つ液晶レンズ１２を通過（透過）し、しかる後、反射体１３の反射面で反射される。ここで、反射体１３の反射面は、偏光解消を起こすように表面処理が施されている。従って、反射体１３の反射面で反射された光は偏光解消された状態で再度液晶レンズ１２を通過（透過）し、照明光として出射される。
【００４０】
液晶レンズ１２がＯＮ状態のときは、図２の（Ｂ）に示すように、光源１１から発せられた光は、偏光依存性を持つ液晶レンズ１２を通過する際に、当該液晶レンズ１２による拡散の作用によって拡散光となる。この拡散光は、反射体１３の反射面で偏光解消されて反射され、再度液晶レンズ１２を通過する。このとき、液晶レンズ１２による拡散の作用によって更に拡散された拡散光となり、照明光として出射される。そして、液晶レンズ１２の液晶層１２３に印加する電圧の制御により、照明光（拡散光）の拡散具合を変化させることができる。
【００４１】
上記の構成の反射型の実施例１に係る照明装置１０Aによれば、光源１１から発せられた光が照明光として出射される過程で、液晶レンズ１２を２回通るため、従来技術に係る透過型の照明装置に比べて拡散性能が高い。但し、液晶レンズ１２が偏光依存性を持つために拡散効率は低下する。
【００４２】
［実施例２］
図３は、実施例２に係る照明装置の構成を示す断面図である。図３において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。図３の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成については、図１の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成と同じであるため、ここではその説明は省略する。
【００４３】
図３の（Ａ）において、実施例２に係る照明装置１０Bは、光源１１、偏光依存性を持つ光学素子である液晶レンズ１２、反射体１３、及び、位相差板であるλ／４板１４を備える構成となっている。本例では、液晶レンズ１２は、横方向偏光のみ拡散するレンズ特性を有するものとする。λ／４板１４は、直交する偏光成分の間にπ／２（＝９０度）の位相差を生じさせる作用を為す。
【００４４】
λ／４板１４は、液晶レンズ１２と反射体１３との間に、その素子面が液晶レンズ１２の素子面及び反射体１３の反射面に対して平行になるように配されている。ここでは、「平行」とは、λ／４板１４の素子面が液晶レンズ１２の素子面及び反射体１３の反射面に対して厳密に平行である場合の他、実質的に平行である場合も含む。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００４５】
このλ／４板１４として、所定の帯域、例えば、４００ｎｍ程度〜７００ｎｍ程度の帯域の広帯域の位相差板を用いるのが好ましい。このような広帯域のλ／４板を用いることで、どのような波長に対しても一定の位相差を与えることができるため、波長依存性を減らすことができる。
【００４６】
上記の構成の実施例２に係る照明装置１０Bにおいて、光源１１から発せられた光が、液晶レンズ１２を２回通過する点については実施例１の場合と同じである。そして、本実施例２に係る照明装置１０Bでは、液晶レンズ１２と反射体１３との間にλ／４板１４を配したことで、光源１１から発せられた光の全てを液晶レンズ１２によって拡散させることができるため、実施例１に係る照明装置１０Aの場合よりも照明光の拡散性能及び拡散効率を上げることができる。
【００４７】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例２に係る照明装置１０Bにおける光の振る舞いについて、図４を用いて説明する。図４において、（Ａ）は液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示し、（Ｂ）は液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００４８】
液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときは、図４の（Ａ）に示すように、光源１１から発せられた光は液晶レンズ１２及びλ／４板１４を通過（透過）し、しかる後、反射体１３の反射面で反射される。ここで、反射体１３の反射面は、実施例１の場合と異なり、偏光解消を起こすような表面処理は施されていない。従って、反射体１３の反射面で反射された光は偏光を保持した状態でλ／４板１４に入射し、再度液晶レンズ１２を通過して照明光として出射される。これにより、照明光は、光源１１の指向性をもった光となる。
【００４９】
次に、液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いについて、図４の（Ｂ）を用いて説明する。尚、先述したように、液晶レンズ１２は、横方向偏光のみ拡散するものとする。図４の（Ｂ）において、光源１１から液晶レンズ１２及びλ／４板１４を通過して反射体１３の反射面に至る往路の偏光状態については黒塗りの矢印が付いた実線で示し、反射体１３の反射面で反射され、液晶レンズ１２及びλ／４板１４を再度通過する復路の偏光状態については黒塗りの矢印が付いた破線で示している。ここで、「黒塗りの矢印」とは、線の端に黒塗りの三角形が付いた矢印を言う。
【００５０】
光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２に入射すると、液晶レンズ１２は、横方向偏光については拡散させ、縦方向偏光については拡散させない。すなわち、横方向偏光は液晶レンズ１２を通過する際に拡散され、縦方向偏光は液晶レンズ１２を通過する際に拡散されない。
【００５１】
液晶レンズ１２で拡散された横方向偏光は、λ／４板１４を通過することで、当該λ／４板１４の作用によって左円偏光になる。λ／４板１４を通過後の左円偏光は、反射体１３の反射面で反射されることによって右円偏光になり、再度λ／４板１４を通過することによって縦偏光になる。そして、この縦偏光は、液晶レンズ１２を通過する際に拡散されずに縦偏光のまま照明光の一部として出射される。
【００５２】
一方、液晶レンズ１２で拡散されずにそのまま通過した縦方向偏光は、λ／４板１４を通過することで、当該λ／４板１４の作用によって右円偏光になる。λ／４板１４を通過後の右円偏光は、反射体１３の反射面で反射されることによって左円偏光になり、再度λ／４板１４を通過することによって横偏光になる。そして、この横偏光は、液晶レンズ１２を通過する際に拡散され、拡散光となって照明光の一部として出射される。
【００５３】
上述したことから明らかなように、実施例２に係る照明装置１０Bによれば、液晶レンズ１２と反射体１３の反射面との間にλ／４板１４が配されていることで、光源１１から発せられる光の全てについて液晶レンズ１２で拡散させることができる。具体的には、光源１３から発せられた横方向偏光については往路で、光源１３から発せられた縦方向偏光については復路でそれぞれ拡散させることができる。従って、照明光の拡散性能及び拡散効率の向上を図ることができる。
【００５４】
［実施例３］
図５は、実施例３に係る照明装置の構成を示す断面図である。図５において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。図５の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成については、図１の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成と同じであるため、ここではその説明は省略する。
【００５５】
実施例３に係る照明装置１０Cは、光源１１、液晶レンズ１２、反射体１３、及び、λ／４板１４を基本的な構成要素とする点で実施例２に係る照明装置１０Bと同じである。すなわち、液晶レンズ１２として、横方向偏光のみ拡散するレンズ特性のものが用いられているものとする。そして、実施例３に係る照明装置１０Cは、基本的な構成要素である光源１１、液晶レンズ１２、反射体１３、及び、λ／４板１４をパッケージ１５内に収納し、１パッケージ化した構成を採っている。
【００５６】
光源１１の指向性の種類は問わない。点光源から発せられる拡散光であってもよいし、あるいは又、面光源から発せられる平行光であってもよい。本例では、反射体１３の反射面を平面鏡としているが、これに限られるものではない。反射体１３の反射面は、凹面鏡であってもよいし、あるいは又、凸面鏡であってもよい。
【００５７】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例３に係る照明装置１０Cにおける光の振る舞いについて、図６を用いて説明する。図６において、（Ａ）は液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示し、（Ｂ）は液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００５８】
尚、実施例３に係る照明装置１０Cは、基本的な構成要素が実施例２に係る照明装置１０Bと同じであることから、液晶レンズ１２のＯＦＦ時、ＯＮ時の光の振る舞いについても、基本的に、実施例２に係る照明装置１０Bと同じである。
【００５９】
すなわち、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときは、図６の（Ａ）に示すように、光源１１から発せられた光は液晶レンズ１２及びλ／４板１４を通過（透過）し、しかる後、反射体１３の反射面で反射される。この反射の際には偏光解消が行われないため、反射光は偏光を保持した状態でλ／４板１４に入射し、再度液晶レンズ１２を通過して照明光として出射される。
【００６０】
液晶レンズ１２がＯＮ状態のときは、実施例２に係る照明装置１０Bの場合と同様に、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２に入射すると、液晶レンズ１２は、横方向偏光については拡散させ、縦方向偏光については拡散させない。液晶レンズ１２で拡散された横方向偏光は、λ／４板１４を通過することによって左円偏光になり、しかる後、反射体１３で反射されることによって右円偏光になる。そして、右円偏光は、このλ／４板１４を通過することによって縦偏光になり、液晶レンズ１２で拡散されずに照明光の一部として出射される。
【００６１】
一方、液晶レンズ１２で拡散されずにそのまま通過した縦方向偏光は、λ／４板１４を通過することによって右円偏光になり、しかる後、反射体１３で反射されることによって左円偏光になる。そして、この左円偏光は、λ／４板１４を通過することによって横偏光になり、液晶レンズ１２を通過する際に拡散され、拡散光となって照明光の一部として出射される。
【００６２】
実施例３に係る照明装置１０Cによれば、構成要素をパッケージ１５内に収納し、１パッケージ化したことで、装置本体のコンパクト化を図ることができると共に、取扱いが簡便になる。また、液晶レンズ１２のＯＮ／ＯＦＦ時の光の振る舞いから明らかなように、液晶レンズ１２のＯＮ／ＯＦＦにより、指向性が高い／低いといった照明光の指向性の切り替えの制御が可能になる。この点については、実施例２に係る照明装置１０Bでも同様のことが言える。
【００６３】
［実施例４］
図７は、実施例４に係る照明装置の構成を示す断面図である。図７において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。図７の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成については、図１の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成と同じであるため、ここではその説明は省略する。
【００６４】
実施例４に係る照明装置１０Dは、光源１１、液晶レンズ１２、及び、反射体１３を基本的な構成要素とする点で実施例１に係る照明装置１０Aと同じである。実施例１に係る照明装置１０Aと異なるのは、光源１１として平行光を発する面光源を用いる点と、反射体を２個、即ち、第１の反射体１３A及び第２の反射体１３Bを有する点である。
【００６５】
第１の反射体１３A及び第２の反射体１３Bの各反射面は平面鏡となっている。但し、平面鏡に限られるものではなく、凹面鏡であってもよいし、あるいは又、凸面鏡であってもよい。第１の反射体１３A及び第２の反射体１３Bの各反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して平行であるか否かは問わない。
【００６６】
但し、出射光（照明光）の光軸方向を、光源１１から発せられる光の光軸方向に合わせるといった観点からすれば、第１，第２の反射体１３A，１３Bの各反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して平行であるのが好ましい。ここで、「平行」とは、第１、第２の反射体１３A，１３Bの各反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して厳密に平行である場合の他、実質的に平行である場合も含む。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００６７】
第１，第２の反射体１３A，１３Bの各反射面は、偏光解消を起こすような素材や粗さで形成されている、即ち、偏光解消を起こすように表面処理が施されている。そして、第１の反射体１３Aは、光源１１から発せられ、液晶レンズ１２を通過（透過）した光を液晶レンズ１２の方向に向けて反射する作用を為す。第２の反射体１３Bは、第１の反射体１３Aで反射され、液晶レンズ１２を通過（透過）した光を液晶レンズ１２の方向に向けて反射する作用を為す。
【００６８】
照明装置１０Dの基本的な構成要素、即ち、光源１１、液晶レンズ１２、及び、第１，第２の反射体１３A，１３Bは、実施例３の場合と同様に、パッケージ１５内に収納されて１パッケージ化されている。パッケージ１５内は単なる空間であってもよいし、パッケージ１５内に例えば樹脂を充填してもよい。パッケージ１５内に樹脂を充填することで、界面、即ち、構成要素との境界面の反射を抑えることができる利点がある。
【００６９】
また、パッケージ１５の開口面に対して傾斜角を持って入射する光を、界面（開口面）での屈折率の差によって拡散させるといった観点からすれば、パッケージ１５内に例えば樹脂を充填するのが好ましい。本例では、パッケージ１５内に例えば樹脂を充填するものとする。
【００７０】
上記の構成の実施例４に係る照明装置１０Dにおいて、光源１１から発せられた光は、液晶レンズ１２を通過（透過）した後、１の反射体１３Aで反射されて再度液晶レンズ１２を通過する。この液晶レンズ１２を通過した光は第２の反射体１３Bで反射されて更に液晶レンズ１２を通過する。これにより、光源１１から発せられた光は、照明光として出射される過程（光路中）で、液晶レンズ１２を複数回通過する。
【００７１】
具体的には、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２を通過する１回目と、１回目の光が第１の反射体１３Aで反射されて液晶レンズ１２を通過する２回目と、２回目の光が第２の反射体１３Bで反射されて液晶レンズ１２を通過する３回目の、計３回液晶レンズ１２を通過する。本例では、反射体の数を２つとしたが、反射体の数を更に増やすことで、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２を通過する回数を更に増やすことができる。
【００７２】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例４に係る照明装置１０Dにおける光の振る舞いについて説明する。
【００７３】
液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いについては、図７に一点鎖線で示す通りである。すなわち、面光源である光源１１から発せられた平行光は、平行状態を保ったまま液晶レンズ１２を通過（透過）し、更に、平行状態を保ったまま第１の反射体１３Aで液晶レンズ１２の方向に反射される。
【００７４】
第１の反射体１３Aで反射された平行光は、平行状態を保ったまま液晶レンズ１２を通過し、更に、平行状態を保ったまま第２の反射体１３Bで液晶レンズ１２の方向に反射される。第２の反射体１３Bで反射された平行光は、液晶レンズ１２を通過した後、パッケージ１５の開口面（界面）に対して垂直に入射し、光源１から発せられた平行光の光軸方向と同じ光軸方向の平行光で照明光として外部に出射される。
【００７５】
液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いについては、図８を用いて説明する。図８においも、図７と同様に、光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００７６】
光源１１から発せられた平行光は、液晶レンズ１２を通過する際に拡散される。この拡散光は、第１の反射体１３Aで液晶レンズ１２の方向に反射され、液晶レンズ１２を通過する際に再度拡散される。この拡散光は、第２の反射体１３Bで液晶レンズ１２の方向に反射され、液晶レンズ１２を通過する際に更に拡散され、しかる後、パッケージ１５の開口面（界面）で拡散されて照明光として外部に出射される。
【００７７】
上記の構成の実施例４に係る照明装置１０Dによれば、光源１１から発せられた光が照明光として出射されるまでの過程（光路中）で液晶レンズ１２、即ち、拡散層を複数回通過（透過）するため、照明光の拡散性能及び拡散効率の向上を図ることができる。また、上述した光の振る舞いの説明から明らかなように、液晶レンズ１２のＯＦＦ時は平行光が照明光となり、液晶レンズ１２のＯＮ時は拡散光が照明光となるため、液晶レンズ１２のＯＮ／ＯＦＦにより、照明光の広がりが広い／狭いといった照明光の広がりの切り替えの制御が可能になる。
【００７８】
尚、上記の各実施例では、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子として、液晶レンズを用いる場合を例に挙げて説明した、液体レンズを用いる構成を採ることも可能である。
【００７９】
尚、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備えており、
光源から発せられた光は、光学素子を複数回通過したのち照明光として出射される照明装置。
（２）反射体は、光学素子の一方の素子面側に設けられた第１の反射体と、光学素子の他方の素子面側に設けられた第２の反射体との少なくとも２つの反射体から成る前記（１）に記載の照明装置。
（３）第１の反射体の反射面と第２の反射体の反射面とは平行な平面である前記（２）に記載の照明装置。
（４）反射体の反射面は、偏光解消を起こすように表面処理されている前記（１）に記載の照明装置。
（５）光学素子と反射体の反射面との間に配された位相差板を有する前記（１）に記載の照明装置。
（６）位相差板は、λ／４板（λは波長）である前記（５）に記載の照明装置。
（７）λ／４板は、所定の帯域の波長に対して一定の位相差を与える広帯域の位相差板である前記（６）に記載の照明装置。
（８）光源、光学素子、及び、反射体は、１つのパッケージに収納されている前記（１）から前記（４）のいずれかに記載の照明装置。
（９）位相差板は、光源、光学素子、及び、反射体と共に１つのパッケージに収納されている前記（５）から前記（７）のいずれかに記載の照明装置。
（１０）光学素子は、偏光依存性を持つ前記（１）から前記（９）のいずれかに記載の照明装置。
（１１）光学素子は、液晶レンズである前記（１０）に記載の照明装置。
（１２）液晶レンズは、２つの透明基板と、２つの透明基板間に封入された液晶材料から成る液晶層とを有し、液晶層間に印加する電圧に応じてレンズ性能が可変である前記（１１）に記載の照明装置。
（１３）光学素子は、液体レンズである前記（１）から前記（９）のいずれかに記載の照明装置。
（１４）光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備える照明装置の駆動に当たって、
光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する照明装置の駆動方法。
【符号の説明】
【００８０】
１０A，１０B，１０C，１０D・・・照明装置、１１・・・光源、１２・・・液晶レンズ、１３・・・反射体、１３A・・・第１の反射体、１３B・・・第２の反射体、１４・・・λ／４板、１５・・・パッケージ
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明装置及び照明装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の一種として、液晶レンズを用い、当該液晶レンズの電極膜に印加する電圧によって、発光源から出射する光の経路を電気的に制御し得る機能を有する発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３１７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の従来技術では、液晶レンズがある一方向の偏光にしかレンズとして作用しないためにレンズ効率が悪いことから、液晶レンズの上に更にレンズを重ねることで、レンズ効率の改善を図っている。しかし、レンズの数が増えることによってコスト高になってしまう。また、光源から発せられた光がレンズをそのまま透過して照明光となる透過型の照明装置であるため、照明光の拡散または散乱の性能が低い。
【０００５】
そこで、本開示は、低コストにて照明光の拡散または散乱の性能を高めることが可能な照明装置及び照明装置の駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための、本開示の照明装置は、
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備えており、
光源から発せられた光は、光学素子を複数回通過したのち照明光として出射される照明装置である。
【０００７】
あるいは又、上記の目的を達成するための、本開示の照明装置の駆動方法は、
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備える照明装置の駆動に当たって、
光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する照明装置の駆動方法である。
【０００８】
上記の構成の照明装置、あるいは又、照明装置の駆動方法において、光学素子を通過した光を反射する反射体を備えることで、当該照明装置は反射型の照明装置となる。反射体は、光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する。これにより、光源から発せられた光は、当該光が光学素子を通過する往路と、反射体で反射された光が光学素子を通過する復路の少なくとも２回、即ち、複数回光学素子を通過することになる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の照明装置、あるいは又、本開示の照明装置の駆動方法によれば、反射型の照明装置であることで、光源から発せられた光が光学素子を複数回通過するため、透過型の照明装置に比べて、低コストにて照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図２】液晶レンズがＯＦＦ状態のとき（Ａ）と液晶レンズがＯＮ状態のとき（Ｂ）の、実施例１に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【図３】実施例２に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図４】液晶レンズがＯＦＦ状態のとき（Ａ）と液晶レンズがＯＮ状態のとき（Ｂ）の、実施例２に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【図５】実施例３に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図６】液晶レンズがＯＦＦ状態のとき（Ａ）と液晶レンズがＯＮ状態のとき（Ｂ）の、実施例３に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【図７】実施例４に係る照明装置の構成を示す断面図である。
【図８】液晶レンズがＯＮ状態のときの、実施例４に係る照明装置における光の振る舞いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本開示について説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は、以下の順序で行う。
１．本開示の照明装置及び照明装置の駆動方法、全般に関する説明
２．実施例１
３．実施例２
４．実施例３
５．実施例４
【００１２】
［本開示の照明装置及び照明装置の駆動方法、全般に関する説明］
本開示の照明装置は、光源、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、を備えており、光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する。すなわち、本開示の照明装置は、光学素子を通過した光を反射する反射体を備えることで、反射型の照明装置の構成となっている。
【００１３】
光源として用いる発光素子については特に限定するものではない。発光素子（即ち、光源）としては、ＬＥＤ（発光ダイオード）、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）、電球などの周知の光源を用いることができる。光源の指向性については問わない。光源は、点光源であってもよいし、面光源であってもよい。
【００１４】
入射光を拡散または散乱させる光学素子は特に限定するものではない。この光学素子として、偏光依存性を持つ光学素子を用いるのが好ましい。偏光依存性を持つ光学素子としては、液晶レンズや散乱型液晶素子などを例示することができる。液晶レンズは、液晶に電圧を印加すると、その印加電圧に応じて見かけ上の液晶の透過率が変化するのを利用したレンズの一種である。散乱型液晶素子は、光の散乱状態、非散乱状態（透過状態）でスイッチングを行う素子である。
【００１５】
散乱型液晶素子には、高分子分散型液晶素子（Polymer Dispersed Liquid Crystal：ＰＤＬＣ）や、動的散乱型（Dynamic Scattering Mode：ＤＳＭ）液晶素子などがある。高分子分散型液晶素子は、光の透過を散乱強度によって制御する素子である。動的散乱型液晶素子は、液晶分子の乱流などによる光散乱を用いて表示の明／暗の状態を制御する素子である。
【００１６】
反射体は特に限定するものではない。反射体として、周知の反射板（ミラー）などを用いることができる。反射体（または、反射板）の反射面（即ち、鏡面）の形状は特に問わない。反射体の反射面は、平面鏡であってもよいし、凹面鏡であってもよいし、あるいは又、凸面鏡であってもよい。
【００１７】
反射体の反射面（鏡面）は、偏光解消を起こすように表面処理が施されているのが好ましい。具体的には、偏光解消を起こすような素材や粗さで形成されるのが望ましい。ここで、「偏光解消」とは、特定の偏光しか持たない状態を、様々な偏光が混在する状態に変換することによって偏光を解消することを言う。
【００１８】
反射体の個数は特に限定するものではない。すなわち、１個に限られるものではなく、複数であってもよい。反射体が１個の場合は、光源から発せられた光は、当該光が光学素子を通過する往路と、反射体で反射された光が光学素子を通過する復路の、計２回光学素子を通過することになる。
【００１９】
反射体が複数の場合としては、当該反射体が、光学素子の一方の素子面側に設けられた第１の反射体と、光学素子の他方の素子面側に設けられた第２の反射体との２個から成る構成を例示することができる。このとき、照明光（出射光）の光軸方向を光源から発せられる光の光軸方向に合わせるといった観点からすると、第１の反射体の反射面と第２の反射体の反射面とは平行な平面であることが望ましい。
【００２０】
反射体が２個の場合は、光源から発せられた光は、当該光が光学素子を通過する１回目と、１回目の光が第１の反射体で反射されて光学素子を通過する２回目と、２回目の光が第２の反射体で反射されて光学素子を通過する３回目の、計３回光学素子を通過することになる。反射体の数を更に増やすことで、光源から発せられた光が光学素子を通過する回数を更に増やすことができる。
【００２１】
光学素子と反射体の反射面との間には、位相差板を配置するのが好ましい。位相差板を配置する場合は、反射体の反射面については、偏光解消を起こすような表面処理は施さないこととする。位相差板として、λ／４板（λは波長）を用いるのが好ましい。λ／４板は、直交する偏光成分の間にπ／２（＝９０度）の位相差を生じさせる複屈折素子（位相板）である。
【００２２】
λ／４板としては、所定の帯域（広帯域）の波長に対して一定の位相差を与える、換言すれば、どのような波長に対しても一定の位相差を与える広帯域の位相差板が望ましい。広帯域のλ／４板を用いることで、波長依存性を減らすことができる。
【００２３】
照明装置の装置本体のコンパクト化や取扱いの簡便化を図るといった観点からすると、光源、光学素子、及び、反射体をパッケージに収納して１パッケージ化を図るのが好ましい。位相差板を用いる場合には、当該位相差板についても光源、光学素子、及び、反射体
と共に同じパッケージに収納して１パッケージ化を図るのが好ましい。
【００２４】
上記の構成の照明装置、あるいは又、照明装置の駆動方法によれば、当該照明装置が反射型であることで、光源から発せられた光が光学素子を複数回通過したのち照明光として出射されることになるため、透過型に比べて照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。また、光源、光学素子、及び、反射体から成る簡単な構成であるため、低コストにて本照明装置を提供できる。
【００２５】
本開示の照明装置は、一般的な照明装置としての他、監視カメラ用の照明装置（光源装置）や、フラッシュ等のカメラ用の照明装置などとして用いることができる。但し、これらの用途に限られるものではない。例えば、自動車用の照明装置などとして用いることもできる。
【００２６】
以下に、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子として、例えば、液晶レンズを用いる実施形態に係る照明装置の具体的な実施例について説明する。
【００２７】
［実施例１］
図１は、実施例１に係る照明装置の構成を示す断面図である。図１において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。
【００２８】
図１の（Ａ）において、実施例１に係る照明装置１０Aは、光源１１、偏光依存性を持つ光学素子である液晶レンズ１２、及び、反射体１３を備える構成となっている。光源１１は、ＬＥＤ、ＥＬ、電球などから成る。
【００２９】
ここでは、光源１１として点光源を用いるものとする。但し、光源１１としては、点光源に限られるものではなく、平行光を発する面光源を用いることも可能である。液晶レンズ１２は、２つの透明基板と、２つの透明基板間に封入された液晶材料から成る液晶層とを有し、液晶層間に印加する電圧に応じて拡散具合などのレンズ性能が可変な構成となっている。
【００３０】
具体的には、図１の（Ｂ）に示すように、液晶レンズ１２は、透明基板である例えば２つのガラス基板１２１，１２２と、これらガラス基板１２１，１２２間に液晶材料が封止されて成る液晶層１２３とを有している。２つのガラス基板１２１，１２２は、無反射コーティングされている。液晶層１２３は、例えば、ホモジニアス分子配列のネマティック液晶から成る。
【００３１】
２つのガラス基板１２１，１２２の内面には、例えば、スズを添加した酸化インジウムのＩＴＯ膜といった金属酸化膜の透明電極が形成されている。具体的には、２つのガラス基板１２１，１２２の一方の内面には、電気的な接地面を形成するための透明電極１２４がガラス基板全面に亘って形成されている。また、２つのガラス基板１２１，１２２の他方の内面には、液晶層１２３に対して必要な電界分布を与えるための帯状の透明電極１２５が例えば環状に形成されている。
【００３２】
上記の構成の液晶レンズ１２において、液晶層１２３を挟む上下の透明電極１２４，１２５間に電圧を印加すると、複屈折率（即ち、液晶分子の長軸と短軸の屈折率差）を持つネマティック液晶が電場に沿って傾く。つまり、液晶分子（長軸の向き）と平行な方向の直線偏光をもった光にとって、液晶層１２３は電圧の分布に応じて局所的に異なった屈折率の分布をもった媒質と等価となる。従って、液晶層１２３を通過した光の波面には、液晶の印加電圧の面内分布に応じた空間的な波面変調、あるいは、位相変調が加わることになる。
【００３３】
液晶レンズ１２において、光学位相差は、液晶の配向によって決まる。また、液晶層１２３に対する電圧の印加の仕方を変えると光学位相差分布が変わる。従って、液晶レンズ１２は、液晶層１２３に対して印加する電圧によって液晶レンズ１２の焦点距離や光の角度（方向）を電気的に制御できる光学素子である。
【００３４】
反射体（または、反射板）１３は、その反射面が例えば平面鏡となっており、当該反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して好ましくは平行になるように配置されている。ここで、「平行」とは、反射体の反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して厳密に平行である場合の他、実質的に平行である場合も含む。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００３５】
尚、本例では、反射体１３の反射面を平面鏡としているが、凹面鏡や凸面鏡とすることも可能である。反射体１３の反射面は、偏光解消を起こすような素材や粗さで形成されている、即ち、偏光解消を起こすように表面処理が施されている。
【００３６】
上記の構成の実施例１に係る照明装置１０Aにおいて、光源１１から発せられた光は、当該光が液晶レンズ１２を通過する往路と、反射体１３で反射された光が液晶レンズ１２を通過する復路の、計２回液晶レンズ１２を通過することになる。このように、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２を複数回通過したのち照明光として出射されることで、照明光の拡散または散乱の性能を高めることができる。また、光源、光学素子、及び、反射体から成る簡単な構成であるため、低コストにて本照明装置を提供できる。
【００３７】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例１に係る照明装置１０Aにおける光の振る舞いについて、図２を用いて説明する。図２において、（Ａ）は液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示し、（Ｂ）は液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００３８】
ここで、「液晶レンズ１２がＯＦＦ」とは、液晶層１２３に対して電圧を印加しない状態を言う。以下の実施例においても同様とする。「液晶レンズ１２がＯＮ」とは、液晶層１２３に対して電圧を印加する状態を言う。以下の実施例においても同様とする。
【００３９】
液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときは、図２の（Ａ）に示すように、光源１１から発せられた光は偏光依存性を持つ液晶レンズ１２を通過（透過）し、しかる後、反射体１３の反射面で反射される。ここで、反射体１３の反射面は、偏光解消を起こすように表面処理が施されている。従って、反射体１３の反射面で反射された光は偏光解消された状態で再度液晶レンズ１２を通過（透過）し、照明光として出射される。
【００４０】
液晶レンズ１２がＯＮ状態のときは、図２の（Ｂ）に示すように、光源１１から発せられた光は、偏光依存性を持つ液晶レンズ１２を通過する際に、当該液晶レンズ１２による拡散の作用によって拡散光となる。この拡散光は、反射体１３の反射面で偏光解消されて反射され、再度液晶レンズ１２を通過する。このとき、液晶レンズ１２による拡散の作用によって更に拡散された拡散光となり、照明光として出射される。そして、液晶レンズ１２の液晶層１２３に印加する電圧の制御により、照明光（拡散光）の拡散具合を変化させることができる。
【００４１】
上記の構成の反射型の実施例１に係る照明装置１０Aによれば、光源１１から発せられた光が照明光として出射される過程で、液晶レンズ１２を２回通るため、従来技術に係る透過型の照明装置に比べて拡散性能が高い。但し、液晶レンズ１２が偏光依存性を持つために拡散効率は低下する。
【００４２】
［実施例２］
図３は、実施例２に係る照明装置の構成を示す断面図である。図３において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。図３の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成については、図１の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成と同じであるため、ここではその説明は省略する。
【００４３】
図３の（Ａ）において、実施例２に係る照明装置１０Bは、光源１１、偏光依存性を持つ光学素子である液晶レンズ１２、反射体１３、及び、位相差板であるλ／４板１４を備える構成となっている。本例では、液晶レンズ１２は、横方向偏光のみ拡散するレンズ特性を有するものとする。λ／４板１４は、直交する偏光成分の間にπ／２（＝９０度）の位相差を生じさせる作用を為す。
【００４４】
λ／４板１４は、液晶レンズ１２と反射体１３との間に、その素子面が液晶レンズ１２の素子面及び反射体１３の反射面に対して平行になるように配されている。ここでは、「平行」とは、λ／４板１４の素子面が液晶レンズ１２の素子面及び反射体１３の反射面に対して厳密に平行である場合の他、実質的に平行である場合も含む。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００４５】
このλ／４板１４として、所定の帯域、例えば、４００ｎｍ程度〜７００ｎｍ程度の帯域の広帯域の位相差板を用いるのが好ましい。このような広帯域のλ／４板を用いることで、どのような波長に対しても一定の位相差を与えることができるため、波長依存性を減らすことができる。
【００４６】
上記の構成の実施例２に係る照明装置１０Bにおいて、光源１１から発せられた光が、液晶レンズ１２を２回通過する点については実施例１の場合と同じである。そして、本実施例２に係る照明装置１０Bでは、液晶レンズ１２と反射体１３との間にλ／４板１４を配したことで、光源１１から発せられた光の全てを液晶レンズ１２によって拡散させることができるため、実施例１に係る照明装置１０Aの場合よりも照明光の拡散性能及び拡散効率を上げることができる。
【００４７】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例２に係る照明装置１０Bにおける光の振る舞いについて、図４を用いて説明する。図４において、（Ａ）は液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示し、（Ｂ）は液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００４８】
液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときは、図４の（Ａ）に示すように、光源１１から発せられた光は液晶レンズ１２及びλ／４板１４を通過（透過）し、しかる後、反射体１３の反射面で反射される。ここで、反射体１３の反射面は、実施例１の場合と異なり、偏光解消を起こすような表面処理は施されていない。従って、反射体１３の反射面で反射された光は偏光を保持した状態でλ／４板１４に入射し、再度液晶レンズ１２を通過して照明光として出射される。これにより、照明光は、光源１１の指向性をもった光となる。
【００４９】
次に、液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いについて、図４の（Ｂ）を用いて説明する。尚、先述したように、液晶レンズ１２は、横方向偏光のみ拡散するものとする。図４の（Ｂ）において、光源１１から液晶レンズ１２及びλ／４板１４を通過して反射体１３の反射面に至る往路の偏光状態については黒塗りの矢印が付いた実線で示し、反射体１３の反射面で反射され、液晶レンズ１２及びλ／４板１４を再度通過する復路の偏光状態については黒塗りの矢印が付いた破線で示している。ここで、「黒塗りの矢印」とは、線の端に黒塗りの三角形が付いた矢印を言う。
【００５０】
光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２に入射すると、液晶レンズ１２は、横方向偏光については拡散させ、縦方向偏光については拡散させない。すなわち、横方向偏光は液晶レンズ１２を通過する際に拡散され、縦方向偏光は液晶レンズ１２を通過する際に拡散されない。
【００５１】
液晶レンズ１２で拡散された横方向偏光は、λ／４板１４を通過することで、当該λ／４板１４の作用によって左円偏光になる。λ／４板１４を通過後の左円偏光は、反射体１３の反射面で反射されることによって右円偏光になり、再度λ／４板１４を通過することによって縦偏光になる。そして、この縦偏光は、液晶レンズ１２を通過する際に拡散されずに縦偏光のまま照明光の一部として出射される。
【００５２】
一方、液晶レンズ１２で拡散されずにそのまま通過した縦方向偏光は、λ／４板１４を通過することで、当該λ／４板１４の作用によって右円偏光になる。λ／４板１４を通過後の右円偏光は、反射体１３の反射面で反射されることによって左円偏光になり、再度λ／４板１４を通過することによって横偏光になる。そして、この横偏光は、液晶レンズ１２を通過する際に拡散され、拡散光となって照明光の一部として出射される。
【００５３】
上述したことから明らかなように、実施例２に係る照明装置１０Bによれば、液晶レンズ１２と反射体１３の反射面との間にλ／４板１４が配されていることで、光源１１から発せられる光の全てについて液晶レンズ１２で拡散させることができる。具体的には、光源１３から発せられた横方向偏光については往路で、光源１３から発せられた縦方向偏光については復路でそれぞれ拡散させることができる。従って、照明光の拡散性能及び拡散効率の向上を図ることができる。
【００５４】
［実施例３］
図５は、実施例３に係る照明装置の構成を示す断面図である。図５において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。図５の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成については、図１の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成と同じであるため、ここではその説明は省略する。
【００５５】
実施例３に係る照明装置１０Cは、光源１１、液晶レンズ１２、反射体１３、及び、λ／４板１４を基本的な構成要素とする点で実施例２に係る照明装置１０Bと同じである。すなわち、液晶レンズ１２として、横方向偏光のみ拡散するレンズ特性のものが用いられているものとする。そして、実施例３に係る照明装置１０Cは、基本的な構成要素である光源１１、液晶レンズ１２、反射体１３、及び、λ／４板１４をパッケージ１５内に収納し、１パッケージ化した構成を採っている。
【００５６】
光源１１の指向性の種類は問わない。点光源から発せられる拡散光であってもよいし、あるいは又、面光源から発せられる平行光であってもよい。本例では、反射体１３の反射面を平面鏡としているが、これに限られるものではない。反射体１３の反射面は、凹面鏡であってもよいし、あるいは又、凸面鏡であってもよい。
【００５７】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例３に係る照明装置１０Cにおける光の振る舞いについて、図６を用いて説明する。図６において、（Ａ）は液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示し、（Ｂ）は液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００５８】
尚、実施例３に係る照明装置１０Cは、基本的な構成要素が実施例２に係る照明装置１０Bと同じであることから、液晶レンズ１２のＯＦＦ時、ＯＮ時の光の振る舞いについても、基本的に、実施例２に係る照明装置１０Bと同じである。
【００５９】
すなわち、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときは、図６の（Ａ）に示すように、光源１１から発せられた光は液晶レンズ１２及びλ／４板１４を通過（透過）し、しかる後、反射体１３の反射面で反射される。この反射の際には偏光解消が行われないため、反射光は偏光を保持した状態でλ／４板１４に入射し、再度液晶レンズ１２を通過して照明光として出射される。
【００６０】
液晶レンズ１２がＯＮ状態のときは、実施例２に係る照明装置１０Bの場合と同様に、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２に入射すると、液晶レンズ１２は、横方向偏光については拡散させ、縦方向偏光については拡散させない。液晶レンズ１２で拡散された横方向偏光は、λ／４板１４を通過することによって左円偏光になり、しかる後、反射体１３で反射されることによって右円偏光になる。そして、右円偏光は、このλ／４板１４を通過することによって縦偏光になり、液晶レンズ１２で拡散されずに照明光の一部として出射される。
【００６１】
一方、液晶レンズ１２で拡散されずにそのまま通過した縦方向偏光は、λ／４板１４を通過することによって右円偏光になり、しかる後、反射体１３で反射されることによって左円偏光になる。そして、この左円偏光は、λ／４板１４を通過することによって横偏光になり、液晶レンズ１２を通過する際に拡散され、拡散光となって照明光の一部として出射される。
【００６２】
実施例３に係る照明装置１０Cによれば、構成要素をパッケージ１５内に収納し、１パッケージ化したことで、装置本体のコンパクト化を図ることができると共に、取扱いが簡便になる。また、液晶レンズ１２のＯＮ／ＯＦＦ時の光の振る舞いから明らかなように、液晶レンズ１２のＯＮ／ＯＦＦにより、指向性が高い／低いといった照明光の指向性の切り替えの制御が可能になる。この点については、実施例２に係る照明装置１０Bでも同様のことが言える。
【００６３】
［実施例４］
図７は、実施例４に係る照明装置の構成を示す断面図である。図７において、（Ａ）は照明装置の断面図を、（Ｂ）は液晶レンズの断面図をそれぞれ示している。図７の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成については、図１の（Ｂ）に示す液晶レンズの構成と同じであるため、ここではその説明は省略する。
【００６４】
実施例４に係る照明装置１０Dは、光源１１、液晶レンズ１２、及び、反射体１３を基本的な構成要素とする点で実施例１に係る照明装置１０Aと同じである。実施例１に係る照明装置１０Aと異なるのは、光源１１として平行光を発する面光源を用いる点と、反射体を２個、即ち、第１の反射体１３A及び第２の反射体１３Bを有する点である。
【００６５】
第１の反射体１３A及び第２の反射体１３Bの各反射面は平面鏡となっている。但し、平面鏡に限られるものではなく、凹面鏡であってもよいし、あるいは又、凸面鏡であってもよい。第１の反射体１３A及び第２の反射体１３Bの各反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して平行であるか否かは問わない。
【００６６】
但し、出射光（照明光）の光軸方向を、光源１１から発せられる光の光軸方向に合わせるといった観点からすれば、第１，第２の反射体１３A，１３Bの各反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して平行であるのが好ましい。ここで、「平行」とは、第１、第２の反射体１３A，１３Bの各反射面が液晶レンズ１２の素子面に対して厳密に平行である場合の他、実質的に平行である場合も含む。設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
【００６７】
第１，第２の反射体１３A，１３Bの各反射面は、偏光解消を起こすような素材や粗さで形成されている、即ち、偏光解消を起こすように表面処理が施されている。そして、第１の反射体１３Aは、光源１１から発せられ、液晶レンズ１２を通過（透過）した光を液晶レンズ１２の方向に向けて反射する作用を為す。第２の反射体１３Bは、第１の反射体１３Aで反射され、液晶レンズ１２を通過（透過）した光を液晶レンズ１２の方向に向けて反射する作用を為す。
【００６８】
照明装置１０Dの基本的な構成要素、即ち、光源１１、液晶レンズ１２、及び、第１，第２の反射体１３A，１３Bは、実施例３の場合と同様に、パッケージ１５内に収納されて１パッケージ化されている。パッケージ１５内は単なる空間であってもよいし、パッケージ１５内に例えば樹脂を充填してもよい。パッケージ１５内に樹脂を充填することで、界面、即ち、構成要素との境界面の反射を抑えることができる利点がある。
【００６９】
また、パッケージ１５の開口面に対して傾斜角を持って入射する光を、界面（開口面）での屈折率の差によって拡散させるといった観点からすれば、パッケージ１５内に例えば樹脂を充填するのが好ましい。本例では、パッケージ１５内に例えば樹脂を充填するものとする。
【００７０】
上記の構成の実施例４に係る照明装置１０Dにおいて、光源１１から発せられた光は、液晶レンズ１２を通過（透過）した後、１の反射体１３Aで反射されて再度液晶レンズ１２を通過する。この液晶レンズ１２を通過した光は第２の反射体１３Bで反射されて更に液晶レンズ１２を通過する。これにより、光源１１から発せられた光は、照明光として出射される過程（光路中）で、液晶レンズ１２を複数回通過する。
【００７１】
具体的には、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２を通過する１回目と、１回目の光が第１の反射体１３Aで反射されて液晶レンズ１２を通過する２回目と、２回目の光が第２の反射体１３Bで反射されて液晶レンズ１２を通過する３回目の、計３回液晶レンズ１２を通過する。本例では、反射体の数を２つとしたが、反射体の数を更に増やすことで、光源１１から発せられた光が液晶レンズ１２を通過する回数を更に増やすことができる。
【００７２】
続いて、液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときと液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの、実施例４に係る照明装置１０Dにおける光の振る舞いについて説明する。
【００７３】
液晶レンズ１２がＯＦＦ状態のときの光の振る舞いについては、図７に一点鎖線で示す通りである。すなわち、面光源である光源１１から発せられた平行光は、平行状態を保ったまま液晶レンズ１２を通過（透過）し、更に、平行状態を保ったまま第１の反射体１３Aで液晶レンズ１２の方向に反射される。
【００７４】
第１の反射体１３Aで反射された平行光は、平行状態を保ったまま液晶レンズ１２を通過し、更に、平行状態を保ったまま第２の反射体１３Bで液晶レンズ１２の方向に反射される。第２の反射体１３Bで反射された平行光は、液晶レンズ１２を通過した後、パッケージ１５の開口面（界面）に対して垂直に入射し、光源１から発せられた平行光の光軸方向と同じ光軸方向の平行光で照明光として外部に出射される。
【００７５】
液晶レンズ１２がＯＮ状態のときの光の振る舞いについては、図８を用いて説明する。図８においも、図７と同様に、光の振る舞いを一点鎖線で示している。
【００７６】
光源１１から発せられた平行光は、液晶レンズ１２を通過する際に拡散される。この拡散光は、第１の反射体１３Aで液晶レンズ１２の方向に反射され、液晶レンズ１２を通過する際に再度拡散される。この拡散光は、第２の反射体１３Bで液晶レンズ１２の方向に反射され、液晶レンズ１２を通過する際に更に拡散され、しかる後、パッケージ１５の開口面（界面）で拡散されて照明光として外部に出射される。
【００７７】
上記の構成の実施例４に係る照明装置１０Dによれば、光源１１から発せられた光が照明光として出射されるまでの過程（光路中）で液晶レンズ１２、即ち、拡散層を複数回通過（透過）するため、照明光の拡散性能及び拡散効率の向上を図ることができる。また、上述した光の振る舞いの説明から明らかなように、液晶レンズ１２のＯＦＦ時は平行光が照明光となり、液晶レンズ１２のＯＮ時は拡散光が照明光となるため、液晶レンズ１２のＯＮ／ＯＦＦにより、照明光の広がりが広い／狭いといった照明光の広がりの切り替えの制御が可能になる。
【００７８】
尚、上記の各実施例では、光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子として、液晶レンズを用いる場合を例に挙げて説明した、液体レンズを用いる構成を採ることも可能である。
【００７９】
尚、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備えており、
光源から発せられた光は、光学素子を複数回通過したのち照明光として出射される照明装置。
（２）反射体は、光学素子の一方の素子面側に設けられた第１の反射体と、光学素子の他方の素子面側に設けられた第２の反射体との少なくとも２つの反射体から成る前記（１）に記載の照明装置。
（３）第１の反射体の反射面と第２の反射体の反射面とは平行な平面である前記（２）に記載の照明装置。
（４）反射体の反射面は、偏光解消を起こすように表面処理されている前記（１）に記載の照明装置。
（５）光学素子と反射体の反射面との間に配された位相差板を有する前記（１）に記載の照明装置。
（６）位相差板は、λ／４板（λは波長）である前記（５）に記載の照明装置。
（７）λ／４板は、所定の帯域の波長に対して一定の位相差を与える広帯域の位相差板である前記（６）に記載の照明装置。
（８）光源、光学素子、及び、反射体は、１つのパッケージに収納されている前記（１）から前記（４）のいずれかに記載の照明装置。
（９）位相差板は、光源、光学素子、及び、反射体と共に１つのパッケージに収納されている前記（５）から前記（７）のいずれかに記載の照明装置。
（１０）光学素子は、偏光依存性を持つ前記（１）から前記（９）のいずれかに記載の照明装置。
（１１）光学素子は、液晶レンズである前記（１０）に記載の照明装置。
（１２）液晶レンズは、２つの透明基板と、２つの透明基板間に封入された液晶材料から成る液晶層とを有し、液晶層間に印加する電圧に応じてレンズ性能が可変である前記（１１）に記載の照明装置。
（１３）光学素子は、液体レンズである前記（１）から前記（９）のいずれかに記載の照明装置。
（１４）光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備える照明装置の駆動に当たって、
光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する照明装置の駆動方法。
【符号の説明】
【００８０】
１０A，１０B，１０C，１０D・・・照明装置、１１・・・光源、１２・・・液晶レンズ、１３・・・反射体、１３A・・・第１の反射体、１３B・・・第２の反射体、１４・・・λ／４板、１５・・・パッケージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備えており、
光源から発せられた光は、光学素子を複数回通過したのち照明光として出射される照明装置。
【請求項２】
反射体は、光学素子の一方の素子面側に設けられた第１の反射体と、光学素子の他方の素子面側に設けられた第２の反射体との少なくとも２つの反射体から成る請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
第１の反射体の反射面と第２の反射体の反射面とは平行な平面である請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
反射体の反射面は、偏光解消を起こすように表面処理されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
光学素子と反射体の反射面との間に配された位相差板を有する請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
位相差板は、λ／４板（λは波長）である請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
λ／４板は、所定の帯域の波長に対して一定の位相差を与える広帯域の位相差板である請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
光源、光学素子、及び、反射体は、１つのパッケージに収納されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項９】
位相差板は、光源、光学素子、及び、反射体と共に１つのパッケージに収納されている請求項５に記載の照明装置。
【請求項１０】
光学素子は、偏光依存性を持つ請求項１に記載の照明装置。
【請求項１１】
光学素子は、液晶レンズである請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
液晶レンズは、２つの透明基板と、２つの透明基板間に封入された液晶材料から成る液晶層とを有し、液晶層間に印加する電圧に応じてレンズ性能が可変である請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
光学素子は、液体レンズである請求項１に記載の照明装置。
【請求項１４】
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備える照明装置の駆動に当たって、
光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する照明装置の駆動方法。
【請求項１】
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備えており、
光源から発せられた光は、光学素子を複数回通過したのち照明光として出射される照明装置。
【請求項２】
反射体は、光学素子の一方の素子面側に設けられた第１の反射体と、光学素子の他方の素子面側に設けられた第２の反射体との少なくとも２つの反射体から成る請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
第１の反射体の反射面と第２の反射体の反射面とは平行な平面である請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
反射体の反射面は、偏光解消を起こすように表面処理されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
光学素子と反射体の反射面との間に配された位相差板を有する請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
位相差板は、λ／４板（λは波長）である請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
λ／４板は、所定の帯域の波長に対して一定の位相差を与える広帯域の位相差板である請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
光源、光学素子、及び、反射体は、１つのパッケージに収納されている請求項１に記載の照明装置。
【請求項９】
位相差板は、光源、光学素子、及び、反射体と共に１つのパッケージに収納されている請求項５に記載の照明装置。
【請求項１０】
光学素子は、偏光依存性を持つ請求項１に記載の照明装置。
【請求項１１】
光学素子は、液晶レンズである請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
液晶レンズは、２つの透明基板と、２つの透明基板間に封入された液晶材料から成る液晶層とを有し、液晶層間に印加する電圧に応じてレンズ性能が可変である請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
光学素子は、液体レンズである請求項１に記載の照明装置。
【請求項１４】
光源、
光源から発せられた光を拡散または散乱させる光学素子、及び、
光学素子を通過した光を光学素子の方向に向けて反射する反射体、
を備える照明装置の駆動に当たって、
光源から発せられた光を、光学素子を複数回通過させたのち照明光として出射する照明装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７３８６２（Ｐ２０１３−７３８６２Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１３６５９（Ｐ２０１１−２１３６５９）
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（５９８１７２３９８）株式会社ジャパンディスプレイウェスト (90)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【出願人】（５９８１７２３９８）株式会社ジャパンディスプレイウェスト (90)
【Ｆターム（参考）】
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