CN110023140B - 照明装置 - Google Patents

Abstract

向路面、地面、底面、水面下、壁面等照明对象面上投影期望的投影图案，并且能够变更该投影图案的投影位置、投影朝向。来自发光部(111)的激光经由整形光学系统(112)被整形为平行光，并照射到记录有全息像的衍射光学元件(120)的入射面(P2)。由朝向规定方向(D)的箭头构成的投影图案(E)作为全息图再生像被投影到路面上的照明对象面(U)。光学元件驱动部(130)使衍射光学元件(120)在与平行入射光(L)的光轴(C)垂直的转动平面(P1)上绕转动轴(Rx)转动。通过该转动，相对照明对象面(U)的衍射光学元件(120)的几何学的位置关系发生变化，因此能够变更由路面上的箭头构成的投影图案(E)的朝向(D)。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置，特别是，涉及使来自光源的光通过衍射光学元件衍射而对规定的照明对象面进行照明的照明装置。

背景技术

最近，具有使用激光等高亮度光源在照明对象面上形成期望的投影图案的功能的照明装置被实用化。全息图等的衍射光学元件具有使入射光向期望的方向衍射而射出的功能，因此只要使来自光源的光通过衍射光学元件向期望的方向衍射就能够在照明对象面上形成期望的投影图案。

例如，在下述的专利文献1中公开了如下技术：将具有使从激光光源射出的光通过透过型全息图衍射的功能的照明装置搭载于汽车，在路面上形成由全息图再生像构成的期望的投影图案。如果使用该技术而预先向全息图记录文字等的信息，则能够在路面上作为投影图案而显示文字等再生像。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开2015-132707号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，专利文献1所公开的照明装置能够向路面、底面、壁面等照明对象面上投影期望的投影图案。在此，由设计者在设计时决定将什么样的形状的投影图案向照明对象面上的哪个位置以哪个朝向进行投影。即，设计者预先决定相对于照明装置处于规定的几何学的位置关系的照明对象面，以使向该照明对象面的规定位置以规定的朝向投影具有规定的形状的投影图案的方式设计衍射光学元件的衍射特性。

例如，在作为衍射光学元件使用全息图的情况下，作为全息图再生像，全息地记录具有规定的形状的投影图案在规定的照明对象面上的规定位置以规定的朝向再生这样的干涉条纹。因此，只要不互换该全息图，投影到照明对象面上的投影图案的位置、朝向则被固定。

另一方面，作为与上述的照明装置有关的新的功能，优选为能够根据状况来变更向路面等投影的投影图案的位置、朝向。例如，为了在周围示出交通工具的行进方向，在向路面上投影具有箭头等的形状的投影图案的情况下，优选为根据交通工具的行进方向、周围的环境来变更构成该投影图案的箭头的位置、朝向。但是，在以往的照明装置中，无法变更投影图案的投影位置、投影朝向。

因此，本发明的目的在于提供一种这样的照明装置：能够向路面、地面、底面、水面下、壁面等的照明对象面上投影期望的投影图案，而且能够变更该投影图案的投影位置、投影朝向。

用于解决课题的手段

(1)本发明的第1方式是一种照明装置，其向照明对象面上投影期望的投影图案，

在该照明装置中设置有：

光源；

衍射光学元件，其对来自该光源的光进行衍射，向照明对象面上投影投影图案；及

光学元件驱动部，其支承该衍射光学元件，并对该衍射光学元件进行驱动，

光学元件驱动部决定与包括衍射光学元件的入射面的转动平面垂直的转动轴，使衍射光学元件绕该转动轴而转动。

(2)本发明的第2方式在上述的第1方式的照明装置中，

在光源设有产生光束的发光部及将光束扩宽来生成平行入射光的整形光学系统，使平行入射光入射到衍射光学元件的入射面。

(3)本发明的第3方式在上述的第2方式的照明装置中，

将衍射光学元件配置成使其入射面相对于平行入射光垂直，

光学元件驱动部使衍射光学元件在包括其入射面的转动平面上转动。

(4)本发明的第4方式在上述的第1～第3方式的照明装置中，

对具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系进行定义，

光源生成与X轴平行的平行入射光，使该平行入射光入射到衍射光学元件的入射面，

衍射光学元件由全息图记录介质构成，该全息图记录介质以与YZ平面平行的方式进行配置，在该全息图记录介质中记录有干涉条纹，该干涉条纹用于在与XY平面平行的照明对象面上生成成为投影图案的再生像，

光学元件驱动部使衍射光学元件在与YZ平面平行的转动平面上转动。

(5)本发明的第5方式在上述的第1～第4方式的照明装置中，

还设置有装置壳体，该装置壳体收纳光源、衍射光学元件及光学元件驱动部，并对光源及光学元件驱动部进行支承固定。

(6)本发明的第6方式在照明装置中，其向照明对象面上投影期望的投影图案，

在该照明装置中设置有：

光源；

衍射光学元件，其对来自该光源的光进行衍射，并向照明对象面上投影投影图案；

光学元件驱动部，其支承衍射光学元件，并对其进行驱动；及

光源驱动部，其支承光源，并对其进行驱动，

光学元件驱动部使衍射光学元件的入射面的朝向发生变化，

光源驱动部根据入射面的朝向的变化，使来自光源的光的朝向发生变化。

(7)本发明的第7方式在上述的第6方式的照明装置中，

光源驱动部以使由入射到衍射光学元件的入射光的光轴和衍射光学元件的入射面的法线形成的角度确保为恒定值的方式使来自光源的光的朝向发生变化。

(8)本发明的第8方式在上述的第6或第7方式的照明装置中，

在光源设置产生光束的发光部及将光束扩宽来生成平行入射光的整形光学系统，并且使平行入射光入射到衍射光学元件的入射面。

(9)本发明的第9方式在上述的第8方式的照明装置中，

光学元件驱动部决定与平行入射光垂直的转动轴，并使衍射光学元件绕该转动轴转动。

(10)本发明的第10方式在上述的第6～第9方式的照明装置中，

还设置有装置壳体，该装置壳体收纳光源、衍射光学元件、光学元件驱动部及光源驱动部，并对光学元件驱动部及光源驱动部进行支承固定。

(11)本发明的第11方式在上述的第6～第10方式的照明装置中，

将与照明对象面垂直的方向定义为铅直方向，

光学元件驱动部使衍射光学元件以使竖立于该衍射光学元件的入射面的法线在铅直方向上位移的方式转动。

(12)本发明的第12方式在上述的第6～第10方式的照明装置中，

对具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系进行定义，并将以使衍射光学元件的入射面成为与YZ平面平行的朝向的方式配置的状态定义为基准状态，

光源在基准状态下生成与X轴平行的平行入射光，使该平行入射光入射到入射面，

衍射光学元件由全息图记录介质构成，在该全息图记录介质中记录有干涉条纹，该干涉条纹用于在与XY平面平行的照明对象面上生成成为投影图案的再生像，

光学元件驱动部使衍射光学元件绕与Y轴平行的转动轴转动。

(13)本发明的第13方式在上述的第12方式的照明装置中，

光源驱动部使来自光源的光的朝向沿着与XZ平面平行的平面变化。

(14)本发明的第14方式在上述的第6～第10方式的照明装置中，

将与照明对象面平行的方向定义为水平方向，

光学元件驱动部使衍射光学元件以使竖立于该衍射光学元件的入射面的法线在水平方向上位移的方式转动。

(15)本发明的第15方式在上述的第6～第10方式的照明装置中，

对具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系进行定义，并将以使衍射光学元件的入射面成为与YZ平面平行的朝向的方式配置的状态定义为基准状态，

光源在基准状态下生成与X轴平行的平行入射光，并使该平行入射光入射到入射面，

衍射光学元件由全息图记录介质构成，在该全息图记录介质中记录有干涉条纹，该干涉条纹用于在与XY平面平行的照明对象面上生成成为投影图案的再生像，

光学元件驱动部使衍射光学元件绕与Z轴平行的转动轴转动。

(16)本发明的第16方式在上述的第15方式的照明装置中，

光源驱动部使来自光源的光的朝向沿着与XY平面平行的平面变化。

(17)本发明的第17方式在上述的第6～第10方式的照明装置中，

光学元件驱动部使衍射光学元件的入射面的朝向发生变化，并且决定与包括衍射光学元件的入射面的转动平面垂直的转动轴，使衍射光学元件绕该转动轴转动。

(18)本发明的第18方式的照明装置中，其向照明对象面上投影期望的投影图案，

在该照明装置中设置有：

光源；

衍射光学元件，其对来自该光源的光进行衍射，并向照明对象面上投影投影图案；

装置壳体，其收纳光源及衍射光学元件；及

装置壳体驱动部，其将该装置壳体安装于规定的安装场所，并且以使装置壳体相对安装场所的位置或朝向、或者这两者发生变化的方式驱动装置壳体。

(19)本发明的第19方式在上述的第1～第5、第9、第11～第17方式的照明装置中，

转动轴配置于通过衍射光学元件的内部或表面的位置处。

(20)本发明的第20方式在上述的第2或第8方式的照明装置中，

在整形光学系统设有对发光部产生的光束进行折射来扩宽的放大透镜及将来自该放大透镜的光整形为平行入射光的准直透镜，并使平行入射光入射到衍射光学元件的入射面。

发明效果

根据本发明的照明装置，能够向路面、地面、底面、水面下、壁面等照明对象面上投影期望的投影图案，而且能够变更该投影图案的投影位置、投影朝向。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的照明装置100的整体结构的立体图。

图2是图1所示的照明装置100的俯视图(省略一部分结构要件的图示)。

图3是示出图1所示的衍射光学元件120的转动状态的正面图。

图4是对通过图1所示的照明装置100向照明对象面U上投影的投影图案E的朝向的变化进行说明的俯视图。

图5是示出本发明的第2实施方式的照明装置200的整体结构的立体图。

图6是图5所示的照明装置200的侧面图(省略一部分结构要件的图示)。

图7是对通过图5所示的照明装置200向照明对象面U上投影的投影图案的位置的变化进行说明的俯视图。

图8是示出本发明的第3实施方式的照明装置300的整体结构的立体图。

图9是图8所示的照明装置300的俯视图(省略一部分结构要件的图示)。

图10是对通过图8所示的照明装置300向照明对象面U上投影的投影图案的位置及朝向的变化进行说明的俯视图。

图11是示出本发明的第4实施方式的照明装置400的整体结构的立体图。

图12是对通过图11所示的照明装置400向照明对象面U上投影的投影图案E的位置的变化进行说明的俯视图。

图13是示出本发明的第5实施方式的照明装置500的结构的框图。

具体实施方式

以下，根据图示的几个实施方式而对本发明进行说明。另外，在本申请附图中，为了便于说明，对于各部分的比例尺、纵横的尺寸比，根据需要而从实际的尺寸比进行了变更。并且，关于在本说明书中使用的形状、确定几何学条件的“平行”、“垂直”、“相同”等用语及长度、角度的值等，并非限定严格的含义，应在可期待同样的功能的程度的范围内进行解释。

<<<§1.第1实施方式>>>

首先，参照图1～图4，对本发明的第1实施方式进行说明。图1是示出本发明的第1实施方式的照明装置100的整体结构的立体图。该照明装置100是具有向规定的照明对象面U上投影期望的投影图案E的功能的照明装置。照明对象面U是形成通过该照明装置100照明的被照明区域的平面，在图中为了便于说明，描绘成用虚线包围的矩形区域。在图示的例子的情况下，投影图案E为由朝向方向D的箭头图形构成的图形图案，但投影图案E的形状、大小当然不限定于图示的例子，可具备任意的形状。例如，也可具备线状的形状、特定的文字的形状(在后述的各个实施方式的情况下也同样)。

该照明装置100例如能够安装于汽车、飞机等交通工具而利用。如果将照明装置100安装于交通工具而利用，则能够将交通工具的行进方向等信息作为投影图案E而显示到其周围的路面、地面、底面、水面下、壁面等照明对象面上。在此，对将照明装置100安装于汽车并进行在前方的路面上形成由表示其行进方向的箭头图形构成的投影图案E这样的照明的实施例进行叙述。因此，在图示的例子的情况下，照明对象面U设定于汽车前方的路面上。

如图所示，照明装置100具备：光源110；衍射光学元件120，其对来自该光源110的光L进行衍射，并向照明对象面U上(该实施例中为前方的路面上)投影投影图案E；及光学元件驱动部130，其支承该衍射光学元件120，并对其进行驱动。

另外，虽然省略图示，但该照明装置100还具备装置壳体140。装置壳体140是收纳光源110、衍射光学元件120及光学元件驱动部130的壳体，在此所示的实施例的情况下，装置壳体140安装于汽车的前端部分。另外，装置壳体140还起到对光源110及光学元件驱动部130进行支承固定的作用。

在图中，为了明确地示出该支承固定的作用，使用电气回路的接地记号而表示装置壳体140的各个部分。具体地，图1中的从光源110的单独结构要件111、112a、112b及光学元件驱动部130向下方延伸的线及其下端所示的接地记号140表示这些各个结构要件通过装置壳体140而被支承固定。另外，如后述，衍射光学元件120以相对于装置壳体140可动的状态被光学元件驱动部130支承。

在此，如图示，为了便于说明，关于构成该照明装置100的各个结构要件彼此的几何学的位置关系定义为XYZ三维垂直坐标系。在图示的实施例的情况下，照明装置100以行进方向成为X轴正方向的方式安装于汽车，在与XY平面平行的平面上定义照明对象面U(前方的路面)。为了对该照明对象面U进行照明，光源110具有向X轴正方向照射照明用的光的功能。

光源110具有产生光束的发光部111及对该光束进行扩宽来生成平行入射光L的整形光学系统112，并具有使该平行入射光L入射到沿着平面P1而配置的衍射光学元件120的入射面P2的功能。在图示的例子的情况下，平行入射光L相对于入射面P2的入射区域为用虚线所示的圆形区域。

如上所述，构成该光源110的各个要件相对于装置壳体140而固定。在该实施例的情况下，作为发光部111而使用激光发光部。从激光发光部111射出的激光的直行性优异，优选作为用于对照明对象面U进行照明来形成高清晰的投影图案E的光。

从发光部111射出的激光在整形光学系统112中整形为平行入射光L。整形光学系统112配置于沿着从发光部111到衍射光学元件120的光路的位置即发光部111与衍射光学元件120之间，并对从发光部111射出的激光进行整形。具体地，整形光学系统112对与激光的光轴垂直的截面上的形状、激光的光束的立体的形状进行整形而生成平行入射光L。

在图示的实施例的情况下，整形光学系统112具有按照沿着激光的光路的顺序配置的放大透镜112a和准直透镜112b(均相对于装置壳体140而被固定)。放大透镜112a起到对发光部111所产生的光束进行折射而扩宽的作用，准直透镜112b起到将来自放大透镜112a的发散光束整形为由平行光束构成的平行入射光L的作用。这样整形的平行入射光L入射到衍射光学元件120的入射面P2。

最终，从发光部111射出的激光入射到整形光学系统112，首先通过放大透镜112a被扩宽。即，放大透镜112a以使在与激光的光轴垂直的截面中光所占据的区域变宽的方式，使激光发散而变换为发散光束。接着，通过准直透镜112b，将该发散光束变换为平行光束。通过这样的变换而整形的激光作为平行入射光L入射到衍射光学元件120。在该实施例的情况下，平行入射光L成为朝向X轴正方向的平行光束。在此，将该平行光束的中心轴称为平行入射光L的光轴C(在图中用单点划线示出)(在本申请中，“向衍射光学元件入射的入射光的光轴”是指，沿着追寻向衍射光学元件入射的光或光束所通过的区域的中心的光路的方向轴)。

接着，对衍射光学元件120进行说明。衍射光学元件120具有如下功能：对来自光源110的平行入射光L进行衍射，并通过所得到的衍射光Ld而向照明对象面U上投影期望的投影图案E。如果对衍射光学元件120的入射面P2，从恒定的方向入射平行入射光L(激光)，则能够向期望的方向高效率地衍射该入射光，并通过衍射光Ld在规定位置形成投影图案E。

在该实施例的情况下，衍射光学元件120由记录了与从发光部111射出的激光的中心波长对应的干涉条纹的全息图记录介质构成。在该全息图记录介质中记录有用于在照明对象面U上(前方的路面上)生成成为投影图案E(朝向方向D的箭头图形)的再生像的干涉条纹。通过将记录的干涉条纹的图案调整为各种各样，能够控制由衍射光学元件120衍射的衍射光Ld的行进方向即由衍射光学元件120扩散的光Ld的行进方向，能够形成期望的投影图案E。

衍射光学元件120和照明对象面U的几何学的位置关系是根据对汽车的装置壳体140的安装位置及应投影投影图案E的设计位置而决定的。例如，如果设想将装置壳体140在汽车的前格栅朝向行进方向而安装于自路面高度为80cm的位置处，并设计为在汽车的前方80m的位置处的路面上投影投影图案E，则能够根据这些设计信息而定义衍射光学元件120和照明对象面U的几何学的位置关系，因此在衍射光学元件120中记录有干涉条纹即可，该干涉条纹在具有这样的几何学的位置关系的照明对象面U上期望的投影图案E可作为再生像。由此，通过来自衍射光学元件120的衍射光而对照明对象面U进行照明，并作为其照明图案而在路面上形成投影图案E。

衍射光学元件120例如能够将来自实物的散射板的散射光用作物体光而制作。具体地，在对作为衍射光学元件120的母体的全息图感光材料照射由相互具有干涉性的相干光构成的物体光和参照光时，由这些光的干涉引起的干涉条纹形成于全息图感光材料，由此制作衍射光学元件120。作为物体光，例如能够使用来自可便宜地得到的各向同性散射板的散射光，作为参照光，能够使用作为相干光的激光。

例如，在作为再生像而生成由图1例示的箭头图形构成的投影图案E的情况下，准备具有该箭头图形的形状的实物的各向同性散射板，将对该各向同性散射板照射激光时得到的光作为物体光，将具有相同的波长的激光作为参照光，并将它们照射到全息图感光材料而记录干涉条纹即可。

如果将这样记录了干涉条纹的全息图记录介质用作衍射光学元件120，以使记录时所使用的参照光的光路逆向地前进的方式向衍射光学元件120照射激光，则在成为制作衍射光学元件120时所使用的物体光的源的散射板的配置位置生成散射板的再生像。如果成为制作衍射光学元件120时所使用的物体光的源的散射板具有均匀的面散射特性，则通过衍射光学元件120生成的散射板的再生像也成为均匀的面照明区域，能够将生成该散射板的再生像的区域作为投影图案E。

并且，关于形成于衍射光学元件120的复杂的干涉条纹的图案，代替使用现实的物体光和参照光而形成的情况，能够根据预定的再生照明光的波长及入射方向和应再生的像的形状、位置等而由计算机来设计。这样得到的衍射光学元件120一般称为计算机合成全息(CGH：Computer Generated Hologram)。例如，如上述的例子所示，在进行在汽车的前方80m的位置的路面上投影投影图案E的设计的情况下，需要使用来自比80m更远处的散射板的物体光进行记录，实用性上伴随极其困难的作业。在这样的情况下，优选将计算机合成全息图用作衍射光学元件120。

在利用计算机合成全息图的情况下，例如能够通过计算机合成而形成衍射光学元件120上的各点上的扩散角度特性相同的傅立叶变换全息图。并且，也可以在衍射光学元件120的下游侧(射出衍射光Ld的一侧)设置透镜等光学部件，并通过来自衍射光学元件120的全衍射光Ld，以照明投影图案E的全部区域的方式进行调整。

作为衍射光学元件120的具体的形态，既可以使用利用了光敏聚合物的体积型全息图记录介质，也可以使用利用包括银盐材料的感光介质而记录的类型的体积型全息图记录介质，还可以使用浮雕型(压花型)的全息图记录介质。作为浮雕型全息图的材料，能够使用树脂、玻璃、金属、有机无机混合材料等。并且，衍射光学元件120既可以是透过型，也可以是反射型。图示的实施例是使用了透过型的衍射光学元件120的例子，但在使用反射型的衍射光学元件120的情况下，光源110需要相对于衍射光学元件120配置在相反侧。

从这样的衍射光学元件120射出的光束具有与记录于衍射光学元件120的图案相应的轮廓。因此，在由这样的光束照明的照明对象面U上形成具有与记录于衍射光学元件120的干涉条纹相应的轮廓的投影图案E。

本发明的特征在于，这样对具有向规定的照明对象面U上投影期望的投影图案E的功能的照明装置附加了能够变更该投影图案E的投影位置、投影朝向的功能。例如，图示的实施例是安装于汽车而使用的例子，但如果能够根据汽车的行进方向、周围环境而变更投影图案E的路面上的投影位置、投影朝向则会比较方便。考虑这样的情况，在图1所示的第1实施方式的照明装置100的情况下，具有对从衍射光学元件120射出的衍射光Ld的光束的行进方向进行变更的附加功能，其结果能够对投影图案E的朝向进行变更。

具体地，该照明装置100具有光学元件驱动部130，该光学元件驱动部130具有如下功能：以与包括衍射光学元件120的入射面P2的转动平面P1垂直的规定的转动轴Rx为中心轴，使衍射光学元件120绕该转动轴Rx转动。在图示的实施例的情况下，转动平面P1设定于与YZ平面平行的平面，衍射光学元件120配置为使其入射面(受光面)P2成为包括于转动平面P1的面。

因此，衍射光学元件120的入射面P2也成为与YZ平面平行的平面。另一方面，如上述，平行入射光L是朝向X轴正方向的平行光束，因此其结果在该实施例的情况下，平行入射光L成为相对入射面P2而垂直的平行光束，从相对于入射面P2垂直的方向入射。换言之，如图示，在对入射面P2竖立法线N的情况下，平行入射光L的光轴C相对于法线N为平行。并且，转动轴Rx也相对于法线N为平行。在图示的实施例中，在平行入射光L的光轴C的位置定义了法线N及转动轴Rx，因此将光轴C、法线N、转动轴Rx定义在相同的轴上。

如图示，光学元件驱动部130具有驱动机构131和支承臂132，并具有如下功能：对衍射光学元件120进行支承，并且使该衍射光学元件120以转动轴Rx为中心轴在转动方向M1所示的方向上转动。即，驱动机构131具有使支承臂132以转动轴Rx为中心轴而摆动的功能。作为这样的驱动机构131，能够采用使用马达和齿轮使衍射光学元件120转动的机构。这样的机构例如能够利用测角器等公知的机构来构成，因此在此省略详细的说明。

结果，光学元件驱动部130起到使衍射光学元件120绕规定的转动轴(在该例子的情况下为入射光的光轴C)转动的功能，衍射光学元件120在包括入射面P2的转动平面P1(与入射光的光轴C垂直的平面)内在箭头M1所示的方向上转动。

在使衍射光学元件120小型化之后，转动轴Rx优选为与向衍射光学元件120入射的入射光的光轴C平行，并且在衍射光学元件120的转动动作中，优选决定为使来自光源110的光的入射区域不变。换言之，光学元件驱动部130优选为以使来自光源110的光入射到衍射光学元件120上的相同的区域的方式转动衍射光学元件120。在图示的实施例的情况下，转动轴Rx与向衍射光学元件120入射的平行入射光L的光轴C一致。因此，衍射光学元件120中的光的入射区域不会大幅变化，因此能够将衍射光学元件120小型化。

通过光学元件驱动部130驱动的衍射光学元件120使由衍射光Ld构成的光束的行进方向根据其转动方向及转动量而变化。图2是图1所示的照明装置100的俯视图(省略一部分结构要件的图示)。如图中用实线所示，从发光部111向X轴正方向射出的激光通过具有放大透镜112a及准直透镜112b的整形光学系统112而整形为与X轴平行的平行入射光L。图中用实线示出的光轴C相当于构成该平行入射光L的光束的中心轴，在图示的实施例的情况下，该光轴C成为通过板状的衍射光学元件120的中心点的轴，与转动轴Rx及法线N一致。

图中用实线示出的衍射光学元件120表示基准状态下的衍射光学元件120的上端面的位置，点Q1、Q2示出位于构成平行入射光L的光束的轮廓位置的光线的入射面P2上的基准状态下的入射位置。并且，在图中，在衍射光学元件120的右方用实线示出的箭头L10、L20表示基于入射到点Q1、Q2的光的衍射光。

另一方面，图中用虚线示出的衍射光学元件120表示第1转动状态下的衍射光学元件120的上端面的位置。该第1转动状态表示通过基于光学元件驱动部130的驱动而使衍射光学元件120在包括入射面P2的转动平面P1上向规定方向转动规定量的状态，基准状态下的点Q1、Q2的位置通过该转动动作而稍微位移。在图中，在衍射光学元件120的右方用虚线示出的箭头L11、L21表示基于入射到位移后的点Q1、Q2的光产生的衍射光。如图示，第1转动状态下的衍射光L11、L21相对于基准状态下的衍射光L10、L20而朝向稍微不同。

同样地，图中用单点划线示出的衍射光学元件120表示第2转动状态下的衍射光学元件120的上端面的位置。该第2转动状态表示通过基于光学元件驱动部130的驱动而使衍射光学元件120在包括入射面P2的转动平面P1上向与上述的第1转动状态相反的方向转动规定量的状态，基准状态下的点Q1、Q2的位置通过该转动动作而稍微位移。在图中，在衍射光学元件120的右方，用单点划线示出的箭头L12、L22表示基于入射到位移后的点Q1、Q2的光产生的衍射光。如图示，第2转动状态下的衍射光L12、L22也相对于基准状态下的衍射光L10、L20而朝向稍微不同。

这样，即便相同的平行入射光L照射到入射面P2上，在使衍射光学元件120绕转动轴Rx转动时，由于相对照明对象面U的规定点Q1、Q2的相对位置、规定点Q1、Q2的附近所形成的干涉条纹的朝向发生变化，因此从点Q1、Q2射出的衍射光的朝向发生变化。另外，图2所示的衍射光L10～L22是为了便于说明表示这样的朝向的变化而描绘的，并非表示用于形成由图1所示的箭头图形构成的投影图案E的衍射光。

图3是示出图1所示的衍射光学元件120的转动状态的正面图。如上所述，驱动机构131以使衍射光学元件120的入射面P2在包括该入射面P2的转动平面P1内以转动轴Rx为中心转动的方式驱动支承臂132。其结果，衍射光学元件120向由箭头M1所示的转动方向转动。在此，实线表示基准状态下的衍射光学元件120及支承臂132的位置，虚线表示第1转动状态下的衍射光学元件120及支承臂132的位置，单点划线表示第2转动状态下的衍射光学元件120及支承臂132的位置。

这样，驱动机构131能够使衍射光学元件120向任意的方向转动任意的量，并使该转动运动在任意的位置停止，从而使衍射光学元件120在任意的转动状态下静止。如上所述，在使衍射光学元件120这样转动时，从衍射光学元件120的各部产生的衍射光的朝向发生变化，其结果，能够使形成于照明对象面U上的投影图案E的朝向发生变化。

图4是对通过图1所示的照明装置100而投影到照明对象面U上的投影图案E的朝向的变化进行说明的俯视图。图中用实线示出的投影图案E10表示在基准状态下投影的图案，用虚线示出的投影图案E11表示在第1转动状态下投影的图案，用单点划线示出的投影图案E12表示在第2转动状态下投影的图案。投影图案E10是朝向基准方向D10的箭头图形的图案，但投影图案D11成为朝向第1转动方向D11的箭头图形的图案，投影图案D12成为朝向第2转动方向D12的箭头图形的图案。

此时，关于由衍射光学元件120衍射的光束的分布、特别是轮廓，即便衍射光学元件120转动，大体上也不发生变更。即，由转动后的衍射光学元件120衍射的光束构成使由处于基准状态的衍射光学元件120衍射的光束以与衍射光学元件120的转动方向及转动量相应的转动方向及转动量进行转动得到的光束，因此投影到照明对象面U上的投影图案E的朝向发生变化。但是，投影图案E的形状大体上被维持，因此如图示的实施例这样，在采用了箭头图形的投影图案E的情况下，通过基于光学元件驱动部130进行的驱动动作，投影到照明对象面U上的箭头图形的朝向发生变化。这样，在图示的实施例的情况下，能够通过光学元件驱动部130，根据衍射光学元件120的转动方向及转动量来变更箭头图形的投影图案E的朝向。

另外，在该第1实施方式的情况下，衍射光学元件120以转动轴Rx为中心轴进行转动，因此如图4所示，即便转动衍射光学元件120，在照明对象面U上得到的投影图案E的位置也大致被维持为相同，只有朝向发生变化。

在图示的例子的情况下，在基准状态下，形成朝向基准方向D10的投影图案E10(实线)，但在第1转动状态下，形成朝向相对于基准方向D10而转动了角度+θ1(在本申请中，将顺时针方向设为正的角度)的方向D11的投影图案E11(虚线)，在第2转动状态下，形成朝向相对于基准方向D10而转动了角度-θ2的方向D12的投影图案E12(单点划线)。其结果，能够在将投影到照明对象面U上的投影图案E的投影位置维持为大致相同的状态下，使投影图案E向由箭头M2所示的转动方向进行转动。如图3所示，能够通过衍射光学元件120的转动方向及转动角度而控制投影图案E的转动方向及转动角度+θ1、-θ2。

如上所述，在将该照明装置100安装于汽车而使用的情况下，能够在行进方向前方的路面上选择性地显示如图4所示的投影图案E10、E11、E12，因此例如能够用于对行人报告该汽车的行进方向的用途。即，在汽车直行的情况下在路面上显示投影图案E10，在进行右转的情况下在路面上显示投影图案E11，在进行左转的情况下在路面上显示投影图案E12即可。

特别是，在图1所示的实施例的照明装置100中，衍射光学元件120配置为入射面P2与平行入射光L垂直的朝向，光学元件驱动部130使衍射光学元件120在包括入射面P2的转动平面P1上转动。更具体地，在定义具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系而进行说明时，光源110生成与X轴平行的平行入射光L，该平行入射光L入射到衍射光学元件120的入射面P2。并且，衍射光学元件120由以与YZ平面平行的方式配置的全息图记录介质构成，在该全息图记录介质中记录有用于在与XY平面平行的照明对象面U上生成成为投影图案E的再生像的干涉条纹。而且，光学元件驱动部130使衍射光学元件120在与YZ平面平行的转动平面P1上转动。

通过采用这样的结构，能够在路面、地面、底面、水面下、壁面等照明对象面U上投影期望的投影图案E，而且能够在大体上维持该投影图案E的形状的状态下，变更其投影位置、投影朝向。并且，作为投影图案E，能够得到清楚的全息图再生像，能够将衍射光学元件120的大小也抑制为所需的最小限。

另外，图1所示的实施例是相对安装于汽车的装置壳体140而使衍射光学元件120转动，光源110为固定状态的例子，但也可以采用根据衍射光学元件120的转动而使光源110转动的结构。在该情况下，在衍射光学元件120的转动动作中，光源110和衍射光学元件120的几何学的位置关系也维持为恒定，对入射面P2的光的入射区域不会变化。因此，作为衍射光学元件120，即便采用具有任意形状的入射面P2的元件，入射光的入射范围也不会从入射面P2脱离。因此，能够增大衍射光学元件120的转动量，进一步增大投影图案E的朝向的变化。并且，即便进行转动动作，入射光的入射范围也不会从入射面P2脱离，因此能够将入射面P2抑制为所需的最小限的区域，能够将衍射光学元件120小型化。

并且，在上述的实施例的照明装置100中，光源110具有发光部111、放大透镜112a及准直透镜112b，准直透镜112b沿着从发光部111至衍射光学元件120的光路而配置于发光部111与衍射光学元件120之间。由此，从发光部111射出并由放大透镜112a扩宽的光束通过准直透镜112b而平行化。平行化的光束容易处置，因此能够利用于更广的领域。例如，适合利用于对利用了全息图的光路最终调整的应用。如上述的实施例这样，在由全息图记录介质构成衍射光学元件120，作为其入射光使用平行光束时，衍射光学元件120的制作变得容易且便宜，并且能够提高衍射效率。

<<<§2.第2实施方式>>>

接着，参照图5～图7而对本发明的第2实施方式进行说明。图5是示出本发明的第2实施方式的照明装置200的整体结构的立体图。该照明装置200与上述的照明装置100同样地，是具有向规定的照明对象面U上投影期望的投影图案E的功能的照明装置，具有与照明装置100类似的结构。因此，在此也对将该照明装置200安装于汽车，并向前方的路面上投影由表示其行进方向的箭头图形构成的投影图案E的实施例进行叙述。因此，在图5中，照明对象面U设定于汽车前方的路面上的位置，向该照明对象面U上投影由朝向方向D的箭头图形构成的投影图案E。

如图示，照明装置200与上述的照明装置100同样地具备：光源210、对来自该光源210的光L进行衍射而向照明对象面U上(在该实施例中为前方的路面上)投影投影图案E的衍射光学元件220、支承该衍射光学元件220并对其进行驱动的光学元件驱动部230及对它们进行收纳的装置壳体240(省略图示)。该第2实施方式的照明装置200的特征在于进一步附加有光源驱动部250。该光源驱动部250具有对光源210进行支承并对其进行驱动的功能。

虽然省略了图示，但该照明装置200具备装置壳体240。该装置壳体240是收纳光源210、衍射光学元件220、光学元件驱动部230及光源驱动部250的壳体，在此所示的实施例的情况下，装置壳体240安装于汽车的前端部分。该装置壳体240还起到对光学元件驱动部230及光源驱动部250进行支承固定的作用。

在该图5中，为了明确地示出各个结构要件的支承固定的状态，使用电气回路的接地记号来表示装置壳体240的各个部分。具体地，图5中的从光学元件驱动部230及光源驱动部250向下方延伸的线及其下端示出的接地记号240表示这些各结构要件通过装置壳体240而被支承固定。另外，如后所述，衍射光学元件220以相对于装置壳体240为可动的状态由光学元件驱动部230支承。

同样地，光源210以相对于装置壳体240为可动的状态由光源驱动部250支承。在此，作为光源210的单独结构要件的放大透镜212a及准直透镜212b(整形光学系统212)固定于发光部211，在发光部211移动时随之移动。图5中的从放大透镜212a及准直透镜212b向下方延伸的折线及其左端所示的接地记号211表示这些各个结构要件由发光部211支承固定。结果，光源驱动部250起到整体地驱动光源210的作用。

在该图5中，为了便于说明，关于构成照明装置200的各个结构要件彼此的几何学的位置关系，定义了XYZ三维垂直坐标系。该照明装置200以使行进方向成为X轴正方向的方式安装于汽车，在与XY平面平行的平面上定义了照明对象面U(前方的路面)。为了对该照明对象面U进行照明，光源210具有在图示的基准状态下向X轴正方向照射照明用的光的功能。但是，如后述，能够通过光源驱动部250使光源210的朝向发生变化。

图5所示的基准状态下的光源210及衍射光学元件220的功能与图1所示的第1实施方式的照明装置100中的光源110及衍射光学元件120的功能完全相同。光源210具有产生激光束的发光部211及对该激光束进行扩宽来生成平行入射光L的整形光学系统212，整形光学系统212具有放大透镜212a和准直透镜212b。由整形光学系统212整形的平行入射光L入射到衍射光学元件220的入射面P2。在图示的例子的情况下，平行入射光L相对入射面P2的入射区域为由虚线所示的圆形区域。

衍射光学元件220具有如下功能：对来自光源210的平行入射光L进行衍射，通过所得到的衍射光Ld而向照明对象面U上投影期望的投影图案E。在该实施例的情况下，衍射光学元件220与图1所示的衍射光学元件120同样地，由记录了与从发光部211射出的激光的中心波长对应的干涉条纹的全息图记录介质构成，在该全息图记录介质中记录有用于在照明对象面U上生成成为投影图案E的再生像的干涉条纹。如上所述，该衍射光学元件220既可以利用来自实物的散射板的物体光和参照光而制作，也可以利用计算机合成全息图的手法来制作。

这样，图5所示的光源210及衍射光学元件220的结构及其功能与图1所示的光源110及衍射光学元件120的功能完全相同，在此省略详细的说明。

另一方面，该第2实施方式的照明装置200中使用的光学元件驱动部230及光源驱动部250进行用于变更形成于照明对象面U上的投影图案E的位置的动作。在图示的实施例的情况下，投影图案E由朝向方向D的箭头图形构成，但通过进行以下所述的驱动动作，从而能够使该投影图案E沿着X轴方向移动。

图1所示的光学元件驱动部130具有使衍射光学元件120绕与转动平面P1垂直的转动轴Rx转动的功能，图5所示的光学元件驱动部230具有使衍射光学元件220绕通过衍射光学元件220内的中心点并与Y轴平行的转动轴Ry转动的功能。在该实施例的情况下，转动轴Ry成为通过衍射光学元件220的厚度方向的中心位置的轴。

图5示出衍射光学元件220处于基准状态时的情况，衍射光学元件220的入射面P2及射出面P3均维持与YZ平面平行的姿势。另一方面，平行入射光L是朝向X轴正方向的平行光束，因此在图示的基准状态下，平行入射光L成为相对入射面P2垂直的平行光束，从相对入射面P2垂直的方向入射。因此，光学元件驱动部230使衍射光学元件220绕与平行入射光L垂直的转动轴Ry进行转动。

在此，如图所示，在该基准状态下，对入射面P2竖立了法线N20的情况下，平行入射光L的光轴C相对于该法线N20为平行。另一方面，图示的法线N21表示使衍射光学元件220绕转动轴Ry转动而形成第1转动状态时的竖立于入射面P2的法线，图示的法线N22表示使衍射光学元件220绕转动轴Ry而逆向地转动来形成第2转动状态时的竖立于入射面P2的法线。在图示的例子的情况下，法线N21成为使法线N20向下方倾斜而得到的法线，法线N22成为使法线N20向上方倾斜而得到的法线。因此，衍射光学元件220以转动轴Ry为中心轴，在由箭头M3所示的纵方向上进行转动。

如图示，光学元件驱动部230为了使衍射光学元件220的入射面P2的朝向变化为纵方向，具有驱动机构231和支承臂232，并具有支承衍射光学元件220，并且使该衍射光学元件220以转动轴Ry为中心轴在由箭头M3所示的方向上转动的功能。即，驱动机构231具有使支承臂232以转动轴Ry为中心轴进行摆动的功能。这样的驱动机构231能够利用公知的机构来构成，因此在此省略详细的说明。

在该第2实施方式的照明装置200中进行通过光学元件驱动部230对衍射光学元件220进行驱动的动作，并且同时还进行通过光源驱动部250而对光源210进行驱动的动作。即，光源驱动部250根据衍射光学元件220的入射面P2的朝向的变化，为了使来自光源210的光L的朝向变化，进行使光源210的朝向变化为纵方向的驱动动作。

如图所示，光源驱动部250为了使光源210的朝向变化为纵方向，具有驱动机构251和支承臂252，并具有支承光源210且使该光源210向箭头M4所示的方向进行转动的功能。这样的驱动机构251也能够利用公知的机构来构成，因此在此省略详细的说明。

另外，理想的是，该光源驱动部250的驱动动作优选为使光源210绕与Y轴平行的转动轴Ry而转动的动作。这样，光源210和衍射光学元件220成为一体而绕转动轴Ry进行转动，因此能够在将光源210和衍射光学元件220的相对的位置关系维持为恒定的状态下，使相对这些装置壳体240的相对位置发生变化。

换言之，如果采用上述的理想的驱动方法，则光源驱动部250以使向衍射光学元件220入射的入射光的光轴C与竖立于衍射光学元件220的入射面P2的法线N20所构成的角度(图示的例子的情况下为0°)保持为恒定的方式，使来自光源210的光L的朝向变化，因此相对衍射光学元件220的入射光(平行入射光L)的几何学的位置始终保持恒定，平行入射光L的一部分截面不会向衍射光学元件220的入射面P2的外侧伸出。

但是，在实用性上，即便光源210的转动轴与衍射光学元件220的转动轴Ry并非完全一致，但也不会发生重大的故障。例如，作为光源210的转动轴，也可以设定与配置于比转动轴Ry更靠近光源210的位置的Y轴平行的轴。这样，在光源210的转动轴与衍射光学元件220的转动轴Ry不一致时，光源210与衍射光学元件220的相对的位置关系不会维持恒定，因此平行入射光L的一部分截面有可能向衍射光学元件220的入射面P2的外侧伸出，但即便发生了这样的伸出，也只是用于照明的光量稍微减少，因此不会发生大的问题(优选为，用光圈截断伸出部分的光)。当然，为了防止这样的伸出，也可以将衍射光学元件220的尺寸设计得稍大。

即便不采用这样的理想的驱动方法，在实用性上也不会发生大的问题，并且如果使光源210绕配置于比转动轴Ry更近的位置的转动轴进行转动，则能够将光源210的位移范围抑制得较小，能够使装置进一步小型化。

这样，如果通过光学元件驱动部230使衍射光学元件220的入射面P2的朝向发生变化，并且根据该朝向的变化而通过光源驱动部250使来自光源210的光L的朝向发生变化，即在将与照明对象面U垂直的方向称为铅直方向时，如果将法线N20的铅直方向的偏转角与光L的铅直方法的偏转角对应起来，则由从衍射光学元件220的射出面P3射出的衍射光Ld构成的光束使其行进方向变化。其结果，形成于照明对象面U上的投影图案E的位置也变化。驱动机构231、251能够使衍射光学元件220及光源210向任意的方向上转动任意的量，通过使该转动运动在任意的位置停止，从而能够使衍射光学元件220及光源210在任意的转动状态下静止。因此，能够使投影图案E显示于期望的位置。

图6是图5所示的照明装置200的侧面图(省略一部分结构要件的图示)。图中的实线表示图5所示的基准状态(衍射光学元件220的入射面P2及射出面P3相对YZ平面维持平行的姿势的状态)的各个结构要件的位置及激光的光路。即，用实线示出的发光部211向X轴正方向射出激光，该激光通过放大透镜212a及准直透镜212b而整形为与X轴平行的平行入射光L。图中用实线示出的光轴C相当于构成该平行入射光L的光束的中心轴，在图示的实施例的情况下，该光轴C成为通过板状的衍射光学元件220的中心点的轴。

图中用实线示出的衍射光学元件220表示从侧面观察基准状态下的衍射光学元件220的位置，从图的左侧入射到入射面P2的用实线示出的平行入射光L作为从射出面P3用实线示出的衍射光Ld照射到照明对象面U(与XY平面平行的平面)上。在图中示出了基于入射到衍射光学元件220的平行入射光L(实线)的衍射光Ld(实线)到达照明对象面U上的投影点Q11～Q12所示的范围的例子。

衍射光学元件220是全息图记录介质，因此在原理上，入射到衍射光学元件220上的任意的1点的光的衍射光均到达投影点Q11～Q12所示的范围，形成投影图案E。在形成于照明对象面U上的投影图案E为如图5所示的箭头图形的情况下，投影点Q11成为箭头图形的根端部(从照明装置200观察时为跟前侧的端)，投影点Q12成为箭头图形的前端部(从照明装置200观察时为里侧的端)。

另一方面，图的虚线表示第1转动状态(衍射光学元件220的入射面P2及射出面P3从基准状态以转动轴Ry为中心轴，以图6中的逆时针方向转动的状态)的各个结构要件的位置及激光的光路。在此，示出了进行上述的理想的驱动动作，光源210和衍射光学元件220均绕转动轴Ry转动的例子。因此，入射光的光轴C与竖立于衍射光学元件220的入射面P2的法线所构成的角度(在图示的例子的情况下为0°)始终保持恒定，在衍射光学元件220上以最佳的条件进行衍射。

但是，相对照明对象面U的衍射光学元件220的相对位置发生变化，因此从图的左侧入射到入射面P2的用虚线示出的平行入射光L作为从射出面P3用虚线示出的衍射光Ld照射到照明对象面U上。其结果，基于入射到衍射光学元件220的平行入射光L(虚线)的衍射光Ld(虚线)到达照明对象面U上的投影点Q21～Q22所示的范围。在形成于照明对象面U上的投影图案E为如图5所示的箭头图形的情况下，投影点Q21为箭头图形的根端部，投影点Q22为箭头图形的前端部。

并且，图中的单点划线表示第2转动状态(衍射光学元件220的入射面P2及射出面P3从基准状态以转动轴Ry为中心轴，以图6中的顺时针方向转动的状态)的各个结构要件的位置及激光的光路。在此，示出了进行上述的理想的驱动动作，光源210和衍射光学元件220均绕转动轴Ry转动的例子。因此，入射光的光轴C与竖立于衍射光学元件220的入射面P2的法线所构成的角度(在图示的例子的情况下为0°)始终保持恒定，在衍射光学元件220上以最佳的条件进行衍射。

但是，相对照明对象面U的衍射光学元件220的相对位置发生变化，因此从图的左侧入射到入射面P2的用单点划线示出的平行入射光L作为从射出面P3用单点划线示出的衍射光Ld照射到照明对象面U上。其结果，基于入射到衍射光学元件220的平行入射光L(单点划线)的衍射光Ld(单点划线)到达照明对象面U上的投影点Q31～Q32所示的范围。在形成于照明对象面U上的投影图案E为如图5所示的箭头图形的情况下，投影点Q31为箭头图形的根端部，投影点Q32为箭头图形的前端部。

图7是对通过图5所示的照明装置200投影到照明对象面U上的投影图案的位置的变化进行说明的俯视图。图中用实线示出的投影图案E20表示在基准状态下投影的图案，用虚线示出的投影图案E21表示在第1转动状态下投影的图案，用单点划线示出的投影图案E22表示在第2转动状态下投影的图案。任何投影图案均为朝向图的右方向(X轴正方向)的箭头图形的图案，但与投影图案E20的位置相比，投影图案E21向右方向偏移位移量e1，投影图案E22向左方向偏移位移量e2。

此时，关于由衍射光学元件220衍射的光束的分布、特别是轮廓，即便衍射光学元件220转动，大体上也不会变更，大体上维持投影图案E的形状。如图示的实施例这样，在采用了箭头图形的投影图案E的情况下，通过基于光学元件驱动部230及光源驱动部250的驱动动作投影到照明对象面U上的箭头图形的位置发生变化。这样，在图示的实施例的情况下，能够通过光学元件驱动部230及光源驱动部250，根据光源210及衍射光学元件220的转动方向及转动量而变更与箭头图形的投影图案E的X轴方向有关的位置，能够使投影图案E沿着与X轴平行的位移方向M5进行移动。另外，在该图5所示的实施例的情况下，在照明对象面U上得到的投影图案E的朝向不会发生变更而保持原样。

总之，在此叙述的第2实施方式的照明装置200中，在将与照明对象面U垂直的方向(在图5的例子的情况下为Z轴方向)定义为铅直方向时，光学元件驱动部230使衍射光学元件220以使竖立于其入射面P2的法线N20向铅直方向位移的方式转动，光源驱动部250根据该衍射光学元件220的朝向的变化而使来自光源210的光L的朝向变化即可。

转动轴无需必须时与Y轴平行的轴，但在实用性上，优选为如图5所示的照明装置200这样，设定与Y轴平行的转动轴Ry。由此，能够通过衍射光学元件220进行高效的衍射，如图7所示的例子，能够使投影图案E沿着与X轴平行的位移方向M5进行移动，并且能够容易设计装置。

结果，在采用图5所示的实施例的情况下，在定义具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系，将以使衍射光学元件220的入射面P2成为与YZ平面平行的朝向的方式配置的状态定义为基准状态时，光源210在该基准状态下生成与X轴平行的平行入射光L，使该平行入射光L入射到入射面P2。并且，由全息图记录介质构成衍射光学元件220，在该全息图记录介质中，记录用于在与XY平面平行的照明对象面U上生成成为投影图案E的再生像的干涉条纹。并且，光学元件驱动部230使衍射光学元件220绕与Y轴平行的转动轴Ry进行转动，光源驱动部250根据该衍射光学元件220的朝向的变化，使来自光源210的光L的朝向沿着与XZ平面平行的平面变化即可。

通过采用这样的结构，能够向路面、地面、底面、水面下、壁面等的照明对象面U上投影期望的投影图案E，而且能够在大体上维持该投影图案E的形状的状态下，变更其投影位置。

<<<§3.第3实施方式>>>

接着，参照图8～图10，对本发明的第3实施方式进行说明。图8是示出本发明的第3实施方式的照明装置300的整体结构的立体图。该照明装置300与上述的照明装置100，200同样地，是具有向规定的照明对象面U上投影期望的投影图案E的功能的照明装置，具有与照明装置100、200类似的结构。因此，在此也对将该照明装置300安装于汽车，并向前方的路面上投影由表示其行进方向的箭头图形构成的投影图案E的实施例进行陈述。因此，在图8中，照明对象面U设定于汽车前方的路面上的位置，并向该照明对象面U上投影由朝向方向D的箭头图形构成的投影图案E。

如图所示，照明装置300与上述的照明装置200同样地具备：光源310、对来自该光源310的光L进行衍射而向照明对象面U上(在该实施例中为前方的路面上)投影投影图案E的衍射光学元件320、支承该衍射光学元件320并对其进行驱动的光学元件驱动部330、支承光源310并对其进行驱动的光源驱动部350、及将它们收纳的装置壳体340(省略图示)。

装置壳体340是将光源310、衍射光学元件320、光学元件驱动部330及光源驱动部350收纳的壳体，在此所示的实施例的情况下，装置壳体340安装于汽车的前端部分。该装置壳体340还起到对光学元件驱动部330及光源驱动部350进行支承并固定的作用。

在该图8中，为了明确地示出各个结构要件的支承并固定的状态，使用电气回路的接地记号来表示装置壳体340的各个部分。具体地，图8中的从光学元件驱动部330及光源驱动部350向下方延伸的线及其下端示出的接地记号340表示这些各结构要件通过装置壳体340而被支承固定。

另外，与图5所示的照明装置200同样地，衍射光学元件320以相对于装置壳体340为可动的状态通过光学元件驱动部330被支承。同样地，光源310以相对于装置壳体340为可动的状态通过光源驱动部350被支承。在此，作为光源310的单独结构要件的放大透镜312a及准直透镜312b(整形光学系统312)固定于发光部311，在发光部311移动时随之移动。图8中的从放大透镜312a及准直透镜312b向下方延伸的折线及其左端示出的接地记号311表示这些各结构要件通过发光部311而被支承并固定。结果，光源驱动部350起到整体地驱动光源310的作用。

在该图8中，为了便于说明，关于构成照明装置300的各个结构要件彼此的几何学的位置关系，定义了XYZ三维垂直坐标系。该照明装置300以行进方向成为X轴正方向的方式安装于汽车，在与XY平面平行的平面上定义了照明对象面U(前方的路面)。为了对该照明对象面U进行照明，光源310具有在图示的基准状态下向X轴正方向照射照明用的光的功能。但是，如后述，能够通过光源驱动部350使光源310的朝向发生变化。

图8所示的基准状态下的光源310及衍射光学元件320的功能与图5所示的第2实施方式的照明装置200中的光源210及衍射光学元件220的功能完全相同。光源310具有产生激光束的发光部311及对该激光束进行扩宽来生成平行入射光L的整形光学系统312，整形光学系统312具有放大透镜312a和准直透镜312b。由整形光学系统312整形的平行入射光L入射到衍射光学元件320的入射面P2。在图示的例子的情况下，平行入射光L对入射面P2入射的入射区域为用虚线示出的圆形区域。

衍射光学元件320起到如下功能：对来自光源310的平行入射光L进行衍射，通过所得到的衍射光Ld，向照明对象面U上投影期望的投影图案E。在该实施例的情况下，衍射光学元件320也与图1、图5所示的衍射光学元件120、220同样地，由记录了与从发光部311射出的激光的中心波长对应的干涉条纹的全息图记录介质构成，在该全息图记录介质中，记录有用于在照明对象面U上生成成为投影图案E的再生像的干涉条纹。如上所述，该衍射光学元件320既可以利用来自实物的散射板的物体光和参照光来制作，也可以利用计算机合成全息图的手法来制作。

这样，图8所示的光源310及衍射光学元件320的结构及其功能与图1、图5所示的光源110、210及衍射光学元件120、220的功能完全相同，在此省略详细的说明。

另一方面，在该第3实施方式的照明装置300中使用的光学元件驱动部330及光源驱动部350进行用于对形成于照明对象面U上的投影图案E的位置及朝向进行变更的动作。在图示的实施例的情况下，投影图案E由朝向方向D的箭头图形构成，但通过进行以下所述的驱动动作，从而能够使该投影图案E的位置及朝向发生变化。

图5所示的光学元件驱动部230具有使衍射光学元件220绕通过衍射光学元件220内的中心点并与Y轴平行的转动轴Ry进行转动的功能，但图8所示的光学元件驱动部330具有使衍射光学元件320绕通过衍射光学元件320内的中心点并与Z轴平行的转动轴Rz进行转动的功能。在该实施例的情况下，转动轴Rz为通过衍射光学元件320的厚度方向的中心位置的轴。

图8示出衍射光学元件320处于基准状态时的情况，衍射光学元件320的入射面P2及射出面P3均维持与YZ平面平行的姿势。另一方面，平行入射光L是朝向X轴正方向的平行光束，因此在图示的基准状态下，平行入射光L为相对于入射面P2垂直的平行光束，从相对于入射面P2垂直的方向入射。因此，光学元件驱动部330使衍射光学元件320绕与平行入射光L垂直的转动轴Rz进行转动。

在此，如图所示，在该基准状态下，在对入射面P2竖立了法线N30的情况下，平行入射光L的光轴C相对于该法线N30为平行。另一方面，图示的法线N31表示使衍射光学元件320绕转动轴Rz转动而成为第1转动状态时的竖立于入射面P2的法线，图示的法线N32表示使衍射光学元件320绕转动轴Rz逆向转动而成为第2转动状态时的竖立于入射面P2的法线。在图示的例子的情况下，法线N31为使法线N30向图的跟前(Y轴负方向)倾斜而形成的法线，法线N32为使法线N30向图的里侧(Y轴正方向)倾斜而形成的法线。因此，衍射光学元件320以转动轴Rz为中心轴，在由箭头M6所示的横方向上进行转动。

如图所示，光学元件驱动部330为了使衍射光学元件320的入射面P2的朝向向横方向变化，具有驱动机构331和支承臂332，并具有如下功能：对衍射光学元件320进行支承，并且使该衍射光学元件320以转动轴Rz为中心轴在由箭头M6所示的方向上转动。即，驱动机构331具有使支承臂332以转动轴Rz为中心轴进行转动的功能。这样的驱动机构331能够利用公知的机构而构成，因此在此省略详细的说明。

这样，图5所示的衍射光学元件220绕与Y轴平行的转动轴Ry进行转动，与此相对，图8所示的衍射光学元件320绕与Z轴平行的转动轴Rz进行转动。这样的转动轴的差异为图5所示的第2实施方式的照明装置200与图8所示的第3实施方式的照明装置300之间的大的差异。

在该第3实施方式的照明装置300中，进行通过光学元件驱动部330而驱动衍射光学元件320的动作，并且同时还进行通过光源驱动部350而驱动光源310的动作。即，光源驱动部350根据衍射光学元件320的入射面P2的朝向的变化，为了使来自光源310的光L的朝向变化而进行使光源310的朝向向横方向变化的驱动动作。

如图所示，光源驱动部350为了使光源310的朝向向横方向变化，具有驱动机构351和支承臂352，并具有支承光源310且使该光源310向箭头M7所示的方向转动的功能。这样的驱动机构351能够利用公知的机构构成，因此在此省略详细的说明。

另外，理想的是，基于该光源驱动部350的驱动动作优选为使光源310绕与Z轴平行的转动轴Rz进行转动的动作。由此，光源310和衍射光学元件320成为一体而绕转动轴Rz进行转动，因此能够在将光源310和衍射光学元件320的相对位置关系维持为恒定的状态下，使相对这些的装置壳体340的相对位置变化。

换言之，如果采用上述的理想的驱动方法，则光源驱动部350以使向衍射光学元件320入射的入射光的光轴C与竖立于衍射光学元件320的入射面P2的法线N30所构成的角度(在图示的例子的情况下为0°)保持恒定的方式，使来自光源310的光L的朝向发生变化，因此相对衍射光学元件320的入射光(平行入射光L)的几何学的位置始终保持恒定，平行入射光L的一部分截面不会向衍射光学元件320的入射面P2的外侧伸出。

但是，在实用性上，即便光源310的转动轴与衍射光学元件320的转动轴Rz并非完全一致，也不会发生重大的故障。实际上，在图8所示的照明装置300的情况下，衍射光学元件320的转动轴Rz成为支承臂332的中心轴，与此相对，光源310的转动轴成为支承臂352的中心轴，两者的转动轴不同。但是，任何转动轴均被设定为与Z轴平行的轴，因此根据衍射光学元件320的入射面P2的朝向的变化，来自光源310的光L的朝向发生变化(在将与照明对象面U平行的方向称为水平方向时，将法线N30的水平方向的偏转角与光L的水平方向的偏转角对应起来。)。因此，在实用性上，即便采用该图8所示的照明装置300的结构，也能够进行无故障的驱动动作。

这样，在光源310的转动轴与衍射光学元件320的转动轴Rz不一致时，光源310和衍射光学元件320的相对的位置关系维持恒定，平行入射光L的一部分截面有可能向衍射光学元件320的入射面P2的外侧伸出，但即便发生这样的伸出，用于照明的光量也只是稍微减少，因此不会发生大的问题(优选为，用光圈来截断伸出部分的光)。当然，为了防止这样的伸出，也可以将衍射光学元件320的尺寸设计得稍大。

结果，如图示的例子这样，如果通过支承臂332使衍射光学元件320转动，并通过支承臂352使光源310转动，则无法采用上述的理想的驱动方法，但在实用性上不会发生大的问题。并且，如果采用图示的例子这样的结构，则能够将装置进一步小型化、简单化。

当然，为了进行上述的理想的驱动动作，例如由以转动轴Rz为中心的圆弧上的轨道及使光源310沿着该轨道而移动的驱动机构构成光源驱动部350即可。在该情况下，装置会被大型化、复杂化，但平行入射光L的一部分截面不会向衍射光学元件320的入射面P2的外侧伸出。

这样，如果通过光学元件驱动部320使衍射光学元件320的入射面P2的朝向变化，并根据该朝向的变化，通过光源驱动部350而使来自光源310的光L的朝向发生变化，则由从衍射光学元件320的射出面P3射出的衍射光Ld构成的光束使其行进方向发生变化。其结果，形成于照明对象面U上的投影图案E的位置及朝向也发生变化。驱动机构331、351能够使衍射光学元件320及光源310向任意的方向转动任意的量，通过使该转动运动在任意的位置停止，从而能够使衍射光学元件320及光源310在任意的转动状态下静止。因此，能够使投影图案E向期望的位置及朝向显示。

图9是图8所示的照明装置300的俯视图(省略一部分结构要件的图示)。图中的实线表示图8所示的基准状态(衍射光学元件320的入射面P2及射出面P3相对于YZ平面维持平行的姿势的状态)的各个结构要件的位置及激光的光路。即，用实线示出的发光部311向X轴正方向射出激光，该激光通过放大透镜312a及准直透镜312b而整形为与X轴平行的平行入射光L。图中用实线示出的光轴C相当于构成该平行入射光L的光束的中心轴，在图示的实施例的情况下，该光轴C成为通过板状的衍射光学元件320的中心点的轴。

图中用实线示出的衍射光学元件320表示从上方观察基准状态下的衍射光学元件320的位置，从图的左侧入射到入射面P2的用实线示出的平行入射光L作为从射出面P3用实线示出的衍射光Ld，照射到照明对象面U(XY平面に平行的平面)上。在图中，示出了基于入射到衍射光学元件320的平行入射光L(实线)的衍射光Ld(实线)到达照明对象面U上的投影点Q41～Q42所示的范围的例子。

衍射光学元件320是全息图记录介质，因此在原理上，入射到衍射光学元件320上的任意的1点的光的衍射光均到达投影点Q41～Q42所示的范围，并形成投影图案E。在形成于照明对象面U上的投影图案E为如图8所示的箭头图形的情况下，从汽车观察时，投影点Q41构成箭头图形的右侧边，投影点Q42构成箭头图形的左侧边。

另一方面，图的虚线表示第1转动状态(衍射光学元件320的入射面P2及射出面P3从基准状态以转动轴Rz为中心轴，以图9中的逆时针方向转动的状态)的各个结构要件的位置及激光的光路。在此，示出了进行上述的理想的驱动动作，光源310和衍射光学元件320均绕转动轴Rz转动的例子。因此，入射光的光轴C和竖立于衍射光学元件320的入射面P2的法线所构成的角度(在图示的例子的情况下为0°)始终保持恒定，在衍射光学元件320上以最佳的条件进行衍射。

但是，相对照明对象面U的衍射光学元件320的相对位置发生变化，因此从图的左侧入射到入射面P2的用虚线示出的平行入射光L作为从射出面P3用虚线示出的衍射光Ld照射到照明对象面U上。其结果，基于入射到衍射光学元件320的平行入射光L(虚线)的衍射光Ld(虚线)到达照明对象面U上的投影点Q51～Q52所示的范围。在形成于照明对象面U上的投影图案E为如图8所示的箭头图形的情况下，从汽车观察时，投影点Q51构成箭头图形的右侧边，投影点Q52构成箭头图形的左侧边。

并且，图中的单点划线表示第2转动状态(衍射光学元件220的入射面P2及射出面P3从基准状态以转动轴Rz为中心轴，以图9中的顺时针方向转动的状态)的各个结构要件的位置及激光的光路。在此，示出了进行上述的理想的驱动动作，光源310和衍射光学元件320均绕转动轴Rz转动的例子。因此，入射光的光轴C与竖立于衍射光学元件320的入射面P2的法线所构成的角度(在图示的例子的情况下为0°)始终保持恒定，在衍射光学元件320上以最佳的条件进行衍射。

但是，相对照明对象面U的衍射光学元件320的相对位置发生变化，因此从图的左侧入射到入射面P2的用单点划线示出的平行入射光L作为从射出面P3用单点划线示出的衍射光Ld而照射到照明对象面U上。其结果，基于入射到衍射光学元件320的平行入射光L(单点划线)的衍射光Ld(单点划线)到达照明对象面U上的投影点Q61～Q62所示的范围。在形成于照明对象面U上的投影图案E为如图8所示的箭头图形的情况下，从汽车观察时，投影点Q61构成箭头图形的右侧边，投影点Q62构成箭头图形的左侧边。

图10是对通过图8所示的照明装置300而投影到照明对象面U上的投影图案的位置及朝向的变化进行说明的俯视图。图中用实线示出的投影图案E30表示在基准状态下投影的图案，用虚线示出的投影图案E31表示在第1转动状态下投影的图案，用单点划线示出的投影图案E32表示在第2转动状态下投影的图案。任何投影图案均为大致相同形状的箭头图形的图案，但与投影图案E30相比，投影图案E31为转动角度-φ1的图案，投影图案E32为转动角度+φ1的图案(如上所述，将绕顺时针的方向设为正的角度)。

此时，关于由衍射光学元件320衍射的光束的分布、特别是轮廓，即便衍射光学元件320转动，大体上也不会发生变更，大体上维持投影图案E的形状。如图示的实施例这样，在采用箭头图形的投影图案E的情况下，通过基于光学元件驱动部330及光源驱动部350的驱动动作，投影到照明对象面U上的箭头图形的位置及朝向发生变化。这样，在图示的实施例的情况下，能够通过光学元件驱动部330及光源驱动部350，根据光源310及衍射光学元件320的转动方向及转动量而变更箭头图形的投影图案E的位置及朝向，并能够使投影图案E沿着构成以转动轴Rz为中心的圆弧的转动方向M8进行移动。

总之，在此所述的第3实施方式的照明装置300中，在将与照明对象面U平行的方向(在图8的例子的情况下为X轴方向、Y轴方向等)定义为水平方向时，光学元件驱动部330使衍射光学元件320以使竖立于其入射面P2的法线N30在水平方向上位移的方式转动，光源驱动部350根据该衍射光学元件320的朝向的变化，使来自光源310的光L的朝向变化即可。

转动轴无需必须为与Z轴平行的轴，但在实用性上，优选为如图8所示的照明装置300这样，设定与Z轴平行的转动轴Rz。由此，能够通过衍射光学元件320进行高效的衍射，如图10所示的例子这样，能够使投影图案E沿着转动方向M8进行移动，并且能够容易设计装置。

结果，在采用图8所示的实施例的情况下，在定义具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系，将以使衍射光学元件320的入射面P2成为与YZ平面平行的朝向的方式配置的状态定义为基准状态时，光源310在该基准状态下生成与X轴平行的平行入射光L，使该平行入射光L入射到入射面P2。并且，由全息图记录介质构成衍射光学元件320，在该全息图记录介质中记录用于在与XY平面平行的照明对象面U上生成成为投影图案E的再生像的干涉条纹。并且，光学元件驱动部330使衍射光学元件320绕与Z轴平行的转动轴Rz进行转动，光源驱动部350根据该衍射光学元件320的朝向的变化，使来自光源310的光L的朝向沿着与XY平面平行的平面变化即可。

通过采用这样的结构，能够在路面、地面、底面、水面下、壁面等照明对象面U上投影期望的投影图案E，而且能够在大体上维持该投影图案E的形状的状态下，变更其投影位置及投影朝向。

<<<§4.第4实施方式>>>

接着，参照图11～图12，对本发明的第4实施方式进行说明。图11是示出本发明的第4实施方式的照明装置400的整体结构的立体图。该照明装置400相当于在§3中所述的第3实施方式的照明装置300的变形例，其基本结构与图8所示的照明装置300的基本结构大致相同。

如图所示，照明装置400与上述的照明装置300同样地具备：光源410、对来自该光源410的光L进行衍射而向照明对象面U上投影投影图案E的衍射光学元件420、支承该衍射光学元件420并对其进行驱动的光学元件驱动部430、支承光源410并对其进行驱动的光源驱动部450及将它们收纳的装置壳体440(省略图示)。

装置壳体440是将光源410、衍射光学元件420、光学元件驱动部430及光源驱动部450收纳的壳体，在此所示的实施例的情况下，装置壳体440安装于汽车的前端部分。该装置壳体440还起到对光学元件驱动部430及光源驱动部450进行支承并固定的作用。

在该图11中，为了明确地示出各个结构要件的支承并固定的状态，使用电气回路的接地记号来表示装置壳体440的各个部分。具体地，图11中的从光学元件驱动部430及光源驱动部450向下方延伸的线及其下端示出的接地记号440表示这些各个结构要件通过装置壳体440而被支承并固定。

衍射光学元件420以相对装置壳体440而可动的状态由光学元件驱动部430来支承，光源410以相对装置壳体440而可动的状态由光源驱动部450来支承。在此，作为光源410的单独结构要件的放大透镜412a及准直透镜412b(整形光学系统412)固定于发光部411，在发光部411移动时随之移动。图11中的从放大透镜412a及准直透镜412b向下方延伸的折线及其左端示出的接地记号411表示这些各个结构要件通过发光部411而被支承并固定。结果，光源驱动部450起到整体地驱动光源410的作用。

在该图11中，为了便于说明，关于构成照明装置400的各个结构要件彼此的几何学的位置关系，定义了XYZ三维垂直坐标系。该照明装置400以使行进方向成为X轴正方向的方式安装于汽车，在与XY平面平行的平面上定义了照明对象面U(前方的路面)。为了对该照明对象面U进行照明，光源410具有在图示的基准状态下向X轴正方向照射光束的功能。但是，如后述，能够通过光源驱动部450使光源410的朝向发生变化。

该图11所示的各结构要件当中的光源410、衍射光学元件420、光源驱动部450分别具有与图8所示的光源310、衍射光学元件320、光源驱动部350完全相同的结构及功能，因此在此省略说明。另一方面，图11所示的光学元件驱动部430具有与图8所示的光学元件驱动部330稍微不同的结构及功能。以下，对这点进行说明。

图11所示的光学元件驱动部430除了图8所示的光学元件驱动部330的功能以外，兼具图1所示的光学元件驱动部130的功能。即，光学元件驱动部330具有使衍射光学元件320绕通过衍射光学元件320内的中心点且与Z平行的转动轴Rz转动的功能，光学元件驱动部130具有使衍射光学元件120绕通过衍射光学元件120内的中心点且与X轴平行的转动轴Rx转动的功能。图11所示的光学元件驱动部430兼具这两个功能，并具有使衍射光学元件420绕通过其中心点且与Z轴平行的转动轴Rz进行转动的功能及绕通过其中心点且与X轴平行的转动轴Rx转动的功能。

换言之，光学元件驱动部430起到如下功能：使衍射光学元件420的入射面P2的朝向发生变化，并使衍射光学元件420绕与包括其入射面P2的转动平面P1垂直的转动轴Rx进行转动。因此，衍射光学元件420沿着转动方向M6进行转动，并沿着转动方向M1在转动平面P1内进行转动。在进行这样的转动动作时，对驱动机构431设置使支承臂432绕其中心轴(转动轴Rz)转动的功能及使支承臂432绕转动轴Rx进行摆动的功能即可。这样的驱动机构431能够利用公知的机构来构成，因此在此省略详细的说明。

结果，在图11所示的第4实施方式的照明装置400中，除了图8所示的第3实施方式的照明装置300的投影图案E的转动动作(沿着图10所示的转动方向M8的转动动作)以外，还能够进行图1所示的第1实施方式的照明装置100的投影图案E的转动动作(沿着图4所示的转动方向M2的转动动作)。如果将这两种转动动作组合，并调整各自的转动方向及转动量，则能够使投影图案E在照明对象面U上平行移动。

图12是对通过图11所示的照明装置400而投影到照明对象面U上的投影图案E的位置的变化进行说明的俯视图。在该例子的情况下，相对用实线示出的投影图案E40(在基准状态下得到的图案)，用虚线示出的投影图案41向图的上方平行移动，用单点划线示出的投影图案42向图的下方平行移动。这样，关于由光学元件驱动部430进行的绕转动轴Rx的转动动作和绕转动轴Rz的转动动作，如果适当地调整各自的转动方向及转动量，则如图12所示，能够使投影图案E向移动方向M9所示的方向平行移动。当然，不限于平行移动，关于位置和朝向，还能够进行具有各种自由度的移动。

<<<§5.第5实施方式>>>

接着，参照图13，对本发明的第5实施方式进行说明。图13是示出本发明的第5实施方式的照明装置500的结构的框图。该照明装置500也是向照明对象面U上投影期望的投影图案E的装置，如图所示，具备光源510、对来自该光源510的光L进行衍射而向照明对象面U上投影投影图案E的衍射光学元件520、将光源510及衍射光学元件520收纳的装置壳体540及对该装置壳体540进行驱动的装置壳体驱动部550。

在图13中，用框图来表示上述各结构要件，但各个结构要件的具体的结构例如参考此前所述的各个实施方式的结构即可。具体地，光源510可采用与图1所示的光源110同样的结构，衍射光学元件520可采用与图1所示的衍射光学元件120同样的结构。装置壳体540只要具有对该光源510及衍射光学元件520进行支承并固定且在内部将它们收纳的功能，则可以使用任何结构。

在该照明装置500中，未设置用于对光源510进行驱动的光源驱动部、用于对衍射光学元件520进行驱动的光学元件驱动部。取而代之，设置有对装置壳体540进行驱动的装置壳体驱动部550。装置壳体驱动部550起到如下作用：将装置壳体540安装于规定的安装场所560，并且以使相对安装场所560的装置壳体540的位置或朝向、或其两者发生变化的方式将装置壳体540驱动。如果将该照明装置500利用于汽车，则例如将该汽车的前格栅作为安装场所560，将装置壳体540经由装置壳体驱动部550安装于前格栅即可。

装置壳体驱动部550具有使装置壳体540与安装位置560的相对的位置关系发生变化的驱动机构。作为该驱动机构，例如与在此前的实施方式中所述的光源驱动部、光学元件驱动部所采用的驱动机构同样地能够使用使装置壳体540绕规定的转动轴进行转动的机构。当然，也可以使用相对安装位置560而使装置壳体540平行移动的机构等。

这样，能够通过使相对安装位置560的装置壳体540的相对的位置关系发生变化，从而相对安装位置560的衍射光Ld的相对的位置关系发生变化，使形成于照明对象面U上的投影图案E的位置、朝向发生变化。

在该第5实施方式的照明装置500中，对装置壳体540及收纳于其内部的各个结构要件全部进行驱动，因此装置壳体驱动部550的动力负担大于此前所述的实施方式中的光源驱动部、光学元件驱动部的动力负担，并且需要充分确保装置壳体540的移动空间。但是，在装置壳体540内设置光源510和衍射光学元件520即可，因此具有能够将以往提出的一般的照明装置作为装置壳体540及其收纳要件而直接利用的优点。

<<<§6.各种变形例>>>

此前，在§1～§5中对本发明的第1～第5实施方式进行了陈述，在此对关于这些各个实施方式的各种变形例进行说明。

(1)关于转动轴的变形例

在图1所示的第1实施方式中，使衍射光学元件120绕与X轴平行的转动轴Rx进行转动，在图5所示的第2实施方式中，使衍射光学元件220绕与Y轴平行的转动轴Ry进行转动，在图8所示的第3实施方式中，使衍射光学元件320绕与Z轴平行的转动轴Rz进行转动。在这些实施方式中，将照明对象面U设为与XY平面平行的平面，在基准状态下将平行入射光L设为与X轴平行的光，因此如上述各个转动轴Rx、Ry、Rz这样，在设定与特定的坐标轴平行的转动轴时，在进行高效的衍射、或将装置小型化的点上存在优点。

但是，在本发明中，无需必须将用于使衍射光学元件转动的转动轴设定为与上述各个坐标轴平行的轴，也可以设定为任意的方向。因此，在以图5所示的第2实施方式为基本的变形例中，在将与照明对象面U垂直的方向定义为铅直方向Z时，光学元件驱动部230使衍射光学元件220绕相对该铅直方向而非平行的转动轴(在设定了相对铅直方向而平行的转动轴Rz的情况下，成为第3实施方式)转动即可。同样地，在以图8所示的第3实施方式为基本的变形例中，在将与照明对象面U平行的方向定义为水平方向时，光学元件驱动部330使衍射光学元件320绕相对该水平方向而非平行的转动轴(在设定了相对水平方向而平行的转动轴Rx、Ry的情况下，成为第1或第2实施方式)转动即可。

这样，在实施本发明时，无需将衍射光学元件的转动轴必须设定为与特定的坐标轴平行的轴，但在设定为转动平面(与转动轴垂直的平面)成为与入射光L的光轴平行的平面时，平行入射光L的行进方向与衍射光学元件的入射面所构成的角成为0°，实质上平行入射光L不会入射到入射面，因此衍射光学元件需要以如下发生设定转动轴：在与向衍射光学元件入射的入射光L的光轴非平行的面上进行转动的方式，换言之，使衍射光学元件的入射面与入射光L的光轴不平行的方式。

例如，在以图1所示的照明装置100为基本的变形例的情况下，在将衍射光学元件120的入射面P2(及包括入射面P2的转动平面P1)设定为与XY平面平行的面，并将转动轴设定为与Z轴平行的轴时，向X轴正方向前进的平行入射光L不会照射到入射面P2，该照明装置100实质上不发挥功能。因此，在图1所示的照明装置100的情况下，需要将衍射光学元件120的转动平面P1设定为与平行入射光L的光轴(X轴)非平行的平面。

另外，在以该图1所示的照明装置100为基本的变形例的情况下，为了得到良好的衍射效率，优选为在衍射光学元件120的转动动作中，使衍射光学元件120的衍射条件尽量持续满足布拉格条件。因此，在转动平面P1中，优选为将相对入射面P2的平行入射光L的入射角设定为尽量持续满足上述布拉格条件的朝向。

并且，在图1所示的照明装置100的情况下，转动轴Rx为通过衍射光学元件120的中心的轴，但转动轴Rx无需必须通过中心，既可以设定为通过从衍射光学元件120内的中心脱离的位置，也可以设定为通过衍射光学元件120的外部。但是，为了将装置小型化，优选设定为通过衍射光学元件120的内部。

同样地，在图5所示的照明装置200、图8所示的照明装置300的情况下，转动轴Ry、Rz成为通过衍射光学元件220、320的厚度方向的中心位置的轴，但转动轴Ry、Rz无需必须通过厚度方向的中心位置，既可以设定为通过从衍射光学元件220、320内的厚度方向的中心位置脱离的位置，也可以设定为通过衍射光学元件220、320的表面(入射面P2、射出面P3)，也可以设定为通过衍射光学元件220、320的外部。但是，为了将装置小型化，优选设定为通过衍射光学元件220、320的内部或表面。

(2)关于向衍射光学元件入射的入射光的变形例

在此前所述的各个实施方式中，将由激光发光部产生的激光束通过放大透镜进行扩宽之后，通过准直透镜整形为平行光，因此入射到衍射光学元件的光L为平行光束，但在本发明中，入射到衍射光学元件的光无需必须为平行光束。例如，也可以不设置准直透镜，而使通过放大透镜扩散为圆锥状的光直接入射到衍射光学元件。在该情况下，在向衍射光学元件照射了这样的圆锥状的扩散光时，记录通过该衍射光Ld而在照明对象面U上作为再生像而形成期望的投影图案E的干涉条纹即可。

并且，在此前所述的各个实施方式中，对在基准状态下平行入射光L相对衍射光学元件垂直入射的例子进行了说明，但相对衍射光学元件的入射光未无需必须相对入射面而垂直地入射，也可以任意的角度而入射。但是，为了通过衍射光Ld而高效地生成投影图案E，如此前所述的实施方式这样，优选设定为在基准状态下垂直入射。

(3)关于光学元件驱动部及光源驱动部的变形例

在图5所示的第2实施方式、图8所示的第3实施方式、图11所示的第4实施方式中，分别独立地设置了用于对衍射光学元件220、320、420进行驱动的光学元件驱动部230、330、430及用于对光源210、310、410进行驱动的光源驱动部250、350、450，但也可以设置将两者合并的合并驱动部，并通过该合并驱动部而对衍射光学元件及光源这两者进行支承，将两者同时驱动。

这样，如果设置具备光学元件驱动部和光源驱动部这两者的功能的合并驱动部，则衍射光学元件和光源成为一体而被驱动，因此能够防止两者的相对位置变化，并且能够将装置小型化。

并且，在图5所示的第2实施方式、图8所示的第3实施方式、图11所示的第4实施方式中，通过光源驱动部250、350、450而对全部光源210、310、410进行了驱动，但光源驱动部无需必须将光源的所有结构要件一并驱动，也可以仅驱动光源的一部分结构要件。

例如，在图5所示的第2实施方式的情况下，也可以通过光源驱动部250仅对发光部211进行驱动，将作为整形光学系统212的结构要件的放大透镜212a、准直透镜212b固定于装置壳体240。在该情况下，从发光部211射出的激光束向放大透镜212a的入射位置发生变化，从准直透镜212b射出的光L的位置、朝向发生变化，光L不会成为完全的平行光束，因此形成于照明对象面U上的投影图案E的形状有可能稍微变形、或变得不清楚。但是，如果投影图案E的形状变化、不清楚程度在实用性上的允许范围内，则不会发生大的故障。

这样，在采用通过光源驱动部250而仅驱动发光部211的结构时，具有能够简化驱动系统的结构，并实现装置的小型化的优点。

(4)关于光源及衍射光学元件的复数化的变形例

在此前所述的各个实施方式中，光源具有单一的激光发光部，但也可以根据需要而设置多个激光发光部。在该情况下，既可以分别独立地设置多个激光发光部，也可以使用在共同的基板上排列配置多个激光发光部而成的发光部模块。

并且，例如也可以由对红色的发光波长区域的光进行振荡的激光发光部、对绿色的发光波长区域的光进行振荡的激光发光部及对蓝色的发光波长区域的光进行振荡的激光发光部构成多个激光发光部。在该情况下，通过重叠由多个激光发光部发光的3个激光，从而能够用期望的颜色的照明光来照明照明对象面U。通过对这些多个激光发光部的放射束[单位：W]进行调整，能够调节照明光的颜色。

这样，光源也可以具备具有彼此不同的放射束的多个激光发光部。当然，不限于如上所述的使用红色、绿色、蓝色这3色的激光发光部的例子，光源也可以具有发光波长区域彼此不同的两个激光发光部或4个以上的激光发光部。并且，为了提高发光强度，也可以针对每个发光波长区域分别设置多个激光发光部。

另外，在光源中设置了多个激光发光部的情况下，也可以与该多个激光发光部分别对应地设置多个整形光学系统。

另一方面，在此前所述的各个实施方式的照明装置中，仅设置了单一的衍射光学元件，但也可以根据需要而设置多个衍射光学元件。特别是，如上所述，在光源中设置多个激光发光部的情况下，能够与这些多个激光发光部对应地分别设置单独的衍射光学元件。在该情况下，即便在多个激光发光部对不同的波长区域的激光进行振荡的情况下，各个衍射光学元件也能够高效率地衍射由对应的激光器生成的不同的波长区域的激光。

另外，在照明装置包括多个衍射光学元件的情况下，光学元件驱动部既可以使多个衍射光学元件绕相同的转动轴转动，也可以使多个衍射光学元件绕分别不同的转动轴转动。

(5)关于各个实施方式的组合的变形例

如上所述，图11所示的第4实施方式是将图8所示的第3实施方式(使用转动轴Rz)和图1所示的第1实施方式(使用转动轴Rx)组合而成的实施方式，具备使衍射光学元件420绕转动轴Rz转动，并且还绕转动轴Rx转动的机构。

该第4实施方式是用于对第1～第3实施方式的组合的一个方式进行例示的实施方式，但各个实施方式的组合例不限于该第4实施方式，根据需要，可以是各种组合。例如，也可以组合第1实施方式(使用转动轴Rx)和第2实施方式(使用转动轴Ry)。在该情况下，能够使投影图案E的形成位置向铅直方向(Z轴方向)移动(使照明对象面U向铅直方向移动)。

当然，也可以将第1～第3实施方式全部组合。并且，也可以在这些各个实施方式的基础上进一步组合图13所示的第5实施方式。

这样，通过组合多个实施方式，从而使照明对象面U上的投影图案E的位置、朝向变化的自由度显著地提高，并且能够使位置、朝向的变化量变大。

(6)关于利用形态的变形例

在此前所述的实施方式中，示出了将本发明的照明装置安装于汽车的前格栅而使用的例子，当然本发明的照明装置的利用形态不限于安装于汽车的前格栅而使用的例子。例如，不限于汽车，也可以安装于一般的车辆的灯光单元内而使用。或者，还可以设置于道路的路面上而以静止状态利用。

(7)其它变形例

除此以外，关于本发明，在下述的基本概念的范畴内能够实施各种变形例。

本发明的第1基本概念在于，由光源及对来自该光源的光进行衍射的衍射光学元件构成照明装置，将衍射光学元件支承为在与向衍射光学元件入射的入射光的光轴非平行的面上进行转动。在该情况下，优选为在光源设置发光部和准直透镜，将准直透镜配置在沿着从发光部至衍射光学元件的光路的发光部与衍射光学元件之间。

并且，本发明的第2基本概念在于，由光源及对来自该光源的光进行衍射的衍射光学元件构成照明装置，将衍射光学元件支承为以使其入射面的朝向发生变化的方式进行动作，并且将光源支承为以使向衍射光学元件入射的入射光的光轴与衍射光学元件的入射面的法线所构成的角度保持恒定的方式进行动作。在该情况下，既可以以与铅直方向非平行的轴线为中心可转动地支承衍射光学元件，也可以以与水平方向非平行的轴线为中心可转动地支承衍射光学元件，除此之外，还可以进一步以在与向衍射光学元件入射的入射光的光轴非平行的面上转动的方式支承衍射光学元件。在此，优选为在光源中设置发光部和准直透镜，将准直透镜配置在沿着从发光部至衍射光学元件的光路的发光部与衍射光学元件之间。

产业上的利用可能性

本发明的照明装置广泛地利用于向路面、地面、底面、水面下、壁面等预先设定的照明对象面上投影期望的投影图案。而且能够变更该投影图案的投影位置、投影朝向，因此例如最适合用于将表示交通工具的行进方向的箭头等的投影图案以期望的位置及期望的朝向显示于路上的用途。

符号说明

100：第1实施方式的照明装置

110：光源

111：发光部

112：整形光学系统

112a：放大透镜

112b：准直透镜

120：衍射光学元件(全息图)

130：光学元件驱动部

131：驱动机构

132：支承臂

140：装置壳体

200：第2实施方式的照明装置

210：光源

211：发光部

212：整形光学系统

212a：放大透镜

212b：准直透镜

220：衍射光学元件(全息图)

230：光学元件驱动部

231：驱动机构

232：支承臂

240：装置壳体

250：光源驱动部

251：驱动机构

252：支承臂

300：第3实施方式的照明装置

310：光源

311：发光部

312：整形光学系统

312a：放大透镜

312b：准直透镜

320：衍射光学元件(全息图)

330：光学元件驱动部

331：驱动机构

332：支承臂

340：装置壳体

350：光源驱动部

351：驱动机构

352：支承臂

400：第4实施方式的照明装置

410：光源

411：发光部

412：整形光学系统

412a：放大透镜

412b：准直透镜

420：衍射光学元件(全息图)

430：光学元件驱动部

431：驱动机构

432：支承臂

440：装置壳体

450：光源驱动部

451：驱动机构

452：支承臂

500：第5实施方式的照明装置

510：光源

520：衍射光学元件(全息图)

540：装置壳体

550：装置壳体驱动部

560：安装场所

C：入射光的光轴

D：表示投影图案的朝向的方向

D10：投影图案的基准方向

D11：投影图案的第1转动方向

D12：投影图案的第2转动方向

E：投影图案

E10：基准图案

E11：第1转动图案

E12：第2转动图案

E20：基准图案

E21：第1位移图案

E22：第2位移图案

E30：基准图案

E31：第1转动图案

E32：第2转动图案

E40：基准图案

E41：第1位移图案

E42：第2位移图案

e1，e2：投影图案的位移量

L：平行入射光

Ld：衍射光

L10，L20：基准状态下的衍射光

L11，L21：第1转动状态下的衍射光

L12，L22：第2转动状态下的衍射光

M1：衍射光学元件的转动方向

M2：投影图案的转动方向

M3：衍射光学元件的转动方向

M4：发光部的转动方向

M5：投影图案的位移方向

M6：衍射光学元件的转动方向

M7：发光部的转动方向

M8：投影图案的转动方向

M9：投影图案的移动方向

N：竖立于入射面P2的法线

N20：基准状态下的入射面P2的法线

N21：第1转动状态下的入射面P2的法线

N22：第2转动状态下的入射面P2的法线

N30：基准状态下的入射面P2的法线

N31：第1转动状态下的入射面P2的法线

N32：第2转动状态下的入射面P2的法线

O：XYZ三维垂直坐标系的原点

P1：转动平面

P2：入射面(受光面)

P3：射出面

Q1，Q2：衍射光学元件上的规定点

Q11～Q62：投影点

Rx：与X轴平行的转动轴

Ry：与Y轴平行的转动轴

Rz：与Z轴平行的转动轴

U：照明对象面

X：XYZ三维垂直坐标系的坐标轴

Y：XYZ三维垂直坐标系的坐标轴

Z：XYZ三维垂直坐标系的坐标轴

+θ1：第1转动角

-θ2：第2转动角

-φ1：第1转动角

+φ2：第2转动角

Claims (14)

1.一种照明装置(200，300，400)，其向照明对象面(U)上投影期望的投影图案(E)，

该照明装置(200，300，400)的特征在于，其具备：

光源(210，310，410)；

衍射光学元件(220，320，420)，其对来自所述光源(210，310，410)的光(L)进行衍射，并向所述照明对象面(U)上投影所述投影图案(E)；

光学元件驱动部(230，330，430)，其支承所述衍射光学元件(220，320，420)，并对所述衍射光学元件(220，320，420)进行驱动；及

光源驱动部(250，350，450)，其支承所述光源(210，310，410)，并对所述光源(210，310，410)进行驱动，

所述光学元件驱动部(230，330，430)使所述衍射光学元件(220，320，420)的入射面(P2)的朝向发生变化，

所述光源驱动部(250，350，450)根据所述入射面(P2)的朝向的变化，使来自所述光源(210，310，410)的光(L)的朝向发生变化。

2.根据权利要求1所述的照明装置(200，300，400)，其特征在于，

光源驱动部(250，350，450)以使入射到衍射光学元件(220，320，420)的入射光的光轴与所述衍射光学元件(220，320，420)的入射面(P2)的法线所形成的角度确保为恒定的方式使来自光源(210，310，410)的光(L)的朝向发生变化。

3.根据权利要求1所述的照明装置(200，300，400)，其特征在于，

光源(210，310，410)具有产生光束的发光部(211，311，411)及将所述光束扩宽来生成平行入射光(L)的整形光学系统(212，312，412)，并且使所述平行入射光(L)入射到衍射光学元件(220，320，320)的入射面(P2)。

4.根据权利要求3所述的照明装置(200，300，400)，其特征在于，

光学元件驱动部(230，330，430 )决定与平行入射光(L)垂直的转动轴(Ry，Rz)，并使衍射光学元件(220，320，420)绕所述转动轴(Ry，Rz)转动。

5.根据权利要求1所述的照明装置(200，300，400)，其特征在于，

该照明装置(200，300，400)还具备装置壳体(240，340，440)，该装置壳体(240，340，440)收纳光源(210，310，410)、衍射光学元件(220，320，420)、光学元件驱动部(230，330，430)及光源驱动部(250，350，450)，并对所述光学元件驱动部(230，330，430)及所述光源驱动部(250，350，450)进行支承固定。

6.根据权利要求1所述的照明装置(200)，其特征在于，

在将与照明对象面(U)垂直的方向定义为铅直方向(Z)时，

光学元件驱动部(230)使衍射光学元件(220)以使竖立于其入射面(P2)的法线(N20)在所述铅直方向上位移的方式转动。

7.根据权利要求1所述的照明装置(200)，其特征在于，

在定义具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系，并将以使衍射光学元件(220)的入射面(P2)成为与YZ平面平行的朝向的方式配置的状态定义为基准状态时，

光源(210)在所述基准状态下生成与X轴平行的平行入射光(L)，使该平行入射光(L)入射到所述入射面(P2)，

所述衍射光学元件(220)由全息图记录介质构成，在所述全息图记录介质中记录有干涉条纹，该干涉条纹用于在与XY平面平行的照明对象面(U)上生成成为投影图案(E)的再生像，

光学元件驱动部(230)使所述衍射光学元件(220)绕与Y轴平行的转动轴(Ry)转动。

8.根据权利要求7所述的照明装置(200)，其特征在于，

光源驱动部(250)使来自光源(210)的光(L)的朝向沿着与XZ平面平行的平面变化。

9.根据权利要求1所述的照明装置(300)，其特征在于，

在将与照明对象面(U)平行的方向定义为水平方向(X，Y)时，

光学元件驱动部(330)使衍射光学元件(320)以使竖立于该衍射光学元件(320)的入射面(P2)的法线(N30)在所述水平方向上位移的方式转动。

10.根据权利要求1所述的照明装置(300)，其特征在于，

在定义具有相互垂直的X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系，并将以使衍射光学元件(320)的入射面(P2)成为与YZ平面平行的朝向的方式配置的状态定义为基准状态时，

光源(310)在所述基准状态下生成与X轴平行的平行入射光(L)，并使该平行入射光(L)入射到所述入射面(P2)，

所述衍射光学元件(320)由全息图记录介质构成，在所述全息图记录介质中记录有干涉条纹，该干涉条纹用于在与XY平面平行的照明对象面(U)上生成成为投影图案(E)的再生像，

光学元件驱动部(330)使所述衍射光学元件(320)绕与Z轴平行的转动轴(Rz)转动。

11.根据权利要求10所述的照明装置(300)，其特征在于，

光源驱动部(350)使来自光源(310)的光(L)的朝向沿着与XY平面平行的平面变化。

12.根据权利要求1所述的照明装置(400)，其特征在于，

光学元件驱动部(430)使衍射光学元件(420)的入射面(P2)的朝向发生变化，并且决定转动轴(Rx)，使所述衍射光学元件(420)绕所述转动轴(Rx)转动，其中，所述转动轴(Rx)与包括衍射光学元件(420)的入射面(P2)的转动平面(P1)垂直。

13.根据权利要求4、6～12中的任意一项所述的照明装置(200，300，400)，其特征在于，

转动轴(Rx，Ry，Rz)配置于通过衍射光学元件(220，320，420)的内部或表面的位置处。

14.根据权利要求3所述的照明装置(200，300，400)，其特征在于，

整形光学系统(212，312，412)具备对发光部(211，311，411)产生的光束进行折射来扩宽的放大透镜(212a，312a，412a)及将来自该放大透镜(212a，312a，412a)的光整形为平行入射光(L)的准直透镜(212b，312b，412b)，并使所述平行入射光(L)入射到衍射光学元件(220，320，420)的入射面(P2)。

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