CN110678789B - 照明装置 - Google Patents

Abstract

来自光源(110)的相干的光束(L110)由扫描部件(120)进行扫描，向光扩散元件(130)的受光面入射。所入射的光束(L120)作为扩散光(L130)来发射，经由照明光学系统(140)在照明对象面(S)形成描绘点(D)。当扫描控制部(150)根据箭头形状的图案对光束(L120)的扫描进行控制时，在照明对象面(S)上，通过移动的描绘点(D)来形成具有箭头形状的照明区域(LA)。光扩散元件(130)进行以所入射的光束为主在X轴方向上扩散的各向异性扩散，因此扩散光(L130)的扩散偏向一个方向。因此，能够确保针对相干光的安全性，并且能够在照明对象面(S)形成抑制了模糊的清晰的照明区域(LA)。

Description

照明装置

技术领域

本发明涉及照明装置，尤其涉及在规定的照明对象面上形成具有规定形状的照明区域而进行照明的照明装置。

背景技术

以往，提出了使用激光光源的照明装置。通常，激光光源与LED(Light EmittingDiode：发光二极管)相比发光面积较小，另外，能够发出指向性高的相干光，因此具有能够将光送到远方的优点。另一方面，在使用了激光光源的照明装置中，存在如下的问题：当对光扩散面进行照明时，在该光扩散面的各部分发生反射的相干光互相干涉而产生散斑。另外，在远方照射用途中，还存在在激光光源侧产生的散斑在照明对象面上引起照度分布不均的问题。

最近，还提出了搭载于汽车等车辆而朝向路面照射来自激光光源的照明光的照明装置。例如，在下述专利文献1中公开了一种车辆用灯具，其具有发出相干光的光源和通过该相干光来再现规定的像的全息光学元件。另外，在专利文献2中公开了一种车载型的照明装置，其向透射型全息光学元件照射从激光光源射出的激光，在路面上形成期望的照明图案。

在全息光学元件中，能够预先记录所期望的衍射图案(干涉条纹图案)，因此能够在路面上形成具有期望的形状的照明图案。即，当使光从规定方向相对于全息光学元件入射时，在与所记录的衍射图案对应的方向上射出衍射光，能够通过射出的衍射光对照明对象面的规定位置以期望的照明图案进行照明。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-146621号公报

专利文献2：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，激光与LED光等非相干光相比，相干性高，因此在原理上能够在照明对象面上形成清晰的照明图案。但是，实际上，由于从激光光源射出的激光的光束直径等，在照明对象面上形成的照明图案(具有规定形状的照明区域)会产生模糊。具体来说，构成照明图案的照明区域的边界部分变得不清晰。特别是在用于在远方的路面上投影照明图案的用途的情况下，形成在路面上的照明图案的模糊为无法忽视的程度。因此，难以显示文字或标识标记等需要高分辨率的照明图案。

另外，由于激光的放射亮度远远大于LED光等非相干光，所以在使用了激光光源的照明装置中，为了使人的眼睛不因激光而受伤，需要采取某些安全对策。在使用了上述专利文献1、2所公开的激光光源的照明装置中，并没有充分地实施针对这种模糊产生的对策及针对激光的安全对策。

因此，本发明的目的在于，提供能够确保针对相干光的安全性，并且能够在照明对象面上形成抑制了模糊的清晰的照明区域的照明装置。

用于解决课题的手段

(1)本发明的第1方式是照明装置，该照明装置在规定的照明对象面上形成具有规定形状的照明区域而进行照明，其特征在于，

该照明装置具有：

光源，其射出相干的光束；

扫描部件，其对上述光束进行扫描；

光扩散元件，其接收由扫描部件扫描后的扫描光束，使该扫描光束扩散而发射扩散光；

照明光学系统，其将上述扩散光向照明对象面引导；以及

扫描控制部，其对扫描部件的扫描进行控制，以使上述扫描光束向光扩散元件入射的入射点描绘规定的轨迹，

当在光扩散元件的光发射面上定义了第1扩散轴和第2扩散轴时，光扩散元件进行使扩散光在上述第1扩散轴方向上扩散的扩散程度和扩散光在上述第2扩散轴方向上扩散的扩散程度不同的各向异性扩散，

在各个扫描时刻，通过上述各向异性扩散而得到的扩散光通过照明光学系统在照明对象面上形成描绘点，

通过扫描控制部的控制，在照明对象面上使描绘点移动而进行描绘，形成具有规定形状的照明区域。

(2)本发明的第2方式在上述第1方式的照明装置中，

第1扩散轴和第2扩散轴是互相垂直的轴，将扩散光用与其中心轴垂直的平面切断后的截面是矩形。

(3)本发明的第3方式在上述第2方式的照明装置中，

在定义了XYZ三维垂直坐标系时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件的光发射面位于与XZ平面平行的平面上，第1扩散轴与X轴平行，第2扩散轴与Z轴平行，

光扩散元件进行各向异性扩散，以使从光扩散元件的光发射面发射的扩散光朝向照明对象面，并且将该扩散光用与其中心轴垂直的平面切断时的截面是与X轴平行的两边为长边、其他两边为短边的矩形。

(4)本发明的第4方式在上述第2方式的照明装置中，

在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角而得到的Z′轴时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件的光发射面位于与XZ′平面平行的平面上，第1扩散轴与X轴平行，第2扩散轴与Z′轴平行，

光扩散元件进行各向异性扩散，以使从光扩散元件的光发射面发射的扩散光朝向照明对象面，并且将该扩散光用与XZ′平面平行的平面切断时的截面是与X轴平行的两边为长边、与Z′轴平行的两边为短边的矩形。

(5)本发明的第5方式在上述第1方式的照明装置中，

光扩散元件由衍射光学元件或全息光学元件构成，

在该光扩散元件的各部分中记录有如下的衍射光栅或干涉条纹：在被赋予了具有规定的入射角的入射光时，发射具有规定的1阶衍射光强的角度空间分布的衍射光作为扩散光，

通过表示第1扩散轴方向上的位移的第1方向位移角和表示第2扩散轴方向上的位移的第2方向位移角来表示衍射光相对于向规定的入射点入射的入射光的位移角度，在定义了将上述第1方向位移角取为横坐标轴，将上述第2方向位移角取为纵坐标轴，以上述第1方向位移角＝0、上述第2方向位移角＝0的点为原点的分布曲线图时，

上述1阶衍射光强的角度空间分布在上述分布曲线图上通过由以纵坐标轴为对称轴呈左右对称的横长的矩形构成的衍射光分布区域来表示。

(6)本发明的第6方式在上述第5方式的照明装置中，

在定义了XYZ三维垂直坐标系时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件的光发射面位于与XZ平面平行的平面上，第1扩散轴与X轴平行，第2扩散轴与Z轴平行，

与光扩散元件的各部分相关的1阶衍射光强的角度空间分布在分布曲线图上通过由以纵坐标轴为中心在使扩散光朝向照明对象面的具有规定的纵坐标值的位置处配置的横长的矩形构成的衍射光分布区域来表示。

(7)本发明的第7方式在上述第5方式的照明装置中，

在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角而得到的Z′轴时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件的光发射面位于与XZ′平面平行的平面上，第1扩散轴与X轴平行，第2扩散轴与Z′轴平行，

与光扩散元件的各部分相关的1阶衍射光强的角度空间分布在分布曲线图上通过由以原点为中心配置的横长的矩形构成的衍射光分布区域来表示。

(8)本发明的第8方式在上述第7方式的照明装置中，

光扩散元件由衍射光学元件构成，该衍射光学元件在物理构造体中记录了将与Z′轴平行的多个光栅线按照多种间距配置而成的衍射光栅。

(9)本发明的第9方式在上述第5～第7方式的照明装置中，

光扩散元件由全息光学元件构成，该全息光学元件的各个部分分别在规定位置处生成矩形面的再现像。

(10)本发明的第10方式在上述第5～第7方式的照明装置中，

光扩散元件是具有多个要素衍射光学区域的全息光学元件，在该多个要素衍射光学区域中记录有分别独立的单独全息图，该各单独全息图具有在接收到来自扫描部件的扫描光束时发射通过照明光学系统在照明对象面上的单独位置分别形成单独的描绘点的扩散光的的功能。

(11)本发明的第11方式在上述第9或第10方式的照明装置中，

光扩散元件是将具有通过计算机的运算而求出的干涉条纹的CGH记录在物理构造体中的全息光学元件。

(12)本发明的第12方式在上述第1方式的照明装置中，

当在照明光学系统的前表面位置定义了与该照明光学系统的光轴垂直的虚拟投影平面时，在各个扫描时刻，来自光扩散元件的扩散光在上述虚拟投影平面上形成具有一对长边和一对短边的矩形状的扩散光点。

(13)本发明的第13方式在上述第12方式的照明装置中，

在定义了XYZ三维垂直坐标系时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件的光发射面位于与XZ平面平行的平面上，照明光学系统的光轴与从光扩散元件的光发射面上的规定点发射的扩散光的中心轴平行，第1扩散轴与X轴平行，第2扩散轴与Z轴平行，

当在照明光学系统的前表面位置定义了与该照明光学系统的光轴垂直的虚拟投影平面时，在各个扫描时刻，来自光扩散元件的扩散光在上述虚拟投影平面上形成具有与X轴平行的一对长边和由其他一对边构成的短边的矩形状的扩散光点。

(14)本发明的第14方式在上述第12方式的照明装置中，

在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角而得到的Z′轴时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件的光发射面位于与XZ′平面平行的平面上，照明光学系统的光轴与XZ′平面垂直，第1扩散轴与X轴平行，第2扩散轴与Z′轴平行，

当在照明光学系统的前表面位置定义了与XZ′平面平行的虚拟投影平面时，在各个扫描时刻，来自光扩散元件的扩散光在上述虚拟投影平面上形成具有与X轴平行的一对长边和与Z′轴平行的一对短边的矩形状的扩散光点。

(15)本发明的第15方式在上述第1～第14方式的照明装置中，

照明光学系统由准直透镜构成，光扩散元件的光发射面配置在上述准直透镜的前侧焦点位置。

(16)本发明的第16方式在上述第1～第15方式的照明装置中，

扫描部件具有：透射型扫描体，其使入射到第1面的光从第2面射出；以及扫描机构，其使该透射型扫描体绕两个轴转动而进行扫描，

来自光源的光束透过上述透射型扫描体，所透过的光束作为扫描光束朝向光扩散元件，

扫描控制部进行使上述扫描光束向光扩散元件入射的入射点二维地变化的扫描控制。

(17)本发明的第17方式在上述第1～第15方式的照明装置中，

扫描部件具有：反射型扫描体，其具有对入射的光进行反射而射出的反射面；以及扫描机构，其使该反射型扫描体绕两个轴转动而进行扫描，

来自光源的光束被上述反射型扫描体反射，所反射的光束作为扫描光束朝向光扩散元件，

扫描控制部进行使上述扫描光束向光扩散元件入射的入射点二维地变化的扫描控制。

(18)本发明的第18方式在上述第1～第17方式的照明装置中，

扫描控制部以形成在照明对象面上的照明区域被人眼视觉识别为连续的区域的速度进行扫描。

(19)本发明的第19方式在上述第1～第18方式的照明装置中，

还设置有光点亮控制部，该光点亮控制部对光源的点亮和熄灭进行控制，

该光点亮控制部对点亮和熄灭的控制与扫描控制部的扫描控制联动地进行，通过点亮时的描绘点的集合体来形成具有规定形状的照明区域。

(20)本发明的第20方式通过设置3组上述第1～第19方式的照明装置而构成彩色照明装置，

第1照明装置的光源生成红色的光束，第2照明装置的光源生成绿色的光束，第3照明装置的光源生成蓝色的光束，

第1照明装置的光扩散元件通过红色的扩散光来形成红色的照明区域，第2照明装置的光扩散元件通过绿色的扩散光来形成绿色的照明区域，第3照明装置的光扩散元件通过蓝色的扩散光来形成蓝色的照明区域，

在上述红色的照明区域、上述绿色的照明区域以及上述蓝色的照明区域的重复部分中形成规定色的彩色照明区域。

(21)本发明的第21方式在上述第1～第19方式的照明装置或上述第20方式的彩色照明装置中，

还设置有用于安装于车辆的安装部，将照明对象面设定在路面上，能够从上述车辆对上述路面进行照明。

发明效果

在本发明的照明装置中，向光扩散元件照射相干的光束，通过来自光扩散元件的扩散光在照明对象面上形成描绘点。这里，如果对光束进行扫描，则通过移动的描绘点来描绘具有期望的形状的照明区域。而且，由于光扩散元件进行各向异性扩散，所以扩散光的扩散偏向一个方向。因此，能够确保针对相干光的安全性，并且能够在照明对象面形成抑制了模糊的清晰的照明区域。

附图说明

图1是示出通过来自车载型的照明装置的照明在路面10上形成由箭头图形构成的照明区域20的一例的来自驾驶席的俯瞰图。

图2是示出通过来自车载型的照明装置100的照明在路面10上形成照明区域20的一例的侧视图。

图3是示出本发明的基本实施方式的照明装置100的基本结构的立体图(一部分是框图)。

图4是示出图3所示的光扩散元件130上的光束的二维扫描的例子的俯视图。

图5是示出使用位移角θV、θH来表示从光扩散元件130上的1个点P发射的1阶衍射光强的角度空间分布的方法的图。

图6是示出在配置于XZ平面上的光扩散元件130上的点P附近赋予了入射光Lin时从该点P附近发射的扩散光L130的情形的图。

图7是示出在配置于XZ′平面上的光扩散元件130上的点P附近赋予了入射光Lin时从该点P附近发射的扩散光L130的情形的图。

图8是利用与XZ′平面平行的平面将从图7所示的光扩散元件130发射的扩散光L130切断后的剖视图。

图9是示出利用衍射光栅形成图7所示的光扩散元件130的例子的俯视图和侧剖视图。

图10是示出在进行了图4所示的扫描的情况下由入射到照明光学系统140的扩散光L130形成的扩散光点G的移动状态的俯视图。

图11是示出从图3所示的照明装置100中的光扩散元件130发射的扩散光L130经由照明光学系统140到达照明对象面S的光路的一例的侧视图。

图12是示出从视线方向V观察图11所示的各构成要素的状态的非正射影投影图。

图13是示出描绘箭头图案时的光扩散元件130上的扫描区域SA的俯视图。

图14是示出与本发明相比的第1比较例的照明装置200的基本结构的图。

图15是示出与本发明相比的第2比较例的照明装置100′的基本结构的立体图(一部分是框图)。

图16是对基于像素H的图案形成和基于描绘点K的图案形成进行比较而示出的俯视图。

图17是说明当进行基于描绘点K的图案形成时在图案的轮廓部分产生模糊的理由的图。

图18是示出本发明的变形例的带有光点亮控制功能的照明装置300的基本结构的框图。

图19是示出本发明的变形例的彩色照明装置400的基本结构的立体图(一部分是框图)。

图20是示出本发明的变形例的使用了反射型扫描部件的照明装置500的立体图(一部分是框图)。

图21是示出在本发明的变形例中使用的具有要素衍射光学区域的光扩散元件170的功能的立体图。

图22是示出本发明的变形例的使用了多个透镜的照明装置600的俯视图(一部分是框图)。

具体实施方式

以下，基于图示的实施方式对本发明进行说明。另外，在本申请附图中，为了便于说明，从这些实际的部件出发，对各个构成要素的比例尺、纵横的尺寸比等稍微进行变更，并根据需要来夸张示出。另外，关于本申请说明书记载的各个构成要素的形状、几何条件以及为了确定它们而使用的“平行”、“垂直”、“相同”、“一致”、“矩形”等用语、长度、角度的值等，不受语言上的严格意义的束缚，应该包含可期待同样功能的程度的范围来进行解释。

<<<§1.车载型的照明装置的特征>>>

本发明的照明装置是适合在规定的照明对象面上形成具有规定形状的照明区域的装置，特别是适合于在路面上形成具有期望的形状的照明图案的车载型的照明装置等的用途。在这样的用途中，由于照明光的光轴与照明对象面所成的角非常小，所以作为照明区域而提示的照明图案容易变得不清晰。在本发明的照明装置中，即使在这样的用途中，也能够在照明对象面上形成清晰的照明图案。因此，在该§1中，作为本发明的典型的应用例，简单地叙述了用于在路面上形成期望的照明图案的车载型的照明装置的特征。

图1是示出通过使用了本发明的车载型的照明装置的照明在作为照明对象面的路面10上形成照明区域20的一例的来自驾驶席的俯瞰图。该图示出了从驾驶中的驾驶员观察车辆(汽车)前方的路面10的状态，在路面前方的左侧站着行人30。这里，为了方便说明，将附图的右方向定义为X轴，将附图的进深方向(车辆的行进方向)定义为Y轴。虽然在图1中未示出，但将与路面10垂直的方向(铅直方向)定义为Z轴。

在附图中示出了在路面10上形成有箭头形状的照明区域20的例子。该照明区域20是通过将来自车载型的照明装置的照明光投影到路面10上而得到的，随着车辆的行驶而向前方移动。实际上，该照明区域20的内部的区域被照明，从驾驶员或行人来看，箭头图形的照明图案在路面10上被识别为明亮的区域。该箭头图形的照明图案(照明区域20)可以作为用于向驾驶员或行人30提示某种信息(例如，车辆的行进方向)的路面上的指标来使用。另外，照明区域20并不限定于箭头图形，能够通过后述的光束的扫描来形成由任意的图形图案或任意的文字图案构成的照明区域20。

本发明的照明装置的特征在于，能够在照明对象面上形成任意的照明图案。通常如果是夜间，形成在路面10上的照明区域20是容易识别的，但在白天的情况下，为了以某种程度较高的亮度显示照明区域20，需要确保充分的照明强度。如后述那样，在本发明的照明装置中使用了放射激光那样的相干光的相干光源，因此能够确保充分的照明强度。

另外，由于激光那样的相干光的放射强度远大于一般的光，所以有可能损伤观察者的眼睛。例如，在图1所示的例子的情况下，需要考虑即使在行人30、对面车辆的驾驶员等直视了来自照明装置的照明光的情况下也不会给眼睛带来损伤。在本发明的照明装置的情况下，如后述那样，通过扩散光对照明对象面进行照明，因此照明光的每单位面积的光强被削减到足够安全的程度。因此，即使行人30或对面车辆的驾驶员等直视了照明装置的光源侧，强相干光也不会进入人的眼睛，不会伤害人的眼睛。

另外，在车载型的照明装置中，由于照明光的光轴与照明对象面(在图示的例子的情况下为路面10)所成的角非常小，所以作为照明区域20而形成的照明图案容易变得不清晰。特别是，形成在路面10上的照明图案的深处部分(在图示的例子的情况下为箭头的前端部)和近前侧的部分(在图示的例的情况下为箭头的根部)的轮廓容易产生模糊。本发明的照明装置还具有应对这样的问题的功能。

图2是示出通过来自车载型的照明装置100的照明在路面10上形成照明区域20(粗线部分)的一例的侧视图。在该例中，车辆(汽车)40在路面10上从附图的左侧向右侧行进。这里，与图1同样，将车辆40的行进方向(附图的右方向)定义为Y轴，将与路面10垂直的方向(附图的上方向)定义为Z轴。X轴在图2中未示出，但朝向与纸面垂直的近前方向。

如图所示，在车辆40的前方安装有本发明的照明装置100，沿着光轴C对路面10的前方进行照明。这里所示的实施例的照明装置100是与前照灯等不同的装置，起到对路面10上的规定的照明区域20进行照明而提示规定的照明图案的效果。在这里所示的例子的情况下，照明区域20为箭头形状的图形图案。

图2所示的照明装置100是与汽车的前照灯等不同的装置，但也可以作为前照灯来使用，还可以组装在前照灯中而使用。当然，该照明装置100也可以作为汽车的尾灯或探照灯等各种照明灯来使用，也可以组装在该各种照明灯中而使用，也可以安装在保险杠部等而使用。

图2所示的车载型的照明装置100具有在位于XY平面的路面10上形成任意形状的照明区域20的功能。驾驶员通常使视线朝向路面10的行进方向。因此，为了使照明区域20进入驾驶员的视野中心，需要在路面10上的很远的地方形成照明区域20。例如，在图2中示出了在车辆40的前方50m的前方位置形成有长度方向为10m的照明区域20(粗线部分)的例子。当在这样的位置形成照明区域20的情况下，如果将照明装置100的设置高度设为75cm，则光轴C与路面10所成的角θ(相对于照明对象面的照射角)为0.7°左右。在图2中，为了方便，对θ的大小进行了变形描绘，但实际上光轴C与路面10所成的角度极小。

这样，车载型的照明装置100与通常的投影仪等不同，具有光相对于照明对象面的照射角θ极小的特征。在通常的投影仪中，由于照射角θ的基准为90°，所以如上例那样照射角θ为0.7°左右的使用方式是意料之外的。因此，当将通常的投影仪中使用的照明机构直接转用于车载用的照明装置时，难以在投影面(照明对象面)上得到清晰的投影像。

实际上，如图2所示的例子那样，当照明区域20的Y轴方向的长度达到10m时，由于近前侧与深处的距离差为10m，所以在使用了通常的投影仪的情况下，难以清晰地显示作为照明区域20而提示的矩形图案的全部轮廓线。因此，从驾驶员或行人30来看，投影在路面10上的照明图案被观察为是模糊的。由于照射角θ非常小，所以轮廓线的模糊在从驾驶员观察的深处部分(图2所示的照明区域20的右端)和近前部分(图2所示的照明区域20的左端)中特别显著。

在本发明的照明装置100中，如后述那样，使相干的光束进行各向异性扩散，利用该扩散光在照明对象面上形成描绘点，通过使光束扫描而使描绘点移动，形成由期望的照明图案构成的照明区域。如后面详述的那样，这样的各向异性扩散在抑制照明区域的轮廓线的模糊方面是有效的，另外，在确保针对相干光的安全性方面也是有效的。

以上，作为本发明的典型的应用例，对将本发明应用于车载型的照明装置的例子进行了说明。在这样的车载型的照明装置100上设置有用于安装于车辆40的安装部，通过安装在车辆40的前方、后方、侧方等，能够从车辆40对设定在路面10上的照明对象面进行照明。

但是，本发明的照明装置未必限定于车载型的照明装置。本发明的照明装置不仅能够搭载于汽车、摩托车、自行车等车辆而使用，还可以搭载于包括船舶、飞机、列车等在内的各种交通工具而使用。另外，本发明的照明装置不仅可以用于搭载于这样的交通工具的用途，还可以用于安装于各种构造物而提示各种信息的用途。例如，如果将本发明的照明装置安装于路面或设置在路面附近的构造物或建筑物等，也可以用于提示各种引导标识或诱导标识的用途。当然，通过本发明的照明装置来形成照明区域的照明对象面未必需要是平面，也可以根据用途将曲面作为照明对象面。

<<<§2.基本实施方式的整体结构>>>

接着，对本发明的基本实施方式的整体结构进行说明。图3是示出本发明的基本实施方式的照明装置100的基本结构的立体图(一部分是框图)。该照明装置100是§1所述的车载型的装置，如图2所示，其安装于车辆40的前部，具有对作为照明对象面的路面10上进行照明而形成照明区域20的功能。

如图3所示，该照明装置100具有光源110、扫描部件120、光扩散元件130、照明光学系统140以及扫描控制部150(用框图表示)，在规定的照明对象面S上形成具有规定形状的照明区域LA而进行照明。在该例的情况下，照明对象面S是车辆前方的路面，在图3中，示出了形成有由箭头图形的照明图案构成的照明区域LA的状态。另外，在图3中，为了便于说明，将照明对象面S的轮廓用矩形表示，但照明对象面S是概念上的面，未必需要是矩形面。另外，如上所述，照明对象面S也可以是曲面。

这里，为了便于说明，定义了将图示的各方向取为X轴、Y轴、Z轴的XYZ三维垂直坐标系，一边参照该坐标系一边对各构成要素的配置进行说明。图3所示的坐标系中的X轴、Y轴、Z轴的方向与图1和图2所示的各坐标轴的方向相同，Y轴是车辆40的行进方向，X轴是与Y轴垂直的横向，Z轴是铅直方向。X轴和Y轴是水平面上的轴，照明对象面S(路面10)相当于XY平面。

另外，Z′轴是通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角ξ(朝向X轴的负方向观察时绕顺时针旋转)而得到的轴。因此，XZ′平面是使XZ平面以X轴为旋转轴旋转倾斜角ξ而倾斜的面。如后述那样，光扩散元件130和照明光学系统140配置在与该XZ′平面平行的平面上。

光源110是射出相干的光束L110的构成要素，通常使用射出激光的激光光源即可。激光光源有各种类型，但可以使用任意类型的激光光源。在这里所示的实施例的情况下，使用了射出截面为直径几十μm左右的圆形的光束L110的半导体激光器。

扫描部件120是使来自光源110的光束L110进行扫描的构成要素。在图3中示出了扫描部件120使光束L110进行一维扫描的例子。具体来说，在3个扫描时刻t1、t2、t3，扫描后的光束L120(以下，称为扫描光束L120)的光路分别表示为扫描光束L120(t1)、扫描光束L120(t2)、扫描光束L120(t3)。

即，在扫描时刻t1，光束L110作为扫描光束L120(t1)照射到光扩散元件130的入射点P(t1)，在扫描时刻t2，光束L110作为扫描光束L120(t2)照射到光扩散元件130的入射点P(t2)，在扫描时刻t3，光束L110作为扫描光束L120(t3)照射到光扩散元件130的入射点P(t3)。

在图示的实施例的情况下，扫描部件120具有：透射型扫描体(在图中用标号120表示的构成要素)，其使入射到第1面的光从第2面射出；以及扫描机构(由电机、齿轮等构成的要素：省略图示)，其使该透射型扫描体转动而进行扫描。作为透射型扫描体，可以使用透明的板状部件或棱镜等折射部件。通过使这些部件转动，能够使射出的光的行进方向发生变化。在进行上述一维扫描的情况下，只要以与Z′轴平行的轴为转动轴，通过扫描机构使透射型扫描体绕转动轴转动即可。附图所示的双向箭头表示这样的转动状态。

光扩散元件130是配置在与XZ′平面平行的平面上的平板状的构成要素，当扫描部件120进行上述一维扫描(绕与Z′轴平行的轴的转动扫描)时，扫描光束L120在光扩散元件130上的入射点P如图虚线所示那样沿着与X轴平行的扫描线SL移动。因此，在该情况下，扫描部件120使光束在X轴方向上进行一维扫描。接收了由扫描部件120扫描的扫描光束L120的光扩散元件130使所接收的扫描光束L120进行扩散并发射扩散光L130。在图3中，示出了通过使在扫描时刻t2照射到入射点P(t2)的扫描光束L120(t2)扩散而发射扩散光L130(t2)的状态。

虽然在图3中未示出，但当然在扫描时刻t1，扫描光束L120(t1)的扩散光L130(t1)从入射点P(t1)发射，在扫描时刻t3，扫描光束L120(t3)的扩散光L130(t3)从入射点P(t3)发射。

这里，重要的点在于，光扩散元件130使由扫描部件120扫描的相干光(扫描光束L120)进行各向异性扩散。这里，各向异性扩散是指，以相干光在规定方向上的扩散范围比在与该规定方向交叉的方向上的扩散范围大的方式使相干光进行扩散，而不是从光扩散元件130的光发射面在二维方向上各向同性地使相干光扩散。更优选的是，使相干光在规定方向上的扩散范围远大于在与该规定方向交叉的方向上的扩散范围。即，光扩散元件130只要使由扫描部件120扫描的相干光(扫描光束L120)只要沿单轴方向扩散即可。

换言之，如图示那样，当在光扩散元件130的光发射面上定义了第1扩散轴A1和第2扩散轴A2时，光扩散元件130进行使表示扩散光L130在第1扩散轴方向A1上扩散的扩散程度的第1扩散角度φ1与表示扩散光在第2扩散轴方向A2上扩散的扩散程度的第2扩散角度φ2不同的各向异性扩散。在图示的例子的情况下，光扩散元件130配置在与XZ′平面平行的平面上，第1扩散轴A1被设定为与X轴平行的轴，第2扩散轴A2被设定为与Z′轴平行的轴。而且，使第1扩散角度φ1比第2扩散角度φ2大(例如，φ1为φ2的2倍以上、优选为5倍以上、更优选为10倍以上)。

这样，从光扩散元件130发射的扩散光L130向照明光学系统140入射。照明光学系统140是将扩散光L130引导至照明对象面S(在该例的情况下为XY平面)的光学系统，在这里所示的实施例的情况下，使用准直透镜(1块凸透镜)来作为照明光学系统140。当然，也可以使用将多块透镜组合起来而成的光学系统来作为照明光学系统140。

在图示的例子中，示出了扫描时刻t2的扩散光L130(t2)在照明光学系统140的前表面形成扩散光点G(t2)的状态。该扩散光点G(t2)是定义在照明光学系统140的前表面位置(受到照明光学系统140的光学作用之前的位置)的虚拟投影平面上所形成的点。在图示的实施例的情况下，第1扩散轴A1和第2扩散轴A2是互相垂直的轴，将扩散光L130用与其中心轴垂直的平面切断后的截面为矩形。因此，扩散光点G(t2)的形状也为矩形。

这样，通过了照明光学系统140的扩散光L130(t2)作为照明光L140(t2)被引导至照明对象面S，在该照明对象面S(XY平面)上形成描绘点D(t2)。由于描绘点D(t2)是将扩散光点G(t2)通过照明光学系统140投影到照明对象面S上而得到的，因此虽然稍微变形，但基本上是接近矩形的图形。而且，在该实施例的情况下，是沿着X轴的两边为长边、沿着Y轴的两边为短边的接近矩形的图形。这样的描绘点D(t2)的形状如§5中所详述的那样，在降低照明区域LA(在图示的例子的情况下为箭头图形的照明图案)的模糊方面是重要的。

在图3中示出了在扫描时刻t2根据扩散光点G(t2)来形成描绘点D(t2)的例子，当然在扫描时刻t1，形成基于扩散光点G(t1)的描绘点D(t1)，在扫描时刻t3，形成基于扩散光点G(t3)的描绘点D(t3)。当进行图示那样的一维扫描时，扫描光束L120向光扩散元件130入射的入射点P沿着与X轴平行的扫描线SL移动，因此形成在照明对象面S上的描绘点D也与该扫描对应地大致沿着X轴移动。

这样，当进行基于扫描部件120的扫描时，在各个扫描时刻，通过各向异性扩散而得到的扩散光L130通过照明光学系统140在照明对象面S上形成描绘点D。而且，由于该描绘点D的形成位置根据各个扫描时刻而不同，所以作为在各个扫描时刻下得到的各个描绘点D的和集合，形成具有规定形状的照明区域LA。

在图3中，作为这样的描绘点D的和集合，示出了形成有由箭头图形的照明图案构成的照明区域LA的状态。实际上，为了形成这样的箭头图形的照明图案，需要二维扫描。当然，即使通过一维扫描，也能够形成沿着X轴的线状的照明图案，扫描部件120的扫描方向可以是一维方向，也可以是二维方向。不过，在形成由任意形状的图形或文字等构成的照明区域LA方面，在实用性上优选使扫描部件120具有二维扫描的功能。

当然，即使在进行了二维扫描的情况下，所得到的照明区域LA的分辨率也会受到描绘点D的尺寸的限制，因此难以通过图3例示的尺寸的描绘点D来准确地描绘在图3中作为照明区域LA而例示的箭头图形的箭头的尖部，但如果减小描绘点D的尺寸，则能够通过二维扫描来描绘分辨率更高的任意形状的图案。在以下的说明中，对光扩散元件130的入射面在二维平面上扩展并且扫描部件130使相干光沿着该入射面的二维方向反复扫描的例子进行说明。

图4是示出图3所示的光扩散元件130上的二维扫描的例子的俯视图。这里所示的二维扫描的方式是通常被称为光栅扫描的方式，被用于CRT显示器中的电子线的扫描。具体来说，首先，在扫描时刻t11，使扫描光束L120向左上角的入射点P(t11)入射，在该位置形成光束点B。这里所示的例子是从光源110射出具有圆形截面的光束L110的情况的例子，在光扩散元件130上的入射点P(t11)的位置处如虚线所示那样形成大致圆形的光束点B。

这里，当通过扫描部件120进行第1扩散轴A1方向上的一维扫描时，光束点B沿着扫描线SL1从左向右移动，在扫描时刻t12到达入射点P(t12)的位置。接着，反复地依次进行如下的操作：使光束点B返回到比左端的入射点P(t11)低1行的位置，再次进行从左向右的扫描，然后返回到左端的低1行的位置......。最后，如果从最下行的左端的入射点P(t31)的位置沿着扫描线SL3从左向右移动并到达了右端的入射点P(t32)的位置，则1帧的扫描完成。

在1帧的扫描完成之后，使光束点B从右下角的入射点P(t32)向左上角的入射点P(t11)的位置返回并再次进行1帧的扫描(或者，也可以从入射点P(t32)向入射点P(t11)反向追寻上次1帧的扫描路径而返回)。图3所示的入射点P(t1)→P(t2)→P(t3)的扫描线SL相当于图4所示的入射点P(t21)→P(t22)→P(t23)的扫描线SL2。

如该图4所示的例子那样，当进行扫描光束L120的入射点P遍及光扩散元件130的整个区域的光栅扫描时，形成在照明对象面S上的描绘点D也同样地被二维扫描。因此，在该情况下，在照明对象面S上形成大致矩形状的照明区域(图3所示的矩形状的照明对象面S那样的矩形区域)。要想形成图3所示的箭头图形的照明区域LA，只要仅对与箭头图形对应的部分区域内进行扫描即可(如果采用§6.1所述的变形例，则通过对光源110进行光点亮控制，能够在进行遍及整个区域的光栅扫描的同时形成由箭头图形等任意的图案构成的照明区域LA)，不用遍及光扩散元件130的整个区域的光栅扫描。

要想形成由任意的图形图案或文字图案构成的照明区域LA，代替上述的光栅扫描而进行矢量扫描是方便的。矢量扫描是使光束点B沿着定义在光扩散元件130上的任意的矢量进行移动的扫描。只要使扫描部件120具有进行二维扫描的功能，则通过将第1扩散轴A1方向的扫描量和第2扩散轴A2方向的扫描量组合起来，便能够使光束点B移动到光扩散元件130上的任意位置。即，能够进行光束点B在光扩散元件130上描绘任意轨迹的扫描。

在图3中用框图示出的扫描控制部150实际上由电子电路、计算机构成，起到了对扫描部件120的扫描进行控制以使扫描光束L120向光扩散元件130入射的入射点P描绘规定的轨迹的效果。要想在照明对象面S上形成任意形状的照明区域LA，只要扫描控制部150进行以能够描绘该任意形状的图案的方式使扫描光束L120向光扩散元件130入射的入射点P二维地变化的扫描控制即可。这样，能够使描绘点D在照明对象面S上移动而进行描绘，能够形成具有规定形状的照明区域LA。

当然，如果描绘点D的移动速度变慢，则从人眼来看，矩形状的描绘点D被识别为正在移动，因此，实际上，扫描控制部150以形成在照明对象面S上的照明区域LA被人眼视觉识别为连续的区域的速度进行扫描。

<<<§3.光扩散元件的结构>>>

这里，对图3所示的照明装置100的光扩散元件130的结构进行更详细的说明。

<3.1通过衍射现象生成扩散光的光扩散元件>

如§2所述，本发明的光扩散元件130是接收由扫描部件120扫描的扫描光束L120并使该扫描光束L120扩散而发射扩散光L130的构成要素，具有进行使扩散光在第1扩散轴A1的方向上扩散的扩散程度(在上述实施例的情况下为第1扩散角度φ1)与扩散光在第2扩散轴A2的方向上扩散的扩散程度(在上述实施例的情况下为第2扩散角度φ2)不同的各向异性扩散的特征。

作为具有这种特征的进行各向异性扩散的光扩散元件130，例如，可以使用衍射光学元件(DOE：Diffractive Optical Element)、全息光学元件(HOE：Holographic OpticalElement)等。此外，光扩散元件130也可以由微透镜阵列、柱状透镜(Lereicular Lens)、扩散板等构成。当然，也可以使用通过将微透镜阵列、柱状透镜的功能组装在衍射光学元件中而具有与微透镜阵列、柱状透镜相同的功能的衍射光学元件。

这里，对光扩散元件130由衍射光学元件或全息光学元件构成的例子进行详述。这些元件通过光的衍射现象来生成扩散光，并且通过在要记录的衍射图案的结构上下工夫来调整衍射角度，从而能够实现期望的各向异性扩散的特性。以下，对通过光的衍射现象而产生的各向异性扩散的实际状态进行更详细地说明。

图5是示出使用位移角θV、θH来表示从光扩散元件130上的1个点P发射的1阶衍射光强的角度空间分布的方法的图。另外，从光扩散元件130也发射0级衍射光或2次以上的衍射光，但在实用性上，1阶衍射光的强度是支配性的，这里，只考虑1阶衍射光。以下，假设光扩散元件130的衍射面(光发射面)配置在XZ平面上，在以规定的入射角度赋予了入射光Lin的情况下，考虑从位于坐标(xp，yp，zp)的衍射面上的1个点P(xp，yp，zp)射出的1阶衍射光Lout的方向。

图5的(a)是从上方观察XYZ三维垂直坐标系的投影图(向XY平面投影的投影图)，附图的右方为Y轴正方向，附图的下方为X轴正方向，附图的与纸面垂直的近前方向为Z轴正方向。而且，光扩散元件130配置在该坐标系的XZ平面上。这里，在对该光扩散元件130上的点P从规定的方向赋予了入射光Lin的情况下，考虑从点P作为1阶衍射光而射出的射出光Lout的光路(虚线)。在图5的(a)中示出了从点P射出的1阶衍射光Lout(虚线)朝向三维空间上的任意的点Q(xq，yq，zq)的情形。

在图示的例子的情况下，1阶衍射光Lout在与点P处立起的法线Np(与Y轴平行)形成第1方向位移角θH的方向上射出。该第1方向位移角θH相当于入射光Lin在水平方向(沿着与XY平面平行的水平面的方向)上的位移角，这里，在图5的(a)所示的投影图中，将绕逆时针的方向设为第1方向位移角θH的正方向(图示的位移角θH取负值)。

另一方面，图5的(b)是从侧方观察XYZ三维垂直坐标系的投影图(向YZ平面投影的投影图)，附图的右方为Y轴正方向，附图的上方为Z轴正方向，附图的与纸面垂直的近前方向为X轴正方向。如上所述，光扩散元件130配置在该坐标系的XZ平面上。这里，在对该光扩散元件130上的点P从规定的方向赋予了入射光Lin的情况下，也考虑从点P作为1阶衍射光而射出的射出光Lout的光路(虚线)。在该图5的(b)中，也示出了从点P射出的1阶衍射光Lout(虚线)朝向三维空间上的点Q(与图5的(a)所示的点Q相同的点)的情形。

在图示的例子的情况下，1阶衍射光Lout在与点P处立起的法线Np(与Y轴平行)形成第2方向位移角θV的方向上射出。该第2方向位移角θV相当于入射光Lin在垂直方向(与Z轴平行的方向)上的位移角，这里，在图5的(b)所示的投影图中，将绕逆时针的方向设为第2方向位移角θV的正方向(图示的位移角θV取负值)。

这样，从光扩散元件130的任意1个点P射出的1条衍射光Lout的行进方向(衍射方向)能够通过第1方向位移角θH和第2方向位移角θV这两组角度来表示。即，从点P(xp，yp，zp)朝向点Q(xq，yq，zq)的衍射光的方向能够通过由(θH，θV)构成的两组角度来表示。

因此，如图5的(c)所示，从某1个点P射出的1阶衍射光的方向能够通过由二维垂直坐标系θH-θV表示的角度空间分布图上的分布点R的位置坐标来表示。图5的(c)所示的分布点R是标绘在该分布图中的由横坐标值θH(R)、纵坐标值θV(R)表示的坐标上的点，表示图5的(a)和(b)所示的射出光Lout的方向。在从附图的右方向观察图5的(a)和(b)所示的光扩散元件130的衍射面(XZ平面)的情况(在与法线Np的箭头相反的方向上观察的情况)下，点Q向XZ平面投影的投影像位于点P的左下。图5的(c)所示的分布点R与图5的(a)和(b)所示的点Q对应，仍然位于点P的左下。

以上，为了便于说明，示出了入射光Lin向光扩散元件130上的几何学的1个点P入射并且该入射光Lin改变方向而作为1条射出光Lout射出的例子，但实际上，如图4所示，向光扩散元件130入射的扫描光束L120形成具有某种程度的面积的光束点B。因此，在某个扫描时刻在光扩散元件130上产生的光学现象是指如下的现象：光束点B被照射在1个点P的附近区域，通过形成在该附近区域的衍射图案，扩散光L130从该整个附近区域发生扩散。因此，实际上，如图5的(a)和(b)所示，并不是从点P射出1条射出光Lout，而是从点P附近发射具有某种程度的扩散宽度的扩散光L130。

关于图5的(c)所示的二维垂直坐标系θH-θV上的各分布点R，分别确定了规定的强度值的是指表示被点P的附近的衍射图案衍射的1阶衍射光强的角度空间分布的信息，这成为表示该点P的附近的衍射图案的衍射特性的信息。例如，光扩散元件130具有仅在图5的(c)所示的分布点R(θH(R)，θV(R))的位置处定义了强度值100，在其以外的部分中全部定义为强度值0的1阶衍射光强的角度空间分布，如图5的(a)和(b)所示，该光扩散元件130是具有针对入射光Lin仅将具有强度值100的1条射出光Lin作为1阶衍射光来射出的衍射特性的元件。

当然，1阶衍射光强的角度空间分布根据入射光Lin的入射角而改变。在图5的(a)和(b)所示的例子的情况下，入射角＝0°，但当使该入射角发生变化时，射出光Lout的方向也发生变化，第1方向位移角θH和第2方向位移角θV也发生变化，图5的(c)所示的角度空间分布也发生变化。因此，图5的(c)所示的角度空间分布表示将入射光Lin以某个特定的入射角照射到点P的附近时得到的1阶衍射光的强度的角度空间分布。

<3.2光扩散元件的垂直配置>

图6是示出在配置于XZ平面上的光扩散元件130上的点P附近赋予了入射光Lin时从该点P附近发射的扩散光L130的情形的图。图6的(a)与图5的(a)同样，是从上方观察XYZ三维垂直坐标系的投影图(向XY平面投影的投影图)，附图的右方为Y轴正方向，附图的下方为X轴正方向、附图的与纸面垂直的近前方向为Z轴正方向。另一方面，图6的(b)与图5的(b)同样，是从侧方观察XYZ三维垂直坐标系的投影图(向YZ平面投影的投影图)，附图的右方为Y轴正方向，附图的上方为Z轴正方向，附图的与纸面垂直的近前方向为X轴正方向。如上所述，光扩散元件130配置在该坐标系的XZ平面上。

在该图6所示的例子的情况下，当在光扩散元件130的衍射面(XZ平面)的点P附近赋予具有规定的入射角(在该例的情况下为入射角＝0°)的入射光Lin时，得到如下的扩散光L130：在X轴方向(水平方向)上，如图6的(a)所示，以法线Np为中心按照第1扩散角度φ1扩散，在Z轴方向(垂直方向)上，如图6的(b)所示，以比法线Np朝向下方的方式按照第2扩散角度φ2扩散。在附图中施加阴影而示出的区域是指扩散光L130的衍射范围。另外，在图6的(a)和(b)中，为了方便，描绘了扩散光L130从1个点P扩散的状态，但实际上，从由作为入射光Lin照射的光束形成的光束点B所对应的点P的整个附近区域发射扩散光L130。

其结果是，在光扩散元件130的点P附近的区域形成衍射图案，该衍射图案具有产生图6的(a)和(b)所示的扩散光L130作为衍射光的衍射特性。该衍射特性可以表示为图6的(c)所示的1阶衍射光强的角度空间分布。在图6的(c)中示出了矩形状的衍射光分布区域E(阴影部分)，但该衍射光分布区域E表示第1方向位移角θH和第2方向位移角θV的特定范围，其横宽相当于第1扩散角度φ1，纵宽相当于第2扩散角度φ2。

另外，1阶衍射光强的角度空间分布是在图6的(c)所示的二维坐标系的各坐标位置处分别定义了规定的强度值的角度空间分布。即，在图6的(c)中，衍射光分布区域E被描绘为施加了阴影的矩形区域，但1阶衍射光强的角度空间分布是对各部分定义了规定的强度值的角度空间分布。例如，在光扩散元件130具有在图6的(c)的衍射光分布区域E的内部定义了强度值100、在其以外的部分定义了强度值0的1阶衍射光强的角度空间分布的情况下，仅具有强度值100的1阶衍射光在图6的(a)和(b)中施加阴影而示出的区域内行进，在其以外的区域中，1阶衍射光完全不行进。

图6的(c)所示的衍射光分布区域E以纵轴θV为中心轴呈左右对称的原因在于，如图6的(a)所示，扩散光L130是以成为以法线Np为中心的对称形状的方式扩散的。另外，图6的(c)所示的衍射光分布区域E配置在比原点P靠下方的位置(坐标值θV为负值的位置)的原因在于，如图6的(b)所示，扩散光L130朝向比法线Np靠下方的位置行进。这样，如果扩散光L130朝向下方行进，则有利于对作为照明对象面的XY平面进行照明。

图6所示的例子是将光扩散元件130的光发射面(衍射面)配置在XZ平面上的例子。这样，只要将光扩散元件130的光发射面配置在XZ平面或与XZ平面平行的平面(在本申请中将包括XZ平面自身在内的面简称为与XZ平面平行的平面)上，则光扩散元件130的光发射面与照明对象面(XY平面)垂直。因此，在本申请中，将这样的光扩散元件130的配置称为“垂直配置”。

在图2所示的车载型的照明装置100中，在将光扩散元件130垂直配置并以路面10为照明对象面进行照明的情况下，需要使照明光的光轴C朝向斜下方。因此，在采用垂直配置的实施例的情况下，如图6的(b)所示，使光扩散元件130具有使扩散光L130朝向下方行进的衍射特性是方便的。图6的(c)所示的衍射光分布区域E表示基于这样的考虑而设计的光扩散元件130的衍射特性。

如图6的(b)所示，由于扩散光L130朝向下方行进，所以优选照明光学系统140配置在该行进方向上。另外，优选照明光学系统140配置在其主面与扩散光L130的中心轴垂直的方向上。另外，在图6的(b)所示的例子中，入射光Lin沿法线Np的方向入射，因此如果使光源110的光轴也与法线Np一致，则能够将光源110、扫描部件120、光扩散元件130配置在一条直线上，能够实现整体上具有简单的构造的照明装置。

当然，光源110和扫描部件120可以根据设计上的情况而配置在任意的位置。例如，在图6的(a)和(b)中，示出了入射光Lin(扫描光束L120)相对于入射面垂直地入射的例子，但入射光Lin的入射方向相对于入射面未必需要垂直，因此光源110和扫描部件120未必需要配置在穿过法线Np的直线上。

即使在将入射光Lin(扫描光束L120)相对于光扩散元件130的方向设定为任意的方向的情况下，只要调整记录在光扩散元件130中的衍射图案，便能够得到与图6的(a)和(b)所示的扩散光L130朝向完全相同方向的扩散光。因此，在实施本发明时，光源110和扫描部件120的配置没有特别限定。不过，从光扩散元件130发射的扩散光L130需要朝向预先设定的照明对象面的方向，因此在设计光扩散元件130时，预先确定入射光Lin(扫描光束L120)的入射方向，优选将具有使从该方向入射的入射光Lin朝向照明对象面的衍射特性的衍射图案记录在光扩散元件130中。

<3.3光扩散元件的倾斜配置>

另一方面，图7是示出使扩散元件130的光发射面(衍射面)以相对于XZ平面倾斜的方式配置的例子的侧视投影图。图中用单点划线表示的Z′轴是通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角ξ而得到的轴。在该例子的情况下，照明对象面也被设定在XY平面上，但扩散元件130位于其光发射面(衍射面)与XZ′平面或与XZ′平面平行的平面(在本申请中，将包括XZ′平面自身在内的面简称为与XZ′平面平行的平面)上。在本申请中，将这样的光扩散元件130的配置称为“倾斜配置”。

在图2所示的车载型的照明装置100中，在将光扩散元件130倾斜配置并以路面10为照明对象面进行照明的情况下，需要使照明光的光轴C朝向斜下方，但如果使图7所示的倾斜角ξ与图2所示的照射角θ一致，则能够使光扩散元件130的光发射面上的点P处立起的法线Np′的方向与图2所示的光轴C的方向一致。

图7与图6的(b)同样，是从侧方观察XYZ三维垂直坐标系的投影图(向YZ平面投影的投影图)，附图的右方为Y轴正方向，附图的上方为Z轴正方向，附图的与纸面垂直的近前方向为X轴正方向，但光扩散元件130配置在使该坐标系的XZ平面倾斜的XZ′平面上。因此，该图7是示出在配置于XZ′平面上的光扩散元件130上的点P附近赋予了入射光Lin时从该点P附近发射的扩散光L130的情形的图。

该图7所示的光扩散元件130的X轴方向上的扩散特性与图6的(a)所示的例子完全相同。因此，倾斜配置的光扩散元件130在被赋予了具有规定的入射角(在该例的情况下为入射角＝0°)的入射光Lin时，发射如下的扩散光L130：在X轴方向上，如图6的(a)所示，以法线Np(实际上为图7所示的法线Np′)为中心按照第1扩散角度φ1扩散，在Z′轴方向上，如图7所示，以法线Np′为中心按照第2扩散角度φ2扩散。另外，在图7中，为了方便，描绘了扩散光L130从1个点P扩散的状态，但实际上，从由作为入射光Lin照射的光束形成的光束点B所对应点P的整个附近区域发射扩散光L130。

这样的衍射特性能够表示为图7的右上的框内所示的1阶衍射光强的角度空间分布。在该分布图中示出了矩形状的衍射光分布区域E(阴影部分)，但该衍射光分布区域E表示第1方向位移角θH和第2方向位移角θV的特定范围，其横宽相当于第1扩散角度φ1，纵宽相当于第2扩散角度φ2。

图6的(c)所示的例子(垂直配置的实施例)中的衍射光分布区域E和图7所示的例子(倾斜配置的实施例)中的衍射光分布区域E都是以纵轴θV为中心轴呈左右对称的矩形，这是因为，如图6的(a)所示，扩散光L130以成为以法线Np为中心的对称形状的方式扩散。

另一方面，图6的(c)所示的衍射光分布区域E配置在比原点P靠下方的位置(坐标值θV为负值的位置)，与此相对，图7所示的衍射光分布区域E以原点P为中心进行配置。这是因为，在垂直配置的实施例的情况下，如图6的(b)所示，为了使扩散光L130朝向照明对象面(XY平面)而使其向下方衍射，与此相对，在倾斜配置的情况下，如图7所示，光扩散元件130自身是倾斜配置的，其法线Np′朝向照明对象面(XY平面)，因此即使第2方向位移角θV接近为0°，扩散光L130也沿着法线Np′朝向照明对象面(XY平面)。

图3所示的基本实施方式的照明装置100与采用了倾斜配置的实施例对应，光扩散元件130的光发射面(衍射面)和照明光学系统140的光学主面配置在与XZ′平面平行的平面上。而且，以光源110的光轴与照明光学系统140的光轴一致的方式配置，在光扩散元件130中记录有具有图7的右上框内所示的衍射特性的衍射图案。因此，能够将光源110、扫描部件120、光扩散元件130、照明光学系统140配置在一条直线上，实现了整体上具有简单的构造的照明装置。

<3.4用于本发明的光扩散元件的特征>

至此，作为将光扩散元件130垂直配置的情况下的衍射特性，例示了图6的(c)所示的角度空间分布，作为将光扩散元件130倾斜配置的情况下的衍射特性，例示了图7所示的角度空间分布，但采用这样的衍射特性的原因是为了易于将扩散光L130引导到定义在XY平面上的照明对象面。因此，在实施本发明时，未必需要采用图6的(c)或图7所示的衍射特性。

例如，如果在照明光学系统140中设置使来自光扩散元件130的扩散光L130弯曲或者反射而向照明对象面引导的功能，则即使来自光扩散元件130的扩散光L130不朝向照明对象面发射，也能够通过照明光学系统140将其引导至照明对象面。其中，如果采用上述那样的衍射特性，则即使仅使用1块简单的准直透镜来作为照明光学系统140，也能够将扩散光L130高效地引导至照明对象面，能够使照明光学系统140的结构简单化。

用于本发明的光扩散元件130的重要特征在于，进行使表示扩散光在定义在光发射面上的第1扩散轴A1方向上扩散的扩散程度的第1扩散角度φ1与表示扩散光在第2扩散轴A2方向上扩散的扩散程度的第2扩散角度φ2不同的各向异性扩散。通过这样的各向异性扩散，得到了确保针对相干光的安全性并且在照明对象面上形成抑制了模糊的清晰的照明区域这一固有的作用效果(其理由在§5中进行说明)。

特别是，目前所述的实施例是将互相垂直的轴设定为第1扩散轴A1和第2扩散轴A2的例子。例如，在图6所示的垂直配置的实施例的情况下，第1扩散轴A1是与X轴平行的轴，第2扩散轴A2是与Z轴平行的轴，两个轴是垂直的。而且，第1扩散角度φ1被设定为比第2扩散角度φ2大，衍射光分布区域E为横长的矩形。另一方面，在图7所示的倾斜配置的实施例的情况下，第1扩散轴A1是与X轴平行的轴，第2扩散轴A2是与Z′轴平行的轴，两个轴仍然是垂直的。这里，第1扩散角度φ1也被设定为比第2扩散角度φ2大，衍射光分布区域E为横长的矩形。

这样，当将来自具有衍射光分布区域E为矩形这样的衍射特性的光扩散元件130的扩散光L130用与其中心轴垂直的平面切断时，得到矩形的截面。图8是将从图7所示的光扩散元件130发射的扩散光L130用与XZ′平面平行的平面切断的剖视图。如图4所示，即使在向光扩散元件130的入射面照射各向同性的大致圆形的光束点B的情况下，如果形成光束点B的区域的衍射特性为图7的右上框内的分布图，则从光扩散元件130发射的扩散光L130的截面为图8所示的矩形。在将从图6所示的光扩散元件130发射的扩散光L130用与其中心轴垂直的平面切断的情况下，仍然得到矩形的截面。

在图6的(a)和(b)以及图7中，示出了从光扩散元件130的光发射面(衍射面)上的特定的点P作为衍射光而发射的扩散光L130，但对于光扩散元件130的发射面上的任意一点，如果为了得到与图6的(c)或图7的右上框内所示的角度空间分布对应的扩散光而在光扩散元件130的整个面上形成规定的衍射图案，则能够从光发射面上的任意位置沿图6的(a)、(b)或图7所示的方向发射扩散光。

图6所示的垂直配置的实施例是如下的实施例：在定义了XYZ三维垂直坐标系时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件130的光发射面位于与XZ平面平行的平面上，第1扩散轴A1与X轴平行，第2扩散轴A2与Z轴平行。而且，通过光扩散元件130的各向异性扩散，从光发射面发射的扩散光L130朝向作为照明对象面的XY平面，将该扩散光L130用与其中心轴垂直的平面切断时的截面是与X轴平行的两边为长边、其他两边为短边的矩形。

另一方面，图7所示的倾斜配置的实施例是如下的实施例：在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角ξ而得到的Z′轴时，照明对象面设定在XY平面上，光扩散元件130的光发射面位于与XZ′平面平行的平面上，第1扩散轴A1与X轴平行，第2扩散轴A2与Z′轴平行。而且，通过光扩散元件130的各向异性扩散，从光发射面发射的扩散光L130朝向作为照明对象面的XY平面，将该扩散光L130用与其中心轴垂直的平面(与XZ′平面平行的平面)切断时的截面是与X轴平行的两边为长边、其他两边(与Z′轴平行的两边)为短边的矩形。

在图3所示的例子的情况下，通过光扩散元件130的各向异性扩散，得到具有与X轴平行的两边为长边的矩形截面的扩散光L130，在照明对象面S上投影出与X轴平行的两边为长边、与Y轴平行的两边为短边的矩形状的描绘点D。如果这样对长边与短边的长度之比较大的描绘点D进行扫描而描绘出期望的照明图案，则能够确保针对相干光的安全性，并且能够在照明对象面上形成抑制了模糊的清晰的照明区域(参照§5)。

在光扩散元件130由衍射光学元件(DOE)或全息光学元件(HOE)构成的情况下，只要预先记录有如下的衍射光栅或干涉条纹即可：在对光扩散元件130的各部分赋予了具有规定的入射角的入射光Lin时，发射具有规定的1阶衍射光强的角度空间分布的衍射光作为扩散光L130。

具体来说，衍射光相对于向规定的入射点P入射的入射光Lin的位移角度由表示向第1扩散轴方向A1的位移的第1方向位移角θH和表示向第2扩散轴方向A2的位移的第2方向位移角θV来表示，在定义了将第1方向位移角θH取为横坐标轴，将第2方向位移角θV取为纵坐标轴，将第1方向位移角＝0、第2方向位移角＝0的点取为原点P的分布曲线图时，只要预先记录具有如下的衍射特性的衍射光栅或干涉条纹即可：在该分布曲线图上，1阶衍射光强的角度空间分布通过由以纵坐标轴为对称轴呈左右对称的横长的矩形构成的衍射光分布区域E来表示。

在图6所示的垂直配置的实施例的情况下，与光扩散元件130的各部分相关的1阶衍射光强的角度空间分布如图6的(c)所示在分布曲线图上通过由以纵坐标轴为中心而在使扩散光L130朝向照明对象面(XY平面)的具有规定的纵坐标值(负的θV的值)的位置处配置的横长的矩形构成的衍射光分布区域E来表示。

与此相对，在图7所示的倾斜配置的实施例的情况下，与光扩散元件130的各部分相关的1阶衍射光强的角度空间分布如图7的右上框内所示在分布曲线图上通过由以原点P为中心配置的横长的矩形构成的衍射光分布区域E来表示。在图7的右上框内所示的角度空间分布中，与衍射光分布区域E的横宽φ1相比，如果进行使纵宽φ2充分减小的设计，则只要使光扩散元件130具有实质上仅在水平方向(第1方向位移角θH的方向)上进行衍射的功能即可。在该情况下，能够通过衍射光栅来构成光扩散元件130。

图9是示出利用衍射光栅来形成图7所示的光扩散元件130的例子的俯视图(图(a))和侧剖视图(图(b))。如图所示，该光扩散元件130由衍射光学元件构成，该衍射光学元件在物理构造体中记录了将与Z′轴平行的多个光栅线131按照多种间距配置而成的衍射光栅。如图9的(a)的俯视图所示，各光栅线131均形成在与Z′轴平行的方向上，但其间距是各种各样的。在图示的例子的情况下，中央部分的光栅线间距较大，越向左右两端，光栅线间距越逐渐变小。

另外，如图9的(b)的侧剖视图所示，衍射光栅由锯齿状的物理凹凸构造构成，而且构成锯齿的倾斜面的方向在右半部分和左半部分是相反的。因此，即使从相同方向赋予了入射光Lin，所衍射的方向(X轴的正方向或负方向)在右半部分和左半部分中也是不同的。另外，由于光栅线的间距也是各种各样的，所以X轴方向上的衍射角也是各种各样的。其结果是，如果使用具有这样的物理构造的衍射光栅来作为光扩散元件130，则能够使入射光Lin在X轴方向的规定范围内(图6的(a)所示的第1扩散角度φ1内)进行衍射。

图9所示的光扩散元件130不具有使入射光Lin在Z′轴方向上衍射的功能，但实际上，如图9的(a)中虚线的圆所示，向光扩散元件130入射的入射光Lin作为具有某种程度的面积的光束点B来进行照射，因此来自光扩散元件130的扩散光L130也成为在Z′轴方向上以某种程度扩散的光。另外，在图9中，为了便于说明，光栅线131的间距与光束点B的尺寸相比被放大描绘，但实际的光栅线间距是光的波长程度的尺寸，在光束点B内包含具有各种间距的多个光栅线。因此，被赋予为光束点B的入射光Lin在X轴方向上以具有各种衍射角的方式进行衍射，并在第1扩散角度φ1内扩散。

以上，参照图9对光扩散元件130由衍射光栅构成的实施例进行说明，但如果光扩散元件130由全息光学元件(HOE)构成，则能够具有自由度更高的衍射特性。例如，如果光扩散元件130由各个部分分别在规定位置生成矩形面的再现像的全息光学元件构成，则能够使截面形状为矩形的扩散光L130沿任意方向发射。

例如，在图3所示的例子中，如果预先将用于生成矩形状的扩散光点G(t2)作为全息再现像的干涉条纹记录在光扩散元件130的入射点P(t2)的附近区域中，则在扫描时刻t2，如果将扫描光束L130(t2)作为再现用照明光对入射点P(t2)的附近进行照射，则在图示的扩散光点G(t2)的位置得到矩形状的全息再现像。总之，只要在光扩散元件130中记录有具有使入射光在第1扩散轴A1的方向上扩散得较大、在与其交叉的第2扩散轴A2的方向上扩散得较小(例如，光束点B程度的扩散)的衍射特性的全息图即可。

另外，光扩散元件130具有生成这样的矩形状的全息再现像的功能，例如可以通过如下的光学方法来制作：在图3的扩散光点G(t2)的位置配置具有矩形面的扩散板，在图3的光扩散元件130的位置配置感光性介质(空白的全息记录材料)，提供与扫描光束L130(t2)相同的光束作为参照光，将通过来自扩散板的物体光和参照光而产生的干涉条纹记录在感光性介质中。不过，在实用性上，优选使用CGH(Computer Generated Hologram：计算全息图)方法来制作。

如果使用CGH方法，则不需要准备产生物体光的扩散板和对扩散板进行照明的光源、用于形成干涉条纹的光学系统、用于记录干涉条纹的感光性介质等，能够将干涉条纹的记录工序全部通过计算机上的运算来进行。因此，能够以简单的顺序低成本且高再现性地生成具有任意衍射特性的干涉条纹。例如，如图4所示，作为各向同性的光束点B，在对大致圆形的区域照射了相干光的情况下，只要通过计算机来运算进行发射具有图8所示的矩形截面的扩散光L130那样的各向异性扩散的干涉条纹的信息，并将通过运算而得到的干涉条纹记录在全息图记录介质中即可。

使用CGH方法制作的光扩散元件130被称为全息光学元件，该全息光学元件将具有通过计算机的运算而求出的干涉条纹的CGH记录在物理构造体中。使用了这样的CGH方法的全息光学元件的制作方法是公知的技术，因此这里省略详细的说明。

<<<§4.照明区域的形成>>>

这里，详细叙述了如下过程：在图3所示的照明装置100中，从光扩散元件130发射的扩散光L130通过照明光学系统L140照射在照明对象面S(XY平面)上，形成描绘点D，接着通过对该描绘点D进行扫描，在照明对象面S上形成具有规定形状的照明区域LA。

从光扩散元件130的各位置发射的扩散光L130均如图8所示那样截面呈矩形形状。而且，照明光学系统140配置在其光轴与XZ′轴垂直的方向上。因此，如图3所示，在照明光学系统140的位置形成的扩散光点G也成为与扩散光L130的截面相似的矩形形状。在图3所示的实施例的情况下，照明光学系统140由准直透镜(1块凸透镜)构成，光扩散元件130的光发射面配置在该准直透镜的前侧焦点位置。

如图4所示，光束点B受到扫描部件120的扫描而在光扩散元件130上移动。因此，从光扩散元件130发射的扩散光L130也移动，在照明光学系统140的位置形成的扩散光点G也移动。图10是示出在进行了图4所示的扫描的情况下由入射到照明光学系统140的扩散光L130形成的扩散光点G的移动状态的俯视图，示出了与图4所示的扫描时刻t11～t32对应地形成矩形状的扩散光点G(t11)～G(t32)的状态。

另外，在这里所示的实施例的情况下，照明光学系统140由透镜构成，其入射面为弯曲面。因此，即使扩散光L130的截面是图8所示的矩形，在透镜的入射面(弯曲面)上形成的光点也不会成为准确的矩形。因此，在本申请中，为了方便，在照明光学系统140(透镜)的前表面位置定义与照明光学系统140的光轴垂直的虚拟投影平面M，将通过扩散光L130投影到该虚拟投影平面M上的光点定义为扩散光点G。

在图10中用单点划线描绘的框表示该虚拟投影平面M。虚拟投影平面M配置在照明光学系统140(透镜)的正前方，与照明光学系统140的光轴垂直。图示的矩形状的扩散光点G(t11)～G(t32)均位于该虚拟投影平面M上。另外，从光扩散元件130的任意位置发射的扩散光L130的截面均如图8所示那样是与X轴平行的两个边为长边、其他两个边为短边的矩形。因此，图10所示的各扩散光点G(t11)～G(t32)也是与X轴平行的两个边为长边、其他两个边为短边的矩形。

图10所示的扩散光点G的移动轨迹与图4所示的光束点B的移动轨迹对应。图示的例子是进行光栅扫描的例子，扩散光点G沿着扫描线SL1，...，SL2，...，SL3，...二维地移动。另外，图10是概念性地示出扩散光点G与图4的扫描联动地进行移动的图，扩散光点G(t11)～G(t32)的位置未必是准确的。

总之，在这里所示的实施例的情况下，当在照明光学系统140的前表面位置定义了与照明光学系统140的光轴垂直的虚拟投影平面M时，在各个扫描时刻，通过来自光扩散元件130的扩散光L130在虚拟投影平面M上形成具有一对长边和一对短边的矩形状的扩散光点G。

图3所示的照明装置100相当于§3.3所述的“光扩散元件的倾斜配置”的实施例。在该“光扩散元件的倾斜配置”的实施例中，在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角ξ而得到的Z′轴时，光扩散元件130配置在与XZ′平面平行的平面上，照明对象面S设置在XY平面上，第1扩散轴A1与X轴平行，第2扩散轴A2与Z′轴平行。另外，照明光学系统140配置在其光轴与XZ′轴垂直的方向上。

因此，如果在照明光学系统140的前表面位置定义与XZ′平面平行的虚拟投影平面M，则在各个扫描时刻，从光扩散元件130的各个位置发射的扩散光L130在虚拟投影平面M上形成具有与X轴平行的一对长边和与Z′轴平行的一对短边的矩形状的扩散光点G。图10所示的扩散光点G(t11)～G(t32)均为具有与X轴平行的一对长边和与Z′轴平行的一对短边的矩形。

图11是示出从图3所示的照明装置100的光扩散元件130得到的扩散光L130经由照明光学系统140到达照明对象面S的光路的一例的侧视图。照明光学系统140起到将通过光扩散元件130进行了各向异性扩散的扩散光L130(相干光)向照明对象面S引导的效果。光扩散元件130在理想上优选配置在照明光学系统140的前侧焦点位置。图11所示的例子是进行这样的理想配置的例子，光扩散元件130的扩散面(衍射面)与照明光学系统140(透镜)的主面之间的距离被设定为与照明光学系统140的焦点距离f一致。

另一方面，照明对象面S通常位于比照明光学系统140的后侧焦点位置F更远的位置。例如，在图2所示的车载型的照明装置的情况下，照明对象面S被设定在路面10上的非常远的地方。在图11中，在扫描时刻t11，从光扩散元件130的点P(t11)发射的扩散光L130(t11)的光路用虚线表示，在扫描时刻t21，从点P(t21)发射的扩散光L130(t21)的光路用实线表示，在扫描时刻t31，从点P(t31)发射的扩散光L130(t31)的光路用单点划线表示。因此，在照明对象面S上，在扫描时刻t11用虚线表示的照明光L140(t11)到达，在扫描时刻t21用实线表示的照明光L140(t21)到达，在扫描时刻t31，用单点划线表示的照明光L140(t31)到达。

另外，图11所示的各光路表示扩散光L130或照明光L140的中心轴，实际上，扩散光L130和照明光L140是具有规定的宽度的光。在这里所示的实施例的情况下，照明光学系统140由准直透镜构成，作为使来自光扩散元件130的扩散光L130平行化的准直器来发挥功能。如图10所示，扩散光L130相对于该准直透镜140的入射位置根据各扫描时刻t11～t31而不同。

不过，由于光扩散元件130配置在准直透镜140的前侧焦点位置，所以无论扩散光L130入射到准直透镜140的哪个位置，准直透镜140都使入射的扩散光L130平行化而射出。因此，例如，在图中用虚线表示的扩散光L130(t11)是按照规定的扩散角度扩散的光，但通过穿过照明光学系统140而被平行化，朝向照明对象面S的照明光L140(t11)是平行化后的光。因此，即使在照明对象面S设定在非常远的地方的情况下，也能够形成维持了大致矩形形状的描绘点D。

图12是示出从视线方向V(参照图11的右上)观察图11所示的各构成要素的状态的投影图。在该图中，在扫描时刻t21，从光扩散元件130的点P(t21)发射的扩散光L130(t21)的光路用虚线表示，在扫描时刻t22，从点P(t22)发射的扩散光L130(t22)的光路用实线表示，在扫描时刻t23，从点P(t23)发射的扩散光L130(t23)的光路用单点划线表示。因此，在照明对象面S上，在扫描时刻t21用虚线表示的照明光L140(t21)到达而形成描绘点D(t21)，在扫描时刻t22用实线表示的照明光L140(t22)到达而形成描绘点D(t22)，在扫描时刻t23用单点划线表示的照明光L140(t23)到达而形成描绘点D(t23)。

这样，从准直透镜140射出的照明光L140的行进方向根据扩散光L130入射到准直透镜140的哪个位置而不同。如图11所示，当使扩散光L130的入射位置在Z′轴方向上变化时，形成于照明对象面S的描绘点D的位置在Y轴方向上变化，如图12所示，当使扩散光L130的入射位置在X轴方向上变化时，形成于照明对象面S的描绘点D的位置在X轴方向上变化。

如图8所示，由于扩散光L130的截面是与X轴平行的两个边为长边的矩形，所以扩散光L130在X轴方向上的扩散比在Z′轴方向上的扩散更显著。因此，在图12中，将扩散光L130(t21)、扩散光L130(t22)、扩散光L130(t23)的光路分别描绘为存在扩散的光路。如上所述，由于照明光学系统140由准直透镜构成，所以通过了照明光学系统140的照明光L140(t21)、扩散光L140(t22)、扩散光L140(t23)被平行化并到达照明对象面S。其结果是，如图12所示，形成在照明对象面S上的描绘点D也是矩形。

以上，以图3所示的照明装置100为例，同时对§3.3所述的“光扩散元件的倾斜配置”的实施例的照明区域LA的形成过程进行了说明，但§3.2所述的“光扩散元件的垂直配置”的实施例的照明区域LA的形成过程也大致同样。

在“光扩散元件的垂直配置”的实施例的情况下，如图6所示，在定义了XYZ三维垂直坐标系时，光扩散元件130配置在与XZ平面平行的平面上，照明对象面S设定在XY平面上，第1扩散轴A1与X轴平行，第2扩散轴A2与Z轴平行。此时，优选照明光学系统140配置在其光轴与从光扩散元件130的发射面上的规定点P(例如，发射面的中心点)发射的扩散光L130的中心轴平行的方向上。更优选的是，照明光学系统140可以配置成其光轴与从光扩散元件130的发射面上的规定点P发射的扩散光L130的中心轴一致。

在该情况下，当在照明光学系统140的前表面位置定义与其光轴垂直的虚拟投影平面M时，与图10所示的例子同样，在各个扫描时刻，来自光扩散元件130的扩散光L130在虚拟投影平面M上形成具有与X轴平行的一对长边和由其他一对边构成的短边的矩形状的扩散光点G。因此，在照明对象面S上也能够形成矩形状的描绘点D。

这样，在图3所示的照明装置100中，根据扫描部件120的扫描，向照明光学系统140(准直透镜)入射的相干光的入射位置发生变化。而且，根据准直透镜140上的相干光的入射位置和入射角度，从准直透镜140射出的相干光的行进方向也发生变化。其结果是，在照明对象面S上形成的描绘点D的位置也发生变化。因此，通过扫描控制部150对扫描部件120的扫描进行控制，从而使描绘点D在照明对象面S上移动，能够形成由任意形状的图案构成的照明区域LA。

以上，对使用1块准直透镜(凸透镜)作为照明光学系统140的例子进行了叙述，但当然也可以使用将多块透镜组合起来而成的准直光学系统来作为照明光学系统140。另外，照明光学系统140未必需要由透镜构成，也可以使用起到相同功能的凹面镜等曲面镜来构成。在使用凹面镜作为照明光学系统140的情况下，只要将光扩散元件130配置在凹面镜的焦点位置，则被凹面镜反射的相干光便在大致平行的方向上行进，并到达照明对象面S。

<<<§5.本发明固有的作用效果>>>

如上所述，图3所示的照明装置100能够通过使描绘点D移动而在照明对象面S上描绘具有任意形状的照明区域LA。为了在照明对象面S上描绘由箭头图案构成的照明区域LA，如图13所示，仅对光扩散元件130上的箭头状的扫描区域SA的内部(施加了阴影的部分)进行照射光束点B的扫描即可。如上所述，这样的扫描也可以通过光栅扫描来进行，还可以通过矢量扫描来进行。

照明对象面S上的描绘点D的移动与光扩散元件130上的光束点B的移动是联动的。因此，只要预先在扫描控制部150中准备期望的扫描图案的数据，根据该扫描图案对扫描部件120的扫描进行控制，在光扩散元件130上通过光束点B来描绘期望的图形，便能够在照明对象面S上通过描绘点D来描绘该期望的图形。

本发明的第1优点在于，通过使由来自光扩散元件130的扩散光L130(通过光学现象而得到的扩散光)形成的描绘点D在照明对象面S上移动，描绘具有期望的形状的照明区域LA，因此能够得到具有高分辨率的照明区域LA。以下，一边参照使用了荧光体的第1比较例一边对该第1优点进行更详细地说明。

图14是示出与本发明相比的第1比较例的照明装置200的基本结构的图。在该照明装置200中，代替照明装置100的光扩散元件130而配置有荧光体230，如图所示，具有光源210、扫描部件220、荧光体230、照明光学系统240以及扫描控制部250。

光源210例如是激光光源，产生相干的光束。该光束在扫描控制部250的控制下由扫描部件220进行扫描，并照射在荧光体230上。在荧光体230中，受到了光束照射的部分的分子通过吸收该光束而暂时处于激发状态之后，在再次回到基态时产生波长转换后的荧光。荧光体230所产生的荧光作为扩散光被照明光学系统240引导至照明对象面S，形成规定形状的照明区域LA。

在该第1比较例的照明装置200中，大体上通过扫描控制部250对扫描部件220的扫描进行控制，从而能够形成具有期望的形状的照明区域LA。但是，与照射于荧光体230的光束相比，从荧光体230发出的扩散光(不是通过光学现象得到的扩散光，而是作为来自激励分子的荧光而发出的扩散光)扩散得较大，因此即使照射于荧光体230的光束的直径较小，形成于照明对象面S的描绘点的尺寸也较大，难以形成具有高分辨率的照明区域LA。

特别是，当使用该第1比较例的照明装置200作为图2所示的车载型的照明装置时，从荧光体230作为荧光而发出的光的直径在作为照明对象面S的路面上沿Y轴方向(从驾驶员来看为进深方向)被拉伸，无法忽视Y轴方向上的模糊。

另外，当对荧光体230照射微小点径的相干光时，还存在荧光体230燃烧、荧光体230的边缘因热而变形等问题，形成于照明对象面S的照明区域LA的图案变得不清晰，产生模糊。

这样，在第1比较例的照明装置200中存在如下的问题：在形成于照明对象面S的照明区域LA的图案中产生模糊，另外，还容易引起荧光体230的劣化。与此相对，在本发明的照明装置100中，扩散光L130是通过衍射现象等光学现象而得到的，因此形成在照明对象面S上的描绘点D与第1比较例的照明装置200相比格外清晰，能够得到具有高分辨率的照明区域LA。另外，也不会产生荧光体230劣化这一问题。

另一方面，本发明的第2优点在于，由于光扩散元件130进行使扩散光在第1扩散轴A1方向上扩散的扩散程度(在上述实施例的情况下为第1扩散角度φ1)与扩散光在第2扩散轴A2方向上扩散的扩散程度(在上述实施例的情况下为第2扩散角度φ2)不同的各向异性扩散，所以能够确保针对相干光的安全性，并且能够在照明对象面S上形成抑制了模糊的清晰的照明区域LA。以下，参照使用了在两个轴方向上进行各向同性扩散的光扩散元件135的第2比较例对该第2优点进行详细说明。

图15是示出与本发明相比的第2比较例的照明装置100′的基本结构的立体图。在该照明装置100′中，代替图3所示的照明装置100的光扩散元件130而配置有光扩散元件135，两者的差异仅在于该点。这里，以图3和图15所示的扫描时刻t2的光路为例，对两者进行比较。

如上所述，图3所示的光扩散元件130进行使扩散光在第1扩散轴A1方向上扩散的扩散程度与扩散光在第2扩散轴A2方向上扩散的扩散程度不同的各向异性扩散，因此，如图8所示，扩散光L130的截面是与X轴平行的两边为长边的矩形。因此，如图3所示，在照明光学系统140的位置形成的扩散光点G(t2)也是与X轴平行的两边为长边的矩形。因此，形成在照明对象面S上的描绘点D(t2)也是与扩散光点G(t2)对应的矩形状。另外，由于描绘点D(t2)的Y轴方向的尺寸依赖于图2所示的照射角θ，所以描绘点D(t2)未必是与X轴平行的两边为长边的矩形(根据照射角θ，有时与Y轴平行的两边也为长边。)。

与此相对，图15所示的光扩散元件135进行使扩散光在第1扩散轴A1方向上扩散的扩散程度与扩散光在第2扩散轴A2方向上扩散的扩散程度相同的各向同性扩散。因此，图示的扩散光L135(t2)的截面是正方形，在照明光学系统140的位置形成的扩散光点J(t2)也是正方形。因此，形成在照明对象面S上的描绘点K(t2)也是与扩散光点J(t2)对应的矩形状。

其结果是，图3与图15的实质差异在于：前者的扩散光点G(t2)在后者中为扩散光点J(t2)；以及前者的描绘点D(t2)在后者中为描绘点K(t2)。两者的重点在于，扩散光点G(t2)是与X轴平行的两边为长边的矩形，与此相对，扩散光点J(t2)是正方形。该矩形的纵横比的差异表示为形成在照明对象面S上的描绘点D(t2)与描绘点K(t2)的纵横比的差异。

描绘点D(t2)或描绘点K(t2)是通过从倾斜方向对扩散光点G(t2)或扩散光点J(t2)进行投影而得到的，并且通过照明光学系统140进行平行化，因此在照明对象面S上构成矩形。而且，描绘点D(t2)或描绘点K(t2)的纵横比依赖于图2所示的照射角θ(θ越小，越沿Y轴方向被拉伸)。因此，关于描绘点D(t2)或描绘点K(t2)，与X轴平行的两边为长边还是与Y轴平行的两边为长边是依赖于照射角θ而确定的事项，不能一概而论。

但是，至少只要以相同的照射角θ进行比较，描绘点D(t2)的Y轴方向的尺寸就比描绘点K(t2)的Y轴方向的尺寸小。这样，减小描绘点的Y轴方向的尺寸有助于减少通过该描绘点的移动而描绘的照明区域LA的模糊。以下，对其理由进行说明。

通常，显示器装置上所显示的图形图案由像素的集合体构成，所显示的图形图案的分辨率很大程度依赖于像素的尺寸。图16的(a)示出了通过用实线的正方形表示的像素H的集合体来描绘由等腰三角形构成的图形图案的例子。在该例中，与作为描绘对象的图形图案的尺寸相比，像素H的尺寸非常大，因此描绘成严重偏离原本的等腰三角形的、分辨率低的图形。为了提高分辨率以描绘更准确的等腰三角形，需要进一步减小所使用的像素H的尺寸。

另一方面，如本发明的照明装置那样，在通过描绘点在照明对象面S上描绘图形图案的情况下，与通过上述像素H构成图形图案的情况相比，情况稍有不同。例如，在图16的(b)中，当仅通过用实线的正方形表示的描绘点K1的集合体来构成图形图案时，与图16的(a)所示的例子同样，得到具有低分辨率的等腰三角形。不过，各个描绘点与像素不同，通过扫描部件120的扫描，能够形成在照明对象面S上的任意位置。因此，例如，在图16的(b)中，也可以在用虚线的正方形表示的位置形成描绘点K2。这里，描绘点K2是与描绘点K1纵横地分别错开半个间距的点。

因此，在图16的(b)中，如果在用实线的正方形表示的描绘点K1上进一步加上用虚线的正方形表示的描绘点K2，则与由图16的(a)所示的像素H的集合体构成的图形图案相比，能够形成具有2倍分辨率的图形图案。在图16的(b)中，为了方便说明，示出了描绘点K1和与描绘点K1错开半个间距的描绘点K2，但实际上能够使描绘点在照明对象面S上连续地移动。因此，只要通过扫描控制部150进行适当的二维扫描，便能够描绘具有在图16的(b)中用单点划线表示的左斜轮廓线CL和右斜轮廓线CR的图形图案，得到具有更准确的形状的等腰三角形。

其结果是，当比较如图16的(a)那样作为像素H的集合体来描绘规定的图形图案的方法和如图16的(b)那样对基于照明光的描绘点K进行扫描而描绘规定的图形图案的方法时，即使像素H和描绘点K的尺寸相同，后者也会得到比前者更高分辨率的图形图案。这是像素H与描绘点K的本质上的差异。

但是，在由描绘点K描绘的图形图案中，产生了在其轮廓部分产生模糊的潜在问题。其理由是，如图16的(b)所示，如果考虑通过用实线表示的描绘点K1和用虚线表示的描绘点K2来形成图形图案的情况下的各部分的亮度差，则能够容易理解。

图16的(b)中施加了基于点的阴影的轮廓区域是仅由描绘点K1构成的区域，与此相对，施加了基于斜线的阴影的内部区域是描绘点K1和描绘点K2这两者重叠的区域。换言之，施加了基于点的阴影的轮廓区域只有在照明光位于描绘点K1的位置时才被照明，与此相对，施加了基于斜线的阴影的内部区域不仅在照明光位于描绘点K1的位置时被照明，在照明光位于描绘点K2的位置时也被照明。

实际上，描绘点K是连续移动的，因此在所形成的图形图案的轮廓线的附近，从轮廓线的位置朝向内部区域产生平缓的亮度差，该平缓的亮度差被识别为轮廓线的模糊。如图16的(a)所示，在由像素H的集合体构成的图形图案的情况下，不会因这样的情况而产生轮廓线的模糊。

图17是对当通过描绘点形成图形图案时在图形图案的轮廓部分产生模糊的理由进行说明的图。图17的(a)以横轴为Y轴，示出了在照明对象面S上使正方形状的描绘点K沿着该Y轴如白箭头所示那样从左向右移动的状态。实线的正方形所示的描绘点K1表示位于起点位置的描绘点，虚线的正方形所示的描绘点K2、K3表示位于中途位置的描绘点，实线的正方形所示的描绘点K4表示位于终点位置的描绘点。

图17的(b)是示出如图17的(a)所示使描绘点从K1向K4移动时的、Y轴上的各位置处的照明光的累积照射时间t的曲线图。如图所示，照明光的累积照射时间t在左端平缓地上升，在右端平缓地下降。该上升和下降的区间的长度与描绘点K在Y轴方向上的宽度W一致。Y轴上的特定位置处的照明光的累积照射时间t相当于该特定位置处的照明的亮度值，因此在图示的例子的情况下，在左端附近和右端附近，亮度值平缓地变化，产生轮廓线的模糊。

另一方面，图17的(c)示出了与图17的(a)同样地在照明对象面S上使描绘点D沿着Y轴如白箭头所示那样从左向右移动的状态。不过，图17的(a)所示的描绘点K是在Y轴方向上具有宽度W的正方形状的描绘点，与此相对，图17的(c)所示的描绘点D是在Y轴方向上具有宽度δ的长方形状的描绘点。这里，用实线的长方形表示的描绘点D1表示位于起点位置的描绘点，用虚线的长方形表示的描绘点D2、D3表示位于中途位置的描绘点，用实线的长方形表示的描绘点D4表示位于终点位置的描绘点。

图17的(d)是示出如图17的(c)所示使描绘点从D1向D4移动时的、Y轴上的各位置处的照明光的累积照射时间t的曲线图。同样，照明光的累积照射时间t在左端上升，在右端下降，但该上升和下降的区间的长度与描绘点D在Y轴方向上的宽度δ一致。当然，在该情况下，在左端附近和右端附近，亮度值也发生变化，产生轮廓线的模糊。

不过，当比较图17的(b)和图17的(d)时，可知产生轮廓线模糊的区间的长度是不同的。即，当按照坐标值y1～y7的顺序追踪Y坐标时，图17的(b)的曲线图中的累积照射时间t在坐标值y1～y3的区间内逐渐增加，在从坐标值y3经由y4到达y5的范围内变得平坦，在坐标值y5～y7的区间内逐渐减少。与此相对，图17的(d)的曲线图中的累积照射时间t在坐标值y1～y2的区间内逐渐增加，在从坐标值y2经由y3、y4、y5到达y6的范围内变得平坦，在坐标值y6～y7的区间内逐渐减少。

因此，如图17的(a)所示，在使用了在Y轴方向上具有宽度W的描绘点K的情况下，产生轮廓线模糊的区域是到达坐标值y1～y3的宽度W的区间和到达坐标值y5～y7的宽度W的区间，与此相对，如图17的(c)所示，在使用了在Y轴方向上具有宽度δ的描绘点D的情况下，产生轮廓线模糊的区域是到达坐标值y1～y2的宽度δ的区间和到达坐标值y6～y7的宽度δ的区间。这样，描绘点在Y轴方向上的宽度是控制在轮廓线附近产生的模糊量的重要参数。

这里，当对图15所示的第2比较例的照明装置100′和图3所示的本发明的照明装置100进行比较时，可知前者如图17的(a)所示那样形成Y轴方向上的宽度更大的描绘点K，与此相对，后者如图17的(c)所示那样形成Y轴方向上的宽度更小的描绘点D。因此，与第2比较例的照明装置100′相比，可知在本发明的照明装置100中，在Y轴方向的端部形成的轮廓线附近所产生的模糊量减少。

另外，在将扫描部件120的光束扫描方式设定为相同的情况下进行比较时，关于Y轴上的位置，图17所示的描绘点K1的中心位置与D1的中心位置大致一致，描绘点K4的中心位置与D4的中心位置大致一致。因此，实际的描绘点K1的位置位于比图示的位置稍微靠左的位置，描绘点K4的位置位于比图示的位置稍微靠右的位置。因此，在扫描部件120的光束扫描方式相同的情况下，与图3所示的照明区域LA(箭头图形)相比，图15所示的照明区域LA(箭头图形)的Y轴方向上的端部的边缘在Y轴方向上被稍微拉伸，在该部分产生基于上述原因的模糊。换言之，在本发明的照明装置100中，代替描绘点K而使用Y轴方向上的宽度小的描绘点D，因此可得到在这样的Y轴方向的端部的边缘产生的模糊量减少的效果。

另外，由于描绘点K和描绘点D在X轴方向上的宽度相同，因此对于在X轴方向的端部形成的轮廓线附近所产生的模糊量，照明装置100和照明装置100′都没有变化。不过，在作为图2所示的车载用的照明装置来使用的情况下，与在X轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策相比，在Y轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策要重要得多。这是因为，在车载用的照明装置的情况下，如图2所示，在相当前方的路面10上形成照明区域20，因此构成照明区域20的图形图案沿Y轴方向被拉伸以进行提示。

例如，在图1所示的例子的情况下，在驾驶者的眼中，在前方观察到由箭头的图形图案构成的照明区域20，但形成在路面10上的实际的照明区域20例如横宽(X轴方向的宽度)最多为1m左右，与此相对，纵宽(Y轴方向的宽度)在图2所示的例子的情况下长达10m。这样，投影在路面10上的图形图案沿Y轴方向被拉伸，因此Y轴方向的端部(箭头的前端部和根部)的轮廓线附近的模糊被强调。特别是从位于照明区域20附近的行人30观察时，在Y轴方向的端部产生的轮廓线的模糊非常明显。

基于这样的理由，在车载用的照明装置等、相对于照明对象面S的照射角θ非常小的环境中使用的照明装置的情况下，在Y轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策是非常重要的。在图3所示的照明装置100中，如图8所示，生成具有与X轴平行的两边为长边、其他两边为短边的矩形截面的扩散光L130，并通过该扩散光L130在照明对象面S上形成描绘点D，因此与图15所示的照明装置100′相比，能够有效地抑制在Y轴方向的端部形成的轮廓线的模糊。

另外，在图3所示的照明装置100中使用的扩散光L130的截面是与X轴平行的两边为长边的矩形，因此能够使X轴方向(第1扩散轴A1的方向)上的扩散光的扩散程度足够大。例如，在图6所示的例子的情况下，表示扩散光在Z轴方向(第2扩散轴A2的方向)上的扩散程度的第2扩散角度φ2被抑制得较小(参照图6的(b))，与此相对，表示扩散光在X轴方向(第1扩散轴A1的方向)上的扩散程度的第1扩散角度φ1被设定得足够大(参照图6的(a))。这在确保针对相干光的安全性方面是重要的。

即，当将第1扩散角度φ1与第2扩散角度φ2一起抑制得较小时，可得到能够减小扩散光在X轴方向上的扩散程度并且能够充分地进行在照明区域LA的X轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策的优点，但会产生如下的重大问题：具有高能量密度的相干光直接照射在照明对象面S上，损害安全性。

例如，如图1所示，在使用车载用的照明装置对路面10进行照明的情况下，当行人30使视线朝向组装于车辆40的照明装置100的方向时，朝向路面10的相干光有可能直接入射到行人30的眼睛。在该情况下，当从照明装置100作为照明光照射的相干光的能量密度较高时，有可能对行人30的眼睛造成损伤。在本发明的照明装置100中，通过光扩散元件130来进行各向异性扩散，因此第2扩散角度φ2能够被抑制得较小，并且第1扩散角度φ1被设定为足够大。因此，从光源110射出的光束的能量密度根据第1扩散角度φ1在X轴方向上分散，能够确保足够的安全性。

如上所述，在本发明的照明装置100中，来自光源110的相干的光束L110由扫描部件120进行扫描，并向光扩散元件130的受光面入射。然后，入射的扫描光束L120作为扩散光L130来发射，经由照明光学系统140在照明对象面S形成描绘点D。这里，如果扫描控制部150根据箭头形状的图形图案对光束的扫描进行控制，则在照明对象面S上，通过移动的描绘点D来形成具有箭头形状的照明区域LA。光扩散元件130进行以所入射的光束为主在X轴方向上扩散的各向异性扩散，因此扩散光L130的扩散偏向一个方向。

这样，本发明的“光扩散元件130进行各向异性扩散”的基本特征在得到如下的作用效果上是非常重要的特征：确保针对相干光的安全性，并且在照明对象面S形成抑制了模糊的清晰的照明区域。即，通过进行使用了在第1扩散轴A1的方向上充分扩散的扩散光L130的照明，能够使作为照明光照射的相干光的能量密度下降，从而能够在实用性上确保足够的安全性。另一方面，使用将在第2扩散轴A2的方向上的扩散限制得较小的扩散光L130来形成描绘点D，由此能够抑制由该描绘点D描绘的照明区域LA的轮廓线的模糊，形成清晰的照明区域。

当然，基于上述结构的模糊抑制效果对在Y轴方向的端部形成的轮廓线是有效的，但对在X轴方向的端部形成的轮廓线是无效的。不过，如上所述，在车载用的照明装置等、相对于照明对象面S的照射角θ非常小的环境中使用的照明装置的情况下，在Y轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策与在X轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策相比是非常重要的，因此基于本发明的模糊抑制效果是非常具有实用性的效果。

另外，作为光源110，在使用了具有能够在屋外的路面上以即使在白天人也能够充分识别的亮度形成照明区域LA的功能的通常的半导体激光器装置的情况下，通过几个实验来求出扩散光在第1扩散轴A1方向上的扩散与扩散光在第2扩散轴A2方向上的扩散之比(将第1扩散角度设为φ1、将第2扩散角度设为φ2时的φ1/φ2的值，或者构成图8所示的扩散光L130的截面的矩形的横宽/纵宽的值)，此时，发现了如果将该比设定为2或其以上，则能够确保针对相干光的安全性，并且能够在照明对象面S形成抑制了模糊的清晰的照明区域LA。在实用性上，优选将该比设定为5以上，特别是设定为10以上时更有效。因此，在使用本发明的照明装置作为车载型的照明装置等、在屋外的路面上形成照明区域LA的照明装置的情况下，可以将上述比设定为2以上，优选设定为5以上，更优选设定为10以上。

另外，当对图15所示的描绘点K(t2)和图3所示的描绘点D(t2)进行比较时，与前者相比，后者在Y轴方向上的干涉图案更细，根据条件的不同，还能够得到散斑减少的附带效果。

<<<§6.各种变形例>>>

这里，对目前为止的本发明的基本实施方式的照明装置100的几个变形例进行说明。另外，以下所示的各变形例只要不产生矛盾，就可以相互组合地实施。

<6.1进行光点亮控制的变形例>

图18是示出本发明的一个变形例的带光点亮控制功能的照明装置300的基本结构的框图。该照明装置300在图3所示的照明装置100的各构成要素中还附加了光点亮控制部160。因此，图18所示的光源110、扫描部件120、光扩散元件130、照明光学系统140、扫描控制部150是与在图3所示的照明装置100中使用的相同标号的构成要素实质上相同的构成要素。

在照明装置300中，新附加的光点亮控制部160是控制光源110的点亮和熄灭的构成要素。这里，光点亮控制部160对点亮和熄灭的控制与扫描控制部150的扫描控制联动地进行，在照明对象面S上，通过在点亮光源110时得到的描绘点D的集合体来形成具有规定形状的照明区域LA。

具体来说，从扫描控制部150对光点亮控制部160赋予表示扫描部件120的当前时刻的扫描状态的信号，光点亮控制部160根据该信号来进行点亮或熄灭光源110的控制。即，光点亮控制部160与扫描部件120的扫描位置同步地对光源110的点亮或熄灭进行控制。例如，光点亮控制部160进行仅在扫描部件120使扫描光束L120朝向规定的方向时将光源110点亮的控制。通过这样的点亮控制，能够在照明对象面S上形成任意形状和尺寸的照明图案，作为照明区域LA，能够显示任意信息。

在目前为止的基本实施方式的照明装置100的情况下，为了形成图3所示的箭头图形的照明区域LA，如图13所示，在光扩散元件130上，需要进行使光束点B仅在箭头图形的扫描区域SA内移动的扫描。与此相对，在图18所示的照明装置300的情况下，关于光束点B在光扩散元件130上的扫描，只要始终对图4所示的整个面进行光栅扫描即可。当进行这样的整个面扫描时，在照明装置100的情况下，在照明对象面S上只能够形成矩形的照明区域LA，但在照明装置300的情况下，通过光点亮控制部160的点亮控制，能够形成任意形状的照明区域LA。

例如，在图13所示的例子中，当对光扩散元件130的整个面进行光栅扫描时，光束点B从光扩散元件130的左上角位置到右下角位置1行行地依次移动，但如果通过光点亮控制部160进行仅在光束点B位于扫描区域SA(施加了阴影的箭头图形)内时将光源110点亮的控制，则在照明对象面S上形成箭头图形的照明区域LA。

其结果是，在图18所示的照明装置300的情况下，只要使扫描控制部150具有始终执行图4所示的进行整个面光栅扫描的扫描控制并且向光点亮控制部160赋予表示当前时刻的扫描位置的信号的功能，使光点亮控制部160具有为了在照明对象面S上形成具有期望的形状的照明区域LA而进行使光源110与各时刻的扫描位置同步地点亮或熄灭的控制的功能即可。这样，只要进行光源110的点亮控制，便能够在照明对象面S上形成由飞地构成的多个照明区域LA，也能够显示由多个文字构成的信息。

<6.2进行彩色显示的变形例>

图19是示出本发明的一个变形例的彩色照明装置400的基本结构的立体图(一部分是框图)。该彩色照明装置400通过准备3组图3所示的照明装置100，能够在照明对象面S上形成具有任意颜色的照明区域LA。以下，将这三组照明装置称为第1照明装置、第2照明装置、第3照明装置。

该彩色照明装置400中包含的3组照明装置的各构成要素基本上与图3所示的照明装置100的各构成要素相同，在图19中，作为各个构成要素的标号，在图3的对应的构成要素的标号末尾标注R、G、B的标号而示出。这里，标注了标号R的构成要素是用于形成红色的照明区域的第1照明装置的构成要素，标注了标号G的构成要素是用于形成绿色的照明区域的第2照明装置的构成要素，标注了标号B的构成要素是用于形成蓝色的照明区域的第3照明装置的构成要素。

另外，第1照明装置的扫描控制部150R、第2照明装置的扫描控制部150G、第3照明装置的扫描控制部150B可以分别单独设置，但在图19所示的实施例中，设置了将它们综合起来的综合扫描控制部155。该综合扫描控制部155具有进行各色用的扫描部件120R、120G、120B的扫描控制的功能。另外，虽然在图3所示的照明装置100中未使用，但在图19所示的照明装置400中新追加了红色光源用透镜115R、绿色光源用透镜115G、蓝色光源用透镜115B。这些光源用透镜起到提高从各光源发出的光束的平行度的效果。

3组光源110R、110G、110B分别射出波段不同的相干的光束。即，第1照明装置的光源110R生成红色的光束，第2照明装置的光源110G生成绿色的光束，第3照明装置的光源110B生成蓝色的光束。这样生成的各色光束经由各色用的光源用透镜115R、115G、115B被各色用的扫描部件120R、120G、120B扫描之后，向各色用的光扩散元件130R、130G、130B入射。

在第1照明装置的光扩散元件130R中，由于被赋予红色的扫描光束，所以记录有适合红色波长的光的衍射图案。同样，在第2照明装置的光扩散元件130G中，由于被赋予绿色的扫描光束，所以记录有适合绿色波长的光的衍射图案，在第3照明装置的光扩散元件130B中，由于被赋予蓝色的扫描光束，所以记录有适合蓝色波长的光的衍射图案。

这样，第1照明装置的光扩散元件130R经由红色用照明光学系统140R而通过红色的扩散光形成红色的照明区域。同样，第2照明装置的光扩散元件130G经由绿色用照明光学系统140G而通过绿色的扩散光形成绿色的照明区域，第3照明装置的光扩散元件130B经由蓝色用照明光学系统140R而通过蓝色的扩散光形成蓝色的照明区域。因此，在照明对象面S上形成红色的照明区域、绿色的照明区域、蓝色的照明区域，在该各色的照明区域的重复部分中形成规定色的彩色照明区域。

各色用的光扩散元件130R、130G、130B进行各向异性扩散的点与目前所述的基本实施方式同样。另外，各色用的照明光学系统140R、140G、140B由准直透镜构成，在其前侧焦点位置配置有各色用的光扩散元件130R、130G、130B的点也与目前所述的基本实施方式同样。因此，各色用的照明光学系统140R、140G、140B使所入射的扩散光平行化并朝向照明对象面S射出。

通过对3组光源110R、110G、110B的输出进行调整，能够将彩色照明区域的颜色变成任意颜色。另外，如果与进行§6.1所述的光点亮控制的变形例进行组合，则也可以对彩色照明区域的各个部分改变颜色。在图19所示的例子中，作为3组光源110R、110G、110B，对使用了分别产生红色、绿色、蓝色这3色光束的光源的例子进行说明，各光源的颜色并不限定于此，也可以使用产生红绿蓝以外的颜色的相干光的光源，还可以使用4组以上的照明装置对4色以上的光进行合成而形成彩色照明区域。或者，也可以设置多组波段相同的光源来提高彩色照明区域的照明强度。

当然，图19所示的各构成要素的配置仅表示一例，除此之外还可以利用各种配置。例如，在图19所示的例子中，将3组光源110R、110G、110B、3组扫描部件120R、120G、120B、3组光扩散元件130R、130G、130B、3组照明光学系统140R、140G、140B分别沿纵向堆积配置，但也可以使它们沿横向排列配置。

<6.3使用了反射型扫描部件的变形例>

图20是示出本发明的一个变形例的使用了反射型扫描部件的照明装置的立体图。该照明装置500将图3所示的照明装置100的扫描部件120置换为扫描部件125，并稍微改变了光源110的配置。因此，图20所示的光源110、光扩散元件130、照明光学系统140、扫描控制部150是与在图3所示的照明装置100中使用的相同标号的构成要素实质上相同的构成要素。

图3所示的扫描部件120是透射型扫描部件，使入射到第1面的光从第2面射出的透射型扫描体转动而进行扫描。因此，光束L110透过该透射型扫描体而入射到光扩散元件130。与此相对，图20所示的扫描部件125是反射型扫描部件，具有：反射型扫描体(在图中用标号125表示的构成要素)，其具有对入射的光束L110进行反射而射出的反射面；以及扫描机构(由电机、齿轮等构成的要素：省略图示)，其使该反射型扫描体转动而进行扫描。

作为反射型扫描体，例如，可以使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems：微机电系统)镜等反射镜。通过扫描机构使该反射镜绕规定的转动轴进行转动，从而能够使反射的光束的行进方向发生变化。在进行一维扫描的情况下，只要以与Z′轴平行的轴为转动轴，通过扫描机构使反射型扫描体绕转动轴转动即可。来自光源110的光束L110被反射型扫描体反射，使反射的扫描光束L125朝向光扩散元件130。

在进行二维扫描的情况下，只要准备使反射型扫描体绕两个轴转动而进行扫描的扫描机构，通过扫描控制部150进行使扫描光束L125向光扩散元件130入射的入射点二维地变化的扫描控制即可。例如，如果使用能够进行绕与Z′轴平行的第1转动轴的转动和绕与X轴平行的第2转动轴的转动的扫描机构，则能够使在光扩散元件130上由反射的光束形成的光束点B如图4所示那样进行二维扫描而移动。

<6.4使用了要素衍射光学区域的变形例>

图21是示出在本发明的变形例中使用的具有要素衍射光学区域的光扩散元件170的功能的立体图。如上所述，图3所示的照明装置100的光扩散元件130可以由记录有规定的衍射图案的全息光学元件构成。图21所示的光扩散元件170也是由全息光学元件构成的光扩散元件的例子，但该光扩散元件170如图所示的那样被分割成多个区域，各个区域分别作为独立的全息图来发挥功能。在实施这里所述的变形例的情况下，只要代替图3所示的照明装置100的光扩散元件130而使用图21所示的光扩散元件170即可。

这里，将构成该光扩散元件170的各个区域称为要素衍射光学区域。从各个要素衍射光学区域发射的扩散光经由照明光学系统140(在图21中省略了图示)在照明对象面S上的分别不同的位置处形成单独的描绘点D。例如，来自在附图中施加阴影而示出的要素衍射光学区域171的扩散光通过未图示的照明光学系统140在照明对象面S上形成描绘点D1。同样，来自要素衍射光学区域172的扩散光在照明对象面S上形成描绘点D2，来自要素衍射光学区域173的扩散光在照明对象面S上形成描绘点D3。其他要素衍射光学区域也同样如此。另外，实际上，由于通过未图示的照明光学系统140进行平行化，所以向照明对象面S入射的照明光是平行光。

换言之，在各个要素衍射光学区域中分别记录有独立的单独全息图，这些单独全息图具有如下的功能：在接收到来自扫描部件120的扫描光束L120时，发射通过未图示的照明光学系统140在照明对象面S上的单独位置分别形成单独的描绘点D的扩散光。例如，记录在要素衍射光学区域171中的单独全息图具有如下的功能：在扫描光束L120从规定方向入射时，发射通过未图示的照明光学系统140在照明对象面S上形成描绘点D1的扩散光。

在各要素衍射光学区域所记录的单独全息图中，可以预先记录完全相同的衍射图案，也可以预先记录互相不同的衍射图案。当预先在各个单独全息图中记录完全相同的衍射图案时，所有的要素衍射光学区域具有相同的衍射特性，但由于光扩散元件170上的位置分别不同，另外，扫描光束L120的入射角度也不同，所以在照明对象面S上，在分别不同的位置形成描绘点。当然，如果对各个单独全息图记录不同的衍射图案，则能够单独地对形成照明对象面S上的描绘点的位置进行调整。

来自扫描部件120的扫描光束L120照射在图21所示的光扩散元件170的背面而形成光束点B。如果通过扫描部件120进行二维扫描，则光束点B在光扩散元件170上二维地移动，从移动场所的要素衍射光学区域发射规定的扩散光。例如，在光束点B移动到要素衍射光学区域171的位置时，在照明对象面S上形成图示的描绘点D1。

在光束点B的直径比各要素衍射光学区域的尺寸大的情况下，在某个扫描时刻，光束点B覆盖相邻的多个要素衍射光学区域。在该情况下，通过来自各个要素衍射光学区域的扩散光，在分别不同的位置处形成描绘点D，在照明对象面S上出现多个描绘点D，由于原本就是作为多个描绘点D的集合体而形成具有规定形状的照明区域LA，因此不会产生任何障碍。

与此相对，在光束点B的直径比各要素衍射光学区域的尺寸小的情况下，只要光束点B停留在相同的要素衍射光学区域内，则在照明对象面S上出现相同的描绘点。不过，如果光束点B移动到相邻的要素衍射光学区域内，则在其他位置出现描绘点，因此也不会产生障碍。

当然，当使用具有要素衍射光学区域的光扩散元件170时，只要光束点B停留在相同的要素衍射光学区域内，则在相同位置出现描绘点，因此描绘点的移动不是连续的而是离散的。不过，如果将扫描控制部150的扫描速度在某种程度上设定为较快，则即使描绘点离散地移动，形成在照明对象面S上的照明区域LA在被人眼视觉识别为单一的区域这一点上也没有变化，不会产生特别障碍。另外，当使用具有要素衍射光学区域的光扩散元件170时，通过来自各要素衍射光学区域的相干光的重合来形成照明区域LA，因此可得到进一步提高相干光的安全性并且散斑也难以视觉识别的优点。

当然，从各要素衍射光学区域发射的扩散光与目前所述的实施例同样，是通过扩散光在第1扩散轴方向上扩散的扩散程度与扩散光在第2扩散轴方向上扩散的扩散程度不同的各向异性扩散而得到的，其截面为图8所示的矩形状。因此，即使在使用了光扩散元件170的情况下，也能够得到§5所述的本发明固有的作用效果。

另外，在各要素衍射光学区域所记录的单独全息图中，例如可以使用具有如下功能的全息图：在三维空间上的任意位置形成矩形面(纵横比大到某种程度的矩形的面)的再现像。这样的单独全息图也可以通过光学过程(例如，将具有矩形面的扩散板配置在三维空间上的规定的位置，将来自该扩散板的矩形面的物体光与规定的参照光的干涉条纹记录在感光性介质中的过程)来制作，但在实用性上，优选利用CGH方法，通过将基于计算机的运算而求出的干涉条纹记录在物理构造体中来制作。

使用了要素衍射光学区域的变形例的优点在于，能够完全无关地设定扫描部件120的扫描方向和照明对象面S上的描绘点D的移动方向。例如，在图4所示的基本实施方式的情况下，当沿着扫描线SL1、SL2、SL3这样的路径进行扫描时，在照明光学系统140形成的扩散光点G如图10所示沿着扫描线SL1、SL2、SL3这样的路径移动，照明对象面S上的描绘点D也沿着同样的路径移动。这是因为，在图4所示的光扩散元件130中，在整个面上记录有具有规定的扩散特性的衍射图案，因此当入射光的入射位置或入射角度通过光束扫描而变化时，所发射的衍射光的方向也在基于该光束扫描的变化的方向上发生变化。

在使用了图21所示的要素衍射光学区域的变形例的情况下，为了方便说明，示出了设定为描绘点D进行基于扫描方向的动作的例子。但是，由于图21所示的各个要素衍射光学区域171记录有分别独立的单独全息图，因此全息再现像的位置可以分别任意地设定。例如，在图21中，也可以设定为通过来自要素衍射光学区域171的衍射光来形成描绘点D2，或者设定为通过来自要素衍射光学区域172的衍射光来形成描绘点D3。总之，通过来自哪个要素衍射光学区域的衍射光在哪个位置形成描绘点D，可以在设计时任意决定。

这样，在使用了要素衍射光学区域的变形例中，能够完全无关地设定入射光相对于光扩散元件170的扫描方向和照明对象面S上的描绘点D的移动方向，因此，例如也可以一边使光束在X轴方向上扫描，一边使描绘点D在Y轴方向上移动，或者使描绘点D锯齿状地移动，或者使描绘点D移动到完全随机的位置。该特征能够极大地有助于达成本发明的目的，即确保针对相干光的安全性。

即，当照明对象面S上的描绘点D的移动路径是沿着与光束的扫描路径对应的规定的轨迹的路径时，来自光源的光连续地进入到视线朝向光源方向的人眼中。与此相对，如上所述，如果采用使描绘点D锯齿状地移动或者移动到随机的位置的方法，则能够使照明方向分散，因此能够使进入到人眼的来自光源的光分散，提高安全性。

总之，在使用了要素衍射光学区域的变形例中，能够预先在各要素衍射光学区域中记录具有规定的衍射特性的衍射图案，以使扫描部件120对光束的扫描路径与照明对象面S上的描绘点D的移动路径不同，由此，能够使进入到人眼的来自光源的光分散，提高安全性。

<6.5与各向异性扩散的方向相关的变形例>

目前所述的实施例设想将本发明作为车载型的照明装置来使用，其目的在于解决在路面上形成的照明区域20的Y轴方向的端部所形成的轮廓线的模糊。如§5所述，在车载用的照明装置等、相对于照明对象面S的照射角θ非常小的环境中使用的照明装置的情况下，照明区域20沿Y轴方向被拉伸，因此在Y轴方向的端部(如图1所示，在从车辆的驾驶员观察路面时，照明区域20的深处部分和近前部分)形成的轮廓线的模糊对策非常重要。

但是，本发明的照明装置的用途未必限定于车载型的照明装置，例如，也可以用于在建筑物的壁面上形成规定形状的照明区域的用途。因此，根据使用环境，与在Y轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策相比，在X轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策可能更重要。另外，即使在用于图1所示的车载型的照明装置的情况下，在作为照明区域20而提示的图形、文字的性质上，与Y轴方向的端部(深处部分和近前部分)相比，X轴方向的端部(左右两端)的边缘部分的模糊抑制可能更重要。

在这样的情况下，只要使用发射具有使图8所示的图形旋转90°后的截面形状的扩散光的光扩散元件即可。即，在此前的实施例中，使用了可得到如图7的右上框内所示具有由横长矩形表示的角度空间分布的1阶衍射光的光扩散元件，但取而代之，只要使用可得到具有由纵长矩形表示的角度空间分布的1阶衍射光的光扩散元件即可。这样，代替在Y轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策，能够进行实施了在X轴方向的端部形成的轮廓线的模糊对策的照明。

当然，在特殊的照明环境下，在需要进行照明区域20的特定部分的轮廓线的模糊对策的情况下，也可以使用发射具有使图8所示的图形旋转任意的角度后的截面形状的扩散光的光扩散元件。

本发明的要点在于，当在光扩散元件130的光发射面上定义了第1扩散轴和第2扩散轴时，光扩散元件130进行使扩散光向第1扩散轴方向扩散的扩散程度与扩散光向第2扩散轴方向扩散的扩散程度不同的各向异性扩散。在目前所述的实施例中，将第1扩散轴取为与X轴平行的方向，将第2扩散轴取为与Z轴或Z′轴平行的方向，将扩散光向第1扩散轴方向扩散的扩散程度设定为比扩散光向第2扩散轴方向扩散的扩散光的扩散程度大，但相反地，也可以将扩散光向第2扩散轴方向扩散的扩散程度设定为比扩散光向第1扩散轴方向扩散的扩散程度大。另外，第1扩散轴和第2扩散轴只要是互相交叉的方向，就可以设定为任意的方向，两个轴未必需要垂直。

<6.6使用了多个透镜的变形例>

图22所示的照明装置600与图20所示的照明装置500同样，是使用了反射型扫描部件125的变形例，但是是使用更多的透镜构成装置的例子。即，在该照明装置600的情况下，在光源111与反射型扫描部件125之间配置有准直透镜180，在反射型扫描部件125与光扩散元件130之间配置有聚光透镜190。另外，如图所示，照明光学系统140由包含多个透镜的透镜组构成。

在该变形例中使用的光源111是使激光从点光源发散的类型，来自光源111的相干光不是细光束，而是作为从点光源的位置呈圆锥状扩散的发散光来发射。准直透镜180起到使来自该点光源的相干光平行化的效果。因此，如图所示，具有宽度的平行光(具有圆形截面)向反射型扫描部件125入射。反射型扫描部件125由在扫描控制部150的控制下如附图的箭头那样转动的可动反射镜构成，被该可动反射镜反射的平行光通过聚光透镜190照射在光扩散元件130的入射面上。

由于光扩散元件130的入射面配置在聚光透镜190的后侧焦点位置，因此由聚光透镜190聚光的相干光在光扩散元件130的入射面上形成微小的光束点B。通过扫描部件125使该光束点B在光扩散元件130上扫描的点与目前所述的基本实施方式同样。另外，作为光束点B照射到光扩散元件130的相干光进行各向异性扩散而朝向照明光学系统140的点也与目前所述的基本实施方式同样。在该变形例中，照明光学系统140由多个透镜构成，但该照明光学系统140起到准直透镜的效果的点也与目前所述的基本实施方式同样，从照明光学系统140射出的照明光作为平行光朝向照明对象面S。

<<<§7.本发明的基础概念的总结>>>

最后对本发明的基础概念进行了总结，并记载了其要点。本发明提供能够确保针对相干光的安全性并且能够在照明对象面形成抑制了模糊的清晰的照明区域的照明装置，具有如下的各种方式。

本发明的基本方式涉及照明装置，该照明装置具有：光源，其射出相干光；光扩散元件，其使入射的相干光进行各向异性扩散；扫描部件，其使从所述光源射出的相干光在所述光扩散元件上进行扫描；以及照明光学系统，其将所述各向异性扩散后的相干光引导至被照明区域。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述照明光学系统是对所述各向异性扩散后的相干光进行准直的准直器。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述光扩散元件配置在所述照明光学系统的前侧焦点位置。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述光扩散元件使由所述扫描部件扫描后的相干光沿单轴方向扩散。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述光扩散元件使由所述扫描部件扫描后的相干光沿通过所述被照明区域的法线方向和通过所述照明光学系统的光轴中心方向的面的法线方向扩散。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述光扩散元件使相干光以比入射到所述光扩散元件的来自所述扫描部件的相干光的光束点的尺寸大的尺寸沿规定方向进行扩散，并且使相干光在与所述规定方向交叉的方向上以所述光束点的尺寸进行扩散。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述照明光学系统根据由所述光扩散元件扩散的相干光向所述照明光学系统入射的入射位置，对所述被照明区域内的照明位置、照明形状以及照明尺寸中的至少一个不同的照明范围进行照明。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述照明光学系统是透镜、凹面镜或曲面镜。

关于本发明的一个方式，在上述照明装置中，所述光扩散元件是衍射光学元件或全息光学元件。

这样，在本发明的实施例的照明装置中，通过透镜等光学照明系统140对来自进行各向异性扩散的光扩散元件130的相干光进行平行化而对照明对象面S进行照明，因此能够抑制形成于照明对象面S的照明区域LA的照明模糊，能够清晰地显示任意形状的照明图案。因此，即使在位于照明区域LA附近的观察者观察到照明图案的情况下，也能够准确地识别该照明图案。

另外，由于光扩散元件130使来自扫描部件120的相干光沿规定方向较大地扩散，因此能够设计成即使观察者使眼睛从照明区域LA侧朝向光源110侧，也不会使刺眼程度的光强的相干光进入到观察者的眼睛，能够提高相干光的安全性。

以上，基于几个实施例对本发明进行了说明，但本公开方式并不限定于上述各个实施方式，也包含本领域技术人员能够想到的各种变形，本公开的效果也并不限定于上述内容。即，能够在不脱离由权利要求书规定的内容及其均等物导出的本公开的概念思想和主旨的范围内进行各种追加、变更以及局部的删除。

工业上的可利用性

本发明的照明装置能够广泛地应用于在规定的照明对象面上形成具有任意形状的照明区域来进行照明的用途。特别是最适合用于对道路的路面进行照明的用途等、照明光的光轴与被照明面所成的角较小的照明环境中。

标号说明

10：路面(照明对象面)；20：照明区域(照明图案)；30：行人；40：车辆；100、100′：照明装置；110：光源；110R：红色光源；110G：绿色光源；110B：蓝色光源；111：光源；115R：红色光源用透镜；115G：绿色光源用透镜；115B：蓝色光源用透镜；120：扫描部件(透射型)；120R：红色用扫描部件；120G：绿色用扫描部件；120B：蓝色用扫描部件；125：扫描部件(反射型)；130：光扩散元件；130R：红色用光扩散元件；130G：绿色用光扩散元件；130B：蓝色用光扩散元件；131：光栅线；135：光扩散元件；140：照明光学系统(准直透镜)；140R：红色用照明光学系统；140G：绿色用照明光学系统；140B：蓝色用照明光学系统；150：扫描控制部；155：综合扫描控制部；160：光点亮控制部；170：光扩散元件；171～173：要素衍射光学区域；180：准直透镜；190：聚光透镜；200：照明装置；210：光源；220：扫描部件；230：荧光体；240：照明光学系统；250：扫描控制部；300：带有光点亮控制功能的照明装置；400：彩色照明装置；500：使用了反射型扫描部件的照明装置；600：使用了多块透镜的照明装置；A1：第1扩散轴；A2：第2扩散轴；B：光束点；C：光轴(照明光的中心轴)；CL：左斜轮廓线；CR：右斜轮廓线；D、D1～D4、D(t2)～D(t23)：描绘点；E：衍射光分布区域；F：焦点；f：焦点距离；G、G(t2)～G(t32)：扩散光点；H：像素；J(t2)：扩散光点；K1～K4、K(t2)：描绘点；L110：光束；L120、L120(t1)～L120(t3)：扫描光束；L125：扫描光束；L130、L130(t2)～L130(t31)：扩散光(各向异性扩散)；L135(t2)：扩散光(各向同性扩散)；L140、L140(t2)～L140(t31)：照明光；LA：照明区域；Lin：入射光；Lout:射出光；M：虚拟投影平面；Np：垂直配置的光扩散元件上的点P处立起的法线；Np′：倾斜配置的光扩散元件上的点P处立起的法线；O：坐标系的原点；P、P(t1)～P(t32)：入射点/角度空间分布曲线图的原点；Q：空间上的1点；R：角度空间分布图上的分布点；S：照明对象面(XY平面)；SA：扫描区域；SL、SL1～SL3：扫描线；t：照明光的累积照射时间；t1～t32：扫描时刻；V：视线方向；W：描绘点K1～K4在Y轴方向上的宽度；X、Y、Z：三维垂直坐标系的各坐标轴；y1～y7：Y坐标值；Z′：倾斜轴；xp、yp、zp：点P的三维垂直坐标系的坐标值；xq、yq、zq：点Q的三维垂直坐标系的坐标值；δ：描绘点D1～D4的宽度；θ：相对于照明对象面的照射角；θH：第1方向位移角；θV：第2方向位移角；ξ：倾斜角；φ1：第1扩散角度；φ2：第2扩散角度。

Claims (21)

1.一种照明装置(100)，其在规定的照明对象面(S)上形成具有规定形状的照明区域(LA)而进行照明，该照明装置(100)的特征在于，

该照明装置(100)具有：

光源(110)，其射出相干的光束(L110)；

扫描部件(120)，其对所述光束(L110)进行扫描；

光扩散元件(130)，其接收由所述扫描部件(120)扫描后的扫描光束(L120)，使该扫描光束(L120)扩散而发射扩散光(L130)；

照明光学系统(140)，其将所述扩散光(L130)向所述照明对象面(S)引导；以及

扫描控制部(150)，其对所述扫描部件(120)的扫描进行控制，以使所述扫描光束(L120)向所述光扩散元件(130)入射的入射点(P1～P3)描绘规定的轨迹，

当在所述光扩散元件(130)的光发射面上定义了第1扩散轴(A1)和第2扩散轴(A2)时，所述光扩散元件(130)进行使扩散光在所述第1扩散轴的方向(A1)上扩散的扩散程度和扩散光在所述第2扩散轴的方向(A2)上扩散的扩散程度不同的各向异性扩散，

在各个扫描时刻，通过所述各向异性扩散而得到的扩散光(L130)通过所述照明光学系统(140)在所述照明对象面(S)上形成描绘点(D)，

通过所述扫描控制部(150)的控制，在所述照明对象面(S)上使所述描绘点(D)移动而进行描绘，形成具有规定形状的照明区域(LA)。

2.根据权利要求1所述的照明装置(100)，其特征在于，

第1扩散轴(A1)和第2扩散轴(A2)是互相垂直的轴，将扩散光(L130)用与其中心轴垂直的平面切断后的截面是矩形。

3.根据权利要求2所述的照明装置(100)，其特征在于，

在定义了XYZ三维垂直坐标系时，照明对象面(S)设定在XY平面上，光扩散元件(130)的光发射面位于与XZ平面平行的平面上，第1扩散轴(A1)与X轴平行，第2扩散轴(A2)与Z轴平行，

所述光扩散元件(130)进行各向异性扩散，以使从所述光发射面发射的扩散光(L130)朝向所述照明对象面(S)，并且将所述扩散光(L130)用与其中心轴垂直的平面切断时的截面是与X轴平行的两边为长边、其他两边为短边的矩形。

4.根据权利要求2所述的照明装置(100)其特征在于，

在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角(ξ)而得到的Z′轴时，照明对象面(S)设定在XY平面上，光扩散元件(130)的光发射面位于与XZ′平面平行的平面上，第1扩散轴(A1)与X轴平行，第2扩散轴(A2)与所述Z′轴平行，

所述光扩散元件(130)进行各向异性扩散，以使从所述光发射面发射的扩散光(L130)朝向所述照明对象面(S)，并且将所述扩散光(L130)用与XZ′平面平行的平面切断时的截面是与X轴平行的两边为长边、与Z′轴平行的两边为短边的矩形。

5.根据权利要求1所述的照明装置(100)，其特征在于，

光扩散元件(130)由衍射光学元件或全息光学元件构成，

在所述光扩散元件(130)的各部分中记录有如下的衍射光栅或干涉条纹：在被赋予了具有规定的入射角的入射光(Lin)时，发射具有规定的1阶衍射光强的角度空间分布的衍射光作为扩散光(L130)，

在通过表示第1扩散轴方向(A1)上的位移的第1方向位移角(θH)和表示第2扩散轴方向(A2)上的位移的第2方向位移角(θV)来表示衍射光相对于向规定的入射点(P)入射的入射光的位移角度，将所述第1方向位移角(θH)取为横坐标轴，将所述第2方向位移角(θV)取为纵坐标轴，定义了以所述第1方向位移角＝0、所述第2方向位移角＝0的点为原点(P)的分布曲线图时，

所述1阶衍射光强的角度空间分布在所述分布曲线图上通过如下的衍射光分布区域(E)来表示，该衍射光分布区域(E)由以所述纵坐标轴为对称轴呈左右对称的横长的矩形构成。

6.根据权利要求5所述的照明装置(100)，其特征在于，

在定义了XYZ三维垂直坐标系时，照明对象面(S)设定在XY平面上，光扩散元件(130)的光发射面位于与XZ平面平行的平面上，第1扩散轴(A1)与X轴平行，第2扩散轴(A2)与Z轴平行，

与光扩散元件(130)的各部分相关的1阶衍射光强的角度空间分布在分布曲线图上通过如下的衍射光分布区域(E)来表示，该衍射光分布区域(E)由以纵坐标轴为中心而在使扩散光(L130)朝向所述照明对象面(S)的具有规定的纵坐标值的位置处配置的横长的矩形构成。

7.根据权利要求5所述的照明装置(100)，其特征在于，

在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角(ξ)而得到的Z′轴时，照明对象面(S)设定在XY平面上，光扩散元件(130)的光发射面位于与XZ′平面平行的平面上，第1扩散轴(A1)与X轴平行，第2扩散轴(A2)与所述Z′轴平行，

与光扩散元件(130)的各部分相关的1阶衍射光强的角度空间分布在分布曲线图上通过如下的衍射光分布区域(E)来表示，该衍射光分布区域(E)由以原点(P)为中心配置的横长的矩形构成。

8.根据权利要求7所述的照明装置(100)，其特征在于，

光扩散元件(130)由衍射光学元件构成，该衍射光学元件在物理构造体中记录了将与Z′轴平行的多个光栅线(131)按照多种间距配置而成的衍射光栅。

9.根据权利要求5～7中的任意一项所述的照明装置(100)，其特征在于，

光扩散元件(130)由全息光学元件构成，该全息光学元件的各个部分分别在规定位置处生成矩形面的再现像。

10.根据权利要求5～7中的任意一项所述的照明装置(100)，其特征在于，

光扩散元件(130 )是具有多个要素衍射光学区域(171-173)的全息光学元件，在所述多个要素衍射光学区域(171-173)中记录有分别独立的单独全息图，各所述单独全息图具有如下的功能：在接收到来自扫描部件(120)的扫描光束(L120)时发射通过照明光学系统(140)在照明对象面(S)上的单独位置分别形成单独的描绘点(D1～D3)的扩散光。

11.根据权利要求9所述的照明装置(100)，其特征在于，

光扩散元件(130)是将具有通过计算机的运算而求出的干涉条纹的CGH记录在物理构造体中的全息光学元件。

12.根据权利要求1所述的照明装置(100)，其特征在于，

当在照明光学系统(140)的前表面位置定义了与所述照明光学系统(140)的光轴垂直的虚拟投影平面(M)时，在各个扫描时刻，来自光扩散元件(130)的扩散光(L130)在所述虚拟投影平面(M)上形成具有一对长边和一对短边的矩形状的扩散光点(G)。

13.根据权利要求12所述的照明装置(100)，其特征在于，

在定义了XYZ三维垂直坐标系时，照明对象面(S)设定在XY平面上，光扩散元件(130)的光发射面位于与XZ平面平行的平面上，照明光学系统(140)的光轴与从光扩散元件(130)的光发射面上的规定点(P)发射的扩散光(L130)的中心轴平行，第1扩散轴(A1)与X轴平行，第2扩散轴(A2)与Z轴平行，

当在所述照明光学系统(140)的前表面位置定义了与所述照明光学系统(140)的光轴垂直的虚拟投影平面(M)时，在各个扫描时刻，来自光扩散元件(130)的扩散光(L130)在所述虚拟投影平面(M)上形成具有与X轴平行的一对长边和由其他一对边构成的短边的矩形状的扩散光点(G)。

14.根据权利要求12所述的照明装置(100)，其特征在于，

在定义了XYZ三维垂直坐标系并且定义了通过使Z轴以X轴为旋转轴旋转规定的倾斜角(ξ)而得到的Z′轴时，照明对象面(S)设定在XY平面上，光扩散元件(130)的光发射面位于与XZ′平面平行的平面上，照明光学系统(140)的光轴与XZ′平面垂直，第1扩散轴(A1)与X轴平行，第2扩散轴(A2)与所述Z′轴平行，

当在所述照明光学系统(140)的前表面位置定义了与XZ′平面平行的虚拟投影平面(M)时，在各个扫描时刻，来自光扩散元件(130)的扩散光(L130)在所述虚拟投影平面(M)上形成具有与X轴平行的一对长边和与Z′轴平行的一对短边的矩形状的扩散光点(G)。

15.根据权利要求1～8、12～14中的任意一项所述的照明装置(100)，其特征在于，

照明光学系统(140)由准直透镜构成，光扩散元件(130)的光发射面配置在所述准直透镜的前侧焦点位置。

16.根据权利要求1～8、12～14中的任意一项所述的照明装置(100)，其特征在于，

扫描部件(120)具有：透射型扫描体，其使入射到第1面的光从第2面射出；以及扫描机构，其使该透射型扫描体绕两个轴转动而进行扫描，

来自光源(110)的光束(L110)透过所述透射型扫描体，所透过的光束作为扫描光束(L120)朝向光扩散元件(130)，

扫描控制部(150)进行扫描控制，该扫描控制使所述扫描光束(L120)向所述光扩散元件(130)入射的入射点(P(t1)～P(t32))二维地变化。

17.根据权利要求1～8、12～14中的任意一项所述的照明装置(100)其特征在于，

扫描部件(120)具有：反射型扫描体，其具有对入射的光进行反射而射出的反射面；以及扫描机构，其使该反射型扫描体绕两个轴转动而进行扫描，

来自光源(110)的光束(L110)被所述反射型扫描体反射，所反射的光束作为扫描光束(L120)朝向光扩散元件(130)，

扫描控制部(150)进行扫描控制，该扫描控制使所述扫描光束(L120)向所述光扩散元件(130)入射的入射点(P1～P3)二维地变化。

18.根据权利要求1～8、12～14中的任意一项所述的照明装置(100)其特征在于，

扫描控制部(150)以形成在照明对象面(S)上的照明区域(LA)被人眼视觉识别为连续的区域的速度进行扫描。

19.根据权利要求1～8、12～14中的任意一项所述的照明装置(100 )，其特征在于，

该照明装置(100 )还具有光点亮控制部(160)，该光点亮控制部(160)对光源(110)的点亮和熄灭进行控制，

所述光点亮控制部(160)对点亮和熄灭的控制与扫描控制部(150)的扫描控制联动地进行，由点亮时的描绘点(D)的集合体形成具有规定形状的照明区域(LA)。

20.一种彩色照明装置(400)，其包含3组权利要求1～19中的任意一项所述的照明装置，该彩色照明装置(400)的特征在于，

第1照明装置的光源(110R)生成红色的光束，第2照明装置的光源(110G)生成绿色的光束，第3照明装置的光源(110B)生成蓝色的光束，

所述第1照明装置的光扩散元件(130R)通过红色的扩散光来形成红色的照明区域，所述第2照明装置的光扩散元件(130G)通过绿色的扩散光来形成绿色的照明区域，所述第3照明装置的光扩散元件(130B)通过蓝色的扩散光来形成蓝色的照明区域，

在所述红色的照明区域、所述绿色的照明区域以及所述蓝色的照明区域的重复部分中形成规定色的彩色照明区域。

21.根据权利要求1～8、12～14中的任意一项所述的照明装置(100)或权利要求20所述的彩色照明装置(400)，其特征在于，

该照明装置(100)或彩色照明装置(400)还具有用于安装于车辆(40)的安装部，照明对象面(S)设定在路面(10)上，能够从所述车辆对所述路面进行照明。

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