CN113168130B - 便携式照明装置和照明方法 - Google Patents

Abstract

便携式照明装置(10)具有：相干光源(20)；整形光学系统(30)，对从相干光源射出的相干光进行整形；和衍射光学元件(40)，使由整形光学系统所整形的相干光衍射而朝向被照射面(IP)。衍射光学元件以可旋转的方式被支撑。以与衍射光学元件的衍射图案相对应的图案对被照射面进行照明。

Description

便携式照明装置和照明方法

技术领域

本发明涉及可携带的便携式照明装置和照明方法。

背景技术

例如，如专利文献1(JP2012-146621A)中公开的那样，已知使用了衍射光学元件的照明装置。通过使用衍射光学元件，能够以所期望的图案对被照射面进行照明。

另一方面，本发明人正在研究将使用了衍射光学元件的照明装置用于便携式照明装置。使用者携带便携式照明装置，从而能够在所期望的场所实施图案照明。

但是，衍射光学元件的衍射图案是假定衍射光学元件与被照射面处于一定的位置关系而设计的。另一方面，在使用便携式照明装置时，会产生代替地面或地板而优选对墙壁或天花板进行图案照明的情况。例如，通过图案照明显示引导集会等的参加者的箭头的情况下，根据拥挤情况等变化地面或地板、墙壁、天花板中的任一者作为被照射面最合适。另外，若被投射面的朝向发生变化，则所照明的图案的朝向也发生变化。特别是，以箭头之类的显示方向的图案进行照明的情况下，会发生显示不同方向的问题。

发明内容

即，由于上述不良情况，无法有效利用便携式照明装置的便利性。本发明是考虑这些方面而进行的，其目的在于改善便携式照明装置的便利性。另外，本发明的目的在于提供一种能够消除上述不良情况的照明方法。

本发明的第1便携式照明装置具备：

相干光源；

整形光学系统，对从上述相干光源射出的相干光进行整形；和

衍射光学元件，使由上述整形光学系统所整形的上述相干光衍射而朝向被照射面，

上述衍射光学元件以可旋转的方式被支撑，

以与上述衍射光学元件的衍射图案相对应的图案对上述被照射面进行照明。

本发明的第2便携式照明装置具备：

相干光源；

扫描装置，改变从上述相干光源射出的相干光的光路；和

衍射光学元件，使由上述扫描装置改变了光路的上述相干光衍射而朝向被照射面，

上述扫描装置改变上述相干光的光路，以使上述相干光在上述衍射光学元件上进行扫描，

上述衍射光学元件以可旋转的方式被支撑，

以与上述衍射光学元件的衍射图案相对应的图案对上述被照射面进行照明。

本发明的第3便携式照明装置具备：

相干光源；

整形光学系统，对从上述相干光源射出的相干光进行整形；

扫描装置，改变由上述整形光学系统所整形的上述相干光的光路；和

衍射光学元件，使由上述扫描装置改变了光路的上述相干光衍射而朝向被照射面，

上述扫描装置改变上述相干光的光路，以使上述相干光在上述衍射光学元件上进行扫描，

上述衍射光学元件以可旋转的方式被支撑，

以与上述衍射光学元件的衍射图案相对应的图案对上述被照射面进行照明。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件可以以可相对于上述整形光学系统旋转的方式被支撑。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件可以以可相对于上述相干光源旋转的方式被支撑。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件的可旋转的角度范围可以为45°以上、优选为90°以上、更优选为180°以上、进一步优选为360°以上。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件可以按照以与入射到上述衍射光学元件的上述相干光的光轴正交的方向不平行的轴线作为中心而能够旋转的方式被支撑。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件可以按照以平行于入射到上述衍射光学元件的上述相干光的光轴的轴线作为中心而能够旋转的方式被支撑。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件的旋转轴线可以与入射到上述衍射光学元件的上述相干光的光轴一致。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，从上述衍射光学元件传播出的0级光可以入射到由上述衍射光学元件所衍射的上述相干光在上述被照射面上入射的区域内。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件的旋转轴线与上述被照射面相交的位置可以位于由上述衍射光学元件所衍射的上述相干光在上述被照射面上入射的区域内。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备外壳，该外壳具有支撑上述相干光源的筒状的外壳主体、和支撑上述衍射光学元件且可相对于上述外壳主体旋转的支撑体，

外壳主体的中心轴线与上述被照射面相交的位置位于由上述衍射光学元件所衍射的上述相干光在上述被照射面上入射的区域内。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，在上述衍射光学元件的旋转前后，上述相干光可以入射到相同的衍射光学元件。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件可以配置在上述衍射光学元件的旋转轴线上。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，入射到上述衍射光学元件的上述相干光可以包含入射到上述衍射光学元件的旋转轴线与上述衍射光学元件相交的位置的相干光。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，入射到上述衍射光学元件的上述相干光可以包含沿着上述旋转轴线在上述衍射光学元件的旋转轴线上行进的相干光。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述衍射光学元件可以被保持在预先设定的多个位置中的任一处。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备外壳，该外壳具有支撑上述相干光源的外壳主体、和支撑上述衍射光学元件且可相对于上述外壳主体旋转的支撑体。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述支撑体可以在其整个长度上保持上述衍射光学元件的外周边缘。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，在上述外壳主体可以设有用于操作上述便携式照明装置的开关。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，上述开关可以被设置成与上述衍射光学元件的旋转轴线间隔开。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备：

检测部，取得与上述便携式照明装置的朝向和上述被照射面的朝向中的至少任一者相关的信息；和

旋转驱动部，使上述衍射光学元件旋转基于上述检测部的检测结果的旋转量。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备旋转驱动部，该旋转驱动部使上述衍射光学元件旋转基于来自外部的信息的旋转量。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备：

检测部，检测与上述衍射光学元件的状态相关的信息；和

控制部，基于上述检测部的检测结果停止从上述便携式照明装置射出上述相干光。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备促进相干光源和控制部中的至少一者的散热的散热单元，上述控制部控制从上述便携式照明装置射出上述相干光。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以以显示文字、图样、染色花样、符号、标记、插图、字符、象形图中的任意一种以上的图案对上述被照射面进行照明。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备非相干光源。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备外壳，该外壳具有支撑上述相干光源的筒状的外壳主体、和支撑上述衍射光学元件且可相对于上述外壳主体旋转的支撑体，

在上述外壳主体设有透明的第1防液构件，其对容纳有上述相干光源的上述外壳主体的内部空间进行密闭。

本发明的第1～第3便携式照明装置中，在上述支撑体可以设有透明的第2防液构件，其对上述衍射光学元件的凹凸面露出的上述支撑体的内部空间进行密闭。

本发明的第1～第3便携式照明装置可以进一步具备外壳，该外壳具有支撑上述相干光源的筒状的外壳主体、和支撑上述衍射光学元件且可相对于上述外壳主体旋转的支撑体，

上述外壳主体具有支撑上述相干光源的外壳容纳部、和可装卸到外壳容纳部并以可旋转的方式与上述支撑体连接的前端保持部，

在上述支撑体设有透明的第2防液构件，其对上述衍射光学元件的凹凸面露出的上述支撑体的内部空间进行密闭。

本发明的第1照明方法具备以下工序：

根据被照射面调节照明装置的衍射光学元件的旋转位置的工序，上述照明装置具有相干光源和衍射光学元件，该衍射光学元件可相对于上述相干光源旋转且使来自上述相干光源的相干光衍射而朝向被照射面；和

以与上述衍射光学元件的衍射图案相对应的图案对上述被照射面进行照明的工序。

本发明的第1照明方法中，上述照明装置的上述衍射光学元件的旋转位置可以根据上述被照射面的朝向进行调节。

本发明的第2照明方法具备以下工序：

第1照明工序，使用照明装置对上述被照射面进行照明，上述照明装置具有相干光源和衍射光学元件，该衍射光学元件可相对于上述相干光源旋转且使来自上述相干光源的相干光衍射而朝向被照射面；和

第2照明工序，使上述衍射光学元件旋转到与上述第1照明工序不同的位置，使用上述照明装置对与上述第1照明工序的上述被照射面不平行的另一被照射面进行照明。

本发明的第3照明方法具备以下工序：

第1照明工序，使用照明装置对上述被照射面进行照明，上述照明装置具有相干光源和衍射光学元件，该衍射光学元件使来自上述相干光源的相干光衍射而朝向被照射面；和

第2照明工序，使上述照明装置旋转到与上述第1照明工序不同的位置，使用上述照明装置对与上述第1照明工序的上述被照射面不平行的另一被照射面进行照明。

根据本发明，能够改善便携式照明装置的便利性。

附图说明

图1是用于说明一个实施方式的图，是示出便携式照明装置的立体图。

图2A是沿着图1的II-II线的截面图，是示出图1的便携式照明装置的纵截面图。

图2B是与图2A对应的图，是用于说明图1的便携式照明装置所包含的外壳的一个变形例的纵截面图。

图2C是与图2A对应的图，是用于说明图1的便携式照明装置所包含的外壳的另一变形例的纵截面图。

图2D是与图2A对应的图，是用于说明图1的便携式照明装置所包含的外壳的又一变形例的纵截面图。

图3A是用于说明图1的便携式照明装置的光学作用的立体图。

图3B是与图3A对应的图，是用于说明便携式照明装置所包含的衍射光学元件的一个变形例的立体图。

图4A是用于说明图1的便携式照明装置的使用方式的立体图。

图4B是与图4A对应的图，是用于说明图1的便携式照明装置的使用方式的立体图。

图4C是与图4A对应的图，是用于说明图1的便携式照明装置的使用方式的立体图。

图5A是用于说明图4A所示的使用方式中的便携式照明装置与被照射面的关系的俯视图。

图5B是用于说明图4A所示的使用方式中的被照射面和被照射区域的变化的立体图。

图6是与图3A对应地示出便携式照明装置的一个变形例的立体图。

图7是与图2A对应的图，是用于说明便携式照明装置的另一变形例的图。

图8是与图2A对应的图，是用于说明便携式照明装置的又一变形例的图。

图9是示出图8的便携式照明装置的衍射光学元件和支撑体的俯视图，是为了说明用于检测衍射光学元件的异常的构成的俯视图。

图10是与图2A对应的图，是用于说明便携式照明装置的又一变形例的图。

图11是用于说明便携式照明装置的又一变形例的图。

图12是利用与图2A同样的截面用于说明便携式照明装置的又一变形例的图。

图13是与图2A对应的图，是用于说明便携式照明装置的又一变形例的图。

图14是与图2A对应的图，是用于说明便携式照明装置的又一变形例的图。

图15是用于说明关于不具有本实施方式的成果的便携式照明装置的不良情况的立体图。

图16是与图4A对应的图，是用于说明关于不具有本实施方式的成果的便携式照明装置的不良情况的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。需要说明的是，在本案说明书所添加的附图中，为了便于图示和理解，相对于实物分别适当地变更、夸大了比例尺和纵横的尺寸比等。

另外，关于在本说明书中使用的用于确定形状或几何条件以及它们的程度的例如“平行”、“正交”、“相同”等术语、长度及角度的值等，不受严格含义的限制，包括可期待同样功能的程度的范围来进行解释。

图1～图14是用于说明一个实施方式的图。其中，图1和图2D是分别示出便携式照明装置的立体图或纵截面图。另外，图3A、图4A、图4B和图4C示出了使用便携式照明装置以特定的照明图案X对被照射面IP进行照明的状态。

本实施方式的便携式照明装置10具有：相干光源20；整形光学系统30，对从相干光源20射出的相干光进行整形；和衍射光学元件40，使由整形光学系统30所整形的相干光进行衍射。在该便携式照明装置10中，衍射光学元件40使相干光衍射，从而使相干光朝向被照射面IP上。另外，能够以与衍射光学元件40的衍射图案相对应的照明图案X对被照射面IP进行照明。首先，通过使用衍射光学元件40，能够以所期望的照明图案X高精度地对被照射面IP进行照明。特别是，能够在使边缘清晰的同时，以所期望的照明图案X对被照射面IP照射相干光。

另外，本实施方式的便携式照明装置10足够小型轻量化，其被构成为可携带的便携式的照明装置。因此，使用者U携带便携式照明装置10，从而能够在所期望的场所实施图案照明。此外，由于照明装置10是足够小型轻量化的便携式，因而能够根据情况适当变更要照射相干光的被照射面IP，从显示、引人注目、空间设计等方面出发有时也是有效的。另外，在本实施方式的便携式照明装置10中，发现了变化要照射相干光的被照射面IP时产生的课题，并且设法解决该课题。具体而言，为了应对照明图案X的朝向随着被照射面IP的变化而变化的不良情况，使便携式照明装置10设法能够调节被照射面IP上的照明图案X的朝向。由此，能够在各种场所对各种被照射面IP进行图案照明，即，能够有效利用便携式照明装置的便利性，能够显著提高显示的可见性、引人注目性、空间设计效果等。

需要说明的是，上述不良情况不限于使用时人一边抓握一边使用的便携式照明装置，由于小型，例如还可以被人搬运而在使用安装到各种装置或建筑物等的照明装置时也会发生上述不良情况。通过安装到不同的设置位置，照明装置与被照射面的相对位置关系会发生变化。即，在小型化到人可携带的程度的照明装置中，将其安装到某处使用时，根据安装的方式，无法固定地维持照明装置与被照射面的相对位置关系，会发生上述不良情况。此处使用的“便携式照明装置”是指，不严格追究其在实际使用时是否被携带，而被小型化到可携带的程度的照明装置、例如可携带的照明装置。

以下，参照图示的具体例对便携式照明装置10进行说明。

如上所述，便携式照明装置10具有相干光源20、整形光学系统30和衍射光学元件40。另外，便携式照明装置10具有容纳相干光源20、整形光学系统30和衍射光学元件40的外壳11。此外，图示的便携式照明装置10中，作为用于控制作为照明光的相干光的射出及输出等的构成，进一步具有开关45、电源48、控制部50、散热单元65等。以下，依次对便携式照明装置10的各构成要素进行说明。

相干光源20能够射出波长和相位统一的相干光。作为相干光源20，可以使用各种型号的光源。典型地，可以使用振荡激光的激光源作为相干光源20。作为一个具体例，图示的相干光源20被构成为半导体激光源，其被电路基板22所支撑。在图3所示的例中，相干光源20包含单一的光源。因此，在图示的例中，以与从相干光源20振荡的相干光的波长区域对应的颜色对被照射面IP进行图案照明。

然而，相干光源20可以包含多个相干光源20，从各相干光源20射出的光在重合后，朝向整形光学系统30和衍射光学元件40。另外，如图6所示的变形例那样，从各相干光源20射出的相干光可以经与该相干光源20对应设置的整形光学系统30A、30B、30C和衍射光学元件40A、40B、40C，之后在被照射面IP上重合。这种示例中，便携式照明装置10所包含的多个相干光源20可以射出同一波长区域的相干光，也可以射出波长区域相互不同的相干光。通过使便携式照明装置10包含射出同一波长区域的光的多个相干光源20，从而能够明亮地对被照射面IP进行照明。

另一方面，图6所示的例中，相干光源20具有射出波长区域相互不同的相干光的第1相干光源20A、第2相干光源20B和第3相干光源20C。通过调节相干光从各相干光源20A～20C的射出，更具体而言，通过调节射出的开始/停止和射出输出，可以控制被照射面IP上的照明图案X的照明颜色及亮度。

整形光学系统30对从相干光源20射出的相干光进行整形。换言之，整形光学系统30对与相干光的光轴正交的截面的形状、相干光的光束的立体形状进行整形。典型地，整形光学系统30使与相干光的光轴正交的截面处的相干光的光束截面积扩大。

在图示的例中，整形光学系统30将从相干光源20射出的相干光整形成加宽的平行光束。即，整形光学系统30作为准直光学系统发挥功能。如图2A和图3A所示，整形光学系统30按照沿相干光的光路的顺序具有第1透镜31和第2透镜32。第1透镜31将从相干光源20射出的相干光整形成发散光束。第2透镜32将第1透镜31生成的发散光束重新整形成平行光束。即，第2透镜32作为准直透镜发挥功能。

需要说明的是，为了利用衍射光学元件40使相干光沿所期望的方向高精度地进行衍射，重要的是使入射到衍射光学元件40的光的光路成为预先设计的光路。因此，通过利用整形光学系统30对从相干光源20射出的相干光的光路进行调整，能够将相干光高精度地投射到被照射面IP上的所期望的区域。

为了实现相干光在被照射面IP上的高精度的投射，由整形光学系统30所整形的相干光的平行度优选为±0.3°以下、更优选为0.1°以下、进一步优选为0.05°以内。此处，平行度是指在通过光束的光轴的平面内行进的光的光路相对于所要准直的方向所成的最大角度。因此，在平行度为±0.3°以下的情况下，在测定该平行度的面内行进的光在0.6°的角度范围内行进。通过使用这种整形光学系统30，便携式照明装置10能够将相干光高精度地照射到被照射面IP上的所期望的区域。需要说明的是，光束的光轴位于光束中包含的光的光路中得到最高光度的光路上。

从提高基于整形光学系统30的整形精度的方面出发，整形光学系统30优选包含至少一个凹透镜和至少一个凸透镜。图2A和图3A所示的例中，第1透镜31和第2透镜32两者被构成为凸透镜，但也可以使第1透镜31和第2透镜32中的任意一者为凹透镜。由于凹透镜和凸透镜具有正负相反的倍率，因此可缓和相互的像差的影响。即，通过将凹透镜与凸透镜进行组合，能够缓和透镜产生的像差的影响。由此，能够以更高的精度将光投射到被投射区域。另外，在图示的例中，整形光学系统30包含两个透镜，但不限于该例，也可以包含三个以上的透镜。

另外，代替使整形光学系统30包含凹透镜和凸透镜，整形光学系统30也可以包含非球面透镜。通过使用包含具有正倍率的部分和具有负倍率的部分两者的非球面透镜，能够缓和透镜产生的像差的影响。由此，能够以更高的精度将光投射到被照射面IP上的所期望的区域。

需要说明的是，整形光学系统30所包含的透镜在从该透镜的光轴方向的观察中优选为非圆形、例如矩形形状。通过修整圆形透镜的不需要的部分，能够使便携式照明装置10小型轻量化。

接着，对衍射光学元件40进行说明。衍射光学元件40是对从相干光源20射出的光施加衍射作用的元件。衍射光学元件40使来自相干光源20的光衍射，朝向被照射面IP。因此，如图3A所示，衍射光学元件40的衍射光被投射到被照射面IP，被照射面IP以与衍射光学元件40的衍射图案相对应的照明图案X被照明。

在图示的例中，照明图案X包含朝向相互不同的方向的两个箭头AR1、AR2。其中，照明图案X没有特别限定，可以为显示文字、图样、染色花样、符号、标记、插图、字符、象形图中的任意一种以上的图案。特别是，本实施方式由于具有调节照明图案X的朝向的功能，因此适合于显示方向或朝向的照明图案X。

衍射光学元件40典型地为全息元件。通过使用全息元件作为衍射光学元件40，容易设计衍射光学元件40的衍射特性。能够比较容易地设计可将相干光仅投射到被照射面IP上的预定位置、尺寸和形状的所期望区域的整个区域的全息元件。该被照射面IP上的照射相干光的被照射区域IA决定了被照射面IP上的照明图案X。

在设计衍射光学元件40时，在相对于衍射光学元件40预定的位置，以预定的尺寸和形状，在真实空间设定被照射区域IA。被照射区域IA的位置、尺寸和形状取决于衍射光学元件40的衍射特性，通过调整衍射光学元件40的衍射特性，能够任意地调整被照射面IP上的被照射区域IA的位置、尺寸和形状。即，被照射面IP上的照明图案X取决于衍射光学元件40的衍射图案。因此，在设计衍射光学元件40时，首先，根据所期望的照明图案X决定被照射区域IA的位置、尺寸和形状，并调整衍射光学元件40的衍射特性，以使相干光投射到所决定的被照射区域IA的整个区域。

衍射光学元件40可被制作成计算机合成全息图(CGH：Computer GeneratedHologram)。计算机合成全息图通过在计算机上计算具有任意衍射特性的结构来制作。因此，通过采用计算机合成全息图作为衍射光学元件40，可以无需使用相干光源或光学系统生成物体光和参照光，无需通过曝光将干涉条纹记录在全息图记录材料上。例如，如图3A所示，假定便携式照明装置10在相对于衍射光学元件40的预定位置，对预定尺寸和形状的被照射区域IA进行照明。通过将与被照射区域IA相关的信息作为参数输入到计算机，可以通过计算机的运算来特定具有能够对该被照射区域IA进行照明的衍射特性的结构、例如凹凸面。例如通过树脂成型来形成特定的结构，能够通过简单的步骤低成本地制作作为计算机合成全息图的衍射光学元件40。

由衍射光学元件40所衍射的相干光被照射到被照射面IP上的被照射区域IA，作为照明光在被照射面IP上生成与被照射区域IA对应的照明图案X。图3A所示的例中，在衍射光学元件40与被照射面IP之间不夹杂其他光学元件等。因此，衍射光学元件40的衍射光入射到被照射面IP。衍射光学元件40上的各点处的衍射光被投射到被照射面IP上的被照射区域IA的至少一部分。即，衍射光学元件40上的各点处的衍射光在特定的扩散角度范围内行进，并入射到被照射面IP上的被照射区域IA。

衍射光学元件40的设计中能够使用例如迭代傅利叶变换法。在使用迭代傅利叶变换法的情况下，可以在被照射区域IA远离衍射光学元件40的前提下进行处理，并且将被照射区域IA上的衍射图像作为弗劳恩霍夫衍射图像。因此，即使被照射面IP的法线方向dn与衍射光学元件40的衍射面的法线方向不平行，甚至被照射面IP的法线方向dn相对于衍射光学元件40的法线方向成超过45°的大角度，也能在被照射面IP上的被照射区域IA的整个区域使光强度均匀。

需要说明的是，便携式照明装置10由使用者U抓握使用。另外，从激光安全性的方面出发，构成便携式照明装置10的出射面的衍射光学元件40优选具有

以上的面积。

另外，如图3B所示，衍射光学元件40可以包含多个要素衍射光学元件41。各个要素衍射光学元件41例如为全息元件，能够与上述衍射光学元件同样地构成。图3B所示的例中，由多个要素衍射光学元件41所衍射的光被投射到互为相同的区域。即，由各要素衍射光学元件41所衍射的相干光被投射到设定在被照射面IP上的被照射区域IA的整个区域。根据这种衍射光学元件40，能够使朝向被照射区域IA内的各位置的光从衍射光学元件中包含的多个要素衍射光学元件41分散射出。由此，可有效防止衍射光学元件40上的各位置变得过亮，能够提高激光安全性。

各要素衍射光学元件41可以构成为具有彼此相同的衍射特性。但是，为了实现更高精度的投射，各要素衍射光学元件41优选根据该要素衍射光学元件41在衍射光学元件40内的配置位置而赋予分别设计的衍射特性。根据该例，各要素衍射光学元件41能够使相干光的衍射光高精度地仅朝向被照射面IP上的被照射区域IA的整个区域。

然而，衍射光学元件40中包含的多个要素衍射光学元件41不限于使相干光入射到被照射面IP上的互为相同的区域。作为一例，多个要素衍射光学元件41可以使相干光衍射到互为不同的被照射面IP上的区域。即，由多个要素衍射光学元件41所衍射的相干光可以入射到被照射面IP上的互为不同的要素被照射区域。根据该例，通过对多个要素被照射区域进行组合，可形成一个被照射区域IA。

另外，作为另一例，也可以使由一部分要素衍射光学元件41所衍射的相干光对被照射区域IA的一部分进行照明，由另一部分要素衍射光学元件41所衍射的相干光对被照射区域IA的另一部分进行照明。更具体而言，在图示的例中，可以使多个要素衍射光学元件41中的一部分仅在与构成照明图案X的两个箭头中的一个AR1所对应的区域的整个区域衍射相干光，多个要素衍射光学元件41中的剩余部分仅在与构成照明图案X的两个箭头中的另一个AR2所对应的区域的整个区域衍射相干光。

接着，对外壳11进行说明。外壳11具有能够单手拿住的尺寸和形状，以易于携带便携式照明装置10。在图示的例中，便携式照明装置10整体具有圆柱状的外形。因此，通过单手容易地抓住外壳11，由使用者U稳定地保持图示的便携式照明装置10。需要说明的是，代替图示的外壳11为抓握对象的示例，也可以在外壳11设置把手，使用者U抓住把手，从而保持便携式照明装置10。

图2A所示的外壳11具有外壳主体12和与外壳主体12连接的支撑体15。外壳主体12朝向支撑体15开口。外壳主体12在成为支撑体15侧的端部具有外筒部13。外壳主体12的内部尺寸、例如内径在外筒部13变大。另一方面，支撑体15朝向外壳主体12开口。支撑体15在成为外壳主体12侧的端部具有内筒部16。支撑体15的外部尺寸、例如外径在内筒部16变小。并且，支撑体15的内筒部16插入到外壳主体12的外筒部13内。即，外壳主体12的外筒部13覆盖支撑体15的内筒部16。

另外，在外筒部13的内表面设有以环状延伸的环状凹部13a。在内筒部16的外表面形成有进入环状凹部13a内的凸部16a。凸部16a可以在内筒部16的外表面上以环状延伸，也可以在圆周方向上间隔开地设有多个。通过这种构成，支撑体15可以相对于外壳主体12旋转。支撑体15相对于外壳主体12的旋转轴线RA与外筒部13和内筒部16的中心轴线一致。通过凸部16a与环状凹部13a的卡合，支撑体15的绕旋转轴线RA的相对旋转以外的相对于外壳主体12的相对移动受到限制。

图2A所示的便携式照明装置10中，支撑体15对衍射光学元件40进行保持。即，衍射光学元件40以可旋转的方式被支撑。衍射光学元件40可旋转的角度范围可以为45°以上、优选可以为90°以上、更优选可以为180°以上、进一步优选可以为360°或者可以设为360°以上而无限制地旋转。

例如，支撑体15可以在其整个长度上保持衍射光学元件40的外周边缘。在图示的例中，支撑体15设有开口15a。衍射光学元件40被保持在开口15a内。另一方面，图2A所示的便携式照明装置10中，相干光源20、整形光学系统30、电源48和控制部50等被外壳主体12所支撑。相干光源20、整形光学系统30、电源48和控制部50等被保持在外壳主体12的中空内部。因此，若使支撑体15相对于外壳11旋转，则衍射光学元件40相对于整形光学系统30和相干光源20旋转。

图2A所示的例中，支撑体15相对于外壳主体12的旋转轴线RA、即衍射光学元件40的旋转轴线RA与被支撑体15所保持的衍射光学元件40相交。并且，入射到衍射光学元件40的相干光包含入射到衍射光学元件40的旋转轴线RA与衍射光学元件40相交的位置的相干光。因此，在伴随支撑体15的旋转的衍射光学元件40的旋转前后，相干光入射到相同的衍射光学元件40。即，在衍射光学元件40的旋转前后，相干光入射的衍射光学元件40可以是相同的。

另外，支撑体15相对于外壳主体12的旋转轴线RA、即衍射光学元件40的旋转轴线RA和与入射到衍射光学元件40的相干光的光轴正交的方向不平行。特别是，在图示的例中，旋转轴线RA与入射到衍射光学元件40的相干光的光轴平行。即，在图示的例中，与由整形光学系统30所整形并入射到衍射光学元件40的平行光束的行进方向平行。并且，入射到衍射光学元件40的相干光包含在衍射光学元件40的旋转轴线RA上沿旋转轴线RA行进的相干光。因此，即便使支撑体15相对于外壳主体12旋转，也能使相干光在衍射光学元件40的入射角度固定。另外，即便旋转轴线RA发生偏移，也能稍微抑制相干光的入射角度的偏移。

特别是，在图示的例中，支撑体15相对于外壳主体12的旋转轴线RA是与片状的衍射光学元件40垂直的方向。此外，支撑体15相对于外壳主体12的旋转轴线RA位于入射到衍射光学元件40的相干光的光轴上。因此，与支撑体15相对于外壳主体12的旋转角度位置无关，入射到衍射光学元件40的相干光为恒定的光束。进而，例如通过使衍射光学元件40上的相干光的入射区域亦即光斑区域为圆形，与支撑体15相对于外壳主体12的旋转角度位置无关，能够使相干光入射到衍射光学元件40的固定区域。

另外，图2A所示的外壳11具有旋转限制机构18，其用于限制支撑体15相对于外壳主体12的自由旋转。具体而言，外壳主体12具有设置于其外筒部13的内表面的第1要素18a，支撑体15具有设置于其支撑体15的外表面的第2要素18b。第1要素18a形成为凹部，第2要素18b形成为能够埋入第1要素18a的凸部。以旋转轴线RA为中心，第1要素18a和第2要素18b分别间隔开地设有多个。并且，支撑体15在第1要素18a和第2要素18b卡合的相对位置被外壳主体12所保持。即，支撑体15被保持在相对于因第1要素18a和第2要素18b的配置而设定的外壳主体12的多个相对位置中的任一处。并且，通过施加解除第1要素18a和第2要素18b的卡合的力，使支撑体15相对于外壳主体12相对旋转，能够使支撑体15相对于外壳主体12移动到不同的相对位置。与此相伴，衍射光学元件40也通过旋转被保持在相对于预先设定的相干光源20或整形光学系统30的多个相对位置中的任一处。

如图1所示，在外壳11设有用于显示支撑体15相对于外壳主体12的旋转位置的显示19。在图示的例中，显示19设置于外壳主体12和支撑体15两者。在图示的例中，显示19与第1要素18a和第2要素18b对应地设置。因此，在设置于支撑体15的显示19与设置于外壳主体12的显示19沿着以旋转轴线RA为中心的圆周方向配置于相同位置的状态下，支撑体15相对于外壳主体12被固定。

如图1和图2A所示，在外壳11设有开关45。另外，在外壳11内设有电源48和控制部50。对应于便携式照明装置10为便携式的情况，电源48可以为干电池或充电式电池。电源48供给驱动相干光源20的电力。控制部50基于使用者U对开关45的操作等来控制相干光从便携式照明装置10的射出。更具体而言，控制部50通过调节对相干光源20的电力供给、对相干光源20的供给电能、相干光源20的驱动条件等来控制相干光从便携式照明装置10的射出。这种控制部50可构成为电路。该例中，控制部50可以包含电路基板。

开关45露出到外壳11的外表面。在图示的例中，开关45设置在与圆柱状的外壳11形成的圆柱状形状的侧面所对应的位置。因此，开关45设置在与旋转轴线RA间隔开并从旋转轴线RA偏离的位置。开关45例如在切换有无相干光从便携式照明装置10射出时进行操作。在图示的例中，控制便携式照明装置10的开关45设置于外壳11的外壳主体12。外壳主体12是由使用者U所保持的部位。因此，即便使支撑体15与衍射光学元件40一起旋转，开关45也不会移动。因此，能够在不换手拿便携式照明装置10的情况下操作开关45。

顺便提及，便携式照明装置10进一步具备促进控制部50的散热的散热单元65。图2A所示的例中，散热单元65构成为由铝等导电性优异的材料形成的散热器。散热单元65被固定到控制部50。散热单元65从控制部50吸热并散热。需要说明的是，也可以在外壳11的面对散热单元65的位置设置散热用的开口。另外，也可以在相干光源20或电路基板22设置散热单元，促进从相干光源20或电路基板22的散热。

需要说明的是，便携式照明装置10可以在沿着旋转轴线RA的方向上具有其整个长度。便携式照明装置10的全长例如能够为100mm以上300mm以下。另外，与旋转轴线RA正交的方向上的便携式照明装置10的形状例如能够是一边为15mm以上55mm以下的四边形形状、直径为15mm以上55mm以下的圆形。此外，衍射光学元件40例如能够具有一边为10mm以上50mm以下的四边形形状。

接着，对以上说明的便携式照明装置10的作用进行说明。

首先，使用者U操作开关45，从而便携式照明装置10射出由相干光构成的照明光。开关45设置于具有细长的圆柱状外形的外壳11的外周面。使用者U能够用抓握便携式照明装置10的手来操作开关45。这样，便携式照明装置10的操作性优异，因此使用者U能够稳定地保持和操作并使用便携式照明装置10。

在操作开关45时，控制部50从电源48向相干光源20供给电力。由此，形成相干光源20的激光振荡器被驱动，相干光从相干光源20被射出。如图2A和图3A所示，从相干光源20射出的相干光首先入射到整形光学系统30。在整形光学系统30中，将从相干光源20射出的相干光放大。即，整形光学系统30对光进行整形，以使相干光在与光轴正交的截面所占的区域扩大。整形光学系统30具有第1透镜31和第2透镜32。如图2A所示，整形光学系统30的第1透镜31使从相干光源20射出的相干光发散而转换成发散光束。并且，整形光学系统30的第2透镜32将发散光束准直成平行光束。

接着，由整形光学系统30所整形的相干光朝向衍射光学元件40。衍射光学元件40使来自整形光学系统30的相干光衍射。由衍射光学元件40所衍射的相干光从便携式照明装置10射出。此时，如图4A、图4B和图4C所示，使用者U使构成便携式照明装置10的出射面的衍射光学元件40朝向被照射面IP，保持便携式照明装置10。通过在这种衍射光学元件40与被照射面IP的关系的前提下预先设计衍射光学元件40的衍射特性，由衍射光学元件40所衍射的光作为来自便携式照明装置10的照明光朝向在被照射面IP上预定的被照射区域IA。由此，相干光被照射到具有与衍射光学元件40的衍射图案相对应的图案的被照射区域IA。这样，通过便携式照明装置10，能够以与衍射光学元件40的衍射图案相对应的照明图案X对被照射面IP进行照明。

在图3A、图4A、图4B和图4C所示的具体例中，将包含向前箭头AR1和位于向前箭头AR1的前方的向左箭头AR2的照明图案X照射到地板F或地面。利用该便携式照明装置10进行的照明能够在图4A、图4B和图4C所示的学校、公司、工厂、集会处、礼堂、体育馆、比赛场、会场等建筑物内、道路、海、湖泊等室外显示方向或朝向。例如，根据图示的照明图案X，可以显示前进、之后向左行进的路径。

需要说明的是，参照图4A和后述与图4A关联的图4B、图4C和图16使用的“前”、“后”、“左”等表示方向或朝向的术语以图4A、图4B、图4C和图16所示的使用者U、并且是在图4A、图4B、图4C和图16中观察拐角CR的使用者U为基准。

需要说明的是，在从便携式照明装置10投射了相干光的被照射面IP上的被照射区域IA远离作为便携式照明装置10的出射面的衍射光学元件40的情况下，便携式照明装置10的便利性特别优异。即，在远离便携式照明装置10的使用者U的位置处，通过照明图案X显示方向或朝向等是有用的。此时，假设从便携式照明装置10向被照射区域IA内的各位置照射的相干光的入射角度α变得非常大，特别是接近90°。此处，向被照射区域IA的入射角度α是指入射光的行进方向相对于被照射区域IA的法线方向dn所成的角度。同时，构成便携式照明装置10的出射面的衍射光学元件40相对于被照射面IP形成大的角度。需要说明的是，面彼此的倾斜角度可以由对于各面的法线方向所成的角度的大小来评价。

另一方面，上述本实施方式的便携式照明装置10中，通过衍射光学元件40调整了相干光的光路。通常，衍射光学元件40的光路调整功能的精度高。因此，朝向与所期望的照明图案X相对应的被照射面IP上的被照射区域IA，能够利用衍射光学元件40调节相干光的光路。例如对于与便携式照明装置10向远方间隔开的被照射区域IA、或照明光的入射角度α变大的被照射面IP上的被照射区域IA，也能高精度地照射相干光，能够清晰地显示预定的照明图案X。因此，能够将便携式照明装置10拿到各种场所，对被照射面IP进行图案照明。例如，根据上述构成的便携式照明装置10，能够对与便携式照明装置10间隔开4m以上50m以下的距离的被照射区域IA、优选与便携式照明装置10间隔开10m以上20m以下的距离的被照射区域IA高精度地进行照明。

顺便提及，在使用便携式照明装置10时，可发生代替地面或地板F而优选对墙壁LW或天花板C进行图案照明的情况。例如，在图4A所示的状态下，通道拥挤的情况下，假定照明光被行人遮挡，无法将照明图案X显示到地板F上。这种情况下，代替地板F而将天花板C作为被照射面IP，将照明图案X显示到天花板C是有用的。作为具体例，如图4B所示，在大量人数的活动或大规模灾害等要同时且紧急引导大量人的情况下，在使用便携式照明装置10时最初假定的被照射面IP(地板F、地面、墙壁等)会被人等遮挡，还可假定无法有效利用的情况。图4B所示的例中，可以将不使照明图案X被遮挡而能够由便携式照明装置10进行照射的天花板C作为被照射面IP。另外，在事故或灾害时，天花板C、地板F、墙壁LW有时也会破损，该情况下，无法将破损的天花板C、地板F、墙壁LW有效地用作被照射面IP。图4C所示的例中，天花板C破损并漏水，地板F浸水。图4C所示的例中，将墙壁LW作为被照射面IP。

此外，根据观察照明图案X的观察者的位置，例如在图4A所示的例中，对于位于附图右侧的观察者，代替地板F而将墙壁LW作为被照射面IP，容易观察到显示在墙壁LW上的照明图案X。作为另一例，不限于照明图案X的可见性，从提高引人注目性及空间设计效果的方面出发，还假定优选根据情况来改变被照射面IP。

并且，改变该被照射面IP的要求是随着照明装置10为便携式、且能够容易且自由地变化便携式照明装置10本身的方向或朝向而产生的。即，可以说便携式照明装置10具有更强的要求。

但是，另一方面，衍射光学元件的衍射图案是假定衍射光学元件与被照射面处于一定的位置关系而设计的。因此，如图15所示，仅通过使便携式照明装置10的朝向从地板F朝向天花板C，照明图案X的朝向发生变化。图15所示的例中，照明光L11朝向细长状的便携式照明装置10的中心轴线CA的略下方传播出来。并且，照明光L11中的接近中心轴线CA一侧的光L11A形成作为显示图案的箭头的前端侧。因此，若仅改变便携式照明装置10的朝向，则显示到天花板C的作为显示图案的箭头则与显示到地板F的作为显示图案的箭头朝向相反。

例如，图4A所示的例中，首先，在地板F显示两个箭头AR1、AR2作为照明图案X。使该便携式照明装置10的朝向为天花板C时，如图16所示，向左的箭头AR2与相较于向左的箭头AR2位于后侧的向后的箭头AR1显示到天花板C上。同样，如图16所示，使便携式照明装置10的朝向为左侧的墙壁LW时，向后的箭头AR2与相较于向后的箭头AR2位于下侧的向上的箭头AR1显示到左侧的墙壁LW上。由图16可知，仅改变便携式照明装置10的朝向时，被照射面IP相对于便携式照明装置10的衍射光学元件40的朝向发生变化，因此照明图案X的朝向也不是所期望的。特别是，在照明图案X显示方向或朝向的情况下，会显示非预期的方向或朝向。

针对这种不良情况，本实施方式的便携式照明装置10中，衍射光学元件40以可旋转的方式被支撑。并且，根据本实施方式，如图5A所示，随着被照射面IP相对于包含衍射光学元件40的便携式照明装置10的朝向发生变化，通过使衍射光学元件40旋转，从而能够调节被照射区域IA的朝向。此处，图5A中，利用使用者U观察拐角CR侧的视野示出了图4A所示的使用环境与便携式照明装置10。另外，图5B示出了立体图。

此处，图5A和图5B中，将观察者进行观察且沿地板F或墙壁LW的方向设定为dz轴，将水平方向设定为dx轴，将铅直方向设定为dy轴。并且，将原点设定为便携式照明装置10的位置。在这种坐标轴的设定中，关于由便携式照明装置10所照明的被照射面IP上的各位置P(xn,yn,zn)，以平行于dz轴的旋转中心轴线RCA为中心将便携式照明装置10旋转角度θ时，移动到位置P’，位置P’的坐标如下表示。

P’(xn×(cosθ)+yn×(-sinθ),xn×(sinθ)+yn×(cosθ),zn)

以包含衍射光学元件40的便携式照明装置10为基准的地板F的朝向为铅直方向下方。以便携式照明装置10为基准的天花板C的朝向为铅直方向上方。并且，以便携式照明装置10为基准的天花板C的朝向是相对于以便携式照明装置10为基准的地板F的朝向顺时针旋转180°。因此，本实施方式的便携式照明装置10中，将衍射光学元件40顺时针旋转180°而使用。在图示的具体例中，使用者U将保持衍射光学元件40的支撑体15相对于外壳主体12顺时针旋转180°。如此旋转衍射光学元件40后，如图4A所示，使便携式照明装置10的朝向在上下方向略微调整，将天花板C作为被照射面IP进行照明。一边确认显示到天花板C上的照明图案X一边实施该调整，因此可以非常直观地进行。这种情况下，如图4A所示，可以按照与旋转衍射光学元件40之前显示在地板F上的照明图案X同样的朝向，将照明图案X显示到天花板C上。

接着，以便携式照明装置10为基准的左侧的墙壁LW的朝向为水平方向左侧。并且，以便携式照明装置10为基准的左侧的墙壁LW的朝向相对于以便携式照明装置10为基准的地板F的朝向顺时针旋转90°。因此，本实施方式的便携式照明装置10中，使衍射光学元件40顺时针旋转90°。在图示的具体例中，使用者U将保持衍射光学元件40的支撑体15相对于外壳主体12顺时针旋转90°。如此旋转衍射光学元件40后，如图4A所示，使便携式照明装置10的朝向在左右方向略微调整，将左侧的墙壁W作为被照射面IP进行照明。这种情况下，如图4A所示，可以按照与旋转衍射光学元件40之前显示在地板F上的照明图案X同样的朝向，将照明图案X显示到左侧。

这样，通过调节衍射光学元件40的旋转和所抓握的便携式照明装置10的朝向等简单的操作，能够调整被照射面IP上的照明图案X的朝向。因此，即使在因发生灾害、事故、事件等需要避难引导等紧急的情况下，也能有效利用该便携式照明装置10，将照明图案X以所期望的朝向适当地投影到被照射面IP上。

需要说明的是，上述说明中，例如如图15所示，示出了例如由外壳主体12划分成的便携式照明装置10的中心轴线CA从被照射面IP上的被照射区域IA略微偏移的示例。但是，不限于该例，如图11所示，也可以使便携式照明装置10的中心轴线CA位于被照射面IP上的被照射区域IA内。换言之，如图11所示，可以使便携式照明装置10的中心轴线CA与被照射面IP相交的位置位于由衍射光学元件40所衍射的相干光在被照射面IP上入射的被照射区域IA内。同样，可以使衍射光学元件40的旋转轴线RA与被照射面IP相交的位置位于由衍射光学元件40所衍射的相干光在被照射面IP上入射的被照射区域IA内。此外，也可以使从衍射光学元件40传播出的0级光入射到由衍射光学元件40所衍射的相干光在被照射面IP上入射的区域内。在如上调节了衍射光学元件40的情况下，使用者U使便携式照明装置10的前端朝向所期望的区域即可，因此能够非常直观地将照明图案X显示到所期望的区域。

另外，上述示例中，与衍射光学元件40的设计时考虑的作为基准的被照射面IP的朝向至实际欲实施照明的被照射面IP的朝向的变化同样地，使衍射光学元件40旋转。这种情况下，能够将照明图案X以同样的朝向显示到不同的被照射面IP上。但是，也可以使衍射光学元件40旋转与从作为基准的被照射面IP向实际要用于照明的被照射面IP的朝向变化量不同的角度，以不同的朝向将照明图案X显示到不同的被照射面IP。还假定优选根据使用方式或照明图案X而改变照明图案X的朝向。

此外，图2A所示的例中，示出了支撑体15仅支撑衍射光学元件40、且外壳主体12支撑相干光源20和整形光学系统30等的示例。但是，不限于该例，例如如图2B所示，也可以使支撑体15支撑衍射光学元件40和整形光学系统30的一部分(第2透镜32)，外壳主体12支撑整形光学系统30的剩余部分(第1透镜31)和相干光源20等。另外，如图2C所示，也可以使支撑体15支撑衍射光学元件40和整形光学系统30，外壳主体12支撑光源20等。进而，也可以使支撑体15支撑相干光源20、整形光学系统30和衍射光学元件40的全部。这些示例中，也可以随着被照射面IP的朝向变化，使支撑体15相对于外壳主体12旋转，从而调节照明图案X的朝向。

根据上述一个实施方式，在以与衍射光学元件40的衍射图案相对应的照明图案X对被照射面IP进行照明的便携式照明装置10中，衍射光学元件40以可旋转的方式被支撑。因此，通过根据被照射面IP相对于便携式照明装置10的朝向使衍射光学元件40旋转，能够调节衍射光学元件40与被照射面IP的朝向。即，能够按照衍射光学元件40相对于被照射面IP为适当朝向的方式来调节衍射光学元件40的朝向。由此，能够以所期望的照明图案X对被照射面IP进行照明。其结果，携带便携式照明装置10的使用者U能够在各种场所根据情况对适当的被照射面IP进行图案照明。根据这种本实施方式，能够显著提高便携式照明装置10的便利性。

在上述一个实施方式的一个具体例中，衍射光学元件40以可相对于整形光学系统30旋转的方式被支撑。这种便携式照明装置10中，能够减小便携式照明装置10中的以可旋转的方式被支撑的部分。由此，能够减轻使衍射光学元件40旋转时的使用者U的负担，顺利地实施衍射光学元件40的旋转。

在上述一个实施方式的一个具体例中，衍射光学元件40按照以平行于入射到衍射光学元件40的相干光的光轴的旋转轴线RA作为中心而能够旋转的方式被支撑。这种便携式照明装置10中，能够有效抑制随着衍射光学元件40的旋转而使相干光在衍射光学元件40的入射条件发生变化。由此，能够以所期望的照明图案X高精度地对被照射面IP进行照明。

在上述一个实施方式的一个具体例中，衍射光学元件40被保持在预先设定的多个位置中的任一处。这种便携式照明装置10中，通过容易地进行衍射光学元件40的旋转操作，能够高精度地对朝向特定朝向的被照射面IP进行图案照明。这种具体例例如适合于所要实施图案照明的被照射面IP为预定的多个被照射面IP中的任一个的便携式照明装置10。

在上述一个实施方式的一个具体例中，便携式照明装置10进一步具有外壳11，该外壳11具有支撑相干光源20的外壳主体12、和支撑衍射光学元件40且可相对于外壳主体12旋转的支撑体15。这种便携式照明装置10中，相干光源20被无需旋转的外壳主体12支撑。因此，相干光源20附带的电源48、控制部50也能够由外壳主体12支撑。另一方面，能够使支撑衍射光学元件40的支撑体15小型轻量化。由此，能够减轻使衍射光学元件40旋转时的使用者U的负担，顺利地实施衍射光学元件40的旋转。

在上述一个实施方式的一个具体例中，例如便携式照明装置10中的控制相干光的射出的开关45设置于外壳主体12。这种便携式照明装置10中，在使衍射光学元件40旋转时，无需使开关45旋转。即，在由使用者U抓握且相对于旋转的支撑体15维持静止状态的外壳主体12设有开关45。因此，能够使开关45的操作性优异。可以说这种具体例特别适合于便携式的照明装置10。

特别是，开关45设置在与控制部50的旋转轴线RA间隔开的位置、换言之错开的位置。这种便携式照明装置10中，若开关45随着衍射光学元件40旋转，则该开关45的位置大幅变动。因此，在开关45与衍射光学元件40的旋转轴线RA间隔开的便携式照明装置10中，可以说开关45设置在外壳主体12是特别有效的。

在上述一个实施方式的一个具体例中，便携式照明装置10进一步具备散热单元65，其促进相干光源和控制相干光从便携式照明装置10射出的控制部50中的至少一者的散热。根据这种便携式照明装置10，能够稳定地长时间使用该便携式照明装置10。

根据上述一个实施方式的一个具体例，能够以显示文字、图样、染色花样、符号、标记、插图、字符、象形图中的任意一种以上的图案对被照射面IP进行照明。这种照明中，照明图案X的朝向非常重要。因此，本实施方式的便携式照明装置10适合用于这种图案照明。

通过多个具体例对一个实施方式进行了说明，但这些具体例不限定于一个实施方式。上述一个实施方式能够以其他各种具体例实施，可以在不脱离其要点的范围内进行各种省略、替换、变更、追加。

以下，参照附图对变形的一例进行说明。下述说明和下述说明中使用的附图中，对于能够与上述具体例同样构成的部分，使用与对上述具体例中的对应部分所用的符号相同的符号，并省略重复的说明。

例如，上述一个具体例中，示出了仅衍射光学元件40被外壳11的支撑体15保持的示例，但不限于该例。

如图2B所示，也可以使支撑体15支撑衍射光学元件40和整形光学系统30的一部分。图2B所示的例中，整形光学系统30的第2透镜32与衍射光学元件40一起被支撑体15支撑。整形光学系统30的第1透镜31与相干光源20、电源48和控制部50等被外壳主体12支撑。该例中，第2透镜32优选按照以与入射到第2透镜32的相干光的光轴平行的旋转轴线RA作为中心而能够旋转的方式被支撑。这种情况下，与上述具体例同样地，能够以所期望的图案高精度地对被照射面IP进行照明。

同样，如图2C所示，也可以使支撑体15支撑衍射光学元件40和整形光学系统30。图2C所示的例中，全部整形光学系统30与衍射光学元件40一起被支撑体15所支撑。相干光源20、电源48和控制部50等被外壳主体12支撑。该例中，整形光学系统30优选按照以与入射到整形光学系统30的相干光的光轴平行的旋转轴线RA作为中心而能够旋转的方式被支撑。这种情况下，与上述具体例同样地，能够以所期望的图案高精度地对被照射面IP进行照明。

此外，如图2D所示，也可以使支撑体15支撑衍射光学元件40、整形光学系统30和相干光源20。图2D所示的例中，整形光学系统30和相干光源20与衍射光学元件40一起被支撑体15支撑。相干光源20藉由电路基板22被支撑体15支撑。电源48和控制部50等被外壳主体12支撑。该例中，与支撑体15相对于外壳主体12的旋转无关，相干光源20、整形光学系统30和衍射光学元件40的相对位置得到维持。因此，能够以所期望的图案高精度地对被照射面IP进行照明。

需要说明的是，图2B～图2D所示的例中，通过使外壳主体12的外筒部13和支撑体15的内筒部16沿着旋转轴线RA延伸，支撑体15支撑更多的构件等。另一方面，开关45为设置于外壳主体12的状态。因此，使用者U还可以保持外壳主体12并对开关45进行操作，并且使支撑体15旋转。

作为另一变形例，如图7所示，便携式照明装置10也可以进一步具备使衍射光学元件40旋转的旋转驱动部55。图7所示的便携式照明装置10中，可以利用旋转驱动部55使支撑体15相对于外壳主体12相对旋转。旋转驱动部55的工作例如可以基于使用者U对开关45的操作由控制部50进行控制。如图7所示，作为旋转驱动部55，可示例出带齿轮的电机。图7所示的例中，在支撑体15的内筒部16的内表面设有与旋转驱动部55的齿轮啮合的内齿。另外，也可以采用设置于外壳主体12的外筒部13与支撑体15的内筒部16之间的线性电机作为旋转驱动部55。

另外，代替开关45的操作或除了开关45的操作以外，旋转驱动部55的工作也可以基于设置于便携式照明装置10的检测部61的检测结果来控制。图7所示的例中，便携式照明装置10进一步具有检测部61，其取得关于便携式照明装置10的朝向和被照射面IP的朝向中的至少任一者的信息。旋转驱动部55可以使衍射光学元件40旋转基于检测部61的检测结果的旋转量。

例如，作为取得与便携式照明装置10的朝向相关的信息的检测部61，可以使用陀螺仪传感器、加速度传感器、惯性传感器等。根据这些传感器，能够特定便携式照明装置10的朝向。在通常的使用中，使用者H倾向于使便携式照明装置10的前端朝向被照射面IP。通过利用该习惯，可以特定使便携式照明装置10朝向下方并以地板F或地面为被照射面IP来实施照明，或者使便携式照明装置10朝向上方并以天花板C为被照射面IP来实施照明。

另外，作为取得与被照射面IP的朝向相关的信息的检测部61，可以使用摄像装置。对位于便携式照明装置10所朝向的前端的被照射面IP进行摄像，通过图像处理，可以特定被照射面IP的朝向。

这种便携式照明装置10中，根据可成为表示被照射面IP的朝向的指标的便携式照明装置10的朝向、或被照射面IP的朝向本身，通过旋转驱动部55调节衍射光学元件40的旋转。即，通过旋转驱动部55的驱动，能够以预定的图案对所期望的被照射面IP进行照明。由此，能够进一步提高便携式照明装置10的便利性。

作为又一变形例，旋转驱动部55的工作可以使衍射光学元件旋转基于来自外部的信息的旋转量。作为来自外部的信息，可示例出设置于使用便携式照明装置10的环境中的传感器类、关于天气或交通的公共广播等。作为设置于使用便携式照明装置10的环境中的传感器类，可示例出检测欲实施图案照明的被照射面IP和该被照射面IP的朝向的传感器，更具体而言，为亮度传感器、照度传感器。

这种便携式照明装置10中，基于来自设置于使用便携式照明装置10的场所的外部的传感器类的信息，通过旋转驱动部55调节衍射光学元件40的旋转。根据该例，通过旋转驱动部55的控制能够以预定的图案对所期望的被照射面IP进行照明，因此能够进一步提高便携式照明装置10的便利性。

作为又一变形例，如图8和图9所示，便携式照明装置10进一步具有取得与衍射光学元件40的状态相关的信息的检测部62。通过使用检测部62掌握衍射光学元件40的状态，能够检测出衍射光学元件40脱落等异常。例如，在检测出衍射光学元件40的状态异常时，通过控制部50的控制，能够停止相干光从便携式照明装置10的射出。在图示的便携式照明装置10中，衍射光学元件40成为照明光的出射端，能够从外部直接观察。通过使用检测部62掌握衍射光学元件40的状态，能够有效防止在衍射光学元件40脱落的状态下相干光持续从便携式照明装置10射出。由此，能够提高激光安全性。

图8和图9所示的例中，检测部62具有与衍射光学元件40固定的固定构件63、和跨越固定构件63与外壳11之间形成的检测电路64。固定构件63例如由透明的构件形成。在图示的例中，固定构件63被固定于支撑体15的开口15a，支撑着衍射光学元件40。检测电路64具有：形成于固定构件63上的第1电路配线64a、和形成于外壳11上的第2电路配线64b。在固定构件63被外壳11保持于预定位置的情况下，第1电路配线64a与第2电路配线64b导通。因此，若固定构件63相对于外壳11移动而发生偏移或倾斜，则第1电路配线64a与第2电路配线64b的导通被截断。检测电路64通过检测电路64的断路检测固定构件63有无状态异常，由此能够掌握衍射光学元件40的状态。特别是，在图9所示的例中，检测电路64在衍射光学元件40的四角附近的四处将第1电路配线64a与第2电路配线64b电连接。并且，检测电路64形成了将四个连接处串联连接的电路。根据这种检测部62，能够高精度地检测伴随固定构件63的位置偏差的衍射光学元件40的状态异常。

需要说明的是，“透明”是指具有至少50％以上的可见光透射率、更优选70％以上的可见光透射率。此处，可见光透射率为如下算出的值：使用株式会社岛津制作所公司制造的红外可见紫外分光光度计(型号：UV3100PC)，根据JIS A5759-2008测定380nm以上780nm以下的波长区域中的光谱透射率，通过该标准中规定的计算式算出。

作为又一变形例，如图10所示，便携式照明装置10可以具有非相干光源25。作为非相干光源25，例如可以使用LED光源等。该便携式照明装置10中，与使用相干光源20的图案照明不同地，能够使用非相干光源25进行通常的照明。在图示的例中，便携式照明装置10进一步具有对从非相干光源25射出的光进行整形的第2整形光学系统35。第2整形光学系统35例如以反射镜的形式形成。在图示的例中，来自相干光源20的图案照明光从外壳11的长度方向的一个端面射出，来自非相干光源25的通常照明光从外壳11的长度方向的另一端面射出。但是，不限于该例，来自相干光源20的图案照明光与来自非相干光源25的通常照明光也可以从外壳11的长度方向的同一端面射出。根据这种便携式照明装置10，能够利用来自非相干光源25的光作为对使用者U的周围环境进行照明的一般照明，进而能够提高便携式照明装置10的便利性。

作为又一变形例，便携式照明装置10可以进一步具有改变从相干光源20射出的相干光的光路的扫描装置36。扫描装置36改变相干光的光路，以使相干光在衍射光学元件40上进行扫描。典型地，扫描装置36经时地改变相干光的光路，改变相干光在衍射光学元件40的入射位置。其结果，利用扫描装置36改变了行进方向的相干光在衍射光学元件40的入射面上进行扫描。

图12所示的例中，扫描装置36包含反射器件，该反射器件具有以一个轴线SA为中心而能够转动的反射面。更具体地说明，反射器件被构成为镜器件，该镜器件具有以一个轴线SA为中心而能够转动的作为反射面的镜。然而，图示的扫描装置36仅为示例，可以将改变光的行进方向以使光的入射位置在衍射光学元件40上扫描的各种装置广泛地用作扫描装置36。

如上所述，衍射光学元件40具有多个要素衍射光学元件41。扫描装置36改变相干光的光路，以使相干光入射到各要素衍射光学元件41。根据入射到各要素衍射光学元件41的时机，对相干光源20的光射出进行控制，或者利用快门等截断相干光的行进，由此能够仅使由所期望的要素衍射光学元件41所衍射的相干光朝向被照射面IP上的被照射区域IA。即，能够改变被照射面IP上的照明图案X。可以根据来自控制部50的控制信号对与入射到各要素衍射光学元件41的时机相对应的相干光源20或未图示的快门等进行控制。

需要说明的是，基于扫描装置36的扫描速度是人眼无法分解的速度。因此，视觉上识别出实际反复投射了相干光的被照射面IP上的各区域就像连续投射了相干光一样。

根据这种示例，在多个要素衍射光学元件41将相干光朝向相互相同的区域时，可以选择进行使用的要素衍射光学元件41。另外，在多个要素衍射光学元件41将相干光朝向相互不同的区域时，能够改变被照射区域IA上的照明图案X。即，能够在被照射区域IA上进行图案照明，能够改变照明图案X和被照射区域IA。

需要说明的是，图12所示的例中，衍射光学元件40使由扫描装置36改变了光路的相干光衍射而朝向被照射面IP。在扫描装置36与衍射光学元件40之间设有透镜33。透镜33作为整形光学系统30对入射到衍射光学元件40的相干光的光路进行调节。具体而言，通过整形光学系统30的透镜33调节了光路的光入射到衍射光学元件40，以追随平行光束中包含的光的光路。

此外，作为另一变形例，如图13所示，可以对便携式照明装置10实施防液处理、特别是防水处理。图13所示的例中，便携式照明装置10具有第1防液构件71和第2防液构件72。第1防液构件71设置于外壳11。特别是，在图示的例中，第1防液构件71设置于外壳11的开口11a的附近。换言之，第1防液构件71设置于外壳11中的从外筒部13向外壳11的内侧偏移的位置。在由外壳11和第1防液构件71所包围的区域内配置有电源48、控制部50、以及相干光源20。

该例中，即便液体从外筒部13和内筒部16之间浸入外壳11内，通过被第1防液构件71覆盖，也能有效地防止液体、特别是水浸入外壳11的内侧部分。即，第1防液构件71对容纳有相干光源20的外壳主体12的内部空间进行密闭。由此，可以通过第1防液构件71有效地防止液体、特别是水分附着于电源48、控制部50和相干光源20等构成要素，结果能够有效地避免便携式照明装置10中包含的电路的短路。

图13所示的例中，第2防液构件72设置于支撑体15。第2防液构件72设置于支撑体15的开口15a的附近。特别是，在图示的例中，第2防液构件72设置于支撑体15中的从内筒部16向外壳11的内侧偏移的位置。即便液体从外筒部13和内筒部16之间浸入外壳11内，通过被第2防液构件72覆盖，也能有效地防止液体、特别是水浸入支撑体15的内侧部分。由此，即便液体从外筒部13和内筒部16之间浸入外壳11内，在支撑体15的内部，也能有效地防止液体、特别是水分附着于由支撑体15所保持的衍射光学元件40上。

特别是，被构成为浮雕型全息图的衍射光学元件利用凹凸面产生衍射现象。若液体接触该凹凸面，则凹凸面处的折射率差发生变化，无法通过衍射光学元件40获得所期待的衍射现象。因此，按照使浮雕型衍射光学元件40的凹凸面朝向支撑体15的内部侧的方式利用支撑体15对衍射光学元件40进行支撑，同时利用第2防液构件72覆盖支撑体15的内部，由此能够稳定地确保所期待的衍射现象。

需要说明的是，第1防液构件71和第2防液构件72设置于相干光的路径上。因此，为了不遮挡相干光，优选第1防液构件71和第2防液构件72是透明的。作为一例，这种第1防液构件71和第2防液构件72可以是由丙烯酸等树脂或玻璃等构成的板材。另外，第1防液构件71和第2防液构件72在其周围被外壳11的外壳主体12或支撑体15保持。可以在第1防液构件71和第2防液构件72与外壳11之间设置粘着剂或粘接剂，从而稳定地防止液体的浸入。

此外，如图14所示，外壳11的外壳主体12可以具有容纳相干光源20的外壳容纳部12A、和可装卸到外壳容纳部12A的前端的前端保持部12B。外壳主体12被构成为在成为前端保持部12B侧的一端开口的筒状的构件。另外，在图示的例中，外壳容纳部12A被构成为一端开口的筒状的构件。另一方面，前端保持部12B被构成为两端开口的筒状的构件。外壳容纳部12A和前端保持部12B可藉由用于相互固定的固定单元以可拆卸的方式被连接。在图示的例中，前端保持部12B通过由外壳容纳部12A的内螺纹和前端保持部12B的外螺纹构成的固定单元以可拆卸的方式安装在外壳容纳部12A。前端保持部12B具有上述的外筒部13，按照以旋转轴线RA为中心而能够旋转的方式与支撑体15连接。

该例中，前端保持部12B和支撑体15构成了衍射光学元件单元75。衍射光学元件单元75包含由支撑体15所保持的衍射光学元件40。准备包含具有不同衍射特性的衍射光学元件40的多个衍射光学元件单元75，适当选择衍射光学元件单元75并安装至外壳容纳部12A，由此能够以不同的被照射区域IA在被照射面IP上进行照明。

进而，图14所示的例中，在支撑体15设有已参照图13说明的第2防液构件72。该例中，浮雕型的衍射光学元件40可以由支撑体15保持，使得衍射光学元件40的凹凸面朝向支撑体15的内侧。此时，即便液体从外筒部13和内筒部16之间浸入，在支撑体15的内部，也能有效地防止液体、特别是水分附着于由支撑体15所保持的衍射光学元件40上。

同样，图14所示的例中，在外壳容纳部12A设有已参照图13说明的第1防液构件71。因此，即便液体从外筒部13和内筒部16之间浸入外壳11内，通过被第1防液构件71覆盖，也能有效地防止液体、特别是水浸入外壳11的内侧部分。

上述一个实施方式的照明装置中，衍射光学元件以可旋转的方式被支撑，但本发明不限定于此。也可以使用具有相干光源和使来自相干光源的相干光衍射而朝向被照射面的衍射光学元件的照明装置，对例如位于地板面上的被照射面进行照明，并且，使照明装置旋转至与之前的位置不同的位置，对例如位于壁面或天花板面上的其他被照射面进行照明。

需要说明的是，以上说明了上述一个实施方式的若干变形例，当然也可以将多个变形例适当组合来使用。

Claims (19)

1.一种便携式照明装置，其具备：

相干光源；和

衍射光学元件，使来自所述相干光源的相干光衍射而朝向被照射面，

所述衍射光学元件以可旋转的方式被支撑，

入射到所述衍射光学元件的所述相干光包含入射到所述衍射光学元件的旋转轴线与所述衍射光学元件相交的位置的相干光，

以与所述衍射光学元件的衍射图案相对应的图案对所述被照射面进行照明，

能够以显示方向或朝向的照明图案对第1被照射面进行照明，并且，通过使所述衍射光学元件旋转，能够以显示与所述方向或所述朝向相同的方向或朝向的照明图案对与所述第1被照射面不平行的第2被照射面进行照明。

2.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备整形光学系统，对从所述相干光源射出的相干光进行整形，

所述衍射光学元件使由所述整形光学系统所整形的所述相干光衍射而朝向所述被照射面，

所述衍射光学元件以可相对于所述整形光学系统旋转的方式被支撑。

3.如权利要求1所述的便携式照明装置，其中，所述衍射光学元件的可旋转的角度范围为45°以上。

4.如权利要求1所述的便携式照明装置，其中，所述衍射光学元件按照以平行于入射到所述衍射光学元件的所述相干光的光轴的轴线作为中心而能够旋转的方式被支撑。

5.如权利要求1所述的便携式照明装置，其中，从所述衍射光学元件传播出的0级光入射到由所述衍射光学元件所衍射的所述相干光在所述被照射面上入射的区域内。

6.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备外壳，该外壳具有支撑所述相干光源的筒状的外壳主体、和支撑所述衍射光学元件且可相对于所述外壳主体旋转的支撑体，

外壳主体的中心轴线与所述被照射面相交的位置位于由所述衍射光学元件所衍射的所述相干光在所述被照射面上入射的区域内。

7.如权利要求1所述的便携式照明装置，其中，在所述衍射光学元件的旋转前后，所述相干光入射到相同的衍射光学元件。

8.如权利要求1所述的便携式照明装置，其中，所述衍射光学元件被保持在预先设定的多个位置中的任一处。

9.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备外壳，该外壳具有支撑所述相干光源的外壳主体、和支撑所述衍射光学元件且可相对于所述外壳主体旋转的支撑体。

10.如权利要求9所述的便携式照明装置，其中，在所述外壳主体设有用于操作所述便携式照明装置的开关。

11.如权利要求10所述的便携式照明装置，其中，所述开关被设置成与所述衍射光学元件的旋转轴线间隔开。

12.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备：

检测部，取得与所述便携式照明装置的朝向和所述被照射面的朝向中的至少任一者相关的信息；和

旋转驱动部，使所述衍射光学元件旋转基于所述检测部的检测结果的旋转量。

13.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备旋转驱动部，该旋转驱动部使所述衍射光学元件旋转基于来自外部的信息的旋转量。

14.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备：

检测部，检测与所述衍射光学元件的状态相关的信息；和

控制部，基于所述检测部的检测结果停止从所述便携式照明装置射出所述相干光。

15.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备促进相干光源和控制部中的至少一者的散热的散热单元，所述控制部控制从所述便携式照明装置射出所述相干光。

16.如权利要求1所述的便携式照明装置，其以显示文字、图样、染色花样、符号、标记、插图、字符、象形图中的任意一种以上的图案对所述被照射面进行照明。

17.如权利要求1所述的便携式照明装置，其进一步具备非相干光源。

18.一种照明方法，其具备以下工序：

根据被照射面调节照明装置的衍射光学元件的旋转位置的工序，所述照明装置具有相干光源和衍射光学元件，该衍射光学元件可相对于所述相干光源旋转且使来自所述相干光源的相干光衍射而朝向被照射面；和

以与所述衍射光学元件的衍射图案相对应的图案对所述被照射面进行照明的工序，

所述照明装置在所述衍射光学元件位于规定的旋转位置时能够对第1被照射面进行照明，

在调节所述衍射光学元件的旋转位置的工序中，

在从所述照明装置的位置观察时，在应照明的第2被照射面的朝向为使所述第1被照射面向顺时针方向旋转的朝向的情况下，使所述衍射光学元件从所述规定的旋转位置向顺时针方向旋转，

在从所述照明装置的位置观察时，在应照明的第2被照射面的朝向为使所述第1被照射面向逆时针方向旋转的朝向的情况下，使所述衍射光学元件从所述规定的旋转位置向逆时针方向旋转。

19.如权利要求18所述的照明方法，其中，

在所述衍射光学元件处于规定的旋转位置的情况下，所述照明装置能够以显示方向或朝向的照明图案对所述第1被照射面进行照明，

在调节所述衍射光学元件的旋转位置的工序中，通过使所述衍射光学元件旋转，从而以显示与所述方向或所述朝向相同的方向或朝向的照明图案对与所述第1被照射面不平行的所述第2被照射面进行照明。

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