JP2016110813A - Luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コヒーレント光を用いて所定範囲を照明する照明装置に関する。 The present invention relates to an illumination device that illuminates a predetermined range using coherent light.
コヒーレント光(レーザ光)を発光するレーザ光源を備える照明装置が、近年、普及しつつある。レーザ光源は、一般的に、発光強度が高いため、発光強度を十分に確保したい場合であっても、光学系を小型に抑制し易い。また、レーザ光源は、長寿命、且つ消費電力が少ないという利点もある。 In recent years, illumination devices including a laser light source that emits coherent light (laser light) are becoming widespread. Since a laser light source generally has a high emission intensity, it is easy to suppress the optical system to a small size even when it is desired to sufficiently secure the emission intensity. In addition, the laser light source has an advantage of long life and low power consumption.
レーザ光源には、スペックルの発生という問題があるが、特許文献1には、コヒーレント光の進行方向を周期的に変えて、被照明領域の各点に入射されるレーザ光の入射角度を時間的に変化させる技術が開示されている。この技術によれば、スペックルを目立たなくすることができる。
The laser light source has a problem of speckle generation. However, in
ところで、照明装置が照明する領域の色を任意に変化させたり、当該領域の一部の色をスポット的に任意に異ならせたりすることが可能であれば、様々な分野において効果的な照明を行うことが可能となる。例えば、競技場やコンサート会場等において、上述のような照明を行った場合には、演出効果を高めることができる。具体的には例えば、サッカーの試合等において、ボールに対する照明色をスポット的に周囲の色と異ならせた場合には、観戦者等に魅力的な演出を提供することができるものと考えられる。 By the way, if it is possible to arbitrarily change the color of the area illuminated by the lighting device or arbitrarily change a part of the color of the area in a spot manner, effective illumination in various fields is possible. Can be done. For example, when lighting as described above is performed in a stadium, a concert hall, or the like, it is possible to enhance the production effect. Specifically, for example, in a soccer game or the like, if the illumination color of the ball is spot-different from the surrounding color, it is considered that an attractive performance can be provided to spectators and the like.
上述のような照明を、レーザ光源を備える照明装置において実現する場合、色を変化させることに関しては、発光波長域の異なる複数のレーザ光を重ね合わせるか、あるいは、特定の発光波長域のレーザ光を蛍光体に照射して、波長変換を行うことにより、実現可能である。また、照明する領域の一部の色をスポット的に異ならせることも、例えば、照明する領域の全域を照明するレーザ光源の他に、ビーム径の小さい別個のレーザ光源を設けることにより、実現可能である。 When the illumination as described above is realized in an illumination device including a laser light source, with respect to changing the color, a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges are overlapped or laser beams having a specific emission wavelength range are combined. Can be realized by irradiating the phosphor with a wavelength and performing wavelength conversion. In addition, it is possible to change the color of a part of the illuminated area in a spot manner, for example, by providing a separate laser light source with a small beam diameter in addition to the laser light source that illuminates the entire area of the illuminated area. It is.
しかしながら、上述のように別個のレーザ光源を設けることは、照明装置の光学系の構成を複雑にしてしまう。 However, providing a separate laser light source as described above complicates the configuration of the optical system of the illumination device.
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、光学系の構成を複雑にすることなく、照明する所定範囲内の任意の領域の照明態様を任意に変更可能な照明装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and provides an illuminating device capable of arbitrarily changing the illumination mode of an arbitrary region within a predetermined range to be illuminated without complicating the configuration of the optical system. It is to be.
上記課題の解決のために、本発明は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、前記複数のコヒーレント光の発光タイミングを個別独立に制御する発光タイミング制御部と、前記発光タイミング制御部で発光タイミングが制御された前記複数のコヒーレント光を拡散させて、所定範囲を照明する光学素子と、前記コヒーレント光源からの前記複数のコヒーレント光を前記光学素子上で走査させる光走査部材と、前記所定範囲内の一部の領域に存在する照明対象を検出する照明対象検出部と、を備え、前記光学素子は、前記複数のコヒーレント光のそれぞれに対応して設けられ、対応するコヒーレント光が入射される複数の拡散領域を有し、前記複数の拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定範囲を照明可能であり、前記複数の拡散領域のそれぞれは、複数の要素拡散領域を有し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定範囲内の部分領域を照明し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違しており、前記発光タイミング制御部は、前記照明対象検出部で検出された前記照明対象に対して第1の照明態様で照明が行われるとともに、前記所定範囲内のその他の領域に対しては、前記第1の照明態様とは異なる第2の照明態様で照明が行われるか、または、照明が行われないように、前記複数のコヒーレント光の発光タイミングを個別独立に制御する、照明装置、を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a coherent light source that emits a plurality of coherent lights having different emission wavelength ranges, a light emission timing control unit that individually controls the light emission timings of the plurality of coherent lights, An optical element that illuminates a predetermined range by diffusing the plurality of coherent lights whose emission timings are controlled by the light emission timing control unit, and light that scans the plurality of coherent lights from the coherent light source on the optical elements A scanning member and an illumination target detection unit that detects an illumination target existing in a partial region within the predetermined range, and the optical element is provided corresponding to each of the plurality of coherent lights. A plurality of diffusion regions into which coherent light is incident, and each of the plurality of diffusion regions includes an incident coherence The predetermined range can be illuminated by light diffusion, each of the plurality of diffusion regions has a plurality of element diffusion regions, and each of the plurality of element diffusion regions is formed by diffusion of incident coherent light. Illuminating a partial region within the predetermined range, and at least a part of the partial region illuminated by each of the plurality of element diffusion regions is different, and the light emission timing control unit is configured to detect the illumination target. A second illumination mode different from the first illumination mode is applied to the illumination target detected by the unit in the first illumination mode and other regions within the predetermined range are illuminated. Illumination apparatus that individually controls the light emission timings of the plurality of coherent lights so that illumination is performed or no illumination is performed.
前記照明装置において、前記光走査部材は、前記コヒーレント光源からの前記複数のコヒーレント光を、前記光学素子の入射面上で周期的に走査させ、前記発光タイミング制御部は、前記光走査部材による前記複数のコヒーレント光の走査タイミングに同期させて、前記複数のコヒーレント光の発光タイミングを個別独立に制御してもよい。 In the illuminating device, the optical scanning member periodically scans the plurality of coherent lights from the coherent light source on an incident surface of the optical element, and the light emission timing control unit is configured by the optical scanning member. The emission timings of the plurality of coherent lights may be individually controlled independently of the scanning timings of the plurality of coherent lights.
また、前記照明対象は、前記所定範囲内に存在する静止物体または移動物体であってもよい。 The illumination target may be a stationary object or a moving object that exists within the predetermined range.
また、前記照明対象は、前記所定範囲内の所定位置に規定される領域であって、他の領域と異なる照明態様で照明されることにより前記所定範囲内に幾何学形状を形成するための領域であってもよい。 Further, the illumination object is an area defined at a predetermined position within the predetermined range, and an area for forming a geometric shape within the predetermined range by being illuminated in an illumination mode different from other areas. It may be.
また、前記光学素子は、ホログラム記録媒体であり、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、それぞれ相違する干渉縞パターンが形成された要素ホログラム領域であってもよい。 The optical element may be a hologram recording medium, and each of the plurality of element diffusion regions may be an element hologram region in which different interference fringe patterns are formed.
また、前記光学素子は、複数のレンズアレイを有するレンズアレイ群であり、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、前記レンズアレイを有していてもよい。 The optical element may be a lens array group having a plurality of lens arrays, and each of the plurality of element diffusion regions may have the lens array.
本発明によれば、光学系の構成を複雑にすることなく、照明する所定範囲内の任意の領域の照明態様を任意に変更可能な照明装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the illumination apparatus which can change arbitrarily the illumination aspect of the arbitrary area | regions within the predetermined range to illuminate, without complicating the structure of an optical system can be provided.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 In addition, as used in this specification, the shape and geometric conditions and the degree thereof are specified, for example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, “identical”, length and angle values, etc. are strictly Without being bound by meaning, it should be interpreted including the extent to which similar functions can be expected.
図1は、本発明の一実施形態による照明装置1の設置状態を示す概略図であり、図2は、照明装置1の概略構成を示す図である。図1において、符号Fは、照明装置1からの光を照射される照明対象領域を示しており、本実施の形態では、照明装置1が、照明対象領域Fの上方に設置されている。図1に示すように、この例では、照明装置1が、上方から所定範囲10を照明することで、照明対象領域Fのうちの一部の領域を照明するようになっている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an installation state of a
上述の照明対象領域Fは、例えば、競技場の競技領域(例えば、テニスコート等)を含む領域であり、この場合、照明装置1は所定範囲10を照明することにより、前記競技領域を照明してもよい。また、照明対象領域Fは、例えば、コンサート会場等のステージを含む領域等でもよく、この場合、照明装置1は所定範囲10を照明することにより、ステージを照明してもよい。なお、照明装置1が照明する対象は、以上で説明した例に限定されることはない。
The illumination target area F described above is an area including a competition area (for example, a tennis court) of a stadium, for example. In this case, the
以下、照明装置1の構成を詳述する。図2に示すように、照明装置1は、照射装置2と、光学素子3と、照明対象検出部21と、を備えている。このうち、照射装置2は、レーザ光源4と、発光タイミング制御部5と、光走査部材6と、を有している。
Hereinafter, the configuration of the
レーザ光源4は、本発明でいうコヒーレント光源に対応するものであり、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光すなわちレーザ光を発光する複数の光源部7を有する。これら複数の光源部7は、独立して設けられていてもよいし、共通の基板上に複数の光源部7を並べて配置した光源モジュールであってもよい。本実施形態のレーザ光源4は、発光波長域がそれぞれ相違する少なくとも2つの光源部7を有していればよく、発光波長域の種類は2つ以上であればよい。また、発光強度を高めるために、各発光波長域ごとに、複数個ずつの光源部7を設けてもよい。
The
例えば、レーザ光源4が、赤色の発光波長域の光源部7rと、緑色の発光波長域の光源部7gと、青色の発光波長域の光源部7bとを有する場合には、これらの光源部7が発光した3つのレーザ光を重ね合わせることで、白色の照明光を生成可能となる。
For example, when the
発光タイミング制御部5は、光走査部材6による複数のレーザ光の走査タイミングに同期させて、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光の発光タイミングを個別独立に制御する。すなわち、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光に対応して複数の光源部7が設けられている場合、発光タイミング制御部5は、複数の光源部7からレーザ光を発光させる発光タイミングを、各光源部7ごとに制御する。上述したように、レーザ光源4が赤青緑の3つのレーザ光を発光可能である場合、各レーザ光の発光タイミングを制御することで、赤青緑のうち任意の1色以上の色を混ぜ合わせた色の照明光を生成可能となる。
The light emission timing control unit 5 individually controls the light emission timings of the plurality of laser beams having different emission wavelength ranges in synchronization with the scanning timing of the plurality of laser beams by the
発光タイミング制御部5は、各光源部7からレーザ光を発光させるか否か、すなわち発光のオン/オフを制御してもよいし、各光源部7から発光されたレーザ光を光走査部材6の入射面に導光するか否かを切り替えてもよい。後者の場合、各光源部7と光走査部材6との間に不図示の光シャッタ部を設けて、この光シャッタ部でレーザ光の通過/遮断を切り替えればよい。
The light emission timing control unit 5 may control whether or not to emit laser light from each
光走査部材6は、レーザ光源4からのレーザ光の進行方向を経時的に変化させ、レーザ光の進行方向が一定にならないようにする。この結果、光走査部材6を出射したレーザ光は、光学素子3の入射面上を走査するようになる。
The
光走査部材6は、例えば図3に示すように、互いに交差する方向とそれぞれ平行な二つの回転軸11,12周りに回転可能な反射デバイス13を有する。この反射デバイス13の反射面13aに入射されたレーザ光源4からのレーザ光は、反射面13aの傾斜角度に応じた角度で反射されて、光学素子3の入射面3aの方向に進行する。反射デバイス13を二つの回転軸11,12周りに回転させることで、レーザ光は光学素子3の入射面3a上を二次元的に走査することになる。反射デバイス13は、例えば一定の周期で二つの回転軸11,12周りに回転する動作を繰り返すため、この周期に同期して、光学素子3の入射面3a上をレーザ光は繰り返し二次元走査する。
For example, as shown in FIG. 3, the
本実施形態では、光走査部材6を一つだけ設けることを想定しており、レーザ光源4で発光された複数のレーザ光はいずれも、共通の光走査部材6に入射されて、この光走査部材6で進行方向が経時的に変化させられて、光学素子3上を走査する。
In the present embodiment, it is assumed that only one
光学素子3は、複数のレーザ光が入射される入射面3aを有し、この入射面3aに入射された複数のレーザ光を拡散させて、所定範囲10を照明する。
The
ここで、本実施の形態では、照明装置1が照明する所定範囲10が、いわゆるファーフィールドの照明範囲となっている。このようなファーフィールドの照明範囲は、当該ファーフィールドの照明範囲よりも光学素子3側に位置する角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。このような角度空間は、ニアフィールドの被照明領域と呼ばれる場合がある。このニアフィールドの被照明領域では、所定範囲10を所望の面積で照明するための、拡散角度分布が定められている。所定範囲10を照明するための光学素子3を設計する際には、ファーフィールドの照明範囲において拡散角度分布を定めてもよいし、ニアフィールドの被照明領域において拡散角度分布を定めてもよい。
Here, in the present embodiment, the
図4は、光学素子3で拡散されたレーザ光が所定範囲10に入射される様子を示す図である。光学素子3は、複数のレーザ光に対応する複数の拡散領域14を有する。各拡散領域14には対応するレーザ光が入射される。各拡散領域14は入射されたレーザ光を拡散させて、全体として所定範囲10の全域を照明する。各拡散領域14は、複数の要素拡散領域15を有する。各要素拡散領域15は、入射されたレーザ光を拡散させて、所定範囲10内の部分領域19を照明する。ここで、部分領域19の少なくとも一部は、各要素拡散領域15ごとに相違している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the laser beam diffused by the
光学素子3は、例えばホログラム記録媒体16を用いて構成される。ホログラム記録媒体16は、例えば図4に示すように、複数のホログラム領域17を有する。各ホログラム領域17は、発光波長域がそれぞれ異なる複数のレーザ光のそれぞれに対応して設けられている。各ホログラム領域17は、対応するレーザ光が入射される入射面17aを有する。各ホログラム領域17の入射面17aに入射されて拡散されたレーザ光はいずれも、所定範囲10を照明する。例えば、ホログラム記録媒体16が3つのホログラム領域17を有する場合、各ホログラム領域17で拡散されたレーザ光は、所定範囲10の全域を照明する。
The
図4では、赤、青または緑で発光する3つのレーザ光に対応づけて、3つのホログラム領域17を設ける例を示しているが、本実施形態によるホログラム記録媒体16は、発光波長域が異なる2つ以上のレーザ光に対応づけて、2つ以上のホログラム領域17を有していればよい。図4のように、ホログラム記録媒体16が赤、青または緑で発光する3つのレーザ光に対応する3つのホログラム領域17を有する場合には、各ホログラム領域17が所定範囲10の全域を照明することから、3つのレーザ光が発光している場合には、所定範囲10は白色で照明されることになる。
FIG. 4 shows an example in which three
ホログラム記録媒体16における各ホログラム領域17のサイズすなわち面積は、必ずしも同じである必要はない。各ホログラム領域17のサイズが異なっていても、各ホログラム領域17の入射面17aに形成される干渉縞を各ホログラム領域17ごとに調整することで、各ホログラム領域17は共通の所定範囲10を照明することができる。
The size or area of each
そして、複数のホログラム領域17のそれぞれは、複数の要素拡散領域に対応する要素ホログラム領域18を有する。複数の要素ホログラム領域18のそれぞれは、入射されたレーザ光を拡散させることにより、所定範囲10内の部分領域19を照明する。各要素ホログラム領域18が照明する部分領域19の少なくとも一部は、各要素ホログラム領域18ごとに相違している。すなわち、異なる要素ホログラム領域18が照明する部分領域19同士は、少なくとも一部が相違している。
Each of the plurality of
各要素ホログラム領域18の入射面17aには干渉縞パターンが形成されている。よって、各要素ホログラム領域18の入射面17aに入射されたレーザ光は、入射面17a上の干渉縞パターンによって回折されて、所定範囲10上の対応する部分領域19を照明する。干渉縞パターンを種々に調整することで、各要素ホログラム領域18で回折すなわち拡散されるレーザ光の進行方向を変えることができる。
An interference fringe pattern is formed on the
このように、各要素ホログラム領域18内の各点に入射されたレーザ光は、対応する部分領域19を照明する。また、光走査部材6は、各要素ホログラム領域18に入射されるレーザ光の入射位置および入射角度を経時的に変化させる。一つの要素ホログラム領域18内に入射されたレーザ光は、その要素ホログラム領域18内のどの位置に入射されても、共通の部分領域19を照明する。これはすなわち、部分領域19の各点に入射されるレーザ光の入射角度が経時的に変化することを意味する。この入射角度の変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられて平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、被照明領域10では、スペックルが目立ちにくくなる。また、光走査部材6からのレーザ光は、ホログラム記録媒体16上の各要素ホログラム領域18を順に走査するため、各要素ホログラム領域18内の各点で回折されたレーザ光はそれぞれ異なる波面を有し、これらのレーザ光は所定範囲10上に独立に重ね合わされることで、所定範囲10ではスペックルの目立たない均一な照度分布が得られる。
Thus, the laser light incident on each point in each
図4では、各要素ホログラム領域18が、所定範囲10内のそれぞれ異なる部分領域19を照明する例を示しているが、部分領域19の一部は隣接する部分領域19と重なっていてもよい。また、部分領域19のサイズは、各要素ホログラム領域18ごとに相違していてもよい。さらに、要素ホログラム領域18の配列順序に従って、対応する部分領域19が所定範囲10内で配列されている必要はない。すなわち、ホログラム領域17内での要素ホログラム領域18の配列順序と、所定範囲10内での対応する部分領域19の配列順序とは、必ずしも一致している必要はない。
In FIG. 4, each
次に、照明対象検出部21を説明する。照明対象検出部21は、光学素子3により照明される所定範囲10内の一部の領域に存在する照明対象を検出する。ここで、照明対象とは、例えば、所定範囲10内に存在する静止物体または移動物体、あるいは、所定範囲10内の所定位置に規定される領域であって、他の領域と異なる態様で照明されることにより所定範囲10内に幾何学形状を形成するための領域等である。なお、詳しくは、本実施の形態の照明対象検出部21は、光学素子3から所定範囲10を見た場合に、所定範囲10内に物体等の照明対象が存在した場合に、照明対象が所定範囲10内の一部の領域に存在すると判定する。したがって、例えば、照明装置1が所定範囲10を照明することにより、照明された照明対象領域Fの一部領域上に照明対象である物体が浮いた状態となっていても、光学素子3から所定範囲10を見た場合に、当該物体が所定範囲10内に位置していれば、照明対象検出部21は、当該物体を検出するようになっている。
Next, the illumination
照明対象検出部21は、照明対象を光学的に検出するセンサであってもよい。例えば、センサから赤外線を所定範囲10に照射し、その反射光がセンサにて所定時間以内に検出されるか否かにより、照明対象の有無と照明対象の位置およびサイズとを検出してもよい。あるいは、所定範囲10の画像をカメラで撮影し、その撮影画像をパターンマッチング等の画像認識により分析して、照明対象の有無と照明対象の位置およびサイズとを検出してもよい。
The illumination
ここで、本実施の形態の発光タイミング制御部5は、照明対象検出部21で照明対象が検出された場合には、当該照明対象の位置およびサイズに応じて、当該照明対象に対する照明態様が、他の領域に対する照明態様と異なるように、複数の光源部7の発光タイミングを制御することが可能となっている。具体的には、発光タイミング制御部5は、照明対象検出部21で検出された照明対象に対して第1の照明態様で照明が行われるとともに、所定範囲10内のその他の領域に対しては、第1の照明態様とは異なる第2の照明態様で照明が行われる、または、照明が行われないように、複数のコヒーレント光の発光タイミングを個別独立に制御することが可能となっている。
Here, when the illumination target is detected by the illumination
以上のような構成を備える本実施形態による照明装置1は、所定範囲10内の一部の照明色を変えたり、所定範囲10内の一部だけ照明しないようにしたりする照明制御を必要に応じて行うことができる。特に、本実施の形態では、照明対象検出部21で検出された照明対象に対して第1の照明態様で照明が行われるとともに、所定範囲10内のその他の領域に対しては、第1の照明態様とは異なる第2の照明態様で照明が行われるか、または、照明が行われないようにすることができる。また、照明対象検出部21で検出された照明対象が移動する場合には、これを追尾するようにして照明することも可能となっている。このことにより、効果的な照明を行うことができる。
The illuminating
図5および図6は所定範囲10内の中央部10aの照明態様を所定範囲10内の他の部分の照明態様と相違させる例を示している。
5 and 6 show an example in which the illumination mode of the
図5の例では、ホログラム記録媒体16が赤、緑または青で発光する3つのレーザ光に対応する3つのホログラム領域17を有し、赤用のホログラム領域17ではその全域を対応するレーザ光で走査させ、緑用と青用のホログラム領域17ではその一部を除いて対応するレーザ光で走査させる。図5では、各ホログラム領域17中で、対応するレーザ光を走査させない部分を白抜きで図示している。これらの白抜き部分は、所定範囲10内の中央部10aに相当する。赤のレーザ光は、対応するホログラム領域17の全域を走査するため、所定範囲10の全域を照明することになる。緑と青のレーザ光は、対応するホログラム領域17中の白抜き部分以外を走査するため、所定範囲10中の中央部10a以外を照明する。この結果、所定範囲10中の中央部10aは赤色で照明され、中央部10a以外の所定範囲10は、赤緑青の照明光が混ざり合って白色で照明されることになる。
In the example of FIG. 5, the
一方、図6は、3つのホログラム領域17のいずれにおいても、所定範囲10内の中央部10aに対応する領域以外をレーザ光が走査している。このため、所定範囲10中の中央部10aはどの色でも照明されない非照明領域となる。
On the other hand, in FIG. 6, in any of the three
発光タイミング制御部5は、3つのレーザ光の発光タイミングを個別独立に制御するため、3つのレーザ光の発光タイミングを任意に調整することで、所定範囲10内の任意の場所を任意の色で照明することができる。所定範囲10の内部の照明態様を任意に調整すれば、その照明態様に応じて、所定範囲10を通過したレーザ光で照明される実際の照明範囲内の任意の部分領域を任意の照明態様で照明可能となる。
Since the light emission timing control unit 5 controls the light emission timings of the three laser lights individually, the light emission timing control unit 5 arbitrarily adjusts the light emission timings of the three laser lights, so that an arbitrary place within the
また、図7(A)〜(C)は、照明装置1が所定範囲10内に検出された照明対象である移動物体22を追尾するように照明しつつ、その照明態様を他の領域の照明態様と異ならされる例を示す図であり、図8(A)〜(C)は、図7の例を別の角度から示した図である。
7A to 7C illustrate that the
図7及び図8において、符号22は、照明対象である移動物体を示している。移動物体22は、照明対象検出部21によって検出される。図7及び図8に示すように、移動物体22に対する照明態様と、所定範囲10内のその他の領域に対する照明態様とは異なっている。これらの図では、移動物体22を含む部分領域19の照明態様を影線で図示しているが、この影線は、他の領域とは照明色が異なっていることを示している。そして、図7及び図8の各々の(A)〜(C)に示すように、移動物体22の位置に合わせて、異なる照明態様で照明される領域も変化していく。
7 and 8,
この例では、ホログラム記録媒体16が赤、緑または青で発光する3つのレーザ光に対応する3つのホログラム領域17を有し、移動物体22を含む部分領域19には、赤色の照明光が照明され、その他の部分領域19には、赤とは異なる色の照明光が照明される。この場合、赤用のホログラム領域17では、少なくとも移動物体22を含む部分領域19に対応する要素ホログラム領域18を対応するレーザ光で走査させ、緑用と青用のホログラム領域17では、少なくとも移動物体22を含む部分領域19に対応する要素ホログラム領域18を除いて対応するレーザ光で走査させる。この結果、所定範囲10中の移動物体22を含む部分領域19は赤色で照明され、それ以外の所定範囲10は、他の色で照明されることになる。
In this example, the
なお、図7及び図8においては、照明対象検出部21によって検出される照明対象が移動物体22である例を挙げたが、照明対象検出部21によって検出される照明対象は静止物体でもよい。
7 and 8 exemplify the case where the illumination target detected by the illumination
また、図9(A)〜(C)は、図1の照明装置1が照明する所定範囲10内の照明対象が、他の領域と異なる照明態様で照明されることにより所定範囲10内に幾何学形状33〜35を形成するための領域23〜25である場合に、照明対象の照明態様を他の領域と変化させて幾何学形状を形成した例を示す図である。
FIGS. 9A to 9C show that the illumination target in the
図9の例においては、幾何学形状33〜35を形成するための照明対象である領域23〜25の各々は、図中太線で示される複数のラインの集合により構成されている。この領域23〜25は、照明対象検出部21によって検出(認識)される。なお、この例では、図9(A)に示す幾何学形状33がフットサルコートのライン、図9(B)に示す幾何学形状34がテニスコートのライン、図9(C)に示す幾何学形状35がバレーボールコートのラインを示している。
In the example of FIG. 9, each of the
そして、この例では、ホログラム記録媒体16が赤、緑または青で発光する3つのレーザ光に対応する3つのホログラム領域17を有し、領域23〜25に対応する部分領域19に対しては、白色の照明光が照明される。一方、領域23〜25以外の領域には、白とは異なる色の照明光が照明される。この場合、領域23〜25を含む部分領域19に対応する要素ホログラム領域18には、全てのレーザ光を走査させ、その他の部分領域19には、1つ又は2つのレーザ光のみを走査させるか、レーザ光を走査しない。この結果、所定範囲10中の領域23〜25に対応する部分領域19には白色の光が照明されて、幾何学形状が形成される。このような照明制御によれば、行われる競技に応じて、必要なライン(幾何学形状)を任意に切り替えることができる。なお、ここで説明した所定範囲10内に形成される幾何学形状は、他の形状であってもよいことはいうまでもない。
In this example, the
ところで、上述した実施形態で用いられる光学素子3としてのホログラム記録媒体16は、例えば実物の散乱板からの散乱光を物体光として用いて作製することができる。より具体的には、ホログラム記録媒体16の母体であるホログラム感光材料に、互いに干渉性を有するコヒーレント光からなる参照光と物体光とを照射すると、これら光の干渉による干渉縞がホログラム感光材料に形成されて、ホログラム記録媒体16が作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光が用いられ、物体光としては、例えば安価に入手可能な等方散乱板の散乱光が用いられる。
By the way, the
ホログラム記録媒体16を作製する際に用いた収束光束からなる参照光の収束位置からホログラム記録媒体16に向けてレーザ光を照射することで、ホログラム記録媒体16を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板の配置位置に、散乱板の再生像が生成される。ホログラム記録媒体16を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板が均一的な面散乱をしていれば、ホログラム記録媒体16により得られる散乱板の再生像も、均一な面照明となり、この散乱板の再生像が生成される領域が、所定範囲10又は所定範囲10を照明するためのニアフィールドの被照明領域となる。
By irradiating the
本実施形態では、光学素子3を用いて、所定範囲10内の一部の照明色を変えたり所定範囲10内の一部だけ照明しないような照明制御を行えるようにしている。このような照明制御をホログラム記録媒体16を用いて行うには、各要素ホログラム領域18に形成される干渉縞パターンが複雑になる。このような複雑な干渉縞のパターンは、現実の物体光と参照光を用いて形成する代わりに、予定した再生照明光の波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計することが可能である。このようにして得られたホログラム記録媒体16は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)とも呼ばれる。また、各要素ホログラム領域18上の各点における拡散角度特性が同じであるフーリエ変換ホログラムを計算機合成により形成してもよい。さらに、所定範囲10を照明するためのニアフィールドの被照明領域に拡散角度分布を表現する場合においては、ニアフィールドの被照明領域の光軸後方側にレンズなどの光学部材を設けて、所定範囲10を設定してもよい。なお、フーリエ変換ホログラムは、角度空間における拡散角度分布として拡散パターンを表現できるため、特に遠方照明の照明状態を制御する際に有用なホログラムの設計が可能となる。
In the present embodiment, the
光学素子3としてホログラム記録媒体16を設けることによる利点の一つは、レーザ光の光エネルギー密度を拡散により低下できることであり、また、その他の利点の一つは、ホログラム記録媒体16が指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ光源(点光源)と比較して、同じ照度分布を達成するための光源面上の輝度を低下できることである。これにより、レーザ光の安全性向上に寄与でき、所定範囲10に照射される光を人間が目で直視しても、単一点光源を直視する場合に比べ、人間の目に悪影響を与えるおそれが少なくなる。
One advantage of providing the
図2〜図6に示した例では、赤、緑および青用のホログラム領域17を図10に示すように、各ホログラム領域17の入射面に沿って隣接配置している。図10では、赤用のホログラム領域を符号17r、緑用のホログラム領域を符号17g、青用のホログラム領域を符号17bで示している。
In the example shown in FIGS. 2 to 6, the
このように、3つのホログラム領域17を入射面に沿って隣接配置する以外に、図11に示すように、各ホログラム領域17を積層方向に配置したホログラム記録媒体16を用いてもよい。この場合、各ホログラム領域17の干渉縞パターンは、各ホログラム領域17の層に形成される。光走査部材6からのレーザ光が入射されるホログラム記録媒体16の表面から奥の方にあるホログラム領域17までレーザ光ができるだけロスなく到達するように、各ホログラム領域17の可視光透過率をできるだけ高くするのが望ましい。また、積層方向に重なる位置に干渉縞パターンを形成すると、表面から奥の方の層にはレーザ光が届きにくくなるため、図11に示すように、面方向および積層方向にずらして各層に干渉縞パターンを形成するのが望ましい。
As described above, in addition to the three
図2では、光走査部材6からのレーザ光が光学素子3を透過して拡散する例を示したが、光学素子3は、レーザ光を拡散反射させるものでもよい。例えば、光学素子3としてホログラム記録媒体16を用いる場合、ホログラム記録媒体16は反射型でも透過型でもよい。一般に、反射型のホログラム記録媒体16(以下、反射型ホロ)は、透過型のホログラム記録媒体16(以下、透過型ホロ)に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞を積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。
Although FIG. 2 shows an example in which the laser light from the
また、ホログラム記録媒体16の具体的な形態としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラム記録媒体16でもよいし、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラム記録媒体16でもよいし、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体16でもよい。
In addition, as a specific form of the
なお、光学素子3の具体的な形態は、ホログラム記録媒体16に限定されるものではなく、複数の要素拡散領域15に細かく分割することが可能な各種の拡散部材でもよい。例えば、各要素拡散領域15をそれぞれ一つのレンズアレイとするレンズアレイ群を用いて光学素子3を構成してもよい。この場合、要素拡散領域15ごとにレンズアレイが設けられ、各レンズアレイが所定範囲10内の部分領域19を照明するように各レンズアレイの形状が設計される。そして、各部分領域19の位置は、少なくとも一部が相違している。これにより、ホログラム記録媒体16を用いて光学素子3を構成した場合と同様に、所定範囲10内の一部分だけの照明色を変えたり、一部分だけを照明しないようにすることができる。
The specific form of the
また、図5〜図9では、所定範囲10内の一部の照明態様を変える手法を種々例示したが、これら以外にも考えられる。例えば、レーザ光源4が同一の発光波長域で発光する複数の光源部7を有する場合には、そのうちの一部の光源部7の発光を停止させて、被所定範囲10内の一部の照明強度をその周囲の照明強度よりも低くしてもよい。その逆に、所定範囲10内の一部の照明強度をその周囲の照明強度よりも高くしてもよい。また、所定範囲10内の一部を点滅照明させてもよい。あるいは、所定範囲10内の一部の色を連続的または断続的に変化させてもよい。
5 to 9 exemplify various methods for changing a part of the illumination mode within the
このように本実施の形態では、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光に対応づけられる複数の拡散領域14を有する光学素子3を設け、各拡散領域14は複数の要素拡散領域15を有し、各要素拡散領域15は所定範囲10内の部分領域19を照明するため、各要素拡散領域15にレーザ光を照射するか否かを発光タイミング制御部5にて制御することで、所定範囲10内の任意の領域の照明態様を所定範囲10内の他の領域の照明態様とは相違させることができる。これにより、照明装置10は、光学系の構成を複雑にすることなく、照明する所定範囲10内の任意の領域の照明態様を任意に変更可能となる。
Thus, in this embodiment, the
また、光走査部材6はレーザ光を各要素拡散領域15内で走査し、各要素拡散領域15内の各点に入射されたレーザ光は、対応する部分領域19の全域を照明するため、所定範囲10内の各部分領域19におけるレーザ光の入射角度が経時的に変化することになり、所定範囲10内でのスペックルが目立ちにくくなる。
The
特に、本実施の形態では、照明対象検出部21が検出した照明対象に合わせて、発光タイミング制御部5が複数の光源部7の発光タイミングを制御するため、照明対象に対する照明態様を、所定範囲10内の他の領域と変えることができる。この場合、所定範囲10内の移動する照明対象を継続的に検出し、照明対象を追尾するように照明しつつ、その照明態様を、所定範囲10内の他の領域と変えることもできる。これにより、所定範囲10において効果的な照明をすることができる。特に、このような照明装置1は、競技場の競技領域や、コンサート会場等のステージ等を照明することにより、観戦者または観客、あるいは視聴者に魅力的な演出を提供することができる。
In particular, in the present embodiment, since the light emission timing control unit 5 controls the light emission timings of the plurality of
なお、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。 The aspect of the present invention is not limited to the above-described individual embodiments, and includes various modifications that can be conceived by those skilled in the art. The effects of the present invention are not limited to the above-described contents. That is, various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1 照明装置
2 照射装置
3 光学素子
3a 入射面
4 レーザ光源
5 発光タイミング制御部
6 光走査部材
7,7r,7g,7b 光源部
10 所定範囲
10a 中央部
11,12 回転軸
13 反射デバイス
13a 反射面
14 拡散領域
15 要素拡散領域
16 ホログラム記録媒体
17 ホログラム領域
17a 入射面
18 要素ホログラム領域
19 部分領域
21 照明対象検出部
22 移動物体
23,24,25 領域
33,34,35 幾何学形状
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数のコヒーレント光の発光タイミングを個別独立に制御する発光タイミング制御部と、
前記発光タイミング制御部で発光タイミングが制御された前記複数のコヒーレント光を拡散させて、所定範囲を照明する光学素子と、
前記コヒーレント光源からの前記複数のコヒーレント光を前記光学素子上で走査させる光走査部材と、
前記所定範囲内の一部の領域に存在する照明対象を検出する照明対象検出部と、
を備え、
前記光学素子は、前記複数のコヒーレント光のそれぞれに対応して設けられ、対応するコヒーレント光が入射される複数の拡散領域を有し、
前記複数の拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定範囲を照明可能であり、
前記複数の拡散領域のそれぞれは、複数の要素拡散領域を有し、
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定範囲内の部分領域を照明し、
前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違しており、
前記発光タイミング制御部は、前記照明対象検出部で検出された前記照明対象に対して第1の照明態様で照明が行われるとともに、前記所定範囲内のその他の領域に対しては、前記第1の照明態様とは異なる第2の照明態様で照明が行われるか、または、照明が行われないように、前記複数のコヒーレント光の発光タイミングを個別独立に制御する、照明装置。 A coherent light source that emits a plurality of coherent lights having different emission wavelength ranges,
A light emission timing control unit that individually controls light emission timings of the plurality of coherent lights;
An optical element for illuminating a predetermined range by diffusing the plurality of coherent lights whose emission timings are controlled by the emission timing control unit;
An optical scanning member that scans the optical element with the plurality of coherent lights from the coherent light source;
An illumination object detection unit for detecting an illumination object existing in a partial area within the predetermined range;
With
The optical element is provided corresponding to each of the plurality of coherent lights, and has a plurality of diffusion regions into which the corresponding coherent lights are incident,
Each of the plurality of diffusion regions can illuminate the predetermined range by diffusion of incident coherent light,
Each of the plurality of diffusion regions has a plurality of element diffusion regions,
Each of the plurality of element diffusion regions illuminates a partial region within the predetermined range by diffusion of incident coherent light,
At least some of the partial areas illuminated by each of the plurality of element diffusion areas are different from each other;
The light emission timing control unit is configured to illuminate the illumination target detected by the illumination target detection unit in a first illumination mode, and for other regions within the predetermined range, the first illumination mode. An illumination device that individually controls the light emission timings of the plurality of coherent lights so that illumination is performed in a second illumination mode different from the illumination mode of (1) or not.
前記発光タイミング制御部は、前記光走査部材による前記複数のコヒーレント光の走査タイミングに同期させて、前記複数のコヒーレント光の発光タイミングを個別独立に制御する、請求項1に記載の照明装置。 The optical scanning member periodically scans the plurality of coherent lights from the coherent light source on an incident surface of the optical element,
The illumination device according to claim 1, wherein the light emission timing control unit individually controls light emission timings of the plurality of coherent lights in synchronization with scanning timings of the plurality of coherent lights by the optical scanning member.
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、それぞれ相違する干渉縞パターンが形成された要素ホログラム領域である請求項1乃至4のいずれかに記載の照明装置。 The optical element is a hologram recording medium;
5. The illumination device according to claim 1, wherein each of the plurality of element diffusion areas is an element hologram area in which different interference fringe patterns are formed.
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、前記レンズアレイを有する請求項1乃至4のいずれかに記載の照明装置。 The optical element is a lens array group having a plurality of lens arrays,
5. The illumination device according to claim 1, wherein each of the plurality of element diffusion regions includes the lens array.
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