JP2016163295A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中の車両前方の情報を車両の室外に投影することで、運転者に情報を的確に把握させることが可能な光学装置を提供する。【解決手段】 光学装置１は、光を発光する発光部２と、光を拡散させて、所定の照射領域を照明する拡散部４と、拡散部４の入射面の所定の位置に発光部２からの光を入射させる走査部３と、拡散部４から出射される光の情報を検出する検出部５と、拡散部から出射される光の設計値を記憶する記憶部６と、検出部５が検出した前記拡散部から出射される光の情報と前記記憶部に記憶された前記拡散部から出射される光の設計値との差分に応じて、発光部２又は走査部３を制御する制御部７と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、照明及び表示可能な光学装置に関するものである。

近年、次世代光源として、直進性に優れ、ＬＥＤなどと比較しても光入射効率の良好なレーザー光が期待されている。しかしながら、レーザー光を光源として用いた場合、コヒーレンスの高さに起因するスペックルノイズが発生し、映像や照明の品質を低下させてしまう欠点がある。

スペックルノイズは、コヒーレントなレーザー光を光源とした場合、照明系内の光干渉に起因して発生し、照射対象面に投影される照明系のスペックルと、照射対象面の微少凹凸からの散乱光が干渉することで生ずる照射対象系のスペックルに大別される斑点状のノイズである。特に、レーザー光を機能照明として用いる場合は、照明系のスペックルが問題となる。このスペックルノイズを低減するため、レーザー光が通過する拡散板を振動させる、レーザースペクトルの波長スペクトルを拡大する、レーザー光の照射対象となるスクリーン自体を振動させるなど、各種試みが行われている。このようなスペックルノイズ低減の試みとして、特許文献１には、コヒーレント光が通過する拡散素子を回転運動させることで、スペックルノイズの低減を図る無スペックル・ディスプレイ装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されるスペックルノイズ低減方法では、拡散素子が回転するため、拡散特性はほぼ一意に決定される。スペックル低減性能は拡散板の性能に完全に支配され、光源サイズが非常に小さく直進性のあるレーザー光の特長を生かすことは容易でない。また、この方式では拡散素子到達前に生じていた照明系のスペックルノイズはある程度平均化できるものの、拡散中心から照射対象面への入射光線角度は照射対象面上のいずれの点においても不変であるため、照射対象面各点の光散乱特性も一定となり、結果として照射対象面上で発生するスペックルノイズの除去効果は殆ど得られないという問題があった。

このような、コヒーレント光を光源とした場合に生じるスペックルの抑制を図る走査型表示装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開平６−２０８０８９号公報 特開２０１２−２３７８１０号公報

しかしながら、特許文献２に記載された技術は、光拡散素子の回折効率等が設計値とズレ（差分）が生じている場合、又は、経時劣化による変色の場合等が原因で生じる照明表示領域間の色むら等についての対策は講じられていない。

本発明は、初期使用時の設計値との差分及び経時使用後の性能劣化を低減することが可能な光学装置を提供する。

上記目的を達成する本発明にかかる光学装置は、
光を発光する発光部と、
光を拡散させて、所定の照射領域を照明する拡散部と、
前記拡散部の入射面の所定の位置に前記発光部からの光を入射させる走査部と、
前記拡散部から出射される光の情報を検出する検出部と、
前記拡散部から出射される光の設計値を記憶する記憶部と、
前記検出部が検出した前記拡散部から出射される光の情報と前記記憶部に記憶された前記拡散部から出射される光の設計値との差分に応じて、前記発光部又は前記走査部を制御する制御部と、
を備える
ことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学装置は、
前記検出部は、前記拡散部の前記要素拡散素子の回折効率を検出し、
前記記憶部は、前記拡散部の前記要素拡散素子の回折効率の設計値を記憶し、
前記制御部は、前記検出部が検出した前記要素拡散素子の前記回折効率と前記記憶部に記憶された前記要素拡散素子の前記回折効率の設計値との差分に応じて、前記発光部の光量を制御する
ことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学装置は、
前記発光部は、少なくとも波長の異なる第１発光部及び第２発光部を有し、
前記検出部は、温度又は光の色を検出し、
前記記憶部は、前記温度又は光の色の設計値を記憶し、
前記制御部は、前記検出部が検出した温度又は光の色と前記記憶部に記憶された前記温度又は光の色の設計値との差分に応じて、前記第１発光部の光量と前記第２発光部の光量の割合を制御する
ことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学装置は、
前記検出部は、前記拡散部に対する前記走査部から入射する光の入射位置を検出し、
前記記憶部は、前記拡散部に対する前記走査部から入射する光の入射位置の設計値を記憶し、
前記制御部は、前記検出部が検出した前記入射位置と前記記憶部に記憶された前記入射位置との差分に応じて、前記発光部の発光タイミングを制御する
ことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学装置は、
光を照射する発光部と、
光を拡散させて、所定の照射領域を照明する拡散部と、
前記拡散部の入射面の所定の位置に前記発光部からの光を入射させる走査部と、
前記拡散部から照射された画像の照度を検出する検出部と、
前記検出部が検出した画像の照度に応じて、前記発光部又は前記走査部を制御する制御部と、
を備える
ことを特徴とする。

また、本発明にかかる光学装置は、
前記制御部が制御する光の性質を操作する操作部を備える
ことを特徴とする。

本発明にかかる光学装置によれば、初期使用時の設計値との差分及び経時使用後の性能劣化を低減することが可能となる。

本実施形態の光学装置を示す。 本実施形態の光学装置のシステム構成図である。 本実施形態の光学装置１の制御フローチャートを示す。 本実施形態の光学装置１の回折効率補正制御のフローチャートを示す。 本実施形態の光学装置１の波長補正制御のフローチャートを示す。 本実施形態の光学装置１の組付差分補正制御のフローチャートを示す。 要素ホログラム内の走査距離を変更する制御を示す。 要素ホログラム内のパルスの粗密を変更する制御を示す。 他の実施形態の光学装置を示す。 本実施形態の光学装置に用いられる第１実施形態の照射部の第１状態での側面図である。 本実施形態の光学装置に用いられる第１実施形態の照射部の第２状態での側面図である。 第１実施形態の照射部の他の例を示す。 第２実施形態の照射部の単位ユニットの一例を示す。 第２実施形態の照射部の単位ユニットによる照明を説明する図である。 第２実施形態の照射部による照明を示す。

以下、図面を参照にして本発明にかかる光学装置について説明する。

図１は、本実施形態の光学装置を示す。図２は、本実施形態の光学装置のシステム構成図である。

本実施形態の光学装置１は、発光部２と、走査部３と、拡散部４と、検出部５と、記憶部６と、制御部７と、を備える。図１及び図２において、破線の矢印は、各構成間の信号のやり取りを示す。

発光部２は、指向性を有し所定の波長のコヒーレントなレーザー光を照射する。発光部２は、複数の素子を束ねたレーザーアレイでもよい。また、発光部２は、複数の波長のレーザー光を備えていてもよい。また走査部３に入射される入射光を最適化するために、ロッドインテグレータやフライアイインテグレータなどの光均一化素子や、レンズや絞りなどの光整形素子を備えていてもよい。電源ＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで発光タイミングを切り替える機能や、シャッター等を用いて発光タイミングを切り替える機能があってもよい。

また、発光部２は、複数の波長のレーザー光を照射できるものでもよい。例えば、本実施形態の発光部２は、Ｒ（赤色）に対応したレーザー光を照射する第１発光部２１、Ｇ（緑色）に対応したレーザー光を照射する第２発光部２２、Ｂ（青色）に対応したレーザー光を照射する第３発光部２３を有し、それぞれから照射することで照明光又は表示光をカラーにすることができる。なお、それ以外のピーク波長を示す光源を利用してもよい。例えば、２種類以上の限定されない光源でカラー表記を行ってもよい。さらに、光量の調整は、発光の長さ又は点発光の間隔を変更することによって行ってもよい。

走査部３は、拡散部４の入射面の所定の位置に発光部２からの光を入射する機能を有する。例えばミラーやプリズム等の光学部材を機械的に回転・振動させ、発光部からの入射光を反射や屈折を用いて、拡散部４の所定の位置に照射する。例えばＭＥＭＳ(Ｍｉｃｒ
ｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ)スキャナー、ポリゴンスキ
ャナなどの光スキャナーと呼ばれる部材であるが、これに限定されない。走査部３は、拡散部４を移動可能に支持する部材であってもよい。なお、レーザーアレイ等の発光部２の発光を制御することによって走査部３を構成してもよい。

拡散部４は拡散素子を有し、拡散素子は複数の要素拡散素子からなる集合体である。拡散素子は、例えばホログラムである。ホログラムの隣り合う各要素ホログラムはそれぞれが基本的には別個の照射領域または別個のコヒーレント光の対応波長域を有するが、一部の領域が重なっていてもよい。要素ホログラム出射面の各点からはそれぞれ異なる波面が形成され、対応する被照明領域Ｉｍで独立に重ね合わされる。よって、走査光やレーザーアレイ光源を用い複数の位置から要素ホログラムの入射面に入射することで、その被照射領域Ｉｍにおいて均一な照度分布を得ることが出来る。要素ホログラムの照射領域の形状は、本件では照明であるが、これに限定されず、図形等の表示でもよい。

上記の要素ホログラムは、例えばフォトポリマーや銀塩材料などのホログラム感光材料に、散乱板からの散乱光を物体光として用いて作製する。参照光にはコヒーレント光であるレーザー光を用いる。そして、作製に用いた参照光の焦点位置からホログラムに向かってレーザー光を照射すると、物体光として用いた元となる散乱板の配置位置に散乱板の再生像が再生される。この再生像が要素ホログラムの照射領域となる。矢印の形状の散乱板を用いれば、矢印形状の照射領域の再生が可能となる。レリーフ型（エンボス型）のホログラムを用いても良い。また実際の物体光や参照光を用いずに、計算機を用いて設計することも可能である。このようにして得られたホログラムは計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）と呼ばれる。またホログラム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良い。また、反射型ホログラムでも透過型ホログラムでもよい。

拡散素子としてホログラムを設ける利点は、レーザー光の光エネルギー密度をホログラム上の光走査により低下させることが出来、さらに指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ等の点光源と比較して同一照度分布を実現するための光源輝度を下げることができることである。よってより安全に、至近照明から遠方照明まで可能とする。

拡散素子は複数の要素拡散領域に細かく分割することが可能な各種拡散部材、例えばマイクロレンズアレイなどであってもよい。なお、後述の実施形態の説明においてはホログラムを用いた場合について説明する。

検出部５は、拡散部４から出射される光の情報を検出し、検出信号を制御部７に入力する。ここで、「拡散部４から出射される光の情報」とは、設計値との差分を生じさせる情報をいい、例えば、光量等を変化させるようなホログラムの回折効率、温度、照度等をいう。検出部５は、カメラ、赤外線センサ、又はミリ波レーダー等の各種センサ等であって、検出信号を制御部７に入力する。

記憶部６は、各要素ホログラムの回折効率の設計値や補正係数等を記憶している。なお、記憶部６は、制御部７に含まれていてもよい。

制御部７は、実際に拡散部４から出射され検出部５で検出されたレーザー光の測定値と記憶部６に記憶されたレーザー光の設計値との差分、例えば、拡散部４から出射されるレーザー光の光量の測定値と設計値との差分を求め、その差分にしたがって、発光部２又は
走査部３を制御する。

図３は、本実施形態の光学装置１の制御フローチャートを示す。

まず、ステップ１で、回折効率補正制御を実行する（ＳＴ１）。回折効率補正制御は、予め記憶した要素ホログラム毎の回折効率にあわせて発光部２の光量を制御する。拡散部４は、回折効率が設計値と異なることがある。例えば、本実施形態では、拡散部４として複数の要素ホログラムを集合させたホログラムを用いているが、各要素ホログラムの回折効率が設計値と異なる場合には、発光部２の光量で補正すればよい。

図４は、本実施形態の光学装置１の回折効率補正制御のフローチャートを示す。

回折効率補正制御では、まず、ステップ１１で、要素ホログラム毎の回折効率を予め測定する（ＳＴ１１）。続いて、ステップ１２で、測定した回折効率を設計値に補正するための光量を演算する（ＳＴ１２）。次に、ステップ１３で、ステップ１２において演算した演算値を記憶部６に記憶する（ＳＴ１３）。次に、ステップ１４で、記憶部６に記憶した演算値に基づいて発光部の光量を制御する（ＳＴ１４）。

例えば、拡散部４のうち回折効率が設計値よりも高い要素ホログラム上を走査部３によりレーザー光が走査している時には、発光部２の光量が少なくなるように制御する。反対に、拡散部４のうち回折効率が設計値よりも低い要素ホログラム上を走査部３によりレーザー光が走査している時には、発光部２の光量が多くなるように制御する。

このように、拡散部４の要素単位毎の回折効率にあわせて発光部２の光量を制御することで、要素ホログラム毎の回折効率の設計値に対する差分を小さくすることによりバラツキを補正し、拡散部４から出射される光を全体としてバラツキが小さくなるように的確に調整することが可能となる。

次に、回折効率補正制御から図３に示したメインルーチンに戻り、ステップ２で、波長補正制御を実行する（ＳＴ２）。すなわち、各色の光量の比を調整し、被照明領域Imまたはホログラムの出射光の色度分布を制御する。例えば、本実施形態のＲ（赤色）に対応した第１発光部２１、Ｇ（緑色）に対応した第２発光部２２、及び、Ｂ（青色）に対応した第３発光部２３から発光されるレーザーは、それぞれ温度によって波長が微妙に変化してしまうことがある。また、温度に応じて生じるそれぞれの波長の変化は、それぞれの波長領域毎に異なるものである。そこで、検出部５としての温度センサで測定した温度に応じて第１発光部２１、第２発光部２２、及び第３発光部２３の光量をそれぞれ別々に制御し、割合を変えることによって発光部２の全体としての波長を制御する。

図５は、本実施形態の光学装置１の波長補正制御のフローチャートを示す。

波長補正制御では、まず、ステップ２１で、レーザー光源（発光部）温度を測定する（ＳＴ２１）。続いて、ステップ２２で、測定した温度に対応して第１発光部２１、第２発光部２２、及び第３発光部２３が発光するそれぞれの光の波長の変化分を求め、第１発光部２１、第２発光部２２、及び第３発光部２３の光量の割合を演算する（ＳＴ２２）。次に、ステップ２３で、ステップ２２において演算した演算値を記憶部６に記憶する（ＳＴ２３）。次に、ステップ２４で、記憶部６に記憶した演算値に基づいて発光部の光量を制御する（ＳＴ２４）。

このように、第１発光部２１、第２発光部２２、及び第３発光部２３の光量をそれぞれ別々に制御し、割合を変えることで、色再現性を向上させることが可能となる。特に、的
確に白色を再現することが可能となる。また、人間が感じる明るさを一定に保つことが可能となる。

なお、波長補正制御としては、温度を測定することにより波長補正することに限定されず、光の色、例えば、色温度を測定することにより波長補正することもできる。図示は省略するが、色温度を測定することによる波長補正制御では、まず、色温度を測定する。ここで、測定する色温度としては、例えば、被照射領域Ｉｍや拡散部４の色温度を測定するが、被照射領域Ｉｍの色温度を測定することが好ましい。続いて、測定した色温度に対応して第１発光部２１、第２発光部２２、及び第３発光部２３が発光するそれぞれの光の波長の変化分を求め、第１発光部２１、第２発光部２２、及び第３発光部２３の光量の割合を演算する。次に、演算した演算値を記憶部６に記憶する。次に、記憶部６に記憶した演算値に基づいて発光部２の光量を制御する。なお、色温度とは、ある光源が発している光の色を定量的な数値で表現する尺度（単位）である。また、色温度の他に、光の色を測定する尺度としては、色度等があり、色度等を用いて波長補正制御をすることができる。なお、色は、一般に色相、彩度、および明度の三要素によって規定され、色度とは、明度を除いた光の色の種別を数量的に規定したものをいう。

次に、波長補正制御から図３に示したメインルーチンに戻り、ステップ３で、組付差分補正制御を実行する（ＳＴ３）。すなわち、初期組付又は経時劣化によって装置自体が有する設置差分等に対して発光部２の発光タイミング等を制御する。例えば、図１に示した拡散部４の両隣に隣接して検出部としての光センサ等を設置し、光センサが光を検出した場合に入射位置の設計値との差分を求めて発光部２の発光タイミング等を制御する。すなわち、図１に二点鎖線で示した走査方向で拡散部４より前に走査される側に設置される第１光センサ５ａが光を検出した場合には発光部２の発光タイミングを遅くずらし、走査方向で拡散部４より後に走査される側に設置される第２光センサ５ｂが光を検出した場合には発光部２の発光タイミングを早くずらせばよい。

図６は、本実施形態の光学装置１の組付差分補正制御のフローチャートを示す。

組付差分補正制御では、まず、ステップ３１で、拡散部４に対する入射レーザー光の入射位置の設計値との差分を測定する（ＳＴ３１）。続いて、ステップ３２で、測定した差分に対応して発光部２の発光タイミングを演算する（ＳＴ３２）。次に、ステップ３３で、ステップ３２において演算した演算値を記憶部６に記憶する（ＳＴ３３）。次に、ステップ３４で、記憶部６に記憶した演算値に基づいて発光部２の発光タイミングを制御する（ＳＴ３４）。

このように、第１発光部２１、第２発光部２２、及び第３発光部２３の発光タイミングを制御することで、組付差分を補正することが可能となる。なお、本実施形態では、発光部２の発光タイミングを制御したが、走査部３の位相等で制御してもよい。また、走査方向以外の設計値との差分に対しては、走査部３を走査方向以外にも調整可能としたり、他の部材を介在させることによって光路を変更することで対応すればよい。なお、設計値との差分が所定の値以上となった場合には、警報発動又は緊急停止させればよい。

次に、組付差分補正制御から図３に示したメインルーチンに戻り、ステップ４で、画像補正制御を実行する（ＳＴ４）。ステップ１〜ステップ３は、主に初期設定時に用いるものであって設計値に近づけるように補正する制御を行ったが、ステップ４は、実際の使用時の画像に対してフィードバック制御することができ、良好な画像を照射することが可能となる。

図７は、要素ホログラム内の走査距離を変更する制御を示す。図８は、要素ホログラム
内のパルスの粗密を変更する制御を示す。

すなわち、出力画像の照度を検出部５としてのカメラ等によって測定し、発光部２を制御する。例えば、発光部２のレーザー光の出力を変更し光量を制御すればよい。

また、図７に示すように、要素ホログラム内の走査距離を制御してもよい。例えば、図７（ａ）に示す要素ホログラムに対する走査距離は、図７（ｂ）に示す要素ホログラムに対する走査距離よりも長い。すなわち、図７（ａ）に示す要素ホログラムに対する光量は、図７（ｂ）に示す要素ホログラムに対する光量よりも多くなる。

さらに、図８に示すように、発光部２がパルス発光する場合、要素ホログラム内のパルスの粗密を制御してもよい。例えば、図８（ａ）に示す要素ホログラムに対するドット数は、図８（ｂ）に示す要素ホログラムに対するドット数よりも多い。すなわち、図８（ａ）に示す要素ホログラムに対する光量は、図８（ｂ）に示す要素ホログラムに対する光量よりも多くなる。

このように、装置組み付け後も発光部２の光量を制御することが可能なので、経時劣化に対応することが可能となる。

なお、図３に示した光学装置１の制御フローチャートでは、ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４を含んでいるが、これら全てを含んでいる必要はなく、ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４のうち少なくとも１つを含んでいればよく、必要に応じて組み合わせることができる。

図９は、他の実施形態の光学装置を示す。

図９に示す光学装置１は、操作部８を備え、操作者が輝度、色、及びスペックル等の光の性質を操作できる構成となっている。例えば、輝度操作部８ａを操作することによって回折効率制御プログラム等が実行され、操作者の好みに輝度を制御することが可能となる。また、色操作部８ｂでは色、スペックル操作部８ｃではスペックルを制御することが可能となる。

また、拡散部４の一部にサンプリング用の要素ホログラムが予め設けられており、これを検出部５で検出し記憶部６のデータに基づき輝度や色を制御することによって、長期間使用による経過時間変化、例えば、輝度や色の劣化を補正することが可能となる。

このように、装置組み付け後に操作者が光の性質を操作することによって好みの画像に制御することが可能となる。

次に、具体的な光学装置１の照射部１０の構造を説明する。

図１０は、本実施形態の光学装置１に用いられる第１実施形態の照射部１０の第１状態での側面図である。図１１は、本実施形態の光学装置１に用いられる第１実施形態の照射部１０の第２状態での側面図である。

第１実施形態の照射部１０では、発光部２からの照射光は、走査部３の１種であるミラー３ａで反射させて、拡散素子４０の透過型ホログラム４０に入射させる。また、このミラー３ａは、不図示のモーターなどによって、回動軸Ｏを中心として回動されることで、Ｘ−Ｘ’方向に動き得るように構成されている。第１実施形態の照射部１０では、図５に示した制御部７からの制御指令に基づいて、当該モーターを駆動しミラー３ａの反射光を
、ホログラム４０の第１ホログラム領域４１、第２ホログラム領域４２のいずれかに当てることができようになっている。ここで、「回動」とは、ある軸を中心として、規制された角度範囲で物体が回ることをいう。

このような第１実施形態の照射部１０において、例えば、図１０に示す第１状態では、発光部２から照射された光は、ミラー３ａで反射し、第１ホログラム領域４１を透過して照明光１１を照射する。そして、図１１に示すミラー３ａを回動させた第２状態では、発光部２から照射された光は、ミラー３ａで反射し、第２ホログラム領域４２を透過して矢印１３を表示する。なお、各ホログラム領域４１，４２が拡散素子領域を構成する。また、各ホログラム領域４１，４２は、要素拡散素子の集合からなる。

以上のような構成により、１つの光学装置１で、複数のホログラム再生像を投影することが可能となる。本実施形態における光学装置１では、照明光１１及び矢印１５のホログラム再生像を、投影するようにしていたが、例えば、「ＳＴＯＰ」、「ＢＲＡＫＥ」等の文字のホログラム再生像を表示させるようにすることも可能である。

図１２は、第１実施形態の照射部の他の例を示す。

図１２に示すように、走査部３の１種であるミラー３ａは、第１軸３ｘ及び第１軸３ｘに直交する第２軸３ｙに対して回転可能に構成してもよい。この場合も１つの光学装置１で、複数のホログラム再生像を投影することが可能となる。

図１３は、第２実施形態の照射部の単位ユニットの一例を示す。図１４は、第２実施形態の照射部の単位ユニットによる照明を説明する図である。

なお、第２実施形態の照射部１０は、複数の単位ユニット１’から構成されており、単位ユニット１’が最も基本的な最小構成となっている。単位ユニット１’としては、レーザー光を射出する発光部２と、発光部２から射出されたレーザー光が入射され、光を出射することで照明を行う拡散部４と、から構成されている。第２実施形態では、拡散部４として透過型のホログラム４０を用いている。なお、第２実施形態の拡散部４の構成は、第１実施形態と同様でよい。

なお、ホログラムは透過型ホログラムであってもよいし、反射型ホログラムであってもよい。また、ホログラムとしては、エンボスホログラム、体積型ホログラム、電子ホログラムなどを挙げることができる。さらに、計算機を用いた演算により所定の記録面上に干渉縞を記録させて作製する計算機合成ホログラムなども挙げることができる。また、計算機合成ホログラムのうち、フーリエ変換光学系を用いた計算機合成ホログラムであるフーリエ変換ホログラムを用いるようにしてもよい。

第２実施形態においては、単位ユニット１’は、発光部２として単位レーザーアレイ２０が用いられている。この単位レーザーアレイ２０には、第１レーザー光源２１、第２レーザー光源２２及び第３レーザー光源２３の３つのレーザー光源を有している。

第１レーザー光源２１、第２レーザー光源２２及び第３レーザー光源２３は相互に異なる波長の光を出射するものであって、第１レーザー光源２１からは第１の波長の光、第２レーザー光源２２からは第２の波長の光、第３レーザー光源２３からは第３の波長の光が出射される。本実施の形態においては、例えば、第１レーザー光源２１から出射される第１の波長の光を青色の光、第２レーザー光源２２から出射される第２の波長の光を緑色の光、第３レーザー光源２３から出射される第３の波長の光を赤色の光とすることができる。

なお、第２実施形態においては、単位レーザーアレイ２０として、第１レーザー光源２１、第２レーザー光源２２及び第３レーザー光源２３の３種類の異なるレーザー光源を用いる例に基づいて説明を行うが、光学装置１の構成によって、用いるレーザー光源の種類数は任意とすることができる。

第１レーザー光源２１から射出されたレーザー光は、単位ホログラム４０の第１拡散素子領域としての第１記憶領域４１に入射し、第２レーザー光源２２から射出されたレーザー光は、単位ホログラム４０の第２拡散素子領域としての第２記憶領域４２に入射し、第３レーザー光源２３から射出されたレーザー光は、単位ホログラム４０の第３拡散素子領域としての第３記憶領域４３に入射するようになっている。なお、各記憶領域４１，４２，４３は、要素拡散素子の集合からなる。

図１４（ａ）に示すように、第１レーザー光源２１からのレーザー光が参照光として、単位ホログラム４０の第１記憶領域４１に入射すると、第１記憶領域４１に記録されたホログラム再生像が、単位ホログラム４０から出射され第１単位照射領域を照明する。

また、図１４（ｂ）に示すように、第２レーザー光源２２からのレーザー光が参照光として、単位ホログラム４０の第２記憶領域４２に入射すると、第２記憶領域４２に記録されたホログラム再生像が、単位ホログラム４０から出射され第２単位照射領域を照明する。

また、図１４（ｃ）に示すように、第３レーザー光源２３からのレーザー光が参照光として、単位ホログラム４０の第３記憶領域４３に入射すると、第３記憶領域４３に記録されたホログラム再生像が、単位ホログラム４０から出射され第３単位照射領域を照明する。

第１レーザー光源２１、第２レーザー光源２２及び第３レーザー光源２３の発光は、図５に示した制御部７によって制御することができるようになっている。すなわち、発光部２が走査部３の構成を含んでいる。このように単位ユニット１’においては、各レーザー光源の制御に基づいて各照射領域を、各レーザー光源の３原色により任意に照明することができるようになるので、照射領域を任意の色で照明することができることとなる。

第２実施形態の光学装置１は、上記のような単位レーザーアレイ２０と単位ホログラム４０の組み合わせからなる単位ユニット１’が複数設けられており、光学装置１全体としての発光部２及び拡散部４が構成される。すなわち、発光部２は、複数の単位レーザーアレイ２０から構成されており、拡散部４は、複数の単位レーザーアレイ２０の各レーザー光源に対応する拡散素子領域を有している。

図１５は、第２実施形態の照射部による照明を示す。

図１４に示したそれぞれの単位レーザーアレイ２０が各照射領域を照明し、図１５に示すように、光学装置１全体として、全照射領域を形成するようになっている。

ここで、単位レーザーアレイ２０と単位ホログラム４０とで形成される単位照射領域は、一般的な表示装置における画素のような役割を担うこととなり、本発明に係る光学装置１においては、単位照射領域毎で異なる照明を行うように発光部２における単位レーザーアレイ２０を制御することにより、種々の照明パターンを形成することができる。

なお、図１５に示す例では、発光部２における単位レーザーアレイ２０が平面状、すな
わち、２次元に配列されている例を説明しているが、単位レーザーアレイ２０は１次元に配列させるようにしてもよい。

以上、本実施形態の光学装置１によれば、光を発光する発光部２と、光を拡散させて、所定の照射領域を照明する拡散部４と、拡散部４の入射面の所定の位置に発光部２からの光を入射させる走査部３と、拡散部４から出射される光の情報を検出する検出部５と、拡散部４から出射される光の設計値を記憶する記憶部６と、検出部５が検出した拡散部４から出射される光の情報と記憶部６に記憶された拡散部４から出射される光の設計値との差分に応じて、発光部２又は走査部３を制御する制御部７と、を備えるので、初期使用時の設計値との差分及び経時使用後の性能劣化を低減することが可能となる。

また、本実施形態の光学装置１によれば、検出部５は、拡散部４の要素ホログラムの回折効率を検出し、記憶部６は、拡散部４の要素拡散素子の回折効率の設計値を記憶し、制御部７は、検出部５が検出した要素拡散素子の回折効率と記憶部６に記憶された要素拡散素子の回折効率の設計値との差分に応じて、発光部２の光量を制御するので、拡散部４の要素単位の回折効率にあわせて発光部２の光量を制御することで、要素ホログラムの回折効率のバラツキを補正し、拡散部４から出射される光を全体としてバラツキがないように的確に調整することが可能となる。

また、本実施形態の光学装置１によれば、発光部２は、少なくとも波長の異なる第１発光部２１及び第２発光部２２を有し、検出部５は、温度又は光の色を検出し、記憶部６は、温度又は光の色の設計値を記憶し、制御部７は、検出部５が検出した温度又は光の色記憶部６に記憶された温度又は光の色の設計値との差分に応じて、第１発光部２１の光量と第２発光部２２の光量の割合を制御するので、第１発光部２１及び第２発光部２２の光量をそれぞれ別々に制御し、割合を変えることで、色再現性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の光学装置１によれば、検出部５は、拡散部４に対する走査部３から入射する光の入射位置を検出し、記憶部６は、拡散部４に対する走査部３から入射する光の入射位置の設計値を記憶し、制御部７は、検出部５が検出した入射位置と記憶部６に記憶された入射位置との差分に応じて、発光部２の発光タイミングを制御するので、組付差分を補正することが可能となる。

また、本実施形態の光学装置１によれば、光を照射する発光部２と、光を拡散させて、所定の照射領域を照明する拡散部４と、拡散部４の入射面の所定の位置に発光部２からの光を入射させる走査部３と、拡散部４から照射された画像の照度を検出する検出部と、検出部５が検出した画像の照度に応じて、発光部２又は走査部３を制御する制御部と、を備えるので、実際の使用時の画像の照度に対してフィードバック制御することができ、良好な画像を照射することが可能となる。

また、本実施形態の光学装置１によれば、 制御部が制御する光の性質を操作する操作部を備えるので、装置組み付け後に操作者が光の性質を操作することによって好みの画像に制御することが可能となる。

以上、光学装置１をいくつかの実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の組み合わせ又は変形が可能である。また、本発明の光学装置１は、例えば、屋内照明、ヘッドライト等移動体の照明装置、街灯照明等の照明装置、プロジェクタ等の映像装置等に適用することが可能であるが、これらの用途に限定されない。

１…光学装置
２…発光部
３…走査部
４…拡散部
５…検出部
６…記憶部
７…制御部
８…操作部

Claims (6)

1. 光を発光する発光部と、
   光を拡散させて、所定の照射領域を照明する拡散部と、
   前記拡散部の入射面の所定の位置に前記発光部からの光を入射させる走査部と、
   前記拡散部から出射される光の情報を検出する検出部と、
   前記拡散部から出射される光の設計値を記憶する記憶部と、
   前記検出部が検出した前記拡散部から出射される光の情報と前記記憶部に記憶された前記拡散部から出射される光の設計値との差分に応じて、前記発光部又は前記走査部を制御する制御部と、
   を備える
   ことを特徴とする光学装置。
2. 前記検出部は、前記拡散部の前記要素拡散素子の回折効率を検出し、
   前記記憶部は、前記拡散部の前記要素拡散素子の回折効率の設計値を記憶し、
   前記制御部は、前記検出部が検出した前記要素拡散素子の前記回折効率と前記記憶部に記憶された前記要素拡散素子の前記回折効率の設計値との差分に応じて、前記発光部の光量を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記発光部は、少なくとも波長の異なる第１発光部及び第２発光部を有し、
   前記検出部は、温度又は光の色を検出し、
   前記記憶部は、前記温度又は光の色の設計値を記憶し、
   前記制御部は、前記検出部が検出した温度又は光の色と前記記憶部に記憶された前記温度又は光の色の設計値との差分に応じて、前記第１発光部の光量と前記第２発光部の光量の割合を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 前記検出部は、前記拡散部に対する前記走査部から入射する光の入射位置を検出し、
   前記記憶部は、前記拡散部に対する前記走査部から入射する光の入射位置の設計値を記憶し、
   前記制御部は、前記検出部が検出した前記入射位置と前記記憶部に記憶された前記入射位置との差分に応じて、前記発光部の発光タイミングを制御する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光学装置。
5. 光を照射する発光部と、
   光を拡散させて、所定の照射領域を照明する拡散部と、
   前記拡散部の入射面の所定の位置に前記発光部からの光を入射させる走査部と、
   前記拡散部から照射された画像の照度を検出する検出部と、
   前記検出部が検出した画像の照度に応じて、前記発光部又は前記走査部を制御する制御部と、
   を備える
   ことを特徴とする光学装置。
6. 前記制御部が制御する光の性質を操作する操作部を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の光学装置。

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