JP2018156836A - Luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、回折光学素子による回折光を照明光として用いる照明装置に関する。 The present disclosure relates to an illumination device that uses diffracted light from a diffractive optical element as illumination light.
光源とホログラム素子を組み合わせて、路面を所望のパターンで照明する照明装置が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1に開示された照明装置では、単一光源で生成されたレーザ光を単一のホログラム素子で回折している。
An illumination device that illuminates a road surface with a desired pattern by combining a light source and a hologram element has been proposed (see Patent Document 1). In the illumination device disclosed in
ホログラム素子等の回折光学素子には、回折パターンが形成されており、この回折パターンに光を入射させると、回折パターンに応じた照明範囲を照明することができる。しかしながら、予め定めた位置に、予め定めた形状の照明範囲を照明するには、予め決められた方向から回折パターンに光を入射させる必要がある。回折パターンに入射される光の方向が変化すると、照明範囲の位置や形状等が変わってしまう。 A diffraction pattern is formed in a diffractive optical element such as a hologram element. When light is incident on the diffraction pattern, an illumination range corresponding to the diffraction pattern can be illuminated. However, in order to illuminate an illumination range having a predetermined shape at a predetermined position, it is necessary to make light incident on the diffraction pattern from a predetermined direction. If the direction of the light incident on the diffraction pattern changes, the position and shape of the illumination range will change.
複数の照明範囲を照明するには、回折光学素子に複数の回折パターンを形成しておくことが考えられるが、回折光学素子の設計が困難になり、かつ各回折パターンごとに決められた方向から光を入射させる必要があることから、照明装置の光学構成も複雑化するおそれがある。 In order to illuminate a plurality of illumination ranges, it may be possible to form a plurality of diffraction patterns on the diffractive optical element, but it becomes difficult to design the diffractive optical element, and from a direction determined for each diffraction pattern. Since it is necessary to make light incident, the optical configuration of the illumination device may be complicated.
本開示は、簡易な光学構成で、複数の照明範囲を照明可能な照明装置を提供するものである。 The present disclosure provides an illumination device capable of illuminating a plurality of illumination ranges with a simple optical configuration.
上記の課題を解決するために、本開示の一態様では、複数の光源と、
前記複数の光源からの光を整形する整形光学系と、
前記整形光学系で整形された光を回折させる回折光学素子と、を備え、
前記整形光学系は、前記整形光学系にて整形された光を前記複数の光源のそれぞれごとに異なる入射角度で前記回折光学素子に入射させ、
前記回折光学素子は、それぞれ異なる入射角度で入射された光を回折させて、前記複数の光源に対応する複数の照明範囲を照明する、照明装置が提供される。
In order to solve the above problem, in one embodiment of the present disclosure, a plurality of light sources;
A shaping optical system for shaping light from the plurality of light sources;
A diffractive optical element that diffracts the light shaped by the shaping optical system,
The shaping optical system causes the light shaped by the shaping optical system to enter the diffractive optical element at a different incident angle for each of the plurality of light sources,
The diffractive optical element diffracts light incident at different incident angles to illuminate a plurality of illumination ranges corresponding to the plurality of light sources.
前記複数の照明範囲のそれぞれは、照明位置、照明方向、照明面積および照明形状の少なくとも一つが他の照明範囲とは相違していてもよい。 Each of the plurality of illumination ranges may be different from other illumination ranges in at least one of an illumination position, an illumination direction, an illumination area, and an illumination shape.
前記複数の照明範囲は、少なくとも一方向に沿って配置されていてもよい。 The plurality of illumination ranges may be arranged along at least one direction.
前記一方向に沿って配置された前記複数の照明範囲のうち、隣接配置される2つの照明範囲同士は、少なくとも一部が重複していてもよい。 Among the plurality of illumination ranges arranged along the one direction, at least a part of the two illumination ranges arranged adjacent to each other may overlap.
前記複数の照明範囲は、それぞれ異なる方向を向いて配置されており、
前記複数の照明範囲の面積および形状は、略同一であってもよい。
The plurality of illumination ranges are arranged facing different directions, respectively.
The areas and shapes of the plurality of illumination ranges may be substantially the same.
前記複数の照明範囲は、それぞれ離隔した位置に配置されていてもよい。 The plurality of illumination ranges may be arranged at positions separated from each other.
前記複数の光源から放射される光の進行方向はそれぞれ相違しており、
前記整形光学系は、前記整形光学系にて整形された光を前記複数の光源のそれぞれごとに異なる入射角度で前記回折光学素子に入射させてもよい。
The traveling directions of the light emitted from the plurality of light sources are different from each other,
The shaping optical system may cause the light shaped by the shaping optical system to be incident on the diffractive optical element at a different incident angle for each of the plurality of light sources.
前記複数の光源のそれぞれごとに別個に前記整形光学系が設けられ、
前記複数の光源に対応する複数の前記整形光学系は、それぞれ異なる入射角度で前記回折光学素子に光を入射させてもよい。
The shaping optical system is provided separately for each of the plurality of light sources,
The plurality of shaping optical systems corresponding to the plurality of light sources may cause light to enter the diffractive optical element at different incident angles.
前記複数の光源は、それぞれ平行な方向に光を放射し、
前記整形光学系は、前記複数の光源から放射された光がそれぞれ異なる入射角度で前記回折光学素子に入射されるように、前記複数の光源から放射された光をそれぞれ異なる方向に出射させてもよい。
The plurality of light sources each emit light in parallel directions;
The shaping optical system may emit the light emitted from the plurality of light sources in different directions so that the light emitted from the plurality of light sources is incident on the diffractive optical element at different incident angles. Good.
前記複数の光源のそれぞれごとに別個に前記整形光学系が設けられてもよく、
前記複数の光源に対応する複数の前記整形光学系は、それぞれ異なる入射角度で前記回折光学素子に光を入射させてもよい。
The shaping optical system may be provided separately for each of the plurality of light sources,
The plurality of shaping optical systems corresponding to the plurality of light sources may cause light to enter the diffractive optical element at different incident angles.
前記複数の光源の点灯および消灯を個別に制御する光源制御部を備えてもよく、
前記回折光学素子は、前記複数の照明範囲のうち、前記光源制御部により点灯制御された光源からの光で照明される照明範囲を照明し、前記光源制御部により消灯制御された光源からの光で照明される照明範囲の照明を停止してもよい。
A light source control unit that individually controls turning on and off of the plurality of light sources may be provided,
The diffractive optical element illuminates an illumination range illuminated with light from a light source controlled to be turned on by the light source control unit, and emits light from the light source controlled to be turned off by the light source control unit. The illumination of the illumination range illuminated with may be stopped.
前記複数の光源の点灯または消灯を個別に制御する光源制御部を備え、
前記回折光学素子は、光の入射角度に応じてそれぞれ異なる方向を向いた指標を照明する回折パターンを有し、前記光源制御部により点灯制御された光源に対応する前記指標を照明してもよい。
A light source control unit for individually controlling lighting or extinction of the plurality of light sources,
The diffractive optical element may have a diffraction pattern that illuminates indicators that are directed in different directions depending on the incident angle of light, and may illuminate the indicator corresponding to the light source that is controlled to be turned on by the light source control unit. .
発光波長帯域がそれぞれ相違する複数の光源ユニットと、
前記光源ユニットの点灯および消灯制御を行う光源制御部と、を備え、
前記光源ユニットは、前記複数の光源を有し、
前記回折光学素子は、前記複数の光源ユニットのそれぞれが有する前記複数の光源からの光にて、前記複数の照明範囲を前記光源制御部による点灯および消灯制御に応じた照明色で照明してもよい。
A plurality of light source units each having a different emission wavelength band;
A light source control unit that controls turning on and off of the light source unit,
The light source unit has the plurality of light sources,
The diffractive optical element may illuminate the plurality of illumination ranges with illumination colors according to the on / off control by the light source control unit, using light from the plurality of light sources included in each of the plurality of light source units. Good.
本開示は、簡易な光学構成で、複数の照明範囲を照明できる。 The present disclosure can illuminate a plurality of illumination ranges with a simple optical configuration.
以下、図面を参照して本開示の一実施の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 disclosure 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.
さらに、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。 Furthermore, 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. Without being bound by meaning, it should be interpreted including the extent to which similar functions can be expected.
(第1の実施形態)
図1は本開示の第1の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図1の照明装置1は、例えば乗物のヘッドライトの一部として用いられるものである。ただし、図1の照明装置1は、乗物のテールライトや、サーチライトなどの種々の照明灯としても適用可能である。また、乗物とは、自動車等の車両だけでなく、船舶や飛行機などの照明装置1を備えた種々の乗物を含む趣旨である。以下では、一例として、車両のヘッドライトの一部に図1の照明装置1を適用した例を説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a
図1の照明装置1は、複数の光源2と、複数の整形光学系3と、一つの回折光学素子4とを備えている。光源2は、レーザ光等のコヒーレント光を放射する光源2でもよいし、LED(Light Emitting Diode)光等の非コヒーレント光を放射する光源2でもよい。以下では、一例としてレーザ光を放射する光源2を用いる例を説明する。図1では、2個の光源2を設けているが、光源2の数は3個以上でも構わない。
The illuminating
複数の整形光学系3は、複数の光源2と回折光学素子4との間に配置されており、各光源2に対応づけて設けられている。各整形光学系3は、対応する光源2からの光を整形および平行化して回折光学素子4に入射させる。より具体的には、各整形光学系3は、整形および平行化された光を複数の光源2のそれぞれごとに異なる入射角度で回折光学素子4に入射させる。このように、複数の光源2から放射されて、整形光学系3を通過した光は、各光源2ごとに異なる入射角度で、回折光学素子4に入射される。
The plurality of shaping
各整形光学系3は、光源2から放射されたコヒーレント光のビーム口径を広げる第1レンズ3aと、第1レンズ3aを通過したコヒーレント光を平行化する第2レンズ3bとを有する。第2レンズ3bで平行化されたコヒーレント光は、回折光学素子4に入射される。なお、整形光学系3の光学構成は、図1に限定されるものではない。
Each shaping
図1では、複数の光源2のそれぞれに対して別個に整形光学系3を備えており、複数の光源2の数分の整形光学系3が設けられている。なお、後述するように、複数の光源2が一つの整形光学系3を共有する場合もありうる。
In FIG. 1, a shaping
整形光学系3内の第2レンズ3bは、例えばコリメータレンズにより構成されている。なお、整形光学系3の具体的な光学構成については問わない。整形光学系3内の第1レンズ3aは、理想的には第2レンズ3bの前側焦点位置に設けられている。
The
回折光学素子4は、光源2から放射されて整形光学系3で整形および平行化された光を回折させる。より具体的には、回折光学素子4は、各光源2ごとに異なる入射角度で入射された光を回折させて、入射角度に応じて各光源2に対応する照明範囲を照明する。このように、回折光学素子4は、光源2の数分の複数の照明範囲IL1,IL2を照明する。各照明範囲を照明する光は、対応する光源2から放射された光である。各光源2ごとに、回折光学素子4への入射角度が異なるため、光源2の数を増やせば増やすほど、回折光学素子4が照明する照明範囲の数が増えることになる。
The diffractive
回折光学素子4は、例えばホログラム素子5である。後述するように、回折光学素子4としてホログラム素子5を用いることで、ホログラム素子5の回折特性を設計しやすくなり、所望の照明位置に、所望の面積および形状の照明範囲を照明するような回折パターンをホログラム素子5内に比較的容易に形成できる。以下では、回折光学素子4としてホログラム素子5を用いる例を説明する。
The diffractive
本実施形態では、このような回折パターンの設計をコンピュータ上で行えるように、複数のホログラム素子5として、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)を用いることを想定している。CGHは、干渉縞を形成するための光学系や、干渉縞を形成するためのブランクのホログラム記録材料などが不要であり、干渉縞の記録工程をコンピュータ上で行えるため、任意の回折特性を持つ干渉縞を容易に生成できる。
In the present embodiment, it is assumed that a computer generated hologram (CGH) is used as the plurality of
本明細書では、ホログラム素子5が照明する複数の照明範囲IL1,IL2を含む全照明領域を被照明領域LZと呼ぶ。被照明領域LZは、ホログラム素子5による回折光が入射される所定の二次元平面上に設けられる。所定の二次元平面とは、例えば本実施形態による照明装置1を搭載した乗物が走行する路面である。
In this specification, the entire illumination area including the plurality of illumination ranges IL1 and IL2 illuminated by the
被照明領域LZは、ホログラム素子5にて回折された複数の照明範囲IL1,IL2で構成されている。複数の照明範囲IL1,IL2は、その一部ずつが互いに重複していてもよい。この場合、被照明領域LZは、一続きになる。また、複数の照明範囲IL1,IL2は、それぞれ離隔して配置されていてもよい。この場合、被照明領域LZは、複数の照明範囲IL1,IL2の数分だけ設けられる。
The illuminated area LZ includes a plurality of illumination ranges IL1 and IL2 diffracted by the
次に、図1の照明装置1の特徴的な構成をより詳細に説明する。図1の照明装置1では、複数の光源2から放射される光の進行方向をそれぞれ相違させている。例えば、複数の光源2の光軸方向をそれぞれ相違させることで、各光源2からの光の進行方向を相違させることができる。
Next, the characteristic configuration of the
複数の整形光学系3は、対応する光源2の光の進行方向に合わせて配置されている。より具体的には、複数の整形光学系3は、各整形光学系3の光軸方向が対応する光源2の光軸中心方向に略一致するように配置されている。
The plurality of shaping
このように、複数の光源2を光の進行方向がそれぞれ相違するように配置し、かつ複数の整形光学系3を対応する光源2からの光の進行方向に合わせて配置することで、各整形光学系3を通過した光は、ホログラム素子5にそれぞれ異なる入射角度で入射される。
In this way, the plurality of
ホログラム素子5には、複数の入射角度からの光をそれぞれ別個の方向に回折させる回折パターンすなわち干渉縞が形成されている。より具体的には、ホログラム素子5の入射面の法線方向に対する入射角度がより大きい方向からの光は、ホログラム素子5により近い側の照明範囲を照明し、ホログラム素子5の入射面の法線方向に対する入射角度がより小さい方向からの光は、ホログラム素子5からより遠い側の照明範囲を照明する。
The
図2は複数の照明範囲IL1,IL2からなる被照明領域LZを説明する図である。図2では、xy平面上に複数の照明範囲IL1,IL2を設け、z方向に2個の光源2を互いに傾けて配置した例を示している。
FIG. 2 is a diagram for explaining an illuminated area LZ including a plurality of illumination ranges IL1 and IL2. FIG. 2 shows an example in which a plurality of illumination ranges IL1 and IL2 are provided on the xy plane, and two
ホログラム素子5がx方向に角度均一に光を回折させるような回折パターンを有するとすると、2個の光源2のうち、ホログラム素子5の入射面の法線方向に対する入射角度がより大きい光源2からの光は、ホログラム素子5により近い照明範囲IL1を照明し、入射角度がより小さい光源2からの光は、ホログラム素子5からより遠い照明範囲IL2を照明する。照明範囲IL1、IL2は、いずれも台形形状であり、ホログラム素子5からの距離が大きいほど面積が広くなる。
Assuming that the
図2の例では、2個の照明範囲IL1,IL2がy方向に隣接して配置されている例を示しているが、図3Aのように、各照明範囲のy方向の端部付近が重複するように配置されていてもよいし、図3Bのように、各照明範囲がy方向に間隔を隔てて配置されていてもよい。 In the example of FIG. 2, an example is shown in which two illumination ranges IL1 and IL2 are arranged adjacent to each other in the y direction. However, as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, the illumination ranges may be arranged at intervals in the y direction.
図2、図3Aおよび図3Bのように、被照明領域LZが光源2からの距離が離れるほどx方向の幅が広がるような台形状である場合、光源2近くの観察者の目には、遠方まで被照明領域LZのx方向の幅が略一定であるように視認される。したがって、本実施形態による照明装置1を乗物のヘッドライトに組み込んだ場合には、乗物の進行方向前方の所定範囲を近くから遠方にわたって、乗員が低エネルギーで効率良く照明を視認できる。
As shown in FIGS. 2, 3A, and 3B, when the illuminated region LZ has a trapezoidal shape in which the width in the x direction increases as the distance from the
上述したように、本実施形態による光源2の種類は特に問わないが、被照明領域LZのx方向両端部のエッジを鮮明に照明するには、レーザ光のようなコヒーレント光を放射する光源2を用いるのが望ましい。
As described above, the type of the
図1では、複数の光源2に対応づけて複数の整形光学系3を設ける例を示したが、複数の光源2からの光を一つの整形光学系3に入射させてもよい。図4は図1の一変形例による照明装置1の概略構成を示す図である。図4の照明装置1は、2個の光源2を備える例を示しているが、3個以上の光源2を備えていてもよい。図1の照明装置1とは異なり、図4の照明装置1における各光源2の光軸中心方向は、略平行に配置されている。各光源2からの光は、整形光学系3に入射されるが、一方の光源2からの光は、例えば整形光学系3の光軸中心位置付近に入射され、他方の光源2からの光は、例えば整形光学系3の光軸中心からずれた位置付近に入射される。整形光学系3の光軸中心位置付近に入射された光は、整形光学系3の光軸にほぼ沿った方向に進行して、ホログラム素子5に入射される。これに対して、整形光学系3の光軸中心位置からずれた位置に入射された光は、整形光学系3の内部で大きく屈折されて、整形光学系3の光軸からずれた方向に進行してホログラム素子5に入射される。したがって、2個の光源2からの光は、一つの整形光学系3を通過して、それぞれ異なる入射角度でホログラム素子5に入射される。ホログラム素子5は、それぞれ異なる入射角度で入射された光を、それぞれ異なる方向に回折し、図2および図3に示すように、それぞれ異なる照明範囲を照明する。
Although FIG. 1 shows an example in which a plurality of shaping
図4では、光軸中心方向が略平行な複数の光源2からの光を一つの整形光学系3に入射させているが、各光源2ごとに別個に整形光学系3を設けてもよい。図5は、光軸中心方向が略平行な複数の光源2のそれぞれごとに別個に整形光学系3を設けた照明装置1の概略構成を示す図である。図5の上側の光源2に対応した整形光学系3は、第1レンズ3aと、第2レンズ3bと、プリズム等の屈折光学素子3cとを有する。図5の下側の光源2に対応した整形光学系3は、第1レンズ3aと第2レンズ3bは有しているが、屈折光学素子3cを有していない。両方の第2レンズ3bを通過した光は、ともに同方向を進行する平行光であるが、上側の第2レンズ3bから屈折光学素子3cに入射された光は、光の進行方向が変換されて、ホログラム素子5に入射される。これにより、図4と同様に、ホログラム素子5は、各光源2からの光でそれぞれ異なる照明範囲を照明する。
In FIG. 4, light from a plurality of
図1〜図5では、複数の照明範囲IL1,IL2を単色で照明する例を説明したが、発光波長帯域の異なる複数の光源2からの光を同じ照明範囲上で合成することで、種々の色で被照明領域LZを照明できる。
FIGS. 1 to 5 illustrate an example in which a plurality of illumination ranges IL1 and IL2 are illuminated with a single color. However, by combining light from a plurality of
図6はカラー照明が可能な第1の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図6の照明装置1は、赤、緑、青色の帯域の光をそれぞれ放射する3種類の光源ユニット10と、対応する3つのホログラム素子5とを備えている。各色の光源ユニット10は、図1〜図4で説明したように、それぞれ異なる方向に光を放射する複数(例えば2個)の光源2を有する。各光源2ごとに整形光学系3が設けられるため、3×2=6個の光源2を有する場合は、計6個の整形光学系3が設けられることになる。なお、図6では、簡略化のために、x方向に配置された3種類の光源ユニット10のうち、中央の光源ユニット10のみを図示しているが、実際には、x方向の両側に配置された残り2種類の光源ユニット10も、それぞれ2個の光源2と2個の整形光学系3を有する。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the
各種類の光源ユニット10における2個の光源2から放射された光は、対応する整形光学系3を通過して、対応するホログラム素子5にそれぞれ異なる入射角度で入射される。ホログラム素子5は、それぞれ異なる入射角度で入射された光を、それぞれ異なる方向に回折して、複数の照明範囲IL1,IL2を照明する。
Light emitted from the two
発光波長帯域の異なる複数の光源ユニット10から放射されて、対応するホログラム素子5で回折された光のうち、各光源ユニット10の中の一方の光源2からの光は一方の照明範囲を照明し、他方の光源2からの光は他方の照明範囲を照明する。よって、2個の照明範囲IL1,IL2のそれぞれが、3色で照明されることになり、3色が混ざり合ったカラー色で視認される。
Of the light radiated from a plurality of
発光波長帯域の異なる複数種類の光源ユニット10の点灯および消灯制御を、各光源2の種類ごとに行うことで、複数の照明範囲IL1,IL2の照明色を各照明範囲ごとに切り替えることができる。
By performing on / off control of a plurality of types of
図6では、3つのホログラム素子5をx方向に並べて配置する例を示したが、z方向に並べて配置してもよい。
Although FIG. 6 shows an example in which three
ホログラム素子5は、縦横に分割された複数の要素ホログラム素子を有していてもよい。各要素ホログラム素子は、例えば複数の照明範囲IL1,IL2の全域または一部の照明することが可能な回折特性を有する。各要素ホログラム素子の面積および形状の少なくとも一方は、必ずしも同一である必要はない。各ホログラム素子5が複数の要素ホログラム素子を有し、各要素ホログラム素子が複数の照明範囲IL1,IL2の全域を照明するようにすれば、擬似的な光源となるホログラム素子5の放射輝度を弱めても、照明範囲を明るく照明できる。よって、光源2としてコヒーレント光源2を用いた場合は、仮に被照明領域LZ側からホログラム素子5を観察したとしても、強いコヒーレント光が人間の目に入ることなくなり、人間の目を痛めるおそれが軽減されて、安全性が向上する。また、被照明領域LZを構成する複数の照明範囲IL1,IL2の各点には、複数の要素ホログラム素子からの光がそれぞれ異なる入射角度で入射される。これにより、光の干渉パターンが無相関に重ねられて平均化され、結果として、複数の照明範囲IL1,IL2内ではスペックルが目立たなくなる。
The
このように、第1の実施形態では、複数の光源2から放射された光を、1つまたは複数の整形光学系3を通過させて、それぞれ異なる入射角度でホログラム素子5に入射させるため、ホログラム素子5は、入射角度に応じた方向の照明範囲を照明できる。よって、複数の光源2からの光がそれぞれ異なる入射角度でホログラム素子5に入射されることで、ホログラム素子5は、照明位置、照明方向、照明面積および形状の少なくとも一つがそれぞれ異なる複数の照明範囲IL1,IL2を照明できる。具体的な一例として、ホログラム素子5は、複数の照明範囲IL1,IL2を一方向に繋げた被照明領域LZを照明できる。本実施形態は、ホログラム素子5内に形成された回折パターンに、入射角度を変えて光を入射させるだけで、照明位置等がそれぞれ相違する複数の照明範囲IL1,IL2を照明できるため、照明装置1の構成を簡略化できる。
Thus, in the first embodiment, the light emitted from the plurality of
(第2の実施形態)
第2の実施形態は、複数の照明範囲IL1,IL2の向きをそれぞれ相違させるものである。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, the directions of the plurality of illumination ranges IL1 and IL2 are different from each other.
図7は第2の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図7の照明装置1は、複数の光源2と、複数の整形光学系3と、一つの回折光学素子4とを備えている。回折光学素子4は、例えばホログラム素子5で構成されている。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the
各光源2から放射される光の進行方向はそれぞれ相違している。各光源2からの光の光軸中心方向と、各整形光学系3の光軸方向とは略一致している。各整形光学系3は、入射された光を整形および平行化してホログラム素子5に入射させる。
The traveling direction of light emitted from each
ホログラム素子5には、光の入射角度に応じた照明位置に、光の入射角度に応じた向きの照明範囲を照明する回折パターンが形成されている。図7は、ホログラム素子5が、それぞれ異なる2つの照明位置に、それぞれ異なる向きに配置された矩形状の照明範囲を照明する例を示している。照明範囲の形状は任意であり、第1の実施形態と同様に台形状でもよいし、その他の形状でもよい。このように、本実施形態では、ホログラム素子5に入射される光の入射角度ごとに向きが異なる照明範囲を照明するものである。
The
図7の例では、2個の照明範囲IL1,IL2の形状および面積が略同一である例を示しているが、2個の照明範囲IL1,IL2の形状および面積の少なくとも一方がそれぞれ相違していてもよい。 In the example of FIG. 7, an example in which the shapes and areas of the two illumination ranges IL1 and IL2 are substantially the same is shown, but at least one of the shapes and areas of the two illumination ranges IL1 and IL2 is different. May be.
図7は、2個の照明範囲IL1,IL2を単色で照明する例を示したが、図6と同様に、発光波長帯域の異なる複数種類の光源ユニット10を設けて、照明色を種々に変えられるようにしてもよい。
FIG. 7 shows an example in which the two illumination ranges IL1 and IL2 are illuminated with a single color. Similarly to FIG. 6, a plurality of types of
図8はカラー照明が可能な第2の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図8の照明装置1は、図6と同様に、赤、緑、青色の帯域の光をそれぞれ放射する3種類の光源ユニット10と、対応する3つのホログラム素子5とを備えている。各種類の光源ユニット10が2つの光源2を有することも図6と同様である。3つのホログラム素子5で回折された光は、各ホログラム素子5への入射角度に応じて、2個の照明範囲IL1,IL2を照明する。よって、2個の照明範囲IL1,IL2は、それぞれ3色の色で照明され、各色を合成した色で視認されることになる。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the
図8では、3つのホログラム素子5をx方向に並べて配置する例を示したが、z方向に並べて配置してもよい。
Although FIG. 8 shows an example in which the three
本実施形態による照明装置1を、例えば乗物のヘッドライトに組み込んだ場合、複数の照明範囲IL1,IL2にて、任意の形状および面積の照明態様の指標を表示することができる。例えば、図9および図10は、乗物の進行方向に沿って、路面に矢印の指標を表示する例を示している。
When the illuminating
図9の矢印は路面に常時表示されるわけではなく、必要に応じて表示される。また、3つの矢印が同時に表示されるとは限らず、任意の1つまたは2つのみを表示してもよい。 The arrows in FIG. 9 are not always displayed on the road surface, but are displayed as necessary. Also, the three arrows are not always displayed at the same time, and only one or two of them may be displayed.
図10は図9の矢印表示を行う照明装置1の概略構成を示す図である。図10の照明装置1は、3つの光源2と、3つの整形光学系3と、一つの回折光学素子4とを備えている。回折光学素子4は、例えばホログラム素子5である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a schematic configuration of the
3つの光源2は、それぞれ異なる方向に光を放射する。各光源2からの光は、対応する整形光学系3にて整形および平行化されて、それぞれ異なる入射角度でホログラム素子5に入射される。これにより、ホログラム素子5は、入射角度に応じた照射位置に、入射角度に応じた向きの矢印IL1〜IL3を表示する。
The three
図11は図10の照明装置1に光源制御部7を追加した図である。光源制御部7は、3つの光源2の点灯および消灯を個別に制御する。例えば、1つの光源2のみを点灯し、残りの2つの光源2を消灯させた場合は、3つの矢印のうち、対応する1つの矢印のみが表示されることになる。よって、例えば図10の照明装置1を乗物のヘッドライトに組み込んで、かつナビゲーション装置と連動させれば、曲がり角の手前で乗物の推奨経路を矢印で表示することができる。
FIG. 11 is a diagram in which a light
このように、第2の実施形態では、それぞれ異なる方向に光を照射する複数の光源2と複数の整形光学系3を設けて、回折光学素子4に複数の入射角度から光を入射するため、回折光学素子4による回折光にて、複数の照射位置に、それぞれ異なる向きの指標を表示することができる。よって、各光源2の点灯および消灯を個別に制御することで、任意のタイミングで任意の指標を表示できる。
As described above, in the second embodiment, a plurality of
なお、図11の光源制御部7を、図1、図4または図7の照明装置1に設けてもよい。これにより、各照明装置1内のホログラム素子5は、複数の照明範囲のうち、光源制御部7が点灯制御した光源2からの光で照明される照明範囲を照明し、光源制御部7が消灯制御した光源2からの光で照明される照明範囲の照明を停止することができる。
Note that the light
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 照明装置、2 光源、3 整形光学系、3a 第1レンズ、3b 第2レンズ、4 回折光学素子、5 ホログラム素子、7 光源制御部、10 光源ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記複数の光源からの光を整形する整形光学系と、
前記整形光学系で整形された光を回折させる回折光学素子と、を備え、
前記整形光学系は、前記整形光学系にて整形された光を前記複数の光源のそれぞれごとに異なる入射角度で前記回折光学素子に入射させ、
前記回折光学素子は、それぞれ異なる入射角度で入射された光を回折させて、前記複数の光源に対応する複数の照明範囲を照明する、照明装置。 Multiple light sources;
A shaping optical system for shaping light from the plurality of light sources;
A diffractive optical element that diffracts the light shaped by the shaping optical system,
The shaping optical system causes the light shaped by the shaping optical system to enter the diffractive optical element at a different incident angle for each of the plurality of light sources,
The diffractive optical element illuminates a plurality of illumination ranges corresponding to the plurality of light sources by diffracting light incident at different incident angles.
前記複数の照明範囲の面積および形状は、略同一である、請求項1または2に記載の照明装置。 The plurality of illumination ranges are arranged facing different directions, respectively.
The lighting device according to claim 1 or 2, wherein the plurality of illumination ranges have substantially the same area and shape.
前記整形光学系は、前記整形光学系にて整形された光を前記複数の光源のそれぞれごとに異なる入射角度で前記回折光学素子に入射させる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の照明装置。 The traveling directions of the light emitted from the plurality of light sources are different from each other,
7. The shaping optical system according to claim 1, wherein the light shaped by the shaping optical system is incident on the diffractive optical element at a different incident angle for each of the plurality of light sources. Lighting device.
前記複数の光源に対応する複数の前記整形光学系は、それぞれ異なる入射角度で前記回折光学素子に光を入射させる、請求項7に記載の照明装置。 The shaping optical system is provided separately for each of the plurality of light sources,
The illumination device according to claim 7, wherein the plurality of shaping optical systems corresponding to the plurality of light sources cause light to enter the diffractive optical element at different incident angles.
前記整形光学系は、前記複数の光源から放射された光がそれぞれ異なる入射角度で前記回折光学素子に入射されるように、前記複数の光源から放射された光をそれぞれ異なる方向に出射させる、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の照明装置。 The plurality of light sources each emit light in parallel directions;
The shaping optical system emits light emitted from the plurality of light sources in different directions so that light emitted from the plurality of light sources is incident on the diffractive optical element at different incident angles. Item 7. The lighting device according to any one of Items 1 to 6.
前記複数の光源に対応する複数の前記整形光学系は、それぞれ異なる入射角度で前記回折光学素子に光を入射させる、請求項9に記載の照明装置。 The shaping optical system is provided separately for each of the plurality of light sources,
The illumination device according to claim 9, wherein the plurality of shaping optical systems corresponding to the plurality of light sources cause light to enter the diffractive optical element at different incident angles.
前記回折光学素子は、前記複数の照明範囲のうち、前記光源制御部により点灯制御された光源からの光で照明される照明範囲を照明し、前記光源制御部により消灯制御された光源からの光で照明される照明範囲の照明を停止する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の照明装置。 A light source control unit for individually controlling lighting and extinction of the plurality of light sources,
The diffractive optical element illuminates an illumination range illuminated with light from a light source controlled to be turned on by the light source control unit, and emits light from the light source controlled to be turned off by the light source control unit. The illuminating device according to claim 1, wherein the illumination in the illumination range illuminated by is stopped.
前記回折光学素子は、光の入射角度に応じてそれぞれ異なる方向を向いた指標を照明する回折パターンを有し、前記光源制御部により点灯制御された光源に対応する前記指標を照明する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の照明装置。 A light source control unit for individually controlling lighting or extinction of the plurality of light sources,
The diffractive optical element has a diffraction pattern that illuminates indicators that are directed in different directions according to an incident angle of light, and illuminates the indicator corresponding to the light source that is controlled to be turned on by the light source control unit. The illumination device according to any one of 1 to 10.
前記光源ユニットの点灯および消灯制御を行う光源制御部と、を備え、
前記光源ユニットは、前記複数の光源を有し、
前記回折光学素子は、前記複数の光源ユニットのそれぞれが有する前記複数の光源からの光にて、前記複数の照明範囲を前記光源制御部による点灯および消灯制御に応じた照明色で照明する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の照明装置。 A plurality of light source units each having a different emission wavelength band;
A light source control unit that controls turning on and off of the light source unit,
The light source unit has the plurality of light sources,
The diffractive optical element illuminates the plurality of illumination ranges with illumination colors according to lighting and extinguishing control by the light source control unit with light from the plurality of light sources included in each of the plurality of light source units. Item 11. The lighting device according to any one of Items 1 to 10.
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