JP2018186002A

JP2018186002A - 照明装置

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Publication number: JP2018186002A
Application number: JP2017087548A
Authority: JP
Inventors: 夏織中津川; Kaori Nakatsugawa; 尾俊平西; Shumpei NISHIO; 田一敏石; Kazutoshi Ishida; 翔吾久保田; Shogo Kubota; 重牧夫倉; Makio Kurashige
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2017-04-26
Filing date: 2017-04-26
Publication date: 2018-11-22
Anticipated expiration: 2037-04-26
Also published as: JP6922380B2

Abstract

【課題】様々な形態での照明及び光表示を可能にする照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、被照明領域Ｚを照明する照明装置１０であって、光源１５と、光源１５から出射した光を回折する回折光学素子２０と、光源１５と回折光学素子２０との間に設けられ、光源１５から出射した光を整形する整形光学素子３１，３２と、を備え、整形光学素子３１，３２は、光源１５から出射した光を平行光に整形するコリメート位置と、光源１５から出射した光を非平行光に整形する非コリメート位置と、の間で移動可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、被照明領域を照明する照明装置に関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、光源および回折光学素子を含んだ照明装置が知られている。特許文献１に開示された照明装置では、回折光学素子が光源からの光を回折することで、所望パターンの被照明領域を照明することができる。

特開２０１５−１３２７０７号公報

照明装置は、様々な情報を様々な形態で提供するための更なる工夫が求められている。例えば車両用の照明装置の分野では、各車両の搭乗者、歩行者、或いは他の車両の搭乗者に対して交通等に関連する情報を効果的に提供し、各人の注意喚起を促すことが可能な照明形態の更なる提案が望まれている。また照明装置は、優れた照明性能や情報提供性能を示すだけではなく、使用機器や使用環境に応じた良好なデザイン性を持った光表示を行うことも求められている。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、様々な形態での照明及び光表示を可能にする照明装置を提供することを目的とする。

本発明の照明装置は、
被照明領域を照明する照明装置であって、
光源と、
前記光源から出射した光を回折する回折光学素子と、
前記光源と前記回折光学素子との間に設けられ、前記光源から出射した光を整形する整形光学素子と、を備え、
前記整形光学素子は、前記光源から出射した光を平行光に整形するコリメート位置と、前記光源から出射した光を非平行光に整形する非コリメート位置と、の間で移動可能である。

本発明の照明装置は、
被照明領域を照明する照明装置であって、
光源と、
前記光源から出射した光を回折する回折光学素子と、
前記光源と前記回折光学素子との間に設けられ、前記光源から出射した光を平行光に整形する整形光学素子と、
光拡散素子と、を備え、
前記光拡散素子は、前記整形光学素子と前記回折光学素子との間の光路に挿入され前記整形光学素子からの光を拡散して前記回折光学素子へ向ける挿入位置と、前記挿入位置から退避した退避位置と、の間で移動可能である。

本発明の照明装置において、前記整形光学素子はシリンドリカルレンズであってもよい。

本発明によれば、様々な形態での照明及び光表示を可能にする照明装置を提供することができる。

図１は、第１の実施形態を説明するための図であって、照明装置を示す斜視図である。図２Ａは、図１の照明装置を示す側面図である。図２Ｂは、図１の照明装置を示す上面図である。図３は、図２Ａに対応する図であって、図１の照明装置の動作について説明するための図である。図４Ａは、図１の照明装置の作用を説明するための図であって、照明装置と被照明領域とを示す斜視図である。図４Ｂは、図１の照明装置の作用を説明するための図であって、照明装置と被照明領域とを示す斜視図である。図４Ｃは、図１の照明装置の作用を説明するための図であって、照明装置と被照明領域とを示す斜視図である。図５は、第２の実施形態を説明するための図であって、照明装置を示す側面図である。図６は、図５の照明装置の動作について説明するための図である。図７Ａは、照明装置の一適用例を説明するための図である。図７Ｂは、照明装置の一適用例を説明するための図である。図８Ａは、照明装置の他の適用例を説明するための図である。図８Ｂは、照明装置の他の適用例を説明するための図である。図９Ａは、照明装置のさらに他の適用例を説明するための図である。図９Ｂは、照明装置のさらに他の適用例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の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、適宜縮尺及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。

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。

以下の各実施形態では、照明装置１０が車両５に設けられ、車両５外の被照明領域Ｚを照明する装置として使用される例について説明するが、照明装置１０の適用対象や使用態様はここで説明する例に限定されない。例えば、車両以外の乗り物（例えば船舶や航空機など）やその他の機器に搭載される照明装置として、以下の各実施形態に係る照明装置１０を採用することが可能である。照明装置１０が車両５に設けられる場合、照明装置１０は、ヘッドライトやテールライト等の車両用ライトとして用いることもできるし、車両用ライトとは別の照明装置として用いることもできる。

［第１の実施形態］
図１〜図４Ｃは、本発明の第１の実施形態について説明するための図であって、このうち図１は、本実施の形態の照明装置１０の全体構成を概略的に示す斜視図であり、図２Ａは、図１の照明装置１０を示す側面図であり、図２Ｂは、図１の照明装置１０を示す上面図である。とりわけ、図１〜図２Ｂは、後述する各整形光学素子３１，３２がコリメート位置にある状態において、照明装置１０を示している。

図１〜図２Ｂに示す照明装置１０は、光を出射する光源１５と、光源１５から出射した光を回折する回折光学素子２０と、を有している。照明装置１０は、光源１５から出射した光の光路に沿って、光源１５と回折光学素子２０との間に、整形光学系３０を有している。図示された例において、光源１５から出射した光は、整形光学系３０及び回折光学素子２０を経て、被照明領域Ｚに向かう。以下、照明装置１０の各構成要素について、順に説明していく。

光源１５は、被照明領域Ｚを照明する照明光の元となる光を出射する装置である。光源１５としては、種々の型式の光源を用いることができる。一例として、コヒーレント光を出射する光源、例えばレーザ光源を、光源１５として用いることができる。レーザ光源から出射するレーザ光は、直進性に優れ、被照明領域Ｚを高精度に照明するための光として好適である。

図示された光源１５は、単一のレーザ光源を含んでいる。したがって、図示された例では、光源１５から発振されるレーザ光の波長域に対応した色で、被照明領域Ｚが照明される。被照明領域Ｚを所望の色に照明することができるよう、光源１５が複数のレーザ光源を含み、各レーザ光源から出射した光が重ね合わされた後、整形光学系３０及び回折光学素子２０に向かうようにしてもよいし、各レーザ光源から出射した光が当該レーザ光源に対応して設けられた整形光学系３０及び回折光学素子２０を経て、その後に被照明領域Ｚ上で重ね合わされてもよい。このような例において、光源１５に含まれる複数のレーザ光源は、異なる波長域の光を出射するだけでなく、同一の波長域の光を出射するようにしてもよい。光源１５が同一の波長域の光を出射するレーザ光源を含むことで、被照明領域Ｚを明るく照明することが可能となる。

光源１５は、図示しない制御装置によって、その発光のオン及びオフ（すなわち点灯及び消灯）が制御可能に構成されてもよい。照明装置１０に複数の光源１５が設けられる場合には、光源１５毎に発光のオン及びオフが制御され、光源１５間で発光の有無が相互に関連づけられてもよい。また光源１５の発光を制御する代わりに、又は光源１５の発光の制御に加え、シャッタを光源１５と整形光学系３０との間に設置し、当該シャッタの開閉を制御装置により制御してもよい。

次に、回折光学素子２０について説明する。回折光学素子２０は、光源１５から出射した光に対して回折作用を及ぼす素子である。図示された回折光学素子２０は、光源１５からの光を回折して、被照明領域Ｚに向ける。したがって、被照明領域Ｚは、回折光学素子２０での回折光によって、照明されることになる。

一例として、回折光学素子２０は、干渉縞パターンを記録されたホログラム記録媒体として構成される。干渉縞パターンを種々に調整することで、回折光学素子２０で回折される光の進行方向、言い換えると、回折光学素子２０で拡散される光の進行方向を、制御することができる。

回折光学素子２０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、回折光学素子２０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、これらの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、回折光学素子２０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からの散乱光が用いられる。

回折光学素子２０を作製する際に用いた参照光の光路を逆向きに進むよう回折光学素子２０に向けてレーザ光を照射することで、回折光学素子２０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。回折光学素子２０を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板が均一な面散乱をしていれば、回折光学素子２０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を被照明領域Ｚとすることができる。

また、回折光学素子２０に形成される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回折光学素子２０は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）とも呼ばれる。例えば、照明装置１０が地面上や水面上の一定の大きさを有した被照明領域Ｚを照明することに用いられる場合、物体光を生成することが困難であり、計算機合成ホログラムを回折光学素子２０として用いることが好適である。

また、回折光学素子２０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、回折光学素子２０の下流側にレンズなどの光学部材を設けて、被照明領域Ｚの形状を調整してもよい。

回折光学素子２０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でもよい。また、回折光学素子２０は、透過型の回折光学素子であってもよいし、反射型の回折光学素子であってもよい。本実施形態では、回折光学素子２０が透過型の回折光学素子である例を示している。

次に、整形光学系３０について説明する。整形光学系３０は、光源１５から出射したレーザ光を整形する。言い換えると、整形光学系３０は、レーザ光の光軸に直交する断面での形状や、レーザ光の光束の立体的な形状を整形する。ここで、「光軸」とは、対象となる光または光束が通過する領域の中心をたどる光路に沿った方向のことである。図１〜図２Ｂに示された例において、整形光学系３０は、レーザ光源から出射したレーザ光を拡幅した平行光束に整形する。図示された例では、整形光学系３０は、光源１５から出射したレーザ光の光路に沿った順に、レンズ３５、第１整形光学素子３１及び第２整形光学素子３２を有している。レンズ３５は、光源１５から出射したレーザ光を発散光束に整形するレンズである。

整形光学素子３１，３２は、レンズ３５で生成された発散光束を平行光束へとコリメートする光学素子である。整形光学素子３１，３２は、いずれもシリンドリカルレンズ、とりわけシリンドリカル凸レンズ、からなる。図示された例では、第１整形光学素子３１は、光源１５から出射しレンズ３５で発散光束に整形された光の光軸に直交する第１方向（図示された例では水平方向）ｄ１における、当該光の形状を整形する。また、第２整形光学素子３２は、第１整形光学素子３１で整形された光の光軸及び第１方向ｄ１に直交する第２方向ｄ２における、当該光の形状を整形する。

図１〜図２Ｂに示された例では、第１整形光学素子３１及び第２整形光学素子３２は、いずれも光源１５から出射した光を平行光に整形するコリメート位置に配置されている。この場合、第１整形光学素子３１は、光源１５から出射しレンズ３５で発散光束に整形された光の第１方向ｄ１における形状を平行光に整形し、第２整形光学素子３２は、第１整形光学素子３１で整形された光の第２方向ｄ２における形状を平行光に整形する。これにより、光源１５から出射しレンズ３５で発散光束に整形された光は、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２の両方において平行光化されて、回折光学素子２０へ向かう。したがって、各整形光学素子３１，３２がコリメート位置にあるとは、整形光学素子３１，３２が、光源１５から出射した光の第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２のうちの少なくとも一方における形状を平行光に整形し得る位置にあることを指す。具体的には、レンズ３５によって作られる光の発散点が各整形光学素子３１，３２の焦点に位置するときに、各整形光学素子３１，３２はコリメート位置にある。

本実施形態の照明装置１０では、第１整形光学素子３１及び第２整形光学素子３２の少なくとも一方は、光源１５から出射した光を平行光に整形するコリメート位置と、光源１５から出射した光を非平行光に整形する非コリメート位置と、の間で移動可能に構成される。好ましくは、第１整形光学素子３１及び第２整形光学素子３２の両方が、それぞれコリメート位置と非コリメート位置との間で移動可能に構成される。さらに好ましくは、第１整形光学素子３１及び第２整形光学素子３２が、コリメート位置と非コリメート位置との間でそれぞれ独立して移動可能に構成される。各整形光学素子３１，３２が非コリメート位置にあるとは、整形光学素子３１，３２が、光源１５から出射した光を非平行光に整形する位置にあることを指す。言い換えると、各整形光学素子３１，３２が非コリメート位置にあるとは、整形光学素子３１，３２が、光源１５から出射した光の第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２のうちのいずれの方向の形状も平行光にならない位置にあることを指す。具体的には、レンズ３５によって作られる光の発散点が各整形光学素子３１，３２の焦点に位置しないときに、各整形光学素子３１，３２は非コリメート位置にある。

整形光学素子３１，３２のコリメート位置と非コリメート位置との間の移動は、図示しない制御装置により制御され得る。整形光学素子３１，３２は、コリメート位置と所定の非コリメート位置とのいずれかに択一的に位置するように、すなわちコリメート位置と所定の非コリメート位置とのいずれかでのみ停止するように、制御されてもよい。また、整形光学素子３１，３２は、コリメート位置、所定の非コリメート位置、又は、コリメート位置と所定の非コリメート位置との間の任意の位置で停止するように制御されてもよい。

次に、以上に説明した構成からなる本実施形態の照明装置１０の動作及び作用について説明する。図３は、図２Ａに対応する図であって、照明装置１０の動作について説明するための図であり、図４Ａ〜図４Ｃは、の照明装置１０の作用を説明するための図であって、照明装置１０と被照明領域Ｚとを示す斜視図である。

光源１５から出射した光（レーザ光）は、整形光学系３０に入射する。具体的には、光源１５から出射した光は、整形光学系３０のレンズ３５に入射する。レンズ３５は、光源１５から出射した光を発散させて発散光束に整形する。レンズ３５から出射した光は、第１整形光学素子３１に入射する。第１整形光学素子３１がコリメート位置に配置されている場合、図１及び図２Ｂに示されているように、第１整形光学素子３１は、レンズ３５で発散光束に整形された光の第１方向ｄ１における形状を平行光に整形する。第１整形光学素子３１から出射した光は、第２整形光学素子３２に入射する。第２整形光学素子３２がコリメート位置に配置されている場合、図１及び図２Ａに示されているように、第２整形光学素子３２は、第１整形光学素子３１で整形された光の第２方向ｄ２における形状を平行光に整形する。第２整形光学素子３２から出射した光、すなわち整形光学系３０から出射した光は、第１方向ｄ１及び第２方向ｄ２の両方において平行光化されて、回折光学素子２０に入射する。

回折光学素子２０は、整形光学系３０（第２整形光学素子３２）からの光を回折して、被照明領域Ｚに向ける。言い換えると、回折光学素子２０で回折された回折光は、被照明領域Ｚに入射し、当該被照明領域Ｚを照明する。整形光学素子３１，３２がいずれもコリメート位置に配置されている場合、整形光学系３０からの光は、平行光として回折光学素子２０に入射する。すなわち、整形光学系３０から出射した光は、回折光学素子２０の板面に対して同一の角度を有して、回折光学素子２０に入射する。このとき、回折光学素子２０で回折された回折光は、回折光学素子２０に記録された干渉縞パターンに応じた所定の角度範囲を有した照明光として回折光学素子２０から出射し、被照明領域Ｚに入射する。図４Ａには、整形光学素子３１，３２がいずれもコリメート位置に配置されている場合に、所定の角度範囲を有して出射した照明光が、第１方向ｄ１と平行をなすｘ方向に沿った幅Ｗ_ｘ１及びｘ方向と直交するｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ１を有する被照明領域Ｚ１に入射する例が示されている。なお、ｘ方向及びｙ方向と直交する方向をｚ方向とする。すなわち、図示された被照明領域Ｚ１は、ｘ方向に沿った幅Ｗ_ｘ１及びｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ１を有する領域である。なお、照明装置１０が路面等の水平面を照明する場合、すなわち被照明領域Ｚ（Ｚ１）が水平面に配置される場合、ｘ方向及びｙ方向は、いずれも水平方向と平行をなす。すなわち、照明装置１０が路面等の水平面を照明する場合は、ｙ方向は、ｘ方向と直交し且つ水平方向と平行をなす方向と一致する。

図３には、整形光学素子が非コリメート位置に移動された例として、第２整形光学素子３２が光源１５側（第１整形光学素子３１側）に所定の距離だけ移動され、これにより第２整形光学素子３２が非コリメート位置に配置された例が示されている。図３において、コリメート位置に配置されている場合の第２整形光学素子３２が破線で示され、この場合の第２整形光学素子３２から回折光学素子２０へ向かう光の一部の光路が、矢印付きの破線で示されている。

図３に示された例では、第２整形光学素子３２が光源１５側に所定の距離だけ移動されることにより、第２整形光学素子３２の光源１５側の焦点が、レンズ３５によって作られる光の発散点からずれて、とりわけレンズ３５によって作られる光の発散点よりも光源１５側にずれて、位置するようになる。したがって、第１整形光学素子３１から出射した光は、第２整形光学素子３２において第２方向ｄ２における形状が、第２整形光学素子３２から離れるにしたがって拡散する形状に整形されて、第２整形光学素子３２から回折光学素子２０に向けて出射する。この場合、整形光学系３０（第２整形光学素子３２）から出射した光は、回折光学素子２０の板面に対して、第２方向ｄ２においてある角度範囲を有した非平行の光として回折光学素子２０に入射する。ここで、回折光学素子２０においては、回折光学素子２０へ入射した光は、当該回折光学素子２０で回折され、当該光の回折光学素子２０への入射角度に応じた角度で当該回折光学素子２０から出射する。したがって、第２方向ｄ２においてある角度範囲を有した非平行の光として回折光学素子２０に入射した光は、当該角度範囲に応じて第２方向ｄ２において拡開された角度範囲を有して当該回折光学素子２０から出射する。すなわち、第２整形光学素子３２がコリメート位置に配置されている場合の、回折光学素子２０から出射する回折光の第２方向ｄ２における角度範囲と比較して、第２整形光学素子３２が非コリメート位置に配置されている場合の、回折光学素子２０から出射する回折光の第２方向ｄ２における角度範囲は、広くなる。これにより、図４Ｂに示されているように、第２整形光学素子３２が非コリメート位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ２のｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ２は、第２整形光学素子３２がコリメート位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ１のｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ１よりも大きくなる。

このようにして、光源１５から出射して回折光学素子２０へ向かう光を第２方向ｄ２において整形する第２整形光学素子３２を、コリメート位置から非コリメート位置へ移動させることにより、回折光学素子２０から出射して被照明領域Ｚを照明する照明光の第２方向ｄ２における出射角度範囲を大きくし、これにともなって被照明領域Ｚ２の幅Ｗ_ｙ２を大きくすることができる。

なお、上記では、第２整形光学素子３２が光源１５側に所定の距離だけ移動され、これにより第２整形光学素子３２が非コリメート位置に配置された例について説明したが、これに限られず、第２整形光学素子３２が光源１５と反対側（回折光学素子２０側）に所定の距離だけ移動され、これにより第２整形光学素子３２が非コリメート位置に配置されるようにしてもよい。この場合、第２整形光学素子３２の光源１５側の焦点が、レンズ３５によって作られる光の発散点よりも光源１５と反対側にずれて位置するようになる。したがって、第１整形光学素子３１から出射した光は、第２整形光学素子３２において第２方向ｄ２における形状が、第２整形光学素子３２から離れるにしたがって縮小する形状に整形されて、第２整形光学素子３２から回折光学素子２０に向けて出射する。この場合、整形光学系３０（第２整形光学素子３２）から出射した光は、回折光学素子２０の板面に対して、第２方向ｄ２においてある角度範囲を有した非平行の光として回折光学素子２０に入射する。したがって、図４Ｂに示したように、第２整形光学素子３２が光源１５と反対側の非コリメート位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ２のｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ２は、第２整形光学素子３２がコリメート位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ１のｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ１よりも大きくなる。

以上に説明した照明装置１０では、第２整形光学素子３２がコリメート位置にある状態で光源１５を消灯し、第２整形光学素子３２をコリメート位置から非コリメート位置へ移動させ、その後光源１５を点灯すると、被照明領域Ｚのｙ方向に沿った幅が相対的に小さい幅Ｗ_ｙ１から相対的に大きい幅Ｗ_ｙ２へ切り替わるように視認される表示が可能になる。逆に、第２整形光学素子３２が非コリメート位置にある状態で光源１５を消灯し、第２整形光学素子３２を非コリメート位置からコリメート位置へ移動させ、その後光源１５を点灯すると、被照明領域Ｚのｙ方向に沿った幅が相対的に大きい幅Ｗ_ｙ２から相対的に小さい幅Ｗ_ｙ１へ切り替わるように視認される表示が可能になる。また、光源１５を点灯したまま第２整形光学素子３２をコリメート位置から非コリメート位置へ比較的早い速度で移動させても、同様の表示が可能になる。

また、光源１５を点灯したまま第２整形光学素子３２をコリメート位置から非コリメート位置へ比較的遅い速度で移動させると、被照明領域Ｚのｙ方向に沿った幅が相対的に小さい幅Ｗ_ｙ１から相対的に大きい幅Ｗ_ｙ２へ連続的に拡大するように視認される表示が可能になる。逆に、光源１５を点灯したまま第２整形光学素子３２を非コリメート位置からコリメート位置へ移動させると、被照明領域Ｚのｙ方向に沿った幅が相対的に大きい幅Ｗ_ｙ２から相対的に小さい幅Ｗ_ｙ１へ連続的に縮小するように視認される表示が可能になる。

同様に、光源１５から出射して回折光学素子２０へ向かう光を第１方向ｄ１において整形する第１整形光学素子３１を、コリメート位置から、当該コリメート位置に対して光源１５側又は光源１５と反対側に所定の距離だけ離れた非コリメート位置へ移動させると、図４Ｃに示されているように、第１整形光学素子３１が非コリメート位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ３のｘ方向に沿った幅Ｗ_ｘ２は、第１整形光学素子３１がコリメート位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ１のｘ方向に沿った幅Ｗ_ｘ１よりも大きくなる。

この場合、第１整形光学素子３１がコリメート位置にある状態で光源１５を消灯し、第１整形光学素子３１をコリメート位置から非コリメート位置へ移動させ、その後光源１５を点灯すると、被照明領域Ｚのｘ方向に沿った幅が相対的に小さい幅Ｗ_ｘ１から相対的に大きい幅Ｗ_ｘ２へ切り替わるように視認される表示が可能になる。逆に、第１整形光学素子３１が非コリメート位置にある状態で光源１５を消灯し、第１整形光学素子３１を非コリメート位置からコリメート位置へ移動させ、その後光源１５を点灯すると、被照明領域Ｚのｘ方向に沿った幅が相対的に大きい幅Ｗ_ｘ２から相対的に小さい幅Ｗ_ｘ１へ切り替わるように視認される表示が可能になる。また、光源１５を点灯したまま第１整形光学素子３１をコリメート位置から非コリメート位置へ比較的早い速度で移動させても、同様の表示が可能になる。

また、光源１５を点灯したまま第１整形光学素子３１をコリメート位置から非コリメート位置へ比較的遅い速度で移動させると、被照明領域Ｚのｘ方向に沿った幅が相対的に小さい幅Ｗ_ｘ１から相対的に大きい幅Ｗ_ｘ２へ連続的に拡大するように視認される表示が可能になる。逆に、光源１５を点灯したまま第１整形光学素子３１を非コリメート位置からコリメート位置へ移動させると、被照明領域Ｚのｘ方向に沿った幅が相対的に大きい幅Ｗ_ｘ２から相対的に小さい幅Ｗ_ｘ１へ連続的に縮小するように視認される表示が可能になる。

したがって、照明装置１０の第２整形光学素子３２を、コリメート位置と非コリメート位置との間で移動可能とすることにより、照明装置１０により照明される被照明領域Ｚの、新たな表示形態を提供することができる。

なお、図４Ａ〜図４Ｃに示された例では、被照明領域Ｚを矩形の領域として示しているが、これに限られず、被照明領域Ｚは任意の形状を有することができる。例えば、被照明領域Ｚは、各種の図形、絵、写真、模様、文字、記号等、又はこれらの任意の組み合わせ、が観察者から視認され得るように形成されることができる。照明装置１０が車両５に設けられる場合、被照明領域Ｚを視認する観察者は、当該車両５内の乗員であってもよいし、他の車両の乗員や歩行者等の、当該車両５外の者であってもよい。

本実施形態の照明装置１０は、被照明領域Ｚを照明する照明装置１０であって、光源１５と、光源１５から出射した光を回折する回折光学素子２０と、光源１５と回折光学素子２０との間に設けられ、光源１５から出射した光を整形する整形光学素子３１，３２と、を備え、整形光学素子３１，３２は、光源１５から出射した光を平行光に整形するコリメート位置と、光源１５から出射した光を非平行光に整形する非コリメート位置と、の間で移動可能である。

このような照明装置１０によれば、照明装置１０の第２整形光学素子３２を、コリメート位置と非コリメート位置との間で移動可能とすることにより、照明装置１０により照明される被照明領域Ｚの、新たな表示形態を提供することができる。

本実施形態の照明装置１０において、整形光学素子３１，３２はシリンドリカルレンズである。

このような照明装置１０によれば、整形光学素子３１，３２を簡易な構成とすることができ、照明装置１０の全体の構成の簡素化及び軽量化を図ることができる。また、これにより照明装置１０のコストダウンを図ることができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した第１実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の第１実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。図５は、第２の実施形態を説明するための図であって、照明装置１０を示す側面図であり、図６は、図５の照明装置１０の動作について説明するための図である。

図５及び図６に示された例において、整形光学系３０は、光源１５から出射したレーザ光の光路に沿った順に、レンズ３５及び整形光学素子３７を有している。整形光学素子３７は、レンズ３５で生成された発散光束を平行光束へとコリメートする光学素子である。このような整形光学素子３７は、例えば凸レンズで構成され得る。また、整形光学素子３７は、シリンドリカルレンズ、とりわけ上述の第１の実施形態における整形光学素子３１，３２のような２つのシリンドリカルレンズの組み合わせ、で構成されてもよい。

図５及び図６に示された照明装置１０は、光拡散素子４０を更に備えている。光拡散素子４０は、当該光拡散素子４０の板面に対する一方側から他方側へ透過する光を、異方性拡散することができる光学素子である。このような光拡散素子４０としては、例えば、一対の主面を有する板状部材の少なくとも一方の主面に、その板面と平行な一方向に沿って配列され、板面と平行且つ当該一方向と直交する方向に延びる、多数の線状の凸部又は凹部が設けられたものを用いることができる。

本実施形態では、光拡散素子４０が、整形光学素子３７と回折光学素子２０との間の光路に挿入され、整形光学素子３７からの光を拡散して回折光学素子２０へ向ける挿入位置と、当該挿入位置から退避した退避位置と、の間で移動可能とされている。これにより、光拡散素子４０は、挿入位置において、整形光学素子３７から当該光拡散素子４０に入射した光を、整形光学素子３７から出射した光の光軸と直交するいずれかの方向において拡散して、回折光学素子２０へ向けて出射することができる。光拡散素子４０の、挿入位置と退避位置との間の移動は、図示しない制御装置により制御され得る。

次に、以上に説明した構成からなる本実施形態の照明装置１０の動作及び作用について説明する。

図５は、光拡散素子４０が退避位置に配置されている状態において照明装置１０を示している。図示された例では、光源１５から出射しレンズ３５で発散光束に整形された光は、整形光学素子３７で平行光に整形されて、整形光学素子３７から光拡散素子４０へ向けて出射する。整形光学系３０（整形光学素子３７）からの光は、平行光として回折光学素子２０に入射する。したがって、第１実施形態において整形光学素子３１，３２がコリメート位置に配置されている場合と同様に、回折光学素子２０に入射した光は、当該回折光学素子２０で回折され、第１方向ｄ１と平行をなすｘ方向に沿った幅Ｗ_ｘ１及びｘ方向と直交するｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ１を有する被照明領域Ｚ１に入射する（図４Ａ参照）。

図６は、光拡散素子４０が退避位置から挿入位置に移動された状態において照明装置１０を示している。図６において、退避位置に配置されている場合の光拡散素子４０が破線で示されている。図示された例において、光拡散素子４０が、整形光学素子３７から出射した平行光を第２方向ｄ２において拡散可能な向きで、挿入位置に配置された場合、整形光学素子３７から出射し光拡散素子４０で拡散された光は、回折光学素子２０の板面に対して、第２方向ｄ２においてある角度範囲を有した非平行の光として回折光学素子２０に入射する。したがって、光拡散素子４０が挿入位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ２のｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ２は、光拡散素子４０が退避位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ１のｙ方向に沿った幅Ｗ_ｙ１よりも大きくなる（図４Ｂ参照）。

また、光拡散素子４０が、整形光学素子３７から出射した平行光を第１方向ｄ１において拡散可能な向きで、挿入位置に配置された場合、整形光学素子３７から出射し光拡散素子４０で拡散された光は、回折光学素子２０の板面に対して、第１方向ｄ１においてある角度範囲を有した非平行の光として回折光学素子２０に入射する。したがって、光拡散素子４０が挿入位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ３のｘ方向に沿った幅Ｗ_ｘ２は、光拡散素子４０が退避位置に配置されている場合の、被照明領域Ｚ１のｘ方向に沿った幅Ｗ_ｘ１よりも大きくなる（図４Ｃ参照）。

したがって、本実施形態においても、照明装置１０が、挿入位置と退避位置との間で移動可能である光拡散素子４０を有していることにより、上述した第１の実施形態と同様に、照明装置１０により照明される被照明領域Ｚの、新たな表示形態を提供することができる。

本実施形態の照明装置１０は、被照明領域Ｚを照明する照明装置１０であって、光源１５と、光源１５から出射した光を回折する回折光学素子２０と、光源１５と回折光学素子２０との間に設けられ、光源１５から出射した光を平行光に整形する整形光学素子３７と、光拡散素子４０と、を備え、光拡散素子４０は、整形光学素子３７と回折光学素子２０との間の光路に挿入され、整形光学素子３７からの光を拡散して回折光学素子２０へ向ける挿入位置と、挿入位置から退避した退避位置と、の間で移動可能である。

このような照明装置１０によれば、挿入位置と退避位置との間で移動可能である光拡散素子４０を有していることにより、照明装置１０により照明される被照明領域Ｚの、新たな表示形態を提供することができる。

図７Ａ〜図９Ｂを参照して、本発明の照明装置１０の適用例について説明する。

図７Ａ及び図７Ｂは、照明装置１０の一適用例を説明するための図である。図示された例では、照明装置１０は車両５のヘッドライトを構成している。そのため、車両５の前面の左右両側部にそれぞれ照明装置１０が配置されている。整形光学素子３１，３２がコリメート位置に配置されている場合、又は、光拡散素子４０が退避位置に配置されている場合、被照明領域Ｚは、図４Ａを参照して説明した被照明領域Ｚ１で形成される。図７Ａに、この場合の被照明領域Ｚ１が示されている。被照明領域Ｚ１は、各照明装置１０から、それぞれ車両５の前方の路面に向かって延びるように形成される。図４Ａのｙ方向は車両５の前後方向に一致し、ｘ方向は車両５の左右方向に一致し、ｚ方向は鉛直方向に一致する。

図７Ａに示された例において、第２整形光学素子３２が非コリメート位置に移動された場合、又は、光拡散素子４０が整形光学素子３７から出射した平行光を第２方向ｄ２において拡散可能な向きで挿入位置に配置された場合、被照明領域Ｚは、図４Ｂを参照して説明した被照明領域Ｚ２で形成される。図７Ｂに示すように、被照明領域Ｚ２は、各照明装置１０から、それぞれ車両５の前方の路面に向かって、図７Ａに示した例における被照明領域Ｚ１よりも長く延びるようになる。これにより、図７Ａに示した被照明領域Ｚ１と比較して、車両５の前方の路面を遠くまで照明することが可能になる。

図８Ａ及び図８Ｂは、照明装置１０の他の適用例を説明するための図である。図示された例では、照明装置１０は車両５の後部に設けられ、被照明領域Ｚは、車両５の後方の路面上に形成される。整形光学素子３１，３２がコリメート位置に配置されている場合、又は、光拡散素子４０が退避位置に配置されている場合、被照明領域Ｚは、図４Ａを参照して説明した被照明領域Ｚ１で形成される。図８Ａに、この場合の被照明領域Ｚ１が示されている。図４Ａのｙ方向は車両５の前後方向に一致し、ｘ方向は車両５の左右方向に一致し、ｚ方向は鉛直方向に一致する。

図８Ａに示された例において、第１整形光学素子３１が非コリメート位置に移動された場合、又は、光拡散素子４０が整形光学素子３７から出射した平行光を第１方向ｄ１において拡散可能な向きで挿入位置に配置された場合、被照明領域Ｚは、図４Ｃを参照して説明した被照明領域Ｚ３で形成される。図８Ｂに示すように、被照明領域Ｚ３は、車両５の後方において、路面上に車両５の左右方向（幅方向）に延びる帯状の図形が視認され得るように、被照明領域Ｚ３を形成することができる。

一例として、信号待ち等による車両５の停止時において、車両５の後方の路面上にこのような被照明領域Ｚを形成することにより、車両５の後方に位置する車両に対して、適切な車間距離を保持可能な停止位置の目安を示すことができる。また、この被照明領域Ｚに、「ＳＴＯＰ」等のメッセージを含ませることも効果的である。このような表示は、後方車両の運転者の目を引き付ける。したがって、追突事故の発生を抑制することができ、これにより交通の安全に寄与し得る。

図９Ａ及び図９Ｂは、照明装置１０のさらに他の適用例を説明するための図である。図示された例では、照明装置１０は車両５の前部に設けられ、被照明領域Ｚは、車両５の前方の路面上に形成される。整形光学素子３１，３２がコリメート位置に配置されている場合、又は、光拡散素子４０が退避位置に配置されている場合、被照明領域Ｚは、図４Ａを参照して説明した被照明領域Ｚ１で形成される。図９Ａに、この場合の被照明領域Ｚ１が示されている。図４Ａのｙ方向は車両５の前後方向に一致し、ｘ方向は車両５の左右方向に一致し、ｚ方向は鉛直方向に一致する。

図９Ａに示された例において、第１整形光学素子３１が非コリメート位置に移動された場合、又は、光拡散素子４０が整形光学素子３７から出射した平行光を第１方向ｄ１において拡散可能な向きで挿入位置に配置された場合、被照明領域Ｚは、図４Ｃを参照して説明した被照明領域Ｚ３で形成される。図９Ｂに示すように、被照明領域Ｚ３は、車両５の前方において、路面上に車両５の左右方向（幅方向）に延びる帯状の図形が視認され得るように、被照明領域Ｚ３を形成することができる。

一例として、車両５の走行中、例えば停止のための減速中、において、車両５の前方の路面上にこのような被照明領域Ｚを形成することにより、車両５の速度に応じた制動距離の目安を示すことができる。この場合、車両５の前方を走行する車両よりも手前の路面上に被照明領域Ｚが形成されているときに、車両５と前方を走行する車両との間に適切な車間距離が保持されているものと判断することができる。これにより、車両５の運転者は、被照明領域Ｚの形成位置に応じて車速を制御することが可能になる。したがって、この場合にも追突事故の発生を抑制することができ、これにより交通の安全に寄与し得る。

また、他の例として、車両５が走行している道路を横切ろうとする歩行者等の手前で停車し、運転者の操作により車両５の前方の路面上にこのような被照明領域Ｚを形成することで、当該歩行者等に対して道路を横切ってもよい旨の意思を示す表示を行うことができる。また、この被照明領域Ｚに、「お先にどうぞ」等のメッセージを含ませることも効果的である。これにより、当該歩行者等に対して道路を横切ってもよい旨の意思を、車両５の運転者が身振り手振りで示す必要がなくなり、車両５の運転者から歩行者等への迅速な意思疎通が可能になる。したがって、歩行者等の横断のための所要時間を減少させ、これにより歩行者等の横断に起因して渋滞が生じることを抑制することができる。

上述の各適用例において、例えば光源１５を点灯したまま第１整形光学素子３１をコリメート位置から非コリメート位置へ比較的遅い速度で移動させることにより、被照明領域Ｚのｘ方向又はｙ方向に沿った幅が相対的に小さい幅Ｗ_ｘ１又はＷ_ｙ１から相対的に大きい幅Ｗ_ｘ２又はＷ_ｙ２へ連続的に拡大するような表示ができる。また、光源１５を点灯したまま第１整形光学素子３１を非コリメート位置からコリメート位置へ比較的遅い速度で移動させることにより、被照明領域Ｚのｘ方向又はｙ方向に沿った幅が相対的に大きい幅Ｗ_ｘ２又はＷ_ｙ２から相対的に小さい幅Ｗ_ｘ１又はＷ_ｙ１へ連続的に拡大するような表示ができる。このような被照明領域Ｚの表示は従来存在しておらず、斬新なものである。とりわけ図８Ａ〜９Ｂを参照して説明した適用例では、車両５の後方又は前方の路面上に、何もないところに、左右に広がるようにして被照明領域Ｚが突然現れるような表示を行うこともでき、意匠性の高い表示が可能になる。

５車両
１０照明装置
１５光源
２０回折光学素子
３０整形光学系
３１第１整形光学素子
３２第２整形光学素子
３５レンズ
３７整形光学素子
４０光拡散素子
Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３被照明領域

Claims

被照明領域を照明する照明装置であって、
光源と、
前記光源から出射した光を回折する回折光学素子と、
前記光源と前記回折光学素子との間に設けられ、前記光源から出射した光を整形する整形光学素子と、を備え、
前記整形光学素子は、前記光源から出射した光を平行光に整形するコリメート位置と、前記光源から出射した光を非平行光に整形する非コリメート位置と、の間で移動可能である、照明装置。
被照明領域を照明する照明装置であって、
光源と、
前記光源から出射した光を回折する回折光学素子と、
前記光源と前記回折光学素子との間に設けられ、前記光源から出射した光を平行光に整形する整形光学素子と、
光拡散素子と、を備え、
前記光拡散素子は、前記整形光学素子と前記回折光学素子との間の光路に挿入され前記整形光学素子からの光を拡散して前記回折光学素子へ向ける挿入位置と、前記挿入位置から退避した退避位置と、の間で移動可能である、照明装置。
前記整形光学素子はシリンドリカルレンズである、請求項１又は２に記載の照明装置。