JP2019215975A - Illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、照明装置に関する。 The present disclosure relates to a lighting device.
例えば、特許文献1に開示されているように、レーザー光等のコヒーレント光を射出するコヒーレント光源と、ホログラム素子等の回折光学素子と、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、ホログラム素子が光源からのレーザー光を回折することで、所望の照明パターンで路面を照明することができる。レーザー光源として、例えば半導体レーザーを用いることができる。
For example, as disclosed in
ところで、半導体レーザーから射出されるレーザー光の光軸に垂直な断面の形状は、楕円形になることが知られている。これは、半導体レーザーから射出されるレーザー光の拡散角度が異方性を有しているためである。 By the way, it is known that a cross section perpendicular to the optical axis of a laser beam emitted from a semiconductor laser has an elliptical shape. This is because the laser light emitted from the semiconductor laser has an anisotropic diffusion angle.
しかしながら、照明装置によっては、回折光学素子に入射する光の上記断面は、長手方向および短手方向での寸法差が小さい、円形や四角形に近い形状であることが望ましい場合がある。また、上記断面の長手方向および短手方向での寸法差が大きい場合と比較して、円形や四角形に近い形状である方が、照明装置を小型化し易いと考えられる。このように光源から射出したレーザー光の断面形状と、回折光学素子に入射するレーザー光の望ましい断面形状とは、一致しないことがある。 However, depending on the illumination device, it may be desirable that the cross section of the light incident on the diffractive optical element has a shape close to a circle or a quadrangle with a small dimensional difference in the longitudinal direction and the lateral direction. In addition, it is considered that the shape of the illumination device is easier to be reduced in size when the shape is closer to a circle or a square than when the dimensional difference in the longitudinal direction and the lateral direction of the cross section is large. Thus, the cross-sectional shape of the laser light emitted from the light source may not match the desired cross-sectional shape of the laser light incident on the diffractive optical element.
本開示の実施形態は、以上の点を考慮してなされたものであって、回折光学素子に入射する光の光軸に垂直な断面の形状を調整可能な照明装置を提供することを目的とする。 Embodiments of the present disclosure have been made in view of the above points, and have as its object to provide an illumination device capable of adjusting the shape of a cross section perpendicular to the optical axis of light incident on a diffractive optical element. I do.
本開示の第1の実施形態による照明装置は、
コヒーレント光を射出するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系と、
前記整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける回折光学素子と、を備え、
前記コヒーレント光源は、互いに直交する第1方向および第2方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記整形光学系は、前記コヒーレント光の拡散角度を前記第1方向および前記第2方向の少なくとも一方において変更する第1光学系と、前記第1光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第2光学系と、を含み、
前記第1光学系は、前記第1方向の拡散角度と前記第2方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する。
The lighting device according to the first embodiment of the present disclosure includes:
A coherent light source that emits coherent light,
A shaping optical system for shaping coherent light emitted from the coherent light source,
A diffractive optical element that diffracts the coherent light shaped by the shaping optical system and directs it toward the illuminated area,
The coherent light source emits coherent light as diffused light having different diffusion angles in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
The shaping optical system is configured to change a diffusion angle of the coherent light in at least one of the first direction and the second direction, and to collimate the coherent light whose diffusion angle is adjusted by the first optical system. A second optical system,
The first optical system changes the diffusion angle in the first direction and the diffusion angle in the second direction at different magnifications.
本開示の第1の実施形態による照明装置において、
前記コヒーレント光源は、前記第1方向での拡散角度が前記第2方向での拡散角度よりも大きい拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記第1光学系は、前記コヒーレント光の前記第1方向の拡散角度を前記第2方向の拡散角度よりも小さい倍率で変更してもよい。
In the lighting device according to the first embodiment of the present disclosure,
The coherent light source emits coherent light as diffusion light in which the diffusion angle in the first direction is larger than the diffusion angle in the second direction,
The first optical system may change a diffusion angle of the coherent light in the first direction at a magnification smaller than a diffusion angle in the second direction.
また、本開示の第1の実施形態による照明装置において、
前記整形光学系から前記回折光学素子に向かうコヒーレント光の、当該コヒーレント光の光軸に垂直な断面の前記第1方向での寸法と前記第2方向での寸法との比が、8:10から10:8の間であってもよい。
In the lighting device according to the first embodiment of the present disclosure,
The ratio of the dimension in the first direction and the dimension in the second direction of the cross section perpendicular to the optical axis of the coherent light from the shaping optical system toward the diffractive optical element is from 8:10. It may be between 10: 8.
また、本開示の第1の実施形態による照明装置において、
前記整形光学系から前記回折光学素子に入射するコヒーレント光の、前記回折光学素子上での入射領域の外径が、7.0mmより大きくてもよい。
In the lighting device according to the first embodiment of the present disclosure,
An outer diameter of an incident area on the diffractive optical element of coherent light incident on the diffractive optical element from the shaping optical system may be larger than 7.0 mm.
また、本開示の第1の実施形態による照明装置において、
前記整形光学系は、前記コヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を拡散する拡散光学系をさらに含んでいてもよい。
In the lighting device according to the first embodiment of the present disclosure,
The shaping optical system may further include a diffusion optical system that diffuses coherent light emitted from the coherent light source.
また、本開示の第1の実施形態による照明装置において、
前記拡散光学系は、2以上の光学素子で形成されていてもよい。
In the lighting device according to the first embodiment of the present disclosure,
The diffusion optical system may be formed by two or more optical elements.
また、本開示の第1の実施形態による照明装置において、
前記第2光学系は、2以上の光学素子で形成されていてもよい。
In the lighting device according to the first embodiment of the present disclosure,
The second optical system may be formed by two or more optical elements.
また、本開示の第2の実施形態による照明装置は、
各々がコヒーレント光を射出する複数のコヒーレント光源と、
前記複数のコヒーレント光源の各々に対応して設けられて、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する複数の整形光学系と、
前記複数のコヒーレント光源および前記複数の整形光学系の各々に対応して設けられ、対応する整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける複数の回折光学素子と、を備え、
前記複数のコヒーレント光源の各々は、互いに直交する第1方向および第2方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記複数の整形光学系の各々は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の拡散角度を前記第1方向および前記第2方向の少なくとも一方において変更する第1光学系と、前記第1光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第2光学系と、を含み、
各第1光学系は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の前記第1方向の拡散角度と前記第2方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する。
The lighting device according to the second embodiment of the present disclosure includes:
A plurality of coherent light sources, each emitting coherent light,
A plurality of shaping optical systems that are provided corresponding to each of the plurality of coherent light sources and shape the coherent light emitted from the corresponding coherent light source,
A plurality of diffractive optical elements provided corresponding to each of the plurality of coherent light sources and the plurality of shaping optical systems, and diffracting the coherent light shaped by the corresponding shaping optical system and directing the coherent light toward the illuminated area, Prepare,
Each of the plurality of coherent light sources emits coherent light as diffused light having different diffusion angles in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
Each of the plurality of shaping optical systems changes a diffusion angle of coherent light emitted from a corresponding coherent light source in at least one of the first direction and the second direction; and the first optical system A second optical system that collimates the coherent light whose diffusion angle has been adjusted by:
Each first optical system changes the diffusion angle of the coherent light emitted from the corresponding coherent light source in the first direction and the diffusion angle in the second direction at different magnifications.
本開示の第2の実施形態による照明装置において、
前記複数のコヒーレント光源は、互いに異なる放射束のコヒーレント光を射出し、
最小の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域が、最大の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域よりも、小さくてもよい。
In the lighting device according to the second embodiment of the present disclosure,
The plurality of coherent light sources emit coherent light beams having different radiant fluxes,
The incident area of the coherent light on the diffractive optical element corresponding to the coherent light source that emits the coherent light having the smallest radiant flux is on the diffractive optical element corresponding to the coherent light source that emits the coherent light having the largest radiant flux. May be smaller than the incident area of the coherent light in the above.
本開示の実施の形態の照明装置によれば、回折光学素子に入射するコヒーレント光の光軸に垂直な断面の形状を調整することができる。 According to the illumination device of the embodiment of the present disclosure, the shape of a cross section perpendicular to the optical axis of coherent light incident on a diffractive optical element can be adjusted.
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.
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。 Further, as used herein, the shapes and geometric conditions and their degrees are specified.For example, terms such as “parallel”, “orthogonal”, and “identical”, and values of length and angle are strictly defined. Without being limited to any meaning, it should be interpreted to include a range in which similar functions can be expected.
<第1の実施形態>
図1は、照明装置10の全体構成を模式的に示す斜視図である。図2は、照明装置10の光源として一般に用いられる半導体レーザーの斜視図である。図1に示す照明装置10は、被照明領域Zを照明する。図示された例において、被照明領域Zは、ヒトの顔を模したパターンを有しているが、これに限られない。被照明領域Zは、任意のパターンで照明されてよく、例えばライン状のパターンや文字の形状を有するパターンで照明されてもよい。このような照明装置は、例えば、設置型の情報表示灯の一部として用いることができる。また、種々の移動体、すなわち自動車や自転車、船舶や飛行機、列車などにも適用可能である。そして、このような照明装置は、地面や床面、水面、壁面等を照明して、上記パターンを周囲に示すことができる。
<First embodiment>
FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating the entire configuration of the
図1に示すように、照明装置10は、光を射出する光源装置15と、光源装置15からの光を回折して被照明領域Zに向ける回折光学素子40と、を有している。光源装置15は、コヒーレント光を射出するコヒーレント光源20と、コヒーレント光源20から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系30と、を有している。図1に示された例において、整形光学系30及び回折光学素子40は、コヒーレント光源20からのコヒーレント光の光路に沿ってこの順で配置され、この順でコヒーレント光に対して作用する。
As shown in FIG. 1, the
図示された例において、コヒーレント光源20は、レーザー光源である。レーザー光源20は、コヒーレント光の一例としてレーザー光を発振する。レーザー光源から投射されるレーザー光は、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。
In the illustrated example, the coherent
とりわけ図示の例においては、レーザー光源20は、図2に示すように、拡散角度に異方性を持つ拡散光としてのレーザー光を射出する半導体レーザーである。図2に示すように、レーザー光源20が射出するレーザー光は、半導体レーザーの電極21の間に配置された活性層22を含む半導体積層体23の積層方向に沿った第1方向d1での拡散角度θ1と、第1方向d1に垂直な第2方向d2での拡散角度θ2と、が異なる。なお、図示の例では、第1方向d1での拡散角度θ1の方が、第2方向d2での拡散角度θ2よりも大きい。
In particular, in the illustrated example, as shown in FIG. 2, the
次に、整形光学系30について説明する。整形光学系30は、レーザー光源20から射出したレーザー光を整形する。言い換えると、整形光学系30は、レーザー光の光軸Lxに直交する断面での形状や、レーザー光の光束の立体的な形状を整形する。図示された例において、整形光学系30は、レーザー光源20から射出したレーザー光を拡幅して平行光束に近づくようにコリメートする。
Next, the shaping
ここで、上述のように、レーザー光源20から射出したレーザー光は、第1方向d1での拡散角度θ1と、第2方向d2での拡散角度θ2と、が異なる。このような光をそのまま拡大して回折光学素子40に向けて射出すると、回折光学素子40に入射するレーザー光の、光軸Lxに垂直な断面が楕円形になる。しかしながら、照明装置によっては、回折光学素子40に入射する光の上記断面は、長手方向および短手方向での寸法差が小さい、円形や四角形のような形状であることが望ましい場合がある。このように、光源20が射出するレーザー光の上記断面の形状と、回折光学素子40に入射するレーザー光の上記断面の望ましい形状とが、一致しない場合がある。このような問題を解決するため、以下で説明する整形光学系30は、光源20が射出するレーザー光の上記断面の形状を調整するための工夫がなされている。
Here, as described above, the diffusion angle θ1 of the laser light emitted from the
以下、図3乃至図7を参照して整形光学系30について詳述する。図3は、整形光学系30の光軸Lxおよび第1方向d1に沿った断面を示す図である。また、図4は、整形光学系の光軸Lxおよび第2方向d2に沿った断面を示す図である。図5は、整形光学系30に含まれる第1光学系31の斜視図である。図6および図7は、整形光学系30の変形例を示す図である。図6は、図3に対応し、変形例による整形光学系30の光軸Lxおよび第1方向d1に沿った断面を示す図である。また、図7は、図4に対応し、図6に示す変形例による整形光学系の、光軸Lxおよび第2方向d2に沿った断面を示す図である。
Hereinafter, the shaping
図3および図4に示すように、整形光学系30は、レーザー光の光路に沿った順で、第1光学系31と拡散光学系33と第2光学系32と、を有している。第1光学系31は、レーザー光の拡散角度を第1方向d1および第2方向d2の少なくとも一方において変更する。また、第1光学系31は、第1方向d1の拡散角度θ1と第2方向d2の拡散角度θ2とを異なる倍率で変更する。拡散光学系33は、第1光学系31で拡散角度が調整されたレーザー光を拡散させて、その光路幅を拡げる。第2光学系32は、第1光学系31で拡散角度θ1,θ2を調節されたレーザー光をコリメートする。
As shown in FIGS. 3 and 4, the shaping
図示された例では、第1光学系31は、レーザー光の拡散角度を第1方向d1および第2方向d2の両方において変更する。第1光学系31は、レーザー光源20からのレーザー光の第1方向d1の拡散角度θ1および第2方向d2の拡散角度θ2の少なくとも一方を変更する第1角度調整素子311と、第1方向d1の拡散角度θ1および第2方向d2の拡散角度θ2の少なくとも他方を変更する第2角度調整素子312と、を有する。図1〜図5に示す例では、第1角度調整素子311は、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第1方向d1の拡散角度θ1が小さくなるように作用する。図5に示す例では、第1角度調整素子311は、第2方向d2に沿って線状に延びる両凸シリンドリカルレンズである。一方、第2角度調整素子312は、レーザー光源20からのレーザー光に対し、第2方向d2の拡散角度θ2が大きくなるように作用する。図5に示す例では、第2角度調整素子312は、第1方向d1に沿って線状に延びる両凹シリンドリカルレンズである。すなわち、コヒーレント光源20から射出された第1方向d1での拡散角度θ1が第2方向d2での拡散角度θ2よりも大きいレーザー光に対し、第1光学系31は、コヒーレント光の第1方向d1の拡散角度θ1を第2方向d2の拡散角度θ2よりも小さい倍率で変更する。このような第1角度調整素子311および第2角度調整素子312により、レーザー光源20から射出されたレーザー光の第1方向d1の拡散角度θ1と、第2方向d2での拡散角度θ2と、の差を小さくすることができる。そして、回折光学素子40に入射するレーザー光の光軸Lxに垂直な断面を、その第1方向d1と第2方向d2での寸法差が小さい円形に近付けることができる。とりわけ、図示の例では、第1光学系31の第1角度調整素子311および第2角度調整素子312は、第1光学系31を出射するレーザー光の光軸Lxに垂直な断面の、第1方向d1の寸法と第2方向d2の寸法との比が、8:10から10:8の間になるように、レーザー光の拡散角度θ1,θ2を調整する。
In the illustrated example, the first
ところで、レーザー光源20から射出したレーザー光は、回折光学素子40で回折されて、被照明領域Zを照明する。回折光学素子40に入射したレーザー光の回折光学素子40上でのパワー密度が高いと、回折光学素子40で回折されたレーザー光を直視した場合、人間の目に悪影響を与える虞がある。回折光学素子40上でのレーザー光のパワー密度を低下させるためには、回折光学素子40に入射するレーザー光の光軸Lxに垂直な断面の外径を、大きくすればよい。ここで、回折光学素子40に入射するレーザー光の上記断面の外径を十分大きくするためには、第2光学系32を光源20から十分に離して配置することが考えられる。しかしながら、この場合、照明装置10全体の寸法が大きくなってしまう。
Incidentally, the laser light emitted from the
このような点を考慮して、図示の例では、安全性に配慮しながら照明装置10を小型化するための工夫がなされている。具体的には、整形光学系30は、拡散光学系33を有する。拡散光学系33は、レーザー光源20から射出したレーザー光を拡大する。このような拡散光学系33を、レーザー光源20から第2光学系32までの光路に沿ったレーザー光源20と第2光学系32との間に配置することにより、レーザー光源20と第2光学系32との距離を小さくすることができる。図示の例では、拡散光学系33は、両凹レンズとして形成されている。
In consideration of such points, in the illustrated example, a device for reducing the size of the
また、図示の例では、拡散光学系33は、第1光学系31から第2光学系32までの光路に沿った第1光学系31と第2光学系32との間に配置されている。したがって、拡散光学系33は、第1光学系31で拡散角度が調整されたレーザー光に作用して、その光路幅を拡げる。第1光学系31を、拡散光学系33によって拡散される前のレーザー光に作用するように配置することにより、第1光学系31の寸法(第1角度調整素子311および第2角度調整素子312の寸法)を小さくすることができる。これにより、照明装置10の小型化を図ることができる。
Further, in the illustrated example, the diffusion
なお、拡散光学系33は、回折光学素子40に入射するレーザー光の回折光学素子40上での入射領域の外径が、一般的な明所でのヒトの瞳径の大きさである7.0mmよりも大きくなるように、より好ましくは7.5mmよりも大きくなるように、レーザー光を拡大する。これにより、回折光学素子40で回折されたレーザー光を直視した場合にレーザー光が人間の目に与える悪影響を、効果的に抑制することができる。
In the diffusion
次に、第2光学系32について説明する。第2光学系32は、コリメートレンズである。コリメートレンズ32は、第1光学系31で拡散角度θ1,θ2を調節され、拡散光学系33で拡散された発散光束を、コリメートする。
Next, the second
次に、回折光学素子40について説明する。回折光学素子40は、光源装置15から射出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40は、光源装置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40での回折光によって、照明されることになる。
Next, the diffractive
一例として、各回折光学素子40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、各回折光学素子40で回折される光の進行方向、言い換えると、各回折光学素子40で拡散される光の進行方向を、制御することができる。
As an example, each diffractive
回折光学素子40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40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40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ー光が用いられ、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。
The diffractive
回折光学素子40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40に向けてレーザー光を照射することで、回折光学素子40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40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、回折光学素子40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。
By irradiating the laser light toward the diffractive
また、回折光学素子40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40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40として用いることが好適である。
In addition, instead of forming the complex interference fringe pattern formed on the diffractive
また、回折光学素子40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40の下流側にレンズなどの光学部材を設けて、回折光が被照明領域Zの全域に入射するように調整してもよい。
Further, Fourier transform holograms having the same diffusion angle characteristic at each point on the diffractive
回折光学素子40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40は、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。
As a specific form of the diffractive
次に、以上に説明した構成からなる照明装置10の作用について説明する。
Next, the operation of the
レーザー光源20から射出したレーザー光は、まず、整形光学系30に入射する。ここで、整形光学系30に入射するレーザー光の第1方向d1での拡散角度θ1は、第2方向d2での拡散角度θ2よりも大きい。
The laser light emitted from the
整形光学系30では、レーザー光源20から射出したレーザー光の第1方向d1での拡散角度θ1および第2方向d2での拡散角度θ2を調整し、拡散角度θ1,θ2が調整されたレーザー光を拡大する。すなわち、光軸Lxに直交する断面の第1方向d1と第2方向d2の寸法差が小さい円形に近づくよう、且つ、断面が広がるよう、整形光学系30はレーザー光を整形する。図1〜図5に示された例においては、整形光学系30は、レーザー光の拡散角度θ1,θ2を変更する第1光学系31と、レーザー光を拡幅する拡散光学系33と、拡散角度θ1,θ2が調整されたレーザー光をコリメートする第2光学系32と、を有している。第1光学系31では、その第1角度調整素子311によって、レーザー光源20からのレーザー光の第1方向d1の拡散角度θ1が調整される。また、第2角度調整素子312では、レーザー光源20からのレーザー光の第2方向d2の拡散角度θ2が調整される。このとき、第1〜第2角度調整素子311,312は、第1方向d1の拡散角度θ1と第2方向d2の拡散角度θ2とを異なる倍率で変更する。具体的には、第1角度調整素子311は、レーザー光源20から射出したレーザー光に作用して、その第1方向d1での拡散角度θ1が小さくなるように調整する。また、第2角度調整素子312は、レーザー光源20からのレーザー光に作用して、第2方向d2での拡散角度θ2が大きくなるように調整する。これにより、レーザー光の第1方向d1および第2方向d2での拡散角度θ1,θ2の差が小さくなり、光軸Lxに直交する断面が円形に近づく。さらに、拡散光学系33が、拡散角度θ1,θ2が調整されたレーザー光を拡散して、光路幅を拡げる。また、コリメートレンズ32が、拡散光学系33で拡散された発散光束をコリメートする。
The shaping
整形光学系30で整形されたレーザー光は、次に、回折光学素子40へと向かう。回折光学素子40は、レーザー光源20から射出するレーザー光の中心波長に対応した干渉縞を記録しており、一定の方向から入射するレーザー光を所望の方向に高効率で回折することができる。図示された例において、各回折光学素子40は、地面や水面等の水平面pl上に位置する同一の被照明領域Zの全域に拡散させる。
Next, the laser light shaped by the shaping
なお、上述した第1の実施形態に対して、様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の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とともに、重複する説明を省略する。 Note that various changes can be made to the first embodiment described above. Hereinafter, modified examples will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, portions that can be configured in the same manner as in the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals as those used for corresponding portions in the above-described embodiment, and will be described in duplicate. The description of the operation will be omitted.
例えば、図3〜図5に示す整形光学系30は、第1角度調整素子311および第2角度調整素子312を含む第1光学系31と、拡散光学系33と、第2光学系32と、で構成されているが、これに限られない。例えば、第1光学系31は、第1角度調整素子311および第2角度調整素子312の一方のみを含み、第1方向d1での拡散角度θ1および第2方向d2での拡散角度θ2の一方を調整するものであってもよい。
For example, the shaping
また、図6および図7に示すように、第1角度調整素子311としては、他の光学素子も採用可能である。例えば、第1角度調整素子311は、平凸シリンドリカルレンズであってもよい。この場合、第1角度調整素子311としての平凸シリンドリカルレンズは、第2方向d2に沿って線状に延び、凸面が光源20とは反対の側を向くように配置される。また、第2角度調整素子312も、他の光学素子により構成されてよい。例えば、第2角度調整素子312は、平凹シリンドリカルレンズであってもよい。この場合、平凹シリンドリカルレンズは、第1方向d1に沿って線状に延び、凹面がレーザー光源20の側あるいはレーザー光源20とは反対の側を向くように配置される。この場合も、第1光学系31は、コヒーレント光源20から射出されたレーザー光の第1方向d1の拡散角度θ1を第2方向d2の拡散角度θ2よりも小さい倍率で変更する。もちろん、第1角度調整素子311および第2角度調整素子312は、凹凸シリンドリカルレンズであってもよい。
In addition, as shown in FIGS. 6 and 7, other optical elements can be used as the first
また、図6および図7に示すように、拡散光学系33は、複数の光学素子によって構成されてもよい。例えば、拡散光学系33は、レーザー光の光路に沿って順に並べられた両凹レンズ331と平凹レンズ332とによって形成されてもよい。このように拡散光学系33を複数の光学素子で構成することにより、拡散光学系33の収差を低減させることができる。また、第2光学系32も、複数の光学素子によって構成されてもよい。例えば、第2光学系32は、レーザー光の光路に沿って順に並べられた凹凸レンズ(メニスカスレンズ)321と平凸レンズ322とにより構成されてもよい。このように第2光学系32を複数の光学素子で構成することにより、第2光学系32の収差を低減させることができる。
In addition, as shown in FIGS. 6 and 7, the diffusion
また、図8および図9に示すように、第1角度調整素子311は、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第1方向d1の拡散角度θ1を大きくするように作用するものであってもよい。この場合、第1角度調整素子311は、例えば両凹シリンドリカルレンズであり、第2方向d2に沿って線状に延びるように配置される。
As shown in FIGS. 8 and 9, the first
なお、図8および図9に示すような第1方向d1および第2方向d2のいずれの方向にもレーザー光を拡大する第1光学系31を採用することによって、安全性を確保しながら照明装置10の小型化を図ることができる。すなわち、第1角度調整素子311および第2角度調整素子312が共にレーザー光を拡大するように作用することにより、第1光学系31を出射するレーザー光の光軸Lxに垂直な断面を効果的に大きくすることができる。この結果、照明装置10の安全性を確保するために必要となるレーザー光源20から回折光学素子40までの光路長を、すなわち回折光学素子40上のレーザー光の入射領域の外径を十分に大きくするために必要となる光路長を、効果的に短くすることができる。
In addition, by employing the first
また、図10および図11に示すように、第1角度調整素子311は、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第2方向d2の拡散角度θ2を変更するように作用するものであってもよい。また、第2角度調整素子312は、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第1方向d1の拡散角度θ1および第2方向d2の拡散角度θ2のいずれをも変更するように作用するものであってもよい。この場合、第2角度調整素子312は、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第1方向d1の拡散角度θ1および第2方向d2の拡散角度θ2を、異なる倍率で変更するものであってもよく、また等しい倍率で変更するものであってもよい。
Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the first
図10および図11に示す例では、第1角度調整素子311が、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第2方向d2の拡散角度θ2を大きくするように作用し、また、第2角度調整素子312が、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第1方向d1の拡散角度θ1および第2方向d2の拡散角度θ2を共に大きくするように作用する。図10および図11に示す例では、第1角度調整素子311は、第1方向に沿って線上に延びる両凹シリンドリカルレンズであり、第2角度調整素子312は、両凹レンズである。もちろん、第1角度調整素子311は、平凹シリンドリカルレンズであってもよく、第2角度調整素子312は、平凹レンズであってもよい。また、第1角度調整素子311は、凹凸シリンドリカルレンズであってもよく、第2角度調整素子312は、凹凸レンズであってもよい。さらに、上述のように、第2角度調整素子312は、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第1方向d1の拡散角度θ1および第2方向d2の拡散角度θ2を、異なる倍率で変更するものであってもよく、また等しい倍率で変更するものであってもよい。したがって、第2角度調整素子312は、その光軸を通る第1方向d1に沿った断面(図10に示す断面)と第2方向d2に沿った断面(図11に示す断面)とが、異なるように形成されていてもよいし、等しくなるように形成されていてもよい。また、第1角度調整素子311が、レーザー光源20からのレーザー光に対し、その第1方向d1の拡散角度θ1および第2方向d2の拡散角度θ2のいずれをも変更するように作用するものであってもよく、第2角度調整素子312が、その第2方向d2の拡散角度θ2を変更するように作用するものであってもよい。
In the examples shown in FIGS. 10 and 11, the first
なお、図10および図11に示す例においても、第1光学系31は第1方向d1および第2方向d2のいずれにもレーザー光を拡大するように作用する。したがって、安全性を確保しながら照明装置10の小型化を図ることができる。とりわけ、図10および図11に示す例では、第1角度調整素子311および第2角度調整素子312のいずれもが、小さい方の拡散角度である第2方向d2の拡散角度θ2を大きくするようにレーザー光に作用するため、第1光学系31を出射するレーザー光の光軸Lxに垂直な断面を、さらに効果的に大きくすることができる。したがって、照明装置10の安全性を確保するために必要となるレーザー光源20から回折光学素子40までの光路長を、すなわち回折光学素子40上のレーザー光の入射領域の外径を十分に大きくするために必要となる光路長を、さらに効果的に短くすることができる。
In the examples shown in FIGS. 10 and 11, the first
もちろん、第1光学系31は、第1光学系31に入射するレーザー光の拡散角度を、第1方向d1および第2方向d2の両方において小さくするように変更するものであってもよい。
Of course, the first
以上に説明してきた上述の第1の実施の形態において、照明装置10は、コヒーレント光を射出するコヒーレント光源20と、コヒーレント光源20から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系30と、整形光学系30にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域Zに向ける回折光学素子40と、を備えている。コヒーレント光源20は、互いに直交する第1方向d1および第2方向d2での拡散角度θ1,θ2が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出する。そして、整形光学系30は、コヒーレント光の拡散角度を第1方向d1および第2方向d2の少なくとも一方において変更する第1光学系31と、第1光学系31で拡散角度θ1,θ2を調節されたコヒーレント光をコリメートする第2光学系32と、を含み、第1光学系31は、第1方向d1の拡散角度θ1と第2方向d2の拡散角度θ2とを異なる倍率で変更する。この照明装置10では、光源20から射出される光源光の第1方向d1の拡散角度θ1と第2方向d2の拡散角度θ2とを異なる倍率で変更することにより、回折光学素子40に入射するコヒーレント光の光軸Lxに垂直な断面の形状を調整することができる。
In the first embodiment described above, the
とりわけ、上述の第1の実施の形態において、コヒーレント光源20は、第1方向d1での拡散角度θ1が第2方向d2での拡散角度θ2よりも大きい拡散光としてのコヒーレント光を射出し、第1光学系31は、コヒーレント光の第1方向d1の拡散角度θ1を第2方向d2の拡散角度θ2よりも小さい倍率で変更する。この場合、回折光学素子40に入射するコヒーレント光の光軸Lxに垂直な断面の形状を、その第1方向d1と第2方向d2の寸法差が小さい、円等の形状に近付けることができる。
In particular, in the above-described first embodiment, the coherent
また、上述の第1の実施の形態において、整形光学系30から回折光学素子40に向かうコヒーレント光の、当該コヒーレント光の光軸Lxに垂直な断面の第1方向d1での寸法と第2方向d2での寸法との比が、8:10から10:8の間である。
In the first embodiment, the size of the cross section of the coherent light from the shaping
また上述の第1の実施の形態において、整形光学系30から回折光学素子40に入射するコヒーレント光の、前記回折光学素子40上での入射領域の外径が、7.0mmより大きい。この場合、回折光学素子40に入射するコヒーレント光のパワー密度が十分に低くなり、照明装置10の安全性を向上させることができる。
In the first embodiment, the outside diameter of the incident area on the diffractive
また上述の第1の実施の形態において、整形光学系30は、前記コヒーレント光源20から射出されたコヒーレント光を拡散する拡散光学系33をさらに含んでいる。これにより、安全性を確保しながら照明装置10をより効果的に小型化することができる。
In the above-described first embodiment, the shaping
また上述の第1の実施の形態において、拡散光学系33は、2以上の光学素子331,332で形成されていてもよい。この場合、拡散光学系33の収差を小さくすることができる。
In the first embodiment described above, the diffusion
また、第2光学系32は、2以上の光学素子321,322で形成されていてもよい。この場合、第2光学系32の収差を小さくすることができる。
Further, the second
<第2の実施形態>
次に、図12を参照して、第2の実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.
図12に示す照明装置100は、図1〜図5に示す照明装置10と比較して、光源装置が互いに異なる放射束のコヒーレント光を射出する複数のコヒーレント光源を備えた点が異なる。また、整形光学系および回折光学素子が複数のコヒーレント光源の各々に対応して複数設けられている点が異なる。その他の構成は、図1〜図5に示す照明装置10と略同一である。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、図1〜図5に示す第1の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の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。
また、以下の説明において「レーザー光の放射束」とは、レーザー光源が射出し得る最大の放射束を意味するのではない。言い換えると、ここでいう「レーザー光の放射束」とは、レーザー光源の能力を意味するものではない。ここでいう「レーザー光の放射束」とは、照明用途に応じて出力を調整されたレーザー光源から実際に射出したレーザー光の放射束を意味している。 In the following description, “radiation flux of laser light” does not mean the maximum radiation flux that can be emitted by a laser light source. In other words, the “radiation flux of laser light” here does not mean the capability of the laser light source. The term “radiation flux of laser light” as used herein means the radiation flux of laser light actually emitted from a laser light source whose output has been adjusted according to the illumination application.
上述のように、光源装置115は、複数のレーザー光源20a,20b,20cを有している。複数のレーザー光源20a,20b,20c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レーザー光源20a,20b,20cを並べて配置した光源モジュールであってもよい。図示の例では、複数のレーザー光源20a,20b,20cの各々は、図2に示す半導体レーザーであり、互いに直交する第1方向d1および第2方向d2での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出する。
As described above, the
複数のレーザー光源20a,20b,20cは、互いに異なる放射束[単位:W]のレーザー光を射出する。複数のレーザー光源20a,20b,20cは、一例として、赤色の発光波長域の光を発振する第1レーザー光源20aと、緑色の発光波長域の光を発振する第2レーザー光源20bと、青色の発光波長域の光を発振する第3レーザー光源20cと、を有している。この例によれば、複数のレーザー光源20a,20b,20cで発光された三つのレーザー光を重ね合わせることで、所望の色の照明光で被照明領域Zを照明することが可能となる。複数のレーザー光源20a,20b,20cから射出するレーザー光の放射束を調節しておくことで、照明光の色を調節することが可能となる。
The plurality of
ただし、以上の例に限られず、光源装置115は、発光波長域が互いに相違する二つのレーザー光源又は四つ以上のレーザー光源を有するようにしてもよい。また、発光強度を高めるために、発光波長域ごとに、複数個ずつのレーザー光源が設けられていてもよい。
However, the present invention is not limited to the above example, and the
次に、複数の整形光学系30a,30b,30cについて説明する。複数の整形光学系30a,30b,30cは、複数のコヒーレント光源20a,20b,20cの各々に対応して設けられている。複数の整形光学系30a,30b,30cの各々は、図1に示す整形光学系30と同様に構成されており、対応するコヒーレント光源20a,20b,20cから射出されたコヒーレント光を整形する。
Next, the plurality of shaping
複数の整形光学系30a,30b,30cの各々は、対応するコヒーレント光源20a,20b,20cから射出されたコヒーレント光の拡散角度を第1方向d1および第2方向d2の少なくとも一方において変更する第1光学系31a,31b,31cと、対応する第1光学系31a,31b,31cで拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第2光学系32a,32b,32cと、を含んでいる。各第1光学系31a,31b,31cは、対応するコヒーレント光源20a,20b,20cから射出されたコヒーレント光の第1方向d1の拡散角度θ1と第2方向d2の拡散角度θ2とを異なる倍率で変更する。各第1光学系31a,31b,31cは、図5に示す第1光学系31と同様に構成され、第1角度調整素子311および第2角度調整素子312を含んでいる。また、複数の整形光学系30a,30b,30cの各々は、対応するレーザー光源20a,20b,20cから射出されたコヒーレント光を拡散する拡散光学系33a,33b,33cを含む。各拡散光学系33a,33b,33cは、図3及び図4に示す拡散光学系33と同様に構成されている。複数の第2光学系32a,32b,33cの各々は、対応する第1光学系31a,31b,31cで拡散角度を調節されたレーザー光をコリメートするコリメートレンズである。各第2光学系32a,32b,33cは、図3及び図4に示す第2光学系32と同様に構成されている。
Each of the plurality of shaping
次に、複数の回折光学素子40a,40b,40cについて説明する。複数の回折光学素子40a,40b,40cは、複数のレーザー光源20a,20b,20cおよび複数の整形光学系30a,30b,30cの各々に対応して設けられている。複数の回折光学素子40a,40b,40cは、図1に示す回折光学素子40と同様に構成されており、対応する整形光学系30a,30b,30cにて整形されたコヒーレント光を回折する。この例によれば、レーザー光源20a,20b,20cが異なる波長域のレーザー光を発振する場合にも、各回折光学素子40a,40b,40cは、対応するレーザー光で生成された異なる波長域のレーザー光を高効率で回折することが可能となる。
Next, the plurality of diffractive
複数のレーザー光源20a,20b,20cの各々から射出した光は、各レーザー光源に対応する回折光学素子40a,40b,40cで回折された後、少なくとも部分的に重なる領域を照明する。とりわけ図示された例において、複数のレーザー光源20a,20b,20cの各々から射出した光は、各レーザー光源に対応する回折光学素子40a,40b,40cで回折された後、同一の被照明領域Zを照明する。さらに厳密には、各回折光学素子40a,40b,40cで回折された回折光は、同一の被照明領域Zの全域のみを照明する。各回折光学素子40a,40b,40cからの回折光が、それぞれ、被照明領域Z内のみをその全域に亘って照明することで、被照明領域Z内における明るさのムラや色のムラを効果的目立たなくすることができる。
Light emitted from each of the plurality of
ところで、上述のように、複数のレーザー光源20a,20b,20cから射出するレーザー光の放射束[単位:W]は互いに異なっている。このような互いに放射束の異なるレーザー光の、対応する回折光学素子40a,40b,40c上でのパワー密度を同程度に低くするため、図12に示す整形光学系30a,30b,30cは、対応するレーザー光源20a,20b,20cから射出したレーザー光を、当該レーザー光の放射束に応じた大きさに拡幅する。
As described above, the radiant flux [unit: W] of the laser light emitted from the plurality of
具体的には、整形光学系30a,30b,30cは、以下のように設計されている。すなわち、複数のレーザー光源20a,20b,20cのうち、最小の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源に対応する回折光学素子上での当該レーザー光の入射領域が、最大の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源に対応する回折光学素子上での当該レーザー光の入射領域よりも、小さくなるように、整形光学系30a,30b,30cは設計されている。
Specifically, the shaping
図示された例では、第1レーザー光源20aから射出した赤色の波長域のレーザー光の放射束が、最も大きくなっており、第3レーザー光源20cから射出した青色の波長域のレーザー光の放射束が、最も小さくなっている。したがって、最小の放射束となるレーザー光を発振する第3レーザー光源20cに対応した回折光学素子40c上での当該レーザー光の入射領域が、最大の放射束となるレーザー光を発振する第1レーザー光源20aに対応した回折光学素子40a上での当該レーザー光の入射領域よりも、小さくなっている。
In the illustrated example, the radiant flux of the laser light in the red wavelength range emitted from the first
また、図示の例では、任意に選択された一つのレーザー光源に対応する回折光学素子上での入射領域は、当該一つのレーザー光源から射出されるレーザー光よりも大きい放射束を有するレーザー光を射出する他の一つのレーザー光源に対応する回折光学素子上での入射領域以下となっている。すなわち、レーザー光の放射束が小さくなるにつれて、対応する回折光学素子上での入射領域が小さくなっていく。言い換えると、レーザー光の放射束が大きくなるにつれて、対応する回折光学素子上での入射領域が大きくなっていく。 In the illustrated example, the incident area on the diffractive optical element corresponding to one laser light source arbitrarily selected is a laser light having a radiant flux larger than the laser light emitted from the one laser light source. It is smaller than the incident area on the diffractive optical element corresponding to another laser light source to be emitted. That is, as the radiant flux of the laser beam becomes smaller, the incident area on the corresponding diffractive optical element becomes smaller. In other words, as the radiant flux of the laser beam increases, the incident area on the corresponding diffractive optical element increases.
図示の例では、第2レーザー光源20bから射出するレーザー光の放射束は、第1レーザー光源20aから射出するレーザー光の放射束よりも小さく、第3レーザー光源20cから射出するレーザー光の放射束よりも大きくなっている。すなわち、レーザー光の放射束は、第1レーザー光源20a、第2レーザー光源20b、第3レーザー光源20cの順番で小さくなっていく。そして、各回折光学素子上でのレーザー光の入射領域は、回折光学素子40a、回折光学素子40b、回折光学素子40cの順番で小さくなっている。
In the illustrated example, the radiant flux of the laser light emitted from the second
例えば、第1レーザー光源20aから射出するレーザー光の放射束Wa、第2レーザー光源20bから射出するレーザー光の放射束Wb、第3レーザー光源20cから射出するレーザー光の放射束Wc、回折光学素子40a上でのレーザー光の入射領域の面積Aa、回折光学素子40b上でのレーザー光の入射領域の面積Ab及び回折光学素子40c上でのレーザー光の入射領域の面積Acが、次の関係を満たすようにすることで、互いに放射束の異なるレーザー光の、対応する回折光学素子40a,40b,40c上でのパワー密度を、等しくすることができる。
Wa:Wb:Wc=Aa:Ab:Ac
一具体例として、図示された照明装置100では、第1レーザー光源20aから射出するレーザー光の放射束Wa、第2レーザー光源20bから射出するレーザー光の放射束Wb及び第3レーザー光源20cから射出するレーザー光の放射束Wcは、7:5:4の関係となっている。そして、回折光学素子40a、回折光学素子40b及び回折光学素子40c上でのレーザー光の入射領域の面積比は、7:5:4となっている。
For example, the radiation beam Wa of the laser light emitted from the first
Wa: Wb: Wc = Aa: Ab: Ac
As one specific example, in the illustrated
さらに、図12に示された例において、各回折光学素子40a,40b,40cの入射面及び出射面の面積大きさは、各回折光学素子40a,40b,40c上でのレーザー光の入射領域の大きさに応じて異なっている。具体的には、最小の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源20cに対応した回折光学素子40cの面積が、最大の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源20aに対応した回折光学素子40aの面積よりも、小さくなっている。上述のように、回折光学素子40c上でのレーザー光の入射領域は、回折光学素子40a上でのレーザー光の入射領域よりも小さい。したがって、回折光学素子40cの入射面及び出射面の面積を、回折光学素子40aの入射面及び出射面の面積よりも小型化することができる。そして、回折光学素子40cの入射面及び出射面の面積を小型化することで、すなわち回折光学素子40cの平面形状を小面積化することで、不必要な大型化を回避して照明装置100を小型化することができる。
Further, in the example shown in FIG. 12, the area size of the incident surface and the outgoing surface of each of the diffractive
さらに、図示の例では、任意に選択された一つのレーザー光源に対応する回折光学素子の面積は、当該一つのレーザー光源が射出するレーザー光よりも大きい放射束となるレーザー光を射出する他の一つのレーザー光源に対応した回折光学素子の面積以下であるようにしている。すなわち、レーザー光源の放射束が小さくなるにつれて、対応する回折光学素子の面積が小さくなっていく。言い換えると、レーザー光源の放射束が大きくなるにつれて、対応する回折光学素子の面積が大きくなっていく。図示された例において、各回折光学素子の面積は、回折光学素子40a、回折光学素子40b、回折光学素子40cの順番で小さくなっている。これにより、照明装置100を効果的に小型化することができる。
Further, in the illustrated example, the area of the diffractive optical element corresponding to one laser light source arbitrarily selected is different from that of the other laser light emitting laser light having a radiant flux larger than the laser light emitted by the one laser light source. The area is set to be equal to or less than the area of the diffractive optical element corresponding to one laser light source. That is, as the radiant flux of the laser light source decreases, the area of the corresponding diffractive optical element decreases. In other words, as the radiant flux of the laser light source increases, the area of the corresponding diffractive optical element increases. In the illustrated example, the area of each diffractive optical element decreases in the order of the diffractive
次に、以上に説明した構成からなる照明装置100の作用について説明する。
Next, the operation of the
複数のレーザー光源20a,20b,20cから射出したレーザー光は、まず、対応する整形光学系30a,30b,30cに入射する。ここで、各整形光学系30a,30b,30cに入射するレーザー光の第1方向d1での拡散角度は、第2方向d2での拡散角度よりも大きい。また、複数の整形光学系30a,30b,30cに入射するレーザー光の放射束は、互いに異なっている。
The laser beams emitted from the plurality of
各整形光学系30a,30b,30cでは、対応するレーザー光源20a,20b,20cから射出したレーザー光の第1方向d1での拡散角度および第2方向d2での拡散角度を調整し、拡散角度が調整されたレーザー光を拡大する。すなわち、各整形光学系30a,30b,30cに入射するレーザー光の光軸Lxに直交する断面の第1方向d1と第2方向d2の寸法の差が小さくなるように、且つ、上記断面が広がるよう、レーザー光を整形する。図示された例において、各整形光学系30a,30b,30cは、レーザー光を拡幅する拡散光学系33a,33b,33cと、第1光学系31a,31b,31cで拡散角度を調節されたレーザー光をコリメートする第2光学系32a,32b,32cと、を有している。そして、各第1光学系31a,31b,31cの第1角度調整素子311は、対応するレーザー光源20a,20b,20cから射出したレーザー光に作用して、第1方向d1での拡散角度が小さくなるように調整する。また、各第1光学系31a,31b,31cの第2角度調整素子312は、対応するレーザー光源20a,20b,20cからのレーザー光に作用して、第2方向d2での拡散角度が大きくなるように調整する。これにより、レーザー光の第1方向d1および第2方向d2での拡散角度θ1,θ2の差が小さくなり、光軸Lxに直交する断面の第1方向d1と第2方向d2の寸法の差が小さくなる。各拡散光学系33a,33b,33bは、拡散角度θ1,θ2が調整されたレーザー光を発散させる。そして、各コリメートレンズ32a,32b,32cは、対応する拡散光学系33a,33b,33bで拡散された発散光束を、平行光束に近づくようにコリメートする。
In each of the shaping
なお、各第1光学系31a,31b,31cおよび各拡散光学系33a,33b,33cは、対応するコリメートレンズ32a,32b,32c上でのレーザー光の入射領域が、対応するレーザー光源20a,20b,20cから射出したレーザー光の放射束に応じた大きさになるように、レーザー光を整形する。このため、図12に示す例においては、コリメートレンズ32a上でのレーザー光の入射領域が最も大きく、コリメートレンズ32c上でのレーザー光の入射領域が最も小さくなる。
Each of the first
各整形光学系30a,30b,30cで整形されたレーザー光は、次に、対応する回折光学素子40a,40b,40cへと向かう。各回折光学素子40a,40b,40cは、対応するレーザー光源20a,20b,20cから射出するレーザー光の中心波長に対応した干渉縞を記録しており、一定の方向から入射するレーザー光を所望の方向に高効率で回折することができる。図示された例において、各回折光学素子40a,40b,40cは、地面や水面等の水平面pl上に位置する同一の被照明領域Zの全域に拡散させる。
The laser beam shaped by each shaping
以上に説明してきた上述の第2の実施の形態において、照明装置100は、各々がコヒーレント光を射出する複数のコヒーレント光源20a,20b,20cと、複数のコヒーレント光源20a,20b,20cの各々に対応して設けられて、対応するコヒーレント光源20a,20b,20cから射出されたコヒーレント光を整形する複数の整形光学系30a,30b,30cと、複数のコヒーレント光源20a,20b,20cおよび複数の整形光学系30a,30b,30cの各々に対応して設けられ、対応する整形光学系30a,30b,30cにて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域Zに向ける複数の回折光学素子40a,40b,40cと、を備えている。複数のコヒーレント光源20a,20b,20cの各々は、互いに直交する第1方向d1および第2方向d2での拡散角度θ1,θ2が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、複数の整形光学系30a,30b,30cの各々は、対応するコヒーレント光源20a,20b,20cから射出されたコヒーレント光の拡散角度θ1,θ2を第1方向d1および第2方向d2の少なくとも一方において変更する第1光学系31a,31b,31cと、第1光学系31a,31b,31cで拡散角度θ1,θ2を調節されたコヒーレント光をコリメートする第2光学系32と、を含んでいる。そして、各第1光学系31a,31b,31cは、対応するコヒーレント光源20a,20b,20cから射出されたコヒーレント光の第1方向d1の拡散角度θ1と第2方向d2の拡散角度θ2とを異なる倍率で変更する。この照明装置100では、光源20a,20b,20cから射出される光源光の第1方向d1の拡散角度θ1と第2方向d2の拡散角度θ2とを異なる倍率で変更することにより、回折光学素子40a,40b,40cに入射するコヒーレント光の光軸Lxに垂直な断面の形状を調整することができる。
In the above-described second embodiment described above, the
また、上述の第2の実施の形態において、複数のコヒーレント光源20a,20b,20cは、互いに異なる放射束のコヒーレント光を射出する。そして、最小の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源20cに対応する回折光学素子40c上での当該コヒーレント光の入射領域が、最大の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源20aに対応する回折光学素子40a上での当該コヒーレント光の入射領域よりも、小さい。この場合、回折光学素子40cの面積を回折光学素子40aの面積よりも小さくして、照明装置100を小型化することができる。
In the above-described second embodiment, the plurality of coherent
以上において、複数の実施の形態とその変形例を説明してきたが、当然に、異なる実施形態や異なる変形例として説明された複数の構成を適宜組み合わせることも可能である。 In the above, a plurality of embodiments and their modifications have been described. However, it is naturally possible to appropriately combine a plurality of configurations described as different embodiments and different modifications.
10 照明装置
15 光源装置
20 コヒーレント光源
30 整形光学系
31 第1光学系
32 第2光学系
40 拡散回折光学素子
Lx 光軸
Z 被照明領域
Claims (9)
前記コヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系と、
前記整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける回折光学素子と、を備え、
前記コヒーレント光源は、互いに直交する第1方向および第2方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記整形光学系は、前記コヒーレント光の拡散角度を前記第1方向および前記第2方向の少なくとも一方において変更する第1光学系と、前記第1光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第2光学系と、を含み、
前記第1光学系は、前記第1方向の拡散角度と前記第2方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する、照明装置。 A coherent light source that emits coherent light,
A shaping optical system for shaping coherent light emitted from the coherent light source,
A diffractive optical element that diffracts the coherent light shaped by the shaping optical system and directs it toward the illuminated area,
The coherent light source emits coherent light as diffused light having different diffusion angles in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
The shaping optical system is configured to change a diffusion angle of the coherent light in at least one of the first direction and the second direction, and to collimate the coherent light whose diffusion angle is adjusted by the first optical system. A second optical system,
The illumination device, wherein the first optical system changes the diffusion angle in the first direction and the diffusion angle in the second direction at different magnifications.
前記第1光学系は、前記コヒーレント光の前記第1方向の拡散角度を前記第2方向の拡散角度よりも小さい倍率で変更する、請求項1に記載の照明装置。 The coherent light source emits coherent light as diffusion light in which the diffusion angle in the first direction is larger than the diffusion angle in the second direction,
The lighting device according to claim 1, wherein the first optical system changes a diffusion angle of the coherent light in the first direction at a magnification smaller than a diffusion angle in the second direction.
前記複数のコヒーレント光源の各々に対応して設けられて、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する複数の整形光学系と、
前記複数のコヒーレント光源および前記複数の整形光学系の各々に対応して設けられ、対応する整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける複数の回折光学素子と、を備え、
前記複数のコヒーレント光源の各々は、互いに直交する第1方向および第2方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記複数の整形光学系の各々は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の拡散角度を前記第1方向および前記第2方向の少なくとも一方において変更する第1光学系と、前記第1光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第2光学系と、を含み、
各第1光学系は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の前記第1方向の拡散角度と前記第2方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する、照明装置。 A plurality of coherent light sources, each emitting coherent light,
A plurality of shaping optical systems that are provided corresponding to each of the plurality of coherent light sources and shape the coherent light emitted from the corresponding coherent light source,
A plurality of diffractive optical elements provided corresponding to each of the plurality of coherent light sources and the plurality of shaping optical systems, and diffracting the coherent light shaped by the corresponding shaping optical system and directing the coherent light toward the illuminated area, Prepare,
Each of the plurality of coherent light sources emits coherent light as diffused light having different diffusion angles in a first direction and a second direction orthogonal to each other,
Each of the plurality of shaping optical systems changes a diffusion angle of coherent light emitted from a corresponding coherent light source in at least one of the first direction and the second direction; and the first optical system A second optical system that collimates the coherent light whose diffusion angle has been adjusted by:
An illumination device, wherein each first optical system changes the diffusion angle of the coherent light emitted from the corresponding coherent light source in the first direction and the diffusion angle in the second direction at different magnifications.
最小の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域が、最大の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域よりも、小さい、請求項8に記載の照明装置。 The plurality of coherent light sources emit coherent light beams having different radiant fluxes,
The incident area of the coherent light on the diffractive optical element corresponding to the coherent light source that emits the coherent light having the smallest radiant flux is on the diffractive optical element corresponding to the coherent light source that emits the coherent light having the largest radiant flux. The illumination device according to claim 8, wherein the illumination region is smaller than an incident area of the coherent light at the point.
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