JP6909429B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本開示は、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、光源とホログラム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。

特開２０１５−１３２７０７号公報

ところで、照明装置を用いて照明を行う多くの場合、目的の異なる複数の照明を同時に行いたい場合がある。例えば車のヘッドライトでは、運転者の視認性を向上させるべく前方領域を広く照明しながら、車の走行に関わる情報を示すべく図形や文字の形状等の照明パターンで照明することが望まれる。このような複数の照明を同時に行う場合、複数の照明装置を設置する必要がある。しかしながら、照明装置を複数設けると、照明装置を設置するためにより大きなスペースを必要とし、また、照明装置全体の重量も増してしまう。

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り、複数の照明を同時に行うことが可能であり、小型で軽量な照明装置を提供することを目的とする。

本開示の第１の実施形態による照明装置は、
光を射出する光源と、
前記光源から射出した前記光を第１分岐光と第２分岐光とに分割する分割素子と、
前記第１分岐光が入射する蛍光体と、を備え、
前記蛍光体から射出した波長変換光によって、第１の照明を行い、
前記第２分岐光によって、第２の照明を行う。

本開示の第１の実施形態による照明装置は、前記第２分岐光を回折する回折光学素子を更に備えていてもよい。

また、本開示の第１の実施形態による照明装置は、前記第２分岐光の光路を変化させ前記回折光学素子上での入射位置を変化させる走査装置を更に備え、
前記回折光学素子は、回折特性の異なる複数の要素回折光学素子を含んでいてもよい。

また、本開示の第２の実施形態による照明装置は、
第１波長域の第１光を射出する第１光源と、
前記第１波長域とは異なる第２波長域の第２光を射出する第２光源と、
前記第１光を第１分岐光と第２分岐光とに分割する分割素子と、
前記第１分岐光が入射する蛍光体と、を備え、
前記蛍光体から射出した波長変換光によって、第１の照明を行い、
前記第２分岐光及び前記第２光によって、第２の照明を行う。

本開示の第２の実施形態による照明装置は、前記第２分岐光及び前記第２光を回折する回折光学素子を更に備えていてもよい。

本開示の第２の実施形態による照明装置は、前記第２分岐光及び前記第２光の光路を変化させ前記回折光学素子上での入射位置を変化させる走査装置を更に備え、
前記回折光学素子は、回折特性の異なる複数の要素回折光学素子を含んでいてよい。

本開示の第１及び第２の実施形態による照明装置は、前記第１分岐光の光路に沿った前記分割素子と前記蛍光体との間に、順に配置された拡散回折光学素子及び集光レンズと、
前記蛍光体から射出した波長変換光の光路上に設けられた結像光学系と、を更に備えていてもよい。

本開示の第１及び第２の実施形態による照明装置において、前記第１の照明は、第１の被照明領域を照明し、
前記第２の照明は、第１の被照明領域とは異なる第２の被照明領域を照明してもよい。

本開示の第１及び第２の実施形態による照明装置において、前記第１の被照明領域は、前記第２の被照明領域よりも広くてもよい。

本開示の第１及び第２の実施形態による照明装置において、前記第１分岐光の放射束は、前記第２分岐光の放射束よりも大きくてもよい。

本開示の第１及び第２の実施形態による照明装置において、前記第２の照明は、情報を表示してもよい。

本開示によれば、複数の照明を同時に行うことが可能な照明装置を、小型化及び軽量化することができる。

図１は、本開示による第１の実施形態を説明するための図であって、照明装置を示す概略図である。 図１Ａは、図１の照明装置を備える車と照明装置の被照明領域とを示す図である。 図１Ｂは、図１の照明装置によって照明される第２の被照明領域の照明パターンの他の一例を示す図である。 図１Ｃは、図１の照明装置によって照明される第２の被照明領域の照明パターンのさらに他の一例を示す図である。 図１Ｄは、図１の照明装置によって照明される第２の被照明領域の照明パターンのさらに他の一例を示す図である。 図２は、図１の照明装置の変形例を示す概略図である。 図３は、図１の照明装置の他の変形例を示す概略図である。 図４は、図１の照明装置のさらに他の変形例を示す概略図である。 図５は、本開示による第２の実施形態を説明するための図であって、照明装置を示す概略図である。 図６は、図５の照明装置の変形例を示す概略図である。 図７は、図５の照明装置の他の変形例を示す概略図である。 図８は、図５の照明装置のさらに他の変形例を示す概略図である。

以下、図面を参照して本開示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。

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。

以下に説明する照明装置１０は、第１の被照明領域Ｚ１と、第１の被照明領域Ｚ１とは異なる第２の被照明領域Ｚ２と、を照明する。第１の被照明領域Ｚ１は、照明装置１０の稼働中、常に、照明装置１０から射出する照明光によって照明されるようになる領域である。一方、第２の被照明領域Ｚ２は、必要に応じて、第１の被照明領域Ｚ１に加えて照明光を照射される領域である。

このような照明装置１０は、種々の分野、例えば車や船等の移動体の照明装置として、使用され得る。そして、以下に説明する複数の実施の形態では、従来存在していた不具合に対処するための工夫、具体的には、第１の被照明領域Ｚ１と第２の被照明領域Ｚ２とを同時に照明可能な照明装置の小型化及び軽量化を実現するための工夫がなされている。

以下に説明する複数の実施の形態では、照明装置１０は車に適用されて、地面または床面を照明する。照明装置１０は、車の運転者の視認性を向上させるため第１の被照明領域Ｚ１を広く扇状に照明し、また、例えば車幅等の情報を表示するため第２の被照明領域Ｚ２をライン状の照明パターンで照明する。第１の被照明領域Ｚ１は、第２の被照明領域Ｚ２よりも広い。

＜第１の実施形態＞
まず、図１を参照して、第１の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態に係る照明装置１０の一例を示す模式図である。図１に示すように、第１の実施形態において、照明装置１０は、光を射出する光源１５と、光源１５から射出した光、すなわち光源光ＳＬを、第１分岐光ＳＬ１と第２分岐光ＳＬ２とに分割する分割素子２０と、第１分岐光ＳＬ１が入射して第１分岐光ＳＬ１とは波長の異なる光（波長変換光）ＦＬを射出する蛍光体３０と、を備えている。照明装置１０は、蛍光体３０から射出した波長変換光ＦＬによって第１の照明を行い、第２分岐光ＳＬ２によって第２の照明を行う。

図１に示す照明装置１０は、さらに、第１分岐光ＳＬ１の光路に沿った分割素子２０と蛍光体３０との間に、順に配置された拡散回折光学素子４０と集光レンズ４５とを有している。また、照明装置１０は、蛍光体３０から射出した波長変換光ＦＬの光路上に設けられた結像光学系５０を有している。また、照明装置１０は、第２分岐光ＳＬ２の光路上に設けられた、反射デバイス６０と整形光学系７０と回折光学素子８０とを含んでいる。蛍光体３０から射出した波長変換光ＦＬは、結像光学系５０で結像されて、第１の被照明領域Ｚ１を照明する（第１の照明）。一方、第２分岐光ＳＬ２は、回折光学素子８０で回折されて、第２の被照明領域Ｚ２を照明する（第２の照明）。以下、各構成要素について順に説明していく。

光源１５は、種々の型式の光源を用いることができる。一例として、コヒーレント光を射出する光源、例えばレーザー光源を、光源１５として用いることができる。レーザー光源から射出されるレーザー光源は、直進性に優れ、蛍光体３０や第２の被照明領域Ｚ２を高精度に照明するための光として好適である。

ところで、レーザー光源のような高出力の光源を用いて第２の被照明領域Ｚ２のような比較的小さな被照明領域を照明すると、照明光量が高くなりすぎてしまうことがある。このような場合、光源の出力を抑えて照明が行われる等、光源からの光が有効に利用されていなかった。とりわけ、レーザー光源の中でも青色（Ｂ）の波長域の光を射出するレーザー光源は、出力が高く、このような問題が生じていた。

したがって、図１に示す照明装置１０においては、分割素子２０を用いて光源１５からの光源光ＳＬを複数に分割して、複数の照明に用いる。

分割素子２０は、光源１５から射出した光源光ＳＬを、第１分岐光ＳＬ１及び第２分岐光ＳＬ２に分割する。このような分割素子２０として、ハーフミラーを用いることができるが、これに限られない。例えば、ダイクロイックミラーやバンドパスフィルタ、波長板及び偏光ビームスプリッタの組み合わせ等を、分割素子２０として用いることもできる。

図１に示された照明装置１０では、ハーフミラーからなる分割素子２０を透過した光源光ＳＬが第１分岐光ＳＬ１となり、ハーフミラーからなる分割素子２０で反射された光源光ＳＬが、第２分岐光ＳＬ２となる。ハーフミラーからなる分割素子２０の反射率を調節しておくことで、第１分岐光ＳＬ１及び第２分岐光ＳＬ２の放射束を調節することができる。この結果、蛍光体３０に入射する第１分岐光ＳＬ１の光エネルギー及び第２の被照明領域Ｚ２の照明光量を調節することができる。

図１に示された例では、分割素子２０は、第１分岐光ＳＬ１の放射束［単位：Ｗ］が第２分岐光ＳＬ２の放射束よりも大きくなるように、光源光ＳＬを分割する。これにより、蛍光体３０に十分な光エネルギーを与えることができる。

次に、まず、第２分岐光ＳＬ２の光路に沿って順に配置された、反射デバイス６０、整形光学系７０及び回折光学素子８０について説明する。

反射デバイス６０は、第２分岐光ＳＬ２を反射して、整形光学系７０に入射させる。反射デバイス６０は、例えば、分割素子２０及び整形光学系７０に対して固定された反射面を有する。

整形光学系７０は、反射デバイス６０で反射された第２分岐光ＳＬ２を整形する。言い換えると、整形光学系７０は、第２分岐光ＳＬ２の光軸に直交する断面での形状や、第２分岐光ＳＬ２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７０は、第２分岐光ＳＬ２を拡幅した平行光束に整形する。図１に示すように、整形光学系７０は、第２分岐光ＳＬ２の光路に沿った順で、ビームエクスパンダー７１及びレンズ７２を有している。ビームエクスパンダー７１は、反射デバイス６０で反射された第２分岐光ＳＬ２を、発散光束に整形する。レンズ７２は、ビームエクスパンダー７１で生成された発散光束を、平行光束に整形し直す。なお、整形光学系７０は、回折光学素子８０上での第２分岐光ＳＬ２の入射領域が、円形状となるように通常のレンズを用いてもよいし、当該入射領域が矩形状となるようにシリンドリカルレンズを用いてもよいし、また、当該入射領域が矩形状等の所望の形状となるようにマスクを用いてもよい。

回折光学素子８０は、整形光学系７０で整形された第２分岐光ＳＬ２に対して回折作用を及ぼす素子である。回折光学素子８０は、第２分岐光ＳＬ２を第２の被照明領域Ｚ２の所望の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで回折して、第２の被照明領域Ｚ２に向ける。これにより、第２の被照明領域Ｚ２は、回折光学素子８０での回折光ＳＬ２によって、当該所望の照明パターンで照明される。また、第２の被照明領域Ｚ２は、第２分岐光ＳＬ２の波長域に対応した色、したがって光源１５から発振される光源光ＳＬの波長域に対応した色、で照明される。

一例として、回折光学素子８０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得る。干渉縞パターンを種々に調整することで、回折光学素子８０で回折される光の進行方向、言い換えると、回折光学素子８０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８０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８０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８０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。

回折光学素子８０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８０に向けてレーザー光を照射することで、回折光学素子８０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８０を作製する際に用いられ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８０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照明されるべき領域Ｚ２とすることができる。

また、回折光学素子８０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８０は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）とも呼ばれる。例えば、回折光学素子８０で回折された回折光によって地面上や水面上の一定の大きさを有した被照明領域が照明されることが意図されている場合、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８０として用いることが好適である。

また、回折光学素子８０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８０の下流側にレンズなどの光学部材を設けて、照明されるべき領域Ｚ２の全域に入射するように調整してもよい。

回折光学素子８０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８０は、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。

次に、第１分岐光ＳＬ１の光路に沿って配置された、拡散回折光学素子４０、集光レンズ４５及び蛍光体３０、並びに、蛍光体３０の下流側に配置された結像光学系５０について説明する。

拡散回折光学素子４０は、分割素子２０で第２分岐光ＳＬ２から分離された第１分岐光ＳＬ１に対して回折作用を及ぼす素子である。拡散回折光学素子４０は、回折光学素子８０と同様に作製され得る。拡散回折光学素子４０は、第１分岐光ＳＬ１を回折して、集光レンズ４５に向ける。

ここで、図１に示す例においては、第１被照明領域Ｚ１は扇形に照明される。したがって、拡散回折光学素子４０は、拡散回折光学素子４０で回折される第１分岐光ＳＬ１のパターンが扇形に対応したパターンとなるように、拡散回折光学素子４０で拡散される第１分岐光ＳＬ１の進行方向を制御する。これにより、蛍光体３０は扇形に対応した照明パターンで照明され、蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬのパターンも概ね扇形のパターンに対応したパターンとなる。すなわち、波長変換光ＦＬの進行方向を、第１被照明領域Ｚ１の扇形の形状に対応するように制御することができる。このように、拡散回折光学素子４０によって第１分岐光ＳＬ１の進行方向を制御することにより、波長変換光ＦＬの進行方向を制御することができる。これは、第１分岐光ＳＬ１を効率よく利用する意味においても、有利である。もちろん、第１被照明領域Ｚ１を他の形状で照明する場合は、拡散回折光学素子４０として、拡散回折光学素子４０で回折される第１分岐光ＳＬ１のパターンが当該他の形状に対応したパターンとなるように、拡散回折光学素子４０で拡散される第１分岐光ＳＬ１の進行方向を制御可能なものを採用すればよい。

集光レンズ４５は、拡散回折光学素子４０で回折されて拡散する第１分岐光ＳＬ１を集光して、蛍光体３０上で第１分岐光ＳＬ１が照射される領域を小面積化する。これにより、蛍光体３０を照射する第１分岐光ＳＬ１のエネルギー密度を高めることができる。

蛍光体３０は、集光レンズ４５によって集光される第１分岐光ＳＬ１によって照射される面積が最小となる位置、あるいはその近傍に配置されている。蛍光体３０は、第１分岐光ＳＬ１が照射されると励起されて、蛍光体３０に入射する第１分岐光ＳＬ１とは異なる波長域の波長変換光ＦＬを放出する。例えば、蛍光体３０は、青色の波長域のレーザー光が入射すると、白色の波長域の波長変換光を放出する。照明装置１０においては、蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬによって第１の被照明領域Ｚ１を照明するので、蛍光体３０を適宜選択することにより、第１の被照明領域Ｚ１を所望の色で照明することができる。上述のように、蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬのパターンは、蛍光体３０に照射される第１分岐光ＳＬ１のパターンと概ね同じである。

結像光学系５０は、蛍光体３０から射出した波長変換光ＦＬを、地面または床面上に結像させる。これにより、第１の被照明領域Ｚ１は、波長変換光ＦＬのパターンに応じた形状及び波長変換光ＦＬの波長域に応じた色で照明される。

なお、図１に示された照明装置１０は、単一の光源１５を含んでいるが、複数の光源を含んでいてもよい。また、照明装置１０は、単一の拡散回折光学素子４０及び単一の回折光学素子８０を有しているが、複数の拡散回折光学素子及び複数の回折光学素子を有していてもよい。特に、照明装置１０が複数の光源を有する場合、拡散回折光学素子及び回折光学素子は、複数の光源のそれぞれに対応して設けられていてもよい。

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。

光源１５から射出した光源光ＳＬは、まず、分割素子２０に入射する。分割素子２０によって、光源光ＳＬは、第１分岐光ＳＬ１及び第２分岐光ＳＬ２に分割される。

第１分岐光ＳＬ１は、拡散回折光学素子４０に入射する。拡散回折光学素子４０は、第１分岐光ＳＬ１を第１の被照明領域Ｚ１の形状（扇形の形状）に対応したパターンで回折して、回折光ＳＬ１を集光レンズ４５に向けて拡散させる。集光レンズ４５に入射した第１分岐光ＳＬ１は、そのパターンを保ったまま集光レンズ４５の焦点に向かって集光し、蛍光体３０を照明する。

蛍光体３０は、第１分岐光ＳＬ１によって励起されて、当該第１分岐光ＳＬ１とは異なる波長域の波長変換光ＦＬを射出する。蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬのパターンは、蛍光体３０に入射する第１分岐光ＳＬ１のパターンと概ね同じである。波長変換光ＦＬは、結像光学系５０に入射する。結像光学系５０に入射した波長変換光ＦＬは、結像されて、被照明領域Ｚ１を扇形の形状及び波長変換光ＦＬの波長域に対応した色で照明する。

一方、第２分岐光ＳＬ２は、反射デバイス６０に入射する。反射デバイス６０は、第２分岐光ＳＬ２の光路を整形光学系７０に向ける。整形光学系７０に入射した第２分岐光ＳＬ２は、その光路幅が拡大される。すなわち、光軸に直交する断面において光が占める領域が広がるよう、整形光学系７０は第２分岐光ＳＬ２を整形する。整形光学系７０は、ビームエクスパンダー７１及びレンズ７２を有している。図１に示すように、整形光学系７０のビームエクスパンダー７１は、反射デバイス６０で反射された第２分岐光ＳＬ２を発散させて発散光束に変換する。そして、整形光学系７０のレンズ７２は、発散光束を平行光束へとコリメートする。整形光学系７０で整形された第２分岐光ＳＬ２は、次に、回折光学素子８０に入射する。回折光学素子８０は、第２の被照明領域Ｚ２の所望の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで第２分岐光ＳＬ２を回折して、第２の被照明領域Ｚ２に向ける。これにより、回折光学素子８０で回折された回折光によって、第２の被照明領域Ｚ２が当該所望の照明パターン且つ第２分岐光ＳＬ２の波長域に対応した色で照明される。

以上のような第１の実施形態によれば、照明装置１０は、光を射出する光源１５と、光源１５から射出した光ＳＬを第１分岐光ＳＬ１と第２分岐光ＳＬ２とに分割する分割素子２０と、第１分岐光ＳＬ１が入射する蛍光体３０と、を備え、蛍光体３０から射出した波長変換光ＦＬによって、第１の照明を行い、第２分岐光ＳＬ２によって、第２の照明を行う。

このような照明装置１０では、複数の照明（第１の照明及び第２の照明）を、共通の光源１５を用いて同時に行うことができる。これにより、複数の照明を同時に行うことが可能な、小型で軽量な照明装置１０を提供することができる。また、照明装置１０では、第１分岐光ＳＬ１を蛍光体３０に入射させ、蛍光体３０が射出する波長変換光ＦＬによって第１の照明を行っているため、第１の照明を光源１５からの光源光ＳＬの波長域とは異なる波長域の光で照明することができる。

また、第１の実施形態において、照明装置１０は、第２分岐光ＳＬ２を回折する回折光学素子８０を更に備えている。これにより、回折光学素子８０によって第２分岐光ＳＬの進行方向を制御することにより、第２の照明を所望の照明パターンで行うことができる。

また、第１の実施形態において、照明装置１０は、第１分岐光ＳＬ１の光路に沿った分割素子２０と蛍光体３０との間に、順に配置された拡散回折光学素子４０及び集光レンズ４５と、蛍光体３０から射出した波長変換光ＦＬの光路上に設けられた結像光学系５０と、を更に備えている。拡散回折光学素子４０で第１分岐光ＳＬ１の進行方向を制御して蛍光体３０を第１被照明領域Ｚ１の形状に対応したパターンで照明することにより、蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬのパターンを第１被照明領域Ｚ１の形状に対応したパターンにすることができる。すなわち、拡散回折光学素子４０で第１分岐光ＳＬ１の進行方向を制御することにより、蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬの進行方向を第１被照明領域Ｚ１の形状に対応するように制御することができる。また、拡散回折光学素子４０で拡散された第１分岐光ＳＬ１を集光レンズ４５で集光して蛍光体３０に照射することにより、蛍光体３０に照射される第１分岐光ＳＬ１の光エネルギー密度を高めることができる。

また、第１の実施形態の照明装置１０において、第１分岐光ＳＬ１の放射束は、第２分岐光ＳＬ２の放射束よりも大きい。これによっても、蛍光体３０に照射される第１分岐光ＳＬ１の光エネルギー密度を高めることができる。

また、第１の実施形態の照明装置１０において、第１の照明は、第１の被照明領域Ｚ１を照明し、第２の照明は、第１の被照明領域Ｚ１とは異なる第２の被照明領域Ｚ２を照明する。このような照明装置１０は、例えば運転者の視認性を向上させるべく前方領域を広く照明しながら、車の走行に関わる情報を示すべく他の領域を図形や文字の形状等の照明パターンで照明する場合のように、目的の異なる複数の照明を同時に行うことに適している。第１の実施形態の照明装置１０において、第１の被照明領域Ｚ１は、第２の被照明領域Ｚ２よりも広く、第２の照明は、情報を表示する。具体例として、図１Ａに示すように、第１の被照明領域Ｚ１を車の前方に広がる領域、例えばいわゆるヘッドライトで照明されるべき領域とし、第２の被照明領域Ｚ２を、第１の被照明領域Ｚ１よりも遠方まで延びるライン状の領域とすることができる。

以上、第１の被照明領域Ｚ１が扇状の照明パターンで照明され、第２の被照明領域Ｚ２がライン状の照明パターンで照明される場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。第１の被照明領域Ｚ１及び第２の被照明領域Ｚ２の照明パターンは、拡散回折光学素子４０及び回折光学素子８０を適宜設計／選択することにより、任意のパターンとすることができる。例えば、第２の被照明領域Ｚ２の照明パターンは、図１Ｂに示すように矢印の形状であってもよいし、図１Ｃに示すように円形であってもよいし、その他の図形や文字形状であってもよい。また、図１Ｄに示すように、第２の被照明領域Ｚ２は、互いから離間した複数の要素被照明領域Ｚ２ａ，Ｚ２ｂ，Ｚ２ｃ，Ｚ２ｄを含んでいてもよい。これらの点については、第１の被照明領域Ｚ１も同様である。また、第２の被照明領域Ｚ２は、図１Ａ及び図１Ｃに示すように、その一部あるいは全てが第１の被照明領域Ｚ１と重なっていてもよい。

なお、上述してきた第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、いくつかの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。

＜変形例１＞
上述した第１の実施形態において、蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬのパターンは、蛍光体３０に照射される第１分岐光ＳＬ１のパターンに概ね一致している。しかしながら、蛍光体３０の内部に伝搬した光の拡散等により、蛍光体３０から射出する波長変換光ＦＬのパターンが、第１分岐光ＳＬ１のパターンと比較してぼやけてしまうことがある。このような波長変換光ＦＬを結像光学系５０で結像させると、第１の被照明領域Ｚ１がぼやけてしまう。

このような問題を解決するため、図２に示す変形例では、照明装置１０Ａは、波長変換光ＦＬの光路に沿った蛍光体３０と結像光学系５０との間に、マスク５１を配置し、第１の被照明領域Ｚ１に入射する波長変換光ＦＬのパターンを整えている。これにより、波長変換光ＦＬにより照明される第１の被照明領域Ｚ１の形状も整えられる。マスク５１は、波長変換光ＦＬを所望の透過パターン、すなわち第１の被照明領域Ｚ１の形状に応じた透過パターン、で透過させる板状部材であるが、これに限られない。例えば、マスク５１は、整形すべきパターンを可変とすることができる可変マスクであってもよい。このような可変マスクとして、空間光変調器を用いることができる。空間変調器には、透過型液晶表示装置、反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が用いられ得る。すなわち、マスク５１は、所望の透過パターンで波長変換光ＦＬを透過させる装置であってもよいし、所望の反射パターンで波長変換光ＦＬを反射させる装置であってもよい。また、マスク５１は、不要な波長変換光ＦＬを吸収するようにしてもよいし、不要な波長変換光ＦＬを結像光学系５０以外に向けるようにしてもよい。

＜変形例２＞
上述した第１の実施形態において、第２の被照明領域Ｚ２は、単一の光源１５から発振される光源光ＳＬの波長域に対応した色で照明される。しかしながら、第２の被照明領域Ｚ２を光源光ＳＬの波長域に対応した色とは異なる色で照明したい場合には、波長域の異なる光を射出する複数の光源を用い、それぞれの光源からの光源光を第２の被照明領域で重ね合わせてもよい。

図３に示す照明装置１０Ｂは、光源（以下、「第１光源」という）１５に加え、第２光源１５ｂと第３光源１５ｃを有している。第２光源１５ｂは、第１光源１５から射出する光源光ＳＬの波長域（以下、「第１波長域」という）とは異なる第２波長域の第２光ＳＬｂを射出する。また、第３光源１５ｃは、第１波長域及び第２波長域とは異なる第３波長域の第３光ＳＬｃを射出する。照明装置１０Ｂにおいて、分割素子２０は、第１光ＳＬを第１分岐光ＳＬ１と第２分岐光ＳＬ２とに分割し、蛍光体３０には、第１分岐光ＳＬ１が入射する。そして、照明装置１０Ｂは、蛍光体３０から射出した波長変換光ＦＬによって第１の照明を行い、第２分岐光ＳＬ２並びに第２光ＳＬｂ及び第３光ＳＬｃによって第２の照明を行う。

変形例２において、第１光源１５、第２光源１５ｂ及び第３光源１５ｃとして、青色（Ｂ）、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の波長域のレーザー光を射出するレーザー光源を用いる。ここで、青色の波長域のレーザー光を射出するレーザー光源は、一般に、他の色（赤色及び緑色）の波長域のレーザー光を射出するレーザー光源と比較して出力が高い。したがって、通常、これら三色の波長域のレーザー光によって所望の色での照明を実現する場合、青色の波長域のレーザー光を射出するレーザー光源の出力を抑えて、青色の波長域のレーザー光の放射束と、他の色の波長域のレーザー光の放射束とが同等となるようにしていた。すなわち、青色の波長域のレーザー光を射出するレーザー光源が有効に利用されていなかった。

そこで、変形例２では、第１光源１５として、出力の高い青色の波長域のレーザー光を射出するレーザー光源を用いる。そして、第２光源１５ｂ及び第３光源１５ｃとして、それぞれ、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）の波長域のレーザー光を射出するレーザー光源を用いる。

図３に示す例においては、第２光源１５ｂから射出する第２光ＳＬｂの光路上に、第２整形光学系７０ｂと第２回折光学素子８０ｂとが、この順で設けられている。また、第３光源１５ｃから射出する第３光ＳＬｃの光路上に、第３整形光学系７０ｃと第３回折光学素子８０ｃとが、この順で設けられている。第２整形光学系７０ｂ及び第３整形光学系７０ｃは、整形光学系（以下、「第１整形光学系」という）７０と同様の光学部材である。また、第２回折光学素子８０ｂ及び第３回折光学素子８０ｃは、回折光学素子８０（以下、「第１回折光学素子」という）８０と同様の光学部材である。第２回折光学素子８０ｂ及び第３回折光学素子８０ｃは、それぞれ、第２光ＳＬｂ及び第３光ＳＬｃを第２被照明領域Ｚ２に照明パターンに対応したパターンで回折して、第２の被照明領域Ｚ２に向ける。

図３に示す照明装置１０Ｂにおいて、第１回折光学素子８０で回折された第２分岐光ＳＬ２と、第２回折光学素子８０ｂで回折された第２光ＳＬｂと、第３回折光学素子８０ｃで回折された第３光ＳＬｃとが第２の被照明領域Ｚ２で重ね合わされることにより、第２の被照明領域Ｚ２が所望の色で照明される。

＜変形例３＞
上述した変形例２においては、第２分岐光ＳＬ２と第２光ＳＬｂと第３光ＳＬｃとが第２の被照明領域Ｚ２で重ね合わされることにより、第２の被照明領域Ｚ２が所望の色で照明されるが、これに限られない。例えば、第２分岐光ＳＬ２と第２光ＳＬｂと第３光ＳＬｃとが第２の被照明領域Ｚ２に入射する前に合成されることにより、第２の被照明領域Ｚ２を所望の色で照明してもよい。

図４に示す照明装置１０Ｃにおいては、第２分岐光ＳＬ２の光路に沿った分割素子２０と反射デバイス６０との間であって、第２光源１５ｂから射出する第２光ＳＬｂの光路上に、第１光合成装置２１が設けられている。また、第２分岐光ＳＬ２の光路に沿った分割素子２０と反射デバイス６０との間であって、第３光源１５ｃから射出する第３光ＳＬｃの光路上に、第２光合成装置２２が設けられている。

第１光合成装置２１は、第２分岐光ＳＬ２と第２光ＳＬｂとを合成して第１合成光ＳＬＡとし、第１合成光ＳＬＡを反射デバイス６０へ向ける。また、第２光合成装置２２は、第１光合成装置２１で合成された第１合成光ＳＬＡと第３光ＳＬｃとを合成して第２合成光ＳＬＢとし、第２合成ＳＬＢ光を反射デバイス６０へ向ける。

第２合成光ＳＬＢは、反射デバイス６０によってその光路を整形光学系７０に向けられる。整形光学系７０で整形された第２合成光ＳＬＢは、回折光学素子８０で回折して第２の被照明領域Ｚ２に入射する。このように、変形例３の照明装置１０Ｃによっても、第２の被照明領域Ｚ２を所望の色で照明することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、図５を参照して、第２の実施形態について説明する。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述した第１の実施形態及び変形例１〜３と同様に構成され得る部分について、上述の第１の実施形態及び変形例１〜３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に示す照明装置１００は、図１に示す照明装置１０と比較して、反射デバイス６０の代わりに第２分岐光ＳＬ２の光路を変化させる走査装置６１を有する点と、第２分岐光ＳＬ２を回折する回折光学素子が可変回折光学素子１８０である点が異なるのみであり、他の構成は、図１に示す照明装置１０と略同一である。なお、図５では、理解を容易にするため、第２分岐光の光路に沿った走査装置６１と可変回折光学素子１８０との間の整形光学系７０の図示を省略している。

図５に示す照明装置１００は、第１の被照明領域Ｚ１及び第２の被照明領域Ｚ２に加え、第１の被照明領域Ｚ１及び第２の被照明領域Ｚ２とは異なる第３の被照明領域Ｚ３を照明する。照明装置１００、例えば停止位置等の情報を表示するため第３の被照明領域Ｚ３をライン状の照明パターンで照明する。第１の被照明領域Ｚ１は、第３の被照明領域Ｚ３よりも広い。以下、照明装置１００の走査装置６１及び回折光学素子８０について、説明する。

図５に示す照明装置１００において、走査装置６１は、分割素子２０で第１分岐光ＳＬ１から分離された第２分岐光ＳＬ２の光路上に設けられている。走査装置６１は、第２分岐光ＳＬ２の光路を変化させて、可変回折光学素子１８０上での入射位置を変化させる。この場合、第２分岐光ＳＬ２は、可変回折光学素子１８０の入射面上を走査するようになる。走査装置６１は、例えば、互いに交差する方向とそれぞれ平行な二つの回転軸周りに回転可能な反射鏡を含む。反射鏡を二つの回転軸周りに回転させることで、第２分岐光ＳＬ２は可変回折光学素子１８０の入射面上を二次元的に走査することが可能となる。

可変回折光学素子１８０は、第１要素回折光学素子１８１及び第２要素回折光学素子１８２と、ダミー部１８３と、を有する。第１要素回折光学素子１８１と第２要素回折光学素子１８２とダミー部１８３とは、１つの光学素子を平面分割するようにして配置されている。可変回折光学素子１８０上における第２分岐光ＳＬ２の入射位置は、走査装置６１によって、第１要素回折光学素子１８１と第２要素回折光学素子１８２とダミー部１８３との間で変化する。

第１要素回折光学素子１８１及び第２要素回折光学素子１８２は、図１に示す回折光学素子８０と同様の光学部材であるが、互いに回折特性が異なる。具体的には、第１要素回折光学素子１８１は、第２分岐光ＳＬ２を第２の被照明領域Ｚ２の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで回折して、第２の被照明領域Ｚ２に向ける。また、第２要素回折光学素子１８２は、第２分岐光ＳＬ２を第３の被照明領域Ｚ３の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで回折して、第３の被照明領域Ｚ３に向ける。

ダミー部１８３は、第２分岐光ＳＬ２の第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３への進行を阻止する光学部材である。ダミー部１８３として、典型的には、光吸収性を有した部材を用いることができる。他の例として、ダミー部１８３は、第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３以外の回収領域に光を誘導する部材、例えば反射面や回折光学素子を用いることができる。

ダミー部１８３は、第１要素回折光学素子１８１及び第２要素回折光学素子１８２に第２分岐光ＳＬ２が照射されるか否かによらず、第１の被照明領域Ｚ１に第１分岐光ＳＬ１を入射させることを目的として設けられている。すなわち、上述したように、可変回折光学素子１８０に入射する第２分岐光ＳＬ２の光路は、走査装置６１によって変化する。ここで、図５に示す例においては、光源１５からの光源光ＳＬの射出の有無の制御は、可変回折光学素子１８０上における第２分岐光ＳＬ２の入射位置に基づいて実施される。第１要素回折光学素子１８１及び第２要素回折光学素子１８２のいずれにも第２分岐光ＳＬ２を照射しない場合は、適宜、光源１５から光源光ＳＬを射出して第２分岐光ＳＬ２をダミー部１８３に入射させる。これにより、第１の被照明領域Ｚ１に第１分岐光ＳＬ１を入射させることができる。なお、走査装置６１による第２分岐光ＳＬ２の走査や光源１５による光源光ＳＬの発振は、人の目で分解不可能な速度で行われるので、第１の被照明領域Ｚ１は、常に照明されているように観察される。

以上のような第２の実施形態によれば、照明装置１００は、第２分岐光ＳＬ２の光路を変化させ回折光学素子（可変回折光学素子）１８０上での入射位置を変化させる走査装置６１を更に備え、回折光学素子１８０は、回折特性の異なる複数の要素回折光学素子１８１，１８２を含んでいる。

このような照明装置１０では、第１の被照明領域Ｚ１の他に複数の被照明領域Ｚ２，Ｚ３を照明することができる。

なお、上述してきた第２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、いくつかの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、上述した第１及び第２の実施形態及び変形例１〜３と同様に構成され得る部分について、上述の第１及び第２の実施形態及び変形例１〜３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。

＜変形例４＞
上述した第２の実施形態においても、蛍光体３０の内部に伝搬した光の拡散等により、第１の被照明領域Ｚ１がぼやけてしまうことがある。このような問題を解決するため、図６に示す変形例４の照明装置１００Ａは、変形例１の場合と同様に、波長変換光ＦＬの光路に沿った蛍光体３０と結像光学系５０との間に、マスク５１を有している。

＜変形例５＞
上述した第２の実施形態において、第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３は、単一の光源１５から発振される光源光ＳＬの波長域に対応した色で照明される。しかしながら、第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３を光源光ＳＬの波長域に対応した色とは異なる色で照明したい場合には、変形例２の場合と同様に、波長域の異なる光を射出する複数の光源を用いて、複数の光源からの光源光を第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３で重ね合わせてもよい。

図７に示す照明装置１００Ｂは、光源（以下、「第１光源」という）１５に加え、第２光源１５ｂと第３光源１５ｃを有している。また、照明装置１００Ｂは、第２光源１５ｂから射出する第２光ＳＬｂの光路上に、第２光源１５からの第２光ＳＬｂの光路を調整する第２走査装置６１ｂを有する。また、照明装置１００Ｂは、第３光源１５ｃから射出する第３光ＳＬｃの光路上に、第３光源１５ｃからの第３光ＳＬｃの光路を調整する第３走査装置６１ｃを有する。

また、照明装置１００Ｂにおいて、第２光ＳＬｂを回折する第２回折光学素子は第２可変回折光学素子１８０ｂであり、第３要素回折光学素子１８１ｂ及び第４要素回折光学素子１８２ｂを有する。第３要素回折光学素子１８１ｂと第４要素回折光学素子１８２ｂとは、１つの光学素子を平面分割するようにして配置されている。可変回折光学素子１８０ｂ上における第２光ＳＬｂの入射位置は、第２走査装置６１ｂによって、第３要素回折光学素子１８１ｂと第４要素回折光学素子１８２ｂとの間で変化する。

第３要素回折光学素子１８１ｂ及び第４要素回折光学素子１８２ｂは、図１に示す回折光学素子８０と同様の光学部材であるが、互いに回折特性が異なる。具体的には、第３要素回折光学素子１８１ｂは、第２光ＳＬｂを第２の被照明領域Ｚ２の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで回折して、第２の被照明領域Ｚ２に向ける。また、第４要素回折光学素子１８２ｂは、第２光ＳＬｂを第３の被照明領域Ｚ３の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで回折して、第３の被照明領域Ｚ３に向ける。

また、照明装置１００Ｂにおいて、第３光ＳＬｃを回折する第３回折光学素子は第３可変回折光学素子１８０ｃであり、第５要素回折光学素子１８１ｃ及び第６要素回折光学素子１８２ｃを有する。第５要素回折光学素子１８１ｃと第６要素回折光学素子１８２ｃとは、１つの光学素子を平面分割するようにして配置されている。第３可変回折光学素子１８０ｃ上における第３光ＳＬｃの入射位置は、第３走査装置６１ｃによって、第５要素回折光学素子１８１ｃと第６要素回折光学素子１８２ｃとの間で変化する。

第５要素回折光学素子１８１ｃ及び第６要素回折光学素子１８２ｃは、図１に示す回折光学素子８０と同様の光学部材であるが、互いに回折特性が異なる。具体的には、第５要素回折光学素子１８１ｃは、第３光ＳＬｃを第２の被照明領域Ｚ２の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで回折して、第２の被照明領域Ｚ２に向ける。また、第６要素回折光学素子１８２ｃは、第３光ＳＬｃを第３の被照明領域Ｚ３の照明パターン（ライン状のパターン）に対応したパターンで回折して、第３の被照明領域Ｚ３に向ける。

図７に示す照明装置１００Ｂにおいて、第２の被照明領域Ｚ２を照明する場合、走査装置６１、第２走査装置６１ｂ及び第３走査装置６１ｃは、それぞれ、第２分岐光ＳＬ２、第２光ＳＬｂ及び第３光ＳＬｃを、第１要素回折光学素子１８１、第３要素回折光学素子１８１ｂ及び第５要素回折光学素子１８１ｃに向ける。第１要素回折光学素子１８１、第３要素回折光学素子１８１ｂ及び第５要素回折光学素子１８１ｃで回折した第２分岐光ＳＬ２、第２光ＳＬｂ及び第３光ＳＬｃは、第２の被照明領域Ｚ２に入射する。

図７に示す照明装置１００Ｂにおいて、第３の被照明領域Ｚ３を照明する場合、走査装置６１、第２走査装置６１ｂ及び第３走査装置６１ｃは、それぞれ、第２分岐光ＳＬ２、第２光ＳＬｂ及び第３光ＳＬｃを、第２要素回折光学素子１８２、第４要素回折光学素子１８２ｂ及び第６要素回折光学素子１８２ｃに向ける。第２要素回折光学素子１８２、第４要素回折光学素子１８２ｂ及び第６要素回折光学素子１８２ｃで回折した第２分岐光ＳＬ２、第２光ＳＬｂ及び第３光ＳＬｃは、第３の被照明領域Ｚ３に入射する。

図７に示す照明装置１００Ｂにおいて、第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３のいずれも照明しない場合、走査装置６１は、第２分岐光ＳＬ２をダミー部１８３に向ける。また、第２光源１５ｂ及び第３光源１５ｂでは、第２光ＳＬｂ及び第３光ＳＬｃの射出が停止される。

＜変形例６＞
上述した変形例５においては、第２分岐光ＳＬ２と第２光ＳＬｂと第３光ＳＬｃとが第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３で重ね合わされることにより、第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３が所望の色で照明されるが、これに限られない。例えば、変形例３の場合と同様に、第２分岐光ＳＬ２と第２光ＳＬｂと第３光ＳＬｃとが第２の被照明領域Ｚ２あるいは第３の被照明領域Ｚ３に入射する前に合成されることにより、第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３が所望の色で照明されてもよい。

図８に示す照明装置１００Ｃは、変形例３の場合と同様に、第２分岐光ＳＬ２と第２光ＳＬｂを合成して第１合成光ＳＬＡを生成する第１光合成装置２１と、第１合成光ＳＬＡと第３光ＳＬｃを合成して第２合成光ＳＬＢを生成する第２光合成装置２２を有している。走査装置６１は、第２合成光ＳＬＢの光路を変化させて、回折光学素子１８０上での入射位置を変化させる。具体的には、走査装置６１は、第２合成光ＳＬＢの回折光学素子１８０上での入射位置を、第１要素回折光学素子１８１、第２要素回折光学素子１８２及びダミー部１８３の間で変化させる。

第１要素回折光学素子１８１及び第２要素回折光学素子１８２は、それぞれ、第２合成光ＳＬＢを回折して、第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３へ向ける。ダミー部１８３は、第２合成光ＳＬＢの第２の被照明領域Ｚ２及び第３の被照明領域Ｚ３への進行を阻止する。

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。

Ｚ１ 第１の被照明領域
Ｚ２ 第２の被照明領域
１０ 照明装置
１５ 光源
２０ 分割素子
３０ 蛍光体
４０ 拡散回折光学素子
４５ 集光レンズ
５０ 結像光学系
６０ 反射デバイス
６１ 走査装置
７０ 整形光学系
８０ 回折光学素子

Claims (10)

1. 第１波長域の第１光を射出する第１光源と、
   前記第１波長域とは異なる第２波長域の第２光を射出する第２光源と、
   前記第１光を第１分岐光と第２分岐光とに分割する分割素子と、
   前記第１分岐光が入射する蛍光体と、を備え、
   前記第１光の放射束は、前記第２光の放射束よりも大きく、
   前記蛍光体から射出した波長変換光によって、第１の照明を行い、
   前記第２分岐光及び前記第２光によって、第２の照明を行う、照明装置。
2. 前記第２分岐光及び前記第２光を回折する回折光学素子を更に備える、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第２分岐光及び前記第２光の光路を変化させ前記回折光学素子上での入射位置を変化させる走査装置を更に備え、
   前記回折光学素子は、回折特性の異なる複数の要素回折光学素子を含む、請求項２に記載の照明装置。
4. 前記第２分岐光を回折する要素回折光学素子と前記第２分岐光の進行を阻止するダミー部とを含む第１回折光学素子と、
   前記第２光を回折する第２回折光学素子と、
   前記第２分岐光の光路を変化させ前記第１回折光学素子上での入射位置を変化させる走査装置と、を更に備える、請求項１に記載の照明装置。
5. 前記第１回折光学素子及び前記第２回折光学素子は、それぞれ、回折特性の異なる複数の要素回折光学素子を含み、
   前記走査装置は、前記第２光の光路を変化させ前記第２回折光学素子上での入射位置を変化させる、請求項４に記載の照明装置。
6. 前記第１分岐光の光路に沿った前記分割素子と前記蛍光体との間に、順に配置された拡散回折光学素子及び集光レンズと、
   前記蛍光体から射出した波長変換光の光路上に設けられた結像光学系と、を更に備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 前記第１の照明は、第１の被照明領域を照明し、
   前記第２の照明は、第１の被照明領域とは異なる第２の被照明領域を照明する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
8. 前記第１の被照明領域は、前記第２の被照明領域よりも広い、請求項７に記載の照明装置。
9. 前記第１分岐光の放射束は、前記第２分岐光の放射束よりも大きい、請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
10. 前記第２の照明は、情報を表示する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明装置。

Images