JP6936978B2 - 照明装置、照明装置の製造方法、照明方法 - Google Patents

Description

本開示の実施形態は、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、所望のパターンで路面を照明することができる。特許文献１に開示された照明装置では、単一の光源で生成されたレーザー光を単一のホログラム素子で回折している。

特開２０１５−１３２７０７号公報

ところで、レーザー光を照射する光源を用いた場合、被照明領域を明るく照明することができる。しかしながら、照明装置からの照明光を直視した場合、人間の目に悪影響を与える虞がある。そして、安全性を考慮すると、ホログラム素子を大面積化して、ホログラム素子への光源光の入射領域（スポット領域）を大きく確保することが好ましい。ただし、ホログラム素子を大面積化すると、照明装置が全体として大型化してしまうといった不具合が生じる。照明装置の大型化の問題は、複数の波長域の光を用いた加法混色によって特定の色で照明を行う照明装置において、より深刻となる。

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、安全性に配慮しながら照明装置を小型化することを目的とする。

本開示の一実施の形態による照明装置は、
異なる放射束のレーザー光を射出する複数のレーザー光源と、
前記複数のレーザー光源の各々に対応して設けられた回折光学素子と、を備え、
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した回折光学素子の面積が、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に対応した回折光学素子の面積よりも、小さくなっている。

本開示の一実施の形態による照明装置において、前記複数のレーザー光源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ようにしてもよい。

本開示の一実施の形態による照明装置において、前記複数のレーザー光源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で回折された後、同一の被照明領域を照明するようにしてもよい。

本開示の一実施の形態による照明装置において、前記複数のレーザー光源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で回折された後、同一の被照明領域の全域のみを照明するようにしてもよい。

本開示の一実施の形態による照明装置において、前記最小の放射束をＷ_ｍｉｎ［Ｗ］とし、前記最大の放射束をＷ_ｍａｘ［Ｗ］とすると、前記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した回折光学素子の面積Ａ_ｍｉｎ［ｍｍ^２］、及び、前記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の面積Ａ_ｍａｘ［ｍｍ^２］は、次の関係を満たすようにしてもよい。
Ａ_ｍａｘ×（Ｗ_ｍｉｎ／Ｗ_ｍａｘ） ≦ Ａ_ｍｉｎ

本開示の一実施の形態による照明装置において、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もよい。

本開示の一実施の形態による照明装置が、前記複数のレーザー光源から射出したレーザー光を拡大して前記回折光学素子に誘導する整形光学系を、さらに備えるようにしてもよい。

本開示の実施の形態によれば、安全性に配慮しながら照明装置を小型化することができる。

図１は本開示による一実施の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２は、図１の照明装置を示す正面図である。 図３は、図１の照明装置を示す側面図である。

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。

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。

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。照明装置１０は、被照明領域Ｚを照明する装置である。図示された例において、被照明領域Ｚは、長手方向ｄｌを有した細長い領域となっている。この被照明領域Ｚは、例えば、長手方向ｄｌにおける長さの短手方向ｄｗにおける長さに対する比が１０以上、さらには、この比が１００以上となる被照明領域Ｚ、典型的にはライン状の被照明領域Ｚとすることができる。このような照明装置は、例えば、自動車や船等の乗り物に適用され得る。乗り物では、進行方向の前方に広がる領域を照明する必要がある。とりわけ、高速で走行する自動者の前照灯、いわゆるヘッドランプは、当該自動車の前方近傍から前方遠方までの路面を明るく照らすことが好ましい。

図１に示すように、照明装置１０は、光を投射する光源装置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、レーザー光源２０と、レーザー光源２０から射出した光を整形する整形光学系３０と、を有している。

図１に示すように、光源装置１５は、複数のレーザー光源２０を有している。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。複数のレーザー光源２０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２０を並べて配置した光源モジュールであってもよい。複数のレーザー光源２０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２０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２０から射出するレーザー光の放射束［単位：Ｗ］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。

ただし、以上の例に限られず、光源装置１５は、発光波長域が互いに相違する二つのレーザー光源２０又は四つ以上のレーザー光源２０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２０が設けられていてもよい。

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た平行光束に整形する。図１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、レンズ３１及びコリメートレンズ３２を有している。レンズ３１は、レーザー光源２０から射出したレーザー光を発散光束に整形する。コリメートレンズ３２は、レンズ３１で生成された発散光束を、平行光束に整形し直す。

図示された例において、光源装置１５は、第１〜第３レーザー光源２０ａ〜２０ｃにそれぞれ対応して、第１整形光学系３０ａ、第２整形光学系３０ｂ及び第３整形光学系３０ｃを有している。第１整形光学系３０ａは、第１レンズ３１ａ及び第１コリメートレンズ３２ａを有し、第２整形光学系３０ｂは、第２レンズ３１ｂ及び第２コリメートレンズ３２ｂを有し、第３整形光学系３０ｃは、第３レンズ３１ｃ及び第３コリメートレンズ３２ｃを有している。

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。

図示された例において、照明装置１０は、複数の回折光学素子４０を有している。より具体的には、照明装置１０は、第１回折光学素子４０ａ、第２回折光学素子４０ｂ及び第３回折光学素子４０ｃを有している。各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、レーザー光を発振するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれに対応して設けられている。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。

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。

図１及び図２に示された例において、複数の回折光学素子４０は、被照明領域Ｚの長手方向ｄｌに垂直な第１方向ｄａに配列されている。また、複数の回折光学素子４０が配列された第１方向ｄａは、被照明領域Ｚが位置する平坦面としての面ｐｌへの法線方向ｎｄと平行になっている。とりわけ図示された例において、複数の回折光学素子４０が配列された第１方向ｄａは、水平方向に垂直な鉛直方向となっている。すなわち、図示された具体例では、地面や水面よりも鉛直方向上方に配置された複数の回折光学素子４０からの回折光で、地面や水面等の水平面ｐｌ上を照明し、この水平面ｐｌ上に被照明領域Ｚが形成される。そして、複数の回折光学素子４０は、鉛直方向にずらして配置されている。

ここで、被照明領域Ｚは、回折光学素子４０によって照明されるニアフィールドの被照明領域と考えることができる。この被照明領域Ｚは、実際の被照射面積（照明範囲）だけでなく、後述するように、一定の座標軸を設定した上で角度空間における拡散角度範囲によっても表現することができる。

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。

各回折光学素子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。

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。

また、各回折光学素子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。

また、各回折光学素子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。

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。

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。

各レーザー光源２０から射出したレーザー光は、まず、対応する整形光学系３０に入射する。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を拡大する。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３０はレーザー光を整形する。図示された例において、整形光学系３０は、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃに対応して別途に設けられた第１整形光学系３０ａ、第２整形光学系３０ｂ及び第３整形光学系３０ｃを含んでいる。各整形光学系３０は、レンズ３１及びコリメートレンズ３２を有している。図１に示すように、整形光学系３０のレンズ３１は、レーザー光源２０から射出したレーザー光を発散させて発散光束に変換する。そして、整形光学系３０のコリメートレンズ３２は、発散光束を平行光束へとコリメートする。

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、各レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃに対応して別途に設けられた第１回折光学素子４０ａ、第２回折光学素子４０ｂ及び第３回折光学素子４０ｃを含んでいる。各回折光学素子４０は、対応するレーザー光源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。

この結果、被照明領域Ｚは、第１レーザー光源２０ａから射出したレーザー光、第２レーザー光源２０ｂから射出したレーザー光、及び、第３レーザー光源２０ｃから射出したレーザー光の重ね合わせにより、単独のレーザー光源から射出するレーザー光だけでは再現することのできない色にて被照明領域Ｚを照明することができる。ここで、照明色は、第１レーザー光源２０ａから射出するレーザー光の放射束、第２レーザー光源２０ｂから射出するレーザー光の放射束、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を適宜調整しておくことで、言い換えると、各レーザー光源の出力を調整することで射出するレーザー光の放射束を調節しておくことで、所望の色とすることができる。

ところで、ここで説明した照明装置１０は、レーザー光源２０から射出したレーザー光の光路を回折光学素子４０で調節して、被照明領域Ｚを照明している。回折光学素子４０を用いることによる利点の一つは、光源装置１５からの光、例えばレーザー光の光エネルギー密度を拡散により低下させることが可能となることである。また、その他の利点の一つは、回折光学素子４０が指向性の面光源として利用可能になることである。すなわち、被照明領域Ｚ内からレーザー光を人間の目で直視した場合、点光源ではなく、回折光学素子４０の大きさを持った面光源となる。したがって、回折光学素子４０を介すことにより同一の放射束のレーザー光をより広い発光面から射出する光源による照明に変換され、点光源（ランプ光源）での照明と比較して、同じ照度分布を達成するための光源面上の各位置での輝度、つまりパワー密度を低下させることができる。これらにより、回折光学素子４０を用いることによって、光源としてレーザー光源２０を用いた場合における、レーザー光の安全性向上に寄与することができる。

回折光学素子４０の面積が大きくすると、光源装置１５からのレーザー光の入射領域、すなわちスポット領域を、広く取ることができる。回折光学素子４０へ入射したレーザー光は、回折光学素子４０で回折されて、回折光学素子４０上の入射領域の全域から被照明領域Ｚに向けて出射する。したがって、回折光学素子４０の入射面および出射面の面積を大きくすることで、回折光学素子４０上の各位置でのパワー密度を低下させることができる。

ただしその一方で、回折光学素子４０を大面積化すると、照明装置１０が大型化してしまう。この照明装置の大型化の問題は、複数の波長域の光を用いた加法混色によって特定の色で照明を行う上述の照明装置１０において、より深刻となる。

本実施の形態では、トレードオフの関係にあるといえるパワー密度の低下と照明装置１０の小型化とを両立させるための工夫を行っている。すなわち、本実施の形態では、レーザー光源２０が射出するレーザー光の放射束の大きさに応じて、当該レーザー光源２０に対応する回折光学素子４０の面積を変更し、パワー密度の低下と照明装置１０の小型化との両立を図っている。具体的な構成について、以下に説明する。

なお、ここでいう「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。

まず、照明装置１０に含まれる複数のレーザー光源２０がそれぞれ射出するレーザー光のうちの、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した回折光学素子の面積が、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に対応した回折光学素子の面積よりも、小さくなっている。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に対応した第３回折光学素子４０ｃの入射面及び出射面の面積が、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に対応した第１回折光学素子４０ａの入射面及び出射面の面積よりも、小さくなっている。

上述したように、回折光学素子４０の出射面上における出射領域が広ければ、その分、パワー密度を低下させることができる。したがって、レーザー光源２０の放射束の大きさを考慮した上で、回折光学素子４０の出射面、並びに、出射面と通常同一領域となる入射面の大きさを決定することで、照明装置１０に安全性を付与することができる。その一方で、第３レーザー光源２０ｃから射出したレーザー光の放射束が、第１レーザー光源２０ａから射出したレーザー光の放射束よりも小さい場合、回折光学素子上の位置でのパワー密度を低下させるといった観点からは、第３レーザー光源２０ｃに対応する第３回折光学素子４０ｃの面積を、第１レーザー光源２０ａに対応する第１回折光学素子４０ａの面積と同程度まで大きくする必要ない。第３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、言い換えると第３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１０を小型化することができる。

さらに、最小となる第３レーザー光源２０ｃから射出したレーザー光の放射束をＷ_ｍｉｎ［Ｗ］とし、最大となる第１レーザー光源２０ａから射出したレーザー光の放射束をＷ_ｍａｘ［Ｗ］とすると、最小の放射束を有したレーザー光を射出する第３レーザー光源２０ｃに対応した第３回折光学素子４０ｃの面積Ａ_ｍｉｎ［ｍｍ^２］、及び、最大の放射束を有したレーザー光を射出する第１レーザー光源２０ａに対応した第１回折光学素子４０ａの面積Ａ_ｍａｘ［ｍｍ^２］が、次の関係を満たすようになっている。
Ａ_ｍａｘ×（Ｗ_ｍｉｎ／Ｗ_ｍａｘ） ≦ Ａ_ｍｉｎ

つまり、第１回折光学素子４０ａの全域が有効に活用されているとの前提、すなわち第１回折光学素子４０ａの入射面の全域にレーザー光が広げられて均一な強度で入射しているとの前提に立つと、第１回折光学素子４０ａ上の各位置でのパワー密度の大きさは、（Ｗ_ｍａｘ／Ａ_ｍａｘ）を指標として表される。したがって、この指標（Ｗ_ｍａｘ／Ａ_ｍａｘ）の値が十分となるよう、第１回折光学素子４０ａの面積Ａ_ｍａｘは、決定されるべきである。上述したように、第３回折光学素子４０ｃは第１回折光学素子４０ａよりも小面積化されているが、第３回折光学素子４０ｃ上の各位置でのパワー密度を第１回折光学素子４０ａ上の各位置でのパワー密度以下に設定することが好ましい。最小の放射束となるレーザー光が入射する第３回折光学素子４０ｃ上の各位置でのパワー密度の大きさは、（Ｗ_ｍｉｎ／Ａ_ｍｉｎ）を指標として表される。第３回折光学素子４０ｃの面積Ａ_ｍｉｎが、上述した条件を満たして「Ａ_ｍａｘ×（Ｗ_ｍｉｎ／Ｗ_ｍａｘ）」以上になっている場合には、第３回折光学素子４０ｃ上の各位置でのパワー密度を第１回折光学素子４０ａ上の各位置でのパワー密度以下とすることができる。すなわち、上述した条件が満たされる場合には、比較的大面積化する最大の放射束を有した第１レーザー光源２０ａに対応する第１回折光学素子４０ａの面積を必要最低限な大きさとしながら、同時に、比較的小型化される最小の放射束を有した第３レーザー光源２０ｃに対応する第３回折光学素子４０ｃでのパワー密度を十分に低下させることが、可能となる。

さらに、本実施の形態では、任意に選択された一つのレーザー光源２０に対応する回折光学素子４０の面積は、当該一つのレーザー光源２０よりも大きい放射束を有した他の一つのレーザー光源２０に対応する回折光学素子４０の面積以下となっている。すなわち、レーザー光源２０の放射束が小さくなるにつれて、対応する回折光学素子４０の面積が小さくなっていく。言い換えると、レーザー光源２０の放射束が大きくなるにつれて、対応する回折光学素子４０の面積が大きくなっていく。

図示された例において、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。図２及び図３に示されているように、図示された例では、第１回折光学素子４０ａ、第２回折光学素子４０ｂ、第３回折光学素子４０ｃの順番で、面積が小さくなっている。このような照明装置１０によれば、各回折光学素子４０上の各位置でのパワー密度を十分に低下させながら、同時に、回折光学素子４０の面積を効果的に小型化させることができる。

さらに、理想的には、第１レーザー光源２０ａから射出するレーザー光の放射束Ｗ_ａ、第２レーザー光源２０ｂから射出するレーザー光の放射束Ｗ_ｂ、第３レーザー光源２０ｃから射出するレーザー光の放射束Ｗ_ｃ、第１回折光学素子４０ａの面積Ａ_ａ、第２回折光学素子４０ｂの面積Ａ_ｂ及び第３回折光学素子４０ｃの面積Ａ_ｃが、次の関係を満たすことが好ましい。
Ｗ_ａ：Ｗ_ｂ：Ｗ_ｃ＝Ａ_ａ：Ａ_ｂ：Ａ_ｃ一具体例として、図示された照明装置１０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Ｗ_ａ、第２レーザー光源２０ｂから射出するレーザー光の放射束Ｗ_ｂ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Ｗ_ｃは、７：４：２の関係となっている。そして、第１回折光学素子４０ａ、第２回折光学素子４０ｂ及び第３回折光学素子４０ｃの面積比は、７：４：２となっている。図２に示すように、第１回折光学素子４０ａ、第２回折光学素子４０ｂ及び第３回折光学素子４０ｃは、被照明領域Ｚの幅方向ｄｗと平行な第２方向ｄｂにおいて、互い同一の長さを有している。一方、図３に示すように、第１回折光学素子４０ａ、第２回折光学素子４０ｂ及び第３回折光学素子４０ｃは、第１方向ｄａに沿った長さについて、７：４：２となっておいる。このような照明装置１０によれば、回折光学素子４０の間で、パワー密度を揃えることができる。したがって、このパワー密度を十分な値としておくことで、照明装置１０に含まれる複数の回折光学素子４０の面積を小型化することができる。

以上に説明してきた上述の一実施の形態において、照明装置１０は、異なる放射束のレーザー光を射出する複数のレーザー光源２０と、複数のレーザー光源の各々に対応して設けられた回折光学素子４０と、を有している。そして、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２０に対応した回折光学素子４０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２０に対応した回折光学素子４０の面積よりも、小さくなっている。すなわち、この照明装置１０では、レーザー光源２０が射出するレーザー光の放射束の大きさに応じて、対応する回折光学素子４０の面積を変更している。したがって、各回折光学素子４０の各位置でのパワー密度を有効に低下させることができ、また、放射束の低いレーザー光を射出するレーザー光源２０に対応した回折光学素子４０の面積が不必要に大きくなることを効果的に回避することが可能となる。結果として、安全性を確保しながら照明装置１０を効果的に小型化することが可能となる。とりわけ図示された例のように、加法混色により特定の色で被照明領域Ｚを照明する場合には、生成されるレーザー光の波長域に対応して各レーザー光源２０が射出するレーザー光の放射束を適宜調整することになる。本実施の形態による照明装置１０は、このように複数の波長域のレーザー光源２０を含む場合に、とりわけ有用となる。

また上述の一実施の形態において、最小の放射束をＷ_ｍｉｎ［Ｗ］とし、最大の放射束をＷ_ｍａｘ［Ｗ］とすると、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２０に対応した回折光学素子４０の面積Ａ_ｍｉｎ［ｍｍ^２］、及び、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２０に対応した回折光学素子４０の面積Ａ_ｍａｘ［ｍｍ^２］が、次の関係を満たすようになっている。
Ａ_ｍａｘ×（Ｗ_ｍｉｎ／Ｗ_ｍａｘ） ≦ Ａ_ｍｉｎこの照明装置１０によれば、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２０に対応した小面積化した回折光学素子４０の各位置でのパワー密度を、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２０に対応した大面積の回折光学素子４０の各位置でのパワー密度以下まで低下させることができる。すなわち、小面積化した回折光学素子４０の各位置でのパワー密度を十分に低下させることができ、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可能となる。

さらに上述の一実施の形態において、任意に選択された一つのレーザー光源２０に対応する回折光学素子４０の面積は、当該一つのレーザー光源２０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２０に対応した回折光学素子４０の面積以下となっている。この照明装置１０によれば、レーザー光源２０が射出するレーザー光の放射束の大きさに応じて、各レーザー光源２０に対応する回折光学素子４０の大きさが順次変化する。したがって、各回折光学素子４０の間で、パワー密度を或る程度均一化することができる。結果として、回折光学素子４０の面積を最大限小型化することも可能となる。

さらに上述の一実施の形態において、照明装置１０は、複数のレーザー光源２０から射出したレーザー光を拡大して回折光学素子４０に誘導する整形光学系３０を、さらに有している。この照明装置１０によれば、レーザー光源２０から射出した光は、拡大された後に回折光学素子４０に入射することになる。したがって、回折光学素子４０の各位置でのパワー密度を有効に低下させることができ、安全性を向上させることができる。

なお、上述した一実施の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、変形の一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。

例えば、上述した一実施の形態において、複数のレーザー光源２０の各々に対して、それぞれ別個の整形光学系３０が用意されている例を示したが、これに限られない。整形光学系３０、或いは、整形光学系３０に含まれるレンズ３１やコリメートレンズ３２との要素のいずれか一以上を、複数のレーザー光源２０間で共用してもよい。

また、上述した一実施の形態において、照明装置１０が、細長い領域を照明する例を示したが、これに限られない。照明装置１０が、所定の輪郭を有した領域を照明し、したがって、所定の輪郭を表示する装置として機能するようにしてもよい。所定の輪郭として、例えば矢印等を例示することができる。

ｄｌ 長手方向
ｄｗ 幅方向
ｄａ 第１方向
ｄｂ 第２方向
Ｚ 被照明領域
１０ 照明装置
１５ 光源装置
２０ レーザー光源
２０ａ 第１レーザー光源
２０ｂ 第２レーザー光源
２０ｃ 第３レーザー光源
３０ 整形光学系
３０ａ 第１整形光学系
３０ｂ 第２整形光学系
３０ｃ 第３整形光学系
３１ レンズ
３１ａ 第１レンズ
３１ｂ 第２レンズ
３１ｃ 第３レンズ
３２ コリメートレンズ
３２ａ 第１コリメートレンズ
３２ｂ 第２コリメートレンズ
３２ｃ 第３コリメートレンズ
４０ 回折光学素子
４０ａ 第１回折光学素子
４０ｂ 第２回折光学素子
４０ｃ 第３回折光学素子

Claims (13)

1. 第１のレーザー光源、及び、第１のレーザー光源から射出されるレーザー光の放射束よりも大きい放射束のレーザー光を射出する第２のレーザー光源を準備する工程と、
   前記第１のレーザー光源からのレーザー光を回折する第１の回折光学素子、及び、記第２のレーザー光源からのレーザー光を回折する第２の回折光学素子を準備する工程と、
   前記第１の回折光学素子で回折された前記レーザー光および前記第２の回折光学素子で回折された前記レーザー光が少なくとも部分的に重なる領域を照明するよう、前記第１のレーザー光源、前記第２のレーザー光源、前記第１の回折光学素子および前記第２の回折光学素子を配置する工程と、を備え、
   前記第１の回折光学素子の面積は、前記第２の回折光学素子の面積よりも小さい、照明装置の製造方法。
2. 前記第１のレーザー光源及び前記第２のレーザー光源を準備する工程において、
   前記第１のレーザー光源として、青色の発光波長域のレーザー光を射出するレーザー光源を準備し、
   前記第２のレーザー光源として、赤色の発光波長域のレーザー光を射出するレーザー光源を準備する、請求項１に記載の照明装置の製造方法。
3. 前記第１のレーザー光源及び前記第２のレーザー光源を準備する工程において、前記第１のレーザー光源及び前記第２のレーザー光源とは異なる波長のレーザー光を射出する第３のレーザー光源を更に準備する、請求項２記載の照明装置の製造方法。
4. 前記第１のレーザー光源、前記第２のレーザー光源、前記第１の回折光学素子および前記第２の回折光学素子を配置する工程において、前記領域から前記第１の回折光学素子までの距離は、前記領域から前記第２の回折光学素子までの距離よりも大きくなるように設定する、請求項１乃至３のいずれか１項記載の照明装置の製造方法。
5. 前記第１のレーザー光源及び前記第２のレーザー光源が共通の基板上に並べて配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項記載の照明装置の製造方法。
6. 第１のレーザー光源からのレーザー光を第１の回折光学素子で回折し、第２のレーザー光源からのレーザー光を第２の回折光学素子で回折する工程を備え、
   第１のレーザー光源からのレーザー光の放射束は、第２のレーザー光源からのレーザー光の放射束よりも小さく、
   前記第１の回折光学素子の面積は、前記第２の回折光学素子の面積よりも小さく、
   前記第１の回折光学素子で回折された前記レーザー光および前記第２の回折光学素子で回折された前記レーザー光が少なくとも部分的に重なる領域を照明する、照明方法。
7. 前記第１のレーザー光源は、青色の発光波長域のレーザー光を射出し、
   前記第２のレーザー光源は、赤色の発光波長域のレーザー光を射出する、請求項６に記載の照明方法。
8. 前記第１のレーザー光源及び前記第２のレーザー光源とは異なる波長のレーザー光を射出する第３のレーザー光源からのレーザー光を第３の回折光学素子で回折し、
   前記第１の回折光学素子で回折された前記レーザー光、前記第２の回折光学素子で回折された前記レーザー光及び前記第３の回折光学素子で回折された前記レーザー光が少なくとも部分的に重なる領域を照明する、請求項７に記載の照明方法。
9. 前記領域から前記第１の回折光学素子までの距離は、前記領域から前記第２の回折光学素子までの距離よりも大きくなるように設定する、請求項６乃至８のいずれか１項記載の照明方法。
10. 前記第１のレーザー光源および前記第２のレーザー光源が共通の基板上に並べて配置されている、請求項６乃至９のいずれか１項記載の照明方法。
11. 被照明領域を照明する照明装置であって、
    第１のレーザー光源及び第２のレーザー光源と、
    前記第１のレーザー光源からのレーザー光を回折する第１の回折光学素子と、
    前記第２のレーザー光源からのレーザー光を回折する第２の回折光学素子と、
    前記第１のレーザー光源は、前記第２のレーザー光源から射出されるレーザー光の放射束よりも小さい放射束のレーザー光を射出し、
    前記第１の回折光学素子の面積は、前記第２の回折光学素子の面積よりも小さく、
    前記被照明領域から前記第１の回折光学素子までの距離は、前記被照明領域から前記第２の回折光学素子までの距離よりも大きい、照明装置。
12. 路面を照明する照明装置であって、
    第１のレーザー光源及び第２のレーザー光源と、
    前記第１のレーザー光源からのレーザー光を回折する第１の回折光学素子と、
    前記第２のレーザー光源からのレーザー光を回折する第２の回折光学素子と、
    前記第１のレーザー光源は、前記第２のレーザー光源から射出されるレーザー光の放射束よりも小さい放射束のレーザー光を射出し、
    前記第１の回折光学素子の面積は、前記第２の回折光学素子の面積よりも小さく、
    前記路面から前記第１の回折光学素子までの距離は、前記路面から前記第２の回折光学素子までの距離よりも大きい、照明装置。
13. 前記第１のレーザー光源及び前記第２のレーザー光源は、異なる波長域のレーザー光を射出する、請求項１１又は１２に記載の照明装置。

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