JP6986216B2 - Lighting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、回折光学素子によって回折された光を照明光として用いる照明装置に関する。 The present invention relates to a lighting device that uses light diffracted by a diffractive optical element as illumination light.
光源及びホログラム素子を組み合わせて、路面等の領域を所望パターンで照明する照明装置が知られている。例えば特許文献1が開示する車両用の照明装置によれば、レーザ光及びホログラムを使って、文字等の情報を路面に投影することができる。 A lighting device that illuminates a region such as a road surface in a desired pattern by combining a light source and a hologram element is known. For example, according to the vehicle lighting device disclosed in Patent Document 1, information such as characters can be projected onto a road surface by using a laser beam and a hologram.
上述のようにレーザ光などのコヒーレント光をホログラム素子などの回折光学素子と組み合わせて使用することで、比較的広範囲の照明領域に対して所望パターンの照明を行うことができ、観察者は照明領域に映し出される所望パターンを安全に視認することができる。そのため、コヒーレント光及び回折光学素子を使用した上述のような照明装置は、車両分野だけではなく、様々な分野の装置に応用が可能である。 By using coherent light such as laser light in combination with diffractive optical elements such as hologram elements as described above, it is possible to illuminate a relatively wide range of illumination areas with a desired pattern, and the observer can illuminate the illumination area. The desired pattern projected on the screen can be safely visually recognized. Therefore, the above-mentioned lighting device using the coherent light and the diffractive optical element can be applied not only to the vehicle field but also to devices in various fields.
その一方で、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。 On the other hand, lighting devices are required to be further devised to provide various information in various forms. For example, in the field of lighting equipment for vehicles, it is necessary to effectively provide information related to traffic, etc. to the passengers, pedestrians, or passengers of other vehicles of each vehicle and call their attention. Further proposals for possible lighting forms are desired. Further, the lighting device is required not only to show excellent lighting performance and information providing performance, but also to perform an optical display having good design according to the equipment used and the environment in which it is used.
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。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a lighting device capable of lighting and light display in various forms.
本発明の一態様は、光源部と、第1回折光学素子と、光源部からの光を第1回折光学素子に導く導光光学系と、を備え、第1回折光学素子は、入射された光を第1のパターンで出射し、第1回折光学素子から出射した光は、照明領域に第2のパターンで投影される照明装置に関する。 One aspect of the present invention includes a light source unit, a first diffractive optical element, and a light guide optical system that guides light from the light source unit to the first diffractive optical element, and the first diffractive optical element is incident. The light emitted in the first pattern and the light emitted from the first diffractive optical element relates to a lighting device projected on the illumination region in the second pattern.
第1回折光学素子は、第1のパターンに応じて配置された遮光部であって、光の少なくとも一部を遮る遮光部を有してもよい。 The first diffraction optical element may be a light-shielding portion arranged according to the first pattern, and may have a light-shielding portion that blocks at least a part of light.
第1回折光学素子は、第1のパターンに応じて配置された1又は複数種類のカラーフィルタを有してもよい。 The first diffractive optical element may have one or more types of color filters arranged according to the first pattern.
光源部は、互いに異なる波長の光を発する複数の光源を含み、導光光学系は、複数の光源の各々から発せられる光を、第1回折光学素子のうち、第1のパターン及び当該光の波長に基づいて定められる領域に導いてもよい。 The light source unit includes a plurality of light sources that emit light having different wavelengths from each other, and the light guide optical system emits light emitted from each of the plurality of light sources in the first pattern of the first diffractive optical element and the light. It may lead to a region defined based on the wavelength.
導光光学系は、光源部からの光を第1回折光学素子上で走査させてもよい。 The light guide optical system may scan the light from the light source unit on the first diffraction optical element.
導光光学系は、光源部からの光の空間的な分布を第1のパターンに応じて変調し、変調後の光を第1回折光学素子に導いてもよい。 The light guide optical system may modulate the spatial distribution of the light from the light source unit according to the first pattern, and guide the modulated light to the first diffraction optical element.
導光光学系は、入射された光を第1のパターンで出射する第2回折光学素子を有し、第2回折光学素子から出射した光は、第1回折光学素子上に第1のパターンで投影されてもよい。 The light guide optical system has a second diffractive optical element that emits the incident light in the first pattern, and the light emitted from the second diffractive optical element has the first pattern on the first diffractive optical element. It may be projected.
第1回折光学素子は、複数の要素拡散領域を含み、複数の要素拡散領域は、照明領域において互いに同じ範囲に向けて光を出射してもよい。 The first diffractive optical element includes a plurality of element diffusion regions, and the plurality of element diffusion regions may emit light toward the same range with each other in the illumination region.
第1回折光学素子は、複数の要素拡散領域を含み、複数の要素拡散領域は、照明領域において互いに異なる範囲に向けて光を出射してもよい。 The first diffractive optical element includes a plurality of element diffusion regions, and the plurality of element diffusion regions may emit light toward different ranges in the illumination region.
第1のパターンは、第2のパターンと同じパターンを有してもよい。 The first pattern may have the same pattern as the second pattern.
第1のパターンは、第2のパターンと異なるパターンを有してもよい。 The first pattern may have a different pattern from the second pattern.
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。 According to the present invention, it is possible to provide a lighting device that enables various forms of lighting and light display.
以下、図面を参照して本発明の実施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、縮尺および縦横の寸法比等を実物のそれらから適宜変更している。また、本明細書において用いられる形状、幾何学的条件、及びそれらの程度を特定する用語及び値(例えば「平行」、「直交」及び「同一」等の用語、及び長さや角度等の値)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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, the scale, aspect ratio, etc. are appropriately changed from those of the actual product for the convenience of illustration and comprehension. In addition, terms and values that specify the shapes, geometric conditions, and their degrees as used herein (eg, terms such as "parallel", "orthogonal", and "identical", and values such as length and angle). Is not bound by the strict meaning, but should be interpreted including the range in which similar functions can be expected.
以下の各実施形態に係る照明装置10は、車両用ライト(例えばヘッドライトやテールライト)として使用されることが想定されているが、その適用対象や利用態様は特に限定されない。例えば、車両以外の移動体(例えば船舶や飛行機など)や道路等の非移動体に設置される照明装置に対しても、以下の各実施形態に係る照明装置10を応用することが可能である。またヘッドライトやテールライト以外の用途で用いられる照明装置に対しても以下の各実施形態に係る照明装置10を応用することが可能であり、例えば室内および屋外の一般照明用の照明装置、サイン灯、投光照明(スポットライト)、非常灯、及び誘導灯等に対しても以下の各実施形態に係る照明装置10を応用することが可能である。
The
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る照明装置10の概略構成を示す図である。図2は、第1の実施形態における、第1回折光学素子13から出射される光Lの第1のパターンP1と、照明領域Rに投影される光Lの第2のパターンP2とを概略的に示す図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
本実施形態の照明装置10は、図1に示すように、光源部11、導光光学系12及び第1回折光学素子13を備える。
As shown in FIG. 1, the
光源部11は、導光光学系12に向けて光Lを発する。導光光学系12から発せられる光Lは、レーザ光等のコヒーレント光であってもよいし、LED(Light Emitting Diode)光等の非コヒーレント光であってもよい。また光源部11は、単一の光源を含んでいてもよいし、複数の光源を含んでいてもよく、典型的には、相互に異なる波長域の光(例えば赤色光、緑色光及び青色光)を発する複数の光源によって光源部11を構成することができる。なお、光源部11の発光のオン及びオフ(すなわち点灯及び消灯)は図示しない制御装置によって制御可能であり、複数の光源が設けられる場合には、光源毎に発光のオン及びオフが制御され、光源間で発光の有無が相互に関連づけられてもよい。また光源部11の発光を制御する代わりに、或いはそのような制御に加え、シャッタを光源部11(例えば各光源)と導光光学系12との間に設置し、当該シャッタの開閉を図示しない制御装置により制御してもよい。
The
導光光学系12は、光源部11と第1回折光学素子13との間に配置され、光源部11からの光Lを整形し、整形後の光Lを第1回折光学素子13に導く。図1に示す導光光学系12は、凸レンズ12a及びシリンドリカルレンズ12bによって構成されているが、導光光学系12の具体的な構成は特に限定されない。すなわち、光源部11からの光Lを第1回折光学素子13の光入射領域の形状に応じた適切な形状に整形することが可能な単種類の光学系又は複数種類の光学系の組み合わせによって、導光光学系12を構成することができる。したがって導光光学系12は、例えばコリメートレンズを含んでいてもよく、平行化された光Lを第1回折光学素子13に入射させてもよい。
The light guide
また図1では、光源部11、導光光学系12、及び第1回折光学素子13が同一直線上に配置されているように示されているが、実際には、これらの要素の配置位置は限定されない。すなわち導光光学系12は、光Lの進行路において光源部11と第1回折光学素子13との間に設けられていればよく、必ずしも特定方向に関して光源部11と第1回折光学素子13との間に設けられている必要はない。したがって、光源部11から導光光学系12への光Lの進行方向と導光光学系12から第1回折光学素子13への光Lの進行方向とは、相互に同じであってもよいし、相互に異なっていてもよい。光Lの進行路を変える場合には、反射等により光Lの進行方向を変えられるミラー等の光学素子が適宜配置されてもよい。
Further, in FIG. 1, the
また光源部11が複数の光源を含む場合、光源毎に別個の導光光学系12が設けられてもよい。したがって、波長域が相互に異なる複数種類の光Lが光源部11から発せられる場合には、各種の光Lの特性に応じて最適化された複数の導光光学系12によって、複数種類の光Lを第1回折光学素子13に対して適切に入射させることも可能である。
When the
第1回折光学素子13は、導光光学系12からの光Lを回折し、入射角度に応じた角度で光Lを出射し、出射した光Lによって照明領域Rを照明する。この第1回折光学素子13の具体的な構成は特に限定されないが、典型的にはホログラム素子によって第1回折光学素子13を構成できる。第1回折光学素子13としてホログラム素子を用いる場合、回折特性を設計し易く、照明領域Rにおける所望範囲を照明するための回折パターンを比較的簡単に第1回折光学素子13に持たせることができる。また、ホログラム素子の他の利点の一つは、光源からの光L(例えばレーザ光)のエネルギー密度を拡散により低減できることである。またホログラム素子の他の利点の一つは、第1回折光学素子13が指向性のある面光源として利用可能になるため、従来の点光源として機能するランプ光源と比べると、同じ照度分布を達成するための光源面上の輝度を低下できることである。したがって第1回折光学素子13としてホログラム素子を利用することにより、光源部11からの光Lとしてレーザ光等のエネルギー密度の高い光を安全性高く利用することが可能であり、第1回折光学素子13を通過した光Lを人間の目で直視しても、単一点光源を直視する場合に比べ、人間の目に悪影響を与えるおそれが小さい。
The first diffraction
このような第1回折光学素子13の回折パターンの形成手法は特に限定されない。例えば、互いに干渉性のあるコヒーレント光からなる参照光及び物体光をホログラム感光材料に照射して当該ホログラム感光材料に干渉縞を形成することによって、所望の回折パターンを有する第1回折光学素子13を作ることが可能である。また、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)によって第1回折光学素子13の回折パターンを実現することも可能であり、この場合には、任意の回折特性を持つ干渉縞の設計をコンピュータ上で行うことができ、利便性が高い。
The method for forming the diffraction pattern of the first diffraction
なお光源部11が複数の光源を含む場合、光源間で1つの第1回折光学素子13が共用されてもよいし、光源毎に別個の第1回折光学素子13が設けられてもよい。光源間で1つの第1回折光学素子13を共用する場合、各光源に対して第1回折光学素子13のうちの特定の範囲が割り当てられ、第1回折光学素子13における光Lの入射範囲が光源間で異なっていてもよい。したがって、波長域が相互に異なる複数種類の光Lが光源部11から発せられる場合、導光光学系12は、各種の光Lの特性に応じて最適化された第1回折光学素子13の範囲に対して複数種類の光Lを入射させることも可能である。
When the
第1回折光学素子13は、図2に示すように、導光光学系12から入射された光Lを第1のパターンP1で出射し、第1回折光学素子13から出射した光Lは、照明領域Rに第2のパターンP2で投影される。
As shown in FIG. 2, the first diffractive
本実施形態の第1回折光学素子13は、第1のパターンP1に応じて配置された遮光部22を有する。遮光部22は、導光光学系12から入射した光Lの少なくとも一部(本実施形態では全部)を遮るマスクとして働く。そのため、第1回折光学素子13のうち「遮光部22が配置される箇所」と「遮光部22が配置されない箇所」との間で形成される光Lのコントラストを利用することで、第1のパターンP1の光Lを第1回折光学素子13から出射させることができ、任意の意匠や情報(例えば、絵、柄(模様)、文字及び記号等)を第1回折光学素子13上に表示できる。この第1のパターンP1は、周期的に繰り返される1又は複数の単位パターンが含まれていてもよいし、そのような単位パターンを含まなくてもよい。
The first diffraction
図2に示す第1回折光学素子13では、複数の遮光部22がチェッカーフラグ状に配置され、第1のパターンP1がチェッカーフラグ状パターンにより構成されており、第1回折光学素子13は導光光学系12から入射された光Lをチェッカーフラグ状パターンで出射する。したがって、第1回折光学素子13を観察した人は、チェッカーフラグ状パターンの光Lを視認することができる。なお、図2は遮光部22を例示的に示しているに過ぎず、遮光部22の具体的な構成や具体的な配置態様は特に限定されない。例えば、遮光フィルムによって遮光部22が構成されてもよく、当該遮光フィルムを第1のパターンP1に応じた回折素子の所定箇所(例えば導光光学系12側の表面)に貼り付けることによって、本実施形態の第1回折光学素子13を構成することができる。
In the first diffractive
そして、第1回折光学素子13から第1のパターンP1で出射した光L(すなわち回折光)は、照明領域Rにおいて第2のパターンP2で投影される。図2では、円環状パターンによって第2のパターンP2が構成されているが、他のパターンによって第2のパターンP2が構成されてもよく、任意の意匠や情報(例えば、絵、柄(模様)、文字及び記号等)を第2のパターンP2として照明領域Rに投影することが可能である。この第2のパターンP2は、周期的に繰り返される1又は複数の単位パターンが含まれていてもよいし、そのような単位パターンを含まなくてもよい。第2のパターンP2が投影される照明領域Rは、第1回折光学素子13から出射した光Lによって照らされる領域である。照明装置10が車両に搭載される場合、通常は、当該車両が走行する路面によって照明領域Rが構成され、当該車両の搭乗者、歩行者或いは他の車両の搭乗者によって照明領域Rに投影された第2のパターンP2の光Lが視認可能となる。
Then, the light L (that is, diffracted light) emitted from the first diffractive
図2に示す第1回折光学素子13は、複数の要素拡散領域21に区分され、各要素拡散領域21がホログラム素子によって構成されている。図2に示す各要素拡散領域21は矩形状を有するが、要素拡散領域21の形状は特に限定されず、要素拡散領域21同士は、互いに同じ形状及び面積を有していてもよいし、互いに異なる形状及び面積を有していてもよい。
The first diffraction
図2に示す第1回折光学素子13では、上下左右に隣り合って配置される要素拡散領域21のうちの一方に遮光部22が配置され、他方には遮光部22が配置されていない。遮光部22が配置されていない要素拡散領域21の各々から出射した光Lは、自らの回折パターンに応じて定められる角度空間内を進行し、照明領域Rのうちの割り当てられた範囲を照らす。この際、各要素拡散領域21からの光Lは、照明領域Rの全体を照らしてもよいし、照明領域Rの一部範囲のみを照らしてもよい。また第1回折光学素子13を構成する複数の要素拡散領域21には、照明領域Rにおいて互いに同じ範囲に向けて光Lを出射する2以上の要素拡散領域21が含まれていてもよいし、照明領域Rにおいて互いに異なる範囲に向けて光Lを出射する2以上の要素拡散領域21が含まれていてもよい。したがって、第1回折光学素子13を構成する複数の要素拡散領域21の全てが、互いに同じ範囲(すなわち照明領域Rの全体)に向けて光Lを出射してもよいし、互いに異なる範囲に向けて光Lを出射してもよい。
In the first diffraction
以上説明したように本実施形態の照明装置10によれば、第1のパターンP1の光Lを第1回折光学素子13から出射させることができ、且つ、照明領域R上に第2のパターンP2の光Lを投影することができる。これにより観察者に対し、照明領域Rにおける第2のパターンP2の表示に加え、第1回折光学素子13上における第1のパターンP1の表示を提供することができる。
As described above, according to the
図2に示す第1回折光学素子13は、チェッカーフラグ状パターンを第1のパターンP1として採用し、搭載車両に対して新たな意匠性を付与しているが、他のパターンを第1のパターンP1として採用することでデザイン性に優れた他の意匠性を搭載車両に付与することも可能である。また、特定の情報(例えば交通等に関する情報)を示すパターンを第1のパターンP1として採用し、そのような第1のパターンP1に従って遮光部22を配置することにより、第1回折光学素子13は、その特定の情報を各人に提供して注意喚起を促すことが可能である。
The first diffraction
また図2に示す照明装置10では、第1回折光学素子13上の光表示パターン(すなわち第1のパターン)が、照明領域Rにおける光Lの投影パターン(すなわち第2のパターン)と異なるパターンを有するが、これらの第1のパターン及び第2のパターンの構成は特に限定されない。したがって、第1のパターン及び第2のパターンの各々は図2に示すパターン以外のパターンであってもよく、また第1のパターンが第2のパターンと同じパターンを有していてもよい。
Further, in the
また上述の説明では、主として、遮光部22が第1回折光学素子13から遮光部22に入射した光Lの全部を遮る場合について説明したが、遮光部22は第1回折光学素子13から遮光部22に入射した光Lの一部のみを遮ってもよい。例えば各遮光部22は、概ね全波長域にわたって遮光部22に入射した光Lの一部のみを遮ることで光Lのコントラストを生み出してもよい。また第1回折光学素子13は、第1のパターンP1に応じて配置された1又は複数種類のカラーフィルタを遮光部22として有していてもよく、各遮光部22は、遮光部22に入射した光Lのうちの特定の波長域成分のみを遮ってもよい。この場合、第1回折光学素子13上においてカラーフィルタに応じた有彩色による第1のパターンP1の表示を行うことが可能である。特に、相互に異なる波長域を遮る複数種類のカラーフィルタを遮光部22として配設することによって、第1回折光学素子13上において複数色による第1のパターンP1の表示を行うことが可能である。
Further, in the above description, the case where the light-shielding
[第2の実施形態]
本実施形態において、上述の第1の実施形態と同一又は類似の要素には同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, the same or similar elements as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図3は、第2の実施形態に係る照明装置10の概略構成を示す図である。図4は、第2の実施形態における、第1回折光学素子13から出射される光Lの第1のパターンP1と、照明領域Rに投影される光Lの第2のパターンP2とを概略的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the
本実施形態の照明装置10では、図3に示すように、光源部11及び第1回折光学素子13に加え、走査装置15が導光光学系12として設けられており、光源部11及び走査装置15には制御装置16が接続されている。
In the
走査装置15は、光源部11からの光Lの進行方向を変え、第1回折光学素子13上の全範囲又は一部範囲において光Lを走査させることができる。走査装置15の構成は特に限定されないが、典型的にはポリゴンミラーやガルバノミラー等を使って走査装置15を構成することができる。このように本実施形態の導光光学系12は、光源部11からの光Lを第1回折光学素子13上で走査させる。
The
また光源部11が複数の光源(例えばR光源11R、G光源11G及びB光源11B)を含む場合には、光源毎に別個の走査装置15が設けられてもよいし、複数の光源からの光Lに対して1つの走査装置15が共用されてもよい。また走査装置15の具体的な配置位置は特に限定されず、光Lの進行路における光源部11と第1回折光学素子13との間の任意の位置に走査装置15を配置することが可能である。また、光源部11と走査装置15との間や走査装置15と第1回折光学素子13との間には、任意の光学系が必要に応じて配置されてもよい。
When the
制御装置16は、光源部11及び走査装置15を制御し、光源部11によって光Lの発光のオン及びオフ(すなわち発光及び非発光)を調整しつつ、走査装置15によって光Lの進行方向を調整することができる。このように光Lの発光と第1回折光学素子13上における光Lの走査位置とを相互に関連づけた制御を行うことで、第1回折光学素子13上の所望箇所にのみ光Lを入射させる一方で、他の箇所には光Lを入射させないようにすることができる。
The
例えば、光源部11が互いに異なる波長域の光を発する複数の光源を含む場合、走査装置15は制御装置16の制御下で、複数の光源の各々から発せられる光Lを、第1回折光学素子13のうち、第1のパターンP1及び光Lの波長に基づいて定められる領域に導くことが可能である。したがって、第1回折光学素子13のある範囲には複数の光源のうちの特定の1つの光源からの光Lのみを入射させる一方で、第1回折光学素子13の他の範囲には複数の光源のうちの2以上の光源からの光Lを重畳的に入射させることも可能である。これにより、様々な色合いで第1のパターンP1を構成することができ、様々な色彩及び模様を持つ任意のパターン(例えばフランス国旗のようなパターン)を第1のパターンP1として第1回折光学素子13に表示できる。
For example, when the
他の構成は、上述の第1の実施形態の照明装置10と同様である。
Other configurations are the same as those of the
本実施形態の照明装置10によれば、光源部11からの発光を制御しつつ走査装置15による光Lの走査を制御することで、第1回折光学素子13上の所望範囲に光Lを入射させることができる。これにより、様々な形態で、第1回折光学素子13上において第1のパターンP1の光表示を行うことができる。
According to the
特に、光源部11が複数の光源を含む場合には、様々な色彩及び模様を持つ多様な第1のパターンP1の光表示を第1回折光学素子13上で行うことができる。そのため、バラエティに富んだデザインを搭載車両に付加することができ、また観察者の注意喚起をより効果的に促すことができる光表示を第1回折光学素子13上において行うことができる。
In particular, when the
なお、上述では光源部11の発光のオン及びオフが制御される場合について説明したが、他の方法によって走査装置15への光Lの入射の有無が制御されてもよい。例えば、図示しないシャッタを光源部11と走査装置15との間に設置し、当該シャッタの開閉を制御装置16により制御することによって、光源部11から発せられる光Lの走査装置15への入射の有無が調整されてもよい。
Although the case where the light emission of the
[第3の実施形態]
本実施形態において、上述の第1の実施形態と同一又は類似の要素には同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, the same or similar elements as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図5は、第3の実施形態に係る照明装置10の概略構成を示す図である。図6は、第3の実施形態における、第1回折光学素子13から出射される光Lの第1のパターンP1と、照明領域Rに投影される光Lの第2のパターンP2とを概略的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the
本実施形態の照明装置10では、図5に示すように、導光光学系12として、凸レンズ12a、コリメートレンズ12c及び空間光変調装置(SLM:Spatial Light Modulator)18が設けられている。
In the
凸レンズ12aは、光源部11からの光Lが入射され、当該光Lの径(すなわちビーム径)を拡大し、コリメートレンズ12cに向けて光Lを出射する。コリメートレンズ12cは、凸レンズ12aからの光Lが入射され、当該光Lを平行化し、空間光変調装置18に向けて光Lを出射する。
In the
空間光変調装置18は、コリメートレンズ12cからの光Lが入射され、当該光Lの空間的な分布を第1のパターンP1に応じて変調し、第1回折光学素子13に向けて光Lを出射する。空間光変調装置18の具体的な構成は特に限定されず、任意の要素によって空間光変調装置18を実現することが可能である。したがって例えば、マイクロミラー反射型パネル(DMD:Digital Mirror Device)を使用したDLP(登録商標)表示システム、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)表示システム、シャッタ、絞り、或いは遮光パターニングされた反射鏡等によって、空間光変調装置18を構成することが可能である。
In the spatial
凸レンズ12a及びコリメートレンズ12cは、光源部11からの光Lを整形して空間光変調装置18の入射領域に光Lを導く。空間光変調装置18は、当該入射領域に到達した光Lの空間的な分布を変調し、変調された光Lを出射して第1のパターンP1で当該光Lを第1回折光学素子13に入射させる。これにより、第1回折光学素子13は、入射された光Lを第1のパターンP1(図6では三角形パターン)で出射する。このように本実施形態の空間光変調装置18は、光源部11からの光Lの空間的な分布を第1のパターンP1に応じて変調し、変調後の光Lを第1回折光学素子13に導く。
The
なお光源部11が複数の光源を含む場合には、光源毎に導光光学系12が設けられてもよく、光源毎に設けられる空間光変調装置18が、対応の光源に対して最適化されていてもよい。したがって波長域が相互に異なる複数種類の光Lが光源部11から発せられる場合、光源毎に設けられる空間光変調装置18によって、種類の異なる光L間で空間的な分布を相互に異ならせてもよいし、同じにしてもよい。
When the
他の構成は、上述の第1の実施形態の照明装置10と同様である。
Other configurations are the same as those of the
本実施形態の照明装置10によれば、空間光変調装置18によって第1回折光学素子13に照射する光Lの空間的な分布を調整することができるため、第1回折光学素子13の光入射領域のうちの任意の場所に光Lを導くことができる。これにより、様々な形態で、第1回折光学素子13上において第1のパターンP1の光表示を行うことができる。
According to the
特に、図示しない制御装置によって空間光変調装置18による光Lの空間変調を制御可能な場合には、第1回折光学素子13上に対する光Lの照射パターン及び第1回折光学素子13からの光Lの出射パターン(すなわち第1のパターンP1)を動的に変えることができる。この場合、第1のパターンP1の変化に応じて、照明領域Rにおける光Lの第2のパターンP2が変えられてもよいし、変えられなくてもよい。第1回折光学素子13が複数の要素拡散領域21(図2参照)に区分される場合、要素拡散領域21間で照明領域Rにおける異なる範囲に光L(すなわち回折光)が導かれるように第1回折光学素子13の回折パターンを設計することによって、第1のパターンP1の変化に応じて第2のパターンP2を変えることが可能である。一方、要素拡散領域21間で照明領域Rにおける同じ範囲(すなわち照明領域Rの全体)に光Lが導かれるように第1回折光学素子13の回折パターンを設計することによって、第1のパターンP1の変化にかかわらず第2のパターンP2を変えないようにすることが可能である。
In particular, when the spatial modulation of the light L by the spatial
[第4の実施形態]
本実施形態において、上述の第1の実施形態と同一又は類似の要素には同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
In the present embodiment, the same or similar elements as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図7は、第4の実施形態に係る照明装置10の概略構成を示す図である。図8は、第4の実施形態における、第1回折光学素子13から出射される光Lの第1のパターンP1と、照明領域Rに投影される光Lの第2のパターンP2とを概略的に示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of the
本実施形態の照明装置10では、図7に示すように、導光光学系12として、凸レンズ12a、コリメートレンズ12c、第2回折光学素子19及びコリメートレンズ12dが設けられている。
In the
凸レンズ12aは、光源部11からの光Lが入射され、当該光Lの径を拡大し、コリメートレンズ12cに向けて光Lを出射する。コリメートレンズ12cは、凸レンズ12aからの光Lが入射され、当該光Lを平行化し、第2回折光学素子19に向けて光Lを出射する。
In the
第2回折光学素子19は、コリメートレンズ12cからの光Lを回折し、入射された光Lを第1のパターンP1で出射する。この第2回折光学素子19の具体的な構成は特に限定されないが、第1回折光学素子13と同様にホログラム素子(例えばCGH)によって構成できる。第2回折光学素子19から出射した光Lは、コリメートレンズ12dにより平行化された後に、第1回折光学素子13上に第1のパターンP1で投影される。
The second diffracting
なおコリメートレンズ12dは必ずしも設けられている必要はなく、コリメートレンズ12dが設けられない場合には、第2回折光学素子19から出射した光Lは、直接的に、第1回折光学素子13上に第1のパターンP1で投影される。また、コリメートレンズ12dの代わりに或いはコリメートレンズ12dに加えて、他の光学系が第2回折光学素子19と第1回折光学素子13との間に設けられてもよい。
The
また光源部11が複数の光源を含む場合には、光源毎に別個の導光光学系12が設けられてもよい。特に第2回折光学素子19は、光源間で共用されてもよいし、光源毎に別個に設けられてもよい。光源間で1つの第2回折光学素子19を共用する場合、各光源に対して第2回折光学素子19のうちの特定の範囲が割り当てられ、第2回折光学素子19における光Lの入射範囲が光源間で異なっていてもよい。したがって、波長域が相互に異なる複数種類の光Lが光源部11から発せられる場合には、各種の光Lの特性に応じて最適化された第2回折光学素子19の範囲に対して複数種類の光Lを入射させることも可能である。
When the
他の構成は、上述の第1の実施形態の照明装置10と同様である。
Other configurations are the same as those of the
本実施形態の照明装置10によれば、第1回折光学素子13から出射させる光Lの第1のパターンP1を、第2回折光学素子19によって調整することができる。そのため、第1のパターンP1が複雑な形状を持つ場合であっても、第2回折光学素子19の回折パターンを工夫することにより、第1のパターンP1の光Lを第1回折光学素子13に対して精度良く入射させることができる。これにより、様々な形態で、第1回折光学素子13上における第1のパターンP1の光表示を行うことができ、第1回折光学素子13上における第1のパターンP1の光表示の視認性の向上を期待することができる。
According to the
また2つの回折光学素子(すなわち第1回折光学素子13及び第2回折光学素子19)を使用することによって、遮光部を用いることなく、第1のパターンP1の光Lを適切に整形しつつ、照明領域Rに所望の第2のパターンP2の光Lを投影することができる。したがって、光源部11から出射された光Lを効率良く利用することができ、第1回折光学素子13から出射される第1のパターンP1の光L及び照明領域Rに投影される第2のパターンP2の光Lの双方を明るくできる。
Further, by using two diffractive optical elements (that is, the first diffractive
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、上述の実施形態によって本発明の範囲を限定することは意図していない。上述の実施形態及びそれ以外の実施形態において、発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部要素の省略、置き換え及び変更を行うことが可能である。上述の実施形態、それ以外の実施形態及び各種の変形形態は、本発明の範囲及び要旨に含まれ、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 some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples, and the scope of the present invention is not intended to be limited by the above-described embodiments. In the above-described embodiment and other embodiments, it is possible to omit, replace or change some elements without departing from the gist of the invention. The above-described embodiments, other embodiments and various modifications are included in the scope and gist of the present invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…照明装置、11…光源部、11R…R光源、11G…G光源、11B…B光源、12…導光光学系、12a…凸レンズ、12b…シリンドリカルレンズ、12c…コリメートレンズ、12d…コリメートレンズ、13…第1回折光学素子、15…走査装置、16…制御装置、18…空間光変調装置、19…第2回折光学素子、21…要素拡散領域、22…遮光部、L…光、P1…第1のパターン、P2…第2のパターン、R…照明領域 10 ... Illumination device, 11 ... Light source unit, 11R ... R light source, 11G ... G light source, 11B ... B light source, 12 ... Light guide optical system, 12a ... Convex lens, 12b ... Cylindrical lens, 12c ... Collimated lens, 12d ... Collimating lens , 13 ... 1st diffractive optical element, 15 ... scanning device, 16 ... control device, 18 ... spatial light modulator, 19 ... second diffractive optical element, 21 ... element diffusion region, 22 ... shading part, L ... light, P1 ... 1st pattern, P2 ... 2nd pattern, R ... Illumination area
Claims (10)
ホログラム素子によって構成される第1回折光学素子と、
前記光源部からの光を、前記第1回折光学素子の光入射領域の形状に応じて整形し、前記第1回折光学素子に導く導光光学系と、を備え、
前記第1回折光学素子は、入射された前記光を、絵、文字及び記号のうちの少なくともいずれかを表す第1のパターンで出射し、
前記第1回折光学素子から出射した前記光は、照明領域に第2のパターンで投影され、
前記第1回折光学素子は、前記第1のパターンに応じて配置された遮光部であって、前記光の少なくとも一部を遮る遮光部を有し、
前記第1回折光学素子は、複数の要素拡散領域を含み、
前記複数の要素拡散領域は、前記遮光部が配置される要素拡散領域と、前記遮光部が配置されない要素拡散領域と、を含み、
前記遮光部が配置される要素拡散領域の全体において、前記光の少なくとも一部が前記遮光部によって遮られる照明装置。 Light source part and
The first diffraction optical element composed of the hologram element and
A light guide optical system that shapes the light from the light source unit according to the shape of the light incident region of the first diffractive optical element and guides the light to the first diffractive optical element.
The first diffractive optical element emits the incident light in a first pattern representing at least one of a picture, a letter and a symbol.
The light emitted from the first diffractive optical element is projected onto the illumination region in a second pattern.
The first diffractive optical element is a light-shielding portion arranged according to the first pattern, and has a light-shielding portion that blocks at least a part of the light.
The first diffractive optical element includes a plurality of element diffusion regions.
The plurality of element diffusion regions include an element diffusion region in which the light-shielding portion is arranged and an element diffusion region in which the light-shielding portion is not arranged.
A lighting device in which at least a part of the light is blocked by the light-shielding portion in the entire element diffusion region in which the light-shielding portion is arranged.
前記導光光学系は、前記複数の光源の各々から発せられる前記光を、前記第1回折光学素子のうち、前記第1のパターン及び当該光の波長に基づいて定められる領域に導く請求項1に記載の照明装置。 The light source unit includes a plurality of light sources that emit light having different wavelengths from each other.
Claim 1 in which the light guide optical system guides the light emitted from each of the plurality of light sources to a region of the first diffractive optical element defined based on the first pattern and the wavelength of the light. The lighting device described in.
前記第2回折光学素子から出射した前記光は、前記第1回折光学素子上に前記第1のパターンで投影される請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明装置。 The light guide optical system has a second diffractive optical element that emits the incident light in the first pattern.
The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emitted from the second diffractive optical element is projected onto the first diffractive optical element in the first pattern.
前記複数の要素拡散領域は、前記照明領域において互いに同じ範囲に向けて前記光を出射する請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置。 The first diffractive optical element includes a plurality of element diffusion regions.
The lighting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of element diffusion regions emit the light toward the same range as each other in the lighting region.
前記複数の要素拡散領域は、前記照明領域において互いに異なる範囲に向けて前記光を出射する請求項1〜6のいずれか一項に記載の照明装置。 The first diffractive optical element includes a plurality of element diffusion regions.
The lighting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of element diffusion regions emit the light toward different ranges in the lighting region.
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