WO2016072505A1 - 照明装置 - Google Patents

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WO2016072505A1
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coherent light
illumination
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region
optical element
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牧夫 倉重
知枝 佐藤
一敏 石田
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大日本印刷株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an illumination device that illuminates a predetermined range using coherent light.
  • This type of conventional technology is intended to spot-light relatively close to the luminaire, and cannot spot-light far away. Conventionally, since only lighting is considered, it is not possible to switch between decorative lighting and a lighting mode at an arbitrary place at an arbitrary timing.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an illumination device capable of arbitrarily changing the illumination mode without complicating the configuration of the optical system.
  • a coherent light source that emits coherent light
  • An optical element for diffusing the coherent light With The optical element is A first diffusion region for diffusing the coherent light to illuminate a first range;
  • an illumination device having a second diffusion region that diffuses the coherent light and displays predetermined information in a second range.
  • a scanning unit that scans the optical element with the coherent light emitted from the coherent light source;
  • the first diffusion region may illuminate the first range by diffusing coherent light from the scanning unit,
  • the second diffusion region may display the predetermined information in the second range by diffusing coherent light from the scanning unit.
  • the second diffusion region may display the information by changing at least one of hue, brightness, and saturation within the second range.
  • the second diffusion region may display the information including at least one of a pattern, a pattern, letters, numbers, and symbols in a single color or a plurality of colors.
  • the first range and the second range may be arranged so as not to overlap each other.
  • the first range and the second range may be arranged so that at least part of them overlaps each other.
  • the scanning unit may scan the coherent light on the first diffusion region and the second diffusion region.
  • the first diffusion region may have a plurality of first element diffusion regions, Each of the plurality of first element diffusion regions may diffuse incident coherent light to illuminate a corresponding partial region.
  • the second diffusion region may have a plurality of second element diffusion regions, Each of the plurality of second element diffusion regions may diffuse incident coherent light and display corresponding information in a corresponding partial region.
  • the scanning unit may include an optical scanning member that periodically changes the traveling direction of the coherent light emitted from the coherent light source.
  • a timing control unit may be provided that controls the incident timing of the coherent light to the optical element, or controls the illumination timing of the first range and the display timing of the second range.
  • a timing control unit that controls whether or not the coherent light from the scanning unit is scanned in at least one of the first diffusion region and the second diffusion region may be provided.
  • An object detection unit for detecting an object within a predetermined range;
  • the timing control unit may control the scanning timing of the coherent light in at least one of the first diffusion region and the second diffusion region in accordance with the position of the object detected by the object detection unit. Good.
  • the timing control unit may control the scanning timing of the coherent light in the first diffusion region so that the object detected by the object detection unit is illuminated within the first range.
  • the timing control unit may control the scanning timing of the coherent light in the first diffusion region so that the first range is located in a region where the target object detected by the target detection unit does not exist. Good.
  • An event detection unit that detects that a specific event has occurred, The timing control unit controls scanning timing of the coherent light in at least one of the first diffusion region and the second diffusion region when the event detection unit detects that the specific event has occurred. Also good.
  • the coherent light source has a plurality of light emitting units that emit a plurality of coherent lights having different emission wavelength ranges, At least one of the first diffusion region and the second diffusion region may have a plurality of diffusion region portions scanned by the plurality of coherent lights.
  • the optical element is a hologram recording medium;
  • Each of the first diffusion region and the second diffusion region may have an element hologram region in which different interference fringe patterns are formed.
  • the optical element is a lens array group having a plurality of lens arrays, Each of the first diffusion region and the second diffusion region may have the lens array.
  • the optical element has a hologram recording medium and a lens array group having a plurality of lens arrays,
  • One of the first diffusion region and the second diffusion region may include the hologram recording medium, and the other may include the lens array group.
  • the timing control unit controls the timing at which the coherent light from the scanning unit is continuously scanned on the first diffusion region and the coherent light from the scanning unit is scanned on the second diffusion region. Also good.
  • the timing control unit may control the timing at which the coherent light from the scanning unit is scanned on the second diffusion region based on the information selected by the information selection unit.
  • a route information acquisition unit that acquires route information to be traveled is provided.
  • the information selection unit may select the information to be displayed in the second range based on the route information acquired by the route information acquisition unit.
  • the information selection unit may select the information capable of identifying at least one of a direction to travel and a direction not to travel based on the route information acquired by the route information acquisition unit.
  • the information selection unit may select the information in a display mode in which one candidate route to be traveled among a plurality of candidate routes and another candidate route can be identified.
  • the information selection unit may select information for displaying one candidate route to be traveled among a plurality of candidate routes and other candidate routes using colors different from each other.
  • the information selection unit may select the information around the current position based on the map information acquired by the map information acquisition unit.
  • the optical path length of coherent light from the optical element to the first range may be longer than the optical path length of coherent light from the optical element to the second range.
  • a beam diameter expanding member for expanding the beam diameter of the coherent light An optical shutter that switches the transmittance of the coherent light incident on the optical element or the coherent light diffused by the optical element,
  • the optical element has a plurality of element diffusion regions that each independently diffuse coherent light whose beam diameter is expanded by the beam diameter expanding member,
  • the optical shutter has a plurality of element shutter portions corresponding to the plurality of element diffusion regions, Each of the plurality of element shutters may switch the transmittance of coherent light incident on the corresponding element diffusion region or coherent light diffused in the corresponding element diffusion region.
  • the optical shutter is disposed closer to the optical element on the optical axis front side than the optical element,
  • Each of the plurality of element shutter portions may switch the transmittance of coherent light incident on the corresponding element diffusion region.
  • the optical shutter is disposed close to the optical element on the optical axis rear side of the optical element,
  • Each of the plurality of element shutter portions may switch the transmittance of the coherent light diffused from the corresponding element diffusion region.
  • the optical shutter may switch the illumination mode for each partial area within a predetermined illumination range illuminated by each of the plurality of element diffusion areas by individually switching the plurality of element shutters.
  • the illumination mode may be illumination intensity for each partial area or whether or not each partial area is illuminated.
  • the coherent light source has a plurality of light source units that emit a plurality of coherent lights having different emission wavelength ranges
  • the optical element includes a plurality of diffusion regions including the first diffusion region and the second diffusion region, which are provided corresponding to each of the plurality of coherent lights and into which the corresponding coherent light is incident.
  • Each of the plurality of diffusion regions has the plurality of element diffusion regions
  • the optical shutter may include the plurality of element shutter portions corresponding to the plurality of element diffusion regions for each of the plurality of diffusion regions.
  • the optical shutter may switch the illumination color of the entire illumination range by switching the plurality of element shutter portions provided for each of the plurality of diffusion regions as a set.
  • the optical shutter switches each of the plurality of element shutter portions provided for each of the plurality of diffusion areas, thereby individually illuminating each of the plurality of element diffusion areas.
  • the lighting mode may be switched.
  • the illumination mode may include an illumination color for each partial area.
  • the optical shutter can switch the transmittance of the coherent light whose beam diameter is expanded stepwise or continuously,
  • Each of the plurality of element shutter portions may individually switch the amount of incident coherent light to the corresponding element diffusion region or the amount of transmitted coherent light diffused in the corresponding element diffusion region.
  • the optical shutter may be a mechanical shutter, an electronic shutter, or a multi-cell shutter.
  • the imaging element shutter has a plurality of liquid crystal cells corresponding to the plurality of element shutter portions, and changes the alignment direction of liquid crystal molecules for each of the plurality of liquid crystal cells to enter the corresponding element diffusion region. It may be a liquid crystal shutter that switches the transmittance of the coherent light to be transmitted or the coherent light diffused in the corresponding element diffusion region.
  • the coherent light diffused in the first diffusion region of the optical element illuminates the first range
  • the first diffusion region may include the plurality of element diffusion regions.
  • the coherent light diffused in the second diffusion region of the optical element displays predetermined information in the second range
  • the second diffusion region may have one or more element diffusion regions.
  • a drive unit for moving the optical element The optical element holds a plurality of diffusion regions including the first diffusion region and the second diffusion region, The drive unit moves the optical element so that each of the plurality of diffusion regions sequentially reaches an irradiation position of coherent light from the coherent light source, Each of the plurality of diffusion regions illuminates a corresponding partial region within a predetermined illumination range by diffusing the incident coherent light, and at least one of the partial regions illuminated by each of the plurality of diffusion regions. Each part may be different.
  • a timing control unit may be provided for controlling the incident timing of the coherent light from the coherent light source to the optical element or the illumination timing of the illumination range.
  • the drive unit is configured to continuously rotate the optical element in a rotation direction,
  • the plurality of diffusion elements may be arranged along the rotation direction.
  • the optical element may have a disk shape.
  • the optical element may have a cylindrical shape.
  • the optical element has a set of rotating rollers that can rotate around each axis, and a belt-shaped portion that is looped around the set of rotating rollers,
  • the plurality of diffusion elements are arranged along the longitudinal direction of the strip-shaped portion,
  • the driving unit may be configured to continuously rotate at least one rotating roller around its axis.
  • Each of the plurality of diffusion elements has an elongated shape extending in a direction perpendicular to the moving direction of the optical element
  • the coherent light source may include a laser array arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the optical element.
  • An object detection unit for detecting an object existing within a predetermined illumination range illuminated by the optical element;
  • the timing controller is configured to detect the optical of the coherent light from the coherent light source so that a region of the object detected by the object detector and another region in the illumination range are different from each other. You may control the incident timing to an element, or the illumination timing of the said illumination range.
  • the object detection unit includes: An imaging device that images within a predetermined illumination range illuminated by the optical element; And an image processing unit that performs image processing on an imaging result of the imaging device and recognizes an object within a predetermined illumination range illuminated by the optical element.
  • the object detection unit includes: A position information acquisition unit for acquiring position information of a vehicle in which the lighting device is installed; A storage unit for storing position information of the object; Recognizing an object within a predetermined illumination range illuminated by the optical element based on the vehicle position information acquired by the position information acquisition unit and the position information of the object stored in the storage unit And an information processing unit that performs the processing.
  • a steering wheel rotation detector for detecting rotation of a steering wheel of a vehicle in which the lighting device is installed;
  • the timing control unit controls the incidence timing of the coherent light from the coherent light source to the optical element or the illumination timing of the illumination range based on the rotation of the handle detected by the handle rotation detection unit. May be.
  • An operation monitoring unit for monitoring the operation of the scanning unit And an auxiliary illumination unit that illuminates a predetermined illumination range illuminated by the optical element when the operation monitoring unit detects a change in the operation of the scanning unit.
  • the auxiliary illumination unit is An auxiliary mirror disposed in an optical path between the coherent light source and the scanning unit when a change in the operation of the scanning unit is detected by the operation monitoring unit; An auxiliary optical element that diffuses the coherent light to illuminate the illumination range; Have The auxiliary mirror may cause the coherent light from the coherent light source to enter the auxiliary optical element.
  • the auxiliary optical element may illuminate the entire illumination range by diffusing incident coherent light.
  • the auxiliary optical element may be a hologram recording medium.
  • the auxiliary illumination unit is An auxiliary mirror disposed in an optical path between the coherent light source and the scanning unit when an abnormality in the operation of the scanning unit is detected by the operation monitoring unit;
  • the auxiliary mirror may cause the coherent light from the coherent light source to enter the optical element.
  • the auxiliary illumination unit may have a light source different from the coherent light source.
  • a coherent light source that emits coherent light
  • a beam diameter expanding member for expanding the beam diameter of the coherent light
  • An optical element that diffuses coherent light with a wide beam diameter and illuminates a predetermined range
  • An optical shutter that switches the transmittance of the coherent light incident on the optical element or the coherent light diffused by the optical element
  • the optical element has a plurality of element diffusion regions that each independently diffuse coherent light
  • the optical shutter has a plurality of element shutter portions corresponding to the plurality of element diffusion regions, Each of the plurality of element shutter units is provided with an illumination device that switches the transmittance of coherent light incident on the corresponding element diffusion region or coherent light diffused in the corresponding element diffusion region.
  • a coherent light source that emits coherent light
  • Diffusion means for holding a plurality of diffusion elements for diffusing the coherent light
  • Driving means for moving the diffusing means so that each of the plurality of diffusing elements sequentially reaches the irradiation position of the coherent light
  • a coherent light source that emits coherent light
  • a diffusion element that diffuses the coherent light and illuminates a predetermined range
  • Optical scanning means for scanning the coherent light from the coherent light source on the diffusing element
  • Operation monitoring means for monitoring the operation of the optical scanning means
  • An auxiliary illumination unit that illuminates the predetermined range when a change in the operation of the optical scanning unit is detected by the operation monitoring unit;
  • the diffusing element has a plurality of element diffusion regions, and each of the plurality of element diffusion regions illuminates a corresponding partial region within the predetermined range by diffusing incident coherent light, and the plurality of elements At least some of the partial areas illuminated by each of the diffusion areas are provided with different illumination devices.
  • an illumination device that can arbitrarily change the illumination mode of an arbitrary region within the illumination range without complicating the configuration of the optical system.
  • (A) And (b) is a figure which shows the specific example of a hologram recording medium.
  • (A) And (b) is a figure which illuminates one illumination range with multiple colors.
  • the figure which shows the illumination range illuminated with the illuminating device of FIG. The figure which shows the example illuminated so that a target object may be avoided.
  • (A)-(c) is a figure which shows the specific example of the information of the 2nd range displayed using a headlight.
  • each element diffusion area in the second diffusion area performs rectangular illumination.
  • the figure which shows schematic structure of the illuminating device which shows the 1st modification of FIG. The figure which shows schematic structure of the illuminating device which shows the 2nd modification of FIG.
  • (A) And (b) is a figure which shows the structure of one liquid crystal cell typically.
  • the figure which shows the example which performs illumination and information display within an illuminated area The figure which shows schematic structure of the illuminating device which made arrangement
  • FIG. 42 is a plan view showing diffusing means in the illumination device of FIG. 41.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting device 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the illumination device 1 in FIG. 1 includes an irradiation device 2 and an optical element 3.
  • the irradiation device 2 includes a laser light source 4 and a scanning unit 6.
  • the laser light source 4 emits coherent light, that is, laser light.
  • the laser light source 4 may be provided with a plurality of light source units having different emission wavelength ranges, but may be configured to include one or more light source units that emit laser light in a single wavelength range. In the present embodiment, an example in which one or more light source units that emit laser light in a single wavelength region are provided will be described.
  • the scanning unit 6 scans a plurality of laser beams emitted from the laser light source 4 on the optical element 3.
  • the scanning unit 6 may move the laser light source 4 to scan each laser beam on the optical element 3, or may move the optical element 3 to scan each laser beam on the optical element 3.
  • an optical scanning member that changes the traveling direction of the laser light from the laser light source 4 may be provided, and each laser light may be scanned on the optical element 3.
  • the technical features of the scanning unit 6 are common to the following embodiments, but in each of the following embodiments, an example in which the scanning unit 6 includes an optical scanning member will be mainly described. 6 ”.
  • the optical scanning member 6 changes the traveling direction of the laser light from the laser light source 4 with time so that the traveling direction of the laser light does not become constant. As a result, the laser light emitted from the optical scanning member 6 scans the incident surface of the optical element 3.
  • the optical scanning member 6 includes a reflection device 13 that can rotate around two rotation axes 11 and 12 that extend in directions intersecting each other.
  • the laser light from the laser light source 4 incident on the reflection surface 13a of the reflection device 13 is reflected at an angle corresponding to the inclination angle of the reflection surface 13a and travels in the direction of the incident surface 3a of the optical element 3.
  • the reflection device 13 repeats the operation of rotating around the two rotation axes 11 and 12 at a constant period.
  • the laser light repeatedly two-dimensionally scans the incident surface 3a of the optical element 3 in synchronization with this period.
  • the optical element 3 may perform one-dimensional scanning along the longitudinal direction of the optical element 3.
  • the optical element 3 has an incident surface 3a on which laser light is incident, and diffuses the laser light incident on the incident surface 3a to illuminate a predetermined range. More specifically, the laser light diffused by the optical element 3 illuminates a predetermined range after passing through the illuminated area 10.
  • the illuminated area 10 in FIG. 2 is a near-field illuminated area that is illuminated by the respective diffusion areas 14 in the optical element 3.
  • the far field illumination range is often expressed as a diffuse angle distribution in the angle space rather than the actual size of the illuminated area.
  • the term “illuminated area” includes a diffusion angle range in an angle space in addition to an actual irradiated area (illumination range). Therefore, the predetermined range illuminated by the illumination device of FIG. 1 can be a much wider area than the illuminated area 10 of the near field shown in FIG.
  • the first range 15 and the second range 17 are included in the predetermined range.
  • the first range 15 and the second range 17 may be arranged so as not to overlap each other, or may be arranged so that at least a part thereof overlaps. Further, at least one of the first range 15 and the second range 17 may be provided at a plurality of locations.
  • the optical element 3 includes a first diffusion region 16 that illuminates the first range 15 and a second diffusion region 18 that displays predetermined information in the second range 17.
  • the first range 15 and the second range 17 are ranges illuminated by the laser light that has passed through the illuminated area 10 in FIG. 1 and are provided on the ground, for example.
  • At least one of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 in the optical element 3 may be further divided into a plurality of element diffusion regions 19.
  • FIG. 2 shows an example in which each of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 is divided into a plurality of element diffusion regions 19, but this is only an example.
  • the simplest configuration is when the optical element 3 has a first diffusion region 16 composed of one element diffusion region 19 and a second diffusion region 18 composed of another element diffusion region 19.
  • the laser light from the optical scanning member 6 scans the optical element 3. More specifically, the optical scanning member 6 sequentially scans the element diffusion regions 19 constituting the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18.
  • Each element diffusion region 19 in the first diffusion region 16 illuminates a partial region in the first range 15. If the first diffusion region 16 has only one element diffusion region 19, this element diffusion region 19 illuminates the entire area of the first range 15. In some cases, each of the two or more element diffusion regions 19 included in the first diffusion region 16 may illuminate the entire first range 15.
  • each element diffusion region 19 in the second diffusion region 18 displays information in the second range 17. When the second diffusion region 18 has only one element diffusion region 19, this element diffusion region 19 displays all the information in the second range 17. When a plurality of element diffusion regions 19 are included in the second diffusion region 18, each element diffusion region 19 may share and display one information in the second range 17. 19 may display separate information in the second range 17.
  • the illumination in the first range 15 may illuminate the entire area within the first range 15 with uniform illuminance, or may illuminate with non-uniform illuminance that varies depending on the location.
  • the central part of the first range 15 may be brightest and darker as it goes away from the central part.
  • the information displayed in the second range 17 is information in which at least one of hue, brightness, and saturation is changed in the second range 17. More specifically, the information displayed in the second range 17 is, for example, at least one of a pattern, a pattern, characters, numbers, and symbols, and the specific content of the information is not particularly limited.
  • the information display in the second range 17 is performed, for example, for the purpose of giving design or decoration, for the purpose of calling attention, for the purpose of displaying guidance, for the purpose of advertising. Further, the information displayed in the second range 17 may be a single color (monochrome) or a plurality of colors (color), but in this embodiment, an example of displaying information in a single color will be described.
  • the optical element 3 is configured using, for example, a hologram recording medium 30.
  • the hologram recording medium 30 has a plurality of element hologram regions 31 corresponding to the plurality of element diffusion regions 19.
  • an interference fringe pattern is formed in each element hologram region 31, an interference fringe pattern is formed.
  • the laser light is diffracted by the interference fringe pattern, passes through the illuminated region 10, and illuminates the first range 15 and the second range 17. To do.
  • an interference fringe pattern corresponding to the element hologram area 31 is formed in advance so that the laser light diffracted in the element hologram area 31 illuminates the first area 15. Keep it.
  • the interference fringe pattern corresponding to the element hologram area 31 is displayed so that the laser light diffracted in the element hologram area 31 displays information in the second range 17. Is formed in advance.
  • the position, size and shape of the first range 15 can be arbitrarily set by adjusting the interference fringe pattern formed in the element hologram region 31 for the first diffusion region 16.
  • the interference fringe pattern formed in the element hologram region 31 for the second diffusion region 18 can be arbitrarily set. Can be set.
  • the laser light incident on each point in each element hologram region 31 illuminates the corresponding first range 15 or second range 17. Further, the optical scanning member 6 changes the incident position and incident angle of the laser light incident on each element hologram region 31 over time.
  • the laser beam incident on one element hologram region 31 illuminates the common first range 15 or second range 17 regardless of the position in the element hologram region 31. This means that the incident angle of the laser beam incident on each point of the partial region 10a changes with time.
  • the change in the incident angle is a speed that cannot be resolved by the human eye, and as a result, a non-correlated coherent light scattering pattern is multiplexed and observed in the human eye. Therefore, speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer.
  • the shape of the element hologram area 31 is rectangular, but the shape of the element hologram area 31 is arbitrary.
  • the shapes and sizes of the first range 15 and the second range 17 illuminated by the laser light diffused in the element hologram region 31 depend on the type of interference fringe pattern formed in the element hologram region 31, and the element hologram region 31 It does not depend on the shape or size. Therefore, the shape and size of the element hologram region 31 may be arbitrary. However, the element hologram region 31 needs to have a size and a shape capable of scanning with laser light.
  • FIG. 3A shows an example of a hologram recording medium 30 in which a plurality of element hologram regions 31 are arranged adjacent to each other in the vertical direction.
  • FIG. 3B shows a hologram recording medium composed of an element hologram area group 30a in which triangular element hologram areas 31 are arranged without gaps and an element hologram area group 30b in which a plurality of element hologram areas 31 are arranged adjacently in the horizontal direction.
  • the example which comprises 30 is shown.
  • one of the two element hologram region groups 30a and 30b corresponds to the first diffusion region 16, and the other corresponds to the second diffusion region 18.
  • 3A and 3B can perform illumination of the first range 15 and information display of the second range 17 in either hologram recording medium 30 shown in FIG. That is, the arrangement and shape of each element hologram area 31 group constituting the hologram recording medium 30 is arbitrary, and by adjusting the interference fringe pattern formed in each element hologram area 31, the illumination in the first range 15 described above can be achieved. Information display of the second range 17 can be performed.
  • FIG. 2 shows an example in which the first range 15 and the second range 17 are provided in different places, but the second range 17 may be provided in the first range 15 as shown in FIG.
  • information display of the second range 17 is performed inside the illumination area within the first range 15.
  • where to set the first range 15 and the second range 17 can be arbitrarily adjusted according to the type of interference fringe pattern formed in each element hologram region 31.
  • each element hologram region 31 in the first diffusion region 16 illuminates a partial region in the first range 15 (a rectangle surrounded by a broken line in FIG. 4), and the aggregate of these partial regions
  • the example which performs illumination of the 1st range 15 is shown. This is an example, and as described above, each element hologram region 31 may illuminate the entire first range 15, or some of the element hologram regions 31 may illuminate different partial regions and the rest.
  • the element hologram area 31 may be illuminated by overlapping the same partial area. When a plurality of element hologram areas 31 are overlapped and illuminated, the illumination illuminance in that area increases, so a pattern or a pattern can be displayed by mixing the overlapping illumination area and the non-overlapping illumination area. can do.
  • Each element hologram region 31 for the first diffusion region 16 can be produced using, for example, scattered light from a real scattering plate as object light. More specifically, when the hologram photosensitive material which is the base material of the hologram recording medium 30 is irradiated with reference light and object light made of coherent light having interference with each other, an interference fringe pattern due to interference of these lights is generated in the hologram photosensitive material. In this way, the hologram recording medium 30 is manufactured.
  • reference light laser light which is coherent light is used, and as object light, for example, scattered light from an isotropic scattering plate available at low cost is used.
  • the hologram recording medium 30 By irradiating the hologram recording medium 30 with laser light from the focal position of the reference light used when producing the hologram recording medium 30, scattering that is the source of the object light used when producing the hologram recording medium 30 A reproduced image of the scattering plate is generated at the position of the plate. If the scattering plate that is the source of the object light used when producing the hologram recording medium 30 has a uniform surface scattering, the reproduced image of the scattering plate obtained by the hologram recording medium 30 also has a uniform surface illumination. The area where the reproduced image of the scattering plate is generated is the illuminated area 10.
  • Each element hologram region 31 for the second diffusion region 18 for displaying information in the second range 17 in the hologram recording medium 30 is interfered in the same procedure as described above using a scattering plate on which an information image has been formed in advance.
  • a stripe pattern can be formed.
  • the hologram recording medium 30 has to perform illumination of the first range 15 and information display of the second range 17, and the interference fringe pattern becomes complicated.
  • a complex interference fringe pattern can be obtained by using a computer based on the planned wavelength and incident direction of the reproduction illumination light and the shape and position of the image to be reproduced without using actual object light and reference light. Can be used to design.
  • the hologram recording medium 30 obtained in this way is also called a computer generated hologram (CGH).
  • a Fourier transform hologram having the same diffusion angle characteristic at each point on each element hologram region 31 may be formed by computer synthesis.
  • an optical member such as a lens may be provided on the rear side of the optical axis of the illuminated area 10 to set the size and position of the actual illumination range.
  • the hologram recording medium 30 as the optical element 3 is that the light energy density of the laser beam can be reduced by diffusion.
  • the hologram recording medium 30 has directivity. Since it can be used as a surface light source, the luminance on the light source surface for achieving the same illuminance distribution can be reduced as compared with a conventional lamp light source (point light source). As a result, the safety of the laser beam can be improved, and even if the laser beam that has passed through the illuminated region 10 is directly viewed by the human eye, the human eye is adversely affected as compared with the case where the single point light source is directly viewed. The fear is reduced.
  • FIG. 1 shows an example in which the laser light from the optical scanning member 6 is transmitted through the optical element 3 and diffuses, but the optical element 3 may be one that diffuses and reflects the laser light.
  • the hologram recording medium 30 may be a reflection type or a transmission type.
  • the reflection type hologram recording medium 30 (hereinafter referred to as reflection type holo) has higher wavelength selectivity than the transmission type hologram recording medium 30 (hereinafter referred to as transmission type holo). That is, the reflection type holo can diffract coherent light having a desired wavelength only by a desired layer even if interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated.
  • the reflection type holo is also excellent in that it is easy to remove the influence of zero-order light.
  • the transmission type holo has a wide diffractable spectrum and a wide tolerance of the laser light source 4.
  • interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated, coherent light having a desired wavelength can be obtained in layers other than the desired layer. Will be diffracted. Therefore, in general, it is difficult to make the transmission type holo a laminated structure.
  • a volume hologram recording medium 30 using a photopolymer may be used, or a volume hologram recording medium 30 of a type for recording using a photosensitive medium containing a silver salt material.
  • a relief (embossed) hologram recording medium 30 may be used.
  • the specific form of the optical element 3 is not limited to the hologram recording medium 30 and may be various diffusion members that can be finely divided into a plurality of element diffusion regions 19.
  • the optical element 3 may be configured using a lens array group in which each element diffusion region 19 is a single lens array.
  • a lens array is provided for each element diffusion region 19, and the shape of each lens array is designed so that each lens array illuminates the partial region 10 a in the illuminated region 10.
  • the positions of the partial areas 10a are at least partially different. Thereby, illumination of the first range 15 and information display of the second range 17 can be performed as in the case where the optical element 3 is configured using the hologram recording medium 30.
  • the outer shape of the lens array may be an arrow shape.
  • an arbitrary orientation distribution for information can be formed by each lens array.
  • the optical element 3 may be configured by combining the hologram recording medium 30 and a lens array. That is, one of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 may be configured by the hologram recording medium 30 and the other may be configured by a lens array group.
  • the illumination device 1 can be provided that takes into account functions such as design by design of information, decoration, and practicality.
  • the optical scanning member 6 scans the laser light in each element diffusion region 19, and the laser light incident on each point in each element diffusion region 19 is one of the corresponding first range 15 or second range 17.
  • the incident angle of the laser beam in the first range 15 or the second range 17 changes with time, and speckles in the first range 15 or the second range 17 are less noticeable. .
  • FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination device 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the illumination device 1 in FIG. 5 is different from FIG. 1 in that a timing control unit 5 is provided inside the irradiation device 2.
  • the laser light source 4 in FIG. 5 includes a plurality of light source units 7 that emit a plurality of coherent lights, that is, laser lights, having different emission wavelength ranges.
  • the plurality of light source units 7 may be provided independently, or may be a light source module in which a plurality of light source units 7 are arranged side by side on a common substrate.
  • the laser light source 4 of this embodiment should just have the at least 2 light source part 7 from which each light emission wavelength range differs, and the kind of light emission wavelength range should just be 2 or more.
  • a plurality of light source units 7 may be provided for each emission wavelength region.
  • the laser light source 4 includes a light source unit 7r in the red light emission wavelength region, a light source unit 7g in the green light emission wavelength region, and a light source unit 7b in the blue light emission wavelength region, these light source units 7 By superimposing the three laser beams emitted by, white illumination light can be generated.
  • the second embodiment it is not essential to provide a plurality of light source units 7 each having a different emission wavelength range.
  • one or more light sources that emit laser light in a single wavelength range.
  • the light source unit 7 may be provided. Below, the example which provides the some light source part 7 from which each light emission wavelength range differs is demonstrated.
  • the timing control unit 5 individually controls the incident timing of the plurality of coherent lights to the optical element 3 or the illumination timing of the illuminated area (illumination range) 10.
  • the timing control unit 5 may control the light emission timing from the laser light source 4, may control the incident timing of the laser light incident on the optical element 3, or is diffused by the optical element 3. You may control the illumination timing which a laser beam illuminates the illumination range.
  • the timing controller 5 synchronizes with the scanning timing of the laser beam (coherent light) by the optical scanning member 6 so that the illumination mode of the illuminated area (illumination range) 10 changes periodically or temporarily.
  • the light emission timing, the incident timing to the optical element 3, or the illumination timing of the illumination range are individually controlled.
  • the above-described technical features of the timing control unit 5 are common to the following embodiments. In each of the following embodiments, an example in which the timing control unit 5 controls the light emission timing from the laser light source 4 will be mainly described. To do.
  • the timing control unit 5 controls whether or not the coherent light from the optical scanning member 6 is scanned in at least one of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18.
  • the timing control unit 5 may be configured to switch whether or not the first diffusion region 16 is continuously scanned and at least a part of the second diffusion region 18 is scanned.
  • the first range 15 can be constantly illuminated, and the second range 17 can display information only when necessary.
  • the timing control unit 5 may switch whether or not at least a part of the first diffusion region 16 is scanned, and may continuously scan the second diffusion region 18.
  • the timing controller 5 individually controls the timings of a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges. That is, when a plurality of light source units 7 are provided corresponding to a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges, the timing control unit 5 determines the timing of emitting the laser beams from the plurality of light source units 7. Control is performed for each light source unit 7. As described above, when the laser light source 4 can emit three laser beams of red, blue, and green, the timing of each laser beam is controlled to mix any one or more colors of red, blue, and green. It is possible to generate illumination light of different colors.
  • the timing control unit 5 may control whether or not to emit laser light from each light source unit 7, that is, on / off of light emission, and the laser light emitted from each light source unit 7 may be emitted from the optical scanning member 6. Whether or not to guide light to the incident surface may be switched. In the latter case, an optical shutter unit (not shown) may be provided between each light source unit 7 and the optical scanning member 6, and the passage / blocking of the laser light may be switched by this optical shutter unit.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the laser light diffused by the optical element 3 is incident on the illuminated area 10.
  • the optical element 3 has a plurality of diffusion region portions 14 corresponding to a plurality of laser beams. Corresponding laser light is incident on each diffusion region portion 14.
  • Each diffusion region portion 14 includes a first diffusion region 16 and a second diffusion region 18 as in the first embodiment.
  • the arrangement order of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 in each diffusion region portion 14 is arbitrary, and the ratio of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 in each diffusion region portion 14 is also arbitrary.
  • Each diffusion region portion 14 diffuses the incident laser light to illuminate the entire illuminated region 10.
  • Each diffusion region portion 14 has a plurality of element diffusion regions 19.
  • Each element diffusion region 19 diffuses incident laser light to illuminate a partial region in the illuminated region 10. At least a part of the partial region is different for each element diffusion region 19.
  • the optical element 3 is configured using, for example, a hologram recording medium 30.
  • the hologram recording medium 30 has a plurality of hologram regions 32 as shown in FIG. Each hologram region 32 is provided corresponding to each of a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges. Any laser light that has been incident and diffused on the incident surface of each hologram region 32 illuminates the illuminated region 10. For example, when the hologram recording medium 30 has three hologram areas 32, the laser light diffused in each hologram area 32 illuminates the entire illuminated area 10.
  • FIG. 6 shows an example in which three hologram regions 32 corresponding to the three diffusion region portions 14 are provided in association with the three laser beams emitting red, blue, or green, but the hologram recording according to the present embodiment.
  • the medium 30 only needs to have two or more hologram regions 32 in association with two or more laser beams having different emission wavelength ranges.
  • each hologram region 32 illuminates the entire illuminated region 10. Therefore, when three laser beams are emitted, the illuminated area 10 is illuminated in white.
  • the size that is, the area of each hologram region 32 in the hologram recording medium 30 is not necessarily the same. Even if the sizes of the hologram regions 32 are different, the hologram regions 32 can be shared by adjusting the interference fringe pattern formed on the incident surface 17a of each hologram region 32 for each hologram region 32. Can be illuminated.
  • Each of the plurality of hologram areas 32 has a plurality of element hologram areas 31.
  • Each element hologram region 31 is the first diffusion region 16 or the second diffusion region 18.
  • Each element hologram region 31 illuminates the partial region 10a in the illuminated region 10 by diffusing the incident laser light. At least a part of the partial area illuminated by each element hologram area 31 is different for each element hologram area 31. That is, the partial areas 10a illuminated by different element hologram areas 31 are at least partially different.
  • the partial area illuminated by the element hologram area 31 corresponding to the first diffusion area 16 illuminates the first range 15 after passing through the illuminated area 10.
  • the partial area illuminated by the element hologram area 31 corresponding to the second diffusion area 18 displays information in the second range 17 after passing through the illuminated area 10.
  • the lighting device 1 since the lighting device 1 according to the present embodiment includes the timing control unit 5, at least one of illumination in the first range 15 and information display in the second range 17 can be performed at an arbitrary timing.
  • the scanning timing of the laser beam in an arbitrary hologram region among the hologram regions provided for each color a part of the illumination range illuminated by the laser beam that has passed through the illuminated region 10 It is possible to perform illumination control as necessary, changing the illumination color or not illuminating only a part of the illumination range.
  • the example in which the timing for performing at least one of the illumination in the first range 15 and the information display in the second range 17 is switched or the illumination color is changed according to the timing is shown.
  • There are other methods for changing the illumination mode of the part For example, when the laser light source 4 has a plurality of light source units 7 that emit light in the same emission wavelength region, the light emission of some of the light source units 7 is stopped, and a part of the illumination in the illuminated area 10 The intensity may be lower than the surrounding illumination intensity. Conversely, a part of the illumination intensity in the illuminated area 10 may be higher than the surrounding illumination intensity. Further, a part of the illuminated area 10 may be blinked. Or you may change the one part color in the to-be-illuminated area
  • each element hologram region 31 corresponding to the first diffusion region 16 illuminates within the first range 15 may at least partially overlap.
  • FIG. 7 shows an example in which a part of each rectangular illumination range in the first range 15 overlaps. If a part of each illumination range illuminated by each element hologram region 31 overlaps, the illuminance of the overlapped part becomes higher, so that even if the illumination color is the same, it becomes easily noticeable. By characterizing the shape and size of the overlapping portions, it is possible to provide design.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which a plurality of types of illumination ranges illuminated by each element hologram region 31 are provided.
  • illumination ranges of a plurality of shapes such as a polygon, a circle, and a star
  • FIG. 8 by overlapping a part of the illumination range, a part of the illumination range can be made conspicuous similarly to FIG.
  • FIG. 8 is applicable to any illumination shape in the first range 15 and the second range 17.
  • FIG. 9A shows an example in which illumination in the first range 15 is performed in a plurality of colors
  • FIG. 9B shows an example in which information display in the second range 17 is performed in a plurality of colors.
  • the timing control unit 5 can arbitrarily control the timing of the laser beam that scans the optical element 3, so that the illumination in the first range 15 and the information display in the second range 17 can be performed. At least one of the above can be performed at an arbitrary timing. In addition, at least one of the illumination mode of the first range 15 and the illumination mode of information display of the second range 17 can be switched at an arbitrary timing.
  • FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination device 1 according to the third embodiment of the present invention
  • FIGS. 11 and 12 are diagrams showing an illumination range illuminated by the illumination device 1 of FIG.
  • the illumination device 1 in FIG. 10 includes an object detection unit 21 in addition to the configuration of the illumination device 1 in FIG.
  • the object detection unit 21 detects an object 22 existing within a predetermined range 23 that can be illuminated by the optical element 3. That is, the target object detection unit 21 detects the target object 22 present in the illumination range 23 that can be illuminated by the laser light that has passed through the illuminated area 10 of FIG.
  • the target 22 is a human, a vehicle, a living thing, etc., and the target may be a moving body or a stationary body.
  • the object detection unit 21 may be a sensor that optically detects the object 22.
  • the presence or absence of the object 22 and the position and size of the object 22 are detected by irradiating the illuminated area 10 with infrared light from the sensor and whether or not the reflected light is detected within a predetermined time by the sensor. May be.
  • an image of the illuminated area 10 may be taken by a camera, and the taken image may be analyzed by image recognition such as pattern matching to detect the presence / absence of the target 22 and the position and size of the target 22.
  • the timing control unit 5 controls the timing of the plurality of light source units 7 in accordance with the position and size of the target object 22 when the target object detection unit 21 detects the target object 22. More specifically, the timing control unit 5 controls the scanning timing of the laser light in the first diffusion region 16 so that only the periphery of the object 22 is illuminated.
  • FIG. 11 shows an example in which the position of the first range 15 is moved in accordance with the movement of the object 22 to illuminate the periphery of the object 22.
  • the arrow line in FIG. 11 indicates the movement path of the object 22.
  • the periphery of the target object 22 can be illuminated, always tracking the target object 22.
  • FIG. 11 shows an example in which the object 22 is always illuminated with the same color, the object 22 may be illuminated with a different color depending on the position of the object 22. Even when the illumination color is changed, it can be easily realized by the timing control unit 5 individually controlling the timings of the plurality of light source units 7.
  • FIG. 12 shows an example in which illumination is performed so as to avoid the object 22, contrary to FIG. 11.
  • FIG. 12 can be used to grasp the movement path of the object 22 by illuminating the path through which the object 22 has passed.
  • the timing control unit 5 controls the scanning timing of the laser light that scans the first diffusion region 16 according to the position of the target 22 detected by the target detection unit 21, thereby Illumination that avoids the object 22 can be performed by moving the first range 15 in accordance with the movement of the object 22.
  • the method of changing the illumination mode according to the position of the target object 22 detected by the target object detection unit 21 is not limited to the examples shown in FIGS.
  • the direction in which the object 22 moves may be predicted, and an area where the object 22 may move may be illuminated.
  • the illumination of the first range 15 or the information display of the second range 17 is performed in accordance with the movement of the target object 22, it becomes easy to grasp the movement location of the target object 22, Further, it is possible to always provide desired information to the moving object 22.
  • FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination device 1 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the illuminating device 1 of FIG. 13 provides the event detection part 24 in the illuminating device 1 of FIG.
  • the event detection unit 24 detects that a specific event has occurred.
  • the specific event is, for example, when the vehicle lighting device 1 is turned on or off, or when a door is opened or closed.
  • the timing control unit 5 controls the timing of the plurality of light emitting units 7.
  • the illuminating device 1 is a vehicle headlight, for example, while the vehicle is moving, the first range 15 is illuminated and used for normal illumination purposes, and the vehicle is stopped.
  • information on the second range 17 can be displayed with a headlight.
  • the displayed information is arbitrary, but for example, displaying the vehicle brand name, manufacturer name, car model name, etc. as information can also promote the vehicle and give the vehicle owner a sense of superiority. .
  • the lighting device 1 In addition to the headlight, if the lighting device 1 is provided in the vicinity of the vehicle door, when the event that the door is opened occurs, the lighting that draws the eye of the passenger near the place where the passenger gets off the vehicle And information display, and a high-class feel of the vehicle.
  • the illumination in the first range 15 and the information display in the second range 17 is performed or the illumination and the information display are switched.
  • Lighting can be used for purposes such as advertising, alerting, and improving design.
  • the vehicle on which the lighting device 1 according to the first to fourth embodiments described above is mounted is not necessarily limited to a vehicle, and may be a flying object such as an aircraft, various moving objects such as a train, a ship, and a diving object. .
  • the illuminating device 1 is not limited to what was mounted in the vehicle, The thing installed in arbitrary places may be sufficient.
  • FIG. 14 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting apparatus 1 according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the illuminating device 1 in FIG. 14 includes an irradiation device 2 and an optical element 3.
  • the irradiation device 2 includes a laser light source 4, a timing control unit 5, and an optical scanning member 6.
  • the laser light source 4 has a light source unit 7 that emits coherent light in a predetermined emission wavelength range, that is, laser light.
  • a predetermined emission wavelength range that is, laser light.
  • the plurality of light source units 7 may be provided independently, or may be a light source module in which a plurality of light source units 7 are arranged side by side on a common substrate.
  • the laser light source 4 of this embodiment should just have the at least 1 light source part 7.
  • a plurality of light source units 7 that emit laser light in a common emission wavelength region may be provided.
  • the laser light source 4 includes a light source unit 7r having a red light emission wavelength region, a light source unit 7g having a green light emission wavelength region, and a light source unit 7b having a blue light emission wavelength region.
  • the timing controller 5 individually controls the timings of a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges. That is, when a plurality of light source units 7 are provided corresponding to a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges, the timing control unit 5 determines the timing of emitting the laser beams from the plurality of light source units 7. Control is performed for each light source unit 7. As described above, when the laser light source 4 can emit three laser beams of red, blue, and green, the timing of each laser beam is controlled to mix any one or more colors of red, blue, and green. It is possible to generate illumination light of different colors.
  • the timing control unit 5 may control whether or not to emit laser light from each light source unit 7, that is, on / off of light emission, and the laser light emitted from each light source unit 7 may be emitted from the optical scanning member 6. Whether or not to guide light to the incident surface may be switched. In the latter case, an optical shutter unit (not shown) may be provided between each light source unit 7 and the optical scanning member 6, and the passage / blocking of the laser light may be switched by this optical shutter unit.
  • the optical scanning member 6 changes the traveling direction of the laser light from the laser light source 4 with time so that the traveling direction of the laser light does not become constant. As a result, the laser light emitted from the optical scanning member 6 scans the incident surface of the optical element 3.
  • the optical scanning member 6 includes a reflection device 13 that can rotate around two rotation axes 11 and 12 that extend in directions intersecting each other.
  • the laser light from the laser light source 4 incident on the reflection surface 13a of the reflection device 13 is reflected at an angle corresponding to the inclination angle of the reflection surface 13a and travels in the direction of the incident surface 3a of the optical element 3.
  • the laser light scans the incident surface of the optical element 3 two-dimensionally.
  • the reflection device 13 repeats the operation of rotating around the two rotation axes 11 and 12 at a constant period. Therefore, the laser light repeatedly two-dimensionally scans the incident surface 3a of the optical element 3 in synchronization with this period. .
  • the optical element 3 has an incident surface 3a on which a plurality of laser beams are incident, and diffuses the plurality of laser beams incident on the incident surface 3a to illuminate a predetermined range. More specifically, the plurality of laser beams diffused by the optical element 3 illuminate a predetermined range that is the actual illumination range 20 after passing through the illuminated region 10.
  • the illuminated area 10 is an illuminated area in the near field that is illuminated by the respective diffusion areas 14 in the optical element 3.
  • the far field illumination range is often expressed as a diffuse angle distribution in the angle space rather than the actual size of the illuminated area.
  • the term “illuminated area” includes a diffusion angle range in an angle space in addition to an actual irradiated area (illumination range). Therefore, the predetermined range illuminated by the illumination device of FIG. 1 can be a much wider area than the illuminated area 10 of the near field shown in FIG.
  • the optical element 3 has a first diffusion region 16 that illuminates the first range 15 and a second diffusion region 18 that displays predetermined information in the second range 17.
  • the first range 15 and the second range 17 are ranges illuminated by the laser light that has passed through the illuminated area 10 in FIG. 1 and are provided on the ground, for example.
  • At least one of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 in the optical element 3 may be further divided into a plurality of element diffusion regions 19.
  • FIG. 15 shows an example in which each of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 is divided into a plurality of element diffusion regions 19, but this is only an example.
  • the simplest configuration is when the optical element 3 has a first diffusion region 16 composed of one element diffusion region 19 and a second diffusion region 18 composed of another element diffusion region 19.
  • the laser light from the optical scanning member 6 scans the optical element 3. More specifically, the optical scanning member 6 sequentially scans the element diffusion regions 19 constituting the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18.
  • Each element diffusion region 19 in the first diffusion region 16 illuminates a partial region in the first range 15. If the first diffusion region 16 has only one element diffusion region 19, this element diffusion region 19 illuminates the entire area of the first range 15. In some cases, each of the two or more element diffusion regions 19 included in the first diffusion region 16 may illuminate the entire first range 15.
  • each element diffusion region 19 in the second diffusion region 18 displays information in the second range 17. When the second diffusion region 18 has only one element diffusion region 19, this element diffusion region 19 displays all the information in the second range 17. When a plurality of element diffusion regions 19 are included in the second diffusion region 18, each element diffusion region 19 may share and display one information in the second range 17. 19 may display separate information in the second range 17.
  • the illumination in the first range 15 may illuminate the entire area within the first range 15 with uniform illuminance, or may illuminate with non-uniform illuminance that varies depending on the location.
  • the central part of the first range 15 may be brightest and darker as it goes away from the central part.
  • the information displayed in the second range 17 is information in which at least one of hue, brightness, and saturation is changed in the second range 17. More specifically, the information displayed in the second range 17 is, for example, at least one of a pattern, a pattern, characters, numbers, and symbols, and the specific content of the information is not particularly limited.
  • the information display in the second range 17 is performed, for example, for the purpose of giving design or decoration, for the purpose of calling attention, for the purpose of displaying guidance, for the purpose of advertising. Further, the information displayed in the second range 17 may be a single color (monochrome) or a plurality of colors (color), but in this embodiment, an example of displaying information in a single color will be described.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a state in which the laser light diffused by the optical element 3 is incident on the illuminated region 10.
  • the optical element 3 has a plurality of diffusion region portions 14 corresponding to a plurality of laser beams. Corresponding laser light is incident on each diffusion region portion 14.
  • Each diffusion region portion 14 includes a first diffusion region 16 and a second diffusion region 18 as in the fifth embodiment.
  • the arrangement order of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 in each diffusion region portion 14 is arbitrary, and the ratio of the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 in each diffusion region portion 14 is also arbitrary.
  • Each diffusion region portion 14 diffuses the incident laser light to illuminate the entire illuminated region 10.
  • Each diffusion region portion 14 has a plurality of element diffusion regions 19.
  • Each element diffusion region 19 diffuses the incident laser light to illuminate the partial region 10 b in the illuminated region 10. At least a part of the partial region 10 b is different for each element diffusion region 19.
  • the optical element 3 is configured using, for example, a hologram recording medium 30.
  • the hologram recording medium 30 has a plurality of hologram regions 32 as shown in FIG. 16, for example.
  • Each hologram region 32 is provided corresponding to each of a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges. Any laser light that has been incident and diffused on the incident surface of each hologram region 32 illuminates the illuminated region 10. For example, when the hologram recording medium 30 has three hologram areas 32, the laser light diffused in each hologram area 32 illuminates the entire illuminated area 10.
  • FIG. 16 shows an example in which three hologram regions 32 are provided in association with three laser beams that emit red, blue, or green.
  • the hologram recording medium 30 according to the present embodiment is for monochromatic illumination. However, it is sufficient that one or more hologram regions 32 are provided.
  • each hologram region 32 covers the entire illuminated region 10. Since illumination is performed, when three types of laser light are emitted, the illuminated region 10 is illuminated in white.
  • the size that is, the area of each hologram region 32 in the hologram recording medium 30 is not necessarily the same. Even if the sizes of the hologram regions 32 are different, the hologram regions 32 can be shared by adjusting the interference fringe pattern formed on the incident surface 17a of each hologram region 32 for each hologram region 32. Can be illuminated.
  • Each of the plurality of hologram areas 32 has a plurality of element hologram areas 31.
  • Each of the plurality of element hologram regions 31 illuminates the partial region 10b in the illuminated region 10 by diffusing the incident laser light. At least a part of the partial area 10 b illuminated by each element hologram area 31 is different for each element hologram area 31. In other words, the partial areas 10b illuminated by different element hologram areas 31 are at least partially different.
  • An interference fringe pattern is formed on the incident surface 17a of each element hologram region 31. Therefore, the laser light incident on the incident surface 17 a of each element hologram region 31 is diffracted by the interference fringe pattern on the incident surface 17 a to illuminate the corresponding partial region 10 b on the illuminated region 10.
  • the interference fringe pattern By adjusting the interference fringe pattern in various ways, the traveling direction of the laser beam diffracted, that is, diffused in each element hologram region 31 can be changed.
  • the laser light incident on each point in each element hologram region 31 illuminates the corresponding partial region 10b.
  • the optical scanning member 6 changes the incident position and incident angle of the laser light incident on each element hologram region 31 over time.
  • the laser light incident on one element hologram area 31 illuminates the common partial area 10 b regardless of the position in the element hologram area 31.
  • the change in the incident angle is a speed that cannot be resolved by the human eye, and as a result, a non-correlated coherent light scattering pattern is multiplexed and observed in the human eye. Therefore, speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer.
  • FIG. 16 shows an example in which each element hologram area 31 illuminates a different partial area 10b in the illuminated area 10, but a part of the partial area 10b may overlap with an adjacent partial area 10b. . Further, the size of the partial region 10 b may be different for each element hologram region 31. Further, it is not necessary that the corresponding partial areas 10 b are arranged in the illuminated area 10 in accordance with the arrangement order of the element hologram areas 31. That is, the arrangement order of the element hologram areas 31 in the hologram area 32 and the arrangement order of the corresponding partial areas 10 b in the illuminated area 10 do not necessarily have to coincide with each other.
  • the illuminating device 1 can display desired information in the second range 17 as necessary while illuminating the first range 15 with the laser light that has passed through the illuminated region 10.
  • FIG. 17 and 18 show an example in which the illumination mode of the central portion 10a in the illuminated area 10 is different from the illumination mode of other parts in the illuminated area 10.
  • FIG. 17 and 18 show an example in which the illumination mode of the central portion 10a in the illuminated area 10 is different from the illumination mode of other parts in the illuminated area 10.
  • the illumination mode at the center is illuminated differently from the illumination modes other than the center.
  • the hologram recording medium 30 has three hologram regions 32 corresponding to three laser beams that emit red, green, and blue.
  • the red hologram region 32 the entire region is irradiated with the corresponding laser beams.
  • the green and blue hologram regions 32 are scanned with the corresponding laser light except for a part thereof.
  • a portion where the corresponding laser beam is not scanned is shown in white. These white portions correspond to the central portion 10 a in the illuminated area 10. Since the red laser light scans the entire area of the corresponding hologram area 32, the entire area of the illuminated area 10 is illuminated.
  • the green and blue laser lights illuminate areas other than the central portion 10a in the illuminated area 10 in order to scan areas other than the white areas in the corresponding hologram area 32.
  • the central portion 10a in the illuminated region 10 is illuminated in red, and the illuminated regions 10 other than the central portion 10a are illuminated in white by mixing red, green and blue illumination light.
  • the central portion 10 a is rectangular, but since the shape of the central portion 10 a can be arbitrarily changed, information can be displayed on the central portion 10 a. Therefore, for example, the information of the second range 17 can be displayed by the central portion 10a of FIG. 17, and the first range 15 can be illuminated by the illuminated region 10 other than the central portion 10a. Actually, the information of the second range 17 is not always displayed using the central portion 10 in the illuminated area 10 as shown in FIG.
  • the laser light scans the region other than the region corresponding to the central portion 10 a in the illuminated region 10.
  • the central portion 10a in the illuminated area 10 is a non-illuminated area that is not illuminated with any color.
  • the timing control unit 5 Since the timing control unit 5 individually controls the timings of the three laser beams, the timing control unit 5 arbitrarily adjusts the timings of the three laser beams to illuminate an arbitrary location in the illuminated area 10 with an arbitrary color. Can do. If the illumination mode inside the illuminated area 10 is arbitrarily adjusted, an arbitrary partial area within the actual illumination range illuminated by the laser light that has passed through the illuminated area 10 is arbitrarily illuminated according to the illumination mode. It becomes possible to illuminate in a manner.
  • Each element hologram region 31 for the first diffusion region 16 can be produced using, for example, scattered light from a real scattering plate as object light. More specifically, when the hologram photosensitive material that is the base of the hologram recording medium 30 is irradiated with reference light and object light made of coherent light having coherence with each other, interference fringes due to interference of these lights are generated on the hologram photosensitive material. Thus, the hologram recording medium 30 is manufactured.
  • reference light laser light which is coherent light is used, and as object light, for example, scattered light from an isotropic scattering plate available at low cost is used.
  • the hologram recording medium 30 By irradiating the hologram recording medium 30 with laser light from the focal position of the reference light used when producing the hologram recording medium 30, scattering that is the source of the object light used when producing the hologram recording medium 30 A reproduced image of the scattering plate is generated at the position of the plate. If the scattering plate that is the source of the object light used when producing the hologram recording medium 30 has a uniform surface scattering, the reproduced image of the scattering plate obtained by the hologram recording medium 30 also has a uniform surface illumination. The area where the reproduced image of the scattering plate is generated is the illuminated area 10.
  • Each element hologram region 31 for the second diffusion region 18 for displaying information in the second range 17 in the hologram recording medium 30 is interfered in the same procedure as described above using a scattering plate on which an information image has been formed in advance. Stripes can be formed.
  • the hologram recording medium 30 has to perform illumination of the first range 15 and information display of the second range 17, and the interference fringes are complicated.
  • a complex interference fringe pattern can be obtained by using a computer based on the planned wavelength and incident direction of the reproduction illumination light and the shape and position of the image to be reproduced without using actual object light and reference light. Can be used to design.
  • the hologram recording medium 30 obtained in this way is also called a computer generated hologram (CGH).
  • a Fourier transform hologram having the same diffusion angle characteristic at each point on each element hologram region 18 may be formed by computer synthesis.
  • an optical member such as a lens may be provided on the rear side of the optical axis of the illuminated area 10 to set the size and position of the actual illumination range.
  • the hologram recording medium 30 as the optical element 3 is that the energy density of the laser beam can be reduced by diffusion. Another advantage is that the hologram recording medium 30 has directivity. Since it can be used as a surface light source, the luminance on the light source surface for achieving the same illuminance distribution can be reduced as compared with a conventional lamp light source (point light source). As a result, the safety of the laser beam can be improved, and even if the laser beam that has passed through the illuminated region 10 is directly viewed by the human eye, there is no possibility of adversely affecting the human eye.
  • the hologram regions 32 for red, green and blue are arranged adjacent to each other along the incident surface of each hologram region 32 as shown in FIG.
  • the hologram area 32 for red is indicated by reference numeral 32r
  • the hologram area 32 for green is indicated by reference numeral 32g
  • the hologram area 32 for blue is indicated by reference numeral 32b.
  • a hologram recording medium 30 in which the hologram regions 32 are arranged in the stacking direction as shown in FIG. 20 may be used.
  • the interference fringe pattern of each hologram region 32 is formed on the layer of each hologram region 32.
  • the visible light transmittance of each hologram region 32 is set as much as possible so that the laser beam reaches as far as possible from the surface of the hologram recording medium 30 on which the laser beam from the optical scanning member 6 is incident to the hologram region 32 at the back. It is desirable to raise it.
  • the interference fringe pattern is formed at a position overlapping in the stacking direction, it becomes difficult for the laser light to reach the layer at the back from the surface.Therefore, as shown in FIG. It is desirable to form.
  • the optical element 3 may be one that diffuses and reflects the laser light.
  • the hologram recording medium 30 when used as the optical element 3, the hologram recording medium 30 may be a reflection type or a transmission type.
  • the reflection type hologram recording medium 30 (hereinafter referred to as reflection type holo) has higher wavelength selectivity than the transmission type hologram recording medium 30 (hereinafter referred to as transmission type holo). That is, the reflection type holo can diffract coherent light having a desired wavelength only by a desired layer even if interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated.
  • the reflection type holo is also excellent in that it is easy to remove the influence of zero-order light.
  • the transmission type holo has a wide diffractable spectrum and a wide tolerance of the laser light source 4.
  • interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated, coherent light having a desired wavelength can be obtained in layers other than the desired layer. Will be diffracted. Therefore, in general, it is difficult to make the transmission type holo a laminated structure.
  • a volume hologram recording medium 30 using a photopolymer may be used, or a volume hologram recording medium 30 of a type for recording using a photosensitive medium containing a silver salt material.
  • a relief (embossed) hologram recording medium 30 may be used.
  • the specific form of the optical element 3 is not limited to the hologram recording medium 30 and may be various diffusion members that can be finely divided into a plurality of element diffusion regions 19.
  • the optical element 3 may be configured using a lens array group in which each element diffusion region 19 is a single lens array.
  • a lens array is provided for each element diffusion region 19, and the shape of each lens array is designed so that each lens array illuminates the partial region 10 b in the illuminated region 10. And the position of each partial area
  • the optical element 3 is configured using the hologram recording medium 30, it is possible to change the illumination color of only a part of the illuminated area 10 or not to illuminate only a part.
  • 17 and 18 show an example in which a part of the illumination in the illuminated area 10 is stopped or a part of the illumination color is changed.
  • a method of changing a part of the illumination in the illuminated area 10 is shown. Can be considered other than these.
  • the laser light source 4 has a plurality of light source units 7 that emit light in the same emission wavelength region, the light emission of some of the light source units 7 is stopped, and a part of the illumination in the illuminated area 10 The intensity may be lower than the surrounding illumination intensity.
  • a part of the illumination intensity in the illuminated area 10 may be higher than the surrounding illumination intensity.
  • a part of the illuminated area 10 may be blinked. Or you may change the one part color in the to-be-illuminated area
  • FIG. 21 shows an example in which the lighting device 1 according to the present embodiment is applied to a headlight 35 of a vehicle. Since the driver 36 drives while looking at the front of the vehicle through the windshield 37, when the headlight 35 is turned on, the driver 36 visually recognizes the range illuminated by the headlight 35.
  • the first range 15 and the second range 17 are provided within the range illuminated by the headlight 35, and the first range 15 performs illumination as a normal headlight 35, and the second range 17 is necessary.
  • the first range 15 is a wide range up to several tens of meters on the front side of the vehicle, whereas the second range 17 is provided in a limited range, for example, several meters away from the viewpoint position of the driver 36.
  • the sizes and positions of the first range 15 and the second range 17 are arbitrarily variably adjusted according to the interference fringe pattern formed in each element hologram region 31 constituting the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18. be able to.
  • the information display in the second range 17 can be used in place of the existing head-up display.
  • the existing head-up display uses a projector and a magnifying glass provided in the dashboard to form a virtual image several meters away from the windshield 37. According to this embodiment, the projector and the magnifying glass are used.
  • Information can be displayed in the second range 17 using only the headlight 35 without using the.
  • the size and position of information displayed in the second range 17 can be arbitrarily adjusted by the optical element 3, so that information can be placed in a desired size in a place where the driver 36 is most easily visible. Can be displayed.
  • FIG. 22 is a diagram showing a specific example of information in the second range 17 displayed using the headlight 35.
  • FIG. 22A shows an example of displaying information of an arrow indicating the traveling direction of the vehicle.
  • FIG. 22B shows an example of displaying left turn prohibition information.
  • FIG. 22C shows an example of displaying information related to the traveling direction of the vehicle on the three-way road. In FIG. 22 (c), not only the cross mark indicating that the vehicle is not allowed to travel, but also changes the color of the arrow in the direction in which the vehicle should travel and the other direction to alert the driver 36. .
  • Each information shown in FIG. 22 is formed in advance in each element hologram area 31 in the second diffusion area 18 in the hologram recording medium 30 by forming an interference fringe pattern corresponding to each information.
  • desired information can be displayed in the second range 17 at a desired timing.
  • the information displayed in the second range 17 is not limited to that shown in FIG. As described above, arbitrary information can be displayed at an arbitrary size and at an arbitrary position by the interference fringe pattern formed in the element hologram area 31 corresponding to the second diffusion area 18.
  • each element diffusion region 19 in the second diffusion region 18 is indicated by an arrow. Illumination having a shape corresponding to the display form of the information may be performed, or, for example, rectangular illumination may be performed similarly to each element diffusion region 19 in the first diffusion region 16. Good.
  • FIG. 23 shows an example in which each element diffusion region 19 in the second diffusion region 18 performs rectangular illumination, and the information of arrows is displayed by combining the illumination ranges of these element diffusion regions 19. .
  • each of the element diffusion regions 19 in the first diffusion region 16 and the second diffusion region 18 of the optical element 3 may perform illumination of a predetermined shape such as a rectangle.
  • each element diffusion region 19 in the first diffusion region 16 forms on the illuminated region 10 and each element diffusion region 19 in the second diffusion region 18 on the illuminated region 10 are shown.
  • the sizes of the partial areas 10b are different from each other, but the sizes and positions of the partial areas 10b are arbitrary.
  • the illumination device 1 since the desired information can be displayed in the second range 17 at a desired timing while performing illumination of the first range 15 using coherent light, the illumination device 1 is effectively used. can do.
  • a projector and a magnifying glass are not required, and the size and display position of information to be displayed can be arbitrarily adjusted by the optical element 3, so that the existing head-up display is more Clear and powerful information display is possible with a simple optical configuration.
  • the optical scanning member 6 scans the laser light in each element diffusion region 19, and the laser light incident on each point in each element diffusion region 19 illuminates the entire area of the corresponding partial region 10b.
  • the incident angle of the laser beam in each partial region 10b in the illumination region 10 changes with time, and speckles in the illuminated region 10 are less noticeable.
  • FIG. 24 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination apparatus 1 according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the illuminating device 1 of FIG. 24 adds the information selection part 21 to FIG.
  • the information selection unit 21 selects information to be displayed in the second range 17.
  • the information selection unit 21 may receive signals from a control device (not shown), various sensors, and the like, and may select information based on the signals. Information may be selected based on the information. Or you may select information according to the processing algorithm with which the information selection part 21 is provided. As described above, a specific processing procedure for the information selection unit 21 to select information to be displayed in the second range 17 is arbitrary.
  • the timing control unit 5 controls the timing of scanning each element hologram region 31 corresponding to the second diffusion region 18 in order to display the information selected by the information selection unit 21 in the second range 17. More specifically, the laser beam is scanned on the element hologram region 31 in which the interference fringe pattern corresponding to the information selected by the information selection unit 21 is formed.
  • the information selection unit 21 may switch information to be selected depending on whether the vehicle is traveling or stopped. For example, while the vehicle is traveling, the route guidance information of the vehicle as shown in FIG. 22 is displayed. When the vehicle stops, the headlight 35 is used for advertising purposes or for improving the design and decoration. In addition, various information may be displayed. Specific information in this case includes, for example, a vehicle brand name, manufacturer name, vehicle type name, and the like. As a result, the vehicle can be advertised, and the vehicle owner can be given a sense of superiority.
  • an object detection unit (not shown) that detects an object located within the range illuminated by the first range 15 is provided, and the information selection unit 21 selects information according to the position of the detected object. You may do it. In this case, even if the object moves, the information of the second range 17 can be displayed in accordance with the position of the object.
  • FIG. 25 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination device 1 showing the first modification of FIG.
  • the illuminating device 1 of FIG. 25 adds the route information acquisition part 22 to FIG.
  • the lighting device 1 in FIG. 25 is assumed to be mounted on a vehicle, and the lighting device 1 in FIG. 25 is, for example, a headlight 35.
  • the route information acquisition unit 22 acquires route information on which the vehicle should travel.
  • the route information acquired by the route information acquisition unit 22 is generated by performing a route search from the current location or the departure point of the vehicle to the destination inside or outside the lighting device 1.
  • the route information is: It is generated by a navigation device (not shown).
  • the information selection unit 21 in FIG. 25 selects information to be displayed in the second range 17 based on the route information acquired by the route information acquisition unit 22. For example, as shown in FIG. 22A, when a vehicle is to turn right on a branch road, right turn arrow information is selected. Similarly, the information selection unit 21 in FIG. 25 can also select information as shown in FIG. 22B and FIG. 22C based on the route information.
  • FIG. 26 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination device 1 showing the second modification of FIG.
  • the illuminating device 1 of FIG. 26 adds the map information acquisition part 23 to FIG.
  • the lighting device 1 in FIG. 26 is also assumed to be mounted on a vehicle, and the lighting device 1 in FIG. 26 is a headlight 35, for example.
  • the map information acquisition unit 23 acquires map information around the current position of the vehicle.
  • the map information income unit 23 detects the current position of the vehicle using, for example, a GPS sensor or the like inside or outside the lighting device 1, and acquires map information around the current position, for example, from a map information database.
  • the information selected by the information selection unit 21 is displayed in the second range 17 at a desired timing, so that the first range 15 is illuminated and the first range 15 is illuminated as necessary.
  • the information displayed in the two ranges 17 can be switched. Therefore, when the lighting device 1 according to the present embodiment is applied to the headlight 35 of a vehicle, for example, information required by the driver 36 is appropriately set in the second range 17 when the vehicle is traveling or when the vehicle stops. Can be displayed.
  • FIG. 27 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination apparatus 1 according to the seventh embodiment of the present invention.
  • 27 includes an irradiation device 2, an optical element 3, and an optical shutter 25.
  • the irradiation device 2 includes a laser light source 4, a beam diameter expanding member 26, and a collimating optical system 27.
  • the laser light source 4 emits coherent light, that is, laser light.
  • the laser light source 4 may be provided with a plurality of light source units having different emission wavelength ranges, but may be provided with one or more light source units that emit laser light in a single wavelength range. In the present embodiment, an example in which one or more light source units that emit laser light in a single wavelength region are provided will be described.
  • the beam diameter expanding member 26 expands the beam diameter of the laser light emitted from the laser light source 4, and is composed of, for example, an optical member including a convex lens. That is, the beam diameter expanding member 26 performs an action of diffusing the laser light.
  • the collimating optical system 27 collimates the laser beam diffused by the beam diameter expanding member 26 and guides it to the incident surface of the optical shutter 25.
  • the optical element 3 has an incident surface 3a on which laser light is incident, and diffuses the laser light incident on the incident surface 3a to illuminate a predetermined range, that is, the illuminated region 10. Since the laser light that illuminates the illuminated area 10 is diffused beyond the illuminated area 10, the laser light is further diffused if there is nothing to block the laser light at the position of the illuminated area 10.
  • the illuminated region 10 is a near-field illuminated region 10 that is illuminated by being overlapped by each diffusion region 14 in the optical element 3.
  • the far field illumination range is often expressed as a diffuse angle distribution in the angle space rather than the actual size of the illuminated area 10.
  • the term “illuminated region 10” includes a diffusion angle range in an angle space in addition to an actual irradiated area (illumination range). Therefore, the illumination area illuminated by the illumination device 1 of FIG. 27 can be a much wider area than the illuminated area 10 of the near field shown in FIG.
  • the optical shutter 25 switches the transmittance of the laser light incident on the optical element 3 or the laser light diffused by the optical element 3.
  • the optical shutter 25 since the optical shutter 25 is provided in front of the optical element 3 in the optical axis direction, it performs an action of switching the transmittance of the laser light incident on the optical element 3.
  • the arrangement of the optical shutter 25 and the optical element 3 can be interchanged.
  • FIG. 28 is a diagram showing a detailed configuration of the optical shutter 25 and the optical element 3 in the seventh embodiment.
  • the optical element 3 has a plurality of element diffusion regions 19 for diffusing laser light independently.
  • the laser light incident and diffused into each element diffusion region 19 illuminates a partial region in the illuminated region 10.
  • a corresponding region in the illuminated region 10 illuminated by one element diffusion region 19 is referred to as a partial region 10a.
  • the different element diffusion regions 19 illuminate the partial regions 10 a that are at least partially different in the illuminated region 10. Thereby, if the some element diffusion area
  • the optical shutter 25 has a plurality of element shutter portions 28 corresponding to the plurality of element diffusion regions 19. That is, each of the plurality of element diffusion regions 19 is associated with a separate element shutter portion 28, and the laser light transmitted through one element shutter portion 28 is incident on the corresponding element diffusion region 19. Each of the plurality of element shutter portions 28 switches the transmittance of the laser light incident on the corresponding element diffusion region 19 or the laser light diffused in the corresponding element diffusion region 19.
  • the element shutter portion 28 having a high transmittance is illustrated in white, and the element shutter portion 28 having a low transmittance is illustrated in diagonal lines.
  • the optical shutter 25 is desirably arranged as close to the optical element 3 as possible.
  • each element shutter unit 28 switches the transmittance of the incident laser light. For example, when the element shutter unit 28 transmits laser light, the laser beam is incident on the element diffusion region 19 corresponding to the element shutter unit 28. In this way, by switching the transmittance for each element shutter portion 28 in the optical shutter 25, whether or not the laser light is incident on the optical element 3 is switched for each element diffusion region 19 in the optical element 3. be able to.
  • each element shutter unit 28 The switching of the transmittance performed by each element shutter unit 28 is, in a simple example, two types of switching of transmitting or blocking the laser beam.
  • the laser light is incident on the corresponding element diffusion region 19 only when the element shutter unit 28 transmits the laser light.
  • the element diffusion region 19 is illuminated by the corresponding partial region 10 a in the illuminated region 10. I do. Therefore, by individually switching the plurality of element shutter portions 28 in the optical shutter 25, it is possible to individually switch whether or not each partial region 10a in the illuminated region 10 is illuminated.
  • the illumination mode of the illuminated area 10 can be arbitrarily switched.
  • the illumination mode means switching between illumination / non-illumination for each partial region 10 a in the illuminated region 10.
  • the illumination mode of the illuminated area 10 By arbitrarily switching the illumination mode of the illuminated area 10, it is possible to display some information in the illuminated area 10 or to have a unique design depending on the illumination mode of the illuminated area 10.
  • the information displayed by the illumination of the illuminated area 10 is, for example, at least one of a pattern, a pattern, characters, numbers, and symbols, and the specific content of the information is not particularly limited.
  • information since it is assumed that laser light of a single wavelength region is used, information cannot be displayed in color, but even if it is a single color, the purpose of giving designability and decorativeness, and calling attention It is possible to display various information for the purpose of displaying information, the purpose of displaying guidance, and the purpose of advertising.
  • the optical shutter 25 can be switched in an arbitrary manner at an arbitrary timing, the illumination mode in the illuminated area 10 can also be variably adjusted. Thereby, the illumination aspect of the to-be-illuminated area
  • region 10 can be changed arbitrarily, without incurring cost.
  • the optical shutter 25 can be realized by a liquid crystal shutter, for example.
  • the liquid crystal shutter has a plurality of liquid crystal cells corresponding to the plurality of element shutter portions 28.
  • FIG. 29 is a diagram schematically showing the structure of one liquid crystal cell 41.
  • the liquid crystal cell 41 of FIG. 29 includes a liquid crystal material 43 filled between two alignment films 42 and two polarizing filters 44 disposed outside each alignment film 42.
  • FIG. 29 shows an example using the TN liquid crystal material 43.
  • the structure is not limited to the structure shown in FIG.
  • a shutter in which cells whose electrical transmittance can be switched electrically is arranged in a matrix, such as a liquid crystal shutter, is referred to as a multi-cell shutter in this specification.
  • the optical shutter 25 is not necessarily limited to a multi-cell shutter such as a liquid crystal shutter.
  • a mechanical shutter that mechanically opens and closes such as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) shutter, or an electronic shutter such as an electromagnetic shutter using a solenoid may be used.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • an electronic shutter such as an electromagnetic shutter using a solenoid
  • the optical shutter 25 is not limited to the one that switches between transmission and blocking of the laser light, and may be one that changes the transmittance of the laser light intermittently or continuously.
  • the transmittance of the laser light can be continuously changed by changing the voltage applied between the alignment films 42.
  • the transmittance of the laser light can be changed intermittently or continuously by switching the opening area of the shutter portion stepwise or continuously.
  • the illumination intensity can be adjusted for each region 10a.
  • the illumination mode in the illuminated region 10 can be variably adjusted more finely.
  • the illumination mode is to arbitrarily switch on / off of illumination and intensity of illumination intensity for each partial region 10 a in the illuminated region 10.
  • the optical element 3 is configured using, for example, a hologram recording medium 30.
  • the hologram recording medium 30 has a plurality of element hologram regions 31 corresponding to the plurality of element diffusion regions 19.
  • an interference fringe pattern is formed in each element hologram region 31.
  • the laser light is diffracted by the interference fringe pattern and illuminates the corresponding area in the illuminated area 10.
  • FIG. 2 demonstrated the example in which each element diffusion area
  • a second diffusion region 18 including the diffusion region 19 may be provided.
  • the partial area 10a in the illuminated area 10 illuminated by the first diffusion area 16 and the partial area 10a in the illuminated area 10 displayed by the second diffusion area 18 are provided separately. Although an example is shown, these partial regions 10a may overlap.
  • the information displayed in the corresponding partial area 10a in the illuminated area 10 by each element diffusion area 19 in the second diffusion area 18 is obtained by changing at least one of hue, brightness, and saturation. More specifically, the information displayed in the corresponding partial area 10a in the illuminated area 10 is, for example, at least one of a pattern, a pattern, a character, a number, and a symbol, and the specific content of the information is not particularly limited. .
  • the information displayed in the corresponding partial region 10a in the illuminated region 10 by each element diffusion region 19 in the second diffusion region 18 is, for example, for the purpose of giving design or decoration, the purpose of calling attention, or guidance This is done for the purpose of display or advertising purposes.
  • the interference fringe pattern corresponding to each element diffusion region 19 in the first diffusion region 16 in advance so as to illuminate the corresponding partial region 10 a in the illuminated region 10. is formed.
  • a corresponding interference fringe pattern is formed in advance so that predetermined information is displayed in the corresponding partial region 10 a in the illuminated region 10.
  • each element hologram area 31 in the hologram recording medium 30 in advance, the laser light diffracted in each element hologram area 31 can be used in the illuminated area 10. Illumination or predetermined information display can be performed for each partial region 10a.
  • the optical shutter 25 includes the element diffusion regions 19 in the first diffusion region 16 and the second diffusion regions.
  • element shutter portions 28 are provided. Therefore, by switching and controlling each element shutter portion 28, each element diffusion area 19 in the first diffusion area 16 can individually control the illumination mode of the corresponding partial area 10a in the illuminated area 10, and the second diffusion.
  • Each element diffusion region 19 in the region 18 can individually control the illumination mode of information displayed in the corresponding partial region 10 a in the illuminated region 10.
  • the optical shutter 25 and the optical element 3 may be vibrated in a one-dimensional or two-dimensional direction at a predetermined cycle. Thereby, the incident position and incident angle of the laser beam incident on the optical element 3 through the optical shutter 25 can be changed with time.
  • the laser light incident on one element diffusion region 19 illuminates the common partial region 10 a in the illuminated region 10 regardless of the position in the element diffusion region 19. This means that the incident angle of the laser beam incident on each point of the partial region 10a changes with time.
  • the change in the incident angle can be made so fast that it cannot be resolved by the human eye.
  • the human eye has an uncorrelated coherent light scattering pattern. Multiplexed and observed. Therefore, speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer. As a result, speckles are less noticeable in the illuminated area 10.
  • the lighting device 1 according to the present embodiment when the lighting device 1 according to the present embodiment is applied to the in-vehicle lighting device 1 such as a headlight, the vehicle constantly vibrates according to the state of the engine and the road surface while traveling. Speckle is not noticeable to a certain extent even without a vibration mechanism for preventing noise.
  • the laser light whose beam diameter has been expanded by the beam diameter expanding member 26 is incident on the optical shutter 25 and the light transmitted through the optical shutter 25 is incident on the optical element 3, but the optical shutter 25 and the optical element The arrangement of 3 may be reversed.
  • FIG. 31 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination device 1 in which the arrangement of the optical shutter 25 and the optical element 3 is reversed from that in FIG.
  • the laser beam whose beam diameter has been expanded by the beam diameter expanding member 26 is incident on the optical element 3.
  • the optical element 3 has a plurality of element diffusion regions 19, and each element diffusion region 19 diffuses incident laser light.
  • the laser light diffused in each element diffusion region 19 is incident on the corresponding element shutter portion 28 in the optical shutter 25.
  • the optical shutter 25 is arranged on the optical axis rear side of the optical element 3.
  • the distance between the optical element 3 and the optical shutter 25 is increased. If so, laser light leaking from the optical shutter 25 will be emitted. Therefore, in the case of the configuration shown in FIG. 31, it is desirable that the optical shutter 25 be as close to the optical element 3 as possible.
  • the plurality of element shutter portions 28 are provided in the optical shutter 25 in association with the plurality of element diffusion regions 19 in the optical element 3, diffusion is performed in the plurality of element diffusion regions 19.
  • the illumination mode of the illuminated area 10 that is illuminated by the laser beam thus emitted can be switched for each partial area 10 a in the illuminated area 10. Therefore, although the illumination color of the illuminated area 10 cannot be changed, it is possible to make the illumination mode of the illuminated area 10 excellent in design and display some information by the illuminated area 10.
  • the illumination mode of the illuminated area 10 can be switched at an arbitrary timing by the optical shutter 25, and the illumination mode of the illuminated area 10 can be easily switched.
  • FIG. 32 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination apparatus 1 according to the eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 33 is a diagram showing detailed configurations of the optical shutter 25 and the optical element 3 in the eighth embodiment.
  • the 32 has a plurality of light source units 4r, 4g, and 4b that emit a plurality of coherent lights, that is, laser beams, having different emission wavelength ranges.
  • the plurality of light source units 5 may be provided independently, or may be a light source module in which a plurality of light source units 4r, 4g, and 4b are arranged side by side on a common substrate.
  • the laser light source 4 of this embodiment should just have the at least 2 light source part from which each light emission wavelength range differs, and the kind of light emission wavelength range should just be 2 or more. In order to increase the emission intensity, a plurality of light source units may be provided for each emission wavelength region.
  • the laser light source 4 includes a light source unit 4r in the red light emission wavelength region, a light source unit 4g in the green light emission wavelength region, and a light source unit 4b in the blue light emission wavelength region, these light source units 4r.
  • a light source unit 4r in the red light emission wavelength region
  • a light source unit 4g in the green light emission wavelength region
  • a light source unit 4b in the blue light emission wavelength region
  • the optical element 3 has a plurality of diffusion regions 17 corresponding to a plurality of laser beams, as shown in FIG. Corresponding laser light is incident on each diffusion region 17. Each diffusion region 17 diffuses the incident laser light and illuminates the entire illuminated region 10 as a whole. Each diffusion region 17 has a plurality of element diffusion regions 19. Each element diffusion region 19 diffuses the incident laser light to illuminate the partial region 10 a in the illuminated region 10. At least a part of the partial region 10 a is different for each element diffusion region 19.
  • the optical shutter 25 has a plurality of element shutter portions 28 corresponding to the plurality of element diffusion regions 19 for each of the plurality of diffusion regions. Therefore, when it is desired to switch the illumination color of the entire illuminated area 10 illuminated with one color by one diffusion area irradiated with laser light in a certain wavelength region, a plurality of colors corresponding to one diffusion area are used. Switching may be performed with the element shutter unit 28 as a set.
  • the element shutter unit 28 corresponding to the arbitrary element diffusion area 19 in the arbitrary diffusion area may be switched individually.
  • the optical element 3 is configured using, for example, a hologram recording medium 30.
  • the hologram recording medium 30 has a plurality of hologram regions 32 corresponding to a plurality of diffusion regions, for example, as shown in FIG.
  • Each hologram region 32 is provided corresponding to each of a plurality of laser beams having different emission wavelength ranges.
  • Each hologram region 32 has an incident surface on which a corresponding laser beam is incident. Any laser light that has been incident and diffused on the incident surface of each hologram region 32 illuminates the illuminated region 10. For example, when the hologram recording medium 30 has three hologram areas 32, the laser light diffused in each hologram area 32 illuminates the entire illuminated area 10.
  • FIG. 33 shows an example in which three hologram regions 32 are provided in association with three laser beams that emit red, blue, or green.
  • the hologram recording medium 30 according to the present embodiment has different emission wavelength ranges. It suffices to have two or more hologram regions 32 in association with two or more laser beams.
  • FIG. 33 when the hologram recording medium 30 has three hologram regions 32 corresponding to three laser beams that emit red, blue, or green, each hologram region 32 illuminates the entire illuminated region 10. Therefore, when three laser beams are emitted, the illuminated area 10 is illuminated in white.
  • each hologram region 32 in the hologram recording medium 30 is not necessarily the same. Even if the size of each hologram area 32 is different, each hologram area 32 illuminates a common illuminated area 10 by adjusting the interference fringes formed on the entrance surface of each hologram area 32 for each hologram area 32. can do.
  • Each of the plurality of hologram regions 32 has a plurality of element hologram regions 31 corresponding to the plurality of element diffusion regions 19.
  • Each of the plurality of element hologram regions 31 illuminates the partial region 10a in the illuminated region 10 by diffusing the incident laser light. At least a part of the partial area 10 a illuminated by each element hologram area 31 is different for each element hologram area 31. That is, the partial areas 10a illuminated by different element hologram areas 31 are at least partially different.
  • An interference fringe pattern is formed on the incident surface of each element hologram region 31. Therefore, the laser light incident on the incident surface of each element hologram region 31 is diffracted by the interference fringe pattern on the incident surface, and illuminates the corresponding partial region 10 a on the illuminated region 10.
  • the interference fringe pattern By adjusting the interference fringe pattern in various ways, the traveling direction of the laser beam diffracted, that is, diffused in each element hologram region 31 can be changed.
  • the optical shutter 25 has a plurality of element shutter portions 28 corresponding to the plurality of element hologram areas 31 for each of the plurality of hologram areas 32. That is, each element shutter portion 28 of the optical shutter 25 is associated with one element hologram area 31 in the hologram recording medium 30 for each hologram area 21.
  • the optical shutter 25 according to the eighth embodiment collectively switches the corresponding plurality of element shutter portions 28 for each laser beam having a different wavelength range, and summarizes the illumination mode of the entire illuminated area 10. Can be switched. Further, the optical shutter 25 can switch the illumination mode including the illumination color for each partial region 10 a in the illuminated region 10 by individually controlling the transmittance for each element shutter unit 28.
  • the first diffusion region for illumination is provided in each diffusion region in the optical element 3 for each of a plurality of laser beams having different wavelength regions. 16 and a second diffusion region 18 for displaying information may be provided.
  • the optical shutter 25 has an element shutter unit 28 corresponding to each element diffusion area 19 constituting the first diffusion area 16 and each element diffusion area 19 constituting the second diffusion area 18. .
  • the illumination mode in each partial area 10a for illumination in the illuminated area 10 and the illumination mode in each partial area 10a for information display can be individually controlled.
  • the optical element 3 is provided with a plurality of diffusion regions 17 irradiated with laser beams having different wavelength ranges, and each diffusion region 17 has a plurality of element diffusion regions 19.
  • the transmittance is switched for each element shutter portion 28, so that each partial region 10a in the illuminated region 10 is switched.
  • the illumination mode including the illumination color can be switched and controlled.
  • the hologram recording medium 30 is composed of a plurality of element hologram areas 31, and an interference fringe pattern is formed for each element hologram area 31.
  • the pattern of interference fringes should be designed using a computer based on the planned wavelength and incident direction of the reproduction illumination light and the shape and position of the image to be reproduced without using the actual object light and reference light. Is possible.
  • the hologram recording medium 30 obtained in this way is also called a computer generated hologram (CGH).
  • CGH computer generated hologram
  • a Fourier transform hologram having the same diffusion angle characteristic at each point on each element hologram region 3121 may be formed by computer synthesis.
  • an optical member such as a lens may be provided on the rear side of the optical axis of the illuminated area 10 to set the size and position of the actual illumination range.
  • the hologram recording medium 30 as the optical element 3 is that the light energy density of the laser beam can be reduced by diffusion.
  • the hologram recording medium 30 has directivity. Since it can be used as a surface light source, the luminance on the light source surface for achieving the same illuminance distribution can be reduced as compared with a conventional lamp light source (point light source). As a result, the safety of the laser beam can be improved, and even if the laser beam that has passed through the illuminated region 10 is directly viewed by the human eye, the human eye is adversely affected as compared with the case where the single point light source is directly viewed. The fear is reduced.
  • the optical element 3 may be one that diffuses and reflects the laser light.
  • the hologram recording medium 30 may be a reflection type or a transmission type.
  • the reflection type hologram recording medium 30 (hereinafter referred to as reflection type holo) has higher wavelength selectivity than the transmission type hologram recording medium 30 (hereinafter referred to as transmission type holo). That is, the reflection type holo can diffract coherent light having a desired wavelength only by a desired layer even if interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated.
  • the reflection type holo is also excellent in that it is easy to remove the influence of zero-order light.
  • the transmission type holo has a wide diffractable spectrum and a wide tolerance of the laser light source 4.
  • interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated, coherent light having a desired wavelength can be obtained in layers other than the desired layer. Will be diffracted. Therefore, in general, it is difficult to make the transmission type holo a laminated structure.
  • a volume hologram recording medium 30 using a photopolymer may be used, or a volume hologram recording medium 30 of a type for recording using a photosensitive medium containing a silver salt material.
  • a relief (embossed) hologram recording medium 30 may be used.
  • the specific form of the optical element 3 is not limited to the hologram recording medium 30 and may be various diffusion members that can be finely divided into a plurality of element diffusion regions 19.
  • the optical element 3 may be configured using a lens array group in which each element diffusion region 19 is a single lens array.
  • a lens array is provided for each element diffusion region 19, and the shape of each lens array is designed so that each lens array illuminates the partial region 10 a in the illuminated region 10.
  • the positions of the partial areas 10a are at least partially different.
  • illumination can be performed for each partial region 10 a in the illuminated region 10.
  • FIG. 34 is a diagram showing a schematic configuration of the lighting apparatus 1 according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 35 is a plan view of the optical element 3 in the illumination device 1 of FIG.
  • the illumination apparatus 1 includes a coherent light source 4 that emits coherent light, an optical element 3 that holds a plurality of diffusion regions (diffusion elements) 19 that diffuse coherent light, and a plurality of A driving unit 51 that moves the optical element 3 so that each of the diffusion regions 19 sequentially reaches the irradiation position 52 of the coherent light, and a timing control unit 5 that controls the timing of the coherent light are provided.
  • the coherent light source 4 for example, a semiconductor laser light source can be used.
  • the coherent light source 4 may be configured to emit light toward the irradiation position 52 after condensing the coherent light emitted from the plurality of laser light sources with a fiber.
  • the timing control unit 5 controls the timing at which coherent light is emitted from the coherent light source 4.
  • the timing control unit 5 controls whether or not coherent light is emitted from the coherent light source 4, that is, on / off of light emission.
  • the timing control unit 5 may switch whether or not to guide the coherent light emitted from the coherent light source 4 to the incident surface of the optical element 3.
  • an optical shutter unit (not shown) may be provided between the coherent light source 4 and the optical element 3, and the passage / blocking of coherent light may be switched by this optical shutter unit.
  • the optical element 3 has an incident surface on which coherent light is incident, and diffuses the coherent light incident on the incident surface to illuminate a predetermined illumination range 10. More specifically, the coherent light diffused by the optical element 3 illuminates the actual illumination range after passing through the predetermined illumination range 10.
  • the predetermined illumination range 10 is a near-field illumination range illuminated by the optical element 3.
  • the far field illumination range is often expressed as a diffuse angular distribution in angular space rather than the actual illumination range dimensions.
  • the term “predetermined range” includes a diffusion angle range in an angle space in addition to an actual irradiated area (illumination range). Therefore, the illumination range illuminated by the illuminating device 1 of FIG. 34 can be an area far wider than the illumination range 21 of the near field shown in FIG.
  • a plurality of diffusion regions 19 are arranged on the incident surface of the optical element 3.
  • the optical element 3 has a disk shape.
  • the optical element 3 is positioned so that the central axis of the optical element 3 is decentered with respect to the irradiation position 52 of the coherent light.
  • Each of the plurality of diffusion regions 19 has a substantially trapezoidal shape, and is arranged on the incident surface of the optical element 3 without any gap along the circumference passing through the irradiation position 52 of the coherent light. .
  • the driving means 51 is, for example, a rotary motor, and is configured to continuously rotate the optical element 3 around its central axis.
  • each of the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3 sequentially passes through the irradiation position 52 of the coherent light.
  • the irradiation position 52 of the coherent light sequentially scans the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3.
  • the beam diameter of the coherent light is galvano mirror depending on the light source.
  • the coherent light is squeezed, the energy density becomes high and the mirror may be affected by damage or the like. As a result, the light output may have to be lowered.
  • the beam spread at the point of narrowing that is, the point of the galvanometer mirror
  • the light capture may be deteriorated.
  • coherent light can be scanned on the optical element 3 without using an optical scanning unit composed of a galvano mirror, a MEMS mirror, or the like. Therefore, even when the beam diameter of the coherent light emitted from the coherent light source is relatively large, it is not necessary to reduce the coherent light or increase the size of the entire apparatus. Further, in this embodiment, since a simple structure in which the optical element 3 is rotated by a rotary motor is employed, the operation becomes unstable depending on the situation as compared with an optical scanning unit composed of a galvanometer mirror, a MEMS mirror, or the like. Things are hard to happen.
  • the driving means 51 is configured to repeat the operation of rotating the optical element 3 at a constant period, and in synchronization with this period, each of the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3 is configured to emit coherent light.
  • the irradiation positions 52 are repeatedly passed in order.
  • 36A and 36B are diagrams showing a state in which the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3 sequentially reach the irradiation position 52 of the coherent light.
  • each of the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3 diffuses the incident coherent light to illuminate the corresponding partial region 10a in the predetermined illumination range 10. To do. At least a part of the partial region 10 a illuminated by each diffusion region 19 is different for each diffusion region 19. That is, the partial areas 10a illuminated by different diffusion areas 19 are at least partially different.
  • each of the plurality of diffusion regions 19 can be configured using a hologram recording medium in which different interference fringe patterns are formed.
  • the coherent light incident on each diffusion region 19 is diffracted by the interference fringe pattern formed in the diffusion region 19 to illuminate the corresponding partial region 10 a in the predetermined illumination range 10.
  • the interference fringe pattern By adjusting the interference fringe pattern in various ways, the traveling direction of coherent light diffracted, that is, diffused by each diffusion region 19 can be changed.
  • the coherent light incident on each point in each diffusion region 19 illuminates the corresponding partial region 10 a in the predetermined illumination range 10.
  • the driving device 14 continuously rotates the optical element 3 in the rotation direction, whereby the incident position and the incident angle of the coherent light incident on each diffusion region 19 are changed with time.
  • the coherent light incident on one diffusion region 19 illuminates the common partial region 10 a regardless of the position within the diffusion region 19.
  • the change in the incident angle is a speed that cannot be resolved by the human eye, and as a result, a non-correlated coherent light scattering pattern is multiplexed and observed in the human eye.
  • speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer. Thereby, in the partial area 10a, speckles are less noticeable. Further, since the incident position and the incident angle of the coherent light incident on each diffusion region 19 are changed over time, the coherent light diffracted at each point in each diffusion region 19 has a different wavefront, The diffracted coherent light is superimposed on the partial region 10a independently, so that a uniform illuminance distribution in which speckles are not conspicuous is obtained in the partial region 10a.
  • each diffusion region 19 illuminates a different partial region 10a in the predetermined range 10, but a part of the partial region 10a may overlap with an adjacent partial region 10a. Good. Further, the size of the partial region 10 a may be different for each diffusion region 19. Furthermore, it is not necessary that the corresponding partial areas 10 a are arranged within the predetermined illumination range 10 in accordance with the arrangement order of the diffusion areas 19. That is, the arrangement order of the diffusion regions 19 on the optical element 3 and the arrangement order of the corresponding partial regions 10a in the predetermined illumination range 10 do not necessarily need to match.
  • the hologram recording medium can be manufactured using, for example, scattered light from a real scattering plate as object light. More specifically, when the hologram photosensitive material that is the base material of the hologram recording medium is irradiated with reference light and object light made of coherent light having coherence with each other, an interference fringe pattern due to interference of these lights is generated in the hologram photosensitive material. To form a hologram recording medium.
  • reference light laser light which is coherent light is used, and as object light, for example, scattered light of an isotropic scattering plate that can be incident at low cost is used.
  • the scattering plate that is the source of the object light used in producing the hologram recording medium by irradiating the coherent light toward the hologram recording medium from the focal position of the reference light used in producing the hologram recording medium A reproduced image of the scattering plate is generated at the position. If the scattering plate that is the source of the object light used for producing the hologram recording medium has a uniform surface scattering, the reproduced image of the scattering plate obtained by the hologram recording medium will also have a uniform surface illumination. A region where a reproduced image of the scattering plate is generated is a partial region 10a.
  • the interference fringe pattern formed in each diffusion region 19 becomes complicated.
  • Such a complex interference fringe pattern is based on the expected wavelength and incident direction of the reproduction illumination light, and the shape and position of the image to be reproduced, instead of using the actual object light and the reference light.
  • the hologram recording medium obtained in this way is also called a computer generated hologram (CGH).
  • CGH computer generated hologram
  • a Fourier transform hologram having the same diffusion angle characteristic at each point on each diffusion region 19 may be formed by computer synthesis.
  • an optical member such as a lens may be provided on the optical axis rear side of the predetermined illumination range 10 to set the size and position of the actual illumination range.
  • a hologram recording medium as each of the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3 is that the optical energy density of coherent light can be reduced by diffusion.
  • the hologram recording medium can be used as a directional surface light source, so that it is a light source required to achieve the same illuminance distribution as compared with a conventional lamp light source (point light source).
  • the brightness on the surface can be reduced.
  • it is possible to contribute to improving the safety of the coherent light, and even if the coherent light that has passed through the predetermined illumination range 10 is directly viewed by the human eye, the human eye is adversely affected as compared with the case where the single point light source is directly viewed. The fear is reduced.
  • the diffusion region 19 may transmit and diffuse the coherent light.
  • the hologram recording medium may be a reflection type or a transmission type.
  • a reflection-type hologram recording medium (hereinafter referred to as reflection-type holo) has higher wavelength selectivity than a transmission-type hologram recording medium (hereinafter referred to as transmission-type holo). That is, the reflection type holo can diffract coherent light having a desired wavelength only by a desired layer even if interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated.
  • the reflection type holo is also excellent in that it is easy to remove the influence of zero-order light.
  • the transmission type holo has a wide diffractable spectrum and a wide tolerance of the coherent light source 4.
  • coherent light having a desired wavelength can be obtained in layers other than the desired layer. Will be diffracted. Therefore, in general, it is difficult to make a transmission type holo a laminated structure.
  • a volume hologram recording medium using a photopolymer may be used, or a volume hologram recording medium of a type that records using a photosensitive medium containing a silver salt material may be used.
  • a relief (embossed) hologram recording medium may be used.
  • the driving device 14 sequentially reaches the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3 to the irradiation position 52 of the coherent light. Is configured to control the timing of the coherent light in synchronization with the timing of reaching the irradiation position 52.
  • the timing control unit 5 By controlling whether or not the coherent light is irradiated to each diffusion region 19 by the timing control unit 5, it is possible to selectively illuminate an arbitrary region within the predetermined illumination range 10. At this time, the partial areas 10a included in the selected area are sequentially illuminated by the coherent light at a speed as if they were illuminated simultaneously by the human eye.
  • the operation of the present embodiment will be described by taking as an example the case where the lighting device 1 is used as a headlamp of a vehicle.
  • the timing control unit 5 is a region that conforms to the standard of a high beam (also referred to as a driving headlamp) ( In the illustrated example, the timing of the coherent light is controlled so as to illuminate the entire illumination area 10.
  • coherent light is emitted from the coherent light source 4 toward the irradiation position 52, and the optical element 3 is continuously rotated by the driving unit 51, and a plurality of diffusions held by the optical element 3 Each of the regions 19 sequentially passes through the irradiation position 52 of the coherent light.
  • the timing controller 5 controls the timing of the coherent light so that all the diffusion regions 19 held by the optical element 3 are irradiated with the coherent light.
  • the entire area of the predetermined illumination range 10 is illuminated, and a pedestrian 59 walking in front can be visually recognized.
  • the timing controller 5 conforms to the standard of a low beam (also called a passing headlamp).
  • the timing of the coherent light is controlled so as to illuminate an area (for example, an area below the horizontal plane in the predetermined illumination range 10).
  • coherent light is emitted from the coherent light source 4 toward the irradiation position 52, and the optical element 3 is continuously rotated by the driving unit 51, and a plurality of diffusions held by the optical element 3 Each of the regions 19 sequentially passes through the irradiation position 52 of the coherent light.
  • the timing control unit 5 identifies a partial region 10a corresponding to a region conforming to the low beam standard among the plurality of partial regions 10a in the predetermined illumination range 10, and corresponds to the identified partial region 10a.
  • the coherent light is irradiated to the diffusion region 19, the timing of the coherent light is controlled so that the other diffusion region 19 is not irradiated with the coherent light.
  • FIG. 47 an area that conforms to the low beam standard in the predetermined illumination range 10 is illuminated, and other areas in the predetermined illumination range 10 are not illuminated. Thereby, it can prevent that the driver
  • the optical element 3 holds the plurality of diffusion regions 19, and each diffusion region 19 illuminates the corresponding partial region 10 a in the predetermined illumination range 10. Yes.
  • the driving unit 51 moves the optical element 3 so that each of the plurality of diffusion regions 19 sequentially passes through the irradiation position 52 of the coherent light. Therefore, when the timing of the coherent light is not controlled, the coherent light is diffused in all the diffusion regions 19 held by the optical element 3, and the entire illumination area 10 can be illuminated as a whole.
  • a plurality of diffusion regions 19 that prove different partial regions are sequentially irradiated and diffused with coherent light without using an optical scanning means such as a galvano mirror or a MEMS mirror. Therefore, even when the beam diameter of the coherent light emitted from the coherent light source 4 is relatively large, it is not necessary to reduce the coherent light or to enlarge the entire apparatus.
  • a structure for scanning the irradiation position 52 of the coherent light on the optical element 3 a simple structure in which the optical element 3 is rotated by a rotary motor can be adopted. Compared to an optical scanning unit composed of a mirror, a MEMS mirror, or the like, the operation is less likely to become unstable depending on the situation.
  • the irradiation position 52 of the coherent light is scanned in each diffusion region 19, and the coherent light incident on each point in each diffusion region 19 illuminates the entire corresponding partial region 10 a. Therefore, the incident angle of the coherent light in each partial region 10a within the predetermined illumination range 10 changes with time, and speckles in each partial region 10a can be made inconspicuous.
  • an arbitrary region within the predetermined illumination range 10 can be selectively illuminated by controlling whether or not each diffusion region 19 is irradiated with coherent light by the timing control unit 5. Can do.
  • illumination is performed by easily switching between a region conforming to the high beam standard and a region conforming to the low beam standard within the predetermined illumination range 10. It is possible that when there is a vehicle 60 or an oncoming vehicle that travels forward in the predetermined illumination range 10, the coherent light may dazzle the driver of the vehicle 60 or the oncoming vehicle traveling forward. Can be prevented.
  • the timing control unit 5 is not necessarily essential. When it is sufficient to illuminate the entire area of the predetermined illumination range 10 using coherent light, such as when the lighting device 1 is used as a high beam dedicated headlamp (traveling headlamp), the timing control unit 5 May be omitted.
  • FIG. 37 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting apparatus according to the tenth embodiment of the present invention.
  • the optical element 3 has a cylindrical shape, and the outer peripheral surface of the optical element 3 is an incident surface on which coherent light is incident.
  • Each of the plurality of diffusion regions 19 has an elongated shape extending in a direction parallel to the axial direction of the optical element 3, and is arranged along the circumferential direction on the incident surface of the optical element 3, that is, on the outer peripheral surface. Yes.
  • the driving means 51 is, for example, a rotary motor, and is configured to continuously rotate the optical element 3 around its central axis.
  • the driving unit 51 When the optical element 3 is rotated by the driving unit 51, each of the plurality of diffusion regions 19 held by the optical element 3 sequentially passes through the irradiation position 52 of the coherent light.
  • FIG. 38 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • the optical element 3 is looped around a set of rotating rollers 3a and 3b that can rotate around their respective axes, and a set of rotating rollers 3a and 3b. And a passed belt-like portion 3c.
  • the number of the pair of rotating rollers 3a and 3b is two, but may be three or more.
  • the pair of rotating rollers 3a and 3b are arranged in parallel to each other.
  • the outer peripheral surface of the strip portion 3c is an incident surface on which coherent light is incident.
  • Each of the plurality of diffusion regions 19 has an elongated shape extending in a direction parallel to the axial direction of the rotating rollers 3a and 3b, and on the outer surface of the strip portion 3c, the longitudinal direction of the strip portion 3c, that is, the strip portion 3c. Are arranged along the looping direction.
  • the driving means 51 is, for example, a rotary motor, and is configured to continuously rotate at least one rotary roller 3a around its axis.
  • the driving means 51 is, for example, a rotary motor, and is configured to continuously rotate at least one rotary roller 3a around its axis.
  • the strip 3c is moved in the looping direction, and each of the plurality of diffusion regions 19 arranged on the strip 3c is irradiated with coherent light.
  • the position 52 is sequentially passed.
  • the eleventh embodiment in addition to obtaining the same operational effects as those of the tenth embodiment, the following operational effects are obtained. That is, in the eleventh embodiment, since the optical element 3 is thinner than the tenth embodiment, it can be easily installed in a narrow space such as under a vehicle hood.
  • FIG. 39 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting apparatus according to a twelfth embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 is a plan view of the diffusing means in the illumination device of FIG.
  • each of the plurality of diffusion regions 19 is oriented at a right angle to the moving direction of the optical element 3, and is perpendicular to the rotating direction in the illustrated example. It has an elongated shape extending in the radial direction.
  • the coherent light source 4 has a laser array arranged in a direction perpendicular to the moving direction of the optical element 3, and in the illustrated example, in a radiation direction perpendicular to the rotational direction. Since the laser array is arranged in parallel with the longitudinal direction of the diffusion region 19, a plurality of coherent lights emitted from the laser array are simultaneously incident on the same diffusion region 19.
  • the emission intensity of coherent light can be increased.
  • FIG. 41 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting apparatus according to a thirteenth embodiment of the present invention.
  • a plurality of coherent light sources 4r, 4g, and 4b that emit coherent light each having a different emission wavelength range are provided, and the optical element 3 has a different emission wavelength range.
  • a plurality of diffusion regions 19r, 19g, and 19b corresponding to each of the coherent lights are provided. And in each partial area
  • each partial region 10a in the predetermined illumination range 10 includes these three regions.
  • the colors mix and can be illuminated in white.
  • the plurality of diffusion regions 19r, 19g, and 19b corresponding to each of the coherent lights having different emission wavelength ranges are held in the common optical element 3, but the present invention is not limited to this.
  • a plurality of diffusion regions 19r, 19g, and 19b corresponding to coherent lights having different wavelength ranges are held in separate optical elements 3, respectively, and each optical element 3 is configured to be rotated about its own axis. It may be. In this case, since the energy of the coherent light is dispersed, the temperature rise of each optical element 3 can be suppressed.
  • the plurality of diffusion regions 19r, 19g, and 19b corresponding to the coherent lights having different optical wavelength ranges are held in the common optical element 3, the overall size of the apparatus becomes compact.
  • FIG. 43 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting apparatus according to a fourteenth embodiment of the present invention.
  • an object detection unit 21 that detects an object existing in a predetermined illumination range 10 is provided.
  • the object detection unit 21 is connected to the timing control unit 5.
  • the object detection unit 21 performs an image processing on the imaging device 53 that images the inside of the predetermined illumination range 10 and the imaging result of the imaging device 53 and recognizes an object within the predetermined illumination range 10.
  • a processing unit 54 performs an image processing on the imaging device 53 that images the inside of the predetermined illumination range 10 and the imaging result of the imaging device 53 and recognizes an object within the predetermined illumination range 10.
  • the imaging device 53 for example, a commercially available imaging device equipped with a CCD that converts light emitted or reflected from an object existing in a predetermined illumination range 10 into an electrical signal can be used.
  • the image processing unit 54 performs image processing on the imaging result of the imaging device 53 to determine whether or not an object exists in the predetermined illumination range 10.
  • the partial region 10a that overlaps at least a part of the object is identified.
  • the timing control unit 5 controls the timing of the coherent light so as to illuminate the object detected by the object detection unit 31.
  • the timing control unit 5 irradiates the diffusion region 19 corresponding to the partial region 10 a specified by the image processing unit 31 with the coherent light, but the other diffusion region 19 receives the coherent light.
  • the timing of coherent light is controlled so that it is not irradiated.
  • the lighting device 1 when the lighting device 1 is used as a headlight of a vehicle, a driver who drives the vehicle does not manually select a region to be illuminated within the predetermined illumination range 10, The object within the predetermined illumination range 10 can be automatically illuminated, and driving safety can be improved.
  • FIG. 44 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination apparatus according to the fifteenth embodiment of the present invention.
  • the object detection unit 21 stores the position information acquisition unit 55 that acquires the position information of the vehicle on which the lighting device 1 is installed, and the position information of the object. Information for recognizing an object in the predetermined illumination range 10 based on the position information of the vehicle acquired by the storage unit 56, the position information acquisition unit 55, and the position information of the object stored in the storage unit 56. And a processing unit 57.
  • the position information acquisition unit 55 for example, a commercially available GPS receiver that acquires the position information of the vehicle using the global positioning system (GPS) can be used.
  • the storage unit 56 may store wide-area map data in advance, or may read and store only map data around the current position of the vehicle from an external database as appropriate.
  • Whether there is an object in the predetermined illumination range 10 based on the vehicle position information acquired by the information processing unit 57 and the position information acquisition unit 55 and the position information of the object stored in the storage unit 56. If it is determined that it is present, a partial region 10a that overlaps at least a part of the object in the predetermined illumination range 10 is specified.
  • the imaging device 53 of the fourteenth embodiment cannot clearly capture the inside of the predetermined illumination range 10 due to bad weather or the like, it is stored in the storage unit 56. It is possible to appropriately recognize and illuminate an object that has been used.
  • FIG. 45 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting apparatus according to a sixteenth embodiment of the present invention.
  • a handle rotation detector 58 that detects the rotation of the handle of the vehicle on which the lighting device 1 is installed is provided.
  • the handle rotation detection unit 58 is connected to the light emission timing control unit 5.
  • the light emission timing control unit 5 controls the light emission timing of the coherent light based on the rotation of the handle detected by the handle rotation detection unit 58.
  • FIG. 48 is a diagram showing a schematic configuration of the lighting apparatus 1 according to the seventeenth embodiment of the present invention.
  • the illumination apparatus 1 includes a coherent light source 4 that emits coherent light, an optical element 3 that diffuses coherent light to illuminate a predetermined illumination range 10, and the coherent light source 4. And a scanning unit 6 that scans the coherent light on the optical element 3.
  • the coherent light source 4 for example, a semiconductor laser light source can be used.
  • the coherent light source 4 may be configured to collect and emit the coherent light emitted from the plurality of laser light sources with a fiber.
  • the scanning unit 6 changes the traveling direction of the coherent light from the coherent light source 4 with time so that the traveling direction of the coherent light does not become constant. As a result, the coherent light emitted from the scanning unit 6 scans the incident surface of the optical element 3.
  • the scanning unit 6 includes a reflection device 63 that can rotate around two rotation axes 61 and 62 that extend in directions intersecting each other.
  • the coherent light from the coherent light source 4 incident on the reflection surface of the reflection device 63 is reflected at an angle corresponding to the inclination angle of the reflection surface and travels in the direction of the incident surface of the optical element 3.
  • the coherent light scans the incident surface of the optical element 3 two-dimensionally. Since the reflection device 63 repeats, for example, an operation of rotating around the two rotation axes 61 and 62 at a constant cycle, the coherent light repeatedly scans the incident surface of the optical element 3 two-dimensionally in synchronization with this cycle.
  • the optical element 3 has an incident surface on which coherent light is incident, and diffuses the coherent light incident on the incident surface to illuminate a predetermined illumination range 10. More specifically, the coherent light diffused by the optical element 3 illuminates the actual illumination range after passing through the predetermined illumination range 10.
  • the predetermined illumination range 10 is a near-field illumination range illuminated by the optical element 3.
  • the far field illumination range is often expressed as a diffuse angular distribution in angular space rather than the actual illumination range dimensions.
  • the term “predetermined range” includes a diffusion angle range in an angle space in addition to an actual irradiated area (illumination range). Therefore, the illumination range illuminated by the illuminating device 1 of FIG. 48 can be an area far wider than the near-field illumination range 10 shown in FIG.
  • FIG. 50 is a diagram illustrating a state in which the coherent light diffused by the optical element 3 is incident on the predetermined illumination range 10.
  • the optical element 3 diffuses the incident coherent light and illuminates the entire predetermined illumination range 10 as a whole.
  • the optical element 3 has a plurality of element diffusion regions 19.
  • Each element diffusion region 19 diffuses the incident coherent light to illuminate the corresponding partial region 10 a in the predetermined illumination range 10. At least a part of the partial region 10 a is different for each element diffusion region 19.
  • the optical element 3 can be configured using a hologram recording medium.
  • the hologram recording medium constituting the optical element 3 may be described with the same reference numerals as those of the optical element 3.
  • the coherent light that is incident on the hologram recording medium 13 and diffused illuminates the entire illumination area 10 as a whole.
  • the hologram recording medium 13 has a plurality of element hologram areas.
  • the element hologram area may be described with the same reference numerals as the element diffusion area 19.
  • Each of the plurality of element hologram regions 13a illuminates the corresponding partial region 10a in the predetermined illumination range 10 by diffusing the incident coherent light.
  • At least a part of the partial area 10a illuminated by each element hologram area 13a is different for each element hologram area 13a. That is, the partial areas 10a illuminated by the different element hologram areas 13a are at least partially different.
  • each element hologram region 13a An interference fringe pattern is formed in each element hologram region 13a. Therefore, the coherent light incident on each element hologram region 13 a is diffracted by the interference fringe pattern and illuminates the corresponding partial region 10 a in the predetermined illumination range 10.
  • the interference fringe pattern By adjusting the interference fringe pattern variously, the traveling direction of the coherent light diffracted, that is, diffused by each element hologram region 13a can be changed.
  • the coherent light incident on each point in each element hologram region 13 a illuminates the corresponding partial region 10 a in the predetermined illumination range 10.
  • the scanning unit 6 changes the incident position and the incident angle of the coherent light incident on each element hologram region 13a with time by scanning each element hologram region 13a with coherent light.
  • the coherent light incident on one element hologram region 13a illuminates the common partial region 10a regardless of the position in the element hologram region 13a.
  • the change in the incident angle is a speed that cannot be resolved by the human eye, and as a result, a non-correlated coherent light scattering pattern is multiplexed and observed in the human eye.
  • speckles generated corresponding to each scattering pattern are overlapped and averaged and observed by an observer. Thereby, in the partial area 10a, speckles are less noticeable. Further, since the incident position and the incident angle of the coherent light incident on each element hologram region 13a are changed with time, the coherent light diffracted at each point in each element hologram region 13a has a different wavefront. The diffracted coherent light is superimposed on the partial region 10a independently, whereby a uniform illuminance distribution in which speckles are not conspicuous is obtained in the partial region 10a.
  • FIG. 50 shows an example in which each element hologram area 13a illuminates a different partial area 10a in the predetermined illumination range 10, but a part of the partial area 10a may overlap with an adjacent partial area 10a. Good. Further, the size of the partial region 10a may be different for each element hologram region 13a. Furthermore, it is not necessary that the corresponding partial areas 10a are arranged within the predetermined illumination range 10 in accordance with the arrangement order of the element hologram areas 13a. That is, the arrangement order of the element hologram areas 13a in the hologram recording medium 13 and the arrangement order of the corresponding partial areas 10a in the predetermined illumination range 10 do not necessarily have to match.
  • the scanning unit 6 periodically scans the coherent light from the coherent light source 4 on the incident surface of the optical element 3. At this time, each partial region 10a in the predetermined illumination range 10 is sequentially illuminated by the coherent light diffused in the corresponding element diffusion region 19 at a speed as if it were simultaneously illuminated by the human eye.
  • the illuminating device 1 has an operation monitoring unit 64 that monitors the operation of the scanning unit 6 and predetermined illumination when the operation monitoring unit 64 detects a change in the operation of the scanning unit 6. And auxiliary illumination means 65 for illuminating the area 10.
  • the operation monitoring unit 64 monitors a change in a current value flowing through a motor that rotates the reflection device 63 of the scanning unit 6 around the two rotation shafts 61 and 62, and the current value is determined in advance. When out of the range, it is determined that an abnormality has occurred in the operation of the scanning unit 6 (failed).
  • the auxiliary illumination unit 65 is configured such that the auxiliary mirror 66 disposed in the optical path between the coherent light source 4 and the scanning unit 6 when the operation monitoring unit 64 detects a change in the operation of the scanning unit 6. And an auxiliary diffusing element 67 that diffuses coherent light to illuminate a predetermined illumination range 10.
  • the auxiliary mirror 66 is normally positioned outside the optical path between the coherent light source 4 and the scanning unit 6.
  • the auxiliary mirror 66 is provided with driving means (for example, a motor) (not shown).
  • the driving unit for the auxiliary mirror 66 is configured such that the auxiliary mirror 66 is connected to the coherent light source 4, the scanning unit 6, as shown in FIG. It is designed to be inserted into the optical path between the two.
  • the reflecting surface of the auxiliary mirror 66 is inclined in such a direction as to reflect the coherent light from the coherent light source 4 toward the incident surface of the auxiliary diffusing element 67.
  • the auxiliary diffusing element 67 has an incident surface on which coherent light is incident, and diffuses the coherent light incident on the incident surface to illuminate a predetermined illumination range 10.
  • the auxiliary diffusing element 67 diffuses the incident coherent light to illuminate the entire area of the predetermined illumination range 10.
  • the present invention is not limited to this. A part of the partial area 10a including at least the front direction in the illumination range 10 may be illuminated.
  • the auxiliary diffusion element 67 can be configured using a hologram recording medium on which an interference fringe pattern is formed.
  • the coherent light incident on the auxiliary diffusing element 67 is diffracted by the interference fringe pattern and illuminates the predetermined illumination range 10.
  • the hologram recording medium can be manufactured using, for example, scattered light from a real scattering plate as object light. More specifically, when the hologram photosensitive material that is the base material of the hologram recording medium is irradiated with reference light and object light made of coherent light having coherence with each other, an interference fringe pattern due to interference of these lights is generated in the hologram photosensitive material. Thus, the hologram recording medium 13 is manufactured.
  • reference light laser light which is coherent light is used, and as object light, for example, scattered light of an isotropic scattering plate that can be incident at low cost is used.
  • the scattering plate that is the source of the object light used in producing the hologram recording medium by irradiating the coherent light toward the hologram recording medium from the focal position of the reference light used in producing the hologram recording medium A reproduced image of the scattering plate is generated at the position. If the scattering plate that is the source of the object light used for producing the hologram recording medium has a uniform surface scattering, the reproduced image of the scattering plate obtained by the hologram recording medium will also have a uniform surface illumination. A region where a reproduction image of the scattering plate is generated is a predetermined illumination range 10.
  • the optical element 3 is used to perform illumination control such that only a part of the virtual illumination area is illuminated.
  • the interference fringe pattern formed in each element hologram region 13a becomes complicated.
  • Such a complex interference fringe pattern is based on the expected wavelength and incident direction of the reproduction illumination light, and the shape and position of the image to be reproduced, instead of using the actual object light and the reference light. It is possible to design using a computer.
  • the hologram recording medium 13 obtained in this way is also called a computer generated hologram (CGH).
  • a Fourier transform hologram having the same diffusion angle characteristic at each point on each element hologram region 13a may be formed by computer synthesis.
  • the auxiliary diffusing element 67 may be composed of a computer-generated hologram.
  • an optical member such as a lens may be provided on the optical axis rear side of the predetermined illumination range 10 to set the size and position of the actual illumination range.
  • a hologram recording medium as the optical element 3 and the auxiliary diffusing element 67 is that the optical energy density of coherent light can be reduced by diffusion.
  • the hologram recording medium can be used as a directional surface light source, so that it is a light source required to achieve the same illuminance distribution as compared with a conventional lamp light source (point light source). The brightness on the surface can be reduced. As a result, it is possible to contribute to improving the safety of the coherent light, and even if the coherent light that has passed through the predetermined illumination range 10 is directly viewed by the human eye, the human eye is adversely affected as compared with the case where the single point light source is directly viewed. The fear is reduced.
  • the hologram recording medium may be a reflection type or a transmission type.
  • a reflection type hologram recording medium hereinafter referred to as reflection type holo
  • transmission type holo has higher wavelength selectivity than a transmission type hologram recording medium
  • the reflection type holo can diffract coherent light having a desired wavelength only by a desired layer even if interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated.
  • the reflection type holo is also excellent in that it is easy to remove the influence of zero-order light.
  • the transmission type holo has a wide diffractable spectrum and a wide tolerance of the coherent light source 4.
  • interference fringe patterns corresponding to different wavelengths are laminated, coherent light having a desired wavelength can be obtained in layers other than the desired layer. Will be diffracted. Therefore, in general, it is difficult to make a transmission type holo a laminated structure.
  • a volume hologram recording medium using a photopolymer may be used, or a volume hologram recording medium of a type that records using a photosensitive medium containing a silver salt material may be used.
  • a relief (embossed) hologram recording medium may be used.
  • the moving body means a moving device that can move in a three-dimensional space, particularly a vehicle.
  • the moving body may be, for example, a vehicle that travels on the ground, more specifically, an automobile, or may be a ship that travels on the sea, a submarine that travels in the sea, an airplane that travels in the air, or the like.
  • coherent light is emitted from the coherent light source 4 toward the scanning unit 6.
  • the scanning unit 6 periodically scans the coherent light from the coherent light source 4 on the incident surface of the optical element 3.
  • each partial region 10a in the predetermined illumination range 10 is sequentially illuminated by the coherent light diffused in the corresponding element diffusion region 19 at a speed as if it were simultaneously illuminated by the human eye.
  • All the element diffusion regions 19 of the optical element 3 are scanned with the coherent light by the scanning unit 6 so that all the partial regions 10a in the predetermined illumination range 10 are illuminated, that is, the entire area of the predetermined illumination range 10 is illuminated. Is done.
  • the coherent light emitted from the scanning unit 6 is only in one element diffusion region 19 on the optical element 3.
  • the coherent light that is incident and diffused in the element diffusion region 19 illuminates only a partial region 10a of the predetermined illumination range 10 in front of the moving body, which may cause a problem in safety.
  • a partial region 10a of the predetermined illumination range 10 in front of the moving body, which may cause a problem in safety.
  • the operation monitoring unit 64 monitors a change in the value of the current flowing through the motor that rotates the reflection device 63 of the scanning unit 6, and changes in the operation of the scanning unit 6 based on the change in the current value. Is detected. Then, the auxiliary illumination unit 65 illuminates the predetermined illumination range 10 based on the abnormality detection signal of the scanning unit 6 by the operation monitoring unit 64.
  • the driving unit for the auxiliary mirror 66 is connected to the coherent light source 4, the scanning unit 6, and the auxiliary mirror 66 as shown in the broken line in FIG. Insert into the light path between. Thereby, the coherent light from the coherent light source 4 is prevented from entering the failed scanning unit 6.
  • the auxiliary mirror 66 inserted in the optical path between the coherent light source 4 and the scanning unit 6 reflects the coherent light from the coherent light source 4 toward the incident surface of the auxiliary diffusing element 67.
  • the coherent light incident on the incident surface of the auxiliary diffusing element 67 is diffracted by the interference fringe pattern of the auxiliary diffusing element 67 to illuminate a predetermined illumination range 10.
  • the entire area of the predetermined illumination range 10 is illuminated, but only a partial region 10a including the front direction may be illuminated. Thereby, the visibility of the front direction of a mobile body can be ensured.
  • the predetermined illumination range 10 is illuminated by the auxiliary illumination unit 65 when the operation monitoring unit 64 detects a change in the operation of the scanning unit 6.
  • the auxiliary mirror 66 is disposed in the optical path between the coherent light source 4 and the scanning unit 6 based on the anomaly detection signal of the scanning unit 6 by the operation monitoring unit 64.
  • the coherent light from the coherent light source 4 is reflected by the auxiliary mirror 66, enters the auxiliary diffusion element 67, and the coherent light diffused by the auxiliary diffusion element 67 illuminates the predetermined illumination range 10.
  • FIG. 52 is a diagram showing a schematic configuration of the illumination apparatus according to the eighteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 53 is a diagram illustrating a state in which coherent light is incident on the optical element 3 by the auxiliary mirror 66.
  • the auxiliary diffusing element 67 is omitted from the auxiliary illumination device 20, and the auxiliary mirror 66 receives the coherent light from the coherent light source 4 as an optical element. 3 is incident.
  • the auxiliary mirror 66 makes the coherent light from the coherent light source 4 incident on the element diffusion region 19 corresponding to the partial region 10 a including the front direction in the predetermined illumination range 10 of the optical element 3. It is supposed to let you.
  • the operation monitoring unit 64 monitors the change in the current value flowing through the motor that rotates the reflection device 63 of the scanning unit 6, and the change in the current value is detected. Based on this, a change in the operation of the scanning unit 6 is detected.
  • the driving means for the auxiliary mirror 66 Upon receipt of the anomaly detection signal from the operation monitoring means 64, the driving means for the auxiliary mirror 66 causes the auxiliary mirror 66 to pass through the optical path between the coherent light source 4 and the scanning unit 6 as shown in the broken line in FIG. Insert into. Thereby, the coherent light from the coherent light source 4 is prevented from entering the failed scanning unit 6.
  • the auxiliary mirror 66 inserted in the optical path between the coherent light source 4 and the scanning unit 6 reflects the coherent light from the coherent light source 4 toward the incident surface of the optical element 3.
  • the coherent light incident on the incident surface of the optical element 3 is diffracted by the interference fringe pattern of the optical element 3 to illuminate a predetermined illumination range 10.
  • the coherent light from the auxiliary mirror 66 is incident on the element diffusion region 19 corresponding to the partial region 10 a including the front direction within the predetermined illumination range 10 in the optical element 3. Therefore, the partial region 10 a including the front direction in the predetermined illumination range 10 is illuminated by the coherent light diffused in the element diffusion region 19.
  • FIG. 54 is a diagram showing a schematic configuration of a lighting apparatus according to a nineteenth embodiment of the present invention.
  • the auxiliary illumination device 20 has an auxiliary light source 68 that is different from the coherent light source 4.
  • the auxiliary light source 68 for example, another light source provided in advance on a moving body such as a fog light can be used.
  • the auxiliary light source 68 is connected to the operation monitoring unit 64 and illuminates the predetermined region 30 as shown by the broken line in FIG. 54 based on the anomaly detection signal of the scanning unit 6 by the operation monitoring unit 64. ing.
  • the coherent light source 4 is connected to the operation monitoring unit 64, and the emission of coherent light is stopped based on the anomaly detection signal of the scanning unit 6 by the operation monitoring unit 64. From the viewpoint of suppressing energy consumption, it is preferable.
  • the specific form of the optical element 3 is not limited to the hologram recording medium, and may be various diffusion members that can be finely divided into a plurality of element diffusion regions 19.
  • the optical element 3 may be configured using a lens array group in which each element diffusion region 19 is a single lens array.
  • a lens array is provided for each element diffusion region 19, and the shape of each lens array is designed so that each lens array illuminates a corresponding partial region 10a within a predetermined angular range.
  • Each partial region 10a is at least partially different.
  • coherent light having a single emission wavelength range is used as coherent light.
  • the present invention is not limited to this, and the plurality of laser light sources that emit coherent light having different emission wavelength ranges as the coherent light source 4
  • the optical element 3 and the auxiliary diffusing element 67 are provided with a plurality of diffusion regions corresponding to coherent lights having different emission wavelength ranges.
  • Coherent light with different emission wavelength ranges diffused in each diffusion region may be superimposed and illuminated. For example, when red coherent light, green coherent light, and blue coherent light are used as the coherent light, each of the partial regions 10a in the predetermined illumination range 10 is mixed with these three colors and illuminated in white. Will be.
  • the present invention is applied to a headlight of a moving body.
  • the target to which the present invention is applied is not limited to the headlight of a moving body.
  • the present invention can be applied to all illumination apparatuses including a coherent light source, an optical scanning unit, and a diffusion element such as a hologram, regardless of whether the object is a moving body or not.

Abstract

 本発明は、光学系の構成を複雑にすることなく、照明範囲内の任意の領域の照明態様を任意に変更することを目的とする。 本発明の照明装置は、コヒーレント光を発光するコヒーレント光源(4)と、コヒーレント光を拡散させる光学素子(3)とを備える。光学素子(3)は、コヒーレント光を拡散させて、第1範囲(15)を照明する第1拡散領域(16)と、コヒーレント光を拡散させて、第2範囲(17)に所定の情報を表示する第2拡散領域(18)とを有する。

Description

照明装置
 本発明は、コヒーレント光を用いて所定範囲を照明する照明装置に関する。
 街灯や室内照明、カメラ等の照明器具において、シリンドリカルレンズやアクチュエータ、シェード等を用いて、所望の場所だけを照明できるようにした技術が知られている(特許文献1,2参照)。
特許第3586213号公報 特許第5293893号公報
 この種の従来の技術は、照明器具の比較的近くをスポット的に照明することを念頭に置いており、遠方をスポット照明することはできない。また、従来は、単に照明することしか念頭に置いていないため、装飾的な照明や、任意の場所の照明態様を任意のタイミングで切り替えることはできない。
 本発明が解決しようとする課題は、光学系の構成を複雑にすることなく、照明態様を任意に変更可能な照明装置を提供することである。
 上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
 前記コヒーレント光を拡散させる光学素子と、
 を備え、
 前記光学素子は、
 前記コヒーレント光を拡散させて、第1範囲を照明する第1拡散領域と、
 前記コヒーレント光を拡散させて、第2範囲に所定の情報を表示する第2拡散領域と、を有する照明装置が提供される。
 前記コヒーレント光源で発光された前記コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる走査部を備えてもよく、
 前記第1拡散領域は、前記走査部からのコヒーレント光を拡散させて前記第1範囲を照明してもよく、
 前記第2拡散領域は、前記走査部からのコヒーレント光を拡散させて前記第2範囲に前記所定の情報を表示してもよい。
 前記第2拡散領域は、前記第2範囲の内部で色相、明度および彩度の少なくとも一つを変化させて前記情報を表示してもよい。
 前記第2拡散領域は、絵柄、模様、文字、数字および記号の少なくとも一つを含む前記情報を、単色または複数色で表示してもよい。
 前記第1範囲および前記第2範囲は、互いに重ならないように配置されてもよい。
 前記第1範囲および前記第2範囲は、少なくとも一部が互いに重なるように配置されてもよい。
 前記走査部は、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域上で前記コヒーレント光を走査させてもよい。
 前記第1拡散領域は、複数の第1要素拡散領域を有してもよく、
 前記複数の第1要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光を拡散させて、対応する部分領域を照明してもよい。
 前記第2拡散領域は、複数の第2要素拡散領域を有してもよく、
 前記複数の第2要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光を拡散させて、対応する部分領域に、対応する情報を表示してもよい。
 前記走査部は、前記コヒーレント光源で発光された前記コヒーレント光の進行方向を周期的に変化させる光走査部材を有してもよい。
 前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミングを制御するか、または前記第1範囲の照明タイミングおよび前記第2範囲の表示タイミングを制御するタイミング制御部を備えてもよい。
 前記走査部からの前記コヒーレント光を、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方で走査させるか否かを制御するタイミング制御部を備えてもよい。
 所定範囲内で対象物を検出する対象物検出部を備え、
 前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された前記対象物の位置に合わせて、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御してもよい。
 前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された前記対象物が前記第1範囲内で照明されるように、前記第1拡散領域における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御してもよい。
 前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された前記対象物が存在しない領域に前記第1範囲が位置するように、前記第1拡散領域における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御してもよい。
 特定のイベントが生じたことを検出するイベント検出部を備え、
 前記タイミング制御部は、前記イベント検出部で前記特定のイベントが生じたことが検出されると、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御してもよい。
 前記コヒーレント光源は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光を発光する複数の発光部を有し、
 前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方は、前記複数のコヒーレント光のそれぞれが走査する複数の拡散領域部を有してもよい。
 前記光学素子は、ホログラム記録媒体であり、
 前記第1拡散領域および前記第2拡散領域のそれぞれは、それぞれ相違する干渉縞パターンが形成された要素ホログラム領域を有してもよい。
 前記光学素子は、複数のレンズアレイを有するレンズアレイ群であり、
 前記第1拡散領域および前記第2拡散領域のそれぞれは、前記レンズアレイを有してもよい。
 前記光学素子は、ホログラム記録媒体と、複数のレンズアレイを有するレンズアレイ群とを有し、
 前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の一方は前記ホログラム記録媒体を有し、他方は前記レンズアレイ群を有してもよい。
 前記タイミング制御部は、前記走査部からのコヒーレント光を前記第1拡散領域上で連続的に走査させるとともに、前記走査部からのコヒーレント光を前記第2拡散領域上で走査させるタイミングを制御してもよい。
 前記第2範囲に表示すべき前記情報を選択する情報選択部を備え、
 前記タイミング制御部は、前記情報選択部が選択した前記情報に基づいて、前記走査部からのコヒーレント光を前記第2拡散領域上で走査させるタイミングを制御してもよい。
 進行すべき経路情報を取得する経路情報取得部を備え、
 前記情報選択部は、前記経路情報取得部が取得した経路情報に基づいて、前記第2範囲に表示すべき前記情報を選択してもよい。
 前記情報選択部は、前記経路情報取得部が取得した経路情報に基づいて、進行すべき方向と進行すべきでない方向との少なくとも一方を識別可能な前記情報を選択してもよい。
 前記情報選択部は、複数の候補経路のうち進行すべき一つの候補経路と、その他の候補経路とを識別可能な表示態様の前記情報を選択してもよい。
 前記情報選択部は、複数の候補経路のうち進行すべき一つの候補経路と、その他の候補経路とを、互いに相違する色を用いて表示する情報を選択してもよい。
 現在位置周辺の地図情報を取得する地図情報取得部を備え、
 前記情報選択部は、前記地図情報取得部が取得した地図情報に基づいて、現在位置周辺の前記情報を選択してもよい。
 前記光学素子から前記第1範囲までのコヒーレント光の光路長は、前記光学素子から前記第2範囲までのコヒーレント光の光路長よりも長くてもよい。
 前記コヒーレント光のビーム径を広げるビーム径拡張部材と、
 前記光学素子に入射されるコヒーレント光、または前記光学素子にて拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える光シャッタと、を備え、
 前記光学素子は、前記ビーム径拡張部材でビーム径を広げたコヒーレント光をそれぞれが独立して拡散させる複数の要素拡散領域を有し、
 前記光シャッタは、前記複数の要素拡散領域に対応する複数の要素シャッタ部を有し、
 前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替えてもよい。
 前記光シャッタは、前記光学素子よりも光軸前方側で前記光学素子に近接して配置され、
 前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光の透過率を切り替えてもよい。
 前記光シャッタは、前記光学素子よりも光軸後方側で前記光学素子に近接して配置され、
 前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域から拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替えてもよい。
 前記光シャッタは、前記複数の要素シャッタを個別に切り替えることで、前記複数の要素拡散領域のそれぞれにて照明される所定の照明範囲内の部分領域ごとに照明態様を切り替えてもよい。
 前記照明態様は、各部分領域ごとの照明強度、または各部分領域を照明するか否かであってもよい。
 前記コヒーレント光源は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光を発光する複数の光源部を有し、
 前記光学素子は、前記複数のコヒーレント光のそれぞれに対応して設けられ、対応するコヒーレント光が入射される、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域を含む複数の拡散領域を有し、
 前記複数の拡散領域のそれぞれは、前記複数の要素拡散領域を有し、
 前記光シャッタは、前記複数の拡散領域のそれぞれごとに、前記複数の要素拡散領域に対応する前記複数の要素シャッタ部を有してもよい。
 前記光シャッタは、前記複数の拡散領域のそれぞれごとに設けられる前記複数の要素シャッタ部を一組として切り替えることで、前記照明範囲の全域の照明色を切り替えてもよい。
 前記光シャッタは、前記複数の拡散領域のそれぞれごとに設けられる前記複数の要素シャッタ部を個別に切り替えることで、前記複数の要素拡散領域のそれぞれにて照明される前記照明範囲内の部分領域ごとに照明態様を切り替えてもよい。
 前記照明態様は、各部分領域ごとの照明色を含んでもよい。
 前記光シャッタは、ビーム径が広げられたコヒーレント光の透過率を段階的または連続的に切替可能であり、
 前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域へのコヒーレント光の入射光量、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過光量を個別に切り替えてもよい。
 前記光シャッタは、メカニカルシャッタ、電子シャッタまたはマルチセルシャッタであってもよい。
 前記撮像素子シャッタは、前記複数の要素シャッタ部に対応する複数の液晶セルを有し、前記複数の液晶セルのそれぞれごとに液晶分子の配列方向を変化させることにより、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える液晶シャッタであってもよい。
 前記光学素子の前記第1拡散領域にて拡散されたコヒーレント光は、前記第1範囲を照明し、
 前記第1拡散領域は、前記複数の要素拡散領域を有してもよい。
 前記光学素子の前記第2拡散領域にて拡散されたコヒーレント光は、前記第2範囲に所定の情報を表示し、
 前記第2拡散領域は、1以上の前記要素拡散領域を有してもよい。
 前記光学素子を移動させる駆動部を備え、
 前記光学素子は、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域を含む複数の拡散領域を保持し、
 前記駆動部は、前記複数の拡散領域のそれぞれが前記コヒーレント光源からのコヒーレント光の照射位置に順に到達するように前記光学素子を移動させ、
 前記複数の拡散領域のそれぞれは、入射された前記コヒーレント光の拡散により、所定の照明範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部はそれぞれ相違していてもよい。
 前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミング、または前記照明範囲の照明タイミングを制御するタイミング制御部を備ええてもよい。
 前記駆動部は、前記光学素子を回転方向に連続的に回転させるように構成されており、
 前記複数の拡散素子は、前記回転方向に沿って配列されていてもよい。
 前記光学素子は、円板形状を有してもよい。
 前記光学素子は、円筒形状を有してもよい。
 前記光学素子は、各々の軸線回りに回転可能な一組の回転ローラと、前記一組の回転ローラにループ状に掛け渡された帯状部と、を有し、
 前記複数の拡散素子は、前記帯状部の長手方向に沿って配列されており、
 前記駆動部は、少なくとも1つの回転ローラをその軸線回りに連続的に回転させるように構成されていてもよい。
 前記複数の拡散素子のそれぞれは、前記光学素子の移動方向に対して直角な向きに延びる細長形状を有し、
 前記コヒーレント光源は、前記光学素子の移動方向に対して直角な向きに配列されたレーザアレイを有してもよい。
 前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内に存在する対象物を検出する対象物検出部をさらに備え、
 前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された対象物の領域と前記照明範囲内の他の領域とが互いに異なる照明態様になるように、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミング、または前記照明範囲の照明タイミングを制御してもよい。
 前記対象物検出部は、
 前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内を撮像する撮像装置と、
 前記撮像装置の撮像結果を画像処理して、前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内の対象物を認識する画像処理部と、を有してもよい。
 前記対象物検出部は、
 前記照明装置が設置された車両の位置情報を取得する位置情報取得部と、
 対象物の位置情報を記憶する記憶部と、
 前記位置情報取得部により取得された車両の位置情報と、前記記憶部に記憶された対象物の位置情報とに基づいて、前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内の対象物を認識する情報処理部と、を有してもよい。
 前記照明装置が設置された車両のハンドルの回転を検出するハンドル回転検出部をさらに備え、
 前記タイミング制御部は、前記ハンドル回転検出部により検出された前記ハンドルの回転に基づいて、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミング、または前記照明範囲の照明タイミングを制御してもよい。
 前記走査部の動作を監視する動作監視部と、
 前記動作監視部により前記走査部の動作の異変が検知された時に、前記光学素子にて照明される所定の照明範囲を照明する補助用照明部と、を備えてもよい。
 前記補助用照明部は、
 前記動作監視部により前記走査部の動作の異変が検知された時に、前記コヒーレント光源と前記走査部との間の光路に配置される補助用ミラーと、
 前記コヒーレント光を拡散させて、前記照明範囲を照明する補助用光学素子と、
を有し、
 前記補助用ミラーは、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記補助用光学素子に入射させてもよい。
 前記補助用光学素子は、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記照明範囲の全域を照明してもよい。
 前記補助用光学素子は、ホログラム記録媒体であってもよい。
 前記補助用照明部は、
 前記動作監視部により前記走査部の動作の異変が検知された時に、前記コヒーレント光源と前記走査部との間の光路に配置される補助用ミラーを有し、
 前記補助用ミラーは、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子に入射させてもよい。
 前記補助用照明部は、前記コヒーレント光源とは別の光源を有してもよい。
 本発明の他の一態様では、コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
 前記コヒーレント光のビーム径を広げるビーム径拡張部材と、
 ビーム径が広げられたコヒーレント光を拡散させて、所定範囲を照明する光学素子と、
 前記光学素子に入射されるコヒーレント光、または前記光学素子にて拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える光シャッタと、を備え、
 前記光学素子は、それぞれが独立してコヒーレント光を拡散させる複数の要素拡散領域を有し、
 前記光シャッタは、前記複数の要素拡散領域に対応する複数の要素シャッタ部を有し、
 前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える照明装置が提供される。
 本発明の他の一態様では、コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
 前記コヒーレント光を拡散させる複数の拡散素子を保持する拡散手段と、
 前記複数の拡散素子のそれぞれが前記コヒーレント光の照射位置に順に到達するように前記拡散手段を移動させる駆動手段と、
を備え、
 前記複数の拡散素子のそれぞれは、入射された前記コヒーレント光の拡散により、所定範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の拡散素子のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違する照明装置が提供される。
 本発明の他の一態様では、コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
 前記コヒーレント光を拡散させて、所定範囲を照明する拡散素子と、
 前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記拡散素子上で走査させる光走査手段と、
 前記光走査手段の動作を監視する動作監視手段と、
 前記動作監視手段により前記光走査手段の動作の異変が検知された時に、前記所定範囲を照明する補助用照明手段と、
を備え、
 前記拡散素子は、複数の要素拡散領域を有し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違する照明装置が提供される。
 本発明によれば、光学系の構成を複雑にすることなく、照明範囲内の任意の領域の照明態様を任意に変更可能な照明装置を提供できる。
本発明の第1の実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 光走査部材を説明する図。 (a)と(b)はホログラム記録媒体の具体例を示す図。 第1範囲と第2範囲が重なる例を示す図。 本発明の第2の実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 光学素子3で拡散されたレーザ光が被照明領域に入射される様子を示す図。 第1範囲内の矩形状の各照明範囲の一部が重複している例を示す図。 各要素ホログラム領域によって照明される照明範囲の形状を複数種類設けた例を示す図。 (a)と(b)は一つの照明範囲を複数色で照明する図。 本発明の第3の実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 図10の照明装置で照明される照明範囲を示す図。 対象物を避けるように照明する例を示す図。 本発明の第4の実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 本発明の一実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 光走査部材を説明する図。 光学素子で拡散されたレーザ光が被照明領域に入射される様子を示す図。 被照明領域内の中央部の照明色を被照明領域の他の部分の照明色と相違させる例を示す図。 被照明領域内の中央部のみを非照明にする例を示す図。 3つのホログラム領域をホログラム記録媒体の入射面に沿って隣接配置する図。 3つのホログラム領域を積層方向に配置する図。 本実施形態による照明装置を車両のヘッドライトに適用した例を示す図。 (a)~(c)はヘッドライトを用いて表示する第2範囲の情報の具体例を示す図。 第2拡散領域内の各要素拡散領域が矩形状の照明を行って、これら各要素拡散領域の照明範囲を組み合わせて矢印の情報を表示する例を示す図。 本発明の第2の実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 図24の第1変形例を示す照明装置の概略構成を示す図。 図24の第2変形例を示す照明装置の概略構成を示す図。 本発明の第7の実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 第7の実施形態における光シャッタと光学素子の詳細構成を示す図。 (a)と(b)は一つの液晶セルの構造を模式的に示す図。 被照明領域内で照明と情報表示を行う例を示す図。 光シャッタと光学素子の配置を図1とは逆にした照明装置の概略構成を示す図。 本発明の第8の実施形態による照明装置の概略構成を示す図。 第8の実施形態における光シャッタと光学素子の詳細構成を示す図。 本発明の第9の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 図34の照明装置における拡散手段の平面図。 コヒーレント光の照射位置に第1の光学素子が到達した様子を示す図。 コヒーレント光の照射位置に第2の光学素子が到達した様子を示す図。 本発明の第10の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 本発明の第11の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 本発明の第12の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 図39の照明装置における拡散手段の平面図。 本発明の第13の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 図41の照明装置における拡散手段を示す平面図。 本発明の第14の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 本発明の第15の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 本発明の第16の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 所定範囲のうちハイビームの規格に適合する領域を照明する例を示す図。 所定範囲のうちロービームの規格に適合する領域を照明する例を示す図。 本発明の第17の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 光走査手段によりコヒーレント光が光学素子上を走査される様子を示す図。 光学素子により拡散されたコヒーレント光が所定領域に入射される様子を示す図。 補助用ミラーによりコヒーレント光が補助用光学素子上に入射される様子を示す図。 本発明の第18の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。 補助用ミラーによりコヒーレント光が光学素子上に入射される様子を示す図。 本発明の第19の実施の形態による照明装置の概略構成を示す図。
 以下、図面を参照して本発明の一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、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。
 (第1の実施形態)
 図1は本発明の第1の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図1の照明装置1は、照射装置2と、光学素子3とを備えている。照射装置2は、レーザ光源4と、走査部6とを有する。
 レーザ光源4は、コヒーレント光すなわちレーザ光を発光する。レーザ光源4には、発光波長域の異なる複数の光源部を設けてもよいが、単一波長域のレーザ光を発光する1つ以上の光源部を設けた構成でもよい。本実施形態では、単一波長域のレーザ光を発光する1つ以上の光源部を設ける例を説明する。
 走査部6は、レーザ光源4で発光された複数のレーザ光を光学素子3上で走査させる。走査部6は、レーザ光源4を移動させて各レーザ光を光学素子3上で走査させてもよいし、光学素子3を移動させて各レーザ光を光学素子3上で走査させてもよいし、レーザ光源4からのレーザ光の進行方向を変化させる光走査部材を設けて、各レーザ光を光学素子3上で走査させてもよい。走査部6の技術的特徴は、以降の各実施形態において共通であるが、以降の各実施形態では、走査部6が光走査部材を有する例を主に説明し、光走査部材の符号を「6」と表記する。
 光走査部材6は、レーザ光源4からのレーザ光の進行方向を経時的に変化させ、レーザ光の進行方向が一定にならないようにする。この結果、光走査部材6を出射したレーザ光は、光学素子3の入射面上を走査するようになる。
 光走査部材6は、例えば図2に示すように、互いに交差する方向に延在される二つの回転軸11,12周りに回転可能な反射デバイス13を有する。この反射デバイス13の反射面13aに入射されたレーザ光源4からのレーザ光は、反射面13aの傾斜角度に応じた角度で反射されて、光学素子3の入射面3aの方向に進行する。反射デバイス13を二つの回転軸11,12周りに回転させることで、レーザ光は光学素子3の入射面3a上を二次元的に走査することになる。反射デバイス13は、例えば一定の周期で二つの回転軸11,12周りに回転する動作を繰り返すため、この周期に同期して、光学素子3の入射面3a上をレーザ光は繰り返し二次元走査する。なお、光学素子3が主に一次元方向に延在されている場合には、光学素子3は光学素子3の長手方向に沿って一次元走査を行ってもよい。
 光学素子3は、レーザ光が入射される入射面3aを有し、この入射面3aに入射されたレーザ光を拡散させて、所定範囲を照明する。より具体的には、光学素子3で拡散されたレーザ光は、被照明領域10を通過した後、所定範囲を照明する。
 ここで、図2の被照明領域10は光学素子3内の各拡散領域14によって重ねて照明されるニアフィールドの被照明領域である。ファーフィールドの照明範囲は、実際の被照明領域の寸法よりも、角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。本明細書における「被照明領域」という用語は、実際の被照射面積(照明範囲)に加え角度空間における拡散角度範囲も包含するものとする。したがって、図1の照明装置によって照明される所定範囲は、図1に示すニアフィールドの被照明領域10よりもはるかに広い領域となりうる。後述するように、所定範囲の中に、第1範囲15と第2範囲17が含まれている。第1範囲15と第2範囲17は、互いに重ならないように配置されていてもよいし、少なくとも一部が重なるように配置されていてもよい。また、第1範囲15と第2範囲17の少なくとも一方が複数箇所に設けられていてもよい。
 光学素子3は、図2に示すように、第1範囲15を照明する第1拡散領域16と、第2範囲17に所定の情報を表示する第2拡散領域18とを有する。第1範囲15と第2範囲17は、図1の被照明領域10を通過したレーザ光によって照明される範囲であり、例えば地面上に設けられる。
 光学素子3における第1拡散領域16と第2拡散領域18の少なくとも一方は、さらに細かく複数の要素拡散領域19に分割されていてもよい。図2は第1拡散領域16と第2拡散領域18のそれぞれが、複数の要素拡散領域19に分割されている例を示しているが、これは一例にすぎない。最も単純な構成は、光学素子3が一つの要素拡散領域19からなる第1拡散領域16と、他の一つの要素拡散領域19からなる第2拡散領域18とを有する場合である。
 光走査部材6からのレーザ光は、光学素子3上を走査する。より詳細には、光走査部材6は、第1拡散領域16と第2拡散領域18を構成する各要素拡散領域19を順に走査する。第1拡散領域16内の各要素拡散領域19は、第1範囲15内の部分領域を照明する。もし、第1拡散領域16が一つの要素拡散領域19だけを有する場合は、この要素拡散領域19は第1範囲15の全域を照明する。また、場合によっては、第1拡散領域16に含まれる2以上の要素拡散領域19のそれぞれが、第1範囲15の全域を重ねて照明するようにしてもよい。一方、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19は、第2範囲17に情報を表示する。第2拡散領域18が一つの要素拡散領域19だけを有する場合は、この要素拡散領域19は第2範囲17の情報すべてを表示する。第2拡散領域18内に複数の要素拡散領域19が含まれている場合は、各要素拡散領域19が分担して第2範囲17に一つの情報を表示してもよいし、各要素拡散領域19が第2範囲17に別個の情報を表示してもよい。
 第1範囲15の照明は、第1範囲15内の全域を均一照度で照明してもよいし、照度が場所によって異なる不均一照度で照明してもよい。例えば、第1範囲15の中央部が最も明るく、中央部から遠ざかるほど暗くなるようにしてもよい。
 第2範囲17に表示される情報は、第2範囲17内で、色相、明度および彩度の少なくとも一つを変化させたものである。より具体的には、第2範囲17に表示される情報は、例えば、絵柄、模様、文字、数字および記号の少なくとも一つであり、情報の具体的内容は特に問わない。第2範囲17への情報表示は、例えば意匠性や装飾性を持たせる目的や、注意を喚起する目的や、案内表示の目的や、広告宣伝の目的などで行われる。また、第2範囲17に表示される情報は、単色(モノクロ)でも複数色(カラー)でもよいが、本実施形態では、単色で情報を表示する例を説明する。
 光学素子3は、例えばホログラム記録媒体30を用いて構成される。ホログラム記録媒体30は、図2に示すように、複数の要素拡散領域19に対応する複数の要素ホログラム領域31を有する。各要素ホログラム領域31には、干渉縞パターンが形成されている。この干渉縞パターンに光走査部材6からのレーザ光が入射されると、そのレーザ光は干渉縞パターンで回折されて、被照明領域10を通過し、第1範囲15および第2範囲17を照明する。
 第1拡散領域16内の要素ホログラム領域31では、この要素ホログラム領域31で回折されたレーザ光が第1範囲15を照明するように、この要素ホログラム領域31に対応する干渉縞パターンを予め形成しておく。また、第2拡散領域18内の要素ホログラム領域31では、この要素ホログラム領域31で回折されたレーザ光が第2範囲17に情報を表示するように、この要素ホログラム領域31に対応する干渉縞パターンを予め形成しておく。
 このように、ホログラム記録媒体30内の各要素ホログラム領域31に適切な干渉縞パターンを予め形成しておくことで、各要素ホログラム領域31で回折されたレーザ光にて、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示とを行うことができる。
 より具体的には、第1拡散領域16用の要素ホログラム領域31に形成される干渉縞パターンを調整することで、第1範囲15の位置、サイズおよび形状を任意に設定できる。同様に、第2拡散領域18用の要素ホログラム領域31に形成される干渉縞パターンを調整することで、第2範囲17の位置、第2範囲17に表示される情報の種類およびサイズを任意に設定できる。
 各要素ホログラム領域31内の各点に入射されたレーザ光は、対応する第1範囲15または第2範囲17を照明する。また、光走査部材6は、各要素ホログラム領域31に入射されるレーザ光の入射位置および入射角度を経時的に変化させる。一つの要素ホログラム領域31内に入射されたレーザ光は、その要素ホログラム領域31内のどの位置に入射されても、共通の第1範囲15または第2範囲17を照明する。これはすなわち、部分領域10aの各点に入射されるレーザ光の入射角度が経時的に変化することを意味する。この入射角度の変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられて平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、被照明領域10では、スペックルが目立ちにくくなる。また、光走査部材6からのレーザ光は、ホログラム記録媒体16上の各要素ホログラム領域31を順に走査するため、各要素ホログラム領域31内の各点で回折されたレーザ光はそれぞれ異なる波面を有し、これらのレーザ光は被照明領域10上に独立に重ね合わされることで、被照明領域10ではスペックルの目立たない均一な照度分布が得られる。
 図2では、要素ホログラム領域31の形状を矩形状にしているが、要素ホログラム領域31の形状は任意である。要素ホログラム領域31で拡散されたレーザ光によって照明される第1範囲15および第2範囲17の形状やサイズは、要素ホログラム領域31に形成された干渉縞パターンの種類に依存し、要素ホログラム領域31の形状やサイズには依存しない。よって、要素ホログラム領域31の形状やサイズは任意で構わない。ただし、要素ホログラム領域31は、レーザ光を走査可能なサイズおよび形状を有している必要がある。
 また、要素ホログラム領域31の配列方向も任意である。例えば図3(a)は縦方向に複数の要素ホログラム領域31を隣接配置したホログラム記録媒体30の例を示している。また、図3(b)は三角形状の要素ホログラム領域31を隙間なく配置した要素ホログラム領域群30aと、横方向に複数の要素ホログラム領域31を隣接配置した要素ホログラム領域群30bとでホログラム記録媒体30を構成する例を示している。図3(b)では、例えば、2つの要素ホログラム領域群30a,30bのうち一方が第1拡散領域16に対応し、他方が第2拡散領域18に対応している。
 図3(a)や図3(b)のどちらのホログラム記録媒体30であっても、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示とを行うことができる。すなわち、ホログラム記録媒体30を構成する各要素ホログラム領域31群の配置や形状は任意であり、各要素ホログラム領域31に形成する干渉縞パターンを調整することで、上述した第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示とを行うことができる。
 図2は異なる場所に第1範囲15と第2範囲17を設ける例を示しているが、図4のように第1範囲15内に第2範囲17を設けてもよい。図4の場合、第1範囲15内の照明エリアの内部に第2範囲17の情報表示が行われることになる。上述したように、第1範囲15と第2範囲17をどこに設定するかは、各要素ホログラム領域31に形成される干渉縞パターンの種類により任意に調整可能である。
 なお、図4では、第1拡散領域16内の各要素ホログラム領域31が、第1範囲15内の部分領域(図4の破線で囲まれた矩形)を照明し、これら部分領域の集合体によって第1範囲15の照明を行う例を示している。これは一例であり、上述したように、各要素ホログラム領域31が第1範囲15の全域を重ねて照明してもよいし、一部の要素ホログラム領域31は別々の部分領域を照明し、残りの要素ホログラム領域31は同じ部分領域を重ねて照明してもよい。複数の要素ホログラム領域31が共通の領域を重ねて照明すると、その領域の照明照度が高くなるため、重ねて照明する領域と重ねないで照明する領域とを混在させることで、模様や絵柄を表示することができる。
 第1拡散領域16用の各要素ホログラム領域31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、ホログラム記録媒体30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、これら光の干渉による干渉縞パターンがホログラム感光材料に形成されて、ホログラム記録媒体30が作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光が用いられ、物体光としては、例えば安価に入手可能な等方散乱板の散乱光が用いられる。
 ホログラム記録媒体30を作製する際に用いた参照光の焦点位置からホログラム記録媒体30に向けてレーザ光を照射することで、ホログラム記録媒体30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。ホログラム記録媒体30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、ホログラム記録媒体30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が被照明領域10となる。
 ホログラム記録媒体30中の第2範囲17の情報表示を行う第2拡散領域18用の各要素ホログラム領域31は、予め情報の像が形成された散乱板を用いて、上記と同様の手順で干渉縞パターンを形成可能である。
 本実施形態によるホログラム記録媒体30は、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示とを行わなければならず、干渉縞パターンが複雑になる。このような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ずに、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ホログラム記録媒体30は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)とも呼ばれる。また、各要素ホログラム領域31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、被照明領域10の光軸後方側にレンズなどの光学部材を設けて、実際の照明範囲のサイズおよび位置を設定してもよい。
 光学素子3としてホログラム記録媒体30を設けることによる利点の一つは、レーザ光の光エネルギー密度を拡散によって低下できることであり、また、その他の利点の一つは、ホログラム記録媒体30が指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ光源(点光源)と比較して、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。これにより、レーザ光の安全性向上に寄与でき、被照明領域10を通過したレーザ光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て、人間の目に悪影響を与えるおそれが少なくなる。
 図1では、光走査部材6からのレーザ光が光学素子3を透過して拡散する例を示したが、光学素子3は、レーザ光を拡散反射させるものでもよい。例えば、光学素子3としてホログラム記録媒体30を用いる場合、ホログラム記録媒体30は反射型でも透過型でもよい。一般に、反射型のホログラム記録媒体30(以下、反射型ホロ)は、透過型のホログラム記録媒体30(以下、透過型ホロ)に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、レーザ光源4の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にするのが困難である。
 また、ホログラム記録媒体30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30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30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30でもよい。
 なお、光学素子3の具体的な形態は、ホログラム記録媒体30に限定されるものではなく、複数の要素拡散領域19に細かく分割することが可能な各種の拡散部材でもよい。例えば、各要素拡散領域19をそれぞれ一つのレンズアレイとするレンズアレイ群を用いて光学素子3を構成してもよい。この場合、要素拡散領域19ごとにレンズアレイが設けられ、各レンズアレイが被照明領域10内の部分領域10aを照明するように各レンズアレイの形状が設計される。そして、各部分領域10aの位置は、少なくとも一部が相違している。これにより、ホログラム記録媒体30を用いて光学素子3を構成した場合と同様に、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示とを行うことができる。
 例えば、第2拡散領域18用の各要素拡散領域19としてレンズアレイを用いて、矢印の情報を表示する場合、レンズアレイの外形を矢印形状とすればよい。このように、レンズアレイの外形を任意の形状に加工することで、各レンズアレイにより、任意の情報用の配向分布を形成できる。
 また、光学素子3は、ホログラム記録媒体30とレンズアレイを組み合わせて構成してもよい。すなわち、第1拡散領域16と第2拡散領域18の一方はホログラム記録媒体30で構成し、他方はレンズアレイ群で構成してもよい。
 このように、第1の実施形態では、コヒーレント光を用いて、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示とを行うため、照明が必要な箇所を照明しつつ、任意の場所に所望の情報を表示することができる。よって、本来の照明機能に加えて、情報表示による意匠性や装飾性、実用性などの機能を加味した照明装置1を提供できる。
 また、光走査部材6はレーザ光を各要素拡散領域19内で走査し、各要素拡散領域19内の各点に入射されたレーザ光は、対応する第1範囲15または第2範囲17の一部または全域を照明するため、第1範囲15または第2範囲17におけるレーザ光の入射角度が経時的に変化することになり、第1範囲15または第2範囲17でのスペックルが目立ちにくくなる。
 (第2の実施形態)
 以下に説明する第2の実施形態は、レーザ光源4からのレーザ光のタイミングを制御するものである。
 図5は本発明の第2の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図5の照明装置1は、照射装置2の内部にタイミング制御部5を設けた点で、図1とは異なっている。また、図5のレーザ光源4は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光すなわちレーザ光を発光する複数の光源部7を有する。これら複数の光源部7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光源部7を並べて配置した光源モジュールであってもよい。本実施形態のレーザ光源4は、発光波長域がそれぞれ相違する少なくとも2つの光源部7を有していればよく、発光波長域の種類は2つ以上であればよい。また、発光強度を高めるために、各発光波長域ごとに、複数個ずつの光源部7を設けてもよい。
 例えば、レーザ光源4が、赤色の発光波長域の光源部7rと、緑色の発光波長域の光源部7gと、青色の発光波長域の光源部7bとを有する場合には、これらの光源部7が発光した3つのレーザ光を重ね合わせることで、白色の照明光を生成可能となる。
 なお、第2の実施形態において、それぞれ発光波長域が異なる複数の光源部7を設けることは必須ではなく、第1の実施形態と同様に、単一波長域のレーザ光を発光する1つ以上の光源部7を設けてもよい。以下では、それぞれ発光波長域が異なる複数の光源部7を設ける例を説明する。
 タイミング制御部5は、複数のコヒーレント光の光学素子3への入射タイミング、または被照明領域(照明範囲)10の照明タイミングを個別に制御する。タイミング制御部5は、レーザ光源4からの発光タイミングを制御してもよいし、光学素子3に入射されるレーザ光の入射タイミングを制御してもよいし、あるいは、光学素子3で拡散されたレーザ光が照明範囲を照明する照明タイミングを制御してもよい。タイミング制御部5は、被照明領域(照明範囲)10の照明態様が周期的または一時的に変化するように、光走査部材6によるレーザ光(コヒーレント光)の走査タイミングに同期させて、各レーザ光の発光タイミング、光学素子3への入射タイミング、または照明範囲の照明タイミングを個別に制御する。タイミング制御部5の上述した技術的特徴は、以降の各実施形態において共通であるが、以降の各実施形態では、タイミング制御部5がレーザ光源4からの発光タイミングを制御する例を主に説明する。
 タイミング制御部5は、光走査部材6からのコヒーレント光を、第1拡散領域16および第2拡散領域18の少なくとも一方で走査させるか否かを制御する。例えば、タイミング制御部5は、第1拡散領域16については連続的に走査し、第2拡散領域18についてはその少なくとも一部を走査するか否かを切り替えられるようにしてもよい。これにより、第1範囲15は常時照明し、第2範囲17は必要な場合のみ情報を表示することができる。あるいは、逆に、タイミング制御部5は、第1拡散領域16についてはその少なくとも一部を走査するか否かを切り替えられるようにし、第2拡散領域18については連続的に走査してもよい。
 タイミング制御部5は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光のタイミングを個別に制御する。すなわち、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光に対応して複数の光源部7が設けられている場合、タイミング制御部5は、複数の光源部7からレーザ光を発光させるタイミングを、各光源部7ごとに制御する。上述したように、レーザ光源4が赤青緑の3つのレーザ光を発光可能である場合、各レーザ光のタイミングを制御することで、赤青緑のうち任意の1色以上の色を混ぜ合わせた色の照明光を生成可能となる。
 タイミング制御部5は、各光源部7からレーザ光を発光させるか否か、すなわち発光のオン/オフを制御してもよいし、各光源部7から発光されたレーザ光を光走査部材6の入射面に導光するか否かを切り替えてもよい。後者の場合、各光源部7と光走査部材6との間に不図示の光シャッタ部を設けて、この光シャッタ部でレーザ光の通過/遮断を切り替えればよい。
 図6は光学素子3で拡散されたレーザ光が被照明領域10に入射される様子を示す図である。光学素子3は、複数のレーザ光に対応する複数の拡散領域部14を有する。各拡散領域部14には対応するレーザ光が入射される。各拡散領域部14には、第1の実施形態と同様に、第1拡散領域16と第2拡散領域18とが含まれている。各拡散領域部14における第1拡散領域16と第2拡散領域18の配置順序は任意であり、また各拡散領域部14における第1拡散領域16と第2拡散領域18の割合も任意である。
 各拡散領域部14は入射されたレーザ光を拡散させて、被照明領域10の全域を照明する。各拡散領域部14は、複数の要素拡散領域19を有する。各要素拡散領域19は、入射されたレーザ光を拡散させて、被照明領域10内の部分領域を照明する。部分領域の少なくとも一部は、各要素拡散領域19ごとに相違している。
 光学素子3は、例えばホログラム記録媒体30を用いて構成される。ホログラム記録媒体30は、例えば図6に示すように、複数のホログラム領域32を有する。各ホログラム領域32は、発光波長域がそれぞれ異なる複数のレーザ光のそれぞれに対応して設けられている。各ホログラム領域32の入射面に入射されて拡散されたレーザ光はいずれも、被照明領域10を照明する。例えば、ホログラム記録媒体30が3つのホログラム領域32を有する場合、各ホログラム領域32で拡散されたレーザ光は、被照明領域10の全域を照明する。
 図6では、赤、青または緑で発光する3つのレーザ光に対応づけて、3つの拡散領域部14に対応する3つのホログラム領域32を設ける例を示しているが、本実施形態によるホログラム記録媒体30は、発光波長域が異なる2つ以上のレーザ光に対応づけて、2つ以上のホログラム領域32を有していればよい。図6のように、ホログラム記録媒体30が赤、青または緑で発光する3つのレーザ光に対応する3つのホログラム領域32を有する場合には、各ホログラム領域32が被照明領域10の全域を照明することから、3つのレーザ光が発光している場合には、被照明領域10は白色で照明されることになる。
 ホログラム記録媒体30における各ホログラム領域32のサイズすなわち面積は、必ずしも同じである必要はない。各ホログラム領域32のサイズが異なっていても、各ホログラム領域32の入射面17aに形成される干渉縞パターンを各ホログラム領域32ごとに調整することで、各ホログラム領域32は共通の被照明領域10を照明することができる。
 複数のホログラム領域32のそれぞれは、複数の要素ホログラム領域31を有する。各要素ホログラム領域31は、第1拡散領域16または第2拡散領域18である。各要素ホログラム領域31は、入射されたレーザ光を拡散させることにより、被照明領域10内の部分領域10aを照明する。各要素ホログラム領域31が照明する部分領域の少なくとも一部は、各要素ホログラム領域31ごとに相違している。すなわち、異なる要素ホログラム領域31が照明する部分領域10a同士は、少なくとも一部が相違している。
 第1拡散領域16に対応する要素ホログラム領域31が照明する部分領域は、被照明領域10を通過した後、第1範囲15を照明する。また、第2拡散領域18に対応する要素ホログラム領域31が照明する部分領域は、被照明領域10を通過した後、第2範囲17に情報を表示する。
 本実施形態による照明装置1は、タイミング制御部5を有するため、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示との少なくとも一方を、任意のタイミングで行うことができる。また、各色ごとに設けられるホログラム領域のうち、任意のホログラム領域内でのレーザ光の走査タイミングを制御することで、被照明領域10を通過したレーザ光によって照明される照明範囲内の一部の照明色を変えたり、照明範囲内の一部だけ照明しないような照明制御を必要に応じて行うことができる。
 上述した例では、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示との少なくとも一方を行うタイミングを切り替えたり、タイミングにより照明色を変化させる例を示したが、被照明領域10内の一部の照明態様を変える手法は、これら以外にも考えられる。例えば、レーザ光源4が同一の発光波長域で発光する複数の光源部7を有する場合には、そのうちの一部の光源部7の発光を停止させて、被照明領域10内の一部の照明強度をその周囲の照明強度よりも低くしてもよい。その逆に、被照明領域10内の一部の照明強度をその周囲の照明強度よりも高くしてもよい。また、被照明領域10内の一部を点滅照明させてもよい。あるいは、被照明領域10内の一部の色を連続的または断続的に変化させてもよい。
 第1拡散領域16に対応する各要素ホログラム領域31が第1範囲15内で照明する照明範囲は、少なくとも一部が重複していてもよい。図7は第1範囲15内の矩形状の各照明範囲の一部が重複している例を示している。各要素ホログラム領域31で照明される各照明範囲の一部が重複すると、重複した部分の照度はより高くなるため、照明色が同じであっても、目立ちやすくなる。重複する部分の形状やサイズを特徴づけることで、意匠性を持たせることもできる。
 また、各要素ホログラム領域31によって照明される照明範囲の形状は、任意である。図8は各要素ホログラム領域31によって照明される照明範囲の形状を複数種類設けた例を示す図である。多角形、円形状、星形状など、複数の形状の照明範囲を組み合わせることで、意匠性および装飾性を持たせることができる。また、図8に示すように、一部の照明範囲を重複させることで、図7と同様に、一部の照明範囲を目立たせることができる。なお、図8は、第1範囲15と第2範囲17のいずれの照明形状にも適用可能である。
 さらに、図9に示すように、一つの照明範囲を複数色で表示することで、より意匠性および装飾性を持たせることができる。図9(a)は第1範囲15の照明を複数色で行う例を示し、図9(b)は第2範囲17の情報表示を複数色で行う例を示している。
 このように、第2の実施形態では、タイミング制御部5により、光学素子3上を走査するレーザ光のタイミングを任意に制御できるため、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示との少なくとも一方を任意のタイミングで行うことができる。また、第1範囲15の照明態様と第2範囲17の情報表示の照明態様との少なくとも一方を任意のタイミングで切り替えることもできる。
 (第3の実施形態)
 以下に説明する第3の実施形態は、被照明領域10内に存在する対象物の照明態様を変えるものである。
 図10は本発明の第3の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図、図11および図12は図10の照明装置1で照明される照明範囲を示す図である。図10の照明装置1は、図1の照明装置1の構成に加えて、対象物検出部21を備えている。対象物検出部21は、光学素子3により照明可能な所定範囲23内に存在する対象物22を検出する。すなわち、対象物検出部21は、図10の被照明領域10を通過したレーザ光により照明可能な照明範囲23内に存在する対象物22を検出する。対象物22とは、人間、乗物、生物などであり、対象物は移動体でもよいし、静止体でもよい。
 対象物検出部21は、対象物22を光学的に検出するセンサであってもよい。例えば、センサから赤外線を被照明領域10に照射し、その反射光がセンサにて所定時間以内に検出されるか否かにより、対象物22の有無と対象物22の位置およびサイズとを検出してもよい。あるいは、被照明領域10の画像をカメラで撮影し、その撮影画像をパターンマッチング等の画像認識により分析して、対象物22の有無と対象物22の位置およびサイズとを検出してもよい。
 タイミング制御部5は、対象物検出部21で対象物22が検出された場合には、対象物22の位置およびサイズに応じて、複数の光源部7のタイミングを制御する。より具体的には、タイミング制御部5は、対象物22の周囲のみを照明するように、第1拡散領域16でのレーザ光の走査タイミングを制御する。
 図11は、対象物22の移動に合わせて、第1範囲15の位置を移動させて、対象物22の周囲を照明させる例を示している。図11の矢印線は、対象物22の移動経路を示している。
 これにより、第3の実施形態によれば、対象物22を常に追尾しつつ、対象物22の周辺を照明することができる。図11では、対象物22を常に同一の色で照明する例を示しているが、対象物22の位置に応じて、異なる色で照明してもよい。照明色を変更する場合も、タイミング制御部5が複数の光源部7のタイミングを個別に制御することで、容易に実現できる。
 図12は、図11とは逆に、対象物22を避けるように照明する例を示している。例えば、図12は、対象物22が通過した経路を照明することにより、対象物22の移動経路を把握するのに役立てることができる。図12の場合も、対象物検出部21で検出した対象物22の位置に合わせて、タイミング制御部5により、第1拡散領域16を走査するレーザ光の走査タイミングを制御することで、対象物22の移動に合わせて第1範囲15を移動させて、対象物22を避けるような照明を行うことができる。図12においても、対象物22の位置に応じて、異なる色で照明してもよい。
 なお、対象物検出部21で検出された対象物22の位置に合わせて、照明態様を変える手法は、図11や図12に示した例に限定されない。例えば、対象物22が移動する方向を予測して、対象物22が移動する可能性のある領域を照明してもよい。また、対象物22の位置やその周囲に、第2範囲17の情報表示を行ってもよい。
 このように、第3の実施形態は、対象物22の移動に合わせて、第1範囲15の照明または第2範囲17の情報表示を行うため、対象物22の移動箇所を把握しやすくなり、また、移動している対象物22に常に所望の情報を提供し続けることも可能となる。
 (第4の実施形態)
 以下に説明する第4の実施形態は、何らかのイベントが発生すると、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示との少なくとも一方を行うものである。
 図13は本発明の第4の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図13の照明装置1は、図5の照明装置1にイベント検出部24を設けるものである。イベント検出部24は、特定のイベントが生じたことを検出する。ここで、特定のイベントとは、例えば乗物用の照明装置1であれば、乗物のエンジンをオンまたはオフした場合や、ドアを開閉した場合などである。このような特定のイベントが生じると、タイミング制御部5は、複数の発光部7のタイミングを制御する。
 これにより、照明装置1が乗物のヘッドライトである場合には、例えば、乗物が動いている間は、第1範囲15の照明を行って通常の照明目的で利用し、乗物が停止しているときは、ヘッドライトで第2範囲17の情報表示を行うことができる。表示される情報は任意だが、例えば、乗物のブランド名やメーカ名、車種名などを情報として表示すれば、乗物の宣伝にもなり、また、乗物の所有者にも優越感を与えることができる。
 また、ヘッドライト以外に、乗物のドアの周辺に照明装置1を設ければ、ドアを開けたというイベントが生じたときに、乗客が乗物から降りる場所付近に、乗客の目を引くような照明や情報表示を行うことができ、乗物の高級感を醸し出すことができる。
 このように、第4の実施形態では、何らかのイベントが生じたときに、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示との少なくとも一方を行うか、照明や情報表示を切り替えるため、広告宣伝や注意喚起、意匠性の向上などを目的とした照明を行うことができる。
 なお、第3の実施形態における対象物検出部21と上述したイベント検出部24とをともに設けてもよい。
 上述した第1~第4の実施形態による照明装置1を搭載した乗物は、必ずしも車両に限定されるものではなく、航空機等の飛行体、列車、船舶、潜水物などの各種の移動体でもよい。また、照明装置1は、乗物に搭載されたものに限定されず、任意の場所に設置されたものでもよい。
 (第5の実施形態)
 図14は本発明の第5の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図14の照明装置1は、照射装置2と、光学素子3とを備えている。照射装置2は、レーザ光源4と、タイミング制御部5と、光走査部材6とを有する。
 レーザ光源4は、所定の発光波長域のコヒーレント光すなわちレーザ光を発光する光源部7を有する。2色以上の色で照明を行う場合には、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光を発光する複数の光源部7をレーザ光源4に設ける必要がある。これら複数の光源部7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光源部7を並べて配置した光源モジュールであってもよい。ただし、本実施形態のレーザ光源4は、少なくとも1つの光源部7を有していればよい。また、発光強度を高めるために、共通の発光波長域のレーザ光を発光する複数の光源部7を設けてもよい。
 本実施形態では、レーザ光源4が、赤色の発光波長域の光源部7rと、緑色の発光波長域の光源部7gと、青色の発光波長域の光源部7bとを有する例について説明する。これらの光源部7が発光した3つのレーザ光を重ね合わせることで、白色の照明光を生成可能となる。
 タイミング制御部5は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光のタイミングを個別に制御する。すなわち、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光に対応して複数の光源部7が設けられている場合、タイミング制御部5は、複数の光源部7からレーザ光を発光させるタイミングを、各光源部7ごとに制御する。上述したように、レーザ光源4が赤青緑の3つのレーザ光を発光可能である場合、各レーザ光のタイミングを制御することで、赤青緑のうち任意の1色以上の色を混ぜ合わせた色の照明光を生成可能となる。
 タイミング制御部5は、各光源部7からレーザ光を発光させるか否か、すなわち発光のオン/オフを制御してもよいし、各光源部7から発光されたレーザ光を光走査部材6の入射面に導光するか否かを切り替えてもよい。後者の場合、各光源部7と光走査部材6との間に不図示の光シャッタ部を設けて、この光シャッタ部でレーザ光の通過/遮断を切り替えればよい。
 光走査部材6は、レーザ光源4からのレーザ光の進行方向を経時的に変化させ、レーザ光の進行方向が一定にならないようにする。この結果、光走査部材6を出射したレーザ光は、光学素子3の入射面上を走査するようになる。
 光走査部材6は、例えば図15に示すように、互いに交差する方向に延在される二つの回転軸11,12周りに回転可能な反射デバイス13を有する。この反射デバイス13の反射面13aに入射されたレーザ光源4からのレーザ光は、反射面13aの傾斜角度に応じた角度で反射されて、光学素子3の入射面3aの方向に進行する。反射デバイス13を二つの回転軸11,12周りに回転させることで、レーザ光は光学素子3の入射面上を二次元的に走査することになる。反射デバイス13は、例えば一定の周期で二つの回転軸11,12周りに回転する動作を繰り返すため、この周期に同期して、光学素子3の入射面3a上をレーザ光は繰り返し二次元走査する。
 本実施形態では、光走査部材6を一つだけ設けることを想定しており、レーザ光源4で発光された複数のレーザ光はいずれも、共通の光走査部材6に入射されて、この光走査部材6で進行方向が経時的に変化させられて、光学素子3上を走査する。
 光学素子3は、複数のレーザ光が入射される入射面3aを有し、この入射面3aに入射された複数のレーザ光を拡散させて、所定範囲を照明する。より具体的には、光学素子3で拡散された複数のレーザ光は、被照明領域10を通過した後、実際の照明範囲20である所定範囲を照明する。
 ここで、被照明領域10は光学素子3内の各拡散領域14によって重ねて照明されるニアフィールドの被照明領域である。ファーフィールドの照明範囲は、実際の被照明領域の寸法よりも、角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。本明細書における「被照明領域」という用語は、実際の被照射面積(照明範囲)に加え角度空間における拡散角度範囲も包含するものとする。したがって、図1の照明装置によって照明される所定範囲は、図1に示すニアフィールドの被照明領域10よりもはるかに広い領域となりうる。
 光学素子3は、図15に示すように、第1範囲15を照明する第1拡散領域16と、第2範囲17に所定の情報を表示する第2拡散領域18とを有する。第1範囲15と第2範囲17は、図1の被照明領域10を通過したレーザ光によって照明される範囲であり、例えば地面上に設けられる。
 光学素子3における第1拡散領域16と第2拡散領域18の少なくとも一方は、さらに細かく複数の要素拡散領域19に分割されていてもよい。図15は第1拡散領域16と第2拡散領域18のそれぞれが、複数の要素拡散領域19に分割されている例を示しているが、これは一例にすぎない。最も単純な構成は、光学素子3が一つの要素拡散領域19からなる第1拡散領域16と、他の一つの要素拡散領域19からなる第2拡散領域18とを有する場合である。
 光走査部材6からのレーザ光は、光学素子3上を走査する。より詳細には、光走査部材6は、第1拡散領域16と第2拡散領域18を構成する各要素拡散領域19を順に走査する。第1拡散領域16内の各要素拡散領域19は、第1範囲15内の部分領域を照明する。もし、第1拡散領域16が一つの要素拡散領域19だけを有する場合は、この要素拡散領域19は第1範囲15の全域を照明する。また、場合によっては、第1拡散領域16に含まれる2以上の要素拡散領域19のそれぞれが、第1範囲15の全域を重ねて照明してもよい。一方、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19は、第2範囲17に情報を表示する。第2拡散領域18が一つの要素拡散領域19だけを有する場合は、この要素拡散領域19は第2範囲17の情報すべてを表示する。第2拡散領域18内に複数の要素拡散領域19が含まれている場合は、各要素拡散領域19が分担して第2範囲17に一つの情報を表示してもよいし、各要素拡散領域19が第2範囲17に別個の情報を表示してもよい。
 第1範囲15の照明は、第1範囲15内の全域を均一照度で照明してもよいし、照度が場所によって異なる不均一照度で照明してもよい。例えば、第1範囲15の中央部が最も明るく、中央部から遠ざかるほど暗くなるようにしてもよい。
 第2範囲17に表示される情報は、第2範囲17内で、色相、明度および彩度の少なくとも一つを変化させたものである。より具体的には、第2範囲17に表示される情報は、例えば、絵柄、模様、文字、数字および記号の少なくとも一つであり、情報の具体的内容は特に問わない。第2範囲17への情報表示は、例えば意匠性や装飾性を持たせる目的や、注意を喚起する目的や、案内表示の目的や、広告宣伝の目的などで行われる。また、第2範囲17に表示される情報は、単色(モノクロ)でも複数色(カラー)でもよいが、本実施形態では、単色で情報を表示する例を説明する。
 図16は光学素子3で拡散されたレーザ光が被照明領域10に入射される様子を示す図である。光学素子3は、複数のレーザ光に対応する複数の拡散領域部14を有する。各拡散領域部14には対応するレーザ光が入射される。各拡散領域部14には、第5の実施形態と同様に、第1拡散領域16と第2拡散領域18とが含まれている。各拡散領域部14における第1拡散領域16と第2拡散領域18の配置順序は任意であり、また各拡散領域部14における第1拡散領域16と第2拡散領域18の割合も任意である。
 各拡散領域部14は入射されたレーザ光を拡散させて、被照明領域10の全域を照明する。各拡散領域部14は、複数の要素拡散領域19を有する。各要素拡散領域19は、入射されたレーザ光を拡散させて、被照明領域10内の部分領域10bを照明する。部分領域10bの少なくとも一部は、各要素拡散領域19ごとに相違している。
 光学素子3は、例えばホログラム記録媒体30を用いて構成される。ホログラム記録媒体30は、例えば図16に示すように、複数のホログラム領域32を有する。各ホログラム領域32は、発光波長域がそれぞれ異なる複数のレーザ光のそれぞれに対応して設けられている。各ホログラム領域32の入射面に入射されて拡散されたレーザ光はいずれも、被照明領域10を照明する。例えば、ホログラム記録媒体30が3つのホログラム領域32を有する場合、各ホログラム領域32で拡散されたレーザ光は、被照明領域10の全域を照明する。
 図16では、赤、青または緑で発光する3つのレーザ光に対応づけて、3つのホログラム領域32を設ける例を示しているが、本実施形態によるホログラム記録媒体30は、単色照明用のものでもよいため、1つ以上のホログラム領域32を備えていればよい。図16のように、ホログラム記録媒体30が赤、青または緑で発光する3種類のレーザ光に対応する3つのホログラム領域32を有する場合には、各ホログラム領域32が被照明領域10の全域を照明することから、3種類のレーザ光が発光している場合には、被照明領域10は白色で照明されることになる。
 ホログラム記録媒体30における各ホログラム領域32のサイズすなわち面積は、必ずしも同じである必要はない。各ホログラム領域32のサイズが異なっていても、各ホログラム領域32の入射面17aに形成される干渉縞パターンを各ホログラム領域32ごとに調整することで、各ホログラム領域32は共通の被照明領域10を照明することができる。
 複数のホログラム領域32のそれぞれは、複数の要素ホログラム領域31を有する。複数の要素ホログラム領域31のそれぞれは、入射されたレーザ光を拡散させることにより、被照明領域10内の部分領域10bを照明する。各要素ホログラム領域31が照明する部分領域10bの少なくとも一部は、各要素ホログラム領域31ごとに相違している。すなわち、異なる要素ホログラム領域31が照明する部分領域10b同士は、少なくとも一部が相違している。
 各要素ホログラム領域31の入射面17aには干渉縞パターンが形成されている。よって、各要素ホログラム領域31の入射面17aに入射されたレーザ光は、入射面17a上の干渉縞パターンによって回折されて、被照明領域10上の対応する部分領域10bを照明する。干渉縞パターンを種々に調整することで、各要素ホログラム領域31で回折すなわち拡散されるレーザ光の進行方向を変えることができる。
 このように、各要素ホログラム領域31内の各点に入射されたレーザ光は、対応する部分領域10bを照明する。また、光走査部材6は、各要素ホログラム領域31に入射されるレーザ光の入射位置および入射角度を経時的に変化させる。一つの要素ホログラム領域31内に入射されたレーザ光は、その要素ホログラム領域31内のどの位置に入射されても、共通の部分領域10bを照明する。これはすなわち、部分領域10bの各点に入射されるレーザ光の入射角度が経時的に変化することを意味する。この入射角度の変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられて平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、被照明領域10では、スペックルが目立ちにくくなる。また、光走査部材6からのレーザ光は、ホログラム記録媒体30上の各要素ホログラム領域31を順に走査するため、各要素ホログラム領域31内の各点で回折されたレーザ光はそれぞれ異なる波面を有し、これらのレーザ光は被照明領域10上に独立に重ね合わされることで、被照明領域10ではスペックルの目立たない均一な照度分布が得られる。
 図16では、各要素ホログラム領域31が、被照明領域10内のそれぞれ異なる部分領域10bを照明する例を示しているが、部分領域10bの一部は隣接する部分領域10bと重なっていてもよい。また、部分領域10bのサイズは、各要素ホログラム領域31ごとに相違していてもよい。さらに、要素ホログラム領域31の配列順序に従って、対応する部分領域10bが被照明領域10内で配列されている必要はない。すなわち、ホログラム領域32内での要素ホログラム領域31の配列順序と、被照明領域10内での対応する部分領域10bの配列順序とは、必ずしも一致している必要はない。
 本実施形態による照明装置1は、被照明領域10を通過したレーザ光によって第1範囲15を照明しつつ、必要に応じて第2範囲17内に所望の情報を表示できるようにしている。
 図17および図18は被照明領域10内の中央部10aの照明態様を被照明領域10内の他の部分の照明態様と相違させる例を示している。この場合、被照明領域10を通過したレーザ光によって照明される照明範囲においても、その中央部の照明態様が中央部以外の照明態様と異なって照明されることになる。
 図17の例では、ホログラム記録媒体30が赤、緑または青で発光する3つのレーザ光に対応する3つのホログラム領域32を有し、赤用のホログラム領域32ではその全域を対応するレーザ光で走査させ、緑用と青用のホログラム領域32ではその一部を除いて対応するレーザ光で走査させる。図17では、各ホログラム領域32中で、対応するレーザ光を走査させない部分を白抜きで図示している。これらの白抜き部分は、被照明領域10内の中央部10aに相当する。赤のレーザ光は、対応するホログラム領域32の全域を走査するため、被照明領域10の全域を照明することになる。緑と青のレーザ光は、対応するホログラム領域32中の白抜き部分以外を走査するため、被照明領域10中の中央部10a以外を照明する。この結果、被照明領域10中の中央部10aは赤色で照明され、中央部10a以外の被照明領域10は、赤緑青の照明光が混ざり合って白色で照明されることになる。
 図17では、中央部10aを矩形状としているが、中央部10aの形状は任意に変更できるため、中央部10aに情報を表示することも可能である。よって、例えば図17の中央部10aにより第2範囲17の情報表示を行い、中央部10a以外の被照明領域10にて第1範囲15の照明を行うこともできる。なお、実際には、第2範囲17の情報は、図17のような被照明領域10内の中央部10を用いて表示されるとは限らない。
 一方、図18は、3つのホログラム領域32のいずれにおいても、被照明領域10内の中央部10aに対応する領域以外をレーザ光が走査している。このため、被照明領域10中の中央部10aはどの色でも照明されない非照明領域となる。
 タイミング制御部5は、3つのレーザ光のタイミングを個別に制御するため、3つのレーザ光のタイミングを任意に調整することで、被照明領域10内の任意の場所を任意の色で照明することができる。被照明領域10の内部の照明態様を任意に調整すれば、その照明態様に応じて、被照明領域10を通過したレーザ光で照明される実際の照明範囲内の任意の部分領域を任意の照明態様で照明可能となる。
 第1拡散領域16用の各要素ホログラム領域31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、ホログラム記録媒体30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、ホログラム記録媒体30が作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光が用いられ、物体光としては、例えば安価に入手可能な等方散乱板の散乱光が用いられる。
 ホログラム記録媒体30を作製する際に用いた参照光の焦点位置からホログラム記録媒体30に向けてレーザ光を照射することで、ホログラム記録媒体30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。ホログラム記録媒体30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、ホログラム記録媒体30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が被照明領域10となる。
 ホログラム記録媒体30中の第2範囲17の情報表示を行う第2拡散領域18用の各要素ホログラム領域31は、予め情報の像が形成された散乱板を用いて、上記と同様の手順で干渉縞を形成可能である。
 本実施形態によるホログラム記録媒体30は、第1範囲15の照明と第2範囲17の情報表示とを行わなければならず、干渉縞が複雑になる。このような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ずに、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ホログラム記録媒体30は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)とも呼ばれる。また、各要素ホログラム領域18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、被照明領域10の光軸後方側にレンズなどの光学部材を設けて、実際の照明範囲のサイズおよび位置を設定してもよい。
 光学素子3としてホログラム記録媒体30を設けることによる利点の一つは、レーザ光のエネルギー密度を、拡散により低下できることであり、また、その他の利点の一つは、ホログラム記録媒体30が指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ光源(点光源)と比較して、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。これにより、レーザ光の安全性を向上でき、被照明領域10を通過したレーザ光を人間の目で直視しても、人間の目に悪影響を与えるおそれがなくなる。
 図14~図18に示した例では、赤、緑および青用のホログラム領域32を図19に示すように、各ホログラム領域32の入射面に沿って隣接配置している。図19では、赤用のホログラム領域32を符号32r、緑用のホログラム領域32を符号32g、青用のホログラム領域32を符号32bで示している。
 このように、3つのホログラム領域32を入射面に沿って隣接配置する以外に、図20に示すように、各ホログラム領域32を積層方向に配置したホログラム記録媒体30を用いてもよい。この場合、各ホログラム領域32の干渉縞パターンは、各ホログラム領域32の層に形成される。光走査部材6からのレーザ光が入射されるホログラム記録媒体30の表面から奥の方にあるホログラム領域32までレーザ光ができるだけロスなく到達するように、各ホログラム領域32の可視光透過率をできるだけ高くするのが望ましい。また、積層方向に重なる位置に干渉縞パターンを形成すると、表面から奥の方の層にはレーザ光が届きにくくなるため、図18に示すように、積層方向にずらして各層に干渉縞パターンを形成するのが望ましい。
 図14では、光走査部材6からのレーザ光が光学素子3を透過して拡散する例を示したが、光学素子3は、レーザ光を拡散反射させるものでもよい。例えば、光学素子3としてホログラム記録媒体30を用いる場合、ホログラム記録媒体30は反射型でも透過型でもよい。一般に、反射型のホログラム記録媒体30(以下、反射型ホロ)は、透過型のホログラム記録媒体30(以下、透過型ホロ)に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、レーザ光源4の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にするのが困難である。
 また、ホログラム記録媒体30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30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30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30でもよい。
 なお、光学素子3の具体的な形態は、ホログラム記録媒体30に限定されるものではなく、複数の要素拡散領域19に細かく分割することが可能な各種の拡散部材でもよい。例えば、各要素拡散領域19をそれぞれ一つのレンズアレイとするレンズアレイ群を用いて光学素子3を構成してもよい。この場合、要素拡散領域19ごとにレンズアレイが設けられ、各レンズアレイが被照明領域10内の部分領域10bを照明するように各レンズアレイの形状が設計される。そして、各部分領域10bの位置は、少なくとも一部が相違している。これにより、ホログラム記録媒体30を用いて光学素子3を構成した場合と同様に、被照明領域10内の一部分だけの照明色を変えたり、一部分だけを照明しないようにすることができる。
 図17および図18では、被照明領域10内の一部の照明を停止させたり、一部の照明色を変化させる例を示したが、被照明領域10内の一部の照明態様を変える手法は、これら以外にも考えられる。例えば、レーザ光源4が同一の発光波長域で発光する複数の光源部7を有する場合には、そのうちの一部の光源部7の発光を停止させて、被照明領域10内の一部の照明強度をその周囲の照明強度よりも低くしてもよい。その逆に、被照明領域10内の一部の照明強度をその周囲の照明強度よりも高くしてもよい。また、被照明領域10内の一部を点滅照明させてもよい。あるいは、被照明領域10内の一部の色を連続的または断続的に変化させてもよい。
 図21は本実施形態による照明装置1を車両のヘッドライト35に適用した例を示している。運転手36はフロントガラス37を通して車両の前方を見ながら運転するため、ヘッドライト35を点灯している場合は、ヘッドライト35で照らされた範囲を運転手36は視認することになる。本実施形態では、ヘッドライト35で照らされた範囲内に第1範囲15と第2範囲17を設け、第1範囲15は通常のヘッドライト35としての照明を行い、第2範囲17では必要に応じて種々の情報を表示する。第1範囲15は、車両の前方側数十メートルまでの広い範囲であるのに対して、第2範囲17は、運転手36の視点位置から例えば数メートル先の限られた範囲に設けられる。なお、第1範囲15と第2範囲17のサイズと位置は、第1拡散領域16と第2拡散領域18を構成する各要素ホログラム領域31に形成される干渉縞パターンにより、任意に可変調整することができる。
 第2範囲17の情報表示は、既存のヘッドアップディスプレイの代わりに用いることができる。既存のヘッドアップディスプレイは、ダッシュボード内に設けた投射器と拡大鏡を用いて、フロントガラス37から数メートル先に虚像を形成しているが、本実施形態によれば、投射器と拡大鏡を用いることなく、ヘッドライト35のみで第2範囲17に情報を表示できる。また、本実施形態によれば、第2範囲17に表示される情報のサイズと位置を光学素子3により任意に調整できるため、運転手36が最も視認しやすい場所に、所望のサイズで情報を表示できる。
 図22はヘッドライト35を用いて表示する第2範囲17の情報の具体例を示す図である。図22(a)は車両の進行方向を示す矢印の情報を表示する例を示している。図22(b)は左折禁止の情報を表示する例を示している。図22(c)は三叉路での車両の進行方向に関する情報を表示する例を示している。図22(c)では、進行禁止であることを示す×マークだけでなく、車両が進行するべき方向とそれ以外の方向とで矢印の色を変えて、運転手36の注意を喚起している。
 図22に示す各情報は、予めホログラム記録媒体30中の第2拡散領域18内の各要素ホログラム領域31に、各情報に対応する干渉縞パターンを形成しておき、タイミング制御部5にて、レーザ光を照射するべき要素ホログラム領域31を制御することで、所望の情報を所望のタイミングで第2範囲17に表示することができる。
 なお、第2範囲17に表示される情報は、図22に示したものに限定されない。上述したように、第2拡散領域18に対応する要素ホログラム領域31に形成する干渉縞パターンにより、任意の情報を任意のサイズで、かつ任意の位置に表示可能である。
 上述した第5の実施形態では、矢印等の情報を光学素子3内の第2拡散領域18を用いて表示する例を説明したが、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19は、矢印等の情報の表示形態に応じた形状の照明を行うものであってもよいし、第1拡散領域16内の各要素拡散領域19と同様に、例えば矩形状の照明を行うものであってもよい。図23は、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19が矩形状の照明を行うものであり、これら各要素拡散領域19の照明範囲を組み合わせて矢印の情報を表示する例を示している。このように、光学素子3の第1拡散領域16と第2拡散領域18内の各要素拡散領域19はいずれも、矩形等の予め定められた形状の照明を行うものでもよい。
 図23では、第1拡散領域16内の各要素拡散領域19が被照明領域10上に形成する部分領域10bのサイズと、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19が被照明領域10上に形成する部分領域10bのサイズとが、互いに相違する例を示しているが、両部分領域10bのサイズおよび位置は任意である。
 このように、第5の実施形態では、コヒーレント光を用いて、第1範囲15の照明を行いながら、所望のタイミングで第2範囲17に所望の情報を表示できるため、照明装置1を有効活用することができる。また、既存のヘッドアップディスプレイと異なり、投射器や拡大鏡も不要であり、また、表示される情報のサイズや表示位置も光学素子3により任意に調整できるため、既存のヘッドアップディスプレイよりも、簡易な光学構成でありながら、明瞭で迫力のある情報表示が可能となる。
 また、光走査部材6はレーザ光を各要素拡散領域19内で走査し、各要素拡散領域19内の各点に入射されたレーザ光は、対応する部分領域10bの全域を照明するため、被照明領域10内の各部分領域10bにおけるレーザ光の入射角度が経時的に変化することになり、被照明領域10でのスペックルが目立ちにくくなる。
 (第6の実施形態)
 図24は本発明の第6の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図24の照明装置1は、図14に情報選択部21を追加したものである。情報選択部21は、第2範囲17に表示すべき情報を選択する。情報選択部21は、不図示の制御装置や各種センサなどからの信号を受信して、その信号に基づいて情報を選択してもよいし、不図示の入力装置にてユーザが入力した情報に基づいて、情報を選択してもよい。あるいは、情報選択部21が自身で備えている処理アルゴリズムに従って、情報を選択してもよい。このように、情報選択部21が第2範囲17に表示すべき情報を選択する具体的な処理手順は任意である。
 タイミング制御部5は、情報選択部21が選択した情報を第2範囲17に表示するべく、第2拡散領域18に対応する各要素ホログラム領域31を走査するタイミングを制御する。より具体的には、情報選択部21が選択した情報に対応する干渉縞パターンが形成された要素ホログラム領域31上でレーザ光を走査させる。
 また、情報選択部21は、乗物が走行しているか停止しているかによって、選択する情報を切り替えてもよい。例えば、乗物が走行している間は図22のような乗物の経路案内情報を表示し、乗物が停止すると、ヘッドライト35を利用して、広告宣伝用、あるいは意匠性および装飾性向上のために、種々の情報を表示してもよい。この場合の具体的な情報としては、例えば乗物のブランド名やメーカ名、車種名などである。これにより、乗物の宣伝にもなり、また、乗物の所有者にも優越感を与えることができる。
 さらに、第1範囲15で照明される範囲内に位置する対象物を検出する不図示の対象物検出部を設けて、検出された対象物の位置に合わせた情報を情報選択部21が選択するようにしてもよい。この場合、対象物が移動したとしても、対象物の位置に合わせて第2範囲17の情報を表示することができる。
 図25は図24の第1変形例を示す照明装置1の概略構成を示す図である。図25の照明装置1は、図24に経路情報取得部22を追加したものである。図25の照明装置1は、乗物に搭載されることを前提としたものであり、図25の照明装置1は例えばヘッドライト35である。
 経路情報取得部22は、乗物が進行すべき経路情報を取得する。経路情報取得部22が取得する経路情報は、照明装置1の内部または外部で、乗物の現在地または出発地から目的地までの経路探索を行って生成されるものであり、例えば、経路情報は、不図示のナビゲーション装置で生成される。
 図25の情報選択部21は、経路情報取得部22が取得した経路情報に基づいて、第2範囲17に表示すべき情報を選択する。例えば、図22(a)のように、乗物が分岐路で右折すべき場合は、右折の矢印情報を選択する。同様に、図25の情報選択部21は、経路情報に基づいて、図22(b)や図22(c)のような情報を選択することもできる。
 図26は図24の第2変形例を示す照明装置1の概略構成を示す図である。図26の照明装置1は、図24に地図情報取得部23を追加したものである。図26の照明装置1も、乗物に搭載されることを前提としたものであり、図26の照明装置1は例えばヘッドライト35である。
 地図情報取得部23は、乗物の現在位置周辺の地図情報を取得する。地図情報所得部23は、照明装置1の内部または外部で、例えばGPSセンサ等を用いて乗物の現在位置を検出し、現在位置周辺の地図情報を例えば地図情報データベースから取得する。
 図26の情報選択部21は、地図情報取得部23が取得した地図情報に基づいて、第2範囲17に表示すべき情報を選択する。これにより、図22に示した矢印等の情報を選択可能となる。
 なお、図25の経路情報取得部22と図26の地図情報取得部23とを共に照明装置1に設けてもよい。
 このように、第6の実施形態では、所望のタイミングで情報選択部21にて選択された情報を第2範囲17に表示するため、第1範囲15に照明を行いながら、必要に応じて第2範囲17に表示する情報を切り替えることができる。よって、本実施形態による照明装置1を例えば乗物のヘッドライト35に適用した場合には、乗物の走行中または乗物が停止したときに、運転手36が必要とする情報を適宜第2範囲17に表示することができる。
 第5および第6の実施形態による照明装置1は、乗物に搭載されるものだけではなく、特定の場所に設置されるものでもよい。また、乗物に搭載する場合でも、乗物は車両に限定されるものではなく、航空機等の飛行体、列車、船舶、潜水物などの各種の移動体でもよい。
 (第7の実施形態)
 図27は本発明の第7の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図27の照明装置1は、照射装置2と、光学素子3と、光シャッタ25とを備えている。照射装置2は、レーザ光源4と、ビーム径拡張部材26と、平行化光学系27とを有する。
 レーザ光源4は、コヒーレント光すなわちレーザ光を発光する。レーザ光源4には、発光波長域の異なる複数の光源部を設けてもよいが、単一波長域のレーザ光を発光する1つ以上の光源部を設けてもよい。本実施形態では、単一波長域のレーザ光を発光する1つ以上の光源部を設ける例を説明する。
 ビーム径拡張部材26は、レーザ光源4から出射されたレーザ光のビーム径を広げるものであり、例えば凸レンズを含む光学部材で構成されている。すなわち、ビーム径拡張部材26は、レーザ光を拡散させる作用を行う。
 平行化光学系27は、ビーム径拡張部材26で拡散されたレーザ光を平行化して光シャッタ25の入射面に導光する。
 光学素子3は、レーザ光が入射される入射面3aを有し、この入射面3aに入射されたレーザ光を拡散させて、所定範囲すなわち被照明領域10を照明する。被照明領域10を照明するレーザ光は、被照明領域10を超えた先まで拡散されるため、被照明領域10の位置にレーザ光を遮るものがなければ、レーザ光はさらに拡散していく。
 ここで、被照明領域10は、光学素子3内の各拡散領域14によって重ねて照明されるニアフィールドの被照明領域10である。ファーフィールドの照明範囲は、実際の被照明領域10の寸法よりも、角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。本明細書における「被照明領域10」という用語は、実際の被照射面積(照明範囲)に加え角度空間における拡散角度範囲も包含するものとする。したがって、図27の照明装置1によって照明される照明領域は、図27に示すニアフィールドの被照明領域10よりもはるかに広い領域となりうる。
 光シャッタ25は、光学素子3に入射されるレーザ光、または光学素子3にて拡散されたレーザ光の透過率を切り替える。図27の場合、光シャッタ25は、光学素子3の光軸方向前方に設けられているため、光学素子3に入射されるレーザ光の透過率を切り替える作用を行う。後述するように、光シャッタ25と光学素子3の配置を互いに入れ替えることも可能である。
 図28は第7の実施形態における光シャッタ25と光学素子3の詳細構成を示す図である。光学素子3は、図28に示すように、それぞれが独立してレーザ光を拡散させる複数の要素拡散領域19を有する。各要素拡散領域19に入射されて拡散されたレーザ光は、被照明領域10内の一部領域を照明する。本明細書では、一つの要素拡散領域19が照明する被照明領域10内の対応領域を部分領域10aと呼ぶ。それぞれ異なる要素拡散領域19は、被照明領域10内の少なくとも一部分が異なる部分領域10aを照明する。これにより、複数の要素拡散領域19を合わせると、被照明領域10の全域を照明することができる。
 光シャッタ25は、複数の要素拡散領域19に対応する複数の要素シャッタ部28を有する。すなわち、複数の要素拡散領域19のそれぞれは、それぞれ別個の要素シャッタ部28に対応づけられており、一つの要素シャッタ部28を透過したレーザ光は、対応する要素拡散領域19に入射される。複数の要素シャッタ部28のそれぞれは、対応する要素拡散領域19に入射されるレーザ光、または対応する要素拡散領域19で拡散されたレーザ光の透過率を切り替える。図28では、透過率が高い要素シャッタ部28を白抜きで図示し、透過率が低い要素シャッタ部28を斜線で図示している。光シャッタ25は、光学素子3にできるだけ近接配置するのが望ましい。
 図27および図28の例では、ビーム径拡張部材26でビーム径が拡張されたレーザ光は、光シャッタ25内のすべての要素シャッタ部28に均等に入射される。各要素シャッタ部28は、入射されたレーザ光の透過率を切り替える。例えば、要素シャッタ部28がレーザ光を透過した場合には、そのレーザ光は、その要素シャッタ部28に対応する要素拡散領域19に入射される。このように、光シャッタ25内の各要素シャッタ部28ごとに透過率を切り替えることで、レーザ光を光学素子3に入射させるか否かを、光学素子3内の各要素拡散領域19ごとに切り替えることができる。
 各要素シャッタ部28が行う透過率の切替とは、簡易的な例では、レーザ光を透過させるか遮断するかの2通りの切替である。この場合、要素シャッタ部28がレーザ光を透過した場合に限り、対応する要素拡散領域19にレーザ光が入射され、この要素拡散領域19は、被照明領域10内の対応する部分領域10aの照明を行う。よって、光シャッタ25内の複数の要素シャッタ部28を個別に切り替えることで、被照明領域10内の各部分領域10aを照明するか否かを個別に切り替えることができる。
 このように、光シャッタ25により、被照明領域10内の部分領域10aごとに、照明するか否かを可変制御できるため、被照明領域10の照明態様を任意に切り替えることができる。ここでの照明態様とは、被照明領域10内の部分領域10aごとに照明/非照明を切り替えることを意味する。
 被照明領域10の照明態様を任意に切り替えることで、被照明領域10内に何らかの情報を表示したり、被照明領域10の照明態様により独特の意匠性を持たせたりすることが可能となる。被照明領域10の照明で表示される情報は、例えば、絵柄、模様、文字、数字および記号の少なくとも一つであり、情報の具体的内容は特に問わない。本実施形態では、単一の波長域のレーザ光を用いることを前提としているため、情報のカラー表示はできないが、単色であっても、意匠性や装飾性を持たせる目的や、注意を喚起する目的や、案内表示の目的や、広告宣伝の目的などでの各種の情報表示を行うことができる。
 光シャッタ25の切替は、任意のタイミングで任意の態様で行えるため、被照明領域10内の照明態様も、任意に可変調整できる。これにより、コストをかけることなく、被照明領域10の照明態様を任意に変更できる。
 光シャッタ25は、例えば液晶シャッタで実現可能である。液晶シャッタは、複数の要素シャッタ部28に対応する複数の液晶セルを有する。図29は一つの液晶セル41の構造を模式的に示す図である。図29の液晶セル41は、2枚の配向膜42の間に充填された液晶材料43と、各配向膜42の外側に配置される2枚の偏光フィルタ44とを有する。図29は、TN型液晶材料43を用いた例を示している。2枚の配向膜42の間に電圧を印加しない場合には、図29(a)に示すように液晶材料43はねじれ状態にあり、2枚の配向膜42の間を光が通過する間に、光の偏光状態が変化し、その結果、光は偏光フィルタ44を透過する。一方、2枚の配向膜42の間に電圧を印加すると、図29(b)に示すように、液晶材料43が一方向に並び、2枚の配向膜42の間を光が通過しても偏光状態が変化しないため、その結果、光は偏光フィルタ44を透過できなくなる。
 なお、光シャッタ25に入射されるレーザ光が予め偏光されている場合には、液晶シャッタ内の1枚の偏光フィルタ44は不要となる。また、液晶シャッタには、種々の方式があるため、図29に示した構造に限定されるものではない。液晶シャッタのように、電気的に透過率を切り替えることが可能なセルがマトリクス状に配置されたシャッタを、本明細書ではマルチセルシャッタと呼ぶ。
 また、光シャッタ25は、必ずしも液晶シャッタ等のマルチセルシャッタに限定されるものではない。例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)シャッタなどの機械的に開閉を行うメカニカルシャッタでもよいし、ソレノイドを用いた電磁シャッタなどの電子シャッタでもよい。
 ところで、光シャッタ25は、レーザ光の透過/遮断を切り替えるものだけに限定されるものではなく、レーザ光の透過率を断続的または連続的に変化させるものでもよい。例えば、図29のような液晶シャッタの場合、配向膜42間に印加する電圧を変化させることで、レーザ光の透過率を連続的に変化させることができる。また、MEMSシャッタや電磁シャッタなどを用いる場合も、シャッタ部分の開口面積を段階的または連続的に切り替えることで、レーザ光の透過率を断続的または連続的に変化させることができる。
 このように、光シャッタ25にて、レーザ光の透過率を断続的または連続的に変化させることで、被照明領域10内の部分領域10aごとに、照明/非照明を切り替えるだけでなく、部分領域10aごとに照明強度も調整できるようになる。これにより、被照明領域10内の照明態様をよりきめ細やかに可変調整できる。ここでの照明態様とは、被照明領域10内の部分領域10aごとに、照明のオン/オフや、照明強度の強弱を任意に切り替えることである。
 光学素子3は、例えばホログラム記録媒体30を用いて構成される。ホログラム記録媒体30は、図2に示すように、複数の要素拡散領域19に対応する複数の要素ホログラム領域31を有する。各要素ホログラム領域31には、干渉縞パターンが形成されている。この干渉縞パターンにレーザ光が入射されると、そのレーザ光は干渉縞パターンで回折されて、被照明領域10内の対応領域を照明する。
 なお、図2では、光学素子3内の各要素拡散領域19が被照明領域10内の対応部分領域10aを照明する例を説明したが、図30に示すように、光学素子3の内部に、被照明領域10内の対応部分領域10aを照明する少なくとも1つの要素拡散領域19を含む第1拡散領域16と、被照明領域10内の対応部分領域10aに所定の情報を表示する少なくとも1つの要素拡散領域19を含む第2拡散領域18とを設けてもよい。
 図30では、第1拡散領域16によって照明される被照明領域10内の部分領域10aと、第2拡散領域18によって情報表示される被照明領域10内の部分領域10aとが分離して設けられる例を示しているが、これら部分領域10aは、重なっていてもよい。
 第2拡散領域18内の各要素拡散領域19によって、被照明領域10内の対応部分領域10aに表示される情報は、色相、明度および彩度の少なくとも一つを変化させたものである。より具体的には、被照明領域10内の対応部分領域10aに表示される情報は、例えば、絵柄、模様、文字、数字および記号の少なくとも一つであり、情報の具体的内容は特に問わない。第2拡散領域18内の各要素拡散領域19によって被照明領域10内の対応部分領域10aに表示される情報は、例えば意匠性や装飾性を持たせる目的や、注意を喚起する目的や、案内表示の目的や、広告宣伝の目的などで行われる。
 光学素子3をホログラム記録媒体30で形成する場合、第1拡散領域16内の各要素拡散領域19には、被照明領域10内の対応部分領域10aを照明するように、予め対応する干渉縞パターンを形成しておく。同様に、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19には、被照明領域10内の対応部分領域10aに所定の情報を表示するように、予め対応する干渉縞パターンを形成しておく。
 このように、ホログラム記録媒体30内の各要素ホログラム領域31に適切な干渉縞パターンを予め形成しておくことで、各要素ホログラム領域31で回折されたレーザ光にて、被照明領域10内の各部分領域10aごとに、照明または所定の情報表示とを行うことができる。
 図30のように、光学素子3内に第1拡散領域16と第2拡散領域18が設けられる場合、光シャッタ25は、第1拡散領域16内の各要素拡散領域19と、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19とのそれぞれに対応して、要素シャッタ部28を有する。よって、各要素シャッタ部28を切替制御することで、第1拡散領域16内の各要素拡散領域19が被照明領域10内の対応部分領域10aの照明態様を個別に制御できるとともに、第2拡散領域18内の各要素拡散領域19が被照明領域10内の対応部分領域10aに表示される情報の照明態様を個別に制御できる。
 なお、本実施形態では、レーザ光を照明光源として利用するため、被照明領域10の照明ではスペックルが視認されるおそれがある。スペックルを目立たせなくするには、例えば、光シャッタ25と光学素子3を一次元または二次元方向に所定の周期で振動させればよい。これにより、光シャッタ25を通して光学素子3に入射されるレーザ光の入射位置および入射角度を経時的に変化させることができる。一つの要素拡散領域19に入射されたレーザ光は、その要素拡散領域19内のどの位置に入射されても、被照明領域10内の共通の部分領域10aを照明する。これはすなわち、部分領域10aの各点に入射されるレーザ光の入射角度が経時的に変化することを意味する。振動周期を十分に速くすることで、入射角度の変化を、人間の目で分解不可能な速さにすることができ、結果として、人間の目には、相関の無いコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられて平均化されて、観察者に観察されることになる。これにより、被照明領域10では、スペックルが目立ちにくくなる。
 なお、本実施形態による照明装置1をヘッドライトなどの車載用照明装置1に適用する場合、車両は走行中にはエンジンや路面の状態に応じて絶えず振動しているため、照明装置1にスペックル対策用の振動機構を設けなくても、スペックルはある程度まで目立たなくなる。
 図27では、ビーム径拡張部材26でビーム径を拡張したレーザ光を光シャッタ25に入射して、光シャッタ25を透過した光を光学素子3に入射しているが、光シャッタ25と光学素子3の配置を逆にしてもよい。
 図31は光シャッタ25と光学素子3の配置を図27とは逆にした照明装置1の概略構成を示す図である。図31では、ビーム径拡張部材26でビーム径が拡張されたレーザ光は、光学素子3に入射される。光学素子3は、複数の要素拡散領域19を有し、各要素拡散領域19は、入射されたレーザ光を拡散させる。各要素拡散領域19にて拡散されたレーザ光は、光シャッタ25内の対応する要素シャッタ部28に入射される。各要素シャッタ部28にて個別に透過率を切り替えることで、図27と同様に、被照明領域10内の部分領域10aごとに、照明態様を切り替えることができる。
 図31では、光学素子3の光軸後方側に光シャッタ25が配置されているが、光学素子3は入射されたレーザ光を拡散させるため、光学素子3と光シャッタ25との距離が離れていると、光シャッタ25から漏れるレーザ光が出てしまう。よって、図31の構成の場合は、光シャッタ25をできるだけ光学素子3に近づけるのが望ましい。
 このように、第7の実施形態では、光学素子3内の複数の要素拡散領域19に対応づけて、光シャッタ25内に複数の要素シャッタ部28を設けるため、複数の要素拡散領域19で拡散されたレーザ光によって照明される被照明領域10の照明態様を、被照明領域10内の部分領域10aごとに切り替えることができる。よって、被照明領域10の照明色は変えられないものの、被照明領域10の照明態様を意匠性に優れたものにしたり、被照明領域10によって何らかの情報を表示したりすることが可能となる。
 また、被照明領域10の照明態様の切替は、光シャッタ25により任意のタイミングで行うことができ、被照明領域10の照明態様の切替を容易に行うことができる。
 (第8の実施形態)
 以下に説明する第8の実施形態は、光シャッタ25により、色分離を行うものである。
 図32は本発明の第8の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図、図33は第8の実施形態における光シャッタ25と光学素子3の詳細構成を示す図である。
 図32の照明装置1におけるレーザ光源4は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光すなわちレーザ光を発光する複数の光源部4r、4g、4bを有する。これら複数の光源部5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光源部4r、4g、4bを並べて配置した光源モジュールであってもよい。本実施形態のレーザ光源4は、発光波長域がそれぞれ相違する少なくとも2つの光源部を有していればよく、発光波長域の種類は2つ以上であればよい。また、発光強度を高めるために、各発光波長域ごとに、複数個ずつの光源部を設けてもよい。
 例えば、レーザ光源4が、赤色の発光波長域の光源部4rと、緑色の発光波長域の光源部4gと、青色の発光波長域の光源部4bとを有する場合には、これらの光源部4r、4g、4bが発光した3つのレーザ光を重ね合わせることで、白色の照明光を生成可能となる。
 光学素子3は、図33に示すように、複数のレーザ光に対応する複数の拡散領域17を有する。各拡散領域17には対応するレーザ光が入射される。各拡散領域17は入射されたレーザ光を拡散させて、全体として被照明領域10の全域を照明する。各拡散領域17は、複数の要素拡散領域19を有する。各要素拡散領域19は、入射されたレーザ光を拡散させて、被照明領域10内の部分領域10aを照明する。部分領域10aの少なくとも一部は、各要素拡散領域19ごとに相違している。
 光シャッタ25は、複数の拡散領域のそれぞれごとに、複数の要素拡散領域19に対応する複数の要素シャッタ部28を有する。よって、ある波長域のレーザ光が照射される一つの拡散領域によって、一つの色で照明される被照明領域10の全域の照明色を一括で切り替えたい場合は、一つの拡散領域に対応する複数の要素シャッタ部28を一組として、切替を行えばよい。
 また、被照明領域10内の任意の部分領域10aの照明色を切り替えたい場合は、任意の拡散領域内の任意の要素拡散領域19に対応する要素シャッタ部28を個別に切り替えればよい。
 光学素子3は、例えばホログラム記録媒体30を用いて構成される。ホログラム記録媒体30は、例えば図33に示すように、複数の拡散領域に対応する複数のホログラム領域32を有する。各ホログラム領域32は、発光波長域がそれぞれ異なる複数のレーザ光のそれぞれに対応して設けられている。各ホログラム領域32は、対応するレーザ光が入射される入射面を有する。各ホログラム領域32の入射面に入射されて拡散されたレーザ光はいずれも、被照明領域10を照明する。例えば、ホログラム記録媒体30が3つのホログラム領域32を有する場合、各ホログラム領域32で拡散されたレーザ光は、被照明領域10の全域を照明する。
 図33では、赤、青または緑で発光する3つのレーザ光に対応づけて、3つのホログラム領域32を設ける例を示しているが、本実施形態によるホログラム記録媒体30は、発光波長域が異なる2つ以上のレーザ光に対応づけて、2つ以上のホログラム領域32を有していればよい。図33のように、ホログラム記録媒体30が赤、青または緑で発光する3つのレーザ光に対応する3つのホログラム領域32を有する場合には、各ホログラム領域32が被照明領域10の全域を照明することから、3つのレーザ光が発光している場合には、被照明領域10は白色で照明されることになる。
 ホログラム記録媒体30における各ホログラム領域32のサイズすなわち面積は、必ずしも同じである必要はない。各ホログラム領域32のサイズが異なっていても、各ホログラム領域32の入射面に形成される干渉縞を各ホログラム領域32ごとに調整することで、各ホログラム領域32は共通の被照明領域10を照明することができる。
 複数のホログラム領域32のそれぞれは、複数の要素拡散領域19に対応する複数の要素ホログラム領域31を有する。複数の要素ホログラム領域31のそれぞれは、入射されたレーザ光を拡散させることにより、被照明領域10内の部分領域10aを照明する。各要素ホログラム領域31が照明する部分領域10aの少なくとも一部は、各要素ホログラム領域31ごとに相違している。すなわち、異なる要素ホログラム領域31が照明する部分領域10a同士は、少なくとも一部が相違している。
 各要素ホログラム領域31の入射面には干渉縞パターンが形成されている。よって、各要素ホログラム領域31の入射面に入射されたレーザ光は、入射面上の干渉縞パターンによって回折されて、被照明領域10上の対応する部分領域10aを照明する。干渉縞パターンを種々に調整することで、各要素ホログラム領域31で回折すなわち拡散されるレーザ光の進行方向を変えることができる。
 光学素子3がホログラム記録媒体30で構成されている場合、光シャッタ25は、複数のホログラム領域32のそれぞれごとに、複数の要素ホログラム領域31に対応する複数の要素シャッタ部28を有する。すなわち、光シャッタ25の各要素シャッタ部28は、各ホログラム領域21ごとに、ホログラム記録媒体30内の一つの要素ホログラム領域31に対応づけられている。
 これにより、第8の実施形態による光シャッタ25は、波長域がそれぞれ相違するレーザ光ごとに、対応する複数の要素シャッタ部28を一括で切り替えて、被照明領域10の全域の照明態様をまとめて切り替えることができる。また、光シャッタ25は、要素シャッタ部28ごとに透過率を個別に切替制御することで、被照明領域10内の部分領域10aごとに、照明色を含めた照明態様を切り替えることができる。
 なお、第8の実施形態においても、図30で説明したように、波長域がそれぞれ相違する複数のレーザ光のそれぞれごとに、光学素子3内の各拡散領域に、照明用の第1拡散領域16と、情報表示用の第2拡散領域18とを設けてもよい。この場合、光シャッタ25は、第1拡散領域16を構成する各要素拡散領域19と、第2拡散領域18を構成する各要素拡散領域19とのそれぞれに対応づけて、要素シャッタ部28を有する。
 これにより、被照明領域10内の照明用の各部分領域10aでの照明態様と、情報表示用の各部分領域10aでの照明態様とを、個別に制御できる。
 このように、第8の実施形態では、波長域がそれぞれ相違するレーザ光が照射される複数の拡散領域17を光学素子3に設けるとともに、各拡散領域17が複数の要素拡散領域19を有し、複数の要素拡散領域19に対応する複数の要素シャッタ部28を光シャッタ25に設けるため、要素シャッタ部28ごとに透過率を個別に切り替えることで、被照明領域10内の部分領域10aごとに照明色を含めた照明態様を切替制御することができる。
 上述した第1および第8の実施形態による光学素子3をホログラム記録媒体30で実現する場合、ホログラム記録媒体30を複数の要素ホログラム領域31で構成し、各要素ホログラム領域31ごとに干渉縞のパターンを形成しなければならない。干渉縞のパターンは、現実の物体光と参照光を用いずに、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ホログラム記録媒体30は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)とも呼ばれる。また、各要素ホログラム領域3121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、被照明領域10の光軸後方側にレンズなどの光学部材を設けて、実際の照明範囲のサイズおよび位置を設定してもよい。
 光学素子3としてホログラム記録媒体30を設けることによる利点の一つは、レーザ光の光エネルギー密度を拡散によって低下できることであり、また、その他の利点の一つは、ホログラム記録媒体30が指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ光源(点光源)と比較して、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。これにより、レーザ光の安全性向上に寄与でき、被照明領域10を通過したレーザ光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て、人間の目に悪影響を与えるおそれが少なくなる。
 図27では、光走査部材6からのレーザ光が光学素子3を透過して拡散する例を示したが、光学素子3は、レーザ光を拡散反射させるものでもよい。例えば、光学素子3としてホログラム記録媒体30を用いる場合、ホログラム記録媒体30は反射型でも透過型でもよい。一般に、反射型のホログラム記録媒体30(以下、反射型ホロ)は、透過型のホログラム記録媒体30(以下、透過型ホロ)に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、レーザ光源4の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にするのが困難である。
 また、ホログラム記録媒体30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30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30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30でもよい。
 なお、光学素子3の具体的な形態は、ホログラム記録媒体30に限定されるものではなく、複数の要素拡散領域19に細かく分割することが可能な各種の拡散部材でもよい。例えば、各要素拡散領域19をそれぞれ一つのレンズアレイとするレンズアレイ群を用いて光学素子3を構成してもよい。この場合、要素拡散領域19ごとにレンズアレイが設けられ、各レンズアレイが被照明領域10内の部分領域10aを照明するように各レンズアレイの形状が設計される。そして、各部分領域10aの位置は、少なくとも一部が相違している。これにより、ホログラム記録媒体30を用いて光学素子3を構成した場合と同様に、被照明領域10内の部分領域10aごとに照明を行うことができる。
 (第9の実施形態)
 図34は、本発明の第9の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。図35は、図34の照明装置1における光学素子3の平面図である。
 図34に示すように、本実施形態による照明装置1は、コヒーレント光を発光するコヒーレント光源4と、コヒーレント光を拡散させる複数の拡散領域(拡散素子)19を保持する光学素子3と、複数の拡散領域19のそれぞれがコヒーレント光の照射位置52に順に到達するように光学素子3を移動させる駆動手段51と、コヒーレント光のタイミングを制御するタイミング制御部5と、を備えている。
 このうちコヒーレント光源4としては、たとえば半導体レーザ光源が用いられ得る。発光強度を高めるために、コヒーレント光源4は、複数のレーザ光源から出光されたコヒーレント光をファイバーで集光したのち照射位置52に向けて発光するように構成されていてもよい。
 タイミング制御部5は、コヒーレント光源4からコヒーレント光を発光させるタイミングを制御する。
 具体的には、たとえば、タイミング制御部5は、コヒーレント光源4からコヒーレント光を発光させるか否か、すなわち発光のオン/オフを制御する。あるいは、タイミング制御部5は、コヒーレント光源4から発光されたコヒーレント光を光学素子3の入射面に導光するか否かを切り替えてもよい。後者の場合、コヒーレント光源4と光学素子3との間に不図示の光シャッタ部を設けて、この光シャッタ部でコヒーレント光の通過/遮断を切り替えればよい。
 光学素子3は、コヒーレント光が入射される入射面を有し、この入射面に入射されたコヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10を照明する。より具体的には、光学素子3により拡散されたコヒーレント光は、所定の照明範囲10を通過した後、実際の照明範囲を照明する。
 ここで、所定の照明範囲10は、光学素子3によって照明されるニアフィールドの照明範囲である。ファーフィールドの照明範囲は、実際の照明範囲の寸法よりも、角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。本明細書における「所定範囲」という用語は、実際の被照射面積(照明範囲)に加え、角度空間における拡散角度範囲も包含するものとする。したがって、図34の照明装置1によって照明される照明範囲は、図34に示すニアフィールドの照明範囲21よりもはるかに広い領域となり得る。
 図35に示すように、光学素子3の入射面上には、複数の拡散領域19が配置されている。
 図示された例では、光学素子3は、円板形状を有している。光学素子3は、光学素子3の中心軸線がコヒーレント光の照射位置52に対して偏心するように位置決めされている。
 複数の拡散領域19の各々は、略台形の形状を有しており、光学素子3の入射面上において、コヒーレント光の照射位置52を通る円周に沿って隙間を空けずに配列されている。
 駆動手段51は、例えば回転モーターであり、光学素子3をその中心軸線回りに連続的に回転させるように構成されている。駆動手段51により光学素子3が回転されることで、光学素子3に保持された複数の拡散領域19のそれぞれは、コヒーレント光の照射位置52を順に通過するようになっている。これを光学素子3の静止系から見ると、コヒーレント光の照射位置52は、光学素子3に保持された複数の拡散領域19の上を順に走査することになる。
 ところで、発明が解決しようとする課題の欄でも言及したように、ガルバノミラーやMEMSミラー等からなる光走査手段を用いてコヒーレント光を走査させる構成では、光源によってはコヒーレント光のビーム径がガルバノミラーより大きい場合があり、場合によってはガルバノミラーに照射するためにコヒーレント光を絞らなければならない可能性がある。しかしながら、コヒーレント光を絞ってしまうと、エネルギー密度が高くなってミラーに損傷等の影響が出る可能性があり、その結果、光出力を下げざるを得ない状況になることがある。また、光源によってはコヒーレント光を絞りすぎると、絞った先(すなわちガルバノミラーの先)でのビームの広がりが大きくなり、光の取り込みが悪くなる場合がある。これを改善するためには、装置を大きくする必要がある。また、コヒーレント光を絞らずにガルバノミラーを大型化することも考えられるが、この場合、装置全体が大きくなってしまうとともに高価になる。また、装置全体を大型化することは、配置の兼ね合いから難しい。また、ガルバノミラーやMEMSミラーは構造が複雑であることから、状況によっては不安定になる場合がある。
 一方、本実施形態では、上述したように、ガルバノミラーやMEMSミラー等からなる光走査手段を用いること無く、コヒーレント光を光学素子3上で走査させることができる。したがって、コヒーレント光源から発光されたコヒーレント光のビーム径が比較的大きい場合であっても、コヒーレント光を絞ったり装置全体を大型化したりする必要がない。また、本実施形態では、回転モーターにより光学素子3を回転させるという単純な構造を採用しているため、ガルバノミラーやMEMSミラー等からなる光走査手段に比べて、状況によって動作が不安定になることが起きにくい。
 駆動手段51は、たとえば一定の周期で光学素子3を回転させる動作を繰り返すようになっており、この周期に同期して、光学素子3に保持された複数の拡散領域19のそれぞれは、コヒーレント光の照射位置52を順に繰り返し通過する。
 図36Aおよび図36Bは、光学素子3に保持された複数の拡散領域19がコヒーレント光の照射位置52に順に到達する様子を示す図である。
 図36Aおよび図36Bに示すように、光学素子3に保持された複数の拡散領域19の各々は、入射されたコヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。各拡散領域19が照明する部分領域10aの少なくとも一部は、拡散領域19ごとに相違している。すなわち、異なる拡散領域19が照明する部分領域10a同士は、少なくとも一部が相違している。
 具体的には、たとえば、複数の拡散領域19の各々は、それぞれ相違する干渉縞パターンが形成されたホログラム記録媒体を用いて構成され得る。各拡散領域19に入射されたコヒーレント光は、その拡散領域19に形成された干渉縞パターンによって回折されて、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。干渉縞パターンを種々に調整することで、各拡散領域19により回折すなわち拡散されるコヒーレント光の進行方向を変えることができる。
 このように、各拡散領域19内の各点に入射されたコヒーレント光は、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。また、駆動装置14が光学素子3を回転方向に連続的に回転させることで、各拡散領域19に入射されるコヒーレント光の入射位置および入射角度が経時的に変化される。一つの拡散領域19内に入射されたコヒーレント光は、その拡散領域19内のどの位置に入射されても、共通の部分領域10aを照明する。これはすなわち、部分領域10aの各点に入射されるコヒーレント光Lの入射角度が経時的に変化することを意味する。この入射角度の変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関のないコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられて平均化され、観察者に観察されることになる。これにより、部分領域10aでは、スペックルが目立ちにくくなる。また、各拡散領域19に入射されるコヒーレント光の入射位置および入射角度が経時的に変化されるため、各拡散領域19内の各点で回折されたコヒーレント光はそれぞれ異なる波面を有し、これらの回折されたコヒーレント光が部分領域10a上に独立に重ね合わされることで、部分領域10aではスペックルの目立たない均一な照度分布が得られる。
 図36Aおよび図36Bでは、各拡散領域19が、所定範囲10内のそれぞれ異なる部分領域10aを照明する例を示しているが、部分領域10aの一部は隣接する部分領域10aと重なっていてもよい。また、部分領域10aのサイズは、拡散領域19ごとに相違していてもよい。さらに、拡散領域19の配列順序に従って、対応する部分領域10aが所定の照明範囲10内で配列されている必要はない。すなわち、光学素子3上での拡散領域19の配列順序と、所定の照明範囲10内での対応する部分領域10aの配列順序とは、必ずしも一致している必要はない。
 次に、拡散領域19を構成するホログラム記録媒体の構造について詳しく説明する。
 ホログラム記録媒体は、たと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、ホログラム記録媒体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パターンがホログラム感光材料に形成されて、ホログラム記録媒体が作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光が用いられ、物体光としては、たとえば安価に入射可能な等方散乱板の散乱光が用いられる。
 ホログラム記録媒体を作製する際に用いた参照光の焦点位置からホログラム記録媒体に向けてコヒーレント光を照射することで、ホログラム記録媒体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。ホログラム記録媒体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、ホログラム記録媒体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が部分領域10aとなる。
 本実施形態では、光学素子3に保持された複数の拡散領域19を用いて、所定の照明範囲10内の一部だけ照明するような照明制御を行うことができるようにしている。このような照明制御をホログラム記録媒体を用いて行うには、各拡散領域19に形成される干渉縞パターンが複雑になる。このような複雑な干渉縞パターンは、現実の物体光と参照光と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、および再生されるべき像の形状や位置等に基づいて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るホログラム記録媒体は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)とも呼ばれる。また、各拡散領域19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、所定の照明範囲10の光軸後方側にレンズなどの光学部材を設けて、実際の照明範囲のサイズおよび位置を設定してもよい。
 光学素子3に保持された複数の拡散領域19の各々としてホログラム記録媒体を用いることによる利点の一つは、コヒーレント光の光エネルギー密度を拡散により低下できることである。また、別の利点の一つは、ホログラム記録媒体が指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ光源(点光源)と比較して、同じ照度分布を達成するために必要な光源面上の輝度を低下できることである。これにより、コヒーレント光の安全性向上に寄与でき、所定の照明範囲10を通過したコヒーレント光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少なくなる。
 図34では、コヒーレント光が拡散領域19で反射して拡散する例を示したが、拡散領域19は、コヒーレント光を透過して拡散させるものでもよい。たとえば、拡散領域19としてホログラム記録媒体を用いる場合、ホログラム記録媒体は反射型でも透過型でもよい。一般に、反射型のホログラム記録媒体(以下、反射型ホロ)は、透過型のホログラム記録媒体(以下、透過型ホロ)に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、コヒーレント光源4の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にすることが困難である。
 また、ホログラム記録媒体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。あるいは、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体でもよい。
 本実施形態では、駆動装置14が、光学素子3により保持された複数の拡散領域19を、コヒーレント光の照射位置52に順に到達させるようになっており、タイミング制御部5は、各拡散領域19が照射位置52に到達するタイミングに同期させて、コヒーレント光のタイミングを制御するように構成されている。
 各拡散領域19にコヒーレント光を照射するか否かをタイミング制御部5により制御することで、所定の照明範囲10内の任意の領域を選択的に照明することができる。この際、選択された領域に含まれる各部分領域10aは、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、コヒーレント光により順に照明されていく。
 次に、本実施形態の作用について、照明装置1が車両の前照灯として用いられる場合を例に説明する。
 図46に示すように、所定の照明範囲10内に前方を走行する車両や対向車両が存在しない場合、タイミング制御部5は、ハイビーム(走行用前照灯とも呼ばれる)の規格に適合する領域(図示された例では、所定の照明範囲10の全域)を照明するように、コヒーレント光のタイミングを制御する。
 具体的には、たとえば、コヒーレント光源4から照射位置52に向けてコヒーレント光が発光されるとともに、駆動手段51により、光学素子3が連続的に回転され、光学素子3に保持された複数の拡散領域19のそれぞれは、コヒーレント光の照射位置52を順に通過する。
 この時、タイミング制御部5は、光学素子3に保持された全ての拡散領域19にコヒーレント光が照射されるように、コヒーレント光のタイミングを制御する。これにより、図46に示すように、所定の照明範囲10の全域が照明され、前方を歩行する歩行者59等を視認することができる。
 一方、図47に示すように、所定の照明範囲10内に前方を走行する車両60や対向車両が存在する場合、タイミング制御部5は、ロービーム(すれ違い前照灯とも呼ばれる)の規格に適合する領域(たとえば、所定の照明範囲10のうち水平面より下方の領域)を照明するように、コヒーレント光のタイミングを制御する。
 具体的には、たとえば、コヒーレント光源4から照射位置52に向けてコヒーレント光が発光されるとともに、駆動手段51により、光学素子3が連続的に回転され、光学素子3に保持された複数の拡散領域19のそれぞれは、コヒーレント光の照射位置52を順に通過する。
 この時、タイミング制御部5は、所定の照明範囲10内の複数の部分領域10aのうち、ロービームの規格に適合する領域に対応する部分領域10aを特定し、特定された部分領域10aに対応する拡散領域19にはコヒーレント光が照射されるが、他の拡散領域19にはコヒーレント光が照射されないように、コヒーレント光のタイミングを制御する。これにより、図47に示すように、所定の照明範囲10のうちロービームの規格に適合する領域が照明され、所定の照明範囲10内の他の領域が非照明となる。これにより、コヒーレント光が前方を走行する車両60や対向車両の運転者を眩惑してしまうことを防止できる。
 以上のような本実施形態によれば、光学素子3が複数の拡散領域19を保持しており、各拡散領域19は所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明するようになっている。駆動手段51は、複数の拡散領域19のそれぞれがコヒーレント光の照射位置52を順に通過するように光学素子3を移動させる。そのため、コヒーレント光のタイミングを制御しない場合には、光学素子3に保持された全ての拡散領域19においてコヒーレント光が拡散され、全体として所定の照明範囲10の全域を照明することができる。
 ここで、本実施形態によれば、それぞれ相違する部分領域を証明する複数の拡散領域19に、ガルバノミラーやMEMSミラー等からなる光走査手段を用いること無く、コヒーレント光を順に照射して拡散させることができるため、コヒーレント光源4から発光されたコヒーレント光のビーム径が比較的大きい場合であっても、コヒーレント光を絞ったり装置全体を大型化したりする必要がない。
 また、本実施形態によれば、コヒーレント光の照射位置52を光学素子3上で走査させるための構造として、回転モーターにより光学素子3を回転させるという単純な構造を採用することができるため、ガルバノミラーやMEMSミラー等からなる光走査手段に比べて、状況によって動作が不安定になることが起きにくい。
 また、本実施形態によれば、コヒーレント光の照射位置52が各拡散領域19内で走査され、各拡散領域19内の各点に入射されたコヒーレント光は、対応する部分領域10aの全域を照明するため、所定の照明範囲10内の各部分領域10aにおけるコヒーレント光の入射角度が経時的に変化することになり、各部分領域10aでのスペックルを目立ちにくくすることができる。
 また、本実施形態によれば、各拡散領域19にコヒーレント光を照射するか否かをタイミング制御部5により制御することで、所定の照明範囲10内の任意の領域を選択的に照明することができる。これにより、例えば照明装置1が車両の前照灯として用いられる場合には、所定の照明範囲10内のハイビームの規格に適合する領域とロービームの規格に適合する領域とを容易に切り替えて照明することが可能であり、所定の照明範囲10内に前方を走行する車両60や対向車が存在する場合に、コヒーレント光が前方を走行する車両60や対向車の運転者を眩惑してしまうことを防止できる。
 なお、本実施形態において、タイミング制御部5は必ずしも必須ではない。照明装置1がハイビーム専用前照灯(走行用前照灯)として用いられる場合など、コヒーレント光を用いて所定の照明範囲10の全域を照明するだけで十分である場合には、タイミング制御部5を省略してもよい。
 なお、上述した本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、上述した本実施形態と同様に構成され得る部分について、上述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、上述した実施形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
 (第10の実施形態)
 図37は、本発明の第10の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。
 図37に示すように、第10の実施形態では、光学素子3は、円筒形状を有しており、光学素子3の外周面が、コヒーレント光が入射される入射面となっている。
 複数の拡散領域19の各々は、光学素子3の軸線方向と平行な向きに延びる細長形状を有しており、光学素子3の入射面、すなわち外周面上において、周方向に沿って配列されている。
 駆動手段51は、例えば回転モーターであり、光学素子3をその中心軸線回りに連続的に回転させるように構成されている。駆動手段51により光学素子3が回転されることで、光学素子3に保持された複数の拡散領域19のそれぞれは、コヒーレント光の照射位置52を順に通過するようになっている。
 このような第10の実施形態によれば、第9の実施形態と同様の作用効果が得られることに加えて、次のような作用効果が得られる。すなわち、各拡散領域19を長手方向に広げて大型化しようとする場合、第9の実施形態では、光学素子3の回転軸線を中心として左右に2倍のスペースが必要になる。一方、第10の実施形態では、光学素子3の回転軸線と平行な向きに1倍のスペースが必要になるだけであり、すなわち装置全体の大きさをコンパクト化できる。
 (第11の実施形態)
 図38は、本発明の第11の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。
 図38に示すように、第11の実施形態では、光学素子3は、各々の軸線回りに回転可能な一組の回転ローラ3a、3bと、一組の回転ローラ3a、3bにループ状に掛け渡された帯状部3cと、を有している。図示された例では、一組の回転ローラ3a、3bの数は2つであるが、3つ以上であってもよい。一組の回転ローラ3a、3bは、互いに平行に配置されている。帯状部3cの外周面が、コヒーレント光が入射される入射面となっている。
 複数の拡散領域19の各々は、回転ローラ3a、3bの軸線方向と平行な向きに延びる細長形状を有しており、帯状部3cの外面上において、帯状部3cの長手方向、すなわち帯状部3cがループする方向に沿って配列されている。
 駆動手段51は、例えば回転モーターであり、少なくとも1つの回転ローラ3aをその軸線回りに連続的に回転させるように構成されている。駆動手段51により少なくとも1つの回転ローラ3aが回転されることで、帯状部3cがそのループする方向に動かされ、帯状部3c上に配列された複数の拡散領域19のそれぞれは、コヒーレント光の照射位置52を順に通過するようになっている。
 このような第11の実施形態によれば、第10の実施形態と同様の作用効果が得られることに加えて、次のような作用効果が得られる。すなわち、第11の実施形態では、第10の実施形態に比べて、光学素子3の厚みが薄いため、たとえば車両のボンネットの下などの狭いスペースに設置することが容易である。
 (第12の実施形態)
 図39は、本発明の第12の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。図40は、図39の照明装置における拡散手段の平面図である。
 図39および図40に示すように、第12の実施形態では、複数の拡散領域19のそれぞれは、光学素子3の移動方向に対して直角な向き、図示された例では回転方向に対して直角な放射方向、に延びる細長形状を有している。
 また、コヒーレント光源4は、光学素子3の移動方向に対して直角な向き、図示された例では回転方向に対して直角な放射方向に配列されたレーザアレイを有している。レーザアレイが拡散領域19の長手方向と平行に配列されているため、レーザアレイから発光される複数本のコヒーレント光は、同じ1つの拡散領域19に同時に入射する。
 このような第12の実施形態によれば、コヒーレント光の発光強度を高めることができる。
 (第13の実施形態)
 図41は、本発明の第13の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。
 図41に示すように、第13の実施形態では、それぞれ発光波長域が異なるコヒーレント光を発光する複数のコヒーレント光源4r、4g、4bが設けられるとともに、光学素子3には、発光波長域が異なるコヒーレント光のそれぞれに対応する複数の拡散領域19r、19g、19bを設けられている。そして、所定の照明範囲10内の各部分領域10aでは、各拡散領域19r、19g、19bで拡散された発光波長域が異なるコヒーレント光が重ね合わされて照明されるようになっている。
 第13の実施形態によれば、たとえば、コヒーレント光として、赤色のコヒーレント光と緑色のコヒーレント光と青色のコヒーレント光とを用いる場合、所定の照明範囲10内の各部分領域10aは、これらの三色が混ざり合って、白色で照明され得る。
 なお、図41に示す例では、発光波長域が異なるコヒーレント光のそれぞれに対応する複数の拡散領域19r、19g、19bが共通の光学素子3に保持されていたが、これに限定されず、発光波長域が異なるコヒーレント光のそれぞれに対応する複数の拡散領域19r、19g、19bがそれぞれ別個の光学素子3に保持されていて、各光学素子3がそれぞれの軸線周りに回転されるように構成されていてもよい。この場合、コヒーレント光のエネルギーが分散されるため、各光学素子3の温度上昇を抑制することができる。一方、光波長域が異なるコヒーレント光のそれぞれに対応する複数の拡散領域19r、19g、19bが共通の光学素子3に保持されている場合には、装置全体の大きさがコンパクトになる。
 (第14の実施形態)
 図43は、本発明の第14の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。
 図43に示すように、第14の実施形態では、所定の照明範囲10内に存在する対象物を検出する対象物検出部21が設けられている。対象物検出部21は、タイミング制御部5に接続されている。
 対象物検出部21は、より詳しくは、所定の照明範囲10内を撮像する撮像装置53と、撮像装置53の撮像結果を画像処理して、所定の照明範囲10内の対象物を認識する画像処理部54と、を有している。
 撮像装置53としては、たとえば、所定の照明範囲10内に存在する対象物から放射または反射された光を電気信号に変換するCCDが搭載された市販の撮像装置が用いられ得る。画像処理部54は、撮像装置53の撮像結果を画像処理して、所定の照明範囲10内に対象物が存在するか否かを判断し、存在すると判断した場合には、所定の照明範囲10のうち対象物の少なくとも一部と重なる部分領域10aを特定する。
 タイミング制御部5は、対象物検出部31により検出された対象物を照明するように、コヒーレント光のタイミングを制御する。
 具体的には、たとえば、タイミング制御部5は、画像処理部31により特定された部分領域10aに対応する拡散領域19にはコヒーレント光が照射されるが、他の拡散領域19にはコヒーレント光が照射されないように、コヒーレント光のタイミングを制御する。
 第14の実施形態によれば、たとえば照明装置1が車両の前照灯として用いられる場合、車両を運転する運転者が所定の照明範囲10内の照明すべき領域を手動で選択すること無く、所定の照明範囲10内の対象物を自動的に照明することができ、運転の安全性が向上し得る。
 (第15の実施形態)
 図44は、本発明の第15の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。
 図44に示すように、第15の実施形態では、対象物検出部21が、照明装置1が設置された車両の位置情報を取得する位置情報取得部55と、対象物の位置情報を記憶する記憶部56と、位置情報取得部55により取得された車両の位置情報と、記憶部56に記憶された対象物の位置情報とに基づいて、所定の照明範囲10内の対象物を認識する情報処理部57と、を有している。
 位置情報取得部55としては、たとえば全地球測位システム(GPS)を利用して車両の位置情報を取得する市販のGPS受信機が用いられ得る。記憶部56は、予め広域の地図データを記憶しているものであってもよいし、車両の現在位置の周囲の地図データのみを外部のデータベースから適宜読み出して記憶するものであってもよい。
 情報処理部57、位置情報取得部55により取得された車両の位置情報と、記憶部56に記憶された対象物の位置情報とに基づいて、所定の照明範囲10内に対象物が存在するか否かを判断し、存在すると判断した場合には、所定の照明範囲10のうち対象物の少なくとも一部と重なる部分領域10aを特定する。
 このような第15の実施形態によれば、悪天候などの理由により、第14の実施形態の撮像装置53が所定の照明範囲10内を明瞭に撮像できない場合であっても、記憶部56に記憶されている対象物であれば、それを適切に認識して照明することが可能である。
 (第16の実施形態)
 図45は、本発明の第16の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。
 図45に示すように、第16の実施形態では、照明装置1が設置された車両のハンドルの回転を検出するハンドル回転検出部58が設けられている。ハンドル回転検出部58は、発光タイミング制御部5に接続されている。
 発光タイミング制御部5は、ハンドル回転検出部58により検出されたハンドルの回転に基づいて、コヒーレント光の発光タイミングを制御するようになっている。
 具体的には、たとえば、ハンドルが左(または右)に回転される場合、発光タイミング制御部5は、所定の照明範囲10内の複数の部分領域10aのうち、正面の照明領域に対応する部分領域10aと正面の照明領域に対して左側(または右側)に隣接する照明領域に対応する部分領域10aとを特定し、特定された部分領域10aに対応する拡散領域19にはコヒーレント光が照射されるが、他の拡散領域19にはコヒーレント光が照射されないように、コヒーレント光の発光タイミングを制御する。これにより、ハンドルが回転される方向に照明すべき領域の中心が移動され、車両の進行方向の視認性が向上する。
 (第17の実施形態)
 図48は、本発明の第17の実施形態による照明装置1の概略構成を示す図である。
 図48に示すように、本実施形態による照明装置1は、コヒーレント光を発光するコヒーレント光源4と、コヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10を照明する光学素子3と、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を光学素子3上で走査させる走査部6と、を備えている。
 このうちコヒーレント光源4としては、たとえば半導体レーザ光源が用いられ得る。発光強度を高めるために、コヒーレント光源4は、複数のレーザ光源から出光されたコヒーレント光をファイバーで集光して発光するように構成されていてもよい。
 走査部6は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定にならないようにする。この結果、走査部6を出射したコヒーレント光は、光学素子3の入射面上を走査するようになる。
 走査部6は、たとえば図49に示すように、互いに交差する方向に延在される2つの回転軸61、62回りに回転可能な反射デバイス63を有する。この反射デバイス63の反射面に入射されたコヒーレント光源4からのコヒーレント光は、反射面の傾斜角度に応じた角度で反射されて、光学素子3の入射面の方向に進行する。反射デバイス63を2つの回転軸61、62回りに回転させることで、コヒーレント光は光学素子3の入射面上を2次元的に走査することになる。反射デバイス63は、たとえば一定の周期で2つの回転軸61、62回りに回転する動作を繰り返すため、この周期に同期して、光学素子3の入射面上をコヒーレント光は繰り返し2次元走査する。
 光学素子3は、コヒーレント光が入射される入射面を有し、この入射面に入射されたコヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10を照明する。より具体的には、光学素子3により拡散されたコヒーレント光は、所定の照明範囲10を通過した後、実際の照明範囲を照明する。
 ここで、所定の照明範囲10は、光学素子3によって照明されるニアフィールドの照明範囲である。ファーフィールドの照明範囲は、実際の照明範囲の寸法よりも、角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。本明細書における「所定範囲」という用語は、実際の被照射面積(照明範囲)に加え、角度空間における拡散角度範囲も包含するものとする。したがって、図48の照明装置1によって照明される照明範囲は、図48に示すニアフィールドの照明範囲10よりもはるかに広い領域となり得る。
 図50は、光学素子3により拡散されたコヒーレント光が所定の照明範囲10に入射される様子を示す図である。光学素子3は、入射されたコヒーレント光を拡散させて、全体として所定の照明範囲10の全域を照明する。
 図50に示すように、光学素子3は、複数の要素拡散領域19を有している。各要素拡散領域19は、入射されたコヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。部分領域10aの少なくとも一部は、要素拡散領域19ごとに相違している。
 具体的には、たとえば、光学素子3は、ホログラム記録媒体を用いて構成され得る。以下では、光学素子3を構成するホログラム記録媒体に、光学素子3と同じ符号を付して説明することがある。ホログラム記録媒体13に入射されて拡散されたコヒーレント光は、全体として所定の照明範囲10の全域を照明する。
 図50に示すように、ホログラム記録媒体13は、複数の要素ホログラム領域を有している。以下では、要素ホログラム領域に、要素拡散領域19と同じ符号を付して説明することがある。複数の要素ホログラム領域13aのそれぞれは、入射されたコヒーレント光を拡散させることにより、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。各要素ホログラム領域13aが照明する部分領域10aの少なくとも一部は、要素ホログラム領域13aごとに相違している。すなわち、異なる要素ホログラム領域13aが照明する部分領域10a同士は、少なくとも一部が相違している。
 各要素ホログラム領域13aには干渉縞パターンが形成されている。よって、各要素ホログラム領域13aに入射されたコヒーレント光は、干渉縞パターンによって回折されて、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。干渉縞パターンを種々に調整することで、各要素ホログラム領域13aにより回折すなわち拡散されるコヒーレント光の進行方向を変えることができる。
 このように、各要素ホログラム領域13a内の各点に入射されたコヒーレント光は、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。また、走査部6は、各要素ホログラム領域13a内をコヒーレント光で走査させることで、各要素ホログラム領域13aに入射されるコヒーレント光の入射位置および入射角度を経時的に変化させる。一つの要素ホログラム領域13a内に入射されたコヒーレント光は、その要素ホログラム領域13a内のどの位置に入射されても、共通の部分領域10aを照明する。これはすなわち、部分領域10aの各点に入射されるコヒーレント光の入射角度が経時的に変化することを意味する。この入射角度の変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関のないコヒーレント光の散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられて平均化され、観察者に観察されることになる。これにより、部分領域10aでは、スペックルが目立ちにくくなる。また、各要素ホログラム領域13aに入射されるコヒーレント光の入射位置および入射角度を経時的に変化されるため、各要素ホログラム領域13a内の各点で回折されたコヒーレント光はそれぞれ異なる波面を有し、これらの回折されたコヒーレント光が部分領域10a上に独立に重ね合わされることで、部分領域10aではスペックルの目立たない均一な照度分布が得られる。
 図50では、各要素ホログラム領域13aが、所定の照明範囲10内のそれぞれ異なる部分領域10aを照明する例を示しているが、部分領域10aの一部は隣接する部分領域10aと重なっていてもよい。また、部分領域10aのサイズは、要素ホログラム領域13aごとに相違していてもよい。さらに、要素ホログラム領域13aの配列順序に従って、対応する部分領域10aが所定の照明範囲10内で配列されている必要はない。すなわち、ホログラム記録媒体13内での要素ホログラム領域13aの配列順序と、所定の照明範囲10内での対応する部分領域10aの配列順序とは、必ずしも一致している必要はない。
 本実施形態では、走査部6は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を、光学素子3の入射面上で周期的に走査させるようになっている。この時、所定の照明範囲10内の各部分領域10aは、対応する要素拡散領域19において拡散されたコヒーレント光により、人間の目では同時に照明されているかのような速度で順に照明されていく。
 図48に戻って、本実施形態による照明装置1は、走査部6の動作を監視する動作監視手段64と、動作監視手段64により走査部6の動作の異変が検知された時に、所定の照明範囲10を照明する補助用照明手段65と、をさらに備えている。
 具体的には、たとえば、動作監視手段64は、走査部6の反射デバイス63を2つの回転軸61、62回りに回転させるモーターに流れる電流値の変化を監視し、電流値が予め定められた範囲から外れた時に、走査部6の動作に異変が生じた(故障した)と判断するように構成されている。
 本実施形態では、補助用照明手段65は、動作監視手段64により走査部6の動作の異変が検知された時に、コヒーレント光源4と走査部6との間の光路に配置される補助用ミラー66と、コヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10を照明する補助用拡散素子67と、を有している。
 補助用ミラー66は、通常は、コヒーレント光源4と走査部6との間の光路の外側に位置決めされている。補助用ミラー66には、不図示の駆動手段(例えば、モーター)が設けられている。補助用ミラー66の駆動手段は、動作監視手段64による走査部6の異変検知信号に基づいて、図48の破線および図51に示すように、補助用ミラー66をコヒーレント光源4と走査部6との間の光路に挿入するようになっている。
 補助用ミラー66の反射面は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を補助用拡散素子67の入射面に向けて反射するような向きで傾斜されている。
 補助用拡散素子67は、コヒーレント光が入射される入射面を有し、この入射面に入射されたコヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10を照明する。図示された例では、補助用拡散素子67は、入射されたコヒーレント光を拡散させて、所定の照明範囲10の全域を照明するようになっているが、これに限定されず、たとえば、所定の照明範囲10内のうち少なくとも正面方向を含む一部の部分領域10aを照明するようになっていてもよい。
 具体的には、たとえば、補助用拡散素子67は、干渉縞パターンが形成されたホログラム記録媒体を用いて構成され得る。この場合、補助用拡散素子67に入射されたコヒーレント光は、干渉縞パターンによって回折されて、所定の照明範囲10を照明する。
 次に、光学素子3および補助用拡散素子67を構成するホログラム記録媒体の構造について詳しく説明する。
 ホログラム記録媒体は、たと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、ホログラム記録媒体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パターンがホログラム感光材料に形成されて、ホログラム記録媒体13が作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光が用いられ、物体光としては、たとえば安価に入射可能な等方散乱板の散乱光が用いられる。
 ホログラム記録媒体を作製する際に用いた参照光の焦点位置からホログラム記録媒体に向けてコヒーレント光を照射することで、ホログラム記録媒体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。ホログラム記録媒体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、ホログラム記録媒体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が所定の照明範囲10となる。
 本実施形態では、光学素子3を用いて、仮想照明領域内の一部だけ照明するような照明制御を行うことができるようにしている。このような照明制御をホログラム記録媒体13を用いて行うには、各要素ホログラム領域13aに形成される干渉縞パターンが複雑になる。このような複雑な干渉縞パターンは、現実の物体光と参照光と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、および再生されるべき像の形状や位置等に基づいて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るホログラム記録媒体13は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)とも呼ばれる。また、各要素ホログラム領域13a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。また、補助用拡散素子67を、計算機合成ホログラムから構成してもよい。さらに、所定の照明範囲10の光軸後方側にレンズなどの光学部材を設けて、実際の照明範囲のサイズおよび位置を設定してもよい。
 光学素子3および補助用拡散素子67としてホログラム記録媒体を設けることによる利点の一つは、コヒーレント光の光エネルギー密度を拡散により低下できることである。また、別の利点の一つは、ホログラム記録媒体が指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ光源(点光源)と比較して、同じ照度分布を達成するために必要な光源面上の輝度を低下できることである。これにより、コヒーレント光の安全性向上に寄与でき、所定の照明範囲10を通過したコヒーレント光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少なくなる。
 図48では、コヒーレント光が光学素子3および補助用拡散素子67を透過して拡散する例を示したが、光学素子3および補助用拡散素子67は、コヒーレント光を拡散反射させるものでもよい。たとえば、光学素子3および補助用拡散素子67としてホログラム記録媒体を用いる場合、ホログラム記録媒体は反射型でも透過型でもよい。一般に、反射型のホログラム記録媒体(以下、反射型ホロ)は、透過型のホログラム記録媒体(以下、透過型ホロ)に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、コヒーレント光源4の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にすることが困難である。
 また、ホログラム記録媒体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。あるいは、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体でもよい。
 次に、本実施形態の作用について、照明装置1が移動体の前照灯として用いられる場合を例に説明する。なお、本明細書において、移動体とは3次元空間を移動可能な移動装置、特に乗り物を意味する。移動体は、例えば、地上を走行する車両、より詳しくは自動車であってもよいし、あるいは、海上を走行する船舶、海中を移動する潜水艦、空中を移動する飛行機等であってもよい。
 所定の照明範囲10を照明する場合、コヒーレント光源4から走査部6に向けてコヒーレント光が発光される。走査部6は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を、光学素子3の入射面上で周期的に走査させる。
 光学素子3の各要素拡散領域19に入射するコヒーレント光は、所定の照明範囲10内の対応する部分領域10aを照明する。この時、所定の照明範囲10内の各部分領域10aは、対応する要素拡散領域19で拡散されたコヒーレント光により、人間の目では同時に照明されているかのような速度で順に照明されていく。走査部6により光学素子3のすべての要素拡散領域19がコヒーレント光で走査されることで、所定の照明範囲10内のすべての部分領域10aが照明され、すなわち所定の照明範囲10の全域が照明される。
 次に、走査部6の動作に異変が生じた(故障した)場合を考える。
 発明が解決しようとする課題の欄でも言及したように、故障した走査部6にコヒーレント光が入射する場合、走査部6を出光するコヒーレント光は光学素子3上の1つの要素拡散領域19にのみ入射され、当該要素拡散領域19で拡散されたコヒーレント光により、移動体前方の所定の照明範囲10の一部の部分領域10aのみが照明されることになり、安全性に問題が発生する可能性がある。具体的には、例えば、所定の照明範囲10の端の部分領域10aのみが照明されることになると、正面方向の視認性を確保することができなくなる。
 一方、本実施形態では、動作監視手段64は、走査部6の反射デバイス63を回転させるモーターに流れる電流値の変化を監視しており、電流値の変化に基づいて走査部6の動作の異変を検知する。そして、補助用照明手段65は、動作監視手段64による走査部6の異変検知信号に基づいて、所定の照明範囲10を照明する。
 より詳しくは、補助用ミラー66の駆動手段は、動作監視手段64による異変検知信号を受けると、図48の破線および図51に示すように、補助用ミラー66をコヒーレント光源4と走査部6との間の光路に挿入する。これにより、コヒーレント光源4からのコヒーレント光が、故障した走査部6に入射することが防止される。
 コヒーレント光源4と走査部6との間の光路に挿入された補助用ミラー66は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を、補助用拡散素子67の入射面に向けて反射する。
 補助用拡散素子67の入射面に入射するコヒーレント光は、補助用拡散素子67の干渉縞パターンによって回折されて、所定の照明範囲10を照明する。図示された例では、所定の照明範囲10の全域が照明されているが、正面方向を含む一部の部分領域10aのみが照明されてもよい。これにより、移動体の正面方向の視認性が確保され得る。
 以上のように、本実施形態によれば、動作監視手段64により走査部6の動作の異変が検知された時に、補助用照明手段65により所定の照明範囲10が照明される。具体的には、例えば、動作監視手段64による走査部6の異変検知信号に基づいて、補助用ミラー66がコヒーレント光源4と走査部6との間の光路に配置される。コヒーレント光源4からのコヒーレント光は、補助用ミラー66で反射されて、補助用拡散素子67に入射され、補助用拡散素子67で拡散されたコヒーレント光が所定の照明範囲10を照明する。これにより、走査部6が故障した時でも、移動体の正面方向の視認性を確保することができ、夜間の運転の安全性を向上することができる。
 なお、上述した本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、上述した本実施形態と同様に構成され得る部分について、上述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、上述した実施形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。
 (第18の実施形態)
 図52は、本発明の第18の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。図53は、補助用ミラー66によりコヒーレント光が光学素子3上に入射される様子を示す図である。
 図52および図53に示すように、第18の実施形態では、補助用照明装置20から補助用拡散素子67が省略されており、補助用ミラー66は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を光学素子3に入射させるようになっている。
 図示された例では、補助用ミラー66は、光学素子3のうち、所定の照明範囲10内の正面方向を含む部分領域10aに対応する要素拡散領域19に、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を入射させるようになっている。
 第18の実施形態では、第17の実施形態と同様に、動作監視手段64が、走査部6の反射デバイス63を回転させるモーターに流れる電流値の変化を監視しており、電流値の変化に基づいて走査部6の動作の異変を検知する。
 補助用ミラー66の駆動手段は、動作監視手段64による異変検知信号を受けると、図52の破線および図53に示すように、補助用ミラー66をコヒーレント光源4と走査部6との間の光路に挿入する。これにより、コヒーレント光源4からのコヒーレント光が、故障した走査部6に入射することが防止される。
 コヒーレント光源4と走査部6との間の光路に挿入された補助用ミラー66は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光を、光学素子3の入射面に向けて反射する。
 光学素子3の入射面に入射するコヒーレント光は、光学素子3の干渉縞パターンによって回折されて、所定の照明範囲10を照明する。図示された例では、補助用ミラー66からのコヒーレント光は、光学素子3のうち、所定の照明範囲10内の正面方向を含む部分領域10aに対応する要素拡散領域19に入射する。したがって、当該要素拡散領域19で拡散されたコヒーレント光により、所定の照明範囲10内の正面方向を含む部分領域10aが照明される。
 このような第18の実施形態によれば、走査部6が故障した時に、移動体前方の端の部分領域10aのみが照明されることが防止され、少なくとも移動体の正面方向の視認性を確保することができる。
 (第19の実施形態)
 図54は、本発明の第19の実施形態による照明装置の概略構成を示す図である。
 図54に示すように、第19の実施形態では、補助用照明装置20が、コヒーレント光源4とは別の補助用光源68を有している。補助用光源68としては、たとえば、フォグライトなどの移動体に予め備え付けられた別の光源を用いることができる。
 補助用光源68は、動作監視手段64に接続されており、動作監視手段64による走査部6の異変検知信号に基づいて、図54の破線に示すように、所定領域30を照明するようになっている。
 このような第19の実施形態によっても、走査部6が故障した時に、移動体の正面方向の視認性を確保することができ、夜間の運転の安全性を向上することができる。なお、この場合、コヒーレント光源4が、動作監視手段64に接続されており、動作監視手段64による走査部6の異変検知信号に基づいて、コヒーレント光の発光を停止するようになっていることが、エネルギー消費を抑制する観点から好ましい。
 なお、光学素子3の具体的な形態は、ホログラム記録媒体に限定されるものではなく、複数の要素拡散領域19に細かく分割することが可能な各種の拡散部材でもよい。たとえば、各要素拡散領域19をそれぞれ一つのレンズアレイとするレンズアレイ群を用いて光学素子3を構成してもよい。この場合、要素拡散領域19ごとにレンズアレイが設けられ、各レンズアレイが所定の角度範囲内の対応する部分領域10aを照明するように各レンズアレイの形状が設計される。そして、各部分領域10aは、少なくとも一部が相違している。これにより、ホログラム記録媒体を用いて光学素子3を構成した場合と同様の作用効果が得られる。
 また、上述した実施形態では、コヒーレント光として単一発光波長域のコヒーレント光を用いていたが、これに限定されず、コヒーレント光源4としてそれぞれ発光波長域が異なるコヒーレント光を発光する複数のレーザ光源を設けるとともに、光学素子3および補助用拡散素子67には、発光波長域が異なるコヒーレント光のそれぞれに対応する複数の拡散領域を設けることで、所定の照明範囲10内の各部分領域10aでは、各拡散領域で拡散された発光波長域が異なるコヒーレント光が重ね合わされて照明されるようになっていてもよい。たとえば、コヒーレント光として、赤色のコヒーレント光と緑色のコヒーレント光と青色のコヒーレント光とを用いる場合、所定の照明範囲10内の各部分領域10aは、これらの三色が混ざり合って、白色で照明されることになる。
 また、上述した実施形態では、本発明が移動体の前照灯に適用される場合が例示されたが、本発明が適用される対象は移動体の前照灯に限定されない。本発明は、移動体であるか移動体でないかに関わらず、コヒーレント光源と、光走査手段と、ホログラム等の拡散素子と、を備えた全ての照明装置に対して適用可能である。
 本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
 1 照明装置、2 照射装置、3 光学素子、4 レーザ光源、5 発光タイミング制御部、6 光走査部材、7 光源部、10 被照明領域、11,12 回転軸、13 反射デバイス、14 拡散領域部、15 第1範囲、16 第1拡散領域、17 第2範囲、18 第2拡散領域、19 要素拡散領域、21 対象物検出部、22 対象物、23
 照明範囲、24 イベント検出部、25 光シャッタ、26 ビーム径拡張部材、27 平行化光学系、30 ホログラム記録媒体、31 要素ホログラム領域、32 ホログラム領域、41 液晶セル、42 配向膜、43 TN型液晶材料、44 偏光フィルタ、51 駆動手段、52 照射位置、53 撮像装置、54 画像処理部、55 位置情報取得部、56 記憶部、57 情報処理部、58 ハンドル回転検出部

Claims (62)

  1.  コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
     前記コヒーレント光を拡散させる光学素子と、
     を備え、
     前記光学素子は、
     前記コヒーレント光を拡散させて、第1範囲を照明する第1拡散領域と、
     前記コヒーレント光を拡散させて、第2範囲に所定の情報を表示する第2拡散領域と、を有する照明装置。
  2. 前記コヒーレント光源で発光された前記コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる走査部を備え、
     前記第1拡散領域は、前記走査部からのコヒーレント光を拡散させて前記第1範囲を照明し、
     前記第2拡散領域は、前記走査部からのコヒーレント光を拡散させて前記第2範囲に前記所定の情報を表示する請求項1に記載の照明装置。
  3.  前記第2拡散領域は、前記第2範囲の内部で色相、明度および彩度の少なくとも一つを変化させて前記情報を表示する請求項1に記載の照明装置。
  4.  前記第2拡散領域は、絵柄、模様、文字、数字および記号の少なくとも一つを含む前記情報を、単色または複数色で表示する請求項3に記載の照明装置。
  5.  前記第1範囲および前記第2範囲は、互いに重ならないように配置される請求項1に記載の照明装置。
  6.  前記第1範囲および前記第2範囲は、少なくとも一部が互いに重なるように配置される請求項1に記載の照明装置。
  7.  前記走査部は、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域上で前記コヒーレント光を走査させる請求項2に記載の照明装置。
  8.  前記第1拡散領域は、複数の第1要素拡散領域を有し、
     前記複数の第1要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光を拡散させて、対応する部分領域を照明する請求項1に記載の照明装置。
  9.  前記第2拡散領域は、複数の第2要素拡散領域を有し、
     前記複数の第2要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光を拡散させて、対応する部分領域に、対応する情報を表示する請求項1に記載の照明装置。
  10.  前記走査部は、前記コヒーレント光源で発光された前記コヒーレント光の進行方向を周期的に変化させる光走査部材を有する請求項2に記載の照明装置。
  11.  前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミングを制御するか、または前記第1範囲の照明タイミングおよび前記第2範囲の表示タイミングを制御するタイミング制御部を備える請求項1に記載の照明装置。
  12.  前記走査部からの前記コヒーレント光を、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方で走査させるか否かを制御するタイミング制御部を備える請求項1に記載の照明装置。
  13.  所定範囲内で対象物を検出する対象物検出部を備え、
     前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された前記対象物の位置に合わせて、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御する請求項12に記載の照明装置。
  14.  前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された前記対象物が前記第1範囲内で照明されるように、前記第1拡散領域における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御する請求項12に記載の照明装置。
  15.  前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された前記対象物が存在しない領域に前記第1範囲が位置するように、前記第1拡散領域における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御する請求項14に記載の照明装置。
  16.  特定のイベントが生じたことを検出するイベント検出部を備え、
     前記タイミング制御部は、前記イベント検出部で前記特定のイベントが生じたことが検出されると、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方における前記コヒーレント光の走査タイミングを制御する請求項12に記載の照明装置。
  17.  前記コヒーレント光源は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光を発光する複数の発光部を有し、
     前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の少なくとも一方は、前記複数のコヒーレント光のそれぞれが走査する複数の拡散領域部を有する請求項1に記載の照明装置。
  18.  前記光学素子は、ホログラム記録媒体であり、
     前記第1拡散領域および前記第2拡散領域のそれぞれは、それぞれ相違する干渉縞パターンが形成された要素ホログラム領域を有する請求項1に記載の照明装置。
  19.  前記光学素子は、複数のレンズアレイを有するレンズアレイ群であり、
     前記第1拡散領域および前記第2拡散領域のそれぞれは、前記レンズアレイを有する請求項1に記載の照明装置。
  20.  前記光学素子は、ホログラム記録媒体と、複数のレンズアレイを有するレンズアレイ群とを有し、
     前記第1拡散領域および前記第2拡散領域の一方は前記ホログラム記録媒体を有し、他方は前記レンズアレイ群を有する請求項1に記載の照明装置。
  21.  前記タイミング制御部は、前記走査部からのコヒーレント光を前記第1拡散領域上で連続的に走査させるとともに、前記走査部からのコヒーレント光を前記第2拡散領域上で走査させるタイミングを制御する請求項12に記載の照明装置。
  22.  前記第2範囲に表示すべき前記情報を選択する情報選択部を備え、
     前記タイミング制御部は、前記情報選択部が選択した前記情報に基づいて、前記走査部からのコヒーレント光を前記第2拡散領域上で走査させるタイミングを制御する請求項12に記載の照明装置。
  23.  進行すべき経路情報を取得する経路情報取得部を備え、
     前記情報選択部は、前記経路情報取得部が取得した経路情報に基づいて、前記第2範囲に表示すべき前記情報を選択する請求項22に記載の照明装置。
  24.  前記情報選択部は、前記経路情報取得部が取得した経路情報に基づいて、進行すべき方向と進行すべきでない方向との少なくとも一方を識別可能な前記情報を選択する請求項23に記載の照明装置。
  25.  前記情報選択部は、複数の候補経路のうち進行すべき一つの候補経路と、その他の候補経路とを識別可能な表示態様の前記情報を選択する請求項22に記載の照明装置。
  26.  前記情報選択部は、複数の候補経路のうち進行すべき一つの候補経路と、その他の候補経路とを、互いに相違する色を用いて表示する情報を選択する請求項25に記載の照明装置。
  27.  現在位置周辺の地図情報を取得する地図情報取得部を備え、
     前記情報選択部は、前記地図情報取得部が取得した地図情報に基づいて、現在位置周辺の前記情報を選択する請求項22に移載の照明装置。
  28.  前記光学素子から前記第1範囲までのコヒーレント光の光路長は、前記光学素子から前記第2範囲までのコヒーレント光の光路長よりも長い請求項1に記載の照明装置。
  29.  前記コヒーレント光のビーム径を広げるビーム径拡張部材と、
     前記光学素子に入射されるコヒーレント光、または前記光学素子にて拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える光シャッタと、を備え、
     前記光学素子は、前記ビーム径拡張部材でビーム径を広げたコヒーレント光をそれぞれが独立して拡散させる複数の要素拡散領域を有し、
     前記光シャッタは、前記複数の要素拡散領域に対応する複数の要素シャッタ部を有し、
     前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える請求項1に記載の照明装置。
  30.  前記光シャッタは、前記光学素子よりも光軸前方側で前記光学素子に近接して配置され、
     前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光の透過率を切り替える請求項29に記載の照明装置。
  31.  前記光シャッタは、前記光学素子よりも光軸後方側で前記光学素子に近接して配置され、
     前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域から拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える請求項29に記載の照明装置。
  32.  前記光シャッタは、前記複数の要素シャッタを個別に切り替えることで、前記複数の要素拡散領域のそれぞれにて照明される所定の照明範囲内の部分領域ごとに照明態様を切り替える請求項29に記載の照明装置。
  33.  前記照明態様は、各部分領域ごとの照明強度、または各部分領域を照明するか否かである請求項32に記載の照明装置。
  34.  前記コヒーレント光源は、発光波長域がそれぞれ相違する複数のコヒーレント光を発光する複数の光源部を有し、
     前記光学素子は、前記複数のコヒーレント光のそれぞれに対応して設けられ、対応するコヒーレント光が入射される、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域を含む複数の拡散領域を有し、
     前記複数の拡散領域のそれぞれは、前記複数の要素拡散領域を有し、
     前記光シャッタは、前記複数の拡散領域のそれぞれごとに、前記複数の要素拡散領域に対応する前記複数の要素シャッタ部を有する請求項29に記載の照明装置。
  35.  前記光シャッタは、前記複数の拡散領域のそれぞれごとに設けられる前記複数の要素シャッタ部を一組として切り替えることで、前記照明範囲の全域の照明色を切り替える請求項34に記載の照明装置。
  36.  前記光シャッタは、前記複数の拡散領域のそれぞれごとに設けられる前記複数の要素シャッタ部を個別に切り替えることで、前記複数の要素拡散領域のそれぞれにて照明される前記照明範囲内の部分領域ごとに照明態様を切り替える請求項34に記載の照明装置。
  37.  前記照明態様は、各部分領域ごとの照明色を含む請求項36に記載の照明装置。
  38.  前記光シャッタは、ビーム径が広げられたコヒーレント光の透過率を段階的または連続的に切替可能であり、
     前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域へのコヒーレント光の入射光量、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過光量を個別に切り替える請求項29に記載の照明装置。
  39.  前記光シャッタは、メカニカルシャッタ、電子シャッタまたはマルチセルシャッタである請求項29に記載の照明装置。
  40.  前記撮像素子シャッタは、前記複数の要素シャッタ部に対応する複数の液晶セルを有し、前記複数の液晶セルのそれぞれごとに液晶分子の配列方向を変化させることにより、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える液晶シャッタである請求項39に記載の照明装置。
  41.  前記光学素子の前記第1拡散領域にて拡散されたコヒーレント光は、前記第1範囲を照明し、
     前記第1拡散領域は、前記複数の要素拡散領域を有する請求項29に記載の照明装置。
  42.  前記光学素子の前記第2拡散領域にて拡散されたコヒーレント光は、前記第2範囲に所定の情報を表示し、
     前記第2拡散領域は、1以上の前記要素拡散領域を有する請求項29に記載の照明装置。
  43.  前記光学素子を移動させる駆動部を備え、
     前記光学素子は、前記第1拡散領域および前記第2拡散領域を含む複数の拡散領域を保持し、
     前記駆動部は、前記複数の拡散領域のそれぞれが前記コヒーレント光源からのコヒーレント光の照射位置に順に到達するように前記光学素子を移動させ、
     前記複数の拡散領域のそれぞれは、入射された前記コヒーレント光の拡散により、所定の照明範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部はそれぞれ相違している請求項1に記載の照明装置。
  44.  前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミング、または前記照明範囲の照明タイミングを制御するタイミング制御部を備える請求項43に記載の照明装置。
  45.  前記駆動部は、前記光学素子を回転方向に連続的に回転させるように構成されており、
     前記複数の拡散素子は、前記回転方向に沿って配列されている請求項43に記載の照明装置。
  46.  前記光学素子は、円板形状を有する請求項45に記載の照明装置。
  47.  前記光学素子は、円筒形状を有する請求項45に記載の照明装置。
  48.  前記光学素子は、各々の軸線回りに回転可能な一組の回転ローラと、前記一組の回転ローラにループ状に掛け渡された帯状部と、を有し、
     前記複数の拡散素子は、前記帯状部の長手方向に沿って配列されており、
     前記駆動部は、少なくとも1つの回転ローラをその軸線回りに連続的に回転させるように構成されている請求項43に記載の照明装置。
  49.  前記複数の拡散素子のそれぞれは、前記光学素子の移動方向に対して直角な向きに延びる細長形状を有し、
     前記コヒーレント光源は、前記光学素子の移動方向に対して直角な向きに配列されたレーザアレイを有する
    ことを特徴とする請求項43に記載の照明装置。
  50.  前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内に存在する対象物を検出する対象物検出部をさらに備え、
     前記タイミング制御部は、前記対象物検出部で検出された対象物の領域と前記照明範囲内の他の領域とが互いに異なる照明態様になるように、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミング、または前記照明範囲の照明タイミングを制御する請求項44に記載の照明装置。
  51.  前記対象物検出部は、
     前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内を撮像する撮像装置と、
     前記撮像装置の撮像結果を画像処理して、前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内の対象物を認識する画像処理部と、を有する請求項50に記載の照明装置。
  52.  前記対象物検出部は、
     前記照明装置が設置された車両の位置情報を取得する位置情報取得部と、
     対象物の位置情報を記憶する記憶部と、
     前記位置情報取得部により取得された車両の位置情報と、前記記憶部に記憶された対象物の位置情報とに基づいて、前記光学素子にて照明される所定の照明範囲内の対象物を認識する情報処理部と、を有する請求項50に記載の照明装置。
  53.  前記照明装置が設置された車両のハンドルの回転を検出するハンドル回転検出部をさらに備え、
     前記タイミング制御部は、前記ハンドル回転検出部により検出された前記ハンドルの回転に基づいて、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の前記光学素子への入射タイミング、または前記照明範囲の照明タイミングを制御する請求項44に記載の照明装置。
  54.  前記走査部の動作を監視する動作監視部と、
     前記動作監視部により前記走査部の動作の異変が検知された時に、前記光学素子にて照明される所定の照明範囲を照明する補助用照明部と、を備える請求項1に記載の照明装置。
  55.  前記補助用照明部は、
     前記動作監視部により前記走査部の動作の異変が検知された時に、前記コヒーレント光源と前記走査部との間の光路に配置される補助用ミラーと、
     前記コヒーレント光を拡散させて、前記照明範囲を照明する補助用光学素子と、
    を有し、
     前記補助用ミラーは、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記補助用光学素子に入射させる請求項54に記載の照明装置。
  56.  前記補助用光学素子は、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記照明範囲の全域を照明する請求項55に記載の照明装置。
  57.  前記補助用光学素子は、ホログラム記録媒体である請求項55に記載の照明装置。
  58.  前記補助用照明部は、
     前記動作監視部により前記走査部の動作の異変が検知された時に、前記コヒーレント光源と前記走査部との間の光路に配置される補助用ミラーを有し、
     前記補助用ミラーは、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子に入射させる請求項54に記載の照明装置。
  59.  前記補助用照明部は、前記コヒーレント光源とは別の光源を有する請求項54に記載の照明装置。
  60.  コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
     前記コヒーレント光のビーム径を広げるビーム径拡張部材と、
     ビーム径が広げられたコヒーレント光を拡散させて、所定範囲を照明する光学素子と、
     前記光学素子に入射されるコヒーレント光、または前記光学素子にて拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える光シャッタと、を備え、
     前記光学素子は、それぞれが独立してコヒーレント光を拡散させる複数の要素拡散領域を有し、
     前記光シャッタは、前記複数の要素拡散領域に対応する複数の要素シャッタ部を有し、
     前記複数の要素シャッタ部のそれぞれは、対応する要素拡散領域に入射されるコヒーレント光、または対応する要素拡散領域で拡散されたコヒーレント光の透過率を切り替える照明装置。
  61.  コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
     前記コヒーレント光を拡散させる複数の拡散素子を保持する拡散手段と、
     前記複数の拡散素子のそれぞれが前記コヒーレント光の照射位置に順に到達するように前記拡散手段を移動させる駆動手段と、
    を備え、
     前記複数の拡散素子のそれぞれは、入射された前記コヒーレント光の拡散により、所定範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の拡散素子のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違している、
    ことを特徴とする照明装置。
  62.  コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
     前記コヒーレント光を拡散させて、所定範囲を照明する拡散素子と、
     前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記拡散素子上で走査させる光走査手段と、
     前記光走査手段の動作を監視する動作監視手段と、
     前記動作監視手段により前記光走査手段の動作の異変が検知された時に、前記所定範囲を照明する補助用照明手段と、
    を備え、
     前記拡散素子は、複数の要素拡散領域を有し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違している
    ことを特徴とする照明装置。
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