(57)【要約】光源（１１０）からのコヒーレントな光ビーム（Ｌ１１０）は、走査部材（１２０）によって走査され、光拡散素子（１３０）の受光面に入射する。入射した光ビーム（Ｌ１２０）は、拡散光（Ｌ１３０）として放出され、照明光学系（１４０）を経て照明対象面（Ｓ）に描画スポット（Ｄ）を形成する。走査制御部（１５０）が、光ビーム（Ｌ１２０）の走査を矢印形状のパターンに応じて制御すると、照明対象面（Ｓ）上には、移動する描画スポット（Ｄ）により、矢印形状をもつ照明領域（ＬＡ）が形成される。光拡散素子（１３０）は、入射した光ビームを主としてＸ軸方向に広げる異方性拡散を行うため、拡散光（Ｌ１３０）の広がりは一方向に偏る。このため、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面（Ｓ）にボケを抑制した鮮明な照明領域（ＬＡ）を形成することができる。
2018216609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の照明対象面（Ｓ）上に所定形状をもつ照明領域（ＬＡ）を形成して照明を行う照明装置（１００）であって、
コヒーレントな光ビーム（Ｌ１１０）を射出する光源（１１０）と、
前記光ビーム（Ｌ１１０）を走査する走査部材（１２０）と、
前記走査部材（１２０）によって走査された走査ビーム（Ｌ１２０）を受光し、これを拡散させて拡散光（Ｌ１３０）を放出する光拡散素子（１３０）と、
前記拡散光（Ｌ１３０）を前記照明対象面（Ｓ）へと導く照明光学系（１４０）と、
前記走査ビーム（Ｌ１２０）の前記光拡散素子（１３０）への入射点（Ｐ１〜Ｐ３）が所定の軌跡を描くように、前記走査部材（１２０）の走査を制御する走査制御部（１５０）と、
を備え、
前記光拡散素子（１３０）の光放出面上に第１の拡散軸（Ａ１）および第２の拡散軸（Ａ２）を定義したときに、前記光拡散素子（１３０）が、前記第１の拡散軸方向（Ａ１）への拡散光の広がりの程度と前記第２の拡散軸方向（Ａ２）への拡散光の広がりの程度とが異なるような異方性拡散を行い、
個々の走査時点において、前記異方性拡散によって得られた拡散光（Ｌ１３０）が、前記照明光学系（１４０）を通して前記照明対象面（Ｓ）上に描画スポット（Ｄ）を形成するようにし、
前記走査制御部（１５０）の制御により、前記照明対象面（Ｓ）上で前記描画スポット（Ｄ）を移動させて描画を行い、所定形状をもつ照明領域（ＬＡ）を形成することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置（１００）において、
第１の拡散軸（Ａ１）および第２の拡散軸（Ａ２）が互いに直交する軸であり、拡散光（Ｌ１３０）をその中心軸に直交する平面で切断した断面が矩形であることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置（１００）において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、照明対象面（Ｓ）がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子（１３０）の光放出面がＸＺ平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸（Ａ１）がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸（Ａ２）がＺ軸に平行になり、
前記光放出面から放出された拡散光（Ｌ１３０）が前記照明対象面（Ｓ）へと向かうように、かつ、前記拡散光（Ｌ１３０）をその中心軸に直交する平面で切断したときの断面が、Ｘ軸に平行な二辺を長辺、他の二辺を短辺とする矩形になるように、前記光拡散素子（１３０）が異方性拡散を行うことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２に記載の照明装置（１００）において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角（ξ）だけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、照明対象面（Ｓ）がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子（１３０）の光放出面がＸＺ′平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸（Ａ１）がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸（Ａ２）が前記Ｚ′軸に平行になり、
前記光放出面から放出された拡散光（Ｌ１３０）が前記照明対象面（Ｓ）へと向かうように、かつ、前記拡散光（Ｌ１３０）をＸＺ′平面に平行な平面で切断したときの断面が、Ｘ軸に平行な二辺を長辺、Ｚ′軸に平行な二辺を短辺とする矩形になるように、前記光拡散素子（１３０）が異方性拡散を行うことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１に記載の照明装置（１００）において、
光拡散素子（１３０）が回折光学素子もしくはホログラフィック光学素子によって構成されており、
前記光拡散素子（１３０）の各部分には、所定の入射角をもつ入射光（Ｌin）が与えられたときに、所定の１次回折光強度の角度空間分布をもった回折光が拡散光（Ｌ１３０）として放出されるような回折格子もしくは干渉縞が記録されており、
所定の入射点（Ｐ）への入射光に対する回折光の変位角度を、第１の拡散軸方向（Ａ１）への変位を示す第１方向変位角（θＨ）と第２の拡散軸方向（Ａ２）への変位を示す第２方向変位角（θＶ）とによって表し、前記第１方向変位角（θＨ）を横座標軸にとり、前記第２方向変位角（θＶ）を縦座標軸にとり、前記第１方向変位角＝０、前記第２方向変位角＝０となる点を原点（Ｐ）にとった分布グラフを定義したときに、
前記１次回折光強度の角度空間分布が、前記分布グラフ上において、前記縦座標軸を対称軸として左右対称をなす横長の矩形からなる回折光分布領域（Ｅ）によって表されることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置（１００）において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、照明対象面（Ｓ）がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子（１３０）の光放出面がＸＺ平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸（Ａ１）がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸（Ａ２）がＺ軸に平行になり、
光拡散素子（１３０）の各部分についての１次回折光強度の角度空間分布が、分布グラフ上において、縦座標軸を中心として、拡散光（Ｌ１３０）が前記照明対象面（Ｓ）へと向かうような所定の縦座標値をもつ位置に配置された横長の矩形からなる回折光分布領域（Ｅ）によって表されることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項５に記載の照明装置（１００）において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角（ξ）だけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、照明対象面（Ｓ）がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子（１３０）の光放出面がＸＺ′平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸（Ａ１）がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸（Ａ２）が前記Ｚ′軸に平行になり、
光拡散素子（１３０）の各部分についての１次回折光強度の角度空間分布が、分布グラフ上において、原点（Ｐ）を中心として配置された横長の矩形からなる回折光分布領域（Ｅ）によって表されることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置（１００）において、
光拡散素子（１３０）が、Ｚ′軸に平行な多数の格子線（１３１）を複数通りのピッチで配置した回折格子を物理的構造体に記録した回折光学素子によって構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項５〜７のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
光拡散素子（１３０）が、個々の部分がそれぞれ所定位置に矩形面の再生像を生成するホログラフィック光学素子によって構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項５〜７のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
光拡散素子（１７０）が、複数の要素回折光学領域（１７１−１７３）を有するホログラフィック光学素子であり、前記複数の要素回折光学領域（１７１−１７３）には、それぞれ独立した個別ホログラムが記録されており、前記各個別ホログラムは、走査部材（１２０）からの走査ビーム（Ｌ１２０）を受光したときに、照明光学系（１４０）を通して、照明対象面（Ｓ）上の個別位置にそれぞれ別個の描画スポット（Ｄ１〜Ｄ３）を形成する拡散光を放出する機能を有していることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の照明装置（１００）において、
光拡散素子（１３０）が、コンピュータによる演算によって求められた干渉縞を有するＣＧＨを物理的構造体に記録したホログラフィック光学素子であることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の照明装置（１００）において、
照明光学系（１４０）の前面位置に、前記照明光学系（１４０）の光軸に直交する仮想投影平面（Ｍ）を定義したときに、個々の走査時点において、光拡散素子（１３０）からの拡散光（Ｌ１３０）が前記仮想投影平面（Ｍ）上に、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形状の拡散光スポット（Ｇ）を形成することを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明装置（１００）において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、照明対象面（Ｓ）がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子（１３０）の光放出面がＸＺ平面に平行な平面上に位置し、照明光学系（１４０）の光軸が、光拡散素子（１３０）の光放出面上の所定点（Ｐ）から放出される拡散光（Ｌ１３０）の中心軸に平行になり、第１の拡散軸（Ａ１）がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸（Ａ２）がＺ軸に平行になり、
前記照明光学系（１４０）の前面位置に、前記照明光学系（１４０）の光軸に直交する仮想投影平面（Ｍ）を定義したときに、個々の走査時点において、光拡散素子（１３０）からの拡散光（Ｌ１３０）が前記仮想投影平面（Ｍ）上に、Ｘ軸に平行な一対の長辺と他の一対の辺からなる短辺とを有する矩形状の拡散光スポット（Ｇ）を形成することを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の照明装置（１００）において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角（ξ）だけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、照明対象面（Ｓ）がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子（１３０）の光放出面がＸＺ′平面に平行な平面上に位置し、照明光学系（１４０）の光軸がＸＺ′平面に直交し、第１の拡散軸（Ａ１）がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸（Ａ２）が前記Ｚ′軸に平行になり、
前記照明光学系（１４０）の前面位置に、ＸＺ′平面に平行な仮想投影平面（Ｍ）を定義したときに、個々の走査時点において、光拡散素子（１３０）からの拡散光（Ｌ１３０）が前記仮想投影平面（Ｍ）上に、Ｘ軸に平行な一対の長辺とＺ′軸に平行な一対の短辺とを有する矩形状の拡散光スポット（Ｇ）を形成することを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
照明光学系（１４０）がコリメートレンズによって構成されており、光拡散素子（１３０）の光放出面が前記コリメートレンズの前側焦点位置に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
走査部材（１２０）が、第１の面に入射した光を第２の面から射出する透過型走査体と、この透過型走査体を２軸まわりに回動して走査する走査機構と、を有し、
光源（１１０）からの光ビーム（Ｌ１１０）が前記透過型走査体を透過し、透過した光ビームが走査ビーム（Ｌ１２０）として光拡散素子（１３０）へと向かうようにし、
走査制御部（１５０）が、前記走査ビーム（Ｌ１２０）の前記光拡散素子（１３０）への入射点（Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ３２））を二次元的に変化させる走査制御を行うことを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１〜１５のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
走査部材（１２０）が、入射した光を反射して射出する反射面を有する反射型走査体と、この反射型走査体を２軸まわりに回動して走査する走査機構と、を有し、
光源（１１０）からの光ビーム（Ｌ１１０）が前記反射型走査体を反射し、反射した光ビームが走査ビーム（Ｌ１２０）として光拡散素子（１３０）へと向かうようにし、
走査制御部（１５０）が、前記走査ビーム（Ｌ１２０）の前記光拡散素子（１３０）への入射点（Ｐ１〜Ｐ３）を二次元的に変化させる走査制御を行うことを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
走査制御部（１５０）が、照明対象面（Ｓ）上に形成された照明領域（ＬＡ）が、人間の目に連続した領域として視認される速度で走査を行うことを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれかに記載の照明装置（３００）において、
光源（１１０）の点灯および消灯を制御する光点灯制御部（１６０）を更に備え、
前記光点灯制御部（１６０）による点灯および消灯の制御が、走査制御部（１５０）による走査制御に連動して行われるようにし、点灯時の描画スポット（Ｄ）の集合体によって所定形状をもつ照明領域（ＬＡ）を形成することを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載の照明装置を３組含むカラー照明装置（４００）であって、
第１の照明装置の光源（１１０Ｒ）は赤色の光ビームを生成し、第２の照明装置の光源（１１０Ｇ）は緑色の光ビームを生成し、第３の照明装置の光源（１１０Ｂ）は青色の光ビームを生成し、
前記第１の照明装置の光拡散素子（１３０Ｒ）は赤色の拡散光によって赤色の照明領域を形成し、前記第２の照明装置の光拡散素子（１３０Ｇ）は緑色の拡散光によって緑色の照明領域を形成し、前記第３の照明装置の光拡散素子（１３０Ｂ）は青色の拡散光によって青色の照明領域を形成し、
前記赤色の照明領域、前記緑色の照明領域、および前記青色の照明領域の重複部分に所定色のカラー照明領域を形成することを特徴とするカラー照明装置。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれかに記載の照明装置（１００）または請求項２０に記載のカラー照明装置（４００）において、
車両（４０）に取り付けるための取付部を更に備え、照明対象面（Ｓ）が路面（１０）上に設定され、前記車両から前記路面に対して照明を行うことができるようにしたことを特徴とする照明装置またはカラー照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関し、特に、所定の照明対象面上に所定形状をもつ照明領域を形成して照明を行う照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザ光源を用いた照明装置が提案されている。一般に、レーザ光源は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）に比べて発光面積が小さく、また、指向性の高いコヒーレント光を発することができるため、遠方まで光を届けることができるという利点がある。その一方で、レーザ光源を用いた照明装置には、光拡散面に対する照明を行うと、この光拡散面の各部で反射したコヒーレント光が互いに干渉して、スペックルが発生するという問題がある。また、遠方照射用途では、レーザ光源側で発生したスペックルが照明対象面上で照度分布ムラを引き起こすという問題もある。【０００３】
最近では、自動車などの車両に搭載して、レーザ光源からの照明光を路面に向けて照射する照明装置も提案されている。たとえば、下記の特許文献１には、コヒーレント光を発する光源と、このコヒーレント光によって所定の像を再生するホログラフィック光学素子と、を備えた車両用灯具が開示されている。また、特許文献２には、レーザ光源から射出されたレーザ光を透過型ホログラフィック光学素子に照射し、路面上に所望の照明パターンを形成する車載型の照明装置が開示されている。【０００４】
ホログラフィック光学素子には、予め、所望の回折パターン（干渉縞パターン）を記録しておくことができるので、路面上に所望の形状をもった照明パターンを形成することができる。すなわち、ホログラフィック光学素子に対して所定方向から光を入射させると、記録されていた回折パターンに応じた方向に回折光が射出され、射出された回折光によって照明対象面の所定位置を、所望の照明パターンによって照明することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４６６２１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３２７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したとおり、レーザ光は、ＬＥＤ光などの非コヒーレント光に比べて、コヒーレント性が高いことから、原理的には照明対象面上に鮮明な照明パターンを形成することができる。しかしながら、実際には、レーザ光源から射出したレーザ光のビーム径などに起因して、照明対象面上に形成される照明パターン（所定形状をもつ照明領域）にはボケが生じる。具体的には、照明パターンを構成する照明領域の境界部分が不鮮明になる。特に、遠方の路面上に照明パターンを投影する用途に利用する場合、路面上に形成される照明パターンのボケは無視できないほどになる。このため、文字や標識マークなど、高い解像度を必要とする照明パターンを表示することが困難になる。【０００７】
また、レーザ光は、放射輝度がＬＥＤ光などの非コヒーレント光よりもはるかに大きいため、レーザ光源を用いた照明装置では、レーザ光によって人間の目が損傷を受けないようにするために、何らかの安全対策が必要となる。前述した特許文献１，２に開示されているレーザ光源を用いた照明装置では、このようなボケの発生や、レーザ光に対する安全対策が十分に施されていない。【０００８】
そこで本発明は、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面にボケを抑制した鮮明な照明領域を形成することができる照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
(1)   本発明の第１の態様は、所定の照明対象面上に所定形状をもつ照明領域を形成して照明を行う照明装置において、
コヒーレントな光ビームを射出する光源と、
上記光ビームを走査する走査部材と、
走査部材によって走査された走査ビームを受光し、これを拡散させて拡散光を放出する光拡散素子と、
上記拡散光を照明対象面へと導く照明光学系と、
上記走査ビームの光拡散素子への入射点が所定の軌跡を描くように、走査部材の走査を制御する走査制御部と、
を設け、
光拡散素子の光放出面上に第１の拡散軸および第２の拡散軸を定義したときに、光拡散素子が、上記第１の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度と上記第２の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度とが異なるような異方性拡散を行い、
個々の走査時点において、上記異方性拡散によって得られた拡散光が、照明光学系を通して照明対象面上に描画スポットを形成するようにし、
走査制御部の制御により、照明対象面上で描画スポットを移動させて描画を行い、所定形状をもつ照明領域を形成するようにしたものである。【００１０】
(2)   本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係る照明装置において、
第１の拡散軸および第２の拡散軸が互いに直交する軸であり、拡散光をその中心軸に直交する平面で切断した断面が矩形になるようにしたものである。【００１１】
(3)   本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係る照明装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子の光放出面がＸＺ平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸がＺ軸に平行になり、
光拡散素子の光放出面から放出された拡散光が照明対象面へと向かうように、かつ、この拡散光をその中心軸に直交する平面で切断したときの断面が、Ｘ軸に平行な二辺を長辺、他の二辺を短辺とする矩形になるように、光拡散素子が異方性拡散を行うようにしたものである。【００１２】
(4)   本発明の第４の態様は、上述した第２の態様に係る照明装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角だけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子の光放出面がＸＺ′平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸がＺ′軸に平行になり、
光拡散素子の光放出面から放出された拡散光が照明対象面へと向かうように、かつ、この拡散光をＸＺ′平面に平行な平面で切断したときの断面が、Ｘ軸に平行な二辺を長辺、Ｚ′軸に平行な二辺を短辺とする矩形になるように、光拡散素子が異方性拡散を行うようにしたものである。【００１３】
(5)   本発明の第５の態様は、上述した第１の態様に係る照明装置において、
光拡散素子が回折光学素子もしくはホログラフィック光学素子によって構成されており、
この光拡散素子の各部分には、所定の入射角をもつ入射光が与えられたときに、所定の１次回折光強度の角度空間分布をもった回折光が拡散光として放出されるような回折格子もしくは干渉縞が記録されており、
所定の入射点への入射光に対する回折光の変位角度を、第１の拡散軸方向への変位を示す第１方向変位角と第２の拡散軸方向への変位を示す第２方向変位角とによって表し、上記第１方向変位角を横座標軸にとり、上記第２方向変位角を縦座標軸にとり、上記第１方向変位角＝０、上記第２方向変位角＝０となる点を原点にとった分布グラフを定義したときに、
上記１次回折光強度の角度空間分布が、上記分布グラフ上において、縦座標軸を対称軸として左右対称をなす横長の矩形からなる回折光分布領域によって表されるようにしたものである。【００１４】
(6)   本発明の第６の態様は、上述した第５の態様に係る照明装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子の光放出面がＸＺ平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸がＺ軸に平行になり、
光拡散素子の各部分についての１次回折光強度の角度空間分布が、分布グラフ上において、縦座標軸を中心として、拡散光が照明対象面へと向かうような所定の縦座標値をもつ位置に配置された横長の矩形からなる回折光分布領域によって表されるようにしたものである。【００１５】
(7)   本発明の第７の態様は、上述した第５の態様に係る照明装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角だけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子の光放出面がＸＺ′平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸がＺ′軸に平行になり、
光拡散素子の各部分についての１次回折光強度の角度空間分布が、分布グラフ上において、原点を中心として配置された横長の矩形からなる回折光分布領域によって表されるようにしたものである。【００１６】
(8)   本発明の第８の態様は、上述した第７の態様に係る照明装置において、
光拡散素子が、Ｚ′軸に平行な多数の格子線を複数通りのピッチで配置した回折格子を物理的構造体に記録した回折光学素子によって構成されているようにしたものである。【００１７】
(9)   本発明の第９の態様は、上述した第５〜第７の態様に係る照明装置において、
光拡散素子が、個々の部分がそれぞれ所定位置に矩形面の再生像を生成するホログラフィック光学素子によって構成されているようにしたものである。【００１８】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述した第５〜第７の態様に係る照明装置において、
光拡散素子が、複数の要素回折光学領域を有するホログラフィック光学素子であり、これら複数の要素回折光学領域には、それぞれ独立した個別ホログラムが記録されており、これら各個別ホログラムは、走査部材からの走査ビームを受光したときに、照明光学系を通して、照明対象面上の個別位置にそれぞれ別個の描画スポットを形成する拡散光を放出する機能を有しているようにしたものである。【００１９】
(11)  本発明の第１１の態様は、上述した第９または第１０の態様に係る照明装置において、
光拡散素子が、コンピュータによる演算によって求められた干渉縞を有するＣＧＨを物理的構造体に記録したホログラフィック光学素子であるようにしたものである。【００２０】
(12)  本発明の第１２の態様は、上述した第１の態様に係る照明装置において、
照明光学系の前面位置に、当該照明光学系の光軸に直交する仮想投影平面を定義したときに、個々の走査時点において、光拡散素子からの拡散光が上記仮想投影平面上に、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形状の拡散光スポットを形成するようにしたものである。【００２１】
(13)  本発明の第１３の態様は、上述した第１２の態様に係る照明装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子の光放出面がＸＺ平面に平行な平面上に位置し、照明光学系の光軸が、光拡散素子の光放出面上の所定点から放出される拡散光の中心軸に平行になり、第１の拡散軸がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸がＺ軸に平行になり、
照明光学系の前面位置に、当該照明光学系の光軸に直交する仮想投影平面を定義したときに、個々の走査時点において、光拡散素子からの拡散光が上記仮想投影平面上に、Ｘ軸に平行な一対の長辺と他の一対の辺からなる短辺とを有する矩形状の拡散光スポットを形成するようにしたものである。【００２２】
(14)  本発明の第１４の態様は、上述した第１２の態様に係る照明装置において、
ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角だけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子の光放出面がＸＺ′平面に平行な平面上に位置し、照明光学系の光軸がＸＺ′平面に直交し、第１の拡散軸がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸がＺ′軸に平行になり、
照明光学系の前面位置に、ＸＺ′平面に平行な仮想投影平面を定義したときに、個々の走査時点において、光拡散素子からの拡散光が上記仮想投影平面上に、Ｘ軸に平行な一対の長辺とＺ′軸に平行な一対の短辺とを有する矩形状の拡散光スポットを形成するようにしたものである。【００２３】
(15)  本発明の第１５の態様は、上述した第１〜第１４の態様に係る照明装置において、
照明光学系がコリメートレンズによって構成されており、光拡散素子の光放出面が上記コリメートレンズの前側焦点位置に配置されているようにしたものである。【００２４】
(16)  本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１５の態様に係る照明装置において、
走査部材が、第１の面に入射した光を第２の面から射出する透過型走査体と、この透過型走査体を２軸まわりに回動して走査する走査機構と、を有し、
光源からの光ビームが上記透過型走査体を透過し、透過した光ビームが走査ビームとして光拡散素子へと向かうようにし、
走査制御部が、上記走査ビームの光拡散素子への入射点を二次元的に変化させる走査制御を行うようにしたものである。【００２５】
(17)  本発明の第１７の態様は、上述した第１〜第１５の態様に係る照明装置において、
走査部材が、入射した光を反射して射出する反射面を有する反射型走査体と、この反射型走査体を２軸まわりに回動して走査する走査機構と、を有し、
光源からの光ビームが上記反射型走査体を反射し、反射した光ビームが走査ビームとして光拡散素子へと向かうようにし、
走査制御部が、上記走査ビームの光拡散素子への入射点を二次元的に変化させる走査制御を行うようにしたものである。【００２６】
(18)  本発明の第１８の態様は、上述した第１〜第１７の態様に係る照明装置において、
走査制御部が、照明対象面上に形成された照明領域が、人間の目に連続した領域として視認される速度で走査を行うようにしたものである。【００２７】
(19)  本発明の第１９の態様は、上述した第１〜第１８の態様に係る照明装置において、
光源の点灯および消灯を制御する光点灯制御部を更に設け、
この光点灯制御部による点灯および消灯の制御が、走査制御部による走査制御に連動して行われるようにし、点灯時の描画スポットの集合体によって所定形状をもつ照明領域を形成するようにしたものである。【００２８】
(20)  本発明の第２０の態様は、上述した第１〜第１９の態様に係る照明装置を３組設けることによってカラー照明装置を構成し、
第１の照明装置の光源は赤色の光ビームを生成し、第２の照明装置の光源は緑色の光ビームを生成し、第３の照明装置の光源は青色の光ビームを生成し、
第１の照明装置の光拡散素子は赤色の拡散光によって赤色の照明領域を形成し、第２の照明装置の光拡散素子は緑色の拡散光によって緑色の照明領域を形成し、第３の照明装置の光拡散素子は青色の拡散光によって青色の照明領域を形成し、
上記赤色の照明領域、上記緑色の照明領域、および上記青色の照明領域の重複部分に所定色のカラー照明領域を形成するようにしたものである。【００２９】
(21)  本発明の第２１の態様は、上述した第１〜第１９の態様に係る照明装置または上述した第２０の態様に係るカラー照明装置において、
車両に取り付けるための取付部を更に設け、照明対象面を路面上に設定し、上記車両から上記路面に対して照明を行うことができるようにしたものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る照明装置では、コヒーレントな光ビームが光拡散素子に照射され、そこからの拡散光によって照明対象面上に描画スポットが形成される。ここで、光ビームを走査すれば、移動する描画スポットによって所望の形状をもつ照明領域が描画される。しかも、光拡散素子が異方性拡散を行うため、拡散光の広がりが一方向に偏ることになる。このため、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面にボケを抑制した鮮明な照明領域を形成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】車載型の照明装置からの照明により、路面１０上に矢印図形からなる照明領域２０を形成した一例を示す運転席からの俯瞰図である。
【図２】車載型の照明装置１００からの照明により、路面１０上に照明領域２０を形成した一例を示す側面図である。
【図３】本発明の基本的実施形態に係る照明装置１００の基本構成を示す斜視図（一部はブロック図）である。
【図４】図３に示す光拡散素子１３０上における光ビームの二次元走査の例を示す平面図である。
【図５】変位角θＶ，θＨを用いて、光拡散素子１３０上の１点Ｐから放出される１次回折光強度の角度空間分布を表現する方法を示す図である。
【図６】ＸＺ平面上に配置された光拡散素子１３０上の点Ｐ近傍に入射光Ｌinが与えられたときに、当該点Ｐ近傍から放出される拡散光Ｌ１３０の様子を示す図である。
【図７】ＸＺ′平面上に配置された光拡散素子１３０上の点Ｐ近傍に入射光Ｌinが与えられたときに、当該点Ｐ近傍から放出される拡散光Ｌ１３０の様子を示す図である。
【図８】図７に示す光拡散素子１３０から放出される拡散光Ｌ１３０を、ＸＺ′平面に平行な平面で切断した断面図である。
【図９】図７に示す光拡散素子１３０を回折格子を利用して形成した例を示す平面図および側断面図である。
【図１０】図４に示す走査を行った場合に、照明光学系１４０に入射する拡散光Ｌ１３０によって形成される拡散光スポットＧの移動状態を示す平面図である。
【図１１】図３に示す照明装置１００における光拡散素子１３０から放出される拡散光Ｌ１３０が照明光学系１４０を経て照明対象面Ｓに到達する光路の一例を示す側面図である。
【図１２】図１１に示す各構成要素を、視線方向Ｖから観察した状態を示す非正射影投影図である。
【図１３】矢印パターンを描画する際の光拡散素子１３０上の走査領域ＳＡを示す平面図である。
【図１４】本発明に対する第１の比較例に係る照明装置２００の基本構成を示す図である。
【図１５】本発明に対する第２の比較例に係る照明装置１００′の基本構成を示す斜視図（一部はブロック図）である。
【図１６】画素Ｈによるパターン形成と描画スポットＫによるパターン形成とを比較して示す平面図である。
【図１７】描画スポットＫによるパターン形成を行うと、パターンの輪郭部分にボケが生じる理由を説明する図である。
【図１８】本発明の変形例に係る光点灯制御機能付き照明装置３００の基本構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の変形例に係るカラー照明装置４００の基本構成を示す斜視図（一部はブロック図）である。
【図２０】本発明の変形例に係る反射型走査部材を用いた照明装置５００を示す斜視図（一部はブロック図）である。
【図２１】本発明の変形例に用いる要素回折光学領域を有する光拡散素子１７０の機能を示す斜視図である。
【図２２】本発明の変形例に係る多数のレンズを用いた照明装置６００を示す平面図（一部はブロック図）である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。なお、本願図面では、説明の便宜上、個々の構成要素の縮尺や縦横の寸法比等を、実際の部材のそれらから若干変更し、必要に応じて誇張して示してある。また、本願明細書に記載した個々の構成要素の形状や幾何学的条件、ならびにそれらを特定するために用いられている「平行」、「直交」、「同一」、「一致」、「矩形」等の用語、長さや角度の値等については、文言上の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べきものである。
【００３３】
＜＜＜  §１．  車載型の照明装置の特徴  ＞＞＞
本発明に係る照明装置は、所定の照明対象面上に所定形状をもった照明領域を形成するのに適した装置であり、特に、路面上に所望の形状をもった照明パターンを形成する車載型の照明装置などへの用途に適している。このような用途では、照明光の光軸と照明対象面とのなす角が非常に小さくなるため、照明領域として提示される照明パターンが不鮮明になりやすい。本発明に係る照明装置では、このような用途においても、照明対象面上に鮮明な照明パターンを形成することが可能になる。そこで、この§１では、本発明の典型的な適用例として、路面上に所望の照明パターンを形成するための車載型の照明装置の特徴を簡単に述べておく。
【００３４】
図１は、本発明に係る車載型の照明装置を用いた照明により、照明対象面となる路面１０上に照明領域２０を形成した一例を示す運転席からの俯瞰図である。この図は、車両（自動車）前方の路面１０を、運転中の運転手から見た状態を示しており、路面前方の左側には、歩行者３０が立っている。ここでは、説明の便宜上、図の右方向にＸ軸、図の奥行方向（車両の進行方向）にＹ軸を定義している。図１には示されていないが、路面１０に対して直交する方向（鉛直方向）にはＺ軸が定義される。
【００３５】
図には、路面１０上に矢印の形状をした照明領域２０が形成されている例が示されている。この照明領域２０は、車載型の照明装置からの照明光を路面１０上に投影することにより得られたものであり、車両の走行とともに前方へ移動してゆくことになる。実際には、この照明領域２０の内部の領域が照明されており、運転手や歩行者から見ると、路面１０上に明るい領域として矢印図形の照明パターンが認識されることになる。この矢印図形の照明パターン（照明領域２０）は、運転手もしくは歩行者３０に対して、何らかの情報（たとえば、車両の進行方向）を提示するための路面上の指標として利用することができる。なお、照明領域２０は、矢印図形に限定されるものではなく、後述する光ビームの走査により、任意の図形パターンや任意の文字パターンからなる照明領域２０を形成することができる。
【００３６】
本発明に係る照明装置の特徴は、照明対象面上に、任意の照明パターンを形成することができる点である。一般に夜間であれば、路面１０上に形成された照明領域２０は認識しやすいが、昼間の場合は、ある程度高い輝度で照明領域２０が表示されるように、十分な照明強度を確保する必要がある。後述するように、本発明に係る照明装置には、レーザ光のようなコヒーレント光を放射するコヒーレント光源が用いられているため、十分な照明強度を確保することが可能である。
【００３７】
なお、レーザ光のようなコヒーレント光は、一般の光に比べて放射強度がはるかに大きいため、観察者の目を損傷するおそれがある。たとえば、図１に示す例の場合、歩行者３０や対向車の運転手などが、照明装置からの照明光を直視した場合でも、目に損傷を与える危険性がないような配慮が必要になる。本発明に係る照明装置の場合、後述するように、拡散光によって照明対象面を照らすようにしているため、照明光の単位面積当たりの光強度は十分に安全な程度にまで弱められる。このため、仮に歩行者３０や対向車の運転手などが、照明装置の光源側を直視したとしても、強いコヒーレント光が人間の目に入ることはなく、人間の目を痛めるおそれはない。
【００３８】
また、車載型の照明装置では、照明光の光軸と照明対象面（図示の例の場合、路面１０）とのなす角が非常に小さくなるため、照明領域２０として形成される照明パターンが不鮮明になりやすい。特に、路面１０上に形成された照明パターンの奥の部分（図示の例の場合、矢印の先端部）および手前の部分（図示の例の場合、矢印の根元部）の輪郭にはボケが発生しやすい。本発明に係る照明装置は、このような問題に対処する機能も備えている。
【００３９】
図２は、車載型の照明装置１００からの照明により、路面１０上に照明領域２０（太線部分）を形成した一例を示す側面図である。この例では、車両（自動車）４０は、路面１０上を図の左から右へ向けて進行している。ここでは、図１と同様に、車両４０の進行方向（図の右方向）にＹ軸を定義し、路面１０に直交する方向（図の上方向）にＺ軸を定義する。Ｘ軸は、図２には示されていないが、紙面垂直手前方向を向くことになる。
【００４０】
図示のとおり、車両４０の前方には、本発明に係る照明装置１００が取り付けられており、光軸Ｃに沿って路面１０の前方が照明されている。ここに示す実施例における照明装置１００は、ヘッドライト等とは別の装置であり、路面１０上の所定の照明領域２０を照明して、所定の照明パターンを提示する役割を果たす。ここに示す例の場合、照明領域２０は、矢印形状の図形パターンになる。
【００４１】
図２に示す照明装置１００は、自動車のヘッドライト等とは別の装置であるが、ヘッドライトとして利用することも可能であるし、ヘッドライトに組み込んで用いることも可能である。もちろん、この照明装置１００は、自動車のテールライトやサーチライトなどの種々の照明灯として利用することも可能であり、これら種々の照明灯に組み込んで用いることも可能であるし、バンパー部などに取り付けて利用してもかまわない。
【００４２】
図２に示す車載型の照明装置１００は、ＸＹ平面に位置する路面１０上に任意形状の照明領域２０を形成する機能を有している。運転手は、通常、路面１０の進行方向に視線を向けている。したがって、照明領域２０を運転手の視野の中心に入れるためには、路面１０上のかなり遠方に照明領域２０を形成する必要がある。たとえば、図２には、車両４０の前方５０ｍ先の位置に、長手方向が１０ｍにわたる照明領域２０（太線部分）を形成した例が示されている。このような位置に照明領域２０を形成する場合、照明装置１００の設置高さを７５ｃｍとすると、光軸Ｃと路面１０とのなす角θ（照明対象面に対する照射角）は、０．７°程度になる。図２では、便宜上、θの大きさをデフォルメして描いているが、実際には、光軸Ｃと路面１０とのなす角度は極めて小さい。
【００４３】
このように、車載型の照明装置１００は、一般的なプロジェクタなどと異なり、照明対象面に対する光の照射角θが極めて小さいという特徴がある。一般的なプロジェクタでは、照射角θの基準は９０°であるため、上例のように照射角θが０．７°程度になるような使用形態は想定外である。したがって、一般的なプロジェクタに用いられている照明機構をそのまま車載用の照明装置に転用すると、投影面（照明対象面）上に鮮明な投影像を得ることが困難になる。
【００４４】
実際、図２に示す例のように、照明領域２０のＹ軸方向の長さが１０ｍに及ぶことになると、手前と奥との距離差が１０ｍになるため、一般的なプロジェクタを用いた場合、照明領域２０として提示される矩形パターンの輪郭線のすべてを鮮明に表示することは困難である。このため、運転手や歩行者３０から見ると、路面１０上に投影された照明パターンがボケているように観察される。照射角θが非常に小さいため、輪郭線のボケは、運転手から見て奥の部分（図２に示す照明領域２０の右端）および手前の部分（図２に示す照明領域２０の左端）において、特に顕著になる。
【００４５】
本発明に係る照明装置１００では、後述するように、コヒーレントな光ビームを異方性拡散し、この拡散光によって照明対象面上に描画スポットを形成するようにし、光ビームを走査することによって描画スポットを移動させて所望の照明パターンからなる照明領域を形成する。このような異方性拡散は、後に詳述するように、照明領域の輪郭線のボケを抑制する上で効果的であり、また、コヒーレント光に対する安全性を確保する上でも効果的である。
【００４６】
以上、本発明の典型的な適用例として、本発明を車載型の照明装置に適用した例を説明した。このような車載型の照明装置１００には、車両４０に取り付けるための取付部が設けられており、車両４０の前方、後方、側方等に取り付けることにより、車両４０から、路面１０上に設定された照明対象面に対して照明を行うことが可能になる。
【００４７】
もっとも、本発明に係る照明装置は、必ずしも車載型の照明装置に限定されるものではない。本発明に係る照明装置は、自動車、バイク、自転車等の車両だけでなく、船舶や飛行機、列車などを含む種々の乗物に搭載して利用することができる。また、本発明に係る照明装置は、このような乗物に搭載する用途だけでなく、様々な構造物に取り付けて、様々な情報を提示する用途にも利用可能である。たとえば、本発明に係る照明装置を、路面もしくは路面近傍に設置された構造物、または建物などに取り付ければ、各種案内標識や誘導標識を提示する用途に利用することも可能である。もちろん、本発明に係る照明装置によって照明領域が形成される照明対象面は、必ずしも平面である必要はなく、用途に応じて、曲面を照明対象面としてもかまわない。
【００４８】
＜＜＜  §２．  基本的実施形態の全体構成  ＞＞＞
続いて、本発明の基本的実施形態の全体構成を説明する。図３は、本発明の基本的実施形態に係る照明装置１００の基本構成を示す斜視図（一部はブロック図）である。この照明装置１００は、§１で述べた車載型の装置であり、図２に示すように、車両４０の前部に取り付けられ、照明対象面となる路面１０上を照らして照明領域２０を形成する機能を有している。
【００４９】
図３に示すとおり、この照明装置１００は、光源１１０、走査部材１２０、光拡散素子１３０、照明光学系１４０、走査制御部１５０（ブロック図で示す）を備えており、所定の照明対象面Ｓ上に所定形状をもつ照明領域ＬＡを形成して照明を行う。この例の場合、照明対象面Ｓは車両前方の路面であり、図３では、矢印図形の照明パターンからなる照明領域ＬＡが形成された状態が示されている。なお、図３では、説明の便宜上、照明対象面Ｓの輪郭を矩形で示しているが、照明対象面Ｓは概念上の面であり、必ずしも矩形面である必要はない。また、上述したように、照明対象面Ｓは曲面であってもかまわない。
【００５０】
ここでは、説明の便宜上、図示の各方向にＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸をとったＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、各構成要素の配置を、この座標系を参照しながら説明することにする。図３に示す座標系におけるＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の向きは、図１および図２に示す各座標軸の向きと同じであり、Ｙ軸は車両４０の進行方向、Ｘ軸はこれに直交する横方向、Ｚ軸は鉛直方向になる。Ｘ軸およびＹ軸は水平面上の軸になり、照明対象面Ｓ（路面１０）はＸＹ平面に相当する。
【００５１】
なお、Ｚ′軸は、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角ξだけ回転させること（Ｘ軸の負方向に向かって見たときに時計まわりに回転させること）により得られる軸である。したがって、ＸＺ′平面は、ＸＺ平面をＸ軸を回転軸として傾斜角ξだけ回転させて傾けた面になる。後述するように、光拡散素子１３０および照明光学系１４０は、このＸＺ′平面に平行な平面上に配置されている。
【００５２】
光源１１０は、コヒーレントな光ビームＬ１１０を射出する構成要素であり、一般的には、レーザ光を射出するレーザ光源を用いればよい。レーザ光源には、様々なタイプのものがあるが、いずれのタイプのレーザ光源を用いてもかまわない。ここに示す実施例の場合、断面が直径数１０μｍ程度の円形の光ビームＬ１１０を射出する半導体レーザを用いている。
【００５３】
走査部材１２０は、光源１１０からの光ビームＬ１１０を走査する構成要素である。図３には、走査部材１２０が、光ビームＬ１１０を一次元走査した例が示されている。具体的には、３つの走査時点ｔ１，ｔ２，ｔ３について、走査後の光ビームＬ１２０（以下、走査ビームＬ１２０と呼ぶ）の光路が、それぞれ走査ビームＬ１２０（ｔ１），走査ビームＬ１２０（ｔ２），走査ビームＬ１２０（ｔ３）として示されている。
【００５４】
すなわち、走査時点ｔ１において、光ビームＬ１１０は、走査ビームＬ１２０（ｔ１）として光拡散素子１３０の入射点Ｐ（ｔ１）に照射され、走査時点ｔ２において、光ビームＬ１１０は、走査ビームＬ１２０（ｔ２）として光拡散素子１３０の入射点Ｐ（ｔ２）に照射され、走査時点ｔ３において、光ビームＬ１１０は、走査ビームＬ１２０（ｔ３）として光拡散素子１３０の入射点Ｐ（ｔ３）に照射される。
【００５５】
図示する実施例の場合、走査部材１２０は、第１の面に入射した光を第２の面から射出する透過型走査体（図に符号１２０で示されている構成要素）と、この透過型走査体を回動して走査する走査機構（モータや歯車などから構成される要素：図示省略）とを有している。透過型走査体としては、透明な板状部材やプリズムなどの屈折部材を用いることができる。これらの部材を回動することで、射出される光の進行方向を変化させることができる。上述した一次元走査を行う場合、Ｚ′軸に平行な軸を回動軸として、走査機構により透過型走査体を回動軸まわりに回動させればよい。図に示す両方向矢印は、このような回動状態を示している。
【００５６】
光拡散素子１３０は、ＸＺ′平面に平行な平面上に配置されている平板状の構成要素であり、走査部材１２０が、上述した一次元走査（Ｚ′軸に平行な軸まわりの回動走査）を行うと、走査ビームＬ１２０の光拡散素子１３０上の入射点Ｐは、図に破線で示すように、Ｘ軸に平行な走査線ＳＬに沿って移動することになる。したがって、この場合、走査部材１２０は、光ビームをＸ軸方向に一次元走査することになる。走査部材１２０によって走査された走査ビームＬ１２０を受光した光拡散素子１３０は、受光した走査ビームＬ１２０を拡散させて、拡散光Ｌ１３０を放出する。図３には、走査時点ｔ２において、入射点Ｐ（ｔ２）に照射された走査ビームＬ１２０（ｔ２）を拡散させることにより、拡散光Ｌ１３０（ｔ２）が放出された状態が示されている。
【００５７】
図３には示されていないが、もちろん、走査時点ｔ１においては、走査ビームＬ１２０（ｔ１）の拡散光Ｌ１３０（ｔ１）が入射点Ｐ（ｔ１）から放出され、走査時点ｔ３においては、走査ビームＬ１２０（ｔ３）の拡散光Ｌ１３０（ｔ３）が入射点Ｐ（ｔ３）から放出される。
【００５８】
ここで、重要な点は、光拡散素子１３０が、走査部材１２０によって走査されたコヒーレント光（走査ビームＬ１２０）を異方性拡散させる点である。ここで、異方性拡散とは、光拡散素子１３０の光放出面から二次元方向に等方的にコヒーレント光を拡散させるのではなく、所定方向に対するコヒーレント光の拡散範囲が、当該所定方向に交差する方向に対する拡散範囲よりも大きくなるように、コヒーレント光を拡散させることを意味する。より望ましくは、所定方向に対するコヒーレント光の拡散範囲を、当該所定方向に交差する方向に対する拡散範囲よりもはるかに大きくする。すなわち、光拡散素子１３０が、走査部材１２０で走査されたコヒーレント光（走査ビームＬ１２０）を、主に一軸方向に拡散させるようにすればよい。
【００５９】
別言すれば、図示のように、光拡散素子１３０の光放出面上に第１の拡散軸Ａ１および第２の拡散軸Ａ２を定義したときに、光拡散素子１３０が、第１の拡散軸方向Ａ１への拡散光Ｌ１３０の広がりの程度を示す第１の拡散角度φ１と第２の拡散軸方向Ａ２への拡散光の広がりの程度を示す第２の拡散角度φ２とが異なるような異方性拡散を行うようにする。図示の例の場合、光拡散素子１３０は、ＸＺ′平面に平行な平面上に配置されており、第１の拡散軸Ａ１は、Ｘ軸に平行な軸に設定され、第２の拡散軸Ａ２は、Ｚ′軸に平行な軸に設定されている。そして、第１の拡散角度φ１が第２の拡散角度φ２よりも大きくなるようにしている（たとえば、φ１がφ２の２倍以上、好ましくは５倍以上、更に好ましくは１０倍以上になるようにする）。
【００６０】
こうして、光拡散素子１３０から放出された拡散光Ｌ１３０は、照明光学系１４０に入射する。照明光学系１４０は、拡散光Ｌ１３０を照明対象面Ｓ（この例の場合、ＸＹ平面）へと導く光学系であり、ここに示す実施例の場合、コリメートレンズ（１枚の凸レンズ）を照明光学系１４０として用いている。もちろん、複数枚のレンズを組み合わせた光学系を照明光学系１４０として用いてもかまわない。
【００６１】
図示の例では、走査時点ｔ２における拡散光Ｌ１３０（ｔ２）が照明光学系１４０の前面に拡散光スポットＧ（ｔ２）を形成した状態が示されている。この拡散光スポットＧ（ｔ２）は、照明光学系１４０の前面位置（照明光学系１４０の光学作用を受ける前の位置）に定義された仮想投影平面上に形成されるスポットである。図示の実施例の場合、第１の拡散軸Ａ１および第２の拡散軸Ａ２は、互いに直交する軸になり、拡散光Ｌ１３０をその中心軸に直交する平面で切断した断面は矩形になる。このため、拡散光スポットＧ（ｔ２）の形状も矩形になる。
【００６２】
こうして、照明光学系１４０を通過した拡散光Ｌ１３０（ｔ２）は、照明光Ｌ１４０（ｔ２）として照明対象面Ｓへと導かれ、この照明対象面Ｓ（ＸＹ平面）上に描画スポットＤ（ｔ２）を形成する。描画スポットＤ（ｔ２）は、拡散光スポットＧ（ｔ２）を照明光学系１４０を通して照明対象面Ｓ上に投影したものになるので、若干変形されるものの、基本的には矩形に近い図形になる。しかも、この実施例の場合、Ｘ軸に沿った二辺を長辺、Ｙ軸に沿った二辺を短辺とする矩形に近い図形になる。このような描画スポットＤ（ｔ２）の形状は、§５で詳述するように、照明領域ＬＡ（図示の例の場合、矢印図形の照明パターン）のボケを低減する上で重要である。
【００６３】
図３には、走査時点ｔ２において、拡散光スポットＧ（ｔ２）に基づいて描画スポットＤ（ｔ２）が形成された例が示されているが、もちろん、走査時点ｔ１においては、拡散光スポットＧ（ｔ１）に基づく描画スポットＤ（ｔ１）が形成され、走査時点ｔ３においては、拡散光スポットＧ（ｔ３）に基づく描画スポットＤ（ｔ３）が形成される。図示のような一次元走査を行うと、走査ビームＬ１２０の光拡散素子１３０への入射点Ｐは、Ｘ軸に平行な走査線ＳＬに沿って移動するので、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＤも、この走査に応じて、ほぼＸ軸に沿って移動することになる。
【００６４】
このように、走査部材１２０による走査を行うと、個々の走査時点において、異方性拡散によって得られた拡散光Ｌ１３０が、照明光学系１４０を通して照明対象面Ｓ上に描画スポットＤを形成することになる。しかも、この描画スポットＤの形成位置は、個々の走査時点によって異なるので、個々の走査時点で得られる個々の描画スポットＤの和集合として、所定形状をもつ照明領域ＬＡが形成されることになる。
【００６５】
図３には、このような描画スポットＤの和集合として、矢印図形の照明パターンからなる照明領域ＬＡが形成された状態が示されている。実際には、このような矢印図形の照明パターンを形成するためには、二次元走査が必要になる。もちろん、一次元走査によっても、Ｘ軸に沿った線状の照明パターンを形成することは可能であり、走査部材１２０による走査方向は、一次元方向でもよいし、二次元方向でもよい。ただ、任意形状の図形や文字などからなる照明領域ＬＡを形成する上では、実用上は、走査部材１２０に二次元走査の機能をもたせておくのが好ましい。
【００６６】
もちろん、二次元走査を行った場合でも、得られる照明領域ＬＡの解像度は、描画スポットＤのサイズによる制限を受けることになるので、図３に例示したサイズの描画スポットＤによって、図３に照明領域ＬＡとして例示する矢印図形の矢尻の先鋭部を正確に描くことは困難であるが、描画スポットＤのサイズを小さくすれば、二次元走査によって、より解像度の高い任意形状のパターンを描画することが可能になる。以下の説明では、光拡散素子１３０の入射面が二次元平面上に広がっており、この入射面の二次元方向に沿って、走査部材１３０がコヒーレント光を繰り返し走査させる例を説明する。
【００６７】
図４は、図３に示す光拡散素子１３０上における二次元走査の例を示す平面図である。ここに示す二次元走査の方式は、一般にラスター走査と呼ばれている方式であり、ＣＲＴディスプレイにおける電子線の走査に利用されている。具体的には、まず、走査時点ｔ１１において、左上隅の入射点Ｐ（ｔ１１）に走査ビームＬ１２０を入射させ、この位置にビームスポットＢを形成する。ここに示す例は、光源１１０から円形断面をもつ光ビームＬ１１０が射出された場合の例であり、光拡散素子１３０上の入射点Ｐ（ｔ１１）の位置には、破線で示すように、ほぼ円形のビームスポットＢが形成される。
【００６８】
ここで、走査部材１２０によって第１の拡散軸Ａ１方向への一次元走査を行うと、ビームスポットＢは、走査線ＳＬ１に沿って左から右へと移動してゆき、走査時点ｔ１２において、入射点Ｐ（ｔ１２）の位置へ到達する。続いて、ビームスポットＢを左端の入射点Ｐ（ｔ１１）より１行分下の位置へと戻し、再び、左から右への走査を行った後に左端の１行分下の位置へと戻し、... という操作を順に繰り返してゆく。最後に、最下行の左端の入射点Ｐ（ｔ３１）の位置から走査線ＳＬ３に沿って左から右へと移動させ、右端の入射点Ｐ（ｔ３２）の位置へ到達すれば、１フレーム分の走査が完了する。
【００６９】
１フレーム分の走査が完了したら、ビームスポットＢを右下隅の入射点Ｐ（ｔ３２）から左上隅の入射点Ｐ（ｔ１１）の位置へ戻し、再び、１フレーム分の走査を行う（あるいは、入射点Ｐ（ｔ３２）から入射点Ｐ（ｔ１１）へと、前回の１フレーム分の走査の経路を逆に辿って戻るようにしてもよい）。図３に示す入射点Ｐ（ｔ１）→Ｐ（ｔ２）→Ｐ（ｔ３）への走査線ＳＬは、図４に示す入射点Ｐ（ｔ２１）→Ｐ（ｔ２２）→Ｐ（ｔ２３）への走査線ＳＬ２に相当する。
【００７０】
この図４に示す例のように、走査ビームＬ１２０の入射点Ｐが、光拡散素子１３０の全領域に渡るようなラスター走査を行うと、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＤも同様に二次元走査されることになる。したがって、この場合、照明対象面Ｓ上には、ほぼ矩形状の照明領域（図３に示す矩形状の照明対象面Ｓのような矩形領域）が形成されることになる。図３に示すような矢印図形の照明領域ＬＡを形成するには、光拡散素子１３０の全領域に渡るラスター走査ではなく、矢印図形に対応する部分領域内のみを走査すればよい（§６．１で述べる変形例を採用すれば、光源１１０に対する光点灯制御を行うことにより、全領域に渡るラスター走査を行いつつ、矢印図形等の任意のパターンからなる照明領域ＬＡを形成できる）。
【００７１】
任意の図形パターンや文字パターンからなる照明領域ＬＡを形成するには、上述したラスター走査の代わりに、ベクター走査を行うと便利である。ベクター走査は、光拡散素子１３０上に定義された任意のベクトルに沿ってビームスポットＢを移動させる走査である。走査部材１２０に、二次元走査を行う機能をもたせておけば、第１の拡散軸Ａ１方向への走査量と第２の拡散軸Ａ２方向への走査量とを組み合わせることにより、ビームスポットＢを光拡散素子１３０上の任意の位置へ移動させることが可能になる。すなわち、光拡散素子１３０上でビームスポットＢが任意の軌跡を描くような走査が可能になる。
【００７２】
図３にブロックとして示された走査制御部１５０は、実際には、電子回路やコンピュータによって構成され、走査ビームＬ１２０の光拡散素子１３０への入射点Ｐが所定の軌跡を描くように、走査部材１２０の走査を制御する役割を果たす。照明対象面Ｓ上に任意形状の照明領域ＬＡを形成するには、当該任意形状のパターンを描画することができるように、走査制御部１５０が、走査ビームＬ１２０の光拡散素子１３０への入射点Ｐを二次元的に変化させる走査制御を行うようにすればよい。そうすれば、照明対象面Ｓ上で描画スポットＤを移動させて描画を行うことができ、所定形状をもつ照明領域ＬＡを形成することができる。
【００７３】
もちろん、描画スポットＤの移動速度が遅ければ、人間の目から見ると、矩形状の描画スポットＤが移動しているように認識されてしまうので、実際には、走査制御部１５０は、照明対象面Ｓ上に形成される照明領域ＬＡが、人間の目に連続した領域として視認される速度で走査を行うようにする。
【００７４】
＜＜＜  §３．  光拡散素子の構成  ＞＞＞
ここでは、図３に示す照明装置１００における光拡散素子１３０の構成について、より詳細な説明を行う。
【００７５】
＜３．１  回折現象によって拡散光を生成する光拡散素子＞
既に§２で述べたとおり、本発明における光拡散素子１３０は、走査部材１２０によって走査された走査ビームＬ１２０を受光し、これを拡散させて拡散光Ｌ１３０を放出する構成要素であり、第１の拡散軸Ａ１の方向への拡散光の広がりの程度（前述した実施例の場合、第１の拡散角度φ１）と、第２の拡散軸Ａ２の方向への拡散光の広がりの程度（前述した実施例の場合、第２の拡散角度φ２）とが異なるような異方性拡散を行うという特徴を有している。
【００７６】
このような特徴をもった異方性拡散を行う光拡散素子１３０としては、たとえば、回折光学素子（ＤＯＥ：Diffractive Optical Element）や、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ：Holographic Optical Element）などを用いることができる。この他、光拡散素子１３０は、マイクロレンズアレイやレンチキュラーレンズ、拡散板などで構成してもよい。もちろん、マイクロレンズアレイやレンチキュラーレンズの機能を回折光学素子に組み込むことにより、マイクロレンズアレイやレンチキュラーレンズと同等の機能を有する回折光学素子を用いるようにしてもよい。
【００７７】
ここでは、光拡散素子１３０を、回折光学素子もしくはホログラフィック光学素子によって構成した例を詳述する。これらの素子は、光の回折現象によって拡散光を生成するものであり、記録する回折パターンの構成を工夫することにより回折角度を調整して、所望の異方性拡散の特性を実現することができる。以下、光の回折現象によって生じる異方性拡散の実態を、もう少し詳しく説明する。
【００７８】
図５は、変位角θＶ，θＨを用いて、光拡散素子１３０上の１点Ｐから放出される１次回折光強度の角度空間分布を表現する方法を示す図である。なお、光拡散素子１３０からは、０次回折光や２次以上の回折光も放出されるが、実用上、１次回折光の強度が支配的になるため、ここでは、１次回折光のみを考慮することにする。以下、光拡散素子１３０の回折面（光放出面）がＸＺ平面上に配置されているものとし、所定の入射角度で入射光Ｌinを与えた場合に、座標（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）に位置する回折面上の１点Ｐ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）から射出する１次回折光Ｌout の向きを考える。
【００７９】
図５(a) は、ＸＹＺ三次元直交座標系を上方から見た投影図（ＸＹ平面への投影図）であり、図の右方がＹ軸正方向、図の下方がＸ軸正方向、図の紙面に垂直な手前方向がＺ軸正方向になる。そして、光拡散素子１３０は、この座標系のＸＺ平面上に配置されている。ここで、この光拡散素子１３０上の点Ｐに所定の方向から入射光Ｌinを与えた場合に、点Ｐから１次回折光として射出する射出光Ｌout の光路（破線）を考えてみる。図５(a) には、点Ｐから射出された１次回折光Ｌout（破線）が、三次元空間上の任意の点Ｑ（ｘｑ，ｙｑ，ｚｑ）に向かう様子が示されている。
【００８０】
図示の例の場合、１次回折光Ｌout は、点Ｐに立てた法線Ｎｐ（Ｙ軸に平行）に対して第１方向変位角θＨをなす方向に射出している。この第１方向変位角θＨは、入射光Ｌinについての水平方向（ＸＹ平面に平行な水平面に沿った方向）の変位角に相当し、ここでは、図５(a) に示す投影図において、反時計まわりの方向を第１方向変位角θＨの正の方向にとることにする（図示の変位角θＨは負の値をとることになる）。
【００８１】
一方、図５(b) は、ＸＹＺ三次元直交座標系を側方から見た投影図（ＹＺ平面への投影図）であり、図の右方がＹ軸正方向、図の上方がＺ軸正方向、図の紙面に垂直な手前方向がＸ軸正方向になる。上述したとおり、光拡散素子１３０は、この座標系のＸＺ平面上に配置されている。ここでも、この光拡散素子１３０上の点Ｐに所定の方向から入射光Ｌinを与えた場合に、点Ｐから１次回折光として射出する射出光Ｌout の光路（破線）を考えてみる。この図５(b) でも、点Ｐから射出された１次回折光Ｌout（破線）が、三次元空間上の点Ｑ（図５(a) に示す点Ｑと同一の点）に向かう様子が示されている。
【００８２】
図示の例の場合、１次回折光Ｌout は、点Ｐに立てた法線Ｎｐ（Ｙ軸に平行）に対して第２方向変位角θＶをなす方向に射出している。この第２方向変位角θＶは、入射光Ｌinについての垂直方向（Ｚ軸に平行な方向）の変位角に相当し、ここでは、図５(b) に示す投影図において、反時計まわりの方向を第２方向変位角θＶの正の方向にとることにする（図示の変位角θＶは負の値をとることになる）。
【００８３】
このように、光拡散素子１３０の任意の１点Ｐから射出される１本の回折光Ｌout の進行方向（回折方向）は、第１方向変位角θＨと第２方向変位角θＶという２組の角度によって表現することができる。すなわち、点Ｐ（ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ）から点Ｑ（ｘｑ，ｙｑ，ｚｑ）に向かう回折光の向きは、（θＨ，θＶ）なる２組の角度によって表現できる。
【００８４】
したがって、ある１点Ｐから射出する１次回折光の向きは、図５(c) に示すように、二次元直交座標系θＨ−θＶで表現される角度空間分布図上の分布点Ｒの位置座標によって示すことができる。図５(c) に示す分布点Ｒは、この分布図における横座標値θＨ（Ｒ），縦座標値θＶ（Ｒ）で示される座標にプロットされた点であり、図５(a) ，(b) に示す射出光Ｌout の向きを示している。図５(a) ，(b) に示す光拡散素子１３０の回折面（ＸＺ平面）を、図の右方向から観察した場合（法線Ｎｐの矢印とは逆方向に観察した場合）、点ＱのＸＺ平面への投影像は、点Ｐの左下に位置することになる。図５(c) に示す分布点Ｒは、図５(a) ，(b) に示す点Ｑに対応するものであり、やはり点Ｐの左下に位置している。
【００８５】
以上、説明の便宜上、光拡散素子１３０上の幾何学的な１点Ｐに入射光Ｌinが入射し、この入射光Ｌinが向きを変えて１本の射出光Ｌout として射出される例を示したが、実際には、光拡散素子１３０に入射する走査ビームＬ１２０は、図４に示すように、ある程度の面積をもったビームスポットＢを形成する。このため、ある走査時点において光拡散素子１３０上で生じる光学現象は、１点Ｐの近傍領域にビームスポットＢが照射され、当該近傍領域に形成されている回折パターンにより、当該近傍領域全体から拡散光Ｌ１３０が広がってゆく現象ということになる。したがって、実際には、図５(a) ，(b) に示すように、点Ｐから１本の射出光Ｌout が射出されるわけではなく、点Ｐ近傍から、ある程度の広がり幅をもった拡散光Ｌ１３０が放出されることになる。
【００８６】
図５(c) に示す二次元直交座標系θＨ−θＶ上の各分布点Ｒについて、それぞれ所定の強度値を定めたものは、点Ｐの近傍の回折パターンによって回折される１次回折光強度の角度空間分布を示す情報になり、これは当該点Ｐの近傍の回折パターンの回折特性を示す情報になる。たとえば、図５(c) に示す分布点Ｒ（θＨ（Ｒ），θＶ（Ｒ））の位置にのみ強度値１００が定義され、それ以外の部分にはすべて強度値０が定義された１次回折光強度の角度空間分布をもつ光拡散素子１３０は、図５(a) ，(b) に示すように、入射光Ｌinに対して、強度値１００をもつた１本の射出光Ｌinのみを１次回折光として射出する回折特性を有する素子ということになる。
【００８７】
もちろん、１次回折光強度の角度空間分布は、入射光Ｌinの入射角に応じて変わる。図５(a) ，(b) に示す例の場合、入射角＝０°であるが、この入射角を変化させると、射出光Ｌout の向きも変化し、第１方向変位角θＨおよび第２方向変位角θＶも変化し、図５(c) に示す角度空間分布も変化する。したがって、図５(c) に示す角度空間分布は、入射光Ｌinを、ある特定の入射角で点Ｐの近傍に照射したときに得られる１次回折光の強度の角度空間分布を示している。
【００８８】
＜３．２  光拡散素子の垂直配置＞
図６は、ＸＺ平面上に配置された光拡散素子１３０上の点Ｐ近傍に入射光Ｌinが与えられたときに、当該点Ｐ近傍から放出される拡散光Ｌ１３０の様子を示す図である。図６(a) は、図５(a) と同様に、ＸＹＺ三次元直交座標系を上方から見た投影図（ＸＹ平面への投影図）であり、図の右方がＹ軸正方向、図の下方がＸ軸正方向、図の紙面に垂直な手前方向がＺ軸正方向になる。一方、図６(b) は、図５(b) と同様に、ＸＹＺ三次元直交座標系を側方から見た投影図（ＹＺ平面への投影図）であり、図の右方がＹ軸正方向、図の上方がＺ軸正方向、図の紙面に垂直な手前方向がＸ軸正方向になる。上述したとおり、光拡散素子１３０は、この座標系のＸＺ平面上に配置されている。
【００８９】
この図６に示す例の場合、光拡散素子１３０の回折面（ＸＺ平面）の点Ｐ近傍に所定の入射角（この例の場合、入射角＝０°）をもつ入射光Ｌinを与えると、Ｘ軸方向（水平方向）に関しては、図６(a) に示すように、法線Ｎｐを中心として第１の拡散角度φ１で広がり、Ｚ軸方向（垂直方向）に関しては、図６(b)に示すように、法線Ｎｐより下方に向かうように第２の拡散角度φ２で広がる拡散光Ｌ１３０が得られる。図にハッチングを施して示す領域が、拡散光Ｌ１３０の回折範囲ということになる。なお、図６(a) ，(b) では、便宜上、１点Ｐから拡散光Ｌ１３０が広がってゆく状態が描かれているが、実際には、入射光Ｌinとして照射された光ビームによって形成されるビームスポットＢに応じた点Ｐの近傍領域全体から、拡散光Ｌ１３０が放出されることになる。
【００９０】
結局、光拡散素子１３０の点Ｐ近傍の領域には、図６(a) ，(b) に示す拡散光Ｌ１３０を回折光として生じるような回折特性を有する回折パターンが形成されていることになる。この回折特性は、図６(c) に示す１次回折光強度の角度空間分布として示すことができる。図６(c) には、矩形状の回折光分布領域Ｅ（ハッチング部分）が示されているが、この回折光分布領域Ｅは、第１方向変位角θＨおよび第２方向変位角θＶの特定の範囲を示すものであり、その横幅は第１の拡散角度φ１、縦幅は第２の拡散角度φ２に相当する。
【００９１】
なお、１次回折光強度の角度空間分布は、図６(c) に示す二次元座標系の各座標位置にそれぞれ所定の強度値を定義したものになる。すなわち、図６(c) には、回折光分布領域Ｅがハッチングを施した矩形領域として描かれているが、１次回折光強度の角度空間分布は、各部分に所定の強度値を定義したものになる。たとえば、図６(c) における回折光分布領域Ｅの内部に強度値１００が定義され、それ以外の部分に強度値０が定義された１次回折光強度の角度空間分布をもつ光拡散素子１３０の場合、図６(a) ，(b) にハッチングを施して示す領域にのみ強度値１００をもった１次回折光が進行し、それ以外の領域には１次回折光は全く進行しないことになる。
【００９２】
図６(c) に示す回折光分布領域Ｅが、縦軸θＶを中心軸として左右対称になっているのは、図６(a) に示すように、拡散光Ｌ１３０が法線Ｎｐを中心とする対称形となるように広がっているためである。また、図６(c) に示す回折光分布領域Ｅが、原点Ｐよりも下方の位置（座標値θＶが負の値となる位置）に配置されているのは、図６(b) に示すように、拡散光Ｌ１３０が法線Ｎｐよりも下方に向かって進行するためである。このように、拡散光Ｌ１３０が下方に向かって進行すれば、照明対象面となるＸＹ平面を照明するために好都合である。
【００９３】
図６に示す例は、光拡散素子１３０の光放出面（回折面）をＸＺ平面上に配置した例である。このように、光拡散素子１３０の光放出面をＸＺ平面もしくはＸＺ平面に平行な平面（本願では、ＸＺ平面自身も含めて、単に、ＸＺ平面に平行な平面と言う）上に配置すれば、光拡散素子１３０の光放出面は照明対象面（ＸＹ平面）に対して直交することになる。そこで、本願では、このような光拡散素子１３０の配置を「垂直配置」と呼ぶことにする。
【００９４】
図２に示すような車載型の照明装置１００において、光拡散素子１３０を垂直配置し、路面１０を照明対象面として照明する場合、照明光の光軸Ｃを斜め下方に向ける必要がある。したがって、垂直配置を採用する実施例の場合、図６(b) に示すように、拡散光Ｌ１３０が下方に向かって進行するような回折特性を光拡散素子１３０にもたせておくと便利である。図６(c) に示す回折光分布領域Ｅは、このような配慮のもとに設計された光拡散素子１３０の回折特性を示すものである。
【００９５】
図６(b) に示すように、拡散光Ｌ１３０は下方に向かって進行するため、照明光学系１４０は、この進行方向に配置するのが好ましい。また、照明光学系１４０は、その主面が拡散光Ｌ１３０の中心軸に対して直交する向きに配置するのが好ましい。なお、図６(b) に示す例では、入射光Ｌinは法線Ｎｐの方向に入射しているので、光源１１０の光軸も法線Ｎｐに一致させれば、光源１１０、走査部材１２０、光拡散素子１３０を一直線上に配置することが可能になり、全体的に単純な構造をもった照明装置を実現できる。
【００９６】
もちろん、光源１１０や走査部材１２０は、設計上の都合に合わせて任意の位置に配置することができる。たとえば、図６(a) ，(b) では、入射光Ｌin（走査ビームＬ１２０）が入射面に対して垂直に入射する例を示したが、入射光Ｌinの入射方向は入射面に対して必ずしも垂直にする必要はないので、光源１１０および走査部材１２０は、必ずしも法線Ｎｐを通る直線上に配置する必要はない。
【００９７】
光拡散素子１３０に対する入射光Ｌin（走査ビームＬ１２０）の向きを任意の方向に設定した場合でも、光拡散素子１３０に記録する回折パターンを調整すれば、図６(a) ，(b) に示す拡散光Ｌ１３０と全く同じ方向に向かう拡散光を得ることができる。したがって、本発明を実施する上で、光源１１０および走査部材１２０の配置は、特に限定されるものではない。ただ、光拡散素子１３０から放出される拡散光Ｌ１３０は、予め設定した照明対象面の方向へ向かうようにする必要があるので、光拡散素子１３０を設計する上では、入射光Ｌin（走査ビームＬ１２０）の入射方向を予め定めておき、当該方向から入射する入射光Ｌinが照明対象面へ向かうような回折特性をもった回折パターンを光拡散素子１３０に記録しておくのが好ましい。
【００９８】
＜３．３  光拡散素子の傾斜配置＞
一方、図７は、拡散素子１３０の光放出面（回折面）をＸＺ平面に対して傾斜させるように配置した例を示す側方投影図である。図に一点鎖線で示すＺ′軸は、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角ξだけ回転させることにより得られる軸である。この例の場合も、照明対象面はＸＹ平面上に設定されているが、拡散素子１３０は、その光放出面（回折面）がＸＺ′平面もしくはＸＺ′平面に平行な平面（本願では、ＸＺ′平面自身も含めて、単に、ＸＺ′平面に平行な平面と言う）上に位置する。本願では、このような光拡散素子１３０の配置を「傾斜配置」と呼ぶことにする。
【００９９】
図２に示すような車載型の照明装置１００において、光拡散素子１３０を傾斜配置し、路面１０を照明対象面として照明する場合、照明光の光軸Ｃを斜め下方に向ける必要があるが、図７に示す傾斜角ξを、図２に示す照射角θに一致させておけば、光拡散素子１３０の光放出面上の点Ｐに立てた法線Ｎｐ′の方向を、図２に示す光軸Ｃの方向に一致させることができる。
【０１００】
図７は、図６(b) と同様に、ＸＹＺ三次元直交座標系を側方から見た投影図（ＹＺ平面への投影図）であり、図の右方がＹ軸正方向、図の上方がＺ軸正方向、図の紙面に垂直な手前方向がＸ軸正方向になるが、光拡散素子１３０は、この座標系のＸＺ平面を傾斜させたＸＺ′平面上に配置されている。したがって、この図７は、ＸＺ′平面上に配置された光拡散素子１３０上の点Ｐ近傍に入射光Ｌinが与えられたときに、当該点Ｐ近傍から放出される拡散光Ｌ１３０の様子を示す図になっている。
【０１０１】
この図７に示す光拡散素子１３０のＸ軸方向に関する拡散特性は、図６(a) に示す例と全く同様である。したがって、傾斜配置された光拡散素子１３０は、所定の入射角（この例の場合、入射角＝０°）をもつ入射光Ｌinが与えられたときに、Ｘ軸方向に関しては、図６(a) に示すように、法線Ｎｐ（実際には、図７に示す法線Ｎｐ′）を中心として第１の拡散角度φ１で広がり、Ｚ′軸方向に関しては、図７に示すように、法線Ｎｐ′を中心として第２の拡散角度φ２で広がる拡散光Ｌ１３０を放出することになる。なお、図７では、便宜上、１点Ｐから拡散光Ｌ１３０が広がってゆく状態が描かれているが、実際には、入射光Ｌinとして照射された光ビームによって形成されるビームスポットＢに応じた点Ｐの近傍領域全体から、拡散光Ｌ１３０が放出されることになる。
【０１０２】
このような回折特性は、図７の右上の枠内に示す１次回折光強度の角度空間分布として示すことができる。この分布図には、矩形状の回折光分布領域Ｅ（ハッチング部分）が示されているが、この回折光分布領域Ｅは、第１方向変位角θＨおよび第２方向変位角θＶの特定の範囲を示すものであり、その横幅は第１の拡散角度φ１、縦幅は第２の拡散角度φ２に相当する。
【０１０３】
図６(c) に示す例（垂直配置の実施例）における回折光分布領域Ｅも、図７に示す例（傾斜配置の実施例）における回折光分布領域Ｅも、縦軸θＶを中心軸として左右対称の矩形になっているが、これは、図６(a) に示すように、拡散光Ｌ１３０が法線Ｎｐを中心とした対称形になるように広がっているためである。
【０１０４】
一方、図６(c) に示す回折光分布領域Ｅは、原点Ｐよりも下方の位置（座標値θＶが負の値となる位置）に配置されているのに対し、図７に示す回折光分布領域Ｅは、原点Ｐを中心に配置されている。これは、垂直配置の実施例の場合、図６(b) に示すように、拡散光Ｌ１３０を照明対象面（ＸＹ平面）に向かわせるために下方に回折させているのに対して、傾斜配置の場合、図７に示すように、光拡散素子１３０自身が傾斜して配置されており、その法線Ｎｐ′が照明対象面（ＸＹ平面）に向いているため、第２方向変位角θＶは０°に近くても、拡散光Ｌ１３０が法線Ｎｐ′に沿って照明対象面（ＸＹ平面）に向かうためである。
【０１０５】
図３に示す基本的実施形態に係る照明装置１００は、傾斜配置を採用した実施例に対応し、光拡散素子１３０の光放出面（回折面）および照明光学系１４０の光学的な主面は、ＸＺ′平面に平行な平面上に配置されている。そして、光源１１０の光軸が照明光学系１４０の光軸に一致するように配置されており、光拡散素子１３０には、図７の右上枠内に示すような回折特性をもった回折パターンが記録されている。このため、光源１１０、走査部材１２０、光拡散素子１３０、照明光学系１４０を、一直線上に配置することができ、全体的に単純な構造をもった照明装置が実現されている。
【０１０６】
＜３．４  本発明に用いる光拡散素子の特徴＞
これまで、光拡散素子１３０を垂直配置する場合の回折特性として、図６(c) に示す角度空間分布を例示し、光拡散素子１３０を傾斜配置する場合の回折特性として、図７に示す角度空間分布を例示したが、このような回折特性を採用するのは、拡散光Ｌ１３０をＸＹ平面上に定義された照明対象面に導きやすくするための配慮である。したがって、本発明を実施するにあたり、必ずしも図６(c) や図７に示す回折特性を採用する必要はない。
【０１０７】
たとえば、照明光学系１４０に、光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０を曲げたり、反射したりして照明対象面へと導く機能を設けておけば、光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０が照明対象面に向かって放出されていなくても、照明光学系１４０によって、これを照明対象面へと導くことが可能である。ただ、上述したような回折特性を採用すれば、照明光学系１４０として１枚の単純なコリメートレンズを用いただけでも、拡散光Ｌ１３０を照明対象面へと効率的に導くことができ、照明光学系１４０の構成を単純化することができる。
【０１０８】
本発明に用いる光拡散素子１３０の重要な特徴は、光放出面上に定義された第１の拡散軸Ａ１方向への拡散光の広がりの程度を示す第１の拡散角度φ１と第２の拡散軸Ａ２方向への拡散光の広がりの程度を示す第２の拡散角度φ２とが異なるような異方性拡散を行う点にある。このような異方性拡散によって、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面にボケを抑制した鮮明な照明領域を形成するという固有の作用効果が得られるのである（その理由は、§５で説明する）。
【０１０９】
特に、これまで述べてきた実施例は、第１の拡散軸Ａ１および第２の拡散軸Ａ２として互いに直交する軸を設定した例である。たとえば、図６に示す垂直配置の実施例の場合、第１の拡散軸Ａ１はＸ軸に平行な軸になり、第２の拡散軸Ａ２はＺ軸に平行な軸になり、両軸は直交している。そして、第１の拡散角度φ１は、第２の拡散角度φ２よりも大きくなるように設定されており、回折光分布領域Ｅは横長の矩形になる。一方、図７に示す傾斜配置の実施例の場合、第１の拡散軸Ａ１はＸ軸に平行な軸になり、第２の拡散軸Ａ２はＺ′軸に平行な軸になり、やはり両軸は直交している。ここでも、第１の拡散角度φ１は、第２の拡散角度φ２よりも大きくなるように設定されており、回折光分布領域Ｅは横長の矩形になる。
【０１１０】
このように、回折光分布領域Ｅが矩形になるような回折特性をもった光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０を、その中心軸に直交する平面で切断すると、矩形の断面が得られる。図８は、図７に示す光拡散素子１３０から放出される拡散光Ｌ１３０を、ＸＺ′平面に平行な平面で切断した断面図である。図４に示すように、光拡散素子１３０の入射面に等方的なほぼ円形のビームスポットＢが照射された場合であっても、ビームスポットＢが形成される領域の回折特性が図７の右上枠内の分布図になっていれば、光拡散素子１３０から放出される拡散光Ｌ１３０の断面は、図８に示すような矩形になる。図６に示す光拡散素子１３０から放出される拡散光Ｌ１３０を、その中心軸に直交する平面で切断した場合も、やはり矩形の断面が得られることになる。
【０１１１】
図６(a) ，(b) および図７には、光拡散素子１３０の光放出面（回折面）上の特定の点Ｐから回折光として放出される拡散光Ｌ１３０が示されているが、光拡散素子１３０の放出面上のいずれの点についても、図６(c) もしくは図７の右上枠内に示す角度空間分布に応じた拡散光が得られるように、光拡散素子１３０の全面にわたって所定の回折パターンを形成しておけば、光放出面上のいずれの位置からも、図６(a) ，(b) または図７に示す方向に拡散光が放出されることになる。
【０１１２】
図６に示す垂直配置の実施例は、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子１３０の光放出面がＸＺ平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸Ａ１がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸Ａ２がＺ軸に平行になる実施例ということになる。そして、光拡散素子１３０の異方性拡散により、光放出面から放出された拡散光Ｌ１３０は、照明対象面となるＸＹ平面へと向かい、この拡散光Ｌ１３０をその中心軸に直交する平面で切断したときの断面は、Ｘ軸に平行な二辺を長辺、他の二辺を短辺とする矩形になる。
【０１１３】
一方、図７に示す傾斜配置の実施例は、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角ξだけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、照明対象面がＸＹ平面上に設定され、光拡散素子１３０の光放出面がＸＺ′平面に平行な平面上に位置し、第１の拡散軸Ａ１がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸Ａ２がＺ′軸に平行になる実施例ということになる。そして、光拡散素子１３０の異方性拡散により、光放出面から放出された拡散光Ｌ１３０は、照明対象面となるＸＹ平面へと向かい、この拡散光Ｌ１３０をその中心軸に直交する平面（ＸＺ′平面に平行な平面）で切断したときの断面は、Ｘ軸に平行な二辺を長辺、他の二辺（Ｚ′軸に平行な二辺）を短辺とする矩形になる。
【０１１４】
図３に示す例の場合、光拡散素子１３０の異方性拡散によって、Ｘ軸に平行な二辺を長辺とする矩形断面をもつ拡散光Ｌ１３０が得られており、照明対象面Ｓ上には、Ｘ軸に平行な二辺を長辺、Ｙ軸に平行な二辺を短辺とする矩形状の描画スポットＤが投影されている。このように長辺と短辺の長さの比が大きい描画スポットＤを走査して所望の照明パターンを描画すれば、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面にボケを抑制した鮮明な照明領域を形成することができる（§５参照）。
【０１１５】
光拡散素子１３０を、回折光学素子（ＤＯＥ）もしくはホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）によって構成する場合、光拡散素子１３０の各部分には、所定の入射角をもつ入射光Ｌinが与えられたときに、所定の１次回折光強度の角度空間分布をもった回折光が拡散光Ｌ１３０として放出されるような回折格子もしくは干渉縞を記録しておけばよい。
【０１１６】
具体的には、所定の入射点Ｐへの入射光Ｌinに対する回折光の変位角度を、第１の拡散軸方向Ａ１への変位を示す第１方向変位角θＨと第２の拡散軸方向Ａ２への変位を示す第２方向変位角θＶとによって表し、第１方向変位角θＨを横座標軸にとり、第２方向変位角θＶを縦座標軸にとり、第１方向変位角＝０、第２方向変位角＝０となる点を原点Ｐにとった分布グラフを定義したときに、この分布グラフ上において、１次回折光強度の角度空間分布が、縦座標軸を対称軸として左右対称をなす横長の矩形からなる回折光分布領域Ｅによって表されるような回折特性をもった回折格子もしくは干渉縞を記録しておけばよい。
【０１１７】
図６に示す垂直配置の実施例の場合、光拡散素子１３０の各部分についての１次回折光強度の角度空間分布は、図６(c) に示すように、分布グラフ上において、縦座標軸を中心として、拡散光Ｌ１３０が照明対象面（ＸＹ平面）へと向かうような所定の縦座標値（負のθＶの値）をもつ位置に配置された横長の矩形からなる回折光分布領域Ｅによって表されることになる。
【０１１８】
これに対して、図７に示す傾斜配置の実施例の場合、光拡散素子１３０の各部分についての１次回折光強度の角度空間分布は、図７の右上枠内に示すように、分布グラフ上において、原点Ｐを中心として配置された横長の矩形からなる回折光分布領域Ｅによって表されることになる。図７の右上枠内に示す角度空間分布において、回折光分布領域Ｅの横幅φ１に比べて、縦幅φ２を十分に小さくする設計を行うのであれば、光拡散素子１３０には、実質的に水平方向（第１方向変位角θＨの方向）にのみ回折を行う機能をもたせておけばよい。この場合、光拡散素子１３０を回折格子によって構成することができる。
【０１１９】
図９は、図７に示す光拡散素子１３０を回折格子を利用して形成した例を示す平面図（図(a) ）および側断面図（図(b) ）である。この光拡散素子１３０は、図示のとおり、Ｚ′軸に平行な多数の格子線１３１を複数通りのピッチで配置した回折格子を物理的構造体に記録した回折光学素子によって構成されている。図９(a) の平面図に示すとおり、各格子線１３１はいずれもＺ′軸に平行な方向に形成されているが、そのピッチは様々になっている。図示の例の場合、中央部分の格子線ピッチは大きく、左右両端へゆくほど、格子線ピッチは徐々に小さくなっている。
【０１２０】
また、図９(b) の側断面図に示すとおり、回折格子は、鋸歯状の物理的凹凸構造によって構成されており、しかも鋸歯を構成する傾斜面の向きは、右半分と左半分とで逆になっている。このため、同一方向から入射光Ｌinを与えたとしても、回折する方向（Ｘ軸の正方向か負方向か）は右半分と左半分とで異なることになる。また、格子線のピッチも様々であるため、Ｘ軸方向への回折角も様々になる。結局、このような物理的構造をもつ回折格子を光拡散素子１３０として利用すれば、入射光ＬinをＸ軸方向の所定範囲内（図６(a) に示す第１の拡散角度φ１内）に回折することができる。
【０１２１】
図９に示す光拡散素子１３０は、入射光ＬinをＺ′軸方向に回折する機能を有していないが、実際には、図９(a) に破線の円で示すように、光拡散素子１３０への入射光Ｌinは、ある程度面積をもったビームスポットＢとして照射されるため、光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０は、Ｚ′軸方向にもある程度広がった光になる。なお、図９では、説明の便宜上、格子線１３１のピッチがビームスポットＢの寸法に比べて拡大されて描かれているが、実際の格子線ピッチは光の波長程度の寸法であり、ビームスポットＢ内に、様々なピッチをもつ多数の格子線が含まれることになる。したがって、ビームスポットＢとして与えられた入射光Ｌinは、Ｘ軸方向に様々な回折角をもって回折し、第１の拡散角度φ１内に広がることになる。
【０１２２】
以上、図９を参照しながら、光拡散素子１３０を回折格子によって構成した実施例を説明したが、光拡散素子１３０を、ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）によって構成すれば、より自由度の高い回折特性をもたせることが可能になる。たとえば、光拡散素子１３０を、個々の部分がそれぞれ所定位置に矩形面の再生像を生成するホログラフィック光学素子によって構成すれば、断面形状が矩形の拡散光Ｌ１３０を任意の方向に放出させることが可能である。
【０１２３】
たとえば、図３に示す例において、矩形状の拡散光スポットＧ（ｔ２）をホログラム再生像として生成するための干渉縞を、光拡散素子１３０の入射点Ｐ（ｔ２）の近傍領域に記録しておけば、走査時点ｔ２において、入射点Ｐ（ｔ２）の近傍に走査ビームＬ１３０（ｔ２）を再生用照明光として照射すれば、図示する拡散光スポットＧ（ｔ２）の位置に、矩形状のホログラム再生像が得られることになる。要するに、光拡散素子１３０には、入射光を第１の拡散軸Ａ１の方向には大きく拡散し、これに交差する第２の拡散軸Ａ２の方向には小さく拡散（たとえば、ビームスポットＢ程度の拡散）するような回折特性をもったホログラムが記録されていればよい。
【０１２４】
なお、このような矩形状のホログラム再生像を生成する機能をもった光拡散素子１３０は、たとえば、図３の拡散光スポットＧ（ｔ２）の位置に矩形面を有する拡散板を配置し、図３の光拡散素子１３０の位置に感光性媒体（ブランクのホログラム記録材料）を配置し、走査ビームＬ１３０（ｔ２）と同じビームを参照光として与え、拡散板からの物体光と参照光とによって生じた干渉縞を感光性媒体に記録する光学的な方法によって作成することができる。ただ、実用上は、ＣＧＨ（Computer Generated Hologram）の手法を利用して作成するのが好ましい。
【０１２５】
ＣＧＨの手法を利用すれば、物体光を発生させる拡散板やこれを照明する光源、干渉縞を形成するための光学系、干渉縞を記録するための感光性媒体などを用意する必要がなく、干渉縞の記録工程をすべてコンピュータ上の演算によって行うことができる。このため、任意の回折特性を持つ干渉縞を簡易な手順で低コストにて再現性よく生成できる。たとえば、図４に示すように、等方的なビームスポットＢとして、ほぼ円形の領域にコヒーレント光が照射された場合に、図８に示すような矩形断面をもつ拡散光Ｌ１３０が放出されるような異方性拡散を行う干渉縞の情報をコンピュータによって演算し、演算により得られた干渉縞をホログラム記録媒体に記録すればよい。
【０１２６】
ＣＧＨの手法を利用して作成された光拡散素子１３０は、コンピュータによる演算によって求められた干渉縞を有するＣＧＨを、物理的構造体に記録したホログラフィック光学素子ということになる。このようなＣＧＨの手法を利用したホログラフィック光学素子の作成方法は公知の技術であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【０１２７】
＜＜＜  §４．  照明領域の形成  ＞＞＞
ここでは、図３に示す照明装置１００において、光拡散素子１３０から放出された拡散光Ｌ１３０が照明光学系Ｌ１４０を通って照明対象面Ｓ（ＸＹ平面）に照射され、描画スポットＤを形成し、更に、この描画スポットＤを走査することにより、照明対象面Ｓ上に所定形状をもつ照明領域ＬＡを形成するプロセスを詳述する。
【０１２８】
光拡散素子１３０の各位置から放出された拡散光Ｌ１３０は、いずれも図８に示すように断面が矩形形状をなす。そして、照明光学系１４０は、その光軸がＸＺ′軸に直交する向きに配置されている。したがって、図３に示すように、照明光学系１４０の位置に形成される拡散光スポットＧも、拡散光Ｌ１３０の断面に相似した矩形形状になる。図３に示す実施例の場合、照明光学系１４０はコリメートレンズ（１枚の凸レンズ）によって構成されており、光拡散素子１３０の光放出面がこのコリメートレンズの前側焦点位置に配置されている。
【０１２９】
図４に示すように、走査部材１２０による走査を受けて、ビームスポットＢは、光拡散素子１３０上を移動する。このため、光拡散素子１３０から放出される拡散光Ｌ１３０も移動し、照明光学系１４０の位置に形成される拡散光スポットＧも移動する。図１０は、図４に示す走査を行った場合に、照明光学系１４０に入射する拡散光Ｌ１３０によって形成される拡散光スポットＧの移動状態を示す平面図であり、図４に示す走査時点ｔ１１〜ｔ３２に対応させて、矩形状の拡散光スポットＧ（ｔ１１）〜Ｇ（ｔ３２）が形成される状態が示されている。
【０１３０】
なお、ここに示す実施例の場合、照明光学系１４０はレンズから構成されており、その入射面は湾曲面になる。したがって、拡散光Ｌ１３０の断面が図８に示すような矩形であったとしても、レンズの入射面（湾曲面）に形成されるスポットは、正確な矩形にはならない。そこで、本願では、便宜上、照明光学系１４０（レンズ）の前面位置に、照明光学系１４０の光軸に直交する仮想投影平面Ｍを定義し、拡散光Ｌ１３０によってこの仮想投影平面Ｍ上に投影されるスポットを拡散光スポットＧと定義することにする。
【０１３１】
図１０に一点鎖線で描かれている枠は、この仮想投影平面Ｍを示している。仮想投影平面Ｍは、照明光学系１４０（レンズ）の直前に配置され、照明光学系１４０の光軸に直交している。図示されている矩形状の拡散光スポットＧ（ｔ１１）〜Ｇ（ｔ３２）は、いずれもこの仮想投影平面Ｍ上に位置している。また、光拡散素子１３０の任意の位置から放出される拡散光Ｌ１３０の断面は、いずれも、図８に示すように、Ｘ軸に平行な２辺を長辺とし、他の２辺を短辺とする矩形になる。したがって、図１０に示す各拡散光スポットＧ（ｔ１１）〜Ｇ（ｔ３２）も、Ｘ軸に平行な２辺を長辺とし、他の２辺を短辺とする矩形になる。
【０１３２】
図１０に示す拡散光スポットＧの移動軌跡は、図４に示すビームスポットＢの移動軌跡に応じたものになる。図示の例は、ラスター走査を行う例であり、拡散光スポットＧは、走査線ＳＬ１，... ，ＳＬ２，... ，ＳＬ３，... に沿って二次元的に移動することになる。なお、図１０は図４の走査と連動して拡散光スポットＧが移動することを概念的に示すための図であり、拡散光スポットＧ（ｔ１１）〜Ｇ（ｔ３２）の位置は、必ずしも正確なものではない。
【０１３３】
要するに、ここに示す実施例の場合、照明光学系１４０の前面位置に、照明光学系１４０の光軸に直交する仮想投影平面Ｍを定義したときに、個々の走査時点において、光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０によって、仮想投影平面Ｍ上に、一対の長辺と一対の短辺とを有する矩形状の拡散光スポットＧが形成されることになる。
【０１３４】
図３に示す照明装置１００は、§３．３で述べた「光拡散素子の傾斜配置」の実施例に相当するものである。この「光拡散素子の傾斜配置」の実施例では、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義するとともに、Ｘ軸を回転軸としてＺ軸を所定の傾斜角ξだけ回転させることにより得られるＺ′軸を定義したときに、光拡散素子１３０がＸＺ′平面に平行な平面上に配置され、照明対象面ＳがＸＹ平面上に設定され、第１の拡散軸Ａ１がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸Ａ２がＺ′軸に平行になる。また、照明光学系１４０は、その光軸がＸＺ′軸に直交する向きに配置されている。
【０１３５】
このため、照明光学系１４０の前面位置に、ＸＺ′平面に平行な仮想投影平面Ｍを定義すれば、個々の走査時点において、光拡散素子１３０の個々の位置から放出される拡散光Ｌ１３０は、仮想投影平面Ｍ上に、Ｘ軸に平行な一対の長辺とＺ′軸に平行な一対の短辺とを有する矩形状の拡散光スポットＧを形成することになる。図１０に示されている拡散光スポットＧ（ｔ１１）〜Ｇ（ｔ３２）は、いずれもＸ軸に平行な一対の長辺とＺ′軸に平行な一対の短辺とを有する矩形になっている。
【０１３６】
図１１は、図３に示す照明装置１００における光拡散素子１３０から得られる拡散光Ｌ１３０が、照明光学系１４０を経て照明対象面Ｓに到達する光路の一例を示す側面図である。照明光学系１４０は、光拡散素子１３０によって異方性拡散された拡散光Ｌ１３０（コヒーレント光）を照明対象面Ｓへと導びく役割を果たす。光拡散素子１３０は、理想的には照明光学系１４０の前側焦点位置に配置するのが好ましい。図１１に示す例は、このような理想的な配置を行った例であり、光拡散素子１３０の拡散面（回折面）と照明光学系１４０（レンズ）の主面との距離が、照明光学系１４０の焦点距離ｆに一致するように設定されている。
【０１３７】
一方、照明対象面Ｓは、通常、照明光学系１４０の後側焦点位置Ｆよりも遠くに位置する。たとえば、図２に示すような車載型の照明装置の場合、照明対象面Ｓは、路面１０上のかなり遠方に設定される。図１１では、走査時点ｔ１１において、光拡散素子１３０の点Ｐ（ｔ１１）から放出された拡散光Ｌ１３０（ｔ１１）の光路が破線で示され、走査時点ｔ２１において、点Ｐ（ｔ２１）から放出された拡散光Ｌ１３０（ｔ２１）の光路が実線で示され、走査時点ｔ３１において、点Ｐ（ｔ３１）から放出された拡散光Ｌ１３０（ｔ３１）の光路が一点鎖線で示されている。したがって、照明対象面Ｓ上には、走査時点ｔ１１において破線で示す照明光Ｌ１４０（ｔ１１）が到達し、走査時点ｔ２１において実線で示す照明光Ｌ１４０（ｔ２１）が到達し、走査時点ｔ３１において一点鎖線で示す照明光Ｌ１４０（ｔ３１）が到達する。
【０１３８】
なお、図１１に示す各光路は、拡散光Ｌ１３０や照明光Ｌ１４０の中心軸を示すものであり、実際には、拡散光Ｌ１３０および照明光Ｌ１４０は所定の幅をもった光になる。ここに示す実施例の場合、照明光学系１４０はコリメートレンズによって構成されており、光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０を平行化するコリメータとして機能する。このコリメートレンズ１４０に対する拡散光Ｌ１３０の入射位置は、図１０に示すように、各走査時点ｔ１１〜ｔ３１によって異なる。
【０１３９】
ただ、光拡散素子１３０がコリメートレンズ１４０の前側焦点位置に配置されているため、コリメートレンズ１４０のどの位置に拡散光Ｌ１３０が入射しても、コリメートレンズ１４０は入射した拡散光Ｌ１３０を平行化して射出する。したがって、たとえば、図に破線で示す拡散光Ｌ１３０（ｔ１１）は、所定の拡散角度で広がる光になるが、照明光学系１４０を通ることにより平行化され、照明対象面Ｓへと向かう照明光Ｌ１４０（ｔ１１）は平行化された光になる。このため、照明対象面Ｓがかなり遠方に設定されていた場合でも、ほぼ矩形形状を維持した描画スポットＤを形成することができる。
【０１４０】
図１２は、図１１に示す各構成要素を、視線方向Ｖ（図１１の右上参照）から観察した状態を示す投影図である。この図では、走査時点ｔ２１において、光拡散素子１３０の点Ｐ（ｔ２１）から放出された拡散光Ｌ１３０（ｔ２１）の光路が破線で示され、走査時点ｔ２２において、点Ｐ（ｔ２２）から放出された拡散光Ｌ１３０（ｔ２２）の光路が実線で示され、走査時点ｔ２３において、点Ｐ（ｔ２３）から放出された拡散光Ｌ１３０（ｔ２３）の光路が一点鎖線で示されている。したがって、照明対象面Ｓ上には、走査時点ｔ２１において破線で示す照明光Ｌ１４０（ｔ２１）が到達して描画スポットＤ（ｔ２１）が形成され、走査時点ｔ２２において実線で示す照明光Ｌ１４０（ｔ２２）が到達して描画スポットＤ（ｔ２２）が形成され、走査時点ｔ２３において一点鎖線で示す照明光Ｌ１４０（ｔ２３）が到達して描画スポットＤ（ｔ２３）が形成される。
【０１４１】
このように、コリメートレンズ１４０から射出する照明光Ｌ１４０の進行方向は、コリメートレンズ１４０のどの位置に拡散光Ｌ１３０が入射したかによって異なってくる。図１１に示すように、拡散光Ｌ１３０の入射位置をＺ′軸方向に変化させると、照明対象面Ｓに形成される描画スポットＤの位置はＹ軸方向に変化し、図１２に示すように、拡散光Ｌ１３０の入射位置をＸ軸方向に変化させると、照明対象面Ｓに形成される描画スポットＤの位置はＸ軸方向に変化する。
【０１４２】
図８に示すように、拡散光Ｌ１３０の断面は、Ｘ軸に平行な２辺を長辺とする矩形になるため、拡散光Ｌ１３０のＸ軸方向への広がりは、Ｚ′軸方向への広がりに比べて顕著になる。このため、図１２では、拡散光Ｌ１３０（ｔ２１），拡散光Ｌ１３０（ｔ２２），拡散光Ｌ１３０（ｔ２３）の光路をそれぞれ広がりをもった光路として描いている。上述したように、照明光学系１４０はコリメートレンズによって構成されているため、照明光学系１４０を通った照明光Ｌ１４０（ｔ２１），拡散光Ｌ１４０（ｔ２２），拡散光Ｌ１４０（ｔ２３）は平行化され、照明対象面Ｓに到達する。その結果、図１２に示すとおり、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＤも矩形になる。
【０１４３】
以上、図３に示す照明装置１００を例にとりながら、§３．３で述べた「光拡散素子の傾斜配置」の実施例における照明領域ＬＡの形成プロセスを説明したが、§３．２で述べた「光拡散素子の垂直配置」の実施例における照明領域ＬＡの形成プロセスもほぼ同様である。
【０１４４】
「光拡散素子の垂直配置」の実施例の場合、図６に示すように、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、光拡散素子１３０がＸＺ平面に平行な平面上に配置され、照明対象面ＳがＸＹ平面上に設定され、第１の拡散軸Ａ１がＸ軸に平行になり、第２の拡散軸Ａ２がＺ軸に平行になる。このとき、照明光学系１４０は、その光軸が光拡散素子１３０の放出面上の所定点Ｐ（たとえば、放出面の中心点）から放出される拡散光Ｌ１３０の中心軸に平行になるような向きに配置するのが好ましい。より好ましくは、照明光学系１４０は、その光軸が光拡散素子１３０の放出面上の所定点Ｐから放出される拡散光Ｌ１３０の中心軸に一致するように配置するとよい。
【０１４５】
この場合、照明光学系１４０の前面位置に、その光軸に直交する仮想投影平面Ｍを定義すると、図１０に示す例と同様に、個々の走査時点において、光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０が、仮想投影平面Ｍ上に、Ｘ軸に平行な一対の長辺と他の一対の辺からなる短辺とを有する矩形状の拡散光スポットＧを形成することになる。したがって、照明対象面Ｓ上にも、矩形状の描画スポットＤを形成することができる。
【０１４６】
このように、図３に示す照明装置１００では、走査部材１２０の走査に応じて、照明光学系１４０（コリメートレンズ）に入射するコヒーレント光の入射位置が変化する。そして、コリメートレンズ１４０上のコヒーレント光の入射位置および入射角度に応じて、コリメートレンズ１４０から射出されるコヒーレント光の進行方向も変化する。その結果、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＤの位置も変化する。したがって、走査制御部１５０によって走査部材１２０の走査を制御することにより、照明対象面Ｓ上で描画スポットＤを移動させ、任意形状のパターンからなる照明領域ＬＡを形成することができる。
【０１４７】
以上、照明光学系１４０として１枚のコリメートレンズ（凸レンズ）を用いる例を述べたが、もちろん、複数枚のレンズを組み合わせたコリメート光学系を照明光学系１４０として用いてもかまわない。また、照明光学系１４０は必ずしもレンズで構成する必要はなく、同等の機能を果たす凹面鏡などの曲面ミラーを用いて構成してもよい。凹面鏡を照明光学系１４０として用いた場合でも、光拡散素子１３０を凹面鏡の焦点位置に配置するようにすれば、凹面鏡で反射されたコヒーレント光は、ほぼ平行な方向に進行し、照明対象面Ｓに到達することになる。
【０１４８】
＜＜＜  §５．  本発明に固有の作用効果  ＞＞＞
既に述べたとおり、図３に示す照明装置１００は、描画スポットＤを移動させることにより、照明対象面Ｓ上に任意の形状をもつ照明領域ＬＡを描くことができる。照明対象面Ｓ上に、矢印のパターンからなる照明領域ＬＡを描画するためには、図１３に示すように、光拡散素子１３０上の矢印状の走査領域ＳＡの内部（ハッチングを施した部分）のみに、ビームスポットＢが照射されるような走査を行えばよい。前述したとおり、このような走査は、ラスター走査で行うこともできるし、ベクター走査で行うこともできる。
【０１４９】
照明対象面Ｓ上の描画スポットＤの動きは、光拡散素子１３０上のビームスポットＢの動きに連動したものになる。したがって、走査制御部１５０に所望の走査パターンのデータを用意しておき、この走査パターンに応じて走査部材１２０の走査を制御し、光拡散素子１３０上でビームスポットＢにより所望の図形を描くようにすれば、照明対象面Ｓ上では、描画スポットＤにより当該所望の図形を描くことができる。
【０１５０】
本発明の第１の利点は、光拡散素子１３０からの拡散光Ｌ１３０（光学的な現象によって得られる拡散光）によって形成された描画スポットＤを、照明対象面Ｓ上で動かすことにより、所望の形状をもった照明領域ＬＡを描画しているため、高い解像度をもった照明領域ＬＡを得ることができる点である。以下、この第１の利点を、蛍光体を用いた第１の比較例を参照しながら、より詳しく説明する。
【０１５１】
図１４は、本発明に対する第１の比較例に係る照明装置２００の基本構成を示す図である。この照明装置２００は、照明装置１００における光拡散素子１３０の代わりに、蛍光体２３０を配置したものであり、図示のとおり、光源２１０、走査部材２２０、蛍光体２３０、照明光学系２４０、走査制御部２５０を有している。
【０１５２】
光源２１０は、たとえば、レーザ光源であり、コヒーレントな光ビームを発生する。この光ビームは、走査制御部２５０の制御の下に、走査部材２２０によって走査され、蛍光体２３０に照射される。蛍光体２３０において、光ビームによる照射を受けた部分の分子は、この光ビームを吸収することによって一旦励起状態となった後、再び基底状態に戻る際に波長変換された蛍光を発生させる。蛍光体２３０が発生した蛍光は、拡散光として照明光学系２４０によって照明対象面Ｓに導かれ、所定形状の照明領域ＬＡを形成する。
【０１５３】
この第１の比較例に係る照明装置２００では、一応、走査部材２２０の走査を走査制御部２５０によって制御することにより、所望の形状を有する照明領域ＬＡを形成することができる。しかしながら、蛍光体２３０に照射された光ビームに比べて、蛍光体２３０から発せられる拡散光（光学的な現象によって得られる拡散光ではなく、励起分子からの蛍光として発せられる拡散光）は大きく広がるため、蛍光体２３０に照射する光ビームの径が小さくても、照明対象面Ｓに形成される描画スポットのサイズは大きくなり、高い解像度をもった照明領域ＬＡを形成することが困難になる。
【０１５４】
特に、この第１の比較例に係る照明装置２００を、図２に示すような車載型の照明装置として用いると、蛍光体２３０から蛍光として発せられる光の径が、照明対象面Ｓとなる路面上ではＹ軸方向（運転手から見て奥行き方向）に引き伸ばされ、Ｙ軸方向に関するボケは看過できないものになる。
【０１５５】
また、蛍光体２３０に微小スポット径のコヒーレント光を照射すると、蛍光体２３０が燃えてしまったり、蛍光体２３０のエッジが熱で変形してしまうなどの問題もあり、照明対象面Ｓに形成される照明領域ＬＡのパターンは鮮明にならず、ボケが生じてしまう。
【０１５６】
このように、第１の比較例に係る照明装置２００には、照明対象面Ｓに形成される照明領域ＬＡのパターンにボケが生じ、また、蛍光体２３０の劣化も起きやすいという問題がある。これに対して、本発明に係る照明装置１００では、拡散光Ｌ１３０は回折現象などの光学的な現象によって得られるものであるため、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＤは、第１の比較例に係る照明装置２００に比べて格段に鮮明なものになり、高い解像度をもった照明領域ＬＡを得ることができる。また、蛍光体２３０の劣化という問題も生じない。
【０１５７】
一方、本発明の第２の利点は、光拡散素子１３０が、第１の拡散軸Ａ１方向への拡散光の広がりの程度（前述した実施例の場合、第１の拡散角度φ１）と第２の拡散軸Ａ２方向への拡散光の広がりの程度（前述した実施例の場合、第２の拡散角度φ２）とが異なるような異方性拡散を行うため、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面Ｓにボケを抑制した鮮明な照明領域ＬＡを形成することができるようになる点である。以下、この第２の利点を、２軸方向への等方性拡散を行う光拡散素子１３５を用いた第２の比較例を参照しながら、より詳しく説明する。
【０１５８】
図１５は、本発明に対する第２の比較例に係る照明装置１００′の基本構成を示す斜視図である。この照明装置１００′は、図３に示す照明装置１００における光拡散素子１３０の代わりに、光拡散素子１３５を配置したものであり、両者の相違は、この点だけである。ここでは、図３および図１５に示されている走査時点ｔ２における光路を例にとって、両者を比較してみよう。
【０１５９】
図３に示す光拡散素子１３０は、これまで述べてきたように、第１の拡散軸Ａ１方向への拡散光の広がりの程度と第２の拡散軸Ａ２方向への拡散光の広がりの程度とが異なるような異方性拡散を行うため、拡散光Ｌ１３０の断面は、図８に示すように、Ｘ軸に平行な２辺を長辺とする矩形になる。このため、図３に示すとおり、照明光学系１４０の位置に形成される拡散光スポットＧ（ｔ２）もＸ軸に平行な２辺を長辺とする矩形になる。したがって、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＤ（ｔ２）も、拡散光スポットＧ（ｔ２）に応じた矩形状になる。なお、描画スポットＤ（ｔ２）のＹ軸方向の寸法は、図２に示す照射角θに依存するため、描画スポットＤ（ｔ２）は、必ずしもＸ軸に平行な２辺を長辺とする矩形にはならない（照射角θによっては、Ｙ軸に平行な２辺が長辺になることもある。）。
【０１６０】
これに対して、図１５に示す光拡散素子１３５は、第１の拡散軸Ａ１方向への拡散光の広がりの程度と第２の拡散軸Ａ２方向への拡散光の広がりの程度とが同じになるような等方性拡散を行う。このため、図示の拡散光Ｌ１３５（ｔ２）の断面は正方形になり、照明光学系１４０の位置に形成される拡散光スポットＪ（ｔ２）も正方形になる。したがって、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＫ（ｔ２）も、拡散光スポットＪ（ｔ２）に応じた矩形状になる。
【０１６１】
結局、図３と図１５との実質的な相違は、前者における拡散光スポットＧ（ｔ２）が後者では拡散光スポットＪ（ｔ２）になる点と、前者における描画スポットＤ（ｔ２）が後者では描画スポットＫ（ｔ２）になる点だけである。両者の重要な点は、拡散光スポットＧ（ｔ２）がＸ軸に平行な２辺を長辺とする矩形になるのに対して、拡散光スポットＪ（ｔ２）が正方形になる点である。この矩形の縦横比の相違は、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットＤ（ｔ２）と描画スポットＫ（ｔ２）の縦横比の相違として現れてくる。
【０１６２】
描画スポットＤ（ｔ２）や描画スポットＫ（ｔ２）は、拡散光スポットＧ（ｔ２）や拡散光スポットＪ（ｔ２）を斜め方向から投影することによって得られ、照明光学系１４０による平行化が行われるため、照明対象面Ｓ上で矩形を構成する。そして、描画スポットＤ（ｔ２）や描画スポットＫ（ｔ２）の縦横比は、図２に示す照射角θに依存する（θが小さくなればなるほど、Ｙ軸方向に引き伸ばされることになる）。したがって、描画スポットＤ（ｔ２）や描画スポットＫ（ｔ２）について、Ｘ軸に平行な２辺が長辺になるのか、Ｙ軸に平行な２辺が長辺になるのかは、照射角θに依存して定まる事項であり、一概に言うことはできない。
【０１６３】
しかしながら、少なくとも、同じ照射角θで比較する限り、描画スポットＤ（ｔ２）のＹ軸方向の寸法は、描画スポットＫ（ｔ２）のＹ軸方向の寸法よりも小さくなる。このように、描画スポットのＹ軸方向の寸法を小さくすることは、この描画スポットの移動によって描画される照明領域ＬＡのボケを低減することに貢献する。以下、その理由を説明する。
【０１６４】
一般に、ディスプレイ装置上に表示される図形パターンは、画素の集合体によって構成され、表示される図形パターンの解像度は、画素のサイズに大きく依存する。図１６(a) は、実線の正方形で示された画素Ｈの集合体によって、二等辺三角形からなる図形パターンを描いた例を示す。この例は、描画対象となる図形パターンのサイズに比べて、画素Ｈのサイズがかなり大きいため、本来の二等辺三角形からかなり外れた、解像度の低い図形が描かれている。解像度を上げて、より正確な二等辺三角形を描くためには、用いる画素Ｈのサイズをより小さくする必要がある。
【０１６５】
一方、本発明に係る照明装置のように、描画スポットによって、照明対象面Ｓ上に図形パターンを描く場合は、上述した画素Ｈによって図形パターンを構成する場合と比べて、若干事情が異なってくる。たとえば、図１６(b) において、実線の正方形で示された描画スポットＫ１の集合体のみによって図形パターンを構成すると、図１６(a) に示す例と同様に、低い解像度をもった二等辺三角形が得られる。ただ、個々の描画スポットは、画素とは異なり、走査部材１２０の走査により、照明対象面Ｓ上の任意の位置に形成することができる。したがって、たとえば、図１６(b) において、破線の正方形で示された位置に描画スポットＫ２を形成することも可能である。ここで、描画スポットＫ２は、描画スポットＫ１を縦横にそれぞれ半ピッチずらしたものである。
【０１６６】
そこで、図１６(b) において、実線の正方形で示す描画スポットＫ１に、更に、破線の正方形で示す描画スポットＫ２を加えれば、図１６(a) に示す画素Ｈの集合体からなる図形パターンに対して、２倍の解像度をもった図形パターンを形成することができる。図１６(b) では、説明の便宜上、描画スポットＫ１と、これを半ピッチずらした描画スポットＫ２とを示したが、実際は、描画スポットを、照明対象面Ｓ上で連続的に移動させることができる。したがって、走査制御部１５０によって、適切な二次元走査を行えば、図１６(b) に一点鎖線で示すような左斜め輪郭線ＣＬおよび右斜め輪郭線ＣＲをもった図形パターンを描画することが可能になり、より正確な形状をもった二等辺三角形が得られる。
【０１６７】
結局、図１６(a) のように、画素Ｈの集合体として所定の図形パターンを描く方法と、図１６(b) のように、照明光による描画スポットＫを走査して所定の図形パターンを描く方法とを比べると、画素Ｈおよび描画スポットＫのサイズが同じであっても、前者より後者の方がより解像度の高い図形パターンが得られることになる。これが、画素Ｈと描画スポットＫとの本質的な違いである。
【０１６８】
しかしながら、描画スポットＫによって描画された図形パターンには、その輪郭部分にボケが生じるという潜在的な問題が生じる。その理由は、図１６(b) に示すように、実線で示す描画スポットＫ１と破線で示す描画スポットＫ２とによって図形パターンを形成した場合の各部の輝度差を考えれば、容易に理解できる。
【０１６９】
図１６(b) にドットによるハッチングを施した輪郭領域は、描画スポットＫ１のみによって構成される領域であるのに対して、斜線によるハッチングを施した内部領域は、描画スポットＫ１と描画スポットＫ２との双方が重なった領域になる。別言すれば、ドットによるハッチングを施した輪郭領域は、照明光が描画スポットＫ１の位置にあるときにしか照明されないのに対して、斜線によるハッチングを施した内部領域は、照明光が描画スポットＫ１の位置にあるときだけでなく、照明光が描画スポットＫ２の位置にあるときにも照明されることになる。
【０１７０】
実際には、描画スポットＫは連続的に移動するため、形成された図形パターンの輪郭線の近傍には、輪郭線の位置から内部領域に向かって、なだらかな輝度差が生じることになり、このなだらかな輝度差が輪郭線のボケとして認識されることになる。図１６(a) に示すように、画素Ｈの集合体によって構成された図形パターンの場合、このような事情に起因して輪郭線のボケが生じることはない。
【０１７１】
図１７は、描画スポットにより図形パターンを形成すると、図形パターンの輪郭部分にボケが生じる理由を説明する図である。図１７(a) は、横軸にＹ軸をとり、照明対象面Ｓ上で、正方形状の描画スポットＫを、このＹ軸に沿って白矢印で示すように、左から右へと移動させた状態を示している。実線の正方形で示す描画スポットＫ１は、始点位置にある描画スポットを示し、破線の正方形で示す描画スポットＫ２，Ｋ３は、中途位置にある描画スポットを示し、実線の正方形で示す描画スポットＫ４は、終点位置にある描画スポットを示している。
【０１７２】
図１７(b) は、図１７(a) に示すように、描画スポットをＫ１からＫ４へと移動させたときの、Ｙ軸上の各位置における照明光の累積照射時間ｔを示すグラフである。図示のとおり、照明光の累積照射時間ｔは、左端においてなだらかに上昇し、右端においてなだらかに下降する。この上昇および下降の区間の長さは、描画スポットＫのＹ軸方向に関する幅Ｗに一致する。Ｙ軸上の特定位置における照明光の累積照射時間ｔは、当該特定位置における照明の輝度値に相当するので、図示の例の場合、左端近傍および右端近傍において、輝度値がなだらかな変化することになり、輪郭線のボケを生じさせる。
【０１７３】
一方、図１７(c) は、図１７(a) と同様に、照明対象面Ｓ上で、描画スポットＤをＹ軸に沿って白矢印で示すように、左から右へと移動させた状態を示している。ただ、図１７(a) に示す描画スポットＫがＹ軸方向に関する幅Ｗをもった正方形状の描画スポットであるのに対し、図１７(c) に示す描画スポットＤはＹ軸方向に関する幅δをもった長方形状の描画スポットである。ここでも、実線の長方形で示す描画スポットＤ１は、始点位置にある描画スポットを示し、破線の長方形で示す描画スポットＤ２，Ｄ３は、中途位置にある描画スポットを示し、実線の長方形で示す描画スポットＤ４は、終点位置にある描画スポットを示している。
【０１７４】
図１７(d) は、図１７(c) に示すように、描画スポットをＤ１からＤ４へと移動させたときの、Ｙ軸上の各位置における照明光の累積照射時間ｔを示すグラフである。やはり、照明光の累積照射時間ｔは、左端において上昇し、右端において下降するが、この上昇および下降の区間の長さは、描画スポットＤのＹ軸方向に関する幅δに一致する。もちろん、この場合も、左端近傍および右端近傍において、輝度値が変化することになり、輪郭線のボケが生じることになる。
【０１７５】
ただ、図１７(b) と図１７(d) とを比べると、輪郭線のボケが生じる区間の長さが相違することがわかる。すなわち、Ｙ座標を座標値ｙ１〜ｙ７の順に追ってゆくと、図１７(b) のグラフにおける累積照射時間ｔは、座標値ｙ１〜ｙ３の区間に徐々に増加し、座標値ｙ３からｙ４を経てｙ５に至るまでは平坦になり、座標値ｙ５〜ｙ７の区間に徐々に減少してゆく。これに対して、図１７(d) のグラフにおける累積照射時間ｔは、座標値ｙ１〜ｙ２の区間に徐々に増加し、座標値ｙ２からｙ３，ｙ４，ｙ５を経てｙ６に至るまでは平坦になり、座標値ｙ６〜ｙ７の区間に徐々に減少してゆく。
【０１７６】
したがって、図１７(a) に示すように、Ｙ軸方向に関する幅Ｗをもった描画スポットＫを用いた場合、輪郭線のボケが生じる領域は、座標値ｙ１〜ｙ３に至る幅Ｗの区間と座標値ｙ５〜ｙ７に至る幅Ｗの区間になるのに対して、図１７(c) に示すように、Ｙ軸方向に関する幅δをもった描画スポットＤを用いた場合、輪郭線のボケが生じる領域は、座標値ｙ１〜ｙ２に至る幅δの区間と座標値ｙ６〜ｙ７に至る幅δの区間になる。このように、描画スポットのＹ軸方向に関する幅は、輪郭線近傍に生じるボケ量を左右する重要なパラメータになる。
【０１７７】
ここで、図１５に示す第２の比較例に係る照明装置１００′と、図３に示す本発明に係る照明装置１００とを比べると、前者では、図１７(a) に示すように、Ｙ軸方向に関する幅が大きい描画スポットＫが形成されるのに対して、後者では、図１７(c) に示すように、Ｙ軸方向に関する幅がより小さい描画スポットＤが形成されることがわかる。したがって、第２の比較例に係る照明装置１００′に比べて、本発明に係る照明装置１００では、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線近傍に生じるボケ量が低減することがわかる。
【０１７８】
また、走査部材１２０によるビーム走査の態様を同一に設定した場合で比較すると、Ｙ軸上の位置に関して、図１７に示す描画スポットＫ１の中心位置とＤ１の中心位置とがほぼ一致し、描画スポットＫ４の中心位置とＤ４の中心位置とがほぼ一致することになる。このため、実際の描画スポットＫ１の位置は図示の位置よりも若干左寄りになり、描画スポットＫ４の位置は図示の位置よりも若干右寄りになる。したがって、走査部材１２０によるビーム走査の態様が同一の場合、図３に示す照明領域ＬＡ（矢印図形）に比べて、図１５に示す照明領域ＬＡ（矢印図形）の方が、Ｙ軸方向に関する端部のエッジがＹ軸方向に若干引き伸ばされ、この部分に上述した原因に基づくボケが生じることになる。逆言すれば、本発明に係る照明装置１００では、描画スポットＫの代わりに、Ｙ軸方向に関する幅が小さい描画スポットＤが用いられるため、このようなＹ軸方向に関する端部のエッジに生じるボケ量を低減する効果が得られる。
【０１７９】
なお、描画スポットＫも描画スポットＤも、Ｘ軸方向に関する幅は同じであるため、Ｘ軸方向に関する端部に形成された輪郭線近傍に生じるボケ量については、照明装置１００も照明装置１００′も変わりはない。ただ、図２に示すような車載用の照明装置として利用する場合、Ｘ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策よりも、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策の方がはるかに重要になる。これは、車載用の照明装置の場合、図２に示すとおり、かなり前方の路面１０上に照明領域２０が形成されるので、照明領域２０を構成する図形パターンは、Ｙ軸方向に引き伸ばされて提示されるためである。
【０１８０】
たとえば、図１に示す例の場合、運転者の目には、前方に矢印の図形パターンからなる照明領域２０が観察されることになるが、路面１０上に形成される実際の照明領域２０は、たとえば、横幅（Ｘ軸方向の幅）がたかだか１ｍ程度であるのに対して、縦幅（Ｙ軸方向の幅）は、図２に示す例の場合、１０ｍにも及ぶことになる。このように、路面１０上に投影された図形パターンは、Ｙ軸方向に引き伸ばされるので、Ｙ軸方向に関する端部（矢印の先端部と根元部）の輪郭線近傍のボケは強調されることになる。特に、照明領域２０の近くにいる歩行者３０から観察すると、Ｙ軸方向に関する端部に生じた輪郭線のボケは、非常に顕著なものになる。
【０１８１】
このような理由から、車載用の照明装置など、照明対象面Ｓに対する照射角θが非常に小さくなるような環境で利用される照明装置の場合、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策は非常に重要である。図３に示す照明装置１００では、図８に示すように、Ｘ軸に平行な２辺を長辺、他の２辺を短辺とする矩形断面をもった拡散光Ｌ１３０が生成され、この拡散光Ｌ１３０によって照明対象面Ｓ上に描画スポットＤが形成されることになるので、図１５に示す照明装置１００′に比べて、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケを効果的に抑制することができる。
【０１８２】
また、図３に示す照明装置１００で用いる拡散光Ｌ１３０は、その断面がＸ軸に平行な２辺を長辺とする矩形になるので、Ｘ軸方向（第１の拡散軸Ａ１の方向）に関する拡散光の広がりの程度は十分に大きくとることができる。たとえば、図６に示す例の場合、Ｚ軸方向（第２の拡散軸Ａ２の方向）に関する拡散光の広がりの程度を示す第２の拡散角度φ２は小さく抑えられている（図６(b) 参照）のに対し、Ｘ軸方向（第１の拡散軸Ａ１の方向）に関する拡散光の広がりの程度を示す第１の拡散角度φ１は十分大きく設定されている（図６(a) 参照）。これは、コヒーレント光に対する安全性を確保する上で重要である。
【０１８３】
すなわち、第２の拡散角度φ２とともに、第１の拡散角度φ１も小さく抑えるようにすると、Ｘ軸方向に関する拡散光の広がり程度も小さくすることができ、照明領域ＬＡのＸ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策も十分に行うことができるメリットは得られるが、高いエネルギー密度をもったコヒーレント光がそのまま照明対象面Ｓ上に照射されることになり、安全性が損なわれるという重大な問題が生じることになる。
【０１８４】
たとえば、図１に示すように、車載用の照明装置を用いて路面１０を照明する場合、歩行者３０が、車両４０に組み込まれた照明装置１００の方向に視線を向けると、路面１０に向かうコヒーレント光が歩行者３０の目に直接入射する可能性がある。この場合、照明装置１００から照明光として照射されるコヒーレント光のエネルギー密度が高いと、歩行者３０の目に損傷を与える可能性がある。本発明に係る照明装置１００では、光拡散素子１３０によって異方性拡散が行われるため、第２の拡散角度φ２は小さく抑えつつ、第１の拡散角度φ１は十分大きく設定することができる。このため、光源１１０から射出された光ビームのエネルギー密度は、第１の拡散角度φ１に応じてＸ軸方向に分散されることになり、十分な安全性を確保することが可能になる。
【０１８５】
既に述べたとおり、本発明に係る照明装置１００では、光源１１０からのコヒーレントな光ビームＬ１１０が、走査部材１２０によって走査され、光拡散素子１３０の受光面に入射する。そして、入射した走査ビームＬ１２０は、拡散光Ｌ１３０として放出され、照明光学系１４０を経て照明対象面Ｓに描画スポットＤを形成する。ここで、走査制御部１５０が、光ビームの走査を矢印形状の図形パターンに応じて制御したとすると、照明対象面Ｓ上には、移動する描画スポットＤにより、矢印形状をもつ照明領域ＬＡが形成される。光拡散素子１３０は、入射した光ビームを主としてＸ軸方向に広げる異方性拡散を行うため、拡散光Ｌ１３０の広がりは一方向に偏る。
【０１８６】
このように、「光拡散素子１３０が異方性拡散を行う」という本発明の基本的な特徴は、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面Ｓにボケを抑制した鮮明な照明領域を形成する、という作用効果を得る上で、非常に重要な特徴になる。すなわち、第１の拡散軸Ａ１の方向に十分に広げた拡散光Ｌ１３０を用いた照明を行うことにより、照明光として照射されるコヒーレント光のエネルギー密度を低下させ、実用上、十分な安全性を確保することが可能になる。その一方で、第２の拡散軸Ａ２の方向への広がりを小さく制限した拡散光Ｌ１３０を用いて描画スポットＤを形成することにより、この描画スポットＤで描かれた照明領域ＬＡの輪郭線のボケを抑制し、鮮明な照明領域を形成することが可能になる。
【０１８７】
もちろん、上記構成に基づくボケ抑制効果は、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線については有効であるが、Ｘ軸方向に関する端部に形成された輪郭線については有効でない。ただ、前述したとおり、車載用の照明装置など、照明対象面Ｓに対する照射角θが非常に小さくなるような環境で利用される照明装置の場合、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策は、Ｘ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策に比べて非常に重要になるので、本発明に基づくボケ抑制効果は、非常に実用性のある効果になる。
【０１８８】
なお、光源１１０として、屋外の路面上に、昼間でも人間が十分に認識可能な輝度で照明領域ＬＡを形成できる機能をもった一般的な半導体レーザ装置を用いた場合について、第１の拡散軸Ａ１方向への拡散光の広がりの、第２の拡散軸Ａ２方向への拡散光の広がりに対する比（第１の拡散角度をφ１、第２の拡散角度をφ２としたときのφ１／φ２の値、もしくは、図８に示す拡散光Ｌ１３０の断面を構成する矩形の横幅/縦幅の値）を、いくつかの実験により求めたところ、当該比を２もしくはそれ以上に設定すれば、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面Ｓにボケを抑制した鮮明な照明領域ＬＡを形成できることが判明した。実用上は、この比を５以上に設定するのが好ましく、特に、１０以上に設定すると更に効果的である。したがって、本発明に係る照明装置を、車載型の照明装置など、屋外の路面上に照明領域ＬＡを形成する照明装置として用いる場合、上記比を、２以上、好ましくは５以上、より好ましくは１０以上に設定するのがよい。
【０１８９】
また、図１５に示す描画スポットＫ（ｔ２）と図３に示す描画スポットＤ（ｔ２）とを比べると、前者に比べて後者の方が、Ｙ軸方向に関する干渉パターンが細かくなるため、条件によっては、スペックルが低減するという付随的な効果も得られる。
【０１９０】
＜＜＜  §６．  種々の変形例  ＞＞＞
ここでは、これまで述べてきた本発明の基本的実施形態に係る照明装置１００について、いくつかの変形例を説明する。なお、以下に示す各変形例は、矛盾が生じない限り、相互に組み合わせて実施することが可能である。
【０１９１】
＜６．１  光点灯制御を行う変形例＞
図１８は、本発明の一変形例に係る、光点灯制御機能付き照明装置３００の基本構成を示すブロック図である。この照明装置３００は、図３に示す照明装置１００の各構成要素に、更に、光点灯制御部１６０を付加したものである。したがって、図１８に示す光源１１０、走査部材１２０、光拡散素子１３０、照明光学系１４０、走査制御部１５０は、図３に示す照明装置１００に用いられている同一符号の構成要素と実質的に同じ構成要素である。
【０１９２】
照明装置３００において、新たに付加された光点灯制御部１６０は、光源１１０の点灯および消灯を制御する構成要素である。ここで、光点灯制御部１６０による点灯および消灯の制御は、走査制御部１５０による走査制御に連動して行われ、照明対象面Ｓ上には、光源１１０の点灯時に得られる描画スポットＤの集合体によって所定形状をもつ照明領域ＬＡが形成される。
【０１９３】
具体的には、走査制御部１５０から光点灯制御部１６０に対して、走査部材１２０による現時点の走査状態を示す信号が与えられ、光点灯制御部１６０は、この信号に基づいて、光源１１０を点灯したり、消灯したりする制御を行う。すなわち、光点灯制御部１６０は、走査部材１２０の走査位置に同期して、光源１１０の点灯または消灯を制御することになる。たとえば、光点灯制御部１６０は、走査部材１２０が走査ビームＬ１２０を所定の方向に向けたときのみ光源１１０を点灯する制御を行う。このような点灯制御により、照明対象面Ｓ上に任意の形状およびサイズの照明パターンを形成することができ、照明領域ＬＡとして任意の情報を表示することができる。
【０１９４】
これまで述べてきた基本的実施形態に係る照明装置１００の場合、図３に示すような矢印図形の照明領域ＬＡを形成するためには、図１３に示すように、光拡散素子１３０上において、矢印図形の走査領域ＳＡ内のみをビームスポットＢが移動するような走査を行う必要がある。これに対して、図１８に示す照明装置３００の場合、光拡散素子１３０上におけるビームスポットＢの走査は、常に、図４に示すような全面に対するラスター走査を行えばよい。このような全面走査を行うと、照明装置１００の場合は、照明対象面Ｓ上に矩形の照明領域ＬＡしか形成できないが、照明装置３００の場合は、光点灯制御部１６０の点灯制御により、任意形状の照明領域ＬＡを形成することができる。
【０１９５】
たとえば、図１３に示す例において、光拡散素子１３０の全面に対するラスター走査を行うと、ビームスポットＢは、光拡散素子１３０の左上隅位置から右下隅位置まで、１行ずつ順次移動することになるが、光点灯制御部１６０によって、ビームスポットＢが走査領域ＳＡ（ハッチングを施した矢印図形）内に位置するときにのみ光源１１０を点灯させる制御を行えば、照明対象面Ｓ上には、矢印図形の照明領域ＬＡが形成されることになる。
【０１９６】
結局、図１８に示す照明装置３００の場合、走査制御部１５０には、常に、図４に示すような全面ラスター走査を行うような走査制御を実行しつつ、現時点の走査位置を示す信号を光点灯制御部１６０に与える機能をもたせておき、光点灯制御部１６０には、照明対象面Ｓ上に所望の形状をもった照明領域ＬＡが形成されるように、各時点の走査位置に同期して光源１１０を点灯もしくは消灯させる制御を行う機能をもたせておけばよい。このように、光源１１０の点灯制御を行えば、照明対象面Ｓ上に飛び地からなる複数の照明領域ＬＡを形成することが可能になり、複数の文字からなるメッセージを表示することもできる。
【０１９７】
＜６．２  カラー表示を行う変形例＞
図１９は、本発明の一変形例に係る、カラー照明装置４００の基本構成を示す斜視図（一部はブロック図）である。このカラー照明装置４００は、図３に示す照明装置１００を３組用意することにより、照明対象面Ｓ上に任意の色をもった照明領域ＬＡを形成できるようにしたものである。以下、これら３組の照明装置を、第１の照明装置、第２の照明装置、第３の照明装置と呼ぶ。
【０１９８】
このカラー照明装置４００に含まれる３組の照明装置の各構成要素は、基本的には、図３に示す照明装置１００の各構成要素と同じものであり、図１９では、個々の構成要素の符号として、図３の対応する構成要素の符号末尾に、Ｒ，Ｇ，Ｂなる符号を付して示している。ここで、符号Ｒを付した構成要素は、赤色の照明領域を形成するための第１の照明装置の構成要素であり、符号Ｇを付した構成要素は、緑色の照明領域を形成するための第２の照明装置の構成要素であり、符号Ｂを付した構成要素は、青色の照明領域を形成するための第３の照明装置の構成要素である。
【０１９９】
なお、第１の照明装置の走査制御部１５０Ｒ、第２の照明装置の走査制御部１５０Ｇ、第３の照明装置の走査制御部１５０Ｂについては、それぞれ別個に設けてもかまわないが、図１９に示す実施例では、これらを統合した統合走査制御部１５５を設けている。この統合走査制御部１５５は、各色用の走査部材１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの走査制御を行う機能を有する。また、図３に示す照明装置１００では用いられていなかったが、図１９に示す照明装置４００には、新たに、赤色光源用レンズ１１５Ｒ、緑色光源用レンズ１１５Ｇ、青色光源用レンズ１１５Ｂが付加されている。これらの光源用レンズは、各光源から発せられた光ビームの平行度を高める役割を果たす。
【０２００】
３組の光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂは、それぞれ異なる波長帯域のコヒーレントな光ビームを射出する。すなわち、第１の照明装置の光源１１０Ｒは赤色の光ビームを生成し、第２の照明装置の光源１１０Ｇは緑色の光ビームを生成し、第３の照明装置の光源１１０Ｂは青色の光ビームを生成する。こうして生成された各色の光ビームは、各色用の光源用レンズ１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５Ｂを経て、各色用の走査部材１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂで走査された後、各色用の光拡散素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに入射する。
【０２０１】
第１の照明装置の光拡散素子１３０Ｒには、赤色の走査ビームが与えられるので、赤色波長の光に適した回折パターンが記録されている。同様に、第２の照明装置の光拡散素子１３０Ｇには、緑色の走査ビームが与えられるので、緑色波長の光に適した回折パターンが記録されており、第３の照明装置の光拡散素子１３０Ｂには、青色の走査ビームが与えられるので、青色波長の光に適した回折パターンが記録されている。
【０２０２】
こうして、第１の照明装置の光拡散素子１３０Ｒは、赤色用照明光学系１４０Ｒを介して、赤色の拡散光によって赤色の照明領域を形成する。同様に、第２の照明装置の光拡散素子１３０Ｇは、緑色用照明光学系１４０Ｇを介して、緑色の拡散光によって緑色の照明領域を形成し、第３の照明装置の光拡散素子１３０Ｂは、青色用照明光学系１４０Ｒを介して、青色の拡散光によって青色の照明領域を形成する。したがって、照明対象面Ｓ上には、赤色の照明領域、緑色の照明領域、青色の照明領域が形成され、これら各色の照明領域の重複部分に所定色のカラー照明領域が形成される。
【０２０３】
各色用の光拡散素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが、異方性拡散を行う点は、これまで述べてきた基本的実施形態と同様である。また、各色用の照明光学系１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂが、コリメートレンズによって構成され、その前側焦点位置に、各色用の光拡散素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが配置されている点も、これまで述べてきた基本的実施形態と同様である。したがって、各色用の照明光学系１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂは、入射した拡散光を平行化して照明対象面Ｓに向けて射出する。
【０２０４】
カラー照明領域の色は、３組の光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂの出力を調整することにより、任意の色に変えることができる。また、§６．１で述べた光点灯制御を行う変形例と組み合わせれば、カラー照明領域の個々の部分ごとに色を変えることも可能になる。図１９に示す例では、３組の光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂとして、それぞれ赤色，緑色，青色の３色の光ビームを発生させる光源を用いた例を述べたが、各光源の色は、これらに限定されるものではなく、赤緑青以外の色のコヒーレント光を発生させる光源を用いてもかまわないし、４組以上の照明装置を用いて、４色以上の光を合成してカラー照明領域を形成するようにしてもよい。あるいは、同一波長域の光源を複数組設けて、カラー照明領域の照明強度を向上させてもよい。
【０２０５】
もちろん、図１９に示す各構成要素の配置は、一例を示すものであり、この他にも様々な配置を利用することができる。たとえば、図１９に示す例では、３組の光源１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂ、３組の走査部材１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ、３組の光拡散素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ、３組の照明光学系１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂを、それぞれ縦方向に積み上げて配置しているが、これらを横方向に並べて配置するようにしてもよい。
【０２０６】
＜６．３  反射型走査部材を用いた変形例＞
図２０は、本発明の一変形例に係る、反射型走査部材を用いた照明装置を示す斜視図である。この照明装置５００は、図３に示す照明装置１００の走査部材１２０を、走査部材１２５に置き換え、光源１１０の配置を若干変えたものである。したがって、図２０に示す光源１１０、光拡散素子１３０、照明光学系１４０、走査制御部１５０は、図３に示す照明装置１００に用いられている同一符号の構成要素と実質的に同じ構成要素である。
【０２０７】
図３に示す走査部材１２０は、透過型走査部材であり、第１の面に入射した光を第２の面から射出する透過型走査体を回動して走査を行うものである。したがって、光ビームＬ１１０は、この透過型走査体を透過して光拡散素子１３０に入射する。これに対して、図２０に示す走査部材１２５は、反射型走査部材であり、入射した光ビームＬ１１０を反射して射出する反射面を有する反射型走査体（図に符号１２５で示されている構成要素）と、この反射型走査体を回動して走査する走査機構（モータや歯車などから構成される要素：図示省略）とを有している。
【０２０８】
反射型走査体としては、たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーなどの反射ミラーを用いることができる。この反射ミラーを走査機構によって所定の回動軸まわりに回動することにより、反射した光ビームの進行方向を変化させることができる。一次元走査を行う場合は、Ｚ′軸に平行な軸を回動軸として、走査機構により反射型走査体を回動軸まわりに回動させればよい。光源１１０からの光ビームＬ１１０は、反射型走査体を反射し、反射した走査ビームＬ１２５が光拡散素子１３０へと向かうことになる。
【０２０９】
二次元走査を行う場合は、反射型走査体を２軸まわりに回動して走査する走査機構を用意し、走査制御部１５０によって、走査ビームＬ１２５の光拡散素子１３０への入射点を二次元的に変化させる走査制御を行えばよい。たとえば、Ｚ′軸に平行な第１の回動軸まわりの回動と、Ｘ軸に平行な第２の回動軸まわりの回動とを行うことができる走査機構を用いれば、反射した光ビームによって光拡散素子１３０上に形成されるビームスポットＢを、図４に示すように二次元走査して移動させることができる。
【０２１０】
＜６．４  要素回折光学領域を用いた変形例＞
図２１は、本発明の変形例に用いる、要素回折光学領域を有する光拡散素子１７０の機能を示す斜視図である。既に述べたように、図３に示す照明装置１００における光拡散素子１３０は、所定の回折パターンが記録されたホログラフィック光学素子によって構成することができる。図２１に示す光拡散素子１７０も、ホログラフィック光学素子によって構成された光拡散素子の例であるが、この光拡散素子１７０は、図示のとおり、複数の領域に分割されており、個々の領域がそれぞれ独立したホログラムとして機能する。ここで述べる変形例を実施する場合、図３に示す照明装置１００における光拡散素子１３０の代わりに、図２１に示す光拡散素子１７０を用いればよい。
【０２１１】
ここでは、この光拡散素子１７０を構成する個々の領域を、要素回折光学領域と呼ぶ。個々の要素回折光学領域から放出された拡散光は、照明光学系１４０（図２１では、図示が省略されている）を介して、照明対象面Ｓ上のそれぞれ異なる位置に、別個の描画スポットＤを形成する。たとえば、図にハッチングを施して示す要素回折光学領域１７１からの拡散光は、図示されていない照明光学系１４０を通って、照明対象面Ｓ上に描画スポットＤ１を形成する。同様に、要素回折光学領域１７２からの拡散光は、照明対象面Ｓ上に描画スポットＤ２を形成し、要素回折光学領域１７３からの拡散光は、照明対象面Ｓ上に描画スポットＤ３を形成する。他の要素回折光学領域についても同様である。なお、実際には、図示されていない照明光学系１４０による平行化が行われるため、照明対象面Ｓに入射する照明光は平行光になる。
【０２１２】
別言すれば、個々の要素回折光学領域には、それぞれ独立した個別ホログラムが記録されており、これら個別ホログラムは、走査部材１２０からの走査ビームＬ１２０を受光したときに、図示されていない照明光学系１４０を通して、照明対象面Ｓ上の個別位置にそれぞれ別個の描画スポットＤを形成する拡散光を放出する機能を有している。たとえば、要素回折光学領域１７１に記録されている個別ホログラムは、走査ビームＬ１２０が所定方向から入射したときに、図示されていない照明光学系１４０を通して照明対象面Ｓ上に描画スポットＤ１を形成するような拡散光を放出する機能を有していることになる。
【０２１３】
各要素回折光学領域に記録されている個別ホログラムには、全く同一の回折パターンを記録しておくこともできるし、互いに異なる回折パターンを記録しておくこともできる。個々の個別ホログラムに全く同一の回折パターンを記録しておくと、すべての要素回折光学領域は同一の回折特性を有することになるが、それぞれ光拡散素子１７０上の位置が異なり、また、走査ビームＬ１２０の入射角度も異なるため、照明対象面Ｓ上には、それぞれ異なる位置に描画スポットが形成されることになる。もちろん、個々の個別ホログラムごとに異なる回折パターンを記録するようにすれば、照明対象面Ｓ上に形成される描画スポットの位置を個別に調整することができる。
【０２１４】
走査部材１２０からの走査ビームＬ１２０は、図２１に示す光拡散素子１７０の裏面に照射され、ビームスポットＢを形成する。走査部材１２０によって二次元走査を行えば、ビームスポットＢは、光拡散素子１７０上を二次元的に移動し、移動場所の要素回折光学領域から所定の拡散光が放出される。たとえば、要素回折光学領域１７１の位置にビームスポットＢが移動してきたときには、照明対象面Ｓ上に図示する描画スポットＤ１が形成されることになる。
【０２１５】
ビームスポットＢの径が各要素回折光学領域の寸法よりも大きい場合、ある走査時点において、ビームスポットＢが、隣接する複数の要素回折光学領域を覆うことになる。この場合、個々の要素回折光学領域からの拡散光によって、それぞれ異なる位置に描画スポットＤが形成され、照明対象面Ｓ上には、複数の描画スポットＤが現れることになるが、そもそも複数の描画スポットＤの集合体として所定形状をもつ照明領域ＬＡが形成されることになるので、何ら支障は生じない。
【０２１６】
これに対して、ビームスポットＢの径が各要素回折光学領域の寸法よりも小さい場合は、ビームスポットＢが同一の要素回折光学領域内に留まる限り、照明対象面Ｓ上には、同一の描画スポットが現れることになる。ただ、ビームスポットＢが隣接する要素回折光学領域内に移動すれば、別な位置に描画スポットが現れることになるので、やはり支障は生じない。
【０２１７】
もちろん、要素回折光学領域を有する光拡散素子１７０を用いると、ビームスポットＢが同一の要素回折光学領域内に留まる限り、同じ位置に描画スポットが現れることになるので、描画スポットの移動は連続的ではなく離散的になる。ただ、走査制御部１５０による走査速度をある程度速く設定すれば、描画スポットが離散的に移動したとしても、照明対象面Ｓ上に形成される照明領域ＬＡが、人間の目に単一の領域として視認される点に変わりはなく、特に支障は生じない。なお、要素回折光学領域を有する光拡散素子１７０を用いると、各要素回折光学領域からのコヒーレント光の重ね合わせにより照明領域ＬＡが形成されることになるので、コヒーレント光の安全性がより向上するとともに、スペックルも視認しにくくなるというメリットが得られる。
【０２１８】
もちろん、各要素回折光学領域から放出される拡散光は、これまで述べてきた実施例と同様に、第１の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度と第２の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度とが異なるような異方性拡散によって得られたものであり、その断面は、図８に示すような矩形状になる。したがって、光拡散素子１７０を用いた場合でも、§５で述べた本発明に固有の作用効果が得られることになる。
【０２１９】
なお、各要素回折光学領域に記録する個別ホログラムには、たとえば、三次元空間上の任意の位置に矩形面（縦横比がある程度大きな矩形の面）の再生像を形成する機能をもったホログラムを用いることができる。このような個別ホログラムは、光学的なプロセス（たとえば、矩形面を有する拡散板を三次元空間上の所定の位置に配置し、この拡散板の矩形面からの物体光と所定の参照光との干渉縞を感光性媒体に記録するプロセス）によって作成することも可能であるが、実用上は、ＣＧＨの手法を利用して、コンピュータによる演算によって求められた干渉縞を物理的構造体に記録することにより作成するのが好ましい。
【０２２０】
要素回折光学領域を用いた変形例の利点は、走査部材１２０による走査方向と、照明対象面Ｓ上での描画スポットＤの移動方向と、を全く無関係に設定できる点である。たとえば、図４に示す基本的実施形態の場合、走査線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３という経路に沿った走査を行うと、照明光学系１４０について形成される拡散光スポットＧは、図１０に示すように、走査線ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３という経路に沿って移動し、照明対象面Ｓ上の描画スポットＤも同様の経路に沿って移動する。これは、図４に示す光拡散素子１３０には、全面にわたって、所定の拡散特性をもつ回折パターンが記録されているため、入射光の入射位置や入射角度がビーム走査によって変化してゆくと、放出される回折光の向きも、このビーム走査の変化に準じた方向に変化してゆくためである。
【０２２１】
図２１に示す要素回折光学領域を用いた変形例の場合も、説明の便宜上、描画スポットＤが走査方向に準じた動きを行うように設定した例を示した。しかしながら、図２１に示す個々の要素回折光学領域１７１は、それぞれ独立した個別ホログラムを記録したものなので、ホログラム再生像の位置はそれぞれ任意に設定することが可能である。たとえば、図２１において、要素回折光学領域１７１からの回折光によって描画スポットＤ２が形成されるように設定したり、要素回折光学領域１７２からの回折光によって描画スポットＤ３が形成されるように設定したりすることもできる。要するに、どの要素回折光学領域からの回折光によってどの位置に描画スポットＤを形成するかは、設計時に任意に定めることができる。
【０２２２】
このように、要素回折光学領域を用いた変形例では、光拡散素子１７０に対する入射光の走査方向と、照明対象面Ｓ上での描画スポットＤの移動方向と、を全く無関係に設定できるので、たとえば、光ビームをＸ軸方向に走査しつつ、描画スポットＤをＹ軸方向に移動させたり、描画スポットＤをジグザグに移動させたり、描画スポットＤを全くランダムな位置に移動させたりすることもできる。この特徴は、コヒーレント光に対する安全性を確保する、という本発明の目的を達成する上で大きく貢献できる。
【０２２３】
すなわち、照明対象面Ｓ上での描画スポットＤの移動経路が、光ビームの走査経路に応じた所定の軌跡に沿ったものになると、光源方向に視線を向けた人間の目には、光源からの光が連続的に入ることになる。これに対して、上述のように、描画スポットＤをジグザグに移動させたり、ランダムな位置に移動させたりする方法を採用すれば、照明方向を分散させることができるので、人間の目に入る光源からの光を分散させ、安全性を向上させることが可能になる。
【０２２４】
要するに、要素回折光学領域を用いた変形例では、走査部材１２０による光ビームの走査経路と、照明対象面Ｓ上での描画スポットＤの移動経路とが異なるように、各要素回折光学領域に所定の回折特性をもった回折パターンを記録しておくことが可能になり、そうすることにより、人間の目に入る光源からの光を分散させ、安全性を向上させることができる。
【０２２５】
＜６．５  異方性拡散の方向に関する変形例＞
これまで述べてきた実施例は、本発明を車載型の照明装置として利用することを想定し、路面上に形成された照明領域２０のＹ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケを解消することを目的としたものであった。§５で述べたとおり、車載用の照明装置など、照明対象面Ｓに対する照射角θが非常に小さくなるような環境で利用される照明装置の場合、照明領域２０はＹ軸方向に引き伸ばされるため、Ｙ軸方向に関する端部（図１に示すように、車両の運転手から路面を見たときに、照明領域２０の奥の部分と手前の部分）に形成された輪郭線のボケ対策が非常に重要になる。
【０２２６】
しかしながら、本発明に係る照明装置の用途は、必ずしも車載型の照明装置に限定されるものではなく、たとえば、建物の壁面上に所定形状の照明領域を形成するような用途にも利用可能である。したがって、利用環境によっては、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策よりも、Ｘ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策の方が重要なケースもあり得る。また、図１に示すような車載型の照明装置に利用する場合であっても、照明領域２０として提示する図形や文字の性質上、Ｙ軸方向に関する端部（奥の部分と手前の部分）よりも、Ｘ軸方向に関する端部（左右の端）についてのエッジ部分のボケ抑制の方が重要になるケースもあり得る。
【０２２７】
このようなケースでは、図８に示す図形を９０°回転させた断面形状を有する拡散光が放出される光拡散素子を用いるようにすればよい。すなわち、これまでの実施例では、図７の右上枠内に示すように、横長矩形で示される角度空間分布をもった１次回折光が得られる光拡散素子を用いていたが、その代わりに、縦長矩形で示される角度空間分布をもった１次回折光が得られる光拡散素子を用いるようにすればよい。そうすれば、Ｙ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策の代わりに、Ｘ軸方向に関する端部に形成された輪郭線のボケ対策を施した照明を行うことができる。
【０２２８】
もちろん、特殊な照明環境において、照明領域２０の特定部分の輪郭線のボケ対策を行う必要がある場合には、図８に示す図形を任意の角度だけ回転させた断面形状を有する拡散光が放出される光拡散素子を用いることも可能である。
【０２２９】
本発明の要点は、光拡散素子１３０の光放出面上に第１の拡散軸および第２の拡散軸を定義したときに、光拡散素子１３０が、第１の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度と第２の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度とが異なるような異方性拡散を行うようにした点にある。これまで述べてきた実施例では、第１の拡散軸をＸ軸に平行な方向にとり、第２の拡散軸をＺ軸もしくはＺ′軸に平行な方向にとり、第１の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度を第２の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度よりも大きく設定しているが、逆に、第２の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度を第１の拡散軸方向への拡散光の広がりの程度よりも大きく設定してもかまわない。また、第１の拡散軸および第２の拡散軸は、互いに交差する方向であれば、任意の方向に設定することができ、両軸は必ずしも直交している必要はない。
【０２３０】
＜６．６  多数のレンズを用いた変形例＞
図２２に示す照明装置６００は、図２０に示す照明装置５００と同様に、反射型走査部材１２５を用いた変形例であるが、より多数のレンズを用いて装置を構成した例である。すなわち、この照明装置６００の場合、光源１１１と反射型走査部材１２５との間にコリメートレンズ１８０が配置されており、反射型走査部材１２５と光拡散素子１３０との間に集光レンズ１９０が配置されている。また、照明光学系１４０は、図示のとおり、複数のレンズからなるレンズ群によって構成されている。
【０２３１】
この変形例で用いられている光源１１１は、点光源からレーザ光を発散させるタイプのものであり、光源１１１からのコヒーレント光は、細い光ビームではなく、点光源の位置から円錐状に広がる発散光として放出される。コリメートレンズ１８０は、この点光源からのコヒーレント光を平行化する役割を果たす。したがって、反射型走査部材１２５に対しては、図示のように、幅をもった平行光（円形断面を有する）が入射する。反射型走査部材１２５は、走査制御部１５０の制御のもとに、図の矢印のように回動する可動ミラーによって構成されており、この可動ミラーで反射した平行光は、集光レンズ１９０を通って光拡散素子１３０の入射面に照射される。
【０２３２】
光拡散素子１３０の入射面は、集光レンズ１９０の後側焦点位置に配置されているため、集光レンズ１９０によって集光されたコヒーレント光は、光拡散素子１３０の入射面上において、微小なビームスポットＢを形成する。走査部材１２５により、このビームスポットＢが光拡散素子１３０上で走査される点は、これまで述べてきた基本的実施形態と同様である。また、光拡散素子１３０にビームスポットＢとして照射されたコヒーレント光が、異方性拡散して照明光学系１４０へ向かう点も、これまで述べてきた基本的実施形態と同様である。この変形例では、照明光学系１４０が、複数のレンズによって構成されているが、この照明光学系１４０がコリメートレンズの役割を果たす点も、これまで述べてきた基本的実施形態と同様であり、照明光学系１４０から射出される照明光は平行光として照明対象面Ｓへと向かうことになる。
【０２３３】
＜＜＜  §７．  本発明の基礎概念のまとめ  ＞＞＞
最後に本発明の基礎概念をまとめ、その骨子を記載しておく。本発明は、コヒーレント光に対する安全性を確保しつつ、照明対象面にボケを抑制した鮮明な照明領域を形成することができる照明装置を提供するものであり、次のような種々の態様をもつ。
【０２３４】
本発明の基本的な態様は、コヒーレント光を射出する光源と、入射されたコヒーレント光を異方性拡散させる光拡散素子と、前記光源から射出されたコヒーレント光を前記光拡散素子上で走査させる走査部材と、前記異方性拡散されたコヒーレント光を被照明領域に導光する照明光学系と、を備える照明装置に係るものである。
【０２３５】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記照明光学系が、前記異方性拡散されたコヒーレント光をコリメートするコリメータであるようにしたものである。
【０２３６】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記光拡散素子が、前記照明光学系の前側焦点位置に配置されるようにしたものである。
【０２３７】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記光拡散素子が、前記走査部材にて走査されたコヒーレント光を一軸方向に拡散させるようにしたものである。
【０２３８】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記光拡散素子が、前記走査部材にて走査されたコヒーレント光を、前記被照明領域の法線方向と前記照明光学系の光軸中心方向とを通過する面の法線方向に拡散させるようにしたものである。
【０２３９】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記光拡散素子が、前記光拡散素子に入射される前記走査部材からのコヒーレント光のビームスポットのサイズよりも大きいサイズで所定方向にコヒーレント光を拡散させ、前記所定方向に交差する方向については前記ビームスポットのサイズでコヒーレント光を拡散させるようにしたものである。
【０２４０】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記照明光学系が、前記光拡散素子にて拡散されたコヒーレント光の前記照明光学系への入射位置に応じて、前記被照明領域内の照明位置、照明形状および照明サイズの少なくとも一つが相違する照明範囲を照明するようにしたものである。
【０２４１】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記照明光学系が、レンズ、凹面鏡または曲面ミラーであるようにしたものである。
【０２４２】
本発明の一態様は、上記照明装置において、前記光拡散素子は、回折光学素子またはホログラフィック光学素子であるようにしたものである。
【０２４３】
このように、本発明の実施例に係る照明装置では、異方性拡散を行う光拡散素子１３０からのコヒーレント光をレンズ等の光学照明系１４０で平行化して照明対象面Ｓを照明するため、照明対象面Ｓに形成される照明領域ＬＡの照明ボケを抑制でき、任意の形状の照明パターンを鮮明に表示できる。このため、照明領域ＬＡの近くにいる観察者が照明パターンを観察した場合でも、これを正しく認識することができる。
【０２４４】
また、光拡散素子１３０は、走査部材１２０からのコヒーレント光を所定方向に大きく拡散させるため、観察者が照明領域ＬＡ側から光源１１０側に目を向けても、目を痛めるほどの光強度のコヒーレント光が観察者の目に入らないよう設計することが可能となり、コヒーレント光の安全性を向上できる。
【０２４５】
以上、本発明をいくつかの実施例に基づいて説明したが、本開示の態様は、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、本開示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開示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。
【産業上の利用可能性】
【０２４６】
本発明に係る照明装置は、所定の照明対象面上に任意形状をもつ照明領域を形成して照明を行う用途に広く利用することができる。特に、道路の路面を照明する用途など、照明光の光軸と被照明面とのなす角が小さくなるような照明環境への利用に最適である。
【符号の説明】
【０２４７】
１０：路面（照明対象面）
２０：照明領域（照明パターン）
３０：歩行者
４０：車両
１００，１００′：照明装置
１１０：光源
１１０Ｒ：赤色光源
１１０Ｇ：緑色光源
１１０Ｂ：青色光源
１１１：光源
１１５Ｒ：赤色光源用レンズ
１１５Ｇ：緑色光源用レンズ
１１５Ｂ：青色光源用レンズ
１２０：走査部材（透過型）
１２０Ｒ：赤色用走査部材
１２０Ｇ：緑色用走査部材
１２０Ｂ：青色用走査部材
１２５：走査部材（反射型）
１３０：光拡散素子
１３０Ｒ：赤色用光拡散素子
１３０Ｇ：緑色用光拡散素子
１３０Ｂ：青色用光拡散素子
１３１：格子線
１３５：光拡散素子
１４０：照明光学系（コリメートレンズ）
１４０Ｒ：赤色用照明光学系
１４０Ｇ：緑色用照明光学系
１４０Ｂ：青色用照明光学系
１５０：走査制御部
１５５：統合走査制御部
１６０：光点灯制御部
１７０：光拡散素子
１７１〜１７３：要素回折光学領域
１８０：コリメートレンズ
１９０：集光レンズ
２００：照明装置
２１０：光源
２２０：走査部材
２３０：蛍光体
２４０：照明光学系
２５０：走査制御部
３００：光点灯制御機能付き照明装置
４００：カラー照明装置
５００：反射型走査部材を用いた照明装置
６００：多数のレンズを用いた照明装置
Ａ１：第１の拡散軸
Ａ２：第２の拡散軸
Ｂ：ビームスポット
Ｃ：光軸（照明光の中心軸）
ＣＬ：左斜め輪郭線
ＣＲ：右斜め輪郭線
Ｄ，Ｄ１〜Ｄ４，Ｄ（ｔ２）〜Ｄ（ｔ２３）：描画スポット
Ｅ：回折光分布領域
Ｆ：焦点
ｆ：焦点距離
Ｇ，Ｇ（ｔ２）〜Ｇ（ｔ３２）：拡散光スポット
Ｈ：画素
Ｊ（ｔ２）：拡散光スポット
Ｋ１〜Ｋ４，Ｋ（ｔ２）：描画スポット
Ｌ１１０：光ビーム
Ｌ１２０，Ｌ１２０（ｔ１）〜Ｌ１２０（ｔ３）：走査ビーム
Ｌ１２５：走査ビーム
Ｌ１３０，Ｌ１３０（ｔ２）〜Ｌ１３０（ｔ３１）：拡散光（異方性拡散）
Ｌ１３５（ｔ２）：拡散光（等方性拡散）
Ｌ１４０，Ｌ１４０（ｔ２）〜Ｌ１４０（ｔ３１）：照明光
ＬＡ：照明領域
Ｌin：入射光
Ｌout :射出光
Ｍ：仮想投影平面
Ｎｐ：垂直配置した光拡散素子上の点Ｐに立てた法線
Ｎｐ′：傾斜配置した光拡散素子上の点Ｐに立てた法線
Ｏ：座標系の原点
Ｐ，Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ３２）：入射点／角度空間分布グラフの原点
Ｑ：空間上の１点
Ｒ：角度空間分布図上の分布点
Ｓ：照明対象面（ＸＹ平面）
ＳＡ：走査領域
ＳＬ，ＳＬ１〜ＳＬ３：走査線
ｔ：照明光の累積照射時間
ｔ１〜ｔ３２：走査時点
Ｖ：視線方向
Ｗ：描画スポットＫ１〜Ｋ４のＹ軸方向に関する幅
Ｘ，Ｙ，Ｚ：三次元直交座標系の各座標軸
ｙ１〜ｙ７：Ｙ座標値
Ｚ′：傾斜軸
ｘｐ，ｙｐ，ｚｐ：点Ｐの三次元直交座標系の座標値
ｘｑ，ｙｑ，ｚｑ：点Ｑの三次元直交座標系の座標値
δ：描画スポットＤ１〜Ｄ４の幅
θ：照明対象面に対する照射角
θＨ：第１方向変位角
θＶ：第２方向変位角
ξ：傾斜角
φ１：第１の拡散角度
φ２：第２の拡散角度
【図１】
2018216609.tif 000003
【図２】
2018216609.tif 000004
【図３】
2018216609.tif 000005
【図４】
2018216609.tif 000006
【図５】
2018216609.tif 000007
【図６】
2018216609.tif 000008
【図７】
2018216609.tif 000009
【図８】
2018216609.tif 000010
【図９】
2018216609.tif 000011
【図１０】
2018216609.tif 000012
【図１１】
2018216609.tif 000013
【図１２】
2018216609.tif 000014
【図１３】
2018216609.tif 000015
【図１４】
2018216609.tif 000016
【図１５】
2018216609.tif 000017
【図１６】
2018216609.tif 000018
【図１７】
2018216609.tif 000019
【図１８】
2018216609.tif 000020
【図１９】
2018216609.tif 000021
【図２０】
2018216609.tif 000022
【図２１】
2018216609.tif 000023
【図２２】
2018216609.tif 000024
【国際調査報告】
2018216609.tif 000025
2018216609.tif 000026