(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な構成によって、コヒーレント光を使って所望の領域を安全に照明可能な照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１は、レーザー光源（コヒーレント光源）１１と、光拡散素子１４と、光走査装置２１とを備える。レーザー光源１１は、レーザー光（コヒーレント光）Ｌを発する。光拡散素子１４は、レーザー光源１１からのレーザー光Ｌを拡散する。光走査装置２１は、照明領域の一部領域を構成する要素照明領域にレーザー光Ｌを導き、光拡散素子１４からのレーザー光Ｌを照明領域において走査させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を発するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を拡散する光拡散素子と、
前記光拡散素子からの前記コヒーレント光を照明領域において走査させる光走査装置であって、前記照明領域の一部領域を構成する要素照明領域に前記コヒーレント光を導く光走査装置と、
を備える照明装置。
【請求項２】
前記コヒーレント光の前記光拡散素子への入射タイミング、または前記照明領域の照明タイミングを制御するコントローラを備える請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光走査装置による前記コヒーレント光の走査に応じて、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御するタイミング制御部と、を備える請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光走査装置は、前記光拡散素子からの前記コヒーレント光が照射され当該コヒーレント光の光路を変える照射面部と、前記照射面部の配置を調整する走査駆動部と、を有し、
前記光拡散素子による前記コヒーレント光の拡散角度は、前記照射面部を基準とした前記要素照明領域の角度よりも小さい請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光拡散素子による前記コヒーレント光の拡散角度は、０．０５°より大きく２°より小さい請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光走査装置の前記照射面部を基準とした前記要素照明領域の角度は、０．１°より大きく５°より小さい請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光走査装置は、前記光拡散素子からの前記コヒーレント光の結像位置に基づく位置に配置される請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光拡散素子は、ホログラムである請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光拡散素子は、マイクロレンズアレイである請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記光拡散素子と前記光走査装置との間に配置されるリレー光学系を更に備え、
前記光拡散素子からの前記コヒーレント光は、前記リレー光学系を介して前記光走査装置に導かれる請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記コヒーレント光源と前記光拡散素子との間に配置され、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の径を拡大するビームエクスパンダーを更に備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１２】
前記ビームエクスパンダーと前記光拡散素子との間に配置され、前記ビームエクスパンダーからの前記コヒーレント光を平行化するコリメート光学系を更に備える請求項１１に記載の照明装置。
【請求項１３】
相互に異なる波長を有するコヒーレント光を発する複数の前記コヒーレント光源が設けられ、
前記複数のコヒーレント光源のそれぞれに対応するように設けられる複数の前記光拡散素子であって、対応の前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を拡散する複数の前記光拡散素子が設けられ、
前記複数の光拡散素子からの相互に異なる波長を有するコヒーレント光を前記光走査装置に導く光学ガイドユニットを更に備える請求項８に記載の照明装置。
【請求項１４】
前記光学ガイドユニットは、
前記複数の光拡散素子のうちの１つの光拡散素子と前記光走査装置との間に設置される第１光学ガイド体と、
前記複数の光拡散素子のうちの他の光拡散素子からの前記コヒーレント光を前記第１光学ガイド体に導く第２光学ガイド体と、を含み、
前記第１光学ガイド体は、前記１つの光拡散素子からの前記コヒーレント光及び前記他の光拡散素子からの前記コヒーレント光を前記光走査装置に導く請求項１３に記載の照明装置。
【請求項１５】
相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を発する複数の前記コヒーレント光源が設けられ、
前記複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を前記光拡散素子に導く光学ガイドユニットを更に備える請求項９に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記光学ガイドユニットは、
前記複数のコヒーレント光源のうちの１つのコヒーレント光源と前記光拡散素子との間に設置される第１光学ガイド体と、
前記複数のコヒーレント光源のうちの他のコヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記第１光学ガイド体に導く第２光学ガイド体と、を含み、
前記第１光学ガイド体は、前記１つのコヒーレント光源からの前記コヒーレント光及び前記他のコヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光拡散素子に導く請求項１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
前記複数のコヒーレント光源のそれぞれに対応するように設けられる複数のコリメート光学系であって、対応の前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を平行化する複数のコリメート光学系を更に備え、
前記光学ガイドユニットは、前記複数のコヒーレント光源から発せられて前記複数のコリメート光学系を通過した後の相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を、前記光拡散素子に導く請求項１５又は１６に記載の照明装置。
【請求項１８】
相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を平行化するコリメート光学系を更に備え、
前記光学ガイドユニットは、前記複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を、前記コリメート光学系に向けて出射して前記光拡散素子に導く請求項１５又は１６に記載の照明装置。
【請求項１９】
前記コヒーレント光の径を拡大するビームエクスパンダーを更に備え、
前記光学ガイドユニットは、前記複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を、前記ビームエクスパンダー及び前記コリメート光学系を介して前記光拡散素子に導く請求項１８に記載の照明装置。
【請求項２０】
コヒーレント光を発するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変える光走査装置と、
前記光走査装置からの前記コヒーレント光を拡散する光拡散素子と、を備え、
前記光走査装置は、前記光拡散素子を通過した前記コヒーレント光を照明領域において走査させ、前記照明領域の一部領域を構成する要素照明領域に前記コヒーレント光を導く照明装置。
【請求項２１】
前記光走査装置によって進行方向が変えられる前記コヒーレント光は、相互に異なる波長を有する光成分を含み、
前記光走査装置と前記光拡散素子との間には分光ユニットが設けられており、
前記光走査装置からの前記コヒーレント光は、前記分光ユニットを介して前記光拡散素子に入射し、
前記分光ユニットは、前記光走査装置からの前記コヒーレント光を分光して相互に異なる波長を有する複数の光成分に分離し、当該複数の光成分を前記光拡散素子に向けて出射する請求項２０に記載の照明装置。
【請求項２２】
前記分光ユニットは、
第１の波長域の光成分を透過して前記光拡散素子に導くとともに、他の波長域の光成分を反射する第１分光ガイド体と、
前記第１分光ガイド体によって反射された前記他の波長域の光成分を前記光拡散素子に導く第２分光ガイド体と、を含む請求項２１に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光源は、高圧水銀ランプなどよりも長寿命で、光学系を小型化でき、消費電力も少ないことから、レーザー光源を用いた照明装置が普及しつつある。
【０００３】
例えば特許文献１は、レーザー発振装置を光源として使用可能な車両用灯具を開示する。この車両用灯具はホログラム素子を具備し、このホログラム素子には、参照光が照射されることで再生される回折光が所定光度分布の配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１４６６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のようにホログラム素子などの光学素子をレーザー光源と組み合わせて使うことで、所望の領域に対してレーザー光に代表されるコヒーレント光を照射することができる。上述のコヒーレント光を使った照明装置は様々な分野の装置に応用可能であり、例えば、車両用ヘッドライト等に好適に適用できる。
【０００６】
その一方で、照明領域を多数の要素照明領域に細分化して、照明領域をより緻密に照明したり、より高密度に配置される要素照明領域によって照明領域の一部又は全体を照明したいという要望がある。しかしながら、ホログラム素子とレーザー光源とを組み合わせたシステムでは、一般的に、要素照明領域の数が増大するに従って、ホログラム素子の数が増えて構成が大きくなってしまう。そのため、ホログラムをはじめとした光拡散素子の数に頼らない構成の照明装置により、緻密に配置される要素照明領域に対してコヒーレント光を安全に照射可能なシステムが好ましい。
【０００７】
なお、コヒーレント光を放出可能なレーザー光源は、ランプ光源やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）と比べて微小な発光面積で強力なエネルギーを持つレーザー光を放射可能であり、配光を細かく制御できるとともに光を遠方まで届けることができるという利点がある。しかしながら、発光面積（光束の断面積）と放射角（立体角）の積（エタンデュ）が非常に小さいレーザー光源からのコヒーレント光は、光パワー密度が局所的に大きくなる可能性を持っている。そのようなコヒーレント光を、人間が直視する可能性がある車両用ヘッドライト等の照明装置に応用する際には、安全性を確保する必要がある。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、コヒーレント光を使って所望の領域を安全に照明可能な照明装置を簡素な構成で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、コヒーレント光を発するコヒーレント光源と、コヒーレント光源からのコヒーレント光を拡散する光拡散素子と、光拡散素子からのコヒーレント光を照明領域において走査させる光走査装置であって、照明領域の一部領域を構成する要素照明領域にコヒーレント光を導く光走査装置と、を備える照明装置に関する。
【００１０】
本態様によれば、簡素な構成の照明装置により、コヒーレント光を使って所望の要素照明領域を安全に照明することができる。
【００１１】
照明装置は、コヒーレント光の光拡散素子への入射タイミング、または照明領域の照明タイミングを制御するコントローラを備えてもよい。
【００１２】
照明装置は、光走査装置によるコヒーレント光の走査に応じて、コヒーレント光の発光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。
【００１３】
光走査装置は、光拡散素子からのコヒーレント光が照射され当該コヒーレント光の光路を変える照射面部と、照射面部の配置を調整する走査駆動部と、を有し、光拡散素子によるコヒーレント光の拡散角度は、照射面部を基準とした要素照明領域の角度よりも小さくてもよい。
【００１４】
本態様によれば、「光拡散素子によるコヒーレント光の拡散角度」が「照射面部を基準とした要素照明領域の角度」に応じた適切な範囲に含まれるように規定される。
【００１５】
光拡散素子によるコヒーレント光の拡散角度は、０．０５°より大きく２°より小さくてもよい。
【００１６】
本態様によれば、光拡散素子によるコヒーレント光の拡散を適度な範囲に抑えつつ、広がりを持つ要素照明領域を適切に照明することが可能である。したがって、光拡散素子によって増大したコヒーレント光の拡散角度を低減するための光学素子の設置を省略することが可能であり、照明装置を簡素且つコンパクトに構成できる。
【００１７】
光走査装置の照射面部を基準とした要素照明領域の角度は、０．１°より大きく５°より小さくてもよい。
【００１８】
本態様によれば、光拡散素子によって適度な範囲に拡散が抑えられたコヒーレント光により、要素照明領域を適切に照射することが可能である。
【００１９】
光走査装置は、光拡散素子からのコヒーレント光の結像位置に基づく位置に配置されてもよい。
【００２０】
光走査装置は、光拡散素子からのコヒーレント光の結像位置に一致する位置に配置されてもよいし、当該結像位置の近傍に配置されてもよい。光拡散素子からのコヒーレント光の結像位置に一致する位置に光走査装置が配置される場合、光走査装置の位置に光拡散素子が仮想的に配置されていると考えることも可能である。
【００２１】
光拡散素子は、ホログラムであってもよい。
【００２２】
光拡散素子は、マイクロレンズアレイであってもよい。
【００２３】
本態様によれば、光拡散素子におけるコヒーレント光の拡散を適度な範囲に抑えることが容易である。
【００２４】
照明装置は、光拡散素子と光走査装置との間に配置されるリレー光学系を更に備え、光拡散素子からのコヒーレント光は、リレー光学系を介して光走査装置に導かれてもよい。
【００２５】
本態様によれば、リレー光学系によって光走査装置の配置位置及びコヒーレント光の照射エリアをコントロールでき、上述の照明装置を様々なタイプの光走査装置に対して柔軟に適用できる。
【００２６】
照明装置は、コヒーレント光源と光拡散素子との間に配置され、コヒーレント光源からのコヒーレント光の径を拡大するビームエクスパンダーを更に備えてもよい。
【００２７】
本態様によれば、ビームエクスパンダーによって光拡散素子に対するコヒーレント光の入光エリアを最適化できる。
【００２８】
照明装置は、ビームエクスパンダーと光拡散素子との間に配置され、ビームエクスパンダーからのコヒーレント光を平行化するコリメート光学系を更に備えてもよい。
【００２９】
本態様によれば、光拡散素子によるコヒーレント光の拡散を容易に適度な範囲に抑えることができる。
【００３０】
相互に異なる波長を有するコヒーレント光を発する複数のコヒーレント光源が設けられ、複数のコヒーレント光源のそれぞれに対応するように設けられる複数の光拡散素子であって、対応のコヒーレント光源からのコヒーレント光を拡散する複数の光拡散素子が設けられ、照明装置は、複数の光拡散素子からの相互に異なる波長を有するコヒーレント光を光走査装置に導く光学ガイドユニットを更に備えてもよい。
【００３１】
光学ガイドユニットは、複数の光拡散素子のうちの１つの光拡散素子と光走査装置との間に設置される第１光学ガイド体と、複数の光拡散素子のうちの他の光拡散素子からのコヒーレント光を第１光学ガイド体に導く第２光学ガイド体と、を含み、第１光学ガイド体は、１つの光拡散素子からのコヒーレント光及び他の光拡散素子からのコヒーレント光を光走査装置に導いてもよい。
【００３２】
相互に異なる波長を有するコヒーレント光を発する複数のコヒーレント光源が設けられ、照明装置は、複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有するコヒーレント光を光拡散素子に導く光学ガイドユニットを更に備えてもよい。
【００３３】
光学ガイドユニットは、複数のコヒーレント光源のうちの１つのコヒーレント光源と光拡散素子との間に設置される第１光学ガイド体と、複数のコヒーレント光源のうちの他のコヒーレント光源からのコヒーレント光を第１光学ガイド体に導く第２光学ガイド体と、を含み、第１光学ガイド体は、１つのコヒーレント光源からのコヒーレント光及び他のコヒーレント光源からのコヒーレント光を光拡散素子に導いてもよい。
【００３４】
照明装置は、複数のコヒーレント光源のそれぞれに対応するように設けられる複数のコリメート光学系であって、対応のコヒーレント光源からのコヒーレント光を平行化する複数のコリメート光学系を更に備え、光学ガイドユニットは、複数のコヒーレント光源から発せられて複数のコリメート光学系を通過した後の相互に異なる波長を有するコヒーレント光を、光拡散素子に導いてもよい。
【００３５】
照明装置は、相互に異なる波長を有するコヒーレント光を平行化するコリメート光学系を更に備え、光学ガイドユニットは、複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有するコヒーレント光を、コリメート光学系に向けて出射して光拡散素子に導いてもよい。
【００３６】
照明装置は、コヒーレント光の径を拡大するビームエクスパンダーを更に備え、光学ガイドユニットは、複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有するコヒーレント光を、ビームエクスパンダー及びコリメート光学系を介して光拡散素子に導いてもよい。
【００３７】
本発明の他の態様は、コヒーレント光を発するコヒーレント光源と、コヒーレント光源からのコヒーレント光の進行方向を変える光走査装置と、光走査装置からのコヒーレント光を拡散する光拡散素子と、を備え、光走査装置は、光拡散素子を通過したコヒーレント光を照明領域において走査させ、照明領域の一部領域を構成する要素照明領域にコヒーレント光を導く照明装置に関する。
【００３８】
光走査装置によって進行方向が変えられるコヒーレント光は、相互に異なる波長を有する光成分を含み、光走査装置と光拡散素子との間には分光ユニットが設けられており、光走査装置からのコヒーレント光は、分光ユニットを介して光拡散素子に入射し、分光ユニットは、光走査装置からのコヒーレント光を分光して相互に異なる波長を有する複数の光成分に分離し、当該複数の光成分を光拡散素子に向けて出射してもよい。
【００３９】
分光ユニットは、第１の波長域の光成分を透過して光拡散素子に導くとともに、他の波長域の光成分を反射する第１分光ガイド体と、第１分光ガイド体によって反射された他の波長域の光成分を光拡散素子に導く第２分光ガイド体と、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、照明装置を簡素に構成することができる。また、コヒーレント光を使って所望の領域を安全に照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図２】図２は、コントローラの機能構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、光走査装置によってガイドされるレーザー光の照明領域を説明するための概念図である。
【図４】図４は、第１変形例に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図５】図５は、図４に示す変形例における折り返しミラーと照射面部（光走査装置）との配置例を示す図であり、折り返しミラーによって上下方向にレーザー光を折り返す場合の構成例を示す。
【図６】図６は、図４に示す変形例における折り返しミラーと照射面部（光走査装置）との配置例を示す図であり、折り返しミラーによって左右方向（サイド方向）にレーザー光を折り返す場合の構成例を示す。
【図７】図７は、第２変形例に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図８】図８は、第３変形例に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４実施形態に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５実施形態に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【図１３】図１３は、本発明の第６実施形態に係る照明装置の概略構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及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。
【００４３】
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うる程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００４４】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。
【００４５】
本実施形態に係る照明装置１では、レーザー光源１１、ビームエクスパンダー１２、コリメート光学系１３、光拡散素子１４、リレー光学系１８及び光走査装置２１が順次配置される。
【００４６】
レーザー光源１１は、レーザー光、すなわち、コヒーレント光Ｌを発する光源であり、典型的には半導体レーザー光源をレーザー光源１１として用いることができる。レーザー光源１１を構成する光源の数は、単数であってもよいし、複数であってもよい。複数の光源によってレーザー光源１１が構成される場合、当該複数の光源から発せられるレーザー光Ｌの波長域は、互いに同じであってもよいし、互いに相違してもよい。レーザー光源１１から発せられるレーザー光Ｌの発光強度を高めるためには、複数の光源から発せられるレーザー光Ｌの波長域が重複していることが好ましい。レーザー光源１１を構成する複数の光源から発せられるレーザー光Ｌの波長域がそれぞれ相違する場合、複数の光源は、互いに独立して設けられてもよいし、共通の基板上に並べられて光源モジュールを形成してもよい。例えばレーザー光源１１を構成する複数の光源が赤色波長域、緑色波長域及び青色波長域のレーザー光Ｌを発光可能な場合には、これらの３種類のレーザー光Ｌを重ね合わせることで、白色の照明光を生成することも可能である。
【００４７】
なお、レーザー光源１１は、レーザー光の発光をコントロールする発光制御部（図示省略）を含んでもよい。当該発光制御部は後述の発光タイミング制御部２５によって制御される。発光制御部は、例えば、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザー光の発光タイミングを個別独立に制御してもよい。すなわち、発光波長域がそれぞれ相違する複数のレーザー光に対応して複数の光源が設けられている場合、発光制御部は、複数の光源からレーザー光を発光させる発光タイミングを、光源毎に制御できる。したがってレーザー光源１１が赤緑青の３つのレーザー光を発光可能である場合、各レーザー光の発光タイミングを制御することで、赤緑青のうち任意の色の照明光又は赤緑青のうち任意の２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。また発光制御部は、各光源におけるレーザー光の発光強度を制御してもよく、各光源から発光強度の強いレーザー光や弱いレーザー光を発光させることもできる。
【００４８】
ビームエクスパンダー１２は、レーザー光源１１と光拡散素子１４との間、本例ではレーザー光源１１とコリメート光学系１３との間に配置され、レーザー光源１１からのレーザー光Ｌの径を拡大する。またコリメート光学系１３は、ビームエクスパンダー１２と光拡散素子１４との間に配置され、ビームエクスパンダー１２からの光を平行化（コリメート）する。このように、レーザー光源１１から発せられた小さな径を有するレーザー光Ｌは、ビームエクスパンダー１２及びコリメート光学系１３によって拡径されて平行光に整えられ、後段に設けられる光拡散素子１４の入光部のサイズに最適化されて光拡散素子１４に入射する。なお図示及び理解を容易にするため、図１では、コリメート光学系１３〜光走査装置２１におけるレーザー光Ｌの図示を省略する。
【００４９】
光拡散素子１４は複数の単位拡散要素１５の集合によって構成され、レーザー光源１１からのレーザー光Ｌを拡散する。後述のように、本実施形態において光拡散素子１４は比較的緩やかな角度でレーザー光Ｌを拡散させることができる指向性の高い光学素子であることが好ましい。そのような光拡散素子１４は典型的にはマイクロレンズアレイによって構成可能であり、各単位拡散要素１５はマイクロレンズアレイを構成する個々のマイクロレンズによって構成可能である。また、光拡散素子１４は、ホログラム記録媒体を用いてもよい。具体的には、ホログラム記録媒体は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｈｏｌｏｇｒａｍ）や、フーリエ変換ホログラムが挙げられる。さらに、ホログラム記録媒体は、フォトポリマーを用いた体積型ホログラム記録媒体でもよいし、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラム記録媒体でもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体でもよい。
【００５０】
なお、光拡散素子１４の詳細な構成及び作用については、後述する。
【００５１】
リレー光学系１８は、光拡散素子１４と光走査装置２１との間に配置され、本実施形態では第１リレーレンズ１６及び第２リレーレンズ１７を含む。光拡散素子１４からのレーザー光Ｌは、リレー光学系１８を介して光走査装置２１に導かれ、光走査装置２１の照射面部１９上で結像される。したがって、本実施形態では、光拡散素子１４に相当する像、すなわち、仮想マイクロレンズアレイ３１が光走査装置２１の照射面部１９に結像される。光走査装置２１の照射面部１９上に形成されるそのような仮想マイクロレンズアレイ３１を仮想的な光源として扱うことも可能であり、当該仮想マイクロレンズアレイ３１からのレーザー光Ｌによって、図３に示すように、照明領域４０を構成する要素照明領域４１が照射されると考えてもよい。
【００５２】
リレー光学系１８の具体的な構成は特に限定されないが、リレー光学系１８を構成する光学素子群の光学性能、すなわち、第１リレーレンズ１６及び第２リレーレンズ１７の焦点距離を調整することで、等倍光学系、拡大光学系或いは縮小光学系としてリレー光学系１８を機能させることができる。例えば、同じ焦点距離を持った２枚のレンズ、第１リレーレンズ１６及び第２リレーレンズ１７によってリレー光学系１８を構成することで、リレー光学系１８の光学倍率を等倍（１倍）にすることも可能である。一方、焦点距離の異なる２枚のレンズ、第１リレーレンズ１６及び第２リレーレンズ１７によってリレー光学系１８を構成することで、レンズ同士の焦点距離の比に応じた光学倍率（拡大又は縮小）をリレー光学系１８に持たせることも可能である。以上のように、リレー光学系１８をアフォ―カルリレー光学系とすることにより、両側テレセントリックとなり、射出側での像高さを一定とすることができる。これにより、遠方視野での照明領域については、光拡散素子１４上の照射面積の影響が極めて小さくなるため、非常に高精細な照明を行うことが可能となる。なおリレー光学系１８が縮小光学系を構成する場合には、レーザー光Ｌの光走査装置２１からの拡散角度は相対的に大きくなり、リレー光学系１８が拡大光学系を構成する場合には、レーザー光Ｌの光走査装置２１からの拡散角度は相対的に小さくなる。
【００５３】
本実施形態では、後述のように、光拡散素子１４からのレーザー光Ｌを光走査装置２１の照射面部１９に照射することで照明領域４０を構成する要素照明領域４１がレーザー光Ｌにより照明される。したがって、光拡散素子１４からのレーザー光Ｌの「光走査装置２１の照射面部１９における照射範囲（照射面積）」をリレー光学系１８によって調整することで、照射面部１９上の適切な範囲（面積）にレーザー光Ｌが照射される。
【００５４】
光走査装置２１は、光拡散素子１４からのレーザー光Ｌが照射される照射面部１９と、照射面部１９の配置を調整する走査駆動部２０とを有している。図３に示すように、光拡散素子１４からのレーザー光Ｌを照明領域４０において走査させ、照明領域の一部領域を構成する要素照明領域４１にレーザー光Ｌを導く。すなわち、照射面部１９は、照射されるレーザー光Ｌの光路を変えて、照明領域４０を構成する要素照明領域４１にレーザー光Ｌを導く。走査駆動部２０はコントローラ２２に接続され、コントローラ２２の制御下で、照射面部１９の向きを調整することでレーザー光Ｌによって照射される照明領域４０内の要素照明領域４１を変えられる。照射面部１９は典型的にはミラーによって構成され、例えばポリゴンミラー、２軸ガルバノミラー、共振ミラーなどのＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ミラー、或いは数十ミリメートル（ｍｍ）の径の反射面を有する大口径型の２軸共振ミラー等が挙げられる。
【００５５】
また、上記のように、ミラーを持った光走査装置の他に、レンズ等のレーザー光を透過させる部材を振動させてレーザー光を走査させてもよい。具体的には、フレネルレンズ等が挙げられる。フレネルレンズに入射したレーザー光はフレネルレンズを透過して、照射領域内を走査する。なお、フレネルレンズを用いた光走査装置の場合、レーザー光の出射面を照射面部１９とすることができる。
【００５６】
光走査装置２１、特に照射面部１９は、光拡散素子１４からのレーザー光Ｌの結像位置に基づく位置に配置される。本実施形態では上述のように、光拡散素子１４の単位拡散要素１５から発せられたレーザー光Ｌは、リレー光学系１８を介して光走査装置２１の照射面部１９に照射される。したがって本実施形態では、光拡散素子１４の各単位拡散要素１５の光学性能（焦点距離）及びリレー光学系１８の光学性能（焦点距離）に応じて決まる結像位置に基づいて、光走査装置２１の配置位置が定まる。なお、リレー光学系１８が設けられない場合には、光拡散素子１４の各単位拡散要素１５の光学性能（焦点距離）に応じて決まる結像位置に基づいて、光走査装置２１の照射面部１９の配置位置を定めることが好ましい。
【００５７】
なお、ここでいう「光拡散素子１４からのレーザー光Ｌの結像位置に基づく位置」は、典型的には結像位置と一致する位置を指すが、必ずしも結像位置と厳密に一致している必要はない。結像性能に対する影響を許容可能な範囲、例えば「光拡散素子１４からのレーザー光Ｌの結像位置」の近傍範囲に、光走査装置２１の照射面部１９が配置されてもよい。
【００５８】
コントローラ２２は、レーザー光源１１及び光走査装置２１、特に光走査装置２１の走査駆動部２０に接続され、レーザー光源１１からのレーザー光Ｌの発光のオン−オフ制御及び光走査装置２１の照射面部１９によるレーザー光Ｌの走査の制御を行う。なお、レーザー光源１１を発光させるか否かは、上記のレーザー光源１１の発光のオン−オフ制御の他に、レーザー光源１１と光拡散素子１４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ー光の通過／遮断を切り替えてもよい。したがって、コントローラ２２は、レーザー光の光拡散素子１４への入射タイミング、または照明領域の照明タイミングを制御する。
【００５９】
図２は、コントローラ２２の機能構成例を示すブロック図である。本例のコントローラ２２は、レーザー光源１１を制御する発光タイミング制御部２５と、光走査装置２１の走査駆動部２０を制御する光走査制御部２６とを含む。
【００６０】
特に本実施形態の発光タイミング制御部２５は、光走査制御部２６と協働し、光走査装置２１によるレーザー光Ｌの走査に応じて、レーザー光Ｌの発光タイミングを制御する。これにより、図３に示すように、照明領域４０のうちの一部領域のみを、選択的にレーザー光Ｌによって照明したり、照明しなかったりすることができる。
【００６１】
図３は、光走査装置２１によってガイドされるレーザー光Ｌの照明領域４０を説明するための概念図である。
【００６２】
本実施形態では、光走査装置２１によってガイドされるレーザー光Ｌによって照明領域４０の一部領域を構成する要素照明領域４１が照射される。すなわち、瞬間的には、照明領域４０のうちの単一の要素照明領域４１のみが光走査装置２１からのレーザー光Ｌによって照明される。照明領域４０の全域にわたって照明を行う場合、光走査装置２１によってレーザー光Ｌが照明領域４０内で高速に走査される。光走査装置２１によるレーザー光Ｌの走査方式は特に限定されず、例えば、図３の符号「Ｓ」のように、ラスタースキャン方式であってもよいし、リサージュスキャン方式やベクタースキャン方式であってもよい。
【００６３】
なお、照明領域４０における各要素照明領域４１の区画方式は特に限定されない。光走査装置２１からのレーザー光Ｌによって瞬間的に照明可能な範囲が要素照明領域４１として定められる。そのため各要素照明領域４１は、コントローラ２２によって制御されるレーザー光源１１からのレーザー光Ｌの発光タイミング及び光走査装置２１によるレーザー光Ｌの走査位置に応じて定められる。したがって、例えば、図３に示すように、要素照明領域４１同士が相互に重ならないように各要素照明領域４１が設定されてもよいし、要素照明領域４１同士が相互に重なるように各要素照明領域４１が設定されてもよいし、相互に重なる要素照明領域４１と相互に重ならない要素照明領域４１とが照明領域４０において混在してもよい。
【００６４】
このように光走査装置２１からのレーザー光Ｌによって照らされる要素照明領域４１は、レーザー光Ｌの拡散角度に応じて、光走査装置２１から離れるに従って徐々に大きく広がる。そのため照明装置１によって照明される照明領域を構成する各要素照明領域４１は、光走査装置２１から相対的に近い位置（ニアフィールド）よりも相対的に遠い位置（ファーフィールド）の方が広い領域となる。したがって要素照明領域の大きさは、要素照明領域の実際の寸法で表現されるよりも、角度空間における角度分布で表現された方が便利なことが多い。本明細書における「照明領域」という用語は、実際のレーザー光Ｌによる被照射面積及び照明範囲に加え、角度空間における照明領域の角度範囲も包含しうる。
【００６５】
次に、図１に示す光拡散素子１４の詳細な構成及び作用について説明する。
【００６６】
光拡散素子１４により拡散されて光拡散素子１４から出射されるレーザー光Ｌに関し、光拡散素子１４を構成する単位拡散要素１５の各々は仮想的な光源としての役割を果たす。すなわち、光拡散素子１４から出射されるレーザー光Ｌは、仮想的な複数の光源から出射されるレーザー光Ｌとして考えることも可能である。
【００６７】
一般に、照明領域（要素照明領域）において要求されるレーザー光Ｌの照射強度が同じであれば、複数光源から発せられるレーザー光Ｌの方が単一点光源から発せられるレーザー光Ｌよりも各光源の光パワー密度を下げることができ、安全性が高い。すなわち、レーザー光Ｌ全体の照射強度が同じであれば、単一点光源から発せられるレーザー光Ｌを人間の目で直視する場合よりも、複数光源から発せられるレーザー光Ｌを人間の目で直視する場合の方が、光源像を網膜に結像させたときの、人間の目に対する悪影響の程度は小さい。したがって、本実施形態のようにレーザー光源１１の後段に複数の単位拡散要素１５を含む光拡散素子１４を設けることで、光拡散素子１４を通過したレーザー光Ｌを使って照明領域を構成する要素照明領域４１を安全に照明できる。
【００６８】
なお、光学系における光の特性としてエタンデュ（Ｅｔｅｎｄｕｅ）の法則が一般に成り立つ。このエタンデュは、光束の断面積（発光面積）と拡散光の立体角（放射角）との積が一定値に保存されることを定め、光の面積及び角度がどのような広がりを持つかを示す。本実施形態のようにレーザー光Ｌの光路上に光拡散素子１４が配置される場合、レーザー光Ｌの進行方向に関して光拡散素子１４よりも下流側に関し、エタンデュの法則は、光拡散素子１４によって形成される「見掛け上の光源（Ａｐｐａｒｅｎｔ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ）」を基準に考えることができる。
【００６９】
そして、光拡散素子１４によるレーザー光Ｌの拡散角度は、要素照明領域４１の角度空間範囲、すなわち、光走査装置２１の照射面部１９を基準とした要素照明領域４１の角度よりも小さくなる。
【００７０】
上述のように、安全上は光源の面積が大きいほど好ましいが、大きな光源面積から発せられるレーザー光Ｌを使った照明において要素照明領域４１の緻密化を進めるには、レーザー光Ｌの光束の断面積を絞る必要がある。しかしながら、エタンデュの法則下では、レーザー光Ｌの光束の断面積を小さくすると、レーザー光Ｌの拡散角度が大きくなってしまい、適切な光強度で広範囲を照明することが難しくなる。すなわち、レーザー光Ｌの拡散角度が大きくなるほど、限られた範囲の要素照明領域４１を照明するために必要とされるレーザー光Ｌの拡散角度を調整する光学機構が巨大化及び複雑化する傾向がある。また、光走査装置２１によって導かれたレーザー光Ｌの進行方向に関し、適切な光強度で広範囲を照明するには、見掛け上の光源を形成する光拡散素子１４によるレーザー光Ｌの拡散角度が小さいことが好ましい。したがって、限られたある大きさの範囲の要素照明領域４１を適切な光強度で広範囲にわたって照明するには、光拡散素子１４によるレーザー光Ｌの拡散角度は、適度な角度範囲に含まれることが好ましく、そのような適度な角度範囲は要素照明領域４１の角度範囲に応じて決められる。
【００７１】
具体的には、光拡散素子１４によるレーザー光Ｌの拡散角度は、０．０５°より大きく２°より小さいことが好ましい。ここで、「本実施形態の光拡散素子１４によるレーザー光Ｌの拡散角度」は、光拡散素子１４を構成する個々の単位拡散要素１５によるレーザー光Ｌの拡散角度によって定まり、各単位拡散要素１５は０．０５°より大きく２°より小さい拡散角度を有することが好ましい。また、各要素照明領域４１の照射面部１９を基準とした光走査装置２１の角度は、０．１°より大きく５°より小さいことが好ましい。これらの範囲に光拡散素子１４によるレーザー光Ｌの拡散角度及び要素照明領域４１の角度範囲が含まれる場合に、要素照明領域４１を適切な光強度で広範囲にわたって照明することができる。
【００７２】
なお、「光拡散素子１４によるレーザー光Ｌの拡散角度」は、レーザー光Ｌを光拡散素子１４に照射して計測される値であり、平行光のレーザー光Ｌが光拡散素子１４によって拡散される角度によって表される。また、「光走査装置２１の照射面部１９を基準とした要素照明領域４１の角度（要素照明領域４１の角度範囲）」は、光走査装置２１の照射面部１９の代表位置と要素照明領域４１の代表位置とを結ぶラインによって形成される角度であり、例えば照射面部１９上の１又は２以上の代表位置と要素照明領域４１の２以上の代表位置とを結ぶ複数のラインによって形成される角度で表現可能である。
【００７３】
以上説明したように、本実施形態の照明装置１によれば、所定範囲の光拡散角度を有する光拡散素子１４及び照明領域４０においてレーザー光Ｌを走査させるスキャン光走査装置２１を介し、レーザー光Ｌによる要素照明領域４１の照明が行われる。これにより、レーザー光Ｌを使って照明領域４０中の要素照明領域４１を安全に照明可能な照明装置１を実現できる。さらに、複雑で高価な装置を用いることなく簡素な構成の照明装置とすることができる。
【００７４】
＜第１変形例＞
図４は、図１に示す照明装置１の第１変形例に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本変形例では、リレー光学系１８の第２リレーレンズ１７と光走査装置２１の特に照射面部１９との間に折り返しミラー４５が設けられている。他の構成は、図１に示す上述の照明装置１と同様である。
【００７５】
折り返しミラー４５は、リレー光学系１８の第２リレーレンズ１７からのレーザー光Ｌを反射して、光走査装置２１の特に照射面部１９に反射後の当該レーザー光Ｌを導く。折り返しミラー４５を用いることによって、レーザー光Ｌの進行方向を所望方向に変えることができ、レーザー光Ｌの進路を設置スペース等の空間要求に応じて柔軟に最適化することができる。したがって、図１に示す照明装置１のように光走査装置２１の照射面部１９によってレーザー光Ｌの光軸を直角等の比較的大きな角度で曲げる場合に比べ、本変形例のように折り返しミラー４５を使ってレーザー光Ｌを適宜調整する場合の方が光学系をコンパクトに配置することが可能である。
【００７６】
なお折り返しミラー４５の具体的な構成は特に限定されず、平面鏡によって折り返しミラー４５を構成してもよいし、凹面鏡によって折り返しミラー４５を構成し、リレー光学系１８の一部として折り返しミラー４５が設けられてもよい。また折り返しミラー４５によるレーザー光Ｌの折り返し方向も特に限定されない。
【００７７】
図５及び図６は、図４に示す変形例における折り返しミラー４５と光走査装置２１の照射面部１９との配置例を示す図であり、正面方向（図４の矢印「Ｘ」参照）から折り返しミラー４５及び照射面部１９を見た図である。図５は、折り返しミラー４５によって上下方向にレーザー光Ｌを折り返す場合の構成例を示し、図６は、折り返しミラー４５によって左右方向（サイド方向）にレーザー光Ｌを折り返す場合の構成例を示す。このように折り返しミラー４５によってレーザー光Ｌを折り返す方向は特に限定されず、折り返しミラー４５は所望方向にレーザー光Ｌを導くことができる。また折り返しミラー４５は複数設けられてもよく、相互に異なる方向にレーザー光Ｌを折り返すことができる複数の折り返しミラー４５がリレー光学系１８の第２リレーレンズ１７と光走査装置２１の照射面部１９との間に設けられてもよい。
【００７８】
＜第２変形例＞
図７は、図１に示す照明装置１の第２変形例に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本変形例では、ビームエクスパンダー１２の代わりに、光ファイバー４８がレーザー光源１１とコリメート光学系１３との間に設けられている。他の構成は、図１に示す上述の照明装置１と同様である。
【００７９】
本例では、レーザー光源１１から発せられたレーザー光Ｌは、レーザー光源１１から光ファイバー４８内にダイレクトに進行し、光ファイバー４８からコリメート光学系１３に向かってレーザー光Ｌが出射される。光ファイバー４８から出射されるレーザー光Ｌは、拡散光の状態でコリメート光学系１３に入射し、コリメート光学系１３によって平行化（コリメート）される。
【００８０】
この構成では、光ファイバー４８のコア径（レーザー光Ｌの進行路の径）に対して、コリメート光学系１３によるコリメート後のレーザー光Ｌのビーム径を大きくするほど、レーザー光Ｌがより高度に平行化され、光線の平行度を上げることができる。
【００８１】
＜第３変形例＞
図８は、図１に示す照明装置１の第３変形例に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本変形例では、レーザー光源１１が複数設けられ、コリメート光学系１３が複数設けられている。またビームエクスパンダー１２の代わりに、複数の光ファイバー４８が各レーザー光源１１と各コリメート光学系１３との間に設けられている。他の構成は、図１に示す上述の照明装置１と同様である。
【００８２】
本例では、各レーザー光源１１に対して固有の光ファイバー４８及び固有のコリメート光学系１３が割り当てられており、各レーザー光源１１から発せられたレーザー光Ｌは、割り当てられている光ファイバー４８内に各レーザー光源１１からダイレクトに進行し、その後、割り当てられているコリメート光学系１３に向かって光ファイバー４８からレーザー光Ｌが出射される。本変形例においても、上述の第２変形例と同様に、各光ファイバー４８から出射されるレーザー光Ｌは、拡散光の状態で各コリメート光学系１３に入射し、各コリメート光学系１３によって平行化（コリメート）される。
【００８３】
本例のように複数のレーザー光源１１から発せられるレーザー光Ｌを複数の光ファイバー４８を介して出射することで、トータル出力が一定であれば各光ファイバー４８のコア径を小径化することが可能である。そのため、コリメート光学系１３（コリメート光学系アレイ）を通過した各レーザー光Ｌ、すなわち、コリメート後の各レーザー光Ｌの角度ばらつきが低減され、より平行光に近いレーザー光Ｌを各コリメート光学系１３から出射することができる。
【００８４】
［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本実施形態において、上述の第１実施形態と同一又は類似の要素については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。なお図示及び理解を容易にするため、図９では、コリメート光学系１３ａ、１３ｂ、１３ｃ〜光走査装置２１におけるレーザー光Ｌの図示を省略する。
【００８５】
本実施形態では、複数のレーザー光源として第１レーザー光源１１ａ、第２レーザー光源１１ｂ及び第３レーザー光源１１ｃが設けられている。第１レーザー光源１１ａ、第２レーザー光源１１ｂ及び第３レーザー光源１１ｃは、それぞれ、相互に異なる波長を有するレーザー光Ｌを発する。
【００８６】
複数の光拡散素子として第１光拡散素子１４ａ、第２光拡散素子１４ｂ及び第３光拡散素子１４ｃが設けられている。第１光拡散素子１４ａ、第２光拡散素子１４ｂ及び第３光拡散素子１４ｃは、ホログラムによって構成され、第１レーザー光源１１ａ、第２レーザー光源１１ｂ及び第３レーザー光源１１ｃのそれぞれに対応するように設けられており、対応のレーザー光源からのレーザー光Ｌを拡散する。
【００８７】
また照明装置１は、第１光拡散素子１４ａ、第２光拡散素子１４ｂ及び第３光拡散素子１４ｃからのレーザー光Ｌであって、相互に異なる波長を有するレーザー光Ｌを光走査装置２１に導く光学ガイドユニット５０を更に備える。光学ガイドユニット５０は、第１光学ガイド体５１及び第２光学ガイド体５２を含む。
【００８８】
第１光学ガイド体５１は、上記の複数の光拡散素子１４ａ〜１４ｃのうちの１つの光拡散素子、図９では第１光拡散素子１４ａ、と光走査装置２１との間に設置され、ダイクロイックミラーを有する。ダイクロイックミラーを有する第１光学ガイド体５１はダイクロイックキューブとも呼ばれ、第１光拡散素子１４ａからのレーザー光Ｌを透過する一方で、他の波長を有するレーザー光Ｌを反射する特性を有する。一方、第２光学ガイド体５２は、上記の複数の光拡散素子１４ａ〜１４ｃのうちの他の光拡散素子、図９では第２光拡散素子１４ｂ及び第３光拡散素子１４ｃの各々、からのレーザー光Ｌを第１光学ガイド体５１に導くミラーを有する。第１光学ガイド体５１は、第１光拡散素子１４ａからのレーザー光Ｌ、及び第２光拡散素子１４ｂ及び第３光拡散素子１４ｃの各々から第２光学ガイド体５２を介して進行してくるレーザー光Ｌを、リレー光学系１８を介して光走査装置２１に導く。
【００８９】
なお、ビームエクスパンダー及びコリメート光学系も複数設けられている。すなわち第１レーザー光源１１ａと第１光拡散素子１４ａとの間には第１ビームエクスパンダー１２ａ及び第１コリメート光学系１３ａが設けられ、第２レーザー光源１１ｂと第２光拡散素子１４ｂとの間には第２ビームエクスパンダー１２ｂ及び第２コリメート光学系１３ｂが設けられ、第３レーザー光源１１ｃと第３光拡散素子１４ｃとの間には第３ビームエクスパンダー１２ｃ及び第３コリメート光学系１３ｃが設けられている。複数のレーザー光源１１ａ〜１１ｃのそれぞれに対応するように設けられる複数のコリメート光学系１３ａ〜１３ｃは、対応のレーザー光源からのレーザー光Ｌを平行化する。
【００９０】
複数の光拡散素子１４ａ〜１４ｃはそれぞれ対応のレーザー光源１１ａ〜１１ｃからのレーザー光Ｌの波長に応じた光拡散特性を有し、各波長のレーザー光Ｌの拡散角度が光拡散素子１４ａ〜１４ｃによって一致させられる。その後、各波長のレーザー光Ｌは、第１光学ガイド体５１及び第２光学ガイド体５２によって合成され、リレー光学系１８を介して光走査装置２１に導かれる。光走査装置２１の照射面部１９は、複数の光拡散素子１４ａ〜１４ｃの各々からのレーザー光Ｌの結像位置に基づく位置に配置される。そして、コントローラ２２は、光走査装置２１の走査制御と連動して、各レーザー光源からのレーザー光Ｌの発光のタイミングを制御する。
【００９１】
上述の照明装置１によれば、複数種類の波長のレーザー光Ｌによって照明領域４０の所望要素照明領域４１を安全に照らすことができる。したがって、例えば赤色波長、緑色波長及び青色波長のレーザー光Ｌをレーザー光源１１ａ〜１１ｃから出射させることで、照明領域４０をフルカラーの光で照らすことも可能である。
【００９２】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本実施形態において、上述の第２実施形態と同一又は類似の要素については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。なお図示及び理解を容易にするため、図１０では、コリメート光学系１３ａ、１３ｂ、１３ｃ〜光走査装置２１におけるレーザー光Ｌの図示を省略する。
【００９３】
本実施形態では、光拡散素子１４が一つのみ設けられており、この光拡散素子１４はマイクロレンズアレイによって構成されている。光学ガイドユニット５０は、複数のレーザー光源１１ａ〜１１ｃからの相互に異なる波長を有するレーザー光Ｌを、光拡散素子１４に導くように配置されている。
【００９４】
具体的には、ダイクロイックミラーを有する第１光学ガイド体５１が、複数のレーザー光源のうちの１つのレーザー光源、図１０では第１レーザー光源１１ａ、と光拡散素子１４との間に設置されている。また第２光学ガイド体５２が、他のレーザー光源、図１０に示す例では第２レーザー光源１１ｂ及び第３レーザー光源１１ｃの各々、からのレーザー光Ｌを第１光学ガイド体５１に導く位置に配置されている。より具体的には、第１コリメート光学系１３ａと光拡散素子１４との間に第１光学ガイド体５１が配置されている。また第２光学ガイド体５２は、第２コリメート光学系１３ｂ及び第３コリメート光学系１３ｃの各々からのレーザー光Ｌを第１光学ガイド体５１に導く位置に配置されている。第１光学ガイド体５１は、第１レーザー光源１１ａからのレーザー光Ｌ、及び第２レーザー光源１１ｂ及び第３レーザー光源１１ｃから第２光学ガイド体５２を介して進行してくるレーザー光Ｌを、光拡散素子１４に導く。
【００９５】
このように光学ガイドユニット５０は、複数のレーザー光源１１ａ〜１１ｃから発せられて複数のビームエクスパンダー１２ａ〜１２ｃ及び複数のコリメート光学系１３ａ〜１３ｃを通過した後の相互に異なる波長を有するレーザー光Ｌを、光拡散素子１４に導く。
【００９６】
本実施形態では、光拡散素子１４よりも前段で、複数のレーザー光源１１ａ〜１１ｃからのレーザー光Ｌが合成される。そして、コントローラ２２により、光走査装置２１の走査制御と連動して、各レーザー光源からのレーザー光Ｌの発光のタイミングが制御される。
【００９７】
［第４実施形態］
図１１は、本発明の第４実施形態に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本実施形態において、上述の第３実施形態と同一又は類似の要素については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。なお図示及び理解を容易にするため、図１１では、レーザー光源１１ａ、１１ｂ、１１ｃ〜光走査装置２１におけるレーザー光Ｌの図示を省略する。
【００９８】
本実施形態では、ビームエクスパンダー１２及びコリメート光学系１３の各々が１つのみ設けられており、光学ガイドユニット５０がビームエクスパンダー１２よりも前段に設けられている。第１光学ガイド体５１は、第１レーザー光源１１ａとビームエクスパンダー１２との間に配置されている。第２光学ガイド体５２は、第２レーザー光源１１ｂ及び第３レーザー光源１１ｃの各々からのレーザー光Ｌを第１光学ガイド体５１に導く位置に配置されている。第１光学ガイド体５１及び第２光学ガイド体５２は、ビームエクスパンダー１２よりも前段で複数のレーザー光源１１ａ〜１１ｃからのレーザー光Ｌを合成する。合成されたレーザー光Ｌは、第１光学ガイド体５１からビームエクスパンダー１２に向けて出射される。
【００９９】
このように光学ガイドユニット５０は、複数のレーザー光源１１ａ〜１１ｃからの相互に異なる波長を有するレーザー光Ｌを、ビームエクスパンダー１２及びコリメート光学系１３に向けて出射して光拡散素子１４に導く。コリメート光学系１３は、複数のレーザー光源１１ａ〜１１ｃからの相互に異なる波長を有するレーザー光Ｌを平行化する。そして、コントローラ２２により、光走査装置２１の走査制御と連動して各レーザー光源からのレーザー光Ｌの発光のタイミングが制御される。
【０１００】
［第５実施形態］
図１２は、本発明の第５実施形態に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本実施形態において、上述の第１実施形態と同一又は類似の要素については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。なお図示及び理解を容易にするため、図１２では、レーザー光源１１からコリメート光学系１３に至るまでのレーザー光Ｌのみを図示し、他の箇所におけるレーザー光Ｌの図示を省略する。
【０１０１】
本実施形態では、リレー光学系１８が省略され、光拡散素子１４が光走査装置２１と照明領域４０との間に設けられている。光走査装置２１は、レーザー光源１１からビームエクスパンダー１２及びコリメート光学系１３を介して進行してくるレーザー光Ｌの進行方向を変え、光拡散素子１４は光走査装置２１からのレーザー光Ｌを拡散する。
【０１０２】
レーザー光源１１からのレーザー光Ｌは、ビームエクスパンダー１２及びコリメート光学系１３によってビーム径が拡大されて平行光に調整された後、光走査装置２１に当てられる。そして光走査装置２１は、光拡散素子１４を通過したレーザー光Ｌを照明領域４０において走査させ、照明領域４０の一部領域を構成する要素照明領域４１にレーザー光Ｌを導く。
【０１０３】
［第６実施形態］
図１３は、本発明の第６実施形態に係る照明装置１の概略構成を示す概念図である。本実施形態において、上述の第５実施形態と同一又は類似の要素については、同一の符合を付し、その詳細な説明は省略する。なお図示及び理解を容易にするため、図１３では、レーザー光源１１からコリメート光学系１３に至るまでのレーザー光Ｌのみを図示し、他の箇所におけるレーザー光Ｌの図示を省略する。
【０１０４】
本実施形態において、レーザー光源１１から出射されて光走査装置２１により進行方向が変えられるレーザー光Ｌは、相互に異なる波長を有する複数種類の光成分を含む。光走査装置２１と光拡散素子１４との間には分光ユニット６０が設けられている。光走査装置２１からのレーザー光Ｌは、分光ユニット６０を介して光拡散素子１４に入射する。分光ユニット６０は、光走査装置２１から分光ユニット６０に入射するレーザー光Ｌを分光し、当該レーザー光Ｌを相互に異なる波長を有する複数の光成分に分離し、当該複数の光成分を光拡散素子１４に向けて出射する。
【０１０５】
図１３に示す分光ユニット６０は、第１分光ガイド体６１及び第２分光ガイド体６２を含む。第１分光ガイド体６１は、第１の波長域の光成分を透過して光拡散素子１４に導くとともに他の波長域の光成分を反射するダイクロイックミラーを有する。第２分光ガイド体６２は、第１分光ガイド体６１のダイクロイックミラーによって反射された他の波長域の光成分を光拡散素子１４に導く。第１分光ガイド体６１及び第２分光ガイド体６２により導かれる波長の異なる光成分は、光拡散素子１４のうちの異なる箇所に導かれ、例えばホログラムにより構成される対応の光拡散素子１４に入射する。そして、各光成分は、対応の光拡散素子１４により拡散され、照明領域４０のうちの所望の要素照明領域４１を照らす。
【０１０６】
例えば赤色波長域の光成分、緑色波長域の光成分及び青色波長域の光成分がレーザー光源１１からのレーザー光Ｌに含まれている場合、分光ユニット６０に入射したレーザー光Ｌは各波長域の光成分に分離される。そして、赤色波長域の光成分は、赤色波長域の光成分に最適化された光拡散素子１４に入射するように分光ユニット６０によって導かれる。同様に緑色波長域の光成分及び青色波長域の光成分も、それぞれに最適化された光拡散素子１４に入射するように分光ユニット６０によって導かれる。なお本実施形態においても、コントローラ２２により、光走査装置２１の走査制御と連動して各レーザー光源からのレーザー光Ｌの発光のタイミングが制御される。
【０１０７】
＜他の変形例＞
本発明は上述の実施形態及び変形例に限定されず、他の変形が加えられてもよい。
【０１０８】
例えば、ビームエクスパンダー１２、コリメート光学系１３及びリレー光学系１８のうちの１又は２以上の要素は省略されてもよく、図１に示す要素の一部を含まない照明装置１に対しても、本発明は有効に適用可能である。例えば、リレー光学系１８を設置しない場合、光拡散素子１４の直近、例えば、光拡散素子１４の焦点距離だけ光拡散素子１４から離れた位置又は当該位置の近傍位置に光走査装置２１の照射面部１９を配置して、照明領域４０をレーザー光Ｌによって照明してもよい。さらに、リレー光学系１８に加えて、光走査装置２１の上流側、すなわち、レーザー光源側にコンデンサレンズを追加してもよい。また、光走査装置２１の下流側、すなわち、レーザー光源側とは反対側にコンデンサレンズを設けてもよい。
【０１０９】
なお上述の照明装置１の適用対象は特に限定されず、例えば、車両、航空機等の飛行体、列車、船舶、潜水物などの乗り物やその他の移動体に照明装置１が搭載されてもよいし、特定の場所に照明装置１が設置されてもよい。
【０１１０】
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及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、変更及び部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  照明装置
１１  レーザー光源
１２  ビームエクスパンダー
１３  コリメート光学系
１４  光拡散素子
１５  単位拡散要素
１６  第１リレーレンズ
１７  第２リレーレンズ
１８  リレー光学系
１９  照射面部
２０  走査駆動部
２１  光走査装置
２２  コントローラ
２５  発光タイミング制御部
２６  光走査制御部
３１  仮想マイクロレンズアレイ
４０  照明領域
４１  要素照明領域
４５  折り返しミラー
４８  光ファイバー
５０  光学ガイドユニット
５１  第１光学ガイド体
５２  第２光学ガイド体
６０  分光ユニット
６１  第１分光ガイド体
６２  第２分光ガイド体
Ｌ  レーザー光
【図１】
2018049832.tif 000003
【図２】
2018049832.tif 000004
【図３】
2018049832.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018049832.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2018049832.tif 000010
【図９】
2018049832.tif 000011
【図１０】
2018049832.tif 000012
【図１１】
2018049832.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月7日(2017.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を発するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を拡散する光拡散素子と、
前記光拡散素子からの前記コヒーレント光を照明領域において走査させる光走査装置であって、前記照明領域の一部領域を構成する要素照明領域に前記コヒーレント光を導く光走査装置と、
を備え、
前記光拡散素子と前記光走査装置との間にはリレー光学系が設けられず、
前記光走査装置は、前記光拡散素子の光学性能に応じて決まる結像位置に基づく位置に配置される照明装置。
【請求項２】
前記光拡散素子は複数の単位拡散素子を有し、
前記光走査装置は、前記複数の単位拡散素子の光学性能に応じて決まる結像位置に基づく位置に配置される請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記コヒーレント光の前記光拡散素子への入射タイミング、または前記照明領域の照明タイミングを制御するコントローラを備える請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光走査装置による前記コヒーレント光の走査に応じて、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御するタイミング制御部と、を備える請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光走査装置は、前記光拡散素子からの前記コヒーレント光が照射され当該コヒーレント光の光路を変える照射面部と、前記照射面部の配置を調整する走査駆動部と、を有し、
前記光拡散素子による前記コヒーレント光の拡散角度は、前記照射面部を基準とした前記要素照明領域の角度よりも小さい請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光拡散素子による前記コヒーレント光の拡散角度は、０．０５°より大きく２°より小さい請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光走査装置の前記照射面部を基準とした前記要素照明領域の角度は、０．１°より大きく５°より小さい請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光拡散素子は、ホログラムである請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記光拡散素子は、マイクロレンズアレイである請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記コヒーレント光源と前記光拡散素子との間に配置され、前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の径を拡大するビームエクスパンダーを更に備える請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記ビームエクスパンダーと前記光拡散素子との間に配置され、前記ビームエクスパンダーからの前記コヒーレント光を平行化するコリメート光学系を更に備える請求項１０に記載の照明装置。
【請求項１２】
相互に異なる波長を有するコヒーレント光を発する複数の前記コヒーレント光源が設けられ、
前記複数のコヒーレント光源のそれぞれに対応するように設けられる複数の前記光拡散素子であって、対応の前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を拡散する複数の前記光拡散素子が設けられ、
前記複数の光拡散素子からの相互に異なる波長を有するコヒーレント光を前記光走査装置に導く光学ガイドユニットを更に備える請求項８に記載の照明装置。
【請求項１３】
前記光学ガイドユニットは、
前記複数の光拡散素子のうちの１つの光拡散素子と前記光走査装置との間に設置される第１光学ガイド体と、
前記複数の光拡散素子のうちの他の光拡散素子からの前記コヒーレント光を前記第１光学ガイド体に導く第２光学ガイド体と、を含み、
前記第１光学ガイド体は、前記１つの光拡散素子からの前記コヒーレント光及び前記他の光拡散素子からの前記コヒーレント光を前記光走査装置に導く請求項１２に記載の照明装置。
【請求項１４】
相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を発する複数の前記コヒーレント光源が設けられ、
前記複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を前記光拡散素子に導く光学ガイドユニットを更に備える請求項９に記載の照明装置。
【請求項１５】
前記光学ガイドユニットは、
前記複数のコヒーレント光源のうちの１つのコヒーレント光源と前記光拡散素子との間に設置される第１光学ガイド体と、
前記複数のコヒーレント光源のうちの他のコヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記第１光学ガイド体に導く第２光学ガイド体と、を含み、
前記第１光学ガイド体は、前記１つのコヒーレント光源からの前記コヒーレント光及び前記他のコヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光拡散素子に導く請求項１４に記載の照明装置。
【請求項１６】
前記複数のコヒーレント光源のそれぞれに対応するように設けられる複数のコリメート光学系であって、対応の前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を平行化する複数のコリメート光学系を更に備え、
前記光学ガイドユニットは、前記複数のコヒーレント光源から発せられて前記複数のコリメート光学系を通過した後の相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を、前記光拡散素子に導く請求項１４又は１５に記載の照明装置。
【請求項１７】
相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を平行化するコリメート光学系を更に備え、
前記光学ガイドユニットは、前記複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を、前記コリメート光学系に向けて出射して前記光拡散素子に導く請求項１４又は１５に記載の照明装置。
【請求項１８】
前記コヒーレント光の径を拡大するビームエクスパンダーを更に備え、
前記光学ガイドユニットは、前記複数のコヒーレント光源からの相互に異なる波長を有する前記コヒーレント光を、前記ビームエクスパンダー及び前記コリメート光学系を介して前記光拡散素子に導く請求項１７に記載の照明装置。
【請求項１９】
コヒーレント光を発するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光の進行方向を変える光走査装置と、
前記光走査装置からの前記コヒーレント光を拡散する光拡散素子と、を備え、
前記光走査装置は、前記光拡散素子を通過した前記コヒーレント光を照明領域において走査させ、前記照明領域の一部領域を構成する要素照明領域に前記コヒーレント光を導き、
前記光拡散素子と前記光走査装置との間にはリレー光学系が設けられず、
前記光走査装置は、前記光拡散素子の光学性能に応じて決まる結像位置に基づく位置に配置される照明装置。
【請求項２０】
前記光走査装置によって進行方向が変えられる前記コヒーレント光は、相互に異なる波長を有する光成分を含み、
前記光走査装置と前記光拡散素子との間には分光ユニットが設けられており、
前記光走査装置からの前記コヒーレント光は、前記分光ユニットを介して前記光拡散素子に入射し、
前記分光ユニットは、前記光走査装置からの前記コヒーレント光を分光して相互に異なる波長を有する複数の光成分に分離し、当該複数の光成分を前記光拡散素子に向けて出射する請求項１９に記載の照明装置。
【請求項２１】
前記分光ユニットは、
第１の波長域の光成分を透過して前記光拡散素子に導くとともに、他の波長域の光成分を反射する第１分光ガイド体と、
前記第１分光ガイド体によって反射された前記他の波長域の光成分を前記光拡散素子に導く第２分光ガイド体と、を含む請求項２０に記載の照明装置。