(57)【要約】      （修正有）【課題】光の光軸に垂直な断面の形状を調整可能な照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１０は、コヒーレント光を射出するコヒーレント光源２０と、コヒーレント光源２０から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系３０と、整形光学系３０にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域Ｚに向ける回折光学素子４０と、を備える。コヒーレント光源２０は、互いに直交する第１方向ｄ１および第２方向ｄ２での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出する。整形光学系３０は、コヒーレント光の拡散角度を第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の少なくとも一方において変更する第１光学系３１と、第１光学系３１で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系３２と、を含む。第１光学系３１は、第１方向ｄ１の拡散角度と第２方向ｄ２の拡散角度とを異なる倍率で変更する。【選択図】図１
2019215975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を射出するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系と、
前記整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける回折光学素子と、を備え、
前記コヒーレント光源は、互いに直交する第１方向および第２方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記整形光学系は、前記コヒーレント光の拡散角度を前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方において変更する第１光学系と、前記第１光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系と、を含み、
前記第１光学系は、前記第１方向の拡散角度と前記第２方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する、照明装置。
【請求項２】
前記コヒーレント光源は、前記第１方向での拡散角度が前記第２方向での拡散角度よりも大きい拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記第１光学系は、前記コヒーレント光の前記第１方向の拡散角度を前記第２方向の拡散角度よりも小さい倍率で変更する、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記整形光学系から前記回折光学素子に向かうコヒーレント光の、当該コヒーレント光の光軸に垂直な断面の前記第１方向での寸法と前記第２方向での寸法との比が、８：１０から１０：８の間である、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記整形光学系から前記回折光学素子に入射するコヒーレント光の、前記回折光学素子上での入射領域の外径が、７．０ｍｍより大きい、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記整形光学系は、前記コヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を拡散する拡散光学系をさらに含んでいる、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記拡散光学系は、２以上の光学素子で形成されている、請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記第２光学系は、２以上の光学素子で形成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
各々がコヒーレント光を射出する複数のコヒーレント光源と、
前記複数のコヒーレント光源の各々に対応して設けられて、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する複数の整形光学系と、
前記複数のコヒーレント光源および前記複数の整形光学系の各々に対応して設けられ、対応する整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける複数の回折光学素子と、を備え、
前記複数のコヒーレント光源の各々は、互いに直交する第１方向および第２方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記複数の整形光学系の各々は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の拡散角度を前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方において変更する第１光学系と、前記第１光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系と、を含み、
各第１光学系は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の前記第１方向の拡散角度と前記第２方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する、照明装置。
【請求項９】
前記複数のコヒーレント光源は、互いに異なる放射束のコヒーレント光を射出し、
最小の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域が、最大の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域よりも、小さい、請求項８に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示されているように、レーザー光等のコヒーレント光を射出するコヒーレント光源と、ホログラム素子等の回折光学素子と、を含んだ照明装置が知られている。特許文献１に開示された照明装置では、ホログラム素子が光源からのレーザー光を回折することで、所望の照明パターンで路面を照明することができる。レーザー光源として、例えば半導体レーザーを用いることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
ところで、半導体レーザーから射出されるレーザー光の光軸に垂直な断面の形状は、楕円形になることが知られている。これは、半導体レーザーから射出されるレーザー光の拡散角度が異方性を有しているためである。
【０００５】
しかしながら、照明装置によっては、回折光学素子に入射する光の上記断面は、長手方向および短手方向での寸法差が小さい、円形や四角形に近い形状であることが望ましい場合がある。また、上記断面の長手方向および短手方向での寸法差が大きい場合と比較して、円形や四角形に近い形状である方が、照明装置を小型化し易いと考えられる。このように光源から射出したレーザー光の断面形状と、回折光学素子に入射するレーザー光の望ましい断面形状とは、一致しないことがある。
【０００６】
本開示の実施形態は、以上の点を考慮してなされたものであって、回折光学素子に入射する光の光軸に垂直な断面の形状を調整可能な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】
【０００７】
本開示の第１の実施形態による照明装置は、
コヒーレント光を射出するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系と、
前記整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける回折光学素子と、を備え、
前記コヒーレント光源は、互いに直交する第１方向および第２方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記整形光学系は、前記コヒーレント光の拡散角度を前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方において変更する第１光学系と、前記第１光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系と、を含み、
前記第１光学系は、前記第１方向の拡散角度と前記第２方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する。
【０００８】
本開示の第１の実施形態による照明装置において、
前記コヒーレント光源は、前記第１方向での拡散角度が前記第２方向での拡散角度よりも大きい拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記第１光学系は、前記コヒーレント光の前記第１方向の拡散角度を前記第２方向の拡散角度よりも小さい倍率で変更してもよい。
【０００９】
また、本開示の第１の実施形態による照明装置において、
前記整形光学系から前記回折光学素子に向かうコヒーレント光の、当該コヒーレント光の光軸に垂直な断面の前記第１方向での寸法と前記第２方向での寸法との比が、８：１０から１０：８の間であってもよい。
【００１０】
また、本開示の第１の実施形態による照明装置において、
前記整形光学系から前記回折光学素子に入射するコヒーレント光の、前記回折光学素子上での入射領域の外径が、７．０ｍｍより大きくてもよい。
【００１１】
また、本開示の第１の実施形態による照明装置において、
前記整形光学系は、前記コヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を拡散する拡散光学系をさらに含んでいてもよい。
【００１２】
また、本開示の第１の実施形態による照明装置において、
前記拡散光学系は、２以上の光学素子で形成されていてもよい。
【００１３】
また、本開示の第１の実施形態による照明装置において、
前記第２光学系は、２以上の光学素子で形成されていてもよい。
【００１４】
また、本開示の第２の実施形態による照明装置は、
各々がコヒーレント光を射出する複数のコヒーレント光源と、
前記複数のコヒーレント光源の各々に対応して設けられて、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光を整形する複数の整形光学系と、
前記複数のコヒーレント光源および前記複数の整形光学系の各々に対応して設けられ、対応する整形光学系にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域に向ける複数の回折光学素子と、を備え、
前記複数のコヒーレント光源の各々は、互いに直交する第１方向および第２方向での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、
前記複数の整形光学系の各々は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の拡散角度を前記第１方向および前記第２方向の少なくとも一方において変更する第１光学系と、前記第１光学系で拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系と、を含み、
各第１光学系は、対応するコヒーレント光源から射出されたコヒーレント光の前記第１方向の拡散角度と前記第２方向の拡散角度とを異なる倍率で変更する。
【００１５】
本開示の第２の実施形態による照明装置において、
前記複数のコヒーレント光源は、互いに異なる放射束のコヒーレント光を射出し、
最小の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域が、最大の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源に対応する回折光学素子上での当該コヒーレント光の入射領域よりも、小さくてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本開示の実施の形態の照明装置によれば、回折光学素子に入射するコヒーレント光の光軸に垂直な断面の形状を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本開示による第１の実施形態を説明するための図であって、照明装置を示す斜視図である。
【図２】図２は、一般的な半導体レーザーを示す斜視図である。
【図３】図３は、図１の照明装置の整形光学系の、光軸および第１方向に沿った断面を示す図である。
【図４】図４は、図３の整形光学系の、光軸および第２方向に沿った断面を示す図である。
【図５】図５は、図３および図４に示す整形光学系の第１光学系を示す斜視図である。
【図６】図６は、図３に対応する図であって、整形光学系の変形例を示す図である。
【図７】図７は、図４に対応する図であって、図６に示す変形例による整形光学系を示す図である。
【図８】図８は、図３に対応する図であって、整形光学系の他の変形例を示す図である。
【図９】図９は、図４に対応する図であって、図６に示す他の変形例による整形光学系を示す図である。
【図１０】図１０は、図３に対応する図であって、整形光学系のさらに他の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、図４に対応する図であって、図６に示すさらに他の変形例による整形光学系を示す図である。
【図１２】図１２は、本開示による第２の実施形態を説明するための図であって、照明装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１９】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件並びにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や、長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
図１は、照明装置１０の全体構成を模式的に示す斜視図である。図２は、照明装置１０の光源として一般に用いられる半導体レーザーの斜視図である。図１に示す照明装置１０は、被照明領域Ｚを照明する。図示された例において、被照明領域Ｚは、ヒトの顔を模したパターンを有しているが、これに限られない。被照明領域Ｚは、任意のパターンで照明されてよく、例えばライン状のパターンや文字の形状を有するパターンで照明されてもよい。このような照明装置は、例えば、設置型の情報表示灯の一部として用いることができる。また、種々の移動体、すなわち自動車や自転車、船舶や飛行機、列車などにも適用可能である。そして、このような照明装置は、地面や床面、水面、壁面等を照明して、上記パターンを周囲に示すことができる。
【００２１】
図１に示すように、照明装置１０は、光を射出する光源装置１５と、光源装置１５からの光を回折して被照明領域Ｚに向ける回折光学素子４０と、を有している。光源装置１５は、コヒーレント光を射出するコヒーレント光源２０と、コヒーレント光源２０から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系３０と、を有している。図１に示された例において、整形光学系３０及び回折光学素子４０は、コヒーレント光源２０からのコヒーレント光の光路に沿ってこの順で配置され、この順でコヒーレント光に対して作用する。
【００２２】
図示された例において、コヒーレント光源２０は、レーザー光源である。レーザー光源２０は、コヒーレント光の一例としてレーザー光を発振する。レーザー光源から投射されるレーザー光は、直進性に優れ、被照明領域Ｚを高精度に照明するための光として好適である。
【００２３】
とりわけ図示の例においては、レーザー光源２０は、図２に示すように、拡散角度に異方性を持つ拡散光としてのレーザー光を射出する半導体レーザーである。図２に示すように、レーザー光源２０が射出するレーザー光は、半導体レーザーの電極２１の間に配置された活性層２２を含む半導体積層体２３の積層方向に沿った第１方向ｄ１での拡散角度θ１と、第１方向ｄ１に垂直な第２方向ｄ２での拡散角度θ２と、が異なる。なお、図示の例では、第１方向ｄ１での拡散角度θ１の方が、第２方向ｄ２での拡散角度θ２よりも大きい。
【００２４】
次に、整形光学系３０について説明する。整形光学系３０は、レーザー光源２０から射出したレーザー光を整形する。言い換えると、整形光学系３０は、レーザー光の光軸Ｌｘに直交する断面での形状や、レーザー光の光束の立体的な形状を整形する。図示された例において、整形光学系３０は、レーザー光源２０から射出したレーザー光を拡幅して平行光束に近づくようにコリメートする。
【００２５】
ここで、上述のように、レーザー光源２０から射出したレーザー光は、第１方向ｄ１での拡散角度θ１と、第２方向ｄ２での拡散角度θ２と、が異なる。このような光をそのまま拡大して回折光学素子４０に向けて射出すると、回折光学素子４０に入射するレーザー光の、光軸Ｌｘに垂直な断面が楕円形になる。しかしながら、照明装置によっては、回折光学素子４０に入射する光の上記断面は、長手方向および短手方向での寸法差が小さい、円形や四角形のような形状であることが望ましい場合がある。このように、光源２０が射出するレーザー光の上記断面の形状と、回折光学素子４０に入射するレーザー光の上記断面の望ましい形状とが、一致しない場合がある。このような問題を解決するため、以下で説明する整形光学系３０は、光源２０が射出するレーザー光の上記断面の形状を調整するための工夫がなされている。
【００２６】
以下、図３乃至図７を参照して整形光学系３０について詳述する。図３は、整形光学系３０の光軸Ｌｘおよび第１方向ｄ１に沿った断面を示す図である。また、図４は、整形光学系の光軸Ｌｘおよび第２方向ｄ２に沿った断面を示す図である。図５は、整形光学系３０に含まれる第１光学系３１の斜視図である。図６および図７は、整形光学系３０の変形例を示す図である。図６は、図３に対応し、変形例による整形光学系３０の光軸Ｌｘおよび第１方向ｄ１に沿った断面を示す図である。また、図７は、図４に対応し、図６に示す変形例による整形光学系の、光軸Ｌｘおよび第２方向ｄ２に沿った断面を示す図である。
【００２７】
図３および図４に示すように、整形光学系３０は、レーザー光の光路に沿った順で、第１光学系３１と拡散光学系３３と第２光学系３２と、を有している。第１光学系３１は、レーザー光の拡散角度を第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の少なくとも一方において変更する。また、第１光学系３１は、第１方向ｄ１の拡散角度θ１と第２方向ｄ２の拡散角度θ２とを異なる倍率で変更する。拡散光学系３３は、第１光学系３１で拡散角度が調整されたレーザー光を拡散させて、その光路幅を拡げる。第２光学系３２は、第１光学系３１で拡散角度θ１，θ２を調節されたレーザー光をコリメートする。
【００２８】
図示された例では、第１光学系３１は、レーザー光の拡散角度を第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の両方において変更する。第１光学系３１は、レーザー光源２０からのレーザー光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１および第２方向ｄ２の拡散角度θ２の少なくとも一方を変更する第１角度調整素子３１１と、第１方向ｄ１の拡散角度θ１および第２方向ｄ２の拡散角度θ２の少なくとも他方を変更する第２角度調整素子３１２と、を有する。図１〜図５に示す例では、第１角度調整素子３１１は、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第１方向ｄ１の拡散角度θ１が小さくなるように作用する。図５に示す例では、第１角度調整素子３１１は、第２方向ｄ２に沿って線状に延びる両凸シリンドリカルレンズである。一方、第２角度調整素子３１２は、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、第２方向ｄ２の拡散角度θ２が大きくなるように作用する。図５に示す例では、第２角度調整素子３１２は、第１方向ｄ１に沿って線状に延びる両凹シリンドリカルレンズである。すなわち、コヒーレント光源２０から射出された第１方向ｄ１での拡散角度θ１が第２方向ｄ２での拡散角度θ２よりも大きいレーザー光に対し、第１光学系３１は、コヒーレント光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１を第２方向ｄ２の拡散角度θ２よりも小さい倍率で変更する。このような第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２により、レーザー光源２０から射出されたレーザー光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１と、第２方向ｄ２での拡散角度θ２と、の差を小さくすることができる。そして、回折光学素子４０に入射するレーザー光の光軸Ｌｘに垂直な断面を、その第１方向ｄ１と第２方向ｄ２での寸法差が小さい円形に近付けることができる。とりわけ、図示の例では、第１光学系３１の第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２は、第１光学系３１を出射するレーザー光の光軸Ｌｘに垂直な断面の、第１方向ｄ１の寸法と第２方向ｄ２の寸法との比が、８：１０から１０：８の間になるように、レーザー光の拡散角度θ１，θ２を調整する。
【００２９】
ところで、レーザー光源２０から射出したレーザー光は、回折光学素子４０で回折されて、被照明領域Ｚを照明する。回折光学素子４０に入射したレーザー光の回折光学素子４０上でのパワー密度が高いと、回折光学素子４０で回折されたレーザー光を直視した場合、人間の目に悪影響を与える虞がある。回折光学素子４０上でのレーザー光のパワー密度を低下させるためには、回折光学素子４０に入射するレーザー光の光軸Ｌｘに垂直な断面の外径を、大きくすればよい。ここで、回折光学素子４０に入射するレーザー光の上記断面の外径を十分大きくするためには、第２光学系３２を光源２０から十分に離して配置することが考えられる。しかしながら、この場合、照明装置１０全体の寸法が大きくなってしまう。
【００３０】
このような点を考慮して、図示の例では、安全性に配慮しながら照明装置１０を小型化するための工夫がなされている。具体的には、整形光学系３０は、拡散光学系３３を有する。拡散光学系３３は、レーザー光源２０から射出したレーザー光を拡大する。このような拡散光学系３３を、レーザー光源２０から第２光学系３２までの光路に沿ったレーザー光源２０と第２光学系３２との間に配置することにより、レーザー光源２０と第２光学系３２との距離を小さくすることができる。図示の例では、拡散光学系３３は、両凹レンズとして形成されている。
【００３１】
また、図示の例では、拡散光学系３３は、第１光学系３１から第２光学系３２までの光路に沿った第１光学系３１と第２光学系３２との間に配置されている。したがって、拡散光学系３３は、第１光学系３１で拡散角度が調整されたレーザー光に作用して、その光路幅を拡げる。第１光学系３１を、拡散光学系３３によって拡散される前のレーザー光に作用するように配置することにより、第１光学系３１の寸法（第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２の寸法）を小さくすることができる。これにより、照明装置１０の小型化を図ることができる。
【００３２】
なお、拡散光学系３３は、回折光学素子４０に入射するレーザー光の回折光学素子４０上での入射領域の外径が、一般的な明所でのヒトの瞳径の大きさである７．０ｍｍよりも大きくなるように、より好ましくは７．５ｍｍよりも大きくなるように、レーザー光を拡大する。これにより、回折光学素子４０で回折されたレーザー光を直視した場合にレーザー光が人間の目に与える悪影響を、効果的に抑制することができる。
【００３３】
次に、第２光学系３２について説明する。第２光学系３２は、コリメートレンズである。コリメートレンズ３２は、第１光学系３１で拡散角度θ１，θ２を調節され、拡散光学系３３で拡散された発散光束を、コリメートする。
【００３４】
次に、回折光学素子４０について説明する。回折光学素子４０は、光源装置１５から射出した光に対して回折作用を及ぼす素子である。図示された回折光学素子４０は、光源装置１５からの光を回折して、被照明領域Ｚに向ける。したがって、被照明領域Ｚは、回折光学素子４０での回折光によって、照明されることになる。
【００３５】
一例として、各回折光学素子４０は、干渉縞パターンを記録されたホログラム記録媒体として構成される。干渉縞パターンを種々に調整することで、各回折光学素子４０で回折される光の進行方向、言い換えると、各回折光学素子４０で拡散される光の進行方向を、制御することができる。
【００３６】
回折光学素子４０は、例えば実物の散乱板からの散乱光を物体光として用いて作製することができる。より具体的には、回折光学素子４０の母体であるホログラム感光材料に、互いに干渉性を有するコヒーレント光からなる参照光と物体光とを照射すると、これらの光の干渉による干渉縞がホログラム感光材料に形成されて、回折光学素子４０が作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザー光が用いられ、物体光としては、例えば安価に入手可能な等方散乱板からの散乱光が用いられる。
【００３７】
回折光学素子４０を作製する際に用いた参照光の光路を逆向きに進むよう回折光学素子４０に向けてレーザー光を照射することで、回折光学素子４０を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板の配置位置に、散乱板の再生像が生成される。回折光学素子４０を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板が均一的な面散乱をしていれば、回折光学素子４０により得られる散乱板の再生像も、均一な面照明となり、この散乱板の再生像が生成される領域を被照明領域Ｚとすることができる。
【００３８】
また、回折光学素子４０に形成される複雑な干渉縞のパターンは、現実の物体光と参照光を用いて形成する代わりに、予定した再生照明光の波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計することが可能である。このようにして得られた回折光学素子４０は、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）とも呼ばれる。例えば、照明装置１０が地面上や水面上の一定の大きさを有した被照明領域Ｚを照明することに用いられる場合、物体光を生成することが困難であり、計算機合成ホログラムを回折光学素子４０として用いることが好適である。
【００３９】
また、回折光学素子４０上の各点における拡散角度特性が同じであるフーリエ変換ホログラムを計算機合成により形成してもよい。さらに、回折光学素子４０の下流側にレンズなどの光学部材を設けて、回折光が被照明領域Ｚの全域に入射するように調整してもよい。
【００４０】
回折光学素子４０の具体的な形態としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラム記録媒体でもよいし、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラム記録媒体でもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体でもよい。また、回折光学素子４０は、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。
【００４１】
次に、以上に説明した構成からなる照明装置１０の作用について説明する。
【００４２】
レーザー光源２０から射出したレーザー光は、まず、整形光学系３０に入射する。ここで、整形光学系３０に入射するレーザー光の第１方向ｄ１での拡散角度θ１は、第２方向ｄ２での拡散角度θ２よりも大きい。
【００４３】
整形光学系３０では、レーザー光源２０から射出したレーザー光の第１方向ｄ１での拡散角度θ１および第２方向ｄ２での拡散角度θ２を調整し、拡散角度θ１，θ２が調整されたレーザー光を拡大する。すなわち、光軸Ｌｘに直交する断面の第１方向ｄ１と第２方向ｄ２の寸法差が小さい円形に近づくよう、且つ、断面が広がるよう、整形光学系３０はレーザー光を整形する。図１〜図５に示された例においては、整形光学系３０は、レーザー光の拡散角度θ１，θ２を変更する第１光学系３１と、レーザー光を拡幅する拡散光学系３３と、拡散角度θ１，θ２が調整されたレーザー光をコリメートする第２光学系３２と、を有している。第１光学系３１では、その第１角度調整素子３１１によって、レーザー光源２０からのレーザー光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１が調整される。また、第２角度調整素子３１２では、レーザー光源２０からのレーザー光の第２方向ｄ２の拡散角度θ２が調整される。このとき、第１〜第２角度調整素子３１１，３１２は、第１方向ｄ１の拡散角度θ１と第２方向ｄ２の拡散角度θ２とを異なる倍率で変更する。具体的には、第１角度調整素子３１１は、レーザー光源２０から射出したレーザー光に作用して、その第１方向ｄ１での拡散角度θ１が小さくなるように調整する。また、第２角度調整素子３１２は、レーザー光源２０からのレーザー光に作用して、第２方向ｄ２での拡散角度θ２が大きくなるように調整する。これにより、レーザー光の第１方向ｄ１および第２方向ｄ２での拡散角度θ１，θ２の差が小さくなり、光軸Ｌｘに直交する断面が円形に近づく。さらに、拡散光学系３３が、拡散角度θ１，θ２が調整されたレーザー光を拡散して、光路幅を拡げる。また、コリメートレンズ３２が、拡散光学系３３で拡散された発散光束をコリメートする。
【００４４】
整形光学系３０で整形されたレーザー光は、次に、回折光学素子４０へと向かう。回折光学素子４０は、レーザー光源２０から射出するレーザー光の中心波長に対応した干渉縞を記録しており、一定の方向から入射するレーザー光を所望の方向に高効率で回折することができる。図示された例において、各回折光学素子４０は、地面や水面等の水平面ｐｌ上に位置する同一の被照明領域Ｚの全域に拡散させる。
【００４５】
なお、上述した第１の実施形態に対して、様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
【００４６】
例えば、図３〜図５に示す整形光学系３０は、第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２を含む第１光学系３１と、拡散光学系３３と、第２光学系３２と、で構成されているが、これに限られない。例えば、第１光学系３１は、第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２の一方のみを含み、第１方向ｄ１での拡散角度θ１および第２方向ｄ２での拡散角度θ２の一方を調整するものであってもよい。
【００４７】
また、図６および図７に示すように、第１角度調整素子３１１としては、他の光学素子も採用可能である。例えば、第１角度調整素子３１１は、平凸シリンドリカルレンズであってもよい。この場合、第１角度調整素子３１１としての平凸シリンドリカルレンズは、第２方向ｄ２に沿って線状に延び、凸面が光源２０とは反対の側を向くように配置される。また、第２角度調整素子３１２も、他の光学素子により構成されてよい。例えば、第２角度調整素子３１２は、平凹シリンドリカルレンズであってもよい。この場合、平凹シリンドリカルレンズは、第１方向ｄ１に沿って線状に延び、凹面がレーザー光源２０の側あるいはレーザー光源２０とは反対の側を向くように配置される。この場合も、第１光学系３１は、コヒーレント光源２０から射出されたレーザー光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１を第２方向ｄ２の拡散角度θ２よりも小さい倍率で変更する。もちろん、第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２は、凹凸シリンドリカルレンズであってもよい。
【００４８】
また、図６および図７に示すように、拡散光学系３３は、複数の光学素子によって構成されてもよい。例えば、拡散光学系３３は、レーザー光の光路に沿って順に並べられた両凹レンズ３３１と平凹レンズ３３２とによって形成されてもよい。このように拡散光学系３３を複数の光学素子で構成することにより、拡散光学系３３の収差を低減させることができる。また、第２光学系３２も、複数の光学素子によって構成されてもよい。例えば、第２光学系３２は、レーザー光の光路に沿って順に並べられた凹凸レンズ（メニスカスレンズ）３２１と平凸レンズ３２２とにより構成されてもよい。このように第２光学系３２を複数の光学素子で構成することにより、第２光学系３２の収差を低減させることができる。
【００４９】
また、図８および図９に示すように、第１角度調整素子３１１は、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第１方向ｄ１の拡散角度θ１を大きくするように作用するものであってもよい。この場合、第１角度調整素子３１１は、例えば両凹シリンドリカルレンズであり、第２方向ｄ２に沿って線状に延びるように配置される。
【００５０】
なお、図８および図９に示すような第１方向ｄ１および第２方向ｄ２のいずれの方向にもレーザー光を拡大する第１光学系３１を採用することによって、安全性を確保しながら照明装置１０の小型化を図ることができる。すなわち、第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２が共にレーザー光を拡大するように作用することにより、第１光学系３１を出射するレーザー光の光軸Ｌｘに垂直な断面を効果的に大きくすることができる。この結果、照明装置１０の安全性を確保するために必要となるレーザー光源２０から回折光学素子４０までの光路長を、すなわち回折光学素子４０上のレーザー光の入射領域の外径を十分に大きくするために必要となる光路長を、効果的に短くすることができる。
【００５１】
また、図１０および図１１に示すように、第１角度調整素子３１１は、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第２方向ｄ２の拡散角度θ２を変更するように作用するものであってもよい。また、第２角度調整素子３１２は、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第１方向ｄ１の拡散角度θ１および第２方向ｄ２の拡散角度θ２のいずれをも変更するように作用するものであってもよい。この場合、第２角度調整素子３１２は、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第１方向ｄ１の拡散角度θ１および第２方向ｄ２の拡散角度θ２を、異なる倍率で変更するものであってもよく、また等しい倍率で変更するものであってもよい。
【００５２】
図１０および図１１に示す例では、第１角度調整素子３１１が、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第２方向ｄ２の拡散角度θ２を大きくするように作用し、また、第２角度調整素子３１２が、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第１方向ｄ１の拡散角度θ１および第２方向ｄ２の拡散角度θ２を共に大きくするように作用する。図１０および図１１に示す例では、第１角度調整素子３１１は、第１方向に沿って線上に延びる両凹シリンドリカルレンズであり、第２角度調整素子３１２は、両凹レンズである。もちろん、第１角度調整素子３１１は、平凹シリンドリカルレンズであってもよく、第２角度調整素子３１２は、平凹レンズであってもよい。また、第１角度調整素子３１１は、凹凸シリンドリカルレンズであってもよく、第２角度調整素子３１２は、凹凸レンズであってもよい。さらに、上述のように、第２角度調整素子３１２は、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第１方向ｄ１の拡散角度θ１および第２方向ｄ２の拡散角度θ２を、異なる倍率で変更するものであってもよく、また等しい倍率で変更するものであってもよい。したがって、第２角度調整素子３１２は、その光軸を通る第１方向ｄ１に沿った断面（図１０に示す断面）と第２方向ｄ２に沿った断面（図１１に示す断面）とが、異なるように形成されていてもよいし、等しくなるように形成されていてもよい。また、第１角度調整素子３１１が、レーザー光源２０からのレーザー光に対し、その第１方向ｄ１の拡散角度θ１および第２方向ｄ２の拡散角度θ２のいずれをも変更するように作用するものであってもよく、第２角度調整素子３１２が、その第２方向ｄ２の拡散角度θ２を変更するように作用するものであってもよい。
【００５３】
なお、図１０および図１１に示す例においても、第１光学系３１は第１方向ｄ１および第２方向ｄ２のいずれにもレーザー光を拡大するように作用する。したがって、安全性を確保しながら照明装置１０の小型化を図ることができる。とりわけ、図１０および図１１に示す例では、第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２のいずれもが、小さい方の拡散角度である第２方向ｄ２の拡散角度θ２を大きくするようにレーザー光に作用するため、第１光学系３１を出射するレーザー光の光軸Ｌｘに垂直な断面を、さらに効果的に大きくすることができる。したがって、照明装置１０の安全性を確保するために必要となるレーザー光源２０から回折光学素子４０までの光路長を、すなわち回折光学素子４０上のレーザー光の入射領域の外径を十分に大きくするために必要となる光路長を、さらに効果的に短くすることができる。
【００５４】
もちろん、第１光学系３１は、第１光学系３１に入射するレーザー光の拡散角度を、第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の両方において小さくするように変更するものであってもよい。
【００５５】
以上に説明してきた上述の第１の実施の形態において、照明装置１０は、コヒーレント光を射出するコヒーレント光源２０と、コヒーレント光源２０から射出されたコヒーレント光を整形する整形光学系３０と、整形光学系３０にて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域Ｚに向ける回折光学素子４０と、を備えている。コヒーレント光源２０は、互いに直交する第１方向ｄ１および第２方向ｄ２での拡散角度θ１，θ２が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出する。そして、整形光学系３０は、コヒーレント光の拡散角度を第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の少なくとも一方において変更する第１光学系３１と、第１光学系３１で拡散角度θ１，θ２を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系３２と、を含み、第１光学系３１は、第１方向ｄ１の拡散角度θ１と第２方向ｄ２の拡散角度θ２とを異なる倍率で変更する。この照明装置１０では、光源２０から射出される光源光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１と第２方向ｄ２の拡散角度θ２とを異なる倍率で変更することにより、回折光学素子４０に入射するコヒーレント光の光軸Ｌｘに垂直な断面の形状を調整することができる。
【００５６】
とりわけ、上述の第１の実施の形態において、コヒーレント光源２０は、第１方向ｄ１での拡散角度θ１が第２方向ｄ２での拡散角度θ２よりも大きい拡散光としてのコヒーレント光を射出し、第１光学系３１は、コヒーレント光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１を第２方向ｄ２の拡散角度θ２よりも小さい倍率で変更する。この場合、回折光学素子４０に入射するコヒーレント光の光軸Ｌｘに垂直な断面の形状を、その第１方向ｄ１と第２方向ｄ２の寸法差が小さい、円等の形状に近付けることができる。
【００５７】
また、上述の第１の実施の形態において、整形光学系３０から回折光学素子４０に向かうコヒーレント光の、当該コヒーレント光の光軸Ｌｘに垂直な断面の第１方向ｄ１での寸法と第２方向ｄ２での寸法との比が、８：１０から１０：８の間である。
【００５８】
また上述の第１の実施の形態において、整形光学系３０から回折光学素子４０に入射するコヒーレント光の、前記回折光学素子４０上での入射領域の外径が、７．０ｍｍより大きい。この場合、回折光学素子４０に入射するコヒーレント光のパワー密度が十分に低くなり、照明装置１０の安全性を向上させることができる。
【００５９】
また上述の第１の実施の形態において、整形光学系３０は、前記コヒーレント光源２０から射出されたコヒーレント光を拡散する拡散光学系３３をさらに含んでいる。これにより、安全性を確保しながら照明装置１０をより効果的に小型化することができる。
【００６０】
また上述の第１の実施の形態において、拡散光学系３３は、２以上の光学素子３３１，３３２で形成されていてもよい。この場合、拡散光学系３３の収差を小さくすることができる。
【００６１】
また、第２光学系３２は、２以上の光学素子３２１，３２２で形成されていてもよい。この場合、第２光学系３２の収差を小さくすることができる。
【００６２】
＜第２の実施形態＞
次に、図１２を参照して、第２の実施形態について説明する。
【００６３】
図１２に示す照明装置１００は、図１〜図５に示す照明装置１０と比較して、光源装置が互いに異なる放射束のコヒーレント光を射出する複数のコヒーレント光源を備えた点が異なる。また、整形光学系および回折光学素子が複数のコヒーレント光源の各々に対応して複数設けられている点が異なる。その他の構成は、図１〜図５に示す照明装置１０と略同一である。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、図１〜図５に示す第１の実施形態と同様に構成され得る部分について、上述の第１の実施形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００６４】
また、以下の説明において「レーザー光の放射束」とは、レーザー光源が射出し得る最大の放射束を意味するのではない。言い換えると、ここでいう「レーザー光の放射束」とは、レーザー光源の能力を意味するものではない。ここでいう「レーザー光の放射束」とは、照明用途に応じて出力を調整されたレーザー光源から実際に射出したレーザー光の放射束を意味している。
【００６５】
上述のように、光源装置１１５は、複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃを有している。複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、独立して設けられていてもよいし、共通の基板上に複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃを並べて配置した光源モジュールであってもよい。図示の例では、複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々は、図２に示す半導体レーザーであり、互いに直交する第１方向ｄ１および第２方向ｄ２での拡散角度が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出する。
【００６６】
複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、互いに異なる放射束［単位：Ｗ］のレーザー光を射出する。複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、一例として、赤色の発光波長域の光を発振する第１レーザー光源２０ａと、緑色の発光波長域の光を発振する第２レーザー光源２０ｂと、青色の発光波長域の光を発振する第３レーザー光源２０ｃと、を有している。この例によれば、複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃで発光された三つのレーザー光を重ね合わせることで、所望の色の照明光で被照明領域Ｚを照明することが可能となる。複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出するレーザー光の放射束を調節しておくことで、照明光の色を調節することが可能となる。
【００６７】
ただし、以上の例に限られず、光源装置１１５は、発光波長域が互いに相違する二つのレーザー光源又は四つ以上のレーザー光源を有するようにしてもよい。また、発光強度を高めるために、発光波長域ごとに、複数個ずつのレーザー光源が設けられていてもよい。
【００６８】
次に、複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃについて説明する。複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、複数のコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々に対応して設けられている。複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各々は、図１に示す整形光学系３０と同様に構成されており、対応するコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出されたコヒーレント光を整形する。
【００６９】
複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各々は、対応するコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出されたコヒーレント光の拡散角度を第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の少なくとも一方において変更する第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、対応する第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃで拡散角度を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、を含んでいる。各第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、対応するコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出されたコヒーレント光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１と第２方向ｄ２の拡散角度θ２とを異なる倍率で変更する。各第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、図５に示す第１光学系３１と同様に構成され、第１角度調整素子３１１および第２角度調整素子３１２を含んでいる。また、複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各々は、対応するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出されたコヒーレント光を拡散する拡散光学系３３ａ，３３ｂ，３３ｃを含む。各拡散光学系３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、図３及び図４に示す拡散光学系３３と同様に構成されている。複数の第２光学系３２ａ，３２ｂ，３３ｃの各々は、対応する第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃで拡散角度を調節されたレーザー光をコリメートするコリメートレンズである。各第２光学系３２ａ，３２ｂ，３３ｃは、図３及び図４に示す第２光学系３２と同様に構成されている。
【００７０】
次に、複数の回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃについて説明する。複数の回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各々に対応して設けられている。複数の回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、図１に示す回折光学素子４０と同様に構成されており、対応する整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃにて整形されたコヒーレント光を回折する。この例によれば、レーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃが異なる波長域のレーザー光を発振する場合にも、各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、対応するレーザー光で生成された異なる波長域のレーザー光を高効率で回折することが可能となる。
【００７１】
複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々から射出した光は、各レーザー光源に対応する回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃで回折された後、少なくとも部分的に重なる領域を照明する。とりわけ図示された例において、複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々から射出した光は、各レーザー光源に対応する回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃで回折された後、同一の被照明領域Ｚを照明する。さらに厳密には、各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃで回折された回折光は、同一の被照明領域Ｚの全域のみを照明する。各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの回折光が、それぞれ、被照明領域Ｚ内のみをその全域に亘って照明することで、被照明領域Ｚ内における明るさのムラや色のムラを効果的目立たなくすることができる。
【００７２】
ところで、上述のように、複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出するレーザー光の放射束［単位：Ｗ］は互いに異なっている。このような互いに放射束の異なるレーザー光の、対応する回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃ上でのパワー密度を同程度に低くするため、図１２に示す整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、対応するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出したレーザー光を、当該レーザー光の放射束に応じた大きさに拡幅する。
【００７３】
具体的には、整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、以下のように設計されている。すなわち、複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち、最小の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源に対応する回折光学素子上での当該レーザー光の入射領域が、最大の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源に対応する回折光学素子上での当該レーザー光の入射領域よりも、小さくなるように、整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃは設計されている。
【００７４】
図示された例では、第１レーザー光源２０ａから射出した赤色の波長域のレーザー光の放射束が、最も大きくなっており、第３レーザー光源２０ｃから射出した青色の波長域のレーザー光の放射束が、最も小さくなっている。したがって、最小の放射束となるレーザー光を発振する第３レーザー光源２０ｃに対応した回折光学素子４０ｃ上での当該レーザー光の入射領域が、最大の放射束となるレーザー光を発振する第１レーザー光源２０ａに対応した回折光学素子４０ａ上での当該レーザー光の入射領域よりも、小さくなっている。
【００７５】
また、図示の例では、任意に選択された一つのレーザー光源に対応する回折光学素子上での入射領域は、当該一つのレーザー光源から射出されるレーザー光よりも大きい放射束を有するレーザー光を射出する他の一つのレーザー光源に対応する回折光学素子上での入射領域以下となっている。すなわち、レーザー光の放射束が小さくなるにつれて、対応する回折光学素子上での入射領域が小さくなっていく。言い換えると、レーザー光の放射束が大きくなるにつれて、対応する回折光学素子上での入射領域が大きくなっていく。
【００７６】
図示の例では、第２レーザー光源２０ｂから射出するレーザー光の放射束は、第１レーザー光源２０ａから射出するレーザー光の放射束よりも小さく、第３レーザー光源２０ｃから射出するレーザー光の放射束よりも大きくなっている。すなわち、レーザー光の放射束は、第１レーザー光源２０ａ、第２レーザー光源２０ｂ、第３レーザー光源２０ｃの順番で小さくなっていく。そして、各回折光学素子上でのレーザー光の入射領域は、回折光学素子４０ａ、回折光学素子４０ｂ、回折光学素子４０ｃの順番で小さくなっている。
【００７７】
例えば、第１レーザー光源２０ａから射出するレーザー光の放射束Ｗａ、第２レーザー光源２０ｂから射出するレーザー光の放射束Ｗｂ、第３レーザー光源２０ｃから射出するレーザー光の放射束Ｗｃ、回折光学素子４０ａ上でのレーザー光の入射領域の面積Ａａ、回折光学素子４０ｂ上でのレーザー光の入射領域の面積Ａｂ及び回折光学素子４０ｃ上でのレーザー光の入射領域の面積Ａｃが、次の関係を満たすようにすることで、互いに放射束の異なるレーザー光の、対応する回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃ上でのパワー密度を、等しくすることができる。
Ｗａ：Ｗｂ：Ｗｃ＝Ａａ：Ａｂ：Ａｃ
一具体例として、図示された照明装置１００では、第１レーザー光源２０ａから射出するレーザー光の放射束Ｗａ、第２レーザー光源２０ｂから射出するレーザー光の放射束Ｗｂ及び第３レーザー光源２０ｃから射出するレーザー光の放射束Ｗｃは、７：５：４の関係となっている。そして、回折光学素子４０ａ、回折光学素子４０ｂ及び回折光学素子４０ｃ上でのレーザー光の入射領域の面積比は、７：５：４となっている。
【００７８】
さらに、図１２に示された例において、各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃの入射面及び出射面の面積大きさは、各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃ上でのレーザー光の入射領域の大きさに応じて異なっている。具体的には、最小の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源２０ｃに対応した回折光学素子４０ｃの面積が、最大の放射束となるレーザー光を射出するレーザー光源２０ａに対応した回折光学素子４０ａの面積よりも、小さくなっている。上述のように、回折光学素子４０ｃ上でのレーザー光の入射領域は、回折光学素子４０ａ上でのレーザー光の入射領域よりも小さい。したがって、回折光学素子４０ｃの入射面及び出射面の面積を、回折光学素子４０ａの入射面及び出射面の面積よりも小型化することができる。そして、回折光学素子４０ｃの入射面及び出射面の面積を小型化することで、すなわち回折光学素子４０ｃの平面形状を小面積化することで、不必要な大型化を回避して照明装置１００を小型化することができる。
【００７９】
さらに、図示の例では、任意に選択された一つのレーザー光源に対応する回折光学素子の面積は、当該一つのレーザー光源が射出するレーザー光よりも大きい放射束となるレーザー光を射出する他の一つのレーザー光源に対応した回折光学素子の面積以下であるようにしている。すなわち、レーザー光源の放射束が小さくなるにつれて、対応する回折光学素子の面積が小さくなっていく。言い換えると、レーザー光源の放射束が大きくなるにつれて、対応する回折光学素子の面積が大きくなっていく。図示された例において、各回折光学素子の面積は、回折光学素子４０ａ、回折光学素子４０ｂ、回折光学素子４０ｃの順番で小さくなっている。これにより、照明装置１００を効果的に小型化することができる。
【００８０】
次に、以上に説明した構成からなる照明装置１００の作用について説明する。
【００８１】
複数のレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出したレーザー光は、まず、対応する整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃに入射する。ここで、各整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃに入射するレーザー光の第１方向ｄ１での拡散角度は、第２方向ｄ２での拡散角度よりも大きい。また、複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃに入射するレーザー光の放射束は、互いに異なっている。
【００８２】
各整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃでは、対応するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出したレーザー光の第１方向ｄ１での拡散角度および第２方向ｄ２での拡散角度を調整し、拡散角度が調整されたレーザー光を拡大する。すなわち、各整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃに入射するレーザー光の光軸Ｌｘに直交する断面の第１方向ｄ１と第２方向ｄ２の寸法の差が小さくなるように、且つ、上記断面が広がるよう、レーザー光を整形する。図示された例において、各整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、レーザー光を拡幅する拡散光学系３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃで拡散角度を調節されたレーザー光をコリメートする第２光学系３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、を有している。そして、各第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃの第１角度調整素子３１１は、対応するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出したレーザー光に作用して、第１方向ｄ１での拡散角度が小さくなるように調整する。また、各第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃの第２角度調整素子３１２は、対応するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃからのレーザー光に作用して、第２方向ｄ２での拡散角度が大きくなるように調整する。これにより、レーザー光の第１方向ｄ１および第２方向ｄ２での拡散角度θ１，θ２の差が小さくなり、光軸Ｌｘに直交する断面の第１方向ｄ１と第２方向ｄ２の寸法の差が小さくなる。各拡散光学系３３ａ，３３ｂ，３３ｂは、拡散角度θ１，θ２が調整されたレーザー光を発散させる。そして、各コリメートレンズ３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、対応する拡散光学系３３ａ，３３ｂ，３３ｂで拡散された発散光束を、平行光束に近づくようにコリメートする。
【００８３】
なお、各第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃおよび各拡散光学系３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、対応するコリメートレンズ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ上でのレーザー光の入射領域が、対応するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出したレーザー光の放射束に応じた大きさになるように、レーザー光を整形する。このため、図１２に示す例においては、コリメートレンズ３２ａ上でのレーザー光の入射領域が最も大きく、コリメートレンズ３２ｃ上でのレーザー光の入射領域が最も小さくなる。
【００８４】
各整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃで整形されたレーザー光は、次に、対応する回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃへと向かう。各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、対応するレーザー光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出するレーザー光の中心波長に対応した干渉縞を記録しており、一定の方向から入射するレーザー光を所望の方向に高効率で回折することができる。図示された例において、各回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、地面や水面等の水平面ｐｌ上に位置する同一の被照明領域Ｚの全域に拡散させる。
【００８５】
以上に説明してきた上述の第２の実施の形態において、照明装置１００は、各々がコヒーレント光を射出する複数のコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、複数のコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々に対応して設けられて、対応するコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出されたコヒーレント光を整形する複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、複数のコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各々に対応して設けられ、対応する整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃにて整形されたコヒーレント光を回折して被照明領域Ｚに向ける複数の回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、を備えている。複数のコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃの各々は、互いに直交する第１方向ｄ１および第２方向ｄ２での拡散角度θ１，θ２が異なる拡散光としてのコヒーレント光を射出し、複数の整形光学系３０ａ，３０ｂ，３０ｃの各々は、対応するコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出されたコヒーレント光の拡散角度θ１，θ２を第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の少なくとも一方において変更する第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃで拡散角度θ１，θ２を調節されたコヒーレント光をコリメートする第２光学系３２と、を含んでいる。そして、各第１光学系３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、対応するコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出されたコヒーレント光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１と第２方向ｄ２の拡散角度θ２とを異なる倍率で変更する。この照明装置１００では、光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃから射出される光源光の第１方向ｄ１の拡散角度θ１と第２方向ｄ２の拡散角度θ２とを異なる倍率で変更することにより、回折光学素子４０ａ，４０ｂ，４０ｃに入射するコヒーレント光の光軸Ｌｘに垂直な断面の形状を調整することができる。
【００８６】
また、上述の第２の実施の形態において、複数のコヒーレント光源２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、互いに異なる放射束のコヒーレント光を射出する。そして、最小の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源２０ｃに対応する回折光学素子４０ｃ上での当該コヒーレント光の入射領域が、最大の放射束となるコヒーレント光を射出するコヒーレント光源２０ａに対応する回折光学素子４０ａ上での当該コヒーレント光の入射領域よりも、小さい。この場合、回折光学素子４０ｃの面積を回折光学素子４０ａの面積よりも小さくして、照明装置１００を小型化することができる。
【００８７】
以上において、複数の実施の形態とその変形例を説明してきたが、当然に、異なる実施形態や異なる変形例として説明された複数の構成を適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  照明装置
１５  光源装置
２０  コヒーレント光源
３０  整形光学系
３１  第１光学系
３２  第２光学系
４０  拡散回折光学素子
Ｌｘ  光軸
Ｚ  被照明領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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