(57)【要約】 【課題】小型化かつ低消費電力化が可能で、きめ細かくコヒーレント光の進行方向を制御する。【解決手段】照明装置は、光源と、コヒーレント光の進行方向を制御する光制御部材と、光制御部材からのコヒーレント光を回折させて被照明領域を照明する光学素子と、を備える。光制御部材は、交互に積層される半波長切替素子及び液晶偏光素子を複数個ずつ有する。半波長切替素子は、入射光の位相を半波長ずらして出射するか、又は入射光の位相をずらさずに出射するかを電気的に切替可能である。液晶偏光素子は、入射光の円偏光の回転の向きに応じて正または負の１次方向に入射光を回折するか、又は入射光の偏光状態を変えずに出射するかを電気的に切替可能である。光制御部材は、複数個の液晶偏光素子のそれぞれと、複数個の半波長切替素子のそれぞれとを個別に電気的に制御して、光制御部材に入射されたコヒーレント光の進行方向を制御する。【選択図】  図１
2019083161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を出射する光源と、
コヒーレント光の進行方向を制御する光制御部材と、
前記光制御部材から出射されたコヒーレント光を回折させて被照明領域を照明する光学素子と、を備え、
前記光制御部材は、交互に積層される半波長切替素子及び液晶偏光素子を複数個ずつ有し、
前記半波長切替素子は、入射光の位相を半波長ずらして出射するか、又は前記入射光の位相をずらさずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記液晶偏光素子は、入射光の円偏光の回転の向きに応じて正または負の１次方向に前記入射光を回折するか、又は前記入射光の偏光状態を変えずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記光制御部材は、前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれと、前記複数個の半波長切替素子のそれぞれとを個別に電気的に制御することにより、前記光制御部材に入射されたコヒーレント光の進行方向を制御する、照明装置。
【請求項２】
コヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射されたコヒーレント光を回折させる光学素子と、
前記光学素子で回折されたコヒーレント光の進行方向を制御して被照明領域を照明する光制御部材と、を備え、
前記光制御部材は、交互に積層される半波長切替素子及び液晶偏光素子を複数個ずつ有し、
前記半波長切替素子は、入射光の位相を半波長ずらして出射するか、又は前記入射光の位相をずらさずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記液晶偏光素子は、入射光の円偏光の回転の向きに応じて正または負の１次方向に前記入射光を回折するか、又は前記入射光の偏光状態を変えずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記光制御部材は、前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれと、前記複数個の半波長切替素子のそれぞれとを個別に電気的に制御することにより、前記光制御部材に入射されたコヒーレント光の進行方向を制御する、照明装置。
【請求項３】
前記複数個の半波長切替素子のそれぞれは、隣接して配置される前記液晶偏光素子から出射されたコヒーレント光の円偏光の回転の向きを逆にするか否かを切り替え、
前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれは、隣接して配置される前記半波長切替素子から出射されたコヒーレント光の円偏光の回転の向きに応じて、正または負の１次方向に前記コヒーレント光を回折させる、請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数個の半波長切替素子のそれぞれに印加する電圧を個別に制御するとともに、前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれに印加する電圧を個別に制御する電圧制御部を備え、
前記電圧制御部の電圧制御により、前記光制御部材に入射されたコヒーレント光は、積層された個々の前記半波長切替素子及び前記液晶偏光素子を順に通過するたびに、進行方向が制御される、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】
前記光学素子は、複数の要素拡散領域を有し、
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射光を拡散させて前記被照明領域の少なくとも一部を照明するか、又は前記被照明領域の少なくとも一部に所定の情報を表示する、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】
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射光に対して固有の拡散特性を有する、請求項５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光学素子は、複数の要素ホログラムを有するホログラム素子であり、
前記複数の要素ホログラムのそれぞれは、固有の回折特性を持つ干渉縞を含む、請求項５または６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記光源から出射されたコヒーレント光を整形して前記光制御部材または前記光学素子に入射させる整形光学系を備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、コヒーレント光を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラム素子等の光学素子で回折された光で被照明領域を照明する照明装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、照明光源としてレーザ光を用いており、光学素子上でレーザ光を走査させるために、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー等の走査部を設けている。走査部を設けると、コストアップになる上に、照明装置を小型化するのが困難になる。また、走査部は、高速にレーザ光を走査させなければならず、消費電力の増大にもつながる。
【０００３】
また、特許文献１には、走査部を設ける代わりに、光シャッタ部にて小領域ごとにレーザ光を通過／遮断させる技術が開示されている。光シャッタ部にて小領域の光を遮断させると、その分、光シャッタ部を通過する光量が少なくなり、被照明領域の照明強度が低下してしまう。
【０００４】
一方、特許文献２には、ＫＴＮ結晶素子を用いてレーザ光の進行方向を制御する技術が開示されている。特許文献２では、ＫＴＮ液晶素子で進行方向を制御したレーザ光を、集光レンズ、電気光学素子及び投射レンズを介してスクリーンに投射している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第６０９４９２０号公報
【特許文献２】特開２００８−１７５８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２では、シンチレーション（スペックル）の低減を目的として、ＫＴＮ液晶素子でレーザ光の進行方向性を制御しており、ＫＴＮ液晶素子で進行方向が制御されたレーザ光は、スクリーンの照明に用いることしか念頭に置いていない。また、ＫＴＮ液晶素子では、レーザ光の進行方向を精度よく制御できる保証がない。特許文献２には、スクリーン上の照明ボケを防止する具体的な構成は開示も示唆もない。
【０００７】
本開示が解決しようとする課題は、小型化かつ低消費電力化が可能で、かつきめ細かくコヒーレント光の進行方向を制御可能な照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本開示の一態様では、コヒーレント光を出射する光源と、
コヒーレント光の進行方向を制御する光制御部材と、
前記光制御部材から出射されたコヒーレント光を回折させて被照明領域を照明する光学素子と、を備え、
前記光制御部材は、交互に積層される半波長切替素子及び液晶偏光素子を複数個ずつ有し、
前記半波長切替素子は、入射光の位相を半波長ずらして出射するか、又は前記入射光の位相をずらさずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記液晶偏光素子は、入射光の円偏光の回転の向きに応じて正または負の１次方向に前記入射光を回折するか、又は前記入射光の偏光状態を変えずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記光制御部材は、前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれと、前記複数個の半波長切替素子のそれぞれとを個別に電気的に制御することにより、前記光制御部材に入射されたコヒーレント光の進行方向を制御する、照明装置が提供される。
【０００９】
本開示の他の一態様では、コヒーレント光を出射する光源と、
前記光源から出射されたコヒーレント光を回折させる光学素子と、
前記光学素子で回折されたコヒーレント光の進行方向を制御して被照明領域を照明する光制御部材と、を備え、
前記光制御部材は、交互に積層される半波長切替素子及び液晶偏光素子を複数個ずつ有し、
前記半波長切替素子は、入射光の位相を半波長ずらして出射するか、又は前記入射光の位相をずらさずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記液晶偏光素子は、入射光の円偏光の回転の向きに応じて正または負の１次方向に前記入射光を回折するか、又は前記入射光の偏光状態を変えずに出射するかを電気的に切替可能であり、
前記光制御部材は、前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれと、前記複数個の半波長切替素子のそれぞれとを個別に電気的に制御することにより、前記光制御部材に入射されたコヒーレント光の進行方向を制御する、照明装置が提供される。
【００１０】
前記複数個の半波長切替素子のそれぞれは、隣接して配置される前記液晶偏光素子から出射されたコヒーレント光の円偏光の回転の向きを逆にするか否かを切り替え、
前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれは、隣接して配置される前記半波長切替素子から出射されたコヒーレント光の円偏光の回転の向きに応じて、正または負の１次方向に前記コヒーレント光を回折させてもよい。
【００１１】
前記複数個の半波長切替素子のそれぞれに印加する電圧を個別に制御するとともに、前記複数個の液晶偏光素子のそれぞれに印加する電圧を個別に制御する電圧制御部を備え、
前記電圧制御部の電圧制御により、前記光制御部材に入射されたコヒーレント光は、積層された個々の前記半波長切替素子及び前記液晶偏光素子を順に通過するたびに、進行方向が制御されてもよい。
【００１２】
前記光学素子は、複数の要素拡散領域を有し、
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射光を拡散させて前記被照明領域の少なくとも一部を照明するか、又は前記被照明領域の少なくとも一部に所定の情報を表示してもよい。
【００１３】
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射光に対して固有の拡散特性を有してもよい。
【００１４】
前記光学素子は、複数の要素ホログラムを有するホログラム素子であり、
前記複数の要素ホログラムのそれぞれは、固有の回折特性を持つ干渉縞を含んでもよい。
【００１５】
前記光源から出射されたコヒーレント光を整形して前記光制御部材または前記光学素子に入射させる整形光学系を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によれば、小型化かつ低消費電力化が可能で、かつきめ細かくコヒーレント光の進行方向を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本開示の一実施形態による照明装置の概略構成を示す図。
【図２】光制御部材の断面図。
【図３】ホログラム素子が被照明領域を照明する様子を模式的に示す図。
【図４】レーザ光のビーム径とホログラム素子内の各要素ホログラムのサイズとの関係を示す図。
【図５】図１とは光制御部材と光学素子の位置関係を逆にした図。
【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】
さらに、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】
図１は本開示の一実施形態による照明装置１の概略構成を示す図である。図１の照明装置１は、光源２と、整形光学系３と、光制御部材４と、光学素子５とを備えている。
【００２１】
光源２は、コヒーレント光を出射する。ここで、コヒーレント光とは、波長および周波数が揃った光であり、典型的にはレーザ光である。以下では、光源２から出射されるコヒーレント光をレーザ光と呼ぶ。光源２は、単一の波長域のレーザ光を出射してもよいし、複数の波長域（例えば、赤、緑、青の３つの波長域）のレーザ光を出射してもよい。複数の波長域のレーザ光は、厳密には別々の光源２から出射されるが、図示の簡略化のために、図１には一つの光源２のみが示されている。
【００２２】
整形光学系３は、光源２から出射されたレーザ光を整形する。言い換えると、整形光学系３は、レーザ光の光軸に直交する断面での形状や、レーザ光の光束の立体的な形状を整形する。一具体例では、整形光学系３は、光源２から出射されたレーザ光を拡幅した平行光束に整形する。図１の整形光学系３は、レーザ光の光路に沿った順で、レンズ３１及びコリメートレンズ３２を有する。レンズ３１は、光源２から出射されたレーザ光を発散光束に整形する。コリメートレンズ３２は、レンズ３１で生成された発散光束を平行光束に整形する。コリメートレンズ３２で平行化されたレーザ光は、光制御部材４に入射される。
【００２３】
なお、整形光学系３は、必須の構成部材ではなく、省略してもよい。整形光学系３を省略した場合には、光源２から出射されたレーザ光が光制御部材４に入射される。例えば、光源２の内部に、レーザ光をコリメートする機能が設けられている場合には、光源２とは別個に整形光学系３を設ける必要はなくなる。以下では、整形光学系３を備える例を説明する。
【００２４】
光制御部材４は、整形光学系３で整形（コリメート）されたレーザ光の進行方向を制御する。光制御部材４は、図２に断面構造を示すように、交互に積層される半波長切替素子４ａと液晶偏光素子４ｂを複数個ずつ有する。
【００２５】
半波長切替素子４ａは、入射光の位相を半波長ずらして出射するか、又は入射光の位相をずらさずに出射するかを電気的に切替可能である。半波長切替素子４ａは、隣接して配置される液晶偏光素子４ｂから出射されたコヒーレント光の円偏光の回転の向きを逆にするか否かを電気的に切り替えることができる。
【００２６】
液晶偏光素子４ｂは、入射光の円偏光の回転の向きに応じて正または負の１次方向に入射光を回折するか、入射光の偏光状態を変えずに出射するかを電気的に切替可能である。液晶偏光素子４ｂは、隣接して配置される半波長切替素子４ａから出射されたコヒーレント光の円偏光の回転の向きに応じて、正または負の１次方向にコヒーレント光を回折させることができる。
【００２７】
複数個の半波長切替素子４ａと複数個の液晶偏光素子４ｂには、電圧制御部６が接続されている。電圧制御部６は、複数個の半波長切替素子４ａのそれぞれに印加する電圧を個別に制御するとともに、複数個の液晶偏光素子４ｂのそれぞれに印加する電圧を個別に制御する。より具体的には、半波長切替素子４ａは、電圧制御部６により所定の電圧が印加されると、円偏光の回転の向きを逆にし、電圧が印加されなくなると、入射光の偏光状態を変更せずに透過させる。また、液晶偏光素子４ｂは、電圧制御部６により所定の電圧が印加されると、正の１次または負の１次方向に円偏光を回折し、電圧が印加されなくなると、入射光の偏光状態を変更せずに透過させる。電圧制御部６の電圧制御により、光制御部材４に入射されたレーザ光は、積層された個々の半波長切替素子４ａと液晶偏光素子４ｂを順に通過するたびに、進行方向が制御される。
【００２８】
このように、光制御部材４に入射されたレーザ光は、積層された個々の半波長切替素子４ａと液晶偏光素子４ｂとを通過するたびに、その進行方向を制御できるため、半波長切替素子４ａと液晶偏光素子４ｂの積層数が多いほど、レーザ光の進行方向をより大きな範囲内で変化させることができる。光制御部材４から出射されるレーザ光のビーム径は、電圧制御部６が個々の半波長切替素子４ａと液晶偏光素子４ｂに印加する電圧に応じて変化し、場合によっては、光制御部材４に入射されたレーザ光のビーム径よりも大きいビーム径のレーザ光を出射することもあれば、光制御部材４に入射されたレーザ光のビームよりも小さいビーム径のレーザ光を出射することもありうる。
【００２９】
上述したように、光制御部材４は、レーザ光を二次元方向にスキャンさせることができ、しかも、レーザ光のビーム径を任意に可変させることもできる。光制御部材４は、電圧制御部６による電気的な制御により、レーザ光をスキャンさせるため、光学ミラーを機械的に移動させてレーザ光をスキャンさせる場合のような機械的な機構を持たないため、小型化と低消費電力化が可能となり、摩耗等の問題も生じないため、保守性が向上する。
【００３０】
光制御部材４から出射されたレーザ光は、光学素子５に入射される。光学素子５は、光制御部材４から出射されたレーザ光を回折させて被照明領域７を照明する。ここで、照明とは、被照明領域７内の少なくとも一部を均一な照明強度で照明する場合だけでなく、被照明領域７内の少なくとも一部に、何らかの情報をレーザ光によって表示する場合も含まれる。情報とは、文字、記号、数字、模様、絵柄、画像などであり、情報の具体的内容は問わない。被照明領域７への情報表示は、例えば意匠性や装飾性を持たせる目的や、周囲の人間に注意を喚起する目的や、案内表示の目的や、広告宣伝の目的などで行われる。また、情報表示は、単色（モノクロ）でも複数色（カラー）でもよい。
【００３１】
光学素子５は、後述する図３に示すように、複数の要素拡散領域５ａで構成されていてもよい。個々の要素拡散領域５ａは、個別の拡散特性を有する。複数の要素拡散領域５ａのうち一部の要素拡散領域５ａは、被照明領域７の照明目的で設けられ、残りの要素拡散領域５ａは、被照明領域７内に何らかの情報を表示する目的で設けられてもよい。照明目的の各要素拡散領域５ａで拡散されたレーザ光は、被照明領域７内の少なくとも一部を重複して照明してもよいし、被照明領域７内の別々の場所を照明してもよい。また、情報表示目的の各要素拡散領域５ａは、被照明領域７内のそれぞれ別々の場所に何らかの情報を表示してもよい。
【００３２】
光学素子５は、例えばホログラム記録媒体を用いたホログラム素子８で構成可能である。ホログラム素子８には干渉縞が形成されており、ホログラム素子８への入射光は、干渉縞で干渉されて所定の方向に回折され、この回折光によって被照明領域７への照明が行われる。
【００３３】
ホログラム素子８は、複数の要素ホログラムに分割されていてもよい。個々の要素ホログラムには干渉縞が形成されており、個別の回折特性を有する。これにより、個々の要素ホログラムで回折されたレーザ光が、被照明領域７内の同一領域を重ねて照明することもできるし、別々の領域を照明することもできる。また、個々の要素ホログラムで回折されたレーザ光の照明範囲も任意に設定できる。
【００３４】
図３は複数の要素ホログラム８ａを有するホログラム素子８が被照明領域７を照明する様子を模式的に示す図である。図３のホログラム素子８内の一部の要素ホログラム８ａは被照明領域７内の少なくとも一部を照明するために設けられ、他の要素ホログラム８ａは被照明領域７内の一部に何らかの情報を表示するために設けられている。照明目的の各要素ホログラム８ａは、被照明領域７内の同一範囲を重ねて照明してもよいし、別々の範囲を照明してもよい。また、各要素ホログラム８ａが照明する範囲のサイズは同じでも異なっていてもよい。一方、情報表示目的の各要素ホログラム８ａは、それぞれ別々の情報を被照明領域７内の別々の場所に表示してもよいし、複数の要素ホログラム８ａが共同で一つの情報を形成して被照明領域７内の所定の場所に表示してもよい。
【００３５】
被照明領域７を照明または情報表示する色は任意であり、例えば、光制御部材４が複数の波長域のレーザ光を出射する場合には、レーザ光の波長域と要素ホログラム８ａとを対応づけておき、特定の波長域のレーザ光を、特定の要素ホログラム８ａに入射させればよい。光制御部材４は、電圧制御部６の電圧制御によって、レーザ光の進行方向を制御できるため、特定の波長域のレーザ光を、対応する要素ホログラム８ａに入射させることも、電圧制御部６の電圧制御によって可能である。
【００３６】
要素ホログラム８ａ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、要素ホログラム８ａ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、要素ホログラム８ａが作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光が用いられ、物体光としては、例えば安価に入手可能な等方散乱板からの散乱光が用いられる。
【００３７】
要素ホログラム８ａ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要素ホログラム８ａに向けてレーザ光を照射することで、要素ホログラム８ａ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。要素ホログラム８ａ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、要素ホログラム８ａ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７とすることができる。
【００３８】
また、各要素ホログラム８ａ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要素ホログラム８ａ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１が地面上や水面上の一定の大きさを有した被照明領域７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要素ホログラム８ａとして用いることが好適である。
【００３９】
また、各要素ホログラム８ａ上の各点における拡散角度範囲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、ホログラム素子８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７の全域に入射するように調整してもよい。
【００４０】
ホログラム素子８を用いることによる利点の一つは、光源２からの光、例えばレーザ光の光エネルギー密度を拡散により低下できることである。また、その他の利点の一つは、要素ホログラム８ａが指向性の面光源２として利用可能になるため、従来のランプ光源２（点光源２）と比較して、同じ照度分布を達成するための光源２面上の輝度を低下できることである。これらにより、光源２としてレーザ光源２を用いた場合でも、レーザ光の安全性向上に寄与することができ、被照明領域７内からレーザ光を人間の目で直視しても、単一点光源２を直視する場合に比べ、人間の目に悪影響を与えるおそれが少なくなる。
【００４１】
一方、ホログラム素子８を複数の要素ホログラム８ａで構成することによる利点は、詳しくは後述するように、被照明領域７、とりわけ有限距離内の被照明領域７を照明する際に、エッジを鮮明にできる点である。ホログラム素子８が、単一のフーリエ型ホログラムであれば、ホログラムの面積の大きさに応じたぼけが被照明領域７に生じる。本実施の形態では、被照明領域７との位置関係を考慮した上で各要素ホログラム８ａの回折特性を設計することが可能となり、エッジの鮮明さを格段に向上させることができる。すなわち、一つのホログラム素子８に、回折特性が異なる複数の要素ホログラム８ａを含むことで、エッジを鮮明にしながら被照明領域７を照明することができる。なお、単一のフレネル型のホログラムを撮影で作製することには、物体光を用意することの困難さから制約が生じ、また、単一のフレネル型計算機合成ホログラムを作製することは、ホログラムの全域に亘って計算を行うことを意味し、計算量の観点から実質的な制約が生じる。
【００４２】
さらに、レーザ光に代表されるコヒーレント光を用いた場合、例えばＷＯ２０１２／０３４１７４に開示されているように、スペックルの発生という問題が生じる。スペックルは、斑点模様として認識され、生理的な不快感を与え得る。ホログラム素子８が複数の要素ホログラム８ａを含むことで、各要素ホログラム８ａからの回折光にそれぞれ対応して生成されたスペックルパターンが被照明領域７において重なり合って平均化し、観察者に観察されることになる。これにより、各要素被照明領域において、スペックルを目立ちにくくすることができる。
【００４３】
要素ホログラム８ａ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。
【００４４】
図４は光制御部材４から出射されるレーザ光のビーム径８ｂとホログラム素子８内の各要素ホログラム８ａのサイズとの関係を示す図である。上述したように、光制御部材４から出射されるレーザ光のビーム径８ｂは、光制御部材４への入射光のビーム径８ｂよりも大きくなる場合がありうる。このため、光制御部材４から出射されてホログラム素子８に入射されるレーザ光のビーム径８ｂは、図４に示すように、複数の要素ホログラム８ａにまたがるおそれがある。仮にホログラム素子８が複数の要素ホログラム８ａに分割されていない場合は、ホログラム素子８は、小面積のビーム径のレーザ光が入射されることを前提に干渉縞が形成されるため、大面積のビーム径のレーザ光が入射された場合には、照明範囲のエッジ付近がぼけやすくなり、照明ボケの要因になる。これに対して、図４のようにホログラム素子８が複数の要素ホログラム８ａに分割されている場合は、各要素ホログラム８ａが個別の干渉縞にて入射光を回折するため、複数の要素ホログラム８ａにまたがるようにレーザ光が入射されても、個々の要素ホログラム８ａは、予め定めた回折特性に従って入射光を回折する。この結果、被照明領域７の照明ボケを低減できる。
【００４５】
図１では、光制御部材４から出射されたレーザ光を光学素子５に入射させて、光学素子５から出射されたレーザ光で被照明領域７を照明しているが、図５に示すように光制御部材４と光学素子５の位置関係を逆にしてもよい。
【００４６】
図５の照明装置１は、整形光学系３で整形されたレーザ光を光学素子５に入射させている。光学素子５は、上述したように、例えば複数の要素拡散領域５ａに分割されており、各要素拡散領域５ａは、個別の拡散特性にて入射光を拡散させる。光学素子５で拡散されたレーザ光は、光制御部材４に入射される。光制御部材４は、電圧制御部６が個々の半波長切替素子４ａと液晶偏光素子４ｂに所定の電圧を印加するか否かを制御することで、入射光の進行方向を制御する。光制御部材４から出射されたレーザ光の一部は、被照明領域７の照明を行い、残りのレーザ光は、被照明領域７内の所定の範囲に情報を表示させる。
【００４７】
図５の照明装置１も、図１の照明装置１と同様に、被照明領域７を鮮明に照明できるとともに、被照明領域７内に任意の情報を表示できる。ただし、レーザ光の偏光状態が光学素子５を通過する間に変化した場合には、光制御部材４の内部で所望の円偏光が得られなくなり、光制御部材４内でレーザ光の進行方向を意図した通りに制御できなくなるおそれがある。よって、図５の照明装置１では、光学素子５をレーザ光が通過する間に偏光状態が変化しないようにするか、もし偏光状態が変化する場合には、それに合わせて光学素子５内に所望の円偏光が得られるように偏光状態を調整する層を設けるのが望ましい。
【００４８】
このように、本実施形態による照明装置１は、光源２からのレーザ光の進行方向を電気的に細かく制御可能な光制御部材４を備えており、光制御部材４で進行方向が制御されたレーザ光を光学素子５に入射させる。光学素子５は、例えば複数の要素ホログラム８ａからなるホログラム素子８で構成されるため、光制御部材４から出射されたレーザ光の回折方向を、レーザ光が入射された各要素ホログラム８ａごとに個別に制御できる。これにより、被照明領域７の全域を照明ボケなしに鮮明に照明でき、また被照明領域７内の任意の範囲を任意の色で鮮明に照明することもでき、さらには被照明領域７内の任意の場所に任意の色で任意の情報を表示することも可能となる。
【００４９】
光制御部材４は、光源２からのレーザ光の進行方向を電気的に制御するものであり、液晶シャッタのように入射光の一部を遮断するものではないため、光源２からのレーザ光の利用効率を向上でき、被照明領域７の照明強度を高くできるとともに、光源２の光強度をいたずらに高めなくて済むことから、消費電力の削減が図れる。
【００５０】
また、光制御部材４は、半波長切替素子４ａと液晶偏光素子４ｂとを交互に積層した積層体であるため、ＭＥＭＳミラー等により機械的にレーザ光を走査するよりも、軽薄短小化が可能となり、また機械的な接点も持たないため、壊れにくく、保守性が向上する。
【００５１】
さらに、光制御部材４の出射光はビーム径が大きいという問題があるが、ホログラム素子８等からなる光学素子５を要素拡散領域５ａに分割して、各要素拡散領域５ａごとに個別に拡散特性を持たせることで、被照明領域７内の照明範囲のエッジ付近を鮮明に照明できるとともに、被照明領域７内に微細な線画により種々の情報を表示できる。
【００５２】
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。
【符号の説明】
【００５３】
１  照明装置、２  光源、３  整形光学系、４  光制御部材、４ａ  半波長切替素子、４ｂ  液晶偏光素子、５  光学素子、５ａ  要素拡散領域、６  電圧制御部、７  被照明領域、８  ホログラム素子、８ａ  要素ホログラム
【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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