(57)【要約】路面、地面、床面、水面下、壁面等の照明対象面上に所望の投影パターンを投影し、かつ、当該投影パターンの投影位置や投影向きを変更できるようにする。発光部（１１１）からのレーザ光が、整形光学系（１１２）を介して平行光に整形され、ホログラム像が記録された回折光学素子（１２０）の入射面（Ｐ２）に照射される。路面上の照明対象面（Ｕ）には、所定方向（Ｄ）を向いた矢印からなる投影パターン（Ｅ）がホログラム再生像として投影される。光学素子駆動部（１３０）は、回折光学素子（１２０）を、平行入射光（Ｌ）の光軸（Ｃ）に直交する回動平面（Ｐ１）上において回動軸（Ｒｘ）まわりに回動させる。この回動により、照明対象面（Ｕ）に対する回折光学素子（１２０）の幾何学的な位置関係が変化するので、路面上の矢印からなる投影パターン（Ｅ）の向き（Ｄ）を変更することができる。
2018124075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明対象面（Ｕ）上に所望の投影パターン（Ｅ）を投影する照明装置（１００）であって、
光源（１１０）と、
前記光源（１１０）からの光（Ｌ）を回折して、前記照明対象面（Ｕ）上に前記投影パターン（Ｅ）を投影する回折光学素子（１２０）と、
前記回折光学素子（１２０）を支持し、これを駆動する光学素子駆動部（１３０）と、
を備え、
前記光学素子駆動部（１３０）は、前記回折光学素子（１２０）の入射面（Ｐ２）を含む回動平面（Ｐ１）に直交する回動軸（Ｒｘ）を定め、前記回折光学素子（１２０）を前記回動軸（Ｒｘ）まわりに回動させることを特徴とする照明装置（１００）。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置（１００）において、
光源（１１０）が、光ビームを発生させる発光部（１１１）と、前記光ビームを拡幅して平行入射光（Ｌ）を生成する整形光学系（１１２）と、を有し、前記平行入射光（Ｌ）を回折光学素子（１２０）の入射面（Ｐ２）に入射させることを特徴とする照明装置（１００）。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置（１００）において、
回折光学素子（１２０）を、その入射面（Ｐ２）が平行入射光（Ｌ）に対して直交するように配置し、
光学素子駆動部（１３０）が、前記回折光学素子（１２０）を、前記入射面（Ｐ２）を含む回動平面（Ｐ１）上で回動させることを特徴とする照明装置（１００）。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義したときに、
光源（１１０）が、Ｘ軸に平行な平行入射光（Ｌ）を生成し、この平行入射光（Ｌ）を回折光学素子（１２０）の入射面（Ｐ２）に入射させ、
回折光学素子（１２０）が、ＹＺ平面に平行になるように配置されたホログラム記録媒体によって構成され、前記ホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面（Ｕ）上に投影パターン（Ｅ）となる再生像を生成するための干渉縞が記録されており、
光学素子駆動部（１３０）が、前記回折光学素子（１２０）を、ＹＺ平面に平行な回動平面（Ｐ１）上で回動させることを特徴とする照明装置（１００）。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置（１００）において、
光源（１１０）と、回折光学素子（１２０）と、光学素子駆動部（１３０）とを収容し、前記光源（１１０）および前記光学素子駆動部（１３０）を支持固定する装置筐体（１４０）を更に備えることを特徴とする照明装置（１００）。
【請求項６】
照明対象面（Ｕ）上に所望の投影パターン（Ｅ）を投影する照明装置（２００，３００，４００）であって、
光源（２１０，３１０，４１０）と、
前記光源（２１０，３１０，４１０）からの光（Ｌ）を回折して、前記照明対象面（Ｕ）上に前記投影パターン（Ｅ）を投影する回折光学素子（２２０，３２０，４２０）と、
前記回折光学素子（２２０，３２０，４２０）を支持し、これを駆動する光学素子駆動部（２３０，３３０，４３０）と、
前記光源（２１０，３１０，４１０）を支持し、これを駆動する光源駆動部（２５０，３５０，４５０）と、
を備え、
前記光学素子駆動部（２３０，３３０，４３０）は、前記回折光学素子（２２０，３２０，４２０）の入射面（Ｐ２）の向きを変化させ、
前記光源駆動部（２５０，３５０，４５０）は、前記入射面（Ｐ２）の向きの変化に応じて、前記光源（２１０，３１０，４１０）からの光（Ｌ）の向きを変化させることを特徴とする照明装置（２００，３００，４００）。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置において、
光源駆動部（２５０，３５０，４５０）が、回折光学素子（２２０，３２０，４２０）への入射光の光軸と、前記回折光学素子（２２０，３２０，４２０）の入射面（Ｐ２）の法線と、のなす角度が一定に保たれるように、光源（２１０，３１０，４１０）からの光（Ｌ）の向きを変化させることを特徴とする照明装置（２００，３００，４００）。
【請求項８】
請求項６または７に記載の照明装置（２００，３００，４００）において、
光源（２１０，３１０，４１０）が、光ビームを発生させる発光部（２１１，３１１，４１１）と、前記光ビームを拡幅して平行入射光（Ｌ）を生成する整形光学系（２１２，３１２，４１２）と、を有し、前記平行入射光（Ｌ）を回折光学素子（２２０，３２０，３２０）の入射面（Ｐ２）に入射させることを特徴とする照明装置（２００，３００，４００）。
【請求項９】
請求項８に記載の照明装置（２００，３００，４００）において、
光学素子駆動部（２３０，３３０，３４０）が、平行入射光（Ｌ）に直交する回動軸（Ｒｙ，Ｒｚ）を定め、回折光学素子（２２０，３２０，４２０）を前記回動軸（Ｒｙ，Ｒｚ）まわりに回動させることを特徴とする照明装置（２００，３００，４００）。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の照明装置（２００，３００，４００）において、
光源（２１０，３１０，４１０）と、回折光学素子（２２０，３２０，４２０）と、光学素子駆動部（２３０，３３０，４３０）と、光源駆動部（２５０，３５０，４５０）とを収容し、前記光学素子駆動部（２３０，３３０，４３０）および前記光源駆動部（２５０，３５０，４５０）を支持固定する装置筐体（２４０，３４０，４４０）を更に備えることを特徴とする照明装置（２００，３００，４００）。
【請求項１１】
請求項６〜１０のいずれかに記載の照明装置（２００）において、
照明対象面（Ｕ）に直交する方向を鉛直方向（Ｚ）と定義したときに、
光学素子駆動部（２３０）が、回折光学素子（２２０）を、その入射面（Ｐ２）に立てた法線（Ｎ２０）が前記鉛直方向に変位するように回動させることを特徴とする照明装置（２００）。
【請求項１２】
請求項６〜１０のいずれかに記載の照明装置（２００）において、
互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、回折光学素子（２２０）の入射面（Ｐ２）がＹＺ平面に平行な向きとなるように配置されている状態を基準状態と定義したときに、
光源（２１０）が、前記基準状態において、Ｘ軸に平行な平行入射光（Ｌ）を生成し、この平行入射光（Ｌ）を前記入射面（Ｐ２）に入射させ、
前記回折光学素子（２２０）がホログラム記録媒体によって構成され、前記ホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面（Ｕ）上に投影パターン（Ｅ）となる再生像を生成するための干渉縞が記録されており、
光学素子駆動部（２３０）が、前記回折光学素子（２２０）を、Ｙ軸に平行な回動軸（Ｒｙ）まわりに回動させることを特徴とする照明装置（２００）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明装置（２００）において、
光源駆動部（２５０）が、光源（２１０）からの光（Ｌ）の向きを、ＸＺ平面に平行な平面に沿って変化させることを特徴とする照明装置（２００）。
【請求項１４】
請求項６〜１０のいずれかに記載の照明装置（３００）において、
照明対象面（Ｕ）に平行な方向を水平方向（Ｘ，Ｙ）と定義したときに、
光学素子駆動部（３３０）が、回折光学素子（３２０）を、その入射面（Ｐ２）に立てた法線（Ｎ３０）が前記水平方向に変位するように回動させることを特徴とする照明装置（３００）。
【請求項１５】
請求項６〜１０のいずれかに記載の照明装置（３００）において、
互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、回折光学素子（３２０）の入射面（Ｐ２）がＹＺ平面に平行な向きとなるように配置されている状態を基準状態と定義したときに、
光源（３１０）が、前記基準状態において、Ｘ軸に平行な平行入射光（Ｌ）を生成し、この平行入射光（Ｌ）を前記入射面（Ｐ２）に入射させ、
前記回折光学素子（３２０）がホログラム記録媒体によって構成され、前記ホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面（Ｕ）上に投影パターン（Ｅ）となる再生像を生成するための干渉縞が記録されており、
光学素子駆動部（３３０）が、前記回折光学素子（３２０）を、Ｚ軸に平行な回動軸（Ｒｚ）まわりに回動させることを特徴とする照明装置（３００）。
【請求項１６】
請求項１５に記載の照明装置（３００）において、
光源駆動部（３５０）が、光源（３１０）からの光（Ｌ）の向きを、ＸＹ平面に平行な平面に沿って変化させることを特徴とする照明装置（３００）。
【請求項１７】
請求項６〜１０のいずれかに記載の照明装置（４００）において、
光学素子駆動部（４３０）が、回折光学素子（４２０）の入射面（Ｐ２）の向きを変化させるとともに、回折光学素子（４２０）の入射面（Ｐ２）を含む回動平面（Ｐ１）に直交する回動軸（Ｒｘ）を定め、前記回折光学素子（４２０）を前記回動軸（Ｒｘ）まわりに回動させることを特徴とする照明装置（４００）。
【請求項１８】
照明対象面（Ｕ）上に所望の投影パターン（Ｅ）を投影する照明装置（５００）であって、
光源（５１０）と、
前記光源（５１０）からの光（Ｌ）を回折して、前記照明対象面（Ｕ）上に前記投影パターン（Ｅ）を投影する回折光学素子（５２０）と、
前記光源（５１０）および前記回折光学素子（５２０）を収容する装置筐体（５４０）と、
前記装置筐体（５４０）を所定の取付場所（５６０）に取り付けるとともに、前記装置筐体（５４０）の前記取付場所（５６０）に対する位置もしくは向き、または、その双方が変化するように、前記装置筐体（５４０）を駆動する装置筐体駆動部（５５０）と、
を備えることを特徴とする照明装置（５００）。
【請求項１９】
請求項１〜５，９，１１〜１７のいずれかに記載の照明装置（１００，２００，３００，４００）において、
回動軸（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）が、回折光学素子（１２０，２２０，３２０，４２０）の内部もしくは表面を通る位置に配置されていることを特徴とする照明装置（１００，２００，３００，４００）。
【請求項２０】
請求項２または８に記載の照明装置（１００，２００，３００，４００）において、
整形光学系（１１２，２１２，３１２，４１２）が、発光部（１１１，２１１，３１１，４１１）が発生した光ビームを屈折して拡幅する拡大レンズ（１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ，４１２ａ）と、この拡大レンズ（１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ，４１２ａ）からの光を平行入射光（Ｌ）に整形するコリメートレンズ（１１２ｂ，２１２ｂ，３１２ｂ，４１２ｂ）と、を有し、前記平行入射光（Ｌ）を回折光学素子（１２０，２２０，３２０，４２０）の入射面（Ｐ２）に入射させることを特徴とする照明装置（１００，２００，３００，４００）。
【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、光源からの光を回折光学素子で回折させて、所定の照明対象面を照明する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近は、レーザなどの高輝度光源を用いて、照明対象面上に所望の投影パターンを形成する機能をもった照明装置が実用化されている。ホログラムなどの回折光学素子は、入射光を所望の方向に回折させて射出する機能を有しているため、光源からの光を回折光学素子で所望の方向に回折させれば、照明対象面上に所望の投影パターンを形成することが可能になる。【０００３】
たとえば、下記の特許文献１には、レーザ光源から射出された光を透過型ホログラムによって回折させる機能をもった照明装置を自動車に搭載し、路面上にホログラム再生像からなる所望の投影パターンを形成する技術が開示されている。この技術を用いて、予め、ホログラムに文字などの情報を記録しておけば、路面上に文字などの再生像を投影パターンとして表示することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
特許文献１に開示されている照明装置は、上述したように、路面、床面、壁面などの照明対象面上に所望の投影パターンを投影することができる。ここで、どのような形状の投影パターンを、照明対象面上のどの位置にどの向きで投影するかは、設計者が設計時に定めることになる。すなわち、設計者は、予め、照明装置に対して所定の幾何学的な位置関係にある照明対象面を定めておき、この照明対象面の所定位置に、所定の向きで、所定の形状をもった投影パターンが投影されるように、回折光学素子の回折特性を設計することになる。【０００６】
たとえば、回折光学素子としてホログラムを用いる場合、ホログラム再生像として、所定の形状をもった投影パターンが、所定の照明対象面上の所定位置に、所定の向きで再生されるような干渉縞をホログラムに記録することになる。したがって、当該ホログラムを取り替えない限り、照明対象面上に投影される投影パターンの位置や向きは固定されたものになる。【０００７】
一方、上述した照明装置に関する新しい機能として、路面等に投影される投影パターンの位置や向きを、状況に応じて変更できるようにすることが望まれている。たとえば、乗り物の進行方向を周囲に示すために、路面上に、矢印などの形状を有する投影パターンを投影する場合、この投影パターンを構成する矢印の位置や向きを、乗り物の進行方向や周囲の環境に応じて変更するのが好ましい。しかしながら、従来の照明装置では、投影パターンの投影位置や投影向きを変更することができない。【０００８】
そこで本発明は、路面、地面、床面、水面下、壁面等の照明対象面上に所望の投影パターンを投影することができ、しかも当該投影パターンの投影位置や投影向きを変更することが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】
【０００９】
(1)   本発明の第１の態様は、照明対象面上に所望の投影パターンを投影する照明装置において、
光源と、
この光源からの光を回折して、照明対象面上に投影パターンを投影する回折光学素子と、
この回折光学素子を支持し、これを駆動する光学素子駆動部と、
を設け、
光学素子駆動部が、回折光学素子の入射面を含む回動平面に直交する回動軸を定め、回折光学素子をこの回動軸まわりに回動させ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、
光源に、光ビームを発生させる発光部と、光ビームを拡幅して平行入射光を生成する整形光学系と、を設け、平行入射光を回折光学素子の入射面に入射させ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、
回折光学素子を、その入射面が平行入射光に対して直交するように配置し、
光学素子駆動部が、回折光学素子を、その入射面を含む回動平面上で回動させる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１〜第３の態様に係る照明装置において、
互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、
光源が、Ｘ軸に平行な平行入射光を生成し、この平行入射光を回折光学素子の入射面に入射させ、
回折光学素子を、ＹＺ平面に平行になるように配置されたホログラム記録媒体によって構成し、このホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面上に投影パターンとなる再生像を生成するための干渉縞を記録しておき、
光学素子駆動部が、回折光学素子を、ＹＺ平面に平行な回動平面上で回動させる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〜第４の態様に係る照明装置において、
光源と、回折光学素子と、光学素子駆動部とを収容し、光源および光学素子駆動部を支持固定する装置筐体を更に設けるようにしたものである。【００１４】
(6)   本発明の第６の態様は、照明対象面上に所望の投影パターンを投影する照明装置において、
光源と、
この光源からの光を回折して、照明対象面上に投影パターンを投影する回折光学素子と、
この回折光学素子を支持し、これを駆動する光学素子駆動部と、
光源を支持し、これを駆動する光源駆動部と、
を設け、
光学素子駆動部が、回折光学素子の入射面の向きを変化させ、
光源駆動部が、この入射面の向きの変化に応じて、光源からの光の向きを変化させ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６の態様に係る照明装置において、
光源駆動部が、回折光学素子への入射光の光軸と、回折光学素子の入射面の法線と、のなす角度が一定に保たれるように、光源からの光の向きを変化させ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６または第７の態様に係る照明装置において、
光源に、光ビームを発生させる発光部と、光ビームを拡幅して平行入射光を生成する整形光学系と、を設け、平行入射光を回折光学素子の入射面に入射させ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８の態様に係る照明装置において、
光学素子駆動部が、平行入射光に直交する回動軸を定め、回折光学素子をこの回動軸まわりに回動させ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６〜第９の態様に係る照明装置において、
光源と、回折光学素子と、光学素子駆動部と、光源駆動部とを収容し、光学素子駆動部および光源駆動部を支持固定する装置筐体を更に設け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６〜第１０の態様に係る照明装置において、
照明対象面に直交する方向を鉛直方向と定義し、
光学素子駆動部が、回折光学素子を、その入射面に立てた法線が鉛直方向に変位するように回動させ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６〜第１０の態様に係る照明装置において、
互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、回折光学素子の入射面がＹＺ平面に平行な向きとなるように配置されている状態を基準状態と定義して、
光源が、基準状態において、Ｘ軸に平行な平行入射光を生成し、この平行入射光を入射面に入射させ、
回折光学素子をホログラム記録媒体によって構成し、このホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面上に投影パターンとなる再生像を生成するための干渉縞を記録しておき、
光学素子駆動部が、回折光学素子を、Ｙ軸に平行な回動軸まわりに回動させ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、
光源駆動部が、光源からの光の向きを、ＸＺ平面に平行な平面に沿って変化させ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６〜第１０の態様に係る照明装置において、
照明対象面に平行な方向を水平方向と定義し、
光学素子駆動部が、回折光学素子を、その入射面に立てた法線が水平方向に変位するように回動させ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６〜第１０の態様に係る照明装置において、
互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、回折光学素子の入射面がＹＺ平面に平行な向きとなるように配置されている状態を基準状態と定義して、
光源が、基準状態において、Ｘ軸に平行な平行入射光を生成し、この平行入射光を入射面に入射させ、
回折光学素子をホログラム記録媒体によって構成し、このホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面上に投影パターンとなる再生像を生成するための干渉縞を記録しておき、
光学素子駆動部が、回折光学素子を、Ｚ軸に平行な回動軸まわりに回動させ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１５の態様に係る照明装置において、
光源駆動部が、光源からの光の向きを、ＸＹ平面に平行な平面に沿って変化させる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６〜第１０の態様に係る照明装置において、
光学素子駆動部が、回折光学素子の入射面の向きを変化させるとともに、回折光学素子の入射面を含む回動平面に直交する回動軸を定め、回折光学素子をこの回動軸まわりに回動させるようにしたものである。【００２６】
(18)  本発明の第１８の態様は、照明対象面上に所望の投影パターンを投影する照明装置において、
光源と、
この光源からの光を回折して、照明対象面上に投影パターンを投影する回折光学素子と、
光源および回折光学素子を収容する装置筐体と、
この装置筐体を所定の取付場所に取り付けるとともに、装置筐体の取付場所に対する位置もしくは向き、または、その双方が変化するように、装置筐体を駆動する装置筐体駆動部と、
を設ける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５、第９、第１１〜第１７の態様に係る照明装置において、
回動軸を、回折光学素子の内部もしくは表面を通る位置に配置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２または第８の態様に係る照明装置において、
整形光学系に、発光部が発生した光ビームを屈折して拡幅する拡大レンズと、この拡大レンズからの光を平行入射光に整形するコリメートレンズと、を設け、平行入射光を回折光学素子の入射面に入射させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る照明装置によれば、路面、地面、床面、水面下、壁面等の照明対象面上に所望の投影パターンを投影することができ、しかも当該投影パターンの投影位置や投影向きを変更することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す照明装置１００の上面図（一部の構成要素の図示は省略）である。
【図３】図１に示す回折光学素子１２０の回動状態を示す正面図である。
【図４】図１に示す照明装置１００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンＥの向きの変化を説明する平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る照明装置２００の全体構成を示す斜視図である。
【図６】図５に示す照明装置２００の側面図（一部の構成要素の図示は省略）である。
【図７】図５に示す照明装置２００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンの位置の変化を説明する平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る照明装置３００の全体構成を示す斜視図である。
【図９】図８に示す照明装置３００の上面図（一部の構成要素の図示は省略）である。
【図１０】図８に示す照明装置３００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンの位置および向きの変化を説明する平面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の全体構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す照明装置４００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンＥの位置の変化を説明する平面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る照明装置５００の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を図示するいくつかの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、各部の縮尺や縦横の寸法比を、必要に応じて実際の寸法比から変更している。また、本明細書において用いる形状や幾何学的条件を特定する「平行」、「直交」、「同一」等の用語、および長さや角度の値等については、必ずしも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も含めて解釈すべきものである。
【００３２】
＜＜＜  §１．  第１の実施形態  ＞＞＞
まず、図１〜図４を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る照明装置１００の全体構成を示す斜視図である。この照明装置１００は、所定の照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する機能をもった照明装置である。照明対象面Ｕは、この照明装置１００によって照明される被照明領域を形成する平面であり、図では、便宜上、破線で囲った矩形領域として描かれている。投影パターンＥは、図示の例の場合、方向Ｄを向いた矢印図形からなる図形パターンであるが、もちろん、投影パターンＥの形状や大きさは、図示の例に限定されるものではなく、任意の形状を有するものでよい。たとえば、ライン状の形状や特定の文字の形状を有していてもよい（後述する各実施形態についても同様）。
【００３３】
この照明装置１００は、たとえば、自動車や航空機等の乗り物に取り付けて利用することができる。照明装置１００を乗り物に取り付けて利用すれば、乗り物の進行方向等の情報を、その周囲の路面、地面、床面、水面下、壁面等の照明対象面上に投影パターンＥとして表示することができる。ここでは、照明装置１００を自動車に取り付け、前方の路面上にその進行方向を示す矢印図形からなる投影パターンＥが形成されるような照明を行う実施例を述べることにする。したがって、図示の例の場合、照明対象面Ｕは自動車前方の路面上に設定されている。
【００３４】
図示のとおり、照明装置１００は、光源１１０と、この光源１１０からの光Ｌを回折して、照明対象面Ｕ上（この実施例では、前方の路面上）に投影パターンＥを投影する回折光学素子１２０と、この回折光学素子１２０を支持し、これを駆動する光学素子駆動部１３０と、を備えている。
【００３５】
なお、図示は省略するが、この照明装置１００は、更に、装置筐体１４０を備えている。装置筐体１４０は、光源１１０と、回折光学素子１２０と、光学素子駆動部１３０とを収容する筐体であり、ここに示す実施例の場合、装置筐体１４０は自動車のフロント部分に取り付けられる。なお、装置筐体１４０は、光源１１０および光学素子駆動部１３０を支持固定する役割も果たす。
【００３６】
図では、この支持固定の役割を明確に示すために、装置筐体１４０の個々の部分を電気回路の接地記号を用いて示してある。具体的には、図１における光源１１０の個別構成要素１１１，１１２ａ，１１２ｂおよび光学素子駆動部１３０から下方に伸びる線およびその下端に示された接地記号１４０は、これらの各構成要素が装置筐体１４０によって支持固定されていることを示している。なお、後述するように、回折光学素子１２０は、装置筐体１４０に対しては可動となる状態で光学素子駆動部１３０によって支持されている。
【００３７】
ここでは、この照明装置１００を構成する各構成要素相互の幾何学的な位置関係を説明する便宜上、図示のとおり、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義する。図示の実施例の場合、照明装置１００は、進行方向がＸ軸正方向となるように自動車に取り付けられており、照明対象面Ｕ（前方の路面）は、ＸＹ平面に平行な平面上に定義されている。この照明対象面Ｕを照明するために、光源１１０は、Ｘ軸正方向に照明用の光を照射する機能を有している。
【００３８】
光源１１０は、光ビームを発生させる発光部１１１と、この光ビームを拡幅して平行入射光Ｌを生成する整形光学系１１２とを有しており、この平行入射光Ｌを、平面Ｐ１に沿って配置された回折光学素子１２０の入射面Ｐ２に入射させる機能を有している。図示の例の場合、平行入射光Ｌの入射面Ｐ２に対する入射領域は、破線で示すような円形領域になる。
【００３９】
上述したとおり、この光源１１０を構成する各要素は、装置筐体１４０に対して固定されている。この実施例の場合、発光部１１１として、レーザ発光部が用いられている。レーザ発光部１１１から射出されるレーザ光は直進性に優れており、照明対象面Ｕを照明して、高精細な投影パターンＥを形成するための光として好適である。
【００４０】
発光部１１１から射出されたレーザ光は、整形光学系１１２で平行入射光Ｌに整形される。整形光学系１１２は、発光部１１１から回折光学素子１２０に至る光路に沿った位置、すなわち、発光部１１１と回折光学素子１２０との間に配置されており、発光部１１１から射出したレーザー光を整形する。具体的には、整形光学系１１２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して、平行入射光Ｌを生成する。
【００４１】
図示の実施例の場合、整形光学系１１２は、レーザ光の光路に沿った順に配置された拡大レンズ１１２ａとコリメートレンズ１１２ｂとを有している（いずれも、装置筐体１４０に対して固定されている）。拡大レンズ１１２ａは、発光部１１１が発生した光ビームを屈折して拡幅する役割を果たし、コリメートレンズ１１２ｂは、拡大レンズ１１２ａからの発散光束を平行光束からなる平行入射光Ｌに整形する役割を果たす。こうして整形された平行入射光Ｌは、回折光学素子１２０の入射面Ｐ２に入射される。
【００４２】
結局、発光部１１１から射出したレーザ光は、整形光学系１１２に入射し、まず、拡大レンズ１１２ａによって拡幅される。すなわち、拡大レンズ１１２ａは、レーザ光の光軸に直交する断面において光が占める領域が広がるように、レーザ光を発散させて発散光束に変換する。続いて、コリメートレンズ１１２ｂによって、この発散光束が平行光束へと変換される。このような変換によって整形されたレーザ光は、平行入射光Ｌとして回折光学素子１２０に入射する。この実施例の場合、平行入射光Ｌは、Ｘ軸正方向に向かう平行光束になる。ここでは、この平行光束の中心軸を、平行入射光Ｌの光軸Ｃ（図では、一点鎖線で示す）と呼ぶことにする（本願において、「回折光学素子への入射光の光軸」とは、回折光学素子へ入射する光または光束が通過する領域の中心をたどる光路に沿った方向軸を意味する）。
【００４３】
続いて、回折光学素子１２０について説明する。回折光学素子１２０は、光源１１０からの平行入射光Ｌを回折し、得られた回折光Ｌｄによって、照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する機能を果たす。回折光学素子１２０の入射面Ｐ２に対して、一定の方向から平行入射光Ｌ（レーザ光）を入射させれば、この入射光を所望の方向に高効率で回折し、回折光Ｌｄによって所定位置に投影パターンＥを形成することができる。
【００４４】
この実施例の場合、回折光学素子１２０は、発光部１１１から射出されるレーザ光の中心波長に対応した干渉縞を記録したホログラム記録媒体によって構成されている。このホログラム記録媒体には、照明対象面Ｕ上（前方の路面上）に投影パターンＥ（方向Ｄを向いた矢印図形）となる再生像を生成するための干渉縞が記録されている。記録する干渉縞のパターンを種々に調整することで、回折光学素子１２０で回折された回折光Ｌｄの進行方向、すなわち、回折光学素子１２０で拡散される光Ｌｄの進行方向を制御することができ、所望の投影パターンＥを形成することができる。
【００４５】
回折光学素子１２０と照明対象面Ｕとの幾何学的な位置関係は、自動車に対する装置筐体１４０の取付位置および投影パターンＥを投影すべき設計上の位置によって定まる。たとえば、装置筐体１４０を自動車のフロントグリルに、路面からの高さ８０ｃｍの位置に、進行方向を向けて取り付けることを想定し、自動車の前方８０ｍの位置の路面上に投影パターンＥを投影する設計を行うのであれば、これらの設計情報に基づいて、回折光学素子１２０と照明対象面Ｕとの幾何学的な位置関係を定義することができるので、回折光学素子１２０には、そのような幾何学的な位置関係をもつ照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥが再生像として得られるような干渉縞を記録しておけばよい。そうすれば、照明対象面Ｕは、回折光学素子１２０からの回折光によって照明されることになり、その照明パターンとして、路面上に投影パターンＥが形成される。
【００４６】
回折光学素子１２０は、たとえば、実物の散乱板からの散乱光を物体光として用いて作成することができる。具体的には、回折光学素子１２０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物体光と参照光とを照射すると、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、回折光学素子１２０が作成される。物体光としては、たとえば、安価に入手可能な等方散乱板からの散乱光を用いることができ、参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光を用いることができる。
【００４７】
たとえば、図１に例示する矢印図形からなる投影パターンＥを再生像として生成する場合、この矢印図形の形状をもった実物の等方散乱板を用意し、この等方散乱板にレーザ光を照射したときに得られる光を物体光とし、同じ波長をもったレーザ光を参照光として、これらをホログラム感光材料に照射して干渉縞を記録すればよい。
【００４８】
こうして干渉縞を記録したホログラム記録媒体を回折光学素子１２０として用い、記録時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１２０に向けてレーザ光を照射すれば、回折光学素子１２０を作成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１２０を作成する際に用いられた物体光の元となる散乱板が均一的な面散乱特性を有していれば、回折光学素子１２０によって生成される散乱板の再生像も、均一な面照明領域となり、この散乱板の再生像が生成される領域を投影パターンＥとすることができる。
【００４９】
また、回折光学素子１２０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および入射方向、ならびに、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１２０は、一般に、計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）と呼ばれている。たとえば、上述した例のように、自動車の前方８０ｍの位置の路面上に投影パターンＥを投影する設計を行うような場合、８０ｍも遠方にある散乱板からの物体光を用いた記録を行う必要があり、実用上、極めて困難な作業を伴うことになる。このような場合、計算機合成ホログラムを回折光学素子１２０として用いることが好適である。 
【００５０】
計算機合成ホログラムを利用する場合、たとえば、回折光学素子１２０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することができる。また、回折光学素子１２０の下流側（回折光Ｌｄが射出される側）に、レンズなどの光学部材を設け、回折光学素子１２０からの全回折光Ｌｄによって、投影パターンＥの全域が照明されるように調整してもよい。
【００５１】
回折光学素子１２０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を用いてもよいし、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を用いてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体を用いてもよい。レリーフ型ホログラムの材料としては、樹脂、ガラス、金属、有機無機ハイブリッド材料などを用いることができる。また、回折光学素子１２０は、透過型であってもよいし、反射型であってもよい。図示の実施例は透過型の回折光学素子１２０を用いた例であるが、反射型の回折光学素子１２０を用いる場合、光源１１０は、回折光学素子１２０に対して逆側に配置する必要がある。
【００５２】
このような回折光学素子１２０から射出した光束は、回折光学素子１２０に記録されたパターンに応じた輪郭を有する。したがって、このような光束により照明される照明対象面Ｕ上には、回折光学素子１２０に記録された干渉縞に応じた輪郭を有する投影パターンＥが形成される。
【００５３】
本発明の特徴は、このように、所定の照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する機能をもった照明装置について、当該投影パターンＥの投影位置や投影向きを変更することができる機能を付加した点にある。たとえば、図示の実施例は、自動車に取り付けて用いる例であるが、投影パターンＥの路面上での投影位置や投影向きを、自動車の進行方向や周囲環境に応じて変更することができれば便利である。このような事情を考慮して、図１に示す第１の実施形態に係る照明装置１００の場合、回折光学素子１２０から射出される回折光Ｌｄの光束の進行方向を変更する付加機能を有しており、その結果、投影パターンＥの向きを変更することが可能である。
【００５４】
具体的には、この照明装置１００は光学素子駆動部１３０を有しており、この光学素子駆動部１３０は、回折光学素子１２０の入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１に直交する所定の回動軸Ｒｘを中心軸として、回折光学素子１２０を、この回動軸Ｒｘまわりに回動させる機能を有している。図示の実施例の場合、回動平面Ｐ１は、ＹＺ平面に平行な平面に設定されており、回折光学素子１２０は、その入射面（受光面）Ｐ２が回動平面Ｐ１に含まれる面になるように配置されている。
【００５５】
したがって、回折光学素子１２０の入射面Ｐ２もＹＺ平面に平行な平面になる。一方、前述したとおり、平行入射光Ｌは、Ｘ軸正方向に向かう平行光束であるので、結局、この実施例の場合、平行入射光Ｌは、入射面Ｐ２に対して直交する平行光束になり、入射面Ｐ２に対して垂直な方向から入射することになる。別言すれば、図示のように、入射面Ｐ２に対して法線Ｎを立てた場合、平行入射光Ｌの光軸Ｃは、法線Ｎに対して平行になる。また、回動軸Ｒｘも法線Ｎに対して平行になる。図示の実施例では、平行入射光Ｌの光軸Ｃの位置に、法線Ｎおよび回動軸Ｒｘを定義しているため、光軸Ｃ、法線Ｎ、回動軸Ｒｘは、同一の軸上に定義されている。
【００５６】
光学素子駆動部１３０は、図示のとおり、駆動機構１３１と支持アーム１３２を有しており、回折光学素子１２０を支持するとともに、この回折光学素子１２０を回動軸Ｒｘを中心軸として回動方向Ｍ１の示す方向に回動する機能を有している。すなわち、駆動機構１３１は、支持アーム１３２を、回動軸Ｒｘを中心軸として揺動させる機能を有している。このような駆動機構１３１としては、モータと歯車を用いて回折光学素子１２０を回動させる機構を採用することができる。このような機構は、たとえば、ゴニオメータなどの公知の機構を利用して構築することができるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００５７】
結局、光学素子駆動部１３０は、回折光学素子１２０を、所定の回動軸（この例の場合、入射光の光軸Ｃ）まわりに回動させる機能を果たし、回折光学素子１２０は、入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１（入射光の光軸Ｃに直交した平面）内で、矢印Ｍ１で示す方向に回動することになる。
【００５８】
回折光学素子１２０を小型化する上では、回動軸Ｒｘは、回折光学素子１２０への入射光の光軸Ｃに平行となるようにするのが好ましく、また、回折光学素子１２０の回動動作中に、光源１１０からの光の入射領域が変化することのないように決められていることが望ましい。別言すれば、光学素子駆動部１３０は、光源１１０からの光が回折光学素子１２０上の同じ領域に入射するように回折光学素子１２０を回動するようにするのが好ましい。図示の実施例の場合、回動軸Ｒｘは、回折光学素子１２０への平行入射光Ｌの光軸Ｃに一致している。そのため、回折光学素子１２０における光の入射領域が大きく変化しないので、回折光学素子１２０を小型化することができる。
【００５９】
光学素子駆動部１３０によって駆動された回折光学素子１２０は、回折光Ｌｄからなる光束の進行方向を、その回動方向および回動量に応じて変化させることになる。図２は、図１に示す照明装置１００の上面図（一部の構成要素の図示は省略）である。図に実線で示すように、発光部１１１からＸ軸正方向に射出されたレーザ光は、拡大レンズ１１２ａおよびコリメートレンズ１１２ｂを有する整形光学系１１２によって、Ｘ軸に平行な平行入射光Ｌに整形される。図に実線で示す光軸Ｃは、この平行入射光Ｌを構成する光束の中心軸に相当し、図示の実施例の場合、この光軸Ｃは、板状の回折光学素子１２０の中心点を通る軸になり、回動軸Ｒｘおよび法線Ｎに一致する。
【００６０】
図に実線で示す回折光学素子１２０は、基準状態における回折光学素子１２０の上端面の位置を示しており、点Ｑ１，Ｑ２は、平行入射光Ｌを構成する光束の輪郭位置にある光線の入射面Ｐ２上の基準状態における入射位置を示している。また、図において、回折光学素子１２０の右方に実線で示す矢印Ｌ１０，Ｌ２０は、点Ｑ１，Ｑ２に入射した光に基づく回折光を示している。
【００６１】
一方、図に破線で示す回折光学素子１２０は、第１の回動状態における回折光学素子１２０の上端面の位置を示している。この第１の回動状態は、光学素子駆動部１３０による駆動によって、回折光学素子１２０が、入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１上において、所定方向に所定量だけ回動させられた状態を示しており、基準状態における点Ｑ１，Ｑ２の位置は、この回動動作によって若干変位することになる。図において、回折光学素子１２０の右方に破線で示す矢印Ｌ１１，Ｌ２１は、変位後の点Ｑ１，Ｑ２に入射した光に基づく回折光を示している。図示のとおり、第１の回動状態における回折光Ｌ１１，Ｌ２１は、基準状態における回折光Ｌ１０，Ｌ２０に対して向きが若干異なっている。
【００６２】
同様に、図に一点鎖線で示す回折光学素子１２０は、第２の回動状態における回折光学素子１２０の上端面の位置を示している。この第２の回動状態は、光学素子駆動部１３０による駆動によって、回折光学素子１２０が、入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１上において、上述した第１の回動状態とは逆方向に所定量だけ回動させられた状態を示しており、基準状態における点Ｑ１，Ｑ２の位置は、この回動動作によって若干変位することになる。図において、回折光学素子１２０の右方に、一点鎖線で示す矢印Ｌ１２，Ｌ２２は、変位後の点Ｑ１，Ｑ２に入射した光に基づく回折光を示している。図示のとおり、第２の回動状態における回折光Ｌ１２，Ｌ２２も、基準状態における回折光Ｌ１０，Ｌ２０に対して向きが若干異なっている。
【００６３】
このように、入射面Ｐ２上に同じ平行入射光Ｌが照射されたとしても、回折光学素子１２０を回動軸Ｒｘまわりに回動させると、照明対象面Ｕに対する所定点Ｑ１，Ｑ２の相対位置や、所定点Ｑ１，Ｑ２の近傍に形成されている干渉縞の向きが変化するために、点Ｑ１，Ｑ２から射出する回折光の向きが変化することになる。なお、図２に示す回折光Ｌ１０〜Ｌ２２は、このような向きの変化を示す説明の便宜のために描いたものであり、図１に示す矢印図形からなる投影パターンＥを形成するための回折光を示すものではない。
【００６４】
図３は、図１に示す回折光学素子１２０の回動状態を示す正面図である。上述したとおり、駆動機構１３１は、回折光学素子１２０の入射面Ｐ２が、この入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１内において回動軸Ｒｘを中心として回動するように、支持アーム１３２を駆動する。その結果、回折光学素子１２０は、矢印Ｍ１で示す回動方向に回動する。ここで、実線は、基準状態における回折光学素子１２０および支持アーム１３２の位置を示しており、破線は、第１の回動状態における回折光学素子１２０および支持アーム１３２の位置を示しており、一点鎖線は、第２の回動状態における回折光学素子１２０および支持アーム１３２の位置を示している。
【００６５】
このように、駆動機構１３１は、回折光学素子１２０を任意の方向に任意の量だけ回動させることができ、この回動運動を任意の位置で停止させることにより、回折光学素子１２０を任意の回動状態において静止させることができる。上述したとおり、回折光学素子１２０をこのように回動させると、回折光学素子１２０の各部から生じる回折光の向きに変化が生じ、その結果、照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥの向きを変化させることができる。
【００６６】
図４は、図１に示す照明装置１００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンＥの向きの変化を説明する平面図である。図に実線で示す投影パターンＥ１０は、基準状態において投影されるパターンを示し、破線で示す投影パターンＥ１１は、第１の回動状態において投影されるパターンを示し、一点鎖線で示す投影パターンＥ１２は、第２の回動状態において投影されるパターンを示している。投影パターンＥ１０は、基準方向Ｄ１０を向いた矢印図形のパターンであるが、投影パターンＤ１１は、第１の回動方向Ｄ１１を向いた矢印図形のパターンになり、投影パターンＤ１２は、第２の回動方向Ｄ１２を向いた矢印図形のパターンになる。
【００６７】
このとき、回折光学素子１２０で回折される光束のプロファイル、特に輪郭は、回折光学素子１２０が回動したとしても、概ね変更されない。すなわち、回動後の回折光学素子１２０で回折される光束は、基準状態にある回折光学素子１２０で回折される光束を、回折光学素子１２０の回動方向および回動量に応じた回動方向および回動量で回動させたものになるので、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンＥの向きは変化する。しかしながら、投影パターンＥの形状は、概ね維持されるため、図示する実施例のように、矢印図形の投影パターンＥを採用した場合、光学素子駆動部１３０による駆動動作によって、照明対象面Ｕ上に投影される矢印図形の向きが変化することになる。このように、図示する実施例の場合、光学素子駆動部１３０によって、矢印図形の投影パターンＥの向きを、回折光学素子１２０の回動方向および回動量に応じて変更することができる。
【００６８】
なお、この第１の実施形態の場合、回折光学素子１２０は、回動軸Ｒｘを中心軸として回動するため、図４に示すとおり、回折光学素子１２０を回動しても、照明対象面Ｕ上に得られる投影パターンＥの位置は、ほぼ同じに維持され、向きだけが変化することになる。
【００６９】
図示の例の場合、基準状態では、基準方向Ｄ１０を向く投影パターンＥ１０（実線）が形成されているが、第１の回動状態では、基準方向Ｄ１０に対して角度＋θ１（本願では、時計まわりの方向を正の角度としている）だけ回動させた方向Ｄ１１を向く投影パターンＥ１１（破線）が形成され、第２の回動状態では、基準方向Ｄ１０に対して角度−θ２だけ回動させた方向Ｄ１２を向く投影パターンＥ１２（一点鎖線）が形成されている。その結果、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンＥの投影位置をほぼ同じになるように維持させたまま、投影パターンＥを矢印Ｍ２で示す回動方向に回動させることができる。投影パターンＥの回動方向および回動角度＋θ１，−θ２は、図３に示すように、回折光学素子１２０の回動方向および回動角度によって制御することができる。
【００７０】
前述したように、この照明装置１００を自動車に取り付けて用いる場合、進行方向前方の路面上に、図４に示すような投影パターンＥ１０，Ｅ１１，Ｅ１２を選択的に表示することができるので、たとえば、歩行者に対して、当該自動車の進行方向を報知するような用途に利用することが可能になる。すなわち、自動車が直進する場合には路面上に投影パターンＥ１０を表示し、右折する場合には路面上に投影パターンＥ１１を表示し、左折する場合には路面上に投影パターンＥ１２を表示すればよい。
【００７１】
特に、図１に示す実施例に係る照明装置１００では、回折光学素子１２０が、入射面Ｐ２と平行入射光Ｌとが直交するような向きに配置され、光学素子駆動部１３０が、回折光学素子１２０を、入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１上で回動させるようにしている。より具体的には、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義して説明すると、光源１１０は、Ｘ軸に平行な平行入射光Ｌを生成し、この平行入射光Ｌが回折光学素子１２０の入射面Ｐ２に入射する。そして、回折光学素子１２０が、ＹＺ平面に平行になるように配置されたホログラム記録媒体によって構成され、このホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面Ｕ上に投影パターンＥとなる再生像を生成するための干渉縞が記録されている。しかも、光学素子駆動部１３０が、回折光学素子１２０を、ＹＺ平面に平行な回動平面Ｐ１上で回動させる。
【００７２】
このような構成を採ることにより、路面、地面、床面、水面下、壁面等の照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影することができ、しかも当該投影パターンＥの形状を概ね維持したまま、その投影位置や投影向きを変更することができるようになる。また、投影パターンＥとして、鮮明なホログラム再生像を得ることができ、回折光学素子１２０の大きさも必要最小限に抑えることができるようになる。
【００７３】
なお、図１に示す実施例は、自動車に取り付けられた装置筐体１４０に対して、回折光学素子１２０を回動させ、光源１１０は固定状態とする例であったが、回折光学素子１２０の回動に応じて、光源１１０を回動させるような構成を採ることも可能である。この場合、回折光学素子１２０の回動動作中も、光源１１０と回折光学素子１２０との幾何学的位置関係は一定に維持され、入射面Ｐ２に対する光の入射領域が変わることはない。このため、回折光学素子１２０として、任意形状の入射面Ｐ２有する素子を採用しても、入射光の入射範囲が入射面Ｐ２から外れることはない。したがって、回折光学素子１２０の回動量を大きくし、投影パターンＥの向きの変化をより大きくすることができる。また、回動動作を行っても、入射光の入射範囲が入射面Ｐ２から外れることはないので、入射面Ｐ２を必要最小限の領域に抑えることができるようになり、回折光学素子１２０を小型化することができる。
【００７４】
また、上述した実施例に係る照明装置１００では、光源１１０は、発光部１１１と、拡大レンズ１１２ａと、コリメートレンズ１１２ｂを有しており、コリメートレンズ１１２ｂは、発光部１１１から回折光学素子１２０に至るまでの光路に沿って、発光部１１１と回折光学素子１２０との間に配置されている。これにより、発光部１１１から射出され、拡大レンズ１１２ａで拡幅された光束は、コリメートレンズ１１２ｂによって平行化される。平行化された光束は取り扱いが容易なので、更に広い分野に利用することができる。たとえば、ホログラムを利用した光路を最終的に調整するアプリケーションに利用するのに好適である。上述した実施例のように、回折光学素子１２０をホログラム記録媒体によって構成し、その入射光として平行光束を用いるようにすると、回折光学素子１２０の作成が容易かつ安価となり、また回折効率を向上させることができる。
【００７５】
＜＜＜  §２．  第２の実施形態  ＞＞＞
続いて、図５〜図７を参照しながら、本発明の第２の実施形態を説明する。図５は、本発明の第２の実施形態に係る照明装置２００の全体構成を示す斜視図である。この照明装置２００は、前述した照明装置１００と同様に、所定の照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する機能をもった照明装置であり、照明装置１００に類似した構成を有している。そこで、ここでも、この照明装置２００を自動車に取り付け、前方の路面上にその進行方向を示す矢印図形からなる投影パターンＥを投影する実施例を述べることにする。したがって、図５において、照明対象面Ｕは、自動車前方の路面上の位置に設定されており、この照明対象面Ｕ上に、方向Ｄを向いた矢印図形からなる投影パターンＥを投影するものとする。
【００７６】
図示のとおり、照明装置２００は、前述した照明装置１００と同様に、光源２１０と、この光源２１０からの光Ｌを回折して、照明対象面Ｕ上（この実施例では、前方の路面上）に投影パターンＥを投影する回折光学素子２２０と、この回折光学素子２２０を支持し、これを駆動する光学素子駆動部２３０と、これらを収容する装置筐体２４０（図示省略）と、を備えている。この第２の実施形態に係る照明装置２００の特徴は、更に、光源駆動部２５０が付加されている点である。この光源駆動部２５０は、光源２１０を支持し、これを駆動する機能を有する。
【００７７】
図示は省略されているが、この照明装置２００は、装置筐体２４０を備えている。この装置筐体２４０は、光源２１０と、回折光学素子２２０と、光学素子駆動部２３０と、光源駆動部２５０とを収容する筐体であり、ここに示す実施例の場合、装置筐体２４０は自動車のフロント部分に取り付けられる。この装置筐体２４０は、光学素子駆動部２３０および光源駆動部２５０を支持固定する役割も果たす。
【００７８】
この図５においても、各構成要素の支持固定の状態を明確に示すために、装置筐体２４０の個々の部分を電気回路の接地記号を用いて示してある。具体的には、図５における光学素子駆動部２３０および光源駆動部２５０から下方に伸びる線およびその下端に示された接地記号２４０は、これらの各構成要素が装置筐体２４０によって支持固定されていることを示している。なお、後述するように、回折光学素子２２０は、装置筐体２４０に対しては可動となる状態で光学素子駆動部２３０によって支持されている。
【００７９】
同様に、光源２１０は、装置筐体２４０に対しては可動となる状態で光源駆動部２５０によって支持されている。ここで、光源２１０の個別構成要素である拡大レンズ２１２ａおよびコリメートレンズ２１２ｂ（整形光学系２１２）は、発光部２１１に固定されており、発光部２１１が移動すると、これに伴って移動するように構成されている。図５における拡大レンズ２１２ａおよびコリメートレンズ２１２ｂから下方に伸びる折れ線およびその左端に示された接地記号２１１は、これらの各構成要素が発光部２１１によって支持固定されていることを示している。結局、光源駆動部２５０は、光源２１０を全体として駆動させる働きをすることになる。
【００８０】
この図５においても、照明装置２００を構成する各構成要素相互の幾何学的な位置関係を説明する便宜上、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義している。この照明装置２００は、進行方向がＸ軸正方向となるように自動車に取り付けられており、照明対象面Ｕ（前方の路面）は、ＸＹ平面に平行な平面上に定義されている。この照明対象面Ｕを照明するために、光源２１０は、図示する基準状態において、Ｘ軸正方向に照明用の光を照射する機能を有している。ただ、後述するように、光源２１０の向きは、光源駆動部２５０によって変化させることができる。
【００８１】
図５に示されている基準状態における光源２１０および回折光学素子２２０の機能は、図１に示されている第１の実施形態に係る照明装置１００における光源１１０および回折光学素子１２０の機能と全く同じである。光源２１０は、レーザビームを発生させる発光部２１１と、このレーザビームを拡幅して平行入射光Ｌを生成する整形光学系２１２とを有しており、整形光学系２１２は、拡大レンズ２１２ａとコリメートレンズ２１２ｂを有している。整形光学系２１２で整形された平行入射光Ｌは、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２に入射する。図示の例の場合、平行入射光Ｌの入射面Ｐ２に対する入射領域は、破線で示すような円形領域になる。
【００８２】
回折光学素子２２０は、光源２１０からの平行入射光Ｌを回折し、得られた回折光Ｌｄによって、照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する機能を果たす。この実施例の場合、回折光学素子２２０は、図１に示す回折光学素子１２０と同様に、発光部２１１から射出されるレーザ光の中心波長に対応した干渉縞を記録したホログラム記録媒体によって構成されており、このホログラム記録媒体には、照明対象面Ｕ上に投影パターンＥとなる再生像を生成するための干渉縞が記録されている。この回折光学素子２２０は、前述したとおり、実物の散乱板からの物体光と参照光とを利用して作成することもできるし、計算機合成ホログラムの手法を用いて作成することもできる。
【００８３】
このように、図５に示す光源２１０および回折光学素子２２０の構成およびその機能は、図１に示す光源１１０および回折光学素子１２０の機能と全く同じであり、ここでは詳しい説明は省略する。
【００８４】
一方、この第２の実施形態に係る照明装置２００に用いられている光学素子駆動部２３０および光源駆動部２５０は、照明対象面Ｕ上に形成されている投影パターンＥの位置を変更するための動作を行う。図示の実施例の場合、投影パターンＥは、方向Ｄを向いた矢印図形によって構成されているが、以下に述べる駆動動作を行うことにより、この投影パターンＥをＸ軸方向に沿って移動させることができる。
【００８５】
図１に示す光学素子駆動部１３０は、回折光学素子１２０を、回動平面Ｐ１に直交する回動軸Ｒｘまわりに回動させる機能を有していたが、図５に示す光学素子駆動部２３０は、回折光学素子２２０を、回折光学素子２２０内の中心点を通りＹ軸に平行な回動軸Ｒｙまわりに回動させる機能を有している。この実施例の場合、回動軸Ｒｙは回折光学素子２２０の厚み方向の中心位置を通る軸になっている。
【００８６】
図５は、回折光学素子２２０が基準状態にあるときを示しており、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３は、いずれもＹＺ平面に平行な姿勢を維持している。一方、平行入射光Ｌは、Ｘ軸正方向に向かう平行光束であるので、図示する基準状態では、平行入射光Ｌは、入射面Ｐ２に対して直交する平行光束になり、入射面Ｐ２に対して垂直な方向から入射することになる。したがって、光学素子駆動部２３０は、回折光学素子２２０を、平行入射光Ｌに直交する回動軸Ｒｙまわりに回動させることになる。
【００８７】
ここで、図のように、この基準状態において、入射面Ｐ２に対して法線Ｎ２０を立てた場合、平行入射光Ｌの光軸Ｃは、この法線Ｎ２０に対して平行になる。一方、図示の法線Ｎ２１は、回折光学素子２２０を回動軸Ｒｙまわりに回動して第１の回動状態としたときの入射面Ｐ２に立てた法線を示し、図示の法線Ｎ２２は、回折光学素子２２０を回動軸Ｒｙまわりに逆方向に回動して第２の回動状態としたときの入射面Ｐ２に立てた法線を示している。図示の例の場合、法線Ｎ２１は法線Ｎ２０を下方に傾斜させたものになり、法線Ｎ２２は法線Ｎ２０を上方に傾斜させたものになる。したがって、回折光学素子２２０は、回動軸Ｒｙを中心軸として、矢印Ｍ３で示す縦方向に回動することになる。
【００８８】
光学素子駆動部２３０は、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２の向きを縦方向に変化させるために、図示のとおり、駆動機構２３１と支持アーム２３２を有しており、回折光学素子２２０を支持するとともに、この回折光学素子２２０を回動軸Ｒｙを中心軸として矢印Ｍ３で示す方向に回動する機能を有している。すなわち、駆動機構２３１は、支持アーム２３２を、回動軸Ｒｙを中心軸として揺動させる機能を有している。このような駆動機構２３１は、公知の機構を利用して構築することができるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００８９】
この第２の実施形態に係る照明装置２００では、光学素子駆動部２３０によって回折光学素子２２０を駆動する動作が行われるとともに、光源駆動部２５０によって光源２１０を駆動する動作も同時に行われる。すなわち、光源駆動部２５０は、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２の向きの変化に応じて、光源２１０からの光Ｌの向きを変化させるために、光源２１０の向きを縦方向に変化させる駆動動作を行う。
【００９０】
光源駆動部２５０は、光源２１０の向きを縦方向に変化させるために、図示のとおり、駆動機構２５１と支持アーム２５２を有しており、光源２１０を支持するとともに、この光源２１０を矢印Ｍ４に示す方向に回動する機能を有している。このような駆動機構２５１も、公知の機構を利用して構築することができるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【００９１】
なお、理想的には、この光源駆動部２５０による駆動動作は、Ｙ軸に平行な回動軸Ｒｙまわりに光源２１０を回動する動作とするのが好ましい。そうすれば、光源２１０と回折光学素子２２０とが一体となって回動軸Ｒｙまわりに回動することになるため、光源２１０と回折光学素子２２０との相対的な位置関係を一定に維持したまま、これらの装置筐体２４０に対する相対位置を変化させることができる。
【００９２】
別言すれば、上述した理想的な駆動方法を採れば、光源駆動部２５０は、回折光学素子２２０への入射光の光軸Ｃと、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２に立てた法線Ｎ２０と、のなす角度（図示の例の場合は０°）が一定に保たれるように、光源２１０からの光Ｌの向きを変化させることになるので、回折光学素子２２０に対する入射光（平行入射光Ｌ）の幾何学的な位置は、常に一定になり、平行入射光Ｌの断面の一部が回折光学素子２２０の入射面Ｐ２の外側に食み出すことはない。
【００９３】
もっとも、実用上は、光源２１０の回動軸が回折光学素子２２０の回動軸Ｒｙと完全に一致していなくても、重大な支障は生じない。たとえば、光源２１０の回動軸として、回動軸Ｒｙよりも光源２１０に近い位置に配置されたＹ軸に平行な軸を設定してもかまわない。このように、光源２１０の回動軸が回折光学素子２２０の回動軸Ｒｙに一致しないと、光源２１０と回折光学素子２２０との相対的な位置関係が一定に維持されないため、平行入射光Ｌの断面の一部が回折光学素子２２０の入射面Ｐ２の外側に食み出す可能性があるが、このような食み出しが生じたとしても、照明に用いられる光量が若干減少するだけなので、大きな問題は生じない（食み出し部分の光は、アパーチャでカットするのが好ましい）。もちろん、このような食み出しを防止するために、回折光学素子２２０のサイズを若干大きく設計してもよい。
【００９４】
このように理想的な駆動方法を採らなくても、実用上は大きな問題が生じることはなく、また、回動軸Ｒｙよりも近い位置に配置された回動軸まわりに光源２１０を回動させるようにすれば、光源２１０の変位範囲を小さく抑えることができ、装置をより小型化できるようになる。
【００９５】
このように、光学素子駆動部２３０によって回折光学素子２２０の入射面Ｐ２の向きを変化させるとともに、この向きの変化に応じて、光源駆動部２５０によって、光源２１０からの光Ｌの向きを変化させるようにすれば、すなわち、照明対象面Ｕに直交する方向を鉛直方向と呼んだときに、法線Ｎ２０の鉛直方向の偏向角と光Ｌの鉛直方法の偏向角とが対応づけられるようにすれば、回折光学素子２２０の射出面Ｐ３から射出される回折光Ｌｄからなる光束は、その進行方向を変化させることになる。その結果、照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥの位置も変化する。駆動機構２３１，２５１は、回折光学素子２２０および光源２１０を、任意の方向に任意の量だけ回動させることができ、この回動運動を任意の位置で停止させることにより、回折光学素子２２０および光源２１０を任意の回動状態において静止させることができる。したがって、投影パターンＥを所望の位置に表示させることができるようになる。
【００９６】
図６は、図５に示す照明装置２００の側面図（一部の構成要素の図示は省略）である。図の実線は、図５に示す基準状態（回折光学素子２２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３がＹＺ平面に対して平行な姿勢を維持している状態）の各構成要素の位置およびレーザ光の光路を示している。すなわち、実線で示す発光部２１１は、Ｘ軸正方向にレーザ光を射出し、このレーザ光は、拡大レンズ２１２ａおよびコリメートレンズ２１２ｂを通って、Ｘ軸に平行な平行入射光Ｌに整形される。図に実線で示す光軸Ｃは、この平行入射光Ｌを構成する光束の中心軸に相当し、図示の実施例の場合、この光軸Ｃは、板状の回折光学素子２２０の中心点を通る軸になる。
【００９７】
図に実線で示す回折光学素子２２０は、基準状態における回折光学素子２２０を側面から見た位置を示しており、図の左側から入射面Ｐ２に入射した実線で示す平行入射光Ｌは、射出面Ｐ３から実線で示す回折光Ｌｄとして、照明対象面Ｕ（ＸＹ平面に平行な平面）上に照射される。図には、回折光学素子２２０に入射した平行入射光Ｌ（実線）による回折光Ｌｄ（実線）が、照明対象面Ｕ上の投影点Ｑ１１〜Ｑ１２に示す範囲に到達する例が示されている。
【００９８】
回折光学素子２２０はホログラム記録媒体であるため、原理的には、回折光学素子２２０上の任意の１点に入射した光の回折光は、いずれも投影点Ｑ１１〜Ｑ１２に示す範囲に到達し、投影パターンＥを形成することになる。照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥが、図５に示すような矢印図形である場合、投影点Ｑ１１は矢印図形の根端部（照明装置２００から見て手前側の端）となり、投影点Ｑ１２は矢印図形の先端部（照明装置２００から見て奥側の端）となる。
【００９９】
一方、図の破線は、第１の回動状態（回折光学素子２２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３が、基準状態から回動軸Ｒｙを中心軸として、図６における反時計まわりに回動した状態）の各構成要素の位置およびレーザ光の光路を示している。ここでは、上述した理想的な駆動動作が行われ、光源２１０と回折光学素子２２０とが、いずれも回動軸Ｒｙまわりに回動した例が示されている。したがって、入射光の光軸Ｃと、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２に立てた法線と、のなす角度（図示の例の場合は０°）が常に一定に保たれ、回折光学素子２２０上において最適な条件で回折が行われる。
【０１００】
ただ、照明対象面Ｕに対する回折光学素子２２０の相対位置は変化しているため、図の左側から入射面Ｐ２に入射した破線で示す平行入射光Ｌは、射出面Ｐ３から破線で示す回折光Ｌｄとして、照明対象面Ｕ上に照射される。その結果、回折光学素子２２０に入射した平行入射光Ｌ（破線）による回折光Ｌｄ（破線）は、照明対象面Ｕ上の投影点Ｑ２１〜Ｑ２２に示す範囲に到達する。照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥが、図５に示すような矢印図形である場合、投影点Ｑ２１は矢印図形の根端部となり、投影点Ｑ２２は矢印図形の先端部となる。
【０１０１】
また、図の一点鎖線は、第２の回動状態（回折光学素子２２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３が、基準状態から回動軸Ｒｙを中心軸として、図６における時計まわりに回動した状態）の各構成要素の位置およびレーザ光の光路を示している。ここでも、上述した理想的な駆動動作が行われ、光源２１０と回折光学素子２２０とが、いずれも回動軸Ｒｙまわりに回動した例が示されている。したがって、入射光の光軸Ｃと、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２に立てた法線と、のなす角度（図示の例の場合は０°）が常に一定に保たれ、回折光学素子２２０上において最適な条件で回折が行われる。
【０１０２】
ただ、照明対象面Ｕに対する回折光学素子２２０の相対位置は変化しているため、図の左側から入射面Ｐ２に入射した一点鎖線で示す平行入射光Ｌは、射出面Ｐ３から一点鎖線で示す回折光Ｌｄとして、照明対象面Ｕ上に照射される。その結果、回折光学素子２２０に入射した平行入射光Ｌ（一点鎖線）による回折光Ｌｄ（一点鎖線）は、照明対象面Ｕ上の投影点Ｑ３１〜Ｑ３２に示す範囲に到達する。照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥが、図５に示すような矢印図形である場合、投影点Ｑ３１は矢印図形の根端部となり、投影点Ｑ３２は矢印図形の先端部となる。
【０１０３】
図７は、図５に示す照明装置２００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンの位置の変化を説明する平面図である。図に実線で示す投影パターンＥ２０は、基準状態において投影されるパターンを示し、破線で示す投影パターンＥ２１は、第１の回動状態において投影されるパターンを示し、一点鎖線で示す投影パターンＥ２２は、第２の回動状態において投影されるパターンを示している。いずれの投影パターンも、図の右方向（Ｘ軸正方向）を向いた矢印図形のパターンであるが、投影パターンＥ２０の位置に比べて、投影パターンＥ２１は右方向に変位量ｅ１だけずれており、投影パターンＥ２２は左方向に変位量ｅ２だけずれている。
【０１０４】
このときも、回折光学素子２２０で回折される光束のプロファイル、特に輪郭は、回折光学素子２２０が回動したとしても概ね変更されず、投影パターンＥの形状は、概ね維持される。図示する実施例のように、矢印図形の投影パターンＥを採用した場合、光学素子駆動部２３０および光源駆動部２５０による駆動動作によって、照明対象面Ｕ上に投影される矢印図形の位置が変化することになる。このように、図示する実施例の場合、光学素子駆動部２３０および光源駆動部２５０によって、矢印図形の投影パターンＥのＸ軸方向に関する位置を、光源２１０および回折光学素子２２０の回動方向および回動量に応じて変更することができ、投影パターンＥを、Ｘ軸に平行な変位方向Ｍ５に沿って移動させることができる。なお、この図５に示す実施例の場合、照明対象面Ｕ上に得られる投影パターンＥの向きは変更されずにそのまま維持される。
【０１０５】
要するに、ここで述べる第２の実施形態に係る照明装置２００では、照明対象面Ｕに直交する方向（図５の例の場合Ｚ軸方向）を鉛直方向と定義したときに、光学素子駆動部２３０が、回折光学素子２２０を、その入射面Ｐ２に立てた法線Ｎ２０が鉛直方向に変位するように回動させ、光源駆動部２５０が、この回折光学素子２２０の向きの変化に応じて、光源２１０からの光Ｌの向きを変化させるようにすればよい。
【０１０６】
回動軸は、必ずしもＹ軸に平行な軸にする必要はないが、実用上は、図５に示す照明装置２００のように、Ｙ軸に平行な回動軸Ｒｙを設定するのが好ましい。そうすることにより、回折光学素子２２０によって効率的な回折を行うことができ、図７に示す例のように、投影パターンＥを、Ｘ軸に平行な変位方向Ｍ５に沿って移動させることができ、また、装置設計を容易にすることができる。
【０１０７】
結局、図５に示す実施例を採用する場合は、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、回折光学素子２２０の入射面Ｐ２がＹＺ平面に平行な向きとなるように配置されている状態を基準状態と定義したときに、光源２１０が、この基準状態において、Ｘ軸に平行な平行入射光Ｌを生成し、この平行入射光Ｌを入射面Ｐ２に入射させるようにする。そして、回折光学素子２２０をホログラム記録媒体によって構成し、このホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面Ｕ上に投影パターンＥとなる再生像を生成するための干渉縞を記録しておくようにする。そして、光学素子駆動部２３０が、回折光学素子２２０を、Ｙ軸に平行な回動軸Ｒｙまわりに回動させるようにし、光源駆動部２５０が、この回折光学素子２２０の向きの変化に応じて、光源２１０からの光Ｌの向きを、ＸＺ平面に平行な平面に沿って変化させるようにすればよい。
【０１０８】
このような構成を採ることにより、路面、地面、床面、水面下、壁面等の照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影することができ、しかも当該投影パターンＥの形状を概ね維持したまま、その投影位置を変更することができるようになる。
【０１０９】
＜＜＜  §３．  第３の実施形態  ＞＞＞
続いて、図８〜図１０を参照しながら、本発明の第３の実施形態を説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る照明装置３００の全体構成を示す斜視図である。この照明装置３００は、前述した照明装置１００，２００と同様に、所定の照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する機能をもった照明装置であり、照明装置１００，２００に類似した構成を有している。そこで、ここでも、この照明装置３００を自動車に取り付け、前方の路面上にその進行方向を示す矢印図形からなる投影パターンＥを投影する実施例を述べることにする。したがって、図８において、照明対象面Ｕは、自動車前方の路面上の位置に設定されており、この照明対象面Ｕ上に、方向Ｄを向いた矢印図形からなる投影パターンＥを投影するものとする。
【０１１０】
図示のとおり、照明装置３００は、前述した照明装置２００と同様に、光源３１０と、この光源３１０からの光Ｌを回折して、照明対象面Ｕ上（この実施例では、前方の路面上）に投影パターンＥを投影する回折光学素子３２０と、この回折光学素子３２０を支持し、これを駆動する光学素子駆動部３３０と、光源３１０を支持し、これを駆動する光源駆動部３５０と、これらを収容する装置筐体３４０（図示省略）と、を備えている。
【０１１１】
装置筐体３４０は、光源３１０と、回折光学素子３２０と、光学素子駆動部３３０と、光源駆動部３５０とを収容する筐体であり、ここに示す実施例の場合、装置筐体３４０は自動車のフロント部分に取り付けられる。この装置筐体３４０は、光学素子駆動部３３０および光源駆動部３５０を支持固定する役割も果たす。
【０１１２】
この図８においても、各構成要素の支持固定の状態を明確に示すために、装置筐体３４０の個々の部分を電気回路の接地記号を用いて示してある。具体的には、図８における光学素子駆動部３３０および光源駆動部３５０から下方に伸びる線およびその下端に示された接地記号３４０は、これらの各構成要素が装置筐体３４０によって支持固定されていることを示している。
【０１１３】
なお、図５に示す照明装置２００と同様に、回折光学素子３２０は、装置筐体３４０に対しては可動となる状態で光学素子駆動部３３０によって支持されている。同様に、光源３１０は、装置筐体３４０に対しては可動となる状態で光源駆動部３５０によって支持されている。ここで、光源３１０の個別構成要素である拡大レンズ３１２ａおよびコリメートレンズ３１２ｂ（整形光学系３１２）は、発光部３１１に固定されており、発光部３１１が移動すると、これに伴って移動するように構成されている。図８における拡大レンズ３１２ａおよびコリメートレンズ３１２ｂから下方に伸びる折れ線およびその左端に示された接地記号３１１は、これらの各構成要素が発光部３１１によって支持固定されていることを示している。結局、光源駆動部３５０は、光源３１０を全体として駆動させる働きをすることになる。
【０１１４】
この図８においても、照明装置３００を構成する各構成要素相互の幾何学的な位置関係を説明する便宜上、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義している。この照明装置３００は、進行方向がＸ軸正方向となるように自動車に取り付けられており、照明対象面Ｕ（前方の路面）は、ＸＹ平面に平行な平面上に定義されている。この照明対象面Ｕを照明するために、光源３１０は、図示する基準状態において、Ｘ軸正方向に照明用の光を照射する機能を有している。ただ、後述するように、光源３１０の向きは、光源駆動部３５０によって変化させることができる。
【０１１５】
図８に示されている基準状態における光源３１０および回折光学素子３２０の機能は、図５に示されている第２の実施形態に係る照明装置２００における光源２１０および回折光学素子２２０の機能と全く同じである。光源３１０は、レーザビームを発生させる発光部３１１と、このレーザビームを拡幅して平行入射光Ｌを生成する整形光学系３１２とを有しており、整形光学系３１２は、拡大レンズ３１２ａとコリメートレンズ３１２ｂを有している。整形光学系３１２で整形された平行入射光Ｌは、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２に入射する。図示の例の場合、平行入射光Ｌの入射面Ｐ２に対する入射領域は、破線で示すような円形領域になる。
【０１１６】
回折光学素子３２０は、光源３１０からの平行入射光Ｌを回折し、得られた回折光Ｌｄによって、照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する機能を果たす。この実施例の場合も、回折光学素子３２０は、図１や図５に示す回折光学素子１２０，２２０と同様に、発光部３１１から射出されるレーザ光の中心波長に対応した干渉縞を記録したホログラム記録媒体によって構成されており、このホログラム記録媒体には、照明対象面Ｕ上に投影パターンＥとなる再生像を生成するための干渉縞が記録されている。この回折光学素子３２０は、前述したとおり、実物の散乱板からの物体光と参照光とを利用して作成することもできるし、計算機合成ホログラムの手法を用いて作成することもできる。
【０１１７】
このように、図８に示す光源３１０および回折光学素子３２０の構成およびその機能は、図１や図５に示す光源１１０，２１０および回折光学素子１２０，２２０の機能と全く同じであり、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１１８】
一方、この第３の実施形態に係る照明装置３００に用いられている光学素子駆動部３３０および光源駆動部３５０は、照明対象面Ｕ上に形成されている投影パターンＥの位置および向きを変更するための動作を行う。図示の実施例の場合、投影パターンＥは、方向Ｄを向いた矢印図形によって構成されているが、以下に述べる駆動動作を行うことにより、この投影パターンＥの位置および向きを変化させることができる。
【０１１９】
図５に示す光学素子駆動部２３０は、回折光学素子２２０を、回折光学素子２２０内の中心点を通りＹ軸に平行な回動軸Ｒｙまわりに回動させる機能を有していたが、図８に示す光学素子駆動部３３０は、回折光学素子３２０を、回折光学素子３２０内の中心点を通りＺ軸に平行な回動軸Ｒｚまわりに回動させる機能を有している。この実施例の場合、回動軸Ｒｚは回折光学素子３２０の厚み方向の中心位置を通る軸になっている。
【０１２０】
図８は、回折光学素子３２０が基準状態にあるときを示しており、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３は、いずれもＹＺ平面に平行な姿勢を維持している。一方、平行入射光Ｌは、Ｘ軸正方向に向かう平行光束であるので、図示する基準状態では、平行入射光Ｌは、入射面Ｐ２に対して直交する平行光束になり、入射面Ｐ２に対して垂直な方向から入射することになる。したがって、光学素子駆動部３３０は、回折光学素子３２０を、平行入射光Ｌに直交する回動軸Ｒｚまわりに回動させることになる。
【０１２１】
ここで、図のように、この基準状態において、入射面Ｐ２に対して法線Ｎ３０を立てた場合、平行入射光Ｌの光軸Ｃは、この法線Ｎ３０に対して平行になる。一方、図示の法線Ｎ３１は、回折光学素子３２０を回動軸Ｒｚまわりに回動して第１の回動状態としたときの入射面Ｐ２に立てた法線を示し、図示の法線Ｎ３２は、回折光学素子３２０を回動軸Ｒｚまわりに逆方向に回動して第２の回動状態としたときの入射面Ｐ２に立てた法線を示している。図示の例の場合、法線Ｎ３１は法線Ｎ３０を図の手前（Ｙ軸負方向）に傾斜させたものになり、法線Ｎ３２は法線Ｎ３０を図の奥（Ｙ軸正方向）に傾斜させたものになる。したがって、回折光学素子３２０は、回動軸Ｒｚを中心軸として、矢印Ｍ６で示す横方向に回動することになる。
【０１２２】
光学素子駆動部３３０は、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２の向きを横方向に変化させるために、図示のとおり、駆動機構３３１と支持アーム３３２を有しており、回折光学素子３２０を支持するとともに、この回折光学素子３２０を回動軸Ｒｚを中心軸として矢印Ｍ６で示す方向に回動する機能を有している。すなわち、駆動機構３３１は、支持アーム３３２を、回動軸Ｒｚを中心軸として回動させる機能を有している。このような駆動機構３３１は、公知の機構を利用して構築することができるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１２３】
このように、図５に示す回折光学素子２２０が、Ｙ軸に平行な回動軸Ｒｙまわりに回動したのに対して、図８に示す回折光学素子３２０は、Ｚ軸に平行な回動軸Ｒｚまわりに回動することになる。このような回動軸の相違が、図５に示す第２の実施形態に係る照明装置２００と、図８に示す第３の実施形態に係る照明装置３００との大きな違いである。
【０１２４】
この第３の実施形態に係る照明装置３００においても、光学素子駆動部３３０によって回折光学素子３２０を駆動する動作が行われるとともに、光源駆動部３５０によって光源３１０を駆動する動作も同時に行われる。すなわち、光源駆動部３５０は、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２の向きの変化に応じて、光源３１０からの光Ｌの向きを変化させるために、光源３１０の向きを横方向に変化させる駆動動作を行う。
【０１２５】
光源駆動部３５０は、光源３１０の向きを横方向に変化させるために、図示のとおり、駆動機構３５１と支持アーム３５２を有しており、光源３１０を支持するとともに、この光源３１０を矢印Ｍ７に示す方向に回動する機能を有している。このような駆動機構３５１も、公知の機構を利用して構築することができるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１２６】
なお、理想的には、この光源駆動部３５０による駆動動作は、Ｚ軸に平行な回動軸Ｒｚまわりに光源３１０を回動する動作とするのが好ましい。そうすれば、光源３１０と回折光学素子３２０とが一体となって回動軸Ｒｚまわりに回動することになるため、光源３１０と回折光学素子３２０との相対的な位置関係を一定に維持したまま、これらの装置筐体３４０に対する相対位置を変化させることができる。
【０１２７】
別言すれば、上述した理想的な駆動方法を採れば、光源駆動部３５０は、回折光学素子３２０への入射光の光軸Ｃと、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２に立てた法線Ｎ３０と、のなす角度（図示の例の場合は０°）が一定に保たれるように、光源３１０からの光Ｌの向きを変化させることになるので、回折光学素子３２０に対する入射光（平行入射光Ｌ）の幾何学的な位置は、常に一定になり、平行入射光Ｌの断面の一部が回折光学素子３２０の入射面Ｐ２の外側に食み出すことはない。
【０１２８】
ただ、実用上は、光源３１０の回動軸が回折光学素子３２０の回動軸Ｒｚと完全に一致していなくても、重大な支障は生じない。実際、図８に示す照明装置３００の場合、回折光学素子３２０の回動軸Ｒｚが、支持アーム３３２の中心軸となっているのに対して、光源３１０の回動軸は、支持アーム３５２の中心軸となっており、両者の回動軸は異なっている。ただ、いずれの回動軸もＺ軸に平行な軸に設定されているため、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２の向きの変化に応じて、光源３１０からの光Ｌの向きが変化することになる（照明対象面Ｕに平行な方向を水平方向と呼んだときに、法線Ｎ３０の水平方向の偏向角と光Ｌの水平方向の偏向角とが対応づけられる。）。このため、実用上は、この図８に示す照明装置３００の構成を採用しても、支障ない駆動動作が可能になる。
【０１２９】
このように、光源３１０の回動軸が回折光学素子３２０の回動軸Ｒｚに一致しないと、光源３１０と回折光学素子３２０との相対的な位置関係が一定に維持されないため、平行入射光Ｌの断面の一部が回折光学素子３２０の入射面Ｐ２の外側に食み出す可能性があるが、このような食み出しが生じたとしても、照明に用いられる光量が若干減少するだけなので、大きな問題は生じない（食み出し部分の光は、アパーチャでカットするのが好ましい）。もちろん、このような食み出しを防止するために、回折光学素子３２０のサイズを若干大きく設計してもよい。
【０１３０】
結局、図示の例のように、回折光学素子３２０を支持アーム３３２によって回動し、光源３１０を支持アーム３５２によって回動させるようにすると、上述した理想的な駆動方法を採ることはできなくなるが、実用上は大きな問題が生じることはない。また、図示の例のような構成を採れば、装置をより小型化し、単純化することができる。
【０１３１】
もちろん、上述した理想的な駆動動作を行わせるには、たとえば、光源駆動部３５０を、回動軸Ｒｚを中心とした円弧上のレールと、このレールに沿って光源３１０を移動させる駆動機構とによって構成すればよい。この場合、装置が大型化し、複雑化することになるが、平行入射光Ｌの断面の一部が回折光学素子３２０の入射面Ｐ２の外側に食み出すことはなくなる。
【０１３２】
このように、光学素子駆動部３２０によって回折光学素子３２０の入射面Ｐ２の向きを変化させるとともに、この向きの変化に応じて、光源駆動部３５０によって、光源３１０からの光Ｌの向きを変化させるようにすれば、回折光学素子３２０の射出面Ｐ３から射出される回折光Ｌｄからなる光束は、その進行方向を変化させることになる。その結果、照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥの位置および向きも変化する。駆動機構３３１，３５１は、回折光学素子３２０および光源３１０を、任意の方向に任意の量だけ回動させることができ、この回動運動を任意の位置で停止させることにより、回折光学素子３２０および光源３１０を任意の回動状態において静止させることができる。したがって、投影パターンＥを所望の位置および向きに表示させることができるようになる。
【０１３３】
図９は、図８に示す照明装置３００の上面図（一部の構成要素の図示は省略）である。図の実線は、図８に示す基準状態（回折光学素子３２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３がＹＺ平面に対して平行な姿勢を維持している状態）の各構成要素の位置およびレーザ光の光路を示している。すなわち、実線で示す発光部３１１は、Ｘ軸正方向にレーザ光を射出し、このレーザ光は、拡大レンズ３１２ａおよびコリメートレンズ３１２ｂを通って、Ｘ軸に平行な平行入射光Ｌに整形される。図に実線で示す光軸Ｃは、この平行入射光Ｌを構成する光束の中心軸に相当し、図示の実施例の場合、この光軸Ｃは、板状の回折光学素子３２０の中心点を通る軸になる。
【０１３４】
図に実線で示す回折光学素子３２０は、基準状態における回折光学素子３２０を上方から見た位置を示しており、図の左側から入射面Ｐ２に入射した実線で示す平行入射光Ｌは、射出面Ｐ３から実線で示す回折光Ｌｄとして、照明対象面Ｕ（ＸＹ平面に平行な平面）上に照射される。図には、回折光学素子３２０に入射した平行入射光Ｌ（実線）による回折光Ｌｄ（実線）が、照明対象面Ｕ上の投影点Ｑ４１〜Ｑ４２に示す範囲に到達する例が示されている。
【０１３５】
回折光学素子３２０はホログラム記録媒体であるため、原理的には、回折光学素子３２０上の任意の１点に入射した光の回折光は、いずれも投影点Ｑ４１〜Ｑ４２に示す範囲に到達し、投影パターンＥを形成することになる。照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥが、図８に示すような矢印図形である場合、自動車から見て、投影点Ｑ４１は矢印図形の右側辺を構成し、投影点Ｑ４２は矢印図形の左側辺を構成する。
【０１３６】
一方、図の破線は、第１の回動状態（回折光学素子３２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３が、基準状態から回動軸Ｒｚを中心軸として、図９における反時計まわりに回動した状態）の各構成要素の位置およびレーザ光の光路を示している。ここでは、上述した理想的な駆動動作が行われ、光源３１０と回折光学素子３２０とが、いずれも回動軸Ｒｚまわりに回動した例が示されている。したがって、入射光の光軸Ｃと、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２に立てた法線と、のなす角度（図示の例の場合は０°）が常に一定に保たれ、回折光学素子３２０上において最適な条件で回折が行われる。
【０１３７】
ただ、照明対象面Ｕに対する回折光学素子３２０の相対位置は変化しているため、図の左側から入射面Ｐ２に入射した破線で示す平行入射光Ｌは、射出面Ｐ３から破線で示す回折光Ｌｄとして、照明対象面Ｕ上に照射される。その結果、回折光学素子３２０に入射した平行入射光Ｌ（破線）による回折光Ｌｄ（破線）は、照明対象面Ｕ上の投影点Ｑ５１〜Ｑ５２に示す範囲に到達する。照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥが、図８に示すような矢印図形である場合、自動車から見て、投影点Ｑ５１は矢印図形の右側辺を構成し、投影点Ｑ５２は矢印図形の左側辺を構成する。
【０１３８】
また、図の一点鎖線は、第２の回動状態（回折光学素子２２０の入射面Ｐ２および射出面Ｐ３が、基準状態から回動軸Ｒｚを中心軸として、図９における時計まわりに回動した状態）の各構成要素の位置およびレーザ光の光路を示している。ここでも、上述した理想的な駆動動作が行われ、光源３１０と回折光学素子３２０とが、いずれも回動軸Ｒｚまわりに回動した例が示されている。したがって、入射光の光軸Ｃと、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２に立てた法線と、のなす角度（図示の例の場合は０°）が常に一定に保たれ、回折光学素子３２０上において最適な条件で回折が行われる。
【０１３９】
ただ、照明対象面Ｕに対する回折光学素子３２０の相対位置は変化しているため、図の左側から入射面Ｐ２に入射した一点鎖線で示す平行入射光Ｌは、射出面Ｐ３から一点鎖線で示す回折光Ｌｄとして、照明対象面Ｕ上に照射される。その結果、回折光学素子３２０に入射した平行入射光Ｌ（一点鎖線）による回折光Ｌｄ（一点鎖線）は、照明対象面Ｕ上の投影点Ｑ６１〜Ｑ６２に示す範囲に到達する。照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥが、図８に示すような矢印図形である場合、自動車から見て、投影点Ｑ６１は矢印図形の右側辺を構成し、投影点Ｑ６２は矢印図形の左側辺を構成する。
【０１４０】
図１０は、図８に示す照明装置３００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンの位置および向きの変化を説明する平面図である。図に実線で示す投影パターンＥ３０は、基準状態において投影されるパターンを示し、破線で示す投影パターンＥ３１は、第１の回動状態において投影されるパターンを示し、一点鎖線で示す投影パターンＥ３２は、第２の回動状態において投影されるパターンを示している。いずれの投影パターンもほぼ同一形状の矢印図形のパターンであるが、投影パターンＥ３０に比べて、投影パターンＥ３１は角度−φ１だけ回動させたパターンになっており、投影パターンＥ３２は角度＋φ１だけ回動させたパターンになっている（前述したように、時計まわりの方向を正の角度としている）。
【０１４１】
このときも、回折光学素子３２０で回折される光束のプロファイル、特に輪郭は、回折光学素子３２０が回動したとしても概ね変更されず、投影パターンＥの形状は、概ね維持される。図示する実施例のように、矢印図形の投影パターンＥを採用した場合、光学素子駆動部３３０および光源駆動部３５０による駆動動作によって、照明対象面Ｕ上に投影される矢印図形の位置および向きが変化することになる。このように、図示する実施例の場合、光学素子駆動部３３０および光源駆動部３５０によって、矢印図形の投影パターンＥの位置および向きを、光源３１０および回折光学素子３２０の回動方向および回動量に応じて変更することができ、投影パターンＥを、回動軸Ｒｚを中心とした円弧を構成する回動方向Ｍ８に沿って移動させることができる。
【０１４２】
要するに、ここで述べる第３の実施形態に係る照明装置３００では、照明対象面Ｕに平行な方向（図８の例の場合、Ｘ軸方向やＹ軸方向など）を水平方向と定義したときに、光学素子駆動部３３０が、回折光学素子３２０を、その入射面Ｐ２に立てた法線Ｎ３０が水平方向に変位するように回動させ、光源駆動部３５０が、この回折光学素子３２０の向きの変化に応じて、光源３１０からの光Ｌの向きを変化させるようにすればよい。
【０１４３】
回動軸は必ずしもＺ軸に平行な軸にする必要はないが、実用上は、図８に示す照明装置３００のように、Ｚ軸に平行な回動軸Ｒｚを設定するのが好ましい。そうすることにより、回折光学素子３２０により効率的な回折を行うことができ、図１０に示す例のように、投影パターンＥを、回動方向Ｍ８に沿って移動させることができ、また、装置設計を容易にすることができる。
【０１４４】
結局、図８に示す実施例を採用する場合は、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸を有するＸＹＺ三次元直交座標系を定義し、回折光学素子３２０の入射面Ｐ２がＹＺ平面に平行な向きとなるように配置されている状態を基準状態と定義したときに、光源３１０が、この基準状態において、Ｘ軸に平行な平行入射光Ｌを生成し、この平行入射光Ｌを入射面Ｐ２に入射させるようにする。そして、回折光学素子３２０をホログラム記録媒体によって構成し、このホログラム記録媒体には、ＸＹ平面に平行な照明対象面Ｕ上に投影パターンＥとなる再生像を生成するための干渉縞を記録しておくようにする。そして、光学素子駆動部３３０が、回折光学素子３２０を、Ｚ軸に平行な回動軸Ｒｚまわりに回動させるようにし、光源駆動部３５０が、この回折光学素子３２０の向きの変化に応じて、光源３１０からの光Ｌの向きを、ＸＹ平面に平行な平面に沿って変化させるようにすればよい。
【０１４５】
このような構成を採ることにより、路面、地面、床面、水面下、壁面等の照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影することができ、しかも当該投影パターンＥの形状を概ね維持したまま、その投影位置および投影向きを変更することができるようになる。
【０１４６】
＜＜＜  §４．  第４の実施形態  ＞＞＞
続いて、図１１〜図１２を参照しながら、本発明の第４の実施形態を説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る照明装置４００の全体構成を示す斜視図である。この照明装置４００は、§３で述べた第３の実施形態に係る照明装置３００の変形例に相当するものであり、その基本構成は、図８に示す照明装置３００の基本構成とほぼ同じである。
【０１４７】
図示のとおり、照明装置４００は、前述した照明装置３００と同様に、光源４１０と、この光源４１０からの光Ｌを回折して、照明対象面Ｕ上に投影パターンＥを投影する回折光学素子４２０と、この回折光学素子４２０を支持し、これを駆動する光学素子駆動部４３０と、光源４１０を支持し、これを駆動する光源駆動部４５０と、これらを収容する装置筐体４４０（図示省略）と、を備えている。
【０１４８】
装置筐体４４０は、光源４１０と、回折光学素子４２０と、光学素子駆動部４３０と、光源駆動部４５０とを収容する筐体であり、ここに示す実施例の場合、装置筐体４４０は自動車のフロント部分に取り付けられる。この装置筐体４４０は、光学素子駆動部４３０および光源駆動部４５０を支持固定する役割も果たす。
【０１４９】
この図１１においても、各構成要素の支持固定の状態を明確に示すために、装置筐体４４０の個々の部分を電気回路の接地記号を用いて示してある。具体的には、図１１における光学素子駆動部４３０および光源駆動部４５０から下方に伸びる線およびその下端に示された接地記号４４０は、これらの各構成要素が装置筐体４４０によって支持固定されていることを示している。
【０１５０】
回折光学素子４２０は、装置筐体４４０に対しては可動となる状態で光学素子駆動部４３０によって支持されており、光源４１０は、装置筐体４４０に対しては可動となる状態で光源駆動部４５０によって支持されている。ここで、光源４１０の個別構成要素である拡大レンズ４１２ａおよびコリメートレンズ４１２ｂ（整形光学系４１２）は、発光部４１１に固定されており、発光部４１１が移動すると、これに伴って移動するように構成されている。図１１における拡大レンズ４１２ａおよびコリメートレンズ４１２ｂから下方に伸びる折れ線およびその左端に示された接地記号４１１は、これらの各構成要素が発光部４１１によって支持固定されていることを示している。結局、光源駆動部４５０は、光源４１０を全体として駆動させる働きをすることになる。
【０１５１】
この図１１においても、照明装置４００を構成する各構成要素相互の幾何学的な位置関係を説明する便宜上、ＸＹＺ三次元直交座標系を定義している。この照明装置４００は、進行方向がＸ軸正方向となるように自動車に取り付けられており、照明対象面Ｕ（前方の路面）は、ＸＹ平面に平行な平面上に定義されている。この照明対象面Ｕを照明するために、光源４１０は、図示する基準状態において、Ｘ軸正方向に光ビームを照射する機能を有している。ただ、後述するように、光源４１０の向きは、光源駆動部４５０によって変化させることができる。
【０１５２】
この図１１に示す各構成要素のうち、光源４１０、回折光学素子４２０、光源駆動部４５０は、それぞれ図８に示す光源３１０、回折光学素子３２０、光源駆動部３５０と全く同一の構成および機能を有しているため、ここでは説明を省略する。一方、図１１に示す光学素子駆動部４３０は、図８に示す光学素子駆動部３３０とは若干異なる構成および機能を有している。以下、この点について説明する。
【０１５３】
図１１に示す光学素子駆動部４３０は、図８に示す光学素子駆動部３３０の機能に加えて、図１に示す光学素子駆動部１３０の機能を併せもっている。すなわち、光学素子駆動部３３０は、回折光学素子３２０を、回折光学素子３２０内の中心点を通りＺ軸に平行な回動軸Ｒｚまわりに回動させる機能を有しており、光学素子駆動部１３０は、回折光学素子１２０を、回折光学素子１２０内の中心点を通りＸ軸に平行な回動軸Ｒｘまわりに回動させる機能を有している。図１１に示す光学素子駆動部４３０は、これら両方の機能を併せもっており、回折光学素子４２０を、その中心点を通りＺ軸に平行な回動軸Ｒｚまわりに回動させる機能と、その中心点を通りＸ軸に平行な回動軸Ｒｘまわりに回動させる機能とを有している。
【０１５４】
別言すれば、光学素子駆動部４３０は、回折光学素子４２０の入射面Ｐ２の向きを変化させるとともに、回折光学素子４２０を、その入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１に直交する回動軸Ｒｘまわりに回動させる機能を果たす。したがって、回折光学素子４２０は、回動方向Ｍ６に沿って回動するとともに、回動方向Ｍ１に沿って回動平面Ｐ１内で回動する。このような回動動作を行うには、駆動機構４３１に、支持アーム４３２をその中心軸（回動軸Ｒｚ）まわりに回動させる機能と、支持アーム４３２を、回動軸Ｒｘまわりに揺動させる機能と、を設けておけばよい。このような駆動機構４３１は、公知の機構を利用して構築することができるため、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１５５】
結局、図１１に示す第４の実施形態に係る照明装置４００では、図８に示す第３の実施形態に係る照明装置３００による投影パターンＥの回動動作（図１０に示す回動方向Ｍ８に沿った回動動作）に加えて、図１に示す第１の実施形態に係る照明装置１００による投影パターンＥの回動動作（図４に示す回動方向Ｍ２に沿った回動動作）を行うことができる。これら２通りの回動動作を組み合わせ、それぞれの回動方向および回動量を調整すれば、照明対象面Ｕ上において、投影パターンＥを平行移動させることが可能になる。
【０１５６】
図１２は、図１１に示す照明装置４００によって、照明対象面Ｕ上に投影される投影パターンＥの位置の変化を説明する平面図である。この例の場合、実線で示す投影パターンＥ４０（基準状態で得られるパターン）に対して、破線で示す投影パターン４１は、図の上方に平行移動しており、一点鎖線で示す投影パターン４２は、図の下方に平行移動している。このように、光学素子駆動部４３０による回動軸Ｒｘまわりの回動動作と回動軸Ｒｚまわりの回動動作について、それぞれの回動方向および回動量を適正に調整すれば、図１２に示すように、投影パターンＥを、移動方向Ｍ９に示す方向に平行移動させることが可能になる。もちろん、平行移動に限らず、位置と向きについて多様な自由度をもたせた移動が可能になる。
【０１５７】
＜＜＜  §５．  第５の実施形態  ＞＞＞
続いて、図１３を参照しながら、本発明の第５の実施形態を説明する。図１３は、本発明の第５の実施形態に係る照明装置５００の構成を示すブロック図である。この照明装置５００も、照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥを投影する装置であり、図示のとおり、光源５１０と、この光源５１０からの光Ｌを回折して、照明対象面Ｕ上に投影パターンＥを投影する回折光学素子５２０と、光源５１０および回折光学素子５２０を収容する装置筐体５４０と、この装置筐体５４０を駆動する装置筐体駆動部５５０と、を備えている。
【０１５８】
図１３では、上記各構成要素をブロック図で示しているが、各構成要素の具体的な構造は、たとえば、これまで述べてきた各実施形態の構造を参考にすればよい。具体的には、光源５１０には、図１に示す光源１１０と同様の構造を採用することができ、回折光学素子５２０には、図１に示す回折光学素子１２０と同様の構造を採用することができる。装置筐体５４０は、この光源５１０および回折光学素子５２０を支持固定するとともに、内部にこれらを収容する機能を有するものであれば、どのような構造のものを用いてもかまわない。
【０１５９】
この照明装置５００には、光源５１０を駆動するための光源駆動部や、回折光学素子５２０を駆動するための光学素子駆動部は設けられていない。その代りに、装置筐体５４０を駆動する装置筐体駆動部５５０が設けられている。装置筐体駆動部５５０は、装置筐体５４０を所定の取付場所５６０に取り付けるとともに、装置筐体５４０の取付場所５６０に対する位置もしくは向き、または、その双方が変化するように、装置筐体５４０を駆動する役割を果たす。この照明装置５００を、自動車に利用するのであれば、たとえば、当該自動車のフロントグリルを取付場所５６０として、装置筐体５４０を、装置筐体駆動部５５０を介してフロントグリルに取り付けるようにすればよい。
【０１６０】
装置筐体駆動部５５０は、装置筐体５４０と取付位置５６０との相対的な位置関係を変化させる駆動機構を有している。この駆動機構としては、たとえば、これまでの実施形態で述べてきた光源駆動部や光学素子駆動部が採用している駆動機構と同様に、装置筐体５４０を所定の回動軸まわりに回動させる機構を用いることができる。もちろん、取付位置５６０に対して装置筐体５４０を平行移動させる機構などを用いてもかまわない。
【０１６１】
このように、装置筐体５４０の取付位置５６０に対する相対的な位置関係を変化させることにより、回折光Ｌｄの取付位置５６０に対する相対的な位置関係が変化し、照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥの位置や向きを変化させることができる。
【０１６２】
この第５の実施形態に係る照明装置５００では、装置筐体５４０およびその内部に収容されている各構成要素をそっくり駆動することになるため、装置筐体駆動部５５０の動力負担は、これまで述べてきた実施形態における光源駆動部や光学素子駆動部の動力負担に比べて大きくなり、また、装置筐体５４０の移動空間を十分確保しておく必要が生じる。しかしながら、装置筐体５４０内には、光源５１０と回折光学素子５２０とを設ければよいので、従来提案されている一般的な照明装置を、装置筐体５４０およびその収容要素としてそのまま利用することができるメリットが得られる。
【０１６３】
＜＜＜  §６．  種々の変形例  ＞＞＞
これまで、§１〜§５において、本発明の第１〜第５の実施形態を述べてきたが、ここでは、これら各実施形態についての種々の変形例を述べる。
【０１６４】
(1)   回動軸に関する変形例
図１に示す第１の実施形態では、回折光学素子１２０をＸ軸に平行な回動軸Ｒｘまわりに回動させており、図５に示す第２の実施形態では、回折光学素子２２０をＹ軸に平行な回動軸Ｒｙまわりに回動させており、図８に示す第３の実施形態では、回折光学素子３２０をＺ軸に平行な回動軸Ｒｚまわりに回動させている。これらの実施形態では、照明対象面ＵをＸＹ平面に平行な平面とし、基準状態において、平行入射光ＬをＸ軸に平行な光としているため、上記各回動軸Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚのように、特定の座標軸に平行な回動軸を設定すると、効率的な回折を行ったり、装置を小型化したりする上でメリットがある。
【０１６５】
ただ、本発明において、回折光学素子を回動させるための回動軸は、必ずしも上記各座標軸に平行な軸に設定する必要はなく、任意の方向に設定してもかまわない。したがって、図５に示す第２の実施形態を基本とした変形例では、照明対象面Ｕに直交する方向を鉛直方向Ｚと定義したときに、光学素子駆動部２３０が、回折光学素子２２０を、この鉛直方向に対して非平行な回動軸（鉛直方向に対して平行な回動軸Ｒｚを設定した場合は、第３の実施形態になる）まわりに回動させるようにすればよい。同様に、図８に示す第３の実施形態を基本とした変形例では、照明対象面Ｕに平行な方向を水平方向と定義したときに、光学素子駆動部３３０が、回折光学素子３２０を、この水平方向に対して非平行な回動軸（水平方向に対して平行な回動軸Ｒｘ，Ｒｙを設定した場合は、第１もしくは第２の実施形態になる）まわりに回動させるようにすればよい。
【０１６６】
このように、本発明を実施するにあたって、回折光学素子の回動軸は、必ずしも特定の座標軸に平行な軸に設定する必要はないが、回動平面（回動軸に直交する平面）が入射光Ｌの光軸と平行な平面になるような設定を行うと、平行入射光Ｌの進行方向と回折光学素子の入射面とのなす角が０°となり、実質的に平行入射光Ｌが入射面に入射しないことになるので、回折光学素子が、回折光学素子への入射光Ｌの光軸に非平行な面上で回動するように、別言すれば、回折光学素子の入射面と入射光Ｌの光軸とが平行にならないように、回動軸を設定する必要がある。
【０１６７】
たとえば、図１に示す照明装置１００を基本とした変形例の場合、回折光学素子１２０の入射面Ｐ２（および入射面Ｐ２を含む回動平面Ｐ１）をＸＹ平面に平行な面に設定し、回動軸をＺ軸に平行な軸に設定してしまうと、Ｘ軸正方向に進行する平行入射光Ｌは、入射面Ｐ２に照射されず、この照明装置１００は実質的に機能しないことになる。したがって、図１に示す照明装置１００の場合、回折光学素子１２０の回動平面Ｐ１は、平行入射光Ｌの光軸（Ｘ軸）に非平行な平面に設定する必要がある。
【０１６８】
なお、この図１に示す照明装置１００を基本とした変形例の場合、良好な回折効率を得るために、回折光学素子１２０の回動動作中に、回折光学素子１２０による回折条件ができるだけブラッグ条件を満たし続けるようにするのが好ましい。したがって、回動平面Ｐ１は、平行入射光Ｌの入射面Ｐ２に対する入射角が、できるだけ上記ブラッグ条件を満たし続けるような向きに設定するのが好ましい。
【０１６９】
また、図１に示す照明装置１００の場合、回動軸Ｒｘは、回折光学素子１２０の中心を通る軸になっているが、回動軸Ｒｘは、必ずしも中心を通る必要はなく、回折光学素子１２０内の中心を外れた位置を通るように設定してもよいし、回折光学素子１２０の外部を通るように設定してもよい。ただ、装置を小型化するためには、回折光学素子１２０の内部を通るように設定するのが好ましい。
【０１７０】
同様に、図５に示す照明装置２００や図８に示す照明装置３００の場合、回動軸Ｒｙ，Ｒｚは、回折光学素子２２０，３２０の厚み方向の中心位置を通る軸になっているが、回動軸Ｒｙ，Ｒｚは、必ずしも厚み方向の中心位置を通る必要はなく、回折光学素子２２０，３２０内の厚み方向の中心位置を外れた位置を通るように設定してもよいし、回折光学素子２２０，３２０の表面（入射面Ｐ２や射出面Ｐ３）を通るように設定してもよいし、回折光学素子２２０，３２０の外部を通るように設定してもよい。ただ、装置を小型化するためには、回折光学素子２２０，３２０の内部もしくは表面を通るように設定するのが好ましい。
【０１７１】
(2)   回折光学素子への入射光に関する変形例
これまで述べてきた各実施形態では、レーザ発光部で発生させたレーザビームを、拡大レンズで拡幅した後、コリメートレンズで平行光に整形しているため、回折光学素子に入射する光Ｌは平行光束となっていたが、本発明において、回折光学素子に入射する光は必ずしも平行光束にする必要はない。たとえば、コリメートレンズを設けずに、拡大レンズを通って円錐状に拡散する光をそのまま回折光学素子に入射させるようにしてもかまわない。この場合、回折光学素子には、このような円錐状の拡散光を照射したときに、その回折光Ｌｄによって照明対象面Ｕ上に所望の投影パターンＥが再生像として形成されるような干渉縞を記録しておけばよい。
【０１７２】
また、これまで述べてきた各実施形態では、基準状態において、平行入射光Ｌが回折光学素子に対して垂直入射する例を説明したが、回折光学素子に対する入射光は、必ずしも入射面に対して垂直に入射する必要はなく、任意の角度で入射するようにしてもかまわない。ただ、回折光Ｌｄによって投影パターンＥを効率良く生成する上では、これまで述べた実施形態のように、基準状態において垂直入射するように設定するのが好ましい。
【０１７３】
(3)   光学素子駆動部および光源駆動部に関する変形例
図５に示す第２の実施形態、図８に示す第３の実施形態、図１１に示す第４の実施形態では、回折光学素子２２０，３２０，４２０を駆動するための光学素子駆動部２３０，３３０，４３０と、光源２１０，３１０，４１０を駆動するための光源駆動部２５０，３５０，４５０とをそれぞれ別個に設けていたが、両者を統合した統合駆動部を設けるようにし、この統合駆動部によって、回折光学素子および光源の双方を支持し、双方を同時に駆動するようにしてもよい。
【０１７４】
このように、光学素子駆動部と光源駆動部との双方の機能を備えた統合駆動部を設けるようにすれば、回折光学素子と光源とが一体となって駆動されるため、両者の相対位置が変化することを防止することができ、また、装置を小型化することが可能になる。
【０１７５】
また、図５に示す第２の実施形態、図８に示す第３の実施形態、図１１に示す第４の実施形態では、光源駆動部２５０，３５０，４５０によって、光源２１０，３１０，４１０の全体を駆動しているが、光源駆動部は、必ずしも光源の構成要素すべてを一括して駆動する必要はなく、光源の構成要素の一部のみを駆動するようにしてもかまわない。
【０１７６】
たとえば、図５に示す第２の実施形態の場合、光源駆動部２５０によって、発光部２１１のみを駆動し、整形光学系２１２の構成要素である拡大レンズ２１２ａやコリメートレンズ２１２ｂは、装置筐体２４０に固定しておくようにしてもよい。この場合、発光部２１１から射出されるレーザビームの拡大レンズ２１２ａに対する入射位置は変化することになり、コリメートレンズ２１２ｂから射出する光Ｌの位置や向きが変化し、光Ｌが完全な平行光束にはならないことになるので、照明対象面Ｕ上に形成される投影パターンＥの形状が若干いびつになったり、不鮮明になったりする可能性がある。しかしながら、投影パターンＥの形状変化や不鮮明さが、実用上の許容範囲であれば、大きな支障は生じない。
【０１７７】
このように、光源駆動部２５０によって、発光部２１１のみを駆動する構成を採用すると、駆動系の構造を単純化することができ、装置の小型化を図るメリットが得られる。
【０１７８】
(4)   光源および回折光学素子の複数化に関する変形例
これまで述べてきた各実施形態では、光源は単一のレーザ発光部を有しているが、必要に応じてレーザ発光部を複数設けることも可能である。この場合、複数のレーザ発光部をそれぞれ独立して設けるようにしてもよいし、共通の基板上に複数のレーザ発光部を並べて配置した発光部モジュールを用いるようにしてもよい。
【０１７９】
また、複数のレーザ発光部を、たとえば、赤色の発光波長域の光を発振するレーザ発光部と、緑色の発光波長域の光を発振するレーザ発光部と、青色の発光波長域の光を発振するレーザ発光部と、によって構成してもよい。この場合、複数のレーザ発光部で発光された３つのレーザ光を重ね合わせることで、所望の色の照明光で照明対象面Ｕを照明することが可能になる。これら複数のレーザ発光部の放射束［単位：Ｗ］を調整することにより、照明光の色を調節することが可能となる。
【０１８０】
このように、光源は、互いに異なる放射束を有した複数のレーザ発光部を有していてもよい。もちろん、上述したように、赤色、緑色、青色の３色のレーザ発光部を用いる例に限らず、光源は、発光波長域が互いに相違する２つのレーザー発光部もしくは４つ以上のレーザ発光部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、それぞれ複数個ずつのレーザ発光部を設けるようにしてもかまわない。
【０１８１】
なお、光源に複数のレーザ発光部を設けた場合、この複数のレーザ発光部にそれぞれ対応して、複数の整形光学系を設けるようにしてもよい。
【０１８２】
一方、これまで述べてきた各実施形態に係る照明装置には、単一の回折光学素子しか設けられていないが、必要に応じて複数の回折光学素子を設けるようにしてもよい。特に、上述したように、光源に複数のレーザ発光部を設けた場合、これら複数のレーザ発光部に対応して、それぞれ別個の回折光学素子を設けることができる。この場合、複数のレーザ発光部が異なる波長域のレーザ光を発振する場合にも、各回折光学素子は、対応するレーザ光で生成された異なる波長域のレーザ光を高効率で回折することが可能になる。
【０１８３】
なお、照明装置が複数の回折光学素子を含む場合、光学素子駆動部は、複数の回折光学素子を同一の回動軸まわりに回動させるものであってよいし、複数の回折光学素子を、それぞれ異なる回動軸まわりに回動させるものであってもよい。 
【０１８４】
(5)   各実施形態の組み合わせに関する変形例
前述したとおり、図１１に示す第４の実施形態は、図８に示す第３の実施形態（回動軸Ｒｚを用いるもの）に、図１に示す第１の実施形態（回動軸Ｒｘを用いるもの）を組み合わせたものであり、回折光学素子４２０を、回動軸Ｒｚまわりに回動するとともに、回動軸Ｒｘまわりにも回動する機構を備えている。
【０１８５】
この第４の実施形態は、第１〜第３の実施形態の組み合わせの一態様を例示するためのものであるが、各実施形態の組み合わせ例は、この第４の実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて、様々な組み合わせが可能である。たとえば、第１の実施形態（回動軸Ｒｘを用いるもの）と第２の実施形態（回動軸Ｒｙを用いるもの）とを組み合わせることも可能である。この場合、投影パターンＥの形成位置を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させること（照明対象面Ｕを鉛直方向に移動させること）が可能になる。
【０１８６】
もちろん、第１〜第３の実施形態すべてを組み合わせることも可能である。また、これらの各実施形態に、更に、図１３に示す第５の実施形態を組み合わせることも可能である。
【０１８７】
このように、複数の実施形態を組み合わせることにより、照明対象面Ｕ上における投影パターンＥの位置や向きを変化させる自由度は格段に高まり、また、位置や向きの変化量を大きくとることが可能になる。
【０１８８】
(6)   利用形態に関する変形例
これまで述べてきた実施形態では、本発明に係る照明装置を自動車のフロントグリルに取り付けて用いる例を示したが、もちろん、本発明に係る照明装置の利用形態は、自動車のフロントグリルに取り付けて用いる例に限定されるものではない。たとえば、自動車に限らず、一般的な車両のライティングユニット内に取り付けて用いることも可能である。あるいは、道路の路面上に設置して静止状態で利用することも可能である。
【０１８９】
(7)   その他の変形例
その他にも、本発明については、下記の基本概念の範疇において、様々な変形例を実施することが可能である。
【０１９０】
本発明の第１の基本概念は、光源と、この光源からの光を回折する回折光学素子と、によって照明装置を構成し、回折光学素子を、回折光学素子への入射光の光軸に非平行な面上で回動するように支持することにある。この場合、光源には、発光部とコリメートレンズと設け、コリメートレンズを、発光部から回折光学素子までの光路に沿った、発光部と回折光学素子との間に配置するのが好ましい。
【０１９１】
また、本発明の第２の基本概念は、光源と、この光源からの光を回折する回折光学素子と、によって照明装置を構成し、回折光学素子を、その入射面の向きが変化するように動作可能に支持するようにし、かつ、回折光学素子への入射光の光軸と、回折光学素子の入射面の法線と、のなす角度が、一定に保たれるように、光源を動作可能に支持することにある。この場合、回折光学素子を、鉛直方向と非平行な軸線を中心として回動可能に支持するようにしてもよいし、水平方向と非平行な軸線を中心として回動可能に支持するようにしてもよいし、これらに加えて、更に、回折光学素子への入射光の光軸に非平行な面上で回動するように支持するようにしてもよい。ここでも、光源には、発光部とコリメートレンズと設け、コリメートレンズを、発光部から回折光学素子までの光路に沿った、発光部と回折光学素子との間に配置するのが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明に係る照明装置は、路面、地面、床面、水面下、壁面等の予め設定された照明対象面上に、所望の投影パターンを投影する用途に広く利用することができる。しかも当該投影パターンの投影位置や投影向きを変更することが可能になるので、たとえば、乗り物の進行方向を示す矢印などの投影パターンを、所望の位置および所望の向きで、路上に表示するような用途に最適である。
【符号の説明】
【０１９３】
１００：第１の実施形態に係る照明装置
１１０：光源
１１１：発光部
１１２：整形光学系
１１２ａ：拡大レンズ
１１２ｂ：コリメートレンズ
１２０：回折光学素子（ホログラム）
１３０：光学素子駆動部
１３１：駆動機構
１３２：支持アーム
１４０：装置筐体
２００：第２の実施形態に係る照明装置
２１０：光源
２１１：発光部
２１２：整形光学系
２１２ａ：拡大レンズ
２１２ｂ：コリメートレンズ
２２０：回折光学素子（ホログラム）
２３０：光学素子駆動部
２３１：駆動機構
２３２：支持アーム
２４０：装置筐体
２５０：光源駆動部
２５１：駆動機構
２５２：支持アーム
３００：第３の実施形態に係る照明装置
３１０：光源
３１１：発光部
３１２：整形光学系
３１２ａ：拡大レンズ
３１２ｂ：コリメートレンズ
３２０：回折光学素子（ホログラム）
３３０：光学素子駆動部
３３１：駆動機構
３３２：支持アーム
３４０：装置筐体
３５０：光源駆動部
３５１：駆動機構
３５２：支持アーム
４００：第４の実施形態に係る照明装置
４１０：光源
４１１：発光部
４１２：整形光学系
４１２ａ：拡大レンズ
４１２ｂ：コリメートレンズ
４２０：回折光学素子（ホログラム）
４３０：光学素子駆動部
４３１：駆動機構
４３２：支持アーム
４４０：装置筐体
４５０：光源駆動部
４５１：駆動機構
４５２：支持アーム
５００：第５の実施形態に係る照明装置
５１０：光源
５２０：回折光学素子（ホログラム）
５４０：装置筐体
５５０：装置筐体駆動部
５６０：取付場所
Ｃ：入射光の光軸
Ｄ：投影パターンの向きを示す方向
Ｄ１０：投影パターンの基準方向
Ｄ１１：投影パターンの第１の回動方向
Ｄ１２：投影パターンの第２の回動方向
Ｅ：投影パターン
Ｅ１０：基準パターン
Ｅ１１：第１の回動パターン
Ｅ１２：第２の回動パターン
Ｅ２０：基準パターン
Ｅ２１：第１の変位パターン
Ｅ２２：第２の変位パターン
Ｅ３０：基準パターン
Ｅ３１：第１の回動パターン
Ｅ３２：第２の回動パターン
Ｅ４０：基準パターン
Ｅ４１：第１の変位パターン
Ｅ４２：第２の変位パターン
ｅ１，ｅ２：投影パターンの変位量
Ｌ：平行入射光
Ｌｄ：回折光
Ｌ１０，Ｌ２０：基準状態における回折光
Ｌ１１，Ｌ２１：第１の回動状態における回折光
Ｌ１２，Ｌ２２：第２の回動状態における回折光
Ｍ１：回折光学素子の回動方向
Ｍ２：投影パターンの回動方向
Ｍ３：回折光学素子の回動方向
Ｍ４：発光部の回動方向
Ｍ５：投影パターンの変位方向
Ｍ６：回折光学素子の回動方向
Ｍ７：発光部の回動方向
Ｍ８：投影パターンの回動方向
Ｍ９：投影パターンの移動方向
Ｎ：入射面Ｐ２に立てた法線
Ｎ２０：基準状態における入射面Ｐ２の法線
Ｎ２１：第１の回動状態における入射面Ｐ２の法線
Ｎ２２：第２の回動状態における入射面Ｐ２の法線
Ｎ３０：基準状態における入射面Ｐ２の法線
Ｎ３１：第１の回動状態における入射面Ｐ２の法線
Ｎ３２：第２の回動状態における入射面Ｐ２の法線
Ｏ：ＸＹＺ三次元直交座標系の原点
Ｐ１：回動平面
Ｐ２：入射面（受光面）
Ｐ３：射出面
Ｑ１，Ｑ２：回折光学素子上の所定点
Ｑ１１〜Ｑ６２：投影点
Ｒｘ：Ｘ軸に平行な回動軸
Ｒｙ：Ｙ軸に平行な回動軸
Ｒｚ：Ｚ軸に平行な回動軸
Ｕ：照明対象面
Ｘ：ＸＹＺ三次元直交座標系の座標軸
Ｙ：ＸＹＺ三次元直交座標系の座標軸
Ｚ：ＸＹＺ三次元直交座標系の座標軸
＋θ１：第１の回動角
−θ２：第２の回動角
−φ１：第１の回動角
＋φ２：第２の回動角
【図１】
2018124075.tif 000003
【図２】
2018124075.tif 000004
【図３】
2018124075.tif 000005
【図４】
2018124075.tif 000006
【図５】
2018124075.tif 000007
【図６】
2018124075.tif 000008
【図７】
2018124075.tif 000009
【図８】
2018124075.tif 000010
【図９】
2018124075.tif 000011
【図１０】
2018124075.tif 000012
【図１１】
2018124075.tif 000013
【図１２】
2018124075.tif 000014
【図１３】
2018124075.tif 000015
【国際調査報告】
2018124075.tif 000016
2018124075.tif 000017