照明装置转让专利
申请号 : CN201780012675.X
文献号 : CN108700266B
文献日 : 2021-03-30
发明人 : 西尾俊平 , 仓重牧夫
申请人 : 大日本印刷株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种照明装置,其对在第一方向上延伸并在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸的被照明区域进行照明,
所述照明装置具有:
光源;以及
衍射光学元件,其具有第一全息元件和第二全息元件,该第一全息元件和第二全息元件使来自所述光源的光衍射而照向所述被照明区域,所述第一全息元件的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明,且所述第二全息元件的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明,所述第一全息元件的入射面和所述第二全息元件的入射面与形成有所述被照明区域的面交叉,
所述第一全息元件和所述第二全息元件中的至少一者包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明,
所述多个要素全息图的衍射特性依照考虑了各要素全息图彼此的位置的偏差的扩散角度特性。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其中,入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着与所述第一方向交叉的第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置的来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度相同。
4.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,所述第一全息元件和所述第二全息元件排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且与形成有所述被照明区域的面的法线方向交叉的方向上,入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着与所述第一方向交叉的第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
5.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,所述第一全息元件和所述第二全息元件排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且沿着形成有所述被照明区域的面的法线方向的方向上,入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置的来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度相同,
入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
6.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述第一全息元件包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明。
7.根据权利要求1所述的照明装置,其中,所述第二全息元件包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明。
8.根据权利要求6或7所述的照明装置,其中,入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着与所述第一方向交叉的第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
9.根据权利要求6或7所述的照明装置,其中,入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度相同。
10.根据权利要求6或7所述的照明装置,其中,所述多个要素全息图排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且与形成有所述被照明区域的面的法线方向交叉的方向上,入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着与所述第一方向交叉的第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
11.根据权利要求6或7所述的照明装置,其中,所述多个要素全息图排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且沿着形成有所述被照明区域的面的法线方向的方向上,入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度相同,
入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自所述1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
12.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,所述光源具有第一相干光源和第二相干光源,所述照明装置还具有:第一整形光学系统,其对来自所述第一相干光源的光进行整形而使该光照向所述第一全息元件;以及第二整形光学系统,其对来自所述第二相干光源的光进行整形而使该光照向所述第二全息元件。
13.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,所述光源包含发光部,该发光部具有长轴方向和与该长轴方向交叉的短轴方向,所述照明装置还具有整形光学系统,该整形光学系统利用所述第一全息元件和所述第二全息元件将从所述发光部沿所述短轴方向扩散的光整形为沿与所述第一方向交叉的第二方向扩散。
14.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,所述衍射光学元件以使穿过所述被照明区域的与所述第一方向交叉的第二方向的中心位置、并在所述第一方向上延伸的中心线与如下投影线偏离的方式,对所述被照明区域进行照明,该投影线是将穿过所述衍射光学元件的中心位置并在所述第一方向上延伸的照明光线投影在所述被照明区域上而得到的。
15.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,从所述光源射出的光为相干光,所述衍射光学元件以使入射到所述衍射光学元件的所述相干光中的没有被所述衍射光学元件衍射而透过了所述衍射光学元件的0次光入射到所述被照明区域的所述第一方向上的与最近端相比靠最远端侧的方式,对所述被照明区域进行照明。
16.根据权利要求1或2所述的照明装置,其中,从所述光源射出并入射到所述衍射光学元件的光是比平行光扩散的扩散光。
17.一种照明装置,其对在第一方向上延伸并在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸的被照明区域进行照明,
所述照明装置具有:
光源;以及
衍射光学元件,其具有第一全息元件和第二全息元件,该第一全息元件和第二全息元件使来自所述光源的光衍射而照向所述被照明区域,在所述被照明区域的所述第一方向和所述第二方向中的至少一方上,来自所述第一全息元件的衍射光的照明范围与来自所述第二全息元件的衍射光的照明范围对齐,所述第一全息元件的入射面和所述第二全息元件的入射面与形成有所述被照明区域的面交叉,
所述第一全息元件和所述第二全息元件中的至少一者包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明,
所述多个要素全息图的衍射特性依照考虑了各要素全息图彼此的位置的偏差的扩散角度特性。
18.根据权利要求17所述的照明装置,其中,所述第一全息元件和所述第二全息元件排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且与形成有所述被照明区域的面的法线方向交叉的方向上,入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着与所述第一方向交叉的第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
19.根据权利要求17或18所述的照明装置,其中,所述第一全息元件和所述第二全息元件排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且沿着形成有所述被照明区域的面的法线方向的方向上,入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置的来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度相同,
入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自所述第一全息元件的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自所述第二全息元件的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
20.根据权利要求17所述的照明装置,其中,所述第一全息元件包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明。
21.根据权利要求17所述的照明装置,其中,所述第二全息元件包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明。
22.根据权利要求20或21所述的照明装置,其中,入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着与所述第一方向交叉的第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
23.根据权利要求20或21所述的照明装置,其中,入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息元件的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度相同。
24.根据权利要求20或21所述的照明装置,其中,所述多个要素全息图排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且与形成有所述被照明区域的面的法线方向交叉的方向上,入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着与所述第一方向交叉的第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
25.根据权利要求20或21所述的照明装置,其中,所述多个要素全息图排列在与所述被照明区域的第一方向交叉的方向且沿着形成有所述被照明区域的面的法线方向的方向上,入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置的来自1个要素全息图的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第一方向上的照射长度相同,
入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置的来自所述1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度、与入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置的来自另外1个要素全息图的衍射光在沿着所述第二方向上的照射宽度相同。
26.根据权利要求17或18所述的照明装置,其中,所述光源具有第一相干光源和第二相干光源,所述照明装置还具有:第一整形光学系统,其对来自所述第一相干光源的光进行整形而使该光照向所述第一全息元件;以及第二整形光学系统,其对来自所述第二相干光源的光进行整形而使该光照向所述第二全息元件。
27.根据权利要求17或18所述的照明装置,其中,所述光源包含发光部,该发光部具有长轴方向和与该长轴方向交叉的短轴方向,所述照明装置还具有整形光学系统,该整形光学系统利用所述第一全息元件和所述第二全息元件将从所述发光部沿所述短轴方向扩散的光整形为沿与所述第一方向交叉的第二方向扩散。
28.根据权利要求17或18所述的照明装置,其中,所述衍射光学元件以使穿过所述被照明区域的与所述第一方向交叉的第二方向的中心位置、并在所述第一方向上延伸的中心线与如下投影线偏离的方式,对所述被照明区域进行照明,该投影线是将穿过所述衍射光学元件的中心位置并在所述第一方向上延伸的照明光线投影在所述被照明区域上而得到的。
29.根据权利要求17或18所述的照明装置,其中,从所述光源射出的光为相干光,所述衍射光学元件以使入射到所述衍射光学元件的所述相干光中的没有被所述衍射光学元件衍射而透过了所述衍射光学元件的0次光入射到所述被照明区域的所述第一方向上的与最近端相比靠最远端侧的方式,对所述被照明区域进行照明。
30.根据权利要求17或18所述的照明装置,其中,从所述光源射出并入射到所述衍射光学元件的光是比平行光扩散的扩散光。
31.一种照明装置,其对具有第一方向的被照明区域进行照明,该照明装置具有:
光源;以及
衍射光学元件,其具有全息元件,该全息元件使来自所述光源的光衍射而照向所述被照明区域,
所述全息元件包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明,
所述多个要素全息图的入射面与形成有所述被照明区域的面交叉,所述多个要素全息图的衍射特性依照考虑了各要素全息图彼此的位置的偏差的扩散角度特性。
32.根据权利要求31所述的照明装置,其中,所述光源包含发光部,该发光部具有长轴方向和与该长轴方向交叉的短轴方向,所述照明装置还具有整形光学系统,该整形光学系统利用所述全息元件将从所述发光部沿所述短轴方向扩散的光整形为沿与所述第一方向交叉的第二方向扩散。
33.根据权利要求31或32所述的照明装置,其中,所述衍射光学元件以使穿过所述被照明区域的与所述第一方向交叉的第二方向的中心位置、并在所述第一方向上延伸的中心线与如下投影线偏离的方式,对所述被照明区域进行照明,该投影线是将穿过所述衍射光学元件的中心位置并在所述第一方向上延伸的照明光线投影在所述被照明区域上而得到的。
34.根据权利要求31或32所述的照明装置,其中,从所述光源射出的光为相干光,所述衍射光学元件以使入射到所述衍射光学元件的所述相干光中的没有被所述衍射光学元件衍射而透过了所述衍射光学元件的0次光入射到所述被照明区域的所述第一方向上的与最近端相比靠最远端侧的方式,对所述被照明区域进行照明。
35.根据权利要求31或32所述的照明装置,其中,从所述光源射出并入射到所述衍射光学元件的光是比平行光扩散的扩散光。
36.一种照明装置,其对具有第一方向的被照明区域进行照明,所述照明装置包括:
光源,其包含发光部,该发光部具有长轴方向和与该长轴方向交叉的短轴方向,并发出相干光;以及
衍射光学元件,其具有全息元件,该全息元件使来自所述光源的相干光衍射而照向所述被照明区域,
利用所述全息元件将从所述发光部沿所述短轴方向扩散的相干光整形为沿与所述第一方向交叉的第二方向扩散,
所述全息元件的入射面与形成有所述被照明区域的面交叉,所述全息元件包含多个要素全息图,来自所述多个要素全息图中的至少2个以上的要素全息图的衍射光对所述被照明区域的整个区域进行照明,
所述多个要素全息图的衍射特性依照考虑了各要素全息图彼此的位置的偏差的扩散角度特性。
37.根据权利要求36所述的照明装置,其中,所述照明装置具有整形光学系统,该整形光学系统对来自所述光源的相干光进行整形而使该相干光照向所述全息元件,从所述发光部沿所述短轴方向扩散的相干光在被所述整形光学系统整形之后,被所述全息元件整形为沿所述第二方向扩散。
38.根据权利要求37所述的照明装置,其中,所述整形光学系统包含准直透镜,该准直透镜将来自所述光源的相干光整形为平行光。
39.根据权利要求36或37所述的照明装置,其中,所述短轴方向与所述第二方向平行。
40.根据权利要求36或37所述的照明装置,其中,所述衍射光学元件以使穿过所述被照明区域的与所述第一方向交叉的第二方向的中心位置、并在所述第一方向上延伸的中心线与如下投影线偏离的方式,对所述被照明区域进行照明,该投影线是将穿过所述衍射光学元件的中心位置并在所述第一方向上延伸的照明光线投影在所述被照明区域上而得到的。
41.根据权利要求36或37所述的照明装置,其中,从所述光源射出的光为相干光,所述衍射光学元件以使入射到所述衍射光学元件的所述相干光中的没有被所述衍射光学元件衍射而透过了所述衍射光学元件的0次光入射到所述被照明区域的所述第一方向上的与最近端相比靠最远端侧的方式,对所述被照明区域进行照明。
42.根据权利要求36或37所述的照明装置,其中,从所述光源射出并入射到所述衍射光学元件的光是比平行光扩散的扩散光。
说明书 :
照明装置
技术领域
背景技术
期望的图案对路面进行照明。在JP2015-132707A所公开的照明装置中,是利用单个全息元
件而使由单个光源所生成的激光衍射的。
明的情况下,特别是对线状的被照明区域进行照明的情况下,会更明显地感知到被照明区
域的边缘的鲜明度。并且,在利用波段相同或波段不同的多个光源对被照明区域进行照明
的情况下,被照明区域的边缘更容易变得不鲜明。
发明内容
来自所述第一全息元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置,
该来自所述第二全息元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任
意位置。
元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置,
该来自所述第二全息元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任
意位置。
第一全息元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置,该来自所
述第二全息元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置。
射光入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置,该来自所
述第二全息元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置,
射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置,该来自所述第二全息元件的
衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置。
来自1个要素全息图的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置,该
来自另外1个要素全息图的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意
位置。
图的衍射光入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置,该
来自另外1个要素全息元件的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任
意位置。
全息图的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置,该来自另外1个
要素全息图的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置。
入射到所述被照明区域的沿着与所述第一方向交叉的第二方向的任意位置,该来自另外1
个要素全息图的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第二方向的所述任意位置,
的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的任意位置,该来自另外1个要素全
息图的衍射光入射到所述被照明区域的沿着所述第一方向的所述任意位置。
源的光进行整形,并使该光照向所述第二全息元件。
述被照明区域进行照明,该投影线是,穿过所述衍射光学元件的中心位置而在所述第一方
向上延伸的照明光线投影在所述被照明区域上的投影线。
所述第一方向上的与最近端相比靠最远端侧的方式,对所述被照明区域进行照明。
附图说明
具体实施方式
可预期会得到同样的功能这一程度的范围。
域Z的形状和尺寸是任意的,但典型来讲,照明装置10是对如下被照明区域Z进行照明的装
置,该被照明区域Z是具有长边方向,例如长边方向相对于短边方向的比为10以上,甚至于,
该比为100以上的被照明区域Z,典型来讲是线状的被照明区域Z。该照明装置例如可适用于
汽车、船等交通工具。在交通工具中,需要对向行进方向的前方扩展的区域进行照明。特别
是对于高速行驶的汽车的前照灯,也就是所谓的头灯,优选将从该汽车的前方附近到前方
远处为止的路面照亮。并且,对于被称为投光灯的探照灯而言,有时会要求仅将向前方扩展
的细长的区域照亮。在此处所说明的照明装置10中,针对具有长边方向dl的被照明区域Z,
特别是位于照明装置10的前方且在从照明装置10离开的方向上具有长边方向dl的被照明
区域Z,在能够使其边缘鲜明的同时安全地进行照明这一方面下了功夫。因此,在应用于前
照灯、探照灯中时,不会对不适合进行照明的区域进行照明,例如不会对反向车道进行照
明,而是仅对至该边缘为止的规定的范围内鲜明地进行照明。并且,通过结合基于计算机的
图像解析,还能够高精度地检测存在于被照明区域Z内的异物和可疑物等。
其对从光源20射出的光进行整形。
域Z进行照明的光。多个光源20可以独立设置,也可以是在共用的基板上并排配置多个光源
20而成的光源模块。作为一例,多个光源20具有:第一激光光源20a,其使红色的发光波段的
光振荡;第二激光光源20b,其使绿色的发光波段的光振荡;第三激光光源20c,其使蓝色的
发光波段的光振荡。根据该例子,通过将由多个光源20发出的3个激光重合,能够生成包括
白色的照明光在内的各种颜色的照明光。但是,不限于该例子,光源装置15也可以具有发光
波段彼此不同的2个光源20或4个以上的光源20。并且,为了提高发光强度,也可以针对每个
发光波段分别设置多个光源20。
的形状进行整形。在图示的例子中,整形光学系统30将从光源20射出的激光整形为宽度被
扩大了的平行光束。如图1所示,整形光学系统30沿着激光的光路依次具有透镜31及准直透
镜32。透镜31将从光源20射出的激光整形为发散光束。准直透镜32将由透镜31所生成的发
散光束重新整形为平行光束。
有第一透镜31a及第一准直透镜32a,第二整形光学系统30b具有第二透镜31b及第二准直透
镜32b,第三整形光学系统30c具有第三透镜31c及第三准直透镜32c。
激光振荡的激光光源20a、20b、20c对应设置。根据该例子,即便在激光光源20a、20b、20c使
不同波段的激光振荡的情况下,各全息元件40a、40b、40c也能够高效率地使由所对应的激
光光源生成的不同波段的激光衍射。
的衍射光分别仅针对被照明区域Z内而对其整个区域进行照明,从而能够有效地使被照明
区域Z内中的亮度的不均匀和颜色的不均匀不明显。另外,在本说明书中,“被照明区域Z的
整个区域”不仅意为与通过各个全息元件40a、40b、40c发生衍射而得到的衍射光的照明范
围完全一致的情况,还意为各个照明范围的偏差在±20%以内的情况。该数值范围是根据
基于本发明者制作的照明装置10的原型而得到的实验结果导出的。
个全息元件40的第一排列方向da与作为被照明区域Z所处的平坦面的面pl的法线方向nd平
行。特别是,在所图示的例子中,排列有多个全息元件40的第一排列方向da,典型而言是与
水平方向垂直的铅直方向。即,在图示的具体例中,利用来自配置于比地面、水面在铅直方
向上靠上方的多个全息元件40的衍射光在地面、水面等水平面pl上进行照明,在该水平面
pl上形成被照明区域Z。并且,多个全息元件40例如在铅直方向上错开配置。对于多个全息
元件40而言,只要是2个以上即可,对数量不作限定。例如,在多个全息元件40具有第一全息
元件和第二全息元件,并且被照明区域Z具有在彼此交叉的第一方向和第二方向上延伸的
照明范围的情况下,在被照明区域的第一方向和第二方向中的至少一个方向上,来自第一
全息元件的衍射光的照明范围与来自第二全息元件的衍射光的照明范围对齐。
控制通过各个要素全息图45而发生衍射的光的行进方向,换言之,能够控制通过各要素全
息图45而被扩散的光的行进方向。并且,如图3所示,来自光源装置15的、入射到各个要素全
息图45的光通过该要素全息图45而发生衍射,分别对被照明区域Z的整个区域进行照明。如
后述,来自各要素全息元件45的各衍射光仅针对被照明区域Z内将整个区域照明,由此,能
够有效地使得被照明区域Z内的亮度的不均匀不明显。
全息元件40中,多个要素全息图45排列在与多个全息元件40的排列方向平行的第一排列方
向da上。即,各个全息元件40中所包含的多个要素全息图45排列在第一排列方向da上,该第
一排列方向da是,与被照明区域Z的长边方向dl交叉、典型而言为与之垂直的方向、且是与
形成被照明区域Z的面pl的法线方向nd交叉、典型而言为与之垂直的方向。并且,在各全息
元件40中,多个要素全息图45还排列在第二排列方向db上,该第二排列方向db是与被照明
区域Z的长边方向dl交叉、典型而言为与之垂直的方向,且是与形成被照明区域Z的面pl的
法线方向nd平行的方向。在图示的例子中,多个45排列在铅直方向da和水平方向db上。
标轴的基础上,以角度空间中的扩散角度范围来表现。
光和物光时,在全息感光材料上会形成基于这些光的干涉的干涉条纹,从而制作出要素全
息图45。使用作为相干光的激光作为参考光,例如使用从可廉价地得到的各向同性散射板
发出的散射光作为物光。
位置生成散射板的再生像。如果制作要素全息图45时所使用的物光的光源、即散射板进行
均匀的面散射,则通过要素全息图45而得到的散射板的再生像也进行均匀的面照明,使生
成该散射板的再生像的区域为被照明区域Z。
替利用实际的物光和参考光来形成的方式。以此方式而得到的要素全息图45还称为计算机
合成全息图(CGH:Computer Generated Hologram)。例如,在将照明装置10用于对地面上、
水面上的具有一定大小的被照明区域Z进行照明的情况下,是难以生成物光的,从而优选将
计算机合成全息图用作要素全息图45。
使衍射光入射到被照明区域Z的整个区域。
因此与以往的灯光源(点光源)相比,能够降低达成相同的照度分布所需的光源面上的亮
度。由此,在使用激光光源来作为光源20的情况下,还有助于提高激光的安全性,即便以人
眼从被照明区域Z内直视激光,与直视单个点光源的情况相比,给人眼带来的不好的影响的
可能性会降低。
如果全息元件为单个傅里叶型全息图,则在被照明区域Z会产生与全息图的面积的大小对
应的模糊。在本实施方式中,能够在考虑与被照明区域Z之间的位置关系的基础上设计各要
素全息图45的衍射特性,从而能够极大地提高边缘的鲜明度。即,1个全息元件40中包含衍
射特性不同的多个要素全息图45,由此能够在使边缘鲜明的同时对被照明区域Z进行照明。
另外,在通过拍摄来制作单个菲涅尔型的全息图的情况下,会因难以准备物光而产生制约,
此外,制作单个菲涅尔型计算机合成全息图意味着要遍及全息图的整个区域来进行计算,
从计算量的观点出发,产生了实质性的制约。
息元件40包括多个要素全息图45,由此,对应着来自各个要素全息图45的各衍射光而生成
的斑点图案在被照明区域Z中重合而被平均化,然后被观察者观察到。由此,在各个要素被
照明区域Zp中,能够使斑点不明显。
质,还可以是浮雕型(凸字型)的全息记录介质。
图60b的衍射光的、照明区域Za、Zb的图,第一全息图60a和第二全息图60b具有相同的衍射
特性。另外,“相同”是指,第一全息图60a和第二全息图60b的衍射特性的偏差在±20%以
内。该数值范围是从基于本发明者所制作的照明装置10的原型而得到的实验结果导出的。
在该例子中,第一全息图60a和第二全息图60b向地面、水面等水平面照射衍射光,并且被保
持在比该水平面靠上方的位置。即,来自第一全息图60a和第二全息图60b的衍射光向比水
平方向靠下方处前进,并照射到意图形成被照明区域Z的地面pl。例如在图7及图8所示的例
子中,与图1~图6的例子同样,设想利用汽车的前照灯对路面进行照明的情况。全息图60a、
60b与要素全息图45同样,意图使光向位于前方且向前方细长地延伸的被照明区域衍射。图
7和图8从被照射衍射光的面pl的法线方向示出了各全息图60a、60b的衍射光的照明区域
Za、Zb。
特别是在图7所示的例子中,第一全息图60a和第二全息图60b的排列方向与和形成被照明
区域的面pl的法线方向nd交叉的方向(典型而言为水平方向)一致。另一方面,在图8所示的
例子中,第一全息图60a和第二全息图60b的排列方向与和形成被照明区域的面pl的法线方
向nd平行的方向(典型而言为铅直方向)一致。并且,从图1所示的光源装置15射出的光束入
射到各全息图60a、60b。因此,在图8所示的例子中,在垂直于纸面的方向上,第一全息图60a
和第二全息图60b重叠配置,且在垂直于纸面的方向上,第一和第二光源装置15重叠配置。
而言,被来自第一全息图60a的衍射光照明的照明区域Za和被来自第二全息图60b的衍射光
照明的照明区域Zb在与照明区域的长边方向dl交叉(典型而言为垂直)的宽度方向dw上错
开。因此,在被从2个全息图60a、60b射出的光照明的被照明区域Zx中的、位于宽度方向dw的
两个边缘且在长边方向dl上延伸的两个边缘部分Zy仅被从2个全息图60a、60b中的一个全
息图射出的光照明。
示,被来自第一全息图60a的衍射光照明的照明区域Za和被来自第二全息图60b的衍射光照
明的照明区域Zb在照明区域的长边方向dl和宽度方向dw这两个方向上错开。因此,被从2个
全息图60a、60b射出的光照明的被照明区域Zx的周缘部分Zz仅被从2个全息图60a、60b中的
1个全息图射出的光照明。
暗。并且,在从2个全息图60a、60b射出的光的波段不同的情况下,图7的两个边缘部分Zy和
图8的周缘部分Zz与其他的部分相比,以不同的颜色被照明得较暗。即,在2个全息图60a、
60b的衍射特性相同的情况下,被照明区域Z的边缘会因亮度的下降和颜色的变化而变模
糊。
面和射出面彼此平行,并且,向各全息元件40和各要素全息图45入射的入射光成为沿着全
息元件40的法线方向和要素全息图45的法线方向的平行光束。
直)且与形成被照明区域Z的面pl的法线方向nd交叉,典型地垂直地平行的方向。并且,排列
在第二排列方向db上的要素全息图45的相对位置关系与图7所示的全息图60a、60b的相对
位置关系相同。并且,其次,1个全息元件40所包含的多个要素全息图45还排列在如下的第
一排列方向da上,第一排列方向da与被照明区域Z的长边方向dl交叉(典型而言为垂直),与
与形成被照明区域Z的面pl的法线方向nd平行。除此之外,由于多个全息元件40配置在第一
排列方向da上,因此不同的全息元件40中所包含的要素全息图45也配置在第一排列方向da
上。并且,排列在第一排列方向da上的要素全息图45的相对位置关系与图8所示的全息图
60a、60b的相对位置关系相同。
的整个区域进行照明。为了实现这样的照明,以接下来说明的方式来调整各要素全息图45
的衍射特性。
样,该衍射光会在该要素全息图45的排列方向即第二排列方向db上发生移位、并照射到形
成被照明区域Z的面pl上。因此,如图4所示,以使来自一个要素全息图45s的衍射光的沿着
与长边方向dl正交的宽度方向dw的照射宽度iw与来自另一个要素全息图45k的衍射光的沿
着宽度方向dw的照射宽度iw相同的方式,调整在第二排列方向db上排列的要素全息图45的
衍射特性,该来自一个要素全息图45s的衍射光是,入射到被照明区域Z的沿着长边方向dl
的任意位置的衍射光,该来自另一个要素全息图45k的衍射光是,入射到被照明区域Z的沿
着长边方向dl的所述任意的衍射光。该衍射特性的调整是针对沿着被照明区域Z的长边方
向的整个区域进行的。另外,图4是从照射面pl的法线方向nd进行观察而示出全息元件40及
被照明区域Z的图,照射面pl从照明装置10被照射照明光,其包含照明区域Z。另外,在本说
明书中,照射宽度iw“相同”是指,照射宽度iw的偏差在±20%以内。该数值范围是从基于本
发明者制作的照明装置10的原型得到的实验结果导出的。
角度空间中的扩散角度分布来调整衍射特性。首先,调整作为基准的要素全息图45s的衍射
特性。例如在图4所示的例子中,对于向沿着长边方向dl而离开了距离R的位置照射的基准
要素全息图45s的扩散角度特性,根据图4所示的坐标系而以如下方式确定。
角度特性。具体而言,以如下方式决定。
边方向dl的整个区域中被进行调整。
样,该衍射光会在从要素全息图45观察时的正面方向和与该正面方向垂直的方向这两个方
向上发生移位,即,在图示的例子中,在被照明区域Z所处的面pl上,该衍射光在被照明区域
Z的长边方向dl和宽度方向dw这两个方向上发生移位而被照射。因此,与对在第二排列方向
db上错开排列的要素全息图45的衍射特性进行的调整同样,作为一个具体示例,与参照图4
所说明的角度空间中的衍射特性的调整同样,以来自1个要素全息图45s的衍射光的沿着与
长边方向dl正交的宽度方向dw的照射宽度iw与来自其他的要素全息图45t、45n的衍射光的
沿着宽度方向dw的照射宽度iw相同的方式,调整在第一排列方向da上排列的要素全息图45
的衍射特性,该来自1个要素全息图45s的衍射光是入射到被照明区域Z的沿着长边方向dl
的任意位置的衍射光,该来自其他的要素全息图45t、45n的衍射光是入射到被照明区域Z的
沿着长边方向dl的所述任意位置的衍射光。
方式,调整在第一排列方向da上排列的要素全息图45的衍射特性,该来自1个要素全息图
45s的衍射光是入射到被照明区域Z的沿着宽度方向dw的任意位置的衍射光,该来自另外1
个要素全息图45t、45n的衍射光是入射到被照明区域Z的沿着宽度方向dw的所述任意位置
的衍射光。另外,图5是在与形成被照明区域Z的照射面pl的法线方向nd和第一排列方向da
这两个方向平行的面上示出全息元件40和被照明区域Z的图。另外,在本说明书中,照射长
度il“相同”是指,照射长度il的偏差在±20%以内。该数值范围是从基于本发明者所制作
的照明装置10的原型而得到的实验结果导出的。
中的扩散角度分布来调整衍射特性。首先,调整作为基准的要素全息图45s的衍射特性。例
如,在图5所示的例子中,向宽度方向dw上的任意位置照射的基准要素全息图45s的扩散角
度特性根据图5所示的坐标系而以如下方式确定。
含的、与基准要素全息图45s相同的其他的要素全息图45t的扩散角度特性。具体而言,以如
下的方式决定。另外,在本说明书中,扩散角度特性“相同”是指,扩散角度特性的偏差在±
20%以内。该数值范围是从基于本发明者制作的照明装置10的原型而得到的实验结果导出
的。
角度特性和从基准要素全息图45s到该要素全息图45n为止的沿着第一排列方向da偏离的
量c来决定第三全息元件40c中所包含的其他的要素全息图45n的扩散角度特性。具体地,以
如下方式决定。
在沿着被照明区域Z的宽度方向dw的整个区域中被进行调整。
45的衍射光分别仅针对被照明区域Z而对其整个区域进行照明。
照明。因此,如果来自多个全息元件40的衍射光为相同波段的光,则能够将被照明区域Z照
得较亮。并且,如果来自多个全息元件40的衍射光是波段不同的光,则能够利用基于加色混
合的所期望的颜色来对被照明区域Z进行照明。并且在本实施方式中,由于来自各全息元件
40的衍射光分别对被照明区域Z进行照明,因此发光点会分散,能够减小给直视照明装置10
的人眼带来的不好的影响。除此之外,来自各个全息元件40的衍射光分别对被照明区域Z的
整个区域进行照明,因此能够有效地抑制被照明区域Z的边缘附近的亮度的不均匀、和颜色
的不均匀。由此,能够在使被照明区域Z的边缘鲜明的同时,安全地对该照明区域Z进行照
明。
装置10的前方且在从照明装置10离开的方向上具有长边方向dl的情况下,也能够以更高的
光照射强度将从照明装置10离开而相距较远的区域照得较亮。其结果,能够对如下的照明
区域Z,在使其边缘鲜明的同时安全地进行照明,该照明区域Z是,具有长边方向dl的被照明
区域Z,例如长边方向dl的长度相对于宽度方向dw的长度的比为10以上,甚至为100以上的
被照明区域Z,甚至是典型而言为线状的被照明区域Z。
的衍射特性进行调整的调整方法,可以是如下方法:使来自1个全息元件40的衍射光的沿着
长边方向dl的照射长度il与来自另外1个全息元件40的衍射光的沿着长边方向dl的照射长
度il相同,该来自1个全息元件40的衍射光是入射到被照明区域Z的沿着与长边方向dl正交
的宽度方向dw的任意位置的衍射光,该来自另外1个全息元件40的衍射光是入射到被照明
区域Z的沿着宽度方向dw的所述任意位置的衍射光,并且,使来自1个全息元件40的衍射光
的沿着宽度方向dw的照射宽度iw与来自其他的1个全息元件40的衍射光的沿着宽度方向dw
的照射宽度iw相同,该来自1个全息元件40的衍射光是入射到被照明区域Z的沿着长边方向
dl的任意位置的衍射光,该来自另外的1个全息元件40的衍射光是入射到被照明区域Z的沿
着长边方向dl的所述任意位置的衍射光。这样的调整能够在使照明装置10的简化以及小型
化的同时实现。因此,能够在将照明装置10简化及小型化的同时,对具有长边方向dl的被照
明区域Z,典型而言为对线状的被照明区域Z,在使其边缘鲜明的同时安全地进行照明。
图45的衍射光会分别对被照明区域Z的整个区域进行照明。因此,能够有效地抑制被照明区
域Z的边缘附近的亮度的不均匀。由此,对于被照明区域Z,能够在使其边缘鲜明的同时进行
照明。并且,1个全息元件40具有与要素全息图45的数量相同的发光点,从而能够减小给直
视照明装置10的人眼带来的不好的影响。除此之外,由于来自各要素全息图45的衍射光会
在被照明区域Z重合,因此即使在利用激光的情况下,也能够有效地使斑点不明显。
10的前方且在自照明装置10离开的方向上具有长边方向dl的情况下,也能够以更高的光照
射强度将从照明装置10离开而相距较远的区域照得较亮。其结果,对于具有长边方向dl的
被照明区域Z,典型而言为线状的被照明区域Z,能够在使其边缘鲜明的同时安全地进行照
明。
图45的衍射特性进行调整的调整方法,可以是,使来自1个要素全息图45的衍射光的沿着与
长边方向dl正交的宽度方向dw的照射宽度iw与来自另外1个要素全息图45的衍射光的沿着
宽度方向dw的照射宽度iw相同,该来自1个要素全息图45的衍射光是入射到被照明区域Z的
沿着长边方向dl的任意位置的衍射光,该来自另外1个要素全息图45的衍射光是入射到被
照明区域Z的沿着长边方向dl的所述任意位置的衍射光。这样的调整能够实现照明装置10
的简化及小型化。因此,能够在将照明装置10简化及小型化,并且,对于具有长边方向dl的
被照明区域Z,典型而言为线状的被照明区域Z,能够在使其边缘鲜明的同时安全地进行照
明。
图45的衍射特性进行调整的调整方法,也可以是,使来自1个要素全息图45的衍射光的沿着
长边方向dl的照射长度il与来自另外1个要素全息图45的衍射光的沿着长边方向dl的照射
长度il相同,该来自1个要素全息图45的衍射光是入射到被照明区域Z的沿着与长边方向dl
正交的宽度方向dw的任意位置的衍射光,该来自另外1个要素全息图45的衍射光是入射到
被照明区域Z的沿着宽度方向dw的所述任意位置的衍射光,并且,使来自1个要素全息图45
的衍射光的沿着宽度方向dw的照射宽度iw与来自另外1个要素全息图45的衍射光的沿着宽
度方向dw的照射宽度iw相同,该来自1个要素全息图45的衍射光是入射到被照明区域Z的沿
着长边方向dl的任意位置的衍射光,该来自另外1个要素全息图45的衍射光是入射到被照
明区域Z的长边方向dl的沿着所述任意位置的衍射光。这样的调整能够在使照明装置10的
简化及小型化的同时实现。因此,能够实现照明装置10的简化及小型化,并且,对于具有长
边方向dl的被照明区域Z,典型而言为线状的被照明区域Z,能够在使其边缘鲜明的同时安
全地进行照明。
光源20的光变换成平行光束。因此,在全息元件40的各个要素全息图45上入射有平行光束。
根据该例子,能够使全息元件40和要素全息图45的设计和制作变得容易。并且,通过基于全
息元件40的衍射,能够使光高精度地照向被照明区域Z内的整个区域。
构相同的部分,使用与上述的实施方式中的相应部分所使用的符号相同的符号,并省略重
复的说明。
第一排列方向da上。即,示出了在被照明区域Z设置在地面、水面等水平面上的情况下,多个
全息元件40排列在铅直方向上的例子。但是,不限于该例子,多个全息元件40也可以如图6
所示那样排列。在图6所示的例子中,多个全息元件40排列在与被照明区域Z的长边方向dl
垂直且与形成有被照明区域Z的面pl的法线方向nd垂直的方向上,即排列在上述的第二排
列方向db上。更具体而言,也可以是,在被照明区域Z设置在地面、水面等水平面上的情况
下,多个全息元件40排列在水平方向上。在该例子中也是根据多个全息元件40的配置位置
的不同来调整各个全息元件40的衍射特性的,其结果,来自各个全息元件的衍射光能够分
别对被照明区域Z的整个区域进行照明。通过像这样来调整全息元件40的衍射特性,能够达
到与上述实施方式相同的作用效果。
40的衍射特性进行调整的调整方法,如参照图4所说明的那样,也可以是,使来自1个全息元
件40的衍射光的沿着与长边方向dl正交的宽度方向dw的照射宽度iw与来自另外1个全息元
件40的衍射光的沿着宽度方向dw的照射宽度iw相同,该来自1个全息元件40的衍射光是入
射到被照明区域Z的沿着长边方向dl的任意位置的衍射光,该来自另外1个全息元件40的衍
射光是入射到被照明区域Z的沿着长边方向dl的所述任意位置的衍射光。这样的调整能够
在使照明装置10简化及小型化的同时实现。因此,能够实现照明装置10的简化及小型化,并
且对于具有长边方向dl的被照明区域Z,典型而言为线状的被照明区域Z,能够在使其边缘
鲜明的同时安全地进行照明。
的变形例中,来自照明装置10中所包含的多个全息元件40中的每一个的衍射光也是分别入
射到被照明区域Z的整个区域,由此,对于具有长边方向的被照明区域,典型而言为线状的
被照明区域,能够在使其边缘鲜明的同时安全地进行照明。
件40包括多个要素全息图45,来自各要素全息图45的衍射光分别入射到被照明区域Z的整
个区域,由此,对于具有长边方向的被照明区域,典型而言为线状的被照明区域,能够在使
其边缘鲜明的同时安全地进行照明。
任一个共用于多个全息元件40。
三发光部153具有长轴方向d1及与之正交的短轴方向d2。另外,在图9中,为了便于说明,将
第一~第三激光光源20a~20c、第一~第三整形光学系统30a~30c及第一~第三全息元件
40a~40c分别汇总为一个而图示。实际的激光光源20a~20c、整形光学系统30a~30c及全
息元件40a~40c可以如图1所示那样排列在铅直方向上,或也可如图6所示那样排列在水平
方向上。
最大直径是,激光的与光轴正交的截面的最大直径。在图示的例子中,长轴方向d1与铅直方
向一致。并且,短轴方向d2是指,从发光部151~153发出的激光的扩散方向中的扩散角度最
小的方向。短轴方向d2也可以称为与如下的最小直径平行的方向,该最小直径是,激光的与
光轴正交的截面的最小直径。在图示的例子中,短轴方向d2与水平方向一致。
方向dw即水平方向平行的姿态被配置在光源装置15的框体150内。
为在宽度方向dw上扩散。
透镜32a~32c是难以充分地平行化的。在欲用全息元件40a~40c将平行化不充分的激光整
形为具有所期望的光束形状的衍射光的情况下,对全息元件40a~40c的形状而言会加重负
担,有可能导致全息元件40a~40c的成本上升和尺寸精度的恶化。
32c是能够充分地平行化的,因此对全息元件40a~40c的形状而言不会加重负担,能够得到
具有所期望的光束形状的衍射光。
明光线投影到存在有被照明区域Z的面上的投影线L2一致的例子,但如图10所示,被照明区
域Z的上述的中心线L1可从投影线L2偏离。
R,将被照明区域Z的长边方向的第一边缘e1与穿过全息元件40的水平方向的第一端部并在
被照明区域Z的长边方向上延伸的第一端线e2之间的距离设为x+,将被照明区域Z的长边方
向上的第二边缘e3与穿过全息元件40的水平方向的第二端部并在被照明区域Z的长边方向
上延伸的第二端线e4之间的距离为x-。并且,在设穿过被照明区域Z的任意位置的短轴方向
的境界位置为p1和p2时,并设位置p1与第一端线e2所构成的角度为θ1+,位置p2与第一端线
e2所构成的角度为θ1-,位置p1与第二端线e4所构成的角度为θ2+,位置p2与第二端线e4所构
成的角度为θ2-时,以下的式子成立。
光照射位置上照度会极大地升高。对以全息元件40的位置为基准,将0次光照射到被照明区
域Z的长边方向上的最近端侧的情况和将0次光照射到最远端侧的情况进行比较可知,照射
到最近端侧地情况下,0次光的照射面积较小,每单位面积的照度较高,被照明区域Z中的0
次光的照射位置容易变得明显。因此,优选为,以将0次光入射到被照明区域Z的长边方向上
的比最近端更靠近最远端侧的位置的方式设计全息元件40的衍射特性。由此,能够抑制被
照明区域Z的整个区域中的光强度即照度的偏差。
射的入射光平行化,但平行化的激光向全息元件40a~40c入射的入射面积较小,因此相应
地,0次光的光强度变大。因此,从减弱0次光的光强度的观点来讲,入射到全息元件40a~
40c的入射光优选为比完全的平行光稍微扩散的扩散光。当扩散光入射到全息元件40a~
40c时,有可能导致被照明区域Z的模糊量增多,但如在图3等中所说明那样,在将全息元件
40a~40c区域划分为多个要素全息图45,并且各个要素全息图45具有向被照明区域Z的整
个区域照明的衍射特性的情况下,即便入射到全息元件40a~40c的入射光为扩散光,考虑
到入射到各个要素全息图45内的激光的入射角度几乎相同,因此在设计成每个要素全息图
45对被照明区域Z的整个区域进行照明的衍射特性的情况下,全息元件40a~40c整体能够
将被照明区域Z鲜明地照明。
~40c,0次光的行进方向与观察者的观察方向不同,因此容易实现针对0次光的安全对策。