JP2018181618A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被照明領域を所望の照明パターン及び制約の無い所望の色で照明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Ｌ１を射出する光源１５と、光源１５から射出したコヒーレント光Ｌ１が入射する蛍光体２０と、コヒーレント光Ｌ１の光路に沿った光源１５と蛍光体２０との間に位置する回折光学素子４０と、コヒーレント光Ｌ１の光路に沿った回折光学素子４０と蛍光体２０との間に位置する集光レンズ５０と、蛍光体２０から射出した波長変換光Ｌ２の光路上に設けられた結像光学系３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、照明装置に関する。

例えば、特許文献１に開示されているように、レーザー光源とホログラム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。

特開２０１５−１３２７０７号公報

ところで、昨今の照明装置に対するニーズの一つとして、被照明領域を所望の照明パターン及び所望の色で照明することがある。一般に、光の三原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の波長域の光を射出する三種類のレーザー光源を用いて、所望の色で被照明領域を照明可能であると考えられている。しかしながら、実際はこれらのレーザー光源の出力の違い等により、被照明領域を照明可能な色には制約がある。

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り、被照明領域を所望の照明パターン及び制約の無い所望の色で照明可能な照明装置を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態による照明装置は、
コヒーレント光を射出する光源と、
前記光源から射出したコヒーレント光が入射する蛍光体と、
前記コヒーレント光の光路に沿った前記光源と前記蛍光体との間に位置する回折光学素子と、
前記コヒーレント光の光路に沿った前記回折光学素子と前記蛍光体との間に位置する集光レンズと、
前記蛍光体から射出した波長変換光の光路上に設けられた結像光学系と、を備える。

また、本開示の一実施の形態による照明装置は、前記波長変換光の光路に沿った前記蛍光体と前記結像光学系との間に位置するマスクを、更に備えていてもよい。

この場合、前記マスクは、パターンを変更可能であってもよい。

また、本開示の一実施の形態による照明装置において、前記回折光学素子は、互いに異なる回折特性を有した複数の要素回折光学素子を含んでいてもよい。

また、本開示の一実施の形態による照明装置は、前記回折光学素子上における前記コヒーレント光の入射領域を変化させる可変マスクを更に備えていてもよい。

また、本開示の一実施の形態による照明装置は、前記コヒーレント光の光路を変化させ前記回折光学素子上での入射位置を変化させる走査手段を更に備えていてもよい。

本開示によれば、被照明領域を所望の照明パターン及び所望の色で照明することができる。

図１は、本開示による一実施の形態を説明するための図であって、照明装置を示す模式図である。 図２は、本開示による他の実施の形態を説明するための図であって、照明装置を示す模式図である。 図３は、図２に示す回折光学素子を示す平面図である。 図４Ａは、被照明領域の所望の照明パターンを示す図であって、第１要素回折光学素子及び第３要素回折光学素子でレーザー光を回折させた場合の照明パターンを示す図である。 図４Ｂは、被照明領域の所望の照明パターンを示す図であって、第２要素回折光学素子及び第３要素回折光学素子でレーザー光を回折させた場合の照明パターンを示す図である。 図５は、図２に示す照明装置の一変形例を説明するための図であって、走査手段によりレーザー光の光路を変化させた場合における、レーザー光の回折光学素子上での入射位置の変化を示す図。 図６は、図２に示す照明装置の他の変形例を説明するための図であって、レーザー発光部を移動させることによりレーザー光の光路を変化させた場合における、レーザー光の回折光学素子上での入射位置の変化を示す図。

以下、図面を参照して本開示の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。

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。

（第１の実施の形態）
まず、図１を参照して、第１の実施の形態について説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る照明装置１０の一例を示す模式図である。照明装置１０は、被照明領域Ｚを所望の照明パターン及び所望の色で照明する装置である。図示された例において、被照明領域Ｚは、ライン状の照明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、任意の照明パターンで照明されてよく、例えば図形や文字の形状を有する照明パターンで照明されてもよい。このような照明装置は、種々の分野、例えば自動車や船等の移動体の照明装置として、使用され得る。移動体に適用した場合、移動体の進行方向等の情報を示す照明パターンで地面や床面、水面、壁面等を照明して、当該情報を周囲に示すことができる。図１に示す例においては、照明装置１０は自動車に適用されて、地面または床面を所望の照明パターン及び所望の色で照明するようになっている。

図１に示すように、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Ｌ１を射出する光源１５と、光源１５から射出したコヒーレント光Ｌ１が入射してコヒーレント光Ｌ１とは波長の異なる光（波長変換光）Ｌ２を射出する蛍光体２０と、蛍光体２０から射出した波長変換光Ｌ２を結像する結像光学系３０と、を有している。また、照明装置１０は、光源１５からのコヒーレント光Ｌ１の光路に沿った光源１５と蛍光体２０との間に、光源１５からのコヒーレント光Ｌ１を回折する回折光学素子４０と、回折光学素子４０で回折したコヒーレント光Ｌ１を集光する集光レンズ５０と、を有している。照明装置１０は、更に、蛍光体２０からの波長変換光Ｌ２の光路に沿った蛍光体２０と結像光学系３０との間に、マスク６０を有している。

光源１５から射出するコヒーレント光Ｌ１は、直進性に優れ、蛍光体２０を高精度に照射するための光として好適である。以下の説明においては、コヒーレント光の好ましい例としてレーザー光を用いる。図１に示す例では、レーザー光源１５は単一のレーザー発光部を有しているが、これに限られない。レーザー光源１５は、複数のレーザー発光部を含んでいてもよい。レーザー光源１５が複数のレーザー発光部を含むことで、蛍光体２０に十分な光エネルギーを与えることが可能となる。

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、レーザー光源１５から射出したレーザー光Ｌ１に対して回折作用を及ぼす素子である。回折光学素子４０は、レーザー光Ｌ１の光路に沿ったレーザー光源１５と蛍光体２０との間、より具体的にはレーザー光源１５と集光レンズ５０との間に配置されている。回折光学素子４０は、レーザー光源１５からのレーザー光Ｌ１を回折して集光レンズ５０に向ける。

図示された例において、照明装置１０は、単一の回折光学素子４０を有しているが、これに限られない。照明装置１０は、複数の回折光学素子を有していてもよい。特に、照明装置１０が複数のレーザー発光部を有する場合、回折光学素子は、複数のレーザー発光部のそれぞれに対応して設けられていてもよい。

一例として、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、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、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。

ここで、図１に示す例においては、回折光学素子４０は、回折光学素子４０で回折されるレーザー光Ｌ１が蛍光体２０を被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応した照明パターンで照明するように、回折光学素子４０で拡散されるレーザー光Ｌ１の進行方向を制御する。蛍光体２０が被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応した照明パターンで照明されると、蛍光体２０が射出する波長変換光Ｌ２のパターンも当該所望の照明パターンに対応したパターンとなり、被照明領域Ｚを当該所望の照明パターンで照明することが可能である。このように回折光学素子４０によってレーザー光Ｌ１の進行方向を制御することにより、レーザー光源１５からのレーザー光Ｌ１を効率よく利用することができる。

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。

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られ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、均一な面照明となる。

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。

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。

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。

次に、集光レンズ５０について説明する。集光レンズ５０は、レーザー光Ｌ１の光路に沿った回折光学素子４０と蛍光体２０との間に配置されている。集光レンズ５０は、回折光学素子４０で回折されて拡散するレーザー光Ｌ１を集光して、蛍光体２０上でレーザー光Ｌ１が照射される領域を小面積化する。これにより、蛍光体２０を照射するレーザー光Ｌ１のエネルギー密度を高めることができる。

次に、蛍光体２０について説明する。蛍光体２０は、集光レンズ５０によって集光されるレーザー光Ｌ１によって照射される面積が最小となる位置、あるいはその近傍に配置されている。蛍光体２０は、レーザー光Ｌ１が照射されるとき励起されて、蛍光体２０に入射するレーザー光Ｌ１とは異なる波長域の波長変換光Ｌ２を放出する。例えば、蛍光体２０は、青色の波長域のレーザー光が入射すると、黄色の波長域の波長変換光を放出する。照明装置１０においては、蛍光体２０から射出する波長変換光によって被照明領域Ｚを照明するので、蛍光体２０を適宜選択することにより、被照明領域Ｚを所望の色で照明することができる。蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２のパターンは、蛍光体２０に照射されるレーザー光Ｌ１のパターンと概ね同じである。

ここで、図１に示す例では、後述のように、蛍光体２０から放出された波長変換光Ｌ２が被照明領域Ｚに直接照射される。すなわち、図１に示す例では、蛍光体２０から放出される波長変換光Ｌ２の色（例えば黄色や白色）が、照明装置１０から最終的に出射される光の色である。しかしながら、例えば、蛍光体２０の下流側に特定の波長帯の光を透過させるフィルタを設け、蛍光体２０から放出された波長変換光Ｌ２を当該フィルタに入射させることにより、照明装置１０から最終的に出射される光の色を変更することができる。

結像光学系３０は、蛍光体２０から射出した波長変換光Ｌ２の光路上に設けられている。結像光学系３０は、波長変換光Ｌ２を地面または床面上に結像させる。これにより、被照明領域Ｚは、波長変換光Ｌ２のパターンに応じた照明パターン及び波長変換光Ｌ２の波長域に応じた色で照明される。

ところで、上述のように、蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２のパターンは、蛍光体２０に照射されるレーザー光Ｌ１のパターンに概ね一致している。しかしながら、蛍光体２０の内部に伝搬した光の拡散等により、蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２のパターンが、レーザー光Ｌ１のパターンと比較してぼやけてしまうことがある。このような波長変換光Ｌ２を結像光学系３０で結像させると、被照明領域Ｚは輪郭のぼやけた不鮮明な照明パターンで照明される。このため、本実施の形態では、波長変換光Ｌ２の光路に沿った蛍光体２０と結像光学系３０との間に、マスク６０が配置されている。マスク６０は、波長変換光Ｌ２を所望の透過パターン、すなわち被照明領域Ｚの所望の照明パターンに応じた透過パターン、で透過させる板状部材であるが、これに限られない。例えば、マスク６０は、整形すべきパターンを可変とすることができる可変マスクであってもよい。このような可変マスクとして、空間光変調器を用いることができる。空間変調器には、透過型液晶表示装置、反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が用いられ得る。すなわち、マスク６０は、所望の透過パターンで波長変換光Ｌ２を透過させる装置であってもよいし、所望の反射パターンで波長変換光Ｌ２を反射させる装置であってもよい。また、マスク６０は、不要な波長変換光Ｌ２を吸収するようにしてもよいし、不要な波長変換光Ｌ２を結像光学系３０以外に向けるようにしてもよい。

なお、蛍光体２０が十分に薄く蛍光体２０の内部に伝搬する光の拡散が少ない場合等、蛍光体２０が射出する波長変換光Ｌ２のパターンが十分に鮮明である場合には、照明装置１０は、マスク６０を有していなくてもよい。

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。

レーザー光源１５から射出したレーザー光Ｌ１は、まず、回折光学素子４０に入射する。回折光学素子４０は、レーザー光源１５から射出するレーザー光Ｌ１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Ｌ１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、回折光学素子４０は、レーザー光Ｌ１を被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応したパターンで回折させ、回折光Ｌ１を、集光レンズ５０に向けて拡散させる。

集光レンズ５０に入射したレーザー光Ｌ１は、そのパターンを保ったまま集光レンズ５０の焦点に向かって集光し、蛍光体２０を照明する。

蛍光体２０は、レーザー光Ｌ１によって励起されて、当該レーザー光Ｌ１とは異なる所望の波長域の波長変換光Ｌ２を射出する。蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２のパターンは、蛍光体２０に入射するレーザー光Ｌ１のパターンと概ね同じであり、被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応したパターンである。波長変換光Ｌ２は、マスク６０に入射する。マスク６０を被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応した透過パターンで透過した波長変換光Ｌ２は、結像光学系３０に入射する。結像光学系３０に入射した波長変換光Ｌ２は、結像されて、被照明領域Ｚを所望の照明パターン及び所望の色で照明する。

なお、蛍光体２０をレーザー光Ｌ１によって被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応する照明パターンで照明する場合について説明してきたが、これに限られない。具体的には、蛍光体２０は、レーザー光Ｌ１によって、被照明領域Ｚの所望の照明パターンとは異なる照明パターンで照明されてもよい。この場合、蛍光体２０が射出する波長変換光Ｌ２のパターンは、概ね当該異なるパターンと同じになるが、マスク６０を透過させることによって、波長変換光Ｌ２のパターンを被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応したパターンにすることができる。この場合も、レーザー光源１５からのレーザー光Ｌ１を効率よく利用しつつ、被照明領域Ｚを所望の照明パターンかつ所望の色で照明することができる。

また、マスク６０は、既に説明したように、蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２のパターン、結果として、被照明領域Ｚの照明パターンを変更可能であってもよい。

また、照明装置１０は、他のレーザー光源と共に被照明領域Ｚを照明するものであってもよい。この場合、照明装置１０の蛍光体２０が射出する波長変換光Ｌ２を他のレーザー光源からのレーザー光と重ね合わせることにより、被照明領域Ｚを所望の色で照明してもよい。

以上のような本開示の実施形態によれば、照明装置１０は、コヒーレント光Ｌ１を射出する光源１５と、光源１５から射出したコヒーレント光Ｌ１が入射する蛍光体２０と、コヒーレント光Ｌ１の光路に沿った光源１５と蛍光体２０との間に位置する回折光学素子４０と、コヒーレント光Ｌ１の光路に沿った回折光学素子４０と蛍光体２０との間に位置する集光レンズ５０と、蛍光体２０から射出した波長変換光Ｌ２の光路上に設けられた結像光学系３０と、を備える。

このような照明装置１０では、蛍光体２０から射出した波長変換光Ｌ２を被照明領域Ｚに入射させることにより、被照明領域Ｚを所望の色で照明することができる。また、光源１５から射出したコヒーレント光Ｌ１を回折光学素子４０で回折させて蛍光体２０に入射させることにより、光源１５からのコヒーレント光Ｌ１を効率よく利用することができる。さらに、コヒーレント光Ｌ１を回折光学素子４０で被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応したパターンで回折させて蛍光体２０に入射させれば、蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２のパターンも当該所望の照明パターンに対応したパターンとなり、コヒーレント光Ｌ１をより一層効率よく利用することができ、また、被照明領域Ｚを当該所望の照明パターンで照明することができる。

例えば、照明装置１０は、波長変換光Ｌ２の光路に沿った蛍光体２０と結像光学系３０との間に位置するマスク６０をさらに備えていてもよい。この場合、蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２のパターンにかかわらず、結像光学系３０に入射する波長変換光Ｌ２のパターンを、被照明領域Ｚの所望の照明パターンに対応したパターンにすることができる。

（第２の実施の形態）
次に、図２乃至図４Ｂを参照して、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態の照明装置と比較して、レーザー光源が複数のレーザー発光部を有している点、回折光学素子が複数の要素回折光学素子を含んでいる点、照明装置が回折光学素子上におけるレーザー光の入射領域を変化させる可変マスクを備えている点、及び蛍光体と結像光学系との間に配置されたマスクが透過パターンを変更可能である点が異なっている。しかし、他の構成は第１の実施の形態と略同一である。以下の説明及び以下の説明で用いる図面では、上述した第１の実施の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。

図２は、図１に対応する図であって、第２の実施の形態に係る照明装置１１０の一例を示す模式図である。図２に示すように、レーザー光源１１５は、レーザー光Ｌ１ａを射出する第１レーザー発光部１１５ａ、及び、レーザー光Ｌ１ｂを射出する第２レーザー発光部１１５ｂを有している。また、図３に示すように、回折光学素子１４０は、第１〜第３要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃを有している。第１〜第３要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃは、１つの光学素子を平面分割するようにして、配置されている。図２に示すように、第１〜第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂは、レーザー光Ｌ１ａの光路に沿った、第１レーザー発光部１１５ａと集光レンズ５０との間に配置されている。また、第３要素回折光学素子１４０ｃは、レーザー光Ｌ１ｂの光路に沿った、第２レーザー発光部１１５ｂと集光レンズ５０との間に配置されている。なお、複数の要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃは、互いに接している必要はなく、互いから離間していてもよい。

第１〜第３要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃは、それぞれ異なる回折特性を有する。図２に示す例においては、第１〜第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂは、第１〜第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂで回折されるレーザー光Ｌ１ａのパターンが、それぞれ、図４Ａ及び図４Ｂに示す要素被照明領域Ｚａ，Ｚｂの所望の照明パターンに対応したパターンとなるように、レーザー光Ｌ１ａを回折する。また、第３要素回折光学素子１４０ｃは、第３要素回折光学素子１４０ｃで回折されるレーザー光Ｌ１ｂのパターンが図４Ａ及び図４Ｂに示す要素被照明領域Ｚｃの所望の照明パターンに対応したパターンとなるように、レーザー光Ｌ１ｂを回折する。

レーザー光Ｌ１ａの光路に沿った第１レーザー発光部１１５ａと第１〜第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂとの間には、可変マスク７０が配置されている。可変マスク７０は、回折光学素子１４０上におけるレーザー光Ｌ１ａの入射領域を、第１要素回折光学素子１４０ａと第２要素回折光学素子１４０ｂとの間で変化させる。具体的には、可変マスク７０は、レーザー光Ｌ１ａの第１レーザー発光部１１５ａと第１要素回折光学素子１４０ａとの間の光路、あるいは、レーザー光Ｌ１ａの第１レーザー発光部１１５ａと第２要素回折光学素子１４０ｂとの間の光路を、選択的に塞ぐことにより、回折光学素子１４０上におけるレーザー光Ｌ１ａの入射領域を変化させる。このような可変マスク７０として、例えば空間光変調器を用いることができ、空間光変調器としては、透過型液晶表示装置、反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が例示される。

蛍光体２０は、レーザー光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂが入射すると励起されて、波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを射出する。

波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの光路に沿った蛍光体２０と結像光学系３０との間に配置されたマスク１６０は、所望の透過パターンで波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを透過させる。マスク１６０は、その透過パターンを変更可能であり、可変マスク７０の動作に伴って透過パターンを変更させる。具体的には、可変マスク７０がレーザー光Ｌ１ａを第１要素回折光学素子１４０ａに入射させる場合には、マスク１６０は、図４Ａに示す所望の照明パターンＺ１に対応した透過パターンで波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを透過させる。また、可変マスク７０がレーザー光Ｌ１ａを第２要素回折光学素子１４０ｂに入射させる場合には、マスク１６０は、図４Ｂに示す所望の照明パターンＺ２に対応した透過パターンで波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを透過させる。このようなマスク１６０として、例えば空間光変調器を用いることができ、空間光変調器としては、透過型液晶表示装置、反射型の液晶表示装置、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等が例示される。

次に、以上に説明した構成からなる照明装置１１０の作用について説明する。

レーザー光源１５の第２レーザー発光部１１５ｂから射出したレーザー光Ｌ１ｂは、回折光学素子４０の第３要素回折光学素子１４０ｃに入射する。第３要素回折光学素子１４０ｃは、レーザー光Ｌ１ｂを図４Ａ及び図４Ｂに示す要素被照明領域Ｚｃに対応したパターンで回折させ、回折光Ｌ１ｂを、集光レンズ５０に向けて拡散させる。一方、レーザー光源１５の第１レーザー発光部１１５ａから射出したレーザー光Ｌ１ａは、まず、可変マスク７０に入射する。可変マスク７０は、回折光学素子１４０上におけるレーザー光Ｌ１ａの入射領域を変化させる。可変マスク７０を透過したレーザー光Ｌ１ａは、回折光学素子４０の第１要素回折光学素子１４０ａ及び第２要素回折光学素子１４０ｂのいずれかに入射する。第１及び第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂは、それぞれ、レーザー光Ｌ１ａを図４Ａ及び図４Ｂに示す要素被照明領域Ｚａ，Ｚｂに対応したパターンで回折させ、回折光Ｌ１ａを、集光レンズ５０に向けて拡散させる。

集光レンズ５０に入射したレーザー光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂは、そのパターンを保ったまま、集光レンズ５０の焦点に向かって集光し、蛍光体２０に入射する。このとき、第１及び第３要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｃで回折したレーザー光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂは、蛍光体２０を図４Ａに示す被照明領域Ｚ１に対応する照明パターンで照明する。また、第２及び第３要素回折光学素子１４０ｂ，１４０ｃで回折したレーザー光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂは、蛍光体２０を図４Ｂに示す被照明領域Ｚ２に対応する照明パターンで照明する。

蛍光体２０は、レーザー光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂによって励起されて、当該レーザー光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂとは異なる波長域の波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを射出する。蛍光体２０から射出する波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂのパターンは、蛍光体２０に入射するレーザー光Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのパターンと概ね同じである。波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、マスク１６０に入射し、マスク１６０を所望の透過パターンで透過する。具体的には、可変マスク７０がレーザー光Ｌ１ａを第１要素回折光学素子１４０ａに入射させた場合、波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、マスク１６０を、図４Ａに示す被照明領域Ｚ１の所望の照明パターンに対応した透過パターンで透過する。また、可変マスク７０がレーザー光Ｌ１ａを第２要素回折光学素子１４０ｂに入射させた場合、波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、マスク１６０を、図４Ｂに示す被照明領域Ｚ２の所望の照明パターンに対応した透過パターンで透過する。マスク１６０を透過した波長変換光Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、結像光学系３０に入射して結像され、被照明領域Ｚ１あるいは被照明領域Ｚ２を、所望の照明パターン及び色で照明する。

なお、可変マスク７０が回折光学素子１４０上におけるレーザー光Ｌ１ａの入射領域を変化させる場合について説明してきたが、これに限られない。具体的には、図５に示すように、照明装置１１０は、レーザー光Ｌ１ａの光路に沿った第１レーザー発光部１１５ａと第１〜第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂとの間に、レーザー光Ｌ１ａの光路を変化させて回折光学素子１４０上でのレーザー光Ｌ１ａの入射位置を変化させる走査手段８０を備えていてもよい。この場合、第１レーザー発光部１１５ａからのレーザー光Ｌ１ａは、第１〜第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂの入射面上を走査するようになる。

走査手段８０は、例えば、互いに交差する方向とそれぞれ平行な二つの回転軸周りに回転可能な反射鏡を含む。反射鏡を二つの回転軸周りに回転させることで、第１レーザー発光部１１５ａからのレーザー光Ｌ１ａは第１〜第２要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂの入射面上を二次元的に走査することが可能となる。

あるいは、図６に示すように、第１レーザー発光部１１５ａを移動させることにより、回折光学素子１４０上におけるレーザー光Ｌ１ａの入射領域を変化させてもよい。

また、図２に示された例において、第１レーザー発光部１１５ａ及び第２レーザー発光部１１５ｂが設けられている例を示したが、この例に限られず、単一のレーザー光源が用いられ、単一のレーザー光源から射出したレーザー光が、第１要素回折光学素子１４０ａ，第２要素回折光学素子１４０ｂ，第３要素回折光学素子１４０ｃに入射するようにしてもよい。

さらに、照明装置１１０は、他のレーザー光源と共に被照明領域Ｚを照明するものであってもよい。この場合、照明装置１１０の蛍光体２０が射出する波長変換光を他のレーザー光源からのレーザー光と重ね合わせることにより、被照明領域Ｚを所望の色で照明してもよい。

以上のような本開示の実施形態によれば、回折光学素子１４０は、互いに異なる回折特性を有した複数の要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃを含んでいる。この場合、照明装置１１０は、より精度良く被照明領域Ｚ１，Ｚ２を照明することができる。

また、照明装置１１０は、回折光学素子１４０上におけるコヒーレント光Ｌ１ａの入射領域を変化させる可変マスク７０を更に備えている。この場合、照明装置１１０は、コヒーレント光Ｌ１ａが入射する要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂを変更することにより、被照明領域Ｚ１，Ｚ２を複数の所望の照明パターンで照明することができる。

あるいは、照明装置１１０は、コヒーレント光Ｌ１ａの光路を変化させ回折光学素子１４０上での入射位置を変化させる走査手段８０を更に備えていてもよい。この場合も、照明装置１１０は、コヒーレント光Ｌ１ａが入射する要素回折光学素子１４０ａ，１４０ｂを変更することにより、被照明領域Ｚ１，Ｚ２を複数の所望の照明パターンで照明することができる。

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。

１０ 照明装置
１５ 光源
２０ 蛍光体
３０ 結像光学系
４０ 回折光学素子
５０ 集光レンズ
６０ マスク
８０ 走査手段

Claims (6)

1. コヒーレント光を射出する光源と、
   前記光源から射出したコヒーレント光が入射する蛍光体と、
   前記コヒーレント光の光路に沿った前記光源と前記蛍光体との間に位置する回折光学素子と、
   前記コヒーレント光の光路に沿った前記回折光学素子と前記蛍光体との間に位置する集光レンズと、
   前記蛍光体から射出した波長変換光の光路上に設けられた結像光学系と、を備える、照明装置。
2. 前記波長変換光の光路に沿った前記蛍光体と前記結像光学系との間に位置するマスクを、更に備える、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記マスクは、パターンを変更可能である、請求項２に記載の照明装置。
4. 前記回折光学素子は、互いに異なる回折特性を有した複数の要素回折光学素子を含んでいる、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 前記回折光学素子上における前記コヒーレント光の入射領域を変化させる可変マスクを更に備える、請求項４に記載の照明装置。
6. 前記コヒーレント光の光路を変化させ前記回折光学素子上での入射位置を変化させる走査手段を更に備える、請求項４に記載の照明装置。

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