CN107709872A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种在不使得处理结构变得复杂的情况下,能够将照明范围内的一部分范围照明得比其他的范围明亮或昏暗的照明装置。照明装置具有:相干光源,其发出相干光;光学元件(3),其具有多个要素扩散元件(15‑1~15‑9),对由该多个要素扩散元件(15‑1~15‑9)分别入射的相干光进行引导来照明对应的要素被照明区域(19‑1~19‑9);以及光扫描部,其对从相干光源发出的相干光进行引导来使其在多个要素扩散元件(15‑1~15‑9)上进行扫描。多个要素扩散元件(15‑1~15‑9)包括大小不同的要素扩散元件。
Description
技术领域
本发明涉及使用相干光对规定范围进行照明的照明装置。
背景技术
激光光源相比于高压汞灯等寿命更长,能够使得光学***变得小型,而且消耗功率也较少,因而使用激光光源的照明装置逐渐得以普及。
例如专利文献1公开了可将激光振荡装置用作光源的车辆用灯具。该车辆用灯具具有全息元件,在该全息元件上记录有全息图案,该全息图案被计算为由被照射参照光而再生的衍射光形成规定光度分布的配光图案。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-146621号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上所述那样将全息元件等的光学元件与激光光源组合起来使用,由此能够对较大范围的期望区域效率良好地照射激光。在使用这种照明装置例如以均等的亮度对照明范围整体进行照明时,将从激光光源发出的激光向光学元件的整体均等地照射,使激光从光学元件向照明范围整体均等地出射即可。
另一方面,有些情况下并非对照明范围的整体均等地进行照明,而要求将照明范围内的一部分范围照明得相比其他的范围更明亮或昏暗。这种情况下,可考虑如下手法,以使得从光学元件向照明范围的一部分范围出射的激光相比向其他的范围出射的激光更明亮或更昏暗的方式,控制由激光光源发出的激光的输出来调整对光学元件照射的激光的强度。
然而,在对激光光源的激光的输出进行控制而将照明范围内的一部分范围调整得较明亮或昏暗时,要求非常细微且轻微的输出控制。特别地,在光学元件上使激光进行扫描而连续改变激光对光学元件的照射部位,从而连续变更照明范围的情况下,需要根据激光的扫描来进行激光的输出控制,会使得处理结构变得复杂。
本发明就是鉴于上述的情况而完成的,其目的在于提供在不会使处理结构变得复杂的情况下,能够将照明范围内的一部分范围照明得比其他的范围更明亮或昏暗的照明装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及照明装置,其具有:相干光源,其发出相干光;光学元件,其具有多个要素扩散元件,引导由该多个要素扩散元件各自入射的相干光来对对应的要素被照明区域进行照明;以及光扫描部,其引导从相干光源发出的相干光来使其在多个要素扩散元件上进行扫描,多个要素扩散元件包括大小不同的要素扩散元件。
本发明优选构成为,多个要素扩散元件各自的相干光的入射区域的大小根据在对应的要素被照明区域内需要的光束量而被确定。
本发明优选构成为,多个要素扩散元件各自在对应的要素被照明区域内需要的光束量越多,则相干光的入射区域越大。
本发明优选构成为,从相干光源发出的相干光的输出固定。
本发明优选构成为,光扫描部使相干光在多个要素扩散元件上以固定的速度进行扫描。
本发明优选构成为,光扫描部具有引导相干光的旋转体,通过使旋转体的角速度为固定而使相干光在多个要素扩散元件上以固定的速度进行扫描。
本发明优选构成为,照明装置还具有光扫描控制部,该光扫描控制部对光扫描部进行控制,从而对多个要素扩散元件上的相干光的光照射位置进行控制。
本发明优选构成为,照明装置还具有对相干光源的相干光的发光进行控制的发光控制部。
本发明优选构成为,发光控制部根据多个要素扩散元件上的相干光的光照射位置,对相干光源的相干光的发光进行控制。
本发明优选构成为,发光控制部根据多个要素扩散元件上的光照射位置来控制相干光源的相干光的发光,通过相干光对多个要素扩散元件选择性地进行照射。
本发明优选构成为,多个要素扩散元件的配光方向互不相同,对彼此不同的所述要素被照明区域进行照明。
本发明优选构成为,光学元件是全息记录介质,多个要素扩散元件是具有彼此不同的干涉条纹图案的要素全息元件。
本发明优选构成为,多个要素扩散元件各自是具有多个透镜的透镜阵列,光学元件是包括多个透镜阵列的透镜阵列群。
发明效果
根据本发明,根据多个要素光扩散元件的入射区域的大小来调整照明范围的亮度,因此在不使得处理结构变得复杂的情况下,能够将照明范围内的一部分范围照明得比其他的范围更明亮或昏暗。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的照明装置的概略结构的图。
图2是用于说明光扫描部的激光扫描的图。
图3是表示被光学元件扩散的激光入射到被照明区域的状况的图。
图4是表示全息区域的一例的剖视图。
图5是表示全息区域的另一例的剖视图。
图6是说明通过对由激光光源发出的激光的输出进行控制来将照明范围内的一部分范围调整得较亮或较暗的示例的图,(a)表示作为被照明区域的目标的照明的一例,(b)表示对(a)所示的被照明区域进行照明时使用的光学元件(要素扩散元件),(c)表示光学元件(要素扩散元件)上的激光的光照射位置与光束量的关系例。
图7是说明通过对要素扩散元件的入射区域的大小进行调整来将照明范围内的一部分范围调整得较亮或较暗的示例的图,(a)表示作为被照明区域的目标的照明的一例,(b)表示对(a)所示的被照明区域进行照明时使用的光学元件(要素扩散元件),(c)表示光学元件(要素扩散元件)上的激光的光照射位置与光束量的关系例。
图8是说明通过本发明的第2实施方式的照明装置将照明范围内的一部分范围调整得较亮或较暗的示例的图,(a)表示作为被照明区域的目标的照明的一例,(b)表示对(a)所示的被照明区域进行照明时使用的光学元件(要素扩散元件),(c)表示光学元件(要素扩散元件)上的激光的光照射位置与光束量的关系例。
图9是表示照明装置的应用例的概略图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。另外,在本说明书中所附的附图中,为了便于图示和易于理解,将比例尺和纵横的尺寸比等基于实物的情况进行了变更来夸张示出。
此外,在本说明书中使用的形状和几何学的条件以及确定这些的程度的例如“平行”、“垂直”、“相同”、“均等”和“固定”等的用语以及长度和角度的值等不被限定为严格的意义,包含可期待同样的功能的程度的范围来进行解释。
<第1实施方式>
图1是表示本发明的第1实施方式的照明装置1的概略结构的图。图1的照明装置1具有照射装置2和光学元件3。照射装置2具有作为相干光源发挥功能的激光光源4、发光控制部5、光扫描部6和光扫描控制部8。
激光光源4具有发出作为发光波段彼此不同的多个相干光的激光的多个光源部7。这些多个光源部7既可以独立设置,也可以构成为在公共的基板上排列配置有多个光源部7的光源模块。本实施方式的激光光源4只要具有发光波段彼此不同的至少2个光源部7即可,发光波段的种类在2个以上即可。此外,为了提高发光强度,可以按照每个发光波段分别设置多个光源部7。
在图1所示的示例中,激光光源4具有红色的发光波段的光源部7r、绿色的发光波段的光源部7g和蓝色的发光波段的光源部7b。因此,通过将这些光源部7r、7g、7b发出的3种激光重合起来,还能够生成白色的照明光。
发光控制部5对激光光源4进行控制来控制该激光光源4的相干光的发光。发光控制部5与光扫描部6的多个激光的扫描时机同步地分别独立地控制发光波段彼此不同的多个激光的发光时机。即,在与发光波段彼此不同的多个激光对应地设置有多个光源部7的情况下,发光控制部5按照每个光源部7对由多个光源部7发出激光的发光时机进行控制。如上述那样,在激光光源4能够发出红绿蓝的3个激光的情况下,通过控制各激光的发光时机,能够生成将红绿蓝中的任意颜色的照明光或红绿蓝中的任意的2色以上的颜色的照明光。
发光控制部5既可以对是否从各光源部7发出激光、即发光的开关进行控制,也可以对是否将由各光源部7发出的激光引导至光扫描部6的入射面进行切换。后者的情况下,在各光源部7与光扫描部6之间设置未图示的光闸部,能够利用该光闸部切换激光的通过/遮断。另外,发光控制部5既可以对各光源部7的激光的发光强度进行控制,也可以由各光源部7发出发光强度较强的激光和较弱的激光。
光扫描部6使来自激光光源4的激光的行进方向随时间而发生变化,从而使得激光的行进方向不会固定。即,光扫描控制部8对光扫描部6进行控制,从而控制光学元件3上的激光的光照射位置。其结果是,从光扫描部6出射的激光在光学元件3的入射面上进行扫描。这样,光扫描部6对由激光光源4发出的激光进行引导,使该激光在光学元件3上进行扫描。
图2是用于说明光扫描部6的激光扫描的图。光扫描部6例如图2所示那样,具有能够绕在相互交叉的方向上延伸的两个旋转轴11、12旋转的反射器件13。从激光光源4入射至反射器件13的反射面13a上的激光以对应于反射面13a的倾斜角度的角度而被反射,并向光学元件3的入射面3a行进。因此,通过使反射器件13绕两个旋转轴11、12旋转,从而激光在光学元件3的入射面3a上进行二维扫描。反射器件13例如以固定的周期反复进行绕两个旋转轴11、12旋转的动作,因此与该周期同步地,激光在光学元件3的入射面3a上反复进行二维扫描。
在本实施方式中,设想了仅设置1个光扫描部6的情况,由激光光源4发出的多个激光都入射至公共的光扫描部6,在该光扫描部6中行进方向会随时间发生变化,从而在光学元件3上进行扫描。此外,还可以设置多个光扫描部6,例如可以按照光源部7的数量来设置光扫描部6,将来自各光源部7的激光通过对应的光扫描部6进行引导,由此利用光学元件3使来自多个光源部7的激光进行扫描。
光学元件3具有供激光从构成光源部7的激光光源4通过光扫描部6入射的入射面3a,光学元件3使入射到该入射面3a上的激光扩散,对规定范围进行照明。更具体而言,被光学元件3扩散的多个激光在通过被照明区域10后,对作为实际的照明范围的规定范围进行照明。
被照明区域10对应于被光学元件3内的各扩散区域14重叠起来照明的近场的照明范围。关于远场的照明范围,相比以实际的被照明区域的尺寸进行表现的情况而言,更多情况下被表现为角度空间内的扩散角度分布。本说明书中的“被照明区域”这一用语除了包含实际的被照射面积或照明范围之外,还包含角度空间内的扩散角度范围。因此,被图1的照明装置照明的规定范围可能会成为相比图1所示的近场的被照明区域10而言明显更大的区域。
图3是表示被光学元件3扩散的激光入射至被照明区域10的状况的图。光学元件3具有多个扩散区域14,各扩散区域14分别对应于由激光光源4发出的多种的激光,各扩散区域14供所对应的激光入射。因此,光学元件3具有供红色(R)激光入射的扩散区域14、供绿色(G)激光入射的扩散区域14和供蓝色(B)激光入射的扩散区域14。各扩散区域14使入射的激光扩散,并作为整体对被照明区域10的全域进行照明。各扩散区域14具有多个要素扩散元件15。多个要素扩散元件15的配光方向互不相同,对彼此不同的要素被照明区域进行照明。即,多个要素扩散元件15分别使入射的激光扩散并对它们进行引导,从而对被照明区域10内的对应的部分区域、即对应的要素被照明区域19进行照明。被照明区域10被划分为多个要素被照明区域19,各要素被照明区域19被来自对应的要素扩散元件15的激光而照明。
光学元件3由全息记录介质16构成。全息记录介质16具有作为上述的“多个扩散区域14”发挥功能的多个全息区域17,各全息区域17分别对应于波段互不相同的多个激光而被设置。各全息区域17具有供对应的激光入射的入射面17a,入射至各全息区域17的入射面17a上而被扩散的激光对被照明区域10进行照明。因此,例如在全息记录介质16具有与RGB激光分别对应的3个全息区域17的情况下,被各全息区域17扩散的RGB激光分别对被照明区域10的全域进行照明。因此,在由激光光源4发出R激光、G激光和B激光的情况下,被照明区域10被照射这些RGB激光而成为被白色照明的情况。
图3示出了与在红、蓝或绿的波段发光的3个激光对应起来设置3个全息区域17的示例,然而激光的种类和全息区域17的数量不做特别限定。优选对应于由激光光源4发出的激光的种类来设置全息区域17,若由激光光源4发出的激光为多种,则优选全息记录介质16所具有的全息区域17也为多个。
全息记录介质16上的各全息区域17的大小、即面积无需一定相同,能够照射激光的被照明区域的大小在全息区域17之间既可以相同也可以不同。即使被照明区域的大小在全息区域17之间不同,通过按照每个全息区域17来调整在各全息区域17的入射面17a上形成的干涉条纹,由此各全息区域17能够对公共的被照明区域10进行照明。
多个全息区域17分别具有作为上述的“多个要素扩散元件15”发挥功能的多个要素全息区域18。多个要素全息区域18分别使所入射的激光扩散,由此对作为被照明区域10内的部分区域的要素被照明区域19进行照明。各要素全息区域18所照明的要素被照明区域19的至少一部分在要素全息区域18之间不同,不同的要素全息区域18所照明的要素被照明区域19彼此的至少一部分不同。
多个要素全息区域18的入射面17a上形成有彼此不同的干涉条纹图案。入射至各要素全息区域18的入射面17a的激光按照入射面17a的干涉条纹图案而发生折射,从而对被照明区域10内的对应的要素被照明区域19进行照明。因此,通过对在各要素全息区域18的入射面17a上形成的干涉条纹图案进行调整,能够将在各要素全息区域18折射而被扩散的激光的行进方向变更为期望方向,通过激光对期望的要素被照明区域19进行照明。
此外,全息记录介质16例如可通过将来自实物的散射板的散射光用作物体光来制作。更具体而言,若对作为全息记录介质16的母体的全息感光材料照射由相互具有干涉性的相干光构成的参照光和物体光,则基于这些光的干涉的干涉条纹会形成于全息感光材料上,从而制作出全息记录介质16。作为参照光,使用作为相干光的激光,作为物体光,例如使用可廉价入手的各向同性散射板的散射光。
以使得制作全息记录介质16时使用的参照光的光路朝反向行进的方式向全息记录介质16照射激光,由此在制作全息记录介质16时使用的作为物体光的源头的散射板的配置位置处生成散射板的再生像。若制作全息记录介质16时使用的作为物体光的源头的散射板进行均匀的面散射,则由全息记录介质16得到的散射板的再生像也成为均匀的面照明,生成该散射板的再生像的区域成为被照明区域10。
关于形成于各要素全息区域18的复杂的干涉条纹的图案,可取代使用现实的物体光和参照光来形成的情况,可以根据预定的再生照明光的波长和入射方向以及应再生的像的形状和位置等来使用计算机进行设计。这样得到的全息记录介质也被称作计算机合成全息(CGH:Computer Generated Hologram)。此外,还可以通过计算机合成来形成各要素全息区域18上的各点上的扩散角度特性相同的傅里叶变换全息。进而,还可以在被照明区域10的光轴后方侧设置透镜等的光学部件,设定实际的照明范围的大小和位置。
作为全息记录介质16的具体方式,既可以是使用光聚合物的体积型全息记录介质16,也可以是使用包含银盐材料的感光介质来记录的类型的体积型全息记录介质16,还可以是浮雕型的全息记录介质16。
作为光学元件3而设置全息记录介质16的优点之一在于,通过扩散而能够降低激光的光能密度。另外,全息记录介质16的另一个优点在于,全息记录介质16可用作指向性的面光源,因此与现有的作为点光源发挥功能的灯光源相比,能够降低用于达成同等照度分布的光源面上的亮度。由此,能够有助于提高激光的安全性,即使利用人眼直视通过了被照明区域10的激光,相比对单一点光源进行直视的情况而言,对人眼带来不良影响的可能性变低。
这样,由激光光源4通过光扫描部6而入射至全息记录介质16的激光被各要素全息区域18引导而照明所对应的要素被照明区域19。此外,光扫描部6使全息记录介质16的要素全息区域18内的激光的入射位置和入射角度随时间发生变化。入射至一个要素全息区域18内的激光无论入射至该要素全息区域18内的何处位置都对公共的要素被照明区域19进行照明,入射至要素被照明区域19的各点的激光的入射角度随时间而发生变化。该入射角度的变化是人眼无法分辨的速度,其结果是,不存在相关的相干光的散射图案以复用的方式被人眼观察到。因此,被照明区域10的各要素被照明区域19以对应于各散射图案生成的散斑重叠而平均化的状态被观察者观察到,由此能够使散斑难以变得显著。
在不同的要素全息区域18内通过的激光对被照明区域10内的不同的要素被照明区域19进行照明,而被在不同的要素全息区域18内通过的激光照明的要素被照明区域19的至少一部分可以重合。此外,构成被照明区域10的多个要素被照明区域19的大小既可以相同,也可以互不相同。进而,无需按照要素全息区域18的排列顺序,在被照明区域10内排列所对应的要素被照明区域19。即,全息区域17内的要素全息区域18的排列顺序与被照明区域10内的所对应的要素被照明区域19的排列顺序无需一定一致。
图4是表示全息区域17的一例的剖视图。图5是表示全息区域17的另一例的剖视图。全息区域17的具体的配置方式不做特别限定。例如,与各种激光对应设置的全息区域17r、17g、17b在典型情况下如图4所示那样被相邻配置,全息区域17r、17g、17b的入射面17a被配置在同一平面上,特有的干涉条纹图案21r、21g、21b也被设置于同一层。其中,全息区域17r、17g、17b和干涉条纹图案21r、21g、21b不必一定相邻地被设置于同一层,也可以使用全息区域17r、17g、17b被配置在层叠方向上的全息记录介质16(参照图5)。这种情况下,干涉条纹图案21r、21g、21b在各自对应的全息区域17r、17g、17b上形成为层状。这种情况下,优选以激光尽可能没有损失地到达位于从作为供来自光扫描部6的激光入射的全息记录介质16的表面的入射面17a离开的深处的干涉条纹图案的方式,尽可能提高各全息区域17r、17g、17b的可视光透过率。此外,若在层叠方向上重叠的位置处形成全息区域17r、17g、17b则激光不易到达存在于从入射面17a离开的深处的干涉条纹图案。因此,如图5所示那样,优选在关于与层叠方向呈垂直的方向而相互错开的位置处形成干涉条纹图案21r、21g、21b。
在具有上述结构的光学元件3中,多个要素扩散元件15包括大小不同的至少2种以上的要素扩散元件15。
图6是说明通过对由激光光源4发出的激光的输出进行控制,从而将照明范围内的一部分范围调整得较亮或较暗的示例,(a)表示作为被照明区域10的目标的照明的一例,(b)表示对(a)所示的被照明区域10进行照明时使用的光学元件3,(c)表示光学元件3上的激光的光照射位置与光束量、即光束(单位是lm;流明)的关系例。
在图6(a)中,示出在浓度越浓的部位照明越明亮,而在浓度越淡的部位照明越昏暗。因此,中央的要素被照明区域19-5被照明得最明亮,随着离开中央的要素被照明区域19-5而逐渐被照明得较暗,关于光束量,要素被照明区域19-1~19-9具备以下的关系。
(照明关系例)
19-5>19-2=19-4=19-6=19-8
>19-1=19-3=19-7=19-9
构成光学元件3的多个要素扩散元件15-1~15-9如上述的那样,以分别对应的要素被照明区域19-1~19-9被激光照射的方式,使来自光扫描部6的激光扩散并对其进行引导。特别地,如图6(b)所示的光学元件3由激光的入射区域的大小彼此相等的要素扩散元件15-1~15-9构成。
为了在将光扫描部6的激光的扫描速度保持为固定,并通过图6(b)所示的光学元件3(要素扩散元件15-1~15-9)实现图6(a)所示的照明方式,需要控制为使由激光光源4发出的激光的输出满足图6(c)所示的光照射位置与光束量的关系。即,在对被照明区域10中的要求变得明亮的要素被照明区域19进行照明时,需要将由激光光源4发出的激光的输出相对增大,使得针对所对应的要素扩散元件15的激光的照射强度变强。另一方面,在对被照明区域10中的要求变暗的要素被照明区域19进行照明时,需要将由激光光源4发出的激光的输出相对减小,使得针对所对应的要素扩散元件15的激光的照射强度变弱。
因此,在图6所示的示例中,在对要求最为明亮的中央的要素被照明区域19-5进行照明时,使由激光光源4发出的激光的输出为最大,以使得照射对应的要素扩散元件15-5的激光的光束量变为最大。另外,在对要求最暗的四角的要素被照明区域19-1、19-3、19-7、19-9进行照明时,使由激光光源4发出的激光的输出为最小,以使得照射对应的要素扩散元件15-1、15-3、15-7、15-9的激光的光束量变为最小。另外,在对要求成为中间的亮度的其他的要素被照明区域19-2、19-4、19-6、19-8进行照明时,将由激光光源4发出的激光的输出设定为中间的大小,以使得照射对应的要素扩散元件15-2、15-4、15-6、15-8的激光的光束量为中间的程度。
这样,通过对激光光源4的激光输出进行控制来调整被照明区域10的照明的情况下,需要根据光学元件3上的激光照射位置来改变激光的输出,激光的输出控制会变得非常复杂。特别在使激光在光学元件3上扫描的情况下,要素扩散元件15的大小较小而扫描速度较快,因此需要将激光的输出变更调整为非常高的速度,用于稳定且准确地进行激光的输出控制的处理结构变得非常复杂。
另一方面,在本实施方式中,构成光学元件3的多个要素扩散元件15的各自的激光的入射区域的大小根据在对应的要素被照明区域19所需的光束量而被确定。
图7是说明通过对要素扩散元件15的入射区域的大小进行调整来讲照明范围内的一部分范围调整得明亮或昏暗的示例的图,(a)表示作为被照明区域10的目标的照明的一例,(b)表示在对(a)所示的被照明区域10进行照明时使用的光学元件3,(c)表示光学元件3上的激光的光照射位置与光束量的关系例。
图7(a)所示的照明例与上述的图6(a)所示的照明例相同,中央的要素被照明区域19-5被照明得最为明亮,随着离开中央的要素被照明区域19-5而被照明得逐渐变暗(参照上述的“照明关系例”)。
构成光学元件3的多个要素扩散元件15的大小并非固定,根据作为对应的要素被照明区域19的目标的光束量的比率,确定了要素扩散元件15的激光的入射区域的大小。即,在与被照明区域10中的被要求变亮的要素被照明区域19对应的要素扩散元件15中,激光的入射区域被设定得相对较大。另一方面,在与被照明区域10中的要求变暗的要素被照明区域19对应的要素扩散元件15中,激光的入射区域被设定得相对较小。因此,多个要素扩散元件15的每个都构成为,在对应的要素被照明区域19内需要的光束量越多则激光的入射区域就越大,在对应的要素被照明区域19内需要的光束量越小则激光的入射区域就越小。
因此,在图7所示的示例中,与要求变得最明亮的中央的要素被照明区域19-5对应的要素扩散元件15-5的大小被设定得最大,与要求变得最暗的四角的要素被照明区域19-1、19-3、19-7、19-9对应的要素扩散元件15-1、15-3、15-7、15-9的大小被设定得最小。另外,与要求成为中间的亮度的其他的要素被照明区域19-2、19-4、19-6、19-8对应的要素扩散元件15-2、15-4、15-6、15-8被设定为中间的大小。
通过这样地调整作为激光的入射区域的大小的要素扩散元件15的大小,由此能够在不改变由光学元件3发出的激光的输出和光扫描部6的激光的扫描速度的情况下,以期望的方式对被照明区域10进行照明。
例如,使构成光学元件3的多个要素扩散元件15间的“激光的入射区域的大小”的比率与“作为对应的要素被照明区域19的目标的光束量的比率”一致,使由光学元件3发出的激光的输出为固定,并由光扫描部6在光学元件3上使激光以固定的速度进行扫描,由此能够简单地实现期望的照明方式。
如上述那样,在根据光扫描部6的激光扫描来控制光学元件3的激光输出时,所需的处理变得复杂,难以通过期望的方式准确地对照明范围进行照明。另一方面,根据本实施方式的照明装置1,若根据作为与构成光学元件3的要素扩散元件15对应的要素被照明区域19的目标的光束量预先调整好该各要素扩散元件15的大小、即激光的入射区域的大小,则在不改变由光学元件3发出的激光的输出和光扫描部6的激光的扫描速度而将其维持固定的状态下,能够以期望的方式准确地对照明范围进行照明。
这样,根据本实施方式的照明装置1,不会将处理结构变得复杂,能够准确地将照明范围内的一部分范围相比其他的范围照明得更为明亮或昏暗。
<第2实施方式>
在本实施方式中,对与上述的第1实施方式相同的构成要素赋予同一标号,并省略对其详细说明。
在上述的第1实施方式中,举例示出了由激光光源4发出的激光的输出固定,光扫描部6在光学元件3上使激光以固定的速度进行扫描的情况,然而本发明的应用例不限于此。例如,发光控制部5可以根据多个要素扩散元件15上的光照射位置,对激光光源4的激光的发光进行控制。更具体而言,发光控制部5可以根据多个要素扩散元件15上的光照射位置来控制激光光源4的激光的发光,并通过激光选择性地对多个要素扩散元件15进行照射。
图8是说明通过本发明的第2实施方式的照明装置1将照明范围内的一部分范围调整得较亮或较暗的示例的图,(a)表示作为被照明区域10的目标的照明的一例,(b)表示在对(a)所示的被照明区域10进行照明时使用的光学元件3,(c)表示光学元件3上的激光的光照射位置与光束量的关系例。
图8(b)所示的光学元件3具有与上述的图7(b)所示的光学元件3(要素扩散元件15)相同的“激光的入射区域的大小”,构成光学元件3的多个要素扩散元件15包括激光的入射区域的大小不同的至少2种以上的要素扩散元件15。
以满足图8(c)所示的光照射位置与光束量的关系的方式,根据多个要素扩散元件15上的光照射位置来控制激光光源4的激光的发光。具体而言,以将对与被照明区域10的中央的要素被照明区域19-5对应的要素扩散元件15-5进行照射的激光的输出设定为低于对其他的要素扩散元件15-1~15-4、15-6~15-9进行照射的激光的输出的方式,控制激光光源4的激光的发光输出。由此,如图8(a)所示,能够仅对被照明区域10中的中央的要素被照明区域19-5减弱照明。例如,这对于使得存在于被照明区域10的中央的要素被照明区域19-5的人不会过度暴露于来自照明装置1的激光下而感到炫目的情况而言是优选的。
另外,在图8所示的例子中,仅特定的要素被照明区域19被照明得比其他的要素被照明区域19暗,然而还可以进行仅将特定的要素被照明区域19照明得比其他的要素被照明区域19更亮的照明。发光控制部5对激光光源4的激光输出进行控制,将对与特定的要素被照明区域19对应的要素扩散元件15进行照射的激光的输出设定为高于对其他的要素扩散元件15进行照射的激光的输出,由此能够将特定的要素被照明区域19照明得比其他的要素被照明区域19更亮。例如在通过将存在于特定的要素被照明区域19内的人照明得比其他的要素被照明区域19更亮,期望使该人变得更为显著的情况下是优选的。
如以上说明的那样,根据本实施方式的照明装置1,通过较为简单的激光的输出控制,就能够简便地实现“选择性地将特定的要素被照明区域19照射为比其他的要素被照明区域19更亮或更暗”这样复杂的照明方式。
<应用例>
图9是表示照明装置1的应用例的概略图。照明装置1除了具有上述的激光光源4、作为光扫描部6发挥功能的多面镜28和作为光学元件3发挥功能的光扩散元件30之外,还具有光束扩展器25、第1聚光透镜26、透镜阵列27和第2聚光透镜29。此外,虽然省略了图示,然而与图1所示的照明装置1同样地还设置有发光控制部5和光扫描控制部8。
由激光光源4发出的激光被光束扩展器25扩大了直径,并被第1聚光透镜26调整为平行光,然后被透镜阵列27调整配光角度和扩散角度。作为波束整形元件而发挥功能的光束扩展器25、第1聚光透镜26和透镜阵列27在图9所示的例子中被配置于激光光源4与多面镜28之间,然而不限于此,也可以被配置于多面镜28与第2聚光透镜29之间等。
第2聚光透镜29供被透镜阵列27调整了配光角度且被多面镜28控制了扫描位置的激光入射,并会聚该激光将其照射在光扩散元件30上。图9中的图示虽被省略,然而光扩散元件30也包含激光的入射区域的大小不同的至少2种以上的要素扩散元件15(参照图7(b)的标号15-1~15-9),从而在不使处理结构变得复杂的情况下能够简便且准确地将照明范围内的一部分范围照明得比其他的范围更亮或更暗。
此外,光扫描部6具有构成为旋转体的多面镜28,通过旋转的多面镜28而将激光引导至期望部位。因此,为了使激光在多个要素扩散元件15上以固定的速度进行扫描,使与多面镜28的旋转有关的角速度为固定即可,从而能够非常简单地使激光在多个要素扩散元件15上以固定的速度进行扫描。
<其他的变形例>
图1中,示出了来自光扫描部6的激光透过光学元件3而扩散的示例,然而光学元件3也可以使激光进行扩散反射。例如,在作为光学元件3使用全息记录介质16的情况下,全息记录介质16既可以是反射型也可以是透过型。一般地,反射型的全息记录介质16(以下,称作“反射型全息”)相比透过型的全息记录介质16(以下,称作“透过型全息”)而言波长选择性较高。即,反射型全息的情况下,即使使与不同波长对应的干涉条纹层叠,也能够仅在期望的层使期望的波长的相干光发生折射。此外,在易于除去0次光的影响的方面,反射型全息也表现优异。另一方面,透过型全息的情况下,能够折射的光谱较宽,激光光源4的允许程度较大,而若使与不同波长对应的干涉条纹图案层叠,则期望的波长的相干光在期望的层以外的层也会发生折射。因此,一般情况下,透过型全息难以构成为层叠构造。
另外,光学元件3的具体方式不限于全息记录介质16,还可以是能够被细分为多个要素扩散元件15的各种的扩散部件。例如,多个要素扩散元件15可以均为具有多个透镜的透镜阵列,光学元件3可以是包括多个透镜阵列的透镜阵列群。这种情况下,按照每个要素扩散元件15设置有透镜阵列,以构成各透镜阵列的各透镜对被照明区域10内的要素被照明区域19进行照明的方式来设计各透镜的形状。这种情况下也与上述的实施方式同样地,作为要素扩散元件15发挥功能的多个透镜阵列包括作为相干光的激光的入射区域的大小不同的至少2种以上的透镜阵列。由此,在不使处理结构变得复杂的情况下,能够准确地将照明范围内的一部分范围照明得比其他的范围更亮或更暗。
另外,激光光源4所具有的光源部7的数量不做特别限定,既可以是多个,也可以是单个。另外,由激光光源4的光源部7发出的激光的种类也不做特别限定,既可以是多种,也可以是单一种类。因此,激光光源4例如可以具有发出同一波段的激光的多个光源部7,这种情况下,通过发光控制部5对发出激光的光源部7的数量进行控制,由此能够简单地提高或降低被照明区域10的照明强度。
此外,上述的照明装置1的应用对象不做特别限定,例如既可以在车辆、航空设备等的飞行体、列车、船舶、潜水物等的交通工具或其他的移动体上搭载照明装置1,也可以在特定的场所设置照明装置1。
本发明的方式不限于上述各个实施方式,还包含本领域普通技术人员可想到的各种变形,本发明的效果也不限于上述内容。即,在根据专利权利要求书中规定的内容及其均等物导出的不脱离本发明的概念性思想和主旨的范围内可进行各种的追加、变更和部分的削除。
标号说明
1照明装置,2照射装置,3光学元件,4激光光源,5发光控制部,6光扫描部,7光源部,8光扫描控制部,10被照明区域,11旋转轴,12旋转轴,13反射器件,14扩散区域,15要素扩散元件,16全息记录介质,17全息区域,18要素全息区域,19要素被照明区域,21干涉条纹图案,25光束扩展器,26第1聚光透镜,27透镜阵列,28多面镜,29第2聚光透镜,30光扩散元件。
Claims (13)
1.一种照明装置,其具有:
相干光源,其发出相干光;
光学元件,其具有多个要素扩散元件,对由该多个要素扩散元件各自入射的所述相干光进行引导来照明对应的要素被照明区域;以及
光扫描部,其对从所述相干光源发出的所述相干光进行引导来使其在所述多个要素扩散元件上进行扫描,
所述多个要素扩散元件包括大小不同的要素扩散元件。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其中,
所述多个要素扩散元件各自的所述相干光的所述入射区域的大小根据在所述对应的要素被照明区域内需要的光束量而被确定。
3.根据权利要求2所述的照明装置,其中,
对于所述多个要素扩散元件各自而言,在所述对应的要素被照明区域内需要的光束量越多,所述相干光的所述入射区域越大。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的照明装置,其中,
从所述相干光源发出的所述相干光的输出固定。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的照明装置,其中,
所述光扫描部使所述相干光在所述多个要素扩散元件上以固定的速度进行扫描。
6.根据权利要求5所述的照明装置,其中,
所述光扫描部具有引导所述相干光的旋转体,通过使该旋转体的角速度固定而使所述相干光在所述多个要素扩散元件上以固定的速度进行扫描。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的照明装置,其中,
该照明装置还具有光扫描控制部,该光扫描控制部对所述光扫描部进行控制,从而对所述多个要素扩散元件上的所述相干光的光照射位置进行控制。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的照明装置,其中,
该照明装置还具有发光控制部,该发光控制部对所述相干光源的所述相干光的发光进行控制。
9.根据权利要求8所述的照明装置,其中,
所述发光控制部根据所述多个要素扩散元件上的所述相干光的光照射位置,对所述相干光源的所述相干光的发光进行控制。
10.根据权利要求9所述的照明装置,其中,
所述发光控制部根据所述多个要素扩散元件上的所述光照射位置来控制所述相干光源的所述相干光的发光,利用所述相干光对所述多个要素扩散元件选择性地进行照射。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的照明装置,其中,
所述多个要素扩散元件的配光方向互不相同,且对彼此不同的所述要素被照明区域进行照明。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的照明装置,其中,
所述光学元件是全息记录介质,
所述多个要素扩散元件是具有彼此不同的干涉条纹图案的要素全息元件。
13.根据权利要求1至11中的任意一项所述的照明装置,其中,
所述多个要素扩散元件各自是具有多个透镜的透镜阵列,
所述光学元件是包括多个所述透镜阵列的透镜阵列群。
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