CN102356420A - 图案形成用照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图案形成用照明装置及道路线生成用照明装置，尽管具有简单的结构却可以把希望的图形和文字等照射到对象物体上，还可以简单地改变所述的图形和文字等，所述图案形成用照明装置包括：LED光源(3)；第一折射部件(4)，使来自LED光源(3)的光折射，并将LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像成像在规定位置；以及外壳(2)，容纳LED光源(3)和第一折射部件(4)，并具有光射出口(2A)，该光射出口(2A)使从第一折射部件(4)出来的光向外部射出。

Description

图案形成用照明装置

技术领域

本发明涉及例如用于向山或者建筑物、营造物等对象物体上照射图形、文字、记号或图案等规定形状的光的图案形成用照明装置。

背景技术

以往，例如如专利文献1所示，作为把希望的图案的照明光投射到照射面上的照明装置包括：光源；光学部件，把从所述光源射出的光变换成平行光；投影镜(projection lens)，把来自所述光学部件的平行光投射到射出面上；以及遮光罩，配置在所述投影镜的光源一侧的焦点附近，形成有与图案对应的开口部。

可是，在投影镜的光源一侧配置遮光罩的照明装置，存在结构上变得复杂的问题。此外，因设置遮光罩造成光量降低，例如在向远方照射图案的情况下，还存在像变模糊的问题。此外，对于利用遮光罩形成图案的装置，例如在向远方照射图案的情况下，要把图案放大照射时需要另外设置放大镜，也存在造成结构更复杂的问题。此外，在变更图案的情况下，存在需要拆开照射装置来更换遮光罩这样的操作方面的问题。

专利文献1：日本专利公开公报特开2008-210712号

发明内容

因此，本发明的主要目的是提供一种图案形成用照明装置，脱离在光源和投影镜之间设置具有与图案对应的开口部的部件的想法，尽管具有简单的结构却可以把希望的图形、文字、记号或图案等规定形状的光照射到对象物体上，还可以简单地改变所述图形、文字、记号或图案等。

即，本发明提供一种图案形成用照明装置，其特征在于包括：LED光源，使用LED发光元件；第一折射部件，使来自所述LED光源的光折射，并把所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像放大成像在规定位置；以及外壳，容纳所述LED光源和所述第一折射部件，并具有光射出口，该光射出口使从所述第一折射部件出来的光向外部射出。

按照所述的图案形成用照明装置，可以使LED光源的从光轴方向看到的发光形状在对象物体等上的规定位置上成像。由此，无须在光源和成像透镜之间配置其他的构件，例如通过改变LED光源的形状，就可以改变在对象物体上的照射形状，或者通过把多个图案形成用照明装置组合，也可以改变在对象物体上的照射形状。此外，通过配置多个图案形成用照明装置来表现规定的照射形状，可以使照射形状变大，无须使用放大透镜等就可以例如在远方的对象物体上照射希望的图形、文字、记号或图案等规定形状的光。

优选的是，所述图案形成用照明装置还包括第二折射部件，该第二折射部件把从所述第一折射部件出来的光向规定的方向扩展，并使所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像变形成规定形状。此时，所述LED光源、所述第一折射部件和所述第二折射部件被配置在所述外壳内，所述第一折射部件具有把所述LED光源放大成像在规定距离的功能，所述第二折射部件具有把扩大成像了的所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像向规定的方向扩展的功能。由此，可以把所述LED光源的发光面的像变形成规定形状照射到对象物体上。由于变形后的像不是平行光，而是所成的像，所以可以防止产生照射形状的轮廓模糊等不利情况，可以在对象物体上形成轮廓清晰的照射形状。

例如在把照明装置在铅垂方向上或水平方向上串列配置的情况下，在对象物体表面相对于多个照明装置倾斜的情况下等，各照明装置和对象物体表面的距离不同，有时第一折射部件的成像位置不是位于对象物体表面上。为了解决该问题，优选的是，所述图案形成用照明装置还包括距离可变机构，该距离可变机构能够改变所述LED光源和所述第一折射部件之间的距离。

在使用多个图案形成用照明装置形成图形、文字、记号或图案等照射形状时，为了可以均匀照射并且简单地形成照射形状，优选的是，所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状为矩形。此时照射形状的单位构成成分为矩形。

为了使LED光源的从光轴方向看到的发光形状在对象物体上成像，并且仅通过确认第一折射部件的形状就可以知道发光面的形状，从而提高可操作性，优选的是，所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状和所述第一折射部件的形状为相似形。

此外，优选的是，所述第一折射部件和所述光射出口基本相同，所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状和所述第一折射部件的形状为相似形。

为了可以减少图案形成用照明装置使用的零件个数，并可以通过简单的结构生成规定形状的像，优选的是，所述图案形成用照明装置还具有板形光学元件，在该板形光学元件的一个面上形成有所述第一折射部件，在该板形光学元件的另一个面上形成有所述第二折射部件。

为了简化图案形成用照明装置的结构，实现降低成本，并且使第一折射部件可以简单地安装和定位在外壳上，优选的是，所述外壳具有：抵接面，设在折回部上，与所述第一折射部件抵接，所述折回部是通过把形成所述光射出口的端部向内侧折回形成的；以及定位突起，在使所述第一折射部件在所述外壳内向所述抵接面移动而使所述第一折射部件与所述抵接面接触的状态下，定位并固定所述第一折射部件。

按照所述构成的本发明，可以提供一种图案形成用照明装置，尽管具有简单的结构却可以把希望的图形、文字、记号或图案等规定形状的光照射到对象物体上，还可以简单地改变所述的图形、文字、记号或图案等。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的光照射系统的简要结构图。

图2是表示与图1为相同实施方式的单元组的示意图。

图3是与图1为相同实施方式的图案形成用照明装置的立体图。

图4是与图1为相同实施方式的图案形成用照明装置的示意剖视图。

图5是表示与图1为相同实施方式的发光面和成像透镜的位置关系的示意图。

图6是表示位置调节机构的作用的图。

图7是表示位置调节机构的作用的图。

图8是表示供电方法的图。

图9是表示供电方法的图。

图10是表示发光面、成像透镜和单位构成成分的关系的图。

图11是变形实施方式的光照射系统的简要结构图。

图12是表示变形实施方式的连接机构的图。

图13是本发明第二实施方式的道路线生成用照明装置的示意立体图。

图14是表示与图13为相同实施方式的道路线生成用照明装置的内部结构的示意剖视图。

图15是表示与图13为相同实施方式的位置调节机构的作用的示意剖视图。

图16是表示与图13为相同实施方式的LED光源的示意立体图。

图17是表示与图13为相同实施方式的道路线生成用照明装置的使用状态的示意图。

图18是表示与图13为相同实施方式的LED光源的发光面的形状和投射到道路的路面上的像的示意图。

图19是表示本发明另外的实施方式的道路线生成用照明装置的LED光源的发光面的形状和投射到道路的路面上的像的示意图。

图20是表示本发明再一个实施方式的道路线生成用照明装置的投射到道路的路面上的像的示意图。

图21是本发明第三实施方式的照明装置的示意剖视图。

图22是表示本发明第四实施方式的线生成方法的图。

图23是表示变形实施方式的线生成方法的图。

具体实施方式

<第一实施方式>

下面参照附图对使用第一实施方式的照明装置的光照射系统进行说明。

如图1所示，本实施方式的光照射系统100例如是在前面400～500m远处的对象物体(例如山、大楼等建筑物或金字塔等建筑物等)表面上，表示希望的图形、文字、记号或图案等规定形状的光。此外，在图1中，表示了在山的地面上表示“山”字的情况。

具体地说，如图2、图3所示，所述光照射系统100具备多个单元组10，该多个单元组10是通过把大体为长方体形状的多个图案形成用照明装置1连接成直线形(串列)而形成的。此外，图2中的(A)是单元组10的俯视图，图2中的(B)是单元组10的侧视图。

通过连接支架10H串列连接单元组10的多个(在图2中为5个)照明装置1，使得所述照明装置1的开口部(光射出口)2A大体朝向相同的方向，并且各个开口部2A在同一个平面上。

多个单元组10的配置方式可以根据要表示的图形、文字、记号或图案等照射形状适当设定，例如在山的表面上表示“山”字的情况下，例如把六个单元组10配置成山字形(参照图1)。通过这样形成单元组10，在光照射系统100组装时或变更配置时，可以使操作容易等等，从而可以提高可操作性。

下面对照明装置1的结构进行说明。

如图3和图4所示，本实施方式的照明装置1包括外壳2、LED光源3、作为第一折射部件的成像透镜4以及位置调节机构5。

下面对外壳2～位置调节机构5各部分进行说明。

外壳2大体为长方体形，在大体为方形的正面上具有作为光射出口的开口部2A，具体地说，外壳2为正面大体整个开口的中空的箱形。此外，外壳2的内侧周面实施有用于防止光反射的遮光处理(例如黑色表面处理等)。此外，一个成像透镜4和用于保护该成像透镜4的一个保护构件6朝向前方(光射出一侧)、且按该顺序设置在外壳2的开口部2A上。保护构件6是由丙烯酸树脂制成的透明薄板，设置成大体靠紧成像透镜4。此外，在外壳2的背面上设置有贯通孔2h，后述的位置调节机构5的操作连接部52贯穿该贯通孔2h。

LED光源3设置在外壳2内，是向成像透镜4射出光的面光源，具体地说，如图5所示，以作为LED光源3的从光轴方向看到的发光形状的发光面301位于成像透镜4的焦点位置附近的方式设置LED光源3。此外，图5中的附图标记“F”是成像透镜的前侧焦点，发光面301比该前侧焦点F稍靠外侧，即LED光源3的发光面301被设置成位于稍离开前侧焦点F的位置上(发光面301和成像透镜4之间的距离比前侧焦点F和成像透镜4之间的距离稍大)。本实施方式的LED光源3是单一的LED，是单色(R、G、B)或白色的LED。此外，该LED例如是表面安装型，发光面为矩形。通过使所述外壳2大体为长方体形，且使开口部2A大体为方形(矩形)、并与发光面301为相似形，从而可以直观地确认照明装置1照射的单位构成成分的形状。

成像透镜4设置在外壳2的开口部2A上，把LED光源3的发光面301放大成像在对象物体200上。该成像透镜4设置在外壳2的开口部2A(外壳2的大体整个正面)上，从光轴方向看与开口部2A大体为相同的形状。在本实施方式中，外壳2为立方体形，成像透镜4从光轴方向看为正方形。即，本实施方式的照明装置1从立方体的整个一个面射出光。此外，成像透镜4的形状与LED光源3的发光面301为相似形。为了减轻照明装置1整体的重量，优选的是成像透镜4是轻而薄的树脂制的菲涅尔透镜。

位置调节机构5包括距离可变机构，该距离可变机构可以改变LED光源3和成像透镜4之间的距离，把持部54设置在外壳2的外部，通过操作该把持部54来调节LED光源3相对于成像透镜4的位置。位置调节机构5包括光源放置部51、操作连接部52和支承部53。

光源放置部51用于放置LED光源3，配置在外壳2内，在本实施方式中还起到使由LED光源3产生的热量散热的散热部的功能。为了发挥散热部的功能，光源放置部51例如可以用铝等高导热系数材料制成，也可以设置散热片。

操作连接部52的一端连接在光源放置部51上，在另一端上设置把持部54，形成为贯穿设在外壳2的背面上的贯通孔2h的杆形。此外，在该操作连接部52上也可以设置散热片等散热机构。

把持部54设置在操作连接部52的外壳2外侧的端部，大体为球形。此外，把持部54具有与LED光源3的发光颜色相同的颜色。由此，在组装时，容易通过视觉掌握各光照射单元1的照明光的颜色，从而可以提高组装的可操作性。

支承部53设置在外壳2和操作连接部52之间，以在操作把持部54时可以使光源放置部51移动的方式支承操作连接部52。本实施方式的支承部53设置于在外壳2的后壁上设置的贯通孔2h的周围附近，支承部53使操作连接部52固定在外壳2的后壁上，并且将操作连接部52支承成通过操作把持部54可以使操作连接部52滑动以及以支承部53为转动中心可以转动。可以考虑通过球面滑动轴承(例如滑枕式滚珠)构成所述支承部53。此外，支承部53也可以由把操作连接部52从周边方向按压固定的止动螺钉构成，支承部53还可以由弹性构件构成。

具体地说，如图6所示，通过将把持部54向后拉，操作连接部52在支承部53中滑动，可以使LED光源3与成像透镜4靠近或分离。由此可以把从成像透镜4射出的光的成像位置相对于对象物体200前后调节。此外，如图7所示，通过使把持部54在上下方向上移动，操作连接部52能够以支承部53为中心转动，使LED光源3在上下方向上移动。由此可以改变从成像透镜4射出的光的照射方向。此外，本实施方式的支承部53也具有不使来自LED3的光从贯通孔2h泄漏的功能。

此外，本实施方式的光照射系统100与每个单元组10对应设置有电源9。

如图8所示，作为向各单元组10的各LED光源3供电的方法，可以通过供电线8把各照明装置1之间电连接，并把各照明装置1的LED光源3串联连接在电源9上，来向各LED光源3供电。此外，如图9所示，作为向各单元组10的各LED光源3供电的方法，也可以不电连接各照明装置1之间，而是通过供电线8从电源9向各照明装置1的LED光源3供电。

下面对本实施方式的光照射系统100的图形、文字、记号或图案等的照射形状和光照射系统100的作用进行说明。

通过光照射系统100在对象物体200上形成的图形、文字、记号或图案，由成像在对象物体200表面上的照明装置1的发光面301的放大像的集合体形成。在本实施方式中，由于LED光源3的发光面301为矩形，所以图形、文字、记号或图案以矩形为单位构成成分而形成。

此外，通过利用位置调节机构5按照每个照明装置1单独调节LED光源3的位置，可以使各照明装置1的LED光源3的发光面301的放大像分别在对象物体200倾斜的表面上成像。

此外，以使多个照明装置1的排列与对象物体200上的多个照明装置1的照射形状相对应的方式配制多个照明装置1。通过改变多个照明装置1的排列，可以改变对象物体200上的多个照明装置1的照射形状。在本实施方式中，由于通过多个单位构成单元组10，所以通过改变多个单元组10的排列，来改变对象物体200上的照射形状。

最后，参照图10对LED光源3的发光面301、成像透镜4和单位构成成分的关系进行说明。如图10所示，在利用一个成像透镜4放大成像的情况下，LED光源3的发光面301可以上下左右翻转地成像。此外，设LED光源3的发光面301和成像透镜4的主点的距离为a、成像透镜4的主点和成像面(对象物体200的表面)的距离为b、成像透镜4的焦距为f。

根据透镜的公式(1/a+1/b＝1/f)，则a＝bf/(b-f)。

因此，为了使用焦距f＝100mm的成像透镜4，使发光面301在b＝1m的地点成像来进行照明，则a＝100×1000/(1000-100)＝111.11mm。

为了使用焦距f＝100mm的成像透镜4，使发光面301在b＝10m的地点成像来进行照明，则a＝100×10000/(10000-100)＝101.01mm。

为了使用焦距f＝100mm的成像透镜4，使发光面301在b＝100m的地点成像来进行照明，则a＝100×100000/(100000-100)＝100.10mm。

为了使用焦距f＝100mm的成像透镜4，使发光面301在b＝500m的地点成像来进行照明，则a＝100×500000/(500000-100)＝100.02mm。

如上所述，成像面(对象物体200的表面)越远，则发光面301相对于成像透镜4的移动量越微小。

此外，使用LED光源3的发光面301的尺寸x(在图10中仅表示了高度尺寸)、LED光源3的发光面301和成像透镜4的主点的距离a、照明距离L(＝成像透镜4的主点和成像面的距离为b)，通过A＝xL/a的公式，可以求出成像在成像面(对象物体200的表面)上的单位构成成分的尺寸A(在图10中仅表示了高度尺寸)。

例如，设发光面301的尺寸x＝2mm、成像透镜4的焦距f＝100mm、照明距离L＝500m、LED光源3的发光面301和成像透镜4的主点的距离为a＝100.02mm，则成像的单位构成成分的尺寸为A＝2×500000/100.02mm＝9998mm

即，在使用发光面301为2mm见方的LED光源3的情况下，成像的单位构成成分为10m见方。此外，如果发光面301的尺寸过大，则单位构成成分变大。从实用上考虑，优选的是发光面301在10mm见方以内。

<第一实施方式的效果>

按照所述结构的本实施方式的光照射系统100，可以使LED光源3的发光面301的形状在对象物体200等上的规定位置上成像。由此，无须在LED光源3和成像透镜4之间配置其他构件，通过组合多个照明装置1，就可以改变对象物体200上的照射形状。此外，通过利用多个照明装置1的配置来表现规定的照射形状，可以把照射形状放大，不用放大透镜等，就可以例如在远处的对象物体200上照射希望的图形、文字、记号或图案等规定形状的光。

此外，本发明不限于所述第一实施方式。在下面的说明中，与所述第一实施方式对应的构件采用相同的附图标记。

例如，在所述第一实施方式中，作为LED光源使用了发光面为矩形的表面安装型LED，但是也可以使用具有其他发光面形状(例如圆形)的LED，还可以使用炮弹型LED。例如在使用直径3mm的炮弹型LED的情况下，从光轴看到的发光形状为炮弹型的树脂模制物部的断面形状。此外，除了LED以外，也可以使用利用了有机EL等的光源。

此外，所述第一实施方式的LED光源仅由LED构成，但也可以是由LED和使来自该LED的光扩散射出的棒透镜构成。在该情况下，棒透镜的光射出面配置在成像透镜的焦点位置附近，成像透镜使棒透镜的光射出面在对象物体上成像。此外，LED光源也可以由LED和传递来自该LED的光的光纤构成。

此外，在所述第一实施方式中，为了容易使用，使用把多个照明装置通过连接支架连接的多个单元组来构成光照射系统，但也可以不构成单元组，而是采用可以按照照明装置变更配置的结构。此外，单元组不限于串列式，例如可以采用部分圆弧形或大体L形等各种形状。

此外，所述第一实施方式的成像透镜使用了菲涅尔透镜，但也可以使用凸透镜。

此外，构成单元组的照明装置的个数、单元组的个数和排列方式当然不限于所述实施方式，可以根据照射到对象物体上的照射形状适当变更。

此外，在所述第一实施方式中，使多个照明装置1对应于照射形状排列，但也可以把多个照明装置1配置成一列或多列，通过各照明装置1的设置角度或利用位置调节机构5调节照射方向，来表现规定的照射形状。图11表示了通过把多个照明装置1配置成一列，并通过各照明装置1的上下方向或左右方向的设置角度或利用位置调节机构5调节上下方向或左右方向的照射方向，在山的地表上表示“大”字的情况。

此外，通过使各照明装置的光源颜色不同或按每个单元组使光源的颜色不同，也可以在对象物体上照射由多种颜色构成的图案。作为图案例如是方格图案等格图案或条纹图案等。

此外，在所述第一实施方式中，对应于各单元组设置了电源，但也可以从一个电源向全部的装置组供电。

此外，所述第一实施方式的外壳大体为长方体形，但是，除此以外，外壳也可以是背面(和正面)大体为圆形的圆柱形、背面(和正面)大体为正三角形的正三棱柱形或背面(和正面)大体为正六边形的正六棱柱形等。此时，只要背面(和正面)与光源的发光面为相似形，就可以直观地确认各光照射单元照射的单位构成成分的形状。

此外，在所述第一实施方式中，开口部在外壳正面的大体整个面上形成，导光透镜与开口部为大体相同的形状，但是开口部也可以不在外壳正面的大体整个面上形成，此外导光透镜也可以是与开口部不同的形状。

此外，在所述第一实施方式中，通过连接支架连接多个照明装置，但是也可以在各照明装置上设置连接机构。该连接机构包括第一连接部71和第二连接部72，第一连接部71设置在一个照明装置1的外壳2侧壁的外侧的面上，第二连接部72设置在另一个照明装置1的外壳2侧壁的外侧的面上，与所述第一连接部71连接。

作为第一连接部71和第二连接部72的具体例子，如图12的(A)所示，第一连接部71是设置在外壳2侧壁(例如左侧壁、上侧壁)外侧的面上的凸条部，第二连接部72是设置在外壳2侧壁(例如右侧壁、下侧壁)外侧的面上的凹槽。凸条部为随着往突出方向去而宽度变宽的形状，凹槽与凸条部的形状对应，为随着往深度方向去槽的宽度变宽的形状。通过使凸条部沿延伸方向滑动嵌入凹槽，可以连接照明装置1。

此外，如图12的(B)所示，第一连接部71是设置在外壳2侧壁(例如左侧壁、上侧壁)外侧的面上的例如为销钉形状的突起部，第二连接部72是设置在外壳2侧壁(例如右侧壁、下侧壁)外侧的面上的凹部。此时，优选的是：在凹部的内周面上设置有弹性体(在图12中没有表示)，该弹性体用于在突起部嵌合时紧贴在突起部上来固定。

通过以照明装置之间的第一连接部71和第二连接部72相嵌合的方式来进行连接，可以沿上下左右连接组合照明装置1。此外，也可以在把照明装置1仅连接成一列的情况下，仅在外壳2中一组的相对面(例如左右侧壁)上设置第一连接部71和第二连接部72。此外，在仅连接两个照明装置1的情况下，仅在各照明装置1的外壳2的一个面上设置第一连接部71和第二连接部72即可。

此外，通过使各照明装置或各单元组有规律地或随机地闪烁，或对各照明装置有规律地或随机地调光，例如可以使在对象物体上的图案有规律地或随机地变化，从而可以提高表现效果。

此外，在所述第一实施方式中装备有位置调节机构，但是在对象物体位于远方(数百米远)，且判断成像位置的可变范围在误差范围内的情况等下，也可以不具备位置调节机构。

<第二实施方式>

下面对用于通过照明在道路上生成例如停止线、路边线、中央线等线的光照射单元(照明装置)1进行说明。此外，在第二实施方式中使用的附图标记与所述第一实施方式不同。

<装置构成>

本实施方式的道路线生成用照明装置1例如用于通过照明生成隧道内的中线等表示道路标识的线L。

道路线生成用照明装置1具有图13的立体图所示的大体为立方体的外观，道路线生成用照明装置1包括：外壳2；LED光源3；菲涅尔透镜4，作为第一折射部件；柱状透镜(lenticular lens)5，作为第二折射部件；以及位置调节机构6，调节LED光源3和菲涅尔透镜4之间的距离。

对外壳2～位置调节机构6各部分进行说明。

外壳2是一面开口的立方体形薄壁箱体，如图14、图15的内部剖视图所示，菲涅尔透镜4和柱状透镜5安装在外壳2的光射出口2A上，LED光源3和位置调节机构6安装在与外壳2的开口2A相对的面的内侧面上。此外，电源盒7设置在外壳2的内部，大体为コ形的设置台2H可以向前后转动地设置在外壳2的外侧面上。在图14、图15和图17中，为了简化省略了设置台2H。

LED光源3使用芯片型LED，如图16所示，作为LED光源3的从光轴方向看到的发光形状的发光面为正方形。该LED光源3设置在外壳2的一个面的大体中央部，并且比菲涅尔透镜4的焦点靠向外侧，通过位置调节机构6进行调节，使得LED光源3的位置为从该菲涅尔透镜4射出的光在道路上成像的位置。

菲涅尔透镜4使入射的光折射，在规定位置上成像。通过位置调节机构6调节该菲涅尔透镜4和LED光源3之间的距离，使得在道路上成像。

柱状透镜5以与菲涅尔透镜4的光轴方向的前方接触的方式设置。柱状透镜5的形状为并排多个细的半圆筒形状的半圆柱体型透镜。而且以使所述半圆柱体型透镜的轴向和与所述LED光源3的发光面301相对的一组边的延伸方向平行的方式设置。即，在图14中，由于在图上看，半圆柱体型透镜沿上下方向排列，所以从LED光源3射出并在道路上成像的LED光源3的像成为在上下方向上伸长的状态。在柱状透镜5的光轴方向前方设置有丙烯酸制的透镜盖8，通过由设在各边中央部的透镜压板201和以从开口部2A的外侧面包围周围的方式设置的前框架202夹持柱状透镜5和透镜盖8，从而将柱状透镜5和透镜盖8固定在外壳2的开口部2A上。

位置调节机构6包括：板状的散热片61，安装有LED光源3；丝杠机构62，安装在散热片61上，使该散热片61沿光轴方向前后移动；引导棒63，引导散热片61，使得散热片61仅在前后方向上移动。

详细叙述各部分，如图14和图15所示，丝杠机构62贯通设置在散热片61的大体中央部，LED光源3安装在其下部。此外，在丝杠机构62的上部，以贯通散热片61的方式沿光轴方向设置有引导棒63。丝杠机构62包括：手柄部621，设置在外壳2的外侧；螺丝部622，连接在手柄部621上并向内侧突出；以及螺母部623，与螺丝部622螺纹连接，螺母部623固定在散热片61上。因此，如图15所示，通过转动手柄部621，由于螺母部623相对于螺丝部622移动，所以随之LED光源3也可以沿光轴方向前后移动。此外，螺丝部622的长度、引导棒63的长度及电源盒7的大小设置为：即使在LED光源3位于外壳2最里面的情况(即，使LED光源3最远离菲涅尔透镜4的状态)下，螺丝部622、引导棒63及电源盒7也不遮挡光路。

接着，对使用所述结构的道路线生成用照明装置1生成中线的情况下的设定和状态等进行说明。

此外，如图17所示，在本实施方式中，是用一个道路线生成用照明装置1使一根线L在道路上成像的情况。即，在需要用虚线表示中线的情况下，需要准备与白线部分数量相同数量的道路线生成用照明装置1。

根据各个道路线生成用照明装置1从自身到道路的路面上的距离，通过位置调节机构6调节LED光源3和菲涅尔透镜4之间的距离，使得各个道路线生成用照明装置1的LED光源3的实像在路面上成像。另一方面，柱状透镜5仅使光在一维方向上扩散。这样，通过柱状透镜5使LED光源3的无数个实像亦即正方形的光沿想要画线L的方向边部分重叠边成像，因此，结果如图18的(a)所示，成像为一根长方形的线L。例如，如图18的(b)所示，在使用发光面301为圆形的LED光源3的情况下，也可以在道路上形成线L，但如图18的(b)所示，在端部显示为圆形。即，如本实施方式所示，如果如图18的(a)所示，使用发光面301为方形(也包括长方形)的LED作为LED光源3，则可以简单地生成与在道路上显示中常用的长方形的线接近的形状，所以容易使用。

<第二实施方式的效果>

以往人们认为要在路面上投射长方形的线L，就必须把LED光源3配置在菲涅尔透镜4的焦点位置上，使从透镜射出的光成为平行光，但是本实施方式的道路线生成用照明装置1却不是这样，而是与以往的想法完全不同，通过使LED光源3的形状本身在道路上成像来生成线L。

即，在本实施方式中，通过菲涅尔透镜4使从具有方形发光面301的LED光源3射出的光在道路上成像，并且通过柱状透镜5使无数个像在规定的方向上边重叠边延伸，因此即使LED光源3和路面之间的距离远，也可以在路面上投射轮廓清晰的线L。因此，与通过把平行光照射到路面上来投射线L的情况下轮廓模糊、驾驶员不太好辨认的情况相比，本实施方式可以使线L变得非常容易看清。

而且，由于仅用一个LED光源3、一个菲涅尔透镜4和一个柱状透镜5就可以形成一根线L，所以通过非常简单的结构和少的零件个数就可以形成容易辨认的线L。

此外，本发明不限于所述第二实施方式。在下面的说明中与所述第二实施方式对应的部件使用相同的附图标记。

例如，在所述第二实施方式中，LED光源、作为第一折射部件的菲涅尔透镜和作为第二折射部件的柱状透镜在外壳内按所述顺序排列，但也可以按LED光源、第二折射部件、第一折射部件的顺序排列配置。此外，第二折射部件不限于柱状透镜，也可以是线性菲涅尔透镜等。总之，第二折射部件只要具有使光仅沿一定方向扩展的作用就可以。

此外，所述第二实施方式的照明装置是道路线生成用的，但除此以外，也可以作为在建筑物的壁面等上生成线的装置。

此外，所述第二实施方式的第二折射部件具有使光仅沿一维方向扩展的作用，但是第二折射部件也可以使用透明的相位调制型的衍射光学元件(例如在玻璃板或丙烯酸板上实施微细加工的全息衍射光学元件等)使光沿二维方向扩展，照射规定形状的光。例如，通过把产生方框形的全息衍射光学元件作为第二折射部件，在通过第一折射部件成像的规定的距离也可以照射方框形的光。此外，通过组合多个照射线的照明装置，也可以照射矩形框等。

在所述第二实施方式中，第一折射部件和第二折射部件是分开的菲涅尔透镜和柱状透镜，但是，例如也可以在一块丙烯酸板的一个面上形成菲涅尔透镜，在另一个面上形成柱状透镜。按照这样的结构，不仅可以减少零件个数，而且不需要在组装时把两块板高精度地重叠的操作，可以提高生产率。

在所述第二实施方式中，LED光源的发光面是正方形，但是LED光源的发光面也可以是其他形状。例如即使是圆形的发光面，通过调整利用柱状透镜重叠合并成像的间隔，也可以大体成为长方形，此外也可以在能允许一些凹凸的情况等下使用。

所述第二实施方式的LED光源只有一个LED芯片，但是LED光源也可以有多个LED芯片。在所述第二实施方式中，如图19的(a)所示，在排列四个芯片的情况下，投射到路面上的线为两根。此外，所述LED光源也可以相对于柱状透镜的半圆柱体型透镜排列的方向倾斜安装。例如，如图19的(b)所示，在所述第二实施方式中，如果使LED芯片倾斜安装，则可以在路面上形成至少中央部变粗的线。即，根据在道路的路面上形成的线的形状，可以改变LED芯片的数量和它的朝向。此外，也可以通过把多个LED光源以使它们的光轴方向不同的方式配置(具体地说，以光轴呈放射状的方式配置)，来形成一个线。

此外，在所述实施方式中可以调节所述LED光源和所述柱状透镜之间的距离。但是还可以具有倾斜调节机构，该倾斜调节机构用于调节LED光源相对于柱状透镜的倾斜度，按照该结构，如图19的(b)所示，可以改变投射的线的粗细等。

如图20所示，也可以通过准备多个所述的道路线生成用照明装置1，并以使各个第二折射部件5对光扩展的规定的方向一致的方式进行排列，来构成道路线生成用照明系统100。如图20所示，按照所述的第二实施方式，由于外壳2大体为立方体形，所以可以容易地使道路线生成用照明装置1在所述规定的方向上相邻设置，此外通过使从各道路线生成用照明装置1射出的光重叠，可以提高线L的光强度。因此，在特别需要容易辨认的环境等中，可以使线更明显。此外，不仅仅是光强度，线整体的长度也可以变长。在图20中，各道路线生成用照明装置1紧挨着配置，但也可以稍稍分开。总之，只要以使由从各道路线生成用照明装置1射出的光形成的线L重叠的方式进行配置来构成道路线生成用照明系统100就可以。

不仅是生成中线等，例如也可以利用多个道路线生成用照明装置，生成道路标识用的图案或文字。具体地说，可以利用多个线生成“×”标记和“コ”等。

在所述第二实施方式中，是将线直接投射在路面上，但本说明书中的所谓的路面的概念也指在道路因雪等被遮盖了的情况下它的表面。

<第三实施方式>

接着，对所述各实施方式的照明装置1的变形实施方式进行说明。

如图21的局部放大图所示，本实施方式的照明装置1的外壳2具有：透镜抵接面23P，设置在折回部23上，折回部23是把形成开口部2A的侧壁22的端部向内侧折回形成的；以及定位突起24，在把菲涅尔透镜4朝着透镜抵接面23P嵌入而使菲涅尔透镜4与透镜抵接面23P接触的状态下，把菲涅尔透镜4定位并固定。

通过把外壳侧壁22大体弯折180度形成本实施方式的折回部23，折回部23的侧面与外壳侧壁22的内侧的面大体贴紧。此外，在外壳2的各侧壁22上，沿其整体形成有折回部23。

通过这样构成折回部23，透镜抵接面23P由折回部23的前端面构成。

此外，通过冲压加工使外壳2的侧壁22向内侧凹陷来构成定位突起24。具体地说，在外壳2的各侧壁22上分别设置有多个定位突起24。从折回部23的前端面(透镜抵接面23P)大体离开要固定的菲涅尔透镜4的厚度来设置所述定位突起24。由此，利用定位突起24固定的菲涅尔透镜4在与透镜抵接面23P接触的状态下，从定位突起24接受朝向透镜抵接面23P一侧的按压力。

最后，对在这样构成的照明装置1中安装菲涅尔透镜4、线性菲涅尔透镜5和保护盖7的方法进行说明。

首先，利用金属板形成外壳2。此时，通过把形成开口部2A的端部折回来形成折回部23，并且利用冲压加工形成定位突起24。

然后，把菲涅尔透镜4容纳在外壳2内部后，在该外壳2内将菲涅尔透镜4从定位突起24一侧向透镜抵接面23P一侧移动。于是菲涅尔透镜4越过定位突起24移动，越过所述定位突起24后立刻与透镜抵接面23P接触。由此，菲涅尔透镜4被定位并被固定。然后，把线性菲涅尔透镜5从菲涅尔透镜4的光射出一侧的前方嵌入由折回部23形成的开口部2A内，在与菲涅尔透镜4接触的状态下固定。此外，把保护盖7从线性菲涅尔透镜5的光射出一侧的前方嵌入由折回部23形成的开口部2A内，在与线性菲涅尔透镜5接触的状态下固定。此时，在折回部23和保护盖7之间形成有间隙，利用该间隙把粘接剂填充到折回部23与线性菲涅尔透镜5及保护盖7之间。由此可以把线性菲涅尔透镜5和保护盖7固定在外壳2上，并且可以把难以设置O型圈等密封构件的矩形开口部2A密封。

<第三实施方式的效果>

按照所述结构的本实施方式的照明装置1，仅仅通过以使菲涅尔透镜4与透镜抵接面23P接触的方式把菲涅尔透镜4嵌入，不仅可以把菲涅尔透镜4定位，而且由于在定位时通过定位突起24固定，所以无须对外壳2实施切削加工或另外设置固定构件(紧固件)，就可以把菲涅尔透镜4定位并固定在外壳2上。因此，简化了照明装置1的结构，实现了降低成本，并且可以简单地把菲涅尔透镜4安装并定位在外壳2上。

此外，本发明不限于所述第三实施方式。在下面的说明中，与所述第三实施方式对应的构件采用相同的附图标记。

例如，在所述第三实施方式中，通过透镜抵接面和定位突起仅夹持菲涅尔透镜，但是除此以外，也可以通过透镜抵接面和定位突起夹持菲涅尔透镜和保护盖；也可以通过透镜抵接面和定位突起夹持菲涅尔透镜、滤光器(强度滤光器或相位滤光器或偏光滤光器)和保护盖；也可以通过透镜抵接面和定位突起夹持菲涅尔透镜和衍射光学元件(线性菲涅尔透镜或全息衍射光学元件)；也可以通过透镜抵接面和定位突起夹持菲涅尔透镜、滤光器和衍射光学元件；也可以通过透镜抵接面和定位突起夹持菲涅尔透镜、滤光器、衍射光学元件和保护盖；也可以通过透镜抵接面和定位突起夹持菲涅尔透镜、滤光器、衍射光学元件、滤光器和保护盖。此外，在夹持所述各构件的情况下，使透镜抵接面和定位突起的距离与各构件的厚度一致。此外，也可以通过在所述透镜或保护板的平坦面上涂布防反射和防雾涂层，或设置防反射和防雾用薄膜，来进行防反射和防雾处理。

此外，所述第三实施方式的透镜抵接面由折回部的前端面构成，但在通过相对于外壳的侧壁大体弯成直角来形成折回部的情况下，也可以由折回部的内侧面构成透镜抵接面。

此外，通过冲压加工使外壳的侧壁向内侧凹陷来构成所述第三实施方式的定位突起，但是也可以通过把构成定位突起的构件另外安装在外壳的侧壁内侧的面上来构成定位突起。

此外，所述第三实施方式的外壳为一个面整个开口的立方体形等方筒形，但是除此以外，外壳也可以是圆筒形。

<第四实施方式>

接着，对使用在第一实施方式和第三实施方式中说明过的照明装置1，在建筑物的顶棚面、壁面、地面等平面W上生成线的线生成方法进行说明。

如图22所示，该线生成方法以使照明装置1的光轴C相对于作为照射对象面的壁面等平面W倾斜的方式配置照明装置1。具体地说，以使照明装置1的光轴C相对于平面W形成锐角(例如0度～10度的角度范围)的方式配置照明装置1。而且，利用照射装置1在照射对象面W的规定位置处使LED光源3的发光面301成像，并在该成像位置Q前后两侧的规定范围内在平面W上生成线。

作为使照明装置1的光轴C相对于照射对象面W倾斜的方法，例如可以考虑调整照明装置1的设置角度的方法(参照图22)；也可以考虑使LED光源的位置相对于菲涅尔透镜平行移动的方法；还可以考虑以使菲涅尔透镜的光轴中心位置相对于LED光源的光轴错开的方式配置来使用等，把LED光源的光轴和菲涅尔透镜的光轴的相对位置关系错开来使用的方法。

在此对照明装置1的具体例子进行说明。在对厚度为1mm的金属板进行加工得到的边长为100mm的正方形的方筒型外壳上，设有边长为96mm的正方形的开口部(光射出口)。使用通过对金属板进行弯曲加工形成的折回部的透镜抵接面和定位突起来保持作为第一折射部件的正方形菲涅尔透镜，该正方形菲涅尔透镜的焦距为100mm，厚度为2mm、边长为98mm。与菲涅尔透镜贴紧地将厚度为5mm、边长为96mm的正方形的作为保护盖的丙烯酸板嵌入到开口部中。为了防水，在丙烯酸板和折回部之间填充密封用粘接剂。此外，在丙烯酸板的表面实施防反射处理和防雾处理。LED光源使用边长为2mm的正方形的表面安装型的高亮度白色LED，设置有可以改变发光面301和透镜面之间的距离的机构。

将LED光源3的发光面和菲涅尔透镜4的主点面的距离调整为a＝100×5000/(5000-100)＝102.04mm，使得照明装置1的LED光源3的发光面在成像位置Q＝5m处放大成像。放大成像了的LED光源3的尺寸A＝2×5000/102.04＝98mm。在照明装置1靠近平面W的状态下，把照明装置1的光轴C调整成相对于平面W为0.57度，使得放大成像了的发光面的中央部位于距照明装置1的距离为5m的平面W上的成像位置Q上。此时，在成像位置Q处，在壁面上形成的线的宽度为98mm，可以使线的边缘部分(轮廓)清晰。放大成像了的LED光源3的中央下部以线状的方式照亮照明装置1和放大成像位置Q之间的壁面部，放大成像了的LED光源的中央上部以线状的方式照亮比放大成像位置Q远的壁面部，从而作为结果可以在壁面上生成10m左右的线。此时，线光随着远离成像位置Q，线的边缘部分(轮廓)变得模糊。另一方面，在使LED光源3的发光面在成像位置Q＝10m的距离放大成像的情况下，也可以使放大成像了的发光面的上端部位于距照明装置1的距离为10m的平面W上的地点上。在这种情况下，在距离10m的地点上可以使线的边缘部分(轮廓)清晰。

<第四实施方式的效果>

按照所述结构的本实施方式的线生成方法，使用具有成像光学系统的照明装置1，可以在平面W上生成线。此外，通过在成像位置Q的前后两侧的规定范围内生成线，可以使线的边缘部分(轮廓)清晰。特别是由于照明装置1的LED光源为矩形，所以可以使线的光强度分布为矩形，并且可以使轮廓清晰。此外，由于外壳2用金属板制成，所以可以尽可能使照明装置1的光射出口接近平面，可以从照明装置1的附近起进行照明。

此外，本发明不限于所述第四实施方式。

例如，如图23所示，为了提高形成的线的照度的均匀性，并且使线的长度变长，也可以以使由各照明装置1形成的线的一部分或全部重叠的方式把照明装置1相对配置。由此，即使人等进入到相对配置的照明装置1之间，也不会因人影造成线消失。

此外，为了使线的宽度变粗，也可以连接配置多个照明装置1。此外，为了提高表现效果，也可以考虑连接配置发出不同颜色的照明装置1，或者通过连接配置发出不同颜色的照明装置1，并且使相对配置的照明装置1的照明颜色为不同的颜色来实现多色化。

此外，通过使相对于照射对象面的照明装置的光轴角度随时间改变，可以动态地改变线的长度，此外也可以提高表现效果。除此以外，通过使用多个照明装置，并改变各照明装置的线的配置，可以在照射对象面上生成“×”标记、“□”标记和简单的文字。

工业实用性

按照本发明，尽管是简单的结构却可以把希望的图形和文字等照射到对象物体上，此外还可以简单地改变照射的图形和文字等。

Claims (8)

1.一种图案形成用照明装置，其特征在于包括：

LED光源，使用LED发光元件；

第一折射部件，使来自所述LED光源的光折射，并把所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像放大成像在规定位置；以及

外壳，容纳所述LED光源和所述第一折射部件，并具有光射出口，该光射出口使从所述第一折射部件出来的光向外部射出。

2.根据权利要求1所述的图案形成用照明装置，其特征在于，所述图案形成用照明装置还包括第二折射部件，该第二折射部件把从所述第一折射部件出来的光向规定的方向扩展，并使所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像变形成规定形状。

3.根据权利要求1所述的图案形成用照明装置，其特征在于，所述图案形成用照明装置还包括距离可变机构，该距离可变机构能够改变所述LED光源和所述第一折射部件之间的距离。

4.根据权利要求1所述的图案形成用照明装置，其特征在于，所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状和所述第一折射部件的形状为相似形。

5.根据权利要求1所述的图案形成用照明装置，其特征在于，所述第一折射部件和所述光射出口基本相同，所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状和所述第一折射部件的形状为相似形。

6.根据权利要求2所述的图案形成用照明装置，其特征在于，所述图案形成用照明装置还具有板形光学元件，在该板形光学元件的一个面上形成有所述第一折射部件，在该板形光学元件的另一个面上形成有所述第二折射部件。

7.根据权利要求1所述的图案形成用照明装置，其特征在于，

所述外壳具有：

抵接面，设在折回部上，与所述第一折射部件抵接，所述折回部是通过把形成所述光射出口的端部向内侧折回形成的；以及

定位突起，在使所述第一折射部件在所述外壳内向所述抵接面移动而使所述第一折射部件与所述抵接面接触的状态下，定位并固定所述第一折射部件。

8.一种道路线生成用照明装置，通过向道路上照射光来生成线，其特征在于，所述道路线生成用照明装置包括：

LED光源，使用LED发光元件；

第一折射部件，使来自所述LED光源的光折射，并把所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像放大成像在规定位置；

第二折射部件，把从所述第一折射部件出来的光向规定的方向扩展，并使所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状的像变形成规定形状；以及

外壳，容纳所述LED光源、所述第一折射部件和所述第二折射部件，

在所述LED光源的从光轴方向看到的发光形状向规定的方向延伸的像在道路上成像而生成线的位置上，所述LED光源、所述第一折射部件和所述第二折射部件配置在所述外壳内。

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