CN108139051A - 照明装置以及使用其的行驶体 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够形成照射方向的长度充分长的线束的照明装置以及使用其的行驶体。利用呈直线状排列有多个发光器的光源(100)、和将曲率固定的出射面用奇数次函数修正后的透镜(101)，将照射面(102)侧的光源端与照射面(102)的距离配置得比透镜中心(123)与照射面(102)的距离长，由此在照射面(102)成像光源(100)的形状，从而能够形成照射方向的长度充分长的线束(107)。

Description

照明装置以及使用其的行驶体
技术领域
本公开涉及在照射面进行照明的照明装置以及搭载其的行驶体。
背景技术
作为以往的照明装置，有形成使照射宽度变细而在远近方向上使照射面变长的线束的照明装置。该照明装置有对于光源利用半导体激光器并由棒状透镜使照射光变为线状的装置。图28表示专利文献1所记载的照明装置。
在图28中，来自激光光源1的射出光被包括透镜2以及透镜3的准直透镜4大致平行光化，成为小的圆形的光线。而且，由在一个方向上出射面侧的曲率固定的棒状透镜5仅在一个方向上扩展光，在照射面6上形成细的线束7。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-107130号公报
发明内容
然而，在利用了激光的照明装置中，有时在靠近光源侧的照射面无法进行充分照射。
本公开解决以往的课题，其目的在于，提供一种能够形成照射方向的长度充分长的线束的照明装置。
为了实现上述目的，作为本公开的一实施方式的照明装置是在照射面上形成线束的照明装置，具有包括在一个方向上排列的多个发光器的光源、和配置在从光源照射光的方向上且入射面或者出射面的至少任一个为曲面的透镜。而且，其特征在于，该透镜的为曲面的入射面或者出射面的至少任一方的包括发光器的排列方向的剖面的轮廓形状是在曲率固定的曲线上加上用奇数次函数表示的曲线的形状，从光源射出的光被透镜折射后照射至照射面而形成线束。
此外，作为本公开的一实施方式的行驶体的特征在于，搭载有照明装置，在路面形成所述线束。
根据该结构，利用呈直线状排列有多个发光器的光源、和曲率固定的出射面用奇数次函数修正后的透镜，将照射面侧的光源端与照射面的距离配置得比透镜中心与照射面的距离长，由此在照射面成像光源的形状，从而能够形成照射方向的长度充分长的线束。
附图说明
图1是本公开的实施方式1中的照明装置的示意图。
图2是例示本公开的实施方式1中的照明装置的光源和透镜的结构的图。
图3是表示比较例的照明装置的光源和照射面的成像关系的图。
图4是说明本公开的实施方式1中的透镜的形状的一例的图。
图5是说明本公开的实施方式1中的透镜的形状的一例的图。
图6是表示本公开的实施方式1中的透镜的x’w剖面中的3次函数成分的图。
图7是表示图6的曲线图的斜率的图。
图8是说明本公开的实施方式1中的透镜所引起的光线方位的变化的图。
图9是说明本公开的实施方式1的照明装置中的透镜和射出光线的关系的图。
图10是表示以往的照明装置中的观察面处的照度分布的图。
图11是例示本公开的实施方式1中的观察面处的照度分布的图。
图12是例示本公开的实施方式1中的线束的照度分布的图。
图13是从上方观察搭载了本公开的实施方式2中的照明装置的汽车而得到的俯视图。
图14是针对本公开的实施方式2中的汽车，(a)从上方观察到的俯视图和(b)从正面观察到的图。
图15是从上方观察本公开的实施方式3中的汽车而得到的俯视图。
图16是本公开的实施方式4中的汽车的控制装置的结构图。
图17表示本公开的实施方式4中的控制装置的控制状态，是表示(a)周围明亮的情况、(b)周围稍暗的情况、(c)周围更暗的情况下的各发光器的发光光量的图。
图18是本公开的实施方式5中的汽车的控制装置的结构图。
图19表示本公开的实施方式5中的控制装置的控制状态，是表示(a)汽车为水平姿势的情况、(b)汽车的前部向下降的方向倾斜的姿势的情况、(c)汽车的前部向上升的方向倾斜的姿势的情况下的各发光器的发光光量的图。
图20是表示本公开的实施方式5中的(a)汽车为水平姿势的情况下的线束、(b)汽车的前部向下降的方向倾斜的姿势的情况下的线束、以及(c)汽车的前部向上升的方向倾斜的姿势的情况下的线束的图。
图21是说明本公开的实施方式6中的照明装置的透镜的形状的一例的图。
图22是表示图4所示的透镜的出射面上相加的2次函数形状的图。
图23是表示本公开的实施方式6中的(a)观察面处的照度分布图和(b)线远方端108附近处的C-CC线上的光强度的图。
图24是说明本公开的实施方式7中的透镜的形状的一例的图。
图25是说明本公开的实施方式7中的透镜的yw剖面中的透镜的形状的图。
图26是表示本公开的实施方式7中的透镜的yw剖面中的奇数次函数成分的图。
图27是本公开的实施方式7中的(a)观察面104的射出光分布图、(b)D-DD线处的光强度分布图、以及(c)将两个照明装置106配置为边缘朝向外侧时的观察面104处的光强度分布图。
图28是表示专利文献1所记载的线照明装置的图。
具体实施方式
以下，边参照附图边说明本公开的各实施方式。
另外，对于发挥同样作用的部件赋予相同的符号来进行说明。
(实施方式1)
图1是本公开的实施方式1中的照明装置的示意图，是表示照明装置和照射光的关系的侧视图(图1(a))以及俯视图(图1(b))。
在图1中，将x轴设为纸面上方向，将y轴设为纸面纵深方向，将z轴设为纸面右手方向。图1的侧视图是从y轴方向观察形成线束的照明装置106而得到的图，图1的俯视图表示从x轴方向观察到的照明装置106和作为照射面102上的照射光的线束107。
在图1中，光源100例如包括发光二极管(Light Emitting Diode，以下称为LED)等直进性高的发光器。关于光源100，例如多个LED在xz剖面内大致在x轴方向上靠近排列。相邻的发光器可以相互相接地排列，也可以在线束107的明暗不会变大的范围内空开间隔地排列。此外，发光器可以排列为一列，也可以彼此大致平行地排列为多列。
透镜101是将光源100的射出光作为入射光，使射出光线105射出，在照射面102形成线束107的透镜。透镜101是具有透光性的材质，是玻璃、具有透光性的丙烯酸类、聚碳酸酯等的树脂。照射面102是与yz面大致平行的平面。水平面103是通过透镜101的透镜中心123的水平面，与yz面平行。观察面104是用于观察透镜101的射出光线105的观察面。
如此，照明装置106包括光源100和透镜101。
线束107是从透镜101射出的射出光线105照明照射面102而形成的，成为在z轴方向上细长的线状。线远方端108表示线束107的线远方端，即，表示线束107的z轴正方向的端部。线近旁端109表示线束107的线近旁端，即，表示线束107的z轴负方向的端部。线束107成为从线远方端108至线近旁端109为止的长度。
图2是例示照明装置106的光源100和透镜101的结构的图，表示从y轴方向观察到的剖视图(图2(a))和从x轴方向观察到的俯视图(图2(b))。
入射面120是透镜101的入射面，入射从光源100出射的射出光。入射面120的形状是相对于透镜中心轴122旋转对称的非球面形状。透镜中心轴122是连结透镜101的入射面120的透镜面的顶点和出射面121的透镜面的顶点的轴。透镜中心123位于入射面120的透镜面的顶点与出射面121的透镜面的顶点的大致中间。
使从透镜101的入射面120入射的光射出的出射面121具备：针对包括透镜中心轴122以及光源100的排列方向的xz剖面上形成的用曲率固定的圆弧表示的线段，由用奇数次函数表示的线段修正的轮廓形状。例如，出射面121是针对曲率固定且以透镜中心轴122为中心的旋转对称图形，在xz剖面中利用奇数次函数进行修正后的旋转非对称形状。奇数次函数是1次、3次、5次、7次、...、的函数的线性结合，若将奇数次函数设为f(x)，针对奇数次的系数，分别将1次的系数设为a1，将3次的系数设为a3，将5次的系数设为a5，则由下式表示。
f(x)＝(a1)×x+(a3)×x^3+(a5)×x^5+...
其中，符号^表示乘幂，例如x^3＝x×x×x。作为奇数次函数优选为3次函数，在以下的说明中，作为奇数次函数而以3次函数为例来进行说明。
在此，利用奇数次函数对旋转对称图形进行修正后的出射面121是指，将曲率固定且为旋转对称图形的透镜的xz剖面中的轮廓的形状表示为xz轴中的2次函数，将取其与xz轴中的奇数次函数之和的函数表示为xz剖面中的轮廓的形状的出射面121。若表示为通过原点且相对于x的z的奇数次函数，则奇数次函数在z的正的区域中x的值成负，在z的负的区域中x的值成正。将其加在表示曲率固定的轮廓形状的2次函数上，则出射面121的轮廓形状在x轴的正的区域中曲率变大，在x轴的负的区域中曲率变小。另外，成为修正基础的透镜的轮廓图形并不限于是旋转对称图形，只要包括光源100的排列方向和透镜中心轴122的xz剖面中的轮廓形状成为曲率固定的圆弧图形即可。
如此，利用在x轴的正侧出射面121的曲率变大的透镜101，将光源100距照射面102的高度设为比通过透镜101的透镜中心123的水平面103高的位置、即x轴的正的方向，由此与利用曲率固定的透镜的情况相比，能够使图11所示的线束107的线近旁端109靠近光源100。
另外，通过作为奇数次函数而利用3次函数，从而x的值越是远离z轴的0，则越是急剧变大。因而，能够使出射面121的曲率半径越远离透镜面的顶点则以越大的比例增大，从而能够使线束107的线近旁端109更靠近光源100。由此，作为奇数次函数优选利用3次函数。即，出射面121的特征在于，至少在比透镜面的顶点更靠上部，越远离透镜面的顶点则曲率半径越大，优选越远离透镜面的顶点则曲率半径的变化率越大。在此，通过仅增大距出射面121的顶点远的区域的曲率半径，能够延长靠近光源100的区域的线束107，但线束107的长度方向上的光量的变化会变得过大，因此优选利用由奇数次函数修正后的出射面121而使得曲率半径逐渐变化的结构。在旋转对称形状的透镜中，不仅仅是x轴方向，在y轴方向上射束也会扩展，从而线束107的照度会下降。由奇数次函数使线束107仅向必要的方向即仅向靠近光源100的区域侧延长，从而能够形成照度高的线束107。
由于将光源100设置在比透镜中心123高的位置，因此仅从比出射面121的顶点更靠x轴正方向输出射出光线105(图1)。因而，基于奇数次函数的修正可以仅在比出射面121的顶点更靠x轴正方向的部分进行。
在图2中，LED111、LED112、LED113、LED114以及LED115分别是作为构成光源100的发光器的例子的LED，按照该顺序相邻配置，使得从x轴负方向朝正方向成一直线状。LED111至LED115各自的z轴方向的光出射面的形状为长方形。
LED111至LED115的射出光量也能够设定为越是从LED111向LED115侧前进(越是远离作为照射面102的地面)则越是依次变小、或者相等。即，可以设为：
LED111的光量≥LED112的光量≥LED113的光量≥LED114的光量≥LED115的光量。
此外，若将作为LED的发光面的面积的发光尺寸设为LED的z轴方向的光出射面中的xy面的照射面的大小，则LED111至LED115的发光尺寸也能够配置为越是从LED111向LED115侧前进(越是远离作为照射面102的地面)则越是变大、或者相等。即，可以设为：
LED115的发光尺寸≥LED114的发光尺寸≥LED113的发光尺寸≥LED112的发光尺寸≥LED111的发光尺寸。
若将照射面102与光源100的照射面102侧的端即LED111的照射面102侧的端之间的x轴方向的距离设为s1，将从照射面102至透镜中心123为止的x轴方向的距离设为s2，则配置为使s1大于s2。即，s1＞s2。
在图2中，在透镜出射面侧设定坐标轴x’yw。将透镜的出射面121的透镜面顶点设为坐标轴的原点O，w轴与透镜中心轴122平行，朝向取与z轴相反的方向。x’轴处于xz剖面内，与透镜中心轴122垂直，是将x轴正方向设为正方向的轴。x’轴、w轴在后面的说明中利用。在图2的俯视图中，光源100配置在透镜中心轴122上。
接下来，对由光源100以及透镜101形成于照射面102的线束进行说明。首先，说明透镜101是未被3次函数修正的透镜时，即，说明透镜是绕着透镜中心轴122旋转对称形状时的情况。
图3是表示比较例的线照明装置的光源和照射面的成像关系的图，与图1的侧视图同样地表示线照明装置的xz剖面。由于图会变得复杂，因此省略了透镜形状。在图3中，关于与图1、图2相同的构成要素，利用相同的符号，并省略说明。
将透镜中心轴122方向上的LED111的x轴负方向的端与透镜中心123的距离设为a2。通过LED111的x轴负方向的端和透镜中心123且与照射面102的交点为线远方端108，将透镜中心轴122方向上的线远方端108与透镜中心123的距离设为b2。
同样，将透镜中心轴122方向上的LED115的x轴正方向的端与透镜中心123的距离设为a1。将通过LED115的x轴正方向的端和透镜中心123且与照射面的交点设为线近旁端110，将透镜中心轴122方向上的线近旁端110与透镜中心123的距离设为b1。线近旁端110位于比图1中说明过的线近旁端109更靠z轴正方向。即，在透镜101不含3次函数时，线束117的长度短。
若将透镜的焦距设为f，则规定距离a1、a2、b1、b2以成为透镜成像公式
1/f＝1/a1+1/b1 (式1)
以及
1/f＝1/a2+1/b2 (式2)，
从而能够形成光源100成像投影于照射面102的、即清晰的线束。
此时，在LED111出射的光形成线远方端108，在LED115出射的光形成线近旁端110。LED111的x轴方向的端与照射面102的距离s1设定为比透镜中心123与照射面102的距离s2大，因此通过LED111的x轴负方向的端和透镜中心123的线必然与照射面102相交。即，在比水平面103更靠上方向不射出光。从LED111出射的光形成线远方端108，LED112、LED113、LED114、LED115的光照射至比其更靠光源100侧、即z轴负方向的照射面102上，因此来自透镜101的射出光线105全部投影至照射面102上。
因为b2＞b1，所以根据(式1)、(式2)可知，a2＜a1，在xz剖面中，成为如LED111侧靠近透镜、且LED115侧远离透镜的配置。即，在透镜中心轴122方向上，将LED111和LED115配置为：LED115与透镜101的透镜中心123的距离，比LED111与透镜101的透镜中心123的距离大。
线束117的宽度、即y轴方向的照射宽度，在线远方端108成为LED111的y轴方向的宽度被b2/a2倍后的值。同样地，在线近旁端110成为LED115的y轴方向的宽度被b1/a1倍后的值。
按照以上的配置，形成从线远方端108至线近旁端110为止的线束117，但关于线束117的长度，由于将光源100成像于照射面102，因此线束117的长度受光源100在x轴方向上排列的长度限制。
接下来，说明通过在透镜101的出射面121加上3次函数来延长线束107的情况。
图4～图8是说明本公开的实施方式1中的图2的透镜101的出射面121的透镜形状的图。图4表示透镜101的x’w剖面，图5表示透镜101的yw剖面。图6表示透镜101的x’w剖面中的3次函数成分，图7表示图6的曲线图的斜率即微分值。图8是说明透镜101所引起的光线方位的变化的图。
在图4中，透镜形状130表示图2的透镜的出射面121的x’w剖面的透镜形状，由wx’剖面上的轮廓形状来表现。透镜形状131表示从透镜形状130之中去除3次函数成分之后的出射面的曲率固定的旋转对称成分的透镜形状，同样由wx’剖面上的轮廓形状来表现。该透镜形状131是与图5所示的透镜的出射面121的yw剖面相同的形状。
在图6中，3次函数132是从图4的透镜形状130之中减去作为旋转对称形状的透镜形状131得到的形状，用包括w和x的3次函数来表示。该3次函数132在原点O，切线与x’轴大致平行，随着向x’轴正方向前进而w的值逐渐变大，随着向x’轴负方向前进而w的值逐渐变小。
从被3次函数修正后的透镜形状130射出的光线相对于旋转对称形状的透镜形状131而受到3次函数132的影响。关于3次函数132所引起的光线的方位变化，方位与3次函数132的斜率成比例地变化。在此，利用图8来表示x’w面内的面的倾斜所引起的光线方位的变化。
在图8中，设在原点O存在出射面为x’轴且w轴方向上具有折射率n的透光性的材质的物体，表示该物体绕着原点O以逆时针的方式旋转、即以正的斜率成为出射面134时的射出光线135的方位的变化。
成为出射面134时，若将射出光线135的入射角设为α，将出射角设为β，则根据斯涅耳定律，n×sin(α)＝sin(β)，一般而言，具有透光性的材质的折射率n大于1，因此β＞α。由此，光线方位的变化γ成为γ＝β-α＞0，光线方位在x’轴负方向上变化。
如图7所示，关于3次函数的斜率成分133的w的值，原点近旁是接近0的值，当远离原点时成为正的值。由此，来自透镜形状130的射出光线135的方位在一个方向上变化，在该情况下，方位在x’负方向上变化。向x’负方向的方位变化在图2以及图3中是绕着y轴以顺时针的方式旋转的方向，是线束107(参照图1)向光源100侧延伸的方向。3次函数的斜率成分133在原点近旁是接近0的值，具有对射出光线的方位变化没有贡献的成分，因此图3中的线束117的线远方端108的位置与图1中的线束107的线远方端108的位置相比没有变化，图3中的线近旁端110在光源100侧延伸至图1中的线近旁端109。
接下来，利用图9来说明实施方式1中的透镜和射出光线。
图9是说明本公开的实施方式1的线照明装置中的透镜和射出光线的关系的图。
透镜101的出射面121是曲率固定的透镜形状131被3次函数修正、随着从出射面121的顶点朝x轴正方向远离而曲率半径逐渐变大的形状。在LED111出射的射出光线118于出射面121的顶点近旁被折射，在顶点近旁，透镜形状131与出射面121的曲率之差小，因此来自成为透镜形状131的曲率固定的透镜与成为出射面121的透镜101的射出光线118大致相同。射出光线118照射至照射面102的位置成为线远方端108(图1)。在LED115出射的射出光线119被成为透镜形状131的曲率固定的透镜折射从而照射至照射面102。同样，在LED115出射的射出光线116被透镜101折射从而照射至照射面102。此时，在射出光线119通过的成为透镜形状131的曲率固定的透镜的曲率、和射出光线116通过的位置处的透镜101的出射面121的曲率中，出射面121的曲率更大。因而，射出光线116以比射出光线119大的角度折射。由此，与射出光线119照射至照射面102的位置即线近旁端110相比，射出光线116照射至照射面102的位置即线近旁端109更靠近光源。即，关于由LED111～115照射的线束，与由曲率固定的透镜折射的情况相比，在由作为本公开涉及的发明的例子的透镜101折射的情况下，朝更靠近光源的方向延伸。
图10表示以往的线照明装置中的观察面处的照度分布。图11是本公开的实施方式1中的观察面处的照度分布，表示图1的透镜101与线近旁端109之间配置的观察面104处的照度分布。
比较例的图10表示透镜的出射面如图5的透镜形状131那样为旋转对称形状时的照度分布140。
相对于此，实施方式1的图11表示透镜101的透镜的出射面121如图4的透镜形状130那样被3次函数修正了时的照度分布141。如此对透镜的出射面121施加3次函数，从而在x轴负方向上照度分布变长，且在x轴正方向上照度分布不伸长，因此能够使得在比水平面103更上方不会照射光。
图12是例示本公开的实施方式1中的线束107的照度分布的图，表示图2所示的LED111～115分别单独照射出的射束在照射面102上的单独照度变化151～155、以及图1所示的线束107在z轴方向上的整体照度变化156。
如图1、图2、图12所示，单独照度变化155表示LED115所引起的照度的变化。单独照度变化154表示LED114所引起的照度的变化。单独照度变化153表示LED113所引起的照度的变化。单独照度变化152表示LED112所引起的照度的变化。单独照度变化151表示LED111所引起的照度的变化。整体照度变化156表示从LED111至LED115全部点亮时的照度的变化。
越远离光源100，即，越是z轴正方向，则射出光线105越宽，因此线束107的宽度变宽，所以照度下降。但是，通过调整LED111至LED115的光量，从LED115至LED111依次增大光量，从而能够降低z轴正方向的照度下降，能够直到远方形成明亮的线束107。此外，关于y轴方向上的LED111至LED115的宽度，通过按照从LEDl15至LED111的顺序减小宽度，从而能够缩窄z轴正方向上的线束107的y轴方向的宽度，能够形成细且视觉辨认性良好的线束。
如以上，利用将至少两个以上的LED排列为直线状的光源、和被3次函数修正从而越是远离照射面则出射面的曲率越是逐渐变大的透镜。而且，使照射面侧的光源端与照射面的距离比透镜中心与照射面的距离长地配置光源和透镜，在照射面成像光源的LED形状。根据这些内容，能够形成细且视觉辨认性良好的线束。
另外，光源100可以排列在蓝色LED涂敷荧光体而使出射光为白色的结构、或者排列不利用荧光体的蓝色、红色、绿色等，不限于LED，也可以排列直进性高的发光器。不过，在作为发光器而利用了半导体激光器的情况下，半导体激光器因热所引起的发光效率的下降大，激光有可能给人体带来不良影响，因此从耐热性和安全性的观点出发，作为发光器优选利用LED。
另外，虽然照射面102设为了平面，但也可以具有一点点的凹凸、曲面。
另外，作为奇数次函数，虽然设为3次函数，但也可以利用作为1次以上的奇数次系数的线性结合的奇数次函数。奇数次函数的1次函数成为与透镜101在x轴方向的位移相同的效果，因此作为奇数次函数也可以设为3次以上。
另外，虽然将奇数次函数赋予给透镜101的出射面121，但也可以赋予给入射面120和出射面121的双方，或者仅赋予给入射面120。
另外，虽然透镜101设为单透镜，但也可以设为2片以上的透镜组。通过设为透镜组，从而能够减薄透镜101的z轴方向的厚度，但空气与透镜的界面增加，表面反射增加，因此在光源100的光量相同时，照射面102上的线束107的照度稍有下降。
另外，在本实施方式中，虽然用3次函数对透镜的出射面121进行修正，将向照射面的线束仅延伸至光源侧，但也可以用偶数次的函数不仅向光源侧还向远方侧延伸线束。不过，由于在两侧延伸线束，因此线束的照度会变低。因而，在用偶数次函数进行修正的情况下，在比透镜的顶点更靠上方使射出光线折射更为重要。
另外，光源100中的LED的数量不限定于5个，只要是多个即可。另外，光源100中的LED无需全部始终点亮，可以每隔一个点亮等从而在照射面上进行虚线状的照明。另外，虽然将光源100的LED的z轴方向的光出射面的形状设为长方形，但也可以是正方形。此外，如果可以在线束107的z轴方向上略微出现照度不均，则也可以是圆形、多边形形状。
此外，在上述说明中，将LED排列在x轴方向上，使透镜101的曲率在x轴方向上变化，从而延长了来自透镜101的远近方向的线束107的长度，但也能够将LED排列在y轴方向上，使透镜101的曲率在y轴方向上变化，从而在宽度方向上延长透镜101的照射光。进而，还能够将LED面排列为格子状，使透镜101的曲率在x、y两轴方向上变化，从而不限于线束107，在远近以及宽度方向上均扩宽照射区域。
(实施方式2)
图13表示将实施方式2的照明装置106搭载于作为行驶体的汽车的状态。
在图13中，汽车150是作为行驶体的汽车，在汽车150的车体的前部F和后部B内的前部F配置有照明装置106。中央分离带157是道路的中央分离带。通过两个线照明装置106形成平行的线束107以及线束158。照明装置106的中央分离带157侧的线束158配置为比相反一侧的线束107短。
通过缩短中央分离带157侧的线束158的长度，从而能够不易向迎面车照射光。此外，通过缩短线束158的长度，从而照射的面积减少，因此能够提升照度。
另外，如图14所示，也可以使照明装置106从汽车的中心朝向外侧绕着z轴旋转，使射出光线105朝向比照明装置106更靠外侧射出，在照射面102形成线束107以及线束158。由此，能够形成比汽车150的车宽度宽的平行的线束107、线束158。
另外，在由车载的摄像头拍摄行驶中的路面(照射面102)来获取路面信息的情况下，可以将两个照明装置106产生的几乎平行的两条线束107、线束158作为由摄像头获取路面信息时的基准线来利用。
(实施方式3)
图15表示本发明的实施方式3。
在汽车150的前部F和后部B内的后部B的两侧配置了照明装置106。配置在汽车150的后部B即z轴负方向的点是与实施方式2不同的点。
在实施方式3中，在汽车150后退时点亮照明装置106，在路面形成线束107，从而成为后退方向上的自车的通过位置的目标，能够易于进行后退操作。
另外，可以通过将汽车150的后部B所配置的照明装置106的发光色设为与汽车150的前部F所配置的照明装置106的发光色不同的颜色，从而对于步行者或者其他汽车的驾驶员可以容易获知汽车的前进、后退。
另外，照明装置106可以安装在汽车150的后部B以及前部F的双方。
关于该线束107的点亮时期，仅在汽车后退时点亮，在前进时使之熄灭。向后方的线束107不仅用于对后来车或步行者的警告是有效的，也有助于汽车的司机辨识后退时的自车的车宽度。
(实施方式4)
图16和图17表示本发明的实施方式4。
该实施方式4在图1的照明装置106中使图1的光源100的发光光量根据图14、图15的汽车150的周围的明亮度变化，由此来提高线束107的视觉辨认性。
即，在汽车150的周围明亮时，使图1的线束107明亮，反之，在汽车150的周围黑暗时，使光量适度下降以使得线束107不变得过亮，从而使得视觉辨认性良好。
在图16中，光源点亮控制电路200向光源100供给电流，使光源100发光。照度传感器201计测汽车150的周围的明亮度。根据由照度传感器201计测出的明亮度，由光源点亮控制电路200控制光源100的发光光量。在周围明亮时，如图17(a)所示，使光源100的所有LED111～115的发光光量变多，随着周围变暗，如图17(b)那样使光源100的所有LED111～115的发光光量比图17(a)的情况下降。在与图17(b)的情况相比周围进一步变暗的情况下，如图17(c)那样使光源100的所有LED111～115的发光光量比图17(b)的情况进一步下降。
如此，通过根据周围的明亮度来改变图1的线束107的明亮度，从而能够提高线束107的视觉辨认性。
光源点亮控制电路200控制向汽车150的前部F的照明装置106的光源100的电流供给，或者控制向汽车150的后部B的照明装置106的光源100的电流供给，或者控制向汽车150的前部F的照明装置106和后部B的照明装置106的光源100的电流供给。
另外，可以取代照度传感器201而如下那样设置。即，设置机械变更图1中的照明装置106绕着y轴的角度的机构，将光源点亮控制电路200构成为使该机构与速度仪联动地控制，从而在汽车150的速度快时，使线束107的长度比汽车150的速度慢时的线束107的长度更长。而且，也可以在汽车150的速度慢时，使线束107的长度比汽车150的速度快时的线束107的长度更短。
另外，关于实施方式2的图14中说明的绕着z轴的旋转，通过与汽车的速度仪联动，从而越是速度快时越使线变长、速度越慢则越使线变短，这对于视觉辨认性提高也是有效的。
(实施方式5)
图18、图19(a)、(b)、(c)、图20(a)、(b)、(c)表示实施方式5。
在实施方式4中，设置照度传感器201和光源点亮控制电路200，使光源100的发光光量根据汽车150的周围的明亮度而发生了变化。在该实施方式5中，设置倾斜传感器和光源点亮控制电路并使光源的发光光量根据汽车的倾斜来变化这一点不同于实施方式4。
在图18中，倾斜传感器202是配置于图13的汽车150且对汽车150的倾斜进行检测的倾斜传感器。倾斜传感器202的计测值被输入至光源点亮控制电路200，根据倾斜计测值来控制光源100的LED111～115的发光光量。
在倾斜传感器202表示水平时，针对光源100的多个LED111～115的各发光量，越是靠近路面的LED则越减少光量。即，在光源点亮控制电路200中控制为根据倾斜减少光量，以使得LED111最暗、LED112第二暗。
倾斜传感器202在图13的汽车150的前部F朝下倾斜时，使LED111、LED112的光量增加到与LED113至LED115相同的程度来使之点亮。倾斜传感器202在汽车150的前部F朝上倾斜时，按照从暗到亮的顺序，根据倾斜传感器202的值来减少LED111、LED112、LED113的光量。
图20(a)表示汽车150未倾斜的状态。图20(b)表示前部F朝下倾斜时的状态。图20(c)表示前部F朝上倾斜时的状态。
如图20(b)那样汽车150的前部F朝下倾斜的情况下，线束107照射至靠近汽车150的一侧，即，与如图20(a)那样汽车150未倾斜的情况相比照射位置向z轴负方向偏移而被照射。从倾斜传感器202读取到汽车150的前部F朝下倾斜的光源点亮控制电路200，使光源100的LED111～115如图19(b)所示那样全部点亮得明亮，由线远方端108的线近旁端109的线束107来照射路面。
在假想如图20(a)那样汽车150为未倾斜的状态、且将光源100的LED111～115全部点亮得明亮的情况下，图20(a)的线束107的线近旁端109比图20(b)的线近旁端更远离汽车150侧，关于假想的线远方端108，也是比图20(b)的近旁端更远离汽车150侧。但是，从倾斜传感器202读取到汽车150为未倾斜的状态的光源点亮控制电路200，使光源100的LED111～115如图19(c)所示那样进行控制，使得越是靠近路面的LED越减少光量，使LED111最暗，LED112第二暗。因而，从汽车150观察时的线束107的实际的有效线远方端203比假想的线远方端108更靠近汽车150侧。光源点亮控制电路200控制LED111～115的光量，使得线远方端203的位置例如成为图20(b)的线远方端108的位置、或者与图20(b)的线远方端108的位置大致相同的位置。
在假想如图20(c)那样汽车150的前部F为朝上倾斜的状态、且将光源100的LED111～115全部点亮得明亮的情况下，图20(c)的线束107的线近旁端109比图20(b)的线近旁端109更远离汽车150侧，关于假想的线远方端108，也是比图20(b)的线远方端108更远离汽车150侧。即，照射位置向z轴正方向偏移而被照射。但是，从倾斜传感器202读取到汽车150的前部F朝上倾斜的光源点亮控制电路200，使光源100的LED111～115如图19(c)所示那样，除了LED111、LED112之外，还减少LED113的光量。由此，线束107的假想的线远方端108靠近光源侧，成为线远方端204。光源点亮控制电路200控制LED111～115的光量，使得从汽车150观察时的线远方端204的位置例如成为图20(b)的线远方端108的位置、或者与图20(b)的线远方端108的位置大致相同的位置。
如此，在汽车150倾斜时，光源点亮控制电路200基于倾斜传感器202的计测值而单独调整LED111～115的光量，由此能够降低从汽车150观察到的线束107的线远方端108的位置变动，能够提高视觉辨认性。
另外，虽然在线的长度的控制中使LED111、112、113的光量发生了变化，但也可以使用LED111～114、或LED111～115的全部来进行控制。
另外，也可以对于倾斜传感器202而利用加速度传感器，仅检测汽车150的加减速下的倾斜，来调整线束107的线远方端108的位置。
另外，虽然在光源100的LED的点亮状态下对线束107的线远方端108的调整进行了控制，但是也可以使照明装置106整体倾斜。或者，也可以使光源100或者透镜101在图1的x轴方向上移动，由此来进行线束107的线远方端108的位置调整。
另外，光源100的LED分割数并不限定为5。
另外，在实施方式4中，虽然使得机械变更使照明装置106绕着y轴的角度的机构与速度仪联动地动作，但是也能够不设置机械变更使照明装置106绕着y轴的角度的机构，与速度仪联动地如该实施方式5那样控制LED111～115的发光光量来改变线的长度。
(实施方式6)
图21、图22、图23(a)、(b)表示本发明的实施方式6。与图4同样地，将透镜101的出射面121的透镜形状示于图21。在图21、图22中，对于与图4相同的构成要素，利用相同的符号，并省略说明。
透镜101在x’w剖面中的形状210如图21所示那样，成为在图4的出射面的透镜形状130上加上图22的形状211得到的形状。形状211呈在x’w剖面内对透镜101赋予散焦的偶数次的形状，例如2次函数形状。
在实施方式1中，如图4所示，在透镜101加上奇数函数形状，从而延伸了线束107，使得图1(a)的线束107的线近旁端109靠近光源100侧。另一方面，在实施方式6中，在x’w剖面内进一步加上2次函数形状，从而产生散焦，成为在使线束107的线远方端108远离光源100的方向上光强度分布连续地逐渐下降的分布，即，成为带有梯度(Gradation)的状态。
图23(a)与图11同样地表示观察面104处的照度分布。
照度分布212表示透镜101所引起的照度分布。线远方端部分213表示与线远方端108附近对应的部分。将线远方端部分213中的C-CC线上的光强度示于图23(b)。
图23(b)的光强度分布214是x’w剖面在实施方式1即施加了奇数次函数时的光强度分布，光强度分布215表示在x’w剖面除了加上奇数次函数之外还加上赋予散焦的偶数次的形状时的光强度分布。通过施加赋予散焦的偶数次，从而线远方端108处的光强度分布带有梯度，能够不易获知边界。线束107的线远方端108带有梯度，从而例如像图20所示那样，在将照明装置106安装于汽车150、且因汽车150的加减速而车体向前后倾斜时，线束107的照射位置变动，在从驾驶员观察时，视觉辨认性下降。然而，线远方端108带有梯度，从而线束107的位置变化不易获知，能够防止视觉辨认性的下降。
线束107的线远方端108所形成的梯度尽量平缓地变化为宜，例如期望设为与汽车的前灯的近光的截止线近旁的梯度的强度分布的变化相同的程度。
此外，线束107的线远方端108的位置在汽车的前灯的近光的截止线近旁且设为比截止线更靠下侧，从而能够使线束107的线远方端108不显眼。
另外，照明装置106可以配置在前灯中，也可以与前灯独立配置。
(实施方式7)
图24、图25、图26是表示实施方式7的图，表示透镜101的出射面121的透镜形状。在图24、图25、图26中，关于与图4相同的构成要素，利用相同的符号，并省略说明。
x’w剖面中的透镜101的形状示于图24，但与实施方式1的图4相同。如图25所示，在yw剖面中与x’w剖面同样地加上奇数次函数形状这一点是与实施方式1不同之处。在图26中示出奇数次函数形状221。
在实施方式1中，在x’w剖面中加上在图6所示的x轴正方向上单调增加的奇数次函数形状从而在观察面104(图1)上射束在x轴负方向被延伸，同样地，在y’w剖面中加上在y轴正方向上单调增加的奇数次函数形状221，设为图25的透镜形状220。由此，来自透镜101的射出光如图27(a)所示那样在观察面104上成为还向y轴负方向侧扩展的光分布217。将图27(a)的D-DD线处的光强度分布示于图27(b)。在y负方向上成为平稳的分布，但在y正方向上成为光强度分布的边缘残留的分布。
将两个照明装置106配置为边缘朝向外侧时的观察面104处的光强度分布示于图27(c)。
在图13的汽车150配置了照明装置106时，为了表示汽车150的宽度，只要线束107的外侧219的边缘清晰即可，内侧222的光强度分布也可以不是平稳的。
除了向透镜101的x’w剖面加上奇数次函数形状之外还在yw剖面中加上奇数次函数形状，从而在线束107的外侧219残留边缘，即便将内侧222设为平稳的分布，也能够确保线束107的视觉辨认性。
在上述的各实施方式中，以将照明装置106搭载于汽车的情况为例进行了说明，但不仅是汽车，也能够应用于二轮车、三轮车、轮椅、进而航空器等在路面行驶的所谓的行驶体。
产业上的可利用性
本公开能够形成照射方向的长度充分长的线束，对于在照射面进行照明的照明装置以及利用其的行驶体是有用的。
符号说明
100 光源
101 透镜
102 照射面
103 水平面
104 观察面
105、116、118、119、135 射出光线
106 照明装置
107、117、158 线束
108、203、204 线远方端
109、110 线近旁端
111、112、113、114、115 LED
120 入射面
121、134 出射面
122 透镜中心轴
123 透镜中心
130、131、220 透镜形状
132 3次函数
133 倾斜成分
140、141、212 照度分布
150 汽车
151、152、153、154、155 单独照度变化
156 整体照度变化
157 中央分离带

Claims (9)

1.一种照明装置，在照射面上形成线束，
所述照明装置具有：
光源，包括在一个方向上排列的多个发光器；和
透镜，配置在从所述光源照射光的方向上，入射面或者出射面的至少任一个为曲面，
为曲面的所述入射面或者所述出射面的至少任一方的包括所述发光器的排列方向的剖面的轮廓形状，是在曲率固定的曲线上加上用奇数次函数表示的曲线的形状，
从所述光源射出的所述光被所述透镜折射后照射至所述照射面而形成线束。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
仅比所述轮廓形状的顶点更远离所述照射面的一侧的所述轮廓形状是在曲率固定的曲线上加上用奇数次函数表示的曲线的形状。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，
所述奇数次函数为3次函数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其中，
所述发光器相对于所述照射面排列在垂直方向上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明装置，其中，
所述光源的排列在距所述照射面最远的位置上的所述发光器与所述透镜的中心的距离，比所述光源的排列在距所述照射面最近的位置上的所述发光器与所述透镜的中心的距离大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其中，
所述发光器为发光二极管。
7.一种行驶体，搭载有权利要求1至6中任一项所述的照明装置，在路面形成所述线束。
8.根据权利要求7所述的行驶体，其中，
在线束的线远方端形成有相对于位置而明亮度连续地变化的梯度。
9.一种行驶体，搭载有权利要求1所述的照明装置，
所述行驶体构成为：基于对行驶速度或者行驶环境的明亮度或者车体的倾斜角度进行检测的传感器的测定值，控制所述光源中的多个所述发光器的光量。
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