CN115244446A - 光照射装置 - Google Patents
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Abstract
光照射装置(100)具备光源(1)、第1反射面(31)、第2反射面(41)、以及使第1反射面(31)绕通过其中心的第1中心轴(C1)进行旋转且使第2反射面(41)绕通过其中心的第2中心轴(C2)进行旋转的旋转机构(5、6),第1中心轴(C1)与第1基准面(R1)垂直,该第1基准面(R1)相对于与向第1反射面(31)入射的光的光轴(C0)垂直的第1平面(XY)倾斜了45度,第2中心轴(C2)与平行于第1基准面(R1)的第2基准面(R2)垂直,第1反射面(31)相对于第1基准面(R1)倾斜,第2反射面(41)相对于第2基准面(R2)倾斜。
Description
技术领域
本公开涉及光照射装置。
背景技术
例如,专利文献1记载有如下的多指向性的光学扫描仪:使用分别相对于旋转轴以不同的角度倾斜的2片反射镜对从光源射出的激光进行扫描,从而照射花瓣状的扫描图案(例如,包含多个环形状的扫描图案)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平1-196682号公报(例如,参照第1图)
发明内容
发明要解决的问题
但是,在上述光学扫描仪中,在使用了发光面的面积大且光的发散角度大的光源(例如,LED(Light Emitting Diode)等)的情况下,反射从光源射出的光的反射镜的尺寸变大,其结果是,存在用于使反射镜旋转的驱动负荷变大这样的问题。例如,在专利文献1中,示出以下例子:通过使支承体具有倾斜端、或者通过在连接支承体与反射镜的机构中使用铰链和螺丝40来调整两者的间隙,从而调整反射镜相对于旋转轴的倾斜度,但是,均是利用了点光源的例子。这里,完全没有公开与反射镜的大型化相伴的驱动负荷的问题、以及旋转轴与光轴及反射面的中心位置之间的关系。
本公开是为了解决上述以往的问题而完成的,其目的在于,提供一种即便在扫描面状像的情况下驱动负荷也小的光照射装置。
用于解决问题的手段
本公开的光照射装置是扫描照明光的装置,其特征在于,所述光照射装置具备:光源,其发出光;第1反射面,其反射从所述光源发出的所述光并使所述光偏转,其中,所述光形成面状像;第2反射面,其反射被所述第1反射面偏转后的所述光并使所述光偏转;以及旋转机构,其使所述第1反射面绕通过所述第1反射面的中心的第1中心轴旋转,并使所述第2反射面绕通过所述第2反射面的中心的第2中心轴旋转,所述第1中心轴与第1基准面垂直,该第1基准面是相对于与向所述第1反射面入射的所述光的光轴垂直的第1平面倾斜了45度的假想平面,所述第2中心轴与第2基准面垂直,该第2基准面是与所述第1基准面平行的假想平面,所述第1反射面相对于所述第1基准面倾斜,所述第2反射面相对于所述第2基准面倾斜。
发明的效果
根据本公开的光照射装置,即便在扫描面状像的情况下,也能够降低驱动负荷。
附图说明
图1是概要地示出实施方式1的光照射装置的结构和主要的光的路径的图。
图2的(A)和(B)是概要地示出图1所示的第1反射镜的形状的主视图和侧视图,图2的(C)和(D)是概要地示出图1所示的第2反射镜的形状的主视图和侧视图。
图3是概要地示出第1反射镜和第2反射镜的倾斜度与图1中的倾斜度不同的情况下的实施方式1的光照射装置的结构和主要的光的路径的图。
图4的(A)是实施方式1的光照射装置的光源的主视图,图4的(B)是示出光源的发光控制的时序图,图4的(C)是示出基于照明光的扫描图案的例子的图。
图5是示出实施方式1的第1变形例的光照射装置的光源的俯视图。
图6的(A)是实施方式1的第1变形例的光照射装置的光源的主视图,图6的(B)是示出基于照明光而形成的扫描图案的例子的图。
图7是示出实施方式1的第2变形例的光照射装置的光源的俯视图。
图8是示出实施方式1的第3变形例的光照射装置的光源的俯视图。
图9是概要地示出实施方式2的光照射装置的结构和主要的光的路径的图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式的光照射装置进行说明。以下的实施方式只不过是例子,能够实施各种变更。
实施方式的光照射装置例如能够用作车辆用的前照灯装置、室内照明装置或影像显示装置。实施方式的光照射装置通过对光进行扫描而向光照射装置的前方照射所希望的像。
实施方式的光照射装置能够用于通过一边在照射面上高速地扫描投影像一边进行光源的点亮控制而显示影像的显示装置。由此,光照射装置能够向路面或通道等投影图像信息,进行注意提醒或通行者的引导等。
此外,实施方式的光照射装置例如能够用于筒灯、聚光灯、探照灯或车辆用灯具等。
筒灯是埋入到建筑物内的顶棚而安装的照明器具中的小型器具。使用了实施方式的光照射装置的筒灯能够使照射区域进行移动。此外,通过一边在照射面上高速地扫描投影像一边进行光源的点亮控制,从而也能够使筒灯具有对投影像进行投影的功能。
聚光灯是用于向特定的场所集中地照射强烈的光的照明器具。聚光灯是主要为了在剧场等吸引观客的注意而使用的、集中地照亮一个点的照明器具。使用了实施方式的光照射装置的聚光灯能够不使聚光灯移动而使照射区域移动。
探照灯是在夜间照亮到远方的照明装置。探照灯通常安装于能够在上下方向和左右方向上摆动的经纬台。使用了实施方式的光照射装置的探照灯能够不使用经纬台而使照射区域移动。
实施方式的光照射装置例如能够用作汽车等车辆用的前照灯装置的远光用的前照灯。远光的照灯距离例如是100m。实施方式的光照射装置例如能够通过在照射面上高速地扫描光源的投影像而实现远光所要求的配光性能。
实施方式的光照射装置例如能够用作汽车等车辆用的前照灯装置的近光用的前照灯。近光在与对面车辆错车时使用。近光的照灯距离例如是30m。实施方式的光照射装置例如能够通过在照射面上高速地扫描光源的投影像而实现近光所要求的配光性能。另外,实施方式的光照射装置在照射面上扫描的像不限于光源的投影像,例如也可以是后述的第1像即光源像或虚拟光源像。
此外,实施方式的光照射装置能够用作汽车等配光可变型前照灯系统的车辆用灯具。配光可变型前照灯系统例如是称为ADB(Adaptive Driving Beam:自适应驱动光束)等的系统。在ADB中,仅在使前方车辆眩惑的区域熄灭而在其他区域以远光继续照射以使得在行驶中不会通过远光使前方车辆眩惑,从而能够确保视觉确认性。
另外,在图中示出XYZ正交坐标系的坐标轴。将光照射装置的前方设为+Z轴方向,将后方设为-Z轴方向。光照射装置的前方是射出照明光的方向。更具体而言,在将扫描的光的扫描范围看作是射出范围且将向扫描范围射出的光束看作是1个射出光束的情况下,将成为该射出光束的中心的轴的方向即光的行进方向称为照明光的出射方向。此外,将光照射装置的上侧设为+Y轴方向,将下侧设为-Y轴方向。此外,在朝向光照射装置的前方(即,+Z轴方向)的状态下,将光照射装置的左侧设为+X轴方向,将光照射装置的右侧设为-X轴方向。
《1》实施方式1
《1-1》光照射装置100的结构
图1是概要地示出实施方式1的光照射装置100的结构和主要的光的路径的图。如图1所示,光照射装置100例如具备光源1、像形成透镜2、第1反射镜3、以及第2反射镜4,该第1反射镜3是具有反射从光源1发出的光而使其偏转的第1反射面31的第1光学构件,该第2反射镜4是具有反射被第1反射面31偏转后的所述光而使其偏转的第2反射面41的第2光学构件。此外,光照射装置100具备第1旋转机构5、第2旋转机构6、旋转控制电路7、以及发光控制电路8。
第1旋转机构5使第1反射面31绕第1中心轴C1进行旋转。第2旋转机构6使第2反射面41绕第2中心轴C2进行旋转。第1中心轴C1与第1基准面R1垂直,该第1基准面R1是相对于与向第1反射面31入射的光的光轴C0垂直的第1平面(即,XY平面)倾斜了45度的假想平面。第2中心轴C2与第2基准面R2垂直,该第2基准面R2是与第1基准面R1平行的假想平面。第1反射面31是相对于第1基准面R1倾斜的倾斜面。第2反射面41是相对于第2基准面R2倾斜的倾斜面。此外,第1反射面31与第2反射面41相互面对,第1反射面31的旋转方向与第2反射面41的旋转方向相互为相反的方向,第1反射面31的旋转的角速度与第2反射面41的旋转的角速度相等。第1中心轴C1通过第1反射面31的中心,第2中心轴C2通过第2反射面41的中心。
第1反射镜3具有:平面状的第1底部32,其与垂直于第1反射镜3的第1中心轴C1的第1基准面R1平行;以及相对于第1基准面R1倾斜了倾斜角度α1[度]的第1反射面31。第2反射镜4具有:平面状的第2底部42,其与垂直于第2反射镜4的第2中心轴C2的第2基准面R2平行;以及相对于第2基准面R2倾斜了倾斜角度α2[度]的第2反射面41。另外,将第1反射面31的反射面侧称为正面侧,将第1底部32侧称为背面侧。将第2反射面41的反射面侧称为正面侧,将第4底部42侧称为背面侧。
如专利文献1所记载的光学扫描仪那样,在使用2个倾斜的反射镜而使光偏转的装置中,2个反射镜各自的倾斜角的值互不相同。在该情况下,通过2个反射镜反射而射出的光以在照射面上形成花瓣状的扫描图案的方式照射。
另一方面,在实施方式1中,第1反射面31相对于第1基准面R1的倾斜角度α1[度]与第2反射面41相对于第2基准面R2的倾斜角度α2[度]相等。此外,第1反射镜3与第2反射镜4相互在相反的方向上以相同的角速度进行旋转。在该情况下,第1反射面31与第2反射面41相互平行。通过第1反射镜3的第1反射面31和第2反射镜4的第2反射面41反射而被扫描的光在照射面上以直线的方式进行移动。即,通过第1反射镜3的第1反射面31和第2反射镜4的第2反射面411反射后的光在与光轴C0的方向(即,Z轴方向)垂直的方向(即,X轴方向)上直线地移动。
〈光源1〉
光源1发出光。光源1例如是具备发光的面状的发光面11的面光源。光源1例如是LED等个体光源。“面光源”例如是在设计时不作为点光源处理的光源。在以下的说明中,对光源1是LED的情况进行说明。此外,光源1的光轴C0是与发光面11垂直且通过发光面11的中心的轴。
从抑制二氧化碳(CO2)的排出和燃料的消耗这样的减轻对环境的负荷的观点和节能化的观点出发,要求光照射装置的小型化、轻质化以及省电力化。于是,作为光照射装置100的光源1,期望采用发光效率比以往的卤素灯泡(即,灯光源)高的半导体光源(例如,LED或激光二极管(LD))。此外,作为光源1,也能够使用有机电致发光(有机EL)或者向涂敷在平面上的荧光体照射激励光而使其发光的光源。
〈像形成透镜2〉
像形成透镜2是具有正屈光力的透镜。像形成透镜2会聚从光源1射出的光并朝向前方(在图1中朝向第1反射镜3的第1反射面31)照射。像形成透镜2在光源1是具有大的发散角的LED的情况下,能够高效地会聚从LED射出的光。此外,像形成透镜2也可以是对光源1的发光面11的像(即,光源像)进行投射的透镜。即,像形成透镜2也可以是将光源像放大并向前方照射的透镜。像形成透镜2的焦点例如位于发光面11上。像形成透镜2例如使从光源1发出的光成为平行光。
像形成透镜2的焦点位置也可以是从发光面11上偏移的位置。像形成透镜2例如也可以是放大基于从光源1发出的光形成的虚拟的面(也称为“虚拟发光面”)上的像(也称为“虚拟光源像”)并进行照射的透镜。以下,不特别区分光源像和虚拟光源像,将它们双方称为“基于从光源1发出的光形成的像”。此外,也将基于从光源1发出的光形成的像称为“第1像”。通过像形成透镜2,能够决定照明光中的第1像的放大倍率。
像形成透镜2整体上具有正屈光力。像形成透镜2具有供光入射的入射面21和射出光的出射面22。像形成透镜2也可以具有出射面22的屈光力比入射面21的屈光力大的结构。采用了这样的结构的像形成透镜2相比于入射面21的屈光力比出射面22的屈光力大的透镜,能够降低光学界面处的菲涅耳损耗,能够更多地取入来自光源1的光。因此,能够提高光利用效率,即便使像形成透镜2小型化也能够提高光束的质量。
在实施方式1中,像形成透镜2的光轴与光源1的光轴C0一致。像形成透镜2配置在光源1与第1反射镜3之间。
〈第1反射镜3和第2反射镜4〉
图2的(A)和(B)是概要地示出图1所示的第1反射镜3的形状的主视图和侧视图,图2的(C)和(D)是概要地示出图1所示的第2反射镜4的形状的主视图和侧视图。如图1和图2的(A)至(D)所示,第1反射镜3具有相对于第1基准面R1倾斜了倾斜角度α1[度]的第1反射面31,该第1基准面R1相对于与光源1的光轴C0垂直的第1平面(即,与XY平面平行的平面,包含第1反射基准轴D1的平面)倾斜了45度。此外,第1反射镜3具有通过其中心且与第1基准面R1垂直的第1中心轴C1。第1反射镜3被保持为能够绕第1中心轴C1进行旋转。在实施方式1中,将第1中心轴C1作为第1反射镜3和第1反射面31的虚拟光轴来处理。
此外,第1反射镜3也可以具有与第1基准面R1平行的第1底部32。第1底部32是与第1中心轴C1垂直的面。即,第1反射镜3具有第1底部32和相对于第1底部32倾斜的第1反射面31,其截面形状呈楔形。在该情况下,支承第1反射镜3的旋转轴51与第1底部32垂直地连接。因此,能够准确地设定旋转轴51的位置和旋转轴51的方向(即,角度)。即,第1反射镜3的截面形状为楔形,即便通过旋转轴51使第1反射镜3进行高速旋转,也不易引起轴抖动,其结果是,第1反射镜3的制造性提高。另外,关于第1反射镜3的形状,只要将第1反射面31保持为能够绕配置于与第1中心轴C1一致的位置的旋转轴51进行旋转即可,截面形状不一定必须为楔形。
第1反射镜3反射从像形成透镜2射出的光而将其弯折(即,使其偏转)。通过第1反射镜3偏转的光的偏转方向是相对于第1反射基准轴D1具有倾斜角度α1[度]的2倍的角度(即,(2×α1)[度])的圆锥方向,该第1反射基准轴D1是通过图1所示的第1反射镜3的中心且与入射光的光轴(在图1中为光轴C0)垂直的轴,并且朝向第1反射镜3的反射光行进的方向(在图1中为-X轴方向)。这里,圆锥方向是指在圆锥的侧面上从顶点朝向底边的某1点行进的方向(即,圆锥的母线方向)。例如,在接收到从像形成透镜2射出的光时的第1反射镜3的旋转位置为图1的情况下,通过第1反射镜3反射后的光被偏转到相对于第1反射基准轴D1向+Z轴方向倾斜了角度(2×α1)[度]的方向。
第2反射镜4具有相对于第2基准面R2倾斜了倾斜角度α2[度]的第2反射面41,该第2基准面R2是相对于与第1反射基准轴D1(在图1中为X轴方向)垂直的第2平面(即,与ZY平面平行的平面)倾斜了45度的假想平面。此外,第2反射镜4具有通过其中心且与第2基准面R2垂直的第2中心轴C2。第2反射镜4被保持为能够绕第2中心轴C2进行旋转。在实施方式1中,第2反射镜4的倾斜角度α2[度]与倾斜角度α1[度]相等。在实施方式1中,将第2中心轴C2作为第2反射镜4和第2反射面41的虚拟光轴来处理。
此外,第2反射镜4与第1反射镜3同样,也可以具有与第2基准面R2平行的第2底部42。这里,第2底部42是与第2中心轴C2垂直的面。即,第2反射镜4也可以是具有第2底部42和相对于第2底部42倾斜的第2反射面41的楔形。即,第2反射镜4的截面形状为楔形,即便通过旋转轴61使第2反射镜4进行高速旋转,也不易引起轴抖动,其结果是,第2反射镜4的制造性提高。另外,关于第2反射镜4的截面形状,只要将第2反射面41保持为能够以第2中心轴C2为旋转轴进行旋转即可,不是必须限定于截面楔形。
第2反射镜4通过第2反射面41反射由第1反射镜3反射后的光而将其弯折(即,使其偏转)。通过第2反射镜4偏转的光(这里,以相对于第2中心轴C2为45度的角度入射的光)的偏转方向是相对于第2反射基准轴D2具有倾斜角度α2[度]的2倍的角度(2×α2)[度]的顶角的圆锥方向,该第2反射基准轴D2是通过图1所示的第2反射镜4的中心且与第1反射基准轴D1垂直的轴,并且朝向第2反射镜4的反射光的行进方向(在图1中为+Z轴方向)。
例如,在接收到从第1反射镜3射出的光时的第2反射镜4的旋转状态为图1的情况下,以相对于第2中心轴C2为45度的角度入射的光通过第2反射镜4向相对于第2反射基准轴D2在+X轴方向上倾斜了角度(2×α2)[度]的方向偏转。另外,在图1的例子中,由于从第1反射镜3射出的光向相对于第1反射基准轴D1(本例中为X轴)在+Z轴方向上倾斜了角度(2×α1)[度]的方向偏转,因此,以相对于第2中心轴C2为(45+(2×α2))[度]的入射角向第2反射镜4入射。此时,如果第2反射面41相对于第2基准面R2没有倾斜,则该光向相对于第2反射基准轴D2在-X轴方向上倾斜了角度(2×α1)[度]的方向偏转。如上所述,在本例中,第2反射面41相对于第2基准面R2倾斜了倾斜角度α2[度]。因此,在图1的例子中,针对从第1反射镜3射出的光,对以第2中心轴C2为基准的反射光的出射方向附加了向+X轴方向偏转角度(2×α2)[度]的偏转作用。这是因为,在图1的状态下,第2反射面41的法线方向向+X轴方向倾斜了角度(+α2)[度]。这里,α1=α2。因此,在图1的情况下,通过第2反射镜4反射后的光成为与+Z轴平行的光而向+Z轴方向照射。
图3是概要地示出第1反射镜3和第2反射镜4的倾斜度与图1中的倾斜度不同的情况下的光照射装置100的结构和主要的光的路径的图。图3示出第1反射镜3和第2反射镜4从图1的状态分别绕第1中心轴C1和绕第2中心轴C2旋转了180度的状态。如图3所示,α1=α2,即,第1反射面31与第2反射面41平行,因此,从光源1射出并通过像形成透镜2成为平行光的光在第1反射面31反射并在第2反射面41反射后向+Z轴方向行进。在图3的情况下向第2反射面41入射的光的位置与在图1的情况下向第2反射面41入射的光的位置相比位于+X轴方向。因此,图3的情况下的从光照射装置100射出的照明光的位置与图1的情况下的照明光的位置相比向+X轴方向移动。
〈第1旋转机构5和第2旋转机构6〉
第1旋转机构5使第1反射镜3进行旋转。第1旋转机构5具备与第1反射镜3的第1中心轴C1平行的旋转轴51。旋转轴51是向第1反射镜3传递第1旋转机构5的旋转力的轴。旋转轴51例如与第1反射镜3的第1底部32垂直地连接。
第2旋转机构6使第2反射镜4进行旋转。第2旋转机构6具备与第2反射镜4的第2中心轴C2平行的旋转轴61。旋转轴61是向第2反射镜4传递第2旋转机构6的旋转力的轴。旋转轴61例如与第2反射镜4的第2底部42垂直地连接。
第1旋转机构5和第2旋转机构6例如是电机。电机例如是步进电机或DC(直流)电机等驱动部。
第1旋转机构5优选配置于作为旋转对象的第1反射镜3的第1反射面31的背面侧。第2旋转机构6优选配置于作为旋转对象的第2反射镜4的第2反射面41的背面侧。这是因为,通过将旋转轴51配置于第1反射面31的背面侧,将旋转轴61配置于第2反射面41的背面侧,从而光不会被旋转轴51和旋转轴61遮挡,能够避免光利用效率的下降。但是,第1旋转机构5和第2旋转机构6的位置不是必须限定于图1和图3所示的位置。也可以将第1旋转机构5设置于第1反射面31侧。或者也可以将第2旋转机构6设置于第2反射面41侧。通过像这样构成,具有旋转机构的配置自由度变高且能够使装置整体小型化这样的优点。
〈旋转控制电路7〉
旋转控制电路7对第1旋转机构5和第2旋转机构6的旋转量及旋转速度进行控制。另外,也可以通过与旋转控制电路7不同的旋转控制电路进行第2旋转机构6的控制。
旋转控制电路7例如将第1旋转机构5和第2旋转机构6的旋转方向控制为彼此相反的反向。此外,旋转控制电路7将第1旋转机构5和第2旋转机构6的旋转方向控制为彼此相反的方向,并且控制为其旋转量及旋转速度相等。通过这种方式,能够在照射面上直线地扫描第1像或第2像。另外,第1旋转机构5和第2旋转机构6的旋转方向、旋转量及旋转速度不限于上述的例子,能够根据所希望的扫描图案进行各种设定。
此外,当1对反射镜旋转1圈时,像在照射面上以直线的方式往复一次。通常,为了向人的眼睛提示没有不适感的平滑的显示像,需要为20fps(20frames/sec)以上。因此,第1旋转机构5和第2旋转机构6的转速优选为600rpm(600转/min)以上。
〈发光控制电路8〉
发光控制电路8进行光源1的发光控制。图4的(A)是光照射装置100的光源1的主视图,图4的(B)是示出光源1的发光控制的时序图,图4的(C)是示出基于照明光的扫描图案的例子的图。如图4的(B)所示,通过按照时间序列进行发光控制,如图4的(C)所示,能够在照射面上的任意位置处进行点亮、熄灭,能够形成所希望的扫描图案。换言之,发光控制电路8经由光源1的发光控制,在时间上控制照明光的光量和扫描图案中的至少任意一方。此外,如上所述,也可以是,发光控制电路8在光源1包含多个发光面11的情况下(即,后述的第1变形例至第3变形例),独立地控制从各发光面11发出的发光量作为光源1的发光控制,由此,在时间上控制照明光的光量和照射图案中的至少任意一方。
《1-2》基于像形成透镜的投影像的形成
像形成透镜2整体上具有正屈光力。像形成透镜2放大基于从光源1发出的光而形成的预先决定的面上的像(即,第1像)并进行照射。以下,将在不使用像形成透镜2的情况下基于从光源1发出的光而形成的面上的像称为第1像,将基于从光源1发出的光而由像形成透镜2形成的第1像的放大像称为第2像或光源的投影像。另外,在本例中,将第1像、即基于从光源1发出的光而形成的像是面状像、并且作为其放大像的第2像或光源的投影像也是面状像作为前提。
实施方式1的光照射装置100所使用的光源1例如是发光面的面积大且光的发散角度大的面发光光源。这里,发散角度大是指发散角度(即,半角度)为5度以上。从这样的面发光光源刚射出后的光发散。上述的专利文献1的例子是光源为激光光源的例子,在光源是不看作点光源的面发光光源的情况下,越是将光源看作点光源,则必须越增大反射镜与光源之间的距离,存在装置大型化的问题。此外,需要使发散光向1组偏转功能的有效区域入射,因此,反射镜本身也变大,与此相伴的驱动负荷也成为问题。在本例中,为了应对这样的问题,针对各反射面定义旋转的中心轴,通过将其作为旋转轴而能够降低驱动负荷。此外,通过在光源1与第1反射镜3之间设置具有正屈光力的像形成透镜2,能够使后级的光学系统(尤其是第1反射面31和第2反射面41)变得小型。此时,像形成透镜2的光轴也可以与光源1的光轴C0一致。另外,像形成透镜2不一定是必须的,在装置尺寸不成为问题的情况下也能够省略。
《1-3》光的扫描
光照射装置100通过在照射面上高速且直线地对光源1的投影像进行扫描而能够向前方的宽范围照射光。这里,更具体而言,在照射面上直线地扫描像是指,以直线的方式扫描在照射面上形成该像的光(即,从光照射装置100射出的照明光)。
例如,在车辆用前照灯所要求的路面上水平方向的配光的宽度为±60度左右。光照射装置100的配光的宽度由第1反射镜3和第2反射镜4的第1反射面31和第2反射面41的倾斜角度α1[度]和α2[度]决定。越增大第1反射面31和第2反射面41的倾斜角度α1[度]和α2[度],则作为在照射面上扫描的光的宽度的扫描宽度、即配光的宽度越宽。另一方面,扫描宽度越宽,则照射面上的每单位面积的照度越下降。即,照射光的宽度和照射面上的照度处于折衷的关系,需要适当地设定双方。
如果考虑照射光的宽度与照射面上的照度处于折衷的关系,则在车辆用前照灯中,期望将扫描宽度设为±60度以下。即,期望为α1=α2且α1≦15度。
通过这种方式,在车辆用前照灯中消除了无用的扫描区域,因此,能够最大限度地提高照射面上的照度。
《1-4》第1变形例
在图1至图4所示的光照射装置100中,对光源1具有1个发光面11的情况进行了说明,但光源1不限定于这样的构造。光源1能够具有多个发光面。例如,光照射装置100也可以具备分别具有面状发光面的多个面发光光源作为光源1。
图5是示出实施方式1的第1变形例的光照射装置的光源1的俯视图。第1变形例的光照射装置与图1至图4所示的光照射装置的不同点在于,光源1具有多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f,该多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f包括在相对于与扫描方向平行的第1方向(X轴方向)正交的第2方向(Y轴方向)上排列的多个面状发光面11a、11b、11c、11d、11e、11f。
图6的(A)是实施方式1的第1变形例的光照射装置的光源1的主视图,图6的(B)是示出基于照明光而形成的扫描图案的例子的图。如图6的(A)所示,在使用了具有多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f的光源1的情况下,通过按照时间序列对各面发光光源进行发光控制,从而如图6的(B)所示,能够在照射面上的任意位置处进行点亮、熄灭,能够形成所希望的扫描图案。即,针对与照明光的照射位置进行移动的方向即扫描方向垂直的方向单独地对各发光面进行点亮控制,由此能够进行配光控制。即,不仅是照明光的扫描方向,在与照明光的扫描方向垂直的第2方向上也能够进行配光控制。因此,通过重叠从多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f发出的光而形成预先决定的形状的面状像,能够进行更加致密的配光控制。
《1-5》第2变形例
图7是示出实施方式1的第2变形例的光照射装置的光源1的俯视图。第2变形例的光源1具有多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f,该多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f具有在与扫描方向(X轴方向)正交的方向(Y轴方向)上排列的多个发光面11a、11b、11c、11d、11e、11f。第2变形例的光源1与第1变形例的光源的不同点在于,在Y轴方向上相邻的发光面(例如,发光面11a和11b)的X轴方向的位置偏移地配置。在图5所示的第1变形例的光源配置中,例如,当观察发光面11a与11b的边界时,在发光面11a的下边11ad与发光面11b的上边11bu之间存在间隙。即,在发光面11a与11b之间存在非发光区域。因此,在照射面上也产生由该非发光区域形成的非照射区域。
在第2变形例中,如图7所示,第奇数个发光面11a、11c、11e与第偶数个发光面11b、11d、11f被配置为在扫描方向上相互错开且在Y轴方向上部分地重叠。即,多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f被配置为,多个面发光光源1a、1b、1c、1d、1e、1f的发光面11a、11b、11c、11d、11e、11f在Y轴方向上排列为2列,并且在Y方向上相邻的发光面彼此的X轴方向的位置不同。具体而言,第奇数个发光面11a、11c、11e在Y轴方向上排列为1列,第偶数个发光面11b、11d、11f在与第奇数个发光面11a、11c、11e的列沿扫描方向分离的位置处在Y轴方向上排列为1列,第奇数个发光面11a、11c、11e与第偶数个发光面11b、11d、11f被配置为在Y轴方向上部分地重叠。
在第2变形例中,在2个发光面的组(在图7的例子中,是11a与11b的组、11b与11c的组、11c与11d的组、11d与11e的组、11e与11f的组)中,上部侧发光面的下边(例如,如果为图7的11a与11b的组,则是11ad)与下部侧发光面的上边(例如,如果为图7的11a与11b的组,则是11ad)被配置为相同的高度或者下部侧上边比上部侧下边高。通过这种方式,能够消除上部侧的发光面的下边与下部侧的发光面的上边之间的间隙,在照射面上能够消除上述那样的非照射区域。
《1-6》第3变形例
图8是示出实施方式1的第3变形例的光照射装置的光源1的俯视图。图8所示的第3变形例的光源1具有如下构造:在图5的光源的发光面11f的扫描方向上相邻地还具备发光面11g、11h。通过这样构成,能够增加与发光面11f相当的水平方向的位置的光量。即,在仅仅是发光面11f时光量不足的情况下,通过具备在扫描方向上排列的多个发光面而能够得到所希望的光量。另外,在图8的例子中,作为Y轴方向的最靠下侧的发光面,配置有在扫描方向上排列的多个发光面,但在扫描方向上配置多个发光面的Y轴方向的位置也可以是其他的位置。在Y轴方向上具有多个发光面的结构中,也能够配置多个发光面作为Y轴方向的各位置的发光面,还能够在Y轴方向的多个位置中的任意一个位置或2个以上的位置配置多个发光面。此外,还可以是Y轴方向的发光面的数量为1个,且在扫描方向上配置多个发光面。此外,在图7所示的在左右方向上偏移地配置的结构中,也能够针对各发光面或其中的一部分发光面,进一步在扫描方向上排列配置发光面。
《2》实施方式2.
图9是概要地示出实施方式2的光照射装置200的结构和主要的光的路径的图。在图9中,针对与图1所示的结构相同或对应的结构,标注了与图1所示的标号相同的标号。光照射装置200与实施方式1的光照射装置100的不同点在于,代替实施方式1中的第1旋转机构5和第2旋转机构6而具备1台旋转机构5a、以及具有将1台旋转机构5a的旋转力传递给第1反射镜3的旋转轴51和第2反射镜4的旋转轴61双方的构造。关于其他方面,光照射装置200与光照射装置100相同。
在光照射装置200中,第1反射镜3由旋转轴51支承。旋转轴51与第1中心轴C1同轴,设置在第1反射镜3的第1反射面31侧。
在光照射装置200中,第2反射镜4由旋转轴61支承。旋转机构5a通过齿轮等动力传递机构用的部件传递其旋转力,使第2反射镜4也进行旋转。在图9的例子中,在旋转机构5a的旋转轴51上设置有齿轮G1,在第2反射镜4的背面侧且在旋转轴61上设置有齿轮G2。齿轮G1将旋转机构5a的旋转力传递给齿轮G2。第2反射镜4与旋转的齿轮G2一起旋转。此外,通过将齿轮G1与齿轮G2的齿轮比设为1:1,能够使第1反射镜3与第2反射镜4相互在相反的方向上以相等的角速度进行旋转。通过这种方式,能够在照射面上直线地扫描光源1的投影像。
通过采用实施方式2的光照射装置200的结构,能够通过1个旋转机构5a,在照射面上直线地扫描光源1的投影像。因此,能够使装置尺寸小型化。此外,通过部件个数的削减,能够降低产品成本。
另外,在上述的各实施方式中,使用了“平行”和“垂直”等表示部件间的位置关系或部件的形状的用语,但它们包含考虑了制造上的公差和组装上的偏差等的范围。
此外,如以上那样对实施方式进行了说明,但光照射装置不限于这些实施方式。
附图标记说明
100、200光照射装置,1光源,1a、1b、1c、1d、1e、1f面发光光源,11、11a、11b、11c、11d、11e、11f发光面,11ad发光面上边,11bu发光面下边,2像形成透镜,21入射面,22出射面,3第1反射镜,31第1反射面,4第2反射镜,41第2反射面,5第1旋转机构,5a旋转机构,51旋转轴,6第2旋转机构,61旋转轴,7旋转控制电路,8发光控制电路,G1,G2齿轮,α1、α2倾斜角度,R1第1基准面,R2第2基准面,C0光轴,C1第1中心轴,C2第2中心轴。
Claims (20)
1.一种光照射装置,其扫描照明光,其中,
所述光照射装置具备:
光源,其发出光;
第1反射面,其反射从所述光源发出的所述光并使所述光偏转,其中,所述光形成面状像;
第2反射面,其反射被所述第1反射面偏转后的所述光并使所述光偏转;以及
旋转机构,其使所述第1反射面绕通过所述第1反射面的中心的第1中心轴旋转,并使所述第2反射面绕通过所述第2反射面的中心的第2中心轴旋转,
所述第1中心轴与第1基准面垂直,该第1基准面是相对于与向所述第1反射面入射的所述光的光轴垂直的第1平面倾斜了45度的假想平面,
所述第2中心轴与第2基准面垂直,该第2基准面是与所述第1基准面平行的假想平面,
所述第1反射面相对于所述第1基准面倾斜,所述第2反射面相对于所述第2基准面倾斜。
2.根据权利要求1所述的光照射装置,其中,
所述光照射装置还具备像形成透镜,该像形成透镜配置在所述光源与所述第1反射面之间,射出形成将第1像放大后的第2像的光,该第1像是从所述光源发出的所述光所形成的像,
所述第1反射面使从所述像形成透镜射出的所述光偏转。
3.根据权利要求2所述的光照射装置,其中,
所述像形成透镜具有正屈光力,
通过所述像形成透镜来决定所述照明光的所述第2像相对于所述第1像的放大倍率。
4.根据权利要求2或3所述的光照射装置,其中,
所述像形成透镜具有入射面和出射面,从所述光源发出的所述光入射到所述入射面,并且所述光在所述出射面射出,
所述出射面的屈光力比所述入射面的屈光力大。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述旋转机构具有2个旋转轴、以及向所述2个旋转轴中的至少1个旋转轴提供旋转力的驱动部。
6.根据权利要求5所述的光照射装置,其中,
所述2个旋转轴中的一方与所述第1反射面的背面侧连接,
所述2个旋转轴中的另一方与所述第2反射面的背面侧连接。
7.根据权利要求6所述的光照射装置,其中,
所述2个旋转轴中的至少1个旋转轴与所述第1反射面的正面侧或所述第2反射面的正面侧连接。
8.根据权利要求5至7中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述旋转机构还具有动力传递机构,该动力传递机构向另一个所述旋转轴传递从所述驱动部提供的旋转力。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述光源是面发光光源。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述光源发出的光的发散角为5度以上。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述光源包含分别具有面状发光面的多个面发光光源,
从所述多个面发光光源发出的光被重叠而形成预先决定的形状的面状像。
12.根据权利要求11所述的光照射装置,其中,
在与所述照明光的出射方向垂直的平面内所述照明光的照射位置移动的方向为扫描方向,在设与所述扫描方向平行的方向为第1方向、与所述出射方向及所述第1方向双方垂直的方向为第2方向时,所述多个面发光光源被配置为,所述多个面发光光源的发光面在所述第2方向上排列。
13.根据权利要求11所述的光照射装置,其中,
在与所述照明光的出射方向垂直的平面内所述照明光的照射位置移动的方向为扫描方向,在设与所述扫描方向平行的方向为第1方向、与所述出射方向及所述第1方向双方垂直的方向为第2方向时,所述多个面发光光源被配置为,所述多个面发光光源的发光面在所述第2方向上排列,并且在所述第2方向上相邻的发光面在所述第1方向上的位置彼此不同。
14.根据权利要求11至13中的任意一项所述的光照射装置,其中,
在与所述照明光的出射方向垂直的平面内所述照明光的照射位置移动的方向为扫描方向,在设与所述扫描方向平行的方向为第1方向时,所述多个面发光光源被配置为,所述多个面发光光源的发光面在所述第1方向上排列。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述光照射装置还具备进行所述光源的发光控制的发光控制电路,
所述发光控制电路通过所述光源的发光控制,在时间上控制所述照明光的光量和所述照明光的照射图案中的至少任意一方。
16.根据权利要求15所述的光照射装置,其中,
所述发光控制电路在所述光源包含多个发光面的情况下,作为所述光源的发光控制而独立地控制从所述多个发光面分别发出的光的光量,由此在时间上控制所述照明光的光量和所述照射图案中的至少任意一方。
17.根据权利要求1至16中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述第1反射面相对于所述第1基准面的倾斜角度与所述第2反射面相对于所述第2基准面的倾斜角度相等。
18.根据权利要求1至17中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述光照射装置具备第1光学构件和第2光学构件,该第1光学构件和该第2光学构件具有底部和相对于所述底部倾斜的倾斜面,并且截面为楔形,
所述第1反射面将所述第1光学构件的所述底部作为所述第1基准面而形成在所述第1光学构件的所述倾斜面上,
所述第2反射面将所述第2光学构件的所述底部作为所述第2基准面而形成在所述第2光学构件的所述倾斜面上。
19.根据权利要求1至18中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述第1反射面相对于所述第1基准面的倾斜角度和所述第2反射面相对于所述第2基准面的倾斜角度为15度以下。
20.根据权利要求1至19中的任意一项所述的光照射装置,其中,
所述第1反射面的旋转方向与所述第2反射面的旋转方向互为相反方向,所述第1反射面的旋转的角速度与所述第2反射面的旋转的角速度相等。
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