CN116480973A - 光学装置和行进方向显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光的利用效率良好、能够用简单的结构显示复杂的图案的廉价的光学装置和行进方向显示装置以及车辆。显示聚光标记(400)的光学装置(100)包括光源(110)和使从光源(110)出射的光在照射面(301)上聚光的光学元件，光学元件的偏转面被分割成多个区域，经由光学元件的偏转面上的各区域出射的光在照射面(301)上形成与偏转面的各区域对应的部分照射像，各部分照射像被组合而在所述照射面上形成至少一个聚光标记(400)。

Description

光学装置和行进方向显示装置
本申请是申请号为201910293657.4、申请日为2019年4月12日、发明名称为《光学装置和行进方向显示装置》的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及光学装置和行进方向显示装置。
背景技术
例如，存在搭载在车辆中、在车辆的前方等周边的路面上显示前进路线信息等的规定形状的图案的技术。
例如，专利文献1中，公开了“包括：光源模块，其以将在道路的宽度方向即第一方向上较长、在与道路的宽度方向和光源的出射轴两者正交的方向即第二方向上较短的描绘图案沿着所述第二方向描绘在道路上的多个场所的方式，排列与各描绘图案对应的多个光源，形成为各光源能够独立地点亮熄灭；和光学系统，其使来自所述光源的出射光对车辆的前方出射(摘自说明书摘要)”的路面描绘用灯具单元。
另外，专利文献2中，公开了“将与设置在车体前后部的方向指示器联动地闪烁的辅助方向指示器设置在前减震器和后减震器的底面并照射路面(摘自说明书摘要)”的车辆的路面照射装置。
另外，专利文献3中，公开了“具有：作为光源的至少一个以上的半导体发光元件；多个衍射光栅部，其具有分别不同的形状，使来自半导体发光元件的出射光向车辆的前方透射；和切换单元，其切换使所述出射光透过的衍射光栅部(摘自说明书摘要)”的路面描绘用灯具单元。
进而，专利文献4中，公开了“基于从车速传感器、转向传感器、方向指示器检测传感器取得的各信息，预测到车辆在行进方向上的路口处、特别是要进入禁止车辆进入的禁止进入道路的情况下，在车辆行进方向的路面上描绘警告标记(摘自说明书摘要)”的描绘系统。
另外，专利文献5中，公开了“具有前灯、投影仪和光导出口，投影仪在投影仪功能时，配置在从前灯到光导出口的光路中，将形成的光学像投影至屏幕，在前灯功能时，配置在不遮挡从前灯到光导出口的光路的位置，对路上的规定的范围进行照明(摘自说明书摘要)”的车辆用的投影装置。
另外，专利文献6中，公开了“使用在车体的外周部配置并且作为光源分散地配置的多个发光二极管，将点亮时起到标志的作用的规定的显示投影至路面(摘自说明书摘要)”的车辆用灯具。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2016-107761号公报
专利文献2：日本特开平11-301346号公报
专利文献3：日本特开2016-135629号公报
专利文献4：日本特开2008-04587号公报
专利文献5：日本特开2004-136838号公报
专利文献6：日本特开2010-262889号公报
发明内容
发明要解决的课题
这样的显示装置优选能够用简单的结构显示要求的图案。进而，能够通过显示箭头等标记而对周围通知行动的意愿，关系到提高对于机动车事故的安全性。例如，专利文献1和专利文献2公开的技术中，仅用光源和反射体在路面上显示提醒其他车辆等注意的标记。根据这些技术，能够显示圆、椭圆、四边形等简单的标记，但难以显示箭头等复杂的标记。从而，例如，在车辆中搭载使用的情况下，不能显示预定行进方向。
专利文献3公开的技术中，通过切换衍射光栅部、或切换点亮的半导体发光元件，而在路面等上描绘不同形状的描绘图案。该结构也难以显示复杂的标记。另外，需要复杂的机构、复杂的控制。而且，切换发光的半导体发光元件来需要大量的半导体发光元件。
专利文献4中，公开了将激光描绘装置用于描绘标记的技术。专利文献4中公开的技术中，能够显示复杂的标记，但为了使照射激光的光学头工作需要复杂的机构，滑动部的损耗也较剧烈。
专利文献5中，公开了将液晶投影仪用于描绘标记的技术。在液晶投影仪中用光源和液晶光阀在液晶光阀上生成要求的标记的形状的二次光源，用光学系统投射二次光源而在路面上描绘标记。用该技术能够显示复杂的标记。但是，液晶光阀的光透射率低，而且在液晶光阀中因为通过遮挡液晶光阀内的标记以外的区域的光而生成要求的标记的二次光源，所以光利用效率进一步变差。另外，在光源、液晶光阀之外，也需要直线前进光生成光学系统、投射光学系统等多个光学系统，需要复杂的结构。另外，也能够代替液晶光阀地将DMD(Digital Micromirror Device)、或成标记的形状的金属掩模用于生成二次光源，但这些情况下，也同样遮挡标记以外的区域的光，光利用效率差，并且需要将来自光源的光导向DMD或金属掩模的光学系统、以及投射光学系统，同样需要复杂的结构。
专利文献6公开的技术中，因为需要多个发光二极管，所以成本高。另外，为了控制多个发光二极管，需要复杂的机构、控制。另外，因为用多个发光二极管显示1个标记，所以标记的分辨率低。
作为其他技术，例如有为了显示要求的标记，而与该标记的形状相应地形成光源的技术。但是，与标记的形状相应地形成光源的情况下，成本提高。
本发明是鉴于上述情况得出的，目的在于提供一种光利用效率良好、能够用简单的结构显示复杂的图案的廉价的光学装置。
用于解决课题的技术方案
本发明是一种显示聚光标记的光学装置，其特征在于，包括：光源；和光学元件，其使从所述光源出射的光在照射面上聚光成聚光标记的形状；所述光学元件的作为使光聚光的面的偏转面被分割成多个部分；经由所述光学元件的偏转面上的各区域出射的光，在所述照射面上形成与所述偏转面上的各区域对应的部分照射像，各个所述部分照射像被组合而在所述照射面上形成至少一个聚光标记。
另外，本发明是一种在车辆中搭载的行进方向显示装置，其特征在于，包括：上述光学装置；和控制所述光学装置的点亮或闪烁的灯具控制器，所述照射面是所述车辆周边的路面；所述聚光标记是表示所述车辆的行进方向的图案；所述灯具控制器获取来自所述车辆中搭载的用于检测所述车辆的动作和所述车辆周围的环境信息的状态检测装置的检测信号，并基于该所述检测信号使所述光学装置点亮或闪烁。
发明效果
根据本发明，光的利用效率良好，能够廉价地用简单的结构显示复杂的图案。另外，上述以外的课题、结构和效果，将通过以下实施方式的说明而说明。
附图说明
图1中，(a)是用于说明第一实施方式的光学装置的使用例的说明图，(b)是(a)的B部放大图。
图2中，(a)是第一实施方式的光学装置的结构图，(b)是(a)的A-A’截面图。
图3是用于说明为了说明第一实施方式的光学装置的结构而使用的坐标系的说明图。
图4中的(a)～(d)是用于说明第一实施方式的反射体的反射面的有效区域与光源的位置关系的说明图。
图5是第一实施方式的反射体的反射面的第一区域的有效区域的点列数据。
图6是第一实施方式的反射体的反射面的第二区域的有效区域的点列数据。
图7中，(a)是表示第一实施方式的反射体的反射面的第一区域形成的照射像的模拟结果的图，(b)是表示第一实施方式的反射体的反射面的第二区域形成的照射像的模拟结果的图，(c)是表示第一实施方式的反射体的反射面形成的照射像的模拟结果的图。
图8中，(a)是第二实施方式的光学装置的结构图，(b)是(a)的A-A’截面图。
图9是用于说明为了说明第二实施方式的光学装置的结构而使用的坐标系的说明图。
图10中的(a)～(d)是用于说明第二实施方式的透镜的出射面的有效区域与光源的位置关系的说明图。
图11表示第二实施方式的透镜的出射面的第一区域的有效区域的点列数据。
图12表示第二实施方式的透镜的出射面的第二区域的有效区域的点列数据。
图13中，(a)是表示第二实施方式的透镜的出射面的第一区域形成的照射像的模拟结果的图，(b)是表示第二实施方式的透镜的出射面的第二区域形成的照射像的模拟结果的图，(c)是表示第二实施方式的透镜的出射面形成的照射像的模拟结果的图。
图14中，(a)是用于说明第三实施方式的行进方向显示装置进行的预定行进方向显示的概要的说明图，(b)是表示各光学装置的配置位置和显示内容的表。
图15是第三实施方式的行进方向显示装置的控制系统的结构图。
图16是用于说明第三实施方式中的死角例的说明图。
图17是第三实施方式的灯具控制器的功能框图。
图18是第三实施方式的灯具控制器进行的点亮控制处理的流程图。
图19是表示第三实施方式的第一前进用光学装置形成的照射像的模拟结果的图。
图20中的(a)～(d)是用于说明第三实施方式的第二前进用光学装置的反射体的反射面的有效区域与光源的位置关系的说明图。
图21是第三实施方式的第二前进用光学装置的反射体的反射面的第一区域的有效区域的点列数据。
图22是第三实施方式的第二前进用光学装置的反射体的反射面的第二区域的有效区域的点列数据。
图23是表示第三实施方式的第二前进用光学装置形成的照射像的模拟结果的图。
图24中的(a)～(d)是用于说明第三实施方式的第一右转用光学装置的反射体的反射面的有效区域与光源的位置关系的说明图。
图25是第三实施方式的第一右转用光学装置的反射体的反射面的第一区域的有效区域的点列数据。
图26是第三实施方式的第一右转用光学装置的反射体的反射面的第二区域的有效区域的点列数据。
图27中，(a)是表示第三实施方式的第一右转用光学装置形成的照射像的模拟结果的图，(b)是表示第三实施方式的第二右转用光学装置形成的照射像的模拟结果的图。
图28中的(a)～(d)是用于说明第三实施方式的第二右转用光学装置的反射体的反射面的有效区域与光源的位置关系的说明图。
图29是第三实施方式的第二右转用光学装置的反射体的反射面的第一区域的有效区域的点列数据。
图30是第三实施方式的第二右转用光学装置的反射体的反射面的第二区域的有效区域的点列数据。
图31中的(a)～(f)是第三实施方式的行进方向显示装置的显示例的模拟结果。
图32是用于说明为了说明变形例1的光学装置的结构而使用的坐标系的说明图。
图33中的(a)～(d)是用于说明变形例1的反射体的反射面的有效区域与光源的位置关系的说明图。
图34是变形例1的反射体的反射面的第一区域的有效区域的点列数据。
图35是变形例4的反射体的反射面的第二区域的有效区域的点列数据。
图36是变形例1的反射体的反射面的第三区域的有效区域的点列数据。
图37中，(a)是表示变形例1的反射体的反射面的第一区域形成的照射像的模拟结果的图，(b)是表示变形例1的反射体的反射面的第二区域形成的照射像的模拟结果的图，(c)是表示变形例1的反射体的反射面的第三区域形成的照射像的模拟结果的图，(d)是表示变形例1的反射体的反射面形成的照射像的模拟结果的图。
图38中的(a)～(d)是用于说明变形例2的反射体的反射面的有效区域与光源的位置关系的说明图。
图39是变形例2的反射体的反射面的第一区域的有效区域的点列数据。
图40是变形例2的反射体的反射面的第二区域的有效区域的点列数据。
图41是分别表示变形例2的反射体的反射面形成的照射像的模拟结果的图。
具体实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的实施方式。其中，在用于说明实施方式的所有图中，对于同一部分原则上附加同一附图标记，省略其反复说明。另一方面，存在对于某一图中附加附图标记说明的部位，在其他图的说明时不再次图示，但附加同一附图标记提及的情况。
＜第一实施方式＞
对本发明的第一实施方式的光学装置进行说明。在图1的(a)和图1的(b)中示出本实施方式的光学装置100的使用例。图1的(a)是搭载了本实施方式的光学装置100的车辆200的立体图，图1的(b)是图1的(a)的用虚线包围的区域B的放大图。
如图1的(a)和图1的(b)所示，本实施方式的光学装置100例如搭载在车辆200中，从规定的高度，在车辆200的前方等周边的路面300等上形成照射像(聚光图案、聚光标记)400。另外，本实施方式的光学装置100不限定于车载。
[光学装置]
图2的(a)和图2的(b)是本实施方式的光学装置100的结构图。图2的(a)是本实施方式的光学装置100的正面图，图2的(b)是图2的(a)的A-A’截面图。
此处，如图所示，以图2的(a)的图中左右方向为左右方向、以图中上下方向为上下方向，以图2的(b)的图中左右方向为前后方向、以上下方向为上下方向进行说明。分别称为上方(Up)、下方(Dw)、前方(Fr)、后方(Bk)、左方(Le)、右方(Ri)。
本实施方式的光学装置100具备基板111、光源(LED)110、反射体120、支承部件130、罩140、主体150、点亮控制电路160。
主体150在前方具有开口部。例如具有箱型的形状。罩140具有透光性，以封闭主体150的开口部的方式设置。被后述的反射体120反射的光通过罩140向光学装置100的外部出射。
光源110例如使用LED(Light Emitting Diode)，安装在设置于支承部件130的基板111上。光源110中，光源不限定于LED。例如也可以是有机EL(Electro Luminescence)、无机EL、激光器、灯泡。基板111例如配置在支承部件130的左右方向的大致中央、且前方前端部附近。
反射体120是使从配置在规定位置的光源110出射的光在规定面(照射面)上的特定区域聚光而在该照射面上形成照射像的光学元件。照射面例如如图1的(b)所示，在光学装置100搭载在车辆200中的情况下，是该车辆200的前方等周边的路面300，获得的照射像400具有表示特定的意图、例如预定行进方向的形状。
反射体120具备作为使从光源110出射的光聚光的偏转面(deflection Surface)的反射面121。反射体120的反射面121被分割为多个区域。分割后的各区域(分割区域)分别在照射面上形成不同的部分照射像。照射像400是将各部分照射像组合形成的。各分割区域具有非球面或自由曲面形状。
另外，反射体120的反射面121的形状与要求的照射像400和照度分布等相应地决定。光源110的位置、与反射体120的反射面121的形状、与照射面上的形成照射像的区域的关系的详情在后文中叙述。
反射体例如用树脂或玻璃、金属制作。在反射体120的反射面121上例如蒸镀铝膜。也可以施加反射增加膜。
反射体120例如用固定螺栓131等固定在支承部件130上。此时，以位于光源110的上方、光源110的指向角的范围内的方式配置。例如，可以用定位销132等使相对于光源110的位置固定。
点亮控制电路160控制光源110的点亮。点亮控制电路160例如接收来自外部的控制信号，按照该控制信号控制光源110的点亮。
另外，点亮控制电路160可以自身具备CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)，通过由CPU将预先保存在ROM中的程序载入至存储器并执行，来控制光源110的点亮。
支承部件130被固定螺栓131等支承在箱型形状的主体150的、与罩140相对的面上。支承部件130例如用金属制作。另外，可以在支承部件130上设置冷却翅片。另外，支承部件130可以被瞄准螺栓支承，能够调整反射体120的位置、角度。
光源110、反射体120、基板111、支承部件130和点亮控制电路160配置在形成于主体150和罩140的内侧的灯室151内。
[反射体的形状的详情]
接着，说明本实施方式的反射体120的反射面121的有效区域的形状、与光源110、与照射面301上显示的照射像400的关系的一例。
本实施方式中，设定图3所示的局部坐标系911(x’，y’，z’)。以下简称为坐标系911。
坐标系911中，将与照射面301垂直的方向作为y’轴方向。另外，设照射面301的y’轴方向的坐标值为-600mm。即，将y’轴上的从照射面301起600mm的位置作为原点O。
另外，将包括y’轴和光源110的发光区域中心的面上的、与照射面301平行的方向作为z’轴方向。将与y’-z’面正交的方向作为x’轴方向。
此处，光源110例如使用发光区域在x’轴方向和z’轴方向上分别是1.15mm的LED(例如nichia NCSW170C/NCSA170C)。另外，以在照射面301上的图案显示区域401中形成箭镞(镞，arrow head)形状作为照射像400的情况下的、反射面121的形状为例进行说明。另外，图案显示区域401是照射面301上的z’轴方向的1500mm～2000mm的范围、x’轴方向的-500mm～500mm的范围。
图4的(a)～图4的(d)分别是表示反射体120的反射面121的有效区域与光源110的位置关系的图。图4的(a)是立体图，图4的(b)是z’-y’平面图，图4的(c)是x’-y’平面图，图4的(d)是x’-z’平面图。
该坐标系911中，光源110以发光区域中心坐标是(0，-7.5，20)、指向角的中心轴方向是y’轴方向的方式配置。
另外，反射体120的反射面121如图4的(c)所示，具备分别具有不同的自由曲面形状的第一区域121a和第二区域121b。第一区域121a和第二区域121b是对于反射体120的反射面121，用通过坐标系911的原点的、与z’-y’面平行的面分割得到的。图中正面左侧的区域是第一区域121a，右侧的区域是第二区域121b。
第一区域121a在图案显示区域401中的、x’坐标是-500mm到0mm的区域中，形成作为部分照射像的第一照射像。另外，第二区域121b在x’坐标是0mm到500mm的区域中，形成作为部分照射像的第二照射像。
第一区域121a和第二区域121b的自由曲面例如是分别不同的5次和5次的NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲面。该自由曲面形状形成为通过来自光源110的光在第一区域121a中反射得到的照射面301上的第一照射像、与在第二区域121b中反射得到的照射面301上的第二照射像的组合，在照射面301上显示箭镞形状。另外，自由曲面不限于5次和5次的NURBS曲面，选择适合显示要求的聚光标记(照射像)的自由曲面。
作为第一区域121a和第二区域121b的自由曲面形状，在图5的表511和图6的表512中示出各有效区域的点列数据。此处，作为点列数据，示出坐标系911中的各位置(x’，y’，z’)的方向余弦(l’，m’，n’)。
另外，如图5、图6所示，在第一区域121a和第二区域121b的边界区域的各点处，第一区域121a和第二区域121b的方向余弦的值各自不同。例如，(0，0，-0.00898)处的方向余弦在第一区域121a中是(-0.04226，-0.33936，-0.939708)，在第二区域121b中是(-0.042256，-0.33936，0.939708)。即，第一区域121a和第二区域121b是不连续的。因此，第一区域121a和第二区域121b具有不同的自由曲面形状。
此处，在图7的(a)～图7的(c)中示出用上述设计的光学装置100得到的照射面301上的照度分布的光线追踪模拟结果。此处，光源110使用具有上述发光区域的LED中的nichia NCDW170C(350lm)。
在图7的(a)中示出对于从光源110照射的光、用第一区域121a反射得到的、照射面301上的图案显示区域401的照度分布(第一照射像)411a。在图7的(b)中示出用第二区域121b反射得到的、照射面301上的图案显示区域401的照度分布(第二照射像)411b。另外，在图7的(c)中示出第一区域121a和第二区域121b形成的照度分布(照射像；聚光标记)411。
如图7的(c)所示，通过本实施方式的光学装置100，能够在照射面301上的图案显示区域401中显示箭镞图案(聚光标记411)。
如以上所说明，根据本实施方式，能够用反射面121具有多个不同的自由曲面形状的区域的1个反射体120和1个光源，在要求的照射面上形成作为表示方向的形状的箭镞图案。即，不需要使用排列为聚光标记的形状的光源阵列等控制点亮、或使用多个光学系统。从而，能够用简单的结构实现能够在要求的面上形成表示特定的意图的形状的光学装置。
另外，根据本实施方式，用反射体120的反射面121的形状实现了表示特定的意图的形状。即，不使用掩模等形成照射像。从而，能够将从光源110到达反射体120的全部光束用于形成照射像400。从而，光利用效率良好，结果，能够实现节能效果高的光学装置。
＜第二实施方式＞
[光学装置]
对本发明的第二实施方式的光学装置进行说明。图8的(a)和图8的(b)是本实施方式的光学装置101的结构图。图8的(a)是本实施方式的光学装置101的正面图，图8的(b)是图8的(a)的A-A’截面图。
本实施方式中，光学装置101也与第一实施方式同样，例如搭载在车辆200中，从规定的高度在车辆200的前方等周边的路面300等上形成照射像400。另外，本实施方式的光学装置101不限定于车载。
以下，在本实施方式的光学装置101的说明中，对于与第一实施方式的光学装置100相同的结构，附加相同的附图标记，省略再次的说明。
如本图所示，本实施方式的光学装置101具备基板111、光源110、透镜170、支承部件130、罩140、主体150和点亮控制电路160。
光源110安装在设置于支承部件130的基板111上。基板111配置在支承部件130的上下和左右方向的大致中央。支承部件130在灯室151内，例如在与主体150的开口部对向的一侧与面平行地隔开空间152，被固定螺栓131等支承。
点亮控制电路160例如配置在空间152内。
透镜170是使从光源110出射的光在规定的照射面302上的图案显示区域402聚光来形成照射像400的光学元件。透镜170例如由丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚烯烃等透明的树脂、或透明的玻璃等形成。可以在透镜170的入射面172、出射面171上涂覆防反射膜。
透镜170配置在光源110的前方，使从光源110出射的光从透镜170的入射面172入射，从出射面171出射。入射面172和出射面171的至少一方形成为使从光源110出射的光聚光的偏转面。透镜170的偏转面被分割为多个区域。分割后的各区域(分割区域)分别在照射面302上形成不同的部分照射像。照射像400是将各部分照射像组合形成的。各分割区域具有非球面或自由曲面形状。
另外，透镜170的偏转面的形状与要求的照射像400和照度分布等相应地决定。光源110的位置、与透镜170的偏转面的形状、与照射面302上的图案显示区域401的关系的详情在后文中叙述。
透镜170例如用未图示的固定螺栓等固定在支承部件130上。此时，透镜170以偏转面位于光源110的指向角的范围内的方式配置。
光源110、透镜170、基板111、支承部件130和点亮控制电路160配置在主体150和罩140的内侧形成的灯室151内。
[透镜的形状的详情]
接着，说明本实施方式的透镜170的聚光面的有效区域的形状、与光源110、与照射面302上显示的照射像400的关系的一例。此处，以出射面171是具有自由曲面形状的偏转面、入射面172是平坦面的情况为例进行说明。另外，本例中，透镜170由聚碳酸酯形成。
本实施方式中，设定图9所示的局部坐标系912(x”，y”，z”)。以下简称为坐标系912。
坐标系912中，将原点O规定为在与照射面302垂直的方向上与照射面302上的点Rn相距600mm的点。将从原点O起朝向存在于照射面302上且到Rn的距离为2000mm的点Rz的方向作为z”轴方向。
将在与z”轴垂直的面上的、通过原点O且与照射面302平行的方向作为x”轴方向，将与x”-z”面正交的方向作为y”轴方向。
此处，光源110例如使用发光区域在x”轴方向和y”轴方向上分别是1.15mm的LED(例如nichia NCSW170C/NCSA170C)。另外，以在照射面302上的图案显示区域402中形成箭镞(镞，arrow head)形状作为照射像400的情况下的、出射面171的形状为例进行说明。图案显示区域402是照射面302上的从Rn朝向Rz的方向的1500mm～2000mm的范围、x’轴方向的-500mm～500mm的范围。
图10的(a)～图10的(d)分别是表示透镜170的出射面171的有效区域与光源110的位置关系的图。图10的(a)是立体图，图10的(b)是z”-y”平面图，图10的(c)是x”-y”平面图，图10的(d)是x”-z”平面图。
该坐标系912中，光源110以发光区域中心坐标是(0，0，-20)、指向角的中心轴方向是z”轴方向的方式配置。
本实施方式的透镜170的出射面171，如图10的(c)所示，具备第一区域171a和第二区域171b。第一区域171a和第二区域171b是对于出射面171，用通过光源110的发光区域中心的、与z”-y”面平行的面分割得到的。图中正面左侧的区域是第一区域171a，右侧的区域是第二区域171b。
第一区域171a在图案显示区域402中的、x”坐标是-500mm到0mm的区域中，形成作为部分照射像的第一照射像。另外，第二区域171b中，在x”坐标是0mm到500mm的区域中，形成作为部分照射像的第二照射像。
第一区域171a和第二区域171b的自由曲面例如是分别不同的5次和5次的NURBS(Non-Uniform Rational B-Spline)曲面。该自由曲面形状形成为通过来自光源110的光在第一区域171a中折射得到的照射面302上的第一照射像、与在第二区域171b中反射得到的照射面302上的第二照射像的组合，对照射面302上照射箭镞形状。另外，自由曲面不限于5次和5次的NURBS曲面，选择适合显示要求的聚光标记(照射像)的自由曲面。
作为第一区域171a和第二区域171b的自由曲面形状，在图11的表521和图12的表522中示出各有效区域的点列数据。此处，作为点列数据，示出坐标系912中的各位置(x”，y”，z”)的方向余弦(l”，m”，n”)。
另外，如图11、图12所示，在第一区域171a和第二区域171b的边界区域的各点处，第一区域171a和第二区域171b的方向余弦的值分别不同。例如，(0，-10，6.021816)处的方向余弦在第一区域171a中是(0.069813，-0.55406，0.829546)，在第二区域171b中是(-0.06981，-0.55406，0.829546)。即，第一区域171a和第二区域171b是不连续的。因此，第一区域121a和第二区域121b具有不同的自由曲面形状。
如上所述，入射面172是平坦面，有效区域是被四个顶点(-10，-10，0)、(-10，10，0)、(10，10，0)、(10，-10，0)包围的四边形的平面。
此处，在图13的(a)～图13的(c)中示出用上述设计的光学装置101得到的照射面302上的照度分布的光线追踪模拟结果。此处，光源110使用具有上述发光区域的LED中的nichia NCDW170C(350lm)。另外，图13的(a)～图13的(c)的纵轴是照射面302上的从Rn到Rz的方向(z”’轴)上的从Rn起的距离。
在图13的(a)中示出使从光源110照射的光、在第一区域171a中折射得到的、照射面302上的图案显示区域402的照度分布(第一照射像)412a。在图13的(b)中示出在第二区域171b中折射得到的、照射面302上的图案显示区域402的照度分布(第二照射像)412b。另外，图13的(c)示出第一区域171a和第二区域171b形成的照度分布(聚光标记)412。
如图13的(c)所示，通过本实施方式的光学装置101，能够在照射面302上的图案显示区域402中显示箭镞图案(聚光标记412)。
如以上所说明，根据本实施方式，能够与第一实施方式同样，用偏转面(出射面171)具有多个不同的自由曲面形状的区域的1个透镜170和1个光源，在要求的照射面302上形成作为表示方向的形状的箭镞图案。即，不需要使用排列为聚光标记的形状的光源阵列等控制点亮、或使用多个光学系统。从而，能够用简单的结构实现能够在要求的面上形成表示特定的意图的形状的光学装置。
另外，根据本实施方式，用透镜170的偏转面(出射面171)的形状实现了表示特定的意图的形状。即，不使用掩模等形成照射像。从而，能够将从光源110到达透镜170的全部光束用于形成照射像400。从而，光利用效率良好，结果，能够实现节能效果高的光学装置。
另外，本实施方式中，以使透镜170的出射面171的形状成为具有自由曲面形状的偏转面的情况为例进行了说明，但不限定于此。具有上述功能的偏转面，可以用透镜170的入射面172实现，也可以使用入射面172和出射面171两个面实现。
＜第三实施方式＞
接着，说明本实施方式的第三实施方式。本实施方式中，将上述各实施方式的光学装置100或101搭载在车辆200中，与预定行进方向相应地在车辆200的前方等的周边路面300上，显示表示车辆200的预定行进方向的聚光标记400。以下，本实施方式中，以使用光学装置100在车辆200的前方的路面300上显示聚光标记400的情况为例进行说明。
[行进方向显示装置]
图14的(a)和图14的(b)是用于说明本实施方式的行进方向显示装置600进行的预定行进方向显示的概要的图。
如本图所示，本实施方式的行进方向显示装置600在车辆200的前端部具备6个光学装置100。
6个光学装置100例如如图14的(a)所示，在车辆200的前部中央、前部左侧、前部右侧各搭载2个。本实施方式的光学装置100例如被嵌入在车辆的前部安装的减震器等中。
以下，需要区分的情况下，将在车辆前部中央搭载的2个光学装置100总称为前进用光学装置100F，分别称为第一前进用光学装置100Fa、第二前进用光学装置100Fb，将在车辆前部左侧搭载的2个光学装置100总称为左转用光学装置100L，分别称为第一左转用光学装置100La、第二左转用光学装置100Lb，将在车辆前部右侧搭载的2个光学装置100总称为右转用光学装置100R，分别称为第一右转用光学装置100Ra、第二右转用光学装置100Rb。
第一前进用光学装置100Fa将前进图案430a、第二前进用光学装置100Fb将前进图案430b、第一左转用光学装置100La将左转图案440a、第二左转用光学装置100Lb将左转图案440b、第一右转用光学装置100Ra将右转图案450a、第二右转用光学装置100Rb将右转图案450b分别作为聚光标记400显示在路面300上。
如图14的(a)所示，在前进用光学装置100F、左转用光学装置100L、右转用光学装置100R照射的聚光标记中，使距离车辆200较远的聚光标记(前进图案430a、左转图案440a、右转图案450a)的颜色、与距离车辆较近的聚光标记(前进图案430b、左转图案440b、右转图案450b)的颜色改变。即，设定为距离搭载了6个光学装置100的车辆较远的聚光标记与较近的聚光标记的颜色不同。
另外，左转图案440a和440b以在与车辆200所在的车道正交的车道中存在的车辆的行进方向上排列的方式配置。同样，右转图案450a和450b也以在与车辆200所在的车道正交的车道中存在的车辆的行进方向上排列的方式配置。
在图14的(b)的表531中示出每个光学装置100的设置位置、各聚光标记400的形状、颜色、显示位置的详情。另外，实现各聚光标记400的反射体120的形状的详情在后文中叙述。
图15是本实施方式的行进方向显示装置600的控制系统的结构图。如本图所示，行进方向显示装置600具备6个光学装置100、和灯具控制器610。
灯具控制器610对光学装置100的点亮控制电路160发送指示点亮的控制信号。在灯具控制器610上连接输出作为控制信号的计算的基础的信号的各种状态检测装置。
状态检测装置检测车辆200的动作、车辆200周围的环境信息，对灯具控制器610输出检测结果作为检测信号。本实施方式中，作为状态检测装置，例如连接方向指示器开关601、路面分析装置602、车速传感器603、位置信息取得装置604等。此外，可以连接转向传感器、倒车档传感器等。
方向指示器开关601在进行了方向指示器点亮的操作时，对灯具控制器610输出操作信号(方向指示信号)。方向指示信号也包括指示方向的信息。
路面分析装置602对路面300的状态进行分析，将其结果输出至灯具控制器610。本实施方式中，例如具备光源、偏振摄像机、和对用偏振摄像机取得对路面照射来自光源的光的状态而得到的图像进行分析的分析部。作为分析结果，例如将识别路面300的状况的信号(路面信号)对灯具控制器610输出。本实施方式中，路面信号中，作为能够识别干燥、湿润、冻结等路面300的状态的信息，例如包括路面300的反射率。
车速传感器603检测本车辆的行驶速度(车速)，作为车速信号对灯具控制器610输出。例如，发生与车轴的转速成正比的脉冲信号，与脉冲信号数相应地检测车速。
位置信息取得装置604输出本车辆的当前位置信息和附近的地图信息。位置信息取得装置604例如使用来自GPS等导航卫星和车速传感器603的信息，计算出本车辆的当前位置。预先保持地图信息。作为位置信息取得装置604，例如可以使用导航装置。
另外，灯具控制器610可以通过CAN(Controller Area Network)通信线等复用通信线或串行通信线、无线通信网等与各状态检测装置连接。
灯具控制器610与来自上述各状态检测装置的信号相应地，分别独立地控制6个光学装置100的点亮或闪烁。
灯具控制器610具备CPU611、RAM612、ROM613和输入输出接口(I/O)614。它们通过内部总线连接。
灯具控制器610实现的各功能的一部分或全部通过由CPU611将存储在ROM613中的程序(软件)载入至RAM612中并执行而实现。另外，各功能的一部分或全部也可以由LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等硬件实现。另外，也可以通过软件与硬件组合实现。处理所需的信息、数据被保存在ROM613和RAM612中。
本实施方式的行进方向显示装置600根据车速控制光学装置100的点亮、熄灭。另外，根据路面300的状况控制光学装置100的点亮照度。进而，根据车辆200的预定行进方向决定点亮的光学装置100。
具体而言，车辆200在停车中和慢速行驶中，使光学装置100点亮。此时，通常显示前进图案430a、430b。但是，接收方向指示信号时，使显示用该方向指示信号指定的方向的图案(左转图案440a、440b或右转图案450a、450b)的光学装置100点亮。
另一方面，与路面300的状况相应地，使光学装置100的照度变化。例如，路面300的反射率高，在路面300上显示聚光标记400时，会使其他车辆的驾驶员目眩的情况下，熄灭或降低照度。
对于照度，在能够控制光源110的光通量的情况下，通过与反射率相应地改变光源110的光通量而使其降低。光通量例如通过控制电流值而改变。或者，也可以使用脉冲宽度调制(PWM；Pulse Width Modulation)改变。使用脉冲宽度调制的调光是通过使光源110与PWM信号同步地以人看不见的周期高速地闪烁而使聚光标记400的照度降低的方法。该情况下，如果减小一个周期内的点亮的时间的比例(占空比)，则能够使聚光标记400的照度进一步降低。
另外，例如也可以使光学装置100与方向指示器的闪烁同步地闪烁。该情况下，通过按方向指示器的闪烁的周期反复进行人看不见的周期的光源110的闪烁控制，能够以降低了照度的状态进行聚光标记400的闪烁显示。
进而，本实施方式的灯具控制器610可以仅在本车辆存在于对于其他车辆的驾驶员成为死角的位置的情况下，使前进用光学装置100F点亮。成为死角的位置例如如图16所示，是路口、丁字路口等。
以实现这些控制的情况为例进行说明。图17是本实施方式的灯具控制器的功能框图。本实施方式的灯具控制器610如图17所示，具备照度决定部621、方向决定部622和本车位置判断部623。
照度决定部621决定是否使光学装置100点亮，在点亮的情况下决定其照度。然后，将其决定结果输出至方向决定部622。
本实施方式中，根据来自车速传感器603和路面分析装置602的信号决定。从车速传感器603接收了表示不足预先规定的车速的信号的情况下，决定为点亮。另外，根据从路面分析装置602接收到的路面信号中包括的反射率，决定照射的目标的照度值(目标照度值)。基于决定的目标照度值，例如决定脉冲宽度调制中的占空比。另外，目标照度值与占空比的对应关系的信息预先存储在ROM613中。
方向决定部622在照度决定部621决定为点亮的情况下，决定点亮的光学装置100。点亮的光学装置100根据方向指示信号决定。
方向决定部622在接收到表示右转的方向指示信号时，决定为使右转用光学装置100R点亮。另外，接收到表示左转的方向指示信号时，决定为使左转用光学装置100L点亮。其他情况下，决定为使前进用光学装置100F点亮。
本车位置判断部623判别本车位置是否位于预先规定的死角，并将判别结果对方向决定部622输出。本车位置判断部623从位置信息取得装置604接收本车辆的当前位置信息和地图信息，判别本车辆的当前位置是否对于其他车辆的驾驶员成为死角的场所。识别对于其他车辆的驾驶员成为死角的场所的信息预先规定并存储在ROM613中。
图18是表示本实施方式的灯具控制器610进行的点亮控制处理的流程的一例的处理流程。按规定的时间间隔执行。此处，仅在接收点亮指示信号的期间中，光学装置100的点亮控制电路160使光源110点亮。
首先，照度决定部621根据从车速传感器603接收到的车速信号，判别车速是否不足规定值(步骤S1101)。
车速在规定值以上的情况下，直接结束处理。
车速不足规定值的情况下，照度决定部621根据从路面分析装置602接收的路面信号，判别路面300的反射率是否不足规定值(步骤S1102)。
照度决定部621在反射率不足规定值的情况下，决定聚光标记400的目标照度值，决定脉冲宽度调制控制中的占空比(光源占空比)(步骤1103)。进而，照度决定部621将包括光源占空比的信息的点亮信号对方向决定部622输出(步骤S1104)。另一方面，反射率在规定值以上的情况下，直接结束处理。
方向决定部622接收到点亮信号时，判别是否接收了表示右转的方向指示信号(步骤S1105)。
接收了表示右转的方向指示信号的情况下，方向决定部622对右转用光学装置100R输出点亮指示信号(步骤S1106)，结束处理。
方向决定部622在未接收到表示右转的方向指示信号的情况下，判别是否接收了表示左转的方向指示信号(步骤S1107)。
接收了表示左转的方向指示信号的情况下，方向决定部622对左转用光学装置100L输出点亮指示信号(步骤S1108)，结束处理。
也未接收表示左转的方向指示信号的情况下，本车位置判断部623判别本车的当前位置是否成为死角的位置(步骤S1109)，判别为是成为死角的位置的情况下，将判别结果对方向决定部622输出。
是成为死角的位置的情况下，方向决定部622对前进用光学装置100F输出点亮指示信号(步骤S1110)，结束处理。
另一方面，判别为不是成为死角的位置的情况下，直接结束处理。
[反射体的形状]
如上所述，本实施方式中，使用6个光学装置100。此处，如图14的(b)所示，第一前进用光学装置100Fa设置在高度600mm，在前方2000mm的路面300上显示箭镞图案。从而，能够用第一实施方式的使用图4的(a)～图7的(c)说明的光学装置100实现。但是，照射面301是路面300，光源110使用nichia NCDA170C(230lm)。
在图19中示出用第一前进用光学装置100Fa得到的路面300上的照度分布的光线追踪模拟结果。如本图所示，通过第一前进用光学装置100Fa，在路面300上的图案显示区域401中，形成橙色的前进图案430a。
以下，说明实现第二前进用光学装置100Fb和左右转用光学装置中作为代表的右转用的光学装置(第一右转用光学装置100Ra和第二右转用光学装置100Rb)的反射体120的形状和与光源110的位置关系的一例。以下，设照射面301为路面300，使用第一实施方式的光学装置100的说明中使用的坐标系911进行说明。说明分别设置在图14的(b)所示的位置、在路面300上的图14的(b)所示的显示位置显示图14的(b)所示的形状的情况的例子。
[第二前进用光学装置]
用图20的(a)～图22说明第二前进用光学装置100Fb的反射体120的反射面121的有效区域的形状和与光源110的位置关系的一例。第二前进用光学装置100Fb如图14的(b)所示，在600mm下方的路面300的前方1200mm处形成箭镞形状的前进图案430b。
图20的(a)～图20的(d)分别是表示反射体120的反射面121的有效区域与光源110的位置关系的图。图20的(a)是立体图，图20的(b)是z’-y’平面图，图20的(c)是x’-y’平面图，图20的(d)是x’-z’平面图。
此处，使用与第一实施方式的光学装置100相同的光源110。第一区域121a和第二区域121b的设定也相同。
但是，光源110的发光区域中心坐标设为(0，-8.5，7.5)。另外，图案显示区域401是z’轴方向的700mm～1200mm的区域。另外，第一区域121a在图案显示区域401中的、x’坐标是-400mm到0mm的区域中，形成作为部分照射像的第一照射像。另外，第二区域121b在x’坐标是0mm到400mm的区域中形成作为部分照射像的第二照射像。
作为第一区域121a和第二区域121b的自由曲面形状，在图21的表541和图22的表542中示出各有效区域的点列数据。此处，作为点列数据，示出坐标系911中的各位置(x’，y’，z’)的方向余弦(l’，m’，n’)。
此处，在图23中示出用上述设计的第二前进用光学装置100Fb得到的路面300上的照度分布的光线追踪的模拟结果。此处，光源110使用具有上述发光区域的LED中的nichiaNCDW170C(350lm)，在路面300上形成照射像。
如本图所示，通过第二前进用光学装置100Fb，在路面300上的图案显示区域401中形成前进图案430b。
[第一右转用光学装置]
用图24的(a)～图26说明第一右转用光学装置100Ra的反射体120的反射面121的有效区域的形状和与光源110的位置关系的一例。第一右转用光学装置100Ra如图14的(b)所示，在600mm下方的路面300的前方2221mm处形成顺时针旋转45度的箭镞形状的右转图案450a。
图24的(a)～图24的(d)分别是表示反射体120的反射面121的有效区域与光源110的位置关系的图。图24的(a)是立体图，图24的(b)是z’-y’平面图，图24的(c)是x’-y’平面图，图24的(d)是x’-z’平面图。
此处，使用与第一前进用光学装置100Fa相同的光源110。光源110的发光区域中心的坐标也相同。
但是，图案显示区域401是z’轴方向的1461mm～2321mm的区域。另外，第一区域121a和第二区域121b如图24的(c)所示，是对于反射体120的反射面121，用通过坐标系911的点(2.3，0，0)、与z’-y’面平行的面分割得到的。图中正面左侧的区域是第一区域121a，右侧的区域是第二区域121b。第一区域121a在图案显示区域401中的、x’坐标是-200mm到200mm的区域中，形成作为部分照射像的第一照射像。另外，第二区域121b在x’坐标是-200mm到650mm的区域中形成作为部分照射像的第二照射像。
在图25的表551和图26的表552中示出第一区域121a和第二区域121b各自的有效区域的点列数据。此处，作为点列数据，示出坐标系911中的各位置(x’，y’，z’)的方向余弦(l’，m’，n’)。
此处，在图27的(a)中示出用上述设计的第一右转用光学装置100Ra得到的路面300上的照度分布的光线追踪的模拟结果。此处，光源110使用具有上述发光区域的LED中的nichia NCDA170C(230lm)，在路面300上形成照射像。
如本图所示，通过第一右转用光学装置100Ra，在路面300上的图案显示区域401中，形成右转图案450a。
[第二右转用光学装置]
用图28的(a)～图29说明第二右转用光学装置100Rb的反射体120的反射面121的有效区域的形状和与光源110的位置关系的一例。第二右转用光学装置100Rb如图14的(b)所示，在600mm下方的路面300的前方1777mm处形成顺时针旋转26.57度的箭镞形状的右转图案450b。
此处，使用与第一实施方式的光学装置100相同的光源110。光源110的发光区域中心的坐标也相同。
但是，图案显示区域401是z’轴方向的1177mm～1777mm的区域。另外，第一区域121a和第二区域121b如图28的(c)所示，是对于反射体120的反射面121，用通过坐标系911的点(3，0，0)、与z’-y’面平行的面分割得到的。图中正面左侧的区域是第一区域121a，右侧的区域是第二区域121b。第一区域121a在图案显示区域401中的、x’坐标是-150mm到150mm的区域中，形成作为部分照射像的第一照射像。另外，第二区域121b在x’坐标是-150mm到550mm的区域中，形成作为部分照射像的第二照射像。
作为第一区域121a和第二区域121b的自由曲面形状，在图29的表561和图30的表562中示出各有效区域的点列数据。此处，作为点列数据，示出坐标系911中的各位置(x’，y’，z’)的方向余弦(l’，m’，n’)。
此处，在图27的(b)中示出用上述设计的第二右转用光学装置100Rb得到的路面300上的照度分布的光线追踪的模拟结果。此处，光源110使用具有上述发光区域的LED中的nichia NCDW170C(350lm)在路面300上形成照射像。
如本图所示，通过第二右转用光学装置100Rb，在路面300上的图案显示区域401中形成右转图案450b。
如以上所说明，根据本实施方式，提供使用第一实施方式和/或第二实施方式中说明的光学装置100、101的行进方向显示装置600。即，根据本实施方式，光的利用效率良好，能够用简单的结构在路面300上形成表示特定的意图的形状。由此，能够对他人(其他车辆的驾驶员、行人等)通知本车辆的存在、以及本车辆的前进路线等未来的意愿。
此处，在图31的(a)～图31的(f)中示出使用上述各光学装置100在车辆200的前方的路面300上显示聚光标记400的情况下的、从其他车辆202来看的状况的模拟结果。此处，如上述图16所示，其他车辆202的位置设为远方、即与本车辆的道路正交的道路的与本车辆相距60m的位置。
另外，如上所述，用前进用光学装置100F、左转用光学装置100L、右转用光学装置100R照射的聚光标记中，距离车辆200较远的聚光标记(前进图案430a、左转图案440a、右转图案450a)的颜色是橙色，距离车辆较近的聚光标记(前进图案430b、左转图案440b、右转图案450b)的颜色是白色。另外，左转图案440a和440b在其他车辆202的行进方向上排列地配置。同样，右转图案450a和450b也在其他车辆202的行进方向上排列地配置。
图31的(a)是使左转图案440a、440b如图14的(b)所示地用分别不同的颜色显示的例子。图31的(b)是使左转图案440a、440b用相同颜色显示的例子。图31的(c)是使前进图案430a、430b如图14的(b)所示地用分别不同的颜色显示的例子。图31的(d)是使前进图案430a、430b用相同颜色显示的例子。图31的(e)是使右转图案450a、450b如图14的(b)所示地用分别不同的颜色显示的例子。图31的(f)是使右转图案450a、450b用相同颜色显示的例子。
如本图所示，从远方(60m外)来看，各聚光标记400看起来是变形的。但是，根据本实施方式，右转、左转的情况下，使两个聚光标记400以从他人来看上下重合的方式配置，进而改变颜色。从而，易于得知本车辆的预定行进方向、即意图。特别是，通过使本车辆行进的方向的箭头(从本车辆向远方的箭头)成为预先规定的固定的颜色，更易于得知意图。
一般而言，他人并非相对于本车辆存在于固定的位置。对于本车辆显示的聚光标记400，在对于本车辆相对较近的他人观察的情况、和较远的他人观察的情况下，聚光标记400看起来不同。
例如，考虑其他车辆202的驾驶员从1.2m的高度观看聚光标记400的情况。该情况下，位于从本车辆起60m外的情况下，会看到与位于10m外的情况相比、横向缩小为约0.19倍、远近方向缩小为约0.04倍的形状的聚光标记400。
即，设想由近处的他人观察的聚光标记，对于远处的他人而言难以判断本车辆的意愿，设想由远处的他人观察的聚光标记，对于近处的他人而言难以判断本车辆的意愿。
但是，根据本实施方式，如上所述，对于左转、右转，分别显示2个以上表示行进方向的聚光标记400。另外，使各聚光标记400的距离本车辆较近的聚光标记400与距离本车辆较远的聚光标记400的显示颜色不同。
从而，根据本实施方式的行进方向显示装置600，在本车辆的近处的他人观看聚光标记400的情况下，能够容易地认知本车辆的意愿。进而，即使在远处的他人观看的情况下，虽然难以判别形状的细节，但看起来是2种颜色重合的标记。能够根据特定颜色看起来在上方还是看起来在下方，而容易地判断本车辆要右转、还是要左转。另外，前进标记的情况下，2种颜色看起来不重合，能够容易地判断要前进。
从而，根据本实施方式的行进方向显示装置600，无论他人的存在位置如何，都易于得知预定行进方向。另外，根据本实施方式，能够用简单的结构廉价地并且以较高的光利用效率实现这样的行进方向显示装置600。
另外，本实施方式的行进方向显示装置600也可以使用透镜170作为光学元件实现。
另外，本实施方式的例子中，前进用光学装置100F、左转用光学装置100L和右转用光学装置100R分别具备2个光学装置，构成为与到车辆的距离相应地显示不同颜色的聚光标记。但是，在各方向上配置的光学装置100的个数并不限定。各方向的光学装置也可以分别具备3个以上光学装置100。而且，前进用光学装置100F、左转用光学装置100L和右转用光学装置100R分别具备的多个光学装置100可以构成为分别在路面300上的不同的图案显示区域中显示颜色不同的聚光标记。
另外，各方向的光学装置100可以共用主体150和罩140。即，可以在1个主体150内保存多个光源110与反射体120的组。
另外，也可以代替在各方向上设置光学装置100地，用1个光学装置100、或者在某一方向上排列显示聚光标记的光学装置100的组实现。该情况下，行进方向显示装置600进而具备使光学装置100或光学装置100的组的朝向变更的可动机构。灯具控制器610与来自方向指示器开关601的方向指示信号相应地，对可动机构输出改变光学装置100的朝向的信号。可动机构例如可以用电动机等实现。
另外，本实施方式中，构成为即使在不足规定速度的情况下，也仅在本车辆位于成为死角的位置的情况下，使前进用光学装置100F点亮，但不限定于此。例如，也可以构成为即使在不足规定速度的情况下，在未操作方向指示器的情况下，也总是使前进用光学装置100F点亮。该情况下，灯具控制器610也可以不具备本车位置判断部623。
另外，本实施方式中，仅在停止时或低速行驶中，使光学装置100点亮，显示聚光标记400。但是，基于车速的控制不限定于此。例如，也可以构成为在机动车专用道路行驶中等高速行驶中，如果是周围没有行人等的环境，则使光学装置100点亮或闪烁。
该情况下，灯具控制器610例如使用来自GPS等导航卫星即位置信息取得装置604、和车速传感器603的信息，判别本车辆是否正在机动车专用道路上行驶。然后，正在机动车专用道路上行驶的情况下，可以使光学装置100点亮或闪烁。
另外，本实施方式中，在车辆200的前方的路面300上显示表示车辆200的行进方向的聚光标记400。但是，聚光标记400的显示不限定于车辆200的前方。只要是从车辆200起规定范围的区域即车辆200的周边、具体而言是车辆200的前方、侧方和后方的至少一方即可。
例如，可以在车辆200的后方设置光学装置100，基于来自与灯具控制器610连接的未图示的倒车档传感器的表示倒车档有效的信号在车辆200的后方显示聚光标记400。此时，可以构成为在后方的路面300上显示向后方行进的情况下的行进方向。
另外，可以在车辆200的前方和后方分别设置光学装置100，车辆200向前方行进的情况下，将其行进方向显示在车辆200的前方的路面300上，向后方行进的情况下，将其行进方向显示在车辆200的后方的路面300上。
进而，要显示聚光标记的行进方向不限定于前方、左方、右方，也可以构成为进而在后方等多个行进方向上显示。该情况下，对于每个要显示聚光标记的行进方向，与各行进方向对应地设置光学装置100，灯具控制器610基于状态检测装置的检测信号，识别车辆200的行进方向，使与识别的行进方向对应地设置的光学装置100点亮或闪烁。
另外，该情况下也可以构成为用比显示聚光标记的行进方向的数量更少的数量的光学装置100实现上述显示。即，可以具备使光学装置100或光学装置100的组的朝向变更的如上所述的可动机构。此时，灯具控制器610基于状态检测装置的检测信号识别车辆200的行进方向，对可动机构输出信号，以在识别的行进方向上显示聚光标记。例如，可以是能够在显示聚光标记的全部行进方向上显示聚光标记的1个光学装置100，也可以是能够在显示聚光标记的前方的全部行进方向上显示聚光标记的第一光学装置100、与能够在显示聚光标记的后方的全部行进方向上显示聚光标记的第二光学装置100的组。
另外，此时，各光学装置100可以构成为在作为照射面的路面300上的到车辆200的距离不同的多个显示区域中，分别显示颜色与距离相应地不同的聚光标记。
＜变形例1＞
另外，在上述各实施方式中，在作为照射面的路面300上，作为表示特定的意图的聚光标记，形成箭镞图案作为照射像(聚光标记)400。但是，显示的聚光标记400不限定于此。例如，也可以是具备箭柄(shaft)的箭头图案。
用图32～图36说明实现它的反射体120的形状。
此处，使用第一实施方式的光学装置100的说明中使用的坐标系911。另外，使用与第一实施方式的光学装置100相同的光源110。光源110的发光区域中心的坐标也相同。
但是，如图32所示，本变形例中，图案显示区域401的z’轴方向的范围是1200mm到2000mm之间。x’轴方向的范围也相同。
图33的(a)～图33的(d)分别是表示反射体120的反射面121的有效区域、与光源110的位置关系的图。图33的(a)是立体图，图33的(b)是z’-y’平面图，图33的(c)是x’-y’平面图，图33的(d)是x’-z’平面图。
另外，本变形例中，如图33的(c)所示，反射体120的反射面121具备分别不同的3个自由曲面区域(第一区域121a、第二区域121b、第三区域121c)。第一区域121a、第二区域121b和第三区域121c如图33的(c)所示，是对于反射体120的反射面121，用通过坐标系911的点(-4，0，0)的与z’-y’面平行的面和通过点(4，0，0)的与z’-y’面平行的面分割得到的。图中正面左侧的区域是第一区域121a，中央的区域是第二区域121b，右侧的区域是第三区域121c。第一区域121a在图案显示区域401中的、x’坐标是-500mm到0mm的区域中形成作为部分照射像的第一照射像。另外，第二区域121b在x’坐标是-100mm到100mm的区域中形成作为部分照射像的第二照射像。第三区域121c在x’坐标是0mm到500mm的区域中形成作为部分照射像的第三照射像。
作为第一区域121a、第二区域121b和第三区域121c的自由曲面形状，在图34的表571、图35的表572和图36的表573中示出各有效区域的点列数据。此处，作为点列数据，示出坐标系911中的各位置(x’，y’，z’)的方向余弦(l’，m’，n’)。
此处，用图37的(a)～图37的(d)示出用上述设计的光学装置100得到的照射面301上的照度分布的光线追踪的模拟结果。此处，光源110使用具有上述发光区域的LED中的nichia NCDW170C(350lm)，在照射面301上形成照射像。
在图37的(a)中示出对于从光源110照射的光、用第一区域121a反射得到的、照射面301上的图案显示区域401的照度分布(第一照射像)471a。在图37的(b)中示出用第二区域121b反射得到的、照射面301上的图案显示区域401的照度分布(第二照射像)471b。在图37的(c)中示出用第三区域121c反射得到的、照射面301上的图案显示区域401的照度分布(第三照射像)471c。另外，在图37的(d)中示出第一区域121a、第二区域121b和第三区域121c形成的照度分布(聚光标记)471。
如图37的(d)所示，通过本变形例的光学装置100，在照射面301上的图案显示区域401中，形成箭头形状的聚光标记471。
另外，本变形例也可以使用透镜170作为光学元件。
另外，表示特定的意图的聚光标记不限定于箭镞、箭头等表示方向的，例如能够改为X形状、多边形等将偏转面分割为在照射面301上形成分别不同的部分照射像的多个分割区域、将各部分照射像组合实现的各种图形。
＜变形例2＞
另外，在上述实施方式和变形例中，以光学装置100具备1个光源110的情况为例进行了说明。但是，光源110也可以具备多个。可以具备多个光源110，将来自各光源110的光用1个光学元件聚光，在照射面301的不同位置形成多个照射像。
以下，对于具备2个光源110的光学装置102，以使用反射体120作为光学元件的情况为例进行说明。光学装置102中，在需要区分2个光源110的情况下，分别称为第一光源110a、第二光源110b。
在图38的(a)～图38的(d)中示出反射体120的反射面121的有效区域、与第一光源110a和第二光源110b的发光区域中心的位置关系。
图38的(a)～图38的(d)分别是表示反射体120的反射面121的有效区域、与光源110的位置关系的图。图38的(a)是立体图，图38的(b)是z’-y’平面图，图38的(c)是x’-y’平面图，图38的(d)是x’-z’平面图。
此处，使用与第一实施方式相同的坐标系911。第一光源110a的发光区域的形状与上述实施方式中使用的光源110相同。即，使用发光区域在x’轴方向和z’轴方向上分别是1.15mm的LED(nichia NCSA170C)。但是，以发光区域中心坐标是(0，-12，13.5)、指向角的中心轴方向是y’轴方向的方式配置。
作为第二光源110b，使用发光区域在x’轴方向上是1.15mm、在z’轴方向上是2.3mm的LED(nichia NC2W170C)。而且，以发光区域中心坐标是(0，-12，18.3)、指向角的中心轴方向是y’轴方向的方式配置。
此处，以在照射面301的图案显示区域401中、形成2个箭镞作为照射像400的情况下的形状为例进行说明。
来自第一光源110a的光形成的图案显示区域401，z’轴方向是1500mm～2300mm的范围，x’轴方向是-500mm～500mm的范围。来自第二光源110b的光形成的图案显示区域，z’轴方向是1000mm～1350mm、x’轴方向是-500mm～500mm的范围。
反射体120的反射面121的基本结构与第一实施方式是同样的。即，如图38的(c)所示，具备用通过原点的与z’-y’面平行的面分割得到的第一区域121a和第二区域121b。第一区域121a和第二区域121b具有分别不同的自由曲面形状。
第一区域121a在图案显示区域401中的、x’坐标是-500mm到0mm的区域中形成作为部分照射像的第一照射像。另外，第二区域121b在x’坐标是0mm到500mm的区域中形成作为部分照射像的第二照射像。
作为第一区域121a和第二区域121b的自由曲面形状，在图39的表581和图40的表582中示出各有效区域的点列数据。此处，作为点列数据，示出坐标系911中的各位置(x’，y’，z’)的方向余弦(l’，m’，n’)。
此处，在图41中示出用上述设计的光学装置102得到的照射面301上的照度分布的光线追踪的模拟结果。此处，是第一光源110a中使用的上述LED的光通量为230lm、第二光源110b中使用的上述LED光通量为90lm的情况下的结果。
本图中，照度分布(聚光标记)481a是由第一光源110a的光形成的，照度分布(聚光标记)481b是由第二光源110b的光形成的。
如本图所示，由于具备2个光源110，能够在照射面301上的图案显示区域401中显示2个箭镞图案。
具备多个光源110、将来自各光源110的光用1个光学元件聚光、在照射面301的不同位置形成多个照射像的情况下，优选形成的多个照射像的照度大致相同。
一般而言，即使从多个光源110出射的光的光通量相同，也因为多个光源110各自的发光区域、光源110与反射体120的距离、照射的照射像的大小等存在差异，所以与各光源110对应的照射像的照度较大地不同的情况较多。本变形例中，基于这一点，以与各光源110对应的照射像的照度大致相同的方式，将从各光源110出射的光的光通量预先设定为不同的值。
对于各光源110的光通量，例如预先调查各光源110的光通量与对应的照射像的照度的关系，根据该关系以照射的多个照射像的照度大致相同的方式设定。
图41的例子中，通过将第一光源110a中使用的上述LED的光通量设为230lm、将第二光源110b中使用的上述LED光通量设为90lm，而使聚光标记481a与481b的照度大致相同。
各光源110的光通量的调整例如通过控制电流值而进行。或者，能够通过PWM控制、即在人看不见的周期内使光源110闪烁、改变一个周期内的点亮的时间的比例(占空比)而进行。
控制电流值的情况下，对于各照度像将电流值与照度的关系预先存储在ROM613中。然后，照度决定部621决定用于得到基于路面分析装置602的信息决定的目标照度值的电流值，将包括电流值的信息的点亮信号对方向决定部622输出。
另外，控制占空比的情况下，对于各照度像将占空比与照度的关系预先存储在ROM613中。然后，照度决定部621决定用于得到基于路面分析装置602的信息决定的目标照度值的占空比，将包括占空比的信息的点亮信号对方向决定部622输出。
另外，本变形例中，可以改变反射体120的形状，改为箭头图案，另外，也可以代替反射体120地使用透镜170。
另外，本发明不限定于上述各实施方式和各变形例，进而包括各种变形例。即，不脱离本发明的主旨的各种变更方式属于本发明的技术范围。另外，上述各实施方式和各变形例是用于易于理解地说明本发明的，本发明也可以不具备这些实施方式和/或变形例中包括的全部结构。
附图标记说明
100：光学装置，100F：前进用光学装置，100Fa：第一前进用光学装置，100Fb：第二前进用光学装置，100L：左转用光学装置，100La：第一左转用光学装置，100Lb：第二左转用光学装置，100R：右转用光学装置，100Ra：第一右转用光学装置，100Rb：第二右转用光学装置，101：光学装置，102：光学装置，110：光源，110a：第一光源，110b：第二光源，111：基板，120：反射体，121：反射面，121a：第一区域，121b：第二区域，121c：第三区域，130：支承部件，131：固定螺栓，132：定位销，140：罩，150：主体，151：灯室，152：空间，160：点亮控制电路，170：透镜，171：出射面，171a：第一区域，171b：第二区域，172：入射面，
200：车辆，202：其他车辆，300：路面，301：照射面，302：照射面，
400：照射像(聚光标记)，401：图案显示区域，402：图案显示区域，411：聚光标记，411a：第一照射像，411b：第二照射像，412：聚光标记，412a：第一照射像，412b：第二照射像，430a：前进图案，430b：前进图案，440a：左转图案，440b：左转图案，450a：右转图案，450b：右转图案，471：聚光标记，471a：第一照射像，471b：第二照射像，471c：第三照射像，
600：行进方向显示装置，601：方向指示器开关，602：路面分析装置，603：车速传感器，604：位置信息取得装置，610：灯具控制器，611：CPU，612：RAM，613：ROM，621：照度决定部，622：方向决定部，623：本车位置判断部，
911：坐标系，912：坐标系。

Claims (20)

1.一种光学装置，其特征在于，包括：
光源；和
光学元件，其使从所述光源出射的光聚光并在照射面上形成聚光标记的形状，
所述光学元件的作为使光聚光的面的偏转面被分割成多个区域，各区域的形状不同，
经由所述偏转面的各区域出射的光，在所述照射面上形成与所述偏转面的各区域对应的部分照射像，形成在所述照射面上的多个所述部分照射像的位置不同，
一个所述聚光标记由与所述偏转面的不同区域分别对应的部分照射像之中的至少2个不同位置的部分照射像结合而成。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于：
所述光学元件是反射从所述光源出射的光的反射体，
所述偏转面是所述反射体的反射面。
3.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于：
所述反射体能够调整位置或角度。
4.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于：
所述反射体被配置成，位于所述光源的指向角的范围内。
5.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于：
所述光学元件是透镜，从所述光源出射的光入射至该透镜并从出射面出射，
所述偏转面是所述透镜的出射面和入射面中的至少一者。
6.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于：
所述偏转面上的各区域具有使经由所述偏转面出射的光在所述照射面上聚光的自由曲面形状。
7.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于：
所述聚光标记是表示特定的意图的标记。
8.如权利要求5所述的光学装置，其特征在于：
所述聚光标记具有箭镞形状、箭头形状和X形状之中的任一个形状。
9.一种搭载于车辆的行进方向显示装置，其特征在于，包括：
权利要求1所述的光学装置；和
控制所述光学装置的点亮或闪烁的灯具控制器，
所述照射面是所述车辆的周边，所述聚光标记是表示所述车辆的行进方向的图案，
所述灯具控制器获取来自用于检测所述车辆的动作和所述车辆周围的环境信息的状态检测装置的检测信号，并基于所述检测信号来使所述光学装置点亮或闪烁，其中所述状态检测装置搭载于所述车辆。
10.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述灯具控制器从搭载于所述车辆的导航装置获取所述车辆的当前位置，在所述当前位置是对于其他车辆的驾驶员而言成为死角的区域的情况下，与所述检测信号无关地使所述光学装置点亮。
11.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述灯具控制器根据来自所述状态检测装置的路面状况，使所述光学装置的照度变化。
12.如权利要求10所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述灯具控制器从搭载于所述车辆的路面分析装置获取所述车辆周围的路面的反射率，在所述路面的反射率小于规定值的情况下使所述光学装置熄灭。
13.如权利要求12所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述路面状况是湿润或冻结的路面状态。
14.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述灯具控制器从搭载于所述车辆的路面分析装置获取所述车辆周围的路面的反射率，在所述路面的反射率为规定值以上的情况下使所述光学装置的照度为预先规定的值以下。
15.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述灯具控制器从搭载于所述车辆的车速传感器获取所述车辆的行驶速度，在所述行驶速度小于规定值的情况下使所述光学装置点亮或闪烁。
16.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述灯具控制器从搭载于所述车辆的车速传感器获取所述车辆的行驶速度，在所述行驶速度为规定值以上的情况下使所述光学装置熄灭。
17.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
显示于与所述车辆的距离最大的显示区域的聚光标记的颜色，与显示于与所述车辆的距离最小的显示区域的聚光标记的颜色不同。
18.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
显示于与所述车辆的距离最大的显示区域的聚光标记和显示于与所述车辆的距离最小的显示区域的聚光标记被配置成看起来上下重叠。
19.如权利要求9所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述光学装置包括：
显示表示前方向的所述聚光标记的前进用光学装置；
显示表示右方向的所述聚光标记的右转用光学装置；和
显示表示左方向的所述聚光标记的左转用光学装置，
所述灯具控制器根据所述检测信号使所述前进用光学装置、所述右转用光学装置和所述左转用光学装置中的任一者点亮或闪烁。
20.如权利要求19所述的行进方向显示装置，其特征在于：
所述前进用光学装置、所述右转用光学装置和所述左转用光学装置分别在所述照射面上的不同的显示区域显示颜色不同的多个聚光标记。
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