JP2019085076A - 着色画像描画装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な光学部品を用いて、複雑な形状の多色画像を対象物に鮮明かつ簡易に描画できる装置を提供する。【解決手段】車両用の描画装置１１は、ランプケーシング１２の内側に３つのランプユニット５１，５２，５３を備える。各ランプユニット５１，５２，５３は、可視光を発生する光源２７と、光源２７からの光を集める集光レンズ２８と、集光レンズ２８の出射光を所要形状の画像に形成するシェード３８と、形成された画像をランプ前方へ投射する投影レンズ４８とを含む。光源２７、集光レンズ２８、投影レンズ４８の少なくとも一つが着色光を生成する。少なくとも２つのランプユニットは、それぞれ異なる色に着色された画像をランプ前方の同じ位置で重ね合わせ、路面に着色画像を描画する。【選択図】図５

Description

本発明は、複数のランプユニットを用いて、路面や壁面等の対象物に着色画像を重ねて描画する装置に関する。

従来、複数の着色光を組み合わせて配光パターンを形成する車両用灯具が知られている。例えば、特許文献１には、ランプケーシングの内側に複数のスポットライトを配置し、各スポットライトが出射した円形の着色拡散光で複数のメータ類を別々に発光させる車両用灯具が記載されている。特許文献２には、左右のヘッドランプに内蔵された描画ユニットにそれぞれＭＥＭＳミラーを設け、各ミラーが別々の着色配光パターンを車両前方で重ね合わせ、路面に補色関係の着色画像を描画する装置が記載されている。

特開２０００−１８８００２号公報 特開２０１７−１０７６９０号公報

ところが、特許文献１の従来装置によると、配光パターンが円形に限定されるばかりでなく、複数の着色拡散光で対象物を別々に発光させているため、着色画像の輪郭が不鮮明になり、文字や図形等の複雑形状の画像の描画に不向きであった。また、特許文献２の従来装置によると、ＭＥＭＳミラーを用いて複雑形状の着色画像を描画することはできるが、高価な光学部品を使用する必要があるうえ、描画のための制御が複雑化するという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、安価な光学部品を用いて、対象物に複雑な形状の着色画像を鮮明かつ簡易に描画できる装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の描画装置は、少なくとも２つのランプユニットを備え、各ランプユニットが、可視光を発生する光源と、光源からの光を集める第１レンズ（集光レンズ）と、第１レンズの出射光を所要形状の画像に形成するシェードと、形成された画像をランプ前方へ投射する第２レンズ（投影レンズ）とを含み、光源、第１レンズ、第２レンズの少なくとも一つが着色光を生成し、少なくとも２つのランプユニットが、それぞれ異なる色に着色された画像をランプ前方の略同じ位置で重ね合わせて、対象物に着色画像を描画することを特徴とする。

本発明の好ましい実施形態では、複数の着色画像をランプ前方の同じ位置で正確に重ね合わせるために、少なくとも２つのランプユニットにおいて、第１レンズ、シェードおよび第２レンズが各ユニットの光軸上の同じ位置に配設される。この場合、少なくとも２つのランプユニットは、光軸が互いに平行となる向きに配置し、複数の着色画像が所望の距離で一致するように、各第２レンズに適度の拡散角を設定することができる。あるいは、光軸がランプ前方で交差するように、複数のランプユニットを互いに斜めとなる向きで配置することもできる。なお、ランプユニットの光軸とは、該ユニットの光学系を通過する全光束の回転対称軸と一致する直線であって、例えば、ＬＥＤ光源の発光面の中心を通りかつその発光面に対する垂線と一致する直線を意味する。

少なくとも２つのランプユニットは、各ユニットに共通する一つのランプケーシングに内蔵することもできるし、別々のランプケーシングに内蔵することも可能である。特に前者の場合は、各ユニットの構成要素を共通部材によって一体化し、光学部品の点数を削減することで描画装置の組付誤差を少なくすることができる。

共通部材として、例えば、ランプケーシングに、各ランプユニットに共通する光源基板、第１レンズベース、遮光プレートおよび第２レンズベースを内蔵することができる。そして、光源基板上に異なる色の着色光を生成する半導体光源を装着し、第１レンズベース上に第１レンズを一体成形し、遮光プレート上にシェードを設けるとともに、第２レンズベース上に第２レンズを一体成形することができる。

この場合、第１レンズベースに、隣接する第１レンズを透過した着色光の混色を規制するための規制壁を設けるのが好ましい。また、遮光プレートは、板厚の大きなものを使用すると、第２レンズから投射された画像のエッジ部分が不鮮明になりやすい。このため、遮光プレートとして透明樹脂製の薄板を使用し、シェードを除く薄板の表面を不透明膜で被覆するとよい。

本発明の描画装置によれば、少なくとも２つのランプユニットが、シェードによって形成された異なる色の画像をランプ前方の同じ位置に重ね合わせるように構成されているので、安価な光学部品を用いて、対象物に複雑な形状の着色画像を鮮明かつ簡易に描画できるという優れた効果を奏する。

本発明による描画装置を裝備したフォークリフトの側面図である。 本発明による描画装置の一実施形態を示す斜視図である。 図２の描画装置を分解して示す斜視図である。 図３の光源、集光レンズ、シェードを拡大して示す斜視図である。 図２の描画装置の水平断面図である。 図５のＸ−Ｘ線に沿う描画装置の垂直断面図である。 シェードの製作方法を示す工程図である。 描画装置の作用を示す平面図である。 図８とは異なる着色光による着色画像の実施例を示す斜視図である。 着色画像の別の実施例を示す斜視図である。 着色画像のさらに別の実施例を示す斜視図である。 本発明による描画装置の別の実施形態を示す平面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す描画装置１１は、複数のランプユニット（図示略）を内蔵したランプケーシング１２と、ランプケーシング１２をフォークリフト１の車体（例えば、屋根フレーム）２に取り付けるブラケット１３とを備え、進行方向前方の路面Ｒ上にフォークリフト１の接近を知らせるための着色画像Ｇを描画するようになっている。なお、描画装置１１は、フォークリフト１に限定されず、土木建設車両、バス、乗用車、鉄道車両等の車両用灯具、航空機や船舶用の灯具、道路灯や広告灯などの各種灯具として使用することもできる。

図２、図３に示すように、ランプケーシング１２はアルミ等の軽量金属材料で箱形に形成され、その左右両側面の長溝１４にブラケット１３がネジ１５によって角度調節自在に組み付けられている。ケーシング１２の前後両端にはベゼル部材１６，１７が取り付けられ、ケーシング１２に前後一対のパッキン１８，１９、放熱シート２０、光源基板２１、第１レンズベース２２、遮光プレート２３、第２レンズベース２４が内蔵されている。そして、給電ケーブル２５が光源基板２１から後側ベゼル部材１６を介してランプ後方に引き出され、第２レンズベース２４のレンズ部分が前側ベゼル部材１７からランプ前方に露出している。

図３、図４に示すように、光源基板２１には、着色された可視光を発生する３つのＬＥＤ光源２７が左右に並べて装着されている。第１レンズベース２２の後面には、ＬＥＤ光源２７からの光を別々に集める第１レンズとしての左右に並ぶ３つの集光レンズ２８（図４に部分的に示し、詳しくは図５参照）が一体成形され、第１レンズベース２２の前面に、隣接する集光レンズ２８が出射した光の相互干渉を規制するための左右一対の規制壁２９が突出形成されている。そして、規制壁２９にボス部３０と小突起３１が設けられ、ボス部３０に組付ボルト３２が貫通する貫通孔３３が形成されている。なお、光の相互干渉を規制する手段として、規制壁２９の表面に塗装や蒸着等の表面処理層を設けたり、シボや拡散ステップの光線制御手段を設けたり、透明樹脂材と不透明樹脂材との多色成形によって規制壁２９を形成したりすることができる。

遮光プレート２３は端面がコ字形の透明樹脂製の薄板からなり、この薄板に規制壁２９の小突起３１が嵌入する小孔３６と、組付ボルト３２が挿通される挿通孔３７と、集光レンズ２８の出射光を所要形状の画像に形成するための３つのシェード３８とが形成されている。各シェード３８は、集光レンズ２８の前方に位置する３箇所を所要形状に切り抜くことで開けられた透光部であり、これらの透光部を除く遮光プレート２３の表面（前面および／または後面）が不透明膜３９によって被覆されている。図４に示すシェード３８は、フォークリフト１の進行方向を知らせる矢印形に切り抜かれている。

なお、遮光プレート２３には、切り抜き以外の方法でシェード３８を形成することができる。例えば、図７に示すように、遮光プレート２３の基材（透明樹脂製の薄板）を用意し、基材表面に図形や文字をマスキングし、蒸着により基材表面に不透明膜３９を被着させた後に、マスクを除去してシェード３８を形成する。あるいは、蒸着またはメッキにより基材表面の全域に不透明膜３９を形成し、レーザー加工等で不透明膜３９を部分的に剥離してシェード３８を形成する。これらの方法によるシェード３８は、開口部ではなく、基材自体の透光部であり、透光部を除く薄板の表面は不透明膜３９で被覆されている。

図４、図５に示すように、組付ボルト３２は、遮光プレート２３の挿通孔３７、第１レンズベース２２の貫通孔３３、光源基板２１の穴４１、放熱シート２０の穴４２（図３参照）を通って後側ベゼル部材１６のネジ穴４３に締め付けられ、後側ベゼル部材１６がビス４４（図３参照）により後側パッキン１８を介してランプケーシング１２の後端コーナ部に組み付けられている。これにより、放熱シート２０、光源基板２１、第１レンズベース２２および遮光プレート２３が、後側ベゼル部材１６と後側パッキン１８を介してランプケーシング１２に固定的に保持されている。

一方、図５、図６に示すように、第２レンズベース２４は、周縁部にて前側パッキン１９を介して前側ベゼル部材１７とランプケーシング１２との間に挟着され、前側ベゼル部材１７が、ビス４５（図３参照）によりランプケーシング１２の前端コーナ部に組み付けられている。前側ベゼル部材１７から露出する部分の第２レンズベース２４には、シェード３８によって形成された３つの画像をランプ前方へ別々に投射する第２レンズとしての３つの投影レンズ４８が一体成形されている。各アウタレンズ４８は前面側が膨らむ凸レンズであって、３つの画像がランプ前方へ同じ距離を離れた位置に結像するように、各投影レンズ４８に適度の拡散角（θ）が設定されている。

そして、図５に示すように、それぞれ３つのＬＥＤ光源２７、集光レンズ２８、シェード３８および投影レンズ４８によって３つのランプユニット５１，５２，５３が構成されている。各ランプユニット５１〜５３は、それぞれの光軸５１Ａ，５２Ａ,５３Ａが互いに平行な状態で、ランプケーシング４１の内側に左右（図５の上下）に並べて収納され、投影レンズ４８から投射された３つの画像をランプ前方の同じ位置に重ね合わせ、路面Ｒに着色画像Ｇを描画するように構成されている（図８参照）。

ここで、光源基板２１は各ランプユニット５１〜５３に共通する光学部品であり、この部品上に３つのＬＥＤ光源２７が装着されている。同様に、第１レンズベース２２、遮光プレート２３および第２レンズベース２４も共通の光学部品であり、第１レンズベース２２上に３つの集光レンズ２８が一体成形され、遮光プレート２３上に３つのシェード３８が透設され、第２レンズベース２４上に３つの投影レンズ４８が一体成形されている。そして、これらの共通光学部品２１，２２，２３，２４によって、ＬＥＤ光源２７、集光レンズ２８、シェード３８および投影レンズ４８が３本の光軸５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ上の同じ位置に配設されている。

この実施形態の描画装置１１では、３つの光源２７に異なる色の着色光を生成するＬＥＤが用いられ、図８に示すように、３つのランプユニット５１,５２，５３が、例えば、青、白、緑の着色光をランプ前方の同じ位置に重ね合わせ、矢印を示す着色画像Ｇを路面Ｒ上に描画するようになっている。ただし、着色光は、ＬＥＤ光源２７の発光色に依らず、集光レンズ２８および／または投影レンズ４８の着色によって生成することもできる。また、着色画像Ｇは、３つのうち少なくとも２つのＬＥＤ光源２７、集光レンズ２８または投影レンズ４８の発光色を相違させることによっても描画することができる。

例えば、図９に示す実施例では、２つの赤色ＬＥＤ光源２７Ｒと一つの黄色ＬＥＤ光源２７Ｙからの発色光を重ね合わせることで、橙色の着色画像Ｇが路面Ｒに描画される。図１０に示す実施例では、一つの白色ＬＥＤ光源２７Ｗからの白色光を第１のシェード３８Ｗで形成し、２つの青色ＬＥＤ光源２７Ｂからの青色光を第２のシェード３８Ｂで形成することにより、色および形状の異なる２種類の着色画像Ｇが路面Ｒ上に重ね合わせて描画される。図１１に示す実施例では、白色光および青色光を異なる形状の中抜きシェード３８Ｗ,３８Ｂで形成することによって、さらに複雑な形状の着色画像Ｇを路面Ｒ上に描画することができる。

したがって、この実施形態の描画装置１１によれば、図１、図８〜図１１に示すように、３つのランプユニット５１，５２，５３が投射した画像をランプ前方の同じ位置で重ね合わせて、フォークリフト１の進行方向前方の路面Ｒ上に任意形状の着色画像Ｇを鮮明かつ簡易に描画することができる。特に、ランプユニット５１〜５３のＬＥＤ光源２７の発光色を、例えば、図８に示すように、青、白、緑に相違させることにより、路面Ｒが緑色に塗装されている荷役ヤードにおいて、緑色の画像は見えにくくなっても、残りの青と白の２色による着色画像Ｇを緑色の路面Ｒ上に明瞭に描画することができる。

さらに、各ユニット５１〜５３にＭＥＭＳミラー等の可動ミラーが含まれていないため、特別な制御が不要となり、安価な構成で複雑な形状の着色画像Ｇを簡易に描画することができる。しかも、３つのランプユニット５１〜５３に共通する光学部品２１，２２，２３，２４によってＬＥＤ光源２７、集光レンズ２８、シェード３８、投影レンズ４８が一体化されているので、部品点数を削減し、組付誤差を最小化して、３つの画像を所要位置に精度よく重ね合わせることもできる。特に、シェード３８が透明樹脂製の薄板からなる遮光プレート２３上に形成されているので、金属板を切り抜く場合と比較し、複雑形状の画像を高精度に生成できるうえ、そのエッジ部をシャープに描画できるという利点がある。

なお、本発明は、上記前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状や構成を適宜に変更して実施することも可能である。例えば、上記実施形態の描画装置１１では、複数のランプユニット５１〜５３が各ユニットに共通する単一のランプケーシング１２に内蔵されているが、図１２に示すように、複数のランプユニットを別々のランプケーシングに内蔵することもできる。

図１２に示す描画装置６１では、フォークリフト等の車体２の上に３つのランプケーシング６２，６３，６４が設置され、各ランプケーシング６２〜６４にそれぞれ３つのランプユニット６５，６６，６７が内蔵されている。そして、第１のランプケーシング６２のランプユニット６５〜６７が共に青色の着色光を発生し、第２のランプケーシング６３のランプユニット６５〜６７が共に白色の着色光を発生し、第３のランプケーシング６４のランプユニット６５〜６７が共に緑色の着色光を発生し、これら３色の着色光をランプ前方の同じ位置で重ね合わせて、路面Ｒ上に着色画像Ｇを描画するようになっている。

１ フォークリフト
１１ 描画装置
１２ ランプケーシング
２１ 光源基板
２２ 第１レンズベース
２３ 遮光プレート
２４ 第２レンズベース
２７ ＬＥＤ光源
２８ 第１レンズとしての集光レンズ
２９ 規制壁
３８ シェード
３９ 不透明膜
４８ 第２レンズとしての投影レンズ
５１ ランプユニット
５２ ランプユニット
５３ ランプユニット
６１ 描画装置
Ｇ 着色画像
Ｒ 路面

Claims (7)

1. 少なくとも２つのランプユニットを備え、各ランプユニットが、可視光を発生する光源と、光源からの光を集める第１レンズと、第１レンズの出射光を所要形状の画像に形成するシェードと、形成された画像をランプ前方へ投射する第２レンズとを含み、前記光源、第１レンズ、第２レンズの少なくとも一つが着色光を生成し、前記少なくとも２つのランプユニットが、それぞれ異なる色に着色された前記画像をランプ前方の略同じ位置で重ね合わせて、対象物に着色画像を描画することを特徴とする描画装置。
2. 前記少なくとも２つのランプユニットにおいて、第１レンズ、シェードおよび第２レンズが各ユニットの光軸上の同じ位置に配設されている請求項１に記載の描画装置。
3. 前記少なくとも２つのランプユニットが、各ユニットに共通するランプケーシングに内蔵されている請求項１又は２に記載の描画装置。
4. 前記ランプケーシングが、各ランプユニットに共通する光源基板、第１レンズベース、遮光プレートおよび第２レンズベースを内蔵し、光源基板上に異なる色の着色光を生成する前記光源が装着され、第１レンズベース上に前記第１レンズが一体成形され、遮光プレート上に前記シェードが設けられとともに、第２レンズベース上に前記第２レンズが一体成形されている請求項３に記載の描画装置。
5. 前記第１レンズベースに、隣接する第１レンズを透過した着色光の混色を規制するための規制壁が設けられている請求項４に記載の描画装置。
6. 前記遮光プレートが透明樹脂製の薄板を備え、シェードを除く薄板の表面が不透明膜で被覆されている請求項４又は５に記載の描画装置。
7. 前記少なくとも２つのランプユニットが別々のランプケーシングに内蔵されている請求項１に記載の描画装置。

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