JP2022171621A - 照明装置付き作業車、照明装置、作業支援装置及び作業補助システム - Google Patents
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Abstract
【課題】目標地点に向けた直線的な作業車の移動を容易に実現し得るようにする。【解決手段】照明装置付き作業車10は、移動しながら作業を行う作業車20と、前記作業車に取り付けられる照明装置30と、を有する。前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有し、前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって被照明領域を照明する。前記被照明領域は、前記作業車の移動方向における前方に位置し、前記作業車の移動方向に関連した情報を示す。【選択図】図1
Description
本開示は照明装置付き作業車、照明装置、作業支援装置及び作業補助システムに関する。
一例として特許文献1に開示されているように、移動しながら何らかの作業を行う作業車が、種々の分野において使用されている。道路を作製する作業車、道路を整備する作業車、農作業を行う作業車、田畑を整備する作業車が、例示される。作業車は、エンジン等の駆動装置からの出力や操作者が押す力によって、移動する。作業車の移動方向は、作業車に搭乗した又は作業車を押す操作者による操作や、操作者による遠隔操作によって、調節される。
目標地点まで作業車を直線的に移動させながら作業を行うことが要望され得る。しかしながら、目標地点が遠くにある場合、例えば20m以上離れた位置に目標地点がある場合、作業車を目標地点に向けて直線的に移動させることは容易でない。例えば特許文献1のような白線引き機において、直線状に引くべき線が蛇行してしまう。
本開示は、目標地点に向けた直線的な作業車の移動を容易に実現し得るようにすることを目的とする。
本開示の一実施の形態は、以下の[1]~[38]に関する。
[1] 移動しながら作業を行う作業車と、
前記作業車に取り付けられる照明装置と、を有し、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有し、
前記照明装置は、前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記作業車の移動方向に関連した情報を示す、照明装置付き作業車。
前記作業車に取り付けられる照明装置と、を有し、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有し、
前記照明装置は、前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記作業車の移動方向に関連した情報を示す、照明装置付き作業車。
[2] [1]の照明装置付き作業車において、前記被照明領域は移動方向に沿って延びてもよい。
[3] 移動しながら作業を行う作業車と、
前記作業車に取り付けられる照明装置と、を有し、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有し、
前記照明装置は、前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる、照明装置付き作業車。
前記作業車に取り付けられる照明装置と、を有し、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有し、
前記照明装置は、前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる、照明装置付き作業車。
[4] [1]~[3]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる直線状又は点線状の第1領域を含んでもよい。
[5] [1]~[4]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記被照明領域は、前記移動方向と非平行な方向に延びる第2領域を更に含んでもよい。
[6] [1]~[5]のいずれかの照明装置付き作業車において、
前記被照明領域は、前記移動方向と非平行な方向に前記第1領域から延びる複数の第2領域を更に含んでもよく、
複数の第2領域は前記移動方向に間隔をあけて位置してもよい。
前記被照明領域は、前記移動方向と非平行な方向に前記第1領域から延びる複数の第2領域を更に含んでもよく、
複数の第2領域は前記移動方向に間隔をあけて位置してもよい。
[7] [1]~[6]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記作業車が移動する移動面上における前記移動方向に沿った前記被照明領域の長さは、3m以上100m以下でもよい。
[8] [1]~[7]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記移動面上における前記移動方向に直交する方向に沿った前記被照明領域の幅は、0.002m以上0.2m以下でもよい。
[9] [1]~[8]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記作業車が移動する移動面上における前記移動方向に沿った前記被照明領域の長さの、前記移動面上における前記移動方向に直交する方向に沿った前記被照明領域の幅に対する比の値は、25以上10000以下でもよい。
[10] [1]~[9]のいずれかの照明装置付き作業車において、
前記照明装置は、前記光源を収容するケーシングを有してもよく、
前記光源および前記回折光学素子は、前記ケーシングに固定されてもよい。
前記照明装置は、前記光源を収容するケーシングを有してもよく、
前記光源および前記回折光学素子は、前記ケーシングに固定されてもよい。
[11] [1]~[10]のいずれかの照明装置付き作業車において、
前記照明装置は、前記光源を収容するケーシングと、前記光源からの光を整形する整形光学系と、を有してもよく、
前記光源、前記整形光学系および前記回折光学素子は、前記ケーシングに固定されてもよい。
前記照明装置は、前記光源を収容するケーシングと、前記光源からの光を整形する整形光学系と、を有してもよく、
前記光源、前記整形光学系および前記回折光学素子は、前記ケーシングに固定されてもよい。
[12] [1]~[11]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記照明装置は、上下方向における向きを調節可能に前記作業車に取り付けられてもよい。
[13] [1]~[12]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記照明装置は、左右方向における向きを調節可能に前記作業車に取り付けられてもよい。
[14] [1]~[13]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記照明装置は、左右方向および上下方向の両方に非平行な軸線を中心とした回転位置を調節可能に前記作業車に取り付けられてもよい。
[15] [1]~[14]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記照明装置は、左右方向および上下方向の少なくともいずれか一方における位置を調節可能に前記作業車に取り付けられてもよい。
[16] [1]~[15]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記被照明領域は、前記作業車により作業が行われている領域を少なくとも部分的に含んでもよい。
[17] [1]~[16]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記被照明領域は、前記移動方向における前記作業車が位置する領域を少なくとも部分的に含んでもよい。
[18] [1]~[17]のいずれかの照明装置付き作業車において、前記被照明領域は、前記作業車の移動方向における後方に位置する領域を含んでもよい。
[19] 移動しながら作業を行う作業車に用いられる照明装置であって、
コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を備える、照明装置。
コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を備える、照明装置。
[20] 前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記作業車の移動方向に関連した情報を示す、照明装置。
前記被照明領域は、前記作業車の移動方向に関連した情報を示す、照明装置。
[21] 前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる、照明装置。
前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる、照明装置。
[22] 目標地点に向けて移動しながら作業を行う作業車に用いられる照明装置と、
前記目標地点に設置されるターゲットと、を備え、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有する、作業支援装置。
前記目標地点に設置されるターゲットと、を備え、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有する、作業支援装置。
[23] 本開示の一実施の形態による作業補助システムは、
目標地点に向けて移動しながら作業を行う作業車に用いられる照明装置と、
前記照明装置から投射されるコヒーレント光の波長域における平均透過率が前記コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における平均透過率よりも高い光学フィルタと、を備え、
前記照明装置は、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を前記コヒーレント光により照明する。
目標地点に向けて移動しながら作業を行う作業車に用いられる照明装置と、
前記照明装置から投射されるコヒーレント光の波長域における平均透過率が前記コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における平均透過率よりも高い光学フィルタと、を備え、
前記照明装置は、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を前記コヒーレント光により照明する。
[24] [23]の作業補助システムにおいて、前記光学フィルタを介して前記被照明領域が観察されてもよい。
[25] [24]の作業補助システムは、
前記作業車の操作者が装着可能な装着具を備え、
前記装着具は前記光学フィルタを含み、
前記操作者が前記装着具を装着した状態において、前記光学フィルタは前記操作者の目に対面してもよい。
前記作業車の操作者が装着可能な装着具を備え、
前記装着具は前記光学フィルタを含み、
前記操作者が前記装着具を装着した状態において、前記光学フィルタは前記操作者の目に対面してもよい。
[26] [25]の作業補助システムにおいて、
前記装着具は、前記光学フィルタの周囲に位置する遮光壁部を含み、
前記操作者が前記装着具を装着した状態において、前記遮光壁部は前記光学フィルタと前記操作者との間に位置してもよい。
前記装着具は、前記光学フィルタの周囲に位置する遮光壁部を含み、
前記操作者が前記装着具を装着した状態において、前記遮光壁部は前記光学フィルタと前記操作者との間に位置してもよい。
[27] [25]又は[26]の作業補助システムにおいて、
前記装着具は、頭部に装着される装着具本体を含み、
前記光学フィルタは、前記装着具本体に着脱可能でもよい。
前記装着具は、頭部に装着される装着具本体を含み、
前記光学フィルタは、前記装着具本体に着脱可能でもよい。
[28] [25]の作業補助システムにおいて、前記装着具は、前記光学フィルタを含むコンタクトレンズを含んでもよい。
[29] [23]又は[24]の作業補助システムは、前記光学フィルタを含む撮像装置を備えてもよい。
[30] [29]の作業補助システムは、
前記撮像装置と電気的に接続した表示装置を備え、
前記表示装置は、前記撮像装置によって撮像された像を表示してもよい。
前記撮像装置と電気的に接続した表示装置を備え、
前記表示装置は、前記撮像装置によって撮像された像を表示してもよい。
[31] [23]~[30]のいずれかの作業補助システムにおいて、前記光学フィルタは誘電体多層膜を含んでもよい。
[32] [23]~[31]のいずれかの作業補助システムにおいて、前記光学フィルタの半値全幅は15nm以下でもよい。
[33] [23]~[32]のいずれかの作業補助システムにおいて、前記光学フィルタの可視光域における最大透過率は50%以上でもよい。
[34] [23]~[33]のいずれかの作業補助システムにおいて、前記コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における前記光学フィルタの平均透過率は1%以下でもよい。
[35] [23]~[34]のいずれかの作業補助システムにおいて、前記コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における前記光学フィルタの平均透過率は0.001%以上でもよい。
[36] [23]~[35]のいずれかの作業補助システムにおいて、前記コヒーレント光に起因した前記被照明領域の照度の最大値は1lx以上でもよい。
[37] [23]~[36]のいずれかの作業補助システムにおいて、
前記コヒーレント光に起因した前記被照明領域の照度の最大値である照度LX(lx)と、
前記照度LXが得られる前記被照明領域内の位置における環境光に起因した照度LY(lx)と、
前記コヒーレント光の波長域における前記光学フィルタの平均透過率TX(%)と、
前記コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における前記光学フィルタの平均透過率TY(%)と、が次の関係を満たしてもよい。
0.001 ≦ (LX・TX)/(LY・TY)
前記コヒーレント光に起因した前記被照明領域の照度の最大値である照度LX(lx)と、
前記照度LXが得られる前記被照明領域内の位置における環境光に起因した照度LY(lx)と、
前記コヒーレント光の波長域における前記光学フィルタの平均透過率TX(%)と、
前記コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における前記光学フィルタの平均透過率TY(%)と、が次の関係を満たしてもよい。
0.001 ≦ (LX・TX)/(LY・TY)
[38] [23]~[37]のいずれかの作業補助システムにおいて、前記照度LX、前記照度LY、前記透過率TX、及び前記透過率TYが次の関係を満たしてもよい。
(LX・TX)/(LY・TY) ≦ 10
(LX・TX)/(LY・TY) ≦ 10
本開示によれば、目標地点に向けた作業車の直線的な移動を容易に行うことができる。
以下、図面を参照して本開示の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
方向関係を図面間で明確化するため、いくつかの図面には、第1方向D1、第2方向D2及び第3方向D3を図面間で共通する方向として矢印で示している。矢印の先端側が、各方向D1,D2,D3の一側となる。また、図面の紙面に垂直な方向に沿って紙面の奥に向かう矢印を、例えば図2Aに示すように、円の中に×を設けた記号により示した。図面の紙面に垂直な方向に沿って紙面から手前に向かう矢印を、図2Bに示すように、円の中に点を設けた記号により示した。
本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「垂直」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に限定されることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈する。
本実施の形態における照明装置付き作業車10は作業車20を有している。作業車20は移動しながら特定の作業を行える。つまり、作業車20の移動中における当該作業車20を用いた特定の作業の実施を意図して、操作者は照明装置付き作業車10を使用する。以下に説明する実施の形態では、目標地点98に向けた作業車20の直線的な移動を容易に可能とする工夫がなされている。具体的には、照明装置付き作業車10は、照明装置30を有しており、照明装置30の照明により作業車20の移動を誘導する。これにより、作業車20を用いた所望の作業を容易かつ安定して実施できる。
以下において、図面に示された具体例を参照しつつ、一実施の形態について説明する。
作業車20は、特定の作業を行う又は特定の作業を補助する。作業車20は、移動面95上を移動することができる。作業車20が移動面95上を移動している間に、作業が実施され得る。移動面95は、特に限定されない。移動面95として、道路、歩道、駐車場、倉庫の床、田畑、野原等が例示される。作業車20は、車輪22を有してもよい。作業車20は、車輪22に代えて又は車輪22に加えて、クローラーやキャタピラー等を有してもよい。作業車20は、駆動装置23を有していてもよい。作業車20は、操作者に押される又は引かれることによって、移動してもよい。作業車20は、移動アシスト装置を有してもよい。移動アシスト装置は、操作者に押される又は引かれることによって作業車20が移動する際に補助力を出力し、作業車20の移動を補助する。作業車20は、直線に沿って移動可能であり、さらに曲線や屈曲線に沿って移動可能であってもよい。作業車20の移動方向は、当該作業車20に搭乗した又は作業車20を押す操作者による操作や、操作者による遠隔操作によって、調節されてもよい。
作業車20として、道路や歩道を作製する作業車、道路や歩道を整備する作業車、農作業を行う作業車、田畑を整備する作業車等が、例示される。道路を作製する作業車および道路を整備する作業車として、グレーダ、アスファルトフィニッシャー、ロード・ローラ、タイヤ・ローラ、ホイール・ローダ、ミキサー車、線引き車、除雪車、清掃車等が例示される。農作業を行う作業車および田畑を整備する作業車として、田植機、刈取機、草刈り機、トラクタ、薬剤散布車、耕うん機等が例示される。その他として、特殊車両やISO5053-1に規定された産業車両を作業車20としてもよい。
図1に示された作業車20は、車体21と、車体21に回転可能に保持された車輪22と、車体21に取り付けられたハンドル24と、を有している。作業車20は、車体21に支持された駆動装置23及び作業装置25を有している。図示された作業車20は、駆動装置23からの駆動力によって、車輪22を回転させて作業車20を移動させる又は移動を補助する。ハンドル24を介して操作者が力を加えることで、作業車20の向きを調節できる。すなわち、作業車20の移動方向は、ハンドル24に加えられる操作者の力によって、調節される。
図1に示され具体例において、作業車20は、移動面95にインキや石灰粉等を供給する線引き車である。図示された作業車20は、道路、歩道、駐車場における白色の線や橙色の線を引く際に利用され得る。図示された作業車20は、体育館や講堂の床面における種々の色の線を引く際にも利用され得る。作業装置25は、色材を収容した色材保持部26と、色材保持部26の色材を移動面95に供給する供給部27と、を有する。供給部27は、管状の部材である。供給部27は、下方に開口した供給口27aを有している。供給口27aは、作業車20が配置された移動面95に対面している。作業車20の移動にともなって、作業装置25が移動面95に色材を供給する。これにより、作業車20を移動させながら、移動面95に線97を引くことができる。
照明装置30は、作業車20に対して取り付けられている。照明装置30は、移動面95上の被照明領域90にコヒーレント光を照射する。言い換えると、照明装置30は、被照明領域90のパターンを移動面95上に投影する。図示された例において、投影面となる移動面95は、道路の路面によって形成されている。図2A及び図2Bに示すように、照明装置30と移動面95との相対位置関係が一定である場合、移動面95のうちの照明装置付き作業車10に対して所定の位置関係にある被照明領域90にコヒーレント光が当初される。例えば、移動面95が平坦面である場合、照明装置付き作業車10に対して所定の位置関係にある移動面95の範囲に、被照明領域90の形状のパターンが投影される。そして、照明装置付き作業車10が移動面95上を移動することにともなって、被照明領域90も移動面95上を移動する。
作業車20に搭載された照明装置30は、例えば、作業車20の主電源が投入された状態で、コヒーレント光を射出して移動面95上の被照明領域90を照明してもよい。他の例として、照明装置30は、作業車20の移動中に、コヒーレント光を射出して移動面95の被照明領域90を照明してもよい。更に他の例として、操作者からの指示によって、作業車20に搭載された照明装置30がコヒーレント光を射出して移動面95の被照明領域90を照明してもよい。
図2A及び図2Bに示すように、被照明領域90は、作業車20の移動方向における前方となる領域を含んでいる。被照明領域90は、作業車20の現在の移動方向における少なくとも前方に位置する。作業車20が旋回を開始した場合、被照明領域90は、任意の瞬間において、当該瞬間における移動方向における作業車20の前方に位置する。図2A及び図2Bに示された例において、被照明領域90は、作業車20の移動方向における前方のみに位置している。
被照明領域90は、作業車20の現在の移動方向に関連した情報を示してもよい。被照明領域90は、移動方向に沿って延びてもよい。図示された例において、作業車20は、移動面95上を第1方向D1に移動している。図示された例において、被照明領域90は、作業車20の現在の移動方向である第1方向D1に延びる直線に沿っている。この例において、第1方向D1は作業車20の移動方向となる。第2方向D2は、第1方向D1に直交し移動面95に沿っている。第3方向D3は、移動面95に直交する方向であって、第1方向D1及び第2方向D2の両方に直交している。
図示された例において、被照明領域90は、作業車20の現在の移動方向である第1方向D1に作業車20と対面している。そして、被照明領域90は、第1方向D1に沿って細長く延びている。作業車20の現在の移動方向である第1方向D1は、被照明領域90の長手方向となっている。
被照明領域90は、作業車20が現在の移動方向を維持して直進した際における作業車20の移動経路を示す。したがって、作業車20が作業をしながら移動している際、操作者は、被照明領域90に基づいて作業車20の向きを調節することができる。例えば、作業車20から遠く離れた位置にある目標地点98まで直線的に作業を実施する場合、この被照明領域90は有用である。この状況において、操作者は、図2Bに示すように、被照明領域90が目標地点98上に位置するよう、作業車20の向きを調節する。或いは、直線に沿って延びる被照明領域90の延長線上に目標地点98が位置するよう、作業車20の向きを調節する。そして、操作者は、目標地点98に対して被照明領域90を位置合わせした状態が維持されるようにして、作業車20を移動させる。このように作業車20の移動方向を調節する場合、操作者は遠く離れた目標地点98を観察しながら、作業車20を容易且つ高精度に操縦できる。
結果として、作業車20の移動経路の蛇行を抑制して、目標地点98に向けて作業車20を直線的に移動させ得る。したがって、作業車20を利用して実施される作業経路も蛇行を抑制して直線的となる。これにより、目標地点98が遠く離れていても、目標地点98に向けて直線的に作業を安定して実施できる。作業車20の移動方向の調節が容易となるので、作業車20の移動速度を上昇できる。これにより、作業精度だけでなく、作業効率も改善できる。
特に夜の屋外で実施される作業については、20m以上離れた目標地点98を目指して作業車20を直線的に移動させることは難しい。これに対して、本実施の形態の照明装置付き作業車10では、照明装置30による照明によって、作業車20を誘導する。したがって、照明装置付き作業車10は暗い環境での使用に適している。例えば、道路の整備は夜間に実施され得る。このような夜間の作業に対し、照明を利用する本実施の形態は好適である。夜間の作業を安定して効率的に実施し得ることによって、作業日数を低減できる。
図示された照明装置付き作業車10においては、作業装置25を用いて、移動面95としての道路に直線状の線を引くことができる。しかも、短時間で線を引くことができる。したがって、作業日数を低減して、交通への影響を最小限に抑えることできる。
図1~図2Bに示された例において、被照明領域90は、移動方向である第1方向D1における作業車20の前方のみに位置している。この例に限られず、被照明領域90は、図3に示すように、移動方向である第1方向D1における作業車20が位置する領域を少なくとも部分的に含んでもよい。被照明領域90は、移動方向である第1方向D1における作業車20の前端が位置する領域および第1方向D1において作業車20の後端が位置する領域の少なくとも一方を含んでもよい。図3に示された例において、被照明領域90は、移動方向である第1方向D1における作業車20が位置する領域を全長に亘って含んでいる。この例によれば、作業車20の構成にもよるが、作業すべき領域に対して、作業車20の向きや位置を容易かつ正確に調節できる。
図3に示すように、被照明領域90は、移動方向である第1方向D1における作業車20の後方に位置する領域を含んでもよい。この例によれば、作業車20の構成にもよるが、作業すべき領域に対して、作業車20の向きや位置を容易かつ正確に調節できる。
さらに、図3に示すように、被照明領域90は、作業車20により作業が行われている領域WAを少なくとも部分的に含んでもよい。図示された例において、被照明領域90は、作業装置25の供給口27aに対面する移動面95上の領域、すなわち色材が塗布されている領域を含んでいる。この例によれば、作業すべき領域に対して、作業車20の向きや位置を容易かつ正確に調節できる。また、作業車20を用いた作業が作業を行うべき領域に実際に行われているかを、容易に確認できる。図示された例では、色材を塗布すべき領域に色材が塗布できているかを容易かつ正確に判断できる。
図3に示された例において、照明装置30は、作業車20の側方に設けられている。被照明領域90は、作業車20の側方に位置し、作業車20の移動方向である第1方向D1に延びている。
図4A~図4Dに示すように、照明装置30との組合せにおいて、ターゲット80を用いてもよい。ターゲット80は、照明装置30とともに、作業支援装置5を構成する。ターゲット80は、目標地点98を観察し易くするために用いられる。図4A~図4Dに示すように、ターゲット80を目標地点98上に設置してもよい。これにより、操作者は、ターゲット80を介して目標地点98を観察し易くなる。そして、操作者は、ターゲット80に対して被照明領域90を位置決めすることで、被照明領域90を目標地点98に対して位置合わせできる。
図4Aに示された例において、ターゲット80は、樹脂製のコーンによって構成されている。図4Bに示された例において、ターゲット80は、直方体状の形状を有する。このターゲット80は、表示部81を有している。操作者は、この表示部81を観察しながら、被照明領域90をターゲット80に位置合わせできる。また、表示部81は、発光してもよい。図4Cに示された例において、ターゲット80は、移動面95に直交する第3方向D3に延びる発光部82を有している。図4Dに示すように、ターゲット80は、反射部83を有してもよい。反射部83は、照明装置30からのコヒーレント光を拡散反射してもよい。反射部83は、照明装置30からのコヒーレント光を再帰反射してもよい。図4Dに示された例では、反射部83の一部分のみに、コヒーレント光が入射している。夜間での作業においては、ターゲット80が発光部82を有することによって、照明装置付き作業車10の移動方向の調節を格段に容易化できる。また、ターゲット80の反射部83が照明装置30からのコヒーレント光を反射することによっても、夜間作業時に、照明装置付き作業車10の移動方向の調節を格段に容易化できる。
ターゲット80は、可搬性を有してもよい。すなわち、ターゲット80は、特別な手段を用いることなく操作者が持ち運び可能となっていてもよい。例えば、作業車20に常備されるようにしてもよい。作業車20を用いた作業箇所が変更する際、ターゲット80を次の目標地点98上に配置してもよい。
図4Dに示すように、ターゲット80の第2方向D2に沿った幅は、被照明領域90の第2方向D2に沿った幅よりも小さくてもよい。この例によれば、図4Dに示すように、ターゲット80の後方にも、被照明領域90が延びるようになる。したがって、被照明領域90をターゲット80及び目標地点98に容易に位置決めすることができる。同様の理由から、ターゲット80の後方に被照明領域90が延びる程度に、ターゲット80が透明であってもよいし、ターゲット80が穴を有してもよい。
ターゲット80は、図示された例に限られない。ターゲット80は、移動面95から第3方向D3に突出又は膨出する部材に限られない。ターゲット80は、例えば、移動面95に設けられたマーカーや線であってもよい。図示された線引き車の例においては、以前の作業において引いた線、つまり消えかかった線が、ターゲット80となり得る。また、木等の植物や、移動面95上の設置物をターゲット80としてもよい。
移動面95上における移動方向に沿った被照明領域90の長さLを、3m以上としてもよく、5m以上としてもよく、また20m以上としてもよく、さらに50m以上としてもよい。図2Bに示すように、長さLは第1方向D1に沿った被照明領域90の長さ(m)である。被照明領域90を照明することなく20m以上離れた目標地点98を観察しながら、作業車20を直線的に進めることは容易ではない。したがって、被照明領域90の長さL(m)に、このような下限を設定することは有効である。被照明領域90を3m以上に設定することで、20m以上離れた目標地点98を目指す際に、被照明領域90が有効なガイドとなり得る。被照明領域90の長さL(m)は、上述した下限との組合せにおいて、100m以下としてもよい。
移動面95上における作業車20の移動方向に直交する方向に沿った被照明領域90の幅Wを、0.002m以上0.2m以下としてもよく、0.01m以上0.2m以下としてもよく、0.02m以上0.1m以下としてもよく、0.03m以上0.05m以下としてもよい。図2Bに示すように、幅Wは第2方向D2に沿った被照明領域90の長さ(m)である。このように幅Wに上限を設定した被照明領域90によれば、作業車20の移動方向をより明瞭に示すことができる。そして、作業車20を第1方向D1に安定して移動させることができる。被照明領域90の幅Wの下限を設定することによって、長さの長い被照明領域90を十分に観察し得る。また、被照明領域90の幅Wの上限を設定することにより、第2方向D2の作業精度、例えば作業が直線の形成であればその直線度を向上させることができるほか、照明装置30から放射される光束が限られた幅Wの被照明領域90に集中するため、操作者に対する被照明領域90の輝度を向上させることもできる。
移動面95上における移動方向に沿った被照明領域90の長さL(m)の、移動面95上における移動方向に直交する方向に沿った被照明領域90の幅W(m)に対する比の値(L/W)を、25以上10000以下としてもよく、50以上1000以下としてもよく、100以上500以下としてもよい。このように長さLの幅Wに対する比の値に下限を設定した被照明領域90によれば、作業車20の移動方向をより明瞭に示すことができる。そして、作業車20を第1方向D1に安定して移動させることができる。
図15等を参照しながら後に詳述するように、照明装置30は、コヒーレント光を射出する光源40と、光源40からのコヒーレント光を回折する回折光学素子50と、を有する。照明装置30は、回折光学素子50で回折されたコヒーレント光によって被照明領域90を照明する。このような照明装置30によれば、移動面95上において大面積の被照明領域90や照明装置30から遠く離れた位置まで延びる被照明領域90を照明できる。すなわち、コヒーレント光源40及び回折光学素子50を用いた照明装置30によれば、被照明領域90について上述した長さL(m)、幅W(m)、長さL(m)の幅W(m)に対する比の値を実現できる。
ところで、作業車20の移動を誘導する手段として、作業車から棒状の部材を移動方向前方の突出させることも考えられる。しかしながら、作業車の移動にともなって、棒状の部材が何らかの物体に接触してしまう可能性がある。例えば、棒状の部材が樹木等に接触する可能性がある。さらに、作業車20の周囲の通行人や車両等が接触してしまう可能性もある。この点、本実施の形態では、照明装置30から移動面95に向けてコヒーレント光が照射される。仮に、照明装置30と移動面95の被照明領域90との間に物体等が入り込んだとしても、物理的な接触を回避できる。さらに、物理的な制約から、棒状の部材の長さを10m以上とすることは実質的に不可能である。
被照明領域90の形状は、図2Bに示された例に限られない。被照明領域90は、直線に沿って延びる形状やパターンを採用してもよい。図5A及び図5Bに示された被照明領域90は、図2Bに示された被照明領域90と同様に、その瞬間における作業車20の移動方向と平行に延びる直線に沿っている。図5Aに示された被照明領域90は、その瞬間における作業車20の移動方向と平行に延びる直線に沿った点線状の形状を有している。言い換えると、図5Aに示された被照明領域90は、その瞬間における作業車20の移動方向と平行に延びる直線に沿って配置された複数の要素領域90aを有している。図5Bに示された被照明領域90も、その瞬間における作業車20の移動方向と平行に延びる直線に沿って配置された複数の要素領域90aを有している。図5Aに示された例において、各要素領域90aは、線状、矩形状、又はドット状としてもよい。図5Bに示された例において、各要素領域90aは矢印となっている。各矢印は照明装置30から離れる側を向いている。これらの例によれば、照明装置付き作業車10の周囲に、作業車20が移動していることを知らせることができる。
図2B~図5Bに示された例において、被照明領域90は、作業車20の移動方向に沿って延びる直線状又は点線状の第1領域91を含んでいる。図6及び図7に示すように、被照明領域90は、第1領域91に加えて、作業車20の移動方向と非平行な方向に延びる第2領域92を含んでもよい。これらの構成によれば、被照明領域90の第1領域91を目立ち易くできる。また、照明装置付き作業車10の操作者は、第2領域92によって、作業車20からの距離を把握できる。さらに、照明装置付き作業車10の周囲に、作業車20が移動していることを知らせることができる。
第2領域92は、移動面95上において移動方向である第1方向D1に対して45°より大きく傾斜した方向に延び出してもよい。この構成によれば、第2領域92が目立ち易くなる。これにより、第2領域92を設けた効果がより顕著となる。
図6及び図7に示すように、第2領域92は、第1領域91から延び出してもよい。図6及び図7に実線で示すように、第2領域92は、第1領域91から第2方向D2におけるいずれか一方の側に延び出してもよい。図6及び図7に実線および二点鎖線で示すように、第2領域92は、第1領域91から第2方向D2における両側に延び出してもよい。
第2領域92は、第1領域91の端部から延び出してもよい。この構成によれば、第1領域91の端部を目立ち易くできる。さらに、被照明領域90は、第1領域91とともに複数の第2領域92を含んでもよい。複数の第2領域92は第1方向D1に間隔をあけて位置している。第1方向D1における第2領域92の配置間隔は一定でもよい。第1方向D1における第2領域92の配置間隔は所定の長さに設定してもよい。これらの構成を有する被照明領域90によれば、照明装置付き作業車10の操作者は、第2領域92によって、作業車20から移動面95上の各位置までの距離を把握できる。
照明装置30と移動面95との相対位置関係が一定である場合、移動面95のうちの照明装置付き作業車10に対して所定の位置関係にある被照明領域90にコヒーレント光が照射される。したがって、照明装置30の作業車20への取り付け位置を調整することによって、照明装置付き作業車10に対して所定の位置関係にある被照明領域90にコヒーレント光を照明できる。すなわち、照明装置30の作業車20への取り付け位置を調整することによって、移動面95上における被照明領域90の位置を調整し得る。特定に用途において、照明装置30の作業車20への取り付け位置を調整することにより、移動面95上における被照明領域90の形状を変化させてもよい。
照明装置30は、上下方向における向きを調節可能に作業車20に取り付けられてもよい。すなわち、照明装置30からのコヒーレント光の出射方向が、第3方向D3において変化するようにしてもよい。図8に示された例において、移動面95と平行な第2方向D2からの観察における照明装置30からのコヒーレント光の射出方向が変化している。例えば、第2方向D2と平行な軸線を中心として照明装置30を回転させることによって、移動面95上における被照明領域90の位置を変化させてもよい。図8では、照明装置30からのコヒーレント光の出射方向が、第3方向D3において移動面95側を向くように傾斜している。結果として、図9に示すように、移動面95上において被照明領域90が、第1方向D1に沿って照明装置付き作業車10に接近する。また、照明装置30から被照明領域90までの光路が短くなるため、第1方向D1に沿った被照明領域90の長さが短くなり、第2方向D2に沿った被照明領域90の幅が短くなる。
図8及び図9に示された例と異なり、照明装置30からのコヒーレント光の出射方向が、第3方向D3において移動面95から離れるように、照明装置30の作業車20に対する上下方向における向きを調節してもよい。この調整によれば、移動面95上において被照明領域90は、第1方向D1に沿って照明装置付き作業車10から離れる。また、照明装置30から被照明領域90までの光路が長くなるため、第1方向D1に沿った被照明領域90の長さが長くなり、第2方向D2に沿った被照明領域90の幅が長くなる。
照明装置30は、左右方向における向きを調節可能に作業車20に取り付けられてもよい。すなわち、照明装置30からのコヒーレント光の出射方向が、第2方向D2において変化するようにしてもよい。図10に示された例では、移動面95への法線方向NDとなる第3方向D3からの観察において、照明装置30からのコヒーレント光の射出方向が変化している。例えば、第3方向D3と平行な軸線を中心として照明装置30を回転させることによって、移動面95上における被照明領域90の位置を変化させてもよい。図10に示された例によれば、移動面95上において、被照明領域90が、照明装置30の回転軸線を中心とした円弧に沿って移動する。
さらに、照明装置30は、左右方向および上下方向の両方に非平行な軸線を中心とした回転位置を調節可能に、作業車20に取り付けられてもよい。例えば、第1方向D1と平行な軸線を中心として照明装置30を回転させることによって、移動面95上における被照明領域90の位置を変化させてもよい。図11に示された例では、第1方向D1と平行な軸線を中心として照明装置30を回転させた場合における移動面95上での被照明領域90の移動を示している。図11に示された例によれば、移動面95上において、被照明領域90は第2方向D2に移動する。被照明領域90の各部分の第2方向D2への移動量は、照明装置30から被照明領域90の当該部分までの距離に応じて変化する。照明装置30から被照明領域90の一部分までの距離が長くなると、被照明領域90の各部分の第2方向D2への移動量は大きくなる。また、被照明領域90の各部分における第2方向D2への幅Wは、照明装置30から被照明領域90の当該部分までの距離に応じて変化する。照明装置30から被照明領域90の一部分までの距離が長くなると、被照明領域90の各部分の幅Wは大きくなる。
さらに、照明装置30は、左右方向および上下方向の少なくともいずれか一方における位置を調節可能に作業車20に取り付けられていてもよい。図12に示された例において、照明装置30の作業車20への取り付け位置は第2方向D2に移動している。図12に示された照明装置30の作業車20への取り付け位置の移動にともなって、移動面95上における被照明領域90の位置が第2方向D2に移動している。照明装置30の取り付け位置が左右方向における左側に移動すると、移動面95上での被照明領域90も左右方向における左側へ移動する。照明装置30の取り付け位置が左右方向における右側に移動すると、移動面95上での被照明領域90も左右方向における右側へ移動する。
図13に示された例において、照明装置30の作業車20への取り付け位置は第3方向D3に移動している。図13に示された照明装置30の作業車20への取り付け位置の第3方向D3への移動にともなって、移動面95上における被照明領域90の位置が第1方向D1に移動している。照明装置30が第3方向D3において移動面95に接近すると、被照明領域90は、移動面95上において第1方向D1に沿って照明装置付き作業車10に接近する。また、図14に示すように、照明装置30から被照明領域90までの光路が短くなるため、第1方向D1に沿った被照明領域90の長さが短くなり、第2方向D2に沿った被照明領域90の幅が短くなる。
図13及び図14に示された例と異なり、照明装置30が第3方向D3において移動面95から離れると、被照明領域90は、移動面95上において第1方向D1に沿って照明装置付き作業車10から離れる。また、照明装置30から被照明領域90までの光路が長くなるため、第2方向D2に沿った被照明領域90の幅が長くなる。
照明装置30は、弾性変形可能な緩衝材を介して、照明装置30に取り付けられてもよい。緩衝材は、作業車20の走行中等に作業車20から照明装置30に伝達される振動や衝撃を吸収する。緩衝材として、ゴムや樹脂を用いてもよい。緩衝材によれば、照明装置付き作業車10の走行中に、被照明領域90が移動面95上で動くことを抑制できる。これにより、作業車20の移動方向の操作が容易となり、作業を安定して実施できる。
ネジやボルト等の締結具を用いて照明装置30を照明装置30に取り付ける際、スプリングワッシャーを用いてもよい。スプリングワッシャーは、作業車20の走行中等に作業車20から照明装置30に伝達される振動や衝撃を吸収する。これにより、締結具の緩みを抑制できる。また、照明装置30を照明装置30に取り付ける際に、接着材を用いてもよい。接着材を用いる又は接着材をその他の固定具と併用することによって、照明装置30を照明装置30により安定して取り付けることができる。例えば、ネジやボルト等の締結具を用いて照明装置30を照明装置30に取り付ける際に、接着材を併用してもよい。
次に、照明装置30の具体的な構成について説明する。
図15に示すように、照明装置30は、光源40、整形光学系45及び回折光学素子50を有してもよい。光源40は、コヒーレント光を射出する部品であり、特に限定されない。光源40は、波長及び位相が一定であるコヒーレント光を射出する。光源40から射出されるコヒーレント光は直進性に優れる。したがって、光源40は、遠方を照明する照明装置30に好適である。光源40として、種々の型式の光源を用いることができる。光源40として、レーザー光を発振するレーザー光源を用いてもよい。レーザー光源として、半導体レーザー光源を例示できる。図15に示された例において、光源40は、単一のコヒーレント光源を含んでいる。したがって、図15に示された例では、光源40から発振されるコヒーレント光の波長域に対応した色のコヒーレント光で被照明領域90を照明する。
整形光学系45は、光源40から射出した光を整形する。例えば、整形光学系45は、コヒーレント光の光軸に直交する断面での形状や、コヒーレント光の立体的な形状を整形する。整形光学系45は、コヒーレント光の光軸に直交する断面でのコヒーレント光の断面積を拡大させてもよい。
図15に示された例において、整形光学系45は、光源40から射出した光を拡幅した平行光束に整形する。すなわち、整形光学系45は、コリメート光学系として機能する。図15に示された例において、整形光学系45は、光路に沿って配置された第1レンズ46及び第2レンズ47を有している。第1レンズ46は、光源40から射出した光を発散光束に整形する。第2レンズ47は、第1レンズ46で生成された発散光束を、平行光束に整形する。この例において、第2レンズ47は、コリメートレンズとして機能する。
回折光学素子50は、光源40からのコヒーレント光の進行方向を変化させる。回折光学素子50で回折されたコヒーレント光が、移動面95上の被照明領域90を照明する。回折光学素子50は、光源40からのコヒーレント光を回折して、移動面95上の被照明領域90に向ける。この結果、移動面95には、回折光学素子50での回折光が投射される。移動面95は、回折光学素子50での回折パターンに応じた被照明領域90のパターンで照明される。
回折光学素子50は、ホログラム素子であってもよい。回折光学素子50としてホログラム素子を用いることにより、回折光学素子50の回折特性を設計しやすくなる。移動面95上における予め定めた位置、輪郭形状、大きさ、及び、向きとなっている所望領域の全域のみに光を投射し得るホログラム素子を比較的容易に設計できる。移動面95上におけるコヒーレント光を照射される領域が、被照明領域90となる。
回折光学素子50を設計する際、被照明領域90は、回折光学素子50に対して予め定めた位置に、予め定めた輪郭形状、大きさ及び向きで、実空間に設定される。移動面95上における被照明領域90の位置、輪郭形状、大きさ及び向きは、回折光学素子50の回折特性に依存する。回折光学素子50の回折特性を調整することで、移動面95上における被照明領域90の位置、輪郭形状、大きさ及び向きを任意に調整できる。したがって、回折光学素子50を設計する際には、まず移動面95上の被照明領域90の位置、輪郭形状、大きさ及び向きを決定する。次に、決定した被照明領域90の全域に光を投射できるように、回折光学素子50の回折特性を調整すればよい。
回折光学素子50は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)として作製され得る。計算機合成ホログラムは、任意の回折特性を持つ構造をコンピュータ上で計算することによって作製される。したがって、計算機合成ホログラムを回折光学素子50として採用することで、光源や光学系を用いた物体光及び参照光の生成や、露光によるホログラム記録材料への干渉縞の記録を不要にできる。照明装置30は、当該照明装置30に対して予め定めた位置に、予め定めた輪郭形状、大きさ及び向きの被照明領域90にコヒーレント光を照射することを想定されている。被照明領域90に関する情報をパラメータとしてコンピュータに入力することで、被照明領域90に回折光を投影可能な回折特性を持つ構造、例えば凹凸面を、コンピュータでの演算によって特定できる。特定された構造を、例えば樹脂賦型により形成することによって、計算機合成ホログラムとしての回折光学素子50を、簡易な手順にて低コストで作製できる。
回折光学素子50の設計には、例えば反復フーリエ変換法を用いてもよい。反復フーリエ変換法を用いた場合、被照明領域90が回折光学素子50から遠方にあることを前提として処理し、移動面95上に投影されるパターンをフラウンホーファ回折像としてもよい。したがって、移動面95は、回折光学素子50の回折面と非平行であってもよい。
図16に示すように、回折光学素子50は、複数の要素回折光学素子55を含んでもよい。個々の要素回折光学素子55は、例えばホログラム素子であり、上述した回折光学素子50と同様に構成され得る。図16に示された例において、複数の要素回折光学素子55で回折されたコヒーレント光は、互いに同一の被照明領域90に照射されるようになっている。つまり、各要素回折光学素子55で回折された光は、移動面95上における被照明領域90の全域に照射される。このような、回折光学素子50によれば、被照明領域90内の各位置に向かう光を、回折光学素子50に含まれる複数の要素回折光学素子55から分散して射出できる。これにより、回折光学素子50上の各位置が明るくなり過ぎることが抑制され、レーザー安全性を向上できる。
各要素回折光学素子55は、互いに同一の回折特性を有するように構成されてもよい。ただし、より高精度な投射を実現する上で、各要素回折光学素子55が、当該要素回折光学素子55の回折光学素子50内における配置位置に応じて、別個に設計された回折特性を付与されてもよい。この例によれば、各要素回折光学素子55は、他の要素回折光学素子55との配置の相違に応じて回折特性を調整されることにより、移動面95上における被照明領域90の全域のみに高精度に光の回折光を向けることができる。
ところで、コヒーレント光を射出する光源40及びコヒーレント光を回折する回折光学素子50を有した照明装置30によれば、移動面95上において大面積の被照明領域90や照明装置30から遠く離れた位置まで延びる被照明領域90を照明できる。このとき、被照明領域90内の各位置へのコヒーレント光の入射角度αは大きくばらつく。図2Aに示すように、照明装置30から遠く離間した被照明領域90への入射角度αは、非常に大きくなり、例えば90°近くとなる。回折光学素子50の回折面は、移動面95及び被照明領域90に対して大きな角度をなすようになる。ここで、被照明領域90への入射角度αとは、コヒーレント光の進行方向が被照明領域90の法線方向NDに対してなす角度のことである。図示された例において、法線方向NDは、第1方向D1及び第2方向D2の両方に直交する第3方向D3と平行である。
この照明装置30において、回折光学素子50がコヒーレント光の光路を調整する。回折光学素子50の光路調整機能は高精度である。したがって、所望の形状の被照明領域90に向けて、コヒーレント光の光路を回折光学素子50で調節できる。このため、照明装置30との相対位置に強い拘束を受けることなく、例えば照明装置30から遠方に離間した位置や、コヒーレント光の入射角度αが大きくなってしまう位置等にも、被照明領域90を設定できる。すなわち、被照明領域90及び移動面95の設定の自由度を大幅に向上できる。結果として、被照明領域90に高精度にコヒーレント光を照射できる。
一例として計算機合成ホログラムからなる回折光学素子50によれば、一定の方向から入射するコヒーレント光の進行方向を、角度空間において、±0.01°の精度で調整できる。このような回折光学素子50を用いることにより、回折光学素子50から1m以上120m以下の距離にある被照明領域90や、コヒーレント光の被照明領域90への入射角度αが最小でも30°以上となり最大で89.99°以下となる被照明領域90を高精度に照明できる。したがって、作業車20に搭載された照明装置30は、移動面95上に位置する被照明領域90に対して、高精度にコヒーレント光を投射できる。これにより、被照明領域90のエッジを明確にでき、操作者は遠くに位置する被照明領域90を観察できる。
また、回折光学素子50を用いることで、照明装置30の出射端31から被照明領域90内の各位置に向かう光度の分布を容易に調整することが可能となる。例えば、照明装置30の出射端31から被照明領域90の一つの位置に向けた光度を、当該一つの位置から出射端(出射面)31までの距離よりも出射端31までの距離が短い被照明領域90の他の一つの位置に向けた照明装置30の出射端31からの光度よりも大きくすることができる。すなわち、出射端31から遠く離れた位置に向けた光度を高く設定することができる。さらには、照明装置30の出射端31から被照明領域90の任意の位置に向けた光度を、当該任意の位置から出射端31までの距離よりも出射端31までの距離が短い被照明領域90の他の位置に向けた照明装置30の出射端31からの光度以上としてもよい。すなわち、出射端31から遠く離れた位置に向かうにつれて光度がしだいに高くなっていくようにしてもよい。これらの光度調整によれば、被照明領域90を作業車に搭乗した操作者の観察において概ね均一な明るさで照明することが可能となる。とりわけ、照明装置30の出射端31から離間するように延びる細長い被照明領域90を、均一な明るさで照明することに有効である。なお、光度とは、照明装置30から単位立体角内(微小角度範囲内)に射出するエネルギー量のことであり、単位は[cd]である。図示された例において、照明装置30の出射端31は回折光学素子50によって形成されている。
図17は、照明装置30の具体的な構成例を示している。図17に示された照明装置30は、可搬性を有している。すなわち、図17に示された照明装置30は、特別な手段を用いることなく操作者が持ち運び可能となっている。照明装置30はケーシング70を有している。図17に示された照明装置30では、光源40、整形光学系45及び回折光学素子50は、ケーシング70に固定されている。通常の使用において、光源40、整形光学系45及び回折光学素子50は、ケーシング70から取り外されることを意図されていない。光源40、整形光学系45及び回折光学素子50は、ケーシング70から取り外し不可能となっている。これにより、光源40、整形光学系45及び回折光学素子50の相対位置が維持される。これにより、照明装置付き作業車10に対して所定の相対位置関係にある移動面95上の被照明領域90を高精度に安定して照明できる。照明装置付き作業車10の走行中に、被照明領域90が移動面95上の意図しない位置に移動することを抑制できる。また、光源40、整形光学系45及び回折光学素子50が所定の位置からずれてしまうことを抑制し、レーザー安全性を向上できる。
なお、図17に示された例において、整形光学系45は、第1レンズ46、第2レンズ47及び第3レンズ48を有している。ケーシング70は、光源40及び整形光学系45を保持する筒状部71と、筒状部71に固定された蓋部72と、を有している。筒状部71は、一方を閉鎖された筒状である。筒状部71の閉鎖された一方の端部に光源40が固定されている。筒状部71の内寸法は、段差部71aを介して変化している。光源40から射出されたコヒーレント光の光路に沿った上流側から下流側に向けて、内径は大きくなっている。二つの段差部71aの各々に、第1レンズ46及び第2レンズ47が取り付けられている。筒状部71内にレンズ間距離を高精度に制御できる間隔環73が設けられている。第1レンズ46及び第2レンズ47の間に間隔環73が配置されている。第2レンズ47及び第3レンズ48の間に間隔環73が配置されている。また、蓋部72及び第3レンズ48の間に間隔環73が配置されている。間隔環73は、作業車20から照明装置30に伝達される振動や衝撃による各レンズの相対位置ずれを抑制する。間隔環73は、一例として、環状または筒状の部材としてもよい。間隔環73として、アルミニウム等の金属を用いてもよいし、樹脂を用いてもよい。樹脂は熱膨張率を低減するためにグラスファイバー等の無機材料を混入してもよい。間隔環73によれば、照明装置付き作業車10の走行中に、コリメート光の平行度がずれることを抑制できる。すなわち、被照明領域90が移動面95上でボケることを抑制できる。これにより、照明パターンの視認性を高く保つことが可能となり、作業車20の移動方向の操作が容易となるため作業を安定して実施できる。
光源40、整形光学系45および回折光学素子50等の相対位置を一定に維持するため、接着材を用いた固定により、はめ込みでの固定と併用して接着材による固定により、光源40、整形光学系45および回折光学素子50をケーシング70に固定してもよい。
光源40、整形光学系45および回折光学素子50等の相対位置を微修正するため、例えば、スペーサを用いてもよい。スペーサとして、金属製の薄い板状材を用いてもよい。スペーサは、間隔環73や接着材と併用してもよい。
また、光源40、整形光学系45および回折光学素子50等の構成要素を、配置の微調節が可能な位置調節ホルダによって保持してもよい。位置調節ホルダは、ネジ等の調節部を操作することによって構成要素の位置を微調節可能であってもよい。位置調節ホルダを介して、構成要素がケーシング70に固定されてもよい。位置調節ホルダを用いる場合、構成要素の位置の調節終了後に、ネジ等の調節部を接着材等によって固定してもよい。また、位置調節ホルダを、上述した間隔環73や、微調節された構成要素の相対位置を維持するためのその他部材と併用してもよい。
ケーシング70は分解不可能として、光源40、整形光学系45および回折光学素子50等の構成要素の相対位置が維持されてもよい。例えば、照明装置30の製造者によって位置決めされた構成要素の相対位置が維持されるようにしてもよい。例えば、ケーシング70の螺子止め部やはめ込み部に接着材を付与して、ケーシング70を分解不可能にしてもよい。
図17に示された例において、照明装置30は、電池74、回路75及びスイッチ76を有している。電池74は、一次電池でもよいし、充放電可能な二次電池でもよい。回路75は、電池74及びスイッチ76と電気的に接続している。スイッチ76が操作される、回路75は、電池74から光源40への給電と給電停止とを切り換える。
照明装置30は、外部電源から電力を供給されるようにしてもよい。例えば、ケーシングに外部電源と電気的に接続するためのコネクタが設けられてもよい。この例において、照明装置30は、一次電池や二次電池を有してもよいし、一次電池や二次電池を有していなくてもよい。一次電池や二次電池を含まない照明装置30は、軽量化されることによって、振動や衝撃に対する耐性に優れる。
照明装置30及びケーシング70は防水性を有してもよい。照明装置30に防水性を付与するため、ケーシング70の継ぎ目部分やはめ込み部分に、ゴムやパッキン等の防水部材が設けられてもよい。
照明装置30は、温度調節機構を有してもよい。温度調節機構は、光源40や回路75を所定範囲内の温度に維持してもよい。温度調節機構は、光源40や回路75を加熱または冷却してもよい。温度調節機構は、ケーシング70内に設置してもよい。温度調節機構として、ファン、ヒーター、クーラーが例示される。温度調節機構として、電熱線やペルチエ素子等を利用してもよい。
図18に示すように、照明装置30が複数の照明器具35を有してもよい。図18に示された例において、各照明器具35は、図15及び図16を参照して説明した照明装置30と同一構成を有していてもよい。図18に示された例において、複数の照明器具35が、互いに異なる波長のコヒーレント光を射出する光源40を含んでもよい。すなわち、図18に示された例において、照明装置30は、複数の光源40と、各光源40に対応して設けられた複数の回折光学素子50とを有している。各照明器具35から射出したコヒーレント光が移動面95上の被照明領域90で重なることにより、被照明領域90を所望の色で照明できる。図18に示された照明装置30は、第1~第3の照明装置35A~35Cを有する。各照明器具35A~35Cは、光源40A~40C、整形光学系45A~45C及び回折光学素子50A~50Cを別個に有している。
図18に示された例において、複数の照明器具35が、互いに同一波長の光を射出する光源40を含んでもよい。各照明器具35から射出したコヒーレント光(照明光)が移動面95の被照明領域90で重なることにより、被照明領域90を明るく照明できる。
図18に示された例において、複数の照明器具35A~35Cは、移動面95の法線方向NDである第3方向D3に配列されている。図18に示された例に限られず、複数の照明器具35A~35Cは、例えば第2方向D2に配列されてもよい。
図19に示すように、照明装置30が走査装置60を有してもよい。図19に示された照明装置30は複数の回折光学素子50A~50Cを有している。走査装置60は、光源40で射出されたコヒーレント光の光路を調節して、回折光学素子50へのコヒーレント光の供給の有無や、複数の回折光学素子50A~50Cへのコヒーレント光の振り分けを制御する。走査装置60は、屈折、反射、回折等を利用して光路を変化させ得る種々の部品等を用いて構成され得る。光路を変化させ得る種々の部品として、レンズ、プリズム、ミラー、回折光学素子等が例示される。
走査装置60は、光源40からのコヒーレント光の光路を経時的に変化させる。この結果、複数の回折光学素子50A~50C上でコヒーレント光の入射位置が移動する。すなわち、光源40からのコヒーレント光が入射する回折光学素子50が、複数の回折光学素子50A~50Cの間で変化する。図示された走査装置60は、一つの軸線RAを中心として回動可能な反射面を有している。このような走査装置60として、ガルバノミラーを用いてもよい。
被照明領域90を、第1方向D1における位置に応じて、複数の部分領域93A,93B,93Cに区分けしてもよい。複数の回折光学素子50A~50Cが、互いに異なる部分領域93A,93B,93Cを照明してもよい。この例によれば、一つの回折光学素子50で回折される光の回折角度範囲を狭くできる。これにより、各回折光学素子50での回折効率が向上する。なお、走査装置60が人間の視覚の分解能を超える速さで動作することによって、人間には、被照明領域90に含まれる全ての部分領域93A,93B,93Cが同時に照明され続けているように観察される。
図20に示された例において、回折光学素子50は、第1~第12回折光学素子50A~50Lを含んでいる。例えば、移動面95上の被照明領域90が第1~第12部分領域93A~93Lに区分けされている。第1~第12回折光学素子50A~50Lで回折されたコヒーレント光は、それぞれ、別個の第1~第12部分領域93A~93Lに投射されるようになる。走査装置60は、各回折光学素子50A~50Lへ光源40からの光を向ける。照明装置30は、走査装置60の動作に応じて、各回折光学素子50A~50Lへの光の照射の有無を制御できる。例えば、光源40が、走査装置60の動作に応じて光の射出および射出停止を切り替える。他の例として、走査装置60の動作に応じて、光を遮光する遮光部材が、光源40からの光の光路に進入および光路から後退する。各回折光学素子50A~50Lへの光の照射の有無を制御することにより、任意の回折光学素子50A~50Lのみにコヒーレント光を投射することができる。これにより、任意の第1~第12部分領域93A~93Lのみを照明することができ、被照明領域90内を所望の形状で照明することが可能となる。
なお、図18~図20に示した照明装置30に含まれる回折光学素子50が、複数の要素回折光学素子55に分割されていてもよい。
以上に説明してきた一実施の形態において、照明装置付き作業車10は、移動しながら作業を行う作業車20と、作業車20に取り付けられる照明装置30と、を有している。照明装置30は、コヒーレント光を射出する光源40と、コヒーレント光を回折する回折光学素子50と、を有している。照明装置30は、回折光学素子50で回折されたコヒーレント光によって被照明領域90を照明する。被照明領域90は、作業車20の移動方向における前方に位置し、作業車20の移動方向に関連した情報を示してもよい。被照明領域90は、作業車20の移動方向における前方に位置し、移動方向に沿っていてもよい。
このような一実施の形態において、被照明領域90は、作業車20が現在の移動方向を維持して直進した際における作業車20の移動経路を示す。したがって、作業車20が作業をしながら移動している間、操作者は、被照明領域90に基づいて作業車20の向きを調節することができる。操作者は、図2B3に示すように、被照明領域90が目標地点98上に位置するように、作業車20の向きを調節してもよい。或いは、直線に沿って延びる被照明領域90の延長線上に目標地点98が位置するように、作業車20の向きを調節してもよい。操作者は、目標地点98に対して被照明領域90を位置合わせした状態が維持されるようにして、作業車20を移動させる。このような作業車20の移動方向の調節を、操作者は遠く離れた目標地点98を観察しながら、容易且つ高精度に実施できる。すなわち、目標地点98に向けた作業車20の直線的な移動を容易かつ安定して実現できる。これにより、目標地点98に向けて直線的に作業を安定して実施できる。
以上において具体例を参照しながら一実施の形態を説明したが、具体例によって一実施の形態は限定されない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施でき、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、追加等できる。
例えば、図1に示すように、照明装置付き作業車10が複数の照明装置30を有してもよい。
上述した具体例において、照明装置30は、作業車20の移動方向における前方に位置する被照明領域90を照明する例を示した。この例に限れず、別の照明装置により、作業車20の移動方向における後方に位置する被照明領域にコヒーレント光を照射してもよい。別の照明装置によって照明される被照明領域は、照明装置30によって照明される被照明領域90と同一線上に位置してもよい。例えば、作業車20が線引き機であれば、線97が予定した位置に引かれているかを確認できる。また、当該作業車が移動方向を逆にした際に、障害物の検出が容易となる。
上述した具体例において、観察補助装置100を用いて被照明領域90を観察してもよい。作業が実施される環境の環境光によっては、照明時における被照明領域のコントラストが低下する。このとき、作業車の操作者は被照明領域を明瞭に観察できない。観察補助装置100は、照明時における被照明領域90の視認性を改善する。観察補助装置100を用いることによって、操作者は、被照明領域90を明瞭に観察できる。照明装置30及び観察補助装置100を用いることによって、操作者は作業を補助される。すなわち、照明装置30及び観察補助装置100によって作業補助システム8が構成される。以下、照明装置30及び観察補助装置100を含む作業補助システム8について説明する。
観察補助装置100は、光学フィルタ120を含んでいる。光学フィルタ120の透過率は波長依存性を有している。光学フィルタ120は、可視光のうち照明装置30から放出されるコヒーレント光を選択的に透過させる。可視光は、380nm以上780nm以下の波長を有する光である。より具体的には、照明装置30から投射されるコヒーレント光(コヒーレント光)の波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、コヒーレント光の波長域以外の可視光波長における光学フィルタ120の平均透過率よりも高い。
図21A~図24に示すように、作業補助システム8及び観察補助装置100は、作業車20の操作者4が装着可能な装着具104を含んでもよい。装着具104は光学フィルタ120を含む。操作者4が装着具104を装着した状態において、光学フィルタ120は操作者4の目に対面する。操作者4が光学フィルタ120を介して、照明されている被照明領域90を観察することにより、操作者4は、例えば明るい環境においても、被照明領域90を明瞭に観察できる。
図21Aに示すように、装着具104は眼鏡でもよい。装着具104はサングラスでもよい。図21Bは、図21Aのサングラスを装着した操作者4を示す。図21A及び図21Bに示すように、装着具104は、光学フィルタ120、フレーム106及び遮光壁部105を含んでもよい。図21A及び図21Bに示された具体例において、フレーム106は光学フィルタ120を保持する。フレーム106は、光学フィルタ120を保持するフレーム本体106Aと、フレーム本体106Aを操作者4に保持させるための保持部106Bと、を含む。フレーム本体106Aは、通常の眼鏡と同様に、右目に対面して一つの光学フィルタ120を保持し、左目に対面して一つの光学フィルタ120を保持する。保持部106Bは、耳掛け部である。遮光壁部105は、光学フィルタ120の周囲に位置する。図21Bに示すように、操作者4が装着具104を装着した状態において、遮光壁部105は光学フィルタ120と操作者4との間に位置する。遮光壁部105は可視光遮光性を有する。遮光壁部105は可視光を吸収する機能を有してもよい。遮光壁部105は可視光を反射する機能を有してもよい。遮光壁部105を設けることによって、操作者4の目と光学フィルタ120との間に側方から環境光が入ることを抑制できる。
図21Cは、装着具の他の具体例を示している。図21Cに示すように、装着具104はゴーグルでもよい。ゴーグルは、一対の光学フィルタ120を含んでもよい。ゴーグルは、図21Cに示すように、単一の光学フィルタ120を含んでもよい。図21Cに示された例において、操作者4が装着具104を装着した状態において、操作者4の両目が単一の光学フィルタ120に対面する。図21Cに示された装着具104は、光学フィルタ120及びフレーム106を含む。フレーム106は、光学フィルタ120を保持するフレーム本体106Aと、フレーム本体106Aを操作者4に固定するための保持部106Bと、を含む。保持部106Bは、操作者4の頭部上に保持されるゴムでもよい。保持部106Bの一対の端部が、フレーム本体106Aの各端部に接続している。フレーム本体106Aは遮光壁部105も兼ねている。遮光壁部105であるフレーム本体106Aは、光学フィルタ120に周囲から接続する。観察者が装着具104を装着した状態において、遮光壁部105であるフレーム本体106Aは、光学フィルタ120と操作者4との間に位置する。遮光壁部105であるフレーム本体106Aは光学フィルタ120と操作者4との間に側方から環境光が入ることを抑制できる。
図22A及び図22Bに示すように、装着具104はゴーグルでもよい。図22A及び図22Bに示された具体例では、操作者4の顔に沿って湾曲した光学フィルタ120が、直接、操作者4の顔に接触する。光学フィルタ120の両端に、保持部106Bが接続している。一対の保持部106Bは、ゴムや紐でもよい。図22Bに示すように、各保持部106Bは対応する側の耳に掛けられてもよい。図22Bに示された例において、装着具104が装着された状態において、光学フィルタ120の周縁が操作者4の顔に接触する。これにより、光学フィルタ120と操作者4との間に側方から環境光が入ることを抑制できる。
図23に示すように、装着具104は、光学フィルタ120と、頭部に装着される装着具本体107と、を含んでいる。装着具本体107はヘルメットでもよい。装着具本体107は帽子でもよい。光学フィルタ120はゴーグルでもよい。光学フィルタ120は装着具本体107に取り付けられている。操作者4が装着具本体107を頭部に被ると、光学フィルタ120が操作者4の目に対面する。図示された例において、図22Bの例と同様に、光学フィルタ120の周縁が操作者4の顔に接触する。これにより、光学フィルタ120と操作者4との間に側方から環境光が入ることを抑制できる。光学フィルタ120は、装着具本体107に着脱可能でもよい。
図24に示すように、装着具104は、コンタクトレンズでもよい。コンタクトレンズとしての装着具104は、コンタクトレンズ本体108と、コンタクトレンズ本体108に積層された光学フィルタ120と、を含んでもよい。操作者4がコンタクトレンズを目に装着した状態において、光学フィルタ120は、コンタクトレンズ本体108を介して目に対面する。このとき、コンタクトレンズ本体108が目に接触しているので、光学フィルタ120と操作者4との間に側方から環境光が入ることを抑制できる。
図25に示すように、作業補助システム8及び観察補助装置100は、撮像装置101を含んでもよい。撮像装置101は、光学フィルタ120及び撮像素子101aを含んでいる。光学フィルタ120を透過した光が撮像素子101aに入射する。撮像装置101は、被照明領域90を含む移動面95を撮像する。操作者4は、撮像装置101によって撮像された移動面95を観察する。これにより、操作者4は、例えば明るい環境においても、被照明領域90を隣接する領域から区別して明瞭に観察できる。
図25に示すように、作業補助システム8及び観察補助装置100は、撮像装置101と電気的に接続した表示装置102を含んでもよい。表示装置102は、撮像装置101によって撮像された像を表示する。操作者4は、表示装置102に表示される被照明領域90を隣接する領域から区別して明瞭に観察できる。
図26Aは、光学フィルタ120の可視光域での透過スペクトルの一例を示している。光学フィルタ120は、照明装置30から投射されるコヒーレント光のみを選択的に透過させてもよい。本実施の形態において、コヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率よりも高くなっている。これにより、移動面95に照射される太陽光等の環境光の光量が多くても、操作者4は、光学フィルタ120を介して移動面95上に被照明領域90を隣接する領域から区別して明瞭に観察できる。この光学フィルタ120の機能を期待する上で、照明装置30から投射されるコヒーレント光の波長域は十分に狭くしてもよい。
透過率(%)は、分光光度計((株)島津製作所製「UV-3100PC」、JIS K 0115準拠品)を用いて、入射角0°で測定した、全光線透過率(%)を意味する。平均透過率(%)は、対象となる波長域において1nm毎に測定された透過率(%)の平均値とする。可視光の波長は、380nm以上780nm以下である。
一例として、コヒーレント光の波長が530nmの単一波長と想定する。この想定において、「コヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率」は、波長530nmの光についての光学フィルタ120の全光線透過率(%)の値となる。この想定において、「コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率」は、380nm以上529nm以下及び531nm以上780nm以下の波長域において1nm毎に測定された透過率(%)の平均値を意味する。
コヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率に下限を設定してもよい。この平均透過率に下限を設定することにより、コヒーレント光が光学フィルタ120を高い透過率で透過できる。操作者4は、光学フィルタ120を介して被照明領域90を明瞭に観察できる。コヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、50%以上でもよく、70%以上でもよく、80%以上でもよい。
同様に、光学フィルタ120の可視光域における最大透過率に下限を設定してもよい。この最大透過率に下限を設定することにより、コヒーレント光が光学フィルタ120を高い透過率で透過できる。操作者4は、光学フィルタ120を介して被照明領域90を明瞭に観察できる。光学フィルタ120の可視光域における最大透過率は、50%以上でもよく、70%以上でもよく、80%以上でもよい。なお、コヒーレント光が単一波長の場合、コヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率(%)と、光学フィルタ120の可視光域における最大透過率(%)は、同一でもよい。
光学フィルタの半値全幅FWHMは、最大透過率の半分以上の透過率が得られる波長域の幅(nm)を意味する。光学フィルタの半値全幅FWHMに上限を設定してもよい。半値全幅FWHMに上限を設定することにより、特定波長域のコヒーレント光が光学フィルタ120を集中的に透過可能となる。コヒーレント光が光学フィルタ120を集中的に透過できる。同時に、太陽光等の環境光が光学フィルタ120を透過することを抑制できる。したがって、光学フィルタ120を介して被照明領域90を観察した際、環境光を弱めて被照明領域90を強調できる。すなわち、照明されている被照明領域90のコントラストを改善できる。これにより、被照明領域90を明瞭に観察できる。この観点から、光学フィルタの半値全幅FWHMは、15nm以下でもよく、3nm以下でもよく、1nm以下でもよい。
コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率に上限を設定してもよい。この平均透過率に上限を設定することにより、太陽光等の環境光が光学フィルタ120を透過することを抑制できる。これにより、照明されている被照明領域90のコントラストが改善されて、被照明領域90を明瞭に観察できる。コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、1%以下でもよく、0.1%以下でもよく、0.01%以下でもよい。
コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率に下限を設定してもよい。この平均透過率に下限を設定することにより、夜間等の環境光の光量が少ない場合でも、光学フィルタ120を介して被照明領域90の周囲環境に対する相対位置を把握できる。これにより、移動面95が明るい場合及び移動面95が暗い場合の間で光学フィルタ120の取り扱いを同一としながら、両方の場合に光学フィルタ120を介して被照明領域90を明瞭に観察できる。コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、0.001%以上でもよく、0.005%以上でもよく、0.01%以上でもよい。
コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率に上限を設けてもよい。この平均透過率に上限を設定することにより、太陽光等の環境光が光学フィルタ120を透過することを抑制しながら、コヒーレント光が光学フィルタ120を集中的に透過できる。これにより、特定波長域のコヒーレント光が光学フィルタ120を集中的に透過可能となる。コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、1%以下でもよく、0.1%以下でもよく、0.01%以下でもよい。
なお、コヒーレント光の中心波長とは、照明装置30から放出されるコヒーレント光の中で最も高強度となる波長を意味する。
コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率に下限を設けてもよい。この平均透過率に下限を設定することにより、夜間等の環境光の光量が少ない場合でも、光学フィルタ120を介して被照明領域90の周囲環境に対する相対位置を把握できる。これにより、移動面95が明るい場合及び移動面95が暗い場合の間で光学フィルタ120の取り扱いを同一としながら、両方の場合に光学フィルタ120を介して被照明領域90を明瞭に観察できる。コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、0.001%以上でもよく、0.005%以上でもよく、0.01%以上でもよい。
なお、透過率、半値全幅、照度等の数値範囲に関して複数の上限値の候補及び複数の下限値の候補が挙げられている場合、その数値範囲は、任意の1つの上限値の候補と任意の1つの下限値の候補とを組み合わせることによって構成されてもよい。例えば、「数値Bは、例えばA1以上でもよく、A2以上でもよく、A3以上でもよい。数値Bは、例えばA4以下でもよく、A5以下でもよく、A6以下でもよい。」と記載されている場合を考える。この場合、数値Bの数値範囲は、A1以上A4以下でもよく、A1以上A5以下でもよく、A1以上A6以下でもよく、A2以上A4以下でもよく、A2以上A5以下でもよく、A2以上A6以下でもよく、A3以上A4以下でもよく、A3以上A5以下でもよく、A3以上A6以下でもよい。
光学フィルタ120は、波長選択透過性を有していれば、特に限定されない。光学フィルタ120は誘電体多層膜122を含んでもよい。透過特性の設計自由度が高い点において、誘電体多層膜122は優れる。
図26Bは、光学フィルタ120の層構成の一例を示す断面図である。図26Bに示された光学フィルタ120は、第1保護層及び第2保護層と、第1保護層121A及び第2保護層121Bの間に位置する誘電体多層膜122を含む。
誘電体多層膜122は、交互に積層された低屈折率層122a及び高屈折率層122bを含んでもよい。低屈折率層122a及び高屈折率層122bは、無機化合物を含んだ無機層でもよい。低屈折率層122a及び高屈折率層122bは、樹脂層でもよい。
誘電体多層膜122は、特定波長域の光を透過し、特定波長域以外の波長域の光を反射する。光学フィルタ120を透過して操作者4の目と光学フィルタ120との間の空間へ入射した環境光は、観察者の目に向かって進む。一方、操作者4の目と光学フィルタ120との間の空間へ側方から入射した環境光は、光学フィルタ120の操作者4に対面する面に入射して高反射率で反射され得る。この反射によって、光学フィルタ120の操作者4に対面する面が鏡状となり、被照明領域90の視認性が低下する。上述したように、光学フィルタ120が操作者4の顔に接触することによって、操作者4の目と光学フィルタ120との間の空間への、太陽光等の環境光の入射を抑制してもよい。遮光壁部105を用いることによって、操作者4の目と光学フィルタ120との間の空間へ側方から太陽光等の環境光が入射することを抑制してもよい。可視光波長域における遮光壁部105の平均透過率は、0%でもよい。
次に、作業補助システム8及び観察補助装置100を用いる際の作用について説明する。
本例において、作業補助システム8は、照明装置30に加えて、観察補助装置100を含んでいる。観察補助装置100は、光学フィルタ120を含んでいる。照明装置30から投射されるコヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率よりも高い。この光学フィルタ120を介して照明されている被照明領域90を観察することにより、被照明領域90の明るさを維持しながら、環境光の明るさを抑制できる。これにより、被照明領域90のコントラストを改善して、被照明領域90を明瞭に観察できる。
図21~図24に示された例において、観察補助装置100が装着具104を含む。操作者4が装着具104を装着した状態において、光学フィルタ120が操作者4の目に対面する。すなわち、操作者4は、装着具104を装着することにより、光学フィルタ120を介して被照明領域90及び移動面95を観察できる。光学フィルタ120を手で保持しなくてよいので、操作者4は、被照明領域90を明瞭に観察しながら、両手を自由に使用できる。例えば、操作者4は、被照明領域90を明瞭に観察しながら、安定して作業等を行える。
図21A~図21Cに示された装着具104は、眼鏡、サングラス又はゴーグルでもよい。図示された装着具104は、光学フィルタ120の周囲に位置する遮光壁部105を含む。操作者4が装着具104を装着した状態において、遮光壁部105は光学フィルタ120と操作者4との間に位置する。遮光壁部105が環境光を遮光することにより、光学フィルタ120と操作者4との間の空間に側方から環境光が入ることを抑制できる。したがって、反射型の光学フィルタ120を用いた際に、光学フィルタ120での環境光の反射に起因して被照明領域90の視認性が低下することを抑制できる。
図24に示された装着具104は、コンタクトレンズである。この例においても、操作者4は、光学フィルタ120を手で保持しなくてもよい。したがって、操作者4は、被照明領域90を観察しながら、両手を自由に使用できる。また、光学フィルタ120と操作者4の目の間にコンタクトレンズ本体108が位置している。したがって、光学フィルタ120の操作者4の目に対面する面に環境光が入射して反射することを抑制できる。
図25に示された例において、観察補助装置100は撮像装置101を含む。撮像装置101は、光学フィルタ120を介して被照明領域90を撮像する。撮像装置101は、光学フィルタ120によって環境光を大幅に削減して、被照明領域90及びその周囲を撮像する。したがって、撮像装置101を用いることによって、被照明領域90を明瞭に観察できる。図25に示された例において、観察補助装置100は、撮像装置101と電気的に接続した表示装置102を含む。表示装置102は、撮像装置101によって撮像された像、すなわち、被照明領域90を表示する。表示装置102にはコントラストを改善された被照明領域90が表示される。操作者4は、表示装置102によって表示される被照明領域90を明瞭に観察できる。表示装置102は、作業車の移動予定経路を示すナビゲーションシステムの表示装置であってもよい。
上述したように、照明装置30から投射されるコヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、50%以上でもよく、70%以上でもよく、80%以上でもよい。光学フィルタ120の可視光域における最大透過率は、50%以上でもよく、70%以上でもよく、80%以上でもよい。照明装置30から投射されるコヒーレント光の波長域は、光学フィルタ120での透過率が最大となる波長を含んでもよい。これらの例によれば、光学フィルタ120を介して被照明領域90を観察した際に、被照明領域90の明るさを維持できる。これにより、被照明領域90を明瞭に観察できる。
照明装置30から投射されるコヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、1%以下でもよく、0.1%以下でもよく、0.01%以下でもよい。照明装置30から投射されるコヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、1%以下でもよく、0.1%以下でもよく、0.01%以下でもよい。これらの例によれば、太陽光等の環境光が光学フィルタ120を透過することを抑制できる。これにより、照明されている被照明領域90のコントラストが改善されて、被照明領域90を明瞭に観察できる。
光学フィルタの半値全幅FWHMは、15nm以下でもよく、3nm以下でもよく、1nm以下でもよい。この例によれば、光学フィルタ120を介して観察した際、被照明領域90の明るさを維持しながら、環境光を削減できる。これにより、照明されている被照明領域90のコトンラストが改善され、被照明領域90を明瞭に観察できる。光学フィルタの半値全幅FWHMは、照明装置30から放出されるコヒーレント光の波長域の全域を含んでもよい。
照明装置30から放出されるコヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、0.001%以上でもよく、0.005%以上でもよく、0.01%以上でもよい。照明装置30から放出されるコヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率は、0.001%以上でもよく、0.005%以上でもよく、0.01%以上でもよい。これらの例によれば、夜間等の環境光の光量が少ない場合でも、光学フィルタ120を介して被照明領域90の周囲環境に対する相対位置を把握できる。例えば、移動面95が明るい場合及び移動面95が暗い場合の間で光学フィルタ120の取り扱いを同一としながら、両方の場合に被照明領域90を明瞭に観察できる。
照明装置30から投射されるコヒーレント光に起因した被照明領域90の照度の最大値に下限を設定してもよい。ここで、「コヒーレント光に起因した被照明領域90の照度」とは、照明装置30から投射されたコヒーレント光のみに起因する被照明領域90での照度のことである。したがって、被照明領域90が照明された状態で被照明領域90内の或る位置で測定される照度と、被照明領域90を照明していない状態で被照明領域90内の同一位置で測定される照度との差が、「コヒーレント光に起因した被照明領域90の照度」である。被照明領域90の照度の最大値に下限を設定することにより、被照明領域90を明るく明瞭に観察できる。照明装置30から投射されるコヒーレント光に起因した被照明領域90の照度の最大値は、1lx以上でもよく、0.1lx以上でもよく、0.01lx以上でもよい。
照明装置30から投射されるコヒーレント光に起因した被照明領域90の照度の最大値に上限を設定してもよい。被照明領域90の照度を高くし過ぎると、被照明領域90の視認性は効果的に改善されなくなり、エネルギー効率が悪化する。この点から、照明装置30から投射されるコヒーレント光に起因した被照明領域90の照度の最大値は、1000lx以下でもよく、100lx以下よく、10lx以下でもよい。
照明装置30から投射されるコヒーレント光に起因した被照明領域90の照度の最大値を、照度LX(lx)とする。照度LXが得られる被照明領域90内の位置における環境光に起因した照度を、照度LY(lx)とする。照度LYは、被照明領域90を照明していない状態において、移動面95上で測定される。照明装置30から投射されるコヒーレント光の波長域における光学フィルタ120の平均透過率を、透過率TX(%)とする。照明装置30から投射されるコヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における光学フィルタ120の平均透過率を、透過率TY(%)とする。このとき、照度LX、照度LY、透過率TX、及び透過率TYが、次の関係を満たしてもよい。
0.001 ≦ (LX・TX)/(LY・TY)
この例によれば、照明されている被照明領域90のコントラストが改善され、被照明領域90を隣接する領域から区別して明瞭に観察できる。被照明領域90の視認性を改善する観点から、「(LX・TX)/(LY・TY)」は、0.01以上でもよく、0.1以上でもよい。
0.001 ≦ (LX・TX)/(LY・TY)
この例によれば、照明されている被照明領域90のコントラストが改善され、被照明領域90を隣接する領域から区別して明瞭に観察できる。被照明領域90の視認性を改善する観点から、「(LX・TX)/(LY・TY)」は、0.01以上でもよく、0.1以上でもよい。
照度LX、照度LY、透過率TX、及び透過率TYが、次の関係を満たしてもよい。
(LX・TX)/(LY・TY) ≦ 10
この例によれば、照明されている被照明領域90の周囲が暗くなり過ぎることを抑制できる。すなわち、環境光の光量が少ない場合でも、光学フィルタ120を介して被照明領域90の周囲環境に対する相対位置を把握できる。例えば、移動面95が明るい場合及び移動面95が暗い場合の間で光学フィルタ120の取り扱いを同一としながら、両方の場合に被照明領域90を隣接する領域から区別して明瞭に観察できる。
(LX・TX)/(LY・TY) ≦ 10
この例によれば、照明されている被照明領域90の周囲が暗くなり過ぎることを抑制できる。すなわち、環境光の光量が少ない場合でも、光学フィルタ120を介して被照明領域90の周囲環境に対する相対位置を把握できる。例えば、移動面95が明るい場合及び移動面95が暗い場合の間で光学フィルタ120の取り扱いを同一としながら、両方の場合に被照明領域90を隣接する領域から区別して明瞭に観察できる。
照度は、JIS(JIS C 1609-1:2006)に準拠して、コニカミノルタ製の分光放射照度計CL-500Aを用いて測定された値とする。
5:作業支援装置、10:照明装置付き作業車、20:作業車、21:車体、22:車輪、23:駆動装置、24:ハンドル、25:作業装置、26:色材保持部、27:供給部、27a:供給口、30:照明装置、31:出射端、35:照明器具、40:光源、45:整形光学系、46:第1レンズ、47:第2レンズ、48:第3レンズ、49:光学素子、50:回折光学素子、55:要素回折光学素子、60:走査装置、70:ケーシング、71:筒状部、71a:段差部、72:蓋部、73:間隔環、75:回路、76:スイッチ、74:電池、95:移動面、97:線、90:被照明領域90a:要素領域、91:第1領域、92:第2領域、93A,93B,93C:部分領域、98:目標地点、D1:第1方向D1、D2:第2方向D2、D3:第3方向D3
Claims (34)
- 移動しながら作業を行う作業車と、
前記作業車に取り付けられる照明装置と、を有し、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有し、
前記照明装置は、前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記作業車の移動方向に関連した情報を示す、照明装置付き作業車。 - 前記被照明領域は移動方向に沿って延びる、請求項1に記載の照明装置付き作業車。
- 移動しながら作業を行う作業車と、
前記作業車に取り付けられる照明装置と、を有し、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有し、
前記照明装置は、前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる、照明装置付き作業車。 - 前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる直線状又は点線状の第1領域を含む、請求項2又は3に記載の照明装置付き作業車。
- 前記被照明領域は、前記移動方向と非平行な方向に延びる第2領域を更に含む、請求項4に記載の照明装置付き作業車。
- 前記被照明領域は、前記移動方向と非平行な方向に前記第1領域から延びる複数の第2領域を更に含み、
複数の第2領域は前記移動方向に間隔をあけて位置している、請求項4に記載の照明装置付き作業車。 - 前記作業車が移動する移動面上における前記移動方向に沿った前記被照明領域の長さは、3m以上100m以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記移動面上における前記移動方向に直交する方向に沿った前記被照明領域の幅は、0.002m以上0.2m以下である、請求項7に記載の照明装置付き作業車。
- 前記作業車が移動する移動面上における前記移動方向に沿った前記被照明領域の長さの、前記移動面上における前記移動方向に直交する方向に沿った前記被照明領域の幅に対する比の値は、25以上10000以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記照明装置は、前記光源を収容するケーシングを有し、
前記光源および前記回折光学素子は、前記ケーシングに固定されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。 - 前記照明装置は、前記光源を収容するケーシングと、前記光源からの光を整形する整形光学系と、を有し、
前記光源、前記整形光学系および前記回折光学素子は、前記ケーシングに固定されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。 - 前記照明装置は、上下方向における向きを調節可能に前記作業車に取り付けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記照明装置は、左右方向における向きを調節可能に前記作業車に取り付けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記照明装置は、左右方向および上下方向の両方に非平行な軸線を中心とした回転位置を調節可能に前記作業車に取り付けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記照明装置は、左右方向および上下方向の少なくともいずれか一方における位置を調節可能に前記作業車に取り付けられている、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記被照明領域は、前記作業車により作業が行われている領域を少なくとも部分的に含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記被照明領域は、前記移動方向における前記作業車が位置する領域を少なくとも部分的に含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 前記被照明領域は、前記作業車の移動方向における後方に位置する領域を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の照明装置付き作業車。
- 移動しながら作業を行う作業車に用いられる照明装置であって、
コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を備える、照明装置。 - 前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記作業車の移動方向に関連した情報を示す、請求項19に記載の照明装置。 - 前記回折光学素子で回折されたコヒーレント光によって、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を照明し、
前記被照明領域は、前記移動方向に沿って延びる、請求項19又は20に記載の照明装置。 - 目標地点に向けて移動しながら作業を行う作業車に用いられる照明装置と、
前記目標地点に設置されるターゲットと、を備え、
前記照明装置は、コヒーレント光を射出する光源と、前記光源からのコヒーレント光を回折する回折光学素子と、を有する、作業支援装置。 - 目標地点に向けて移動しながら作業を行う作業車に用いられる照明装置と、
前記照明装置から投射されるコヒーレント光の波長域における平均透過率が前記コヒーレント光の波長域以外の可視光波長域における平均透過率よりも高い光学フィルタと、を備え、
前記照明装置は、前記作業車の移動方向における前方に位置する領域を含む被照明領域を前記コヒーレント光により照明する、作業補助システム。 - 前記光学フィルタを介して前記被照明領域が観察される、請求項23に記載の作業補助システム。
- 前記作業車の操作者が装着可能な装着具を備え、
前記装着具は前記光学フィルタを含み、
前記操作者が前記装着具を装着した状態において、前記光学フィルタは前記操作者の目に対面する、請求項23又は24に記載の作業補助システム。 - 前記装着具は、前記光学フィルタの周囲に位置する遮光壁部を含み、
前記操作者が前記装着具を装着した状態において、前記遮光壁部は前記光学フィルタと前記操作者との間に位置する、請求項25に記載の作業補助システム。 - 前記光学フィルタを含む撮像装置を備える、請求項23又は24に記載の作業補助システム。
- 前記撮像装置と電気的に接続した表示装置を備え、
前記表示装置は、前記撮像装置によって撮像された像を表示する、請求項27に記載の作業補助システム。 - 前記光学フィルタの半値全幅は15nm以下である、請求項23又は24に記載の作業補助システム。
- 前記光学フィルタの可視光域における最大透過率は50%以上である、請求項23又は24に記載の作業補助システム。
- 前記コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における前記光学フィルタの平均透過率は1%以下である、請求項23又は24に記載の作業補助システム。
- 前記コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における前記光学フィルタの平均透過率は0.001%以上である、請求項23又は24に記載の作業補助システム。
- 前記コヒーレント光に起因した前記被照明領域の照度の最大値は1lx以上である、請求項23又は24に記載の作業補助システム。
- 前記コヒーレント光に起因した前記被照明領域の照度の最大値である照度LX(lx)と、
前記照度LXが得られる前記被照明領域内の位置における環境光に起因した照度LY(lx)と、
前記コヒーレント光の波長域における前記光学フィルタの平均透過率TX(%)と、
前記コヒーレント光の中心波長を中心とした30nmの波長域以外の可視光波長域における前記光学フィルタの平均透過率TY(%)と、が次の関係を満たす、
0.001 ≦ (LX・TX)/(LY・TY)
請求項23又は24に記載の作業補助システム。
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