JP6839425B2 - Mobile and lighting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、コヒーレント光を用いて所定範囲を照明する照明装置が設けられた移動体および照明装置に関する。 The present invention relates to a moving body and a lighting device provided with a lighting device that illuminates a predetermined range using coherent light.
特許文献1には、コヒーレント光を発光する光源と、コヒーレント光が照射されることで再生される回折光が所定光度分布の車両灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記憶されたホログラム素子と、を備えた車両用灯具が開示されている。
コヒーレント光を放出可能であるレーザ光源は、従来のランプ光源やLEDと比べて微小な発行面積で強力な光エネルギーを放出可能であるため、配光を細かく制御できるとともに、遠方まで光をとどけることができるという利点がある。一方で、コヒーレント光が道路表面などの散乱反射面に当たると、散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が互いに干渉して、スペックルが発生するという問題がある。特許文献1のように車両用灯具としてコヒーレント光を用いる場合、運転者の視界にスペックルが発生することで、運転者の注意力がそがれるおそれがある。また、照明装置内の拡散板や光均一化光学系等によりレーザ光の光路が複雑に混合される場合、照明装置から発生するスペックルも問題となる。これは被照射面上の照度分布として測定可能なスペックル成分であり、上記散乱反射面での散乱により生成されるスペックル成分とは区別される。
A laser light source that can emit coherent light can emit powerful light energy with a smaller emission area than conventional lamp light sources and LEDs, so it can finely control the light distribution and reach a long distance. It has the advantage of being able to. On the other hand, when the coherent light hits a scattering reflection surface such as a road surface, there is a problem that the coherent light reflected by each part of the scattering reflection surface interferes with each other to generate speckle. When coherent light is used as a vehicle lamp as in
また、車両の進行方向前方に位置する被照明物を照明する場合、被照明物への接近に伴って、車両を中心とする角度空間における被照明物の角度範囲が拡大する。特許文献1のように光源から発光されたコヒーレント光を所定の角度範囲の全域に一辺に拡散させる場合、被照明物への接近に伴って、被照明物が被照明領域からはみ出してしまい、被照明物の全体を視認できなくなることがある。
Further, when illuminating an illuminated object located in front of the vehicle in the traveling direction, the angle range of the illuminated object in the angular space centered on the vehicle expands as the illuminated object approaches. When the coherent light emitted from the light source is diffused to one side over a predetermined angle range as in
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、スペックルの発生を抑制しながら、接近する被照明物を適切に照明し続けることができる照明装置を備えた移動体および照明装置を提供することにある。 The present invention has been devised in order to effectively solve the above problems by paying attention to the above problems. An object of the present invention is to provide a moving body and a lighting device provided with a lighting device capable of appropriately illuminating an approaching object to be illuminated while suppressing the generation of speckles.
本発明による移動体は、
移動体本体と、
前記移動体本体に設けられた照明装置と、
を備え、
前記照明装置は、
コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光の発光タイミングを制御する発光タイミング制御部と、
前記発光タイミング制御部により発光タイミングが制御された前記コヒーレント光を拡散させる光学素子と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる光走査部材と、
を有し、
前記光学素子は、複数の要素拡散領域を有し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、所定の角度範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違しており、
前記発光タイミング制御部は、前記所定の角度範囲内の静止した被照明物を照明するとともに、前記被照明物への接近に伴って、被照明領域の角度範囲が拡大するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御する。
本発明による移動体において、前記発光タイミング制御部は、前記被照明物への接近に伴って、前記被照明領域の角度範囲の中心が、上方向および/または横方向に移動するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御してもよい。
本発明による移動体において、前記移動体本体の移動速度を測定する速度センサをさらに備え、前記発光タイミング制御部は、前記速度センサの測定結果に応じて、前記被照明領域の角度範囲が拡大するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御してもよい。
本発明による移動体において、前記所定の角度範囲内を撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像結果を画像処理して、前記所定の角度範囲内の静止した被照明物を認識する画像処理部と、をさらに備え、前記発光タイミング制御部は、前記画像処理部により認識された前記被照明物を照明するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御してもよい。
本発明による移動体において、前記光学素子は、ホログラム記録媒体であり、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、それぞれ相違する干渉縞パターンが形成された要素ホログラム領域であってもよい。
本発明による移動体において、前記光学素子は、複数のレンズアレイを有するレンズアレイ群であり、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、前記レンズアレイを有してもよい。
本発明による照明装置は、
コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光の発光タイミングを制御する発光タイミング制御部と、
前記発光タイミング制御部により発光タイミングが制御された前記コヒーレント光を拡散させる光学素子と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる光走査部材と、
を有し、
前記光学素子は、複数の要素拡散領域を有し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、所定の角度範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違しており、
前記発光タイミング制御部は、前記所定の角度範囲内の静止した被照明物を照明するとともに、前記被照明物への接近に伴って、被照明領域の角度範囲が拡大するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御する。
The moving body according to the present invention
With the mobile body
The lighting device provided on the mobile body and
With
The lighting device is
A coherent light source that emits coherent light,
A light emission timing control unit that controls the light emission timing of the coherent light,
An optical element that diffuses the coherent light whose emission timing is controlled by the emission timing control unit, and
An optical scanning member that scans the coherent light from the coherent light source on the optical element, and
Have,
The optical element has a plurality of element diffusion regions, and each of the plurality of element diffusion regions illuminates a corresponding partial region within a predetermined angle range by diffusion of incident coherent light, and the plurality of element diffusion regions. At least a portion of the subregion illuminated by each of the element diffusion regions is different.
The light emission timing control unit illuminates a stationary illuminated object within the predetermined angle range, and the coherent light so that the angle range of the illuminated area expands as the object is approached. Controls the light emission timing of.
In the moving body according to the present invention, the light emitting timing control unit is such that the center of the angular range of the illuminated area moves upward and / or laterally as it approaches the illuminated object. The emission timing of the coherent light may be controlled.
The moving body according to the present invention further includes a speed sensor for measuring the moving speed of the moving body body, and the light emitting timing control unit expands the angular range of the illuminated area according to the measurement result of the speed sensor. As described above, the emission timing of the coherent light may be controlled.
In the moving body according to the present invention, an image processing device that images an image within the predetermined angle range and an image processing unit that performs image processing on the imaging result of the image pickup device to recognize a stationary illuminated object within the predetermined angle range. The light emission timing control unit may control the light emission timing of the coherent light so as to illuminate the illuminated object recognized by the image processing unit.
In the mobile body according to the present invention, the optical element is a hologram recording medium, and each of the plurality of element diffusion regions may be an element hologram region in which different interference fringe patterns are formed.
In the mobile body according to the present invention, the optical element is a lens array group having a plurality of lens arrays, and each of the plurality of element diffusion regions may have the lens array.
The lighting device according to the present invention
A coherent light source that emits coherent light,
A light emission timing control unit that controls the light emission timing of the coherent light,
An optical element that diffuses the coherent light whose emission timing is controlled by the emission timing control unit, and
An optical scanning member that scans the coherent light from the coherent light source on the optical element, and
Have,
The optical element has a plurality of element diffusion regions, and each of the plurality of element diffusion regions illuminates a corresponding partial region within a predetermined angle range by diffusion of incident coherent light, and the plurality of element diffusion regions. At least a portion of the subregion illuminated by each of the element diffusion regions is different.
The light emission timing control unit illuminates a stationary illuminated object within the predetermined angle range, and the coherent light so that the angle range of the illuminated area expands as the object is approached. Controls the light emission timing of.
本発明によれば、スペックルの発生を抑制しながら、接近する被照明物を適切に照明し続けることができる。 According to the present invention, it is possible to continue to appropriately illuminate an approaching object to be illuminated while suppressing the generation of speckles.
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示の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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings attached to the present specification, the scale, aspect ratio, etc. are appropriately changed from those of the actual product and exaggerated for the convenience of easy understanding of the illustration.
また、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」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。 In addition, as used in the present specification, the terms such as "parallel", "orthogonal", and "identical" and the values of length and angle that specify the shape and geometric conditions and their degrees are strictly used. Without being bound by meaning, we will interpret it including the range in which similar functions can be expected.
図1は、本発明の第1の実施の形態による移動体9の概略構成を示す図である。図7(a)〜(c)は、図1の移動体9と被照明物31とを上方から見た図である。図8(a)〜(c)は、図7(a)〜(c)に対応する図面であって、移動体9を運転する運転者の視界を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a moving
本明細書において、移動体9とは、被照明物31に対して3次元空間を相対移動可能な移動装置、特に乗り物を意味する。図7(a)〜(c)に示された例では、移動体9は、地上を走行する車両であり、より詳しくは自動車であるが、これに限定されず、海上を走行する船舶、海中を移動する潜水艦、または空中を移動する飛行機等であってもよい。
In the present specification, the moving
図1および図7(a)〜(c)に示すように、本実施の形態による移動体9は、移動体本体2と、移動体本体2に設けられた照明装置1と、を備えている。
As shown in FIGS. 1 and 7 (a) to 7 (c), the moving
本実施の形態の照明装置1は、進行方向前方に位置する被照明物31を追尾して照明するための補助灯である。照明装置1は、交通法規等により規定される所定範囲を照明するための前照灯と共通のユニットに並べて設けられていてもよいし、前照灯とは別個のユニットに独立に設けられていてもよい。
The
図1に示すように、照明装置1は、コヒーレント光Lを発光するコヒーレント光源4と、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する発光タイミング制御部5と、発光タイミング制御部5により発光タイミングが制御されたコヒーレント光Lを拡散させる光学素子3と、コヒーレント光源4からのコヒーレント光Lを光学素子3上で走査させる光走査部材6と、を有している。
As shown in FIG. 1, in the
このうちコヒーレント光源4としては、たとえば半導体レーザ光源が用いられ得る。発光強度を高めるために、コヒーレント光源4が複数個設けられていてもよい。
Of these, as the coherent
発光タイミング制御部5は、コヒーレント光源4からコヒーレント光Lを発光させる発光タイミングを制御する。
The light emission
具体的には、たとえば、発光タイミング制御部5は、コヒーレント光源4からコヒーレント光Lを発光させるか否か、すなわち発光のオン/オフを制御する。あるいは、発光タイミング制御部5は、コヒーレント光源4から発光されたコヒーレント光Lを光走査部材6の入射面に導光するか否かを切り替えてもよい。後者の場合、コヒーレント光源4と光走査部材6との間に不図示の光シャッタ部を設けて、この光シャッタ部でコヒーレント光Lの通過/遮断を切り替えればよい。
Specifically, for example, the light emission
光走査部材6は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光Lの進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光Lの進行方向が一定にならないようにする。この結果、光走査部材6を出射したコヒーレント光Lは、光学素子3の入射面3s上を走査するようになる。
The
光走査部材6は、たとえば図2に示すように、互いに交差する方向に延在される2つの回転軸11、12回りに回転可能な反射デバイス13を有する。この反射デバイス13の反射面13sに入射されたコヒーレント光源4からのコヒーレント光Lは、反射面13sの傾斜角度に応じた角度で反射されて、光学素子3の入射面3sの方向に進行する。反射デバイス13を2つの回転軸11、12回りに回転させることで、コヒーレント光Lは光学素子3の入射面3s上を2次元的に走査することになる。反射デバイス13は、たとえば一定の周期で2つの回転軸11、12回りに回転する動作を繰り返すため、この周期に同期して、光学素子3の入射面3s上をコヒーレント光Lは繰り返し2次元走査する。
As shown in FIG. 2, for example, the
光学素子3は、コヒーレント光Lが入射される入射面3sを有し、この入射面3sに入射されたコヒーレント光Lを拡散させて、所定の角度範囲を照明する。より具体的には、光学素子3により拡散されたコヒーレント光Lは、所定の角度範囲に対応する仮想照明領域10内の被照明領域10a(図4参照)を通過した後、実際の照明範囲である所定範囲を照明する。
The
ここで、被照明領域10aは、光学素子3によって照明されるニアフィールドの被照明領域である。ファーフィールドの照明範囲は、実際の被照明領域の寸法よりも、角度空間における拡散角度分布として表現されることが多い。本明細書における「被照明領域」という用語は、実際の被照射面積(照明範囲)に加え、角度空間における拡散角度範囲も包含するものとする。したがって、図1の照明装置1によって照明される所定範囲は、図1に示すニアフィールドの被照明領域10aよりもはるかに広い領域となり得る。
Here, the illuminated
図3は、光学素子3により拡散されたコヒーレント光Lが仮想照明領域10に入射される様子を示す図である。光学素子3は、入射されたコヒーレント光Lを拡散させて、全体として仮想照明領域10の全域を照明する。
FIG. 3 is a diagram showing how the coherent light L diffused by the
図3に示すように、光学素子3は、複数の要素拡散領域15を有している。各要素拡散領域15は、入射されたコヒーレント光Lを拡散させて、仮想照明領域10内の対応する部分領域19を照明する。部分領域19の少なくとも一部は、要素拡散領域15ごとに相違している。
As shown in FIG. 3, the
具体的には、たとえば、光学素子3は、ホログラム記録媒体16を用いて構成され得る。ホログラム記録媒体16に入射されて拡散されたコヒーレント光Lは、仮想照明領域10を照明する。
Specifically, for example, the
図3に示すように、ホログラム記録媒体16は、複数の要素ホログラム領域18を有している。複数の要素ホログラム領域18のそれぞれは、入射されたコヒーレント光Lを拡散させることにより、仮想照明領域10内の対応する部分領域19を照明する。各要素ホログラム領域18が照明する部分領域19の少なくとも一部は、要素ホログラム領域18ごとに相違している。すなわち、異なる要素ホログラム領域18が照明する部分領域19同士は、少なくとも一部が相違している。
As shown in FIG. 3, the
各要素ホログラム領域18には干渉縞パターンが形成されている。よって、各要素ホログラム領域18に入射されたコヒーレント光Lは、干渉縞パターンによって回折されて、仮想照明領域10内の対応する部分領域19を照明する。干渉縞パターンを種々に調整することで、各要素ホログラム領域18により回折すなわち拡散されるコヒーレント光Lの進行方向を変えることができる。
An interference fringe pattern is formed in each
このように、各要素ホログラム領域18内の各点に入射されたコヒーレント光Lは、仮想照明領域10内の対応する部分領域19を照明する。また、光走査部材6は、各要素ホログラム領域18内をコヒーレント光Lで走査させることで、各要素ホログラム領域18に入射されるコヒーレント光Lの入射位置および入射角度を経時的に変化させる。一つの要素ホログラム領域18内に入射されたコヒーレント光Lは、その要素ホログラム領域18内のどの位置に入射されても、共通の部分領域19を照明する。これはすなわち、部分領域19の各点に入射されるコヒーレント光Lの入射角度が経時的に変化することを意味する。この入射角度の変化は、人間の目で分解不可能な速さであり、結果として、人間の目には、相関のないコヒーレント光Lの散乱パターンが多重化されて観察される。したがって、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられて平均化され、観察者に観察されることになる。これにより、仮想照明領域10では、スペックルが目立ちにくくなる。また、光走査部材6からのコヒーレント光Lは、ホログラム記録媒体16の各要素ホログラム領域18を順に走査するため、各要素ホログラム領域18内の各点で回折されたコヒーレント光Lはそれぞれ異なる波面を有し、これらの回折されたコヒーレント光Lが仮想照明領域10上に独立に重ね合わされることで、仮想照明領域10ではスペックルの目立たない均一な照度分布が得られる。
In this way, the coherent light L incident on each point in each
図3では、各要素ホログラム領域18が、仮想照明領域10内のそれぞれ異なる部分領域19を照明する例を示しているが、部分領域19の一部は隣接する部分領域19と重なっていてもよい。また、部分領域19のサイズは、要素ホログラム領域18ごとに相違していてもよい。さらに、要素ホログラム領域18の配列順序に従って、対応する部分領域19が仮想照明領域10内で配列されている必要はない。すなわち、ホログラム記録媒体16内での要素ホログラム領域18の配列順序と、仮想照明領域10内での対応する部分領域19の配列順序とは、必ずしも一致している必要はない。
FIG. 3 shows an example in which each
次に、ホログラム記録媒体16の構造について詳しく説明する。
Next, the structure of the
ホログラム記録媒体16は、たとえば実物の散乱板からの散乱光を物体光として用いて作製することができる。より具体的には、ホログラム記録媒体16の母体であるホログラム感光材料に、互いに干渉性を有するコヒーレント光からなる参照光と物体光とを照射すると、これらの光の干渉による干渉縞パターンがホログラム感光材料に形成されて、ホログラム記録媒体16が作製される。参照光としては、コヒーレント光であるレーザ光が用いられ、物体光としては、たとえば安価に入射可能な等方散乱板の散乱光が用いられる。
The
ホログラム記録媒体16を作製する際に用いた参照光の焦点位置からホログラム記録媒体16に向けてコヒーレント光を照射することで、ホログラム記録媒体16を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板の配置位置に、散乱板の再生像が生成される。ホログラム記録媒体16を作製する際に用いた物体光の元となる散乱板が均一的な面散乱をしていれば、ホログラム記録媒体16により得られる散乱板の再生像も、均一な面照明となり、この散乱板の再生像が生成される領域が仮想照明領域10となる。
By irradiating the
本実施の形態では、光学素子3を用いて、仮想照明領域内の一部だけ照明するような照明制御を行うことができるようにしている。このような照明制御をホログラム記録媒体16を用いて行うには、各要素ホログラム領域18に形成される干渉縞パターンが複雑になる。このような複雑な干渉縞パターンは、現実の物体光と参照光とを用いて形成する代わりに、予定した再生照明光の波長や入射方向、および再生されるべき像の形状や位置等に基づいて計算機を用いて設計することが可能である。このようにして得られるホログラム記録媒体16は、計算機合成ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)とも呼ばれる。また、各要素ホログラム領域18上の各点における拡散角度特性が同じであるフーリエ変換ホログラムを計算機合成により形成してもよい。さらに、仮想照明領域10の光軸後方側にレンズなどの光学部材を設けて、実際の照明範囲のサイズおよび位置を設定してもよい。
In the present embodiment, the
光学素子3としてホログラム記録媒体16を設けることによる利点の一つは、コヒーレント光Lの光エネルギー密度を拡散により低下できることである。また、別の利点の一つは、ホログラム記録媒体16が指向性の面光源として利用可能になるため、従来のランプ光源(点光源)と比較して、同じ照度分布を達成するために必要な光源面上の輝度を低下できることである。これにより、コヒーレント光の安全性向上に寄与でき、被照明領域10aを通過したコヒーレント光Lを人間の目で直視しても、単一点光源を直視する場合に比べ、人間の目に悪影響を与えるおそれが少なくなる。
One of the advantages of providing the
図1では、光走査部材6からのコヒーレント光Lが光学素子3を透過して拡散する例を示したが、光学素子3は、コヒーレント光Lを拡散反射させるものでもよい。たとえば、光学素子3としてホログラム記録媒体16を用いる場合、ホログラム記録媒体16は反射型でも透過型でもよい。一般に、反射型のホログラム記録媒体16(以下、反射型ホロ)は、透過型のホログラム記録媒体16(以下、透過型ホロ)に比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、0次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、コヒーレント光源4の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞パターンを積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にすることが困難である。
In FIG. 1, an example in which the coherent light L from the
また、ホログラム記録媒体16の具体的な形態としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラム記録媒体16でもよいし、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラム記録媒体16でもよい。あるいは、レリーフ型(エンボス型)のホログラム記録媒体16でもよい。
Further, as a specific form of the
本実施の形態では、光走査部材6は、コヒーレント光源4からのコヒーレント光Lを、光学素子3の入射面3s上で周期的に走査させるようになっており、発光タイミング制御部5は、光走査部材6によるコヒーレント光Lの走査タイミングに同期させて、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。
In the present embodiment, the
各要素ホログラム領域18にコヒーレント光Lを照射するか否かを発光タイミング制御部5により制御することで、図4に示すように、仮想照明領域10内の任意の領域10aを選択的に照明することができるとともに、被照明領域10aの角度範囲の大きさおよび/または中心位置を容易に変更することができる。この際、選択された領域の各部分領域19は、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、コヒーレント光Lにより順に照明されていく。
By controlling whether or not to irradiate each
本実施の形態では、発光タイミング制御部5は、仮想照明領域10に対応する所定の角度範囲内の静止した被照明物31を照明するとともに、被照明物31への接近に伴って、被照明領域10aの角度範囲が拡大するように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御するように構成されている。
In the present embodiment, the light emission
また、発光タイミング制御部5は、被照明物31への接近に伴って、被照明領域10aの角度範囲の中心が、上方向および/または横方向に移動するように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御するように構成されている。
Further, the light emitting
次に、図7(a)〜(c)および図8(a)〜(c)を参照して、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。 Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described with reference to FIGS. 7 (a) to 7 (c) and FIGS. 8 (a) to 8 (c).
図7(a)および図8(a)に示すように、移動体9の進行方向前方に位置する被照明物31(たとえば、交通標識)が、移動体9を中心とする角度空間において、照明装置1により照明可能な所定の角度範囲内に含まれる場合、発光タイミング制御部5は、当該所定の角度範囲内の静止した被照明物31を照明するように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。
As shown in FIGS. 7 (a) and 8 (a), the illuminated object 31 (for example, a traffic sign) located in front of the moving
具体的には、たとえば、発光タイミング制御部5は、所定の角度範囲に対応する仮想照明領域10内の複数の部分領域19のうち、被照明物31と少なくとも一部が重なる部分領域19を特定し、特定された部分領域19に対応する要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されるが、他の要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されないように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。これにより、図8(a)に示すように、仮想照明領域10内の被照明物31が適切に照明される。
Specifically, for example, the light emission
次に、図7(b)および図8(b)に示すように、移動体9が被照明物31に対して接近する場合、発光タイミング制御部5は、被照明物31への接近に伴って、被照明領域10aの角度範囲が拡大するように、かつ、被照明領域10aの角度範囲の中心が、上方向および/または横方向に移動するように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。
Next, as shown in FIGS. 7 (b) and 8 (b), when the moving
具体的には、たとえば、発光タイミング制御部5は、仮想照明領域10のうち被照明領域10aに対応する部分領域19と被照明領域10aの上方向および/または横方向に隣接する部分領域19とを特定し、特定された部分領域19に対応する要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されるが、他の要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されないように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。これにより、図8(b)に示すように、被照明領域10aの角度範囲が拡大される(図示された例では、4コマから6コマへと拡大される)とともに、被照明領域10aの角度範囲の中心が、上方向および/または横方向(図示された例では、左方向)に移動される。これにより、図8(b)に示すように、移動体9の進行に合わせて被照明物31を追従照明することが可能となる。
Specifically, for example, the light emission
次に、図7(c)および図8(c)に示すように、移動体9が被照明物31に対してさらに接近する場合、発光タイミング制御部5は、被照明物31への接近に伴って、被照明領域10aの角度範囲が拡大するように、かつ、被照明領域10aの角度範囲の中心が、上方向および/または横方向に移動するように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。
Next, as shown in FIGS. 7 (c) and 8 (c), when the moving
具体的には、たとえば、発光タイミング制御部5は、仮想照明領域10のうち被照明領域10aに対応する部分領域19と被照明領域10aの上方向および/または横方向に隣接する部分領域19とを特定し、特定された部分領域19に対応する要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されるが、他の要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されないように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。これにより、図8(c)に示すように、被照明領域10aの角度範囲が拡大される(図示された例では、6コマから12コマへと拡大される)とともに、被照明領域10aの角度範囲の中心が、上方向および/または横方向(図示された例では、左上方向)に移動される。これにより、図8(c)に示すように、移動体9の進行に合わせて被照明物31を追従照明することが可能となる。
Specifically, for example, the light emission
以上のような本実施の形態によれば、光学素子3が複数の要素拡散領域15を有し、各要素拡散領域15は所定の角度範囲内の対応する部分領域19を照明するため、各要素拡散領域15にコヒーレント光Lを照射するか否かを発光タイミング制御部5により制御することで、所定の角度範囲内の任意の領域を選択的に照明することができるとともに、被照明領域10aの角度範囲の大きさおよび/または中心位置を容易に変更することができる。移動体9を中心とする角度空間における被照明物31の角度範囲は、被照明物31への接近に伴って拡大するものの、発光タイミング制御部5によるコヒーレント光Lの発光タイミングの制御により、被照明物31への接近に伴って被照明領域10aの角度範囲が拡大されることで、接近する被照明物31が被照明領域10aからはみ出してしまうことを抑制できる。これにより、移動体9を運転する運転者は、被照明物31の全体を視認し続けることが可能である。
According to the present embodiment as described above, since the
また、本実施の形態によれば、光走査部材6がコヒーレント光Lを各要素拡散領域15内で走査し、各要素拡散領域15内の各点に入射されたコヒーレント光Lは、対応する部分領域19の全域を照明するため、被照明領域10a内の各部分領域19におけるコヒーレント光Lの入射角度が経時的に変化することになり、被照明領域10aでのスペックルを目立ちにくくすることができる。
Further, according to the present embodiment, the
ところで、車両等の地上を走行する移動体9または船舶等の海上を移動する移動体9では、交通標識等の被照明物31が移動体9より高い高さ位置に設けられていることが多い。この場合、進行方向前方に位置する被照明物31の角度範囲の中心は、被照明物31への接近に伴って、上方向および/または横方向に移動して行くため、被照明物31が被照明領域10aからはみ出しやすくなる。
By the way, in a moving
しかしながら、本実施の形態によれば、発光タイミング制御部5によるコヒーレント光Lの発光タイミングの制御により、被照明物31への接近に伴って、被照明領域10aの角度範囲の中心が上方向および/または横方向に移動されるため、接近する被照明物31が被照明領域10aからはみ出してしまうことを、より効果的に抑制できる。
However, according to the present embodiment, due to the control of the emission timing of the coherent light L by the emission
なお、上述した本実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した本実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。 It is possible to make various changes to the above-described embodiment. Hereinafter, a modified example will be described with reference to the drawings. In the following description and the drawings used in the following description, the same reference numerals as those used for the corresponding parts in the above-described embodiment will be used for the portions that can be configured in the same manner as in the above-described embodiment. , Omit duplicate description. Further, when it is clear that the action and effect obtained in the above-described embodiment can be obtained in the modified example, the description thereof may be omitted.
図5は、本発明の第2の実施の形態による移動体9の概略構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a moving
図5に示すように、第2の実施の形態による移動体9は、移動体本体2の移動速度を測定する速度センサ21をさらに備えている。発光タイミング制御部5は、速度センサ21の測定結果に応じて、被照明領域10aの角度範囲が拡大するように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。
As shown in FIG. 5, the moving
具体的には、たとえば、移動体9が被照明物31に向かって加速している場合、発光タイミング制御部5は、移動体9が被照明物31に向かって等速で接近する場合に比べて、被照明領域10aの角度範囲の拡大速度(すなわち、単位時間当たりの拡大量)が大きくなるように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。これにより、接近する被照明物31が被照明領域10aからはみ出してしまうことを効果的に抑制できる。
Specifically, for example, when the moving
一方、移動体9が被照明物31に向かって減速している場合、発光タイミング制御部5は、移動体9が被照明物31に向かって等速で接近する場合に比べて、被照明領域10aの角度範囲の拡大速度が小さくなるように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。これにより、被照明領域10aを過剰に拡大させてしまって、被照明物31から外れたコヒーレント光Lにより、対向車両や前方の車両の運転者を眩惑してしまうことを抑制できる。
On the other hand, when the moving
図6は、本発明の第3の実施の形態による移動体9の概略構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a moving
図6に示すように、第3の実施の形態による移動体9は、所定の角度範囲内を撮像する撮像装置22と、撮像装置22の撮像結果を画像処理して、所定の角度範囲内の静止した被照明物31を認識する画像処理部23と、をさらに備えている。
As shown in FIG. 6, the moving
撮像装置22としては、たとえば、所定の角度範囲内に存在する対象物から放射または反射された光を電気信号に変換するCCD(あるいはCMOSセンサアレイ等)が搭載された市販の撮像装置が用いられ得る。画像処理部23は、撮像装置22の撮像結果を画像処理して、所定の角度範囲内に被照明物31が存在するか否かを判断し、存在すると判断した場合には、所定の角度範囲に対応する仮想照明領域10のうち被照明物31の少なくとも一部と重なる部分領域19を特定する。
As the
発光タイミング制御部5は、画像処理部23により認識された被照明物31を照明するように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。
The light emission
具体的には、たとえば、発光タイミング制御部5は、画像処理部23により特定された部分領域19に対応する要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されるが、他の要素ホログラム領域18にはコヒーレント光Lが照射されないように、コヒーレント光Lの発光タイミングを制御する。これにより、所定の角度範囲内の静止した被照明物31を適切に照明することができる。
Specifically, for example, in the light emission
なお、光学素子3の具体的な形態は、ホログラム記録媒体16に限定されるものではなく、複数の要素拡散領域15に細かく分割することが可能な各種の拡散部材でもよい。たとえば、各要素拡散領域15をそれぞれ一つのレンズアレイとするレンズアレイ群を用いて光学素子3を構成してもよい。この場合、要素拡散領域15ごとにレンズアレイが設けられ、各レンズアレイが所定の角度範囲内の対応する部分領域19を照明するように各レンズアレイの形状が設計される。そして、各部分領域19は、少なくとも一部が相違している。これにより、ホログラム記録媒体16を用いて光学素子3を構成した場合と同様に、コヒーレント光Lの発光タイミングを任意に調整することで、所定の角度範囲内の任意の場所を照明することができる。
The specific form of the
また、上述した実施の形態では、コヒーレント光Lとして単一発光波長域のコヒーレント光を用いていたが、これに限定されず、コヒーレント光源4としてそれぞれ発光波長域が異なるコヒーレント光を発光する複数のレーザ光源を設けるとともに、光学素子3には、発光波長域が異なるコヒーレント光のそれぞれに対応する複数の拡散領域を設けることで、被照明領域10aでは、各拡散領域で拡散された発光波長域が異なるコヒーレント光が重ね合わされて照明されるようになっていてもよい。たとえば、コヒーレント光Lとして、赤色のコヒーレント光と緑色のコヒーレント光と青色のコヒーレント光とを用いる場合、被照明領域10aは、これらの三色が混ざり合って、白色で照明されることになる。
Further, in the above-described embodiment, the coherent light having a single emission wavelength range is used as the coherent light L, but the present invention is not limited to this, and the coherent
なお、上述した個々の実施の形態により開示する発明が限定されるものではない。各実施の形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。 The invention to be disclosed is not limited by the individual embodiments described above. Each embodiment can be appropriately combined as long as the processing contents do not contradict each other.
1 照明装置
2 移動体本体
3 光学素子
3s 入射面
4 コヒーレント光源
5 発光タイミング制御部
6 光走査部材
9 移動体
10 仮想照明領域
11、12 回転軸
13 反射デバイス
13s 反射面
15 要素拡散領域
16 ホログラム記録媒体
18 要素ホログラム領域
19 部分領域
21 速度センサ
22 撮像装置
23 画像処理部
31 対象物
1
Claims (6)
前記移動体本体に設けられた照明装置と、
を備え、
前記照明装置は、
コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光の発光タイミングを制御する発光タイミング制御部と、
前記発光タイミング制御部により発光タイミングが制御された前記コヒーレント光を拡散させる光学素子と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる光走査部材と、
所定の角度範囲内を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像結果を画像処理する画像処理部と、
を有し、
前記光学素子は、複数の要素拡散領域を有し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定の角度範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違しており、
前記発光タイミング制御部は、前記所定の角度範囲内の静止した被照明物を照明するとともに、前記移動体に設けられた撮像装置による前記被照明物の撮像結果に応じて、前記被照明物への接近に伴い被照明領域の角度範囲が拡大するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御し、
前記画像処理部は、前記所定の角度範囲内に被照明物が存在するか否かを判断し、存在すると判断した場合には、前記所定の角度範囲に対応する仮想照明領域のうち被照明物の少なくとも一部と重なる部分領域を特定し、
前記発光タイミング制御部は、前記画像処理部により特定された前記部分領域に対応する要素ホログラム領域にはコヒーレント光が照射されるが、他の要素ホログラム領域にはコヒーレント光が照射されないように、コヒーレント光の発光タイミングを制御する
ことを特徴とする移動体。 With the mobile body
The lighting device provided on the mobile body and
With
The lighting device is
A coherent light source that emits coherent light,
A light emission timing control unit that controls the light emission timing of the coherent light,
An optical element that diffuses the coherent light whose emission timing is controlled by the emission timing control unit, and
An optical scanning member that scans the coherent light from the coherent light source on the optical element, and
An imaging device that captures images within a predetermined angle range, and
An image processing unit that performs image processing on the imaging results of the imaging device, and
Have,
The optical element has a plurality of element diffusion regions, and each of the plurality of element diffusion regions illuminates a corresponding partial region within the predetermined angle range by diffusion of incident coherent light. At least a portion of said subregions illuminated by each of the element diffusion regions of the
The light emission timing control unit illuminates a stationary illuminated object within the predetermined angle range, and the illuminated object is subjected to the imaging result of the illuminated object by the imaging device provided on the moving body. The emission timing of the coherent light is controlled so that the angle range of the illuminated area expands as the light approaches .
The image processing unit determines whether or not the illuminated object exists within the predetermined angle range, and if it determines that the illuminated object exists, the illuminated object in the virtual illumination area corresponding to the predetermined angle range. Identify the partial area that overlaps at least part of
The light emission timing control unit is coherent so that the element hologram region corresponding to the partial region specified by the image processing unit is irradiated with coherent light, but the other element hologram regions are not irradiated with coherent light. A moving body characterized by controlling the light emission timing.
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体。 The light emission timing control unit controls the light emission timing of the coherent light so that the center of the angular range of the illuminated area moves upward and / or laterally as the object is approached. The moving body according to claim 1, wherein the mobile body is to be used.
前記発光タイミング制御部は、前記画像処理部により認識された前記被照明物を照明するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の移動体。 An image processing unit that performs image processing on the imaging result of the imaging device and recognizes a stationary illuminated object within the predetermined angle range is further provided.
The moving body according to claim 1 or 2 , wherein the light emission timing control unit controls the light emission timing of the coherent light so as to illuminate the illuminated object recognized by the image processing unit.
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、それぞれ相違する干渉縞パターンが形成された要素ホログラム領域である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の移動体。 The optical element is a hologram recording medium.
The moving body according to any one of claims 1 to 3 , wherein each of the plurality of element diffusion regions is an element hologram region in which different interference fringe patterns are formed.
前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、前記レンズアレイを有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の移動体。 The optical element is a lens array group having a plurality of lens arrays.
The mobile body according to any one of claims 1 to 3 , wherein each of the plurality of element diffusion regions has the lens array.
コヒーレント光を発光するコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光の発光タイミングを制御する発光タイミング制御部と、
前記発光タイミング制御部により発光タイミングが制御された前記コヒーレント光を拡散させる光学素子と、
前記コヒーレント光源からの前記コヒーレント光を前記光学素子上で走査させる光走査部材と、
所定の角度範囲内を撮像する撮像装置と、
前記撮像装置の撮像結果を画像処理する画像処理部と、
を有し、
前記光学素子は、複数の要素拡散領域を有し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれは、入射されたコヒーレント光の拡散により、前記所定の角度範囲内の対応する部分領域を照明し、前記複数の要素拡散領域のそれぞれによって照明される前記部分領域の少なくとも一部は、それぞれ相違しており、
前記発光タイミング制御部は、前記所定の角度範囲内の静止した被照明物を照明するとともに、前記移動体に設けられた撮像装置による前記被照明物の撮像結果に応じて、前記被照明物への接近に伴い被照明領域の角度範囲が拡大するように、前記コヒーレント光の発光タイミングを制御し、
前記画像処理部は、前記所定の角度範囲内に被照明物が存在するか否かを判断し、存在すると判断した場合には、前記所定の角度範囲に対応する仮想照明領域のうち被照明物の少なくとも一部と重なる部分領域を特定し、
前記発光タイミング制御部は、前記画像処理部により特定された前記部分領域に対応する要素ホログラム領域にはコヒーレント光が照射されるが、他の要素ホログラム領域にはコヒーレント光が照射されないように、コヒーレント光の発光タイミングを制御する
ことを特徴とする照明装置。 A lighting device mounted on a moving body
A coherent light source that emits coherent light,
A light emission timing control unit that controls the light emission timing of the coherent light,
An optical element that diffuses the coherent light whose emission timing is controlled by the emission timing control unit, and
An optical scanning member that scans the coherent light from the coherent light source on the optical element, and
An imaging device that captures images within a predetermined angle range, and
An image processing unit that performs image processing on the imaging results of the imaging device, and
Have,
Said optical element has a plurality of elements diffusion regions, each of the plurality of element diffusion region, the diffusion of the incident coherent light illuminates the corresponding partial region within the predetermined angular range, said plurality At least a portion of said subregions illuminated by each of the element diffusion regions of the
The light emission timing control unit illuminates a stationary illuminated object within the predetermined angle range, and the illuminated object is subjected to the imaging result of the illuminated object by the imaging device provided on the moving body. The emission timing of the coherent light is controlled so that the angle range of the illuminated area expands as the light approaches .
The image processing unit determines whether or not the illuminated object exists within the predetermined angle range, and if it determines that the illuminated object exists, the illuminated object in the virtual illumination area corresponding to the predetermined angle range. Identify the partial area that overlaps at least part of
The light emission timing control unit is coherent so that the element hologram region corresponding to the partial region specified by the image processing unit is irradiated with coherent light, but the other element hologram regions are not irradiated with coherent light. A lighting device characterized by controlling the light emission timing.
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