WO2017094214A1 - 照明装置およびそれを用いた走行体 - Google Patents

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WO2017094214A1
WO2017094214A1 PCT/JP2016/004535 JP2016004535W WO2017094214A1 WO 2017094214 A1 WO2017094214 A1 WO 2017094214A1 JP 2016004535 W JP2016004535 W JP 2016004535W WO 2017094214 A1 WO2017094214 A1 WO 2017094214A1
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WO
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lens
light
light source
line
line beam
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PCT/JP2016/004535
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English (en)
French (fr)
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福井　厚司
小野　幸一郎
建夫 土肥
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/08—Refractors for light sources producing an asymmetric light distribution
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present disclosure relates to an illumination device that illuminates an irradiation surface and a traveling body equipped with the illumination device.
  • FIG. 28 shows an illumination device described in Patent Document 1.
  • the light emitted from the laser light source 1 is collimated by the collimating lens 4 composed of the lens 2 and the lens 3 and becomes a small circular light beam. Then, light is spread only in one direction by the rod lens 5 having a constant curvature on the exit surface side in one direction, and a thin line beam 7 is formed on the irradiation surface 6.
  • This indication solves the conventional subject and aims at providing the illuminating device which can form a line beam whose length of an irradiation direction is long enough.
  • an illuminating device that forms a line beam on an irradiation surface, and is a light source including a plurality of light emitters arranged in one direction. And a lens that is arranged in a direction in which light is emitted from the light source, and at least one of the entrance surface and the exit surface is a curved surface.
  • the contour shape of the cross section including the arrangement direction of at least one of the incident surface and the emission surface, which is the curved surface of the lens, is a shape in which a curve represented by an odd-order function is added to a curve with a constant curvature
  • the light emitted from the light source is refracted by the lens and irradiated onto the irradiation surface to form a line beam.
  • the traveling body according to an embodiment of the present disclosure is characterized in that an illumination device is mounted and the line beam is formed on a road surface.
  • the distance between the light source end on the irradiation surface side and the irradiation surface is determined by using a light source in which a plurality of light emitters are arranged in a straight line and a lens in which an emission surface having a certain curvature is corrected with an odd-order function.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a cubic function component in the x′w cross section of the lens according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the figure explaining the change of the beam direction by the lens in Embodiment 1 of this indication The figure explaining the relationship between the lens in the illuminating device of Embodiment 1 of this indication, and an emitted light ray.
  • the figure which shows the illumination intensity distribution in the observation surface in the conventional illuminating device The figure which illustrates the illumination intensity distribution in the observation surface in Embodiment 1 of this indication.
  • the figure which illustrates the illumination intensity distribution of the line beam in Embodiment 1 of this indication The top view which looked at the motor vehicle carrying the illuminating device in Embodiment 2 of this indication from upper direction (A) The top view which looked at the motor vehicle in Embodiment 2 of this indication from the upper part, and (b) the figure which looked at from the front
  • the top view which looked at the motor vehicle in Embodiment 3 of this indication from upper direction Configuration diagram of an automobile control device according to Embodiment 4 of the present disclosure
  • the control state of the control device in Embodiment 4 of the present disclosure is shown,
  • FIG. 5 of the present disclosure Figure Configuration diagram of an automobile control device in Embodiment 5 of the present disclosure
  • the control state of the control device according to the fifth embodiment of the present disclosure is shown, and (a) the vehicle is in a horizontal posture, (b) the vehicle is tilted in the downward direction, (c) the vehicle front portion
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a lens shape according to a seventh embodiment of the present disclosure.
  • the figure explaining the shape of the lens in the yw section of the lens in Embodiment 7 of this indication The figure which shows the odd-order function component in the yw cross section of the lens in Embodiment 7 of this indication.
  • Embodiment 7 of the present disclosure (a) an emission light distribution diagram on the observation surface 104, (b) a light intensity distribution diagram on the D-DD line, and (c) two illumination devices 106 so that the edges face outward.
  • Light intensity distribution diagram on observation surface 104 when arranged The figure which shows the line illuminating device described in patent document 1
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a lighting device according to Embodiment 1 of the present disclosure, and is a side view (FIG. 1A) and a top view (FIG. 1B) showing a relationship between the lighting device and irradiation light. .
  • the x axis is the upward direction on the paper
  • the y axis is the depth direction of the paper surface
  • the z axis is the right hand direction of the paper surface.
  • the side view of FIG. 1 is a view of the illumination device 106 that forms a line beam as seen from the y-axis direction
  • the top view of FIG. 1 is the illumination light on the illumination device 106 and the irradiation surface 102 as seen from the x-axis direction.
  • a line beam 107 is shown.
  • the light source 100 is composed of a light emitting device with high straightness such as a light emitting diode (hereinafter referred to as LED).
  • a light emitting diode hereinafter referred to as LED
  • a plurality of LEDs are arranged close to each other in the x-axis direction in the xz cross section.
  • Adjacent light emitters may be arranged in contact with each other, or may be arranged at intervals within a range in which the brightness of the line beam 107 does not increase. Further, the light emitters may be arranged in a line, or may be arranged in a plurality of lines substantially parallel to each other.
  • the lens 101 is a lens that uses the light emitted from the light source 100 as incident light, emits an emitted light beam 105, and forms a line beam 107 on the irradiation surface 102.
  • the lens 101 is a translucent material such as glass or translucent acrylic or polycarbonate resin.
  • the irradiation surface 102 is a plane substantially parallel to the yz plane.
  • the horizontal plane 103 is a horizontal plane that passes through the lens center 123 of the lens 101 and is parallel to the yz plane.
  • the observation surface 104 is an observation surface for observing the emitted light beam 105 of the lens 101.
  • the illumination device 106 includes the light source 100 and the lens 101.
  • the line beam 107 is formed by illuminating the irradiation surface 102 with the emitted light beam 105 emitted from the lens 101, and has a line shape elongated in the z-axis direction.
  • the far line end 108 indicates the far line end of the line beam 107, that is, the end of the line beam 107 in the z-axis positive direction.
  • the near line end 109 indicates the near line end of the line beam 107, that is, the end of the line beam 107 in the negative z-axis direction.
  • the line beam 107 has a length from the far line end 108 to the near line end 109.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the light source 100 and the lens 101 of the illumination device 106, and is a cross-sectional view (FIG. 2A) viewed from the y-axis direction and a top view viewed from the x-axis direction (FIG. b)).
  • the incident surface 120 is an incident surface of the lens 101, and the light emitted from the light source 100 is incident thereon.
  • the shape of the incident surface 120 is an aspherical shape that is rotationally symmetric with respect to the lens central axis 122.
  • the lens central axis 122 is an axis that connects the vertex of the lens surface of the entrance surface 120 of the lens 101 and the vertex of the lens surface of the exit surface 121.
  • the lens center 123 is located approximately in the middle between the vertex of the lens surface of the entrance surface 120 and the vertex of the lens surface of the exit surface 121.
  • An exit surface 121 that emits light incident from the entrance surface 120 of the lens 101 is formed with respect to a line segment represented by an arc having a constant curvature formed in an xz section including the lens center axis 122 and the arrangement direction of the light sources 100. And a contour shape corrected by a line segment represented by an odd-order function.
  • the exit surface 121 has a rotationally asymmetric shape that is corrected by using an odd-order function in the xz section with respect to a rotationally symmetric figure having a constant curvature and centered on the lens central axis 122.
  • Odd order functions are first, third, fifth, seventh,. . .
  • the odd-order function is f (x)
  • the odd-order coefficient is a1
  • the third-order coefficient is a3
  • the fifth-order coefficient is a5.
  • f (x) (a1) * x + (a3) * x ⁇ 3 + (a5) * x ⁇ 5 +. . .
  • a cubic function is preferable as the odd-order function, and in the following description, a cubic function will be described as an example of the odd-order function.
  • the exit surface 121 obtained by correcting the rotationally symmetric figure using an odd-order function represents the contour shape in the xz section of the lens having a constant curvature and the rotationally symmetric figure as a quadratic function on the xz axis.
  • the exit surface 121 represents a function obtained by summing up an odd-order function in the xz axis as a contour shape in the xz section. If the odd-order function passes through the origin and is expressed as an odd-order function of z with respect to x, the odd-order function has a positive value of x in the positive region of z and a positive value of x in the negative region of z.
  • the contour shape of the exit surface 121 has a larger curvature in the positive region of the x axis and a smaller curvature in the negative region of the x axis.
  • the lens contour graphic that is the basis of correction is not limited to a rotationally symmetric graphic, and the contour shape in the xz cross section including the arrangement direction of the light source 100 and the lens central axis 122 is an arc graphic with a constant curvature. It only has to be.
  • the lens 101 whose curvature of the exit surface 121 is large on the positive side of the x axis is used, and the height from the irradiation surface 102 of the light source 100 is higher than the horizontal plane 103 passing through the lens center 123 of the lens 101, that is, x
  • the line vicinity end 109 of the line beam 107 shown in FIG. 11 can be brought closer to the light source 100 as compared with the case where a lens having a constant curvature is used.
  • the value of x increases rapidly as the value of x departs from zero on the z-axis. Therefore, the radius of curvature of the exit surface 121 can be increased at a larger rate as the distance from the apex of the lens surface increases, and the line vicinity end 109 of the line beam 107 can be brought closer to the light source 100. Therefore, it is preferable to use a cubic function as the odd-order function.
  • the exit surface 121 is characterized in that the radius of curvature increases with increasing distance from the apex of the lens surface at least above the apex of the lens surface, and the rate of change of the radius of curvature increases as the distance from the apex of the lens surface increases.
  • the radius of curvature increases with increasing distance from the apex of the lens surface at least above the apex of the lens surface, and the rate of change of the radius of curvature increases as the distance from the apex of the lens surface increases.
  • the exit surface 121 corrected with the odd-order function is used to gradually change the curvature radius.
  • a line beam 107 with high illuminance can be formed by extending the line beam 107 only in a necessary direction, that is, in a region close to the light source 100 with an odd-order function.
  • the outgoing light beam 105 (FIG. 1) is output from only the positive direction of the x axis from the vertex of the outgoing surface 121. Therefore, the correction by the odd-order function may be performed only on the portion in the positive x-axis direction from the vertex of the exit surface 121.
  • LED 111, LED 112, LED 113, LED 114, and LED 115 are each an example of a light emitter that constitutes the light source 100.
  • the LED 111, the LED 112, the LED 113, the LED 114, and the LED 115 Arranged adjacent to each other.
  • the shape of the light exit surface in the z-axis direction of each of the LEDs 111 to 115 is a rectangle.
  • the amount of light emitted from the LED 111 to the LED 115 can be set so as to become smaller or equal in order as the distance from the LED 111 to the LED 115 (away from the ground as the irradiation surface 102). That is, The light quantity of the LED 111 ⁇ the light quantity of the LED 112 ⁇ the light quantity of the LED 113 ⁇ the light quantity of the LED 114 ⁇ The light quantity of the LED 115 may be used.
  • the light emission size which is the area of the light emitting surface of the LED
  • the light emission size of the LED 111 to LED 115 is closer to the LED 115 side from the LED 111 ( It can also be arranged to be larger or equal as it gets farther away from the ground, which is the irradiation surface 102. That is, LED 115 emission size ⁇ LED 114 emission size ⁇ LED 113 emission size ⁇ LED 112 emission size ⁇ LED 111 emission size.
  • the distance in the x-axis direction from the irradiation surface 102 to the end on the irradiation surface 102 side of the light source 100, that is, the end on the irradiation surface 102 side of the LED 111 is s1, and the distance in the x-axis direction from the irradiation surface 102 to the lens center 123
  • s1 is arranged to be larger than s2. That is, s1> s2.
  • the coordinate axis x'yw is set on the lens exit surface side.
  • the vertex of the lens surface of the exit surface 121 of the lens is the origin O of the coordinate axis
  • the w axis is parallel to the lens central axis 122
  • the direction is opposite to the z axis.
  • the x ′ axis is in the xz cross section, is an axis that is perpendicular to the lens center axis 122 and has the positive x-axis direction as the positive direction.
  • the x ′ axis and the w axis will be used in later explanation.
  • the light source 100 is disposed on the lens central axis 122.
  • the lens 101 is a lens that has not been corrected by a cubic function, that is, a case where the lens has a rotationally symmetric shape around the lens central axis 122 will be described.
  • FIG. 3 is a diagram showing an imaging relationship between the light source and the irradiation surface of the line illumination device of the comparative example, and shows an xz cross section of the line illumination device as in the side view of FIG. Since the figure is complicated, the lens shape is omitted. 3, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the distance between the end of the LED 111 in the negative x-axis direction and the lens center 123 in the direction of the lens central axis 122 is a2.
  • the intersection of the LED 111 in the negative x-axis direction and the lens center 123 and the irradiation surface 102 is the line far end 108, and the distance between the line far end 108 and the lens center 123 in the lens central axis 122 direction is b2. .
  • the distance between the end of the LED 115 in the positive direction of the x axis in the direction of the lens central axis 122 and the lens center 123 is a1.
  • the LED 115 passes through the end in the positive x-axis direction and the lens center 123, the light source from the irradiation surface is the line vicinity end 110, and the distance between the line vicinity end 110 and the lens center 123 in the lens center axis 122 direction is b1.
  • the near line end 110 is in the positive z-axis direction from the near line end 109 described with reference to FIG. That is, when the lens 101 does not include a cubic function, the length of the line beam 117 is short.
  • the light source 100 is imaged and projected onto the irradiation surface 102, that is, a clear line beam can be formed.
  • the light emitted from the LED 111 forms the line far end 108, and the light emitted from the LED 115 forms the line near end 110. Since the distance s1 between the end of the LED 111 in the x-axis direction and the irradiation surface 102 is set to be larger than the distance s2 between the lens center 123 and the irradiation surface 102, the end of the LED 111 in the negative x-axis direction and the lens center are set. The line passing through 123 always intersects the irradiation surface 102. That is, no light is emitted upward from the horizontal plane 103.
  • the light emitted from the LED 111 forms the far end 108 of the line, and the light of the LED 112, LED 113, LED 114, and LED 115 is irradiated on the light source 100 side, that is, on the irradiation surface 102 in the negative z-axis direction. All the emitted rays 105 are projected onto the irradiation surface 102.
  • the LED 111 side is closer to the lens and the LED 115 side is farther from the lens. That is, the LED 111 and the LED 115 are arranged so that the distance between the LED 115 and the lens center 123 of the lens 101 is larger than the distance between the LED 111 and the lens center 123 of the lens 101 in the lens center axis 122 direction.
  • the width of the line beam 117 is obtained by multiplying the width of the LED 111 in the y-axis direction by b2 / a2 at the far end 108 of the line. Similarly, the width in the y-axis direction of the LED 115 at the line vicinity end 110 is multiplied by b1 / a1.
  • the line beam 117 from the line far end 108 to the line near end 110 is formed.
  • the length of the line beam 117 forms an image of the light source 100 on the irradiation surface 102, so that the line beam 117 The length is limited by the length of the light source 100 arranged in the x-axis direction.
  • FIG. 4 to 8 are diagrams illustrating the lens shape of the exit surface 121 of the lens 101 in FIG. 2 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • 4 shows an x′w cross section of the lens 101
  • FIG. 5 shows a yw cross section of the lens 101.
  • FIG. 6 shows a cubic function component in the x′w cross section of the lens 101
  • FIG. 7 shows the slope of the graph of FIG.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a change in the light beam direction by the lens 101.
  • the lens shape 130 indicates the lens shape of the x′w cross section of the exit surface 121 of the lens of FIG. 2, and is expressed by a contour shape on the wx ′ cross section.
  • a lens shape 131 indicates a lens shape having a rotationally symmetric component with a constant curvature of the exit surface excluding the cubic function component from the lens shape 130, and is also expressed by a contour shape on the wx ′ cross section. This lens shape 131 is the same shape as the yw section of the exit surface 121 of the lens shown in FIG.
  • a cubic function 132 is a shape obtained by subtracting the rotationally symmetric lens shape 131 from the lens shape 130 in FIG. 4, and is represented by a cubic function composed of w and x.
  • This cubic function 132 is such that the tangent is substantially parallel to the x ′ axis at the origin O, the value of w gradually increases as it goes in the positive direction of the x ′ axis, and gradually increases as it goes in the negative direction of the x ′ axis. The value of w becomes smaller.
  • the light beam emitted from the lens shape 130 corrected with the cubic function is affected by the cubic function 132 with respect to the rotationally symmetric lens shape 131.
  • the azimuth change of the light beam by the cubic function 132 changes in proportion to the inclination of the cubic function 132.
  • FIG. 8 is used to show the change in the beam direction due to the inclination of the surface in the x′w plane.
  • the exit surface is the x ′ axis at the origin O, and there is an object made of a light-transmitting material with a refractive index n in the w-axis direction.
  • This object rotates counterclockwise around the origin O. That is, it shows a change in the direction of the exiting light beam 135 when it becomes the exit surface 134 with a positive inclination.
  • the value of w of the gradient component 133 of the cubic function is a value close to 0 near the origin, and becomes a positive value when moving away from the origin. Therefore, the direction of the outgoing ray 135 from the lens shape 130 changes in one direction, in this case, the x ′ negative direction.
  • the azimuth change in the negative x ′ direction is a direction that rotates clockwise around the y axis in FIGS. 2 and 3, and the line beam 107 (see FIG. 1) extends to the light source 100 side.
  • the inclination component 133 of the cubic function has a value close to 0 near the origin and does not contribute to the change in the direction of the emitted light.
  • the line vicinity end 110 in FIG. 3 extends to the light source 100 side to the line vicinity end 109 in FIG. 1 without changing from the position of the line far end 108 of the beam 107.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between a lens and an emitted light beam in the line illumination device according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the exit surface 121 of the lens 101 is a shape in which the lens shape 131 having a constant curvature is corrected by a cubic function, and the curvature radius gradually increases as the distance from the apex of the exit surface 121 increases in the positive x-axis direction.
  • the exit light beam 118 emitted from the LED 111 is refracted near the vertex of the exit surface 121, and the difference in curvature between the lens shape 131 and the exit surface 121 is small near the vertex, so that the lens and the exit surface have a constant curvature as the lens shape 131.
  • the exit light beam 118 from the lens 101 that becomes 121 is substantially the same.
  • the position at which the emitted light beam 118 is irradiated onto the irradiation surface 102 is the line far end 108 (FIG. 1).
  • the emitted light beam 119 emitted from the LED 115 is refracted by a lens having a constant curvature to become the lens shape 131 and is irradiated on the irradiation surface 102.
  • the emitted light beam 116 emitted from the LED 115 is refracted by the lens 101 and irradiated onto the irradiation surface 102.
  • the curvature of the exit surface 121 is greater than the curvature of the lens having a constant curvature that becomes the lens shape 131 through which the exit beam 119 passes and the curvature of the exit surface 121 of the lens 101 at the position through which the exit beam 116 passes. large. Therefore, the outgoing light beam 116 is refracted at a larger angle than the outgoing light beam 119. As a result, the line vicinity end 109, which is the position where the emitted light 116 is irradiated on the irradiation surface 102, is closer to the light source than the line vicinity end 110 where the emission light 119 is irradiated on the irradiation surface 102.
  • the line beam irradiated by the LEDs 111 to 115 extends closer to the light source when refracted by the lens 101 which is an example of the invention according to the present disclosure than when refracted by a lens having a constant curvature. .
  • FIG. 10 shows the illuminance distribution on the observation surface in the conventional line illumination device.
  • FIG. 11 shows the illuminance distribution on the observation surface in the first embodiment of the present disclosure, and shows the illuminance distribution on the observation surface 104 arranged between the lens 101 and the line vicinity end 109 in FIG.
  • FIG. 10 of the comparative example shows an illuminance distribution 140 when the exit surface of the lens has a rotationally symmetric shape like the lens shape 131 of FIG.
  • FIG. 11 of the first embodiment shows the illuminance distribution 141 when the exit surface 121 of the lens 101 is corrected with a cubic function like the lens shape 130 of FIG.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the illuminance distribution of the line beam 107 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the individual illuminance changes 151 to 155 on the irradiation surface 102 of the beam irradiated individually by the LEDs 111 to 115 shown in FIG. 1 shows an overall illuminance change 156 in the z-axis direction of the line beam 107 shown in FIG.
  • the individual illuminance change 155 indicates a change in illuminance by the LED 115.
  • An individual illuminance change 154 indicates a change in illuminance by the LED 114.
  • An individual illuminance change 153 indicates a change in illuminance by the LED 113.
  • An individual illuminance change 152 indicates a change in illuminance by the LED 112.
  • An individual illuminance change 151 indicates a change in illuminance by the LED 111.
  • the overall illuminance change 156 indicates a change in illuminance when all of the LEDs 111 to 115 are turned on.
  • the amount of light from the LED 111 to the LED 115 and increasing the amount of light in order from the LED 115 to the LED 111 it is possible to reduce a decrease in illuminance in the z-axis positive direction and to form a bright line beam 107 far away.
  • the width in the y-axis direction of the line beam 107 in the positive z-axis direction can be narrowed by reducing the width in the order of the LED 115 to the LED 111.
  • a good line beam can be formed.
  • a light source in which at least two LEDs are linearly arranged and a lens that is corrected by a cubic function and gradually increases so that the curvature of the exit surface is separated from the irradiated surface are used. Then, the distance between the light source end on the irradiation surface side and the irradiation surface is made longer than the distance between the lens center and the irradiation surface, the light source and the lens are arranged, and the LED shape of the light source is imaged on the irradiation surface. As a result, it is possible to form a thin and highly visible line beam.
  • the light source 100 may be a blue LED with a phosphor applied to make the emitted light white, or blue, red, green, etc. that do not use a phosphor may be arranged. High light emitters may be arranged. However, when a semiconductor laser is used as a light emitter, the semiconductor laser has a large decrease in light emission efficiency due to heat, and the laser light may adversely affect the human body. Is preferably used.
  • the irradiation surface 102 is a flat surface, there may be slight unevenness or a curved surface.
  • the cubic function is used as the odd-order function
  • an odd-order function that is a linear combination of odd-order coefficients of the first order or higher may be used. Since the linear function of the odd-order function has the same effect as the displacement of the lens 101 in the x-axis direction, the odd-order function may be cubic or higher.
  • odd-order function is given to the exit surface 121 of the lens 101, it may be given to both the entrance surface 120 and the exit surface 121 or only to the entrance surface 120.
  • the lens 101 is a single lens, it may be a combined lens of two or more. By using a combined lens, the thickness of the lens 101 in the z-axis direction can be reduced. However, since the interface between air and the lens increases and surface reflection increases, when the light amount of the light source 100 is the same, it is on the irradiation surface 102. The illuminance of the line beam 107 slightly decreases.
  • the exit surface 121 of the lens is corrected with a cubic function, and the line beam to the irradiation surface is extended only to the light source side.
  • it is an even-order function, not only the light source side but also the far side. You may extend the line beam.
  • the line beam extends on both sides, the illuminance of the line beam is lowered. Therefore, when correcting with an even-order function, it is more important to refract the emitted light above the top of the lens.
  • the number of LEDs in the light source 100 is not limited to five, but may be plural. Note that all the LEDs in the light source 100 do not have to be constantly lit, and illumination in a broken line shape may be performed on the irradiation surface by lighting each LED.
  • the shape of the light emission surface of the LED of the light source 100 in the z-axis direction is rectangular, it may be square.
  • the unevenness of illuminance is slightly generated in the z-axis direction of the line beam 107, it may be circular or polygonal.
  • the LEDs are arranged in the x-axis direction, the curvature of the lens 101 is changed in the x-axis direction, and the length of the line beam 107 in the perspective direction from the lens 101 is increased. It is also possible to increase the irradiation light of the lens 101 in the width direction by changing the curvature of the lens 101 in the y-axis direction. Further, the LEDs can be arranged in a lattice pattern, and the curvature of the lens 101 can be changed in both the x and y axis directions, so that the irradiation region can be widened not only in the line beam 107 but also in the perspective and width directions.
  • FIG. 13 shows a state where the lighting device 106 according to the second embodiment is mounted on a vehicle as a traveling body.
  • an automobile 150 is an automobile as a traveling body, and the lighting device 106 is disposed in the front F of the front F and rear B of the automobile 150.
  • the median strip 157 is the median strip of the road.
  • Two lines of illumination device 106 form parallel line beam 107 and line beam 158.
  • the line beam 158 on the central separation band 157 side of the illuminating device 106 is arranged to be shorter than the line beam 107 on the opposite side.
  • the illumination device 106 is rotated around the z axis from the center of the automobile to the outside, and the emitted light beam 105 is emitted outward from the illumination device 106, and the line beam is irradiated on the irradiation surface 102.
  • 107 and line beam 158 may be formed. Thereby, the parallel line beam 107 and the line beam 158 wider than the vehicle width of the automobile 150 can be formed.
  • two substantially parallel line beam 107 and line beam 158 by the two illuminating devices 106 are used. You may use as a reference line when acquiring road surface information with a camera.
  • FIG. 15 shows a third embodiment of the present invention.
  • the lighting device 106 is arranged on both sides of the rear part B of the front part F and the rear part B of the automobile 150.
  • a difference from the second embodiment is that the rear portion B of the automobile 150 is arranged in the negative direction of the z-axis.
  • the lighting device 106 when the automobile 150 moves backward, the lighting device 106 is turned on, and the line beam 107 is formed on the road surface, so that it becomes an indication of the passing position of the vehicle in the backward direction, and the backward operation is performed. It can be made easier.
  • the luminescent color of the lighting device 106 disposed in the rear part B of the automobile 150 is different from the luminescent color of the lighting device 106 disposed in the front part F of the automobile 150, so that a pedestrian or another automobile driver can be obtained.
  • the forward and backward movements of the car may be made easy to understand.
  • the lighting device 106 may be attached to both the rear part B and the front part F of the automobile 150.
  • the lighting time of the line beam 107 is turned on only when the vehicle is moving backward, and is turned off when moving forward.
  • the rear line beam 107 is not only effective for warning the following vehicle or pedestrian, but also helps to recognize the width of the vehicle when the driver of the vehicle moves backward.
  • the amount of light emitted from the light source 100 in FIG. 1 is changed according to the brightness around the automobile 150 in FIGS. 14 and 15 in the illumination device 106 in FIG. Visibility is improved.
  • the line beam 107 in FIG. 1 is brightened. Conversely, when the surroundings of the automobile 150 are dark, the amount of light is appropriately reduced so that the line beam 107 does not become too bright. Improve sex.
  • the light source lighting control circuit 200 supplies current to the light source 100 to cause the light source 100 to emit light.
  • the illuminance sensor 201 measures the brightness around the automobile 150.
  • the light emission amount of the light source 100 is controlled by the light source lighting control circuit 200 according to the brightness measured by the illuminance sensor 201.
  • the surroundings are bright, as shown in FIG. 17A, the amount of light emitted from all the LEDs 111 to 115 of the light source 100 is increased, and as the surroundings become darker, all the light sources 100 as shown in FIG.
  • the amount of light emitted from the LEDs 111 to 115 is made lower than in the case of FIG.
  • the surrounding becomes darker than in the case of FIG. 17B, as shown in FIG. 17C the emitted light amount of all the LEDs 111 to 115 of the light source 100 is further increased than in the case of FIG. Reduce.
  • the visibility of the line beam 107 can be improved by changing the brightness of the line beam 107 of FIG. 1 according to the ambient brightness.
  • the light source lighting control circuit 200 controls current supply to the light source 100 of the illumination device 106 at the front F of the automobile 150, or controls current supply to the light source 100 of the illumination device 106 at the rear B of the automobile 150, Alternatively, the current supply is controlled to the light source 100 of the illumination device 106 at the front F and the illumination device 106 at the rear B of the automobile 150.
  • the illuminance sensor 201 instead of the illuminance sensor 201, the following may be performed. That is, a mechanism for mechanically changing the angle around the y-axis of the lighting device 106 in FIG. 1 is provided, and the light source lighting control circuit 200 is configured to control this in conjunction with the speed meter, whereby the vehicle 150 When the speed is high, the length of the line beam 107 is made longer than the length of the line beam 107 when the speed of the automobile 150 is low. Then, when the speed of the automobile 150 is low, the length of the line beam 107 may be shorter than the length of the line beam 107 when the speed of the automobile 150 is high.
  • FIGS. 18, 19 (a), (b), and (c) and FIGS. 20 (a), (b), and (c) show the fifth embodiment.
  • the illuminance sensor 201 and the light source lighting control circuit 200 are provided, and the light emission amount of the light source 100 is changed according to the brightness around the automobile 150.
  • the fifth embodiment is different from the fourth embodiment in that an inclination sensor and a light source lighting control circuit are provided and the amount of light emitted from the light source is changed according to the inclination of the automobile.
  • the inclination sensor 202 is an inclination sensor that is disposed in the automobile 150 in FIG. 13 and detects the inclination of the automobile 150.
  • the measured value of the tilt sensor 202 is input to the light source lighting control circuit 200, and the amount of light emitted from the LEDs 111 to 115 of the light source 100 is controlled according to the measured tilt value.
  • the light emission amount of each of the plurality of LEDs 111 to 115 of the light source 100 is reduced as the LED is closer to the road surface. That is, the light source lighting control circuit 200 controls the light quantity to be reduced according to the inclination so that the LED 111 is darkest and then the LED 112 is dark.
  • the tilt sensor 202 When the front part F of the automobile 150 in FIG. 13 is tilted downward, the tilt sensor 202 increases the amount of light of the LEDs 111 and 112 to the same level as that of the LEDs 115 to 115, and lights it. When the front sensor F of the automobile 150 is tilted upward, the tilt sensor 202 reduces the light amounts of the LEDs 111, 112, and 113 in accordance with the value of the tilt sensor 202 in order from the darker side.
  • FIG. 20A shows a state where the automobile 150 is not tilted.
  • FIG. 20B shows a state when the front portion F is inclined downward.
  • FIG. 20C shows a state when the front portion F is inclined upward.
  • the line beam 107 is closer to the automobile 150, that is, the automobile 150 is not inclined as shown in FIG. Compared to the case, the irradiation position is shifted in the negative z-axis direction.
  • the light source lighting control circuit 200 which has read from the tilt sensor 202 that the front F of the automobile 150 has been tilted downward, turns on all the LEDs 111 to 115 of the light source 100 brightly as shown in FIG.
  • the road surface is illuminated by the line beam 107 at the line vicinity 109 of the far end 108.
  • the line vicinity end of the line beam 107 in FIG. 109 is farther from the side of the automobile 150 than the line vicinity end in FIG. 20B, and the virtual line far end 108 is also farther from the side of the automobile 150 than the vicinity end in FIG.
  • the light source lighting control circuit 200 that has read from the tilt sensor 202 that the automobile 150 is not tilted causes the LEDs 111 to 115 of the light source 100 to emit light as the LEDs closer to the road surface as shown in FIG.
  • the LED 111 is controlled to be darkest, and then the LED 112 is darkened.
  • the actual effective line far end 203 of the line beam 107 when viewed from the car 150 is closer to the car 150 than the virtual line far end 108.
  • the light source lighting control circuit 200 is positioned so that the position of the line far end 203 is substantially the same as, for example, the position of the line far end 108 in FIG. 20B or the position of the line far end 108 in FIG.
  • the amount of light of the LEDs 111 to 115 is controlled.
  • FIG. As shown in c), when it is assumed that the front F of the automobile 150 is tilted upward and all the LEDs 111 to 115 of the light source 100 are brightly lit, the line beam 107 of FIG.
  • the near line end 109 is further away from the automobile 150 side than the near line end 109 in FIG. 20B, and the virtual line far end 108 is also farther from the car 150 side than the far line end 108 in FIG. .
  • the irradiation position is shifted in the positive z-axis direction.
  • the light source lighting control circuit 200 which has read from the tilt sensor 202 that the front portion F of the automobile 150 is tilted upward, adds the LEDs 111 to 115 of the light source 100 to the LEDs 111 and 112 as shown in FIG. The amount of light from the LED 113 is reduced. As a result, the virtual line far end 108 of the line beam 107 approaches the light source and becomes the line far end 204.
  • the position of the line far end 204 when viewed from the automobile 150 is, for example, substantially the same position as the position of the line far end 108 in FIG. 20B or the position of the line far end 108 in FIG.
  • the light source lighting control circuit 200 controls the light quantity of the LEDs 111 to 115.
  • the light source lighting control circuit 200 individually adjusts the light amounts of the LEDs 111 to 115 based on the measurement value of the inclination sensor 202, so that the line far end of the line beam 107 as viewed from the automobile 150.
  • the position fluctuation of 108 can be reduced, and visibility can be improved.
  • LED111,112,113 was changed to control the length of a line, you may control using LED111-114 or all of LED111-115.
  • an acceleration sensor may be used for the tilt sensor 202, and only the tilt at the acceleration / deceleration of the automobile 150 may be detected to adjust the position of the line far end 108 of the line beam 107.
  • the adjustment of the line far end 108 of the line beam 107 is controlled by the lighting state of the LED of the light source 100, the entire lighting device 106 may be tilted. Alternatively, the position of the line far end 108 of the line beam 107 may be adjusted by moving the light source 100 or the lens 101 in the x-axis direction of FIG.
  • the number of LED divisions of the light source 100 is not limited to five.
  • the mechanism for mechanically changing the angle around the y-axis of the lighting device 106 is operated in conjunction with the speed meter.
  • the angle of the lighting device 106 around the y-axis is mechanically changed.
  • the length of the line can be changed by controlling the amount of light emitted from the LEDs 111 to 115 in conjunction with the speed meter as in the fifth embodiment.
  • FIG. 21 and 22 show a sixth embodiment of the present invention.
  • the lens shape of the exit surface 121 of the lens 101 is shown in FIG. 21 and 22, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the shape 210 of the lens 101 in the x'w cross section is a shape obtained by adding the shape 211 of FIG. 22 to the lens shape 130 of the exit surface of FIG. 4 as shown in FIG.
  • the shape 211 has an even-order shape that gives defocus to the lens 101 in the x′w cross section, for example, a quadratic function shape.
  • the line beam 107 is moved so that the line vicinity end 109 of the line beam 107 in FIG. extended.
  • the sixth embodiment by adding a quadratic function shape in the x′w section, defocusing occurs, and the light intensity distribution is in the direction of moving the line far end 108 of the line beam 107 away from the light source 100. The distribution gradually decreases gradually, that is, a gradation is applied.
  • FIG. 23A shows the illuminance distribution on the observation surface 104 as in FIG.
  • An illuminance distribution 212 indicates an illuminance distribution by the lens 101.
  • a line far end portion 213 indicates a portion corresponding to the vicinity of the line far end 108. The light intensity on the C-CC line at the line far end portion 213 is shown in FIG.
  • the light intensity distribution 214 in FIG. 23B is the light intensity distribution when the x′w section is the first embodiment, that is, the odd-order function is entered, and the light intensity distribution 215 is the odd-order function in the x′w section.
  • the light intensity distribution when an even-order shape giving defocus is added.
  • gradation is added to the light intensity distribution at the far end 108 of the line, and the boundary can be made difficult to understand.
  • the gradation formed at the far line end 108 of the line beam 107 should be changed as gently as possible.
  • the position of the line far end 108 of the line beam 107 is in the vicinity of the low beam cutoff line of the headlight of the automobile and below the cutoff line, thereby making the line far end 108 of the line beam 107 inconspicuous. be able to.
  • the illuminating device 106 may be arrange
  • FIG. 24, 25, and 26 are diagrams showing the seventh embodiment, and show the lens shape of the exit surface 121 of the lens 101.
  • FIG. 24, 25, and 26 the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • FIG. 24 The shape of the lens 101 in the x′w cross section is shown in FIG. 24 and is the same as that in FIG. 4 of the first embodiment. As shown in FIG. 25, the odd-numbered function shape is added to the yw cross section as in the x′w cross section, which is different from the first embodiment.
  • FIG. 26 shows an odd-order function shape 221.
  • the beam is extended in the negative x-axis direction on the observation surface 104 (FIG. 1) by adding an odd-order function shape monotonically increasing in the positive x-axis direction shown in FIG.
  • an odd-order function shape 221 that monotonously increases in the y-axis positive direction is added to the y′w cross section to obtain a lens shape 220 in FIG.
  • the light emitted from the lens 101 becomes a light distribution 217 that spreads to the negative side of the y-axis on the observation surface 104 as shown in FIG.
  • FIG. 27B shows the light intensity distribution on the D-DD line in FIG. The distribution is a gentle distribution in the y negative direction, but the edge of the light intensity distribution remains in the y positive direction.
  • FIG. 27C shows the light intensity distribution on the observation surface 104 when the two illumination devices 106 are arranged so that the edges are directed outward.
  • an edge remains on the outer side 219 of the line beam 107 and the inner side 222 has a gentle distribution. Even so, the visibility of the line beam 107 can be ensured.
  • the lighting device 106 is mounted on an automobile has been described as an example.
  • automobiles not only automobiles, but all kinds of traveling that run on road surfaces such as motorcycles, tricycles, wheelchairs, and aircrafts. It can also be applied to the body.
  • the present disclosure can form a line beam having a sufficiently long length in the irradiation direction, and is useful for an illumination device that illuminates an irradiation surface and a traveling body using the illumination device.

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Abstract

照射方向の長さが十分に長いラインビームを形成することができる照明装置を提供することを目的とする。直線状に複数の発光器が配列された光源（１００）と、一定の曲率の出射面を奇数次関数で補正したレンズ（１０１）とを用い、照射面（１０２）側の光源端と照射面（１０２）との距離を、レンズ中心（１２３）と照射面（１０２）との距離より長くして配置することにより、照射面（１０２）に光源（１００）の形状を結像することで、照射方向の長さが十分に長いラインビーム（１０７）を形成することができる。

Description

照明装置およびそれを用いた走行体
　本開示は、照射面に照明を行う照明装置およびそれを搭載した走行体に関する。
　従来の照明装置としては、照射幅を細くし、遠近方向に照射面を長くしたラインビームを形成する照明装置がある。この照明装置には、光源に半導体レーザを用いて、ロッドレンズで照射光をライン状にするものがある。図２８は、特許文献１に記載された照明装置を示す。
　図２８において、レーザ光源１からの射出光は、レンズ２およびレンズ３で構成されるコリメートレンズ４で、ほぼ平行光化され、小さい円形の光線となる。そして、一方向において出射面側の曲率が一定のロッドレンズ５で一方向のみ光は広げられ、照射面６上に、細いラインビーム７が形成されている。
特開２００８－１０７１３０号公報
　しかしながら、レーザ光を用いた照明装置では、光源側に近い照射面に十分な照射を行うことができない場合がある。
　本開示は、従来の課題を解決するもので、照射方向の長さが十分に長いラインビームを形成できる照明装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本開示の一実施形態である照明装置は、照射面上にラインビームを形成する照明装置であって、一方向に配列される複数の発光器から構成される光源と、光源から光が照射される方向に配置されて入射面または射出面の少なくともいずれかが曲面であるレンズとを有する。そして、当該レンズの曲面である入射面または射出面の少なくともいずれか一方の発光器の配列方向を含む断面の輪郭形状が、曲率が一定の曲線に奇数次関数で表される曲線が加えられる形状であり、光源から射出される光がレンズで屈折されて照射面に照射されてラインビームが形成されることを特徴とする。
　また、本開示の一実施形態である走行体は、照明装置が搭載され、路面に前記ラインビームを形成することを特徴とする。
　この構成によると、直線状に複数の発光器が配列された光源と、一定の曲率の出射面を奇数次関数で補正したレンズとを用い、照射面側の光源端と照射面との距離を、レンズ中心と照射面との距離より長くして配置することにより、照射面に光源の形状を結像することで、照射方向の長さが十分に長いラインビームを形成することができる。
本開示の実施の形態１における照明装置の模式図 本開示の実施の形態１における照明装置の光源とレンズの構成を例示する図 比較例の照明装置の光源と照射面との結像関係を示す図 本開示の実施の形態１におけるレンズの形状の一例を説明する図 本開示の実施の形態１におけるレンズの形状の一例を説明する図 本開示の実施の形態１におけるレンズのｘ’ｗ断面における３次関数成分を示す図 図６のグラフの傾きを示す図 本開示の実施の形態１におけるレンズによる光線方位の変化を説明する図 本開示の実施の形態１の照明装置におけるレンズと射出光線の関係を説明する図 従来の照明装置における観察面での照度分布を示す図 本開示の実施の形態１における観察面での照度分布を例示する図 本開示の実施の形態１におけるラインビームの照度分布を例示する図 本開示の実施の形態２における照明装置を搭載した自動車を上方から見た平面図 本開示の実施の形態２における自動車を（ａ）上方から見た平面図と（ｂ）正面から見た図 本開示の実施の形態３における自動車を上方から見た平面図 本開示の実施の形態４における自動車の制御装置の構成図 本開示の実施の形態４における制御装置の制御状態を示し、（ａ）周囲が明るい場合、（ｂ）周囲がやや暗い場合、（ｃ）周囲が更に暗い場合の各発光器の発光光量を示す図 本開示の実施の形態５における自動車の制御装置の構成図 本開示の実施の形態５における制御装置の制御状態を示し、（ａ）自動車が水平姿勢の場合、（ｂ）自動車の前部が下がる方向に傾斜した姿勢の場合、（ｃ）自動車の前部が上がる方向に傾斜した姿勢の場合の各発光器の発光光量を示す図 本開示の実施の形態５における（ａ）自動車が水平姿勢の場合のラインビームと（ｂ）自動車の前部が下がる方向に傾斜した姿勢の場合のラインビームおよび（ｃ）自動車の前部が上がる方向に傾斜した姿勢の場合のラインビームを示す図 本開示の実施の形態６における照明装置のレンズの形状の一例を説明する図 図４に示したレンズの射出面に加える２次関数形状を示す図 本開示の実施の形態６における（ａ）観察面での照度分布図と（ｂ）ライン遠方端１０８付近におけるＣ－ＣＣライン上の光強度を示す図 本開示の実施の形態７におけるレンズの形状の一例を説明する図 本開示の実施の形態７におけるレンズのｙｗ断面におけるレンズの形状を説明する図 本開示の実施の形態７におけるレンズのｙｗ断面における奇数次関数成分を示す図 本開示の実施の形態７における（ａ）観察面１０４の射出光分布図と（ｂ）Ｄ－ＤＤラインでの光強度分布図および（ｃ）２つの照明装置１０６をエッジが外側に向くように配置したときの観察面１０４での光強度分布図 特許文献１に記載されたライン照明装置を示す図
　以下、本開示の各実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
　なお、同様の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
　（実施の形態１）
　図１は本開示の実施の形態１における照明装置の模式図であり、照明装置と照射光との関係を示す側面図（図１（ａ））および上面図（図１（ｂ））である。
　図１において、ｘ軸を紙面上方向、ｙ軸を紙面奥行き方向、ｚ軸を紙面右手方向とする。図１の側面図はラインビームを形成する照明装置１０６をｙ軸方向から見た図であり、図１の上面図はｘ軸方向から見た照明装置１０６と照射面１０２上の照射光であるラインビーム１０７を示す。
　図１において、光源１００は、例えば発光ダイオード（Light　Emittinng　Diode、以下、ＬＥＤと称す）等の直進性の高い発光器からなる。光源１００は、例えば複数のＬＥＤがｘｚ断面内で、ほぼｘ軸方向に近接して配列される。隣接する発光器は互いに接して配列されても良いし、ラインビーム１０７の明暗が大きくならない範囲で間隔を空けて配列されても良い。また、発光器は一列に配列されても良いし、互いにほぼ平行に複数列に配列されても良い。
　レンズ１０１は、光源１００の射出光を入射光とし、射出光線１０５を射出し、照射面１０２にラインビーム１０７を形成するレンズである。レンズ１０１は、透光性を有する材質でガラスや、透光性を有するアクリルやポリカーボネートなどの樹脂である。照射面１０２はｙｚ面とほぼ平行な平面である。水平面１０３は、レンズ１０１のレンズ中心１２３を通る水平面で、ｙｚ面と平行である。観察面１０４は、レンズ１０１の射出光線１０５を観察するための観察面である。
　このように照明装置１０６は光源１００とレンズ１０１より構成されている。
　ラインビーム１０７は、レンズ１０１より射出された射出光線１０５が照射面１０２を照明して形成され、ｚ軸方向に細長いライン状となる。ライン遠方端１０８は、ラインビーム１０７のライン遠方端、すなわち、ラインビーム１０７のｚ軸正方向の端部を示す。ライン近傍端１０９は、ラインビーム１０７のライン近傍端、すなわち、ラインビーム１０７のｚ軸負方向の端部を示す。ラインビーム１０７は、ライン遠方端１０８からライン近傍端１０９までの長さとなる。
　図２は照明装置１０６の光源１００とレンズ１０１の構成を例示する図であり、ｙ軸方向から見た断面図（図２（ａ））と、ｘ軸方向から見た上面図（図２（ｂ））を示す。
　入射面１２０は、レンズ１０１の入射面であり、光源１００から出射した射出光が入射する。入射面１２０の形状は、レンズ中心軸１２２に対し回転対称な非球面形状である。レンズ中心軸１２２は、レンズ１０１の入射面１２０のレンズ面の頂点と、射出面１２１のレンズ面の頂点を結ぶ軸である。レンズ中心１２３は、入射面１２０のレンズ面の頂点と射出面１２１のレンズ面の頂点とのほぼ中間に位置する。
　レンズ１０１の入射面１２０から入射した光を射出する射出面１２１は、レンズ中心軸１２２および光源１００の配列方向を含むｘｚ断面に形成される曲率が一定の円弧で表される線分に対して、奇数次関数で表される線分によって補正される輪郭形状を備える。例えば、射出面１２１は、曲率が一定でレンズ中心軸１２２を中心とする回転対称図形に対して、ｘｚ断面において奇数次関数を用いて補正した回転非対称形状である。奇数次関数は、１次、３次，５次、７次、．．．、の関数の線形結合であり、奇数次関数をｆ（ｘ）とし、奇数次の係数をそれぞれ、１次の係数をａ１、３次の係数をａ３、５次の係数をａ５とすると、
　　ｆ（ｘ）＝（ａ１）×ｘ＋（ａ３）×ｘ＾３＋（ａ５）×ｘ＾５＋．．．
で表される。なお、記号＾は、累乗を示し、たとえば、ｘ＾３＝ｘ×ｘ×ｘである。奇数次関数としては３次関数が好ましく、以下の説明では、奇数次関数として３次関数を例に説明する。
　ここで、回転対称図形を奇数次関数を用いて補正した射出面１２１とは、曲率が一定かつ回転対称図形であるレンズのｘｚ断面における輪郭の形状をｘｚ軸における２次関数として表し、これとｘｚ軸における奇数次関数との和をとった関数をｘｚ断面における輪郭の形状として表した射出面１２１のことである。原点を通りｘに対するｚの奇数次関数として表されるとすると、奇数次関数はｚの正の領域でｘの値は負になり、ｚの負の領域でｘの値は正となる。これを曲率が一定の輪郭形状を表す２次関数に加えると、射出面１２１の輪郭形状は、ｘ軸の正の領域では曲率が大きくなり、ｘ軸の負の領域では曲率が小さくなる。なお、補正の元となるレンズの輪郭図形は、回転対称図形であることに限らず、光源１００の配列方向とレンズ中心軸１２２とを含むｘｚ断面における輪郭形状が、曲率が一定の円弧図形となっていれば良い。
　このように、ｘ軸の正側で射出面１２１の曲率が大きくなるレンズ１０１を用い、光源１００の照射面１０２からの高さをレンズ１０１のレンズ中心１２３を通る水平面１０３より高い位置、つまりｘ軸の正の方向にすることにより、曲率が一定のレンズを用いる場合に比べて、図１１に示すラインビーム１０７のライン近傍端１０９を光源１００に近づけることができる。
　なお、奇数次関数として３次関数を用いることにより、ｘの値がｚ軸の０から離れる程、急激に大きくなる。そのため、射出面１２１の曲率半径をレンズ面の頂点から離れる程に大きな割合で大きくすることができ、ラインビーム１０７のライン近傍端１０９を光源１００により近づけることができる。よって、奇数次関数として３次関数を用いることが好ましい。つまり、射出面１２１は、少なくともレンズ面の頂点より上部において、レンズ面の頂点から離れるほど曲率半径が大きくなることを特徴とし、曲率半径の変化率はレンズ面の頂点から離れる程大きくなることが好ましい。ここで、射出面１２１の頂点から遠い領域のみの曲率半径を大きくすることで、光源１００に近い領域のラインビーム１０７を伸ばすことができるが、ラインビーム１０７の長さ方向における光量の変化が大きくなりすぎるため、奇数次関数で補正した射出面１２１を用い、曲率半径を徐々に変化させる構成とすることが好ましい。回転対称形状のレンズでは、ｘ軸方向だけでなく、ｙ軸方向にもビームが広がってしまい、ラインビーム１０７の照度が低下してしまう。奇数次関数で、必要な方向のみ、すなわち、光源１００に近い領域側へのみラインビーム１０７を伸ばすことで、照度の高いラインビーム１０７を形成できる。
　光源１００をレンズ中心１２３より高い位置に設けているため、射出面１２１の頂点よりｘ軸正方向のみから射出光線１０５（図１）は出力する。そのため、奇数次関数による補正は射出面１２１の頂点よりｘ軸正方向の部分のみに行っても良い。
　図２において、ＬＥＤ１１１、ＬＥＤ１１２、ＬＥＤ１１３、ＬＥＤ１１４およびＬＥＤ１１５は、それぞれ、光源１００を構成する発光器の例であるＬＥＤであり、この順で、ｘ軸負方向から正方向に一直線状になるようにして隣接して配置される。ＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５それぞれのｚ軸方向の光射出面の形状は長方形である。
　ＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５の射出光量は、ＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５側に行くほど（照射面１０２である地面より遠ざかるほど）、順に小さくなるか、等しくなるように設定することもできる。すなわち、
　ＬＥＤ１１１の光量 ≧ＬＥＤ１１２の光量 ≧ＬＥＤ１１３の光量 ≧ＬＥＤ１１４の光量 ≧ＬＥＤ１１５の光量
としても良い。
　また、ＬＥＤの発光面の面積である発光サイズを、ＬＥＤのｚ軸方向の光射出面におけるｘｙ面の照射面の大きさとすると、ＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５の発光サイズは、ＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５側に行くほど（照射面１０２である地面から遠ざかるほど）、大きくなるか、等しくなるように配置することもできる。すなわち、
　ＬＥＤ１１５の発光サイズ ≧ＬＥＤ１１４の発光サイズ ≧ＬＥＤ１１３の発光サイズ
 ≧ＬＥＤ１１２の発光サイズ ≧ＬＥＤ１１１の発光サイズ
としても良い。
　照射面１０２から、光源１００の照射面１０２側の端、すなわち、ＬＥＤ１１１の照射面１０２側の端とのｘ軸方向の距離をｓ１とし、照射面１０２からレンズ中心１２３までのｘ軸方向の距離をｓ２とすると、ｓ１はｓ２より大きくなるように配置される。すなわち ｓ１＞ ｓ２ である。
　図２において、レンズ射出面側に座標軸ｘ’ｙｗを設定する。レンズの射出面１２１のレンズ面頂点を座標軸の原点Ｏとし、ｗ軸はレンズ中心軸１２２と平行であり、向きはｚ軸と逆方向にとったものである。ｘ’軸は、ｘｚ断面内にあり、レンズ中心軸１２２と垂直で、ｘ軸正方向を正方向とする軸である。ｘ’軸，ｗ軸は後の説明で用いる。図２の上面図において、光源１００は、レンズ中心軸１２２上に配置される。
　次に、光源１００およびレンズ１０１によって照射面１０２に形成されるラインビームについて説明する。最初に、レンズ１０１が３次関数で補正されていないレンズであるとき、すなわち、レンズがレンズ中心軸１２２回りに回転対称形状のときについて説明する。
　図３は比較例のライン照明装置の光源と照射面との結像関係を示す図であり、図１の側面図と同様にライン照明装置のｘｚ断面を示す。図が煩雑になるためレンズ形状を省略している。図３において、図１、図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
　レンズ中心軸１２２方向におけるＬＥＤ１１１のｘ軸負方向の端とレンズ中心１２３との距離をａ２とする。ＬＥＤ１１１のｘ軸負方向の端とレンズ中心１２３を通り、照射面１０２との交点はライン遠方端１０８であり、レンズ中心軸１２２方向におけるライン遠方端１０８とレンズ中心１２３との距離をｂ２とする。
　同様に、レンズ中心軸１２２方向におけるＬＥＤ１１５のｘ軸正方向の端とレンズ中心１２３との距離をａ１とする。ＬＥＤ１１５のｘ軸正方向の端とレンズ中心１２３を通り、照射面との光源をライン近傍端１１０とし、レンズ中心軸１２２方向におけるライン近傍端１１０とレンズ中心１２３との距離をｂ１とする。ライン近傍端１１０は、図１で説明したライン近傍端１０９よりｚ軸正方向にある。すなわち、レンズ１０１に３次関数が含まれないとき、ラインビーム１１７の長さは短い。
　レンズの焦点距離をｆとすると、レンズ結像公式
　　　１／ｆ ＝１／ａ１ ＋ １／ｂ１　　　（式１）
および、
　　　１／ｆ ＝１／ａ２ ＋ １／ｂ２　　　（式２）
となるように、距離ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２を定めることで、光源１００が照射面１０２に結像投影される、すなわち、鮮明なラインビームを形成することができる。
　このとき、ＬＥＤ１１１を出射した光がライン遠方端１０８を形成し、ＬＥＤ１１５を出射した光がライン近傍端１１０を形成する。ＬＥＤ１１１のｘ軸方向の端と照射面１０２との距離ｓ１は、レンズ中心１２３と照射面１０２との距離ｓ２より大きくなるように設定しているので、ＬＥＤ１１１のｘ軸負方向の端とレンズ中心１２３を通るラインは、必ず照射面１０２と交わることになる。すなわち、水平面１０３より上方向に光は出ない。ＬＥＤ１１１から出射する光はライン遠方端１０８を形成し、ＬＥＤ１１２、ＬＥＤ１１３、ＬＥＤ１１４、ＬＥＤ１１５の光は、それより光源１００側、すなわちｚ軸負方向の照射面１０２上に照射されるので、レンズ１０１からの射出光線１０５は、全て照射面１０２上に投影されることになる。
　ｂ２＞ｂ１なので、（式１）（式２）より、ａ２＜ａ１となり、ｘｚ断面において、ＬＥＤ１１１側がレンズに近く、ＬＥＤ１１５側がレンズから遠くなるような配置となる。つまり、レンズ中心軸１２２方向において、ＬＥＤ１１５とレンズ１０１のレンズ中心１２３との距離は、ＬＥＤ１１１とレンズ１０１のレンズ中心１２３との距離より大きくなるようにＬＥＤ１１１とＬＥＤ１１５とを配置している。
　ラインビーム１１７の幅、すなわち、ｙ軸方向の照射幅は、ライン遠方端１０８において、ＬＥＤ１１１のｙ軸方向の幅がｂ２／ａ２倍されたものとなる。同様に、ライン近傍端１１０において、ＬＥＤ１１５のｙ軸方向の幅がｂ１／ａ１倍されたものとなる。
　以上の配置で、ライン遠方端１０８からライン近傍端１１０までのラインビーム１１７が形成されるが、ラインビーム１１７の長さは光源１００を照射面１０２に結像しているので、ラインビーム１１７の長さは光源１００のｘ軸方向に配列した長さで制限される。
　次に、レンズ１０１の射出面１２１に３次関数を加えることで、ラインビーム１０７を長くすることについて説明する。
　図４～図８は本開示の実施の形態１における図２のレンズ１０１の射出面１２１のレンズ形状を説明する図である。図４はレンズ１０１のｘ’ｗ断面を示し、図５はレンズ１０１のｙｗ断面を示す。図６はレンズ１０１のｘ’ｗ断面における３次関数成分を示し、図７は図６のグラフの傾き、すなわち、微分値を示す。図８はレンズ１０１による光線方位の変化を説明する図である。
　図４において、レンズ形状１３０は、図２のレンズの射出面１２１のｘ’ｗ断面のレンズ形状を示し、ｗｘ’断面上の輪郭形状で表現している。レンズ形状１３１は、レンズ形状１３０から３次関数成分をのぞいた射出面の曲率が一定の回転対称成分のレンズ形状を示し、同じくｗｘ’断面上の輪郭形状で表現している。このレンズ形状１３１は図５に示すレンズの射出面１２１のｙｗ断面と同じ形状である。
　図６において、３次関数１３２は、図４のレンズ形状１３０から回転対称形状であるレンズ形状１３１を引き算した形状で、ｗとｘとからなる３次関数で表される。この３次関数１３２は、原点Ｏにおいて、接線がｘ’軸とほぼ平行であり、ｘ’軸正方向に行くに従い徐々にｗの値が大きくなり、ｘ’軸負方向に行くに従い、徐々にｗの値が小さくなる。
　３次関数で補正されたレンズ形状１３０から射出する光線は、回転対称形状のレンズ形状１３１に対して、３次関数１３２の影響をうける。３次関数１３２による光線の方位変化は、３次関数１３２の傾きに比例して方位が変化する。ここで、図８を用いて、ｘ’ｗ面内での面の傾斜による光線方位の変化について示す。
　図８では、原点Ｏにおいて射出面がｘ’軸であり、ｗ軸方向に屈折率ｎの透光性を有する材質の物体があるとし、この物体が、原点Ｏ回りで反時計回りに回転、すなわち、正の傾きで、射出面１３４となったときの、射出光線１３５の方位の変化を示す。
　射出面１３４となったとき、射出光線１３５の入射角をα、射出角をβとすると、スネル則より、ｎ×ｓｉｎ（α）＝ｓｉｎ（β）であり、一般に透光性を有する材質の屈折率ｎは１より大きいので、β＞αとなる。よって光線方位の変化γは、γ＝β―α＞０となり、光線方位はｘ’軸負方向に変化することになる。
　図７に示すように、３次関数の傾き成分１３３のｗの値は、原点近傍は０に近い値で、原点から離れると正の値となる。よって、レンズ形状１３０からの射出光線１３５は、一方向、この場合は、ｘ’負方向に方位が変化する。ｘ’負方向への方位変化は、図２および図３において、ｙ軸回りに時計回りに回転する方向であり、ラインビーム１０７（図１参照）が光源１００側へ伸びる方向である。３次関数の傾き成分１３３は、原点近傍で０に近い値で、射出光線の方位変化には寄与しない成分があるので、図３におけるラインビーム１１７のライン遠方端１０８の位置は図１におけるラインビーム１０７のライン遠方端１０８の位置と変わらず、図３におけるライン近傍端１１０が光源１００側に図１におけるライン近傍端１０９まで伸びることになる。
　次に、図９を用いて実施の形態１におけるレンズと射出光線について説明する。
　図９は本開示の実施の形態１のライン照明装置におけるレンズと射出光線の関係を説明する図である。
　レンズ１０１の射出面１２１は、曲率が一定のレンズ形状１３１を３次関数で補正されており、射出面１２１の頂点からｘ軸正方向に離れるに従い徐々に曲率半径が大きくなる形状である。ＬＥＤ１１１を出射した射出光線１１８は射出面１２１の頂点近傍で屈折され、頂点近傍ではレンズ形状１３１と射出面１２１との曲率の差は小さいので、レンズ形状１３１となる曲率が一定のレンズと射出面１２１となるレンズ１０１からの射出光線１１８はほぼ同じとなる。射出光線１１８が照射面１０２に照射される位置はライン遠方端１０８（図１）となる。ＬＥＤ１１５を出射した射出光線１１９は、レンズ形状１３１となる曲率が一定のレンズで屈折され照射面１０２に照射される。同じく、ＬＥＤ１１５を出射した射出光線１１６は、レンズ１０１で屈折され照射面１０２に照射される。このとき、射出光線１１９が通過するレンズ形状１３１となる曲率が一定のレンズの曲率と、射出光線１１６が通過する位置でのレンズ１０１の射出面１２１の曲率では、射出面１２１の曲率の方が大きい。そのため、射出光線１１９より射出光線１１６の方が大きな角度で屈折する。これにより、射出光線１１９が照射面１０２に照射される位置であるライン近傍端１１０より、射出光線１１６が照射面１０２に照射される位置であるライン近傍端１０９の方が光源に近くなる。つまり、ＬＥＤ１１１～１１５で照射されるラインビームは、曲率が一定のレンズで屈折させた場合より、本開示に係る発明の例であるレンズ１０１で屈折させた場合の方が光源に近い方向に伸びる。
　図１０は従来のライン照明装置における観察面での照度分布を示す。図１１は本開示の実施の形態１における観察面における照度分布で、図１のレンズ１０１とライン近傍端１０９との間に配置した観察面１０４での照度分布を示す。
　比較例の図１０は、レンズの射出面が図５のレンズ形状１３１のように回転対称形状のときの照度分布１４０を示している。
　これに対して実施の形態１の図１１は、レンズ１０１のレンズの射出面１２１が図４のレンズ形状１３０のように３次関数で補正されたときの照度分布１４１を示す。このようにレンズの射出面１２１に３次関数を入れることで、ｘ軸負方向に照度分布が長くなり、かつ、ｘ軸正方向には照度分布は伸びないので、水平面１０３より上には光が照射されないようにできる。
　図１２は本開示の実施の形態１におけるラインビーム１０７の照度分布を例示する図であり、図２に示すＬＥＤ１１１～１１５それぞれが単独で照射したビームの照射面１０２における個別照度変化１５１～１５５および、図１に示すラインビーム１０７のｚ軸方向における全体照度変化１５６を示す。
　図１、図２、図１２に示すように、個別照度変化１５５は、ＬＥＤ１１５による照度の変化を示す。個別照度変化１５４はＬＥＤ１１４による照度の変化を示す。個別照度変化１５３はＬＥＤ１１３による照度の変化を示す。個別照度変化１５２はＬＥＤ１１２による照度の変化を示す。個別照度変化１５１はＬＥＤ１１１による照度の変化を示す。全体照度変化１５６は、ＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５まですべてを点灯したときの照度の変化を示す。
　光源１００から遠いほど、すなわち、ｚ軸正方向ほど、射出光線１０５は広がるため、ラインビーム１０７の幅が広くなるので、照度は低下することになる。しかし、ＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５の光量を調整し、ＬＥＤ１１５からＬＥＤ１１１にかけて、順に光量を大きくすることで、ｚ軸正方向の照度低下を低減でき、遠方まで明るいラインビーム１０７を形成することができる。また、ｙ軸方向におけるＬＥＤ１１１からＬＥＤ１１５の幅について、ＬＥＤ１１５からＬＥＤ１１１の順に幅を小さくすることで、ｚ軸正方向におけるラインビーム１０７のｙ軸方向の幅を狭くすることができ、細くて視認性のよいラインビームを形成できる。
　以上のように、少なくとも２個以上のＬＥＤを直線状に配列した光源と、３次関数で補正されて出射面の曲率が照射面からはなれる程に徐々に大きくなるレンズを用いる。そして照射面側の光源端と照射面との距離をレンズ中心と照射面との距離より長くして光源とレンズとを配置し、照射面に光源のＬＥＤ形状を結像する。これらのことにより、細くて視認性のよいラインビームを形成することができる。
　なお、光源１００は、青色ＬＥＤに蛍光体を塗布して出射光を白色としたもの、あるいは、蛍光体を用いない青色、赤色、緑色などを配列しても良く、ＬＥＤに限らず直進性の高い発光器を配列しても良い。ただし、発光器として半導体レーザを用いた場合、半導体レーザは熱による発光効率の低下が大きく、レーザ光は人体に悪影響を与える可能性があるため、熱耐性と安全性の観点から発光器としてＬＥＤを用いることが好ましい。
　なお、照射面１０２は平面としたが、わずかな凹凸や、曲面があってもよい。
　なお、奇数次関数として、３次関数としたが、１次以上の奇数次係数の線形結合である奇数次関数を用いてもよい。奇数次関数の１次関数は、レンズ１０１のｘ軸方向の変位と同じ効果となるので、奇数次関数としては、３次以上としてもよい。
　なお、奇数次関数をレンズ１０１の射出面１２１に与えたが、入射面１２０と射出面１２１の両方、あるいは、入射面１２０のみに与えてもよい。
　なお、レンズ１０１は、単レンズとしたが、２枚以上の組レンズとしてもよい。組レンズとすることで、レンズ１０１のｚ軸方向の厚みを薄くすることができるが、空気とレンズとの界面が増え表面反射が増えるので、光源１００の光量が同じときは、照射面１０２上のラインビーム１０７の照度が若干低下することになる。
　なお、本実施の形態では、レンズの射出面１２１を３次関数で補正し、照射面へのラインビームを光源側にのみ伸ばしたが、偶数次の関数で、光源側だけでなく、遠方側へもラインビームを伸ばしてもよい。ただし、両側にラインビームが伸びるので、ラインビームの照度は低くなる。そのため、偶数次関数で補正する場合は、レンズの頂点より上で射出光線を屈折させることがより重要になる。
　なお、光源１００におけるＬＥＤの数は、５個に限定されるものではなく複数個であれば良い。なお、光源１００におけるＬＥＤは、全部が常に点灯する必要はなく、１個ごとに点灯するなどして照射面上で破線状の照明を行ってもよい。なお、光源１００のＬＥＤのｚ軸方向の光射出面の形状を長方形としたが、正方形でもかまわない。また、ラインビーム１０７のｚ軸方向に照度ムラが多少出てもよければ円形や、多角形形状にしてもよい。
　また、上記説明ではＬＥＤをｘ軸方向に配列し、レンズ１０１の曲率をｘ軸方向で変化させて、レンズ１０１からの遠近方向のラインビーム１０７の長さを長くしたが、ＬＥＤをｙ軸方向に配列し、レンズ１０１の曲率をｙ軸方向で変化させて、レンズ１０１の照射光を幅方向に長くすることもできる。さらに、ＬＥＤを格子状に面配列し、レンズ１０１の曲率をｘ、ｙ両軸方向で変化させて、ラインビーム１０７に限らず、遠近および幅方向において照射領域を広くすることもできる。
　（実施の形態２）
　図１３は実施の形態２の照明装置１０６を走行体としての自動車に搭載した状態を示す。
　図１３において、自動車１５０は走行体としての自動車であり、自動車１５０の車体の前部Ｆと後部Ｂの内の、前部Ｆに照明装置１０６を配置している。中央分離帯１５７は道路の中央分離帯である。２つのラインの照明装置１０６により平行なラインビーム１０７およびラインビーム１５８が形成される。照明装置１０６の中央分離帯１５７側のラインビーム１５８は、反対側のラインビーム１０７より短くなるように配置される。
　中央分離帯１５７側のラインビーム１５８の長さを短くすることで、対向車へ光を照射しにくくできる。また、ラインビーム１５８の長さを短くすることで、照射する面積が減るので、照度を上げることができる。
　なお、図１４に示すように、照明装置１０６を自動車の中心から外側に向けてｚ軸回りに回転させて、照明装置１０６より外側に向けて射出光線１０５を射出し、照射面１０２にラインビーム１０７およびラインビーム１５８を形成してもよい。これにより、自動車１５０の車幅より広い平行なラインビーム１０７、ラインビーム１５８を形成できる。
　なお、走行中の路面（照射面１０２）を車載のカメラで撮影して路面情報を取得する場合には、２個の照明装置１０６によるほぼ平行な２本のラインビーム１０７、ラインビーム１５８を、カメラで路面情報を取得するときの基準線として用いてもよい。
　（実施の形態３）
　図１５は本発明の実施の形態３を示す。
　自動車１５０の前部Ｆと後部Ｂの内の、後部Ｂの両側に照明装置１０６を配置している。自動車１５０の後部Ｂ、すなわち、ｚ軸負方向に配置している点が実施の形態２と異なる点である。
　実施の形態３においては、自動車１５０が後進するときに照明装置１０６を点灯し、路面にラインビーム１０７を形成することで、後進方向における自分の車の通過位置の目安になり、後進操作を行いやすくすることができる。
　なお、自動車１５０の後部Ｂに配置する照明装置１０６の発光色を、自動車１５０の前部Ｆに配置する照明装置１０６の発光色と異なる色とすることで、歩行者あるいは、他の自動車のドライバーに対して、自動車の前進、後進がわかりやすいようにしてもよい。
　なお、照明装置１０６は、自動車１５０の後部Ｂおよび前部Ｆの両方に取り付けてもよい。
　このラインビーム１０７の点灯時期は、自動車が後進する時だけ点灯させ、前進するときは消灯させる。後方へのラインビーム１０７は、後続車や歩行者への警告用に有効だけでなく、自動車の運転手が後進するときの自車の車幅を認識するのに役立つ。
　（実施の形態４）
　図１６と図１７は、本発明の実施の形態４を示す。
　この実施の形態４は、図１の照明装置１０６において、図１の光源１００の発光光量を、図１４、図１５の自動車１５０の周囲の明るさに応じて変化させることで、ラインビーム１０７の視認性を向上させるものである。
　すなわち、自動車１５０の周囲が明るいときは、図１のラインビーム１０７を明るくし、逆に自動車１５０の周囲が暗いときは、ラインビーム１０７が明るくなりすぎないように光量を適度に低下させ、視認性をよくする。
　図１６において、光源点灯制御回路２００は、光源１００へ電流を供給し、光源１００を光らせる。照度センサ２０１は、自動車１５０の周囲の明るさを計測する。照度センサ２０１で計測された明るさに応じて、光源点灯制御回路２００により光源１００の発光光量が制御される。周囲が明るいときは、図１７（ａ）に示すように、光源１００のすべてのＬＥＤ１１１～１１５の発光光量を多くし、周囲が暗くなるに従い、図１７（ｂ）のように、光源１００すべてのＬＥＤ１１１～１１５の発光光量を、図１７（ａ）の場合よりも低下させる。図１７（ｂ）の場合よりもさらに周囲が暗くなった場合には、図１７（ｃ）のように、光源１００すべてのＬＥＤ１１１～１１５の発光光量を、図１７（ｂ）の場合よりも更に低下させる。
　このように、周囲の明るさに応じて図１のラインビーム１０７の明るさを変えることで、ラインビーム１０７の視認性を向上させることができる。
　光源点灯制御回路２００は、自動車１５０の前部Ｆの照明装置１０６の光源１００へ電流供給を制御するもの、または、自動車１５０の後部Ｂの照明装置１０６の光源１００へ電流供給を制御するもの、あるいは、自動車１５０の前部Ｆの照明装置１０６と後部Ｂの照明装置１０６の光源１００へ電流供給を制御するものである。
　なお、照度センサ２０１の代わりに、以下のようにしてもよい。すなわち、図１における照明装置１０６をｙ軸回りの角度を機械的に変更する機構を設け、これを速度メータと連動して制御するように光源点灯制御回路２００を構成することによって、自動車１５０の速度が速いときにはラインビーム１０７の長さを、自動車１５０の速度が遅いときのラインビーム１０７の長さよりも長くする。そして、自動車１５０の速度が遅いときにはラインビーム１０７の長さを、自動車１５０の速度が早いときのラインビーム１０７の長さよりも短くするようにしてもよい。
　なお、実施の形態２の図１４で説明されているｚ軸回りの回転についても、自動車の速度メータと連動させることにより、速度が速いときほどラインを長くし、遅いほどラインを短くすることは視認性向上に有効である。
　（実施の形態５）
　図１８，図１９（ａ）（ｂ）（ｃ）、図２０（ａ）（ｂ）（ｃ）は実施の形態５を示す。
　実施の形態４では照度センサ２０１と光源点灯制御回路２００を設け、光源１００の発光光量を、自動車１５０の周囲の明るさに応じて変化させた。この実施の形態５では、傾きセンサと光源点灯制御回路を設け、光源の発光光量を、自動車の傾きに応じて変化させる点が実施の形態４と異なっている。
　図１８において、傾きセンサ２０２は、図１３の自動車１５０に配置され、自動車１５０の傾きを検出する傾きセンサである。傾きセンサ２０２の計測値は、光源点灯制御回路２００に入力され、傾き計測値に応じて、光源１００のＬＥＤ１１１～１１５の発光光量を制御する。
　傾きセンサ２０２が水平を示すとき、光源１００の複数のＬＥＤ１１１～１１５の各発光量を、路面に近いＬＥＤほど光量を少なくする。すなわち、ＬＥＤ１１１を最も暗く、次いでＬＥＤ１１２が暗くなるように、傾きに応じて光量を減らすように光源点灯制御回路２００において制御する。
　傾きセンサ２０２が図１３の自動車１５０の前部Ｆが下向きに傾いたとき、ＬＥＤ１１１、ＬＥＤ１１２の光量をＬＥＤ１１３からＬＥＤ１１５と同程度に増やして点灯させる。傾きセンサ２０２が自動車１５０の前部Ｆが上向きに傾いたとき、暗い方から順に、ＬＥＤ１１１、ＬＥＤ１１２，ＬＥＤ１１３の光量を傾きセンサ２０２の値に応じて減らす。
　図２０（ａ）は自動車１５０が傾いていない状態を示す。図２０（ｂ）は前部Ｆが下向きに傾いたときの状態を示す。図２０（ｃ）は前部Ｆが上向きに傾いたときの状態を示す。
　図２０（ｂ）のように自動車１５０の前部Ｆが下向きに傾いた場合には、ラインビーム１０７は、自動車１５０に近い側、すなわち、図２０（ａ）のように自動車１５０が傾いていない場合に比べて、ｚ軸負方向に照射位置がずれて照射される。自動車１５０の前部Ｆが下向きに傾いたことを傾きセンサ２０２から読み取った光源点灯制御回路２００は、光源１００のＬＥＤ１１１～１１５を図１９（ｂ）に示すように、すべて明るく点灯させて、ライン遠方端１０８のライン近傍端１０９のラインビーム１０７によって路面を照射する。
　図２０（ａ）のように自動車１５０が傾いていない状態で、かつ光源１００のＬＥＤ１１１～１１５のすべてを明るく点灯したと仮想した場合には、図２０（ａ）のラインビーム１０７のライン近傍端１０９が図２０（ｂ）のライン近傍端よりも自動車１５０の側から離れ、仮想のライン遠方端１０８についても図２０（ｂ）の近傍端よりも自動車１５０の側から離れる。しかし、自動車１５０が傾いていない状態であることを傾きセンサ２０２から読み取った光源点灯制御回路２００は、光源１００のＬＥＤ１１１～１１５を図１９（ｃ）に示すように、路面に近いＬＥＤほど光量を少なく、ＬＥＤ１１１を最も暗く、次いでＬＥＤ１１２が暗くなるように制御する。そのため、自動車１５０から見たときのラインビーム１０７の実際の有効なライン遠方端２０３は、仮想のライン遠方端１０８よりも自動車１５０側に近づく。ライン遠方端２０３の位置は、例えば図２０（ｂ）のライン遠方端１０８の位置、または図２０（ｂ）のライン遠方端１０８の位置とほぼ同じ位置となるように、光源点灯制御回路２００がＬＥＤ１１１～１１５の光量を制御している。
　図２０（
ｃ）のように、自動車１５０の前部Ｆが上向きに傾いた状態で、かつ光源１００のＬＥＤ１１１～１１５のすべてを明るく点灯したと仮想した場合には、図２０（ｃ）のラインビーム１０７のライン近傍端１０９が図２０（ｂ）のライン近傍端１０９よりも自動車１５０の側から離れ、仮想のライン遠方端１０８についても図２０（ｂ）のライン遠方端１０８よりも自動車１５０の側から離れる。すなわちｚ軸正方向に照射位置がずれて照射するようになる。しかし、自動車１５０の前部Ｆが上向きに傾いたことを傾きセンサ２０２から読み取った光源点灯制御回路２００は、光源１００のＬＥＤ１１１～１１５を図１９（ｃ）に示すように、ＬＥＤ１１１、ＬＥＤ１１２に加え、ＬＥＤ１１３の光量を減らす。これによって、ラインビーム１０７の仮想のライン遠方端１０８が光源側に近づきライン遠方端２０４になる。自動車１５０から見たときのライン遠方端２０４の位置は、例えば図２０（ｂ）のライン遠方端１０８の位置、または図２０（ｂ）のライン遠方端１０８の位置とほぼ同じ位置となるように、光源点灯制御回路２００がＬＥＤ１１１～１１５の光量を制御している。
　このように、自動車１５０が傾いたときに、傾きセンサ２０２の計測値に基づき光源点灯制御回路２００がＬＥＤ１１１～１１５の光量を個別に調整することで、自動車１５０からみたラインビーム１０７のライン遠方端１０８の位置変動を低減することができ、視認性を向上することができる。
　なお、ラインの長さの制御に、ＬＥＤ１１１、１１２、１１３の光量を変化させたが、ＬＥＤ１１１～１１４、あるいはＬＥＤ１１１～１１５のすべてを使って制御してもよい。
　なお、傾きセンサ２０２に加速度センサを用い、自動車１５０の加減速での傾斜のみ検出して、ラインビーム１０７のライン遠方端１０８の位置を調整してもよい。
　なお、ラインビーム１０７のライン遠方端１０８の調整を、光源１００のＬＥＤの点灯状態で制御したが、照明装置１０６全体を傾斜させてもよい。あるいは、光源１００または、レンズ１０１を図１のｘ軸方向に移動させることで、ラインビーム１０７のライン遠方端１０８の位置調整を行ってもよい。
　なお、光源１００のＬＥＤ分割数は、５に限定されるものではない。
　なお、実施の形態４では照明装置１０６をｙ軸回りの角度を機械的に変更する機構を速度メータと連動して動作させたが、照明装置１０６をｙ軸回りの角度を機械的に変更する機構を設けずに、速度メータと連動してこの実施の形態５のようにＬＥＤ１１１～１１５の発光光量を制御してラインの長さを変えることもできる。
　（実施の形態６）
　図２１、図２２、図２３（ａ）（ｂ）は、本発明の実施の形態６を示す。図４と同様に、レンズ１０１の射出面１２１のレンズ形状を図２１に示す。図２１、図２２において、図４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
　レンズ１０１の、ｘ’ｗ断面での形状２１０は、図２１に示すように、図４の射出面のレンズ形状１３０に、図２２の形状２１１を加えた形状となっている。形状２１１は、レンズ１０１にｘ’ｗ断面内で、ディフォーカスを与える偶数次の形状、たとえば、２次関数形状をしている。
　実施の形態１では、図４に示すように、奇数関数形状をレンズ１０１に加えることにより、図１（ａ）のラインビーム１０７のライン近傍端１０９を光源１００側に近づけるようにラインビーム１０７を伸ばした。一方、実施の形態６では、ｘ’ｗ断面内で、さらに２次関数形状を加えることで、ディフォーカスを生じさせ、ラインビーム１０７のライン遠方端１０８を光源１００から遠ざかる方向に光強度分布が連続して徐々に低下する分布となる、すなわち、グラデーションがついた状態となる。
　図２３（ａ）は、図１１と同様に観察面１０４での照度分布を示す。
　照度分布２１２はレンズ１０１による照度分布を示す。ライン遠方端部分２１３はライン遠方端１０８付近に対応する部分を示す。ライン遠方端部分２１３におけるＣ－ＣＣライン上の光強度を図２３（ｂ）に示す。
　図２３（ｂ）の光強度分布２１４はｘ’ｗ断面が実施の形態１、すなわち、奇数次関数をいれたときの光強度分布であり、光強度分布２１５はｘ’ｗ断面に奇数次関数に加え、ディフォーカスを与える偶数次の形状を加えたときの光強度分布を示す。ディフォーカスを与える偶数次をいれることで、ライン遠方端１０８での光強度分布にグラデーションがつき、境界をわかりにくくすることができる。ラインビーム１０７のライン遠方端１０８にグラデーションをつけることで、たとえば、図２０に示すように、照明装置１０６を自動車１５０に取り付け、自動車１５０の加減速で車体が前後に傾斜したとき、ラインビーム１０７の照射位置が変動し、ドライバーから見たときに視認性が低下する。しかしながら、ライン遠方端１０８にグラデーションをつけることで、ラインビーム１０７の位置変化が分かりにくくなり、視認性の低下を防ぐことができる。
　ラインビーム１０７のライン遠方端１０８に形成するグラデーションはできるだけなだらかに変化する方がよく、たとえば、自動車のへッドライトのロービームのカットオフライン近傍のグラデーションの強度分布の変化と同程度とすることが望ましい。
　また、ラインビーム１０７のライン遠方端１０８の位置は、自動車のヘッドライトのロービームのカットオフライン近傍で、かつ、カットオフラインより下側にすることにより、ラインビーム１０７のライン遠方端１０８を目立たなくさせることができる。
　なお、照明装置１０６は、ヘッドランプの中に配置されてもよいし、ヘッドランプとは別に配置してもかまわない。
　（実施の形態７）
　図２４、図２５、図２６は実施の形態７を示す図であり、レンズ１０１の射出面１２１のレンズ形状を示す。図２４、図２５、図２６において、図４と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
　ｘ’ｗ断面におけるレンズ１０１の形状は、図２４に示されるが、実施の形態１の図４と同じである。図２５に示すように、ｙｗ断面において、ｘ’ｗ断面と同様に、奇数次関数形状を加えたところが、実施の形態１と異なるところである。図２６に奇数次関数形状２２１を示す。
　実施の形態１において、ｘ’ｗ断面で図６に示すｘ軸正方向に単調増加する奇数次関数形状を加えることで観察面１０４(図１)上においてｘ軸負方向にビームが伸ばされたのと同様に、ｙ’ｗ断面において、ｙ軸正方向に単調に増加する奇数次関数形状２２１を加え、図２５のレンズ形状２２０とする。このことで、レンズ１０１からの射出光は、図２７（ａ）に示すように観察面１０４上において、ｙ軸負方向側へも広がる光分布２１７となる。図２７（ａ）のＤ－ＤＤラインでの光強度分布を図２７（ｂ）に示す。ｙ負方向には、なだらかな分布になるが、ｙ正方向には光強度分布のエッジが残る分布となる。
　２つの照明装置１０６をエッジが外側に向くように配置したときの観察面１０４での光強度分布を図２７（ｃ）に示す。
　図１３の自動車１５０に照明装置１０６を配置したときに、自動車１５０の幅を示すためには、ラインビーム１０７の外側２１９のエッジが明瞭であればよく、内側２２２の光強度分布がなだらかであってもかまわない。
　レンズ１０１のｘ’ｗ断面への奇数次関数形状加算に加えｙｗ断面においても奇数次関数形状を加算することで、ラインビーム１０７の外側２１９にはエッジを残し、内側２２２をなだらかな分布とすることでも、ラインビーム１０７の視認性を確保することができる。
　上記の各実施の形態においては、照明装置１０６を自動車に搭載した場合を例に挙げて説明したが、自動車だけでなく、二輪車や、三輪車、車椅子、さらに航空機等の路面を走行する、あらゆる走行体にも適用できる。
　本開示は、照射方向の長さが十分に長いラインビームを形成することができ、照射面に照明を行う照明装置およびそれを用いた走行体に有用である。
１００　　光源
１０１　　レンズ
１０２　　照射面
１０３　　水平面
１０４　　観察面
１０５，１１６，１１８，１１９，１３５　　射出光線
１０６　　照明装置
１０７，１１７，１５８　　ラインビーム
１０８，２０３，２０４　　ライン遠方端
１０９，１１０　　ライン近傍端
１１１，１１２，１１３，１１４，１１５　　ＬＥＤ
１２０　　入射面
１２１，１３４　　射出面
１２２　　レンズ中心軸
１２３　　レンズ中心
１３０，１３１，２２０　　レンズ形状
１３２　　３次関数
１３３　　傾き成分
１４０，１４１，２１２　　照度分布
１５０　　自動車
１５１，１５２，１５３，１５４，１５５　　個別照度変化
１５６　　全体照度変化
１５７　　中央分離帯

Claims (9)

  1. 　照射面上にラインビームを形成する照明装置であって、
    　一方向に配列される複数の発光器から構成される光源と、
    　前記光源から光が照射される方向に配置されて入射面または射出面の少なくともいずれかが曲面であるレンズとを有し、
    　曲面である前記入射面または前記射出面の少なくともいずれか一方の前記発光器の配列方向を含む断面の輪郭形状が、曲率が一定の曲線に奇数次関数で表される曲線が加えられる形状であり、
    　前記光源から射出される前記光が前記レンズで屈折されて前記照射面に照射されてラインビームが形成されることを特徴とする照明装置。
  2. 　前記輪郭形状の頂点より前記照射面から離れる側の前記輪郭形状のみが、曲率が一定の曲線に奇数次関数で表される曲線が加えられる形状であることを特徴とする、
    請求項１記載の照明装置。
  3. 　前記奇数次関数が３次関数であることを特徴とする、
    請求項１または請求項２に記載の照明装置。
  4. 　前記発光器は、前記照射面に対し垂直方向に配列されることを特徴とする、
    請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置。
  5. 　前記光源の最も前記照射面より遠い位置に配列された前記発光器と前記レンズの中心との距離は、前記光源の最も前記照射面に近い位置に配列された前記発光器と前記レンズの中心との距離より大きいことを特徴とする、
    請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の照明装置。
  6. 　前記発光器は発光ダイオードであることを特徴とする、
    請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の照明装置。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の照明装置が搭載され、路面に前記ラインビームを形成する、走行体。
  8. 　ラインビームのライン遠方端に位置に対し明るさが連続的に変化するグラデーションを形成したことを特徴とする、
    請求項７記載の走行体。
  9. 　請求項１記載の照明装置を搭載した走光体であって、
    　走行速度または走行環境の明るさまたは車体の傾斜角度を検出するセンサ測定値に基づき前記光源における複数の前記発光器の光量を制御するよう構成した、
    走行体。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276807A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Denso Corp 車両の後退駐車支援装置
JP2007265994A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Visteon Global Technologies Inc 単一又は複数のフェーセット付きレンズを用いたｌｅｄプロジェクタヘッドライト
JP2008107130A (ja) 2006-10-24 2008-05-08 Toyo Techno Kk レーザー墨出し器用レーザーヘッド
FR2976999A1 (fr) * 2011-06-21 2012-12-28 Jacques Sabater Dispositif d'eclairage direct d'une surface a l'aide de diodes electroluminescentes
JP2013205631A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Sharp Corp レンズおよびそれを備えた照明装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276807A (ja) * 2003-03-17 2004-10-07 Denso Corp 車両の後退駐車支援装置
JP2007265994A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Visteon Global Technologies Inc 単一又は複数のフェーセット付きレンズを用いたｌｅｄプロジェクタヘッドライト
JP2008107130A (ja) 2006-10-24 2008-05-08 Toyo Techno Kk レーザー墨出し器用レーザーヘッド
FR2976999A1 (fr) * 2011-06-21 2012-12-28 Jacques Sabater Dispositif d'eclairage direct d'une surface a l'aide de diodes electroluminescentes
JP2013205631A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Sharp Corp レンズおよびそれを備えた照明装置

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