光ビーム照射装置
【課題】装置を大型化することなく視認性を高くして多様な情報を表示できる。
【解決手段】レーザの光源４から射出した光ビームを第一ビームスプリッタ５に設けた半透過膜１０ｂで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐する。透過光Ｌ２の進行方向にビームスプリッタ６〜９を順次配列して、透過光を順次同様に反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐する。最後尾のビームスプリッタ９の後に反射ミラー１１を設けて反射させる。各半透過膜と反射ミラーで光ビームは同一方向に反射させてガルバノミラー１３〜１８でそれぞれ偏向させ、外部へ射出する。各ガルバノミラーは制御手段１９に電気的に接続して偏向角を予め調整しておく。光源４とビームスプリッタ５との間にビームエキスパンダ２０を設けて光ビームを拡径する。
【解決手段】レーザの光源４から射出した光ビームを第一ビームスプリッタ５に設けた半透過膜１０ｂで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐する。透過光Ｌ２の進行方向にビームスプリッタ６〜９を順次配列して、透過光を順次同様に反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐する。最後尾のビームスプリッタ９の後に反射ミラー１１を設けて反射させる。各半透過膜と反射ミラーで光ビームは同一方向に反射させてガルバノミラー１３〜１８でそれぞれ偏向させ、外部へ射出する。各ガルバノミラーは制御手段１９に電気的に接続して偏向角を予め調整しておく。光源４とビームスプリッタ５との間にビームエキスパンダ２０を設けて光ビームを拡径する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを分割して複数の光ビームとして照射する光ビーム照射装置に関するものであり、例えば自車両の存在を他人や他車に知らしめたり、自車両の進路を自車両の運転者に把握させるために道路等の路面上に光ビームを照射する車両運転支援装置に用いる光ビームの照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路の路面上に光ビームを照射して自車両の進路や存在を自車両や他車両の運転者、歩行者等に示す車両運転支援装置として、例えば下記特許文献１に記載したものが開示されている。この車両運転支援装置はビーム照射機を備えており、ビーム照射機は半導体レーザからなるビーム発生器、ビーム整形レンズ、偏向整形器及びスキャンアクチュエータを設けている。そして、ビーム用電子制御ユニットの指令によってスキャンアクチュエータを駆動して光ビームを走査して視認可能な状態で照射する。
車両運転支援装置はビーム照射機を４つ有しており、例えば車両前部の左右側部と車両後部の左右側部にそれぞれ設けられている。ビーム照射機で照射される光ビームのパターンは光ビームと同一の光学特性を有している。そして、車両運転支援装置に搭載した調光手段によって、光ビームと同一の光学特性を有する光を他の光学特性を有する光に比較して透過し易いものにしている。
この装置によれば、車両周囲の道路路面上に所定の光学特性を有する光ビームが照射されると、路面上に光ビームのパターンが形成される。このパターンは、例えば車両が直進する場合には、車幅に沿う両側で進行方向前方側に直線状に照射され、旋回する場合には、車両の最大旋回幅に沿って略円弧状に照射されることになる。
【特許文献１】特開２００３−２８５６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の車両運転支援装置では、スキャンアクチュエータによって１つの光ビームを走査することで路面上を照射するものであるため、路面上のパターンは単純な連続線になり、他車両や歩行者等に与える情報は限られたものになってしまう。しかも、車両走行時に光ビームを走査して路面上にパターンを形成するためには、光ビームをある速度で移動させることになるため、路面に形成されるパターンはその走査速度が速くなるにしたがって視認性が低下するという不具合がある。
この場合、ビーム発生器を複数設けて個別に光ビームを照射すれば表示できる情報を多様にできると共に視認性を向上できるが、装置が大型化するために車両等に搭載するには不向きであった。
本発明は、このような実情に鑑みて、装置を大型化することなく視認性を高くして多様な情報を表示できるようにした光ビーム照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による光ビーム照射装置は、光ビームを照射する光源と、入射する光ビームを反射光と透過光に分岐すると共に透過光の進行方向に配列された複数の光ビーム分割手段と、該光ビーム分割手段で反射された光ビームをそれぞれ偏向させる偏向方向可変の偏向器とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、光源を射出した光ビームが第一の光ビーム分割手段で反射光と透過光に分割され、反射光は偏向器に向かい、透過光は第二の光ビーム分割手段で反射光と透過光に分割されて反射光は偏向器に向かうことになる。そして、複数の反射光は予め所望の偏向角に設定された偏向器で所望の方向に反射されて、外部へ照射されることになる。
なお、複数の光ビーム分割手段のうち、透過光の進行方向の最後尾に設定されたものは、光ビームの透過率を０に設定してもよい。これによって、最後尾の光ビーム分割手段は全反射する反射手段となり、光ビームを無駄なく照射光として利用できる。この光ビーム照射装置によれば、光ビームを複数に分割すると共に個別に制御できて装置を小型にできると共に照射による視認性を高くして多様な情報を表示できる。例えば、各反射光ビームを互いに分離する光スポットとして照射することで連続するものよりも視認性が高くなる。
【０００５】
また、本発明の光ビーム照射装置は、偏向器が複数の光ビーム分割手段に対して一方向に配設されているのが好ましい。
複数の光ビーム分割手段で反射した複数の光ビームを、偏向器を介して外部の一方向に照射できる。これによって光スポットパターンを形成できる。
或いは、本発明の光ビーム照射装置は、偏向器が複数の光ビーム分割手段に対して複数の方向に配設されていて、光ビーム分割手段は反射光を複数の方向に配設した偏向器に選択的に反射させ、複数の方向に配設された偏向器でそれぞれ偏向された光ビームが異なる方向に射出されるようにしてもよい。
光源を射出した光ビームが第一の光ビーム分割手段で反射光と透過光に分割され、透過光は第二以降の光ビーム分割手段で順次反射光と透過光に分割されることになり、複数の光ビーム分割手段でそれぞれ反射させられた光ビームを選択的に異なる方向に進行させて偏向器で偏向させることで、複数方向に向けられた光ビームとして外部に照射することになる。
この光ビーム照射装置によれば光源から射出された光ビームを複数方向に向かう光ビームとして分岐してそれぞれを照射できるため、装置１つで複数の装置を設置したのと同等の効果を発揮できる。
この場合、複数の光ビーム分割手段で反射する光ビームは、二つの方向に交互に反射されるようにしてもよい。例えば複数の光ビーム分割手段で奇数番目の反射光と偶数番目の反射光とを異なる方向に反射させ、偏向器を介してそれぞれ光スポットパターンとして照射することができる。
【０００６】
また、複数の光ビーム分割手段でそれぞれ反射する光ビームの少なくとも１つは、光ビーム分割手段に入射する光ビームの光軸に対して鋭角で反射するように構成してもよい。
或いは、光ビーム分割手段は、同一方向に反射する複数の光ビームが偏向器に向けて集合するように構成してもよい。
複数の反射光の一部または全部を鋭角で反射させることで光ビームを集合させることができて、狭い領域に設けたＭＥＭＳミラー等の小型の偏向器で偏向させることができて光ビーム照射装置を小型化できる。また、反射光全部を鋭角で反射させれば、偏向器を光ビーム分割手段により近づけて配置することができて光ビーム照射装置を小型化できる。
【０００７】
複数の光ビーム分割手段はそれぞれ反射率が異なっていてもよく、偏向器を介して射出される光ビーム強度を調整することができる。
特に、複数の光ビーム分割手段は、透過光の進行方向に向けて反射率が漸次増大するように設定することが好ましい。
光源から射出する光ビームを光ビーム分割手段によって反射光と透過光に分割して、透過光を更に反射光と透過光に分割するものであるから、透過する光ビームの進行方向に向けて光ビーム分割手段の反射率が漸次増大するように設定することで、偏向器を介して射出する複数の光ビーム強度を均等に近いものに設定できる。
また、光ビーム分割手段は透過する光ビームの進行方向にＮ個（Ｎ＝１，２，…）配列され、ｎ個目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の光ビーム分割手段における反射率をＲｎ、透過率をＴｎとすると、次式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。
０．５／Ｎ≦Ｒ１＜１．５／Ｎ （１）
Ｔｎ＝１−Ｒｎ （２）
０．７×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１＜Ｒｎ＜１．３×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１ （３）
上記（１）〜（３）式の範囲内に制御すれば、光源から射出した光ビームや透過光を分割し、反射光についてのそれぞれの射出光強度をバランスさせることができる。
【０００８】
光ビーム分割手段は複数の三角プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けることが好ましく、分割面で光ビームを反射光と透過光に分割する。そのため、光ビームに対する分割面の角度によって反射光の偏向方向を設定できる。プリズムを貼り合わせて一体化することで構成が簡素化し、調整が容易になる。
また、複数の三角プリズムは交互にずれて向かい合わせに配設された頂角の大きさがそれぞれ異なるようにしてもよい。
各三角プリズムの頂角を形成する斜面に分割面を設けることで、反射光を一方向に向かわせたり、二方向に交互に向かわせたりして、反射光の方向を設定できる。その際、頂角の大きさを異ならせることで、入射光または透過光の光軸に対する分割面の角度が異なり、同一方向の反射光を集合させることができる。これによって複数の偏向器を狭い範囲に設定できて小型化できる。
その際、光ビーム分割手段の縦断面視で貼り合わせ面の長さが異なるようにしてもよい。
また、光ビーム分割手段は平行四辺形プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けてもよい。
また、光ビーム分割手段は板状のハーフミラーであってもよく、プリズムを用いた場合よりも低廉になる。
【０００９】
また、偏光器は、偏向される光ビームを所望の偏向角にそれぞれ制御する制御手段を接続していてもよい。
偏向器の姿勢を制御手段によって２軸制御してもよく、例えば互いに直交するＸ軸及びＹ軸回りに回転可能に設定することで、偏向器に入射する光ビームを所望の偏向角に制御することができる。
また、光源と光ビーム分割手段との間に光ビームの光束径を調整する光ビーム整形手段が配設されていることが好ましい。
偏向器を介して光ビームを射出する際に照射距離が長くなると回折の影響を受けて光ビーム径が大きくなるため、光ビーム整形手段で予め拡径して整形をしておくことで回折の影響を抑制できる。
また、光ビーム整形手段はビームエキスパンダであってもよい。
また、光ビーム整形手段を透過した光ビームは収斂光または発散光であってもよく、そのため、光ビーム整形手段の直後にレンズ等のパワーを有する光学素子を配設することで収斂光または発散光に形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による光ビーム照射装置によれば、光ビームを複数に分割すると共に個別に制御できるから、照射による視認性を高くして多様な情報を表示できる。しかも、光ビームを複数に分割して照射することで装置を大型化することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態による光ビーム照射装置を備えた車両運転支援装置について添付図面により説明する。
図１乃至図５は第一の実施の形態による光ビーム照射装置を示すものであり、図１は光ビーム照射装置を搭載した車両の斜視図、図２は光ビーム照射装置の光学系を示す正面図、図３は図２の平面図、図４はビームエキスパンダを示す図、図５はビームスプリッタの透過率、反射率、光強度の関係を示す図である。
図１において、車両１内のフロントガラスの上部両側にそれぞれ光ビーム照射装置２、２が装着されている。図示は省略するが、車両１内のリアガラスの上部両側にも光ビーム照射装置２、２が設けられている。
次に光ビーム照射装置２の光学系について図２乃至図４により説明する。
この光ビーム照射装置２は、例えばＹＡＧレーザの第２高調波からなる光源４と、光源４から射出される光ビームＬを反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割する第一ビームスプリッタ５（光ビーム分割手段）を備えている。更に、透過光Ｌ２の進行方向には第一ビームスプリッタ５に続いて第二、第三、第四、第五ビームスプリッタ６，７，８，９（光ビーム分割手段）が順次配列されている。
各ビームスプリッタ５〜９は２つの三角形柱状プリズム１０、１０の斜面（底面）１０ａ、１０ａを接合した略四角形柱状を有している。一方の斜面１０ａには入射する光ビームＬを反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割する半透過膜１０ｂ（分割面）が形成されている。半透過膜１０ｂは誘電体多層膜または金属膜等からなるハーフミラーコーティングが施されて構成されている。
【００１２】
第五ビームスプリッタ９を透過する光ビームＬ２の進行方向には板状の反射ミラー１１が配設されていて、この透過光ビームＬ２を各ビームスプリッタ５〜９による反射光Ｌ１と同一の方向に反射させる。
各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１で反射した光ビームＬ１の進行方向には、任意の方向にチルト駆動させることのできるガルバノミラー１３，１４，１５，１６，１７，１８（偏光器）がそれぞれ対向して設けられている。各ガルバノミラー１３〜１８はそれぞれ制御回路１９（制御手段）に電気的に接続されており、制御回路１９の信号を受けて例えば互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の２軸回りに任意の角度で回転可能とされている。
そして、例えば車両１の進行方向を図２でＡ方向とすると、各ガルバノミラー１３〜１８で反射された光ビームＬ１は照射ビームとしてＡ方向に射出させられる。図２に示す例では、各ガルバノミラー１３〜１８で反射して偏向させられた光ビームＬ１は略平行に走行するが、制御回路１９によって互いに拡散する方向または集合する方向に走行させることもできる。
本実施の形態では、各ビームスプリッタ５〜９の半透過膜１０ｂ及び反射ミラー１１と各ガルバノミラー１３〜１８とは互いに略平行に配列されている。しかも、各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１での反射光は入射光である光ビームＬ、Ｌ２に対して略直角に反射して各ガルバノミラー１３〜１８に向かうように対向して配設されている。
【００１３】
また、光源４と第一ビームスプリッタ５との間には、光源４から射出した光ビームＬのビーム径を整形するためのビームエキスパンダ２０（ビーム整形手段）が配設されている。光ビーム照射装置２から射出された複数の照射ビームＬ１は、光源４からのレーザ光を遠方、例えば３０ｍ先の道路路面にそのまま照射すると、回折の影響でビーム径が太くなるので、これを避けるためにビームエキスパンダ２０によって予めビーム径を拡径しておく。
ビームエキスパンダ２０の一例として図４に示すものがある。図４（ａ）に示すものは、ガリレオ式望遠鏡に採用されているビームエキスパンダ２０であり、平凹レンズ２１と平凸レンズ２２を透過する光ビームＬはビームをＤ２からＤ１に拡径され平行光束になる。同様の透過式ビームエキスパンダ２０として図４（ｂ）に示すケプラー式望遠鏡で採用されているものがある。また、反射型のビームエキスパンダとして図４（ｃ）に示すように凸面鏡で拡径反射させた光ビームを凹面鏡で反射させて平行光束にしたものや、図４（ｄ）に示すように二つの凹面鏡を対向配置させてビーム径を拡径させ、平行光束としたもの等がある。
【００１４】
ここで、光ビーム照射装置２において、反射ミラー１１を透過率０のビームスプリッタと仮定して、配列された全てのビームスプリッタ５〜９、１１が光ビームＬまたは透過光Ｌ２の進行方向にＮ個（Ｎ＝１，２，…）配列されるものとする。そして、ｎ個目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）のビームスプリッタの半透過膜１０ｂにおける反射率をＲｎ、透過率をＴｎとすると、各ビームスプリッタの反射率Ｒｎと透過率Ｔｎは次式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。
０．５／Ｎ≦Ｒ１＜１．５／Ｎ （１）
Ｔｎ＝１−Ｒｎ （２）
０．７×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１＜Ｒｎ＜１．３×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１ （３）
反射率Ｒｎについて上記（１）式及び（３）式の範囲内であれば、複数の反射光Ｌ２の強度をそれぞれバランスさせることができる。また（３）式の範囲内であれば、回折の影響でビーム径が広がって光スポットの輝度が変化するのをコントロールできる。なお、（３）式には反射ミラー１１については含まれない。
【００１５】
本実施の形態による光ビーム照射装置２は上述の構成を備えており、次にその作用を説明する。
図２及び図３において、レーザによる光源４を発した光ビームＬは、ビームエキスパンダ２０によって光ビームＬの径を所望の大きさに整形される。ビームエキスパンダ２０を通過した光ビームＬは平行光束として第一ビームスプリッタ５に入射する。
第一ビームスプリッタ５では、斜面１０ａに設けた半透過膜１０ｂにより予め設定された比率で光ビームＬを反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐させる。反射された光ビームＬ１は第一ガルバノミラー１３に入射する。第一ガルバノミラー１３は制御回路１９で水平方向（Ｘ軸方向）と垂直方向（Ｙ軸方向）に所望の角度に設定されているため、光ビームＬ１は所望の偏向角で反射させられて光ビーム照射装置２の外部に射出される。光ビームＬ１は車両１の進行方向であるＡ方向に射出され、路面の所望の位置に光スポットとして照射される。
一方、第一ビームスプリッタ５を透過した光ビームＬ２は第二乃至第五ビームスプリッタ６、７，８，９で同様の作用を繰り返し、それぞれ設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に順次分岐される。そして、反射された各光ビームＬ１はそれぞれガルバノミラー１４，１５，１６，１７で所望の反射角で反射されて光ビーム照射装置２の外部のＡ方向に射出され、路面の所望の位置に光スポットとして照射される。更に第五ビームスプリッタ９を透過した透過光は反射ミラー１１に例えば４５°の入射角で入射して略直角に全反射し、第六ガルバノミラー１８で上述のガルバノミラー１３〜１７と同様に反射して路面に照射され、光スポットを形成する。
なお、図２において、各ガルバノミラー１３〜１８で反射した光ビームＬ１は図に示す進行方向では各ビームスプリッタ５〜９と干渉するおそれがあるが、紙面に直交する方向に光ビームＬ１をずらすことで干渉を防止できる。
【００１６】
このようにして路面に照射された光スポット群は、例えば車両１が直進する場合には、図１に示すように進行方向の前方に車両１の車幅と同様な間隔で直線状の２列の光スポットパターンＬａ、Ｌａを形成する。１つの光ビーム照射装置２で形成される光スポットパターンＬａは各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１で反射された光ビームＬ１によって所定間隔で光スポットが路面に形成される。車両が前進する場合には、車両１のフロントガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から前方の路面に照射し、後退する場合には、リアガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から後方の路面に照射する。
また、車両１が旋回する場合には、図１に示すように進行方向の周囲や前方に車両１の旋回最大幅の間隔で曲線状の２列の光スポットパターンＬｂ、Ｌｂを形成する。ここで、車両１が前進する場合には、フロントガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から前方の路面に照射し、後退する場合には、リアガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から後方の路面に照射する。
【００１７】
ここで、本実施の形態による光ビーム照射装置２における各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１について、反射率Ｒｎと透過率Ｔｎと各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１での射出光（光ビームＬ１）強度の一例を、実施例１として設定すると下記表１の通りになる。この場合、反射ミラー１１を含めた複数のビームスプリッタの合計をＮとすると、Ｎ＝６である。また、反射ミラー１１は、反射率１００％で透過率０％のビームスプリッタとする。
表１をグラフで表すと図５のようになる。
なお、射出光強度は各ビームスプリッタに入射する光ビームＬまたは透過する光ビームＬ２の強度を１とした場合の各反射光Ｌ１の強度を示す。
下記の表１の設定は、次式（４）、（５）として計算したものである。
Ｒ１＝１／Ｎ、 （４）
Ｒｎ＝Ｒｎ−１／Ｔｎ−１ （５）
ただし、ｎは１、２、…Ｎ。
この実施例１によれば、全ての反射する光ビームＬ１の強度は０．１６７で略等しいものになる。光の吸収等がない理想状態であれば、表１の通りであるが、実際には光の吸収等があるために若干の補正が必要な場合がある。
【００１８】
【表１】
【００１９】
上述のように本実施の形態による光ビーム照射装置２は、１個の光源４から６本に分岐した光ビームＬ１を作り出すことができる。しかもそれぞれ光ビームＬ１を独立して制御して任意の位置に光ビームＬ１の強度が同等な光スポットを所望の形状で形成することができる。そのため、照射による視認性を高くして多様な情報を表示できると共に、装置が小型であるから車両１に搭載するのに好適である。また、光ビーム照射装置２で路面に形成される光スポットパターンＬａ、Ｌｂは連続する線状ではなく、断続的な光スポットで点線状のパターンを形成するため、視認性が高い。
【００２０】
なお、上述の実施の形態において、各光ビームＬ１によって形成される光スポットの形状、大きさをコントロールする必要がある場合には、ビームエキスパンダ２０によって射出する光ビームＬのビーム広がり角を適切に制御すればよい。
また、レンズのパワーを有する光学素子をビームエキスパンダ２０の直後に配設してもよい。或いは、レンズのパワーを有する光学素子を、ビームエキスパンダ２０とガルバノミラー１３〜１８との間にそれぞれの光ビームに作用するように配設することで光ビームＬ１を収斂光または発散光に制御するようにしてもよい。これらによっても同様な作用を得ることができる。
【００２１】
次に本発明の他の実施の形態を説明するが、上述の実施の形態と同一または同様な部材、部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
図６は本発明の第二の実施の形態による光ビーム照射装置２２の光学系を示す正面図である。図において、光源４から発せられた光ビームＬの反射光の光路において、ビームエキスパンダ２０と各ガルバノミラー１３〜１７との間に、ビームスプリッタ５〜９に代えて板状の第一乃至第四ハーフミラー２３、２４，２５、２６が光ビーム分割手段として配列されている。本実施の形態では、ハーフミラー２３、２４，２５、２６は四枚配列され、第四ハーフミラー２６を透過する光ビームＬ２の前方に光ビームＬ２を反射させるための反射ミラー１１が設けられている。そのため、ガルバノミラー１３〜１７も５枚配列されている。
なお、各ガルバノミラー１３〜１７は第一の実施の形態と同様に制御回路１９に接続されていて偏向角を調整可能であるが、以下の実施の形態では制御回路１９の説明を省略する。
また、図中、光ビームＬに沿って配列されているハーフミラー２３〜２６及び反射ミラー１１に対し、ガルバノミラー１３〜１７はそれぞれ対向するハーフミラー２３〜２６及び反射ミラー１１との距離が次第に増大するように傾斜する方向に順次配列されている。
【００２２】
そして、各ハーフミラー２３〜２６及び反射ミラー１１で反射する光ビームＬ１はそれぞれ略直角に反射して各ガルバノミラー１３〜１７に向かい、更に各ガルバノミラー１３〜１７で反射する光ビームＬ１は入射側に対して略直角に反射するように設定されている。
本実施の形態による光ビーム照射装置２２の光学系によれば、各光学素子は同一平面内に配設され、各光ビームＬ１、Ｌ２もハーフミラー等の各光学素子と干渉のおそれがないため同一平面内を走行するように構成されている。
【００２３】
本実施の形態による光ビーム照射装置２２は、上述の第一の実施の形態による効果に加えて、キュービックタイプのビームスプリッタ５〜９に代えてハーフミラー２３〜２６を採用したので、製造コストが低廉になり、重量が軽くなる利点がある。しかも、光学系が同一平面内に収まるために装置の厚みがより薄くなり、より小型化でき、車両１内へ搭載しても邪魔にならない。
【００２４】
次に本発明の第三の実施の形態を図７に示す光ビーム照射装置の光学系の正面図により説明する。
図７に示す光ビーム照射装置２８において、光源４から発せられた光ビームＬの光路において、ビームエキスパンダ２０と各ガルバノミラー１３〜１８との間に、光ビーム分割手段として第一乃至第五ビームスプリッタ２９〜３３が配列されている。これらは第一ビームスプリッタ２９、第二ビームスプリッタ３０，第三ビームスプリッタ３１、第四ビームスプリッタ３２、第五ビームスプリッタ３３からなる。各ビームスプリッタ２９〜３３の光源４から発する光ビームＬ、透過光Ｌ２が入射する側の斜面には半透過膜３４ａ（分割面）として誘電体多層膜または金属膜のハーフミラーコーティングが施されている。
しかも、第一乃至第五ビームスプリッタ２９〜３３は半透過膜３４ａが設けられた斜面とこれに対向する斜面とが順次面接合されて略直線状に一体とされてなる光分割素子３５を構成している。そして最も後ろ側の第五ビームスプリッタ３３の半透過膜３４ａを有する斜面に対向する斜面は透過率０％の反射面３４ｂとされている。
【００２５】
そのため、ビームエキスパンダ２０を通過した光ビームＬは光分割素子３５に入射し、第一ビームスプリッタ２９の入射側の斜面に設けた半透過膜３４ａで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。反射する光ビームＬ１は第一ガルバノミラー１３に向かい、透過する光ビームＬ２は第一及び第二ビームスプリッタ２９，３０間の半透過膜３４ａで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。同様にして透過する光ビームＬ２は第三〜第五ビームスプリッタ３１、３２，３３の入射側の斜面に設けた半透過膜３４ａで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に順次分岐される。そして、第五ビームスプリッタ３３の入射側斜面の半透過膜３４ａを透過する光ビームＬ２は射出側の斜面に設けた反射面３４ｂで全反射して反射光Ｌ１になる。
そして、各ビームスプリッタ２９〜３３で反射する光ビームＬ１はそれぞれガルバノミラー１３〜１８で反射させられて装置２８の外部に射出され、路面に光スポットとして照射される。
図７に示す例において、各ビームスプリッタ２９〜３３の入射側の半透過膜３４ａと反射面３４ｂは光ビームＬ、透過光Ｌ２に対して４５°の傾斜角度に設定されており、各反射光Ｌ１は入射側の光ビームＬ，透過光Ｌ２に対して略直角に反射する。
【００２６】
本実施の形態による光ビーム照射装置２８は、上述の第一の実施の形態による効果に加えて、個別に配列したビームスプリッタ５〜９に代えて一体型の光分割素子３５を採用したので、固定するための手段が少なくて済むと共に調整が容易になる。
【００２７】
上述の各実施の形態では、１つの光源４から射出する光ビームＬを光ビーム分割手段で複数の光ビームに分岐してそれぞれ（例えば同一平面内の）一方向に反射させてガルバノミラーを介して１本の光スポットパターンＬａまたはＬｂを形成するようにしたが、車両１の車幅を表示するには少なくとも２本の光スポットパターンＬａまたはＬｂが必要であるために、各２つの光ビーム照射装置２、２２、２８を前側や後ろ側に配設する必要がある。
これに対し、以下に説明する実施の形態は１つの光源から発する光ビームＬから２本の光スポットパターンＬａ，ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを形成するようにしたものである。
【００２８】
次に第四の実施の形態による光ビーム照射装置について、図８乃至図１０により説明する。図８は車両の光ビーム照射装置からの光ビームで形成した光スポットパターンを示す図、図９は光ビーム照射装置の光学系の正面図、図１０は光ビームの特性を示すグラフである。
図８に示す車両１にはフロントガラス内側の中央に光ビーム照射装置３８が設けられている。図示は省略するが、後部のリアガラス内側の中央にも光ビーム照射装置３８が設けられている。
光ビーム照射装置３８の光学系は図９に示されている。即ち、光ビーム照射装置３８は、光源４と、光源４から射出される光ビームＬについて外径を拡径する等の整形を行うビームエキスパンダ２０とを設けている。そして、ビームエキスパンダ２０に対して光ビームＬの進行方向前方には、光ビームＬを順次反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐するための一体型の光分割素子３９が配設されている。
【００２９】
光分割素子３９は、正面視で二つの斜面と底面からなる複数の略直角二等辺三角形状の柱状プリズムを各頂角が互い違いに向かい合う方向に並ぶように斜面で互いに面接合させて略直線状に配列したものである。図に示す例では９個のプリズムを接合しており、これらを光源４側から順に第一ビームスプリッタ４２、第二ビームスプリッタ４３、第三ビームスプリッタ４４、第四ビームスプリッタ４５、第五ビームスプリッタ４６、第六ビームスプリッタ４７、第七ビームスプリッタ４８、第八ビームスプリッタ４９、第九ビームスプリッタ５０（光ビーム分割手段）とする。
そして隣り合う三角形柱状の各ビームスプリッタ４２〜５０の面接合する斜面の一方、ここでは光源４側の斜面に誘電体多層膜または金属膜によってハーフミラーコーティングが施され、半透過膜４０（分割面）をそれぞれ構成している。また第九ビームスプリッタ５０において、半透過膜４０に対向する斜面は全反射させる反射面４１（分割面）を構成する。
【００３０】
そのため、第一ビームスプリッタ４２に入射する光ビームＬはその半透過膜４０で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割され、反射光Ｌ１は一方側（図では左側）に例えば入射光Ｌに対して略直角に反射される。透過光Ｌ２は第二ビームスプリッタ４３の半透過膜４０で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割され、反射光Ｌ１は一方側とは反対方向の他方側（図では右側）に例えば透過光Ｌ２に対して略直角に反射される。
このようにして第一乃至第九ビームスプリッタ４２〜５０では、光ビームＬ、透過光Ｌ２を半透過膜４０で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割する際、反射光Ｌ１は交互に一方側と他方側に分かれる。更に第九ビームスプリッタ５０の反射面４１でも対向する半透過膜４０で反射する光ビームＬ１とは反対側に光ビームＬ１が反射する。
そのため、図に示す例では、奇数番目の半透過膜４０での反射光Ｌ１は一方側に反射し、偶数番目の半透過膜４０及び反射面４１での反射光Ｌ１は他方側に反射する。
【００３１】
光分割素子３９の両側には、それぞれ反射する光ビームＬ１の数に応じたガルバノミラーが配設されている。図９において、光分割素子３９の一方側（左側）には、第一、第三、第五、第七、第九ビームスプリッタ４２，４４，４６，４８、５０の各半透過膜４０に対向して第一、第三、第五、第七、第九ガルバノミラー５２，５４，５６，５８、６０が配設されている。そして、第一、第三、第五、第七、第九ビームスプリッタ４２，４４，４６，４８、５０の各半透過膜４０で反射した各光ビームＬ１を例えば直角にそれぞれ反射させてＡ方向の外部へ射出することになる。
同様に、光分割素子３９の他方側（右側）には、第二、第四、第六、第八ビームスプリッタ４３，４５，４７，４９の各半透過膜４０及び反射面４１に対向して第二、第四、第六、第八、第十ガルバノミラー５３，５５，５７，５９、６１が配設されている。そして、第二、第四、第六、第八ビームスプリッタ４３，４５，４７，４９の各半透過膜４０、反射面４１で反射した各光ビームＬ１を例えば直角にそれぞれ反射させてＡ方向の外部へ射出することになる。
しかも一方側の各ガルバノミラー５２，５４，５６，５８、６０は設置板６４に取り付けられている。他方側の各ガルバノミラー５３，５５，５７，５９、６１は設置板６５に取り付けられている。
【００３２】
本実施の形態による光ビーム照射装置３８は上述の構成を有しているから、図９において、レーザによる光源４を射出した光ビームＬはビームエキスパンダ２０によって光ビームＬの径を所望の大きさに加工される。そして整形された光ビームＬは光分割素子３９の第一ビームスプリッタ４２の半透過膜４０に入射する。
第一ビームスプリッタ４２では、半透過膜４０により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐する。反射光Ｌ１は一方側の第一ガルバノミラー５２に入射する。第一ビームスプリッタ４２を透過した光ビームＬ２は第二ガルバノミラー４３の半透過膜４０により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐され、反射光Ｌ１は他方側の第二ガルバノミラー５３に入射する。
このようにして透過光Ｌ２は順次第三乃至第九ビームスプリッタ４４〜５０で同様の作用を繰り返し、それぞれの反射光Ｌ１は交互に一方側と他方側に反射させられる。そして第九ビームスプリッタ５０を透過する光ビームＬ２は反射面４１で全反射させられて他方側の第十ガルバノミラー６１に向かう。
【００３３】
そして、一方側のガルバノミラー５２，５４，５６，５８、６０では、各反射光Ｌ１を例えば略直角に反射してＡ方向に射出し、路面に光スポットパターンを形成する。同時に他方側のガルバノミラー５３，５５，５７，５９、６１では、各反射光Ｌ１を例えば略直角に反射してＡ方向に射出し、路面に光スポットパターンを形成する。そのため、両側のガルバノミラー群で反射した各光ビームＬ１群、Ｌ１群は略平行になって照射され、車両１の両側でそれぞれ一対の光スポットパターンＬａ、ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを形成することができる。
【００３４】
ここで、本実施の形態による光ビーム照射装置３８における各ビームスプリッタ４２〜５０の半透過膜４０及び反射面４１について、反射率Ｒｎと透過率Ｔｎと各半透過膜４０及び反射面４１での射出光（反射光Ｌ１）強度の一例を、実施例２として設定すると下記表２の通りになる。この場合、各ビームスプリッタ４２〜５０の半透過膜４０及び反射面４１の合計をＮとすると、Ｎ＝１０である。表２をグラフで表すと図１０のようになる。
なお、射出光強度は各ビームスプリッタに入射する光ビームＬまたは透過光Ｌ２の強度を１とした場合の反射光Ｌ１の強度を示す。
下記の表２の設定は、上述の式（４）、（５）により計算したものである。ただし、ｎは１、２、…Ｎとする。
この実施例２によれば、光の吸収等がない理想状態であれば、全ての反射する光ビームＬ１の強度は０．１で略等しいものになる。実際には光の吸収等があるために若干の補正が必要な場合がある。
【００３５】
【表２】
【００３６】
上述のように本実施の形態による光ビーム照射装置３８は、１本の光ビームＬに基づいて複数本の反射光Ｌ１に分割すると共に、これら反射光Ｌ１を二方向に分岐して照射することができる。よって、車両１の前方または後方に形成する二つの光スポットパターンＬａ、ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを１つの光ビーム照射装置３８で得られるため、上述の装置２、２２、２８等よりも一層構成を簡単にできてコストを低廉にできる。
また、光源４、ビームエキスパンダ２０、光分割素子３９を１つのユニットとし、両側の各５枚のガルバノミラーを設置板６４，６５でそれぞれユニット化することで、装置全体の構成を３つのユニットに分けて個別に制御することができて、装置全体を簡略化でき、メンテナンスも容易になる。
また、光分割素子３９での両側への各複数本の反射光Ｌ１，Ｌ１はそれぞれ平行に設定したから、両側に設置する各ガルバノミラーのユニット間の間隔を任意に設定してもよく、例えば路面上での二つの光スポットパターンＬａ、ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを離間させたい場合には、両側のガルバノミラー５２，５４，５６，５８，６０と５３，５５，５７，５９、６１の偏向角を変えることなく、ユニットごと平行移動して互いの間隔を広げることで実現することができる。
なお、光分割素子３９では反射光Ｌ１を交互に二方向に反射させることとしたが、これに限定されることなく、任意の順番で反射光Ｌを選択的にいずれかの方向に反射させることができる。
【００３７】
次に本発明の第五の実施の形態を図１１により説明する。
図１１に示す光ビーム照射装置６８は、光分割素子６９の構成と、その両側の各ガルバノミラーの配置において第四の実施の形態と相違する。光分割素子６９は、最も光源４側のプリズムが台形柱状とされ、これを第一ビームスプリッタ７０とする。そして第一ビームスプリッタ７０に続く他のプリズムは、第四の実施の形態と同様に略二等辺三角形柱状のプリズムを各頂角が互い違いに向かい合う方向に並ぶように斜面で互いに面接合させて略直線状に配列している。
図に示す例では第一ビームスプリッタ７０の台形の斜面に続けて７個の略二等辺三角形柱状のプリズムを順次面接合しており、これらを光源４側から順に第二ビームスプリッタ７１、第三ビームスプリッタ７２、第四ビームスプリッタ７３、第五ビームスプリッタ７４、第六ビームスプリッタ７５、第七ビームスプリッタ７６、第八ビームスプリッタ７７とする。これらは光ビーム分割手段を構成する。しかも、第一ビームスプリッタ７０の入射面７０ａは光ビームＬに直交する面とされている。
また、光分割素子６９は入射する光ビームＬ及び透過光Ｌ２が同一直線状であるとして、その両側面６９ａ、６９ｂが光ビームＬ及び透過光Ｌ２と平行な略台形柱状に形成されている。
【００３８】
そして隣り合う各ビームスプリッタ７０〜７７の面接合する斜面の一方、ここでは光源４側の斜面に誘電体多層膜または金属膜によってハーフミラーコーティングが施され、これをそれぞれ半透過膜７８（分割面）とする。また第八ビームスプリッタ７７において、透過光Ｌ２の入射する半透過膜７８に対向する斜面は反射面７９を構成する。
そのため、第一ビームスプリッタ７０の入射面７０ａから入射する光ビームＬまたは透過光Ｌ２は第二乃至第八ビームスプリッタ７１〜７７の半透過膜７８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２とにそれぞれ分割される。しかも、奇数番目の半透過膜７８で反射する反射光Ｌ１は一方側（左側）に、偶数番目の半透過膜７８で反射する反射光Ｌ１は他方側（右側）にそれぞれ反射することになる。
また、略二等辺三角形柱状をなす第二乃至第八ビームスプリッタ７１〜７７の各頂角θは、各斜面に設けた半透過膜７８での反射光Ｌ１が光ビームＬまたは透過光Ｌ２に対して同一の鋭角θａをなすように形成されている。そのため、頂角θは４５°未満であることが好ましい。
【００３９】
光分割素子６９の一方側には、奇数番目の半透過膜７８で反射する４本の反射光Ｌ１を反射させるための第一ガルバノミラー８０、第三ガルバノミラー８２、第五ガルバノミラー８４、第七ガルバノミラー８６がそれぞれ設けられている。光分割素子６９の他方側には、偶数番目の半透過膜７８で反射する４本の反射光Ｌ１を反射させるための第二ガルバノミラー８１、第四ガルバノミラー８３、第六ガルバノミラー８５、第八ガルバノミラー８７がそれぞれ設けられている。各ガルバノミラー８０〜８７は２軸回転可能で任意の角度にチルト駆動できる。そして両側の各四枚のガルバノミラー８０，８２，８４，８６は設置板６４，６５に取り付けられている。
一方の設置板６４に設けた各ガルバノミラー８０、８２、８４、８６と他方の設置板６５に設けた各ガルバノミラー８１、８３、８５、８７は、光分割素子６を挟んで略Ｖ字をなすように傾斜して配列されている。また、各ガルバノミラー８０〜８７は入射する反射光Ｌ１を反射させて光分割素子６９に対して外側に拡散する方向に光ビームＬ１を射出するようにそれぞれ配設されている。
【００４０】
本実施の形態による光ビーム照射装置６８は上述の構成有しているから、図１１において、光源４を射出した光ビームＬはビームエキスパンダ２０で整形された後、光分割素子６９の第一ビームスプリッタ７０の入射面７０ａから入射して第二ビームスプリッタ７１の半透過膜７８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割される。反射光Ｌ１は光ビームＬに対して鋭角θａで反射され一方側の第一ガルバノミラー８０に向けて進行する。
一方、透過光Ｌ２は第三ビームスプリッタ７２で、半透過膜７８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。反射光Ｌ１は鋭角θａで反射して他方側の第二ガルバノミラー８１に入射する。そして透過光Ｌ２は同様な作用で順次第四乃至第八ビームスプリッタ７３〜７７の各半透過膜７８でそれぞれ反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。そして第八ビームスプリッタ７７内に進入する透過光Ｌ２は反射面７９で反射して他方側の第八ガルバノミラー８７に入射する。
そのため、奇数番目の半透過膜７８で反射する４本の反射光Ｌ１は互いに略平行であり、一方側へ鋭角で反射して、第一、第三、第五、第七ビームスプリッタ８０，８２、８４、８６で更に反射して外側へ略平行に射出する。そして路面に一方の光スポットパターンＬａ（またはＬｂ）を形成する。また、偶数番目の半透過膜７８で反射する４つの反射光Ｌ１も互いに略平行であり、他方側へ鋭角で反射して、第二、第四、第六、第八ビームスプリッタ８１，８３、８５、８７で更に反射して外側へ略平行に射出する。そして路面に他方の光スポットパターンＬａ（またはＬｂ）を形成する。
【００４１】
上述のように本実施の形態によれば、第四の実施の形態による効果に加えて、光分割素子６９での両側への各４本の反射光Ｌ１が光ビームＬや透過光Ｌ２の入射光軸に対して鋭角θａで反射する構成であるため、両側の各４枚のガルバノミラーを光分割素子６９により近づけて且つ光分割素子６９より光源４側に配設することができ、装置を一層小型化できる。
【００４２】
次に本発明の第六の実施の形態を図１２により説明する。
第六の実施の形態による光ビーム照射装置９０は、概略で第五の実施の形態による光ビーム照射装置６８と近似する構成を有しており、光分割素子９１と、両側のガルバノミラーにおいて相違する。
図１２に示す光ビーム照射装置９０において、光分割素子９１は、頂角の大きさが異なる複数の三角形柱状のプリズムを面接合して構成されている。
図において、光分割素子９１の第一ビームスプリッタ９２は略直角三角形状をなしており、ビームエキスパンダ２０を通過する光ビームＬに直交する入射面９２ａを有している。第一ビームスプリッタ９２の底面に続けて、５個の略三角形柱状の三角プリズムをその頂角α１、α２、α３，α４、α５を互いに違いに対向させて斜面を順次面接合している。これらの略三角形柱状の三角プリズムを光源４側から順に第二ビームスプリッタ９３、第三ビームスプリッタ９４、第四ビームスプリッタ９５、第五ビームスプリッタ９６、第六ビームスプリッタ９７とする。これらは光ビーム分割手段を構成する。
また、第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７は図１２に示すように柱状の端面である各三角形の頂角α１、α２，α３、α４、α５を挟む二つの斜辺の長さが両側に隣接する他の三角形の斜辺の長さとそれぞれ一致するものとする。各頂角α１〜α５は互いに相違するため、各三角形の上記二つの斜辺は長さが相違する。しかも、光分割素子９１は入射する光ビームＬ及び透過光Ｌ２の光軸が同一直線状であるとして、その両側面９１ａ、９１ｂが光ビームＬ及び透過光Ｌ２と平行であり、全体として略台形の柱状に形成されている。
【００４３】
そして隣り合う各ビームスプリッタ９２〜９７の面接合する底面または斜面の一方、ここでは第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７の光源４側の斜面に誘電体多層膜または金属膜によってハーフミラーコーティングが施され、これをそれぞれ半透過膜９８（分割面）とする。また第六ビームスプリッタ９７において、透過光Ｌ２の入射する半透過膜９８に対向する斜面は反射面９９を構成する。
そのため、第一ビームスプリッタ９２の入射面９２ａから入射する光ビームＬまたは透過光Ｌ２は第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７の半透過膜９８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２とにそれぞれ分割される。しかも、奇数番目の半透過膜９８で反射する反射光Ｌ１は一方側（左側）に、偶数番目の半透過膜９８及び反射面９９で反射する反射光Ｌ１は他方側（右側）にそれぞれ反射することになる。
また、第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７の各頂角α１、α２，α３、α４、α５は、光源４に近いものが最大で、光源４から離れるに従って順次小さくなるように設定されている。そのため、入射する光ビームＬ及び透過光Ｌ２に対する各半透過膜９８での反射光Ｌ１の角度β１、β２、β３、β４、β５、β６は、光源４から遠ざかるに従って順次小さくなるように形成されている。そのため、両側の複数本の反射光Ｌ１、Ｌ１はそれぞれ集合する方向に反射する。
【００４４】
光分割素子９１の一方側には、奇数番目の半透過膜９８で反射する３本の反射光Ｌ１を反射させるための第一ガルバノミラー１０１、第三ガルバノミラー１０３、第五ガルバノミラー１０５がそれぞれ設けられている。光分割素子９８の他方側には、偶数番目の半透過膜９８と反射面９９で反射する３本の反射光Ｌ１を反射させるための第二ガルバノミラー１０２、第四ガルバノミラー１０４、第六ガルバノミラー１０６がそれぞれ設けられている。各ガルバノミラー１０１〜１０６は任意の方向に回動可能であり、ＭＥＭＳミラー等の非常に小型の可動ミラーで構成されている。
一方側の３枚のガルバノミラー１０１，１０３，１０５は小型の設置板１０８に取り付けられ、互いに微少な間隔で並べられている。他方側の３枚のガルバノミラー１０２，１０４，１０６も同様に小型の設置板１０９に取り付けられ、互いに微少な間隔で並べられている。これによって各ガルバノミラー１０１，１０３，１０５と１０２，１０４，１０６で反射した各３本の反射光Ｌ１、Ｌ１は互いに平行な方向に射出できる。
本実施の形態では、光分割素子９１によって両方向へ反射する各複数本の反射光Ｌ１、Ｌ１の反射角β１〜β６をそれぞれ変えることで、一方側のガルバノミラー１０１，１０３，１０５と他方側のガルバノミラー１０２，１０４，１０６の近傍で集合できるために、小型のガルバノミラー１０１〜１０６を採用できる。特に光源４に近い側の反射光Ｌ１の反射角β１、β２を比較的大きく設定して光源４から遠ざかるに従って反射光Ｌ１の反射角β３〜β６を順次小さく設定したために、光源４に近い側で各３本の反射光Ｌ１を集合できる。そのため、光源４に近い位置に各ガルバノミラー１０１，１０３，１０５と１０２，１０４，１０６の設置板１０８，１０９を略対称に設けることができる。
【００４５】
本実施の形態による光ビーム照射装置９０は上述の構成を有しているから、光源４からビームエキスパンダ２０を介して光分割素子９１に入射する光ビームＬは第二ビームスプリッタ９３の半透過膜９８によって予め定められた比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割される。更に透過光Ｌ２は、各ビームスプリッタ９３〜９７間の各半透過膜９８によって同様の作用で順次反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割され、各反射光Ｌ１は交互に一方側と他方側に反射される。そして、反射面９９では透過光Ｌ２は全反射される。
しかも、両側の反射光Ｌ１はそれぞれ集光する方向に偏向されることで、小型のガルバノミラー１０１，１０３，１０５とガルバノミラー１０２，１０４，１０６でそれぞれ偏向させられて互いに平行な反射光Ｌ１，Ｌ１として外部へ射出され、路面に光スポットパターンを形成する。
【００４６】
本実施の形態によれば、上述の効果に加えて、光分割素子９１の各ビームスプリッタ９３〜９７の頂角α１〜α５を適宜選択することで、射出する反射光Ｌ１の射出角を自由に設定することができる。特に、光源４に近い側の反射光Ｌ１の反射角β１、β２を比較的大きく設定して光源４から遠ざかるに従って反射光Ｌ１の反射角β３〜β６を順次小さく設定したために、光源４に近い側に各ガルバノミラー１０１〜１０６を配置できて、装置９０の小型化や多機能化に有利である。
【００４７】
なお、上述の各実施の形態において、各ビームスプリッタの数やガルバノミラーの数は自由に設定できる。
なお、第五の実施の形態による光ビーム照射装置６８において、光分割素子６９での反射光を入射する光ビームＬまた透過光Ｌ２の光軸に対して鋭角の反射角で反射させる構成は、第一乃至第三の実施形態における一方向に複数のガルバノミラー１３乃至１８を配設した光ビーム照射装置に採用してもよい。
同様に、第六の実施形態による光ビーム照射装置９０の光分割素子９８での反射光を集光させてＭＥＭＳミラー等の小型のガルバノミラー１０１〜１０６で偏向させる構成は、第一乃至第三の実施形態における一方向に複数のガルバノミラー１３乃至１８を配設した光ビーム照射装置に採用してもよい。
また、第二の実施の形態による光ビーム照射装置２２における反射ミラー２３〜２６は第四乃至第六の実施の形態においても光分割素子３９，６９，９１に代えて採用しても良い。この場合、各反射ミラー２３〜２６は光ビームＬまたは透過光Ｌ２の光軸に対する傾斜角度を適宜調整すればよい。
なお、光ビーム分割手段として偏向ビームスプリッタを採用してもよい。これによって、入射する光ビームや透過光についてＰ波とＳ波に分割して一方を反射光とし、他方を透過光とすることができる。
【００４８】
なお、上述の各実施の形態では、光ビーム照射装置を車両運転支援装置に搭載するに際し、光ビームを複数の光ビーム分割手段で一方向に反射させる場合には、フロントガラス及びリアガラス内の両側に配設し、両側に反射させる場合にはフロントガラス及びリアガラス内の中央に配設することとしたが、本発明はこのような構成に限定されず、任意の位置に取り付けできる。例えば、前部及び後部のバンパ近傍や車両の屋根等の車両外部に採用してもよい。このような位置に光ビーム照射装置を設置すれば、光ビームがフロントガラスやリアガラスを通過する際に受ける悪影響を防止できる。
また、本発明による光ビーム照射装置２、２２，２８，３８，６８、９０は車両運転支援装置に限定されることなく、ディスプレイ用、舞台照明用等、任意の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第一の実施の形態による光ビーム照射装置を車両運転支援装置に用いた斜視図である。
【図２】第一の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はビームエキスパンダの例を示す図である。
【図５】ビームスプリッタでの反射率と透過率と射出光強度を示すグラフである。
【図６】第二の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図７】第三の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図８】第四の実施の形態による光ビーム照射装置を車両運転支援装置に用いた斜視図である。。
【図９】第四の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図１０】ビームスプリッタでの反射率と透過率と射出光強度を示すグラフである。
【図１１】第五の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図１２】第六の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２、２２、２８、３８、６８、９０ 光ビーム照射装置
４ 光源
５、６，７，８，９、２９，３０，３１，３２，３３，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０，７０，７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７、９２，９３，９４，９５，９６，９７ ビームスプリッタ（光ビーム分割手段）
１０ｂ、３４ａ、４０、７８、９８ 半透過膜（分割面）
１１ 反射ミラー（光ビーム分割手段）
１３,１４、１５，１６，１７，１８、５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１、８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５ ガルバノミラー（偏向器）
２０ ビームエキスパンダ（ビーム整形手段）
２３、２４，２５，２６ ハーフミラー（光ビーム分割手段）
３４ｂ、４１，７９，９９ 反射面（光ビーム分割手段）
３５、３９，６９、９１ 光分割素子
Ｌ１、反射光（光ビーム）
Ｌ２ 透過光（光ビーム）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを分割して複数の光ビームとして照射する光ビーム照射装置に関するものであり、例えば自車両の存在を他人や他車に知らしめたり、自車両の進路を自車両の運転者に把握させるために道路等の路面上に光ビームを照射する車両運転支援装置に用いる光ビームの照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、道路の路面上に光ビームを照射して自車両の進路や存在を自車両や他車両の運転者、歩行者等に示す車両運転支援装置として、例えば下記特許文献１に記載したものが開示されている。この車両運転支援装置はビーム照射機を備えており、ビーム照射機は半導体レーザからなるビーム発生器、ビーム整形レンズ、偏向整形器及びスキャンアクチュエータを設けている。そして、ビーム用電子制御ユニットの指令によってスキャンアクチュエータを駆動して光ビームを走査して視認可能な状態で照射する。
車両運転支援装置はビーム照射機を４つ有しており、例えば車両前部の左右側部と車両後部の左右側部にそれぞれ設けられている。ビーム照射機で照射される光ビームのパターンは光ビームと同一の光学特性を有している。そして、車両運転支援装置に搭載した調光手段によって、光ビームと同一の光学特性を有する光を他の光学特性を有する光に比較して透過し易いものにしている。
この装置によれば、車両周囲の道路路面上に所定の光学特性を有する光ビームが照射されると、路面上に光ビームのパターンが形成される。このパターンは、例えば車両が直進する場合には、車幅に沿う両側で進行方向前方側に直線状に照射され、旋回する場合には、車両の最大旋回幅に沿って略円弧状に照射されることになる。
【特許文献１】特開２００３−２８５６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の車両運転支援装置では、スキャンアクチュエータによって１つの光ビームを走査することで路面上を照射するものであるため、路面上のパターンは単純な連続線になり、他車両や歩行者等に与える情報は限られたものになってしまう。しかも、車両走行時に光ビームを走査して路面上にパターンを形成するためには、光ビームをある速度で移動させることになるため、路面に形成されるパターンはその走査速度が速くなるにしたがって視認性が低下するという不具合がある。
この場合、ビーム発生器を複数設けて個別に光ビームを照射すれば表示できる情報を多様にできると共に視認性を向上できるが、装置が大型化するために車両等に搭載するには不向きであった。
本発明は、このような実情に鑑みて、装置を大型化することなく視認性を高くして多様な情報を表示できるようにした光ビーム照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明による光ビーム照射装置は、光ビームを照射する光源と、入射する光ビームを反射光と透過光に分岐すると共に透過光の進行方向に配列された複数の光ビーム分割手段と、該光ビーム分割手段で反射された光ビームをそれぞれ偏向させる偏向方向可変の偏向器とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、光源を射出した光ビームが第一の光ビーム分割手段で反射光と透過光に分割され、反射光は偏向器に向かい、透過光は第二の光ビーム分割手段で反射光と透過光に分割されて反射光は偏向器に向かうことになる。そして、複数の反射光は予め所望の偏向角に設定された偏向器で所望の方向に反射されて、外部へ照射されることになる。
なお、複数の光ビーム分割手段のうち、透過光の進行方向の最後尾に設定されたものは、光ビームの透過率を０に設定してもよい。これによって、最後尾の光ビーム分割手段は全反射する反射手段となり、光ビームを無駄なく照射光として利用できる。この光ビーム照射装置によれば、光ビームを複数に分割すると共に個別に制御できて装置を小型にできると共に照射による視認性を高くして多様な情報を表示できる。例えば、各反射光ビームを互いに分離する光スポットとして照射することで連続するものよりも視認性が高くなる。
【０００５】
また、本発明の光ビーム照射装置は、偏向器が複数の光ビーム分割手段に対して一方向に配設されているのが好ましい。
複数の光ビーム分割手段で反射した複数の光ビームを、偏向器を介して外部の一方向に照射できる。これによって光スポットパターンを形成できる。
或いは、本発明の光ビーム照射装置は、偏向器が複数の光ビーム分割手段に対して複数の方向に配設されていて、光ビーム分割手段は反射光を複数の方向に配設した偏向器に選択的に反射させ、複数の方向に配設された偏向器でそれぞれ偏向された光ビームが異なる方向に射出されるようにしてもよい。
光源を射出した光ビームが第一の光ビーム分割手段で反射光と透過光に分割され、透過光は第二以降の光ビーム分割手段で順次反射光と透過光に分割されることになり、複数の光ビーム分割手段でそれぞれ反射させられた光ビームを選択的に異なる方向に進行させて偏向器で偏向させることで、複数方向に向けられた光ビームとして外部に照射することになる。
この光ビーム照射装置によれば光源から射出された光ビームを複数方向に向かう光ビームとして分岐してそれぞれを照射できるため、装置１つで複数の装置を設置したのと同等の効果を発揮できる。
この場合、複数の光ビーム分割手段で反射する光ビームは、二つの方向に交互に反射されるようにしてもよい。例えば複数の光ビーム分割手段で奇数番目の反射光と偶数番目の反射光とを異なる方向に反射させ、偏向器を介してそれぞれ光スポットパターンとして照射することができる。
【０００６】
また、複数の光ビーム分割手段でそれぞれ反射する光ビームの少なくとも１つは、光ビーム分割手段に入射する光ビームの光軸に対して鋭角で反射するように構成してもよい。
或いは、光ビーム分割手段は、同一方向に反射する複数の光ビームが偏向器に向けて集合するように構成してもよい。
複数の反射光の一部または全部を鋭角で反射させることで光ビームを集合させることができて、狭い領域に設けたＭＥＭＳミラー等の小型の偏向器で偏向させることができて光ビーム照射装置を小型化できる。また、反射光全部を鋭角で反射させれば、偏向器を光ビーム分割手段により近づけて配置することができて光ビーム照射装置を小型化できる。
【０００７】
複数の光ビーム分割手段はそれぞれ反射率が異なっていてもよく、偏向器を介して射出される光ビーム強度を調整することができる。
特に、複数の光ビーム分割手段は、透過光の進行方向に向けて反射率が漸次増大するように設定することが好ましい。
光源から射出する光ビームを光ビーム分割手段によって反射光と透過光に分割して、透過光を更に反射光と透過光に分割するものであるから、透過する光ビームの進行方向に向けて光ビーム分割手段の反射率が漸次増大するように設定することで、偏向器を介して射出する複数の光ビーム強度を均等に近いものに設定できる。
また、光ビーム分割手段は透過する光ビームの進行方向にＮ個（Ｎ＝１，２，…）配列され、ｎ個目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の光ビーム分割手段における反射率をＲｎ、透過率をＴｎとすると、次式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。
０．５／Ｎ≦Ｒ１＜１．５／Ｎ （１）
Ｔｎ＝１−Ｒｎ （２）
０．７×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１＜Ｒｎ＜１．３×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１ （３）
上記（１）〜（３）式の範囲内に制御すれば、光源から射出した光ビームや透過光を分割し、反射光についてのそれぞれの射出光強度をバランスさせることができる。
【０００８】
光ビーム分割手段は複数の三角プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けることが好ましく、分割面で光ビームを反射光と透過光に分割する。そのため、光ビームに対する分割面の角度によって反射光の偏向方向を設定できる。プリズムを貼り合わせて一体化することで構成が簡素化し、調整が容易になる。
また、複数の三角プリズムは交互にずれて向かい合わせに配設された頂角の大きさがそれぞれ異なるようにしてもよい。
各三角プリズムの頂角を形成する斜面に分割面を設けることで、反射光を一方向に向かわせたり、二方向に交互に向かわせたりして、反射光の方向を設定できる。その際、頂角の大きさを異ならせることで、入射光または透過光の光軸に対する分割面の角度が異なり、同一方向の反射光を集合させることができる。これによって複数の偏向器を狭い範囲に設定できて小型化できる。
その際、光ビーム分割手段の縦断面視で貼り合わせ面の長さが異なるようにしてもよい。
また、光ビーム分割手段は平行四辺形プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けてもよい。
また、光ビーム分割手段は板状のハーフミラーであってもよく、プリズムを用いた場合よりも低廉になる。
【０００９】
また、偏光器は、偏向される光ビームを所望の偏向角にそれぞれ制御する制御手段を接続していてもよい。
偏向器の姿勢を制御手段によって２軸制御してもよく、例えば互いに直交するＸ軸及びＹ軸回りに回転可能に設定することで、偏向器に入射する光ビームを所望の偏向角に制御することができる。
また、光源と光ビーム分割手段との間に光ビームの光束径を調整する光ビーム整形手段が配設されていることが好ましい。
偏向器を介して光ビームを射出する際に照射距離が長くなると回折の影響を受けて光ビーム径が大きくなるため、光ビーム整形手段で予め拡径して整形をしておくことで回折の影響を抑制できる。
また、光ビーム整形手段はビームエキスパンダであってもよい。
また、光ビーム整形手段を透過した光ビームは収斂光または発散光であってもよく、そのため、光ビーム整形手段の直後にレンズ等のパワーを有する光学素子を配設することで収斂光または発散光に形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による光ビーム照射装置によれば、光ビームを複数に分割すると共に個別に制御できるから、照射による視認性を高くして多様な情報を表示できる。しかも、光ビームを複数に分割して照射することで装置を大型化することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態による光ビーム照射装置を備えた車両運転支援装置について添付図面により説明する。
図１乃至図５は第一の実施の形態による光ビーム照射装置を示すものであり、図１は光ビーム照射装置を搭載した車両の斜視図、図２は光ビーム照射装置の光学系を示す正面図、図３は図２の平面図、図４はビームエキスパンダを示す図、図５はビームスプリッタの透過率、反射率、光強度の関係を示す図である。
図１において、車両１内のフロントガラスの上部両側にそれぞれ光ビーム照射装置２、２が装着されている。図示は省略するが、車両１内のリアガラスの上部両側にも光ビーム照射装置２、２が設けられている。
次に光ビーム照射装置２の光学系について図２乃至図４により説明する。
この光ビーム照射装置２は、例えばＹＡＧレーザの第２高調波からなる光源４と、光源４から射出される光ビームＬを反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割する第一ビームスプリッタ５（光ビーム分割手段）を備えている。更に、透過光Ｌ２の進行方向には第一ビームスプリッタ５に続いて第二、第三、第四、第五ビームスプリッタ６，７，８，９（光ビーム分割手段）が順次配列されている。
各ビームスプリッタ５〜９は２つの三角形柱状プリズム１０、１０の斜面（底面）１０ａ、１０ａを接合した略四角形柱状を有している。一方の斜面１０ａには入射する光ビームＬを反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割する半透過膜１０ｂ（分割面）が形成されている。半透過膜１０ｂは誘電体多層膜または金属膜等からなるハーフミラーコーティングが施されて構成されている。
【００１２】
第五ビームスプリッタ９を透過する光ビームＬ２の進行方向には板状の反射ミラー１１が配設されていて、この透過光ビームＬ２を各ビームスプリッタ５〜９による反射光Ｌ１と同一の方向に反射させる。
各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１で反射した光ビームＬ１の進行方向には、任意の方向にチルト駆動させることのできるガルバノミラー１３，１４，１５，１６，１７，１８（偏光器）がそれぞれ対向して設けられている。各ガルバノミラー１３〜１８はそれぞれ制御回路１９（制御手段）に電気的に接続されており、制御回路１９の信号を受けて例えば互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向の２軸回りに任意の角度で回転可能とされている。
そして、例えば車両１の進行方向を図２でＡ方向とすると、各ガルバノミラー１３〜１８で反射された光ビームＬ１は照射ビームとしてＡ方向に射出させられる。図２に示す例では、各ガルバノミラー１３〜１８で反射して偏向させられた光ビームＬ１は略平行に走行するが、制御回路１９によって互いに拡散する方向または集合する方向に走行させることもできる。
本実施の形態では、各ビームスプリッタ５〜９の半透過膜１０ｂ及び反射ミラー１１と各ガルバノミラー１３〜１８とは互いに略平行に配列されている。しかも、各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１での反射光は入射光である光ビームＬ、Ｌ２に対して略直角に反射して各ガルバノミラー１３〜１８に向かうように対向して配設されている。
【００１３】
また、光源４と第一ビームスプリッタ５との間には、光源４から射出した光ビームＬのビーム径を整形するためのビームエキスパンダ２０（ビーム整形手段）が配設されている。光ビーム照射装置２から射出された複数の照射ビームＬ１は、光源４からのレーザ光を遠方、例えば３０ｍ先の道路路面にそのまま照射すると、回折の影響でビーム径が太くなるので、これを避けるためにビームエキスパンダ２０によって予めビーム径を拡径しておく。
ビームエキスパンダ２０の一例として図４に示すものがある。図４（ａ）に示すものは、ガリレオ式望遠鏡に採用されているビームエキスパンダ２０であり、平凹レンズ２１と平凸レンズ２２を透過する光ビームＬはビームをＤ２からＤ１に拡径され平行光束になる。同様の透過式ビームエキスパンダ２０として図４（ｂ）に示すケプラー式望遠鏡で採用されているものがある。また、反射型のビームエキスパンダとして図４（ｃ）に示すように凸面鏡で拡径反射させた光ビームを凹面鏡で反射させて平行光束にしたものや、図４（ｄ）に示すように二つの凹面鏡を対向配置させてビーム径を拡径させ、平行光束としたもの等がある。
【００１４】
ここで、光ビーム照射装置２において、反射ミラー１１を透過率０のビームスプリッタと仮定して、配列された全てのビームスプリッタ５〜９、１１が光ビームＬまたは透過光Ｌ２の進行方向にＮ個（Ｎ＝１，２，…）配列されるものとする。そして、ｎ個目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）のビームスプリッタの半透過膜１０ｂにおける反射率をＲｎ、透過率をＴｎとすると、各ビームスプリッタの反射率Ｒｎと透過率Ｔｎは次式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。
０．５／Ｎ≦Ｒ１＜１．５／Ｎ （１）
Ｔｎ＝１−Ｒｎ （２）
０．７×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１＜Ｒｎ＜１．３×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１ （３）
反射率Ｒｎについて上記（１）式及び（３）式の範囲内であれば、複数の反射光Ｌ２の強度をそれぞれバランスさせることができる。また（３）式の範囲内であれば、回折の影響でビーム径が広がって光スポットの輝度が変化するのをコントロールできる。なお、（３）式には反射ミラー１１については含まれない。
【００１５】
本実施の形態による光ビーム照射装置２は上述の構成を備えており、次にその作用を説明する。
図２及び図３において、レーザによる光源４を発した光ビームＬは、ビームエキスパンダ２０によって光ビームＬの径を所望の大きさに整形される。ビームエキスパンダ２０を通過した光ビームＬは平行光束として第一ビームスプリッタ５に入射する。
第一ビームスプリッタ５では、斜面１０ａに設けた半透過膜１０ｂにより予め設定された比率で光ビームＬを反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐させる。反射された光ビームＬ１は第一ガルバノミラー１３に入射する。第一ガルバノミラー１３は制御回路１９で水平方向（Ｘ軸方向）と垂直方向（Ｙ軸方向）に所望の角度に設定されているため、光ビームＬ１は所望の偏向角で反射させられて光ビーム照射装置２の外部に射出される。光ビームＬ１は車両１の進行方向であるＡ方向に射出され、路面の所望の位置に光スポットとして照射される。
一方、第一ビームスプリッタ５を透過した光ビームＬ２は第二乃至第五ビームスプリッタ６、７，８，９で同様の作用を繰り返し、それぞれ設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に順次分岐される。そして、反射された各光ビームＬ１はそれぞれガルバノミラー１４，１５，１６，１７で所望の反射角で反射されて光ビーム照射装置２の外部のＡ方向に射出され、路面の所望の位置に光スポットとして照射される。更に第五ビームスプリッタ９を透過した透過光は反射ミラー１１に例えば４５°の入射角で入射して略直角に全反射し、第六ガルバノミラー１８で上述のガルバノミラー１３〜１７と同様に反射して路面に照射され、光スポットを形成する。
なお、図２において、各ガルバノミラー１３〜１８で反射した光ビームＬ１は図に示す進行方向では各ビームスプリッタ５〜９と干渉するおそれがあるが、紙面に直交する方向に光ビームＬ１をずらすことで干渉を防止できる。
【００１６】
このようにして路面に照射された光スポット群は、例えば車両１が直進する場合には、図１に示すように進行方向の前方に車両１の車幅と同様な間隔で直線状の２列の光スポットパターンＬａ、Ｌａを形成する。１つの光ビーム照射装置２で形成される光スポットパターンＬａは各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１で反射された光ビームＬ１によって所定間隔で光スポットが路面に形成される。車両が前進する場合には、車両１のフロントガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から前方の路面に照射し、後退する場合には、リアガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から後方の路面に照射する。
また、車両１が旋回する場合には、図１に示すように進行方向の周囲や前方に車両１の旋回最大幅の間隔で曲線状の２列の光スポットパターンＬｂ、Ｌｂを形成する。ここで、車両１が前進する場合には、フロントガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から前方の路面に照射し、後退する場合には、リアガラス両側に配設した２つの光ビーム照射装置２，２から後方の路面に照射する。
【００１７】
ここで、本実施の形態による光ビーム照射装置２における各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１について、反射率Ｒｎと透過率Ｔｎと各ビームスプリッタ５〜９及び反射ミラー１１での射出光（光ビームＬ１）強度の一例を、実施例１として設定すると下記表１の通りになる。この場合、反射ミラー１１を含めた複数のビームスプリッタの合計をＮとすると、Ｎ＝６である。また、反射ミラー１１は、反射率１００％で透過率０％のビームスプリッタとする。
表１をグラフで表すと図５のようになる。
なお、射出光強度は各ビームスプリッタに入射する光ビームＬまたは透過する光ビームＬ２の強度を１とした場合の各反射光Ｌ１の強度を示す。
下記の表１の設定は、次式（４）、（５）として計算したものである。
Ｒ１＝１／Ｎ、 （４）
Ｒｎ＝Ｒｎ−１／Ｔｎ−１ （５）
ただし、ｎは１、２、…Ｎ。
この実施例１によれば、全ての反射する光ビームＬ１の強度は０．１６７で略等しいものになる。光の吸収等がない理想状態であれば、表１の通りであるが、実際には光の吸収等があるために若干の補正が必要な場合がある。
【００１８】
【表１】
【００１９】
上述のように本実施の形態による光ビーム照射装置２は、１個の光源４から６本に分岐した光ビームＬ１を作り出すことができる。しかもそれぞれ光ビームＬ１を独立して制御して任意の位置に光ビームＬ１の強度が同等な光スポットを所望の形状で形成することができる。そのため、照射による視認性を高くして多様な情報を表示できると共に、装置が小型であるから車両１に搭載するのに好適である。また、光ビーム照射装置２で路面に形成される光スポットパターンＬａ、Ｌｂは連続する線状ではなく、断続的な光スポットで点線状のパターンを形成するため、視認性が高い。
【００２０】
なお、上述の実施の形態において、各光ビームＬ１によって形成される光スポットの形状、大きさをコントロールする必要がある場合には、ビームエキスパンダ２０によって射出する光ビームＬのビーム広がり角を適切に制御すればよい。
また、レンズのパワーを有する光学素子をビームエキスパンダ２０の直後に配設してもよい。或いは、レンズのパワーを有する光学素子を、ビームエキスパンダ２０とガルバノミラー１３〜１８との間にそれぞれの光ビームに作用するように配設することで光ビームＬ１を収斂光または発散光に制御するようにしてもよい。これらによっても同様な作用を得ることができる。
【００２１】
次に本発明の他の実施の形態を説明するが、上述の実施の形態と同一または同様な部材、部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。
図６は本発明の第二の実施の形態による光ビーム照射装置２２の光学系を示す正面図である。図において、光源４から発せられた光ビームＬの反射光の光路において、ビームエキスパンダ２０と各ガルバノミラー１３〜１７との間に、ビームスプリッタ５〜９に代えて板状の第一乃至第四ハーフミラー２３、２４，２５、２６が光ビーム分割手段として配列されている。本実施の形態では、ハーフミラー２３、２４，２５、２６は四枚配列され、第四ハーフミラー２６を透過する光ビームＬ２の前方に光ビームＬ２を反射させるための反射ミラー１１が設けられている。そのため、ガルバノミラー１３〜１７も５枚配列されている。
なお、各ガルバノミラー１３〜１７は第一の実施の形態と同様に制御回路１９に接続されていて偏向角を調整可能であるが、以下の実施の形態では制御回路１９の説明を省略する。
また、図中、光ビームＬに沿って配列されているハーフミラー２３〜２６及び反射ミラー１１に対し、ガルバノミラー１３〜１７はそれぞれ対向するハーフミラー２３〜２６及び反射ミラー１１との距離が次第に増大するように傾斜する方向に順次配列されている。
【００２２】
そして、各ハーフミラー２３〜２６及び反射ミラー１１で反射する光ビームＬ１はそれぞれ略直角に反射して各ガルバノミラー１３〜１７に向かい、更に各ガルバノミラー１３〜１７で反射する光ビームＬ１は入射側に対して略直角に反射するように設定されている。
本実施の形態による光ビーム照射装置２２の光学系によれば、各光学素子は同一平面内に配設され、各光ビームＬ１、Ｌ２もハーフミラー等の各光学素子と干渉のおそれがないため同一平面内を走行するように構成されている。
【００２３】
本実施の形態による光ビーム照射装置２２は、上述の第一の実施の形態による効果に加えて、キュービックタイプのビームスプリッタ５〜９に代えてハーフミラー２３〜２６を採用したので、製造コストが低廉になり、重量が軽くなる利点がある。しかも、光学系が同一平面内に収まるために装置の厚みがより薄くなり、より小型化でき、車両１内へ搭載しても邪魔にならない。
【００２４】
次に本発明の第三の実施の形態を図７に示す光ビーム照射装置の光学系の正面図により説明する。
図７に示す光ビーム照射装置２８において、光源４から発せられた光ビームＬの光路において、ビームエキスパンダ２０と各ガルバノミラー１３〜１８との間に、光ビーム分割手段として第一乃至第五ビームスプリッタ２９〜３３が配列されている。これらは第一ビームスプリッタ２９、第二ビームスプリッタ３０，第三ビームスプリッタ３１、第四ビームスプリッタ３２、第五ビームスプリッタ３３からなる。各ビームスプリッタ２９〜３３の光源４から発する光ビームＬ、透過光Ｌ２が入射する側の斜面には半透過膜３４ａ（分割面）として誘電体多層膜または金属膜のハーフミラーコーティングが施されている。
しかも、第一乃至第五ビームスプリッタ２９〜３３は半透過膜３４ａが設けられた斜面とこれに対向する斜面とが順次面接合されて略直線状に一体とされてなる光分割素子３５を構成している。そして最も後ろ側の第五ビームスプリッタ３３の半透過膜３４ａを有する斜面に対向する斜面は透過率０％の反射面３４ｂとされている。
【００２５】
そのため、ビームエキスパンダ２０を通過した光ビームＬは光分割素子３５に入射し、第一ビームスプリッタ２９の入射側の斜面に設けた半透過膜３４ａで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。反射する光ビームＬ１は第一ガルバノミラー１３に向かい、透過する光ビームＬ２は第一及び第二ビームスプリッタ２９，３０間の半透過膜３４ａで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。同様にして透過する光ビームＬ２は第三〜第五ビームスプリッタ３１、３２，３３の入射側の斜面に設けた半透過膜３４ａで反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に順次分岐される。そして、第五ビームスプリッタ３３の入射側斜面の半透過膜３４ａを透過する光ビームＬ２は射出側の斜面に設けた反射面３４ｂで全反射して反射光Ｌ１になる。
そして、各ビームスプリッタ２９〜３３で反射する光ビームＬ１はそれぞれガルバノミラー１３〜１８で反射させられて装置２８の外部に射出され、路面に光スポットとして照射される。
図７に示す例において、各ビームスプリッタ２９〜３３の入射側の半透過膜３４ａと反射面３４ｂは光ビームＬ、透過光Ｌ２に対して４５°の傾斜角度に設定されており、各反射光Ｌ１は入射側の光ビームＬ，透過光Ｌ２に対して略直角に反射する。
【００２６】
本実施の形態による光ビーム照射装置２８は、上述の第一の実施の形態による効果に加えて、個別に配列したビームスプリッタ５〜９に代えて一体型の光分割素子３５を採用したので、固定するための手段が少なくて済むと共に調整が容易になる。
【００２７】
上述の各実施の形態では、１つの光源４から射出する光ビームＬを光ビーム分割手段で複数の光ビームに分岐してそれぞれ（例えば同一平面内の）一方向に反射させてガルバノミラーを介して１本の光スポットパターンＬａまたはＬｂを形成するようにしたが、車両１の車幅を表示するには少なくとも２本の光スポットパターンＬａまたはＬｂが必要であるために、各２つの光ビーム照射装置２、２２、２８を前側や後ろ側に配設する必要がある。
これに対し、以下に説明する実施の形態は１つの光源から発する光ビームＬから２本の光スポットパターンＬａ，ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを形成するようにしたものである。
【００２８】
次に第四の実施の形態による光ビーム照射装置について、図８乃至図１０により説明する。図８は車両の光ビーム照射装置からの光ビームで形成した光スポットパターンを示す図、図９は光ビーム照射装置の光学系の正面図、図１０は光ビームの特性を示すグラフである。
図８に示す車両１にはフロントガラス内側の中央に光ビーム照射装置３８が設けられている。図示は省略するが、後部のリアガラス内側の中央にも光ビーム照射装置３８が設けられている。
光ビーム照射装置３８の光学系は図９に示されている。即ち、光ビーム照射装置３８は、光源４と、光源４から射出される光ビームＬについて外径を拡径する等の整形を行うビームエキスパンダ２０とを設けている。そして、ビームエキスパンダ２０に対して光ビームＬの進行方向前方には、光ビームＬを順次反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐するための一体型の光分割素子３９が配設されている。
【００２９】
光分割素子３９は、正面視で二つの斜面と底面からなる複数の略直角二等辺三角形状の柱状プリズムを各頂角が互い違いに向かい合う方向に並ぶように斜面で互いに面接合させて略直線状に配列したものである。図に示す例では９個のプリズムを接合しており、これらを光源４側から順に第一ビームスプリッタ４２、第二ビームスプリッタ４３、第三ビームスプリッタ４４、第四ビームスプリッタ４５、第五ビームスプリッタ４６、第六ビームスプリッタ４７、第七ビームスプリッタ４８、第八ビームスプリッタ４９、第九ビームスプリッタ５０（光ビーム分割手段）とする。
そして隣り合う三角形柱状の各ビームスプリッタ４２〜５０の面接合する斜面の一方、ここでは光源４側の斜面に誘電体多層膜または金属膜によってハーフミラーコーティングが施され、半透過膜４０（分割面）をそれぞれ構成している。また第九ビームスプリッタ５０において、半透過膜４０に対向する斜面は全反射させる反射面４１（分割面）を構成する。
【００３０】
そのため、第一ビームスプリッタ４２に入射する光ビームＬはその半透過膜４０で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割され、反射光Ｌ１は一方側（図では左側）に例えば入射光Ｌに対して略直角に反射される。透過光Ｌ２は第二ビームスプリッタ４３の半透過膜４０で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割され、反射光Ｌ１は一方側とは反対方向の他方側（図では右側）に例えば透過光Ｌ２に対して略直角に反射される。
このようにして第一乃至第九ビームスプリッタ４２〜５０では、光ビームＬ、透過光Ｌ２を半透過膜４０で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割する際、反射光Ｌ１は交互に一方側と他方側に分かれる。更に第九ビームスプリッタ５０の反射面４１でも対向する半透過膜４０で反射する光ビームＬ１とは反対側に光ビームＬ１が反射する。
そのため、図に示す例では、奇数番目の半透過膜４０での反射光Ｌ１は一方側に反射し、偶数番目の半透過膜４０及び反射面４１での反射光Ｌ１は他方側に反射する。
【００３１】
光分割素子３９の両側には、それぞれ反射する光ビームＬ１の数に応じたガルバノミラーが配設されている。図９において、光分割素子３９の一方側（左側）には、第一、第三、第五、第七、第九ビームスプリッタ４２，４４，４６，４８、５０の各半透過膜４０に対向して第一、第三、第五、第七、第九ガルバノミラー５２，５４，５６，５８、６０が配設されている。そして、第一、第三、第五、第七、第九ビームスプリッタ４２，４４，４６，４８、５０の各半透過膜４０で反射した各光ビームＬ１を例えば直角にそれぞれ反射させてＡ方向の外部へ射出することになる。
同様に、光分割素子３９の他方側（右側）には、第二、第四、第六、第八ビームスプリッタ４３，４５，４７，４９の各半透過膜４０及び反射面４１に対向して第二、第四、第六、第八、第十ガルバノミラー５３，５５，５７，５９、６１が配設されている。そして、第二、第四、第六、第八ビームスプリッタ４３，４５，４７，４９の各半透過膜４０、反射面４１で反射した各光ビームＬ１を例えば直角にそれぞれ反射させてＡ方向の外部へ射出することになる。
しかも一方側の各ガルバノミラー５２，５４，５６，５８、６０は設置板６４に取り付けられている。他方側の各ガルバノミラー５３，５５，５７，５９、６１は設置板６５に取り付けられている。
【００３２】
本実施の形態による光ビーム照射装置３８は上述の構成を有しているから、図９において、レーザによる光源４を射出した光ビームＬはビームエキスパンダ２０によって光ビームＬの径を所望の大きさに加工される。そして整形された光ビームＬは光分割素子３９の第一ビームスプリッタ４２の半透過膜４０に入射する。
第一ビームスプリッタ４２では、半透過膜４０により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐する。反射光Ｌ１は一方側の第一ガルバノミラー５２に入射する。第一ビームスプリッタ４２を透過した光ビームＬ２は第二ガルバノミラー４３の半透過膜４０により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐され、反射光Ｌ１は他方側の第二ガルバノミラー５３に入射する。
このようにして透過光Ｌ２は順次第三乃至第九ビームスプリッタ４４〜５０で同様の作用を繰り返し、それぞれの反射光Ｌ１は交互に一方側と他方側に反射させられる。そして第九ビームスプリッタ５０を透過する光ビームＬ２は反射面４１で全反射させられて他方側の第十ガルバノミラー６１に向かう。
【００３３】
そして、一方側のガルバノミラー５２，５４，５６，５８、６０では、各反射光Ｌ１を例えば略直角に反射してＡ方向に射出し、路面に光スポットパターンを形成する。同時に他方側のガルバノミラー５３，５５，５７，５９、６１では、各反射光Ｌ１を例えば略直角に反射してＡ方向に射出し、路面に光スポットパターンを形成する。そのため、両側のガルバノミラー群で反射した各光ビームＬ１群、Ｌ１群は略平行になって照射され、車両１の両側でそれぞれ一対の光スポットパターンＬａ、ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを形成することができる。
【００３４】
ここで、本実施の形態による光ビーム照射装置３８における各ビームスプリッタ４２〜５０の半透過膜４０及び反射面４１について、反射率Ｒｎと透過率Ｔｎと各半透過膜４０及び反射面４１での射出光（反射光Ｌ１）強度の一例を、実施例２として設定すると下記表２の通りになる。この場合、各ビームスプリッタ４２〜５０の半透過膜４０及び反射面４１の合計をＮとすると、Ｎ＝１０である。表２をグラフで表すと図１０のようになる。
なお、射出光強度は各ビームスプリッタに入射する光ビームＬまたは透過光Ｌ２の強度を１とした場合の反射光Ｌ１の強度を示す。
下記の表２の設定は、上述の式（４）、（５）により計算したものである。ただし、ｎは１、２、…Ｎとする。
この実施例２によれば、光の吸収等がない理想状態であれば、全ての反射する光ビームＬ１の強度は０．１で略等しいものになる。実際には光の吸収等があるために若干の補正が必要な場合がある。
【００３５】
【表２】
【００３６】
上述のように本実施の形態による光ビーム照射装置３８は、１本の光ビームＬに基づいて複数本の反射光Ｌ１に分割すると共に、これら反射光Ｌ１を二方向に分岐して照射することができる。よって、車両１の前方または後方に形成する二つの光スポットパターンＬａ、ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを１つの光ビーム照射装置３８で得られるため、上述の装置２、２２、２８等よりも一層構成を簡単にできてコストを低廉にできる。
また、光源４、ビームエキスパンダ２０、光分割素子３９を１つのユニットとし、両側の各５枚のガルバノミラーを設置板６４，６５でそれぞれユニット化することで、装置全体の構成を３つのユニットに分けて個別に制御することができて、装置全体を簡略化でき、メンテナンスも容易になる。
また、光分割素子３９での両側への各複数本の反射光Ｌ１，Ｌ１はそれぞれ平行に設定したから、両側に設置する各ガルバノミラーのユニット間の間隔を任意に設定してもよく、例えば路面上での二つの光スポットパターンＬａ、ＬａまたはＬｂ、Ｌｂを離間させたい場合には、両側のガルバノミラー５２，５４，５６，５８，６０と５３，５５，５７，５９、６１の偏向角を変えることなく、ユニットごと平行移動して互いの間隔を広げることで実現することができる。
なお、光分割素子３９では反射光Ｌ１を交互に二方向に反射させることとしたが、これに限定されることなく、任意の順番で反射光Ｌを選択的にいずれかの方向に反射させることができる。
【００３７】
次に本発明の第五の実施の形態を図１１により説明する。
図１１に示す光ビーム照射装置６８は、光分割素子６９の構成と、その両側の各ガルバノミラーの配置において第四の実施の形態と相違する。光分割素子６９は、最も光源４側のプリズムが台形柱状とされ、これを第一ビームスプリッタ７０とする。そして第一ビームスプリッタ７０に続く他のプリズムは、第四の実施の形態と同様に略二等辺三角形柱状のプリズムを各頂角が互い違いに向かい合う方向に並ぶように斜面で互いに面接合させて略直線状に配列している。
図に示す例では第一ビームスプリッタ７０の台形の斜面に続けて７個の略二等辺三角形柱状のプリズムを順次面接合しており、これらを光源４側から順に第二ビームスプリッタ７１、第三ビームスプリッタ７２、第四ビームスプリッタ７３、第五ビームスプリッタ７４、第六ビームスプリッタ７５、第七ビームスプリッタ７６、第八ビームスプリッタ７７とする。これらは光ビーム分割手段を構成する。しかも、第一ビームスプリッタ７０の入射面７０ａは光ビームＬに直交する面とされている。
また、光分割素子６９は入射する光ビームＬ及び透過光Ｌ２が同一直線状であるとして、その両側面６９ａ、６９ｂが光ビームＬ及び透過光Ｌ２と平行な略台形柱状に形成されている。
【００３８】
そして隣り合う各ビームスプリッタ７０〜７７の面接合する斜面の一方、ここでは光源４側の斜面に誘電体多層膜または金属膜によってハーフミラーコーティングが施され、これをそれぞれ半透過膜７８（分割面）とする。また第八ビームスプリッタ７７において、透過光Ｌ２の入射する半透過膜７８に対向する斜面は反射面７９を構成する。
そのため、第一ビームスプリッタ７０の入射面７０ａから入射する光ビームＬまたは透過光Ｌ２は第二乃至第八ビームスプリッタ７１〜７７の半透過膜７８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２とにそれぞれ分割される。しかも、奇数番目の半透過膜７８で反射する反射光Ｌ１は一方側（左側）に、偶数番目の半透過膜７８で反射する反射光Ｌ１は他方側（右側）にそれぞれ反射することになる。
また、略二等辺三角形柱状をなす第二乃至第八ビームスプリッタ７１〜７７の各頂角θは、各斜面に設けた半透過膜７８での反射光Ｌ１が光ビームＬまたは透過光Ｌ２に対して同一の鋭角θａをなすように形成されている。そのため、頂角θは４５°未満であることが好ましい。
【００３９】
光分割素子６９の一方側には、奇数番目の半透過膜７８で反射する４本の反射光Ｌ１を反射させるための第一ガルバノミラー８０、第三ガルバノミラー８２、第五ガルバノミラー８４、第七ガルバノミラー８６がそれぞれ設けられている。光分割素子６９の他方側には、偶数番目の半透過膜７８で反射する４本の反射光Ｌ１を反射させるための第二ガルバノミラー８１、第四ガルバノミラー８３、第六ガルバノミラー８５、第八ガルバノミラー８７がそれぞれ設けられている。各ガルバノミラー８０〜８７は２軸回転可能で任意の角度にチルト駆動できる。そして両側の各四枚のガルバノミラー８０，８２，８４，８６は設置板６４，６５に取り付けられている。
一方の設置板６４に設けた各ガルバノミラー８０、８２、８４、８６と他方の設置板６５に設けた各ガルバノミラー８１、８３、８５、８７は、光分割素子６を挟んで略Ｖ字をなすように傾斜して配列されている。また、各ガルバノミラー８０〜８７は入射する反射光Ｌ１を反射させて光分割素子６９に対して外側に拡散する方向に光ビームＬ１を射出するようにそれぞれ配設されている。
【００４０】
本実施の形態による光ビーム照射装置６８は上述の構成有しているから、図１１において、光源４を射出した光ビームＬはビームエキスパンダ２０で整形された後、光分割素子６９の第一ビームスプリッタ７０の入射面７０ａから入射して第二ビームスプリッタ７１の半透過膜７８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割される。反射光Ｌ１は光ビームＬに対して鋭角θａで反射され一方側の第一ガルバノミラー８０に向けて進行する。
一方、透過光Ｌ２は第三ビームスプリッタ７２で、半透過膜７８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。反射光Ｌ１は鋭角θａで反射して他方側の第二ガルバノミラー８１に入射する。そして透過光Ｌ２は同様な作用で順次第四乃至第八ビームスプリッタ７３〜７７の各半透過膜７８でそれぞれ反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分岐される。そして第八ビームスプリッタ７７内に進入する透過光Ｌ２は反射面７９で反射して他方側の第八ガルバノミラー８７に入射する。
そのため、奇数番目の半透過膜７８で反射する４本の反射光Ｌ１は互いに略平行であり、一方側へ鋭角で反射して、第一、第三、第五、第七ビームスプリッタ８０，８２、８４、８６で更に反射して外側へ略平行に射出する。そして路面に一方の光スポットパターンＬａ（またはＬｂ）を形成する。また、偶数番目の半透過膜７８で反射する４つの反射光Ｌ１も互いに略平行であり、他方側へ鋭角で反射して、第二、第四、第六、第八ビームスプリッタ８１，８３、８５、８７で更に反射して外側へ略平行に射出する。そして路面に他方の光スポットパターンＬａ（またはＬｂ）を形成する。
【００４１】
上述のように本実施の形態によれば、第四の実施の形態による効果に加えて、光分割素子６９での両側への各４本の反射光Ｌ１が光ビームＬや透過光Ｌ２の入射光軸に対して鋭角θａで反射する構成であるため、両側の各４枚のガルバノミラーを光分割素子６９により近づけて且つ光分割素子６９より光源４側に配設することができ、装置を一層小型化できる。
【００４２】
次に本発明の第六の実施の形態を図１２により説明する。
第六の実施の形態による光ビーム照射装置９０は、概略で第五の実施の形態による光ビーム照射装置６８と近似する構成を有しており、光分割素子９１と、両側のガルバノミラーにおいて相違する。
図１２に示す光ビーム照射装置９０において、光分割素子９１は、頂角の大きさが異なる複数の三角形柱状のプリズムを面接合して構成されている。
図において、光分割素子９１の第一ビームスプリッタ９２は略直角三角形状をなしており、ビームエキスパンダ２０を通過する光ビームＬに直交する入射面９２ａを有している。第一ビームスプリッタ９２の底面に続けて、５個の略三角形柱状の三角プリズムをその頂角α１、α２、α３，α４、α５を互いに違いに対向させて斜面を順次面接合している。これらの略三角形柱状の三角プリズムを光源４側から順に第二ビームスプリッタ９３、第三ビームスプリッタ９４、第四ビームスプリッタ９５、第五ビームスプリッタ９６、第六ビームスプリッタ９７とする。これらは光ビーム分割手段を構成する。
また、第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７は図１２に示すように柱状の端面である各三角形の頂角α１、α２，α３、α４、α５を挟む二つの斜辺の長さが両側に隣接する他の三角形の斜辺の長さとそれぞれ一致するものとする。各頂角α１〜α５は互いに相違するため、各三角形の上記二つの斜辺は長さが相違する。しかも、光分割素子９１は入射する光ビームＬ及び透過光Ｌ２の光軸が同一直線状であるとして、その両側面９１ａ、９１ｂが光ビームＬ及び透過光Ｌ２と平行であり、全体として略台形の柱状に形成されている。
【００４３】
そして隣り合う各ビームスプリッタ９２〜９７の面接合する底面または斜面の一方、ここでは第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７の光源４側の斜面に誘電体多層膜または金属膜によってハーフミラーコーティングが施され、これをそれぞれ半透過膜９８（分割面）とする。また第六ビームスプリッタ９７において、透過光Ｌ２の入射する半透過膜９８に対向する斜面は反射面９９を構成する。
そのため、第一ビームスプリッタ９２の入射面９２ａから入射する光ビームＬまたは透過光Ｌ２は第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７の半透過膜９８により予め設定された比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２とにそれぞれ分割される。しかも、奇数番目の半透過膜９８で反射する反射光Ｌ１は一方側（左側）に、偶数番目の半透過膜９８及び反射面９９で反射する反射光Ｌ１は他方側（右側）にそれぞれ反射することになる。
また、第二乃至第六ビームスプリッタ９３〜９７の各頂角α１、α２，α３、α４、α５は、光源４に近いものが最大で、光源４から離れるに従って順次小さくなるように設定されている。そのため、入射する光ビームＬ及び透過光Ｌ２に対する各半透過膜９８での反射光Ｌ１の角度β１、β２、β３、β４、β５、β６は、光源４から遠ざかるに従って順次小さくなるように形成されている。そのため、両側の複数本の反射光Ｌ１、Ｌ１はそれぞれ集合する方向に反射する。
【００４４】
光分割素子９１の一方側には、奇数番目の半透過膜９８で反射する３本の反射光Ｌ１を反射させるための第一ガルバノミラー１０１、第三ガルバノミラー１０３、第五ガルバノミラー１０５がそれぞれ設けられている。光分割素子９８の他方側には、偶数番目の半透過膜９８と反射面９９で反射する３本の反射光Ｌ１を反射させるための第二ガルバノミラー１０２、第四ガルバノミラー１０４、第六ガルバノミラー１０６がそれぞれ設けられている。各ガルバノミラー１０１〜１０６は任意の方向に回動可能であり、ＭＥＭＳミラー等の非常に小型の可動ミラーで構成されている。
一方側の３枚のガルバノミラー１０１，１０３，１０５は小型の設置板１０８に取り付けられ、互いに微少な間隔で並べられている。他方側の３枚のガルバノミラー１０２，１０４，１０６も同様に小型の設置板１０９に取り付けられ、互いに微少な間隔で並べられている。これによって各ガルバノミラー１０１，１０３，１０５と１０２，１０４，１０６で反射した各３本の反射光Ｌ１、Ｌ１は互いに平行な方向に射出できる。
本実施の形態では、光分割素子９１によって両方向へ反射する各複数本の反射光Ｌ１、Ｌ１の反射角β１〜β６をそれぞれ変えることで、一方側のガルバノミラー１０１，１０３，１０５と他方側のガルバノミラー１０２，１０４，１０６の近傍で集合できるために、小型のガルバノミラー１０１〜１０６を採用できる。特に光源４に近い側の反射光Ｌ１の反射角β１、β２を比較的大きく設定して光源４から遠ざかるに従って反射光Ｌ１の反射角β３〜β６を順次小さく設定したために、光源４に近い側で各３本の反射光Ｌ１を集合できる。そのため、光源４に近い位置に各ガルバノミラー１０１，１０３，１０５と１０２，１０４，１０６の設置板１０８，１０９を略対称に設けることができる。
【００４５】
本実施の形態による光ビーム照射装置９０は上述の構成を有しているから、光源４からビームエキスパンダ２０を介して光分割素子９１に入射する光ビームＬは第二ビームスプリッタ９３の半透過膜９８によって予め定められた比率で反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割される。更に透過光Ｌ２は、各ビームスプリッタ９３〜９７間の各半透過膜９８によって同様の作用で順次反射光Ｌ１と透過光Ｌ２に分割され、各反射光Ｌ１は交互に一方側と他方側に反射される。そして、反射面９９では透過光Ｌ２は全反射される。
しかも、両側の反射光Ｌ１はそれぞれ集光する方向に偏向されることで、小型のガルバノミラー１０１，１０３，１０５とガルバノミラー１０２，１０４，１０６でそれぞれ偏向させられて互いに平行な反射光Ｌ１，Ｌ１として外部へ射出され、路面に光スポットパターンを形成する。
【００４６】
本実施の形態によれば、上述の効果に加えて、光分割素子９１の各ビームスプリッタ９３〜９７の頂角α１〜α５を適宜選択することで、射出する反射光Ｌ１の射出角を自由に設定することができる。特に、光源４に近い側の反射光Ｌ１の反射角β１、β２を比較的大きく設定して光源４から遠ざかるに従って反射光Ｌ１の反射角β３〜β６を順次小さく設定したために、光源４に近い側に各ガルバノミラー１０１〜１０６を配置できて、装置９０の小型化や多機能化に有利である。
【００４７】
なお、上述の各実施の形態において、各ビームスプリッタの数やガルバノミラーの数は自由に設定できる。
なお、第五の実施の形態による光ビーム照射装置６８において、光分割素子６９での反射光を入射する光ビームＬまた透過光Ｌ２の光軸に対して鋭角の反射角で反射させる構成は、第一乃至第三の実施形態における一方向に複数のガルバノミラー１３乃至１８を配設した光ビーム照射装置に採用してもよい。
同様に、第六の実施形態による光ビーム照射装置９０の光分割素子９８での反射光を集光させてＭＥＭＳミラー等の小型のガルバノミラー１０１〜１０６で偏向させる構成は、第一乃至第三の実施形態における一方向に複数のガルバノミラー１３乃至１８を配設した光ビーム照射装置に採用してもよい。
また、第二の実施の形態による光ビーム照射装置２２における反射ミラー２３〜２６は第四乃至第六の実施の形態においても光分割素子３９，６９，９１に代えて採用しても良い。この場合、各反射ミラー２３〜２６は光ビームＬまたは透過光Ｌ２の光軸に対する傾斜角度を適宜調整すればよい。
なお、光ビーム分割手段として偏向ビームスプリッタを採用してもよい。これによって、入射する光ビームや透過光についてＰ波とＳ波に分割して一方を反射光とし、他方を透過光とすることができる。
【００４８】
なお、上述の各実施の形態では、光ビーム照射装置を車両運転支援装置に搭載するに際し、光ビームを複数の光ビーム分割手段で一方向に反射させる場合には、フロントガラス及びリアガラス内の両側に配設し、両側に反射させる場合にはフロントガラス及びリアガラス内の中央に配設することとしたが、本発明はこのような構成に限定されず、任意の位置に取り付けできる。例えば、前部及び後部のバンパ近傍や車両の屋根等の車両外部に採用してもよい。このような位置に光ビーム照射装置を設置すれば、光ビームがフロントガラスやリアガラスを通過する際に受ける悪影響を防止できる。
また、本発明による光ビーム照射装置２、２２，２８，３８，６８、９０は車両運転支援装置に限定されることなく、ディスプレイ用、舞台照明用等、任意の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第一の実施の形態による光ビーム照射装置を車両運転支援装置に用いた斜視図である。
【図２】第一の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図３】図２の平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はビームエキスパンダの例を示す図である。
【図５】ビームスプリッタでの反射率と透過率と射出光強度を示すグラフである。
【図６】第二の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図７】第三の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図８】第四の実施の形態による光ビーム照射装置を車両運転支援装置に用いた斜視図である。。
【図９】第四の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図１０】ビームスプリッタでの反射率と透過率と射出光強度を示すグラフである。
【図１１】第五の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【図１２】第六の実施の形態による光ビーム照射装置を示す光学系の正面図である。
【符号の説明】
【００５０】
２、２２、２８、３８、６８、９０ 光ビーム照射装置
４ 光源
５、６，７，８，９、２９，３０，３１，３２，３３，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０，７０，７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７、９２，９３，９４，９５，９６，９７ ビームスプリッタ（光ビーム分割手段）
１０ｂ、３４ａ、４０、７８、９８ 半透過膜（分割面）
１１ 反射ミラー（光ビーム分割手段）
１３,１４、１５，１６，１７，１８、５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１、８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５ ガルバノミラー（偏向器）
２０ ビームエキスパンダ（ビーム整形手段）
２３、２４，２５，２６ ハーフミラー（光ビーム分割手段）
３４ｂ、４１，７９，９９ 反射面（光ビーム分割手段）
３５、３９，６９、９１ 光分割素子
Ｌ１、反射光（光ビーム）
Ｌ２ 透過光（光ビーム）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを射出する光源と、入射する光ビームを反射光と透過光に分岐すると共に透過光の進行方向に配列された複数の光ビーム分割手段と、該光ビーム分割手段で反射された光ビームをそれぞれ偏向させる偏向方向可変の偏向器とを備えたことを特徴とする光ビーム照射装置。
【請求項２】
前記偏向器は前記複数の光ビーム分割手段に対して一方向に配設されている請求項１に記載の光ビーム照射装置。
【請求項３】
前記偏向器は前記複数の光ビーム分割手段に対して複数の方向に配設されていて、前記光ビーム分割手段は反射光を複数の方向に配設した前記偏向器に選択的に反射させ、前記複数の方向に配設された偏向器でそれぞれ偏向された光ビームは異なる方向に射出する請求項１に記載の光ビーム照射装置。
【請求項４】
前記複数の光ビーム分割手段で反射する光ビームは、二つの方向に交互に反射するようにした請求項３に記載の光ビーム照射装置。
【請求項５】
前記複数の光ビーム分割手段でそれぞれ反射する光ビームの少なくとも１つは、光ビーム分割手段に入射する光ビームの光軸に対して鋭角で反射するように構成した請求項１乃至４のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項６】
前記光ビーム分割手段は、同一方向に反射する複数の光ビームが前記偏向器に向けて集合するように構成した請求項１乃至５のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項７】
前記複数の光ビーム分割手段はそれぞれ反射率が異なる請求項１乃至６のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項８】
前記複数の光ビーム分割手段は、透過光の進行方向に向けて反射率が漸次増大するように設定してなる請求項７に記載の光ビーム照射装置。
【請求項９】
前記光ビーム分割手段は透過する光ビームの進行方向にＮ個配列され、ｎ個目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の光ビーム分割手段における反射率をＲｎ、透過率をＴｎとすると、次式（１）〜（３）を満たすようにした請求項１乃至８のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
０．５／Ｎ≦Ｒ１＜１．５／Ｎ （１）
Ｔｎ＝１−Ｒｎ （２）
０．７×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１＜Ｒｎ＜１．３×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１ （３）
【請求項１０】
前記複数の光ビーム分割手段は複数の三角プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けてなる請求項１乃至９のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１１】
前記複数の三角プリズムは交互にずれて向かい合わせに配設された頂角の大きさがそれぞれ異なる請求項１０に記載の光ビーム照射装置。
【請求項１２】
前記光ビーム分割手段の縦断面視で前記貼り合わせ面の長さが異なる請求項１０または１１に記載の光ビーム照射装置。
【請求項１３】
前記光ビーム分割手段は平行四辺形プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けてなる請求項１、２、５乃至９のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１４】
前記光ビーム分割手段は板状のハーフミラーである請求項１乃至９のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１５】
前記偏光器は、偏向される光ビームを所望の偏向角にそれぞれ制御する制御手段を接続してなる請求項１乃至１４のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１６】
前記光源と光ビーム分割手段との間に光ビームの光束径を調整する光ビーム整形手段が配設されている請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１７】
前記光ビーム整形手段はビームエキスパンダである請求項１６に記載の光ビーム照射装置。
【請求項１８】
前記光ビーム整形手段を透過した光ビームは収斂光または発散光である請求項１６または１７に記載の光ビーム照射装置。
【請求項１】
光ビームを射出する光源と、入射する光ビームを反射光と透過光に分岐すると共に透過光の進行方向に配列された複数の光ビーム分割手段と、該光ビーム分割手段で反射された光ビームをそれぞれ偏向させる偏向方向可変の偏向器とを備えたことを特徴とする光ビーム照射装置。
【請求項２】
前記偏向器は前記複数の光ビーム分割手段に対して一方向に配設されている請求項１に記載の光ビーム照射装置。
【請求項３】
前記偏向器は前記複数の光ビーム分割手段に対して複数の方向に配設されていて、前記光ビーム分割手段は反射光を複数の方向に配設した前記偏向器に選択的に反射させ、前記複数の方向に配設された偏向器でそれぞれ偏向された光ビームは異なる方向に射出する請求項１に記載の光ビーム照射装置。
【請求項４】
前記複数の光ビーム分割手段で反射する光ビームは、二つの方向に交互に反射するようにした請求項３に記載の光ビーム照射装置。
【請求項５】
前記複数の光ビーム分割手段でそれぞれ反射する光ビームの少なくとも１つは、光ビーム分割手段に入射する光ビームの光軸に対して鋭角で反射するように構成した請求項１乃至４のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項６】
前記光ビーム分割手段は、同一方向に反射する複数の光ビームが前記偏向器に向けて集合するように構成した請求項１乃至５のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項７】
前記複数の光ビーム分割手段はそれぞれ反射率が異なる請求項１乃至６のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項８】
前記複数の光ビーム分割手段は、透過光の進行方向に向けて反射率が漸次増大するように設定してなる請求項７に記載の光ビーム照射装置。
【請求項９】
前記光ビーム分割手段は透過する光ビームの進行方向にＮ個配列され、ｎ個目（ｎ＝１，２，…，Ｎ）の光ビーム分割手段における反射率をＲｎ、透過率をＴｎとすると、次式（１）〜（３）を満たすようにした請求項１乃至８のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
０．５／Ｎ≦Ｒ１＜１．５／Ｎ （１）
Ｔｎ＝１−Ｒｎ （２）
０．７×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１＜Ｒｎ＜１．３×Ｒｎ-１／Ｔｎ-１ （３）
【請求項１０】
前記複数の光ビーム分割手段は複数の三角プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けてなる請求項１乃至９のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１１】
前記複数の三角プリズムは交互にずれて向かい合わせに配設された頂角の大きさがそれぞれ異なる請求項１０に記載の光ビーム照射装置。
【請求項１２】
前記光ビーム分割手段の縦断面視で前記貼り合わせ面の長さが異なる請求項１０または１１に記載の光ビーム照射装置。
【請求項１３】
前記光ビーム分割手段は平行四辺形プリズムを貼り合わせてなり、その貼り合わせ面に分割面を設けてなる請求項１、２、５乃至９のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１４】
前記光ビーム分割手段は板状のハーフミラーである請求項１乃至９のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１５】
前記偏光器は、偏向される光ビームを所望の偏向角にそれぞれ制御する制御手段を接続してなる請求項１乃至１４のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１６】
前記光源と光ビーム分割手段との間に光ビームの光束径を調整する光ビーム整形手段が配設されている請求項１乃至１５のいずれかに記載の光ビーム照射装置。
【請求項１７】
前記光ビーム整形手段はビームエキスパンダである請求項１６に記載の光ビーム照射装置。
【請求項１８】
前記光ビーム整形手段を透過した光ビームは収斂光または発散光である請求項１６または１７に記載の光ビーム照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−４０７０７（Ｐ２００６−４０７０７Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１８８６２（Ｐ２００４−２１８８６２）
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２７日（２００４．７．２７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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