光学单元和车辆监视装置的制造方法
【专利说明】光学单元和车辆监视装置
[0001]本申请是株式会社小糸制作所于2011年4月12日提交的名称为“光学单元、车辆监视装置及障碍物检测装置”、申请号为201180018287.5的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及光学单元，特别涉及被用于车辆用灯具的光学单元。此外，本发明涉及车辆监视装置。本发明还涉及障碍物检测装置。
【背景技术】
[0003]近年来，已知有如下这样构成的车辆用前照灯(参照专利文献I)，即，具有将从由多个发光元件构成的光源射出的光反射向车辆前方的反射镜，并能使该反射镜来回转动。该车辆用前照灯能通过来回转动的反射镜的反射光来扫描车辆前方的照明区域，具有用于使反射镜来回转动的促动器。
[0004]此外，以往作为检测夜间行驶于前方的车辆的方法，已知有用摄像头检测前方车辆的灯具光的方法。然而，这样的方法有可能将路边的视线引导标(轮廓标)或指示牌等反射物的反射光误检测为车辆的灯具光。因此，已知有利用当使前照灯的亮度减少时反射光的明亮度会变化这一特性，来判别前方车辆的灯具和其它反射物的技术(参照专利文献2)。
[0005]此外，以往还考虑了各种检测车辆前方的前行车或行人、障碍物的方法。专利文献3中公开了一种具备利用红外光检测车辆周边的对象物的红外线传感器、和在红外线传感器检测到对象物时对对象物照射可视光的可视光源的车辆用照明装置。该车辆用照明装置利用来回转动的反射镜所反射的红外光，来以预定的图案扫描车辆前方的区域。
[0006]〔在先技术文献〕
[0007]〔专利文献〕
[0008]〔专利文献I〕日本特开2009- 224039号公报
[0009]〔专利文献2〕日本特表2001- 519744号公报
[0010]〔专利文献3〕日本特开2009- 18726号公报
【发明内容】
[0011]〔发明所要解决的课题〕
[0012]但是，前述的促动器由永久磁石和线圈构成，能来回转动的反射镜的大小受到限制。因此，难以增大从光源射出的光中被反射镜反射的光的比例，从有效利用光源所发出的光这一观点来说，尚有进一步改善的余地。
[0013]另外，在上述专利文献2所记载的技术中，为减少前照灯的亮度，需要追加电路，会招致成本的上升。而且由于前照灯的亮度要暂时变化，故可能给驾驶员造成不协调感。
[0014]另一方面，作为检测车辆前方的前行车等的其它方法，还开发了利用毫米波雷达的技术。在将通常的毫米波雷达作为前方障碍物的检测装置而装配于车辆时，存在如下倾向，即，若其安装位置过低，则路面反射噪声增强，若过高，则对障碍物的雷达照射减弱，优选的配置场所受到限制。此外，由于毫米波雷达具有80_见方程度的大小，故寻求考虑到与其它部件的干扰的配置。
[0015]本发明是鉴于这样的状况而开发的，其目的之一在于提供一种关于能高效地利用光源的光的光学单元的技术。
[0016]此外，本发明的其它目的之一在于提供一种能精度良好且简单地检测在夜间行驶于前方的车辆的技术。
[0017]此外，本发明的其它目的之一在于提供一种能将障碍物检测装置配置于合适的场所的技术。
[0018]〔用于解决课题的手段〕
[0019]为解决上述课题，本发明一个方案的光学单元具有一边反射从光源射出的光，一边以旋转轴为中心向一方向旋转的旋转反射器。旋转反射器设有反射面，使得一边旋转一边反射的光源的光形成所希望的配光图案。
[0020]根据该方案，能通过旋转反射器的向一方向的旋转而形成所希望的配光图案，故无需共振反射镜那样的特殊机构，并且如共振反射镜那样的针对反射面大小的制约较少。因此，通过选择具有更大的反射面的旋转反射器，能将从光源射出的光效率良好地用于照明。
[0021]可以还包括由发光元件构成的光源。旋转轴可以被设在包含光轴和光源的平面内。另外，旋转轴可以被设置成与通过旋转而左右方向地扫描的照射光束的扫描平面大致平行。由此，能谋求光学单元的薄型化。这里，所谓大致平行，只要是实质地平行即可，并不意味着要完全的平行，在不显著阻碍该方案的光学单元的效果的范围内允许误差存在。
[0022]旋转反射器在旋转轴的周围设有作为反射面而发挥功能的叶片，叶片具有以如下方式扭曲的形状，即，在以旋转轴为中心的圆周方向上，光轴和反射面所成的角度逐渐变化。由此，能利用光源的光进行扫描。
[0023]可以还包括沿旋转轴的圆周方向排列的多个叶片、和被设在相邻的叶片之间、沿旋转轴方向延伸的划分部件。划分部件可以被构成使得在来自光源的光入射到相邻的一个叶片的反射面的状态下，抑制来自光源的光入射到相邻的其它叶片的反射面。若光同时入射到相邻的两个叶片，则配光图案的两端部会同时变亮。在这样的情况下，难以独立地控制配光图案两端部的照射状态。因此，通过在光要同时入射到相邻的两个叶片那样的定时使光源灭灯，能似的不同时照射配光图案的两端部。另一方面，若在前述的定时使光源暂时灭灯，则配光图案两端部的明亮度会某程度地下降。因此，通过在相邻的叶片之间具有前述的划分部件，能对照射一个叶片的端部的光源的光中的、朝向相邻的叶片端部的光某程度地遮光。即，由于光同时入射到相邻的两个叶片的时间变短，故能与之相应地缩短使光源灭灯的时间。
[0024]可以还具有将被旋转反射器反射的光投影向光学单元的光照射方向的投影透镜。投影透镜可以修正因被反射面反射而畸变了的光源的像，使其接近光源本身的形状。由此，能精度良好地照射所希望的区域。
[0025]光源可以具有矩形的发光面，发光面的各边可以相对于铅直方向倾斜地设置，使得由投影透镜投影向前方的光源的像接近直立。由此，能简化用于修正光源的像的结构。
[0026]可以还具有由发光元件构成的多个光源。多个光源可以被配置使得各自射出的光在反射面的不同位置反射。由此，能形成多个配光图案，并能将这些配光图案合成来形成新的配光图案，故容易设计更理想的配光图案。
[0027]可以还包括:第I投影透镜，将从多个光源的一个光源射出并被旋转反射器反射的光向光学单元的光照射方向投影成第I配光图案；第2投影透镜，将从多个光源的其它光源射出并被旋转反射器反射的光向光学单元的光照射方向投影成第2配光图案。由此，能通过适当选择各投影透镜，来用一个旋转反射器形成不同的配光图案。
[0028]光源可以具有集光部件，该集光部件在底部配置有发光元件，开口部为矩形。集光部件可以具有从底部向开口部形成的集光面，使得将发光元件的光集光。集光面被形成为，开口部的长边方向的端部的高度比开口部的短边方向的端部的高度高。由此，能减少发光元件的光中未到达旋转反射器的反射面的扩散光的发生。
[0029]光学单元可以被构成使得用于车辆用灯具。
[0030]本发明的另一方案也是一种光学单元。该光学单元具有将光源的热散热的散热部和冷却风扇。冷却风扇具有通过使从光源射出的光向前方反射而形成配光图案的叶片，并且使上述散热部的附近产生对流。
[0031]根据该方案，能用冷却风扇形成所希望的配光图案，故无需共振反射镜那样的特殊机构的驱动，并且如共振反射镜那样针对反射面大小的制约较少。因此，通过选择具有更大的叶片的冷却风扇，能将从光源射出的光更高效地用于照明。此外，由于无需在冷却风扇之外另行设置反射器，故能简化光学单元的构成。
[0032]本发明的另一方案是一种车辆监视装置。该车辆监视装置包括:光学单元，向车辆前方扫描照射光束而形成配光图案；摄像头，拍摄车辆前方；以及判定装置，基于配光图案所包含的一部分区域被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像、和该一部分区域未被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像，判定该一部分区域内是否存在反射照射光束的反射体。
[0033]本发明的再一个方案也是一种车辆监视装置。该装置包括:多个光学单元，向车辆前方扫描照射光束而形成配光图案；摄像头，拍摄车辆前方；以及判定装置，基于配光图案所包含的一部分区域被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像、和该一部分区域未被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像，判定该一部分区域内是否存在反射照射光束的反射体。
[0034]通过这些方案，能根据配光图案所包含的一部分区域被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像，不仅检测存在于前方的车辆的灯具，还能检测出反射照射光束的反射体。另一方面，根据该一部分区域未被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像，能检测出前方存在的车辆的灯具，但不检测出未被照射光束照射的反射体。因此，通过比较被照射光束照射时的图像和未被照射光束照射时的图像，能判定该一部分区域内是否存在反射体。
[0035]光学单元可以以如下方式扫描照射光束，即，在摄像头的多次拍摄定时，照射光束所照射的区域各不相同。
[0036]多个光学单元可以分别以如下方式扫描照射光束，S卩，在摄像头的多次拍摄定时，照射光束所照射的区域各不相同。
[0037]将多个光学单元中的第I光学单元的扫描次数记作Al (次/s)，多个光学单元中的第2光学单元的扫描次数记作A2(次/s)，摄像头的拍摄次数记作D (次/s)，m、n取自然数时，可以满足下式(ex.1)、(ex.2)，
[0038]mD < Al < (m+0.5) D 或(m+0.5)D < Al < (m+l)D...(ex.1)
[0039]nD < A2 < (n+0.5) D 或(n+0.5)D < A2 < (n+l)D...(ex.2)。
[0040]由此，能够拍摄某区域被照射光束照射时的图像和未被照射时的图像。
[0041]将光学单元的扫描次数记作A[次/s]，扫描速度记作B[deg/s]，照射光束的宽度记作C[deg]，摄像头的拍摄次数记作D[次/s]时，可以满足下式:C(A/D的小数部分)X (B/A) (B/A) - Co由此，能拍摄某区域被照射光束照射时的图像和未被照射时的图像。
[0042]光学单元可以具有一边反射从光源射出的光一边以旋转轴为中心向一方向旋转的旋转反射器。旋转反射器可以设有反射面，使得一边旋转一边反射的光源的光形成所希望的配光图案。由此，能通过旋转反射器的向一方向的旋转而形成所希望的配光图案。此夕卜，通过选择具有更大反射面的旋转反射器，能使从光源射出的光更高效地用于照明。
[0043]可以还包括控制旋转反射器的旋转速度的控制部。由此，能简单地使旋转反射器的旋转速度变成考虑了摄像头的拍摄定时的适当值。
[0044]光学单元可以具有一边反射从光源射出的光一边以旋转轴为中心向一方向旋转的旋转反射器。旋转反射器可以设有反射面，使得一边旋转一边反射的光源的光形成所希望的配光图案。由此，能通过旋转反射器的向一方向的旋转而形成所希望的配光图案。此夕卜，通过选择具有更大反射面的旋转反射器，能使从光源射出的光更高效地用于照明。
[0045]本发明的另一方案是一种障碍物检测装置。该装置包括:非可视光雷达；一边反射从非可视光雷达发送出的非可视光一边以旋转轴为中心向一方向旋转的旋转反射器；以及将被旋转反射器反射的非可视光集束地投影向周围的投影透镜。旋转反射器设有反射面，使得通过一边旋转一边反射的非可视光来扫描周围。
[0046]根据该方案，能通过旋转反射器的作用而用非可视光扫描周围，故能使非可视光雷达的构成简单。因此，能将障碍物检测装置配置在合适的场所。这里，所谓周围，是指设置障碍物检测装置的场所的周围。例如在将障碍物检测装置设置于车辆的情况下，周围包括车辆的前方、后方、侧方等。
[0047]可以还包括由发光元件构成的光源。旋转反射器可以形成有反射面，使得一边旋转一边反射从光源射出的光，在车辆前方形成所希望的配光图案。此外，投影透镜可以将被旋转反射器反射的光向光照射方向投影。由此，可以通过旋转反射器的作用来实现基于非可视光的扫描和配光图案的形成。
[0048]非可视光雷达可以是毫米波雷达。光源可以被设置使得由旋转反射器产生的虚像位置处于投影透镜的可视光焦点附近。毫米波雷达可以被设置使得由旋转反射器产生的虚像位置处于不同于可视光焦点的投影透镜的毫米波焦点附近。由此，能够使毫米波雷达和光源互不干扰地配置在适合于各自的焦点位置。
[0049]毫米波雷达可以具有导波管，导波管可以被设置使得其前端部的由旋转反射器产生的虚像位置处于比可视光焦点更靠近投影透镜的位置。由此，例如能使毫米波雷达的收发部比光源更远离投影透镜地配置。其结果，能防止收发部遮挡从光源朝向投影透镜的光。
[0050]投影透镜可以由树脂材料构成。由此，能谋求障碍物检测装置的轻量化。此外，能使毫米波高效地透过。
[0051]此外，将以上构成要素的任意组合、本发明的表现形式在方法、装置、系统、等间变换的方式，作为本发明的方案也是有效的。
[0052]〔发明效果〕
[0053]通过本发明，能提供一种能高效地利用光源的光的光学单元。
[0054]或者，通过本发明，能精度良好且简单地检测在夜间行驶于前方的车辆。
[0055]或者，通过本发明，能将障碍物检测装置配置于合适的场所。
【附图说明】
[0056]图1是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面图。
[0057]图2是示意性地表示本实施方式的含有光学单元的灯单元的构成的俯视图。
[0058]图3是从图1所示的A方向看灯单元时的侧视图。
[0059]图4的(a)?图4的(e)是表示在本实施方式的灯单元中，与旋转反射器的旋转角相应的叶片(blade)的样子的立体图，图4的(f)?图4的(j)是用于说明对应于图4的(a)?图的4(e)的状态，反射来自光源的光的方向发生变化的点的图。
[0060]图5的(a)?图5的(e)是表示旋转反射器处于与图4的(f)?图4的(j)的状态相对应的扫描位置时的投影图像的图。
[0061]图6的(a)是表示使用本实施方式的车辆用前照灯扫描相对于光轴左右±5度范围时的配光图案的图；图6的(b)是表不图6的(a)所不的配光图案的光度分布的图；图6的(C)是表示使用本实施