CN102844616B - 光学单元、车辆监视装置及障碍物检测装置 - Google Patents

光学单元、车辆监视装置及障碍物检测装置 Download PDF

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Abstract

在光学单元中，旋转反射器（26）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。旋转反射器（26）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。光源由发光元件构成。旋转轴被设置在包含光轴和光源的平面内。旋转反射器（26）在旋转轴的周围设有作为反射面发挥功能的叶片。

Description

光学单元、车辆监视装置及障碍物检测装置
技术领域
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
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1)，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。
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)。
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。
〔在先技术文献〕
〔专利文献〕
〔专利文献1〕日本特开2009－224039号公报
〔专利文献2〕日本特表2001－519744号公报
〔专利文献3〕日本特开2009－18726号公报
发明内容
〔发明所要解决的课题〕
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。
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。
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80mm见方程度的大小，故寻求考虑到与其它部件的干扰的配置。
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。
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。
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。
〔用于解决课题的手段〕
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
可以还包括：第1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1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。
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。
光学单元可以被构成使得用于车辆用灯具。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
多个光学单元可以分别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。
将多个光学单元中的第1光学单元的扫描次数记作A1(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)，
mD＜A1＜(m+0.5)D或(m+0.5)D＜A1＜(m+1)D···(ex.1)
nD＜A2＜(n+0.5)D或(n+0.5)D＜A2＜(n+1)D···(ex.2)。
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。
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)×(B/A)≦(B/A)－C。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。
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。此外，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。
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。
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。此外，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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〔发明效果〕
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。
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。
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
图1是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面图。
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。
图3是从图1所示的A方向看灯单元时的侧视图。
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。
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)是表示图6的(a)所示的配光图案的光度分布的图；图6的(c)是表示使用本实施方式的车辆用前照灯对配光图案中的一个部位遮光后的状态的图；图6的(d)是表示图6的(c)所示的配光图案的光度分布的图；图6的(e)是使用本实施方式的车辆用前照灯对配光图案中的多个部位遮光后的状态的图；图6的(f)是表示图6的(e)所示的配光图案的光度分布的图。
图7的(a)是表示将LED的光用平面反射镜反射，并由非球面透镜投影时的投影图像的图；图7的(b)是表示第1实施方式的车辆用前照灯的投影图像的图；图7的(c)是表示第2实施方式的车辆用前照灯的投影图像的图。
图8是第2实施方式的光学单元的正面图。
图9的(a)～图9的(e)是表示在第2实施方式的光学单元中使旋转反射器每次旋转30°时的投影图像的图。
图10的(a)是第2实施方式的光源的立体图；图10的(b)是图10的(a)的B－B剖面图。
图11的(a)是表示由第2实施方式的光学单元形成的照射图案的图；图11的(b)是将由第2实施方式的光学单元形成的投影图像合成后的状态的图。
图12的(a)是表示将具有LED的复合抛物面集光器的长边方向配置成铅直方向的状态的图；图12的(b)是表示将复合抛物面集光器的长边方向配置成相对于铅直方向倾斜的状态的图。
图13的(a)是表示由第3实施方式的光学单元形成的照射图案的图；图13的(b)是表示将由第3实施方式的光学单元形成的投影图像合成后的状态的图。
图14是示意性地表示第4实施方式的灯单元的侧视图。
图15是示意性地表示第4实施方式的灯单元的俯视图。
图16是表示旋转反射器处于图14的状态时的投影图像的图。
图17的(a)是表示由前方的LED形成的照射图案的图；图17的(b)是表示由后方的LED形成的照射图案的图；图17的(c)是表示由两个LED形成的合成配光图案的图。
图18的(a)是表示由前方的LED形成的具有遮光部的照射图案的图；图18的(b)是表示由后方的LED形成的具有遮光部的照射图案的图；图18的(c)是表示由两个LED形成的具有遮光部的合成配光图案的图。
图19是示意性地表示含有第5实施方式的光学单元的构成的俯视图。
图20是示意性地表示由具备第5实施方式的光学单元的车辆用前照灯形成的配光图案的图。
图21的(a)是表示由各个光源形成的配光图案的图；图21的(b)～图21的(f)是表示由各LED单元分别形成的照射图案的图。
图22的(a)是第5实施方式的LED单元的立体图；图22的(b)是图22的(a)的C－C剖面图；图22的(c)是图22的(a)的D－D剖面图。
图23的(a)是表示由各个光源形成的具有遮光部的配光图案的图；图23的(b)～图23的(f)是表示由各LED单元分别形成的具有遮光部的照射图案的图。
图24是第6实施方式的旋转反射器的立体图。
图25的(a)是表示各叶片的形状完全相同时的理想的照射图案的图；图25的(b)是表示各叶片的形状存在误差时的照射图案的图。
图26是第6实施方式的变形例的旋转反射器的立体图。
图27是图26所示的旋转反射器的侧视图。
图28是示意性地表示含有第6实施方式的光学单元的构成的俯视图。
图29是表示变形例的旋转反射器的配置的图。
图30是第7实施方式的车辆监视装置的功能块图。
图31是示意性地表示配光图案中所包含的一部分区域(车辆前方中央)被照射光束照射的状态的图。
图32是示意性地表示配光图案中所包含的一部分区域(车辆前方中央)未被照射光束照射的状态的图。
图33是表示第7实施方式的反射体的判定处理的流程图。
图34是用于说明对远光用配光图案的一部分遮光后的状态的图。
图35是为说明照射位置和撮影定时(timing)而示意性地表示的图。
图36是为说明在连续的拍摄图像中不会连续地照射相同区域的条件而示意性地表示的图。
图37是表示第8实施方式的车辆用前照灯的整体构成的概略结构图。
图38是表示反射镜单元和光源单元的立体图。
图39是示意性地表示光源、成形用光学系统及反射镜的组合的图。
图40是示意性地表示配光图案中所包含的一部分区域被两个照射光束照射的状态的图。
图41是示意性地表示第10实施方式的障碍物检测装置的俯视图。
图42的(a)是示意性地表示由聚碳酸酯形成投影透镜时的毫米波的焦点距离及可视光的焦点距离的图；图42的(b)是示意性地表示由聚丙烯酸树脂形成投影透镜时的毫米波的焦点距离及可视光的焦点距离的图。
图43是变形例的毫米波雷达的示意图。
具体实施方式
以下基于实施方式参照附图说明本发明。对各附图所示的相同或同等的构成要素、部件、处理标注相同的标号，并适当省略重复的说明。此外，实施方式仅是例示，并非限定发明，并非实施方式所记载的所有特征及其组合都是发明的本质内容。
本发明的光学单元能用于各种车辆用灯具。以下说明对车辆用灯具中的车辆用前照灯适用本发明的光学单元的情况。
(第1实施方式)
图1是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面图。车辆用前照灯10是装配于汽车前端部的右侧的右侧前照灯，与装配于左侧的前照灯相比除左右对称外是相同的构造。因此，以下详细叙述右侧的车辆用前照灯10，省略对左侧的车辆用前照灯的说明。
如图1所示，车辆用前照灯10具有灯体12，灯体12具有朝前方开口的凹部。灯体12的前面开口被透明的前面罩14覆盖而形成灯室16。灯室16作为将两个灯单元18、20沿车宽方向并排配置地收容的空间而发挥功能。
这些灯单元中被配置在外侧、即在右侧的车辆用前照灯10中被配置在图1所示的上侧的灯单元20是具有透镜的灯单元，被构成为照射可变远光。另一方面，这些灯单元中被配置在内侧、即在右侧的车辆用前照灯10中被配置在图1所示的下侧的灯单元18，被构成为照射近光。
近光用的灯单元18具有反射器22、被支承于反射器22的光源灯泡(白炽灯泡)24、以及未图示的灯伞，反射器22通过未图示的已知装置、例如通过使用了校准螺钉(aiming screw)和螺母的装置而被倾动自由地支承于灯体12。
灯单元20如图1所示具有旋转反射器26、LED28、以及被配置于旋转反射器26前方的作为投影透镜的凸透镜30。当然，作为光源，也可以使用EL元件、LD元件等半导体发光元件来取代LED28。特别是在后述的用于对配光图案的一部分进行遮光的控制中，优选能短时间地精度良好地进行亮灭灯的光源。关于凸透镜30的形状，只要根据所要求的配光图案、照度分布等配光特性适当选择即可，也可以采用非球面透镜或自由曲面透镜。在本实施方式中，作为凸透镜30，采用了非球面透镜。
旋转反射器26通过未图示的电机等驱动源而以旋转轴R为中心向一方向旋转。此外，旋转反射器26具有反射面，该反射面被构成为一边旋转一边反射从LED28射出的光，形成所希望的配光图案。在本实施方式中，旋转反射器26构成光学单元。
图2是示意性地表示包含本实施方式的光学单元的灯单元20的构成的俯视图。图3是从图1所示的A方向看灯单元20时的侧视图。
旋转反射器26在筒状的旋转部26b的周围设有作为反射面来发挥功能的形状相同的3枚叶片26a。旋转反射器26的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜，且被设置在包含光轴Ax和LED28的平面内。换言之，旋转轴R被设置成与通过旋转而左右方向扫描的LED28的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此，谋求光学单元的薄型化。这里，所谓扫描平面，例如可以理解为通过将作为扫描光的LED28的光的轨迹连续地连接起来而形成的扇形的平面。此外，在本实施方式的灯单元20中，所具有的LED28比较小，LED28所被配置的位置也在旋转反射器26和凸透镜30之间偏离于光轴Ax。因此，与以往的投影方式的灯单元那样光源、反射器及透镜都在光轴上排成一串的情况相比，能缩短车辆用前照灯10的深度方向(车辆前后方向)的长度。
此外，旋转反射器26的叶片26a的形状被构成使得所反射的LED28的2次光源被形成在凸透镜30的焦点附近。另外，叶片26a具有以如下方式扭曲的形状，即，在以旋转轴R为中心的周方向上，光轴Ax和反射面所成的角度逐渐变化。由此，能够如图2所示那样使用LED28的光进行扫描。下面更加详细地说明此点。
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26的旋转角相应的叶片的样子的立体图。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。
图4的(a)表示了LED28被配置成照射两个叶片26a1、26a2的边界区域的状态。在该状态下，如图4的(f)所示，LED28的光被叶片26a1的反射面S向相对于光轴Ax倾斜的方向反射。其结果，形成配光图案的车辆前方区域中、左右两端部的一个端部区域被照射。之后，旋转反射器26旋转成如图4的(b)所示的状态时，由于叶片26a1是扭曲的，故反射LED28的光的叶片26a1的反射面S(反射角)发生变化。其结果，如图4的(g)所示，LED28的光被反射向比图4的(f)所示的反射方向更靠近光轴Ax的方向。
接下来，旋转反射器26如图4的(c)、图4的(d)、图4的(e)所示那样旋转时，LED28的光的反射方向就向形成配光图案的车辆前方区域中、左右两端部的另一端部变化。本实施方式的旋转反射器26被构成为能通过120度旋转，用LED28的光向一方向(水平方向)地扫描一次前方。换言之，随着1枚叶片26a通过LED28前方，车辆前方的所希望的区域就被LED28的光扫描1次。此外，如图4的(f)～图4的(j)所示，2次光源(光源虚像)32在凸透镜30的焦点附近左右移动。对于叶片26a的数量和形状、旋转反射器26的旋转速度，可以考虑所需要的配光图案的特性及被扫描的像的闪烁而基于实验或仿真的结果来适当设定。另外，作为能根据各种配光控制而改变旋转速度的驱动部，优选使用电机。由此，能够简单地改变进行扫描的定时(timing)。作为这样的电机，优选能从电机自身得到旋转定时信息的电机。具体来说，可以举出DC无刷电机。在采用DC无刷电机的情况下，由于能从电机自身得到旋转定时信息，故能省略编码器等设备。
这样，本实施方式的旋转反射器26能通过设计叶片26a的形状和旋转速度，来用LED28的光左右方向地扫描车辆前方。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)的状态对应的扫描位置时的投影图像的图。图的纵轴和横轴的单位是度(°)，表示了照射范围和照射位置。如图5的(a)～图5的(e)所示，随着旋转反射器26的旋转，投影图像沿水平方向移动。
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)是表示图6的(a)所示的配光图案的光度分布的图；图6的(c)是表示使用本实施方式的车辆用前照灯对配光图案中的一个部位遮光后的状态的图；图6的(d)是表示图6的(c)所示的配光图案的光度分布的图；图6的(e)是使用本实施方式的车辆用前照灯对配光图案中的多个部位遮光后的状态的图；图6的(f)是表示图6的(e)所示的配光图案的光度分布的图
如图6的(a)所示，本实施方式的车辆用前照灯10能够通过用旋转反射器26反射LED28的光，用反射的光扫描前方，而实质地形成在水平方向上横长形状的远光用配光图案。这样，由于能通过旋转反射器26的向一方向的旋转来形成所希望的配光图案，故无需基于共振反射镜那样的特殊机构的驱动，并且较少受到如共振反射镜那样针对反射面大小的制约。因此，通过选择具有更大反射面的旋转反射器26，能将从光源射出的光高效地用于照明。即，能提高配光图案中的最大光度。此外，本实施方式的旋转反射器26是与凸透镜30的直径大致相同的直径，叶片26a的面积也能与之相应地增大。
另外，具备本实施方式的光学单元的车辆用前照灯10通过使LED28的亮灭灯的定时及发光度的变化同步于旋转反射器26的旋转，能形成如图6的(c)、图6的(e)所示那样任意区域被遮光的远光用配光图案。另外，在同步于旋转反射器26的旋转地使LED28的发光光度变化(亮灭灯)来形成远光用配光图案的情况下，还能进行如下这样的控制，即，能通过使光度变化的相位错位来使配光图案本身转动(swivel)。
如上述那样，本实施方式的车辆用前照灯能通过使LED的光扫描来形成配光图案，并能通过控制发光光度的变化来对配光图案的一部分任意地形成遮光部。因此，与使多个LED的一部分灭灯来形成遮光部的情况相比，能以较少数量的LED精度良好地对所希望的区域遮光。此外，由于车辆用前照灯10能形成多个遮光部，故即使前方存在多个车辆，也能将与各个车辆对应的区域遮光。
此外，由于车辆用前照灯10能够不移动基本的配光图案地进行遮光控制，故能降低遮光控制时给驾驶员造成的不协调感。另外，由于能够不移动灯单元20地使配光图案转动，故能简化灯单元20的机构。因此，车辆用前照灯10只要具有旋转反射器26的旋转所需的电机作为用于配光可变控制的驱动部即可，能谋求结构的简化和低成本化、小型化。
此外，本实施方式的旋转反射器26如图1、图2所示那样在其前面配置LED28，还兼作朝LED28送风的冷却风扇。因此，无需分别设置冷却风扇和旋转反射器，能简化光学单元的构成。另外，通过用旋转反射器26产生的风对LED28进行空冷，能将用于冷却LED28的散热器省略或小型化，谋求光学单元的小型化、低成本化、及轻量化。
当然，这样的冷却风扇也可以不具有向光源直接送风的功能，可以是使散热器等散热部产生对流的构造。例如，可以设定旋转反射器26和散热器的配置，使得通过使旋转反射器26的风在与LED28另外设置的散热器等散热部附近产生对流，来进行LED28的冷却。此外，散热部不仅可以如散热器那样是单独的部件，也可以是光源的一部分。
(第2实施方式)
在将LED的光反射后用投影透镜投影向前方的情况下，投影图像的形状未必与LED的发光面的形状一致。图7的(a)是表示将LED的光用平面反射镜反射，并由非球面透镜投影时的投影图像的图；图7的(b)是表示第1实施方式的车辆用前照灯的投影图像的图；图7的(c)是表示第2实施方式的车辆用前照灯的投影图像的图。
如图7的(a)所示，如果反射面是平面，则投影图像与LED的发光面的形状相似。然而，在第1实施方式的旋转反射器26中，由于作为反射面的叶片26a是被扭曲的，故投影图像如图7的(b)所示那样成为畸变了的形状。具体来说，在第1实施方式中，投影图像模糊(照射范围较广)并且倾斜。因此，扫描投影图像而形成的配光图案和遮光部的形状都倾斜，并且遮光部与照射部的边界有时变得不明晰。
因此，在第2实施方式中，构成光学单元以使得通过用曲面进行反射，来修正畸变了的像。具体来说，在第2实施方式的车辆用前照灯中，作为凸透镜，采用了自由曲面透镜。图8是第2实施方式的光学单元的正面图。
第2实施方式的光学单元具有旋转反射器26和投影透镜130。投影透镜130将被旋转反射器26反射的光投影向光学单元的光照射方向。投影透镜130是自由曲面透镜，修正因被旋转反射器26的反射面反射而畸变了的LED的像，以使其接近于光源本身的形状(LED的发光面的形状)。自由曲面透镜的形状只要根据叶片的扭曲及形状适当设计即可。通过本实施方式的光学单元，如图7的(c)所示那样被修正为接近作为光源形状的矩形的形状。另外，第1实施方式的光学单元的投影图像的最大光度为100000cd(参照图7的(b))，与此不同，第2实施方式的光学单元的投影图像的最大光度增大到146000cd。
图9的(a)～图9的(e)是表示在第2实施方式的光学单元中使旋转反射器每次旋转30°时的投影图像的图。如图9的(a)～图9的(e)所示，与第1实施方式相比，能形成模糊较少的投影图像，能精度良好地以明亮的光照射所希望的区域。
此外，由于从LED28发出的光原本较广泛，故有时一部分光未被旋转反射器26反射而浪费。此外，即使被旋转反射器26反射了，随着投影图像变大，遮光部的分辨力有下降的倾向。因此，本实施方式中的光源由LED28和对LED28的光进行集光的复合抛物面集光器(CPC:Compound Parabolic Concentrator)32构成。图10的(a)是第2实施方式的光源的立体图；图10的(b)是图10(a)的B－B剖面图。
复合抛物面集光器32是在底部配置LED28的箱形的集光器。复合抛物面集光器32的4个侧面被施以镜面加工，使得成为在LED28或其附近区域具有焦点的抛物线形状。由此，LED28发出的光被集光地照射向前方。在该情况下，复合抛物面集光器32的矩形开口部32a可以视为光源的发光面。
(第3实施方式)
第2实施方式的光学单元能通过自由曲面透镜的作用而将投影图像的形状修正为接近作为光源形状的矩形形状。但是，在扫描这样修正了的投影图像来形成配光图案时，尚有改良的余地。
图11的(a)是表示由第2实施方式的光学单元形成的照射图案的图；图11的(b)是将由第2实施方式的光学单元形成的投影图像合成后的状态的图。图12的(a)是表示将具有LED的复合抛物面集光器32的长边方向配置成铅直方向的状态的图；图12的(b)是表示将复合抛物面集光器32的长边方向配置成相对于铅直方向倾斜的状态的图。
光源为图12的(a)所示的状态时，照射图案如图11的(a)所示那样相对于水平线倾斜约10°。此外，在光源为图12(a)所示的状态时，各投影图像如图11的(b)所示那样相对于铅直线倾斜约20°。因此，在本实施方式中，说明用于修正这些倾斜的结构。
首先，照射图案的倾斜可以通过使包含作为自由曲面透镜的投影透镜130(参照图8)、旋转反射器26、以及LED28的光学系统整体相对于光轴旋转10°来修正。此外，各投影图像的倾斜可以通过使具有LED28和复合抛物面集光器32的光源倾斜来修正。具体来说，如图12的(b)所示那样，光源的发光面被设置成发光面的各边相对于铅直方向倾斜20°，以使得由投影透镜130投影向前方的投影图像接近直立。
图13的(a)是表示由第3实施方式的光学单元形成的照射图案的图；图13的(b)是表示将由第3实施方式的光学单元形成的投影图像合成后的状态的图。如图13所示，照射图案及各投影图像的倾斜被修正了，能形成理想的配光图案。此外，由于仅使包含投影透镜130、LED28、及旋转反射器26的光学系统整体倾斜就能修正照射图案和投影图像，故用于得到所希望的配光图案的调整变得容易。
(第4实施方式)
如上述实施方式的光学单元那样能用一个光源形成远光用配光图案。但也有需要明亮的照射图案、或者为低成本化而使用低光度的LED的时候。因此，在本实施方式中，说明具有多个光源的光学单元。
图14是示意性地表示第4实施方式的灯单元的侧视图。图15是示意性地表示第4实施方式的灯单元的俯视图。第4实施方式的灯单元120具有投影透镜130、旋转反射器26、以及两个LED28a和28b。图16是表示旋转反射器26处于图14的状态时的投影图像的图。投影图像Ia是由被配置在靠近投影透镜130的前方的LED28a的光形成的，投影图像Ib是由配置在远离投影透镜130的后方的LED28b的光形成的。
图17的(a)是表示由前方的LED28a形成的照射图案的图；图17的(b)是表示由后方的LED28b形成的照射图案的图；图17的(c)是表示由两个LED形成的合成配光图案的图。如图17的(c)所示，通过使用多个LED也能形成所希望的配光图案。此外，通过所合成的配光图案，能达到仅一个LED难以达到的最大光度。
接下来，说明使用灯单元120对配光图案形成遮光部的情况。图18的(a)是表示由前方的LED28a形成的具有遮光部的照射图案的图；图18的(b)是表示由后方的LED28b形成的具有遮光部的照射图案的图；图18的(c)是表示由两个LED形成的具有遮光部的合成配光图案的图。为形成图18的(a)和图18的(b)所示的配光图案，并且为了使各个遮光部的位置相一致，适当错开各LED的亮灭灯定时。如图18的(c)所示，通过使用多个LED也能形成具有遮光部的所希望的配光图案。此外，通过所合成的配光图案，能达成仅一个LED难以达到的最大光度。
(第5实施方式)
图19是示意性地表示包含第5实施方式的光学单元的构成的俯视图。
本实施方式的光学单元150包括旋转反射器26、和具有作为发光元件的LED的多个光源。多个光源中的一个光源152具有多个LED单元152a，152b，152c。多个LED单元152a，152b，152c是集光用的LED单元，被配置以实现向适于远光用配光图案的行进方向正面的强集光。多个光源中的其它光源154具有多个LED单元154a，154b。多个LED单元154a，154b是扩散用的LED单元，被配置以实现照射适于远光用配光图案的较广范围的扩散光。当然，各光源所具有的LED单元并非一定是多个，只要能实现足够的明亮度，LED单元也可以是一个。此外，无需总是使所有LED单元都点亮，也可以根据车辆的行驶状况及前方的状态而仅使一部分LED单元点亮。
光源152和光源154被配置使得各自射出的光被旋转反射器26的各叶片在不同的位置反射。具体来说，光源152所具有的集光用的LED单元152a，152b，152c被配置使得射出的光被处于更远离第1投影透镜156的位置的扇形叶片26a反射。因此，能用焦点距离长(投影倍率低)的第1投影透镜156将因被扇形叶片26a反射而产生的光源152的位置变化投影向前方。其结果，在使旋转反射器26旋转而用从光源152射出的光扫描前方时，扫描范围不会变得过分广泛，能形成更明亮地照射较窄范围的配光图案。
另一方面，光源154所具有的扩散用的LED单元154a，154b被配置使得射出的光被处于更靠近第2投影透镜158的位置的扇形叶片26a反射。因此，能用焦点距离短(投影倍率高)的第2投影透镜158对因被扇形叶片26a反射而产生的光源154的位置变化投影。其结果，在使旋转反射器26旋转，用从光源154射出的光扫描前方时，扫描范围较广，能形成照射较广范围的配光图案。
通过像这样配置多个光源152，154使得其各自射出的光在旋转反射器26的反射面的不同位置发生反射，能形成多个配光图案，并能将这些配光图案合成而形成新的配光图案，故容易设计更理想的配光图案。
接下来说明各投影透镜的位置。如上所述从光源152和光源154射出的光被叶片26a反射，从而入射到各投影透镜。这对于各投影透镜来说，等价于从在叶片26a背侧假想地形成的光源152和光源154的2次光源入射光线。在扫描光而形成配光图案时，为提高分辨力，重要的是尽可能投影没有对焦模糊的清晰的光源像来进行扫描。
因此，关于各投影透镜的位置，优选使得透镜焦点与2次光源相一致。此外，考虑到光源152和光源154的2次光源的位置会随着叶片26a的旋转而变化、以及所要求的各种照射图案，未必需要使所有2次光源都与投影透镜的焦点相一致。
处于这样的考虑，例如第1投影透镜156被配置使得因叶片26a的反射而形成的光源152的2次光源中的至少一者通过第1投影透镜156的焦点附近。另外，第2投影透镜158被配置使得因叶片26a的反射而形成的光源154的2次光源中的至少一者通过第2投影透镜158的焦点附近。
图20是示意性地表示由具备第5实施方式的光学单元的车辆用前照灯形成的配光图案的图。图20所示的远光用配光图案PH由第1配光图案PH1和第2配光图案PH2构成，该第1配光图案PH1由光源152形成，向车辆前方正面明亮地照射到远方，该第2配光图案PH2由光源154形成，照射车辆前方的较广范围。
此外，本实施方式的光学单元150还包括：第1投影透镜156，将从光源152射出并被旋转反射器26反射的光向光学单元的光照射方向投影成第1配光图案PH1；第2投影透镜158，将从光源154射出并被旋转反射器26反射的光向光学单元的光照射方向投影成第2配光图案PH2。由此，通过适当选择各投影透镜，能用一个旋转反射器形成不同的配光图案。
接下来，说明形成第1配光图案PH1和第2配光图案PH2的各LED的照射图案。图21的(a)是表示由光源152和光源154形成的配光图案的图；图21的(b)～图21的(f)是表示分别由LED单元152a，152b，152c，154a，154b形成的照射图案的图。如图21的(b)～图21的(d)所示，由LED单元152a，152b，152c形成的照射图案是照射区域较窄、最大光度较大的图案。另一方面，如图21的(e)、图21的(f)所示，由LED单元154a，154b形成的照射图案是最大光度较小、但照射区域较广的图案。然后，通过重叠各LED的照射图案，形成图21的(a)所示的远光用配光图案。
接下来更加详细地说明光源152和光源154所具有的LED单元。图22的(a)是第5实施方式的LED单元的立体图；图22的(b)是图22的(a)的C－C剖面图；图22的(c)是图22的(a)的D－D剖面图。本实施方式的光源152所具有的LED单元152a由LED160和对LED160的光进行集光的复合抛物面集光器162构成。此外，由于LED单元152a，152b，152c，154a，154b都是同样的结构，故以下以LED单元152a为例进行说明。
复合抛物面集光器162在底部配置LED160，开口部162a是矩形的部件。复合抛物面集光器162具有从底部朝开口部162a形成的四个侧面(集光面)162b～162e，以对LED160的光进行集光。四个侧面162b～162e被镜面加工成在LED160或其附近区域具有焦点的抛物线形状。由此，LED160发出的光被集光地照射向前方。但是，从LED160发出的光如图22的(c)所示的虚线箭头那样在开口部162a的长边方向上容易扩散。因此，若侧面的高度全都相同，则有时无法对LED160发出的光中朝向开口部162a的长边方向的光进行充分的集光。即，未被侧面反射而直接从开口部倾斜地射出的光的一部分没有到达旋转反射器26的反射面。
因此，在本实施方式的复合抛物面集光器162中，四个侧面被形成使得处于开口部162a的长边方向的端部的侧面162b，162c的高度H1比处于开口部162a的短边方向的端部的侧面162d，162e的高度H2高。由此，LED160的光中未到达旋转反射器的反射面的扩散光的发生被减低，向各投影透镜的入射光増加，故能将光源的光高效地用于照明。
当然，使用本实施方式的光学单元150也能在配光图案中形成遮光部。图23的(a)是表示由光源152和光源154形成的具有遮光部的配光图案的图；图23的(b)～图23的(f)是表示分别由LED单元152a，152b，152c，154a，154b形成的具有遮光部的照射图案的图。如图23的(b)～图23的(d)所示，由LED单元152a，152b，152c形成的具有遮光部的照射图案是照射区域较窄、最大光度较大的图案。另一方面，如图23的(e)、图21的(f)所示，由LED单元154a，154b形成的具有遮光部的照射图案是最大光度较小、但照射区域较广的图案。然后，通过使各LED的照射图案重合，形成图23的(a)所示的具有遮光部的远光用配光图案。
(第6实施方式)
在上述の各实施方式的光学单元中，若光同时入射到相邻的两个叶片，则会同时在不同的方向上出现两个照射光束，故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的两端部的照射状态。因此，通过在光将要同时入射到相邻的两个叶片的定时使光源灭灯，来使得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，则配光图案的两端部的明亮度会某程度地下降。
因此，本实施方式的旋转反射器通过在相邻的叶片间设置划分部件，来抑制配光图案的明亮度的下降。图24是第6实施方式的旋转反射器的立体图。图24所示的旋转反射器164沿筒状的旋转部164b的圆周方向排列有与上述的旋转反射器26同样形状的3个叶片164a。各叶片164a作为反射面来发挥功能。此外，旋转反射器164还具有被设在相邻的叶片164a之间、沿旋转轴方向延伸的3个矩形的划分部件164c。划分部件164c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的情况。由此，能对照射一个叶片的端部的光源的光中的、朝向相邻的叶片的端部的光某程度地遮光。即，由于光同时入射到相邻的叶片两者的时间变短，故与之相应地使光源灭灯的时间也可以较短，能将照射效率的下降抑制到最低限。
接下来，讨论旋转反射器所具有的叶片枚数的适当数量。具有上述各实施方式的光学单元的车辆用前照灯通过旋转反射器的叶片一边旋转一边反射光源的光并扫描前方，来照射前方的照射物(例如车辆和行人)。因此，照射物有被照射光而变得明亮的时候、和不被照射光而变暗的时候，因条件不同，有时照射物看起来会闪烁。使这样在静止状态下闪烁的照射物变得不被察觉到闪烁的闪烁频率一般需要在80Hz以上。
此外，为减低前方的照射物因视线移动而看起来呈粒状的现象(所谓的频闪效应(Strobo effect))，闪烁频率需要在300Hz以上。这样，若考虑闪烁和频闪效应，则照射图案整体需要300Hz以上的扫描频率。但如果仅是照射图案的极窄的区域，则行驶中在该区域难以发生频闪效应，故在该较窄的区域中，扫描频率只要在80Hz以上即可。
基于这样的考虑，只要决定叶片的枚数和旋转反射器的转速即可。当然，在多个叶片各自的形状并不完全相同的情况下，由各个叶片扫描的照射图案形状也并不完全一致。图25的(a)是表示各叶片的形状完全相同时的理想的照射图案的图；图25的(b)是表示各叶片的形状存在误差时的照射图案的图。图25所示的照射图案是在使2枚叶片的旋转反射器以100转/秒的速度旋转时所形成的图案。
如图25的(a)所示，在各叶片的形状完全相同的情况下，任一叶片所扫描的照射图案都完全重合。因此，在以这样的照射图案照射照射物时，就会按200Hz闪烁。另一方面，在如图25的(b)所示那样各叶片的形状存在误差的情况下，照射图案的中央部分重合，但照射图案的外周部附近因扫描的叶片而错开。因此，存在于照射图案的中央部分的照射物以200Hz闪烁，但存在于照射图案的外周部附近的照射物按与旋转反射器的转速相同的100Hz闪烁。这样，当叶片形状存在误差时，认为闪烁频率因照射图案的照射区域不同而不同。
如前所述，只要决定旋转反射器的转速和叶片的枚数，使得在频闪效应的影响较大的照射图案中央部，照射物的闪烁频率在300Hz以上即可。另一方面，照射图案的外周部附近是较窄区域，故不容易发生频闪效应。因此，为使得在静止状态下闪烁的照射物的闪烁不被察觉，只要决定旋转反射器的转速和叶片的枚数，使得照射物的闪烁频率在80Hz以上即可。
例如，旋转反射器的叶片的枚数为2枚时，只要旋转反射器的转速在150转/秒以上，则照射图案的中央部的扫描频率在300Hz以上、照射图案的外周部附近的扫描频率在150Hz以上。同样，当旋转反射器的叶片的枚数为3枚时，只要旋转反射器的转速在100转/秒以上，则照射图案的中央部的扫描频率在300Hz以上、照射图案的外周部附近的扫描频率在100Hz以上。此外，当旋转反射器的叶片的枚数为4枚时，只要旋转反射器的转速在80转/秒以上，则照射图案的中央部的扫描频率就在320Hz以上、照射图案的外周部附近的扫描频率在80Hz以上。若旋转反射器的叶片的枚数为5枚，则只要旋转反射器的转速在80转/秒以上，照射图案的中央部的扫描频率就在400Hz以上、照射图案的外周部附近的扫描频率在80Hz以上。若旋转反射器的叶片的枚数为6枚，则只要旋转反射器的转速在80转/秒以上，照射图案的中央部的扫描频率就在480Hz以上、照射图案的外周部附近的扫描频率在80Hz以上。
通过像这样适当选择旋转反射器的叶片的枚数和转速，能减低处于照射图案内的照射物的闪烁及频闪效应的发生。当然，从驱动旋转反射器的驱动源(例如电机)的耐久性观点来说，优选转速较低者。另一方面，如前所述光源在要照射相邻的叶片的边界部的定时灭灯，故叶片的枚数较多时，灭灯时间会増加。因此，从高效地利用光源的光这样的观点来说，优选叶片的枚数较少者。因此，本实施方式的旋转反射器的转速在80转/秒以上、不足150转/秒较好。另外，优选叶片的枚数为2枚、或3枚、或者4枚。
以下说明叶片枚数为4枚的旋转反射器。通过像这样增多叶片的枚数，光学单元的送风能力会増大。图26是第6实施方式的变形例的旋转反射器的立体图。图27是图26所示的旋转反射器的侧视图。
图26、图27所示的旋转反射器166中，在筒状的旋转部166b的圆周方向上排列有4个叶片166a。叶片166a是中心角为90度的扇形，同上述的旋转反射器一样被扭曲了。各叶片166a作为反射面来发挥功能。此外，旋转反射器166还具有设置在相邻的叶片166a之间、沿旋转轴方向延伸的4个划分板166c。划分板166c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。由此，能某程度地遮挡照射一个叶片的端部的光源的光中、朝向相邻的叶片的端部的光。即，光同时入射到相邻的两个叶片的时间变短，故与之相应地能缩短将光源灭灯的时间，能将照射效率的下降抑制到最小限。此外，划分板166c在上部具有相对于旋转轴倾斜的2个斜边166c1，166c2。
图28是示意性地表示包含第6实施方式的光学单元的结构的俯视图。对与前述的各实施方式的光学单元同样的构成和部件标注了相同的标号，并适当省略说明。
本实施方式的光学单元170具有前述的旋转反射器166和前述的多个光源152，154。旋转反射器166在相邻的叶片166a之间设有划分板166c。在光学单元170中，使旋转反射器166的旋转轴R相对于光学单元170的光轴Ax倾斜地配置旋转反射器166。
划分板166c的斜边166c1的形状被设定成在与光源152相对的位置通过各LED单元152a，152b，152c的开口部附近。此外，斜边166c1是在从各LED单元152a，152b，152c的前方通过时，与各LED单元152a，152b，152c的排列方向大致平行的形状。因此，斜边166c1从各LED单元152a，152b，152c前方通过时的、斜边166c1与各LED单元的距离(间隙G1)是一样的。其结果，能统一各个LED单元的灭灯定时。此外，间隙G1优选在1～2mm程度。由此，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，直到光源从划分板的正上方通过，都能防止来自光源的光入射到相邻的其它叶片的反射面。
另一方面，划分板166c的斜边166c2的形状被设定成在与光源154相对的位置通过各LED单元154a，154b的开口部附近。另外，斜边166c2是在从各LED单元154a，154b前方时、与各LED单元154a，154b的排列方向大致平行的形状。因此，斜边166c2通过各LED单元154a，154b前方时的、斜边166c2与各LED单元的距离(间隙G2)成为一样。其结果，能统一各个LED单元的灭灯定时。此外，间隙G2优选1～2mm程度。由此，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，直到光源从划分板正上方通过前，都能防止来自光源的光入射到相邻的其它叶片的反射面。
这样，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，划分板166c能抑制来自光源的光入射到相邻的其它叶片的反射面，故能缩短光源的灭灯时间。其结果，能将光学单元的照射效率的下降抑制到最小限。
(第7实施方式)
第7实施方式的车辆监视装置具有通过旋转反射器或共振反射镜等使照射光束左右方向(或者上下方向)扫描，利用人眼的残像效果而在车辆前方形成配光图案的光学单元，和拍摄车辆前方的摄像头。由于一般的摄像头的拍摄时间在毫秒或亚毫秒级，故用摄像头拍摄到的图像中记录有配光图案的一部分区域被照射光束照射的状态。
视线引导标(轮廓标)、指示牌等反射光的反射物在被照射光束照射的情况下，会被拍摄为明亮闪耀的光斑，但当其存在于与照射光束位置不同的位置时，不被拍摄为明亮的光斑。因此，设定扫描速度和摄像头的拍摄定时，使得在每个拍摄定时照射光束的照射位置都不同，通过解析连续的或者多个拍摄图像，能将光度较高且不会变动的光斑识别为路灯或前行车的灯具等的自发光体，将光度有较大变动的光斑识别为反射物。除此之外再综合光度、距离、颜色、角度、移动方向、与路面线形的位置关系等信息，能够进行车辆灯具等移动体和路灯等固定物的识别。
图30是第7实施方式的车辆监视装置的功能块图。图30所示的车辆用前照灯10包括：具有旋转反射器26和LED28的灯单元20；旋转驱动旋转反射器26的电机1034；以及进行LED28和电机1034的控制的控制单元1036。
控制单元1036配设有CPU1038、ROM1040及RAM1042，并且设有控制对旋转反射器26进行旋转驱动的电机1034的电机控制部1044、和控制LED28的光源控制部1046。ROM1040中存储有多个配光控制程序，CPU1038选择性地执行这些程序，向电机控制部1044和光源控制部1046输出动作指令，控制车辆前方的配光图案。此外，控制单元1036与汽车的图像处理装置1048相连接。图像处理装置1048对车载摄像头1050的拍摄数据进行解析，将车辆前方的路面信息提供给控制单元1036。
本实施方式的车辆监视装置具有对车辆前方扫描照射光束而形成配光图案的灯单元20、拍摄车辆前方的车载摄像头1050、以及判定车辆前方是否存在反射体的判定装置。另外，本实施方式的判定装置由CPU1038和图像处理装置1048构成，基于配光图案中所包含的一部分区域被照射光束照射时由车载摄像头1050所拍摄的图像、和一部分区域未被照射光束照射时车载摄像头1050所拍摄到的图像，判定一部分区域内是否存在反射照射光束的反射体。
图31是示意性地表示配光图案中所包含的一部分区域(车辆前方中央)被照射光束照射的状态的图。图32是示意性地表示配光图案中所包含的一部分区域(车辆前方中央)未被照射光束照射的状态的图。图31是在车辆行驶于单向1车道(双向2车道)的直线铺设道路的情况下，在透视地看本车前方的图中重叠表示由从车辆用前照灯10照射的光形成在配置于车辆前方25m位置的假想铅直屏幕上的近光用配光图案PL和远光用配光图案PH的图。此外，图31中图示有中心线CL、本车道侧线MRL、对向车道侧线ORL。本车道侧线MRL从作为透视图的消失点的H－V点(水平线H－H线与铅直线V－V线的交点)向左下方向延伸，中心线CL和对向车道侧线ORL从H－V点起向右下方向延伸。图31和图32中表示了设于左右路肩的多个轮廓标600a～600f。
近光用配光图案PL由来自近光用的灯单元18的照射光形成。图31所示的近光用配光图案PL是考虑在交通法规为靠左通行的地域，在市区行驶等的行驶中不给对向车和行人造成眩光而设计的配光图案，在其上端边缘有左右存在阶差的明暗截止线CL1、CL2、CL3。明暗截止线CL1被形成在比车辆用前照灯10的V－V线靠右侧，作为对向车道侧明暗截止线，沿水平方向延伸。明暗截止线CL2被形成在比V－V线靠左侧，作为本车道侧明暗截止线，在比明暗截止线CL1高的位置沿水平方向延伸。明暗截止线CL3被形成为连接明暗截止线CL2中的V－V线侧的端部和明暗截止线CL1的V－V线侧的端部的倾斜明暗截止线。明暗截止线CL3从明暗截止线CL1与V－V线的交点起向左斜上方45°倾斜角地延伸。
远光用配光图案PH由来自远光用的灯单元20的照射光形成。该远光用配光图案PH是针对近光用配光图案PL附加地形成的。
如图31所示，远光用配光图案PH的配光区域是在水平方向上具有长边的大致矩形形状。此外，远光用配光图案PH如前述那样是通过扫描照射光束而形成的。因此，若在照射光束扫描过车辆前方中央部的定时拍摄车辆前方，则得到如下图像，即，与光源的投影图像对应的区域Ia被照射光束照射而变得明亮，其两侧的区域Ib、Ic变得较暗。解析该图像，在作为配光图案所包含的一部分区域的车辆前方中央部，来自轮廓标600c和600d的反射光、以及前行车1052的尾灯TL被检测为光斑。
然后，在不同于图31所示的拍摄定时的定时拍摄车辆前方时(参照图32)，得到与移动到比车辆前方中央部靠右方的光源的投影图像对应的区域Ia’因被照射光束照射而变得明亮，其两侧的区域Ib’、Ic’变得较暗的图像。解析该图像，在区域Ib’所包含的车辆前方中央部，前行车1052的尾灯TL被检测为光斑，但轮廓标600c和600d因未被照射光束照射而不被检测为明亮的光斑。
这样，根据轮廓标是否被照射光束照射，就决定了在图像中是否作为光斑而出现。因此，说明利用这样的性质来对轮廓标或标识等反射体和前行车的灯具进行判别的处理。
图33是表示本实施方式的反射体的判定处理的流程图。因驾驶员的选择或行驶环境的状况而被要求基于远光用配光图案的前方照射时，开始基于从车辆用前照灯10射出的照射光束的车辆前方扫描(S10)。然后，图像处理装置1048取得由车载摄像头1050拍摄的车辆前方的图像数据(S12)，进行图像处理(S14)并发送给CPU1038。CPU1038基于图像处理后的图像数据来抽取出光斑(S16)。CPU1038针对在不同的定时拍摄的多个图像数据抽取光斑，并比较多个图像(S18)。
多个图像中包含有关注区域(在本实施方式中是车辆前方中央部)被照射光束照射时的图像和未被照射时的图像。从在配光图案中所包含的车辆前方中央部被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像中，不仅能检测到存在于前方的前行车1052的尾灯TL，还能检测到反射照射光束的轮廓标600c，600d。另一方面，从车辆前方中央部未被照射光束照射时摄像头所拍摄的图像中，能检测到存在于前方的前行车1052的尾灯TL，但未被照射光束照射的轮廓标600c，600d不被检测到。
因此，通过将一部分区域被照射光束照射时的图像和相同的一部分区域未被照射光束照射时的图像相比较，能判别出一部分区域中是否存在反射体和自发光体。
CPU1038基于前述的多个图像的解析结果来判别一部分区域中是否存在反射体(S20)。具体来说，当一部分区域被照射光束照射时的图像中、在相当于一部分区域的位置检测到的光斑，在一部分区域未被照射光束照射时的图像中消失了、或者被检测为非常暗的点时，该光斑被判定为反射体(S20的Yes)。在该情况下，即使用远光用配光图案继续照射前方，也不用担心造成眩光，故暂时结束处理。另一方面，当在一部分区域未被照射光束照射时的图像中、在相当于一部分区域的位置检测到光斑的情况下，判定为一部分区域内存在自发光体(S20的No)。
作为自发光体，除前行车的尾灯TL和前照灯HL外，还有路灯和照明灯等。因此，CPU1038判定自发光体是否为前行车(S22)。自发光体是否为前行车的判定，通过综合考虑光斑的光度、距离、颜色、角度、移动方向、相对速度、与路面线形的位置关系等信息来进行。当被判定为自发光体并非前行车时(S22的No)，继续用远光用配光图案照射前方也不用担心造成眩光，故暂时结束处理。另一方面，当自发光体被判定为是前行车时(S22的Yse)，若继续用远光用配光图案照射前方，则会对前行车造成眩光，故进行对包含前行车的区域遮光的控制(S24)。
本实施方式的车辆监视装置能够一边如上述那样形成通常的远光用配光图案，一边判别前方的反射体。因此，无需为检测前方车辆而进行特别的配光控制，不会给驾驶员造成不协调感。此外，本实施方式的车辆监视装置能够抑制轮廓标等反射体的误检测，故能精度良好且简单地检测在夜间行驶于前方的车辆。
如在前述的各实施方式中说明的那样，车辆用前照灯10是能通过使LED28亮灭灯来对远光用配光图案的一部分进行遮光的结构。图34是用于说明对远光用配光图案的一部分遮光后的状态的图。
如图34所示，远光用配光图案PH由遮光部Z及其两侧的区域Ib”，Ic”构成。通过本实施方式的车辆用前照灯10能按不给前行车造成眩光的范围进行远光用配光图案的配光控制，能提高前方视认性。
接下来，说明水平地扫描的照射光束的照射位置和撮影定时。图35是为说明而示意性地表示照射位置和撮影定时的图。实施方式的光学单元以如下方式扫描照射光束，即，在基于摄像头的多次拍摄定时，照射光束所照射的区域各自不同。即，光学单元扫描照射光束，使得在车载摄像头1050的第N次(这里N为自然数)拍摄定时照射光束所照射的区域、与在上述车载摄像头1050的第(N+1)次拍摄定时照射光束所照射的区域不同。当然，拍摄的图像也可以不是连续的图像。此外，也可以将对3～10帧程度的图像数据平均化后的图像作为一个图像来处理。
如图35所示，针对水平扫描的照射光束的照射位置和撮影定时，若以横轴为时间轴来表示，则撮影定时相对于扫描周期的偏移量“E”成为用拍摄次数除每1秒的扫描次数的余量。图35是扫描次数为7次/秒、拍摄次数为3次/秒的情况。在该情况下，撮影定时相对于扫描周期的偏移量E成为7/3的余量1/3。
图36是为说明而示意性地表示不会在连续的拍摄图像中连续照射相同区域的条件的图。
如图36所示，将前次拍摄图像中的照射光束的照射位置假定为扫描区域的左端(图36中的零位置)时，若在下一拍摄定时照射位置处于图36的F的范围内，则不会在连续的拍摄图像中照射相同区域。
因此，若将光学单元的扫描次数记为A[次/s]、扫描速度记为B[deg/s]、照射光束的宽度记为C[deg]、摄像头的拍摄次数记为D[次/s]，则满足下式(1)时，在最新的拍摄图像和前一拍摄图像中照射光束的照射范围不会一致。
C≦(A/D的小数部分)×(B/A)≦(B/A)－C···式(1)
这里，扫描次数A优选为60～1000[次/s]程度。此外，扫描速度B优选为10～60[deg/s]程度。照射光束的宽度C优选为1～5[deg]程度。此外，摄像头的拍摄次数D优选为10～60[次/s]程度。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。
此外，作为不会连续M枚照射相同位置的条件，例如满足下式(2)即可。
C/(N－1)≦(A/D的小数部分)×(B/A)≦(B/A)－C(N－1)···式(2)
(第8实施方式)
在上述各实施方式中，作为光学单元，以旋转反射器为例进行了说明，但也可以使用共振反射镜。以下基于附图说明本实施方式。图37是表示第8实施方式的车辆用前照灯的整体构成的概略结构图。图38是表示了反射镜单元和光源单元的立体图。图39是示意性地表示光源、成形用光学系统及反射镜的组合的图。此外，对于与上述实施方式同样的构成，标注相同标号并适当省略说明。
如图37所示，第8实施方式的车辆用前照灯110具有被设置在车体前部的壳1060。壳1060的前面被透光罩1062覆盖，在壳1060的中央部设置有反射镜单元1064。反射镜单元1064的基部1066被架子1068以倾斜的状态安装于壳1060，在基部1066和透光罩1062之间配设有扩展部(extension)1070。在反射镜单元1064的下侧，在壳1060的底壁部设置有光源单元1072和控制单元1036。光源单元1072的设置部位不限于图示的例子，还可以是壳1060的侧壁部。
控制单元1036配设有CPU1038、ROM1040及RAM1042，并设有控制反射镜单元1064的扫描用促动器1074(参照图38)的促动器控制部1076、和控制光源单元1072的光源1078的光源控制部1046。ROM1040中存储有多个配光控制程序，CPU1038选择性地执行这些程序，对促动器控制部1076和光源控制部1046输出动作指令，控制车辆前方的配光图案。此外，控制单元1036与汽车的图像处理装置1048相连接。图像处理装置1048对车载摄像头1050的拍摄数据进行解析，将车辆前方的路面信息提供给控制单元1036。
如图38所示，反射镜单元1064的基部1066在开口部1080的内侧具有转动体1082，并在转动体1082的表面通过镀层或蒸镀等手段覆盖有反射镜1084。转动体1082被垂直方向的扭杆1086可相对于基部1066左右转动地支承，并且在基部1066的左右配设有与扭杆1086正交的形成磁场的永久磁石1088。转动体1082上缠绕线圈1090，并介由端子部1092连接于控制单元1036。并且，永久磁石1088和线圈1090构成扫描用促动器1074，促动器控制部1076控制流向线圈1090的驱动电流的大小和方向，使得转动体1082与反射镜1084一体地在垂直轴线(O)周围来回转动。
光源单元1072在箱体(casing)1094(图37参照)的下部具有光源1078，在箱体1094的上部具有作为成形用光学系统的平凸透镜1096。光源1078由多个发光元件1098构成，发光元件1098排列在光源基板1100上，在光源基板1100的下面设有用于冷却发光元件1098的散热器1102。作为发光元件1098，采用放射出扩散光DR的LED，多个LED按预定的元件排列并排在光源基板1100上。然后，平凸透镜1096使来自光源1078的光成形为复合反射镜1084的大小，然后入射到反射镜1084。因此，能有效地利用多个发光元件1098的光，使反射镜1084的反射光明亮。
在该实施例的车辆用前照灯110中，对于成形用光学系统使用了平凸透镜1096，故如图39所示，光源1078的射出光(LED的扩散光DR)被平凸透镜1096成形后，作为平行光PR而入射到反射镜1084。因此，反射镜1084能直接反射平行光，在车辆前方直接扫描反射光RR。因此，能从反射镜1084的前方省去投影透镜等集光用光学系统，能削减车辆用前照灯110的光学系统部件的数量。此外，还具有能不受集光用光学系统的限制地以较大角度转动反射镜1084，广范围地扫描车辆前方的优点。
(第9实施方式)
在第7实施方式中，说明了采用左右车辆用前照灯10中的一者中所具有的一个旋转反射器的车辆监视装置，但本发明并不限于该组合。在本实施方式中，说明采用了左右车辆用前照灯10各自的灯单元20中所具有的多个旋转反射器26的车辆监视装置。在本实施方式中，对与前述的各实施方式同样的构成标注相同标号，并适当省略说明。
一般的车辆在左右具有一对车辆用前照灯10。因此，在本实施方式中，说明对由左右车辆用前照灯10所具有的两个光学单元的照射光束形成的配光图案进行拍摄的情况。
本实施方式的车辆监视装置包括在车辆前方扫描照射光束而形成配光图案的两个灯单元20、拍摄车辆前方的车载摄像头1050、以及判定车辆前方是否存在反射体的判定装置。两个灯单元20分别被内置在设于车辆左右的前述车辆用前照灯10中。此外，本实施方式的判定装置由CPU1038和图像处理装置1048构成，基于配光图案所包含的一部分区域被照射光束照射时由车载摄像头1050拍摄的图像、和一部分区域未被照射光束照射时车载摄像头1050所拍摄的图像，判定一部分区域内是否存在反射照射光束的反射体。
图40是示意性地表示配光图案所包含的一部分区域被两个照射光束照射的状态的图。在图40中，将在某定时、右侧的车辆用前照灯10具有的第1光学单元的照射区域记作S1，左侧的车辆用前照灯10具有的第2光学单元的照射区域记作S2。本实施方式的车辆监视装置驱动各光学单元(旋转反射器26)，使得在车载摄像头1050的多个拍摄定时，配光图案中的照射区域变化。换言之，本实施方式的车辆监视装置驱动旋转反射器26，使得在车载摄像头1050的各拍摄定时，配光图案中的照射区域不同。
关于在各拍摄定时形成配光图案的照射光束的照射区域不改变的条件，考虑以下说明的两个例子。首先，在图40所示的例1中，是两个旋转反射器26各自的照射光束的照射区域在各拍摄定时不变化的情况。即，在图40所示的例1中，右侧的车辆用前照灯10具有的第1旋转反射器的照射区域S1、和左侧的车辆用前照灯10具有的第2旋转反射器的照射区域S2在各拍摄定时(第1帧～第4帧)其位置都没有变化。
成为这样情况的条件，是各旋转反射器的扫描频率为摄像头的拍摄频率的整数倍。更详细来说，若将第1旋转反射器的扫描次数(扫描频率)记作A1(次/s)、将第2旋转反射器的扫描次数(扫描频率)记作A2(次/s)、将车载摄像头1050的拍摄次数(拍摄频率)记作D(次/s)，m，n都为自然数，则是满足mD＝A1、nD＝A2的情况。
然后，图40所示的例2，是各旋转反射器的照射光束的照射区域在每个拍摄定时都变化，但合成两个旋转反射器的照射光束后的照射区域(S1+S2)看起来无变化的情况。即，在图40所示的例2中，车载摄像头1050拍摄的第1帧(第3帧)中的、第1旋转反射器的照射光束的照射区域成为S1，第2旋转反射器的照射光束的照射区域成为S2。然后，车载摄像头1050拍摄的第2帧(第4帧)中的第1旋转反射器的照射光束的照射区域S1’、与车载摄像头1050拍摄的第1帧(第3帧)中的第2旋转反射器的照射光束的照射区域S2相同。同样，车载摄像头1050拍摄的第2帧(第4帧)中的第2旋转反射器的照射光束的照射区域S2’、与车载摄像头1050拍摄的第1帧(第3帧)中的第1旋转反射器的照射光束的照射区域S1相同。因此，在例2中，将两个旋转反射器的照射光束合成后的照射区域(S1+S2)在各拍摄定时(第1帧～第4帧)看起来没有变化。
成为这样情况的条件是，各旋转反射器的扫描频率为摄像头的拍摄频率的(整数+0.5)倍，各旋转反射器的照射光束的相位彼此错开半周期的情况。更详细来说，若将第1旋转反射器的扫描次数(扫描频率)记作A1(次/s)、将第2旋转反射器的扫描次数(扫描频率)记作A2(次/s)、将车载摄像头1050的拍摄次数(拍摄频率)记作D(次/s)，m、n都取自然数，则是满足(m+0.5)D＝A1、(n+0.5)D＝A2的情况。
本实施方式的车辆监视装置需要旋转驱动各旋转反射器使得各旋转反射器的照射光束的扫描不满足例1和例2的条件。即，若将第1光学单元的扫描次数记作A1(次/s)、将第2光学单元的扫描次数记作A2(次/s)、将车载摄像头1050的拍摄次数记作D(次/s)，m、n取自然数，则车辆监视装置控制旋转反射器使得满足下述式(ex.1)、(ex.2)。
mD＜A1＜(m+0.5)D或(m+0.5)D＜A1＜(m+1)D···(ex.1)
nD＜A2＜(n+0.5)D或(n+0.5)D＜A2＜(n+1)D···(ex.2)
此外，若扫描次数A1和扫描次数A2过分接近拍摄次数D的整数倍或[整数+0.5]倍，则每个拍摄定时的照射区域的移动变小。因此，还要考虑以照射的状态拍摄一遍配光图案的所有区域所需要的时间会变长，并要求作为车辆监视装置的响应性和检测精度进一步提高的情况。在这样的情况下，优选扫描次数A1和扫描次数A2是与拍摄次数D的整数倍或[整数+0.5]倍偏离某程度的值。
因此，本发明人认真研究后发现，车辆监视装置最好控制旋转反射器以满足下述式(ex.3)、(ex.4)。
(m+0.1)D＜A1＜(m+0.4)D或(m+0.6)D＜A1＜(m+0.9)D···(ex.3)
(n+0.1)D＜A2＜(n+0.4)D或(n+0.6)D＜A2＜(n+0.9)D···(ex.4)
本实施方式的车辆监视装置通过控制旋转反射器26的旋转和拍摄定时使得满足上述式(ex.3)、(ex.4)，能提高响应性和检测精度。
此外，本实施方式的车辆监视装置的旋转反射器的驱动可以采用前述的DC无刷电机。DC无刷电机能输出旋转定时信息。因此，例如前述的控制单元1036通过基于检测出的旋转定时的信息算出旋转速度，并调整电机控制部1044的输出信号(输出电压)，能控制电机1034的旋转速度、进而控制旋转反射器26的旋转速度。
因此，车辆监视装置通过具备这样的控制单元1036，能简单地使旋转反射器26的旋转速度变化成考虑了车载摄像头1050的拍摄定时的适当的值。
(第10实施方式)
以往，采用了毫米波等非可视光的雷达一般是具有多个接收天线，通过开关和数字信号处理依次选择接收天线，根据由此得到的各个接收信号来检测障碍物的方位和距离的方式。但是，这样的具有多个接收天线的非可视光雷达在装置的小型化方面是有限的，故其设置场所受到限制。
本发明人认识到这样的问题并认真研究后，想到了一种障碍物检测装置的构成。该障碍物检测装置能通过用旋转反射器反射从非可视光雷达发送出的非可视光来扫描周围，检测障碍物。在该情况下，即使没有设置多个接收天线，只要知道接收信号的波形和在检测到该接收信号的定时所扫描的区域，也能计算出障碍物的方位和距离等。
这样的非可视光雷达能够使用各种波长带的电磁波，但以下以使用毫米波的毫米波雷达为例进行说明。此外，毫米波的波长根据国家和用途有各种各样的规格，并不特别限定。例如可以使用47GHz频带(46.7～46.9GHz)、60GHz频带(59～66GHz或63～64GHz)、76GHz频带(76～77GHz)、94GHz频带(94.7～95.7GHz)、139GHz频带(139～140GHz)等的毫米波。
此外，本实施方式的障碍物检测装置还兼具车辆用灯具具有的光学单元的功能。即，能够用上述各实施方式的光学单元构成障碍物检测装置。图41是示意性地表示第10实施方式的障碍物检测装置的俯视图。本实施方式的障碍物检测装置2100包括毫米波雷达2102、一边反射从毫米波雷达2102发送出的毫米波一边以旋转轴R为中心向一方向旋转的旋转反射器26、以及将被旋转反射器26反射的毫米波集束地投影向周围的投影透镜130。旋转反射器26设有反射面，以使得一边旋转一边通过反射的毫米波扫描周围。
毫米波雷达2102具有毫米波雷达用的单片毫米波集成电路(MMIC：以下称作“毫米波集成电路”)2104和连接于毫米波集成电路2104的导波管2106。毫米波集成电路2104发送波长1～10毫米、频率30～300GHz范围内的预定毫米波。导波管2106被设置成贯通装配光源LED28a，28b的散热器2108的中央部。即，在本实施方式中，毫米波雷达2102和光源被单元化了。此外，导波管2106兼具发送部和接收部。
所发送的毫米波介由导波管2106传向旋转反射器26，被叶片26a反射。叶片26a具有如下扭曲的形状，即，在以旋转轴R为中心的圆周方向上，光轴和反射面所成的角度逐渐变化。因此，被叶片26a反射的毫米波随着旋转反射器26的旋转，朝向投影透镜130的方向发生变化。入射到投影透镜130的毫米波被折射并集束，从而方向性提高。被集束了的毫米波以照射光束的状态扫描投影透镜130的前方。
因此，本实施方式的障碍物检测装置2100能够通过旋转反射器26的作用以毫米波扫描周围，故能简单地构成毫米波雷达2102。此外，本实施方式的旋转反射器26具有与投影透镜130的直径大致相同的直径，叶片26a的面积也能与之相应地增大，故能使方向性较弱、较散的毫米波高效地反射。
此外，以往的车载毫米波雷达为充分发挥其性能，多是配置在车辆前部的前进气格栅附近的。但在本实施方式的障碍物检测装置2100中，用旋转反射器26反射从毫米波雷达2102发送出的毫米波，利用所反射的毫米波介由投影透镜130地扫描周围。在该情况下，看起来投影透镜130是作为雷达的天线而发挥功能的。因此，无需将毫米波雷达2102配置在装置的最外部，也无需使毫米波雷达2102的毫米波的射出方向直接朝向扫描范围。因此，配置毫米波雷达2102的场所的自由度増加，进而能够将障碍物检测装置配置在合适的场所。这里，所谓周围，是指配置障碍物检测装置2100的场所的周围。在如本实施方式那样将障碍物检测装置2100设置于车辆的情况下，车辆的前方、后方、侧方等都包含在周围内。
本实施方式的障碍物检测装置2100还具有作为半导体发光元件的LED28a，28b。如在前述实施方式中说明的那样，旋转反射器26形成有反射面，使得一边旋转一边反射从LED28，28b射出的光，将所希望的配光图案形成在车辆前方。此外，投影透镜130将被旋转反射器26反射的光投影向光照射方向。由此，能通过旋转反射器26的作用来实现基于毫米波的扫描和配光图案的形成。即，障碍物检测装置2100和车辆用前照灯10被一体化。
接下来，图42的(a)是示意性地表示用聚碳酸酯形成投影透镜时的毫米波的焦点距离和可视光的焦点距离的图；图42的(b)是示意性地表示用聚丙烯酸树脂形成投影透镜时的毫米波的焦点距离和可视光的焦点距离的图。
如图42的(a)、图42的(b)所示，即使是相同的投影透镜，因毫米波和可视光的波长不同，其焦点距离也不同。因此，LED28，28b被设置使得由旋转反射器26形成的LED的虚像位置(2次光源位置)处于投影透镜130的可视光焦点附近。此外，毫米波雷达2102被设置使得由旋转反射器26形成的LED的虚像位置(2次光源位置)处于与可视光焦点不同的投影透镜130的毫米波焦点附近。由此，毫米波雷达2102和LED28，28b能够互不干扰地配置在各自适合的焦点位置。
此外，在采用一般的树脂材料的情况下，有毫米波焦点比可视光焦点更短的倾向。因此，在图41所示的本实施方式的障碍物检测装置2100中，导波管2106的前端部被设置成处于比LED28，28b更靠近投影透镜130的位置。换言之，导波管2106被设置使得由其前端部的旋转反射器26形成的虚像位置(2次光源位置)处于比可视光焦点更靠近投影透镜的位置。由此，例如能将毫米波雷达2102的毫米波集成电路2104比LED28，28b更远离投影透镜130地配置。其结果，能防止毫米波集成电路2104遮挡从LED28，28b朝向投影透镜130的光。
本实施方式的投影透镜130由树脂材料构成。通过用树脂材料形成投影透镜，能谋求障碍物检测装置的轻量化。特别是在采用LED等半导体发光元件作为光源的情况下，由于其发热量比以往的白炽灯、放电灯类型的光源少，故能采用耐热性低的树脂材料，还能谋求成本的降低。当然，只要是能效率良好地透射毫米波和可视光的材料，投影透镜的材质并不特别限定。
以上参照上述各实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于上述的各实施方式，将各实施方式的构成适当组合或置换后的方案也包含在本发明内。此外，还可以基于本领域技术人员的知识适当重组各实施方式中的组合和处理的顺序，以及对各实施方式施加各种设计变更等变形，被施加了这样的变形的实施方式也包含在本发明的范围内。
例如在上述实施方式的车辆用前照灯10中，也可以用红、绿、蓝来对旋转反射器26的3枚叶片着色，通过混色来形成白色照射光。在该情况下，通过控制LED28的光被表面颜色不同的各叶片反射的时间的比率，能改变照射光的颜色。叶片表面的着色例如可以通过用蒸镀形成外涂层来实现。
此外，车辆用前照灯10通过使旋转反射器26不旋转地在任意角度停止，能将最大光度非常高的射灯光形成在所希望的位置。由此，通过用明亮的射灯光照射特定的障碍物(包括人)，能促使其引起注意。
此外，在图41所示的毫米波雷达2102中，导波管2106兼具发送部和接收部。图43是变形例的毫米波雷达的示意图。如图43所示，变形例的毫米波雷达2202分别设有发送用的导波管2106a和接收用的导波管2106b。
此外，在图1所示的灯单元20中，旋转反射器26被配置使得用比旋转部26b更靠近凸透镜30侧的叶片反射LED28的光。图29是表示变形例的旋转反射器的配置的图。如图29所示，变形例的旋转反射器26被配置使得用比旋转部26b更远离凸透镜30侧的叶片反射LED28的光。因此，如图19所示，能将旋转反射器26配置得更靠近凸透镜30，能使灯单元的深度(车辆前后方向)紧凑。
此外，在上述实施方式中使用的非球面透镜并非一定是修正畸变了的像的器件，也可以是不修正畸变了的像的器件。
在上述的各实施方式中，说明了将光学单元适用于车辆用灯具的情况，但并不限于对该领域的适用。例如也可以适用于切换各种配光图案地进行照明的舞台或娱乐设施中的照明器具。以往，这样的领域的照明器具需要用于改变照明方向的大型的驱动机构，但若是本实施方式的光学单元，由于能以旋转反射器的旋转和光源的亮灭灯来形成各种各样的配光图案，故无需大型的驱动机构，能实现小型化。
此外，在上述第6实施方式的光学单元中，是将多个光源配置在光轴的前后方向的，但也可以将多个光源沿光轴的上下方向配置。由此，能基于光源的光进行上下方向的扫描。
〔标号说明〕
10车辆用前照灯、12灯体、14前面罩、16灯室、18，20灯单元、22反射器、26旋转反射器、26a叶片、26b旋转部、28LED、30凸透镜、32复合抛物面集光器、32a开口部。
〔工业可利用性〕
本发明涉及光学单元，例如能用于车辆用灯具

Claims (14)

1.一种光学单元，其特征在于，
包括旋转反射器，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；
上述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，
上述旋转反射器在旋转轴的周围设有作为上述反射面而发挥功能的叶片；
上述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。
2.如权利要求1所述的光学单元，其特征在于，
还包括由发光元件构成的光源；
上述旋转轴被设置成与基于旋转而左右方向扫描的照射光束的扫描平面大致平行。
3.如权利要求1所述的光学单元，其特征在于，还包括：
沿旋转轴的圆周方向排列的多个上述叶片，和
被设在相邻的上述叶片之间、沿旋转轴方向延伸的划分部件；
上述划分部件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。
4.如权利要求1或2所述的光学单元，其特征在于，
还包括将被上述旋转反射器反射的光向光学单元的光照射方向投影的投影透镜；
上述投影透镜将因被上述反射面反射而畸变了的光源的像修正成接近光源本身的形状。
5.如权利要求4所述的光学单元，其特征在于，
上述光源具有矩形的发光面；
上述发光面的各边被相对于铅直方向倾斜地设置，使得由上述投影透镜向前方投影的光源的像接近直立。
6.如权利要求1所述的光学单元，其特征在于，
还包括由发光元件构成的多个光源；
上述多个光源被配置使得各自射出的光在上述反射面的不同位置反射。
7.如权利要求6所述的光学单元，其特征在于，还包括：
第1投影透镜，将从上述多个光源的一个光源射出并被上述旋转反射器反射的光向光学单元的光照射方向投影成第1配光图案，和
第2投影透镜，将从上述多个光源的其它光源射出并被上述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。
8.如权利要求2或6所述的光学单元，其特征在于，
上述光源具有集光部件，该集光部件在底部配置有发光元件，开口部为矩形；
上述集光部件具有从底部向开口部形成的集光面，以使得将发光元件的光集光；
上述集光面被形成使得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。
9.如权利要求1或2所述的光学单元，其特征在于，
被构成使得用于车辆用灯具。
10.一种障碍物检测装置，其特征在于，包括：
非可视光雷达，
一边反射从上述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
将被上述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；
其中，上述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，
上述旋转反射器在旋转轴的周围设有作为上述反射面而发挥功能的叶片；
上述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。
11.如权利要求10所述的障碍物检测装置，其特征在于，
还包括由发光元件构成的光源；
上述旋转反射器形成有反射面，使得一边旋转一边反射从上述光源射出的光，在车辆前方形成所希望的配光图案；
上述投影透镜将被上述旋转反射器反射的光向光照射方向投影。
12.如权利要求11所述的障碍物检测装置，其特征在于，
上述非可视光雷达是毫米波雷达；
上述光源被设置使得由上述旋转反射器产生的虚像位置处于上述投影透镜的可视光焦点附近；
上述毫米波雷达被设置使得由上述旋转反射器产生的虚像位置处于不同于上述可视光焦点的上述投影透镜的毫米波焦点附近。
13.如权利要求12所述的障碍物检测装置，其特征在于，
上述毫米波雷达具有导波管；
上述导波管被设置使得其前端部的由上述旋转反射器产生的虚像位置处于比上述可视光焦点更靠近上述投影透镜的位置。
14.如权利要求10至13的任一项所述的障碍物检测装置，其特征在于，
上述投影透镜由树脂材料构成。
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