CN108332159A - 光学单元 - Google Patents

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CN108332159A CN201711475935.5A CN201711475935A CN108332159A CN 108332159 A CN108332159 A CN 108332159A CN 201711475935 A CN201711475935 A CN 201711475935A CN 108332159 A CN108332159 A CN 108332159A
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Abstract

本发明涉及光学单元。其课题在于，提供检测旋转反射镜的旋转位置的新的构成。光学单元(50)包括:旋转反射镜(24)，构成为使得从光源射出的光反射，通过使得反射的反射光扫描，形成配光图案；作为旋转驱动部的电机(52)，使得旋转反射镜(24)旋转；磁铁(54)，安装在旋转反射镜(24)的所设定的基准处；以及霍尔元件(56)，生成表示磁铁(54)通过所设定位置的时刻的位置检测信号。

Description

光学单元
技术领域
本发明涉及光学单元，尤其涉及用于车辆用灯具的光学单元。
背景技术
近年,提出根据车辆周围状态动态、适应地控制远光的配光图案的ADB(自适应驾驶光束，Adaptive Driving Beam)技术。ADB技术检测车辆前方的先行车、对向车、步行者的有无，使得与车辆或步行者对应的区域进行减光等，降低给予车辆或步行者的眩光。
作为能解决上述问题的ADB方式，本申请人提出叶片扫描(blade scan)方式。所谓叶片扫描方式是使得光入射到旋转的反射镜(叶片)，以与反射镜的旋转位置相对应的角度反射入射光，一边使得反射光在车辆前方扫描，一边使得光源的点灯/熄灯或光量根据反射镜的旋转位置变化，这样，在车辆前方形成所希望的配光图案。
又，为了形成所希望的配光图案，需要根据反射镜的旋转位置控制入射光的光量，需要检测反射镜的旋转位置。例如，通过在设有缝隙的反射镜的背侧，设置光电传感器，检测缝隙通过光电传感器上，这样的技术为人们所公知(参照专利文献1)。
另一方面，也考虑设有使得灯光的照射方向追随变化的灯偏转角度控制手段的灯具。在该灯具中，设有用于使得灯偏转动作的电机，电机设有霍尔元件作为检测电机旋转位置的旋转位置检测手段(参照专利文献2)。
【专利文献1】国际公开第16/104319号手册
【专利文献2】日本特开2002-326535号公报
上述用光电传感器检测反射镜的旋转位置的方法需要夹着反射镜设有光电传感器和位置检测用的发光部。其结果，需要额外的设置各零部件的空间。另一方面，使用电机设有的霍尔元件能检测电机转子的位置，但是，有时对电机或反射镜的构成产生制约。
发明内容
本发明就是鉴于这种状况而提出来的，其目的在于,提供检测旋转反射镜的旋转位置的新的构成。
为了解决上述课题，本发明一种形态的光学单元包括:
旋转反射镜，构成为使得从光源射出的光反射，通过使得反射的反射光扫描，形成配光图案；
旋转驱动部，使得上述旋转反射镜旋转；
磁铁，安装在上述旋转反射镜的所设定的基准处；以及
检测部，生成表示上述磁铁通过所设定位置的时刻的位置检测信号。
根据该形态，能使用安装于旋转反射镜的磁铁生成位置检测信号。因此，与使用电机具有的磁铁生成位置检测信号场合不同，设置检测部时，不太会受到电机具有的磁铁的构成或旋转反射镜的构成的制约。
旋转反射镜也可以在旋转轴周围设有多个叶片，在邻接叶片间形成缝隙或连结部，磁铁安装在缝隙附近的所设定的基准位置。由此，能生成表示缝隙通过所设定位置的时刻的位置检测信号。
磁铁也可以安装在旋转反射镜的与反射面的相反侧。由此，从光源射出的光在旋转反射镜的反射面反射时，磁铁不会遮挡光。
旋转驱动部也可以是无刷电机。由此，能降低光学单元短时间启动转矩或变动转矩。
检测部也可以配置在无刷电机的转子和旋转反射镜之间的区域。由此，能使得检测部更靠近安装在旋转反射镜的磁铁。
上述构成要素的任意组合，将本发明的表现在方法、装置、系统等之间变换，作为本发明形态也有效。又，将上述各要素适当组合也包含在本专利申请请求保护的发明范围中。
下面说明本发明的效果:
根据本发明，能提供检测旋转反射镜的旋转位置的新的构成。
附图说明
图1是车辆用前照灯的水平截面图。
图2是旋转反射镜的正面图。
图3是旋转反射镜的斜视图。
图4是本实施形态涉及的光学单元的截面图。
图5是用于说明本实施形态涉及的磁铁和检测部的位置关系的图。
图6是用于说明本实施形态的变形例涉及的磁铁和检测部的位置关系的图。
图中符号意义如下:
10—车辆用前照灯
18—灯单元
20—光学单元
24—旋转反射镜
24a—反射区域
24b—叶片
24c—旋转部
25—缝隙
26—光源
30—电机
32—基板
50—光学单元
52—电机
54—磁铁
56—霍尔元件
58—固定部件
60—壳体
62—印制电路板
66—旋转轴
68—转子磁铁
80—霍尔元件
82—转子
84—磁铁
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施形态，在以下实施形态中，虽然对构成要素，种类，组合，形状，相对配置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。
各附图表示的同一或同等的构成要素、部件、处理标以同一符号，适当地重复说明省略。又，实施形态是不限定本发明的例示，实施形态描述的全部特征及其组合并不限定为本发明的本质。
本发明的光学单元能用于各种各样的车辆用灯具。以下，说明将本发明的光学单元适用于车辆用灯具之中的车辆用前照灯场合。
[车辆用前照灯]
先说明能搭载本实施形态涉及的光学单元的车辆用前照灯的概略。图1是车辆用前照灯的水平截面图。图1所示车辆用前照灯10是搭载在汽车的前端部的左侧的左侧前照灯，与搭载在右侧的车辆用前照灯左右对称，此外构成相同。因此，以下，详细说明左侧的车辆用前照灯10，右侧的车辆用前照灯说明省略。
如图1所示，车辆用前照灯10设有具有向着前方开口的凹部的灯体12。灯体12的前面开口由透明的前罩14覆盖，形成灯室16。灯室16起着作为收纳灯单元18的空间的功能。
灯单元18是采用叶片扫描方式的ADB技术的单元，构成为照射所谓可变远光。灯单元18包括光学单元20以及投影透镜22。光学单元20包括旋转反射镜24和光源26。投影透镜22例如使用凸透镜。凸透镜的形状可以根据要求的配光图案及照度分布等的配光特性合适地选择，但是，在此，使用非球面透镜或自由曲面透镜。又，在投影透镜22的周围，设有延伸反射镜23。
旋转反射镜24构成为一边由作为驱动源的电机30驱动以转动轴R为中心朝一方向旋转，一边使得从光源26射出的光反射，使得反射的反射光扫描，形成配光图案。又，旋转反射镜24设有环状的反射区域24a，其构成为使得从光源26射出的光一边旋转一边反射，形成所希望的配光图案。
光源26优选能以短时间控制点灯/熄灯，例如，LED、LD、EL元件等的半导体发光元件很合适。
电机30搭载于基板32。基板32搭载并固定于散热器34的搭载面34a。搭载面34a构成为在搭载基板32的状态下使得旋转反射镜24的转动轴R相对光轴Ax或车辆前方方向倾斜。
光源26搭载于基板36。又，在光源26的光射出方向，在光源26和旋转反射镜24之间，设有作为主光学系统的透镜38。透镜38将光源26的射出光聚光，使得从光源26射出的光向着旋转反射镜24的反射区域24a。基板36搭载于散热器40。散热器34以及散热器40固定于金属制的板状的支持部件42。并且，灯单元18通过支持部件42由使用对光螺杆44和螺母46的手段相对灯体12倾动自如地被支持。
控制电路48通过上述光源26、电机30、以及各基板连接，实行进行光源26及电机30的控制的信号的送信，以及在后述的检测部检测到的信号的收信。
图2是旋转反射镜24的正面图。图3是旋转反射镜24的斜视图。
旋转反射镜24的起着作为反射面功能的、形状相同的二片叶片24b设在筒状旋转部24c的周围。在邻接的叶片之间形成缝隙25。旋转反射镜24的转动轴R如上所述相对光轴Ax倾斜，设在包含光轴Ax和光源26的平面内。换句话说，光源26的光因转动朝左右方向扫描，转动轴R设为与光源26的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此，实现光学单元的薄型化。在此，所谓扫描平面可以是例如通过连续连接作为扫描光的光源26的光的轨迹形成的扇形平面。
又，旋转反射镜24的叶片24b的形状构成为使得反射的光源26的二次光源形成在投影透镜22的焦点附近。又，叶片24b具有扭曲形状，随着向着以转动轴R为中心的周向，光轴Ax和反射面所形成的角度变化。由此，能使用光源26的光扫描。
(光学单元)
图4是本实施形态涉及的光学单元的截面图。图5是用于说明本实施形态涉及的磁铁和检测部的位置关系的图。如图4所示的光学单元50相当于图1所示的光学单元20，关于与光学单元20重复的构成标以相同符号，说明适当省略。又，图5是从旋转反射镜24的背面侧(与反射区域24a相反侧)看到的状况。
光学单元50包括旋转反射镜24，电机52，圆板状的磁铁54，以及霍尔元件56。上述旋转反射镜24构成为通过使得从光源26射出的光反射，使得反射的反射光扫描，形成配光图案，上述电机52作为旋转驱动部使得旋转反射镜24旋转，上述磁铁54安装在旋转反射镜24的所设定的基准处，上述霍尔元件56作为检测部生成表示磁铁54通过所设定位置的时刻的位置检测信号。
本实施形态涉及的电机52是三相式无刷电机。电机52包括固定于设在车辆用前照灯10的灯室16内的固定部件58的壳体60，配置在壳体60的内部的印制电路板62，圆筒状的磁轭64，以及一端部66a固定于形成在磁轭64的底部64a的中心的开口部64b的旋转轴66。旋转反射镜24固定于旋转轴66的另一端部66b。
在磁轭64的内壁，固定一个圆筒状的转子磁铁68(或多个圆弧状转子磁铁)。圆筒状的中空毂70固定于壳体60的中心。中空毂70通过轴承72转动自如地支持旋转轴66。在中空毂70的外周固定环状的定子线圈74。定子线圈74包括形成为具有多个放射状臂的花瓣状的芯76，线圈78卷绕在各放射状臂上。各线圈78的各端子与印制电路板62电连接，通过该印制电路板62，三相电流(直流或交流)供给定子线圈74。
在印制电路板62的一面上，沿着转子82的圆周方向，配置并支持以所需要的间隔排列的多个霍尔元件80。又，当转子82和转子磁铁68旋转时，各霍尔元件80中的磁场变化，通过各霍尔元件的接通、断开状态变化，输出与转子82的旋转周期对应的脉冲信号。
又，在印制电路板62的另一面上，配置霍尔元件56。霍尔元件56生成表示固定于旋转反射镜24的背面侧的磁铁54的磁极间(磁通朝向切换的区域)通过所设定位置(例如霍尔元件56的上面)的时刻的位置检测信号。
由此，使用安装于旋转反射镜24的磁铁54能生成位置检测信号。因此，与使用电机52设有的转子磁铁68生成位置检测信号场合不同，设置霍尔元件56时，不受电机52具有的转子磁铁68的磁极数及旋转反射镜24的叶片数(缝隙数)的制约。
在此，所谓旋转反射镜24的所设定的基准处可以是将磁铁安装在那里场合，检测部能生成能特定旋转反射镜24的旋转位置的位置检测信号的场所。因此，基准处不仅是旋转反射镜24的缝隙25附近、叶片24b的旋转部24c附近这样的特征的场所，而且也可以是从叶片24b的中央区域或缝隙25稍稍离开的场所。该场合，可以相对位置检测信号生成的时刻，加入根据安装磁铁的磁极的基准处和缝隙25等的特征场所的位置关系以及旋转反射镜24的旋转速度求得的调整时间，控制光源26的点灯/熄灯。
本实施形态涉及的旋转反射镜24在旋转部24c的周围设有多个叶片24b，在邻接的叶片24b之间形成缝隙25。磁铁54安装在旋转反射镜24，使得磁极间区域位于缝隙25的旋转部24c附近。由此，能生成表示缝隙25通过所设定位置的时刻的位置检测信号。也可以在连结部连结邻接的叶片24b，使得磁铁间的区域位于该连结部。
本实施形态涉及的磁铁54安装在旋转反射镜24的与反射区域24a相反侧。由此，从光源26射出的光在旋转反射镜24的反射区域24a反射时，磁铁54不会遮挡光。又，环状的磁铁54为对称性高的形状，能抑制将磁铁54安装于旋转反射镜24场合重心偏移，能抑制旋转反射镜24高速旋转(例如1000～2000rpm)时的振动或偏心。
本实施形态涉及的电机52采用三相式无刷电机很合适。由此，能降低光学单元50短时间启动转矩或变动转矩(cogging torque)。
本实施形态涉及的霍尔元件56配置在电机52的转子82和旋转反射镜24之间区域。由此，能使得霍尔元件56更靠近安装在旋转反射镜24的磁铁54。
(变形例)
图6是用于说明本实施形态的变形例涉及的磁铁和检测部的位置关系的图。如图6所示的磁铁84是表面/背面成为N极/S极的二极磁铁。又，磁铁84配置在一个缝隙25的旋转部24c附近。霍尔元件56生成表示固定在旋转反射镜24的背面侧的磁铁84的磁极(磁通量的大小成为最大值的区域)通过所设定位置(例如霍尔元件56的上面)的时刻的位置检测信号。
如上所述，霍尔元件80检测转子82的转子磁铁68的位置，与霍尔元件80不同，另外设置生成旋转反射镜24的位置检测信号的霍尔元件56，不会受到电机52的构成制约，能实现与旋转反射镜24的构成相对应的位置检测。
又，由于在旋转反射镜24的所设定区域安装位置检测用的磁铁，即使组装旋转反射镜24和电机52的旋转轴66时产生误差，也不会对位置检测信号的检测时刻和缝隙的位置的关系给与直接影响。因此，当将旋转反射镜24的旋转部24c压入旋转轴66时，可以不考虑旋转反射镜24的旋转位置进行组装。其结果，制造时，能以仅仅将旋转反射镜24在任意的旋转位置压入到旋转轴66的简单工序制造光学单元。
上面参照附图说明了本发明的实施形态，但本发明并不局限于上述实施形态，即使关于适当组合实施形态构成或对实施形态构成进行置换，也包含在本发明中。又，根据本技术领域的知识，也可以对实施形态的组合或处理顺序进行适当更替，对实施形态加以各种设计变更等的变形，加以这种变形的实施形态也包含在本发明中。
例如，在上述形态的光学单元中，也可以不一定在叶片间具有缝隙。又，旋转反射镜中的叶片数可以是螺旋状的一块叶片。又，叶片也可以为三块或三块以上。

Claims (6)

1.一种光学单元，其特征在于，包括:
旋转反射镜，构成为使得从光源射出的光反射，通过使得反射的反射光扫描，形成配光图案；
旋转驱动部，使得上述旋转反射镜旋转；
磁铁，安装在上述旋转反射镜的所设定的基准处；以及
检测部，生成表示上述磁铁通过所设定位置的时刻的位置检测信号。
2.根据权利要求1中记载的光学单元，其特征在于:
上述旋转反射镜在旋转轴周围设有多个叶片，在邻接叶片间形成缝隙或连结部；
上述磁铁安装在上述缝隙附近的所设定的基准位置。
3.根据权利要求1中记载的光学单元，其特征在于:
上述磁铁安装在旋转反射镜的与反射面的相反侧。
4.根据权利要求2中记载的光学单元，其特征在于:
上述磁铁安装在旋转反射镜的与反射面的相反侧。
5.根据权利要求1～4中任一个记载的光学单元，其特征在于:
上述旋转驱动部为无刷电机。
6.根据权利要求5中记载的光学单元，其特征在于:
上述检测部配置在上述无刷电机的转子和上述旋转反射镜之间的区域。
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