CN109996991B - 激光照明装置和具有该激光照明装置的周边监视传感器 - Google Patents

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Abstract

激光照明装置(10)具有光源部(11)、微元件透镜(12)、凹凸透镜(13)。光源部(11)射出激光(B1)。微元件透镜(12)使激光(B1)扩展。凹凸透镜(13)具有负屈光力而使从微元件透镜(12)入射的激光(B1)扩展，并且具有入射面(13a)和射出面(13b)，激光(B1)从微元件透镜(12)入射到入射面(13a)，射出面(13b)设置于与入射面(13a)相反的一侧并且包含凸形状。

Description

激光照明装置和具有该激光照明装置的周边监视传感器
技术领域
本发明涉及激光照明装置和具有该激光照明装置的周边监视传感器。
背景技术
近年来，例如，作为车载用的周边监视传感器或在医院、工厂、设施等中进行人的监视的监视传感器的照明，可以使用将激光作为光源的激光照明装置。
在这样的激光照明装置中，要求增大激光光束的宽度并以广角(例如，140度)照射，以利用从1个光源射出的激光尽可能监视较大的范围。因此，以往，作为使激光扩散的单元，例如，使用了使光扩散的扩散板、透镜阵列等扩散体。
但是，在使用了扩散体的结构中，有效地对激光进行广角化的方面存在限制。
例如，在专利文献1中，作为使激光以广角扩散的结构，公开了具有微元件透镜、光扩散元件等的激光照明装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2008/114502号公报
发明内容
但是，在上述现有的激光照明装置中，具有如下所示的问题。
即，在上述公报所公开的激光照明装置中，主要使用微元件透镜和光扩散元件使从激光光源射出的激光扩展，因此，对激光的照射范围进行广角化存在限制。
激光在成像于视网膜上时对视网膜带来伤害，因此，关于激光产品，存在安全性基准。该安全性基准例如在JIS C6802(JIS：日本工业标准(Japanese IndustrialStandards))、IEC60825(IEC：国际电工委员会(International Electro-technicalCommission))、FDA1040(FDA：(US Food&Drug Administration)等中规定。
在将激光照明装置应用于车载用的周边监视传感器的情况下，在室外，大范围地照射激光，因此，要求即使在使用中也不对人体带来影响。
上述现有的激光照明装置成为搭载于投影仪等图像显示装置并经由光调制元件而将影像投射到投影幕上的结构。即，目的在于将激光照射到投影幕上，没有设想对人照射激光，因此，未考虑任何关于人眼相对于激光的安全性。
本发明的课题在于提供能够使所照射的激光更加以广角扩散并且确保周围的人的眼睛的安全性的激光照明装置和具有该激光照明装置的周边监视传感器。
第1发明的激光照明装置具有光源部、微元件透镜和透镜部。光源部射出激光。微元件透镜使激光扩展。透镜部具有负屈光力而使从微元件透镜入射的激光扩展，透镜部具有入射面和射出面，激光从微元件透镜入射到所述入射面，射出面设置于与入射面相反的一侧并且包含凸形状。
这里，例如，在搭载于周边监视传感器等的激光照明装置中，关于从光源部射出的激光，使用微元件透镜和透镜部来例如在大致水平方向上以100度以上的广角照射激光，并且，增大在位于周围的人的眼睛的视网膜上成像的表观(apparent)的光源的尺寸。
具体而言，通过组合微元件透镜和使由微元件透镜扩展的激光进一步扩展并以广角照射的透镜部，有效地使激光扩展并以广角照射，并且，减少对人眼带来伤害的风险。
另外，激光存在即使在低级别功率的情况下也对眼睛、皮肤造成严重损伤的危险，关于使用了激光的产品，要求充分地进行安全管理。消除激光对人体、特别是对眼睛的影响的问题被称作眼睛安全。
这里，本发明的激光照明装置例如被用作车载用的周边监视装置、AGV(AutomaticGuided Vehicle(自动搬运车))的周边监视装置、医院、工厂、设施等处的进行人的监视(监控)的各种装置的照明装置。
上述光源部例如为射出具有规定的波长(850nm)的大致平行的激光的LD(激光二极管)，经由微元件透镜和透镜部而使激光扩展并以广角照射激光。
上述微元件透镜例如为包含配置在同一面上的多个微透镜的透镜阵列，使从光源部大致平行地射出的激光扩展。
另外，作为微元件透镜中包含的微透镜，也可以使用在与光轴平行的截面观察时具有球面形状或非球面形状的凸部分的透镜、焦距在与光轴垂直的XY平面上的X方向和Y方向上不同的柱状透镜等。此外，微元件透镜中包含的微透镜可以配置于供激光从光源部入射的入射侧的平面上，也可以配置于射出侧的凸状的曲面上，还可以配置于该平面和曲面双方上。
上述透镜部为具有凸状的射出面并具有负屈光力以使在由微元件透镜扩展的状态下入射的激光进一步扩展并以广角照射的透镜，例如，可以使用凹凸透镜等。另外，作为透镜部，也可以组合多个透镜来使用具有负屈光力的透镜组。
根据上述的结构，通过以组合的方式使用微元件透镜和透镜部，能够使激光扩展并以例如100度以上的广角照射。并且，通过使用射出面为凸形状且具有负屈光力的透镜部，从凸形状的射出面整体照射激光，因此，无论位于周围的人从任何角度观察，都能够抑制在人眼的视网膜上成像的表观的光源尺寸变小。
其结果，能够使激光更加有效地扩展并以广角照射，并且，能够减少对位于周围的人的眼睛的视网膜带来伤害，从而确保安全性。
第2发明的激光照明装置在第1发明的激光照明装置中，微元件透镜具有配置在同一面上的多个微透镜。
这里，使用了具有配置在同一面上的多个微透镜的微元件透镜。
由此，能够使从光源部射出的激光扩展并入射到透镜部。
第3发明的激光照明装置在第2发明的激光照明装置中，微元件透镜中包含的微透镜具有在与光轴平行的截面观察时凸部分的曲率较大的形状。
这里，作为微元件透镜中包含的微透镜，使用了具有凸部分的曲率较大的形状的透镜。
这里，凸部分的曲率较大的透镜表示如下透镜：在与光轴平行的截面观察时，光轴方向上的前端部与周围相比具有更大的曲率。
由此，通过使用包含具有这样的非球面形状的微透镜的微元件透镜，能够防止激光的角度强度分布中的中心部分变亮且周边变暗，从而能够使周边比中心明亮。
其结果，能够遍及激光的照射范围的整体地照射充分光量的激光，从而高精度地检测例如位于周围的障碍物、人等。
第4发明的激光照明装置在第2或第3发明的激光照明装置中，微元件透镜中包含的微透镜为柱状透镜。
这里，作为微元件透镜中包含的微透镜，使用了在与光轴平行的平面的一个方向上具有曲率且在与该方向垂直的方向不具有曲率的柱状透镜。
由此，在本激光照明装置例如被用作进行车辆的周边监视的传感器的照明装置的情况下，能够使得仅在大致水平方向上使激光扩展并以广角照射并且在大致铅垂方向上不使激光扩展。
第5发明的激光照明装置在第1～第4发明中的任意一个的激光照明装置中，透镜部的入射面具有凹状的形状。
这里，使用了入射面侧形成为凹状的透镜部。
由此，能够利用透镜部的凹状的入射面使由微元件透镜扩展的激光进一步扩展并进行广角化，并且，利用透镜部的凸状的射出面，无论从周围的任何角度观察，都能够增大在人眼的视网膜上成像的表观的光源尺寸从而确保周围的人的眼睛的安全性。
第6发明的激光照明装置在第1～第5发明中的任意一个的激光照明装置中，透镜部为凹凸透镜。
这里，作为射出面侧具有凸形状且具有负屈光力的透镜部，使用凹凸透镜。
由此，能够使用入射侧具有凹形状且射出侧具有凸形状的、具有负屈光力的凹凸透镜，使从微元件透镜入射的激光进一步扩展并广角化，并且确保位于周围的人的眼睛的安全性。
第7发明的激光照明装置在第1～第6发明中的任意一个的激光照明装置中，还具有扩束器，该扩束器是对配置于光源部与微元件透镜之间的多个透镜进行组合而构成的，扩大从光源部射出的激光的光束直径。
这里，将形成使从光源部射出的大致平行的激光扩展而扩大了光束直径的大致平行光的扩束器设置于光源部与微元件透镜之间。
这里，扩束器例如由以下部件构成：第1透镜，其使从光源部射出的大致平行的激光扩展；以及第2透镜，其将由第1透镜扩展的激光再次转换为大致平行的激光。
由此，由于能够在维持大致平行的状态下扩大激光的光束直径而入射到微元件透镜，所以能够更加有效地以广角照射激光，并且能够增大在人眼的视网膜上成像的表观的光源尺寸。
此外，如上所述，通过追加扩束器，入射到微元件透镜的激光的光束直径变大。因此，在以相同的照射范围(角度)照射激光的情况下，能够缩短光路长度而使光学系统小型化。
第8发明的激光照明装置在第1～第7发明中的任意一个的激光照明装置中，微元件透镜包含使入射的激光扩展的扩散颗粒。
这里，使用包含扩散颗粒的微元件透镜。
由此，除了由于透镜的形状引起的扩散效果以外，还能够获得基于扩散颗粒的扩散效果，从而使入射到微元件透镜的激光更加有效地扩展并以广角照射。
此外，微元件透镜中的激光的扩散效果增大，因此，在以相同的照射范围(角度)照射激光的情况下，能够缩小配置于下游侧的透镜部的凸状的射出面的曲率。
第9发明的激光照明装置在第1～第8发明中的任意一个的激光照明装置中，透镜部包含使入射的激光扩展的扩散颗粒。
这里，使用包含扩散颗粒的透镜部。
由此，除了由于透镜的形状引起的扩散效果以外，还能够获得基于扩散颗粒的扩散效果，从而使入射到透镜部的激光更加有效地扩展并以广角照射。
第10发明的激光照明装置在第1～第9发明中的任意一个的激光照明装置中，该激光照明装置还具有扩散体，该扩散体配置于微元件透镜与透镜部之间，使入射的激光扩展。
这里，将使入射的激光扩展的扩散体配置于微元件透镜与透镜部之间。
这里，作为扩散体的形状，例如，可以为板状，也可以为球状、长方体形状。
由此，能够在由扩散体使从微元件透镜射出的激光进一步扩展之后，入射至透镜部。
其结果，由于能够使从微元件透镜射出的激光进一步扩展并入射至透镜部，因此，能够更加有效地以广角照射激光。
此外，如上所述，通过追加扩散体，经由透镜部而入射的激光被进一步以广角照射。因此，在以相同的照射范围(角度)照射激光的情况下，能够缩小配置于下游侧的透镜部的凸状的射出面的曲率。
第11发明的激光照明装置具有光源部、透镜部和微元件透镜。光源部射出激光。透镜部具有负屈光力而使激光扩展，透镜部具有入射面和射出面，激光从光源部入射到入射面，射出面设置于与入射面相反的一侧并且包含凸形状。微元件透镜具有配置于透镜部的射出面上的多个微透镜，使激光扩展。
这里，例如，在搭载于周边监视传感器等的激光照明装置中，关于从光源部射出的激光，使用透镜部和微元件透镜来例如在大致水平方向上以100度以上的广角照射激光并且增大在位于周围的人的眼睛的视网膜上成像的表观的光源的尺寸。
具体而言，通过组合使从光源部射出的激光扩展并广角化的透镜部和具有配置在透镜部的射出面上的多个微透镜并使激光进一步扩展的微元件透镜，以广角照射激光，并且减少对人眼带来伤害的风险。
另外，关于不使在人眼的视网膜上成像的表观的光源尺寸变小的、所谓安全，在上述IEC60825等中规定为激光产品的安全性标准。
这里，本发明的激光照明装置例如被用作车载用的周边监视装置、AGV(AutomaticGuided Vehicle(自动搬运车))的周边监视装置、医院、工厂、设施等处的进行人的监视(监控)的各种装置的照明装置。
上述光源部例如为射出具有规定的波长(850nm)的大致平行的激光的LD(激光二极管)，经由微元件透镜和透镜部而使激光扩展并以广角射出激光。
上述透镜部为具有凸状的射出面并具有负屈光力以使从光源部射出的激光进一步扩展并以广角照射的透镜，例如，可以使用凹凸透镜等。另外，作为透镜部，也可以组合多个透镜来使用具有负屈光力的透镜组。
上述微元件透镜例如为包含配置在透镜部的射出面上的多个微透镜的透镜阵列，使由具有负屈光力的透镜部扩展的激光进一步扩展。另外，作为微元件透镜中包含的微透镜，也可以使用在与光轴平行的截面观察时具有球面形状或非球面形状的凸部分的透镜、焦距在与光轴垂直的XY平面上的X方向和Y方向上不同的柱状透镜、畸变透镜(Anamorphiclens)等。
根据上述的结构，通过以组合的方式使用透镜部和微元件透镜，例如，能够使激光扩展并以100度以上的广角照射。并且，通过使用射出面为凸形状且具有负屈光力的透镜部，从包含凸形状的射出面上配置的微元件透镜整体照射激光，因此，无论位于周围的人从任何角度观察，都能够抑制在人眼的视网膜上成像的表观的光源尺寸变小。
其结果，能够使激光更加有效地扩展并以广角照射，并且，能够减少对位于周围的人的眼睛的视网膜带来伤害，从而确保安全性。
第12发明的周边监视传感器具有第1至第11发明中的任意一个的激光照明装置、受光部和检测部。受光部从多个方向接收从激光照明装置照射的激光的反射光。检测部根据由受光部接收到的反射光的方向和受光量，检测周围的物体。
这里，构成了周边监视传感器，该周边监视传感器具有上述的激光照明装置、从多个方向接收激光的反射光的受光部和根据反射光的方向和受光量检测周围的物体(障碍物、人等)的检测部。
这里，作为上述受光部，例如，可以使用接收从激光照明装置照射的激光的反射光的图像传感器等。
由此，根据上述的结构，可获得能够使所照射的激光更加有效地扩展并以广角照射并且确保周围的人的眼睛的安全性的周边监视传感器。
(发明效果)
根据本发明的激光照明装置，能够使所照射的激光更加有效地扩展并以广角照射并且确保周围的人的眼睛的安全性。
附图说明
图1是示出搭载有本发明的一个实施方式的激光照明装置的周边监视传感器的结构的图。
图2是示出从图1的周边监视传感器照射的激光的范围的俯视图。
图3是示出图1的周边监视传感器中搭载的激光照明装置的概略结构的俯视图。
图4的(a)是示出图3的激光照明装置中包含的微元件透镜的结构的侧视图。图4的(b)是(a)的A1部分的放大图。
图5的(a)是示出通过构成图4的微元件透镜的微透镜、即在截面观察时曲率较大的凸状的部分的激光的剖视图。图5的(b)是示出(a)的通过了微透镜的激光的光强度分布的曲线图。
图6是示出图3的激光照明装置中包含的凹凸透镜(Meniscus lens)的结构的侧视图。
图7是示出使从图3的激光照明装置照射的激光扩展并以广角照射并且扩大了在位于周围的人的视网膜上成像的表观的光源尺寸的状态的俯视图。
图8是示出通过了构成图3的激光照明装置的微元件透镜和凹凸透镜的激光无论从任何角度观察都为规定的可接受发射极限以下的示意图。
图9的(a)是示出从图8所示的斜70度方向观察到的表观的光源尺寸的曲线图。图9的(b)是示出从图8所示的正面观察到的表观的光源尺寸的曲线图。
图10是示出本发明的实施方式2的激光照明装置的概略结构的俯视图。
图11是示出本发明的实施方式3的激光照明装置的概略结构的俯视图。
图12是示出本发明的实施方式4的激光照明装置的概略结构的俯视图。
图13是示出本发明的实施方式5的激光照明装置的概略结构的俯视图。
图14是示出本发明的实施方式6的激光照明装置的概略结构的俯视图。
图15是示出本发明的实施方式7的激光照明装置的概略结构的俯视图。
图16的(a)是示出本发明的其他实施方式的激光照明装置中包含的微元件透镜的结构的侧视图。图16的(b)是(a)的A2部分的放大图。
具体实施方式
(实施方式1)
如果使用图1～图9的(b)说明本发明的一个方式的激光照明装置，则如下所述。
本实施方式的激光照明装置10搭载于采用了TOF(Time of Flight：飞行时间)方式的车载用的周边监视传感器100。另外，采用了TOF方式的传感器根据接收所投射的光的反射光为止的时间(光的飞行时间)，测量与对象物的距离。
如图1所示，周边监视传感器100具有激光照明装置10、受光元件102和控制部(检测部)103。而且，如图2所示，周边监视传感器100设置于车辆C的侧面，例如，在车辆C的左右两侧的大约140度的激光照射范围Z1、Z2内照射激光B1，监视是否存在障碍物、人等。
激光照明装置10被作为周边监视传感器100的照明搭载，由控制部103进行控制。而且，激光照明装置10从控制部103接收投光指令信号并在期望的范围(大约140度)内以广角照射激光B1。另外，之后详细叙述激光照明装置10的详细结构。
受光元件102接收从激光照明装置10照射之后与对象物101接触而反射的激光B1。而且，受光元件102将接收到的反射光的光量等数据发送到控制部103。
作为受光元件102，使用CMOS(Complementary MOS：互补性金属氧化物半导体)图像传感器接收多个反射光。此外，也可以使用阵列化后的PD(Photo Diode：光电二极管)、APD(Avalanche Photo Diode：雪崩光电二极管)、SPAD(Single Photon Avalanche Diode：单光子雪崩二极管)作为图像传感器。此外，受光元件102构成为能够通过适当的几何学设计，根据图像传感器上的受光的位置来计算多个反射光所入射的方向。
控制部103根据由受光元件102接收到的光的光量的变化，判断为该光是激光B1的反射光。此外，控制部103能够根据直到接收从激光照明装置10照射的激光B1的反射光为止的时间，计算与周边的物体的距离，检测是否存在周边的障碍物、人等。
并且，控制部103通过对根据接收到的反射光的入射方向和与计算出的周边的物体的距离而获得的多个三维点组数据进行分析，检测存在于周边的物体的种类、位置。
(激光照明装置10)
本实施方式的激光照明装置10被作为上述的周边监视传感器100的照明装置搭载，在车辆C的左右的侧面上以广角照射激光B1。而且，如图3所示，激光照明装置10具有光源部11、微元件透镜12和凹凸透镜(透镜部)13。
(光源部11)
光源部11射出与微元件透镜12大致平行的激光。另外，作为光源部11，可以使用射出能量集中度和指向性优异的激光的激光二极管(LD)等。
(微元件透镜12)
如图3所示，微元件透镜12设置在光源部11与凹凸透镜13之间，以使从光源部11入射的激光B1发散并以广角照射。而且，微元件透镜12是使用折射率比较高的树脂而成型的。此外，如图4的(a)所示，微元件透镜12构成为在光源部11侧(激光B1的入射侧)，在同一面上连续地配置有多个微透镜12a。
另外，微元件透镜12例如包含由多个微透镜12a构成的透镜阵列、柱状透镜阵列等。
如图4的(b)所示，微透镜12a为在截面观察时，凸状的部分的在与光轴平行的截面观察时光轴方向的前端部具有比周围大的曲率的透镜，该微透镜12a具有曲率半径0.07、圆锥常数-0.97。
这样，微透镜12a的凸部分成为曲率较大的非球面形状，由此，如图5的(a)所示，通过了微元件透镜12的激光B1的角度强度分布能够被配光成周边强于中心部。
具体而言，在本实施方式的激光照明装置10中，如图5的(b)所示，通过微元件透镜12后的激光B1的光强度相对于中心部的光强度(大约0.43w/sr)随着从中心远离而逐渐变大，在左右70度处，光强度(大约1.0w/sr)变得最大。
即，在本实施方式中，通过使用包含微透镜12a的微元件透镜12，能够照射照射范围中的外侧(角度大的侧)的强度比中心大的激光B1，该微透镜12a具有在截面观察时与光轴平行的截面观察时，光轴方向的前端部具有比周围大的曲率的凸部分。
其结果，与成为中心部最强且朝向外侧变弱的强度分布的现有的微元件透镜相比，能够到激光B1的照射范围中的外侧的范围为止照射充分光量的激光B1。因此，能够由周边监视传感器100高精度地检测位于周围的障碍物、人等。
(凹凸透镜13)
凹凸透镜13在整体上具有负屈光力，以使由微元件透镜12扩展的激光进一步扩展并广角化，如图3所示，该凹凸透镜13配置于微元件透镜12的射出侧。而且，如图6所示，凹凸透镜13具有供从微元件透镜12射出的激光B1入射的凹状的入射面13a和射出扩展后的激光B1的凸状的射出面13b。
更详细而言，凹凸透镜13的入射面13a具有曲率半径为15mm、圆锥常数为-0.89的非球面的凹形状。而且，凹凸透镜13的射出面13b具有曲率半径为60mm的半球面形状。
在本实施方式中，凹凸透镜13具有在微元件透镜12侧为凹状且非球面的入射面13a和在该微元件透镜12的相反侧为曲率较大的凸状的射出面13b，整个透镜具有负屈光力。
由此，能够使通过微元件透镜12而入射的激光B1进一步扩展并以广角照射激光。因此，如图7所示，能够以100度以上(例如，140度)的广角照射激光B1。
此外，在本实施方式中，通过使用具有凸状的射出面13b的凹凸透镜13，无论从周围的任何角度观察从凹凸透镜13的射出面13b照射的激光B1，都能够确保人眼的安全性。
具体而言，如图7所示，从凹凸透镜13的射出面13b照射的激光B1在位于周围的人的眼睛的视网膜上成像。这时，例如，在如从斜向观察的情况等那样视角α的角度变小时，在视网膜上成像的表观的光源尺寸变小，有可能对视网膜带来伤害。
因此，在本实施方式的激光照明装置10中，使用具有凸状的射出面13b的凹凸透镜13。
由此，如图8所示，无论在周围的人从任何角度观察激光B1的情况下，都能够使得入射到眼睛的激光B1的视角为100mrad以上。因此，能够确保位于周围的人的眼睛的安全性。
具体而言，在从激光照明装置10的正面观察的情况下，入射到眼睛的激光B1的视角为104mrad，在从正面起70度的斜向观察的情况下，入射到眼睛的激光B1的视角为100mrad(5.73度)。即，无论从任何角度观察，都能够使入射到眼睛的激光B1的角度为100mrad以上。
其结果，能够扩大在人眼的视网膜上成像的表观的光源尺寸的大小，从而防止激光B1对眼睛的视网膜带来伤害。
综上所述，通过使凹凸透镜13的射出面13b形成为曲率比球面大的凸状，能够增大从斜向观察时的表观的光源尺寸，从而在确保了人眼的安全性的状态下以广角照射激光B1。
另外，在IEC(国际电工委员会(International Electro-technicalCommission))60825中，作为被认为安全的视角值的基准，规定了在该基准以上的大小的情况下MPE和AEL不依赖于光源大小的表观光源的视角值即最大视角αmax。
即，由于人眼的视网膜的每单位面积的受光容许量为恒定值，所以能够通过增大在视网膜上成像的表观的光源尺寸(面积)来增大所照射的激光B1的光量容许值。
可以根据通过模拟而计算出的值说明上述的事项。
图9的(a)和图9的(b)示出在从图8所示的2个位置观察本实施方式的激光照明装置10时，经由微元件透镜12和凹凸透镜13而会聚到眼睛位置的激光B1在凹凸透镜13的射出面13b上形成的光源像的能量分布。由于激光的能量分布能够视作高斯分布，因此，成为该能量分布的中心峰值的1/e(e为自然对数的底)的直径对应于激光的光束直径。
图9的(a)为从斜70度方向观察激光B1的情况，能量为中心峰值的1/e的光束直径(光源像的尺寸)为7.0mm。
这里，激光照明装置10和眼睛的距离设定为70mm，因此，视角为100mrad。同样，图9的(b)为从正面观察激光B1的情况，能量为中心峰值的1/e的光束直径为7.3mm，视角为104mrad。
此外，凹凸透镜13可以使用在与光轴平行的平面的一个方向(大致水平方向)上具有曲率且在与该一个方向垂直的方向(大致铅垂方向)上不具有曲率的柱状透镜。
即，在本实施方式中，通过使用柱状透镜作为凹凸透镜13，能够成为仅在进行周边监视的大致水平方向上对激光B1进行广角化而在大致铅垂方向上不对激光B1进行广角化的结构。
另外，还可以根据必要，适当地使大致铅垂方向上也具有曲率。
<主要特征>
在本实施方式的激光照明装置10中，通过以组合的方式使用如上所述的微元件透镜12和凹凸透镜13，能够如图7所示地以140度的广角照射激光B1。
并且，能够利用上述组合，从凹凸透镜13的凸状的射出面13b整体射出激光B1。
即，在本实施方式的激光照明装置10中，通过将凹状的凹凸透镜13配置于微元件透镜12的射出侧，能够在微元件透镜12和凹凸透镜13中，分别使激光B1扩展并在2个阶段中进行广角化。
其结果，能够比以往更有效地使激光B1扩展并以广角照射，并且，无论在周围的人从任何角度观察激光B1的情况下，都能够增大在视网膜上成像的表观的光源尺寸，由此，能够防止激光B1对视网膜带来伤害。
并且，在本实施方式中，作为构成微元件透镜12的微透镜12a，使用凸部分的曲率大的尖的非球面形状的透镜。
由此，能够照射照射范围中的外侧(角度大的侧)的强度大于中心部的激光B1。
其结果，与成为中心部最强且朝向外侧变弱的强度分布的现有的微元件透镜相比，能够到激光B1的照射范围中的外侧的范围为止照射充分光量的激光B1。
(实施方式2)
如果使用图10说明本发明的实施方式2的激光照明装置，则如下所述。
如图10所示，本实施方式的激光照明装置210在光源部11与微元件透镜12之间设置有用于扩展激光B1的光束直径的扩束器214的方面与上述实施方式1的激光照明装置10不同。
另外，关于激光照明装置210的其他结构，由于与上述实施方式1的激光照明装置10相同，因此这里省略针对该结构的详细说明。
如图10所示，扩束器214是组合多个透镜而构成的，以扩展从光源部11射出的激光B1的光束直径。具体而言，扩束器214具有第1透镜214a和第2透镜214b。
第1透镜214a为凸透镜，配置于光源部11侧，并扩展从光源部11射出的激光B1。
第2透镜214b为凸透镜，配置于微元件透镜12侧，使由第1透镜214a扩展的激光B1成为平行光。
由此，关于从光源部11射出的激光B1，能够利用扩束器214使光束直径增大(准直)从而使其入射到微元件透镜12。
其结果，在以规定的角度以广角照射激光B1的情况下，能够缩短微元件透镜12与凹凸透镜13之间的距离(光路长度)，从而对光学系统进行小型化。此外，在光路长度恒定且以规定的角度以广角照射激光B1的情况下，能够缩小凹凸透镜13的曲率。
(实施方式3)
如果使用图11说明本发明的实施方式3的激光照明装置，则如下所述。
在本实施方式的激光照明装置310中，如图11所示，包含使扩散颗粒混入而形成的微元件透镜312和凹凸透镜313的方面与上述实施方式1、2不同。
另外，关于激光照明装置310的其他结构，由于与上述实施方式1的激光照明装置10相同，因此这里省略针对该结构的详细说明。
在本实施方式的激光照明装置310中，如上所述，在成型时使扩散颗粒混入从而形成微元件透镜312和凹凸透镜313。
由此，利用混入微元件透镜312和凹凸透镜313中的扩散颗粒的效果，有效地扩展通过微元件透镜312和凹凸透镜313的激光B1，由此，能够在提高能量分布的均匀性的基础上，增大在周围的人的眼睛的视网膜上成像的表观的光源尺寸，并以广角照射。
而且，利用扩散颗粒的效果可期待激光B1的扩展，因此，即使例如缩小凹凸透镜的凸部分的曲率，也能够与上述实施方式1同样，以广角照射激光B1。
(实施方式4)
如果使用图12说明本发明的实施方式4的激光照明装置，则如下所述。
如图12所示，本实施方式的激光照明装置410在微元件透镜12与凹凸透镜13之间配置有包含扩散颗粒的板状的扩散体401的方面与上述实施方式1不同。
另外，关于激光照明装置410的其他结构，由于与上述实施方式1的激光照明装置10相同，因此这里省略针对该结构的详细说明。
在本实施方式的激光照明装置410中，如上所述，在成型时混入有扩散颗粒的扩散体401配置于微元件透镜12与凹凸透镜13之间。
由此，能够利用混入扩散体401中的扩散颗粒的效果，使通过微元件透镜12而入射的激光B1扩展并入射到凹凸透镜13。因此，能够在通过使激光B1有效地扩展而提高了能量分布的均匀性的基础上，增大在周围的人的眼睛的视网膜上成像的表观的光源尺寸并以广角照射。
而且，由于利用扩散体401可期待激光B1的扩展，所以，例如，即使缩小凹凸透镜的凸部分的曲率，也能够与上述实施方式1同样，以广角照射激光B1。
(实施方式5)
如果使用图13说明本发明的实施方式5的激光照明装置，则如下所述。
如图13所示，本实施方式的激光照明装置510使用在曲面上配置有多个微透镜512a的微元件透镜512的方面与使用了在平面上配置有微透镜12a的微元件透镜12的实施方式1～4的结构不同。
另外，关于激光照明装置510的其他结构，由于与上述实施方式1的激光照明装置10相同，因此这里省略针对该结构的详细说明。
在本实施方式的激光照明装置510中，通过使用在射出面侧的曲面上配置有多个微透镜512a的微元件透镜512，使激光B1有效地扩展，由此，可获得能够在提高能量分布的均匀性的基础上增大在周围的人的眼睛的视网膜上成像的表观的光源尺寸并以广角照射等、与上述实施方式相同的效果。
(实施方式6)
如果使用图14说明本发明的实施方式6的激光照明装置，则如下所述。
如图14所示，本实施方式的激光照明装置610使用组合2个透镜而得到的透镜组613作为射出面为凸状且在整体上具有负屈光力的透镜部的方面与使用了1片凹凸透镜13的上述实施方式1等不同。
另外，关于激光照明装置610的其他结构，由于与上述实施方式1的激光照明装置10相同，因此这里省略针对该结构的详细说明。
如上所述，在本实施方式的激光照明装置610中，作为透镜部，使用了组合2片透镜而得到的透镜组613。
透镜组613在整体上具有负屈光力，如图14所示，该透镜组613是组合第3透镜613a和第4透镜613b的2片透镜而构成的。
另外，在本实施方式中，透镜组613在整体上具有负屈光力，因此，第3透镜613a的入射侧和射出侧中的至少1个面成为凹状。
第4透镜613b形成为射出侧的面为凸状。而且，第4透镜613b的入射侧的面由与光轴大致垂直的平面形成。
另外，关于第4透镜613b的入射侧的面，也可以形成为凸状。
透镜组613能够利用第3透镜613a的凹状的非球面形状使光进一步发散，并且利用第4透镜613b的射出侧的凸状的形状来增大斜视时的视角α(增大表观的光扩散面尺寸)。
由此，通过使用组合多个透镜(第3透镜613a、第4透镜613b)而得到的透镜组613作为凹凸透镜的替代，使激光B1有效地扩展，由此，可获得能够在提高能量分布的均匀性的基础上增大在周围的人的眼睛的视网膜上成像的表观的光源尺寸并以广角照射等、与上述实施方式相同的效果。
(实施方式7)
如果使用图15说明本发明的实施方式7的激光照明装置，则如下所述。
如图15所示，本实施方式的激光照明装置710的微元件透镜712配置在凹凸透镜13的射出面13b上的方面与上述实施方式1等不同。
另外，关于激光照明装置710的其他结构，由于与上述实施方式1的激光照明装置10相同，因此这里省略针对该结构的详细说明。
在本实施方式的激光照明装置710中，如图15所示，由配置于凹凸透镜13的射出面13b侧的多个微透镜712a构成微元件透镜712。
由此，可获得能够利用凹凸透镜13和微元件透镜712使从光源部11射出的激光B1有效地扩展并以广角照射并且增大在周围的人的眼睛的视网膜上成像的表观的光源尺寸从而确保眼睛的安全性等、与上述实施方式相同的效果。
[其他实施方式]
以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，能够在不脱离发明的主旨范围内进行各种变更。
(A)
在上述实施方式1中，如图4的(b)等所示，列举如下例子进行了说明：激光照明装置10中包含的微元件透镜12构成为配置有微透镜12a，该微透镜12a在截面观察时与光轴平行的截面观察时，光轴方向的前端部与周围相比具有更大的曲率。但是，本发明不限于此。
例如，如图16的(a)和图16的(b)所示，也可以为包含微元件透镜112的激光照明装置，该微元件透镜112呈平面状地配置有多个微透镜112a，该多个微透镜112a在截面与光轴平行的截面观察时，光轴方向的前端部与周围相比具有更大的曲率。
在该情况下，也通过组合微元件透镜112和凹凸透镜13，可获得能够比以往以广角照射激光B1并且能够确保周围的人的眼睛的安全性这样的与上述相同的效果。
(B)
在上述实施方式中，如图3等所示，列举从光源部11大致平行地射出激光B1的例子进行了说明。但是，本发明不限于此。
例如，也可以使用射出具有扩展性的激光的光源部。
(C)
在上述实施方式3中，如图11所示，列举使微元件透镜312和凹凸透镜313双方混入有扩散颗粒的例子进行了说明。但是，本发明不限于此。
例如，也可以为，被混入扩散颗粒的是微元件透镜和凹凸透镜313中的任意一方。
在该情况下，也能够利用所混入的扩散颗粒的效果，使要通过的激光扩展并以广角照射。
(D)
在上述实施方式4中，如图12所示，列举在微元件透镜12与凹凸透镜13之间配置有板状的扩散体401的例子进行了说明。但是，本发明不限于此。
例如，作为扩散体的形状，不限定于板状，也可以使用块状的扩散体。
(E)
在上述实施方式5中，如图13所示，列举在微元件透镜512中将配置于曲面上的微透镜512a配置于射出面侧(凹凸透镜13侧)的例子进行了说明。但是，本发明不限于此。
例如，与图13所示的结构相反，也可以为将微透镜配置于入射侧的曲面上的结构。
(F)
在上述实施方式中，如图2所示，列举将本发明应用于搭载在乘用车等车辆中搭载的周边监视传感器100上的激光照明装置10的例子进行了说明。但是，本发明不限于此。
例如，也可以将本发明应用于在工厂等中使用的AGV(Automatic GuidedVehicle：自动制导车辆)中搭载的周边监视传感器、在工厂、医院、设施、家庭等中进行人的监视(监控)的监视传感器中搭载的激光照明装置。
产业上的可利用性
本发明的激光照明装置起到能够使所照射的激光更加有效地扩展并以广角照射并且确保周围的人的眼睛的安全性的效果，因此，能够作为各种激光照明装置广泛应用。
标号说明
10：激光照明装置；11：光源部；12：微元件透镜；12a：微透镜；13：凹凸透镜(透镜部)；13a：入射面；13b：射出面；100：周边监视传感器；101：对象物(障碍物、人)；102：受光元件；103：控制部(检测部)；112：微元件透镜；112a：微透镜；210：激光照明装置；214：扩束器；214a：第1透镜；214b：第2透镜；310：激光照明装置；312：微元件透镜；312a：微透镜；313：凹凸透镜(透镜部)；313a：入射面；313b：射出面；410：激光照明装置；401：扩散体；510：激光照明装置；512：微元件透镜；512a：微透镜；610：激光照明装置；613：透镜组(透镜部)；613a：第3透镜；613b：第4透镜；710：激光照明装置；712：微元件透镜；712a：微透镜；B1：激光；C：车辆；Z1、Z2：激光照射范围。

Claims (11)

1.一种激光照明装置，其具有：
光源部，其射出激光；
微元件透镜，其具有多个微透镜，该多个微透镜配置在该微元件透镜的入射面上，该微元件透镜使所述激光扩展；以及
具有负屈光力的透镜部，其使从所述微元件透镜入射的所述激光扩展，该透镜部具有入射面和射出面，所述激光从所述微元件透镜入射到所述入射面，所述射出面设置于与所述入射面相反的一侧并且包含凸形状。
2.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
所述微元件透镜中包含的所述微透镜具有在与光轴平行的截面观察时凸部分的曲率较大的形状。
3.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
所述微元件透镜中包含的所述微透镜为柱状透镜。
4.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
所述透镜部的所述入射面具有凹状的形状。
5.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
所述透镜部为凹凸透镜。
6.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
该激光照明装置还具有扩束器，该扩束器是对配置于所述光源部与所述微元件透镜之间的多个透镜进行组合而构成的，扩大从所述光源部射出的所述激光的光束直径。
7.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
所述微元件透镜包含使入射的所述激光扩展的扩散颗粒。
8.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
所述透镜部包含使入射的所述激光扩展的扩散颗粒。
9.根据权利要求1所述的激光照明装置，其中，
该激光照明装置还具有扩散体，该扩散体配置于所述微元件透镜与所述透镜部之间，使入射的所述激光扩展。
10.一种激光照明装置，其具有：
光源部，其射出激光；
具有负屈光力的透镜部，其使所述激光扩展，该透镜部具有入射面和射出面，所述激光从所述光源部入射到所述入射面，所述射出面设置于与所述入射面相反的一侧并且包含凸形状；以及
微元件透镜，其具有配置于所述透镜部的所述射出面的多个微透镜，使所述激光扩展。
11.一种周边监视传感器，其具有：
权利要求1所述的激光照明装置；
受光部，其从多个方向接收从所述激光照明装置照射的所述激光的反射光；以及
检测部，其根据由所述受光部接收到的所述反射光的方向和受光量，检测周围的物体。
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