JP2013257996A - 近赤外線投光器 - Google Patents

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Abstract

【課題】近赤外線投光器の光軸調整を良好な精度で簡便に行う。
【解決手段】近赤外線投光器１は、近赤外線を出射させる赤外ＬＥＤ７１と、赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線を前方へ照射する投影レンズ８１とを備え、前方に配光パターンＰ0を形成する。投影レンズ８１は、赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線を前方へ照射して配光パターンＰ0を形成する配光制御部８１ａと、赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線を前方へ照射して、配光パターンＰ0の位置決めを行うための照準マーカーＭ0を配光パターンＰ0の側方の所定位置に形成するマーカー形成部８１ｂとを有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、近赤外線投光器に関する。
近年、車両の安全走行に寄与するナイトビジョンやマーキングライトなどの運転支援システムが開発され、実用化されてきている。この運転支援システムは、一般に、赤外線を照射して赤外線カメラで検知するものであるが、遠赤外線カメラを用いたシステムとすると、コスト的に高価なものとなってしまう。これに対し、近赤外線を照射して近赤外線カメラで受光するシステムの方が、より安価でコスト的に優れている。
このような運転支援システムにおいては、照射された近赤外線による配光パターンが適切な向きや位置に形成されるように、近赤外線を照射する近赤外線投光器の光軸調整を行う必要がある。
しかしながら、近赤外線投光器から照射される近赤外線は、ヘッドライトから照射される白色光とは異なり、目に見えない不可視光線であるため、ヘッドライトの光軸調整を行うヘッドライトテスター（例えば、特許文献１参照）を用いて近赤外線投光器の光軸調整を行うことはできない。なお、近赤外線専用の光軸調整装置を開発することは、近赤外線投光器の市場規模を考慮するとコスト的に見合わない恐れがあり、あまり現実的でない。
また、近赤外線投光器が形成する一般的な配光パターンは、ヘッドライトが形成するロービームにおけるカットオフラインのような明暗境界線を有していないため、そもそも当該配光パターンの向きや位置を把握することが難しく、高精度な光軸調整の実施が困難という問題もある。
特開２００１−１３０３９号公報
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、光軸調整を良好な精度で簡便に行うことができる近赤外線投光器の提供を課題とする。
上記課題を解決するために、本発明は、
近赤外線を出射させる光源と、
前記光源から出射された近赤外線を前方へ照射する投影レンズと、
を備え、前方に所定の配光パターンを形成する近赤外線投光器において、
前記投影レンズは、
前記光源から出射された近赤外線を前方へ照射して前記配光パターンを形成する配光制御部と、
前記光源から出射された近赤外線を前方へ照射して、前記配光パターンの位置決めを行うための照準マーカーを前記配光パターンの側方の所定位置に形成するマーカー形成部と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、光源から出射された近赤外線が投影レンズの配光制御部によって前方へ照射されて配光パターンが形成されるとともに、当該近赤外線が投影レンズのマーカー形成部によって前方へ照射されて、配光パターンの位置決めを行うための照準マーカーが配光パターンの側方の所定位置に形成される。これにより、当該近赤外線投光器の光軸調整を行うときには、照準マーカーを調整作業用の赤外線カメラで捉えさえすれば、当該照準マーカーを介して配光パターンの位置を認識することができる。したがって、照準マーカーを所定の状態とすることによって配光パターンの位置を適切に調整することができ、ひいては近赤外線投光器の光軸調整を良好な精度で簡便に行うことができる。
近赤外線投光器の（ａ）正面図であり、（ｂ）右側面図である。 近赤外線投光器の分解斜視図である。 インナーレンズの正面図である。 投影レンズの（ａ）正面図であり、（ｂ）側面図である。 投影レンズでの光線軌跡を説明するための図である。 投影レンズによって形成される配光パターン及び照準マーカーを示す図である。 近赤外線投光器の光軸調整を行うときの状態を説明するための図である。 近赤外線投光器の光軸調整時に形成される配光パターン及び照準マーカーを示す図である。 近赤外線投光器の実際の使用時に形成される配光パターン及び照準マーカーを示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態における近赤外線投光器１の正面図，右側面図であり、図２は、近赤外線投光器１の分解斜視図である。
なお、以下の説明では、「前」「後」「左」「右」「上」「下」との記載は、特に断りのない限り、近赤外線投光器１から見た方向を意味するものとする。
近赤外線投光器１は、車両に搭載されるナイトビジョンシステムに用いられるものであり、近赤外線を前方へ照射して所定の配光パターンＰ（図６（ｂ）参照）を形成する。具体的には、近赤外線投光器１は、図１及び図２に示すように、前面が開口したハウジング２と、ハウジング２の前面開口を覆うアウターレンズ３とを備えている。
ハウジング２の後面には放熱フィン２１，…が形成されており、この放熱フィン２１，…の周囲を囲うようにして平板状のブラケット４がハウジング２に取り付けられている。ブラケット４は、図示しない車両に固定されるとともに、２本の光軸調整用ボルト５ａ，５ｂを介してハウジング２に取り付けられている。２本の光軸調整用ボルト５ａ，５ｂは近赤外線投光器１の光軸調整を行うためのものであり、ブラケット４に対してハウジング２を上下方向及び左右方向に個別に傾斜させることが可能となっている。また、ハウジング２とブラケット４との間には、ハウジング２及びアウターレンズ３で形成される灯室の内部を防水しつつ外部と連通させるエアキャップ６が配設されている。
ハウジング２及びアウターレンズ３で形成される灯室の内部には、光源ユニット７と、インナーレンズ８とが収容されている。
このうち、光源ユニット７は、近赤外線を出射させる５つの赤外ＬＥＤ（発光ダイオード）７１，…と、白色光を出射させる１つの白色ＬＥＤ７２とが、前後方向に直交する基板７３の前面に実装された構成となっている。５つの赤外ＬＥＤ７１，…及び白色ＬＥＤ７２は、それぞれの光軸Ａｘ（図４参照）を前方へ向けた状態で、５つの赤外ＬＥＤ７１，…が白色ＬＥＤ７２の周囲を囲むように配置されている。また、赤外ＬＥＤ７１から出射される近赤外線は、波長が８５０，８７０，９４０，９５０ｎｍのものなどが好ましいが、本実施形態においては、これらのうち赤外線カメラの感度が最も高い８５０ｎｍの波長のものとなっている。
図３は、インナーレンズ８の正面図であり、図４（ａ），（ｂ）は、インナーレンズ８のうちの後述の投影レンズ８１の正面図，側面図であり、図５は、投影レンズ８１での光線軌跡を説明するための図である。
図３に示すように、インナーレンズ８は、５つの投影レンズ８１，…と、１つの補助レンズ８２とが一体成形されたものであり、光源ユニット７の前方に配置されている。具体的には、インナーレンズ８は、補助レンズ８２が白色ＬＥＤ７２の前方に位置するとともに、５つの投影レンズ８１，…が補助レンズ８２の周囲を囲みつつ５つの赤外ＬＥＤ７１，…の前方に個別に位置するように配設されている。
各投影レンズ８１は、図４及び図５に示すように、前面を凸面とする平凸レンズであり、対応する赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線を前方へ照射する。この投影レンズ８１は、配光パターンＰ0（図６（ａ）参照）を形成する配光制御部８１ａと、この配光パターンＰ0の位置決めを行うための照準マーカーＭ0（図６（ａ）参照）をそれぞれ形成する４つのマーカー形成部８１ｂ，…とが一体成形されたものである。
このうち、配光制御部８１ａは、投影レンズ８１のうち、赤外ＬＥＤ７１の光軸Ａｘ上を含む中央の領域であって上下左右の各側端部を除く大部分の領域に形成されている。この配光制御部８１ａは、赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線を前方へ照射し、左右方向に長尺であって光軸Ａｘ上の中心から離れるに連れて光度が低くなる配光パターンＰ0を形成する（図６（ａ）参照）。
一方、マーカー形成部８１ｂは、配光制御部８１ａの上下左右の各側方に１つずつ形成されており、その出射面（前面）が配光制御部８１ａの出射面よりも小さな曲率で湾曲している。このマーカー形成部８１ｂは、赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線のうち配光制御部８１ａよりも上下左右の各側方へ出射されたものを、当該側方へ更に光軸Ａｘから離れるように屈折させながら略平行光としつつ前方へ照射して、略矩形スポット状の照準マーカーＭ0を配光パターンＰ0の上下左右の各側方に形成する（図６（ａ）参照）。このとき、対向する２つのマーカー形成部８１ｂ（すなわち、上下両側方の２つのマーカー形成部８１ｂと、左右両側方の２つのマーカー形成部８１ｂ）は、光軸Ａｘからの屈折角度が互いに略等しくなるように近赤外線を屈折させる。なお、マーカー形成部８１ｂは、配光制御部８１ａの側方の所定位置に形成されて、配光パターンＰ0に対する照準マーカーＭ0の位置が特定できるようにされていればよく、配光制御部８１ａの上下左右の各側方に１つずつ形成されていなくともよい。
またこのとき、マーカー形成部８１ｂは、配光パターンＰ0から所定距離以上離れるように各照準マーカーＭ0を形成することにより、後述するように、近赤外線投光器１が車両１０に搭載されてナイトビジョンシステムとして実際に使用されたときに、配光パターンＰ0を検知する赤外線カメラ１１（図７参照）の撮像範囲Ｔ外に各照準マーカーＭ0を形成するようになっている（図９参照）。
なお、図３に示したインナーレンズ８では、隣り合う投影レンズ８１又は補助レンズ８２との重なり具合により、マーカー形成部８１ｂを４つ有していない投影レンズ８１が存在してしまう。しかし、５つの投影レンズ８１，…が形成する配光パターンＰ0及び照準マーカーＭ0は、後述するように、互いに重なって１つの配光パターンＰ及び照準マーカーＭを形成するため、上下左右の各側方のマーカー形成部８１ｂが５つの投影レンズ８１，…（すなわちインナーレンズ８）において少なくとも１つ形成されていればよい。また、４つ未満のマーカー形成部８１ｂしか有していない投影レンズ８１には、隣り合う投影レンズ８１又は補助レンズ８２と重なっていない部分に新たなマーカー形成部８１ｂを設けてもよい。
以上の構成を具備する近赤外線投光器１では、光源ユニット７の各赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線のうち、当該赤外ＬＥＤ７１に対応する投影レンズ８１の配光制御部８１ａに入射したものが、当該配光制御部８１ａを通じて前方へ照射され、図６（ａ）に示すように、左右方向に長尺であって光軸Ａｘ上の中心から離れるに連れて光度が低くなる配光パターンＰ0が形成される。
一方、各赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線のうち、当該赤外ＬＥＤ７１に対応する投影レンズ８１の配光制御部８１ａよりも上下左右の各側方へ出射されたものが、当該側方に形成されたマーカー形成部８１ｂを通じて、当該側方へ更に光軸Ａｘから離れるように屈折されながら略平行光とされつつ前方へ照射されて、略矩形スポット状の照準マーカーＭ0が配光パターンＰ0の上下左右の各側方に形成される。
このとき、対向する２つのマーカー形成部８１ｂ（すなわち、上下両側方の２つのマーカー形成部８１ｂと、左右両側方の２つのマーカー形成部８１ｂ）は、光軸Ａｘからの屈折角度が互いに略等しくなるように近赤外線を屈折させるため、配光パターンＰ0の中心（光軸Ａｘ上の位置）から上下へ等距離の位置に上下両側方の２つの照準マーカーＭ0が形成され、配光パターンＰ0の中心から左右へ等距離の位置に左右両側方の２つの照準マーカーＭ0が形成される。したがって、上下両側方の２つの照準マーカーＭ0を結ぶ直線と、左右両側方の２つの照準マーカーＭ0を結ぶ直線との交点に配光パターンＰ0の中心が位置するようになっている。
そして、インナーレンズ８の５つの投影レンズ８１が、それぞれの配光パターンＰ0及び照準マーカーＭ0を互いに重ねるように形成することで、図６（ｂ）に示すように、複数の配光パターンＰ0及び照準マーカーＭ0が重ねられて光度が増した配光パターンＰ及び照準マーカーＭが形成される。
また、光源ユニット７の白色ＬＥＤ７２及びインナーレンズ８の補助レンズ８２は、赤外ＬＥＤ７１を発光させたときに視認されうる僅かな赤色を目立たなくするためのものであり、白色光を前方へ照射することで、当該近赤外線投光器１が白色に発光しているように視認させる。
続いて、近赤外線投光器１の光軸調整方法について説明する。
図７は、近赤外線投光器１の光軸調整を行うときの状態を説明するための図である。
この図に示すように、近赤外線投光器１の光軸調整を行うときには、当該近赤外線投光器１は、車両１０の左右のヘッドライト内に前方向きにそれぞれ搭載され、近赤外線を検知可能な赤外線カメラ１１とともに当該車両１０のナイトビジョンシステムを構成している。赤外線カメラ１１は、例えば車室内のフロントガラス上部などに配置され、車両１０の前方に形成される配光パターンＰ（配光パターンＰ0）を検知できるように設けられている。
なお、以下の説明では、車両１０の左側ヘッドライト内に搭載された近赤外線投光器１を近赤外線投光器１Ｌと記載し、右側ヘッドライト内に搭載された近赤外線投光器１を近赤外線投光器１Ｒと記載して、それぞれを識別することとする。
また、車両１０の前方には、当該車両１０から所定距離の位置にスクリーンＳが設置され、車両１０の側方には、スクリーンＳ上に照射される近赤外線を検知可能な調整作業用カメラＣが設置される。なお、調整作業用カメラＣは、近赤外線投光器１の光軸調整時にのみ用いられる一般的な赤外線カメラであり、近赤外線を検知可能であれば簡易的なハンディタイプのものなどであってもよい。
この状態において、調整作業者が車両１０の左側ヘッドライト内の近赤外線投光器１Ｌを点灯させると、図８（ａ）に示すように、当該近赤外線投光器１Ｌによる配光パターンＰと４つの照準マーカーＭ，…とがスクリーンＳ上に形成され、調整作業用カメラＣによって検知される。
次に、調整作業者は、上下左右の４つの照準マーカーＭ，…が、スクリーンＳ上に予め描かれた水平線Ｈ及び鉛直線ＶLに一致するように、２本の光軸調整用ボルト５ａ，５ｂによって近赤外線投光器１Ｌの光軸調整を適宜行う。ここで、水平線Ｈ及び鉛直線ＶL，ＶRは、スクリーンＳ上に形成された配光パターンＰが所定の向きを向きつつ、当該配光パターンＰの中心（すなわち当該近赤外線投光器１の光軸）が無限遠方に一致するように、スクリーンＳ上に予め描かれているものである。なお、鉛直線ＶLは左側ヘッドライト内の近赤外線投光器１Ｌ用のものであり、鉛直線ＶRは右側ヘッドライト内の近赤外線投光器１Ｒ用のものである。
次に、調整作業者は、車両１０の左側ヘッドライト内の近赤外線投光器１Ｌを消灯させてから、右側ヘッドライト内の近赤外線投光器１Ｒを点灯させ、当該近赤外線投光器１Ｒによる配光パターンＰと４つの照準マーカーＭ，…とをスクリーンＳ上に形成させ、調整作業用カメラＣによって検知させる。
そして、左側ヘッドライト内の近赤外線投光器１Ｌのときと同様にして、上下左右の４つの照準マーカーＭ，…が水平線Ｈ及び鉛直線ＶRに一致するように、２本の光軸調整用ボルト５ａ，５ｂによって近赤外線投光器１Ｒの光軸調整を適宜行う。
こうして、車両１０の左右のヘッドライト内に搭載された近赤外線投光器１Ｌ，１Ｒの光軸が適切に調整される。
光軸調整が適切に行われた近赤外線投光器１Ｌ，１Ｒを通常走行時の車両１０において点灯させると、図９に示すように、近赤外線投光器１Ｌ，１Ｒそれぞれによって形成される配光パターンＰ及び４つの照準マーカーＭ，…が、光軸調整時のスクリーンＳまでの距離よりも遠方において互いに一致する。このとき、４つの照準マーカーＭ，…（照準マーカーＭ0，…）は、配光パターンＰ（配光パターンＰ0）からそれぞれ所定距離以上離れていることにより、車両１０に搭載された赤外線カメラ１１の撮像範囲Ｔ外に形成されるようになっている。
以上のように、近赤外線投光器１によれば、赤外ＬＥＤ７１から出射された近赤外線が投影レンズ８１の配光制御部８１ａによって前方へ照射されて配光パターンＰ0が形成されるとともに、当該近赤外線が投影レンズ８１のマーカー形成部８１ｂによって前方へ照射されて、配光パターンＰ0の位置決めを行うための照準マーカーＭ0が配光パターンＰ0の側方の所定位置に形成される。これにより、当該近赤外線投光器１の光軸調整を行うときには、照準マーカーＭ0を調整作業用カメラＣで捉えさえすれば、当該照準マーカーＭ0を介して配光パターンＰ0の位置を認識することができる。したがって、照準マーカーＭ0を所定の状態とする（本実施形態ではスクリーンＳ上の水平線Ｈ及び鉛直線ＶL，ＶRに一致させる）ことによって配光パターンＰ0の位置を適切に調整することができ、ひいては、近赤外線投光器１の光軸調整を良好な精度で簡便に行うことができる。
また、照準マーカーＭ0は、配光パターンＰ0を検知するための赤外線カメラ１１の撮像範囲Ｔ外に形成されるように、配光パターンＰ0から所定距離以上離れた位置に形成されるので、近赤外線投光器１と赤外線カメラ１１とを実際に用いるナイトビジョンシステムにおいて、この照準マーカーＭ0が使用上問題になることを防止できる。
また、投影レンズ８１が配光制御部８１ａとマーカー形成部８１ｂ，…とを一体成形したものであるので、各マーカー形成部８１ｂを配光制御部８１ａに対して良好な位置精度で形成することができ、ひいては、各照準マーカーＭ0を配光パターンＰ0に対して良好な位置精度で形成することができる。
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、赤外ＬＥＤ７１及び投影レンズ８１がそれぞれ５つ（５組）設けられることとしたが、当該赤外ＬＥＤ７１及び投影レンズ８１は少なくとも１組あればよく、必要な光度やコスト等に応じて数量を調整してもよい。
また、配光パターンＰ0の上下左右の各側方に照準マーカーＭ0を形成する、つまり、１つの配光パターンＰ0に対して４つの照準マーカーＭ0を形成することとしたが、配光パターンＰ0の位置を特定可能であれば、照準マーカーＭ0は１つだけでもよい。したがって、マーカー形成部８１ｂは各投影レンズ８１に１つ設けるだけでもよい。但し、複数の投影レンズ８１，…を有するインナーレンズ８を用いるのであれば、後述するように、マーカー形成部８１ｂを有していない投影レンズ８１があってもよい。照準マーカーＭ0を１つだけ形成する場合には、配光パターンＰ0に対する照準マーカーＭ0の位置は、路面の状態によって当該照準マーカーＭ0が赤外線カメラ１１の撮像範囲Ｔ内に入ってしまう可能性がある下側方や左右側方よりも、この可能性がない上側方が好ましい。
但し、照準マーカーＭ0の数量は、より多い方が配光パターンＰ0の位置（中心位置）を特定しやすいため、１つだけよりも、配光パターンＰ0の上下両側方又は左右両側方に計２つあることが好ましく、上記実施形態のように配光パターンＰ0の上下左右の各側方に計４つあることが更に好ましい。
また、インナーレンズ８の５つの投影レンズ８１，…は、それぞれ４つのマーカー形成部８１ｂ，…を有していなくともよく、インナーレンズ８全体として配光パターンＰ0の上下左右の各側方に計４つの照準マーカーＭ0を形成可能であれば、例えばマーカー形成部８１ｂを有していない投影レンズ８１があってもよい。但し、複数の照準マーカーＭ0を重ねた照準マーカーＭを形成できた方が、当該照準マーカーＭがより高光度になって調整作業用カメラＣで捉えやすくなる点で好ましい。
また、マーカー形成部８１ｂが形成する照準マーカーＭ0は、スポット状であれば矩形状でなくともよく、円形状や三角形状であってもよい。
１ 近赤外線投光器
４ ブラケット
５ａ 光軸調整用ボルト
５ｂ 光軸調整用ボルト
７ 光源ユニット
７１ 赤外ＬＥＤ（光源）
Ａｘ 光軸
８ インナーレンズ
８１ 投影レンズ
８１ａ 配光制御部
８１ｂ マーカー形成部
１０ 車両
１１ 赤外線カメラ（撮像手段）
Ｔ 撮像範囲
Ｍ0，Ｍ 照準マーカー
Ｐ0，Ｐ 配光パターン
Ｃ 調整作業用カメラ
Ｓ スクリーン

Claims (5)

  1. 近赤外線を出射させる光源と、
    前記光源から出射された近赤外線を前方へ照射する投影レンズと、
    を備え、前方に所定の配光パターンを形成する近赤外線投光器において、
    前記投影レンズは、
    前記光源から出射された近赤外線を前方へ照射して前記配光パターンを形成する配光制御部と、
    前記光源から出射された近赤外線を前方へ照射して、前記配光パターンの位置決めを行うための照準マーカーを前記配光パターンの側方の所定位置に形成するマーカー形成部と、
    を有することを特徴とする近赤外線投光器。
  2. 前記マーカー形成部は、前記配光パターンを検知するための撮像手段の撮像範囲外に前記照準マーカーが形成されるように、前記照準マーカーを前記配光パターンから所定距離以上離れた位置に形成することを特徴とする請求項１に記載の近赤外線投光器。
  3. 前記投影レンズは、前記配光制御部と前記マーカー形成部とが一体成形されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の近赤外線投光器。
  4. 前記光源は、光軸を前方へ向けており、
    前記投影レンズは、
    前記光源の前方に配置され、
    前記配光制御部が前記光源の前記光軸上を含む領域に形成されるとともに、前記マーカー形成部が前記配光制御部の側方に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の近赤外線投光器。
  5. 前記マーカー形成部は、前記配光制御部の上下左右の各側方に１つずつ形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の近赤外線投光器。
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