(57)【要約】【課題】光源の光を照明に効率よく利用可能な光学ユニットに関する技術を提供する。【解決手段】光学ユニットにおいて、回転リフレクタ２６は、光源から出射した光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する。回転リフレクタ２６は、回転しながら反射した光源の光が所望の配光パターンを形成するよう反射面が設けられている。光源は、発光素子からなる。回転軸は、光軸と光源とを含む平面内に設けられている。回転リフレクタ２６は、反射面として機能するブレードが回転軸の周囲に設けられている。【選択図】図１
2020031068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ユニットであって、
非可視光を発信する発信部と、
可視光を出射する半導体光源と、
前記非可視光及び前記可視光を反射しながら回転軸を一方向に回転する回転リフレクタと、を備え、
前記回転リフレクタは、回転しながら反射した光が所望の配光パターンを形成するよう反射面として機能する捩られたブレードが設けられている光学ユニット
【請求項２】
光学ユニットであって、
非可視光を発信する発信部と、
可視光を出射する半導体光源と、
前記非可視光及び前記可視光を反射しながら回転軸を一方向に回転する回転リフレクタと、を備え、
前記発信部及び前記半導体光源は、前記非可視光及び前記可視光のそれぞれが前記回転リフレクタの反射面の異なる位置で反射するように配置されていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項３】
前記ブレードは、回転軸を中心とする周方向に向かうにつれて、光軸と反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記回転リフレクタで反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズを更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記半導体光源は、第１の半導体光源と第２の半導体光源とを有し、
前記発信部は、前記第１の半導体光源と前記第２の半導体光源との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ユニットに関し、特に車両用灯具に用いられる光学ユニットに関する。また、本発明は、車両監視装置に関する。また、本発明は、障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の発光素子で構成された光源から出射した光を車両前方に反射するミラーを備え、そのミラーを往復回動できるように構成した車両用前照灯が知られている（特許文献１参照）。この車両用前照灯は、往復回動するミラーの反射光により車両前方の照明領域を走査することができるものであり、ミラーを往復回動するためのアクチュエータを備えている。
【０００３】
また、従来、夜間に前方を走行する車両を検出する方法として、カメラを用いて前方車両の灯具光を検出する方法が知られている。しかしながら、このような方法は、道路脇の視線誘導標（デリニエータ）や看板などの反射物の反射光を車両の灯具光と誤検知する可能性がある。そこで、ヘッドランプの輝度を減少させた場合に反射光の明るさが変わることを利用して、前方車両の灯具とその他の反射物とを判別する技術が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来、車両前方の前走車や歩行者、障害物を検出する方法が種々考案されている。特許文献３には、車両周辺の対象物を赤外光により検知する赤外線センサーと、赤外線センサーが対象物を検知したときに可視光を対象物に照射する可視光源とを備えた車両用照明装置が開示されている。この車両用照明装置は、往復回動する反射鏡で反射された赤外光によって車両前方の領域が所定のパターンで走査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２４０３９号公報
【特許文献２】特表２００１−５１９７４４号公報
【特許文献３】特開２００９−１８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述のアクチュエータは、永久磁石とコイルからなっており、往復回動可能なミラーの大きさには制限がある。そのため、光源から出射した光のうちミラーで反射される光の割合を多くすることは困難であり、光源が発する光の有効利用という観点からは更なる改善の余地がある。
【０００７】
また、上述の特許文献２に記載の技術では、ヘッドランプの輝度を減少させるために追加の回路が必要となり、コストの上昇を招くことになる。また、一時的にヘッドランプの輝度が変化するため、運転者に違和感を与えることもあり得る。
【０００８】
一方、車両前方の前走車等を検出する他の方法として、ミリ波レーダを用いたものが開発されている。通常のミリ波レーダを前方障害物の検出として車両に搭載する場合、その取り付位置が低すぎると路面反射ノイズが強まり、高すぎると障害物へのレーダ照射が弱まるという傾向があり、好ましい配置場所が限られている。また、ミリ波レーダは、８０ｍｍ四方程度の大きさを有しているため、他の部品との干渉を考慮した配置が求められる。
【０００９】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、光源の光を照明に効率よく利用可能な光学ユニットに関する技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的の一つは、夜間に前方を走行する車両を精度よく簡易に検出する技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的の一つは、障害物検出装置を適した場所に配置することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の光学ユニットは、光源から出射した光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタを備える。回転リフレクタは、回転しながら反射した光源の光が所望の配光パターンを形成するよう反射面が設けられている。
【００１１】
この態様によると、回転リフレクタの一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きな反射面を有する回転リフレクタを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。
【００１２】
発光素子からなる光源を更に備えてもよい。回転軸は、光軸と光源とを含む平面内に設けられていてもよい。また、回転軸は、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられていてもよい。これにより、光学ユニットの薄型化が図られる。ここで、略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよく、ある態様の光学ユニットの効果を著しく阻害しない範囲での誤差を許容するものである。
【００１３】
回転リフレクタは、反射面として機能するブレードが回転軸の周囲に設けられており、ブレードは、回転軸を中心とする周方向に向かうにつれて、光軸と反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、光源の光を用いた走査が可能となる。
【００１４】
回転軸の周方向に配列された複数のブレードと、隣接するブレード同士の間に設けられ、回転軸方向に延伸した仕切り部材と、を更に備えてもよい。仕切り部材は、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制するように構成されていてもよい。隣接するブレードの双方に同時に光が入射すると、配光パターンの両端部が同時に光ることになる。このような場合、配光パターンの両端部の照射状態を独立に制御することが難しい。そこで、隣接するブレードの双方に同時に光が入射するようなタイミングで光源を消灯することで、配光パターンの両端部を同時に照射しないようにできる。一方、前述のタイミングで光源を一時的に消灯すると、配光パターンの両端部の明るさがある程度低下してしまう。そこで、隣接するブレード同士の間に前述の仕切り部材を備えることで、一のブレードの端部を照射している光源の光のうち、隣接しているブレードの端部に向かう光をある程度遮光できる。つまり、隣接するブレードの双方に同時に光が入射する時間が短くなるため、それに応じて光源を消灯する時間も短くできる。
【００１５】
回転リフレクタで反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズを更に備えてもよい。投影レンズは、反射面で反射されることで歪んだ光源の像を、光源自体の形状に近付くよう補正してもよい。これにより、所望の領域を精度よく照射することができる。
【００１６】
光源は、矩形の発光面を有しており、発光面は、投影レンズにより前方に投影される光源の像が直立に近くなるように、該発光面の各辺が鉛直方向に対して斜めに設けられていてもよい。これにより、光源の像を補正するための構成を簡略化することができる。
【００１７】
発光素子からなる複数の光源を更に備えてもよい。複数の光源は、それぞれの出射した光が反射面の異なる位置で反射するように配置されていてもよい。これにより、複数の配光パターンを形成するとともに、それらの配光パターンを合成して新たな配光パターンを形成することも可能なため、より理想的な配光パターンの設計が容易となる。
【００１８】
複数の光源の一方の光源から出射され、回転リフレクタで反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第１の配光パターンとして投影する第１の投影レンズと、複数の光源の他方の光源から出射され、回転リフレクタで反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第２の配光パターンとして投影する第２の投影レンズと、を更に備えていてもよい。これにより、各投影レンズを適宜選択することで、異なる配光パターンを一つの回転リフレクタで形成できる。
【００１９】
光源は、底部に発光素子が配置された、開口部が矩形の集光部材を有してもよい。集光部材は、発光素子の光を集光するように底部から開口部に向かって形成された集光面を有してもよい。集光面は、開口部の長手方向の端部の高さが開口部の短手方向の端部の高さより高くなるように形成されている。これにより、発光素子の光のうち回転リフレクタの反射面に到達しない拡散光の発生を低減できる。
【００２０】
光学ユニットは、車両用灯具に用いられるように構成されていてもよい。
【００２１】
本発明の別の態様もまた、光学ユニットである。この光学ユニットは、車両用灯具に用いられる光学ユニットであって、光源の熱を放熱する放熱部と、冷却ファンとを備える。冷却ファンは、光源から出射された光を前方に向けて反射させることで配光パターンを形成するブレードを有するとともに、放熱部の近傍に対流を生じさせる。
【００２２】
この態様によると、冷却ファンを用いて所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きなブレードを有する冷却ファンを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。また、冷却ファンとは別にリフレクタを設ける必要がないため、光学ユニットの構成を簡略化できる。
【００２３】
本発明の他の態様は、車両監視装置である。この車両監視装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する光学ユニットと、車両前方を撮像するカメラと、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する判定装置と、を備える。
【００２４】
本発明の更に他の態様も、車両監視装置である。この装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する複数の光学ユニットと、車両前方を撮像するカメラと、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する判定装置と、を備える。
【００２５】
これらの態様によると、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像からは、前方に存在する車両の灯具だけではなく、照射ビームを反射する反射体が検出可能である。一方、一部の領域が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像からは、前方に存在する車両の灯具は検出可能であるが、照射ビームで照射されていない反射体は検出されない。したがって、照射ビームで照射されているときの画像と、照射ビームで照射されていないときの画像とを比較することで、反射体が一部の領域に存在するか判定できる。
【００２６】
光学ユニットは、カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査してもよい。
【００２７】
複数の光学ユニットのそれぞれは、カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査してもよい。
【００２８】
複数の光学ユニットのうち第１の光学ユニットの走査回数をＡ１（回／ｓ）、複数の光学ユニットのうち第２の光学ユニットの走査回数をＡ２（回／ｓ）、カメラの撮像回数をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、下記式（ｅｘ．１）、（ｅｘ．２）
ｍＤ＜Ａ１＜（ｍ＋０．５）Ｄまたは（ｍ＋０．５）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．１）
ｎＤ＜Ａ２＜（ｎ＋０．５）Ｄまたは（ｎ＋０．５）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．２）  を満たすようにしてもよい。これにより、ある領域が照射ビームで照射されているときの画像と照射されていないときの画像を撮像することができる。
【００２９】
光学ユニットの走査回数をＡ［回／ｓ］、走査速度をＢ［ｄｅｇ／ｓ］、照射ビームの幅をＣ［ｄｅｇ］とし、カメラの撮像回数をＤ［回／ｓ］とすると、次式  Ｃ≦（Ａ／Ｄの少数部分）×（Ｂ／Ａ）≦（Ｂ／Ａ）−Ｃ  を満たしてもよい。これにより、ある領域が照射ビームで照射されているときの画像と照射されていないときの画像を撮像することができる。
【００３０】
光学ユニットは、光源から出射した光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタを備えてもよい。回転リフレクタは、回転しながら反射した光源の光が所望の配光パターンを形成するよう反射面が設けられていてもよい。これにより、回転リフレクタの一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができる。また、より大きな反射面を有する回転リフレクタを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。
【００３１】
回転リフレクタの回転速度を制御する制御部を更に備えてもよい。これにより、回転リフレクタの回転速度を、カメラの撮像タイミングを考慮した適切な値に簡便に変化させることができる。
【００３２】
光学ユニットは、光源から出射した光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタを備えてもよい。回転リフレクタは、回転しながら反射した光源の光が所望の配光パターンを形成するよう反射面が設けられていてもよい。これにより、回転リフレクタの一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができる。また、より大きな反射面を有する回転リフレクタを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。
【００３３】
本発明の他の態様は障害物検出装置である。この装置は、非可視光レーダと、非可視光レーダから発信した非可視光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタと、回転リフレクタで反射された非可視光を集束して周囲へ投影する投影レンズと、を備える。回転リフレクタは、回転しながら反射した非可視光によって周囲を走査するよう反射面が設けられている。
【００３４】
この態様によると、回転リフレクタの働きにより非可視光によって周囲を走査できるため、非可視光レーダの構成を簡易にすることができる。したがって、障害物検出装置を適した場所に配置することが可能となる。ここで、周囲とは、障害物検出装置が設置される場所の周囲である。例えば、障害物検出装置を車両に設置する場合、車両の前方や後方、側方などが周囲に含まれる。
【００３５】
発光素子からなる光源を更に備えてもよい。回転リフレクタは、光源から出射した光を回転しながら反射して所望の配光パターンを車両前方に形成するよう反射面が形成されていてもよい。また、投影レンズは、回転リフレクタで反射された光を光照射方向に投影してもよい。これにより、非可視光による走査と配光パターンの形成を回転リフレクタの働きで実現することができる。
【００３６】
非可視光レーダは、ミリ波レーダであってもよい。光源は、回転リフレクタによる虚像位置が、投影レンズの可視光焦点近傍となるように設けられていてもよい。ミリ波レーダは、回転リフレクタによる虚像位置が、可視光焦点とは異なる投影レンズのミリ波焦点近傍となるように設けられていてもよい。これにより、ミリ波レーダと光源が干渉せずに、それぞれに適した焦点位置に配置することできる。
【００３７】
ミリ波レーダは、導波管を有しており、導波管は、その先端部の回転リフレクタによる虚像位置が、可視光焦点よりも投影レンズに近い位置になるように設けられていてもよい。これにより、例えば、ミリ波レーダの受発信部を光源よりも投影レンズから離して配置することができる。その結果、光源から投影レンズへ向かう光を受発信部が遮光することが防止される。
【００３８】
投影レンズは、樹脂材料で構成されていてもよい。これにより、障害物検出装置の軽量化が図られる。また、ミリ波を効率よく透過させることができる。
【００３９】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、光源の光を照明に効率よく利用可能な光学ユニットを提供することができる。
または、本発明によれば、夜間に前方を走行する車両を精度よく簡易に検出することができる。
または、本発明によれば、障害物検出装置を適した場所に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。
【図２】本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニットの構成を模式的に示した上面図である。
【図３】図１に示すＡ方向からランプユニットを見た場合の側面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタの回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。
【図６】図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。
【図８】第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。
【図１２】図１２（ａ）は、ＬＥＤを備える複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。
【図１４】第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。
【図１５】第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。
【図１６】回転リフレクタが図１４の状態における投影イメージを示した図である。
【図１７】図１７（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。
【図２１】図２１（ａ）は、それぞれの光源により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）〜図２１（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。
【図２２】図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図２３】図２３（ａ）は、それぞれの光源により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）〜図２３（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。
【図２４】第６の実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。
【図２５】図２５（ａ）は、各ブレードの形状が完全に同一である場合の理想的な照射パターンを示した図、図２５（ｂ）は、各ブレードの形状に誤差がある場合の照射パターンを示した図である。
【図２６】第６の実施の形態の変形例に係る回転リフレクタの斜視図である。
【図２７】図２６に示す回転リフレクタの側面図である。
【図２８】第６の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
【図２９】変形例に係る回転リフレクタの配置を示す図である。
【図３０】第７の実施の形態に係る車両監視装置のブロック図である。
【図３１】配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。
【図３２】配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されていない状態を模式的に示した図である。
【図３３】第７の実施の形態に係る反射体の判定処理を示すフローチャートである。
【図３４】ハイビーム用配光パターンの一部を遮光した状態を説明するための図である。
【図３５】照射位置と撮影タイミングを説明するために模式的に示した図である。
【図３６】連続する撮像画像において同じ領域を連続して照射することがない条件を説明するために模式的に示した図である。
【図３７】第８の実施の形態に係る車両用前照灯の全体的な構成を示した概略構成図である。
【図３８】ミラーユニットと光源ユニットを示した斜視図である。
【図３９】光源と成形用光学系とミラーの組合せを模式的に示した図である。
【図４０】配光パターンに含まれる一部の領域が２つの照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。
【図４１】第１０の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。
【図４２】図４２（ａ）は、投影レンズがポリカーボネートで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図、図４２（ｂ）は、投影レンズがアクリルで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図である。
【図４３】変形例に係るミリ波レーダの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００４３】
本発明の光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。以下では、車両用灯具のうち車両用前照灯に本発明の光学ユニットを適用した場合について説明する。
【００４４】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。車両用前照灯１０は、自動車の前端部の右側に搭載される右側前照灯であり、左側に搭載される前照灯と左右対称である以外は同じ構造である。そのため、以下では、右側の車両用前照灯１０について詳述し、左側の車両用前照灯については説明を省略する。
【００４５】
図１に示すように、車両用前照灯１０は、前方に向かって開口した凹部を有するランプボディ１２を備えている。ランプボディ１２は、その前面開口が透明な前面カバー１４によって覆われて灯室１６が形成されている。灯室１６は、２つのランプユニット１８，２０が車幅方向に並んで配置された状態で収容される空間として機能する。
【００４６】
これらランプユニットのうち外側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す上側に配置されたランプユニット２０は、レンズを備えたランプユニットであり、可変ハイビームを照射するように構成されている。一方、これらランプユニットのうち内側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す下側に配置されたランプユニット１８は、ロービームを照射するように構成されている。
【００４７】
ロービーム用のランプユニット１８は、リフレクタ２２とリフレクタ２２に支持された光源バルブ（白熱バルブ）２４と、不図示のシェードとを有し、リフレクタ２２は図示しない既知の手段、例えば、エイミングスクリューとナットを使用した手段によりランプボディ１２に対して傾動自在に支持されている。
【００４８】
ランプユニット２０は、図１に示すように、回転リフレクタ２６と、ＬＥＤ２８と、回転リフレクタ２６の前方に配置された投影レンズとしての凸レンズ３０と、を備える。なお、ＬＥＤ２８の代わりにＥＬ素子やＬＤ素子などの半導体発光素子を光源として用いることも可能である。特に後述する配光パターンの一部を遮光するための制御には、点消灯が短時間に精度よく行える光源が好ましい。凸レンズ３０の形状は、要求される配光パターンや照度分布などの配光特性に応じて適宜選択すればよいが、非球面レンズや自由曲面レンズが用いられる。本実施の形態では、凸レンズ３０として非球面レンズを用いている。
【００４９】
回転リフレクタ２６は、不図示のモータなどの駆動源により回転軸Ｒを中心に一方向に回転する。また、回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８から出射した光を回転しながら反射し、所望の配光パターンを形成するように構成された反射面を備えている。本実施の形態では、回転リフレクタ２６が光学ユニットを構成している。
【００５０】
図２は、本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニット２０の構成を模式的に示した上面図である。図３は、図１に示すＡ方向からランプユニット２０を見た場合の側面図である。
【００５１】
回転リフレクタ２６は、反射面として機能する、形状の同じ３枚のブレード２６ａが筒状の回転部２６ｂの周囲に設けられている。回転リフレクタ２６の回転軸Ｒは、光軸Ａｘに対して斜めになっており、光軸ＡｘとＬＥＤ２８とを含む平面内に設けられている。換言すると、回転軸Ｒは、回転によって左右方向に走査するＬＥＤ２８の光（照射ビーム）の走査平面に略平行に設けられている。これにより、光学ユニットの薄型化が図られる。ここで、走査平面とは、例えば、走査光であるＬＥＤ２８の光の軌跡を連続的につなげることで形成される扇形の平面ととらえることができる。また、本実施の形態に係るランプユニット２０においては、備えているＬＥＤ２８は比較的小さく、ＬＥＤ２８が配置されている位置も回転リフレクタ２６と凸レンズ３０との間であって光軸Ａｘよりずれている。そのため、従来のプロジェクタ方式のランプユニットのように、光源とリフレクタとレンズとが光軸上に一列に配列されている場合と比較して、車両用前照灯１０の奥行き方向（車両前後方向）を短くできる。
【００５２】
また、回転リフレクタ２６のブレード２６ａの形状は、反射によるＬＥＤ２８の２次光源が凸レンズ３０の焦点付近に形成されるように構成されている。また、ブレード２６ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、光軸Ａｘと反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、図２に示すようにＬＥＤ２８の光を用いた走査が可能となる。この点について更に詳述する。
【００５３】
図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタ２６の回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。図４（ｆ）〜図４（ｊ）は、図４（ａ）〜図４（ｅ）の状態に対応して光源からの光を反射する方向が変化する点を説明するための図である。
【００５４】
図４（ａ）は、ＬＥＤ２８が２つのブレード２６ａ１，２６ａ２の境界領域を照射するように配置されている状態を示している。この状態では、図４（ｆ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、ブレード２６ａ１の反射面Ｓで光軸Ａｘに対して斜めの方向に反射される。その結果、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の一方の端部領域が照射される。その後、回転リフレクタ２６が回転し、図４（ｂ）に示す状態になると、ブレード２６ａ１が捩れているため、ＬＥＤ２８の光を反射するブレード２６ａ１の反射面Ｓ（反射角）が変化する。その結果、図４（ｇ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、図４（ｆ）に示す反射方向よりも光軸Ａｘに近い方向に反射される。
【００５５】
続いて、回転リフレクタ２６が図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように回転すると、ＬＥＤ２８の光の反射方向は、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の他方の端部に向かって変化することになる。本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、１２０度回転することで、ＬＥＤ２８の光によって前方を一方向（水平方向）に１回走査できるように構成されている。換言すると、１枚のブレード２６ａがＬＥＤ２８の前を通過することで、車両前方の所望の領域がＬＥＤ２８の光によって１回走査されることになる。なお、図４（ｆ）〜図４（ｊ）に示すように、２次光源（光源虚像）３２は、凸レンズ３０の焦点近傍で左右に移動している。ブレード２６ａの数や形状、回転リフレクタ２６の回転速度は、必要とされる配光パターンの特性や走査される像のちらつきを考慮して実験やシミュレーションの結果に基づいて適宜設定される。また、種々の配光制御に応じて回転速度を変えられる駆動部としてモータが好ましい。これにより、走査するタイミングを簡便に変えることができる。このようなモータとしては、モータ自身から回転タイミング情報を得られるものが好ましい。具体的には、ＤＣブラシレスモータが挙げられる。ＤＣブラシレスモータを用いた場合、モータ自身から回転タイミング情報を得られるため、エンコーダなどの機器を省略することができる。
【００５６】
このように、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、ブレード２６ａの形状や回転速度を工夫することで、ＬＥＤ２８の光を用いて車両前方を左右方向に走査することができる。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。図の縦軸および横軸の単位は度（°）であり、照射範囲および照射位置を示している。図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すように、回転リフレクタ２６の回転によって投影イメージは水平方向に移動する。
【００５７】
図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。
【００５８】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態に係る車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の光を回転リフレクタ２６で反射させ、反射した光で前方を走査することで実質的に水平方向に横長形状のハイビーム用配光パターンを形成することができる。このように、回転リフレクタ２６の一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きな反射面を有する回転リフレクタ２６を選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。つまり、配光パターンにおける最大光度を高めることができる。なお、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、凸レンズ３０の直径とほぼ同じ直径であり、ブレード２６ａの面積もそれに応じて大きくすることが可能である。
【００５９】
また、本実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の点消灯のタイミングや発光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図６（ｃ）、図６（ｅ）に示すように任意の領域が遮光されたハイビーム用配光パターンを形成することができる。また、回転リフレクタ２６の回転に同期させてＬＥＤ２８の発光光度を変化（点消灯）させてハイビーム用配光パターンを形成する場合、光度変化の位相をずらすことで配光パターン自体をスイブルするような制御も可能である。
【００６０】
上述のように、本実施の形態に係る車両用前照灯は、ＬＥＤの光を走査することで配光パターンを形成するとともに、発光光度の変化を制御することで配光パターンの一部に任意に遮光部を形成することができる。そのため、複数のＬＥＤの一部を消灯して遮光部を形成する場合と比較して、少ない数のＬＥＤで所望の領域を精度よく遮光することができる。また、車両用前照灯１０は、複数の遮光部を形成することができるため、前方に複数の車両が存在する場合であっても、個々の車両に対応する領域を遮光することが可能となる。
【００６１】
また、車両用前照灯１０は、基本となる配光パターンを動かさずに遮光制御することが可能なため、遮光制御時にドライバに与える違和感を低減できる。また、ランプユニット２０を動かさずに配光パターンをスイブルすることができるため、ランプユニット２０の機構を簡略化することができる。そのため、車両用前照灯１０は、配光可変制御のための駆動部としては回転リフレクタ２６の回転に必要なモータを有していればよく、構成の簡略化と低コスト化、小型化が図られている。
【００６２】
また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、図１や図２に示すように、その前面にＬＥＤ２８が配置されており、ＬＥＤ２８に向かって風を送る冷却ファンを兼ねている。そのため、冷却ファンと回転リフレクタを別個に設ける必要がなく、光学ユニットの構成を簡略化できる。また、回転リフレクタ２６で生じた風によりＬＥＤ２８を空冷することで、ＬＥＤ２８を冷却するためのヒートシンクを省略あるいは小型化することが可能となり、光学ユニットの小型化や低コスト化、軽量化が図られる。
【００６３】
なお、このような冷却ファンは、必ずしも光源に向かって直接風を送る機能を有していなくてもよく、ヒートシンクなどの放熱部に対流を生じさせるものでもよい。例えば、回転リフレクタ２６による風がＬＥＤ２８とは別に設けられているヒートシンクなどの放熱部の近傍に対流を生じさせることで、ＬＥＤ２８の冷却を行うように回転リフレクタ２６やヒートシンクの配置を設定してもよい。なお、放熱部は、ヒートシンクのように別体の部材だけでなく、光源の一部であってもよい。
【００６４】
（第２の実施の形態）
ＬＥＤの光を反射して投影レンズで前方に投影した場合、投影イメージの形状は、必ずしもＬＥＤの発光面の形状と一致しない。図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。
【００６５】
図７（ａ）に示すように、反射面が平面であれば投影イメージはＬＥＤの発光面の形状と相似する。しかしながら、第１の実施の形態に係る回転リフレクタ２６では、反射面となるブレード２６ａが捩れているため、投影イメージは図７（ｂ）に示すように歪んだものとなる。具体的には、第１の実施の形態では、投影イメージがぼける（照射範囲が広がる）とともに傾いている。そのため、投影イメージを走査して形成される配光パターンや遮光部の形状が傾くとともに、遮光部と照射部との境界が不明瞭となる場合がある。
【００６６】
そこで、第２の実施の形態では、曲面で反射することで歪んだ像を補正するように光学ユニットを構成した。具体的には、第２の実施の形態に係る車両用前照灯では、凸レンズとして自由曲面レンズが用いられている。図８は、第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【００６７】
第２の実施の形態に係る光学ユニットは、回転リフレクタ２６と投影レンズ１３０とを備える。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６で反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６の反射面で反射されることで歪んだＬＥＤの像を、光源自体の形状（ＬＥＤの発光面の形状）に近付くよう補正する自由曲面レンズである。自由曲面レンズの形状は、ブレードの捩れや形状に応じて適宜設計すればよい。本実施の形態に係る光学ユニットによれば、図７（ｃ）に示すように、光源の形状である矩形に近い形状に補正されている。また、第１の実施の形態に係る光学ユニットによる投影イメージの最大光度が１０００００ｃｄ（図７（ｂ）参照）であるのに対して、第２の実施の形態に係る光学ユニットによる投影イメージの最大光度は１４６０００ｃｄに増大している。
【００６８】
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。図９（ａ）〜図９（ｅ）に示すように、第１の実施の形態と比較して、ぼけが少ない投影イメージが形成されており、所望の領域を精度よく明るい光で照射することができる。
【００６９】
なお、ＬＥＤ２８から発する光は、そのままでは広がりがあるため、一部の光が回転リフレクタ２６で反射されずに無駄になってしまう場合がある。また、回転リフレクタ２６で反射されたとしても、投影イメージが大きくなると遮光部の分解能が低下する傾向にある。そこで、本実施の形態における光源は、ＬＥＤ２８とＬＥＤ２８の光を集光する複合放物面集光器（CPC: Compound Parabolic Concentrator）３２とで構成されている。図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００７０】
複合放物面集光器３２は、底部にＬＥＤ２８が配置された箱形の集光器である。複合放物面集光器３２の４つの側面は、ＬＥＤ２８またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ２８が発する光は、集光されて前方へ照射される。この場合、複合放物面集光器３２の矩形の開口部３２ａは、光源の発光面とみなすことができる。
【００７１】
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態に係る光学ユニットは、自由曲面レンズの働きにより投影イメージの形状を光源の形状である矩形に近い形状に補正することができる。しかしながら、このように補正した投影イメージを走査して配光パターンを形成した場合、なお改良の余地がある。
【００７２】
図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１２（ａ）は、ＬＥＤ２８を備える複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。
【００７３】
光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、照射パターンは、図１１（ａ）に示すように、水平線に対して約１０°傾いている。また、光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、各投影イメージは、図１１（ｂ）に示すように、鉛直線に対して約２０°傾いている。そこで、本実施の形態では、これらの傾きを補正するための構成について説明する。
【００７４】
はじめに、照射パターンの傾きは、自由曲面レンズである投影レンズ１３０（図８参照）と回転リフレクタ２６とＬＥＤ２８とを含む光学系全体を、光軸に対して１０°回転させることで補正可能である。また、各投影イメージの傾きは、ＬＥＤ２８と複合放物面集光器３２とを備える光源を傾かせることで補正可能である。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、光源の発光面は、投影レンズ１３０により前方に投影される投影イメージが直立に近くなるように、発光面の各辺が鉛直方向に対して２０°傾いて設けられている。
【００７５】
図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１３に示すように、照射パターンや各投影イメージの傾きは補正されており、理想的な配光パターンの形成が可能となる。また、投影レンズ１３０やＬＥＤ２８や回転リフレクタ２６を含む光学系全体を傾けるだけで照射パターンや投影イメージの補正が可能なため、所望の配光パターンを得るための調整が容易となる。
【００７６】
（第４の実施の形態）
上述の実施の形態の光学ユニットのように、一つの光源でハイビーム用配光パターンを形成することは可能である。しかしながら、より明るい照射パターンを必要とする場合や、低コスト化のために低光度のＬＥＤを用いる場合も考えられる。そこで、本実施の形態では、光源を複数備えた光学ユニットについて説明する。
【００７７】
図１４は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。図１５は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。第４の実施の形態に係るランプユニット１２０は、投影レンズ１３０と、回転リフレクタ２６と、２つのＬＥＤ２８ａ，２８ｂとを備える。図１６は、回転リフレクタ２６が図１４の状態における投影イメージを示した図である。投影イメージＩａは、投影レンズ１３０に近い前方に配置されているＬＥＤ２８ａの光によって形成されており、投影イメージＩｂは、投影レンズ１３０から離れた後方に配置されているＬＥＤ２８ｂの光によって形成されている。
【００７８】
図１７（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。図１７（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
【００７９】
次に、ランプユニット１２０を用いて配光パターンに遮光部を形成する場合について説明する。図１８（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示す配光パターンを形成するためには、それぞれの遮光部の位置を合わせるために、各ＬＥＤの点消灯タイミングを適宜ずらしている。図１８（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも遮光部を有する所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
【００８０】
（第５の実施の形態）
図１９は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
【００８１】
本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、回転リフレクタ２６と、発光素子としてのＬＥＤを有する複数の光源と、を備えている。複数の光源のうち一方の光源１５２は、複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃを有する。複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、集光用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した進行方向正面への強い集光を実現するように配置されている。複数の光源のうち他方の光源１５４は、複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを有する。複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、拡散用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した広い範囲を照射する拡散光を実現するように配置されている。なお、各光源が有するＬＥＤユニットは必ずしも複数である必要はなく、十分な明るさを実現できればＬＥＤユニットは一つでもよい。また、常に全てのＬＥＤユニットを点灯させる必要はなく、車両の走行状況や前方の状態に応じて一部のＬＥＤユニットのみを点灯させてもよい。
【００８２】
光源１５２および光源１５４は、それぞれ出射した光が、回転リフレクタ２６の各ブレードによって異なる位置で反射されるように配置されている。具体的には、光源１５２が有する集光用のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、出射した光が第１の投影レンズ１５６からより離れた位置にある扇形のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５２の位置変化を、焦点距離が長い（投影倍率が低い）第１の投影レンズ１５６で前方へ投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５２から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が余り広くならず、狭い範囲をより明るく照らす配光パターンを形成することができる。
【００８３】
一方、光源１５４が有する拡散用のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、出射した光が第２の投影レンズ１５８により近い位置にある扇側のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５４の位置変化を、焦点距離が短い（投影倍率が高い）第２の投影レンズ１５８で投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５４から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が広がり、広い範囲を照らす配光パターンを形成することができる。
【００８４】
このように、複数の光源１５２，１５４を、それぞれの出射した光が回転リフレクタ２６の反射面の異なる位置で反射するように配置することにより、複数の配光パターンを形成できるとともに、それらの配光パターンを合成して新たな配光パターンを形成することも可能なため、より理想的な配光パターンの設計が容易となる。
【００８５】
次に、各投影レンズの位置について説明する。上述のように、光源１５２および光源１５４から出射した光は、ブレード２６ａで反射されることによって、各投影レンズに入射する。このことは、各投影レンズにとって、ブレード２６ａの裏側に仮想的に形成された、光源１５２や光源１５４の２次光源から光線が入射することと等価である。光を走査して配光パターンを形成する場合、分解能を向上させるためには、できるだけピンぼけのないクリアな光源像を投影し、走査することが重要である。
【００８６】
したがって、各投影レンズの位置は、レンズ焦点が２次光源と一致することが好ましい。なお、光源１５２および光源１５４の２次光源の位置がブレード２６ａの回転に伴い変化すること、および、要求される種々の照射パターン、を考慮すると、必ずしも全ての２次光源が投影レンズの焦点に一致する必要はない。
【００８７】
このような知見を踏まえ、例えば、第１の投影レンズ１５６は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５２の２次光源のうち少なくとも一つが第１の投影レンズ１５６の焦点付近を通過するように、配置されている。また、第２の投影レンズ１５８は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５４の２次光源のうち少なくとも一つが第２の投影レンズ１５８の焦点付近を通過するように、配置されている。
【００８８】
図２０は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。図２０に示すハイビーム用配光パターンＰＨは、光源１５２により形成され、車両前方正面を遠方まで明るく照射する第１の配光パターンＰＨ１と、光源１５４により形成され、車両前方の広い範囲を照射する第２の配光パターンＰＨ２とからなる。
【００８９】
なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、光源１５２から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第１の配光パターンＰＨ１として投影する第１の投影レンズ１５６と、光源１５４から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第２の配光パターンＰＨ２として投影する第２の投影レンズ１５８と、を更に備えている。これにより、各投影レンズを適宜選択することで、異なる配光パターンを一つの回転リフレクタで形成できる。
【００９０】
次に、第１の配光パターンＰＨ１および第２の配光パターンＰＨ２を形成する各ＬＥＤによる照射パターンについて説明する。図２１（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）〜図２１（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。図２１（ｂ）〜図２１（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２１（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで図２１（ａ）に示すハイビーム用配光パターンが形成される。
【００９１】
次に、光源１５２および光源１５４が備えるＬＥＤユニットについて更に詳述する。図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。本実施の形態に係る光源１５２が備えるＬＥＤユニット１５２ａは、ＬＥＤ１６０とＬＥＤ１６０の光を集光する複合放物面集光器１６２とで構成されている。なお、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂはそれぞれ同様の構成であるため、以下では、ＬＥＤユニット１５２ａを例に説明する。
【００９２】
複合放物面集光器１６２は、底部にＬＥＤ１６０が配置され、開口部１６２ａが矩形の部材である。複合放物面集光器１６２は、ＬＥＤ１６０の光を集光するように底部から開口部１６２ａに向かって形成された４つの側面（集光面）１６２ｂ〜１６２ｅを有している。４つの側面１６２ｂ〜１６２ｅは、ＬＥＤ１６０またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ１６０が発する光は、集光されて前方へ照射される。ところで、ＬＥＤ１６０から発した光は、図２２（ｃ）に示す点線の矢印のように、開口部１６２ａの長手方向において拡散しやすい。そのため、側面の高さが全て同じだとすると、ＬＥＤ１６０が発した光のうち開口部１６２ａの長手方向に向かう光を十分に集光することができない場合がある。つまり、側面で反射されずにそのまま開口部より斜めに出射した光の一部は、回転リフレクタ２６の反射面に到達しない。
【００９３】
そこで、本実施の形態に係る複合放物面集光器１６２においては、４つの側面のそれぞれは、開口部１６２ａの長手方向の端部にある側面１６２ｂ，１６２ｃの高さＨ１が、開口部１６２ａの短手方向の端部にある側面１６２ｄ，１６２ｅの高さＨ２より高くなるように形成されている。これにより、ＬＥＤ１６０の光のうち回転リフレクタの反射面に到達しない拡散光の発生が低減され、各投影レンズへの入射光が増加するため、光源の光を照明に効率よく利用できる。
【００９４】
なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０を用いることでも配光パターンに遮光部を形成することができる。図２３（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）〜図２３（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。図２３（ｂ）〜図２３（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された遮光部を有する照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２３（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された遮光部を有する照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで、図２３（ａ）に示す、遮光部を有するハイビーム用配光パターンが形成される。
【００９５】
（第６の実施の形態）
上述の各実施の形態に係る光学ユニットでは、隣接するブレードの双方に同時に光が入射すると、異なる方向に２つの照射ビームが同時に出現するため、配光パターンの両端部が同時に光ることになる。このような場合、配光パターンの両端部の照射状態を独立に制御することが難しい。そこで、隣接するブレードの双方に同時に光が入射するようなタイミングで光源を消灯することで、配光パターンの両端部を同時に照射しないようにしている。一方、前述のタイミングで光源を一時的に消灯すると、配光パターンの両端部の明るさがある程度低下してしまう。
【００９６】
そこで、本実施の形態に係る回転リフレクタは、隣接するブレードの間に仕切り部材を設けることで、配光パターンの明るさの低下を抑制している。図２４は、第６の実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。図２４に示す回転リフレクタ１６４は、上述の回転リフレクタ２６と同様の形状である３つのブレード１６４ａが筒状の回転部１６４ｂの周方向に配列されている。各ブレード１６４ａは反射面として機能する。また、回転リフレクタ１６４は、隣接するブレード１６４ａ同士の間に設けられ、回転軸方向に延伸した３つの矩形の仕切り部材１６４ｃを更に備えている。仕切り部材１６４ｃは、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制するように構成されている。これにより、一のブレードの端部を照射している光源の光のうち、隣接しているブレードの端部に向かう光をある程度遮光できる。つまり、隣接するブレードの双方に同時に光が入射する時間が短くなるため、それに応じて光源を消灯する時間も短くでき、照射効率の低下を最小限に抑えることができる。
【００９７】
次に、回転リフレクタが備えるブレードの枚数として適切な数について検討する。上述の各実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯は、回転リフレクタのブレードが回転しながら光源の光を反射し前方を走査することで前方の照射物（例えば、車両や歩行者。）を照射する。そのため、照射物は、光が照射され明るくなっているときと、光が照射されずに暗くなっているときがあり、条件によっては照射物がちらついて見えることがある。このように静止状態で明滅する照射物がちらつきとして知覚されなくなる明滅周波数は、一般的には８０Ｈｚ以上必要とされている。
【００９８】
また、前方の照射物が視線移動で粒々状に見える現象（いわゆるストロボ効果）を低減するには、明滅周波数は３００Ｈｚ以上必要とされている。このように、ちらつきやストロボ効果を考慮すると、照射パターン全体は３００Ｈｚ以上の走査周波数が必要となる。ただし、照射パターンのごく狭い領域だけであれば、走行中にその領域でストロボ効果は生じにくいため、その狭い領域においては走査周波数は８０Ｈｚ以上であればよい。
【００９９】
このような知見に基づいてブレードの枚数や回転リフレクタの回転数を決定するとよい。なお、複数のブレードのそれぞれの形状が全く同じではない場合、それぞれのブレードで走査された照射パターン形状も完全には一致しない。図２５（ａ）は、各ブレードの形状が完全に同一である場合の理想的な照射パターンを示した図、図２５（ｂ）は、各ブレードの形状に誤差がある場合の照射パターンを示した図である。なお、図２５に示す照射パターンは、ブレードが２枚の回転リフレクタを１００回転／秒の速さで回転させた場合に形成されるものである。
【０１００】
図２５（ａ）に示すように、各ブレードの形状が完全に同一である場合、いずれのブレードにより走査された照射パターンであっても完全に重なる。そのため、このような照射パターンにより照射物を照射した場合、２００Ｈｚで明滅していることになる。一方、図２５（ｂ）に示すように、各ブレードの形状に誤差がある場合、照射パターンの中央部分は重なっているが、照射パターンの外周部近傍は走査するブレードによってずれる。そのため、照射パターンの中央部分に存在する照射物は２００Ｈｚで明滅するが、照射パターンの外周部近傍に存在する照射物は回転リフレクタの回転数と同じ１００Ｈｚで明滅することになる。このように、ブレード形状に誤差がある場合、照射パターンの照射領域によって明滅周波数が異なることが考えられる。
【０１０１】
前述のように、ストロボ効果の影響が大きい照射パターン中央部では、照射物の明滅周波数が３００Ｈｚ以上となるように、回転リフレクタの回転数とブレードの枚数を決定するとよい。一方、照射パターンの外周部近傍は狭い領域であるためストロボ効果は生じにくい。そこで、静止状態で明滅する照射物のちらつきが知覚されないように、照射物の明滅周波数が８０Ｈｚ以上となるように、回転リフレクタの回転数とブレードの枚数を決定するとよい。
【０１０２】
例えば、回転リフレクタのブレードの枚数が２枚の場合、回転リフレクタの回転数が１５０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が３００Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が１５０Ｈｚ以上となる。同様に、回転リフレクタのブレードの枚数が３枚の場合、回転リフレクタの回転数が１００回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が３００Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が１００Ｈｚ以上となる。また、回転リフレクタのブレードの枚数が４枚の場合、回転リフレクタの回転数が８０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が３２０Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が８０Ｈｚ以上となる。また、回転リフレクタのブレードの枚数が５枚の場合、回転リフレクタの回転数が８０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が４００Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が８０Ｈｚ以上となる。また、回転リフレクタのブレードの枚数が６枚の場合、回転リフレクタの回転数が８０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が４８０Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が８０Ｈｚ以上となる。
【０１０３】
このように、回転リフレクタのブレードの枚数や回転数を適宜選択することで照射パターン内にある照射物のちらつきやストロボ効果の発生が低減される。なお、回転リフレクタを駆動する駆動源（例えばモータ）の耐久性の観点からは回転数は低い方が好ましい。一方、前述のように、光源は隣接するブレードの境界部を照射するようなタイミングで消灯するため、ブレードの枚数が多いと消灯時間が増加する。そのため、光源の光を効率よく利用するという観点からは、ブレードの枚数は少ない方が好ましい。したがって、本実施の形態に係る回転リフレクタは、回転数が８０回転／秒以上１５０回転／秒未満がよい。また、ブレードの枚数は２枚、または３枚、または４枚が好ましい。
【０１０４】
以下に、ブレード枚数が４枚の回転リフレクタについて説明する。このように、ブレードの枚数を多くすることで光学ユニットの送風能力が増大する。図２６は、第６の実施の形態の変形例に係る回転リフレクタの斜視図である。図２７は、図２６に示す回転リフレクタの側面図である。
【０１０５】
図２６、図２７に示す回転リフレクタ１６６は、ブレード１６６ａが筒状の回転部１６６ｂの周方向に４つ配列されている。ブレード１６６ａは中心角が９０度の扇形であり、上述の回転リフレクタと同様に捩れている。各ブレード１６６ａは反射面として機能する。また、回転リフレクタ１６６は、隣接するブレード１６６ａ同士の間に設けられ、回転軸方向に延伸した４つの仕切り板１６６ｃを更に備えている。仕切り板１６６ｃは、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制するように構成されている。これにより、一のブレードの端部を照射している光源の光のうち、隣接しているブレードの端部に向かう光をある程度遮光できる。つまり、隣接するブレードの双方に同時に光が入射する時間が短くなるため、それに応じて光源を消灯する時間も短くでき、照射効率の低下を最小限に抑えることができる。なお、仕切り板１６６ｃは、回転軸に対して斜めとなっている２つの斜辺１６６ｃ１，１６６ｃ２を上部に有している。
【０１０６】
図２８は、第６の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。なお、前述の各実施の形態に係る光学ユニットと同様の構成や部材については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１０７】
本実施の形態に係る光学ユニット１７０は、前述の回転リフレクタ１６６と、前述の複数の光源１５２，１５４と、を備えている。回転リフレクタ１６６は、隣接するブレード１６６ａの間に仕切り板１６６ｃが設けられている。光学ユニット１７０においては、回転リフレクタ１６６の回転軸Ｒが光学ユニット１７０の光軸Ａｘに対して斜めになるように、回転リフレクタ１６６が配置されている。
【０１０８】
仕切り板１６６ｃの斜辺１６６ｃ１は、光源１５２と対向する位置で各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの開口部近傍を通過するように形状が設定されている。また、斜辺１６６ｃ１は、各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの前方を通過する際に、各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの配列方向とほぼ平行となるような形状である。そのため、斜辺１６６ｃ１が各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの前方を通過する際の、斜辺１６６ｃ１と各ＬＥＤユニットの距離（隙間Ｇ１）が一様になる。その結果、それぞれのＬＥＤユニットの消灯タイミングを揃えることができる。なお、隙間Ｇ１は、１〜２ｍｍ程度が好ましい。これにより、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、光源が仕切り板の直上を通過する直前まで、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することが防止される。
【０１０９】
一方、仕切り板１６６ｃの斜辺１６６ｃ２は、光源１５４と対向する位置で各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの開口部近傍を通過するように形状が設定されている。また、斜辺１６６ｃ２は、各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの前方を通過する際に、各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの配列方向とほぼ平行となるような形状である。そのため、斜辺１６６ｃ２が各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの前方を通過する際の、斜辺１６６ｃ２と各ＬＥＤユニットの距離（隙間Ｇ２）が一様になる。その結果、それぞれのＬＥＤユニットの消灯タイミングを揃えることができる。なお、隙間Ｇ２は、１〜２ｍｍ程度が好ましい。これにより、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、光源が仕切り板の直上を通過する直前まで、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することが防止される。
【０１１０】
このように、仕切り板１６６ｃは、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制することができるため、光源の消灯時間を短縮できる。その結果、光学ユニットしての照射効率の低下を最小限に抑えることができる。
【０１１１】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態に係る車両監視装置は、回転リフレクタや共振ミラー等により照射ビームを左右方向（若しくは上下方向）に走査させ、人間の目の残像効果によって車両前方に配光パターンを形成する光学ユニットと、車両前方を撮像するカメラと、を備えている。一般的なカメラの撮像時間はミリ秒やサブミリ秒のため、カメラで撮像した画像には、配光パターンの一部の領域が照射ビームにより照射された状態が記録されることになる。
【０１１２】
視線誘導標（デリニエータ）や看板など光を反射する反射物は、照射ビームで照射されている場合は明るく輝いた輝点として撮像されるが、照射ビーム位置と異なる位置に存在する場合は明るい輝点としては撮像されない。そこで、撮像タイミング毎に照射ビームの照射位置が異なるように走査速度とカメラの撮像タイミングを設定し、連続するあるいは複数の撮像画像を解析することで、光度が高く変動しない輝点は街灯や前走車の灯具等の自発光体として、光度が大きく変動する輝点は反射物として識別することができる。加えて、光度や距離、色、角度、移動方向、路面線形との位置関係などの情報を加味して車両灯具などの移動体と、街灯など固定物との識別を行うことができる。
【０１１３】
図３０は、第７の実施の形態に係る車両監視装置のブロック図である。図３０に示す車両用前照灯１０は、回転リフレクタ２６とＬＥＤ２８とを有するランプユニット２０と、回転リフレクタ２６を回転駆動するモータ１０３４と、ＬＥＤ２８およびモータ１０３４の制御を行う制御ユニット１０３６と、を備える。
【０１１４】
制御ユニット１０３６は、ＣＰＵ１０３８、ＲＯＭ１０４０およびＲＡＭ１０４２が配設されているとともに、回転リフレクタ２６を回転駆動するモータ１０３４を制御するモータ制御部１０４４と、ＬＥＤ２８を制御する光源制御部１０４６とが設けられている。ＲＯＭ１０４０には複数の配光制御プログラムが格納され、ＣＰＵ１０３８がこれらのプログラムを選択的に実行し、モータ制御部１０４４と光源制御部１０４６とに動作指令を出力し、車両前方の配光パターンを制御する。また、制御ユニット１０３６は自動車の画像処理装置１０４８と接続されている。画像処理装置１０４８は、車載カメラ１０５０の撮像データを解析して、車両前方の路面情報を制御ユニット１０３６に提供する。
【０１１５】
本実施の形態に係る車両監視装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成するランプユニット２０と、車両前方を撮像する車載カメラ１０５０と、車両前方に反射体が存在するか判定する判定装置とを備えている。また、本実施の形態に係る判定装置は、ＣＰＵ１０３８および画像処理装置１０４８とで構成されており、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときに車載カメラ１０５０によって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときに車載カメラ１０５０カメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する。
【０１１６】
図３１は、配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。図３２は、配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されていない状態を模式的に示した図である。図３１は、車両が片側１車線（両側２車線）の直線舗装道路を走行している場合において、自車前方を透視的に見て示す図に、車両用前照灯１０から照射される光により車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨを重ねて示す図である。また、図３１には、センタラインＣＬ、自車線側ラインＭＲＬ、対向車線側ラインＯＲＬが図示されている。自車線側ラインＭＲＬは、透視図の消失点であるＨ−Ｖ点（水平線Ｈ−Ｈ線と鉛直線Ｖ−Ｖ線との交点）から左下方向に延びており、センタラインＣＬおよび対向車線側ラインＯＲＬは、Ｈ−Ｖ点から右下方向に延びている。なお、図３１および図３２には、左右の路肩に設けられた複数のデリニエータ６００ａ〜６００ｆが示されている。
【０１１７】
ロービーム用配光パターンＰＬは、ロービーム用のランプユニット１８からの照射光により形成される。図３１に示すロービーム用配光パターンＰＬは、交通法規が左側通行の地域において、市街地走行などの走行で対向車や歩行者にグレアを与えないように配慮された配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有している。カットオフラインＣＬ１は、車両用前照灯１０のＶ−Ｖ線よりも右側に、対向車線側カットオフラインとして水平方向に延びるようにして形成されている。カットオフラインＣＬ２は、Ｖ−Ｖ線よりも左側に、自車線側カットオフラインとしてカットオフラインＣＬ１よりも高い位置で水平方向に延びるようにして形成されている。そして、カットオフラインＣＬ３は、カットオフラインＣＬ２におけるＶ−Ｖ線側の端部とカットオフラインＣＬ１のＶ−Ｖ線側の端部とをつなぐ斜めカットオフラインとして形成されている。カットオフラインＣＬ３は、カットオフラインＣＬ１とＶ−Ｖ線との交点から左斜め上方へ４５°の傾斜角で延びている。
【０１１８】
ハイビーム用配光パターンＰＨは、ハイビーム用のランプユニット２０からの照射光により形成される。このハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬに対して、付加的に形成されるようになっている。
【０１１９】
図３１に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨの配光領域は、水平方向に長辺を有する略矩形形状である。なお、ハイビーム用配光パターンＰＨは、前述のように照射ビームを走査することで形成されている。そのため、照射ビームが車両前方中央部を走査しているタイミングで車両前方を撮像すると、光源の投影イメージに対応する領域Ｉａは照射ビームで照射されているため明るく、その両側の領域Ｉｂ、Ｉｃは暗くなっている画像が得られる。この画像を解析すると、配光パターンに含まれる一部の領域である車両前方中央部においては、デリニエータ６００ｃおよび６００ｄからの反射光、並びに前走車１０５２のテールランプＴＬが輝点として検出される。
【０１２０】
次に、図３１に示す撮像タイミングとは異なるタイミングで車両前方を撮像すると（図３２参照）、車両前方中央部よりも右方に移動した光源の投影イメージに対応する領域Ｉａ’は照射ビームで照射されているため明るく、その両側の領域Ｉｂ’、Ｉｃ’は暗くなっている画像が得られる。この画像を解析すると、領域Ｉｂ’に含まれている車両前方中央部においては、前走車１０５２のテールランプＴＬは輝点として検出されるが、デリニエータ６００ｃおよび６００ｄは、照射ビームにより照射されていないため、明るい輝点としては検出されない。
【０１２１】
このように、デリニエータは照射ビームにより照射されているか否かによって、画像中に輝点として現れるか否かが決まる。そこで、このような性質を利用して、デリニエータや標識などの反射体と前走車の灯具とを判別する処理について説明する。
【０１２２】
図３３は、本実施の形態に係る反射体の判定処理を示すフローチャートである。運転者の選択や走行環境の状況によってハイビーム用配光パターンによる前方照射が要求されると、車両用前照灯１０から出射された照射ビームによる車両前方の走査が開始される（Ｓ１０）。次に、画像処理装置１０４８は、車載カメラ１０５０によって撮像された車両前方の画像データを取得し（Ｓ１２）、画像処理し（Ｓ１４）、ＣＰＵ１０３８に送信する。ＣＰＵ１０３８は、画像処理された画像データに基づいて輝点を抽出する（Ｓ１６）。ＣＰＵ１０３８は、異なるタイミングで撮像した複数の画像データに対しても輝点を抽出し、複数の画像を比較する（Ｓ１８）。
【０１２３】
なお、複数の画像には、注目する領域（本実施の形態では車両前方中央部）が照射ビームで照射されている場合の画像と、照射されていない場合の画像とが含まれている。配光パターンに含まれる車両前方中央部が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像からは、前方に存在する前走車１０５２のテールランプＴＬだけではなく、照射ビームを反射するデリニエータ６００ｃ，６００ｄが検出可能である。一方、車両前方中央部が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像からは、前方に存在する前走車１０５２のテールランプＴＬは検出可能であるが、照射ビームで照射されていないデリニエータ６００ｃ，６００ｄは検出されない。
【０１２４】
したがって、一部の領域が照射ビームで照射されているときの画像と、同じく一部の領域が照射ビームで照射されていないときの画像とを比較することで、一部の領域に反射体や自発光体が存在するか否かが判別される。
【０１２５】
ＣＰＵ１０３８は、前述の複数の画像の解析結果に基づいて一部の領域に反射体が存在するか否かを判別する（Ｓ２０）。具体的には、一部の領域が照射ビームで照射されたときの画像において一部の領域に相当する位置に検出された輝点が、一部の領域が照射ビームで照射されていないときの画像において消失している、あるいは非常に暗い点として検出されている場合、その輝点は反射体であると判定される（Ｓ２０のＹｅｓ）。この場合、ハイビーム用配光パターンによる前方照射を続けてもグレアを与える心配がないため、処理を一旦終了する。一方、一部の領域が照射ビームで照射されていないときの画像において、一部の領域に相当する位置に輝点が検出された場合、一部の領域には自発光体が存在すると判定される（Ｓ２０のＮｏ）。
【０１２６】
自発光体には前走車のテールランプＴＬやヘッドランプＨＬ以外に、街灯や照明灯なども存在する。そこで、ＣＰＵ１０３８は、自発光体が前走車か否かを判定する（Ｓ２２）。自発光体が前走車か否かの判定は、輝点の光度や距離、色、角度、移動方向、相対速度、路面線形との位置関係などの情報を加味して行われる。自発光体が前走車でないと判定された場合（Ｓ２２のＮｏ）、ハイビーム用配光パターンによる前方照射を続けてもグレアを与える心配がないため、処理を一旦終了する。一方、自発光体が前走車であると判定された場合（Ｓ２２のＹｅｓ）、ハイビーム用配光パターンによる前方照射を続けると前走車にグレアを与えることになるため、前走車を含む領域を遮光する制御が行われる（Ｓ２４）。
【０１２７】
本実施の形態に係る車両監視装置は、上述のように通常のハイビーム用配光パターンを形成しながら前方の反射体を判別することができる。そのため、前方車両を検知するために特別な配光制御をする必要がなく、運転者に違和感を与えることがない。また、本実施の形態に係る車両監視装置は、デリニエータをはじめとする反射体の誤検知を抑制できるため、夜間に前方を走行する車両を精度よく簡易に検出することができる。
【０１２８】
前述の各実施の形態で説明したように、車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８を点消灯することでハイビーム用配光パターンの一部を遮光することが可能な構成である。図３４は、ハイビーム用配光パターンの一部を遮光した状態を説明するための図である。
【０１２９】
図３４に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨは、遮光部Ｚと、その両側の領域Ｉｂ”,Ｉｃ”とからなる。本実施の形態に係る車両用前照灯１０によれば、前走車にグレアを与えない範囲でハイビーム用配光パターンによる配光制御が可能であり、前方視認性の向上が可能である。
【０１３０】
次に、水平に走査する照射ビームの照射位置と撮影タイミングについて説明する。図３５は、照射位置と撮影タイミングを説明するために模式的に示した図である。実施の形態に係る光学ユニットは、カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査している。つまり、光学ユニットは、車載カメラ１０５０によるＮ回目（ここで、Ｎは自然数）の撮像タイミングにおいて照射ビームによって照射する領域と、前記車載カメラ１０５０による（Ｎ＋１）回目の撮像タイミングにおいて照射ビームによって照射する領域とが異なるように、照射ビームを走査している。なお、撮像する画像は必ずしも連続する画像でなくてもよい。また、３〜１０コマ程度の画像データを平均化したものを一つの画像として扱ってもよい。
【０１３１】
図３５に示すように、水平に走査する照射ビームの照射位置と撮影タイミングについて、横軸を時間軸にして表示すると、走査周期に対する撮影タイミングのズレ量「Ｅ」は、１秒あたりの走査回数を撮影回数で割った余りとなる。なお、図３５は、走査回数７回／秒、撮像回数３回／秒の場合である。この場合、走査周期に対する撮影タイミングのズレ量Ｅは、７／３の余り１／３となる。
【０１３２】
図３６は、連続する撮像画像において同じ領域を連続して照射することがない条件を説明するために模式的に示した図である。
【０１３３】
図３６に示すように、前回の撮像画像における照射ビームの照射位置を走査領域の左端（図３６におけるゼロ位置）と仮定すると、次の撮像タイミングで照射位置が図３６のＦの範囲にあれば、連続する撮像画像において同じ領域を照射することがないことになる。
【０１３４】
したがって、光学ユニットの走査回数をＡ［回／ｓ］、走査速度をＢ［ｄｅｇ／ｓ］、照射ビームの幅をＣ［ｄｅｇ］とし、カメラの撮像回数をＤ［回／ｓ］とすると以下の式（１）を満たす場合、最新の撮像画像と直前の撮像画像とで照射ビームの照射範囲が一致しないことになる。
Ｃ≦（Ａ／Ｄの少数部分）×（Ｂ／Ａ）≦（Ｂ／Ａ）−Ｃ・・・式（１）
【０１３５】
ここで、走査回数Ａは、６０〜１０００［回／ｓ］程度が好ましい。また、走査速度Ｂは、１０〜６０［ｄｅｇ／ｓ］程度が好ましい。また、照射ビームの幅Ｃは、１〜５［ｄｅｇ］程度が好ましい。また、カメラの撮像回数Ｄは、１０〜６０［回／ｓ］程度が好ましい。これにより、ある領域が照射ビームで照射されているときの画像と照射されていないときの画像を撮像することができる。
【０１３６】
なお、Ｍ枚連続で同じ位置を照射しない条件としては、例えば、以下の式（２）を満たすとよい。
Ｃ／（Ｎ−１）≦（Ａ／Ｄの少数部分）×（Ｂ／Ａ）≦（Ｂ／Ａ）−Ｃ（Ｎ−１）・・・式（２）
【０１３７】
（第８の実施の形態）
上述の各実施の形態では、光学ユニットとして回転リフレクタを例に説明したが、共振ミラーを用いてもよい。以下、本実施の形態を図面に基づいて説明する。図３７は、第８の実施の形態に係る車両用前照灯の全体的な構成を示した概略構成図である。図３８は、ミラーユニットと光源ユニットを示した斜視図である。図３９は、光源と成形用光学系とミラーの組合せを模式的に示した図である。なお、上述の実施の形態と同様の構成については、同一の符号は付し説明を適宜省略する。
【０１３８】
図３７に示すように、第８の実施の形態に係る車両用前照灯１１０は、車体の前部に設置されるハウジング１０６０を備えている。ハウジング１０６０の前面は透光カバー１０６２で覆われ、ハウジング１０６０の中央部にミラーユニット１０６４が設置されている。ミラーユニット１０６４のベース１０６６は傾斜した状態でブラケット１０６８によりハウジング１０６０に取り付けられ、ベース１０６６と透光カバー１０６２との間にエクステンション１０７０が配設されている。ミラーユニット１０６４の下側において、ハウジング１０６０の底壁部には光源ユニット１０７２と制御ユニット１０３６とが設置されている。光源ユニット１０７２の設置部位は、図示例に限定されず、ハウジング１０６０の側壁部とすることもできる。
【０１３９】
制御ユニット１０３６は、ＣＰＵ１０３８、ＲＯＭ１０４０およびＲＡＭ１０４２とが配設されるとともに、ミラーユニット１０６４の走査用アクチュエータ１０７４（図３８参照）を制御するアクチュエータ制御部１０７６と、光源ユニット１０７２の光源１０７８を制御する光源制御部１０４６とが設けられている。ＲＯＭ１０４０には複数の配光制御プログラムが格納され、ＣＰＵ１０３８がこれらのプログラムを選択的に実行し、アクチュエータ制御部１０７６と光源制御部１０４６とに動作指令を出力し、車両前方の配光パターンを制御する。また、制御ユニット１０３６は自動車の画像処理装置１０４８と接続されている。画像処理装置１０４８は、車載カメラ１０５０の撮像データを解析して、車両前方の路面情報を制御ユニット１０３６に提供する。
【０１４０】
図３８に示すように、ミラーユニット１０６４のベース１０６６は開口部１０８０の内側に回動体１０８２を備え、回動体１０８２の表面にミラー１０８４ミラー１０８４がメッキまたは蒸着等の手段で被着されている。回動体１０８２は垂直方向のトーションバー１０８６でベース１０６６に対し左右へ回動可能に支持され、ベース１０６６の左右にトーションバー１０８６と直交する磁界を形成する永久磁石１０８８が配設されている。回動体１０８２にはコイル１０９０が配線され、端子部１０９２を介して制御ユニット１０３６に接続されている。そして、永久磁石１０８８とコイル１０９０が走査用アクチュエータ１０７４を構成し、アクチュエータ制御部１０７６がコイル１０９０に流れる駆動電流の大きさと向きを制御し、回動体１０８２がミラー１０８４と一体に垂直軸線（Ｏ）の周りで往復回動するようになっている。
【０１４１】
光源ユニット１０７２は、ケーシング１０９４（図３７参照）の下部に光源１０７８を備え、ケーシング１０９４の上部に成形用光学系としての平凸レンズ１０９６を備えている。光源１０７８は複数の発光素子１０９８からなり、発光素子１０９８が光源基板１１００上に配列され、光源基板１１００の下面に発光素子１０９８を冷却するヒートシンク１１０２が設けられている。発光素子１０９８には拡散光ＤＲを放射するＬＥＤが用いられ、複数のＬＥＤが所定の素子配列で光源基板１１００上に並べられている。そして、平凸レンズ１０９６が光源１０７８からの光をミラー１０８４の大きさに合わせて成形して、ミラー１０８４に入れるようになっている。したがって、複数の発光素子１０９８の光を有効に利用して、ミラー１０８４の反射光を明るくすることができる。
【０１４２】
この実施例の車両用前照灯１１０では、成形用光学系に平凸レンズ１０９６を使用しているので、図３９に示すように、光源１０７８の出射光（ＬＥＤの拡散光ＤＲ）が平凸レンズ１０９６で成形された後に、平行光ＰＲとしてミラー１０８４に入る。このため、ミラー１０８４は平行光をそのまま反射し、反射光ＲＲを車両前方で直接走査できる。したがって、ミラー１０８４の前方から投影レンズ等の集光用光学系を省き、車両用前照灯１１０の光学系部品の数を削減できる。また、集光用光学系の制限を受けることなく、ミラー１０８４を大きな角度で回動し、車両前方を広範囲にスキャンできる利点もある。
【０１４３】
（第９の実施の形態）
第７の実施の形態では、左右の車両用前照灯１０のうち一方に備えられた一つの回転リフレクタを用いた車両監視装置について説明したが、本発明は必ずしもこの組合せに限られるものではない。本実施の形態では、左右の車両用前照灯１０のそれぞれのランプユニット２０に備えられた複数の回転リフレクタ２６を用いた車両監視装置について説明する。なお、本実施の形態において、前述の各実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
【０１４４】
一般的な車両は、車両用前照灯１０を左右一対備えている。そこで、本実施の形態では、左右の車両用前照灯１０が備える２つの光学ユニットの照射ビームによって形成される配光パターンを撮像する場合について説明する。
【０１４５】
本実施の形態に係る車両監視装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する２つのランプユニット２０と、車両前方を撮像する車載カメラ１０５０と、車両前方に反射体が存在するか判定する判定装置とを備えている。２つのランプユニット２０は、車両の左右に設けられた前述の車両用前照灯１０のそれぞれに内蔵されている。また、本実施の形態に係る判定装置は、ＣＰＵ１０３８および画像処理装置１０４８とで構成されており、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときに車載カメラ１０５０によって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときに車載カメラ１０５０で撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する。
【０１４６】
図４０は、配光パターンに含まれる一部の領域が２つの照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。図４０では、あるタイミングにおいて、右側の車両用前照灯１０が備える第１の光学ユニットの照射領域をＳ１、左側の車両用前照灯１０が備える第２の光学ユニットの照射領域をＳ２としている。本実施の形態に係る車両監視装置は、車載カメラ１０５０による複数の撮像タイミングにおいて、配光パターンの中の照射領域が変化するように、各光学ユニット（回転リフレクタ２６）を駆動している。換言すると、本実施の形態に係る車両監視装置は、車載カメラ１０５０による各撮像タイミングにおいて、配光パターンの中の照射領域が同じにならないように、回転リフレクタ２６を駆動している。
【０１４７】
各撮像タイミングにおいて、配光パターンを形成する照射ビームの照射領域が変わらない条件は、以下に説明する２つのケースが考えられる。はじめに、図４０に示すケース１では、２つの回転リフレクタ２６のそれぞれの照射ビームの照射領域が各撮像タイミングで変化しない場合である。つまり、図４０に示すケース１では、右側の車両用前照灯１０が備える第１の回転リフレクタの照射領域であるＳ１と、左側の車両用前照灯１０が備える第２の回転リフレクタの照射領域であるＳ２は、共に各撮像タイミング（１コマ目〜４コマ目）でその位置が変化していない。
【０１４８】
このようになる条件は、各回転リフレクタの走査周波数がカメラの撮像周波数の整数倍となる場合である。より詳述すると、第１の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ１（回／ｓ）、第２の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ２（回／ｓ）、車載カメラ１０５０の撮像回数（撮像周波数）をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、
ｍＤ＝Ａ１、ｎＤ＝Ａ２を満たす場合である。
【０１４９】
次に、図４０に示すケース２は、各回転リフレクタによる照射ビームの照射領域は撮像タイミング毎に変化するが、２つの回転リフレクタによる照射ビームを合成した照射領域（Ｓ１＋Ｓ２）が見かけ上変化しない場合である。つまり、図４０に示すケース２では、車載カメラ１０５０が撮像する１コマ目（３コマ目）における、第１の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域はＳ１であり、第２の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域はＳ２となっている。そして、車載カメラ１０５０が撮像する２コマ目（４コマ目）における、第１の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ１’は、車載カメラ１０５０が撮像した１コマ目（３コマ目）における、第２の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ２と同じである。同様に、車載カメラ１０５０が撮像する２コマ目（４コマ目）における、第２の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ２’は、車載カメラ１０５０が撮像した１コマ目（３コマ目）における、第１の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ１と同じである。したがって、ケース２では、２つの回転リフレクタによる照射ビームを合成した照射領域（Ｓ１＋Ｓ２）が各撮像タイミング（１コマ目〜４コマ目）で見かけ上変化しない。
【０１５０】
このようになる条件は、各回転リフレクタの走査周波数がカメラの撮像周波数の（整数＋０．５）倍であり、各回転リフレクタによる照射ビームの位相が互いに半周期ずれている場合である。より詳述すると、第１の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ１（回／ｓ）、第２の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ２（回／ｓ）、車載カメラ１０５０の撮像回数（撮像周波数）をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、
（ｍ＋０．５）Ｄ＝Ａ１、（ｎ＋０．５）Ｄ＝Ａ２を満たす場合である。
【０１５１】
本実施の形態に係る車両監視装置は、各回転リフレクタの照射ビームによる走査がケース１やケース２の条件を満たさないように各回転リフレクタを回転駆動する必要がある。すなわち、車両監視装置は、第１の光学ユニットの走査回数をＡ１（回／ｓ）、第２の光学ユニットの走査回数をＡ２（回／ｓ）、車載カメラ１０５０の撮像回数をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、下記式（ｅｘ．１）、（ｅｘ．２）
ｍＤ＜Ａ１＜（ｍ＋０．５）Ｄまたは（ｍ＋０．５）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．１）
ｎＤ＜Ａ２＜（ｎ＋０．５）Ｄまたは（ｎ＋０．５）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．２）
を満たすように回転リフレクタを制御する。
【０１５２】
なお、走査回数Ａ１および走査回数Ａ２が、撮像回数Ｄの整数倍または［整数＋０．５］倍に近すぎると、撮像タイミング毎の照射領域の移動が小さくなる。そのため、配光パターンの全ての領域を、照射された状態で一通り撮像するまでに必要な時間が長くなり、車両監視装置としての応答性や検出精度の更なる向上が求められる場合も考えられる。このような場合、走査回数Ａ１および走査回数Ａ２が、撮像回数Ｄの整数倍または［整数＋０．５］倍からある程度離れた値であることが望ましい。
【０１５３】
そこで、本発明者が鋭意検討した結果、車両監視装置は、下記式（ｅｘ．３）、（ｅｘ．４）を満たすように回転リフレクタを制御することが好ましいことを見いだした。
（ｍ＋０．１）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋０．４）Ｄまたは（ｍ＋０．６）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋０．９）Ｄ・・・（ｅｘ．３）
（ｎ＋０．１）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋０．４）Ｄまたは（ｎ＋０．６）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋０．９）Ｄ・・・（ｅｘ．４）
【０１５４】
本実施の形態に係る車両監視装置は、上述の式（ｅｘ．３）、（ｅｘ．４）を満たすように、回転リフレクタ２６の回転や撮像タイミングを制御することで応答性や検出精度を向上することができる。
【０１５５】
なお、本実施の形態に係る車両監視装置の回転リフレクタの駆動は、前述のＤＣブラシレスモータを用いるとよい。ＤＣブラシレスモータは、回転タイミング情報を出力できる。そのため、例えば、前述の制御ユニット１０３６は、検出した回転タイミングの情報に基づいて回転速度を算出し、モータ制御部１０４４の出力信号（出力電圧）を調整することで、モータ１０３４の回転速度、ひいては回転リフレクタ２６の回転速度を制御することができる。
【０１５６】
したがって、車両監視装置は、このような制御ユニット１０３６を備えることで、回転リフレクタ２６の回転速度を、車載カメラ１０５０の撮像タイミングを考慮した適切な値に簡便に変化させることができる。
【０１５７】
（第１０の実施の形態）
従来、ミリ波などの非可視光を用いたレーダは、複数の受信アンテナを備え、スイッチやデジタル信号処理により受信アンテナを順次選択することで、得られたそれぞれの受信信号によって障害物の方位や距離を検出する方式が一般的である。しかしながら、このような複数の受信アンテナを備える非可視光レーダは、装置の小型化には限界があるため、設置する場所が限られている。
【０１５８】
本発明者は、このような問題を認識し鋭意検討した結果、ある障害物検出装置の構成に想到した。この障害物検出装置は、非可視光レーダから発信した非可視光を、回転リフレクタを用いて反射することで周囲を走査し、障害物を検出することができる。この場合、受信アンテナを複数設けていなくても、受信信号の波形とその受信信号を検出したタイミングで走査している領域とがわかれば、障害物の方位や距離等を演算することも可能である。
【０１５９】
このような非可視光レーダは、種々の波長域の電磁波を用いることができるが、以下では、ミリ波を用いたミリ波レーダを例に説明する。なお、ミリ波の波長は、国や用途によって様々な規格が存在しており、特に限定されるものではない。例えば、４７ＧＨｚ帯（４６．７〜４６．９ＧＨｚ）、６０ＧＨｚ帯（５９〜６６ＧＨｚまたは６３〜６４ＧＨｚ）、７６ＧＨｚ帯（７６〜７７ＧＨｚ）、９４ＧＨｚ帯（９４．７〜９５．７ＧＨｚ）、１３９ＧＨｚ帯（１３９〜１４０ＧＨｚ）などのミリ波を用いることができる。
【０１６０】
なお、本実施の形態に係る障害物検出装置は、車両用灯具が備える光学ユニットとしての機能を兼ね備えることも可能である。つまり、上述の各実施の形態の光学ユニットを用いて障害物検出装置を構成することができる。図４１は、第１０の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。本実施の形態に係る障害物検出装置２１００は、ミリ波レーダ２１０２と、ミリ波レーダ２１０２から発信したミリ波を反射しながら回転軸Ｒを中心に一方向に回転する回転リフレクタ２６と、回転リフレクタ２６で反射されたミリ波を集束して周囲へ投影する投影レンズ１３０と、を備える。回転リフレクタ２６は、回転しながら反射したミリ波によって周囲を走査するよう反射面が設けられている。
【０１６１】
ミリ波レーダ２１０２は、ミリ波レーダ用のモノシリックミリ波集積回路（ＭＭＩＣ：以下「ミリ波集積回路」という）２１０４と、ミリ波集積回路２１０４に接続されている導波管２１０６とを有する。ミリ波集積回路２１０４は、波長１〜１０ミリメートル、周波数３０〜３００ＧＨｚの範囲にある所定のミリ波を発信する。導波管２１０６は、光源であるＬＥＤ２８ａ，２８ｂを搭載したヒートシンク２１０８の中央部を貫通するように設けられている。つまり、本実施の形態においては、ミリ波レーダ２１０２と光源とがユニット化されている。また、導波管２１０６は、発信部と受信部を兼ねている。
【０１６２】
発信されたミリ波は、導波管２１０６を介して回転リフレクタ２６に向かい、ブレード２６ａで反射される。ブレード２６ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、光軸と反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。そのため、ブレード２６ａで反射されるミリ波は、回転リフレクタ２６の回転により投影レンズ１３０に向かう方向が変化する。投影レンズ１３０に入射したミリ波は屈折され集束されることで指向性が高まる。集束されたミリ波は、投影レンズ１３０の前方を照射ビームの状態で走査する。
【０１６３】
したがって、本実施の形態に係る障害物検出装置２１００は、回転リフレクタ２６の働きによりミリ波によって周囲を走査できるため、ミリ波レーダ２１０２の構成を簡易にすることができる。また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、投影レンズ１３０の直径とほぼ同じ直径であり、ブレード２６ａの面積もそれに応じて大きくすることが可能であるため、指向性が弱く広がりのあるミリ波を効率よく反射させることができる。
【０１６４】
また、従来の車載ミリ波レーダは、その性能を十分に発揮するために車両前部のフロントグリル近傍に配置することが多かった。しかしながら、本実施の形態に係る障害物検出装置２１００においては、ミリ波レーダ２１０２から発信したミリ波を回転リフレクタ２６で反射し、反射されたミリ波によって投影レンズ１３０を介して周囲を走査する。この場合、見かけ上、投影レンズ１３０はレーダのアンテナとして機能する。そのため、ミリ波レーダ２１０２を装置の最外部に配置する必要がなく、ミリ波レーダ２１０２のミリ波の出射方向も直接走査範囲に向ける必要もない。そのため、ミリ波レーダ２１０２を配置する場所の自由度が増し、ひいては障害物検出装置を適した場所に配置することが可能となる。ここで、周囲とは、障害物検出装置２１００が設置される場所の周囲である。本実施の形態のように、障害物検出装置２１００を車両に設置する場合、車両の前方や後方、側方などが周囲に含まれる。
【０１６５】
本実施の形態に係る障害物検出装置２１００は、半導体発光素子であるＬＥＤ２８ａ，２８ｂを更に備えている。前述の実施の形態で説明したように、回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８，２８ｂから出射した光を回転しながら反射して所望の配光パターンを車両前方に形成するよう反射面が形成されている。また、投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６で反射された光を光照射方向に投影する。これにより、ミリ波による走査と配光パターンの形成を回転リフレクタ２６の働きで実現することができる。つまり、障害物検出装置２１００と車両用前照灯１０とが一体化される。
【０１６６】
次に、図４２（ａ）は、投影レンズがポリカーボネートで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図、図４２（ｂ）は、投影レンズがアクリルで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図である。
【０１６７】
図４２（ａ）、図４２（ｂ）に示すように、同じ投影レンズであっても、ミリ波と可視光では波長が異なるため、焦点距離が異なる。そこで、ＬＥＤ２８，２８ｂは、回転リフレクタ２６により形成されるＬＥＤの虚像位置（２次光源位置）が、投影レンズ１３０の可視光焦点近傍となるように設けられている。また、ミリ波レーダ２１０２は、回転リフレクタ２６により形成されるＬＥＤの虚像位置（２次光源位置）が、可視光焦点とは異なる投影レンズ１３０のミリ波焦点近傍に設けられている。これにより、ミリ波レーダ２１０２とＬＥＤ２８，２８ｂが干渉せずに、それぞれに適した焦点位置に配置することできる。
【０１６８】
また、一般的な樹脂材料の場合、可視光焦点よりミリ波焦点の方が短くなる傾向がある。そこで、図４１に示す本実施の形態に係る障害物検出装置２１００において、導波管２１０６の先端部は、ＬＥＤ２８，２８ｂよりも投影レンズ１３０に近い位置になるように設けられている。換言すれば、導波管２１０６は、その先端部の回転リフレクタ２６により形成される虚像位置（２次光源位置）が、可視光焦点よりも投影レンズに近い位置になるように設けられている。これにより、例えば、ミリ波レーダ２１０２のミリ波集積回路２１０４をＬＥＤ２８，２８ｂよりも投影レンズ１３０から離して配置することができる。その結果、ＬＥＤ２８，２８ｂから投影レンズ１３０へ向かう光をミリ波集積回路２１０４が遮光することが防止される。
【０１６９】
本実施の形態に係る投影レンズ１３０は、樹脂材料で構成されている。投影レンズを樹脂材料で形成することで障害物検出装置の軽量化が図られる。特に、光源にＬＥＤなどの半導体発光素子を用いる場合、発熱量が従来の白熱灯や放電灯タイプの光源と比べて少ないため、耐熱性の低い樹脂材料を用いることも可能となり、コストの低減も図られる。なお、ミリ波および可視光を効率よく透過させる材料であれば、投影レンズの材質は特に限定されない。
【０１７０】
以上、本発明を上述の各実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各実施の形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。
【０１７１】
例えば、上述の実施の形態に係る車両用前照灯１０において、回転リフレクタ２６の３枚のブレードを赤、緑、青で着色し、混色により白色照射光を形成してもよい。この場合、ＬＥＤ２８の光が表面の色が異なる各ブレードで反射される時間の比率を制御することで、照射光の色を変えることができる。なお、ブレード表面の着色は、例えば、蒸着によりトップコート層を形成することで実現される。
【０１７２】
また、車両用前照灯１０は、回転リフレクタ２６を回転させずに任意の角度で停止させることで、最大光度が非常に高いスポット光を所望の位置に形成することができる。これにより、特定の障害物（人を含む）を明るいスポット光で照射することで注意喚起を促すことが可能となる。
【０１７３】
また、図４１に示したミリ波レーダ２１０２では、導波管２１０６は、発信部と受信部とを兼ねている。図４３は、変形例に係るミリ波レーダの模式図である。図４３に示すように、変形例に係るミリ波レーダ２２０２は、発信用の導波管２１０６ａと、受信用の導波管２１０６ｂが別々に設けられている。
【０１７４】
また、図１に示したランプユニット２０では、回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８の光を回転部２６ｂよりも凸レンズ３０に近い側のブレードで反射するように配置されている。図２９は、変形例に係る回転リフレクタの配置を示す図である。図２９に示すように、変形例に係る回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８の光を回転部２６ｂよりも凸レンズ３０から遠い側のブレードで反射するように配置されている。したがって、図１９に示すように、回転リフレクタ２６を凸レンズ３０により近付けて配置することが可能となり、ランプユニットの奥行き（車両前後方向）をコンパクトにできる。
【０１７５】
なお、上述の実施の形態で用いられる非球面レンズは、必ずしも歪んだ像を補正するものである必要はなく、歪んだ像を補正しないものであってもよい。
【０１７６】
上述の各実施の形態では、光学ユニットを車両用灯具に適用した場合について説明したが、必ずしもこの分野への適用に限らない。例えば、種々の配光パターンを切り替えて照明を行う舞台や娯楽施設における照明器具に適用してもよい。従来、このような分野の照明器具は、照明方向を変えるための大掛かりな駆動機構が必要あったが、本実施の形態に係る光学ユニットであれば、回転リフレクタの回転と光源の点消灯で様々な配光パターンを形成できるため、大掛かりな駆動機構が不要であり、小型化が可能である。
【０１７７】
また、上述の第６の実施の形態に係る光学ユニットでは、複数の光源を光軸の前後方向に配置しているが、複数の光源を光軸の上下方向に配置してもよい。これにより、光源の光による上下方向への走査も可能となる。
【符号の説明】
【０１７８】
１０  車両用前照灯、  １２  ランプボディ、  １４  前面カバー、  １６  灯室、  １８，２０  ランプユニット、  ２２  リフレクタ、  ２６  回転リフレクタ、  ２６ａ  ブレード、  ２６ｂ  回転部、  ２８  ＬＥＤ、  ３０  凸レンズ、  ３２  複合放物面集光器、  ３２ａ  開口部。
【図１】
2020031068.tif 000003
【図２】
2020031068.tif 000004
【図３】
2020031068.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020031068.tif 000007
【図６】
2020031068.tif 000008
【図７】
2020031068.tif 000009
【図８】
2020031068.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020031068.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
2020031068.tif 000041
【図４０】
2020031068.tif 000042
【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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