(57)【要約】【課題】配光パターンを形成したり周囲の物体を検出したりできる新たな光学ユニットを提供する。【解決手段】光学ユニット１０は、光源１２と、電磁波発生器と、光源から出射した出射光Ｌおよび電磁波発生器が発した電磁波を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で反射する第１のリフレクタ１４と、第１のリフレクタで反射された第１の反射光Ｌ１および第１の電磁波を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で再度反射する第２のリフレクタ１６と、を備える。第１のリフレクタ１４は、第１の反射光Ｌおよび第１の電磁波で第２の反射領域Ｒ２を走査するように構成されている。第２のリフレクタ１６は、第２の反射光Ｌ２を走査することで配光パターンを形成するように第２の反射領域が構成されており、かつ、第２の電磁波を走査することで周囲の物体を検出するように第２の反射領域が構成されている。【選択図】図１
2019220270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲を照らすための可視光を出射する光源と、
周囲の物体を検出するための電磁波を発する電磁波発生器と、
前記光源から出射した出射光および前記電磁波発生器が発した電磁波を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で反射する第１のリフレクタと、
前記第１のリフレクタで反射された第１の反射光および第１の電磁波を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で再度反射する第２のリフレクタと、を備え、
前記第１のリフレクタは、前記第１の反射光および前記第１の電磁波で前記第２の反射領域を走査するように構成されており、
前記第２のリフレクタは、
前記第１の反射光を反射した第２の反射光を走査することで配光パターンを形成するように前記第２の反射領域が構成されており、かつ、
前記第１の電磁波を反射した第２の電磁波を走査することで周囲の物体を検出するように前記第２の反射領域が構成されていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記第２のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら前記第２の反射領域で前記第１の反射光を反射す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３】
前記第２のリフレクタは、前記第２の反射領域として機能する一つ以上のブレードが回転軸の周囲に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
前記第１のリフレクタの回転周波数および前記第２のリフレクタの回転周波数は、いずれも５０Ｈｚ以上であ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】
アレイ状またはマトリックス状に複数の発光素子が配列され、周囲を照らすための可視光を出射する光源と、
周囲の物体を検出するための電磁波を発する電磁波発生器と、
前記電磁波発生器が発した電磁波を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で反射する第１のリフレクタと、
前記光源から出射した出射光および前記第１のリフレクタで反射された第１の電磁波を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で反射する第２のリフレクタと、を備え、
前記第１のリフレクタは、前記第１の電磁波で前記第２の反射領域を走査するように構成されており、
前記第２のリフレクタは、
前記出射光を反射した反射光を走査することで配光パターンを形成するように前記第２の反射領域が構成されており、かつ、
前記第１の電磁波を反射した第２の電磁波を走査することで周囲の物体を検出するように前記第２の反射領域が構成されていることを特徴とする光学ユニット。
【請求項６】
前記第１のリフレクタは、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems）で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記第２のリフレクタの回転周波数は、５０Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項５に記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記第１のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら前記第１の反射領域で前記出射光を反射することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記第１のリフレクタの回転周波数は、前記第２のリフレクタの回転周波数と異なることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
前記第１のリフレクタの回転周波数は、前記第２のリフレクタの回転周波数よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項１１】
請求項６に記載の光学ユニットと、
車両の走行状態に基づいて前記微小電気機械システムが有する反射素子の振幅を制御する制御部と、を備えることを特徴とする車両用前照灯。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学ユニットと、
前記配光パターンに応じて前記光源の駆動電流の大きさを制御する制御部と、を備え、
前記電磁波発生器は、前記光源から出射した出射光に基づいて車両前方に形成される配光パターンよりも下方の領域を含む範囲を電磁波で照射できるように前記第１のリフレクタに対して配置されていることを特徴とする車両用前照灯。
【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、例えば、車両用灯具に用いられる光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光源から出射した光を車両前方に反射し、その反射光で車両前方の領域を走査することで所定の配光パターンを形成する装置が考案されている。例えば、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と、発光素子からなる光源と、を備え、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装置が考案されている（特許文献１参照）。また、上述の装置は、光源とは別にレーダから照射するミリ波などの非可視光を、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２６６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の装置では、一つの発光素子の光源像を水平方向に走査することで、または、一列に並んだ複数の発光素子の水平方向に延びた光源像を水平方向に走査することで配光パターンを形成する。そのため、仮に所定のタイミングで発光素子を点消灯しても、配光パターンの一部に形成される非照射領域の位置や大きさのバリエーションには大きな制約がある。また、上述の装置では、障害物を検出する範囲を広げようとするとレーダが大型化するため、レーダを配置するためのスペースに大きな制約がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、配光パターンを形成したり周囲の物体を検出したりできる新たな光学ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、周囲を照らすための可視光を出射する光源と、周囲の物体を検出するための電磁波を発する電磁波発生器と、光源から出射した出射光および電磁波発生器が発した電磁波を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で反射する第１のリフレクタと、第１のリフレクタで反射された第１の反射光および第１の電磁波を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で再度反射する第２のリフレクタと、を備える。第１のリフレクタは、第１の反射光および第１の電磁波で第２の反射領域を走査するように構成されており、第２のリフレクタは、第１の反射光を反射した第２の反射光を走査することで配光パターンを形成するように第２の反射領域が構成されており、かつ、第１の電磁波を反射した第２の電磁波を走査することで周囲の物体を検出するように第２の反射領域が構成されている。
【０００７】
この態様によると、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で光源の出射光が反射され、反射された第１の反射光で第２の反射領域が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンが周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で反射され、反射された第２の反射光で２次元的な範囲が走査され、配光パターンが形成される。したがって、仮に一つの発光素子しか備えていない光源であっても、発光素子の点消灯を制御することで、配光パターンの所定の位置に非照射領域を形成することが可能となり、より多くの配光パターンを形成できる。また、この態様によると、リフレクタを用いずに光源がそのまま照射できる範囲よりも、広い範囲を照射できる。また、この態様によると、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で電磁波発生器が発する電磁波が反射され、反射された第１の電磁波で第２の反射領域が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンが周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で反射され、反射された第２の電磁波で２次元的な範囲が走査される。これにより、リフレクタを用いないで、または、リフレクタを一つしか用いないで電磁波発生器が電磁波で物体を照射できる範囲と比較して、より広い範囲の物体を照射できる。換言すれば、電磁波発生器を小型化できる。
【０００８】
第２のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら第２の反射領域で第１の反射光を反射してもよい。
【０００９】
第２のリフレクタは、第２の反射領域として機能する一つ以上のブレードが回転軸の周囲に設けられていてもよい。
【００１０】
第１のリフレクタの回転周波数および第２のリフレクタの回転周波数は、いずれも５０Ｈｚ以上であるとよい。これにより、可視光で形成された配光パターンのちらつき（フリッカー）が防止される。
【００１１】
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、アレイ状またはマトリックス状に複数の発光素子が配列され、周囲を照らすための可視光を出射する光源と、周囲の物体を検出するための電磁波を発する電磁波発生器と、電磁波発生器が発した電磁波を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で反射する第１のリフレクタと、光源から出射した出射光および第１のリフレクタで反射された第１の電磁波を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で反射する第２のリフレクタと、を備える。第１のリフレクタは、第１の電磁波で第２の反射領域を走査するように構成されており、第２のリフレクタは、出射光を反射した反射光を走査することで配光パターンを形成するように第２の反射領域が構成されており、かつ、第１の電磁波を反射した第２の電磁波を走査することで周囲の物体を検出するように第２の反射領域が構成されている。
【００１２】
この態様によると、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で光源から出射したアレイ状またはマトリックス状の出射光が反射され、反射された反射光で２次元的な範囲が走査され、配光パターンが形成される。また、この態様によると、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で電磁波発生器が発する電磁波が反射され、反射された第１の電磁波で第２の反射領域が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンが周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で反射され、反射された第２の電磁波で２次元的な範囲が走査される。これにより、リフレクタを用いない場合、または、リフレクタを一つしか用いない場合に電磁波発生器が物体を検出できる範囲と比較して、より広い範囲の物体を検出できる。換言すれば、電磁波発生器を小型化できる。また、第１のリフレクタは、光源が出射した可視光の反射を考慮せずに、第１の電磁波で第２の反射領域を走査するように構成すればよいため、形状や大きさの設計の自由度が増す。
【００１３】
第１のリフレクタは、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems）で構成されていてもよい。
【００１４】
第２のリフレクタの回転周波数は、５０Ｈｚ以上であってもよい。これにより、可視光で形成された配光パターンのちらつき（フリッカー）が防止される。
【００１５】
第１のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら第１の反射領域で出射光を反射してもよい。
【００１６】
第１のリフレクタの回転周波数は、第２のリフレクタの回転周波数と異なっていてもよい。これにより、所望の配光パターンの一部のみを繰り返し第２の反射光で走査する状況が防止される。
【００１７】
第１のリフレクタの回転周波数は、第２のリフレクタの回転周波数よりも大きくてもよい。これにより、第２のリフレクタが１回転する間に、第１のリフレクタで反射された可視光や電磁波で、第２の反射領域を少なくとも１回より多く走査できる。そのため、光源の発光部や電磁波発生器の発生部の大きさを小さくできる。
【００１８】
本発明の他の態様は車両用前照灯である。この車両用前照灯は、光学ユニットと、車両の走行状態に基づいて微小電気機械システムが有する反射素子の振幅を制御する制御部と、を備えている。
【００１９】
この態様によると、例えば、車両が高速で走行し、より遠方での可視光の照射や物体の検出が必要な場合には、制御部によって反射素子の振幅を小さくすることで、光源が出射する可視光や電磁波発生器が発する電磁波を集束できる。
【００２０】
本発明の更に他の態様も車両用前照灯である。この車両用前照灯は、光学ユニットと、配光パターンに応じて光源の駆動電流の大きさを制御する制御部と、を備えている。電磁波発生器は、光源から出射した出射光に基づいて車両前方に形成される配光パターンよりも下方の領域を含む範囲を電磁波で照射できるように第１のリフレクタに対して配置されていてもよい。
【００２１】
走行中の車両において、道路や歩道における物体の検出が特に重要である。そのため、周囲の物体を検出するための電磁波は、周囲を照らすための可視光よりも下方の領域を照射できることが好ましい。そこで、この態様によると、電磁波発生器は、配光パターンよりも下方の領域を含む範囲を電磁波で照射できるように第１のリフレクタに対して配置されている。
【００２２】
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】
【００２３】
本発明によれば、配光パターンを形成したり周囲の物体を検出したりできる新たな光学ユニットを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。
【図２】図１に示す光学ユニットをＡ方向から見た概略構成を示す側面図である。
【図３】図３（ａ）は、第１のリフレクタとして用いることができる回転リフレクタの一例を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す回転リフレクタの側面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１のリフレクタとして回転リフレクタを用いた場合に第１の反射光Ｌ１および第１のレーザＬ’１が走査される様子を模式的に示した図である。
【図５】図５（ａ）は、第２のリフレクタとして用いることができる回転リフレクタの形状を説明するための模式図、図５（ｂ）は、回転リフレクタの具体的な形状を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第２のリフレクタとして回転リフレクタを用いた場合に第２の反射光Ｌ２および第２のレーザＬ’２が走査される様子を模式的に示した図である。
【図７】本実施の形態に係るハイビーム用配光パターンによる照射範囲およびレーザユニットが発するレーザによる照射範囲を模式的に示した図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第１のリフレクタとしてＭＥＭＳミラーを用いた場合に第１の反射光Ｌ１が走査される様子を模式的に示した図である。
【図９】第３の実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。
【図１０】第１のリフレクタのブレードの変形例の形状を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。例えば、車両用前照灯に搭載することで、車両前方の様々な状況に適したハイビーム用配光パターンを形成できる。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。図１において、Ｘ方向は車両の前後方向を示し、Ｙ方向は車両の車幅方向を示し、Ｚ方向は車両の高さ方向を示す。図２は、図１に示す光学ユニットをＡ方向から見た概略構成を示す側面図である。
【００２８】
光学ユニット１０は、周囲を照らすための可視光を出射する光源１２と、周囲の物体を検出するための電磁波を発する電磁波発生器としてのレーザユニット１３と、光源１２から出射した出射光Ｌおよびレーザユニット１３が発したレーザＬ’を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で反射する第１のリフレクタ１４と、第１のリフレクタ１４で反射された第１の反射光Ｌ１および第１の電磁波としての第１のレーザＬ’１を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で再度反射する第２のリフレクタ１６と、を備える。
【００２９】
第１のリフレクタ１４は、第１の反射光Ｌ１および第１のレーザＬ’１で第２の反射領域Ｒ２を走査するように構成されている。第２のリフレクタ１６は、第１の反射光Ｌ１を反射した第２の反射光Ｌ２を走査することでハイビーム用配光パターンＰＨを形成するように第２の反射領域Ｒ２が構成されており、かつ、第１のレーザＬ’１を反射した第２のレーザＬ’２を走査することで周囲の物体を検出するように第２の反射領域Ｒ２が構成されている。
【００３０】
光源１２は、照明や灯具の配光に適したものであれば特に制限されるものではないが、小型化の観点では、ＬＥＤ素子やＬＤ（Laser Diode）素子、ＥＬ素子等の半導体発光素子が好適である。また、光源１２が含む発光素子の数は一つ以上であればよい。
【００３１】
レーザユニット１３は、いわゆるＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）と称するものである。レーザユニット１３は、例えば、紫外線、可視光線、近赤外線等の比較的波長の短い電磁波を発するものであってもよい。これにより、車両周囲の状況（歩行者や他車両の有無や位置、道路形状や建築物の位置等）を精度良く把握できるため、車両周囲の状況に応じた適切な配光制御が可能となる。レーザユニット１３以外の電磁波発生器として、ミリ波レーダーやマイクロ波レーダ等を用いてもよい。
【００３２】
次に、第１のリフレクタ１４および第２のリフレクタ１６の形状について説明する。図３（ａ）は、第１のリフレクタ１４として用いることができる回転リフレクタの一例を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す回転リフレクタの側面図である。
【００３３】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示す回転リフレクタ５０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５０は、光源１２が備えるＬＥＤ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ており、かつ、レーザユニット１３が発するレーザを回転しながら反射し、周囲を走査することで物体を検出するように構成されている反射面を備えている。
【００３４】
回転リフレクタ５０は、反射面（第１の反射領域Ｒ１や第２の反射領域Ｒ２）として機能する、形状の同じ２枚のブレード５０ａが筒状の回転部５０ｂの周囲に設けられている。ブレード５０ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、回転軸Ｒ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１に示すように第１の反射光Ｌ１や第２の反射光Ｌ２を用いた走査が可能となる。
【００３５】
図４（ａ）〜図４（ｃ）は、第１のリフレクタ１４として回転リフレクタ５０を用いた場合に第１の反射光Ｌ１および第１のレーザＬ’１が走査される様子を模式的に示した図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、第１のリフレクタ１４のブレード１４ａ（回転リフレクタ５０のブレード５０ａに相当）が回転すると、回転軸Ｒに対して反射面が徐々に変化する。その結果、第１の反射光Ｌ１が第２の反射領域Ｒ２上で走査され、ライン状のパターンＰ１が形成される。同様に、第１のレーザＬ’１が第２の反射領域Ｒ２上で走査され、ライン状のパターンＰ’１が形成される。
【００３６】
図５（ａ）は、第２のリフレクタ１６として用いることができる回転リフレクタ２６の形状を説明するための模式図、図５（ｂ）は、回転リフレクタ２６の具体的な形状を説明するための図である。図６（ａ）〜図６（ｃ）は、第２のリフレクタ１６として回転リフレクタ５０を用いた場合に第２の反射光Ｌ２および第２のレーザＬ’２が走査される様子を模式的に示した図である。
【００３７】
回転リフレクタ２６は、２つのブレード２６ａの境界を回転角度０°とすると、その位置での反射面の法線と回転軸Ｒとの成す角がα°（図５（ｂ）参照）であり、図１２のハイビーム用配光パターンの右端をパターンＰ１が照射するように構成されている。また、回転リフレクタ２６は、回転角度９０°の場合、その位置での反射面の法線と回転軸Ｒとの成す角が０°（図５（ｂ）参照）であり、図２のハイビーム用配光パターンＰＨの中央をパターンＰ１が照射するように構成されている。また、回転リフレクタ２６は、回転角度１８０°の場合、その位置での反射面の法線と回転軸Ｒとの成す角が−α°（図５（ｂ）参照）であり、図２のハイビーム用配光パターンＰＨの左端をパターンＰ１が照射するように構成されている。
【００３８】
そして、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すように、第２のリフレクタ１６のブレード１６ａ（回転リフレクタ２６のブレード２６ａに相当）が回転すると、回転軸Ｒに対して反射面が徐々に変化する。その結果、光源像１５が第１の反射光Ｌ１として第２の反射領域Ｒ２上で走査されることで形成されたライン状のパターンＰ１が、車両前方で左右方向に走査される。同様に、レーザユニット１３が発したレーザＬ’が、反射された第１のレーザＬ’１として第２の反射領域Ｒ２上で走査されることで形成されたライン状のパターンＰ’１が、車両前方で左右方向に走査される。
【００３９】
このように構成された光学ユニット１０は、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で光源１２の出射光Ｌが反射され、反射された第１の反射光Ｌ１で第２の反射領域Ｒ２が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンＰ１が周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で反射され、反射された第２の反射光Ｌ２で２次元的な範囲が走査され、ハイビーム用配光パターンＰＨが形成される。
【００４０】
同様に、光学ユニット１０は、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１でレーザユニット１３が発するレーザＬ’が反射され、反射された第１のレーザＬ’１で第２の反射領域Ｒ２が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンＰ’１が周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で反射され、反射された第２のレーザＬ’２で２次元的な範囲が走査され、周囲の物体が検出される。なお、光学ユニット１０または光学ユニット１０が備わる車両用灯具には、周囲の物体で反射されたレーザを検出する検出器が設けられている。
【００４１】
図７は、本実施の形態に係るハイビーム用配光パターンによる照射範囲およびレーザユニットが発するレーザによる照射範囲を模式的に示した図である。図７に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨによって自車両前方の遠方領域や対向車線領域が照射されることとなる。
【００４２】
以上のように構成された光学ユニット１０においては、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で光源１２の出射光Ｌが反射され、反射された第１の反射光Ｌ１で第２の反射領域Ｒ２が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンＰ１が周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で反射され、反射された第２の反射光Ｌ２で２次元的な範囲が走査され、配光パターンが形成される。したがって、仮に一つの発光素子しか備えていない光源１２であっても、発光素子の点消灯を制御することで、配光パターンの所定の位置に非照射領域を形成することが可能となり、より多くの配光パターンを形成できる。
【００４３】
また、光学ユニット１０は、リフレクタを用いずに光源がそのまま照射できる範囲よりも、広い範囲を照射できる。また、光学ユニット１０によると、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１でレーザユニット１３が発するレーザＬ’が反射され、反射された第１のレーザＬ’１で第２の反射領域Ｒ２が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンＰ’１が周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で反射され、反射された第２のレーザＬ’２で２次元的な範囲が走査される。これにより、光学ユニット１０は、リフレクタを用いないで、または、リフレクタを一つしか用いないでレーザユニット１３がレーザで物体を検出できる範囲（照射できる範囲）と比較して、より広い範囲の物体を検出（照射）できる。換言すれば、レーザユニット１３を小型化できる。
【００４４】
本実施の形態に係る車両用前照灯１００は、図１に示すように、上述の光学ユニット１０と、配光パターンに応じて光源１２やレーザユニット１３の駆動電流の大きさを制御する制御部２８と、を備えている。走行中の車両において、道路や歩道における物体の検出が特に重要である。そのため、周囲の物体を検出するための電磁波は、周囲を照らすための可視光よりも下方の領域を照射できることが好ましい。また、周囲の物体を検出するための電磁波は、周囲を照らすための可視光よりも広い領域を照射できることが好ましい。
【００４５】
そこで、レーザユニット１３は、ハイビーム用配光パターンＰＨよりも下方の領域、つまり車両前方のより近傍領域を含む、ハイビーム用配光パターンＰＨよりも広い検知領域ＲＤ（図７参照）をレーザで照射できるように第１のリフレクタ１４に対して配置されている。具体的には、図１に示すように、レーザユニット１３は、光源１２よりも下方に配置されている。また、レーザユニット１３は、光源１２から出射した出射光Ｌが第１のリフレクタ１４のブレード１４ａで反射される位置よりも外側で反射されるように、レーザユニット１３が発するレーザＬ’の向きが定まっている。
【００４６】
ここで、ハイビーム用配光パターンによる照射範囲とは、光源の光で照射された範囲のうち最大光度の範囲、および、最大光度の範囲と連続した、最大光度の３０％以上の光度を有する範囲である。
【００４７】
なお、第２のリフレクタ１６の第２の反射領域Ｒ２は、矩形または円形の光源像１５や第１のレーザＬ’１が走査されることで形成されるライン状のパターンＰ１（Ｐ’１）を反射するため、第１のリフレクタ１４の第１の反射領域Ｒ１よりも広い方が好ましい。つまり、第２のリフレクタ１６の一つのブレード１６ａの半径は、第１のリフレクタ１４の一つのブレード１４ａの半径よりも大きい方が好ましい。
【００４８】
また、本実施の形態に係る光学ユニット１０においては、ハイビーム用配光パターンＰＨに相当する領域をパターンＰ１で一度走査する間に、光源像１５で第２のリフレクタ１６上の第２の反射領域Ｒ２を複数回走査する必要がある。同様に、検知領域ＲＤをパターンＰ’１で一度走査する間に、第１のレーザＬ’１で第２の反射領域Ｒ２上を複数回走査する必要がある。したがって、本実施の形態に係る光学ユニット１０においては、ハイビーム用配光パターンＰＨや検知領域ＲＤを照射するパターンを形成する際の第１のリフレクタ１４の回転周波数は、第２のリフレクタ１６の回転周波数よりも大きい。これにより、第２のリフレクタ１６が１回転する間に、第１のリフレクタ１４で反射された可視光や電磁波で、第２の反射領域Ｒ２を少なくとも１回より多く走査できる。そのため、光源１２の発光部やレーザユニット１３の発生部の大きさを小さくできる。
【００４９】
また、第１のリフレクタ１４の回転周波数および第２のリフレクタ１６の回転周波数は、いずれも５０Ｈｚ以上であるとよい。これにより、可視光で形成された配光パターンのちらつき（フリッカー）が防止される。
【００５０】
第１のリフレクタ１４の回転周波数は、第２のリフレクタ１６の回転周波数と異なっているとよい。これにより、所望の配光パターンの一部のみを繰り返し第２の反射光で走査する状況が防止される。
【００５１】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、第１のリフレクタ１４として図３に示した回転リフレクタ５０を用いた場合について説明した。しかしながら、第２のリフレクタ１６の第２の反射領域Ｒ２上にライン状のパターンＰ１（Ｐ’１）を形成できるものであれば、他の構成であってもよい。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）ミラーを利用できる。
【００５２】
図８（ａ）〜図８（ｃ）は、第１のリフレクタ２４としてＭＥＭＳミラーを用いた場合に第１の反射光Ｌ１が走査される様子を模式的に示した図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）に示すように、第１のリフレクタ２４の反射面２４ａがＺ方向を回転軸Ｒとして回転すると、回転軸Ｒに対して反射面２４ａが徐々に変化する。その結果、第１の反射光Ｌ１が第２の反射領域Ｒ２上で走査され、ライン状のパターンＰ１が形成される。その後の動作は第１の実施の形態と同様なため説明は省略する。
【００５３】
このように、第１のリフレクタ２４としてＭＥＭＳミラーを用いた場合、図３に示したような回転リフレクタ５０と比較して小型化が可能である。また、比較的高い周波数での駆動も可能であり、一定の振幅で共振させるだけではなく、振幅を一時的に変更することも可能であり、配光パターンの形成においてより多様な制御が可能となる。
【００５４】
そこで、第２の実施の形態に係る車両用前照灯は、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０における第１のリフレクタ１４の代わりにＭＥＭＳミラーを用いた第１のリフレクタ２４を有する光学ユニットを備えている。また、第２の実施の形態に係る車両用前照灯は、更に車両の走行状態（例えば車速）に基づいてＭＥＭＳミラーの振幅を制御する制御部３２と、車速や車両の舵角を検出するセンサ３４と、を備えている。センサ３４は、例えば、車速センサ、加速度センサ、舵角センサ等である。
【００５５】
第２の実施の形態に係る車両用前照灯は、例えば、車両が高速で走行し、より遠方での可視光の照射や物体の検出が必要な場合には、制御部によって反射素子の振幅を小さくすることで、光源１２が出射する可視光やレーザユニット１３が発するレーザを集束できる。換言すれば、より遠方まで可視光やレーザで照射できる。
【００５６】
（第３の実施の形態）
上述の各実施の形態では、光源が一つの発光素子を備えている場合について説明したが、光源が複数の発光素子を備える必要がある場合、あるいは、光源自体を複数配置する必要がある場合も有り得る。例えば、発光素子一つの出力が不足している場合や、照射範囲をより広げたい場合、あるいは、各リフレクタの駆動周波数（回転速度）が不足している場合等である。
【００５７】
発光素子一つの出力が十分でない場合、各リフレクタの駆動周波数（回転速度）がそのままであると、ハイビーム用配光パターンが全体的に暗くなってしまう。一方、各リフレクタの駆動周波数（回転速度）を低いと、照射範囲の一部に光源像で走査されない隙間が生じてしまう。
【００５８】
そこで、本実施の形態に係る光源では、光源が発光素子を複数備えるようにしている。例えば、光源は、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは共に自然数であり、ｍ≠１またはｎ≠１である。）のマトリックス状に配列された発光素子を備えている。これにより、第１の発光素子から出射された出射光によって、ハイビーム用配光パターンの上半分の領域を形成し、第２の発光素子から出射された出射光によって、ハイビーム用配光パターンの下半分の領域を形成する、といったことが可能となる。その結果、発光素子一つの出力が不足している場合や、照射範囲をより広げたい場合等において、所望の特性を備えた配光パターンを形成できる。
【００５９】
図９は、第３の実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。第３の実施の形態に係る光学ユニット３０は、アレイ状またはマトリックス状に複数の発光素子３６ａが配列された光源３６を有する点、第１のリフレクタではレーザＬ’のみ反射している点、が主な特徴である。
【００６０】
つまり、第３の実施の形態に係る光学ユニット３０は、アレイ状またはマトリックス状に複数の発光素子３６ａが配列され、周囲を照らすための可視光を出射する光源３６と、周囲の物体を検出するためのレーザユニット１３と、レーザユニット１３が発したレーザＬ’を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で反射する第１のリフレクタ１４と、光源３６から出射した出射光Ｌ３および第１のリフレクタ１４で反射された第１のレーザＬ’１を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で反射する第２のリフレクタ１６と、を備える。
【００６１】
第１のリフレクタ１４は、第１のレーザＬ’１で第２の反射領域Ｒ２を走査するように反射面が構成されていればよい。つまり、第１の実施の形態では、光源が出射した可視光の反射を考慮せずに、第１のレーザＬ’１で第２の反射領域Ｒ２を走査するように第１のリフレクタ１４の構成を設定できるため、設計（例えば、反射面の形状や大きさ、回速速度等）の自由度が増し、また、第１のリフレクタ１４の小型化や簡素化を実現できる。
【００６２】
第２のリフレクタ１６は、出射光Ｌ３を反射した反射光Ｌ４を走査することで配光パターンＰＨを形成するように第２の反射領域Ｒ２が構成されており、かつ、第１のレーザＬ’１を反射した第２のレーザＬ’２を走査することで周囲の物体を検出するように第２の反射領域Ｒ２が構成されている。なお、第２のリフレクタ１６の回転周波数は、５０Ｈｚ以上であるとよい。これにより、可視光で形成された配光パターンのちらつき（フリッカー）が防止される。
【００６３】
第３の実施の形態に係る光学ユニット３０は、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で光源３６から出射したアレイ状またはマトリックス状の出射光Ｌ３が反射され、反射された反射光Ｌ４で２次元的な範囲が走査され、配光パターンＰＨが形成される。
【００６４】
また、光学ユニット３０は、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１でレーザユニット１３が発するレーザＬ’が反射され、反射された第１のレーザＬ’１で第２の反射領域Ｒ２が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンが周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で反射され、反射された第２のレーザＬ’２で２次元的な範囲が走査される。これにより、リフレクタを用いない場合、または、リフレクタを一つしか用いない場合にレーザユニット１３がレーザで物体を検出できる範囲（照射できる範囲）と比較して、より広い範囲の物体を検出（照射）できる。換言すれば、レーザユニット１３を小型化できる。
【００６５】
（光学ユニットの変形例）
上述の各実施の形態に係る光学ユニットでは、第１のリフレクタで鉛直（縦）方向に走査して形成された縦長のパターンを、第２のリフレクタで水平（横）方向に走査することでハイビーム用配光パターンＰＨや検知領域ＲＤが形成されている。しかしながら、変形例に係る光学ユニットでは、第１のリフレクタで水平（横）方向に走査して形成された横長のパターンを、第２のリフレクタで鉛直（縦）方向に走査することでハイビーム用配光パターンＰＨや検知領域ＲＤを形成できる。変形例に係る光学ユニットにおいても、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０と同様の作用効果を得られる。
【００６６】
（リフレクタの反射面）
上述の各実施の形態に係る光学ユニットでは、第１のリフレクタや第２のリフレクタにおいて、周囲を照らすための可視光だけでなく、周囲の物体を検出するための電磁波を反射している。そして、可視光を出射する光源と、電磁波（例えば非可視光の波長であるレーザ光）を発する電磁波発生器とは、互いが干渉しないように異なる位置に配置する必要がある。そのため、可視光や電磁波が各リフレクタで反射される領域や反射方向は必ずしも一致しない。
【００６７】
図１０は、第１のリフレクタ１４のブレード１４ａの変形例の形状を説明するための模式図である。図１０に示すように、ブレード１４ａにおいては、光源１２からの出射光Ｌを反射する可視光反射領域Ｒ１’と、レーザユニット１３が発するレーザＬ’を反射するレーザ反射領域Ｒ１”とがずれている。レーザ反射領域Ｒ１”は、可視光反射領域Ｒ１’と一部が重複しているが、一部は可視光反射領域Ｒ１’よりもブレード１４ａの外側に位置している。したがって、可視光反射領域Ｒ１’の境界部Ｅから外側にあるレーザ反射領域Ｒ１”は、レーザＬ’の反射のみを考慮したブレード形状にすることができる。
【００６８】
したがって、例えば、可視光反射領域Ｒ１’で可視光Ｌが反射された第１の反射光Ｌ１による照射範囲Ｆよりも、レーザ反射領域Ｒ１”でレーザＬ’が反射された第１のレーザＬ’１の照射範囲Ｆ’が広くなるようにブレード１４ａの形状を設計しやすい。また、可視光反射領域Ｒ１’とレーザ反射領域Ｒ１”がほとんど重ならないように、光源１２やレーザユニット１３の配置、出射方向を工夫することで、可視光反射領域Ｒ１’とレーザ反射領域Ｒ１”の反射面の形状を個別に最適化することができる。
【００６９】
なお、前述した図１０に示すブレード１４ａの形状を定めた技術思想は、第２のリフレクタ１６のブレード１６ａの形状を定める際にも利用できる。つまり、ブレード１６ａの第２の反射領域Ｒ２において、第１のリフレクタ１４で反射された第１の反射光Ｌ１を反射する領域と、同様に第１のリフレクタ１４で反射された第１のレーザＬ’１を反射する領域とが重複しないようにする。これにより、ブレード１６ａで反射された第２の反射光Ｌ２で照射される照射範囲および第２のレーザＬ’２で照射される照射範囲を個別に設定できる。
【００７０】
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。
【符号の説明】
【００７１】
Ｌ１  第１の反射光、  Ｒ１  第１の反射領域、  Ｌ２  第２の反射光、  Ｒ２  第２の反射領域、  １０  光学ユニット、  １２  光源、  １３  レーザユニット、  １４  第１のリフレクタ、  １４ａ  ブレード、  １６  第２のリフレクタ、  １６ａ  ブレード、  ２４  第１のリフレクタ、  ２４ａ  反射面、  ２６  回転リフレクタ、  ２６ａ  ブレード、  ２８  制御部、  ３０  光学ユニット、  ３２  制御部、  ３６  光源、  ３６ａ  発光素子、  ５０  回転リフレクタ、  ５０ａ  ブレード、  １００  車両用前照灯。
【図１】
2019220270.tif 000003
【図２】
2019220270.tif 000004
【図３】
2019220270.tif 000005
【図４】
2019220270.tif 000006
【図５】
2019220270.tif 000007
【図６】
2019220270.tif 000008
【図７】
2019220270.tif 000009
【図８】
2019220270.tif 000010
【図９】
2019220270.tif 000011
【図１０】
2019220270.tif 000012