(57)【要約】  光学ユニットは、光源と、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（２２）と、回転リフレクタで反射された光を光照射方向に投影する投影レンズと、を備える。投影レンズは、第１の焦点面（ＦＰ１）が定まる第１のレンズ領域（ＬＲ１）と、第１の焦点面と異なる第２の焦点面（ＦＰ２）が定まる第２のレンズ領域（ＬＲ２）と、を有する。光源は、回転リフレクタ（２２）が第１の回転位置にある場合の虚像位置（ＶＰ１）が第１の焦点面（ＦＰ１）の近傍となるように、かつ、回転リフレクタ（２２）が第２の回転位置にある場合の虚像位置（ＶＰ２）が第２の焦点面（ＦＰ２）の近傍となるように設けられている。
2020137635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、  前記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、  前記回転リフレクタで反射された光を光照射方向に投影する投影レンズと、を備え、  前記投影レンズは、第１の焦点面が定まる第１のレンズ領域と、前記第１の焦点面と異なる第２の焦点面が定まる第２のレンズ領域と、を有し、  前記光源は、前記回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の虚像位置が前記第１の焦点面の近傍となるように、かつ、前記回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の虚像位置が前記第２の焦点面の近傍となるように設けられている、  ことを特徴とする光学ユニット。
【請求項２】
前記第１のレンズ領域は、前記投影レンズの中心を含み、  前記第２のレンズ領域は、前記第１のレンズ領域の外側に位置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３】
前記回転リフレクタは、回転しながら反射した前記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おり、  前記投影レンズは、前記第１のレンズ領域を通過した光が前記配光パターンの中央部を照射し、前記第２のレンズ領域を通過した光が前記配光パターンの端部を照射するように構成さ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】
前記回転リフレクタは、前記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、  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３に記載の光学ユニット。
【請求項５】
前記投影レンズは、前記回転リフレクタで反射された光線が内部で交差しないように決定された入射面及び出射面を有す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。
【請求項６】
光源と、  前記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、  前記回転リフレクタで反射された光を光照射方向に投影する投影レンズと、を備えた光学ユニットであって、  前記回転リフレクタは、  回転しながら反射した前記光源の光が前記投影レンズによって投影されることで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が回転軸の周りに設けられており、  前記反射面は、回転軸を中心とする周方向に向かうにつれて、回転軸と反射面とが成す角が変化するように捩られたブレード形状を有しており、  前記回転軸は、  光学ユニットの前後方向に対して斜めになるように配置されており、かつ、  前記配光パターンにおける走査方向が水平に近づくように、前記投影レンズの焦点を含む平面に対してずらされている、  ことを特徴とする光学ユニット。
【請求項７】
前記回転軸は、前記投影レンズの焦点を含む平面に対して上下方向にずらされていることを特徴とする請求項６に記載の光学ユニット。
【請求項８】
回転軸は、回転によって走査する照射ビームの軌跡を連続的につなげることで形成される走査平面に略平行に設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記光源は、光学ユニットの前後方向において前記回転リフレクタが存在する領域の前端と後端との間に配置され、かつ、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において前記投影レンズおよび前記回転リフレクタが存在する領域の両端の間に配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
前記光源は、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において前記回転リフレクタが存在する領域の間に配置されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の光学ユニット。
【請求項１１】
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の反射面決定方法であって、  前方に所望の配光パターンを実現可能な投影レンズの光学面を設定する工程と、  前記配光パターンとして投影される光が出射したと見なされる仮想光源の領域を設定する工程と、  前記投影レンズの焦点を通る直線に対する前記回転リフレクタの回転軸の角度を設定する工程と、  前記光源の位置を設定する工程と、  前記光源の虚像位置が前記仮想光源の領域となるように前記回転リフレクタの反射角度の範囲を設定する工程と、  前記反射角度の範囲で複数の分割断面を設定し、回転軸を中心に該複数の分割断面をそれぞれ所定角度回転させたものを繋げることで前記回転リフレクタの反射面を設定する工程と、  を含むことを特徴とする反射面決定方法。
【請求項１２】
前記複数の分割断面を、反射角度が等間隔となるように設定することを特徴とする請求項１１に記載の反射面決定方法。
【請求項１３】
前記反射角度の範囲を、前記回転軸と垂直な面に対して±５°〜±１０°の範囲で設定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の反射面決定方法。
【請求項１４】
回転しながら反射した前記光源の光が所望の配光パターンを形成するように反射面を設定することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の反射面決定方法。
【請求項１５】
前記回転リフレクタは、前記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、  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、回転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１１乃至１４のいずれか１項に記載の反射面決定方法。
【請求項１６】
回転部と、前記回転部の周囲に設けられ、光源から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面と、を有する回転リフレクタと、  光源から出射した光のうち前記回転部に向かう光、または、光源から出射した光のうち前記回転部で反射された光を遮る中央遮光部を有するシェードと、  を備える光学ユニット。
【請求項１７】
前記シェードは、光源から出射した光が前記反射面に向かって通過し、かつ、前記反射面で反射された光が通過する開口部を有することを特徴とする請求項１６に記載の光学ユニット。
【請求項１８】
前記回転リフレクタで反射された反射光を車両前方に投影する投影レンズを更に備え、  前記シェードは、車両前方から前記投影レンズに入射した外光のうち前記回転リフレクタの反射面に向かう光の少なくとも一部を遮る反射面遮光部を更に有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学ユニット。
【請求項１９】
前記シェードは、前記中央遮光部および前記反射面遮光部がつながっている板状の部材であり、  前記中央遮光部は、前記回転部の上方に配置され、かつ、前記反射面遮光部よりも前記回転部に向かって凹んでいることを特徴とする請求項１８に記載の光学ユニット。
【請求項２０】
前記回転部は、前記反射面と同じ材質である、または、前記反射面と同じ表面処理がされていることを特徴とする請求項１６乃至１９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、車両用灯具等の灯具に利用できる光学ユニットに関する。また、本発明は、回転リフレクタ等の反射面を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  （１）（２）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。また、反射面で反射した光源の光は、光源像として投影レンズを介して前方に投影される（特許文献１、３参照）。【０００３】  （３）このように、車両用灯具には様々なレンズやリフレクタといった光学部材が用いられている。そして、光学部材は、用いられる灯具の光学的な性能を満たすように反射面や屈折面の形状が設計されている。【０００４】  例えば、前照灯用の反射鏡として、反射面を上下左右に分割し、左右の反射面をそれぞれ垂直及び水平断面が２次曲線から成りかつ焦点を有する曲面とし、光源を配置する光源配置点を焦点より前方でかつ反射面側へ偏位した点とし、左右の反射面の光源配置点を一致させ、かつ、左側反射面の光軸を左向きに、また、右側反射面の光軸を右向きに傾斜させた設計方法が考案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第１１／１２９１０５号
【特許文献２】特開平２−１２９８０３号公報
【特許文献３】国際公開第１５／１２２３０４号
【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、（１）前述の回転リフレクタのブレードは、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である。そのため、光源の光がブレードで反射される方向によっては、光源像が明りょうに投影されないおそれがある。【０００７】  （２）前述の装置は、回転リフレクタと光源と投影レンズとの位置関係によっては、配光パターンの形状が矩形とならないおそれがある。【０００８】  （３）前述の回転リフレクタは、反射面が平坦ではなく、また、光源の光を反射する反射面の角度が周期的に変化するため、反射面を決定する新たな手法が必要である。【０００９】  （４）上述の装置では、昼間の太陽光が投影レンズから装置内に入射すると、場合によっては装置内の部品に集光し、部品が溶損するおそれがある。そこで、上述の装置では、太陽光が回転リフレクタのブレード表面に集光しないように、投影レンズと回転リフレクタとの間にシェードが設けられている。【００１０】  しかしながら、前述のシェードは固定式のため、光源から出射した光を投影レンズに向けて反射して所望の配光パターンを形成するためにはブレードの反射面上の領域が露出する必要があり、シェードの一部が開口している。そのため、光源から出射した光がブレードではなく、例えば、回転軸に相当する部分で反射されると、その反射光がグレアとなるおそれがある。【００１１】  本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、（１）その例示的な目的のひとつは、回転リフレクタを備える光学ユニットにおいて、明りょうな配光パターンを実現する技術を提供することにある。【００１２】  （２）また、例示的な目的の他のひとつは、所望の形状の配光パターンに近づける新たな技術を提供することにある。【００１３】  （３）また、例示的な目的の他のひとつは、回転リフレクタの反射面の形状を決定する新たな技術を提供することにある【００１４】  （４）また、例示的な目的の他のひとつは、回転リフレクタを備える光学ユニットにおいて、光源から出射した光が回転リフレクタの所定の反射領域以外で反射されることで生じるグレアを低減する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】  （１）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、光源と、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、回転リフレクタで反射された光を光照射方向に投影する投影レンズと、を備える。投影レンズは、第１の焦点面が定まる第１のレンズ領域と、第１の焦点面と異なる第２の焦点面が定まる第２のレンズ領域と、を有する。光源は、回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の虚像位置が第１の焦点面の近傍となるように、かつ、回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の虚像位置が第２の焦点面の近傍となるように設けられている。【００１６】  この態様によると、回転リフレクタが第１の回転位置であっても第２の回転位置であっても光源から出射した光が集光しやすいため、光照射方向に投影された光が走査されることで形成されるパターンのうち明りょうとなる範囲が広がる。【００１７】  第１のレンズ領域は、投影レンズの中心を含んでもよい。第２のレンズ領域は、第１のレンズ領域の外側に位置していてもよい。これにより、パターンのうち、投影レンズの中心を通過する光が投影される領域およびその外側の領域を含む範囲が明りょうとなる。【００１８】  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おり、投影レンズは、第１のレンズ領域を通過した光が配光パターンの中央部を照射し、第２のレンズ領域を通過した光が配光パターンの端部を照射するように構成されていてもよい。これにより、中央部と端部とが共に明りょうな配光パターンを実現できる。【００１９】  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てもよい。【００２０】  投影レンズは、回転リフレクタで反射された光線が内部で交差しないように決定された入射面及び出射面を有してもよい。これにより、投影レンズのレンズ面の設計が容易となる。【００２１】  （２）本発明のある態様の光学ユニットは、光源と、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、回転リフレクタで反射された光を光照射方向に投影する投影レンズと、を備えた光学ユニットであって、回転リフレクタは、回転しながら反射した光源の光が投影レンズによって投影されることで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が回転軸の周りに設けられており、反射面は、回転軸を中心とする周方向に向かうにつれて、回転軸と反射面とが成す角が変化するように捩られたブレード形状を有しており、回転軸は、光学ユニットの前後方向に対して斜めになるように配置されており、かつ、配光パターンにおける走査方向が水平に近づくように、投影レンズの焦点を含む平面に対してずらされている。【００２２】  この態様によると、走査方向が水平に近い配光パターンを形成できる。【００２３】  回転軸は、投影レンズの焦点を含む平面に対して上下方向にずらされていてもよい。これにより、レイアウトの変更で配光パターンを所望の形状に近づけることができる。【００２４】  回転軸は、回転によって走査する照射ビームの軌跡を連続的につなげることで形成される走査平面に略平行に設けられていてもよい。【００２５】  光源は、光学ユニットの前後方向において回転リフレクタが存在する領域の前端と後端との間に配置され、かつ、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において投影レンズおよび回転リフレクタが存在する領域の両端の間に配置されていてもよい。【００２６】  光源は、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において回転リフレクタが存在する領域の間に配置されていてもよい。【００２７】  （３）本発明のある態様の反射面決定方法は、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の反射面決定方法であって、前方に所望の配光パターンを実現可能な投影レンズの光学面を設定する工程と、配光パターンとして投影される光が出射したと見なされる仮想光源の領域を設定する工程と、投影レンズの焦点を通る直線に対する回転リフレクタの回転軸の角度を設定する工程と、光源の位置を設定する工程と、光源の虚像位置が仮想光源の領域となるように回転リフレクタの反射角度の範囲を設定する工程と、反射角度の範囲で複数の分割断面を設定し、回転軸を中心に該複数の分割断面をそれぞれ所定角度回転させたものを繋げることで回転リフレクタの反射面を設定する工程と、を含む。【００２８】  この態様によると、前方に所望の配光パターンを形成できる回転リフレクタの反射面の形状を決定できる。【００２９】  複数の分割断面を、反射角度が等間隔となるように設定してもよい。これにより、設計が容易となる。【００３０】  反射角度の範囲を、回転軸と垂直な面に対して±５°〜±１０°の範囲で設定してもよい。これにより、車両前方の所望の範囲を照射する配光パターンを形成できる。【００３１】  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に反射面を設定してもよい。【００３２】  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、回転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てもよい。【００３３】  （４）本発明のある態様の光学ユニットは、回転部と、回転部の周囲に設けられ、光源から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面と、を有する回転リフレクタと、光源から出射した光のうち回転部に向かう光、または、光源から出射した光のうち回転部で反射された光を遮る中央遮光部を有するシェードと、を備える。【００３４】  この態様によると、光源から出射した光のうち回転部に向かう光、または、光源から出射した光のうち回転部で反射された光を遮ることができ、グレアの発生を低減できる。【００３５】  シェードは、光源から出射した光が反射面に向かって通過し、かつ、反射面で反射された光が通過する開口部を有してもよい。これにより、シェードがあることによる配光パターンの欠けや照度低下を抑制できる。【００３６】  回転リフレクタで反射された反射光を車両前方に投影する投影レンズを更に備えてもよい。シェードは、車両前方から投影レンズに入射した外光のうち回転リフレクタの反射面に��かう光の少なくとも一部を遮る反射面遮光部を更に有してもよい。これにより、投影レンズから入射して回転リフレクタに向かう外光を遮光することができる。【００３７】  シェードは、中央遮光部および反射面遮光部がつながっている板状の部材であり、中央遮光部は、回転部の上方に配置され、かつ、反射面遮光部よりも回転部に向かって凹んでいてもよい。これにより、回転リフレクタの反射面で反射された光が中央遮光部で遮光されることを低減できる。【００３８】  回転部は、反射面と同じ材質である、または、反射面と同じ表面処理がされていてもよい。これにより、回転部と反射面とで材質を変えたり表面処理を変えたりする必要がなくなり、回転リフレクタの製造コストを低減できる。【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】  （１）本発明によれば、明りょうな配光パターンを実現できる。あるいは、（２）本発明によれば、所望の形状の配光パターンに近づけることができる。あるいは、（３）本発明によれば、回転リフレクタの反射面の形状を決定できる。あるいは、（４）本発明によれば、光源から出射した光が回転リフレクタの所定の反射領域以外で反射されることで生じるグレアを低減できる。
【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概要図である。
【図２】本実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。
【図３】本実施の形態に係る光学ユニットの要部を示す斜視図である。
【図４】本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。
【図５】本実施の形態に係る回転リフレクタの側面図である。
【図６】反射面の形状を説明するための右側前照灯用の回転リフレクタの正面図である。
【図７】図７（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｃ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第３の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｃ）は、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。
【図９】図９（ａ）は、参考例に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図９（ｂ）は、参考例に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、参考例に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図１１（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。
【図１２】図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、本実施の形態に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。
【図１３】本実施の形態に係る光学ユニットにおける反射面を決定する方法を説明するための模式図である。
【図１４】本実施の形態に係る反射面決定方法のフローチャートを示す図である。
【図１５】図１５（ａ）〜図１５（ｆ）は、ステップＳ２０の工程を更に説明するための模式図である。
【図１６】回転リフレクタの反射面を設定する工程を説明するための模式図である。
【図１７】本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。
【図１８】本実施の形態に係る回転リフレクタの正面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、本実施の形態に係るシェードの正面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すシェードのＡ−Ａ断面図である。
【図２０】本実施の形態に係るシェードで回転リフレクタを覆った状態を示す斜視図である。
【図２１】本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの機能を説明するための模式図である。
【図２２】本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの中央遮光部の機能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】
【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】  本実施の形態に係る回転リフレクタを有する光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。はじめに、後述する実施の形態に係る光学ユニットを搭載可能な車両用前照灯システムの概略について説明する。
【００４４】  （車両用前照灯）  図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面概要図である。図２は、本実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。なお、図２においては、一部の部品を省略してある。
【００４５】  本実施の形態に係る車両用前照灯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主要部品のレイアウトや構成が左右対称である以外はほぼ同じ構造である。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適宜省略する。
【００４６】  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、一つの光学ユニット１８が収容される空間として機能する。光学ユニット１８は、可変ハイビームを照射できるように構成されたランプユニットである。可変ハイビームとは、ハイビーム用の配光パターンの形状を変化させるように制御されているものをいい、例えば、配光パターンの一部に非照射領域（遮光部）を生じさせることができる。ここで、配光パターンとは、例えば、灯具が灯具前方２５〜５０ｍに設置したスクリーン（仮想スクリーン）上に形成する照射領域である。
【００４７】  本実施の形態に係る光学ユニット１８は、第１の光源２０と、第１の光源２０から出射した第１の光Ｌ１の光路を変化させて回転リフレクタ２２のブレード２２ａに向かわせる１次光学系（光学部材）としての集光用レンズ２４と、第１の光Ｌ１を反射しながら回転軸Ｒを中心に回転する回転リフレクタ２２と、回転リフレクタ２２で反射された第１の光Ｌ１を光学ユニットの光照射方向（図１右方向）に投影する投影レンズとしての凸レンズ２６と、第１の光源２０と凸レンズ２６との間に配置された第２の光源２８と、第２の光源２８から出射した第２の光Ｌ２の光路を変化させて凸レンズ２６に向かわせる１次光学系（光学部材）としての拡散用レンズ３０と、第１の光源２０および第２の光源２８を搭載したヒートシンク３２と、を備える。
【００４８】  各光源には、ＬＥＤ、ＥＬ、ＬＤなどの半導体発光素子が用いられる。本実施の形態に係る第１の光源２０は、回路基板３３上に、複数のＬＥＤ２０ａがアレイ状に配置されている。各ＬＥＤ２０ａは個別に点消灯可能に構成されている。
【００４９】  本実施の形態に係る第２の光源２８は、２つのＬＥＤ２８ａがアレイ状に水平方向に並んで配置されており、各ＬＥＤ２８ａは個別に点消灯可能に構成されている。また、第２の光源２８は、第２の光Ｌ２が回転リフレクタ２２で反射されずに凸レンズ２６に入射するように配置されている。これにより、第２の光源２８から出射した第２の光Ｌ２は、回転リフレクタ２２で反射されることを考慮せずに光学特性を選択できる。そのため、例えば、第２の光源２８から出射した光を拡散用レンズ３０で拡散させてから凸レンズ２６に入射させることで、より広い範囲を照射できるため、第２の光源２８を車両外側の領域を照射する光源として用いることができる。
【００５０】  回転リフレクタ２２は、モータ３４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２２は、形状の同じ２枚のブレード２２ａが筒状の回転部２２ｂの周囲に設けられている。ブレード２２ａは、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射した光で前方を走査し、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として機能する。
【００５１】  回転リフレクタ２２の回転軸Ｒは、光軸Ａｘに対して斜めになっており、光軸Ａｘと第１の光源２０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ＬＥＤ２０ａ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ＬＥＤ２０ａ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。
【００５２】  凸レンズ２６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を用いることも可能である。例えば、本実施の形態に係る凸レンズ２６は、各光源や回転リフレクタ２２の配置を工夫することで、外周の一部が鉛直方向に切り欠かれた切り欠き部２６ａを形成することが可能となっている。そのため、光学ユニット１８の車幅方向の大きさを抑えることができる。
【００５３】  また、切り欠き部２６ａが存在することで、回転リフレクタ２２のブレード２２ａが凸レンズ２６に干渉しにくくなり、凸レンズ２６と回転リフレクタ２２とを近づけることができる。また、前方から車両用前照灯１０を見た場合に、凸レンズ２６の外周に非円形（直線）の部分が形成されていることで、車両の正面から見て曲線と直線を組み合わせた外形のレンズを有する斬新な意匠の車両用前照灯を実現できる。
【００５４】  （光学ユニット）  図３は、本実施の形態に係る光学ユニットの要部を示す斜視図である。なお、図３では、光学ユニット１８を構成する部品のうち、主として第１の光源２０、回転リフレクタ２２および凸レンズ２６を示しており、説明の便宜上一部の部品の図示を省略している。
【００５５】  図３に示すように、光学ユニット１８は、水平方向に向かってライン状に配列された複数のＬＥＤ２０ａからなる第１の光源２０と、第１の光源２０から出射した光を回転リフレクタ２２で反射された光を光学ユニットの光照射方向（光軸Ａｘ）に投影する凸レンズ２６を備えている。回転リフレクタ２２は、回転軸Ｒが光照射方向（光軸Ａｘ）に対して斜めにかつ水平方向に延びるように配置されている。また、第１の光源２０は、複数のＬＥＤ２０ａのそれぞれの発光面が反射面に対して斜めとなるように配置されている。
【００５６】  ブレード２２ａの反射面２２ｄ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（あるいは回転軸Ｒ）と該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。なお、反射面のより詳細な形状は後述する。ここで、光軸とは、例えば、レンズ正面から平行に入射した光が集光する焦点を通り、入射光と平行な直線と見なすことができる。あるいは、凸レンズの最も凸の部分を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸と見なすこともできる。あるいは、円形（円弧）のレンズの場合は、円（円弧）の中心を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸と見なすこともできる。したがって、ブレード２２ａ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ともいえる。
【００５７】  （回転リフレクタ）  次に、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２の構造の詳細について説明する。図４は、本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。図５は、本実施の形態に係る回転リフレクタの側面図である。
【００５８】  回転リフレクタ２２は、回転部２２ｂと、回転部２２ｂの周囲に設けられ、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面として機能する複数（２枚）のブレード２２ａと、を有する樹脂製の部品である。ブレード２２ａは円弧形状であり、隣接するブレード２２ａの外周部が連結部２２ｃで接続されることで環状になっている。これにより、回転リフレクタ２２が高速回転（例えば５０〜２４０回転／ｓ）しても、回転リフレクタ２２が撓みにくくなる。
【００５９】  回転部２２ｂの中心には、回転リフレクタ２２の回転軸が挿入され嵌合する穴３６ａが形成された円筒状のスリーブ３６がインサート成形により固定されている。また、回転部２２ｂの外周部であって、ブレード２２ａの内側には環状の溝３８が形成されている。
【００６０】  なお、図４および図５に示す回転リフレクタ２２は、右側前照灯用の車両用前照灯１０に用いられるものであり、反射面２２ｄの正面視において反時計回りに回転する。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄは、図４および図５に示すように、外周部の軸方向の高さ（ブレードの厚み方向）が正面視で反時計回りに向かって徐々に高くなるように構成されている。反対に、反射面２２ｄは、回転部２２ｂに近い内周部の軸方向の高さが反時計回りに向かって徐々に低くなるように構成されている。
【００６１】  また、反射面２２ｄは、外周部のうち軸方向の高さが低い方の端部２２ｅから中心（回転部２２ｂ）に向かって徐々に高くなるように構成されている。反対に、反射面２２ｄは、外周部のうち軸方向の高さが高い方の端部２２ｆから中心に向かって徐々に低くなるように構成されている。
【００６２】  このように各部で傾斜が異なる反射面２２ｄの法線ベクトルについて説明する。図６は、反射面の形状を説明するための右側前照灯用の回転リフレクタの正面図である。なお、図６に示す右側前照灯用の回転リフレクタ２２Ｒと、不図示の左側前照灯用の回転リフレクタとは、互いの反射面の表面形状が鏡像となる関係である。
【００６３】  図６に示す点線Ｌ３は、反射面２２ｄの軸方向の高さがほぼ一定の部分を結んだものであり、点線Ｌ３上の点Ｆ０における反射面２２ｄの法線ベクトルのみが回転リフレクタ２２Ｒの回転軸と平行となる。
【００６４】  また、図６に示す各矢印は、その領域での傾斜方向を示しており、矢印の向きは反射面２２ｄの高さが高い方から低い方へ向かうように描かれている。図６に示すように、本実施の形態に係る反射面２２ｄは、点線Ｌ３を挟んだ隣接領域で周方向または径方向の傾斜の向きが反転している。
【００６５】  例えば、図６に示す回転リフレクタ２２Ｒの反射面２２ｄの正面から領域Ｒ１に入射した光は、図６に示す状態で、左斜め上方向へ反射される。同様に、領域Ｒ２に入射した光は左斜め下方向へ反射され、領域Ｒ３に入射した光は右斜め上方向へ反射され、領域Ｒ４に入射した光は右斜め下方向へ反射される。
【００６６】  このように、回転リフレクタ２２の反射面２２ｄは、入射した光の反射方向が領域によって変わるように構成されているため、回転リフレクタ２２を回転させることで入射した光の反射方向が周期的に変わる。この性質を利用することで、回転リフレクタ２２は、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射した光で前方を走査し、配光パターンを形成する。
【００６７】  次に、本実施の形態に係る光学ユニット１８による配光パターンの形成について説明する。図７（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｃ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第３の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示す光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。
【００６８】  図７（ａ）に示す凸レンズ２６は、第１の焦点面ＦＰ１が定まる第１のレンズ領域ＬＲ１を有する。また、光源であるＬＥＤ２０ａは、回転リフレクタ２２が第１の回転位置（例えば、図７（ａ）に示すように光軸Ａｘに対して反射面の反射角度が４５°。）にある場合の虚像位置ＶＰ１が、第１の焦点面ＦＰ１の近傍（好ましくは第１の焦点面ＦＰ１上）となるように設けられている。ここで、光軸とは、例えば、レンズ正面から平行に入射した光が集光する焦点を通り、入射光と平行な直線とみなすことができる。あるいは、凸レンズの最も凸の部分を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸とみなすこともできる。あるいは、円形（円弧）のレンズの場合は、円（円弧）の中心を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸とみなすこともできる。
【００６９】  凸レンズ２６の第１の焦点面ＦＰ１近傍にある虚像位置ＶＰ１から出射した光は、凸レンズ２６の第１のレンズ領域ＬＲ１を通過し、明りょうな光源像として配光パターンＰＨの中央領域ＲＣに照射される（図８（ａ）参照）。したがって、少なくとも配光パターンＰＨの中央領域ＲＣは、集光度が向上した明りょうなパターンとなる。
【００７０】  次に、回転リフレクタ２２が第２の回転位置（例えば、図７（ｂ）に示すように光軸Ａｘに対して反射面の反射角度が４５°−α（αは５〜１０°））にある場合のＬＥＤ２０ａの虚像位置ＶＰ２は、第１の焦点面ＦＰ１からずれた位置になっている。この場合、虚像位置ＶＰ２から出射した光は、凸レンズ２６の第２のレンズ領域ＬＲ２を通過するが、虚像位置ＶＰ２が第１の焦点面ＦＰ１の延長線上からずれているため、集光が弱まった明りょうでない光源像として配光パターンＰＨの右端部領域ＲＲに照射される。
【００７１】  このように、虚像位置ＶＰ２が第１の焦点面ＦＰ１の延長線上からずれるのは、回転リフレクタ２２の反射面が単純な平坦面でないことが一因と考えられる。例えば、本実施の形態に係る回転リフレクタの反射面として機能するブレードは、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。そのため、回転リフレクタ２２の回転位置がどのような場合であっても光源の虚像位置が共通の焦点面上に位置するように、凸レンズ２６のレンズ面を設計することは難しい。
【００７２】  そこで、本実施の形態に係る凸レンズ２６は、図７（ｂ）に示すように、第１の焦点面ＦＰ１と異なる第２の焦点面ＦＰ２が定まる第２のレンズ領域ＬＲ２を有する。そして、ＬＥＤ２０ａは、回転リフレクタ２２が第２の回転位置にある場合の虚像位置ＶＰ２が第２の焦点面ＦＰ２の近傍となるように設けられている。
【００７３】  凸レンズ２６の第２の焦点面ＦＰ２近傍にある虚像位置ＶＰ２から出射した光は、凸レンズ２６の第２のレンズ領域ＬＲ２を通過し、明りょうな光源像として配光パターンＰＨの右端部領域ＲＲに照射される（図８（ｂ）参照）。したがって、少なくとも配光パターンＰＨの右側端部領域ＲＲは、集光度が向上した明りょうなパターンとなる。
【００７４】  このように、回転リフレクタが第１の回転位置であっても第２の回転位置であってもＬＥＤ２０ａから出射した光が集光しやすいため、光照射方向に投影された光が走査されることで形成される配光パターンＰＨのうち明りょうとなる範囲が広がる。
【００７５】  次に、回転リフレクタ２２が第３の回転位置（例えば、図７（ｃ）に示すように光軸Ａｘに対して反射面の反射角度が４５°＋α（αは５〜１０°））にある場合のＬＥＤ２０ａの虚像位置ＶＰ３は、第１の焦点面ＦＰ１からずれた位置になっている。この場合、虚像位置ＶＰ３から出射した光は、凸レンズ２６の第３のレンズ領域ＬＲ３を通過するが、虚像位置ＶＰ３が第１の焦点面ＦＰ１の延長線上からずれているため、集光が弱まった明りょうでない光源像として配光パターンＰＨの左端部領域ＲＬに照射される。
【００７６】  そこで、本実施の形態に係る凸レンズ２６は、図７（ｃ）に示すように、第１の焦点面ＦＰ１と異なる第３の焦点面ＦＰ３が定まる第３のレンズ領域ＬＲ３を有する。そして、ＬＥＤ２０ａは、回転リフレクタ２２が第３の回転位置にある場合の虚像位置ＶＰ３が第３の焦点面ＦＰ３の近傍となるように設けられている。
【００７７】  凸レンズ２６の第３の焦点面ＦＰ３近傍にある虚像位置ＶＰ３から出射した光は、凸レンズ２６の第３のレンズ領域ＬＲ３を通過し、明りょうな光源像として配光パターンＰＨの左端部領域ＲＬに照射される（図８（ｃ）参照）。したがって、少なくとも配光パターンＰＨの右側端部領域ＲＬは、集光度が向上した明りょうなパターンとなる。
【００７８】  このように、回転リフレクタが第１の回転位置であっても第３の回転位置であってもＬＥＤ２０ａから出射した光が集光しやすいため、光照射方向に投影された光が走査されることで形成される配光パターンＰＨのうち明りょうとなる範囲が広がる。
【００７９】  また、第１のレンズ領域ＬＲ１は、凸レンズ２６の中心を含んでおり、第２のレンズ領域ＬＲ２および第３のレンズ領域ＬＲ３は、第１のレンズ領域ＬＲ１の外側に位置している。これにより、配光パターンＰＨのうち、投影レンズの中心を通過する光が投影される領域およびその外側の領域を含む範囲が明りょうとなる。つまり、中央部と端部とが共に明りょうな配光パターンＰＨを実現できる。
【００８０】  なお、凸レンズ２６は、複数に分割した領域毎にレンズ面を設計することで、回転リフレクタ２２で反射された光線が内部で交差しないように決定された入射面及び出射面を有してもよい。これにより、回転リフレクタ２２のレンズ面の設計が容易となる。
【００８１】  ［第２の実施の形態］  次に、本実施の形態に係る回転リフレクタを備えた光学ユニットによる配光パターンの形成について説明する。図９（ａ）は、参考例に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図９（ｂ）は、参考例に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。
【００８２】  参考例に係る光学ユニット３９は、ＬＥＤ等の発光素子を備える第１の光源２０と、第１の光源２０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２２と、回転リフレクタ２２で反射された光を光照射方向に投影する凸レンズ２６と、を備えている。回転リフレクタ２２は、回転しながら反射した第１の光源２０の光（光源像）が凸レンズ２６によって投影されることで配光パターンを形成するように構成された反射面２２ｄが回転軸Ｒの周りに設けられている。
【００８３】  参考例に係る光学ユニット３９は、光軸Ａｘと回転リフレクタ２２の回転軸Ｒが同一平面上に配置されている。そのため、光学ユニット３９により形成される配光パターンＰＨ’は、図９（ｂ）に示すように、光源像が斜めに走査されたような形状となる。
【００８４】  このように、配光パターンＰＨ’がＨ−Ｈ線に対して斜めな平行四辺形となる理由として、回転リフレクタの反射面の形状や、反射面と光源との位置関係が考えられる。図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、参考例に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。なお、各図では、一枚のブレード２２ａの反射面２２ｄに着目している。
【００８５】  回転リフレクタ２２の反射面２２ｄは、図６等に示すように、平坦ではなく捻れた形状である。そのため、ブレード２２ａの回転に伴い反射面２２ｄに投影される光源像は、仮に第１の光源２０のＬＥＤ２０ａの発光面の形状が矩形であっても、ブレードの反射位置や反射角度によって大きく変化する。
【００８６】  例えば、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ａ）に示す状態では、外周部のうち軸方向の高さが高い方の端部２２ｆ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉ’ａは、図１０（ａ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となる。また、反射面２２ｄの端部２２ｆにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉ’ａのうち領域Ｒ２（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より外側の領域）は、上向きに反射され、光源像Ｉ’ａのうち領域Ｒ１（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より内側の領域）は、下向きに反射される。そして、反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨ’の左端部領域ｒ’ａの主としてＨ−Ｈ線より下方の領域を照射する。
【００８７】  次に、図１０（ａ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ｂ）に示す状態となる。この状態では、反射面２２ｄの法線ベクトルが回転リフレクタ２２Ｒの回転軸と平行となる点Ｆ０を含む領域がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉ’ｂは、図１０（ｂ）に示すように単なる四角形となる。また、点Ｆ０を含む領域は、光を上向きでも下向きでもなく正面に反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉ’ｂは、主として回転リフレクタ２２の正面方向（回転軸Ｒと平行な方向）に反射され、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨ’の中央部領域ｒ’ｂを照射する。また、光源像Ｉ’ｂは、光源像Ｉ’ａと比較して領域Ｒ２で反射される割合が少なくなっている。そのため、配光パターンＰＨ’の中央部領域ｒ’ｂは、左端部領域ｒ’ａと比較して、Ｈ−Ｈ線より下方の領域が少ない。
【００８８】  次に、図１０（ｂ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ｃ）に示す状態となる。この状態では、外周部のうち軸方向の高さが低い方の端部２２ｅ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉ’ｃは、図１０（ｃ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となるが、反射角度が小さいため、光源像Ｉ’ａと比較すると発光面の形状に近い。また、反射面２２ｄの端部２２ｅにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉ’ｃのうち領域Ｒ４（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より外側の領域）は、上向きに反射され、光源像Ｉ’ｃのうち領域Ｒ３（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より内側の領域）は、下向きに反射される。反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨ’の右端部領域ｒ’ｃを照射する。また、光源像Ｉ’ｃは、光源像Ｉ’ａや光源像Ｉ’ｂと比較して領域Ｒ４で反射される割合が少なくなっている。そのため、配光パターンＰＨ’の右端部領域ｒ’ｃは、左端部領域ｒ’ａや中央部領域ｒ’ｂと比較して、Ｈ−Ｈ線より下方の領域が少ない。
【００８９】  このように、ブレード２２ａの回転位置によって反射面２２ｄ上の光源像の位置（特に反射面２２ｄにおける径方向の位置）がずれることで、配光パターンＰＨ’が斜めに形成されると考えられる。
【００９０】  そこで、本発明者が鋭意検討した結果、以下の構成に想到した。図１１（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図１１（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。図１２（ａ）〜図１２（ｃ）は、本実施の形態に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。
【００９１】  本実施の形態に係る光学ユニット１８は、前述の光学ユニット３９とほぼ同じ構成であり、光学ユニット３９と比較して回転リフレクタ２２の位置が異なる。具体的には、図１１（ａ）に示すように、回転リフレクタ２２は、回転しながら反射した第１の光源２０の光が凸レンズ２６によって投影されることで図１１（ｂ）に示すような配光パターンを形成するように構成された反射面２２ｄが回転軸Ｒの周りに設けられている。回転軸Ｒは、光学ユニット１８の前後方向に対して斜めになるように配置されており（図３参照）、かつ、配光パターンＰＨにおける走査方向が水平に近づくように、凸レンズ２６の焦点Ｆを含む平面に対してずらされている。
【００９２】  このように、本実施の形態に係る光学ユニットが形成する配光パターンＰＨがＨ−Ｈ線に対して平行な矩形となる理由として、回転軸Ｒが、凸レンズ２６の焦点Ｆを含む平面に対して下方にずらされているためと考えられる。以下、その理由について詳述する。
【００９３】  例えば、ブレード２２ａの回転位置が図１２（ａ）に示す状態では、外周部のうち軸方向の高さが高い方の端部２２ｆ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉａは、図１２（ａ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となる。また、反射面２２ｄの端部２２ｆにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉａのうち領域Ｒ２で反射される部分は、上向きに反射され、光源像Ｉａのうち領域Ｒ１で反射される部分は、下向きに反射される。そして、反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨの左端部領域ｒａを照射する。
【００９４】  次に、図１２（ａ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ｂ）に示す状態となる。この状態では、反射面２２ｄの法線ベクトルが回転リフレクタ２２Ｒの回転軸と平行となる点Ｆ０を含む領域がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。この場合、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉｂは、図１２（ｂ）に示すように単なる四角形となる。また、点Ｆ０を含む領域は、光を上向きでも下向きでもなく正面に反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉｂは、主として回転リフレクタ２２の正面方向（回転軸Ｒと平行な方向）に反射され、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨの中央部領域ｒｂを照射する。また、光源像Ｉｂは、光源像Ｉａと比較して領域Ｒ２で反射される領域がほぼ同じである。そのため、配光パターンＰＨの中央部領域ｒｂは、Ｈ−Ｈ線を含む上下方向の範囲が左端部領域ｒａと同様になる。
【００９５】  次に、図１２（ｂ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１２（ｃ）に示す状態となる。この状態では、外周部のうち軸方向の高さが低い方の端部２２ｅ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉｃは、図１２（ｃ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となるが、反射角度が小さいため、光源像Ｉａと比較すると発光面の形状に近い。また、反射面２２ｄの端部２２ｅにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉｃのうち領域Ｒ４で反射される部分は、上向きに反射され、光源像Ｉｃのうち領域Ｒ３で反射される部分は、下向きに反射される。反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨの右端部領域ｒｃを照射する。また、光源像Ｉｃは、光源像Ｉａや光源像Ｉｂと比較して領域Ｒ４で反射される領域がほぼ同じである。そのため、配光パターンＰＨの右端部領域ｒｃは、Ｈ−Ｈ線を含む上下方向の範囲が左端部領域ｒａや中央部領域ｒｂと同様になる。
【００９６】  このように、本実施の形態に係る光学ユニット１８は、走査方向が水平に近い配光パターンＰＨを形成できる。また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２の回転軸Ｒは、凸レンズ２６の焦点Ｆを含む平面に対して上下方向にずらされている。これにより、光学ユニットを構成する一部の部品のレイアウトの変更で配光パターンＰＨを所望の形状に近づけることができる。
【００９７】  なお、本実施の形態に係る第１の光源２０は、図１に示すように、光学ユニット１８の前後方向において回転リフレクタ２２が存在する領域の前端と後端との間に配置され、かつ、光学ユニット１８の前後方向と垂直な方向において凸レンズ２６および回転リフレクタ２２が存在する領域の両端の間に配置されている。また、第１の光源２０は、光学ユニット１８の前後方向と垂直な方向において回転リフレクタが存在する領域の間に配置されている。換言すると、光学ユニット１８を側方から見た場合に、第１の光源２０が回転リフレクタ２２の反射面２２ｄとオーバーラップしている。
【００９８】  ［第３の実施の形態］  （回転リフレクタの反射面の決定方法）  図１３は、本実施の形態に係る光学ユニットにおける反射面を決定する方法を説明するための模式図である。図１４は、本実施の形態に係る反射面決定方法のフローチャートを示す図である。本実施の形態に係る反射面決定方法は、第１の光源２０から出射した光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２２の反射面２２ｄを決定する方法である。
【００９９】  はじめに、前方に所望の配光パターンＰＨを設定し（図１４のステップＳ１０）、この配光パターンＰＨを実現可能な投影レンズ（凸レンズ２６）の入射面や出射面といった光学面を設定する（図１４のステップＳ１２）。次に、配光パターンＰＨとして投影される第１の光Ｌ１が出射したと見なされる仮想光源の領域ＶＲを設定し（図１４のステップＳ１４）、凸レンズ２６の焦点Ｆ０を通る直線（例えば、図１３に示す光軸Ａｘ）に対する回転リフレクタ２２の回転軸Ｒの角度αを設定する（図１４のステップＳ１６）。角度αは、例えば４５°である。
【０１００】  次に、第１の光源２０の位置を設定し（図１４のステップＳ１８）、第１の光源２０の虚像位置が仮想光源の領域ＶＲとなるように回転リフレクタ２２の反射角度の範囲を設定する（図１４のステップＳ２０）。図１５（ａ）〜図１５（ｆ）は、Ｓ２０の工程を更に説明するための模式図である。
【０１０１】  図１５（ａ）に示すように、ブレード２２ａが回転位置Ｐ０にある場合、仮想光源の領域ＶＲの端部の領域ＶＲ０が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ０を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ０とは、反射面２２ｄ０を挟んで対称の位置関係になる。
【０１０２】  次に、図１５（ｂ）に示すように、ブレード２２ａが回転して回転位置Ｐ１にある場合、仮想光源の領域ＶＲ１が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ１を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ１とは、反射面２２ｄ１を挟んで対称の位置関係になる。
【０１０３】  次に、図１５（ｃ）に示すように、ブレード２２ａが回転して回転位置Ｐ２にある場合、仮想光源の領域ＶＲ２が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ２を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ２とは、反射面２２ｄ２を挟んで対称の位置関係になる。
【０１０４】  同様に、図１５（ｃ）〜図１５（ｆ）に示すように、ブレード２２ａが回転して回転位置Ｐ３〜Ｐ６に順次移動する場合、仮想光源の領域ＶＲ３〜ＶＲ６が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ３〜２２ｄ６を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ３〜ＶＲ６とは、反射面２２ｄ３〜２２ｄ４を挟んで対称の位置関係になる。
【０１０５】  本実施の形態では、回転軸Ｒを中心とするブレード２２ａの回転位置Ｐ０からＰ６までの回転角度は１８０°である。また、ブレード２２ａの回転位置Ｐ０の反射面２２ｄ０から回転位置Ｐ６の反射面２２ｄ６までの反射角度の範囲β（図１５（ｆ））は、回転軸Ｒと垂直な面に対して±５°〜±１０°の範囲で設定されている。これにより、車両前方の所望の範囲を照射する配光パターンＰＨを形成できる。
【０１０６】  図１６は、回転リフレクタの反射面を設定する工程を説明するための模式図である。前述の反射角度の範囲βで複数の分割断面を設定する（図１４のステップＳ２２）。本実施の形態では、前述の７つの反射面２２ｄ０〜２２ｄ６を分割断面として設定する。そして、回転軸Ｒを中心に、反射面２２ｄ０〜２２ｄ５を隣接する反射面２２ｄ１〜２２ｄ６に向けて、それぞれ所定角度回転させたものを繋げることで回転リフレクタ２２の反射面２２ｄを設定する（図１４のステップＳ２４）。
【０１０７】  なお、各面や各面を繋げる箇所をなだらかに修正してもよい。このような方法により、前方に所望の配光パターンＰＨを形成できる回転リフレクタ２２の反射面２２ｄの形状を決定できる。換言すると、所望の配光パターンＰＨを設定することで、回転リフレクタ２２の反射面２２ｄの形状を決定できる。
【０１０８】  本実施の形態では、複数の分割断面である反射面２２ｄ０〜２２ｄ６を、反射角度が等間隔（β／６）でずれるように設定している。これにより、反射面２２ｄの設計が容易となる。また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２は、回転しながら反射した第１の光源２０の光が所望の配光パターンを形成するように反射面が設定されている。
【０１０９】  ［第４の実施の形態］  （回転リフレクタ）  次に、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２の構造について説明する。図１７は、本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。図１８は、本実施の形態に係る回転リフレクタの正面図である。
【０１１０】  回転リフレクタ２２は、回転部２２ｂと、回転部２２ｂの周囲に設けられ、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面として機能する複数（２枚）のブレード２２ａと、を有する樹脂製の部品である。ブレード２２ａは円弧形状であり、隣接するブレード２２ａの外周部が連結部２２ｃで接続されることで環状になっている。これにより、回転リフレクタ２２が高速回転（例えば５０〜２４０回転／ｓ）しても、回転リフレクタ２２が撓みにくくなる。
【０１１１】  回転部２２ｂの中心には、回転リフレクタ２２の回転軸が挿入され嵌合する穴３６ａが形成された円筒状のスリーブ３６がインサート成形により固定されている。また、回転部２２ｂの外周部であって、ブレード２２ａの内側には環状の溝３８が形成されている。
【０１１２】  （シェード）  図１９（ａ）は、本実施の形態に係るシェードの正面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すシェードのＡ−Ａ断面図である。本実施の形態に係るシェード４０は、金属製の円板状の部材であり、表面での反射を抑えるためにつや消し塗装されている。シェード４０は、回転リフレクタ２２の回転部２２ｂの上方に配置される中央遮光部４０ａと、中央遮光部４０ａの周りであって、回転リフレクタ２２の反射面（ブレード２２ａ）に向かう光を遮る反射面遮光部４０ｂと、を有する。
【０１１３】  反射面遮光部４０ｂの一部には、第１の光源２０から出射した光がブレード２２ａに向かって通過し、かつ、ブレード２２ａで反射された光が通過する開口部４０ｃが形成されている。また、反射面遮光部４０ｂの周囲には、回転リフレクタ２２が収容される不図示の円筒状のケースにシェード４０を固定するための３つのスナップフィット４０ｄが設けられている。
【０１１４】  図２０は、本実施の形態に係るシェードで回転リフレクタを覆った状態を示す斜視図である。図２１は、本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの機能を説明するための模式図である。
【０１１５】  図２１に示すように、ＬＥＤ２０ａから回転部２２ｂに直接向かう光Ｌ５やその反射光である光Ｌ５’は、回転リフレクタ２２のブレード２２ａで反射されることで制御された光ではないため、凸レンズ２６を介して前方へ投影されると、所望の配光パターンとは異なる領域を照射する場合があり、グレアを発生させるおそれがある。
【０１１６】  そこで、本実施の形態に係るシェード４０は、ＬＥＤ２０ａから出射した光のうち回転部２２ｂに向かう光Ｌ５、または、ＬＥＤ２０ａから出射した光のうち回転部２２ｂで反射された光Ｌ５’を遮る中央遮光部４０ａを有する。これにより、ＬＥＤ２０ａから出射した光のうち回転部２２ｂで反射された光が凸レンズ２６に入射することがなくなり、グレアの発生を低減できる。
【０１１７】  一方、シェード４０がブレード２２ａの全面を覆ってしまうと、回転リフレクタ２２が機能しない。そこで、本実施の形態に係るシェード４０は、ＬＥＤ２０ａから出射した光Ｌ１がブレード２２ａに向かって通過し、かつ、ブレード２２ａで反射された光Ｌ１が通過する開口部４０ｃを有している。これにより、シェード４０があることによる配光パターンの欠けや照度低下を抑制できる。
【０１１８】  また、シェード４０の反射面遮光部４０ｂは、車両前方から凸レンズ２６に入射した外光Ｌ４のうち回転リフレクタ２２のブレード２２ａに向かう光の少なくとも一部を遮るように構成されている。これにより、凸レンズ２６から入射して回転リフレクタ２２に向かう外光Ｌ４を遮光することができる。
【０１１９】  図２２は、本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの中央遮光部の機能を説明するための模式図である。
【０１２０】  本実施の形態に係るシェード４０は、中央遮光部４０ａおよび反射面遮光部４０ｂがつながっている板状の部材であり、中央遮光部４０ａは、回転部２２ｂの上方に配置され、かつ、反射面遮光部４０ｂよりも回転部２２ｂに向かって凹んでいる。これにより、回転リフレクタ２２のブレード２２ａで反射された一部の光Ｌ１’が中央遮光部４０ａで遮光されることを低減できる。
【０１２１】  また、図２２に示す中央遮光部４０ａは、図２１に示す中央遮光部４０ａよりも短い。これは、中央遮光部４０ａが長く開口部４０ｃが狭いと、ブレード２２ａで反射された一部の光Ｌ１’が遮光されてしまうためである。
【０１２２】  なお、本実施の形態に係る回転部２２ｂは、ブレード２２ａと同じ材質である、または、ブレード２２ａと同じ表面処理がされている。ここで、表面処理とは、蒸着やメッキによる反射膜処理、シボ加工、ブラスト処理等が挙げられる。これにより、回転部２２ｂとブレード２２ａとで材質を変えたり表面処理を変えたりする必要がなくなり、回転リフレクタ２２の製造コストを低減できる。
【０１２３】  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。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】  本発明は、車両用灯具等の灯具に利用できる光学ユニットに関する。あるいは、本発明は、光学ユニットが備える回転リフレクタ等の反射面を決定する方法に関する。
【符号の説明】
【０１２５】  ＦＰ１  第１の焦点面、  ＬＲ１  第１のレンズ領域、  ＶＰ１  虚像位置、  ＦＰ２  第２の焦点面、  ＬＲ２  第２のレンズ領域、  ＶＰ２  虚像位置、  ＦＰ３  第３の焦点面、  ＬＲ３  第３のレンズ領域、  ＶＰ３  虚像位置、  １０  車両用前照灯、  １８  光学ユニット、  ２０  第１の光源、  ２０ａ  ＬＥＤ、  ２２，２２Ｒ  回転リフレクタ、  ２２ａ  ブレード、  ２２ｂ  回転部、  ２２ｄ  反射面、  ２２ｅ，２２ｆ  端部、  ２６  凸レンズ、  ３４  モータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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【国際調査報告】
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