JP2013182837A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】反射部の揺動速度の制御や光源の光量速度によることなく、照射領域の照度分布を改善することができる車両用前照灯を提供する。
【解決手段】前照灯１０は、レーザ光源１１と、レーザ光源１１からの光束を前方へ反射する反射部２と、反射部２を相互に直角のＸ軸及びＹ軸の回りに並行して揺動させ反射部２からのレーザ光の進行方向を変化させるアクチュエータ３１，３２，５１，５２と、反射部２からの反射光束のうち、下側進路範囲の反射光束を、上側進路範囲の反射光束の照射先の方へ反射する再反射部１３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両前方の照射領域に光を照射する車両用前照灯に関する。

従来、車両前方の照射領域を光スポットにより縦横に走査して該照射領域を照らす車両用前照灯が知られている（例：特許文献１）。

このような光スポット走査型前照灯は、レーザ光源等からの光束をミラー（反射部）に反射させるとともに、ミラーを上下左右に揺動させて、反射光の向きを変化させ、照射領域に生成される光スポットを該照射領域の縦横に移動させている。また、照射領域の照度のむらを抑制するために、アクチュエータが軸回りにミラーを揺動させる揺動速度を揺動角に応じて制御したり、光源の光量を揺動角に応じて制御したりしている。

特開２００９−４８７８６号公報

ミラーを揺動させる場合に、ミラーは揺動角範囲の両端で揺動方向を反転させるので、ミラーの揺動速度は、揺動範囲の中央範囲において速く、両端範囲において遅くなる。この結果、光スポットが照射される照射領域では、車両の縦方向へ遠方側境界線（カットライン）付近と車両近くにおいて明るく、縦方向の中心部分において暗くなる。照射領域の理想的な照度分布は、車両近くでは暗く、車両から遠ざかるに連れて明るくなり、カットライン近辺が最大の明るさとなるものであるから、従来の走査型車両用前照灯による照射領域の照度分布は理想的なものとは相違したものになる。

また、高速で揺動するミラーを揺動位置に応じて揺動速度を制御したり、揺動位置に応じて光源の光量を制御したりすることは、十分な精度を得るための制御が複雑化する。

本発明の目的は、反射部の揺動速度の制御や光源の光量速度によることなく、照射領域の照度分布を改善することができる車両用前照灯を提供することである。

第１発明の車両用前照灯は、光源と、光源からの光束を前方へ反射する第１の反射部と、前記第１の反射部を相互に直角の２軸の各軸回りに並行して揺動させ前記第１の反射部からの反射光束の進行方向を変化させるアクチュエータと、前記第１の反射部からの反射光束のうち、下側進路範囲の反射光束を、上側進路範囲の反射光束の照射先の方へ反射する第２の反射部とを備えることを特徴とする。

第１発明によれば、第２の反射部を用いて、第１の反射部からの反射光束のうち、下側進路範囲の反射光束を、上側進路範囲の反射光束の照射先の方へ反射することにより、照射領域における光束の照射先の照度を改善することができる。

第２発明の車両用前照灯は、第１発明において、前記第２の反射部は、前記第１の反射部から下向きに反射されて来る反射光束ほど、反射後の向きが上向きになるように、位置及び向きが設定されていることを特徴とする。

第２発明によれば、第２の反射部は、第１の反射部から下向きに入射して来る反射光束ほど、上向きに、すなわち、遠方を照射するように反射するので、また、第１の反射部の揺動速度は揺動範囲における上下方向両端の揺動角度において遅く、上下方向中心の揺動角度において速くなるので、照射領域の照度分布を近傍からカットラインの遠方へ向かうに連れて明るさが増大するものにすることができる。

第３発明の車両用前照灯は、第２発明において、前記２軸は、前記第１の反射部からの反射光束を左右方向へ振らせる揺動を前記第１の反射部が行う際の揺動軸としての第１の軸と、前記第１の反射部からの反射光束を上下方向へ振らせる揺動を前記第１の反射部が行う際の揺動軸としての第２の軸とであり、前記アクチュエータは、前記第２の軸回りの前記第１の反射部の振動周波数が前記第１の軸回りの前記第１の反射部の振動周波数より大となるように、第１の反射部を前記第１及び第２の軸回りに並行して揺動させることを特徴とする。

第３発明によれば、第２の軸回りの第１の反射部の振動周波数を第１の軸回りの第１の反射部の振動周波数より大きくすることにより、カットラインにおける光束の折り返し回数が増大する。また、カットラインにおける光スポットは、第１の反射部から直接進行して来た光束によるものであるか、第２の反射部において反射して進行して来た光スポットであるかに関係なく、すべて、第１の反射部の揺動折り返し点近くの速度が低下している時に生成されたものとなっている。この結果、カットラインにおける照度を一層増大することができる。

前照灯の模式図。 前照灯から出射される走査光の走査角についての説明図。 光偏向器の詳細な構造図。 光偏向器の反射部と光偏向器外の再反射部との相対位置関係についての説明図。 前照灯からのレーザ光による走査パターンを示す図。

図１において、前照灯１０の主要構成について説明する。前照灯１０は、車両（図示せず）の前方へ向けて、該車両の前部の左右にそれぞれ配備され、光偏向器１、レーザ光源１１、制御部１２及び再反射部１３をケーシング（図示せず）内に装備する。

レーザ光源１１は、光偏向器１の反射部２へ向けて、レーザ光を出射する。レーザ光は、指向性の強い光束の一例である。反射部２及び再反射部１３は共にミラーから成る。反射部２は、後の図３で詳説するように、相互に直角のＸ軸及びＹ軸の回りに回動し、レーザ光源１１から入射するレーザ光に対し、反射の向きを所定の周期で上下左右に変化させて、反射光束を前照灯１０の前方へ向けて出射する。再反射部１３は、前照灯１０のケーシング（図示せず）内において固定されており、反射部２から出射されるレーザ光のうち、所定の左右角範囲及び上下角範囲で入射されて来るレーザ光が当たる面積を確保されている。

制御部１２は、光偏向器１及びレーザ光源１１へ制御信号を送り、光偏向器１における反射部２の揺動及びレーザ光源１１の光量を制御する。なお、この実施形態の前照灯１０は、作動中、所定の発光量で常時、点灯状態になっている。前照灯１０は、照射領域において所望の照度分布を得るために、前照灯１０の作動中、反射部２のＸ軸及びＹ軸の回りの揺動角に応じて発光量を制御したり、各走査サイクルの往路のみ点灯し、復路は消灯するように制御したり、カットラインを左右方向位置に応じて任意の高さに設定するためにカットラインより上側を走査している期間は消灯したりするようにしてもよい。

図２において、前照灯１０から出射されるレーザ光の走査角について説明する。なお、前照灯１０から出射されるレーザ光とは、反射部２においてのみ反射して前照灯１０から出射されるレーザ光と、反射部２及び再反射部１３の両方において反射して前照灯１０から出射されるレーザ光との両方を含んだものである。

説明の便宜上、前照灯１０から出射するレーザ光について左右角α及び上下角βを定義する。図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ左右角α及び上下角βの説明図である。左右角α及び上下角βはそれぞれＸ軸回り及びＹ軸回りの角度により定義される。前照灯１０の作動中は、反射部２はＸ軸回り及びＹ軸回りに所定の周波数で揺動しているので、Ｘ軸及びＹ軸の向きは常時変化している。図２（ａ）はＸ軸が鉛直方向になっているときの左右角αを示し、図２（ｂ）はＹ軸が左右水平方向になっているときの上下角βを示している。

左右角αは、前照灯１０の真左をα＝０°とし、前方及び右方の回り順で正方向を定義する。αL，αRは、前照灯１０から出射するレーザ光がそれぞれ最も左側及び右側に向けられた時の左右角αである。前照灯１０から出射するレーザ光の左右方向の走査角度範囲は、αL（＝６５°）〜αR（＝１１５°）に設定され、α＝９０°を中心線とする±２５°の５０°になる。

上下角βは、鉛直方向真下をβ＝０°とし、前方及び上方の回り順で正方向を定義する。βL，βUは、反射光がそれぞれ最も下側及び上側に向けられた時の上下角βである。反射光の上下方向走査角度範囲は、βL（＝８０°）〜βU（＝９０°）に設定され、β＝８５°を中心線とする±５°の１０°となる。

このように、前照灯１０からの前方の照射領域に向けて出射される反射光の走査角は、左右方向が５０°であるのに対し、上下方向は１０°となり、上下方向が左右方向に比べて格段に小さい。このことと前照灯１０の効果との関係については後述する。

αL，αR，βL，βUは、前照灯１０からのレーザ光が実際に車両の前方へ出射するときの照射領域の左、右、下及び上の境界線を規定する角度となる。

図３は光偏向器１の構成を概略的に示している。図３の光偏向器１は、主走査方向及び副走査方向の設定や主走査周波数及び副走査周波数の設定値は別にして、構成自体は、例えば本出願人による特開２００９−１６９３２６号公報や特開２００９−２２３１６５号公報等に記載されている光偏向器のものと同一である。光偏向器１についての詳しい構成及び作用はそれら特許公開公報を参照することができる。したがって、ここでは、光偏向器１について概略的に説明する。なお、光偏向器１は、反射部２を相互に直角の２軸の各軸回りに並行して揺動させられるものであれば、それら特許公開公報のもの以外のものも適宜採用することができる。

光偏向器１は、また、それら公報に説明されているように、半導体プロセスやマイクロマシン技術を用いたＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）デバイスとして、半導体基板上にミラーや圧電アクチュエータ等の機構部品を一体的に形成して、製造される。

図３を参照して、光偏向器１の構成及び作用を簡単に説明する。図３では、光偏向器１は横長で図示しているが、すなわち、Ｘ軸が左右方向に、また、Ｙ軸が上下方向に、図示されているが、前照灯１０内における光偏向器１の実際の配備では、図１に示すように、縦長で配備される。すなわち、前照灯１０内への光偏向器１の実際の配備では、Ｙ軸がおおむね左右水平方向となり、また、Ｘ軸がおおむね上下方向になる。

光偏向器１は、ミラーとしての反射部２と、１対の内側圧電アクチュエータ３１，３２と、内側支持部４と、１対の外側圧電アクチュエータ５１，５２と、外側支持部６とを備える。

反射部２は、入射した光を反射する矩形の反射面２ａと、反射面２ａを支持する矩形の反射面支持体２ｂとを備える。反射部２は、後で詳細に説明する支持構造により、反射部２の中心に交点を有して相互に直交しかつ反射部２の面方向に延在するＸ軸及びＹ軸の回りに回動するようになっている。光偏向器１は、図１に示したように、縦長で配置されるので、反射部２がＸ軸回りに往復回動することにより反射光の左右角αが増減し、また、反射部２がＹ軸回りに往復回動することにより反射光の上下角βが増減する。

内側圧電アクチュエータ３１，３２は、反射部２を挟んで対向して配置されている。内側圧電アクチュエータ３１，３２は、それらの先端部が、反射部２の１対の対向する辺にそれぞれ連結されている。この連結されている反射部２の辺は、Ｙ軸に直交する辺である。

内側支持部４は、矩形の枠形状に形成されており、反射部２と内側圧電アクチュエータ３１，３２とを囲むように設けられている。内側支持部４は、内側圧電アクチュエータ３１，３２の反射部２が接続されていない側のそれぞれの端部（基端部）が連結されており、内側圧電アクチュエータ３１，３２を介して反射部２を支持している。

外側圧電アクチュエータ５１，５２は、内側支持部４を挟んで対向して配置されている。外側圧電アクチュエータ５１，５２は、それらの先端部が、内側支持部４のＹ軸と平行な方向の１対の対向する辺にそれぞれ連結されている。

外側支持部６は、矩形の枠形状に形成されており、内側支持部４と外側圧電アクチュエータ５１，５２とを囲むように設けられている。外側支持部６には、外側圧電アクチュエータ５１，５２の、内側支持部４と連結されていない側の１対の他端がそれぞれ連結されている。これにより、外側支持部６は、外側圧電アクチュエータ５１，５２を介して内側支持部４を支持している。

内側圧電アクチュエータ３１，３２は、反射部２に対して上下（図３の上下）方向へ相互に反対側に上下対称に配置されるだけであり、構造は同一であるので、内側圧電アクチュエータ３１についてのみ説明する。なお、内側圧電アクチュエータ３２の内側圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄは、内側圧電アクチュエータ３１の内側圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄにそれぞれ対応している。

内側圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄは、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うとともに、反射部２をＹ軸回りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、内側圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

反射部２は、内側圧電アクチュエータ３１，３２を構成する内側圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄの屈曲変形によって、内側支持部４に対してＹ軸回りに揺動可能となっている。

外側圧電アクチュエータ５１，５２は、反射部２に対して左右（図３の左右）方向へ相互に反対側に左右対称に配置されるだけであり、構造は同一であるので、外側圧電アクチュエータ５１についてのみ説明する。なお、外側圧電アクチュエータ５２の外側圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄは、外側圧電アクチュエータ５１の外側圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄにそれぞれ対応している。

外側圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄは、その長さ方向が同じになるようにそれぞれの両端部が隣り合うとともに、反射部２をＸ軸回りに揺動可能に所定の間隔で並んで配置されている。そして、外側圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄは、隣り合う圧電カンチレバーに対して折り返すように連結されている。

内側支持部４は、外側圧電アクチュエータ５１，５２を構成する外側圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄの屈曲変形によって、外側支持部６に対してＸ軸回りに揺動可能となっている。

複数の電極パッド６１，６２は、外側支持部６の下辺の左側部分及び右側部分にそれぞれ配設されている。電極パッド６１は、内側圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ及び外側圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄの各電極部位に通電するものになっている。電極パッド６２は、内側圧電カンチレバー３２Ａ〜３２Ｄ及び外側圧電カンチレバー５２Ａ〜５２Ｄの各電極部位に通電するものになっている。

各圧電カンチレバーは、起歪体（カンチレバー本体）としての支持体の層上に、下部電極、圧電体及び上部電極を積層した構造を有する。各圧電カンチレバーに対応付けられた駆動電圧が、電極パッド６１，６２を介して、各圧電カンチレバーに対応付けられた上部電極と下部電極との間に、印加されると、この印加された上部電極と下部電極との間に積層されて各圧電カンチレバーに対応付けられた圧電体が圧電駆動により屈曲変形する。こうして、屈曲変形した圧電体に応じた支持体（圧電カンチレバー）が屈曲変形する。

反射部２を内側支持部４に対してＹ軸回りに揺動させる場合は、制御部１２は、光偏向器１の電極パッド６１，６２を介して内側圧電アクチュエータ３１，３２に駆動電圧を印加して、内側圧電アクチュエータ３１，３２の内側圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ，３２Ａ〜３２Ｄのそれぞれを所望の向きに屈曲変形させる。また、反射部２を外側支持部６に対してＸ軸回りに揺動させる場合は、制御部１２は、光偏向器１の電極パッド６１，６２を介して外側圧電アクチュエータ５１，５２に駆動電圧を印加して、外側圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ，５２Ａ〜５２Ｄのそれぞれを所望の向きに屈曲変形させる。

なお、内側圧電アクチュエータ３１，３２及び外側圧電アクチュエータ５１，５２は、圧電体を含む圧電カンチレバー３１Ａ〜３１Ｄ、３２Ａ〜３２Ｄ及び圧電カンチレバー５１Ａ〜５１Ｄ、５２Ａ〜５２Ｄを構成要素として装備しているので、内側圧電アクチュエータ３１，３２及び外側圧電アクチュエータ５１，５２は、反射部２をＹ軸回り及びＸ軸回りに回動させるアクチュエータとしての役割と共に、反射部２をＹ軸回り及びＸ軸回りに回動可能に内側支持部４及び外側支持部６に連結する可動連結部としての役割を持つものとなっている。したがって、内側圧電アクチュエータ３１，３２及び外側圧電アクチュエータ５１，５２の負担軽減及び耐久性向上は重要課題となる。前照灯１０は、後で詳説するように、主走査方向及び副走査方向をそれぞれ上下方向及び左右方向にして、該重要課題に対処している。

図４は反射部２及び再反射部１３の相対位置関係についての説明図である。図４はＹ軸方向から見たときの光束の進行方向を示している。反射部２は、レーザ光源１１からのレーザ光を受けつつ、水平方向のＹ軸回りを所定周波数で揺動して、レーザ光源１１からのレーザ光を前照灯１０の前方へ向けて反射している。再反射部１３は、前端７１と後端７２とを有し、反射部２の前方に配設される。反射部２から出射したレーザ光のうち、前端７１から後端７２までの範囲に進行したレーザ光は、再反射部１３により反射されて向きを変更されてから、前照灯１０から出射する。

図４において、Ｂa，Ｂb，Ｂrは、レーザ光源１１からのレーザ光が反射部２に反射して、反射部２から出射するレーザ光を示す。Ｒbは、Ｂbが再反射部１３に反射して、再反射部１３から出射するレーザ光を示す。Ｂa，Ｂbは、反射部２からのレーザ光の内、最も上向き及び最も下向きのレーザ光を示す。Ｂrは、反射部２からのレーザ光のうち、再反射部１３により反射されずに直進する最も下向きのレーザ光を示す。

図４において、βa，βb，βrはそれぞれＢa，Ｂb，Ｂrの上下角を示し、γbはＲbの上下角を示す。これらの上下角は、図２（ｂ）のβU，βLの定義の場合と同じく、反射部２のＹ軸回りの角度として定義される。

再反射部１３はこの実施形態では平面に形成されている。再反射部１３の傾斜角の許容範囲を上下角βの範囲で示すと、再反射部１３が後端７２をＢbの進路上に位置させ、反射部２からのレーザ光を少なくとも部分的に受けるためには、βb≦再反射部１３のβ≦βaとなる。この前照灯１０では、再反射部１３のβ＝（βa＋βb）／２に設定される。換言すると、再反射部１３はＢaとＢbとの中心線の進路で反射部２から出射されるレーザ光（以下、「中心線光束」という。）に平行にされる。

再反射部１３の後端７２は、Ｂbの入射が確保されるように、Ｂbの進路上か該進路より後方の位置になる。前端７１が前方の位置になるほど、βrは、増大し、中心線光束のβ（＝（βa＋βb）／２）に近付く。しかしながら、再反射部１３を前方に延長することには寸法上の制約があるので、βr＝（βa＋βb）／２とすることは困難であり、現実には、βr＜（βa＋βb）／２となる。

反射部２からβr≦β≦βaの範囲のβで出射するレーザ光は、再反射部１３により反射されることなく、βを保持して、そのまま照射領域へ向かう。したがって、βa，βrは図２（ｂ）のβU，βLに一致する。

反射部２からβb≦β＜βrの範囲のβで出射するレーザ光は、再反射部１３により反射されて、上下角をγに変更されて、再反射部１３から出射する。以下、中心線光束を対称軸にして進路が該対称軸に対して対称関係にあるレーザ光の対を、以下、「対称対」と呼ぶことにする。そして、対称対のレーザ光のうち、該対称軸より下側のレーザ光を「対称対の下側レーザ光」と呼び、該対称軸より上側のレーザ光を「対称対の上側レーザ光」と呼ぶことにする。

対称対の上側レーザ光は、Ｂrより上側に進路を取る全部のレーザ光を含むのではなく、βr≦β＜｛（βa＋βb）／２−βr｝＋（βa＋βb）／２＝βa＋βb−βrのβで反射部２から出射されるレーザ光は除外される。このような除外は、後述の図５（ｂ）で示す走査線９５ａ−走査線９５ｃ間の不連続の原因になる。不連続については、後述の図５（ｂ）において詳しく再説する。

再反射部１３は、当該実施形態では、中心線光束に平行とされているので、反射部２からβb≦β＜βrの範囲のβで出射するレーザ光は、再反射部１３において反射後のγが、対称対の上側レーザ光のβと同一になる。したがって、γb＝βaとなる。

図５は車両前方の照射領域に対するレーザ光による走査パターンを再反射部１３無しの前照灯の場合（図５（ａ））と前照灯１０の場合（図５（ｂ））とで対比して示している。図５（ａ）の走査パターンを生成する前照灯は以下「参考前照灯」と呼ぶことにする。前照灯１０は、後述するように、参考前照灯の問題点を克服する。

参考前照灯は、前照灯１０において再反射部１３を省略した構成となっている。また、Ｙ軸回りの反射部２の揺動範囲や揺動周波数が、後述するように、前照灯１０のものとは相違したものに設定される。

図５の走査パターンは、現実の照射領域に対するレーザ光の走査パターンを図示したものでなく、前照灯１０の前方の所定距離に、前照灯１０に正対させて垂直に立てた仮想スクリーンを想定し、前照灯１０からのレーザ光が該仮想スクリーン上に生成する走査パターンを図示したものとなっている。

８０は、光偏向器１からのレーザ光が仮想スクリーンに生成する光スポットである。光スポット８０による走査パターンは、参考前照灯の場合の図５（ａ）では走査線９０により示され、前照灯１０の場合の図５（ｂ）では、実線の走査線９５ａ，９５ｃにより示される。図５（ｂ）の二点鎖線の走査線９５ｂは、揺動周波数等の各設定値を維持したまま、前照灯１０から再反射部１３を外したときに、仮想スクリーン上に走査線９５ｃの代わりに生じる走査線である。

８１は走査パターン領域の上側の境界線としてのカットライン、８６は走査パターン領域の下側の境界線としての下側折り返し線である。８４，８５は光スポット８０の左右方向走査における左側折り返し点及び右側折り返し点をそれぞれ示している。図２のβU，βLのレーザ光は、仮想スクリーン上では光スポット８０をカットライン８１及び下側折り返し線８６の高さに生成する。

図５において、走査線９０，９５における上下方向往復回数が左右方向往復回数より大きくなっているように、参考前照灯及び前照灯１０共に、光スポット８０による照射領域の主走査方向及び副走査方向はそれぞれ上下方向及び左右方向に設定されている。

光スポット８０による照射領域の主走査方向及び副走査方向をそれぞれ上下方向及び左右方向に設定するためには、光偏向器１において、内側圧電アクチュエータ３１，３２は反射部２の高周波数の往復回動用に用い、外側圧電アクチュエータ５１，５２は反射部２の低周波数の往復回動用に用いることになる。

図２において前述したように、この前照灯１０では、前照灯１０から出射するレーザ光の左右走査角範囲及び上下走査角範囲はそれぞれ５０°及び１０°に設定している。主走査周波数は副走査周波数より相当に大きい値になるので、主走査方向を走査角範囲の小さい上下方向とすることにより、反射部２の最大揺動速度は低下する。この結果、光偏向器１の内側圧電アクチュエータ３１，３２及び外側圧電アクチュエータ５１，５２の負担軽減及び耐久性向上が図られて、光偏向器１の寿命低下を抑制することができる。

先に、参考前照灯による図５（ａ）の走査パターンについて説明する。参考前照灯では、再反射部１３が存在しないために、反射部２からのレーザ光は、そのβに関係なく、照射領域へ直進する。したがって、反射部２からのＢa及びＢbは、参考前照灯からそれぞれβU及びβLのβで出射するレーザ光となるので、βa＝βU，βb＝βLに設定される。この結果、参考前照灯により生成される走査線９０は、図５（ａ）に示すように、カットライン８１−下側折り返し線８６間を往復しつつ、左右方向へ１ピッチずつずれながら、左側折り返し点８４−右側折り返し点８５間を往復するものとなる。

Ｙ軸回りの反射部２の揺動速度（揺動の向きを考えない絶対値として揺動速度）は、揺動範囲の両端において折り返しのために低下し、揺動範囲の中心において最大となる。一方、反射部２からのレーザ光の照射領域は、光スポット８０の走査速度（走査方向を考えない絶対値として走査速度）が速い場所ほど暗くなる。照射領域のカットライン８１及び下側折り返し線８６はそれぞれ照射領域の遠方側及び近傍側境界線に相当する高さとなっているので、参考前照灯では、照射領域の照度分布は、照射領域の遠方側及び近傍側境界線との近辺域で明るく、照射領域の遠近方向中心域で暗いものとなる。

照射領域の理想の照度分布は、照射領域の近傍側境界線で暗く、遠くの照射点ほど明るくなり、カットライン８１に相当する照射点で最大の明るさになるものである。したがって、参考前照灯が照射領域において生成する照度分布は理想のものから外れたものになる。

参考前照灯では、βa＝βU，βb＝βLになることにより、反射部２のＹ軸回りの揺動範囲は、（βU−βL）／２となる。参考前照灯では、また、反射部２は、光スポット８０が左右方向へ左側折り返し点８４から右側折り返し点８５へ移動する副走査の各半周期につき、主走査方向へ、図５（ａ）に示されるカットライン８１−下側折り返し線８６間の光スポット８０の往復回数だけＹ軸周りに往復揺動する必要がある。

次に、図５（ｂ）を参照して、前照灯１０の走査パターンについて説明する。前照灯１０では、反射部２から出射するレーザ光のうち、βr≦β≦βaの範囲のβで出射するレーザ光は、再反射部１３において反射することなく、照射領域へ直進して、走査線９５ａを生成する。反射部２から出射するレーザ光のうち、βb≦β＜βrの範囲のβで出射するレーザ光は、再反射部１３において反射して、反射後の上下角γを、対称対の上側レーザ光の上下角βと同一に揃えられてから、照射領域へ進むので、走査線９５ｃを生成する。

図５（ｂ）において、９３は、前照灯１０において再反射部１３を外したときの直進時下側折り返し線を示している。再反射部１３がない場合、βがβb≦β＜βrとなって反射部２から出射する反射光束は、直進して照射領域へ向かうので、走査線９５ｃは生成されず、走査線９５ｂが、下側折り返し線８６より下に走査線９５ｃに代えて生成される。走査線９５ｂと走査線９５ｃとの結合線は、中心線光束が仮想スクリーン上に生成する光スポット８０の高さの左右水平線９７に対して上下対称になる。

図５（ｂ）において、走査線９５ｃが下側折り返し線８６と不連続となる理由は、βr＜（βa＋βb）／２となるために、βr≦β＜（βa＋βb）／２のβで反射部２から出射するレーザ光は、対称対の上側のレーザ光とはならないからである。なお、再反射部１３が前方へ延長されて、前端７１が前方の位置になるほど、下側折り返し線８６は左右水平線９７に近付き、走査線９５ｃの下端と下側折り返し線８６と不連続距離は減少する。

走査線９５ａ及び走査線９５ｃの上端が位置するカットライン８１の近辺に生成される光スポット８０は、反射部２がＹ軸回りの反射部２の揺動範囲の上側及び下側の折り返す時に生成したものであり、揺動速度が低下した時に生成されるものとなっている。また、光スポット８０が、下側折り返し線８６の近辺の左右水平線９７を通過する時は、反射部２がＹ軸回りの反射部２の揺動範囲の中心点近傍を揺動しており、揺動速度が最大になる時に生成されるものである。

この結果、前照灯１０による図５（ｂ）の走査パターンは、下側折り返し線８６近辺において暗く、下側折り返し線８６からカットライン８１へ上昇するに連れて明るさが増大し、カットライン８１において最大の明るさとなる。このことを前照灯１０がレーザ光を照射する照射領域の照度分布について言えば、車両に近い側の境界線付近において暗く、遠い側の境界線に向かうに連れて、明るくなり、カットライン８１において最大の明るさとなり、理想的な照度分布となる。

また、前照灯１０は、主走査方向及び副走査方向をそれぞれ上下方向及び左右方向に設定しているので、主走査方向及び副走査方向をそれぞれ逆の左右方向及び上下方向に設定する場合よりも、カットライン８１における光スポット８０の折り返し数が大幅に増大する。これはカットライン８１上の明るさの増大に寄与する。

前照灯１０では、前照灯１０からβL（図２）で出射する反射部２からのレーザ光はＢrであるので、反射部２からのβbはβrよりさらに下向きの角度にする必要がある。Ｂrを中心線光束に設定する場合には、反射部２のＹ軸回りの揺動範囲は、βU−βLに設定する必要があり、参考前照灯の揺動範囲の（βU−βL）／２の２倍となってしまう。

一方、前照灯１０では、反射部２から直進してきたレーザ光による走査線９５ａと、再反射部１３において反射してきたレーザ光による走査線９５ｃとが左右方向へ交互に並ぶので、前照灯１０が、参考前照灯による照射領域の走査線密度と同一の走査線密度を生成しようとする場合は、主走査周波数は参考前照灯の主走査周波数の約１／２に済ませることが可能になる。前照灯１０の主走査周波数の低下は、反射部２をＹ軸回りに揺動させる内側圧電アクチュエータ３１，３２の負荷を軽減させて、内側圧電アクチュエータ３１，３２の寿命を向上させことに寄与する。

以上のとおり実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、光源としては、レーザ光源１１に限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を使用することもできる。また、コリメータレンズを光源と反射部との間に配置して、光源として、ＨＩＤ（High Intensity Discharge lamp）又はハロゲンランプを使用することもできる。

再反射部１３のミラー面は、平面ではなく、適宜、凸面又は凹面等の湾曲面に形成して、照射領域における配光パターンを所望のものに調整することもできる。その場合は、再反射部１３のミラー面としての湾曲面上の各反射点における法線の向きは、照射領域における所望の配光パターンに応じて設定される。

再反射部１３は、再反射部１３は前照灯１０のケーシング（図示せず）内において固定されることなく、車速に応じて再反射部１３の上下角βを切り替えたり、車両の操舵方向や操舵角に応じて再反射部１３の左右角αを切り替えたりするようにしてもよい。

２・・・反射部（第１の反射部）、１０・・・前照灯（車両用前照灯）、１１・・・レーザ光源（光源）、３１，３２・・・内側圧電アクチュエータ、５１，５２・・・外側圧電アクチュエータ、１３・・・再反射部１３（第２の反射部）。

Claims (3)

1. 光源と、
   光源からの光束を前方へ反射する第１の反射部と、
   前記第１の反射部を相互に直角の２軸の各軸回りに並行して揺動させ前記第１の反射部からの反射光束の進行方向を変化させるアクチュエータと、
   前記第１の反射部からの反射光束のうち、下側進路範囲の反射光束を、上側進路範囲の反射光束の照射先の方へ反射する第２の反射部とを備えることを特徴とする車両用前照灯。
2. 請求項１の車両用前照灯において、前記第２の反射部は、前記第１の反射部から下向きに反射されて来る反射光束ほど、反射後の向きが上向きになるように、位置及び向きが設定されていることを特徴とする車両用前照灯。
3. 請求項２記載の車両用前照灯において、
   前記２軸は、前記第１の反射部からの反射光束を左右方向へ振らせる揺動を前記第１の反射部が行う際の揺動軸としての第１の軸と、前記第１の反射部からの反射光束を上下方向へ振らせる揺動を前記第１の反射部が行う際の揺動軸としての第２の軸とであり、
   前記アクチュエータは、前記第２の軸回りの前記第１の反射部の振動周波数が前記第１の軸回りの前記第１の反射部の振動周波数より大となるように、第１の反射部を前記第１及び第２の軸回りに並行して揺動させることを特徴とする車両用前照灯。

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