JP2015184548A - 照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
光の照射方向の光散乱体による視認性の低下を抑制できる照射装置において、小型化及び部品点数の削減を実現する。
【解決手段】
照射装置１は、波長選択性ミラー４２を経由して光偏向器４０に入射する可視光Ｒｖを出射する可視光光源２１と、前記可視光よりもビーム幅が広い不可視光Ｒｉを出射し、前記可視光の光偏向器４０への入射光路と同一の光路で光偏向器４０に入射させる不可視光光源３１と、照射対象領域Ａを複数の走査線ＲＳ１〜３及びＬＳ１〜３に従って可視光Ｒｉで走査するように、光偏向器４０の偏向角の変化と可視光光源２１の動作とを制御する制御部７とを備える。
制御部７は、散乱光受光部６が散乱光Ｓｃａｔの受光したことを示す信号を受信した場合に可視光Ｒｉの出射を停止させるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を照射する照射装置に関する。

従来、複数の発光素子からなる光源と、光源が出射した光を車両前方に反射するミラーと、ミラーを往復回動しミラーの反射光により車両前方の照明領域をスキャンする走査用アクチュエータとを備える車両用前照灯が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許５２２１１７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両用前照灯では、前照灯の照射方向に雨滴等のような光を散乱する光散乱体が存在する場合、光散乱体によって光源からの光が散乱される。そして、この散乱光により光幕が発生するため、特に前照灯で照射している方向に対する視認性が低下してしまう。このような視認性が低下するという課題は、特許文献１に記載された車両用前照灯に限らず、照射装置全般に関わる課題である。

光の照射方向に光散乱体が存在する場合における視認性の低下を防止するための次のような照射装置が考えられる。

すなわち、当該照射装置は、偏向角が可変な光偏向器と、当該光偏向器へ向けて可視光を出射する可視光光源と、当該光偏向器へ向けて不可視光を出射する不可視光光源と、前記不可視光の反射光が光散乱体によって散乱されて生じた散乱光を受光する散乱光受光部と、前記散乱光受光部の受光状況を取得し、かつ、前記光偏向器の偏向角の変化と前記可視光光源との動作を制御する制御部と、前記可視光光源及び前記不可視光光源の少なくとも一方を移動させる駆動機構とを備える。

そして、当該照射装置の前記制御部が、前記光偏向器の偏向角を変化させている間に前記不可視光及び前記可視光を出射させるように前記不可視光光源と前記可視光光源との動作を制御し、かつ、前記散乱光受光部が前記散乱光を受光したとき可視光の出射を停止させるように前記可視光光源の動作を制御し、かつ、前記光偏向器の偏向角の変化方向に前記不可視光由来の光が前記可視光由来の光に対して先行するように前記可視光光源及び前記不可視光光源の少なくとも一方を移動させるように駆動機構の動作を制御するように構成される。

この照射装置によれば、照射対象領域を走査する可視光は、当該照射対象領域を走査する不可視光に追随するように走査している。すなわち、可視光の出射に対して時間的に先行して、不可視光が出射されている。

このため、光散乱体による散乱光が多くなりそうな状況においては、時間的に先行している不可視光が光散乱体によって散乱される。このとき、散乱光は不可視光であるので、当該散乱光によって光幕が生じたとしても、当該光幕が視認性を低下させる要因とはならない。そして、上記散乱光により散乱光受光部の不可視光の受光量が所定量以上となり、制御部は、このときの不可視光出射部の出射方向に、可視光を出射するのを止める（すなわち、可視光が出射されなくなる）。このため、可視光が光散乱体によって散乱されることを回避でき、視認性の低下を抑制できる。

しかし、この構成の照射装置では、光偏向器の偏向角の変化に応じて前記可視光光源及び前記不可視光光源の少なくとも一方を移動させる駆動機構が必要であるため、小型化及び部品点数の削減が困難であった。

そこで、本発明は、光の照射方向の光散乱体による視認性の低下を抑制できる照射装置において小型化及び部品点数の削減を実現することを目的とする。

本発明の照射装置は、
入射光を偏向する角度が可変な光偏向器と、
可視光及び不可視光の一方を通過させ、他方を反射する波長選択性ミラーと、
前記波長選択性ミラーを経由して当該光偏向器に入光する可視光を出射する可視光光源と、
前記波長選択性ミラーを経由して当該可視光の前記光偏向器への入射光路と同一の光路で前記光偏向器に入射し、かつ、前記可視光よりもビーム幅が広い不可視光を出射する不可視光光源と、
前記不可視光の反射光が光散乱体によって散乱されて生じた散乱光の受光に応じて、信号を出力する散乱光受光部と、
照射対象領域を複数の走査線に従って前記可視光で走査するように、前記光偏向器の偏向角の変化と前記可視光光源の動作とを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記散乱光受光部が前記散乱光の受光したことを示す信号を受信した場合に前記可視光の出射を停止させるように構成されている。

本発明の照射装置によれば、可視光の入射光路と同一の入射光路で光偏向器に入射し、可視光よりもビーム幅が広い不可視光により、走査線において不可視光の一部が可視光に時間的に先行することになる。すなわち、光偏向器と照射対象との間に光散乱体が存在する場合、不可視光が可視光に先行して当該光散乱体に入射する。この不可視光の入射に応じて、不可視光の散乱光が生じる。当該散乱光を散乱光受光部が受光したときの信号に基づき、可視光の出射を停止することにより、可視光の光散乱体への入射が防止される。この結果、可視光の散乱に起因する視認性の低下が抑制される。

この結果、本発明の照射装置によれば、光の照射方向の光散乱体による視認性の低下を抑制しながら、可視光光源又は不可視光光源の一方を移動させる駆動機構が不要となるので、小型化及び部品点数の削減が可能となる。

本発明の照射装置において、
前記不可視光光源と前記波長選択性ミラーとの間に、前記不可視光光源から出射された不可視光のうち前記走査線において前記可視光に先行する部分を選択的に通過させるスリット手段が設けられていることが好ましい。

この照射装置によれば、前記不可視光光源から出射された不可視光のうち前記走査線において前記可視光に先行する部分がスリット手段により抽出されることにより、前記可視光に先行する部分のみを選択的に出射させることができる。この結果、可視光に先行しない部分による光散乱体の誤検知の蓋然性を低下させることができるので、光の照射方向の光散乱体による視認性の低下をさらに抑制できる。

本発明の実施形態の照射装置の全体図で、（ａ）は通常走査時の説明図、（ｂ）は不可視光が光散乱体に照射された時の説明図。 スリットの構成について説明する図で、（ａ）は第１状態のスリット部を説明する図、（ｂ）は図１（ａ）ＩＩｂ−ＩＩｂ断面図、（ｃ）は、図１（ａ）ＩＩｃ−ＩＩｃ断面図、（ｄ）は図１（ａ）ＩＩｄ−ＩＩｄ断面図、（ｅ）は図１（ａ）ＩＩｅ−ＩＩｅ断面図、（ｆ）は第２状態のスリット部を説明する図、（ｇ）は図１（ｂ）ＩＩｇ−ＩＩｇ断面図、（ｈ）は、図１（ｂ）ＩＩｈ−ＩＩｈ断面図、（ｉ）は図１（ｂ）ＩＩｉ−ＩＩｉ断面図。 光散乱体Ｓｃａｔと可視光Ｒｖと不可視光Ｒｉとの関係を示す図であり、（ａ）は、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射しない場合の図、（ｂ）は、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射して散乱された場合の図、（ｃ）は、（ｂ）で不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射したことで、可視光Ｒｖの出射がされなくなった場合の図。 光散乱体Ｓｃａｔが移動する場合の、光散乱体Ｓｃａｔと不可視光Ｒｉとの関係を示す図であり、（ａ）は、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射して散乱された場合の図。（ｂ）は、本実施形態について示す、走査方向と移動方向が異なる場合の図。（ｃ）は、参考例として示す、走査方向と移動方向が同一の場合の図。 制御装置によって実行される可視光制御処理の処理手順を示したフローチャート。 他の実施形態を示す図で、（ａ）は他の走査線を示す図、（ｂ）は図６（ａ）ＶＩｂ−ＶＩｂ断面図、（ｃ）は（ｂ）の合成光を切り出すためのスリット部の構成を示す図、（ｄ）は他の実施形態のスリット部の構成を示す図。

（照射装置の構成）
本発明の実施形態の照射装置１の概要について、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して説明する。照射装置１は、予め規定された照射対象の領域（以下、「照射対象領域」という）Ａに対して、可視光を用いて、比較的高周波数（例えば、６０［Ｈｚ］以上）で走査することで、当該照射対象領域Ａ全体を照射する照射装置である。

以降、照射対象領域Ａ全体に対する１回の走査を「１フレーム」という。すなわち、照射対象領域Ａ全体を６０［Ｈｚ］で走査しているということは、１秒間のフレーム数は、６０フレームということである。なお、走査の周波数は、３０［Ｈｚ］程度では目に可視光がちらついて見えるため好ましくないので、６０［Ｈｚ］以上が好ましい。

ここで、照射対象領域Ａは、照射装置１の光軸の軸方向（又は当該軸方向に近い方向）を法線方向とする面（当該面は、実面及び仮想的な面のいずれでもよい）上に規定される領域である。例えば、照射装置１が車両の前照灯として用いられる場合においては、車両の正面に対向する鉛直面上に照射対象領域Ａが規定される。なお、照射対象領域Ａは、照射装置１が可視光を照射する範囲に応じて、様々な形状を取り得る領域である。

本実施形態においては、可視光Ｒｖ及び不可視光Ｒｉにより６つの走査線ＲＳ１〜ＲＳ３及びＬＳ１〜ＬＳ３に従って走査することにより、照射対象領域Ａが規定される。

照射装置１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、可視光光源２１と、不可視光光源３１と、回動可能なミラー４１を備える光偏向器４０と、可視光光源２１及び不可視光光源３１と光偏向器４０との間に設けられた波長選択性ミラー４２と、不可視光光源３１と波長選択性ミラー４２との間に設けられたスリット部３２と、切替回路５と、散乱光受光部６と、制御部７とを備える。

（光源の構成）
可視光光源２１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、たとえば、平行光の可視光を出射する固体半導体光源等によって構成されている。可視光光源２１は、可視の平行光（以下、単に「可視光」という）Ｒｖ（図１（ａ）におけるＲｖ＿１、及び図１（ｂ）におけるＲｖ＿２）を波長選択性ミラー４２を介して光偏向器４０のミラー４１上の焦点Ｐに向けて出射する。

また、不可視光光源３１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、たとえば、平行光の不可視光を出射する固体半導体光源等によって構成されている。不可視光光源３１は、スリット部３２及び波長選択性ミラー４２を介して焦点Ｐに向けて不可視の平行光（以下、単に「不可視光」という）Ｒｉ（図１（ａ）におけるＲｉ＿１、及び図１（ｂ）におけるＲｉ＿２）を出射する。

本実施形態において、可視光光源２１及び不可視光光源３１は平行光状に集光された光を出射することが好ましい。たとえば、固体半導体光源、ＨＩＤ等の放電灯、フィラメント電球等の様々な種類の光源が可視光光源２１及び不可視光光源３１として採用されうる。特に、平行光に近いレーザ光を簡単に得るため、可視光光源２１及び不可視光光源３１として固体半導体光源であるＬＤ光源を採用することが好ましい。

なお、不可視光Ｒｉとして、紫外光（若しくは、波長が紫外光に近い光（近紫外線の光））、又は赤外光（若しくは、波長が赤外光に近い光（近赤外線の光））等を用いることができる。

ここで、可視光が照射される焦点Ｐと不可視光が照射される焦点Ｐとは、厳密に同じ位置ではなくてもよく、多少ずれた位置であってもよい。なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）においては、可視光が照射される焦点Ｐと不可視光が照射される焦点Ｐとが同一の場合を例示している。

可視光光源２１から出射された可視光Ｒｖの断面と、不可視光光源３１から出射された不可視光Ｒｉの断面とを中心点が同一になるように重ね合わせると、可視光Ｒｖの断面は、不可視光Ｒｉの断面に包含される。

（光偏向器の構成）
光偏向器４０は、たとえばＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）加工技術を用いて作成された光偏向器であり、ミラー４１を、第１軸と第１軸に直交する第２軸との２軸周りに揺動可能な光偏向器である。ミラー４１は、可視光光源２１、不可視光光源３１からの光を反射する。

光偏向器４０のミラー４１は、第１軸回りの回動により、可視光光源２１が出射した可視光Ｒｖ及び不可視光光源３１が出射した不可視光Ｒｉの反射光の出射方向を水平方向へ変化させる。また、光偏向器４０のミラー４１は第２軸回りの回動により可視光光源２１の可視光Ｒｖ及び不可視光光源３１の出射した不可視光Ｒｉの反射光の出射方向を垂直方向へ変化させる。これらの２軸の回動により、光偏向器４０のミラー４１における反射光による照射対象領域Ａの所定領域の走査が行われる。

また、光偏向器４０は、圧電駆動によりミラー４１を第１軸回りに揺動させる第１圧電アクチュエータ（不図示）と、圧電駆動によりミラー４１を第２軸回りに揺動させる第２圧電アクチュエータ（不図示）とを備える。

第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータは、例えば、シリコン基板等の上に、電圧を印加可能に成膜されたチタン酸ジルコン酸鉛等による圧電膜が成膜されて構成されている。これにより、圧電膜に電圧が印加されることで、圧電膜がシリコン基板と共に屈曲変形する。このときの屈曲変形の大きさは、印加された電圧に応じて変化する。

なお、本実施形態において用いられる光偏向器には、少なくとも２軸回りに揺動するものであれば、例えば、特開２００８−４０２４０号公報、又は特開２０１３−８４８０号公報等に記載されているような様々な種類の光偏向器を適用することができる。

ミラー４１に入射した可視光Ｒｖ及び不可視光Ｒｉは、第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータによる第１軸回り及び第２軸回りのミラー４１の揺動に応じた方向に反射される。そこで、制御部７は、第１圧電アクチュエータ及び第２圧電アクチュエータに印加する電圧を調整することで、ミラー４１の揺動を調整し、ひいては、このときの各光Ｒｖ，Ｒｉの反射光の出射方向を調整して、照射対象領域Ａを走査している。詳細は後述する。

（波長選択性ミラーの構成）
波長選択性ミラー４２は、可視光又は不可視光の一方を通過させ、他方を反射するように構成されている。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されている波長選択性ミラー４２は、不可視光を通過させ、可視光を反射する工学フィルターにより構成されている。

（スリット部の構成）
スリット部３２は、図２（ａ）に示されるように、スリット３３ａ〜３３ｆが等間隔で設けられた円盤状の板３４と、板３４を点Ｃを中心に回転駆動させるアクチュエータ３５とを備える。各スリット３３ａ〜３３ｆは、等しい大きさの台形状に構成され、不可視光Ｒｉが照射される位置に来た時、スリット３３ａ〜３３ｆそれぞれの下底の中心点が不可視光の中心点と重なりながら、それぞれの台形の向きが異なるように配置されている。なお、図２では、わかりやすくするため実際よりも大きなずれで示している。

各スリット３３ａ〜３３ｆは、それぞれ、各走査線ＲＳ１〜ＲＳ３、ＬＳ１〜ＬＳ３に対応している。スリット３３ａ〜３３ｆの向きのずれの大きさは、それぞれ、光偏向器４０で偏向された不可視光が各走査線ＲＳ１〜ＲＳ３、ＬＳ１〜ＬＳ３において可視光に先行するように、光偏向器４０への入射角度及び光偏向器４０における光の偏向角の角度に応じて定まる。

上記構成により、スリット部３２（図２（ａ）（ｆ）参照）に照射された不可視光Ｒｉが、各スリット３３ａ〜３３ｆによって所定の向きの台形状に切り出される（図２（ｂ）（ｇ）参照）。当該切り出された不可視光が波長選択性ミラー４２において可視光（図２（ｃ）参照と合成される（図２（ｄ）（ｈ）参照）。そして、合成された光が光偏向器４０に入射する。光偏向器４０で偏向された合成光が照射対象領域Ａに照射される時点において、不可視光Ｒｉは、各走査線ＲＳ１〜ＲＳ３及びＬＳ１〜ＬＳ３において可視光に時間的に先行する（図２（ｅ）（ｉ）参照）。

以下、図２（ｂ）に示されるように、スリット３３ａが図２（ｂ）の右側にある場合を第１状態、反時計回りの６分の１の回転ごとに第２状態〜第６状態と呼ぶ。

第１状態において、当該スリット３３ａを囲む円が、不可視光光源３１から出射された不可視光Ｒｉを示している。不可視光Ｒｉは、各スリットにより、各走査線ＲＳ１〜ＲＳ３及びＬＳ１〜ＬＳ３に応じた所定形状に切り出された上で波長選択性ミラー４２へ向けて出射される。

スリット３３ａは、第１状態において、図２（ｂ）において、上底の中心点Ｖ２が下底の中心点Ｖ１よりも円盤の内側にあり、かつ、下底の中心点Ｖ１と上底の中心点Ｖ２とを結んだ線（図２（ｂ）一点鎖線参照）と、水平線（図２（ｂ）破線参照）とのなす角が所定角度θ１となるように形成されている。このスリット３３ａを通過した不可視光Ｒｉは、図２（ｂ）に示されるように、スリット３３ａの形状に対応した光（下底の中心点ｕ１と上底の中心点ｕ２とを結んだ線と水平線とのなす角が所定角度θ１となるような台形の断面形状を有する光）として切り出されたうえで、波長選択性ミラー４２へ向けて出射される。また、不可視光Ｒｉの出射と同時に可視光光源２１が可視光Ｒｖを波長選択性ミラー４２に向けて出射する。当該可視光Ｒｖの断面形状は、図２（ｃ）に示されるように、円形になっている。なお、光の断面形状とは、光の進行方向に直交する面における光束により形成される形状をいう。

波長選択性ミラー４２において、当該不可視光Ｒｉが透過され、可視光光源２１から出射された可視光Ｒｖが反射されることにより、不可視光Ｒｉと可視光Ｒｖは、図２（ｄ）に示されるように、不可視光Ｒｉの断面の下辺がと可視光Ｒｖの直径と重なるような光として合成される。この時点において、不可視光Ｒｉにおける下底の中心点ｕ１と上辺の中心点ｕ２とを結んだ線（図２（ｄ）一点鎖線参照）と、水平線（図２（ｄ）破線参照）とがなす角はθ１である。

この光が光偏向器４０に入光し、ミラー４１により反射されることにより、図２（ｅ）に示されるように、不可視光Ｒｉが可視光Ｒｖに対して走査線ＲＳ１の走査方向に存在し、下底の中心点ｕ１と上辺の中心点ｕ２とを結んだ線（図２（ｅ）一点鎖線参照）と、水平線（図２（ｅ）破線参照）とが一致する（下底の中心点ｕ１と上辺の中心点ｕ２とを結んだ線と走査線ＲＳ１とが一致する）ような断面形状の光が出射される。この光で走査線ＲＳ１上を走査することにより、不可視光Ｒｉが可視光Ｒｖに時間的に先行することとなる。当該ミラー４１の回動角度（光の偏向角度）は、制御部７からの指令により、第１及び第２圧電アクチュエータの動作により制御される。

スリット３３ｂは、第２状態において、図２（ｆ）において上底の中心点Ｖ４が下底の中心点Ｖ３よりも円盤の外側にあり、かつ、下底の中心点Ｖ３と上底の中心点Ｖ４とを結んだ線（図２（ｆ）一点鎖線参照）と、水平線（図２（ｆ）破線参照）とのなす角が所定角度θ２となるように形成されている。このスリット３３ｂを通過した不可視光Ｒｉは、図２（ｇ）に示されるように、スリット３３ｂの形状に対応した光（下底の中心点ｕ３と上底の中心点ｕ４とを結んだ線（図２（ｇ）一点鎖線参照）と水平線（図２（ｇ）破線参照）とのなす角が所定角度θ２となるような台形の断面を有する光）として切り出されたうえで、波長選択性ミラー４２へ向けて出射される。また、不可視光Ｒｉの出射と同時に可視光光源２１が可視光Ｒｖを波長選択性ミラー４２に向けて出射する。当該可視光Ｒｖの断面形状は、図２（ｃ）に示されるように、円形になっている。

波長選択性ミラー４２において、当該不可視光Ｒｉが透過され、可視光光源２１から出射された可視光Ｒｖが反射されることにより、不可視光Ｒｉと可視光Ｒｖは、図２（ｈ）に示されるように、不可視光Ｒｉの断面の下底が可視光Ｒｖの断面の直径と重なるような光として合成される。この時点において、不可視光Ｒｉにおける下底の中心点ｕ３と上辺の中心点ｕ４とを結んだ線（図２（ｈ）一点鎖線参照）と、水平線（図２（ｈ）破線参照）とがなす角はθ２である。

この光が光偏向器４０に入光し、ミラー４１により反射されることにより、図２（ｉ）に示されるように、不可視光Ｒｉが可視光Ｒｖに対して走査線ＬＳ１の走査方向に存在し、下底の中心点ｕ３と上辺の中心点ｕ４とを結んだ線（図２（ｉ）一点鎖線参照）と、水平線（図２（ｉ）破線参照）とが一致する（下底の中心点ｕ３と上辺の中心点ｕ４とを結んだ線と走査線ＬＳ１とが一致する）ような断面形状の光が出射される。この光で走査線ＬＳ１上を走査することにより、不可視光Ｒｉが可視光Ｒｖに時間的に先行することとなる。当該ミラー４１の回動角度（光の偏向角度）は、制御部７からの指令により、第１及び第２圧電アクチュエータの動作により制御される。

なお円盤状の板３４に対するスリットの配置は上記に説明した各走査線に対応したスリットの向きと角度ずれを反映した形状が所定の位置（他のスリットによる光切り出しに影響を及ぼさない位置）に設けられていれば良く、スリットを等間隔で設けたり、順次交互に配置される必要は無い。

（切替回路の構成）
切替回路５は、各光源の出射及び不出射を切り替えるための回路で構成され、制御部７からの信号によりその動作を制御される。

（散乱光受光部の構成）
散乱光受光部６は、たとえばフォトダイオードで構成され、不可視光光源３１から出射された不可視光Ｒｉの散乱光Ｒｓを受光する。また、散乱光受光部６は、当該散乱光Ｒｓの受光に応じた信号として、散乱光Ｒｓの受光量Ｉを示す信号を出力する。

このような散乱光Ｒｓは、たとえば図１（ｂ）に示されるように、不可視光光源３１からの不可視光Ｒｉの出射方向において、当該不可視光光源３１と照射対象領域Ａとの間に光散乱体Ｓｃａｔが位置していることにより、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔを照射することによって生じる。

なお、散乱光受光部６は、不可視光光源３１が出射する不可視光Ｒｉの波長の光のみを受光するように構成されている。詳細には、散乱光受光部６の受光部分には、不可視光光源３１が出射する不可視光Ｒｉの波長の光のみを通過させるための光学フィルタ（図示省略）が設けられている。なお、散乱光受光部６は、不可視光光源３１が出射する波長の光を受光できるのであれば、光学フィルタを備えなくともよい。また、散乱光受光部６が、受光できる波長の範囲であれば、不可視光光源３１が出射する不可視光Ｒｉの波長は、異なっていてもよい。

（制御部の構成）
制御部７は、図示しないＣＰＵ，メモリ等を有する電子制御ユニットにより構成されている。制御部７は、光偏向器４０のミラー４１の回動及び切替回路５の動作を制御することにより、徐々に鉛直方向Ｄｖに沿って下から上に向かうように、左水平方向ＬＤｈの走査線ＬＳ及び右水平方向ＲＤｈの走査線ＲＳに沿った走査不可視光Ｒｉ及び可視光Ｒｖによる走査を繰り返すことにより、照射対象領域Ａ全体の走査を行う。

（照射対象領域の走査制御）
制御部７は、切替回路５の動作を制御することにより、不可視光光源３１から不可視光Ｒｉ及び可視光光源２１から可視光Ｒｖをそれぞれ出射させる。そして、制御部７は、スリット部３２のアクチュエータ３５の動作を制御して、板３４を回転させ、右走査線ＲＳ１に対応するスリット３３ａにより不可視光Ｒｉを切り出させるようにする。そして、光偏向器４０のミラー４１を第１軸回りの第１方向に回動させることにより、照射対象領域Ａの左下の点Ｐ１から右走査線ＲＳ１に沿って不可視光Ｒｉ及び可視光Ｒｖによる走査を開始させる。

制御部７は、光偏向器４０のミラー４１の第１軸回りの回動を続行することにより、不可視光Ｒｉと可視光Ｒｖとにより照射対象領域Ａの右下の点Ｐ２まで走査する。

制御部７は、光偏向器４０のミラー４１を第２軸回りに所定の角度だけ回動させる。当該所定の角度は、光偏向器４０のミラー４１と照射対象領域Ａとの距離、及び走査線間の間隔ｌｅｎｇｔｈから定まる角度である。なお、間隔ｌｅｎｇｔｈは、照射対象領域Ａ内の走査線の密度に応じて適宜設定される。

制御部７は、スリット部３２のアクチュエータ３５の動作を制御して、板３４を回転させ、左走査線ＬＳ１に対応するスリット３３ｂにより不可視光Ｒｉを切り出させるようにする。そして、光偏向器４０のミラー４１を第１軸回りの第２方向（第１方向と逆方向）に回動させることにより、照射対象領域Ａの右下の点Ｐ３から左走査線ＬＳ１に沿った不可視光Ｒｉ及び可視光Ｒｖによる走査を開始させる。

制御部７は、上記と同様の光偏向器４０のミラー４１の回動と切替回路５の動作との制御を繰り返すことにより、可視光Ｒｖと不可視光Ｒｉとにより照射対象領域Ａの各走査線ＲＳ１〜ＲＳ３，ＬＳ１〜ＬＳ３上を走査する。

（可視光制御・概略）
可視光及び不可視光を散乱させる光散乱体Ｓｃａｔが、可視光Ｒｖ又は不可視光Ｒｉの出射方向において、光偏向器４０と照射対象領域Ａとの間に位置しているときには、たとえば図１（ｂ）に示されるように、まず、時間的に先行している不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射して散乱光Ｒｓになる。このときの散乱光Ｒｓは、不可視光Ｒｉであるので、当該散乱光Ｒｓによって光幕が生じたとしても、当該光幕が視認性を低下させる要因とはならない。

制御部７は、散乱光受光部６の散乱光Ｒｓの受光量Ｉに応じて、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射するか否かを制御する（以下、制御部７によって実行される当該制御を「可視光制御」という）。

当該可視光制御の概略は、以下の通りである。制御部７は、散乱光受光部６の散乱光Ｒｓの受光量Ｉが散乱閾値Ｉｔｈ未満のときの不可視光光源３１の不可視光Ｒｉの出射方向（図１においては、不可視光Ｒｉ＿１の出射方向）に、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射させる。また、制御部７は、散乱光受光部６の散乱光Ｒｓの受光量Ｉが散乱閾値Ｉｔｈ以上のときの不可視光光源３１の不可視光Ｒｉの出射方向（図１においては、不可視光Ｒｉ＿２の出射方向）に、可視光光源２１から可視光Ｒｖの出射を止める。

ここで、散乱閾値Ｉｔｈは、光散乱体Ｓｃａｔによって不可視光Ｒｉが散乱されているか否かを充分な精度で区別できるような値に設定される。

上記散乱光Ｒｓにより散乱光受光部６の不可視光の受光量Ｉが散乱閾値Ｉｔｈ以上となると、制御部７によって、このときの不可視光光源３１の出射方向に、可視光Ｒｖの出射がされなくなる。このため、可視光Ｒｖが光散乱体Ｓｃａｔによって散乱されることを回避でき、視認性の低下を抑制できる。

（可視光制御・不可視光、可視光、光散乱体及び散乱光受光部の関係）
ここで、図３を参照して、制御部７によって実行される、不可視光Ｒｉ、可視光Ｒｖ、光散乱体Ｓｃａｔ及び散乱光受光部６の関係に応じた可視光制御について説明する。

図３（ａ）〜（ｃ）の各々は、可視光Ｒｖ及び不可視光Ｒｉの各々によって、右から左に向かって走査しているときを表しており、図３（ａ）が時点ｔ１、図３（ｂ）が時点ｔ１から単位時間Δｔだけ経過した時点ｔ２、図３（ｃ）が時点ｔ２から単位時間Δｔだけ経過した時点ｔ３を示している。

ここで、単位時間Δｔは、不可視光Ｒｉによる走査が、可視光Ｒｖによる走査に対してどの程度先行しているのかを表す時間である。すなわち、時点ｔ２（図３（ｂ））における可視光光源２１が出射する可視光Ｒｖの出射方向は、時点ｔ１（図３（ａ））における不可視光光源３１が出射する不可視光Ｒｉの出射方向に一致する。また、時点ｔ３（図３（ｃ））において可視光光源２１が出射するはずであった可視光Ｒｖの出射方向は、時点ｔ２（図３（ｂ））における不可視光光源３１が出射する不可視光Ｒｉの出射方向に一致する。なお、単位時間Δｔは、光偏向器４０のミラー４１が第１軸回りの第１方向又は第２方向への角度θだけ回動するのに必要な時間に等しい。

時点ｔ１（図３（ａ））において、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射していない。これにより、散乱光受光部６が受光する散乱光Ｒｓの受光量Ｉは、散乱閾値Ｉｔｈ未満となる。このため、制御部７は、時点ｔ１から単位時間Δｔ経過した時点ｔ２（図３（ｂ））では、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射させた場合に、当該可視光Ｒｖが光散乱体Ｓｃａｔによって散乱される可能性が低いので、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射させる。

また、時点ｔ２では、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射して生じた散乱光Ｒｓが、光散乱体Ｓｃａｔの周囲に向かって散乱している。このときの散乱光Ｒｓの一部が散乱光受光部６に入射する。これにより、散乱光受光部６が受光する散乱光Ｒｓの受光量Ｉは、散乱閾値Ｉｔｈ以上となる。

このため、制御部７は、時点ｔ２から単位時間Δｔ経過した時点ｔ３（図３（ｃ））では、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射させた場合に、当該可視光Ｒｖが光散乱体Ｓｃａｔによって散乱される可能性が高いので、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射することが止められる（すなわち、可視光Ｒｖを出射しない）。

これにより、可視光Ｒｖが光散乱体Ｓｃａｔによって散乱されることを防止でき、可視光Ｒｖの散乱による視認性の低下を抑制できる。

また、上述したように、本実施形態において、可視光Ｒｖ及び不可視光Ｒｉによる照射対象領域Ａの走査は、水平方向の走査線ＲＳ、ＬＳに沿って行われる。

走査線ＲＳ、ＬＳが水平方向に規定されているのは、光散乱体Ｓｃａｔが落下することを想定している（例えば、光散乱体として雨滴を想定している）ためである。このような想定において、光散乱体Ｓｃａｔの移動方向（落下方向）は、通常、鉛直方向又は鉛直方向に近い方向に沿って上から下に向かう方向となる。このため、不可視光Ｒｉ及び可視光Ｒｖの走査方向（すなわち、右水平方向ＲＤｈ及び左水平方向ＬＤｈ）が、光散乱体Ｓｃａｔの移動方向（鉛直方向Ｄｖ又は該鉛直方向Ｄｖに近い方向に沿って上から下に向かう方向）とは異なるように構成している。

これにより、ある時点において不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに散乱された場合であっても、その後において、不可視光Ｒｉの走査方向と光散乱体Ｓｃａｔの移動方向とが異なることにより、不可視光Ｒｉが同一の光散乱体Ｓｃａｔによって再び散乱されることを抑制できる。このように、不可視光Ｒｉが同一の光散乱体Ｓｃａｔによって散乱される機会が減るため、可視光Ｒｖの出射がされなくなる頻度を抑制できる。

詳細には、例えば、図４に示されるように、ある時点（図４（ａ）参照）において、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに散乱されたとする。これにより、制御部７は、当該時点から単位時間Δｔ経過後に、不可視光Ｒｉの出射方向と同一方向に対して可視光Ｒｖを出射することを止める。

そして、本実施形態のように、走査方向が、光散乱体Ｓｃａｔの移動方向とは異なるように設定されている場合、図４（ａ）の時点から所定時間経過した時点（図４（ｂ）参照）においては、移動した光散乱体Ｓｃａｔに対して不可視光Ｒｉが散乱される可能性が低くなる。

一方、本実施形態とは異なり、走査方向（主走査及び副走査の各々の走査方向）が、光散乱体Ｓｃａｔの移動方向と一致するように設定されている場合を仮定すると、図４（ａ）の時点から所定時間経過した時点（図４（ｃ）参照）においては、移動した光散乱体Ｓｃａｔによって不可視光Ｒｉが再び散乱される可能性が高くなる。

ここで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）において、破線で示されている不可視光Ｒｉ及び光散乱体Ｓｃａｔは、図４（ａ）の時点における不可視光Ｒｉ及び光散乱体Ｓｃａｔを示している。

なお、光散乱体Ｓｃａｔが落下しているのではなく、他の方向（例えば、水平方向又は下から上に向かう方向）に移動している場合においては、不可視光Ｒｉ及び可視光Ｒｖの走査方向が光散乱体Ｓｃａｔの移動方向と異なるように制御するように制御部７を構成すればよい。この場合であっても、不可視光Ｒｉが同一の光散乱体Ｓｃａｔによって散乱される機会が減るため、可視光Ｒｖの出射がされなくなる頻度を抑制できるという効果が得られる。

（可視光制御処理）
次に、図５を参照して、可視光制御の詳細について説明する。制御部７は、単位時間Δｔ経過する毎に、図５に示されたフローチャートによる可視光制御処理を実行している。すなわち、１フレームの時間を「ｎ・Δｔ」秒で表す場合、制御部７は、図５に示されたフローチャートを１フレームにおいてｎ回実行している。

なお、図５（ａ）と図５（ｂ）は、ステップＳＴ１、２、４、５が同じであり、図５（ａ）のステップＳＴ３Ａと、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂとが異なっている。以下の説明では、主に図５（ａ）を参照して説明するが、必要な場合には図５（ｂ）も参照する。

制御部７は、まず最初のステップＳＴ１で、前回の制御周期（単位時間Δｔだけ前の時点）における散乱光受光部６の散乱光Ｒｓの受光量Ｉを検知する。制御部７は、続くステップＳＴ２で、ステップＳＴ１で検知した受光量Ｉが散乱閾値Ｉｔｈ未満か否かを判定している。

制御部７は、ステップＳＴ２で、受光量Ｉが散乱閾値Ｉｔｈ以上であると判定した場合には、ステップＳＴ３Ａ（又は、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ）に進み、現在の１フレーム（以下、「現フレーム」という）において、照射対象領域Ａの各位置における可視光Ｒｖの光度（以下、「位置可視光光度」という）の合計（以下、「可視光光度総和」という）Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上になると予測されるか否かを判定する。ここで、所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈは、例えば、照射装置１として最低限出力すべき光度（もしくは、それよりも高い光度）に設定される。なお、可視光Ｒｖの出射方向が決定されると、当該可視光Ｒｖが照射される照射対象領域Ａの位置は、当該出射方向に応じて決定される。

ここで、現フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上になると予測されるか否かの判定方法としては、例えば、「現フレームにおける現時点までの可視光光度総和Ｌｒｖに基づいて判定する方法（図５（ａ）のステップＳＴ３Ａ参照）」、又は「前回の１フレーム（以下、「前フレーム」という）における可視光光度総和Ｌｒｖに基づいて判定する方法（図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ参照）」を用いることができる。

ここで、照射対象領域Ａの各位置において、位置可視光光度は一定ではない。本実施例では、例えば、照射対象領域Ａの位置が中央部に近付くほど位置可視光光度を大きくしている。このため、制御部７は、「可視光光源２１から出射された可視光Ｒｖの出射方向」と、「位置可視光光度」とに応じたマップ（当該マップは、メモリ（図示省略）等に記憶保持されている）を参照することで、可視光Ｒｖを出射した方向における位置可視光光度を得ている。

なお、照射対象領域Ａの各位置に対する位置可視光光度は、本実施例のように設定されずに、例えば、照射対象領域Ａの位置によらず位置可視光光度が同一に設定されていてもよいし、照射対象領域Ａの中央部以外の所定の位置に近付くほど位置可視光光度が大きく設定されていてもよい。

ここで、現フレームにおける現時点までの位置可視光光度の合計を、「第１可視光光度総和」と定義する。また、現制御周期（本発明における現時点に相当する）において可視光Ｒｖが照射される照射対象領域Ａの位置（以下、「現可視光位置」という）に対して可視光Ｒｖを出射しないと仮定し、現フレームにおいて、照射対象領域Ａの位置のうちこれから走査する全ての位置（当該位置には、現可視光位置は含まれない）において、可視光Ｒｖが出射された場合を仮定したときの、位置可視光光度の合計を、「第２可視光光度総和」と定義する。

制御部７は、「現フレームにおける現時点までの可視光光度総和Ｌｒｖに基づいて判定する方法」では、第１可視光光度総和と第２可視光光度総和との和が、所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ未満になるときには、現可視光位置に可視光Ｒｖを出射しないと、「現フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上にならないと予測される」と判定する（すなわち、第１可視光光度総和と第２可視光光度総和との和が、「可視光光度総和Ｌｒｖ」を表す）。

また、制御部７は、「前フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖに基づいて判定する方法」では、前フレームの可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ未満になった場合には、現フレームにおいても可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ未満になりそうだと推定し、「現フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上にならないと予測される」と判定する。

制御部７は、ステップＳＴ２で、受光量Ｉが散乱閾値Ｉｔｈ未満であると判定した場合、又はステップＳＴ３Ａ（又は、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ）で、現フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ未満になると予測されると判定した場合には、ステップＳＴ４に進む。制御部７は、ステップＳＴ４で、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射する。

制御部７は、ステップＳＴ３Ａ（又は、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ）で、現フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上になると予測されると判定した場合には、ステップＳＴ５に進む。制御部７は、ステップＳＴ５で、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射することを止める。

特に、制御部７によって、ステップＳＴ３Ａ（又は、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ）の判定がなされることにより、照射対象領域Ａの現フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖが所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ未満になると予測されるときには、散乱光受光部６の受光量Ｉが散乱閾値Ｉｔｈ以上のとき（ステップＳＴ２の判定結果がＮＯのとき）であっても、可視光光源２１から可視光Ｒｖを出射している。

ここで、このようなステップＳＴ３Ａ（又は、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ）の判定を行わない場合を仮定すると、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔによって散乱される頻度が多い場合（例えば、豪雨等のように雨滴（光散乱体）が大量に存在しているような場合）において、１フレームの多くのタイミングで、不可視光Ｒｉが光散乱体Ｓｃａｔに入射して散乱することになり、可視光Ｒｖが出射される頻度が少なくなってしまう。これにより、照射装置１が出力する光度が低下する。

照射装置１が、例えば、車両の前照灯のような用途に用いられるような場合においては、最低限出力すべき光度以上を維持できるように可視光Ｒｖを出力する必要がある。このように、照射装置１が最低限出力すべき光度として所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈが規定されているような場合には、ステップＳＴ３Ａ（又は、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ）の判定を行うことで、照射装置１は、フレーム毎又は殆どのフレームにおいて、所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上の光度を出力することができる。

また、図５（ａ）のステップＳＴ３Ａのように判定することで、第１可視光光度総和と第２可視光光度総和との和によって可視光光度総和Ｌｒｖを表すことにより、照射装置１から所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上の光を照射するために、現制御周期において可視光Ｒｖを照射すべきか否かを判定できる。

また、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂのように判定することで、前フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖを用いて現フレームにおける可視光光度総和Ｌｒｖを予測することで、照射装置１から所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上の光を照射できる。

図５（ａ）のステップＳＴ３Ａ（又は、図５（ｂ）のステップＳＴ３Ｂ）の判定により、光散乱体Ｓｃａｔが大量に存在しているような場合（光散乱体Ｓｃａｔが雨滴である場合、たとえば豪雨時）であっても、最低限出力すべき所定光度Ｌｒｖ＿ｔｈ以上の可視光Ｒｖを確実に出力することができる。

（本実施形態の作用・効果）
本発明の照射装置によれば、可視光Ｒｖの入射光路と同一の入射光路で光偏向器４０に入射し、可視光Ｒｖよりもビーム幅が広い不可視光Ｒｉにより、走査線ＲＳ，ＬＳにおいて不可視光Ｒｉの一部が可視光Ｒｉに時間的に先行することになる。すなわち、光偏向器４０と照射対象領域Ａとの間に光散乱体Ｓｃａｔが存在する場合、不可視光Ｒｉが可視光Ｒｖに先行して当該光散乱体Ｓｃａｔに入射する。この不可視光Ｒｉの入射に応じて、不可視光Ｒｉの散乱光Ｒｓが生じる。当該散乱光Ｒｓを散乱光受光部６が受信したときの信号に基づき、可視光Ｒｖの出射を停止することにより、可視光Ｒｖの光散乱体Ｓｃａｔへの入射が防止される。この結果、可視光Ｒｖの散乱に起因する視認性の低下が抑制される。

この結果、本発明の照射装置によれば、光の照射方向の光散乱体Ｓｃａｔによる視認性の低下を抑制しながら、可視光光源２１又は不可視光光源３１の一方を移動させる駆動機構が不要となるので、小型化及び部品点数の削減が可能となる。

この照射装置１によれば、前記不可視光光源３１から出射された不可視光Ｒｉのうち前記走査線ＲＳ，ＬＳにおいて前記可視光Ｒｖに先行する部分がスリット部３２（スリット手段）により抽出されることにより、前記可視光Ｒｉに先行しない部分が出射されなくなる。この結果、可視光Ｒｉに先行しない部分による光散乱体Ｓｃａｔの誤検知の蓋然性を低下させることができるので、光の照射方向の光散乱体Ｓｃａｔによる視認性の低下をさらに抑制できる。

（他の実施形態）
図６（ａ）〜図６（ｅ）を参照しながら、他の実施形態を説明する。

本実施形態では、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、右水平方向ＲＤｈ及び左水平方向ＬＤｈに沿った走査線によって照射対象領域Ａを走査したが、これに代えて、図６（ａ）に示されるように、照射対象領域Ａの右下の点Ｐ４から左水平方向ＬＤｈの左走査線ＬＳ４に沿って照射対象領域Ａの左下の点Ｐ５まで走査した後、点Ｐ５からたとえば右斜め方向ＲＤｄの走査線ＲＳ４等に沿って点Ｐ４のやや上方の点Ｐ６まで照射対象領域Ａを走査するように照射装置１を構成してもよい。

光偏向器４０のミラー４１の回転方式を変更することにより右斜め上方向ＲＤｄの走査線ＲＳ４等を形成する反射光を出射できる。

また、図６（ｂ）に示されるように、光偏向器４０における反射光の断面形状が、上底の中心点が下底の中心点よりも高い位置に存在する形状となっていることが好ましい。反射光の断面形状を変化させるためには、光偏向器４０の配置角度（ミラー４１の配置角度）を変更するか、図６（ｃ）に示されるように、スリット部３２のスリット３３ｇ〜３３ｌの形状を変更するかすればよい。

また、本実施形態において、スリット部３２には、スリット３３ａ〜３３ｆが走査線と同じ数だけ設けられたが、これに限られない。たとえば、板３６がどのような回転をしても不可視光Ｒｉの照射範囲に入るような１つのスリット３３ｍを設け、この板３６をアクチュエータ３７により回転させることにより、切り出される不可視光の形状を変化させてもよい。

また、本実施形態では切替回路５により光源の出射、及び停止を切り替えたが、これに代えて、一部に穴があけられたスリットの回転又はシャッターの開閉による光源の光の通過及び遮断で光源の出射及び停止を切り替えてもよい。このようにすることで、光源のＯＮ、ＯＦＦを繰り返す必要がなくなるため、光源のＯＮ、ＯＦＦに伴うタイムロスを軽減することができる。

また、スリット部３２が省略されてもよい。

１…照射装置、Ａ…照射対象領域、Ｒｖ…可視光、Ｒｉ…不可視光、Ｒｓ…散乱光、Ｓｃａｔ…散乱体、２１…可視光光源、３１…不可視光光源、３２…スリット部、４０…光偏向器、４１…ミラー、４２…波長選択性ミラー、５…切替回路、６…散乱光受光部、７…制御装置、Ｉ…受光量、Ｉｔｈ…散乱閾値（所定量）、Ｌｒｖ…可視光光度総和、Ｌｒｖ＿ｔｈ…所定光度、Ｄｈ…水平方向、Ｄｖ…鉛直方向、Ｐ…焦点。

Claims (2)

1. 入射光を偏向する角度が可変な光偏向器と、
   可視光及び不可視光の一方を通過させ、他方を反射する波長選択性ミラーと、
   前記波長選択性ミラーを経由して当該光偏向器に入光する可視光を出射する可視光光源と、
   前記波長選択性ミラーを経由して当該可視光の前記光偏向器への入射光路と同一の光路で前記光偏向器に入射し、かつ、前記可視光よりもビーム幅が広い不可視光を出射する不可視光光源と、
   前記不可視光の反射光が光散乱体によって散乱されて生じた散乱光の受光に応じて、信号を出力する散乱光受光部と、
   照射対象領域を複数の走査線に従って前記可視光で走査するように、前記光偏向器の偏向角の変化と前記可視光光源の動作とを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記散乱光受光部が前記散乱光の受光したことを示す信号を受信した場合に前記可視光の出射を停止させるように構成されていることを特徴とする照射装置。
2. 請求項１記載の照射装置において、
   前記不可視光光源と前記波長選択性ミラーとの間に、前記不可視光光源から出射された不可視光のうち前記走査線において前記可視光に先行する部分を選択的に通過させるスリット手段が設けられていることを特徴とする照射装置。