JP7581323B2 - 発光装置 - Google Patents

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Description

本開示は、発光装置、およびセンサユニットに関連する。
特許文献１は、車両の外部を照明する照明光を出射する発光装置を開示している。当該発光装置の灯室内には、車両の外部の情報を検出するためのレーダが配置されている。
特許文献１は、車両の外部の情報を検出するためのセンサの一例であるレーダを備えたセンサユニットも開示している。
日本国特許出願公開２００７－１０６１９９号公報
発光装置の多機能化を実現しつつも、大型化を抑制することが求められている（第一の要求）。
情報を検出する構成の大型化と情報を検出する能力の低下を抑制することが求められている（第二の要求）。
第一の要求に応えるために提供される本開示の一態様は、発光装置であって、
可視波長である第一波長を含む第一の光を出射する第一光源と、
前記第一波長と異なる第二波長を含む第二の光を出射する第二光源と、
前記第一光源を支持するとともに、前記第二の光の通過を許容する開口部を有している基板と、
前記第一の光が第一方向へ走査されつつ第一領域を照射するように、かつ前記開口部を通過した前記第二の光が当該第一方向へ走査されつつ第二領域へ向かうように、回転または回動しつつ前記第一の光および前記第二の光を反射するミラーと、
を備えている。
回転または回動しつつ入射光を反射するリフレクタを用いると、より少ない数の光源で広範囲に出射光を到達させることができる。他方、そのようなリフレクタを含む走査光学系は、ある程度の設置スペースを必要とする。上記のような構成によれば、可視光である第一の光とは異なる機能を第二の光に割り当て、かつ第一の光を走査するために用いられるリフレクタを第二の光の走査にも共用できる。これにより、相違する機能に割り当てられた第一の光と第二の光について走査光学系を適用しつつも、設置スペースの増大を抑制できる。したがって、発光装置の多機能化を実現しつつも、大型化を抑制できる。
第二の要求に応えるために提供される本開示の一態様は、センサユニットであって、
所定の領域へ向けて検出光を出射する発光素子と、
入射した光の強度に対応する検出信号を出力する受光素子と、
前記検出光が前記所定の領域に位置する物体に反射されることにより生じる戻り光を回転または回動しつつ前記受光素子へ向けて反射するリフレクタと、
前記リフレクタの回転または回動の角度と関連付けて前記検出信号を受け付ける処理装置と、
を備えている。
上記の構成によれば、所定の領域内の異なる位置からの戻り光が、リフレクタの回転または回動に伴って受光素子へ向けて順次反射され、反射に供される戻り光の到来元の位置がリフレクタの回転または回動の角度位置と関連付けて特定されうるので、少なくとも一つの受光素子を用いて広がりを有する領域の情報を取得できる。また、当該情報の検出分解能は、受光素子の数（空間分解能）ではなく、リフレクタの回転または回動速度と検出信号の取得サイクル（時間分解能）に依存させることができる。したがって、情報を検出する構造の大型化と情報を検出する能力の低下を抑制できる。
本明細書において用いられる「センサユニット」という語は、所望の情報検出機能を備えつつ、それ自身が単体で流通可能な部品の構成単位を意味する。
本明細書において、「回転」という語は、部材が軸線を中心として３６０度以上の角度で変位することを意味する。本明細書において、「回動」という語は、部材が軸線を中心として３６０度未満の角度で変位することを意味する。
一実施形態に係る発光装置の構成を例示している。 図１の発光装置が搭載される車両を例示している。 図１の発光装置における回転リフレクタの構成を例示している。 図１の発光装置における第一基板の構成を例示している。 回転リフレクタの代わりに使用されうるポリゴンミラーを例示している。 回転リフレクタの代わりに使用されうるＭＥＭＳミラーを例示している。 図１の発光装置が交通インフラ設備に搭載される例を示している。 一実施形態に係るセンサユニットの構成を例示している。 別実施形態に係るセンサユニットの構成を例示している。 図９のセンサユニットにおける基板の構成を例示している。 図９のセンサユニットにおける受光素子の配置の別例を示している。
添付の図面を参照しつつ、実施形態の例について以下詳細に説明する。以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
添付の図面において、矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。以降の説明に用いる「左」および「右」は、運転席から見た左右の方向を示している。
図１は、一実施形態に係る発光装置１の構成を例示している。発光装置１は、図２に例示される車両２０に搭載される。本例においては、発光装置１は、車両２０の左前部ＬＦに配置されている。左前部ＬＦは、車両２０の左右方向における中央よりも左側、かつ車両２０の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。車両２０は、移動体の一例である。
図１に例示されるように、発光装置１は、ハウジング１１と透光カバー１２を備えている。ハウジング１１は、透光カバー１２とともに灯室１３を区画している。透光カバー１２は、車両２０の外面の一部を形成している。
発光装置１は、第一光源１４１を備えている。第一光源１４１は、灯室１３内に配置されている。第一光源１４１は、第一の光Ｌ１を出射するように構成されている。第一の光Ｌ１は、可視波長である第一波長を含んでいる。本実施形態においては、第一光源１４１は、半導体発光素子により実現されている。半導体発光素子の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、ＥＬ素子が挙げられる。第一光源１４１は、ハロゲンランプなどのランプ光源により実現されてもよい。
発光装置１は、回転リフレクタ１５を備えている。回転リフレクタ１５は、灯室１３内に配置されている。図３に例示されるように、回転リフレクタ１５は、基部１５１と複数の反射板１５２を備えている。基部１５１は、回転軸Ａを中心として回転可能な円筒形状の部材として構成されている。複数の反射板１５２は、基部１５１の外周面に固定されている。複数の反射板１５２は、基部１５１の回転方向に沿って配列されている。
図１に例示されるように、回転リフレクタ１５は、第一光源１４１から出射された第一の光Ｌ１が複数の反射板１５２の一つに入射するように配置されている。複数の反射板１５２の一つにより反射された第一の光Ｌ１は、透光カバー１２を通過して車両２０の前方に位置する領域へ向かう。
各反射板１５２の形状および配置は、反射された第一の光Ｌ１の進行方向が、回転リフレクタ１５の回転に伴って車両２０の左右方向へ変化するように定められている。換言すると、各反射板１５２は、回転リフレクタ１５の回転に伴って第一の光Ｌ１の進路を横切りながら、第一の光Ｌ１の反射方向を車両２０の左右方向へ変化させる。車両２０の左右方向は、第一方向の一例である。
すなわち、回転リフレクタ１５は、第一の光Ｌ１が車両２０の左右方向へ走査されつつ車両２０の外部を照明するように、回転しながら第一の光Ｌ１を反射する。図１においては、回転リフレクタ１５の回転中に複数の反射板１５２の一つによって反射された第一の光Ｌ１が進みうる方向の範囲が、第一走査範囲ＳＲ１として例示されている。
特定の反射板１５２が第一の光Ｌ１の進路を横切り終えると、回転リフレクタ１５の回転方向に隣接する別の反射板１５２が第一の光Ｌ１の進路を横切り始める。これにより、第一の光Ｌ１による第一走査範囲ＳＲ１の走査が繰り返される。
車両２０の上下方向に配列された複数の第一光源１４１から出射された第一の光Ｌ１を回転リフレクタ１５で車両２０の左右方向へ走査することにより、車両２０の前方に位置する第一走査範囲ＳＲ１に対応する領域に二次元的な配光パターンを形成できる。あるいは、第一光源１４１から出射された第一の光Ｌ１の車両２０の左右方向への走査を繰り返しながら回転リフレクタ１５を車両２０の上下方向へスイブルさせることによっても、二次元的な配光パターンを形成できる。回転リフレクタ１５による第一の光Ｌ１の反射方向と第一光源１４１の点消灯動作を同期させれば、配光パターン内の特定の位置に非照明領域を形成することもできる。車両２０の前方に位置する第一走査範囲ＳＲ１に対応する領域は、第一領域の一例である。車両の前方は、移動体の進路の一例である。
図３に例示されるように、各反射板１５２は、回転リフレクタ１５の回転方向に沿う周長ＣＬを有している（符号ＣＬは、一つの反射板１５２についてのみ示されている）。この周長ＣＬは、第一の光Ｌ１による第一走査範囲ＳＲ１の走査が繰り返される周期に対応している。
図１に例示されるように、発光装置１は、第一基板１６１を備えている。第一基板１６１は、灯室１３内に配置されている。第一基板１６１は、第一光源１４１を支持している。図示を省略するが、第一基板１６１上には、第一光源１４１の動作を制御するための回路が形成されうる。
発光装置１は、第二光源１４２を備えている。第二光源１４２は、灯室１３内に配置されている。第二光源１４２は、第二の光Ｌ２を出射するように構成されている。第二の光Ｌ２は、車両２０の外部を照明する第一の光Ｌ１とは異なる機能に割り当てられている。本実施形態においては、第二の光Ｌ２は、測距機能を実現するために、赤外波長である第二波長を含んでいる。すなわち、第一の光Ｌ１の波長と第二の光Ｌ２の波長とは、相違している。
本実施形態においては、第二光源１４２は、半導体発光素子により実現されている。半導体発光素子の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、ＥＬ素子が挙げられる。第二光源１４２は、赤外線ランプなどのランプ光源により実現されてもよい。
発光装置１は、第二基板１６２を備えている。第二基板１６２は、灯室１３内に配置されている。第二基板１６２は、第二光源１４２を支持している。図示を省略するが、第二基板１６２上には、第二光源１４２の点消灯動作を制御するための回路が形成されうる。
第一基板１６１は、開口部１６１ａを有している。開口部１６１ａは、第一基板１６１の第一主面１６１ｂと第二主面１６１ｃにおいて開口しており、両主面を連通するように延びている。第一光源１４１は、第一主面１６１ｂ上に配置されている。本明細書で用いられる「基板の主面」という語は、当該基板を形成している複数の面のうち最大の面積を有する面を意味する。
第一基板１６１は第二光源１４２から出射された第二の光Ｌ２の進路を横切るように配置されているが、開口部１６１ａが第二の光Ｌ２の通過を許容している。具体的には、第二光源１４２から出射された第二の光Ｌ２は、第二主面１６１ｃの側から開口部１６１ａに入り、第一主面１６１ｂの側へ出る。
開口部１６１ａを通過した第二の光Ｌ２は、回転リフレクタ１５における複数の反射板１５２の一つに入射する。複数の反射板１５２の一つにより反射された第二の光Ｌ２は、透光カバー１２を通過して車両２０の前方に位置する領域へ向かう。
第一の光Ｌ１と同様に、各反射板１５２は、回転リフレクタ１５の回転に伴って第二の光Ｌ２の進路を横切りながら、第二の光Ｌ２の反射方向を車両２０の左右方向へ変化させる。すなわち、回転リフレクタ１５は、第二の光Ｌ２が車両２０の左右方向へ走査されつつ車両２０の外部へ向かうように、回転しながら第二の光Ｌ２を反射する。図１においては、回転リフレクタ１５の回転中に複数の反射板１５２の一つによって反射された第二の光Ｌ２が進みうる方向の範囲が、第二走査範囲ＳＲ２として例示されている。
特定の反射板１５２が第二の光Ｌ２の進路を横切り終えると、回転リフレクタ１５の回転方向に隣接する別の反射板１５２が第二の光Ｌ２の進路を横切り始める。これにより、第二の光Ｌ２による第二走査範囲ＳＲ２の走査が繰り返される。
発光装置１は、受光素子１０を備えている。受光素子１０は、灯室１３内に配置されている。受光素子１０は、車両２０の前方に位置する第二走査範囲ＳＲ２に対応する領域内の物体に第二の光Ｌ２が反射された結果として得られる戻り光Ｌ２’を検出するように構成されている。すなわち、受光素子１０は、第二の光Ｌ２の波長に感度を有し、入射した戻り光Ｌ２’の強度に応じた信号を出力するように構成されている。受光素子１０の例としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタが挙げられる。車両２０の前方に位置する第二走査範囲ＳＲ２に対応する領域は、第二領域の一例である。第一領域と第二領域は、少なくとも一部が重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。
第二光源１４２から第二の光Ｌ２が出射されたタイミングから受光素子１０により戻り光Ｌ２’が検出されるまでの時間に基づいて、戻り光Ｌ２’に関連付けられた物体までの距離を取得できる。そのような距離情報を回転リフレクタ１５による走査方向と関連付けて集積することにより、戻り光Ｌ２’に関連付けられた物体の形状に係る情報も取得できる。これらの処理は、不図示の処理装置により行なわれうる。処理装置は、灯室１３内に配置されてもよいし、ハウジング１１の外側に配置されてもよい。処理装置の機能は、車両２０に搭載されている制御装置によって実現されてもよい。
回転リフレクタ１５のような走査光学系を用いると、より少ない数の光源で広範囲に出射光を到達させることができる。他方、走査光学系は、ある程度の設置スペースを必要とする。上記のような構成によれば、車両２０の外部を照明するための第一の光Ｌ１とは異なる機能を第二の光Ｌ２に割り当て、かつ第一の光Ｌ１を走査するために用いられる回転リフレクタ１５を第二の光Ｌ２の走査にも共用できる。これにより、相違する機能に割り当てられた第一の光Ｌ１と第二の光Ｌ２について走査光学系を適用しつつも、設置スペースの増大を抑制できる。したがって、発光装置１の多機能化を実現しつつも、大型化を抑制できる。
例えば、第二の光Ｌ２として赤外光を使用することにより、測距機能を実現できる。あるいは、可視波長を含む第二の光Ｌ２を回転リフレクタ１５に路面へ向けて反射させ、第二光源１４２の点消灯動作と回転リフレクタ１５の回転動作を適宜に同期させることにより、第二走査範囲ＳＲ２内に位置する路面に特定のマークなどの情報を描画できる。
図４に例示されるように、本実施形態においては、開口部１６１ａを通過した第二の光のＬ２の進行方向に対応する第一主面１６１ｂの法線方向から見ると、第二光源１４２は、第一基板１６１の背後に隠れるように配置されている。
このような構成によれば、特に第一基板１６１の主面に沿う方向における発光装置１の大型化を抑制できる。
図４に例示されるように、本実施形態においては、第一基板１６１に形成された開口部１６１ａは、ピンホールである。ピンホールは、第一基板１６１の第一主面１６１ｂおよび第二主面１６１ｃの法線方向から見て円形の断面を有している。換言すると、開口部１６１ａの断面形状は、第一基板１６１の第一主面１６１ｂおよび第二主面１６１ｃの法線方向から見て等方性を有している。
ピンホールの半径ｒは、例えば次式により定められうる。
ｒ2＝λｂ
λは、第二の光Ｌ２の波長である。ｂは、回転リフレクタ１５の反射板１５２に対する焦点距離である。
ピンホールは限られたスペースに形成可能であるので、第一基板１６１における第一光源１４１およびその駆動回路のレイアウトに与える影響が小さい。また、第一主面１６１ｂと第二主面１６１ｃの法線方向にピンホールを通過する第二の光Ｌ２により形成される光スポットの形状に等方性を確保しやすくなるので、光学系の複雑化を抑制できる。したがって、非常に簡易な手法かつ高い自由度で、第一光源１４１と第二光源１４２が回転リフレクタ１５を共用する光学系を構成できる。
しかしながら、開口部１６１ａの断面形状は、第一主面１６１ｂまたは第二主面１６１ｃの法線方向から見て、短手方向と長手方向を有してもよい。そのような開口部１６１ａの形状の例としては、スリットや切欠きが挙げられる。その場合、回転リフレクタ１５による走査方向に対応する第一基板１６１上の方向が短手方向となるように、スリットや切欠きが形成されることが好ましい。この場合、開口部１６１ａを通過した第二の光Ｌ２により形成される光スポットの走査方向に沿う方向の寸法を小さくできるので、走査分解能の低下を抑制できる。
図１に例示されるように、発光装置１は、集光光学系１７を備えうる。集光光学系１７は、第二光源１４２から出射された第二の光Ｌ２を、開口部１６１ａに向けて集光するように構成と配置が定められている。
このような構成によれば、第二光源１４２から出射された第二の光Ｌ２に効率よく開口部１６１ａを通過させることができる。したがって、第二の光Ｌ２の利用効率を高めることができる。
上記の実施形態は、本開示の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本開示の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。
上記の実施形態においては、第一の光Ｌ１および第二の光Ｌ２を所望の方向へ走査することができれば、回転リフレクタ１５は、図５に例示されるポリゴンミラー１８や、図６に例示されるＭＥＭＳミラー１９で置き換えられうる。
ポリゴンミラー１８は、回転軸Ａを中心として回転可能な基部１８１を有している。基部１８１は、回転軸Ａの延びる方向から見て多角形状の断面を有している。当該多角形状の各辺に対応する部分に反射板１８２が配置される。基部１８１が回転軸Ａを中心として回転すると、複数の反射板１８２の一つが第一の光Ｌ１と第二の光Ｌ２の進路を横切りつつ、第一の光Ｌ１と第二の光Ｌ２の反射方向を変更する。特定の反射板１８２が第一の光Ｌ１と第二の光Ｌ２の進路を横切り終えると、ポリゴンミラー１８の回転方向に隣接する別の反射板１８２が第一の光Ｌ１と第二の光Ｌ２の進路を横切り始める。これにより、第一の光Ｌ１による第一走査範囲ＳＲ１と第二の光Ｌ２による第二走査範囲ＳＲ２の走査が繰り返される。
ＭＥＭＳミラー１９は、フレーム１９１、反射板１９２、トーションバー１９３、およびコイル１９４を備えている。反射板１９２は、トーションバー１９３を介してフレーム１９１に支持されている。不図示の磁石から生じた磁界内にコイル１９４を配置して電流を流すことにより、トーションバー１９３を中心として反射板１９２を回動させる力が生じる。反射板１９２の回動に伴い、第一の光Ｌ１と第二の光Ｌ２の反射方向が変化する。反射板１９２の回動が繰り返されることにより、第一の光Ｌ１による第一走査範囲ＳＲ１と第二の光Ｌ２による第二走査範囲ＳＲ２の走査が繰り返される。
発光装置１は、車両２０の右前部ＲＦにも搭載されうる。右前部ＲＦは、車両２０の左右方向における中央よりも右側、かつ車両２０の前後方向における中央よりも前側に位置する領域である。右前部ＲＦに搭載される発光装置１は、図１に例示された発光装置１と左右対称の構成を有しうる。
発光装置１は、車両２０の左後部ＬＢと右後部ＲＢにも搭載されうる。左後部ＬＢは、車両２０の左右方向における中央よりも左側、かつ車両２０の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。右後部ＲＢは、車両２０の左右方向における中央よりも右側、かつ車両２０の前後方向における中央よりも後側に位置する領域である。左後部ＬＢに搭載される発光装置１は、図１に例示された発光装置１と前後対称の構成を有しうる。右後部ＲＢに搭載される発光装置１は、左後部ＬＢに搭載される発光装置１と左右対称の構成を有しうる。
発光装置１が搭載される移動体は、車両２０に限られない。その他の移動体の例としては、鉄道、飛行体、航空機、船舶などが挙げられる。発光装置１が搭載される移動体は、運転者を必要としなくてもよい。
発光装置１は、移動体に搭載されることを要しない。図７に例示されるように、発光装置１は、街路灯３０や交通信号機４０などの交通インフラ設備にも搭載されうる。
発光装置１が街路灯３０に搭載される場合、第一光源１４１から出射される可視光により領域Ａ１が照明されるとともに、第二光源１４２から出射される赤外光により領域Ａ１内に位置する歩行者５０や車両などが検出されうる。歩行者５０もまた移動体の一例である。領域Ａ１は、移動体の進路の一例である。例えば、赤外光を用いた測距機能により歩行者５０や車両が交差点に進入しようとしていることが検出されると、当該情報が通信を介して別方向から当該交差点に進入しようとしている車両２０へ通知されうる。
発光装置１が交通信号機４０に搭載される場合、交通道路面上の領域Ａ２に情報を描画するために第一光源１４１が使用されうる。領域Ａ２は、移動体の進路の一例である。上記の例と同様に、第二光源１４２から出射される赤外光は、領域Ａ１内に位置する歩行者５０や車両などを検出するために使用されうる。例えば、赤外光を用いた測距機能により歩行者５０や車両が交差点に進入しようとしていることが検出されると、別方向から当該交差点に進入しようとしている車両２０に注意を促す情報（文字、標識、点滅する警戒色など）が領域Ａ２に描画されうる。
発光装置１は、住宅や施設などに設置される照明装置にも搭載されうる。例えば、当該照明装置は、第二光源１４２から出射される赤外光を用いて所定の領域に進入した移動体が検知されると、第一光源１４１を点灯して当該領域を照明するように構成されうる。
図８は、一実施形態に係るセンサユニット２の構成を例示している。センサユニット２は、図２に例示される車両２０に搭載される。本例においては、センサユニット２は、車両２０の左前部ＬＦに配置されている。
図８に例示されるように、センサユニット２は、ハウジング２１と透光カバー２２を備えている。ハウジング２１は、透光カバー２２とともに収容空間２３を区画している。透光カバー２２は、車両２０の外面の一部を形成している。
センサユニット２は、発光素子２４１を備えている。発光素子２４１は、収容空間２３内に配置されている。発光素子２４１は、検出光ＳＬを出射するように構成されている。発光素子２４１から出射された検出光ＳＬは、透光カバー２２を通過して車両２０の前方に位置する領域へ向かう。本実施形態においては、検出光ＳＬは、赤外波長を含んでいる。
本実施形態においては、発光素子２４１は、半導体発光素子により実現されている。半導体発光素子の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、ＥＬ素子が挙げられる。発光素子２４１は、ハロゲンランプなどのランプ光源により実現されてもよい。
センサユニット２は、受光素子２４２を備えている。受光素子２４２は、収容空間２３内に配置されている。受光素子２４２は、検出光ＳＬが検出可能領域ＤＡ内に存在する物体に反射された結果として得られる戻り光ＲＬを検出するように構成されている。すなわち、受光素子２４２は、検出光ＳＬの波長に感度を有し、入射した戻り光ＲＬの強度に応じた検出信号ＤＳを出力するように構成されている。受光素子２４２は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトレジスタなどにより実現されうる。本例においては、検出可能領域ＤＡは、車両２０の前方に設定されている。車両２０の前方は、移動体の進路の一例である。
センサユニット２は、回転リフレクタ２５を備えている。回転リフレクタ２５は、収容空間２３内に配置されている。回転リフレクタ２５は、基部２５１および複数の反射板２５２を備えている。回転リフレクタ２５の構成は、図３に例示された回転リフレクタ１５の構成と同じであるので、繰り返しとなる説明を省略する。
図８に例示されるように、回転リフレクタ２５は、検出可能領域ＤＡから到来する戻り光ＲＬが複数の反射板２５２の一つに入射するように配置されている。複数の反射板２５２の一つにより反射された戻り光ＲＬは、受光素子２４２へ向かう。
各反射板２５２の形状および配置は、受光素子２４２へ向けて反射される戻り光ＲＬが生じうる検出可能領域ＤＡ内の位置が、回転リフレクタ２５の回転に伴って車両２０の左右方向へ変化するように定められている。換言すると、各反射板２５２の形状および配置は、受光素子２４２へ向けて反射される戻り光ＲＬの入射方向が、回転リフレクタ２５の回転に伴って車両２０の左右方向へ変化するように定められている。車両２０の左右方向は、第一方向の一例である。
図８に示される例においては、検出可能領域ＤＡ内に物体６０１と物体６０２が位置している。発光素子２４１から出射される検出光ＳＬは検出可能領域ＤＡ全体に照射されるので、物体６０１と物体６０２は、同時に戻り光ＲＬを生じている。
前述の構成によれば、回転リフレクタ２５の反射板２５２にある位置と姿勢をとる時点ｔ１において、物体６０１により生じた戻り光ＲＬが受光素子２４２へ反射される経路が形成される。そして、反射板２５２が別の位置と姿勢をとる時点ｔ２において、検出可能領域ＤＡ内の別の位置にある物体６０２により生じた戻り光ＲＬが受光素子２４２へ反射される経路が形成される。本明細書においては、このようにして反射板２５２に対する角度が異なる検出可能領域ＤＡ内の複数の位置からの戻り光ＲＬを順次反射する動作を、「反射走査」と称する。
特定の反射板２５２による検出可能領域ＤＡの反射走査が完了すると、回転リフレクタ２５の回転方向に隣接する別の反射板２５２が検出可能領域ＤＡの反射走査を開始する。これにより、回転リフレクタ２５の回転に伴い、検出可能領域ＤＡの反射走査が繰り返される。
各反射板２５２は、回転リフレクタ２５の回転方向に沿う周長を有している）。この周長は、回転リフレクタ２５による検出可能領域ＤＡの反射走査が繰り返される周期に対応している。
センサユニット２は、処理装置２６を備えている。処理装置２６は、発光素子２４１の動作を制御する制御信号ＣＳ１を出力するように構成されている。処理装置２６は、受光素子２４２から出力された検出信号ＤＳを受け付けるように構成されている。処理装置２６は、回転リフレクタ２５の回転動作を制御する制御信号ＣＳ２を出力するように構成されている。
処理装置２６は、回転軸Ａを中心とする回転リフレクタ２５の回転角度と関連付けて検出信号ＤＳを受け付けるように構成されている。具体的には、制御信号ＣＳ２に基づいて回転リフレクタ２５の回転角度が特定されうる。回転リフレクタ２５の回転角度を特定することにより、複数の反射板２５２のいずれが反射走査を行なっているのか、検出可能領域ＤＡ内のいずれの位置からの戻り光ＲＬが受光素子２４２へ反射されているのかを特定できる。
広がりを有する検出可能領域ＤＡからの戻り光を同時に検出しようとする場合、複数の受光素子が一次元的あるいは二次元的に配列されたアレイが必要になる。この場合、受光素子を設置するためにより広いスペースが必要になる。また、検出可能領域ＤＡ内の情報の検出分解能は、アレイを構成している複数の受光素子の数に依存する。
他方、本実施形態の構成によれば、検出可能領域ＤＡ内の異なる位置からの戻り光ＲＬが、回転リフレクタ２５の回転に伴って受光素子２４２へ向けて順次反射され、反射に供される戻り光ＲＬの到来元の位置が回転リフレクタ２５の回転角度位置と関連付けて特定されうるので、少なくとも一つの受光素子２４２を用いて広がりを有する検出可能領域ＤＡ内の情報を取得できる。また、当該情報の検出分解能は、受光素子２４２の数（空間分解能）ではなく、回転リフレクタ２５の回転速度と検出信号ＤＳの取得サイクル（時間分解能）に依存させることができる。したがって、車両２０の前方に位置する領域の情報を検出する構造の大型化と情報を検出する能力の低下を抑制できる。
車両２０の前方に位置する領域の情報の一例として、発光素子２４１から検出光ＳＬが出射されたタイミングから、ある回転位置の回転リフレクタ２５により反射された戻り光ＲＬが受光素子２４２に検出されるタイミングまでの時間に基づいて、当該回転位置に関連付けられた検出可能領域ＤＡ内の位置における物体までの距離が特定されうる。
車両２０の前方に位置する領域の情報の別例として、発光素子２４１から出射された検出光ＳＬの波形と、ある回転位置の回転リフレクタ２５により反射されて受光素子２４２により検出された戻り光ＲＬの波形との相違に基づいて、当該回転位置に関連付けられた検出可能領域ＤＡ内の位置における物体の材質などの属性が特定されうる。
上記の機能を有する処理装置２６は、汎用メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサとして提供されてもよいし、専用集積回路素子として提供されてもよい。汎用マイクロプロセッサとしては、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵなどが例示されうる。汎用メモリとしては、ＲＡＭやＲＯＭが例示されうる。専用集積回路素子としては、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどが例示されうる。処理装置２６は、汎用マイクロプロセッサと専用集積回路素子の組合せにより実現されてもよい。
センサユニット２は、第一結像光学系２０１を備えうる。第一結像光学系２０１は、回転リフレクタ２５へ向けて戻り光ＲＬを集光するように構成と配置が定められている。
このような構成によれば、検出可能領域ＤＡの広さを維持しつつ、回転リフレクタ２５において戻り光ＲＬを反射するために必要な領域の面積を低減できる。回転リフレクタ２５の大型化を抑制できるので、情報を検出する構成の大型化をさらに抑制できる。
センサユニット２は、第二結像光学系２０２を備えうる。第二結像光学系２０２は、回転リフレクタ２５により反射された戻り光ＲＬを、受光素子２４２の受光面に向けて集光するように構成と配置が定められている。
このような構成によれば、検出可能領域ＤＡ内に位置する物体からの戻り光ＲＬを効率よく受光素子２４２の受光面に結像させることができ、検出可能領域ＤＡ内の情報の検出分解能の低下をさらに抑制できる。
図９は、別実施形態に係るセンサユニット２の構成を例示している。図８に例示された構成と実質的に同一の要素については同一の参照符号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。
本実施形態においては、発光素子２４１から出射された検出光ＳＬもまた回転リフレクタ２５による反射に供される。発光素子２４１は、出射された検出光ＳＬが複数の反射板２５２の一つに入射するように配置されている。複数の反射板２５２の一つにより反射された検出光ＳＬは、透光カバー２２を通過して車両２０の前方に位置する領域へ向かう。
各反射板２５２の形状および配置は、反射された検出光ＳＬの進行方向が、回転リフレクタ２５の回転に伴って車両２０の左右方向へ変化するように定められている。換言すると、各反射板２５２は、回転リフレクタ２５の回転に伴って検出光ＳＬの進路を横切りながら、検出光ＳＬの反射方向を車両２０の左右方向へ変化させる。
すなわち、回転リフレクタ２５は、検出光ＳＬが車両２０の左右方向へ走査されつつ車両２０の外部へ向かうように、回転しながら検出光ＳＬを反射する。図９においては、回転リフレクタ２５の回転中に複数の反射板２５２の一つによって反射された検出光ＳＬが進みうる方向の範囲が、走査範囲ＳＲとして例示されている。
特定の反射板２５２が検出光ＳＬの進路を横切り終えると、回転リフレクタ２５の回転方向に隣接する別の反射板２５２が検出光ＳＬの進路を横切り始める。これにより、検出光ＳＬによる走査範囲ＳＲの走査が繰り返される。
本実施形態においては、センサユニット２は、基板２７１を備えている。基板２７１は、収容空間２３内に配置されている。基板２７１は、発光素子２４１を支持している。図示を省略するが、基板２７１上には、発光素子２４１の動作を制御するための回路が形成されうる。
基板２７１には、ピンホール２７１ａが形成されている。ピンホール２７１ａは、基板２７１の第一主面２７１ｂと第二主面２７１ｃにおいて開口しており、両主面を連通するように延びている。発光素子２４１は、第一主面２７１ｂ上に配置されている。
基板２７１は回転リフレクタ２５に反射された戻り光ＲＬの進路を横切るように配置されているが、ピンホール２７１ａが戻り光ＲＬの通過を許容している。具体的には、回転リフレクタ２５に反射された戻り光ＲＬは、第一主面２７１ｂの側からピンホール２７１ａに入り、第二主面２７１ｃの側へ出る。ピンホール２７１ａを通過した戻り光ＲＬは、受光素子２４２に入射する。
図１０に例示されるように、ピンホール２７１ａは、基板２７１の第一主面２７１ｂおよび第二主面２７１ｃの法線方向から見て円形の断面を有している。換言すると、ピンホール２７１ａの断面形状は、基板２７１の第一主面２７１ｂおよび第二主面２７１ｃの法線方向から見て等方性を有している。
ピンホールの半径ｒは、例えば次式により定められうる。
ｒ2＝λｂ
λは、戻り光ＲＬの波長である。ｂは、受光素子２４２に対する焦点距離である。
上記のように構成されたピンホール２７１ａは、前述した第二結像光学系として機能しうる。ピンホール２７１ａは限られたスペースに形成可能であるので、基板２７１における発光素子２４１およびその駆動回路のレイアウトに与える影響が小さい。また、第一主面２７１ｂと第二主面２７１ｃの法線方向にピンホール２７１ａを通過する戻り光ＲＬにより形成される光スポットの形状に等方性を確保しやすくなるので、光学系の複雑化を抑制できる。したがって、非常に簡易な手法かつ高い自由度で、結像光学系を構成できる。
ピンホール２７１ａを利用した結像光学系は、発光素子２４１から出射された検出光ＳＬが回転リフレクタ２５に反射されることなく車両２０の外部へ向かう、図８に例示された構成にも適用可能である。ピンホール２７１ａは、回転リフレクタ２５により反射された戻り光ＲＬが受光素子２４２に至る経路上に配置される適宜の基板に形成されうる。
なお、図１１に例示されるように、受光素子２４２は、発光素子２４１を支持している基板２７１と回転リフレクタ２５の間に配置されうる。すなわち、回転リフレクタ２５により反射された戻り光ＲＬが、基板２７１を通過することなく受光素子２４２により受光されうる。この場合、受光素子２４２に入射する戻り光ＲＬの強度の低下を抑制できる。
上記の実施形態は、本開示の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本開示の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。
反射走査を遂行しつつ戻り光ＲＬを受光素子２４２へ向けて反射することができれば、回転リフレクタ２５は、図５に例示されるポリゴンミラー１８や、図６に例示されるＭＥＭＳミラー１９で置き換えられうる。
ポリゴンミラー１８の基部１８１が回転軸Ａを中心として回転すると、受光素子２４２へ向けて反射される戻り光ＲＬの入射角度が変化する。特定の反射板１８２が検出可能領域ＤＡの反射走査を終えると、ポリゴンミラー１８の回転方向に隣接する別の反射板１８２が検出可能領域ＤＡの反射走査を開始する。これにより、検出可能領域ＤＡの反射走査が繰り返される。
ＭＥＭＳミラー１９の反射板１９２の回動に伴い、受光素子２４２へ向けて反射される戻り光ＲＬの入射角度が変化する。反射板１９２の回動が繰り返されることにより、検出可能領域ＤＡの反射走査が繰り返される。
センサユニット２は、車両２０の右前部ＲＦにも搭載されうる。右前部ＲＦに搭載されるセンサユニット２は、図８に例示されたセンサユニット２と左右対称の構成を有しうる。
センサユニット２は、車両２０の左後部ＬＢと右後部ＲＢにも搭載されうる。左後部ＬＢに搭載されるセンサユニット２は、図８に例示されたセンサユニット２と前後対称の構成を有しうる。右後部ＲＢに搭載されるセンサユニット２は、左後部ＬＢに搭載されるセンサユニット２と左右対称の構成を有しうる。
センサユニット２が搭載される移動体は、車両２０に限られない。その他の移動体の例としては、鉄道、飛行体、航空機、船舶などが挙げられる。センサユニット２が搭載される移動体は、運転者を必要としなくてもよい。
センサユニット２は、移動体に搭載されることを要しない。図７に例示されるように、センサユニット２は、街路灯３０や交通信号機４０などの交通インフラ設備にも搭載されうる。
センサユニット２が街路灯３０に搭載される場合、発光素子２４１から出射される検出光ＳＬにより領域Ａ１内に位置する歩行者５０や車両などが検出されうる。歩行者５０もまた移動体の一例である。領域Ａ１は、移動体の進路の一例である。
センサユニット２が交通信号機４０に搭載される場合、発光素子２４１から出射される検出光ＳＬは、領域Ａ１内に位置する歩行者５０や車両などを検出するために使用されうる。例えば、歩行者５０や車両が交差点に進入しようとしていることが検出されると、可視光を出射する別光源により、別方向から当該交差点に進入しようとしている車両２０に注意を促す情報（文字、標識、点滅する警戒色など）が領域Ａ２に描画されうる。
本出願の記載の一部を構成するものとして、２０２０年３月９日に提出された日本国特許出願２０２０－０３９７５２号、２０２０年３月９日に提出された日本国特許出願２０２０－０３９７５３号、２０２０年１２月１８日に提出された日本国特許出願２０２０－２１０４２９号、および２０２０年１２月１８日に提出された日本国特許出願２０２０－２１０４３０号の内容が援用される。

Claims (6)

  1. 可視波長である第一波長を含む第一の光を出射する第一光源と、
    前記第一波長と異なる第二波長を含む第二の光を出射する第二光源と、
    前記第一光源を支持するとともに、前記第二の光の通過を許容する開口部を有している基板と、
    前記第一の光が第一方向へ走査されつつ第一領域を照射するように、かつ前記開口部を通過した前記第二の光が当該第一方向へ走査されつつ第二領域へ向かうように、回転または回動しつつ前記第一の光および前記第二の光を反射するミラーと、
    を備えており、
    前記開口部は、ピンホールである、
    発光装置。
  2. 前記開口部を通過した前記第二の光の進行方向から前記基板を見ると、前記第二光源は、前記基板の背後に隠れるように配置されている、
    請求項１に記載の発光装置。
  3. 可視波長である第一波長を含む第一の光を出射する第一光源と、
    前記第一波長と異なる第二波長を含む第二の光を出射する第二光源と、
    前記第一光源を支持するとともに、前記第二の光の通過を許容する開口部を有している基板と、
    前記第一の光が第一方向へ走査されつつ第一領域を照射するように、かつ前記開口部を通過した前記第二の光が当該第一方向へ走査されつつ第二領域へ向かうように、回転または回動しつつ前記第一の光および前記第二の光を反射するミラーと、
    前記第二の光を前記開口部へ向けて集光する集光光学系と、
    を備えている、
    発光装置。
  4. 前記第二の光が前記第二領域に位置する物体に反射されることにより生じる戻り光を検出する受光素子を備えている、
    請求項１から３のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 前記第二波長は、赤外波長である、
    請求項１から４のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 前記第一領域と前記第二領域は、移動体の進路上に位置するように設定されている、
    請求項１から５のいずれか一項に記載の発光装置。
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