WO2011129105A1 - 光学ユニット、車両監視装置および障害物検出装置 - Google Patents

光学ユニット、車両監視装置および障害物検出装置 Download PDF

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山村　聡志
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株式会社小糸製作所
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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93277—Sensor installation details in the lights

Definitions

  • the present invention relates to an optical unit, and more particularly to an optical unit used for a vehicular lamp.
  • the present invention also relates to a vehicle monitoring device.
  • the present invention also relates to an obstacle detection apparatus.
  • a vehicle headlamp that includes a mirror that reflects light emitted from a light source including a plurality of light-emitting elements to the front of the vehicle and is configured so that the mirror can be reciprocally rotated (Patent Document 1). reference).
  • This vehicle headlamp is capable of scanning an illumination area in front of the vehicle by reflected light of a mirror that reciprocates and includes an actuator for reciprocally rotating the mirror.
  • a method of detecting a lamp light of the preceding vehicle using a camera is known.
  • a method may erroneously detect the reflected light of a reflective object such as a line-of-sight guidance sign (deliniator) or a signboard on the road as the lamp light of the vehicle.
  • a technique is known that distinguishes the lamp of the vehicle ahead from other reflectors by utilizing the fact that the brightness of reflected light changes when the brightness of the headlamp is reduced (see Patent Document 2). .
  • Patent Document 3 discloses a vehicular illumination device including an infrared sensor that detects an object around a vehicle with infrared light, and a visible light source that irradiates the object with visible light when the infrared sensor detects the object. Is disclosed. In this vehicular illumination device, a region in front of the vehicle is scanned with a predetermined pattern by infrared light reflected by a reciprocating reflecting mirror.
  • the actuator described above is composed of a permanent magnet and a coil, and there is a limit to the size of the mirror that can reciprocate. For this reason, it is difficult to increase the ratio of the light reflected from the mirror among the light emitted from the light source, and there is room for further improvement from the viewpoint of effective use of the light emitted from the light source.
  • a method using millimeter wave radar has been developed as another method for detecting a preceding vehicle in front of the vehicle.
  • a normal millimeter wave radar is mounted on a vehicle for detecting obstacles in the front, if the mounting position is too low, the road surface reflection noise tends to be strong, and if it is too high, radar irradiation tends to weaken the obstacle. The place is limited. Further, since the millimeter wave radar has a size of about 80 mm square, an arrangement in consideration of interference with other components is required.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and one of its purposes is to provide a technique related to an optical unit that can efficiently use light from a light source for illumination. Another object of the present invention is to provide a technique for easily and accurately detecting a vehicle traveling ahead at night. Another object of the present invention is to provide a technique capable of arranging an obstacle detection device at a suitable location.
  • an optical unit includes a rotating reflector that rotates in one direction around a rotation axis while reflecting light emitted from a light source.
  • the rotating reflector is provided with a reflecting surface so that the light of the light source reflected while rotating forms a desired light distribution pattern.
  • a desired light distribution pattern can be formed by rotating the rotating reflector in one direction, it is not necessary to drive by a special mechanism such as a resonant mirror, and the reflecting surface of the resonant mirror is not required. There are few restrictions on size. Therefore, by selecting a rotating reflector having a larger reflecting surface, the light emitted from the light source can be efficiently used for illumination.
  • a light source composed of a light emitting element may be further provided.
  • the rotation axis may be provided in a plane including the optical axis and the light source.
  • the rotation axis may be provided substantially parallel to the scanning plane of the irradiation beam that scans in the left-right direction by rotation. Thereby, thickness reduction of an optical unit is achieved.
  • substantially parallel may be substantially parallel, may or may not mean complete parallelism, and allows an error within a range that does not significantly impair the effects of an optical unit of an aspect. is there.
  • a blade that functions as a reflecting surface is provided around the rotating shaft so that the angle formed by the optical axis and the reflecting surface changes as the blade moves in the circumferential direction around the rotating shaft. It has a twisted shape. As a result, scanning using light from the light source becomes possible.
  • a plurality of blades arranged in the circumferential direction of the rotating shaft and a partition member provided between adjacent blades and extending in the rotating shaft direction may be further provided.
  • the partition member is configured to prevent light from the light source from entering the reflecting surface of the other adjacent blade in a state where the light from the light source is incident on the reflecting surface of the adjacent one blade. May be.
  • both end portions of the light distribution pattern are simultaneously illuminated. In such a case, it is difficult to independently control the irradiation state at both ends of the light distribution pattern. Therefore, by turning off the light source at a timing at which light is simultaneously incident on both adjacent blades, both ends of the light distribution pattern can be prevented from being irradiated simultaneously.
  • the light source is temporarily turned off at the above-described timing, the brightness at both ends of the light distribution pattern is reduced to some extent. Therefore, by providing the above-described partition member between adjacent blades, light directed toward the end of the adjacent blade among the light of the light source irradiating the end of one blade can be shielded to some extent. . That is, since the time during which light is simultaneously incident on both adjacent blades is shortened, the time for turning off the light source can be shortened accordingly.
  • a projection lens for projecting the light reflected by the rotary reflector in the light irradiation direction of the optical unit may be further provided.
  • the projection lens may correct the image of the light source distorted by being reflected by the reflecting surface so as to approach the shape of the light source itself. Thereby, a desired area can be irradiated with high accuracy.
  • the light source has a rectangular light emitting surface, and each side of the light emitting surface is inclined with respect to the vertical direction so that the image of the light source projected forward by the projection lens is nearly upright. It may be provided. Thereby, the structure for correcting the image of the light source can be simplified.
  • a plurality of light sources composed of light emitting elements may be further provided.
  • the plurality of light sources may be arranged so that each emitted light is reflected at different positions on the reflection surface. Accordingly, it is possible to form a plurality of light distribution patterns, and also to combine these light distribution patterns to form a new light distribution pattern, thereby facilitating the design of a more ideal light distribution pattern.
  • the light source may have a condensing member having a rectangular opening and a light emitting element disposed at the bottom.
  • the condensing member may have a condensing surface formed from the bottom toward the opening so as to condense the light of the light emitting element.
  • the condensing surface is formed such that the height of the end in the longitudinal direction of the opening is higher than the height of the end in the short direction of the opening.
  • the optical unit may be configured to be used for a vehicle lamp.
  • This optical unit is an optical unit used for a vehicular lamp, and includes a heat radiating unit that radiates heat from a light source and a cooling fan.
  • the cooling fan has a blade that forms a light distribution pattern by reflecting light emitted from the light source forward and causes convection in the vicinity of the heat radiating portion.
  • a desired light distribution pattern can be formed using a cooling fan, there is no need for driving by a special mechanism such as a resonant mirror, and the size of the reflecting surface is different from that of a resonant mirror. There are few restrictions. Therefore, by selecting a cooling fan having a larger blade, the light emitted from the light source can be efficiently used for illumination. Further, since it is not necessary to provide a reflector separately from the cooling fan, the configuration of the optical unit can be simplified.
  • This vehicle monitoring apparatus includes an optical unit that scans an irradiation beam in front of the vehicle to form a light distribution pattern, a camera that images the front of the vehicle, and a partial area included in the light distribution pattern that is irradiated with the irradiation beam.
  • a reflector that reflects the illumination beam is present in some areas based on the image captured by the camera when the camera is in and the image captured by the camera when some area is not illuminated by the illumination beam
  • a determination device for determining whether to do.
  • Still another aspect of the present invention is a vehicle monitoring device.
  • a plurality of optical units that scan an irradiation beam in front of a vehicle to form a light distribution pattern, a camera that images the front of the vehicle, and a partial area included in the light distribution pattern are irradiated with the irradiation beam.
  • a reflector that reflects the illumination beam is present in some areas based on the image captured by the camera when the camera is in and the image captured by the camera when some area is not illuminated by the illumination beam
  • a determination device for determining whether to do.
  • an image captured by the camera when a part of the area included in the light distribution pattern is irradiated with the irradiation beam reflects not only the vehicle lamp existing in front but also the irradiation beam. It is possible to detect the reflector.
  • the vehicle lamp existing in the front can be detected, but the reflector not irradiated with the irradiation beam is detected. Not. Therefore, it is possible to determine whether the reflector is present in a part of the region by comparing the image when irradiated with the irradiation beam and the image when not irradiated with the irradiation beam.
  • the optical unit may scan the irradiation beam so that a region irradiated by the irradiation beam is different at each of a plurality of imaging timings by the camera.
  • Each of the plurality of optical units may scan the irradiation beam so that a region irradiated with the irradiation beam is different at each of a plurality of imaging timings by the camera.
  • the number of scans of the first optical unit is A1 (times / s).
  • the number of scans of the second optical unit is A2 (times / s).
  • the following formulas (ex.1) and (ex.2) mD ⁇ A1 ⁇ (m + 0.5) D or (m + 0.5) D ⁇ A1 ⁇ (m + 1) D (ex.1) nD ⁇ A2 ⁇ (n + 0.5) D or (n + 0.5) D ⁇ A2 ⁇ (n + 1) D (ex. 2) may be satisfied. Thereby, it is possible to capture an image when a certain region is irradiated with the irradiation beam and an image when the certain region is not irradiated.
  • the scanning number of the optical unit is A [times / s]
  • the scanning speed is B [deg / s]
  • the width of the irradiation beam is C [deg]
  • the imaging number of the camera is D [times / s]
  • C ⁇ (the decimal part of A / D) ⁇ (B / A) ⁇ (B / A) ⁇ C may be satisfied.
  • the optical unit may include a rotating reflector that rotates in one direction around the rotation axis while reflecting light emitted from the light source.
  • the rotating reflector may be provided with a reflecting surface so that light from the light source reflected while rotating forms a desired light distribution pattern. Thereby, a desired light distribution pattern can be formed by the rotation of the rotating reflector in one direction. Further, by selecting a rotating reflector having a larger reflecting surface, the light emitted from the light source can be efficiently used for illumination.
  • a control unit for controlling the rotation speed of the rotary reflector may be further provided. Thereby, the rotational speed of the rotary reflector can be easily changed to an appropriate value in consideration of the imaging timing of the camera.
  • the optical unit may include a rotating reflector that rotates in one direction around the rotation axis while reflecting light emitted from the light source.
  • the rotating reflector may be provided with a reflecting surface so that light from the light source reflected while rotating forms a desired light distribution pattern. Thereby, a desired light distribution pattern can be formed by the rotation of the rotating reflector in one direction. Further, by selecting a rotating reflector having a larger reflecting surface, the light emitted from the light source can be efficiently used for illumination.
  • Another embodiment of the present invention is an obstacle detection device.
  • This device focuses the invisible light radar, the rotating reflector that rotates in one direction around the rotation axis while reflecting the invisible light emitted from the invisible light radar, and the invisible light reflected by the rotating reflector. And a projection lens that projects to the surroundings.
  • the rotating reflector is provided with a reflecting surface so as to scan the surroundings with the invisible light reflected while rotating.
  • the obstacle detection device can be arranged at a suitable place.
  • the surroundings are around the place where the obstacle detection device is installed.
  • the surroundings include the front, rear, and side of the vehicle.
  • a light source composed of a light emitting element may be further provided.
  • the rotating reflector may be formed with a reflecting surface so that the light emitted from the light source is reflected while rotating to form a desired light distribution pattern in front of the vehicle.
  • the projection lens may project the light reflected by the rotating reflector in the light irradiation direction.
  • the invisible light radar may be a millimeter wave radar.
  • the light source may be provided such that the virtual image position by the rotary reflector is in the vicinity of the visible light focus of the projection lens.
  • the millimeter wave radar may be provided so that the virtual image position by the rotating reflector is near the millimeter wave focus of the projection lens different from the visible light focus.
  • the millimeter wave radar and the light source can be arranged at a focal position suitable for each without interference.
  • the millimeter wave radar has a waveguide, and the waveguide may be provided such that the virtual image position by the rotary reflector at the tip of the waveguide is closer to the projection lens than the visible light focus. .
  • the receiving / transmitting part of the millimeter wave radar can be arranged farther from the projection lens than the light source.
  • the light transmitting / receiving unit is prevented from blocking light traveling from the light source to the projection lens.
  • the projection lens may be made of a resin material. Thereby, weight reduction of an obstacle detection apparatus is achieved. Also, millimeter waves can be transmitted efficiently.
  • the optical unit which can utilize efficiently the light of a light source for illumination can be provided.
  • works ahead at night can be detected easily accurately.
  • an obstruction detection apparatus can be arrange
  • FIG. 4 (a) to 4 (e) are perspective views showing the state of the blade in accordance with the rotation angle of the rotary reflector in the lamp unit according to the present embodiment.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (e) are diagrams showing projected images at the scanning position where the rotary reflector corresponds to the states of FIGS. 4 (f) to 4 (j).
  • FIG. 5 (a) to 5 (e) are diagrams showing projected images at the scanning position where the rotary reflector corresponds to the states of FIGS. 4 (f) to 4 (j).
  • FIG. 6A is a diagram showing a light distribution pattern when a range of ⁇ 5 degrees to the left and right of the optical axis is scanned using the vehicle headlamp according to the present embodiment, and FIG. The figure which shows the luminous intensity distribution of the light distribution pattern shown to Fig.6 (a), FIG.6 (c) is the state which light-shielded one place among the light distribution patterns using the vehicle headlamp which concerns on this Embodiment.
  • FIG. 6 (d) is a diagram showing the luminous intensity distribution of the light distribution pattern shown in FIG. 6 (c), and FIG. 6 (e) is a diagram using the vehicle headlamp according to the present embodiment.
  • FIG. 6 (f) is a diagram showing a light intensity distribution of the light distribution pattern shown in FIG. 6 (e).
  • FIG. 6 (d) is a diagram showing the luminous intensity distribution of the light distribution pattern shown in FIG. 6 (c)
  • FIG. 6 (e) is a diagram using the vehicle headlamp according to the present embodiment.
  • FIG. 7A is a diagram showing a projection image when LED light is reflected by a plane mirror and projected by an aspheric lens
  • FIG. 7B is a front view for a vehicle according to the first embodiment.
  • the figure which showed the projection image in a headlamp FIG.7 (c) is the figure which showed the projection image in the vehicle headlamp which concerns on 2nd Embodiment. It is a front view of the optical unit which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIGS. 9A to 9E are diagrams showing projection images when the rotary reflector is rotated by 30 ° in the optical unit according to the second embodiment.
  • FIG. 10A is a perspective view of a light source according to the second embodiment
  • FIG. 10A is a perspective view of a light source according to the second embodiment
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 10A.
  • FIG. 11A shows an irradiation pattern formed by the optical unit according to the second embodiment
  • FIG. 11B shows a projection image formed by the optical unit according to the second embodiment. It is the figure which showed the state which synthesize
  • FIG. 12A is a diagram showing a state in which the longitudinal direction of the compound parabolic concentrator provided with LEDs is arranged in the vertical direction
  • FIG. 12B is a diagram of the compound parabolic concentrator. It is the figure which showed the state arrange
  • FIG. 13A is a diagram showing an irradiation pattern formed by the optical unit according to the third embodiment
  • FIG. 13B is a projection image formed by the optical unit according to the third embodiment. It is the figure which showed the state which synthesize
  • FIG. 17A is a diagram showing an irradiation pattern formed by front LEDs
  • FIG. 17B is a diagram showing an irradiation pattern formed by rear LEDs
  • FIG. 18A is a diagram showing an irradiation pattern having a light shielding portion formed by a front LED
  • FIG. 18B is a diagram showing an irradiation pattern having a light shielding portion formed by a rear LED.
  • FIG. 18C is a diagram showing a combined light distribution pattern having a light shielding portion formed by two LEDs. It is the top view which showed typically the structure containing the optical unit which concerns on 5th Embodiment. It is the figure which showed typically the light distribution pattern formed with the vehicle headlamp provided with the optical unit which concerns on 5th Embodiment.
  • FIG. 21 (a) is a diagram showing a light distribution pattern formed by each light source
  • FIG. 21 (b) to 21 (f) are diagrams showing an irradiation pattern formed by each LED unit.
  • 22A is a perspective view of an LED unit according to the fifth embodiment
  • FIG. 22B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 22A
  • FIG. 22C is FIG. It is DD sectional drawing of a).
  • FIG. 23A shows a light distribution pattern having a light shielding portion formed by each light source
  • FIGS. 23B to 23F show the light shielding portions formed by each LED unit. It is the figure which showed the irradiation pattern which has. It is a perspective view of the rotary reflector which concerns on 6th Embodiment.
  • FIG. 25A shows an ideal irradiation pattern when the shapes of the blades are completely the same, and FIG. 25B shows the irradiation pattern when there is an error in the shape of each blade.
  • FIG. 27 is a side view of the rotary reflector shown in FIG. 26. It is the top view which showed typically the structure containing the optical unit which concerns on 6th Embodiment. It is a figure which shows arrangement
  • FIG. 1 It is the figure typically shown in order to demonstrate the conditions which do not irradiate continuously the same area
  • FIG. 1 It is the schematic block diagram which showed the whole structure of the vehicle headlamp which concerns on 8th Embodiment. It is the perspective view which showed the mirror unit and the light source unit. It is the figure which showed typically the combination of a light source, the shaping
  • FIG. 42 (a) is a diagram schematically showing the focal length of millimeter waves and the focal length of visible light when the projection lens is made of polycarbonate
  • FIG. 42 (b) is a drawing lens made of acrylic. It is the figure which showed typically the focal distance of the millimeter wave in the case of being performed, and the focal distance of visible light. It is a schematic diagram of the millimeter wave radar which concerns on a modification.
  • the optical unit of the present invention can be used for various vehicle lamps. Below, the case where the optical unit of this invention is applied to the vehicle headlamp among vehicle lamps is demonstrated.
  • FIG. 1 is a horizontal sectional view of a vehicle headlamp according to the present embodiment.
  • the vehicle headlamp 10 is a right-hand headlamp mounted on the right side of the front end portion of the automobile, and has the same structure except that it is symmetrical to the headlamp mounted on the left side. Therefore, in the following, the right vehicle headlamp 10 will be described in detail, and the description of the left vehicle headlamp will be omitted.
  • the vehicle headlamp 10 includes a lamp body 12 having a recess opening forward.
  • the lamp body 12 has a front opening covered with a transparent front cover 14 to form a lamp chamber 16.
  • the lamp chamber 16 functions as a space in which the two lamp units 18 and 20 are accommodated in a state of being arranged side by side in the vehicle width direction.
  • the lamp unit 20 disposed on the outer side that is, the upper side of the right vehicle headlamp 10 shown in FIG. 1 is a lamp unit having a lens so as to emit a variable high beam. It is configured.
  • the lamp unit 18 disposed on the lower side shown in FIG. 1 is configured to emit a low beam.
  • the low beam lamp unit 18 includes a reflector 22, a light source bulb (incandescent bulb) 24 supported by the reflector 22, and a shade (not shown).
  • the reflector 22 is a known means (not shown) such as an aiming screw and a nut. Is supported so as to be tiltable with respect to the lamp body 12.
  • the lamp unit 20 includes a rotating reflector 26, an LED 28, and a convex lens 30 as a projection lens disposed in front of the rotating reflector 26, as shown in FIG.
  • a semiconductor light emitting element such as an EL element or an LD element
  • a light source that can be turned on and off accurately in a short time is preferable for the control for shielding a part of a light distribution pattern described later.
  • the shape of the convex lens 30 may be appropriately selected according to the light distribution characteristics such as a required light distribution pattern and illuminance distribution, but an aspherical lens or a free-form surface lens is used. In the present embodiment, an aspheric lens is used as the convex lens 30.
  • the rotary reflector 26 rotates in one direction around the rotation axis R by a drive source such as a motor (not shown).
  • the rotating reflector 26 includes a reflecting surface configured to reflect the light emitted from the LED 28 while rotating to form a desired light distribution pattern.
  • the rotary reflector 26 constitutes an optical unit.
  • FIG. 2 is a top view schematically showing the configuration of the lamp unit 20 including the optical unit according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a side view when the lamp unit 20 is viewed from the direction A shown in FIG.
  • Rotating reflector 26 is provided with three blades 26a having the same shape and functioning as a reflecting surface around cylindrical rotating portion 26b.
  • a rotation axis R of the rotary reflector 26 is inclined with respect to the optical axis Ax, and is provided in a plane including the optical axis Ax and the LED 28.
  • the rotation axis R is provided substantially parallel to the scanning plane of the light (irradiation beam) of the LED 28 that scans in the left-right direction by rotation.
  • the scanning plane can be regarded as, for example, a fan-shaped plane formed by continuously connecting the light traces of the LEDs 28 as scanning light.
  • the LED 28 provided is relatively small, and the position where the LED 28 is disposed is also between the rotating reflector 26 and the convex lens 30 and deviated from the optical axis Ax. . Therefore, as compared with the case where the light source, the reflector, and the lens are arranged in a line on the optical axis as in a conventional projector-type lamp unit, the depth direction of the vehicle headlamp 10 (vehicle longitudinal direction) Can be shortened.
  • the shape of the blade 26 a of the rotary reflector 26 is configured such that the secondary light source of the LED 28 by reflection is formed near the focal point of the convex lens 30.
  • the blade 26a has a shape twisted so that the angle formed by the optical axis Ax and the reflecting surface changes as it goes in the circumferential direction about the rotation axis R. As a result, as shown in FIG. 2, scanning using the light of the LED 28 becomes possible. This point will be further described in detail.
  • 4 (a) to 4 (e) are perspective views showing the state of the blade in accordance with the rotation angle of the rotary reflector 26 in the lamp unit according to the present embodiment.
  • 4 (f) to 4 (j) are diagrams for explaining that the direction in which the light from the light source is reflected changes corresponding to the states of FIGS. 4 (a) to 4 (e). .
  • FIG. 4A shows a state where the LED 28 is arranged so as to irradiate the boundary region between the two blades 26a1 and 26a2.
  • the light of the LED 28 is reflected in a direction oblique to the optical axis Ax by the reflecting surface S of the blade 26a1.
  • the rotary reflector 26 rotates and enters the state shown in FIG. 4B
  • the blade 26a1 is twisted, so that the reflection surface S (reflection angle) of the blade 26a1 that reflects the light of the LED 28 changes.
  • FIG. 4G shows the light from the LED 28 is reflected in a direction closer to the optical axis Ax than the reflection direction shown in FIG.
  • the rotating reflector 26 rotates as shown in FIGS. 4C, 4D, and 4E
  • the light reflection direction of the LED 28 is an area in front of the vehicle where the light distribution pattern is formed. Of these, it changes toward the other end of the left and right ends.
  • the rotating reflector 26 according to the present embodiment is configured to be able to scan forward in one direction (horizontal direction) once by the light of the LED 28 by rotating 120 degrees. In other words, when one blade 26 a passes in front of the LED 28, a desired area in front of the vehicle is scanned once by the light of the LED 28.
  • the secondary light source (light source virtual image) 32 moves to the left and right in the vicinity of the focal point of the convex lens 30.
  • the number and shape of the blades 26a and the rotational speed of the rotary reflector 26 are appropriately set based on the results of experiments and simulations in consideration of the characteristics of the required light distribution pattern and the flicker of the scanned image.
  • a motor is preferable as a drive part which can change a rotational speed according to various light distribution control. Thereby, the scanning timing can be changed easily.
  • a motor capable of obtaining rotation timing information from the motor itself is preferable.
  • a DC brushless motor is mentioned. When a DC brushless motor is used, rotation timing information can be obtained from the motor itself, so that devices such as an encoder can be omitted.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (e) are diagrams showing projected images at the scanning position where the rotary reflector corresponds to the states of FIGS. 4 (f) to 4 (j).
  • the unit of the vertical axis and the horizontal axis in the figure is degree (°), and indicates the irradiation range and irradiation position.
  • the projection image moves in the horizontal direction by the rotation of the rotary reflector 26.
  • FIG. 6A is a diagram showing a light distribution pattern when a range of ⁇ 5 degrees to the left and right of the optical axis is scanned using the vehicle headlamp according to the present embodiment, and FIG. The figure which shows the luminous intensity distribution of the light distribution pattern shown to Fig.6 (a), FIG.6 (c) is the state which light-shielded one place among the light distribution patterns using the vehicle headlamp which concerns on this Embodiment.
  • FIG. 6 (d) is a diagram showing the luminous intensity distribution of the light distribution pattern shown in FIG. 6 (c), and FIG. 6 (e) is a diagram using the vehicle headlamp according to the present embodiment.
  • FIG. 6 (f) is a diagram showing a light intensity distribution of the light distribution pattern shown in FIG. 6 (e).
  • the vehicular headlamp 10 reflects the light of the LED 28 with a rotating reflector 26 and scans the front with the reflected light in a substantially horizontal direction.
  • a horizontally elongated high beam light distribution pattern can be formed.
  • a desired light distribution pattern can be formed by rotating the rotating reflector 26 in one direction, there is no need for driving by a special mechanism such as a resonant mirror, and the reflecting surface of the reflecting mirror is not required.
  • the rotating reflector 26 according to the present embodiment has substantially the same diameter as the convex lens 30, and the area of the blade 26a can be increased accordingly.
  • the vehicle headlamp 10 including the optical unit according to the present embodiment synchronizes the turn-on / off timing of the LED 28 and the change in the luminous intensity with the rotation of the rotary reflector 26, so that FIG. As shown in FIG. 6E, a high beam light distribution pattern in which an arbitrary region is shielded can be formed. Further, when the luminous intensity of the LED 28 is changed (turned on and off) in synchronization with the rotation of the rotary reflector 26 to form a high-beam distribution pattern, the distribution pattern itself is swiveled by shifting the phase of the luminous intensity change. Control is also possible.
  • the vehicle headlamp according to the present embodiment forms a light distribution pattern by scanning the light of the LED, and controls a change in the light emission intensity so as to be a part of the light distribution pattern.
  • a light shielding portion can be arbitrarily formed. Therefore, as compared with the case where a part of the plurality of LEDs is turned off and the light shielding portion is formed, a desired area can be shielded with high accuracy by a small number of LEDs.
  • the vehicle headlamp 10 can form a plurality of light shielding portions, even if there are a plurality of vehicles ahead, it is possible to shield a region corresponding to each vehicle. Become.
  • the vehicle headlamp 10 can perform light shielding control without moving the basic light distribution pattern, it is possible to reduce the uncomfortable feeling given to the driver during the light shielding control. Moreover, since the light distribution pattern can be swiveled without moving the lamp unit 20, the mechanism of the lamp unit 20 can be simplified. For this reason, the vehicle headlamp 10 only needs to have a motor necessary for the rotation of the rotary reflector 26 as a drive unit for variable light distribution control, which simplifies the configuration, reduces costs, and reduces the size. It is illustrated.
  • the rotating reflector 26 has an LED 28 disposed on the front surface thereof, and also serves as a cooling fan that sends air toward the LED 28. Therefore, it is not necessary to separately provide a cooling fan and a rotating reflector, and the configuration of the optical unit can be simplified.
  • the LED 28 is air-cooled by the wind generated by the rotary reflector 26, whereby the heat sink for cooling the LED 28 can be omitted or reduced in size, and the optical unit can be reduced in size, cost, and weight. .
  • such a cooling fan does not necessarily have a function of directly sending air toward the light source, and may be one that causes convection in a heat radiation part such as a heat sink.
  • a heat radiation part such as a heat sink.
  • the heat radiating part may be a part of the light source as well as a separate member such as a heat sink.
  • FIG. 7A is a diagram showing a projection image when LED light is reflected by a plane mirror and projected by an aspheric lens
  • FIG. 7B is a front view for a vehicle according to the first embodiment.
  • FIG.7 (c) is the figure which showed the projection image in the vehicle headlamp which concerns on 2nd Embodiment.
  • the projected image is similar to the shape of the light emitting surface of the LED.
  • the projection image is distorted as shown in FIG. 7B.
  • the projection image is blurred (the irradiation range is widened) and tilted. Therefore, the light distribution pattern formed by scanning the projection image and the shape of the light shielding part may be inclined, and the boundary between the light shielding part and the irradiation part may be unclear.
  • the optical unit is configured to correct an image distorted by reflection on a curved surface.
  • a free-form surface lens is used as a convex lens.
  • FIG. 8 is a front view of the optical unit according to the second embodiment.
  • the optical unit according to the second embodiment includes a rotating reflector 26 and a projection lens 130.
  • the projection lens 130 projects the light reflected by the rotary reflector 26 in the light irradiation direction of the optical unit.
  • the projection lens 130 is a free-form surface lens that corrects the image of the LED distorted by being reflected by the reflecting surface of the rotating reflector 26 so as to approach the shape of the light source itself (the shape of the light emitting surface of the LED).
  • the shape of the free-form surface lens may be appropriately designed according to the twist and shape of the blade.
  • the optical unit according to the present embodiment as shown in FIG. 7C, the optical unit is corrected to a shape close to a rectangle which is the shape of the light source.
  • the maximum luminous intensity of the projection image by the optical unit according to the first embodiment is 100000 cd (see FIG. 7B), whereas the maximum projection image by the optical unit according to the second embodiment.
  • the luminous intensity has increased to 146000 cd.
  • FIGS. 9A to 9E are diagrams showing projection images when the rotary reflector is rotated by 30 ° in the optical unit according to the second embodiment. As shown in FIGS. 9A to 9E, a projection image with less blur is formed as compared with the first embodiment, and a desired area is irradiated with bright light with high accuracy. Can do.
  • the light source in the present embodiment is configured by an LED 28 and a compound parabolic concentrator (CPC) 32 that condenses the light of the LED 28.
  • FIG. 10A is a perspective view of a light source according to the second embodiment
  • FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 10A.
  • the compound parabolic concentrator 32 is a box-shaped concentrator in which the LEDs 28 are arranged at the bottom.
  • the four side surfaces of the compound parabolic concentrator 32 are mirror-finished so as to have a parabolic shape having a focal point in the LED 28 or in the vicinity thereof. Thereby, the light which LED28 emits is condensed and irradiated ahead.
  • the rectangular opening 32a of the compound parabolic concentrator 32 can be regarded as the light emitting surface of the light source.
  • the optical unit according to the second embodiment can correct the shape of the projected image to a shape close to a rectangle that is the shape of the light source by the action of the free-form surface lens.
  • the light distribution pattern is formed by scanning the projection image corrected in this way, there is still room for improvement.
  • FIG. 11A shows an irradiation pattern formed by the optical unit according to the second embodiment
  • FIG. 11B shows a projection image formed by the optical unit according to the second embodiment. It is the figure which showed the state which synthesize
  • FIG. 12A is a diagram showing a state where the longitudinal direction of the compound parabolic concentrator 32 including the LEDs 28 is arranged in the vertical direction
  • FIG. 12B is a compound parabolic concentrator. It is the figure which showed the state arrange
  • the inclination of the irradiation pattern can be corrected by rotating the entire optical system including the projection lens 130 (see FIG. 8), which is a free-form surface lens, the rotating reflector 26, and the LED 28, by 10 ° with respect to the optical axis. .
  • the inclination of each projection image can be corrected by inclining a light source including the LED 28 and the compound parabolic concentrator 32.
  • the light emitting surface of the light source is such that each side of the light emitting surface is perpendicular to the vertical direction so that the projection image projected forward by the projection lens 130 is nearly upright. And is inclined at 20 °.
  • FIG. 13A is a diagram showing an irradiation pattern formed by the optical unit according to the third embodiment
  • FIG. 13B is a projection image formed by the optical unit according to the third embodiment. It is the figure which showed the state which synthesize
  • the irradiation pattern and the inclination of each projection image are corrected, and an ideal light distribution pattern can be formed. Further, since the irradiation pattern and the projected image can be corrected only by tilting the entire optical system including the projection lens 130, the LED 28, and the rotating reflector 26, adjustment for obtaining a desired light distribution pattern is facilitated.
  • FIG. 14 is a side view schematically showing a lamp unit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 15 is a top view schematically showing a lamp unit according to the fourth embodiment.
  • the lamp unit 120 according to the fourth embodiment includes a projection lens 130, a rotating reflector 26, and two LEDs 28a and 28b.
  • FIG. 16 is a view showing a projection image of the rotary reflector 26 in the state shown in FIG.
  • the projection image Ia is formed by the light of the LED 28a disposed in front of the projection lens 130
  • the projection image Ib is formed of the light of the LED 28b disposed behind the projection lens 130. .
  • FIG. 17A is a diagram showing an irradiation pattern formed by the front LED 28a
  • FIG. 17B is a diagram showing an irradiation pattern formed by the rear LED 28b
  • FIG. 17C is a diagram showing two LEDs. It is a figure which shows the synthetic
  • a desired light distribution pattern can also be formed by using a plurality of LEDs. Further, with the synthesized light distribution pattern, the maximum luminous intensity that is difficult with only one LED is also achieved.
  • FIG. 18A is a diagram showing an irradiation pattern having a light shielding portion formed by the front LED 28a
  • FIG. 18B is a diagram showing an irradiation pattern having a light shielding portion formed by the rear LED 28b
  • FIG. 18C is a diagram showing a combined light distribution pattern having a light shielding portion formed by two LEDs.
  • the lighting timing of each LED is appropriately shifted in order to align the positions of the respective light shielding portions.
  • a desired light distribution pattern having a light shielding portion can also be formed by using a plurality of LEDs. Further, with the synthesized light distribution pattern, the maximum luminous intensity that is difficult with only one LED is also achieved.
  • FIG. 19 is a top view schematically showing a configuration including the optical unit according to the fifth embodiment.
  • the optical unit 150 includes a rotating reflector 26 and a plurality of light sources having LEDs as light emitting elements.
  • One light source 152 among the plurality of light sources has a plurality of LED units 152a, 152b, and 152c.
  • the plurality of LED units 152a, 152b, and 152c are condensing LED units, and are arranged so as to realize strong condensing in the front direction of travel suitable for the high beam light distribution pattern.
  • the other light source 154 of the plurality of light sources has a plurality of LED units 154a and 154b.
  • the plurality of LED units 154a and 154b are LED units for diffusion, and are arranged so as to realize diffused light that irradiates a wide range suitable for a high beam light distribution pattern. Note that the number of LED units included in each light source is not necessarily plural, and one LED unit may be used as long as sufficient brightness can be realized. Further, it is not always necessary to turn on all the LED units, and only some of the LED units may be turned on according to the traveling state of the vehicle and the state ahead.
  • the light source 152 and the light source 154 are arranged so that the emitted light is reflected at different positions by the blades of the rotating reflector 26.
  • the condensing LED units 152a, 152b, and 152c included in the light source 152 are arranged so that the emitted light is reflected by the fan-shaped blade 26a that is located farther from the first projection lens 156.
  • the position change of the light source 152 caused by being reflected by the fan-shaped blade 26a can be projected forward by the first projection lens 156 having a long focal length (low projection magnification).
  • the rotating reflector 26 is rotated and the front is scanned using the light emitted from the light source 152, the scanning range is not so wide, and a light distribution pattern that illuminates a narrow range more brightly can be formed.
  • the LED units 154a and 154b for diffusion included in the light source 154 are arranged so that the emitted light is reflected by the fan-side blade 26a located closer to the second projection lens 158. Therefore, the position change of the light source 154 caused by being reflected by the fan-shaped blade 26a can be projected by the second projection lens 158 having a short focal length (high projection magnification). As a result, when the rotating reflector 26 is rotated and the front is scanned using the light emitted from the light source 154, the scanning range is widened, and a light distribution pattern that illuminates a wide range can be formed.
  • a plurality of light distribution patterns can be formed and their distributions can be formed. Since a new light distribution pattern can be formed by synthesizing the light patterns, a more ideal light distribution pattern can be easily designed.
  • each projection lens As described above, the light emitted from the light source 152 and the light source 154 is incident on each projection lens by being reflected by the blade 26a. This is equivalent to the incidence of light from the secondary light source of the light source 152 or the light source 154 that is virtually formed on the back side of the blade 26a for each projection lens.
  • a light distribution pattern is formed by scanning light, it is important to project and scan a clear light source image with as little blur as possible in order to improve resolution.
  • the position of each projection lens is preferably such that the lens focal point coincides with the secondary light source. Considering that the positions of the secondary light sources of the light source 152 and the light source 154 change with the rotation of the blade 26a and various required irradiation patterns, all the secondary light sources are not necessarily at the focal point of the projection lens. There is no need to match.
  • the first projection lens 156 is configured such that at least one of the secondary light sources of the light source 152 formed by the reflection of the blade 26a passes near the focal point of the first projection lens 156. Have been placed.
  • the second projection lens 158 is arranged so that at least one of the secondary light sources of the light source 154 formed by the reflection of the blade 26 a passes near the focal point of the second projection lens 158.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing a light distribution pattern formed by the vehicle headlamp including the optical unit according to the fifth embodiment.
  • a high beam light distribution pattern PH shown in FIG. 20 is formed by the light source 152, and is formed by the first light distribution pattern PH1 that irradiates the front front of the vehicle brightly far and the light source 154, and irradiates a wide range in front of the vehicle. It consists of a second light distribution pattern PH2.
  • the optical unit 150 projects the light emitted from the light source 152 and reflected by the rotating reflector 26 as a first light distribution pattern PH1 in the light irradiation direction of the optical unit.
  • the lens 156 and a second projection lens 158 that projects the light emitted from the light source 154 and reflected by the rotary reflector 26 as the second light distribution pattern PH2 in the light irradiation direction of the optical unit are further provided. . Thereby, a different light distribution pattern can be formed with one rotation reflector by selecting each projection lens suitably.
  • FIG. 21A shows a light distribution pattern formed by the light source 152 and the light source 154
  • FIGS. 21B to 21F show the LED units 152a, 152b, 152c, 154a, and 154b, respectively. It is the figure which showed the formed irradiation pattern.
  • the irradiation pattern formed by the LED units 152a, 152b, and 152c has a narrow irradiation region and a large maximum luminous intensity.
  • FIGS. 21A shows a light distribution pattern formed by the light source 152 and the light source 154
  • FIGS. 21B to 21F show the LED units 152a, 152b, 152c, 154a, and 154b, respectively. It is the figure which showed the formed irradiation pattern.
  • the irradiation pattern formed by the LED units 152a, 152b, and 152c has a narrow irradiation region and a large maximum luminous intensity.
  • the irradiation pattern formed by the LED units 154a and 154b has a small irradiation area but a wide irradiation area.
  • the light distribution pattern for high beams shown in FIG. 21A is formed by overlapping the irradiation patterns of the respective LEDs.
  • FIG. 22A is a perspective view of an LED unit according to the fifth embodiment
  • FIG. 22B is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. 22A
  • FIG. 22C is FIG. It is DD sectional drawing of a).
  • the LED unit 152a included in the light source 152 according to the present embodiment includes an LED 160 and a compound parabolic concentrator 162 that condenses the light from the LED 160. Since the LED units 152a, 152b, 152c, 154a, and 154b have the same configuration, the LED unit 152a will be described below as an example.
  • the compound parabolic concentrator 162 has an LED 160 disposed at the bottom and a rectangular opening 162a.
  • the compound parabolic concentrator 162 has four side surfaces (condensing surfaces) 162b to 162e formed from the bottom toward the opening 162a so as to condense the light of the LED 160.
  • the four side surfaces 162b to 162e are mirror-finished so as to have a parabolic shape having a focal point in the LED 160 or in the vicinity thereof. Thereby, the light emitted from the LED 160 is collected and irradiated forward. By the way, the light emitted from the LED 160 is likely to diffuse in the longitudinal direction of the opening 162a, as indicated by the dotted arrow shown in FIG.
  • the light emitted from the LED 160 may not be able to be sufficiently collected in the longitudinal direction of the opening 162a. That is, a part of the light that is not reflected from the side surface and is emitted obliquely from the opening as it is does not reach the reflecting surface of the rotating reflector 26.
  • each of the four side surfaces has a height H1 of the side surfaces 162b and 162c at the end in the longitudinal direction of the opening 162a, and the opening 162a. Are formed so as to be higher than the height H2 of the side surfaces 162d and 162e at the end in the short direction.
  • FIG. 23A is a diagram showing a light distribution pattern having a light shielding portion formed by the light source 152 and the light source 154.
  • FIGS. 23B to 23F are LED units 152a, 152b, 152c, and 154a.
  • 154b is a diagram showing an irradiation pattern having a light-shielding portion formed by each. As shown in FIGS. 23 (b) to 23 (d), the irradiation pattern having the light shielding portion formed by the LED units 152a, 152b, and 152c has a narrow irradiation region and a large maximum luminous intensity.
  • the irradiation pattern having the light-shielding portions formed by the LED units 154a and 154b has a small irradiation area but a wide irradiation area. Then, by superimposing the irradiation patterns of the respective LEDs, a high beam light distribution pattern having a light shielding portion shown in FIG. 23A is formed.
  • FIG. 24 is a perspective view of a rotary reflector according to the sixth embodiment.
  • three blades 164a having the same shape as the rotating reflector 26 described above are arranged in the circumferential direction of the cylindrical rotating portion 164b.
  • Each blade 164a functions as a reflective surface.
  • the rotating reflector 164 further includes three rectangular partition members 164c provided between adjacent blades 164a and extending in the direction of the rotation axis.
  • the partition member 164c is configured to suppress the light from the light source from entering the reflection surface of the other adjacent blade in a state where the light from the light source is incident on the reflection surface of the adjacent blade. ing.
  • blade can be light-shielded to some extent. That is, since the time during which light is simultaneously incident on both adjacent blades is shortened, the time for turning off the light source can be shortened accordingly, and the decrease in irradiation efficiency can be minimized.
  • the vehicular headlamp including the optical unit according to each of the above-described embodiments reflects the light from the light source while scanning the front of the irradiated object (for example, a vehicle or a walk) while the blade of the rotating reflector rotates. Person).
  • the irradiated object may be brightened by being irradiated with light or may be darkened without being irradiated with light, and the irradiated object may appear to flicker depending on conditions.
  • the blinking frequency at which the irradiation object blinking in a stationary state is not perceived as flickering is required to be 80 Hz or more.
  • the blinking frequency is required to be 300 Hz or more.
  • the entire irradiation pattern requires a scanning frequency of 300 Hz or more.
  • the scanning frequency may be 80 Hz or more in the narrow region.
  • FIG. 25A shows an ideal irradiation pattern when the shapes of the blades are completely the same
  • FIG. 25B shows the irradiation pattern when there is an error in the shape of each blade. It is a figure.
  • the irradiation pattern shown in FIG. 25 is formed when the blade rotates two rotary reflectors at a speed of 100 revolutions / second.
  • the irradiated object existing in the central portion of the irradiation pattern blinks at 200 Hz, but the irradiated object existing in the vicinity of the outer peripheral portion of the irradiation pattern blinks at 100 Hz, which is the same as the rotation number of the rotary reflector.
  • the blinking frequency varies depending on the irradiation region of the irradiation pattern.
  • the rotation number of the rotating reflector and the number of blades may be determined so that the blinking frequency of the irradiated object is 300 Hz or more.
  • the rotation number of the rotating reflector and the number of blades may be determined so that the flicker frequency of the irradiated object is 80 Hz or higher so that the flickering of the irradiated object that blinks in a stationary state is not perceived.
  • the scanning frequency at the center of the irradiation pattern is 300 Hz or more, and the vicinity of the outer periphery of the irradiation pattern.
  • the scanning frequency is 150 Hz or higher.
  • the scanning frequency at the central portion of the irradiation pattern is 300 Hz or more and near the outer periphery of the irradiation pattern.
  • the scanning frequency is 100 Hz or more.
  • the scanning frequency at the center of the irradiation pattern is 320 Hz or more, and the vicinity of the outer periphery of the irradiation pattern.
  • the scanning frequency is 80 Hz or higher.
  • the scanning frequency at the center of the irradiation pattern is 400 Hz or more, and the vicinity of the outer periphery of the irradiation pattern.
  • the scanning frequency is 80 Hz or higher.
  • the scanning frequency at the center of the irradiation pattern is 480 Hz or more, and the vicinity of the outer periphery of the irradiation pattern.
  • the scanning frequency is 80 Hz or higher.
  • the rotation reflector preferably has a rotation speed of 80 rotations / second or more and less than 150 rotations / second. Further, the number of blades is preferably 2, 3, or 4.
  • FIG. 26 is a perspective view of a rotary reflector according to a modification of the sixth embodiment.
  • 27 is a side view of the rotary reflector shown in FIG.
  • the rotating reflector 166 shown in FIGS. 26 and 27 four blades 166a are arranged in the circumferential direction of the cylindrical rotating portion 166b.
  • the blade 166a has a sector shape with a central angle of 90 degrees, and is twisted similarly to the above-described rotating reflector.
  • Each blade 166a functions as a reflecting surface.
  • the rotating reflector 166 further includes four partition plates 166c provided between the adjacent blades 166a and extending in the direction of the rotation axis.
  • the partition plate 166c is configured to prevent light from the light source from entering the reflecting surface of the other adjacent blade in a state where the light from the light source is incident on the reflecting surface of the adjacent one blade. ing.
  • blade can be light-shielded to some extent. That is, since the time during which light is simultaneously incident on both adjacent blades is shortened, the time for turning off the light source can be shortened accordingly, and the decrease in irradiation efficiency can be minimized.
  • the partition plate 166c has two oblique sides 166c1 and 166c2 that are inclined with respect to the rotation axis.
  • FIG. 28 is a top view schematically showing a configuration including the optical unit according to the sixth embodiment.
  • symbol is attached
  • the optical unit 170 includes the rotary reflector 166 described above and the plurality of light sources 152 and 154 described above.
  • the rotating reflector 166 is provided with a partition plate 166c between adjacent blades 166a.
  • the rotary reflector 166 is arranged so that the rotation axis R of the rotary reflector 166 is inclined with respect to the optical axis Ax of the optical unit 170.
  • the shape of the hypotenuse 166c1 of the partition plate 166c is set so as to pass near the opening of each LED unit 152a, 152b, 152c at a position facing the light source 152.
  • the hypotenuse 166c1 has a shape that is substantially parallel to the arrangement direction of the LED units 152a, 152b, and 152c when passing in front of the LED units 152a, 152b, and 152c. Therefore, the distance (gap G1) between the hypotenuse 166c1 and each LED unit when the hypotenuse 166c1 passes in front of each LED unit 152a, 152b, 152c is uniform. As a result, the turn-off timing of each LED unit can be made uniform.
  • the gap G1 is preferably about 1 to 2 mm.
  • the hypotenuse 166c2 of the partition plate 166c is shaped so as to pass near the opening of each LED unit 154a, 154b at a position facing the light source 154.
  • the hypotenuse 166c2 has a shape that is substantially parallel to the arrangement direction of the LED units 154a and 154b when passing in front of the LED units 154a and 154b. Therefore, the distance (gap G2) between the oblique side 166c2 and each LED unit when the oblique side 166c2 passes in front of each LED unit 154a, 154b is uniform. As a result, the turn-off timing of each LED unit can be made uniform.
  • the gap G2 is preferably about 1 to 2 mm.
  • the partition plate 166c prevents light from the light source from entering the reflection surface of the other adjacent blade in a state where the light from the light source is incident on the reflection surface of the adjacent blade. Therefore, the light source turn-off time can be shortened. As a result, it is possible to minimize a decrease in irradiation efficiency as an optical unit.
  • the vehicle monitoring apparatus scans the irradiation beam in the left-right direction (or up-down direction) with a rotating reflector, a resonant mirror, or the like, and forms a light distribution pattern in front of the vehicle by the afterimage effect of human eyes.
  • An optical unit and a camera that images the front of the vehicle are provided. Since the imaging time of a general camera is milliseconds or sub-milliseconds, a state in which a part of the light distribution pattern is irradiated with an irradiation beam is recorded in an image captured by the camera.
  • Reflectors that reflect light such as line-of-sight guides (delineators) and signboards, are imaged as bright and bright spots when illuminated with an irradiation beam, but bright reflections when located at a position different from the irradiation beam position. As a point, it is not imaged. Therefore, by setting the scanning speed and the imaging timing of the camera so that the irradiation position of the irradiation beam differs at each imaging timing, and analyzing consecutive or multiple captured images, bright spots that do not vary greatly in brightness As a self-light-emitting body such as a running lamp or the like, a bright spot whose luminous intensity varies greatly can be identified as a reflector. In addition, it is possible to identify a moving object such as a vehicle lamp and a fixed object such as a street light by taking into account information such as the luminous intensity, distance, color, angle, moving direction, and road surface alignment.
  • FIG. 30 is a block diagram of the vehicle monitoring apparatus according to the seventh embodiment. 30 includes a lamp unit 20 having a rotating reflector 26 and an LED 28, a motor 1034 for rotating the rotating reflector 26, and a control unit 1036 for controlling the LED 28 and the motor 1034. Prepare.
  • the control unit 1036 includes a CPU 1038, a ROM 1040, and a RAM 1042, and is provided with a motor control unit 1044 that controls a motor 1034 that rotationally drives the rotary reflector 26, and a light source control unit 1046 that controls the LED 28. .
  • the ROM 1040 stores a plurality of light distribution control programs.
  • the CPU 1038 selectively executes these programs, outputs operation commands to the motor control unit 1044 and the light source control unit 1046, and controls the light distribution pattern in front of the vehicle. To do.
  • the control unit 1036 is connected to an automobile image processing apparatus 1048.
  • the image processing device 1048 analyzes the imaging data of the in-vehicle camera 1050 and provides road surface information ahead of the vehicle to the control unit 1036.
  • the vehicle monitoring apparatus includes a lamp unit 20 that scans an irradiation beam in front of the vehicle to form a light distribution pattern, an in-vehicle camera 1050 that images the front of the vehicle, and a reflector in front of the vehicle. And a determination device for determination. Further, the determination device according to the present embodiment includes a CPU 1038 and an image processing device 1048, and images are taken by the in-vehicle camera 1050 when a part of the region included in the light distribution pattern is irradiated with the irradiation beam.
  • FIG. 31 is a diagram schematically showing a state in which a part of the region (center in front of the vehicle) included in the light distribution pattern is irradiated with the irradiation beam.
  • FIG. 32 is a diagram schematically showing a state in which a part of the region (center in front of the vehicle) included in the light distribution pattern is not irradiated with the irradiation beam.
  • FIG. 31 is a diagram showing the front of the vehicle seen through in a perspective view when the vehicle is traveling on a straight paved road with one lane on one side (two lanes on both sides).
  • FIG. 6 is a diagram showing a low beam light distribution pattern PL and a high beam light distribution pattern PH formed on a virtual vertical screen arranged at a position 25 m ahead of the vehicle.
  • FIG. 31 also shows a center line CL, a host lane line MRL, and an opposite lane line ORL.
  • the own lane line MRL extends in the lower left direction from the HV point (intersection of the horizontal line HH and the vertical line VV), which is the vanishing point of the perspective view, and is on the center line CL and the opposite lane side.
  • the line ORL extends from the point HV in the lower right direction.
  • 31 and 32 show a plurality of delineators 600a to 600f provided on the left and right road shoulders.
  • the low beam light distribution pattern PL is formed by irradiation light from the low beam lamp unit 18.
  • the light distribution pattern for low beam PL shown in FIG. 31 is a light distribution pattern that is considered not to give glare to oncoming vehicles or pedestrians in driving such as urban driving in areas where traffic regulations are left-hand traffic.
  • Cut-off lines CL1, CL2, and CL3 having different left and right steps are provided at the upper edge.
  • the cut-off line CL1 is formed on the right side of the VV line of the vehicle headlamp 10 so as to extend in the horizontal direction as an oncoming lane side cut-off line.
  • the cut-off line CL2 is formed on the left side of the VV line so as to extend in the horizontal direction at a position higher than the cut-off line CL1 as a lane-side cut-off line.
  • the cut-off line CL3 is formed as an oblique cut-off line that connects the end of the cut-off line CL2 on the VV line side and the end of the cut-off line CL1 on the VV line side.
  • the cut-off line CL3 extends from the intersection of the cut-off line CL1 and the VV line obliquely upward to the left with an inclination angle of 45 °.
  • the high beam light distribution pattern PH is formed by irradiation light from the high beam lamp unit 20.
  • the high beam light distribution pattern PH is formed in addition to the low beam light distribution pattern PL.
  • the light distribution region of the high beam light distribution pattern PH has a substantially rectangular shape having long sides in the horizontal direction.
  • the high beam light distribution pattern PH is formed by scanning the irradiation beam as described above. Therefore, when the front of the vehicle is imaged at the timing when the irradiation beam scans the front center of the vehicle, the region Ia corresponding to the projection image of the light source is illuminated with the irradiation beam, and the regions Ib and Ic on both sides thereof are bright. A darkened image is obtained. When this image is analyzed, reflected light from the delineators 600c and 600d and the tail lamp TL of the preceding vehicle 1052 are detected as bright spots in the vehicle front central portion, which is a partial region included in the light distribution pattern.
  • the region Ia ′ corresponding to the projection image of the light source moved to the right of the vehicle front center is an irradiation beam.
  • An image is obtained that is bright because it is irradiated and the regions Ib ′ and Ic ′ on both sides thereof are dark.
  • the tail lamp TL of the preceding vehicle 1052 is detected as a bright spot in the vehicle front center portion included in the region Ib ′, but the delineators 600c and 600d are not irradiated by the irradiation beam. Therefore, it is not detected as a bright bright spot.
  • FIG. 33 is a flowchart showing a reflector determination process according to the present embodiment.
  • scanning in front of the vehicle by the irradiation beam emitted from the vehicle headlamp 10 is started (S10).
  • the image processing apparatus 1048 acquires image data in front of the vehicle imaged by the in-vehicle camera 1050 (S12), performs image processing (S14), and transmits the image data to the CPU 1038.
  • the CPU 1038 extracts bright spots based on the image data that has undergone image processing (S16).
  • the CPU 1038 extracts bright spots for a plurality of image data captured at different timings, and compares the plurality of images (S18).
  • the plurality of images include an image when the region of interest (in the present embodiment, the vehicle front central portion) is irradiated with an irradiation beam and an image when the region is not irradiated.
  • the tail lamp TL of the preceding vehicle 1052 existing in front can be detected, but is not irradiated with the irradiation beam.
  • the delineators 600c and 600d are not detected.
  • the CPU 1038 determines whether or not a reflector exists in a part of the region based on the analysis results of the plurality of images (S20). Specifically, a bright spot detected at a position corresponding to a partial area in an image when a partial area is irradiated with the irradiation beam is when the partial area is not irradiated with the irradiation beam. When it is detected as a point that has disappeared or is very dark in the image, it is determined that the bright point is a reflector (Yes in S20). In this case, there is no fear of giving glare even if the front irradiation with the high beam light distribution pattern is continued, so the processing is temporarily terminated.
  • the CPU 1038 determines whether or not the self-luminous body is a preceding vehicle (S22).
  • the determination as to whether or not the self-luminous body is a preceding vehicle is performed in consideration of information such as the luminous intensity, distance, color, angle, moving direction, relative speed, and road surface alignment of the bright spot.
  • the self-luminous body is not a preceding vehicle (No in S22)
  • Y in S22 if it is determined that the self-luminous body is a preceding vehicle (Y in S22), glare will be given to the preceding vehicle by continuing forward illumination with the high beam light distribution pattern. Control for shielding the area is performed (S24).
  • the vehicle monitoring apparatus can determine the front reflector while forming a normal high beam light distribution pattern as described above. Therefore, it is not necessary to perform special light distribution control in order to detect the vehicle ahead, and the driver does not feel uncomfortable. Moreover, since the vehicle monitoring apparatus according to the present embodiment can suppress erroneous detection of reflectors such as a delineator, it can easily and accurately detect a vehicle traveling forward at night.
  • the vehicle headlamp 10 is configured to be able to block a part of the high beam light distribution pattern by turning on and off the LED 28.
  • FIG. 34 is a diagram for explaining a state where a part of the high beam light distribution pattern is shielded.
  • the high-beam light distribution pattern PH includes a light-shielding portion Z and regions Ib ′′ and Ic ′′ on both sides thereof. According to the vehicle headlamp 10 according to the present embodiment, it is possible to perform light distribution control using a high-beam light distribution pattern within a range in which glare is not given to the preceding vehicle, and forward visibility can be improved.
  • FIG. 35 is a diagram schematically illustrating the irradiation position and the imaging timing.
  • the optical unit according to the embodiment scans the irradiation beam so that the region irradiated by the irradiation beam is different at each of a plurality of imaging timings by the camera. That is, the optical unit irradiates with the irradiation beam at the N-th (N is a natural number) imaging timing by the in-vehicle camera 1050 and the irradiation beam at the (N + 1) -th imaging timing by the in-vehicle camera 1050.
  • the irradiation beam is scanned so as to be different from the region. Note that the images to be captured are not necessarily continuous images. Further, an average of image data of about 3 to 10 frames may be handled as one image.
  • the deviation “E” of the imaging timing with respect to the scanning cycle is the number of scans per second. The remainder is divided by the number of shots.
  • FIG. 35 shows a case where the number of scans is 7 times / second and the number of times of imaging is 3 times / second. In this case, the amount of deviation E of the photographing timing with respect to the scanning cycle is a remaining 1/3 of 7/3.
  • FIG. 36 is a diagram schematically illustrating a condition in which the same region is not continuously irradiated in consecutive captured images.
  • the irradiation position of the irradiation beam in the previous captured image is the left end of the scanning region (zero position in FIG. 36)
  • the irradiation position is within the range of F in FIG. Therefore, the same region is not irradiated in consecutive captured images.
  • the scanning number of the optical unit is A [times / s]
  • the scanning speed is B [deg / s]
  • the width of the irradiation beam is C [deg]
  • the imaging number of the camera is D [times / s]
  • the scanning frequency A is preferably about 60 to 1000 [times / s].
  • the scanning speed B is preferably about 10 to 60 [deg / s].
  • the width C of the irradiation beam is preferably about 1 to 5 [deg].
  • the number of times D of images taken by the camera is preferably about 10 to 60 [times / s].
  • FIG. 37 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of a vehicle headlamp according to an eighth embodiment.
  • FIG. 38 is a perspective view showing a mirror unit and a light source unit.
  • FIG. 39 is a diagram schematically showing a combination of a light source, a molding optical system, and a mirror.
  • symbol is attached
  • subjected and description is abbreviate
  • the vehicle headlamp 110 includes a housing 1060 installed at the front of the vehicle body.
  • the front surface of the housing 1060 is covered with a translucent cover 1062, and a mirror unit 1064 is installed at the center of the housing 1060.
  • the base 1066 of the mirror unit 1064 is attached to the housing 1060 by a bracket 1068 in an inclined state, and an extension 1070 is disposed between the base 1066 and the translucent cover 1062.
  • a light source unit 1072 and a control unit 1036 are installed on the bottom wall of the housing 1060 below the mirror unit 1064.
  • the installation site of the light source unit 1072 is not limited to the illustrated example, and may be a side wall portion of the housing 1060.
  • the control unit 1036 includes a CPU 1038, a ROM 1040, and a RAM 1042, an actuator control unit 1076 that controls the scanning actuator 1074 (see FIG. 38) of the mirror unit 1064, and a light source that controls the light source 1078 of the light source unit 1072.
  • a control unit 1046 is provided.
  • the ROM 1040 stores a plurality of light distribution control programs.
  • the CPU 1038 selectively executes these programs, outputs operation commands to the actuator control unit 1076 and the light source control unit 1046, and controls the light distribution pattern in front of the vehicle. To do.
  • the control unit 1036 is connected to an automobile image processing apparatus 1048.
  • the image processing device 1048 analyzes the imaging data of the in-vehicle camera 1050 and provides road surface information ahead of the vehicle to the control unit 1036.
  • the base 1066 of the mirror unit 1064 includes a rotating body 1082 inside the opening 1080, and the mirror 1084 mirror 1084 is attached to the surface of the rotating body 1082 by means such as plating or vapor deposition.
  • the rotating body 1082 is supported by a torsion bar 1086 in the vertical direction so as to be rotatable left and right with respect to the base 1066, and permanent magnets 1088 that form a magnetic field orthogonal to the torsion bar 1086 are disposed on the left and right of the base 1066.
  • a coil 1090 is wired to the rotating body 1082 and connected to the control unit 1036 via the terminal portion 1092.
  • the permanent magnet 1088 and the coil 1090 constitute a scanning actuator 1074.
  • the actuator control unit 1076 controls the magnitude and direction of the drive current flowing in the coil 1090.
  • the rotating body 1082 is integrated with the mirror 1084 in the vertical axis (O). It is designed to reciprocate around.
  • the light source unit 1072 includes a light source 1078 at the lower part of the casing 1094 (see FIG. 37), and a plano-convex lens 1096 as a molding optical system at the upper part of the casing 1094.
  • the light source 1078 includes a plurality of light emitting elements 1098, the light emitting elements 1098 are arranged on the light source substrate 1100, and a heat sink 1102 for cooling the light emitting elements 1098 is provided on the lower surface of the light source substrate 1100.
  • the light emitting element 1098 uses LEDs that emit diffused light DR, and a plurality of LEDs are arranged on the light source substrate 1100 in a predetermined element arrangement.
  • the plano-convex lens 1096 forms the light from the light source 1078 in accordance with the size of the mirror 1084 and enters the mirror 1084. Therefore, the light reflected from the mirror 1084 can be brightened by effectively using the light from the plurality of light emitting elements 1098.
  • the plano-convex lens 1096 is used in the molding optical system, as shown in FIG. 39, the light emitted from the light source 1078 (the diffused light DR of the LED) is the plano-convex lens 1096. And then enters the mirror 1084 as parallel light PR. Therefore, the mirror 1084 reflects the parallel light as it is, and can directly scan the reflected light RR in front of the vehicle. Therefore, the condensing optical system such as a projection lens can be omitted from the front of the mirror 1084, and the number of optical system parts of the vehicle headlamp 110 can be reduced. In addition, there is an advantage that the mirror 1084 can be rotated at a large angle and the vehicle front can be scanned over a wide range without being limited by the condensing optical system.
  • the vehicle monitoring device using one rotating reflector provided on one of the left and right vehicle headlamps 10 has been described, but the present invention is not necessarily limited to this combination. .
  • a vehicle monitoring apparatus using a plurality of rotating reflectors 26 provided in each lamp unit 20 of the left and right vehicle headlamps 10 will be described. Note that in this embodiment, the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • a typical vehicle includes a pair of left and right vehicle headlamps 10. Therefore, in the present embodiment, a case will be described in which a light distribution pattern formed by irradiation beams of two optical units provided in the left and right vehicle headlamps 10 is imaged.
  • the vehicle monitoring apparatus includes two lamp units 20 that scan an irradiation beam in front of the vehicle to form a light distribution pattern, an in-vehicle camera 1050 that images the front of the vehicle, and a reflector in front of the vehicle. And a determination device for determining whether to do.
  • the two lamp units 20 are built in each of the aforementioned vehicle headlamps 10 provided on the left and right sides of the vehicle.
  • the determination device includes a CPU 1038 and an image processing device 1048, and images are taken by the in-vehicle camera 1050 when a part of the region included in the light distribution pattern is irradiated with the irradiation beam.
  • FIG. 40 is a diagram schematically showing a state in which a part of the region included in the light distribution pattern is irradiated with two irradiation beams.
  • the irradiation area of the first optical unit included in the right vehicle headlamp 10 is S1
  • the irradiation area of the second optical unit included in the left vehicle headlamp 10 is S2. Yes.
  • the vehicle monitoring apparatus according to the present embodiment drives each optical unit (the rotating reflector 26) so that the irradiation area in the light distribution pattern changes at a plurality of imaging timings by the in-vehicle camera 1050.
  • the vehicle monitoring apparatus according to the present embodiment drives the rotating reflector 26 so that the irradiation areas in the light distribution pattern are not the same at each imaging timing by the in-vehicle camera 1050.
  • Case 1 shown in FIG. 40 is a case where the irradiation areas of the irradiation beams of the two rotary reflectors 26 do not change at each imaging timing. That is, in case 1 shown in FIG. 40, S1 which is an irradiation area of the first rotating reflector included in the right vehicle headlamp 10 and irradiation of the second rotating reflector included in the left vehicle headlamp 10 are provided. The position of the area S2 is not changed at each imaging timing (from the first frame to the fourth frame).
  • the irradiation region of the irradiation beam by each rotating reflector changes at each imaging timing, but the irradiation region (S1 + S2) obtained by combining the irradiation beams by the two rotating reflectors does not change apparently. It is. That is, in case 2 shown in FIG. 40, the irradiation region of the irradiation beam by the first rotating reflector in the first frame (third frame) captured by the in-vehicle camera 1050 is S1, and the irradiation beam by the second rotating reflector is The irradiation area is S2.
  • the irradiation area S1 ′ of the irradiation beam by the first rotating reflector in the second frame (fourth frame) captured by the in-vehicle camera 1050 is the first frame (third frame) captured by the in-vehicle camera 1050. This is the same as the irradiation region S2 of the irradiation beam by the two rotating reflectors. Similarly, the irradiation region S2 ′ of the irradiation beam by the second rotating reflector in the second frame (fourth frame) captured by the in-vehicle camera 1050 is the first frame (third frame) captured by the in-vehicle camera 1050.
  • the irradiation area (S1 + S2) obtained by combining the irradiation beams from the two rotary reflectors does not change apparently at each imaging timing (first frame to fourth frame).
  • the vehicle monitoring apparatus needs to rotationally drive each rotary reflector so that the scanning by the irradiation beam of each rotary reflector does not satisfy the conditions of case 1 and case 2. That is, the vehicle monitoring apparatus sets the number of scans of the first optical unit to A1 (times / s), the number of scans of the second optical unit to A2 (times / s), and the number of times of imaging by the in-vehicle camera 1050 to D (times / times).
  • m and n are natural numbers, the following formulas (ex.1) and (ex.2) mD ⁇ A1 ⁇ (m + 0.5) D or (m + 0.5) D ⁇ A1 ⁇ (m + 1) D (ex.1) nD ⁇ A2 ⁇ (n + 0.5) D or (n + 0.5) D ⁇ A2 ⁇ (n + 1) D (ex. 2)
  • the rotary reflector is controlled to satisfy
  • the number of scans A1 and the number of scans A2 are too close to an integer multiple or [integer +0.5] times the number of times of imaging D, the movement of the irradiation area at each imaging timing becomes small. Therefore, it takes a long time to capture all the areas of the light distribution pattern in the irradiated state, and there may be a case where further improvement in responsiveness and detection accuracy as a vehicle monitoring device is required. . In such a case, it is desirable that the number of scans A1 and the number of scans A2 are values that are somewhat apart from integer multiples or [integer +0.5] multiples of the number of image captures D.
  • the vehicle monitoring device preferably controls the rotary reflector so as to satisfy the following expressions (ex.3) and (ex.4).
  • the vehicle monitoring apparatus improves responsiveness and detection accuracy by controlling the rotation of the rotary reflector 26 and the imaging timing so as to satisfy the above-described equations (ex.3) and (ex.4). can do.
  • the DC brushless motor described above may be used to drive the rotating reflector of the vehicle monitoring apparatus according to the present embodiment.
  • the DC brushless motor can output rotation timing information. Therefore, for example, the control unit 1036 described above calculates the rotation speed based on the detected rotation timing information, and adjusts the output signal (output voltage) of the motor control unit 1044, whereby the rotation speed of the motor 1034, and thus The rotational speed of the rotary reflector 26 can be controlled.
  • the vehicle monitoring apparatus can easily change the rotational speed of the rotary reflector 26 to an appropriate value in consideration of the imaging timing of the in-vehicle camera 1050 by including such a control unit 1036.
  • radar using invisible light such as millimeter waves has a plurality of receiving antennas, and by sequentially selecting the receiving antennas by a switch or digital signal processing, the direction of an obstacle or A method of detecting the distance is common.
  • a non-visible light radar provided with a plurality of receiving antennas has a limit in downsizing the apparatus, so that the installation place is limited.
  • This obstacle detection device can detect an obstacle by scanning the surroundings by reflecting the invisible light transmitted from the invisible light radar using a rotating reflector. In this case, even if a plurality of receiving antennas are not provided, it is possible to calculate the direction, distance, etc. of the obstacle if the waveform of the received signal and the area scanned at the timing when the received signal is detected are known. is there.
  • Such an invisible light radar can use electromagnetic waves in various wavelength ranges, but in the following, a millimeter wave radar using millimeter waves will be described as an example.
  • a millimeter wave radar using millimeter waves will be described as an example.
  • 47 GHz band (46.7 to 46.9 GHz
  • 60 GHz band (59 to 66 GHz or 63 to 64 GHz)
  • 76 GHz band 76 to 77 GHz
  • 94 GHz band (94.7 to 95.7 GHz
  • 139 Millimeter waves such as ( ⁇ 140 GHz) can be used.
  • FIG. 41 is a top view schematically showing an obstacle detection apparatus according to the tenth embodiment.
  • the obstacle detection apparatus 2100 according to the present embodiment includes a millimeter wave radar 2102, a rotating reflector 26 that rotates in one direction around the rotation axis R while reflecting a millimeter wave transmitted from the millimeter wave radar 2102, and a rotating reflector.
  • the rotating reflector 26 is provided with a reflecting surface so as to scan the periphery with the millimeter wave reflected while rotating.
  • the millimeter wave radar 2102 includes a monolithic millimeter wave integrated circuit (MMIC: hereinafter referred to as “millimeter wave integrated circuit”) 2104 for a millimeter wave radar, and a waveguide 2106 connected to the millimeter wave integrated circuit 2104.
  • the millimeter wave integrated circuit 2104 transmits a predetermined millimeter wave having a wavelength of 1 to 10 millimeters and a frequency of 30 to 300 GHz.
  • the waveguide 2106 is provided so as to penetrate the central portion of the heat sink 2108 on which the LEDs 28a and 28b as light sources are mounted. That is, in the present embodiment, the millimeter wave radar 2102 and the light source are unitized. Further, the waveguide 2106 serves as both a transmitter and a receiver.
  • the transmitted millimeter wave is directed to the rotating reflector 26 through the waveguide 2106 and reflected by the blade 26a.
  • the blade 26a has a shape that is twisted so that the angle formed by the optical axis and the reflecting surface changes as it goes in the circumferential direction about the rotation axis R. Therefore, the direction of the millimeter wave reflected by the blade 26 a changes toward the projection lens 130 due to the rotation of the rotary reflector 26.
  • the millimeter wave incident on the projection lens 130 is refracted and converged to increase directivity.
  • the focused millimeter wave scans in front of the projection lens 130 in the state of an irradiation beam.
  • the obstacle detection apparatus 2100 according to the present embodiment can scan the surroundings with millimeter waves by the action of the rotary reflector 26, the configuration of the millimeter wave radar 2102 can be simplified.
  • the rotary reflector 26 according to the present embodiment has a diameter that is substantially the same as the diameter of the projection lens 130, and the area of the blade 26a can be increased accordingly. Waves can be reflected efficiently.
  • the millimeter wave transmitted from the millimeter wave radar 2102 is reflected by the rotating reflector 26 and the surroundings are scanned via the projection lens 130 by the reflected millimeter wave.
  • the projection lens 130 apparently functions as a radar antenna. Therefore, it is not necessary to arrange the millimeter wave radar 2102 at the outermost part of the apparatus, and it is not necessary to direct the emission direction of the millimeter wave of the millimeter wave radar 2102 directly to the scanning range.
  • the degree of freedom of the place where the millimeter wave radar 2102 is placed increases, and as a result, the obstacle detection device can be placed at a suitable place.
  • the surroundings are around the place where the obstacle detection apparatus 2100 is installed.
  • the obstacle detection device 2100 is installed in a vehicle as in the present embodiment, the front, rear, side, etc. of the vehicle are included in the surroundings.
  • the obstacle detection apparatus 2100 further includes LEDs 28a and 28b that are semiconductor light emitting elements.
  • the rotating reflector 26 is formed with a reflecting surface so as to reflect the light emitted from the LEDs 28 and 28b while rotating to form a desired light distribution pattern in front of the vehicle.
  • the projection lens 130 projects the light reflected by the rotary reflector 26 in the light irradiation direction. Thereby, the scanning by the millimeter wave and the formation of the light distribution pattern can be realized by the action of the rotating reflector 26. That is, the obstacle detection device 2100 and the vehicle headlamp 10 are integrated.
  • FIG. 42A is a diagram schematically showing the focal length of millimeter waves and the focal length of visible light when the projection lens is made of polycarbonate, and FIG. It is the figure which showed typically the focal distance of the millimeter wave and the focal distance of visible light in the case of being formed with acrylic.
  • the LEDs 28 and 28 b are provided so that the virtual image position (secondary light source position) of the LED formed by the rotating reflector 26 is near the visible light focus of the projection lens 130.
  • the millimeter wave radar 2102 is provided in the vicinity of the millimeter wave focal point of the projection lens 130 where the virtual image position (secondary light source position) of the LED formed by the rotating reflector 26 is different from the visible light focal point.
  • the millimeter wave radar 2102 and the LEDs 28 and 28b can be arranged at focal positions suitable for each without interfering with each other.
  • the millimeter wave focus tends to be shorter than the visible light focus. Therefore, in the obstacle detection apparatus 2100 according to the present embodiment shown in FIG. 41, the distal end portion of the waveguide 2106 is provided so as to be closer to the projection lens 130 than the LEDs 28 and 28b. In other words, the waveguide 2106 is provided such that the virtual image position (secondary light source position) formed by the rotary reflector 26 at the tip thereof is closer to the projection lens than the visible light focus.
  • the millimeter wave integrated circuit 2104 of the millimeter wave radar 2102 can be arranged farther from the projection lens 130 than the LEDs 28 and 28b. As a result, the millimeter wave integrated circuit 2104 is prevented from blocking light traveling from the LEDs 28 and 28b toward the projection lens 130.
  • the projection lens 130 according to the present embodiment is made of a resin material.
  • the obstacle detection device can be reduced in weight by forming the projection lens from a resin material.
  • a resin material In particular, when a semiconductor light emitting element such as an LED is used as the light source, the amount of heat generated is smaller than that of a conventional incandescent lamp or discharge lamp type light source, so it is possible to use a resin material with low heat resistance, which also reduces costs.
  • the material of the projection lens is not particularly limited as long as it is a material that efficiently transmits millimeter waves and visible light.
  • the present invention has been described with reference to the above-described embodiments.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the configurations of the embodiments are appropriately combined or replaced. Those are also included in the present invention. Further, it is possible to appropriately change the combination and processing order in each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art and to add various modifications such as various design changes to each embodiment. Embodiments to which is added can also be included in the scope of the present invention.
  • the three blades of the rotating reflector 26 may be colored with red, green, and blue, and white irradiation light may be formed by mixing colors.
  • the color of the irradiation light can be changed by controlling the ratio of the time during which the light from the LED 28 is reflected by the blades having different surface colors.
  • the coloring of the blade surface is realized, for example, by forming a topcoat layer by vapor deposition.
  • the vehicular headlamp 10 can form spot light with a very high maximum luminous intensity at a desired position by stopping the rotating reflector 26 at an arbitrary angle without rotating. Thereby, it becomes possible to prompt attention by irradiating a specific obstacle (including a person) with a bright spot light.
  • FIG. 43 is a schematic diagram of a millimeter wave radar according to a modification. As shown in FIG. 43, a millimeter wave radar 2202 according to the modification is provided with a transmission waveguide 2106a and a reception waveguide 2106b separately.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating an arrangement of rotating reflectors according to a modification.
  • the rotating reflector 26 according to the modification is arranged so that the light of the LED 28 is reflected by a blade farther from the convex lens 30 than the rotating portion 26b. Therefore, as shown in FIG. 19, the rotating reflector 26 can be disposed closer to the convex lens 30, and the depth of the lamp unit (vehicle longitudinal direction) can be made compact.
  • the aspherical lens used in the above-described embodiment does not necessarily correct a distorted image, and may not correct a distorted image.
  • the optical unit is applied to a vehicular lamp.
  • the application is not necessarily limited to this field.
  • the present invention may be applied to a lighting apparatus in a stage or entertainment facility where lighting is performed by switching various light distribution patterns.
  • lighting fixtures in such fields require a large drive mechanism for changing the illumination direction.
  • the optical unit according to the present embodiment there are various types according to the rotation of the rotating reflector and the turning on / off of the light source. Since a simple light distribution pattern can be formed, a large driving mechanism is not required and the size can be reduced.
  • a plurality of light sources are arranged in the front-rear direction of the optical axis, but a plurality of light sources may be arranged in the vertical direction of the optical axis. Thereby, the vertical scanning with the light of the light source is also possible.
  • the present invention relates to an optical unit and is used, for example, in a vehicular lamp.

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Abstract

　光学ユニットにおいて、回転リフレクタ２６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２６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。光源は、発光素子からなる。回転軸は、光軸と光源とを含む平面内に設けられている。回転リフレクタ２６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いる。

Description

光学ユニット、車両監視装置および障害物検出装置
　本発明は、光学ユニットに関し、特に車両用灯具に用いられる光学ユニットに関する。また、本発明は、車両監視装置に関する。また、本発明は、障害物検出装置に関する。
　近年、複数の発光素子で構成された光源から出射した光を車両前方に反射するミラーを備え、そのミラーを往復回動できるように構成した車両用前照灯が知られている（特許文献１参照）。この車両用前照灯は、往復回動するミラーの反射光により車両前方の照明領域を走査することができるものであり、ミラーを往復回動するためのアクチュエータを備えている。
　また、従来、夜間に前方を走行する車両を検出する方法として、カメラを用いて前方車両の灯具光を検出する方法が知られている。しかしながら、このような方法は、道路脇の視線誘導標（デリニエータ）や看板などの反射物の反射光を車両の灯具光と誤検知する可能性がある。そこで、ヘッドランプの輝度を減少させた場合に反射光の明るさが変わることを利用して、前方車両の灯具とその他の反射物とを判別する技術が知られている（特許文献２参照）。
　また、従来、車両前方の前走車や歩行者、障害物を検出する方法が種々考案されている。特許文献３には、車両周辺の対象物を赤外光により検知する赤外線センサーと、赤外線センサーが対象物を検知したときに可視光を対象物に照射する可視光源とを備えた車両用照明装置が開示されている。この車両用照明装置は、往復回動する反射鏡で反射された赤外光によって車両前方の領域が所定のパターンで走査される。
特開２００９－２２４０３９号公報 特表２００１－５１９７４４号公報 特開２００９－１８７２６号公報
　しかしながら、前述のアクチュエータは、永久磁石とコイルからなっており、往復回動可能なミラーの大きさには制限がある。そのため、光源から出射した光のうちミラーで反射される光の割合を多くすることは困難であり、光源が発する光の有効利用という観点からは更なる改善の余地がある。
　また、上述の特許文献２に記載の技術では、ヘッドランプの輝度を減少させるために追加の回路が必要となり、コストの上昇を招くことになる。また、一時的にヘッドランプの輝度が変化するため、運転者に違和感を与えることもあり得る。
　一方、車両前方の前走車等を検出する他の方法として、ミリ波レーダを用いたものが開発されている。通常のミリ波レーダを前方障害物の検出として車両に搭載する場合、その取り付位置が低すぎると路面反射ノイズが強まり、高すぎると障害物へのレーダ照射が弱まるという傾向があり、好ましい配置場所が限られている。また、ミリ波レーダは、８０ｍｍ四方程度の大きさを有しているため、他の部品との干渉を考慮した配置が求められる。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、光源の光を照明に効率よく利用可能な光学ユニットに関する技術を提供することにある。
　また、本発明の他の目的の一つは、夜間に前方を走行する車両を精度よく簡易に検出する技術を提供することにある。
　また、本発明の他の目的の一つは、障害物検出装置を適した場所に配置することが可能な技術を提供することにある。
　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を備える。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。
　この態様によると、回転リフレクタの一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きな反射面を有する回転リフレクタを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。
　発光素子からなる光源を更に備えてもよい。回転軸は、光軸と光源とを含む平面内に設けられていてもよい。また、回転軸は、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられていてもよい。これにより、光学ユニットの薄型化が図られる。ここで、略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよく、ある態様の光学ユニットの効果を著しく阻害しない範囲での誤差を許容するものである。
　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る。これにより、光源の光を用いた走査が可能となる。
　回転軸の周方向に配列された複数のブレードと、隣接するブレード同士の間に設けられ、回転軸方向に延伸した仕切り部材と、を更に備えてもよい。仕切り部材は、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制するように構成されていてもよい。隣接するブレードの双方に同時に光が入射すると、配光パターンの両端部が同時に光ることになる。このような場合、配光パターンの両端部の照射状態を独立に制御することが難しい。そこで、隣接するブレードの双方に同時に光が入射するようなタイミングで光源を消灯することで、配光パターンの両端部を同時に照射しないようにできる。一方、前述のタイミングで光源を一時的に消灯すると、配光パターンの両端部の明るさがある程度低下してしまう。そこで、隣接するブレード同士の間に前述の仕切り部材を備えることで、一のブレードの端部を照射している光源の光のうち、隣接しているブレードの端部に向かう光をある程度遮光できる。つまり、隣接するブレードの双方に同時に光が入射する時間が短くなるため、それに応じて光源を消灯する時間も短くできる。
　回転リフレクタで反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズを更に備えてもよい。投影レンズは、反射面で反射されることで歪んだ光源の像を、光源自体の形状に近付くよう補正してもよい。これにより、所望の領域を精度よく照射することができる。
　光源は、矩形の発光面を有しており、発光面は、投影レンズにより前方に投影される光源の像が直立に近くなるように、該発光面の各辺が鉛直方向に対して斜めに設けられていてもよい。これにより、光源の像を補正するための構成を簡略化することができる。
　発光素子からなる複数の光源を更に備えてもよい。複数の光源は、それぞれの出射した光が反射面の異なる位置で反射するように配置されていてもよい。これにより、複数の配光パターンを形成するとともに、それらの配光パターンを合成して新たな配光パターンを形成することも可能なため、より理想的な配光パターンの設計が容易となる。
　複数の光源の一方の光源から出射され、回転リフレクタで反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第１の配光パターンとして投影する第１の投影レンズと、複数の光源の他方の光源から出射され、回転リフレクタで反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第２の配光パターンとして投影する第２の投影レンズと、を更に備えていてもよい。これにより、各投影レンズを適宜選択することで、異なる配光パターンを一つの回転リフレクタで形成できる。
　光源は、底部に発光素子が配置された、開口部が矩形の集光部材を有してもよい。集光部材は、発光素子の光を集光するように底部から開口部に向かって形成された集光面を有してもよい。集光面は、開口部の長手方向の端部の高さが開口部の短手方向の端部の高さより高くなるように形成されている。これにより、発光素子の光のうち回転リフレクタの反射面に到達しない拡散光の発生を低減できる。
　光学ユニットは、車両用灯具に用いられるように構成されていてもよい。
　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、車両用灯具に用いられる光学ユニットであって、光源の熱を放熱する放熱部と、冷却ファンとを備える。冷却ファンは、光源から出射された光を前方に向けて反射させることで配光パターンを形成するブレードを有するとともに、放熱部の近傍に対流を生じさせる。
　この態様によると、冷却ファンを用いて所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きなブレードを有する冷却ファンを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。また、冷却ファンとは別にリフレクタを設ける必要がないため、光学ユニットの構成を簡略化できる。
　本発明の他の態様は、車両監視装置である。この車両監視装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する光学ユニットと、車両前方を撮像するカメラと、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する判定装置と、を備える。
　本発明の更に他の態様も、車両監視装置である。この装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する複数の光学ユニットと、車両前方を撮像するカメラと、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する判定装置と、を備える。
　これらの態様によると、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像からは、前方に存在する車両の灯具だけではなく、照射ビームを反射する反射体が検出可能である。一方、一部の領域が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像からは、前方に存在する車両の灯具は検出可能であるが、照射ビームで照射されていない反射体は検出されない。したがって、照射ビームで照射されているときの画像と、照射ビームで照射されていないときの画像とを比較することで、反射体が一部の領域に存在するか判定できる。
　光学ユニットは、カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査してもよい。
　複数の光学ユニットのそれぞれは、カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査してもよい。
　複数の光学ユニットのうち第１の光学ユニットの走査回数をＡ１（回／ｓ）、複数の光学ユニットのうち第２の光学ユニットの走査回数をＡ２（回／ｓ）、カメラの撮像回数をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、下記式（ｅｘ．１）、（ｅｘ．２）
　ｍＤ＜Ａ１＜（ｍ＋０．５）Ｄまたは（ｍ＋０．５）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．１）
　ｎＤ＜Ａ２＜（ｎ＋０．５）Ｄまたは（ｎ＋０．５）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．２）　を満たすようにしてもよい。これにより、ある領域が照射ビームで照射されているときの画像と照射されていないときの画像を撮像することができる。
　光学ユニットの走査回数をＡ［回／ｓ］、走査速度をＢ［ｄｅｇ／ｓ］、照射ビームの幅をＣ［ｄｅｇ］とし、カメラの撮像回数をＤ［回／ｓ］とすると、次式　Ｃ≦（Ａ／Ｄの少数部分）×（Ｂ／Ａ）≦（Ｂ／Ａ）－Ｃ　を満たしてもよい。これにより、ある領域が照射ビームで照射されているときの画像と照射されていないときの画像を撮像することができる。
　光学ユニットは、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を備えてもよい。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てもよい。これにより、回転リフレクタの一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができる。また、より大きな反射面を有する回転リフレクタを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。
　回転リフレクタの回転速度を制御する制御部を更に備えてもよい。これにより、回転リフレクタの回転速度を、カメラの撮像タイミングを考慮した適切な値に簡便に変化させることができる。
　光学ユニットは、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を備えてもよい。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てもよい。これにより、回転リフレクタの一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができる。また、より大きな反射面を有する回転リフレクタを選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。
　本発明の他の態様は障害物検出装置である。この装置は、非可視光レーダと、非可視光レーダから発信した非可視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非可視光を集束して周囲へ投影する投影レンズと、を備える。回転リフレクタは、回転しながら反射した非可視光によって周囲を走査するよう反射面が設けられている。
　この態様によると、回転リフレクタの働きにより非可視光によって周囲を走査できるため、非可視光レーダの構成を簡易にすることができる。したがって、障害物検出装置を適した場所に配置することが可能となる。ここで、周囲とは、障害物検出装置が設置される場所の周囲である。例えば、障害物検出装置を車両に設置する場合、車両の前方や後方、側方などが周囲に含まれる。
　発光素子からなる光源を更に備えてもよい。回転リフレクタは、光源から出射した光を回転しながら反射して所望の配光パターンを車両前方に形成するよう反射面が形成されていてもよい。また、投影レンズは、回転リフレクタで反射された光を光照射方向に投影してもよい。これにより、非可視光による走査と配光パターンの形成を回転リフレクタの働きで実現することができる。
　非可視光レーダは、ミリ波レーダであってもよい。光源は、回転リフレクタによる虚像位置が、投影レンズの可視光焦点近傍となるように設けられていてもよい。ミリ波レーダは、回転リフレクタによる虚像位置が、可視光焦点とは異なる投影レンズのミリ波焦点近傍となるように設けられていてもよい。これにより、ミリ波レーダと光源が干渉せずに、それぞれに適した焦点位置に配置することできる。
　ミリ波レーダは、導波管を有しており、導波管は、その先端部の回転リフレクタによる虚像位置が、可視光焦点よりも投影レンズに近い位置になるように設けられていてもよい。これにより、例えば、ミリ波レーダの受発信部を光源よりも投影レンズから離して配置することができる。その結果、光源から投影レンズへ向かう光を受発信部が遮光することが防止される。
　投影レンズは、樹脂材料で構成されていてもよい。これにより、障害物検出装置の軽量化が図られる。また、ミリ波を効率よく透過させることができる。
　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。
　本発明によれば、光源の光を照明に効率よく利用可能な光学ユニットを提供することができる。
　または、本発明によれば、夜間に前方を走行する車両を精度よく簡易に検出することができる。
　または、本発明によれば、障害物検出装置を適した場所に配置することができる。
本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。 本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニットの構成を模式的に示した上面図である。 図１に示すＡ方向からランプユニットを見た場合の側面図である。 図４（ａ）～図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタの回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。 図５（ａ）～図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）～図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。 図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。 図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。 第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。 図９（ａ）～図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。 図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。 図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。 図１２（ａ）は、ＬＥＤを備える複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。 図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。 第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。 第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。 回転リフレクタが図１４の状態における投影イメージを示した図である。 図１７（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。 図１８（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。 第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。 第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。 図２１（ａ）は、それぞれの光源により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）～図２１（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。 図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ－Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。 図２３（ａ）は、それぞれの光源により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）～図２３（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。 第６の実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。 図２５（ａ）は、各ブレードの形状が完全に同一である場合の理想的な照射パターンを示した図、図２５（ｂ）は、各ブレードの形状に誤差がある場合の照射パターンを示した図である。 第６の実施の形態の変形例に係る回転リフレクタの斜視図である。 図２６に示す回転リフレクタの側面図である。 第６の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。 変形例に係る回転リフレクタの配置を示す図である。 第７の実施の形態に係る車両監視装置のブロック図である。 配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。 配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されていない状態を模式的に示した図である。 第７の実施の形態に係る反射体の判定処理を示すフローチャートである。 ハイビーム用配光パターンの一部を遮光した状態を説明するための図である。 照射位置と撮影タイミングを説明するために模式的に示した図である。 連続する撮像画像において同じ領域を連続して照射することがない条件を説明するために模式的に示した図である。 第８の実施の形態に係る車両用前照灯の全体的な構成を示した概略構成図である。 ミラーユニットと光源ユニットを示した斜視図である。 光源と成形用光学系とミラーの組合せを模式的に示した図である。 配光パターンに含まれる一部の領域が２つの照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。 第１０の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。 図４２（ａ）は、投影レンズがポリカーボネートで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図、図４２（ｂ）は、投影レンズがアクリルで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図である。 変形例に係るミリ波レーダの模式図である。
　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。
　本発明の光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。以下では、車両用灯具のうち車両用前照灯に本発明の光学ユニットを適用した場合について説明する。
　（第１の実施の形態）
　図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。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左右対称である以外は同じ構造である。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省略する。
　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、２つのランプユニット１８，２０が車幅方向に並んで配置された状態で収容される空間として機能する。
　これらランプユニットのうち外側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す上側に配置されたランプユニット２０は、レンズを備えたランプユニットであり、可変ハイビームを照射するように構成されている。一方、これらランプユニットのうち内側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す下側に配置されたランプユニット１８は、ロービームを照射するように構成されている。
　ロービーム用のランプユニット１８は、リフレクタ２２とリフレクタ２２に支持された光源バルブ（白熱バルブ）２４と、不図示のシェードとを有し、リフレクタ２２は図示しない既知の手段、例えば、エイミングスクリューとナットを使用した手段によりランプボディ１２に対して傾動自在に支持されている。
　ランプユニット２０は、図１に示すように、回転リフレクタ２６と、ＬＥＤ２８と、回転リフレクタ２６の前方に配置された投影レンズとしての凸レンズ３０と、を備える。なお、ＬＥＤ２８の代わりにＥＬ素子やＬＤ素子などの半導体発光素子を光源として用いることも可能である。特に後述する配光パターンの一部を遮光するための制御には、点消灯が短時間に精度よく行える光源が好ましい。凸レンズ３０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が用いられる。本実施の形態では、凸レンズ３０として非球面レンズを用いている。
　回転リフレクタ２６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２６は、ＬＥＤ２８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た反射面を備えている。本実施の形態では、回転リフレクタ２６が光学ユニットを構成している。
　図２は、本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニット２０の構成を模式的に示した上面図である。図３は、図１に示すＡ方向からランプユニット２０を見た場合の側面図である。
　回転リフレクタ２６は、反射面として機能する、形状の同じ３枚のブレード２６ａが筒状の回転部２６ｂの周囲に設けられている。回転リフレクタ２６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ＬＥＤ２８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ＬＥＤ２８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ＬＥＤ２８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。また、本実施の形態に係るランプユニット２０においては、備えているＬＥＤ２８は比較的小さく、ＬＥＤ２８が配置されている位置も回転リフレクタ２６と凸レンズ３０との間であって光軸Ａｘよりずれている。そのため、従来のプロジェクタ方式のランプユニットのように、光源とリフレクタとレンズとが光軸上に一列に配列されている場合と比較して、車両用前照灯１０の奥行き方向（車両前後方向）を短くできる。
　また、回転リフレクタ２６のブレード２６ａの形状は、反射によるＬＥＤ２８の２次光源が凸レンズ３０の焦点付近に形成されるように構成されている。また、ブレード２６ａ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２に示すようにＬＥＤ２８の光を用いた走査が可能となる。この点について更に詳述する。
　図４（ａ）～図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタ２６の回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。図４（ｆ）～図４（ｊ）は、図４（ａ）～図４（ｅ）の状態に対応して光源からの光を反射する方向が変化する点を説明するための図である。
　図４（ａ）は、ＬＥＤ２８が２つのブレード２６ａ１，２６ａ２の境界領域を照射するように配置されている状態を示している。この状態では、図４（ｆ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、ブレード２６ａ１の反射面Ｓで光軸Ａｘに対して斜めの方向に反射される。その結果、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の一方の端部領域が照射される。その後、回転リフレクタ２６が回転し、図４（ｂ）に示す状態になると、ブレード２６ａ１が捩れているため、ＬＥＤ２８の光を反射するブレード２６ａ１の反射面Ｓ（反射角）が変化する。その結果、図４（ｇ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、図４（ｆ）に示す反射方向よりも光軸Ａｘに近い方向に反射される。
　続いて、回転リフレクタ２６が図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように回転すると、ＬＥＤ２８の光の反射方向は、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の他方の端部に向かって変化することになる。本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、１２０度回転することで、ＬＥＤ２８の光によって前方を一方向（水平方向）に１回走査できるように構成されている。換言すると、１枚のブレード２６ａがＬＥＤ２８の前を通過することで、車両前方の所望の領域がＬＥＤ２８の光によって１回走査されることになる。なお、図４（ｆ）～図４（ｊ）に示すように、２次光源（光源虚像）３２は、凸レンズ３０の焦点近傍で左右に移動している。ブレード２６ａの数や形状、回転リフレクタ２６の回転速度は、必要とされる配光パターンの特性や走査される像のちらつきを考慮して実験やシミュレーションの結果に基づいて適宜設定される。また、種々の配光制御に応じて回転速度を変えられる駆動部としてモータが好ましい。これにより、走査するタイミングを簡便に変えることができる。このようなモータとしては、モータ自身から回転タイミング情報を得られるものが好ましい。具体的には、ＤＣブラシレスモータが挙げられる。ＤＣブラシレスモータを用いた場合、モータ自身から回転タイミング情報を得られるため、エンコーダなどの機器を省略することができる。
　このように、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、ブレード２６ａの形状や回転速度を工夫することで、ＬＥＤ２８の光を用いて車両前方を左右方向に走査することができる。図５（ａ）～図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）～図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。図の縦軸および横軸の単位は度（°）であり、照射範囲および照射位置を示している。図５（ａ）～図５（ｅ）に示すように、回転リフレクタ２６の回転によって投影イメージは水平方向に移動する。
　図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。
　図６（ａ）に示すように、本実施の形態に係る車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の光を回転リフレクタ２６で反射させ、反射した光で前方を走査することで実質的に水平方向に横長形状のハイビーム用配光パターンを形成することができる。このように、回転リフレクタ２６の一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きな反射面を有する回転リフレクタ２６を選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。つまり、配光パターンにおける最大光度を高めることができる。なお、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、凸レンズ３０の直径とほぼ同じ直径であり、ブレード２６ａの面積もそれに応じて大きくすることが可能である。
　また、本実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の点消灯のタイミングや発光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図６（ｃ）、図６（ｅ）に示すように任意の領域が遮光されたハイビーム用配光パターンを形成することができる。また、回転リフレクタ２６の回転に同期させてＬＥＤ２８の発光光度を変化（点消灯）させてハイビーム用配光パターンを形成する場合、光度変化の位相をずらすことで配光パターン自体をスイブルするような制御も可能である。
　上述のように、本実施の形態に係る車両用前照灯は、ＬＥＤの光を走査することで配光パターンを形成するとともに、発光光度の変化を制御することで配光パターンの一部に任意に遮光部を形成することができる。そのため、複数のＬＥＤの一部を消灯して遮光部を形成する場合と比較して、少ない数のＬＥＤで所望の領域を精度よく遮光することができる。また、車両用前照灯１０は、複数の遮光部を形成することができるため、前方に複数の車両が存在する場合であっても、個々の車両に対応する領域を遮光することが可能となる。
　また、車両用前照灯１０は、基本となる配光パターンを動かさずに遮光制御することが可能なため、遮光制御時にドライバに与える違和感を低減できる。また、ランプユニット２０を動かさずに配光パターンをスイブルすることができるため、ランプユニット２０の機構を簡略化することができる。そのため、車両用前照灯１０は、配光可変制御のための駆動部としては回転リフレクタ２６の回転に必要なモータを有していればよく、構成の簡略化と低コスト化、小型化が図られている。
　また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、図１や図２に示すように、その前面にＬＥＤ２８が配置されており、ＬＥＤ２８に向かって風を送る冷却ファンを兼ねている。そのため、冷却ファンと回転リフレクタを別個に設ける必要がなく、光学ユニットの構成を簡略化できる。また、回転リフレクタ２６で生じた風によりＬＥＤ２８を空冷することで、ＬＥＤ２８を冷却するためのヒートシンクを省略あるいは小型化することが可能となり、光学ユニットの小型化や低コスト化、軽量化が図られる。
　なお、このような冷却ファンは、必ずしも光源に向かって直接風を送る機能を有していなくてもよく、ヒートシンクなどの放熱部に対流を生じさせるものでもよい。例えば、回転リフレクタ２６による風がＬＥＤ２８とは別に設けられているヒートシンクなどの放熱部の近傍に対流を生じさせることで、ＬＥＤ２８の冷却を行うように回転リフレクタ２６やヒートシンクの配置を設定してもよい。なお、放熱部は、ヒートシンクのように別体の部材だけでなく、光源の一部であってもよい。
　（第２の実施の形態）
　ＬＥＤの光を反射して投影レンズで前方に投影した場合、投影イメージの形状は、必ずしもＬＥＤの発光面の形状と一致しない。図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。
　図７（ａ）に示すように、反射面が平面であれば投影イメージはＬＥＤの発光面の形状と相似する。しかしながら、第１の実施の形態に係る回転リフレクタ２６では、反射面となるブレード２６ａが捩れているため、投影イメージは図７（ｂ）に示すように歪んだものとなる。具体的には、第１の実施の形態では、投影イメージがぼける（照射範囲が広がる）とともに傾いている。そのため、投影イメージを走査して形成される配光パターンや遮光部の形状が傾くとともに、遮光部と照射部との境界が不明瞭となる場合がある。
　そこで、第２の実施の形態では、曲面で反射することで歪んだ像を補正するように光学ユニットを構成した。具体的には、第２の実施の形態に係る車両用前照灯では、凸レンズとして自由曲面レンズが用いられている。図８は、第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
　第２の実施の形態に係る光学ユニットは、回転リフレクタ２６と投影レンズ１３０とを備える。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６で反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６の反射面で反射されることで歪んだＬＥＤの像を、光源自体の形状（ＬＥＤの発光面の形状）に近付くよう補正する自由曲面レンズである。自由曲面レンズの形状は、ブレードの捩れや形状に応じて適宜設計すればよい。本実施の形態に係る光学ユニットによれば、図７（ｃ）に示すように、光源の形状である矩形に近い形状に補正されている。また、第１の実施の形態に係る光学ユニットによる投影イメージの最大光度が１０００００ｃｄ（図７（ｂ）参照）であるのに対して、第２の実施の形態に係る光学ユニットによる投影イメージの最大光度は１４６０００ｃｄに増大している。
　図９（ａ）～図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。図９（ａ）～図９（ｅ）に示すように、第１の実施の形態と比較して、ぼけが少ない投影イメージが形成されており、所望の領域を精度よく明るい光で照射することができる。
　なお、ＬＥＤ２８から発する光は、そのままでは広がりがあるため、一部の光が回転リフレクタ２６で反射されずに無駄になってしまう場合がある。また、回転リフレクタ２６で反射されたとしても、投影イメージが大きくなると遮光部の分解能が低下する傾向にある。そこで、本実施の形態における光源は、ＬＥＤ２８とＬＥＤ２８の光を集光する複合放物面集光器（CPC: Compound Parabolic Concentrator）３２とで構成されている。図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ－Ｂ断面図である。
　複合放物面集光器３２は、底部にＬＥＤ２８が配置された箱形の集光器である。複合放物面集光器３２の４つの側面は、ＬＥＤ２８またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ２８が発する光は、集光されて前方へ照射される。この場合、複合放物面集光器３２の矩形の開口部３２ａは、光源の発光面とみなすことができる。
　（第３の実施の形態）
　第２の実施の形態に係る光学ユニットは、自由曲面レンズの働きにより投影イメージの形状を光源の形状である矩形に近い形状に補正することができる。しかしながら、このように補正した投影イメージを走査して配光パターンを形成した場合、なお改良の余地がある。
　図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１２（ａ）は、ＬＥＤ２８を備える複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。
　光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、照射パターンは、図１１（ａ）に示すように、水平線に対して約１０°傾いている。また、光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、各投影イメージは、図１１（ｂ）に示すように、鉛直線に対して約２０°傾いている。そこで、本実施の形態では、これらの傾きを補正するための構成について説明する。
　はじめに、照射パターンの傾きは、自由曲面レンズである投影レンズ１３０（図８参照）と回転リフレクタ２６とＬＥＤ２８とを含む光学系全体を、光軸に対して１０°回転させることで補正可能である。また、各投影イメージの傾きは、ＬＥＤ２８と複合放物面集光器３２とを備える光源を傾かせることで補正可能である。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、光源の発光面は、投影レンズ１３０により前方に投影される投影イメージが直立に近くなるように、発光面の各辺が鉛直方向に対して２０°傾いて設けられている。
　図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１３に示すように、照射パターンや各投影イメージの傾きは補正されており、理想的な配光パターンの形成が可能となる。また、投影レンズ１３０やＬＥＤ２８や回転リフレクタ２６を含む光学系全体を傾けるだけで照射パターンや投影イメージの補正が可能なため、所望の配光パターンを得るための調整が容易となる。
　（第４の実施の形態）
　上述の実施の形態の光学ユニットのように、一つの光源でハイビーム用配光パターンを形成することは可能である。しかしながら、より明るい照射パターンを必要とする場合や、低コスト化のために低光度のＬＥＤを用いる場合も考えられる。そこで、本実施の形態では、光源を複数備えた光学ユニットについて説明する。
　図１４は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。図１５は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。第４の実施の形態に係るランプユニット１２０は、投影レンズ１３０と、回転リフレクタ２６と、２つのＬＥＤ２８ａ，２８ｂとを備える。図１６は、回転リフレクタ２６が図１４の状態における投影イメージを示した図である。投影イメージＩａは、投影レンズ１３０に近い前方に配置されているＬＥＤ２８ａの光によって形成されており、投影イメージＩｂは、投影レンズ１３０から離れた後方に配置されているＬＥＤ２８ｂの光によって形成されている。
　図１７（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された照射パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。図１７（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
　次に、ランプユニット１２０を用いて配光パターンに遮光部を形成する場合について説明する。図１８（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された、遮光部を有する照射パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示す配光パターンを形成するためには、それぞれの遮光部の位置を合わせるために、各ＬＥＤの点消灯タイミングを適宜ずらしている。図１８（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも遮光部を有する所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
　（第５の実施の形態）
　図１９は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
　本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、回転リフレクタ２６と、発光素子としてのＬＥＤを有する複数の光源と、を備えている。複数の光源のうち一方の光源１５２は、複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃを有する。複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、集光用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した進行方向正面への強い集光を実現するように配置されている。複数の光源のうち他方の光源１５４は、複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを有する。複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、拡散用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した広い範囲を照射する拡散光を実現するように配置されている。なお、各光源が有するＬＥＤユニットは必ずしも複数である必要はなく、十分な明るさを実現できればＬＥＤユニットは一つでもよい。また、常に全てのＬＥＤユニットを点灯させる必要はなく、車両の走行状況や前方の状態に応じて一部のＬＥＤユニットのみを点灯させてもよい。
　光源１５２および光源１５４は、それぞれ出射した光が、回転リフレクタ２６の各ブレードによって異なる位置で反射されるように配置されている。具体的には、光源１５２が有する集光用のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、出射した光が第１の投影レンズ１５６からより離れた位置にある扇形のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５２の位置変化を、焦点距離が長い（投影倍率が低い）第１の投影レンズ１５６で前方へ投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５２から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が余り広くならず、狭い範囲をより明るく照らす配光パターンを形成することができる。
　一方、光源１５４が有する拡散用のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、出射した光が第２の投影レンズ１５８により近い位置にある扇側のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５４の位置変化を、焦点距離が短い（投影倍率が高い）第２の投影レンズ１５８で投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５４から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が広がり、広い範囲を照らす配光パターンを形成することができる。
　このように、複数の光源１５２，１５４を、それぞれの出射した光が回転リフレクタ２６の反射面の異なる位置で反射するように配置することにより、複数の配光パターンを形成できるとともに、それらの配光パターンを合成して新たな配光パターンを形成することも可能なため、より理想的な配光パターンの設計が容易となる。
　次に、各投影レンズの位置について説明する。上述のように、光源１５２および光源１５４から出射した光は、ブレード２６ａで反射されることによって、各投影レンズに入射する。このことは、各投影レンズにとって、ブレード２６ａの裏側に仮想的に形成された、光源１５２や光源１５４の２次光源から光線が入射することと等価である。光を走査して配光パターンを形成する場合、分解能を向上させるためには、できるだけピンぼけのないクリアな光源像を投影し、走査することが重要である。
　したがって、各投影レンズの位置は、レンズ焦点が２次光源と一致することが好ましい。なお、光源１５２および光源１５４の２次光源の位置がブレード２６ａの回転に伴い変化すること、および、要求される種々の照射パターン、を考慮すると、必ずしも全ての２次光源が投影レンズの焦点に一致する必要はない。
　このような知見を踏まえ、例えば、第１の投影レンズ１５６は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５２の２次光源のうち少なくとも一つが第１の投影レンズ１５６の焦点付近を通過するように、配置されている。また、第２の投影レンズ１５８は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５４の２次光源のうち少なくとも一つが第２の投影レンズ１５８の焦点付近を通過するように、配置されている。
　図２０は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。図２０に示すハイビーム用配光パターンＰＨは、光源１５２により形成され、車両前方正面を遠方まで明るく照射する第１の配光パターンＰＨ１と、光源１５４により形成され、車両前方の広い範囲を照射する第２の配光パターンＰＨ２とからなる。
　なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、光源１５２から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第１の配光パターンＰＨ１として投影する第１の投影レンズ１５６と、光源１５４から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第２の配光パターンＰＨ２として投影する第２の投影レンズ１５８と、を更に備えている。これにより、各投影レンズを適宜選択することで、異なる配光パターンを一つの回転リフレクタで形成できる。
　次に、第１の配光パターンＰＨ１および第２の配光パターンＰＨ２を形成する各ＬＥＤによる照射パターンについて説明する。図２１（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）～図２１（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。図２１（ｂ）～図２１（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２１（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで図２１（ａ）に示すハイビーム用配光パターンが形成される。
　次に、光源１５２および光源１５４が備えるＬＥＤユニットについて更に詳述する。図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ－Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。本実施の形態に係る光源１５２が備えるＬＥＤユニット１５２ａは、ＬＥＤ１６０とＬＥＤ１６０の光を集光する複合放物面集光器１６２とで構成されている。なお、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂはそれぞれ同様の構成であるため、以下では、ＬＥＤユニット１５２ａを例に説明する。
　複合放物面集光器１６２は、底部にＬＥＤ１６０が配置され、開口部１６２ａが矩形の部材である。複合放物面集光器１６２は、ＬＥＤ１６０の光を集光するように底部から開口部１６２ａに向かって形成された４つの側面（集光面）１６２ｂ～１６２ｅを有している。４つの側面１６２ｂ～１６２ｅは、ＬＥＤ１６０またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ１６０が発する光は、集光されて前方へ照射される。ところで、ＬＥＤ１６０から発した光は、図２２（ｃ）に示す点線の矢印のように、開口部１６２ａの長手方向において拡散しやすい。そのため、側面の高さが全て同じだとすると、ＬＥＤ１６０が発した光のうち開口部１６２ａの長手方向に向かう光を十分に集光することができない場合がある。つまり、側面で反射されずにそのまま開口部より斜めに出射した光の一部は、回転リフレクタ２６の反射面に到達しない。
　そこで、本実施の形態に係る複合放物面集光器１６２においては、４つの側面のそれぞれは、開口部１６２ａの長手方向の端部にある側面１６２ｂ，１６２ｃの高さＨ１が、開口部１６２ａの短手方向の端部にある側面１６２ｄ，１６２ｅの高さＨ２より高くなるように形成されている。これにより、ＬＥＤ１６０の光のうち回転リフレクタの反射面に到達しない拡散光の発生が低減され、各投影レンズへの入射光が増加するため、光源の光を照明に効率よく利用できる。
　なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０を用いることでも配光パターンに遮光部を形成することができる。図２３（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）～図２３（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。図２３（ｂ）～図２３（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された遮光部を有する照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２３（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された遮光部を有する照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで、図２３（ａ）に示す、遮光部を有するハイビーム用配光パターンが形成される。
　（第６の実施の形態）
　上述の各実施の形態に係る光学ユニットでは、隣接するブレードの双方に同時に光が入射すると、異なる方向に２つの照射ビームが同時に出現するため、配光パターンの両端部が同時に光ることになる。このような場合、配光パターンの両端部の照射状態を独立に制御することが難しい。そこで、隣接するブレードの双方に同時に光が入射するようなタイミングで光源を消灯することで、配光パターンの両端部を同時に照射しないようにしている。一方、前述のタイミングで光源を一時的に消灯すると、配光パターンの両端部の明るさがある程度低下してしまう。
　そこで、本実施の形態に係る回転リフレクタは、隣接するブレードの間に仕切り部材を設けることで、配光パターンの明るさの低下を抑制している。図２４は、第６の実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。図２４に示す回転リフレクタ１６４は、上述の回転リフレクタ２６と同様の形状である３つのブレード１６４ａが筒状の回転部１６４ｂの周方向に配列されている。各ブレード１６４ａは反射面として機能する。また、回転リフレクタ１６４は、隣接するブレード１６４ａ同士の間に設けられ、回転軸方向に延伸した３つの矩形の仕切り部材１６４ｃを更に備えている。仕切り部材１６４ｃは、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制するように構成されている。これにより、一のブレードの端部を照射している光源の光のうち、隣接しているブレードの端部に向かう光をある程度遮光できる。つまり、隣接するブレードの双方に同時に光が入射する時間が短くなるため、それに応じて光源を消灯する時間も短くでき、照射効率の低下を最小限に抑えることができる。
　次に、回転リフレクタが備えるブレードの枚数として適切な数について検討する。上述の各実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯は、回転リフレクタのブレードが回転しながら光源の光を反射し前方を走査することで前方の照射物（例えば、車両や歩行者。）を照射する。そのため、照射物は、光が照射され明るくなっているときと、光が照射されずに暗くなっているときがあり、条件によっては照射物がちらついて見えることがある。このように静止状態で明滅する照射物がちらつきとして知覚されなくなる明滅周波数は、一般的には８０Ｈｚ以上必要とされている。
　また、前方の照射物が視線移動で粒々状に見える現象（いわゆるストロボ効果）を低減するには、明滅周波数は３００Ｈｚ以上必要とされている。このように、ちらつきやストロボ効果を考慮すると、照射パターン全体は３００Ｈｚ以上の走査周波数が必要となる。ただし、照射パターンのごく狭い領域だけであれば、走行中にその領域でストロボ効果は生じにくいため、その狭い領域においては走査周波数は８０Ｈｚ以上であればよい。
　このような知見に基づいてブレードの枚数や回転リフレクタの回転数を決定するとよい。なお、複数のブレードのそれぞれの形状が全く同じではない場合、それぞれのブレードで走査された照射パターン形状も完全には一致しない。図２５（ａ）は、各ブレードの形状が完全に同一である場合の理想的な照射パターンを示した図、図２５（ｂ）は、各ブレードの形状に誤差がある場合の照射パターンを示した図である。なお、図２５に示す照射パターンは、ブレードが２枚の回転リフレクタを１００回転／秒の速さで回転させた場合に形成されるものである。
　図２５（ａ）に示すように、各ブレードの形状が完全に同一である場合、いずれのブレードにより走査された照射パターンであっても完全に重なる。そのため、このような照射パターンにより照射物を照射した場合、２００Ｈｚで明滅していることになる。一方、図２５（ｂ）に示すように、各ブレードの形状に誤差がある場合、照射パターンの中央部分は重なっているが、照射パターンの外周部近傍は走査するブレードによってずれる。そのため、照射パターンの中央部分に存在する照射物は２００Ｈｚで明滅するが、照射パターンの外周部近傍に存在する照射物は回転リフレクタの回転数と同じ１００Ｈｚで明滅することになる。このように、ブレード形状に誤差がある場合、照射パターンの照射領域によって明滅周波数が異なることが考えられる。
　前述のように、ストロボ効果の影響が大きい照射パターン中央部では、照射物の明滅周波数が３００Ｈｚ以上となるように、回転リフレクタの回転数とブレードの枚数を決定するとよい。一方、照射パターンの外周部近傍は狭い領域であるためストロボ効果は生じにくい。そこで、静止状態で明滅する照射物のちらつきが知覚されないように、照射物の明滅周波数が８０Ｈｚ以上となるように、回転リフレクタの回転数とブレードの枚数を決定するとよい。
　例えば、回転リフレクタのブレードの枚数が２枚の場合、回転リフレクタの回転数が１５０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が３００Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が１５０Ｈｚ以上となる。同様に、回転リフレクタのブレードの枚数が３枚の場合、回転リフレクタの回転数が１００回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が３００Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が１００Ｈｚ以上となる。また、回転リフレクタのブレードの枚数が４枚の場合、回転リフレクタの回転数が８０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が３２０Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が８０Ｈｚ以上となる。また、回転リフレクタのブレードの枚数が５枚の場合、回転リフレクタの回転数が８０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が４００Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が８０Ｈｚ以上となる。また、回転リフレクタのブレードの枚数が６枚の場合、回転リフレクタの回転数が８０回転／秒以上であれば、照射パターンの中央部での走査周波数が４８０Ｈｚ以上、照射パターンの外周部近傍での走査周波数が８０Ｈｚ以上となる。
　このように、回転リフレクタのブレードの枚数や回転数を適宜選択することで照射パターン内にある照射物のちらつきやストロボ効果の発生が低減される。なお、回転リフレクタを駆動する駆動源（例えばモータ）の耐久性の観点からは回転数は低い方が好ましい。一方、前述のように、光源は隣接するブレードの境界部を照射するようなタイミングで消灯するため、ブレードの枚数が多いと消灯時間が増加する。そのため、光源の光を効率よく利用するという観点からは、ブレードの枚数は少ない方が好ましい。したがって、本実施の形態に係る回転リフレクタは、回転数が８０回転／秒以上１５０回転／秒未満がよい。また、ブレードの枚数は２枚、または３枚、または４枚が好ましい。
　以下に、ブレード枚数が４枚の回転リフレクタについて説明する。このように、ブレードの枚数を多くすることで光学ユニットの送風能力が増大する。図２６は、第６の実施の形態の変形例に係る回転リフレクタの斜視図である。図２７は、図２６に示す回転リフレクタの側面図である。
　図２６、図２７に示す回転リフレクタ１６６は、ブレード１６６ａが筒状の回転部１６６ｂの周方向に４つ配列されている。ブレード１６６ａは中心角が９０度の扇形であり、上述の回転リフレクタと同様に捩れている。各ブレード１６６ａは反射面として機能する。また、回転リフレクタ１６６は、隣接するブレード１６６ａ同士の間に設けられ、回転軸方向に延伸した４つの仕切り板１６６ｃを更に備えている。仕切り板１６６ｃは、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制するように構成されている。これにより、一のブレードの端部を照射している光源の光のうち、隣接しているブレードの端部に向かう光をある程度遮光できる。つまり、隣接するブレードの双方に同時に光が入射する時間が短くなるため、それに応じて光源を消灯する時間も短くでき、照射効率の低下を最小限に抑えることができる。なお、仕切り板１６６ｃは、回転軸に対して斜めとなっている２つの斜辺１６６ｃ１，１６６ｃ２を上部に有している。
　図２８は、第６の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。なお、前述の各実施の形態に係る光学ユニットと同様の構成や部材については同じ符号を付して説明を適宜省略する。
　本実施の形態に係る光学ユニット１７０は、前述の回転リフレクタ１６６と、前述の複数の光源１５２，１５４と、を備えている。回転リフレクタ１６６は、隣接するブレード１６６ａの間に仕切り板１６６ｃが設けられている。光学ユニット１７０においては、回転リフレクタ１６６の回転軸Ｒが光学ユニット１７０の光軸Ａｘに対して斜めになるように、回転リフレクタ１６６が配置されている。
　仕切り板１６６ｃの斜辺１６６ｃ１は、光源１５２と対向する位置で各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの開口部近傍を通過するように形状が設定されている。また、斜辺１６６ｃ１は、各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの前方を通過する際に、各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの配列方向とほぼ平行となるような形状である。そのため、斜辺１６６ｃ１が各ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃの前方を通過する際の、斜辺１６６ｃ１と各ＬＥＤユニットの距離（隙間Ｇ１）が一様になる。その結果、それぞれのＬＥＤユニットの消灯タイミングを揃えることができる。なお、隙間Ｇ１は、１～２ｍｍ程度が好ましい。これにより、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、光源が仕切り板の直上を通過する直前まで、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することが防止される。
　一方、仕切り板１６６ｃの斜辺１６６ｃ２は、光源１５４と対向する位置で各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの開口部近傍を通過するように形状が設定されている。また、斜辺１６６ｃ２は、各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの前方を通過する際に、各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの配列方向とほぼ平行となるような形状である。そのため、斜辺１６６ｃ２が各ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの前方を通過する際の、斜辺１６６ｃ２と各ＬＥＤユニットの距離（隙間Ｇ２）が一様になる。その結果、それぞれのＬＥＤユニットの消灯タイミングを揃えることができる。なお、隙間Ｇ２は、１～２ｍｍ程度が好ましい。これにより、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、光源が仕切り板の直上を通過する直前まで、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することが防止される。
　このように、仕切り板１６６ｃは、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に光源からの光が入射することを抑制することができるため、光源の消灯時間を短縮できる。その結果、光学ユニットしての照射効率の低下を最小限に抑えることができる。
　（第７の実施の形態）
　第７の実施の形態に係る車両監視装置は、回転リフレクタや共振ミラー等により照射ビームを左右方向（若しくは上下方向）に走査させ、人間の目の残像効果によって車両前方に配光パターンを形成する光学ユニットと、車両前方を撮像するカメラと、を備えている。一般的なカメラの撮像時間はミリ秒やサブミリ秒のため、カメラで撮像した画像には、配光パターンの一部の領域が照射ビームにより照射された状態が記録されることになる。
　視線誘導標（デリニエータ）や看板など光を反射する反射物は、照射ビームで照射されている場合は明るく輝いた輝点として撮像されるが、照射ビーム位置と異なる位置に存在する場合は明るい輝点としては撮像されない。そこで、撮像タイミング毎に照射ビームの照射位置が異なるように走査速度とカメラの撮像タイミングを設定し、連続するあるいは複数の撮像画像を解析することで、光度が高く変動しない輝点は街灯や前走車の灯具等の自発光体として、光度が大きく変動する輝点は反射物として識別することができる。加えて、光度や距離、色、角度、移動方向、路面線形との位置関係などの情報を加味して車両灯具などの移動体と、街灯など固定物との識別を行うことができる。
　図３０は、第７の実施の形態に係る車両監視装置のブロック図である。図３０に示す車両用前照灯１０は、回転リフレクタ２６とＬＥＤ２８とを有するランプユニット２０と、回転リフレクタ２６を回転駆動するモータ１０３４と、ＬＥＤ２８およびモータ１０３４の制御を行う制御ユニット１０３６と、を備える。
　制御ユニット１０３６は、ＣＰＵ１０３８、ＲＯＭ１０４０およびＲＡＭ１０４２が配設されているとともに、回転リフレクタ２６を回転駆動するモータ１０３４を制御するモータ制御部１０４４と、ＬＥＤ２８を制御する光源制御部１０４６とが設けられている。ＲＯＭ１０４０には複数の配光制御プログラムが格納され、ＣＰＵ１０３８がこれらのプログラムを選択的に実行し、モータ制御部１０４４と光源制御部１０４６とに動作指令を出力し、車両前方の配光パターンを制御する。また、制御ユニット１０３６は自動車の画像処理装置１０４８と接続されている。画像処理装置１０４８は、車載カメラ１０５０の撮像データを解析して、車両前方の路面情報を制御ユニット１０３６に提供する。
　本実施の形態に係る車両監視装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成するランプユニット２０と、車両前方を撮像する車載カメラ１０５０と、車両前方に反射体が存在するか判定する判定装置とを備えている。また、本実施の形態に係る判定装置は、ＣＰＵ１０３８および画像処理装置１０４８とで構成されており、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときに車載カメラ１０５０によって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときに車載カメラ１０５０カメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する。
　図３１は、配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。図３２は、配光パターンに含まれる一部の領域（車両前方中央）が照射ビームで照射されていない状態を模式的に示した図である。図３１は、車両が片側１車線（両側２車線）の直線舗装道路を走行している場合において、自車前方を透視的に見て示す図に、車両用前照灯１０から照射される光により車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成されるロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨを重ねて示す図である。また、図３１には、センタラインＣＬ、自車線側ラインＭＲＬ、対向車線側ラインＯＲＬが図示されている。自車線側ラインＭＲＬは、透視図の消失点であるＨ－Ｖ点（水平線Ｈ－Ｈ線と鉛直線Ｖ－Ｖ線との交点）から左下方向に延びており、センタラインＣＬおよび対向車線側ラインＯＲＬは、Ｈ－Ｖ点から右下方向に延びている。なお、図３１および図３２には、左右の路肩に設けられた複数のデリニエータ６００ａ～６００ｆが示されている。
　ロービーム用配光パターンＰＬは、ロービーム用のランプユニット１８からの照射光により形成される。図３１に示すロービーム用配光パターンＰＬは、交通法規が左側通行の地域において、市街地走行などの走行で対向車や歩行者にグレアを与えないように配慮された配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３を有している。カットオフラインＣＬ１は、車両用前照灯１０のＶ－Ｖ線よりも右側に、対向車線側カットオフラインとして水平方向に延びるようにして形成されている。カットオフラインＣＬ２は、Ｖ－Ｖ線よりも左側に、自車線側カットオフラインとしてカットオフラインＣＬ１よりも高い位置で水平方向に延びるようにして形成されている。そして、カットオフラインＣＬ３は、カットオフラインＣＬ２におけるＶ－Ｖ線側の端部とカットオフラインＣＬ１のＶ－Ｖ線側の端部とをつなぐ斜めカットオフラインとして形成されている。カットオフラインＣＬ３は、カットオフラインＣＬ１とＶ－Ｖ線との交点から左斜め上方へ４５°の傾斜角で延びている。
　ハイビーム用配光パターンＰＨは、ハイビーム用のランプユニット２０からの照射光により形成される。このハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬに対して、付加的に形成されるようになっている。
　図３１に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨの配光領域は、水平方向に長辺を有する略矩形形状である。なお、ハイビーム用配光パターンＰＨは、前述のように照射ビームを走査することで形成されている。そのため、照射ビームが車両前方中央部を走査しているタイミングで車両前方を撮像すると、光源の投影イメージに対応する領域Ｉａは照射ビームで照射されているため明るく、その両側の領域Ｉｂ、Ｉｃは暗くなっている画像が得られる。この画像を解析すると、配光パターンに含まれる一部の領域である車両前方中央部においては、デリニエータ６００ｃおよび６００ｄからの反射光、並びに前走車１０５２のテールランプＴＬが輝点として検出される。
　次に、図３１に示す撮像タイミングとは異なるタイミングで車両前方を撮像すると（図３２参照）、車両前方中央部よりも右方に移動した光源の投影イメージに対応する領域Ｉａ’は照射ビームで照射されているため明るく、その両側の領域Ｉｂ’、Ｉｃ’は暗くなっている画像が得られる。この画像を解析すると、領域Ｉｂ’に含まれている車両前方中央部においては、前走車１０５２のテールランプＴＬは輝点として検出されるが、デリニエータ６００ｃおよび６００ｄは、照射ビームにより照射されていないため、明るい輝点としては検出されない。
　このように、デリニエータは照射ビームにより照射されているか否かによって、画像中に輝点として現れるか否かが決まる。そこで、このような性質を利用して、デリニエータや標識などの反射体と前走車の灯具とを判別する処理について説明する。
　図３３は、本実施の形態に係る反射体の判定処理を示すフローチャートである。運転者の選択や走行環境の状況によってハイビーム用配光パターンによる前方照射が要求されると、車両用前照灯１０から出射された照射ビームによる車両前方の走査が開始される（Ｓ１０）。次に、画像処理装置１０４８は、車載カメラ１０５０によって撮像された車両前方の画像データを取得し（Ｓ１２）、画像処理し（Ｓ１４）、ＣＰＵ１０３８に送信する。ＣＰＵ１０３８は、画像処理された画像データに基づいて輝点を抽出する（Ｓ１６）。ＣＰＵ１０３８は、異なるタイミングで撮像した複数の画像データに対しても輝点を抽出し、複数の画像を比較する（Ｓ１８）。
　なお、複数の画像には、注目する領域（本実施の形態では車両前方中央部）が照射ビームで照射されている場合の画像と、照射されていない場合の画像とが含まれている。配光パターンに含まれる車両前方中央部が照射ビームで照射されているときにカメラによって撮像された画像からは、前方に存在する前走車１０５２のテールランプＴＬだけではなく、照射ビームを反射するデリニエータ６００ｃ，６００ｄが検出可能である。一方、車両前方中央部が照射ビームで照射されていないときにカメラで撮像された画像からは、前方に存在する前走車１０５２のテールランプＴＬは検出可能であるが、照射ビームで照射されていないデリニエータ６００ｃ，６００ｄは検出されない。
　したがって、一部の領域が照射ビームで照射されているときの画像と、同じく一部の領域が照射ビームで照射されていないときの画像とを比較することで、一部の領域に反射体や自発光体が存在するか否かが判別される。
　ＣＰＵ１０３８は、前述の複数の画像の解析結果に基づいて一部の領域に反射体が存在するか否かを判別する（Ｓ２０）。具体的には、一部の領域が照射ビームで照射されたときの画像において一部の領域に相当する位置に検出された輝点が、一部の領域が照射ビームで照射されていないときの画像において消失している、あるいは非常に暗い点として検出されている場合、その輝点は反射体であると判定される（Ｓ２０のＹｅｓ）。この場合、ハイビーム用配光パターンによる前方照射を続けてもグレアを与える心配がないため、処理を一旦終了する。一方、一部の領域が照射ビームで照射されていないときの画像において、一部の領域に相当する位置に輝点が検出された場合、一部の領域には自発光体が存在すると判定される（Ｓ２０のＮｏ）。
　自発光体には前走車のテールランプＴＬやヘッドランプＨＬ以外に、街灯や照明灯なども存在する。そこで、ＣＰＵ１０３８は、自発光体が前走車か否かを判定する（Ｓ２２）。自発光体が前走車か否かの判定は、輝点の光度や距離、色、角度、移動方向、相対速度、路面線形との位置関係などの情報を加味して行われる。自発光体が前走車でないと判定された場合（Ｓ２２のＮｏ）、ハイビーム用配光パターンによる前方照射を続けてもグレアを与える心配がないため、処理を一旦終了する。一方、自発光体が前走車であると判定された場合（Ｓ２２のＹｓｅ）、ハイビーム用配光パターンによる前方照射を続けると前走車にグレアを与えることになるため、前走車を含む領域を遮光する制御が行われる（Ｓ２４）。
　本実施の形態に係る車両監視装置は、上述のように通常のハイビーム用配光パターンを形成しながら前方の反射体を判別することができる。そのため、前方車両を検知するために特別な配光制御をする必要がなく、運転者に違和感を与えることがない。また、本実施の形態に係る車両監視装置は、デリニエータをはじめとする反射体の誤検知を抑制できるため、夜間に前方を走行する車両を精度よく簡易に検出することができる。
　前述の各実施の形態で説明したように、車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８を点消灯することでハイビーム用配光パターンの一部を遮光することが可能な構成である。図３４は、ハイビーム用配光パターンの一部を遮光した状態を説明するための図である。
　図３４に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨは、遮光部Ｚと、その両側の領域Ｉｂ”,Ｉｃ”とからなる。本実施の形態に係る車両用前照灯１０によれば、前走車にグレアを与えない範囲でハイビーム用配光パターンによる配光制御が可能であり、前方視認性の向上が可能である。
　次に、水平に走査する照射ビームの照射位置と撮影タイミングについて説明する。図３５は、照射位置と撮影タイミングを説明するために模式的に示した図である。実施の形態に係る光学ユニットは、カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査している。つまり、光学ユニットは、車載カメラ１０５０によるＮ回目（ここで、Ｎは自然数）の撮像タイミングにおいて照射ビームによって照射する領域と、前記車載カメラ１０５０による（Ｎ＋１）回目の撮像タイミングにおいて照射ビームによって照射する領域とが異なるように、照射ビームを走査している。なお、撮像する画像は必ずしも連続する画像でなくてもよい。また、３～１０コマ程度の画像データを平均化したものを一つの画像として扱ってもよい。
　図３５に示すように、水平に走査する照射ビームの照射位置と撮影タイミングについて、横軸を時間軸にして表示すると、走査周期に対する撮影タイミングのズレ量「Ｅ」は、１秒あたりの走査回数を撮影回数で割った余りとなる。なお、図３５は、走査回数７回／秒、撮像回数３回／秒の場合である。この場合、走査周期に対する撮影タイミングのズレ量Ｅは、７／３の余り１／３となる。
　図３６は、連続する撮像画像において同じ領域を連続して照射することがない条件を説明するために模式的に示した図である。
　図３６に示すように、前回の撮像画像における照射ビームの照射位置を走査領域の左端（図３６におけるゼロ位置）と仮定すると、次の撮像タイミングで照射位置が図３６のＦの範囲にあれば、連続する撮像画像において同じ領域を照射することがないことになる。
　したがって、光学ユニットの走査回数をＡ［回／ｓ］、走査速度をＢ［ｄｅｇ／ｓ］、照射ビームの幅をＣ［ｄｅｇ］とし、カメラの撮像回数をＤ［回／ｓ］とすると以下の式（１）を満たす場合、最新の撮像画像と直前の撮像画像とで照射ビームの照射範囲が一致しないことになる。
　Ｃ≦（Ａ／Ｄの少数部分）×（Ｂ／Ａ）≦（Ｂ／Ａ）－Ｃ・・・式（１）
　ここで、走査回数Ａは、６０～１０００［回／ｓ］程度が好ましい。また、走査速度Ｂは、１０～６０［ｄｅｇ／ｓ］程度が好ましい。また、照射ビームの幅Ｃは、１～５［ｄｅｇ］程度が好ましい。また、カメラの撮像回数Ｄは、１０～６０［回／ｓ］程度が好ましい。これにより、ある領域が照射ビームで照射されているときの画像と照射されていないときの画像を撮像することができる。
　なお、Ｍ枚連続で同じ位置を照射しない条件としては、例えば、以下の式（２）を満たすとよい。
　Ｃ／（Ｎ－１）≦（Ａ／Ｄの少数部分）×（Ｂ／Ａ）≦（Ｂ／Ａ）－Ｃ（Ｎ－１）・・・式（２）
　（第８の実施の形態）
　上述の各実施の形態では、光学ユニットとして回転リフレクタを例に説明したが、共振ミラーを用いてもよい。以下、本実施の形態を図面に基づいて説明する。図３７は、第８の実施の形態に係る車両用前照灯の全体的な構成を示した概略構成図である。図３８は、ミラーユニットと光源ユニットを示した斜視図である。図３９は、光源と成形用光学系とミラーの組合せを模式的に示した図である。なお、上述の実施の形態と同様の構成については、同一の符号は付し説明を適宜省略する。
　図３７に示すように、第８の実施の形態に係る車両用前照灯１１０は、車体の前部に設置されるハウジング１０６０を備えている。ハウジング１０６０の前面は透光カバー１０６２で覆われ、ハウジング１０６０の中央部にミラーユニット１０６４が設置されている。ミラーユニット１０６４のベース１０６６は傾斜した状態でブラケット１０６８によりハウジング１０６０に取り付けられ、ベース１０６６と透光カバー１０６２との間にエクステンション１０７０が配設されている。ミラーユニット１０６４の下側において、ハウジング１０６０の底壁部には光源ユニット１０７２と制御ユニット１０３６とが設置されている。光源ユニット１０７２の設置部位は、図示例に限定されず、ハウジング１０６０の側壁部とすることもできる。
　制御ユニット１０３６は、ＣＰＵ１０３８、ＲＯＭ１０４０およびＲＡＭ１０４２とが配設されるとともに、ミラーユニット１０６４の走査用アクチュエータ１０７４（図３８参照）を制御するアクチュエータ制御部１０７６と、光源ユニット１０７２の光源１０７８を制御する光源制御部１０４６とが設けられている。ＲＯＭ１０４０には複数の配光制御プログラムが格納され、ＣＰＵ１０３８がこれらのプログラムを選択的に実行し、アクチュエータ制御部１０７６と光源制御部１０４６とに動作指令を出力し、車両前方の配光パターンを制御する。また、制御ユニット１０３６は自動車の画像処理装置１０４８と接続されている。画像処理装置１０４８は、車載カメラ１０５０の撮像データを解析して、車両前方の路面情報を制御ユニット１０３６に提供する。
　図３８に示すように、ミラーユニット１０６４のベース１０６６は開口部１０８０の内側に回動体１０８２を備え、回動体１０８２の表面にミラー１０８４ミラー１０８４がメッキまたは蒸着等の手段で被着されている。回動体１０８２は垂直方向のトーションバー１０８６でベース１０６６に対し左右へ回動可能に支持され、ベース１０６６の左右にトーションバー１０８６と直交する磁界を形成する永久磁石１０８８が配設されている。回動体１０８２にはコイル１０９０が配線され、端子部１０９２を介して制御ユニット１０３６に接続されている。そして、永久磁石１０８８とコイル１０９０が走査用アクチュエータ１０７４を構成し、アクチュエータ制御部１０７６がコイル１０９０に流れる駆動電流の大きさと向きを制御し、回動体１０８２がミラー１０８４と一体に垂直軸線（Ｏ）の周りで往復回動するようになっている。
　光源ユニット１０７２は、ケーシング１０９４（図３７参照）の下部に光源１０７８を備え、ケーシング１０９４の上部に成形用光学系としての平凸レンズ１０９６を備えている。光源１０７８は複数の発光素子１０９８からなり、発光素子１０９８が光源基板１１００上に配列され、光源基板１１００の下面に発光素子１０９８を冷却するヒートシンク１１０２が設けられている。発光素子１０９８には拡散光ＤＲを放射するＬＥＤが用いられ、複数のＬＥＤが所定の素子配列で光源基板１１００上に並べられている。そして、平凸レンズ１０９６が光源１０７８からの光をミラー１０８４の大きさに合わせて成形して、ミラー１０８４に入れるようになっている。したがって、複数の発光素子１０９８の光を有効に利用して、ミラー１０８４の反射光を明るくすることができる。
　この実施例の車両用前照灯１１０では、成形用光学系に平凸レンズ１０９６を使用しているので、図３９に示すように、光源１０７８の出射光（ＬＥＤの拡散光ＤＲ）が平凸レンズ１０９６で成形された後に、平行光ＰＲとしてミラー１０８４に入る。このため、ミラー１０８４は平行光をそのまま反射し、反射光ＲＲを車両前方で直接走査できる。したがって、ミラー１０８４の前方から投影レンズ等の集光用光学系を省き、車両用前照灯１１０の光学系部品の数を削減できる。また、集光用光学系の制限を受けることなく、ミラー１０８４を大きな角度で回動し、車両前方を広範囲にスキャンできる利点もある。
　（第９の実施の形態）
　第７の実施の形態では、左右の車両用前照灯１０のうち一方に備えられた一つの回転リフレクタを用いた車両監視装置について説明したが、本発明は必ずしもこの組合せに限られるものではない。本実施の形態では、左右の車両用前照灯１０のそれぞれのランプユニット２０に備えられた複数の回転リフレクタ２６を用いた車両監視装置について説明する。なお、本実施の形態において、前述の各実施の形態と同様の構成については、同じ符号を付して説明を適宜省略する。
　一般的な車両は、車両用前照灯１０を左右一対備えている。そこで、本実施の形態では、左右の車両用前照灯１０が備える２つの光学ユニットの照射ビームによって形成される配光パターンを撮像する場合について説明する。
　本実施の形態に係る車両監視装置は、車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する２つのランプユニット２０と、車両前方を撮像する車載カメラ１０５０と、車両前方に反射体が存在するか判定する判定装置とを備えている。２つのランプユニット２０は、車両の左右に設けられた前述の車両用前照灯１０のそれぞれに内蔵されている。また、本実施の形態に係る判定装置は、ＣＰＵ１０３８および画像処理装置１０４８とで構成されており、配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときに車載カメラ１０５０によって撮像された画像と、一部の領域が照射ビームで照射されていないときに車載カメラ１０５０で撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が一部の領域に存在するか判定する。
　図４０は、配光パターンに含まれる一部の領域が２つの照射ビームで照射されている状態を模式的に示した図である。図４０では、あるタイミングにおいて、右側の車両用前照灯１０が備える第１の光学ユニットの照射領域をＳ１、左側の車両用前照灯１０が備える第２の光学ユニットの照射領域をＳ２としている。本実施の形態に係る車両監視装置は、車載カメラ１０５０による複数の撮像タイミングにおいて、配光パターンの中の照射領域が変化するように、各光学ユニット（回転リフレクタ２６）を駆動している。換言すると、本実施の形態に係る車両監視装置は、車載カメラ１０５０による各撮像タイミングにおいて、配光パターンの中の照射領域が同じにならないように、回転リフレクタ２６を駆動している。
　各撮像タイミングにおいて、配光パターンを形成する照射ビームの照射領域が変わらない条件は、以下に説明する２つのケースが考えられる。はじめに、図４０に示すケース１では、２つの回転リフレクタ２６のそれぞれの照射ビームの照射領域が各撮像タイミングで変化しない場合である。つまり、図４０に示すケース１では、右側の車両用前照灯１０が備える第１の回転リフレクタの照射領域であるＳ１と、左側の車両用前照灯１０が備える第２の回転リフレクタの照射領域であるＳ２は、共に各撮像タイミング（１コマ目～４コマ目）でその位置が変化していない。
　このようになる条件は、各回転リフレクタの走査周波数がカメラの撮像周波数の整数倍となる場合である。より詳述すると、第１の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ１（回／ｓ）、第２の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ２（回／ｓ）、車載カメラ１０５０の撮像回数（撮像周波数）をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、
　ｍＤ＝Ａ１、ｎＤ＝Ａ２を満たす場合である。
　次に、図４０に示すケース２は、各回転リフレクタによる照射ビームの照射領域は撮像タイミング毎に変化するが、２つの回転リフレクタによる照射ビームを合成した照射領域（Ｓ１＋Ｓ２）が見かけ上変化しない場合である。つまり、図４０に示すケース２では、車載カメラ１０５０が撮像する１コマ目（３コマ目）における、第１の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域はＳ１であり、第２の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域はＳ２となっている。そして、車載カメラ１０５０が撮像する２コマ目（４コマ目）における、第１の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ１’は、車載カメラ１０５０が撮像した１コマ目（３コマ目）における、第２の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ２と同じである。同様に、車載カメラ１０５０が撮像する２コマ目（４コマ目）における、第２の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ２’は、車載カメラ１０５０が撮像した１コマ目（３コマ目）における、第１の回転リフレクタによる照射ビームの照射領域Ｓ１と同じである。したがって、ケース２では、２つの回転リフレクタによる照射ビームを合成した照射領域（Ｓ１＋Ｓ２）が各撮像タイミング（１コマ目～４コマ目）で見かけ上変化しない。
　このようになる条件は、各回転リフレクタの走査周波数がカメラの撮像周波数の（整数＋０．５）倍であり、各回転リフレクタによる照射ビームの位相が互いに半周期ずれている場合である。より詳述すると、第１の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ１（回／ｓ）、第２の回転リフレクタの走査回数（走査周波数）をＡ２（回／ｓ）、車載カメラ１０５０の撮像回数（撮像周波数）をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、
　（ｍ＋０．５）Ｄ＝Ａ１、（ｎ＋０．５）Ｄ＝Ａ２を満たす場合である。
　本実施の形態に係る車両監視装置は、各回転リフレクタの照射ビームによる走査がケース１やケース２の条件を満たさないように各回転リフレクタを回転駆動する必要がある。すなわち、車両監視装置は、第１の光学ユニットの走査回数をＡ１（回／ｓ）、第２の光学ユニットの走査回数をＡ２（回／ｓ）、車載カメラ１０５０の撮像回数をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、下記式（ｅｘ．１）、（ｅｘ．２）
　ｍＤ＜Ａ１＜（ｍ＋０．５）Ｄまたは（ｍ＋０．５）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．１）
　ｎＤ＜Ａ２＜（ｎ＋０．５）Ｄまたは（ｎ＋０．５）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．２）
　を満たすように回転リフレクタを制御する。
　なお、走査回数Ａ１および走査回数Ａ２が、撮像回数Ｄの整数倍または［整数＋０．５］倍に近すぎると、撮像タイミング毎の照射領域の移動が小さくなる。そのため、配光パターンの全ての領域を、照射された状態で一通り撮像するまでに必要な時間が長くなり、車両監視装置としての応答性や検出精度の更なる向上が求められる場合も考えられる。このような場合、走査回数Ａ１および走査回数Ａ２が、撮像回数Ｄの整数倍または［整数＋０．５］倍からある程度離れた値であることが望ましい。
　そこで、本発明者が鋭意検討した結果、車両監視装置は、下記式（ｅｘ．３）、（ｅｘ．４）を満たすように回転リフレクタを制御することが好ましいことを見いだした。
　（ｍ＋０．１）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋０．４）Ｄまたは（ｍ＋０．６）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋０．９）Ｄ・・・（ｅｘ．３）
　（ｎ＋０．１）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋０．４）Ｄまたは（ｎ＋０．６）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋０．９）Ｄ・・・（ｅｘ．４）
　本実施の形態に係る車両監視装置は、上述の式（ｅｘ．３）、（ｅｘ．４）を満たすように、回転リフレクタ２６の回転や撮像タイミングを制御することで応答性や検出精度を向上することができる。
　なお、本実施の形態に係る車両監視装置の回転リフレクタの駆動は、前述のＤＣブラシレスモータを用いるとよい。ＤＣブラシレスモータは、回転タイミング情報を出力できる。そのため、例えば、前述の制御ユニット１０３６は、検出した回転タイミングの情報に基づいて回転速度を算出し、モータ制御部１０４４の出力信号（出力電圧）を調整することで、モータ１０３４の回転速度、ひいては回転リフレクタ２６の回転速度を制御することができる。
　したがって、車両監視装置は、このような制御ユニット１０３６を備えることで、回転リフレクタ２６の回転速度を、車載カメラ１０５０の撮像タイミングを考慮した適切な値に簡便に変化させることができる。
　（第１０の実施の形態）
　従来、ミリ波などの非可視光を用いたレーダは、複数の受信アンテナを備え、スイッチやデジタル信号処理により受信アンテナを順次選択することで、得られたそれぞれの受信信号によって障害物の方位や距離を検出する方式が一般的である。しかしながら、このような複数の受信アンテナを備える非可視光レーダは、装置の小型化には限界があるため、設置する場所が限られている。
　本発明者は、このような問題を認識し鋭意検討した結果、ある障害物検出装置の構成に想到した。この障害物検出装置は、非可視光レーダから発信した非可視光を、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。この場合、受信アンテナを複数設けていなくても、受信信号の波形とその受信信号を検出したタイミングで走査している領域とがわかれば、障害物の方位や距離等を演算することも可能である。
　このような非可視光レーダは、種々の波長域の電磁波を用いることができるが、以下では、ミリ波を用いたミリ波レーダを例に説明する。なお、ミリ波の波長は、国や用途によって様々な規格が存在しており、特に限定されるものではない。例えば、４７ＧＨｚ帯（４６．７～４６．９ＧＨｚ）、６０ＧＨｚ帯（５９～６６ＧＨｚまたは６３～６４ＧＨｚ）、７６ＧＨｚ帯（７６～７７ＧＨｚ）、９４ＧＨｚ帯（９４．７～９５．７ＧＨｚ）、１３９ＧＨｚ帯（１３９～１４０ＧＨｚ）などのミリ波を用いることができる。
　なお、本実施の形態に係る障害物検出装置は、車両用灯具が備える光学ユニットとしての機能を兼ね備えることも可能である。つまり、上述の各実施の形態の光学ユニットを用いて障害物検出装置を構成することができる。図４１は、第１０の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。本実施の形態に係る障害物検出装置２１００は、ミリ波レーダ２１０２と、ミリ波レーダ２１０２から発信したミリ波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２６と、回転リフレクタ２６で反射されたミリ波を集束して周囲へ投影する投影レンズ１３０と、を備える。回転リフレクタ２６は、回転しながら反射したミリ波によって周囲を走査するよう反射面が設けられている。
　ミリ波レーダ２１０２は、ミリ波レーダ用のモノシリックミリ波集積回路（ＭＭＩＣ：以下「ミリ波集積回路」という）２１０４と、ミリ波集積回路２１０４に接続されている導波管２１０６とを有する。ミリ波集積回路２１０４は、波長１～１０ミリメートル、周波数３０～３００ＧＨｚの範囲にある所定のミリ波を発信する。導波管２１０６は、光源であるＬＥＤ２８ａ，２８ｂを搭載したヒートシンク２１０８の中央部を貫通するように設けられている。つまり、本実施の形態においては、ミリ波レーダ２１０２と光源とがユニット化されている。また、導波管２１０６は、発信部と受信部を兼ねている。
　発信されたミリ波は、導波管２１０６を介して回転リフレクタ２６に向かい、ブレード２６ａで反射される。ブレード２６ａは、回転軸Ｒ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、ブレード２６ａで反射されるミリ波は、回転リフレクタ２６の回転により投影レンズ１３０に向かう方向が変化する。投影レンズ１３０に入射したミリ波は屈折され集束されることで指向性が高まる。集束されたミリ波は、投影レンズ１３０の前方を照射ビームの状態で走査する。
　したがって、本実施の形態に係る障害物検出装置２１００は、回転リフレクタ２６の働きによりミリ波によって周囲を走査できるため、ミリ波レーダ２１０２の構成を簡易にすることができる。また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、投影レンズ１３０の直径とほぼ同じ直径であり、ブレード２６ａの面積もそれに応じて大きくすることが可能であるため、指向性が弱く広がりのあるミリ波を効率よく反射させることができる。
　また、従来の車載ミリ波レーダは、その性能を十分に発揮するために車両前部のフロントグリル近傍に配置することが多かった。しかしながら、本実施の形態に係る障害物検出装置２１００においては、ミリ波レーダ２１０２から発信したミリ波を回転リフレクタ２６で反射し、反射されたミリ波によって投影レンズ１３０を介して周囲を走査する。この場合、見かけ上、投影レンズ１３０はレーダのアンテナとして機能する。そのため、ミリ波レーダ２１０２を装置の最外部に配置する必要がなく、ミリ波レーダ２１０２のミリ波の出射方向も直接走査範囲に向ける必要もない。そのため、ミリ波レーダ２１０２を配置する場所の自由度が増し、ひいては障害物検出装置を適した場所に配置することが可能となる。ここで、周囲とは、障害物検出装置２１００が設置される場所の周囲である。本実施の形態のように、障害物検出装置２１００を車両に設置する場合、車両の前方や後方、側方などが周囲に含まれる。
　本実施の形態に係る障害物検出装置２１００は、半導体発光素子であるＬＥＤ２８ａ，２８ｂを更に備えている。前述の実施の形態で説明したように、回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８，２８ｂから出射した光を回転しながら反射して所望の配光パターンを車両前方に形成するよう反射面が形成されている。また、投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６で反射された光を光照射方向に投影する。これにより、ミリ波による走査と配光パターンの形成を回転リフレクタ２６の働きで実現することができる。つまり、障害物検出装置２１００と車両用前照灯１０とが一体化される。
　次に、図４２（ａ）は、投影レンズがポリカーボネートで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図、図４２（ｂ）は、投影レンズがアクリルで形成されている場合のミリ波の焦点距離および可視光の焦点距離を模式的に示した図である。
　図４２（ａ）、図４２（ｂ）に示すように、同じ投影レンズであっても、ミリ波と可視光では波長が異なるため、焦点距離が異なる。そこで、ＬＥＤ２８，２８ｂは、回転リフレクタ２６により形成されるＬＥＤの虚像位置（２次光源位置）が、投影レンズ１３０の可視光焦点近傍となるように設けられている。また、ミリ波レーダ２１０２は、回転リフレクタ２６により形成されるＬＥＤの虚像位置（２次光源位置）が、可視光焦点とは異なる投影レンズ１３０のミリ波焦点近傍に設けられている。これにより、ミリ波レーダ２１０２とＬＥＤ２８，２８ｂが干渉せずに、それぞれに適した焦点位置に配置することできる。
　また、一般的な樹脂材料の場合、可視光焦点よりミリ波焦点の方が短くなる傾向がある。そこで、図４１に示す本実施の形態に係る障害物検出装置２１００において、導波管２１０６の先端部は、ＬＥＤ２８，２８ｂよりも投影レンズ１３０に近い位置になるように設けられている。換言すれば、導波管２１０６は、その先端部の回転リフレクタ２６により形成される虚像位置（２次光源位置）が、可視光焦点よりも投影レンズに近い位置になるように設けられている。これにより、例えば、ミリ波レーダ２１０２のミリ波集積回路２１０４をＬＥＤ２８，２８ｂよりも投影レンズ１３０から離して配置することができる。その結果、ＬＥＤ２８，２８ｂから投影レンズ１３０へ向かう光をミリ波集積回路２１０４が遮光することが防止される。
　本実施の形態に係る投影レンズ１３０は、樹脂材料で構成されている。投影レンズを樹脂材料で形成することで障害物検出装置の軽量化が図られる。特に、光源にＬＥＤなどの半導体発光素子を用いる場合、発熱量が従来の白熱灯や放電灯タイプの光源と比べて少ないため、耐熱性の低い樹脂材料を用いることも可能となり、コストの低減も図られる。なお、ミリ波および可視光を効率よく透過させる材料であれば、投影レンズの材質は特に限定されない。
　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。
　例えば、上述の実施の形態に係る車両用前照灯１０において、回転リフレクタ２６の３枚のブレードを赤、緑、青で着色し、混色により白色照射光を形成してもよい。この場合、ＬＥＤ２８の光が表面の色が異なる各ブレードで反射される時間の比率を制御することで、照射光の色を変えることができる。なお、ブレード表面の着色は、例えば、蒸着によりトップコート層を形成することで実現される。
　また、車両用前照灯１０は、回転リフレクタ２６を回転させずに任意の角度で停止させることで、最大光度が非常に高いスポット光を所望の位置に形成することができる。これにより、特定の障害物（人を含む）を明るいスポット光で照射することで注意喚起を促すことが可能となる。
　また、図４１に示したミリ波レーダ２１０２では、導波管２１０６は、発信部と受信部とを兼ねている。図４３は、変形例に係るミリ波レーダの模式図である。図４３に示すように、変形例に係るミリ波レーダ２２０２は、発信用の導波管２１０６ａと、受信用の導波管２１０６ｂが別々に設けられている。
　また、図１に示したランプユニット２０では、回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８の光を回転部２６ｂよりも凸レンズ３０に近い側のブレードで反射するように配置されている。図２９は、変形例に係る回転リフレクタの配置を示す図である。図２９に示すように、変形例に係る回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８の光を回転部２６ｂよりも凸レンズ３０から遠い側のブレードで反射するように配置されている。したがって、図１９に示すように、回転リフレクタ２６を凸レンズ３０により近付けて配置することが可能となり、ランプユニットの奥行き（車両前後方向）をコンパクトにできる。
　なお、上述の実施の形態で用いられる非球面レンズは、必ずしも歪んだ像を補正するものである必要はなく、歪んだ像を補正しないものであってもよい。
　上述の各実施の形態では、光学ユニットを車両用灯具に適用した場合について説明したが、必ずしもこの分野への適用に限らない。例えば、種々の配光パターンを切り替えて照明を行う舞台や娯楽施設における照明器具に適用してもよい。従来、このような分野の照明器具は、照明方向を変えるための大掛かりな駆動機構が必要あったが、本実施の形態に係る光学ユニットであれば、回転リフレクタの回転と光源の点消灯で様々な配光パターンを形成できるため、大掛かりな駆動機構が不要であり、小型化が可能である。
　また、上述の第６の実施の形態に係る光学ユニットでは、複数の光源を光軸の前後方向に配置しているが、複数の光源を光軸の上下方向に配置してもよい。これにより、光源の光による上下方向への走査も可能となる。
　１０　車両用前照灯、　１２　ランプボディ、　１４　前面カバー、　１６　灯室、　１８，２０　ランプユニット、　２２　リフレクタ、　２６　回転リフレクタ、　２６ａ　ブレード、　２６ｂ　回転部、　２８　ＬＥＤ、　３０　凸レンズ、　３２　複合放物面集光器、　３２ａ　開口部。
　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。

Claims (24)

  1. 　光学ユニットであって、
    　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を備え、
    　前記回転リフレクタは、
    　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ことを特徴とする光学ユニット。
  2. 　発光素子からなる光源を更に備え、
    　前記回転軸は、回転によって左右方向に走査する照射ビームの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１に記載の光学ユニット。
  3. 　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１または２に記載の光学ユニット。
  4. 　回転軸の周方向に配列された複数の前記ブレードと、
    　隣接する前記ブレード同士の間に設けられ、回転軸方向に延伸した仕切り部材と、を更に備え、
    　前記仕切り部材は、隣接する一方のブレードの反射面に光源からの光が入射している状態で、隣接する他方のブレードの反射面に前記光源からの光が入射することを抑制するように構成されている、
    　ことを特徴とする請求項３に記載の光学ユニット。
  5. 　前記回転リフレクタで反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズを更に備え、
    　前記投影レンズは、前記反射面で反射されることで歪んだ光源の像を、光源自体の形状に近付くよう補正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。
  6. 　前記光源は、矩形の発光面を有しており、
    　前記発光面は、前記投影レンズにより前方に投影される光源の像が直立に近くなるように、該発光面の各辺が鉛直方向に対して斜めに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光学ユニット。
  7. 　発光素子からなる複数の光源を更に備え、
    　前記複数の光源は、それぞれの出射した光が前記反射面の異なる位置で反射するように配置され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。
  8. 　前記複数の光源の一方の光源から出射され、前記回転リフレクタで反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第１の配光パターンとして投影する第１の投影レンズと、
    　前記複数の光源の他方の光源から出射され、前記回転リフレクタで反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第２の配光パターンとして投影する第２の投影レンズと、
    　を更に備えていることを特徴とする請求項７に記載の光学ユニット。
  9. 　前記光源は、底部に発光素子が配置された、開口部が矩形の集光部材を有し、
    　前記集光部材は、発光素子の光を集光するように底部から開口部に向かって形成された集光面を有し、
    　前記集光面は、開口部の長手方向の端部の高さが開口部の短手方向の端部の高さより高くなるように形成されている、
    　ことを特徴とする請求項２または７に記載の光学ユニット。
  10. 　車両用灯具に用いられるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光学ユニット。
  11. 　車両用灯具に用いられる光学ユニットであって、光源の熱を放熱する放熱部と、冷却ファンとを備え、前記冷却ファンは、光源から出射された光を前方に向けて反射させることで配光パターンを形成するブレードを有するとともに、前記放熱部の近傍に対流を生じさせることを特徴とする光学ユニット。
  12. 　車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する光学ユニットと、
    　車両前方を撮像するカメラと、
    　前記配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときに前記カメラによって撮像された画像と、前記一部の領域が照射ビームで照射されていないときに前記カメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が前記一部の領域に存在するか判定する判定装置と、
    　を備えることを特徴とする車両監視装置。
  13. 　前記光学ユニットは、前記カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査することを特徴とする請求項１２に記載の車両監視装置。
  14. 　車両前方に照射ビームを走査して配光パターンを形成する複数の光学ユニットと、
    　車両前方を撮像するカメラと、
    　前記配光パターンに含まれる一部の領域が照射ビームで照射されているときに前記カメラによって撮像された画像と、前記一部の領域が照射ビームで照射されていないときに前記カメラで撮像された画像とに基づいて、照射ビームを反射する反射体が前記一部の領域に存在するか判定する判定装置と、
    　を備えることを特徴とする車両監視装置。
  15. 　前記複数の光学ユニットのそれぞれは、前記カメラによる複数回の撮像タイミングのそれぞれにおいて、照射ビームによって照射する領域が異なるように、照射ビームを走査することを特徴とする請求項１４に記載の車両監視装置。
  16. 　前記複数の光学ユニットのうち第１の光学ユニットの走査回数をＡ１（回／ｓ）、前記複数の光学ユニットのうち第２の光学ユニットの走査回数をＡ２（回／ｓ）、前記カメラの撮像回数をＤ（回／ｓ）、ｍ，ｎを自然数とすると、下記式（ｅｘ．１）、（ｅｘ．２）
    　ｍＤ＜Ａ１＜（ｍ＋０．５）Ｄまたは（ｍ＋０．５）Ｄ＜Ａ１＜（ｍ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．１）
    　ｎＤ＜Ａ２＜（ｎ＋０．５）Ｄまたは（ｎ＋０．５）Ｄ＜Ａ２＜（ｎ＋１）Ｄ・・・（ｅｘ．２）
    　を満たすことを特徴とする請求項１４または１５に記載の車両監視装置。
  17. 　前記光学ユニットの走査回数をＡ［回／ｓ］、走査速度をＢ［ｄｅｇ／ｓ］、照射ビームの幅をＣ［ｄｅｇ］とし、
    　前記カメラの撮像回数をＤ［回／ｓ］とすると、下記式
    　Ｃ≦（Ａ／Ｄの少数部分）×（Ｂ／Ａ）≦（Ｂ／Ａ）－Ｃ
    　を満たすことを特徴とする請求項１３、１５または１６に記載の車両監視装置。
  18. 　前記光学ユニットは、
    　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を備え、
    　前記回転リフレクタは、
    　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ことを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の車両監視装置。
  19. 　前記回転リフレクタの回転速度を制御する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１８に記載の車両監視装置。
  20. 　非可視光レーダと、
    　前記非可視光レーダから発信した非可視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非可視光を集束して周囲へ投影する投影レンズと、を備え、
    　前記回転リフレクタは、回転しながら反射した非可視光によって周囲を走査するよう反射面が設けられていることを特徴とする障害物検出装置。
  21. 　発光素子からなる光源を更に備え、
    　前記回転リフレクタは、前記光源から出射した光を回転しながら反射して所望の配光パターンを車両前方に形成するよう反射面が形成されており、
    　前記投影レンズは、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、
    　ことを特徴とする請求項２０に記載の障害物検出装置
  22. 　前記非可視光レーダは、ミリ波レーダであり、
    　前記光源は、前記回転リフレクタによる虚像位置が、前記投影レンズの可視光焦点近傍となるように設けられており、
    　前記ミリ波レーダは、前記回転リフレクタによる虚像位置が、前記可視光焦点とは異なる前記投影レンズのミリ波焦点近傍となるように設けられている、
    　ことを特徴とする請求項２１に記載の障害物検出装置。
  23. 　前記ミリ波レーダは、導波管を有しており、
    　前記導波管は、その先端部の前記回転リフレクタによる虚像位置が、前記可視光焦点よりも前記投影レンズに近い位置になるように設けられていることを特徴とする請求項２２に記載の障害物検出装置。
  24. 　前記投影レンズは、樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の障害物検出装置。
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