WO2019021913A1 - 光学ユニット - Google Patents

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light
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reflection
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Inventor
昭貴 金森
Original Assignee
株式会社小糸製作所
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/67—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • F21S41/675—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors

Definitions

  • the present invention relates to an optical unit, for example, to an optical unit used for a vehicle lamp.
  • the light source includes a rotary reflector rotating in one direction about a rotation axis while reflecting light emitted from the light source, and a light source composed of a light emitting element.
  • a reflective surface is provided to form a light distribution pattern (see Patent Document 1).
  • an optical unit includes: a light source; and a first reflector that reflects light emitted from the light source at a first reflection area whose reflection direction periodically changes. And a second reflector that reflects again the first reflected light reflected by the first reflector at a second reflection area that periodically changes the reflection direction.
  • the first reflector is configured to scan the second reflection area with the first reflected light, and the second reflector scans the second reflected light that reflects the first reflected light.
  • the second reflective area is configured to form a light distribution pattern.
  • the light emitted from the light source is reflected by the first reflection area, which changes the reflection direction periodically, and the second reflection area is scanned at least in a line by the reflected first reflection light. Then, the linear pattern is further reflected by the second reflection area periodically changing the reflection direction, and the two-dimensional range is scanned with the reflected second reflection light. Therefore, even if it is a light source having only one light emitting element, it is possible to form a non-irradiation area at a predetermined position of the light distribution pattern by controlling turning on / off of the light emitting element. A light distribution pattern can be formed.
  • the second reflector may reflect the first reflected light at the second reflection area while rotating in one direction around the rotation axis.
  • the first reflector may be configured of a micro electro mechanical system.
  • FIG. 10 (a) to 10 (c) are diagrams schematically showing how the first reflected light L1 is scanned when the MEMS mirror is used as the first reflector. It is a top view which shows schematic structure of the optical unit which concerns on 3rd Embodiment. It is a side view which shows the schematic structure which looked at the optical unit shown in FIG. 11 from the B direction.
  • FIG. 13 (a) is a schematic view for explaining the shape of the second reflector according to the third embodiment, and FIG. 13 (b) is for explaining the specific shape of the second reflector.
  • FIG. 13 (a) is a schematic view for explaining the shape of the second reflector according to the third embodiment
  • FIG. 13 (b) is for explaining the specific shape of the second reflector.
  • the optical unit according to the present embodiment can be used for various vehicle lamps. For example, by mounting it on a vehicle headlamp, it is possible to form a high beam light distribution pattern suitable for various situations in front of the vehicle.
  • FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of an optical unit according to the present embodiment.
  • the X direction indicates the longitudinal direction of the vehicle
  • the Y direction indicates the vehicle width direction of the vehicle
  • the Z direction indicates the height direction of the vehicle.
  • FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of the optical unit shown in FIG. 1 as viewed from the A direction.
  • the optical unit 10 is reflected by the light source 12, the first reflector 14 that reflects the light L emitted from the light source 12 in the first reflection region R1 whose reflection direction periodically changes, and the first reflector 14 And a second reflector 16 configured to reflect the first reflected light L1 again in the second reflection area R2 in which the reflection direction periodically changes.
  • the first reflector 14 is configured to scan the second reflection area R2 with the first reflected light L1.
  • the second reflector 16 is configured such that the second reflection area R2 is formed so as to form a high beam light distribution pattern PH by scanning the second reflection light L2 which reflects the first reflection light L1.
  • the light source 12 is not particularly limited as long as it is suitable for light distribution of a light or a lamp, but from the viewpoint of miniaturization, semiconductor light emitting elements such as LED elements and LD (Laser Diode) elements are preferable. . Further, the number of light emitting elements included in the light source 12 may be one or more.
  • the rotating reflector 50 shown in FIGS. 3A and 3B rotates in one direction around the rotation axis R by a drive source such as a motor (not shown).
  • the rotating reflector 50 is provided with a reflecting surface configured to reflect light emitted from the LED of the light source 12 while rotating and to form a desired light distribution pattern.
  • the rotating reflector 50 two blades 50a having the same shape and functioning as a reflecting surface are provided around the cylindrical rotating portion 50b.
  • the blade 50a has a twisted shape such that the angle formed by the rotation axis R and the reflection surface changes as it goes in the circumferential direction about the rotation axis R. Thereby, as shown in FIG. 1, scanning using the first reflected light L1 and the second reflected light L2 becomes possible.
  • FIGS. 5 (a) to 5 (c) are diagrams schematically showing how the second reflected light L2 is scanned when the rotating reflector 50 is used as the second reflector 16.
  • FIG. As shown in FIGS. 5 (a) to 5 (c), when the blade 16a of the second reflector 16 (corresponding to the blade 50a of the rotating reflector 50) rotates, the reflection surface gradually changes with respect to the rotation axis R Do. As a result, a linear pattern P1 formed by scanning the light source image 13 on the second reflection area R2 as the first reflected light L1 is scanned in the vertical direction in front of the vehicle.
  • the emitted light L of the light source 12 is reflected in the first reflection area R1 in which the reflection direction periodically changes, and the second reflection area is reflected by the reflected first light L1.
  • R2 is scanned at least in a line.
  • the linear pattern P1 is reflected by the second reflection area R2 in which the reflection direction periodically changes, and the two-dimensional area is scanned by the reflected second reflection light L2, and the light distribution pattern for high beam A PH is formed.
  • FIG. 6 is a view schematically showing an irradiation range by the light distribution pattern for high beam according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, a far area in front of the host vehicle and an opposite lane area are irradiated by the high beam distribution pattern PH.
  • FIG. 7A is a view showing a change in output of the light source when forming the high beam light distribution pattern PH
  • FIG. 7B is a schematic view for explaining a two-dimensional scan.
  • the configuration of the light source is not limited thereto, and a light source provided with a plurality of light emitting elements in line or matrix. Even, similar control is possible.
  • the light source image 13 is formed on the first reflection region R1.
  • the drive current of the light source 12 is maintained, the light source image 13 is scanned over the second reflection region R2 as the first reflected light L1, and a linear pattern P1 is formed.
  • FIG. 8 is a view schematically showing an irradiation range by the light distribution pattern for partial high beam according to the present embodiment.
  • the high beam distribution pattern gives glare to the preceding vehicle 18 traveling in front of the own lane, the oncoming vehicle 20 traveling in the opposite lane, and the pedestrian 22 walking on the road shoulder or sidewalk.
  • the partial high beam light distribution pattern PH ′ shown in FIG. 8 is a state in which a part of the high beam light distribution pattern PH is not irradiated.
  • FIG. 9 is a diagram showing a change in the output of the light source when forming the partial high beam light distribution pattern PH ′.
  • the control unit can control the irradiation range in front of the vehicle based on external information obtained from a camera, a sensor or the like. Specifically, as shown in FIG. 9, the control unit controls the magnitude of the drive current of the light source 12 so that the output P of the light source 12 increases from 0 to P ′ at a predetermined lighting start timing t s Do. Thus, the light source image 13 is scanned from the area S1 at the upper right corner of the upper part light beam distribution pattern PH 'of FIG.
  • the light source image 13 is scanned toward the left end of the middle stage, and then the light source image 13 is scanned from the area S3 at the lower right end toward the left and reaches the lower left corner.
  • the output P of the light source 12 is set to 0 at the timings of time t 1 to t 2 , t 3 to t 4 , t 5 to t 6 , and t 7 to t 8 respectively.
  • a partial high beam light distribution pattern PH ′ in which the range corresponding to the preceding vehicle 18, the oncoming vehicle 20, and the pedestrian 22 is in the non-irradiation state is formed.
  • the control unit controls not only ON / OFF of the output but also the size of the output P so that the brightness in the irradiation range can be adjusted.
  • the optical unit 10 is located at a predetermined position of the light distribution pattern by controlling turning on / off of the light emitting elements even if the light source 12 includes only one light emitting element. It becomes possible to form a non-irradiated area, and more light distribution patterns can be formed. In other words, even if it is not a light source in which a large number of light emitting elements are arranged in a matrix, it is possible to form a non-irradiation area at a predetermined position of the light distribution pattern.
  • the second reflection area R2 of the second reflector 16 reflects the line-shaped pattern P1 formed by scanning the rectangular or circular light source image 13. It is preferable that the width be larger than the reflection area R1. That is, the radius of one blade 16 a of the second reflector 16 is preferably larger than the radius of one blade 14 a of the first reflector 14.
  • the rotational speed of the first reflector 14 at the time of forming the high beam light distribution pattern PH and the partial high beam light distribution pattern PH ′ is the same as that of the second reflector 16. It is faster than the rotational speed.
  • Second Embodiment In the first embodiment, the case where the rotating reflector 50 shown in FIG. 3 is used as the first reflector 14 has been described. However, as long as the linear pattern P1 can be formed on the second reflection area R2 of the second reflector 16, another configuration may be employed. For example, a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror can be used.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the size can be reduced as compared with the rotating reflector 50 as illustrated in FIG. 3.
  • driving at a relatively high frequency is also possible, and in addition to resonating at a constant amplitude, it is also possible to temporarily change the amplitude, allowing more diverse control in forming a light distribution pattern. Become.
  • FIG. 11 is a top view showing a schematic configuration of an optical unit according to the third embodiment.
  • the X direction indicates the longitudinal direction of the vehicle
  • the Y direction indicates the vehicle width direction of the vehicle
  • the Z direction indicates the height direction of the vehicle.
  • FIG. 12 is a side view showing a schematic configuration of the optical unit shown in FIG. 11 as viewed from the B direction.
  • the optical unit 30 is reflected by the light source 12, the first reflector 14 that reflects the light L emitted from the light source 12 in the first reflection region R1 whose reflection direction periodically changes the reflection direction, and the first reflector 14. And a second reflector that reflects again the first reflected light L1 at a second reflection area R2 whose reflection direction periodically changes.
  • the second reflector 26 is different from the second reflector 16 according to the first embodiment in the shape of the reflecting surface of the blade 26 a.
  • FIG. 13 (a) is a schematic view for explaining the shape of the second reflector 26 according to the third embodiment
  • FIG. 13 (b) is a diagram for explaining the specific shape of the second reflector 26. It is a figure for.
  • the pattern P1 is configured to illuminate the right end of the high beam light distribution pattern of FIG.
  • the angle between the normal to the reflecting surface at that position and the rotation axis R is 0 ° (see FIG. 13B).
  • the pattern P1 is configured to illuminate the center of the light distribution pattern for high beam.
  • optical unit 30 configured in this way, the same effects as those of the optical unit 10 according to the first embodiment can be obtained.
  • the case where the light source includes one light emitting element has been described, but also when the light source needs to include a plurality of light emitting elements, or when it is necessary to arrange a plurality of light sources themselves. Yes.
  • the output of one light emitting element is insufficient, when it is desired to widen the irradiation range, or when the driving frequency (rotational speed) of each reflector is insufficient.
  • each light source includes a plurality of light emitting elements.
  • the light source includes light emitting elements arranged in a matrix of m ⁇ n (m and n are both natural numbers and m ⁇ 1 or n ⁇ 1).
  • the upper half of the high beam light distribution pattern is formed by the light emitted from the first light emitting element
  • the lower portion of the high beam light distribution pattern is formed by the light emitted from the second light emitting element. It is possible to form a half area.
  • the output of one light emitting element is insufficient, or when it is desired to further expand the irradiation range, it is possible to form a light distribution pattern having desired characteristics.
  • the light source according to each of the above-described embodiments emits visible light suitable for light distribution of a light or a lamp, for example, even a laser light source for light detection and ranging (LiDAR) Good.
  • the optical unit may include a light receiver for receiving scattered light in response to laser irradiation that emits light in a pulse form from a light source for LiDAR.
  • the laser light source emits an electromagnetic wave having a relatively short wavelength such as, for example, ultraviolet light, visible light, and near infrared light.
  • the present invention can be used for a vehicle lamp.

Abstract

光学ユニット（１０）は、光源（１２）と、光源から出射した出射光（Ｌ）を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域（Ｒ１）で反射する第１のリフレクタ（１４）と、第１のリフレクタで反射された第１の反射光（Ｌ１）を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域（Ｒ２）で再度反射する第２のリフレクタ（１６）と、を備える。第１のリフレクタ（１４）は、第１の反射光（Ｌ１）で第２の反射領域（Ｒ２）を走査するように構成されており、第２のリフレクタ（１６）は、第１の反射光（Ｌ１）を反射した第２の反射光（Ｌ２）を走査することで配光パターンを形成するように第２の反射領域（Ｒ２）が構成されている。

Description

光学ユニット
　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光学ユニットに関する。
　近年、光源から出射した光を車両前方に反射し、その反射光で車両前方の領域を走査することで所定の配光パターンを形成する装置が考案されている。例えば、光源から出射した光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタと、発光素子からなる光源と、を備え、回転リフレクタは、回転しながら反射した光源の光が所望の配光パターンを形成するよう反射面が設けられている（特許文献１参照）。
特開２０１５－２６６２８号公報
　しかしながら、上述の装置では、一つの発光素子の光源像を水平方向に走査することで、または、一列に並んだ複数の発光素子の水平方向に延びた光源像を水平方向に走査することで配光パターンを形成する。そのため、仮に所定のタイミングで発光素子を点消灯しても、配光パターンの一部に形成される非照射領域の位置や大きさのバリエーションには大きな制約がある。
　一方、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）をマトリックス状に配置した車両用灯具も考案されているが、このような灯具で実現できる非照射領域の位置や大きさもＬＥＤの数やレイアウトに依存する。そのため、非照射領域の位置や大きさのバリエーションを増やすためにはＬＥＤの数を多くしなければならず、灯具の大型化やコストの上昇を招く。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成の光源でより多くの配光パターンを形成可能な新たな光学ユニット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、光源と、光源から出射した出射光を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で反射する第１のリフレクタと、第１のリフレクタで反射された第１の反射光を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で再度反射する第２のリフレクタと、を備える。第１のリフレクタは、第１の反射光で第２の反射領域を走査するように構成されており、第２のリフレクタは、第１の反射光を反射した第２の反射光を走査することで配光パターンを形成するように第２の反射領域が構成されている。
　この態様によると、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で光源の出射光が反射され、反射された第１の反射光で第２の反射領域が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンが周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で反射され、反射された第２の反射光で２次元的な範囲が走査される。したがって、仮に一つの発光素子しか備えていない光源であっても、発光素子の点消灯を制御することで、配光パターンの所定の位置に非照射領域を形成することが可能となり、より多くの配光パターンを形成できる。
　第２のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら第２の反射領域で第１の反射光を反射してもよい。
　第２のリフレクタは、第２の反射領域として機能する一つ以上のブレードが回転軸の周囲に設けられていてもよい。
　第１のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら第１の反射領域で出射光を反射してもよい。
　第１のリフレクタは、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems）で構成されていてもよい。
　配光パターンに応じて光源の駆動電流の大きさを制御する制御部を更に有してもよい。
　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、簡易な構成の光源でより多くの配光パターンを形成できる。
本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。 図１に示す光学ユニットをＡ方向から見た概略構成を示す側面図である。 図３（ａ）は、第１のリフレクタや第２のリフレクタとして用いることができる回転リフレクタの一例を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す回転リフレクタの側面図である。 図４（ａ）～図４（ｃ）は、第１のリフレクタとして回転リフレクタを用いた場合に第１の反射光Ｌ１が走査される様子を模式的に示した図である。 図５（ａ）～図５（ｃ）は、第２のリフレクタとして回転リフレクタを用いた場合に第２の反射光Ｌ２が走査される様子を模式的に示した図である。 本実施の形態に係るハイビーム用配光パターンによる照射範囲を模式的に示した図である。 図７（ａ）は、ハイビーム用配光パターンＰＨを形成する際の光源の出力変化を示す図、図７（ｂ）は、二次元的な走査を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る部分ハイビーム用配光パターンによる照射範囲を模式的に示した図である。 部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’を形成する際の光源の出力変化を示す図である。 図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、第１のリフレクタとしてＭＥＭＳミラーを用いた場合に第１の反射光Ｌ１が走査される様子を模式的に示した図である。 第３の実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。 図１１に示す光学ユニットをＢ方向から見た概略構成を示す側面図である。 図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る第２のリフレクタの形状を説明するための模式図、図１３（ｂ）は、第２のリフレクタの具体的な形状を説明するための図である。
　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。
　（第１の実施の形態）
　本実施の形態に係る光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。例えば、車両用前照灯に搭載することで、車両前方の様々な状況に適したハイビーム用配光パターンを形成できる。
　図１は、本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。図１において、Ｘ方向は車両の前後方向を示し、Ｙ方向は車両の車幅方向を示し、Ｚ方向は車両の高さ方向を示す。図２は、図１に示す光学ユニットをＡ方向から見た概略構成を示す側面図である。
　光学ユニット１０は、光源１２と、光源１２から出射した出射光Ｌを、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で反射する第１のリフレクタ１４と、第１のリフレクタ１４で反射された第１の反射光Ｌ１を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で再度反射する第２のリフレクタ１６と、を備える。
　第１のリフレクタ１４は、第１の反射光Ｌ１で第２の反射領域Ｒ２を走査するように構成されている。第２のリフレクタ１６は、第１の反射光Ｌ１を反射した第２の反射光Ｌ２を走査することでハイビーム用配光パターンＰＨを形成するように第２の反射領域Ｒ２が構成されている。
　光源１２は、照明や灯具の配光に適したものであれば特に制限されるものではないが、小型化の観点では、ＬＥＤ素子やＬＤ（Laser Diode）素子等の半導体発光素子が好適である。また、光源１２が含む発光素子の数は一つ以上であればよい。
　次に、第１のリフレクタ１４および第２のリフレクタ１６の形状について説明する。図３（ａ）は、第１のリフレクタ１４や第２のリフレクタ１６として用いることができる回転リフレクタの一例を示す斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す回転リフレクタの側面図である。
　図３（ａ）、図３（ｂ）に示す回転リフレクタ５０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５０は、光源１２が備えるＬＥＤ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。
　回転リフレクタ５０は、反射面として機能する、形状の同じ２枚のブレード５０ａが筒状の回転部５０ｂの周囲に設けられている。ブレード５０ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、回転軸Ｒと反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、図１に示すように第１の反射光Ｌ１や第２の反射光Ｌ２を用いた走査が可能となる。
　図４（ａ）～図４（ｃ）は、第１のリフレクタ１４として回転リフレクタ５０を用いた場合に第１の反射光Ｌ１が走査される様子を模式的に示した図である。図４（ａ）～図４（ｃ）に示すように、第１のリフレクタ１４のブレード１４ａ（回転リフレクタ５０のブレード５０ａに相当）が回転すると、回転軸Ｒに対して反射面が徐々に変化する。その結果、第１の反射光Ｌ１が第２の反射領域Ｒ２上で走査され、ライン状のパターンＰ１が形成される。
　図５（ａ）～図５（ｃ）は、第２のリフレクタ１６として回転リフレクタ５０を用いた場合に第２の反射光Ｌ２が走査される様子を模式的に示した図である。図５（ａ）～図５（ｃ）に示すように、第２のリフレクタ１６のブレード１６ａ（回転リフレクタ５０のブレード５０ａに相当）が回転すると、回転軸Ｒに対して反射面が徐々に変化する。その結果、光源像１３が第１の反射光Ｌ１として第２の反射領域Ｒ２上で走査されることで形成されたライン状のパターンＰ１が、車両前方で上下方向に走査される。
　このように構成された光学ユニット１０は、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で光源１２の出射光Ｌが反射され、反射された第１の反射光Ｌ１で第２の反射領域Ｒ２が少なくともライン状に走査される。そして、更にライン状のパターンＰ１が周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で反射され、反射された第２の反射光Ｌ２で２次元的な範囲が走査され、ハイビーム用配光パターンＰＨが形成される。
　図６は、本実施の形態に係るハイビーム用配光パターンによる照射範囲を模式的に示した図である。図６に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨによって自車両前方の遠方領域や対向車線領域が照射されることとなる。
　図７（ａ）は、ハイビーム用配光パターンＰＨを形成する際の光源の出力変化を示す図、図７（ｂ）は、二次元的な走査を説明するための模式図である。なお、以下の説明では、一つの発光素子を備えた光源の点消灯を制御する場合について説明するが、光源の構成はこれに限らず、複数の発光素子をライン状あるいはマトリックス状に備えた光源であっても、同様な制御が可能である。
　光源１２の駆動を制御する制御部は、例えば、図７（ａ）に示すように、所定の点灯開始タイミングｔｓにおいて光源１２の出力Ｐが０からＰ’に増加するように、光源１２の駆動電流を制御する。これにより、図７（ｂ）に示すように光源像１３が第１の反射領域Ｒ１上に形成される。そして、光源１２の駆動電流が維持されたまま、光源像１３が第１の反射光Ｌ１として第２の反射領域Ｒ２上で走査され、ライン状のパターンＰ１が形成される。更に、光源１２の駆動電流が維持されたまま、パターンＰ１が第２の反射光Ｌ２として車両前方の仮想スクリーン上で走査され、矩形のハイビーム用配光パターンＰＨが形成される（時間ｔ＝ｔｅ）。
　その後、同様のタイミングで繰り返し光源１２の点消灯が行われることで、ハイビーム用配光パターンＰＨが周期的に形成され、残像効果によって車両前方の広い範囲が常に明るい状態であるように運転者に認識させることができる。
　したがって、仮に一つの発光素子しか備えていない光源１２であっても、光源１２の光源像の大きさよりもはるかに広い範囲を照射する配光パターンを形成できる。
　一方、車両前方の状況によっては、ハイビーム用配光パターンＰＨでは適正でない場合も有り得る。図８は、本実施の形態に係る部分ハイビーム用配光パターンによる照射範囲を模式的に示した図である。図８に示す状況では、自車線の前方を走行する先行車１８や対向車線を走行する対向車２０、路肩や歩道を歩く歩行者２２に対して、ハイビーム用配光パターンはグレアを与えてしまう。そこで、図８に示す部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’は、ハイビーム用配光パターンＰＨの一部の領域を非照射状態としたものである。
　図９は、部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’を形成する際の光源の出力変化を示す図である。制御部は、カメラやセンサ等から得た外部情報に基づいて、車両前方の照射範囲を制御できる。具体的には、制御部は、図９に示すように、所定の点灯開始タイミングｔｓにおいて光源１２の出力Ｐが０からＰ’に増加するように、光源１２の駆動電流の大きさを制御する。これにより、図９の部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’の上段右隅の領域Ｓ１から左方に向かって光源像１３が走査され上段左隅に到達し、次に、中段右端の領域Ｓ２から左方に向かって光源像１３が走査され中段左端に到達し、次に、下段右端の領域Ｓ３から左方に向かって光源像１３が走査され下段左隅に到達する。
　その際、時間ｔ１～ｔ２、ｔ３～ｔ４、ｔ５～ｔ６、ｔ７～ｔ８のタイミングでそれぞれ光源１２の出力Ｐを０とする。これにより、先行車１８、対向車２０、歩行者２２に対応する範囲が非照射状態となった部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’が形成される。なお、制御部は、照射範囲内の明るさを調整できるように、出力のＯＮ、ＯＦＦだけでなく、出力Ｐの大きさの制御も行う。
　このように、本実施の形態に係る光学ユニット１０は、仮に一つの発光素子しか備えていない光源１２であっても、発光素子の点消灯を制御することで、配光パターンの所定の位置に非照射領域を形成することが可能となり、より多くの配光パターンを形成できる。換言すると、多数の発光素子をマトリックス状に配置した光源でなくても、配光パターンの所定の位置に非照射領域を形成することが可能となる。
　なお、第２のリフレクタ１６の第２の反射領域Ｒ２は、矩形または円形の光源像１３が走査されることで形成されるライン状のパターンＰ１を反射するため、第１のリフレクタ１４の第１の反射領域Ｒ１よりも広い方が好ましい。つまり、第２のリフレクタ１６の一つのブレード１６ａの半径は、第１のリフレクタ１４の一つのブレード１４ａの半径よりも大きい方が好ましい。
　また、本実施の形態に係る光学ユニット１０においては、ハイビーム用配光パターンＰＨに相当する領域をパターンＰ１で一度走査する間に、光源像１３の複数回の走査が必要である。したがって、本実施の形態に係る光学ユニット１０においては、ハイビーム用配光パターンＰＨや部分ハイビーム用配光パターンＰＨ’を形成する際の第１のリフレクタ１４の回転速度は、第２のリフレクタ１６の回転速度よりも速い。
　（第２の実施の形態）
　第１の実施の形態では、第１のリフレクタ１４として図３に示した回転リフレクタ５０を用いた場合について説明した。しかしながら、第２のリフレクタ１６の第２の反射領域Ｒ２上にライン状のパターンＰ１を形成できるものであれば、他の構成であってもよい。例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems：微小電気機械システム）ミラーを利用できる。
　図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、第１のリフレクタ２４としてＭＥＭＳミラーを用いた場合に第１の反射光Ｌ１が走査される様子を模式的に示した図である。図１０（ａ）～図１０（ｃ）に示すように、第１のリフレクタ２４の反射面２４ａがＺ方向を回転軸Ｒとして回転すると、回転軸Ｒに対して反射面２４ａが徐々に変化する。その結果、第１の反射光Ｌ１が第２の反射領域Ｒ２上で走査され、ライン状のパターンＰ１が形成される。その後の動作は第１の実施の形態と同様なため説明は省略する。
　このように、第１のリフレクタ２４としてＭＥＭＳミラーを用いた場合、図３に示したような回転リフレクタ５０と比較して小型化が可能である。また、比較的高い周波数での駆動も可能であり、一定の振幅で共振させるだけではなく、振幅を一時的に変更することも可能であり、配光パターンの形成においてより多様な制御が可能となる。
　（第３の実施の形態）
　上述の実施の形態に係る光学ユニットでは、第１のリフレクタで水平（横）方向に走査して形成された横長のパターンを、第２のリフレクタで鉛直（縦）方向に走査することでハイビーム用配光パターンＰＨが形成されている。
　一方、以下の第３の実施の形態に係る光学ユニットでは、第１のリフレクタで鉛直（縦）方向に走査して形成された縦長のパターンを、第２のリフレクタで水平（横）方向に走査することでハイビーム用配光パターンＰＨを形成できる。
　図１１は、第３の実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す上面図である。図１１において、Ｘ方向は車両の前後方向を示し、Ｙ方向は車両の車幅方向を示し、Ｚ方向は車両の高さ方向を示す。図１２は、図１１に示す光学ユニットをＢ方向から見た概略構成を示す側面図である。
　光学ユニット３０は、光源１２と、光源１２から出射した出射光Ｌを、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域Ｒ１で反射する第１のリフレクタ１４と、第１のリフレクタ１４で反射された第１の反射光Ｌ１を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域Ｒ２で再度反射する第２のリフレクタ２６と、を備える。
　第１のリフレクタ１４は、第１の反射光Ｌ１で第２の反射領域Ｒ２を走査するように構成されている。第２のリフレクタ２６は、第１の反射光Ｌ１を反射した第２の反射光Ｌ２を走査することでハイビーム用配光パターンＰＨを形成するように第２の反射領域Ｒ２が構成されている。
　第２のリフレクタ２６は、第１の実施の形態に係る第２のリフレクタ１６と、ブレード２６ａの反射面の形状が異なる。図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る第２のリフレクタ２６の形状を説明するための模式図、図１３（ｂ）は、第２のリフレクタ２６の具体的な形状を説明するための図である。
　第２のリフレクタ２６は、２つのブレード２６ａの境界を回転角度０°とすると、その位置での反射面の法線と回転軸Ｒとの成す角がα°（図１３（ｂ）参照）であり、図１２のハイビーム用配光パターンの右端をパターンＰ１が照射するように構成されている。また、第２のリフレクタ２６は、回転角度９０°の場合、その位置での反射面の法線と回転軸Ｒとの成す角が０°（図１３（ｂ）参照）であり、図１２のハイビーム用配光パターンの中央をパターンＰ１が照射するように構成されている。また、第２のリフレクタ２６は、回転角度１８０°の場合、その位置での反射面の法線と回転軸Ｒとの成す角が－α°（図１３（ｂ）参照）であり、図１２のハイビーム用配光パターンの左端をパターンＰ１が照射するように構成されている。
　このように構成された光学ユニット３０においても、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０と同様の作用効果を得られる。
　（第４の実施の形態）
　上述の各実施の形態では、光源が一つの発光素子を備えている場合について説明したが、光源が複数の発光素子を備える必要がある場合、あるいは、光源自体を複数配置する必要がある場合も有り得る。例えば、発光素子一つの出力が不足している場合や、照射範囲をより広げたい場合、あるいは、各リフレクタの駆動周波数（回転速度）が不足している場合等である。
　発光素子一つの出力が十分でない場合、各リフレクタの駆動周波数（回転速度）がそのままであると、ハイビーム用配光パターンが全体的に暗くなってしまう。一方、各リフレクタの駆動周波数（回転速度）を低いと、照射範囲の一部に光源像で走査されない隙間が生じてしまう。
　そこで、本実施の形態に係る光源では、各光源が発光素子を複数備えるようにしている。例えば、光源は、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは共に自然数であり、ｍ≠１またはｎ≠１である。）のマトリックス状に配列された発光素子を備えている。これにより、第１の発光素子から出射された出射光によって、ハイビーム用配光パターンの上半分の領域を形成し、第２の発光素子から出射された出射光によって、ハイビーム用配光パターンの下半分の領域を形成する、といったことが可能となる。その結果、発光素子一つの出力が不足している場合や、照射範囲をより広げたい場合等において、所望の特性を備えた配光パターンを形成できる。
　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、上述の各実施の形態に係る光源は、照明や灯具の配光に適した可視光を発するものが好適であるが、例えば、ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）用のレーザー光源であってもよい。また、光学ユニットは、ＬｉＤＡＲ用の光源からパルス状に発光するレーザー照射に対する散乱光を受光する受光器を備えていてもよい。ここで、レーザー光源は、例えば、紫外線、可視光線、近赤外線等の比較的波長の短い電磁波を発するものである。これにより、車両周囲の状況（歩行者や他車両の有無や位置、道路形状や建築物の位置等）を精度良く把握できるため、車両周囲の状況に応じた適切な配光制御が可能となる。
　Ｌ１　第１の反射光、　Ｐ１　パターン、　Ｒ１　第１の反射領域、　Ｌ２　第２の反射光、　Ｒ２　第２の反射領域、　１０　光学ユニット、　１２　光源、　１３　光源像、　１４　第１のリフレクタ、　１４ａ　ブレード、　１６　第２のリフレクタ、　１６ａ　ブレード、　２４　第１のリフレクタ、　２４ａ　反射面、　２６　第２のリフレクタ、　２６ａ　ブレード、　３０　光学ユニット。
　本発明は、車両用灯具に利用できる。

Claims (10)

  1. 　光源と、
    　前記光源から出射した出射光を、周期的に反射方向が変わる第１の反射領域で反射する第１のリフレクタと、
    　前記第１のリフレクタで反射された第１の反射光を、周期的に反射方向が変わる第２の反射領域で再度反射する第２のリフレクタと、を備え、
    　前記第１のリフレクタは、前記第１の反射光で前記第２の反射領域を走査するように構成されており、
    　前記第２のリフレクタは、前記第１の反射光を反射した第２の反射光を走査することで配光パターンを形成するように前記第２の反射領域が構成されている、
    　ことを特徴とする光学ユニット。
  2. 　前記第２のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら前記第２の反射領域で前記第１の反射光を反射することを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
  3. 　前記第２のリフレクタは、前記第２の反射領域として機能する一つ以上のブレードが回転軸の周囲に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光学ユニット。
  4. 　前記第１のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転しながら前記第１の反射領域で前記出射光を反射することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  5. 　前記第１のリフレクタは、微小電気機械システム（Micro Electro Mechanical Systems）で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  6. 　前記配光パターンに応じて前記光源の駆動電流の大きさを制御する制御部を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  7. 　前記ブレードは、回転軸を中心とする周方向に向かうにつれて、回転軸と反射面とが成す角が変化するように構成された形状を有していることを特徴とする請求項３に記載の光学ユニット。
  8. 　前記第２の反射領域は、前記第１の反射領域よりも広い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。
  9. 　前記第１のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタであり、
    　前記第２のリフレクタは、回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタであり、
    　前記第１のリフレクタの回転速度は、前記第２のリフレクタの回転速度よりも速い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。
  10. 　前記第１のリフレクタは、前記第２の反射領域上で前記第１の反射光を第１の方向に走査することでライン状のパターンを形成し、
    　前記第２のリフレクタは、前記第２の反射光として前記ライン状のパターンを、前記第１の方向と交差する第２の方向に走査することで前記配光パターンを形成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学ユニット。
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