WO2020137635A1 - 光学ユニットおよび反射面決定方法 - Google Patents

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light source
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秀忠 田中
一利 櫻井
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株式会社小糸製作所
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    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F21W2102/20—Illuminance distribution within the emitted light

Definitions

  • the present invention relates to an optical unit that can be used for a lighting device such as a vehicle lighting device.
  • the invention also relates to a method of determining a reflective surface, such as a rotary reflector.
  • a device that forms a predetermined light distribution pattern by reflecting the light emitted from a light source forward of the vehicle and scanning the area in front of the vehicle with the reflected light.
  • a rotating reflector that rotates in one direction around a rotation axis while reflecting light emitted from a light source, and a light source that includes a light emitting element are provided.
  • a reflecting surface is provided so as to form a light distribution pattern. Further, the light of the light source reflected by the reflecting surface is projected forward as a light source image through the projection lens (see Patent Documents 1 and 3).
  • optical components such as lenses and reflectors are used in vehicle lighting.
  • the shape of the reflection surface and the refraction surface of the optical member is designed so as to satisfy the optical performance of the lamp used.
  • a reflecting surface is divided into upper, lower, left, and right, and left and right reflecting surfaces are curved surfaces having vertical and horizontal cross sections each having a quadratic curve and having a focal point. Is the point that is offset from the focal point to the reflecting surface side, the light source placement points of the left and right reflecting surfaces are aligned, and the optical axis of the left reflecting surface is facing left and the optical axis of the right reflecting surface is facing right.
  • a design method inclining to the side has been devised (see Patent Document 2).
  • the blade of the above-mentioned rotary reflector has a twisted shape such that the angle formed by the optical axis and the reflecting surface changes as it goes in the circumferential direction around the rotation axis. Therefore, the light source image may not be clearly projected depending on the direction in which the light of the light source is reflected by the blade.
  • the shape of the light distribution pattern may not be rectangular depending on the positional relationship between the rotary reflector, the light source, and the projection lens.
  • the above-mentioned rotary reflector has a reflection surface that is not flat, and the angle of the reflection surface that reflects the light from the light source changes periodically, so a new method for determining the reflection surface is required.
  • the daytime sunlight enters the device from the projection lens, it may be condensed on the parts inside the device, and the parts may melt. Therefore, in the above-described device, a shade is provided between the projection lens and the rotary reflector so that sunlight does not collect on the blade surface of the rotary reflector.
  • the shade described above is a fixed type, it is necessary to expose a region on the reflecting surface of the blade in order to reflect the light emitted from the light source toward the projection lens and form a desired light distribution pattern. Part of the shade is open. Therefore, if the light emitted from the light source is reflected by the portion corresponding to the rotation axis instead of the blade, the reflected light may become glare.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and (1) one of the exemplary objects thereof is to provide a technique for realizing a clear light distribution pattern in an optical unit including a rotating reflector. ..
  • Another one of the exemplary purposes is to provide a new technique for bringing the light distribution pattern of a desired shape closer.
  • Another one of the exemplary purposes is to provide a new technique for determining the shape of the reflecting surface of the rotary reflector.
  • Another one of the illustrative purposes is a technique for reducing glare that occurs when light emitted from a light source is reflected in a portion other than a predetermined reflection area of the rotating reflector in an optical unit including the rotating reflector.
  • an optical unit includes a light source, a rotary reflector that rotates in one direction around a rotation axis while reflecting light emitted from the light source, and a rotary reflector.
  • the projection lens has a first lens region in which a first focal plane is defined and a second lens region in which a second focal plane different from the first focal plane is defined.
  • the light source has a second virtual image position when the rotary reflector is in the second rotational position and a virtual image position near the first focal plane when the rotary reflector is in the first rotational position. It is provided near the focal plane.
  • the light emitted from the light source is easily collected regardless of whether the rotary reflector is in the first rotation position or the second rotation position, and thus the light projected in the light irradiation direction is scanned.
  • the clear range of the pattern formed by this is expanded.
  • the first lens area may include the center of the projection lens.
  • the second lens region may be located outside the first lens region.
  • 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, and the projection lens has a central portion of the light distribution pattern where the light passing through the first lens region is formed. And the light passing through the second lens region may illuminate an end portion of the light distribution pattern. This makes it possible to realize a light distribution pattern in which both the central portion and the end portions are clear.
  • the rotary reflector is provided with a blade that functions as a reflection surface around the rotation axis, and the blade has a structure in which the angle formed by the optical axis and the reflection surface changes as the blade moves in the circumferential direction around the rotation axis. It may have a twisted shape.
  • the projection lens may have an entrance surface and an exit surface that are determined so that the light rays reflected by the rotating reflector do not intersect inside. This facilitates the design of the lens surface of the projection lens.
  • An optical unit includes a light source, a rotary reflector that rotates in one direction around a rotation axis while reflecting light emitted from the light source, and a light irradiation direction of light reflected by the rotary reflector.
  • the reflection surface is provided around the rotation axis, and the reflection surface has a blade shape twisted so that the angle formed by the rotation axis and the reflection surface changes as it goes in the circumferential direction about the rotation axis.
  • the rotation axis is arranged so as to be oblique with respect to the front-back direction of the optical unit, and with respect to the plane including the focus of the projection lens so that the scanning direction in the light distribution pattern approaches horizontal. It has been staggered.
  • the rotation axis may be vertically displaced with respect to the plane including the focus of the projection lens. As a result, the light distribution pattern can be approximated to a desired shape by changing the layout.
  • the rotation axis may be provided substantially parallel to the scanning plane formed by continuously connecting the loci of the irradiation beam scanned by rotation.
  • the light source is arranged between the front end and the rear end of the area where the rotary reflector exists in the front-back direction of the optical unit, and both ends of the area where the projection lens and the rotary reflector exist in the direction perpendicular to the front-back direction of the optical unit. It may be arranged between.
  • the light source may be arranged between the regions where the rotary reflector exists in the direction perpendicular to the front-back direction of the optical unit.
  • a reflection surface determining method is a reflection surface determining method of a rotary reflector that rotates in one direction around a rotation axis while reflecting light emitted from a light source, and a desired distribution is provided in front of the reflection surface.
  • a step of setting the optical surface of the projection lens that can realize the light pattern a step of setting the area of the virtual light source where the light projected as the light distribution pattern is considered to be emitted, and a rotation with respect to a straight line passing through the focus of the projection lens.
  • the step of setting the angle of the rotary axis of the reflector, the step of setting the position of the light source, the step of setting the range of the reflection angle of the rotary reflector so that the virtual image position of the light source becomes the area of the virtual light source, and the step of setting the reflection angle A step of setting a plurality of divided sections within the range, and connecting the plurality of divided sections that are each rotated by a predetermined angle around the rotation axis to set the reflecting surface of the rotary reflector.
  • the range of the reflection angle may be set within the range of ⁇ 5° to ⁇ 10° with respect to the plane perpendicular to the rotation axis. This makes it possible to form a light distribution pattern that illuminates a desired range in front of the vehicle.
  • the reflective surface may be set so that the light of the light source reflected while rotating forms a desired light distribution pattern.
  • the rotary reflector is provided with a blade that functions as a reflection surface around the rotation axis, and the blade has a structure in which the angle formed by the rotation axis and the reflection surface changes as the blade moves in the circumferential direction around the rotation axis. It may have a twisted shape.
  • An optical unit includes a rotating portion and a reflecting surface that is provided around the rotating portion and forms a light distribution pattern by reflecting light emitted from a light source while rotating.
  • the shade may have an opening through which the light emitted from the light source passes toward the reflecting surface and through which the light reflected by the reflecting surface passes. As a result, it is possible to suppress the lack of the light distribution pattern and the decrease in illuminance due to the shade.
  • You may further have a projection lens that projects the reflected light reflected by the rotating reflector toward the front of the vehicle.
  • the shade may further include a reflection surface light-shielding portion that blocks at least a part of light that is incident on the projection lens from the front of the vehicle and that is directed to the reflection surface of the rotary reflector. As a result, it is possible to block the external light that enters from the projection lens and travels toward the rotary reflector.
  • the shade is a plate-shaped member in which the central light-shielding portion and the reflective surface light-shielding portion are connected.
  • the central light-shielding portion is arranged above the rotating portion and is recessed toward the rotating portion rather than the reflecting surface light-shielding portion. You may stay. Accordingly, it is possible to reduce the light reflected by the reflecting surface of the rotary reflector from being blocked by the central light blocking portion.
  • the rotating part may be made of the same material as the reflecting surface, or may be subjected to the same surface treatment as the reflecting surface. As a result, there is no need to change the material or the surface treatment between the rotating part and the reflecting surface, and the manufacturing cost of the rotating reflector can be reduced.
  • a clear light distribution pattern can be realized.
  • the light distribution pattern having a desired shape can be approximated.
  • the shape of the reflecting surface of the rotary reflector can be determined.
  • FIG. 3 is a front view of the vehicle headlamp according to the present embodiment. It is a perspective view which shows the principal part of the optical unit which concerns on this Embodiment. It is a perspective view of the rotary reflector which concerns on this Embodiment. It is a side view of the rotary reflector which concerns on this Embodiment. It is a front view of a rotary reflector for a right headlight for explaining the shape of a reflecting surface.
  • FIG. 3 is a front view of the vehicle headlamp according to the present embodiment. It is a perspective view which shows the principal part of the optical unit which concerns on this Embodiment. It is a perspective view of the rotary reflector which concerns on this Embodiment. It is a side view of the rotary reflector which concerns on this Embodiment. It is a front view of a rotary reflector for a right headlight for explaining the shape of a reflecting surface.
  • FIG. 3 is a front view of the vehicle headlamp according to the present embodiment. It is
  • FIG. 7A is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the light source, the virtual image of the light source, and the focal point of the lens when the rotary reflector of the optical unit according to the present embodiment is in the first rotation position.
  • FIG. 7B is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the light source, the virtual image of the light source, and the focal point of the lens when the rotary reflector of the optical unit according to the present embodiment is in the second rotation position.
  • 8A] is a schematic diagram for explaining the positional relationship among the light source, the virtual image of the light source, and the focal point of the lens when the rotary reflector of the optical unit according to the present embodiment is in the third rotation position.
  • FIGS. 7A to 7C are schematic diagrams for explaining the light distribution pattern formed by the optical units shown in FIGS. 7A to 7C.
  • FIG. 9A is a side view showing a schematic configuration of the optical unit according to the reference example
  • FIG. 9B is a schematic diagram for explaining a light distribution pattern formed by the optical unit according to the reference example.
  • FIG. 10A to FIG. 10C are diagrams for explaining the locus of the range in which the light source image is irradiated on the reflecting surface of the rotary reflector according to the reference example.
  • 11A is a side view showing a schematic configuration of the optical unit according to the present embodiment
  • FIG. 11B is a schematic diagram for explaining a light distribution pattern formed by the optical unit according to the present embodiment. It is a figure.
  • FIGS. 12A to 12C are diagrams for explaining the locus of the range in which the light source image is irradiated on the reflecting surface of the rotary reflector according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a method of determining a reflecting surface in the optical unit according to the present embodiment. It is a figure which shows the flowchart of the reflective surface determination method which concerns on this Embodiment.
  • 15A to 15F are schematic views for further explaining the step S20. It is a schematic diagram for demonstrating the process of setting the reflective surface of a rotating reflector. It is a perspective view of the rotary reflector which concerns on this Embodiment. It is a front view of the rotary reflector which concerns on this Embodiment.
  • FIG. 19(a) is a front view of the shade according to the present embodiment
  • FIG. 19(b) is a sectional view taken along the line AA of the shade shown in FIG. 19(a).
  • the optical unit having the rotary reflector according to the present embodiment can be used for various vehicle lamps. First, an outline of a vehicle headlamp system in which an optical unit according to an embodiment described later can be mounted will be described.
  • FIG. 1 is a schematic horizontal sectional view of a vehicle headlamp according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a front view of the vehicle headlamp according to the present embodiment. In addition, in FIG. 2, some components are omitted.
  • the vehicle headlamp 10 is a right-side headlamp that is mounted on the right side of the front end portion of an automobile, and the layout and configuration of main parts are symmetrical to the headlamp that is mounted on the left side. Other than that, the structure is almost the same. Therefore, hereinafter, the right vehicle headlamp 10 will be described in detail, and the description of the left vehicle headlamp will be appropriately omitted.
  • the vehicle headlamp 10 includes a lamp body 12 having a recess opening toward the front.
  • 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 one optical unit 18 is housed.
  • the optical unit 18 is a lamp unit configured to emit a variable high beam.
  • the variable high beam is controlled so as to change the shape of the light distribution pattern for the high beam, and for example, a non-irradiation area (light-shielding portion) can be generated in a part of the light distribution pattern.
  • the light distribution pattern is, for example, an irradiation area formed by a lamp on a screen (virtual screen) installed 25 to 50 m in front of the lamp.
  • the optical unit 18 changes the optical path of the first light source 20 and the first light L1 emitted from the first light source 20 and directs it to the blade 22a of the rotary reflector 22.
  • a condensing lens 24 as an (optical member), a rotating reflector 22 that rotates around the rotation axis R while reflecting the first light L1, and an optical unit that reflects the first light L1 reflected by the rotating reflector 22.
  • From the second light source 28, and the second lens 28 disposed between the first light source 20 and the convex lens 26.
  • a diffusion lens 30 as a primary optical system (optical member) for changing the optical path of the second light L2 directed toward the convex lens 26, and a heat sink 32 having the first light source 20 and the second light source 28 mounted thereon. , Is provided.
  • -Semiconductor light-emitting devices such as LEDs, EL, LDs are used for each light source.
  • a plurality of LEDs 20a are arranged in an array on the circuit board 33. Each LED 20a is individually configured to be turned on and off.
  • the second light source 28 In the second light source 28 according to the present embodiment, two LEDs 28a are arranged side by side in an array in the horizontal direction, and each LED 28a is individually configured to be turned on and off. Further, the second light source 28 is arranged such that the second light L2 is incident on the convex lens 26 without being reflected by the rotary reflector 22. Thereby, the second light L2 emitted from the second light source 28 can be selected in optical characteristics without considering that the second light L2 is reflected by the rotary reflector 22. Therefore, for example, by diffusing the light emitted from the second light source 28 with the diffusion lens 30 and then entering the convex lens 26, a wider range can be illuminated, and thus the second light source 28 can be applied to an area outside the vehicle. It can be used as a light source for irradiation.
  • the rotary reflector 22 rotates in one direction around the rotation axis R by a drive source such as a motor 34. Further, in the rotary reflector 22, two blades 22a having the same shape are provided around a cylindrical rotating portion 22b.
  • the blade 22a functions as a reflecting surface configured to scan forward with the light reflected while rotating the light emitted from the first light source 20 and form a desired light distribution pattern.
  • the rotation axis R of the rotary reflector 22 is inclined with respect to the optical axis Ax, and is provided in the plane including the optical axis Ax and the first light source 20.
  • the rotation axis R is provided substantially parallel to the scanning plane of the light (irradiation beam) of the LED 20a that scans in the left-right direction by rotation.
  • the optical unit can be made thinner.
  • the scanning plane can be regarded as, for example, a fan-shaped plane formed by continuously connecting the loci of light of the LED 20a, which is scanning light.
  • the shape of the convex lens 26 may be appropriately selected according to the required light distribution pattern, light distribution characteristics such as illuminance distribution, but it is also possible to use an aspherical lens or a free-form surface lens.
  • the convex lens 26 according to the present embodiment it is possible to form a cutout portion 26a in which a part of the outer circumference is cut out in the vertical direction by devising the arrangement of each light source and the rotary reflector 22. ing. Therefore, the size of the optical unit 18 in the vehicle width direction can be suppressed.
  • the presence of the cutout portion 26a makes it difficult for the blade 22a of the rotary reflector 22 to interfere with the convex lens 26, and the convex lens 26 and the rotary reflector 22 can be brought close to each other.
  • a non-circular (straight line) portion is formed on the outer periphery of the convex lens 26, so that the outer shape of a combination of a curved line and a straight line is seen from the front of the vehicle. It is possible to realize a vehicle headlamp with a novel design that has a lens.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the optical unit according to the present embodiment. Note that, in FIG. 3, among the components forming the optical unit 18, the first light source 20, the rotary reflector 22, and the convex lens 26 are mainly shown, and a part of the components is omitted for convenience of description.
  • the optical unit 18 includes a first light source 20 composed of a plurality of LEDs 20 a arranged in a line in the horizontal direction, and a light emitted from the first light source 20 reflected by a rotary reflector 22.
  • the convex lens 26 that projects the generated light in the light irradiation direction (optical axis Ax) of the optical unit is provided.
  • the rotary reflector 22 is arranged such that the rotary axis R extends obliquely and horizontally with respect to the light irradiation direction (optical axis Ax).
  • the first light source 20 is arranged such that the light emitting surfaces of the LEDs 20a are oblique to the reflecting surface.
  • the reflecting surface 22d of the blade 22a has a twisted shape so that the angle formed by the optical axis Ax (or the rotating axis R) and the reflecting surface changes in the circumferential direction about the rotation axis R. ing.
  • the optical axis can be regarded as, for example, a straight line that passes through the focal point where the light incident in parallel from the lens front passes and is parallel to the incident light.
  • a straight line that passes through the most convex part of the convex lens and extends in the vehicle front-rear direction in a horizontal plane can be regarded as the optical axis.
  • the blade 22a 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.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rotary reflector according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a side view of the rotary reflector according to the present embodiment.
  • the rotating reflector 22 is provided around the rotating portion 22b and the rotating portion 22b, and a plurality of (2) functions as a reflecting surface that forms a light distribution pattern by reflecting the light emitted from the first light source 20 while rotating. And a blade 22a of one sheet).
  • the blades 22a have an arc shape, and are formed in an annular shape by connecting the outer peripheral portions of the adjacent blades 22a with the connecting portion 22c.
  • a cylindrical sleeve 36 having a hole 36a into which the rotary shaft of the rotary reflector 22 is inserted and fitted is fixed to the center of the rotary portion 22b by insert molding.
  • An annular groove 38 is formed on the outer periphery of the rotating portion 22b and inside the blade 22a.
  • the rotary reflector 22 shown in FIGS. 4 and 5 is used for the vehicle headlamp 10 for the right headlamp, and rotates counterclockwise in the front view of the reflecting surface 22d. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the reflecting surface 22d of the blade 22a is formed so that the axial height of the outer peripheral portion (the blade thickness direction) gradually increases in the counterclockwise direction when viewed from the front. It is configured. On the contrary, the reflecting surface 22d is configured such that the axial height of the inner peripheral portion near the rotating portion 22b gradually decreases counterclockwise.
  • the reflecting surface 22d is configured to gradually increase from the end 22e of the outer peripheral portion, which has a lower axial height, toward the center (rotating portion 22b). On the contrary, the reflecting surface 22d is configured to gradually decrease toward the center from the end portion 22f of the outer peripheral portion having the higher axial height.
  • FIG. 6 is a front view of the rotary reflector for the right headlight for explaining the shape of the reflecting surface.
  • the rotary reflector 22R for the right headlight shown in FIG. 6 and the rotary reflector for the left headlight (not shown) have a relationship in which the surface shapes of their reflection surfaces are mirror images.
  • a dotted line L3 shown in FIG. 6 is a connection of portions where the height of the reflecting surface 22d in the axial direction is substantially constant, and only the normal vector of the reflecting surface 22d at the point F 0 on the dotted line L3 is that of the rotary reflector 22R. It is parallel to the axis of rotation.
  • each arrow shown in FIG. 6 indicates the direction of inclination in that region, and the direction of the arrow is drawn so that the height of the reflecting surface 22d goes from higher to lower.
  • the direction of inclination in the circumferential direction or the radial direction is reversed in the adjacent region across the dotted line L3.
  • light incident on the region R1 from the front of the reflecting surface 22d of the rotary reflector 22R shown in FIG. 6 is reflected obliquely upward to the left in the state shown in FIG.
  • the light incident on the region R2 is reflected obliquely downward left
  • the light incident on the region R3 is reflected obliquely upward right
  • the light incident on the region R4 is reflected obliquely downward right.
  • the reflecting surface 22d of the rotary reflector 22 is configured such that the reflecting direction of the incident light changes depending on the area, the reflecting direction of the incident light changes periodically by rotating the rotating reflector 22. ..
  • the rotary reflector 22 scans forward with the light reflected while rotating the light emitted from the first light source 20, and forms a light distribution pattern.
  • FIG. 7A is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the light source, the virtual image of the light source, and the focal point of the lens when the rotary reflector of the optical unit according to the present embodiment is in the first rotation position.
  • FIG. 7B is a schematic diagram for explaining the positional relationship between the light source, the virtual image of the light source, and the focal point of the lens when the rotary reflector of the optical unit according to the present embodiment is in the second rotation position.
  • 8A] is a schematic diagram for explaining the positional relationship among the light source, the virtual image of the light source, and the focal point of the lens when the rotary reflector of the optical unit according to the present embodiment is in the third rotation position.
  • 8A to 8C are schematic diagrams for explaining the light distribution pattern formed by the optical units shown in FIGS. 7A to 7C.
  • the convex lens 26 shown in FIG. 7A has a first lens region LR1 in which the first focal plane FP1 is defined.
  • the LED 20a which is a light source, is a virtual image when the rotary reflector 22 is at the first rotation position (for example, the reflection angle of the reflection surface is 45° with respect to the optical axis Ax as shown in FIG. 7A).
  • the position VP1 is provided so as to be near the first focal plane FP1 (preferably on the first focal plane FP1).
  • the optical axis can be regarded as, for example, a straight line parallel to the incident light, passing through the focal point where the light incident in parallel from the lens front passes.
  • a straight line that passes through the most convex part of the convex lens and extends in the vehicle front-rear direction in a horizontal plane can be regarded as the optical axis.
  • a straight line that passes through the center of the circle (arc) and extends in the vehicle front-rear direction in a horizontal plane can be regarded as the optical axis.
  • the light emitted from the virtual image position VP1 in the vicinity of the first focal plane FP1 of the convex lens 26 passes through the first lens region LR1 of the convex lens 26 and is applied to the central region RC of the light distribution pattern PH as a clear light source image. (See FIG. 8A). Therefore, at least the central region RC of the light distribution pattern PH is a clear pattern with an improved light converging degree.
  • the rotary reflector 22 is moved to the second rotation position (for example, the reflection angle of the reflection surface is 45°- ⁇ ( ⁇ is 5 to 10°) with respect to the optical axis Ax as shown in FIG. 7B).
  • the virtual image position VP2 of the LED 20a in some cases is a position displaced from the first focal plane FP1. In this case, the light emitted from the virtual image position VP2 passes through the second lens region LR2 of the convex lens 26, but the virtual image position VP2 is deviated from the extension line of the first focal plane FP1.
  • the light source image which is not clear, is applied to the right end region RR of the light distribution pattern PH.
  • the reason why the virtual image position VP2 deviates from the extension line of the first focal plane FP1 is considered to be because the reflecting surface of the rotary reflector 22 is not a simple flat surface.
  • the blade that functions as the reflecting surface of the rotating reflector according to the present embodiment has a twisted shape such that the angle formed by the optical axis and the reflecting surface changes as it goes in the circumferential direction around the rotation axis.
  • the convex lens 26 has a second lens region LR2 in which a second focal plane FP2 different from the first focal plane FP1 is defined.
  • the LED 20a is provided so that the virtual image position VP2 when the rotary reflector 22 is at the second rotation position is near the second focal plane FP2.
  • the light emitted from the virtual image position VP2 in the vicinity of the second focal plane FP2 of the convex lens 26 passes through the second lens region LR2 of the convex lens 26, and is displayed on the right end region RR of the light distribution pattern PH as a clear light source image. It is irradiated (see FIG. 8B). Therefore, at least the right end region RR of the light distribution pattern PH is a clear pattern with an improved light converging degree.
  • the light emitted from the LED 20a is easily collected regardless of whether the rotary reflector is in the first rotation position or the second rotation position, the light projected in the light irradiation direction is scanned.
  • the clear range of the light distribution pattern PH formed in (3) is expanded.
  • the rotary reflector 22 is at the third rotation position (for example, the reflection angle of the reflection surface is 45°+ ⁇ ( ⁇ is 5 to 10°) with respect to the optical axis Ax as shown in FIG. 7C).
  • the virtual image position VP3 of the LED 20a is a position displaced from the first focal plane FP1.
  • the light emitted from the virtual image position VP3 passes through the third lens region LR3 of the convex lens 26, but since the virtual image position VP3 is displaced from the extension line of the first focal plane FP1, the light collection is weakened.
  • the left end region RL of the light distribution pattern PH is illuminated as an unclear light source image.
  • the convex lens 26 has a third lens region LR3 in which a third focal plane FP3 different from the first focal plane FP1 is defined.
  • the LED 20a is provided so that the virtual image position VP3 when the rotary reflector 22 is at the third rotation position is near the third focal plane FP3.
  • the light emitted from the virtual image position VP3 in the vicinity of the third focal plane FP3 of the convex lens 26 passes through the third lens region LR3 of the convex lens 26 and becomes a clear light source image on the left end region RL of the light distribution pattern PH. It is irradiated (see FIG. 8C). Therefore, at least the right end region RL of the light distribution pattern PH has a clear pattern with an improved light converging degree.
  • the light emitted from the LED 20a is easily collected regardless of whether the rotary reflector is in the first rotation position or the third rotation position, the light projected in the light irradiation direction is scanned.
  • the clear range of the light distribution pattern PH formed in (3) is expanded.
  • the first lens region LR1 includes the center of the convex lens 26, and the second lens region LR2 and the third lens region LR3 are located outside the first lens region LR1.
  • the range of the light distribution pattern PH including the region where the light passing through the center of the projection lens is projected and the region outside the region is clear. That is, it is possible to realize the light distribution pattern PH in which both the central portion and the end portion are clear.
  • the convex lens 26 may have an entrance surface and an exit surface that are determined so that the light rays reflected by the rotary reflector 22 do not intersect inside by designing a lens surface for each of a plurality of divided areas. .. This facilitates the design of the lens surface of the rotary reflector 22.
  • FIG. 9A is a side view showing a schematic configuration of the optical unit according to the reference example
  • FIG. 9B is a schematic diagram for explaining a light distribution pattern formed by the optical unit according to the reference example.
  • An optical unit 39 according to a reference example includes a first light source 20 including a light emitting element such as an LED, and a rotary reflector 22 that rotates in one direction around a rotation axis while reflecting light emitted from the first light source 20. , And a convex lens 26 that projects the light reflected by the rotary reflector 22 in the light irradiation direction.
  • the rotating reflector 22 has a reflection surface 22d that is configured to form a light distribution pattern by projecting the light (light source image) of the first light source 20 that is reflected while rotating around the rotation axis R. It is provided in.
  • the optical axis Ax and the rotation axis R of the rotary reflector 22 are arranged on the same plane. Therefore, the light distribution pattern PH'formed by the optical unit 39 has a shape as if the light source image was obliquely scanned, as shown in FIG. 9B.
  • FIG. 10A to FIG. 10C are diagrams for explaining the locus of the range in which the light source image is irradiated on the reflecting surface of the rotary reflector according to the reference example. In each drawing, attention is paid to the reflecting surface 22d of one blade 22a.
  • the reflecting surface 22d of the rotary reflector 22 is not flat but twisted as shown in FIG. Therefore, the light source image projected on the reflecting surface 22d as the blade 22a rotates greatly changes depending on the reflecting position and the reflecting angle of the blade even if the shape of the light emitting surface of the LED 20a of the first light source 20 is rectangular. ..
  • the vicinity of the end 22f of the outer peripheral portion faces the light emitting surface of the LED 20a.
  • the light emitting surface of the LED 20a is inclined with respect to the reflecting surface 22d of the blade 22a. Therefore, the light source image I'a projected on the reflecting surface 22d is a quadrangle that is neither a trapezoid nor a parallelogram, as shown in FIG.
  • a region outside the dotted line L3 is configured to reflect light upward. Therefore, the portion of the light source image I′a that is reflected by the region R2 (see FIG.
  • the blade 22a rotates counterclockwise from the state shown in FIG. 10(a), and the rotational position of the blade 22a becomes the state shown in FIG. 10(b).
  • the region including the point F 0 where the normal vector of the reflecting surface 22d is parallel to the rotation axis of the rotating reflector 22R faces the light emitting surface of the LED 20a.
  • the light emitting surface of the LED 20a is inclined with respect to the reflecting surface 22d of the blade 22a. Therefore, the light source image I′b projected on the reflecting surface 22d becomes a simple quadrangle as shown in FIG.
  • the region including the point F 0 is configured to reflect the light to the front surface neither upward nor downward.
  • the light source image I′b is mainly reflected in the front direction of the rotary reflector 22 (the direction parallel to the rotation axis R) and passes through the convex lens 26, so that the central region r′b of the light distribution pattern PH′ is reflected. Irradiate. Further, the light source image I′b has a smaller ratio of being reflected by the region R2 than the light source image I′a. Therefore, the central region r′b of the light distribution pattern PH′ has less regions below the HH line than the left end region r′a.
  • the blade 22a rotates counterclockwise from the state shown in FIG. 10(b), and the rotational position of the blade 22a becomes the state shown in FIG. 10(c).
  • the vicinity of the end 22e of the outer peripheral portion having the lower axial height faces the light emitting surface of the LED 20a.
  • the light emitting surface of the LED 20a is inclined with respect to the reflecting surface 22d of the blade 22a. Therefore, as shown in FIG. 10C, the light source image I′c projected on the reflecting surface 22d is a quadrangle that is neither a trapezoid nor a parallelogram, but the light source image I′ is small because the reflection angle is small.
  • the shape is similar to that of the light emitting surface as compared with a.
  • a region outside the dotted line L3 is configured to reflect light upward. Therefore, the portion of the light source image I'c that is reflected by the region R4 (see FIG. 6) (the region outside the dotted line L3) is reflected upward, and the region R3 of the light source image I'c (see FIG. 6). The portion (area inside the dotted line L3) reflected by is reflected downward. The reflected light passes through the convex lens 26 to illuminate the right end region r'c of the light distribution pattern PH'. Further, the light source image I'c has a smaller ratio of being reflected by the region R4 than the light source image I'a and the light source image I'b. Therefore, the right end region r'c of the light distribution pattern PH' has less regions below the HH line than the left end region r'a and the central region r'b.
  • the light distribution pattern PH′ is obliquely formed by shifting the position of the light source image on the reflecting surface 22d (in particular, the radial position on the reflecting surface 22d) depending on the rotational position of the blade 22a.
  • FIG. 11A is a side view showing a schematic configuration of the optical unit according to the present embodiment
  • FIG. 11B is a schematic diagram for explaining a light distribution pattern formed by the optical unit according to the present embodiment.
  • 12A to 12C are diagrams for explaining the locus of the range in which the light source image is irradiated on the reflecting surface of the rotary reflector according to the present embodiment.
  • the optical unit 18 has almost the same configuration as the optical unit 39 described above, and the position of the rotary reflector 22 is different from that of the optical unit 39.
  • the rotating reflector 22 has a structure in which the light of the first light source 20 reflected while rotating is projected by the convex lens 26, as shown in FIG. 11B.
  • a reflecting surface 22d configured to form a light distribution pattern is provided around the rotation axis R.
  • the rotation axis R is arranged so as to be oblique with respect to the front-back direction of the optical unit 18 (see FIG. 3 ), and the focus F of the convex lens 26 is set so that the scanning direction in the light distribution pattern PH approaches horizontal. Are offset with respect to the plane containing.
  • the reason why the light distribution pattern PH formed by the optical unit according to the present embodiment is a rectangle parallel to the HH line is that the rotation axis R is relative to the plane including the focal point F of the convex lens 26. It is thought that it is because it is shifted downward. The reason will be described in detail below.
  • the vicinity of the end portion 22f of the outer peripheral portion faces the light emitting surface of the LED 20a.
  • the light emitting surface of the LED 20a is inclined with respect to the reflecting surface 22d of the blade 22a. Therefore, the light source image Ia projected on the reflecting surface 22d is a quadrangle that is neither a trapezoid nor a parallelogram, as shown in FIG.
  • a region outside the dotted line L3 is configured to reflect light upward.
  • the portion of the light source image Ia reflected by the region R2 is reflected upward, and the portion of the light source image Ia reflected by the region R1 is reflected downward. Then, the reflected light passes through the convex lens 26 to illuminate the left end region ra of the light distribution pattern PH.
  • the blade 22a rotates counterclockwise from the state shown in FIG. 12(a), and the rotational position of the blade 22a becomes the state shown in FIG. 10(b).
  • the region including the point F 0 where the normal vector of the reflecting surface 22d is parallel to the rotation axis of the rotating reflector 22R faces the light emitting surface of the LED 20a.
  • the light emitting surface of the LED 20a is inclined with respect to the reflecting surface 22d of the blade 22a.
  • the light source image Ib projected on the reflecting surface 22d becomes a simple quadrangle as shown in FIG.
  • the region including the point F 0 is configured to reflect the light to the front surface neither upward nor downward.
  • the light source image Ib is mainly reflected in the front direction (direction parallel to the rotation axis R) of the rotary reflector 22 and passes through the convex lens 26 to irradiate the central region rb of the light distribution pattern PH. Further, the light source image Ib has substantially the same area reflected by the area R2 as compared with the light source image Ia. Therefore, the central region rb of the light distribution pattern PH has the same vertical range including the line HH as the left end region ra.
  • the blade 22a rotates counterclockwise from the state shown in FIG. 12(b), and the rotational position of the blade 22a becomes the state shown in FIG. 12(c).
  • the vicinity of the end 22e of the outer peripheral portion having the lower axial height faces the light emitting surface of the LED 20a.
  • the light emitting surface of the LED 20a is inclined with respect to the reflecting surface 22d of the blade 22a. Therefore, as shown in FIG. 12C, the light source image Ic projected on the reflecting surface 22d is a simple quadrangle that is neither a trapezoid nor a parallelogram. However, since the reflection angle is small, when compared with the light source image Ia. It is close to the shape of the light emitting surface.
  • a region outside the dotted line L3 is configured to reflect light upward. Therefore, the part of the light source image Ic reflected by the region R4 is reflected upward, and the part of the light source image Ic reflected by the region R3 is reflected downward.
  • the reflected light passes through the convex lens 26 to illuminate the right end region rc of the light distribution pattern PH. Further, the light source image Ic has almost the same area reflected by the area R4 as compared with the light source image Ia and the light source image Ib. Therefore, the right end region rc of the light distribution pattern PH has the same vertical range as the left end region ra and the central region rb including the HH line.
  • the optical unit 18 can form the light distribution pattern PH in which the scanning direction is almost horizontal.
  • the rotation axis R of the rotary reflector 22 according to the present embodiment is vertically displaced with respect to the plane including the focal point F of the convex lens 26.
  • the light distribution pattern PH can be approximated to a desired shape by changing the layout of some of the components that form the optical unit.
  • the first light source 20 is arranged between the front end and the rear end of the region where the rotary reflector 22 exists in the front-back direction of the optical unit 18, as shown in FIG. 1, and It is arranged between both ends of a region where the convex lens 26 and the rotary reflector 22 exist in a direction perpendicular to the front-back direction of the optical unit 18.
  • the first light source 20 is arranged between the regions where the rotary reflector exists in the direction perpendicular to the front-back direction of the optical unit 18. In other words, when the optical unit 18 is viewed from the side, the first light source 20 overlaps the reflecting surface 22d of the rotating reflector 22.
  • FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the method of determining the reflecting surface in the optical unit according to the present embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing a flowchart of the reflecting surface determining method according to the present embodiment.
  • the reflecting surface determining method according to the present embodiment is a method of determining the reflecting surface 22d of the rotating reflector 22 that rotates in one direction around the rotation axis R while reflecting the light emitted from the first light source 20.
  • a desired light distribution pattern PH is set in the front (step S10 in FIG. 14), and optical surfaces such as an incident surface and an emission surface of a projection lens (convex lens 26) capable of realizing this light distribution pattern PH are set (FIG. 14 step S12).
  • the region VR of the virtual light source that is considered to have emitted the first light L1 projected as the light distribution pattern PH is set (step S14 in FIG. 14), and a straight line passing through the focus F 0 of the convex lens 26 (for example, The angle ⁇ of the rotation axis R of the rotary reflector 22 with respect to the optical axis Ax) shown in FIG. 13 is set (step S16 in FIG. 14).
  • the angle ⁇ is, for example, 45°.
  • Step S18 in FIG. 14 the position of the first light source 20 is set (step S18 in FIG. 14), and the range of the reflection angle of the rotary reflector 22 is set so that the virtual image position of the first light source 20 becomes the region VR of the virtual light source.
  • Step S20 of FIG. 14 15A to 15F are schematic diagrams for further explaining the step S20.
  • the reflection surface of the blade 22a is set so that the region VR0 at the end of the virtual light source region VR becomes the virtual image position of the first light source 20. 22d0 is set. That is, the first light source 20 and the region VR0 have a symmetrical positional relationship with the reflection surface 22d0 interposed therebetween.
  • the reflection surface of the blade 22a is set so that the virtual light source region VR1 becomes the virtual image position of the first light source 20. 22d1 is set. That is, the first light source 20 and the region VR1 have a symmetrical positional relationship with the reflection surface 22d1 interposed therebetween.
  • the reflection surface of the blade 22a is adjusted so that the virtual light source region VR2 becomes the virtual image position of the first light source 20. 22d2 is set. That is, the first light source 20 and the region VR2 have a symmetrical positional relationship with the reflection surface 22d2 interposed therebetween.
  • the virtual light source regions VR3 to VR6 are located in the first light source 20.
  • the reflecting surfaces 22d3 to 22d6 of the blade 22a are set so as to be at the virtual image position. That is, the first light source 20 and the regions VR3 to VR6 have a symmetrical positional relationship with the reflecting surfaces 22d3 to 22d4 interposed therebetween.
  • the rotation angle from the rotation position P0 to P6 of the blade 22a about the rotation axis R is 180°.
  • the range ⁇ (FIG. 15(f)) of the reflection angle from the reflection surface 22d0 at the rotation position P0 of the blade 22a to the reflection surface 22d6 at the rotation position P6 is ⁇ 5° to the plane perpendicular to the rotation axis R. It is set within a range of ⁇ 10°.
  • FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the process of setting the reflecting surface of the rotary reflector.
  • a plurality of divided cross sections are set within the above-described reflection angle range ⁇ (step S22 in FIG. 14).
  • the above-mentioned seven reflecting surfaces 22d0 to 22d6 are set as divided sections.
  • the reflection surfaces 22d0 to 22d5 are rotated about the rotation axis R toward the adjacent reflection surfaces 22d1 to 22d6, respectively, and the reflection surfaces 22d of the rotation reflector 22 are set by connecting those rotated by a predetermined angle (FIG. 14).
  • Step S24 ).
  • the shape of the reflecting surface 22d of the rotary reflector 22 capable of forming the desired light distribution pattern PH on the front side can be determined.
  • the shape of the reflecting surface 22d of the rotary reflector 22 can be determined.
  • the reflecting surfaces 22d0 to 22d6, which are a plurality of divided cross sections, are set so that the reflection angles shift at equal intervals ( ⁇ /6). This facilitates the design of the reflecting surface 22d.
  • the rotating reflector 22 according to the present embodiment has a reflecting surface set so that the light of the first light source 20 reflected while rotating forms a desired light distribution pattern.
  • FIG. 17 is a perspective view of the rotary reflector according to the present embodiment.
  • FIG. 18 is a front view of the rotary reflector according to the present embodiment.
  • the rotating reflector 22 is provided around the rotating portion 22b and the rotating portion 22b, and a plurality of (2) functions as a reflecting surface that forms a light distribution pattern by reflecting the light emitted from the first light source 20 while rotating. And a blade 22a of one sheet).
  • the blades 22a have an arc shape, and are formed in an annular shape by connecting the outer peripheral portions of the adjacent blades 22a with the connecting portion 22c.
  • a cylindrical sleeve 36 having a hole 36a into which the rotary shaft of the rotary reflector 22 is inserted and fitted is fixed to the center of the rotary portion 22b by insert molding.
  • An annular groove 38 is formed on the outer periphery of the rotating portion 22b and inside the blade 22a.
  • shade 19(a) is a front view of the shade according to the present embodiment
  • FIG. 19(b) is a sectional view taken along the line AA of the shade shown in FIG. 19(a).
  • the shade 40 according to the present embodiment is a metal disk-shaped member, and is matte coated to suppress reflection on the surface.
  • the shade 40 includes a central light-shielding portion 40a disposed above the rotating portion 22b of the rotary reflector 22, and a reflective surface that surrounds the central light-shielding portion 40a and shields light traveling toward the reflective surface (the blade 22a) of the rotary reflector 22. And a light shielding portion 40b.
  • An opening 40c through which the light emitted from the first light source 20 passes toward the blade 22a and the light reflected by the blade 22a passes is formed in a part of the reflection surface light-shielding portion 40b.
  • three snap fits 40d for fixing the shade 40 to a cylindrical case (not shown) in which the rotary reflector 22 is housed are provided around the reflection surface light-shielding portion 40b.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a state in which the rotary reflector is covered with the shade according to the present embodiment.
  • FIG. 21 is a schematic diagram for explaining the function of the shade in the optical unit according to the present embodiment.
  • the light L5 directed directly from the LED 20a to the rotating portion 22b and the light L5′ that is the reflected light thereof are not the light controlled by being reflected by the blade 22a of the rotary reflector 22, and therefore the convex lens 26 When projected to the front through the area, a region different from the desired light distribution pattern may be irradiated, which may cause glare.
  • the shade 40 according to the present embodiment is a central light block that blocks the light L5 of the light emitted from the LED 20a toward the rotating portion 22b or the light L5′ of the light emitted from the LED 20a reflected by the rotating portion 22b. It has a part 40a. As a result, of the light emitted from the LED 20a, the light reflected by the rotating portion 22b does not enter the convex lens 26, and the occurrence of glare can be reduced.
  • the shade 40 has the opening 40c through which the light L1 emitted from the LED 20a passes toward the blade 22a and the light L1 reflected by the blade 22a passes. As a result, it is possible to suppress the lack of the light distribution pattern and the reduction in illuminance due to the presence of the shade 40.
  • the reflection surface light-shielding portion 40b of the shade 40 is configured to block at least a part of the light traveling toward the blade 22a of the rotary reflector 22 among the external light L4 incident on the convex lens 26 from the front of the vehicle. This makes it possible to block the external light L4 that enters from the convex lens 26 and travels toward the rotary reflector 22.
  • FIG. 22 is a schematic diagram for explaining the function of the central light shielding portion of the shade in the optical unit according to the present embodiment.
  • the shade 40 according to the present embodiment is a plate-shaped member in which the central light-shielding portion 40a and the reflection surface light-shielding portion 40b are connected, and the central light-shielding portion 40a is arranged above the rotating portion 22b and has a reflecting surface. It is recessed toward the rotating portion 22b from the light shielding portion 40b. As a result, it is possible to reduce that a part of the light L1' reflected by the blade 22a of the rotary reflector 22 is blocked by the central light blocking portion 40a.
  • the central light shielding portion 40a shown in FIG. 22 is shorter than the central light shielding portion 40a shown in FIG. This is because if the central light shield 40a is long and the opening 40c is narrow, a part of the light L1' reflected by the blade 22a is shielded.
  • the rotating part 22b according to the present embodiment is made of the same material as the blade 22a or has the same surface treatment as the blade 22a.
  • the surface treatment includes, for example, a reflection film treatment by vapor deposition or plating, a texture treatment, a blast treatment, and the like.
  • the present invention has been described above with reference to the above-described exemplary embodiments, the present invention is not limited to the above-described exemplary embodiments, and the configurations of the exemplary embodiments are appropriately combined or replaced. Those included in the present invention are also included. Further, it is possible to appropriately rearrange the combinations and the order of processing in each embodiment based on the knowledge of those skilled in the art, and to add modifications such as various design changes to each embodiment. The embodiments added with can also be included in the scope of the present invention.
  • the present invention relates to an optical unit that can be used for a lighting device such as a vehicle lighting device.
  • the invention relates to a method of determining a reflective surface, such as a rotating reflector, which an optical unit comprises.

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Abstract

光学ユニットは、光源と、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（２２）と、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投影レンズと、を備える。投影レンズは、第１の焦点面（ＦＰ１）が定まる第１のレンズ領域（ＬＲ１）と、第１の焦点面と異なる第２の焦点面（ＦＰ２）が定まる第２のレンズ領域（ＬＲ２）と、を有する。光源は、回転リフレクタ（２２）が第１の回転位置にある場合の虚像位置（ＶＰ１）が第１の焦点面（ＦＰ１）の近傍となるように、かつ、回転リフレクタ（２２）が第２の回転位置にある場合の虚像位置（ＶＰ２）が第２の焦点面（ＦＰ２）の近傍となるように設けられている。

Description

光学ユニットおよび反射面決定方法
　本発明は、車両用灯具等の灯具に利用できる光学ユニットに関する。また、本発明は、回転リフレクタ等の反射面を決定する方法に関する。
　（１）（２）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。また、反射面で反射した光源の光は、光源像として投影レンズを介して前方に投影される（特許文献１、３参照）。
　（３）このように、車両用灯具には様々なレンズやリフレクタといった光学部材が用いられている。そして、光学部材は、用いられる灯具の光学的な性能を満たすように反射面や屈折面の形状が設計されている。
　例えば、前照灯用の反射鏡として、反射面を上下左右に分割し、左右の反射面をそれぞれ垂直及び水平断面が２次曲線から成りかつ焦点を有する曲面とし、光源を配置する光源配置点を焦点より前方でかつ反射面側へ偏位した点とし、左右の反射面の光源配置点を一致させ、かつ、左側反射面の光軸を左向きに、また、右側反射面の光軸を右向きに傾斜させた設計方法が考案されている（特許文献２参照）。
国際公開第１１／１２９１０５号 特開平２－１２９８０３号公報 国際公開第１５／１２２３０４号
　しかしながら、（１）前述の回転リフレクタのブレードは、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である。そのため、光源の光がブレードで反射される方向によっては、光源像が明りょうに投影されないおそれがある。
　（２）前述の装置は、回転リフレクタと光源と投影レンズとの位置関係によっては、配光パターンの形状が矩形とならないおそれがある。
　（３）前述の回転リフレクタは、反射面が平坦ではなく、また、光源の光を反射する反射面の角度が周期的に変化するため、反射面を決定する新たな手法が必要である。
　（４）上述の装置では、昼間の太陽光が投影レンズから装置内に入射すると、場合によっては装置内の部品に集光し、部品が溶損するおそれがある。そこで、上述の装置では、太陽光が回転リフレクタのブレード表面に集光しないように、投影レンズと回転リフレクタとの間にシェードが設けられている。
　しかしながら、前述のシェードは固定式のため、光源から出射した光を投影レンズに向けて反射して所望の配光パターンを形成するためにはブレードの反射面上の領域が露出する必要があり、シェードの一部が開口している。そのため、光源から出射した光がブレードではなく、例えば、回転軸に相当する部分で反射されると、その反射光がグレアとなるおそれがある。
　本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、（１）その例示的な目的のひとつは、回転リフレクタを備える光学ユニットにおいて、明りょうな配光パターンを実現する技術を提供することにある。
　（２）また、例示的な目的の他のひとつは、所望の形状の配光パターンに近づける新たな技術を提供することにある。
　（３）また、例示的な目的の他のひとつは、回転リフレクタの反射面の形状を決定する新たな技術を提供することにある
　（４）また、例示的な目的の他のひとつは、回転リフレクタを備える光学ユニットにおいて、光源から出射した光が回転リフレクタの所定の反射領域以外で反射されることで生じるグレアを低減する技術を提供することにある。
　（１）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光を光照射方向に投影する投影レンズと、を備える。投影レンズは、第１の焦点面が定まる第１のレンズ領域と、第１の焦点面と異なる第２の焦点面が定まる第２のレンズ領域と、を有する。光源は、回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の虚像位置が第１の焦点面の近傍となるように、かつ、回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の虚像位置が第２の焦点面の近傍となるように設けられている。
　この態様によると、回転リフレクタが第１の回転位置であっても第２の回転位置であっても光源から出射した光が集光しやすいため、光照射方向に投影された光が走査されることで形成されるパターンのうち明りょうとなる範囲が広がる。
　第１のレンズ領域は、投影レンズの中心を含んでもよい。第２のレンズ領域は、第１のレンズ領域の外側に位置していてもよい。これにより、パターンのうち、投影レンズの中心を通過する光が投影される領域およびその外側の領域を含む範囲が明りょうとなる。
　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おり、投影レンズは、第１のレンズ領域を通過した光が配光パターンの中央部を照射し、第２のレンズ領域を通過した光が配光パターンの端部を照射するように構成されていてもよい。これにより、中央部と端部とが共に明りょうな配光パターンを実現できる。
　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てもよい。
　投影レンズは、回転リフレクタで反射された光線が内部で交差しないように決定された入射面及び出射面を有してもよい。これにより、投影レンズのレンズ面の設計が容易となる。
　（２）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光を光照射方向に投影する投影レンズと、を備えた光学ユニットであって、回転リフレクタは、回転しながら反射した光源の光が投影レンズによって投影されることで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が回転軸の周りに設けられており、反射面は、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捩られたブレード形状を有しており、回転軸は、光学ユニットの前後方向に対して斜めになるように配置されており、かつ、配光パターンにおける走査方向が水平に近づくように、投影レンズの焦点を含む平面に対してずらされている。
　この態様によると、走査方向が水平に近い配光パターンを形成できる。
　回転軸は、投影レンズの焦点を含む平面に対して上下方向にずらされていてもよい。これにより、レイアウトの変更で配光パターンを所望の形状に近づけることができる。
　回転軸は、回転によって走査する照射ビームの軌跡を連続的につなげることで形成される走査平面に略平行に設けられていてもよい。
　光源は、光学ユニットの前後方向において回転リフレクタが存在する領域の前端と後端との間に配置され、かつ、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において投影レンズおよび回転リフレクタが存在する領域の両端の間に配置されていてもよい。
　光源は、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において回転リフレクタが存在する領域の間に配置されていてもよい。
　（３）本発明のある態様の反射面決定方法は、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の反射面決定方法であって、前方に所望の配光パターンを実現可能な投影レンズの光学面を設定する工程と、配光パターンとして投影される光が出射したと見なされる仮想光源の領域を設定する工程と、投影レンズの焦点を通る直線に対する回転リフレクタの回転軸の角度を設定する工程と、光源の位置を設定する工程と、光源の虚像位置が仮想光源の領域となるように回転リフレクタの反射角度の範囲を設定する工程と、反射角度の範囲で複数の分割断面を設定し、回転軸を中心に該複数の分割断面をそれぞれ所定角度回転させたものを繋げることで回転リフレクタの反射面を設定する工程と、を含む。
　この態様によると、前方に所望の配光パターンを形成できる回転リフレクタの反射面の形状を決定できる。
　複数の分割断面を、反射角度が等間隔となるように設定してもよい。これにより、設計が容易となる。
　反射角度の範囲を、回転軸と垂直な面に対して±５°～±１０°の範囲で設定してもよい。これにより、車両前方の所望の範囲を照射する配光パターンを形成できる。
　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に反射面を設定してもよい。
　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、回転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てもよい。
　（４）本発明のある態様の光学ユニットは、回転部と、回転部の周囲に設けられ、光源から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面と、を有する回転リフレクタと、光源から出射した光のうち回転部に向かう光、または、光源から出射した光のうち回転部で反射された光を遮る中央遮光部を有するシェードと、を備える。
　この態様によると、光源から出射した光のうち回転部に向かう光、または、光源から出射した光のうち回転部で反射された光を遮ることができ、グレアの発生を低減できる。
　シェードは、光源から出射した光が反射面に向かって通過し、かつ、反射面で反射された光が通過する開口部を有してもよい。これにより、シェードがあることによる配光パターンの欠けや照度低下を抑制できる。
　回転リフレクタで反射された反射光を車両前方に投影する投影レンズを更に備えてもよい。シェードは、車両前方から投影レンズに入射した外光のうち回転リフレクタの反射面に向かう光の少なくとも一部を遮る反射面遮光部を更に有してもよい。これにより、投影レンズから入射して回転リフレクタに向かう外光を遮光することができる。
　シェードは、中央遮光部および反射面遮光部がつながっている板状の部材であり、中央遮光部は、回転部の上方に配置され、かつ、反射面遮光部よりも回転部に向かって凹んでいてもよい。これにより、回転リフレクタの反射面で反射された光が中央遮光部で遮光されることを低減できる。
　回転部は、反射面と同じ材質である、または、反射面と同じ表面処理がされていてもよい。これにより、回転部と反射面とで材質を変えたり表面処理を変えたりする必要がなくなり、回転リフレクタの製造コストを低減できる。
　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。
　（１）本発明によれば、明りょうな配光パターンを実現できる。あるいは、（２）本発明によれば、所望の形状の配光パターンに近づけることができる。あるいは、（３）本発明によれば、回転リフレクタの反射面の形状を決定できる。あるいは、（４）本発明によれば、光源から出射した光が回転リフレクタの所定の反射領域以外で反射されることで生じるグレアを低減できる。
本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面概要図である。 本実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。 本実施の形態に係る光学ユニットの要部を示す斜視図である。 本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。 本実施の形態に係る回転リフレクタの側面図である。 反射面の形状を説明するための右側前照灯用の回転リフレクタの正面図である。 図７（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｃ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第３の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図である。 図８（ａ）～図８（ｃ）は、図７（ａ）～図７（ｃ）に示す光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。 図９（ａ）は、参考例に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図９（ｂ）は、参考例に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。 図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、参考例に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。 図１１（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図１１（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。 図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、本実施の形態に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。 本実施の形態に係る光学ユニットにおける反射面を決定する方法を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る反射面決定方法のフローチャートを示す図である。 図１５（ａ）～図１５（ｆ）は、ステップＳ２０の工程を更に説明するための模式図である。 回転リフレクタの反射面を設定する工程を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。 本実施の形態に係る回転リフレクタの正面図である。 図１９（ａ）は、本実施の形態に係るシェードの正面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すシェードのＡ－Ａ断面図である。 本実施の形態に係るシェードで回転リフレクタを覆った状態を示す斜視図である。 本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの機能を説明するための模式図である。 本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの中央遮光部の機能を説明するための模式図である。
　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。
　本実施の形態に係る回転リフレクタを有する光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。はじめに、後述する実施の形態に係る光学ユニットを搭載可能な車両用前照灯システムの概略について説明する。
　（車両用前照灯）
　図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面概要図である。図２は、本実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。なお、図２においては、一部の部品を省略してある。
　本実施の形態に係る車両用前照灯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主要部品のレイアウトや構成が左右対称である以外はほぼ同じ構造である。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適宜省略する。
　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、一つの光学ユニット１８が収容される空間として機能する。光学ユニット１８は、可変ハイビームを照射できるように構成されたランプユニットである。可変ハイビームとは、ハイビーム用の配光パターンの形状を変化させるように制御されているものをいい、例えば、配光パターンの一部に非照射領域（遮光部）を生じさせることができる。ここで、配光パターンとは、例えば、灯具が灯具前方２５～５０ｍに設置したスクリーン（仮想スクリーン）上に形成する照射領域である。
　本実施の形態に係る光学ユニット１８は、第１の光源２０と、第１の光源２０から出射した第１の光Ｌ１の光路を変化させて回転リフレクタ２２のブレード２２ａに向かわせる１次光学系（光学部材）としての集光用レンズ２４と、第１の光Ｌ１を反射しながら回転軸Ｒを中心に回転する回転リフレクタ２２と、回転リフレクタ２２で反射された第１の光Ｌ１を光学ユニットの光照射方向（図１右方向）に投影する投影レンズとしての凸レンズ２６と、第１の光源２０と凸レンズ２６との間に配置された第２の光源２８と、第２の光源２８から出射した第２の光Ｌ２の光路を変化させて凸レンズ２６に向かわせる１次光学系（光学部材）としての拡散用レンズ３０と、第１の光源２０および第２の光源２８を搭載したヒートシンク３２と、を備える。
　各光源には、ＬＥＤ、ＥＬ、ＬＤなどの半導体発光素子が用いられる。本実施の形態に係る第１の光源２０は、回路基板３３上に、複数のＬＥＤ２０ａがアレイ状に配置されている。各ＬＥＤ２０ａは個別に点消灯可能に構成されている。
　本実施の形態に係る第２の光源２８は、２つのＬＥＤ２８ａがアレイ状に水平方向に並んで配置されており、各ＬＥＤ２８ａは個別に点消灯可能に構成されている。また、第２の光源２８は、第２の光Ｌ２が回転リフレクタ２２で反射されずに凸レンズ２６に入射するように配置されている。これにより、第２の光源２８から出射した第２の光Ｌ２は、回転リフレクタ２２で反射されることを考慮せずに光学特性を選択できる。そのため、例えば、第２の光源２８から出射した光を拡散用レンズ３０で拡散させてから凸レンズ２６に入射させることで、より広い範囲を照射できるため、第２の光源２８を車両外側の領域を照射する光源として用いることができる。
　回転リフレクタ２２は、モータ３４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２２は、形状の同じ２枚のブレード２２ａが筒状の回転部２２ｂの周囲に設けられている。ブレード２２ａは、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射した光で前方を走査し、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として機能する。
　回転リフレクタ２２の回転軸Ｒは、光軸Ａｘに対して斜めになっており、光軸Ａｘと第１の光源２０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ＬＥＤ２０ａ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ＬＥＤ２０ａ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。
　凸レンズ２６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を用いることも可能である。例えば、本実施の形態に係る凸レンズ２６は、各光源や回転リフレクタ２２の配置を工夫することで、外周の一部が鉛直方向に切り欠かれた切り欠き部２６ａを形成することが可能となっている。そのため、光学ユニット１８の車幅方向の大きさを抑えることができる。
　また、切り欠き部２６ａが存在することで、回転リフレクタ２２のブレード２２ａが凸レンズ２６に干渉しにくくなり、凸レンズ２６と回転リフレクタ２２とを近づけることができる。また、前方から車両用前照灯１０を見た場合に、凸レンズ２６の外周に非円形（直線）の部分が形成されていることで、車両の正面から見て曲線と直線を組み合わせた外形のレンズを有する斬新な意匠の車両用前照灯を実現できる。
　（光学ユニット）
　図３は、本実施の形態に係る光学ユニットの要部を示す斜視図である。なお、図３では、光学ユニット１８を構成する部品のうち、主として第１の光源２０、回転リフレクタ２２および凸レンズ２６を示しており、説明の便宜上一部の部品の図示を省略している。
　図３に示すように、光学ユニット１８は、水平方向に向かってライン状に配列された複数のＬＥＤ２０ａからなる第１の光源２０と、第１の光源２０から出射した光を回転リフレクタ２２で反射された光を光学ユニットの光照射方向（光軸Ａｘ）に投影する凸レンズ２６を備えている。回転リフレクタ２２は、回転軸Ｒが光照射方向（光軸Ａｘ）に対して斜めにかつ水平方向に延びるように配置されている。また、第１の光源２０は、複数のＬＥＤ２０ａのそれぞれの発光面が反射面に対して斜めとなるように配置されている。
　ブレード２２ａの反射面２２ｄ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（あるいは回転軸Ｒ）と該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。なお、反射面のより詳細な形状は後述する。ここで、光軸とは、例えば、レンズ正面から平行に入射した光が集光する焦点を通り、入射光と平行な直線と見なすことができる。あるいは、凸レンズの最も凸の部分を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸と見なすこともできる。あるいは、円形（円弧）のレンズの場合は、円（円弧）の中心を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸と見なすこともできる。したがって、ブレード２２ａ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ともいえる。
　（回転リフレクタ）
　次に、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２の構造の詳細について説明する。図４は、本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。図５は、本実施の形態に係る回転リフレクタの側面図である。
　回転リフレクタ２２は、回転部２２ｂと、回転部２２ｂの周囲に設けられ、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面として機能する複数（２枚）のブレード２２ａと、を有する樹脂製の部品である。ブレード２２ａは円弧形状であり、隣接するブレード２２ａの外周部が連結部２２ｃで接続されることで環状になっている。これにより、回転リフレクタ２２が高速回転（例えば５０～２４０回転／ｓ）しても、回転リフレクタ２２が撓みにくくなる。
　回転部２２ｂの中心には、回転リフレクタ２２の回転軸が挿入され嵌合する穴３６ａが形成された円筒状のスリーブ３６がインサート成形により固定されている。また、回転部２２ｂの外周部であって、ブレード２２ａの内側には環状の溝３８が形成されている。
　なお、図４および図５に示す回転リフレクタ２２は、右側前照灯用の車両用前照灯１０に用いられるものであり、反射面２２ｄの正面視において反時計回りに回転する。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄは、図４および図５に示すように、外周部の軸方向の高さ（ブレードの厚み方向）が正面視で反時計回りに向かって徐々に高くなるように構成されている。反対に、反射面２２ｄは、回転部２２ｂに近い内周部の軸方向の高さが反時計回りに向かって徐々に低くなるように構成されている。
　また、反射面２２ｄは、外周部のうち軸方向の高さが低い方の端部２２ｅから中心（回転部２２ｂ）に向かって徐々に高くなるように構成されている。反対に、反射面２２ｄは、外周部のうち軸方向の高さが高い方の端部２２ｆから中心に向かって徐々に低くなるように構成されている。
　このように各部で傾斜が異なる反射面２２ｄの法線ベクトルについて説明する。図６は、反射面の形状を説明するための右側前照灯用の回転リフレクタの正面図である。なお、図６に示す右側前照灯用の回転リフレクタ２２Ｒと、不図示の左側前照灯用の回転リフレクタとは、互いの反射面の表面形状が鏡像となる関係である。
　図６に示す点線Ｌ３は、反射面２２ｄの軸方向の高さがほぼ一定の部分を結んだものであり、点線Ｌ３上の点Ｆ０における反射面２２ｄの法線ベクトルのみが回転リフレクタ２２Ｒの回転軸と平行となる。
　また、図６に示す各矢印は、その領域での傾斜方向を示しており、矢印の向きは反射面２２ｄの高さが高い方から低い方へ向かうように描かれている。図６に示すように、本実施の形態に係る反射面２２ｄは、点線Ｌ３を挟んだ隣接領域で周方向または径方向の傾斜の向きが反転している。
　例えば、図６に示す回転リフレクタ２２Ｒの反射面２２ｄの正面から領域Ｒ１に入射した光は、図６に示す状態で、左斜め上方向へ反射される。同様に、領域Ｒ２に入射した光は左斜め下方向へ反射され、領域Ｒ３に入射した光は右斜め上方向へ反射され、領域Ｒ４に入射した光は右斜め下方向へ反射される。
　このように、回転リフレクタ２２の反射面２２ｄは、入射した光の反射方向が領域によって変わるように構成されているため、回転リフレクタ２２を回転させることで入射した光の反射方向が周期的に変わる。この性質を利用することで、回転リフレクタ２２は、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射した光で前方を走査し、配光パターンを形成する。
　次に、本実施の形態に係る光学ユニット１８による配光パターンの形成について説明する。図７（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図、図７（ｃ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの回転リフレクタが第３の回転位置にある場合の光源、光源の虚像、レンズの焦点の位置関係を説明するための模式図である。図８（ａ）～図８（ｃ）は、図７（ａ）～図７（ｃ）に示す光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。
　図７（ａ）に示す凸レンズ２６は、第１の焦点面ＦＰ１が定まる第１のレンズ領域ＬＲ１を有する。また、光源であるＬＥＤ２０ａは、回転リフレクタ２２が第１の回転位置（例えば、図７（ａ）に示すように光軸Ａｘに対して反射面の反射角度が４５°。）にある場合の虚像位置ＶＰ１が、第１の焦点面ＦＰ１の近傍（好ましくは第１の焦点面ＦＰ１上）となるように設けられている。ここで、光軸とは、例えば、レンズ正面から平行に入射した光が集光する焦点を通り、入射光と平行な直線とみなすことができる。あるいは、凸レンズの最も凸の部分を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸とみなすこともできる。あるいは、円形（円弧）のレンズの場合は、円（円弧）の中心を通り、水平な面内で車両前後方向へ伸びる直線を光軸とみなすこともできる。
　凸レンズ２６の第１の焦点面ＦＰ１近傍にある虚像位置ＶＰ１から出射した光は、凸レンズ２６の第１のレンズ領域ＬＲ１を通過し、明りょうな光源像として配光パターンＰＨの中央領域ＲＣに照射される（図８（ａ）参照）。したがって、少なくとも配光パターンＰＨの中央領域ＲＣは、集光度が向上した明りょうなパターンとなる。
　次に、回転リフレクタ２２が第２の回転位置（例えば、図７（ｂ）に示すように光軸Ａｘに対して反射面の反射角度が４５°－α（αは５～１０°））にある場合のＬＥＤ２０ａの虚像位置ＶＰ２は、第１の焦点面ＦＰ１からずれた位置になっている。この場合、虚像位置ＶＰ２から出射した光は、凸レンズ２６の第２のレンズ領域ＬＲ２を通過するが、虚像位置ＶＰ２が第１の焦点面ＦＰ１の延長線上からずれているため、集光が弱まった明りょうでない光源像として配光パターンＰＨの右端部領域ＲＲに照射される。
　このように、虚像位置ＶＰ２が第１の焦点面ＦＰ１の延長線上からずれるのは、回転リフレクタ２２の反射面が単純な平坦面でないことが一因と考えられる。例えば、本実施の形態に係る回転リフレクタの反射面として機能するブレードは、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。そのため、回転リフレクタ２２の回転位置がどのような場合であっても光源の虚像位置が共通の焦点面上に位置するように、凸レンズ２６のレンズ面を設計することは難しい。
　そこで、本実施の形態に係る凸レンズ２６は、図７（ｂ）に示すように、第１の焦点面ＦＰ１と異なる第２の焦点面ＦＰ２が定まる第２のレンズ領域ＬＲ２を有する。そして、ＬＥＤ２０ａは、回転リフレクタ２２が第２の回転位置にある場合の虚像位置ＶＰ２が第２の焦点面ＦＰ２の近傍となるように設けられている。
　凸レンズ２６の第２の焦点面ＦＰ２近傍にある虚像位置ＶＰ２から出射した光は、凸レンズ２６の第２のレンズ領域ＬＲ２を通過し、明りょうな光源像として配光パターンＰＨの右端部領域ＲＲに照射される（図８（ｂ）参照）。したがって、少なくとも配光パターンＰＨの右側端部領域ＲＲは、集光度が向上した明りょうなパターンとなる。
　このように、回転リフレクタが第１の回転位置であっても第２の回転位置であってもＬＥＤ２０ａから出射した光が集光しやすいため、光照射方向に投影された光が走査されることで形成される配光パターンＰＨのうち明りょうとなる範囲が広がる。
　次に、回転リフレクタ２２が第３の回転位置（例えば、図７（ｃ）に示すように光軸Ａｘに対して反射面の反射角度が４５°＋α（αは５～１０°））にある場合のＬＥＤ２０ａの虚像位置ＶＰ３は、第１の焦点面ＦＰ１からずれた位置になっている。この場合、虚像位置ＶＰ３から出射した光は、凸レンズ２６の第３のレンズ領域ＬＲ３を通過するが、虚像位置ＶＰ３が第１の焦点面ＦＰ１の延長線上からずれているため、集光が弱まった明りょうでない光源像として配光パターンＰＨの左端部領域ＲＬに照射される。
　そこで、本実施の形態に係る凸レンズ２６は、図７（ｃ）に示すように、第１の焦点面ＦＰ１と異なる第３の焦点面ＦＰ３が定まる第３のレンズ領域ＬＲ３を有する。そして、ＬＥＤ２０ａは、回転リフレクタ２２が第３の回転位置にある場合の虚像位置ＶＰ３が第３の焦点面ＦＰ３の近傍となるように設けられている。
　凸レンズ２６の第３の焦点面ＦＰ３近傍にある虚像位置ＶＰ３から出射した光は、凸レンズ２６の第３のレンズ領域ＬＲ３を通過し、明りょうな光源像として配光パターンＰＨの左端部領域ＲＬに照射される（図８（ｃ）参照）。したがって、少なくとも配光パターンＰＨの右側端部領域ＲＬは、集光度が向上した明りょうなパターンとなる。
　このように、回転リフレクタが第１の回転位置であっても第３の回転位置であってもＬＥＤ２０ａから出射した光が集光しやすいため、光照射方向に投影された光が走査されることで形成される配光パターンＰＨのうち明りょうとなる範囲が広がる。
　また、第１のレンズ領域ＬＲ１は、凸レンズ２６の中心を含んでおり、第２のレンズ領域ＬＲ２および第３のレンズ領域ＬＲ３は、第１のレンズ領域ＬＲ１の外側に位置している。これにより、配光パターンＰＨのうち、投影レンズの中心を通過する光が投影される領域およびその外側の領域を含む範囲が明りょうとなる。つまり、中央部と端部とが共に明りょうな配光パターンＰＨを実現できる。
　なお、凸レンズ２６は、複数に分割した領域毎にレンズ面を設計することで、回転リフレクタ２２で反射された光線が内部で交差しないように決定された入射面及び出射面を有してもよい。これにより、回転リフレクタ２２のレンズ面の設計が容易となる。
　［第２の実施の形態］
　次に、本実施の形態に係る回転リフレクタを備えた光学ユニットによる配光パターンの形成について説明する。図９（ａ）は、参考例に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図９（ｂ）は、参考例に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。
　参考例に係る光学ユニット３９は、ＬＥＤ等の発光素子を備える第１の光源２０と、第１の光源２０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２２と、回転リフレクタ２２で反射された光を光照射方向に投影する凸レンズ２６と、を備えている。回転リフレクタ２２は、回転しながら反射した第１の光源２０の光（光源像）が凸レンズ２６によって投影されることで配光パターンを形成するように構成された反射面２２ｄが回転軸Ｒの周りに設けられている。
　参考例に係る光学ユニット３９は、光軸Ａｘと回転リフレクタ２２の回転軸Ｒが同一平面上に配置されている。そのため、光学ユニット３９により形成される配光パターンＰＨ’は、図９（ｂ）に示すように、光源像が斜めに走査されたような形状となる。
　このように、配光パターンＰＨ’がＨ－Ｈ線に対して斜めな平行四辺形となる理由として、回転リフレクタの反射面の形状や、反射面と光源との位置関係が考えられる。図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、参考例に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。なお、各図では、一枚のブレード２２ａの反射面２２ｄに着目している。
　回転リフレクタ２２の反射面２２ｄは、図６等に示すように、平坦ではなく捻れた形状である。そのため、ブレード２２ａの回転に伴い反射面２２ｄに投影される光源像は、仮に第１の光源２０のＬＥＤ２０ａの発光面の形状が矩形であっても、ブレードの反射位置や反射角度によって大きく変化する。
　例えば、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ａ）に示す状態では、外周部のうち軸方向の高さが高い方の端部２２ｆ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉ’ａは、図１０（ａ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となる。また、反射面２２ｄの端部２２ｆにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉ’ａのうち領域Ｒ２（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より外側の領域）は、上向きに反射され、光源像Ｉ’ａのうち領域Ｒ１（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より内側の領域）は、下向きに反射される。そして、反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨ’の左端部領域ｒ’ａの主としてＨ－Ｈ線より下方の領域を照射する。
　次に、図１０（ａ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ｂ）に示す状態となる。この状態では、反射面２２ｄの法線ベクトルが回転リフレクタ２２Ｒの回転軸と平行となる点Ｆ０を含む領域がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉ’ｂは、図１０（ｂ）に示すように単なる四角形となる。また、点Ｆ０を含む領域は、光を上向きでも下向きでもなく正面に反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉ’ｂは、主として回転リフレクタ２２の正面方向（回転軸Ｒと平行な方向）に反射され、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨ’の中央部領域ｒ’ｂを照射する。また、光源像Ｉ’ｂは、光源像Ｉ’ａと比較して領域Ｒ２で反射される割合が少なくなっている。そのため、配光パターンＰＨ’の中央部領域ｒ’ｂは、左端部領域ｒ’ａと比較して、Ｈ－Ｈ線より下方の領域が少ない。
　次に、図１０（ｂ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ｃ）に示す状態となる。この状態では、外周部のうち軸方向の高さが低い方の端部２２ｅ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉ’ｃは、図１０（ｃ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となるが、反射角度が小さいため、光源像Ｉ’ａと比較すると発光面の形状に近い。また、反射面２２ｄの端部２２ｅにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉ’ｃのうち領域Ｒ４（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より外側の領域）は、上向きに反射され、光源像Ｉ’ｃのうち領域Ｒ３（図６参照）で反射される部分（点線Ｌ３より内側の領域）は、下向きに反射される。反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨ’の右端部領域ｒ’ｃを照射する。また、光源像Ｉ’ｃは、光源像Ｉ’ａや光源像Ｉ’ｂと比較して領域Ｒ４で反射される割合が少なくなっている。そのため、配光パターンＰＨ’の右端部領域ｒ’ｃは、左端部領域ｒ’ａや中央部領域ｒ’ｂと比較して、Ｈ－Ｈ線より下方の領域が少ない。
　このように、ブレード２２ａの回転位置によって反射面２２ｄ上の光源像の位置（特に反射面２２ｄにおける径方向の位置）がずれることで、配光パターンＰＨ’が斜めに形成されると考えられる。
　そこで、本発明者が鋭意検討した結果、以下の構成に想到した。図１１（ａ）は、本実施の形態に係る光学ユニットの概略構成を示す側面図、図１１（ｂ）は、本実施の形態に係る光学ユニットが形成する配光パターンを説明するための模式図である。図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、本実施の形態に係る回転リフレクタの反射面に光源像が照射される範囲の軌跡を説明するための図である。
　本実施の形態に係る光学ユニット１８は、前述の光学ユニット３９とほぼ同じ構成であり、光学ユニット３９と比較して回転リフレクタ２２の位置が異なる。具体的には、図１１（ａ）に示すように、回転リフレクタ２２は、回転しながら反射した第１の光源２０の光が凸レンズ２６によって投影されることで図１１（ｂ）に示すような配光パターンを形成するように構成された反射面２２ｄが回転軸Ｒの周りに設けられている。回転軸Ｒは、光学ユニット１８の前後方向に対して斜めになるように配置されており（図３参照）、かつ、配光パターンＰＨにおける走査方向が水平に近づくように、凸レンズ２６の焦点Ｆを含む平面に対してずらされている。
　このように、本実施の形態に係る光学ユニットが形成する配光パターンＰＨがＨ－Ｈ線に対して平行な矩形となる理由として、回転軸Ｒが、凸レンズ２６の焦点Ｆを含む平面に対して下方にずらされているためと考えられる。以下、その理由について詳述する。
　例えば、ブレード２２ａの回転位置が図１２（ａ）に示す状態では、外周部のうち軸方向の高さが高い方の端部２２ｆ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉａは、図１２（ａ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となる。また、反射面２２ｄの端部２２ｆにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉａのうち領域Ｒ２で反射される部分は、上向きに反射され、光源像Ｉａのうち領域Ｒ１で反射される部分は、下向きに反射される。そして、反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨの左端部領域ｒａを照射する。
　次に、図１２（ａ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１０（ｂ）に示す状態となる。この状態では、反射面２２ｄの法線ベクトルが回転リフレクタ２２Ｒの回転軸と平行となる点Ｆ０を含む領域がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。この場合、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉｂは、図１２（ｂ）に示すように単なる四角形となる。また、点Ｆ０を含む領域は、光を上向きでも下向きでもなく正面に反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉｂは、主として回転リフレクタ２２の正面方向（回転軸Ｒと平行な方向）に反射され、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨの中央部領域ｒｂを照射する。また、光源像Ｉｂは、光源像Ｉａと比較して領域Ｒ２で反射される領域がほぼ同じである。そのため、配光パターンＰＨの中央部領域ｒｂは、Ｈ－Ｈ線を含む上下方向の範囲が左端部領域ｒａと同様になる。
　次に、図１２（ｂ）に示す状態からブレード２２ａが反時計回りに回転し、ブレード２２ａの回転位置が図１２（ｃ）に示す状態となる。この状態では、外周部のうち軸方向の高さが低い方の端部２２ｅ近傍がＬＥＤ２０ａの発光面と対向している。また、ブレード２２ａの反射面２２ｄに対してＬＥＤ２０ａの発光面は斜めになっている。そのため、反射面２２ｄ上に投影される光源像Ｉｃは、図１２（ｃ）に示すように、台形でも平行四辺形でもない単なる四角形となるが、反射角度が小さいため、光源像Ｉａと比較すると発光面の形状に近い。また、反射面２２ｄの端部２２ｅにおいて、点線Ｌ３より外側の領域は、光を上向きに反射するように構成されている。したがって、光源像Ｉｃのうち領域Ｒ４で反射される部分は、上向きに反射され、光源像Ｉｃのうち領域Ｒ３で反射される部分は、下向きに反射される。反射光は、凸レンズ２６を通過することで、配光パターンＰＨの右端部領域ｒｃを照射する。また、光源像Ｉｃは、光源像Ｉａや光源像Ｉｂと比較して領域Ｒ４で反射される領域がほぼ同じである。そのため、配光パターンＰＨの右端部領域ｒｃは、Ｈ－Ｈ線を含む上下方向の範囲が左端部領域ｒａや中央部領域ｒｂと同様になる。
　このように、本実施の形態に係る光学ユニット１８は、走査方向が水平に近い配光パターンＰＨを形成できる。また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２の回転軸Ｒは、凸レンズ２６の焦点Ｆを含む平面に対して上下方向にずらされている。これにより、光学ユニットを構成する一部の部品のレイアウトの変更で配光パターンＰＨを所望の形状に近づけることができる。
　なお、本実施の形態に係る第１の光源２０は、図１に示すように、光学ユニット１８の前後方向において回転リフレクタ２２が存在する領域の前端と後端との間に配置され、かつ、光学ユニット１８の前後方向と垂直な方向において凸レンズ２６および回転リフレクタ２２が存在する領域の両端の間に配置されている。また、第１の光源２０は、光学ユニット１８の前後方向と垂直な方向において回転リフレクタが存在する領域の間に配置されている。換言すると、光学ユニット１８を側方から見た場合に、第１の光源２０が回転リフレクタ２２の反射面２２ｄとオーバーラップしている。
　［第３の実施の形態］
　（回転リフレクタの反射面の決定方法）
　図１３は、本実施の形態に係る光学ユニットにおける反射面を決定する方法を説明するための模式図である。図１４は、本実施の形態に係る反射面決定方法のフローチャートを示す図である。本実施の形態に係る反射面決定方法は、第１の光源２０から出射した光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２２の反射面２２ｄを決定する方法である。
　はじめに、前方に所望の配光パターンＰＨを設定し（図１４のステップＳ１０）、この配光パターンＰＨを実現可能な投影レンズ（凸レンズ２６）の入射面や出射面といった光学面を設定する（図１４のステップＳ１２）。次に、配光パターンＰＨとして投影される第１の光Ｌ１が出射したと見なされる仮想光源の領域ＶＲを設定し（図１４のステップＳ１４）、凸レンズ２６の焦点Ｆ０を通る直線（例えば、図１３に示す光軸Ａｘ）に対する回転リフレクタ２２の回転軸Ｒの角度αを設定する（図１４のステップＳ１６）。角度αは、例えば４５°である。
　次に、第１の光源２０の位置を設定し（図１４のステップＳ１８）、第１の光源２０の虚像位置が仮想光源の領域ＶＲとなるように回転リフレクタ２２の反射角度の範囲を設定する（図１４のステップＳ２０）。図１５（ａ）～図１５（ｆ）は、Ｓ２０の工程を更に説明するための模式図である。
　図１５（ａ）に示すように、ブレード２２ａが回転位置Ｐ０にある場合、仮想光源の領域ＶＲの端部の領域ＶＲ０が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ０を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ０とは、反射面２２ｄ０を挟んで対称の位置関係になる。
　次に、図１５（ｂ）に示すように、ブレード２２ａが回転して回転位置Ｐ１にある場合、仮想光源の領域ＶＲ１が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ１を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ１とは、反射面２２ｄ１を挟んで対称の位置関係になる。
　次に、図１５（ｃ）に示すように、ブレード２２ａが回転して回転位置Ｐ２にある場合、仮想光源の領域ＶＲ２が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ２を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ２とは、反射面２２ｄ２を挟んで対称の位置関係になる。
　同様に、図１５（ｃ）～図１５（ｆ）に示すように、ブレード２２ａが回転して回転位置Ｐ３～Ｐ６に順次移動する場合、仮想光源の領域ＶＲ３～ＶＲ６が第１の光源２０の虚像位置となるように、ブレード２２ａの反射面２２ｄ３～２２ｄ６を設定する。つまり、第１の光源２０と領域ＶＲ３～ＶＲ６とは、反射面２２ｄ３～２２ｄ４を挟んで対称の位置関係になる。
　本実施の形態では、回転軸Ｒを中心とするブレード２２ａの回転位置Ｐ０からＰ６までの回転角度は１８０°である。また、ブレード２２ａの回転位置Ｐ０の反射面２２ｄ０から回転位置Ｐ６の反射面２２ｄ６までの反射角度の範囲β（図１５（ｆ））は、回転軸Ｒと垂直な面に対して±５°～±１０°の範囲で設定されている。これにより、車両前方の所望の範囲を照射する配光パターンＰＨを形成できる。
　図１６は、回転リフレクタの反射面を設定する工程を説明するための模式図である。前述の反射角度の範囲βで複数の分割断面を設定する（図１４のステップＳ２２）。本実施の形態では、前述の７つの反射面２２ｄ０～２２ｄ６を分割断面として設定する。そして、回転軸Ｒを中心に、反射面２２ｄ０～２２ｄ５を隣接する反射面２２ｄ１～２２ｄ６に向けて、それぞれ所定角度回転させたものを繋げることで回転リフレクタ２２の反射面２２ｄを設定する（図１４のステップＳ２４）。
　なお、各面や各面を繋げる箇所をなだらかに修正してもよい。このような方法により、前方に所望の配光パターンＰＨを形成できる回転リフレクタ２２の反射面２２ｄの形状を決定できる。換言すると、所望の配光パターンＰＨを設定することで、回転リフレクタ２２の反射面２２ｄの形状を決定できる。
　本実施の形態では、複数の分割断面である反射面２２ｄ０～２２ｄ６を、反射角度が等間隔（β／６）でずれるように設定している。これにより、反射面２２ｄの設計が容易となる。また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２は、回転しながら反射した第１の光源２０の光が所望の配光パターンを形成するように反射面が設定されている。
　［第４の実施の形態］
　（回転リフレクタ）
　次に、本実施の形態に係る回転リフレクタ２２の構造について説明する。図１７は、本実施の形態に係る回転リフレクタの斜視図である。図１８は、本実施の形態に係る回転リフレクタの正面図である。
　回転リフレクタ２２は、回転部２２ｂと、回転部２２ｂの周囲に設けられ、第１の光源２０から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面として機能する複数（２枚）のブレード２２ａと、を有する樹脂製の部品である。ブレード２２ａは円弧形状であり、隣接するブレード２２ａの外周部が連結部２２ｃで接続されることで環状になっている。これにより、回転リフレクタ２２が高速回転（例えば５０～２４０回転／ｓ）しても、回転リフレクタ２２が撓みにくくなる。
　回転部２２ｂの中心には、回転リフレクタ２２の回転軸が挿入され嵌合する穴３６ａが形成された円筒状のスリーブ３６がインサート成形により固定されている。また、回転部２２ｂの外周部であって、ブレード２２ａの内側には環状の溝３８が形成されている。
　（シェード）
　図１９（ａ）は、本実施の形態に係るシェードの正面図、図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示すシェードのＡ－Ａ断面図である。本実施の形態に係るシェード４０は、金属製の円板状の部材であり、表面での反射を抑えるためにつや消し塗装されている。シェード４０は、回転リフレクタ２２の回転部２２ｂの上方に配置される中央遮光部４０ａと、中央遮光部４０ａの周りであって、回転リフレクタ２２の反射面（ブレード２２ａ）に向かう光を遮る反射面遮光部４０ｂと、を有する。
　反射面遮光部４０ｂの一部には、第１の光源２０から出射した光がブレード２２ａに向かって通過し、かつ、ブレード２２ａで反射された光が通過する開口部４０ｃが形成されている。また、反射面遮光部４０ｂの周囲には、回転リフレクタ２２が収容される不図示の円筒状のケースにシェード４０を固定するための３つのスナップフィット４０ｄが設けられている。
　図２０は、本実施の形態に係るシェードで回転リフレクタを覆った状態を示す斜視図である。図２１は、本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの機能を説明するための模式図である。
　図２１に示すように、ＬＥＤ２０ａから回転部２２ｂに直接向かう光Ｌ５やその反射光である光Ｌ５’は、回転リフレクタ２２のブレード２２ａで反射されることで制御された光ではないため、凸レンズ２６を介して前方へ投影されると、所望の配光パターンとは異なる領域を照射する場合があり、グレアを発生させるおそれがある。
　そこで、本実施の形態に係るシェード４０は、ＬＥＤ２０ａから出射した光のうち回転部２２ｂに向かう光Ｌ５、または、ＬＥＤ２０ａから出射した光のうち回転部２２ｂで反射された光Ｌ５’を遮る中央遮光部４０ａを有する。これにより、ＬＥＤ２０ａから出射した光のうち回転部２２ｂで反射された光が凸レンズ２６に入射することがなくなり、グレアの発生を低減できる。
　一方、シェード４０がブレード２２ａの全面を覆ってしまうと、回転リフレクタ２２が機能しない。そこで、本実施の形態に係るシェード４０は、ＬＥＤ２０ａから出射した光Ｌ１がブレード２２ａに向かって通過し、かつ、ブレード２２ａで反射された光Ｌ１が通過する開口部４０ｃを有している。これにより、シェード４０があることによる配光パターンの欠けや照度低下を抑制できる。
　また、シェード４０の反射面遮光部４０ｂは、車両前方から凸レンズ２６に入射した外光Ｌ４のうち回転リフレクタ２２のブレード２２ａに向かう光の少なくとも一部を遮るように構成されている。これにより、凸レンズ２６から入射して回転リフレクタ２２に向かう外光Ｌ４を遮光することができる。
　図２２は、本実施の形態に係る光学ユニットにおけるシェードの中央遮光部の機能を説明するための模式図である。
　本実施の形態に係るシェード４０は、中央遮光部４０ａおよび反射面遮光部４０ｂがつながっている板状の部材であり、中央遮光部４０ａは、回転部２２ｂの上方に配置され、かつ、反射面遮光部４０ｂよりも回転部２２ｂに向かって凹んでいる。これにより、回転リフレクタ２２のブレード２２ａで反射された一部の光Ｌ１’が中央遮光部４０ａで遮光されることを低減できる。
　また、図２２に示す中央遮光部４０ａは、図２１に示す中央遮光部４０ａよりも短い。これは、中央遮光部４０ａが長く開口部４０ｃが狭いと、ブレード２２ａで反射された一部の光Ｌ１’が遮光されてしまうためである。
　なお、本実施の形態に係る回転部２２ｂは、ブレード２２ａと同じ材質である、または、ブレード２２ａと同じ表面処理がされている。ここで、表面処理とは、蒸着やメッキによる反射膜処理、シボ加工、ブラスト処理等が挙げられる。これにより、回転部２２ｂとブレード２２ａとで材質を変えたり表面処理を変えたりする必要がなくなり、回転リフレクタ２２の製造コストを低減できる。
　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。
　本発明は、車両用灯具等の灯具に利用できる光学ユニットに関する。あるいは、本発明は、光学ユニットが備える回転リフレクタ等の反射面を決定する方法に関する。
　ＦＰ１　第１の焦点面、　ＬＲ１　第１のレンズ領域、　ＶＰ１　虚像位置、　ＦＰ２　第２の焦点面、　ＬＲ２　第２のレンズ領域、　ＶＰ２　虚像位置、　ＦＰ３　第３の焦点面、　ＬＲ３　第３のレンズ領域、　ＶＰ３　虚像位置、　１０　車両用前照灯、　１８　光学ユニット、　２０　第１の光源、　２０ａ　ＬＥＤ、　２２，２２Ｒ　回転リフレクタ、　２２ａ　ブレード、　２２ｂ　回転部、　２２ｄ　反射面、　２２ｅ，２２ｆ　端部、　２６　凸レンズ、　３４　モータ。

Claims (20)

  1. 　光源と、
    　前記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、
    　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投影レンズと、を備え、
    　前記投影レンズは、第１の焦点面が定まる第１のレンズ領域と、前記第１の焦点面と異なる第２の焦点面が定まる第２のレンズ領域と、を有し、
    　前記光源は、前記回転リフレクタが第１の回転位置にある場合の虚像位置が前記第１の焦点面の近傍となるように、かつ、前記回転リフレクタが第２の回転位置にある場合の虚像位置が前記第２の焦点面の近傍となるように設けられている、
    　ことを特徴とする光学ユニット。
  2. 　前記第１のレンズ領域は、前記投影レンズの中心を含み、
    　前記第２のレンズ領域は、前記第１のレンズ領域の外側に位置し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、回転しながら反射した前記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おり、
    　前記投影レンズは、前記第１のレンズ領域を通過した光が前記配光パターンの中央部を照射し、前記第２のレンズ領域を通過した光が前記配光パターンの端部を照射するように構成さ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３に記載の光学ユニット。
  5. 　前記投影レンズは、前記回転リフレクタで反射された光線が内部で交差しないように決定された入射面及び出射面を有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. 　光源と、
    　前記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、
    　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投影レンズと、を備えた光学ユニットであって、
    　前記回転リフレクタは、
    　回転しながら反射した前記光源の光が前記投影レンズによって投影されることで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が回転軸の周りに設けられており、
    　前記反射面は、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捩られたブレード形状を有しており、
    　前記回転軸は、
    　光学ユニットの前後方向に対して斜めになるように配置されており、かつ、
    　前記配光パターンにおける走査方向が水平に近づくように、前記投影レンズの焦点を含む平面に対してずらされている、
    　ことを特徴とする光学ユニット。
  7. 　前記回転軸は、前記投影レンズの焦点を含む平面に対して上下方向にずらされていることを特徴とする請求項６に記載の光学ユニット。
  8. 　回転軸は、回転によって走査する照射ビームの軌跡を連続的につなげることで形成される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６または７に記載の光学ユニット。
  9. 　前記光源は、光学ユニットの前後方向において前記回転リフレクタが存在する領域の前端と後端との間に配置され、かつ、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において前記投影レンズおよび前記回転リフレクタが存在する領域の両端の間に配置されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  10. 　前記光源は、光学ユニットの前後方向と垂直な方向において前記回転リフレクタが存在する領域の間に配置されていることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の光学ユニット。
  11. 　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の反射面決定方法であって、
    　前方に所望の配光パターンを実現可能な投影レンズの光学面を設定する工程と、
    　前記配光パターンとして投影される光が出射したと見なされる仮想光源の領域を設定する工程と、
    　前記投影レンズの焦点を通る直線に対する前記回転リフレクタの回転軸の角度を設定する工程と、
    　前記光源の位置を設定する工程と、
    　前記光源の虚像位置が前記仮想光源の領域となるように前記回転リフレクタの反射角度の範囲を設定する工程と、
    　前記反射角度の範囲で複数の分割断面を設定し、回転軸を中心に該複数の分割断面をそれぞれ所定角度回転させたものを繋げることで前記回転リフレクタの反射面を設定する工程と、
    　を含むことを特徴とする反射面決定方法。
  12. 　前記複数の分割断面を、反射角度が等間隔となるように設定することを特徴とする請求項１１に記載の反射面決定方法。
  13. 　前記反射角度の範囲を、前記回転軸と垂直な面に対して±５°～±１０°の範囲で設定することを特徴とする請求項１１または１２に記載の反射面決定方法。
  14. 　回転しながら反射した前記光源の光が所望の配光パターンを形成するように反射面を設定することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の反射面決定方法。
  15. 　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、回転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１１乃至１４のいずれか１項に記載の反射面決定方法。
  16. 　回転部と、前記回転部の周囲に設けられ、光源から出射した光を回転しながら反射することで配光パターンを形成する反射面と、を有する回転リフレクタと、
    　光源から出射した光のうち前記回転部に向かう光、または、光源から出射した光のうち前記回転部で反射された光を遮る中央遮光部を有するシェードと、
    　を備える光学ユニット。
  17. 　前記シェードは、光源から出射した光が前記反射面に向かって通過し、かつ、前記反射面で反射された光が通過する開口部を有することを特徴とする請求項１６に記載の光学ユニット。
  18. 　前記回転リフレクタで反射された反射光を車両前方に投影する投影レンズを更に備え、
    　前記シェードは、車両前方から前記投影レンズに入射した外光のうち前記回転リフレクタの反射面に向かう光の少なくとも一部を遮る反射面遮光部を更に有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学ユニット。
  19. 　前記シェードは、前記中央遮光部および前記反射面遮光部がつながっている板状の部材であり、
    　前記中央遮光部は、前記回転部の上方に配置され、かつ、前記反射面遮光部よりも前記回転部に向かって凹んでいることを特徴とする請求項１８に記載の光学ユニット。
  20. 　前記回転部は、前記反射面と同じ材質である、または、前記反射面と同じ表面処理がされていることを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の光学ユニット。
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