障害物検出装置
【課題】可視光による配光を制御しつつ障害物の検出精度を向上する技術を提供する。
【解決手段】障害物検出装置は、可視光を出射するＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂと、赤外光を出射する赤外光ユニット１５４ｃとを有する光源１５４と、光源から出射した可視光および赤外光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタ２６と、を備える。回転リフレクタ２６は、その回転動作により、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂからの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第１の配光パターンを形成するとともに、赤外光ユニット１５４ｃからの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第２の配光パターンを形成する、ように構成されている。
【解決手段】障害物検出装置は、可視光を出射するＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂと、赤外光を出射する赤外光ユニット１５４ｃとを有する光源１５４と、光源から出射した可視光および赤外光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタ２６と、を備える。回転リフレクタ２６は、その回転動作により、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂからの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第１の配光パターンを形成するとともに、赤外光ユニット１５４ｃからの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第２の配光パターンを形成する、ように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両前方の前走車や歩行者、障害物を検出する方法が種々考案されている。特許文献１には、車両に搭載されているレーザ光源から出力されるレーザ光により、車両周辺の検出エリアを走査しながら照射し、このレーザ光の反射波に基づいて車両周辺の障害物を検知する障害物放置装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、車両周辺の対象物を赤外光により検知する赤外線センサと、赤外線センサが対象物を検知したときに可視光を対象物に照射する可視光源とを備えた車両用照明装置が開示されている。この車両用照明装置は、往復回動する反射鏡で反射された赤外光によって車両前方の領域が所定のパターンで走査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５２２６４号公報
【特許文献２】特開２００９−１８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ハイビーム用配光パターンの一部の領域に車両が存在する場合に、この車両にグレアを与えないように、一部の領域を部分的に非照射とする配光可変技術が考案されている。しかしながら、この状態では、非照射領域に障害物等が存在していてもその状況をドライバが認識しづらい。
【０００６】
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、可視光による配光を制御しつつ障害物の検出精度を向上する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の障害物検出装置は、可視光を出射する第１の発光素子と、赤外光を出射する第２の発光素子とを有する光源と、光源から出射した可視光および赤外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、を備える。回転リフレクタは、その回転動作により、第１の発光素子からの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第１の配光パターンを形成するとともに、第２の発光素子からの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第２の配光パターンを形成する、ように構成されている。
【０００８】
この態様によると、回転リフレクタの働きにより、可視光の照射ビームの走査による第１の配光パターンの形成と、赤外光の照射ビームの走査による第２の配光パターンの形成とが可能となる。
【０００９】
回転軸は、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられていてもよい。これにより、障害物検出装置の薄型化が図られる。ここで、略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよく、ある態様の障害物検出装置の効果を著しく阻害しない範囲での誤差を許容するものである。
【００１０】
第１の発光素子および第２の発光素子の点消灯を制御する制御部を更に備えてもよい。制御部は、可視光による照射ビームが第１の配光パターンの一部の領域を走査するタイミングで第１の発光素子を消灯または減光させるとともに、赤外光による照射ビームが一部の領域を含む領域を走査するタイミングで第２の発光素子を点灯させる制御モードを有してもよい。これにより、第１の発光素子を消灯または減光させた状態で走査された一部の領域を、第２の発光素子を点灯させた状態で走査することができる。
【００１１】
赤外光のスペクトル領域に感度を有する撮像部と、撮像部が取得した画像に基づいて一部の領域に車両走行に障害のある障害物が存在するか判定する判定部と、を更に備えてもよい。制御部は、一部の領域に障害物が存在している場合、障害物が可視光による照射ビームで照射されるように第１の発光素子の点灯を制御してもよい。これにより、一部の領域に障害物が存在している場合に、ドライバが認識し易くなる。
【００１２】
制御部は、自車両と障害物との距離に応じて、可視光による照射ビームで照射される、障害物を含む領域の範囲が変化するように、第１の発光素子の点灯を制御してもよい。これにより、自車両と障害物との距離に適した、可視光による配光パターンの形成が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可視光による配光を制御しつつ障害物の検出精度を向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。
【図２】本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニットの構成を模式的に示した上面図である。
【図３】図１に示すＡ方向からランプユニットを見た場合の側面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタの回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。
【図６】図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。
【図８】第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。
【図１２】図１２（ａ）は、ＬＥＤを備える複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。
【図１４】第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。
【図１５】第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。
【図１６】回転リフレクタが図１４の状態における投影イメージを示した図である。
【図１７】図１７（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。
【図２１】図２１（ａ）は、各光源により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）〜図２１（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。
【図２２】図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図２３】図２３（ａ）は、各光源により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）〜図２３（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。
【図２４】第６の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。
【図２５】第６の実施の形態に係る障害物検出装置のブロック図である。
【図２６】第６の実施の形態に係る障害物検出装置により形成された各配光パターンを模式的に示した図である。
【図２７】本実施の形態に係る障害物検出装置における障害物検出モードの一例を説明するためのフローチャートである。
【図２８】図２８（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２８（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【図２９】図２９（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２９（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【図３０】図３０（ａ）は、遠方の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３０（ｂ）は、近距離の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図である。
【図３１】図３１（ａ）は、照射範囲が固定の赤外線投光器の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３１（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【図３２】本実施の形態に係る障害物検出装置における照射範囲変更モードの一例を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図３３（ａ）は、照射範囲変更モードにおいて広い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｗ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、である。図３３（ｃ）は、照射範囲変更モードにおいて通常の照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｄ）は、図３３（ｃ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｍ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、図３３（ｅ）は、照射範囲変更モードにおいて狭い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｆ）は、図３３（ｅ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｎ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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すべ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。
【００１６】
なお、前述の障害物検出装置は、車両用灯具が備える光学ユニットとしての機能を兼ね備えることも可能である。そこで、はじめに、障害物検出装置に適用可能な光学ユニットおよび光学ユニットを備えた車両用灯具について以下の実施の形態で詳述する。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が、以下では、車両用前照灯に適用した場合について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。車両用前照灯１０は、自動車の前端部の右側に搭載される右側前照灯であり、左側に搭載される前照灯と左右対称である以外は同じ構造である。そのため、以下では、右側の車両用前照灯１０について詳述し、左側の車両用前照灯については説明を省略する。
【００１８】
図１に示すように、車両用前照灯１０は、前方に向かって開口した凹部を有するランプボディ１２を備えている。ランプボディ１２は、その前面開口が透明な前面カバー１４によって覆われて灯室１６が形成されている。灯室１６は、２つのランプユニット１８，２０が車幅方向に並んで配置された状態で収容される空間として機能する。
【００１９】
これらランプユニットのうち外側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す上側に配置されたランプユニット２０は、レンズを備えたランプユニットであり、可変ハイビームを照射するように構成されている。一方、これらランプユニットのうち内側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す下側に配置されたランプユニット１８は、ロービームを照射するように構成されている。
【００２０】
ロービーム用のランプユニット１８は、リフレクタ２２とリフレクタ２２に支持された光源バルブ（白熱バルブ）２４と、不図示のシェードとを有し、リフレクタ２２は図示しない既知の手段、例えば、エイミングスクリューとナットを使用した手段によりランプボディ１２に対して傾動自在に支持されている。
【００２１】
ランプユニット２０は、図１に示すように、回転リフレクタ２６と、ＬＥＤ２８と、回転リフレクタ２６の前方に配置された投影レンズとしての凸レンズ３０と、を備える。なお、ＬＥＤ２８の代わりにＥＬ素子やＬＤ素子などの半導体発光素子を光源として用いることも可能である。特に後述する配光パターンの一部を遮光するための制御には、点消灯が短時間に精度よく行える光源が好ましい。凸レンズ３０の形状は、要求される配光パターンや照度分布などの配光特性に応じて適宜選択すればよいが、非球面レンズや自由曲面レンズが用いられる。本実施の形態では、凸レンズ３０として非球面レンズを用いている。
【００２２】
回転リフレクタ２６は、不図示のモータなどの駆動源により回転軸Ｒを中心に一方向に回転する。また、回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８から出射した光を回転しながら反射し、所望の配光パターンを形成するように構成された反射面を備えている。本実施の形態では、回転リフレクタ２６が光学ユニットを構成している。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニット２０の構成を模式的に示した上面図である。図３は、図１に示すＡ方向からランプユニット２０を見た場合の側面図である。
【００２４】
回転リフレクタ２６は、反射面として機能する、形状の同じ３枚のブレード２６ａが筒状の回転部２６ｂの周囲に設けられている。回転リフレクタ２６の回転軸Ｒは、光軸Ａｘに対して斜めになっており、光軸ＡｘとＬＥＤ２８とを含む平面内に設けられている。換言すると、回転軸Ｒは、回転によって左右方向に走査するＬＥＤ２８の光（照射ビーム）の走査平面に略平行に設けられている。これにより、光学ユニットの薄型化が図られる。ここで、走査平面とは、例えば、走査光であるＬＥＤ２８の光の軌跡を連続的につなげることで形成される扇形の平面ととらえることができる。
【００２５】
また、本実施の形態に係るランプユニット２０においては、備えているＬＥＤ２８は比較的小さく、ＬＥＤ２８が配置されている位置も回転リフレクタ２６と凸レンズ３０との間であって光軸Ａｘよりずれている。そのため、従来のプロジェクタ方式のランプユニットのように、光源とリフレクタとレンズとが光軸上に一列に配列されている場合と比較して、車両用前照灯１０の奥行き方向（車両前後方向）を短くできる。
【００２６】
また、回転リフレクタ２６のブレード２６ａの形状は、反射によるＬＥＤ２８の２次光源が凸レンズ３０の焦点付近に形成されるように構成されている。また、ブレード２６ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、光軸Ａｘと反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、図２に示すようにＬＥＤ２８の光を用いた走査が可能となる。この点について更に詳述する。
【００２７】
図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタ２６の回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。図４（ｆ）〜図４（ｊ）は、図４（ａ）〜図４（ｅ）の状態に対応して光源からの光を反射する方向が変化する点を説明するための図である。
【００２８】
図４（ａ）は、ＬＥＤ２８が２つのブレード２６ａ１，２６ａ２の境界領域を照射するように配置されている状態を示している。この状態では、図４（ｆ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、ブレード２６ａ１の反射面Ｓで光軸Ａｘに対して斜めの方向に反射される。その結果、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の一方の端部領域が照射される。その後、回転リフレクタ２６が回転し、図４（ｂ）に示す状態になると、ブレード２６ａ１が捩れているため、ＬＥＤ２８の光を反射するブレード２６ａ１の反射面Ｓ（反射角）が変化する。その結果、図４（ｇ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、図４（ｆ）に示す反射方向よりも光軸Ａｘに近い方向に反射される。
【００２９】
続いて、回転リフレクタ２６が図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように回転すると、ＬＥＤ２８の光の反射方向は、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の他方の端部に向かって変化することになる。本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、１２０度回転することで、ＬＥＤ２８の光によって前方を一方向（水平方向）に１回走査できるように構成されている。換言すると、１枚のブレード２６ａがＬＥＤ２８の前を通過することで、車両前方の所望の領域がＬＥＤ２８の光によって１回走査されることになる。なお、図４（ｆ）〜図４（ｊ）に示すように、２次光源（光源虚像）３２は、凸レンズ３０の焦点近傍で左右に移動している。ブレード２６ａの数や形状、回転リフレクタ２６の回転速度は、必要とされる配光パターンの特性や走査される像のちらつきを考慮して実験やシミュレーションの結果に基づいて適宜設定される。また、種々の配光制御に応じて回転速度を変えられる駆動部としてモータが好ましい。これにより、走査するタイミングを簡便に変えることができる。このようなモータとしては、モータ自身から回転タイミング情報を得られるものが好ましい。具体的には、ＤＣブラシレスモータが挙げられる。ＤＣブラシレスモータを用いた場合、モータ自身から回転タイミング情報を得られるため、エンコーダなどの機器を省略することができる。
【００３０】
このように、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、ブレード２６ａの形状や回転速度を工夫することで、ＬＥＤ２８の光を用いて車両前方を左右方向に走査することができる。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。図の縦軸および横軸の単位は度（°）であり、照射範囲および照射位置を示している。図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すように、回転リフレクタ２６の回転によって投影イメージは水平方向に移動する。
【００３１】
図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。
【００３２】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態に係る車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の光を回転リフレクタ２６で反射させ、反射した光で前方を走査することで実質的に水平方向に横長形状のハイビーム用配光パターンを形成することができる。このように、回転リフレクタ２６の一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きな反射面を有する回転リフレクタ２６を選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。つまり、配光パターンにおける最大光度を高めることができる。なお、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、凸レンズ３０の直径とほぼ同じ直径であり、ブレード２６ａの面積もそれに応じて大きくすることが可能である。
【００３３】
また、本実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の点消灯のタイミングや発光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図６（ｃ）、図６（ｅ）に示すように任意の領域が遮光されたハイビーム用配光パターンを形成することができる。また、回転リフレクタ２６の回転に同期させてＬＥＤ２８の発光光度を変化（点消灯）させてハイビーム用配光パターンを形成する場合、光度変化の位相をずらすことで配光パターン自体をスイブルするような制御も可能である。
【００３４】
上述のように、本実施の形態に係る車両用前照灯は、ＬＥＤの光を走査することで配光パターンを形成するとともに、発光光度の変化を制御することで配光パターンの一部に任意に遮光部を形成することができる。そのため、複数のＬＥＤの一部を消灯して遮光部を形成する場合と比較して、少ない数のＬＥＤで所望の領域を精度よく遮光することができる。また、車両用前照灯１０は、複数の遮光部を形成することができるため、前方に複数の車両が存在する場合であっても、個々の車両に対応する領域を遮光することが可能となる。
【００３５】
また、車両用前照灯１０は、基本となる配光パターンを動かさずに遮光制御することが可能なため、遮光制御時にドライバに与える違和感を低減できる。また、ランプユニット２０を動かさずに配光パターンをスイブルすることができるため、ランプユニット２０の機構を簡略化することができる。そのため、車両用前照灯１０は、配光可変制御のための駆動部としては回転リフレクタ２６の回転に必要なモータを有していればよく、構成の簡略化と低コスト化、小型化が図られている。
【００３６】
また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、図１や図２に示すように、その前面にＬＥＤ２８が配置されており、ＬＥＤ２８に向かって風を送る送る冷却ファンを兼ねている。そのため、冷却ファンと回転リフレクタを別個に設ける必要がなく、光学ユニットの構成を簡略化できる。また、回転リフレクタ２６で生じた風によりＬＥＤ２８を空冷することで、ＬＥＤ２８を冷却するためのヒートシンクを省略あるいは小型化することが可能となり、光学ユニットの小型化や低コスト化、軽量化が図られる。
【００３７】
なお、このような冷却ファンは、必ずしも光源に向かって直接風を送る機能を有していなくてもよく、ヒートシンクなどの放熱部に対流を生じさせるものでもよい。例えば、回転リフレクタ２６による風がＬＥＤ２８とは別に設けられているヒートシンクなどの放熱部の近傍に対流を生じさせることで、ＬＥＤ２８の冷却を行うように回転リフレクタ２６やヒートシンクの配置を設定してもよい。なお、放熱部は、ヒートシンクのように別体の部材だけでなく、光源の一部であってもよい。
【００３８】
（第２の実施の形態）
ＬＥＤの光を反射して投影レンズで前方に投影した場合、投影イメージの形状は、必ずしもＬＥＤの発光面の形状と一致しない。図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。
【００３９】
図７（ａ）に示すように、反射面が平面であれば投影イメージはＬＥＤの発光面の形状と相似する。しかしながら、第１の実施の形態に係る回転リフレクタ２６では、反射面となるブレード２６ａが捩れているため、投影イメージは図７（ｂ）に示すように歪んだものとなる。具体的には、第１の実施の形態では、投影イメージがぼける（照射範囲が広がる）とともに傾いている。そのため、投影イメージを走査して形成される配光パターンや遮光部の形状が傾くとともに、遮光部と照射部との境界が不明瞭となる場合がある。
【００４０】
そこで、第２の実施の形態では、曲面で反射することで歪んだ像を補正するように光学ユニットを構成した。具体的には、第２の実施の形態に係る車両用前照灯では、凸レンズとして自由曲面レンズが用いられている。図８は、第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【００４１】
第２の実施の形態に係る光学ユニットは、回転リフレクタ２６と投影レンズ１３０とを備える。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６で反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６の反射面で反射されることで歪んだＬＥＤの像を、光源自体の形状（ＬＥＤの発光面の形状）に近付くよう補正する自由曲面レンズである。自由曲面レンズの形状は、ブレードの捩れや形状に応じて適宜設計すればよい。本実施の形態に係る光学ユニットによれば、図７（ｃ）に示すように、光源の形状である矩形に近い形状に補正されている。
【００４２】
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。図９（ａ）〜図９（ｅ）に示すように、第１の実施の形態と比較して、ぼけが少ない投影イメージが形成されており、所望の領域を精度よく明るい光で照射することができる。
【００４３】
なお、ＬＥＤ２８から発する光は、そのままでは広がりがあるため、一部の光が回転リフレクタ２６で反射されずに無駄になってしまう場合がある。また、回転リフレクタ２６で反射されたとしても、投影イメージが大きくなると遮光部の分解能が低下する傾向にある。そこで、本実施の形態における光源は、ＬＥＤ２８とＬＥＤ２８の光を集光する複合放物面集光器（CPC: Compound Parabolic Concentrator）３２とで構成されている。図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００４４】
複合放物面集光器３２は、底部にＬＥＤ２８が配置された箱形の集光器である。複合放物面集光器３２の４つの側面は、ＬＥＤ２８またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ２８が発する光は、集光されて前方へ照射される。この場合、複合放物面集光器３２の矩形の開口部３２ａは、光源の発光面とみなすことができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態に係る光学ユニットは、自由曲面レンズの働きにより投影イメージの形状を光源の形状である矩形に近い形状に補正することができる。しかしながら、このように補正した投影イメージを走査して配光パターンを形成した場合、なお改良の余地がある。
【００４６】
図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１２（ａ）は、ＬＥＤ２８を備える複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。
【００４７】
光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、照射パターンは、図１１（ａ）に示すように、水平線に対して約１０°傾いている。また、光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、各投影イメージは、図１１（ｂ）に示すように、鉛直線に対して約２０°傾いている。そこで、本実施の形態では、これらの傾きを補正するための構成について説明する。
【００４８】
はじめに、照射パターンの傾きは、自由曲面レンズである投影レンズ１３０（図８参照）と回転リフレクタ２６とＬＥＤ２８とを含む光学系全体を、光軸に対して１０°回転させることで補正可能である。また、各投影イメージの傾きは、ＬＥＤ２８と複合放物面集光器３２とを備える光源を傾かせることで補正可能である。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、光源の発光面は、投影レンズ１３０により前方に投影される投影イメージが直立に近くなるように、発光面の各辺が鉛直方向に対して２０°傾いて設けられている。
【００４９】
図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１３に示すように、照射パターンや各投影イメージの傾きは補正されており、理想的な配光パターンの形成が可能となる。また、投影レンズ１３０やＬＥＤ２８や回転リフレクタ２６を含む光学系全体を傾けるだけで照射パターンや投影イメージの補正が可能なため、所望の配光パターンを得るための調整が容易となる。
【００５０】
（第４の実施の形態）
上述の実施の形態の光学ユニットのように、一つの光源でハイビーム用配光パターンを形成することは可能である。しかしながら、より明るい照射パターンを必要とする場合や、低コスト化のために低光度のＬＥＤを用いる場合も考えられる。そこで、本実施の形態では、光源を複数備えた光学ユニットについて説明する。
【００５１】
図１４は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。図１５は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。第４の実施の形態に係るランプユニット１２０は、投影レンズ１３０と、回転リフレクタ２６と、２つのＬＥＤ２８ａ，２８ｂとを備える。図１６は、回転リフレクタ２６が図１４の状態における投影イメージを示した図である。投影イメージＩａは、投影レンズ１３０に近い前方に配置されているＬＥＤ２８ａの光によって形成されており、投影イメージＩｂは、投影レンズ１３０から離れた後方に配置されているＬＥＤ２８ｂの光によって形成されている。
【００５２】
図１７（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。図１７（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
【００５３】
次に、ランプユニット１２０を用いて配光パターンに遮光部を形成する場合について説明する。図１８（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示す配光パターンを形成するためには、それぞれの遮光部の位置を合わせるために、各ＬＥＤの点消灯タイミングを適宜ずらしている。図１８（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも遮光部を有する所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
【００５４】
（第５の実施の形態）
図１９は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
【００５５】
本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、回転リフレクタ２６と、発光素子としてのＬＥＤを有する複数の光源と、を備えている。複数の光源のうち一方の光源１５２は、複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃを有する。複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、集光用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した進行方向正面への強い集光を実現するように配置されている。複数の光源のうち他方の光源１５４は、複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを有する。複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、拡散用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した広い範囲を照射する拡散光を実現するように配置されている。なお、各光源が有するＬＥＤユニットは必ずしも複数である必要はなく、十分な明るさを実現できればＬＥＤユニットは１つでもよい。また、常に全てのＬＥＤユニットを点灯させる必要はなく、車両の走行状況や前方の状態に応じて一部のＬＥＤユニットのみを点灯させてもよい。
【００５６】
光源１５２および光源１５４は、それぞれ出射した光が、回転リフレクタ２６の各ブレードによって異なる位置で反射されるように配置されている。具体的には、光源１５２が有する集光用のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、出射した光が第１の投影レンズ１５６からより離れた位置にある扇形のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５２の位置変化を、焦点距離が長い（投影倍率が低い）第１の投影レンズ１５６で前方へ投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５２から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が余り広くならず、狭い範囲をより明るく照らす配光パターンを形成することができる。
【００５７】
一方、光源１５４が有する拡散用のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、出射した光が第２の投影レンズ１５８により近い位置にある扇側のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５４の位置変化を、焦点距離が短い（投影倍率が高い）第２の投影レンズ１５８で投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５４から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が広がり、広い範囲を照らす配光パターンを形成することができる。
【００５８】
このように、複数の光源１５２，１５４を、それぞれの出射した光が回転リフレクタ２６の反射面の異なる位置で反射するように配置することにより、複数の配光パターンを形成できるとともに、それらの配光パターンを合成して新たな配光パターンを形成することも可能なため、より理想的な配光パターンの設計が容易となる。
【００５９】
次に、各投影レンズの位置について説明する。上述のように、光源１５２および光源１５４から出射した光は、ブレード２６ａで反射されることによって、各投影レンズに入射する。このことは、各投影レンズにとって、ブレード２６ａの裏側に仮想的に形成された、光源１５２や光源１５４の２次光源から光線が入射することと等価である。光を走査して配光パターンを形成する場合、分解能を向上させるためには、できるだけピンぼけのないクリアな光源像を投影し、走査することが重要である。
【００６０】
したがって、各投影レンズの位置は、レンズ焦点が２次光源と一致することが好ましい。なお、光源１５２および光源１５４の２次光源の位置がブレード２６ａの回転に伴い変化すること、および、要求される種々の照射パターン、を考慮すると、必ずしも全ての２次光源が投影レンズの焦点に一致する必要はない。
【００６１】
このような知見を踏まえ、例えば、第１の投影レンズ１５６は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５２の２次光源のうち少なくとも一つが第１の投影レンズ１５６の焦点付近を通過するように、配置されている。また、第２の投影レンズ１５８は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５４の２次光源のうち少なくとも一つが第２の投影レンズ１５８の焦点付近を通過するように、配置されている。
【００６２】
図２０は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。図２０に示すハイビーム用配光パターンＰＨは、光源１５２により形成され、車両前方正面を遠方まで明るく照射する第１の配光パターンＰＨ１と、光源１５４により形成され、車両前方の広い範囲を照射する第２の配光パターンＰＨ２とからなる。
【００６３】
なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、光源１５２から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第１の配光パターンＰＨ１として投影する第１の投影レンズ１５６と、光源１５４から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第２の配光パターンＰＨ２として投影する第２の投影レンズ１５８と、を更に備えている。これにより、各投影レンズを適宜選択することで、異なる配光パターンを１つの回転リフレクタで形成できる。
【００６４】
次に、第１の配光パターンＰＨ１および第２の配光パターンＰＨ２を形成する各ＬＥＤによる照射パターンについて説明する。図２１（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）〜図２１（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。図２１（ｂ）〜図２１（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２１（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで図２１（ａ）に示すハイビーム用配光パターンが形成される。
【００６５】
次に、光源１５２および光源１５４が備えるＬＥＤユニットについて更に詳述する。図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。本実施の形態に係る光源１５２が備えるＬＥＤユニット１５２ａは、ＬＥＤ１６０とＬＥＤ１６０の光を集光する複合放物面集光器１６２とで構成されている。なお、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂはそれぞれ同様の構成であるため、以下では、ＬＥＤユニット１５２ａを例に説明する。
【００６６】
複合放物面集光器１６２は、底部にＬＥＤ１６０が配置され、開口部１６２ａが矩形の部材である。複合放物面集光器１６２は、ＬＥＤ１６０の光を集光するように底部から開口部１６２ａに向かって形成された４つの側面（集光面）１６２ｂ〜１６２ｅを有している。４つの側面１６２ｂ〜１６２ｅは、ＬＥＤ１６０またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ１６０が発する光は、集光されて前方へ照射される。ところで、ＬＥＤ１６０から発した光は、図２２（ｃ）に示す点線の矢印のように、開口部１６２ａの長手方向において拡散し易い。そのため、側面の高さが全て同じだとすると、ＬＥＤ１６０が発した光のうち開口部１６２ａの長手方向に向かう光を十分に集光することができない場合がある。つまり、側面で反射されずにそのまま開口部より斜めに出射した光の一部は、回転リフレクタ２６の反射面に到達しない。
【００６７】
そこで、本実施の形態に係る複合放物面集光器１６２においては、４つの側面のそれぞれは、開口部１６２ａの長手方向の端部にある側面１６２ｂ，１６２ｃの高さＨ１が、開口部１６２ａの短手方向の端部にある側面１６２ｄ，１６２ｅの高さＨ２より高くなるように形成されている。これにより、ＬＥＤ１６０の光のうち回転リフレクタの反射面に到達しない拡散光の発生が低減され、各投影レンズへの入射光が増加するため、光源の光を照明に効率よく利用できる。
【００６８】
なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０を用いることでも配光パターンに遮光部を形成することができる。図２３（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）〜図２３（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。図２３（ｂ）〜図２３（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された遮光部を有する照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２３（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された遮光部を有する照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで、図２３（ａ）に示す、遮光部を有するハイビーム用配光パターンが形成される。
【００６９】
（第６の実施の形態）
上述の各実施の形態の光学ユニットを用いて障害物検出装置を構成することができる。図２４は、第６の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。図２５は、第６の実施の形態に係る障害物検出装置のブロック図である。
【００７０】
本実施の形態に係る障害物検出装置１００は、光学ユニット１０２、制御部１０４、検出部１０６、車速センサ１０８を備えている。光学ユニット１０２は、前述の光学ユニット１５０の光源１５４に、赤外光を出射する発光素子として赤外光ユニット１５４ｃが設けられている点が異なっている以外は、光学ユニット１５０とほぼ同じ構成である。
【００７１】
つまり、障害物検出装置１００は、可視光を出射する第１の発光素子としてのＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂと、赤外光を出射する第２の発光素子としての赤外光ユニット１５４ｃとを有する光源１５４と、光源１５４から出射した可視光および赤外光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタ２６と、を備える。
【００７２】
回転リフレクタ２６は、その回転動作により、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂからの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、その照射ビームを走査せしめることによって可視光配光パターンを形成するとともに、赤外光ユニット１５４ｃからの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、その照射ビームを走査せしめることによって赤外光配光パターンを形成する。
【００７３】
したがって、障害物検出装置１００は、回転リフレクタ２６の働きにより、可視光の照射ビームの走査による可視光配光パターンの形成と、赤外光の照射ビームの走査による赤外光配光パターンの形成とが可能となる。
【００７４】
また、障害物検出装置１００においては、回転リフレクタ２６の回転軸Ｒが、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられている。そのため、障害物検出装置１００の薄型化が図られる。ここで、略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよく、ある態様の障害物検出装置の効果を著しく阻害しない範囲での誤差を許容するものである。
【００７５】
図２６は、第６の実施の形態に係る障害物検出装置１００により形成された各配光パターンを模式的に示した図である。障害物検出装置１００は、光源１５４のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの点消灯のタイミングや光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図２６に示すように任意の領域Ａ１が遮光された可視光配光パターンＰＨｖを形成することができる。また、障害物検出装置１００は、光源１５４の赤外光ユニット１５４ｃの点消灯のタイミングや光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図２６に示すように任意の領域Ａ１が照射される赤外光配光パターンＰＨＩＲを形成することができる。
【００７６】
詳述すると、障害物検出装置１００が備える制御部１０４（図２５参照）は、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂおよび赤外光ユニット１５４ｃの点消灯を行う点消灯回路１１０を制御するとともに、回転リフレクタ２６のモータ１１２を制御する。制御部１０４は、可視光による照射ビームが配光パターンの一部の領域Ａ１を走査するタイミングでＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを消灯または減光させるとともに、赤外光による照射ビームが領域Ａ１を含む領域を走査するタイミングで赤外光ユニット１５４ｃを点灯させる障害物検出モード（制御モード）を有している。これにより、障害物検出装置１００は、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを消灯または減光させた状態で走査された一部の領域Ａ１を、赤外光ユニット１５４ｃを点灯させた状態で走査することができる。
【００７７】
次に、前述の障害物検出モードについて説明する。図２７は、本実施の形態に係る障害物検出装置１００における障害物検出モードの一例を説明するためのフローチャートである。図２８（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２８（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。図２９（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２９（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。障害物検出モードは、例えば、夜間など車両用前照灯を点灯している際に、自動でまたはドライバの選択により実行される。
【００７８】
障害物検出モードが開始されると、自車両より前方に他の車両（前方車）が存在するか否かが検出部１０６の情報に基づいて制御部１０４において判定される（Ｓ１０）。検出部１０６は、例えば、ミリ波レーダ、レーザレーダ、遠赤外線カメラなどが用いられる。
【００７９】
前方車が存在しないと判定された場合（Ｓ１０のＮｏ）、通常のハイビーム用配光パターンにより前方が照射された状態が維持される。一方、前方車が存在すると判定された場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、図２８に示すように、前方車Ｃ１が存在する領域Ａ２が遮光された可視光配光パターンＰＨｖが形成される（Ｓ１２）。この状態では、領域Ａ２は可視光で照射されていないため、領域Ａ２における状況をドライバが認識しづらい。
【００８０】
そこで、この状態において、遮光されている領域Ａ２を赤外光で照射するように、障害物検出装置１００は、光源１５４の赤外光ユニット１５４ｃの点消灯のタイミングや光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させる。これにより、図２８に示すように、領域Ａ２を含む領域が赤外光で照射される赤外光配光パターンＰＨＩＲが形成される（Ｓ１４）。
【００８１】
この状態で障害物の検出が適宜行われる（Ｓ１６）。ここで、障害物とは、路上にある物体（例えば、落下物、落石、故障車両、停車車両、駐車車両など）や歩行者などである。本実施の形態では、このような障害物の検出を行うために、検出部１０６として赤外光のスペクトル領域に感度を有するカメラ（撮像部）が用いられている。なお、検出部１０６としては、カメラやセンサ以外に、ナビゲーション、路車間通信、車車間通信などの外部との通信手段を用いることも可能である。
【００８２】
そして、制御部１０４が備える判定部は、カメラが取得した車両前方の画像の情報に基づいて、領域Ａ２に、車両走行に障害のある障害物（例えば、図２８に示す歩行者Ｃ２）、換言すれば、可視光で照射する必要のある障害物、が存在するか判定する。制御部１０４は、一部の領域Ａ２に障害物が存在していないと判定した場合（Ｓ１６のＮｏ）、ステップＳ１０〜Ｓ１４までの処理を繰り返す。
【００８３】
制御部１０４は、一部の領域Ａ２に可視光で照射する必要のある障害物が存在していると判定した場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、障害物が可視光による照射ビームで照射されるようにＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの点灯制御をする。これにより、一部の領域Ａ２に障害物が存在している場合に、ドライバが認識し易くなる。なお、制御部１０４は、一部の領域Ａ２に障害物が存在していると判定する前に、カメラや各種レーダによって障害物の疑いがある物体をとらえた場合、その物体を含む狭い範囲がより光度の高い赤外光で照射される赤外光配光パターンＰＨＩＲ’を形成するように、点消灯回路１１０を制御してもよい（図２９参照）。これにより、障害物の検出精度が更に向上する。なお、障害物検出装置１００は、予めステップＳ１４の処理による赤外光配光パターンＰＨＩＲの形成を行ってから障害物の検出を行うのではなく、ステップＳ１６の処理によって障害物を検出してからその障害物を含む範囲を照射する赤外光配光パターンＰＨＩＲを形成してもよい。
【００８４】
障害物を可視光による照射ビームにより照射する場合、本実施の形態における制御部１０４は、自車両と障害物との距離に応じて、可視光による照射ビームで照射される、障害物を含む領域の範囲が変化するように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの点灯を制御している。図３０（ａ）は、遠方の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３０（ｂ）は、近距離の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図である。なお、図３０（ａ）、図３０（ｂ）に示す点線領域のロービーム用配光パターンＰＬは、図１に示すランプユニット１８により形成されるものである。
【００８５】
ステップＳ１６において障害物が検出された場合、制御部１０４は、自車両と障害物との距離ｄが所定値ｄ１よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１８）。これにより、自車両と障害物との距離に適した、可視光による配光パターンの形成が可能になるとともに、ドライバに注意を促すことができる。
【００８６】
自車両と障害物との距離ｄが所定値ｄ１よりも大きい場合（Ｓ１８のＹｅｓ）、ブレーキによる衝突回避が可能な場合と考えられる。そこで、制御部１０４は、障害物を中心に照射範囲を狭く設定し（Ｓ２０）、障害物を含む狭い照射範囲を照射する可視光配光パターンＰＨｖ’（図３０（ａ）参照）を形成すべく光源１５４を制御し（Ｓ２２）、ドライバに注意を促す。一方、自車両と障害物との距離ｄが所定値ｄ１以下の場合（Ｓ１８のＮｏ）、ハンドル操作によってのみ衝突回避が可能な場合と考えられる。そこで、制御部１０４は、障害物を中心に照射範囲を広く設定し（Ｓ２４）、障害物を含む広い照射範囲を照射する可視光配光パターンＰＨｖ”（図３０（ｂ）参照）を形成すべく光源１５４を制御し（Ｓ２２）、ドライバに障害物の側方への車両回避を促す。なお、自車両と障害物との距離と、照射範囲との関係は、前述のように２段階の場合に限られず、閾値である所定値を複数設けることでより多段階の関数であってもよい。
【００８７】
以上のように、障害物検出装置１００は、光源１５４の赤外光ユニット１５４ｃの点消灯のタイミングおよび光度の大きさを制御することで、照射範囲や光度が異なる複数種の赤外光配光パターンを形成できる。特に、赤外光ユニット１５４ｃとしてＩＲ−ＬＥＤを採用した場合、パルス駆動時に定格の数倍の大電流を流せるため、集光用配光パターンや拡散用配光パターンを一つの赤外光ユニット１５４ｃで容易に形成できる。
【００８８】
一般的に、車両が低速走行時は、周囲からの歩行者の飛び出しなどを監視するために、広い範囲を照射する必要がある。また、車両が高速走行時は、遠方の障害物を監視するために、中央を強く照射する必要がある。そのため、照射範囲が固定の赤外線投光器の場合、その配光パターンは、赤外光による前方の広い範囲の照射と、高い光度の赤外光による前方中央範囲の照射を両立するように設定されることになる。図３１（ａ）は、照射範囲が固定の赤外線投光器の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３１（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【００８９】
しかしながら、実際の走行では、低速走行時に遠方を監視する必要性は乏しく、高速走行時に広い範囲を監視する必要性が乏しいため、照射範囲が固定の赤外線投光器は、照射エネルギーを無駄に消費している。
【００９０】
それに対して、本実施の形態に係る障害物検出装置１００においては、遠方の狭い範囲を照射する場合には、赤外光ユニット１５４ｃを点灯させる時間が短いため、照射する赤外光の光度を大きくするために赤外光ユニット１５４ｃへの瞬間投入電力を大きくしても、赤外光ユニット１５４ｃの平均消費電力の増大が抑制される。一方、近距離の広い範囲を照射する場合には、赤外光ユニット１５４ｃを点灯させる時間は長くなるが、照射に必要な赤外光の光度が小さくて済むため、赤外光ユニット１５４ｃへの瞬間投入電力を小さくでき、赤外光ユニット１５４ｃの平均消費電力の増大が抑制される。このように、赤外光を照射する際における赤外光ユニット１５４ｃへの瞬間投入電力を、照射範囲の大きさに反比例させることで、赤外光ユニット１５４ｃにおける消費電力の変動を抑制できる。
【００９１】
図３２は、本実施の形態に係る障害物検出装置１００における照射範囲変更モードの一例を説明するためのフローチャートである。図３３（ａ）は、照射範囲変更モードにおいて広い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｗ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、である。図３３（ｃ）は、照射範囲変更モードにおいて通常の照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｄ）は、図３３（ｃ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｍ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、図３３（ｅ）は、照射範囲変更モードにおいて狭い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｆ）は、図３３（ｅ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｎ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【００９２】
照射範囲変更モードは、例えば、夜間など車両用前照灯を点灯している際に、自動でまたはドライバの選択により実行される。照射範囲変更モードが開始されると、自車両の車速Ｖが所定の速度Ｖ１より早いか否かが車速センサ１０８の情報に基づいて制御部１０４において判定される（Ｓ３０）。車速Ｖが所定の速度Ｖ１よりも小さい場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、制御部１０４は、広い範囲を赤外光で照射すべく、図３３（ａ）に示す赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｗ）を形成するように点消灯回路１１０を制御する（Ｓ３２）。
【００９３】
車速Ｖが所定の速度Ｖ１以上の場合（Ｓ３０のＮｏ）、自車両の車速Ｖが所定の速度Ｖ２より早いか否かが車速センサ１０８の情報に基づいて制御部１０４において判定される（Ｓ３４）。車速Ｖが所定の速度Ｖ２よりも小さい場合（Ｓ３４のＮｏ）、制御部１０４は、通常の範囲を赤外光で照射すべく、図３３（ｃ）に示す赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｍ）を形成するように点消灯回路１１０を制御する（Ｓ３６）。
【００９４】
車速Ｖが所定の速度Ｖ２より大きい場合（Ｓ３４のＹｅｓ）、制御部１０４は、狭い範囲を赤外光で照射すべく、図３３（ｅ）に示す赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｎ）を形成するように点消灯回路１１０を制御する（Ｓ３８）。
【００９５】
このように、本実施の形態に係る障害物検出装置１００は、車両速度に応じて赤外光による照射範囲と赤外光の光度を変化させることができるため、赤外光ユニット１５４ｃの消費電力を大幅に削減できる。
【００９６】
なお、赤外光は赤みがかった色であるため、車両外観上また法規上好ましくない場合がある。そこで、障害物検出装置１００は、赤外光配光パターンを形成している際には、白色光などの可視光による可視光配光パターンを適宜重畳させることで、赤外光の赤みによる影響を緩和できる。
【００９７】
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。
【００９８】
例えば、車両用前照灯１０は、回転リフレクタ２６を回転させずに任意の角度で停止させることで、最大光度が非常に高いスポット光を所望の位置に形成することができる。これにより、特定の障害物（人を含む）を明るいスポット光で照射することで注意喚起を促すことが可能となる。
【００９９】
また、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂ、赤外光ユニット１５４ｃは、光源として必ずしも一体的に構成されていなくてもよく、分離されていてもよい。また、各ユニットから出射するそれぞれの光は、必ずしも回転リフレクタ２６の同じ領域で反射されていなくてもよく、それぞれの光が異なるブレードによって反射されるような位置に各ユニットが配置されていてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１０ 車両用前照灯、 １８，２０ ランプユニット、 ２６ 回転リフレクタ、 １００ 障害物検出装置、 １０２ 光学ユニット、 １０４ 制御部、 １０６ 検出部、 １０８ 車速センサ、 １１０ 点消灯回路、 １１２ モータ、 １２０ ランプユニット、 １３０ 投影レンズ、 １５４ 光源、 １５４ａ ＬＥＤユニット、 １５４ｃ 赤外光ユニット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、障害物検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両前方の前走車や歩行者、障害物を検出する方法が種々考案されている。特許文献１には、車両に搭載されているレーザ光源から出力されるレーザ光により、車両周辺の検出エリアを走査しながら照射し、このレーザ光の反射波に基づいて車両周辺の障害物を検知する障害物放置装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、車両周辺の対象物を赤外光により検知する赤外線センサと、赤外線センサが対象物を検知したときに可視光を対象物に照射する可視光源とを備えた車両用照明装置が開示されている。この車両用照明装置は、往復回動する反射鏡で反射された赤外光によって車両前方の領域が所定のパターンで走査される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５２２６４号公報
【特許文献２】特開２００９−１８７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ハイビーム用配光パターンの一部の領域に車両が存在する場合に、この車両にグレアを与えないように、一部の領域を部分的に非照射とする配光可変技術が考案されている。しかしながら、この状態では、非照射領域に障害物等が存在していてもその状況をドライバが認識しづらい。
【０００６】
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、可視光による配光を制御しつつ障害物の検出精度を向上する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の障害物検出装置は、可視光を出射する第１の発光素子と、赤外光を出射する第２の発光素子とを有する光源と、光源から出射した可視光および赤外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、を備える。回転リフレクタは、その回転動作により、第１の発光素子からの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第１の配光パターンを形成するとともに、第２の発光素子からの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第２の配光パターンを形成する、ように構成されている。
【０００８】
この態様によると、回転リフレクタの働きにより、可視光の照射ビームの走査による第１の配光パターンの形成と、赤外光の照射ビームの走査による第２の配光パターンの形成とが可能となる。
【０００９】
回転軸は、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられていてもよい。これにより、障害物検出装置の薄型化が図られる。ここで、略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよく、ある態様の障害物検出装置の効果を著しく阻害しない範囲での誤差を許容するものである。
【００１０】
第１の発光素子および第２の発光素子の点消灯を制御する制御部を更に備えてもよい。制御部は、可視光による照射ビームが第１の配光パターンの一部の領域を走査するタイミングで第１の発光素子を消灯または減光させるとともに、赤外光による照射ビームが一部の領域を含む領域を走査するタイミングで第２の発光素子を点灯させる制御モードを有してもよい。これにより、第１の発光素子を消灯または減光させた状態で走査された一部の領域を、第２の発光素子を点灯させた状態で走査することができる。
【００１１】
赤外光のスペクトル領域に感度を有する撮像部と、撮像部が取得した画像に基づいて一部の領域に車両走行に障害のある障害物が存在するか判定する判定部と、を更に備えてもよい。制御部は、一部の領域に障害物が存在している場合、障害物が可視光による照射ビームで照射されるように第１の発光素子の点灯を制御してもよい。これにより、一部の領域に障害物が存在している場合に、ドライバが認識し易くなる。
【００１２】
制御部は、自車両と障害物との距離に応じて、可視光による照射ビームで照射される、障害物を含む領域の範囲が変化するように、第１の発光素子の点灯を制御してもよい。これにより、自車両と障害物との距離に適した、可視光による配光パターンの形成が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可視光による配光を制御しつつ障害物の検出精度を向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。
【図２】本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニットの構成を模式的に示した上面図である。
【図３】図１に示すＡ方向からランプユニットを見た場合の側面図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタの回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。
【図６】図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。
【図７】図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。
【図８】第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【図９】図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。
【図１２】図１２（ａ）は、ＬＥＤを備える複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。
【図１３】図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。
【図１４】第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。
【図１５】第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。
【図１６】回転リフレクタが図１４の状態における投影イメージを示した図である。
【図１７】図１７（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。
【図１８】図１８（ａ）は、前方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。
【図１９】第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
【図２０】第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。
【図２１】図２１（ａ）は、各光源により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）〜図２１（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。
【図２２】図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図２３】図２３（ａ）は、各光源により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）〜図２３（ｆ）は、各ＬＥＤユニットのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。
【図２４】第６の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。
【図２５】第６の実施の形態に係る障害物検出装置のブロック図である。
【図２６】第６の実施の形態に係る障害物検出装置により形成された各配光パターンを模式的に示した図である。
【図２７】本実施の形態に係る障害物検出装置における障害物検出モードの一例を説明するためのフローチャートである。
【図２８】図２８（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２８（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【図２９】図２９（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２９（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【図３０】図３０（ａ）は、遠方の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３０（ｂ）は、近距離の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図である。
【図３１】図３１（ａ）は、照射範囲が固定の赤外線投光器の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３１（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【図３２】本実施の形態に係る障害物検出装置における照射範囲変更モードの一例を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図３３（ａ）は、照射範囲変更モードにおいて広い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｗ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、である。図３３（ｃ）は、照射範囲変更モードにおいて通常の照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｄ）は、図３３（ｃ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｍ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、図３３（ｅ）は、照射範囲変更モードにおいて狭い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｆ）は、図３３（ｅ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｎ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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すべ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。
【００１６】
なお、前述の障害物検出装置は、車両用灯具が備える光学ユニットとしての機能を兼ね備えることも可能である。そこで、はじめに、障害物検出装置に適用可能な光学ユニットおよび光学ユニットを備えた車両用灯具について以下の実施の形態で詳述する。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が、以下では、車両用前照灯に適用した場合について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。車両用前照灯１０は、自動車の前端部の右側に搭載される右側前照灯であり、左側に搭載される前照灯と左右対称である以外は同じ構造である。そのため、以下では、右側の車両用前照灯１０について詳述し、左側の車両用前照灯については説明を省略する。
【００１８】
図１に示すように、車両用前照灯１０は、前方に向かって開口した凹部を有するランプボディ１２を備えている。ランプボディ１２は、その前面開口が透明な前面カバー１４によって覆われて灯室１６が形成されている。灯室１６は、２つのランプユニット１８，２０が車幅方向に並んで配置された状態で収容される空間として機能する。
【００１９】
これらランプユニットのうち外側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す上側に配置されたランプユニット２０は、レンズを備えたランプユニットであり、可変ハイビームを照射するように構成されている。一方、これらランプユニットのうち内側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す下側に配置されたランプユニット１８は、ロービームを照射するように構成されている。
【００２０】
ロービーム用のランプユニット１８は、リフレクタ２２とリフレクタ２２に支持された光源バルブ（白熱バルブ）２４と、不図示のシェードとを有し、リフレクタ２２は図示しない既知の手段、例えば、エイミングスクリューとナットを使用した手段によりランプボディ１２に対して傾動自在に支持されている。
【００２１】
ランプユニット２０は、図１に示すように、回転リフレクタ２６と、ＬＥＤ２８と、回転リフレクタ２６の前方に配置された投影レンズとしての凸レンズ３０と、を備える。なお、ＬＥＤ２８の代わりにＥＬ素子やＬＤ素子などの半導体発光素子を光源として用いることも可能である。特に後述する配光パターンの一部を遮光するための制御には、点消灯が短時間に精度よく行える光源が好ましい。凸レンズ３０の形状は、要求される配光パターンや照度分布などの配光特性に応じて適宜選択すればよいが、非球面レンズや自由曲面レンズが用いられる。本実施の形態では、凸レンズ３０として非球面レンズを用いている。
【００２２】
回転リフレクタ２６は、不図示のモータなどの駆動源により回転軸Ｒを中心に一方向に回転する。また、回転リフレクタ２６は、ＬＥＤ２８から出射した光を回転しながら反射し、所望の配光パターンを形成するように構成された反射面を備えている。本実施の形態では、回転リフレクタ２６が光学ユニットを構成している。
【００２３】
図２は、本実施の形態に係る光学ユニットを含むランプユニット２０の構成を模式的に示した上面図である。図３は、図１に示すＡ方向からランプユニット２０を見た場合の側面図である。
【００２４】
回転リフレクタ２６は、反射面として機能する、形状の同じ３枚のブレード２６ａが筒状の回転部２６ｂの周囲に設けられている。回転リフレクタ２６の回転軸Ｒは、光軸Ａｘに対して斜めになっており、光軸ＡｘとＬＥＤ２８とを含む平面内に設けられている。換言すると、回転軸Ｒは、回転によって左右方向に走査するＬＥＤ２８の光（照射ビーム）の走査平面に略平行に設けられている。これにより、光学ユニットの薄型化が図られる。ここで、走査平面とは、例えば、走査光であるＬＥＤ２８の光の軌跡を連続的につなげることで形成される扇形の平面ととらえることができる。
【００２５】
また、本実施の形態に係るランプユニット２０においては、備えているＬＥＤ２８は比較的小さく、ＬＥＤ２８が配置されている位置も回転リフレクタ２６と凸レンズ３０との間であって光軸Ａｘよりずれている。そのため、従来のプロジェクタ方式のランプユニットのように、光源とリフレクタとレンズとが光軸上に一列に配列されている場合と比較して、車両用前照灯１０の奥行き方向（車両前後方向）を短くできる。
【００２６】
また、回転リフレクタ２６のブレード２６ａの形状は、反射によるＬＥＤ２８の２次光源が凸レンズ３０の焦点付近に形成されるように構成されている。また、ブレード２６ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、光軸Ａｘと反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、図２に示すようにＬＥＤ２８の光を用いた走査が可能となる。この点について更に詳述する。
【００２７】
図４（ａ）〜図４（ｅ）は、本実施の形態に係るランプユニットにおいて回転リフレクタ２６の回転角に応じたブレードの様子を示す斜視図である。図４（ｆ）〜図４（ｊ）は、図４（ａ）〜図４（ｅ）の状態に対応して光源からの光を反射する方向が変化する点を説明するための図である。
【００２８】
図４（ａ）は、ＬＥＤ２８が２つのブレード２６ａ１，２６ａ２の境界領域を照射するように配置されている状態を示している。この状態では、図４（ｆ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、ブレード２６ａ１の反射面Ｓで光軸Ａｘに対して斜めの方向に反射される。その結果、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の一方の端部領域が照射される。その後、回転リフレクタ２６が回転し、図４（ｂ）に示す状態になると、ブレード２６ａ１が捩れているため、ＬＥＤ２８の光を反射するブレード２６ａ１の反射面Ｓ（反射角）が変化する。その結果、図４（ｇ）に示すように、ＬＥＤ２８の光は、図４（ｆ）に示す反射方向よりも光軸Ａｘに近い方向に反射される。
【００２９】
続いて、回転リフレクタ２６が図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように回転すると、ＬＥＤ２８の光の反射方向は、配光パターンが形成される車両前方の領域のうち、左右両端部の他方の端部に向かって変化することになる。本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、１２０度回転することで、ＬＥＤ２８の光によって前方を一方向（水平方向）に１回走査できるように構成されている。換言すると、１枚のブレード２６ａがＬＥＤ２８の前を通過することで、車両前方の所望の領域がＬＥＤ２８の光によって１回走査されることになる。なお、図４（ｆ）〜図４（ｊ）に示すように、２次光源（光源虚像）３２は、凸レンズ３０の焦点近傍で左右に移動している。ブレード２６ａの数や形状、回転リフレクタ２６の回転速度は、必要とされる配光パターンの特性や走査される像のちらつきを考慮して実験やシミュレーションの結果に基づいて適宜設定される。また、種々の配光制御に応じて回転速度を変えられる駆動部としてモータが好ましい。これにより、走査するタイミングを簡便に変えることができる。このようなモータとしては、モータ自身から回転タイミング情報を得られるものが好ましい。具体的には、ＤＣブラシレスモータが挙げられる。ＤＣブラシレスモータを用いた場合、モータ自身から回転タイミング情報を得られるため、エンコーダなどの機器を省略することができる。
【００３０】
このように、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、ブレード２６ａの形状や回転速度を工夫することで、ＬＥＤ２８の光を用いて車両前方を左右方向に走査することができる。図５（ａ）〜図５（ｅ）は、回転リフレクタが図４（ｆ）〜図４（ｊ）の状態に対応した走査位置における投影イメージを示した図である。図の縦軸および横軸の単位は度（°）であり、照射範囲および照射位置を示している。図５（ａ）〜図５（ｅ）に示すように、回転リフレクタ２６の回転によって投影イメージは水平方向に移動する。
【００３１】
図６（ａ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて光軸に対して左右±５度の範囲を走査した場合の配光パターンを示す図、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｃ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち一箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に示す配光パターンの光度分布を示す図、図６（ｅ）は、本実施の形態に係る車両用前照灯を用いて配光パターンのうち複数箇所を遮光した状態を示す図、図６（ｆ）は、図６（ｅ）に示す配光パターンの光度分布を示す図である。
【００３２】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態に係る車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の光を回転リフレクタ２６で反射させ、反射した光で前方を走査することで実質的に水平方向に横長形状のハイビーム用配光パターンを形成することができる。このように、回転リフレクタ２６の一方向の回転により所望の配光パターンを形成することができるため、共振ミラーのような特殊な機構による駆動が必要なく、また、共振ミラーのように反射面の大きさに対する制約が少ない。そのため、より大きな反射面を有する回転リフレクタ２６を選択することで、光源から出射した光を照明に効率よく利用することができる。つまり、配光パターンにおける最大光度を高めることができる。なお、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、凸レンズ３０の直径とほぼ同じ直径であり、ブレード２６ａの面積もそれに応じて大きくすることが可能である。
【００３３】
また、本実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯１０は、ＬＥＤ２８の点消灯のタイミングや発光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図６（ｃ）、図６（ｅ）に示すように任意の領域が遮光されたハイビーム用配光パターンを形成することができる。また、回転リフレクタ２６の回転に同期させてＬＥＤ２８の発光光度を変化（点消灯）させてハイビーム用配光パターンを形成する場合、光度変化の位相をずらすことで配光パターン自体をスイブルするような制御も可能である。
【００３４】
上述のように、本実施の形態に係る車両用前照灯は、ＬＥＤの光を走査することで配光パターンを形成するとともに、発光光度の変化を制御することで配光パターンの一部に任意に遮光部を形成することができる。そのため、複数のＬＥＤの一部を消灯して遮光部を形成する場合と比較して、少ない数のＬＥＤで所望の領域を精度よく遮光することができる。また、車両用前照灯１０は、複数の遮光部を形成することができるため、前方に複数の車両が存在する場合であっても、個々の車両に対応する領域を遮光することが可能となる。
【００３５】
また、車両用前照灯１０は、基本となる配光パターンを動かさずに遮光制御することが可能なため、遮光制御時にドライバに与える違和感を低減できる。また、ランプユニット２０を動かさずに配光パターンをスイブルすることができるため、ランプユニット２０の機構を簡略化することができる。そのため、車両用前照灯１０は、配光可変制御のための駆動部としては回転リフレクタ２６の回転に必要なモータを有していればよく、構成の簡略化と低コスト化、小型化が図られている。
【００３６】
また、本実施の形態に係る回転リフレクタ２６は、図１や図２に示すように、その前面にＬＥＤ２８が配置されており、ＬＥＤ２８に向かって風を送る送る冷却ファンを兼ねている。そのため、冷却ファンと回転リフレクタを別個に設ける必要がなく、光学ユニットの構成を簡略化できる。また、回転リフレクタ２６で生じた風によりＬＥＤ２８を空冷することで、ＬＥＤ２８を冷却するためのヒートシンクを省略あるいは小型化することが可能となり、光学ユニットの小型化や低コスト化、軽量化が図られる。
【００３７】
なお、このような冷却ファンは、必ずしも光源に向かって直接風を送る機能を有していなくてもよく、ヒートシンクなどの放熱部に対流を生じさせるものでもよい。例えば、回転リフレクタ２６による風がＬＥＤ２８とは別に設けられているヒートシンクなどの放熱部の近傍に対流を生じさせることで、ＬＥＤ２８の冷却を行うように回転リフレクタ２６やヒートシンクの配置を設定してもよい。なお、放熱部は、ヒートシンクのように別体の部材だけでなく、光源の一部であってもよい。
【００３８】
（第２の実施の形態）
ＬＥＤの光を反射して投影レンズで前方に投影した場合、投影イメージの形状は、必ずしもＬＥＤの発光面の形状と一致しない。図７（ａ）は、ＬＥＤの光を平面ミラーで反射させ、非球面レンズにより投影した場合の投影イメージを示した図、図７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図、図７（ｃ）は、第２の実施の形態に係る車両用前照灯における投影イメージを示した図である。
【００３９】
図７（ａ）に示すように、反射面が平面であれば投影イメージはＬＥＤの発光面の形状と相似する。しかしながら、第１の実施の形態に係る回転リフレクタ２６では、反射面となるブレード２６ａが捩れているため、投影イメージは図７（ｂ）に示すように歪んだものとなる。具体的には、第１の実施の形態では、投影イメージがぼける（照射範囲が広がる）とともに傾いている。そのため、投影イメージを走査して形成される配光パターンや遮光部の形状が傾くとともに、遮光部と照射部との境界が不明瞭となる場合がある。
【００４０】
そこで、第２の実施の形態では、曲面で反射することで歪んだ像を補正するように光学ユニットを構成した。具体的には、第２の実施の形態に係る車両用前照灯では、凸レンズとして自由曲面レンズが用いられている。図８は、第２の実施の形態に係る光学ユニットの正面図である。
【００４１】
第２の実施の形態に係る光学ユニットは、回転リフレクタ２６と投影レンズ１３０とを備える。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６で反射された光を光学ユニットの光照射方向に投影する。投影レンズ１３０は、回転リフレクタ２６の反射面で反射されることで歪んだＬＥＤの像を、光源自体の形状（ＬＥＤの発光面の形状）に近付くよう補正する自由曲面レンズである。自由曲面レンズの形状は、ブレードの捩れや形状に応じて適宜設計すればよい。本実施の形態に係る光学ユニットによれば、図７（ｃ）に示すように、光源の形状である矩形に近い形状に補正されている。
【００４２】
図９（ａ）〜図９（ｅ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットにおいて回転リフレクタを３０°ずつ回転させた際の投影イメージを示した図である。図９（ａ）〜図９（ｅ）に示すように、第１の実施の形態と比較して、ぼけが少ない投影イメージが形成されており、所望の領域を精度よく明るい光で照射することができる。
【００４３】
なお、ＬＥＤ２８から発する光は、そのままでは広がりがあるため、一部の光が回転リフレクタ２６で反射されずに無駄になってしまう場合がある。また、回転リフレクタ２６で反射されたとしても、投影イメージが大きくなると遮光部の分解能が低下する傾向にある。そこで、本実施の形態における光源は、ＬＥＤ２８とＬＥＤ２８の光を集光する複合放物面集光器（CPC: Compound Parabolic Concentrator）３２とで構成されている。図１０（ａ）は、第２の実施の形態に係る光源の斜視図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００４４】
複合放物面集光器３２は、底部にＬＥＤ２８が配置された箱形の集光器である。複合放物面集光器３２の４つの側面は、ＬＥＤ２８またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ２８が発する光は、集光されて前方へ照射される。この場合、複合放物面集光器３２の矩形の開口部３２ａは、光源の発光面とみなすことができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態に係る光学ユニットは、自由曲面レンズの働きにより投影イメージの形状を光源の形状である矩形に近い形状に補正することができる。しかしながら、このように補正した投影イメージを走査して配光パターンを形成した場合、なお改良の余地がある。
【００４６】
図１１（ａ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１１（ｂ）は、第２の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１２（ａ）は、ＬＥＤ２８を備える複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向となるように配置した状態を示した図、図１２（ｂ）は、複合放物面集光器３２の長手方向が鉛直方向に対して斜めになるように配置した状態を示した図である。
【００４７】
光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、照射パターンは、図１１（ａ）に示すように、水平線に対して約１０°傾いている。また、光源が図１２（ａ）に示す状態の場合、各投影イメージは、図１１（ｂ）に示すように、鉛直線に対して約２０°傾いている。そこで、本実施の形態では、これらの傾きを補正するための構成について説明する。
【００４８】
はじめに、照射パターンの傾きは、自由曲面レンズである投影レンズ１３０（図８参照）と回転リフレクタ２６とＬＥＤ２８とを含む光学系全体を、光軸に対して１０°回転させることで補正可能である。また、各投影イメージの傾きは、ＬＥＤ２８と複合放物面集光器３２とを備える光源を傾かせることで補正可能である。具体的には、図１２（ｂ）に示すように、光源の発光面は、投影レンズ１３０により前方に投影される投影イメージが直立に近くなるように、発光面の各辺が鉛直方向に対して２０°傾いて設けられている。
【００４９】
図１３（ａ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した照射パターンを示した図、図１３（ｂ）は、第３の実施の形態に係る光学ユニットによって形成した投影イメージを合成した状態を示した図である。図１３に示すように、照射パターンや各投影イメージの傾きは補正されており、理想的な配光パターンの形成が可能となる。また、投影レンズ１３０やＬＥＤ２８や回転リフレクタ２６を含む光学系全体を傾けるだけで照射パターンや投影イメージの補正が可能なため、所望の配光パターンを得るための調整が容易となる。
【００５０】
（第４の実施の形態）
上述の実施の形態の光学ユニットのように、一つの光源でハイビーム用配光パターンを形成することは可能である。しかしながら、より明るい照射パターンを必要とする場合や、低コスト化のために低光度のＬＥＤを用いる場合も考えられる。そこで、本実施の形態では、光源を複数備えた光学ユニットについて説明する。
【００５１】
図１４は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した側面図である。図１５は、第４の実施の形態に係るランプユニットを模式的に示した上面図である。第４の実施の形態に係るランプユニット１２０は、投影レンズ１３０と、回転リフレクタ２６と、２つのＬＥＤ２８ａ，２８ｂとを備える。図１６は、回転リフレクタ２６が図１４の状態における投影イメージを示した図である。投影イメージＩａは、投影レンズ１３０に近い前方に配置されているＬＥＤ２８ａの光によって形成されており、投影イメージＩｂは、投影レンズ１３０から離れた後方に配置されているＬＥＤ２８ｂの光によって形成されている。
【００５２】
図１７（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された配光パターンを示す図、図１７（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された合成配光パターンを示す図である。図１７（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
【００５３】
次に、ランプユニット１２０を用いて配光パターンに遮光部を形成する場合について説明する。図１８（ａ）は、前方のＬＥＤ２８ａによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｂ）は、後方のＬＥＤ２８ｂによって形成された、遮光部を有する配光パターンを示す図、図１８（ｃ）は、２つのＬＥＤによって形成された、遮光部を有する合成配光パターンを示す図である。図１８（ａ）および図１８（ｂ）に示す配光パターンを形成するためには、それぞれの遮光部の位置を合わせるために、各ＬＥＤの点消灯タイミングを適宜ずらしている。図１８（ｃ）に示すように、複数のＬＥＤを用いることでも遮光部を有する所望の配光パターンを形成することができる。また、合成された配光パターンでは、一つのＬＥＤだけでは困難な最大光度も達成されている。
【００５４】
（第５の実施の形態）
図１９は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを含む構成を模式的に示した上面図である。
【００５５】
本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、回転リフレクタ２６と、発光素子としてのＬＥＤを有する複数の光源と、を備えている。複数の光源のうち一方の光源１５２は、複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃを有する。複数のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、集光用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した進行方向正面への強い集光を実現するように配置されている。複数の光源のうち他方の光源１５４は、複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを有する。複数のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、拡散用のＬＥＤユニットであり、ハイビーム用配光パターンに適した広い範囲を照射する拡散光を実現するように配置されている。なお、各光源が有するＬＥＤユニットは必ずしも複数である必要はなく、十分な明るさを実現できればＬＥＤユニットは１つでもよい。また、常に全てのＬＥＤユニットを点灯させる必要はなく、車両の走行状況や前方の状態に応じて一部のＬＥＤユニットのみを点灯させてもよい。
【００５６】
光源１５２および光源１５４は、それぞれ出射した光が、回転リフレクタ２６の各ブレードによって異なる位置で反射されるように配置されている。具体的には、光源１５２が有する集光用のＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃは、出射した光が第１の投影レンズ１５６からより離れた位置にある扇形のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５２の位置変化を、焦点距離が長い（投影倍率が低い）第１の投影レンズ１５６で前方へ投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５２から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が余り広くならず、狭い範囲をより明るく照らす配光パターンを形成することができる。
【００５７】
一方、光源１５４が有する拡散用のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂは、出射した光が第２の投影レンズ１５８により近い位置にある扇側のブレード２６ａで反射されるように配置されている。そのため、扇形のブレード２６ａで反射されたことで生じる光源１５４の位置変化を、焦点距離が短い（投影倍率が高い）第２の投影レンズ１５８で投影することができる。その結果、回転リフレクタ２６を回転させ、光源１５４から出射した光を用いて前方を走査した場合に、走査範囲が広がり、広い範囲を照らす配光パターンを形成することができる。
【００５８】
このように、複数の光源１５２，１５４を、それぞれの出射した光が回転リフレクタ２６の反射面の異なる位置で反射するように配置することにより、複数の配光パターンを形成できるとともに、それらの配光パターンを合成して新たな配光パターンを形成することも可能なため、より理想的な配光パターンの設計が容易となる。
【００５９】
次に、各投影レンズの位置について説明する。上述のように、光源１５２および光源１５４から出射した光は、ブレード２６ａで反射されることによって、各投影レンズに入射する。このことは、各投影レンズにとって、ブレード２６ａの裏側に仮想的に形成された、光源１５２や光源１５４の２次光源から光線が入射することと等価である。光を走査して配光パターンを形成する場合、分解能を向上させるためには、できるだけピンぼけのないクリアな光源像を投影し、走査することが重要である。
【００６０】
したがって、各投影レンズの位置は、レンズ焦点が２次光源と一致することが好ましい。なお、光源１５２および光源１５４の２次光源の位置がブレード２６ａの回転に伴い変化すること、および、要求される種々の照射パターン、を考慮すると、必ずしも全ての２次光源が投影レンズの焦点に一致する必要はない。
【００６１】
このような知見を踏まえ、例えば、第１の投影レンズ１５６は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５２の２次光源のうち少なくとも一つが第１の投影レンズ１５６の焦点付近を通過するように、配置されている。また、第２の投影レンズ１５８は、ブレード２６ａの反射により形成される光源１５４の２次光源のうち少なくとも一つが第２の投影レンズ１５８の焦点付近を通過するように、配置されている。
【００６２】
図２０は、第５の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。図２０に示すハイビーム用配光パターンＰＨは、光源１５２により形成され、車両前方正面を遠方まで明るく照射する第１の配光パターンＰＨ１と、光源１５４により形成され、車両前方の広い範囲を照射する第２の配光パターンＰＨ２とからなる。
【００６３】
なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０は、光源１５２から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第１の配光パターンＰＨ１として投影する第１の投影レンズ１５６と、光源１５４から出射され、回転リフレクタ２６で反射された光を、光学ユニットの光照射方向に第２の配光パターンＰＨ２として投影する第２の投影レンズ１５８と、を更に備えている。これにより、各投影レンズを適宜選択することで、異なる配光パターンを１つの回転リフレクタで形成できる。
【００６４】
次に、第１の配光パターンＰＨ１および第２の配光パターンＰＨ２を形成する各ＬＥＤによる照射パターンについて説明する。図２１（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した配光パターンを示した図、図２１（ｂ）〜図２１（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された照射パターンを示した図である。図２１（ｂ）〜図２１（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２１（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで図２１（ａ）に示すハイビーム用配光パターンが形成される。
【００６５】
次に、光源１５２および光源１５４が備えるＬＥＤユニットについて更に詳述する。図２２（ａ）は、第５の実施の形態に係るＬＥＤユニットの斜視図、図２２（ｂ）は、図２２（ａ）のＣ−Ｃ断面図、図２２（ｃ）は、図２２（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。本実施の形態に係る光源１５２が備えるＬＥＤユニット１５２ａは、ＬＥＤ１６０とＬＥＤ１６０の光を集光する複合放物面集光器１６２とで構成されている。なお、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂはそれぞれ同様の構成であるため、以下では、ＬＥＤユニット１５２ａを例に説明する。
【００６６】
複合放物面集光器１６２は、底部にＬＥＤ１６０が配置され、開口部１６２ａが矩形の部材である。複合放物面集光器１６２は、ＬＥＤ１６０の光を集光するように底部から開口部１６２ａに向かって形成された４つの側面（集光面）１６２ｂ〜１６２ｅを有している。４つの側面１６２ｂ〜１６２ｅは、ＬＥＤ１６０またはその近傍領域に焦点を有する放物線形状となるように鏡面加工されている。これにより、ＬＥＤ１６０が発する光は、集光されて前方へ照射される。ところで、ＬＥＤ１６０から発した光は、図２２（ｃ）に示す点線の矢印のように、開口部１６２ａの長手方向において拡散し易い。そのため、側面の高さが全て同じだとすると、ＬＥＤ１６０が発した光のうち開口部１６２ａの長手方向に向かう光を十分に集光することができない場合がある。つまり、側面で反射されずにそのまま開口部より斜めに出射した光の一部は、回転リフレクタ２６の反射面に到達しない。
【００６７】
そこで、本実施の形態に係る複合放物面集光器１６２においては、４つの側面のそれぞれは、開口部１６２ａの長手方向の端部にある側面１６２ｂ，１６２ｃの高さＨ１が、開口部１６２ａの短手方向の端部にある側面１６２ｄ，１６２ｅの高さＨ２より高くなるように形成されている。これにより、ＬＥＤ１６０の光のうち回転リフレクタの反射面に到達しない拡散光の発生が低減され、各投影レンズへの入射光が増加するため、光源の光を照明に効率よく利用できる。
【００６８】
なお、本実施の形態に係る光学ユニット１５０を用いることでも配光パターンに遮光部を形成することができる。図２３（ａ）は、光源１５２および光源１５４により形成した、遮光部を有する配光パターンを示した図、図２３（ｂ）〜図２３（ｆ）は、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃ，１５４ａ，１５４ｂのそれぞれにより形成された遮光部を有する照射パターンを示した図である。図２３（ｂ）〜図２３（ｄ）に示すように、ＬＥＤユニット１５２ａ，１５２ｂ，１５２ｃにより形成された遮光部を有する照射パターンは、照射領域が狭く最大光度が大きなものである。一方、図２３（ｅ）、図２１（ｆ）に示すように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂにより形成された遮光部を有する照射パターンは、最大光度は小さいものの照射領域が広いものである。そして、各ＬＥＤの照射パターンを重ね合わせることで、図２３（ａ）に示す、遮光部を有するハイビーム用配光パターンが形成される。
【００６９】
（第６の実施の形態）
上述の各実施の形態の光学ユニットを用いて障害物検出装置を構成することができる。図２４は、第６の実施の形態に係る障害物検出装置を模式的に示した上面図である。図２５は、第６の実施の形態に係る障害物検出装置のブロック図である。
【００７０】
本実施の形態に係る障害物検出装置１００は、光学ユニット１０２、制御部１０４、検出部１０６、車速センサ１０８を備えている。光学ユニット１０２は、前述の光学ユニット１５０の光源１５４に、赤外光を出射する発光素子として赤外光ユニット１５４ｃが設けられている点が異なっている以外は、光学ユニット１５０とほぼ同じ構成である。
【００７１】
つまり、障害物検出装置１００は、可視光を出射する第１の発光素子としてのＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂと、赤外光を出射する第２の発光素子としての赤外光ユニット１５４ｃとを有する光源１５４と、光源１５４から出射した可視光および赤外光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタ２６と、を備える。
【００７２】
回転リフレクタ２６は、その回転動作により、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂからの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、その照射ビームを走査せしめることによって可視光配光パターンを形成するとともに、赤外光ユニット１５４ｃからの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、その照射ビームを走査せしめることによって赤外光配光パターンを形成する。
【００７３】
したがって、障害物検出装置１００は、回転リフレクタ２６の働きにより、可視光の照射ビームの走査による可視光配光パターンの形成と、赤外光の照射ビームの走査による赤外光配光パターンの形成とが可能となる。
【００７４】
また、障害物検出装置１００においては、回転リフレクタ２６の回転軸Ｒが、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられている。そのため、障害物検出装置１００の薄型化が図られる。ここで、略平行とは、実質的に平行であればよく、完全な平行を意味してもしなくてもよく、ある態様の障害物検出装置の効果を著しく阻害しない範囲での誤差を許容するものである。
【００７５】
図２６は、第６の実施の形態に係る障害物検出装置１００により形成された各配光パターンを模式的に示した図である。障害物検出装置１００は、光源１５４のＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの点消灯のタイミングや光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図２６に示すように任意の領域Ａ１が遮光された可視光配光パターンＰＨｖを形成することができる。また、障害物検出装置１００は、光源１５４の赤外光ユニット１５４ｃの点消灯のタイミングや光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させることで、図２６に示すように任意の領域Ａ１が照射される赤外光配光パターンＰＨＩＲを形成することができる。
【００７６】
詳述すると、障害物検出装置１００が備える制御部１０４（図２５参照）は、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂおよび赤外光ユニット１５４ｃの点消灯を行う点消灯回路１１０を制御するとともに、回転リフレクタ２６のモータ１１２を制御する。制御部１０４は、可視光による照射ビームが配光パターンの一部の領域Ａ１を走査するタイミングでＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを消灯または減光させるとともに、赤外光による照射ビームが領域Ａ１を含む領域を走査するタイミングで赤外光ユニット１５４ｃを点灯させる障害物検出モード（制御モード）を有している。これにより、障害物検出装置１００は、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂを消灯または減光させた状態で走査された一部の領域Ａ１を、赤外光ユニット１５４ｃを点灯させた状態で走査することができる。
【００７７】
次に、前述の障害物検出モードについて説明する。図２７は、本実施の形態に係る障害物検出装置１００における障害物検出モードの一例を説明するためのフローチャートである。図２８（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２８（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。図２９（ａ）は、障害物検出モードが実行されている際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図２９（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。障害物検出モードは、例えば、夜間など車両用前照灯を点灯している際に、自動でまたはドライバの選択により実行される。
【００７８】
障害物検出モードが開始されると、自車両より前方に他の車両（前方車）が存在するか否かが検出部１０６の情報に基づいて制御部１０４において判定される（Ｓ１０）。検出部１０６は、例えば、ミリ波レーダ、レーザレーダ、遠赤外線カメラなどが用いられる。
【００７９】
前方車が存在しないと判定された場合（Ｓ１０のＮｏ）、通常のハイビーム用配光パターンにより前方が照射された状態が維持される。一方、前方車が存在すると判定された場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、図２８に示すように、前方車Ｃ１が存在する領域Ａ２が遮光された可視光配光パターンＰＨｖが形成される（Ｓ１２）。この状態では、領域Ａ２は可視光で照射されていないため、領域Ａ２における状況をドライバが認識しづらい。
【００８０】
そこで、この状態において、遮光されている領域Ａ２を赤外光で照射するように、障害物検出装置１００は、光源１５４の赤外光ユニット１５４ｃの点消灯のタイミングや光度の変化を回転リフレクタ２６の回転と同期させる。これにより、図２８に示すように、領域Ａ２を含む領域が赤外光で照射される赤外光配光パターンＰＨＩＲが形成される（Ｓ１４）。
【００８１】
この状態で障害物の検出が適宜行われる（Ｓ１６）。ここで、障害物とは、路上にある物体（例えば、落下物、落石、故障車両、停車車両、駐車車両など）や歩行者などである。本実施の形態では、このような障害物の検出を行うために、検出部１０６として赤外光のスペクトル領域に感度を有するカメラ（撮像部）が用いられている。なお、検出部１０６としては、カメラやセンサ以外に、ナビゲーション、路車間通信、車車間通信などの外部との通信手段を用いることも可能である。
【００８２】
そして、制御部１０４が備える判定部は、カメラが取得した車両前方の画像の情報に基づいて、領域Ａ２に、車両走行に障害のある障害物（例えば、図２８に示す歩行者Ｃ２）、換言すれば、可視光で照射する必要のある障害物、が存在するか判定する。制御部１０４は、一部の領域Ａ２に障害物が存在していないと判定した場合（Ｓ１６のＮｏ）、ステップＳ１０〜Ｓ１４までの処理を繰り返す。
【００８３】
制御部１０４は、一部の領域Ａ２に可視光で照射する必要のある障害物が存在していると判定した場合（Ｓ１６のＹｅｓ）、障害物が可視光による照射ビームで照射されるようにＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの点灯制御をする。これにより、一部の領域Ａ２に障害物が存在している場合に、ドライバが認識し易くなる。なお、制御部１０４は、一部の領域Ａ２に障害物が存在していると判定する前に、カメラや各種レーダによって障害物の疑いがある物体をとらえた場合、その物体を含む狭い範囲がより光度の高い赤外光で照射される赤外光配光パターンＰＨＩＲ’を形成するように、点消灯回路１１０を制御してもよい（図２９参照）。これにより、障害物の検出精度が更に向上する。なお、障害物検出装置１００は、予めステップＳ１４の処理による赤外光配光パターンＰＨＩＲの形成を行ってから障害物の検出を行うのではなく、ステップＳ１６の処理によって障害物を検出してからその障害物を含む範囲を照射する赤外光配光パターンＰＨＩＲを形成してもよい。
【００８４】
障害物を可視光による照射ビームにより照射する場合、本実施の形態における制御部１０４は、自車両と障害物との距離に応じて、可視光による照射ビームで照射される、障害物を含む領域の範囲が変化するように、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂの点灯を制御している。図３０（ａ）は、遠方の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３０（ｂ）は、近距離の障害物を検出した場合の配光パターンの一例を模式的に示した図である。なお、図３０（ａ）、図３０（ｂ）に示す点線領域のロービーム用配光パターンＰＬは、図１に示すランプユニット１８により形成されるものである。
【００８５】
ステップＳ１６において障害物が検出された場合、制御部１０４は、自車両と障害物との距離ｄが所定値ｄ１よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１８）。これにより、自車両と障害物との距離に適した、可視光による配光パターンの形成が可能になるとともに、ドライバに注意を促すことができる。
【００８６】
自車両と障害物との距離ｄが所定値ｄ１よりも大きい場合（Ｓ１８のＹｅｓ）、ブレーキによる衝突回避が可能な場合と考えられる。そこで、制御部１０４は、障害物を中心に照射範囲を狭く設定し（Ｓ２０）、障害物を含む狭い照射範囲を照射する可視光配光パターンＰＨｖ’（図３０（ａ）参照）を形成すべく光源１５４を制御し（Ｓ２２）、ドライバに注意を促す。一方、自車両と障害物との距離ｄが所定値ｄ１以下の場合（Ｓ１８のＮｏ）、ハンドル操作によってのみ衝突回避が可能な場合と考えられる。そこで、制御部１０４は、障害物を中心に照射範囲を広く設定し（Ｓ２４）、障害物を含む広い照射範囲を照射する可視光配光パターンＰＨｖ”（図３０（ｂ）参照）を形成すべく光源１５４を制御し（Ｓ２２）、ドライバに障害物の側方への車両回避を促す。なお、自車両と障害物との距離と、照射範囲との関係は、前述のように２段階の場合に限られず、閾値である所定値を複数設けることでより多段階の関数であってもよい。
【００８７】
以上のように、障害物検出装置１００は、光源１５４の赤外光ユニット１５４ｃの点消灯のタイミングおよび光度の大きさを制御することで、照射範囲や光度が異なる複数種の赤外光配光パターンを形成できる。特に、赤外光ユニット１５４ｃとしてＩＲ−ＬＥＤを採用した場合、パルス駆動時に定格の数倍の大電流を流せるため、集光用配光パターンや拡散用配光パターンを一つの赤外光ユニット１５４ｃで容易に形成できる。
【００８８】
一般的に、車両が低速走行時は、周囲からの歩行者の飛び出しなどを監視するために、広い範囲を照射する必要がある。また、車両が高速走行時は、遠方の障害物を監視するために、中央を強く照射する必要がある。そのため、照射範囲が固定の赤外線投光器の場合、その配光パターンは、赤外光による前方の広い範囲の照射と、高い光度の赤外光による前方中央範囲の照射を両立するように設定されることになる。図３１（ａ）は、照射範囲が固定の赤外線投光器の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３１（ｂ）は、赤外光配光パターンＰＨＩＲ内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【００８９】
しかしながら、実際の走行では、低速走行時に遠方を監視する必要性は乏しく、高速走行時に広い範囲を監視する必要性が乏しいため、照射範囲が固定の赤外線投光器は、照射エネルギーを無駄に消費している。
【００９０】
それに対して、本実施の形態に係る障害物検出装置１００においては、遠方の狭い範囲を照射する場合には、赤外光ユニット１５４ｃを点灯させる時間が短いため、照射する赤外光の光度を大きくするために赤外光ユニット１５４ｃへの瞬間投入電力を大きくしても、赤外光ユニット１５４ｃの平均消費電力の増大が抑制される。一方、近距離の広い範囲を照射する場合には、赤外光ユニット１５４ｃを点灯させる時間は長くなるが、照射に必要な赤外光の光度が小さくて済むため、赤外光ユニット１５４ｃへの瞬間投入電力を小さくでき、赤外光ユニット１５４ｃの平均消費電力の増大が抑制される。このように、赤外光を照射する際における赤外光ユニット１５４ｃへの瞬間投入電力を、照射範囲の大きさに反比例させることで、赤外光ユニット１５４ｃにおける消費電力の変動を抑制できる。
【００９１】
図３２は、本実施の形態に係る障害物検出装置１００における照射範囲変更モードの一例を説明するためのフローチャートである。図３３（ａ）は、照射範囲変更モードにおいて広い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｂ）は、図３３（ａ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｗ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、である。図３３（ｃ）は、照射範囲変更モードにおいて通常の照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｄ）は、図３３（ｃ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｍ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図、図３３（ｅ）は、照射範囲変更モードにおいて狭い照射範囲が選択された際の配光パターンの一例を模式的に示した図、図３３（ｆ）は、図３３（ｅ）における赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｎ）内の赤外光（ＩＲ）光度の変化を示す図である。
【００９２】
照射範囲変更モードは、例えば、夜間など車両用前照灯を点灯している際に、自動でまたはドライバの選択により実行される。照射範囲変更モードが開始されると、自車両の車速Ｖが所定の速度Ｖ１より早いか否かが車速センサ１０８の情報に基づいて制御部１０４において判定される（Ｓ３０）。車速Ｖが所定の速度Ｖ１よりも小さい場合（Ｓ３０のＹｅｓ）、制御部１０４は、広い範囲を赤外光で照射すべく、図３３（ａ）に示す赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｗ）を形成するように点消灯回路１１０を制御する（Ｓ３２）。
【００９３】
車速Ｖが所定の速度Ｖ１以上の場合（Ｓ３０のＮｏ）、自車両の車速Ｖが所定の速度Ｖ２より早いか否かが車速センサ１０８の情報に基づいて制御部１０４において判定される（Ｓ３４）。車速Ｖが所定の速度Ｖ２よりも小さい場合（Ｓ３４のＮｏ）、制御部１０４は、通常の範囲を赤外光で照射すべく、図３３（ｃ）に示す赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｍ）を形成するように点消灯回路１１０を制御する（Ｓ３６）。
【００９４】
車速Ｖが所定の速度Ｖ２より大きい場合（Ｓ３４のＹｅｓ）、制御部１０４は、狭い範囲を赤外光で照射すべく、図３３（ｅ）に示す赤外光配光パターンＰＨＩＲ（Ｎ）を形成するように点消灯回路１１０を制御する（Ｓ３８）。
【００９５】
このように、本実施の形態に係る障害物検出装置１００は、車両速度に応じて赤外光による照射範囲と赤外光の光度を変化させることができるため、赤外光ユニット１５４ｃの消費電力を大幅に削減できる。
【００９６】
なお、赤外光は赤みがかった色であるため、車両外観上また法規上好ましくない場合がある。そこで、障害物検出装置１００は、赤外光配光パターンを形成している際には、白色光などの可視光による可視光配光パターンを適宜重畳させることで、赤外光の赤みによる影響を緩和できる。
【００９７】
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。
【００９８】
例えば、車両用前照灯１０は、回転リフレクタ２６を回転させずに任意の角度で停止させることで、最大光度が非常に高いスポット光を所望の位置に形成することができる。これにより、特定の障害物（人を含む）を明るいスポット光で照射することで注意喚起を促すことが可能となる。
【００９９】
また、ＬＥＤユニット１５４ａ，１５４ｂ、赤外光ユニット１５４ｃは、光源として必ずしも一体的に構成されていなくてもよく、分離されていてもよい。また、各ユニットから出射するそれぞれの光は、必ずしも回転リフレクタ２６の同じ領域で反射されていなくてもよく、それぞれの光が異なるブレードによって反射されるような位置に各ユニットが配置されていてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１０ 車両用前照灯、 １８，２０ ランプユニット、 ２６ 回転リフレクタ、 １００ 障害物検出装置、 １０２ 光学ユニット、 １０４ 制御部、 １０６ 検出部、 １０８ 車速センサ、 １１０ 点消灯回路、 １１２ モータ、 １２０ ランプユニット、 １３０ 投影レンズ、 １５４ 光源、 １５４ａ ＬＥＤユニット、 １５４ｃ 赤外光ユニット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光を出射する第１の発光素子と、赤外光を出射する第２の発光素子とを有する光源と、
前記光源から出射した前記可視光および前記赤外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、を備え、
前記回転リフレクタは、その回転動作により、
前記第１の発光素子からの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第１の配光パターンを形成するとともに、
前記第２の発光素子からの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第２の配光パターンを形成する、
ように構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】
前記回転軸は、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項３】
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子の点消灯を制御する制御部を更に備え、 前記制御部は、前記可視光による照射ビームが前記第１の配光パターンの一部の領域を走査するタイミングで前記第１の発光素子を消灯または減光させるとともに、前記赤外光による照射ビームが前記一部の領域を含む領域を走査するタイミングで前記第２の発光素子を点灯させる制御モードを有することを特徴とする請求項１または２に記載の障害物検出装置。
【請求項４】
赤外光のスペクトル領域に感度を有する撮像部と、
前記撮像部が取得した画像に基づいて前記一部の領域に車両走行に障害のある障害物が存在するか判定する判定部と、を更に備え、
前記制御部は、前記一部の領域に前記障害物が存在している場合、前記障害物が前記可視光による照射ビームで照射されるように前記第１の発光素子の点灯を制御することを特徴とする請求項３に記載の障害物検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、自車両と前記障害物との距離に応じて、前記可視光による照射ビームで照射される、前記障害物を含む領域の範囲が変化するように、前記第１の発光素子の点灯を制御することを特徴とする請求項４に記載の障害物検出装置。
【請求項１】
可視光を出射する第１の発光素子と、赤外光を出射する第２の発光素子とを有する光源と、
前記光源から出射した前記可視光および前記赤外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、を備え、
前記回転リフレクタは、その回転動作により、
前記第１の発光素子からの可視光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第１の配光パターンを形成するとともに、
前記第２の発光素子からの赤外光を照射ビームとして出射するものであり、かつ、該照射ビームを走査せしめることによって第２の配光パターンを形成する、
ように構成されていることを特徴とする障害物検出装置。
【請求項２】
前記回転軸は、回転によって左右方向に走査する照射ビームの走査平面に略平行に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の障害物検出装置。
【請求項３】
前記第１の発光素子および前記第２の発光素子の点消灯を制御する制御部を更に備え、 前記制御部は、前記可視光による照射ビームが前記第１の配光パターンの一部の領域を走査するタイミングで前記第１の発光素子を消灯または減光させるとともに、前記赤外光による照射ビームが前記一部の領域を含む領域を走査するタイミングで前記第２の発光素子を点灯させる制御モードを有することを特徴とする請求項１または２に記載の障害物検出装置。
【請求項４】
赤外光のスペクトル領域に感度を有する撮像部と、
前記撮像部が取得した画像に基づいて前記一部の領域に車両走行に障害のある障害物が存在するか判定する判定部と、を更に備え、
前記制御部は、前記一部の領域に前記障害物が存在している場合、前記障害物が前記可視光による照射ビームで照射されるように前記第１の発光素子の点灯を制御することを特徴とする請求項３に記載の障害物検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、自車両と前記障害物との距離に応じて、前記可視光による照射ビームで照射される、前記障害物を含む領域の範囲が変化するように、前記第１の発光素子の点灯を制御することを特徴とする請求項４に記載の障害物検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２４３１７（Ｐ２０１２−２２４３１７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６４２１（Ｐ２０１１−９６４２１）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００１１３３）株式会社小糸製作所 (1,575)
【Ｆターム（参考）】
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