JP2018067523A - 光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で広い範囲を照射可能な新たな光学ユニットを提供する。【解決手段】光学ユニット４０は、第１の光源４２と、第２の光源４８と、第１の光源４２から出射した第１の光Ｌ１を反射しながら回転軸を中心に回転する回転リフレクタ４４と、回転リフレクタで反射された第１の光Ｌ１を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズ４６と、を備える。第２の光源４８は、出射した第２の光Ｌ２が回転リフレクタ４４で反射されずに投影レンズ４６に入射するように配置されており、投影レンズ４６は、第２の光Ｌ２を光学ユニットの光照射方向に投影する。【選択図】図４

Description

本発明は、光学ユニットに関し、特に車両用灯具に用いられる光学ユニットに関する。

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、発光素子からなる複数の光源と、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おり、複数の光源は、それぞれの出射した光が反射面の異なる位置で反射するように配置されている光学ユニットが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１５−２６６２８号公報

しかしながら、回転リフレクタで反射された光で広い範囲を走査しようとすると、最大光度の低下や結像性の悪化が生じやすい。そのため、前述の光学ユニットでは、進行方向正面への強い集光を実現するための集光用ＬＥＤユニットとは別に、広い範囲を照射する拡散光を実現するための拡散用ＬＥＤユニットが設けられている。また、集光用ＬＥＤユニットから発した光は、回転リフレクタの第１の位置で反射された後、第１の投影レンズを通過して前方へ投影され、拡散用ＬＥＤユニットから発した光は、回転リフレクタの第２の位置で反射された後、第２の投影レンズを通過して前方へ投影される。そのため、複数の投影レンズが必要であり、ユニット全体が大きくなる傾向にある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構成で広い範囲を照射可能な新たな光学ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の光学ユニットは、第１の光源と、第２の光源と、第１の光源から出射した第１の光を反射しながら回転軸を中心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第１の光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズと、を備える。第２の光源は、出射した第２の光が回転リフレクタで反射されずに投影レンズに入射するように配置されており、投影レンズは、第２の光を光学ユニットの光照射方向に投影する。

この態様によると、第２の光源から出射した第２の光は、回転リフレクタで反射されずに投影レンズに入射するため、回転リフレクタ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１の光源よりも視野角が広い第２の光源を用いることで、より広い範囲を照射できる。

第２の光源は、車両前方から見た正面視において、第１の光源が搭載された基板と、回転リフレクタとの間に配置されていてもよい。これにより、光学ユニットの幅を広げずに第２の光源を配置できる。

投影レンズは、回転リフレクタで反射されてから入射した第１の光を、光学ユニットの光照射方向に集光配光パターンとして投影し、回転リフレクタで反射されずに入射した第２の光を、光学ユニットの光照射方向に拡散配光パターンとして投影する、ように構成されていてもよい。これにより、配光パターンの光度を余り下げずに、広い範囲を照射できる。

本発明の別の態様もまた、光学ユニットである。この光学ユニットは、第１の光源と、第１の光源から出射した第１の光を反射しながら回転軸を中心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第１の光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズと、第１の光源と投影レンズとの間に配置された第２の光源と、第２の光源から出射した第２の光の光路を変化させて投影レンズに向かわせる光学部材と、を備える。第２の光源は、出射した第２の光が回転リフレクタで反射されずに投影レンズに入射するように配置されている。

この態様によると、第２の光源から出射した第２の光は、回転リフレクタで反射されずに投影レンズに入射するため、回転リフレクタ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１の光源よりも視野角が広い第２の光源を用いることで、より広い範囲を照射できる。また、光学部材で第２の光の光路を変化させて投影レンズに向かわせることで、第２の光源を配置する場所の調整が可能となり、光学ユニットを構成する部品のレイアウトの自由度が増す。

投影レンズは、回転リフレクタで反射されてから入射した第１の光を、光学ユニットの光照射方向に集光配光パターンとして投影し、回転リフレクタで反射されずに入射した第２の光を、光学ユニットの光照射方向に拡散配光パターンとして投影する、ように構成されていてもよい。これにより、配光パターンの光度を余り下げずに、広い範囲を照射できる。

第２の光源は、アレイ状に配置された複数の発光素子を有してもよい。これにより、照射範囲を段階的に変化させることができる。

本発明の更に別の態様もまた、光学ユニットである。この光学ユニットは、第１の光源と、第１の光源から出射した第１の光を反射しながら回転軸を中心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第１の光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズと、第１の光源と投影レンズとの間に配置された第２の光源と、第２の光源から出射した第２の光を反射し、投影レンズに向かわせる光学部材と、を備える。第２の光源は、出射した第２の光が回転リフレクタで反射されずに投影レンズに入射するように配置されている。

この態様によると、第２の光源から出射した第２の光は、回転リフレクタで反射されずに投影レンズに入射するため、回転リフレクタ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１の光源よりも視野角が広い第２の光源を用いることで、より広い範囲を照射できる。

本発明の更に別の態様もまた、光学ユニットである。この光学ユニットは、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回転する回転リフレクタと、を備える。回転リフレクタは、回転しながら反射した光で前方を走査することで所定の配光パターンを形成するように反射面が設けられており、光源は、配光パターンのうち最大光度領域を含む第１領域を走査する第１の光を出射する第１発光部と、第１領域に隣接する第２領域を走査する第２の光を出射する第２発光部と、を有する。第１発光部の長手方向の長さの総和をＬ１、第１発光部の長手方向と平行な方向の第２発光部の長さの総和をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２を満たす。

この態様によると、最大光度領域を含む第１領域を走査する第１発光部に加えて、第１領域に隣接する第２領域を走査する第２発光部を有するため、最大光度を満たしつつ、より広範囲の照射が可能となる。

第１発光部を構成する発光素子の数をＮ１、第２発光部を構成する発光素子の数をＮ２とすると、Ｎ１＞Ｎ２を満たす。これにより、最大光度領域を含まない第２領域を走査する第２の光を出射する第２発光部において、発光素子の数を抑えることができる。

第２発光部の面積は、第１発光部の面積よりも小さい。これにより、例えば、第２発光部を構成する発光素子の数を第１発光部よりも抑えることができる。

第２発光部は、非発光領域を挟むように離れて設けられた複数の発光領域を有してもよい。これにより、第２発光部を大きくせずに広範囲を照射できる。

複数の発光領域は、第１発光部の長手方向の両端部のそれぞれに隣接して設けられていてもよい。これにより、第１発光部と同じ幅の領域を第２発光部により照射できる。

本発明によれば、広い範囲を照射可能な新たな光学ユニットを簡易な構成で実現できる。

車両用前照灯の水平断面図である。 参考例に係る光学ユニットの構成を模式的に示した上面図である。 参考例に係る光学ユニットの側面図である。 第１の実施の形態に係る光学ユニットを上方から見た模式図である。 図４に示す光学ユニットを側方から見た模式図である。 図４に示す光学ユニットを正面から見た模式図である。 図７（ａ）は、本実施の形態に係る第１の光源の要部を拡大した模式図、図７（ｂ）は、本実施の形態に係る発光モジュールの要部を拡大した模式図である。 第１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。 第２の実施の形態に係る光学ユニットを上方から見た模式図である。 図９に示す光学ユニットを側方から見た模式図である。 図９に示す光学ユニットを正面から見た模式図である。 第３の実施の形態に係る光学ユニットを上方から見た模式図である。 図１２に示す光学ユニットを側方から見た模式図である。 図１２に示す光学ユニットを正面から見た模式図である。 第４の実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。 第４の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第１の光源の上面図である。 第１の光源に搭載された複数の発光モジュールの位置関係を模式的に示した図である。 第１の光源が全点灯した状態で光源像を静止中の回転リフレクタで反射させ、前方に投影したパターンＰを示す図である。 第４の実施の形態に係る光学ユニットを備えた車両用前照灯により形成された配光パターンを模式的に示した図である。 図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、本実施の形態に係る第１の光源によるハイビーム用配光パターンの変形例を示す図である。

以下、本発明を実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本発明の光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。はじめに、後述する各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の概略について説明する。

［車両用前照灯］
図１は、車両用前照灯の水平断面図である。図２は、参考例に係る光学ユニットの構成を模式的に示した上面図である。図３は、参考例に係る光学ユニットの側面図である。

図１に示す車両用前照灯１０は、自動車の前端部の右側に搭載される右側前照灯であり、左側に搭載される前照灯と左右対称である以外は同じ構造である。そのため、以下では、右側の車両用前照灯１０について詳述し、左側の車両用前照灯については説明を省略する。

図１に示すように、車両用前照灯１０は、前方に向かって開口した凹部を有するランプボディ１２を備えている。ランプボディ１２は、その前面開口が透明な前面カバー１４によって覆われて灯室１６が形成されている。灯室１６は、２つのランプユニット１８，２０が車幅方向に並んで配置された状態で収容される空間として機能する。

これらランプユニットのうち外側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す上側に配置されたランプユニット２０は、レンズを備えたランプユニットであり、可変ハイビームを照射するように構成されている。一方、これらランプユニットのうち内側、すなわち、右側の車両用前照灯１０にあっては図１に示す下側に配置されたランプユニット１８は、ロービームを照射するように構成されている。

ロービーム用のランプユニット１８は、リフレクタ２２とリフレクタ２２に支持された光源バルブ（白熱バルブ）２４と、不図示のシェードとを有し、リフレクタ２２は図示しない既知の手段、例えば、エイミングスクリューとナットを使用した手段によりランプボディ１２に対して傾動自在に支持されている。

ランプユニット２０は、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、を備えた光学ユニットである。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。

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。

回転リフレクタ２６は、反射面として機能する、形状の同じ２枚のブレード２６ａが筒状の回転部２６ｂの周囲に設けられている。回転リフレクタ２６の回転軸Ｒは、光軸Ａｘに対して斜めになっており、光軸ＡｘとＬＥＤ２８とを含む平面内に設けられている。換言すると、回転軸Ｒは、回転によって左右方向に走査するＬＥＤ２８の光（照射ビーム）の走査平面に略平行に設けられている。これにより、光学ユニットの薄型化が図られる。ここで、走査平面とは、例えば、走査光であるＬＥＤ２８の光の軌跡を連続的につなげることで形成される扇形の平面ととらえることができる。また、本実施の形態に係るランプユニット２０においては、備えているＬＥＤ２８は比較的小さく、ＬＥＤ２８が配置されている位置も回転リフレクタ２６と凸レンズ３０との間であって光軸Ａｘよりずれている。そのため、従来のプロジェクタ方式のランプユニットのように、光源とリフレクタとレンズとが光軸上に一列に配列されている場合と比較して、車両用前照灯１０の奥行き方向（車両前後方向）を短くできる。

また、回転リフレクタ２６のブレード２６ａの形状は、反射によるＬＥＤ２８の２次光源が凸レンズ３０の焦点付近に形成されるように構成されている。また、ブレード２６ａは、回転軸Ｒを中心とする周方向に向かうにつれて、光軸Ａｘと反射面とが成す角が変化するように捩られた形状を有している。これにより、図３に示すようにＬＥＤ２８の光を用いた走査が可能となる。

（第１の実施の形態）
回転リフレクタ２６を用いた走査光学系では、拡散（走査）範囲を広げると最大光度の低下や結像性の悪化等が生じる可能性がある。そのため、実用的な走査範囲は光軸（中心軸）に対して±１０°程度である。上述のランプユニット２０は、１つの光源でハイビーム用配光パターンを形成しているため、走査範囲を広げるには限界がある。そこで、以下の各実施の形態に係る光学ユニットでは、ハイビーム用配光パターンの照射を広げるべく、光源を複数設けている。

図４は、第１の実施の形態に係る光学ユニット４０を上方から見た模式図である。図５は、図４に示す光学ユニット４０を側方から見た模式図である。図６は、図４に示す光学ユニット４０を正面から見た模式図である。

本実施の形態に係る光学ユニット４０は、第１の光源４２と、第１の光源４２から出射した第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４４と、回転リフレクタ４４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４右方向）に投影する投影レンズ４６と、第１の光源４２と投影レンズ４６との間に配置された第２の光源４８と、第２の光源４８から出射した第２の光Ｌ２の光路を変化させて投影レンズ４６に向かわせる光学部材としてのインナーレンズ５０と、第１の光源４２および第２の光源４８を搭載したヒートシンク５２と、を備える。

第１の光源４２は、複数の発光モジュールがアレイ状に配置されている。具体的には、８個の発光モジュール５４が３段に配置されており、上段に４個の発光モジュール５４、中段に２個の発光モジュール５４、下段に２個の発光モジュール５４が配置されている。中段の２個の発光モジュール５４は、上段の４個の発光モジュール５４のうち両端の発光モジュール５４の下方に隣接して配置されており、下段の２個の発光モジュール５４は、中段の２個の発光モジュール５４の下方に隣接して配置されている。

図７（ａ）は、本実施の形態に係る第１の光源の要部を拡大した模式図、図７（ｂ）は、本実施の形態に係る発光モジュールの要部を拡大した模式図である。

図７（ａ）に示すように、各発光モジュール５４の発光面５４ａ側には、各発光面５４ａに対応する開口５６ａが格子状に形成されている小リフレクタ５６が配置されている。これにより、発光モジュール５４から出射した光は、余り発散せずに回転リフレクタ４４の反射面に到達する。

発光モジュール５４は、図７（ｂ）に示すように、回路基板５５の上に搭載された矩形のＬＥＤ５７と、ＬＥＤ５７の発光面の上に搭載された光波長変換部材５８と、ＬＥＤ５７および光波長変換部材５８の外周を取り囲むように設けられた枠体５９と、を備える。ＬＥＤ５７は、例えば、青色光を発する半導体発光素子である。光波長変換部材５８は、例えば、黄色光を発するＹＡＧセラミックスやＹＡＧ粉末を樹脂に分散させたものである。枠体５９は、白色の粉末を分散させた白色樹脂であり、ＬＥＤ５７や光波長変換部材５８の側面から出射した光を反射する。

第２の光源４８は、２つの発光モジュール５３がアレイ状に水平方向に並んで配置されており、各発光モジュール５３は個別に点消灯可能に構成されている。発光モジュール５３の具体的な構成は、発光モジュール５４と同様である。

本実施の形態に係る第２の光源４８は、第２の光Ｌ２が回転リフレクタ４４で反射されずに投影レンズ４６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４８から出射した第２の光Ｌ２は、回転リフレクタ４４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１の光源４２よりも視野角が広い第２の光源４８を用いることで、より広い範囲を照射できる。ここで、視野角とは、発光強度がピーク値の半分になる位置を両端とする光の出射角度で表される指標である。

また、インナーレンズ５０で第２の光Ｌ２の光路を変化させて回転リフレクタ４４に向かわせることで、第２の光源４８を配置する場所の調整が可能となる。例えば、本実施の形態に係る光学ユニット４０では、仮にインナーレンズ５０がない場合は、投影レンズ４６に対して適正な第２の光源４８の位置はヒートシンク５２の後方となり、レイアウトが困難となる。しかしながら、インナーレンズ５０のように光の光路を変化させる部材を第２の光源４８と投影レンズ４６との間に配置することで、第２の光源４８が出射した第２の光Ｌ２があたかもヒートシンク５２の後方から投影レンズ４６に到達したように見なせるので、第２の光源４８をはじめとする光学ユニット４０を構成する部品のレイアウトの自由度が増す。

図８は、第１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８に示すハイビーム用配光パターンＰＨは、集光配光パターンＰＨ１と、拡散配光パターンＰＨ２とが合成されたものである。集光配光パターンＰＨ１は、回転リフレクタ４４で反射されてから投影レンズ４６に入射した第１の光Ｌ１が、第１の光源４２の光源像Ｘとして投影され、水平方向に走査されることで形成される。一方、拡散配光パターンＰＨ２は、回転リフレクタ４４で反射されずに投影レンズ４６に入射した第２の光Ｌ２が光学ユニット４０の光照射方向に投影されることで形成される。拡散配光パターンＰＨ２は、集光配光パターンＰＨ１の右端部よりも更に右側の領域を照射している。これにより、ハイビーム用配光パターンＰＨの最大光度を余り下げずに、簡易な構成でより広い範囲を照射できる。

また、第２の光源４８は、アレイ状に配置された複数の発光モジュール５３を有しており、各発光モジュール５３を個別に調光できるように構成されている。これにより、照射範囲を段階的に広げることができる。

（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態に係る光学ユニット６０を上方から見た模式図である。図１０は、図９に示す光学ユニット６０を側方から見た模式図である。図１１は、図９に示す光学ユニット６０を正面から見た模式図である。なお、第１の実施の形態に係る光学ユニットと同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。

第２の実施の形態に係る光学ユニット６０は、第１の光源４２と、第２の光源４８と、第１の光源４２から出射した第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４４と、回転リフレクタ４４で反射された第１の光Ｌ１を光学ユニット６０の光照射方向に投影する投影レンズ４６と、第１の光源４２および第２の光源４８を搭載するヒートシンク６２と、を備える。第２の光源４８は、出射した第２の光Ｌ２が回転リフレクタ４４で反射されずに直接投影レンズ４６に入射するように配置されており、投影レンズ４６は、第２の光Ｌ２を光学ユニット６０の光照射方向に投影する。

これにより、第２の光源４８から出射した第２の光Ｌ２は、回転リフレクタ４４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、第１の光源４２よりも視野角が広い第２の光源４８を用いることで、簡易な構成でより広い範囲を照射できる。

第２の光源４８は、図１１に示す車両前方から見た正面視において、第１の光源４２が搭載された回路基板５５と、回転リフレクタ４４との間に配置されている。これにより、光学ユニット６０の幅を広げずに第２の光源４８を配置できる。また、本実施の形態に係る光学ユニット６０は、第１の実施の形態に係る光学ユニット４０と同様に、図８に示すハイビーム用配光パターンＰＨを形成できる。

（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態に係る光学ユニット８０を上方から見た模式図である。図１３は、図１２に示す光学ユニット８０を側方から見た模式図である。図１４は、図１２に示す光学ユニット８０を正面から見た模式図である。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る光学ユニットと同様の構成については同じ符号を付して説明を適宜省略する。

第３の実施の形態に係る光学ユニット８０は、第１の光源４２と、第１の光源４２から出射した第１の光Ｌ１を反射しながら回転軸を中心に回転する回転リフレクタ４４と、回転リフレクタ４４で反射された第１の光Ｌ１を光学ユニット８０の光照射方向に投影する投影レンズ４６と、第１の光源４２と投影レンズ４６との間に配置された第２の光源４８と、第２の光源４８から出射した第２の光Ｌ２を反射し、投影レンズ４６に向かわせる光学部材としての固定リフレクタ６６と、を備える。第２の光源４８は、出射した第２の光Ｌ２が回転リフレクタ４４で反射されずに投影レンズ４６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４８から出射した第２の光Ｌ２は、回転リフレクタ４４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、第１の光源４２よりも視野角が広い第２の光源４８を用いることで、簡易な構成でより広い範囲を照射できる。

（第４の実施の形態）
図１５は、第４の実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面図である。図１６は、第４の実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。なお、図１６においては、一部の部品を省略してある。

第４の実施の形態に係る車両用前照灯１００は、自動車の前端部の左側に搭載される左側前照灯であり、右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、左側の車両用前照灯１００について詳述し、右側の車両用前照灯については説明を省略する。また、第１の実施の形態〜第３の実施の形態に係る光学ユニットと重複する構成についても説明を適宜省略する。

図１５に示すように、車両用前照灯１００は、前方に向かって開口した凹部を有するランプボディ１１２を備えている。ランプボディ１１２は、その前面開口が透明な前面カバー１１４によって覆われて灯室１１６が形成されている。灯室１１６は、１つの光学ユニット１１８が収容される空間として機能する。光学ユニット１１８は、可変ハイビームとロービームの両方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。

本実施の形態に係る光学ユニット１１８は、第１の光源１４２と、第１の光源１４２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１２６のブレード１２６ａ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１４３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１２６と、回転リフレクタ１２６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１５左方向）に投影する投影レンズとしての凸レンズ１３０と、第１の光源１４２と凸レンズ１３０との間に配置された第２の光源１４８と、第２の光源１４８から出射した第２の光Ｌ２の光路を変化させて凸レンズ１３０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１５０と、第１の光源１４２および第２の光源１４８を搭載したヒートシンク１５２と、を備える。

回転リフレクタ１２６は、前述の回転リフレクタ２６や回転リフレクタ４４と同様の構成であり、回転しながら反射した光で前方を走査することで所定の配光パターンを形成するように反射面としてのブレード１２６ａが設けられている。各光源には、ＬＥＤ、ＥＬ素子、ＬＤ素子などの半導体発光素子が用いられる。凸レンズ１３０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１３０は、各光源や回転リフレクタ１２６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１３０ａ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１１８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１３０ａが存在することで、回転リフレクタ１２６のブレード１２６ａが凸レンズ１３０に干渉しにくくなり、凸レンズ１３０と回転リフレクタ１２６とを近づけることができる。また、前方から車両用前照灯１００を見た場合に、凸レンズ１３０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。

図１７は、本実施の形態に係る第１の光源１４２の上面図である。図１８は、第１の光源１４２に搭載された複数の発光モジュールの位置関係を模式的に示した図である。

本実施の形態に係る第１の光源１４２は、複数の発光モジュール１５４がアレイ状に配置されている。具体的には、図１７に示すように、回路基板１４４上に、９個の発光モジュール１５４（１５４ａ〜１５４ｉ）が３段に配置されており、上段に５個の発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇ、中段に２個の発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈ、下段に２個の発光モジュール１５４ａ，１５４ｉが配置されている。中段の２個の発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈは、上段の５個の発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｈのうち両端の発光モジュール１５４ｃ，１５４ｇの下方に隣接して配置されており、下段の２個の発光モジュール１５４ａ，１５４ｉは、中段の２個の発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈの下方に隣接して配置されている。各発光モジュール１５４ａ〜１５４ｉは個別に点消灯可能に構成されている。なお、発光モジュール１５４の具体的な構成は、前述の発光モジュール５４と同様である。

図１５、図１６に示すように、第１の光源１４２が備える各発光モジュール１５４の発光面側には、各発光面に対応する複数のインナーレンズからなる集光用レンズ１４３が配置されている。これにより、発光モジュール５４から出射した光は、余り発散せずに回転リフレクタ１２６の反射面に到達する。

第２の光源１４８は、２つの発光モジュール１５３がアレイ状に水平方向に並んで配置されており、各発光モジュール１５３は個別に点消灯可能に構成されている。発光モジュール１５３の具体的な構成は、発光モジュール５４と同様である。

本実施の形態に係る第２の光源１４８は、第２の光Ｌ２が回転リフレクタ１２６で反射されずに凸レンズ１３０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１４８から出射した第２の光Ｌ２は、回転リフレクタ１２６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１４８から出射した光を拡散用レンズ１５０で拡散させてから凸レンズ１３０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１４８をロービーム用配光パターンの光源として用いることができる。

図１９は、第１の光源１４２が全点灯した状態で光源像を静止中の回転リフレクタ１２６で反射させ、前方に投影したパターンＰを示す図である。図２０は、第４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１００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に示す配光パターンは、ハイビーム用配光パターンＰＨと、ロービーム用配光パターンＰＬとが合成されたものである。また、ハイビーム用配光パターンＰＨは、図１９に示すパターンＰを走査した結果生じるパターンである。

図１９に示すように、発光モジュール１５４ａ〜１５４ｉの各発光面に対応した光源像１５５ａ〜１５５ｉによって凹状のパターンＰが形成される。また、光源像１５５ａ〜１５５ｉのそれぞれが走査されることで走査パターンＰａ〜Ｐｉが形成され、各走査パターンＰａ〜Ｐｉが重畳することでハイビーム用配光パターンＰＨが形成される。なお、発光モジュール１５４ａと発光モジュール１５４ｉとの間隔は、走査パターンＰａと走査パターンＰｉの少なくとも一部が重畳するように設定されている。同様に、発光モジュール１５４ｂと発光モジュール１５４ｈとの間隔は、走査パターンＰｂと走査パターンＰｈの少なくとも一部が重畳するように規定されている。

また、第２の光源１４８の発光モジュール１５３から出射し、拡散用レンズ１５０で拡散された光は、凸レンズ１３０を透過することでロービーム用配光パターンＰＬとしてＨ−Ｈ線の下側かつＶ−Ｖ線の右側の領域を照射する。なお、左右一対の車両用前照灯１００により、Ｈ−Ｈ線の下側全体の領域が照射されることは言うまでもない。このように、本実施の形態に係る光学ユニット１１８は、第１の光源１４２と第２の光源１４８から出射した光を共通の凸レンズ１３０を用いて前方に投影できるため、簡易な構成で広い範囲を照射可能である。

本実施の形態に係る第１の光源１４２は、ハイビーム用配光パターンＰＨのうち最大光度領域Ｒｍａｘを含む第１領域Ｒ１を走査する光を出射する第１発光部としての発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇと、第１領域Ｒ１に隣接する第２領域Ｒ２を走査する光を出射する第２発光部としての発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈと、第２領域Ｒ２に隣接する第３領域Ｒ３を走査する光を出射する第３発光部としての発光モジュール１５４ａ，１５４ｉと、を有する。本実施の形態に係るハイビーム用配光パターンＰＨの最大光度領域Ｒｍａｘは、Ｈ−Ｈ線とＶ−Ｖ線とが交差する点の近傍領域である。

また、本実施の形態に係る第１の光源１４２は、図１８に示すように、発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇ全体の長手方向の長さの総和をＬ１、発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇ全体の長手方向と平行な方向の発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈの長さの総和をＬ２（Ｌ２’＋Ｌ２”）とすると、Ｌ１＞Ｌ２を満たす。

これにより、光学ユニット１１８は、最大光度領域を含む第１領域Ｒ１を走査する発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇに加えて、第１領域Ｒ１に隣接する第２領域Ｒ２を走査する発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈを有するため、最大光度を満たしつつ、より広範囲の照射が可能となる。

また、本実施の形態に係る第１の光源１４２は、最大光度領域を含む第１領域Ｒ１を走査する発光モジュール１５４の数をＮ１（Ｎ１＝５）、第２領域Ｒ２を走査する発光モジュール１５４の数をＮ２（Ｎ２＝２）とすると、Ｎ１＞Ｎ２を満たす。これにより、最大光度領域Ｒｍａｘを含まない第２領域Ｒ２を走査する光を出射する発光モジュール１５４の数を抑えることができる。

また、図１７や図１８に示すように、第２発光部（発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈ）の面積は、第１発光部（発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇ）の面積よりも小さい。これにより、例えば、第２発光部を構成する発光モジュール１５４の数を第１発光部よりも抑えることができる。

また、図１８に示すように、発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈは、非発光領域Ｒ４を挟むように離れて設けられた複数の発光領域である。これにより、図２０に示すように、発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈを大きくせずに、２つの走査パターンＰｂ，Ｐｈだけで第１領域Ｒ１と同様の広範囲な第２領域Ｒ２を照射できる。

発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈは、発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇの長手方向の両端部にある発光モジュール１５４ｃ，１５４ｇのそれぞれに隣接して設けられている。これにより、発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇが照射する領域と同じ幅の領域を発光モジュール１５４ｂ，１５４ｈにより照射できる。

図２１（ａ）〜図２１（ｃ）は、本実施の形態に係る第１の光源１４２によるハイビーム用配光パターンの変形例を示す図である。

図２１（ａ）に示すハイビーム用配光パターンＰＨ１’は、第３領域Ｒ３の一部を遮光領域（非照射領域）としたパターンである。そのためには、発光モジュール１５４ａ，１５４ｉを所定のタイミングで消灯すればよい。

図２１（ｂ）に示すハイビーム用配光パターンＰＨ２’は、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の一部を遮光領域（非照射領域）としたパターンである。そのためには、発光モジュール１５４ｂ〜１５４ｈを所定のタイミングで消灯すればよい。

図２１（ｃ）に示すハイビーム用配光パターンＰＨ３’は、第１領域Ｒ１の一部を遮光領域（非照射領域）としたパターンである。そのためには、発光モジュール１５４ｃ〜１５４ｇを所定のタイミングで消灯すればよい。

上述のように、本実施の形態に係る光学ユニット１１８は、第１領域Ｒ１の中央部の最大光度をあげるために、光源像が走査方向（水平方向）に並ぶように複数の発光モジュールを第１方向に沿って配置し、走査方向と交差する方向の照射範囲を広げるために、第１方向と交差する第２方向にも発光モジュールを配置した。

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。

Ｌ１ 第１の光、 Ｌ２ 第２の光、 １０ 車両用前照灯、 ２０ ランプユニット、 ２６ 回転リフレクタ、 ４０ 光学ユニット、 ４２ 第１の光源、 ４４ 回転リフレクタ、 ４６ 投影レンズ、 ４８ 第２の光源、 ５０ インナーレンズ、 ５２ ヒートシンク、 ５３，５４ 発光モジュール、 ５５ 回路基板、 ５７ ＬＥＤ、 ６０ 光学ユニット、 ６２ ヒートシンク、 ６６ 固定リフレクタ、 ８０ 光学ユニット。

Claims (12)

1. 第１の光源と、
   第２の光源と、
   前記第１の光源から出射した第１の光を反射しながら回転軸を中心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第１の光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズと、を備え、
   前記第２の光源は、出射した第２の光が前記回転リフレクタで反射されずに前記投影レンズに入射するように配置されており、
   前記投影レンズは、前記第２の光を光学ユニットの光照射方向に投影することを特徴とする光学ユニット。
2. 前記第２の光源は、車両前方から見た正面視において、前記第１の光源が搭載された基板と、前記回転リフレクタとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記投影レンズは、
   前記回転リフレクタで反射されてから入射した前記第１の光を、光学ユニットの光照射方向に集光配光パターンとして投影し、
   前記回転リフレクタで反射されずに入射した前記第２の光を、光学ユニットの光照射方向に拡散配光パターンとして投影する、
   ように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学ユニット。
4. 第１の光源と、
   前記第１の光源から出射した第１の光を反射しながら回転軸を中心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第１の光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズと、
   前記第１の光源と前記投影レンズとの間に配置された第２の光源と、
   前記第２の光源から出射した第２の光の光路を変化させて前記投影レンズに向かわせる光学部材と、を備え、
   前記第２の光源は、出射した第２の光が前記回転リフレクタで反射されずに前記投影レンズに入射するように配置されていることを特徴とする光学ユニット。
5. 前記投影レンズは、
   前記回転リフレクタで反射されてから入射した前記第１の光を、光学ユニットの光照射方向に集光配光パターンとして投影し、
   前記回転リフレクタで反射されずに入射した前記第２の光を、光学ユニットの光照射方向に拡散配光パターンとして投影する、
   ように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の光学ユニット。
6. 前記第２の光源は、アレイ状に配置された複数の発光素子を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学ユニット。
7. 第１の光源と、
   前記第１の光源から出射した第１の光を反射しながら回転軸を中心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第１の光を光学ユニットの光照射方向に投影する投影レンズと、
   前記第１の光源と前記投影レンズとの間に配置された第２の光源と、
   前記第２の光源から出射した第２の光を反射し、前記投影レンズに向かわせる光学部材と、を備え、
   前記第２の光源は、出射した第２の光が前記回転リフレクタで反射されずに前記投影レンズに入射するように配置されていることを特徴とする光学ユニット。
8. 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、回転しながら反射した光で前方を走査することで所定の配光パターンを形成するように反射面が設けられており、
   前記光源は、前記配光パターンのうち最大光度領域を含む第１領域を走査する第１の光を出射する第１発光部と、前記第１領域に隣接する第２領域を走査する第２の光を出射する第２発光部と、を有し、
   前記第１発光部の長手方向の長さの総和をＬ１、前記第１発光部の長手方向と平行な方向の前記第２発光部の長さの総和をＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２を満たすことを特徴とする光学ユニット。
9. 前記第１発光部を構成する発光素子の数をＮ１、前記第２発光部を構成する発光素子の数をＮ２とすると、Ｎ１＞Ｎ２を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光学ユニット。
10. 前記第２発光部の面積は、前記第１発光部の面積よりも小さいことを特徴とする請求項８または９に記載の光学ユニット。
11. 前記第２発光部は、非発光領域を挟むように離れて設けられた複数の発光領域を有することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の光学ユニット。
12. 前記複数の発光領域は、前記第１発光部の長手方向の両端部のそれぞれに隣接して設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の光学ユニット。

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