(57)【要約】【課題】  描画走査中のスポット光における無駄な消灯を防止することによって照射範囲の自在性を向上させた描画表示を行う車両用灯具の提供。【解決手段】  レーザー光源８と、レーザー光源８によるスポット光を車両の外部に向けて走査することにより描画表示を行う走査機構９を有する車両用灯具１において前記レーザー光源８によって生成される楕円スポット光Ｌｓ１をアスペクト比１：１のスポット光Ｌｓ２にする光学系１０を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光源と、レーザー光源によるスポット光を車両の外部に向けて走査することで描画表示を行う走査機構を有する車両用灯具において
前記レーザー光源によって生成される楕円スポット光をアスペクト比１：１のスポット光にする光学系を有することを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記光学系が、アナモルフィックレンズであることを特徴とする、請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記光学系が、中心軸線周りに９０°回転した状態で直列に配列された一対のシリンドリカルレンズであることを特徴とする、請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記光学系が、光入射面にマイクロレンズアレイを形成され、かつ光の出射面を非球面形状に形成された特殊レンズであることを特徴とする、請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項５】
配光可変型前照灯であることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれかに記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
レーザースポット光を車両の前方で二次元方向に走査して描画表示を行う車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、段落番号［０１３６］［０１６６］［０３５３］及び図６２等に示されるように楕円形状のレーザースポット光を高速揺動するミラーで水平方向に走査して横線を描画し、更に楕円形状のレーザースポット光による水平方向の走査を垂直方向に少しずつずらしながら繰り返すことで、描画される横線を上下に積層させることで所定形状の前照灯表示を行う車両用灯具が開示されている。特許文献１の車両表灯具は、対向車両の運転席や歩行者等の眩しさを与えたくない対象物上を走査する際に楕円形上のレーザースポット光を消灯して照射範囲から外した形状の前照灯表示が可能な配光可変型の前照灯表示を行うことが出来る。
【０００３】
走査に使用する高出力のレーザー光によるスポット光は、一般に楕円形状に生成される。レーザースポット光においては、中心から楕円状に長く伸びることにより、長軸の両端部方向に向けて分解能の低下とばらつきが発生するため、楕円スポット光の外周は、長軸の両端部近傍で最も暗くかつぼやけて表示される。特許文献１のような車両用灯具においては、図６２に示されるように、照射されるレーザースポット光が分解能の低下とばらつきを伴いつつ楕円状に長く伸びることにより、縦長の楕円スポット光の一部が走査方向（横方向）に対して直交する方向（縦方向）に重複した状態で走査を行われることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す楕円スポット光は、走査時において走査方向を横方向とした場合に走査方向に直交する縦方向に重複する。従って、ある列の楕円スポット光を消灯して照射不要対象（眩しさを与えたくない対向車両の運転者や歩行者等）への照射を避けようとする場合、車両用灯具は、当該列の楕円スポット光のみならず、照射不要対象に重複して光を照射することになる当該列の上下の楕円スポット光も消灯しなければならないため、消灯不要にも関わらず消灯されるエリアが無駄に広くなり、配光パターン等の描画の照射範囲が無駄に狭くなる点で問題がある。
【０００６】
具体的には、特許文献１の図６２に関して説明すると、図６２の配光可変型前照灯表示は、上下に重複する４列の横線によって形成され、車両用灯具は、上から２列目と３列目の走査時において、運転席に被る部分を走査する際に楕円型スポット光を消灯して、運転席への照射を避けている。しかし、仮に運転席がもう少し高く、または低いことによって、運転席が１列目または４列目の走査範囲に被っていた場合、車両用灯具は、１列目、または４列目においても消灯を行わなければならないため、形成される配光パターンは、運転席への照射を避けるために、更に車両の斜め上方や斜め下方への照射まで無くなることで、不十分になる。
【０００７】
本願は、上記問題に鑑みて、描画走査中のスポット光における無駄な消灯を防止することによって照射範囲の自在性を向上させた描画表示を行う車両用灯具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
レーザー光源と、レーザー光源によるスポット光を車両の外部に向けて走査することで描画表示を行う走査機構を有する車両用灯具において前記レーザー光源によって生成される楕円スポット光をアスペクト比１：１のスポット光にする光学系を有するようにした。
【０００９】
（作用）光学系が、スポット光の第１方向長さ及び第１方向と直交する第２方向の長さに関するアスペクト比を１：１とするスポット光を生成することにより、スポット光による繰り返しの高速走査によって上下に複数生成される直線は、走査方向に直交する方向の分解能が向上する。
【００１０】
また、車両用灯具における前記光学系は、アナモルフィックレンズであることが望ましい。
【００１１】
また、車両用灯具における前記光学系は、中心軸線周りに９０°回転した状態で直列に配列された一対のシリンドリカルレンズであることが望ましい。
【００１２】
また、車両用灯具における前記光学系は、光入射面にマイクロレンズアレイを形成され、かつ光の出射面を非球面形状に形成された特殊レンズであることが望ましい。
【００１３】
また、車両用灯具は、配光可変型前照灯であることが望ましい。
【００１４】
（作用）配光可変型前照灯である車両用灯具が、アスペクト比１：１のレーザースポット光の走査による走査を行うことにより、照射不要対象（対向車両の運転席や歩行者等）を必要最低限だけ避けた描画表示を車両の前方に行う。
【発明の効果】
【００１５】
車両用灯具によれば、スポットレーザー光の分解能の向上によって、スポットレーザー光の分解能のばらつきが無くなり、分解能の走査するスポット光が走査方向に直交する方向に重複しなくなるため、照射不要対象を走査する際に消灯しなければならない走査範囲が狭くなり、照射範囲の自在性を向上させた描画表示を行うことが出来る（請求項１から４の効果）。
【００１６】
車両用灯具によれば、配光可変型前照灯であるため、照射不要対象（対向車両の運転席や歩行者等）を必要最低限だけ避けた最大限の範囲を照射した可変型配光パターンを表示出来る（請求項５の効果）。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）車両用灯具の第１の実施形態に関する水平断面図。（ｂ）第１の実施形態のアナモルフィックレンズの拡大水平断面図。（ｃ）アナモルフィックレンズの拡大垂直断面図。
【図２】第１の実施形態に関する走査機構とアナモルフィックレンズを反射鏡の斜め前方から見た斜視図。
【図３】第１の実施形態に関する車両用灯具における光路の説明図。
【図４】（ａ）従来の車両用灯具における楕円型レーザースポット光に関する走査説明図。（ｂ）本願の車両用灯具における楕円型レーザースポット光に関する走査説明図。
【図５】車両用灯具の第２の実施形態に関する走査機構と複数のシリンドリカルレンズを反射鏡の斜め前方から見た斜視図。
【図６】車両用灯具の第３の実施形態に関する集光レンズを示す部分拡大水平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態を図１から図６に基づいて説明する。各図においては、配光可変型前照灯である車両用灯具の搭載車両（図示せず）のドライバーから見た道路の方向を（上方：下方：左方：右方：前方：後方＝Ｕｐ：Ｌｏ：Ｌｅ：Ｒｉ：Ｆｒ：Ｒｅ）として説明する。
【００１９】
図１（ａ）から図１（ｃ）によって第１の実施形態に係る車両用灯具１を説明する。図１（ａ）に示すように第１の実施形態に係る車両用灯具１は、ランプボディ２と、前面カバー３と、前照灯ユニット４と、を備える。ランプボディ２は、車両の前方側に開口部を有し、前面カバー３は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成され、ランプボディ２の開口部に取り付けられることによって内側に灯室Ｓを形成する。図１に示す前照灯ユニット４は、金属製の支持部材５によって灯室Ｓの内側に配置される。
【００２０】
前照灯ユニット４は、図１（ａ）に示す投影レンズ６，蛍光体７，レーザー光源８、走査機構９及び光学系であるアナモルフィックレンズ１０をそれぞれ有し、これらはいずれも支持部材５に取り付けられる。
【００２１】
図１（ａ）の支持部材５は、底板部５ａと、底板部５ａの左右端部にそれぞれ一体化された側板部（５ｂ、５ｃ）と、これらの先端に一体化されたレンズ支持部５ｄと、これらの基端に一体化された基礎板部５ｅと、を有する。レンズ支持部５ｄは、投影レンズ６を内側に保持する円筒部５ｄ１と、円筒部５ｄ１及び側板部（５ｂ、５ｃ）の双方に一体化されるフランジ部５ｄ２によって構成される。基礎板部５ｅは、スクリュー固定部５ｆとスクリュー固定部５ｆよりも前後の奥行きが厚い放熱部５ｇによって構成される。
【００２２】
図１（ａ）の投影レンズ６は、透明または半透明の平凸レンズであり、凸形状の光の出射面６ａを前方に向けた状態でレンズ支持部５ｄの円筒部５ｄ１の先端部の内側に固定され、蛍光体７は、板状を有し、投影レンズ６の後方でレンズ支持部５ｄの円筒部５ｄ１の基端部の内側に固定される。
【００２３】
図１（ａ）のレーザー光源８は、青色または紫色のレーザーダイオードによって構成され、支持部材５の左側の側板部５ｂに設けられた光源支持部５ｈに固定されて点灯中の熱を放熱される。蛍光体７は、レーザー光源８が青色である場合に黄色蛍光体として形成され、レーザー光源８が紫色である場合に黄色かつ青色蛍光体として形成されることで白色光を発生させるようにする。尚、白色光は、赤、青、緑のＲＧＢ三色のレーザー光の混合によって発生させてもよい。レーザーダイオード光源であるレーザー光源８は、縦長の楕円スポット光を発生させる。本実施形態においては、図１（ｂ）に示すようにレーザー光源８が上下に縦長となる楕円光を発生するように配置される。図２（ａ）に示す走査機構９は、２軸方向に傾動可能な反射鏡１１を有するスキャンデバイスであり、放熱部５ｇの前面に固定される。
【００２４】
図１（ａ）から図１（ｃ）に示すアナモルフィックレンズ１０は、水平断面における曲率と垂直断面における光出射面の曲率が異なる平凸レンズからなる光学系として形成されている。具体的には、図１（ｂ）と図１（ｃ）に示すように、アナモルフィックレンズ１０は、垂直断面の曲率が水平断面の曲率よりも大きな形状を有するように形成されており、レーザー光源８と反射鏡１１の反射面１１ａとの間に配置された状態で底板部５ａまたは基礎板部５ｅのいずれかに固定される。前照灯ユニット４は、ランプボディ２に回動自在に保持された３つのエイミングスクリュー１２（そのうち１つは図示せず）を支持部材５のスクリュー固定部５ｆに螺着されることにより、ランプボディ２に対して傾動自在に支持される。
【００２５】
図１（ｂ）、（ｃ）及び図２に示されるようにレーザー光源８による出射光Ｂ１は、上下に縦長の楕円型レーザースポット光として入射面１０ａからアナモルフィックレンズに入射し、縦方向と横方向のアスペクト比が１：１となる円形のレーザースポット光として出射面１０ｂから出射する。長軸の両端部近傍において分解能の低下が発生する縦長楕円形状のレーザースポット光ＬＳ１は、アナモルフィックレンズ１０を透過してアスペクト比１：１のレーザースポット光ＬＳ２となることにより、低下していた縦方向の分解能を向上させられる。
【００２６】
図１レーザースポット光ＬＳ２は、アナモルフィックレンズ１０によって反射鏡１１の反射面１１ａにアスペクト比１：１となるように集光され、かつ反射される。図１（ａ）及び図２に示す走査機構９は、反射鏡１１、ベース１３、回動体１４、一対の第１トーションバー１５、一対の第２トーションバー１６、一対の永久磁石１７，一対の永久磁石１８及び端子部１９を有する。
【００２７】
図２に示す板状の回動体１４は、一対の第１トーションバー１５によって左右に傾動可能な状態でベース１３に支持され、反射鏡１１は、一対の第２トーションバー１６によって上下に回動可能な状態で回動体１４に支持される。一対の永久磁石１７及び一対の永久磁石１８は、ベース１３において一対の第１及び第２トーションバー（１５、１６）の伸びる方向にそれぞれ設けられ、反射鏡１１及び回動体１４には、それぞれ図示しない制御機構によって独立して制御されると共に端子部１９を介して通電される第１及び第２のコイル（図示せず）が設けられる。
【００２８】
図２に示す回動体１４は、第１コイル（図示せず）への通電のオンまたはオフに基づいて第１トーションバー１５の軸線を中心として左右に往復傾動し、反射鏡１１は、第２コイル（図示せず）への通電のオンまたはオフに基づいて第２トーションバー１６の軸線を中心として上下に往復傾動する。図３に示すように反射面１１ａによって反射されたアスペクト比１：１のレーザースポット光ＬＳ２は、回動体１４の左右方向の傾動と反射面１１ａの上下方向の傾動に基づき、図１に示す蛍光体７、投影レンズ６、灯室Ｓ内のエクステンションリフレクター２０の前端開口部２０ａ、及び前面カバー３を順に透過または通過しつつ上下左右に走査される。
【００２９】
走査機構９は、反射鏡１１を上下方向に微小距離ずつずらしつつ白色かつアスペクト比１：１のレーザースポット光ＬＳ２を左右方向に高速で往復揺動させ、レーザー光源８の点消灯制御に基づいて所定の位置に所定長さで描かれる点や線を上下に積層することにより、走査態様に基づいた所定形状の白色配光パターン（前照灯表示）を車両の外部の前方に表示する。尚、走査機構９には、ＭＥＭＳミラーの他、ガルバノミラー、回転ミラー等の多彩な走査機構を採用出来る。
【００３０】
次に楕円型レーザースポット光を走査する従来の車両用灯具による可変型配光パターン（図４（ａ）を参照）と、アスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２を走査する本実施形態の車両用灯具１による可変型配光パターン（図４（ｂ）を参照）を比較することによって、従来例に対する本実施形態の車両用灯具１の利点を説明する。
【００３１】
図４（ａ）の符号Ｐｔ１は、上下に縦長となる従来の車両用灯具の楕円型レーザースポット光を示し、図４（ｂ）の符号Ｌｓ２は、前述したとおり本実施形態における車両用灯具１のアスペクト比１：１のレーザースポット光を示す。図４（ａ）及び図４（ｂ）の符号Ｌｄは、車両（図示せず）前方の道路を示し、符号Ｈｍは、前方道路上の歩行者を示す。符号Ｓｃ１は、レーザースポット光による車両の前方の矩形の走査領域を表し、走査領域Ｓｃ１の左側に羅列された１，２，３，４・・・ｎという数字は、レーザースポット光による走査の段数を示す。
【００３２】
図４（ｂ）に示す矩形の走査領域（符号Ｓｃ１）内において、本実施形態の走査機構９は、反射鏡１１の傾動に基づいてアスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２によって左端Ｓ１１から右端Ｓ１２まで１段目の走査を高速で行った後、レーザースポット光Ｌｓ２を消灯させた状態で反射鏡１１を左斜め下方に傾動させ、２段目の左端Ｓ１３から再び右端Ｓ１４へ高速で走査し、更に３，４・・・ｎ段まで繰り返し行う。その際、走査機構９は、図４（ｂ）に示すように上下の段のレーザースポット光Ｌｓ２が、隣接しかつ重複しないようにレーザースポット光Ｌｓ２を走査する。
【００３３】
一方、図４（ａ）に示す従来の車両用灯具の走査機構（図示せず）は、本実施形態の走査機構９と同様に楕円型レーザースポット光による左端から右端への走査、スポット光を消灯させた状態で行う左斜め下方への反射鏡の傾動、一段下の段における左端から右端への走査をそれぞれ高速でｎ段まで繰り返す点で共通するが、従来の車両用灯具による走査は、上下に隣り合う楕円型レーザースポット光Ｐｔ１の上端と下端が相互に重複するように走査を行う点で図４（ｂ）に示す本実施形態における走査と異なる。
【００３４】
図４（ａ）に示す従来の車両用灯具による走査においては、レーザースポット光が楕円型に集光する性質を有することでスポット光の上下端部に分解能の低下とばらつきを生じつつ、上下に長く楕円状に伸びる。従って、従来の車両用灯具による走査においては、上下端部を隣接させるように走査しようとしても、楕円型レーザースポット光に発生する分解能の低下のばらつきにより、上下端部が予想外に互いに重複してしまうことがある。
【００３５】
図４（ｂ）に示す本実施形態の車両用灯具１による走査によれば、楕円型レーザースポット光Ｌｓ１をアスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２とする光学系、即ちアナモルフィックレンズ１０を備えることにより、アスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２には、分解能の低下による不鮮明さが上下端部に生じないため、従来のように上下端部を重複させて走査する必要が無く、更に分解能の低下のばらつきによってレーザースポット光Ｌｓ２の上下端部が予想外に互いに重複してしまうこともない。
【００３６】
その結果、本実施形態及び後述する第２及び第３の実施形態におけるアスペクト比１：１のレーザースポット光を走査に利用する車両用灯具は、配光可変型前照灯において、以下の利点を有する。例えば、図４（ｂ）に示すように２段目の符号Ａｒ２２の範囲に歩行者Ｈｍがおり、歩行者Ｈｍを走査する際にまぶしさを与えたくない場合、本実施形態の車両用灯具は、アスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２が２段目の走査において符号Ａｒ２２の範囲にさしかかったときにのみ消灯すればすむ。
【００３７】
しかし、従来の車両用灯具を配光可変型前照灯に使用した場合において、図４（ａ）に示すように２段目の符号Ａｒ１２の範囲にいる歩行者Ｈｍは、楕円型レーザースポット光Ｐｔ１の上下端部が互いに重複することより、符号Ａｒ１１とＡｒ１２の２つの領域で顔に光を照射されている。従って、歩行者Ｈｍに走査による眩しさを与えたくない場合において、従来の車両用灯具は、１段目と２段目の走査において符号Ａｒ１１及びＡｒ２２の双方の範囲にさしかかったときに消灯しなければならなかったため、配光可変時における消灯範囲が無駄に広くなる点で問題があった。本実施形態のアスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２によってスポット光同士を重複させない走査を行えば、消灯範囲を必要最低限にすることが出来る点で意義がある。
【００３８】
次に、図５により、本願の第２の実施形態における車両用灯具を説明する。第２の実施形態における車両用灯具は、楕円型レーザースポット光Ｌｓ１をアスペクト比１：１のレーザースポット光ＬＳ２にするための光学系が第１の実施形態におけるアナモルフィックレンズ１０と異なるほか、共通した構成を有するため、レーザー光源８、走査機構９及び光学系以外の図示と説明は割愛する。
【００３９】
第２の実施形態における車両用灯具は、楕円型レーザースポット光Ｌｓ１をアスペクト比１：１のレーザースポット光ＬＳ２にするための光学系として、アナモルフィックレンズ１０の替わりに一対の同形状のシリンドリカルレンズ２１，２２を有する（図５を参照）。シリンドリカルレンズ２１と２２は、共に透明または半透明の直方体の光出射面を円弧面として形成した形状を有する。またシリンドリカルレンズ２２は、シリンドリカルレンズ２１に対して互いに共通する中心軸線Ｌ１周りに９０°回転した状態で配列される。
【００４０】
図５に示すシリンドリカルレンズ２１と２２は、光入射面２１ａ，２２ａをレーザー光源８側に向け、かつ光出射面２１ｂ、２２ｂを走査機構９の反射面１１ａに向けた状態でレーザー光源８と走査機構９との間に配置される。レーザー光源８による出射光Ｂ１は、上下に縦長の楕円型レーザースポット光Ｌｓ１としてシリンドリカルレンズ２１及びシリンドリカルレンズ２２の順に透過することにより、縦方向と横方向のアスペクト比が１：１となる円形のレーザースポット光Ｌｓ２として走査機構９の反射面１１ａに入射すると共に、車両の前方に向けて反射される。アスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２は、低下していた縦方向の分解能を向上させられた状態で車両前方に向けて走査され、所定形状の可変型配光パターンを表示する。
【００４１】
次に、図６により、本願の第３の実施形態における車両用灯具を説明する。第３の実施形態における車両用灯具は、楕円型レーザースポット光Ｌｓ１をアスペクト比１：１のレーザースポット光ＬＳ２にするための光学系が第１の実施形態におけるアナモルフィックレンズ１０と異なるほか、共通した構成を有するため、レーザー光源８及び光学系以外の図示と説明は割愛する。
【００４２】
第３の実施形態における車両用灯具は、楕円型レーザースポット光Ｌｓ１をアスペクト比１：１のレーザースポット光ＬＳ２にするための光学系として、光の入射面に形成されたマイクロレンズアレイ２３ａと、非球面形状の光の出射面２３ｂを備えた特殊レンズ２３を有する。
【００４３】
レーザー光源８による出射光Ｂ１は、上下に縦長の楕円型レーザースポット光Ｌｓ１としてマイクロレンズアレイ２３ａから特殊レンズ２３を透過し、非球面形状の光の出射面２３ｂから出射することにより、縦方向と横方向のアスペクト比が１：１となる円形のレーザースポット光Ｌｓ２として走査機構の反射面に入射すると共に、車両の前方に向けて反射される。アスペクト比１：１のレーザースポット光Ｌｓ２は、低下していた縦方向の分解能を向上させられた状態で車両前方に向けて走査され、所定形状の可変型配光パターンを表示する。
【符号の説明】
【００４４】
１              車両用灯具（配光可変型前照灯）
８              レーザー光源
９              走査機構
１０            アナモルフィックレンズ（光学系）
２１，２２        シリンドリカルレンズ（光学系）
２３              特殊レンズ（光学系）
２３ａ            マイクロレンズアレイ
２３ｂ            光の出射面
Ｌｓ１            楕円形状のレーザースポット光
Ｌｓ２            アスペクト比１：１のレーザースポット光
【図１】
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【図２】
2020140822.tif 000004
【図３】
2020140822.tif 000005
【図４】
2020140822.tif 000006
【図５】
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【図６】
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