(57)【要約】【課題】配光パターンの端部に光溜まりが生じにくい車両用前照灯に関する。【解決手段】励起光源１０と、励起光源１０の光Ｂ１を受けて二次元的に走査するための光偏向器１２と、光偏向器１２による走査光Ｂ１を透過させる投影レンズ８と、を備えた車両用前照灯１において、光偏向器１２と投影レンズ８の間に配置されて光偏向器１２による走査光Ｂ１を投影レンズ８に向けて透過させる第１補助レンズ１３を有し、第１補助レンズ１３は、負の力を持つようにした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源と、励起光源の光を受けて二次元的に走査するための光偏向器と、光偏向器による走査光を透過させる投影レンズと、を備えた車両用前照灯において、
前記光偏向器と投影レンズの間に配置されて光偏向器による走査光を投影レンズに向けて透過させる第１補助レンズを有し、
前記第１補助レンズは、負の力を持つことを特徴とする、車両用前照灯。
【請求項２】
励起光源の光の光路上に配置された集光レンズとして正の力を発揮する第２補助レンズを有することを特徴とする、請求項１の車両用前照灯。
【請求項３】
前記光偏向器は、前記励起光源と投影レンズの双方に向けられた反射面を有し、かつ往復揺動回転をする反射鏡を有する光偏向器であることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
光偏向器を用いて形成した配光パターンに光溜まりを生じにくい車両用前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、傾動可能なミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスである反射装置により、ＬＥＤ光やレーザー光を発生させる固体光源からの出射光を２種類の蛍光体層を有する蛍光体に向けて反射しつつ走査し、蛍光体の内部で再反射させた光を光学系（投影レンズ）に透光させることで車両の前方に配光パターンを形成する車両用前照灯が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６５４９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の車両用前照灯の反射装置は、揺動するミラーで固体光源からの反射光を高速往復揺動させることにより、揺動方向に表示される線を揺動方向に直交する方向に微小距離ずつずらしながら高速で繰り返し積層することによって、所定形状の描画パターンを車両前方の物体に表示する。
【０００５】
その際、所定の往復揺動領域を往復する反射装置のミラーは、往復揺動の中央位置で最も速く動作し、２箇所の折返位置に向かって徐々に減速し、折返し位置で速度が一瞬だけ０になって折り返す動作、つまり単振動をするため、ミラーによって反射される光は、移動距離が最も長くなる中央地点で最も暗くなり、移動距離が最も短くなる両端の折り返し位置で最も明るくなる。
【０００６】
このような走査光は、配光パターンの両端部が中央部に比べて過剰に明るく見える光溜まり現象を発生させる点で問題がある。
【０００７】
本願は、上記問題に鑑みて、光偏向器による走査光を用いて形成した配光パターンの端部に光溜まりが生じにくい車両用前照灯を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
励起光源と、励起光源の光を二次元的に走査するための光偏向器と、光偏向器による走査光を透過させる投影レンズと、を備えた車両用前照灯において、
前記光偏向器と投影レンズの間に配置されて光偏向器による走査光を投影レンズに向けて透過させる第１補助レンズを有し、前記第１補助レンズは、負の力を持つようにした。
【０００９】
（作用）光偏向器によって２つの折返位置からなる往復揺動領域を往復するように走査された単振動光は、負の力を持つ第１補助レンズに入射することにより、折返位置に近づくほど移動距離が長くなる。
【００１０】
車両用前照灯において、励起光源の光の光路上に配置された集光レンズとして正の力を発揮する第２補助レンズを有するようにした。
【００１１】
（作用）光偏向器による走査光を第２補助レンズによってスポット集光することにより、第１補助レンズを透過して走査されるスポット光の形崩れが防止されて輪郭が鮮明になる。
【００１２】
車両用前照灯において、前記光偏向器を前記励起光源と投影レンズの双方に向けられた反射面を有し、かつ往復揺動回転をする反射鏡を有する光偏向器とした。
【００１３】
（作用）往復回転揺動する反射鏡による単振動光は、第１補助レンズを透過することで折返位置に近づくほど移動距離が長くなる。
【発明の効果】
【００１４】
車両用前照灯によれば、折返位置に近づくほど単振動光の移動距離が長くなるため、配光パターンの端部に光溜まりが生じにくくなる。
【００１５】
車両用前照灯によれば、走査光のスポット光の形崩れがなく輪郭が鮮明になることで配光パターンも明るく鮮明になる。
【００１６】
車両用前照灯によれば、往復回転揺動する反射鏡が折返位置で一瞬停止しても光が第１補助レンズを透過することで配光パターンの端部に光溜まりが出来にくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施例における車両用前照灯の正面図。
【図２】第１実施例の車両用前照灯のハイビーム用灯具ユニットの横断面図。
【図３】第１実施例の光偏向器を反射鏡の斜め前方から見た斜視図。
【図４】第１実施例の第１補助レンズによる光路と配光パターンの説明図。
【図５】第２実施例の第１補助レンズによる光路と配光パターンの説明図。
【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５に基づいて説明する。各図においては、車両用前照灯の各部や車両用前照灯の搭載車両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から図４によって第１実施例の車両用前照灯を説明する。第１実施例の車両用前照灯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、ハイビーム用前照灯ユニット５及びロービーム用前照灯ユニット６を金属製の支持部材７で一体化することによって構成され、灯室Ｓの内側に配置される。
【００２０】
ハイビーム用前照灯ユニット５とロービーム用前照灯ユニット６は、図２に示す投影レンズ８，蛍光体９，励起光源１０、集光レンズ１１、光偏向器１２、第１補助レンズ１３、及び第２補助レンズ２４をそれぞれ有し、これらはいずれも支持部材７に取り付けられる。
【００２１】
図２の支持部材７は、金属で形成され、底板部７ａと、底板部７ａの左右端部にそれぞれ一体化された側板部（７ｂ、７ｃ）と、側板部（７ｂ、７ｃ）の先端に一体化されたレンズ支持部７ｄと、側板部（７ｂ、７ｃ）の基端に一体化された基礎板部７ｅを有する。レンズ支持部７ｄは、投影レンズ８を内側に保持する円筒部７ｄ１と、円筒部７ｄ１の中央部の外周に形成されると共に円筒部７ｄ１及び側板部（７ｂ、７ｃ）の双方に一体化されるフランジ部７ｄ２によって構成される。基礎板部７ｅは、光偏向器１２の保持部７ｇとその左右に延出形成されたスクリュー固定部７ｈによって構成される。
【００２２】
図２の投影レンズ８は、前方に向けて凸になる透明または半透明の平凸レンズであり、レンズ支持部７ｄの円筒部７ｄ１の先端部の内側に固定される。蛍光体９は、円板状に形成されて、投影レンズ８の後方でレンズ支持部７ｄの円筒部７ｄ１の内側に固定される。
【００２３】
図２の励起光源１０は、青色または紫色のＬＥＤ光源またはレーザー光源によって構成され、図示しない制御機構によって点消灯制御され、支持部材７の左側の側板部７ｂに設けられた光源支持部７ｉに固定されて点灯中の熱を放熱される。蛍光体９は、白色光を発生するように構成される。励起光源１０が青色である場合、蛍光体９は、黄色蛍光体として形成され、励起光源１０が紫色である場合、蛍光体９は、黄色かつ青色蛍光体として形成されるか、または赤色かつ緑色かつ青色（ＲＧＢ）の少なくとも３色を有する蛍光体として形成されるようにする。
【００２４】
図２の光偏向器１２は、２軸方向に傾動可能な反射鏡１４を有するスキャンデバイス（走査機構）であり、保持部７ｇの前面に固定される。集光レンズ１１は、光の出射面を凸形状とした透明または半透明の平凸のコリメートレンズであり、励起光源１０と反射鏡１４の反射面１４ａとの間に配置された状態で底板部７ａまたは基礎板部７ｅ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１５を支持部材７の基礎板部７ｅのスクリュー固定部７ｈ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２に示す光偏向器１２は、ＭＥＭＳミラーなどによって構成され、図３に示すように反射鏡１４、ベース１６、回動体１７、一対の第１トーションバー１８、一対の第２トーションバー１９、一対の永久磁石２０，一対の永久磁石２１及び端子部２２を有する。反射面１４ａは、反射鏡１４の前面に銀蒸着やメッキなどの処理を施すことで形成される。
【００２６】
図３の板状の回動体１７は、端子部２２から給電を受ける第１のコイル（図示せず）を有し、一対の第１トーションバー１８によって左右に傾動可能な状態でベース１６に支持され、反射鏡１４は、端子部２２から給電を受ける第２のコイル（図示せず）を有し、一対の第２トーションバー１９によって上下に回動可能な状態で回動体１７に支持される。回動体１９は、一対の永久磁石２０と制御機構（図示せず）によって通電制御される第１コイルによって第１トーションバー１８の軸線を中心として左右に高速で往復揺動回転し、反射鏡１４もまた、一対の永久磁石２１と制御機構（図示せず）によって通電制御される第２コイルによって第２トーションバー１９の軸線を中心として上下に高速で往復揺動回転する。
【００２７】
第１補助レンズ１３は、軸線Ｌ０を中心とし、図２及び図４に示すように蛍光体９に対向する凹型非球面からなる凹光出射部１３ａと、反射鏡１４に対向する凹型非球面からなる凹光入射部１３ｂを有する両凹レンズとして形成され、第１凹光出射部１３ａにおける透過光の出射位置が中心軸線Ｌ０から外周方向に遠ざかるほど負の力を増して拡散性を増加させる。第１補助レンズ１３は、蛍光体９の後方に配置された状態でレンズ支持部７ｄの円筒部７ｄ１の後端部の内側に固定される。凹光出射部１３ａ及び凹光入射部１３ｂは、共に一定の曲率を有するように形成される。
【００２８】
また、第２補助レンズ２４は、光の出射面を凸形状とした透明または半透明の凸レンズであり、集光レンズとして正の力を発揮し、反射鏡１４の反射面１４ａと第１補助レンズ１３の凹光入射部１３ｂとの間で揺動する反射鏡１４による走査光Ｂ１の光路上に配置された状態で底板部７ａまたは基礎板部７ｅのいずれかに固定される。第２補助レンズ２４は、光偏向器１２による走査光Ｂ１を軸線Ｌ０方向に屈折させてスポット集光することで第１補助レンズ１３を透過して拡散されつつ走査されるスポット光Ｂ１の光像の形崩れを防止して輪郭を鮮明にし、配光パターンを明るく鮮明にする。尚、第２補助レンズ２４は、励起光源１０による光Ｂ１の光路上のいずれかに配置されていればよく、集光レンズ１１を第２補助レンズ２４として機能的に兼用させることで省略されてもよい。
【００２９】
図２に示すように励起光源１０による光Ｂ１は、集光レンズ１１によって反射鏡１４に向けて集光され、反射面１４ａによって第２補助レンズ２４に反射されてスポット集光される。第２補助レンズ２４を透過した光Ｂ１は、第１補助レンズ１３の凹光入射部１３ｂに入射し、拡散されつつ凹光出射部１３ａから出射し、蛍光体９を透過して拡散する白色光となり、投影レンズ８を透過して前後に伸びる略平行光とされて前面カバー３から車両用前照灯１の前方に出射する。
【００３０】
光Ｂ１は、励起光源１０の通電制御に基づいて点消灯し、光偏向器１２の反射鏡１４によって左右に高速で走査されることで左右に伸びる点消灯に基づいた長さの白線を所定の位置に描画し、反射鏡１４の上下角を微小角ずつずらされながら左右の走査を高速で繰り返す。具体的には、例えば図４に示すように反射鏡１４により光Ｂ１は、捜査範囲の左上端部であるＰ４’からＰ０を経由して捜査範囲の右上端部であるＰ４に至る左右いずれかの方向の走査を高さｈ１だけ下にずらされつつ高速で繰り返され、左右に伸びる白線を上下に積層することによって所定形状の白色配光パターンを車両（図示せず）の前方に表示する。
【００３１】
次に、図４により、第１実施例の車両用前照灯１によって表示される、中央の位置で最も明るく外周の位置で最も暗くなる配光パターンＬａについてより具体的に説明する。尚、図４においては、説明の便宜上、投影レンズ８を省略しており、蛍光体９に入射した後の光Ｂ１は、投影レンズ８によって平行光に変化したものと仮定して記載している。
【００３２】
まず、図４に示すように第１実施例の光偏向器１２は、反射鏡１４をサイン波駆動によって左右に高速で往復揺動させている。サイン波駆動によって揺動する反射鏡１４は、揺動の中央位置近傍で最も速く移動し、２箇所の折返位置に向かって徐々に減速して折返位置で一瞬だけ停止した後に中央位置まで再び加速する単振動運動をする。
【００３３】
仮に、単振動運動をする反射鏡１４によって反射面１４ａから放射方向に反射される光Ｂ１を仮に図４の第１補助レンズ１３に透過させず、第１補助レンズ１３の中心を通り前後に伸びる線Ｌ０に直交する蛍光体９に直接入射させて前方から蛍光体９を見た場合、蛍光体９内を左右に揺動する光Ｂ１による光像の単位時間当たりの移動距離は、光像が往復揺動の中央位置から折返し位置に向かって遠ざかる程短くなるため、このような光像の走査によって表示される配光パターンは、光像の移動距離の最も長くなる中央で最も暗くなり、光像の移動距離が短くなるほど明るくなるため、移動する光像の２箇所の折返位置に相当する配光パターンの外周に光溜まりを生じてしまう点で問題がある。
【００３４】
図２及び図４に示す本実施例の第１補助レンズ１３は、単振動運動をする反射鏡１４から蛍光体に向かう光を透過させることで、従来とは逆に蛍光体９内を往復揺動する走査光Ｂ１が往復揺動の中央位置から２箇所の折返位置に向けて遠ざかる程、単位時間あたりの移動距離が長くなるようにすることで、配光パターンＬａの外周を最も暗くして光溜まりを解消すると共に、中央を最も明るくしてホットスポットとするものである。
【００３５】
まず、図４の反射鏡１４が、正面（光線Ｂ１が軸線Ｌ０上を直進するような反射面１４ａの配置）から右方向に一定の時間ｔだけ回動した場合、走査光Ｂ１は、両凹レンズである第１補助レンズ１３に入射して右方向に拡散するように屈折し、蛍光体９内においてＰ０からＰ１の位置まで右方向に距離Ｗ１を移動する。反射鏡１４が更に右方向に同じ一定の時間ｔを回動するごとに走査光Ｂ１は、蛍光体９内においてＰ１からＰ２までの距離Ｗ２、Ｐ２からＰ３までの距離Ｗ３、Ｐ３から右側の折返位置Ｐ４までの距離Ｗ４を順に移動する。
【００３６】
第１補助レンズ１３は、非球面からなる凹光出射部１３ａ及び凹光入射部１３ｂを表裏に備えた両凹レンズであるため、第１補助レンズ１３の凹光出射部１３ａから出射する走査光Ｂ１は、出射位置が往復揺動位置の中心点Ｐ０となる第１補助レンズ１３の中心軸線Ｌ０から遠ざかるほど拡散度合いを増加される。その結果、蛍光体９内を移動する走査光Ｂ１の一定時間ｔ当たりの移動距離は、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４となるため、配光パターンＬａの右半分は、右端近傍で最も暗くなって光溜まりが解消し、中央が最も明るくなってホットスポットとなる。
【００３７】
このことは、光Ｂ１を反射する反射鏡１４が正面から左方に回動する場合も同様で、第１補助レンズ１３は、中心軸線Ｌ０を中心として左右対称の形状を有するので揺動範囲の中心から左側の折返し位置に向かうほど光Ｂ１の移動距離は大きくなる。反射鏡１４が正面（軸線Ｌ０に沿った方向）から左方向に一定の時間ｔだけ回動した場合、走査光Ｂ１は、両凹レンズである第１補助レンズ１３によって左方向に拡散するように屈折し、蛍光体９内において正面位置であるＰ０からＰ１‘の位置まで左方向に距離Ｗ１を移動する。反射鏡１４が更に左方向に同じ一定の時間ｔ回動するごとに走査光Ｂ１は、蛍光体９内においてＰ１’からＰ２’までの距離Ｗ２、Ｐ２’からＰ３’までの距離Ｗ３、Ｐ３’から左側の折返位置Ｐ４’までの距離Ｗ４を順に移動する。従って配光パターンＬａの左半分もまた、左端近傍で最も暗くなって光溜まりが解消し、中央が最も明るくなってホットスポットとなる。
【００３８】
その結果、光Ｂ１は、図４に示すように微小高さｈ１ずつ下方にずらされながらＰ４’からＰ４の間を左右に高速で繰り返し走査されることにより、中央が最も明るく、外周に向けて徐々に暗くなる所定形状の白色配光パターンＬａを表示する。
【００３９】
次に、図５により、第１実施例の第１補助レンズ１３を改良した第２実施例の第１補助レンズ２３について説明する。第１補助レンズ２３は、第１実施例の車両用前照灯１の第１補助レンズ１３の代わりに使用されるもので、第１補助レンズ１３よりも配光パターンの中央の位置がより明るく外周がより暗い配光パターンＬｂを表示するものである。尚、図５においても、説明の便宜上、投影レンズ８を省略しており、蛍光体９に入射した後の光Ｂ２は、投影レンズによって平行光に変化したものと仮定して記載している。
【００４０】
図５に示す第１補助レンズ２３は、軸線Ｌ１を中心とし、蛍光体９に対向する凹型非球面からなる凹光出射部２３ａと、反射鏡１４に対向する凹型非球面からなる凹光入射部２３ｂを有する両凹レンズとして形成され、第１凹光出射部２３ａにおける透過光の出射位置が中心軸線Ｌ１から外周方向に遠ざかるほど負の力を増して拡散性を増加させる。第１補助レンズ２３は、両凹レンズという点で図４に示す第１実施例の第１補助レンズ１３と共通するが、凹型出射部２３ａの曲率が第１実施例の凹型入射部１３ａよりも大きく形成されている点で異なる。尚、本実施例においては、凹型入射部２３ｂの曲率を第１実施例の凹型入射部１３ｂと同一としている。
【００４１】
尚、図５に示す励起光源１０，集光レンズ１１，光偏向器１２は、第１実施例と同一の構成であり、光偏向器１２の反射鏡１４は、第１実施例と同様に所定の等角速度で左右に高速で往復揺動させている。また、図５における励起光源１０からの出射光は、光Ｂ２とする。
【００４２】
図５に示す走査光Ｂ２は、反射鏡１４が正面（軸線Ｌ１に沿った方向）から右方向に一定の時間ｔずつ回動するごとに、蛍光体９内において正面位置であるＰ０からＰ５までの距離Ｗ５、Ｐ５からＰ６までの距離Ｗ６、Ｐ６からＰ７までの距離Ｗ７、Ｐ７から右側の折返位置Ｐ８までの距離Ｗ８を順に移動し、反射鏡１４が正面から左方向に一定の時間ｔずつ回動するごとに、蛍光体９内においてＰ０からＰ５’までの距離Ｗ５、Ｐ５’からＰ６’までの距離Ｗ６、Ｐ６’からＰ７’までの距離Ｗ７、Ｐ７’から左側の折返位置Ｐ８’までの距離Ｗ８を順に移動する。
【００４３】
図５に示す走査光Ｂ２は、第１補助レンズ２３を透過することで凹光出射部２３ａの出射位置が第１補助レンズ２３の中心軸線Ｌ１から遠ざかるほど拡散度合いを増加される点で第１実施例の走査光Ｂ１と変わらないため、蛍光体９内における走査光Ｂ２の一定時間ｔ当たりの移動距離は、揺動中心となる正面位置Ｐ０から左右の折返位置に近づく程大きくなる点で第１実施例の走査光Ｂ１と共通し、Ｗ５＜Ｗ６＜Ｗ７＜Ｗ８となる。
【００４４】
一方、図４及び図５に示すように揺動中心である正面位置ＰＯから左右の折返し位置に近づくほど大きくなる走査光Ｂ２の移動距離の増加割合は、第１補助レンズ２３の凹光出射部２３ａの曲率を第１実施例の第１補助レンズ１３の凹光出射部１３ａの曲率よりも大きく形成していることにより、第１実施例の第１補助レンズ１３よりも大きい。従って、走査光Ｂ２の移動距離は、走査光Ｂ１の移動距離に対してＷ５＜Ｗ１、かつＷ８＞Ｗ４となる。従って、図５の配光パターンＬｂは、図４の配光パターンＬａに比べてホットスポットとなる中央がより明るく、外周がより暗く形成されて光溜まりが更に低減される点で第２実施例の第１補助レンズ２３は、第１実施例の第１補助レンズ１３よりも望ましい。
【符号の説明】
【００４５】
１                  車両用前照灯
８                  投影レンズ
１０                励起光源
１２                光偏向器
１３                第１補助レンズ
１３ｂ              凹光入射部
１３ｃ              外周
１４                反射鏡
１４ａ              反射面
２３                第１補助レンズ
２３ｂ              凸光入射部
２３ｃ              凹光入射部
Ｂ１、Ｂ２          励起光源の光
Ｌ０、Ｌ１          第１補助レンズの中心
【図１】
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【図２】
2019079702.tif 000004
【図３】
2019079702.tif 000005
【図４】
2019079702.tif 000006
【図５】
2019079702.tif 000007