(57)【要約】【課題】車両の前方に投影した光の輪郭が鮮明な車載用前照灯を提供する。【解決手段】レーザ光発振器１が照射したレーザ光を受けて当レーザ光とは異なる波長の光を発する蛍光体２の発光面２ｃを、中央部より周囲部が投影レンズ４に接近する形状の、投影レンズ４の焦点面Ｆに沿った湾曲面にした。これにより、発光面２ｃの輝点を車両の前方へにじみの少ないスポット状に投影することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光発振器と、
前記レーザ光発振器が照射したレーザ光を受けて当レーザ光とは異なる波長の光を発する蛍光体と、
前記レーザ光発振器が照射したレーザ光を前記蛍光体に向けて反射して、前記蛍光体における当レーザ光の照射位置を変更する可動式の反射部材と、
前記蛍光体が発した光を車両の前方に投影する光学部材とを備え、
前記蛍光体の発光面は、周囲部の少なくとも一部が中央部より前記光学部材に接近する形状の湾曲面であることを特徴とする車載用前照灯。
【請求項２】
前記蛍光体の発光面は、前記光学部材の焦点面に沿う形状の湾曲面であることを特徴とする請求項１記載の車載用前照灯。
【請求項３】
前記反射部材は、前記光学部材の周囲に配置されていることを特徴とする請求項１記載の車載用前照灯。
【請求項４】
前記反射部材は、前記光学部材の光軸上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の車載用前照灯。
【請求項５】
前記蛍光体の発光面は、前記光学部材の光軸からずれた位置に、当光軸に対して傾けて配置され、
前記蛍光体と前記光学部材との間に、前記蛍光体が発した光の光路を変更して前記光学部材へ入射させる光路補正部材が設置されていることを特徴とする請求項１記載の車載用前照灯。
【請求項６】
前記光路補正部材は、前記光学部材と一体に形成されていることを特徴とする請求項５記載の車載用前照灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の前方を照らす車載用前照灯に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化を助長する二酸化炭素の排出量を削減する風潮と、発光効率の高い明るいＬＥＤ（発光ダイオード、半導体光源）が実現化される昨今の情勢の中において、車載用灯具の光源にも従来のタングステンフィラメントによる電球に代替して、低電力のＬＥＤが普及し始めている。当ＬＥＤは、長寿命で、一定の電流を供給する簡単な制御によって安定した明るさを発することができるため、車載用灯具の光源として好適である。さらに、近年の高出力（高光度）化も加勢して、車載用前照灯の光源としても普及し始めている。
【０００３】
なお、普及が先行しているＬＥＤは、青色光を発するＬＥＤと、当ＬＥＤが発した青色光を受けて黄色光を発する蛍光体（波長変換素子）とを組み合わせるものが多い。青色光のレーザ光を発するレーザ光発振器（レーザダイオード、ＬＤ）と白色光を発する蛍光体とを組み合わせた光源も、ＬＥＤに少し遅れながら、普及しつつある。
【０００４】
上記のように光源がＬＥＤあるいはレーザ光発振器に変遷する一方で、車載用前照灯の機能も進化し、走行灯用の明るい光で前方を照らしながら、対向車を運転する運転者を眩惑しないように当対向車の方向を暗くする、即ち、当対向車の方向に光を照射しない前照灯が実用化されている。当対向車の方向に光を照射しない、換言すれば、任意の配光を形成する前照灯として、レーザ光（レーザビーム）のように照射面が点状になる光を任意の方向に向ける構成が望まれる。しかし、上記レーザ光は単色光であるために白色光が必要な車載用前照灯を直接構成することができないので、まずレーザ光を蛍光体に照射し、当蛍光体の表面に生成した任意の形状の白色発光部の陰影を、凸レンズ等の光を車両の前方に投影する光学部材（投影レンズ）を用いて車両の前方に投影する構成にしている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
特許文献１は、レーザ光源と、当レーザ光源から出射されたレーザ光を受けて発光する発光部とを備え、当発光部が発する光を前方に出射する車両用前照灯に関する。この車両用前照灯は、レーザ光源と発光部との間にレーザ光を導く光制御部を配置して、発光部内のレーザ光が照射される位置を変えて、車両前方に投影する光の位置を移動する構成である。光制御部としては、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）ミラー、ピエゾミラー素子、あるいはガルバノミラーを使用することが記載されている。しかしながら、当特許文献１では、発光部（蛍光面）は平面であって、湾曲面にする記載はない。
【０００６】
特許文献２は、レーザ光源と、当レーザ光源が発するレーザ光を受けて配光パターンを形成する蛍光部材とを備える車両用灯具に関する。この車両用灯具は、レーザ光を走査して各蛍光部材にレーザ光を分配する走査部を備えて、レーザ光の照射方向を変える構成である。走査部としては、ＭＥＭＳミラーあるいはガルバノミラーを使用することが記載されている。しかしながら、当特許文献２では、蛍光部材（蛍光面）は平面であって、湾曲面にする記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２３２３９０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／９９１４４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、車載用前照灯に使用する投影レンズは、安価で、構成が簡素な、単一の凸レンズが使用されることが多く、カメラあるいは望遠鏡のように複数のレンズを組み合わせて収差を除くことはできない。従って、前照灯用の投影レンズには、不都合は承知の上で、例えば球面収差等の、収差の大きな凸レンズを使用することが前提となる。
【０００９】
１枚で構成される球面収差の大きな凸レンズにおいては、光軸から外れる位置の焦点が、光軸上の焦点より凸レンズ寄りになる。そのため、カメラのように光を入射し内部に陰影を結像させるときには、その焦点面が、銀塩カメラのフィルムあるいはディジタルカメラの撮像素子のように平面にはならず、中央部に対して周囲部が凸レンズに接近する湾曲面になる。逆に、フィルムの映写装置のように光を出射し外部に画像を結像させるときは、その投影用画像をフィルムのような平面にすれば、光軸から離れた周辺部の画像がぼやけるので、上記湾曲した焦点面に相当する湾曲面に投影用の画像を描く必要がある。車載用前照灯も同様で、球面収差が大きく、湾曲した焦点面を持つ凸レンズに平面の蛍光面を配置した場合、車両の前方に投影した光の輪郭がぼやけるという課題があった。
【００１０】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、車両の前方に投影した光の輪郭が鮮明な車載用前照灯を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る車載用前照灯は、レーザ光発振器と、レーザ光発振器が照射したレーザ光を受けて当レーザ光とは異なる波長の光を発する蛍光体と、レーザ光発振器が照射したレーザ光を蛍光体に向けて反射して、蛍光体における当レーザ光の照射位置を変更する可動式の反射部材と、蛍光体が発した光を車両の前方に投影する光学部材とを備え、蛍光体の発光面は、周囲部の少なくとも一部が中央部より光学部材に接近する形状の湾曲面である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、蛍光体の発光面を、周囲部の少なくとも一部が中央部より光学部材に接近する形状の湾曲面にしたので、蛍光体の発光面が光学部材の焦点面に配置されることになり、車両の前方に投影した光の輪郭が鮮明な車載用前照灯を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車載用前照灯の構成例を示す断面図である。
【図２】実施の形態１に係る車載用前照灯のうち、レーザ光発振器、蛍光体、可動反射鏡、投影レンズの一例を示す拡大図である。
【図３】実施の形態１に係る車載用前照灯の理解を助けるための参考例であり、図２において湾曲状の蛍光体の代わりに平面状の蛍光体を用いた図である。
【図４】実施の形態１に係る車載用前照灯のうち、可動反射鏡と反射鏡駆動部とから構成されるＭＥＭＳミラーの一例を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る車載用前照灯の構成例を示す断面図である。
【図６】実施の形態２に係る車載用前照灯において蛍光体が発する光を説明する図である。
【図７】実施の形態２に係る車載用前照灯の変形例を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る車載用前照灯の構成例を示す断面図である。
【図９】実施の形態３に係る車載用前照灯において蛍光体が発する光を説明する図である。
【図１０】実施の形態３に係る車載用前照灯の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１に示すように、実施の形態１に係る車載用前照灯は、レーザ光発振器１と、レーザ光発振器１が照射したレーザ光を受けて当レーザ光とは異なる波長の光を発する蛍光体２と、レーザ光発振器１が照射したレーザ光を反射して蛍光体２における当レーザ光の照射位置を変更する可動反射鏡（可動式の反射部材）３と、蛍光体２が発した光を車両の前方に投影する投影レンズ（光学部材）４と、蛍光体２を保持する保持部材を兼用する蛍光体保持・放熱部５と、これらを収容するケース６と、前面レンズ７と、可動反射鏡３を駆動する反射鏡駆動部８とを備える。なお、図１の構成例では、蛍光体保持・放熱部５の一部をケース６の外へ露出させて、蛍光体２が発する熱の放熱性の向上を図っている。
【００１５】
図２は、レーザ光発振器１、蛍光体２、可動反射鏡３、および投影レンズ４の説明用の拡大図である。図２では反射鏡駆動部８の図示を省略している。
蛍光体２（発光面２ｃ）は、波長変換素子であり、レーザ光発振器１が照射するレーザ光Ｌ１（例えば、青色）を受けて、当レーザ光Ｌ１とは異なる波長（例えば、白色）の光Ｌ２を発する。蛍光体２の発光面２ｃが発した光Ｌ２は、投影レンズ４から車両の前方へ投影される。
【００１６】
車載用前照灯に使用する投影レンズ４は、安価で、構成が簡素な、単一の凸レンズが使用されることが多い。そのような投影レンズ４は球面収差が大きく、光軸から外れる位置の焦点が、光軸上の焦点より投影レンズ４側に寄る。そのため、投影レンズ４の焦点面Ｆは、中央部に対して周囲部が投影レンズ４側に接近した湾曲面になる。そこで、実施の形態１では、蛍光体２の投影レンズ４に対向する発光面２ｃを、投影レンズ４の焦点面Ｆに沿う湾曲形状にする。つまり、発光面２ｃの周囲部が中央部より投影レンズ４に接近する形状であり、中央部が投影レンズ４とは反対側に窪んだ形状である。
図示例では、１枚の投影レンズ４を使用した構成例を示したが、複数枚の投影レンズ４を光軸上に並べて使用してもよい。
【００１７】
反射鏡駆動部８が可動反射鏡３を上下方向および左右方向に傾けることにより、蛍光体２の発光面２ｃにレーザ光Ｌ１が走査される。これにより、投影レンズ４を介して車両前方へ投影される光Ｌ２の投影領域は、発光面２ｃにおけるレーザ光Ｌ１の照射位置に応じて変化することになる。図２では、スクリーンＳ上に投影領域Ａ１，Ａ２の形状を表現することとし、明るい部分を濃く、暗い部分を薄く表現している。投影レンズ４の焦点面Ｆの形状に沿った湾曲状の発光面２ｃを使用した場合、発光面２ｃのどの照射位置Ｐ１，Ｐ２にレーザ光Ｌ１が照射されても、投影レンズ４から投影される光が平行光になりにじみが少ないため、スクリーンＳ上の投影領域Ａ１，Ａ２は輪郭が鮮明である。従って、レーザ光Ｌ１を上下左右に走査しながら、発光面２ｃに任意の陰影を描き、当発光面２ｃに描いた陰影を投影レンズ４から車両の前方に投影すれば、明暗の境界、即ち、輪郭が鮮明で、明るさに斑がない前照灯を形成することができる。なお、発光面２ｃに描く陰影は、例えば、すれ違い灯用の配光パターン、あるいは走行灯用の配光パターン等である。例えばすれ違い灯用のカットオフラインを形成する陰影を発光面２ｃに描いた場合、車両の前方に投影したカットオフラインが左右の周辺部まで鮮明になる。
【００１８】
ここで、実施の形態１の効果を説明するための参考例として、図３に、平面状の発光面を有する蛍光体２０を用いた光学系を示す。蛍光体２０を使用した場合、平面状の発光面において投影レンズ４の焦点Ｆと重なる位置Ｐ１にレーザ光Ｌ１が照射されると、スクリーンＳ上の投影領域Ａ１は輪郭が鮮明である。一方、平面状の発光面において投影レンズ４の焦点Ｆから離れた位置Ｐ２にレーザ光Ｌ１が照射されると、スクリーンＳ上の投影領域Ａ２は輪郭がぼやける。従って、例えばすれ違い灯用のカットオフラインを形成する陰影を平面状の蛍光体２０に描いた場合、車両の前方に投影したカットオフラインの左右の周辺部がぼやける。
【００１９】
図４は、可動反射鏡３と反射鏡駆動部８とから構成されるＭＥＭＳミラーの一例を示す模式図である。反射鏡駆動部８は、ベース８ａ、第１回動体８ｂ、第１回動軸８ｃ、第２回動軸８ｄ、第１ピエゾ素子８ｅ，８ｆ、第２ピエゾ素子８ｇ，８ｈを有する。ベース８ａは枠体であり、車載用前照灯に固定される。このベース８ａの開口部には、第１回動軸８ｃにより第１回動体８ｂが回動自在に連結され、第１ピエゾ素子８ｅ，８ｆの伸縮に合わせて第１回動体８ｂが第１回動軸８ｃを中心に回動する。第１回動体８ｂの開口部には、第２回動軸８ｄにより可動反射鏡３が回動自在に連結され、第２ピエゾ素子８ｇ，８ｈの伸縮に合わせて可動反射鏡３が第２回動軸８ｄを中心に回動する。これにより、レーザ光を発光面２ｃの任意の位置に走査可能である。
【００２０】
なお、図４ではピエゾ素子を駆動源にしたＭＥＭＳミラーを例示したが、これに限定されるものではなく、モータを駆動源にしたガルバノミラー等であってもよい。
また、明るく照らす投影領域に対応する発光面２ｃの照射位置にはレーザ光をゆっくり走査（１点への照射時間を相対的に長く）し、暗く照らす投影領域に対応する発光面２ｃの照射位置にはレーザ光を早く走査（１点への照射時間を相対的に短く）することで、車両前方に投影する部分ごとに光の明るさを調整できる。
【００２１】
以上より、実施の形態１によれば、車載用前照灯は、レーザ光発振器１と、レーザ光発振器１が照射したレーザ光を受けて当レーザ光とは異なる波長の光を発する蛍光体２と、レーザ光発振器１が照射したレーザ光を蛍光体２に向けて反射して、蛍光体２における当レーザ光の照射位置を変更する可動反射鏡３と、蛍光体２が発した光を車両の前方に投影する投影レンズ４とを備え、蛍光体２の発光面２ｃを、中央部より周囲部が投影レンズ４に接近する形状の湾曲面にした。このため、車両の前方に投影した光の輪郭が鮮明な車載用前照灯を提供することができる。また、発光面２ｃに照射するレーザ光を走査することによって、発光面２ｃに斑のない任意の形状の光源（陰影）を形成でき、車両前方に任意の配光パターンを形成することができる。これにより、例えば、対向車を運転する運転者を眩惑しないように対向車の方向は照らさず、その他の方向は明るく照らす走行灯を実現することができる。
【００２２】
また、実施の形態１によれば、蛍光体２の発光面２ｃを、投影レンズ４の焦点面Ｆに沿う形状の湾曲面にすることで、レーザ光が発光面２ｃのどの位置に照射された場合でも車両前方に投影された光の輪郭が鮮明になる。
【００２３】
また、実施の形態１によれば、可動反射鏡３を、投影レンズ４の周囲に配置したので、蛍光体２が発した光が遮られることなく車両前方に投影され、光の利用効率が高い。
ただし、発光面２ｃに対して斜め方向からレーザ光が照射されるため、発光面２ｃのうちの特にレーザ光発振器１側には、レーザ光が浅い角度で照射されることとなり、輝点（即ち、発光する点）が大きくなる可能性がある。
【００２４】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る車載用前照灯の構成例を示す断面図である。なお、図５において、図１〜図４と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図５の構成例では、可動反射鏡３を投影レンズ４の光軸上に配置して、蛍光体２の発光面２ｃの正面からレーザ光Ｌ１を照射する。これにより、上記実施の形態１のように発光面２ｃに斜め方向からレーザ光を照射したときには描けない小さな輝点が描けるようになる。
【００２５】
ただし、投影レンズ４の中央に可動反射鏡３を配置すると、図６に示すように、蛍光体２が発した光の一部が可動反射鏡３により遮られるため、投影レンズ４から外れた位置に可動反射鏡３を配置した場合に比べて光の利用効率は低下する。
【００２６】
なお、図５では蛍光体２の後ろ側にレーザ光発振器１を配置し、レーザ光Ｌ１を、蛍光体２と蛍光体保持・放熱部５とに形成した開口部から可動反射鏡３へ照射する構成にしたが、この構成に限定されるものではない。ここで、変形例を図７に示す。図７の変形例では、投影レンズ４の光軸上に固定反射鏡１０を配置している。レーザ光発振器１と可動反射鏡３を投影レンズ４から外れた位置に配置して、レーザ光Ｌ１を固定反射鏡１０へ導く。
【００２７】
以上より、実施の形態２によれば、可動反射鏡３を、投影レンズ４の光軸上に配置したので、小さく絞ったスポット状の光（レーザビーム）を、車両前方の上下左右に走査しながら照射することができる。従って、緻密で、明暗の境界が鮮明な配光の前照灯を実現できる。
【００２８】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る車載用前照灯の構成例を示す断面図である。図９は、蛍光体２が発する光を説明する図である。なお、図８および図９において、図１〜図７と同一または相当の部分については同一の符号を付し説明を省略する。図８の構成例では、可動反射鏡３を投影レンズ４の下方に移動し、発光面２ｃを下方へ傾けて配置した。この場合でも、発光面２ｃの周囲部の一部が中央部よりも投影レンズ４に接近する配置になっている。この配置により、図１に比べて深い角度でレーザ光を発光面２ｃに照射でき、発光面２ｃに小さな輝点を描くことができる。
【００２９】
さらに、蛍光体２と投影レンズ４との間に光路補正部材１１を設置して、蛍光体２の発光面２ｃが発した光の光路を曲げて投影レンズ４へ出射する。これにより、光路補正部材１１の入射光が屈折して、投影レンズ４の光軸上に蛍光体２の虚像２−１（見かけ上の発光面）が形成される。蛍光体２の下方への移動および傾斜が相殺されて、蛍光体２を光軸上に投影レンズ４の焦点面Ｆに合わせて配置したことと同等になる。
【００３０】
光路補正部材１１としては、例えば断面が三角の板状プリズムを使用する。三角プリズムは光の波長によって光の進行方向が異なる（色収差）。そのため、蛍光体２から光路補正部材１１に入射した白色光が波長ごとに分散し、車両前方に投影される光の明暗境界部が虹色になる場合は、光路補正部材１１を屈折率の異なる複数の部材によって構成したり、表面に細かな凹凸を設けたりして、当虹色の発生を軽減することが好ましい。
【００３１】
以上より、実施の形態３によれば、蛍光体２の発光面２ｃを、投影レンズ４の光軸からずれた位置に当光軸に対して傾けて配置し、蛍光体２と投影レンズ４との間に光路補正部材１１を設置して蛍光体２が発した光の光路を変更して投影レンズ４へ入射させる構成にした。このため、光の利用効率が高い（小電力で明るい）、緻密な配光の前照灯が実現できる。
【００３２】
なお、図８および図９では光路補正部材１１を単体で設けたが、投影レンズ４と一体に構成してもよい。ここで、図１１に、投影レンズ４と光路補正部材１１とを一体化した変形投影レンズ１２を用いた車載用前照灯の構成例を示す。変形投影レンズ１２を使用することにより、簡素な構成で、光の利用効率が高い（小電力で明るい）、緻密な配光の前照灯が実現できる。
【００３３】
上記以外にも、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  レーザ光発振器、２  蛍光体、２−１  蛍光体の虚像、２ｃ  発光面、３  可動反射鏡、４  投影レンズ、５  蛍光体保持・放熱部、６  ケース、７  前面レンズ、８  反射鏡駆動部、８ａ  ベース、８ｂ  第１回動体、８ｃ  第１回動軸、８ｄ  第２回動軸、８ｅ，８ｆ  第１ピエゾ素子、８ｇ，８ｈ  第２ピエゾ素子、１０  固定反射鏡、１１  光路補正部材、１２  変形投影レンズ、Ｆ  投影レンズの焦点面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015228306.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015228306.tif 000011
【図１０】
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