(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換部材と励起光源からなる前照灯であって、前記波長変換部材は、可視光を発する可視光蛍光体と近赤外光を発する近赤外光蛍光体とを有し、前記可視光蛍光体と前記近赤外光蛍光体は青色波長域又は青紫色波長域の励起光を発する単一の励起光源により励起され、前記可視光は前記単一の励起光源からの励起光と混合されることにより白色光とされ、前記励起光源が半導体からなる固体素子であり、前記近赤外光蛍光体が半導体ナノ粒子であることを特徴とする前照灯。
【請求項２】
前記可視光蛍光体が黄色波長域に発光ピークを有することを特徴とする請求項１に記載の前照灯。
【請求項３】
前記可視光蛍光体が、緑色波長域に発光ピークを有する第一の蛍光体と赤色波長域に発光ピークを有する第二の蛍光体とを有することを特徴とする請求項１に記載の前照灯。
【請求項４】
前記可視光蛍光体が青色から赤色に至る波長域に発光スペクトルを有することを特徴とする請求項１に記載の前照灯。
【請求項５】
配光パターンを規定する遮光部材をさらに備え、遮光部材は車両のロービーム照射用前照灯として機能するように可視光の一部を遮光し近赤外光を透過させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の前照灯。
【請求項６】
前記励起光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の前照灯。
【請求項７】
前記励起光源が半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の前照灯。
【請求項８】
前記半導体ナノ粒子は粒子径が５〜１００ｎｍのＩｎＰからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の前照灯。
【請求項９】
前記半導体ナノ粒子は粒子径が１０〜１００ｎｍのＧａＡｓからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の前照灯。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つに記載の前照灯を光源として用いた車両用赤外線暗視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、前照灯に関する。更に詳しくは、自動車などの車両用赤外線暗視装置の光源として好適に用いられる前照灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の夜間走行時の安全性を高めるため、赤外線を用いた暗視装置を使って暗闇の中の歩行者や障害物を見えやすくする安全技術の導入が進んでいる。
このような自動車用暗視装置は各種方式が開発されており、例えば所謂パッシブタイプとアクティブタイプのものがある。
【０００３】
パッシブタイプの自動車用暗視装置は、歩行者や動物等が発する遠赤外線を赤外線カメラにより撮像して、これらの歩行者や動物等を判別するように構成されている。
また、アクティブタイプの自動車用暗視装置は、前方に向かって近赤外線を照射して、その反射光をカメラにより撮像して、撮像画面をディスプレイに画面表示することにより、前方の歩行者や動物等を確認することができるように構成されている。
【０００４】
ここで、上述したパッシブタイプの自動車用暗視装置においては、歩行者や動物等が発する微弱な遠赤外線に基づいて赤外線カメラにより撮像を行うことから、ここで使用される赤外線カメラは非常に高価である。
これに対して、アクティブタイプの自動車用暗視装置の一例では、ハロゲンランプなどのバルブから照射される光の中に近赤外線が含まれることを利用して、前照灯のロービーム（又はすれ違いビームともいう）照射時に、ハイビーム（または走行ビームともいう）も点灯させ、ハイビームから照射される光を近赤外線のみを透過させる近赤外線フィルタを介して、前方に向かって照射することにより、その反射光をカメラによって撮像するようになっている。
【０００５】
また、可視光用、近赤外光用それぞれのＬＥＤと１つの反射鏡を有する構成によって、前方を可視光照射すると共に近赤外光も照射するという構成も知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２４１１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ハイビーム照射用バルブを転用して近赤外線照射光源として使用する場合の課題として、ハイビーム用バルブを常時点灯するため、消費電力が大幅に増加するという問題がある。
すなわち、ロービーム照射時であっても、ハイビーム用のバルブを点灯させているため、前照灯の消費電力が大幅に増大してしまうという問題と、同じく、ハイビーム用バルブを常時点灯するため、ハイビーム用バルブの球切れ、バルブ交換のサイクルが短くなるという問題がある。
【０００８】
また、近赤外線を照射するための光源を別途設ける場合の課題としては、数１０ｍ〜１００ｍ先超まで近赤外線を照射するためには、レンズ・反射鏡からなる光学系が必須であるが、別途専用光学系を設ける場合、赤外線暗視装置全体の大型化が避けられないという問題がある。
また、装置の大型化を避けるため、ロービームまたはハイビームのどちらかの光学系を流用した場合、光学系の焦点位置には、ロービームまたはハイビームそれぞれのバルブが配置されており、それぞれに適した配光パターンが形成されているため、近赤外線についても所望の配光パターンを得ようとすれば前照灯の光学系が複雑化するという問題がある。
上述の可視光用、近赤外光用それぞれのＬＥＤと１つの反射鏡を有する構成では、低消費電力で可視光と近赤外光を照射することができる。しかし、１つの反射鏡で可視光と近赤外光について所望とする配光パターンを得るためには、反射鏡に対して可視光用ＬＥＤと近赤外光ＬＥＤを高い位置精度で配置しなければならず、また反射鏡に対する可視光用ＬＥＤと近赤外光用ＬＥＤの位置関係にも厳しい制約がある。
【０００９】
この発明は以上のような事情を考慮してなされたものであり、低消費電力、かつ長寿命、コンパクトでありながら、可視光、近赤外光ともに所望の配光パターンを容易に得ることができる前照灯およびそれを光源として用いた車両用赤外線暗視装置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】
【００１０】
この発明は、波長変換部材と励起光源からなる前照灯であって、前記波長変換部材は、可視光を発する可視光蛍光体と近赤外光を発する近赤外光蛍光体とを有し、前記可視光蛍光体と前記近赤外光蛍光体は青色波長域又は青紫色波長域の励起光を発する単一の励起光源により励起され、前記可視光は前記単一の励起光源からの励起光と混合されることにより白色光とされ、前記励起光源が半導体からなる固体素子であり、前記近赤外光蛍光体が半導体ナノ粒子であることを特徴とする前照灯を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による前照灯によれば、励起光源として半導体からなる固体素子を用いるため低消費電力化、長寿命化を図ることができ、さらに、波長変換部材中に可視光蛍光体と近赤外蛍光体の両方を含むため、単一の励起光源により可視光と近赤外光を照射することができ、コンパクト化を図ることができる。
加えて、単一の励起光源と可視光蛍光体および近赤外蛍光体を含む波長変換部材により可視光と近赤外光の発光点が同一となるため、前照灯の光学系が複雑にならず、所望の配光パターンを容易に得ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明による前照灯は、波長変換部材と励起光源からなる前照灯であって、前記波長変換部材は、前記励起光源から発せられる励起光によって可視光を発する可視光蛍光体と、前記励起光源から発せられる励起光によって近赤外光を発する近赤外光蛍光体とを有し、前記可視光が前記励起光と混合されることによって白色光とされ、前記励起光源が半導体からなる固体素子であることを特徴とする。
【００１３】
ここで可視光とは、波長３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長範囲の光のことをいい、近赤外光とは波長７８０ｎｍから２．５μｍまでの範囲の光のことをいう。
【００１４】
この発明による前照灯において、前記励起光源は青色波長域の励起光を発し、前記可視光蛍光体は黄色波長域に発光ピークを有していてもよい。
ここで、青色波長域とは波長４３０ｎｍから４８０ｎｍまでの波長範囲のことと定義し、青色波長域の光とは、前述の波長範囲に属する光のことをいうこととする。
また、黄色波長域とは波長５６０ｎｍから５９０ｎｍまでの波長範囲のことと定義する。
上記構成によれば、前照灯から照射される照射光は、可視光蛍光体による可視光と励起光とで混合された白色光および近赤外蛍光体による近赤外光を含むため、単一の光源（発光部）で白色光および近赤外光を照射することができる。このような前照灯は、近赤外光を照射しつつ、青色波長域で発光する励起光源と黄色波長域に発光ピークを有する蛍光体の組み合わせにより効率よく白色光を照射できるようになるため、消費電力の低い前照灯を提供することが可能となる。
【００１５】
この発明による前照灯において、前記励起光源は青色波長域の励起光を発し、前記可視光蛍光体は、緑色波長域に発光ピークを有する第一の蛍光体と赤色波長域に発光ピークを有する第二の蛍光体とを有していてもよい。
ここで、緑色波長域とは波長４８０ｎｍから波長５６０ｎｍまでの波長範囲のことと定義し、赤色波長域とは６３０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長範囲のことと定義する。
上記構成によれば、近赤外光を照射しつつ、青色波長域で発光する励起光源、緑色波長域に発光ピークを有する蛍光体および赤色波長域に発光ピークを有する蛍光体の組み合わせにより、演色性に優れた白色光を照射できるようになる。これにより、照射対象物の色が、より自然な見え方をする前照灯を提供することが可能となる。
【００１６】
この発明による前照灯によれば、前記励起光源は青紫色波長域の励起光を発し、前記可視光蛍光体は青色から赤色に至る波長域に発光スペクトルを有していてもよい。
ここで、青紫色波長域とは波長３８０ｎｍから４３０ｎｍまでの波長範囲のことと定義する。
上記構成によれば、近赤外光を照射しつつ、励起光源から発せられた青紫色光と、可視光蛍光体から発せられ青色から赤色に至る発光スペクトルを有する可視光とを混合させて白色光を照射できるようになり、演色性に極めて優れた前照灯を提供することが可能となる。
【００１７】
この発明による前照灯は、配光パターンを規定する遮光部材をさらに備え、遮光部材は車両のロービーム照射用前照灯として機能するように可視光の一部を遮光し近赤外光を透過させることが好ましい。
ここで、ロービームとは車両用前照灯において、夜間の対向車や前方の車が存在する時に使用するものである。ロービーム照射用前照灯は、自車両が安全に走行するための路面照度を確保しつつ、対向車への眩惑防止のため水平線より上側かつ対向車線側を照射しないような明暗境界線（カットライン）を有する配光パターンとなるように遮光部材を備えている。
上記構成によれば、前記ロービーム照射用前照灯の配光パターンを規定する遮光部材が可視光の一部を遮光するため、対向車の運転者は眩惑されないが、前記遮光部材は近赤外光を透過するため、対向車線側に存在する歩行者や障害物に対し近赤外光を照射することができるようになる。すなわち、ロービーム照射用前照灯だけでも赤外線暗視装置用光源と本来の路面照射用可視光光源の両方の役割を兼ね備えることができるようになる。
【００１８】
この発明による前照灯において、前記励起光源は発光ダイオードであってもよい。
このような構成によれば、励起光源が発光ダイオードであるため、長寿命化と高効率化を図ることができ、前照灯のランニングコストの低減や低消費電力化を果たすことができるようになる。
【００１９】
この発明による前照灯において、前記励起光源は半導体レーザであってもよい。
このような構成によれば、励起光源が半導体レーザであるため、前照灯の輝度を高めることができる。そのため、前照灯を構成する反射鏡やレンズなどの光学系の前面投影面積を小さくすることができる。その結果として、前照灯をよりコンパクトにすることが可能となる。
【００２０】
この発明による前照灯において、前記近赤外蛍光体は半導体ナノ粒子であることが好ましい。
というのは半導体ナノ粒子のようなナノメートルサイズの粒子は、励起光源からの励起光、ならびに可視光蛍光体からの発光を散乱しないので、前照灯から照射される白色光の発光効率を低下させず、また、蛍光体として発光効率が極めて高いので、少量を添加するだけでも効率よく近赤外光を発光させることができるからである。このような知見は、本願発明者らによってはじめて見出されたものであり、従来、このように可視光蛍光体と混合しても、効率よく近赤外光を発光させることのできる近赤外蛍光体は知られていなかった。
上記構成によれば、近赤外蛍光体として半導体ナノ粒子を用いることにより、発光効率を高め、かつ散乱を無くすことができ、可視光蛍光体と混合して使用した際にも、可視光蛍光体の発光効率を下げずに済む。したがって、可視光放射に悪影響を与えなることなく効率よく近赤外光を発光できる前照灯を提供することが可能となる。
【００２１】
近赤外蛍光体が半導体ナノ粒子からなる上記構成において、半導体ナノ粒子は粒子径が５〜１００ｎｍのＩｎＰ（インジウム燐）からなっていてもよい。
このような構成によれば、ＩｎＰ半導体ナノ粒子の粒子径が５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることによって、近赤外光を効率よく発光できるとともに、可視光蛍光体から発せられる可視光を散乱することが無くなるので、可視光の発光効率を低下させることがない。したがって、可視光放射に悪影響を与えなることなく効率よく近赤外光を発光できる前照灯を提供することが可能となる。
なお、ＩｎＰ半導体ナノ粒子の粒子径が５ｎｍ未満では発光波長が可視光域となり、１００ｎｍを超えると可視光蛍光体から発せられる可視光が散乱され、発光効率が低下してしまう。
【００２２】
近赤外蛍光体が半導体ナノ粒子からなる上記構成において、半導体ナノ粒子は粒子径が１０〜１００ｎｍのＧａＡｓ（ガリウム砒素）からなっていてもよい。
このような構成によれば、ＧａＡｓ半導体ナノ粒子の粒子径が１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることによって、近赤外光を効率よく発光できるとともに、可視光蛍光体から発せられる可視光を散乱することが無くなるので、可視光の発光効率を低下させることがない。したがって、可視光放射に悪影響を与えなることなく効率よく近赤外光を発光できる前照灯を提供することが可能となる。
なお、ＧａＡｓ半導体ナノ粒子の粒子径が１０ｎｍ未満では発光波長が可視光域となり、１００ｎｍを超えると可視光蛍光体から発せられる可視光が散乱され、発光効率が低下してしまう。
【００２３】
この発明は別の観点からみると、この発明による上述の前照灯を光源として用いた車両用赤外線暗視装置を提供するものでもある。
この発明による上記車両用赤外線暗視装置によれば、上述のとおり低消費電力、かつ長寿命、コンパクトでありながら、可視光、近赤外光ともに所望の配光パターンを容易に得ることができる前照灯を光源として使用しているので、低消費電力で長寿命、かつコンパクトな車両用赤外線暗視装置を提供することができるようになる。
【００２４】
以下、図面に基づいてこの発明の実施形態に係る前照灯とそれを光源として用いた車両用赤外線暗視装置について詳細に説明する。
【００２５】
〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係る前照灯の断面模式図である。図１において、前照灯１００は、可視光蛍光体と近赤外光蛍光体とからなる波長変換部材と半導体固体素子からなる励起光源とを備えた発光部１０１と、回転楕円曲面形状を有する反射鏡１０２と、近赤外光は透過し、可視光を遮断し、ロービーム用のカットラインを形成するための遮光板１０３と、投影レンズ１０４から構成される。なお、発光部１０１と反射鏡１０２は、一体の支持体１０５にそれぞれ固定されている。
【００２６】
発光部１０１は、図２に示すように、半導体固体素子として波長４５０ｎｍで発光するＧａＮ系発光ダイオードチップからなる励起光源部１０１ａと、可視光蛍光体として波長４５０ｎｍの光を吸収して５６５ｎｍの光を放出する豊田合成製黄色蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+）と、近赤外光蛍光体としてＩｎＰからなるナノ粒子蛍光体（粒子径：１０ｎｍ）とが信越化学工業製シリコーン樹脂（ＫＥＲ−２５００）中に分散混合された波長変換部材１０１ｂと、発光ダイオードチップ１０１ａからの放熱性を向上させ、また、波長変換部材を固定するセラミックス製パッケージ部１０１ｃとからなる。
【００２７】
発光部１０１は、電圧を印加して電流を通電することによって発光ダイオードチップから発せられる青色光（波長：４５０ｎｍ）と、可視光蛍光体から発せられる黄色光（波長：５６５ｎｍ）とが混合されて白色光を発すると共に、ナノ粒子蛍光体から発せられる波長９００ｎｍ前後の近赤外光を発する。すなわち、波長変換部材１０１ｂは、可視光蛍光体と近赤外蛍光体とを備え、発光部１０１から出射される光の波長は、励起光源１０１ａの光の波長、可視光蛍光体が発する光の波長、および、近赤外光蛍光体が発する光の波長を含んでいる。
なお、ＪＩＳ Ｄ５５００（自動車用ランプ類）によれば、自動車用ヘッドランプの灯光の色は、うす黄（淡黄）または白色と規定されており（平成１８年１月１日以降に製造された自動車については白色のみ）、そのうち、白色の色度は、0.500≧x≧0.310、y≦0.150+0.640x、y≧0.050＋0.750x、0.440≧y≧0.382（ｘ、ｙはＪＩＳ  Ｚ８７０１の色度座標）の色度範囲になければならないと規定されている。
本実施形態１における上記白色光は、上記色度範囲におさまるよう青色光と黄色光をバランスさせている。
【００２８】
図３に本実施形態１で説明したロービーム用の前照灯の配光パターンを説明するための模式図を示す。図３において、横線１０６は水平線を表す。また、一点鎖線１０７はロービーム用のカットラインである。一点鎖線１０７よりも上方の可視光は、遮光板１０３により遮断される。斜線部１０８および網目部１０９は可視光である白色光と近赤外光の両方が照射される領域を示しており、斜線部１０８の方が光度が大きくなっている。また、カットラインの上方、かつ、点線１１０で囲まれた領域は、近赤外光のみが照射される領域である。
【００２９】
このような構成とすることによって、対向車・歩行者等への眩惑防止のための可視光線の遮断が確実に実施され、かつ、対向車線側を含むロービーム用カットラインによって、可視光がカットされる領域に対しても近赤外光を照射することができるようになるので、ロービーム照射用前照灯を点灯させるだけで、近赤外光を利用した車両用赤外線暗視装置を作動させることが可能となる。
【００３０】
よって、可視光について所望のロービーム用の配光パターンを得つつ、対向車領域を含む可視光配光パターンを超える広範かつ必要な領域へ近赤外光を照射することが本実施形態の前照灯のみで可能となる。したがって、別途赤外線投光器を設置することが不要となり、装置の小型化と消費電力の低減を図ることができる。また、赤外線投光用光源の光軸合わせも不要となるため、機器製造時の製造コストや修理・点検時の作業コストも低減できるようになる。
【００３１】
本実施形態１の励起光源は４５０ｎｍに発光ピークを有する発光ダイオードを使用したが、これに限られるわけではない。青色波長域（波長４３０ｎｍから４８０ｎｍまでの波長範囲）の光を発する半導体からなる固体素子であれば本発明の実施形態の励起光源として適用可能である。
【００３２】
また、本実施形態１においては、波長５６５ｎｍで発光する（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+蛍光体を用いた例を示したが、可視光蛍光体の例としてはこれに限られるものではない。波長５６０〜５９０ｎｍ程度の範囲に発光ピークを有する黄色蛍光体であれば上述の青色波長域で発光する半導体固体素子と組み合わせて白色光を放射できる前照灯を得ることができる。この場合においても、黄色蛍光体の濃度と励起光の強度をうまくバランスさせることで、ＪＩＳ  Ｄ５５００に定められた白色光の色度範囲におさめることができる。
【００３３】
さらに、可視光蛍光体として、上述した黄色蛍光体に代えて、緑色波長域に発光ピークを有する第一の蛍光体としての緑色蛍光体と、赤色波長域に発光ピークを有する第二の蛍光体としての赤色蛍光体を適量混合したものを使用することができ、青色励起光源と緑色蛍光体と赤色蛍光体を組み合わせることによって、より演色性に優れた白色光を照射することができる前照灯を実現することができるようになる。
【００３４】
このような演色性に優れた前照灯は、特に赤色の道路標識の視認性を向上させるほか、路上の歩行者・障害物の識別性も改善する効果がある。ここで、緑色とは波長４８０ｎｍから波長５６０ｎｍまでの波長を有する光のことであり、赤色とは６３０ｎｍから７８０ｎｍまでの波長を有する光のこととする。青色励起光源と緑色の波長範囲の光を発する蛍光体と赤色の波長範囲の光を発する蛍光体とを組み合わせることで、上述の青色励起光源と黄色蛍光体とを組み合わせた構成で不足しがちな緑色波長成分と赤色波長成分をより多く含む演色性に優れた白色光を照射できる前照灯が提供される。
例えば、この構成に適当な緑色蛍光体としてはβ−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+、赤色蛍光体としてはＣａＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+などを使用することができる。
もちろん、この場合においても、緑色蛍光体と赤色蛍光体の量、および青色の励起光源のパワーをうまくバランスさせることによって、ＪＩＳ  Ｄ５５００に定められた白色光の色度範囲におさめることができるようになる。
【００３５】
また、本実施形態１においては、近赤外蛍光体として粒子径１０ｎｍのＩｎＰナノ粒子を用いた。この時に発生する近赤外光の波長は９００ｎｍ程度である。ＩｎＰナノ粒子は、粒子径が５ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であれば、波長８５０ｎｍから９５０ｎｍ程度の近赤外光を発生させることができる。また５ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の粒子径で、波長範囲としては８５０ｎｍから１μｍ程度までの近赤外光を発光させることができる。したがって、ＩｎＰナノ粒子の粒子径は厳密に１０ｎｍにそろっている必要は無く、上述の粒子径範囲に大半が収まっていれば良い。ただし、粒子径分布の最大値は１０ｎｍとなることが好ましい。
【００３６】
このＩｎＰナノ粒子は、原料としてＩｎ前駆体（ＩｎＣｌ3またはＩｎ（ＣＨ3ＣＯＯ）3、とＰ前駆体（Ｐ[Ｓｉ（ＣＨ3）3]3）を用い、溶媒中で混合、熱分解させる所謂、還流法を用いて精製した。
このようなナノメートルサイズの粒子は、励起光源からの励起光、ならびに可視光蛍光体からの発光を散乱しないので、前照灯から照射される白色光の発光効率を低下させない。また、蛍光体として発光効率が極めて高いので、少量を添加するだけでも効率よく近赤外光を発光させることができる。
【００３７】
なお、発生させる近赤外光の波長域は本実施の形態の通り９００ｎｍ前後がよい。波長９００ｎｍ前後の近赤外光は、検知器として安価に調達できるシリコン製ＰＩＮフォトダイオードのピーク感度波長に合致しており、車両用赤外線暗視装置のシステム全体のコストを低減することができると共に、波長変換部材中に混合させる近赤外光蛍光体の量を減らすことができるためである。
また、このＩｎＰナノ粒子からなる近赤外蛍光体は透明であるので、前照灯の光学系を外から眺めた時のデザイン性を悪くすることがないなどのメリットもある。
【００３８】
半導体ナノ粒子で近赤外光蛍光体として適切な材料としては、他にＧａＡｓがある。ＧａＡｓの場合、粒子径：１０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下で波長８５０ｎｍから９５０ｎｍ程度の近赤外光を発光させることができる。このＧａＡｓナノ粒子も還流法を用いて精製することができる。
なお、本発明に適用できる近赤外蛍光体は、上述した半導体ナノ粒子蛍光体に限られないのはいうまでもない。その際にも、発生させる近赤外光の波長域が９００ｎｍ前後となるように材料を選択すると上述した安価なシリコン製ＰＩＮフォトダイオードを使用できるようになる。
【００３９】
また、本実施形態１においては、蛍光体の封入材としてゴムタイプのシリコーン樹脂を使用したが、その他、レジンタイプのシリコーン樹脂や無機ガラス材料も使用できる。
例えば、本実施形態１の前照灯１００を車両用のハイビーム照射用前照灯として使用することもできる。この場合、カットラインを形成するための遮光板は不要となり、配光パターンは可視光と近赤外光で同じになる。
【００４０】
本実施形態１の前照灯１００は、励起光源として半導体固体素子であるＧａＮ系発光ダイオードを用い、白色光および近赤外光を発生するために蛍光体を使用しているために、ハロゲンランプに比べて、圧倒的に長寿命であり、自動車本体と同等程度の寿命を有する。自動車の夜間走行時の安全性を確保するために重要なポイントのひとつは、前照灯が突然切れたりしないことである。本実施形態１の前照灯を用いることで実質的に走行中の球切れの恐れがなくなるから、本実施形態１の前照灯１００は、自動車の夜間走行時の安全性維持に極めて大きな効果がある。
【００４１】
さらに、本実施形態１の前照灯１００によれば、近赤外光も励起光源としての半導体固体素子と近赤外蛍光体との組み合わせにより発生させるから、結果として赤外線暗視装置も長寿命となり、夜間走行時の安全性向上に更なる効果がある。特に、従来実用化されているハイビーム用ハロゲンランプを赤外線暗視装置の近赤外線光源として転用する構成に比べると、ハイビーム用ハロゲンランプを常時点灯させる必要が無くなるため、大幅な低消費電力化を図ることができる。さらに、ロービーム照射用前照灯およびハイビーム照射用前照灯の光源を長寿命な半導体固体素子に置き換えることができ、結果として、自動車の夜間走行時の安全性の向上とその長期間の維持に大きく貢献する。
【００４２】
また、近年高級車を中心に普及が進んでいるＨＩＤ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプでは、点灯時しばらくは色温度が高く暗いので、安定した光色や光束になるまで数秒から数十秒かかるが、本発明の実施形態１の前照灯１００は、励起光源に半導体固体素子を用いているため、点灯から最高光度に至るまでに要する時間が極めて短いという大きなメリットがある。これは、トンネル突入直後や夜間の走行開始直後の視認性を多いに改善することができる。
さらに、近赤外光源と白色光源を一体に形成することができるため、よりコンパクトな前照灯が実現できるというメリットもある。したがって、自動車の車体デザインを行う上での自由度を上げることが可能となる。
【００４３】
〔実施形態２〕
以下、本発明の実施形態２に係る前照灯の構成を説明する。実施形態２の前照灯と、上述した実施形態１の前照灯とは、基本的に同様の構成を備えている。しかし、実施形態２では、発光部の励起光源が半導体レーザ素子となっている点で実施形態１とは異なっている。具体的には、発光部は、可視光蛍光体と近赤外蛍光体とを含む波長変換部材が半導体レーザ素子から出射される励起光（レーザ光）の出射端側に設けられている。
【００４４】
本実施形態２において、光源である半導体レーザ素子は、波長４０５ｎｍで発振する。可視光蛍光体としては、波長４０５ｎｍの光を受けて青緑色と赤色の光をそれぞれ発する２種類の蛍光体材料（それぞれ、青緑色がＣａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ3+、赤色がＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+）が含まれており、両者を合わせることによって、本実施形態２の可視光蛍光体は、青色から赤色に至る波長域に発光スペクトルを有している。この可視蛍光体を上記の波長４０５ｎｍ半導体レーザ素子で励起することにより、白色光を得る。近赤外蛍光体としては、粒子径５０ｎｍのＧａＡｓナノ粒子半導体を用いた。可視光蛍光体と近赤外光蛍光体は、レジンタイプのシリコーン樹脂（信越化学工業製：Ｘ−３２−２４８０−４）中に分散・封入されている。
【００４５】
半導体レーザ素子を光源として利用することで、波長変換部材に照射される光のパワー密度を向上させることができる。その結果として、半導体レーザ素子と波長変換部材を組み合わせた発光部は、その輝度を高くすることができる。自動車において、前方を照射するのに必要な光度は、例えばロービームで２万カンデラ、ハイビームで５万〜１０万カンデラといわれる。（ＪＩＳ  Ｄ５５００によると、ロービームの最大光度は４灯式が２００００カンデラ以下、２灯および１灯式が１５０００カンデラ以下、ハイビームの最大光度は１１２５００カンデラ以下と規定されている。）同じ光度を得る場合であっても、輝度が高くなるほど光源系の前面から見た時の面積（前面投影面積）は小さくできるという関係があるため、高輝度な半導体レーザ素子を励起光源とする発光部を用いることで、同じ明るさを実現する際にも前照灯の反射鏡、投影レンズのサイズをより小さくすることができるようになる。輝度を上げるためには、発光部の波長変換部材の大きさをなるべく小さくすると良い。
【００４６】
これらの工夫によって、前照灯をよりコンパクトにすることができるようになる。発光部の励起光源を半導体レーザとすることの効果は、より大きな光度を要求されるハイビーム用前照灯において大きい。本実施の形態においても、ハイビーム照射用前照灯として用いる場合には、カットラインを形成するために設置する遮光板を取り除くと良い。
もちろん、ロービーム照射用前照灯として本実施形態２の前照灯を用いてもよく、その場合は、要求される光度がハイビーム用に比べて２から３分の１でよいため、反射鏡・投影レンズのサイズもそれに比例して小さいものが使用可能となり、極めてコンパクトな前照灯が実現できる。
また、本実施形態２では、４０５ｎｍの光を発する励起光源と、青緑色蛍光体と赤色蛍光体の２つの可視光蛍光体を組み合わせた構成を示したが、これに限られるわけではなく、励起光源が青紫色波長域の励起光を発し、可視光蛍光体が青色から赤色に至る波長域に発光スペクトルを有するものであってもよい。
【００４７】
〔実施形態３〕
図４は、実施形態３における車両用赤外線暗視装置２００のシステム概略図である。自動車の前面（フロント部）には、例えば実施形態１で説明した前照灯１００と同様の構成を有するロービーム照射用前照灯２０１が左右２個設置される。ロービーム照射用前照灯２０１の内側には、それぞれ実施形態２で説明した前照灯をベースに遮光板を取り除いて構成されたハイビーム照射用の前照灯２０２を備える。また、フロントガラス内側に設置されるバックミラー横には、近赤外線カメラ２０３を備える。運転席の前面のフロントガラス部２０４には、近赤外線カメラ２０３で検知した障害物・歩行者などがヘッドアップディスプレイ方式で表示される。近赤外線カメラの受光素子には、上述したシリコン製ＰＩＮフォトダイオードを用いた。
【００４８】
本実施形態３によれば、ロービーム照射用前照灯、ハイビーム照射用前照灯とも半導体固体素子を発光部に有するため、低消費電力化と長寿命化を図ることができる。さらに、コンパクトでありながら、可視光、近赤外光ともに所望の配光パターンを容易に得ることができるロービーム照射用前照灯と近赤外線カメラを組み合わせた車両用赤外線暗視装置が実現できる。
したがって、例えば、従来実用化されている消費電力が大きく、かつ寿命の短いハイビーム用ハロゲンランプを近赤外光源として使用し、ロービーム照射時にもハイビーム用ランプを点灯させ続ける構成の必要が無くなる。
【００４９】
本実施形態３によれば、ハイビーム照射用前照灯にも近赤外蛍光体を含むため、ハイビーム使用時にも、ハイビーム照射用前照灯を点灯させるだけで車両用赤外線暗視装置を動作させることができる。
既に述べたように、本実施形態３によれば、夜間走行時の安全性確保に極めて重要な前照灯をロービーム照射用、ハイビーム照射用ともに長寿命な半導体からなる固体素子光源とすることが可能になる。また、ハイビーム用前照灯をハイビームが必要な時のみに照射するようにできるため前照灯のさらなる長寿命化に寄与する。
【００５０】
以上のように本発明の実施形態１〜３について説明したが、各実施形態の構成は適宜組合わせられてもよい。また、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
また、車両用の前照灯を例に説明したが、本発明の構成は、可視光と共に近赤外光を照射することが望まれる投光装置全般に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態１に係る前照灯を説明するための模式図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る前照灯における発光部を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る前照灯の可視光および近赤外光の配光パターンを説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施形態３に係る車両用赤外線暗視装置のシステムを説明する概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  前照灯
１０１  発光部
１０１ａ  発光ダイオードチップ
１０１ｂ  波長変換部材
１０１ｃ  パッケージ部
１０２  反射鏡
１０３  遮光板
１０４  投影レンズ
１０５  支持体
１０６  水平線
１０７  ロービーム用カットライン
１０８  白色光・近赤外光照射領域（光度大）
１０９  白色光・近赤外光照射領域（光度小）
１１０  近赤外光照射領域の上限
２００  車両用赤外線暗視装置
２０１  ロービーム照射用前照灯
２０２  ハイビーム照射用前照灯
２０３  近赤外線カメラ
２０４  フロントガラス（ヘッドアップディスプレイ式表示部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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