(57)【要約】【課題】複数の蛍光体から照射される光の色ムラを低減することができるレーザアレイヘッドライトを提供する。【解決手段】蛍光部３０は、複数の蛍光体３１及び伝熱部３２を有して構成されている。各蛍光体３１は、複数の光源１０に対応して設けられており、各光源１０のうちの対応する光源１０から入射するレーザ光の波長を変換して出射する。伝熱部３２は、空気よりも熱伝導率が高い部材で構成されている。また、伝熱部３２は、各蛍光体３１に一体化されていることにより、各蛍光体３１の全てを熱的に接続する。これにより、各蛍光体３１の温度差を小さくすることができる。このため、各蛍光体３１の量子効率の差が小さくなり、ひいては各蛍光体３１から照射される光の明るさの差が小さくなる。したがって、各蛍光体３１から照射される光の色ムラを低減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アレイ状に配置されていると共に、レーザ光を照射する複数の光源（１０）と、
前記複数の光源毎に設けられており、前記複数の光源のうちの対応する光源から入射するレーザ光の波長を変換して出射する複数の蛍光体（３１）と、
空気よりも熱伝導率が高い部材で構成されており、前記複数の蛍光体に接触あるいは一体化されていることにより、前記複数の蛍光体の全てを熱的に接続する伝熱部（３２、３３、３５）と、
を備えているレーザアレイヘッドライト。
【請求項２】
前記伝熱部（３２、３３）は、前記複数の蛍光体のうちの隣り合う蛍光体に挟まれている請求項１に記載のレーザアレイヘッドライト。
【請求項３】
前記伝熱部は、前記各蛍光体を囲んでいる請求項２に記載のレーザアレイヘッドライト。
【請求項４】
前記複数の蛍光体及び前記伝熱部（３２）は、同じ材料によって一体的に形成されている請求項２または３に記載のレーザアレイヘッドライト。
【請求項５】
前記伝熱部（３５）は、一面（３６）を有しており、
前記複数の蛍光体は、前記伝熱部の前記一面に配置されている請求項１に記載のレーザアレイヘッドライト。
【請求項６】
前記伝熱部は、前記各蛍光体に対する前記レーザ光の入射の方向の厚みが前記複数の蛍光体よりも厚く構成されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載のレーザアレイヘッドライト。
【請求項７】
前記複数の光源は、２次元に配列されたアレイを構成している請求項１ないし６のいずれか１つに記載のレーザアレイヘッドライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源からレーザ光が照射されるように構成されたレーザアレイヘッドライトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、レーザ光を利用した車両用ヘッドライトが、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、車両用ヘッドライトは、レーザ光を照射する光源、及び、レーザ光を入射すると共に波長変換した光を発する蛍光体を備えている。このような構成により、光源から出射されたレーザ光は、蛍光体によって所定の波長の光に変換されて車両の前方に照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、一組の光源及び蛍光体によって一個のヘッドライトが構成されているので、車両の前方へのレーザ光の照射領域を分割することが困難である。
【０００５】
そこで、光源及び蛍光体の組み合わせをアレイ状に設けることにより、レーザ光の照射領域の制御性を向上させることが考えられる。しかし、蛍光体は光源毎に設けられるので、レーザ光が照射された蛍光体の温度はレーザ光が照射されていない別の蛍光体の温度よりも高くなる。つまり、各蛍光体で温度差が生じてしまう。
【０００６】
このため、蛍光体の量子効率の温度特性すなわち蛍光体の温度に対するレーザ光の波長変換効率に差が生じてしまう。量子効率の差は、車両の前方に照射される光の明るさの差となる。したがって、レーザ光の照射領域毎に色ムラが発生してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、複数の蛍光体から照射される光の色ムラを低減することができるレーザアレイヘッドライト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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、アレイ状に配置されていると共に、レーザ光を照射する複数の光源（１０）を備えている。また、複数の光源毎に設けられており、複数の光源のうちの対応する光源から入射するレーザ光の波長を変換して出射する複数の蛍光体（３１）を備えている。
【０００９】
さらに、空気よりも熱伝導率が高い部材で構成されており、複数の蛍光体に接触あるいは一体化されていることにより、複数の蛍光体の全てを熱的に接続する伝熱部（３２、３３、３５）を備えている。
【００１０】
これによると、複数の蛍光体の全てが伝熱部によって熱的に接続されるので、各蛍光体の温度差を小さくすることができる。このため、各蛍光体の量子効率の差が小さくなるので、各蛍光体から照射される光の明るさの差を小さくすることができる。したがって、各蛍光体から照射される光の色ムラを低減することができる。
【００１１】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るレーザアレイヘッドライトの側面図である。
【図２】図１に示されたレーザアレイヘッドライトにおいてリフレクタ側から金属基板側を見た平面図である。
【図３】車両が対向車とすれ違う際に車両の前方を照らす範囲を示した図である。
【図４】各蛍光体が熱的に分離された構成における各蛍光体の量子効率の温度特性を示した図である。
【図５】各蛍光体が熱的に分離された構成から車両の前方の各領域に出射される光の光束を示した図である。
【図６】各蛍光体が熱的に分離された構成から車両の前方の各領域に出射された光に色ムラが発生した様子を示した図である。
【図７】各蛍光体が熱的に接続された構成における各蛍光体の量子効率の温度特性を示した図である。
【図８】各蛍光体が熱的に接続された構成から車両の前方の各領域に出射される光の光束を示した図である。
【図９】各蛍光体が熱的に接続された構成から車両の前方の各領域に出射された光の明るさが均一になる様子を示した図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る蛍光部の平面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るレーザアレイヘッドライトの側面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る蛍光部の断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る蛍光部を示した平面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る蛍光部を示した平面図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る蛍光部を示した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るレーザアレイヘッドライトは、車両の前照灯を構成するものである。
【００１５】
図１及び図２に示されるように、レーザアレイヘッドライト１は、複数の光源１０、複数の集光レンズ２０、蛍光部３０、及びリフレクタ４０を備えている。
【００１６】
複数の光源１０は、レーザ光を照射する装置である。本実施形態では、３個の光源１０が１次元に配列されてアレイを構成している。また、１個の光源１０は、４個の半導体レーザ１１によって構成されている。各半導体レーザ１１は、例えば青色のレーザ光を照射するように形成されている。
【００１７】
各半導体レーザ１１は半導体基板１２に実装されている。これにより、１個の光源１０が構成されている。さらに、各光源１０は金属基板１３に実装されている。そして、各光源１０は、図示しない電子制御装置の指令に従って駆動される。
【００１８】
複数の集光レンズ２０は、複数の光源１０にそれぞれ対応して設けられた凸レンズである。また、各集光レンズ２０は、各光源１０のうち対応する光源１０の上方に配置されている。これにより、各集光レンズ２０は、対応する光源１０の各半導体レーザ１１から照射される４つのレーザ光を集光する。
【００１９】
蛍光部３０は、入射するレーザ光の波長を変換して出射する波長変換部材である。蛍光部３０は、各集光レンズ２０を基準として各光源１０とは反対側に配置されている。蛍光部３０は、黄色い部材である。蛍光部３０は、例えばポリカーボネートによって構成されている。
【００２０】
また、蛍光部３０は、複数の蛍光体３１及び伝熱部３２を有して構成されている。複数の蛍光体３１は、蛍光部３０のうち各光源１０に対応した部分である。本実施形態では、蛍光部３０のうちの３カ所が蛍光体３１として機能する。
【００２１】
具体的には、各蛍光体３１は、複数の光源１０のうちの対応する光源１０から集光レンズ２０を介して入射するレーザ光の波長を変換して出射する。すなわち、各蛍光体３１は、青色のレーザ光を透過させて青色と黄色の光を照射することにより、青色と黄色が混ざった白色すなわち自然光を出射する。
【００２２】
伝熱部３２は、蛍光部３０のうち各蛍光体３１を除いた部分であり、隣り合う蛍光体３１に挟まれた部分である。つまり、伝熱部３２は、各蛍光体３１と同じ材料によって各蛍光体３１と一体的に形成されている。
【００２３】
このように、伝熱部３２は、蛍光部３０の一部として構成されているので、空気よりも熱伝導率が高い部材で構成されていると共に各蛍光体３１に一体化されている。このため、伝熱部３２は、各蛍光体３１の全てを熱的に接続する役割を果たす。
【００２４】
なお、蛍光部３０のうちどの範囲を蛍光体３１と定義するかによって、蛍光体３１に対する伝熱部３２の位置が異なる。例えば、伝熱部３２は、隣り合う蛍光体３１に挟まれる部分のみに位置する、と定義することができる。一方、伝熱部３２は、隣り合う蛍光体３１に挟まれるだけでなく、各蛍光体３１を囲んでいる、と定義することもできる。
【００２５】
リフレクタ４０は、各光源１０に対応して設けられている。リフレクタ４０は、各蛍光体３１から出射された光を反射させて車両の前方に照射するものである。
【００２６】
以上が、本実施形態に係るレーザアレイヘッドライト１の全体構成である。上記の光源１０、集光レンズ２０、蛍光体３１、及びリフレクタ４０は集光レンズ２０の光軸上に配置されている。したがって、光源１０から照射したレーザ光を、集光レンズ２０によって蛍光体３１に集光し、蛍光体３１を透過させる際に波長変換する。さらに、蛍光体３１から出射したレーザ光をリフレクタ４０で反射させて車両の前方に照射する。各光源１０の点消灯を制御することで、車両の前方を３分割して照射することができる。
【００２７】
次に、伝熱部３２の作用効果について説明する。まず、図３に示されるように、車両１００が対向車１１０とすれ違う場合を例に説明する。また、車両１００の右側のヘッドライトのみを考える。車両１００は、対向車１１０が通過するまで、車両１００の前方のうち車両進行方向に対して左側の第１領域２００及び第２領域２１０に対応した光源１０を点灯し、右側の第３領域２２０に対応した光源１０を消灯する。
【００２８】
ここで、本実施形態に係るレーザアレイヘッドライト１に対して、伝熱部３２が設けられていない構成を比較例とする。すなわち、各光源１０に対応して設けられた各蛍光体３１が互いに分離していると共に熱的に接続されていない構成を考える。
【００２９】
この比較例の構成では、各蛍光体３１が各光源１０のレーザ光によって独立して加熱される。したがって、図４に示されるように、第１領域２００及び第２領域２１０に対応した蛍光体３１の温度は例えば１５０℃まで上昇する。そして、１５０℃に対する蛍光体３１の量子効率は温度特性によって６０％となる。
【００３０】
一方、第３領域２２０に対応した蛍光体３１はレーザ光によって加熱されないので、例えば３０℃になっている。そして、３０℃に対する蛍光体３１の量子効率は温度特性によって１００％となる。このように、レーザ光が照射された蛍光体３１とレーザ光が照射されていない蛍光体３１とで量子効率に４０％の差が生じる。なお、図４では青から白への変換効率を示している。
【００３１】
そして、対向車１１０が通過した後に第３領域２２０に対応した光源１０を点灯した場合、図５に示されるように、各領域２００〜２２０に対する出射光量に差が生じる。具体的には、第３領域２２０に対応した蛍光体３１から照射される光の光束は、第１領域２００及び第２領域２１０に対応した蛍光体３１から照射される光の光束よりも大きくなる。
【００３２】
このため、図６に示されるように、第３領域２２０は第１領域２００及び第２領域２１０に比べて明るく照らされる。したがって、第１領域２００及び第２領域２１０と第３領域２２０との明るさの差が色ムラを生じさせてしまう。
【００３３】
上記の比較例に対し、本実施形態では各蛍光体３１の全てが伝熱部３２によって熱的に接続されている。このため、図３に示されるように、第３領域２２０に対応した蛍光体３１がレーザ光によって加熱されていなくても、レーザ光が照射された蛍光体３１から伝熱部３２を介してレーザ光が照射されていない蛍光体３１に熱が伝わる。これにより、各蛍光体３１の温度差が小さくなり、ひいては全ての蛍光体３１の温度がほぼ同じになる。
【００３４】
したがって、図７に示されるように、各領域２００〜２２０に対応した蛍光体３１の全てが例えば１１０℃になる。そして、全ての蛍光体の量子効率が温度特性によって９０％となる。このように、レーザ光の照射の有無にかかわらず量子効率の差が小さくなる。このため、図８に示されるように、各領域２００〜２２０に対する出射光量の差が小さくなる。つまり、各蛍光体３１から照射される光の光束を均一にすることができる。
【００３５】
そして、対向車１１０が通過した後に第３領域２２０に対応した光源１０を点灯したとしても、図９に示されるように、全ての領域２００〜２２０をほぼ同じ明るさで照らすことができる。したがって、各領域２００〜２２０の色ムラを低減することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１０に示されるように、各蛍光体３１は、互いに分離されている。また、各蛍光体３１は、端面が円形になっている。
【００３７】
一方、伝熱部３３は、端面が長方形の板状として構成されている。また、伝熱部３３は各蛍光体３１が設置される部分に設けられた貫通孔３４を有している。したがって、各貫通孔３４に各蛍光体３１が嵌め込まれることで蛍光部３０が構成されている。これにより、伝熱部３３は、各蛍光体３１に接触することにより、各蛍光体３１の全てを熱的に接続する。伝熱部３３は、空気よりも熱伝導率が高い部材として、例えば銅（Ｃｕ）等の金属板材で構成されている。
【００３８】
上記の蛍光部３０の構成によると、伝熱部３３は、各蛍光体３１のうちの隣り合う蛍光体３１に挟まれていると共に、各蛍光体３１を囲んでいる。したがって、端に位置する蛍光体３１が伝熱部３３を介して熱的に接続されやすくなる。このため、各蛍光体３１の温度をより均一にすることができる。また、蛍光体３１が円板状に構成されているので、蛍光体３１内で熱が放射状に均一に伝わりやすくなる。このため、伝熱部３３を介して各蛍光体３１の温度差をほぼ無くすことができる。
【００３９】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１１に示されるように、本実施形態に係るレーザアレイヘッドライト１は蛍光部３０でレーザ光を反射させる反射型として構成されている。このため、レーザアレイヘッドライト１は、上記の構成の他にコリメートレンズ５０及び波長選択素子６０を備えている。
【００４０】
コリメートレンズ５０は、各集光レンズ２０に対応して設けられている。コリメートレンズ５０は、対応する集光レンズ２０から照射されるレーザ光を平行光に変換して波長選択素子６０に出射するためのレンズである。
【００４１】
波長選択素子６０は、各コリメートレンズ５０に対応して設けられている。波長選択素子６０は、青色のレーザ光を反射して蛍光部３０に導くと共に、蛍光部３０で反射した光を透過する。
【００４２】
これらコリメートレンズ５０及び波長選択素子６０は、集光レンズ２０の光軸上に配置されている。また、リフレクタ４０は、波長選択素子６０を透過した光を車両１００の前方に反射するように配置されている。
【００４３】
蛍光部３０は、複数の蛍光体３１及び伝熱部３５を有して構成されている。各蛍光体３１は互いに分離されている。本実施形態に係る蛍光体３１の端面は円形に限られず、四角形等の多角形になっていても良い。
【００４４】
一方、伝熱部３５は、一面３６を有する板状として構成されている。当該一面３６は、例えば鏡面加工されている。そして、伝熱部３３の一面３６に各蛍光体３１が配置されることで蛍光部３０が構成されている。これにより、伝熱部３５は、各蛍光体３１に接触することにより、各蛍光体３１の全てを熱的に接続する。
【００４５】
上記の構成によると、光源１０から照射したレーザ光を、集光レンズ２０によってコリメートレンズ５０に集光し、波長選択素子６０に反射させて蛍光体３１に入射する。また、レーザ光の一部を蛍光体３１に透過させて伝熱部３５の一面３６で反射させる。さらに、レーザ光を波長選択素子６０に透過させてリフレクタ４０で反射させる。このようして、レーザ光を車両１００の前方に照射することができる。
【００４６】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１２に示されるように、伝熱部３２は、各蛍光体３１に対するレーザ光の入射の方向の厚みが各蛍光体３１よりも厚く構成されている、これにより、伝熱部３２の断面積が蛍光体３１よりも大きくなるので、伝熱部３２の熱伝導性を向上させることができる。
【００４７】
なお、第２実施形態に係る伝熱部３３、及び第３実施形態に係る伝熱部３５についても上記と同様に蛍光体３１よりも厚く構成しても良い。
【００４８】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図１３に示されるように、複数の光源１０は、２次元に配列されたアレイを構成している。本実施形態では、６個の光源１０が２段に配列されている。すなわち、一次元に並べられた３個の光源１０の配列が、２段に並べられている。
【００４９】
したがって、蛍光部３０のうち各光源１０に対応した部分が蛍光体３１となる。つまり、蛍光部３０のうちの６カ所が蛍光体３１として機能する。一方、蛍光部３０のうち蛍光体３１に対応する部分以外の部分が伝熱部３２として機能する。
【００５０】
以上のように、光源１０及び蛍光体３１を複数段に構成することができる。これにより、車両１００の前方の照射領域を細かく分割することができる。このため、照射領域の制御性をさらに向上させることができる。
【００５１】
（第６実施形態）
本実施形態では、第２実施形態と異なる部分について説明する。図１４に示されるように、各蛍光体３１と伝熱部３３とが別体として構成された蛍光部３０においても、第５実施形態と同様に各蛍光体３１を２次元に配列することができる。
【００５２】
（第７実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について説明する。図１５に示されるように、伝熱部３５の一面３６に各蛍光体３１が配置された蛍光部３０においても、第５実施形態と同様に各蛍光体３１を２次元に配列することができる。
【００５３】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたレーザアレイヘッドライト１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、光源１０及び蛍光体３１の数は上述した例に限られず、適宜変更しても良い。
【００５４】
また、各蛍光体３１を複数段に構成する場合、地面側の各蛍光体３１はレーザ光が常に照射される。一方、中段や上段の各蛍光体３１は車両１００の前方の照射領域を制御することからレーザ光の照射が断続的になる。そこで、地面側の各蛍光体３１が熱的に接続されていない構成になっており、中段や上段の各蛍光体３１が熱的に接続された構成になっていても良い。このように、光源１０のアレイ及び照射領域の制御に応じて、熱的に接続された蛍光体３１と熱的に接続されていない蛍光体３１とが混在していても良い。
【００５５】
各蛍光体３１は、レーザ光が一カ所に照射され続けると劣化する。そこで、各蛍光体３１に照射されるレーザ光の位置を変化させる機構を各蛍光体３１もしくは伝熱部３３、３５に設けても良い。これにより、各蛍光体３１の劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１０              光源
３１              蛍光体
３２、３３、３５  伝熱部
【図１】
2017147181.tif 000003
【図２】
2017147181.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017147181.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2017147181.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2017147181.tif 000012
【図１１】
2017147181.tif 000013
【図１２】
2017147181.tif 000014
【図１３】
2017147181.tif 000015
【図１４】
2017147181.tif 000016
【図１５】
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