(57)【要約】【課題】車両用前照灯装置内の各光学部品の寸法公差又は車両の走行に伴う振動等の影響を従来よりも抑制し、予め定められた光度を得ることができる車両用前照灯装置を提供する。【解決手段】車両用前照灯装置１００ａは、車両に搭載される車両用前照灯装置１００ａであって、直線偏光の光を発する光源部１と、光を透過又は反射するプレートであって、光の入射方向とプレートの入射面との間で形成される角度が変化する方向に回転させられることで光の透過又は反射の割合が変化し、光の光路を変化させるプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａ、及びプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを回転させる回転装置３３ａを有する光路切換部３ａとを備えるものである。【選択図】          図４
2017117725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載される車両用前照灯装置であって、
直線偏光の光を発する光源部と、
前記光を透過又は反射するプレートであって、前記光の入射方向と前記プレートの入射面との間で形成される角度が変化する方向に回転させられることで前記光の透過又は反射の割合が変化し、前記光の光路を変化させるプレート型偏光ビームスプリッタ、及び前記プレート型偏光ビームスプリッタを回転させる回転装置を有する光路切換部と
を備える車両用前照灯装置。
【請求項２】
車両に搭載される車両用前照灯装置であって、
直線偏光の光を発する光源部と、
前記光の偏光方向を透過の前後で変化させる偏光方向調整部、前記偏光方向調整部から射出された前記光の偏光方向に応じて前記光の光路を変化させる偏光ビームスプリッタ、及び前記偏光方向調整部を回転させる回転装置を有する光路切換部とを備え、
前記回転装置は、前記偏光方向調整部に入射する前記光の偏光方向と前記偏光方向調整部の光学軸との間で形成される角度が変化するよう前記偏光方向調整部を回転させ、前記偏光方向調整部から射出される前記光の偏光方向を調整する
車両用前照灯装置。
【請求項３】
前記光源部と前記光路切換部とを結ぶ光路の間に設けられた光路合波部を備え、
前記光源部は、前記光路切換部に入射する前記直線偏光の光の偏光方向が揃うように複数個のレーザー光源が設けられ、
前記光路合波部は、前記光源部で発生した前記光を集光する集光レンズ、及び集光した前記光を前記光源部から入射した方向と同一方向に射出するコンデンサレンズとを有する
請求項１または請求項２に記載の車両用前照灯装置。
【請求項４】
前記光源部は、前記複数個のレーザー光源から発せられ、前記光路合波部に射出する光の方向を同一方向に揃える複数個のコリメートレンズを前記複数個のレーザー光源にそれぞれ対応して有する
請求項３に記載の車両用前照灯装置。
【請求項５】
前記車両の前方を照射するハイビーム光学部及びロービーム光学部を備える投射光学部と、
前記回転装置の回転を制御することで、前記光路切換部から前記ハイビーム光学部へ向かう前記光の光路、又は前記光路切換部から前記ロービーム光学部へ向かう前記光の光路を切り替える制御部と
を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載される車両用前照灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用前照灯装置は、例えば励起光を発生する励起光源と、励起光が照射されることにより光を発生する複数の発光部と、励起光源から発生した励起光を複数の発光部のそれぞれに導光する導光部とを備え、導光部として、複数の光ファイバー等を用いた例が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような車両用前照灯装置にあっては、光源から発生した光を誘導するために光ファイバー等を用いていた。しかし、車両用前照灯装置に用いられる光ファイバー等の径は小さいため、光源からの光を光ファイバー等に集光させる際に、車両用前照灯装置内における各光学部品の寸法公差又は車両の走行に伴う振動等が影響して適切に集光させることが困難であった。そのため、予め定められた光度が得られないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、予め定められた光度を得ることができる車両用前照灯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】
【０００６】
本発明に係る車両用前照灯装置は、車両に搭載される車両用前照灯装置であって、直線偏光の光を発する光源部と、光を透過又は反射するプレートであって、光の入射方向とプレートの入射面との間で形成される角度が変化する方向に回転させられることで光の透過又は反射の割合が変化し、光の光路を変化させるプレート型偏光ビームスプリッタ、及びプレート型偏光ビームスプリッタを回転させる回転装置を有する光路切換部とを備えたものである。
【０００７】
本発明に係る車両用前照灯装置は、車両に搭載される車両用前照灯装置であって、直線偏光の光を発する光源部と、光の偏光方向を透過の前後で変化させる偏光方向調整部、偏光方向調整部から射出された光の偏光方向に応じて光の光路を変化させる偏光ビームスプリッタ、及び偏光方向調整部を回転させる回転装置を有する光路切換部とを備え、回転装置は、偏光方向調整部に入射する光の偏光方向と偏光方向調整部の光学軸との間で形成される角度が変化するよう偏光方向調整部を回転させ、偏光方向調整部から射出される光の偏光方向を調整するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る車両用前照灯装置によれば、予め定められた光度を得ることができる車両用前照灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用前照灯装置の主要な構成を示す概略図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１の偏光方向調整部における光の偏光方向の変化を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光路切換部による光路の切り替えを説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る車両用前照灯装置の主要な構成を示す概略図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るプレート型偏光ビームスプリッタに入射する光の入射方向とプレート型偏光ビームスプリッタの入射面との間で形成される角度βについて説明する図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るプレート型偏光ビームスプリッタと入射光とで形成する角度βによる違いを説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る光路切換部による光路の切り替えを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る車両用前照灯装置１００を図１〜３により説明する。図において、同一の符号を付したものは同一またはこれに相当するものであり、また、図に示す座標においてｘ、ｙ、ｚは、それぞれｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を示し、互いに直交している直交座標の軸である。ただし、直交座標の原点の位置について明細書に説明がある場合は、明細書の説明に従う。このことは、明細書の全文において共通することである。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態１に係る車両用前照灯装置１００の主要な構成を示す概略図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１に係る車両用前照灯装置１００は、光源部１、光路合波部２、光路切換部３、投射光学部４、及び制御部５を有する。なお、図１にはｘｙ座標を表示しており、図１は車両用前照灯装置１００の主要な構成をｚ方向から見た概略図である。また、図１では、一例として光源部１、光路合波部２、光路切換部３、及び投射光学部４が、ｘ方向に順に配置された例を示している。
【００１２】
また、図１を用いてｘ軸、ｙ軸及びｚ軸について簡単に説明をする。ｘ軸は、車両用前照灯装置１００の前後方向を示す。＋ｘ方向は、車両用前照灯装置１００の光源部１が光を照射する方向であり手前側（前）方向である。−ｘ方向は、車両用前照灯装置１００の光源部１の奥側（後ろ）方向である。ｙ軸は、車両用前照灯装置１００の上下方向を示す。＋ｙ方向は、車両用前照灯装置１００の上方向である。−ｙ方向は、車両用前照灯装置１００の下方向である。ｚ軸は、車両用前照灯装置１００の左右方向を示す。＋ｚ方向は、車両用前照灯装置１００の光源部１が光を照射する方向（＋ｘ方向）と同一方向から見て右方向（＋ｙ方向のｙ軸を時計回りに９０度回転させた方向）である。−ｚ方向は、車両用前照灯装置１００の光源部１が光を照射する方向（＋ｘ方向）と同一方向から見て左方向（＋ｙ方向のｙ軸を反時計回りに９０度回転させた方向）である。
【００１３】
ただし、図１に示す車両用前照灯装置１００を構成する各部の配置は一例であって、これに限られるものではない。例えば、図１において、車両用前照灯装置１００を構成する各部の配置について、ｙ軸とｚ軸とが入れ替わった配置であってもよい。また、このことは、明細書の全文において共通することである。
【００１４】
車両用前照灯装置１００は、自動車などの車両に搭載され、車両の進行方向の前方を照射する前照灯である。車両用前照灯装置１００は、主に運転手の視認性と外部からの被視認性とを向上させるために用いられ、少なくともハイビーム光学部４１とロービーム光学部４２とを含む複数の配光パターンを切り替えることができる。
【００１５】
なお、車両用前照灯装置１００では、近年、運転時の安全性をより高めるために、運転手が特に注目する領域（歩行者がいる領域又はカーブの先など）を前照灯によってスポット的に照らすなどの機能が求められている。それゆえ、車両用前照灯としての配光特性は、安全上の観点から複雑な特性が求められ、複雑な配光特性を得るためには、一般的に様々な配光特性を持った投射光学系ユニットを用いて、配光特性を足し合わせることで達成している。ここで、本発明の実施の形態１では、光源部１がレーザー光源１１を有している場合について説明を行っているが、これに限られるものではなく、レーザー光源１１と、ハロゲンランプ、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプ、又は白色ＬＥＤなどの光源とを組み合わせることを妨げるものではない。
【００１６】
光源部１は、単一方向に偏光した光（励起光）を発生させ、レーザー光源１１とコリメートレンズ１２とを有する。
【００１７】
レーザー光源１１は、半導体を用いた半導体レーザー又はレーザーダイオード（ＬＡＳＥＲ  ＤＩＯＤＥ）を用いることができ、また、レーザー光は、蛍光体により白色光に変換される。レーザー光源１１の出力中心波長は、近紫外領域〜可視領域内（２００ｎｍ〜５００ｎｍ）のものが望ましい。図１において、光源部１は、３個のレーザー光源１１を有しているが、レーザー光源１１の数は１つ以上であればよく、これに限られるものではない。
【００１８】
コリメートレンズ１２は、レーザー光源１１から発せられる光が拡散するため、拡散した光を略平行光とするために用いる。また、光源部１がコリメートレンズ１２を有することで、光源部１が複数個のレーザー光源１１を有している場合であっても、光源部１から射出する光の方向（図１ではｘ方向）を容易に同一方向に揃えることができる。そのため、光源部１から射出する光を容易に略平行光とすることができる。なお、光源部１が複数個のレーザー光源１１を有している場合、光源部１は複数個のコリメートレンズ１２を備えており、特に複数個のレーザー光源１１の数と同じ数のコリメートレンズ１２を備えていることが好ましい。また、市販されているレーザーダイオードなどのレーザー光源１１では、予めコリメートレンズ１２が同一パッケージに搭載されたものも流通している。そのため、係る製品を用いた場合は、別途コリメートレンズ１２を設けなくとも射出する光の方向が揃った略平行光を出力することができる。
【００１９】
光路合波部２は、光源部１と光路切換部３とを結ぶ光路の間に設けられ、集光レンズ２１とコンデンサレンズ２２とを有する。集光レンズ２１は光源部１より出射された略平行光を集光し、コンデンサレンズ２２は集光レンズ２１で集光された光を再び同一方向の略平行光とする。
【００２０】
例えば図１を用いて説明すると、光源部１が複数個のレーザー光源１１で構成されている場合では、複数個のレーザー光源１１がｙ方向にそれぞれ並べられている。すると、複数個のレーザー光源１１からｘ方向に光が射出されると、射出される光の幅がｙ方向に広くなる。集光レンズ２１及びコンデンサレンズ２２を用いることで、光源部１が複数個のレーザー光源１１で構成されている場合であっても、光路合波部２は複数のレーザー光源１１からの光を設定範囲内に集めて、入射方向（ｘ方向）と同一方向に光を射出する。つまり、光路合波部２に入射する光と光路合波部２から射出する光とを比較すると、共にｘ方向であるが、入射する光に比べ射出する光はｙ方向の幅が狭くなっている。ゆえに、光路合波部２から射出される光の取り扱いが、容易となる。
【００２１】
また、光路切換部３に入射される光は、単一方向に偏向した光であることを要する。光源部１が複数個のレーザー光源１１で構成されている場合において、例えばそれぞれのレーザー光源１１の位置及び向きを調整することで、光路合波部２から射出される光について、容易に単一方向に偏向した光とすることができる。それゆえ、光路切換部３に入射される光を単一方向に偏向した光とすることができる。なお、光路合波部２は、光源部１が単一又は少数個のレーザー光源１１で構成されている場合には、必ずしも設ける必要はない。
【００２２】
光路切換部３は、光路合波部２から単一方向に偏向した光が入射すると、光の偏光方向に応じて光路を変化させることができる。また、光路切換部３は、偏光方向調整部３１、偏光ビームスプリッタ３２、回転装置３３、及びミラー３４を有する。
【００２３】
偏光方向調整部３１は、単一方向に偏向した光が光路合波部２から入射すると、光の偏光方向を変化させる。偏光方向調整部３１は、例えば、１／２波長板（１／２λ板）を用いることができる。なお、１／２波長板の材質は樹脂またはガラスなどを用いることができるが、これに限られず、光の偏光方向を変化させる結晶構造を有するものであればよい。
【００２４】
図２を用いて光の偏光方向の変化について説明する。図２は、本発明に係る実施の形態１の偏光方向調整部３１における光の偏光方向の変化を説明する図である。図２では、偏光方向調整部３１の中央にｘ軸、ｙ軸及びｚ軸がそれぞれ交差する原点があり、偏光方向調整部３１はｙｚ平面に平行に設けられている。光路合波部２から射出された後に偏光方向調整部３１に入射する光６０は、ｘ軸と同一方向であって＋ｘ方向に（紙面左側から右側に向かって）進む。ここで図２において、偏光方向調整部３１に入射する前の光６０は、ｘｚ平面に平行な偏光方向を有する光を例示している。また、偏光方向調整部３１として１／２波長板を用いている。図２では、簡単化のために一軸性結晶の１／２波長板を用い、偏光方向調整部３１の光学軸６１はｚ＝ｙで表される方向に設けられている。
【００２５】
ここで、偏光方向調整部３１から射出される光６２の偏光方向は、入射する光６０の偏光方向と偏光方向調整部３１の光学軸６１との間で形成される角度αで決定される。偏光方向調整部３１として１／２波長板を用いた場合、角度αで偏光方向調整部３１に光６０が入射すると、角度２α回転し偏光方向調整部３１から光６２が射出される。図２の例では、入射する光６０の偏光面と偏光方向調整部３１の光学軸６１との間で形成される角度αは、４５度である。すると、偏光方向調整部３１から射出される光６２は、光学軸６１を基準として９０度回転してｘｙ平面と平行な偏光方向を有する光６２として射出される。角度αが０度、９０度のときは、偏光方向は変わらず偏光方向調整部３１に入射する光の偏光方向を維持したまま偏光方向調整部３１から射出される。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ３２は、偏光方向調整部３１を透過した光が入射すると、光の偏光方向に応じて入射した光を透過又は反射し、入射した光の光路を変化させることができる。図１より、本発明の実施の形態１では、一例として、偏光ビームスプリッタ３２に入射した光を光の偏光方向に応じて２つの光路に誘導している。例えば、キューブ型の偏光ビームスプリッタ３２を用いた場合、偏光ビームスプリッタ３２に入射した直線偏光の光がｐ偏光である場合は偏光ビームスプリッタ３２を透過し、ｓ偏光である場合は偏光ビームスプリッタ３２内で反射され、光の進行方向が変化する。
【００２７】
偏光ビームスプリッタ３２は、コーティングされた誘電体多層膜の光学特性によって、入射する光を偏光方向に応じて分離することができる。また、偏光ビームスプリッタ３２は、近年では、ワイヤーグリッドと呼ばれる偏光方向に応じた反射特性を有するものもある。図１では、偏光ビームスプリッタ３２としてキューブ型のものを例として示しているが、プレート型でもよく、これに限られるものではない。本発明の実施の形態１に例示する偏光ビームスプリッタ３２の材質、構造に限定されるものではなく、偏光方向に応じた反射特性及び透過特性を備えた光学素子であればよい。
【００２８】
回転装置３３は、例えば図２に示すように、偏光方向調整部３１をｙｚ平面上の回転方向６３に沿って回転させることで、偏光方向調整部３１に入射する光６０の偏光方向と偏光方向調整部３１の光学軸６１との間で形成される角度αを調整することができる。つまり、回転装置３３を用いることで、偏光方向調整部３１を透過後の光６２の偏光方向について、調整をすることができる。回転装置３３は、偏光方向調整部３１を回転するために、ステッピングモータなどを用いることができるが、偏光方向調整部３１を回転させるものであればよく、これに限られるものではない。
【００２９】
ミラー３４は、偏光ビームスプリッタ３２から射出された光を反射させ、光路を変化させる鏡である。図１に示す例では、ミラー３４は、偏光ビームスプリッタ３２から−ｙ方向に射出された光を反射し、＋ｘ方向に光路を変化させている。
【００３０】
投射光学部４は、車両の前方を光路切換部３から出射されたレーザー光を用いて照射するため、投射光学部４内の各光学部として本発明の実施の形態１ではハイビーム光学部４１とロービーム光学部４２とを有する。ハイビーム光学部４１は、ロービーム光学部４２より光の射出方向が上向きに設けられており、車両の前方についてロービーム光学部４２より遠くを照らすことに適している。ロービーム光学部４２は、ハイビーム光学部４１より光の射出方向が下向きに設けられており、車両の前方についてハイビーム光学部４１より近くを照らすことに適している。ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２は、例えば、光路切換部３から出射されたレーザー光を励起光として発光する蛍光体と、蛍光体で発光した光を車両の前方へ照射するための配光特性を制御するレンズ又はリフレクター等とを備えている。
【００３１】
また、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２は、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２のいずれか一方のみで照射するといった使用方法だけでなく、両方を同時に使用するようにしてもよい。なお、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２を同時に使用する場合、光が分散することから光度が半分になることが予想される。本発明の実施の形態１を示す図１では、レーザー光源１１として３つのレーザーダイオードを例示しているが、必要な光度に応じて３つより多くのレーザーダイオードを設けることもでき、使用するレーザーダイオードの数を調整することで予め定められた光度を得ることができる。
【００３２】
また、本発明の実施の形態１では、投射光学部４は、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２を有するとしているが、これに限定されるものではない。例えば、投射光学部４は、ハイビーム光学部４１を２つ有していてもよく、又はロービーム光学部４２を２つ有していても良い。投射光学部４は、ハイビーム光学部４１又はロービーム光学部４２に加えて又は替えて、比較的広い領域を照らすことができる性質を有する光学部を用いてもよい。係る光学部を用いることで、歩行者又は注意すべき対象物をスポット的に照射することができる。
【００３３】
制御部５は、制御信号５０を回転装置３３に送ることにより、回転装置３３の回転を制御し、光路切換部３から射出され投射光学部４へと向かう光６２の光路を切り替えることができる。なお、制御部５は、車両用前照灯装置１００が有していてもよく、また、車両用前照灯装置１００の外に設けられていてもよい。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態１に係る車両用前照灯装置１００の動作を説明する。図１より、光源部１から発せられた光はｘ軸方向に射出され、光路合波部２に入射する。光路合波部２では、入射された光を集光レンズ２１で集光し、さらにコンデンサレンズ２２で再びｘ軸方向に射出する。そして、光路合波部２から射出された光は、光路切換部３に入射する。
【００３５】
図３は、本発明の実施の形態１に係る光路切換部３による光路の切り替えを説明する図である。図３において、偏光方向調整部３１から射出される光の進行方向は、＋ｘ方向に進むものとし、光が進む光路の一部を線分７０、７１、７２で示している。また、線分７０、７１、７２上の矢印又は丸の中に点がある図形は、光の偏光方向７３ａ、７３ｂ、７３ｃを示している。
【００３６】
また、前述したとおり、偏光ビームスプリッタ３２は、光の偏光方向に応じて入射した光が透過又は反射し、入射した光の光路を変化させることができる。本発明の実施の形態１では、一例として、偏光ビームスプリッタ３２に入射する光の偏光方向が、ｙ軸方向と同一方向である場合に偏光ビームスプリッタ３２は最も透過特性が高く、ｚ軸方向と同一方向である場合に偏光ビームスプリッタ３２は最も反射特性が高いように設けられている。
【００３７】
図３（ａ）は、偏光方向調整部３１から射出される光の偏光方向７３ａが、ｙ軸方向と同一方向である場合を示す。すると、偏光ビームスプリッタ３２は、偏光方向調整部３１から射出される光を透過し、光の進行方向を＋ｘ方向から変化させずに（光路を切り替えることなく）、ハイビーム光学部４１に入射し、車両の前方を照射することができる。
【００３８】
図３（ｂ）は、偏光方向調整部３１から射出される光の偏光方向７３ｂが、ｚ軸方向と同一方向である場合を示す。すると、偏光ビームスプリッタ３２は、偏光方向調整部３１から射出される光を反射し、進行方向を変化させる（光路を切り替える）。進行方向が変化した光は、−ｙ方向に進み、ミラー３４で反射されることで再び＋ｘ方向に進む。そして、偏光方向調整部３１から射出される光は、ロービーム光学部４２に入射し、車両の前方を照射することができる。
【００３９】
図３（ｃ）は、偏光方向調整部３１から射出される光とｘ軸とを一致させた場合に、偏光方向調整部３１から射出される光の偏光方向が、ｙｚ平面において、ｙ軸及びｚ軸とそれぞれ４５度の角度をなす場合を示す。すると、偏光ビームスプリッタ３２は、偏光方向調整部３１から射出される光の偏光成分が（ここでは、ｙ軸とのなす角度が０度（ｚ＝０）の成分及び９０度（ｙ＝０）の成分に）分離される。偏光ビームスプリッタ３２は偏光成分に応じて、偏光方向調整部３１から射出される光を透過及び反射する。図３（ｃ）において、偏光ビームスプリッタ３２は、分離された光のうち、ｙ軸方向と同一方向である偏光方向７３ａの光については透過し、ｚ軸方向と同一方向である偏光方向７３ｂの光については反射する。それゆえ、偏光方向調整部３１から射出される光は、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２の両方に入射し、両者により車両の前方を照射することができる。
【００４０】
制御部５から回転装置３３に対して制御信号５０を送り、制御信号５０に従い回転装置３３が偏光方向調整部３１を回転させることで、容易にハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２の少なくとも一方で車両の前方を照射する切り替えを行うことができる。
【００４１】
以上のとおり、本発明の実施の形態１における車両用前照灯装置１００では、車両に搭載される車両用前照灯装置１００であって、直線偏光の光を発する光源部１と、光の偏光方向を透過の前後で変化させる偏光方向調整部３１、偏光方向調整部３１から射出された光の偏光方向に応じて光の光路を変化させる偏光ビームスプリッタ３２、及び偏光方向調整部３１を回転させる回転装置３３を有する光路切換部３とを備え、回転装置３３は、偏光方向調整部３１に入射する光の偏光方向と偏光方向調整部３１の光学軸６１との間で形成される角度が変化するよう偏光方向調整部３１を回転させ、偏光方向調整部３１から射出される光の偏光方向を調整する。
【００４２】
光源からの光を光ファイバー等で集光させる従来の構成では、車両用前照灯装置１００内の各光学部品の寸法公差又は車両の走行に伴う振動等の影響により予め定められた光度を得ることが難しかった。加えて、光源からの光を光ファイバー等で集光させる従来の構成では、光ファイバー等に集光させる際に、入射面の径が小さいため局所的にエネルギー密度が高くなり、空気中の不純物又はホコリ等を燃焼させてしまう恐れがあり信頼性が高くなかった。さらに、例えば１つの励起用光源と光ファイバーなどの導光体を用いる場合、複数の投射光学部４（本発明の実施の形態１ではハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２からなる）について、それぞれを選択的に点灯させるなどの配光特性を得ることは、取り回しが複雑になる等の問題があった。
【００４３】
このような構成によれば、車両用前照灯装置１００内の各光学部品の寸法公差又は車両の走行に伴う振動等の影響を従来よりも抑制することができ、予め定められた光度を得ることができる。また、光ファイバー等を用いずに光源から発生した光を誘導することができるため、従来より車両用前照灯装置１００の信頼性を向上させることができる。さらに、光路切換部３において光路を容易に切り替えることができるため、例えばハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２のいずれか一方を点灯させるような、配光特性を容易に得ることができる。
【００４４】
また、本発明の実施の形態１における車両用前照灯装置１００では、光源部１は、レーザー光源１１を用いることで直線偏光の光を発する構成とすることもできる。
【００４５】
このような構成によれば、光源部１から容易に直線偏光の光を得ることができる。
【００４６】
また、本発明の実施の形態１における車両用前照灯装置１００では、光源部１と光路切換部３とを結ぶ光路の間に設けられた光路合波部２を備え、光源部１は、光路切換部３に入射する直線偏光の光の偏光方向が揃うように複数個のレーザー光源１１が設けられ、光路合波部２は、光源部１で発生した光を集光する集光レンズ２１、及び集光した光を光源部１から入射した方向と同一方向に射出するコンデンサレンズ２２とを有する構成とすることもできる。
【００４７】
このような構成によれば、光源部１の複数個のレーザー光源１１から射出されるそれぞれの光の方向を同一方向に保ったまま光を設定範囲内に集め、光路切換部３に射出することができる。それゆえ、光路合波部２から射出される光の取り扱いが容易となり、さらに、車両用前照灯装置１００を従来より小型化することが容易となる。加えて、集光レンズ２１で集光させたとしても、従来の車両用前照灯装置１００に搭載されるような入射面の径が小さい光ファイバー等より集光した光のエネルギー密度を低くすることができるため、空気中の不純物又はホコリ等を燃焼させてしまう可能性が低く、信頼性が高い車両用前照灯装置１００を得ることができる。
【００４８】
また、本発明の実施の形態１における車両用前照灯装置１００では、光源部１は、複数個のレーザー光源１１から発せられ、光路合波部２に射出する光の方向を同一方向に揃える複数個のコリメートレンズ１２を有する構成とすることもできる。
【００４９】
このような構成によれば、光源部１が有する複数個のレーザー光源１１から射出される光の方向を同一方向に揃えることができるため、レーザー光源１１から射出される光の取り扱いが用意となる。
【００５０】
また、本発明の実施の形態１における車両用前照灯装置１００では、車両の前方を照射するハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２を備える投射光学部４と、回転装置３３の回転を制御することで、光路切換部３からハイビーム光学部４１へ向かう光の光路、又は光路切換部３からロービーム光学部４２へ向かう光の光路を切り替える制御部５とを備える構成とすることもできる。
【００５１】
このような構成によれば、車両に設けられた投射光学部４内の各光学部（本発明の実施の形態１の例ではハイビーム光学部４１又はロービーム光学部４２）の切り替えが従来より容易に行える。
【００５２】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る車両用前照灯装置１００ａを図４〜７により説明する。なお、実施の形態１に係る車両用前照灯装置１００においては、光路切換部３として、偏光方向調整部３１と偏光ビームスプリッタ３２とを用いる構成を説明した。本発明の実施の形態２では、光路切換部３ａとして偏光方向調整部３１を用いず、偏光ビームスプリッタ３２のうち特にプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを用いる変形例について説明する。以下に実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同一または対応する部分についての説明は適宜省略する。
【００５３】
図４は本発明の実施の形態２に係る車両用前照灯装置１００ａの主要な構成を示す概略図である。図４に示すように、本発明の実施の形態２における車両用前照灯装置１００ａは、光源部１、光路合波部２、光路切換部３ａ、投射光学部４、及び制御部５を有する。実施の形態１に係る車両用前照灯装置１００と実施の形態２に係る車両用前照灯装置１００ａとを比較すると、光路切換部３ａを除き同様の構成である。実施の形態２に係る車両用前照灯装置１００ａの光路切換部３ａは、実施の形態１に示す偏光方向調整部３１を用いず、偏光ビームスプリッタ３２のうち特にプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを有している。さらに、光路切換部３ａの回転装置３３ａは、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａをｘｙ平面上で回転させることができる。
【００５４】
プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａは、偏光ビームスプリッタ３２の一形態であって、ガラス等の基材上に誘電体多層膜が蒸着されており、入射する光の波長、偏光方向及び入射角度に応じて、反射特性及び透過特性が変化する。つまり、本発明の実施の形態２に係るプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａは、光を透過又は反射するプレートであって、回転装置３３ａによってｘｙ平面上で回転されることで、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａに入射する光の透過又は反射の割合を調整することができる。ゆえに、実施の形態１と同様に、制御部５によって、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２に通じる光路を容易に切り替えることができる。
【００５５】
図５を用いて、光の入射方向とプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射面との間で形成される角度βについて、回転装置３３ａによってプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａが回転させられることによる角度βの変化について説明する。また、図６を用いて、角度βに応じた光の反射率特性を説明する。
【００５６】
図５は、本発明の実施の形態２に係るプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａに入射する光の入射方向とプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射面との間で形成される角度βについて説明する図である。プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの中央にｘ軸、ｙ軸及びｚ軸がそれぞれ交差する原点が設けられる。ｘ軸は、図５（ａ）において、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａに入射される光の進行方向と同一方向に設けられており、線分８０で示された光の光路の一部と一致する。ｙ軸は、図５において、紙面下方から上方に向かって設けられており、また、図５（ａ）において、光が入射するプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射面は、ｙ軸に平行に設けられている。また、図５において、線分８０上の丸の中に点がある図形は光の偏光方向８１ａであり、ｚ軸と同一方向である。
【００５７】
図５（ａ）では、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射面がｙ軸方向と同一方向に設けられているため、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａに入射する光の入射方向との間で形成される角度βは９０度である。一方、図５（ｂ）では、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射面が、ｘｙ平面において反時計回りに回転して設けられているため、角度βは９０度より小さい角度である。
【００５８】
図６は、本発明の実施の形態２に係るプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａと入射光とで形成する角度βによる違いを説明する図である。図６の横軸は入射する光の波長λ（ｎｍ）であり、縦軸は入射する光の反射率Ｒ（％）を示している。ここで、縦軸の反射率Ｒは、最大反射率をＲｍａｘ、最小反射率をＲｍｉｎとして示している。なお、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａ内で、光の一部が熱に変化する場合があるため、必ずしもＲｍａｘが１００％、及びＲｍｉｎが０％を示すわけではない。
【００５９】
また、図６に示すλｐは、光源部１から射出される光（レーザー光）の出力波長を示している。さらに、凡例に示す９０度、６７．５度、及び４５度は、光路切換部３ａに入射する光の入射方向と、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射面との間で形成される角度βを示す。なお、本発明の実施の形態２において、光路の切り替えの制御が容易であることから、光源部１から射出され光路切換部３ａに入射する直線偏光の光が、ｓ偏光の場合を一例として示している。
【００６０】
プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａに蒸着された誘電体多層膜の特性として、角度βが小さくなると、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの反射特性は短波長側にシフトする特性を持っている。図６では、角度βが９０度、６７．５度、及び４５度の場合を例示しており、角度βが小さくなるほどプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの反射特性が短波長側にシフトしている。
【００６１】
図６から、光源部１から射出される光の出力波長がλｐの場合において、角度βが９０度とすると、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの反射特性は最小反射率Ｒｍｉｎであるため、光源部１から射出される光はほぼ全てプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを透過する。同様に、角度βが４５度とすると、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの反射特性は最大反射率Ｒｍａｘであるため、光源部１から射出される光はほぼ全てプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａで反射される。さらに、反射率がＲｍａｘとＲｍｉｎのほぼ中間の値となる角度にプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを設けることで（図６では例えば角度βが６７．５度）、光源部１から射出される光のプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａにおける透過と反射の割合をほぼ同じにすることができる。
【００６２】
なお、本発明の実施の形態２では、角度β＝４５度のときに最大反射率Ｒｍａｘを示すが、あくまで一例であり、必ずしもこの値に限られるものではない。誘電体多層膜の反射特性を考慮して最大反射率Ｒｍａｘを示す角度βを設計することができる。
【００６３】
次に、本発明の実施の形態２に係る車両用前照灯装置１００ａの動作を説明する。光源部１及び光路合波部２における動作は、実施の形態１に係る車両用前照灯装置１００の動作と同様であるため、ここでは省略する。
【００６４】
図７は、本発明の実施の形態２に係る光路切換部３ａによる光路の切り替えを説明する図である。なお、図７に示す例においては、光路切換部３ａに入射する光の進行方向は、実施の形態１の場合と同様に＋ｘ方向に進み、レーザー光源１１から発せられ実施の形態１と同様に単一方向に偏向した光である。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）において、光路切換部３ａに入射する光の偏光方向はｚ軸方向と同一方向である。さらに、図７（ａ）では線分８０、図７（ｂ）では線分８２で、光路切換部３ａに入射する光の光路を示している。
【００６５】
図７（ａ）において、光の入射方向とプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射面との間で形成される角度β１は、９０度である。すると、図６で説明したように、角度βが９０度とするとプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの反射特性は最小反射率Ｒｍｉｎである。よって、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａに入射光は、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを透過し、進行方向を変化させずにハイビーム光学部４１に入射する。そして、ハイビーム光学部４１によって車両の前方を照射する。
【００６６】
図７（ｂ）において、角度β２は、４５度である。すると、図６で説明したように、角度βが４５度とするとプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの反射特性は最大反射率Ｒｍａｘである。よって、単一方向に偏向した光は、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａで反射され、進行方向が変化する。進行方向が変化した光は、−ｙ方向に進み、ミラー３４で反射されることで再び＋ｘ方向に進む。よって、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａに入射光は、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａで反射され、進行方向を変化させながらロービーム光学部４２に入射する。そしてロービーム光学部４２によって車両の前方を照射することができる。
【００６７】
なお、ここでは図を用いて説明しないが、角度βを６７．５度とした場合、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの反射特性は、反射率がＲｍａｘとＲｍｉｎのほぼ中間の値となる。よって、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａの入射光は、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを透過し、進行方向を変化させずにハイビーム光学部４１に入射する光、及びプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａで反射され、進行方向を変化させながらロービーム光学部４２に入射する光に分かれる。すると、プレート型偏光ビームスプリッタ３２ａは、入射光の光路を２つに分けることができるため、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２の両方を用いて、車両の前方を照射することができる。
【００６８】
角度βを変化させるには、例えば、回転装置３３ａが、図７（ａ）の角度β１から図７（ｂ）の角度β２にプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを回転することで角度βを変化させることができる。
【００６９】
また、本発明の実施の形態２において、実施の形態１に記載の構成を当然に自由に組み合わせることができる。例えば、図４より、光源部１は、３個のレーザー光源１１を有しているが、レーザー光源１１の数は１つ以上であればよく、これに限られるものではない。予め定められた光度を得るために必要に応じて、光源部１が有するレーザーダイオードの数を多くしたり、駆動（点灯）するレーザーダイオードの数を制御したりすることによって、予め定められた光度を得るようにしてもよい。また、実施の形態２では図４に示すように、車両用前照灯装置１００ａは、ハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２を備えているが、実施の形態１に記載の内容と同様に、これに限定されるものではない。例えば、投射光学部４は、ハイビーム光学部４１を２つ有していてもよく、又はロービーム光学部４２を２つ有していても良い。投射光学部４は、比較的広い領域を照らすことができる性質を有するハイビーム光学部４１又はロービーム光学部４２に加えて又は替えて、歩行者や注意物をスポット的に照射する光学部を有していてもよい。
【００７０】
以上のとおり、本発明の実施の形態２に係る車両用前照灯装置１００ａによると、車両に搭載される車両用前照灯装置１００ａであって、直線偏光の光を発する光源部１と、光を透過又は反射するプレートであって、光の入射方向とプレートの入射面との間で形成される角度が変化する方向に回転させられることで光の透過又は反射の割合が変化し、光の光路を変化させるプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａ、及びプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを回転させる回転装置３３ａを有する光路切換部３ａとを備える構成としている。
【００７１】
このような構成によれば、実施の形態１の構成と同様に、車両用前照灯装置１００ａ内の各光学部品の寸法公差又は車両の走行に伴う振動等の影響を従来よりも抑制することができ、予め定められた光度を得ることができる。また、光ファイバー等を用いずに光源から発生した光をそれぞれの方向に誘導することができるため、従来より車両用前照灯装置１００ａの信頼性を向上させることができる。さらに、光路切換部３ａにおいて光路を容易に切り替えることができるため、例えばハイビーム光学部４１及びロービーム光学部４２のいずれか一方を点灯させるような、配光特性を容易に得ることができる。
【００７２】
また、偏光ビームスプリッタ３２のうちプレート型偏光ビームスプリッタ３２ａを用いる構成であり、光路切換部３ａとして偏光方向調整部３１を用いない構成のため、部品点数を削減でき、車両用前照灯装置１００ａのコスト低減を図れる。
【００７３】
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
【符号の説明】
【００７４】
１００、１００ａ  車両用前照灯装置、１  光源部、１１  レーザー光源、１２  コリメートレンズ、２  光路合波部、２１  集光レンズ、２２  コンデンサレンズ、３、３ａ  光路切換部、３１  偏光方向調整部、３２  偏光ビームスプリッタ、３２ａ  プレート型偏光ビームスプリッタ、３３、３３ａ  回転装置、４  投射光学部、４１  ハイビーム光学部、４２  ロービーム光学部、５  制御部
【図１】
2017117725.tif 000003
【図２】
2017117725.tif 000004
【図３】
2017117725.tif 000005
【図４】
2017117725.tif 000006
【図５】
2017117725.tif 000007
【図６】
2017117725.tif 000008
【図７】
2017117725.tif 000009