(57)【要約】【課題】  光偏向ミラーの大型化を防いで、配光パターンの解像度を高くすることができる車両用灯具を提供する。【解決手段】  車両用灯具２は、投影レンズ３、レンズホルダ４、本体筒５、底蓋６、第１〜第４励起光源１１〜１４、上光偏向器１５、下光偏向器１６、補正ミラー１７、及び蛍光体１８を備える。第１励起光源１１及び第２励起光源１２は、上光偏向器１５の光偏向ミラー２０の回転中心に向けてレーザ光を照射する。第３励起光源１３及び第４励起光源１４は、下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の回転中心に向けてレーザ光を照射する。補正ミラー１７は、上下光偏向器１５，１６により走査された光の歪みを補正して反射する。蛍光体１８には、補正ミラー１７によって補正されたレーザ光により、所定配光パターンに対応する二次元像が白色の像として描画され、この二次元像が投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳ上に投影される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定配光パターンを形成する車両用灯具であって、
光を照射する複数の光源と、
前記複数の光源から照射された複数の光が同じ所定位置に入射するように配置されて、前記複数の光を反射する光偏向ミラーと、
前記光偏向ミラーによる前記複数の光の反射方向を変更することにより、前記複数の光を走査する光偏向器と、
前記光偏向器により走査された複数の光により前記所定配光パターンを形成する光学系と、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用灯具において、
前記光偏向ミラーにより反射された複数の光は、離反して異なる位置に照射されることを特徴とする車両用灯具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用灯具において、
前記複数の光の走査範囲の少なくとも一部が重複していることを特徴とする車両用灯具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具において、
前記光偏向器と前記光学系との間に設けられ、前記光偏向器により走査された複数の光の歪みを補正して反射する補正ミラーを備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用灯具において、
前記複数の光源と前記光偏向器との間に設けられ、前記複数の光源から照射された複数の光を前記光偏向ミラーの前記所定位置に向けて反射する反射ミラーを備えることを特徴とする車両用灯具。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用灯具において、
前記光偏向器により走査された複数の光により像が描画される投影体を備え、
前記光学系は、前記投影体に描画された像を投影することで前記所定配光パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を走査する光偏向器を備える車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される車両用灯具として、レーザ等の光源からの光をMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）等の光偏向器によって走査して、蛍光板に二次元像を描画し、この二次元像を配光パターンとして前方に投影するものがある。このような車両用灯具として求められる光量は、１個の光源からの光では足りないため、複数の光源を用いている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の車両用灯具では、３個の光源から、光偏向器の光偏向ミラーのそれぞれ異なる部分に向けて光を照射し、この状態で光偏向ミラーを回転して走査することで、３つの配光パターンを形成している。そして、３つの配光パターンの一部を重ね合わせることで、中央が強、端部が弱となるような車両用灯具として好ましい配光パターンを得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８８１２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の車両用灯具では、３個の光源から、光偏向ミラーのそれぞれ異なる部分に向けて光を照射しているため、１個の光偏向ミラーに対して１個の光源から光を照射するものに比べて、光偏向ミラーのサイズを大きくする必要がある。光偏向ミラーは、サイズが大きくなると動きが遅くなるため、投影される配光パターンの解像度を高くすることができない。
【０００６】
本発明は、光偏向ミラーの大型化を防いで、配光パターンの解像度を高くすることができる車両用灯具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】
【０００７】
本発明の車両用灯具は、所定配光パターンを形成する車両用灯具であって、光を照射する複数の光源と、前記複数の光源から照射された複数の光が同じ所定位置に入射するように配置されて、前記複数の光を反射する光偏向ミラーと、前記光偏向ミラーによる前記複数の光の反射方向を変更することにより、前記複数の光を走査する光偏向器と、前記光偏向器により走査された複数の光により前記所定配光パターンを形成する光学系と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、複数の光源から照射された光は、光偏向ミラーの同じ所定位置に入射するので、複数の光が光偏向ミラーの異なる位置に入射するものに比べて、光偏向ミラーを小型化することができる。光偏向ミラーの小型化により、大きいものに比べて回転速度を速くすることができ、投影される配光パターンの解像度を高くすることができる。
【０００９】
本発明において、前記光偏向ミラーにより反射された複数の光は、離反して異なる位置に照射されることが好ましい。
【００１０】
光偏向ミラーにより反射された複数の光は、離反して異なる位置に照射されるので、複数の光を同じ位置に照射するものに比べて、照射範囲を広くすることができる。
【００１１】
本発明において、前記複数の光の走査範囲の少なくとも一部が重複していることが好ましい。
【００１２】
複数の光の走査範囲の少なくとも一部が重複しているので、重複している部分は、重複していない部分よりも光度が高くなる。これにより、複数の光の走査範囲を重複させないものに比べて、光度が高い部分を形成することができる。
【００１３】
本発明において、前記光偏向器と前記光学系との間に設けられ、前記光偏向器により走査された複数の光の歪みを補正して反射する補正ミラーを備えることが好ましい。
【００１４】
補正ミラーにより光の歪みを補正するので、補正ミラーを設けていないものに比べて、歪みの少ない所定配光パターンを形成することができる。
【００１５】
また、本発明において、前記複数の光源と前記光偏向器との間に設けられ、前記複数の光源から照射された複数の光を前記光偏向ミラーの前記所定位置に向けて反射する反射ミラーを備えることが好ましい。
【００１６】
光源から照射された光を光偏向ミラーの所定位置に向けて反射する反射ミラーを備えるので、光源から直接、光偏向ミラーに向けて照射するものに比べて、光源を配置する位置の自由度が大きくなる。
【００１７】
本発明において、前記光偏向器により走査された複数の光によって像が描画される投影体を備え、前記光学系は、前記投影体に描画された像を投影することで前記所定配光パターンを形成することが好ましい。
【００１８】
光偏向器で走査された複数の光により投影体に描画される像を、光学系により投影するので、光源として励起光源を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の車両用灯具を示す斜視図。
【図２】車両用灯具を示す断面図。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。
【図４】車両用灯具の構成を示すブロック図。
【図５】上光偏向器を示す斜視図。
【図６】ミアンダ構造を有する圧電アクチュエータの動作を説明する図。
【図７】仮想鉛直スクリーンＳにおける走査範囲を示す概略図。
【図８】楕円形状のハイビーム用配光パターンを示す概略図。
【図９】第２実施形態の車両用灯具を示す断面図。
【図１０】第２実施形態の仮想鉛直スクリーンにおける走査範囲を示す概略図。
【図１１】第３実施形態の車両用灯具を示す断面図。
【図１２】第３実施形態の仮想鉛直スクリーンにおける走査範囲を示す概略図。
【図１３】第４実施形態の仮想鉛直スクリーンにおける走査範囲を示す概略図。
【図１４】第５実施形態の仮想鉛直スクリーンにおける走査範囲を示す概略図。
【図１５】第６実施形態の仮想鉛直スクリーンにおける走査範囲を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
図１に示すように、車両用灯具２は、投影レンズ３と、投影レンズ３を保持するレンズホルダ４と、レンズホルダ４の後端部に取り付けられた本体筒５と、本体筒５の後側の開口を塞ぐ底蓋６とを備える。本実施形態では、車両用灯具２は、例えば車両のヘッドライトとして用いられる。
【００２１】
図２に示すように、車両用灯具２は、第１〜第４励起光源１１〜１４と、第１，第２励起光源１１，１２からの励起光を二次元的（水平方向及び垂直方向）に走査する上光偏向器１５と、第３，第４励起光源１３，１４からの励起光を二次元的に走査する下光偏向器１６とを備える。なお、以下では、上光偏向器１５と、下光偏向器１６とをまとめて、上下光偏向器１５，１６という。第１〜第４励起光源１１〜１４及び上下光偏向器１５，１６は、詳しくは後述する制御装置１９（図４参照）により駆動が制御される。
【００２２】
また、車両用灯具２は、上下光偏向器１５，１６により走査された光の歪み（詳しくは後述する）を補正する補正ミラー１７と、補正ミラー１７により補正された光により所定配光パターンに対応する二次元像が描画される蛍光体１８（投影体）とを備える。蛍光体１８に描画された二次元像は、投影レンズ３により前方に投影される。
【００２３】
各励起光源１１〜１４、上下光偏向器１５，１６、補正ミラー１７、蛍光体１８は、本体筒５の内部に配置され、固定部材（図示せず）により固定されている。なお、本体筒５の外周面に放熱用のフィンを設けてもよい。
【００２４】
第１励起光源１１は、例えば、励起光として青色域（例えば、発光波長が４５０ｎｍ）のレーザ光を放出するレーザダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子１１ａと、半導体発光素子１１ａからの光を集光（例えばコリメート）する集光レンズ１１ｂとを備える。
【００２５】
各励起光源１２〜１４は、第１励起光源１１と同様に、半導体発光素子１２ａ、１３ａ、１４ａと、集光レンズ１２ｂ、１３ｂ、１４ｂとを備える。なお、各半導体発光素子１１ａ〜１４ａは、近紫外域（例えば、発光波長が４０５ｎｍ）のレーザ光を放出するレーザダイオード等の半導体発光素子であってもよい。また、各半導体発光素子１１ａ〜１４ａは、ＬＥＤであってもよい。さらに、ＲＧＢで混色させたレーザ光を照射するレーザ照射器でもよい。
【００２６】
第１励起光源１１及び第２励起光源１２は、詳しくは後述する上光偏向器１５の光偏向ミラー２０の回転中心に向けてレーザ光を照射する。第３励起光源１３及び第４励起光源１４は、詳しくは後述する下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の回転中心に向けてレーザ光を照射する。
【００２７】
各励起光源１１〜１４は、上から第１励起光源１１、第２励起光源１２、第３励起光源１３、第４励起光源１４の順に配置されている。また、図３に示すように、第１励起光源１１及び第２励起光源１２と、第３励起光源１３及び第４励起光源１４とは、正面視の左右方向において離れた位置に配置されている。これは、詳しくは後述するように、光源１１〜１４からの光を夫々異なる範囲で走査するためである。第１励起光源１１と第２励起光源１２とは、上下方向において上光偏向器１５との相対的位置関係が異なり、光の照射角度及び反射光角度も異なる。よって、第１励起光源１１と第２励起光源１２とでは、走査範囲が上下方向で異なることになる。同様に、第３励起光源１３と第４励起光源１４とでは、走査範囲が上下方向で異なる。
【００２８】
図２に示すように、上下光偏向器１５，１６により走査された光は、補正ミラー１７に入射する。この上下光偏向器１５，１６により走査された光は、光の光偏向ミラー２０への入射角と、光偏向ミラー２０の回転軸との影響により歪んでいる。
【００２９】
補正ミラー１７は、上下光偏向器１５，１６により走査された光の歪みを補正して反射するものであり、反射面が湾曲されている。なお、補正ミラー１７の形状は適宜変更可能であり、補正ミラー１７を複数のミラーから構成するようにしてもよい。複数のミラーを設ける場合は、上下光偏向器１５，１６の夫々に、もしくは第１〜第４励起光源１１〜１４の走査光の夫々に対応するように設けられる。
【００３０】
蛍光体１８は、上光偏向器１５及び下光偏向器１６により二次元的に走査され、補正ミラー１７により補正されたレーザ光を受けて、当該レーザ光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換するものであり、外形が矩形形状の板状（又は層状）で形成されている。蛍光体１８は、投影レンズ３の焦点近傍に配置されている。なお、図２では、蛍光体１８の厚みを誇張して描いている。
【００３１】
例えば、各励起光源１１〜１４の半導体発光素子１１ａ〜１４ａとして、青色域のレーザ光を放出するレーザダイオード（ＬＤ）を用いる場合、蛍光体１８としては、青色域のレーザ光によって励起されて黄色光を発光するものが用いられる。蛍光体１８には、上光偏向器１５及び下光偏向器１６により二次元的に走査された後に、補正ミラー１７によって補正された青色域のレーザ光により、所定配光パターンに対応する二次元像が白色の像として描画される。二次元像が白色の像として描画されるのは、青色域のレーザ光が照射された場合、蛍光体１８は、これを透過（通過）する青色域のレーザ光と青色域のレーザ光による発光（黄色光）との混色による白色光（疑似白色光）を放出することによるものである。
【００３２】
一方、半導体発光素子１１ａ〜１４ａとして、近紫外域のレーザ光を放出するレーザダイオード（ＬＤ）を用いる場合、蛍光体１８としては、近紫外域のレーザ光によって励起されて赤、緑、青の３色の光を発光するものが用いられる。蛍光体１８には、上光偏向器１５及び下光偏向器１６により二次元的に走査された後に、補正ミラー１７によって補正された近紫外域のレーザ光により、所定配光パターンに対応する二次元像が白色の像として描画される。二次元像が白色の像として描画されるのは、近紫外域のレーザ光が照射された場合、蛍光体１８は、近紫外域のレーザ光による発光（赤、緑、青の３色の光）の混色による白色光（疑似白色光）を放出することによるものである。なお、近紫外のレーザ光により、青色の蛍光体と黄色の蛍光体とを励起させて白色光を放出させてもよい。
【００３３】
投影レンズ３は、４枚のレンズ３ａ〜３ｄからなり、各レンズ３ａ〜３ｄは、レンズホルダ４に保持されている。各レンズ３ａ〜３ｄは、像面が平面になるように収差（像面湾曲）が補正され、且つ色収差が補正されている。この場合、蛍光体１８は、平板形状のものが用いられ、像面（平面）に沿って配置される。
【００３４】
投影レンズ３の焦点は、蛍光体１８近傍に位置している。この投影レンズ３により、一枚の凸レンズを用いる場合と比べ、所定配光パターンに対する収差の影響を除去することができる。また、蛍光体１８が平板形状であるため、蛍光体１８が曲面形状である場合と比べ、その製造が容易となる。さらに、蛍光体１８が平板形状であるため、蛍光体１８が曲面形状である場合と比べ、二次元像の描画が容易となる。
【００３５】
なお、投影レンズ３は、像面が平面になるように収差（像面湾曲）が補正されていない１枚の非球面レンズからなる投影レンズとして構成されていてもよい。この場合、蛍光体１８は、像面湾曲に対応して湾曲した形状のものが用いられ、像面湾曲に沿って配置される。
【００３６】
投影レンズ３は、蛍光体１８に描画された二次元像を前方に投影して、車両用灯具２に正対した仮想鉛直スクリーンＳ（車両用灯具２の前方約２５ｍの位置に配置されている）上に、所定配光パターンとして、例えばハイビーム用配光パターンＨＰを形成する。
【００３７】
上光偏向器１５は、第１，第２励起光源１１，１２の集光レンズ１１ｂ，１２ｂで集光された励起光を水平方向及び垂直方向に走査し、下光偏向器１６は、第３，第４励起光源１３，１４の集光レンズ１３ｂ，１４ｂで集光された励起光を水平方向及び垂直方向に走査する。
【００３８】
図４に示すように、第１〜第４励起光源１１〜１４、上光偏向器１５、及び下光偏向器１６は、車両用灯具２を統括的に制御する制御装置１９に接続され、制御装置１９により駆動が制御される。
【００３９】
上下光偏向器１５，１６は、例えば、ＭＥＭＳスキャナである。光偏光器の駆動方式には大別して圧電方式、静電方式、電磁方式があるが、いずれの方式であってもよい。本実施形態では、圧電方式の光偏光器を代表して説明する。
【００４０】
図５に示すように、上光偏向器１５は、２軸型光偏向器であり、半導体プロセスやMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用して作製され、一定の方向から入射する光を回転するマイクロミラーとしての光偏向ミラー２０で反射し、反射光（レーザ光）として出射する。
【００４１】
上光偏向器１５は第１支持部２１を備え、この第１支持部２１は、光偏向ミラー２０、半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂ、及びトーションバー２４ａ，２４ｂ等からなる。各励起光源１１，１２からのレーザ光は光偏向ミラー２０で反射され、反射光（レーザ光）が補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳ上を走査する。
【００４２】
このとき、制御装置１９は、上光偏向器１５及び各励起光源１１，１２に制御信号を送信する。当該制御信号により上光偏向器１５の半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂが駆動され、半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂと結合したトーションバー２４ａ，２４ｂがねじれることで、光偏向ミラー２０を回動させる。また、当該制御信号により、各励起光源１１，１２において、レーザ光のオン・オフ及び輝度が制御される。
【００４３】
本実施形態では、２軸直交座標系において、円形の光偏向ミラー２０の中心を通る水平方向の回転軸をＸ軸、垂直方向の回転軸をＹ軸と定義する。また、図５においては、Ｘ軸を左右方向、Ｙ軸を上下方向、光偏向ミラー２０の厚み方向を前後方向としている。
【００４４】
上光偏向器１５は矩形環状の第２支持部２２を備え、この第２支持部２２の中央に第１支持部２１が配設されている。また、第１支持部２１の中心を通るＹ軸に対して線対称に、蛇腹状の圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂが配設され、第１支持部２１の辺部下端及び第２支持部２２と結合している。なお、図４では、第１，第２支持部２１，２２及び圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂをまとめてＭＥＭＳと称している。
【００４５】
圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂは、複数のカンチレバーを長手方向が隣り合う向きに並べて、上下方向端部で折り返して直列結合したミアンダ構造に形成されている。詳細は後述するが、上記制御信号により圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂを駆動させることで、第１支持部２１が水平方向、すなわち、図中の光偏向ミラー２０の中心を通るＸ軸線回りを往復回動する。
【００４６】
また、上述したように、半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂを駆動させることにより、光偏向ミラー２０がトーションバー２４ａ，２４ｂの軸と一致し、図中の光偏向ミラー２０の中心を通るＹ軸線回りを往復回動する。
【００４７】
この結果、上光偏向器１５は、レーザ光を光偏向ミラー２０で反射する際、光を上光偏向器１５の前方に出射して、さらにＸ軸方向とＹ軸方向の２方向に走査することができる。
【００４８】
第２支持部２２の下方には、電極パッド３２ａ〜３２ｅ（以下、電極パッド３２という）と、電極パッド３３ａ〜３３ｅ（以下、電極パッド３３という）とが配設されている。電極パッド３２，３３は、圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂ及び半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂの各電極に駆動電圧を印加できるように電気的に接続されている。
【００４９】
なお、圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂの部分がなくても光偏向器として機能させることができる。この場合、第１支持部２１の部分が支持体の役割を果たし、光偏向ミラー２０がＹ軸線回りを往復回動する１軸型光偏向器を構成する。
【００５０】
次に、図６を参照して、圧電アクチュエータ３１ａを例に動作を説明する。上述したように、上光偏向器１５は、圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂを動作させることにより、光偏向ミラー２０のＸ軸線回りの往復回動を可能としている。
【００５１】
図６Ａは、上光偏向器１５を表側から見たとき、左側に配設される圧電アクチュエータ３１ａを切り出した図である。圧電アクチュエータ３１ａは、圧電カンチレバーを４つ並べた形状であり、第１支持部２１から離れた方より順に、圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（２）、３１ａ（３）、３１ａ（４）である。
【００５２】
例えば、圧電アクチュエータ３１ａにおいて、奇数番目の圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（３）に第１の電圧を印加する。また、偶数番目の圧電カンチレバー３１ａ（２）、３１ａ（４）に、第１の電圧とは逆位相の第２の電圧を印加する。
【００５３】
このように電圧を印加することで、図６Ｂに示すように、奇数番目の圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（３）を図６Ｂ中の上方向に屈曲変位させ、偶数番目の圧電カンチレバー３１ａ（２）、３１ａ（４）を図６Ｂ中の下方向に屈曲変位させることができる。
【００５４】
圧電アクチュエータ３１ｂは、圧電アクチュエータ３１ａと同様に４個の圧電カンチレバーから構成され、第１支持部２１に近い方より順に、１番目，２番目，３番目，４番目の圧電カンチレバーであり、奇数番目の２個の圧電カンチレバーを図５中の後側に屈曲変位させ、偶数番目の２個の圧電カンチレバーを図５中の前側に屈曲変位させることができる。
【００５５】
これにより、光偏向ミラー２０の図５中の下側（トーションバー２４ｂ側）より光偏向ミラー２０の図５中の上側（トーションバー２４ａ側）が図５中の前側になる（上側が図６中のＵ方向に動く）ように、光偏向ミラー２０を変位させることができる。
【００５６】
また、奇数番目の圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（３）に第２の電圧を印加し、偶数番目の圧電カンチレバー３１ａ（２）、３１ａ（４）に、第１の電圧を印加することで、光偏向ミラー２０の図５中の上側（トーションバー２４ａ側）より光偏向ミラー２０の図５中の下側（トーションバー２４ｂ側）が図５中の前側になるように、光偏向ミラー２０を変位させることができる。これらの制御を連続して行うことで、光偏向ミラー２０をＸ軸線回りに回動（揺動）させることができる。
【００５７】
下光偏向器１６は、上光偏向器１５と同様に構成されており、その詳細な説明を省略する。
【００５８】
第１の電圧、第２の電圧の印加方法として、サインカーブや櫛歯上に変化する逆位相の電圧を、奇数番目の圧電カンチレバーと、偶数番目の圧電カンチレバーに印加する方法がある。また、カンチレバーを上下方向に交互に屈曲させる場合に限らず、上下のいずれかの屈曲と屈曲しない状態とを交互に繰り返してもよい。
【００５９】
車両用灯具２を駆動して、仮想鉛直スクリーンＳ上にハイビーム用配光パターンＨＰを形成する場合、先ず、制御装置は、第１〜第４励起光源１１〜１４、上光偏向器１５及び下光偏向器１６に向けて制御信号を送信する。
【００６０】
制御信号により、第１〜第４励起光源１１〜１４からレーザ光が出力され、且つ、上光偏向器１５及び下光偏向器１６が駆動して各々の光偏向ミラー２０が、Ｘ軸周り及びＹ軸周りに回動する。
【００６１】
図２に示すように、第１，第２励起光源１１，１２から出力されたレーザ光は、上光偏向器１５の光偏向ミラー２０の回転中心に入射して、回動する光偏向ミラー２０により水平方向及び垂直方向に走査される。図５に示す光偏向ミラー２０の楕円状の点線が、第１，第２励起光源１１，１２から出力されたレーザスポットを示している。第１，第２励起光源１１，１２からのレーザスポットは、光偏向ミラー２０上では、同一位置で重なっている。
【００６２】
第３，第４励起光源１３，１４から出力されたレーザ光は、下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の回転中心に入射して、回動する光偏向ミラー２０により水平方向及び垂直方向に走査される。
【００６３】
図７Ａに示すように、第１励起光源１１から照射されたレーザ光は、上光偏向器１５、補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの左上の第１走査範囲ＳＲ１で走査される（二次元像が投影される）。
【００６４】
図７Ｂに示すように、第２励起光源１２から照射されたレーザ光は、上光偏向器１５、補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの左下の第２走査範囲ＳＲ２で走査される。
【００６５】
図７Ｃに示すように、第３励起光源１３から照射されたレーザ光は、下光偏向器１６、補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの右上の第３走査範囲ＳＲ３で走査される。
【００６６】
図７Ｄに示すように、第４励起光源１４から照射されたレーザ光は、下光偏向器１６、補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの右下の第４走査範囲ＳＲ４で走査される。本実施形態では、第１〜第４走査範囲ＳＲ１〜ＳＲ４は、ほぼ同じ大きさとなっている。
【００６７】
第１走査範囲ＳＲ１と第２走査範囲ＳＲ２とは、仮想鉛直スクリーンＳの上下方向中心部において重なっている。また、第３走査範囲ＳＲ３と第４走査範囲ＳＲ４とは、仮想鉛直スクリーンＳの上下方向中心部において重なっている。さらに、第１走査範囲ＳＲ１及び第２走査範囲ＳＲ２と、第３走査範囲ＳＲ３及び第４走査範囲ＳＲ４とは、仮想鉛直スクリーンＳの左右方向中心部において重なっている。
【００６８】
図７Ｅに示すように、第１〜第４走査範囲ＳＲ１〜ＳＲ４の重なりにより、仮想鉛直スクリーンＳにおけるハイビーム用配光パターンＨＰは、単一の光が走査される領域Ｐ１と、２つの光が走査される領域Ｐ２と、４つの光が走査される領域Ｐ４とに分けられる。本実施形態では、走査される光の数が多いほど重ね合わせることができる光も多くなるため、光度を高くすることができる。すなわち、４つの光が走査される領域Ｐ４の光度を最も高くすることができる。なお、図７Ａ〜図７Ｄに示されている楕円状の点線は、同じ瞬間における第１〜第４励起光源１１〜１４の夫々からのレーザスポットを示している。同じ光偏向ミラー２０上では重なっていたレーザスポットも、仮想鉛直スクリーンＳ上では重ならず分かれている。また、蛍光体１８上でもレーザスポットは分かれている。
【００６９】
第１，第２励起光源１１，１２から出力されたレーザ光は、上光偏向器１５の光偏向ミラー２０の同じ位置（回転中心）に入射するので、特許第４８８１２５５号のように複数のレーザ光が光偏向ミラーの異なる位置に入射するものに比べて、光偏向ミラー２０を小型化することができる。同様に、第３，第４励起光源１３，１４から出力されたレーザ光は、下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の回転中心に入射するので、光偏向ミラー２０を小型化することができる。ミラーの小型化により、大きいミラーに比べて回動速度を速くすることができ、配光パターンの解像度を高くすることができる。
【００７０】
また、第１，第２励起光源１１，１２から出力されたレーザ光は、分離した状態で蛍光体１８及び仮想鉛直スクリーンＳ上で走査される。よって、全体の光度分布に影響を与えずに所望の位置のみ光を抜く（走査が所望位置にあるとき光源をオフする）という制御が可能となる。特許第４８８１２５５号のように光偏向器ミラー面上で予め光度分布を形成しておくものでは、単一のレーザスポットが光度分布の異なる領域にまたがって存在しているため、全体の光度分布に影響を与えずに所望の位置のみ光を抜くことができない。
【００７１】
ハイビーム用配光パターンでは、中心部の光度を最も高くする必要がある。本実施形態では、４つの光が走査される領域Ｐ４がハイビーム用配光パターンＨＰの中心部にあるので、中心部の光度を最も高くすることができる。
【００７２】
ハイビーム用配光パターンＨＰを、第１〜第４走査範囲ＳＲ１〜ＳＲ４により形成しているので、第１〜第４走査範囲ＳＲ１〜ＳＲ４は、ハイビーム用配光パターンＨＰに比べて小さく、１／４程度となっている。これにより、上光偏向器１５及び下光偏向器１６による走査角度を、１つの光を光偏向器により走査してハイビーム用配光パターンＨＰを形成するものに比べて小さくすることができる。走査角度が小さくなるので、上光偏向器１５及び下光偏向器１６の負担が低減し、寿命を向上することができる。
【００７３】
また、４つの光が走査される領域Ｐ４をハイビーム用配光パターンＨＰの中心部に位置させているので、第１〜第４励起光源１１〜１４から照射される光の各々は、１つの励起光源から照射される光によりハイビーム用配光パターンを形成するものに比べて光量を小さくすることができる。これにより、低出力の励起光源を使用することができ、コストダウンを図ることができる。
【００７４】
さらに、第１走査範囲ＳＲ１と第２走査範囲ＳＲ２とが重なっている部分は、光を垂直方向に走査するために上光偏向器１５の光偏向ミラー２０を往復回動させる際の折り返し部分であり、この折り返し部分では、光偏向ミラー２０の回動が一時的に停止される。すなわち、折り返し部分では、他の部分に比べて光の照射時間が長くなり、光度を高くすることができる。本実施形態では、折り返し部分が仮想鉛直スクリーンＳの上下方向の中心部となるようにしているので、中心部の光度を高くすることができる。
【００７５】
同様に、第３走査範囲ＳＲ３と第４走査範囲ＳＲ４とが重なっている部分は、光を垂直方向に走査するために下光偏向器１６の光偏向ミラー２０を往復回動させる際の折り返し部分であり、本実施形態では、折り返し部分が仮想鉛直スクリーンＳの上下方向の中心部となるようにしているので、中心部の光度を高くすることができる。
【００７６】
また、第１走査範囲ＳＲ１及び第２走査範囲ＳＲ２と、第３走査範囲ＳＲ３及び第４走査範囲ＳＲ４とが重なっている部分は、光を水平方向に走査するために上下光偏向器１５，１６の光偏向ミラー２０を往復回動させる際の折り返し部分であり、本実施形態では、折り返し部分が仮想鉛直スクリーンＳの左右方向の中心部となるようにしているので、中心部の光度を高くすることができる。
【００７７】
なお、図８に示すように、制御装置１９によって第１〜第４励起光源１１〜１４の輝度を制御することにより、楕円形状のハイビーム用配光パターンＨＰを形成することができる。また、第１〜第４励起光源１１〜１４の輝度を制御することにより、中心部から外側に向かうにつれて徐々に光度が減少するようにしてもよい。
【００７８】
また、光偏向器の数や、１個の光偏向器に光を照射する励起光源の数は適宜変更可能であり、補正ミラーを設けないようにしてもよい。
【００７９】
［第２実施形態］
図９及び図１０に示す実施形態では、車両用灯具４０は、第１〜第４励起光源１１〜１４と、上光偏向器１５及び下光偏向器１６とを備え、補正ミラー１７は設けられていない。第１，第２励起光源１１，１２は、上光偏向器１５の光偏向ミラー２０の回転中心に向けて光を照射し、第３励起光源１３，１４は、下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の回転中心に向けて光を照射する。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８０】
図１０Ａに示すように、第１励起光源１１から照射されたレーザ光は、上光偏向器１５により水平方向及び垂直方向に走査され、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの第１走査範囲ＳＲ１ａで走査される。
【００８１】
図１０Ｂに示すように、第２励起光源１２から照射されたレーザ光は、下光偏向器１６により水平方向及び垂直方向に走査され、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの第２走査範囲ＳＲ２ａで走査される。
【００８２】
図１０Ｃに示すように、第３励起光源１３から照射されたレーザ光は、下光偏向器１６により水平方向及び垂直方向に走査され、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの第３走査範囲ＳＲ３ａで走査される。
【００８３】
図１０Ｄに示すように、第４励起光源１４から照射されたレーザ光は、下光偏向器１６により水平方向及び垂直方向に走査され、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの第４走査範囲ＳＲ４ａで走査される。本実施形態では、下光偏向器１６の水平方向及び垂直方向の回動角度を、上光偏向器１５の水平方向及び垂直方向の回動角度よりも小さくすることで、第３，第４走査範囲ＳＲ３ａ，ＳＲ４ａを、第１，第２走査範囲ＳＲ１ａ，ＳＲ２ａよりも小さくしている。このように、上光偏向器１５及び下光偏向器１６を用いることで、走査範囲の異なる光を照射することができる。
【００８４】
第１〜第４走査範囲ＳＲ１ａ〜ＳＲ４ａは、仮想鉛直スクリーンＳの上下方向中心部において重なっている。
【００８５】
図１０Ｅに示すように、第１〜第４走査範囲ＳＲ１ａ〜ＳＲ４ａの重なりにより、仮想鉛直スクリーンＳにおけるハイビーム用配光パターンＨＰは、単一の光が走査される領域Ｐ１ａと、２つの光が走査される領域Ｐ２ａと、４つの光が走査される領域Ｐ４ａとに分けられる。本実施形態では、４つの光が走査される領域Ｐ４ａの光度を最も高くすることができる。
【００８６】
本実施形態では、４つの光が走査される領域Ｐ４ａがハイビーム用配光パターンＨＰの中心部にあるので、中心部の光度を最も高くすることができる。
【００８７】
［第３実施形態］
図１１及び図１２に示す実施形態では、車両用灯具５０は、第１反射ミラー５１、第２反射ミラー５２、上光偏向器１５と同様の構成の光偏向器５３を備える。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８８】
第１反射ミラー５１は、第１励起光源１１から照射されたレーザ光を光偏向器５３の光偏向ミラー２０の回転中心に向けて反射し、第２反射ミラー５２は、第２励起光源１２から照射されたレーザ光を光偏向器５３の光偏向ミラー２０の回転中心に向けて反射する。なお、反射ミラーを１個のみ設け、第１，第２励起光源１１，１２から照射された２つの光を同じ反射ミラーで反射させるようにしてもよい。この場合、曲面状の反射ミラーを用いる。また、光偏向器５３と蛍光体１８との間に、補正ミラー１７を設けるようにしてもよい。
【００８９】
図１２Ａに示すように、第１励起光源１１から照射されたレーザ光は、第１反射ミラー５１により反射された後に光偏向器５３により水平方向及び垂直方向に走査され、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの第１走査範囲ＳＲ１ｂで走査される。
【００９０】
図１２Ｂに示すように、第２励起光源１２から照射されたレーザ光は、第２反射ミラー５２により反射された後に光偏向器５３により水平方向及び垂直方向に走査され、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの第２走査範囲ＳＲ２ｂで走査される。
【００９１】
第１走査範囲ＳＲ１ｂと第２走査範囲ＳＲ２ｂとは、仮想鉛直スクリーンＳの上下方向中心部において重なっている。
【００９２】
図１２Ｃに示すように、第１走査範囲ＳＲ１ｂと第２走査範囲ＳＲ２ｂとの重なりにより、仮想鉛直スクリーンＳにおけるハイビーム用配光パターンＨＰは、単一の光が走査される領域Ｐ１ｂと、２つの光が走査される領域Ｐ２ｂとに分けられる。本実施形態では、２つの光が走査される領域Ｐ２ｂの光度を最も高くすることができる。
【００９３】
本実施形態では、２つの光が走査される領域Ｐ２ｂがハイビーム用配光パターンＨＰの中心部にあるので、中心部の光度を最も高くすることができる。
【００９４】
［第４実施形態］
図１３に示す実施形態では、上記実施形態と同様の構成の励起光源が３個、光偏向器が１個設けられている。励起光源からの光は、上記実施形態と同様の制御により、仮想鉛直スクリーンＳの第１走査範囲ＳＲ１ｃ（図１３Ａ）、第２走査範囲ＳＲ２ｃ（図１３Ｂ）、第３走査範囲ＳＲ３ｃ（図１３Ｃ）で走査される。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９５】
第１走査範囲ＳＲ１ｃと第２走査範囲ＳＲ２ｃと第３走査範囲ＳＲ３ｃとは、仮想鉛直スクリーンＳの上下方向中心部において重なっている。
【００９６】
図１３Ｄに示すように、第１〜第３走査範囲ＳＲ１ｃ〜ＳＲ３ｃの重なりにより、仮想鉛直スクリーンＳにおけるハイビーム用配光パターンＨＰは、単一の光が走査される領域Ｐ１ｃと、２つの光が走査される領域Ｐ２ｃと、３つの光が走査される領域Ｐ３ｃとに分けられる。本実施形態では、３つの光が走査される領域Ｐ３ｃの光度を最も高くすることができる。
【００９７】
本実施形態では、３つの光が走査される領域Ｐ３ｃがハイビーム用配光パターンＨＰの中心部にあるので、中心部の光度を最も高くすることができる。
【００９８】
［第５実施形態］
図１４に示す実施形態では、上記実施形態と同様の構成の励起光源が５個、光偏向器が２個設けられている。励起光源からの光は、上記実施形態と同様の制御により、仮想鉛直スクリーンＳの第１走査範囲ＳＲ１ｄ（図１４Ａ）、第２走査範囲ＳＲ２ｄ（図１４Ｂ）、第３走査範囲ＳＲ３ｄ（図１４Ｃ）、第４走査範囲ＳＲ４ｄ（図１４Ｄ）、第５走査範囲ＳＲ５ｄ（図１４Ｅ）で走査される。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、光偏向器は、１個でもよい。
【００９９】
第１〜第５走査範囲ＳＲ１ｄ〜ＳＲ５ｄは、仮想鉛直スクリーンＳにおいて重なっている。
【０１００】
図１４Ｆに示すように、第１〜第５走査範囲ＳＲ１ｄ〜ＳＲ５ｄの重なりにより、仮想鉛直スクリーンＳにおけるハイビーム用配光パターンＨＰは、単一の光が走査される領域Ｐ１ｄと、２つの光が走査される領域Ｐ２ｄと、３つの光が走査される領域Ｐ３ｄと、５つの光が走査される領域Ｐ５ｄとに分けられる。本実施形態では、５つの光が走査される領域Ｐ５ｄの光度を最も高くすることができる。
【０１０１】
本実施形態では、５つの光が走査される領域Ｐ５ｄがハイビーム用配光パターンＨＰの中心部にあるので、中心部の光度を最も高くすることができる。また、ハイビーム用配光パターンＨＰにおいて、最も光度の高い中心部から外側に向かうにつれて、徐々に光度が減少する。
【０１０２】
［第６実施形態］
図１５に示す実施形態では、上記実施形態と同様の構成の励起光源が６個、光偏向器が２個設けられている。励起光源からの光は、上記実施形態と同様の制御により、仮想鉛直スクリーンＳの第１走査範囲ＳＲ１ｅ（図１５Ａ）、第２走査範囲ＳＲ２ｅ（図１５Ｂ）、第３走査範囲ＳＲ３ｅ（図１５Ｃ）、第４走査範囲ＳＲ４ｅ（図１５Ｄ）、第５走査範囲ＳＲ５ｅ（図１５Ｅ）、第６走査範囲ＳＲ６ｅ（図１５Ｆ）で走査される。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、光偏向器は、１個又は３個でもよい。
【０１０３】
第１〜第６走査範囲ＳＲ１ｅ〜ＳＲ６ｅは、仮想鉛直スクリーンＳにおいて重なっている。
【０１０４】
図１５Ｇに示すように、第１〜第６走査範囲ＳＲ１ｅ〜ＳＲ６ｅの重なりにより、仮想鉛直スクリーンＳにおけるハイビーム用配光パターンＨＰは、単一の光が走査される領域Ｐ１ｅと、２つの光が走査される領域Ｐ２ｅと、３つの光が走査される領域Ｐ３ｅと、４つの光が走査される領域Ｐ４ｅと、６つの光が走査される領域Ｐ６ｅとに分けられる。本実施形態では、６つの光が走査される領域Ｐ６ｅの光度を最も高くすることができる。
【０１０５】
本実施形態では、６つの光が走査される領域Ｐ６ｅがハイビーム用配光パターンＨＰの中心部にあるので、中心部の光度を最も高くすることができる。また、ハイビーム用配光パターンＨＰにおいて、最も光度の高い中心部から外側に向かうにつれて、徐々に光度が減少する。
【０１０６】
なお、上記第４〜第６実施形態においても、１個の光偏向器には、複数の励起光源からのレーザ光が入射し、光偏向器の光偏向ミラーの回転中心にレーザ光が入射する。
【０１０７】
また、複数のレーザ光が入射する光偏向ミラーの位置は、回転中心に限らず、光偏向ミラーの同じ位置に入射させればよい。
【０１０８】
上記実施形態では、複数の光の走査範囲の一部を重複させているが、重複させないようにしてもよい。
【０１０９】
上記第２〜第６実施形態においても、励起光源１１〜１４の輝度を制御することにより、図８に示すような楕円形状のハイビーム用配光パターンを形成するようにしてもよい。
【０１１０】
また、上記第２〜第６実施形態においても、光偏向器の数や、１個の光偏向器に光を照射する励起光源の数は適宜変更可能である。
【０１１１】
上記第１〜第６実施形態では、１つの光学系で仮想鉛直スクリーンに光を照射しているが、これに限らず、複数の光学系からの光を仮想鉛直スクリーンで重ね合わせるようにしてもよい。この場合、光学系の少なくとも１つが上記第１〜第６実施形態のように、単独の光偏向器で複数の光源からの光を異なる範囲で走査するようになっていればよい。
【０１１２】
また、上記第１〜第６実施形態では、励起光源を用いているが、光源の色そのものを照射するような光源を用いてもよい。この場合、蛍光体（投影体）は不要となり、光源からの光がそのまま照射される。また、蛍光体に代えて、透光性の拡散板を用いてもよい。さらに、光源は、１つのまとまった光線を照射すればよく、例えば、ファイバで光を導くようにしてもよい。ファイバに導く光は、ＲＧＢで混色された白色光でもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
２，４０，５０…車両用灯具、３…投影レンズ、４…レンズホルダ、５…本体筒、６…底蓋、１１〜１４…第１〜第４励起光源、１１ａ〜１４ａ…半導体発光素子、１１ｂ〜１４ｂ…集光レンズ、１５…上光偏向器、１６…下光偏向器、１７…補正ミラー、１８…蛍光体、１９…制御装置、２０…光偏向ミラー、２１，２２…第１，第２支持部、２３ａ，２３ｂ…半環状圧電アクチュエータ、２４ａ、２４ｂ…トーションバー、３１ａ，３１ｂ…圧電アクチュエータ、３２ａ〜３２ｅ…電極パッド、３３ａ〜３３ｅ…電極パッド、５１，５２…第１，第２反射ミラー、５３…光偏向器
【図１】
2017097968.tif 000003
【図２】
2017097968.tif 000004
【図３】
2017097968.tif 000005
【図４】
2017097968.tif 000006
【図５】
2017097968.tif 000007
【図６】
2017097968.tif 000008
【図７】
2017097968.tif 000009
【図８】
2017097968.tif 000010
【図９】
2017097968.tif 000011
【図１０】
2017097968.tif 000012
【図１１】
2017097968.tif 000013
【図１２】
2017097968.tif 000014
【図１３】
2017097968.tif 000015
【図１４】
2017097968.tif 000016
【図１５】
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