(57)【要約】  車両用灯具としての車両用前照灯（１）は、互いに波長の異なる光を出射する光源（５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ）と、光源（５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ）のそれぞれから出射する光を回折することにより、複数の光をそれぞれ所定の配光パターンとする位相変調素子（５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ）と、位相変調素子（５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ）から出射する光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの発散角を調整する投影レンズ（８０）と、を備える。位相変調素子（５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ）により所定の配光パターンとされた光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢのうち、波長が最も短い光ＤＬＢが、投影レンズ（８０）に最も近い結像位置ＣＰＢに結像される。
2020039964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長の異なる光を出射する複数の光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出射する前記光を回折することにより、複数の前記光をそれぞれ所定の配光パターンとする少なくとも１つの位相変調素子と、
前記位相変調素子から出射する複数の前記光の発散角を調整する投影レンズと、
を備え、
前記位相変調素子により前記所定の配光パターンとされた複数の前記光は、波長の短い光ほど前記投影レンズに近い位置に結像する
ことを特徴とする車両用灯具。
【請求項２】
前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ平行にされる
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
複数の前記光のそれぞれは、前記投影レンズの焦点に結像する
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ重なる
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用灯具。
【請求項５】
複数の前記光のそれぞれの前記所定の配光パターンが同一の外形とされる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【請求項６】
互いに波長の異なる光を出射する複数の光源と、
前記複数の光源のそれぞれから出射する前記光を回折することにより、複数の前記光をそれぞれ同一形状の配光パターンとする少なくとも１つの位相変調素子と、
前記位相変調素子から出射する複数の前記光の発散角を調整する投影レンズと、
を備え、
前記投影レンズの焦点を通り前記投影レンズの光軸方向に垂直な焦点面に形成される複数の前記光の像のうち、波長の短い光の像ほど大きくされる
ことを特徴とする車両用灯具。
【請求項７】
前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ平行である
ことを特徴とする請求項６に記載の車両用灯具。
【請求項８】
前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ重なる
ことを特徴とする請求項７に記載の車両用灯具。
【請求項９】
前記位相変調素子は、前記複数の光源ごとに設けられる
請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【請求項１０】
前記複数の光源のうち少なくとも２つの光源は、各光源からの前記光の出射を所定の周期で切り替え、
前記少なくとも２つの光源から出射する複数の前記光は、共通の前記位相変調素子に入射し、
前記少なくとも２つの光源からの前記光が入射する前記位相変調素子は、入射する前記光の波長に応じて回折パターンを変化させる
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【請求項１１】
前記周期は１／３０ｓ以下である
ことを特徴とする請求項１０に記載の車両用灯具。
【請求項１２】
前記位相変調素子はＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）とされる
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【請求項１３】
前記位相変調素子から出射する前記光の結像が少なくとも１つの結像レンズを介して行われる
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【請求項１４】
それぞれの位相変調素子毎に前記結像レンズが配置される
ことを特徴とする請求項１３に記載の車両用灯具。
【請求項１５】
前記複数の光源は３つの光源からなる
ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用灯具に関し、具体的には、投影レンズを有する車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ヘッドライトに代表する車両用灯具としての車両用前照灯に関して、出射する光を所望の配光パターンとし得る様々な構成が検討されている。例えば、下記特許文献１には、位相変調素子の一種であるホログラム素子を用いて所定の配光パターンを形成することが記載されている。【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４６６２１号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、上記特許文献１に記載の位相変調素子は、製作上の都合や位相変調素子の性質等から、発散角を大きくすることが難しい傾向がある。そのため、このような位相変調素子を介して例えばロービームを生成する際、位相変調素子から出射された光の発散角を調整するために、投影レンズを別途配置することが好ましい場合がある。しかし、このような投影レンズに光を透過させると、投影レンズの色収差によって光の外縁に色にじみが発生する懸念がある。
【０００５】
そこで、本発明は、投影レンズを備える色にじみが抑制され得る車両用灯具を提供しようとすることを目的とする。
【０００６】
上記目的の達成のため、本発明の第１の態様による車両用灯具は、互いに波長の異なる光を出射する複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれから出射する前記光を回折することにより、複数の前記光をそれぞれ所定の配光パターンとする少なくとも１つの位相変調素子と、前記位相変調素子から出射する複数の前記光の発散角を調整する投影レンズと、を備え、前記位相変調素子により前記所定の配光パターンとされた複数の前記光は、波長の短い光ほど前記投影レンズに近い位置に結像することを特徴とするものである。
【０００７】
波長の短い光は、レンズに入射した際に波長の長い光に比べて大きく屈折する傾向がある。この車両用灯具では、波長の短い光ほど投影レンズに近い位置に結像するため、これらの光が投影レンズを透過した際、これらの光の外縁が互いに平行に近くなり得、光の外縁における色にじみが抑制され得る。
【０００８】
また、上記第１の態様による車両用灯具において、前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ平行にされることが好ましい。
【０００９】
この場合、上記光のにじみが効果的に抑制され得る。
【００１０】
また、上記第１の態様による車両用灯具において、複数の前記光のそれぞれは、前記投影レンズの焦点に結像してもよい。
【００１１】
この場合、投影レンズから出射する複数の光の外縁がそれぞれ平行になる。
【００１２】
また、上記第１の態様による車両用灯具において、前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ重なることが好ましい。
【００１３】
この場合、上記色にじみがより効果的に抑制され得る。
【００１４】
また、上記第１の態様による車両用灯具において、複数の前記光のそれぞれの前記所定の配光パターンが同一の外形とされることが好ましい。
【００１５】
この場合、各光の配光パターンが同一の外形とされるため、投影レンズから出射する光の外縁が平行になり易くなり得、また、互いに重なり易くなり得る。
【００１６】
上記目的の達成のため、本発明の第２の態様による車両用灯具は、互いに波長の異なる光を出射する複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれから出射する前記光を回折することにより、複数の前記光をそれぞれ同一形状の配光パターンとする少なくとも１つの位相変調素子と、前記位相変調素子から出射する複数の前記光の発散角を調整する投影レンズと、を備え、前記投影レンズの焦点を通り前記投影レンズの光軸方向に垂直な焦点面に形成される複数の前記光の像のうち、波長の短い光の像ほど大きくされることを特徴とするものである。
【００１７】
波長の異なる光の像が上記焦点面において重なる場合、各光の配光パターンの外縁が重なった状態で各光が投影レンズに入射する。この場合、投影レンズの色収差により波長の短い光ほど内側に屈折して各光の配光パターンの外縁間の距離が広がり、光の外縁に色にじみが発生する傾向がある。これに対し、この車両用灯具では、上記焦点面に結像される光の像のうち、波長の短い光の像ほど大きくされる。すなわち、上記焦点面において、波長の短い光の像の外縁が、波長の長い光の像の外縁の外側に位置するため、波長の短い光ほど外側で投影レンズに入射し得る。したがって、投影レンズから出射する複数の光において、複数の光の配光パターンの外縁が平行に近くなり得、上記色にじみが抑制され得る。
【００１８】
また、上記第２の態様による車両用灯具において、前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ平行であることが好ましい。
【００１９】
この場合、上記色にじみがより効果的に抑制され得る。
【００２０】
また、上記第２の態様による車両用灯具において、前記投影レンズから出射する複数の前記光の外縁がそれぞれ重なることが好ましい。
【００２１】
この場合、光の外縁が重なることにより、上記色にじみがより効果的に抑制され得る。
【００２２】
また、上記第１の態様及び第２の態様による車両用灯具において、前記位相変調素子は、前記複数の光源ごとに設けられてもよい。
【００２３】
この場合、複数の光源に対して位相変調素子が１対１対応で設けられるため、各光源から出射される光に応じた配光パターンを形成することが容易になり得る。
【００２４】
また、上記第１の態様及び第２の態様による車両用灯具において、前記複数の光源のうち少なくとも２つの光源は、各光源からの前記光の出射を所定の周期で切り替え、前記少なくとも２つの光源から出射する複数の前記光は、共通の前記位相変調素子に入射し、前記少なくとも２つの光源からの前記光が入射する前記位相変調素子は、入射する前記光の波長に応じて回折パターンを変化させてもよい。
【００２５】
この場合、少なくとも２つの光源からの光を受光する位相変調素子を共通の位相変調素子とすることができるため、車両用灯具に設ける位相変調素子の数を削減し得、部品数の削減やコストダウンを実現し得る。
【００２６】
また、上記第１の態様及び第２の態様による車両用灯具において、前記周期は１／３０ｓ以下であることが好ましい。
【００２７】
人の視覚の時間分解能よりも短い時間間隔で、波長の異なる光が繰り返し照射される場合、人は、残像効果によって、異なる色の光が合された光が照射されていると認識し得る。人の視覚の時間分解能は概ね１／３０ｓとされる。したがって、少なくとも２つの光源の切り替えの周期が１／３０ｓ以下であれば、人は、異なる色の光の合成光が照射されていると容易に認識し得る。
【００２８】
また、上記第１の態様及び第２の態様による車両用灯具において、前記位相変調素子はＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）とされてもよい。
【００２９】
ＬＣＯＳは、電圧に応じて液晶分子の並び方を変えることで液晶層に屈折率差を生じさせる。したがって、ＬＣＯＳに印加される電圧を調整することで、光の配光パターンを変化させることや、光の結像位置を調整することが可能となり得る。
【００３０】
また、上記第１の態様及び第２の態様による車両用灯具において、前記位相変調素子から出射する前記光の結像が少なくとも１つの結像レンズを介して行われてもよい。
【００３１】
結像レンズを介することで、上記光を上記結像位置に結像させることが容易になり得る。
【００３２】
また、上記第１の態様及び第２の態様による車両用灯具において、それぞれの位相変調素子毎に前記結像レンズが配置されてもよい。
【００３３】
この場合、第１の態様では、各位相変調素子から出射する光の収束角をそれぞれ別個に調整できるため、波長の短い光の結像位置ほど投影レンズに近くすることが容易になり得る。
【００３４】
また、この場合、第２の態様では、各位相変調素子から出射する光の収束角をそれぞれ別個に調整できるため、複数の上記光のそれぞれを結像させることが容易になり得る。
【００３５】
また、上記第１の態様及び第２の態様による車両用灯具において、前記複数の光源は３つの光源からなってもよい。
【００３６】
この場合、所望の色の光を生成することが可能となる。
【００３７】
以上のように、本発明の第１の態様及び第２の態様によれば、投影レンズを備える色にじみが抑制され得る車両用灯具が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両用灯具を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示す灯具ユニットの拡大図である。
【図３】図２に示す位相変調素子の正面図である。
【図４】図３に示す位相変調素子の一部の厚さ方向の断面を概略的に示す図である。
【図５】図１に示す車両用灯具における結像レンズ及び投影レンズの近傍を概略的に示す拡大図である。
【図６】ロービームの配光パターンを示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る車両用灯具の灯具ユニットを図２と同様に示す図である。
【図８】図７に示す車両用灯具における投影レンズの近傍を図５と同様に示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る車両用灯具における結像レンズ及び投影レンズの近傍を概略的に示す拡大図である。
【図１０】図９に示す焦点面の焦点近傍を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る車両用灯具における投影レンズの近傍を図５と同様に示す図である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る車両用灯具の灯具ユニットを図２と同様に示す図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に係る車両用灯具の灯具ユニットを図２と同様に示す図である。
【図１４】ハイビームの配光パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明に係る車両用灯具を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。なお、以下に参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法を変えて示す場合がある。
【００４０】
まず、本発明の第１の態様について、第１実施形態及び第２実施形態に係る車両用前照灯を例として説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る車両用灯具の一例を示す図であり、車両用灯具の鉛直方向の断面を概略的に示す縦断面図である。本実施形態では、車両用灯具は車両用前照灯１とされる。図１に示すように、この車両用前照灯１は、筐体１０と、灯具ユニット２０と、灯具ユニット２０の前方に配置される結像レンズ８１と、結像レンズ８１の前方に配置される投影レンズ８０と、を主な構成として備える。
【００４２】
筐体１０は、ランプハウジング１１、フロントカバー１２、及びバックカバー１３を主な構成として備える。ランプハウジング１１の前方は開口しており、当該開口を塞ぐようにフロントカバー１２がランプハウジング１１に固定されている。また、ランプハウジング１１の後方には前方よりも小さな開口が形成されており、当該開口を塞ぐようにバックカバー１３がランプハウジング１１に固定されている。
【００４３】
ランプハウジング１１と、当該ランプハウジング１１の前方の開口を塞ぐフロントカバー１２と、当該ランプハウジング１１の後方の開口を塞ぐバックカバー１３とによって形成される空間は灯室Ｒであり、この灯室Ｒ内に灯具ユニット２０、結像レンズ８１、及び投影レンズ８０が収容されている。
【００４４】
本実施形態の灯具ユニット２０は、ヒートシンク３０と、冷却ファン３５と、カバー５９と、光学系ユニット５０とを主な構成要素として備える。なお、灯具ユニット２０は、不図示の構成により筐体１０に固定されている。
【００４５】
本実施形態では、ヒートシンク３０は、概ね水平方向に延在する金属製のベース板３１を有し、当該ベース板３１の下面側には複数の放熱フィン３２がベース板３１と一体に設けられている。また、冷却ファン３５は、放熱フィン３２と隙間を隔てて配置され、ヒートシンク３０に固定されている。この冷却ファン３５の回転による気流によりヒートシンク３０は冷却される。また、ヒートシンク３０におけるベース板３１の上面にはカバー５９が配置されている。
【００４６】
本実施形態のカバー５９は、例えばアルミニウム等の金属からなり、ヒートシンク３０のベース板３１の上面に固定される。カバー５９の内部には、ロービームなどを形成する光を生成するための光学系ユニット５０が収容されている。カバー５９の前部には開口５９Ｈが形成されており、光学系ユニット５０からの上記光は、この開口５９Ｈを介して前方に出射される。
【００４７】
なお、カバー５９の内壁に光吸収性を持たせるために、これらの内壁に黒アルマイト加工等を施すことが好ましい。カバー５９の内壁が光吸収性を持つことで、意図しない反射や屈折等によりこれらの内壁に光が照射された場合であっても、照射光が反射して開口５９Ｈから意図しない方向に出射することが抑制され得る。
【００４８】
結像レンズ８１は、開口５９Ｈから出射された上記光を所定の結像位置に結像させるためのレンズである。この結像レンズ８１は、カバー５９の開口５９Ｈの前方に配置されており、不図示の構成により筐体１０に固定されている。本実施形態の例では、結像レンズ８１は、入射面及び出射面が凸状に形成されたレンズとされ、焦点が当該結像レンズ８１と投影レンズ８０との間に位置するように形成されている。
【００４９】
投影レンズ８０は、上記結像位置に結像した光の発散角を調整するためのレンズである。すなわち、光が投影レンズ８０を透過することで、当該光の発散角が調整され、上記ロービーム等が所定の大きさに形成される。この投影レンズ８０は、結像レンズ８１の前方に配置されており、不図示の構成により筐体１０に固定されている。本実施形態の例では、投影レンズ８０は、入射面及び出射面が凸状に形成されたレンズとされる。
【００５０】
図２は、図１に示す車両用前照灯１が備える灯具ユニット２０の拡大図である。図２に示すように、本実施形態における光学系ユニット５０は、第１光源５２Ｒと、第２光源５２Ｇと、第３光源５２Ｂと、第１位相変調素子５４Ｒと、第２位相変調素子５４Ｇと、第３位相変調素子５４Ｂと、合成光学系５５と、を主な構成として備える。本実施形態において、位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、入射する光を反射しつつ回折して出射する反射型の位相変調素子とされ、例えば、反射型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）とされる。
【００５１】
第１光源５２Ｒは、所定波長のレーザ光を出射するレーザ素子とされ、本実施形態では、パワーのピーク波長が例えば６３８ｎｍの赤色レーザ光を上方に出射する。第２光源５２Ｇと第３光源５２Ｂとは、それぞれ所定波長のレーザ光を出射するレーザ素子とされ、本実施形態では、第２光源５２Ｇはパワーのピーク波長が例えば５１５ｎｍの緑色レーザ光を後方に出射し、第３光源５２Ｂはパワーのピーク波長が例えば４４５ｎｍの青色レーザ光を後方に出射する。また、光学系ユニット５０は、カバー５９に固定される不図示の回路基板を有している。第１光源５２Ｒ、第２光源５２Ｇ、及び第３光源５２Ｂは、それぞれ該回路基板に実装されており、この回路基板を介してこれら光源に電力が供給される。
【００５２】
第１コリメートレンズ５３Ｒは、第１光源５２Ｒの上方に配置されており、第１光源５２Ｒから出射するレーザ光のファスト軸方向及びスロー軸方向をコリメートする。第２コリメートレンズ５３Ｇは、第２光源５２Ｇの後方に配置されており、第２光源５２Ｇから出射するレーザ光のファスト軸方向及びスロー軸方向をコリメートする。第３コリメートレンズ５３Ｂは、第３光源５２Ｂの後方に配置されており、第３光源５２Ｂから出射するレーザ光のファスト軸方向及びスロー軸方向をコリメートする。これらコリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂは、それぞれ不図示の構成によりカバー５９に固定されている。
【００５３】
なお、レーザ光のファスト軸方向をコリメートするコリメートレンズと、スロー軸方向をコリメートするコリメートレンズとが個別に設けられることで、上記レーザ光のファスト軸方向及びスロー軸方向がコリメートされてもよい。
【００５４】
第１位相変調素子５４Ｒは、第１コリメートレンズ５３Ｒの上方に配置されている。また、この第１位相変調素子５４Ｒは、前後方向及び上下方向に対して略４５°傾斜して配置されている。したがって、第１コリメートレンズ５３Ｒから出射する赤色レーザ光は、この第１位相変調素子５４Ｒに入射して回折されるとともに、略９０°方向転換し、赤色の第１の光ＤＬＲとして前方に、すなわち、合成光学系５５に向けて出射する。
【００５５】
第２位相変調素子５４Ｇは、第２コリメートレンズ５３Ｇの後方に配置されている。また、この第２位相変調素子５４Ｇは、前後方向及び上下方向に対して第１位相変調素子５４Ｒとは反対方向に略４５°傾斜して配置されている。したがって、第２コリメートレンズ５３Ｇから出射する緑色レーザ光は、この第２位相変調素子５４Ｇに入射して回折されるとともに、略９０°方向転換し、緑色の第２の光ＤＬＧとして上方に、すなわち、合成光学系５５に向けて出射する。
【００５６】
第３位相変調素子５４Ｂは、第３コリメートレンズ５３Ｂの後方に配置されている。また、この第３位相変調素子５４Ｂは、前後方向及び上下方向に対して第１位相変調素子５４Ｒとは反対方向に略４５°に傾斜して配置されている。したがって、第３コリメートレンズ５３Ｂから出射する青色レーザ光は、この第３位相変調素子５４Ｂに入射して回折されるとともに、略９０°方向転換し、青色の第３の光ＤＬＢとして上方に、すなわち、合成光学系５５に向けて出射する。
【００５７】
合成光学系５５は、第１光学素子５５ｆと第２光学素子５５ｓとを有する。第１光学素子５５ｆは、第１位相変調素子５４Ｒの前方かつ第２位相変調素子５４Ｇの上方に配置され、前後方向及び上下方向に対して第１位相変調素子５４Ｒと同一方向に略４５°傾いた状態で配置される。この第１光学素子５５ｆは、例えば、ガラス基板上に酸化膜が積層された波長選択フィルタとされ、所定波長よりも長い波長の光を透過し、該所定波長よりも短い波長の光を反射するように上記酸化膜の種類や厚みが調整される。本実施形態において、第１光学素子５５ｆは、第１光源５２Ｒから出射する波長６３８ｎｍの赤色光を透過し、第２光源５２Ｇから出射する波長５１５ｎｍの緑色光を反射するように構成される。
【００５８】
第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆの前方かつ第３位相変調素子５４Ｂの上方に配置され、前後方向及び上下方向に対して第１位相変調素子５４Ｒと同一方向に略４５°傾いた状態で配置される。この第２光学素子５５ｓは、第１光学素子と同様に、波長選択フィルタとされる。本実施形態において、第２光学素子５５ｓは、第１光源５２Ｒから出射する波長６３８ｎｍの赤色光及び第２光源５２Ｇから出射する波長５１５ｎｍの緑色光を透過し、第３光源５２Ｂから出射する波長４４５ｎｍの青色光を反射するように構成される。
【００５９】
次に、上記第１位相変調素子５４Ｒ、第２位相変調素子５４Ｇ、及び第３位相変調素子５４Ｂの構成について詳細に説明する。
【００６０】
本実施形態では、位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは同様の構成とされる。このため、以下では第１位相変調素子５４Ｒについてのみ詳細に説明し、第２位相変調素子５４Ｇ及び第３位相変調素子５４Ｂについては説明を適宜省略する。
【００６１】
図３は、第１位相変調素子５４Ｒの正面図である。図３に示すように、第１位相変調素子５４Ｒは、正面視において略長方形に形成されており、第１コリメートレンズ５３Ｒから出射する赤色レーザ光が入射する略円形の入射領域５３Ａを含んでいる。また、第１位相変調素子５４Ｒは、上記長方形内にマトリックス状に配置された複数の変調ユニットを有している。入射領域５３Ａ内には、少なくとも１つの変調ユニットが含まれる。各変調ユニットは、マトリックス状に配置された複数のドットを含んでおり、入射する赤色レーザ光を反射しつつ回折し、回折された光を出射する。また、位相変調素子５４Ｒには駆動回路６０Ｒが電気的に接続されている。この駆動回路６０Ｒは、位相変調素子５４Ｒの横側に接続される走査線駆動回路と、位相変調素子５４Ｒの上下方向の一方側に接続されるデータ線駆動回路とを有する。
【００６２】
図４は、図３に示す位相変調素子の一部の厚さ方向の断面を概略的に示す図である。本実施形態の位相変調素子５４Ｒは、図４に示すように、シリコン基板６２と、駆動回路層６３と、複数の電極６４と、反射膜６５と、液晶層６６と、透明電極６７と、透光性基板６８と、を主な構成として備える。
【００６３】
複数の電極６４は、シリコン基板６２の一方の面側に上記各ドットに対応してマトリックス状に配置されている。すなわち、各ドットは対応する電極６４を含んでいる。駆動回路層６３は、図３に示す駆動回路６０Ｒの走査線駆動回路及びデータ線駆動回路に接続される回路が配置される層であり、シリコン基板６２と複数の電極６４との間に配置される。透光性基板６８は、シリコン基板６２の一方の側で当該シリコン基板６２と対向するように配置され、例えばガラス基板とされる。透明電極６７は、透光性基板６８のシリコン基板６２側の面上に配置される。液晶層６６は、液晶分子６６ａを有し、複数の電極６４と透明電極６７との間に配置される。反射膜６５は、複数の電極６４と液晶層６６との間に配置され、例えば誘電体多層膜とされる。コリメートレンズ５３Ｒから出射するレーザ光は、透光性基板６８におけるシリコン基板６２側と反対側の面から入射する。
【００６４】
図４に示すように、透光性基板６８におけるシリコン基板６２側と反対側の面から入射する光ＲＬは、透明電極６７及び液晶層６６を透過し、反射膜６５で反射され、液晶層６６及び透明電極６７を透過して透光性基板６８から出射される。ここで、特定の電極６４と透明電極６７との間に電圧が印加されると、当該電極６４と透明電極６７との間に位置する液晶層６６の液晶分子６６ａの配向が変化する。この液晶分子６６ａの配光の変化により、当該電極６４と透明電極６７との間に位置する液晶層６６の屈折率が変化し、液晶層６６を透過する光ＲＬの光路長が変化する。したがって、光ＲＬが液晶層６６を透過して液晶層６６から出射することで、液晶層６６から出射する光ＲＬの位相が液晶層６６に入射する光ＲＬの位相から変化し得る。上記のように、複数の電極６４は、変調ユニットの各ドットに対応して配置されているため、各ドットに対応する電極６４と透明電極６７との間に印加される電圧が制御されることで、液晶分子６６ａの配向が変化し、各ドットから出射する光の位相の変化量が各ドットに応じて調整され得る。このように各ドットにおける液晶層６６の屈折率が調整されることで、第１位相変調素子５４Ｒから出射する光が所定の配光パターンにされ得、また、当該光の発散角や収束角が所定の角度にされ得る。
【００６５】
本実施形態において、第１位相変調素子５４Ｒは、各変調ユニットにおいて同じ配光パターンが形成されるように構成されている。上述のように、入射領域５３Ａ内には少なくとも１つの変調ユニットが含まれているため、赤色レーザ光が第１位相変調素子５４Ｒに入射することで、所定の発散角又は収束角とされた所定の配光パターンの第１の光ＤＬＲが生成され得る。同様に、第２位相変調素子５４Ｇは、各変調ユニットにおいて同じ配光パターンが形成されるように構成されており、第２位相変調素子５４Ｇの入射領域内には少なくとも１つの変調ユニットが含まれている。そのため、緑色レーザ光が第２位相変調素子５４Ｇに入射することで、所定の発散角又は収束角とされた所定の配光パターンの第２の光ＤＬＧが生成され得る。同様に、第３位相変調素子５４Ｂは、各変調ユニットにおいて同じ配光パターンが形成されるように構成されており、第３位相変調素子５４Ｂの入射領域内には少なくとも１つの変調ユニットが含まれている。そのため、青色レーザ光が第３位相変調素子５４Ｂに入射することで、所定の発散角又は収束角とされた所定の配光パターンの第３の光ＤＬＢが生成され得る。
【００６６】
本実施形態の例では、位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに印加される電圧は、上記光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの配光パターンがそれぞれ同一の形状になるように制御され、また、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢが位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂからそれぞれ異なる発散角で出射するように制御される。本実施形態の例では、光ＤＬＲの発散角が最も小さくされ、光ＤＬＢの発散角が最も大きくされる。また、本実施形態の例では、第２光学素子５５ｓの出射面において光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置するように、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの発散角が調整される。
【００６７】
次に、車両用前照灯１における光の出射について説明する。具体的には、車両用前照灯１からロービームが出射される場合を説明する。
【００６８】
図２に示すように、第１光源５２Ｒが不図示の電源から電力を供給されると、赤色レーザ光が上方に出射する。この赤色レーザ光は、第１光源５２Ｒの上方に配置された第１コリメートレンズ５３Ｒでコリメートされる。また、第２光源５２Ｇが不図示の電源から電力を供給されると、緑色レーザ光が後方に出射する。この緑色レーザ光は、第２光源５２Ｇの後方に配置された第２コリメートレンズ５３Ｇでコリメートされる。また、第３光源５２Ｂが不図示の電源から電力を供給されると、第３光源５２Ｂから青色レーザ光が後方に出射する。この青色レーザ光は、第３光源５２Ｂの後方に配置された第３コリメートレンズ５３Ｂでコリメートされる。
【００６９】
第１コリメートレンズ５３Ｒの上方には、第１光源５２Ｒから出射する赤色レーザ光の光軸に対して概ね４５°傾いた状態で第１位相変調素子５４Ｒが配置されている。したがって、この赤色レーザ光は、第１位相変調素子５４Ｒに入射すると、所定の配光パターンの第１の光ＤＬＲとなり、この第１の光ＤＬＲが第１位相変調素子５４Ｒから前方に出射する。
【００７０】
第２コリメートレンズ５３Ｇの後方には、第２光源５２Ｇから出射する緑色レーザ光の光軸に対して概ね４５°傾いた状態で第２位相変調素子５４Ｇが配置されている。したがって、この緑色レーザ光は、第２位相変調素子５４Ｇに入射すると、所定の配光パターンの第２の光ＤＬＧとなり、この第２の光ＤＬＧが第２位相変調素子５４Ｇから上方に出射する。
【００７１】
第３コリメートレンズ５３Ｂの後方には、第３光源５２Ｂから出射する青色レーザ光の光軸に対して概ね４５°傾いた状態で第３位相変調素子５４Ｂが配置されている。したがって、この青色レーザ光は、第３位相変調素子５４Ｂに入射すると、所定の配光パターンの第３の光ＤＬＢとなり、この第３の光ＤＬＢが第３位相変調素子５４Ｂから上方に出射する。
【００７２】
なお、本実施形態の例では、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの配光パターンの形状は、それぞれロービームの配光パターンの形状が反転されて相似的に縮小された形状とされる。
【００７３】
第１位相変調素子５４Ｒの前方には、合成光学系５５の第１光学素子５５ｆが配置されている。上述のように、この第１光学素子５５ｆは、赤色の光を透過するように構成されている。したがって、第１位相変調素子から出射する第１の光ＤＬＲは、第１光学素子５５ｆを透過して前方に伝搬していく。また、第２位相変調素子５４Ｇの上方には、第１光学素子５５ｆが配置されている。上述のように、この第１光学素子５５ｆは、緑色の光を反射するように構成されており、前後方向及び上下方向に対して略４５°傾いているため、第２位相変調素子５４Ｇから出射する第２の光ＤＬＧは、第１光学素子５５ｆで反射して、前方に伝搬していく。すなわち、第１の光ＤＬＲと第２の光ＤＬＧとからなる第１合成光ＬＳ１が第２光学素子５５ｓに向かって伝搬していく。
【００７４】
第１光学素子５５ｆの前方には、合成光学系５５の第２光学素子５５ｓが配置されている。上述のように、第２光学素子５５ｓは、赤色の光及び緑色の光を透過するように構成されている。したがって、第１合成光ＬＳ１は第２光学素子５５ｓを透過する。また、第３位相変調素子５４Ｂの上方には、第２光学素子５５ｓが配置されている。上述のように、第２光学素子５５ｓは、青色の光を反射するように構成されており、前後方向及び上下方向に対して略４５°傾いているため、第３位相変調素子５４Ｂから出射する第３の光ＤＬＢは、第２光学素子５５ｓで反射して前方に伝搬していく。すなわち、第１の光ＤＬＲ、第２の光ＤＬＧ、及び第３の光ＤＬＢからなる第２合成光ＬＳ２がカバー５９の開口５９Ｈに向かって伝搬していく。
【００７５】
本実施形態の例では、上述のように、第２光学素子５５ｓの出射面において光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置するように光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの発散角が調整される。また、上述のように、光ＤＬＲの発散角が最も小さくされ、第３の光ＤＬＢの発散角が最も大きくされる。そのため、第２光学素子５５ｓから前方に伝搬する第２合成光ＬＳ２は、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置する合成光とされる。このような第２合成光ＬＳ２が、カバー５９の開口５９Ｈから出射して、カバー５９の前方に配置された結像レンズ８１に入射する。したがって、図５に示すように、結像レンズ８１の入射面では、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置し得る。なお、図５は、結像レンズ８１及び投影レンズ８０の近傍を概略的に示す拡大図であり、理解を容易にするために、レンズを透過する光がレンズの幅方向の中央で屈折するように示されている。
【００７６】
ところで、レンズに入射する光は、波長の短い光ほど大きく屈折する傾向がある。したがって、仮に、第２合成光ＬＳ２において、第１の光ＤＬＲ、第２の光ＤＬＧ、及び第３の光ＤＬＢのそれぞれの外縁が重なっている場合、波長の最も短い第３の光ＤＬＢが最も大きく屈折して結像レンズ８１に最も近い位置に結像し、波長の最も長い第１の光ＤＬＲが最も小さく屈折して結像レンズ８１から最も遠い位置に結像し得る。
【００７７】
しかし、上述のように、本実施形態では、結像レンズ８１の入射面において、第１の光ＤＬＲの外縁は最も内側に位置しており、第３の光ＤＬＢの外縁は最も外側に位置している。したがって、このような第２合成光ＬＳ２が結像レンズ８１を透過することで、第３の光ＤＬＢは、結像レンズ８１から最も遠い結像位置ＣＰＢ、すなわち、投影レンズ８０に最も近い結像位置ＣＰＢに結像し得る。一方、第１の光ＤＬＲは、結像レンズ８１に最も近い結像位置ＣＰＲ、すなわち、投影レンズ８０から最も遠い結像位置ＣＰＲに結像し得る。また、第２の光ＤＬＧは、結像位置ＣＰＢと結像位置ＣＰＲとの間の結像位置ＣＰＧに結像し得る。
【００７８】
結像位置ＣＰＢ，ＣＰＧ，ＣＰＲに結像した光ＤＬＢ，ＤＬＧ，ＤＬＲは、結像位置ＣＰＢ，ＣＰＧ，ＣＰＲからそれぞれ発散しながら投影レンズ８０に入射する。したがって、投影レンズ８０に入射する光ＤＬＢ，ＤＬＧ，ＤＬＲの配光パターンの形状は、結像する前の形状から反転しており、ロービームの配光パターンの形状が相似的に縮小した形状とされる。
【００７９】
上述のように、第３の光ＤＬＢは投影レンズ８０の入射面８０Ａに最も近い結像位置ＣＰＢに結像され、第１の光ＤＬＲは投影レンズ８０の入射面８０Ａから最も遠い結像位置ＣＰＢに結像される。そのため、本実施形態では、第３の光ＤＬＢの入射面８０Ａへの入射角が最も大きくなり得、第１の光ＤＬＲの入射面８０Ａへの入射角が最も小さくなり得る。すなわち、最も大きな入射角で入射面８０Ａに入射した第３の光ＤＬＢが投影レンズ８０で最も大きく屈折し、最も小さな入射角で入射面８０Ａに入射した第１の光ＤＬＲが投影レンズ８０で最も小さく屈折する。その結果、投影レンズ８０から出射する第２合成光ＬＳ２において、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢのそれぞれの外縁が平行に近くなり得る。
【００８０】
光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁が平行に近くされた第２合成光ＬＳ２が車両用前照灯１から前方に伝搬していくことで、図６に示すようなロービームＬが形成され得る。なお、図６において、配光パターンは太線で示されており、直線Ｓは水平線を示す。また、領域ＬＡ１は最も光強度が大きい領域であり、領域ＬＡ２、領域ＬＡ３の順に光強度が小さくなる。
【００８１】
以上のように、本実施形態における車両用前照灯１によれば、灯具ユニット２０で生成された光の発散角を投影レンズ８０で調整して当該光を出射できるため、ロービームＬを形成することが容易になり得る。
【００８２】
また、本実施形態における車両用前照灯１によれば、位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂで所定の配光パターンとされた光のうち、波長の短い光ほど投影レンズ８０に近い位置で結像される。このように波長の短い光ほど投影レンズ８０に近い位置で結像されることで、第３の光ＤＬＢの入射面８０Ａへの入射角が最も大きくなり得、第１の光ＤＬＲの入射面８０Ａへの入射角が最も小さくなり得る。その結果、投影レンズ８０から出射する第２合成光ＬＳ２において、波長の異なる光の外縁が互いに平行に近くなり、投影レンズ８０から出射する合成光の外縁における色にじみが抑制され得る。すなわち、本実施形態によれば、投影レンズ８０を用いた場合でも外縁の色にじみが抑制されたロービームＬを生成し得る。
【００８３】
なお、投影レンズ８０から出射する波長の異なる光の外縁が互いに平行である場合、上記色にじみが効果的に抑制され得る。例えば、上記結像位置ＣＰＲが投影レンズ８０における赤色光の焦点に一致し、上記結像位置ＣＰＧが投影レンズ８０における緑色光の焦点に一致し、上記結像位置ＣＰＢが投影レンズ８０における青色光の焦点に一致する場合、投影レンズ８０から出射する光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁がそれぞれ平行になる。また、波長の異なる光の外縁が互いに重なる場合、上記色にじみがより効果的に抑制され得る。
【００８４】
また、本実施形態では、位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂによって光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの配光パターンの形状がそれぞれ同一とされるため、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁が平行になり易く、また、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁が互いに重なり易い。したがって、上記色にじみが効果的に抑制され得る。
【００８５】
また、本実施形態では、位相変調素子としてＬＣＯＳを用いているため、位相変調素子に印加される電圧を調整することで、所望の配光パターンとされた光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢを容易に生成し得る。また、光の結像位置を適宜調整し得る。
【００８６】
また、本実施形態では、それぞれ波長の異なる光を出射する第１光源５２Ｒ、第２光源５２Ｇ、及び第３光源５２Ｂを備えるため、所望の色の光を生成し得る。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素について、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００８８】
図７は、本発明の第２実施形態における車両用前照灯１の灯具ユニット２０を図２と同様に示す図である。図７に示すように、第２実施形態における灯具ユニット２０は、位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂの近傍に、それぞれ第１結像レンズ８１Ｒ、第２結像レンズ８１Ｇ、及び第３結像レンズ８１Ｂが配置されている点において、１つの結像レンズ８１が灯具ユニット２０の外側に配置される第１実施形態における灯具ユニット２０と相違する。以下、この点について説明する。
【００８９】
図７に示すように、第２実施形態における灯具ユニット２０は、前後方向において第１位相変調素子５４Ｒと第１光学素子５５ｆとの間に配置された第１結像レンズ８１Ｒと、上下方向において第２位相変調素子５４Ｇと第１光学素子５５ｆとの間に配置された第２結像レンズ８１Ｇと、上下方向において第３位相変調素子５４Ｂと第２光学素子５５ｓとの間に配置された第３結像レンズ８１Ｂと、を備える。すなわち、本実施形態における灯具ユニット２０は、それぞれの位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ毎に、すなわち位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂと１対１対応で結像レンズが配置された構成とされる。
【００９０】
結像レンズ８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂは、それぞれ入射面及び出射面が凸状に形成されたレンズとされる。位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢは、それぞれ結像レンズ８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂを透過することで所定の収束角で収束しながら伝搬していく。本実施形態の例では、光ＤＬＲの収束角が最も大きくされ、光ＤＬＢの収束角が最も小さくされる。また、第２光学素子５５ｓの出射面において光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置するように、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの収束角が調整される。
【００９１】
次に本実施形態の灯具ユニット２０における光の出射について説明する。具体的には、車両用前照灯１からロービームが出射される場合を説明する。
【００９２】
第１コリメートレンズ５３Ｒから上方に出射した赤色レーザ光が第１位相変調素子５４Ｒに入射すると、所定の配光パターンの第１の光ＤＬＲが生成される。この第１の光ＤＬＲは、第１位相変調素子５４Ｒで反射して前方に伝搬していく。また、第２コリメートレンズ５３Ｇから後方に出射された緑色レーザ光が第２位相変調素子５４Ｇに入射すると、所定の配光パターンの第２の光ＤＬＧが生成される。この第２の光ＤＬＧは、第２位相変調素子５４Ｇで反射して上方に伝搬していく。また、第３コリメートレンズ５３Ｂから後方に出射された青色レーザ光が第３位相変調素子５４Ｂに入射すると、所定の配光パターンの第３の光ＤＬＢが生成される。この第３の光ＤＬＢは、第３位相変調素子５４Ｂで反射して上方に伝搬していく。これらの光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの配光パターンのそれぞれは、第１実施形態と同様に、ロービームの配光パターンの形状を反転させて相似的に縮小した形状とされる。また、本実施形態において、第３位相変調素子５４Ｂの出射面における第３の光ＤＬＢの配光パターンと、第１位相変調素子５４Ｒの出射面における第１の光ＤＬＲの配光パターンと、第２位相変調素子５４Ｇの出射面における第２の光ＤＬＧの配光パターンとは、それぞれの同一の大きさとされる。
【００９３】
第１の光ＤＬＲは、第１位相変調素子５４Ｒの前方に配置された第１結像レンズ８１Ｒに入射し、第１結像レンズ８１Ｒを透過することで、所定の収束角で収束しながら前方に伝搬していく。第２の光ＤＬＧは、第２位相変調素子５４Ｇの上方に配置された第２結像レンズ８１Ｇに入射し、第２結像レンズ８１Ｇを透過することで、所定の収束角で収束しながら上方に伝搬していく。第３の光ＤＬＢは、第３位相変調素子５４Ｂの上方に配置された第３結像レンズ８１Ｂに入射し、第３結像レンズ８１Ｂを透過することで、所定の収束角で収束しながら上方に伝搬していく。
【００９４】
第１実施形態と同様に、第１結像レンズ８１Ｒから出射する第１の光ＤＬＲは、合成光学系５５の第１光学素子５５ｆを透過する。また、第２結像レンズ８１Ｇから出射する第２の光ＤＬＧは、第１光学素子５５ｆで前方に反射する。これにより、第１合成光ＬＳ１が生成される。
【００９５】
第１実施形態と同様に、第１光学素子５５ｆから出射する第１合成光ＬＳ１は、第２光学素子５５ｓを透過する。また、第３結像レンズ８１Ｂから出射する第３の光ＤＬＢは、第２光学素子５５ｓで前方に反射する。これにより、第２合成光ＬＳ２が生成される。
【００９６】
本実施形態の例では、第２光学素子５５ｓの出射面において光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置するように光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの収束角が調整される。また、光ＤＬＲの収束角が最も大きくされ、第３の光ＤＬＢの収束角が最も小さくされる。したがって、第２光学素子５５ｓから前方に伝搬する第２合成光ＬＳ２は、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置する合成光とされる。このような第２合成光ＬＳ２が、カバー５９の開口５９Ｈから出射する。
【００９７】
このような第２合成光ＬＳ２が、カバー５９の開口５９Ｈから収束しながらカバー５９の外側に出射すると、図８に示すように、外縁が最も内側に位置する第１の光ＤＬＲが投影レンズ８０から最も遠い結像位置ＣＰＲに結像し、外縁が最も外側に位置する第３の光ＤＬＢが投影レンズ８０から最も近い結像位置ＣＰＢに結像する。このため、第１実施形態と同様に、第３の光ＤＬＢの入射面８０Ａへの入射角が最も大きくなり得、第１の光ＤＬＲの入射面８０Ａへの入射角が最も小さくなり得る。したがって、第２合成光ＬＳ２が投影レンズ８０を透過することで光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁がそれぞれ平行に近くなり、投影レンズ８０から出射する合成光ＬＳ２の外縁における色にじみが抑制され得る。なお、図８は、投影レンズ８０の近傍を概略的に示す拡大図であり、理解を容易にするために、レンズを透過する光がレンズの幅方向の中央で屈折するように示されている。
【００９８】
本実施形態によれば、第１実施形態と異なり、結像レンズ８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂが光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに１対１対応で設けられる。このように結像レンズを１対１対応で設けることで、各光源から出射する光の収束角をそれぞれ別個に調整できる。そのため、波長の短い光の結像位置ほど投影レンズ８０に近くすることが、第１実施形態と比べて容易になり得る。
【００９９】
次に、本発明の第２の態様について、第３実施形態及び第４実施形態に係る車両用前照灯を例として説明する。
【０１００】
（第３実施形態）
まず、第２の態様における第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素について、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【０１０１】
本実施形態の車両用前照灯１の縦断面は図１と同様に表される。また、本実施形態の車両用前照灯１の灯具ユニット２０は図２と同様に表される。また、本実施形態の位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは図３と同様に表される。また、本実施形態の位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂの厚さ方向の断面は図４と同様に表される。
【０１０２】
また、本実施形態の例では、投影レンズ８０は、入射面及び出射面が凸状に形成されたレンズとされ、焦点が当該投影レンズ８０と結像レンズ８１との間に位置するように形成されている。本実施形態では、投影レンズ８０の焦点と結像レンズ８１の焦点とが同一位置になるように投影レンズ８０及び結像レンズ８１が配置される。
【０１０３】
このような構成により、第１実施形態と同様に、本実施形態の光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの配光パターンは同一形状とされる。また、図２に示すように、第２光学素子５５ｓの出射面において光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置するように光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの発散角が調整される。したがって、第２光学素子５５ｓの出射面では、光ＤＬＲの配光パターンと、光ＤＬＲの配光パターンが相似的に拡大された光ＤＬＧの配光パターンと、光ＤＬＧが相似的に拡大された光ＤＬＢの配光パターンとが重畳された状態になっている。このような状態とされた第２合成光ＬＳ２において、上述のように、光ＤＬＲの発散角が最も小さくされ、第３の光ＤＬＢの発散角が最も大きくされる。そのため、第２光学素子５５ｓから出射する第２合成光ＬＳ２は、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置する合成光とされる。このような第２合成光ＬＳ２が、カバー５９の開口５９Ｈから出射して、カバー５９の前方に配置された結像レンズ８１に入射する。
【０１０４】
したがって、図９に示すように、結像レンズ８１の入射面では、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置し得る。このため、結像レンズ８１から出射する第２合成光ＬＳ２は、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置した状態で結像レンズ８１の焦点に向かって収束する。なお、図９は、結像レンズ８１及び投影レンズ８０の近傍を概略的に示す拡大図であり、理解を容易にするために、レンズを透過する光がレンズの幅方向の中央で屈折するように示されている。
【０１０５】
上述のように、及び、図９に示すように、本実施形態における投影レンズ８０は、該投影レンズ８０と結像レンズ８１との間に焦点Ｆが位置するように形成されている。本実施形態の例では、上述のように、投影レンズ８０の焦点Ｆと結像レンズ８１の焦点とは同一位置とされる。なお、この焦点Ｆを通り投影レンズ８０の光軸方向に垂直な面を「焦点面ＳＦ」と呼ぶ。
【０１０６】
図１０は、焦点面ＳＦの焦点Ｆの近傍を概略的に示す図である。第２合成光ＬＳ２は、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置した状態で焦点Ｆに向かって収束するため、図１０に示すように、焦点面ＳＦに形成される光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの像のうち、波長の短い光ＤＬＢの像が最も大きくなり、波長の最も長い光ＤＬＲの像が最も小さくなる。また、上述のように、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの配光パターンの形状はロービームの配光パターンの形状を反転させた形状とされるため、焦点面ＳＦに形成される光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの像も、ロービームの配光パターンの形状を反転させた形状となる。
【０１０７】
図９に示すように、第２合成光ＬＳ２は、上記焦点面ＳＦを通過した後、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置した状態で発散しながら投影レンズ８０に向かって伝搬していく。そのため、投影レンズ８０の入射面８０Ａでは、第１の光ＤＬＲの外縁は最も内側に位置し得、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置し得る。また、第２合成光ＬＳ２が焦点Ｆを通ることで、光ＤＬＢ，ＤＬＧ，ＤＬＲの配光パターンの形状が、焦点Ｆを通る前の形状から反転し、入射面８０Ａでは、ロービームの配光パターンの形状が相似的に縮小した形状となる。
【０１０８】
上述のように、光ＤＬＢが投影レンズ８０の入射面８０Ａの最も外側に入射し、光ＤＬＲが入射面８０Ａの最も内側に入射する。すなわち、光ＤＬＢの入射面８０Ａへの入射角が最も大きくなり得、光ＤＬＲの入射面８０Ａへの入射角が最も小さくなり得る。レンズでは波長の短い光ほど大きく屈折する傾向があるため、本実施形態では、最も大きな入射角で投影レンズ８０に入射した光ＤＬＢが投影レンズ８０で最も大きく屈折し得、最も小さな入射角で投影レンズ８０に入射した光ＤＬＲが最も小さく屈折し得る。したがって、投影レンズ８０から出射する第２合成光ＬＳ２において、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢのそれぞれの外縁が平行に近くなり得る。
【０１０９】
光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁が平行に近くされた第２合成光ＬＳ２が車両用前照灯１から前方に伝搬していくことで、図６に示すようなロービームＬが形成され得る。
【０１１０】
以上のように、本実施形態における車両用前照灯１によれば、灯具ユニット２０で生成された光の発散角を投影レンズ８０で調整して当該光を出射できるため、ロービームＬを形成することが容易になり得る。
【０１１１】
また、本実施形態における車両用前照灯１によれば、焦点面ＳＦに形成される光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの像のうち、光ＤＬＲの像が最も小さく形成され、光ＤＬＢの像が最も大きく形成されるため、光ＤＬＲが投影レンズ８０の入射面８０Ａの最も内側に入射し得、波長の最も長い光ＤＬＢが入射面８０Ａの最も外側に入射し得る。すなわち、波長の最も短い光ＤＬＢの入射面８０Ａへの入射角が最も大きくなり得、波長の最も長い光ＤＬＲの入射面８０Ａへの入射角が最も小さくなり得る。このため、投影レンズ８０から出射する第２合成光ＬＳ２において、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁が互いに平行に近くなり、投影レンズ８０から出射する合成光の外縁における色にじみが抑制され得る。したがって、本実施形態によれば、投影レンズ８０を用いた場合でも外縁の色にじみが抑制されたロービームＬなどを生成し得る。なお、波長の異なる光の外縁が互いに平行である場合、上記色にじみが効果的に抑制され得る。また、波長の異なる光の外縁が互いに重なる場合、上記色にじみがより効果的に抑制され得る。
【０１１２】
また、本実施形態では、位相変調素子としてＬＣＯＳを用いているため、位相変調素子に印加される電圧を調整することで、所望の配光パターンとされた光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢを容易に生成し得る。また、焦点面ＳＦにおける光の像の大きさを適宜調整し得る。
【０１１３】
また、本実施形態では、それぞれ波長の異なる光を出射する第１光源５２Ｒ、第２光源５２Ｇ、及び第３光源５２Ｂを備えるため、所望の色の光を生成し得る。
【０１１４】
（第４実施形態）
次に、第２の態様における第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素について、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【０１１５】
本実施形態の車両用前照灯１の縦断面は図７と同様に表される。本実施形態の例では、図７に示すように、光ＤＬＲの収束角が最も大きくされ、光ＤＬＢの収束角が最も小さくされる。また、第２光学素子５５ｓの出射面において光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置するように、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの収束角が調整される。また、本実施形態では、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢがそれぞれ投影レンズ８０の焦点に収束するように収束角が調整される。
【０１１６】
したがって、第２光学素子５５ｓから前方に伝搬する第２合成光ＬＳ２は、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置する合成光とされる。このような第２合成光ＬＳ２が、カバー５９の開口５９Ｈから収束しながら出射する。
【０１１７】
図１１に示すように、開口５９Ｈから出射する合成光ＬＳ２において、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置している。このため、第３実施形態と同様に、焦点面ＳＦに形成される光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの像のうち、波長の短い光ＤＬＢの像が最も大きくなり得、波長の最も長い光ＤＬＲの像が最も小さくなり得る。このため、第３実施形態と同様に、第３の光ＤＬＢの入射面８０Ａへの入射角が最も大きくなり得、第１の光ＤＬＲの入射面８０Ａへの入射角が最も小さくなり得る。したがって、第２合成光ＬＳ２が投影レンズ８０を透過することで光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁がそれぞれ平行に近くなり、投影レンズ８０から出射する合成光ＬＳ２の外縁における色にじみが抑制され得る。
【０１１８】
本実施形態によれば、第３実施形態と異なり、結像レンズ８１Ｒ，８１Ｇ，８１Ｂが光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに１対１対応で設けられる。このように結像レンズを１対１対応で設けることで、各光源から出射する光の収束角をそれぞれ別個に調整できる。そのため、焦点面ＳＦに形成される光の像のうち、波長の短い光の像ほど大きくすることが、第３実施形態と比べて容易になり得る。
【０１１９】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素について、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【０１２０】
図１２は、本発明の第５実施形態における車両用前照灯１の灯具ユニット２０を図２と同様に示す図である。図１２に示すように、第５実施形態における灯具ユニット２０は、位相変調素子が透過型の位相変調素子から構成されている点において、第１実施形態における灯具ユニット２０と相違する。以下、この点について説明する。
【０１２１】
図１２に示すように、本実施形態における灯具ユニット２０は、上下方向に整列して配置された第１光源５２Ｒ、第２光源５２Ｇ、及び第３光源５２Ｂと、これら光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに対応して前方にそれぞれ配置された第１コリメートレンズ５３Ｒ、第２コリメートレンズ５３Ｇ、及び第３コリメートレンズ５３Ｂと、コリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂに対応して前方にそれぞれ配置された第１位相変調素子５４Ｒ、第２位相変調素子５４Ｇ、及び第３位相変調素子５４Ｂと、合成光学系５５と、第１反射ミラー５８Ｇと、第２反射ミラー５８Ｂと、を主な構成要素として備える。本実施形態において、合成光学系５５の第１光学素子５５ｆと第２光学素子５５ｓとの傾斜方向は互いに反対方向とされる。また、本実施形態において、第１光源５２Ｒは上下方向の中央近傍に配置され、第２光源５２Ｇは第１光源５２Ｒの上方に配置され、第３光源５２Ｂは第１光源５２Ｒの下方に配置される。
【０１２２】
第１反射ミラー５８Ｇは、前後方向及び上下方向に対して第１光学素子５５ｆと同一方向に略４５°傾けた状態で、第２位相変調素子５４Ｇの前方かつ第１光学素子５５ｆの上方に配置される。第２反射ミラー５８Ｂは、前後方向及び上下方向に対して第２光学素子５５ｓと同一方向に略４５°傾けた状態で、第１光学素子５５ｆの前方かつ第３位相変調素子５４Ｂの上方に配置される。
【０１２３】
本実施形態において、位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、第１実施形態における位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂと異なり、透過型のＬＣＯＳとされる。これら位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ、５４Ｂは、３つの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに対応して、上下方向に所定の間隔を空けて配置されている。
【０１２４】
すなわち、第１コリメートレンズ５３Ｒから出射する赤色レーザ光が第１位相変調素子５４Ｒを透過することで、赤色レーザ光の位相が変化し、所定の配光パターンとされた第１の光ＤＬＲが生成される。また、第２コリメートレンズ５３Ｇから出射する緑色レーザ光が第２位相変調素子５４Ｇを透過することで、緑色レーザ光の位相が変化し、所定の配光パターンとされた第２の光ＤＬＧが生成される。また、第３コリメートレンズ５３Ｂから出射する青色レーザ光が第３位相変調素子５４Ｂを透過することで、青色レーザ光の位相が変化し、所定の配光パターンとされた第３の光ＤＬＢが生成される。
【０１２５】
本実施形態の例では、第１実施形態と同様に、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの発散角は、光ＤＬＲ、光ＤＬＧ、光ＤＬＢの順で大きくされる。また、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの発散角は、それぞれ、第２光学素子５５ｓの出射面において光ＤＬＲの外縁を最も内側に位置させ、光ＤＬＢの外縁を最も外側に位置させる角度とされる。
【０１２６】
次に本実施形態の灯具ユニット２０における光の出射について説明する。
【０１２７】
第１光源５２Ｒから赤色レーザ光が出射すると、この赤色レーザ光は、第１コリメートレンズ５３Ｒでコリメートされた後、第１位相変調素子５４Ｒの入射領域に入射する。この赤色レーザ光は位相変調素子５４Ｒを透過し、所定の配光パターンとされた第１の光ＤＬＲが生成される。この第１の光ＤＬＲは、最も小さい発散角で第１位相変調素子５４Ｒから前方に出射する。
【０１２８】
第２光源５２Ｇから緑色レーザ光が出射すると、この緑色レーザ光は、第２コリメートレンズ５３Ｇでコリメートされた後、位相変調素子５４Ｇの入射領域に入射する。この緑色レーザ光は位相変調素子５４Ｇを透過し、所定の配光パターンとされた第２の光ＤＬＧが生成される。この第２の光ＤＬＧは、第１の光ＤＬＲよりも大きな発散角で第２位相変調素子５４Ｇから前方に出射する。
【０１２９】
第３光源５２Ｂから青色レーザ光が出射すると、この青色レーザ光は、第３コリメートレンズ５３Ｂでコリメートされた後、位相変調素子５４Ｂの入射領域に入射する。この青色レーザ光は位相変調素子５４Ｂを透過し、所定の配光パターンとされた第３の光ＤＬＢが生成される。この第３の光ＤＬＢは、第２の光ＤＬＧよりも大きな発散角で第３位相変調素子５４Ｂから前方に出射する。
【０１３０】
第２の光ＤＬＧの出射方向前方には、第１反射ミラー５８Ｇが前後方向及び上下方向に略４５°傾けて配置されている。このため、第２の光ＤＬＧは、第１反射ミラー５８Ｇで反射し、第１反射ミラー５８Ｇから下方に出射する。
【０１３１】
第１の光ＤＬＲの出射方向前方には、合成光学系５５の第１光学素子５５ｆが配置されている。したがって、第１の光ＤＬＲは、第１実施形態と同様に、第１光学素子５５ｆを透過し、前方に伝搬していく。また、この第１光学素子５５ｆは、第１反射ミラー５８Ｇと同一方向に傾けられた状態で、第１反射ミラー５８Ｇの下方に配置されている。したがって、第１反射ミラー５８Ｇから出射する第２の光ＤＬＧは、第１光学素子５５ｆで反射し、前方に伝搬していく。これにより、第１合成光ＬＳ１が生成され、この第１合成光ＬＳ１が合成光学系５５の第２光学素子５５ｓに向かって伝搬していく。本実施形態の例では、上述のように、第２の光ＤＬＧの発散角が第１の光ＤＬＲの発散角よりも大きくされることで、第１合成光ＬＳ１において、第２の光ＤＬＧの外縁が第１の光ＤＬＲの外縁のやや外側に位置した状態とされる。
【０１３２】
第３の光ＤＬＢの出射方向前方には、第２反射ミラー５８Ｂが前後方向及び上下方向に略４５°傾けて配置されている。この第２反射ミラー５８Ｂの傾斜方向は、第１反射ミラー５８Ｇの傾斜方向と逆になっている。このため、第３の光ＤＬＢは、第２反射ミラー５８Ｂで反射し、第２反射ミラー５８Ｂから上方に出射する。
【０１３３】
第１合成光ＬＳ１の出射方向前方には、合成光学系５５の第２光学素子５５ｓが配置されている。したがって、第１合成光ＬＳ１は、第１実施形態と同様に、第２光学素子５５ｓを透過し、前方に伝搬していく。また、この第２光学素子５５ｓは、第２反射ミラー５８Ｂと同一方向に傾けられた状態で、第２反射ミラー５８Ｂの上方に配置されている。したがって、第２反射ミラー５８Ｂから出射する第３の光ＤＬＢは、第２光学素子５５ｓで反射し、前方に伝搬していく。これにより、第２合成光ＬＳ２が生成される。この第２合成光ＬＳ２は、第１実施形態と同様に、カバー５９の開口５９Ｈを通過して結像レンズ８１に向かって伝搬していく。本実施形態の例では、上述のように、第３の光ＤＬＢの発散角が第２の光ＤＬＧの発散角よりも大きくされることで、第２合成光ＬＳ２において、第３の光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置し、第１の光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置した状態とされる。
【０１３４】
上記第１の態様においては、図５に示すように、このような第２合成光ＬＳ２が結像レンズ８１で結像される結果、第１の光ＤＬＲが投影レンズ８０に最も近い結像位置ＣＰＢに結像し、第３の光が投影レンズ８０から最も遠い結像位置ＣＰＲに結像する。このため、第１実施形態と同様に、投影レンズ８０から出射する第２合成光ＬＳ２において、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁がそれぞれ平行に近くなり得る。そのため、光の外縁における色にじみが抑制され得る。
【０１３５】
上記第２の態様においては、図９に示すように、このような第２合成光ＬＳ２が結像レンズ８１で収束される結果、図１０に示すように、焦点面ＳＦに形成される第１の光ＤＬＲの像が最も小さくなり得、第３の光ＤＬＢの像が最も大きくなり得る。このため、第３実施形態と同様に、投影レンズ８０から出射する第２合成光ＬＳ２において、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁がそれぞれ平行に近くなり得る。そのため、光の外縁における色にじみが抑制され得る。
【０１３６】
以上のように、本発明の第５実施形態によれば、透過型の位相変調素子を用いて第１実施形態及び第３実施形態と同様の効果を実現し得る。
【０１３７】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素について、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【０１３８】
図１３は、本発明の第４実施形態における車両用前照灯１の灯具ユニット２０を図２と同様に示す図である。なお、図１３では、理解を容易にするために、灯具ユニット２０のヒートシンク３０、カバー５９等が省略されている。図１３に示すように、第４実施形態における灯具ユニット２０は、光学系ユニット５０の位相変調素子の数が１つである点において、光源ごとに位相変調素子が設けられて３つの位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから光学系ユニット５０が構成される第１から第３実施形態における灯具ユニット２０と相違する。以下、第４実施形態における灯具ユニット２０の構成について説明する。
【０１３９】
本実施形態において、第１光源５２Ｒは赤色レーザ光を上方に出射し、第２光源５２Ｇは緑色レーザ光を後方に出射し、第３光源５２Ｂは青色レーザ光を後方に出射する。これら３つの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、不図示の制御部に接続されている。この制御部は、光源５２Ｒが赤色レーザ光を出射している間は光源５２Ｇ，５２Ｂからの光を非出射とし、光源５２Ｇが緑色レーザ光を出射している間は光源５２Ｒ，５２Ｂからの光を非出射とし、光源５２Ｂが青色レーザ光を出射している間は光源５２Ｒ，５２Ｇからの光を非出射とするように、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの動作を制御する。すなわち、本実施形態における光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、上記制御部の制御に基づいて、所定の周期で各光源からの光の出射を切り替える。
【０１４０】
なお、他の実施形態と同様に、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから出射したレーザ光は、コリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂでコリメートされる。
【０１４１】
コリメートレンズ５３Ｒの上方かつコリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂの後方には、合成光学系５５が設けられている。すなわち、コリメートレンズ５３Ｒの上方かつコリメートレンズ５３Ｇの後方に第１光学素子５５ｆが設けられ、第１光学素子５５ｆの上方かつコリメートレンズ５３Ｂの後方に第２光学素子５５ｓが設けられる。これら光学素子５５ｆ，５５ｓは、前後方向及び上下方向において略４５°傾いて配置される。
【０１４２】
第２光学素子５５ｓの上方には、１つの位相変調素子５４Ｓが設けられている。この位相変調素子５４Ｓは、合成光学系５５を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光が入射可能な位置に配置される。本実施形態において、位相変調素子５４Ｓは、位相変調素子５４Ｓの入射面のうち同じ領域に赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光が入射するように配置される。なお、必ずしも赤色レーザ光、緑色レーザ光、青色レーザ光が上記入射面の同じ領域に入射する必要はない。本実施形態における位相変調素子５４Ｓは、例えば反射型のＬＣＯＳとされる。この位相変調素子５４Ｓは、前後方向及び上下方向において略４５°傾いて配置されており、その傾き方向は光学素子５５ｆ，５５ｓと反対方向とされる。
【０１４３】
また、本実施形態において、位相変調素子５４Ｓに印加される電圧は、入射する光の波長に応じて位相変調素子５４Ｓの回折パターンが変化するように調整される。具体的に、上記電圧は、位相変調素子５４Ｓから出射する赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の配光パターンがそれぞれ同一形状になるように制御されるとともに、位相変調素子５４Ｓから出射する赤色レーザ光の収束角が最も大きくなるように、かつ、位相変調素子５４Ｓから出射する青色レーザ光の収束角が最も小さくなるように制御される。
【０１４４】
次に、本実施形態の灯具ユニット２０における光の出射について説明する。
【０１４５】
上述のように、本実施形態における光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、上記制御部の制御に基づいて、所定の周期で各光源からの光の出射を切り替える。例えば、まず、第１光源５２Ｒから赤色レーザ光が所定時間にわたって出射する。この間、光源５２Ｇ，５２Ｂからのレーザ光は非出射とされる。この赤色レーザ光は、コリメートレンズ５３Ｒでコリメートされた後、合成光学系５５を透過して位相変調素子５４Ｓに入射する。なお、上述のように、本実施形態における赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光は、位相変調素子５４Ｓの入射面における同じ領域に入射する。
【０１４６】
位相変調素子５４Ｓに赤色レーザ光が入射すると、この赤色レーザ光に対応する回折パターンになるように位相変調素子５４Ｓに印加される電圧が調整される。すなわち、上述のように、所定の形状の配光パターンになるように、かつ、赤色レーザ光の収束角が最も大きくなるように、位相変調素子５４Ｓの回折パターンが変化する。この回折パターンで回折した赤色レーザ光が第１の光ＤＬＲとなって前方に伝搬する。
【０１４７】
所定の時間が経過すると、光源５２Ｒからの光が非出射の状態になり、光源５２Ｒから光が出射する代わりに、光源５２Ｇから緑色レーザ光が所定の時間にわたって出射する。この緑色レーザ光は、コリメートレンズ５３Ｇでコリメートされた後、合成光学系５５を透過して、位相変調素子５４Ｓに入射する。
【０１４８】
位相変調素子５４Ｓに緑色レーザ光が入射すると、この緑色レーザ光に対応する回折パターンになるように位相変調素子５４Ｓに印加される電圧が調整される。すなわち、上述のように、第１の光ＤＬＲと同一の形状の配光パターンになるように、かつ、緑色レーザ光の収束角が赤色レーザ光よりも小さな収束角になるように、位相変調素子５４Ｓの回折パターンが変化する。この回折パターンで回折した緑色レーザ光が第２の光ＤＬＧとなって前方に伝搬する。
【０１４９】
さらに所定の時間が経過すると、光源５２Ｇからの光が非出射の状態になり、光源５２Ｇから光が出射する代わりに、光源５２Ｂから青色レーザ光が所定の時間にわたって出射する。この青色レーザ光は、コリメートレンズ５３Ｂでコリメートされた後、合成光学系５５を透過して、位相変調素子５４Ｓに入射する。
【０１５０】
位相変調素子５４Ｓに青色レーザ光が入射すると、この青色レーザ光に対応する回折パターンになるように位相変調素子５４Ｓに印加される電圧が調整される。すなわち、上述のように、光ＤＬＲ，ＤＬＧと同一の形状の配光パターンになるように、かつ、青色レーザ光の収束角が最も小さな収束角になるように、位相変調素子５４Ｓの回折パターンが変化する。この回折パターンで回折した青色レーザ光が第３の光ＤＬＢとなって前方に伝搬する。
【０１５１】
以上のような光の出射サイクルが所定の周期で繰り返される。
【０１５２】
上述のように、位相変調素子５４Ｓから出射する第１の光ＤＬＲの収束角が最も大きくされ、また、位相変調素子５４Ｓから出射する第３の光ＤＬＢの収束角が最も小さくされるため、位相変調素子５４Ｓから出射する光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢのそれぞれの外縁のうち、光ＤＬＲの外縁は最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁は最も外側に位置することとなる。上記第１の態様においては、このような光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢがそれぞれカバー５９の開口５９Ｈから収束しながらカバー５９の外側に出射すると、図８に示すように、外縁が最も内側に位置する第１の光ＤＬＲが投影レンズ８０から最も遠い結像位置ＣＰＲに結像し、外縁が最も外側に位置する第３の光ＤＬＢが投影レンズ８０から最も近い結像位置ＣＰＢに結像する。このため、第１実施形態と同様に、第３の光ＤＬＢの入射面８０Ａへの入射角が最も大きくなり得、第１の光ＤＬＲの入射面８０Ａへの入射角が最も小さくなり得る。したがって、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢがそれぞれ投影レンズ８０を透過することで、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁がそれぞれ平行に近くなり得る。
【０１５３】
上述のように、位相変調素子５４Ｓから出射する第１の光ＤＬＲの収束角が最も大きくされ、また、位相変調素子５４Ｓから出射する第３の光ＤＬＢの収束角が最も小さくされるため、位相変調素子５４Ｓから出射する光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢのそれぞれの外縁のうち、光ＤＬＲの外縁は最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁は最も外側に位置することとなる。上記第２の態様においては、上述のように、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは所定の周期で光の出射を切り替えるため、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢは、光学系ユニット５０の外部に交互に出射し、焦点Ｆに交互に結像する。上述のように、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの配光パターンの形状は同一であり、光ＤＬＲの外縁が最も内側に位置し、光ＤＬＢの外縁が最も外側に位置するため、上記焦点面ＳＦに形成される光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの像は、光ＤＬＲの像の外縁が最も内側に、光ＤＬＲの像の外縁が最も外側になるように重畳する（図１０参照）。
【０１５４】
このため、第３から第５実施形態と同様に、投影レンズ８０の入射面８０Ａへの第３の光ＤＬＢの入射角が最も大きくなり得、入射面８０Ａへの第１の光ＤＬＲの入射角が最も小さくなり得る。したがって、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢが投影レンズ８０を透過することで光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁がそれぞれ平行に近くなり得る（図９参照）。
【０１５５】
また、上述のように、本実施形態における光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは所定の周期で光の出射を切り替えるため、光ＤＬＲ，ＤＬＧ，光ＤＬＢは、投影レンズ８０から所定の周期で交互に出射される。この周期が人の視覚の時間分解能よりも短い場合、残像効果が生じ、人は異なる色の光があたかも合成されて照射されていると認識し得る。したがって、本実施形態における上記周期を人の時間分解能よりも短くすることで、人は、赤色光である光ＤＬＲ、緑色光である光ＤＬＧ、及び青色光であるＤＬＢが合成された白色光が灯具ユニット２０から出射されていると認識し得る。上述のように、この白色光を構成する光ＤＬＲ，ＤＬＧ，ＤＬＢの外縁は互いに平行に近くなっているため、人は、外縁の色にじみが抑制された白色光が照射されていると認識し得る。
【０１５６】
なお、人の視覚の時間分解能は概ね１／３０ｓであるため、上記周期を１／３０ｓ以下とすることが好ましく、１／６０ｓ以下とすることがさらに好ましい。なお、上記周期が１／３０ｓよりも大きい場合であっても上記残像効果が生じ得る。例えば、上記周期が１／１５ｓであっても上記残像効果が生じ得る。
【０１５７】
本実施形態によれば、上記第１から第５実施形態と異なり、位相変調素子の数を１つにすることができるため、部品数を削減し得、コストダウンを図り得る。
【０１５８】
なお、本実施形態では、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂが光の出射を切り替える例を説明したが、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのうち少なくとも２つが所定の周期で光の出射を切り替えてもよい。例えば、光源５２Ｒ，５２Ｇが所定の周期で光の出射を切り替えるように第４実施形態を変形してもよい。この変形例では、光源５２Ｒ，５２Ｇからの赤色レーザ光及び緑色レーザ光を受光する位相変調素子と、光源５２Ｂからの青色レーザ光を受光する位相変調素子５４Ｂとの２つの位相変調素子から光学系ユニット５０を構成し得る。
【０１５９】
また、本実施形態では、位相変調素子により光が収束する例を説明したが、位相変調素子により光が発散するようにしてもよい。この場合、位相変調素子と投影レンズとの間に、第１実施形態及び第３実施形態と同様に収束レンズを設けてもよい。
【０１６０】
また、本実施形態では、位相変調素子が反射型である例を説明したが、第５実施形態と同様に、位相変調素子を透過型としてもよい。
【０１６１】
以上、本発明について、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態、及び第６実施形態を例に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０１６２】
例えば、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、及び第４実施形態では、位相変調素子としてＬＣＯＳを用いた例を説明したが、位相変調素子として回折格子を用いてもよい。しかし、位相変調素子がＬＣＯＳであれば、印加する電圧を調整することで所望の配光パターンとし得るため、位相変調素子として回折格子を用いる場合に比べて、所望の配光パターンを形成することが容易になり得る。また、位相変調素子としてＧＬＶ（Grating Light Valve）を用いてもよい。このＧＬＶは、シリコン基板上に複数の反射体が設けられた反射型の位相変調素子とされる。ＧＬＶによれば、複数の反射体のたわみを電気的に制御することによって、異なる回折パターンを形成することができる。このため、例えば、第４実施形態の位相変調素子をＬＣＯＳに代えてＧＬＶとし得る。
【０１６３】
また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態、及び第６実施形態では、車両用灯具としての車両用前照灯１はロービームＬを照射するものとされたが、本発明は特に限定されない。例えば、他の実施形態における車両用灯具は、図６において破線で示す領域、すなわち、ロービームＬが照射される領域よりも上方の領域に、ロービームＬよりも強度の低い光を照射するように構成されてもよい。このような低強度の光は、例えば標識認識用の光ＯＨＳとされる。この場合、それぞれの位相変調素子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光に標識認識用の光ＯＨＳが含まれていることが好ましい。また、このような実施形態では、ロービームＬと標識認識用の光ＯＨＳとで夜間照明用の配光パターンが形成されると理解することができる。なお、ここでいう「夜間」とは、単に「夜間」という意味に限定されず、トンネル等の暗所を含むものとする。また、他の別の実施形態における車両用灯具は、図１４に示すようなハイビームＨを照射するように構成されてもよい。なお、図１４において、ハイビームＨの配光パターンは太線で示されており、直線Ｓは水平線を表している。このハイビームＨの配光パターンにおいて、領域ＨＡ１は光強度が強い領域であり、ＨＡ２はＨＡ１よりも光強度が低い領域である。また、さらに別の実施形態では、本発明における車両用灯具を、画像を構成するものとして適用してもよい。このような場合、車両用灯具から出射する光の方向や、該車両における車両用灯具の取り付け位置は特に限定されない。
【０１６４】
また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態、及び第６実施形態では、３つの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを備える例を説明したが、異なる波長の光を出射する光源が少なくとも１つずつ、すなわち、少なくとも２つの光源があればよい。ただし、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、及び第４実施形態のように、異なる波長の光を出射する光源が１つずつ、すなわち、３つの光源を備えることで、所望の色の光を生成することが可能となり得る。
【０１６５】
また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態、第５実施形態、及び第６実施形態では、入射面及び出射面が凸状に形成された投影レンズ８０を使用した例を説明したが、これに限られず、入射面が平面状に形成され、出射面が凸状に形成されたレンズを投影レンズとして使用してもよい。
【０１６６】
また、上記第１の態様において、位相変調素子により所定の配光パターンとされた複数の光のうち波長の短い光ほど投影レンズに近く結像されるのであれば、複数の光の発散角や収束角は適宜変更することができる。例えば、複数の光の発散角や収束角がそれぞれ同じであってもよい。
【０１６７】
また、上記第２の態様において、焦点面に形成される複数の光の像のうち、波長の短い光の像ほど大きくされるのであれば、複数の光の発散角や収束角は適宜変更することができる。例えば、複数の光の発散角や収束角がそれぞれ同じであってもよい。
【０１６８】
本発明によれば、投影レンズを備える色にじみが抑制され得る車両用灯具が提供され、自動車等の車両用灯具の分野などにおいて利用可能である。
【符号の説明】
【０１６９】
１・・・車両用前照灯（車両用灯具）
２０・・・灯具ユニット
５０・・・光学系ユニット
５２Ｒ・・・第１光源
５２Ｇ・・・第２光源
５２Ｂ・・・第３光源
５４Ｒ・・・第１位相変調素子
５４Ｇ・・・第２位相変調素子
５４Ｂ・・・第３位相変調素子
５４Ｓ・・・位相変調素子
５５・・・合成光学系
８０・・・投影レンズ
８１・・・結像レンズ
８１Ｒ・・・第１結像レンズ
８１Ｇ・・・第２結像レンズ
８１Ｂ・・・第３結像レンズ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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