CN110566896A - 车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆用灯具。其课题在于，提供小型化且易于驾驶的车辆用灯具。前照灯(1)具备光源(52R、52G、52B)和以可变更的相位调制模式使得从光源入射的光衍射的相位调制元件(54R、54G、54B)。在相位调制元件(54R、54G、54B)衍射的光(DLR、DLG、DLB)以设为基于相位调制模式的所设定配光图案的近光配光图案照射。入射到相位调制元件(54R、54G、54B)的光之中,在相位调制元件(54R、54G、54B)没有衍射而从相位调制元件(54R、54G、54B)射出的0次光(LCR,LCG、LCB)投影的投影区域(AR)位于车辆的驾驶员的视野受车辆妨碍的范围(RNG)内。

Description

车辆用灯具
技术领域
本发明涉及车辆用灯具,具体地说，涉及小型化且便于驾驶的车辆用灯具。
背景技术
以汽车用头灯为代表的车辆用前照灯构成为至少在夜间照射用于照亮前方的近光。为了形成该近光的配光图案,研究了各种各样的构成,例如,在下述专利文献1中,记载了使用作为一种衍射光栅的全息元件形成近光的配光图案。
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2012-146621号公报
上述专利文献1中记载的车辆用前照灯具备全息元件和向该全息元件照射参照光的光源。该全息元件经计算，使得用于形成近光的配光图案的1次光(first order light)照射到车辆前方,0次光(zero order light)向该近光的配光图案以外的前方照射。因此,在上述专利文献1的车辆用前照灯中,可以防止由0次光引起的眩光。
另外,在上述专利文献1中，记载了上述车辆用前照灯进一步具备其他的全息元件，经计算，使得形成远光的配光图案。因此,在该车辆用前照灯中,通过切换照射参照光的全息元件,能够使射出的光的配光图案变化为近光配光图案和与近光相比照射远方的远光配光图案。
0次光存在与具有1次以上次数的高次衍射光的亮度相比具有高亮度的倾向。但是,在上述专利文献1的车辆用前照灯中,从全息元件射出的0次光在近光的配光图案以外存在,向车辆前方照射。因此,由于0次光的原因,有时唤起驾驶员注意的能力会降低,存在希望使驾驶更容易的要求。
另外,由于车辆设计的多样化等,对车辆用前照灯有小型化的要求。这种要求不仅限于车辆用前照灯,在包括显示灯等的车辆用灯具中也被要求。
发明内容
本发明就是鉴于这种状况而提出来的，其目的在于,提供小型化且易于驾驶的车辆用灯具。
为了实现上述目的，本发明的车辆用灯具，其特征在于，包括:
光源；以及
相位调制元件,以可变更的相位调制模式使得从所述光源入射的光衍射；
由所述相位调制元件衍射的光以基于所述相位调制模式的所设定的配光图案照射；
入射到所述相位调制元件的光之中，在所述相位调制元件没有衍射而从所述相位调制元件射出的0次光投影的投影区域位于车辆的驾驶员的视野受所述车辆妨害的范围内。
在这样的车辆用灯具中,相位调制元件以可变更的相位调制模式衍射从光源射出的光,因此，通过变更相位调制模式,可以变更由相位调制元件衍射的光的配光图案。因此,该车辆用灯具即使不具备多个衍射光的光学元件也能变更射出光的配光图案,与上述专利文献1中记载的车辆用前照灯那样具有多个衍射光的光学元件的车辆用灯具相比,可实现小型化。从相位调制元件射出的0次光具有比具有1次以上的次级的高次衍射光的亮度高的亮度的倾向。但是,在该车辆用灯具中,0次光投影的投影区域位于车辆的驾驶员的视野受车辆妨碍的范围内,因此，可以抑制由于该0次光引起的唤起驾驶员注意的能力降低。因此,该车辆用灯具与0次光处于车辆驾驶员视野场合相比,能易于驾驶。相位调制模式表示对入射到相位调制元件的光的相位进行调制的模式。
另外,上述所设定的配光图案可以设为具有亮度分布。这时,若设为配光图案的中央部明亮,该中央部以外的周边部相对变暗的亮度分布,可以设为对驾驶员来说没有不适感的自然的配光图案。
另外,可以包括多个包含一个所述光源和一个所述相位调制元件的发光光学系，进一步包括使得从各个发光光学系射出的光合成的合成光学系，各个所述发光光学系中的上述光源射出互相不同的所设定的波长的光，各个所述发光光学系中的所述相位调制元件衍射来自所述光源的光，使得在所述合成光学系合成的光成为所述所设定的配光图案。
该场合，在各自的发光光学系中,从光源射出的所设定波长的光由相位调制元件衍射,形成配光图案。此时,在各自的发光光学系中,由相位调制元件衍射的光如上所述,是所设定波长的光,因此，即使相位调制元件具有波长依赖性,也能抑制在从各个相位调制元件射出的光中的配光图案的边缘附近产生色渗透。这样,具有色渗透得到抑制的配光图案的光在合成光学系合成,形成所设定的配光图案。因此,在该车辆用灯具中,可以抑制在照射的光的配光图案的边缘附近产生色渗透。
另外,具有多个发光光学系场合,从各个所述发光光学系中的所述相位调制元件射出的0次光可以在所述合成光学系合成,投影到所述投影区域。此时,如上所述,即使相位调制元件具有波长依赖性,也可以使从各自的相位调制元件射出的0次光成为相同颜色地进行投影。由此,可以抑制车外行人等无用地意识0次光投影的投影区域。
另外,本发明的车辆用灯具也可以设为以下那样的车辆用灯具：其特征在于,包括：
光源；
相位调制元件,以可变更的相位调制模式使得从所述光源入射的光衍射；以及
光学元件，入射到所述相位调制元件的光之中，0次光在所述相位调制元件不衍射而从所述相位调制元件射出，所述光学元件配置在所述0次光投影的投影区域和所述相位调制元件之间的所述0次光的光路上，降低光的能量密度；
由所述相位调制元件衍射的光以基于所述相位调制模式的所设定的配光图案照射。
在这样的车辆用灯具中,相位调制元件以可变更的相位调制模式衍射从光源射出的光,因此，可以通过变更相位调制模式,变更由相位调制元件衍射的光的配光图案。因此,如上所述,该车辆用灯具即使不具备多个衍射光的光学元件也能变更射出光的配光图案,与上述专利文献1中记载的车辆用前照灯那样设有多个衍射光的光学元件的车辆用灯具相比,可实现小型化。另外,如上所述,从相位调制元件射出的0次光具有比高次衍射光的亮度高的亮度的倾向。在该车辆用灯具中,在0次光投影的投影区域和相位调制元件之间的0次光的光路上,配置降低光的能量密度的光学元件。
因此,从相位调制元件射出的光之中,即使与由相位调制元件衍射的光的亮度相比，0次光的亮度高,该0次光的能量密度也可以通过光学元件降低。因此,与由相位调制元件衍射的光所产生的所设定的配光图案相比,能够抑制0次光的投影区域明显变亮。这样,该车辆用灯具与不具备降低光的能量密度的光学元件场合相比,能易于驾驶。
另外,具备降低光的能量密度的光学元件的情况下,进一步具备收纳该光源及该相位调制元件的壳体,该光学元件可以配置在该壳体内。这时,与上述光学元件配置在壳体外的情况相比,能够抑制0次光射出到车外。因此,能够抑制0次光的投影区域在车外变得明显明亮,其结果，能够抑制驾驶员或行人等无谓地意识该投影区域。
另外,在具备降低光的能量密度的光学元件的情况下,该光学元件既可以是遮光元件,也可以是光扩散元件。因此,在该车辆用灯具中,可根据搭载该车辆用灯具的车型等,选择遮光元件或光扩散散元件作为光学元件。
另外,在具备降低光的能量密度的光学元件的情况下,该投影区域可以位于该所设定的配光图案的外侧。也就是说,所设定的配光图案可以设为投影区域位于该所设定的配光图案的外侧那样的配光图案。这时,与投影区域位于所设定的配光图案内的情况相比,能够抑制所设定的配光图案的一部分明显明亮,其结果,能够更容易地进行驾驶。
另外,在具备降低光的能量密度的光学元件的情况下,所述所设定的配光图案具有所设定的亮度分布,所述投影区域可以包含在在所述所设定的配光图案中,由所述相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的半值以下的亮度的区域内。在这种情况下,与投影区域包含在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中比最高亮度的半值高的区域场合相比,以在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的位置为基准,易将由位相调制元件衍射的光和0次光形成的配光图案的亮度分布设为平滑的亮度分布。
另外,具备降低光的能量密度的光学元件场合,也可以包括多个包含一个所述光源和一个所述相位调制元件的发光光学系，进一步包括使得从各个发光光学系射出的光合成的合成光学系，各个所述发光光学系中的上述光源射出互相不同的所设定的波长的光，各个所述发光光学系中的所述相位调制元件衍射来自所述光源的光，使得在所述合成光学系合成的光成为所述所设定的配光图案。
在这种情况下,在各自的发光光学系中,从光源射出的所设定波长的光由相位调制元件衍射,形成配光图案。此时,在各自的发光光学系统中,由相位调制元件衍射的光如上所述,为所设定波长的光,因此，即使相位调制元件具有波长依赖性,也能抑制在从各个相位调制元件发出的光中的配光图案的边缘附近产生色渗透。这样,具有抑制色渗透的配光图案的光在合成光学系合成,形成所设定的配光图案。因此,在该车辆用灯具中,可以抑制在照射的光的配光图案的边缘附近产生色渗透。
另外,在具备降低光的能量密度的光学元件的情况下,也可以从各个所述发光光学系中的所述相位调制元件射出的0次光在所述合成光学系合成,所述光学元件降低在所述合成光学系合成的0次光的能量密度。
该场合,若与从各发光光学系中的相位调制元件射出的0次光不合成场合相比,可以缩小照射到光学元件的光的照射区域。因此,从相位调制元件射出的光之中,可以抑制由相位调制元件衍射的光的能量密度被光学元件所降低。
另外,本发明的车辆用灯具也可以设为以下那样的车辆用灯具：其特征在于,包括：
光源；以及
相位调制元件,以可变更的相位调制模式使得从所述光源入射的光衍射；
用由该相位调制元件衍射的光和在所述相位调制元件没有衍射而从所述相位调制元件射出的0次光形成具有基于所述相位调制模式的所设定的亮度分布的配光图案；
在所述配光图案中，所述0次光投影的投影区域位于在由所述相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内。
也就是说,由相位调制元件衍射的光的配光图案也可以设为以下这样的配光图案：投影区域位于在该配光图案中的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内。
在这种车辆用灯具中,相位调制元件以可变更的相位调制模式衍射从光源射出的光。因此,通过变更相位调制模式,可以变更由相位调制元件衍射的光的配光图案,可以变更由相位调制元件衍射的光和0次光形成的配光图案。因此,该车辆用灯具即使不具备多个衍射光的光学元件也能变更射出光的配光图案,与上述专利文献1中记载的车辆用前照灯那样具备多个衍射光的光学元件的车辆用灯具相比,可实现小型化。另外,如上所述,从相位调制元件射出的0次光存在具有比高次衍射光的亮度高的亮度的倾向。在该车辆用灯具中,0次光投影的投影区域位于在由相当于高次衍射光的光的由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内。因此,能够抑制在配光图案中0次光投影的投影区域明显变亮。因此,该车辆用灯具投影区域配置在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的半值高的亮度的领域的外侧场合相比,能易于驾驶。
另外,0次光投影的投影区域位于由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内场合,优选该投影区域位于避开该亮度分布中成为最高亮度的部位。也就是说,通过相位调制元件衍射的光的配光图案优选设为以下这样的配光图案：投影位置位于避开在该配光图案中的亮度分布中成为最高亮度的部位。该场合,可以抑制在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的部位变得过度明亮。
另外,在0次光投影的投影区域位于在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内场合,优选所述区域是该配光图案中的热区。也就是说,通过相位调制元件衍射的光的配光图案优选以下那样的配光图案：在该配光图案的亮度分布中，成为比最高亮度的半值高的亮度的区域成为由相位调制元件衍射的光和由0次光形成的配光图案中的热区。这种场合,可以将0次光用于配光图案的形成,同时也可以抑制在该配光图案中投影区域明显明亮。
另外,在0次光投影的投影区域位于在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内场合,可以设为包括多个包含一个所述光源和一个所述相位调制元件的发光光学系，进一步包括使得从各个发光光学系射出的光合成的合成光学系，各个所述发光光学系中的上述光源射出互相不同的所设定的波长的光，各个所述发光光学系中的所述相位调制元件射出来自所述光源的光，使得在所述合成光学系合成的光成为所述配光图案。
这种场合,在各自的发光光学系中,从光源射出的所设定波长的光由相位调制元件衍射,形成配光图案。此时,在各自的发光光学系中,通过相位调制元件衍射的光如上所述,是所设定波长的光,因此，即使相位调制元件具有波长依赖性,也能抑制在从各个相位调制元件射出的光的配光图案的边缘附近产生色渗透。这样具有抑制色渗透的配光图案的光在合成光学系合成,形成具有所设定的亮度分布的配光图案。因此,在该车辆用灯具中,可以抑制在照射的光的配光图案的边缘附近产生色渗透。
另外,在0次光投影的投影区域位于在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内场合,可以设为从各自的发光光学系中的所述相位调制元件射出的0次光在所述合成光学系合成,投影到所述投影区域。该场合,如上所述,即使相位调制元件具有波长依赖性,也能够使从各自的相位调制元件射出的0次光成为同色地进行投影。因此,能够抑制驾驶员等无谓地意识0次光投影的投影区域。
另外,本发明的车辆用灯具也可以设为以下那样的车辆用灯具：其特征在于,包括：
光源；以及
相位调制元件,以可变更的相位调制模式使得从所述光源入射的光衍射；
以由该相位调制元件衍射的光和在该相位调制元件没有衍射而从该相位调制元件射出的0次光形成具有基于该相位调制模式的所设定的亮度分布的配光图案；
所述配光图案之中，在所述0次光投影的投影区域，由该相位调制元件衍射照射在投影区域的光的亮度比照射在所述投影区域的外侧周缘的光的亮度小。
也就是说,相位调制元件也可以设为将从光源入射的光衍射,使得由相位调制元件衍射照射到投影区域的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小。
在这种车辆用灯具中,相位调制元件以可变更的相位调制模式衍射从光源射出的光。因此,通过变更相位调制模式,可以变更由相位调制元件衍射的光的配光图案,可以变更由相位调制元件衍射的光和0次光形成的配光图案。因此,该车辆用灯具即使不具备多个衍射光的光学元件也能变更射出光的配光图案,与上述专利文献1中记载的车辆用前照灯那样具备多个衍射光的光学元件的车辆用灯具相比,可实现小型化。另外,如上所述,从相位调制元件射出的0次光存在具有比高次衍射光的亮度高的亮度的倾向。在该车辆用灯具中,在0次光投影的投影区域,作为与高次衍射光相当的光的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小。因此,可以抑制在配光图案中0次光投影的投影区域明显变亮。因此，该车辆用灯具与在投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度为照射到该投影区域的外侧周缘的光的亮度以上场合相比,能易于驾驶。
另外,在0次光投影的投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小场合,也可以设为由该相位调制元件衍射照射到该投影区域的光的亮度和该0次光的亮度的合计值比由所述相位调制元件衍射的光的亮度分布中最高亮度低。也就是说,相位调制元件也可以设为衍射从光源入射的光，使得由相位调制元件衍射照射到投影区域的光的亮度和0次光的亮度之间的合计值比在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中最高亮度低。该场合,与由相位调制元件衍射照射到投影区域的光的亮度和0次光的亮度的合计值为在由所述相位调制元件衍射的光的亮度分布中最高亮度以上场合相比,以由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的位置为基准,易将配光图案的亮度分布设为平滑的亮度分布。
另外,在0次光投影的投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小场合,由所述相位调制元件衍射照射到该投影区域的光的亮度也可以为0。即，相位调制元件也可以设为衍射从光源入射的光，使得由相位调制元件衍射照射到投影区域的光的亮度为0。该场合,即使是0次光的亮度和由相位调制元件衍射的光的亮度之差大场合,也可以抑制在配光图案中0次光投影的投影区域明显明亮,易使该配光图案的亮度分布设为平滑的亮度分布。
另外,在0次光投影的投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小场合,该投影区域也可以包含在成为比由所述相位调制元件衍射的光的亮度分布中最高亮度的半值高的亮度的区域内。也就是说,相位调制元件也可以使从光源入射的光衍射,使得投影区域包含在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内。该场合,与0次光投影的投影区域包含在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中最高亮度的半值以下的区域场合相比,可以抑制在配光图案中0次光投影的投影区域明显明亮。
另外,在0次光投影的投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小场合,该投影区域也可以包含由所述相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的位置。也就是说,相位调制元件可以将从光源入射的光衍射,使得投影区域包含由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的位置。该场合,不管0次光的亮度是否大,在配光图案中最明亮的区域基本上不发生变化。因此,以在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为最高亮度的位置为基准,易将配光图案的亮度分布设为更平滑的亮度分布。
另外,在0次光投影的投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小场合,也可以包括多个包含一个所述光源和一个所述相位调制元件的发光光学系，进一步包括使得从各个发光光学系射出的光合成的合成光学系，各个所述发光光学系中的上述光源射出互相不同的所设定的波长的光，各个所述发光光学系中的所述相位调制元件衍射来自所述光源的光，使得在所述合成光学系合成的光成为所述所设定的配光图案。
在这种情况下,在各自的发光光学系中,从光源射出的所设定波长的光由相位调制元件衍射,形成配光图案。此时,在各自的发光光学系中,通过相位调制元件衍射的光如上所述,是所设定波长的光,因此，即使相位调制元件具有波长依赖性,也能抑制在从各个相位调制元件射出的光中的配光图案的边缘附近产生色渗透。这样具有抑制色渗透的配光图案的光在合成光学系合成,形成配光图案。因此,在该车辆用灯具中,可以抑制在照射的光的配光图案的边缘附近产生颜色渗透。
另外,在0次光投影的投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小场合,也可以设为从各个所述发光光学系中的相位调制元件射出的0次光在所述合成光学系合成,照射到该投影区域。此时,如上所述,即使相位调制元件具有波长依存性,也可以使从各相位调制元件射出的0次光成为同色地使其投影。因此,能够抑制驾驶员等无谓地意识0次光投影的投影区域。
另外,在0次光投影的投影区域的由相位调制元件衍射的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小场合,也可以包括多个包含一个所述光源和一个所述相位调制元件的发光光学系，各个所述发光光学系中的上述光源射出互相不同的所设定的波长的光，各个所述发光光学系中的所述相位调制元件可以设为射出来自所述光源的光，使得在离开车辆所设定距离的位置成为所述配光图案。该场合，由于不具备上述合成光学系，能设为简易构成。
另外,本发明的车辆用灯具也可以设为以下那样的车辆用灯具：其特征在于,包括：
光源；
相位调制元件,以可变更的相位调制模式使得从所述光源入射的光衍射；以及
光学元件，配置在所述投影区域和所述相位调制元件之间的0次光的光路上，降低光的能量密度；
由所述相位调制元件衍射的光以基于所述相位调制模式的所设定的配光图案照射；
入射到所述相位调制元件的光之中,没有在所述相位调制元件衍射而从该相位调制元件射出的0次光投影的投影区域位于配光图案的外侧。
下面，说明本发明效果：
如上所述,根据本发明的车辆用灯具,可实现小型化且易于驾驶的车辆用灯具。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施形态中的车辆用灯具的图。
图2是图1的光学系单元的放大图。
图3是图2所示的相位调制元件的正面图。
图4是概略表示图3所示的相位调制元件的一部分的厚度方向的截面的图。
图5是表示近光的配光图案的图。
图6是表示0次光的投影区域的图。
图7是表示远光的配光图案的图。
图8是表示本发明的第二实施形态中的光学系单元的与图2相同的图。
图9是概略表示图8所示的相位调制元件的一部分的厚度方向的截面的图。
图10是表示本发明的第三实施形态中的光学系单元的与图2相同的图。
图11是表示本发明的第四实施形态中的车辆用灯具的与图1相同的图。
图12是表示本发明的第五实施形态中的光学系单元的与图2相同的图。
图13是表示本发明的第六实施形态中的近光的配光图案及其配光图案的亮度分布的图。
图14是表示本发明的第七实施形态中的近光的配光图案及其配光图案的亮度分布的图。
图15是表示0次光非照射场合的近光的配光图案及其配光图案的亮度分布的图。
图16是表示近光配光图案和标识视认用的光的配光图案的图。
图中符号意义如下:
1—前照灯(车辆用灯具)
10—壳体
20—灯具单元
50—光学系单元
51R—第一发光光学系
51G—第二发光光学系
51B—第三发光光学系
52R,52G,52B—光源
53R,53G,53B—准直透镜
54R,54G,54B—相位调制元件
55—合成光学系
55f—第一光学元件
55s—第二光学元件
具体实施形态
以下,与附图一起例示用于实施本发明相关的车辆用灯具的形态。以下例示的实施形态是为了使本发明的理解变得容易,而不是为了限定本发明进行解释的。本发明在不脱离其宗旨状况下可以从以下的实施形态进行变更和改良。
(第一实施形态)
图1是表示本实施形态中的车辆用灯具的图,是概略表示车辆用灯具的垂直方向的截面的图。本实施形态的车辆用灯具作为汽车用的前照灯1,如图1所示,设有壳体10和灯具单元20，作为主要结构。
壳体10包括灯壳11、前盖12及后盖13，作为主要构成要素。灯壳11的前方开口,前盖12固定在灯壳11上，以便封堵该开口。另外,在灯壳11的后方形成比前方小的开口,后盖13固定在灯壳11上，以便封堵该开口。
由灯壳11、封堵该灯壳11前方开口的前盖12、以及封堵该灯壳11后方开口的后盖13形成的空间为灯室R,在该灯室R内收容灯具单元20。
本实施形态的灯具单元20以散热器30、冷却风扇40、光学系单元50为主要构成要素,通过未图示的构成固定在壳体10。
散热器30具有大致朝水平方向延伸的金属制的基体板31,在该基体板31的下方面侧，多个散热翅片32与基体板31设为一体。冷却风扇40与散热翅片32隔开间隙配置,固定在散热器30上。
由于该冷却风扇40的旋转而产生的气流使散热器30被冷却。
在散热器30中的基体板31的上面配置光学系单元50。光学系单元50包括第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B、合成光学系55、以及罩59。
图2是图1所示的光学系单元的放大图。如图2所示,第一发光光学系51R具备光源52R、准直透镜53R、以及相位调制元件54R。
光源52R设为射出规定波长激光的激光元件,在本实施形态中,射出功率峰值波长例如638nm的红色激光。另外,光学系单元50具有未图示的电路基板,光源52R安装在该电路基板上,通过电路基板供给电力。
准直透镜53R是使得从光源52R射出的激光的快速轴方向、慢速轴方向准直的透镜。也可以代替该准直透镜53R,单独设置对激光的快速轴方向进行准直的准直透镜和对慢速轴方向进行准直的准直透镜。
相位调制元件54R设为使得入射光衍射射出，同时,可使射出光的配光图案或射出光照射的区域变化。本实施形态的相位调制元件54R设为一边反射一边衍射射出入射的光的反射型的相位调制元件,例如，设为作为反射型的液晶面板的LCOS(Liquid Crystal onSilicon)。从准直透镜53R射出的红色的激光入射到相位调制元件54R,该相位调制元件54R使得该红色激光衍射射出。
通过该相位调制元件54R衍射的光是具有1次以上次数的高次衍射光,除该高次衍射光之外,没有在相位调制元件54R衍射而在该相位调制元件54R反射的0次光从相位调制元件54R射出。也就是说,由相位调制元件54R射出的光包括作为由相位调制元件54R衍射的光成分的高次衍射光,和作为没有在相位调制元件54R衍射而在相位调制元件54R反射的光成分的0次光。这样,从第一发光光学系51R射出作为红色的高次衍射光的第一光DLR，同时,射出作为红色的0次光的第一0次光LCR。
第二发光光学系51G具备光源52G、准直透镜53G、以及相位调制元件54G,第三发光光学系51B具备光源52B、准直透镜53B、以及相位调制元件54B。光源52G、52B分别设为射出规定波长的激光的激光元件。在本实施形态中,光源52G射出功率峰值波长例如515nm的绿色激光,光源52B射出功率峰值波长例如445nm的蓝色激光。另外,光源52G、52B分别安装在上述电路基板上,通过该电路基板供给电力。
准直透镜53G是使得从光源52G射出的激光的快速轴方向、慢速轴方向准直的透镜，准直透镜53B是使得从光源52B射出的激光的快速轴方向、慢速轴方向准直的透镜。也可以代替这些准直透镜53G、53B,单独设置对激光的快速轴方向进行准直的准直透镜和对慢速轴方向进行准直的准直透镜。
相位调制元件54G及相位调制元件54B与相位调制元件54R相同,设为使得入射光衍射射出，同时,可使射出光的配光图案或射出光照射的区域变化。这些相位调制元件54G、54B设为例如作为反射型的液晶面板的LCOS。从准直透镜53G射出的绿色激光入射到相位调制元件54G,相位调制元件54G使得该绿色激光衍射射出。从准直透镜53B射出的蓝色激光入射到相位调制元件54B,相位调制元件54B使得该蓝色的激光衍射射出。
与上述相位调制元件54R相同,通过相位调制元件54B衍射的光是具有1次以上次数的高次衍射光,除该高次衍射光之外,没有在相位调制元件54G衍射而在该相位调制元件54G反射的0次光从相位调制元件54G射出。也就是说,由相位调制元件54G射出的光包括作为由相位调制元件54G衍射的光成分的高次衍射光,和作为没有在相位调制元件54G衍射而在相位调制元件54G反射的光成分的0次光。这样,从第二发光光学系51G射出作为绿色的高次衍射光的第二光DLG，同时,射出作为绿色的0次光的第二0次光LCG。
与上述相位调制元件54R、54G一样,通过相位调制元件54B衍射的光是具有1次以上次数的高次衍射光,除该高次衍射光之外,没有在相位调制元件54B衍射而在该相位调制元件54B反射的0次光从相位调制元件54B射出。也就是说,由相位调制元件54B射出的光包括作为由相位调制元件54B衍射的光成分的高次衍射光,和作为没有在相位调制元件54B衍射而在相位调制元件54B反射的光成分的0次光。这样,从第三发光光学系51B射出作为蓝色的高次衍射光的第三光DLB，同时,射出作为蓝色的0次光的第三0次光LCB。这样,从第三发光光学系51B射出作为蓝色的高次衍射光的第三光DLB，同时,射出作为蓝色的0次光的第三0次光LCB。
因此,在本实施形态中,第一光DLR波长最长,按第二光DLG、第三光DLB的顺序，波长变短。同样,第一0次光LCR波长最长,按第二0次光LCG、第三0次光LCB的顺序，波长变短。
合成光学系55具有第一光学元件55f和第二光学元件55s。第一光学元件55f是合成从第一发光光学系51R射出的第一光DLR和从第二发光光学系51G射出的第二光DLG的光学元件。另外,第一光学元件55f是合成从第一发光光学系51R射出的第一0次光LCR和从第二发光光学系51G射出的第二0次光LCG的光学元件。在本实施形态中,第一光学元件55f使得第一光DLR透过，且反射第二光DLG,合成第一光DLR和第二光DLG,使得第一0次光LCR透过,且反射第二0次光LCG,合成第一0次光LCR和第二0次光LCG。
第二光学元件55s是合成由第一光学元件55f合成的第一光DLR及第二光DLG和从第三发光光学系51B射出的第三光DLB的光学元件。另外,第二光学元件55s也是合成由第一光学元件55f合成的第一0次光LCR及第二0次光LCG和从第三发光光学系51B射出的第三0次光LCB的光学元件。在本实施形态中,第二光学元件55s使得在第一光学元件55f合成的第一光DLR及第二光DLG透过,并反射第三光DLB，合成第一光DLR、第二光DLG、以及第三光DLB。另外,第二光学元件55s使得在第一光学元件55f合成的第一0次光LCR以及第二0次光LCG透过,并反射第三0次光LCB,合成第一0次光LCR、第二0次光LCG、以及第三0次光LCB。
作为这种第一光学元件55f、第二光学元件55s,可以列举在玻璃基板上层叠氧化膜的波长选择滤波器。通过控制该氧化膜的种类或厚度,能够设为使得比规定波长长的波长的光透过、且反射比该波长短的波长的光的构成。
这样,从合成光学系55射出第一光DLR、第二光DLG、和第三光DLB合成的光,以及第一0次光LCR、第二0次光LCG、和第三0次光LCB合成的光。
罩59固定在散热器30的基体板31上。罩59大致呈矩形形状,由例如铝等金属构成。在罩59的内侧空间,配置上述第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B、以及合成光学系55。另外,在罩59的前方，形成从合成光学系55射出的光可透过的开口59H。罩59的内壁优选设为通过黑氧化铝膜加工等具有光吸收性。通过使得罩59的内壁具有光吸收性,能抑制因无意的反射或折射等照射到罩59的内壁上的光反射从开口59H朝无意的方向射出。
接下来,对相位调制元件54R、相位调制元件54G、以及相位调制元件54B的构成进行详细说明。
在本实施形态中,相位调制元件54R、相位调制元件54G以及相位调制元件54B设为构成相同。因此,以下对相位调制元件54R进行说明,对于相位调制元件54G及相位调制元件54B的说明适当省略。
图3是图2所示的相位调制元件的正面图。在图3中,从准直透镜53R射出的激光入射的区域53A用虚线表示。相位调制元件54R具有长方形外形,在该长方形内具有矩阵状配置的多个调制单元,每个调制单元使得入射到该调制单元的光衍射射出。每个调制单元包括以矩阵状配置的多个点。该调制单元形成为在从准直透镜53R射出的激光入射的区域53A内位于一个以上位置。另外,如图3所示,在相位调制元件54R的横侧，配置扫描线驱动电路61H,在相位调制元件54R的上下方向的一侧配置数据线驱动电路61V。
图4是概略表示图3所示的相位调制元件的一部分的厚度方向的截面的图。本实施形态的相位调制元件54R如图4所示,作为主要构成，包括硅基板62、驱动电路层63、多个电极64、反射膜65、液晶层66、透明电极67、以及透光性基板68。
多个电极64在硅基板62的一面侧，与上述调制单元的各点对应，配置成矩阵状,点分别含有电极64。驱动电路层63是配置与图3所示的扫描线驱动电路61H及数据线驱动电路61V连接的电路的层,配置在硅基板62和多个电极64之间。透光性基板68在硅基板62的一侧配置为与该硅基板62相对,设为例如玻璃基板。透明电极67配置在透光性基板68的硅基板62侧的面上。液晶层66具有液晶分子66a,配置在多个电极64和透明电极67之间。反射膜65配置在多个电极64和液晶层66之间,设为例如电介质多层膜。从准直透镜53R射出的激光从透光性基板68的与硅基板62侧相反侧的面入射。
如图4所示,从透光性基板68的与硅基板62侧相反侧的面入射的光L1透过透明电极67及液晶层66,在反射膜65反射,透过液晶层66及透明电极67,从透光性基板68射出。在此,若电压施加在特定电极64和透明电极67之间,则位于该电极64和透明电极67之间的液晶层66的液晶分子66a的取向发生变化,位于该电极64和透明电极67之间的液晶层66的折射率发生变化。液晶分子66a的取向根据所施加电压而变化,因此，折射率也随该电压而变化。由于液晶层66的折射率变化,透过该液晶层66的光L1的光路长度发生变化,因此，可以使得透过该液晶层66、从相位调制元件54R射出的光的相位变化。如上所述,由于多个电极64与调制单元的各点对应配置,所以，通过控制施加到与各点对应的电极64和透明电极67之间的电压,分别调整从各点射出的光的相位的变化量。相位调制元件54R通过这样调整各点中的液晶层66的折射率,使入射的光衍射射出,且可以将射出光的配光图案设为所希望的配光图案。另外,相位调制元件54R通过使得各点的液晶层66的折射率变化,能使射出的光的配光图案变化,或变更射出光的方向,使该光照射的区域变化。
如图3所示,控制部70与相位调制元件54R的扫描线驱动电路61H及数据线驱动电路61V电连接,该控制部70控制各点的液晶层66的折射率。与相位调制元件54R相同,控制部70也与相位调制元件54G、54B中的没有图示的扫描线驱动电路及数据线驱动电路电连接,也控制这些相位调制元件54G、54B的各点的液晶层的折射率。控制部70根据从外部输入到控制部70的信号等进行上述控制。在本实施形态中,控制部70与汽车的ECU(电子控制装置)等的控制装置71等电连接。
在本实施形态中,在相位调制元件54R中的各调制单元形成相同的相位调制模式(pattern)。另外,在相位调制元件54G中的各调制单元形成相同的相位调制模式,在相位调制元件54B中的各调制单元形成相同的相位调制模式。在本说明书中,相位调制模式设为表示对入射的光的相位进行调制的模式。在本实施形态中,相位调制模式为各点的液晶层66的折射率的模式,也可以理解为施加到与各点对应的电极64和透明电极67之间的电压的模式。也就是说,相位调制元件54R以可变更的相位调制模式使得入射光衍射,由该相位调制元件54R衍射的光的配光图案成为基于相位调制模式的配光图案。并且,通过调整该相位调制模式,可以将由该相位调制元件54R衍射的光的配光图案设为所希望的配光图案。在本实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B中的各相位调制模式设为相互不同的相位调制模式。
具体地说,在本实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B中的各相位调制模式设为使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射的相位调制模式，使得分别从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55合成的光成为近光L的配光图案。换言之,相位调制元件54R、54G、54B使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射，使得分别从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55合成的光成为近光L的配光图案。在该配光图案中也包含亮度分布。因此,在本实施形态中,从相位调制元件54R射出的光DLR成为与近光L的配光图案的外形相同的外形,同时，设为基于近光L的配光图案的亮度分布的亮度分布。另外,从相位调制元件54G射出的光DLG成为与近光L的配光图案的外形相同的外形,同时，设为基于近光L的配光图案的亮度分布的亮度分布。另外,从相位调制元件54B射出的光DLB成为与近光L的配光图案的外形相同的外形,同时，设为基于近光L的配光图案的亮度分布的亮度分布。如上所述,上述相位调制元件54R、54G、54B分别具有形成相同相位调制模式的多个调制单元,各调制单元分别使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光衍射，以便成为这样的配光图案。这样,相位调制元件54R射出近光L的配光图案的红色成分的光DLR,相位调制元件54G射出近光L的配光图案的绿色成分的光DLG,相位调制元件54B射出近光L的配光图案的蓝色成分的光DLB。
所谓基于上述近光L的配光图案的亮度分布的亮度分布是指在近光L的配光图案中的亮度高的部位,从相位调制元件54R、54G、54B射出的光DLR、DLG、DLB的亮度也各自高的意思。
如上所述,从相位调制元件54R、54G、54B也射出0次光LCR、LCG、LCB。在本实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B射出0次光LCR、LCG、LCB，使得分别从该相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成的0次光光束LC投影的投影区域位于近光L的配光图案的下方侧的所设定范围内。例如,相位调制元件54R,54G,54B可以使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射，以便与从相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB的方向相比，以朝上侧偏移的状态,作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB射出。
这样,相位调制元件54R与光DLR一起射出0次光束LC中的红色成分的0次光LCR,相位调制元件54G与光DLG一起射出0次光束LC中的绿色成分的0次光LCG,相位调制元件54B与光DLB一起,射出0次光束LC中的蓝色成分的0次光LCB。
接下来,对本实施形态的前照灯1的光射出进行说明。
首先，通过从没有图示的电源供应电力,从光源52R、52G、52B分别射出激光。如上所述,从光源52R射出红色的激光,从光源52G射出绿色的激光,从光源52B射出蓝色的激光。各激光在准直透镜53R、53G、53B中被准直后,入射到相位调制元件54R、54G、54B。
相位调制元件54R、54G、54B分别使得入射到该相位调制元件54R、54G、54B的激光衍射。如上所述,从相位调制元件54R射出作为近光L的配光图案的红色成分的光的第一光DLR，以及作为0次光束LC的红色成分的光的0次光LCR。从相位调制元件54G射出作为近光L的配光图案的绿色成分的光的第二光DLG，以及作为0次光束LC的绿色成分的光的0次光LCG。从相位调制元件54B射出作为近光L的配光图案的蓝色成分的光的第三光DLB，以及作为0次光束LC的蓝色成分的光的0次光LCB。这样,从第一发光光学系51R射出第一光DLR和第一0次光LCR,从第二发光光学系51G射出第二光DLG和第二0次光LCG,从第三发光光学系51B射出第三光DLB和第三0次光LCB。
在合成光学系55中,首先,在第一光学元件55f中,合成第一光DLR和第二光DLG，同时,合成第一0次光LCR和第二0次光LCG。
在第一光学元件55f合成的第一光DLR和第二光DLG在第二光学元件55s与第三光DLB合成。另外,在第一光学元件55f合成的第一0次光LCR和第二0次光LCG在第二光学元件55s与第三0次光LCB合成。在本实施形态中,各光DLR、DLG、DLB的外形与近光L的外形相同,各光DLR、DLG、DLB的外形相互一致合成。另外,各0次光LCR、LCG、LCB的外形设为互相相同外形,各0次光LCR、LCG、LCB的外形相互一致合成。即,微调整各发光光学系和合成光学系的位置，使得第一光DLR的外形和第二光DLG的外形和第三光DLB的外形,以及第一0次光LCR的外形和第二0次光LCG的外形和第三0次光LCB的外形,如上所述在合成光学系相合。
这样,合成红色的第一光DLR和绿色的第二光DLG和蓝色的第三光DLB的光成为白色光。第一光DLR、第二光DLG、以及第三光DLB如上所述分别成为与近光L的配光图案的外形相同的外形,并且设为基于近光L的配光图案的亮度分布的亮度分布,因此，这些光合成的白色的光成为近光L的亮度分布。
这样,第一光DLR和第二光DLG和第三光DLB合成的白色光从罩59的开口59H射出,该光通过前盖12从前照灯1射出。由于该光具有近光L的配光图案,因此，照射的光成为近光L。
图5是表示本实施形态中的近光的配光图案的图。在图5中,S表示水平线,配光图案用粗线表示。该近光L的配光图案PTNL之中,第一区域LA1是亮度最高的区域,按第二区域LA2、第三区域LA3的顺序，亮度变低。也就是说,各相位调制元件54R、54G、54B使得光衍射，使得合成的光形成包含近光L的亮度分布的配光图案。
另外,红色的第一0次光LCR和绿色的第二0次光LCG和蓝色的第三0次光LCB合成的光成为白色的0次光束LC。该0次光束LC从罩59的开口59H射出,该光经由前盖12从前照灯1射出到车辆的前方下侧,投影到近光L的配光图案的下侧的投影区域。
图6是表示0次光投影区域的图。如图6所示,本实施形态的投影区域AR位于汽车的驾驶员的视野因该汽车的发动机罩妨碍的范围RNG内。也就是说,投影区域AR位于成为汽车驾驶员的死角的范围RNG内。成为汽车驾驶员的死角的范围RNG之中,0次光的投影区域AR以外的区域的路面照度大致为5勒克斯以下。
另外,相位调制元件54R、54G、54B如上所述,以可变更的相位调制模式使得入射光衍射,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光的配光图案成为基于相位调制模式的配光图案。因此,前照灯1通过使得该相位调制模式变化,使由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光的配光图案变化,可使射出的光的配光图案变化。通过对相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式分别进行调整,可以形成例如图7所示那样的远光的配光图案PTNH。图7所示的远光的配光图案PTNH之中,区域HA1是亮度最高的区域,区域HA2是亮度比区域HA1低的区域。
具体地说,将相位调制元件54R、54G、54B中的各相位调制模式变更为使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射的相位调制模式，使得从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的高次衍射光在合成光学系55中合成的光成为远光的配光图案PTNH。通过这样变更相位调制模式,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光分别成为与远光的配光图案的外形相同的外形,同时，设为基于远光的配光图案的亮度分布的亮度分布。这些光与近光时相同,在合成光学系55合成,从该合成光学系55射出,配光图案从近光L的配光图案PTNL变更为远光的配光图案PTNH。从相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB如上所述,是在相位调制元件54R、54G、54B不衍射、而在相位调制元件54R、54G、54B反射的光。因此,基于相位调制模式的变化,0次光投影的投影区域AR的位置几乎不发生变化。并且,在本实施形态中,即使这样射出的光的配光图案变更为远光的配光图案PTNH,0次光LCR、LCG、LCB也投影到近光L的配光图案PTNL的下侧的投影区域AR。
如上所述,本实施形态的前照灯1具有光源52R、52G、52B，以及使得从光源52R、52G、52B入射的光以可变更的相位调制模式衍射的相位调制元件54R、54G、54B。
在本实施形态的前照灯1中,相位调制元件54R、54G、54B以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B射出的光分别衍射。因此,通过变更相位调制模式,可变更由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光的配光图案,该前照灯1可以变更射出的光的配光图案。
入射到该相位调制元件54R、54G、54B的光之中,没有在相位调制元件54R、54G、54B衍射而从该相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光投影的投影区域AR,位于汽车的驾驶员的视野被该汽车妨碍的范围RNG内。
因此,0次光具有的亮度比具有1次以上次数的高次衍射光的亮度高，本实施形态的前照灯1能抑制因该0次光为起因的唤起驾驶员注意的能力降低。因此,本实施形态的前照灯1与0次光处于汽车驾驶员视野的场合相比,能易于驾驶。
另外,在本实施形态的前照灯1中,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光在本实施形态中,以基于相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式的近光L的配光图案PTNL或远光的配光图案PTNH照射。该近光L的配光图案PTNL及远光的配光图案PTNH如图5、图7所示,是配光图案的中央部明亮、该中央部以外的周边部相对变暗的亮度分布。因此,本实施形态的前照灯1对于驾驶者能照射无不适感的自然配光图案。
另外,本实施形态的前照灯1即使不使用遮光板也能够形成近光L的配光图案PTNL,因此，与使用遮光板的车辆用灯具相比,能够实现小型化。
另外,本实施形态的前照灯1具有多个包括一个光源和一个相位调制元件的发光光学系。具体而言,前照灯1具有包含一个光源52R和一个相位调制元件54R的第一发光光学系51R、包含一个光源52G和一个相位调制元件54G的第二发光光学系51G、包含一个光源52B和一个相位调制元件54B的第三发光光学系51B。此外,本实施形态的前照灯1还具有合成从各自的发光光学系51R、51G、51B射出的光的合成光学系55。而且,各光源52R、52G、52B射出互相不同的所设定波长的光,各相位调制元件54R、54G、54B使得来自光源52R、52G、52B的光衍射，使得在合成光学系55合成的光成为近光L的配光图案PTNL。
该场合,从各个光源52R、52G、52B射出的所设定波长的光由相位调制元件54R、54G、54B衍射,形成配光图案。此时,在各自的发光光学系51R、51G、51B中,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光DLR、DLG、DLB是所设定波长。因此,即使相位调制元件54R、54G、54B具有波长依赖性,也可以抑制从各自的相位调制元件54R、54G、54B射出的光DLR、DLG、DLB中的配光图案的边缘附近产生色渗透。这样,具有色渗透得到抑制的配光图案的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55合成,形成近光L的配光图案PTNL。因此,在本实施形态的前照灯1中,可以抑制在照射的近光L的配光图案PTNL的边缘附近产生色渗透。
另外,在本实施形态的前照灯1中,从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域AR。这时,如上所述,即使相位调制元件54R、54G、54B具有波长依赖性,也可以将从各自的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB投影成白色的同色。因此,在本实施形态的前照灯1中,可以抑制车外行人等无谓地意识0次光LCR、LCG、LCB投影的投影区域AR。
(第二实施形态)
接下来,参照图8、图9详细说明本发明的第二实施形态。对于与第一实施形态相同或同等的构成要素,除特别说明场合,标以相同的参照符号,省略重复的说明。
图8是表示本发明的第二实施形态中的光学系单元的与图2相同的图,图9是概略表示图8所示的相位调制元件的一部分的厚度方向的截面的图。如图8、图9所示,本实施形态的光学系单元50主要在以下方面与第一实施形态的光学系单元50不同：相位调制元件54R、54G、54B各自设为一边使得入射的光透过一边衍射射出的透射型的相位调制元件。
在本实施形态中,这些相位调制元件54R、54G、54B设为例如作为透射型液晶面板的LCD(Liquid Crystal display，液晶显示)。从准直透镜53R射出的红色激光入射到相位调制元件54R,该相位调制元件54R使得该红色激光衍射而射出。由该相位调制元件54R衍射的光是具有1次以上次数的高次衍射光,除该高次衍射光之外,还从相位调制元件54R射出没有在相位调制元件54R衍射而直线前进透过该相位调制元件54R的0次光。也就是说,从相位调制元件54R射出的光包括作为由相位调制元件54R衍射的光成分的高次衍射光,以及作为不在相位调制元件54R衍射而直线前进透过相位调制元件54R的光成分的0次光。这样,从第一发光光学系51R射出作为红色的高次衍射光的第一光DLR，同时,射出作为红色的0次光的第一0次光LCR。
从准直透镜53G射出的绿色激光入射到相位调制元件54G,该相位调制元件54G使得该绿色激光衍射而射出。由该相位调制元件54G衍射的光是具有1次以上次数的高次折射光,除该高次衍射光之外,还从相位调制元件54G射出没有在相位调制元件54G衍射而直线前进透过该相位调制元件54G的0次光。也就是说,从相位调制元件54G射出的光包括作为由相位调制元件54G衍射的光成分的高次衍射光,以及作为不在相位调制元件54G衍射而直线前进透过相位调制元件54G的光成分的0次光。这样,从第二发光光学系51G射出作为绿色的高次衍射光的第二光DLG，同时,射出作为绿色的0次光的第二0次光LCG。
从准直透镜53B射出的蓝色激光入射到相位调制元件54B,该相位调制元件54B使得该蓝色激光衍射而射出。由该相位调制元件54B衍射的光是具有1次以上次数的高次衍射光,除该高次衍射光之外,还从相位调制元件54B射出没有在相位调制元件54B衍射而直线前进透过该相位调制元件54B的0次光。也就是说,从相位调制元件54B射出的光包括作为由相位调制元件54B衍射的光成分的高次衍射光，以及作为不在相位调制元件54B衍射而直线前进透过相位调制元件54B的光成分的0次光。这样,从第三发光光学系51B射出作为蓝色的高次衍射光的第三光DLB，同时,射出作为蓝色的0次光的第三0次光LCB。
接下来,详细说明本实施形态的相位调制元件54R、相位调制元件54G以及相位调制元件54B的构成。在本实施形态中,相位调制元件54R、相位调制元件54G以及相位调制元件54B设为相同的构成。因此,以下对相位调制元件54R进行说明,对于相位调制元件54G及相位调制元件54B,适当省略其说明。
本实施形态的相位调制元件54R与上述第一实施形态的相位调制元件54R相同,具有长方形的外形,在该长方形内，具有配置成矩阵状的多个调制单元。每个调制单元包括以矩阵状配置的多个点。该调制单元形成为在从准直透镜53R射出的激光入射的区域内位于一个以上位置。另外,在相位调制元件54R的横侧，配置扫描线驱动电路,在相位调制元件54R的上下方向的一侧配置数据线驱动电路。
本实施形态的相位调制元件54R如图9所示主要在以下各方面与第一实施形态的相位调制元件54R不同：设有透光性基板162，代替硅基板62；设有多个透明电极164，代替多个电极64；不具备反射膜65。而且,本实施形态的相位调制元件54R包括一对透光性基板162,68、驱动电路层63、多个透明电极164、液晶层66、以及透明电极67，作为主要构成。
多个透明电极164在一方的透光性基板162的一面侧与上述调制单元的各点对应，配置成矩阵状,点分别含有透明电极164。驱动电路层63是配置与上述扫描线驱动电路及数据线驱动电路连接的电路的层,配置在透光性基板162和多个透明电极164之间。另一方透光性基板68配置为在一方的透光性基板162的一面侧与该一方的透光性基板162相对。透明电极67配置在另一方的透光性基板68的一方的透光性基板162侧的面上。液晶层66具有液晶分子66a,配置在多个透明电极164和透明电极67之间。而且,在本实施形态中,从准直透镜53R射出的激光从另一方的透光性基板68的与一方的透光性基板162侧相反侧的面入射。
如图9所示,从另一方的透光性基板68的与一方的透光性基板162侧相反侧的面入射的光L1,透过透明电极67,液晶层66,透明电极164,以及一方的透光性基板162,从一方的透光性基板162的与另一方的透光性基板68侧相反侧的面射出。若电压施加到特定的透明电极164和透明电极67之间,则位于该透明电极164和透明电极67之间的液晶层66的液晶分子66a的取向发生变化,位于该透明电极164和透明电极67之间的液晶层66的折射率变化。液晶分子66a的取向根据所施加的电压而变化,因此，折射率也根据该电压的不同而变化。由于液晶层66的折射率变化,如上所述,透过该液晶层66的光L1的光路长度发生变化,因此，可以使得透过该液晶层66从相位调制元件54R射出的光的相位变化。多个透明电极164与调制单元的各点对应配置,因此，通过控制施加到与各点对应的透明电极164和透明电极67之间的电压,分别调整从各点射出的光的相位的变化量。本实施形态的相位调制元件54R与第一实施形态的相位调制元件54R相同,通过调整各点的液晶层66的折射率,可以使得入射的光衍射射出,同时，将射出的光的配光图案设为所希望的配光图案。另外,本实施形态的相位调制元件54R通过使得各点的液晶层66的折射率变化,能使得射出光的配光图案变化,或能变更射出光的朝向,使得该光照射的区域变化。相位调制元件54R从一方的透光性基板162侧光入射场合,从另一方的透光性基板68射出光。即使这种场合,相位调制元件54R通过调整各点的液晶层66的折射率,可以将射出的光的配光图案设为所希望的配光图案。另外,即使这种场合,相位调制元件54R也可以通过使得各点的液晶层66的折射率变化,使射出光的配光图案变化,或可以变更射出光的朝向,使该光照射的区域发生变化。也就是说,本实施形态的相位调制元件54R与第一实施形态的相位调制元件54R相同,以可变更的相位调制模式使得入射的光衍射，由该相位调制元件54R衍射的光的配光图案成为基于相位调制模式的配光图案。并且,通过调整该相位调制模式,可以将由该相位调制元件54R衍射的光的配光图案设为所希望的配光图案。
在本实施形态中,与第一实施形态相同,在相位调制元件54R中的各个调制单元形成相同的相位调制模式。另外,在相位调制元件54G中的各个调制单元形成相同的相位调制模式,在相位调制元件54B中的各个调制单元形成相同的相位调制模式。另外,这些相位调制元件54R、54G、54B中的各相位调制模式设为相互不同的相位调制模式。
具体地说,即使在本实施形态中也与第一实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B中的各相位调制模式设为使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射的相位调制模式，使得从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55合成的光成为近光L的配光图案PTNL。
另外,相位调制元件54R、54G、54B射出0次光LCR、LCG、LCB，使得从该相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成的0次光束LC投影的投影区域位于近光L的配光图案PTNL的下方侧的所设定范围内。
因此,相位调制元件54R射出近光L的配光图案PTNL的红色成分的光DLR,以及0次光束LC中的红色成分的0次光LCR。另外,相位调制元件54G射出近光L的配光图案PTNL的绿色成分的光DLG，以及0次光束LC中的绿色成分的0次光LCG。另外,相位调制元件54B射出近光L的配光图案PTNL的蓝色成分的光DLB,以及0次光束LC中的蓝色成分的0次光LCB。
在本实施形态中,与第一实施形态相同,从相位调制元件54R射出的光DLR成为与近光L的配光图案PTNL的外形相同的外形,且设为基于近光L的配光图案PTNL的亮度分布的亮度分布。另外,从相位调制元件54G射出的光DLG成为与近光L的配光图案的外形相同的外形,且设为基于近光L的配光图案PTNL的亮度分布的亮度分布。另外,从相位调制元件54B射出的光DLB成为与近光L的配光图案PTNL的外形相同的外形,且设为基于近光L的配光图案PTNL的亮度分布的亮度分布。另外,从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的0次光LCR、LCG、LCB的外形设为互相相同的外形。
从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55合成,该合成的光是白色的光。该光从罩59的开口59H射出,通过前盖12从前照灯1射出。
由于该光具有近光的配光图案PTNL,因此，照射的光成为近光L。
另外,从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,该合成的光成为白色的0次光束LC。该0次光束LC从罩59的开口59H射出,该光经由前盖12从前照灯1射出到车辆的前方下侧,投影到近光L的配光图案PTNL的下侧的投影区域AR。该投影区域AR位于汽车的驾驶员的视野被该汽车的发动机罩妨碍的范围RNG内。
根据本实施形态的前照灯1,与第一实施形态的前照灯1相同,将具有比高次衍射光的亮度高的亮度的0次光照射到成为汽车驾驶员的死角的范围RNG内,因此，可以抑制唤起驾驶员注意的能力降低。
另外,在本实施形态的前照灯1中,与第一实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B射出的光分别衍射。因此,该前照灯1可变更射出光的配光图案。
(第三实施形态)
接下来,参照图10详细说明本发明的第三实施形态。对于与第二实施形态相同或同等的构成要素,除了特别说明的情况以外,标以相同的参照符号,省略重复的说明。
图10是表示本发明的第三实施形态中的光学系单元的与图2相同的图。如图10所示,本实施形态的光学系单元50不具备合成光学系55,在从第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B射出的各光不合成的状态下,从罩59射出光,在这一点上与第二实施形态的光学系单元50不同。在本实施形态中,第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B的光的射出方向设为罩59的开口59H侧。
即使在本实施形态中,也与第二实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射，使得从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB形成近光L的配光图案PTNL。
即，从相位调制元件54R射出的第一光DLR、从相位调制元件54G射出的第二光DLG、以及从相位调制元件54B射出的第三光DLB分别从罩59的开口59H射出,经由前盖12照射到前照灯1的外部。另外,从相位调制元件54R射出的第一0次光LCR、从相位调制元件54G射出的第二0次光LCG、以及从相位调制元件54B射出的第三0次光LCB分别从罩59的开口59H射出,经由前盖12照射到前照灯1的外部。此时,第一光DLR、第二光DLG及第三光DLB在距离车辆所设定距离的焦点位置,各配光图案的外形大致一致地照射。该焦点位置设为例如从车辆离开25m的位置。另外,照射第一0次光LCR、第二0次光LCG及第三0次光LCB，使得在成为汽车驾驶员的死角的范围RNG内,各配光图案的外形基本一致。也就是说,在本实施形态中,如上所述,为了使外形一致,对第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B的光的射出方向进行微调整。
根据本实施形态的前照灯1,由于不具备第二实施形态的合成光学系55,因此，可以设为简易的构成。另外,根据本实施形态的前照灯1,与第一实施形态相同,0次光具有比高次衍射光的亮度高的亮度，将0次光照射到成为汽车驾驶员的死角的范围RNG内,因此，能够抑制唤起驾驶员注意的能力降低。本实施形态的第一光DLR的外形和第二光DLG的外形和第三光DLB的外形、以及第一0次光LCR的外形和第二0次光LCG的外形和第三0次光LCB的外形,分别存在在上述的焦点位置以外相互稍稍错开的倾向。但是,与将白色光入射到一个相位调制元件而得到的光相比,可以抑制该外形的偏移。因此,即使根据本实施形态,也能够实现在小型化的同时抑制色渗透的前照灯。
另外,在本实施形态的前照灯1中,与第一实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B射出的光分别衍射。因此,该前照灯1可变更射出光的配光图案。
在此,对第一实施形态、第二实施形态、以及第三实施形态中的前照灯1的变形例进行说明。
在第一实施形态及第二实施形态中,从各相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域AR。但是,0次光LCR、LCG、LCB也可以不在合成光学系55合成,而投影到成为汽车驾驶员的死角的范围RNG内的不同区域。如上所述,从抑制车外行人等无谓地意识投影区域AR的角度考虑,优选从各相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域AR。
另外,在第一实施形态、第二实施形态及第三实施形态中,从各自的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB投影到基于相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式的作为所设定的配光图案的近光L的配光图案PTNL或远光的配光图案PTNH的下侧的投影区域AR。但是,投影0次光LCR、LCG、LCB的投影区域AR只要车辆的驾驶员的视野位于车辆的妨碍范围内即可。
例如,0次光投影的投影区域可以是基于相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式的所设定的配光图案的右侧或左侧。
另外,在第一实施形态、第二实施形态及第三实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B使得光分别衍射，使得由该相位调制元件54R、54G、54B衍射的光的配光图案的外形与近光L的配光图案PTNL的外形或远光的配光图案PTNH的外形一致。但是,相位调制元件54R、54G、54B可以使得光分别衍射,使得由该相位调制元件54R、54G、54B衍射的光在合成光学系55合成的光成为基于相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式的作为所设定的配光图案的近光L的配光图案PTNL或远光的配光图案PTNH。因此,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光的配光图案的外形可以与近光L的配光图案PTNL或远光的配光图案PTNH的外形不一致。从抑制在照射的近光L的配光图案PTNL或远光的配光图案PTNH的边缘附近产生渗透的角度考虑,优选由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光的配光图案的外形与近光L的配光图案PTNL或远光的配光图案PTNH的外形一致。
另外,在第一实施形态、第二实施形态及第三实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B射出0次光LCR、LCG、LCB，使得从该相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB的外形成为相互相同的外形。但是,0次光LCR、LCG、LCB的外形也可以不同。从抑制车外行人等无谓地意识投影区域AR的角度考虑,优选0次光LCR、LCG、LCB的外形设为相互相同。
(第四实施形态)
接下来,参照图11详细说明本发明的第四实施形态。对于与第一实施形态相同或同等的构成要素,除了特别说明的情况以外,标以相同的参照符号,省略重复的说明。
图11是表示本发明的第四实施形态中的车辆用灯具的与图1相同的图。本实施形态的车辆用灯具与第一实施形态相同,设为汽车用的前照灯1。如图11所示,本实施形态的光学系单元进一步设有光学元件60,在这一点上与第一实施形态的光学系单元50不同。因此,本实施形态的光学系单元50中的第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B、以及合成光学系55的构成设为与图2所示的第一实施形态的光学系单元50中的第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B以及合成光学系55构成相同。
在本实施形态中,与上述第一实施形态一样,如图2所示,从第一发光光学系51R射出第一光DLR和第一0次光LCR,从第二发光光学系51G射出第二光DLG和第二0次光LCG,从第三发光光学系51B射出第三光DLB和第三0次光LCB。在合成光学系55,将第一光DLR和第二光DLG和第三光DLB合成，同时合成第一0次光LCR和第二0次光LCG和第三0次光LCB。
第一光DLR、第二光DLG、以及第三光DLB如上所述,分别成为与近光L的配光图案PTNL的外形相同的外形,同时，设为基于近光L的配光图案PTNL的亮度分布的亮度分布。因此,这些光合成的光为近光L,该近光L从罩59的开口59H射出,通过前盖12从前照灯1射出。
另外,第一0次光LCR和第二0次光LCG和第三0次光LCB合成的光为白色的0次光束LC,从罩59的开口59H射出。该0次光束LC通过前盖12从前照灯1射出。在第一实施形态中,该合成的0次光投影的投影区域位于汽车的驾驶员视野受到该汽车的发动机罩妨碍的范围内。但是,在本实施形态中,该投影区域尽管位于近光的配光图案PTNL的外侧,但位于汽车驾驶员的视野内。也就是说,在本实施形态中,微调整各发光光学系和合成光学系的位置，使得投影区域位于上述位置,同时,相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式与第一实施形态的相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式不同。投影区域也可以与第一实施形态相同,位于汽车的驾驶员的视野被该汽车的发动机罩妨碍的范围内。另外,相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式也可以与第一实施形态的相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式相同。
光学元件60设为降低光能量密度的光学元件。作为光学元件60,例如,可以列举遮光元件、光扩散元件。作为遮光元件的具体例子,可以列举在铝等金属板施以黑氧化铝膜加工的材料、或使得碳黑等遮光材料和基材成型的材料等。作为光扩散元件的具体例子,可以列举使光扩散或散射的透镜或片材等。
这样的光学元件60配置在从相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB合成的白色0次光投影的投影区域和相位调制元件54R、54G、54B之间的该合成的0次光的光路上。本实施形态的光学元件60配置在壳体10内。在图11所示的例子中,光学元件60配置在前盖12的灯室R侧的面上,该光学元件60和与光学元件60最接近的相位调制元件54B之间的光路的长度例如设为100mm。
光学元件60如上所述,配置在0次光的光路上,由相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB合成的白色的0次光照射到该光学元件60上,由该光学元件60可以降低该0次光的能量密度。而且,能量密度降低的0次光通过前盖12从前照灯1射出。
如上所述,本实施形态的前照灯1包括:光源52R、52G、52B，以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B入射的光衍射的相位调制元件54R、54G、54B，以及降低光的能量密度的光学元件60。从该相位调制元件54R、54G、54B射出的光之中,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的高次衍射光合成的光以基于相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式的近光L的配光图案PTN L照射。另外,光学元件60配置在从相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB合成的光投影的投影区域和相位调制元件54R、54G、54B之间的该合成的光的光路上。
因此,在本实施形态的前照灯1中,从相位调制元件54R、54G、54B射出的光之中,即使0次光的亮度比高次衍射光的亮度高,该0次光的能量密度也能通过光学元件60降低。因此,能够抑制从相位调制元件54R、54G、54B射出的光之中，与高次衍射光的配光图案PTNL相比，0次光的投影区域明显明亮。这样,本实施形态的前照灯1与不具备光学元件60场合相比,能容易驾驶。
另外,在本实施形态的前照灯1中,与第一实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B射出的光分别衍射。因此,该前照灯1可变更射出光的配光图案。相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式变更场合,光学元件60可以配置在从已变更相位调制模式的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光合成的光投影的投影区域和相位调制元件54R、54G、54B之间的该合成光的光路上。这样,前照灯1即使变更射出光的配光图案,也能易于驾驶。
另外,在本实施形态的前照灯1中,如上所述,光学元件60配置在壳体10内。因此,抑制0次光射出到车外。因此,能够抑制0次光的投影区域在车外变得格外明亮,其结果，能够抑制驾驶员或步行者等无谓地意识该投影区域。
另外,在本实施形态的前照灯1中,如上所述,光学元件60既可以是遮光元件,也可以是光扩散元件。因此,在本实施形态的前照灯1中,可以根据搭载该前照灯1的车型等,选择遮光元件或光扩散元件，作为光学元件60。
另外,在本实施形态的前照灯1中,投影0次光的投影区域位于近光L的配光图案PTNL的外侧。也就是说,基于相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式的近光L的配光图案PTNL设为投影区域位于近光L的配光图案PTNL的外侧的那样的配光图案。因此,与投影区域位于近光L的配光图案PTNL内的场合相比,可以抑制该近光L的配光图案PTNL的一部分明显明亮,其结果,可以更容易地驾驶。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,基于该变更的相位调制模式的配光图案可以设为投影区域位于该配光图案的外侧的那样的配光图案。这样,前照灯1与射出近光L的配光图案PTNL的光的场合相同,能易于驾驶。
另外,本实施形态的前照灯1具有多个包括一个光源和一个相位调制元件的发光光学系。即，具有包含一个光源52R和一个相位调制元件54R的第一发光光学系51R、包含一个光源52G和一个相位调制元件54G的第二发光光学系51G、包含一个光源52B和一个相位调制元件54B的第三发光光学系51B，以及合成从各个发光光学系51R、51G、51B射出光的合成光学系55。另外,各个光源52R、52G、52B射出互相不同的所设定波长的光,各个相位调制元件54R、54G、54B使得来自光源52R、52G、52B的光衍射，使得在合成光学系55合成的光成为近光L的配光图案PTNL。因此,与上述第一实施形态相同,在本实施形态的前照灯1中,能够抑制在照射的近光L的配光图案PTNL的边缘附近产生色渗透。
另外,在本实施形态的前照灯1中,从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,光学元件60降低在合成光学系55合成的0次光的能量密度。因此,若与从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB不合成场合相比,能够减小照射到光学元件60的0次光的照射区域。因此,从相位调制元件54R、54G、54B射出的光之中,可以抑制作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB的能量密度在光学元件60降低。
(第五实施形态)
接下来,参照图12详细说明本发明的第五实施形态。对于与第四实施形态相同或同等的构成要素,除了特别说明的情况以外,标以相同的参照符号,省略重复的说明。
图12是表示本发明的第五实施形态中的光学系单元的与图2相同的图。如图12所示,本实施形态的光学系单元50与第二实施形态及第三实施形态相同,各相位调制元件54R、54G、54B设为一边使得入射光透过、一边衍射射出的透射型的相位调制元件，在这一点上与第四实施形态的光学系单元50不同。另外,本实施形态的光学系单元50不具备合成光学系55,在从第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B射出的各光不合成的状态下，从罩59射出，在这一点上也与第四实施形态的光学系单元50不同。在本实施形态中,第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B将光的射出方向设为罩59的开口59H侧。
即使在本实施形态中,也与第四实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射，使得从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光成为基于相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式的近光L的配光图案PTNL。
即，从相位调制元件54R射出的第一光DLR、从相位调制元件54G射出的第二光DLG、以及从相位调制元件54B射出的第三光DLB分别从罩59的开口59H射出,经由前盖12照射到前照灯1的外部。另外,从相位调制元件54R射出的第一0次光LCR、从相位调制元件54G射出的第二0次光LCG、以及从相位调制元件54B射出的第三0次光LCB分别从罩59的开口59H射出,经由前盖12照射到前照灯1的外部。此时,第一光DLR、第二光DLG及第三光DLB在距离车辆所设定距离的焦点位置,各配光图案的外形大致一致地照射。另外,第一0次光LCR、第二0次光LCG及第三0次光LCB也在距离车辆所设定距离的焦点位置,使得各配光图案的外形大致一致地照射。该焦点位置设为例如从车辆离开25m的位置。也就是说,在本实施形态中,如上所述,为了使外形一致,对第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B的光的射出方向进行微调整。
另外,本实施形态的光学系单元50包括降低从第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B射出的0次光的能量密度的光学元件60A、60B、60C,代替光学元件60,在这一点上,与第四实施形态的光学系单元50不同。光学元件60A配置在第一0次光LCR的投影区域和相位調制元件54R之间的第一0次光LCR的光路上。另外,光学元件60B配置在第二0次光LCG的投影区域和相位调制元件54G之间的第二0次光LCG的光路上,光学元件60C配置在第三0次光LCB的投影区域和相位调制元件54B之间的第三0次光LCB的光路上。光学元件60A、60B、60C的配置位置设定为与从相位调制元件54R射出的第一光DLR、从相位调制元件54G射出的第二光DLG、从相位调制元件54B射出的第三光DLB重叠的位置,但也可以设为不重叠的位置。在本实施形态中,光学元件60A、60B、60C配置在罩59内,通过未图示的固定件固定在罩59。光学元件60A与相位调制元件54R之间的光路的长度、光学元件60B与相位调制元件54G之间的光路的长度以及光学元件60C与相位调制元件54B之间的光路的长度,例如分别设定为1 00mm。因此,可以理解为本实施形态的光学系单元50是比第四实施形态的光学系单元50大的构成。
根据本实施形态的前照灯1,由于不具备第四实施形态的合成光学系55,因此，可以设为简易的构成。另外,从相位调制元件54R、54G、54B射出的光之中,即使0次光的亮度比高次衍射光的亮度高,该0次光的能量密度也可以通过光学元件60A、60B、60C降低。因此,即使不具备合成光学系55,也能与上述第四实施形态相同,能够抑制比高次衍射光的配光图案PTNL更明显的0次光的投影区域明显明亮。本实施形态的第一光DLR的外形和第二光DLG的外形和第三光DLB的外形、以及第一0次光LCR的外形和第二0次光LCG的外形和第三0次光LCB的外形,分别存在在上述焦点位置以外互相稍稍偏离的倾向。但是,与将白色光入射到一个相位调制元件而得到的光相比,可以抑制该外形的偏移。因此,即使根据本实施形态,也能够实现在小型化的同时能够抑制色渗透的前照灯。
另外,在本实施形态的前照灯1中,与第四实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B分别以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B射出的光衍射。因此,该前照灯1可变更射出光的配光图案。
在此,对第四实施形态及第五实施形态中的前照灯1的变形例进行说明。
在第四实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B设为反射型的相位调制元件。但是,在第四实施形态中,也可以与图8所示第二实施形态相同,将相位调制元件54R、54G、54B设为透射型的相位调制元件。
另外,在第四实施形态及第五实施形态中,0次光投影区域位于基于相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式的近光L的配光图案PTNL的外侧。但是,0次光的投影区域也可以位于近光L的配光图案PTNL内。这时,优选在近光L的配光图案PTNL之中,投影区域包含在由相位调制元件54R、54G、54B衍射的高次衍射光合成的光的亮度分布中,成为最高亮度的半值以下的亮度的区域内。也就是说,基于相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式的近光L的配光图案PTNL可以设为以下那样的配光图案：在近光L的配光图案PTNL之中,投影区域包含在由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的亮度分布中,成为最高亮度的半值以下的亮度的区域内。这样,与投影区域包含在高次衍射光合成的光的亮度分布中、高于最高亮度的半值的区域场合相比,在该亮度分布中,将成为最高亮度的位置作为基准,易将高次衍射光及0次光形成的配光图案的亮度分布设为平滑的亮度分布。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,基于该变更后的相位调制模式的配光图案可以设为以下那样的配光图案：该配光图案之中，投影区域包含在由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的亮度分布中、成为最高亮度的半值以下的亮度的区域内。这样,易于根据变更后的相位调制模式,将由从相位调制元件54R、54G、54B射出的高次衍射光及0次光形成的配光图案的亮度分布设为平滑的亮度分布。
另外,在第四实施形态及第五实施形态中,光学元件60既可以是将入射的0次光的能量密度设为0者,也可以以比入射的0次光的能量密度小的能量密度射出0次光者。如上所述,投影区域位于基于相位调制元件54R、54G、54B的相位调制模式的近光L的配光图案PTNL内场合,优选采用以比入射的0次光的能量密度小的能量密度射出0次光的光学元件60。这样,利用0次光作为近光L的配光图案PTNL的一部分，同时,能抑制在该配光图案PTNL中0次光的投影区域明显明亮。
另外,在第四实施形态中,从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域。但是,也可以0次光LCR、LCG、LCB不在合成光学系55合成,投影到不同的区域。
(第六实施形态)
接下来,详细说明本发明的第六实施形态。对于与第一实施形态相同或同等的构成要素,除了特别说明的情况以外,标以相同的参照符号,省略重复的说明。
本实施形态的车辆用灯具与第一实施形态相同,设为汽车用的前照灯1。另外,本实施形态的前照灯1的构成设为与第一实施形态中的前照灯1相同的构成,因此，参照图1、图2,对本实施形态的前照灯1进行说明。
从本实施形态的前照灯1射出的光的配光图案与从第一实施形态的前照灯1射出的光的配光图案不同。也就是说,本实施形态的相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式与第一实施形态的相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式不同。
具体地说,在本实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B中的各相位调制模式设为使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射的相位调制模式，使得从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55中合成的光成为所设定的配光图案。换言之,相位调制元件54R、54G、54B使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射，使得从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55中合成的光成为所设定的配光图案。在该所设定的配光图案中也包含亮度分布。因此,在本实施形态中,从相位调制元件54R射出的光DLR成为与上述所设定的配光图案的外形相同的外形,并设为基于该所设定的配光图案的亮度分布的亮度分布。另外,从相位调制元件54G射出的光DLG成为与上述所设定的配光图案的外形相同的外形,并设为基于该所设定的配光图案的亮度分布的亮度分布,从相位调制元件54B射出的光DLB成为与上述所设定的配光图案的外形相同的外形,并设为基于该所设定的配光图案的亮度分布的亮度分布。
另外,相位调制元件54R、54G、54B射出0次光LCR、LCG、LCB，使得从该相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55中合成的0次光束LC投影的投影区域位于上述所设定的配光图案内。在本实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B射出0次光LCR、LCG、LCB，使得从该相位调制元件54R、54G、54B的各个射出0次光LCR、LCG、LCB的外形成为互相相同的外形。
在本实施形态中,与上述第一实施形态相同,如图2所示,从第一发光光学系51R射出第一光DLR和第一0次光LCR,从第二发光光学系51G射出第二光DLG和第二0次光LCG,从第三发光光学系51B射出第三光DLB和第三0次光LCB。在合成光学系55中,合成第一光DLR和第二光DLG和第三光DLB,同时，合成第一0次光LCR和第二0次光LCG和第三0次光LCB。
第一光DLR、第二光DLG及第三光DLB如上所述,分别成为与所设定的配光图案的外形相同的外形,并设为基于所设定的配光图案的亮度分布的亮度分布。因此,这些光合成的光成为具有所设定的配光图案的白色的光,该光从罩59的开口59H射出,通过前盖12从前照灯1射出。
另外,第一0次光LCR和第二0次光LCG和第三0次光LCB合成的光成为白色的0次光束LC,从罩59的开口59H射出,通过前盖12从前照灯1射出。
在本实施形态中,作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光中的所设定的配光图案设为以下那样的配光图案：由光DLR、DLG、DLB合成的光和0次光LCR、LCG、LCB合成的0次光束LC形成近光的配光图案。因此,从前照灯1射出近光。
图13是表示本实施形态中的近光的配光图案和该配光图案的亮度分布的图。如图13所示,近光的配光图案PTNL具有第一区域LA1、第二区域LA2、第三区域LA3,按照该第一区域LA1、第二区域LA2、第三区域LA3的顺序,亮度变低。
第一区域LA1是在合成作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB的光的亮度分布中,成为比第一亮度阈值高的亮度的区域。在该第一区域LA1中,含有光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中成为最高亮度LH的部位P。第二区域LA2是在合成光DLR、DLG、DLB的光的亮度分布中,成为第一亮度阈值以下、比设定为低于第一亮度阈值的第二亮度阈值高的亮度的区域。第三区域LA3是在合成光DLR、DLG、DLB的光的亮度分布中，成为第二亮度阈值以下的区域。第一亮度阈值设为例如合成光DLR、DLG、DLB的光的亮度分布中最高亮度LH的半值。
这样的近光的配光图案PTNL之中,0次光LCR、LCG、LCB合成的光投影的投影区域PAR位于第一区域LA1内,并且位于比该第一区域LA1窄的热区HZ内。但是,该投影区域PAR避开光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中成为最高亮度LH的部位P。投影区域PAR的亮度是光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度和0次光LCR、LCG、LCB合成的0次光束LC的亮度的合计值。在图13所示的例子中,投影区域PAR的亮度成为比在光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中最高亮度LH高的亮度,但也可以比该亮度LH低。例如,通过设为光DLR、DLG、DLB合成的光不照射投影区域PAR，能使得投影区域PAR的亮度比该亮度LH低。
如上所述,本实施形态的前照灯1包括光源52R、52G、52B和以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B入射的光衍射的相位调制元件54R、54G、54B。
用由该相位调制元件54R、54G、54B衍射的光DLR、DLG、DLB和在相位调制元件54R、54G、54B没有衍射而从相位调制元件射出的0次光LCR、LCG、LCB形成基于相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式的近光的配光图案PTNL。另外,如图13所示,在近光的配光图案PTNL中，0次光的投影区域PAR位于作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中成为比最高亮度LH的半值高的亮度的区域内。也就是说,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的配光图案设为以下那样的配光图案：投影区域PAR位于在该配光图案的亮度分布中,成为比最高亮度LH的半值高的亮度的区域内。
因此,即使具有比高次衍射光的亮度高的亮度的0次光照射投影区域PAR,也能够抑制在近光的配光图案PTNL中投影区域PAR明显变亮。因此,本实施形态的前照灯1与投影区域PAR配置在光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中成为比最高亮度LH的半值高的亮度的区域外侧场合相比,能容易地驾驶。
另外,在本实施形态的前照灯1中,与第一实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B射出的光分别衍射。因此,该前照灯1可变更射出光的配光图案。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,以该变更的相位调制模式由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的配光图案可以设为以下那样的配光图案：投影区域位于在该配光图案的亮度分布中,成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内。这样,前照灯1即使变更射出光的配光图案,也能容易地驾驶。
另外,在本实施形态中,投影区域PAR避开光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中成为最高亮度LH的部位P。也就是说,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的配光图案设为投影区域PAR避开该配光图案中的亮度分布中成为最高亮度LH的部位P那样的配光图案。因此,可以抑制光DLR、DLG、DLB合成的光的配光图案中成为最高亮度LH的部位P变得过度明亮。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,以该变更的相位调制模式由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的配光图案可以设为以下那样的配光图案：投影区域PAR避开在该配光图案的亮度分布中成为最高亮度LH的部位P。这样,能够抑制以变更的相位调制模式由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的配光图案中成为最高亮度LH的部位P变得过度明亮。
另外,在本实施形态中,投影区域PAR位于热区HZ内。即，由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的配光图案是以下那样的配光图案：在该配光图案的亮度分布中,成为比最高亮度LH的半值高的亮度的区域成为由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光和0次光形成的配光图案的热区HZ。并且,投影区域PAR位于该热区HZ内。因此,利用0次光LCR、LCG、LCB，用于形成近光的配光图案PTNL,同时也可以抑制在该配光图案PTNL中投影区域PAR明显变亮。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,可以设为投影区域PAR位于热区HZ内。这样,利用从已变更相位调制模式的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光,用于形成配光图案，同时也可以抑制在该配光图案中投影区域明显变亮。
另外,本实施形态的前照灯1具有多个包括一个光源和一个相位调制元件的发光光学系。即，具备包括一个光源52R和一个相位调制元件54R的第一发光光学系51R，包括一个光源52G和一个相位调制元件54G的第二发光光学系51G、包括一个光源52B和一个相位调制元件54B的第三发光光学系51B、以及合成从各个发光光学系51R、51G、51B射出的光的合成光学系55。另外,各个光源52R、52G、52B射出互相不同的所设定波长的光,各相位调制元件54R、54G、54B射出来自光源52R、52G、52B的光，使得在合成光学系55R合成的光成为近光的配光图案PTNL。
此时,从各个光源52R、52G、52B射出的所设定波长的光由相位调制元件54R、54G、54B衍射,形成配光图案。此时,在各发光光学系51R、51G、51B中,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光是所设定波长,因此，即使相位调制元件54R、54G、54B具有波长依赖性,也能够抑制从各相位调制元件54R、54G、54B射出的光的配光图案的边缘附近产生色渗透。这样具有抑制色渗透的配光图案的光在合成光学系55合成,形成近光的配光图案PTNL。因此,在本实施形态的前照灯1中,可以抑制在照射的近光的配光图案PTNL的边缘附近产生色渗透。
另外,在本实施形态的前照灯1中,从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域PAR。这时,如上所述,即使相位调制元件54R、54G、54B具有波长依赖性,也可以将从各自的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB投影成为白色的同色。因此,在本实施形态的前照灯1中,能够抑制驾驶员无谓地意识投影区域PAR,能更容易驾驶。
在此,对第六实施形态中的前照灯1的变形例进行说明。
在第六实施形态中,第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B分别具备反射型的相位调制元件54R、54G、54B。但是,第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B与图8所示的第二实施形态中的第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B一样,也可以分别具备透射型的相位调制元件54R、54G、54B。
另外,在第六实施形态中,光学系单元50具备合成光学系55。但是，光学系单元50也可以与图10所示的第三实施形态的光学系单元50相同,不具备合成光学系55。
另外,在第六实施形态中,从各自的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB可以不在合成光学系55合成,而照射到投影区域PAR内的不同的区域。如上所述,从抑制驾驶员无谓地意识投影区域PAR的角度考虑,优选从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域PAR。另外,在第六实施形态中,投影区域PAR位于热区HZ内。但是,投影区域PAR也可以位于热区HZ的外侧。
另外,在第六实施形态中,投影区域PAR位置避开在高次衍射光的亮度分布中成为最高亮度LH的位置,但也可以包含该位置。
此时,不管0次光的亮度是否大,在近光的配光图案PTNL中，最明亮的区域基本不发生变化。因此,在高次衍射光的亮度分布中，将成为最高亮度的位置作为基准,易将近光的配光图案PTNL的亮度分布设为更平滑的亮度分布。如上所述,从抑制在高次衍射光的配光图案中成为最高亮度LH的部位P变得过度明亮的角度考虑,优选投影区域PAR位置避开在高次衍射光的亮度分布中成为最高亮度LH的位置。
(第七实施形态)
接下来,详细说明本发明的第七实施形态。对于与第六实施形态相同或同等的构成要素,除了特别说明的情况以外,标以相同的参照符号,省略重复的说明。
本实施形态的车辆用灯具与第六实施形态相同,设为汽车用的前照灯1。另外,本实施形态的前照灯1的构成设为与第六实施形态中的前照灯1相同的结构。如上所述,第六实施形态中的前照灯1设为与第一实施形态中的前照灯1相同的构成,因此，实施形态的前照灯1的构成设为与第一实施形态的前照灯1相同的构成。因此,参照图1、图2,对本实施形态的前照灯1进行说明。
从本实施形态的前照灯1射出的光的配光图案与从第六实施形态的前照灯1射出的光的配光图案不同。也就是说,本实施形态的相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式与第六实施形态的相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式不同。
具体地说,在本实施形态中,与第六实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B中的各相位调制模式设为使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射的相位调制模式，使得从相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB在合成光学系55中合成的光成为所设定的配光图案。
另外,相位调制元件54R、54G、54B和第六实施形态一样,射出0次光LCR、LCG、LCB，使得从该相位调制元件54R、54G、54B的各个射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成的0次光束LC投影的投影区域位于上述所设定的配光图案内。
在此,本实施形态的相位调制元件54R,54G,54B中的各相位调制模式也是使得从准直透镜53R、53G、53B射出的激光分别衍射的相位调制模式，在0次光LCR,LCG,LCB合成的0次光束LC投影的投影区域中,使得从相位调制元件54R,54G,54B的各个射出的作为高次衍射光的光DLR,DLG,DLB合成的光成为非照射。因此,由作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光和0次光束LC形成的配光图案中的0次光束LC投影的投影区域中,作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度设为0。
在本实施形态中,与第六实施形态相同,如图2所示,从第一发光光学系51R射出第一光DLR和第一0次光LCR,从第二发光光学系51G射出第二光DLG和第二0次光LCG,从第三发光光学系51B射出第三光DLB和第三0次光LCB。在合成光学系55中,合成第一光DLR和第二光DLG和第三光DLB,并合成第一0次光LCR和第二0次光LCG和第三0次光LCB。作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光成为具有所设定的配光图案的白色光,该光从罩59的开口59H射出,通过前盖12从前照灯1射出。另外,0次光LCR、LCG、LCB合成的光成为白色的0次光束LC,从盖59的开口59H射出,通过前盖12从前照灯1射出。
在本实施形态中,与第六实施形态相同,作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的所设定的配光图案设为用光DLR、DLG、DLB合成的光和0次光LCR、LCG、LCB合成的0次光束LC形成近光的配光图案那样的配光图案。因此,从前照灯1射出近光。
图14是表示本实施形态的近光的配光图案和该配光图案的亮度分布的图。如图14所示,近光的配光图案PTNL具有第一区域LA1、第二区域LA2、第三区域LA3,按照该第一区域LA1、第二区域LA2、第三区域LA3的顺序,亮度变低。
第一区域LA1是在作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中,成为比第一亮度阈值高的亮度的区域。在该第一区域LA1,含有光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中成为最高亮度LH的部位P。第二区域LA2是在合成光DLR、DLG、DLB的光的亮度分布中,成为第一亮度阈值以下、比设定为低于第一亮度阈值的第二亮度阈值高的亮度的区域。第三区域LA3是在合成光DLR、DLG、DLB的光的亮度分布中，成为第二亮度阈值以下的区域。第一亮度阈值设为例如合成光DLR、DLG、DLB的光的亮度分布中最高亮度LH的半值。
这样的近光的配光图案PTNL之中,0次光LCR、LCG、LCB合成的光投影的投影区域PAR包含在第二区域LA2内,与第一区域LA1的一部分重叠。另外,投影区域PAR的亮度在光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中,比最高亮度LH低。
图15是表示0次光非照射场合近光的配光图案和该配光图案的亮度分布的图。如上所述,在本实施形态中,在投影区域PAR中,作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度设为0。因此,如图15所示,0次光LCR、LCG、LCB合成的光为非照射场合,近光的配光图案PTNL的投影区域PAR成为暗孔。通过将0次光LCR、LCG、LCB合成的光投影到该投影区域PAR,形成图15所示的近光配光图案PTNL。也就是说,投影区域PAR的亮度成为光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度和0次光LCR、LCG、LCB合成的光的亮度的合计值,但在本实施形态中,如上所述,在投影区域PAR的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度设为0。因此,投影区域PAR的亮度与0次光LCR、LCG、LCB合成的光的亮度一致。
如上所述,本实施形态的前照灯1包括光源52R、52G、52B，以及以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B入射的光衍射的相位调制元件54R、54G、54B。
用由该相位调制元件54R、54G、54B衍射的光DLR、DLG、DLB以及在相位调制元件54R、54G、54B没有衍射而从相位调制元件射出的0次光LCR、LCG、LCB形成基于相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式的近光的配光图案PTNL。在该配光图案PTNL之中0次光的投影区域PAR,由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光DLR、DLG、DLB合成的光设为非照射。
因此,投影区域PAR中的作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度比照射到该投影区PAR的外侧周缘的光的亮度小。即，相位调制元件54R、54G、54B使得从光源52R、52G、52B入射的光分别衍射，使得由相位调制元件54R、54G、54B衍射照射到投影区域PAR的光的亮度比照射到投影区域PAR的外侧周缘的光的亮度小。因此,即使具有比高次衍射光的亮度高的亮度的0次光照射到投影区域PAR,也能够抑制在近光的配光图案PTNL中投影区域PAR明显明亮。因此,本实施形态的前照灯1与在投影区域PAR的高次衍射光的亮度为照射到该投影区域PAR的外侧周缘的光的亮度以上场合相比,能够容易驾驶。
另外,在本实施形态的前照灯1中,与第一实施形态相同,相位调制元件54R、54G、54B以可变更的相位调制模式使得从光源52R、52G、52B射出的光分别衍射。因此,该前照灯1可变更射出光的配光图案。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,已变更相位调制模式的相位调制元件54R、54G、54B可以使得从光源52R、52G、52B入射的光分别衍射，使得由相位调制元件54R、54G、54B衍射照射到投影区域PAR的光的亮度小于照射到投影区域PAR的外侧周缘的光的亮度。这样,前照灯1即使变更射出光的配光图案,也能易于驾驶。
另外,在本实施形态中,如上所述,在投影区域PAR中，将作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光设为非照射。因此,作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光之中,照射到投影区域PAR的光的亮度为0。也就是说,相位调制元件54R、54G、54B分别衍射从光源52R、52G、52B入射的光，使得由相位调制元件54R、54G、54B衍射照射到投影区域PAR的光的亮度成为0。因此,在本实施形态中,即使0次光亮度与高次衍射光亮度的差大场合,也能抑制在近光的配光图案PTNL中投影区域PAR明显明亮,易将该配光图案PTNL的亮度分布设为平滑的亮度分布。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,已变更相位调制模式的相位调制元件54R、54G、54B可以使从光源52R、52G、52B入射的光分别衍射，使得由该相位调制元件54R、54G、54B衍射照射到投影区域PAR的光的亮度为0。这样,前照灯1即使射出光的配光图案被变更,也可以抑制在该变更后的配光图案中投影区域明显明亮。因此,易将变更的配光图案的亮度分布设为平滑的亮度分布。
另外,在本实施形态中,如上所述,作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光之中,照射到投影区域PAR的光的亮度为0。因此，投影区域PAR的亮度成为0次光的亮度。该0次光的亮度如图14所示,低于在作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中最高亮度LH。即,相位调制元件54R、54G、54B使从光源52R、52G、52B入射的光分别衍射，使得由相位调制元件54R、54G、54B衍射照射到投影区域的光的亮度和0次光的亮度的合计值低于由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的亮度分布中最高亮度LH。因此,在本实施形态中,在作为高次衍射光的光DLR、DLG、DLB合成的光的亮度分布中以成为最高亮度LH的部位P为基准,易将配光图案PTNL的亮度分布设为平滑的亮度分布。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,已变更相位调制模式的相位调制元件54R、54G、54B可以使从光源52R、52G、52B入射的光分别衍射，使得由该相位调制元件54R、54G、54B衍射照射到投影区域PAR的光的亮度和0次光的亮度的合计值低于在由相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光的亮度分布中最高亮度。这样,前照灯1易将变更的配光图案的亮度分布设为平滑的亮度分布。
另外,在本实施形态中,近光的配光图案PTNL具有第一区域LA1、比该第一区域LA1的亮度低的亮度的第二区域LA2、以及比该第二区域LA2的亮度低的亮度的第三区域LA3。而且,投影区域PAR包含在第二区域LA2内,同时，该投影区域PAR的一部分与第一区域LA1重叠。也就是说,相位调制元件54R、54G、54B分别衍射从光源52R、52G、52B入射的光，使得投影区域PAR包含在第二区域LA2内,同时,该投影区域PAR的一部分与第一区域LA1重叠。因此,与投影区域PAR包含在作为近光配光图案PTNL中亮度最低区域的第三区域LA3场合相比,可以抑制近光的配光图案PTNL中投影区域PAR明显明亮。变更相位调制元件54R、54G、54B中的相位调制模式场合,由已变更相位调制模式的相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光和从该相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光形成的配光图案设为具有第一区域，比该第一区域的亮度低的亮度的第二区域,以及比该第二区域的亮度低的亮度的第三区域。再有,该相位调制元件54R、54G、54B可以分别衍射从光源52R、52G、52B入射的光，使得投影区域包含在第二区域内，同时,该投影区域的一部分与第一区域重叠。这样,在由已变更相位调制模式的相位调制元件54R、54G、54B衍射的光合成的光和从该相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光形成的配光图案中,可以抑制投影区域明显明亮。
另外,本实施形态的前照灯1具有多个包括一个光源和一个相位调制元件的发光光学系。即,前照灯1具有包括一个光源52R和一个相位调制元件54R的第一发光光学系51R、包括一个光源52G和一个相位调制元件54G的第二发光光学系51G、包括一个光源52B和一个相位调制元件54B的第三发光光学系51B、以及合成从各个发光光学系51R、51G、51B射出的光的合成光学系55。另外,各光源52R、52G、52B射出互相不同的所设定波长的光,各相位调制元件54R、54G、54B射出来自光源52R,52G,52B的光，使得在合成光学系55合成的光成为近光配光图案PTNL。因此,与上述第六实施形态相同,在本实施形态的前照灯1中,能够抑制在照射的近光配光图案PTNL的边缘附近产生色渗透。
另外,在本实施形态的前照灯1中,从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域PAR。这时,如上所述,即使相位调制元件54R、54G、54B具有波长依赖性,也可以使其投影，使得从各自的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB成为白色的同色。
因此,在本实施形态的前照灯1中,能够抑制驾驶员无谓地意识投影区域PAR,能更容易地驾驶。
在此,对第七实施形态中的前照灯1的变形例进行说明。
在第七实施形态中,第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B分别具备反射型的相位调制元件54R、54G、54B。但是,第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B与图8所示的第二实施形态中的第一发光光学系51R、第二发光光学系51G、第三发光光学系51B相同,也可以分别具备透射型的相位调制元件54R、54G、54B。
另外,在第七实施形态中,光学系单元50具备合成光学系55。但是，光学系单元50与图10所示的第三实施形态的光学系单元50相同,也可以不具备合成光学系55。
另外,在第七实施形态中,由相位调制元件54R、54G、54B衍射、从相位调制元件54R、54G、54B射出的高次衍射光对于投影区域PAR设为非照射,在该投影区域PAR,高次衍射光的亮度设为0。但是,只要照射到投影区域PAR的高次衍射光的亮度比照射到投影区域PAR的外侧周缘的光的亮度小,照射到该投影区域PAR的高次衍射光的亮度也可以大于0。
另外,在第七实施形态中,从各自的相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB也可以不在合成光学系55合成,而照射到投影区域PAR内的不同的区域。如上所述,从抑制驾驶员无谓地意识投影区域PAR角度考虑,优选从各个相位调制元件54R、54G、54B射出的0次光LCR、LCG、LCB在合成光学系55合成,投影到投影区域PAR。
另外,在第七实施形态中,投影区域PAR与第一区域LA1的一部分重叠,但也可以包含在该第一区域LA1内。另外,投影区域PAR没有包含在高次衍射光的亮度分布中成为最高亮度LH的位置,但也可以包含该位置。此种场合,不管0次光的亮度是否大,在近光的配光图案PTNL中最明亮区域基本不发生变化。因此,以在高次衍射光的亮度分布中成为最高亮度的位置为基准,易将近光的配光图案PTNL的亮度分布设为更平滑的亮度分布。
另外,在第七实施形态中,投影区域PAR的亮度低于在高次衍射光的亮度分布中最高亮度LH。但是,投影区域PAR的亮度也可以设为在高次衍射光的亮度分布中最高亮度LH以上。此种场合,优选在第一区域LA1内包含投影区域PAR,更优选投影区域PAR包含高次衍射光的亮度分布中成为最高亮度LH的位置。
以上，对于本发明,以实施形态和变形例为例进行了说明,但本发明并不限于此。
例如,在上述实施形态中,具有射出红色成分的第一光DLR的第一发光光学系51R,射出绿色成分的第二光DLG的第二发光光学系51G,以及射出蓝色成分的第三光DLB的第三发光光学系51B。但是,从三个发光光学系各自具有的光源射出的光,只要是各自互相不同的所设定的波长,并不限于红色、绿色、蓝色。
另外,发光光学系可以是一个或二个。再有,发光光学系可以是三个以上。此种场合,例如，也可以具备射出近光的黄色成分的光的第四发光光学系。此种场合,除了上述红色、绿色、蓝色的发光光学系之外,第四发光光学系可以设为射出近光的黄色成分的光。另外,红色、绿色、蓝色的一部分亮度低场合,也可以设为第四发光光学系射出与亮度低的色相同色成分的光。另外,即使发光光学系为一个场合,相位调制元件也能以可变更的相位调制模式分别衍射从光源射出的光,因此，通过变更相位调制模式,可以变更由相位调制元件衍射的光的配光图案。因此,这样的车辆用灯具即使不具备多个衍射光的光学元件,也能变更射出的光的配光图案,与上述专利文献1中记载的车辆用前照灯那样具有多个衍射光的光学元件的车辆用灯具相比,可实现小型化。
另外,在上述实施形态中,也可以进一步设置白平衡调整电路。
该白平衡调整电路通过控制从第一发光光学系51R的光源52R射出的光的总光通量、从第二发光光学系51G的光源52G射出的光的总光通量,以及从第三发光光学系51B的光源52B射出的光的总光通量,能设为期望的白平衡。例如,前照灯可以切换，使得在法规的范围内,射出暖色系的白色光,或射出蓝色系的白色光。
另外,在第一实施形态、第二实施形态、第四实施形态、第六实施形态、以及第七实施形态中,第一光学元件55f透过第一光DLR的同时,反射第二光DLR，合成第一光DLR和第二光DLG,第二光学元件55s透过在第一光学元件55f合成的第一光DLR和第二光DLG,同时，反射第三光DLB，合成第一光DLR，第二光DLG，以及第三光DLB。但是,也可以构成为例如在第一光学元件55f合成第三光DLB和第二光DLG,在第二光学元件55s合成在第一光学元件55f合成的第三光DLB及第二光DLG和第一光DLR。此种场合,在第一实施形态及第二实施形态中,替换具备光源52R、准直透镜53R以及相位调制元件54R的第一发光光学系51R和具备光源52B、准直透镜53B及相位调制元件54B的第三发光光学系51B的位置。
另外,在第一实施形态及第二实施形态中,透过所设定波长频带的光,反射其他波长频带的光的带通滤波器也可以用于第一光学元件55f或第二光学元件55s。另外,合成光学系55只要使得从各自的发光光学系射出的光相互叠加就行,并不限定于第一实施形态及第二实施形态的构成或上述构成。
另外,在上述实施形态中,前照灯1照射近光或远光。但是,由前照灯照射的光的配光图案只要是暗处照明用的配光图案,并不仅仅限定为近光或远光的配光图案。暗处照明用的配光图案的光在夜间或隧道等暗处照射。例如,如图16所示,有时形成近光配光图案PTNL和位于该配光图案PTNL外侧例如位于上方的标识视认用的光的配光图案PTNS作为暗处照明用的配光图案。这种情况下,优选在由各个相位调制元件54R、54G、54B衍射的高次衍射光中含有该标识视认用的光。另外,照射的光的配光图案也可以连续变化。这样,可以将动态画面描绘在路面等。
另外,在上述实施形态中,以具有多个调制单元的相位调制元件54R、54G、54B为例进行了说明。但是,调制单元的数量、大小、外形等并不作特别限制。例如,相位调制元件可以具有一个调制单元,可以通过这一个调制单元使得入射的光衍射。
另外,在上述实施形态中,相位调制元件54R、54G、54B设为反射型的相位调制元件或透射型的相位调制元件。但是,相位调制元件只要能以可变更的相位调制模式使得入射的光衍射射出、且能将射出的光的配光图案设为所希望的配光图案即可。例如,相位调制元件可以设为在硅基板上形成多个反射体的GLV(栅格光阀，Grating Light Valve)。GLV是反射型的相位调制元件,通过对反射体的挠曲进行电控制,可以使得入射光衍射射出，同时,将射出的光的配光图案设为所设定的配光图案。
另外,在上述实施形态中,作为车辆用灯具,例示汽车的前照灯。但是,车辆用灯具并不限于汽车的前照灯,也可以设为其他车辆的前照灯,并不限于前照灯,也可以是后照灯、尾灯、制动灯、显示灯、在路面等绘制图像的路面描画装置灯等的灯具。
总之,第一实施形态、第二实施形态、及第三实施形态中例示的本发明只要是以下那样的车辆用灯具即可。车辆用灯具包括光源和以可变更的相位调制模式使得从光源入射的光衍射的相位调制元件。由该相位调制元件衍射的光以基于相位调制模式的所设定的配光图案照射,入射到该相位调制元件的光之中,在相位调制元件不衍射而从该相位调制元件射出的0次光投影的投影区域位于车辆的驾驶员的视野受车辆妨害的范围内。如果是这样的车辆用灯具,则可以在小型化的同时易于驾驶。
另外,在第四实施形态及第五实施形态中例示的本发明可以是以下那样的车辆用灯具。车辆用灯具包括光源，以可变更的相位调制模式使得从光源入射的光衍射的相位调制元件,以及降低光的能量密度的光学元件。光学元件配置在入射到相位调制元件的光之中没有在相位调制元件衍射而从相位调制元件射出的0次光投影的投影区域和相位调制元件之间的0次光的光路上。由相位调制元件衍射的光以基于相位调制模式的所设定的配光图案照射。如果是这样的车辆用灯具,则可以在小型化的同时易于驾驶。
另外,在第六实施形态中例示的本发明可以是以下那样的车辆用灯具。车辆用灯具包括光源,以及以可变更的相位调制模式使得从光源入射的光衍射的相位调制元件。用由相位调制元件衍射的光和在相位调制元件没有衍射而从相位调制元件射出的0次光形成具有基于相位调制模式的所设定的亮度分布的配光图案。在该配光图案中,0次光投影的投影区域位于在由相位调制元件衍射的光的亮度分布中成为比最高亮度的半值高的亮度的区域内。如果是这样的车辆用灯具,则可以在小型化的同时易于驾驶。
另外,在第七实施形态例示的本发明可以是以下那样的车辆用灯具。即,车辆用灯具包括光源,以及以可变更的相位调制模式使得从光源入射的光衍射的相位调制元件。用由相位调制元件衍射的光和在相位调制元件没有衍射而从相位调制元件射出的0次光形成具有基于相位调制模式的所设定的亮度分布的配光图案。在该配光图案中,在0次光投影的投影区域,由相位调制元件衍射的照射在投影区域的光的亮度比照射到投影区域的外侧周缘的光的亮度小。如果是这样的车辆用灯具,则可以在小型化的同时易于驾驶。
下面,说明产业上的可利用性。
根据本发明,提供一种小型化且易于驾驶的车辆用灯具,可在汽车等车辆用灯具的领域中利用。
当然,在上述实施形态及其变形例中，作为诸参数所表示的数值不过是一例，也可以适当地设定为不同的值。
上面参照附图说明了本发明的实施形态及其变形例，但本发明并不局限于上述实施形态及其变形例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种车辆用灯具，其特征在于，包括:
光源；以及
相位调制元件,以可变更的相位调制模式使得从所述光源入射的光衍射；
由所述相位调制元件衍射的光以基于所述相位调制模式的所设定的配光图案照射；
入射到所述相位调制元件的光之中，在所述相位调制元件没有衍射而从所述相位调制元件射出的0次光投影的投影区域位于车辆的驾驶员的视野受所述车辆妨害的范围内。
2.根据权利要求1中记载的车辆用灯具，其特征在于:
所述所设定的配光图案具有亮度分布。
3.根据权利要求1或2中记载的车辆用灯具，其特征在于:
包括多个包含一个所述光源和一个所述相位调制元件的发光光学系；
进一步包括使得从各个发光光学系射出的光合成的合成光学系；
各个所述发光光学系中的上述光源射出互相不同的所设定的波长的光；
各个所述发光光学系中的所述相位调制元件衍射来自所述光源的光，使得在所述合成光学系合成的光成为所述所设定的配光图案。
4.根据权利要求3中记载的车辆用灯具，其特征在于:
从各个所述发光光学系中的所述相位调制元件射出的0次光在所述合成光学系合成,投影到所述投影区域。
5.根据权利要求1或2中记载的车辆用灯具，其特征在于:
进一步包括配置在所述投影区域和所述位调制元件之间的0次光的光路上、降低光的能量密度的光学元件。
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