CN111356875B - 车辆用灯具 - Google Patents

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Abstract

车辆用灯具具有：激光光源单元(20)；以及光学部件，其构成为基于从激光光源单元(20)射出的光而形成规定的配光图案。激光光源单元(20)具有：至少一个光源模块(40A、40B)，其具有构成为将激光射出的激光光源(24)以及构成为使激光透过的第1透镜(28)；波长变换元件(26)，其构成为将激光变换为白色光，并且将该变换后的白色光射出；第2透镜(30)，其构成为配置于光源模块(40A、40B)和波长变换元件(26)之间，并且使所述激光聚光于波长变换元件(26)；以及微透镜阵列(32A、32B)，其配置于第2透镜(30)和光源模块(40A、40B)之间，具有多个微透镜(32As、32Bs)。

Description

车辆用灯具
技术领域
本发明涉及具有激光光源单元的车辆用灯具。
背景技术
专利文献1公开了一种车辆用灯具，其构成为对来自激光光源单元的出射光进行控制而形成所需要的配光图案。
特别地，在专利文献1中公开了一种车辆用灯具，其构成为，通过使从短波长激光光源射出的激光射入至波长变换元件，从而射出白色光。
在专利文献1所公开的激光光源单元中，从短波长激光光源射出的激光通过聚光透镜而朝向波长变换元件聚光。
专利文献1：日本特开2016－197523号公报
发明内容
另一方面，在专利文献1所公开的激光光源单元中，向波长变换元件射入的激光的强度分布成为接近高斯分布的分布，因此其中心部分的光强度变得很高，另一方面，其周边部分的光强度变得很低。因此难以充分地提高波长变换元件的发光效率。
因此，在专利文献1所公开的激光光源单元中，作为其出射光难以得到适于配光控制的颜色不均匀少的白色光。
本发明就是鉴于如上所述的情况而提出的，其目的在于，提供能够得到适于配光控制的颜色不均匀少的白色光的车辆用灯具。
本实施方式的一个方式所涉及的车辆用灯具具有：激光光源单元；以及光学部件，其构成为，基于从所述激光光源单元射出的光而形成规定的配光图案。所述激光光源单元具有：至少一个光源模块，其具有构成为将激光射出的激光光源、以及构成为使所述激光透过的第1透镜；光波长变换元件，其构成为，将所述激光变换为白色光，并且将该变换后的白色光射出；第2透镜，其构成为，配置于所述光源模块和所述光波长变换元件之间，并且使所述激光聚光于所述光波长变换元件；以及微透镜阵列，其配置于所述第2透镜和所述光源模块之间，具有多个微透镜。
附图说明
图1是表示本实施方式所涉及的车辆用灯具的平面剖视图。
图2是表示车辆用灯具的激光光源单元的平面剖视图。
图3是表示现有例所涉及的射入至波长变换元件的激光的强度分布和本实施方式所涉及的射入至波长变换元件的激光的强度分布的图。
图4是表示通过来自车辆用灯具的照射光形成的配光图案的图。
图5是表示本实施方式的第1变形例所涉及的激光光源单元的平面剖视图。
图6是表示本实施方式的第2变形例所涉及的激光光源单元的平面剖视图。
图7是表示上述实施方式的第3变形例所涉及的激光光源单元的平面剖视图。
图8是表示上述实施方式的第4变形例所涉及的激光光源单元的平面剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本实施方式所涉及的车辆用灯具10进行说明。
图1是表示本实施方式所涉及的车辆用灯具10的平面剖视图。
在图1中，由X表示的方向是作为灯具的“前方”(作为车辆也是“前方”)，由Y表示的方向是“右方向”。在除该图以外的其它图中也是同样的。
如图1所示，本实施方式所涉及的车辆用灯具10是投射型的灯具单元，该车辆用灯具10具有：投影透镜12，其具有沿车辆前后方向延伸的光轴Ax0；以及激光光源单元20，其配置于该投影透镜12的后方。来自激光光源单元20的出射光经由投影透镜12朝向前方照射。如上所述，规定的配光图案形成于车辆的前方。
投影透镜12是前表面为凸面、后表面为平面的平凸非球面透镜。在投影透镜12的包含后侧焦点F的焦点面即后侧焦点面上形成的光源像，作为反转像而投影于灯具前方的假想铅垂屏幕上。投影透镜12在其外周凸缘部处支撑于透镜保持架14。透镜保持架14支撑于基座部件16。
激光光源单元20以与投影透镜12的后侧焦点F相比配置于后方侧的状态支撑于基座部件16。
激光光源单元20具有：4个短波长激光光源24，它们配置于框体22的内部；以及波长变换元件26，其配置于框体22的内部。从各短波长激光光源24射出的激光射入至波长变换元件26，由此生成白色光。波长变换元件26将生成的白色光朝向前方作为扩散光而射出。
激光光源单元20具有沿前后方向延伸的照射基准轴Ax。以使照射基准轴Ax与投影透镜12的光轴Ax0一致的状态，波长变换元件26配置于投影透镜12的后侧焦点F的后方附近。
图2是单独表示激光光源单元20的平面剖视图。
激光光源单元20具有：4个第1透镜28，它们各自构成为使从短波长激光光源24射出的激光聚光；第2透镜30，其配置于4个第1透镜28和波长变换元件26之间；以及2片微透镜阵列32A、32B，它们配置于第2透镜30和4个第1透镜28之间。
2片微透镜阵列32A、32B在照射基准轴Ax上设置一定的间隔而配置。位于前方侧的微透镜阵列32A具有透明板和在透明板的前表面上形成为格子状的多个微透镜32As。位于后方侧的微透镜阵列32B具有透明板和在透明板的后表面上形成为格子状的多个微透镜32Bs。各微透镜32As、32Bs作为具有横长矩形形状的外形形状的鱼眼状的透镜元件而形成。
4个短波长激光光源24及第1透镜28各自具有相同的结构。
各短波长激光光源24例如是构成为将蓝色光射出的激光二极管。蓝色光的发光波段例如为450nm附近。各第1透镜28配置于对应的短波长激光光源24的光出射位置附近。第1透镜28构成为将从短波长激光光源24射出的出射光变换为大致平行光(即，平行光或者接近平行光的光)。短波长激光光源24及第1透镜28支撑于镜筒34。如上所述，2个光源模块40A和2个光源模块40B各自由短波长激光光源24、第1透镜28和镜筒34构成。
2个光源模块40A配置为相对于照射基准轴Ax呈左右对称。同样地，2个光源模块40B配置为相对于照射基准轴Ax呈左右对称。左右1对光源模块40A朝向前方配置。左右1对光源模块40B朝向照射基准轴Ax配置。在各光源模块40B和照射基准轴Ax之间配置有反射镜36，该反射镜36构成为将来自光源模块40B的出射光(即，从短波长激光光源24射出而通过第1透镜28成为大致平行光的激光)朝向前方反射。
来自各光源模块40A的出射光直接到达微透镜阵列32B，另一方面，来自各光源模块40B的出射光在由反射镜36反射后，到达微透镜阵列32B。
此外，在图2中，在各光源模块40A中，来自短波长激光光源24的出射光以水平横向模式扩展。在各光源模块40B中，来自短波长激光光源24的出射光以垂直横向模式扩展。
第2透镜30是前表面为平面、后表面为凸面的平凸非球面透镜，且配置于照射基准轴Ax上。第2透镜30构成为使从各光源模块40A射出而透过2片微透镜阵列32A、32B后的激光聚光于波长变换元件26。
波长变换元件26具有：透明的板状的封装部件；以及荧光体，其分散于该封装部件。来自各短波长激光光源24的激光在射入至波长变换元件26的后表面之后，通过波长变换元件26变换为白色光。然后，白色光从波长变换元件26的前表面朝向前方扩散而射出。波长变换元件26具有横长矩形形状的外形形状，以配置于照射基准轴Ax上的状态固定于框体22的前端壁上。
在本实施方式的激光光源单元20中，各短波长激光光源24和位于前方侧的微透镜阵列32A以共轭的位置关系进行配置，位于后方侧的微透镜阵列32B和波长变换元件26以共轭的位置关系进行配置。
图3是表示现有例所涉及的射入至波长变换元件26的激光的强度分布和本实施方式所涉及的射入至波长变换元件26的激光的强度分布的图。
在图中，由实线表示的强度分布A表示本实施方式的激光的强度分布，另一方面，由双点划线表示的强度分布B表示现有例的激光的强度分布。
在这一点，现有例的强度分布B是从4个光源模块40A、40B作为大致平行光射出的激光不透过2片微透镜阵列32A、32B而是经由第2透镜30聚光于波长变换元件26的情况下(即，设为一般性的空间复用方式的情况下)的激光的强度分布。
该强度分布B成为高斯分布。即，来自各光源模块40A、40B的出射光直接经由第2透镜30射入至波长变换元件26，因此强度分布B成为高斯分布。另外，来自4个短波长激光光源24的激光在向波长变换元件26射入时进行合成，因此在强度分布B中，光束直径的中心部分的光强度变得极高。
另一方面，本实施方式的强度分布A成为在向波长变换元件26射入的激光的光束直径整个区域范围接近平坦的顶帽型的分布。即，由2片微透镜阵列32A、32B和第2透镜30构成了积分光学系统，因此来自各短波长激光光源24的激光在向波长变换元件26射入时成为具有大致均一的强度分布的光束。因此，即使来自4个短波长激光光源24的激光在向波长变换元件26射入时进行合成，其强度分布也会维持接近平坦的分布不变。
并且，向波长变换元件26射入的激光的强度分布成为接近平坦的分布，由此波长变换元件26的发光效率提高至最大限度。如上所述，从波长变换元件26朝向前方射出的白色光成为颜色不均匀少的大致均一的扩散光。
图4透视性地表示通过从本实施方式所涉及的车辆用灯具10朝向前方照射的光，而在配置于车辆的前方25m的位置处的假想铅垂屏幕上形成的配光图案PH1。
配光图案PH1形成为以灯具正面方向的消失点即H－V为中心的稍微横长的斑点状的配光图案。配光图案PH1通过与由来自未图示的其他灯具单元的照射光形成的配光图案PH0进行合成，从而形成远光用配光图案PH。
在远光用配光图案PH中，配光图案PH0形成为以沿铅垂方向穿过H－V的V－V线为中心向左右两侧大幅地扩展的扩散配光图案。配光图案PH1形成为明亮的配光图案，其在H－V附近形成远光用配光图案PH的高光度区域。
由于从激光光源单元20射出颜色不均匀少的大致均一的扩散光，因此配光图案PH1也形成为颜色不均匀少的大致均一的配光图案。此外，关于配光图案PH1的大小，通过使激光光源单元20沿前后方向位移，使其波长变换元件26的相对于后侧焦点F的后方位移量变化，从而能够进行适当调整。
接下来，在下面对本实施方式的车辆用灯具10的作用效果进行说明。
在本实施方式所涉及的车辆用灯具10的激光光源单元20中，从4个短波长激光光源24射出的激光射入至波长变换元件26，由此从波长变换元件26射出白色光。激光光源单元20具有：4个第1透镜28，它们各自将从短波长激光光源24射出的激光变换为平行光；第2透镜30，其配置于4个第1透镜28和波长变换元件26之间；以及2片微透镜阵列32A、32B，它们配置于第2透镜30和4个第1透镜28之间。
根据上述结构，从各短波长激光光源24射出而通过各第1透镜28变换为平行光后的激光，经由2片微透镜阵列32A、32B及第2透镜30向波长变换元件26射入。因此，能够将向波长变换元件26射入的激光的强度分布在其光束直径整个区域范围设为大致平坦的分布。
因此，与向波长变换元件26射入的激光的强度分布成为大致高斯分布的情况相比，能够在光束直径整个区域范围实现光强度的均一化，因此能够提高波长变换元件26的发光效率。
并且，能够将来自激光光源单元20的出射光设为颜色不均匀少的白色光。如上所述，通过投影透镜12(配光控制部件)对该出射光进行控制，由此能够将形成远光用配光图案PH的高光度区域的配光图案PH1(规定的配光图案)形成为颜色不均匀少的大致均一的配光图案。
通过以上内容，能够提供作为来自激光光源单元20的出射光而能够得到适于配光控制的颜色不均匀少的白色光的车辆用灯具10。
另外，在本实施方式中，由以串联的位置关系配置的2片微透镜阵列32A、32B和第2透镜30构成了积分光学系统，因此能够容易地将向波长变换元件26射入的激光的强度分布设为在其光束直径整个区域范围更接近平坦的分布。另外，即使在从各短波长激光光源24射出的激光的强度分布变得不规则的情况下(例如激光成为多模的光束形状这样的情况下)，也能够使激光的强度在光束直径整个区域范围以均一化的状态射入至波长变换元件。
另外，激光光源单元20具有4个短波长激光光源24及第1透镜28，因此能够使从车辆用灯具10射出的光的明亮度增大。
在这一点，在现有的激光光源单元中，来自4个短波长激光光源24的激光在向波长变换元件26射入时进行合成，由此其光束直径的中心部分的光强度变得极高。因此，有可能波长变换元件26被破坏。
另一方面，在本实施方式的激光光源单元20中，即使来自各短波长激光光源24的激光在向波长变换元件26射入时进行合成，其强度分布也会维持接近平坦的分布不变。如上所述，能够得到颜色不均匀少的明亮的白色光，并且能够消除波长变换元件26被破坏的可能性。
另外，在本实施方式中，即使在万一波长变换元件26从框体22脱落，应该从各短波长激光光源24向波长变换元件26射入的激光直接从激光光源单元20射出这样的情况下，其光强度也会被抑制为小于或等于一定值。因此，能够预先防止强烈的光束向前方照射这样的状况。
并且，在本实施方式中，从4个短波长激光光源24中的2个短波长激光光源24射出的激光在通过反射镜36反射后向微透镜阵列32B射入。如上所述，能够将4个短波长激光光源24空间效率良好地配置于框体22内。
此外，在上述实施方式的说明中，微透镜阵列32A、32B的各微透镜32As、32Bs具有横长矩形形状的外形形状，但本实施方式并不限定于此。例如，各微透镜32As、32Bs的外形形状也可以是正方形或菱形。
在上述实施方式的说明中，在微透镜阵列32A的前表面形成有微透镜32As，并且在微透镜阵列32B的后表面形成有微透镜32Bs，但本实施方式并不限定于此。例如，也可以在微透镜阵列32A的后表面形成微透镜32As。并且，在微透镜阵列32B的前表面形成微透镜32Bs。
在上述实施方式的说明中，激光光源单元20具有4个短波长激光光源24，但本实施方式并不限定于此。短波长激光光源24的个数也可以小于或等于3个或者大于或等于5个。
(第1变形例)
接下来，参照图5对本实施方式的第1变形例所涉及的激光光源单元120进行说明。图5是表示本实施方式的第1变形例所涉及的激光光源单元120的平面剖视图。
如图5所示，激光光源单元120与激光光源单元20的不同点在于，位于照射基准轴Ax的左侧的光源模块40A及反射镜36的配置。
即，在本变形例中，关于位于照射基准轴Ax的右侧的光源模块40A及反射镜36的配置，成为与上述实施方式的情况相同的配置，但位于照射基准轴Ax的左侧的光源模块40A及反射镜36以与上述实施方式的情况相比平行移动至靠近照射基准轴Ax的状态进行配置。
由此，在本变形例中，从位于照射基准轴Ax的右侧的光源模块40A射出而直接朝向微透镜阵列32B的光的光路、和从位于照射基准轴Ax的左侧的光源模块40A射出而直接朝向微透镜阵列32B的光的光路相对于照射基准轴Ax呈左右非对称。并且，从位于照射基准轴Ax的右侧的光源模块40B射出而在通过反射镜36反射后朝向微透镜阵列32B的光的光路、和从位于照射基准轴Ax的左侧的光源模块40B射出而在通过反射镜36反射后朝向微透镜阵列32B的光的光路相对于照射基准轴Ax呈左右非对称。但是，与上述实施方式的情况同样地，能够将向波长变换元件26射入的激光的强度分布，在其光束直径整个区域范围设为与平坦的分布接近的分布。
并且，通过采用本变形例的结构，从而能够防止通过波长变换元件26反射出的来自各光源模块40A、40B的激光向其他光源模块40A、40B射入的状况。另外，能够预先防止由于来自波长变换元件26的返回光，使各光源模块40A、40B的短波长激光光源24处的振荡作用变得不稳定而发生输出变动。
(第2变形例)
接下来，参照图6对本实施方式的第2变形例所涉及的激光光源单元220进行说明。图6是表示激光光源单元220的平面剖视图。
如图6所示，激光光源单元220与激光光源单元20的不同点在于，取代2片微透镜阵列32A、32B而采用块状的微透镜阵列232。
微透镜阵列232具有：厚板的透明板；多个微透镜232s1，它们在透明板的前表面上形成为格子状；以及多个微透镜232s2，它们在透明板的后表面上形成为格子状。该微透镜阵列232的板厚设定为比2片微透镜阵列32A、32B整体的前后宽度(参照图2)小的值。微透镜阵列232具有与2片微透镜阵列32A、32B相同的光学功能。
即，在激光光源单元220中，各短波长激光光源24和微透镜阵列232的微透镜232s1以共轭的位置关系进行配置，微透镜阵列232的微透镜232s2和波长变换元件26以共轭的位置关系进行配置。
本变形例的激光光源单元220能够得到与本实施方式的激光光源单元20相同的作用效果。
另外，在微透镜阵列232中，2片微透镜阵列32A、32B一体地形成为块状，因此能够提高两者的位置关系精度，并且能够削减激光光源单元220的部件个数。
(第3变形例)
接下来，参照图7对本实施方式的第3变形例所涉及的激光光源单元320进行说明。图7是表示本变形例的激光光源单元320的平面剖视图。
如图7所示，激光光源单元320与激光光源单元20的不同点在于，取代2片微透镜阵列32A、32B而采用1片微透镜阵列332。
微透镜阵列332具有与上述实施方式的微透镜阵列32A大致相同的结构。即，微透镜阵列332具有透明板和在透明板的前表面上形成为格子状的多个微透镜332s。
在本变形例的激光光源单元320中，微透镜阵列332和波长变换元件26以共轭的位置关系进行配置，使得来自第2透镜330的出射光作为大致平行光而射入至波长变换元件26。
为了实现上述情况，在该微透镜阵列332中，各微透镜332s的焦距设定为比上述实施方式的各微透镜32s的焦距短的值。另外，微透镜阵列332配置于与上述实施方式的微透镜阵列32B所配置的位置大致相同的位置。另外，作为第2透镜330，使用焦距比上述实施方式的第2透镜30短的聚光透镜。
本变形例的激光光源单元320能够得到与本实施方式的激光光源单元20相同的作用效果。并且，能够削减激光光源单元320的部件个数。
(第4变形例)
接下来，参照图8对本实施方式的第4变形例所涉及的激光光源单元420进行说明。图8是表示本变形例的激光光源单元420的平面剖视图。
如图8所示，激光光源单元420与激光光源单元20的不同点在于，取代2片微透镜阵列32A、32B而采用1片微透镜阵列432。
微透镜阵列432具有与上述实施方式的微透镜阵列32A大致相同的结构。即，该微透镜阵列432具有透明板和在透明板的前表面上形成为格子状的多个微透镜432s。本变形例的激光光源单元220能够得到与本实施方式的激光光源单元20相同的作用效果。微透镜阵列432位于微透镜阵列32A和微透镜阵列32B之间的距离的大致中心。换言之，微透镜阵列432和微透镜阵列32A之间的距离大致等于微透镜阵列432和微透镜阵列32B之间的距离。
在本变形例的激光光源单元420中，各短波长激光光源24和微透镜阵列432以共轭的位置关系进行配置，各第1透镜428和波长变换元件26以共轭的位置关系进行配置。
各光源模块440A、440B的第1透镜428将来自短波长激光光源24的出射光变换为与平行光相比稍微收敛的光。通过反射镜36反射出的光在微透镜阵列432的位置处聚光。特别地，使从各光源模块440A至微透镜阵列432为止的光路长度、和从各光源模块440B至微透镜阵列432为止的光路长度一致，因此各光源模块440B及反射镜36与上述实施方式的情况相比向前方侧位移，并且各光源模块440B也向照射基准轴Ax侧位移。
本变形例的激光光源单元420能够得到与本实施方式的激光光源单元20相同的作用效果。另外，能够削减激光光源单元420的部件个数。
另外，在本变形例中，微透镜阵列432的结构也可以与上述实施方式的微透镜阵列32A的结构相同。并且，第2透镜430的结构也可以与上述实施方式的第2透镜30相同。
此外，在上述第3及第4变形例中，也可以在微透镜阵列332、432的后表面形成有微透镜332s、432s。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但当然不应该解释为本发明的技术范围被本实施方式的说明限定。本实施方式只是一个例子，在权利要求书所记载的发明的范围内能够进行各种实施方式的变更，这是本领域技术人员所理解的。本发明的技术范围应该基于权利要求书所记载的发明的范围及其等同的范围而确定。
本申请适当引用在2017年11月17日申请的日本专利申请(特愿2017－221772号)中公开的内容。

Claims (8)

1.一种车辆用灯具，其具有：
激光光源单元；以及
光学部件，其构成为，基于从所述激光光源单元射出的光而形成规定的配光图案，
所述激光光源单元具有：
至少一个光源模块，其具有构成为将激光射出的激光光源、以及构成为使所述激光透过的第1透镜；
光波长变换元件，其构成为，将所述激光变换为白色光，并且将该变换后的白色光射出；
第2透镜，其构成为，配置于所述光源模块和所述光波长变换元件之间，并且使所述激光聚光于所述光波长变换元件；以及
微透镜阵列，其配置于所述第2透镜和所述光源模块之间，具有多个微透镜，
所述微透镜阵列具有：
第1微透镜阵列，其具有第1透明板、以及在所述第1透明板的前表面上形成的多个第1微透镜；以及
第2微透镜阵列，其具有第2透明板、以及在所述第2透明板的后表面上形成的多个第2微透镜，
所述第1微透镜阵列和所述第2微透镜阵列彼此分离，
所述激光光源和位于前方侧的所述第1微透镜阵列以共轭的位置关系进行配置，位于后方侧的所述第2微透镜阵列和所述光波长变换元件以共轭的位置关系进行配置。
2.根据权利要求1所述的车辆用灯具，其中，
所述光源模块具有多个光源模块。
3.根据权利要求2所述的车辆用灯具，其中，
所述光源模块具有：
第1光源模块，其相对于所述激光光源单元的照射基准轴而配置于一侧；以及
第2光源模块，其相对于所述照射基准轴而配置于另一侧，
所述第1光源模块和所述第2光源模块相对于所述照射基准轴而对称地配置。
4.根据权利要求2所述的车辆用灯具，其中，
所述光源模块具有：
第1光源模块，其相对于所述激光光源单元的照射基准轴而配置于一侧；以及
第2光源模块，其相对于所述照射基准轴而配置于另一侧，
所述第1光源模块和所述第2光源模块相对于照射基准轴而非对称地配置。
5.根据权利要求1所述的车辆用灯具，其中，
所述第1透镜构成为将所述激光变换为平行光。
6.根据权利要求1所述的车辆用灯具，其中，
所述激光光源单元还具有反射镜，该反射镜构成为配置于所述光源模块和所述微透镜阵列之间的光路上，将从所述第1透镜射出的激光朝向所述微透镜阵列进行反射。
7.根据权利要求1所述的车辆用灯具，其中，
所述多个微透镜配置为格子状。
8.根据权利要求2所述的车辆用灯具，其中，
所述光源模块具有：
第1光源模块，其相对于所述激光光源单元的照射基准轴而配置于一侧；
第2光源模块，其配置于所述一侧；
第3光源模块，其相对于所述照射基准轴而配置于另一侧；以及
第4光源模块，其配置于所述另一侧，
所述激光光源单元还具有：
第1反射镜，其构成为配置于所述第1光源模块和所述微透镜阵列之间的光路上，将从所述第1光源模块射出的激光朝向所述微透镜阵列进行反射；以及
第2反射镜，其构成为配置于所述第3光源模块和所述微透镜阵列之间的光路上，将从所述第3光源模块射出的激光朝向所述微透镜阵列进行反射。
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