JP2013038010A - Light source unit for vehicular headlight and vehicular headlight using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は車両用前照灯用の光源ユニット及びこれを用いた車両用前照灯に係り、特に、半導体レーザー光源を用いた車両用前照灯用の光源ユニット及びこれを用いた車両用前照灯に関する。 The present invention relates to a light source unit for a vehicle headlamp and a vehicle headlamp using the same, and more particularly to a light source unit for a vehicle headlamp using a semiconductor laser light source and a vehicle front using the same. Regarding lighting.
従来、図19に示すように、投影レンズ210と、当該投影レンズ210の車両後方側焦点近傍に配置されたLED220(1×2mm角程度の発光面を有する)と、を備えた車両用前照灯200が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as shown in FIG. 19, a vehicular headlamp including a
LED220から放射された光束は、投影レンズ210を透過して前方に照射される(すなわち、LED220の光源像が前方に投影される)。これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に所定の配光パターンが形成される。
The luminous flux emitted from the
しかしながら、配光特性がランバーシアンの光源(例えば、LED220やレーザーダイオードと蛍光体等の波長変換部材とを組み合わせた光源)を車両用前照灯の光源に用いた場合、投影レンズ(プロジェクタ型又はパラボラ型の車両用前照灯においては反射面)の光取り込み角との関係で、当該光源が放射する光束のうち、光取り込み角に対応した指向角内の光束しか投影レンズ等に入射しないため、光利用効率が低いという問題がある。
However, when a light source having a light distribution characteristic of Lambertian (for example, a light source combining a
特に、特許文献1に記載のいわゆるダイレクトプロジェクション型の車両用前照灯でホットゾーンを照射するホットゾーン配光パターンを形成する場合、拡散配光パターンを形成する場合よりも投影レンズの焦点距離を長くする必要があるため、投影レンズの光取り込み角がさらに小さくなって光利用効率がさらに低下するという問題がある。
In particular, when forming a hot zone light distribution pattern for irradiating a hot zone with a so-called direct projection type vehicle headlamp described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来、投影レンズ等に入射させることができなかった光束を、投影レンズ等に入射させることが可能となる、光利用効率の高い車両用前照灯用の光源ユニット及びこれを用いた車両用前照灯を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to make a light beam that could not be incident on a projection lens or the like conventionally enter the projection lens or the like, and has high light utilization efficiency. It is an object of the present invention to provide a light source unit for a vehicle headlamp and a vehicle headlamp using the same.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、半導体レーザー光源と、前記半導体レーザー光源からのレーザー光が入射するように前記半導体レーザー光源の前方に配置され、前記半導体レーザー光源からのレーザー光を受けて前記半導体レーザー光源より長波長の光を発生する波長変換部材と、一端側開口である入射口とその反対側の他端側開口である出射口とを含むとともに、前記出射口から前記入射口に向かうにつれ錐体状に狭まるように延びる錐体筒状反射面を含むリフレクタと、を備えており、前記錐体筒状反射面の少なくとも一部は、前記波長変換部材から放射された光束が、前記入射口から前記錐体筒状反射面に入射し、当該錐体筒状反射面で反射されて前記出射口から出射し又は当該錐体筒状反射面で反射されることなく直接前記出射口から出射し、前方に照射されるように、前記波長変換部材の前方に配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項1に記載の発明によれば、波長変換部材の前方に配置された錐体筒状反射面の作用により、波長変換部材から放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、従来、投影レンズや反射面等に入射させることができなかった光束を、当該投影レンズや反射面等に入射させることが可能となる。これにより、光利用効率の高い車両用前照灯を構成することが可能となる。 According to the first aspect of the invention, the directivity angle of the light beam emitted from the wavelength conversion member can be narrowed by the action of the conical cylindrical reflection surface disposed in front of the wavelength conversion member. Conventionally, a light beam that could not be incident on the projection lens, the reflection surface, or the like can be incident on the projection lens, the reflection surface, or the like. This makes it possible to configure a vehicle headlamp with high light utilization efficiency.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記錐体筒状反射面のテーパー角度として、指向角内光束/光源光束が最大となる角度が選定されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項2に記載の発明によれば、錐体筒状反射面のテーパー角度として、指向角内光束/光源光束が最大となる角度を選定することで、より明るい配光パターン(例えば、スポット配光パターン)を形成することが可能となる。 According to the second aspect of the present invention, a brighter light distribution pattern (for example, spot distribution) is selected by selecting an angle at which the light beam within the directivity angle / the light source light beam is maximized as the taper angle of the conical cylindrical reflection surface. Light pattern) can be formed.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記入射口径と前記出射口径の比率として、1:1.5〜1:4.0の範囲内の比率が選定されていること特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, a ratio in the range of 1: 1.5 to 1: 4.0 is selected as a ratio of the incident aperture to the exit aperture. It is characterized by being.
請求項3に記載の発明によれば、入射口径と出射口径の比率として、1:1.5〜1:4.0の範囲内の比率を選定することで、灯具ユニット(例えば、スポット配光ユニット)の小型化を実現しつつ、なおかつ、配光パターン(例えば、スポット配光パターン)に求められる光束を確保することが可能となる。 According to the third aspect of the present invention, by selecting a ratio in the range of 1: 1.5 to 1: 4.0 as the ratio of the entrance aperture to the exit aperture, the lamp unit (for example, spot light distribution) is selected. The light flux required for the light distribution pattern (for example, spot light distribution pattern) can be ensured while realizing a reduction in the size of the unit.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の発明において、前記錐体筒状反射面のテーパー角度として、15〜40°の範囲内の角度が選定されていることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of
請求項4に記載の発明によれば、錐体筒状反射面のテーパー角度として、15〜40°の範囲内の角度を選定することで、車両用前照灯として有効活用できる指向角40〜100°(全角)内の光束を最大化することが可能となる。
According to the fourth aspect of the present invention, by selecting an angle within the range of 15 to 40 ° as the taper angle of the conical cylindrical reflection surface, the
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれかに記載の発明において、前記出射口の面積が2mm2以下とされていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the area of the emission port is 2 mm 2 or less.
請求項5に記載の発明によれば、LEDと同等の発光面積で、LEDより高輝度で、なおかつ、LEDより指向角が狭い仮想の光源を出射口に形成することが可能となる。このように、請求項5に記載の発明によれば、LEDと同等の発光面積とすることが可能となるため、LED用に設計された光学系と請求項5の光学ユニットとを組み合わせることで、光利用効率の高い車両用前照灯を構成することが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to form a virtual light source having a light emitting area equivalent to that of the LED, a luminance higher than that of the LED, and a narrower directivity angle than that of the LED at the emission port. Thus, according to the invention described in claim 5, since it is possible to make the light emitting area equivalent to that of the LED, by combining the optical system designed for the LED and the optical unit of claim 5 Thus, it is possible to configure a vehicle headlamp with high light utilization efficiency.
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載の発明において、前記リフレクタは中実の透明部材であり、前記錐体筒状反射面は前記透明部材の表面に施された金属膜からなることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
請求項6に記載の発明によっても、請求項1から5と同様の効果を奏することが可能となる。 According to the sixth aspect of the present invention, the same effects as those of the first to fifth aspects can be obtained.
請求項7に記載の発明は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、請求項1から6のいずれかに記載の光源ユニットと、を備えており、前記光源ユニットの前記出射口は、前記投影レンズの車両後方側焦点近傍に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項7に記載の発明によれば、波長変換部材の前方に配置された錐体筒状反射面の作用により、波長変換部材から放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、従来、投影レンズに入射させることができなかった光束を、当該投影レンズに入射させることが可能となる。これにより、光利用効率の高いいわゆるダイレクトプロジェクション型の車両用前照灯を構成することが可能となる。
According to the invention described in
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、前記錐体筒状反射面のテーパー角度として、前記投影レンズの光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度が選定されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項8に記載の発明によれば、錐体筒状反射面のテーパー角度として、前記投影レンズの光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度を選定することで、より明るい配光パターン(例えば、スポット配光パターン)を形成することが可能となる。
According to the invention described in
請求項9に記載の発明は、請求項7又は8に記載の発明において、前記投影レンズは、これを透過する光束を屈折させてすれ違いビーム用配光パターン中のカットオフラインを形成するように構成されたレンズ面を含むことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to
請求項9に記載の発明によれば、シェードで光束の一部を遮光してカットオフラインを形成する場合と比べ、光束の損失無く、カットオフラインを形成することが可能となる。 According to the ninth aspect of the present invention, it is possible to form the cut-off line without loss of the light beam, as compared with the case where a part of the light beam is shielded by the shade to form the cut-off line.
請求項10に記載の発明は、放物面系の反射面と、請求項1から6のいずれかに記載の光源ユニットと、を備えており、前記光源ユニットの前記出射口は、前記反射面の焦点近傍に配置されていることを特徴とする。 A tenth aspect of the invention includes a parabolic reflecting surface and the light source unit according to any one of the first to sixth aspects, wherein the emission port of the light source unit includes the reflecting surface. It is characterized by being arranged in the vicinity of the focal point.
請求項10に記載の発明によれば、波長変換部材の前方に配置された錐体筒状反射面の作用により、波長変換部材から放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、従来、反射面に入射させることができなかった光束を、当該反射面に入射させることが可能となる。これにより、光利用効率の高いパラボラ型の車両用前照灯を構成することが可能となる。
According to the invention of
請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の発明において、前記錐体筒状反射面のテーパー角度として、前記反射面の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度が選定されていることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, as the taper angle of the cone-shaped cylindrical reflection surface, the light flux within the directivity angle / the light source light beam corresponding to the light capturing angle of the reflection surface is maximum. An angle is selected.
請求項11に記載の発明によれば、錐体筒状反射面のテーパー角度として、前記反射面の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度を選定することで、より明るい配光パターン(例えば、スポット配光パターン)を形成することが可能となる。 According to the invention of claim 11, by selecting the angle at which the luminous flux within the directivity angle / light source luminous flux corresponding to the light capturing angle of the reflective surface is maximized as the taper angle of the cone-shaped cylindrical reflective surface, A brighter light distribution pattern (for example, a spot light distribution pattern) can be formed.
請求項12に記載の発明は、回転楕円系の反射面と、請求項1から6のいずれかに記載の光源ユニットと、を備えており、前記光源ユニットの前記出射口は、前記反射面の第1焦点近傍に配置されていることを特徴とする。
The invention according to claim 12 includes a spheroid reflection surface and the light source unit according to any one of
請求項12に記載の発明によれば、波長変換部材の前方に配置された錐体筒状反射面の作用により、波長変換部材から放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、従来、反射面に入射させることができなかった光束を、当該反射面に入射させることが可能となる。これにより、光利用効率の高いプロジェクタ型の車両用前照灯を構成することが可能となる。 According to the twelfth aspect of the present invention, it is possible to narrow the directivity angle of the light beam emitted from the wavelength conversion member by the action of the conical cylindrical reflection surface disposed in front of the wavelength conversion member. Conventionally, a light beam that could not be incident on the reflecting surface can be incident on the reflecting surface. This makes it possible to configure a projector-type vehicle headlamp with high light utilization efficiency.
請求項13に記載の発明は、請求項12に記載の発明において、前記錐体筒状反射面のテーパー角度として、前記反射面の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度が選定されていることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention of the twelfth aspect, as the taper angle of the cone-shaped cylindrical reflection surface, the light flux within the directivity angle / the light source light beam corresponding to the light capturing angle of the reflection surface is maximum. An angle is selected.
請求項13に記載の発明によれば、錐体筒状反射面のテーパー角度として、前記反射面の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度を選定することで、より明るい配光パターン(例えば、スポット配光パターン)を形成することが可能となる。 According to the invention of claim 13, by selecting the angle at which the luminous flux within the directivity angle / light source luminous flux corresponding to the light capturing angle of the reflective surface becomes the maximum as the taper angle of the conical cylindrical reflective surface, A brighter light distribution pattern (for example, a spot light distribution pattern) can be formed.
本発明によれば、従来、投影レンズ、反射面に入射させることができなかった光束を、投影レンズ、反射面に入射させることが可能となる、光利用効率の高い車両用前照灯用の光源ユニット及びこれを用いた車両用前照灯を提供することが可能となる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, a light beam that could not be incident on the projection lens and the reflecting surface can be incident on the projection lens and the reflecting surface. A light source unit and a vehicle headlamp using the light source unit can be provided.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態である車両用前照灯10について図面を参照しながら説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the
図1は、車両前端の右側に配置された車両用前照灯10の例である。
FIG. 1 shows an example of a
車両用前照灯10は、少なくとも一つのスポット配光ユニット20(図1中、車両中央寄りに配置された二つのスポット配光ユニット20を例示)、少なくとも一つの拡散配光ユニット30(図1中、車両側面寄りに配置された二つ拡散配光ユニット30を例示)、各ユニット20、30の前方に配置されたアウターレンズL等を備えている。なお、各ユニット20、30は、求められる配光パターンの明るさに応じて適宜その数を増減することが可能である。各ユニット20、30には、それぞれの光軸調整が可能なように公知のエイミング機構(図示せず)が連結されている。
The
[スポット配光ユニット20]
図2は、スポット配光ユニット20をその光軸AX20を含む水平面で切断した横断面図である。
[Spot light distribution unit 20]
Figure 2 is a cross-sectional view taken along the spot
本実施形態のスポット配光ユニット20は、いわゆるダイレクトプロジェクション型の灯具ユニットであり、図2に示すように、車両前後方向に延びる光軸AX20上に配置された投影レンズ21、投影レンズ21の後方に配置された光源ユニット22等を備えている。
The spot
投影レンズ21は、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が凹面のメニスカスレンズである。本実施形態では、集光性が高いスポット配光パターンを形成する観点から、光源のサイズを考慮して、投影レンズ21として、車両後方側焦点距離が50mm、光取り込み角θ1が60°(全角)の投影レンズを用いている。投影レンズ21は、レンズホルダー23に保持されて光軸AX20上に配置されている。なお、光取り込み角θ1とは、投影レンズ21の車両後方側焦点F21近傍に配置された光源から放射される光束が当該投影レンズ21(有効径)に入射する角度(全角)のことである。
The
投影レンズ21の車両前方側表面(凸面)は、車両後方側焦点F21近傍に配置された光源から放射されて当該投影レンズ21を透過する光束が、鉛直方向より水平方向に大きく拡散して、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上にカットオフラインを含むスポット配光パターンを形成するように、投影レンズ21を透過する光束を予め定められた方向に屈折させて出射する非球面のレンズ面とされている(例えば、特開2010−153402号公報参照)。なお、投影レンズ21は、メニスカスレンズに限定されず、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が平面の平凸レンズであってもよい。
Vehicle front side surface of the projection lens 21 (convex), the light beam emitted from a light source disposed in the vicinity of the vehicle rear-side focal point F 21 and transmitted through the
図3は、光源ユニット22をその光軸AX22eを含む水平面で切断した横断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図3に示すように、光源ユニット22は、半導体レーザー光源22a、集光レンズ22b、蛍光体22c、リフレクタ22d及びこれらを保持するレーザーホルダー22e等を備えている。半導体レーザー光源22a、集光レンズ22b、蛍光体22c及びリフレクタ22dは、レーザーホルダー22eに保持されて、光軸AX20上に配置されている。
As shown in FIG. 3, the
レーザーホルダー22eは、アルミ等の金属製筒部(例えば、円筒型筒部)であって、その前端開口を閉塞するプレート部22fを含んでいる。レーザーホルダー22eは、その軸AX22eを光軸AX20に一致させるとともに、プレート部22fを投影レンズ21側に向けた状態でレンズホルダー23に固定されている(図2参照)。
The
プレート部22fのうちレーザーホルダー22eの軸AX22e上(例えば、円筒型筒部の中心軸上)の部分には貫通穴H22fが形成されている。当該貫通穴H22fは蛍光体22cで覆われている。
A through hole H 22f is formed in a portion of the
半導体レーザー光源22aは、例えば、青色レーザー光(波長:450[nm])を放射するレーザーダイオードである。半導体レーザー光源22aは、その軸AX22aをレーザーホルダー22eの軸AX22eに一致させるとともに、その発光面をプレート部22fに向けた状態でレーザーホルダー22eの後端側に固定されている。
The semiconductor
集光レンズ22bは、半導体レーザー光源22aから放射されるレーザー光が入射するように、レーザーホルダー22eに固定されて半導体レーザー光源22aの前方に配置されている。
The
蛍光体22cは、半導体レーザー光源22aからのレーザー光を受けて半導体レーザー光源22aより長波長の光を発生する波長変換部材(本実施形態ではYAG蛍光体)である。
The
蛍光体22cは、集光レンズ22bで集光された半導体レーザー光源22aからのレーザー光が入射するように(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が投影されるように)、プレート部22f(に形成された貫通穴H22f)に固定されて集光レンズ22bの前方に配置されている。
The
本実施形態では、蛍光体22cとして、光軸AX20上に中心を持つ円形の蛍光体セラミックス(厚み:80μm、直径:0.6mm、YAGの濃度:20%、アルミナ等のセラミックス材料の濃度:80%)を用いている。なお、蛍光体セラミックスの厚み、直径、YAGの濃度、アルミナ等のセラミックス材料の濃度はこれらに限定されず、適宜調整することが可能である。なお、蛍光体22cの形状は、円形に限られず、例えば、車両左右方向(車幅方向)が長手の楕円又は矩形形状であってもよい。矩形形状の蛍光体22cは、例えば、矩形開口が形成されたマスク部材で所定形状の蛍光体を覆うことで構成することが可能である。
In this embodiment, as the
プレート部22fに形成された貫通穴H22fは、投影レンズ21側(車両前方側)の大径穴、その反対側(車両後方側)の小径穴を含んでいる。大径穴と小径穴との境界には、段差部が形成されている。大径穴は、蛍光体22cと略同一の直径とされている。蛍光体22cは、段差部に当接するまで貫通穴H22f内(大径穴内)に挿入されるとともに、接着剤等の公知の手段を用いてプレート部22f(大径穴内)に固定されている。蛍光体22cは、投影レンズ21の車両後方側焦点F21より後方に位置している。
The through hole H 22f formed in the
蛍光体22cは、これを透過する半導体レーザー光源22aからのレーザー光と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(疑似白色光)を放射する。蛍光体22c及び半導体レーザー光源22aから発生する熱量は、アルミ等の金属製筒部であるレーザーホルダー22eの作用により放熱される。
The
蛍光体22cの表面のうち半導体レーザー光源22a側には、半導体レーザー光源22aからのレーザー光の反射を防止するための反射防止膜(ARコート)や、半導体レーザー光源22aからのレーザー光を透過させ、蛍光体22cからの黄色光を反射するダイクロコートを施してもよい。反射防止膜を施した場合には、半導体レーザー光源22aからのレーザー光を効率良く蛍光体22c内に入射させることが可能となるため、光利用効率を向上させることが可能となる。ダイクロコートを施した場合には、蛍光体22cから半導体レーザー光源22a側へ向かう黄色光を投影レンズ21側へ反射させることが可能となるため、光利用効率を向上させることが可能となる。
On the semiconductor
蛍光体22cから放射される光束の指向特性は略ランバーシアンになる。ランバーシアンとは、蛍光体22c上の軸上光度を100%(I0)とした場合の(θ=0)、蛍光体22cに対して所定角度θ傾いた方向の光度の割合のことであり、I(θ)=I0×cosθで表される。これは、蛍光体22cが放射する光束の広がりを表している。
The directivity characteristic of the light beam emitted from the
上記のように蛍光体22cから放射される光束の指向特性が略ランバーシアンであるため、投影レンズ21の光取り込み角θ1が60°(全角)である場合、蛍光体22cを投影レンズ21の車両後方側焦点F21近傍に配置すると、当該蛍光体22cから放射された光束のうち約25%が投影レンズ21を透過するにすぎず、約75%は投影レンズ21を透過しない。この場合、光利用効率は約25%となる。
Since the directivity characteristic of the light beam emitted from the
本実施形態では、投影レンズ21を透過する光束を増やすために、蛍光体22cの前方にリフレクタ22dを配置してある。
In the present embodiment, a
図3に示すように、リフレクタ22dは、一端側開口である入射口22d2とその反対側の他端側開口である出射口22d3とを含むとともに、投影レンズ21の車両後方側焦点F21近傍に配置された出射口22d3から蛍光体22c近傍に配置された入射口22d2に向かうにつれ錐体状に狭まるように延びる貫通穴を含んでいる。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、リフレクタ22dの貫通穴は、光源ユニット22の軸AX22eを回転軸とする円錐型の貫通穴とされている(図3参照)。リフレクタ22dは、例えば、樹脂(アクリルやポリカーボネイト等)を、金型に注入し、冷却、固化させることで成形されている。そして、リフレクタ22dの貫通穴の内周面には、アルミ蒸着等の鏡面処理を施すことで、投影レンズ21の車両後方側焦点F21近傍に配置された出射口22d3から蛍光体22c近傍に配置された入射口22d2に向かうにつれ円錐状に狭まるように延びる錐体筒状反射面22d1が形成されている。本実施形態では、錐体筒状反射面22d1は、反射率が例えば0.85で、光源ユニット22の軸AX22eを含む断面に直線を含む円錐筒状反射面とされている。
In the present embodiment, the through hole of the
入射口22d2及び出射口22d3は、蛍光体22cの形状に合わせて、光源ユニット22の軸AX22e上に中心を持つ円形とされている。
The entrance 22d2 and the exit 22d3 have a circular shape centered on the axis AX 22e of the
入射口22d2は、蛍光体22cから放射される光束がリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)内に漏れなく入射するように、蛍光体22cと略同一サイズ(本実施形態では、直径:0.6mm)とされている。出射口22d3には、これを透過する蛍光体22cからの光束によって仮想の光源像が形成される。出射口22d3は、これに形成される仮想の光源像を前方に投影するために、投影レンズ21の車両後方側焦点F21近傍に配置されている。
The entrance 22d2 has substantially the same size as the
リフレクタ22dは、入射口22d2とプレート部22fに形成された貫通穴H22fとを略一致させるとともに略密着させた状態で、ネジ、接着剤等の公知の手段を用いてプレート部22fに固定されている。なお、蛍光体22cは、入射口22d2に対して車両後方側に配置されていてもよいし、入射口22d2内(錐体筒状反射面22d1内)に配置されていてもよい。
The
リフレクタ22dの入射口径(直径)と出射口径(直径)の比率は、以下の観点から1:2とされている。
The ratio of the entrance aperture (diameter) and the exit aperture (diameter) of the
本出願の発明者は、リフレクタ22dの出射口径/入射口径を変化させた場合、指向角内光束/光源光束がどのように変化するかについて、シミュレーションを行った。図4は、そのシミュレーションの結果をプロットしたグラフである。横軸がリフレクタ22dの出射口径/入射口径、縦軸が指向角内光束/光源光束を表している。
The inventor of the present application performed a simulation on how the luminous flux within the directivity angle / the light source luminous flux changes when the exit aperture / incident aperture of the
このシミュレーションは、入射口22d2、出射口22d3、蛍光体22cがそれぞれ円形、入射口径=蛍光体径(=0.6mm)、テーパー角度α=出射口22d3において指向角内光束が最大になる角度という条件の下で、指向角40°、60°、80°、100°ごとに行った。なお、テーパー角度αとは、光源ユニット22の軸AX22eを含む錐体筒状反射面22d1の断面(直線)と光軸AX20とがなす角度のことである(図3参照)。光源光束とは、蛍光体22cから放射される全光束のことである。
In this simulation, the entrance port 22d2, the exit port 22d3, and the
図4を参照すると、指向角が60°の場合、リフレクタ22dの出射口径/入射口径が約4以上のときに、指向角内光束/光源光束が最大(約75%)となることが分かる。なお、図4中、指向角が60°かつ出射口径/入射口径=1のときの指向角内光束/光源光束(約25%)は、リフレクタ22dを省略した場合の指向角内光束/光源光束を表している。
Referring to FIG. 4, when the directivity angle is 60 °, the light flux within the directivity angle / light source light flux becomes maximum (about 75%) when the exit aperture / incident aperture of the
スポット配光ユニット20の小型化を考慮すると、出射口径/入射口径をできる限り小さくすることで出射口径を小さくするのが望ましい。しかしながら、出射口径/入射口径を小さくするとそれにつれ指向角内光束/光源光束も小さくなってしまう(図4参照)。
In consideration of miniaturization of the spot
車両用前照灯の光源としては、光源サイズが小さくかつ光束が大きい方が望ましく、この観点からは、車両用前照灯として有効活用できる指向角全角40〜100°の範囲で、図4中の変曲点付近の倍率1.5〜4.0を用いるのが望ましい。 As the light source of the vehicle headlamp, it is desirable that the light source size is small and the luminous flux is large. From this point of view, in the range of full angle of directional angle of 40 to 100 ° that can be effectively used as the vehicle headlamp, FIG. It is desirable to use a magnification of 1.5 to 4.0 near the inflection point.
本実施形態では、以上を考慮して、スポット配光ユニット20の小型化を実現しつつ、なおかつ、スポット配光パターンに求められる光束を確保する観点から、入射口径と出射口径の比率として、1:2を選定してある。
In the present embodiment, in consideration of the above, from the viewpoint of realizing a reduction in the size of the spot
リフレクタ22dのテーパー角度αは、以下の観点から15°とされている。
The taper angle α of the
本出願の発明者は、テーパー角度αを変化させた場合、指向角内/光源光束がどのように変化するかについて、シミュレーションを行った。図5は、そのシミュレーションの結果をプロットしたグラフである。横軸がテーパー角度α、縦軸が指向角内/光源光束を表している。 The inventor of the present application performed a simulation on how the in-directional angle / light source light flux changes when the taper angle α is changed. FIG. 5 is a graph plotting the results of the simulation. The horizontal axis represents the taper angle α, and the vertical axis represents the directivity angle / light source light flux.
このシミュレーションは、出射口径/入射口径=2、入射口22d2、出射口22d3、蛍光体22cがそれぞれ円形、入射口径=蛍光体径(=0.6mm)という条件の下で、指向角40°、60°、80°、100°ごとに行った。
This simulation is based on the condition that the exit aperture / incident aperture = 2, the entrance aperture 22d2, the exit aperture 22d3, and the
図5を参照すると、テーパー角度αが特定の角度のときに、指向角内光束/光源光束が最大となること、例えば、指向角が60°の場合、テーパー角度αが15°のときに、指向角内光束/光源光束が最大となることが分かる。 Referring to FIG. 5, when the taper angle α is a specific angle, the light beam within the directivity angle / the light source light beam is maximized. For example, when the directivity angle is 60 °, the taper angle α is 15 °. It can be seen that the beam within the directional angle / the light source beam is maximized.
このように、テーパー角度αが特定の角度のときに、指向角内光束/光源光束が最大となるのは、例えば、指向角(全角)80°の光束を取りたい場合、テーパー角度αが小さい領域では光源(蛍光体22c)からの直射光の指向角(全角)80°内の光束も反射されるため反射ロスが発生すること、また、出射口22d3のサイズが定まっているため、テーパー角度αが大きいとリフレクタ22dの長さが短くなり錐体筒状反射面22d1に当たらない光束が増加し効率が低下すること、が原因と考えられる。
As described above, when the taper angle α is a specific angle, the light beam within the directivity angle / the light source light beam is maximized. For example, when a light beam with a directivity angle (full angle) of 80 ° is desired, the taper angle α is small. In the region, since the light beam within the directivity angle (full angle) 80 ° of the direct light from the light source (
なお、出射口径/入射口径=2以外の場合でも、テーパー角度αが特定の角度のときに、指向角内光束/光源光束が最大となることが、本出願の発明者が行ったシミュレーションにより判明している(図6参照)。図6は、出射口径/入射口径を変化させた場合の、指向角内光束/光源光束が最大となるテーパー角度αを、指向角40°、60°、80°、100°ごとにプロットしたグラフである。横軸がリフレクタ22dの出射口径/入射口径、縦軸が指向角内光束/光源光束が最大となるテーパー角度αを表している。
Note that, even when the exit aperture / incident aperture is other than 2, the in-directivity beam / light source beam is maximized when the taper angle α is a specific angle, according to the simulation conducted by the inventors of the present application. (See FIG. 6). FIG. 6 is a graph in which the taper angle α at which the light flux within the directivity angle / light source light flux becomes maximum when the exit aperture / incident aperture is changed is plotted for each orientation angle of 40 °, 60 °, 80 °, and 100 °. It is. The horizontal axis represents the exit aperture / incident aperture of the
図6を参照すると、入射口径と出射口径との比率が、1:1.5〜1:4.0の間において、テーパー角αを15〜40°内に設定することで、車両用前照灯として有効活用できる指向角40〜100°(全角)内の光束を最大化することが可能となることが分かる。 Referring to FIG. 6, when the ratio of the entrance aperture to the exit aperture is between 1: 1.5 and 1: 4.0, the taper angle α is set within 15 to 40 °, so that the vehicle headlamp is set. It can be seen that the luminous flux within a directivity angle of 40 to 100 ° (full angle) that can be effectively used as a lamp can be maximized.
本実施形態では、より明るいスポット配光パターンを形成する観点から、リフレクタ22dのテーパー角度αとして、投影レンズ21の光取り込み角θ1に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度15°を選定してある。
In the present embodiment, from the viewpoint of forming a brighter spot light distribution pattern, the angle of 15 ° at which the luminous flux within the directivity angle / light source luminous flux corresponding to the light capturing angle θ1 of the
なお、リフレクタ22dの光軸AX20方向寸法は、リフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率及びテーパー角度αを上記のように選定することで、自動的に定まる。
The dimension of the
上記構成のスポット配光ユニット20によれば、半導体レーザー光源22aから放射されたレーザー光は、集光レンズ22bの作用により集光されて蛍光体22cに照射される(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が、蛍光体22cに投影される)。本実施形態では、蛍光体22cに投影される半導体レーザー光源22aの光源像は、蛍光体22cと略同一の円形とされている。円形の光源像は、例えば、集光レンズ22bの焦点位置を調整することで形成可能である。
According to the spot
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、投影レンズ21を透過して、前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される(図7参照)。スポット配光パターンP1aは、投影レンズ21(車両前方側表面)の作用により形成されるカットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。シェードで光束の一部を遮光してカットオフラインを形成する場合と比べ、光束の損失無く、カットオフラインCL1aを形成することが可能となる。 Accordingly, the spot light distribution pattern P1a for irradiating the hot zone Hz in the passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The spot light distribution pattern P1a includes a cut-off line CL1a formed by the action of the projection lens 21 (vehicle front side surface) at the upper edge. The cut-off line CL1a can be formed without loss of the light beam, as compared with the case where a part of the light beam is shaded by the shade to form the cut-off line.
なお、スポット配光ユニット20は、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
The spot
以上のように、本実施形態のスポット配光ユニット20によれば、蛍光体22cの前方に配置されたリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)の作用により、蛍光体22cから放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、従来、投影レンズ21に入射させることができなかった光束を、投影レンズ21に入射させることが可能となる。これにより、光利用効率の高い車両用前照灯を構成することが可能となる。
As described above, according to the spot
本実施形態のスポット配光ユニット20によれば、上記のように入射口径と出射口径の比率及びテーパー角度αが設定されたリフレクタ22dを、蛍光体22cの前方に配置することで、蛍光体22cから放射された光束のうち約65%が、投影レンズ21を透過することとなる(図4参照)。すなわち、本実施形態のスポット配光ユニット20によれば、リフレクタ22dを配置しない場合と比べ、約2.5倍の光束をスポット配光パターンP1aの形成に用いることが可能となる、光利用効率の極めて高いスポット配光ユニット20を構成することが可能となる。
According to the spot
また、本実施形態のスポット配光ユニット20によれば、蛍光体22cの前方に配置されたリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)の作用により、蛍光体22cから放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、投影レンズ21等のサイズを小さくしても、十分な明るさのスポット配光パターンP1aを形成することが可能となる。
Moreover, according to the spot
なお、出射口22d3の面積は2mm2以下が望ましい。このようにすれば、LEDと同等の発光面積で、LEDより指向角が狭い仮想の光源を出射口22d3に形成することが可能となる。このように、LEDと同等の発光面積とすることが可能となるため、LED用に設計された光学系と本実施形態の光源ユニット22とを組み合わせることで、光利用効率の高い車両用前照灯を構成することが可能となる。
The area of the exit port 22d3 is desirably 2 mm 2 or less. In this way, it is possible to form a virtual light source having a light emitting area equivalent to that of an LED and having a narrower directivity angle than that of the LED at the exit port 22d3. Thus, since it becomes possible to make it the light emission area equivalent to LED, the headlight for vehicles with high light utilization efficiency by combining the optical system designed for LED and the
また、本実施形態のスポット配光ユニット20によれば、半導体レーザー光源22aと蛍光体22cとが離間して配置されているため、リフレクタ22dに半導体レーザー光源22aの熱が直に伝わることが無い。このため、リフレクタ22dを樹脂等で成形したとしても、リフレクタ22dが半導体レーザー光源22aの熱の影響を受けて損傷するのを抑えることが可能となる。
Further, according to the spot
[拡散配光ユニット30]
図8は、拡散配光ユニット30をその光軸AX30を含む水平面で切断した横断面図である。
[Diffusion light distribution unit 30]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the diffusing
拡散配光ユニット30は、いわゆるダイレクトプロジェクション型の灯具ユニットであり、図8に示すように、車両前後方向に延びる光軸AX30上に配置された投影レンズ31、投影レンズ31の後方に配置された光源ユニット22等を備えている。光源ユニット22は、第1実施形態で説明したものと同様である。
The diffusion
拡散配光ユニット30と上記構成のスポット配光ユニット20とを比較すると、前者の投影レンズ31の車両後方側焦点距離及び光取り込み角θ2がそれぞれ10mm及び100°(全角)であるのに対して、後者の投影レンズ21の車両後方側焦点距離及び光取り込み角θ1がそれぞれ50mm及び60°(全角)である点で、両者は相違する。
Comparing the diffused
また、前者のリフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率及びテーパー角度αが1:2及び25°であるのに対して、後者のリフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率及びテーパー角度αが1:2及び15°である点で、両者は相違する。
Further, the ratio of the entrance aperture to the exit aperture of the
上記相違点以外、拡散配光ユニット30は、スポット配光ユニット20と同様である。
Except for the above differences, the diffusion
以下、拡散配光ユニット30について、スポット配光ユニット20と比較しての相違点を中心に説明する。なお、スポット配光ユニット20と同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, the diffusion
投影レンズ31は、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が凹面のメニスカスレンズである。本実施形態では、左右方向(例えば、左右50°の範囲)に大きく拡散するワイド配光パターンを形成する観点から、光源のサイズを考慮して、投影レンズ31として、車両後方側焦点距離が10mm、光取り込み角θ2が100°(全角)の投影レンズを用いている。投影レンズ31は、レンズホルダー33に保持されて光軸AX30上に配置されている。なお、光取り込み角θ2とは、投影レンズ31の車両後方側焦点F31近傍に配置された光源から放射される光束が当該投影レンズ31(有効径)に入射する角度(全角)のことである。
The
投影レンズ31の車両前方側表面(凸面)は、車両後方側焦点F31近傍に配置された光源から放射されて当該投影レンズ31を透過する光束が、鉛直方向より水平方向に大きく拡散して、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上にカットオフラインを含むワイド配光パターンを形成するように、投影レンズ31を透過する光束を予め定められた方向に屈折させて出射する非球面のレンズ面とされている(例えば、特開2010−153402号公報参照)。なお、投影レンズ31は、メニスカスレンズに限定されず、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が平面の平凸レンズであってもよい。
Vehicle front side surface of the projection lens 31 (convex), the light beam emitted from a light source disposed in the vicinity of the vehicle rear-side focal point F 31 and transmitted through the
上記のように蛍光体22cから放射される光束の指向特性が略ランバーシアンであるため、投影レンズ31の光取り込み角θ2が100°(全角)である場合、蛍光体22cを投影レンズ31の車両後方側焦点F31近傍に配置すると、当該蛍光体22cから放射された光束のうち約60%が投影レンズ31を透過するにすぎず、約40%は投影レンズ31を透過しない。この場合、光利用効率は約60%となる。
Since the directivity characteristic of the light beam emitted from the
本実施形態では、投影レンズ31を透過する光束を増やすために、蛍光体22cの前方にリフレクタ22dを配置してある。
In the present embodiment, a
リフレクタ22dは、一端側開口である入射口22d2とその反対側の他端側開口である出射口22d3とを含むとともに、投影レンズ31の車両後方側焦点F31近傍に配置された出射口22d3から蛍光体22c近傍に配置された入射口22d2に向かうにつれ錐体状に狭まるように延びる貫通穴を含んでいる。
本実施形態では、リフレクタ22dの貫通穴は、光源ユニット22の軸AX22eを回転軸とする円錐型の貫通穴とされている(図8参照)。
In the present embodiment, the through hole of the
入射口22d2は、蛍光体22cから放射される光束がリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)内に漏れなく入射するように、蛍光体22cと略同一サイズ(本実施形態では、直径:0.6mm)とされている。出射口22d3には、これを透過する蛍光体22cからの光束によって仮想の光源像が形成される。出射口22d3は、これに形成される仮想の光源像を前方に投影するために、投影レンズ31の車両後方側焦点F31近傍に配置されている。
The entrance 22d2 has substantially the same size as the
リフレクタ22dの入射口径(直径)と出射口径(直径)の比率は、以下の観点から1:2とされている。
The ratio of the entrance aperture (diameter) and the exit aperture (diameter) of the
図4を参照すると、指向角が100°の場合、リフレクタ22dの出射口径/入射口径が約2以上のときに、指向角内光束/光源光束が最大(約88%)となることが分かる。なお、図4中、指向角が100°かつ出射口径/入射口径=1のときの指向角内光束/光源光束(約60%)は、リフレクタ22dを省略した場合の指向角内光束/光源光束を表している。
Referring to FIG. 4, when the directivity angle is 100 °, the light flux within the directivity angle / light source light flux becomes maximum (about 88%) when the exit aperture / incident aperture of the
本実施形態では、ワイド配光パターンに求められる光束を確保する観点から、入射口径と出射口径の比率として、1:2を選定してある。 In the present embodiment, 1: 2 is selected as the ratio of the entrance aperture to the exit aperture from the viewpoint of securing the luminous flux required for the wide light distribution pattern.
リフレクタ22dのテーパー角度αは、以下の観点から25°とされている。
The taper angle α of the
図5を参照すると、指向角が100°の場合、テーパー角度αが25°のときに、指向角内光束/光源光束が最大となることが分かる。 Referring to FIG. 5, it can be seen that when the directivity angle is 100 °, the light flux within the directivity angle / light source light flux becomes maximum when the taper angle α is 25 °.
本実施形態では、より明るいワイド配光パターンを形成する観点から、リフレクタ22dのテーパー角度αとして、投影レンズ31の光取り込み角θ2に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度25°を選定してある。
In the present embodiment, from the viewpoint of forming a brighter wide light distribution pattern, an
なお、リフレクタ22dの光軸AX30方向寸法は、リフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率及びテーパー角度αを上記のように選定することで、自動的に定まる。
The dimension of the
上記構成の拡散配光ユニット30によれば、半導体レーザー光源22aから放射されたレーザー光は、集光レンズ22bの作用により集光されて蛍光体22cに照射される(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が、蛍光体22cに投影される)。本実施形態では、蛍光体22cに投影される半導体レーザー光源22aの光源像は、蛍光体22cと略同一の円形とされている。円形の光源像は、例えば、集光レンズ22bの焦点位置を調整することで形成可能である。
According to the diffusing
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、投影レンズ31を透過して、前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中の拡散領域Aを照射するワイド配光パターンP1bが形成される(図7参照)。ワイド配光パターンP1bは、投影レンズ31(車両前方側表面)の作用により形成されるカットオフラインCL1bをその上端縁に含んでいる。シェードで光束の一部を遮光してカットオフラインを形成する場合と比べ、光束の損失無く、カットオフラインCL1bを形成することが可能となる。 As a result, a wide light distribution pattern P1b that irradiates the diffusion region A in the passing beam light distribution pattern P1 that is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The wide light distribution pattern P1b includes a cut-off line CL1b formed by the action of the projection lens 31 (vehicle front side surface) at the upper edge. The cut-off line CL1b can be formed without loss of the light beam, as compared with the case where a part of the light beam is shaded by the shade to form the cut-off line.
なお、拡散配光ユニット30は、ワイド配光パターンP1bが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中の拡散領域Aを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
The diffusion
以上のように、本実施形態の拡散配光ユニット30によれば、蛍光体22cの前方に配置されたリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)の作用により、蛍光体22cから放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、従来、投影レンズ31に入射させることができなかった光束を、投影レンズ31に入射させることが可能となる。これにより、光利用効率を向上させることが可能となる。
As described above, according to the diffusion
本実施形態の拡散配光ユニット30によれば、上記のように入射口径と出射口径の比率及びテーパー角度αが設定されたリフレクタ22dを、蛍光体22cの前方に配置することで、蛍光体22cから放射された光束のうち約88%が、投影レンズ31を透過することとなる(図4参照)。すなわち、本実施形態の拡散配光ユニット30によれば、リフレクタ22dを配置しない場合と比べ、約1.5倍の光束をワイド配光パターンP1bの形成に用いることが可能となる、光利用効率の極めて高い拡散配光ユニット30を構成することが可能となる。
According to the diffusing
また、本実施形態の拡散配光ユニット30によれば、蛍光体22cの前方に配置されたリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)の作用により、蛍光体22cから放射される光束の指向角を狭めることが可能となるため、投影レンズ31等のサイズを小さくすることが可能となる。
Further, according to the diffusion
なお、出射口22d3の面積は2mm2以下が望ましい。このようにすれば、LEDと同等の発光面積で、LEDより指向角が狭い仮想の光源を出射口22d3に形成することが可能となる。このように、LEDと同等の発光面積とすることが可能となるため、LED用に設計された光学系と本実施形態の光源ユニット22とを組み合わせることで、光利用効率の高い車両用前照灯を構成することが可能となる。
The area of the exit port 22d3 is desirably 2 mm 2 or less. In this way, it is possible to form a virtual light source having a light emitting area equivalent to that of an LED and having a narrower directivity angle than that of the LED at the exit port 22d3. Thus, since it becomes possible to make it the light emission area equivalent to LED, the headlight for vehicles with high light utilization efficiency by combining the optical system designed for LED and the
また、本実施形態の拡散配光ユニット30によれば、半導体レーザー光源22aと蛍光体22cとが離間して配置されているため、リフレクタ22dに半導体レーザー光源22aの熱が直に伝わることが無い。このため、リフレクタ22dを樹脂等で成形したとしても、リフレクタ22dが半導体レーザー光源22aの熱の影響を受けて損傷するのを抑えることが可能となる。
Further, according to the diffusion
[合成配光パターンP1]
次に、上記構成の車両用前照灯10により仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に形成される合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1について説明する。
[Synthetic light distribution pattern P1]
Next, a passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern formed on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the vehicle front end) by the
図7は、スポット配光ユニット20により形成されるスポット配光パターンP1aと拡散配光ユニット30により形成されるワイド配光パターンP1bとを合成した合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1の例である。
FIG. 7 shows a light distribution pattern P1 for a passing beam, which is a combined light distribution pattern obtained by combining the spot light distribution pattern P1a formed by the spot
カットオフラインは、灯具正面方向の消点であるH−Vを通る鉛直線であるV−V線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、V−V線よりも右側が、対向車線側カットオフラインCLRとして水平方向に延びるようにして形成されるとともに、V−V線より左側が、自車線側カットオフラインCLLとして対向車線側カットオフラインCLRよりも段上がりで水平方向に延びるようにして形成されている。そして、この自車線側カットオフラインCLLにおけるV−V線寄りの端部は、斜めカットオフラインCLSとして形成されている。この斜めカットオフラインCLSは、対向車線側カットオフラインCLRとV−V線との交点から左斜め上方の傾斜角(例えば45°程度)で延びている。 The cut-off line extends in the horizontal direction with a difference in the left and right steps from the VV line, which is a vertical line passing through HV, which is the vanishing point in the front direction of the lamp, and the right side of the VV line is on the opposite lane together they are formed so as to extend in the horizontal direction as a side cut-off line CL R, left of the line V-V extends horizontally stepped up than the opposite lane side cut-off line CL R as a self-lane side cutoff line CL L It is formed in this way. Then, the ends of the line V-V closer in the own lane side cut-off line CL L is formed as an oblique cut-off line CL S. The oblique cutoff line CL S extends from the intersection between the oncoming vehicle lane side cut-off line CL R and the line V-V in upper left of the inclination angle (e.g. about 45 °).
すれ違いビーム用配光パターンP1においては、対向車線側カットオフラインCLRとV−V線との交点であるエルボ点Eは、H−Hの0.5〜0.6°程度下方に位置しており、このエルボ点Eをやや左寄りに囲むようにして高光度領域であるホットゾーンHzが形成されている。そして、その外側にホットゾーンHzより拡散した拡散領域Aが形成されている。ホットゾーンHzには、スポット配光ユニット20からの光束が照射され、拡散領域Aには、拡散配光ユニット30からの光束が照射される。これにより、ホットゾーンHzがより明るい遠方視認性に優れた車両用前照灯に最適のすれ違いビーム用配光パターンP1を形成することが可能となる。
In low-beam light distribution pattern P1, an elbow point E which is the point of intersection between the oncoming vehicle lane side cut-off line CL R and the line V-V is positioned approximately 0.5 to 0.6 ° below the H-H A hot zone Hz that is a high luminous intensity region is formed so as to surround the elbow point E slightly to the left. A diffusion region A diffused from the hot zone Hz is formed on the outside thereof. The hot zone Hz is irradiated with a light beam from the spot
以上説明したように、スポット配光ユニット20と拡散配光ユニット30とを組み合わせて構成される本実施形態の車両用前照灯10によれば、以下の効果を奏する。
As described above, according to the
すなわち、本実施形態の車両用前照灯10によれば、LEDと同等の発光面積で、LEDより指向角が狭い仮想の光源である出射口22d3からの光束でホットゾーンHzを照射する構成であるため、これと同等の発光面積を持つLEDからの光束でホットゾーンHzを照射する場合と比べ、ホットゾーンHzがより明るい遠方視認性に優れた車両用前照灯に最適の合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1を形成することが可能となる。
That is, according to the
また、本実施形態の車両用前照灯10によれば、LEDと同等の発光面積で、LEDより指向角が狭い仮想の光源である出射口22d3からの光束でホットゾーンHzを照射する構成であるため、これと同等の発光面積を持つLEDからの光束でホットゾーンHzを照射する場合と比べ、より少ない数のスポット配光ユニット20でホットゾーンHzを十分明るく照射することが可能となる。このように、本実施形態の車両用前照灯10によれば、スポット配光ユニット20の数を減らしてもホットゾーンHzを十分明るく照射することが可能となるため、その分、車両用前照灯10の省スペース化を実現することが可能となる。
Moreover, according to the
同様に、本実施形態の車両用前照灯10によれば、LEDと同等の発光面積で、LEDより指向角が狭い仮想の光源である出射口22d3からの光束で拡散領域Aを照射する構成であるため、これと同等の発光面積を持つLEDからの光束で拡散領域Aを照射する場合と比べ、より少ない数の拡散配光ユニット30で拡散領域Aを十分明るく照射することが可能となる。このように、本実施形態の車両用前照灯10によれば、拡散配光ユニット30の数を減らしても拡散領域Aを十分明るく照射することが可能となるため、その分、車両用前照灯10の省スペース化を実現することが可能となる。
Similarly, according to the
次に、変形例について説明する。 Next, a modified example will be described.
上記実施形態では、スポット配光ユニット20により形成されるスポット配光パターンP1aと拡散配光ユニット30により形成されるワイド配光パターンP1bとを合成した合成配光パターンが、すれ違いビーム用配光パターンP1である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
In the above embodiment, the combined light distribution pattern obtained by combining the spot light distribution pattern P1a formed by the spot
例えば、スポット配光ユニット20により形成される配光パターンP2aと拡散配光ユニット30により形成される配光パターンP2bとを合成した合成配光パターンは、図9に示すように、走行ビーム用配光パターンP2であってもよい。例えば、各ユニット20、30の投影レンズ21、31の車両前方側表面を調整することで、走行ビーム用配光パターンP2を形成することが可能である。
For example, a combined light distribution pattern obtained by synthesizing the light distribution pattern P2a formed by the spot
また、上記実施形態では、入射口22d2及び出射口22d3の形状が円形であるように説明したが、入射口22d2及び出射口22d3の形状は、蛍光体22cの形状に合った形状であればよく、円形に限定されない。
In the above embodiment, the shape of the entrance 22d2 and the exit 22d3 is described as being circular. However, the shape of the entrance 22d2 and the exit 22d3 may be any shape that matches the shape of the
例えば、円形の蛍光体22cに代えて、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状の蛍光体22cを用いる場合には、入射口22d2及び出射口22d3の形状も、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状を用いることが可能である。
For example, when a rectangular or
このようにすれば、車両左右方向(車幅方向)に長い光源を実現することが可能となるため、車両用前照灯として最適な配光パターンを形成することが可能となる。 In this way, it is possible to realize a light source that is long in the left-right direction of the vehicle (vehicle width direction), and therefore it is possible to form an optimal light distribution pattern as a vehicle headlamp.
なお、図4〜図6は、入射口22d2、出射口22d3、蛍光体22cがそれぞれ円形の場合のシミュレーションの結果であるが、入射口22d2、出射口22d3、蛍光体22cがそれぞれ円形以外(例えば矩形又は楕円形状)であっても、円形の場合と同様の結果となることが判明している。
4 to 6 show simulation results when the entrance 22d2, the exit 22d3, and the
また、上記実施形態では、錐体筒状反射面22d1の、光源ユニット22の軸AX22eを含む断面が直線であるように説明したが、錐体筒状反射面22d1の、光源ユニット22の軸AX22eを含む断面は、当該円錐筒状反射面22d1で反射された蛍光体22cからの光束が投影レンズ21に入射する形状であればよく、直線に限定されない。
Moreover, although the said embodiment demonstrated that the cross section containing the axis | shaft AX22e of the
例えば、錐体筒状反射面22d1の、光源ユニット22の軸AX22eを含む断面は、指向角内及び指向角外の光束が投影レンズ21に入射するように、蛍光体22cから見て外側に凸の曲線であってもよい。このようにすれば、指向角内の光束に加え、指向角外の光束が投影レンズ21に入射することとなるため、その分、光利用効率がさらに向上することとなり、より高い明るいスポット配光パターン、ワイド配光パターンを形成することが可能となる。
For example, the cross section of the cone-shaped cylindrical reflection surface 22d1 including the axis AX 22e of the
次に、一本の光ファイバーを用いてダイレクトプロジェクション型のスポット配光ユニット20Aを構成する変形例1について説明する。
Next,
図10は、スポット配光ユニット20Aをその光軸AX20Aを含む水平面で切断した横断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the spot
本変形例のスポット配光ユニット20Aと第1実施形態のスポット配光ユニット20と比較すると、前者の蛍光体22c及びリフレクタ22dが光源ユニット22ではなく支持部材24を介してレンズホルダー23に固定されているのに対して、後者の蛍光体22c及びリフレクタ22dが光源ユニット22に固定されている点で、両者は相違する。
Compared with the spot
また、前者の光源ユニット22がレンズホルダー23に固定されていないのに対して、後者の光源ユニット22がレンズホルダー23に固定されている点で、両者は相違する。
Further, the former is different in that the former
また、前者が光ファイバー25を備えているのに対して、後者が光ファイバー25を備えていない点で、両者は相違する。
The former is different from the former in that the
上記相違点以外、本変形例のスポット配光ユニット20Aは、第1実施形態のスポット配光ユニット20と同様である。
Except for the above differences, the spot
以下、本変形例のスポット配光ユニット20Aについて、第1実施形態のスポット配光ユニット20と比較しての相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態のスポット配光ユニット20と同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, the spot
光ファイバー25(本発明のライトガイドに相当)は、石英ガラスやプラスチックで形成される細い繊維状の物質で、中心部のコアと、その周囲を覆うクラッドとを含んでいる。コアは、クラッドと比較して屈折率が高い。光ファイバー25の一端面25aから内部に導入された光は、コアとクラッドとの境界の全反射を利用してコア内部に閉じこめられた状態で他端面25bまで導光(又は伝送)されて、当該他端面25bから出射する。
The optical fiber 25 (corresponding to the light guide of the present invention) is a thin fibrous material formed of quartz glass or plastic, and includes a core at the center and a clad covering the periphery. The core has a higher refractive index than the clad. The light introduced from the one
図10に示すように、光ファイバー25の一端部は、その一端面25a(コア)に、集光レンズ22bで集光された半導体レーザー光源22aからのレーザー光が入射するように(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が投影されるように)、支持部材26を介してプレート部22f(に形成された貫通穴H22f)に固定されている。
As shown in FIG. 10, at one end of the
光ファイバー25のコアは、蛍光体22cの形状に合わせて、断面が円形(例えば、直径:0.6mm)とされている。
The core of the
光ファイバー25の他端部は、その他端面25b(コア)と蛍光体22cとを略一致させるとともに略密着させた状態で、支持部材24を介してレンズホルダー23に固定されている。
The other end of the
本変形例のスポット配光ユニット20Aは、次のように機能する。
The spot
すなわち、半導体レーザー光源22aから放射されるレーザー光は、光ファイバー25の一端面25a(コア)から内部に導入されて他端面25b(コア)から出射し、蛍光体22cを照射する。
That is, the laser light emitted from the semiconductor
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、投影レンズ21を透過して、前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される(図7参照)。スポット配光パターンP1aは、投影レンズ21(車両前方側表面)の作用により形成されるカットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット20Aは、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
Accordingly, the spot light distribution pattern P1a for irradiating the hot zone Hz in the passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The spot light distribution pattern P1a includes a cut-off line CL1a formed by the action of the projection lens 21 (vehicle front side surface) at the upper edge. The spot
本変形例のスポット配光ユニット20Aによれば、第1実施形態に記載の効果に加え、さらに次の効果を奏する。
According to the spot
第1に、半導体レーザー光源22aと光ファイバー25とを用いることで、大きな損失無く効率よく、蛍光体22cまでレーザー光を伝送することが可能となる。これは、半導体レーザー光源22aの指向角が狭く、光源サイズが小さいためである。
First, by using the semiconductor
第2に、光ファイバー25を用いることで、スポット配光ユニット20Aの外に半導体レーザー光源22a等(すなわち、蛍光体22c及びリフレクタ22dを除いた光源ユニット22)を配置することが可能となる。これにより、半導体レーザー光源22aや冷却構造等をスポット配光ユニット20Aの内部に設置した場合と比較し、スポット配光ユニット20Aを小型・軽量にすることが可能となる。
Second, by using the
第3に、上記のようにスポット配光ユニット20Aを軽量化できるため、スポット配光ユニット20Aに公知のエイミング機構を連結した場合に、当該エイミング機構に加わる重量負荷を低減することが可能となる。これにより、エイミング機構に加わる重量負荷に起因する各種不具合を低減することが可能となる。
Third, since the spot
なお、光ファイバー25のコアの断面は、蛍光体22cの形状に合った形状であればよく、円形に限定されない。例えば、円形の蛍光体22cに代えて、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状の蛍光体22cを用いる場合には、光ファイバー25のコアの断面も、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状を用いることが可能である。
In addition, the cross section of the core of the
このようにすれば、車両左右方向(車幅方向)に長い光源を実現することが可能となるため、車両用前照灯として最適な配光パターンを形成することが可能となる。 In this way, it is possible to realize a light source that is long in the left-right direction of the vehicle (vehicle width direction), and therefore it is possible to form an optimal light distribution pattern as a vehicle headlamp.
なお、矩形又は楕円形状のコアと円形のコアとを比べると、矩形又は楕円形状のコアであっても伝送効率はほぼ変わらず、他端面25bにおいてコア形状に合った略均一な輝度分布を形成することが可能となる。
When the rectangular or elliptical core is compared with the circular core, the transmission efficiency is almost the same even with the rectangular or elliptical core, and a substantially uniform luminance distribution matching the core shape is formed on the
以上、光ファイバー25を用いてスポット配光ユニット20Aを構成する例について説明したが、同様にして、光ファイバー25を用いて拡散配光ユニット30Aを構成することが可能である(図11参照)。
Although the example in which the spot
次に、複数本の光ファイバーを用いてダイレクトプロジェクション型のスポット配光ユニット20Bを構成する変形例2について説明する。
Next,
図12は、スポット配光ユニット20Bをその光軸AX20Bを含む水平面で切断した横断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of the spot
本変形例のスポット配光ユニット20Bと変形例1のスポット配光ユニット20Aと比較すると、前者が一つの光源ユニット22と一つの光ファイバー25とを備えているのに対して、後者が複数の光源ユニット22と複数の個別光ファイバー27とを備えている点で、両者は相違する。
Compared with the spot
上記相違点以外、本変形例のスポット配光ユニット20Bは、変形例1のスポット配光ユニット20Aと同様である。
Except for the above differences, the spot
以下、本変形例のスポット配光ユニット20Bについて、変形例1のスポット配光ユニット20Aと比較しての相違点を中心に説明する。なお、変形例1のスポット配光ユニット20Aと同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, the spot
個別光ファイバー27(本発明のライトガイドに相当)は、石英ガラスやプラスチックで形成される細い繊維状の物質で、中心部のコアと、その周囲を覆うクラッドとを含んでいる。コアは、クラッドと比較して屈折率が高い。個別光ファイバー27の一端面27aから内部に導入された光は、コアとクラッドとの境界の全反射を利用してコア内部に閉じこめられた状態で他端面27bまで導光されて、当該他端面27bから出射する。共通光ファイバー28(本発明の共通ライトガイドに相当)も同様である。
The individual optical fiber 27 (corresponding to the light guide of the present invention) is a thin fibrous material formed of quartz glass or plastic, and includes a central core and a clad covering the periphery thereof. The core has a higher refractive index than the clad. The light introduced from one
図12に示すように、個別光ファイバー27の一端部は、その一端面27a(コア)に、集光レンズ22bで集光された半導体レーザー光源22aからのレーザー光が入射するように(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が投影されるように)、支持部材26を介して、対応する光源ユニット22のプレート部22f(に形成された貫通穴H22f)に固定されている。
As shown in FIG. 12, at one end of the individual
各個別光ファイバー27の他端面27b(コア)は、これから出射するレーザー光が共通光ファイバー28の一端面28aに入射するように、共通光ファイバー28の一端面28a(コア)に接続されている。
The
個別光ファイバー27のコアは、断面が円形(例えば、直径:0.2mm)とされている。共通光ファイバー28のコアは、各個別光ファイバー27からのレーザー光を効率的に取り込むため、各個別光ファイバー27のコア面積の合計より大きい面積とされている(例えば、長辺0.8mm×短辺0.4mmの楕円形状のコア)。なお、共通光ファイバー28に代えて、ガラスロッド等の導光部材を用いてもよい。
The core of the individual
共通光ファイバー28の他端部は、その他端面28b(コア)と蛍光体22cとを略一致させるとともに略密着させた状態で、支持部材24を介してレンズホルダー23に固定されている。
The other end of the common
本変形例のスポット配光ユニット20Bは、次のように機能する。
The spot
すなわち、各半導体レーザー光源22aから放射されるレーザー光は、対応する個別光ファイバー27の一端面27a(コア)から内部に導入されて、さらに、共通光ファイバー28の一端面28aから内部に導入されて、他端面28b(コア)から出射し、蛍光体22cを照射する。
That is, the laser light emitted from each semiconductor
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、投影レンズ21を透過して、前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される(図7参照)。スポット配光パターンP1aは、投影レンズ21(車両前方側表面)の作用により形成されるカットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット20Bは、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
Accordingly, the spot light distribution pattern P1a for irradiating the hot zone Hz in the passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The spot light distribution pattern P1a includes a cut-off line CL1a formed by the action of the projection lens 21 (vehicle front side surface) at the upper edge. The spot
本変形例のスポット配光ユニット20Bによれば、変形例1に記載の効果に加え、さらに次の効果を奏する。
According to the spot
複数の個別光ファイバー27をファイバーバンドルし、これらの他端面27bから出射するレーザー光を直接蛍光体22cに入射させると、個々の個別光ファイバー27のクラッド層が影となり輝度むらが発生して、蛍光体22cを均一に照射できないという問題がある。
When a plurality of individual
これに対して、本変形例のスポット配光ユニット20Bによれば、各個別光ファイバー27からのレーザー光が共通光ファイバー28に入射して均一化されることとなるため、ファイバーバンドルした複数の個別光ファイバー27からのレーザー光で直接蛍光体22cを照射する場合と比べ、蛍光体22cを輝度むら無く均一に照射することが可能となる。
On the other hand, according to the spot
以上、個別光ファイバー27、共通光ファイバー28を用いてスポット配光ユニット20Bを構成する例について説明したが、同様にして、個別光ファイバー27、共通光ファイバー28を用いて拡散配光ユニット(図示せず)を構成することが可能である。
The example in which the spot
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態である車両用前照灯について図面を参照しながら説明する。
[Second Embodiment]
Next, a vehicle headlamp according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図13は、本発明の第2実施形態である車両用前照灯を構成するスポット配光ユニット40をその光軸AX40を含む鉛直面で切断した縦断面図である。
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the spot
本実施形態のスポット配光ユニット40は、いわゆるパラボラ型の灯具ユニットであり、図13に示すように、放物面系の反射面41、反射面41の焦点F41近傍に配置された仮想の光源としての出射口22d3を含む光源ユニット22等を備えている。光源ユニット22は、第1実施形態で説明したものと同様である。
The spot
反射面41は、車両前後方向に延びる光軸AX40(回転軸)を持つ放物面系の反射面であり、光源ユニット22の出射口22d3から入射する光束を反射し、カットオフラインCL1aを含むスポット配光パターンP1aを形成するように構成されている。
The
光源ユニット22は、出射口22d3から放射される光束が略下向きとなる姿勢で配置されている。出射口22d3は、反射面41の焦点F41近傍に位置している。
The
本実施形態では、リフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率は、第1実施形態と同様にして選定するのが望ましい(例えば、1:2)。また、リフレクタ22dのテーパー角度αも、第1実施形態と同様、より明るいスポット配光パターンを形成する観点から、反射面41の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度を選定するのが望ましい。
In the present embodiment, it is desirable to select the ratio of the entrance aperture and the exit aperture of the
上記構成のスポット配光ユニット40によれば、出射口22d3から放射されて反射面41に入射する光束は、当該反射面41で反射されて前方に照射される。これにより、図7に示すように、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される。スポット配光パターンP1aは、カットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット40は、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
According to the spot
従来、パラボラ型の灯具ユニットにおいては、反射面(反射面41に相当する反射面)のサイズが光源の指向特性を考慮することなく仕様で定められているため、反射面のサイズによっては、ランバーシアンな指向特性の光源から放射される光束(特に、車両前方側に照射される光束)を、当該反射面に入射させることができない場合があった。 Conventionally, in a parabolic lamp unit, the size of the reflecting surface (the reflecting surface corresponding to the reflecting surface 41) is determined in the specification without considering the directivity characteristics of the light source. In some cases, a light beam emitted from a light source having cyan directivity (particularly a light beam irradiated to the front side of the vehicle) cannot be incident on the reflecting surface.
これに対して、本実施形態のスポット配光ユニット40によれば、蛍光体22cの前方に配置されたリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)の作用により、蛍光体22cから放射される光束の指向角を狭めることが可能となる。
On the other hand, according to the spot
従って、上記のようにリフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率を選定し、反射面41の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となるテーパー角度αを選定することで、従来、反射面41に入射させることができなかった光束(特に、車両前方側に照射される光束)を、反射面41に入射させることが可能となる。これにより、光利用効率を向上させることが可能となる。
Therefore, by selecting the ratio of the entrance aperture and the exit aperture of the
以上、パラボラ型のスポット配光ユニット40を構成する例について説明したが、同様にして、パラボラ型の拡散配光ユニット(図示せず)を構成することが可能である。
The example of configuring the parabolic spot
本実施形態のスポット配光ユニット40と拡散配光ユニットとを組み合わせて構成される車両用前照灯によっても、第1実施形態の車両用前照灯10と同様の効果を奏することが可能となる。
The vehicle headlamp configured by combining the spot
なお、光源ユニット22は、図13に示すように、その光軸AX22eが鉛直方向に延びるように配置されていてもよいし、あるいは、その光軸AX22e(の下方)が車両後方側に傾斜した方向に延びるように配置されていてもよい。光源ユニット22を、その光軸AX22e(の下方)が後方に傾斜した方向に延びるように配置した場合、光源ユニット22から放射される光束の指向分布も車両後方側に傾くため、光利用効率をさらに向上させることが可能となる。
As shown in FIG. 13, the
次に、一本の光ファイバーを用いてパラボラ型のスポット配光ユニット40Aを構成する変形例3について説明する。
Next, Modification 3 in which the parabolic spot
図14は、スポット配光ユニット40Aをその光軸AX40Aを含む水平面で切断した横断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the spot
本変形例のスポット配光ユニット40Aと第2実施形態のスポット配光ユニット40と比較すると、前者の蛍光体22c及びリフレクタ22dが光源ユニット22ではなく支持部材24を介して反射面41側に固定されているのに対して、後者の蛍光体22c及びリフレクタ22dが光源ユニット22に固定されている点で、両者は相違する。
Compared with the spot
また、前者が光ファイバー25を備えているのに対して、後者が光ファイバー25を備えていない点で、両者は相違する。
The former is different from the former in that the
上記相違点以外、本変形例のスポット配光ユニット40Aは、第2実施形態のスポット配光ユニット40と同様である。
Except for the above differences, the spot
以下、本変形例のスポット配光ユニット40Aについて、第2実施形態のスポット配光ユニット40と比較しての相違点を中心に説明する。なお、第2実施形態のスポット配光ユニット40と同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, the spot
図14に示すように、光ファイバー25の一端部は、その一端面25a(コア)に、集光レンズ22bで集光された半導体レーザー光源22aからのレーザー光が入射するように(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が投影されるように)、支持部材26を介してプレート部22f(に形成された貫通穴H22f)に固定されている。
As shown in FIG. 14, at one end of the
光ファイバー25のコアは、蛍光体22cの形状に合わせて、断面が円形(例えば、直径:0.6mm)とされている。
The core of the
光ファイバー25の他端部は、その他端面25b(コア)と蛍光体22cとを略一致させるとともに略密着させた状態で、支持部材24を介して反射面41側に固定されている。
The other end portion of the
本変形例のスポット配光ユニット40Aは、次のように機能する。
The spot
すなわち、半導体レーザー光源22aから放射されるレーザー光は、光ファイバー25の一端面25a(コア)から内部に導入されて他端面25b(コア)から出射し、蛍光体22cを照射する。
That is, the laser light emitted from the semiconductor
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、反射面41で反射されて前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される(図7参照)。スポット配光パターンP1aは、カットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット40Aは、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
Accordingly, the spot light distribution pattern P1a for irradiating the hot zone Hz in the passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The spot light distribution pattern P1a includes a cut-off line CL1a at the upper end edge. Note that the spot
本変形例のスポット配光ユニット40Aによれば、第2実施形態に記載の効果に加え、さらに次の効果を奏する。
According to the spot
第1に、半導体レーザー光源と光ファイバー25とを用いることで、大きな損失無く効率よく、蛍光体22cまでレーザー光を伝送することが可能となる。これは、半導体レーザー光源22aの指向角が狭く、光源サイズが小さいためである。
First, by using the semiconductor laser light source and the
第2に、光ファイバー25を用いることで、スポット配光ユニット40Aの外に半導体レーザー光源22a等(すなわち、蛍光体22c及びリフレクタ22dを除いた光源ユニット22)を配置することが可能となる。これにより、半導体レーザー光源22aや冷却構造等をスポット配光ユニット20Aの内部に設置した場合と比較し、スポット配光ユニット40Aを小型・軽量にすることが可能となる。
Second, by using the
第3に、上記のようにスポット配光ユニット40Aを軽量化できるため、スポット配光ユニット40Aの外に半導体レーザー光源22a等(すなわち、蛍光体22c及びリフレクタ22dを除いた光源ユニット22)を配置することにより、スポット配光ユニット40Aを軽量化できるため、スポット配光ユニット40Aに公知のエイミング機構を連結した場合に、当該エイミング機構に加わる重量負荷を低減することが可能となる。これにより、エイミング機構に加わる重量負荷に起因する各種不具合を低減することが可能となる。
Third, since the spot
なお、光ファイバー25のコアの断面は、蛍光体22cの形状に合った形状であればよく、円形に限定されない。例えば、円形の蛍光体22cに代えて、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状の蛍光体22cを用いる場合には、光ファイバー25のコアの断面も、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状を用いることが可能である。
In addition, the cross section of the core of the
このようにすれば、車両左右方向(車幅方向)に長い光源を実現することが可能となるため、車両用前照灯として最適な配光パターンを形成することが可能となる。 In this way, it is possible to realize a light source that is long in the left-right direction of the vehicle (vehicle width direction), and therefore it is possible to form an optimal light distribution pattern as a vehicle headlamp.
なお、矩形又は楕円形状のコアと円形のコアとを比べると、矩形又は楕円形状のコアであっても伝送効率はほぼ変わらず、他端面25bにおいてコア形状に合った略均一な輝度分布を形成することが可能となる。
When the rectangular or elliptical core is compared with the circular core, the transmission efficiency is almost the same even with the rectangular or elliptical core, and a substantially uniform luminance distribution matching the core shape is formed on the
以上、光ファイバー25を用いてパラボラ型のスポット配光ユニット40Aを構成する例について説明したが、同様にして、光ファイバー25を用いてパラボラ型の拡散配光ユニット(図示せず)を構成することが可能である。
The example in which the parabolic spot
次に、複数本の光ファイバーを用いてパラボラ型のスポット配光ユニット40Bを構成する変形例4について説明する。
Next, Modification 4 in which a parabolic spot
図15は、スポット配光ユニット40Bをその光軸AX40Bを含む水平面で切断した横断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the spot
本変形例のスポット配光ユニット40Bと変形例3のスポット配光ユニット40Aと比較すると、前者が一つの光源ユニット22と一つの光ファイバー25とを備えているのに対して、後者が複数の光源ユニット22と複数の個別光ファイバー27とを備えている点で、両者は相違する。
Compared with the spot
上記相違点以外、本変形例のスポット配光ユニット20Bは、変形例3のスポット配光ユニット40Aと同様である。
Except for the above differences, the spot
以下、本変形例のスポット配光ユニット40Bについて、変形例3のスポット配光ユニット40Aと比較しての相違点を中心に説明する。なお、変形例3のスポット配光ユニット40Aと同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, the spot
図15に示すように、個別光ファイバー27の一端部は、その一端面27a(コア)に、集光レンズ22bで集光された半導体レーザー光源22aからのレーザー光が入射するように(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が投影されるように)、支持部材26を介して、対応する光源ユニット22のプレート部22f(に形成された貫通穴H22f)に固定されている。
As shown in FIG. 15, at one end of the individual
各個別光ファイバー27の他端面27b(コア)は、これから出射するレーザー光が共通光ファイバー28の一端面28aに入射するように、共通光ファイバー28の一端面28a(コア)に接続されている。
The
個別光ファイバー27のコアは、断面が円形(例えば、直径:0.2mm)とされている。共通光ファイバー28のコアは、各個別光ファイバー27からのレーザー光を効率的に取り込むため、各個別光ファイバー27のコア面積の合計より大きい面積とされている(例えば、長辺0.8mm×短辺0.4mmの楕円形状のコア)。なお、共通光ファイバー28に代えて、ガラスロッド等の導光部材を用いてもよい。
The core of the individual
共通光ファイバー28の他端部は、その他端面28b(コア)と蛍光体22cとを略一致させるとともに略密着させた状態で、支持部材24を介して反射面41側に固定されている。
The other end portion of the common
本変形例のスポット配光ユニット40Bは、次のように機能する。
The spot
すなわち、各半導体レーザー光源22aから放射されるレーザー光は、対応する個別光ファイバー27の一端面27a(コア)から内部に導入されて、さらに、共通光ファイバー28の一端面28aから内部に導入されて、他端面28b(コア)から出射し、蛍光体22cを照射する。
That is, the laser light emitted from each semiconductor
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、反射面41で反射されて前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される(図7参照)。スポット配光パターンP1aは、カットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット40Bは、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
Accordingly, the spot light distribution pattern P1a for irradiating the hot zone Hz in the passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The spot light distribution pattern P1a includes a cut-off line CL1a at the upper end edge. The spot
本変形例のスポット配光ユニット40Bによれば、変形例3に記載の効果に加え、さらに次の効果を奏する。
According to the spot
複数の個別光ファイバー27をファイバーバンドルし、これらの他端面27bから出射するレーザー光を直接蛍光体22cに入射させると、個々の個別光ファイバー27のクラッド層が影となり輝度むらが発生して、蛍光体22cを均一に照射できないという問題がある。
When a plurality of individual
これに対して、本変形例のスポット配光ユニット40Bによれば、各個別光ファイバー27からのレーザー光が共通光ファイバー28に入射して均一化されることとなるため、ファイバーバンドルした複数の個別光ファイバー27からのレーザー光で直接蛍光体22cを照射する場合と比べ、蛍光体22cを輝度むら無く均一に照射することが可能となる。
On the other hand, according to the spot
以上、個別光ファイバー27、共通光ファイバー28を用いてパラボラ型のスポット配光ユニット40Bを構成する例について説明したが、同様にして、個別光ファイバー27、共通光ファイバー28を用いてパラボラ型の拡散配光ユニット(図示せず)を構成することが可能である。
The example in which the parabolic spot
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態である車両用前照灯について図面を参照しながら説明する。
[Third Embodiment]
Next, a vehicle headlamp according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図16は、本発明の第3実施形態である車両用前照灯を構成するスポット配光ユニット50をその光軸AX50を含む鉛直面で切断した縦断面図である。
Figure 16 is a longitudinal sectional view taken along the spot
本実施形態のスポット配光ユニット50は、プロジェクタ型の灯具ユニットであり、図16に示すように、車両前後方向に延びる光軸AX50上に配置された投影レンズ51、投影レンズ51の後方側焦点F51よりも車両後方側かつ光軸AX50近傍に配置された仮想の光源としての出射口22d3を含む光源ユニット22、出射口22d3の上方に配置された反射面52、反射面52で反射された出射口22d3からの光束の一部を遮光するように、投影レンズ51と出射口22d3との間に配置されたシェード53等を備えている。光源ユニット22は、第1実施形態で説明したものと同様である。
The spot
投影レンズ51は、車両前方側表面が凸面で車両後方側表面が平面の平凸非球面レンズである。投影レンズ51は、例えば、レンズホルダー54に保持されて光軸AX50上に配置されている。
The
光源ユニット22は、出射口22d3から放射される光束が略上向きとなる姿勢で、シェード53に固定されている。出射口22d3は、投影レンズ51の後方側焦点F51よりも車両後方側かつ光軸AX50近傍に位置している。
The
反射面52は、第1焦点F152が出射口22d3近傍に設定され、第2焦点F252が投影レンズ51の車両後方側焦点F51近傍に設定された回転楕円系の反射面(回転楕円面又はこれに類する自由曲面等)である。
Reflecting
反射面52は、出射口22d3から略上向きに放射される光束が入射するように、出射口22d3の側方(図16中、車両後方側の側方)から投影レンズ51に向かって延びて、出射口22d3の上方を覆っている。
The reflecting
本実施形態では、リフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率は、第1実施形態と同様にして選定するのが望ましい(例えば、1:2)。また、リフレクタ22dのテーパー角度αも、第1実施形態と同様、より明るいスポット配光パターンを形成する観点から、反射面52の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となる角度を選定するのが望ましい。
In the present embodiment, it is desirable to select the ratio of the entrance aperture and the exit aperture of the
シェード53は、投影レンズ51の車両後方側焦点F51から出射口22d3側に延びるミラー面53aを含んでいる。シェード53の前端縁は、投影レンズ51の車両後方側の焦点面に沿って凹に湾曲している。ミラー面53aに入射し上向きに反射される光は投影レンズ51で屈折して路面方向に向かう。すなわち、ミラー面53aに入射した光がカットオフラインを境に折り返されてカットオフライン以下の配光パターンに重畳される形となる。これにより、図7に示すように、カットオフラインCL1aを含むスポット配光パターンP1aが形成される。
上記構成のスポット配光ユニット50によれば、出射口22d3から放射されて反射面52に入射する光束は、当該反射面52で反射されて、投影レンズ51の後方側焦点F51近傍で収束した後、投影レンズ51を透過して前方に照射される。これにより、図7に示すように、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される。スポット配光パターンP1aは、シェード53の作用により形成されるカットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット50は、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
According to the spot
従来、プロジェクタ型の灯具ユニットにおいては、投影レンズ(投影レンズ51に相当する投影レンズ)のサイズ、レンズ厚が、光源の指向特性を考慮することなく仕様で定められているため、投影レンズのサイズ、レンズ厚によっては、ランバーシアンな指向特性の光源から放射される光束(特に、車両前方側に照射される光束)を、当該投影レンズに入射させることができない場合があった(又は、入射させることができても、すれ違いビーム用配光パターンとして求められる範囲を照射することができない場合があった)。 Conventionally, in a projector-type lamp unit, the size and thickness of a projection lens (projection lens corresponding to the projection lens 51) are determined in the specification without considering the directivity characteristics of the light source. Depending on the lens thickness, a light beam emitted from a light source having a Lambertian directional characteristic (particularly a light beam irradiated to the front side of the vehicle) may not be able to enter (or enter) the projection lens. Even if it was possible, there was a case where it was not possible to irradiate the range required for the light distribution pattern for the passing beam).
これに対して、本実施形態のスポット配光ユニット50によれば、蛍光体22cの前方に配置されたリフレクタ22d(錐体筒状反射面22d1)の作用により、蛍光体22cから放射される光束の指向角を狭めることが可能となる。
On the other hand, according to the spot
従って、上記のようにリフレクタ22dの入射口径と出射口径の比率を選定し、反射面52の光取り込み角に対応する指向角内光束/光源光束が最大となるテーパー角度αを選定することで、従来、投影レンズ51に入射させることができなかった光束(特に、車両前方側に照射される光束)を、投影レンズ51に入射させることが可能となる。これにより、光利用効率を向上させることが可能となる。
Therefore, by selecting the ratio between the entrance aperture and the exit aperture of the
以上、プロジェクタ型のスポット配光ユニット50を構成する例について説明したが、同様にして、プロジェクタ型の拡散配光ユニット(図示せず)を構成することが可能である。
The example of configuring the projector-type spot
本実施形態のスポット配光ユニット50と拡散配光ユニットとを組み合わせて構成される車両用前照灯によっても、第1実施形態の車両用前照灯10と同様の効果を奏することが可能となる。
The vehicle headlamp configured by combining the spot
なお、光源ユニット22は、図16に示すように、その光軸AX22eが鉛直方向に延びるように配置されていてもよいし、あるいは、その光軸AX22e(の上方)が車両後方側に傾斜した方向に延びるように配置されていてもよい。光源ユニット22を、その光軸AX22e(の上方)が後方に傾斜した方向に延びるように配置した場合、光源ユニット22から放射される光束の指向分布も車両後方側に傾くため、光利用効率をさらに向上させることが可能となる。
As shown in FIG. 16, the
次に、一本の光ファイバーを用いてプロジェクタ型のスポット配光ユニット50Aを構成する変形例5について説明する。
Next, Modification 5 in which the projector-type spot
図17は、スポット配光ユニット50Aをその光軸AX50Aを含む水平面で切断した横断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view of the spot
本変形例のスポット配光ユニット50Aと第3実施形態のスポット配光ユニット50と比較すると、前者の蛍光体22c及びリフレクタ22dが光源ユニット22ではなくシェード53に固定されているのに対して、後者の蛍光体22c及びリフレクタ22dが光源ユニット22に固定されている点で、両者は相違する。
Compared with the spot
また、前者の光源ユニット22がシェード53に固定されていないのに対して、後者の光源ユニット22がシェード53に固定されている点で、両者は相違する。
Further, the former is different in that the former
また、前者が光ファイバー25を備えているのに対して、後者が光ファイバー25を備えていない点で、両者は相違する。
The former is different from the former in that the
上記相違点以外、本変形例のスポット配光ユニット50Aは、第3実施形態のスポット配光ユニット50と同様である。
Except for the above differences, the spot
以下、本変形例のスポット配光ユニット50Aについて、第3実施形態のスポット配光ユニット50と比較しての相違点を中心に説明する。なお、第3実施形態のスポット配光ユニット50と同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, the spot
図17に示すように、光ファイバー25の一端部は、その一端面25a(コア)に、集光レンズ22bで集光された半導体レーザー光源22aからのレーザー光が入射するように(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が投影されるように)、支持部材26を介してプレート部22f(に形成された貫通穴H22f)に固定されている。
As shown in FIG. 17, at one end of the
光ファイバー25のコアは、蛍光体22cの形状に合わせて、断面が円形(例えば、直径:0.6mm)とされている。
The core of the
光ファイバー25の他端部は、その他端面25b(コア)と蛍光体22cとを略一致させるとともに略密着させた状態で、支持部材24を介してシェード53に固定されている。
The other end of the
本変形例のスポット配光ユニット50Aは、次のように機能する。
The spot
すなわち、半導体レーザー光源22aから放射されるレーザー光は、光ファイバー25の一端面25a(コア)から内部に導入されて他端面25b(コア)から出射し、蛍光体22cを照射する。
That is, the laser light emitted from the semiconductor
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、反射面52で反射されて、投影レンズ51の後方側焦点F51近傍で収束した後、投影レンズ51を透過して前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される(図7参照)。スポット配光パターンP1aは、シェード53の作用により形成されるカットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット50Aは、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
Accordingly, the spot light distribution pattern P1a for irradiating the hot zone Hz in the passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The spot light distribution pattern P1a includes a cut-off line CL1a formed by the action of the
本変形例のスポット配光ユニット50Aによれば、第3実施形態に記載の効果に加え、さらに次の効果を奏する。
According to the spot
第1に、半導体レーザー光源と光ファイバー25とを用いることで、大きな損失無く効率よく、蛍光体22cまでレーザー光を伝送することが可能となる。これは、半導体レーザー光源22aの指向角が狭く、光源サイズが小さいためである。
First, by using the semiconductor laser light source and the
第2に、光ファイバー25を用いることで、スポット配光ユニット50Aの外に半導体レーザー光源22a等(すなわち、蛍光体22c及びリフレクタ22dを除いた光源ユニット22)を配置することが可能となる。これにより、半導体レーザー光源22aや冷却構造等をスポット配光ユニット50Aの内部に設置した場合と比較し、スポット配光ユニット50Aを小型・軽量にすることが可能となる。
Second, by using the
第3に、上記のようにスポット配光ユニット50Aを軽量化できるため、スポット配光ユニット50Aの外に半導体レーザー光源22a等(すなわち、蛍光体22c及びリフレクタ22dを除いた光源ユニット22)を配置することにより、スポット配光ユニット50Aを軽量化できるため、スポット配光ユニット50Aに公知のエイミング機構を連結した場合に、当該エイミング機構に加わる重量負荷を低減することが可能となる。これにより、エイミング機構に加わる重量負荷に起因する各種不具合を低減することが可能となる。
Third, since the spot
なお、光ファイバー25のコアの断面は、蛍光体22cの形状に合った形状であればよく、円形に限定されない。例えば、円形の蛍光体22cに代えて、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状の蛍光体22cを用いる場合には、光ファイバー25のコアの断面も、アスペクト比(例えば1:2〜1:5)の矩形又は楕円形状を用いることが可能である。
In addition, the cross section of the core of the
このようにすれば、車両左右方向(車幅方向)に長い光源を実現することが可能となるため、車両用前照灯として最適な配光パターンを形成することが可能となる。 In this way, it is possible to realize a light source that is long in the left-right direction of the vehicle (vehicle width direction), and therefore it is possible to form an optimal light distribution pattern as a vehicle headlamp.
なお、矩形又は楕円形状のコアと円形のコアとを比べると、矩形又は楕円形状のコアであっても伝送効率はほぼ変わらず、他端面25bにおいてコア形状に合った略均一な輝度分布を形成することが可能となる。
When the rectangular or elliptical core is compared with the circular core, the transmission efficiency is almost the same even with the rectangular or elliptical core, and a substantially uniform luminance distribution matching the core shape is formed on the
以上、光ファイバー25を用いてプロジェクタ型のスポット配光ユニット50Aを構成する例について説明したが、同様にして、光ファイバー25を用いてプロジェクタ型の拡散配光ユニット(図示せず)を構成することが可能である。
The example in which the projector-type spot
次に、複数本の光ファイバーを用いてプロジェクタ型のスポット配光ユニット50Bを構成する変形例6について説明する。
Next, Modification 6 in which a projector-type spot
図18は、スポット配光ユニット50Bをその光軸AX50Bを含む水平面で切断した横断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of the spot
本変形例のスポット配光ユニット50Bと変形例5のスポット配光ユニット50Aと比較すると、前者が一つの光源ユニット22と一つの光ファイバー25とを備えているのに対して、後者が複数の光源ユニット22と複数の個別光ファイバー27とを備えている点で、両者は相違する。
Compared with the spot
上記相違点以外、本変形例のスポット配光ユニット50Bは、変形例5のスポット配光ユニット50Aと同様である。
Except for the differences described above, the spot
以下、本変形例のスポット配光ユニット50Bについて、変形例5のスポット配光ユニット50Aと比較しての相違点を中心に説明する。なお、変形例5のスポット配光ユニット50Aと同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。
Hereinafter, the spot
図18に示すように、個別光ファイバー27の一端部は、その一端面27a(コア)に、集光レンズ22bで集光された半導体レーザー光源22aからのレーザー光が入射するように(すなわち、半導体レーザー光源22aの光源像が投影されるように)、支持部材26を介して、対応する光源ユニット22のプレート部22f(に形成された貫通穴H22f)に固定されている。
As shown in FIG. 18, at one end of the individual
各個別光ファイバー27の他端面27b(コア)は、これから出射するレーザー光が共通光ファイバー28の一端面28aに入射するように、共通光ファイバー28の一端面28a(コア)に接続されている。
The
個別光ファイバー27のコアは、断面が円形(例えば、直径:0.2mm)とされている。共通光ファイバー28のコアは、各個別光ファイバー27からのレーザー光を効率的に取り込むため、各個別光ファイバー27のコア面積の合計より大きい面積とされている(例えば、長辺0.8mm×短辺0.4mmの楕円形状のコア)。なお、共通光ファイバー28に代えて、ガラスロッド等の導光部材を用いてもよい。
The core of the individual
共通光ファイバー28の他端部は、その他端面28b(コア)と蛍光体22cとを略一致させるとともに略密着させた状態で、支持部材24を介してシェード53に固定されている。
The other end of the common
本変形例のスポット配光ユニット50Bは、次のように機能する。
The spot
すなわち、各半導体レーザー光源22aから放射されるレーザー光は、対応する個別光ファイバー27の一端面27a(コア)から内部に導入されて、さらに、共通光ファイバー28の一端面28aから内部に導入されて、他端面28b(コア)から出射し、蛍光体22cを照射する。
That is, the laser light emitted from each semiconductor
レーザー光が照射された蛍光体22cは、その表面(及び/又は内部)で散乱した半導体レーザー光源22aからのレーザー光(散乱光)と半導体レーザー光源22aから入射するレーザー光で励起されて発光した蛍光体22cからの光との混色による白色光(擬似白色光)を放射する。
The
蛍光体22cから放射された光束は、入射口22d2から錐体筒状反射面22d1内に入射し、当該反射面22d1で反射されて出射口22d3から出射し(又は当該反射面22d1で反射されることなく直接出射口22d3から出射し)、反射面52で反射されて前方に照射される。すなわち、出射口22d3を通過する光束によって当該出射口22d3に仮想の光源像が形成されて、この仮想の光源像が前方に投影される形となる。
The light beam emitted from the
これにより、仮想鉛直スクリーン(例えば、車両前端部前方約25mに配置されている)上に、合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するスポット配光パターンP1aが形成される(図7参照)。スポット配光パターンP1aは、シェード53の作用により形成されるカットオフラインCL1aをその上端縁に含んでいる。なお、スポット配光ユニット50Bは、スポット配光パターンP1aが合成配光パターンであるすれ違いビーム用配光パターンP1中のホットゾーンHzを照射するように公知のエイミング機構(図示せず)により光軸調整されている。
Accordingly, the spot light distribution pattern P1a for irradiating the hot zone Hz in the passing beam light distribution pattern P1 which is a combined light distribution pattern on a virtual vertical screen (for example, disposed about 25 m ahead of the front end of the vehicle). Is formed (see FIG. 7). The spot light distribution pattern P1a includes a cut-off line CL1a formed by the action of the
本変形例のスポット配光ユニット50Bによれば、変形例5に記載の効果に加え、さらに次の効果を奏する。
According to the spot
複数の個別光ファイバー27をファイバーバンドルし、これらの他端面27bから出射するレーザー光を直接蛍光体に入射させると、個々の個別光ファイバー27のクラッド層が影となり輝度むらが発生して、蛍光体22cを均一に照射できないという問題がある。
When a plurality of individual
これに対して、本変形例のスポット配光ユニット50Bによれば、各個別光ファイバー27からのレーザー光が共通光ファイバー28に入射して均一化されることとなるため、ファイバーバンドルした複数の個別光ファイバー27からのレーザー光で直接蛍光体22cを照射する場合と比べ、蛍光体22cを輝度むら無く均一に照射することが可能となる。
On the other hand, according to the spot
以上、個別光ファイバー27、共通光ファイバー28を用いてプロジェクタ型のスポット配光ユニット50Bを構成する例について説明したが、同様にして、個別光ファイバー27、共通光ファイバー28を用いてプロジェクタ型の拡散配光ユニット(図示せず)を構成することが可能である。
The example in which the projector-type spot
以上、同種のスポット配光ユニットと拡散配光ユニット(例えば、スポット配光ユニット20と拡散配光ユニット30)とを組み合わせて車両用前照灯を構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、異種のスポット配光ユニットと拡散配光ユニット(例えば、第1実施形態の拡散配光ユニット30と第2又は第3実施形態のスポット配光ユニット40、50)とを組み合わせて車両用前照灯を構成してもよい。
As described above, the example in which the vehicle headlamp is configured by combining the same kind of spot light distribution unit and the diffusion light distribution unit (for example, the spot
なお、上記各実施形態及び各変形例で、光源ユニット22を構成するリフレクタ22dの貫通穴の内周面には、アルミ蒸着等の鏡面処理を施すことで、出射口22d3から入射口22d2に向かうにつれ円錐状に狭まるように延びる錐体筒状反射面22d1が形成されているように説明したが、本発明はこれに限定されない。
In each of the above-described embodiments and modifications, the inner peripheral surface of the through hole of the
例えば、リフレクタ22dを中実の透明樹脂製又はガラス性の透明部材で構成するとともに、当該リフレクタ22dの表面にアルミ蒸着等の鏡面処理を施すことで金属膜からなる錐体筒状反射面22d1を形成してもよい。このリフレクタ22dの表面に施された金属膜からなる錐体筒状反射面22d1によっても、上記各実施形態及び各変形例と同様の効果を奏することが可能となる。
For example, the
また、上記各実施形態及び各変形例では、青色レーザー光を放射するレーザーダイオードと黄色発光蛍光体(YAG蛍光体)とを組み合わせて光源ユニット22を構成する例について説明したが、発明はこれに限定されない。例えば、紫外発光半導体レーザー(例えば、波長405nmのレーザー光を放射する半導体レーザー光源)と青、緑、赤色発光蛍光体とを組み合わせて光源ユニット22を構成することも可能である。
In each of the above-described embodiments and modifications, the example in which the
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。 The above embodiment is merely an example in all respects. The present invention is not construed as being limited to these descriptions. The present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof.
10…車両用前照灯、20、20A、20B…ダイレクトプロジェクション型スポット配光ユニット、21…投影レンズ、22…光源ユニット、22…光源ユニット、22a…半導体レーザー光源、22b…集光レンズ、22c…蛍光体、22d…リフレクタ、22d1…錐体筒状反射面、22d1…錐体筒状反射面、22d2…入射口、22d3…出射口、22e…レーザーホルダー、22f…プレート部、22e…レーザーホルダー、22f…プレート部、24…支持部材、25…光ファイバー、25a…一端面、25b…他端面、26…支持部材、27…個別光ファイバー、27a…一端面、27b…他端面、28…共通光ファイバー、28a…一端面、28b…他端面、30、30A、30B…ダイレクトプロジェクション型拡散配光ユニット、31…投影レンズ、33…レンズホルダー、40、40A、40B…パラボラ型スポット配光ユニット、41…反射面、50、50A、50B…プロジェクタ型スポット配光ユニット、51…投影レンズ、52…反射面、53…シェード、53a…ミラー面、54…レンズホルダー
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記半導体レーザー光源からのレーザー光が入射するように前記半導体レーザー光源の前方に配置され、前記半導体レーザー光源からのレーザー光を受けて前記半導体レーザー光源より長波長の光を発生する波長変換部材と、
一端側開口である入射口とその反対側の他端側開口である出射口とを含むとともに、前記出射口から前記入射口に向かうにつれ錐体状に狭まるように延びる錐体筒状反射面を含むリフレクタと、
を備えており、
前記錐体筒状反射面の少なくとも一部は、前記波長変換部材から放射された光束が、前記錐体筒状反射面に入射し、当該錐体筒状反射面で反射されて前記出射口から出射し又は当該錐体筒状反射面で反射されることなく直接前記出射口から出射し、前方に照射されるように、前記波長変換部材の前方に配置されていることを特徴とする車両用前照灯用の光源ユニット。 A semiconductor laser light source;
A wavelength conversion member that is disposed in front of the semiconductor laser light source so that laser light from the semiconductor laser light source is incident thereon and that receives laser light from the semiconductor laser light source and generates light having a longer wavelength than the semiconductor laser light source; ,
A cone-shaped cylindrical reflecting surface that includes an incident port that is an opening at one end and an exit port that is an opening at the other end on the opposite side, and extends so as to narrow in a cone shape from the exit port toward the incident port. Including a reflector, and
With
At least a part of the cone-shaped cylindrical reflection surface has a light beam emitted from the wavelength conversion member incident on the cone-shaped cylindrical reflection surface, reflected by the cone-shaped cylindrical reflection surface, and from the exit port. The vehicle is characterized in that it is disposed in front of the wavelength conversion member so that it is emitted or directly emitted from the emission port without being reflected by the cone-shaped cylindrical reflecting surface and is emitted forward. Light source unit for headlamps.
前記錐体筒状反射面は前記透明部材の表面に施された金属膜からなることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の車両用前照灯用の光源ユニット。 The reflector is a solid transparent member,
The light source unit for a vehicle headlamp according to any one of claims 1 to 5, wherein the conical cylindrical reflecting surface is made of a metal film applied to a surface of the transparent member.
請求項1から6のいずれかに記載の光源ユニットと、
を備えており、
前記光源ユニットの前記出射口は、前記投影レンズの車両後方側焦点近傍に配置されていることを特徴とする車両用前照灯。 A projection lens disposed on an optical axis extending in the vehicle longitudinal direction;
The light source unit according to any one of claims 1 to 6,
With
The vehicle headlamp according to claim 1, wherein the emission port of the light source unit is disposed near a focal point on the vehicle rear side of the projection lens.
請求項1から6のいずれかに記載の光源ユニットと、
を備えており、
前記光源ユニットの前記出射口は、前記反射面の焦点近傍に配置されていることを特徴とする車両用前照灯。 A parabolic reflective surface;
The light source unit according to any one of claims 1 to 6,
With
The vehicle headlamp according to claim 1, wherein the emission port of the light source unit is disposed near a focal point of the reflection surface.
請求項1から6のいずれかに記載の光源ユニットと、
を備えており、
前記光源ユニットの前記出射口は、前記反射面の第1焦点近傍に配置されていることを特徴とする車両用前照灯。 A spheroid reflecting surface;
The light source unit according to any one of claims 1 to 6,
With
The vehicular headlamp characterized in that the light emission port of the light source unit is disposed in the vicinity of a first focal point of the reflection surface.
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