JP2016024929A - 車両用灯具 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の部分配光パターンが重畳された所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を形成するように構成された車両用灯具において、少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する。【解決手段】N個(但し、Nは2以上の自然数)の部分配光パターンが重畳された所定配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、前記N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する光度変更手段を備えた車両用灯具であることを特徴とする。【選択図】図1

Description

本発明は、車両用灯具に係り、特に、複数のレーザー光源を用いた車両用灯具に関する。
従来、複数のレーザー光源を用いた車両用灯具が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図35は、特許文献1に記載の車両用灯具301の概略構成図である。
図35に示すように、特許文献1に記載の車両用灯具301は、複数のレーザー光源302、複数のレーザー光源302に対応して設けられた複数の集光レンズ311及び複数の光ファイバ312、レンズ313、反射ミラー314、発光部304(波長変換部材)、リフレクタ305等を備え、各々の集光レンズ311で集光され、各々の光ファイバ312の入射端部(入射端面)から導入され、各々の出射端部(出射端面)から出射し、レンズ313で集光され、反射ミラー314で反射された複数のレーザー光源302からのレーザー光により励起発光する発光部304(波長変換部材)を光源としている。
特開2013−16277号公報
しかしながら、上記構成の車両用灯具301においては、発光部304(波長変換部材)からの光を単純にリフレクタ305で反射させて前方に照射する構成であるため、複数の部分配光パターンが重畳された所定配光パターン、例えば、ホット用部分配光パターン、これより拡散されたミッド用部分配光パターン及びこれより拡散されたワイド用部分配光パターンが重畳された走行ビーム用配光パターンを形成することができず、しかも、車両周囲の状況に応じて複数の部分配光パターンのうち特定の部分配光パターンの光度を変更することができないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数の部分配光パターンが重畳された所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を形成するように構成された車両用灯具において、少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、N個(但し、Nは2以上の自然数)の部分配光パターンが重畳された所定配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、前記N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する光度変更手段を備えた車両用灯具であることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、複数の部分配光パターンが重畳された所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を形成するように構成された車両用灯具において、少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更することができる。その結果、所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
これは、N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する光度変更手段を備えたことによるものである。
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、予め定められた複数の配光のうち特定の配光が、手動で又は車両に取り付けられたセンサからの情報に基づき、自動で選択された場合、前記光度変更手段は、当該手動又は自動で選択された特定の配光が形成されるように、前記N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更することを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、手動又は自動で、所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
請求項3に記載の発明は、N個(但し、Nは2以上の自然数)の部分配光パターンが重畳された所定配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、前記N個の部分配光パターンに対応して設けられたN本の光ファイバと、前記N本の光ファイバに対応して設けられたN個のレーザー光源と、前記N個のレーザー光源それぞれに対応して設けられた複数の回折光学素子と、前記レーザー光源ごとに、当該レーザー光源に対応する前記複数の回折光学素子のいずれかを当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置するアクチュエータと、前記N本の光ファイバにより伝搬されるレーザー光を用いて前記所定配光パターンを形成する灯具ユニットと、を備えており、前記複数の回折光学素子は、それぞれ、前記N個のレーザー光源のうち対応するレーザー光源からのレーザー光の光路中に配置された場合、当該レーザー光源からのレーザー光を回折により相互に異なる分光比で前記N本の光ファイバそれぞれの入射端面に向けて偏向させるように構成されており、前記アクチュエータは、前記N本の光ファイバのうち少なくとも一つの光ファイバの出射端面から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、前記レーザー光源ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替えることで、前記N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する車両用灯具であることを特徴とする。
請求項3に記載の発明によれば、複数の部分配光パターンが重畳された所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を形成するように構成された車両用灯具において、少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更することができる。その結果、所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
これは、N本の光ファイバのうち少なくとも一つの光ファイバの出射端面から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、レーザー光源ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子が切り替えられること、そして、その出力が相対的に高くなったレーザー光で特定の部分配光パターンが形成されること、によるものである。
また、請求項3に記載の発明によれば、各々のレーザー光源のレーザー光出力を変更することなく(すなわち、各々のレーザー光源のレーザー光出力を一定に保ったまま)、少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更することができる。
これは、レーザー光源ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替えることで、特定の部分配光パターンの光度が変更されることによるものである。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、予め定められた複数の配光のうち特定の配光が、手動で又は車両に取り付けられたセンサからの情報に基づき、自動で選択された場合、前記アクチュエータは、当該手動又は自動で選択された特定の配光が形成されるように、前記レーザー光源ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替えることを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、手動又は自動で、所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の発明において、前記回折光学素子は、ホログラム光学素子(HOE)又はブレーズ型回折光学素子(DOE)であることを特徴とする。
請求項5に記載の発明によれば、各々のレーザー光源からのレーザー光を高効率で偏向させることができる。
本発明によれば、複数の部分配光パターンが重畳された所定配光パターン(例えば、走行ビーム用配光パターン又はすれ違いビーム用配光パターン)を形成するように構成された車両用灯具において、少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更することができる。
本実施形態の結合分配器70を用いた車両用灯具100の概略構成図である。 (a)車両用灯具100により車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に形成される走行ビーム用配光パターンPHiの例、(b)すれ違いビーム用配光パターンPLoの例である。 灯具ユニット40の概略図である。 灯具ユニット40の斜視図である。 灯具ユニット40の正面図である。 図5に示した灯具ユニット40のA−A断面図である。 図6に示した灯具ユニット40のA−A断面斜視図である。 1軸非共振・1軸共振タイプの光偏光器201の斜視図である。 (a)第1圧電アクチュエータ203、204に電圧を印加していない状態の図、(b)電圧を印加している状態の図である。 (a)第2圧電アクチュエータ205、206に電圧を印加していない状態の図、(b)電圧を印加している状態の図である。 (a)ミラー部202の第1軸X1を中心とする最大振り角を説明するための図、(b)ミラー部202の第2軸X2を中心とする最大振り角を説明するための図である。 (a)波長変換部材18の正面図、(b)上面図、(c)側面図である。 (a)第1軸X1を中心とするミラー部202の機械振れ角(半角)と、第1圧電アクチュエータ203、204に印加される駆動電圧との関係を表すグラフ、(b)第2軸X2を中心とするミラー部202の機械振れ角(半角)と、第2圧電アクチュエータ205、206に印加される駆動電圧との関係を表すグラフである。 各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を同一(又は略同一)とした場合、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズを変えるために満たすべき条件等をまとめた表である。 (a)図14(a)に記載の「L」及び「βh_max」を説明するための図、(b)図14(b)に記載の「S」、「βv_max」及びLを説明するための図である。 各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を変えた例である。 各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotに印加される駆動電圧を同一(又は略同一)とした場合、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズを変えるために満たすべき条件等をまとめた表である。 灯具ユニット40(変形例)の縦断面図である。 (a)結合分配器70の縦断面図(概略図)、(b)図19(a)に示す結合分配器70のA1−A1断面図である。 半導体レーザーLD(LDLL1、LDLL2、LDLL3)の概略斜視図である。 (a)回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3の例、(b)回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3の他の例である。 レーザー光RayLL1が回折光学素子80DO1(80DO1-1〜80DO1-3)での回折により分光される様子を表す図である。 光ファイバ36Mid、36Hot、回折光学素子80DO1、レーザー光源74LL1等の関係を説明するための図である。 回折光学素子80DO1(80DO1-1〜80DO1-3)での回折により形成(再生)される輝光B1/3、B1/3、B1/3の例である。 レーザー光RayLL2が回折光学素子80DO2(80DO2-1〜80DO2-3)での回折により分光される様子を表す図である。 回折光学素子80DO2(80DO2-1〜80DO2-3)での回折により形成(再生)される輝光B1/3、B1/3、B1/3の例である。 レーザー光RayLL3が回折光学素子80DO3(80DO3-1〜80DO3-3)での回折により分光される様子を表す図である。 回折光学素子80DO3(80DO3-1〜80DO3-3)での回折により形成(再生)される輝光B1/3、B1/3、B1/3の例である。 (a)ホログラム光学素子による再生の基本概念を説明するための図、(b)ブレーズ型回折光学素子として構成される回折光学素子80DO1〜80DO3の一部拡大断面図である。 結合分配器70の機能的構成を表す機能ブロック図である。 結合分配器70の基本動作を示すフローチャートである。 (a)手動又は自動で選択された配光と、当該配光が選択された場合に用いられる回折光学素子80DO1〜80DO3との関係をまとめた表、(b)手動又は自動で選択された配光と、当該配光が選択された場合の分光比等との関係をまとめた表である。 (a)集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの具体例、(b)集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに、その光軸に対して平行な光線が入射した場合に、当該光線が集光されて、光ファイバの入射面に入射する様子を表した図、(c)集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに、その光軸に対して10°傾いた光線が入射した場合に、当該光線が集光されて、光ファイバの入射面に入射する様子を表した図である。 変形例である車両用灯具100Aの概略構成図である。 特許文献1に記載の車両用灯具301の概略構成図である。
以下、本発明の一実施形態である結合分配器70を用いた車両用灯具100について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態の結合分配器70を用いた車両用灯具100の概略構成図である。
図1に示すように、車両用灯具100は、結合分配器70、ワイド用の光ファイバ36Wide、ミドル用の光ファイバ36Mid、ホット用の光ファイバ36Hot、灯具ユニット40等を備えている。灯具ユニット40は、エクステンション12とともに、アウターレンズ16とこれに組み付けられたハウジング22とで構成される灯室24内に配置されている。なお、符号26が示す部材は固定及び光軸調整機構である。結合分配器70は、制御回路28とともに筐体30内に収容されてモジュール化されている。
光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端部は、それぞれ、結合分配器70の光ファイバ取付部72Wide、72Mid、72Hotに取り付けられている。そして、光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの出射端部は、それぞれ、灯具ユニット40に取り付けられている。
灯具ユニット40は、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにより伝搬されるレーザー光を用いて図2(a)に示す走行ビーム用配光パターンPHiを形成する灯具ユニットとして構成されている。図2(a)は、車両用灯具100により車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン(車両前面から約25m前方に配置されている)上に形成される走行ビーム用配光パターンPHiの例で、各部分配光パターンPHi_Wide、PHi_Mid、PHi_Hotが重畳されることで形成される。
走行ビーム用配光パターンPHiは、本発明の「N個の部分配光パターンが重畳された所定配光パターン」に相当する。ワイド用の光ファイバ36Wide、ミドル用の光ファイバ36Mid、ホット用の光ファイバ36Hotは、本発明の「N個の部分配光パターンに対応して設けられたN本の光ファイバ」に相当する。灯具ユニット40は、本発明の「N本の光ファイバにより伝搬されるレーザー光を用いて前記所定配光パターンを形成する灯具ユニット」に相当する。図1は、Nが3の例である。もちろん、これに限らず、Nは2以上の自然数であればよい。
もちろん、これに限らず、灯具ユニット40は、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにより伝搬されるレーザー光を用いて図2(b)に示すすれ違いビーム用配光パターンPLoを形成する灯具ユニットとして構成されていてもよい。図2(b)は、すれ違いビーム用配光パターンPLoの例で、各部分配光パターンPLo_Wide、PLo_Mid、PLo_Hotが重畳されることで形成される。
灯具ユニット40は、図3〜図7に示すように、3つの光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端部)に対応して設けられた3つの光偏光器201Wide、201Mid、201Hot、3つの光偏光器201Wide、201Mid、201Hotに対応して設けられた3つの走査領域AWide、AMid、AHot(図3参照)を含む波長変換部材18、3つの走査領域AWide、AMid、AHotそれぞれに形成される光度分布を投影して、走行ビーム用配光パターンPHi(又はすれ違いビーム用配光パターンPLo)を形成する光学系としての投影レンズ20等を備えたいわゆるダイレクトプロジェクション型(直射型とも称される)の灯具ユニットとして構成されている。
図6に示すように、投影レンズ20、波長変換部材18、光偏光器201(201Wide、201Mid、201Hot)は、この順に、車両前後方向に延びる基準軸AX(光軸とも称される)に沿って配置されている。
光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端部)は、それぞれから出射するレーザー光RayWide、RayMid、RayHotが後方、かつ、基準軸AX寄りに向かうように傾斜した姿勢で光ファイバ保持部46に固定されて、基準軸AXを取り囲むように配置されている。
具体的には、光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端部)は、次のように光ファイバ保持部46に固定されて配置されている。
光ファイバ保持部46は、基準軸AX方向に延びる筒部48の外周面のうち上部、下部、左部、右部それぞれから基準軸AXに対して略直交する方向に放射状に延びる延長部50U、50D、50L、50Rを含んでいる(図5参照)。各々の延長部50U、50D、50L、50Rの先端部は後方に向かって傾斜しており(図6参照)、各々の延長部50U、50D、50L、50R間には、放熱部54(放熱フィン)が配置されている(図5参照)。
ワイド用の光ファイバ36Wideは、図6に示すように、そのレーザー光RayWideが後方斜め上方向に向かって進行するように傾斜した姿勢で延長部50Dの先端部に固定されている。同様に、ミドル用の光ファイバ36Midは、そのレーザー光RayMidが後方斜め下方向に向かって進行するように傾斜した姿勢で延長部50Uの先端部に固定されている。同様に、ホット用の光ファイバ36Hotは、そのレーザー光RayHotが正面視で後方斜め右方向に向かって進行するように傾斜した姿勢で延長部50Lの先端部に固定されている。
投影レンズ20(レンズ20A〜20D)が固定されたレンズホルダ56は、その後端部が筒部48の先端開口に螺合することで、当該筒部48に固定されている。
各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射するレーザー光RayWide、RayMid、RayHotは、各々の集光レンズ14で集光されて(例えばコリメートされて)各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(各々のミラー部202)に入射する。
光偏光器201Wide、201Mid、201Hotは、例えば、MEMSスキャナである。光偏光器の駆動方式には大別して圧電方式、静電方式、電磁方式があるが、いずれの方式であってもよい。
圧電方式には大別して1軸非共振・1軸共振タイプ、2軸非共振タイプ、2軸共振タイプがあるが、いずれの方式であってもよい。
以下、圧電方式かつ1軸非共振・1軸共振タイプの光偏光器を代表して説明する。
図8は、1軸非共振・1軸共振タイプの光偏光器201の斜視図である。
図8に示すように、1軸非共振・1軸共振タイプの光偏光器201は、ミラー部202(MEMSミラーとも称される)と、ミラー部202をトーションバー211a、211bを介して駆動する第1圧電アクチュエータ203、204と、第1圧電アクチュエータ203、204を支持する可動枠212と、可動枠212を駆動する第2圧電アクチュエータ205、206と、第2圧電アクチュエータ205、206を支持する台座215とを備えている。
ミラー部202は円形形状で、その両端から外側へ延びたトーションバー211a、211bが連結されている。また、ミラー部202を囲むように、半円弧形状の第1圧電アクチュエータ203、204が空隙を隔てて設けられている。第1圧電アクチュエータ203、204は、それぞれの一方の端部が一方のトーションバー211aを挟んで対向して連結され、それぞれの他方の端部が他方のトーションバー211bを挟んで対向して連結されている。また、第1圧電アクチュエータ203、204は、その円弧部の中心位置の外側が、ミラー部202と第1圧電アクチュエータ203、204とを囲むように設けられた可動枠212に連結されて支持されている。
可動枠212は矩形形状で、トーションバー211a、211bに直交する方向の1対の両側が、可動枠212を挟んで対向した第2圧電アクチュエータ205、206の先端部にそれぞれ連結されている。また、第2圧電アクチュエータ205、206は、その基端部が、可動枠212と第2圧電アクチュエータ205、206とを囲むように設けられた台座215上の支持体基端部214に連結されて支持されている。
第1圧電アクチュエータ203、204は、それぞれ、図9(a)に示すように、支持体203a、204aと下部電極203b、204bと圧電体203c、204cと上部電極203d、204dとを有する1つの圧電カンチレバーを備えている。
図8に示すように、第2圧電アクチュエータ205、206は、それぞれ、6つの圧電カンチレバー205A〜205F、206A〜206Fがそれぞれの端部において折り返すように連結されて、全体として蛇腹状の圧電アクチュエータを構成している。各々の圧電カンチレバー205A〜205F、206A〜206Fは、第1圧電アクチュエータ203、204が有する圧電カンチレバーと同様の構成とされている。
次に、ミラー部202の動作(第1軸X1周りの揺動)について説明する。
図9(a)(b)には、図8に示すAA断面図が示されている。図9(a)は第1圧電アクチュエータ203、204に電圧を印加していない状態を示し、図9(b)は電圧を印加している状態を示す。
図9(b)に示すように、第1圧電アクチュエータ203、204の上部電極203d、204dと下部電極203b、204bとの間にそれぞれ互いに逆極性の電圧±Vdを印加して駆動させると、互いに逆方向に屈曲変形する。この屈曲変形により、トーションバー211bが図9(b)に示すように回転する。トーションバー211aも同様である。このトーションバー211a、211bの回転に応じてミラー部201が可動枠212に対して第1軸X1を中心に揺動する。
次に、ミラー部202の動作(第2軸X2周りの揺動)について説明する。
図10(a)は第2圧電アクチュエータ205、206に電圧を印加していない状態を示し、図10(b)は電圧を印加している状態を示す。
図10(b)に示すように、第2圧電アクチュエータ206に電圧を印加して、可動枠212側から奇数番目の圧電カンチレバー206A、206C、206Eを上方向に屈曲変形させると共に、偶数番目の圧電カンチレバー206B、206D、206Fを下方向に屈曲変形させる。これにより、圧電アクチュエータ206では、各圧電カンチレバー206A〜206Fの屈曲変形の大きさを加算した大きさの角度変位が発生する。第2圧電アクチュエータ205についても同様である。この角度変位により、可動枠212(及びこれに保持されたミラー部202)が台座215に対して第1軸X1と直交する第2軸X2を中心に回転する。なお、第1軸X1と第2軸X2は、ミラー部202の中心(重心)において直交している。
ミラー部202のミラー部支持体、トーションバー211a、211b、第1圧電アクチュエータ203、204の支持体、可動枠212、第2圧電アクチュエータ205、206の支持体、台座215上の支持体基端部214は、シリコン基板を形状加工することにより1枚の支持体として一体的に形成されている。さらに、台座215もシリコン基板から形成され、シリコン基板を形状加工することにより前記1枚の支持体と一体的に形成されている。このようにシリコン基板を形状加工する手法については、例えば、特開2008−40240号公報に詳細に記載されている。また、ミラー部202と可動枠212との間には空隙が設けられ、ミラー部202が可動枠212に対して第1軸X1を中心に所定角度まで揺動可能となっている。また、可動枠212と台座215との間には空隙が設けられ、可動枠212(及びこれに支持されたミラー部202)が台座215に対して第2軸X2を中心に所定角度まで揺動可能となっている。
光偏光器201は、各々の圧電アクチュエータ203〜206に駆動電圧を印加するための電極セット207、208を備えている。
一方の電極セット207は、第1圧電アクチュエータ203に駆動電圧を印加するための上部電極パッド207aと、第2圧電アクチュエータ205の先端部から奇数番目の圧電カンチレバー205A、205C、205Eに駆動電圧を印加するための第1上部電極パッド207bと、第2圧電アクチュエータ205の先端部から偶数番目の圧電カンチレバー205B、205D、205Fに駆動電圧を印加するための第2上部電極パッド207cと、上部電極パッド207a〜207cの共通の下部電極として用いられる共通下部電極207dとを含んでいる。
同様に、他方の電極セット208は、第1圧電アクチュエータ204に駆動電圧を印加するための上部電極パッド208aと、第2圧電アクチュエータ206の先端部から奇数番目の圧電カンチレバー206A、206C、206Eに駆動電圧を印加するための第1上部電極パッド208bと、第2圧電アクチュエータ205の先端部から偶数番目の圧電カンチレバー206B、206D、206Fに駆動電圧を印加するための第2上部電極パッド208cと、これらの3つの上部電極パッド208a〜208cの共通の下部電極として用いられる共通下部電極208dとを含んでいる。
本実施形態では、第1圧電アクチュエータ203に駆動電圧として第1交流電圧を印加し、第1圧電アクチュエータ204に駆動電圧として第2交流電圧を印加する。第1交流電圧と第2交流電圧とは、互いに逆位相或いは位相のずれた交流電圧(例えば正弦波)とする。その際、トーションバー211a、211bを含むミラー部202の機械的な共振周波数(第一次共振点)付近の周波数の交流電圧を印加して、第1圧電アクチュエータ203、204を共振駆動させる。これにより、ミラー部202が可動枠212に対して第1軸X1を中心に往復揺動し、ミラー部202に入射する光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)からのレーザー光が第1方向(例えば水平方向)に走査される。
また、第2圧電アクチュエータ205、206にそれぞれ駆動電圧として第3交流電圧を印加する。その際、ミラー部202、トーションバー211a、211b、及び第1圧電アクチュエータ203、204を含む可動枠212の機械的な共振周波数(第一次共振点)より小さい所定値以下の周波数の交流電圧を印加して、第2圧電アクチュエータ205、206を非共振駆動させる。これにより、ミラー部202が台座215に対して第2軸X2を中心に往復揺動し、ミラー部202に入射する光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)からのレーザー光が第2方向(例えば垂直方向)に走査される。
1軸非共振・1軸共振タイプの光偏光器201は、第1軸X1が鉛直面に含まれ、第2軸X2が水平面に含まれた状態で配置されている。光偏光器201をこのように配置することで、車両用前照灯において求められる、水平方向にワイドで垂直方向に薄い所定配光パターン(所定配光パターンに対応する二次元像)を容易に形成(描画)することができる。その理由は次のとおりである。
すなわち、1軸非共振・1軸共振タイプの光偏光器201においては、ミラー部202の第2軸X2を中心とする最大振り角より、ミラー部202の第1軸X1を中心とする最大振り角が大きくなる。例えば、ミラー部202の第1軸X1を中心とする往復揺動が共振駆動によるものであるため、ミラー部202の第1軸X1を中心とする最大振り角が図11(a)に示すように10〜20度となるのに対して、ミラー部202の第2軸X2を中心とする往復揺動が非共振駆動によるものであるため、ミラー部202の第2軸X2を中心とする最大振り角が図11(b)に示すように7度程度となる。その結果、1軸非共振・1軸共振タイプの光偏光器201を上記のように配置することで、車両用前照灯において求められる、水平方向にワイドで垂直方向に薄い所定配光パターン(所定配光パターンに対応する二次元像)を容易に形成(描画)することができる。
以上のように各々の圧電アクチュエータ203〜206の駆動により、ミラー部202に入射する光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)からのレーザー光が二次元的に(水平方向及び垂直方向に)走査される。
上記のように構成された光偏光器201Wide、201Mid、201Hotは、それぞれ、図7に示すように、光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端部)のうち対応する光ファイバ(出射端面)から出射するレーザー光が各々のミラー部202に入射し、かつ、各々のミラー部202からの反射光としてのレーザー光が走査領域AWide、AMid、AHotのうち対応する走査領域に向かうように、光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端部)より基準軸AX寄り、かつ、当該基準軸AXを取り囲むように配置されている。
具体的には、光偏光器201Wide、201Mid、201Hotは、次のように光偏光器保持部58に固定されて配置されている。
光偏光器保持部58は前方に突出した四角錐形状の前面を含んでおり、当該四角錐形状の前面は、図7に示すように、上面58U、下面58D、左面58L、右面58R(図示せず)により構成されている。
ワイド用光偏光器201Wideは、そのミラー部202がワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)から出射するレーザー光RayWideの光路上に位置した状態で、四角錐形状の前面のうち下面58Dに傾斜した姿勢で固定されている。同様に、ミドル用光偏光器201Midは、そのミラー部202がミドル用の光ファイバ36Mid(出射端面)から出射するレーザー光RayMidの光路上に位置した状態で、四角錐形状の前面のうち上面58Uに傾斜した姿勢で固定されている。同様に、ホット用光偏光器201Hotは、そのミラー部202がホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)から出射するレーザー光RayHotの光路上に位置した状態で、四角錐形状の前面のうち正面視で左側に配置された左面58Lに傾斜した姿勢で固定されている。
各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotは、第1軸X1が鉛直面に含まれ、第2軸X2が水平面に含まれた状態で配置されている。各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotをこのように配置することで、車両用前照灯において求められる、水平方向にワイドで垂直方向に薄い所定配光パターン(所定配光パターンに対応する二次元像)を容易に形成(描画)することができる。
ワイド用光偏光器201Wideは、そのミラー部202によって水平方向及び垂直方向に二次元的に走査されるレーザー光RayWideにより、ワイド用走査領域AWideに第1二次元像を描画することで、当該ワイド用走査領域AWideに第1光度分布を形成する。
具体的には、MEMS電源回路68Wide(図30参照)が、CPU88からの指示に従い、ワイド用光偏光器201Wideの第1圧電アクチュエータ203、204に第1、第2交流電圧を印加して当該第1圧電アクチュエータ203、204を共振駆動させることで、ワイド用光偏光器201Wideのミラー部202を第1軸X1を中心に往復揺動させ、かつ、ワイド用光偏光器201Wideの第2圧電アクチュエータ205、206に第3交流電圧を印加して当該第2圧電アクチュエータ205、206を非共振駆動させることで、ワイド用光偏光器201Wideのミラー部202を第2軸X2を中心に往復揺動させる。これにより、ミラー部202に入射するレーザー光が二次元的に(水平方向及び垂直方向に)走査されて、ワイド用走査領域AWideに第1光度分布が形成される。
ミドル用光偏光器201Midは、そのミラー部202によって水平方向及び垂直方向に二次元的に走査されるレーザー光RayMidにより、ミドル用走査領域AMidに第1二次元像の一部に重なった状態で第2二次元像を描画することで、当該ミドル用走査領域AMidに第1光度分布より光度が高い第2光度分布を形成する。
具体的には、MEMS電源回路68Mid(図30参照)が、CPU88からの指示に従い、ミドル用光偏光器201Midの第1圧電アクチュエータ203、204に第1、第2交流電圧を印加して当該第1圧電アクチュエータ203、204を共振駆動させることで、ミドル用光偏光器201Midのミラー部202を第1軸X1を中心に往復揺動させ、かつ、ミドル用光偏光器201Midの第2圧電アクチュエータ205、206に第3交流電圧を印加して当該第2圧電アクチュエータ205、206を非共振駆動させることで、ミドル用光偏光器201Midのミラー部202を第2軸X2を中心に往復揺動させる。これにより、ミラー部202に入射するレーザー光が二次元的に(水平方向及び垂直方向に)走査されて、ミドル用走査領域AMidに第2光度分布が形成される。
図3に示すように、ミドル用走査領域AMidはワイド用走査領域AWideより小サイズで、かつ、ワイド用走査領域AWideの一部と重なっている。その結果、当該重なったミドル用走査領域AMidに形成される光度分布が相対的に高くなる。
ホット用光偏光器201Hotは、そのミラー部202によって水平方向及び垂直方向に二次元的に走査されるレーザー光RayHotにより、ホット用走査領域AHotに第1二次元像の一部及び第2二次元像の一部に重なった状態で第3二次元像を描画することで、当該ホット用走査領域AHotに第2光度分布より光度が高い第3光度分布を形成する。
具体的には、MEMS電源回路68Hot(図30参照)が、CPU88からの指示に従い、ホット用光偏光器201Hotの第1圧電アクチュエータ203、204に第1、第2交流電圧を印加して当該第1圧電アクチュエータ203、204を共振駆動させることで、ホット用光偏光器201Hotのミラー部202を第1軸X1を中心に往復揺動させ、かつ、ホット用光偏光器201Hotの第2圧電アクチュエータ205、206に第3交流電圧を印加して当該第2圧電アクチュエータ205、206を非共振駆動させることで、ホット用光偏光器201Hotのミラー部202を第2軸X2を中心に往復揺動させる。これにより、ミラー部202に入射するレーザー光が二次元的に(水平方向及び垂直方向に)走査されて、ホット用走査領域AHotに第3光度分布が形成される。
図3に示すように、ホット用走査領域AHotはミドル用走査領域AMidより小サイズで、かつ、ミドル用走査領域AMidの一部と重なっている。その結果、当該重なったホット用走査領域AHotに形成される光度分布が相対的に高くなる。
なお、各々の走査領域AWide、AMid、AHotは、図3に例示した外形が矩形の領域に限らず、例えば、外形が円形、楕円形又はそれ以外の各種の形状の領域であってもよい。
図12(a)は波長変換部材18の正面図、図12(b)は上面図、図12(c)は側面図である。
図12(a)〜図12(c)に示すように、波長変換部材18は、外形が矩形形状の板状(例えば、水平方向の長さ:18mm、垂直方向の長さ:9mm)の波長変換部材(蛍光体パネルとも称される)として構成されている。
波長変換部材18は、光偏光器201Wide、201Mid、201Hotが二次元的に(水平方向及び垂直方向に)走査するレーザー光を受けて当該レーザー光の少なくとも一部を異なる波長の光に変換する外形が矩形形状の板状(又は層状)の波長変換部材である。
波長変換部材18は、図6、図7に示すように、筒部48の後端開口を閉塞する蛍光体保持部52に固定されている。具体的には、波長変換部材18は、その後面18aの外形に沿った周囲が蛍光体保持部52に形成された開口52a周囲に固定されており、当該開口52aを覆った状態で投影レンズ20の焦点F近傍に配置されている。
例えば、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射するレーザー光RayWide、RayMid、RayHotが青色域のレーザー光である場合、波長変換部材18として青色域のレーザー光によって励起されて黄色光を発光する外形が矩形形状の板状(又は層状)の蛍光体が用いられる。波長変換部材18には、光偏光器201Wide、201Mid、201Hotが二次元的に(水平方向及び垂直方向に)走査する青色域のレーザー光により部分配光パターンPHi_Wide、PHi_Hot、PHi_Midに対応する二次元像が白色の像として描画される。二次元像が白色の像として描画されるのは、青色域のレーザー光が照射された場合、波長変換部材18は、これを透過する青色域のレーザー光と青色域のレーザー光による発光(黄色光)との混色による白色光(疑似白色光)を放出することによるものである。
一方、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射するレーザー光RayWide、RayMid、RayHotが近紫外域のレーザー光である場合、波長変換部材18として近紫外域のレーザー光によって励起されて赤、緑、青の3色の光を発光する外形が矩形形状の板状(又は層状)の蛍光体が用いられる。波長変換部材18には、光偏光器201Wide、201Mid、201Hotが二次元的に(水平方向及び垂直方向に)走査する近紫外域のレーザー光により部分配光パターンPHi_Wide、PHi_Hot、PHi_Midに対応する二次元像が白色の像として描画される。二次元像が白色の像として描画されるのは、近紫外域のレーザー光が照射された場合、波長変換部材18は、近紫外域のレーザー光による発光(赤、緑、青の3色の光)の混色による白色光(疑似白色光)を放出することによるものである。
各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射するレーザー光RayWide、RayMid、RayHotは、集光レンズ14で集光されて(例えばコリメートされて)光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(ミラー部)に入射する。
投影レンズ20は、図6、図7に示すように、像面が平面になるように収差(像面湾曲)が補正され(かつ色収差が補正され)た4枚のレンズ20A〜20D群からなる投影レンズとして構成されている。この場合、波長変換部材18は、平板形状のものが用いられ、像面(平面)に沿って配置される。投影レンズ20の焦点Fは、波長変換部材18近傍に位置している。この投影レンズ20により、一枚の凸レンズを用いる場合と比べ、走行ビーム用配光パターンPHiに対する収差の影響を除去することができる。また、波長変換部材18が平板形状であるため、波長変換部材18が曲面形状である場合と比べ、その製造が容易となる。さらに、波長変換部材18が平板形状であるため、波長変換部材18が曲面形状である場合と比べ、二次元像の描画が容易となる。
なお、投影レンズ20は、像面が平面になるように収差(像面湾曲)が補正されていない1枚の非球面レンズからなる投影レンズとして構成されていてもよい。この場合、波長変換部材18は、像面湾曲に対応して湾曲した形状のものが用いられ、像面湾曲に沿って配置される。
投影レンズ20は、波長変換部材18(3つの走査領域AWide、AMid、AHot)に形成される光度分布を前方に投影して、仮想鉛直スクリーン上に、走行ビーム用配光パターンPHi(又はすれ違いビーム用配光パターンPLo)を形成する。
波長変換部材18は、最大偏向角βh_max(図15(a)参照)時のワイド用光偏光器201Wideのミラー部202の中心線AX202と、最大偏向角βv_max(図15(b)参照)時のワイド用光偏光器201Wideのミラー部202の中心線AX202との間に収まるように配置されている。すなわち、波長変換部材18は、次の二つの式1、式2を満たすように配置されている。
tan(βh_max)≧L/d ・・・(式1)
tan(βv_max)≧S/d ・・・(式2)
但し、Lは波長変換部材18の水平方向長さの1/2、Sは波長変換部材18の垂直方向長さの1/2である。
次に、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を調整する手法について説明する。
走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)は、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を同一(又は略同一)とした場合(図5、図6参照)、第1圧電アクチュエータ203、204に印加する第1交流電圧、第2交流電圧、第2圧電アクチュエータ205、206に印加する第3交流電圧を変え、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotのミラー部202の第1軸X1を中心とする揺動範囲及び第2軸X2を中心とする揺動範囲を変えることで調整することができる。その理由は次のとおりである。
すなわち、光偏光器201Wide、201Mid、201Hotにおいては、図13(a)に示すように、第1軸X1を中心とするミラー部202の機械振れ角(半角。縦軸参照)は、第1圧電アクチュエータ203、204に印加される駆動電圧(横軸参照)が増加するに従って増加する。また、図13(b)に示すように、第2軸X2を中心とするミラー部202の機械振れ角(半角。縦軸参照)も、第2圧電アクチュエータ205、206に印加される駆動電圧(横軸参照)が増加するに従って増加する。
したがって、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を同一(又は略同一)とした場合(図5、図6参照)、第1圧電アクチュエータ203、204に印加する第1交流電圧、第2交流電圧、第2圧電アクチュエータ205、206に印加する第3交流電圧を変え、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotのミラー部202の第1軸X1を中心とする揺動範囲及び第2軸X2を中心とする揺動範囲を変えることで、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を調整することができる。
次に、具体的な調整例について説明する。以下の説明では、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離が同一(例えば、図15(a)、図15(b)中のd=24.0mm)で、投影レンズ20の焦点距離が32mmであるものとする。
例えば、図14(a)中の「WIDE」の行に示すように、ワイド用光偏光器201Wideの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧として5.41Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γh_max)、最大偏向角(半角:βh_max)がそれぞれ、±9.8度、±19.7度となる。この場合、ワイド用走査領域AWideのサイズ(水平方向の長さ)が、±8.57mmに調整される。
なお、図14(a)に記載の「L」及び「βh_max」は、図15(a)に示す距離及び角度を表している。なお、図14(a)等に記載の「ミラー機械半角」(機械半角とも称される)は、ミラー部202が実際に動いた角度のことで、ミラー部202の法線方向からのなす角でプラスマイナスで表している。一方、図14(a)等に記載の「ミラーの偏向角度」(光学半角とも称される)は、ミラー部で反射したレーザー光(光線)とミラー部202の法線方向とのなす角のことで、こちらもミラー部202の法線方向からプラスマイナスで表している。フレネルの法則により光学半角は機械半角の2倍となる。
また、図14(b)中の「WIDE」の行に示すように、ワイド用光偏光器201Wideの第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧として41.2Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γv_max)、最大偏向角(半角:βv_max)がそれぞれ、±4.3度、±8.6度となる。この場合、ワイド用走査領域AWideのサイズ(垂直方向の長さ)が、±3.65mmに調整される。
なお、図14(b)に記載の「S」及び「βv_max」は、図15(b)に示す距離及び角度を表している。
以上のように、ワイド用光偏光器201Wideの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧(第1交流電圧、第2交流電圧)として5.41Vppを印加し、第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧(第3交流電圧)として41.2Vppを印加し、ワイド用光偏光器201Wideのミラー部202の第1軸X1を中心とする揺動範囲及び第2軸X2を中心とする揺動範囲を変えることで、ワイド用走査領域AWideのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を、水平方向が±8.57mm、垂直方向が±3.65mmの矩形に調整することができる。
このワイド用走査領域AWideに形成される光度分布は投影レンズ20によって前方に投影されることで、仮想鉛直スクリーン上に水平方向±15度、垂直方向±6.5度の矩形のワイド用の部分配光パターンPHi_Wideを形成する。
一方、図14(a)中の「MID」の行に示すように、ミドル用光偏光器201Midの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧として2.31Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γh_max)、最大偏向角(半角:βh_max)がそれぞれ、±5.3度、±11.3度となる。この場合、ミドル用走査領域AMidのサイズ(水平方向の長さ)が、±4.78mmに調整される。
また、図14(b)中の「MID」の行に示すように、ミドル用光偏光器201Midの第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧として24.4Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γv_max)、最大偏向角(半角:βv_max)がそれぞれ、±2.3度、±4.7度となる。この場合、ミドル用走査領域AMidのサイズ(垂直方向の長さ)が、±1.96mmに調整される。
以上のように、ミドル用光偏光器201Midの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧(第1交流電圧、第2交流電圧)として2.31Vppを印加し、第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧(第3交流電圧)として24.4Vppを印加し、ミドル用光偏光器201Midのミラー部202の第1軸X1を中心とする揺動範囲及び第2軸X2を中心とする揺動範囲を変えることで、ミドル用走査領域AMidのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を、水平方向が±4.78mm、垂直方向が±1.96mmの矩形に調整することができる。
このミドル用走査領域AMidに形成される光度分布は投影レンズ20によって前方に投影されることで、仮想鉛直スクリーン上に水平方向±8.5度、垂直方向±3.5度の矩形のミドル用の部分配光パターンPHi_Midを形成する。
一方、図14(a)中の「HOT」の行に示すように、ホット用光偏光器201Hotの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧として0.93Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γh_max)、最大偏向角(半角:βh_max)がそれぞれ、±2.3度、±4.7度となる。この場合、ホット用走査領域AHotのサイズ(水平方向の長さ)が、±1.96mmに調整される。
また、図14(b)中の「HOT」の行に示すように、ホット用光偏光器201Hotの第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧として13.3Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γv_max)、最大偏向角(半角:βv_max)がそれぞれ、±1.0度、±2.0度となる。この場合、ホット用走査領域AHotのサイズ(垂直方向の長さ)が、±0.84mmに調整される。
以上のように、ホット用光偏光器201Hotの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧(第1交流電圧、第2交流電圧)として0.93Vppを印加し、第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧(第3交流電圧)として13.3Vppを印加し、ホット用光偏光器201Hotのミラー部202の第1軸X1を中心とする揺動範囲及び第2軸X2を中心とする揺動範囲を変えることで、ホット用走査領域AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を、水平方向が±1.96mm、垂直方向が±0.84mmの矩形に調整することができる。
このホット用走査領域AHotに形成される光度分布は投影レンズ20によって前方に投影されることで、仮想鉛直スクリーン上に水平方向±3.5度、垂直方向±1.5度の矩形のホット用の部分配光パターンPHi_Hotを形成する。
以上のように、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を同一(又は略同一)とした場合(図5、図6参照)、第1圧電アクチュエータ203、204に印加する駆動電圧(第1交流電圧、第2交流電圧)、第2圧電アクチュエータ205、206に印加する駆動電圧(第3交流電圧)を変え、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotのミラー部202の第1軸X1を中心とする揺動範囲及び第2軸X2を中心とする揺動範囲を変えることで、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を調整することができる。
次に、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を調整する別の手法について説明する。
走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)は、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotに印加される駆動電圧を同一(又は略同一)とした場合、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を変える(例えば、図16参照)ことで調整することができる。
次に、具体的な調整例について説明する。以下の説明では、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotに印加される駆動電圧が同一で、投影レンズ20の焦点距離が32mmであるものとする。
例えば、図17(a)中の「WIDE」の行に示すように、ワイド用光偏光器201Wide(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を24.0mmとし、当該ワイド用光偏光器201Wideの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧として5.41Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γh_max)、最大偏向角(半角:βh_max)がそれぞれ、±9.8度、±19.7度となる。この場合、ワイド用走査領域AWideのサイズ(水平方向の長さ)が、±8.57mmに調整される。
なお、図17(a)に記載の「L」、「βh_max」及び「d」は、図15(a)に示す距離及び角度を表している。
また、図17(b)中の「WIDE」の行に示すように、ワイド用光偏光器201Wide(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を24.0mmとし、当該ワイド用光偏光器201Wideの第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧として41.2Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γv_max)、最大偏向角(半角:βv_max)がそれぞれ、±4.3度、±8.6度となる。この場合、ワイド用走査領域AWideのサイズ(垂直方向の長さ)が、±3.65mmに調整される。
なお、図17(b)に記載の「S」、「βv_max」及び「d」は、図15(b)に示す距離及び角度を表している。
以上のように、ワイド用光偏光器201Wide(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を24.0mmとすることで、ワイド用走査領域AWideのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を、水平方向が±8.57mm、垂直方向が±3.65mmの矩形に調整することができる。
このワイド用走査領域AWideに形成される光度分布は投影レンズ20によって前方に投影されることで、仮想鉛直スクリーン上に水平方向±15度、垂直方向±6.5度の矩形のワイド用の部分配光パターンPHi_Wideを形成する。
一方、図17(a)中の「MID」の行に示すように、ミドル用光偏光器201Mid(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を13.4mmとし、当該ミドル用光偏光器201Midの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧としてワイド用光偏光器201Wideの場合と同様、5.41Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γh_max)、最大偏向角(半角:βh_max)がそれぞれ、ワイド用光偏光器201wideの場合と同様、±9.8度、±19.7度となる。しかし、ミドル用光偏光器201Mid(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(13.4mm)がワイド用光偏光器201Wide(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(24.0mm)より短いため、ミドル用走査領域AMidのサイズ(水平方向の長さ)が、±4.78mmに調整される。
また、図17(b)中の「MID」の行に示すように、ミドル用光偏光器201Mid(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を13.4mmとし、当該ミドル用光偏光器201Midの第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧としてワイド用光偏光器201Wideの場合と同様、41.2Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γv_max)、最大偏向角(半角:βv_max)がそれぞれ、ワイド用光偏光器201Wideの場合と同様、±4.3度、±8.6度となる。しかし、ミドル用光偏光器201Mid(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(13.4mm)がワイド用光偏光器201Wide(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(24.0mm)より短いため、ミドル用走査領域AMidのサイズ(垂直方向の長さ)が、±1.96mmに調整される。
以上のように、ミドル用光偏光器201Mid(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を13.4mmとすることで、ミドル用走査領域AMidのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を、水平方向が±4.78mm、垂直方向が±1.96mmの矩形に調整することができる。
このミドル用走査領域AMidに形成される光度分布は投影レンズ20によって前方に投影されることで、仮想鉛直スクリーン上に水平方向±8.5度、垂直方向±3.6度の矩形のミッド用の部分配光パターンPHi_Midを形成する。
一方、図17(a)中の「HOT」の行に示すように、ホット用光偏光器201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を5.5mmとし、当該ホット用光偏光器201Hotの第1圧電アクチュエータ203、204に駆動電圧としてワイド用光偏光器201Wideの場合と同様、5.41Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γh_max)、最大偏向角(半角:βh_max)がそれぞれ、ワイド用光偏光器201Wideの場合と同様、±9.8度、±19.7度となる。しかし、ホット用光偏光器201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(5.5mm)がミドル用光偏光器201Mid(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(13.4mm)より短いため、ホット用走査領域AHotのサイズ(水平方向の長さ)が、±1.96mmに調整される。
また、図17(b)中の「HOT」の行に示すように、ホット用光偏光器201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を5.5mmとし、当該ホット用光偏光器201Hotの第2圧電アクチュエータ205、206に駆動電圧としてワイド用光偏光器201Wideの場合と同様、41.2Vppを印加すると、第1軸X1を中心とする機械振れ角(半角:γv_max)、最大偏向角(半角:βv_max)がそれぞれ、ワイド用光偏光器201Wideの場合と同様、±4.3度、±8.6度となる。しかし、ホット用光偏光器201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(5.5mm)がミドル用光偏光器201Mid(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離(13.4mm)より短いため、ホット用走査領域AHotのサイズ(垂直方向の長さ)が、±0.84mmに調整される。
以上のように、ホット用光偏光器201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を5.5mmとすることで、ホット用走査領域AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を、水平方向が±1.96mm、垂直方向が±0.84mmの矩形に調整することができる。
このホット用走査領域AHotに形成される光度分布は投影レンズ20によって前方に投影されることで、仮想鉛直スクリーン上に水平方向±3.5度、垂直方向±1.5度の矩形のホット用の部分配光パターンPHi_Hotを形成する。
以上のように、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotに印加される駆動電圧を同一(又は略同一)とした場合、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を変えることで、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を調整することができる。
なお、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotの第1圧電アクチュエータ203、204に印加される第1交流電圧、第2交流電圧をフィードバック制御する場合、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotに印加される駆動電圧を完全に同一とはならないが、この場合であっても、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hot(のミラー部202の中心)と波長変換部材18との間の距離を変えることで、各々の走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を調整することができる。
次に、走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)を調整する別の手法について説明する。
走査領域AWide、AMid、AHotのサイズ(水平方向の長さ及び垂直方向の長さ)は、図18に示すように、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端部)と各々の201Wide、201Mid、201Hotとの間(又は、各々の光偏光器201Wide、201Mid、201Hotと波長変換部材18との間)にレンズ66(例えば、焦点距離が異なるレンズ)を配置することによって調整することも考えられる。
図19(a)は結合分配器70の縦断面図(概略図)、図19(b)は図19(a)に示す結合分配器70のA1−A1断面図である。
図19(a)、図19(b)に示すように、本実施形態の結合分配器70は、光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(入射端部)が取り付けられる光ファイバ取付部72Wide、72Mid、72Hot、第1〜第3レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3、第1〜第3コリメートレンズ76LL1、76LL2、76LL3、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot、複数の回折光学素子80DO1、80DO2、80DO3、アクチュエータ(図示せず)等を備えている。
第1〜第3レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3は、本発明の「N本の光ファイバに対応して設けられたN個のレーザー光源」に相当する。複数の回折光学素子80DO1、80DO2、80DO3は、本発明の「N個のレーザー光源それぞれに対応して設けられた複数の回折光学素子」に相当する。図19(a)は、Nが3の例である。もちろん、これに限らず、N2は3以上の自然数であればよい。
光ファイバ取付部72Wide、72Mid、72Hotは、筐体82の前面に固定されている。第1〜第2集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotは、光ファイバ取付部72Wide、72Mid、72Hotの後方近傍に配置されている。
第1〜第3レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3及び第1〜第3コリメートレンズ76LL1、76LL2、76LL3は、筐体82の後面に取り付けられた、放熱板84a(放熱フィン)を含む筐体放熱部84に固定されている。具体的には、第1レーザー光源74LL1及び第1コリメートレンズ76LL1は、筐体放熱部84に形成された第1基準軸AX1方向に延びる第1貫通穴H1内部に挿入された状態で当該筐体放熱部84に固定されている。同様に、第2レーザー光源74LL2及び第2コリメートレンズ76LL2は、筐体放熱部84に形成された第2基準軸AX2方向に延びる第2貫通穴H2内部に挿入された状態で当該筐体放熱部84に固定されている。同様に、第3レーザー光源74LL3及び第3コリメートレンズ76LL3は、筐体放熱部84に形成された第3基準軸AX3方向に延びる第3貫通穴H3内部に挿入された状態で当該筐体放熱部84に固定されている。
第1〜第3レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3は、それぞれ、キャップ内に収容された半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3やモニタ用のフォトダイオード等のLD出力モニタPDLL1、PDLL2、PDLL3を備えている。
図20は、半導体レーザーLD(LDLL1、LDLL2、LDLL3)の概略斜視図である。
図20に示すように、半導体レーザーLDは、電界成分が接合面A(活性領域)に対して平行なTEモードのレーザー光(直線偏光)を放出する半導体発光素子(レーザーダイオード)である。半導体レーザーは、電界成分が接合面A(活性領域)に対して垂直なTMモードのレーザー光も放出するが、利得の大きなTEモードのレーザー光が支配的となっている。半導体レーザーLDの発光波長は青色域(例えば450nm)である。なお、近紫外域(例えば405nm)であってもよい。
レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3は、図19(a)に示すように、縦一列ではなく、基準軸AX1〜AX3方向に分散した形態で配置されている。このように分散した形態で配置することで、例えば、縦一列に密集した形態で配置する場合と比べ、放熱性を高めることができる。
第1回折光学素子80DO1は、複数の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3を含んでいる。
各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3は、図21(a)に示すように、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路(又は基準軸AX1)に沿って配置されていてもよいし、図21(b)に示すように、回転板86に固定された状態で配置されていてもよい。もちろん、これ以外の形態で配置されていてもよい。なお、図21(b)中の符号Sが示す箇所は、円形の開口である。なお、符号Sが示す円形の開口は省略してもよい。
各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3は、ソレノイド等のアクチュエータ(図示せず)により、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中又は光路外に配置される。
各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3は、これが回転板86に固定されている場合、当該回転板86がソレノイド等のアクチュエータ(図示せず)により回転・停止されることで、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中又は光路外に配置される。
各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3は、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中に配置された場合、図22に示すように、当該第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1を、回折により相互に異なる割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させる。これを実現するため、各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3は、ホログラム光学素子(HOE:holographic optical elements)として構成されている。もちろん、これに限らず、各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3は、ブレーズ型回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Elements)として構成されていてもよい。
具体的には、次のように構成されている。
回折光学素子80DO1-1は、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1を、回折により1/3:1/3:1/3の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO1-1は、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1を参照光とした場合、再生光が1/3:1/3:1/3の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図24に示す輝光B1/3、B1/3、B1/3を再生するホログラム光学素子として構成されている。
回折光学素子80DO1-2は、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1を、回折により1/2:1/4:1/4の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。すなわち、回折光学素子80DO1-2は、分光比が相違する以外、回折光学素子80DO1-1と同様に構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO1-2は、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1を参照光とした場合、再生光が1/2:1/4:1/4の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図24に示すのと同様の輝光B1/2、B1/4、B1/4を再生するホログラム光学素子として構成されている。
回折光学素子80DO1-3は、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1を、回折により1/4:1/4:1/2の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。すなわち、回折光学素子80DO1-3は、分光比が相違する以外、回折光学素子80DO1-1と同様に構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO1-3は、第1コリメートレンズ76LL1でコリメートされた第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1を参照光とした場合、再生光が1/4:1/4:1/2の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図24に示すのと同様の輝光B1/4、B1/4、B1/2を再生するホログラム光学素子として構成されている。
一方、第2回折光学素子80DO2は、複数の回折光学素子80DO2-1〜80DO2-3を含んでいる。
各々の回折光学素子80DO2-1〜80DO2-3は、図21(a)と同様に、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路(又は基準軸AX2)に沿って配置されていてもよいし、図21(b)と同様に、回転板86に固定された状態で配置されていてもよい。もちろん、これ以外の形態で配置されていてもよい。
各々の回折光学素子80DO2-1〜80DO2-3は、ソレノイド等のアクチュエータ(図示せず)により、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中又は光路外に配置される。
各々の回折光学素子80DO2-1〜80DO2-3は、これが回転板86に固定されている場合、当該回転板86がソレノイド等のアクチュエータ(図示せず)により回転・停止されることで、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中又は光路外に配置される。
各々の回折光学素子80DO2-1〜80DO2-3は、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中に配置された場合、図25に示すように、当該第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2を、回折により相互に異なる割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させる。これを実現するため、各々の回折光学素子80DO2-1〜80DO2-3は、ホログラム光学素子(HOE)として構成されている。もちろん、これに限らず、回折光学素子80DO2-1〜80DO2-3は、ブレーズ型回折光学素子(DOE)として構成されていてもよい。
具体的には、次のように構成されている。
回折光学素子80DO2-1は、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2を、回折により1/3:1/3:1/3の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO2-1は、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2を参照光とした場合、再生光が1/3:1/3:1/3の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図26に示す輝光B1/3、B1/3、B1/3を再生するホログラム光学素子として構成されている。
回折光学素子80DO2-2は、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2を、回折により1/2:1/4:1/4の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。すなわち、回折光学素子80DO2-2は、分光比が相違する以外、回折光学素子80DO2-1と同様に構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO2-2は、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2を参照光とした場合、再生光が1/2:1/4:1/4の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図26に示すのと同様の輝光B1/2、B1/4、B1/4を再生するホログラム光学素子として構成されている。
回折光学素子80DO2-3は、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2を、回折により1/4:1/4:1/2の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。すなわち、回折光学素子80DO2-3は、分光比が相違する以外、回折光学素子80DO1-1と同様に構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO2-3は、第2コリメートレンズ76LL2でコリメートされた第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2を参照光とした場合、再生光が1/4:1/4:1/2の割合で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図26に示すのと同様の輝光B1/4、B1/4、B1/2を再生するホログラム光学素子として構成されている。
一方、第3回折光学素子80DO3は、複数の回折光学素子80DO3-1〜80DO3-3を含んでいる。
各々の回折光学素子80DO3-1〜80DO3-3は、図21(a)と同様に、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路(又は基準軸AX3)に沿って配置されていてもよいし、図21(b)と同様に、回転板86に固定された状態で配置されていてもよい。もちろん、これ以外の形態で配置されていてもよい。
各々の回折光学素子80DO3-1〜80DO3-3は、ソレノイド等のアクチュエータ(図示せず)により、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中又は光路外に配置される。
各々の回折光学素子80DO3-1〜80DO3-3は、これが回転板86に固定されている場合、当該回転板86がソレノイド等のアクチュエータ(図示せず)により回転・停止されることで、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中又は光路外に配置される。
各々の回折光学素子80DO3-1〜80DO3-3は、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中に配置された場合、図27に示すように、当該第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3を、回折により相互に異なる割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させる。これを実現するため、各々の回折光学素子80DO3-1〜80DO3-3は、ホログラム光学素子(HOE)として構成されている。もちろん、これに限らず、回折光学素子80DO3-1〜80DO3-3は、ブレーズ型回折光学素子(DOE)として構成されていてもよい。
具体的には、次のように構成されている。
回折光学素子80DO3-1は、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3を、回折により1/3:1/3:1/3の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO3-1は、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3を参照光とした場合、再生光が1/3:1/3:1/3の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図28に示す輝光B1/3、B1/3、B1/3を再生するホログラム光学素子として構成されている。
回折光学素子80DO3-2は、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3を、回折により1/2:1/4:1/4の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。すなわち、回折光学素子80DO3-2は、分光比が相違する以外、回折光学素子80DO3-1と同様に構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO3-2は、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3を参照光とした場合、再生光が1/2:1/4:1/4の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図28に示すのと同様の輝光B1/2、B1/4、B1/4を再生するホログラム光学素子として構成されている。
回折光学素子80DO3-3は、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3を、回折により1/4:1/4:1/2の割合(分光比)で各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面(厳密には、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot)に向けて偏向させるホログラム光学素子として構成されている。すなわち、回折光学素子80DO3-3は、分光比が相違する以外、回折光学素子80DO3-1と同様に構成されている。
具体的には、回折光学素子80DO3-3は、第3コリメートレンズ76LL3でコリメートされた第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3を参照光とした場合、再生光が1/4:1/4:1/2の割合(分光比)で各々の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの光取り込み角θ(レンズ入射有効角)の範囲内に向かい(図23参照)、各々の光取り込み角θの範囲内に図28に示すのと同様の輝光B1/4、B1/4、B1/2を再生するホログラム光学素子として構成されている。
各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3、80DO2-1〜80DO2-3、80DO3-1〜80DO3-3は、CGH(Computer Generated Hologram:計算機合成ホログラム)によるホログラム光学素子として、構成することができる。
ホログラム光学素子による再生の基本概念を説明する。図29(a)は、ホログラム光学素子による再生の基本概念を説明するための図である。
ホログラム光学素子80は、コヒーレント性のレーザー光を参照光と再生予定光に分割してホログラム基材に照射し、その干渉状態(ホログラムパターン)を基材上に記録して作成する。このようにして作成したホログラム光学素子80に、図29に示すように、参照光Ray1だけを照射すると、参照光Ray1はホログラムパターンによって干渉光として、再生予定光を生成する(再生光)。参照光Ray1はホログラム光学素子80の干渉パターンと作用して再生光Ray2となり出光点Pへ集光する。
ホログラム光学素子80は、CGHによって製作することができる。CGHは、従来のホログラムのように、物体からの波面と参照波面とが作る干渉縞で物体の複素振幅分布を記録することはせず、この過程を全て計算の手段におきかえた方法である。再生すべき物体又は波面のデータをもとに、ホログラム面上に到達する波面を計算し、適当な表示装置にホログラム原図を表示し、それを写真的に縮小したものをホログラムとする。したがって、原理的には数学的に記述できる物体であればいかなる波面でも、従来のホログラムでは再生できない波面でも再生が可能である。
また、各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3、80DO2-1〜80DO2-3、80DO3-1〜80DO3-3は、図29(b)に示すように、ブレーズ角θ1、θ2、θ3及びブレーズ間隔d1、d2、d3が設定されたブレーズ型回折光学素子として構成することもできる。ブレーズ間隔及び/又はブレーズ面比を調整することで、各々のコリメートレンズ76LL1、76LL2、76LL3でコリメートされた各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3からのレーザー光RayLL1、RayLL2、RayLL3を所定の割合(分光比)で異なる方向に偏向(分光)させることができる。
次に、上記構成の結合分配器70の機能的構成について図面を参照しながら説明する。
図30は、結合分配器70の機能的構成を表す機能ブロック図である。
図30に示すように、結合分配器70は、その全体の動作を司るCPU88を備えている。CPU88には、バスを介して、ヘッドランプスイッチ90、第1〜第3回折光学素子80DO1〜80DO3に対応して設けられたソレノイド等の第1〜第3アクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3、第1〜第3レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)に対応して設けられ、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)に対して電流を供給する第1〜第3LD点灯回路94LL1、94LL2、94LL3、ナビゲーション装置96、車速センサ98a、ワイパーセンサ98b、雰囲気明るさセンサ98c、第1〜第3MEMS電源回路68Wide、68Mid、68Hot、CPU88が実行する各種プログラムが格納されたプログラム格納部(図示せず)、作業領域等として用いられるRAM(図示せず)等が接続されている。第1〜第3アクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3は、本発明の「レーザー光源ごとに、当該レーザー光源に対応する前記複数の回折光学素子のいずれかを当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置するアクチュエータ」に相当する。ナビゲーション装置96、車速センサ98a、ワイパーセンサ98b、雰囲気明るさセンサ98cは、本発明の「車両に取り付けられたセンサ」に相当する。
次に、上記構成の結合分配器70の動作について、図面を参照しながら説明する。
図31は、結合分配器70の基本動作を示すフローチャートである。
以下の処理は、CPU88がプログラム格納部からRAM等に読み込まれた所定プログラムを実行することにより実現される。本処理は、本発明の光度変更手段に相当する。
まず、ヘッドランプスイッチ90がオンされる(ステップS10)と、配光設定情報が読み込まれる(ステップS12)。
配光設定情報は、配光設定が自動(AUTO)であることを示す情報又は手動(MANUAL)であることを示す情報で、運転者等が車室内に設けられた自動・手動切り替えスイッチ等を操作することで、CPU88に接続された記憶装置(図示せず)等に格納される。
次に、各々のLD点灯回路94LL1、94LL2、94LL3がCPU88からの指示に従い、第1〜第3レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)それぞれが予め定められたレーザー光出力(例えば、フル出力)となるように制御する(ステップS14)。
次に、配光設定情報として、手動(MANUAL)であることを示す情報が格納されていると判定された場合(ステップS16:MANUAL)、手動で選択された配光に応じて「hot重視配光処理」(ステップS18)、「hot明るめ配光処理」(ステップS20)、「基準配光処理」(ステップS22)、「wide明るめ配光処理」(ステップS24)、「wide重視配光処理」(ステップS26)が実行される。「hot重視配光」、「hot明るめ配光」、「基準配光」、「wide明るめ配光」、「wide重視配光」は、本発明の「予め定められた複数の配光」に相当する。
手動で選択された配光が何であるかは、例えば、配光識別フラグに基づき判定することができる。
例えば、運転者等が車室内に設けられた配光選択スイッチ等を手動操作し、「hotホット重視配光」を選択することで、配光識別フラグに、手動で選択された配光が「hot重視配光」であることを示す情報(例えば「L1」)が設定されたとする。
この場合、当該配光識別フラグに基づき、手動で選択された配光が「hot重視配光」であると判定され(ステップS16:L1)、「hot重視配光処理」(ステップS18)が実行される。
この「hot重視配光処理」(ステップS18)では、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3が、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替える。
具体的には、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3は、CPU88からの指示に従い、回折光学素子80DO1-3、80DO2-3、80DO3-3を、それぞれ、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中に配置する(図32(a)中の「L1:hot重視」の行参照)。
これにより、各々のレーザー光源74LL1〜74LL3からのレーザー光RayLL1〜RayLL3が、図32(b)中の「L1 hot重視」の行に示す各々の分光比で分光される。
例えば、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1が回折光学素子80DO1-3での回折により1/4:1/4:1/2の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2が回折光学素子80DO2-3での回折により1/4:1/4:1/2の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3が回折光学素子80DO3-3での回折により1/4:1/4:1/2の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
そして、以上のように各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射したレーザー光は、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにより灯具ユニット40まで伝搬されて、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射し、図2(a)に示す走行ビーム用配光パターンPHiの形成に用いられる。
すなわち、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射したレーザー光は、各々の偏光器201Wide、201Mid、201Hotによって水平方向及び垂直方向に二次元的に走査されて、各々の走査領域AWide、AMid、AHotに第1〜第3光度分布を形成する。そして、この波長変換部材18(各々の走査領域AWide、AMid、AHot)に形成された第1〜第3光度分布が投影レンズ20によって前方に投影されることで、仮想鉛直スクリーン上に、各部分配光パターンPHi_Hot、PHi_Mid、PHi_Wideが重畳された走行ビーム用配光パターンPHiが形成される。
その際、ワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)、ミドル用の光ファイバ36Mid(出射端面)、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)それぞれからの出力比は、3/4:3/4:3/2の関係となる(図32(b)参照)。すなわち、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなる(フル出力の3/2)。その結果、ホット用の部分配光パターンPHi_Hotの光度が変更され、走行ビーム用配光パターンPHiは、当該ホット用の部分配光パターンPHi_Hotが明るいホット重視のものとなる。すなわち、走行ビーム用配光パターンPHiを、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
また例えば、運転者等が車室内に設けられた配光選択スイッチ等を手動操作し、「hot明るめ配光」を選択することで、配光識別フラグに、手動で選択された配光が「hot明るめ配光」であることを示す情報(例えば「L2」)が設定されたとする。
この場合、当該配光識別フラグに基づき、手動で選択された配光が「hot明るめ配光」であると判定され(ステップS16:L2)、「hot明るめ配光処理」(ステップS20)が実行される。
この「hot明るめ配光処理」(ステップS20)では、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3が、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替える。
具体的には、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3は、CPU88からの指示に従い、回折光学素子80DO1-3、80DO2-1、80DO3-1を、それぞれ、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中に配置する(図32(a)中の「L2:hot明るめ」の行参照)。
これにより、各々のレーザー光源74LL1〜74LL3からのレーザー光RayLL1〜RayLL3が、図32(b)中の「L2 hot明るめ」の行に示す各々の分光比で分光される。
例えば、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1が回折光学素子80DO1-3での回折により1/4:1/4:1/2の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2が回折光学素子80DO2-1での回折により1/3:1/3:1/3の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3が回折光学素子80DO3-1での回折により1/3:1/3:1/3の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
そして、以上のように各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射したレーザー光は、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにより灯具ユニット40まで伝搬されて、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射し、図2(a)に示す走行ビーム用配光パターンPHiの形成に用いられる。
その際、ワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)、ミドル用の光ファイバ36Mid(出射端面)、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)それぞれからの出力比は、11/12:11/12:7/6の関係となる(図32(b)参照)。すなわち、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなる(フル出力の7/6)。その結果、ホット用の部分配光パターンPHi_Hotの光度が変更され、走行ビーム用配光パターンPHiは、当該ホット用の部分配光パターンPHi_Hotがやや明るいホット明るめのものとなる。すなわち、走行ビーム用配光パターンPHiを、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
また例えば、運転者等が車室内に設けられた配光選択スイッチ等を手動操作し、「基準配光」を選択することで、配光識別フラグに、手動で選択された配光が「基準配光」であることを示す情報(例えば「L3」)が設定されたとする。
この場合、当該配光識別フラグに基づき、手動で選択された配光が「基準配光」であると判定され(ステップS16:L3)、「基準配光処理」(ステップS22)が実行される。
この「基準配光処理」(ステップS22)では、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3が、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射するレーザー光の出力が均等となるように、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替える。
具体的には、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3は、CPU88からの指示に従い、回折光学素子80DO1-1、80DO2-1、80DO3-1を、それぞれ、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中に配置する(図32(a)中の「L3:基準」の行参照)。
これにより、各々のレーザー光源74LL1〜74LL3からのレーザー光RayLL1〜RayLL3が、図32(b)中の「L3 基準」の行に示す各々の分光比で分光される。
例えば、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1が回折光学素子80DO1-1での回折により1/3:1/3:1/3の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2が回折光学素子80DO2-1での回折により1/3:1/3:1/3の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3が回折光学素子80DO3-1での回折により1/3:1/3:1/3の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
そして、以上のように各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射したレーザー光は、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにより灯具ユニット40まで伝搬されて、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射し、図2(a)に示す走行ビーム用配光パターンPHiの形成に用いられる。
その際、ワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)、ミドル用の光ファイバ36Mid(出射端面)、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)それぞれからの出力比は、3/3:3/3:3/3の関係となる(図32(b)参照)。すなわち、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射するレーザー光の出力が均等となる。その結果、ホット用の部分配光パターンPHi_Hot等の光度が変更される。すなわち、走行ビーム用配光パターンPHiを、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
また例えば、運転者等が車室内に設けられた配光選択スイッチ等を手動操作し、「wide明るめ配光」を選択することで、配光識別フラグに、手動で選択された配光が「wide明るめ配光」であることを示す情報(例えば「L4」)が設定されたとする。
この場合、当該配光識別フラグに基づき、手動で選択された配光が「wide明るめ配光」であると判定され(ステップS16:L4)、「wide明るめ配光処理」(ステップS24)が実行される。
この「wide明るめ配光処理」(ステップS24)では、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3が、ワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替える。
具体的には、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3は、CPU88からの指示に従い、回折光学素子80DO1-2、80DO2-1、80DO3-1を、それぞれ、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中に配置する(図32(a)中の「L4:wide明るめ」の行参照)。
これにより、各々のレーザー光源74LL1〜74LL3からのレーザー光RayLL1〜RayLL3が、図32(b)中の「L4 wide明るめ」の行に示す各々の分光比で分光される。
例えば、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1が回折光学素子80DO1-2での回折により1/2:1/4:1/4の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2が回折光学素子80DO2-1での回折により1/3:1/3:1/3の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3が回折光学素子80DO3-1での回折により1/3:1/3:1/3の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
そして、以上のように各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射したレーザー光は、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにより灯具ユニット40まで伝搬されて、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射し、図2(a)に示す走行ビーム用配光パターンPHiの形成に用いられる。
その際、ワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)、ミドル用の光ファイバ36Mid(出射端面)、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)それぞれからの出力比は、7/6:11/12:11/12の関係となる(図32(b)参照)。すなわち、ワイド用の光ファイバ36Wideの出射端部(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなる(フル出力の7/6)。その結果、ワイド用の部分配光パターンPHi_Wideの光度が変更され、走行ビーム用配光パターンPHiは、当該ワイド用の部分配光パターンPHi_Wideがやや明るいワイド明るめのものとなる。すなわち、走行ビーム用配光パターンPHiを、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
また例えば、運転者等が車室内に設けられた配光選択スイッチ等を手動操作し、「wide重視配光」を選択することで、配光識別フラグに、手動で選択された配光が「wide重視配光」であることを示す情報(例えば「L5」)が設定されたとする。
この場合、当該配光識別フラグに基づき、手動で選択された配光が「wide重視配光」であると判定され(ステップS16:L5)、「wide重視配光処理」(ステップS26)が実行される。
この「wide重視配光処理」(ステップS26)では、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3が、ワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替える。
具体的には、各々のアクチュエータ92DO1、92DO2、92DO3は、CPU88からの指示に従い、回折光学素子80DO1-2、80DO2-2、80DO3-2を、それぞれ、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1の光路中、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2の光路中、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3の光路中に配置する(図32(a)中の「L5:wide重視」の行参照)。
これにより、各々のレーザー光源74LL1〜74LL3からのレーザー光RayLL1〜RayLL3が、図32(b)中の「L5 wide重視」の行に示す各々の分光比で分光される。
例えば、第1レーザー光源74LL1からのレーザー光RayLL1が回折光学素子80DO1-2での回折により1/2:1/4:1/4の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第2レーザー光源74LL2からのレーザー光RayLL2が回折光学素子80DO2-2での回折により1/2:1/4:1/4の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
同様に、第3レーザー光源74LL3からのレーザー光RayLL3が回折光学素子80DO3-2での回折により1/2:1/4:1/4の割合で各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに向かい、各々の集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotで集光されて各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射する。
そして、以上のように各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの入射端面に入射したレーザー光は、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにより灯具ユニット40まで伝搬されて、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hot(出射端面)から出射し、図2(a)に示す走行ビーム用配光パターンPHiの形成に用いられる。
その際、ワイド用の光ファイバ36Wide(出射端面)、ミドル用の光ファイバ36Mid(出射端面)、ホット用の光ファイバ36Hot(出射端面)それぞれからの出力比は、3/2:3/4:3/4の関係となる(図32(b)参照)。すなわち、ワイド用の光ファイバ36Wideの出射端部(出射端面)から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなる(フル出力の3/2)。その結果、ワイド用の部分配光パターンPHi_Wideの光度が変更され、走行ビーム用配光パターンPHiは、当該ワイド用の部分配光パターンPHi_Wideが明るいワイド重視のものとなる。すなわち、走行ビーム用配光パターンPHiを、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
一方、ステップS16で、配光設定情報として、自動(AUTO)であることを示す情報が格納されていると判定された場合(ステップS16:AUTO)、AUTO制御配光処理(ステップS28)が実行される。
AUTO制御配光処理(ステップS28)では、まず、ナビゲーション装置96からナビ情報が、車速センサ98aから車速情報が、ワイパーセンサ98bからワイパー情報が、雰囲気明るさセンサ98cから周囲の明るさ情報が、それぞれ読み込まれる。
そして、これらの情報に基づき、自動で配光が選択され、当該自動で選択された配光に応じて「hot重視配光処理」(ステップS18)、「hot明るめ配光処理」(ステップS20)、「基準配光処理」(ステップS22)、「wide明るめ配光処理」(ステップS24)、「wide重視配光処理」(ステップS26)が実行される。
例えば、ナビゲーション装置96からのナビ情報に基づき、車両用灯具100が搭載された自車両が現在高速(道路)走行中と判定された場合、自動で「hot重視配光」が選択され、「hot重視配光処理」(ステップS18)が実行される。
また例えば、ナビゲーション装置96からのナビ情報に基づき、車両用灯具100が搭載された自車両が現在市街地(道路)走行中と判定された場合、自動で「基準配光」が選択され、「基準配光処理」(ステップS22)が実行される。
また例えば、ナビゲーション装置96からのナビ情報に基づき、車両用灯具100が搭載された自車両が現在悪路(道路)走行中と判定された場合、自動で「wide重視配光」が選択され、「wide重視配光処理」(ステップS26)が実行される。
これ以外に、車速センサ98aからの車速情報、ワイパーセンサ98bからのワイパー情報、雰囲気明るさセンサ98cからの周囲の明るさ情報等に基づき、車両用灯具100が搭載された自車両周囲の状況を判定し、当該判定された状況に応じて「hot重視配光処理」(ステップS18)、「hot明るめ配光処理」(ステップS20)、「基準配光処理」(ステップS22)、「wide明るめ配光処理」(ステップS24)又は「wide重視配光処理」(ステップS26)を実行してもよい。
上記ステップS12〜S28の処理は、ヘッドランプスイッチ90がオフされる(ステップS30:SW=OFF)まで繰り返し実行される。そして、ヘッドランプスイッチ90がオフされた場合(ステップS30:SW=OFF)、各々のレーザー光源74LL1〜74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)の発振が停止され(ステップS32)て各処理を終了する。
次に、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの具体例について説明する。
図33(a)は、各々の回折光学素子80DO1-1〜80DO1-3、80DO2-1〜80DO2-3、80DO3-1〜80DO3-3で分光された各々のレーザー光を、各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotにロスなく入射させることができる第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotの具体例(非球面レンズ)である。図33(a)中の第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot(入射面及び出射面)は、次の式で表される非球面である。
すなわち、第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hot(非球面レンズ)の断面カーブはレンズ中心線からレンズ外周方向に距離xだけ離れたときのサグ値で規定することができる。
サグ値Sag(x)は、レンズ光軸中心線から距離xのときのレンズトップからの距離を表す。また、rは曲率半径(c=0とした時の曲率半径)、cは非球面係数を表す。
図33(b)は第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに、その光軸に対して平行な光線が入射した場合に、当該光線が集光されて、光ファイバの入射面に入射する様子を表した図、図33(c)は第1〜第3集光レンズ78Wide、78Mid、78Hotに、その光軸に対して10°傾いた光線が入射した場合に、当該光線が集光されて、光ファイバの入射面に入射する様子を表した図である。
なお、図33(a)から図33(c)中の各々の光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotは、直径1mm、NA>0.82である。
以上説明したように、本実施形態によれば、各部分配光パターンPHi_Wide、PHi_Mid、PHi_Hot(又は各部分配光パターンPLo_Wide、PLo_Mid、PLo_Hot)が重畳された走行ビーム用配光パターンPHi(又はすれ違いビーム用配光パターンPLo)を形成するように構成された車両用灯具において、少なくとも一つの部分配光パターン(例えばホット用の部分配光パターンPHi_Hot)の光度を変更することができる。その結果、走行ビーム用配光パターンPHi(又はすれ違いビーム用配光パターンPLo)を、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
これは、部分配光パターンPHi_Wide、PHi_Mid、PHi_Hot(又は各部分配光パターンPLo_Wide、PLo_Mid、PLo_Hot)のうち少なくとも一つの部分配光パターン(例えばホット用の部分配光パターンPHi_Hot)の光度を変更する光度変更手段(図31参照)を備えたことによるものである。
具体的には、光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotのうち少なくとも一つの光ファイバ(例えばホット用の光ファイバ36Hot)の出射端面から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子が切り替えられること、そして、その出力が相対的に高くなったレーザー光で特定の部分配光パターン(例えばホット用の部分配光パターンPHi_Hot)が形成されること、によるものである。
また、本実施形態によれば、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)のレーザー光出力を変更することなく、すなわち、各々のレーザー光源74LL1、74LL2、74LL3(半導体レーザーLDLL1、LDLL2、LDLL3)のレーザー光出力を一定に保ったまま、少なくとも一つの部分配光パターン(例えばホット用の部分配光パターンPHi_Hot)の光度を変更することができる。
これは、レーザー光源74LL1、74LL2、74LL3ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替えることで、特定の部分配光パターン(例えばホット用の部分配光パターンPHi_Hot)の光度が変更されることによるものである。
また、本実施形態によれば、手動又は自動で、走行ビーム用配光パターンPHi(又はすれ違いビーム用配光パターンPLo)を、車両周囲の状況に応じた(すなわち、走行環境に適した)ものとすることができる。
次に、上記実施形態の車両用灯具100の変形例である車両用灯具100Aについて説明する。
図34は、変形例である車両用灯具100Aの概略構成図である。
本変形例の車両用灯具100Aは、上記実施形態の車両用灯具100を構成する灯具ユニット40を、灯具ユニット40Wide、40Mid、40Hotで置き換えたものに相当する。それ以外、上記実施形態の車両用灯具100と同様の構成である。
本変形例の灯具ユニット40Wide、40Mid、40Hotは、プロジェクタ型の灯具ユニットであってもよいし、リフレクタ型の灯具ユニットであってもよいし、ダイレクトプロジェクション型(直射型とも称される)の灯具ユニットであってもよいし、それ以外の形態の灯具ユニットであってもよい。
灯具ユニット40Wide、40Mid、40Hotには、それぞれ、光ファイバ36Wide、36Mid、36Hotの出射端部が取り付けられている。
ワイド用の灯具ユニット40Wideは、ワイド用の光ファイバ36Wideにより伝搬されるレーザー光を用いて、図2(a)に示すワイド用の部分配光パターンPHi_Wideを形成する。具体的には、ワイド用の灯具ユニット40Wideは、ワイド用の光ファイバ36Wideにより伝搬されるレーザー光により励起発光する蛍光体、及び、当該蛍光体からの光を前方に照射して、図2(a)に示すワイド用の部分配光パターンPHi_Wideを形成するように構成された光学系(レンズ及び/又は反射鏡等)を備えている。
同様に、ミドル用の灯具ユニット40Midは、ミドル用の光ファイバ36Midにより伝搬されるレーザー光を用いて、図2(a)に示すミドル用の部分配光パターンPHi_Midを形成する。具体的には、ミドル用の灯具ユニット40Midは、ミドル用の光ファイバ36Midにより伝搬されるレーザー光により励起発光する蛍光体、及び、当該蛍光体からの光を前方に照射して、図2(a)に示すミドル用の部分配光パターンPHi_Midを形成するように構成された光学系(レンズ及び/又は反射鏡等)を備えている。
同様に、ホット用の灯具ユニット40Hotは、ホット用の光ファイバ36Hotにより伝搬されるレーザー光を用いて、図2(a)に示すホット用の部分配光パターンPHi_Hotを形成する。具体的には、ホット用の灯具ユニット40Hotは、ホット用の光ファイバ36Hotにより伝搬されるレーザー光により励起発光する蛍光体、及び、当該蛍光体からの光を前方に照射して、図2(a)に示すホット用の部分配光パターンPHi_Hotを形成するように構成された光学系(レンズ及び/又は反射鏡等)を備えている。
本変形例によっても、図31に示したのと同様の処理を実行することで、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
上記実施形態及び各変形例で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができる。
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。
12…エクステンション、14…集光レンズ、16…アウターレンズ、18…波長変換部材、20…投影レンズ、22…ハウジング、24…灯室、30…筐体、36Hot、36Mid、36Wide…光ファイバ、40、40Hot、40Mid、40Wide…灯具ユニット、46…光ファイバ保持部、48…筒部、50D、50L、50U…延長部、52…蛍光体保持部、52a…開口、54…放熱部、56…レンズホルダ、58…光偏光器保持部、58D…下面、58L…左面、58R…右面、58U…上面、66…レンズ、68Hot、68Mid、68Wide…MEMS電源回路、70…結合分配器、74LL1、74LL2、74LL3…レーザー光源、76LL1、76LL2、76LL3…コリメートレンズ、80DO1(80DO1-1〜80DO1-3)、80DO2(80DO2-1〜80DO2-3)、80DO3(80DO3-1〜80DO3-3)…回折光学素子、100、100A…車両用灯具

Claims (5)

  1. N個(但し、Nは2以上の自然数)の部分配光パターンが重畳された所定配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、
    前記N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する光度変更手段を備えた車両用灯具。
  2. 予め定められた複数の配光のうち特定の配光が、手動で又は車両に取り付けられたセンサからの情報に基づき、自動で選択された場合、前記光度変更手段は、当該手動又は自動で選択された特定の配光が形成されるように、前記N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する請求項1に記載の車両用灯具。
  3. N個(但し、Nは2以上の自然数)の部分配光パターンが重畳された所定配光パターンを形成するように構成された車両用灯具において、
    前記N個の部分配光パターンに対応して設けられたN本の光ファイバと、
    前記N本の光ファイバに対応して設けられたN個のレーザー光源と、
    前記N個のレーザー光源それぞれに対応して設けられた複数の回折光学素子と、
    前記レーザー光源ごとに、当該レーザー光源に対応する前記複数の回折光学素子のいずれかを当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置するアクチュエータと、
    前記N本の光ファイバにより伝搬されるレーザー光を用いて前記所定配光パターンを形成する灯具ユニットと、
    を備えており、
    前記複数の回折光学素子は、それぞれ、前記N個のレーザー光源のうち対応するレーザー光源からのレーザー光の光路中に配置された場合、当該レーザー光源からのレーザー光を回折により相互に異なる分光比で前記N本の光ファイバそれぞれの入射端面に向けて偏向させるように構成されており、
    前記アクチュエータは、前記N本の光ファイバのうち少なくとも一つの光ファイバの出射端面から出射するレーザー光の出力が相対的に高くなるように、前記レーザー光源ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替えることで、前記N個の部分配光パターンのうち少なくとも一つの部分配光パターンの光度を変更する車両用灯具。
  4. 予め定められた複数の配光のうち特定の配光が、手動で又は車両に取り付けられたセンサからの情報に基づき、自動で選択された場合、前記アクチュエータは、当該手動又は自動で選択された特定の配光が形成されるように、前記レーザー光源ごとに、当該レーザー光源からのレーザー光の光路中に配置される回折光学素子を切り替える請求項3に記載の車両用灯具。
  5. 前記回折光学素子は、ホログラム光学素子(HOE)又はブレーズ型回折光学素子(DOE)である請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用灯具。
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