JP2018106928A - 車両用前照灯 - Google Patents

Abstract

【課題】望ましい光度分布を持つ配光パターンが形成できる車両用前照灯を提供するものである。【解決手段】励起光源８と、含有する蛍光物質１０ａが励起光源８の発光を受けて励起し発光することで白色に発光する波長変換層１０と、波長変換層１０の発光を透過させて前方に配光する投影レンズ１２と、励起光源８と波長変換層１０との間に介装されて、前方に所定の配光パターンを形成するように励起光源８の発光を波長変換層１０に向けて走査する走査機構１１とを備える車両用前照灯１において、波長変換層１０は、走査機構１１により走査された光Ｂ１２が入射する部位における前記蛍光物質１０ａの含有量が異なる、すなわち、その厚さ又は蛍光物質１０ａの濃度が部位によって異なることとした。【選択図】図４

Description

走査機構を備える車両用前照灯に関する。

特許文献１には、ＭＥＭＳミラーを備えた走査機構によって、光源であるレーザー装置からの出射光が蛍光体パネルに向けて走査されることで、蛍光体パネルから出射した光が投影レンズを介して車両前方に投影されて、所定の配光パターンが形成される車両用前照灯が開示されている。特許文献１に開示されている車両用前照灯は、ＭＥＭＳミラーの傾倒とレーザー装置の点灯強度を制御して、望ましい形状と光度分布を持つ配光パターンを車両前方に形成している。

特開２０１４−６５４９９号

しかし、文献１の車両用前照灯は、配光パターン内の光度分布をレーザー装置の点灯強度で調整しているため、ＭＥＭＳミラーの傾倒の制御とともにレーザー装置の点灯強度の制御も行わなければならず、制御装置の構成が複雑になるという問題がある。

本願は上記問題に鑑みて、配光パターンの蛍光分布を、蛍光体パネルで調整できないかという発想のもとになされたものである。これにより簡単な制御で容易に望ましい光度分布を持つ配光パターンが形成できる車両用前照灯を提供するものである。

請求項１として、励起光源である半導体発光素子と、含有する蛍光物質が半導体発光素子の発光を受けて励起し発光することで白色に発光する波長変換層と、波長変換層の発光を透過させて前方に配光する投影レンズと、半導体発光素子と波長変換層との間に介装されて、前方に所定の配光パターンを形成するように半導体発光素子の発光を波長変換層に向けて走査する走査機構と、を備える車両用前照灯であって、波長変換層は、走査機構により走査された光が入射する部位における蛍光物質の含有量が異なる車両用前照灯を提供する。

（作用）波長変換層は、励起光源の光を浴びると励起し所定の色に発光する層であり、例えば蛍光物質の焼結体や、蛍光物質を透明なバインダーに分散させたものである。例えば励起光源が青色発光素子である場合には、波長変換層中には励起すると黄色に発光する蛍光物質が含まれている。発光物質の発光（黄色光）と波長変換層を透過した一部の励起光源の発光（青色光）とが混色し、白色光として出射する。走査機構により走査された光（以下、走査光という）が波長変換層に入射することで、波長変換層からは白色光が出射する。この際、蛍光物質の含有量が多い部位から出射する光は、蛍光物質の含有量が少ない部位から出射する光よりも、光度が高い。走査光が入射する部位によって、光度の異なる光が出射する。

請求項２として、波長変換層は、その厚さ又は蛍光物質の濃度の少なくとも一方が部位によって異なるようにした。

（作用）濃度とは、波長変換層に含まれる単位体積当たりの蛍光物質の量である。蛍光物質の濃度を一定にして波長変換層の厚さを調整する、又は波長変換層の厚さを一定にして蛍光物質の濃度を調整する、もしくは蛍光物質の濃度と波長変換層の厚さの両方を調整することで、蛍光物質の含有量を増減調整できる。波長変換層の厚さが厚い部位又は蛍光物質の濃度が高い部位からは、厚さの薄い又は蛍光物質の濃度が低い部位よりも、光度の高い光が出射する。

請求項３として、波長変換層は、中央部へいくほど厚い又は蛍光物質の濃度が高いとした。

（作用）波長変換層の中央部に走査光が入射すると、他の部位よりの光度の高い光が出射する。

請求項４として、配光パターンは、所定のカットオフラインを持つロービームの配光パターンであって、波長変換層における、配光パターンのカットオフラインに沿った領域の配光の形成に寄与する部位では、その厚さが他の部位より厚い、又は蛍光物質の濃度が他の部位より高くなるよう構成された、ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の車両前照灯を提供する。

（作用）カットオフライン近傍が明るい光度分布を持つ配光パターンが形成できる。

本開示の構成によれば、走査機構を有する車両前照灯において、簡単な制御で容易に望ましい光度分布を持つ配光パターンが形成可能な車両用前照灯を提供できる。

第１の実施形態における車両用前照灯の正面図。 第1の実施形態に係る車両用前照灯の水平断面図（図１のII−IIの位置で切断した図）。 走査機構をほぼ正面から見た斜視図。 第1の実施形態に係る波長変換層であって、（ａ）正面図、（ｂ）縦断面図（図４（ａ）ＩＶ（ｂ）−ＩＶ（ｂ）線に沿った断面図）（ｃ）水平断面図（図４（ａ）ＩＶ（ｃ）−ＩＶ（ｃ）線に沿った断面図）。 第１の実施形態に係る波長変換層を背面から見た図であって、配光パターンを形成する際の走査機構の走査を説明する説明図。 ハイビーム用配光パターンの光度分布の説明図。 第２の実施形態に係る車両用前照灯の縦断面図（図１のI−Iの位置で切断した図）。 第２の実施形態に係る波長変換層であって、（ａ）正面図、（ｂ）水平断面図（図８（ａ）ＶＩＩＩ（ｂ）−ＶＩＩＩ（ｂ）線に沿った断面図）（ｃ）断面図（図８（ｂ）ＶＩＩＩ（ｃ）−ＶＩＩＩ（ｃ）線に沿った断面図）。 ハイビーム用配光パターンの光度分布の説明図。 第３の実施形態に係る車両用前照灯の縦断面図（図１のI−Iの位置で切断した図）。 第３の実施形態に係る波長変換層であって、（ａ）正面図、（ｂ）縦断面図（図１１（ａ）ＸＩ（ｂ）−ＸＩ（ｂ）線に沿った断面図）（ｃ）水平断面図（図１１（ａ）ＸＩ（ｃ）−ＸＩ（ｃ）線に沿った断面図）。 第３の実施形態に係る波長変換層を背面から見た図であって、ロービーム用配光パターンを形成する際の走査機構の走査を説明する説明図。 ロービーム用配光パターンの光度分布の説明図。

以下、本発明に係る車両用前照灯の好ましい実施形態を図面に従って説明する。各図においては、車両用前照灯の各方向を（上方：下方：左方：右方：前方：後方＝Ｕｐ：Ｌｏ：Ｌｅ：Ｒｉ：Ｆｒ：Ｒｅ）として説明する。
＜第１の実施形態＞

図１は第1の実施形態に係る車両用前照灯１の正面図である。車両用前照灯１は、ランプボディ２と、前面カバー３と、前照灯ユニット４とを備える。ランプボディ２は、車両の前方に開口部を有する。前面カバー３は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成され、ランプボディ２の開口部に取付けられる。

図２は、第1の実施形態の車両用前照灯１の水平断面図（図１のII−II断面図）である。図２に示すように、前照灯ユニット４は、ランプボディ２と前面カバー３で形成された灯室Ｓの内側に配置される。前照灯ユニット４は、励起光源８、コリメートレンズ９、透過型の波長変換層１０、走査機構１１、および投影レンズ１２を有し、これらはいずれも支持部材７に取付けられる。また、灯室Ｓ内には、励起光源８および走査機構１１とハーネス１５ａで繋がる制御装置１５、およびエクステンションリフレクター１３が配置される。

支持部材７は、左右方向に伸びる板状の基礎板部７ａと、基礎板部７ａの左端部から前方に伸びる取付部７ｂと、基礎板部７ａの前方中央付近に配置された走査機構１１の左右から前方に伸びる固定部７ｃと、固定部７ｃの左右両方の前端に固定される枠部７ｄを有する。励起光源８は、金属製の基礎板部７ａに固定される。コリメートレンズ９は、基礎板部７ａ又は取付部７ｂのいずれかに固定される。走査機構１１は固定部７cに、波長変換層１０は枠部７ｄに、それぞれ固定される。コリメートレンズ９と走査機構１１との間に配置される固定部７ｃには、コリメートレンズ９からの光Ｂ１１が走査機構１１へ通るよう孔７ｃＨが設けられている。投影レンズ１２は、不図示のホルダーで保持され、ホルダーは支持部材７に固定されている。前照灯ユニット４の支持部材７は、ランプボディ２に回動自在に保持された３つのエイミングスクリュー１４を基礎板部７ａに螺着されることにより、ランプボディ２に対して傾動自在に支持される。

励起光源８は、ＬＥＤ光源又はレーザー光源によって構成される。励起光源８の点灯中の熱は、左右に厚く形成されたヒートシンクである金属製の取付部７ｂを介して放熱される。励起光源８の点灯のタイミングは制御装置１５により制御される。

コリメートレンズ９は、光の出射面を凸形状とした透明又は半透明の平凸レンズである。コリメートレンズ９は、励起光源８と走査機構１１の間に配置され、励起光源８からの光Ｂ１１を集光して、走査機構１１へ入射させる。

投影レンズ１２は、灯室Ｓ内に設けられたエクステンションリフレクター１３の前端開口部１３ａの近傍に配置され、波長変換層１０から出射した白色光Ｗ１（後述）を前面カバー３に向けて透過させる。投影レンズ１２は、波長変換層１０の前面中央に焦点Ｆ１を有する。

エクステンションリフレクター１３は、前照灯ユニット４よりも前方に配置され、車両前方からこれが見えないよう隠蔽している。

図３は、走査機構１１をほぼ正面からみた斜視図である。走査機構１１は、２軸方向に傾動可能な反射鏡を有するスキャンデバイスである。本実施形態では一例としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）ミラーを採用している。

走査機構１１は、ベース１６、第１回動体１７、第２回動体１８、一対の第１トーションバー１９、一対の第２トーションバー２０、一対の第１の永久磁石２１、一対の第２の永久磁石２２および端子部２３を有する。第２回動体１８は、板状に形成された反射鏡であり、第２回動体１８の前面には、銀蒸着やメッキ処理などによって反射面２４が形成される。

板状の第１回動体１７は、一対の第１トーションバー１９によって左右（Ｙ軸回り）に傾動可能な状態でベース１６に支持され、第２回動体１８は、一対の第２トーションバー２０によって上下（Ｘ軸回り）に回動可能な状態で第１回動体１７に支持される。一対の第１の永久磁石２１および一対の第２の永久磁石２２は、ベース１６において一対の第１および第２トーションバー（１９、２０）の延びる方向にそれぞれ設けられる。一対の第１および第２回動体（１７、１８）にはそれぞれ端子部２３を介して通電される第１および第２のコイル（不図示）が設けられている。不図示の前記第１および第２のコイルは、制御装置１５によってそれぞれ独立した通電制御をされる。

第１回動体１７は、第１コイル（不図示）への通電オン又はオフに基づいて第１トーションバー１９の軸線（Ｙ軸）回りに往復傾動し、第２回動体１８は、第２コイル（不図示）への通電のオン又はオフに基づいて第２トーションバー２０の線軸（Ｘ軸）回りに往復傾動する。反射面２４は、第１又は第２コイル（不図示）への通電に基づいて上下左右に傾動し、走査光Ｂ１２を波長変換層１０に向けて上下左右に走査する。反射面２４による走査光Ｂ１２は、第１回動体１７のＹ軸回りの傾動に基づいて左右に走査され（図２の走査光Ｂ１２参照）、第２回動体１８のＸ軸回りの傾動に基づいて上下に走査される（不図示）。

本実施形態では一例としてＭＥＭＳミラーを採用しているが、走査機構１１には、ガルバノミラーや、光源の光を反射しながら回転軸を中心に一方向に回転する回転リフレクタ（特開２０１６−１９５１２９）など、多彩な公知の走査機構を採用出来る。

波長変換層１０について詳しく説明する。

図４は、（ａ）が波長変換層１０の正面図、（ｂ）が波長変換層１０の縦断面図（図３（ａ）のIV（ｂ）−IV（ｂ）線に沿った断面図）、（ｃ）が波長変換層１０の水平断面図（図３（ａ）のIV（ｃ）−IV（ｃ）線に沿った断面図）である。

図中に示す符号Ｈ１およびＨ２は波長変換層１０の厚さ、Ｂ１２´、Ｂ１２″は波長変換層１０の背面（入射面１０Ｍ）へ入射する走査光（入射光）を、Ｗ１´、Ｗ１″は波長変換層１０の前面から出射する白色光（出射光）を示す。

図４に示すように、波長変換層１０は光出射面である前面が凸の略四角錐台形状であり、波長変換層１０を構成する全ての面が平面で、中央部に向かってに盛り上がり、上下左右対称に構成されている。

波長変換層１０は、励起光源８の光源色に基づいて白色光を出射するよう構成される層である。本実施形態では、励起光源８は青色レーザー光源であり、波長変換層１０は励起によって黄色光を発光する蛍光物質１０ａの焼結体である。

図２に示すように、励起光源８の青色レーザー光Ｂ１１は、コリメートレンズ９で集光され、走査機構１１の反射面２４で反射し、走査光Ｂ１２として波長変換層１０の入射面１０Ｍに入射する。

図４（ｃ）に示すように、波長変換層１０は、入射した走査光Ｂ１２の光を浴びて励起し黄色に発光（Ｙ１）する。一方、励起光である走査光Ｂ１２（青色レーザー光Ｂ１１）の一部は波長変換層１０を透過する。透過した青色の走査光Ｂ１２と蛍光物質１０ａの黄色の発光（Ｙ１）とが混色し、波長変換層１０は白色光Ｗ１を出射する。

波長変換層１０の発光の強度は、波長変換層１０の厚さに依存する。波長変換層１０の厚さが厚いほど、蛍光物質１０ａの量が多いと言え、発光の強度が高い。図４（ａ）中の部位ｄにおける発光の強度は、波長変換層１０の中で最も高く、部位ｄの範囲ではどの位置においても同じ発光強度である。部位ｅ１、部位ｅ２では、上下方向中央にいくほど厚く、発光の強度が高くなるが、左右方向には発光強度は一定である。一方、部位ｆ１、部位ｆ２では、左右方向中央にいくほど厚く、発光の強度が高くなるが、上下方向には発光の強度は一定である。

走査光Ｂ１２´、Ｂ１２″が波長変換層１０に入射して、白色光Ｗ１´、Ｗ１″が出射する場合、走査光Ｂ１２´が入射した部位の波長変換層１０の厚さＨ１は、走査光Ｂ１２″が入射した部位の波長変換層１０の厚さＨ２に比べて厚いため、白色光Ｗ１´は白色光Ｗ１″よりも光度が高くなる。

本実施形態では、励起光源８の光源光は青色であるが、他の色であってもよい。例えば、励起光源８の光源光が紫色である場合、波長変換層１０を構成する蛍光物質１０ａは、励起により黄色光および青色光を発光するものか、あるいは赤色光および緑色光および青色光（ＲＧＢ）の少なくとも３色を発光するものであり、これら励起された光が混合して、白色光が出射する。

ここで走査機構の走査（反射面の傾動制御）について説明する。図５は、前照灯ユニット４によって車両前方に配光パターンが形成される際の、走査機構１１の走査についての説明図であり、図６は図５に示す走査によって車両前方に形成される配光パターンの光度分布である。図５および図６を用いて、一例として、ハイビーム用配光パターンＬａの形成について説明する。

図５は、波長変換層１０を背面（入射面１０Ｍ）側から見た図で、点線は走査機構１１による走査線の軌跡Ｓ１を、１点鎖線は走査領域Ｓｃ１を示す。

図２に示すように、励起光源８から出射してコリメートレンズ９に集光された光Ｂ１１は、走査機構１１の反射面２４によって反射し、反射面２４の傾動により走査光Ｂ１２として波長変換層１０に向けて走査される。

図５に示すように、走査機構１１は反射面２４（図２および図３参照）の傾動によって、波長変換層１０の入射面１０Ｍ上の矩形の走査領域Ｓｃ１内において、下方右端Ｓ１１から下方左端Ｓ１２への走査を行った後、下方左端Ｓ１２から微小距離ｄ１だけ上方にずれた次の右端Ｓ１３に向けて反射面２４を傾動させ、右端Ｓ１３から再び左端Ｓ１４へ走査する。これを繰り返し高速で行う。点灯領域Ｌａ´では、制御装置１５の制御によって、励起光源８は、点灯領域Ｌａ´外のＰ１からＰ２までの区間において消灯し、点灯領域Ｌａ´のＰ２からＰ３までの区間において点灯し、Ｐ３からＰ４までの区間において再び消灯する。走査機構１１は、前記走査を上方に向けて高速に繰り返し行う。線像を上下に積層された点灯領域Ｌａ´は、投影レンズ１２を介し、前面カバー３を通過して車両前方にハイビーム用配光パターンＬａを形成する。投影レンズ１２の焦点Ｆ１は、白色光Ｗ１が形成され出射する波長変換層１０の前面の中央に設定されており（図２参照）、図６に示すように、点灯領域Ｌａ´は、投影レンズ１２を介して左右上下反転されて車両前方に投影される。

一例としてハイビーム用配光パターンＬａについて説明したが、カットオフラインを持つロービーム用配光パターンも、同様にして車両前方に表示できる。上記のように、走査機構１１の走査および励起光源８の点灯制御によって、投影レンズを介して配光パターンは形成される。

ハイビーム用配光パターンＬａの光度分布について説明する。

図６は、走査機構１１の走査による、走査光（Ｂ１２，Ｂ１２´、Ｂ１２″）によって波長変換層１０の点灯領域Ｌａ´から出射する白色光（Ｗ１、Ｗ１´、Ｗ１″）によって形成されるハイビーム用配光パターンＬａの光度分布であり、周辺領域Ｒ１１では周辺から中央へいくほど明るくなり、中央領域Ｒ１２が一番明るい。

図４に示すように、波長変換層１０は、部位ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２では、周辺から中央へいくほど厚くなり、中央の部位ｄが一番厚い。そして部位ｅ１，ｅ２，ｆ１，ｆ２からの出射光によって周辺領域Ｒ１１が形成され、部位ｄからの出射光によって中央領域Ｒ１２が形成される。

上記説明の通り、波長変換層１０の厚さが厚い部位の方が薄い部位に比べて光度の高い光を出射するため、波長変換層１０は、周辺から中央へ行くほど明るくなり、中央部が一番明るい配光（ホットゾーン）を形成する。

本実施形態によれば、波長変換層１０の厚い部位は配光パターン内で光度の高い領域の形成に寄与するため、波長変換層の厚さを調整することで、配光パターンの光度分布を調整できる。このように、励起光源８の光度を調整することなく、波長変換層１０の厚さを調整するだけで、容易に望ましい光度分布を持つ配光パターンが形成できる。
＜第２の実施形態＞

次に、第２の実施形態について説明する。

図７は、第２の実施形態に係る車両用前照灯３１の縦断面図（図１のI−Iの位置で切断した図）である。図７に示すように、ランプボディ２と前面カバー３で形成された灯室Ｓの内側には、前照灯ユニット３３、エクステンションリフレクター１３、支持部材３４が配置される。前照灯ユニット３３は、一対の励起光源３５、一対のコリメートレンズ３６、反射型の波長変換層３７、走査機構３８、および投影レンズ３９を有し、これらはいずれも支持部材３４に固定される。またこれらは、波長変換層３７を除き、それぞれ第１の実施形態に係る励起光源８、コリメートレンズ９、走査機構１１、および投影レンズ１２と同一の機能および構成を有する。励起光源３５および走査機構３８は、不図示の制御装置に繋がれ制御される。

支持部材３４は、上下方向に伸びる基礎板部３４ａと、基礎板部３４ａから前方に厚みのある上下一対の取付部３４ｂと、基礎板部３４ａの中央部分から取付部よりも前方に厚みのある固定部３４ｃと、基礎板部３４ａの後方に奥行きが厚い放熱部３４ｄによって形成される。一対の励起光源３５は取付部３４ｂの前面に、一対のコリメートレンズ３６は、取付部３４ｂ又は固定部３４ｃに、それぞれ上下に分かれて固定される。励起光源３５の点灯中の熱は、前後に厚く形成されたヒートシンクである金属製の放熱部３４ｄを介して放熱される。一対の走査機構３８および投影レンズ３９も、それぞれ不図示の支持具によって支持され、いずれの支持具も支持部材３４に固定される。前照灯ユニット３３は、ランプボディ２に回動自在に保持された３つのエイミングスクリュー１４に螺着されることにより、ランプボディ２に対して傾動自在に支持される。

波長変換層３７は固定部３４ｃの前面に固定されることにより、一対の走査機構３８の双方に対向するように配置され、双方から走査光Ｂ２２を受けることができる。波長変換層３７は、第１の実施形態に係る波長変換層と同様に、励起光源３５の光源色に基づいて白色光を出射するよう構成される。本実施形態の波長変換層３７は反射型であるため、走査機構３８からの走査光Ｂ２２が波長変換層３７に入射すると再反射し、白色光Ｗ２が投影レンズ３９に出射する。

第１の実施形態に係る前照灯ユニット４と同様に、一対の励起光源３５から出射して、それぞれ一対のコリメートレンズ３６に集光された光Ｂ２１は、それぞれ一対の走査機構３８の反射面４０の傾動により走査光Ｂ２２として波長変換層３７に向けて入射する。波長変換層３７から出射した白色光Ｗ２は、上下左右に走査されつつ、投影レンズ３９を介して車両の前方に走査に基づいた所定形状の白色配光パターンを表示する。

次に、第２の実施形態に係る波長変換層３７について詳細に説明する。

図８は、波長変換層３７の（ａ）が正面図、（ｂ）が水平断面図（図８（ａ）のVIII（ｂ）−VIII（ｂ）線に沿った断面図）、（ｃ）が断面図（図８（ｂ）のVIII（ｃ）−VIII（ｃ）線に沿った断面図）である。図中に示すＢ２２´、Ｂ２２″はいずれも波長変換層３７の背面（入射面３７Ｍ）から入射する走査光（入射光）を、Ｗ２´、Ｗ２″は、波長変換層３７の前面から出射する白色光（出射光）を示す。二点鎖線は点灯領域Ｌａ´を示す。

図８に示すように、波長変換層３７は扁平な直方体形状であり厚さは均一である。波長変換層３７は、所定の形状に成形された透明なバインダー３７ｂ中に、励起によって蛍光する蛍光物質３７ａが分散した構造である。本実施形態では、励起光源３５は青色レーザー光源であり、蛍光物質３７ａは黄色光を発光する蛍光物質、バインダー３７ｂは透明な樹脂やガラス、あるいは無機材料で構成されている。

波長変換層３７中の蛍光物質３７ａはバインダー３７ｂに均一に分散しておらず、意図的な偏在がある。

図８（ｃ）に示すように、波長変換層３７は、蛍光物質３７ａの濃度が、中央へ向かうほど高くなっている。蛍光物質の濃度とは、波長変換層の単位体積当たりに含まれる蛍光物質の量である。部位Ａ３の蛍光濃度が波長変換層３７中で最も高く、その外側にある部位Ａ２の蛍光濃度は部位Ａ１よりも低く、一番外側にある部位Ａ１の濃度は、部位Ａ２の濃度よりも更に低い。各部位（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の範囲では、どの位置においても濃度は一定である。

蛍光物質の濃度が高いほど、蛍光物質３７ａの量が多く、発光の強度が高い。このため、部位Ａ３における発光の強度が波長変換層３７の中で最も高く、部位Ａ２における発光強度は部位Ａ１よりも低く、部位Ａ１における発光強度は波長変換中で最も低い。

走査光Ｂ２２´、Ｂ２２″が波長変換層３７に入射して、白色光Ｗ２´、Ｗ２″が出射する場合、走査光Ｂ１２´が入射した部位Ａ２は、走査光Ｂ２２″が入射した部位Ａ２に比べて濃度が高く、白色光Ｗ２´は白色光Ｗ２″よりも光度が高くなる。

波長変換層３７によって形成される配光パターンの光度分布を説明する。

図９は、第１の実施形態と同様に、一対の走査機構３８が波長変換層３７の入射面３７Ｍ上の所定の点灯領域Ｌａ´（図５、図８参照）を走査して、車両用前照灯３１でハイビーム用配光パターンＬａを形成した際の配光パターンの光度分布を示す。

波長変換層３７中の蛍光物質３７ａの濃度は中央にいくほど高い（Ａ３＞Ａ２＞Ａ１）。蛍光物質３７ａの濃度が高い部位ほど発光強度は高く、配光パターン内で光度の高い領域の形成に寄与するため、波長変換層３７を通して配光されたハイビーム用配光パターンの光度分布は、中央へ向かうにしたがって、三段階で明るくなる（Ｒ２３＞Ｒ２２＞Ｒ２１）。

以上のように、本実施形態によれば、波長変換層の蛍光物質の濃度を調整することで、容易に望ましい光度分布を持つ配光パターンが形成できる。
＜第３の実施形態＞。

次に、第３の実施形態について説明する。

図９は、第３の実施形態に係る車両用前照灯５０の縦断面図（図１のI−Iの位置と同じ位置で切断した縦断面図）である。図１０に示すように、ランプボディ２と前面カバー３で形成された灯室Ｓの内側には、前照灯ユニット５１、エクステンションリフレクター１３、支持部材５７、および制御装置１５が配置される。前照灯ユニット５１は、励起光源５２、コリメートレンズ５３、透過型の波長変換層５４、走査機構５５、および投影レンズ５６を有し、これらはいずれも支持部材５７に固定される。またこれらは、波長変換層３７を除き、それぞれ第１の実施形態に係る励起光源８、コリメートレンズ９、走査機構１１、および投影レンズ１２と同一の機能および構成を有する。励起光源５２および走査機構５５はハーネス１５ａにより制御装置１５に繋がれ制御される。車両用前照灯５０は、支持部材５７の形状が支持部材７と異なること、励起光源５２、コリメートレンズ５３、走査機構５５、および波長変換層５４を縦配置にしていることを除き、第１の実施形態の車両用前照灯１と共通した構成を有する。

支持部材５７は、鉛直方向に伸びる板状の基礎板部５７ａと、基礎板部５７ａの下部から前方に伸びる取付部５７ｂと、基礎板部５７ａの中央付近で前方に走査機構５５の上下から前方に伸びる固定部５７ｃと、固定部５７ｃの前端に固定される枠部５７ｄを有する。
励起光源５２は、金属製の基礎板部５７ａに固定される。コリメートレンズ５３は、基礎板部５７ａ又は取付部５７ｂのいずれかに固定される。走査機構５５は、固定部５７ｃによって、基礎板部７ａ前面の中央付近に固定される。波長変換層５４は、固定部７ｃの前面側にある枠部７ｄに固定される。コリメートレンズ５３と走査機構５５との間に配置される固定部５７ｃには、コリメートレンズ５３からの光Ｂ３１が走査機構５５へ通るよう孔５７ｃＨが設けられている。投影レンズ５６は、不図示のホルダーで支持され、ホルダーは支持部材５７に固定されている。前照灯ユニット５１の支持部材７は、ランプボディ２に回動自在に保持された３つのエイミングスクリュー１４を基礎板部５７ａに螺着されることにより、ランプボディ２に対して傾動自在に支持される。励起光源５２の点灯中の熱は、上下に厚く形成されたヒートシンクである金属製の取付部５７ｂを介して放熱される。

波長変換層５４は、励起光源５２の光源色に基づいて、白色光を出射するように構成される。走査機構５５からの走査光Ｂ３２が波長変換層５４に入射すると、波長変換層５４は白色光Ｗ３を出射する。

第１の実施形態と同様、励起光源５２からＢ３１光が出射され、コリメートレンズ５３で集光されて走査機構５５に入射する。制御装置１５の制御により、走査機構５５は反射面５８を上下左右に傾動し、走査光Ｂ３２を波長変換層５４に向けて上下左右に走査する。波長変換層５４で形成され出射された白色光Ｗ３は、上下左右に走査されつつ、投影レンズ５６を介して、車両の前方に走査に基づいた所定の白色配光パターンを表示する。

ここで、第３の実施形態に係る波長変換層５４について説明する。図１１は、（ａ）が波長変換層５４の正面図、（ｂ）が波長変換層５４の縦断面図（図１１（ａ）のX（ｂ）−X（ｂ）に沿った断面図）、（ｃ）が波長変換層５４の水平断面図（図（ａ）のX（ｃ）−X（ｃ）に沿った断面図）である。

図中に示す符号Ｂ３２´、Ｂ３２″は波長変換層５４の背面（入射面１０Ｍ）へ入射する走査光（入射光）を、Ｗ３´、Ｗ３″は波長変換層５４の前面から出射する白色光（出射光）を示す。二点鎖線は点灯領域Ｌｂ´を示す（図１２で詳しく述べる）。

図１１に示すように、波長変換層５４は、左右幅一定で上下幅の異なる層（Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３）を積層して構成された形状である。上下幅の最も大きい層Ｐ３、上下幅のやや小さい層Ｐ２，上下幅の最も小さい層Ｐ１が順次積層一体化されている。

第２の実施形態と同様、励起光源５２は青色レーザー光源であり、波長変換層５４は、励起によって黄色光を発光する蛍光物質５４ａが、所定の形状に成形された透明なバインダー５４ｂに分散した構造である。それぞれの層（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）に含まれる蛍光物質５４ａの濃度は、層ごとに異なり、濃度の高さはＰ１＞Ｐ２＞Ｐ３と、前面にある層ほど濃度が高く、各層（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）ではどの位置においても濃度は一定である。

走査光Ｂ３２は波長変換層５４の入射面５４Ｍ（図１０参照）から入射し、蛍光物質５４ａを励起して白色光Ｗ３として出射する。図１１（ｂ）に示すように、波長変換層５４を光の通過する前後方向に部位を分け、上下方向中央部を部位Ａ１３、上下方向外側部を部位Ａ１２、上下方向最外側部を部位Ａ１１とすると、それぞれの前後方向の厚さはＡ１３＞Ａ１２＞Ａ１１、それぞれの部位における蛍光物質５４ａの濃度（単位体積あたりに含まれる蛍光物質の量）はＡ１３＞Ａ１２＞Ａ１１となる。このため、各部位（Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３）の蛍光物質３７ａの量はＡ１３＞Ａ１２＞Ａ１１の順となり、蛍光強度はＡ１３＞Ａ１２＞Ａ１１となる。

走査光Ｂ３２´、Ｂ３２″が波長変換層５４に入射して、白色光Ｗ３´、Ｗ３″が出射する場合、走査光Ｂ３２´が入射した部位Ａ１２の蛍光強度はＢ３２″が入射した部位Ａ１１に比べて高く、白色光Ｗ１´は白色光Ｗ１″よりも光度が高くなる。

図１２は、前照灯ユニット５１によって車両前方に配光パターンが形成される際の、走査機構５５の走査についての説明図であり、図１３は図１２に示す走査によって車両前方に形成される配光パターンの光度分布である。図１２および図１３を用いて、一例として、ロービーム用配光パターンＬbの形成について説明する。

図１２は、波長変換層５４を背面（入射面５４Ｍ）側から見た図で、点線は走査機構５５による走査線の軌跡Ｓ２を、１点鎖線は走査領域Ｓｃ２を示す。

図１０に示すように、励起光源５２から出射した光Ｂ３１はコリメートレンズ５３に集光され、走査機構５５の反射面５８の摺動により走査光Ｂ３２として波長変換層５４に向けて走査される。

図１２に示すように、走査機構５５は、反射面５８の傾動によって、波長変換層５４の入射面５４Ｍ上の略矩形の走査領域Ｓｃ２内において、下方右端Ｓ２１から下方左端Ｓ２２への走査を行った後、下方左端Ｓ２２から微小距離ｄ１１だけ上方にずれた次の右端Ｓ２３に向けて反射面５８を傾動させ、右端Ｓ２３から再び左端Ｓ２４へ走査する。これを繰り返し高速で行う。点灯領域Ｌｂ´では、制御装置１５の制御によって、励起光源５２は、点灯領域Ｌｂ´外のＰ１１からＰ１２までの区間において消灯し、点灯領域Ｌｂ´のＰ１２からＰ１３までの区間において点灯し、Ｐ１３からＰ１４までの区間において再び消灯する。走査機構５５は、前記走査を上方に向けて高速に繰り返し行う。

線像を上下に積層された点灯領域Ｌｂ´は、投影レンズ５６を介し、前面カバー３を通過して車両前方にロービーム用配光パターンＬｂを形成する。投影レンズ５６の焦点Ｆ３は、白色光Ｗ３が形成され出射する波長変換層５４の前面の中央に設定されており（図１０参照）、線層で形成された点灯領域Ｌｂ´は、投影レンズ５６を介して左右上下が反転して車両前方に投影される。

図１３に示すように、ロービーム用配光パターンＬｂは、略矩形であり、上部のラインが右端から中央付近までは直線で結ばれ、中央付近で左斜め上へと折れ、さらにもう一度折れて左端まで直線で結ばれる、いわゆるカットオフラインＣＬを有する。

ロービーム用配光パターンＬｂ内の領域Ｒ３３は、波長変換層の部位Ａ１３から出射された白色光Ｗ３によって形成される領域であり、同様にして領域Ｒ３２は部位Ａ１２から、領域Ｒ３３は部位Ａ１３から出射された白色光Ｗ３によって形成される。前述の通り、波長変換層５４から出射される白色光Ｗ３の光度の強さ（蛍光の強度）は、Ａ１３＞Ａ１２＞Ａ１１であるため、車両前方に形成されるロービーム用配光パターンＬｂの明るさはＲ１３＞Ｒ１２＞Ｒ１１となる。カットオフラインＣＬを形成する領域Ｒ１３が最も明るくなる。

以上のように、本実施形態によれば、所定のカットオフラインＣＬをもつロービーム用配光パターンＬｂを形成する際に、波長変換層５４におけるカットオフラインＣＬの形成に寄与する部位（Ａ１３）の蛍光物質５４ａの含有量を調整することで、カットオフラインＣＬ近傍が明るい光度分布を持たせることができる。このように励起光源５２の光度を調整することなく、波長変換層５４の厚さや蛍光物質５４ａの濃度を調整することで、カットオフラインＣＬが明瞭な配光パターンが形成できる。

また、蛍光物質５４ａの含有量は、波長変換層５４の厚さや蛍光物質５４ａの濃度を調整することで可能であるため、本実施形態のように、各層（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）の濃度を高くしながら層の幅を小さくしつつ積層させることで、各部位（Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３）における蛍光物質５４ａ含有量の差をより顕著にすることができる。

１、３１、５０ 車両用前照灯
４、３３、５１ 前照灯ユニット
８、３５、５２ 励起光源
９、３６、５３ コリメートレンズ
１０、３７、５４ 波長変換層
１０ａ、３７ａ、５４ａ 蛍光物質
１１、３８、５５ 走査機構
１２、３９、５６ 投影レンズ
２４、４０、５８ 反射面
ｄ、ｅ１、ｅ２、ｆ１、ｆ２ （波長変換層の）部位
Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３ （波長変換層の）部位
Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ３１、Ｂ３２ 光
ＣＬ カットオフライン
Ｌａ ハイビーム用配光パターン
Ｌｂ ロービーム用配光パターン
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 白色光
Ｈ１、Ｈ２ （波長変換層の）厚さ

Claims (4)

1. 励起光源である半導体発光素子と、含有する蛍光物質が前記半導体発光素子の発光を受けて励起し発光することで白色に発光する波長変換層と、前記波長変換層の発光を透過させて前方に配光する投影レンズと、前記半導体発光素子と前記波長変換層との間に介装されて、前方に所定の配光パターンを形成するように前記半導体発光素子の発光を前記波長変換層に向けて走査する走査機構と、
   を備える車両用前照灯であって、
   前記波長変換層は、前記走査機構により走査された光が入射する部位における前記蛍光物質の含有量が異なる、
   ことを特徴とする車両用前照灯。
2. 前記波長変換層は、その厚さ又は前記蛍光物質の濃度の少なくとも一方が部位によって異なる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
3. 前記波長変換層は、中央部へいくほど厚い又は前記蛍光物質の濃度が高い、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両前照灯。
4. 前記配光パターンは、所定のカットオフラインを持つロービームの配光パターンであって、前記波長変換層における、前記配光パターンのカットオフラインに沿った領域の配光の形成に寄与する部位では、その厚さが他の部位より厚い、又は前記蛍光物質の濃度が他の部位より高くなるよう構成された、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の車両前照灯。