JP2022117862A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光源に有する蛍光体が破損した場合、レンズ体の出射面から青色レーザー光が出射するのを抑制できる車両用灯具を提供すること。【解決手段】灯具ユニットＡは、レーザー光源１２と、レーザー光源１２の前方位置に配置されるレンズ体２２と、を備える。レーザー光源１２は、青色レーザー光を放出する半導体レーザー素子１７と、青色レーザー光が通過することにより白色拡散光Ｗを出射する蛍光体１８と、を有する。レンズ体２２は、レーザー光源１２から出射される光を入射する入射部２３と、入射部２３からの光をレンズ外部へ出射する出射面２８と、を有する。入射部２３にレーザー光源１２からの入射光を内側で反射する外周光学面２５を有する。外周光学面２５に、半導体レーザー素子１７からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面２９を有する。【選択図】図１３

Description

本開示は、車両用灯具に関する。

従来の車両用灯具は、レーザー光源と、レーザー光源の前方に配置されるレンズ体と、レーザー光源を保持するヒートシンクと、を備える。レーザー光源は、青色レーザー光を放出する半導体レーザー素子と、青色レーザー光を集光する集光レンズと、集光された青色レーザー光を白色光に波長変換する波長変換部材（以下、「蛍光体」という。）と、を有する。そして、白色光を放出する蛍光体が、レンズ体の入射面の近接位置に配置される車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７－１０６３４号公報

従来の車両用灯具は、例えば、レンズ体が前方から重度の衝撃力等を受けて光軸方向に後退し、レーザー光源との干渉により蛍光体が破損した場合、青色レーザー光がレンズ体の出射面からヘッドランプ外に出射して、人体の目に悪影響を与えるおそれがある。

本開示は、上記課題に着目してなされたもので、レーザー光源に有する蛍光体が破損した場合、レンズ体の出射面から青色レーザー光が出射するのを抑制できる車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の車両用灯具は、レーザー光源と、レーザー光源の前方位置に配置されるレンズ体と、を備える。レーザー光源は、青色レーザー光を放出する半導体レーザー素子と、青色レーザー光が通過することにより白色拡散光を出射する蛍光体と、を有する。レンズ体は、レーザー光源から出射される光を入射する入射部と、入射部からの光をレンズ外部へ出射する出射面と、を有する。入射部にレーザー光源からの入射光を内側で反射する外周光学面を有する。外周光学面に、半導体レーザー素子からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面を有する。

よって、レーザー光源に有する蛍光体が破損した場合、レンズ体の出射面から青色レーザー光が出射するのを抑制できる。

実施例１の灯具ユニット（車両用灯具）を示す斜視図である。 実施例１の灯具ユニットを示す分解斜視図である。 実施例１の灯具ユニットを示す正面図である。 実施例１の灯具ユニットを示す図３のＩ―Ｉ線による断面図である。 図４のII部を示す拡大断面図である。 正常時のレーザー光源及び白色拡散光を示す説明図である。 異常時のレーザー光源及び青色レーザー光路領域を示す説明図である。 実施例１における青色レーザー光路領域と４箇所の屈折光学面との位置関係を示す概要説明図である。 実施例１の灯具ユニットに備えるレンズ体を示す縦断側面図である。 実施例１の灯具ユニットに備えるレンズ部材を入射側から視たときを示す斜視図である。 図１０のIII部を示す入射部拡大斜視図である。 屈折光学面を有さない比較例の灯具ユニットにおいて蛍光体が破損したときの作用を示す作用説明図である。 実施例１の灯具ユニットにおいて蛍光体が破損したときの作用を示す作用説明図である。 実施例２の灯具ユニット（車両用灯具）を示す概略側面図である。

以下、本開示による車両用灯具を実施するための形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。

実施例１における車両用灯具は、自動車等の車両での灯具ユニットとして用いられるものであり、例えば、ヘッドランプやフォグランプ等に適用される。灯具ユニットは、車両の前部の左右両側に配置され、ランプハウジングの開放された前端がアウターレンズで覆われて形成される灯室に、上下方向用光軸調整機構や左右方向用光軸調整機構を介して設けられる。以下の説明では、灯具ユニットにおいて、車両の前方直進時における進行方向であって光を照射する方向を光軸方向（図面ではＺ）とし、車両に搭載された状態で上下をあらわす方向を上下方向（図面ではＹ）とし、光軸方向及び上下方向に直交する方向を幅方向（図面ではＸ）とする。以下、実施例１の構成を、「灯具ユニットの全体構成」、「レーザー光源の詳細構成」、「レンズ体の詳細構成」に分けて説明する。

まず、図１～図４を参照して灯具ユニットＡの全体構成を説明する。

灯具ユニットＡは、図２に示すように、光源部材１と、レンズ部材２と、ヒートシンク部材３と、遮光部材４と、を備える。灯具ユニットＡは、図１に示すように、各部材１，２，３，４を集約して一体に組み付けたユニット構成とされている。

光源部材１は、レンズ部材２の後方位置に配置され、レンズ部材２への入射光になる光源が設けられる部材である。光源部材１は、熱伝達部材１１と、熱伝達部材１１上に配置されたレーザー光源１２と、を有する構成としている。

熱伝達部材１１は、ヒートシンク部材３のベース部３１に形成された光源固定面３３に固定される。熱伝達部材１１は、レーザー光源１２で発生する熱を速やかに広い範囲に拡散しつつ、熱を効率よくヒートシンク部材３に伝達させる部材である。熱伝達部材１１は、熱伝導率の高い金属材料や樹脂材料で板状に形成されていて、実施例１ではアルミニウム材を用いている。熱伝達部材１１には、一対の第１位置決め孔１３と、一対の第１ネジ通し孔１４とが設けられている。

第１位置決め孔１３は、光源固定面３３から突出する一対の第１位置決め突起３４に対応して設けられる。即ち、一対の第１位置決め孔１３を一対の第１位置決め突起３４に嵌め入れることにより、ヒートシンク部材３に対して光源部材１の取り付け位置を決める位置決め機能を発揮する。

第１ネジ通し孔１４は、光源固定面３３に形成された一対の第１ネジ孔３５に対応する位置に設けられる。即ち、一対の第１ネジ通し孔１４に一対の光源用ネジ１５を通し、一対の光源用ネジ１５を一対の第１ネジ孔３５へねじ込みながら締め付けることにより、ヒートシンク部材３に対して光源部材１を固定する固定機能を発揮する。

レーザー光源１２は、発光チップ等が内蔵された基体１６が、接着剤等により熱伝達部材１１の中央部位置に固定されている。なお、レーザー光源１２の詳細構成については後述する。

レンズ部材２は、光源部材１の前方位置に配置され、光源部材１からの入射光に基づいて配光パターンを形成するものであり、透明な樹脂（例えば、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂等）で形成される。レンズ部材２は、レンズフランジ部２１と、レンズ体２２と、を有する構成としている。

レンズフランジ部２１は、一対の平板フランジ部２１ａと、一対の固定フランジ部２１ｂと、を有して構成される。一対の平板フランジ部２１ａは、レンズ体２２の前端部両側から後端部両側へ向かう方向に延出する。一対の固定フランジ部２１ｂは、一対の平板フランジ部２１ａの途中位置からレーザー光源１２の出射方向Ｍ（図９を参照）に直交する方向に突出する。一対の固定フランジ部２１ｂには、一対の第２位置決め孔２１ｃと、一対の第２ネジ通し孔２１ｄとが設けられている。

第２位置決め孔２１ｃは、ヒートシンク部材３のベース部３１に設けられた一対のレンズ支柱３６のレンズ支持面３６ａから突出する一対の第２位置決め突起３７の対応位置に設けられる。即ち、一対の第２位置決め孔２１ｃを一対の第２位置決め突起３７に嵌め入れることにより、ヒートシンク部材３に対してレンズ部材２の取り付け位置を決める位置決め機能を発揮する。

第２ネジ通し孔２１ｄは、一対のレンズ支柱３６のレンズ支持面３６ａに形成された一対の第２ネジ孔３８の対応位置に設けられる。即ち、一対の第２ネジ通し孔２１ｄに一対のレンズ用ネジ２０を通し、一対のレンズ用ネジ２０を一対の第２ネジ孔３８へねじ込みながら締め付けることにより、ヒートシンク部材３に対してレンズ部材２を固定する固定機能を発揮する。

レンズ体２２は、レーザー光源１２からの入射光を内方に導いて配光パターンを形成する１つの複合光学レンズによる構成とされている。なお、レンズ体２２の詳細構成については後述する。

ヒートシンク部材３は、光源部材１を固定する位置に配置され、光源部材１で発生する熱を外部に逃がす（放射させる）部材であり、熱伝導率の高い金属材料や樹脂材料により形成されている。実施例１のヒートシンク部材３は、アルミダイカストにより形成されている。ヒートシンク部材３は、ベース部３１と、複数の放熱フィン３２と、一対のレンズ支柱３６と、を有する構成としている。

ベース部３１は、レーザー光源１２の出射方向Ｍに直交する平板状とされ、ベース表面３１ａの中央部に光源固定面３３が設けられている。光源固定面３３は、光源部材１の取り付け固定位置になる面であり、ベース表面３１ａから僅かに突出した平坦な段差面とされる。光源固定面３３には、一対の第１位置決め突起３４と、一対の第１ネジ孔３５とが設けられている。一対の第１位置決め突起３４は、光源固定面３３における上下方向の上側において、第１ネジ孔３５を挟む位置関係で幅方向の両端部から突出させて設けられている。一対の第１ネジ孔３５は、光源固定面３３における上下方向の両端部の位置にそれぞれ設けられている。ベース表面３１ａのうち光源固定面３３の外周部位置には、遮光部材４をネジ止め固定する一対の第３ネジ孔３９が、上下方向の上側位置と下側位置という対角関係の位置に分けて設けられている。

放熱フィン３２は、ベース部３１のベース表面３１ａとは反対の面から、反対の面に直交する方向に突出して設けられる。各放熱フィン３２は、幅方向（Ｘ軸方向）に直交する板状とされ、幅方向に所定の間隔を開けて複数枚が並列に設けられている。

レンズ支柱３６は、ベース表面３１ａのうち光源固定面３３の外周部位置であって、光源固定面３３を幅方向で挟む両側位置に、ベース表面３１ａから光軸方向の前方側に突出して一対形成されている。一対のレンズ支柱３６は、レンズ部材２を支持する支持機能と共に、光源部材１とレンズ部材２との距離を確保することにより、光源部材１からの熱をレンズ部材２に伝わりにくくする機能を持たせて設けられている。レンズ支柱３６の長円筒形状によるレンズ支持面３６ａには、一対の第２位置決め突起３７と、一対の第２ネジ孔３８とが設けられている。第２位置決め突起３７は、レンズ支持面３６ａの上下方向の上部位置に設けられており、光軸方向の前方側に突出されている。第２ネジ孔３８は、レンズ支持面３６ａの上下方向の下部位置に設けられている。なお、レンズ支柱３６は、基本的にベース部材３１と一体にアルミダイカストにより形成される。しかし、レンズ支柱３６をベース部材３１と別体の断熱性素材により形成し、ベース表面３１ａに固定するようにしても良い。

遮光部材４は、レンズ体２２に有する入射部２３の外周位置に配置され、屈折によってレンズ外部に放出される青色レーザー光を遮光する部材である。遮光部材４の材料としては、青色レーザー光を遮光する表面処理が施された金属材料、青色レーザー光の遮光機能を有する樹脂材料、等が用いられる。遮光部材４は、円筒状遮光部４１と、遮光フランジ部４２と、固定脚部４３と、を有する構成としている。

円筒状遮光部４１は、レンズ体２２に有する入射部２３から所定の隙間を介在させた外周位置に配置され、入射部２３の全周を覆っている。入射部２３の全周を覆う場合、円筒状遮光部４１の出射方向Ｍの円筒長を、入射部２３の出射方向長に余裕長さを加えた長さに設定している。円筒状遮光部４１のうち幅方向の二箇所の円筒前端位置には、半円形状による切り欠き部４１ａを設けている。

遮光フランジ部４２は、円筒状遮光部４１の基端から垂直方向外側に屈曲させることにより一体に形成されている。遮光フランジ部４２は、円筒状遮光部４１の基端から全周方向に延びて外形形状が方形状とされている。

固定脚部４３は、遮光フランジ部４２の４つの方形状角部の位置からそれぞれヒートシンク部材３のベース表面３１ａに向かって屈曲させ、さらに、ベース表面３１ａに沿う方向へ屈曲させている。４つの固定脚部４３のうち対角配置の２つの固定脚部４３には、ヒートシンク部材３に設けられた一対の第３ネジ孔３９に符合する位置に、第３ネジ通し孔４４を形成している。即ち、遮光用ネジ４５を第３ネジ通し孔４４に通し、第３ネジ孔３９へねじ込みながら締め付けることにより、ヒートシンク部材３に対して遮光部材４がネジ止め固定される。なお、４つの固定脚部４３のうち残りの２つの固定脚部４３には、第３ネジ通し孔４４を形成していなく、ヒートシンク部材３に対して遮光部材４をネジ止め固定した状態で、２つの固定脚部４３をベース表面３１ａに密着させている。

次に、図５～図７を参照してレーザー光源１２の詳細構成を説明する。

レーザー光源１２は、基体１６の内部に、青色レーザー光を放出する半導体レーザー素子１７と、青色レーザー光が通過することにより白色拡散光Ｗを出射する蛍光体１８と、を有する。なお、レーザー光源１２は、半導体に電流を流してレーザー発振させる半導体レーザー素子１７を光源とするため、ＬＤ光源（ＬＤ：「Laser Diode」の略称）とも呼ばれる。

半導体レーザー素子１７は、基体１６に配置され、図７に示すように、青色レーザー光がレーザー光源１２の向きである出射軸Ｂから外側へ傾斜する外側傾斜方向に向かって２つの青色レーザー光路領域Ｃを形成する設定としている。例えば、半導体レーザー素子１７を２個設け、２個の半導体レーザー素子１７のそれぞれに対応する図外の２つの光反射部を基体１６に配置する構成とすることで、２つの青色レーザー光路領域Ｃに分かれる設定としている。なお、２つの光反射部には、２個の半導体レーザー素子１７からの青色レーザー光を、２つの青色レーザー光路領域Ｃにそれぞれ分ける反射面を有する。

蛍光体１８は、半導体レーザー素子１７の前方位置であって、レンズ体２２に近接する位置に配置され、図６に示すように、半導体レーザー素子１７から出射される青色レーザー光が通過することにより、蛍光体１８を通過した光を白色拡散光Ｗにする。ここで、青色レーザー光は、発光ダイオードからのＬＥＤ光に比べて指向性（直進性）の強い光であり、蛍光体１８の下面に対し２つの領域に分けて照射される。白色拡散光Ｗは、青色レーザー光を蛍光体１８（黄色）において白色光に波長変換したもので、レーザー光源１２の向きである出射軸Ｂを中心として全体に拡散される。蛍光体１８が黄色である理由は、青色レーザー光との混色により疑似白色光が得られることによる。

ここで、レーザー光源１２において蛍光体１８を有しないときは、半導体レーザー素子１７からの２つに分かれ青色レーザー光路が、２つの青色レーザー光路領域Ｃを形成する（図７を参照）。この２つの青色レーザー光路領域Ｃは、レーザー光源１２からの出射直後の位置であって、出射光軸に直交する面上において、上下に分かれた長方形状による領域である（図８を参照）。そして、２つの青色レーザー光路領域Ｃは、図８の左右両側領域でそれ以外の中間部領域よりも光量が高くなる。なお、半導体レーザー素子１７には、図外のコネクタ接続部を介して外部コネクタが接続されることにより、電力が供給されて適宜点灯される。

次に、図８～図１１を参照してレンズ体２２の詳細構成を説明する。

レンズ体２２は、入射部２３と、導光入射面２４と、外周光学面２５と、第１反射面２６と、第２反射面２７と、出射面２８と、屈折光学面２９と、を有する。

入射部２３は、レーザー光源１２から出射される光をレンズ内部に入射するもので、レーザー光源１２からの出射光を入射する導光入射面２４と、内側で反射する外周光学面２５と、を有する。

導光入射面２４は、全体形状がレンズ体２２の内側に凹んで光を導入する形状であり、その中央部で外側に凸形状の湾曲入射面部２４ａと、湾曲入射面部２４ａを取り巻く周囲の円錐面形状による環状入射面部２４ｂと、を有する。そして、図９に示すように、レーザー光源１２の発光中心点Ｄを、導光入射面２４に向かう近接位置に配置することで、レーザー光源１２からの出射光を、湾曲入射面部２４ａと環状入射面部２４ｂとに入射する点にしている。

外周光学面２５は、コリメータの原理を応用して内側で反射する回転放物面もしくは回転放物面を基調とする光学面である。よって、レーザー光源１２の発光中心点Ｄは、図９に示すように、レーザー光源１２から環状入射面部２４ｂへ入射して外周光学面２５で反射する反射光線が、外周光学面２５により形成される仮想焦点Ｅから引かれる仮想光線Ｆに一致する位置への配置としている。

ここで、「コリメータの原理」とは、レンズは無限遠（∞）からの光をその焦点位置に結像するという性質を逆方向に利用したもので、レンズの焦点位置に点光源を置けば、その光はレンズから無限遠（∞）を目指して平行光として出射する原理をいう。

第１反射面２６は、レンズ体２２の上面位置に配置され、入射部２３からの入射光を反射する光学面により形成している。第１反射面２６の光学面は、図９に示すように、外周光学面２５により形成される仮想焦点Ｅと、出射面２８の焦点Ｇとの２つを焦点とする楕円Ｈを基調として形成している。なお、第１反射面２６や第２反射面２７は、蒸着や塗装等によりアルミや銀等をレンズ体２２に接着させることで光を反射させるものとしてもよい。

第２反射面２７は、第１反射面２６と出射面２８との間であって、レンズ体２２の下面位置に配置され、第１反射面２６からの反射光の一部を、出射面２８の焦点Ｇ付近に反射させる光学面により形成されている。第２反射面２７の光学面は、図９に示すように、すれ違いビーム配光パターンにおけるカットオフラインの形状に合わせ、レンズ体２２の表面から内側に窪んでエッジを有する方形窪み形状に形成されている。つまり、第２反射面２７のうち、出射面２８の焦点Ｇの近傍に有するエッジ（縁部）により第１反射面２６からの反射光を遮光することでカットオフラインを形成する。なお、図９の仮想線Ｊに示すように、方形窪み形状による第２反射面２７を無くして、第１反射面２６のみを有するレンズ体２２の構成にすると、走行ビーム配光パターンを形成することになる。

出射面２８は、内面反射した光をレンズ外部へ出射する面であり、第１反射面２６での反射後に出射面２８の焦点Ｇ付近に反射させた光を、少なくとも水平方向に偏向させる光学面により形成している。又は、第１反射面２６及び第２反射面２７での反射後に出射面２８の焦点Ｇ付近に反射させた光を、少なくとも水平方向に偏向させる光学面により形成している。ここで、「水平方向」とは、光軸方向Ｌに直交するＸ軸方向をいう。そして、「少なくとも水平方向に偏向させる」とは、光軸方向Ｌへの出射光のうち水平方向（＝Ｘ軸方向）に対し、配光パターンの設定形状にしたがって偏向させるように出射面２８の光学面を形成することを意味する。

屈折光学面２９は、入射部２３の外周光学面２５の中間部位置に複数個形成される。屈折光学面２９は、半導体レーザー素子１７からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する光学面である。屈折光学面２９は、図１０及び図１１に示すように、外部放出面２９ａを円形状又は楕円形状とし、導光入射面２４側を外周光学面２５から突出させ、出射方向Ｍに向かうにしたがって突出量を小さくし、外周光学面２５に滑らかに繋がる面に形成されている。実施例１での屈折光学面２９は、入射部２３の外周光学面２５において、２つの青色レーザー光路領域Ｃと重なり合う９０度等角の４箇所位置に限定して部分的に配置している。

ここで、２つの青色レーザー光路領域Ｃのうち出射方向Ｍから視たとき、図８に示すように、上側の領域を青色レーザー光路領域ＣＵとし、下側の領域を青色レーザー光路領域ＣＤとする。一方、４箇所の屈折光学面２９を出射方向Ｍから視たとき、図８に示すように、左上の光学面を屈折光学面２９－１とし、右上の光学面を屈折光学面２９－２とし、右下の光学面を屈折光学面２９－３とし、左下の光学面を屈折光学面２９－４とする。このとき、青色レーザー光路領域ＣＵと２箇所の屈折光学面２９－１、２９－２とが上部両側領域で重なり合い、青色レーザー光路領域ＣＤと２箇所の屈折光学面２９－３、２９－４とが下部両側領域で重なり合う。つまり、蛍光体１８の破損によりレーザー光源１２から青色レーザー光が出射された場合、互いに重なり合う領域を通過する高い光量の青色レーザー光を、屈折光学面２９での屈折によってレンズ外部に放出する位置関係の構成としている。

次に、実施例１における作用を、「灯具ユニットの組付け作用」、「灯具ユニットの特徴作用」に分けて説明する。

図２を参照して灯具ユニットＡの組付け作用を説明する。

先ず、光源部材１の一対の第１位置決め孔１３を、ヒートシンク部材３の一対の第１位置決め突起３４に嵌め入れる。これにより、ヒートシンク部材３に対して光源部材１の取り付け位置が決められる。そして、一対の光源用ネジ１５を、一対の第１ネジ通し孔１４に通し、一対の第１ネジ孔３５へねじ込みながら締め付けられる。これにより、ヒートシンク部材３に対して光源部材１が位置決め固定される。

次に、一対の遮光用ネジ４５を、遮光部材４の固定脚部４３に形成された第３ネジ通し孔４４に通し、ヒートシンク部材３のベース部３１に形成された第３ネジ孔３９へねじ込みながら締め付けられる。これにより、ヒートシンク部材３に対して遮光部材４がネジ止め固定される。

続いて、レンズ部材２に形成された第２位置決め孔２１ｃを、一対のレンズ支柱３６のレンズ支持面３６ａから突出する一対の第２位置決め突起３７に嵌め入れる。これにより、ヒートシンク部材３に対してレンズ部材２の取り付け位置を決められる。そして、一対のレンズ用ネジ２０を一対の第２ネジ通し孔２１ｄに通し、一対のレンズ用ネジ２０を一対の第２ネジ孔３８へねじ込みながら締め付けられる。これにより、ヒートシンク部材３に対してレンズ部材２が位置決め固定される。

以上の手順を経過して灯具ユニットＡとして組付けられる。この灯具ユニットＡは、灯室に設けられて、コネクタ接続部を介して光源部材１に外部コネクタを接続することで、車両への組付けを完了する。よって、灯具ユニットＡは、外部コネクタ及びコネクタ接続部を介する点灯制御回路から光源部材１の半導体レーザー素子１７へと電力を供給することで、レーザー光源１２を適宜点灯したり消灯したりすることができる。

次に、図１２及び図１３を参照して灯具ユニットの特徴作用を説明する。

実施例１では、入射部２３に入射された光を内側で反射する外周光学面２５に、半導体レーザー素子１７からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面２９を有する構成を採用している。

例えば、レンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面を有さないものを比較例とする。この比較例の場合、レーザー光源に有する蛍光体が破損により存在しなくなると、図１２に示すように、青色レーザー光が、白色光と同様の光路を描いて出射面からヘッドランプ外に出射する。このため、ヘッドランプ外に出射される青色レーザー光が持つ光エネルギーにより、人体の目に悪影響を与えるおそれがある。

これに対し、実施例１の場合、半導体レーザー素子１７からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面２９を有する。このため、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損により一部又は全部が存在しなくなると、図１３に示すように、半導体レーザー素子１７からレンズ内部に入射された青色レーザー光の大部分を、屈折光学面２９からレンズ外部に放出させることができる。よって、出射面２８からヘッドランプ外に出射する青色レーザー光の出射量が、人体の目に悪影響を与えないレベルまで低く抑えられる。この結果、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、レンズ体２２の出射面２８から青色レーザー光が出射するのを抑制できる。

さらに、青色レーザー光を屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面２９を、レンズ体２２の第１反射面２６等に有するのではなく、入射部２３の外周光学面２５に有する構成を採用している。このため、半導体レーザー素子１７から屈折光学面２９までの距離が、第１反射面２６等に屈折光学面を有する場合に比べて短い距離になる。半導体レーザー素子１７から屈折光学面２９までの距離が短くなると、青色レーザー光路領域Ｃの拡大幅が小さくなることで、屈折光学面２９の設定面積を狭い面積に抑えても青色レーザー光の放出効率として所望の効率を得ることができる。この結果、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損していない正常時において、レーザー光源１２から出射される白色拡散光Ｗのうち、屈折光学面２９からレンズ外部へ放出されることになる光量を低く抑えることができる。つまり、レーザー光源１２の正常時において、異常時対策として設けた屈折光学面２９による影響を小さく抑えることができる。

実施例１では、レーザー光源１２は、半導体レーザー素子１７からの出射光が、レーザー光源１２の向きである出射方向Ｍから外側へ傾斜する傾斜方向に向かって青色レーザー光路領域Ｃが形成される設定としている。そして、屈折光学面２９を、外周光学面２５において青色レーザー光路領域Ｃと重なり合う位置に配置している。

即ち、レーザー光源１２の設定を、出射方向Ｍから外側へ傾斜する傾斜方向に向かって青色レーザー光路領域Ｃが形成される設定としている。このため、屈折光学面２９へ青色レーザー光が入射する角度が、出射方向Ｍからの傾斜角度により大きくなり、青色レーザー光を屈折によってレンズ外部に放出させやすくなる。加えて、実施例１では、屈折光学面２９を、外周光学面２５において青色レーザー光路領域Ｃと重なり合う位置に配置している。よって、屈折光学面２９から青色レーザー光を屈折によってレンズ外部への放出効率が向上することになる。この結果、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、レンズ体２２の屈折光学面２９から屈折によって青色レーザー光を効率良くレンズ外部に放出できる。特に、実施例１では、屈折光学面２９を青色レーザー光路領域Ｃのうち、光量が高い左右両側領域と重なり合う位置に配置している。このため、蛍光体１８の破損時、屈折光学面２９を４箇所のみに設けても青色レーザー光を効率良くレンズ外部に放出できると共に、蛍光体１８の正常時、出射される白色拡散光Ｗの光量損失も抑制できる。

実施例１では、レンズ体２２に有する入射部２３の外周位置に、レンズ外部に放出される青色レーザー光を遮光する遮光部材４を設けている。

即ち、レンズ体２２に有する入射部２３の外周位置に青色レーザー光を遮光する遮光部材４を設けているため、屈折光学面２９から屈折等によってレンズ外部に放出された青色レーザー光が遮光部材４の位置で遮光される。よって、例えば、屈折光学面２９から屈折等によってレンズ外部に放出された青色レーザー光が、灯室に設けられている反射部材等に反射し、光路を変えてヘッドランプ外に出射することが抑制される。この結果、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、屈折光学面２９からレンズ外部に放出させた青色レーザー光が灯室での反射によって灯具外部へ出射するのを抑制できる。

実施例１では、レーザー光源１２の発光中心点Ｄを、レーザー光源１２から環状入射面部２４ｂへ入射して外周光学面２５で反射する反射光線が、外周光学面２５により形成される仮想焦点Ｅから引かれる仮想光線Ｆに一致する位置に配置している。

即ち、レーザー光源１２からの出射光が湾曲入射面部２４ａに入射されると、レンズ体２２の内部を第１反射面２６等に向かって進む白色光の光路が形成される。そして、レーザー光源１２からの出射光が環状入射面部２４ｂに入射されると、レンズ体２２の内部を外周光学面２５に向かって進み、外周光学面２５において反射する。反射後、第１反射面２６等に向かって進む白色光の光路が形成される（図９の矢印を参照）。このため、レーザー光源１２から出射される白色拡散光Ｗのうち、真っ直ぐ進行するものを湾曲入射面部２４ａで入射させるだけではなく、広がって進行するものを環状入射面部２４ｂから入射させることができる。この結果、レーザー光源１２が正常なとき、レーザー光源１２から出射される白色拡散光Ｗを、有効にレンズ体２２の内部に入射させることができる。

実施例１では、レンズ体２２の入射部２３と出射面２８の間に第１反射面２６を有し、第１反射面２６を、外周光学面２５により形成される仮想焦点Ｅと、出射面２８の焦点Ｇとの２つを焦点とする楕円を基調とする光学面により形成する。そして、出射面２８を、第１反射面２６での反射後に出射面２８の焦点Ｇ付近に集光させた光を、少なくとも水平方向に偏向させる光学面により形成している。

即ち、レーザー光源１２からの出射光が湾曲入射面部２４ａに入射されると、レンズ体２２の内部を第１反射面２６に向かって進み、第１反射面２６で反射した後、出射面２８の焦点Ｇに向かって進む白色光の光路が形成される。そして、レーザー光源１２からの出射光を環状入射面部２４ｂが入射すると、レンズ体２２の内部を外周光学面２５に向かって進み、外周光学面２５において反射する。反射後、第１反射面２６に向かって進み、第１反射面２６で反射した後、出射面２８の焦点Ｇに向かって進む白色光の光路が形成される。このように、第１反射面２６で反射した光を、出射面２８の焦点Ｇ付近に集光させた後に出射面２８に到達させると、出射面２８に到達した光は垂直方向Ｋにおいて分散した光になる。このように、第１反射面２６のみを有するレンズ体２２の構成を想定すると、第１反射面２６で反射した光がシェード（第２反射面２７のエッジ）によりカットされない結果、出射面２８から出射される光により“走行ビーム配光パターン”を形成することができる。

実施例１では、第１反射面２６と出射面２８との間の位置に第２反射面２７を有し、第２反射面２７は、第１反射面２６からの反射光の一部を、出射面２８の焦点Ｇ付近に反射させる光学面により形成する。そして、出射面２８は、第１反射面２６で反射された光、及び、第１反射面２６と第２反射面２７で反射された光を、少なくとも水平方向に偏向させる光学面により形成する。

即ち、レーザー光源１２からの出射光が湾曲入射面部２４ａに入射されると、レンズ体２２の内部を第１反射面２６に向かって進み、第１反射面２６で反射した後、出射面２８の焦点Ｇに向かって進む白色光の光路が形成される。そして、レーザー光源１２からの出射光を環状入射面部２４ｂが入射すると、レンズ体２２の内部を外周光学面２５に向かって進み、外周光学面２５において反射する。反射後、第１反射面２６に向かって進み、第１反射面２６で反射した後、出射面２８の焦点Ｇに向かって進む白色光の光路が形成される。さらに、第１反射面２６からの反射光の一部が第２反射面２７により反射されると、反射した光は、配光パターンのカットオフラインの近傍に付加される。また、焦点Ｇにおいては、第２反射面２７のエッジ（縁部）にて出射面２８に向かう第１反射面２６からの光が遮光されることで、カットオフラインが形成される（図９を参照）。このように、第１反射面２６からの反射光の一部を第２反射面２７により反射させると、出射面２８に到達した光は垂直方向Ｋにおいて所定範囲に集中し、配光パターンのカットオフラインを作る光になる。この結果、出射面２８から出射される光により、カットオフラインを有する“すれ違いビーム配光パターン”を形成することができる。

以上説明したように、実施例１の車両用灯具（灯具ユニットＡ）にあっては、下記に列挙する効果が得られる。

（１）レーザー光源１２と、レーザー光源１２の前方位置に配置されるレンズ体２２と、を備える。車両用灯具（灯具ユニットＡ）において、レーザー光源１２は、青色レーザー光を放出する半導体レーザー素子１７と、青色レーザー光が通過することにより白色拡散光Ｗを出射する蛍光体１８と、を有する。レンズ体２２は、レーザー光源１２から出射される光を入射する入射部２３と、入射部２３からの光をレンズ外部へ出射する出射面２８と、を有する。入射部２３にレーザー光源１２からの入射光を内側で反射する外周光学面２５を有する。外周光学面２５に、半導体レーザー素子１７からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面２９を有する。このため、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、レンズ体２２の出射面２８から青色レーザー光が出射するのを抑制できる。

（２）レンズ体２２を、入射部２３からの入射光を内方に導いて出射面２８からレンズ外部へ出射光を出す１つの複合光学レンズによる構成とする。レンズ体２２は、レーザー光源１２から出射される光をレンズ内部に入射する入射部２３と、入射部２３からレンズ内部に入射された光を内面反射する反射面（第１反射面２６、第２反射面２７）と、反射面で内面反射した光をレンズ外部へ出射する出射面２８と、を有する。このため、灯具ユニットＡによるコンパクトな構成を可能としながら、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、第２レンズ体７の出射面２８から青色レーザー光が出射するのを抑制できる。

（３）レーザー光源１２は、半導体レーザー素子１７から出射される青色レーザー光が、レーザー光源１２の向きである出射方向Ｍから外側へ傾斜する傾斜方向に向かって青色レーザー光路領域Ｃが形成される設定とする。屈折光学面２９を、外周光学面２５において青色レーザー光路領域Ｃと重なり合う位置に配置する。このため、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、レンズ体２２の屈折光学面２９から屈折によって青色レーザー光を効率良くレンズ外部に放出できる。

（４）レンズ体２２に有する入射部２３の外周位置に、レンズ外部に放出される青色レーザー光を遮光する遮光部材４を設ける。このため、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、屈折光学面２９からレンズ外部に放出させた青色レーザー光が灯室での反射によって灯具外部へ出射するのを抑制できる。

（５）入射部２３は、レーザー光源１２からの出射光を入射する導光入射面２４と、回転放物面による外周光学面２５と、を有する。導光入射面２４は、全体形状がレンズ体２２の内側に凹んで光を導入する形状であり、湾曲入射面部２４ａと環状入射面部２４ｂとを有する。レーザー光源１２の発光中心点Ｄを、レーザー光源１２から環状入射面部２４ｂへ入射して外周光学面２５で反射する反射光線が、外周光学面２５により形成される仮想焦点Ｅから引かれる仮想光線Ｆに一致する位置に配置する。このため、レーザー光源１２が正常なとき、レーザー光源１２から出射される白色拡散光Ｗを、有効にレンズ体２２の内部に入射させることができる。

（６）レンズ体２２は、入射部２３と出射面２８との間に反射面（第１反射面２６）を有する。反射面（第１反射面２６）は、入射部２３からの入射光を反射する面を、外周光学面２５により形成される仮想焦点Ｅと、出射面２８の焦点Ｇとの２つを焦点とする楕円を基調とする光学面により形成する。出射面２８は、反射面（第１反射面２６）での反射後に出射面２８の焦点Ｇ付近に集光させた光を、少なくとも光軸方向Ｌに直交する水平方向に偏向させる光学面により形成する。このため、反射面として第１反射面２６のみを有するレンズ体２２の構成とした場合、出射面２８から出射される光により“走行ビーム配光パターン”を形成することができる。なお、“すれ違いビーム配光パターン”が形成されるか“走行ビーム配光パターン”が形成されるかの違いは、シェードになる第２反射面２７のエッジの有無により決まる。

（７）反射面を第１反射面２６としたとき、第１反射面２６と出射面２８との間の位置に第２反射面２７を有する。第２反射面２７は、第１反射面２６からの反射光の一部を、出射面２８の焦点Ｇ付近に反射させる光学面により形成する。出射面２８は、第１反射面２６で反射された光、及び、第１反射面２６と第２反射面２７で反射された光を、少なくとも光軸方向Ｌに直交する水平方向に偏向させる光学面により形成する。このため、反射面として第１反射面２６と第２反射面２７とを有するレンズ体２２の構成とした場合、出射面２８から出射される光により、カットオフラインを有する“すれ違いビーム配光パターン”を形成することができる。

実施例２は、実施例１がレンズ体２２を１つの複合光学レンズによる構成としたのに対し、レンズ体を２つのレンズ体により構成とし、２つのレンズ体の間にリフレクタを配置する例である。

図１４を参照して実施例２の車両用灯具Ａ’の構成を説明する。

車両用灯具Ａ’は、図１４に示すように、第１レンズ体６と、第２レンズ体７と、リフレクタ８と、を有する。

第１レンズ体６は、レーザー光源１２からの入射光を内方に導く入射部２３を有し、レーザー光源１からの入射光を、外周光学面２５による反射によりリフレクタ８に向けて出射する。つまり、第１レンズ体６は、実施例１のレンズ体２２から入射部２３のみを分離させたのと同様の構成としている。よって、第１レンズ体６には、実施例１の入射部２３と同様に、導光入射面２４と、外周光学面２５と、屈折光学面２９と、を備える。

第２レンズ体７は、リフレクタ８からの反射光を入射し、レンズ外部へ出射光を出す出射面２８を有する投影レンズによる構成としている。なお、第２レンズ体７とリフレクタ８は、図外の灯具ハウジング等に支持固定することにより所望の位置に配置される。

リフレクタ８は、第１レンズ体６と第２レンズ体７との間の位置に配置され、第１レンズ体６から出射される光を第２レンズ体７に向けて反射する反射面８１を有する。なお、他の構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。

上記のように、実施例２では、第１レンズ体６と第２レンズ体７との間に、第１レンズ体６から出射される光を第２レンズ体７に向けて反射するリフレクタ８を配置している。

即ち、実施例２の場合、第１レンズ体６に、半導体レーザー素子１７からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面２９を有する。このため、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損により一部又は全部が存在しなくなると、半導体レーザー素子１７から第１レンズ体６のレンズ内部に入射された青色レーザー光の大部分を、第１レンズ体６の屈折光学面２９からレンズ外部に放出させることができる。

よって、実施例２の車両用灯具Ａ’にあっては、実施例１の（１）、（３）、（４）、（５）の効果に加え、下記の効果が得られる。

（８）レンズ体を、レーザー光源１２からの入射光を内方に導く入射部２３を有する第１レンズ体６と、レンズ外部へ出射光を出す出射面２８を有する第２レンズ体７と、による構成とする。第１レンズ体６と第２レンズ体７との間に、第１レンズ体６から出射される光を第２レンズ体７に向けて反射するリフレクタ８を配置する。このため、第１レンズ体６と第２レンズ体７との間にリフレクタ８を配置する形態の灯具において、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損した場合、第２レンズ体７の出射面２８から青色レーザー光が出射するのを抑制できる。

以上、本開示の車両用灯具を実施例１，２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１，２では、レーザー光源１２として、半導体レーザー素子１７から出射される青色レーザー光が、レーザー光源１２の向きである出射方向Ｍから外側へ傾斜する傾斜方向に向かって２つに分かれる青色レーザー光路領域Ｃが形成される設定とする例を示した。しかし、レーザー光源としては、半導体レーザー素子から出射される青色レーザー光が１つの青色レーザー光路領域を形成する例としても良いし、また、３以上に分かれる青色レーザー光路領域を形成する例としても良い。

実施例１，２では、屈折光学面２９として、外周光学面２５において２つの青色レーザー光路領域Ｃと重なり合う４箇所位置に配置する例を示した。しかし、屈折光学面としては、実施例１の４箇所配置に限られるものではなく、青色レーザー光路領域と重なり合う配置であれば、１箇所～３箇所に配置する例や５箇所以上の箇所に配置する例としても良い。

実施例１，２では、レーザー光源１２に有する蛍光体１８が破損したときの対策として、レンズ体２２に有する入射部２３の外周位置に、屈折によってレンズ外部に放出される青色レーザー光を遮光する遮光部材４を設ける例を示した。しかし、レーザー光源に有する蛍光体が破損した場合の対策としては、レンズ体に屈折光学面を有するだけで、遮光部材を設けない例としても良い。例えば、灯室においてレンズ外部に放出される青色レーザー光の反射によって前方に向かう光路が形成されない場合、又は、青色レーザー光の反射によって前方に向かう光路が形成されにくい場合は、遮光部材を設けなくても、屈折光学面を有することにより十分に蛍光体１８が破損したときの対策となり得る。

実施例１では、レンズ体２２の入射部２３として、レーザー光源１２からの出射光を入射する導光入射面２４と、回転放物面による外周光学面２５と、を有する例を示した。実施例２では、第１レンズ体６の入射部２３として、レーザー光源１２からの出射光を入射する導光入射面２４と、回転放物面による外周光学面２５と、を有する例を示した。しかし、レンズ体の入射部としては、実施例１の構成に限られるものではなく、例えば、用途等に応じて適切な導光入射面や外周光学面を有する構成であっても良い。

実施例１では、レンズ体２２として、レーザー光源１２からの入射光を内方に導いて内面反射により“すれ違いビーム配光パターン”を形成する１つの複合光学レンズとする例を示した。実施例２では、レンズ体として、２つの第１レンズ体６と第２レンズ体７を有し、第１レンズ体６と第２レンズ体７の間にリフレクタ８を配置する例を示した。しかし、レンズ体としては、実施例１に記載の複合光学レンズに限られるものではなく、上記配光パターン以外の配光パターンを形成する例としても勿論良い。さらに、光学レンズにシェード等を組み合わせることにより配光パターンを形成する例としても良い。さらに、実施例２に記載の２つのレンズ体とリフレクタの組み合わせる例に限られるものではなく、２以上のレンズ体とリフレクタやシェード等による光学部材とを組み合わせる例としても良い。

実施例１では、車両用灯具として、光源部材１と、レンズ部材２と、ヒートシンク部材３と、遮光部材４と、を集約して一体に組み付けた構成による灯具ユニットＡを用いる例を示した。実施例２では、車両用灯具Ａ’の例を示した。しかし、車両用灯具としては、これらに限られるものではなく、レーザー光源とレンズ体を備える車両用灯具であれば様々な態様の灯具を用いても良い。

Ａ 灯具ユニット（車両用灯具）
１ 光源部材
１２ レーザー光源
１７ 半導体レーザー素子
１８ 蛍光体
２ レンズ部材
２２ レンズ体
２３ 入射部
２４ 導光入射面
２４ａ 湾曲入射面部
２４ｂ 環状入射面部
２５ 外周光学面
２６ 第１反射面（反射面）
２７ 第２反射面
２８ 出射面
２９ 屈折光学面
３ ヒートシンク部材
４ 遮光部材
Ａ’ 車両用灯具
６ 第１レンズ体（レンズ体）
７ 第２レンズ体（レンズ体）
８ リフレクタ
Ｃ 青色レーザー光路領域
Ｄ レーザー光源１２の発光中心点
Ｅ 外周光学面２５により形成される仮想焦点
Ｆ 仮想光線
Ｇ 出射面２８の焦点
Ｋ 垂直方向
Ｌ 光軸方向
Ｍ 出射方向
Ｗ 白色拡散光
Ｘ 幅方向（左右方向）
Ｙ 上下方向（鉛直方向）
Ｚ 光軸方向（前後方向）

Claims (8)

1. レーザー光源と、前記レーザー光源の前方位置に配置されるレンズ体と、を備える車両用灯具において、
   前記レーザー光源は、青色レーザー光を放出する半導体レーザー素子と、青色レーザー光が通過することにより白色拡散光を出射する蛍光体と、を有し、
   前記レンズ体は、前記レーザー光源から出射される光を入射する入射部と、前記入射部からの光をレンズ外部へ出射する出射面と、を有し、
   前記入射部に前記レーザー光源からの入射光を内側で反射する外周光学面を有し、
   前記外周光学面に、前記半導体レーザー素子からレンズ内部に入射された青色レーザー光を、屈折によってレンズ外部に放出する屈折光学面を有する
   ことを特徴とする車両用灯具。
2. 請求項１に記載された車両用灯具において、
   前記レンズ体を、前記入射部からの入射光を内方に導いて前記出射面からレンズ外部へ出射光を出す１つの複合光学レンズによる構成とし、
   前記レンズ体は、前記レーザー光源から出射される光をレンズ内部に入射する入射部と、当該入射部からレンズ内部に入射された光を内面反射する反射面と、当該反射面で内面反射した光をレンズ外部へ出射する出射面と、を有する
   ことを特徴とする車両用灯具。
3. 請求項１又は請求項２に記載された車両用灯具において、
   前記レーザー光源は、前記半導体レーザー素子からの出射光が、前記レーザー光源の向きである出射方向から外側へ傾斜する傾斜方向に向かって青色レーザー光路領域を形成する設定とし、
   前記屈折光学面を、前記外周光学面において前記青色レーザー光路領域と重なり合う位置に配置する
   ことを特徴とする車両用灯具。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一項に記載された車両用灯具において、
   前記レンズ体に有する前記入射部の外周位置に、レンズ外部に放出される青色レーザー光を遮光する遮光部材を設ける
   ことを特徴とする車両用灯具。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一項に記載された車両用灯具において、
   前記入射部は、前記レーザー光源からの出射光を入射する導光入射面と、前記外周光学面と、を有し、
   前記導光入射面は、全体形状が前記レンズ体の内側に凹んで光を導入する形状であり、湾曲入射面部と環状入射面部とを有し、
   前記レーザー光源の発光中心点を、前記レーザー光源から前記環状入射面部へ入射して前記外周光学面で反射する反射光線が、前記外周光学面により形成される仮想焦点から引かれる仮想光線に一致する位置に配置する
   ことを特徴とする車両用灯具。
6. 請求項５に記載された車両用灯具において、
   前記レンズ体は、前記入射部と前記出射面との間に反射面を有し、
   前記反射面は、前記入射部からの入射光を反射する面を、前記外周光学面により形成される前記仮想焦点と、前記出射面の焦点との２つを焦点とする楕円を基調とする光学面により形成し、
   前記出射面は、前記反射面での反射後に前記出射面の焦点付近に集光させた光を、少なくとも光軸方向に直交する水平方向に偏向させる光学面により形成する
   ことを特徴とする車両用灯具。
7. 請求項６に記載された車両用灯具において、
   前記反射面を第１反射面としたとき、前記第１反射面と前記出射面との間の位置に第２反射面を有し、
   前記第２反射面は、前記第１反射面からの反射光の一部を、前記出射面の焦点付近に反射させる光学面により形成し、
   前記出射面は、前記第１反射面で反射された光、及び、前記第１反射面と前記第２反射面で反射された光を、少なくとも光軸方向に直交する水平方向に偏向させる光学面により形成する
   ことを特徴とする車両用灯具。
8. 請求項１に記載された車両用灯具において、
   前記レンズ体を、前記レーザー光源からの入射光を内方に導く前記入射部を有する第１レンズ体と、レンズ外部へ出射光を出す前記出射面を有する第２レンズ体と、による構成とし、
   前記第１レンズ体と前記第２レンズ体との間に、前記第１レンズ体から出射される光を前記第２レンズ体に向けて反射するリフレクタを配置する
   ことを特徴とする車両用灯具。

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