JP2023071849A - 車両用前照灯 - Google Patents

車両用前照灯 Download PDF

Info

Publication number
JP2023071849A
JP2023071849A JP2023031321A JP2023031321A JP2023071849A JP 2023071849 A JP2023071849 A JP 2023071849A JP 2023031321 A JP2023031321 A JP 2023031321A JP 2023031321 A JP2023031321 A JP 2023031321A JP 2023071849 A JP2023071849 A JP 2023071849A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical system
order
emitted
distribution pattern
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2023031321A
Other languages
English (en)
Inventor
直樹 内田
Naoki Uchida
壮宜 鬼頭
Masanori Kito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koito Manufacturing Co Ltd filed Critical Koito Manufacturing Co Ltd
Publication of JP2023071849A publication Critical patent/JP2023071849A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F21S43/13—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/20—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S43/26—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S43/235 - F21S43/255
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0905—Dividing and/or superposing multiple light beams
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0944—Diffractive optical elements, e.g. gratings, holograms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1866—Transmission gratings characterised by their structure, e.g. step profile, contours of substrate or grooves, pitch variations, materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2102/00—Exterior vehicle lighting devices for illuminating purposes
    • F21W2102/10—Arrangement or contour of the emitted light
    • F21W2102/17—Arrangement or contour of the emitted light for regions other than high beam or low beam
    • F21W2102/18—Arrangement or contour of the emitted light for regions other than high beam or low beam for overhead signs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Abstract

【課題】車両用前照灯の光源から出射する光のホワイトバランスを調整する。【解決手段】車両用前照灯は、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ及び回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを有する３つの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂと、ホワイトバランス調整回路を備え、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにおける光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにおける回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂから出射する光が合成された光が夜間照明用の配光パターンとなるように光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光を回折し、ホワイトバランス調整回路は、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにおける光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから出射する光の全光束量を制御する。【選択図】図１８

Description

本発明は、車両用照明灯具、及び車両用前照灯に関する。
自動車用ヘッドライトに代表される車両用前照灯は、夜間に前方を照らすためのロービームを少なくとも照射する構成とされている。このロービームの配光パターンを形成するために光源から出射する光の一部を遮蔽するシェードが用いられている。しかし、車両のデザインの多様化により、車両用前照灯に対して小型化の要請がある。
下記特許文献１には、シェードを用いずともロービームの配光パターンを形成し得る車両用前照灯が記載されている。この車両用前照灯は、ホログラム素子と、このホログラム素子に参照光を照射する光源とを備えている。ホログラム素子は、参照光が照射されることで再生される回折光がロービームの配光パターンを形成するように計算されている。この車両用前照灯は、この様にホログラム素子によりロービームの配光パターンを形成するため、シェードが不要であり、小型化が可能であるとされる。
特開２０１２－１４６６２１号公報
本発明の車両用照明灯具は、光源と、前記光源から入射する光を回折する回折格子と、を備え、前記回折格子により回折される光は、所定の配光パターンで照射され、前記回折格子に入射する光のうち前記回折格子を直進して透過する成分が投影される投影領域は、前記配光パターンよりも下側であり、車両の運転者の視界が前記車両により妨げられる範囲内に位置することを特徴とするものである。
回折格子を直進して透過する成分は、上記の０次光に相当し、１次光以降の高次光の光度に比べ高い光度を有する。しかし、本発明の車両用照明灯具では、０次光に相当する成分が投影される投影領域は、車両の運転者の視界が車両により妨げられる範囲内に位置するため、当該成分に起因して運転者の注意喚起の能力が低下することを抑止できる。このため、０次光が自動車の運転者の視界にある場合に比べて運転し易くできる。
また、前記配光パターンは、ロービームの配光パターンであることとしても良い。この場合、本発明の車両用照明灯具では、回折格子により回折される光がロービームの配光パターンで照射されることで、シェードを用いずともロービームの配光パターンを形成することができる。このため、シェードを用いる車両用照明灯具に比べて小型化することができる。
また、前記配光パターンは、光度分布を有することとしても良い。この場合、配光パターンの中央部が明るく、当該中央部以外の周辺部が相対的に暗くなる光度分布とすれば、運転者にとって違和感のない自然な配光パターンにすることができる。
また、１つの前記光源と１つの前記回折格子とを含む発光光学系を複数有し、それぞれの前記発光光学系から出射する光を合成する合成光学系を更に備え、それぞれの前記発光光学系における前記光源は互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子は、前記合成光学系で合成された光がロービームの配光パターンとなるように前記光源からの光を回折することとしても良い。
この場合、それぞれの発光光学系において、光源から出射する所定の波長の光が回折格子により回折されて配光パターンが形成される。この際、それぞれの発光光学系において、回折格子により回折される光は上記のように所定の波長であるため、回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子から出射する光における配光パターンの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成光学系で合成されてロービームの配光パターンが形成される。従って、本発明の車両用照明灯具により照射されるロービームは、配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子を直進して透過する成分は前記合成光学系で合成され、前記投影領域に投影されることとしても良い。この場合、上記のように回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子を透過する成分を同色にすることができる。従って、車外の歩行者等が投影領域を無用に意識してしまうことを低減することができる。
また、本発明の車両用照明灯具は、光源と、前記光源から入射する光を回折する回折格子と、前記回折格子を直進して透過する光成分の投影領域と前記回折格子との間における前記光成分の光路上に配置され、光のエネルギー密度を下げる光学素子と、を備え、前記回折格子から出射される光のうち前記回折格子により回折される光は、所定の配光パターンで照射されることを特徴とするものである。
回折格子を直進して透過する光成分は、上記の０次光に相当し、回折格子により回折される光は、上記の高次回折光に相当する。このため、回折格子を直進して透過する光は、回折格子により回折される光の光度に比べ高い光度を有する傾向にある。しかし、本発明の車両用照明灯具の場合、この０次光に相当する光成分の投影領域と回折格子との間における光成分の光路上には、光のエネルギー密度を下げる光学素子が配置されている。従って、回折格子から出射される光のうち、回折格子により回折される光の光度よりも回折格子を直進して透過する光成分の光度が高くても、その光成分のエネルギー密度は光学素子により下げられる。このため、回折格子から出射される光のうち回折格子により回折される光による配光パターンよりも、当該回折格子を直進して透過する光成分の投影領域が際立って明るくなることを抑制することができる。こうして、本発明の車両用照明灯具は、上記の光学素子を備えていない場合に比べて運転し易くできる。
また、光のエネルギー密度を下げる光学素子を備える場合、前記光源及び前記回折格子を収容する筐体を備え、前記光学素子は、前記筐体内に配置されることとしても良い。この場合、０次光に相当する光成分が車外に出射することが低減される。従って、０次光に相当する光成分の投影領域が車外において際立って明るくなることを抑制することができ、この結果、運転者や歩行者等が投影領域を無用に意識してしまうことを抑制することができる。
また、光のエネルギー密度を下げる光学素子を備える場合、前記光学素子は、遮光素子であることとしても良く、光拡散素子であることとしても良い。このため本発明の車両用照明灯具では、当該車両用照明灯具が搭載される車種等に応じて、光学素子として遮光素子又は光拡散素子を選択し得る。
また、光のエネルギー密度を下げる光学素子を備える場合、前記投影領域は、前記配光パターンの外側に位置することとしても良い。この場合、配光パターン内に投影領域が位置する場合に比べて配光パターンの一部が際立って明るくなることを抑制することができ、この結果、より一段と運転し易くできる。
また、光のエネルギー密度を下げる光学素子を備える場合、前記配光パターンは、所定の光度分布を有し、前記投影領域は、前記配光パターンのうち、前記回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度の半値以下の光度となる領域内に含まれることとしても良い。
この場合、回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い領域に投影領域が含まれる場合に比べて、回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度となる位置を基準として、配光パターンの光度分布を滑らかに形成し易くなる。
また、光のエネルギー密度を下げる光学素子を備える場合、１つの前記光源と１つの前記回折格子とを含む発光光学系を複数有し、それぞれの前記発光光学系から出射する光を合成する合成光学系を更に備え、それぞれの前記発光光学系における前記光源は互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子は、前記合成光学系で合成された光が前記配光パターンとなるように前記光源からの光を回折することとしても良い。
この場合、それぞれの発光光学系において、光源から出射する所定の波長の光が回折格子により回折されて配光パターンが形成される。この際、それぞれの発光光学系において、回折格子により回折される光は上記のように所定の波長であるため、回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子から出射する光における配光パターンの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成光学系で合成されてロービームの配光パターンが形成される。従って、本発明の車両用照明灯具により照射されるロービームは、配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、光のエネルギー密度を下げる光学素子を備える場合、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子を直進して透過する光成分は前記合成光学系で合成され、前記光学素子は、前記合成光学系で合成された光成分のエネルギー密度を下げることとしても良い。
この場合、それぞれの発光光学系における回折格子を直進して透過する光成分が合成されない場合に比べると、光学素子に照射される光成分の照射領域を小さくできる。従って、回折格子から出射される光のうち回折格子により回折される光のエネルギー密度が光学素子で下げられることを抑制することができる。
また、本発明の車両用照明灯具は、光源と、前記光源から入射する光を回折する回折格子と、を備え、前記回折格子により回折される光と前記回折格子を直進して透過する光とで所定の光度分布を有する配光パターンが形成され、前記配光パターンのなかで前記回折格子を直進して透過する光の投影領域は、前記回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置することを特徴とするものである。
回折格子を直進して透過する光は上記の０次光に相当し、回折格子により回折される光は上記の高次回折光に相当する。このため、回折格子を直進して透過する光は、回折格子により回折される光の光度に比べ高い光度を有する傾向にある。しかし、本発明の車両用照明灯具の場合、０次光に相当する光の投影領域は、高次回折光に相当する光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置する。従って、０次光に相当する光が投影領域に照射されても、配光パターンのなかで投影領域が際立って明るくなることを抑制することができる。従って、本発明の車両用前照灯は、回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域の外側に投影領域が配置される場合に比べて運転し易くできる。
また、０次光に相当する光の投影領域が、高次回折光に相当する光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置する場合、前記投影領域は、前記光度分布のなかで最も高い光度となる部位を避けて位置することが好ましい。この場合、高次回折光に相当する光の光度分布のなかで最も高い光度となる部位が過度に明るくなることを抑制することができる。
また、０次光に相当する光の投影領域が、高次回折光に相当する光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置する場合、前記領域は、ホットゾーンであることが好ましい。この場合、０次光に相当する光を配光パターンとして利用しつつも、当該配光パターンにおいて投影領域が際立って明るくなることを抑制し得る。
また、０次光に相当する光の投影領域が、高次回折光に相当する光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置する場合、前記配光パターンは、ロービームの配光パターンであることとしても良い。
また、０次光に相当する光の投影領域が、高次回折光に相当する光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置する場合、１つの前記光源と１つの前記回折格子とを含む発光光学系を複数有し、それぞれの前記発光光学系から出射する光を合成する合成光学系を更に備え、それぞれの前記発光光学系における前記光源は互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子は、前記合成光学系で合成された光が前記配光パターンとなるように前記光源からの光を出射することとしても良い。
この場合、それぞれの光源から出射する所定の波長の光が回折格子を通じて配光パターンが形成される。この際、それぞれの発光光学系において、回折格子により回折される光は所定の波長であるため、回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子から出射する光における配光パターンの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成光学系で合成されて配光パターンが形成される。従って、配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、０次光に相当する光の投影領域が、高次回折光に相当する光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置する場合、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子を直進して透過する成分は前記合成光学系で合成され、前記投影領域に照射されることとしても良い。この場合、上記のように回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子を透過する０次光を白の同色にすることができる。従って、運転者が投影領域を無用に意識してしまうことを低減することができ、より一段と運転し易くできる。
また、本発明の車両用照明灯具は、光源と、前記光源から入射する光を回折する回折格子と、を備え、前記回折格子から出射される光は、所定の光度分布を有する配光パターンで照射され、前記配光パターンのうち前記回折格子を直進して透過する光の投影領域では、前記回折格子により回折され前記投影領域に照射される光の光度が前記投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされることを特徴とするものである。
回折格子を直進して透過する光は上記の０次光に相当し、回折格子により回折される光は上記の高次回折光に相当する。このため、回折格子を直進して透過する光は、回折格子により回折される光の光度に比べ高い光度を有する傾向にある。しかし、本発明の車両用照明灯具の場合、０次光に相当する光の投影領域では、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている。このため、投影領域に０次光に相当する光が照射されても、配光パターンのなかで投影領域が際立って明るくなることを低減することができる。従って、本発明の車両用照明灯具は、投影領域での高次回折光の光度がその投影領域の外側周縁に照射される光の光度以上である場合に比べて運転し易くできる。
また、０次光に相当する光の投影領域において、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている場合、前記回折格子により回折され前記投影領域に照射される光の光度と、前記回折格子を直進して透過し前記投影領域に照射される光の光度との合計値は、前記回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度よりも低くされることとしても良い。
この場合、回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度となる位置を基準として、配光パターンの光度分布を滑らかに形成し易くなる。
また、０次光に相当する光の投影領域において、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている場合、前記回折格子により回折され前記投影領域に照射される光の光度は、ゼロであることとしても良い。
この場合、０次光に相当する光の光度と高次回折光に相当する光の光度との差が大きい場合であっても、配光パターンのなかで投影領域が際立って明るくなることを低減し、当該配光パターン全体として滑らかな光度分布を形成し易くなる。
また、０次光に相当する光の投影領域において、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている場合、前記投影領域は、前記回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に含まれることとしても良い。
この場合、回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度の半値以下の領域に投影領域が含まれる場合に比べて、配光パターンのなかで投影領域が際立って明るくなることを低減することができる。
また、０次光に相当する光の投影領域において、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている場合、前記投影領域は、前記回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度となる位置を含んでいることとしても良い。
この場合、０次光に相当する光の光度が大きいか否かにかかわらず、配光パターンのなかで最も明るい領域は概ね変化しなくなる。このため、回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度となる位置を基準として、配光パターンの光度分布をより滑らかに形成し得る。
また、０次光に相当する光の投影領域において、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている場合、１つの前記光源と１つの前記回折格子とを含む発光光学系を複数有し、それぞれの前記発光光学系から出射する光を合成する合成光学系を更に備え、それぞれの前記発光光学系における前記光源は互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子は、前記合成光学系で合成された光が前記配光パターンとなるように前記光源からの光を出射することとしても良い。
この場合、それぞれの発光光学系において、光源から出射する所定の波長の光が回折格子により回折されて配光パターンが形成される。この際、それぞれの発光光学系において、回折格子により回折される光は上記のように所定の波長であるため、回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子から出射する光における配光パターンの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成光学系で合成されて配光パターンが形成される。従って、本発明の車両用照明灯具により形成される配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、０次光に相当する光の投影領域において、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている場合、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子を直進して透過する成分は前記合成光学系で合成され、前記投影領域に照射されることとしても良い。この場合、上記のように回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子を透過する成分を同色にすることができる。従って、運転者が投影領域を無用に意識してしまうことを低減することができ、より一段と運転し易くできる。
また、０次光に相当する光の投影領域において、高次回折光に相当する光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされている場合、１つの前記光源と１つの前記回折格子とを含む発光光学系を複数有し、それぞれの前記発光光学系における前記光源は互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子は、車両から所定の距離離れた位置において前記配光パターンとなるように前記光源からの光を出射することとしても良い。
この場合、上記の合成光学系を用いないため、簡易な構成とすることができる。
また、本発明の車両用前照灯は、光源及び回折格子を有する少なくとも２つの発光光学系を備え、それぞれの前記発光光学系における前記光源は互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの前記発光光学系における前記回折格子は、それぞれの発光光学系から出射する光が合成された光が夜間照明用の配光パターンとなるように前記光源からの光を回折することを特徴とするものである。
この車両用前照灯は上記特許文献１に記載の車両用前照灯と同様にシェードを用いずともロービームの配光パターンを形成することができるため、上記特許文献１の車両用前照灯と同様にシェードを用いる車両用前照灯と比べて小型化することができる。また、それぞれの前記発光光学系において、光源から出射する所定の波長の光が回折格子により回折されて配光パターンが形成される。この際、それぞれの発光光学系において、回折格子により回折される光は上記のように所定の波長であるため、回折格子が波長依存性を有しても、それぞれの回折格子から出射する光における配光パターンの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成されてロービームやハイビームといった夜間照明用の配光パターンが形成される。従って、本発明の車両用前照灯により照射されるロービームは、上記特許文献１のように白色の光が回折格子で回折される場合と比べて、配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。なお、それぞれの発光光学系から出射する光の合成は、車両用前照灯内で行われても車両用前照灯外で行われてもよい。
また、光源及び回折格子を有する少なくとも２つの発光光学系を備える場合、前記発光光学系を少なくとも３つ備えることが好ましい。
この場合、三原色の光を用いることができる。従って、それぞれの発光光学系から出射する光の光度を調整することにより、所望の色の光を照射することができる。
また、光源及び回折格子を有する少なくとも２つの発光光学系を備える場合、それぞれの前記発光光学系から出射する光の外形を合わせて合成する合成光学系を更に備えることが好ましく、この場合、前記合成光学系は、少なくとも１つの波長選択フィルタを有し、前記波長選択フィルタは、当該波長選択フィルタを透過する光と、当該波長選択フィルタを反射する光とを合成することとしても良い。
この場合、それぞれの発光光学系から出射する光が合成光学系で合成されてから車両用前照灯から出射するため、車両からの距離によらず照射される配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを更に抑制することができる。また、それぞれの発光光学系から出射する光が合成光学系で合成されてから車両用前照灯から出射するため、それぞれの発光光学系から出射する光が合成されずに車両用前照灯から出射して車両用前照灯外で合成される場合と比べて、合成された光が出射する車両用前照灯の出射部位を小さくすることができ、デザインの自由度を向上させることができる。
本発明の第１実施形態にかかる車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。 図１の車両用前照灯の光学系ユニットの拡大図である。 ロービームの配光パターンを示す図である。 ０次光の投影領域を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを図２と同様に示す図である。 本発明の第３実施形態にかかる車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。 本発明の第４実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを図２と同様に示す図である。 ロービームの配光パターンと標識視認用の光の配光パターンとを示す図である。 ハイビームの配光パターンを示す図である。 本発明の第５実施形態にかかる車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。 図１０の車両用前照灯の光学系ユニットの拡大図である。 ロービームの配光パターンと、その配光パターンの光度分布とを示す図である。 本発明の第６実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを図１１と同様に示す図である。 ロービームの配光パターンと標識視認用の光の配光パターンとを示す図である。 ロービームの配光パターンと、その配光パターンの光度分布とを示す図である。 ０次光ビームが非照射である場合のロービームの配光パターンと、その配光パターンの光度分布とを示す図である。 本発明の第９実施形態における車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。 図１７の光学系ユニットの拡大図である。 配光パターンを示す図である。 本発明の第１０実施形態における車両用前照灯の光学系ユニットを図１８と同様に示す図である。
以下、本発明に係る車両用照明灯具、及び車両用前照灯を実施するための形態が添付図面とともに例示される。以下に例示する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、以下の実施形態から変更、改良することができる。
まず、本実施形態の車両用照明灯具の構成について説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。本実施形態の車両用前照灯１は、筐体１０と、灯具ユニット２０とを備える。
筐体１０は、ランプハウジング１１、フロントカバー１２及びバックカバー１３を主な構成要素として備える。ランプハウジング１１の前方は開口しており、当該開口を塞ぐようにフロントカバー１２がランプハウジング１１に固定されている。また、ランプハウジング１１の後方には前方よりも小さな開口が形成されており、当該開口を塞ぐようにバックカバー１３がランプハウジング１１に固定されている。
ランプハウジング１１と、当該ランプハウジング１１の前方の開口を塞ぐフロントカバー１２と、当該ランプハウジング１１の後方の開口を塞ぐバックカバー１３とによって形成される空間は灯室Ｒであり、この灯室Ｒ内に灯具ユニット２０が収容されている。
灯具ユニット２０は、ヒートシンク３０と、冷却ファン４０と、光学系ユニット５０とを主な構成要素として備える。なお、灯具ユニット２０は、不図示の構成により筐体１０に固定されている。
ヒートシンク３０は、概ね水平方向に延在する金属製のベース板３１を有し、当該ベース板３１の下方の面側には複数の放熱フィン３２がベース板３１と一体に設けられている。冷却ファン４０は放熱フィン３２と隙間を隔てて配置され、ヒートシンク３０に固定されている。この冷却ファン４０の回転による気流によりヒートシンク３０は冷却される。
ヒートシンク３０におけるベース板３１の上面には光学系ユニット５０が配置されている。光学系ユニット５０は、第１発光光学系５１Ｒと、第２発光光学系５１Ｇと、第３発光光学系５１Ｂと、合成光学系５５と、カバー５９とを備える。
図２は、図１の車両用前照灯の光学系ユニットの拡大図である。図２に示すように、第１発光光学系５１Ｒは、光源５２Ｒと、コリメートレンズ５３Ｒと、回折格子５４Ｒとを備える。光源５２Ｒは、所定の波長のレーザ光を出射するレーザ素子とされ、本実施形態では、パワーのピーク波長が例えば６３８ｎｍの赤色のレーザ光を出射する。また、光学系ユニット５０は、不図示の回路基板を有しており、光源５２Ｒは当該回路基板に実装されている。この回路基板を介して光源５２Ｒに電力が供給される。
コリメートレンズ５３Ｒは、光源５２Ｒから出射するレーザ光のファスト軸方向、スロー軸方向をコリメートするレンズである。レーザ光のファスト軸方向をコリメートするコリメートレンズとスロー軸方向をコリメートするコリメートレンズとが個別に設けられていても良い。
回折格子５４Ｒは、コリメートレンズ５３Ｒから出射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように出射する。具体的には、回折格子５４Ｒは、後述の合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光がロービームＬの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を回折する。この配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｒは、回折格子５４Ｒから出射するレーザ光がロービームＬの配光パターンの外形と同じ外形になると共にロービームＬの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を回折する。
この回折格子５４Ｒにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｒを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｒから出射する。つまり、回折格子５４Ｒから出射する光は、回折格子５４Ｒにより回折される光成分である高次回折光と、当該回折格子５４Ｒを直進して透過する光成分である０次光とを含む。本実施形態では、後述の合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域がロービームＬの配光パターンよりも下側の所定の範囲内に位置するように、回折格子５４Ｒを直進して透過する０次光が回折格子５４Ｒから出射する。例えば、回折格子５４Ｒは、回折格子５４Ｒを直進する０次光の方向よりも上側にずれた状態で高次回折光が出射するように、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を回折すればよい。
こうして、第１発光光学系５１Ｒからは、ロービームＬのうちの赤色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの赤色成分の０次光が出射する。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒから出射する赤色成分の高次回折光を第１の光ＬＲとし、当該赤色成分の０次光を第１の０次光ＬＣＲとする。
第２発光光学系５１Ｇは、光源５２Ｇと、コリメートレンズ５３Ｇと、回折格子５４Ｇとを備え、第３発光光学系５１Ｂは、光源５２Ｂと、コリメートレンズ５３Ｂと、回折格子５４Ｂとを備える。光源５２Ｇ，５２Ｂは、それぞれ所定の波長のレーザ光を出射するレーザ素子とされ、本実施形態では、光源５２Ｇはパワーのピーク波長が例えば５１５ｎｍの緑色のレーザ光を出射し、光源５２Ｂはパワーのピーク波長が例えば４４５ｎｍの青色のレーザ光を出射する。また、光源５２Ｇ，５２Ｂはそれぞれ上記回路基板に実装されており、当該回路基板を介して光源５２Ｇ，５２Ｂに電力が供給される。
コリメートレンズ５３Ｇは、光源５２Ｇから出射するレーザ光のファスト軸方向、スロー軸方向をコリメートするレンズであり、コリメートレンズ５３Ｂは、光源５２Ｂから出射するレーザ光のファスト軸方向、スロー軸方向をコリメートするレンズである。これらコリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂにおいて、コリメートレンズ５３Ｒと同様にして、レーザ光のファスト軸方向をコリメートするコリメートレンズとスロー軸方向をコリメートするコリメートレンズとが個別に設けられていても良い。
回折格子５４Ｇは、コリメートレンズ５３Ｇから出射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように出射し、回折格子５４Ｂは、コリメートレンズ５３Ｂから出射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように出射する。具体的には、回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光がロービームＬの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。上記のように配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、回折格子５４Ｇ，５４Ｂから出射するそれぞれのレーザ光がロービームＬの配光パターンの外形と同じ外形になると共にロービームＬの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。
この回折格子５４Ｇにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｇを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｇから出射する。つまり、回折格子５４Ｇから出射する光は、回折格子５４Ｇにより回折される光成分である高次回折光と、当該回折格子５４Ｇを直進して透過する光成分である０次光とを含む。本実施形態では、後述の合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域がロービームＬの配光パターンよりも下側の所定の範囲内に位置するように、回折格子５４Ｇを直進して透過する０次光が回折格子５４Ｇから出射する。例えば、回折格子５４Ｇは、回折格子５４Ｇを直進する０次光の方向よりも上側にずれた状態で高次回折光が出射するように、コリメートレンズ５３Ｇから入射するレーザ光を回折すればよい。
同様に、この回折格子５４Ｂにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｂを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｂから出射する。つまり、回折格子５４Ｂから出射する光は、回折格子５４Ｇにより回折される光成分である高次回折光と、当該回折格子５４Ｂを直進して透過する光成分である０次光とを含む。本実施形態では、後述の合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域がロービームＬの配光パターンよりも下側の所定の範囲内に位置するように、回折格子５４Ｂを直進して透過する０次光が回折格子５４Ｂから出射する。例えば、回折格子５４Ｂは、回折格子５４Ｂを直進する０次光の方向よりも上側にずれた状態で高次回折光が出射するように、コリメートレンズ５３Ｂから入射するレーザ光を回折すればよい。
こうして、第２発光光学系５１ＧからはロービームＬのうちの緑色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの緑色成分の０次光が出射する。また、第３発光光学系５１ＢからはロービームＬのうちの青色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの青色成分の０次光が出射する。本実施形態では、第２発光光学系５１Ｇから出射する緑色成分の高次回折光を第２の光ＬＧとし、当該緑色成分の０次光を第２の０次光ＬＣＧとし、第３発光光学系５１Ｂから出射する青色成分の高次回折光を第３の光ＬＢとし、当該青色成分の０次光を第３の０次光ＬＣＢとする。従って、本実施形態では、第１の光ＬＲが最も波長が長く、第２の光ＬＧ、第３の光ＬＢの順に波長が短くなる。同様に、第１の０次光ＬＣＲが最も波長が長く、第２の０次光ＬＣＧ、第３の０次光ＬＣＢの順に波長が短くなる。
なお、上記のロービームＬの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布とは、ロービームＬの配光パターンにおける光度が高い部位では、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射するそれぞれの光の光度も高いという意味である。
合成光学系５５は、第１光学素子５５ｆと第２光学素子５５ｓとを有する。第１光学素子５５ｆは、第１発光光学系５１Ｒから出射する第１の光ＬＲと、第２発光光学系５１Ｇから出射する第２の光ＬＧとを合成する光学素子である。また第１光学素子５５ｆは、第１発光光学系５１Ｒから出射する第１の０次光ＬＣＲと、第２発光光学系５１Ｇから出射する第２の０次光ＬＣＧとを合成する光学素子でもある。本実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光ＬＲを透過すると共に第２の光ＬＧを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧとを合成し、第１の０次光ＬＣＲを透過すると共に第２の０次光ＬＣＧを反射することで第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧとを合成する。
第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧと、第３発光光学系５１Ｂから出射する第３の光ＬＢとを合成する光学素子である。また第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲ及び第２の０次光ＬＣＧと、第３発光光学系５１Ｂから出射する第３の０次光ＬＣＢとを合成する光学素子でもある。本実施形態では、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧを透過すると共に第３の光ＬＢを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧと第３の光ＬＢとを合成する。また、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲ及び第２の０次光ＬＣＧを透過すると共に第３の０次光ＬＣＢを反射することで第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧと第３の０次光ＬＣＢとを合成する。
この様な第１光学素子５５ｆ、第２光学素子５５ｓとしては、ガラス基板上に酸化膜が積層された波長選択フィルタを挙げることができる。この酸化膜の種類や厚みをコントロールすることで、所定の波長よりも長い波長の光を透過し、この波長よりも短い波長の光を反射する構成とすることができる。
こうして、合成光学系５５からは、第１の光ＬＲと第２の光ＬＧと第３の光ＬＢとが合成されることでロービームＬが出射し、第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧと第３の０次光ＬＣＢとが合成されることで０次光ビームＬＣが出射する。
カバー５９は、ヒートシンク３０のベース板３１上に固定されている。カバー５９は概ね矩形の形状をしており、例えばアルミニウム等の金属から成る。カバー５９の内側の空間には、上記の第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂ、合成光学系５５が配置されている。また、カバー５９の前方には合成光学系５５から出射する光が透過可能な開口５９Ｈが形成されている。なお、カバー５９の内壁は、黒アルマイト加工等による光吸収性とされることが好ましい。カバー５９の内壁が光吸収性とされることで、意図しない反射や屈折等によりカバー５９の内壁に照射された光が反射して開口５９Ｈから意図しない方向に出射することを抑制することができる。
次に本実施形態の車両用前照灯１による光の出射について説明する。
まず不図示の電源から電力が供給されることで、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからレーザ光が出射する。上記のように光源５２Ｒからは赤色のレーザ光が出射し、光源５２Ｇからは緑色のレーザ光が出射し、光源５２Ｂからは青色のレーザ光が出射する。それぞれのレーザ光は、コリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂでコリメートされた後、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに入射する。そして、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂでそれぞれのレーザ光が回折されて、第１発光光学系５１ＲからはロービームＬの配光パターンの赤色成分の光である第１の光ＬＲが出射し、第２発光光学系５１ＧからはロービームＬの配光パターンの緑色成分の光である第２の光ＬＧが出射し、第３発光光学系５１ＢからはロービームＬの配光パターンの青色成分の光である第３の光ＬＢが出射する。また、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂをそれぞれ直進して透過する０次光として、赤色成分の０次光である第１の０次光ＬＣＲが第１発光光学系５１Ｒから出射し、緑色成分の０次光である第２の０次光ＬＣＧが第２発光光学系５１Ｇから出射し、青色成分の０次光である第３の０次光ＬＣＢが第３発光光学系５１Ｂから出射する。
合成光学系５５では、まず、第１の光ＬＲと第２の光ＬＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射すると共に、第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射する。第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧは第２光学素子５５ｓで第３の光ＬＢと合成され、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧは第２光学素子５５ｓで第３の０次光ＬＣＢと合成される。このとき、それぞれの光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは外形がロービームＬの外形と同様にされているため、それぞれの光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの外形が互いに一致されて合成される。また、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形も同様にされているため、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形が互いに一致されて合成される。つまり、第１の光ＬＲの外形と第２の光ＬＧの外形と第３の光ＬＢの外形、及び、第１の０次光ＬＣＲの外形と第２の０次光ＬＣＧの外形と第３の０次光ＬＣＢの外形が、上記のように合成光学系で合わさるように、各発光光学系や合成光学系の位置が微調整されている。
こうして、赤色の第１の光ＬＲと緑色の第２の光ＬＧと青色の第３の光ＬＢとが合成された光は白色の光となる。また、赤色の第１の０次光ＬＣＲと緑色の第２の０次光ＬＣＧと青色の第３の０次光ＬＣＢとが合成された光は白色の０次光となる。なお、第１の光ＬＲ、第２の光ＬＧ及び第３の光ＬＢは、上記のようにそれぞれロービームＬの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布であるため、これらの光が合成された白色の光はロービームＬの光度分布となる。
こうして、合成された白色の光は、カバー５９の開口５９Ｈから出射し、この光はフロントカバー１２を介して車両用前照灯１から車両の前方に出射する。この光はロービームＬの配光パターンを有しているため、照射される光はロービームＬとなる。
図３は本実施形態におけるロービームＬの配光パターンを示す図である。図３においてＳは水平線を示し、配光パターンが太線で示される。このロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのうち、領域ＬＡ１は最も光度が高い領域であり、領域ＬＡ２、領域ＬＡ３の順に光度が低くなる。つまり、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、合成された光がロービームＬの光度分布を含む配光パターンを形成するように光を回折する。
また、合成された白色の０次光は、カバー５９の開口５９Ｈから出射し、この光はフロントカバー１２を介して車両用前照灯１から車両の前方下側に出射し、ロービームＬの配光パターンの下側の投影領域に投影される。
図４は、０次光の投影領域を示す図である。図４に示すように、本実施形態の投影領域ＡＲは、自動車の運転者の視界がその車両のボンネットにより妨げられる範囲ＲＮＧ内に位置する。つまり、投影領域ＡＲは、自動車の運転者の死角となる範囲ＲＮＧ内に位置している。なお、自動車の運転者の死角となる範囲ＲＮＧのうち、０次光の投影領域ＡＲ以外の領域の路面照度は、概ね５ルクス以下とされる。
ところで、上記特許文献１における車両用前照灯のホログラム素子は、ロービームの配光パターンの形成用となる１次光が車両前方に照射され、そのロービームの配光パターン以外の前方に向けて０次光が照射されるように、計算されている。このため、上記特許文献１における車両用前照灯では、０次光がグレアの原因となる可能性を防止し得るとされる。０次光は、１次以上の次数を有する高次回折光の光度に比べ高い光度を有する傾向にある。しかし、上記特許文献１における車両用前照灯では、ホログラム素子から出射する０次光がロービームの配光パターン以外ではあるが車両前方に向けて０次光が照射されている。このため、運転をより容易にしたいとの要請がある。
そこで、本実施形態の車両用前照灯１は、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂと、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから入射する光を回折する回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂと、を備える。
この回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに入射する光のうち回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する成分である０次光が投影される投影領域ＡＲは、当該回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折され照射される配光パターンよりも下側である。これに加えて投影領域ＡＲは、自動車の運転者の視界がその自動車により妨げられる範囲ＲＮＧ内に位置する。
従って、本実施形態の車両用前照灯１は、１次光以降の高次光の光度に比べ高い光度を有する０次光に起因して運転者の注意喚起の能力が低下することを抑止できる。このため本実施形態の車両用前照灯１は、０次光が自動車の運転者の視界にある場合に比べて運転し易くできる。
なお、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される光は、本実施形態では、ロービームＬの配光パターンで照射される。このロービームＬの配光パターンＰＴＮＬは、図３に示すように、配光パターンＰＴＮＬの中央部が明るく、当該中央部以外の周辺部が相対的に暗くなる光度分布であるため、運転者に対し違和感のない自然な配光パターンを照射し得る。
従って、本実施形態の車両用前照灯１はシェードを用いずともロービームＬの配光パターンＰＴＮＬを形成することができるため、シェードを用いる車両用前照灯と比べて小型化することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯１は、１つの光源と１つの回折格子とを含む発光光学系を複数有する。すなわち、車両用前照灯１は、１つの光源５２Ｒと１つの回折格子５４Ｒとを含む第１発光光学系５１Ｒと、１つの光源５２Ｇと１つの回折格子５４Ｇとを含む第２発光光学系５１Ｇと、１つの光源５２Ｂと１つの回折格子５４Ｂとを含む第３発光光学系５１Ｂとを有する。これに加えて本実施形態の車両用前照灯１は、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂから出射する光を合成する合成光学系５５を更に備える。そして、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは合成光学系５５で合成された光がロービームＬの配光パターンＰＴＮＬとなるように光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光を回折する。
この場合、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから出射する所定の波長の光が回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折されて配光パターンＰＴＮＬが形成される。この際、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにおいて、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される光は所定の波長であるため、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光における配光パターンＰＴＮＬの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成光学系５５で合成されてロービームＬの配光パターンＰＴＮＬが形成される。従って、本実施形態の車両用前照灯１により照射されるロービームＬは、配光パターンＰＴＮＬの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯１では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成され、投影領域ＡＲに投影される。この場合、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢを白の同色にすることができる。従って、本実施形態の車両用前照灯１では、車外の歩行者等が投影領域ＡＲを無用に意識してしまうことを低減することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図５は、本実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを図２と同様に示す図である。図５に示すように本実施形態の車両用前照灯の光学系ユニット５０は、合成光学系５５を備えず、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射するそれぞれの光が合成されない状態で、カバー５９から出射する点において、第１実施形態の光学系ユニット５０と異なる。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂは、光の出射方向がカバー５９の開口５９Ｈ側とされている。
本実施形態においても、第１実施形態と同様にして、第１発光光学系５１Ｒの回折格子５４Ｒ、第２発光光学系５１Ｇの回折格子５４Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの回折格子５４Ｂのそれぞれにおいて、合成された光がロービームＬの配光パターンを形成するように光を出射する。
すなわち、回折格子５４Ｒから出射する第１の光ＬＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の光ＬＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の光ＬＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。また、回折格子５４Ｒから出射する第１の０次光ＬＣＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の０次光ＬＣＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の０次光ＬＣＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。このとき、第１の光ＬＲ、第２の光ＬＧ及び第３の光ＬＢは、車両から所定の距離離れた焦点位置においてそれぞれの配光パターンの外形が概ね一致するように照射される。この車両からの距離は、例えば２５ｍとされる。また、第１の０次光ＬＣＲ、第２の０次光ＬＣＧ及び第３の０次光ＬＣＢは、自動車の運転者の死角となる範囲ＲＮＧ内においてそれぞれの配光パターンの外形が概ね一致するように照射される。つまり、本実施形態では、上記のように外形が一致するように、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの光の出射方向が微調整されている。
本実施形態の車両用前照灯によれば、第１実施形態の合成光学系５５を用いないため、簡易な構成とすることができる。また本実施形態の車両用前照灯１によれば、第１実施形態と同様に、１次光以降の高次光の光度に比べ高い光度を有する０次光を自動車の運転者の死角となる範囲ＲＮＧ内に照射するため、運転者の注意喚起の能力が低下することを抑止できる。なお、本実施形態の第１の光ＬＲの外形と第２の光ＬＧの外形と第３の光ＬＢの外形、及び、第１の０次光ＬＣＲの外形と第２の０次光ＬＣＧの外形と第３の０次光ＬＣＢの外形とは、上記の焦点位置以外では互いに僅かにずれる傾向にある。しかし、白色の光を１つの回折格子に入射して得られる光と比べると、この外形のずれを抑制することができる。従って、本実施形態によっても、小型化しつつ色のにじみを抑制し得る車両用前照灯が実現され得る。
なお、上記第１、第２実施形態では、赤色成分の第１の光ＬＲを出射する第１発光光学系と、緑色成分の第２の光ＬＧを出射する第２発光光学系と、青色成分の第３の光ＬＢを出射する第３発光光学系とを備えた。しかし、上記第１、第２実施形態では、３つの発光光学系がそれぞれ有する光源から出射する光は、それぞれ互いに異なる所定の波長であれば、赤色、緑色、青色に限らない。
また、発光光学系は１つ又は２つであっても良い。さらに、発光光学系は３つ以上であっても良い。この場合、例えば、ロービームＬの黄色成分の光を出射する第４発光光学系を備えても良い。この場合、上記の赤色、緑色、青色の発光光学系に加えて、第４発光光学系は、ロービームＬの黄色成分の光を出射するものとしても良い。また、赤色、緑色、青色の一部の光度が低い場合、第４発光光学系が光度の低い色と同じ色成分の光を出射するものとしても良い。
また、上記第１、第２実施形態では、ホワイトバランス調整回路が更に設けられても良い。このホワイトバランス調整回路は、第１発光光学系５１Ｒの光源５２Ｒから出射する光の全光束量と、第２発光光学系５１Ｇの光源５２Ｇから出射する光の全光束量と、第３発光光学系５１Ｂの光源５２Ｂから出射する光の全光束量と、を制御することで、所望のホワイトバランスとすることができる。例えば、法規の範囲内で、暖色系の白色の光を出射したり、青色系の白色の光を出射するように、切り換えが可能にしても良い。
また、上記第１実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光を第１の光ＬＲを透過すると共に第２の光ＬＧを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧとを合成し、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧを透過すると共に第３の光ＬＢを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧと第３の光ＬＢとを合成した。しかし、例えば、第１光学素子５５ｆにおいて第３の光ＬＢと第２の光ＬＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の光ＬＢ及び第２の光ＬＧと第１の光ＬＲとが合成される構成とされても良い。この場合、上記第１実施形態の第１発光光学系５１Ｒと第３発光光学系５１Ｂとの位置が入れ替わる。またこの場合、第１光学素子５５ｆにおいて第３の０次光ＬＣＢと第２の０次光ＬＣＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の０次光ＬＣＢ及び第２の０次光ＬＣＧと第１の０次光ＬＣＲとが合成される構成とされる。また、上記第１実施形態において、所定の波長帯域の光を透過し、他の波長帯域の光を反射するバンドパスフィルタが第１光学素子５５ｆや第２光学素子５５ｓに用いられても良い。また、合成光学系５５は、それぞれの発光光学系から出射する光の外形を合わせて合成すれば良く、上記第１実施形態に限定されない。
また、上記第１実施形態では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成され、投影領域ＡＲに投影された。しかし、０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成されず、自動車の運転者の死角となる範囲ＲＮＧ内における別々の領域に投影されても良い。但し、上記のように、車外の歩行者等が投影領域ＡＲを無用に意識してしまうことを低減する場合には、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成され、投影領域ＡＲに投影されることが好ましい。
また、上記第１、第２実施形態では、暗所照明用の配光パターンとしてロービームＬの配光パターンが形成された。しかし、暗所照明用の配光パターンであれば、ロービームＬの配光パターンだけに限定されない。なお、暗所照明用の配光パターンは、夜間や、トンネル等の暗所において用いられる。例えば、ロービームＬの配光パターンと、その配光パターンの外側の例えば上方に位置する標識視認用の光の配光パターンとが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。この場合、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される高次回折光に当該標識視認用の光が含まれていることが好ましい。また例えば、ハイビームの配光パターンが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。
また、上記第１、第２実施形態では、車両用前照灯１として自動車の前照灯が例示された。しかし、上記第１、第２実施形態は、自動車の前照灯に限らず他の車両の前照灯とされてもよい。また、上記第１、第２実施形態は、前照灯に限らず、後照灯、尾灯、制動灯、表示灯などの灯具であってもよい。
要するに、上記第１、第２実施形態に例示される本発明は次のような車両用照明灯具であればよい。すなわち、車両用照明灯具は、光源と、光源から入射する光を回折する回折格子とを備える。この回折格子により回折される光は所定の配光パターンで照射され、当該回折格子に入射する光のうち、回折格子を直進して透過する成分が投影される投影領域は、配光パターンよりも下側であり、車両の運転者の視界が、車両により妨げられる範囲内に位置する。このような車両用照明灯具であれば、運転し易くできる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図６は、本実施形態にかかる車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。図６に示すように、本実施形態における車両用前照灯１は、光学素子６０を備える点において異なる。
本実施形態の光学系ユニット５０は、第１発光光学系５１Ｒと、第２発光光学系５１Ｇと、第３発光光学系５１Ｂと、合成光学系５５と、カバー５９と、光学素子６０とを備える。
光学素子６０は、光のエネルギー密度を下げる光学素子とされる。光学素子６０として、例えば、遮光素子や、光拡散素子が挙げられる。遮光素子の具体例としては、アルミニウム等の金属板に黒アルマイト加工を施したものや、カーボンブラック等の遮光材料と基材とを成型したもの等が挙げられる。光拡散素子の具体例としては、光を拡散又は散乱させるレンズやシート等が挙げられる。
このような光学素子６０は、０次光ビームＬＣの投影領域と回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂとの間における０次光ビームＬＣの光路上に配置される。本実施形態の光学素子６０は、筐体１０内に配置される。図６に示す例では、光学素子６０は、フロントカバー１２の灯室Ｒ側の面上に配置され、当該光学素子６０と光学素子６０に最も近い回折格子５４Ｂとの間における光路の距離は、例えば１００ｍｍとされる。
次に本実施形態の車両用前照灯１による光の出射について説明する。
上記第１実施形態と同様に、まず不図示の電源から電力が供給されることで、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからレーザ光が出射する。上記のように光源５２Ｒからは赤色のレーザ光が出射し、光源５２Ｇからは緑色のレーザ光が出射し、光源５２Ｂからは青色のレーザ光が出射する。それぞれのレーザ光は、コリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂでコリメートされた後、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに入射する。そして、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂでそれぞれのレーザ光が回折されて、第１発光光学系５１ＲからはロービームＬの配光パターンの赤色成分の光である第１の光ＬＲが出射し、第２発光光学系５１ＧからはロービームＬの配光パターンの緑色成分の光である第２の光ＬＧが出射し、第３発光光学系５１ＢからはロービームＬの配光パターンの青色成分の光である第３の光ＬＢが出射する。また、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂをそれぞれ直進して透過する０次光として、赤色成分の０次光である第１の０次光ＬＣＲが第１発光光学系５１Ｒから出射し、緑色成分の０次光である第２の０次光ＬＣＧが第２発光光学系５１Ｇから出射し、青色成分の０次光である第３の０次光ＬＣＢが第３発光光学系５１Ｂから出射する。
合成光学系５５では、まず、第１の光ＬＲと第２の光ＬＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射すると共に、第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射する。第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧは第２光学素子５５ｓで第３の光ＬＢと合成され、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧは第２光学素子５５ｓで第３の０次光ＬＣＢと合成される。このとき、それぞれの光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは外形がロービームＬの外形と同様にされているため、それぞれの光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの外形が互いに一致されて合成される。また、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形も同様にされているため、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形が互いに一致されて合成される。つまり、第１の光ＬＲの外形と第２の光ＬＧの外形と第３の光ＬＢの外形、及び、第１の０次光ＬＣＲの外形と第２の０次光ＬＣＧの外形と第３の０次光ＬＣＢの外形が、上記のように合成光学系で合わさるように、各発光光学系や合成光学系の位置が微調整されている。
こうして、赤色の第１の光ＬＲと緑色の第２の光ＬＧと青色の第３の光ＬＢとが合成された光は白色となり、当該白色の光が合成光学系５５からロービームＬとして出射する。また、赤色の第１の０次光ＬＣＲと緑色の第２の０次光ＬＣＧと青色の第３の０次光ＬＣＢとが合成された光は白色となり、当該白色の光が合成光学系５５から０次光ビームＬＣとして出射する。
合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣは、カバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２の灯室Ｒ側の面に取り付けられる光学素子６０に照射され、当該光学素子６０により０次光ビームＬＣのエネルギー密度が下げられる。
合成光学系５５から出射するロービームＬは、カバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯１から車両の前方に出射し、所定の配光パターンで照射される。本実施形態では、図３に示すロービームＬの配光パターンＰＴＮＬで照射される。
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１は、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂと、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから入射する光を回折する回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂと、を備える。この回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射される光のうち、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される高次回折光はロービームＬの配光パターンＰＴＮＬで照射される。
これに加えて本実施形態の車両用前照灯１は、光学素子６０を備えている。この光学素子６０は、０次光ビームＬＣの投影領域と回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂとの間における０次光ビームＬＣの光路上に配置され、当該０次光ビームＬＣのエネルギー密度を下げる。
従って、本実施形態の車両用前照灯１では、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを出射する光のうち、高次回折光の光度よりも０次光の光度が高くても、その０次光のエネルギー密度は光学素子６０により下げられる。このため、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射される光のうち高次回折光による配光パターンＰＴＮＬよりも０次光の投影領域が際立って明るくなることを抑制することができる。こうして、本実施形態の車両用前照灯１は、光学素子６０を備えていない場合に比べて運転し易くできる。
本実施形態の場合、上記のように光学素子６０が筐体１０内に配置されている。このため、０次光が車外に出射することが低減される。従って、０次光ビームＬＣの投影領域が車外において際立って明るくなることを抑制することができ、この結果、運転者や歩行者等が投影領域を無用に意識してしまうことを抑制することができる。
また本実施形態の場合、上記のように光学素子６０は遮光素子であっても光拡散素子であっても良い。このため本実施形態の車両用前照灯１では、当該車両用前照灯１を搭載する車種等に応じて、光学素子６０として遮光素子又は光拡散素子を選択し得る。
また本実施形態の場合、投影領域は、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬの外側に位置している。この場合、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬ内に投影領域が位置する場合に比べて、当該配光パターンＰＴＮＬの一部が際立って明るくなることを抑制することができ、この結果、より一段と運転し易くできる。
また、本実施形態の車両用前照灯１は、１つの光源と１つの回折格子とを含む発光光学系を複数有する。すなわち、車両用前照灯１は、１つの光源５２Ｒと１つの回折格子５４Ｒとを含む第１発光光学系５１Ｒと、１つの光源５２Ｇと１つの回折格子５４Ｇとを含む第２発光光学系５１Ｇと、１つの光源５２Ｂと１つの回折格子５４Ｂとを含む第３発光光学系５１Ｂとを有する。これに加えて本実施形態の車両用前照灯１は、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂから出射する光を合成する合成光学系５５を更に備える。そして、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは合成光学系５５で合成された光がロービームＬの配光パターンＰＴＮＬとなるように光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光を回折する。
この場合、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから出射する所定の波長の光が回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折されて配光パターンＰＴＮＬが形成される。この際、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにおいて、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される光は所定の波長であるため、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光における配光パターンＰＴＮＬの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンＰＴＮＬを有する光が合成光学系５５で合成されてロービームＬの配光パターンＰＴＮＬが形成される。従って、本実施形態の車両用前照灯１により照射されるロービームＬは、配光パターンＰＴＮＬの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯１では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成され、光学素子６０は、合成光学系５５で合成された０次光ビームＬＣのエネルギー密度を下げている。
このため、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光が合成されない場合に比べると、光学素子６０に照射される０次光の照射領域を小さくできる。従って、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射される光のうち高次回折光のエネルギー密度が光学素子６０で下げられることを抑制することができる。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第３実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図７は、本実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを図２と同様に示す図である。図７に示すように本実施形態の車両用前照灯の光学系ユニット５０は、合成光学系５５を備えず、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射するそれぞれの光が合成されない状態で、カバー５９から出射する点において、第３実施形態の光学系ユニット５０と異なる。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂは、光の出射方向がカバー５９の開口５９Ｈ側とされている。
本実施形態においても、第３実施形態と同様にして、第１発光光学系５１Ｒの回折格子５４Ｒ、第２発光光学系５１Ｇの回折格子５４Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの回折格子５４Ｂのそれぞれにおいて、合成された光がロービームＬの配光パターンを形成するように光を出射する。
すなわち、回折格子５４Ｒから出射する第１の光ＬＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の光ＬＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の光ＬＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。このとき、第１の光ＬＲ、第２の光ＬＧ、及び、第３の光ＬＢと、第１の０次光ＬＣＲ、第２の０次光ＬＣＧ、及び、第３の０次光ＬＣＢとは、車両から所定の距離離れた焦点位置においてそれぞれの配光パターンの外形が概ね一致するように照射される。この車両からの距離は、例えば２５ｍとされる。つまり、本実施形態では、上記のように外形が一致するように、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの光の出射方向が微調整されている。
また、車両用前照灯の光学系ユニット５０は、光学素子６０に代えて、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射する０次光のエネルギー密度を下げる光学素子６０Ａ～６０Ｃを備えている点において、第３実施形態の光学系ユニット５０と異なる。光学素子６０Ａは、第１の０次光ＬＣＲの投影領域と回折格子５４Ｒとの間における第１の０次光ＬＣＲの光路上に配置される。また、光学素子６０Ｂは、第２の０次光ＬＣＧの投影領域と回折格子５４Ｇとの間における第２の０次光ＬＣＧの光路上に配置され、光学素子６０Ｃは、第３の０次光ＬＣＢの投影領域と回折格子５４Ｂとの間における第３の０次光ＬＣＢの光路上に配置される。なお、光学素子６０Ａ～６０Ｃの配置位置は、回折格子５４Ｒから出射する第１の光ＬＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の光ＬＧ、回折格子５４Ｂから出射する第３の光ＬＢと重なる位置とされているが、重ならない位置とされていても良い。本実施形態では、光学素子６０Ａ～６０Ｃは、カバー５９内に配置され、図示せぬ固定具を介してカバー５９に固定される。それぞれの光学素子６０Ａ～６０Ｃと回折格子５４Ｒとの間における光路の距離は、例えば１００ｍｍとされる。従って、本実施形態の光学系ユニット５０は、第３実施形態の光学系ユニット５０よりも大きい構成であると理解できる。
本実施形態の車両用前照灯によれば、第３実施形態の合成光学系５５を用いないため、簡易な構成とすることができる。また、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを出射する光のうち、高次回折光の光度よりも０次光の光度が高くても、その０次光のエネルギー密度は光学素子６０Ａ～６０Ｃにより下げられる。このため、合成光学系５５が用いられなくても、上記第３実施形態と同様に、高次回折光による配光パターンＰＴＮＬよりも０次光の投影領域が際立って明るくなることを抑制することができる。
なお、上記第３、第４実施形態では、赤色成分の第１の光ＬＲを出射する第１発光光学系と、緑色成分の第２の光ＬＧを出射する第２発光光学系と、青色成分の第３の光ＬＢを出射する第３発光光学系とを備えた。しかし、上記第３、第４実施形態では、３つの発光光学系がそれぞれ有する光源から出射する光は、それぞれ互いに異なる所定の波長であれば、赤色、緑色、青色に限らない。
また、発光光学系は１つ又は２つであっても良い。さらに、発光光学系は３つ以上であっても良い。この場合、ロービームＬの黄色成分の光を出射する第４発光光学系を備えても良い。例えば、上記の赤色、緑色、青色の発光光学系に加えて、第４発光光学系は、ロービームＬの黄色成分の光を出射するものとしても良い。また、赤色、緑色、青色の一部の光度が低い場合、第４発光光学系が光度の低い色と同じ色成分の光を出射するものとしても良い。
また、上記第３、第４実施形態では、ホワイトバランス調整回路が更に設けられても良い。このホワイトバランス調整回路は、第１発光光学系５１Ｒの光源５２Ｒから出射する光の全光束量と、第２発光光学系５１Ｇの光源５２Ｇから出射する光の全光束量と、第３発光光学系５１Ｂの光源５２Ｂから出射する光の全光束量と、を制御することで、所望のホワイトバランスとすることができる。例えば、法規の範囲内で、暖色系の白色の光を出射したり、青色系の白色の光を出射するように、切り換えが可能にしたりしても良い。
また、上記第３実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光を第１の光ＬＲを透過すると共に第２の光ＬＧを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧとを合成し、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧを透過すると共に第３の光ＬＢを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧと第３の光ＬＢとを合成した。しかし、例えば、第１光学素子５５ｆにおいて第３の光ＬＢと第２の光ＬＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の光ＬＢ及び第２の光ＬＧと第１の光ＬＲとが合成される構成とされても良い。この場合、上記第３実施形態の第１発光光学系５１Ｒと第３発光光学系５１Ｂとの位置が入れ替わる。またこの場合、第１光学素子５５ｆにおいて第３の０次光ＬＣＢと第２の０次光ＬＣＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の０次光ＬＣＢ及び第２の０次光ＬＣＧと第１の０次光ＬＣＲとが合成される構成とされる。また、上記第３実施形態において、所定の波長帯域の光を透過し、他の波長帯域の光を反射するバンドパスフィルタが第１光学素子５５ｆや第２光学素子５５ｓに用いられても良い。また、合成光学系５５は、それぞれの発光光学系から出射する光の外形を合わせて合成すれば良く、上記第３実施形態に限定されない。
また、上記第３実施形態では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成されず、光学素子６０の別々の領域に照射されても良い。但し、上記のように、光学素子６０に照射される０次光の照射領域を小さくし、高次回折光のエネルギー密度が光学素子６０で下げられることを抑制する場合には、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成されることが好ましい。
また、上記第３、第４実施形態では、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬの外側に投影領域が位置していたが、当該配光パターンＰＴＮＬ内に位置していても良い。この場合、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのうち、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度の半値以下の光度となる領域内に投影領域が含まれることが好ましい。このようにすれば、高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い領域に投影領域が含まれる場合に比べて、当該光度分布のなかで最も高い光度となる位置を基準として、配光パターンの光度分布を滑らかに形成し易くなる。
また、上記第３、第４実施形態の光学素子６０は、入射する０次光のエネルギー密度をゼロとするものであっても、入射する０次光のエネルギー密度よりも小さいエネルギー密度で０次光を出射するものであっても良い。但し、上記のように、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬ内に投影領域が位置する場合には、入射する０次光のエネルギー密度よりも小さいエネルギー密度で０次光を出射する光学素子６０が採用されることが好ましい。このようにすれば、０次光をロービームＬの配光パターンＰＴＮＬとして利用しつつも、当該配光パターンＰＴＮＬにおいて０次光の投影領域が際立って明るくなることを抑制し得る。
また、上記第３、第４実施形態では、暗所照明用の配光パターンとしてロービームＬの配光パターンＰＴＮＬが形成された。しかし、暗所照明用の配光パターンであれば、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬだけに限定されない。なお、暗所照明用の配光パターンは、夜間や、トンネル等の暗所において用いられる。例えば、図８に示すように、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬと、その配光パターンＰＴＮＬの外側の例えば上方に位置する標識視認用の光の配光パターンＰＴＮＳとが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。この場合、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される高次回折光に当該標識視認用の光が含まれていることが好ましい。また例えば、図９に示すように、ハイビームの配光パターンＰＴＮＨが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。このハイビームの配光パターンＰＴＮＨのうち、領域ＨＡ１は最も光度が高い領域であり、領域ＨＡ２は領域ＨＡ１よりも光度が低い領域である。つまり、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、合成された光がハイビームの光度分布を含む配光パターンＰＴＮＨを形成するように光を回折する。
また、上記第３、第４実施形態では、車両用前照灯１として自動車の前照灯が例示された。しかし、上記第３、第４実施形態は、自動車の前照灯に限らず他の車両の前照灯とされてもよい。また、上記第３、第４実施形態は、前照灯に限らず、後照灯、尾灯、制動灯、表示灯などの灯具であってもよい。
要するに、上記第３、第４実施形態に例示される本発明は次のような車両用照明灯具であればよい。すなわち、車両用照明灯具は、光源と、光源から入射する光を回折する回折格子と、回折格子を直進して透過する光成分の投影領域と回折格子との間における光成分の光路上に配置され、光のエネルギー密度を下げる光学素子とを備える。回折格子から出射される光のうち回折格子により回折される光は、所定の配光パターンで照射される。このような車両用照明灯具であれば、運転し易くできる。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図１０は、本実施形態にかかる車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。図１１は、図１０の車両用前照灯の光学系ユニットの拡大図である。図１０、図１１に示すように、本実施形態における車両用前照灯１の構成は、上記第１実施形態における車両用前照灯１の構成と同じであるものの、本実施形態の車両用前照灯１が出射する光の配光パターンは、上記第１実施形態の車両用前照灯１が出射する光の配光パターンと異なる。
本実施形態の回折格子５４Ｒは、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように回折する。具体的には、回折格子５４Ｒは、後述の合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光が回折光ビームＬＤの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を回折する。この配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｒは、回折格子５４Ｒにより回折される光が回折光ビームＬＤの配光パターンの外形と同じ外形になると共に回折光ビームＬＤの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を回折する。
この回折格子５４Ｒにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｒを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｒから出射する。本実施形態では、後述の合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域が、当該０次光ビームＬＣと回折光ビームＬＤとで形成されるロービームＬの配光パターン内に位置するように、回折格子５４Ｒから０次光が出射する。
こうして、第１発光光学系５１Ｒからは、ロービームＬのうちの赤色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの赤色成分の０次光が出射する。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒから出射する赤色成分の高次回折光を第１の光ＬＤＲとし、当該赤色成分の０次光を第１の０次光ＬＣＲとする。
回折格子５４Ｇは、コリメートレンズ５３Ｇから入射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように回折し、回折格子５４Ｂは、コリメートレンズ５３Ｂから入射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように回折する。具体的には、回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光が回折光ビームＬＤの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。上記のように配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、回折格子５４Ｇ，５４Ｂから出射するそれぞれのレーザ光が回折光ビームＬＤの配光パターンの外形と同じ外形になると共に回折光ビームＬＤの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。
この回折格子５４Ｇにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｇを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｇから出射する。本実施形態では、後述の合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域が、当該０次光ビームＬＣと回折光ビームＬＤとで形成されるロービームＬの配光パターン内に位置するように、回折格子５４Ｇから０次光が出射する。
同様に、この回折格子５４Ｂにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｂを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｂから出射する。本実施形態では、後述の合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域が、当該０次光ビームＬＣと回折光ビームＬＤとで形成されるロービームＬの配光パターン内に位置するように、回折格子５４Ｂから０次光が出射する。
こうして、第２発光光学系５１ＧからはロービームＬのうちの緑色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの緑色成分の０次光が出射する。また、第３発光光学系５１ＢからはロービームＬのうちの青色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの青色成分の０次光が出射する。本実施形態では、第２発光光学系５１Ｇから出射する緑色成分の高次回折光を第２の光ＬＤＧとし、当該緑色成分の０次光を第２の０次光ＬＣＧとし、第３発光光学系５１Ｂから出射する青色成分の高次回折光を第３の光ＬＤＢとし、当該青色成分の０次光を第３の０次光ＬＣＢとする。従って、本実施形態では、第１の光ＬＤＲが最も波長が長く、第２の光ＬＤＧ、第３の光ＬＤＢの順に波長が短くなる。同様に、第１の０次光ＬＣＲが最も波長が長く、第２の０次光ＬＣＧ、第３の０次光ＬＣＢの順に波長が短くなる。
なお、上記の回折光ビームＬＤの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布とは、回折光ビームＬＤの配光パターンにおける光度が高い部位では、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射するそれぞれの高次回折光の光度も高いという意味である。
合成光学系５５は、第１光学素子５５ｆと第２光学素子５５ｓとを有する。第１光学素子５５ｆは、第１発光光学系５１Ｒから出射する第１の光ＬＤＲと、第２発光光学系５１Ｇから出射する第２の光ＬＤＧとを合成する光学素子である。また第１光学素子５５ｆは、第１発光光学系５１Ｒから出射する第１の０次光ＬＣＲと、第２発光光学系５１Ｇから出射する第２の０次光ＬＣＧとを合成する光学素子でもある。本実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光ＬＤＲを透過すると共に第２の光ＬＤＧを反射することで第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧとを合成し、第１の０次光ＬＣＲを透過すると共に第２の０次光ＬＣＧを反射することで第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧとを合成する。
第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＤＲ及び第２の光ＬＤＧと、第３発光光学系５１Ｂから出射する第３の光ＬＤＢとを合成する光学素子である。また第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲ及び第２の０次光ＬＣＧと、第３発光光学系５１Ｂから出射する第３の０次光ＬＣＢとを合成する光学素子でもある。本実施形態では、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＤＲ及び第２の光ＬＤＧを透過すると共に第３の光ＬＤＢを反射することで第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧと第３の光ＬＤＢとを合成する。また、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲ及び第２の０次光ＬＣＧを透過すると共に第３の０次光ＬＣＢを反射することで第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧと第３の０次光ＬＣＢとを合成する。
この様な第１光学素子５５ｆ、第２光学素子５５ｓとしては、ガラス基板上に酸化膜が積層された波長選択フィルタを挙げることができる。この酸化膜の種類や厚みをコントロールすることで、所定の波長よりも長い波長の光を透過し、この波長よりも短い波長の光を反射する構成とすることができる。
こうして、合成光学系５５からは、第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧと第３の光ＬＤＢとが合成されることで回折光ビームＬＤが出射し、第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧと第３の０次光ＬＣＢとが合成されることで０次光ビームＬＣが出射する。
次に本実施形態の車両用前照灯１による光の出射について説明する。
まず不図示の電源から電力が供給されることで、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからレーザ光が出射する。上記のように光源５２Ｒからは赤色のレーザ光が出射し、光源５２Ｇからは緑色のレーザ光が出射し、光源５２Ｂからは青色のレーザ光が出射する。それぞれのレーザ光は、コリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂでコリメートされた後、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに入射する。そして、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂでそれぞれのレーザ光が回折されて、第１発光光学系５１Ｒからは回折光ビームＬＤの赤色成分である第１の光ＬＤＲが出射し、第２発光光学系５１Ｇからは回折光ビームＬＤの緑色成分である第２の光ＬＤＧが出射し、第３発光光学系５１Ｂからは回折光ビームＬＤの青色成分である第３の光ＬＤＢが出射する。また、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂをそれぞれ直進して透過し、第１発光光学系５１Ｒからは０次光ビームＬＣの赤色成分である第１の０次光ＬＣＲが出射し、第２発光光学系５１Ｇからは０次光ビームＬＣの緑色成分である第２の０次光ＬＣＧが出射し、第３発光光学系５１Ｂからは０次光ビームＬＣの青色成分である第３の０次光ＬＣＢが出射する。
合成光学系５５では、まず、第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射すると共に、第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射する。第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＤＲ及び第２の光ＬＤＧは第２光学素子５５ｓで第３の光ＬＤＢと合成され、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧは第２光学素子５５ｓで第３の０次光ＬＣＢと合成される。このとき、それぞれの光ＬＤＲ，ＬＤＧ，ＬＤＢは外形が回折光ビームＬＤの外形と同様にされているため、それぞれの光ＬＤＲ，ＬＤＧ，ＬＤＢの外形が互いに一致されて合成される。また、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形も同様にされているため、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形が互いに一致されて合成される。つまり、第１の光ＬＤＲの外形と第２の光ＬＤＧの外形と第３の光ＬＤＢの外形、及び、第１の０次光ＬＣＲの外形と第２の０次光ＬＣＧの外形と第３の０次光ＬＣＢの外形が、上記のように合成光学系で合わさるように、各発光光学系や合成光学系の位置が微調整されている。
こうして、赤色の第１の光ＬＤＲと緑色の第２の光ＬＤＧと青色の第３の光ＬＤＢとが合成された光は白色となり、当該白色の光が合成光学系５５から回折光ビームＬＤとして出射する。また、赤色の第１の０次光ＬＣＲと緑色の第２の０次光ＬＣＧと青色の第３の０次光ＬＣＢとが合成された光は白色となり、当該白色の光が合成光学系５５から０次光ビームＬＣとして出射する。
合成光学系５５から出射する回折光ビームＬＤと０次光ビームＬＣは、カバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯１から車両の前方に出射する。車両の前方では回折光ビームＬＤと０次光ビームＬＣとでロービームＬの配光パターンが形成される。
図１２は、本実施形態におけるロービームの配光パターンと、その配光パターンの光度分布とを示す図である。図１２に示すように、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬは第１の領域ＬＡ１、第２の領域ＬＡ２、第３の領域ＬＡ３を有し、当該第１の領域ＬＡ１、第２の領域ＬＡ２、第３の領域ＬＡ３の順に光度が低くなる。
第１の領域ＬＡ１は、高次回折光である回折光ビームＬＤの光度分布のなかで第１光度閾値よりも高い光度となる領域であり、当該第１の領域ＬＡ１では、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる部位Ｐが含まれる。第２の領域ＬＡ２は、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで第１光度閾値以下となり第１光度閾値よりも低く設定される第２光度閾値よりも高い光度となる領域であり、第３の領域ＬＡ３は、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで第２光度閾値以下となる領域である。第１光度閾値は、例えば、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨの半値とされる。
このようなロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのうち、０次光ビームＬＣが照射される０次光の投影領域ＰＡＲは、第１の領域ＬＡ１内に位置し、更に、この第１の領域ＬＡ１よりも狭いホットゾーンＨＺ内に位置する。但し、０次光の投影領域ＰＡＲは、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる部位Ｐを避けて位置する。なお、投影領域ＰＡＲの光度は、回折光ビームＬＤの光度と０次光ビームＬＣの光度との合計値である。図１２に示す例では、投影領域ＰＡＲの光度は、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨよりも高くなっているが、当該光度ＬＨよりも低くされていても良い。例えば、投影領域ＰＡＲには回折光ビームＬＤが非照射とされることで、当該光度ＬＨよりも投影領域ＰＡＲの光度を低くし得る。
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１は、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂと、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから入射する光を回折する回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂと、を備える。
この回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される光は合成光学系５５で合成され、当該合成光学系５５から回折光ビームＬＤとして出射する。また、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する光は合成光学系５５で合成され、当該合成光学系５５から０次光ビームＬＣとして出射する。この回折光ビームＬＤと０次光ビームＬＣとでロービームＬの配光パターンが形成される。図１２に示すように、配光パターンのなかで０次光ビームＬＣの投影領域ＰＡＲは、高次回折光である回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨの半値よりも高い光度となる領域内に位置する。
従って、高次回折光の光度に比べ高い光度を有する０次光が投影領域ＰＡＲに照射されても、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのなかで投影領域ＰＡＲが際立って明るくなることを抑制することができる。従って、本実施形態の車両用前照灯１は、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨの半値よりも高い光度となる領域の外側に投影領域ＰＡＲが配置される場合に比べて運転し易くできる。
なお、本実施形態の場合、投影領域ＰＡＲは、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる部位Ｐを避けて位置している。従って、回折光ビームＬＤの配光パターンＰＴＮＬのなかで最も高い光度ＬＨとなる部位Ｐが過度に明るくなることを抑制することができる。
また、投影領域ＰＡＲがホットゾーンＨＺ内に配置されることで、０次光ビームＬＣをロービームＬの配光パターンＰＴＮＬとして利用しつつも、当該配光パターンＰＴＮＬにおいて投影領域ＰＡＲが際立って明るくなることを抑制し得る。
また、本実施形態の車両用前照灯１は、１つの光源と１つの回折格子とを含む発光光学系を複数有する。すなわち、車両用前照灯１は、１つの光源５２Ｒと１つの回折格子５４Ｒとを含む第１発光光学系５１Ｒと、１つの光源５２Ｇと１つの回折格子５４Ｇとを含む第２発光光学系５１Ｇと、１つの光源５２Ｂと１つの回折格子５４Ｂとを含む第３発光光学系５１Ｂとを有する。これに加えて本実施形態の車両用前照灯１は、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂから出射する光を合成する合成光学系５５を更に備える。そして、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは合成光学系５５で合成された光がロービームＬの配光パターンＰＴＮＬとなるように光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光を出射する。
この場合、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから出射する所定の波長の光が回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを通じて配光パターンＰＴＮＬが形成される。この際、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにおいて、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される光は所定の波長であるため、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光における配光パターンＰＴＮＬの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンＰＴＮＬを有する光が合成光学系５５で合成されてロービームＬの配光パターンＰＴＮＬが形成される。従って、本実施形態の車両用前照灯１により照射されるロービームＬは、配光パターンＰＴＮＬの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯１では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成され、投影領域ＰＡＲに照射される。この場合、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢを白の同色にすることができる。従って、本実施形態の車両用前照灯１では、運転者が投影領域ＰＡＲを無用に意識してしまうことを低減することができ、より一段と運転し易くできる。
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図１３を参照して詳細に説明する。なお、第５実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１３は、本実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを図１１と同様に示す図である。図１３に示すように本実施形態の車両用前照灯の光学系ユニット５０は、合成光学系５５を備えず、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射するそれぞれの光が合成されない状態で、カバー５９から出射する点において、第５実施形態の光学系ユニット５０と異なる。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂは、光の出射方向がカバー５９の開口５９Ｈ側とされている。
本実施形態においても、第５実施形態と同様にして、第１発光光学系５１Ｒの回折格子５４Ｒ、第２発光光学系５１Ｇの回折格子５４Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの回折格子５４Ｂのそれぞれにおいて、合成された光がロービームＬの配光パターンを形成するように光を出射する。
すなわち、回折格子５４Ｒから出射する第１の光ＬＤＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の光ＬＤＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の光ＬＤＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。また、回折格子５４Ｒから出射する第１の０次光ＬＣＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の０次光ＬＣＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の０次光ＬＣＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。このとき、第１の光ＬＤＲ、第２の光ＬＤＧ、及び、第３の光ＬＤＢと、第１の０次光ＬＣＲ、第２の０次光ＬＣＧ、及び、第３の０次光ＬＣＢとは、車両から所定の距離離れた焦点位置においてそれぞれの配光パターンの外形が概ね一致するように照射される。この車両からの距離は、例えば２５ｍとされる。従って、車両から所定の距離離れた位置においてロービームＬの配光パターンが形成される。この配光パターンは、図１２に示す配光パターンＰＴＮＬとされ、図１２に示す光度分布と同じ光度分布を有する。このため、第５実施形態と同様に、配光パターンＰＴＮＬのなかで０次光の投影領域ＰＡＲは、高次回折光である回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨの半値よりも高い光度となる領域内に位置する。
本実施形態の車両用前照灯によれば、第５実施形態の合成光学系５５を用いないため、簡易な構成とすることができる。また、本実施形態の車両用前照灯によれば、０次光の投影領域ＰＡＲが高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度ＬＨの半値よりも高い光度となる領域内に位置するため、第５実施形態と同様に、投影領域ＰＡＲが際立って明るくなることを抑制し得る。なお、本実施形態の第１の光ＬＤＲの外形と第２の光ＬＤＧの外形と第３の光ＬＤＢの外形、及び、第１の０次光ＬＣＲの外形と第２の０次光ＬＣＧの外形と第３の０次光ＬＣＢの外形とは、上記の焦点位置以外では互いに僅かにずれる傾向にある。しかし、白色の光を１つの回折格子に入射して得られる光と比べると、この外形のずれを抑制することができる。従って、本実施形態によっても、小型化しつつ色のにじみを抑制し得る車両用前照灯が実現され得る。
なお、上記第５、第６実施形態では、赤色成分の第１の光ＬＤＲを出射する第１発光光学系と、緑色成分の第２の光ＬＤＧを出射する第２発光光学系と、青色成分の第３の光ＬＤＢを出射する第３発光光学系とを備えた。しかし、上記第５、第６実施形態の車両用前照灯では、３つの発光光学系がそれぞれ有する光源から出射する光は、それぞれ互いに異なる所定の波長であれば、赤色、緑色、青色に限らない。
また、発光光学系は１つ又は２つであっても良い。さらに、発光光学系は３つ以上であっても良い。この場合、例えば、ロービームＬの黄色成分の光を出射する第４発光光学系を備えても良い。この場合、上記の赤色、緑色、青色の発光光学系に加えて、第４発光光学系は、ロービームＬの黄色成分の光を出射するものとしても良い。また、赤色、緑色、青色の一部の光度が低い場合、第４発光光学系が光度の低い色と同じ色成分の光を出射するものとしても良い。
また、上記第５、第６実施形態では、ホワイトバランス調整回路が更に設けられても良い。このホワイトバランス調整回路は、第１発光光学系５１Ｒの光源５２Ｒから出射する光の全光束量と、第２発光光学系５１Ｇの光源５２Ｇから出射する光の全光束量と、第３発光光学系５１Ｂの光源５２Ｂから出射する光の全光束量と、を制御することで、所望のホワイトバランスとすることができる。例えば、法規の範囲内で、暖色系の白色の光を出射したり、青色系の白色の光を出射するように、切り換えが可能にしても良い。
また、上記第５実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光を第１の光ＬＤＲを透過すると共に第２の光ＬＤＧを反射することで第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧとを合成し、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＤＲ及び第２の光ＬＤＧを透過すると共に第３の光ＬＤＢを反射することで第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧと第３の光ＬＤＢとを合成した。しかし、例えば、第１光学素子５５ｆにおいて第３の光ＬＤＢと第２の光ＬＤＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の光ＬＤＢ及び第２の光ＬＤＧと第１の光ＬＤＲとが合成される構成とされても良い。この場合、上記第５実施形態の第１発光光学系５１Ｒと第３発光光学系５１Ｂとの位置が入れ替わる。またこの場合、第１光学素子５５ｆにおいて第３の０次光ＬＣＢと第２の０次光ＬＣＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の０次光ＬＣＢ及び第２の０次光ＬＣＧと第１の０次光ＬＣＲとが合成される構成とされる。また、上記第５実施形態において、所定の波長帯域の光を透過し、他の波長帯域の光を反射するバンドパスフィルタが第１光学素子５５ｆや第２光学素子５５ｓに用いられても良い。また、合成光学系５５は、それぞれの発光光学系から出射する光の外形を合わせて合成すれば良く、上記第５実施形態に限定されない。
また、上記第５実施形態では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成されず、投影領域ＰＡＲの別々の領域に照射されても良い。但し、上記のように、運転者が投影領域ＰＡＲを無用に意識してしまうことを低減するためには、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢが合成されることが好ましい。
また、上記第５、第６実施形態では、投影領域ＰＡＲは、高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる位置を避けて位置していたが、当該位置を含んでいても良い。この場合、０次光の光度が大きいか否かにかかわらず、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのなかで最も明るい領域は概ね変化しなくなる。このため、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度となる位置を基準として、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬの光度分布をより滑らかに形成し易くなる。但し、上記のように回折光ビームＬＤの配光パターンＰＴＮＬのなかで最も高い光度ＬＨとなる部位Ｐが過度に明るくなることを抑制するためには、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる位置を避けて位置することが好ましい。
また、上記第５、第６実施形態では、暗所照明用の配光パターンとしてロービームＬの配光パターンＰＴＮＬが形成された。しかし、暗所照明用の配光パターンであれば、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬだけに限定されない。なお、暗所照明用の配光パターンは、夜間や、トンネル等の暗所において用いられる。例えば、図１４に示すように、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬと、その配光パターンＰＴＮＬの外側の例えば上方に位置する標識視認用の光の配光パターンＰＴＮＳとが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。この場合、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される高次回折光に当該標識視認用の光が含まれていることが好ましい。また例えば、ハイビームの配光パターンが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。
また、上記第５、第６実施形態では、車両用前照灯１として自動車の前照灯が例示された。しかし、上記第５、第６実施形態は、自動車の前照灯に限らず他の車両の前照灯とされてもよい。また、上記第５、第６実施形態は、前照灯に限らず、後照灯、尾灯、制動灯、表示灯などの灯具であってもよい。
要するに、上記第５、第６実施形態に例示される本発明は次のような車両用照明灯具であればよい。すなわち、車両用照明灯具は、光源と、光源から入射する光を回折する回折格子とを備える。回折格子により回折される光と回折格子を直進して透過する光とで所定の光度分布を有する配光パターンが形成される。この配光パターンのなかで回折格子を直進して透過する光の投影領域は、回折格子により回折される光の光度分布のなかで最も高い光度の半値よりも高い光度となる領域内に位置する。このような車両用照明灯具であれば、運転し易くできる。
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。なお、上記第５実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。本実施形態における車両用前照灯１の構成は、上記第５実施形態における車両用前照灯１の構成と同じであるものの、本実施形態の車両用前照灯１が出射する光の配光パターンは、上記第５実施形態の車両用前照灯１が出射する光の配光パターンと異なる。
本実施形態の回折格子５４Ｒは、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように出射する。具体的には、回折格子５４Ｒは、合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光が回折光ビームＬＤの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を出射する。この配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｒは、回折格子５４Ｒにより回折される光が回折光ビームＬＤの配光パターンの外形と同じ外形になると共に回折光ビームＬＤの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を出射する。
この回折格子５４Ｒにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｒを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｒから出射する。本実施形態では、合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域が、当該０次光ビームＬＣと回折光ビームＬＤとで形成されるロービームＬの配光パターン内に位置するように、回折格子５４Ｒから０次光が出射する。本実施形態の回折格子５４Ｒは、０次光ビームＬＣの投影領域では回折格子５４Ｒにより回折される高次回折光が非照射となるように、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を出射する。従って、ロービームＬの配光パターンにおける０次光ビームＬＣの投影領域では、回折格子５４Ｒにより回折される高次回折光の光度がゼロとされる。
こうして、第１発光光学系５１Ｒからは、ロービームＬのうちの赤色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの赤色成分の０次光が出射する。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒから出射する赤色成分の高次回折光を第１の光ＬＤＲとし、当該赤色成分の０次光を第１の０次光ＬＣＲとする。
回折格子５４Ｇは、コリメートレンズ５３Ｇから入射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように出射し、回折格子５４Ｂは、コリメートレンズ５３Ｂから入射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように出射する。具体的には、回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光が回折光ビームＬＤの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。上記のように配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、回折格子５４Ｇ，５４Ｂから出射するそれぞれのレーザ光が回折光ビームＬＤの配光パターンの外形と同じ外形になると共に回折光ビームＬＤの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。
この回折格子５４Ｇにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｇを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｇから出射する。本実施形態では、合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域が、当該０次光ビームＬＣと回折光ビームＬＤとで形成されるロービームＬの配光パターン内に位置するように、回折格子５４Ｇから０次光が出射する。本実施形態の回折格子５４Ｇは、０次光ビームＬＣの投影領域では回折格子５４Ｇにより回折される高次回折光が非照射となるように、コリメートレンズ５３Ｇから入射するレーザ光を出射する。従って、ロービームＬの配光パターンにおける０次光ビームＬＣの投影領域では、回折格子５４Ｇにより回折される高次回折光の光度がゼロとされる。
同様に、この回折格子５４Ｂにより回折される光は１次以上の次数を有する高次回折光であり、当該高次回折光の他に、回折格子５４Ｂを回折することなく直進して透過する０次光が回折格子５４Ｂから出射する。本実施形態では、合成光学系５５から出射する０次光ビームＬＣの投影領域が、当該０次光ビームＬＣと回折光ビームＬＤとで形成されるロービームＬの配光パターン内に位置するように、回折格子５４Ｂから０次光が出射する。本実施形態の回折格子５４Ｂは、０次光ビームＬＣの投影領域では回折格子５４Ｂにより回折される高次回折光が非照射となるように、コリメートレンズ５３Ｂから入射するレーザ光を出射する。従って、ロービームＬの配光パターンにおける０次光ビームＬＣの投影領域では、回折格子５４Ｂにより回折される高次回折光の光度がゼロとされる。
こうして、第２発光光学系５１ＧからはロービームＬのうちの緑色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの緑色成分の０次光が出射する。また、第３発光光学系５１ＢからはロービームＬのうちの青色成分の高次回折光が出射すると共に、０次光ビームＬＣのうちの青色成分の０次光が出射する。本実施形態では、第２発光光学系５１Ｇから出射する緑色成分の高次回折光を第２の光ＬＤＧとし、当該緑色成分の０次光を第２の０次光ＬＣＧとし、第３発光光学系５１Ｂから出射する青色成分の高次回折光を第３の光ＬＤＢとし、当該青色成分の０次光を第３の０次光ＬＣＢとする。従って、本実施形態では、第１の光ＬＤＲが最も波長が長く、第２の光ＬＤＧ、第３の光ＬＤＢの順に波長が短くなる。同様に、第１の０次光ＬＣＲが最も波長が長く、第２の０次光ＬＣＧ、第３の０次光ＬＣＢの順に波長が短くなる。
次に本実施形態の車両用前照灯１による光の出射について説明する。
まず不図示の電源から電力が供給されることで、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからレーザ光が出射する。上記のように光源５２Ｒからは赤色のレーザ光が出射し、光源５２Ｇからは緑色のレーザ光が出射し、光源５２Ｂからは青色のレーザ光が出射する。それぞれのレーザ光は、コリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂでコリメートされた後、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに入射する。そして、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂでそれぞれのレーザ光が回折されて、第１発光光学系５１Ｒからは回折光ビームＬＤの赤色成分である第１の光ＬＤＲが出射し、第２発光光学系５１Ｇからは回折光ビームＬＤの緑色成分である第２の光ＬＤＧが出射し、第３発光光学系５１Ｂからは回折光ビームＬＤの青色成分である第３の光ＬＤＢが出射する。また、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂをそれぞれ直進して透過し、第１発光光学系５１Ｒからは０次光ビームＬＣの赤色成分である第１の０次光ＬＣＲが出射し、第２発光光学系５１Ｇからは０次光ビームＬＣの緑色成分である第２の０次光ＬＣＧが出射し、第３発光光学系５１Ｂからは０次光ビームＬＣの青色成分である第３の０次光ＬＣＢが出射する。
合成光学系５５では、まず、第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射すると共に、第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射する。第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＤＲ及び第２の光ＬＤＧは第２光学素子５５ｓで第３の光ＬＤＢと合成され、第１光学素子５５ｆで合成された第１の０次光ＬＣＲと第２の０次光ＬＣＧは第２光学素子５５ｓで第３の０次光ＬＣＢと合成される。このとき、それぞれの光ＬＤＲ，ＬＤＧ，ＬＤＢは外形が回折光ビームＬＤの外形と同様にされているため、それぞれの光ＬＤＲ，ＬＤＧ，ＬＤＢの外形が互いに一致されて合成される。また、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形も同様にされているため、それぞれの０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢの外形が互いに一致されて合成される。つまり、第１の光ＬＤＲの外形と第２の光ＬＤＧの外形と第３の光ＬＤＢの外形、及び、第１の０次光ＬＣＲの外形と第２の０次光ＬＣＧの外形と第３の０次光ＬＣＢの外形が、上記のように合成光学系で合わさるように、各発光光学系や合成光学系の位置が微調整されている。
こうして、赤色の第１の光ＬＤＲと緑色の第２の光ＬＤＧと青色の第３の光ＬＤＢとが合成された光は白色となり、当該白色の光が合成光学系５５から回折光ビームＬＤとして出射する。また、赤色の第１の０次光ＬＣＲと緑色の第２の０次光ＬＣＧと青色の第３の０次光ＬＣＢとが合成された光は白色となり、当該白色の光が合成光学系５５から０次光ビームＬＣとして出射する。
合成光学系５５から出射する回折光ビームＬＤと０次光ビームＬＣは、カバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯１から車両の前方に出射する。車両の前方では回折光ビームＬＤと０次光ビームＬＣとでロービームＬの配光パターンが形成される。
図１５は、本実施形態のロービームの配光パターンと、その配光パターンの光度分布とを示す図である。図１５に示すように、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬは第１の領域ＬＡ１、第２の領域ＬＡ２、第３の領域ＬＡ３を有し、当該第１の領域ＬＡ１、第２の領域ＬＡ２、第３の領域ＬＡ３の順に光度が低くなる。
第１の領域ＬＡ１は、高次回折光である回折光ビームＬＤの光度分布のなかで第１光度閾値よりも高い光度となる領域であり、当該第１の領域ＬＡ１では、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる部位Ｐが含まれる。第２の領域ＬＡ２は、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで第１光度閾値以下となり第１光度閾値よりも低く設定される第２光度閾値よりも高い光度となる領域であり、第３の領域ＬＡ３は、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで第２光度閾値以下となる領域である。第１光度閾値は、例えば、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨの半値とされる。
このようなロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのうち、０次光ビームＬＣが照射される０次光の投影領域ＰＡＲは、第２の領域ＬＡ２内に含まれ、第１の領域ＬＡ１の一部と重なっている。また、０次光の投影領域ＰＡＲの光度は、回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨよりも低くされる。
図１６は、０次光ビームＬＣが非照射である場合のロービームＬの配光パターンと、その配光パターンの光度分布とを示す図である。上記のように本実施形態では、０次光の投影領域ＰＡＲに照射される高次回折光の光度がゼロとされるため、図１６に示すように、０次光ビームＬＣが非照射である場合にはロービームＬの配光パターンＰＴＮＬにおける０次光の投影領域ＰＡＲは暗い穴のようになる。この投影領域ＰＡＲに０次光ビームＬＣが照射されることで、図１５に示すロービームＬの配光パターンＰＴＮＬが形成される。つまり、投影領域ＰＡＲの光度は、回折光ビームＬＤの光度と０次光ビームＬＣの光度との合計値となるが、本実施形態では、上記のように投影領域ＰＡＲに照射される高次回折光の光度がゼロとされるため、投影領域ＰＡＲの光度は、０次光ビームＬＣの光度と一致する。
以上説明したように、本実施形態の車両用前照灯１は、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂと、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから入射する光を回折する回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂと、を備える。
この回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光は合成光学系５５で合成され、当該合成光学系５５から回折光ビームＬＤ及び０次光ビームＬＣとして出射する。この回折光ビームＬＤと０次光ビームＬＣとでロービームＬが得られ、当該ロービームＬは所定の光度分布を有する配光パターンＰＴＮＬで照射される。この配光パターンＰＴＮＬにおける０次光の投影領域ＰＡＲでは、回折光ビームＬＤが非照射とされる。上記のように回折光ビームＬＤは、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される高次回折光である。
従って、投影領域ＰＡＲにおける高次回折光の光度は、その投影領域ＰＡＲの外側周縁に照射される光の光度よりも小さい。このため、高次回折光の光度に比べ高い光度を有する０次光が投影領域ＰＡＲに照射されても、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのなかで投影領域ＰＡＲが際立って明るくなることを低減することができる。従って、本実施形態の車両用前照灯１は、投影領域ＰＡＲでの高次回折光の光度がその投影領域ＰＡＲの外側周縁に照射される光の光度以上である場合に比べて運転し易くできる。
なお、本実施形態の場合、上記のように投影領域ＰＡＲには回折光ビームＬＤが非照射とされているため、当該投影領域ＰＡＲに照射される高次回折光の光度はゼロである。従って、本実施形態では、０次光の光度と高次回折光の光度との差が大きい場合であっても、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのなかで投影領域ＰＡＲが際立って明るくなることを低減し、当該配光パターンＰＴＮＬ全体として滑らかな光度分布を形成し易くなる。
上記のように投影領域ＰＡＲに照射される高次回折光の光度がゼロとされるため、投影領域ＰＡＲの光度は０次光の光度となる。この０次光の光度は、図１５に示すように、高次回折光である回折光ビームＬＤの光度分布のなかで最も高い光度ＬＨよりも低くされている。従って、本実施形態では、高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる部位Ｐを基準として、配光パターンＰＴＮＬの光度分布を滑らかに形成し易くなる。
さらに、本実施形態の場合、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬは、第１の領域ＬＡ１と、その第１の領域ＬＡ１の光度よりも低い光度の第２の領域ＬＡ２と、その第２の領域ＬＡ２の光度よりも低い光度の第３の領域ＬＡ３とを有する。そして、投影領域ＰＡＲは第２の領域ＬＡ２内に含まれると共に、当該投影領域ＰＡＲの一部は第１の領域ＬＡ１と重なっている。従って、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのなかで最も光度が低い領域である第３の領域ＬＡ３に投影領域ＰＡＲが含まれている場合に比べると、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのなかで投影領域ＰＡＲが際立って明るくなることを低減することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯１は、１つの光源と１つの回折格子とを含む発光光学系を複数有する。すなわち、車両用前照灯１は、１つの光源５２Ｒと１つの回折格子５４Ｒとを含む第１発光光学系５１Ｒと、１つの光源５２Ｇと１つの回折格子５４Ｇとを含む第２発光光学系５１Ｇと、１つの光源５２Ｂと１つの回折格子５４Ｂとを含む第３発光光学系５１Ｂとを有する。これに加えて本実施形態の車両用前照灯１は、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂから出射する光を合成する合成光学系５５を更に備える。そして、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは合成光学系５５で合成された光がロービームＬの配光パターンとなるように光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光を出射する。
この場合、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから出射する所定の波長の光が回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折されて配光パターンが形成される。この際、それぞれの発光光学系５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂにおいて、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される光は所定の波長であるため、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光における配光パターンの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成光学系５５で合成されてロービームＬの配光パターンが形成される。従って、本実施形態の車両用前照灯１により照射されるロービームＬは、配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯１では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成され、投影領域ＰＡＲに照射される。この場合、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢを白の同色にすることができる。従って、本実施形態の車両用前照灯１では、運転者が投影領域ＰＡＲを無用に意識してしまうことを低減することができ、より一段と運転し易くできる。
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。なお、第７実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
本実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを示す図は、図１３と同様の記載となるため、図１３を参照して本実施形態について説明する。図１３に示すように本実施形態の車両用前照灯の光学系ユニット５０は、合成光学系５５を備えず、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射するそれぞれの光が合成されない状態で、カバー５９から出射する点において、第７実施形態の光学系ユニット５０と異なる。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂは、光の出射方向がカバー５９の開口５９Ｈ側とされている。
本実施形態においても、第７実施形態と同様にして、第１発光光学系５１Ｒの回折格子５４Ｒ、第２発光光学系５１Ｇの回折格子５４Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの回折格子５４Ｂのそれぞれにおいて、合成された光がロービームＬの配光パターンを形成するように光を出射する。
すなわち、回折格子５４Ｒから出射する第１の光ＬＤＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の光ＬＤＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の光ＬＤＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。また、回折格子５４Ｒから出射する第１の０次光ＬＣＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の０次光ＬＣＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の０次光ＬＣＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。このとき、第１の光ＬＤＲ、第２の光ＬＤＧ、及び、第３の光ＬＤＢと、第１の０次光ＬＣＲ、第２の０次光ＬＣＧ、及び、第３の０次光ＬＣＢとは、車両から所定の距離離れた焦点位置においてそれぞれの配光パターンの外形が概ね一致するように照射される。この車両からの距離は、例えば２５ｍとされる。従って、車両から所定の距離離れた位置においてロービームＬの配光パターンが形成される。この配光パターンは、図１５に示す配光パターンＰＴＮＬとされ、図１５に示す光度分布と同じ光度分布を有する。このため、第７実施形態と同様に、０次光の投影領域ＰＡＲでは回折光ビームＬＤが非照射とされ、投影領域ＰＡＲにおける高次回折光の光度はその投影領域ＰＡＲの外側周縁に照射される光の光度よりも小さい。
本実施形態の車両用前照灯によれば、第７実施形態の合成光学系５５を用いないため、簡易な構成とすることができる。また、本実施形態の車両用前照灯によれば、投影領域ＰＡＲにおける高次回折光の光度がその投影領域ＰＡＲの外側周縁に照射される光の光度よりも小さいため、第７実施形態と同様に、配光パターンＰＴＮＬのなかで投影領域ＰＡＲが際立って明るくなることを低減し得る。なお、本実施形態の第１の光ＬＤＲの外形と第２の光ＬＤＧの外形と第３の光ＬＤＢの外形、及び、第１の０次光ＬＣＲの外形と第２の０次光ＬＣＧの外形と第３の０次光ＬＣＢの外形とは、上記の焦点位置以外では互いに僅かにずれる傾向にある。しかし、白色の光を１つの回折格子に入射して得られる光と比べると、この外形のずれを抑制することができる。従って、本実施形態によっても、小型化しつつ色のにじみを抑制し得る車両用前照灯が実現され得る。
なお、上記第７、第８実施形態では、赤色成分の第１の光ＬＤＲを出射する第１発光光学系と、緑色成分の第２の光ＬＤＧを出射する第２発光光学系と、青色成分の第３の光ＬＤＢを出射する第３発光光学系とを備えた。しかし、上記第７、第８実施形態の車両用前照灯では、３つの発光光学系がそれぞれ有する光源から出射する光は、それぞれ互いに異なる所定の波長であれば、赤色、緑色、青色に限らない。
また、発光光学系は１つ又は２つであっても良い。さらに、発光光学系は３つ以上であっても良い。この場合、例えば、ロービームＬの黄色成分の光を出射する第４発光光学系を備えても良い。この場合、上記の赤色、緑色、青色の発光光学系に加えて、第４発光光学系は、ロービームＬの黄色成分の光を出射するものとしても良い。また、赤色、緑色、青色の一部の光度が低い場合、第４発光光学系が光度の低い色と同じ色成分の光を出射するものとしても良い。
また、上記第７、第８実施形態では、ホワイトバランス調整回路が更に設けられても良い。このホワイトバランス調整回路は、第１発光光学系５１Ｒの光源５２Ｒから出射する光の全光束量と、第２発光光学系５１Ｇの光源５２Ｇから出射する光の全光束量と、第３発光光学系５１Ｂの光源５２Ｂから出射する光の全光束量と、を制御することで、所望のホワイトバランスとすることができる。例えば、法規の範囲内で、暖色系の白色の光を出射したり、青色系の白色の光を出射するように、切り換えが可能にしても良い。
また、上記第７実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光を第１の光ＬＤＲを透過すると共に第２の光ＬＤＧを反射することで第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧとを合成し、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＤＲ及び第２の光ＬＤＧを透過すると共に第３の光ＬＤＢを反射することで第１の光ＬＤＲと第２の光ＬＤＧと第３の光ＬＤＢとを合成した。しかし、例えば、第１光学素子５５ｆにおいて第３の光ＬＤＢと第２の光ＬＤＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の光ＬＤＢ及び第２の光ＬＤＧと第１の光ＬＤＲとが合成される構成とされても良い。この場合、上記第７実施形態の第１発光光学系５１Ｒと第３発光光学系５１Ｂとの位置が入れ替わる。またこの場合、第１光学素子５５ｆにおいて第３の０次光ＬＣＢと第２の０次光ＬＣＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の０次光ＬＣＢ及び第２の０次光ＬＣＧと第１の０次光ＬＣＲとが合成される構成とされる。また、上記第７実施形態において、所定の波長帯域の光を透過し、他の波長帯域の光を反射するバンドパスフィルタが第１光学素子５５ｆや第２光学素子５５ｓに用いられても良い。また、合成光学系５５は、それぞれの発光光学系から出射する光の外形を合わせて合成すれば良く、上記実施形態に限定されない。
また、上記第７、第８実施形態では、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折され回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する高次回折光が投影領域ＰＡＲには非照射とされ、当該投影領域ＰＡＲでは高次回折光の光度がゼロとされた。しかし、投影領域ＰＡＲに照射される高次回折光の光度が投影領域ＰＡＲの外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされる限り、当該投影領域ＰＡＲに照射される高次回折光の光度がゼロよりも大きくされても良い。
また、上記第７実施形態では、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢは合成光学系５５で合成されず、投影領域ＰＡＲの別々の領域に照射されても良い。但し、上記のように、運転者が投影領域ＰＡＲを無用に意識してしまうことを低減するためには、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを直進して透過する０次光ＬＣＲ，ＬＣＧ，ＬＣＢが合成されることが好ましい。
また、上記第７、第８実施形態では、投影領域ＰＡＲが第１の領域ＬＡ１の一部と重なっていたが、当該第１の領域ＬＡ１内に含まれていても良い。また、投影領域ＰＡＲは、高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる位置を含んでいなかったが、当該位置を含んでいても良い。この場合、０次光の光度が大きいか否かにかかわらず、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬのなかで最も明るい領域は概ね変化しなくなる。このため、高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度となる位置を基準として、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬの光度分布をより滑らかに形成し得る。
また、上記第７、第８実施形態では、投影領域ＰＡＲの光度が高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度ＬＨよりも低くされた。しかし、投影領域ＰＡＲの光度は高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度ＬＨ以上とされても良い。この場合、第１の領域ＬＡ１内に投影領域ＰＡＲが含まれていることが好ましく、高次回折光の光度分布のなかで最も高い光度ＬＨとなる位置に投影領域ＰＡＲが含まれていることがより好ましい。
また、上記第７、第８実施形態では、暗所照明用の配光パターンとしてロービームＬの配光パターンＰＴＮＬが形成された。しかし、暗所照明用の配光パターンであれば、ロービームＬの配光パターンＰＴＮＬだけに限定されない。なお、暗所照明用の配光パターンは、夜間や、トンネル等の暗所において用いられる。例えば、ロービームＬの配光パターンと、その配光パターンの外側の例えば上方に位置する標識視認用の光の配光パターンとが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。この場合、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される高次回折光に当該標識視認用の光が含まれていることが好ましい。また例えば、ハイビームの配光パターンが暗所照明用の配光パターンとして形成される場合がある。
また、上記第７、第８実施形態では、車両用前照灯１として自動車の前照灯が例示された。しかし、上記第７、第８実施形態は、自動車の前照灯に限らず他の車両の前照灯とされてもよい。また、上記第７、第８実施形態は、前照灯に限らず、後照灯、尾灯、制動灯、表示灯などの灯具であってもよい。
要するに、上記第７、第８実施形態に例示される本発明は次のような車両用照明灯具であればよい。すなわち、車両用照明灯具は、光源と、光源から入射する光を回折する回折格子とを備える。この回折格子から出射される光は、所定の光度分布を有する配光パターンで照射される。そして、配光パターンのうち回折格子を直進して透過する光の投影領域では、回折格子により回折され投影領域に照射される光の光度が投影領域の外側周縁に照射される光の光度よりも小さくされる。このような車両用照明灯具であれば、運転し易くできる。
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図１７は、本実施形態における車両用前照灯を備える車両の概略を示す断面図である。図１８は、図１７に示す車両用前照灯１の光学系ユニット５０の拡大図である。図１７、図１８に示すように、本実施形態における車両用前照灯１の構成は、上記第１実施形態における車両用前照灯１の構成と同じであるものの、本実施形態の車両用前照灯１が出射する光の配光パターンは、上記第１実施形態の車両用前照灯１が出射する光の配光パターンと異なる。
本実施形態の回折格子５４Ｒは、コリメートレンズ５３Ｒから出射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように回折する。具体的には、回折格子５４Ｒは、後述の合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光がロービームの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を回折する。この配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｒは、回折格子５４Ｒから出射するレーザ光がロービームＬの配光パターンの外形と同じ外形になると共にロービームＬの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｒから入射するレーザ光を回折する。こうして、第１発光光学系５１Ｒからは、ロービームＬの配光パターンの赤色成分の光が出射する。本実施形態では、この第１発光光学系５１Ｒから出射する赤色成分の光を第１の光ＬＲとする。
回折格子５４Ｇは、コリメートレンズ５３Ｇから出射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように回折し、回折格子５４Ｂは、コリメートレンズ５３Ｂから出射するレーザ光を所定の配光パターンとなるように回折する。具体的には、回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、合成光学系５５において、第１発光光学系５１Ｒと第２発光光学系５１Ｇと第３発光光学系５１Ｂとのそれぞれから出射する光がロービームＬの配光パターンとなるようにコリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。上記のように配光パターンには光度分布も含まれる。このため、本実施形態の回折格子５４Ｇ，５４Ｂは、回折格子５４Ｇ，５４Ｂから出射するそれぞれのレーザ光がロービームＬの配光パターンの外形と同じ外形になると共にロービームＬの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布となるように、コリメートレンズ５３Ｇ，５３Ｂから入射するレーザ光をそれぞれ回折する。こうして、第２発光光学系５１ＧからはロービームＬの配光パターンの緑色成分の光が出射し、第３発光光学系５１ＢからはロービームＬの配光パターンの青色成分の光が出射する。本実施形態では、第２発光光学系５１Ｇから出射するこの緑色成分の光を第２の光ＬＧとし、第３発光光学系５１Ｂから出射する青色成分の光を第３の光ＬＢとする。従って、本実施形態では、第１の光ＬＲが最も波長が長く、第２の光ＬＧ、第３の光ＬＢの順に波長が短くなる。
合成光学系５５は、第１光学素子５５ｆと第２光学素子５５ｓとを有する。第１光学素子５５ｆは、第１発光光学系５１Ｒから出射する第１の光ＬＲと、第２発光光学系５１Ｇから出射する第２の光ＬＧとを合成する光学素子である。本実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光ＬＲを透過すると共に第２の光ＬＧを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧとを合成する。また、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧと、第３発光光学系５１Ｂから出射する第３の光ＬＢとを合成する光学素子である。本実施形態では、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧを透過すると共に第３の光ＬＢを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧと第３の光ＬＢとを合成する。この様な第１光学素子５５ｆ、第２光学素子５５ｓとしては、ガラス基板上に酸化膜が積層された波長選択フィルタを挙げることができる。この酸化膜の種類や厚みをコントロールすることで、所定の波長よりも長い波長の光を透過し、この波長よりも短い波長の光を反射する構成とすることができる。
こうして、合成光学系５５からは、第１の光ＬＲと第２の光ＬＧと第３の光ＬＢとが合成された光が出射する。
次に本実施形態の車両用前照灯１による光の出射について説明する。
まず不図示の電源から電力が供給されることで、それぞれの光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからレーザ光が出射する。上記のように光源５２Ｒからは赤色のレーザ光が出射し、光源５２Ｇからは緑色のレーザ光が出射し、光源５２Ｂからは青色のレーザ光が出射する。それぞれのレーザ光は、コリメートレンズ５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂでコリメートされた後、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂに入射する。そして、上記のように回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂでそれぞれのレーザ光が回折されて、第１発光光学系５１ＲからはロービームＬの配光パターンの赤色成分の光である第１の光ＬＲが出射し、第２発光光学系５１ＧからはロービームＬの配光パターンの緑色成分の光である第２の光ＬＧが出射し、第３発光光学系５１ＢからはロービームＬの配光パターンの青色成分の光である第３の光ＬＢが出射する。
合成光学系５５では、まず、第１の光ＬＲと第２の光ＬＧが第１光学素子５５ｆで合成されて出射する。第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧは、第２光学素子５５ｓで第３の光ＬＢと合成される。このとき、それぞれの光は外形がロービームＬの外形と同様にされているため、それぞれの光の外形が互いに合わされて合成される。つまり、第１の光ＬＲの外形と第２の光ＬＧの外形と第３の光ＬＢの外形とが、上記のように合成光学系で合わさるように、各発光光学系や合成光学系の位置が微調整されている。こうして、赤色の第１の光ＬＲと緑色の第２の光ＬＧと青色の第３の光ＬＢとが合成された光は白色の光となる。また、第１の光ＬＲ、第２の光ＬＧ及び第３の光ＬＢは、上記のようにそれぞれロービームＬの配光パターンの光度分布に基づいた光度分布であるため、これらの光が合成された白色の光はロービームＬの光度分布となる。
こうして、合成された白色の光は、カバー５９の開口５９Ｈから出射し、この光はフロントカバー１２を介して車両用前照灯１から出射する。この光はロービームＬの配光パターンを有しているため、照射される光はロービームＬとなる。
図１９は本実施形態における夜間照明用の配光パターンを示す図であり、具体的には、図１９（Ａ）はロービームの配光パターンを示す図であり、図１９（Ｂ）はハイビームの配光パターンを示す図である。図１９においてＳは水平線を示し、配光パターンが太線で示される。図１９（Ａ）に示される夜間照明用の配光パターンであるロービームＬの配光パターンのうち、領域ＬＡ１は最も光度が高い領域であり、領域ＬＡ２、領域ＬＡ３の順に光度が低くなる。つまり、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、合成された光がロービームＬの光度分布を含む配光パターンを形成するように光を回折するのである。なお、図１９において破線で示すように、ロービームＬが照射される位置よりも上方にロービームＬよりも光度の低い光が車両用前照灯１から照射されても良い。この光は、標識視認用の光ＯＨＳとされる。この場合、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射される回折光に当該標識視認用の光ＯＨＳが含まれていることが好ましい。また、この場合、ロービームＬと標識視認用の光ＯＨＳとで、夜間照明用の配光パターンが形成されると理解することができる。なお、夜間照明用の配光パターンは、夜間のみに用いられるものではなく、トンネル等の暗所においても使用される。
ところで、上記特許文献１の車両用前照灯のホログラム素子には、光源から白色の参照光が入射して、その回折光によりロービームの配光パターンが形成される。しかし、白色の光は複数の波長の光が合成されて成る光である。ところで、回折格子の一種であるホログラム素子は波長依存性を有している。従って、白色に含まれる互いに異なる波長の光は、ホログラム素子により互いに異なる配光パターンとなる傾向がある。このため、上記特許文献１に記載の車両用前照灯によりロービームが照射される場合、ロービームの配光パターンの縁近傍において、異なる色の光が浮き出る光のにじみが生じる。このため、小型化しつつ色のにじみを抑制したいとの要請がある。
そこで、本実施形態の車両用前照灯１は、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ及び回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂを有する３つの第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂと、それぞれの発光光学系から出射する光を合成する合成光学系５５と、を備える。そして、それぞれの発光光学系における光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは互いに異なる所定の波長の光を出射し、それぞれの発光光学系における回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂは、合成光学系５５で合成された光がロービームＬの配光パターンとなるように各光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂからの光を回折する。
従って、本実施形態の車両用前照灯１はシェードを用いずともロービームＬの配光パターンを形成することができるため、シェードを用いる車両用前照灯と比べて小型化することができる。また、それぞれの発光光学系において、光源５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから出射する所定の波長の光が個別に回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折されて配光パターンが形成される。この際、それぞれの発光光学系において、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂにより回折される光は上記のように所定の波長であるため、回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂが波長依存性を有しても、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射する光における配光パターンの縁近傍で色のにじみが生じることを抑制することができる。この様に色のにじみが抑制された配光パターンを有する光が合成光学系５５で合成されてロービームＬの配光パターンが形成される。従って、本実施形態の車両用前照灯１により照射されるロービームＬは、配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ることを抑制することができる。また、本実施形態では、互いに異なる波長の光を出射する３つの発光光学系を有するため、それぞれの発光光学系から出射する光の光度を調整することにより、所望の色の光を出射することができる。
また、本実施形態の車両用前照灯１は、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射するそれぞれの光が合成光学系５５で合成され、合成された光が車両用前照灯１から出射する。このため、それぞれの第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射するそれぞれの光が、個別に車両用前照灯１から出射して車両用前照灯１の外で合成される場合よりも、車両からの距離によらず照射される配光パターンの縁近傍で色のにじみが出ること抑制することができる。また、それぞれの発光光学系から出射する光が合成光学系５５で合成されてから、車両用前照灯から出射するため、車両用前照灯１の光の出射部位を小さくすることができ、デザインの自由度を向上させることができる。
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について図２０を参照して詳細に説明する。なお、第９実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図２０は、本実施形態にかかる車両用前照灯の光学系ユニットを図１８と同様に示す図である。図２０に示すように本実施形態の車両用前照灯の光学系ユニット５０は、合成光学系５５を備えず、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂから出射するそれぞれの光が合成されない状態で、カバー５９から出射する点において、第９実施形態の光学系ユニット５０と異なる。本実施形態では、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂは、光の出射方向がカバー５９の開口５９Ｈ側とされている。
本実施形態においても、第９実施形態と同様にして、第１発光光学系５１Ｒの回折格子５４Ｒ、第２発光光学系５１Ｇの回折格子５４Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの回折格子５４Ｂのそれぞれにおいて、合成された光がロービームＬの配光パターンを形成するように光を回折する。回折格子５４Ｒから出射する第１の光ＬＲ、回折格子５４Ｇから出射する第２の光ＬＧ、及び、回折格子５４Ｂから出射する第３の光ＬＢは、それぞれカバー５９の開口５９Ｈから出射し、フロントカバー１２を介して車両用前照灯の外部に照射される。このとき、第１の光ＬＲ、第２の光ＬＧ、及び、第３の光ＬＢは、車両から所定の距離離れた焦点位置においてそれぞれの配光パターンの外形が概ね一致するように照射される。この焦点位置は、例えば車両から２５ｍ離れた位置とされる。つまり、本実施形態では、上記のように外形が一致するように、第１発光光学系５１Ｒ、第２発光光学系５１Ｇ、第３発光光学系５１Ｂの光の出射方向が微調整されている。なお、本実施形態においても、図１９において破線で示すように、標識視認用の光ＯＨＳが出射されても良い。この場合、第９実施形態と同様に、それぞれの回折格子５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂから出射される回折光に当該標識視認用の光ＯＨＳが含まれていることが好ましい。
本実施形態の車両用前照灯によれば、第９実施形態の合成光学系５５を用いないため、簡易な構成とすることができる。なお、本実施形態の第１の光ＬＲの外形と第２の光ＬＧの外形と第３の光ＬＢの外形とは、上記の焦点位置以外では互いに僅かにずれる傾向にある。しかし、白色の光を１つに回折格子に入射してえられる回折光と比べると、この外形のずれを抑制することができる。従って、本実施形態によっても、小型化しつつ色のにじみを抑制し得る車両用前照灯が実現され得る。
なお、上記第９、第１０実施形態では、車両用前照灯１からロービームＬが出射するものとされたが、第９、第１０実施形態は夜間照明用の光を出射するのであればこれに限らない。例えば、車両用前照灯１からは、ハイビームＨが出射するものとされても良い。その場合、図１９（Ｂ）に示される夜間照明用の配光パターンであるハイビームＨの配光パターンの光が照射される。なお、図１９（Ｂ）のハイビームＨの配光パターンのうち、領域ＨＡ１は最も光度が高い領域であり、領域ＨＡ２は領域ＨＡ１よりも光度が低い領域である。つまり、それぞれの回折格子は、合成された光がハイビームＨの光度分布を含む配光パターンを形成するように光を回折するのである。
また、上記第９、第１０実施形態では、赤色成分の第１の光ＬＲを出射する第１発光光学系と、緑色成分の第２の光ＬＧを出射する第２発光光学系と、青色成分の第３の光ＬＢを出射する第３発光光学系とを備えた。しかし、上記第９、第１０実施形態の車両用前照灯は、少なくとも２つの発光光学系が、それぞれ互いに異なる所定の波長の光を出射する光源を有し、合成された光が夜間照明用の配光パターンとなる限りにおいて、発光光学系の数や、光源から出射する光は、限定されない。例えば、発光光学系が２つの場合、一方の発光光学系が緑色の光を出射し、他方の発光光学系が赤色の光を出射して、黄色の夜間照明の光とされても良く、或いは、一方の発光光学系が青色の光を出射し、他方の発光光学系が黄色の光を出射して、白色の夜間照明の光とされても良い。
また、発光光学系は３つ以上であっても良い。この場合、例えば、ロービームＬの黄色成分の光を出射する第４発光光学系を備えても良い。例えば、上記の赤色、緑色、青色の発光光学系に加えて、第４発光光学系は、ロービームＬの黄色成分の光を出射するものとしても良い。また、赤色、緑色、青色の一部の光度が低い場合、第４発光光学系が光度の低い色と同じ色成分の光を出射するものとしても良い。
また、上記第９、第１０実施形態では、ホワイトバランス調整回路が更に設けられても良い。このホワイトバランス調整回路は、第１発光光学系５１Ｒの光源５２Ｒから出射する光の全光束量と、第２発光光学系５１Ｇの光源５２Ｇから出射する光の全光束量と、第３発光光学系５１Ｂの光源５２Ｂから出射する光の全光束量と、を制御することで、所望のホワイトバランスとすることができる。例えば、法規の範囲内で、暖色系の白色の光を出射したり、青色系の白色の光を出射するように、切り換えが可能にしたりしても良い。
また、第９実施形態では、第１光学素子５５ｆは、第１の光を第１の光ＬＲを透過すると共に第２の光ＬＧを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧとを合成し、第２光学素子５５ｓは、第１光学素子５５ｆで合成された第１の光ＬＲ及び第２の光ＬＧを透過すると共に第３の光ＬＢを反射することで第１の光ＬＲと第２の光ＬＧと第３の光ＬＢとを合成した。しかし、例えば、第１光学素子５５ｆにおいて第３の光ＬＢと第２の光ＬＧとが合成され、第２光学素子５５ｓにおいて第１光学素子５５ｆで合成された第３の光ＬＢ及び第２の光ＬＧと第１の光ＬＲとが合成される構成とされても良い。この場合、第９実施形態の第１発光光学系５１Ｒと第３発光光学系５１Ｂとの位置が入れ替わる。また、第９実施形態において、所定の波長帯域の光を透過し、他の波長帯域の光を反射するバンドパスフィルタが第１光学素子５５ｆや第２光学素子５５ｓに用いられても良い。また、合成光学系５５は、それぞれの発光光学系から出射する光の外形を合わせて合成すれば良く、第９実施形態の構成や上記構成に限定されない。
以上のように、本発明によれば、運転し易い車両用照明灯具、小型化しつつ色のにじみを抑制し得る車両用前照灯が提供され、自動車等の車両用照明灯具などの分野において利用可能である。
１・・・車両用前照灯
１０・・・筐体
２０・・・灯具ユニット
３０・・・ヒートシンク
４０・・・冷却ファン
５１Ｒ・・・第１発光光学系
５１Ｇ・・・第２発光光学系
５１Ｂ・・・第３発光光学系
５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ・・・光源
５４Ｒ，５４Ｇ，５４Ｂ・・・回折格子
５５・・・合成光学系
５５ｆ・・・第１光学素子
５５ｓ・・・第２光学素子

Claims (4)

  1. 光源及び回折格子を有する少なくとも２つの発光光学系と、
    ホワイトバランス調整回路と、
    を備え、
    それぞれの前記発光光学系における前記光源は互いに異なる所定の波長の光を出射し、
    それぞれの前記発光光学系における前記回折格子は、それぞれの前記発光光学系から出射する光が合成された光が夜間照明用の配光パターンとなるように前記光源からの光を回折し、
    前記ホワイトバランス調整回路は、それぞれの前記発光光学系における前記光源から出射する光の全光束量を制御する
    ことを特徴とする車両用前照灯。
  2. 前記発光光学系を少なくとも３つ備える
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
  3. それぞれの前記発光光学系から出射する光の外形を合わせて合成する合成光学系を更に備える
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両用前照灯。
  4. 前記合成光学系は、少なくとも１つの波長選択フィルタを有し、
    前記波長選択フィルタは、当該波長選択フィルタを透過する光と、当該波長選択フィルタを反射する光とを合成する
    ことを特徴とする請求項３に記載の車両用前照灯。

JP2023031321A 2017-04-28 2023-03-01 車両用前照灯 Pending JP2023071849A (ja)

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017090709 2017-04-28
JP2017090710 2017-04-28
JP2017090707 2017-04-28
JP2017090707 2017-04-28
JP2017090710 2017-04-28
JP2017090709 2017-04-28
JP2017090706 2017-04-28
JP2017090708 2017-04-28
JP2017090708 2017-04-28
JP2017090706 2017-04-28
PCT/JP2018/015112 WO2018198760A1 (ja) 2017-04-28 2018-04-10 車両用照明灯具、及び車両用前照灯
JP2019514360A JP7240312B2 (ja) 2017-04-28 2018-04-10 車両用照明灯具、及び車両用前照灯

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019514360A Division JP7240312B2 (ja) 2017-04-28 2018-04-10 車両用照明灯具、及び車両用前照灯

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023071849A true JP2023071849A (ja) 2023-05-23

Family

ID=63919698

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019514360A Active JP7240312B2 (ja) 2017-04-28 2018-04-10 車両用照明灯具、及び車両用前照灯
JP2023031321A Pending JP2023071849A (ja) 2017-04-28 2023-03-01 車両用前照灯

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019514360A Active JP7240312B2 (ja) 2017-04-28 2018-04-10 車両用照明灯具、及び車両用前照灯

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11156335B2 (ja)
EP (1) EP3617585A4 (ja)
JP (2) JP7240312B2 (ja)
CN (1) CN110573795B (ja)
WO (1) WO2018198760A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7403482B2 (ja) * 2019-02-15 2023-12-22 株式会社小糸製作所 車両用前照灯、及び車両用灯具
EP3731015A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-28 ZKW Group GmbH Bodenprojektionsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
WO2023191345A1 (ko) * 2022-03-29 2023-10-05 에스엘 주식회사 조명 장치

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03120513A (ja) * 1989-10-04 1991-05-22 Canon Inc 表示装置
US5488493A (en) * 1993-11-01 1996-01-30 Hughes Aircraft Company Holographic CHMSL including a hologram assembly and a refractive element laminarly attached thereto for diverging zero order beam
IT1261132B (it) * 1993-12-23 1996-05-09 Carello Spa Reticolo di diffrazione atto a generare un flusso di radiazione luminosa con distribuzione di intensita' prefissata in un'area sottendente il flusso stesso.
JP2004252253A (ja) * 2003-02-21 2004-09-09 Seiko Epson Corp 照明装置およびそれを備えた表示装置
JP4451289B2 (ja) 2004-11-22 2010-04-14 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
JP5229471B2 (ja) * 2008-10-29 2013-07-03 スタンレー電気株式会社 プロジェクター型ヘッドランプ
JP4399678B1 (ja) * 2009-02-12 2010-01-20 鈴木 優一 照明装置および表示装置
JP2012146621A (ja) 2010-12-20 2012-08-02 Stanley Electric Co Ltd 車両用灯具
JP5380498B2 (ja) * 2011-07-25 2014-01-08 シャープ株式会社 光源装置、照明装置、車両用前照灯および車両
GB2499579B (en) 2012-02-07 2014-11-26 Two Trees Photonics Ltd Lighting device
JP2013171645A (ja) * 2012-02-20 2013-09-02 Stanley Electric Co Ltd 照明用光学系
JP5912712B2 (ja) * 2012-03-21 2016-04-27 スタンレー電気株式会社 照明用光学系
WO2015040993A1 (ja) * 2013-09-20 2015-03-26 本田技研工業株式会社 車両灯体制御装置
CN110118330B (zh) * 2014-09-30 2022-02-18 麦克赛尔株式会社 车辆用灯具
JP6156668B2 (ja) * 2014-11-07 2017-07-05 大日本印刷株式会社 光学装置及び光学装置が搭載された車両、照明装置
US10317695B2 (en) 2014-11-07 2019-06-11 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Illumination device
JP2017009782A (ja) * 2015-06-22 2017-01-12 セイコーエプソン株式会社 照明装置およびプロジェクター
JP6605901B2 (ja) * 2015-09-29 2019-11-13 株式会社小糸製作所 車両用灯具
JP6471840B2 (ja) * 2016-11-17 2019-02-20 大日本印刷株式会社 照明装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110573795B (zh) 2022-06-21
US11156335B2 (en) 2021-10-26
EP3617585A4 (en) 2021-02-24
JPWO2018198760A1 (ja) 2020-02-27
JP7240312B2 (ja) 2023-03-15
US11614212B2 (en) 2023-03-28
CN110573795A (zh) 2019-12-13
US20210116092A1 (en) 2021-04-22
EP3617585A1 (en) 2020-03-04
WO2018198760A1 (ja) 2018-11-01
US20220003377A1 (en) 2022-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023071849A (ja) 車両用前照灯
EP2487407B1 (en) Vehicle lighting device
EP2784375B1 (en) Vehicular headlamp
US8517581B2 (en) Vehicle light with LED light source
JP4587048B2 (ja) 車両用灯具
US8523413B2 (en) LED collimator element for a vehicle headlight with a low-beam function
US9243768B2 (en) Light source for headlight and headlight
JP6085944B2 (ja) 車両用灯具
JP2007179994A (ja) 車両用前照灯
JP6980377B2 (ja) 車両用前照灯
JP2008243477A (ja) 車両用灯具
JP6857490B2 (ja) 車両用前照灯
CN115151445A (zh) 车辆用灯具
JP2008078087A (ja) 車両用前照灯
US20120230046A1 (en) Vehicular illumination system
KR101461550B1 (ko) 차량용 램프
KR101986003B1 (ko) 차량용 헤드램프
JP2019212528A (ja) 車両用灯具
CN220338283U (zh) 车辆用灯具
JP7164594B2 (ja) 車両用灯具
WO2023210678A1 (ja) 車両用灯具
JP2023162988A (ja) 車両用灯具
JPWO2019082697A1 (ja) 車両用灯具
JP2024025228A (ja) ランプユニット、車両用灯具
KR20150072085A (ko) 차량용 램프

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230303

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240528