JP2023164961A - Vehicular lighting fixture - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用灯具に関する。 The present invention relates to a vehicle lamp.
自動車用ヘッドライトに代表される車両用灯具では、出射する光の配光パターンを所定の配光パターンとするために様々な構成が検討されている。例えば、下記特許文献1には、位相変調素子の一種であるホログラム素子を用いて所定の配光パターンを形成することが記載されている。
2. Description of the Related Art Various configurations have been considered for vehicle lamps, such as automobile headlights, in order to achieve a predetermined light distribution pattern of emitted light. For example,
下記特許文献1に記載の車両用灯具は、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所定の配光パターンを形成するように計算されている。また、このホログラム素子の形状は、概ね長方形とされている。
The vehicle lamp described in
本発明の第1の態様による車両用灯具は、光を出射する光源と、前記光源からの前記光を回折することにより前記光を所定の配光パターンとする複数の変調部を有する位相変調素子と、を備え、前記位相変調素子における前記光の入射面の鉛直方向の幅は、当該入射面の水平方向の幅よりも大とされ、前記位相変調素子における前記光の入射スポットの大きさは、少なくとも1つの前記変調部を含むことができる大きさとされ、複数の前記変調部の少なくとも一部は、前記鉛直方向に並列されることを特徴とする。 A vehicular lamp according to a first aspect of the present invention includes a phase modulation element having a light source that emits light and a plurality of modulation units that diffracts the light from the light source to form a predetermined light distribution pattern. The width of the light incident surface in the vertical direction of the phase modulating element is larger than the horizontal width of the incident surface, and the size of the light incident spot on the phase modulating element is , is characterized in that it is sized to include at least one of the modulation sections, and at least some of the plurality of modulation sections are arranged in parallel in the vertical direction.
車両の振動の鉛直方向の振幅は、水平方向の振幅よりも大きくなる傾向にあり、車両用灯具もこの車両と同様に振動する。このため、位相変調素子における光の入射スポットは、水平方向よりも鉛直方向に振動する傾向にある。この車両用灯具では、上記のように、位相変調素子における光の入射面の鉛直方向の幅は、当該入射面の水平方向の幅よりも大とされる。このため、この車両用灯具は、車両の振動に応じて入射スポットが鉛直方向に振動する場合でも、この入射スポットの一部が位相変調素子の入射面からはみ出すことを抑制でき、エネルギー効率が低下することを抑制し得る。また、この車両用灯具では、上記のように、入射スポットの大きさは、少なくとも1つの変調部を含むことができる大きさとされ、複数の変調部の少なくとも一部は、鉛直方向に並列される。このため、この車両用灯具では、車両の振動に応じて入射スポットが鉛直方向に振動する場合でも、いずれかの変調部に光が入射し得るため、所定の配光パターンを形成し得る。 The vertical amplitude of vehicle vibration tends to be larger than the horizontal amplitude, and vehicle lamps also vibrate in the same way as the vehicle. Therefore, the incident spot of light on the phase modulation element tends to vibrate in the vertical direction rather than in the horizontal direction. In this vehicle lamp, as described above, the width of the light incident surface of the phase modulation element in the vertical direction is larger than the width of the light incident surface in the horizontal direction. Therefore, even if the incident spot vibrates in the vertical direction in response to vehicle vibration, this vehicle lamp can prevent part of the incident spot from protruding from the incident surface of the phase modulation element, reducing energy efficiency. can be restrained from doing so. Further, in this vehicle lamp, as described above, the size of the incident spot is large enough to include at least one modulation section, and at least some of the plurality of modulation sections are arranged in parallel in the vertical direction. . Therefore, in this vehicular lamp, even when the incident spot vibrates in the vertical direction in response to vibrations of the vehicle, light can enter any of the modulation sections, so that a predetermined light distribution pattern can be formed.
前記入射スポットは他の方向よりも特定の方向に長尺な形状とされ、前記特定の方向と前記水平方向とが非平行とされることとしても良い。 The incident spot may have a longer shape in a specific direction than in other directions, and the specific direction and the horizontal direction may be non-parallel.
このような構成にすることで、特定の方向と水平方向とが平行とされる場合と比べて、入射スポットの水平方向の幅を小さくし得る。従って、特定の方向と水平方向とが平行とされる場合と比べて、位相変調素子の水平方向の幅を小さくすることができ、車両用灯具の製造コストを低減し得る。 With such a configuration, the width of the incident spot in the horizontal direction can be made smaller than when the specific direction and the horizontal direction are parallel. Therefore, compared to the case where the specific direction and the horizontal direction are parallel, the width of the phase modulation element in the horizontal direction can be made smaller, and the manufacturing cost of the vehicle lamp can be reduced.
或いは、前記入射スポットは他の方向よりも特定の方向に長尺な形状とされ、前記特定の方向と前記鉛直方向とが非平行とされることとしても良い。 Alternatively, the incident spot may have a longer shape in a specific direction than in other directions, and the specific direction and the vertical direction may be non-parallel.
このような構成にすることで、特定の方向と鉛直方向とが平行とされる場合と比べて、入射スポットの鉛直方向の幅を小さくし得る。従って、特定の方向と鉛直方向とが平行とされる場合と比べて、車両の振動に応じて入射スポットが鉛直方向に振動する際にこの入射スポットの一部が位相変調素子の入射面からはみ出すことを抑制し得る。 With such a configuration, the width of the incident spot in the vertical direction can be made smaller than when the specific direction and the vertical direction are parallel. Therefore, compared to the case where a specific direction and the vertical direction are parallel, when the incident spot vibrates in the vertical direction in response to vehicle vibration, a part of this incident spot protrudes from the incident surface of the phase modulation element. can be suppressed.
複数の前記変調部は、前記鉛直方向及び前記水平方向に並列され、前記鉛直方向に並列される前記変調部の数は、前記水平方向に並列される前記変調部の数よりも多いこととしても良い。 The plurality of modulation units may be arranged in parallel in the vertical direction and in the horizontal direction, and the number of the modulation units arranged in parallel in the vertical direction may be greater than the number of modulation units arranged in parallel in the horizontal direction. good.
このような構成にすることで、鉛直方向に並列される変調部の数が水平方向に並列される変調部の数よりも少ない場合と比べて、車両の振動に応じて入射スポットが鉛直方向に振動する際に光源からの光をいずれかの変調部に入射させ易くし得る。 With this configuration, the incident spot can be moved vertically in response to vehicle vibrations, compared to a case where the number of modulation units arranged in parallel in the vertical direction is smaller than the number of modulation units arranged in parallel in the horizontal direction. When vibrating, it is possible to make it easier for light from the light source to enter one of the modulation sections.
上記車両用灯具は、前記光源を複数有し、前記位相変調素子は複数の前記光源ごとに設けられ、複数の前記位相変調素子のうち対応する前記光源との光路長が最大となる前記位相変調素子における前記入射スポットの前記鉛直方向における幅は、他の前記位相変調素子における前記入射スポットの前記鉛直方向における幅のうち最大の幅以下とされることとしても良い。 The vehicle lamp has a plurality of light sources, the phase modulation element is provided for each of the plurality of light sources, and the phase modulation element maximizes the optical path length with the corresponding light source among the plurality of phase modulation elements. The width of the incident spot in the element in the vertical direction may be less than or equal to the maximum width of the incident spots in the other phase modulation elements in the vertical direction.
入射スポットの位相変調素子に対する振動の振幅は、位相変調素子と光源との光路長が長くなるにつれて大きくなる傾向にある。この車両用灯具では、入射スポットの位相変調素子に対する振動の振幅が大きくなりやすい位相変調素子における入射スポットの鉛直方向の幅は、他の位相変調素子における入射スポットの鉛直方向の幅のうち最大の幅以下とされる。このため、位相変調素子の入射面の鉛直方向の幅や位相変調素子と光源との光路長を調節しなくても、入射スポットの位相変調素子に対する振動の振幅が大きくなりやすい位相変調素子における入射スポットの一部が位相変調素子の入射面からはみ出すことを抑制し得る。従って、位相変調素子の大きさや光源に対する位相変調素子の配置の自由度を向上し得る。 The amplitude of vibration of the incident spot relative to the phase modulation element tends to increase as the optical path length between the phase modulation element and the light source becomes longer. In this vehicle lamp, the vertical width of the incident spot on the phase modulating element, where the amplitude of vibration of the incident spot with respect to the phase modulating element tends to be large, is the largest of the vertical widths of the incident spots on the other phase modulating elements. It is considered to be less than or equal to the width. Therefore, even without adjusting the vertical width of the incident surface of the phase modulation element or the optical path length between the phase modulation element and the light source, the amplitude of vibration of the incident spot with respect to the phase modulation element tends to increase. Part of the spot can be prevented from protruding from the incident surface of the phase modulation element. Therefore, the degree of freedom in the size of the phase modulation element and the arrangement of the phase modulation element with respect to the light source can be improved.
前記光源を複数有し、前記位相変調素子は複数の前記光源ごとに設けられ、少なくとも1つの前記位相変調素子は、少なくとも1つの他の前記位相変調素子に接続されて当該他の位相変調素子と一体に形成されることとしても良い。 A plurality of the light sources are provided, the phase modulation element is provided for each of the plurality of light sources, and at least one of the phase modulation elements is connected to at least one other phase modulation element so as to be connected to the other phase modulation element. It may also be formed integrally.
この車両用灯具では、少なくとも2つの位相変調素子が一体に形成されるため、部品点数を減少し得る。 In this vehicle lamp, at least two phase modulating elements are integrally formed, so the number of parts can be reduced.
本発明の第2の態様による車両用灯具は、光を出射する光源と、前記光源からの前記光を回折することにより前記光を所定の配光パターンとする少なくとも1つの変調部を有する位相変調素子と、を備え、前記位相変調素子における前記光が入射する入射面、及び当該位相変調素子における前記光の入射スポットは、他の方向よりも所定の方向に長尺な形状とされ、前記入射スポットの大きさは、少なくとも1つの前記変調部を含むことができる大きさとされ、前記位相変調素子の前記入射面の長手方向と前記入射スポットの長手方向とが非垂直とされることを特徴とする。 A vehicular lamp according to a second aspect of the present invention includes a light source that emits light, and a phase modulation unit that includes at least one modulation unit that diffracts the light from the light source to make the light into a predetermined light distribution pattern. an incident surface of the phase modulating element on which the light enters, and an incident spot of the light on the phase modulating element having a longer shape in a predetermined direction than in other directions, and The size of the spot is large enough to include at least one of the modulation sections, and the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element and the longitudinal direction of the incident spot are non-perpendicular. do.
この車両用灯具では、少なくとも1つの変調部に光源からの光が入射し得るため、光が入射する変調部によって所定の配光パターンを形成し得る。また、この車両用灯具では、上記のように、位相変調素子の入射面の長手方向は、入射スポットの長手方向と非垂直とされる。このため、この車両用灯具は、位相変調素子の入射面の長手方向が入射スポットの長手方向と垂直とされる場合と比べて、光源からの光の形状を調整しなくても、入射スポットの一部が位相変調素子からはみ出すことを抑制し得る。従って、車両用灯具は、エネルギー効率の低下を抑制しつつ大型化を抑制し得る。 In this vehicle lamp, the light from the light source can be incident on at least one modulation section, so that a predetermined light distribution pattern can be formed by the modulation section into which the light is incident. Further, in this vehicle lamp, as described above, the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element is not perpendicular to the longitudinal direction of the incident spot. Therefore, compared to the case where the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element is perpendicular to the longitudinal direction of the incident spot, this vehicle lamp can be used to change the incident spot without adjusting the shape of the light from the light source. Part of it can be prevented from protruding from the phase modulation element. Therefore, the vehicular lamp can suppress increase in size while suppressing a decrease in energy efficiency.
また、第2の態様による車両用灯具では、前記位相変調素子の前記入射面の長手方向と前記入射スポットの長手方向とが平行とされることとしても良い。 Further, in the vehicle lamp according to the second aspect, the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element and the longitudinal direction of the incident spot may be parallel to each other.
このような構成にすることで、レーザ光の形状を調整しなくても、入射スポットの一部が位相変調素子からはみ出すことをより抑制し得る。 With such a configuration, it is possible to further suppress part of the incident spot from protruding from the phase modulation element without adjusting the shape of the laser beam.
また、第2の態様による車両用灯具では、前記位相変調素子の前記入射面の長手方向は水平方向とされることとしても良い。 Further, in the vehicle lamp according to the second aspect, the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulating element may be a horizontal direction.
また、第2の態様による車両用灯具では、前記光源を複数有し、前記位相変調素子は複数の前記光源ごとに設けられ、少なくとも1つの前記位相変調素子は、少なくとも1つの他の前記位相変調素子に接続されて当該他の位相変調素子と一体に形成されることとしても良い。 Further, the vehicle lamp according to the second aspect includes a plurality of the light sources, the phase modulation element is provided for each of the plurality of light sources, and at least one of the phase modulation elements It may be connected to the element and formed integrally with the other phase modulation element.
この車両用灯具では、少なくとも2つの位相変調素子が一体に形成されるため、部品点数を減少し得る。 In this vehicle lamp, at least two phase modulating elements are integrally formed, so the number of parts can be reduced.
また、第2の態様による車両用灯具では、前記光源を複数有し、前記位相変調素子は複数の前記光源ごとに設けられ、少なくとも2つの前記位相変調素子は、特定の方向に隣接して並列され、前記少なくとも2つの位相変調素子の前記入射面のそれぞれの長手方向と前記特定の方向とは平行とされることとしても良い。 Further, the vehicle lamp according to the second aspect includes a plurality of the light sources, the phase modulation element is provided for each of the plurality of light sources, and at least two of the phase modulation elements are arranged in parallel adjacent to each other in a specific direction. The longitudinal direction of each of the incident surfaces of the at least two phase modulating elements may be parallel to the specific direction.
この車両用灯具では、上記のように、少なくとも2つの位相変調素子が特定の方向に隣接して並列されている。このため、例えば、車両用灯具を簡易な構成にする観点から、隣接して並列される複数の位相変調素子に対応する複数の光源を並列する場合がある。この場合、入射する光を反射させたりして所望に位置に導く導光光学系を用いなくても光源からの光を位相変調素子に入射するようにし得る。この車両用灯具では、上記のように、隣接して並列される位相変調素子の入射面のそれぞれの長手方向と特定の方向とは平行とされる。このため、隣接して並列される複数の位相変調素子のそれぞれの長手方向と特定の方向とが垂直とされる場合と比べて、隣接する位相変調素子の中心間の距離を長くし得る。このため、上記のように複数の光源を並列する場合では、隣接して並列される複数の位相変調素子の入射面のそれぞれの長手方向と特定の方向とが垂直とされる場合と比べて、隣接する光源間の距離を長くし得る。このため、この車両用灯具は、隣接して並列される複数の位相変調素子の入射面のそれぞれの長手方向と特定の方向とが垂直とされる場合と比べて、光源をより大きくしたり、隣接する光源が干渉し合うことを抑制したり、隣接する光源間における熱干渉によって当該光源が過加熱されることを抑制したりし得る。 In this vehicle lamp, as described above, at least two phase modulation elements are arranged in parallel adjacent to each other in a specific direction. For this reason, for example, from the viewpoint of simplifying the configuration of a vehicle lamp, a plurality of light sources corresponding to a plurality of adjacently arranged phase modulation elements may be arranged in parallel. In this case, the light from the light source can be made to enter the phase modulation element without using a light guiding optical system that reflects the incident light and guides it to a desired position. In this vehicle lamp, as described above, the longitudinal direction of each of the incident surfaces of the phase modulating elements arranged adjacent to each other in parallel is parallel to the specific direction. Therefore, the distance between the centers of adjacent phase modulation elements can be made longer than in the case where the longitudinal direction of each of the plurality of phase modulation elements arranged in parallel is perpendicular to the specific direction. Therefore, in the case where multiple light sources are arranged in parallel as described above, compared to the case where the longitudinal direction of each of the incident surfaces of the plurality of phase modulation elements arranged in parallel is perpendicular to the specific direction, The distance between adjacent light sources can be increased. Therefore, in this vehicle lamp, the light source is made larger, compared to the case where the longitudinal direction of each of the incident surfaces of the plurality of phase modulation elements arranged in parallel is perpendicular to the specific direction. It is possible to prevent adjacent light sources from interfering with each other, or to prevent the light sources from being overheated due to thermal interference between adjacent light sources.
本発明の第3の態様による車両用灯具は、互いに波長の異なる光を出射する複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれから出射する前記光を回折することにより、複数の前記光をそれぞれ所定の配光パターンとする少なくとも1つの位相変調素子と、を備え、波長の異なる少なくとも2つの前記光の前記位相変調素子における入射スポットの大きさが互いに異なることを特徴とするものである。 A vehicular lamp according to a third aspect of the present invention includes a plurality of light sources that emit light having different wavelengths from each other, and diffracts the light emitted from each of the plurality of light sources, so that each of the plurality of lights can be set in a predetermined manner. at least one phase modulation element having a light distribution pattern, and the size of the incident spot on the phase modulation element of the at least two lights having different wavelengths is different from each other.
この車両用灯具によれば、位相変調素子に入射する波長の異なる光の入射スポットの大きさが異なることが許容される。このため、波長の相違する光の入射スポットの大きさを調整するための光学部品などを設けなくし得、部品点数の増加が抑制され得る。 According to this vehicle lamp, it is allowed that the sizes of the incident spots of light having different wavelengths incident on the phase modulation element are different. Therefore, it is possible to eliminate the provision of optical components for adjusting the size of the incident spot of light having different wavelengths, and an increase in the number of components can be suppressed.
なお、第3の態様による車両用灯具では、複数の前記光の前記入射スポットの大きさがすべて異なってもよい。 In the vehicle lamp according to the third aspect, the incident spots of the plurality of lights may all have different sizes.
この場合、スポット径の大きさをより効果的に調整し得、部品点数の増加がより効果的に抑制され得る。 In this case, the size of the spot diameter can be adjusted more effectively, and an increase in the number of parts can be more effectively suppressed.
また、第3の態様による車両用灯具では、少なくとも2つの前記光が共通の前記位相変調素子に入射してもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the third aspect, at least two of the lights may be incident on a common phase modulation element.
このように、異なる光を共通の位相変調素子に入射させることで、位相変調素子の数を減らし得る。 In this way, by making different lights incident on a common phase modulation element, the number of phase modulation elements can be reduced.
また、第3の態様による車両用灯具では、前記位相変調素子はLCOS(Liquid Crystal On Silicon)とされてもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the third aspect, the phase modulation element may be an LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
このように、位相変調素子をLCOSとすることで、当該位相変調素子の位相変調パターンを適宜変更することが可能になる。また、異なる光を共通の位相変調素子に入射させて所定の配光パターンを形成し得る。 In this way, by using the LCOS as the phase modulation element, it becomes possible to change the phase modulation pattern of the phase modulation element as appropriate. Further, a predetermined light distribution pattern can be formed by making different lights incident on a common phase modulation element.
また、第3の態様による車両用灯具では、前記入射スポットの大きさが互いに異なる少なくとも2つの前記光のうち全光束数が多い光ほど前記入射スポットが大きくされてもよい。 Further, in the vehicle lamp according to the third aspect, among the at least two lights whose incident spot sizes are different from each other, the incident spot of the light having a larger total luminous flux number may be made larger.
この場合、位相変調素子の入射面の単位面積当たりの各光のエネルギーが均等に近くなり得る。そのため、特定の位相変調素子が他の位相変調素子よりも早く劣化してしまうことが抑制され得る。 In this case, the energy of each light beam per unit area of the incident surface of the phase modulation element can be nearly equal. Therefore, it is possible to prevent a specific phase modulation element from deteriorating faster than other phase modulation elements.
また、第3の態様による車両用灯具では、前記入射スポットの大きさが互いに異なる少なくとも2つの前記光のうち、前記位相変調素子までの光路長が長い光ほど前記入射スポットが小さくされてもよい。 Further, in the vehicle lamp according to the third aspect, among the at least two lights whose incident spot sizes are different from each other, the incident spot of the light may be made smaller as the light has a longer optical path length to the phase modulation element. .
位相変調素子までの光路長が長い程、光源が揺れた際の位相変調素子におけるスポットの移動量が大きくなる傾向がある。このため、位相変調素子までの光路長が長い光ほどスポット径を小さくすることで、光源が揺れた際にスポット径が位相変調素子からはみ出してしまうことが抑制され得る。 The longer the optical path length to the phase modulation element, the greater the amount of movement of the spot on the phase modulation element when the light source is shaken. Therefore, by making the spot diameter smaller as the optical path length of the light to the phase modulation element becomes longer, it is possible to suppress the spot diameter from extending beyond the phase modulation element when the light source is shaken.
また、第3の態様による車両用灯具では、前記入射スポットの大きさが互いに異なる少なくとも2つの前記光のうち、前記入射スポットが小さい前記光ほどより多くの前記光源から出射されてもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the third aspect, among the at least two lights whose incident spots have different sizes, the light whose incident spot is smaller may be emitted from more of the light sources.
この場合、より多数の光源から出射する光を受光する位相変調素子を他の位相変調素子に比べて大きくしなくても、当該多数の光源から出射する光を漏れなく受光することが可能になる。 In this case, it becomes possible to receive all the light emitted from a larger number of light sources without making the phase modulation element that receives the light emitted from a larger number of light sources larger than other phase modulation elements. .
また、第3の態様による車両用灯具では、複数の上記光の上記入射スポットの大きさがすべて異なる場合、波長の長い前記光の前記入射スポットほど小さくてもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the third aspect, when the incident spots of the plurality of lights all have different sizes, the incident spots of the light having a longer wavelength may be smaller.
この場合、光の色にじみが抑制され得る。 In this case, color blurring of light can be suppressed.
本発明の第4の態様による車両用灯具は、所定の波長の光を出射する光源と、前記光源から出射する前記光を回折することにより、前記光を所定の配光パターンとする位相変調素子と、前記位相変調素子における前記光の入射スポットを当該位相変調素子に対して相対移動させるスポット移動部と、を備え、前記位相変調素子は、前記配光パターンを形成する変調部に区分けされており、前記入射スポット内に少なくとも1つの前記変調部が含まれることを特徴とするものである。 A vehicle lamp according to a fourth aspect of the present invention includes a light source that emits light of a predetermined wavelength, and a phase modulation element that makes the light a predetermined light distribution pattern by diffracting the light emitted from the light source. and a spot moving unit that moves an incident spot of the light on the phase modulation element relative to the phase modulation element, the phase modulation element being divided into modulation units that form the light distribution pattern. and at least one of the modulation sections is included within the incident spot.
この車両用灯具によれば、入射スポット内に少なくとも1つの変調部が含まれるため、入射スポットの位置が移動した場合でも、同一の配光パターンが形成され得る。また、この車両用灯具によれば、上記入射スポットが位相変調素子に対して相対移動するため、位相変調素子の特定の領域に光が集中して入射することが抑制され得、特定の領域が高温になることが抑制され得る。したがって、所定の配光パターンが形成されにくい領域が生じることが抑制され、所望の配光パターンが得られ易くなる。 According to this vehicle lamp, since at least one modulation section is included in the incident spot, the same light distribution pattern can be formed even if the position of the incident spot moves. Further, according to this vehicle lamp, since the incident spot moves relative to the phase modulation element, it is possible to suppress the light from being concentrated on a specific area of the phase modulation element, and the specific area is High temperature can be suppressed. Therefore, the occurrence of areas where it is difficult to form a predetermined light distribution pattern is suppressed, and it becomes easier to obtain a desired light distribution pattern.
なお、第4の態様による車両用灯具では、前記入射スポットが相対移動する距離は、当該入射スポットの半径以上であることが好ましい。 In the vehicle lamp according to the fourth aspect, it is preferable that the distance over which the incident spot moves relative to each other is equal to or greater than the radius of the incident spot.
入射スポットにおける光のパワー分布は一般的に一様でなく、例えば、入射スポットの中心領域等の所定の領域がパワーのピーク領域となる傾向がある。このピーク領域の大きさを考慮すると、入射スポットが位相変調素子に対して相対移動する距離が当該入射スポットの半径以上であれば、上記相対移動の前後において上記ピーク領域が重なり合うことが抑制され得、位相変調素子の特定の領域が高温化することが効果的に抑制され得る。 The power distribution of light in an incident spot is generally not uniform, and for example, a predetermined region such as the central region of the incident spot tends to have a peak power region. Considering the size of this peak area, if the distance that the incident spot moves relative to the phase modulation element is equal to or greater than the radius of the incident spot, it is possible to suppress the peak areas from overlapping before and after the relative movement. , temperature increase in a specific region of the phase modulation element can be effectively suppressed.
また、第4の態様による車両用灯具では、入射スポットが相対移動する距離が入射スポットの半径以上である場合、前記距離は、前記入射スポットの直径以上であることが好ましい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, when the distance over which the incident spot moves relative to each other is equal to or greater than the radius of the incident spot, it is preferable that the distance is equal to or greater than the diameter of the incident spot.
この場合、相対移動後の入射スポットの一部と相対移動前の入射スポットの一部とが重なることが抑制されるため、位相変調素子の特定の領域が高温化することがより効果的に抑制され得る。 In this case, since a part of the incident spot after relative movement and a part of the incident spot before relative movement are suppressed from overlapping, heating of a specific area of the phase modulation element is more effectively suppressed. can be done.
また、第4の態様による車両用灯具では、前記入射スポットは定期的に相対移動してもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, the incident spot may be periodically moved relative to each other.
この場合、入射スポットが定期的に相対移動するため、位相変調素子の特定の領域に光が長時間にわたって入射することがより抑制され得る。このため、上記特定の領域が高温化することが効果的に抑制され得る。 In this case, since the incident spot periodically moves relative to each other, it is possible to further suppress light from being incident on a specific region of the phase modulation element for a long period of time. For this reason, it can be effectively suppressed that the specific region becomes high in temperature.
また、第4の態様による車両用灯具では、前記スポット移動部は、前記入射スポットを2以上の方向に相対移動させてもよい。 Further, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, the spot moving section may relatively move the incident spot in two or more directions.
この場合、入射スポットが1方向のみに相対移動する場合に比べて、入射スポットをより広範囲に相対移動させ得る。このため、位相変調素子の特定の領域が高温化することが効果的に抑制され得る。 In this case, the incident spot can be relatively moved over a wider range than when the incident spot is relatively moved in only one direction. Therefore, it can be effectively suppressed that a specific region of the phase modulation element becomes high in temperature.
また、第4の態様による車両用灯具では、前記位相変調素子はLCOS(Liquid Crystal On Silicon)であってもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, the phase modulation element may be LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
LCOSは、液晶分子の配向パターンを変化させることで液晶層に屈折率差を生じさせる位相変調素子である。このようなLCOSにおいて、特定の領域の温度が上昇すると、その領域における配向パターンの変化が大きくなるため、所望の配光パターンが得られにくくなり得る。しかし、上述のように、光が特定の領域に集中して入射することが抑制されるため、位相変調素子がLCOSの場合であっても所望の配光パターンが得られ易くなる。 LCOS is a phase modulation element that produces a refractive index difference in a liquid crystal layer by changing the orientation pattern of liquid crystal molecules. In such an LCOS, when the temperature of a specific region increases, the change in the orientation pattern in that region increases, which may make it difficult to obtain a desired light distribution pattern. However, as described above, since the light is prevented from entering a specific region in a concentrated manner, it becomes easier to obtain a desired light distribution pattern even when the phase modulation element is an LCOS.
また、第4の態様による車両用灯具では、前記スポット移動部は前記光源を移動させてもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, the spot moving section may move the light source.
光源は位相変調素子に比べて軽い傾向がある。このため、光源を移動させるようにスポット移動部を構成することで、入射スポットを相対移動させることがより容易になり得る。ただし、入射スポットが位相変調素子に対して相対移動するのであれば、位相変調素子を移動させるようにスポット移動部を構成してもよい。 Light sources tend to be lighter than phase modulation elements. Therefore, by configuring the spot moving section to move the light source, it may be easier to relatively move the incident spot. However, if the incident spot moves relative to the phase modulation element, the spot moving section may be configured to move the phase modulation element.
また、第4の態様による車両用灯具では、上記の様にスポット移動部が光源を移動させる場合、前記光源に電力を供給する回路基板をさらに備え、前記光源が前記回路基板に対して移動してもよい。 Further, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, when the spot moving unit moves the light source as described above, the light source further includes a circuit board that supplies power to the light source, and the light source moves with respect to the circuit board. It's okay.
この場合、回路基板を動かさずに光源のみを移動させることが可能となる。 In this case, it is possible to move only the light source without moving the circuit board.
また、第4の態様による車両用灯具では、上記の様にスポット移動部が光源を移動させる場合、前記回路基板は、前記光源が電気的に接続される弾性接続部を含んでもよい。 Furthermore, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, when the spot moving section moves the light source as described above, the circuit board may include an elastic connection section to which the light source is electrically connected.
これにより、光源が回路基板に対して移動することが可能になり得る。 This may allow the light source to move relative to the circuit board.
また、第4の態様による車両用灯具では、上記車両用灯具が互いに異なる波長の光を出射する前記光源を複数備え、前記位相変調素子は、複数の前記光源ごとに設けられてもよい。 Further, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, the vehicle lamp may include a plurality of the light sources that emit light of different wavelengths, and the phase modulation element may be provided for each of the plurality of light sources.
波長の異なる光を出射する光源を複数設けることで、所望の色の光を生成することが可能となる。また、これら複数の光源に位相変調素子を光源ごとに設けることで、光源ごとに配光パターンを調整することが容易になり得る。 By providing a plurality of light sources that emit light of different wavelengths, it is possible to generate light of a desired color. Moreover, by providing a phase modulation element for each of these light sources, it may become easy to adjust the light distribution pattern for each light source.
また、第4の態様による車両用灯具では、上記車両用灯具が互いに異なる波長の光を出射する前記光源を複数備え、複数の前記光源のうち少なくとも2つの光源は、前記光の出射を所定の周期で切り替え、前記少なくとも2つの光源から出射する複数の前記光は、共通の前記位相変調素子に入射してもよい。 Further, in the vehicle lamp according to the fourth aspect, the vehicle lamp includes a plurality of the light sources that emit light of different wavelengths, and at least two of the plurality of light sources emit the light in a predetermined manner. The plurality of lights that are switched periodically and are emitted from the at least two light sources may be incident on a common phase modulation element.
波長の異なる光を出射する光源を複数設けることで、所望の色の光を生成することが可能となる。また、少なくとも2つの光源からの光を受光する位相変調素子を共通の位相変調素子とすることで、車両用灯具に設ける位相変調素子の数を削減し得、部品点数の削減やコストダウンを実現し得る。 By providing a plurality of light sources that emit light of different wavelengths, it is possible to generate light of a desired color. In addition, by using a common phase modulation element to receive light from at least two light sources, the number of phase modulation elements installed in vehicle lamps can be reduced, reducing the number of parts and cost. It is possible.
以下、本発明に係る車両用灯具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。なお、以下に参照する図面では、理解を容易にするために、各部材の寸法を変えて示す場合がある。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for implementing a vehicle lamp according to the present invention will be illustrated together with the accompanying drawings. The embodiments illustrated below are provided to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to be interpreted as limiting the present invention. The present invention can be modified and improved from the following embodiments without departing from the spirit thereof. Note that in the drawings referred to below, the dimensions of each member may be shown with different dimensions to facilitate understanding.
(第1実施形態)
図1は、第1の態様としての第1実施形態における車両用灯具を示す図であり、車両用灯具の鉛直方向の断面を概略的に示す図である。本実施形態の車両用灯具は自動車用の前照灯とされる。自動車用の前照灯は、一般的に車両の前方の左右方向のそれぞれに備えられるものであり、左右の前照灯は左右方向に概ね対称の構成とされる。従って、本実施形態では、一方の前照灯について説明する。図1に示すように、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とを主な構成として備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a vehicle lamp according to a first embodiment as a first aspect, and is a diagram schematically showing a vertical cross section of the vehicle lamp. The vehicle lamp of this embodiment is a headlamp for an automobile. 2. Description of the Related Art Automobile headlights are generally provided at the front of the vehicle in the left and right directions, and the left and right headlights are generally symmetrical in the left and right direction. Therefore, in this embodiment, one headlamp will be described. As shown in FIG. 1, the
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。
The
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。
A space formed by the
本実施形態の灯具ユニット20は、ヒートシンク30と、冷却ファン35と、カバー36と、光学系ユニット50とを主な構成として備え、不図示の構成により筐体10に固定されている。
The
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35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35の回転による気流によりヒートシンク30は冷却される。また、ヒートシンク30におけるベース板31の上面にはカバー36が配置されている。
The
カバー36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36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36の内側の空間には、光学系ユニット50が収容されている。カバー36の前部には光学系ユニット50から出射する光が透過可能な開口36Hが形成されている。なお、カバー36の内壁に光吸収性を持たせるために、これらの内壁に黒アルマイト加工等が施されることが好ましい。カバー36の内壁が光吸収性を持つことで、意図しない反射や屈折等によりこれらの内壁に光が照射された場合であっても、照射光が反射して開口36Hから意図しない方向に出射することが抑制され得る。
The
図2は、図1に示す光学系ユニットの拡大図である。なお、図2では、理解を容易にするために、ヒートシンク30、カバー36等の記載が省略されている。図2に示すように、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、導光光学系155と、複数の位相変調素子がユニット化されてなる位相変調素子集合体54とを備える。
FIG. 2 is an enlarged view of the optical system unit shown in FIG. 1. Note that, in FIG. 2, the description of the
第1発光光学系51Rは、第1光源52Rと、第1コリメートレンズ53Rとを備える。第1光源52Rは、所定の波長帯域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半導体レーザとされる。なお、光学系ユニット50は、不図示の回路基板を有しており、第1光源52Rは当該回路基板に実装されている。
The first light emitting
第1コリメートレンズ53Rは、第1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。第1コリメートレンズ53Rから出射する赤色の光LRが第1発光光学系51Rから出射される。この第1コリメートレンズ53Rに替わって、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。
The
第2発光光学系51Gは、第2光源52Gと、第2コリメートレンズ53Gとを備え、第3発光光学系51Bは、第3光源52Bと、第3コリメートレンズ53Bとを備える。光源52G,52Bは、それぞれ所定の波長帯域のレーザ光を出射するレーザ素子とされる。本実施形態では、第2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する半導体レーザとされ、第3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半導体レーザとされる。このため、本実施形態では、3つの光源52R,52G,52Bは、互いに異なる所定の波長帯域のレーザ光を出射する。光源52G,52Bは、上記の第1光源52Rと同様に、それぞれ上記の回路基板に実装されている。
The second light emitting
第2コリメートレンズ53Gは、第2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、第3コリメートレンズ53Bは、第3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。第2コリメートレンズ53Gから出射する緑色の光LGが第2発光光学系51Gから出射され、第3コリメートレンズ53Bから出射する青色の光LBが第3発光光学系51Bから出射される。これらコリメートレンズ53G,53Bに替わって、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それぞれ個別に設けられていても良い。
The
導光光学系155は、第1発光光学系51Rから出射する光LRと、第2発光光学系51Gから出射する光LGと、第3発光光学系51Bから出射する光LBとを位相変調素子集合体54に導光する。本実施形態の導光光学系155は、反射ミラー155mと、第1光学素子155fと、第2光学素子155sとを有する。反射ミラー155mは、第1発光光学系51Rから出射する光LRを反射する。第1光学素子155fは、反射ミラー155mで反射された光LRを透過するとともに、第2発光光学系51Gから出射する光LGを反射する。第2光学素子155sは、第1光学素子155fを透過した光LR及び第1光学素子155fで反射された光LGを透過するとともに、第3発光光学系51Bから出射する光LBを反射する。このような第1光学素子155f、第2光学素子155sとして、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と透過し、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。
The light guiding
本実施形態の導光光学系155は、これら光LR,LG,LBを合波することなく、左右方向に並列させて出射し、これら光LR,LG,LBを位相変調素子集合体54に入射させる。本実施形態では、これら光LR,LG,LBは、図2の紙面に対して垂直方向に並列している。なお、図2では、光LRは実線で示され、光LGは破線で示され、光LBは一点鎖線で示され、これら光LR,LG,LBはずらして示されている。
The light guide
位相変調素子集合体54は、入射する光を回折することによりこの光を所定の配光パターンとするようにされている。本実施形態の位相変調素子集合体54は、光が入射される入射面EFが鉛直方向に対して概ね45度傾くように配置され、導光光学系155から出射する光LR,LG,LBが入射面EFに入射される。なお、入射面EFは水平方向と非平行であれば良く、例えば、入射面EFが鉛直方向と概ね平行となるように位相変調素子集合体54が配置されても良い。本実施形態では、この位相変調素子集合体54から第1発光光学系51Rの第1光源52Rまでの光路長は、位相変調素子集合体54から第2発光光学系51Gの第2光源52Gまでの光路長よりも長い。また、位相変調素子集合体54から第2発光光学系51Gの第2光源52Gまでの光路長は、位相変調素子集合体54から第3発光光学系51Bの第3光源52Bまでの光路長よりも長い。
The phase
上述のように、位相変調素子集合体54は、複数の位相変調素子を含んでいる。具体的に、位相変調素子集合体54は、第1発光光学系51Rからの光LRを回折して当該光LRを所定の配光パターンとする位相変調素子と、第2発光光学系51Gからの光LGを回折して当該光LGを所定の配光パターンとする位相変調素子と、第3発光光学系51Bからの光LBを回折して当該光LBを所定の配光パターンとする位相変調素子とを含んでいる。これら3つの位相変調素子は一方向に並べらており、位相変調素子集合体54の入射面EFは、これら位相変調素子における光の入射面によって構成されている。
As described above, the phase
本実施形態では、これら3つの位相変調素子のそれぞれは、入射する光を反射しつつ回折して出射する反射型の位相変調素子とされ、具体的には、反射型のLCOS(Liquid Crystal On Silicon)とされる。このため、位相変調素子集合体54は、入射面EFに入射する光LR,LG,LBを対応する位相変調素子によって回折し、赤色の光LRが回折された第1の光DLRと緑色の光LGが回折された第2の光DLGと青色の光LBが回折された第3の光DLBとを入射面EFから出射する。このように位相変調素子集合体54から出射する光DLR,DLG,DLBが光学系ユニット50から出射する。なお、図1、図2では、第1の光DLRは実線で示され、第2の光DLGは破線で示され、第3の光DLBは一点鎖線で示され、これら光DLR,DLG,DLBはずらして示されている。
In this embodiment, each of these three phase modulation elements is a reflective phase modulation element that reflects and diffracts incident light and emits the light. ). Therefore, the phase
次に、本実施形態の位相変調素子集合体54の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the phase
図3は、図2に示す位相変調素子集合体の正面図である。なお、図3は、光が入射する入射面EF側から見る位相変調素子集合体54の正面図であり、図3では、位相変調素子集合体54は概略的に示されている。本実施形態の位相変調素子集合体54は、正面視において水平方向に長尺な概ね長方形に形成され、正面視における全領域が入射面EFとされている。このため、位相変調素子集合体54の入射面EFは水平方向に長尺な概ね長方形に形成されていると理解できる。なお、以下本明細書では、位相変調素子集合体54の正面視において、水平方向と平行な方向を横方向とし、この横方向と垂直な方向を縦方向とする。このため、横方向は水平方向と平行な方向であり、縦方向は鉛直方向が入射面EFに投影された方向と平行な方向であり、この正面視において鉛直方向と平行な方向である。
FIG. 3 is a front view of the phase modulation element assembly shown in FIG. 2. Note that FIG. 3 is a front view of the phase
本実施形態の位相変調素子集合体54は、第1発光光学系51Rに対応する第1位相変調素子54Rと、第2発光光学系51Gに対応する第2位相変調素子54Gと、第3発光光学系51Bに対応する第3位相変調素子54Bとを有する。この第1位相変調素子54Rと、第2位相変調素子54Gと、第3位相変調素子54Bとは、横方向に隣接して並列され、第2位相変調素子54Gに第1位相変調素子54Rと第3位相変調素子54Bとが接続されている。つまり、位相変調素子集合体は、これら位相変調素子54R,54G,54Bが一体に形成された構成とされている。この位相変調素子集合体54には、駆動回路60Rが電気的に接続されている。この駆動回路60Rは、位相変調素子集合体54の横側に接続される走査線駆動回路と、位相変調素子集合体54の縦方向の一方側に接続されるデータ線駆動回路とを有する。この駆動回路60Rを介して、位相変調素子集合体54を構成する位相変調素子54R,54G,54Bのそれぞれに電力が供給される。
The phase modulating
第1位相変調素子54Rの縦方向の幅、第2位相変調素子54Gの縦方向の幅、及び第3位相変調素子54Bの縦方向の幅は、位相変調素子集合体54の縦方向の幅H54と同じとされる。第1位相変調素子54Rの横方向の幅WR、第2位相変調素子54Gの横方向の幅WG、及び第3位相変調素子54Bの横方向の幅WBは、位相変調素子集合体54の縦方向の幅H54よりも小とされる。つまり、これら位相変調素子54R,54G,54Bは、鉛直方向である縦方向に長尺な概ね長方形に形成されている。上記のように、正面視における位相変調素子集合体54の全領域が入射面EFとされ、位相変調素子集合体54の入射面EFはこれら位相変調素子54R,54G,54Bにおける光の入射面によって構成されているため、位相変調素子54R,54G,54Bにおける光の入射面のそれぞれも鉛直方向である縦方向に長尺な概ね長方形に形成されている。このため、第1位相変調素子54Rの入射面の縦方向の幅H54は第1位相変調素子54Rの入射面の横方向の幅WRよりも大とされ、第2位相変調素子54Gの入射面の縦方向の幅H54は第2位相変調素子54Gの入射面の横方向の幅WGよりも大とされ、第3位相変調素子54Bの入射面の縦方向の幅H54は第3位相変調素子54Bの入射面の横方向の幅WBよりも大とされる。本実施形態では、第2位相変調素子54Gの横方向の幅WGと第3位相変調素子54Bの縦方向の幅WBとは概ね同じとされ、第1位相変調素子54Rの横方向の幅WRはこれらの幅WG,WBよりも大とされる。このため、位相変調素子54G,54Bの入射面の横方向の幅WG,WBは概ね同じとされ、第1位相変調素子54Rの入射面の横方向の幅WRはこれらの幅WG,WBよりも大とされる。
The vertical width of the first
第1位相変調素子54Rは、マトリックス状に区分けされた複数の変調部MPRから構成されている。第2位相変調素子54Gはマトリックス状に区分けされた複数の変調部MPGから構成され、第3位相変調素子54Bはマトリックス状に区分けされた複数の変調部MPBから構成されている。本実施形態では、これら変調部MPR,MPG,MPBは、同じ大きさの正方形とされる。このため、縦方向に並列される変調部MPRの数は、横方向に並列される変調部MPRの数よりも多い。また、縦方向に並列される変調部MPGの数は、横方向に並列される変調部MPGの数よりも多く、縦方向に並列される変調部MPBの数は、横方向に並列される変調部MPBの数よりも多い。それぞれの変調部MPR,MPG,MPBは、マトリックス状に配置された複数のドットを含み、当該変調部MPR,MPG,MPBに入射する光を回折して出射する。
The first
第1位相変調素子54Rには導光光学系155から出射する赤色の光LRが入射し、第1位相変調素子54Rはこの光LRが回折された第1の光DLRを出射する。第2位相変調素子54Gには導光光学系155から出射する緑色の光LGが入射し、第2位相変調素子54Gはこの光LGが回折された第2の光DLGを出射する。第3位相変調素子54Bには導光光学系155から出射する青色の光LBが入射し、第3位相変調素子54Bはこの光LBが回折された第3の光DLBを出射する。
The red light LR emitted from the light guide
図3には、赤色の光LRが照射される領域である入射スポットSRと、緑色の光LGが照射される領域である入射スポットSGと、青色の光LBが照射される領域である入射スポットSBと、が示されている。本実施形態では、上記のように、光源52R,52G,52Bは半導体レーザとされるため、光源52R,52G,52Bから出射するレーザ光は概ね楕円形状に広がりながら伝搬する。また、これら光源52R,52G,52Bから出射するレーザ光のファスト軸方向、スロー軸方向はコリメートレンズ53R,53G,53Bでそれぞれコリメートされるものの、これらレーザ光の形状は調整されない。このように形状が調整されていない光LR,LG、LBが発光光学系51R,51G,51Bから出射し、導光光学系155を介して、位相変調素子集合体54にそれぞれ入射する。本実施形態では、導光光学系155においてもこれら光LR,LG、LBの形状は調整されないため、入射スポットSR,SG,SBの形状はそれぞれ概ね楕円形状とされる。
FIG. 3 shows an incident spot SR that is an area that is irradiated with red light LR, an incident spot SG that is an area that is irradiated with green light LG, and an incident spot that is an area that is irradiated with blue light LB. SB is shown. In this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、概ね楕円形状の入射スポットSRの大きさは少なくとも1つの変調部MPRを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSRの長軸LARは横方向と概ね平行とされる。言い換えると、入射スポットSRは、横方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSRの長手方向と縦方向とは非平行である。また、概ね楕円形状の入射スポットSGの大きさは少なくとも1つの変調部MPGを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSGの長軸LAGは縦方向と概ね平行とされる。言い換えると、入射スポットSGは、縦方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSGの長手方向と横方向とは非平行である。また、概ね楕円形状の入射スポットSBの大きさは少なくとも1つの変調部MPBを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSBの長軸LABは縦方向と概ね平行とされる。言い換えると、入射スポットSBは、縦方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSBの長手方向と横方向とは非平行である。 Further, in this embodiment, the size of the generally elliptical incident spot SR is set to be large enough to include at least one modulation part MPR, and the long axis LAR of this incident spot SR is generally parallel to the lateral direction. . In other words, the incident spot SR has a generally elliptical shape that is elongated in the horizontal direction, and the longitudinal direction and the vertical direction of the incident spot SR are non-parallel. Further, the size of the generally elliptical incident spot SG is set to be large enough to include at least one modulation section MPG, and the long axis LAG of this incident spot SG is generally parallel to the longitudinal direction. In other words, the incident spot SG has a generally elliptical shape that is elongated in the vertical direction, and the longitudinal direction and the horizontal direction of the incident spot SG are non-parallel. Furthermore, the size of the generally elliptical incident spot SB is set to be large enough to include at least one modulation section MPB, and the long axis LAB of this incident spot SB is generally parallel to the longitudinal direction. In other words, the incident spot SB has a generally elliptical shape that is elongated in the vertical direction, and the longitudinal direction and the horizontal direction of the incident spot SB are non-parallel.
また、本実施形態では、第1位相変調素子54Rにおける入射スポットSRの縦方向の幅SHRは、第2位相変調素子54Gにおける入射スポットSGの縦方向の幅SHGよりも小さくされる。また、入射スポットSGの縦方向における幅SHGは、第3位相変調素子54Bにおける入射スポットSBの縦方向における幅SHBと概ね同じとされる。なお、幅SHGと幅SHBとは互いに異なっていても良い。
Further, in this embodiment, the vertical width SHR of the incident spot SR on the first
図4は、図3に示す位相変調素子集合体の厚さ方向における断面の一部を概略的に示す図である。図4に示すように、本実施形態の位相変調素子集合体54は、シリコン基板62と、駆動回路層63と、複数の電極64と、反射膜65と、液晶層66と、透明電極67と、透光性基板68と、を主な構成として備える。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a part of a cross section in the thickness direction of the phase modulation element assembly shown in FIG. 3. FIG. As shown in FIG. 4, the phase
複数の電極64は、シリコン基板62の一方の面側に、上記各ドットに対して1対1対応でマトリックス状に配置されている。駆動回路層63は、図3に示す駆動回路60Rの走査線駆動回路及びデータ線駆動回路に接続される回路が配置される層であり、シリコン基板62と複数の電極64との間に配置される。透光性基板68は、シリコン基板62の一方の側で当該シリコン基板62と対向するように配置され、例えばガラス基板とされる。透明電極67は、透光性基板68のシリコン基板62側の面上に配置される。液晶層66は、液晶分子66aを有し、複数の電極64と透明電極67との間に配置される。反射膜65は、複数の電極64と液晶層66との間に配置され、例えば誘電体多層膜とされる。導光光学系155から出射する光LRは、透光性基板68におけるシリコン基板62側と反対側の入射面EFから入射する。
The plurality of
図4に示すように、透光性基板68におけるシリコン基板62側と反対側の入射面EFから入射する光LRは、透明電極67及び液晶層66を透過し、反射膜65で反射され、液晶層66及び透明電極67を透過して透光性基板68から出射される。特定の電極64と透明電極67との間に電圧が印加されると、当該電極64と透明電極67との間に位置する液晶層66の液晶分子66aの配向が変化する。この液晶分子66aの配向の変化により、当該電極64と透明電極67との間に位置する液晶層66の屈折率が変化し、液晶層66を透過する光LRの光路長が変化する。したがって、光LRが液晶層66を透過して液晶層66から出射することで、液晶層66から出射する光LRの位相が液晶層66に入射する光LRの位相から変化し得る。上記のように、複数の電極64は、各変調部MPR,MPG,MPBにおけるドットDTごとに配置されているため、各ドットDTに対応する電極64と透明電極67との間に印加される電圧が制御されることで、液晶分子66aの配向が変化し、各ドットDTから出射する光の位相の変化量が各ドットDTに応じて調整され得る。位相の異なる光は互いに干渉しあって回折されるため、ドットDTから出射する光が干渉しあって回折し、この回折された光が位相変調素子集合体54から出射する。このため、位相変調素子集合体54は、各ドットにおける液晶層66の屈折率を調整することで、入射する光を回折して出射するとともに出射する光の配光パターンを所望の配光パターンにし得る。また、位相変調素子集合体54は、各ドットにおける液晶層66の屈折率を変化させることで、出射する光の配光パターンを変化させたり、出射する光の向きを変えてこの光が照射される領域を変化させたりできる。
As shown in FIG. 4, light LR entering from the incident surface EF on the side opposite to the
本実施形態では、位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rにおけるそれぞれの変調部MPRに同じ位相変調パターンを形成する。また、第2位相変調素子54Gにおけるそれぞれの変調部MPGに同じ位相変調パターンを形成し、第3位相変調素子54Bにおけるそれぞれの変調部MPBに同じ位相変調パターンを形成する。なお、本明細書では、位相変調パターンは、入射する光の位相を変調するパターンを示すものとされる。本実施形態では、位相変調パターンは、各ドットDTにおける液晶層66の屈折率のパターンであり、各ドットDTに対応する電極64と透明電極67との間に印加される電圧のパターンでもあると理解できる。この位相変調パターンを調整することで、出射する光の配光パターンを所望の配光パターンにし得る。本実施形態では、変調部MPR,MPG,MPBにおけるそれぞれの位相変調パターンは、互いに異なる位相変調パターンとされている。
In this embodiment, the same phase modulation pattern is formed in each modulation section MPR in the first
具体的には、本実施形態では、変調部MPR,MPG,MPBにおけるそれぞれの位相変調パターンは、第1位相変調素子54Rから出射する第1の光DLRと第2位相変調素子54Gから出射する第2の光DLGと第3位相変調素子54Bから出射する第3の光DLBとが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、光LR,LG,LBをそれぞれ回折させる位相変調パターンとされる。言い換えると、位相変調素子集合体54の位相変調素子54R,54G,54Bは、位相変調素子54R,54G,54Bのそれぞれから出射する光DLR,DLG,DLBが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、入射する光LR,LG,LBをそれぞれ回折する。この配光パターンには光の強度分布も含まれる。このため、本実施形態では、第1位相変調素子54Rから出射する第1の光DLRは、ロービームの配光パターンと重なると共にロービームの配光パターンの光の強度分布に基づいた光の強度分布とされる。第2位相変調素子54Gから出射する第2の光DLGは、ロービームの配光パターンと重なると共にロービームの配光パターンの光の強度分布に基づいた光の強度分布とされる。第3位相変調素子54Bから出射する第3の光DLBは、ロービームの配光パターンと重なると共にロービームの配光パターンの光の強度分布に基づいた光の強度分布とされる。上述したようにこれら位相変調素子54R,54G,54Bは、それぞれ同じ位相変調パターンを形成する複数の変調部MPR,MPG,MPBを有しており、それぞれの変調部MPR,MPG,MPBがこのような配光パターンとなるように光LR,LG,LBをそれぞれ回折する。なお、これら位相変調素子54R,54G,54Bは、当該位相変調素子54R,54G,54Bから出射する光DLR,DLG,DLBの配光パターンの外形がロービームの配光パターンの外形に一致するように、入射する光LR,LG,LBをそれぞれ回折することが好ましい。こうして、第1位相変調素子54Rはロービームの配光パターンの赤色成分の光DLRを出射し、第2位相変調素子54Gはロービームの配光パターンの緑色成分の光DLGを出射し、第3位相変調素子54Bはロービームの配光パターンの青色成分の光DLBを出射する。
Specifically, in the present embodiment, each of the phase modulation patterns in the modulation units MPR, MPG, and MPB is composed of the first light DLR emitted from the first
次に車両用前照灯1による光の出射について説明する。具体的には、車両用前照灯1からロービームが出射される場合を説明する。
Next, light emission by the
不図示の電源から光源52R,52G,52Bのそれぞれに電力が供給されることで、第1光源52Rは赤色のレーザ光を出射し、第2光源52Gは緑色のレーザ光を出射し、第3光源52Bは青色のレーザ光を出射する。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、発光光学系51R,51G,51Bから出射する。発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBは、導光光学系155に入射する。
By supplying power to each of the
導光光学系155では、第1発光光学系51Rからの光LRは反射ミラー155mで反射され、第1光学素子155f及び第2光学素子155sを透過して導光光学系155から出射する。このように導光光学系155から出射する光LRは、位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rに入射する。つまり、光LRは導光光学系155によって位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rに導かれる。第2発光光学系51Gからの光LGは第1光学素子155fで反射され、第2光学素子155sを透過して導光光学系155から出射する。このように導光光学系155から出射する光LGは、位相変調素子集合体54の第2位相変調素子54Gに入射する。つまり、光LGは導光光学系155によって位相変調素子集合体54の第2位相変調素子54Gに導かれる。第3発光光学系51Bからの光LBは第2光学素子155sで反射されて導光光学系155から出射する。このように導光光学系155から出射する光LBは、位相変調素子集合体54の第3位相変調素子54Bに入射する。つまり、光LBは導光光学系155によって位相変調素子集合体54の第3位相変調素子54Bに導かれる。
In the light guide
位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rは、当該第1位相変調素子54Rに入射する光LRを回折し、ロービームの配光パターンの赤色成分の光である第1の光DLRを出射する。第2位相変調素子54Gは、当該第2位相変調素子54Gに入射する光LGを回折し、ロービームの配光パターンの緑色成分の光である第2の光DLGを出射する。第3位相変調素子54Bは、当該第3位相変調素子54Bに入射する光LBを回折し、ロービームの配光パターンの青色成分の光である第3の光DLBを出射する。こうして位相変調素子集合体54から出射するこれら光DLR,DLG,DLBは、それぞれフロントカバー12を介して車両用前照灯1の外部に照射される。このとき、これら光DLR,DLG,DLBは、車両から所定の距離離れた焦点位置において、それぞれの光が照射される領域が互いに重な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。これら光DLR,DLG,DLBが合成された光はロービームの配光パターンとなるため、照射される光はロービームとなる。なお、これら光DLR,DLG,DLBは、この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とが好ましい。
The first
図5は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5(A)はロービームの配光パターンを示す図であり、図5(B)はハイビームの配光パターンを示す図である。図5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5(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の配光パターンPLのうち、領域PLA1は最も光の強度が高い領域であり、領域PLA2、領域PLA3の順に光の強度が低くなる。つまり、位相変調素子集合体54のそれぞれの位相変調素子54R,54G,54Bは、合成された光がロービームの強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5において破線で示すように、ロービームが照射される位置よりも上方にロービームよりも強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、位相変調素子集合体54のそれぞれの位相変調素子54R,54G,54Bから出射される光DLR,DLG,DLB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。
FIG. 5 is a diagram showing a light distribution pattern for night lighting. Specifically, FIG. 5(A) is a diagram showing a light distribution pattern for a low beam, and FIG. 5(B) is a diagram showing a light distribution pattern for a high beam. FIG. In FIG. 5, S indicates a horizontal line, and the light distribution pattern is indicated by a thick line. Of the low beam light distribution pattern PL, which is a light distribution pattern for night lighting shown in FIG. It gets lower. In other words, each of the
ここで、車両は路面の状況等によって振動し、車両用灯具も車両と同様に振動する。このため、前述の特許文献1に記載の車両用灯具では、車両の振動によってホログラム素子における参照光の入射スポットがホログラム素子に対して振動し、ホログラム素子の一部に参照光が照射されなくなる場合がある。このため、この車両用灯具では、車両の振動によって所定の配光パターンが形成されなくなる虞があり、振動が生じたとしても所定の配光パターンを形成し得るようにしたいという要請がある。この要請に対しては、参照光の入射スポットを大きくして振動が生じたとしてもホログラム素子の全体に参照光が照射されるようにすることが考えられる。しかし、このような場合、参照光の一部はホログラム素子に照射されないため、エネルギー効率が低下する。
Here, the vehicle vibrates depending on road surface conditions and the like, and the vehicle lamp also vibrates in the same way as the vehicle. Therefore, in the vehicle lamp described in
そこで、第1の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、光を出射する光源52R,52G,52Bと、第1位相変調素子54Rと第2位相変調素子54Gと第3位相変調素子54Bとを有する位相変調素子集合体54とを備える。第1位相変調素子54Rは、第1光源52Rからの光LRを回折することによりこの光LRを所定の配光パターンとする複数の変調部MPRを有する。第2位相変調素子54Gは、第2光源52Gからの光LGを回折することによりこの光LGを所定の配光パターンとする複数の変調部MPGを有する。第3位相変調素子54Bは、第3光源52Bからの光LBを回折することによりこの光LBを所定の配光パターンとする複数の変調部MPBを有する。第1位相変調素子54Rの入射面の縦方向の幅H54は、当該入射面の横方向の幅WRよりも大とされる。第2位相変調素子54Gの入射面の縦方向の幅H54は、当該入射面の横方向の幅WGよりも大とされ、第3位相変調素子54Bの入射面の縦方向の幅H54は、当該入射面の横方向の幅WBよりも大とされる。第1位相変調素子54Rにおける光LRの入射スポットSRの大きさは、少なくとも1つの変調部MPRを含むことができる大きさとされ、第2位相変調素子54Gにおける光LGの入射スポットSGの大きさは、少なくとも1つの変調部MPGを含むことができる大きさとされ、第3位相変調素子54Bにおける光LBの入射スポットSBの大きさは、少なくとも1つの変調部MPBを含むことができる大きさとされる。複数の変調部MPRの少なくとも一部は縦方向に並列され、複数の変調部MPGの少なくとも一部は縦方向に並列され、複数の変調部MPBの少なくとも一部は縦方向に並列される。
Therefore, the
車両の振動の鉛直方向の振幅は、水平方向の振幅よりも大きくなる傾向にあり、車両用前照灯1もこの車両と同様に振動する。このため、位相変調素子集合体54の各位相変調素子54R,54G,54Bにおける光LR,LG,LBの入射スポットSR,SG,SBは、それぞれ水平方向よりも鉛直方向に振動する傾向にある。つまり、入射スポットSR,SG,SBは、水平方向と平行な方向である横方向よりも鉛直方向が入射面EFに投影された方向と平行な方向である縦方向に振動する傾向にある。本実施形態の車両用前照灯1では、上記のように、それぞれの位相変調素子54R,54G,54Bの入射面の縦方向の幅H54は、当該入射面の横方向の幅WR,WG,WBよりも大とされている。このため、本実施形態の車両用前照灯1は、車両の振動に応じて入射スポットSR,SG,SBが縦方向に振動する場合でも、この入射スポットSR,SG,SBの一部が位相変調素子54R,54G,54Bの入射面からはみ出すことを抑制でき、エネルギー効率が低下することを抑制し得る。また、本実施形態の車両用前照灯1では、上記のように、それぞれの入射スポットSR,SG,SBの大きさは、少なくとも1つの変調部MPR,MPG,MPBを含むことができる大きさとされる。また、それぞれの変調部MPR,MPG,MPBの少なくとも一部は、縦方向に並列される。このため、本実施形態の車両用前照灯1では、車両の振動に応じて入射スポットSR,SG,SBが縦方向に移動する場合でも、いずれかの変調部MPRに光LRが入射し得、いずれかの変調部MPGに光LGが入射し得、いずれかの変調部MPGに光LBが入射し得る。従って、本実施形態の車両用前照灯1は、このような場合でも、ロービームの配光パターンPLを形成し得る。
The vertical amplitude of vehicle vibration tends to be larger than the horizontal amplitude, and the
また、第1の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、複数の光源52R,52G,52Bを有し、位相変調素子集合体54は、第1光源52Rからの光LRが入射する第1位相変調素子54Rと、第2光源52Gからの光LGが入射する第2位相変調素子54Gと、第3光源52Bからの光LBが入射する第3位相変調素子54Bとを有する。つまり、位相変調素子集合体54のこれら位相変調素子54R,54G,54Bは光源52R,52G,52Bごとに設けられている。また、位相変調素子集合体54から第1光源52Rまでの光路長は、位相変調素子集合体54から第2光源52Gまでの光路長よりも長く、位相変調素子集合体54から第2光源52Gまでの光路長は、位相変調素子集合体54から第3光源52Bまでの光路長よりも長い。つまり、第1位相変調素子54Rから第1光源52Rまでの光路長は、第2位相変調素子54Gから第2光源52Gまでの光路長よりも長く、第2位相変調素子54Gから第2光源52Gまでの光路長は、第3位相変調素子54Bから第3光源52Bまでの光路長よりも長い。また、第1位相変調素子54Rにおける入射スポットSRの縦方向における幅SHRは、第2位相変調素子54Gにおける入射スポットSGの縦方向における幅SHG及び第3位相変調素子54Bにおける入射スポットSBの縦方向における幅SHBよりも小さい。つまり、対応する光源との光路長が最大である第1位相変調素子54Rにおける入射スポットSRの縦方向における幅SHRは、他の位相変調素子54G,54Bにおける入射スポットSG,SBの縦方向における幅SHG,SHBのうち最大の幅以下とされる。
Further, the
入射スポットの位相変調素子に対する振動の振幅は、位相変調素子と光源との光路長が長くなるにつれて大きくなる傾向にある。本実施形態の車両用前照灯1では、入射スポットの位相変調素子に対する振動の振幅が大きくなりやすい第1位相変調素子54Rにおける入射スポットSRの縦方向の幅SHRは、他の位相変調素子54G,54Bにおける入射スポットSG,SBの縦方向の幅よりも小とされる。このため、位相変調素子54R,54G,54Bの入射面の縦方向の幅や位相変調素子54R,54G,54Bと光源52R,52G,52Bとの光路長を調節しなくても、入射スポットの位相変調素子に対する振動の振幅が大きくなりやすい第1位相変調素子54Rにおける入射スポットSRの一部が位相変調素子54Rの入射面からはみ出すことを抑制し得る。従って、位相変調素子54R,54G,54Bの大きさや光源52R,52G,52Bに対する位相変調素子54R,54G,54Bの配置の自由度を向上し得る。
The amplitude of vibration of the incident spot relative to the phase modulation element tends to increase as the optical path length between the phase modulation element and the light source becomes longer. In the
また、第1の態様としての本実施形態の車両用前照灯1では、位相変調素子集合体54は、第2位相変調素子54Gに第1位相変調素子54Rと第3位相変調素子54Bが接続されてこれら位相変調素子54R,54G,54Bが一体に形成された構成とされている。従って、本実施形態の車両用前照灯1では、これら位相変調素子54R,54G,54Bが別個に設けられる場合と比べて、部品点数を減少し得る。
Further, in the
また、第1の態様としての本実施形態の車両用前照灯1では、第1位相変調素子54Rにおける入射スポットSRは特定の方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSRの長手方向である特定の方向は鉛直方向である縦方向と非平行とされる。このため、入射スポットSRの長手方向である特定の方向と鉛直方向とが平行とされる場合と比べて、入射スポットSRの鉛直方向の幅SHRを小さくし得る。従って、入射スポットSRの長手方向である特定の方向と鉛直方向とが平行とされる場合と比べて、車両の振動に応じて入射スポットSRが鉛直方向に振動する際にこの入射スポットSRの一部が位相変調素子54Rの入射面からはみ出すことを抑制し得る。なお、車両の振動に応じて入射スポットSRの一部が第1位相変調素子54Rの入射面からはみ出すことを抑制する観点では、本実施形態のように、入射スポットSRの長手方向である特定の方向と水平方向である横方向とが平行とされることが好ましい。
Further, in the
また、第1の態様としての本実施形態の車両用前照灯1では、第2位相変調素子54Gにおける入射スポットSGは特定の方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSGの長手方向である特定の方向と水平方向である横方向とが非平行とされる。また、第3位相変調素子54Bにおける入射スポットSBは特定の方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSBの長手方向である特定の方向と水平方向である横方向とが非平行とされる。このため、入射スポットSG,SBの長手方向である特定の方向と水平方向とが平行とされる場合と比べて、位相変調素子54G,54Bの水平方向である横方向の幅を小さくすることができ、車両用前照灯1の製造コストを低減し得る。なお、位相変調素子54R,54Bの横方向の幅WG,WBを小さくする観点では、本実施形態のように、入射スポットSG,SBの長手方向である特定の方向と鉛直方向である縦方向とが平行とされることが好ましい。
Further, in the
また、第1の態様としての本実施形態の車両用前照灯1では、縦方向に並列される変調部MPRの数は、横方向に並列される変調部MPRの数よりも多い。また、縦方向に並列される変調部MPGの数は、横方向に並列される変調部MPGの数よりも多く、縦方向に並列される変調部MPBの数は、横方向に並列される変調部MPBの数よりも多い。
Further, in the
このため、縦方向に並列される変調部MPRの数が横方向に並列される変調部MPRの数よりも少ない場合と比べて、車両の振動に応じて入射スポットSRが縦方向に振動する際に第1光源52Rからの光LRをいずれかの変調部MPRに入射させ易くし得る。また、変調部MPRと同様に、車両の振動に応じて入射スポットSGが縦方向に振動する際に第2光源52Gからの光LGをいずれかの変調部MPGに入射させ易くし得る。また、変調部MPRと同様に、車両の振動に応じて入射スポットSBが縦方向に振動する際に第3光源52Bからの光LBをいずれかの変調部MPBに入射させ易くし得る。
Therefore, when the incident spot SR vibrates in the vertical direction in response to vehicle vibration, compared to the case where the number of modulation units MPR arranged in parallel in the vertical direction is smaller than the number of modulation units MPR arranged in parallel in the horizontal direction, The light LR from the first
(第2実施形態)
次に、本発明の第1の態様としての第2実施形態について図6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。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment as a first aspect of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Note that components that are the same or equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図6は、本発明の第1の態様としての第2実施形態における光学系ユニットを図2と同様に示す図である。なお、図6では、理解を容易にするために、ヒートシンク30、カバー36等の記載が省略されている。図6に示すように、本実施形態の光学系ユニット50は、位相変調素子54R,54G,54Bが互いに離間している点、導光光学系155に替わって合成光学系55を備える点において、第1実施形態の光学系ユニット50と異なる。
FIG. 6 is a diagram similar to FIG. 2 showing an optical system unit in a second embodiment as the first aspect of the present invention. Note that in FIG. 6, descriptions of the
本実施形態のそれぞれの位相変調素子54R,54G,54Bは、第1実施形態の位相変調素子54R,54G,54Bと同様に、LCOSとされる。また、位相変調素子54Rは、光が入射する入射面EFR側から見る正面視において縦方向に長尺な概ね長方形に形成されている。このため、第1位相変調素子54Rの入射面EFRの縦方向の幅は当該第1位相変調素子54Rの入射面EFRの横方向の幅よりも大とされる。第1位相変調素子54Rには、マトリックス状に配置された複数の変調部MPRが形成され、第1位相変調素子54Rにおける縦方向に並列される変調部MPRの数は、横方向に並列される変調部MPRの数よりも多い。第1位相変調素子54Rには第1光源52Rからの光LRが入射し、第1位相変調素子54Rはこの光LRが回折された第1の光DLRを出射する。本実施形態では、第1実施形態と同様に、半導体レーザとされる第1光源52Rからの光LRの形状は調整されないため、第1位相変調素子54Rにおける入射スポットSRの形状は概ね楕円形状とされる。本実施形態では、第1実施形態と同様に、概ね楕円形状の入射スポットSRの大きさは少なくとも1つの変調部MPRを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSRの長軸LARは水平方向である横方向と概ね平行とされる。
Each of the
本実施形態の第2位相変調素子54Gは、光が入射する入射面EFG側から見る正面視において縦方向に長尺な概ね長方形に形成されている。このため、第2位相変調素子54Gの入射面EFRの縦方向の幅は当該第2位相変調素子54Gの入射面EFRの横方向の幅よりも大とされる。第2位相変調素子54Gには、マトリックス状に配置された複数の変調部MPRが形成され、第2位相変調素子54Gにおける縦方向に並列される変調部MPGの数は、横方向に並列される変調部MPGの数よりも多い。第2位相変調素子54Gには第2光源52Gからの光LGが入射し、第2位相変調素子54Gはこの光LGが回折された第2の光DLGを出射する。本実施形態では、第1実施形態と同様に、半導体レーザとされる第2光源52Gからの光LGの形状は調整されないため、第2位相変調素子54Gにおける入射スポットSGの形状は概ね楕円形状とされる。本実施形態では、第1実施形態と同様に、概ね楕円形状の入射スポットSGの大きさは少なくとも1つの変調部MPGを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSGの長軸LAGは鉛直方向である縦方向と概ね平行とされる。
The second
本実施形態の第3位相変調素子54Bは、光が入射する入射面EFB側から見る正面視において縦方向に長尺な概ね長方形に形成されている。このため、第3位相変調素子54Bの入射面EFBの縦方向の幅は当該第3位相変調素子54Bの入射面EFBの横方向の幅よりも大とされる。第3位相変調素子54Bには、マトリックス状に配置された複数の変調部MPBが形成され、第3位相変調素子54Bにおける縦方向に並列される変調部MPBの数は、横方向に並列される変調部MPBの数よりも多い。第3位相変調素子54Bには第3光源52Bからの光LBが入射し、第3位相変調素子54Bはこの光LBが回折された第3の光DLBを出射する。本実施形態では、第1実施形態と同様に、半導体レーザとされる第3光源52Bからの光LBの形状は調整されないため、第3位相変調素子54Bにおける入射スポットSBの形状は概ね楕円形状とされる。本実施形態では、第1実施形態と同様に、概ね楕円形状の入射スポットSBの大きさは少なくとも1つの変調部MPBを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSBの長軸LABは鉛直方向である縦方向と概ね平行とされる。
The third
本実施形態の合成光学系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位相変調素子54Rから出射する第1の光DLRと、第2位相変調素子54Gから出射する第2の光DLG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DLRを透過すると共に第2の光DLGを反射することで第1の光DLRと第2の光DLG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DLR及び第2の光DLGと、第3位相変調素子54Bから出射する第3の光DLB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DLR及び第2の光DLGを透過すると共に第3の光DLBを反射することで第1の光DLRと第2の光DLGと第3の光DLBとを合成する。このような第1光学素子55f、第2光学素子55sとして、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と透過し、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。
The combining
こうして、合成光学系55において第1の光DLRと第2の光DLGと第3の光DLBとが合成され、この光が合成光学系55から出射する。なお、図6では、第1の光DLRは実線で示され、第2の光DLGは破線で示され、第3の光DLBは一点鎖線で示され、これら光DLR,DLG,DLBはずらして示されている。
In this way, the first light DLR, the second light DLG, and the third light DLB are combined in the combining
本実施形態では、位相変調素子54R,54G,54Bは、位相変調素子54R,54G,54Bのそれぞれから出射する光DLR,DLG,DLBが合成光学系55によって合成された光がロービームの配光パターンPLとなるように、光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBをそれぞれ回折する。このため、第1位相変調素子54Rからはロービームの配光パターンPLの赤色成分の光である第1の光DLRが出射し、第2位相変調素子54Gからはロービームの配光パターンPLの緑色成分の光である第2の光DLGが出射し、第3位相変調素子54Bからはロービームの配光パターンPLの青色成分の光である第3の光DLBが出射する。
In the present embodiment, the
上記のように合成光学系55においてこれら光DLR,DLG,DLBが合成され、この合成された白色の光は、カバー36の開口36H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の配光パターンPLを有しているため、照射される光はロービームとなる。
As described above, these lights DLR, DLG, and DLB are combined in the combining
本実施形態の車両用前照灯1は、第1実施形態と同様にして、車両の振動に応じて入射スポットSR,SG,SBが縦方向に振動する場合でも、入射スポットSR,SG,SBの一部が位相変調素子54R,54G,54Bの入射面EFR,EFG,EFBからはみ出すことを抑制でき、エネルギー効率が低下することを抑制し得る。また、本実施形態の車両用前照灯1では、第1実施形態と同様にして、車両の振動に応じて入射スポットSR,SG,SBが縦方向に振動する場合でも、いずれかの変調部MPRに光LRが入射し得、いずれかの変調部MPGに光LGが入射し得、いずれかの変調部MPBに光LBが入射し得る。このため、本実施形態の車両用前照灯1は、このような場合でも、ロービームの配光パターンPLを形成し得る。
Similarly to the first embodiment, the
(第3実施形態)
次に、本発明の第1の態様としての第3実施形態について詳細に説明する。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。本実施形態の光学系ユニット50は、位相変調素子集合体54に替わって、1つの位相変調素子54Sを備える点において、第1実施形態の光学系ユニット50と主に異なる。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment as the first aspect of the present invention will be described in detail. Note that components that are the same or equivalent to those in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified. The
図7は、本発明の第1の態様としての第3実施形態における位相変調素子の正面図である。なお、図7は、光が入射する入射面側から見る位相変調素子54Sの正面図であり、図7では、位相変調素子54Sは概略的に示されている。
FIG. 7 is a front view of a phase modulation element in a third embodiment as a first aspect of the present invention. Note that FIG. 7 is a front view of the
本実施形態では、位相変調素子54Sの構成は第1実施形態の位相変調素子54Rと同様の構成とされる。本実施形態の位相変調素子54Sは、光が入射する入射面側から見る正面視において、鉛直方向である縦方向に長尺な概ね長方形に形成されている。このため、位相変調素子54Sの入射面の縦方向の幅H54は位相変調素子54Sの入射面の横方向の幅WSよりも大とされる。位相変調素子54Sには、第1実施形態の位相変調素子54Rと同様に、マトリックス状に配置された複数の変調部MPSが形成される。縦方向に並列される変調部MPSの数は、横方向に並列される変調部MPSの数よりも多い。変調部MPSは、第1実施形態の変調部MPRと同様に、マトリックス状に配置された複数のドットを含み、当該変調部MPSに入射する光を回折して出射する。
In this embodiment, the configuration of the
本実施形態では、発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBは、上記第1実施形態と同様に、導光光学系155によって位相変調素子54Sに導光され、位相変調素子54Sに入射する。このため、以下では図2を参照して、位相変調素子54Sへのこれら光LR,LG,LBの入射について説明する。本実施形態では、光源52R,52G,52Bに供給される電力が調整されて、これら光源52R,52G,52Bごとに交互にレーザ光が出射され、発光光学系51R,51G,51Bごとに交互に光LR,LG,LBが出射される。つまり、第1発光光学系51Rが光LRを出射しているときは第2発光光学系51Gと第3発光光学系51Bは光LG,LBを非出射とし、第2発光光学系51Gが光LGを出射しているときは第1発光光学系51Rと第3発光光学系51Bは光LR,LBを非出射とし、第3発光光学系51Bが光LBを出射しているときは第1発光光学系51Rと第2発光光学系51Gは光LR,LGを非出射とする。そして、光源52R,52G,52Bごとのレーザ光の出射が順次切り換えられ、発光光学系51R,51G,51Bごとの光LR,LG,LBの出射が順次切り換えられる。このため、これら発光光学系51R,51G,51Bから出射する互いに波長帯域の異なる光LR,LG,LBが順次位相変調素子54Sに入射する。位相変調素子54Sは入射する光LR,LG,LBが回折された光DLR,DLG,DLBを順次出射する。なお、本実施形態では、上記第1実施形態と同様に、位相変調素子54Sから第1光源52Rまでの光路長は、位相変調素子54Sから第2光源52Gまでの光路長よりも長く、位相変調素子54Sから第2光源52Gまでの光路長は、位相変調素子54Sから第3光源52Bまでの光路長よりも長い。
In this embodiment, the lights LR, LG, and LB emitted from the light emitting
図7には、赤色の光LRが照射される領域である入射スポットSRと、緑色の光LGが照射される領域である入射スポットSGと、青色の光LBが照射される領域である入射スポットSBと、が示されている。なお、図7では、入射スポットSRは実線で示され、入射スポットSGは破線で示され、入射スポットSBは一点鎖線で示されている。本実施形態では、第1実施形態と同様に、半導体レーザとされる光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBの形状は調整されないため、位相変調素子54Sにおけるこれら光LR,LG,LBの入射スポットSR,SG,SBの形状は概ね楕円形状とされる。本実施形態では、これら概ね楕円形状の入射スポットSR,SG,SBの大きさはそれぞれ少なくとも1つの変調部MPSを含むことができる大きさとされる。また、これら入射スポットSR,SG,SBは互いに重なっている。
FIG. 7 shows an incident spot SR that is an area that is irradiated with red light LR, an incident spot SG that is an area that is irradiated with green light LG, and an incident spot that is an area that is irradiated with blue light LB. SB is shown. In addition, in FIG. 7, the incident spot SR is shown by a solid line, the incident spot SG is shown by a broken line, and the incident spot SB is shown by a chain line. In this embodiment, as in the first embodiment, the shapes of the lights LR, LG, and LB from the
本実施形態では、入射スポットSRは、横方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSRの長手方向と縦方向とは非平行である。また、入射スポットSGは、縦方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSGの長手方向と横方向とは非平行である。また、入射スポットSBは、縦方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSBの長手方向と横方向とは非平行である。また、本実施形態では、入射スポットSRの縦方向の幅は、入射スポットSGの縦方向の幅よりも小さくされ、入射スポットSGの縦方向における幅は、入射スポットSBの縦方向における幅と概ね同じとされる。 In this embodiment, the incident spot SR has a generally elliptical shape that is elongated in the horizontal direction, and the longitudinal direction and the vertical direction of the incident spot SR are non-parallel. Further, the incident spot SG has a generally elliptical shape that is elongated in the vertical direction, and the longitudinal direction and the horizontal direction of the incident spot SG are non-parallel. Further, the incident spot SB has a generally elliptical shape that is elongated in the vertical direction, and the longitudinal direction and the horizontal direction of the incident spot SB are non-parallel. Further, in this embodiment, the vertical width of the incident spot SR is smaller than the vertical width of the incident spot SG, and the vertical width of the incident spot SG is approximately the same as the vertical width of the incident spot SB. considered to be the same.
次に、本実施形態の位相変調素子54Sからの光の出射について説明する。具体的には、ロービームの配光パターンPLの光を車両用前照灯1が出射する場合を例に説明する。
Next, the emission of light from the
本実施形態では、位相変調素子54Sは、上記のような光源52R,52G,52Bごとのレーザ光の出射の切り換りに同期して位相変調パターンを変更する。具体的には、位相変調素子54Sは、光源52Rからの光LRが入射する場合には、この光源52Rに対応する位相変調パターンであって、位相変調素子54Sから出射する第1の光DLRがロービームの配光パターンの赤色成分の光となる位相変調パターンにする。このため、位相変調素子54Sは、光源52Rからの光LRが入射する場合には、ロービームの配光パターンの赤色成分の光である第1の光DLRを出射する。また、位相変調素子54Sは、光源52Gからの光LGが入射する場合には、この光源52Gに対応する位相変調パターンであって、位相変調素子54Sから出射する第2の光DLGがロービームの配光パターンの緑色成分の光となる位相変調パターンにする。このため、位相変調素子54Sは、光源52Gからの光LGが入射する場合には、ロービームの配光パターンの緑色成分の光である第2の光DLGを出射する。また、位相変調素子54Sは、光源52Bからの光LBが入射する場合には、この光源52Bに対応する位相変調パターンであって、位相変調素子54Sから出射する第3の光DLBがロービームの配光パターンの青色成分の光となる位相変調パターンにする。このため、位相変調素子54Sは、光源52Bからの光LBが入射する場合には、ロービームの配光パターンの青色成分の光である第3の光DLBを出射する。
In this embodiment, the
つまり、位相変調素子54Sは、このように入射する光LR,LG,LBの波長帯域に応じて位相変調パターンを変更することで、ロービームの赤色成分の光である第1の光DLRと、ロービームの緑色成分の光である第2の光DLGと、ロービームの青色成分の光である第3の光DLBとを順次出射する。これら光DLR,DLG,DLBは、それぞれカバー36の開口36Hから出射し、フロントカバー12を介して車両用前照灯1の外部に順次照射される。このとき、第1の光DLR、第2の光DLG、及び第3の光DLBは、車両から所定の距離離れた焦点位置において、それぞれの光が照射される領域が互いに重な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。なお、第1の光DLR、第2の光DLG、及び第3の光DLBは、この焦点位置においてそれぞれの光DLR,DLG,DLBが照射される領域の外形が概ね一致するように照射されることが好ましい。また、本実施形態では、光源52R,52G,52Bから出射されるレーザ光のそれぞれの出射時間の長さは概ね同じとされるため、光DLR,DLG,DLBのそれぞれの出射時間の長さも概ね同じとなる。
In other words, by changing the phase modulation pattern according to the wavelength bands of the incident lights LR, LG, and LB in this way, the
ところで、人の視覚の時間分解能よりも短い周期で色の異なる光が繰り返し照射される場合、人は残像効果によってこの異なる色の光が合成された光が照射されていると認識し得る。本実施形態において、第1光源52Rがレーザ光を出射してから再度第1光源52Rがレーザ光を出射するまでの時間が人の視覚の時間分解能よりも短くされた場合、人の視覚の時間分解能よりも短い周期で位相変調素子54Sから出射する光DLR,DLG,DLBが繰り返し照射され、赤色の光DLRと緑色の光DLGと青色の光DLBとが残像効果によって合成される。上記のように、この光DLR,DLG,DLBのそれぞれの出射時間の長さは概ね同じであり、光源52R,52G,52Bから出射されるレーザ光の強度は、上記第1実施形態と同様の所定の強度とされる。このため、残像効果によって合成される光の色は、第1実施形態における光DLR,DLG,DLBが合成された光と同じ白色となる。また、光DLR,DLG,DLBが合成された光の配光パターンは、ロービームの配光パターンPLとなるため、光DLR,DLG,DLBが残像効果によって合成された光の配光パターンもロービームの配光パターンPLとなる。このようにして、ロービームの配光パターンPLの光が車両用前照灯1から出射する。
By the way, when light of different colors is repeatedly irradiated at a cycle shorter than the time resolution of human vision, the human can recognize that light that is a combination of the different colors is irradiated due to the afterimage effect. In this embodiment, if the time from when the first
光源52R,52G,52Bからレーザ光を繰り返し出射する周期は、残像効果によって合成される光のちらつきを感じることを抑制する観点から、1/15s以下とされることが好ましい。人の視覚の時間分解能は概ね1/30sである。車両用灯具であれば、光の出射の周期が2倍程度であれば光のちらつきを感じることを抑制できる。この周期が1/30s以下であれば、人の視覚の時間分解能を概ね超える。従って、光のちらつきを感じることをより抑制できる。また、光のちらつきを感じることをより抑制する観点では、この周期は1/60s以下であることが好ましい。
The period of repeatedly emitting laser light from the
本実施形態では、上記のように、位相変調素子54Sの入射面の縦方向の幅H54は、当該入射面の横方向の幅WSよりも大とされている。また、位相変調素子54Sにおける入射スポットSR,SG,SBの大きさは、少なくとも1つの変調部MPSを含むことができる大きさとされ、複数の変調部MPSの少なくとも一部は、縦方向に並列される。従って、本実施形態の車両用前照灯1は、第1実施形態と同様にして、車両の振動に応じて入射スポットSR,SG,SBが縦方向に移動する場合でも、ロービームの配光パターンPLを形成し得る。
In this embodiment, as described above, the vertical width H54 of the entrance surface of the
また、本実施形態では、上記のように、対応する光源との光路長が最大である入射スポットSRの縦方向における幅は、他の入射スポットSG,SBの縦方向における幅のうち最大の幅以下とされる。このため、本実施形態の車両用前照灯1は、第1実施形態と同様にして、位相変調素子54Sの入射面の縦方向の幅H54や位相変調素子54Sと光源52R,52G,52Bとの光路長を調節しなくても、入射スポットの位相変調素子54Sに対する振動の振幅が大きくなりやすい入射スポットSRの一部が位相変調素子54Sの入射面からはみ出すことを抑制し得る。
In addition, in this embodiment, as described above, the width in the vertical direction of the incident spot SR having the maximum optical path length with the corresponding light source is the largest width among the widths in the vertical direction of the other incident spots SG and SB. The following shall apply. Therefore, in the
また、本実施形態では、入射スポットSRは特定の方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSRの長手方向である特定の方向は鉛直方向である縦方向と非平行とされる。従って、本実施形態の車両用前照灯1は、第1実施形態と同様にして、入射スポットSRの長手方向である特定の方向と鉛直方向とが平行とされる場合と比べて、車両の振動に応じて入射スポットSRが鉛直方向に振動する際にこの入射スポットSRの一部が位相変調素子54Rの入射面からはみ出すことを抑制し得る。
Further, in this embodiment, the incident spot SR has a generally elliptical shape that is elongated in a specific direction, and the specific direction that is the longitudinal direction of the incident spot SR is non-parallel to the vertical direction that is the vertical direction. Therefore, the
また、本実施形態では、縦方向に並列される変調部MPSの数は、横方向に並列される変調部MPSの数よりも多い。このため、第1実施形態と同様にして、縦方向に並列される変調部MPSの数が横方向に並列される変調部MPSの数よりも少ない場合と比べて、車両の振動に応じて入射スポットSR,SG,SBが縦方向に振動する際に光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBをいずれかの変調部MPGに入射させ易くし得る。
Furthermore, in this embodiment, the number of modulation units MPS arranged in parallel in the vertical direction is greater than the number of modulation units MPS arranged in parallel in the horizontal direction. Therefore, as in the first embodiment, compared to the case where the number of modulation units MPS arranged in parallel in the vertical direction is smaller than the number of modulation units MPS arranged in parallel in the horizontal direction, the incident When the spots SR, SG, and SB vibrate in the vertical direction, the lights LR, LG, and LB from the
また、本実施形態の車両用前照灯1は、3つの光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBを回折する位相変調素子を共通の位相変調素子とすることができるため、部品点数を減少したり、小型化したりし得る。
Further, in the
なお、第1の態様としての車両用灯具は、光源と、この光源からの光を回折することによりこの光を所定の配光パターンとする複数の変調部を有する位相変調素子とを備え、位相変調素子における光が入射する入射面の縦方向の幅は、当該入射面の横方向の幅よりも大とされ、位相変調素子における光の入射スポットの大きさは、少なくとも1つの変調部を含むことができる大きさとされ、複数の変調部の少なくとも一部は、位相変調素子の縦方向に並列される限りにおいて、特に限定されるものではない。このような構成の車両用灯具は、車両の振動に応じて入射スポットが縦方向に振動する場合でも、この入射スポットの一部が位相変調素子の入射面からはみ出すことを抑制でき、エネルギー効率が低下することを抑制し得る。また、この車両用灯具は、車両の振動に応じて入射スポットが縦方向に振動する場合でも、いずれかの変調部に光が入射し得るため、所定の配光パターンを形成し得る。 Note that the vehicle lamp according to the first aspect includes a light source and a phase modulation element having a plurality of modulation sections that diffracts the light from the light source to form a predetermined light distribution pattern. The vertical width of the light incident surface of the modulation element is larger than the horizontal width of the light incidence surface, and the size of the light incident spot on the phase modulation element includes at least one modulation part. There is no particular limitation on the size of the phase modulation element, as long as at least some of the plurality of modulation sections are arranged in parallel in the vertical direction of the phase modulation element. A vehicle lamp with such a configuration can prevent a part of the incident spot from protruding from the incident surface of the phase modulation element even when the incident spot vibrates in the vertical direction in response to vehicle vibration, resulting in improved energy efficiency. It is possible to suppress the decrease. Further, in this vehicle lamp, even when the incident spot vibrates in the vertical direction in response to vibrations of the vehicle, light can enter any modulation section, so that a predetermined light distribution pattern can be formed.
また、第1の態様としての第1~第3実施形態では、車両用灯具としての車両用前照灯1はロービームを照射するものとされたが、第1の態様としての車両用灯具が照射する光はロービームに限定されない。例えば、車両用灯具は、ハイビームを照射するものとされても良く、画像を構成する光を照射するものとされても良い。車両用灯具がハイビームを照射するものとされる場合、図5(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の配光パターンPHの光が照射される。なお、図5(B)のハイビームの配光パターンPHのうち、領域PHA1は最も光の強度が高い領域であり、領域PHA2は領域PHA1よりも光の強度が低い領域である。つまり、第1実施形態の位相変調素子集合体54におけるそれぞれの位相変調素子54R,54G,54Bは、合成された光がハイビームの強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ものとされる。また、第1の態様としての第2実施形態のそれぞれの位相変調素子54R,54G,54Bは、合成された光がハイビームの強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ものとされる。また、第3実施形態の位相変調素子54Sは、残像効果によって合成された光がハイビームの強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ものとされる。また、車両用灯具が画像を構成する光を照射するものとされる場合、車両用灯具が出射する光の方向や車両用灯具が車両に取り付けられる位置は特に限定されない。
In addition, in the first to third embodiments as the first aspect, the
また、第1の態様としての第1~第3実施形態では、位相変調素子54R,54G,54B,54Sは、反射型の位相変調素子とされた。しかし、位相変調素子として、例えば、液晶パネルであるLCD(Liquid Crystal display)、シリコン基板上に複数の反射体が形成されたGLV(Grating Light Valve)、回折格子等を用いても良い。LCDは、透過型の位相変調素子である。このLCDは、上記の反射型の液晶パネルであるLCOSと同様に、各ドットにおいて液晶層を挟み込む一対の電極の間に印加される電圧を制御することで、各ドットから出射する光の位相の変化量が調整され、出射する光の配光パターンを所望の配光パターンにし得る。なお、この一対の電極は透明電極とされる。また、GLVは、反射型の位相変調素子である。このGLVは、反射体のたわみを電気的に制御することによって、入射する光を回折して出射するとともに出射する光の配光パターンを所望の配光パターンにし得る。
Further, in the first to third embodiments as the first aspect, the
また、第1の態様としての第1実施形態では、位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rと第2位相変調素子54Gと第3位相変調素子54Bとは横方向に隣接して並列されていた。しかし、これら位相変調素子54R,54G,54Bは縦方向に並列されていても良く、縦方向及び横方向に並列されていても良い。
Further, in the first embodiment as the first aspect, the first
また、第1の態様としての第1実施形態及び第3実施形態では、導光光学系155は、反射ミラー155m、第1光学素子155f、及び第2光学素子155sを備えていた。しかし、導光光学系155は、それぞれの発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBを位相変調素子集合体54や位相変調素子54Sに導光すれば良く、上記第1実施形態や第3実施形態の構成に限定されない。例えば、導光光学系155は反射ミラー155mを備えていなくても良い。このような場合、第1発光光学系51Rから出射する光LRを第1光学素子155fに入射させる。また、上記第1実施形態や第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155fや第2光学素子155sに用いられても良い。
Further, in the first embodiment as the first aspect and the third embodiment, the light guide
また、第1の態様としての第1実施形態及び第3実施形態では、光学系ユニット50は、発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBを位相変調素子集合体54や位相変調素子54Sに導く導光光学系155を備えていた。しかし、光学系ユニット50は、導光光学系155を備えていなくても良い。この場合、これら光LR,LG,LBが位相変調素子集合体54や位相変調素子54Sに入射するように、発光光学系51R,51G,51Bを配置する。
Further, in the first embodiment as the first aspect and the third embodiment, the
また、第1の態様としての第2実施形態では、第1光学素子55fは、第1の光DLRを透過すると共に第2の光DLGを反射することで第1の光DLRと第2の光DLG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DLR及び第2の光DLGを透過すると共に第3の光DLBを反射することで第1の光DLRと第2の光DLGと第3の光DLB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DLBと第2の光DLG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DLB及び第2の光DLGと第1の光DLRとが合成される構成とされても良い。この場合、上記第2実施形態において、第1光源52R、第1コリメートレンズ53R、及び第1位相変調素子54Rと、第3光源52B、第3コリメートレンズ53B、及び第3位相変調素子54Bとの位置が入れ替わる。また、上記第2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、第2実施形態では、合成光学系55は、それぞれの位相変調素子54R,54G,54Bから出射する光DLR,DLG,DLBを合成すれば良く、上記第2実施形態の構成や上記構成に限定されない。
Further, in the second embodiment as the first aspect, the first
また、第1の態様としての第2実施形態では、光学系ユニット50は、第1の光DLRと第2の光DLGと第3の光DLBとを合成する合成光学系55を備えていた。しかし、光学系ユニット50は、合成光学系55を備えていなくても良い。この場合、上記第1実施形態と同様にして、それぞれの位相変調素子54R,54G,54Bは、それぞれの位相変調素子54R,54G,54Bから出射する光DLR,DLG,DLBが合成されるように、入射する光LR,LG,LBを回折する。
Further, in the second embodiment as the first aspect, the
また、第1の態様としての第1実施形態では、光学系ユニット50は、第1の光DLRと第2の光DLGと第3の光DLBとを合成する合成光学系を備えていなかった。しかし、第1実施形態の光学系ユニット50は、第2実施形態と同様に、合成光学系を備えていても良い。
Further, in the first embodiment as the first aspect, the
また、第1の態様としての第2実施形態では、光学系ユニット50は、発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBを位相変調素子54R,54G,54Bに導く導光光学系を備えていなかった。しかし、第2実施形態の光学系ユニット50は、第1実施形態と同様に、導光光学系を備えていても良い。
Further, in the second embodiment as the first aspect, the
また、第1の態様としての第1~第3実施形態では、灯具ユニット20は、結像レンズを含む結像レンズ系を備えていなかった。しかし、灯具ユニット20は、結像レンズ系を備え、光学系ユニット50から出射する光をこの結像レンズ系を介して出射させても良い。このような構成にすることで、出射する光の配光パターンをより広い配光パターンにし易くし得る。なお、ここでの広いとは、車両から所定の距離離れた鉛直面上に形成される配光パターンを比べた際に広いことを表している。
Further, in the first to third embodiments as the first aspect, the
また、第1の態様としての第1~第3実施形態では、入射スポットSR,SG,SBは、概ね楕円形状とされていた。しかし、入射スポットSR,SG,SBの形状は特に限定されるものではなく、例えば円形であっても良い。 Furthermore, in the first to third embodiments as the first aspect, the incident spots SR, SG, and SB were generally elliptical. However, the shapes of the incident spots SR, SG, and SB are not particularly limited, and may be circular, for example.
また、第1の形態としての第1~第3実施形態では、それぞれの位相変調素子54R,54G,54B,54Sの形状は概ね長方形とされ、それぞれの入射面も概ね長方形とされていた。しかし、位相変調素子54R,54G,54B,54Sの入射面の形状は鉛直方向の幅が水平方向の幅よりも大とされる形状であれば良い。
Further, in the first to third embodiments as the first form, the shapes of the
また、第1の形態としての第1実施形態では、3つの位相変調素子54R,54G,54Bの全てが一体に形成されていた。しかし、部品点数を減少し得る観点では、複数の位相変調素子のうち少なくとも1つの位相変調素子が少なくとも1つの他の位相変調素子に接続されてこの他の位相変調素子と一体に形成されれば良い。
Further, in the first embodiment as the first form, all three
また、第1の形態としての第3実施形態では、3つの光源52R,52G,52Bが、これら光源52R,52G,52Bごとに交互に光を出射していた。しかし、部品点数の減少や小型化の観点では、少なくとも2つの光源が、当該光源ごとに交互に光を出射していれば良い。この場合、少なくとも2つの光源から出射する光が入射する位相変調素子から出射する光は残像効果によって合成され、この残像効果によって合成される光と他の位相変調素子から出射する光とが合成されて、所定の配光パターンの光が照射される。
Further, in the third embodiment as the first form, the three
また、第1の形態としての第1実施形態では、互いに異なる波長帯域のレーザ光を出射する3つの光源52R,52G,52Bと、3つの位相変調素子54R,54G,54Bが一体とされた1つの位相変調素子集合体54とを備える光学系ユニット50を例に説明した。また、第1の形態としての第2実施形態では、互いに異なる波長帯域のレーザ光を出射する3つの光源52R,52G,52Bと、光源52R,52G,52Bに一対一で対応する3つの位相変調素子54R,54G,54Bとを備える光学系ユニット50を例に説明した。また、第1の形態としての第3実施形態では、互いに異なる波長帯域のレーザ光を出射する3つの光源52R,52G,52Bと、1つの位相変調素子54Sとを備える光学系ユニット50を例に説明した。しかし、光学系ユニットは、少なくとも1つの光源と、この光源に対応する位相変調素子とを備えれば良い。例えば、光学系ユニットは、白色のレーザ光を出射する光源と、この光源から出射する白色のレーザ光を回折して出射する位相変調素子とを備えていても良い。また、光学系ユニットが光源と位相変調素子を複数備える場合、それぞれの位相変調素子には、少なくともの1つの光源が対応していれば良い。例えば、複数の光源から出射する光が合成された光が1つの位相変調素子に入射されても良い。
Further, in the first embodiment as the first form, three
(第4実施形態)
次に、本発明の第2の態様としての第4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様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。本実施形態の光学系ユニット50では、位相変調素子集合体54の構成が第1実施形態の位相変調素子集合体54の構成と異なる。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment as a second aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified. In the
図8は、本発明の第2の態様としての第4実施形態における光学系ユニットを図2と同様に示す図である。図8に示すように、本実施形態の位相変調素子集合体54は、光が入射される入射面EFが鉛直方向に対して概ね45度傾くように配置され、導光光学系155から出射する光LR,LG,LBが入射面EFに入射される。なお、鉛直方向に対する入射面EFの角度は特に限定されるものではなく、例えば、入射面EFが鉛直方向と概ね平行となるように位相変調素子集合体54が配置されても良い。本実施形態の導光光学系155は、光LR,LG,LBを合波することなく前後方向に並列させて出射し、これら光LR,LG,LBが位相変調素子集合体54に入射する。本実施形態では、この位相変調素子集合体54から第1発光光学系51Rの第1光源52Rまでの光路長は、位相変調素子集合体54から第2発光光学系51Gの第2光源52Gまでの光路長よりも長い。また、位相変調素子集合体54から第2発光光学系51Gの第2光源52Gまでの光路長は、位相変調素子集合体54から第3発光光学系51Bの第3光源52Bまでの光路長よりも長い。
FIG. 8 is a diagram similar to FIG. 2 showing an optical system unit in a fourth embodiment as a second aspect of the present invention. As shown in FIG. 8, the phase
位相変調素子集合体54は、第1実施形態の位相変調素子集合体54と同様に、第1発光光学系51Rからの光LRを回折して当該光LRを所定の配光パターンとする位相変調素子と、第2発光光学系51Gからの光LGを回折して当該光LGを所定の配光パターンとする位相変調素子と、第3発光光学系51Bからの光LBを回折して当該光LBを所定の配光パターンとする位相変調素子とを含んでいる。これら3つの位相変調素子は一方向に並べらており、位相変調素子集合体54の入射面EFは、これら位相変調素子における光の入射面によって構成されている。また、これらの位相変調素子は、第1実施形態の位相変調素子と同様に、反射型のLCOSとされる。
Similar to the phase
次に、本実施形態の位相変調素子集合体54の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the phase
図9は、図8に示す位相変調素子集合体の正面図である。なお、図9は、光が入射する入射面EF側から見る位相変調素子集合体54の正面図であり、図9では、位相変調素子集合体54は概略的に示されている。本実施形態の位相変調素子集合体54は、正面視において鉛直方向に長尺な概ね長方形に形成され、正面視における全領域が入射面EFとされている。このため、位相変調素子集合体54の入射面EFは鉛直方向に長尺な概ね長方形に形成されていると理解できる。なお、以下本明細書では、位相変調素子集合体54の正面視において、水平方向と平行な方向を横方向とし、この横方向と垂直な方向を縦方向とする。このため、横方向は水平方向と平行な方向であり、縦方向は鉛直方向が入射面EFに投影された方向と平行な方向であり、この正面視において鉛直方向と平行な方向である。
FIG. 9 is a front view of the phase modulation element assembly shown in FIG. 8. Note that FIG. 9 is a front view of the phase
本実施形態の位相変調素子集合体54は、第1発光光学系51Rに対応する第1位相変調素子54Rと、第2発光光学系51Gに対応する第2位相変調素子54Gと、第3発光光学系51Bに対応する第3位相変調素子54Bとを有する。この第1位相変調素子54Rと、第2位相変調素子54Gと、第3位相変調素子54Bとは、縦方向に隣接して並列され、第2位相変調素子54Gに第1位相変調素子54Rと第3位相変調素子54Bとが接続されている。つまり、位相変調素子集合体は、これら位相変調素子54R,54G,54Bが一体に形成された構成とされている。この位相変調素子集合体54には、駆動回路60Rが電気的に接続されている。この駆動回路60Rは、位相変調素子集合体54の横側に接続される走査線駆動回路と、位相変調素子集合体54の縦方向の一方側に接続されるデータ線駆動回路とを有する。この駆動回路60Rを介して、位相変調素子集合体54を構成する位相変調素子54R,54G,54Bのそれぞれに電力が供給される。
The phase modulating
第1位相変調素子54Rの横方向の幅、第2位相変調素子54Gの横方向の幅、及び第3位相変調素子54Bの横方向の幅は、位相変調素子集合体54の横方向の幅W54と同じとされる。第1位相変調素子54Rの縦方向の幅、第2位相変調素子54Gの縦方向の幅、及び第3位相変調素子54Bの縦方向の幅は、位相変調素子集合体54の横方向の幅W54よりも小とされる。つまり、これら位相変調素子54R,54G,54Bは、水平方向である横方向に長尺な概ね長方形に形成される。上記のように、正面視における位相変調素子集合体54の全領域が入射面EFとされ、位相変調素子集合体54の入射面EFはこれら位相変調素子54R,54G,54Bにおける光の入射面によって構成されているため、位相変調素子54R,54G,54Bにおける光の入射面のそれぞれも水平方向である横方向に長尺な概ね長方形に形成されている。また、これら位相変調素子54R,54G,54Bのそれぞれの長手方向は、これら位相変調素子54R,54G,54Bが並列される方向である縦方向と概ね垂直とされる。このため、位相変調素子54R,54G,54Bにおける光の入射面のそれぞれの長手方向は、縦方向と概ね垂直とされる。本実施形態では、第1位相変調素子54Rの縦方向の幅と、第2位相変調素子54Gの縦方向の幅と、第3位相変調素子54Bの縦方向の幅とは概ね同じとされる。このため、位相変調素子54R,54G,54Bにおける光の入射面の縦方向の幅は概ね同じとされる。
The lateral width of the first
第1位相変調素子54Rにはマトリックス状に配置された複数の変調部MPRが形成されている。第2位相変調素子54Gにはマトリックス状に配置された複数の変調部MPGが形成され、第3位相変調素子54Bにはマトリックス状に配置された複数の変調部MPBが形成されている。本実施形態では、これら変調部MPR,MPG,MPBは、同じ大きさの正方形とされる。このため、第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向に並列される変調部MPRの数は、位相変調素子54Rの入射面の長手方向と垂直な方向に並列される変調部MPRの数よりも多い。また、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向に並列される変調部MPGの数は、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向と垂直な方向に並列される変調部MPGの数よりも多く、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向に並列される変調部MPBの数は、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向と垂直な方向に並列される変調部MPBの数よりも多い。それぞれの変調部MPR,MPG,MPBは、マトリックス状に配置された複数のドットを含み、当該変調部MPR,MPG,MPBに入射する光を回折して出射する。
A plurality of modulation units MPR arranged in a matrix are formed in the first
第1位相変調素子54Rには導光光学系155から出射する赤色の光LRが入射し、第1位相変調素子54Rはこの光LRが回折された第1の光DLRを出射する。第2位相変調素子54Gには導光光学系155から出射する緑色の光LGが入射し、第2位相変調素子54Gはこの光LGが回折された第2の光DLGを出射する。第3位相変調素子54Bには導光光学系155から出射する青色の光LBが入射し、第3位相変調素子54Bはこの光LBが回折された第3の光DLBを出射する。
The red light LR emitted from the light guide
図9には、赤色の光LRが照射される領域である入射スポットSRと、緑色の光LGが照射される領域である入射スポットSGと、青色の光LBが照射される領域である入射スポットSBと、が示されている。本実施形態では、上記のように、光源52R,52G,52Bは半導体レーザとされるため、光源52R,52G,52Bから出射するレーザ光は概ね楕円形状に広がりながら伝搬する。また、これら光源52R,52G,52Bから出射するレーザ光のファスト軸方向、スロー軸方向はコリメートレンズ53R,53G,53Bでそれぞれコリメートされるものの、これらレーザ光の形状は調整されない。このように形状が調整されていない光LR,LG、LBが発光光学系51R,51G,51Bから出射し、導光光学系155を介して、位相変調素子集合体54にそれぞれ入射する。本実施形態では、導光光学系155においてもこれら光LR,LG、LBの形状は調整されないため、入射スポットSR,SG,SBの形状はそれぞれ概ね楕円形状とされる。
FIG. 9 shows an incident spot SR that is an area that is irradiated with red light LR, an incident spot SG that is an area that is irradiated with green light LG, and an incident spot that is an area that is irradiated with blue light LB. SB is shown. In this embodiment, as described above, the
また、本実施形態では、概ね楕円形状の入射スポットSRの大きさは少なくとも1つの変調部MPRを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSRの長軸LARは第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向である横方向と概ね平行とされる。言い換えると、入射スポットSRは、横方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSRの長手方向と第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向とは非垂直とされる。また、概ね楕円形状の入射スポットSGの大きさは少なくとも1つの変調部MPGを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSGの長軸LAGは第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向である横方向と概ね平行とされる。言い換えると、入射スポットSGは、横方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSGの長手方向と第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向とは非垂直とされる。また、概ね楕円形状の入射スポットSBの大きさは少なくとも1つの変調部MPBを含むことができる大きさとされ、この入射スポットSBの長軸LABは第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向である横方向と概ね平行とされる。言い換えると、入射スポットSBは、横方向に長尺な概ね楕円形状とされ、入射スポットSBの長手方向と第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向とは非垂直とされる。
Further, in this embodiment, the size of the approximately elliptical incident spot SR is set to be large enough to include at least one modulation section MPR, and the long axis LAR of this incident spot SR is the incident spot of the first
また、本実施形態では、入射スポットSRの長手方向と垂直な方向である縦方向の幅と、入射スポットSGの長手方向と垂直な方向である縦方向の幅と、入射スポットSBの長手方向と垂直な方向である縦方向の幅とは概ね同じとされる。また、入射スポットSRの長手方向である横方向の幅と、入射スポットSGの長手方向である横方向の幅と、入射スポットSBの長手方向である横方向の幅とは概ね同じとされる。なお、これら入射スポットSR,SG,SBの幅は互いに異なっていても良い。 In addition, in this embodiment, the width in the vertical direction, which is a direction perpendicular to the longitudinal direction of the incident spot SR, the width in the vertical direction, which is a direction perpendicular to the longitudinal direction of the incident spot SG, and the longitudinal direction of the incident spot SB, The width in the vertical direction is approximately the same. Further, the width of the incident spot SR in the lateral direction in the longitudinal direction, the width in the lateral direction in the longitudinal direction of the incident spot SG, and the lateral width in the longitudinal direction of the incident spot SB are approximately the same. Note that the widths of these incident spots SR, SG, and SB may be different from each other.
本実施形態では、位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rにおけるそれぞれの変調部MPRに同じ位相変調パターンを形成する。また、第2位相変調素子54Gにおけるそれぞれの変調部MPGに同じ位相変調パターンを形成し、第3位相変調素子54Bにおけるそれぞれの変調部MPBに同じ位相変調パターンを形成する。なお、本明細書では、位相変調パターンは、入射する光の位相を変調するパターンを示すものとされる。本実施形態では、位相変調パターンは、各ドットDTにおける液晶層66の屈折率のパターンであり、各ドットDTに対応する電極64と透明電極67との間に印加される電圧のパターンでもあると理解できる。この位相変調パターンを調整することで、出射する光の配光パターンを所望の配光パターンにし得る。本実施形態では、変調部MPR,MPG,MPBにおけるそれぞれの位相変調パターンは、互いに異なる位相変調パターンとされている。
In this embodiment, the same phase modulation pattern is formed in each modulation section MPR in the first
具体的には、本実施形態では、第1実施形態と同様に、変調部MPR,MPG,MPBにおけるそれぞれの位相変調パターンは、第1位相変調素子54Rから出射する第1の光DLRと第2位相変調素子54Gから出射する第2の光DLGと第3位相変調素子54Bから出射する第3の光DLBとが合成された光が図5(A)に示されるロービームの配光パターンPLとなるように、光LR,LG,LBをそれぞれ回折させる位相変調パターンとされる。言い換えると、位相変調素子集合体54の位相変調素子54R,54G,54Bは、位相変調素子54R,54G,54Bのそれぞれから出射する光DLR,DLG,DLBが合成された光がロービームの配光パターンPLとなるように、入射する光LR,LG,LBをそれぞれ回折する。この配光パターンには強度分布も含まれる。このため、本実施形態では、第1位相変調素子54Rから出射する第1の光DLRは、ロービームの配光パターンPLと重なると共にロービームの配光パターンPLの強度分布に基づいた強度分布とされる。第2位相変調素子54Gから出射する第2の光DLGは、ロービームの配光パターンPLと重なると共にロービームの配光パターンPLの強度分布に基づいた強度分布とされる。第3位相変調素子54Bから出射する第3の光DLBは、ロービームの配光パターンPLと重なると共にロービームの配光パターンPLの強度分布に基づいた強度分布とされる。上述したようにこれら位相変調素子54R,54G,54Bは、それぞれ同じ位相変調パターンを形成する複数の変調部MPR,MPG,MPBを有しており、それぞれの変調部MPR,MPG,MPBがこのような配光パターンとなるように光LR,LG,LBをそれぞれ回折する。なお、これら位相変調素子54R,54G,54Bは、当該位相変調素子54R,54G,54Bから出射する光DLR,DLG,DLBの配光パターンの外形がロービームの配光パターンPLの外形に一致するように、入射する光LR,LG,LBをそれぞれ回折することが好ましい。こうして、第1位相変調素子54Rはロービームの配光パターンPLの赤色成分の光DLRを出射し、第2位相変調素子54Gはロービームの配光パターンPLの緑色成分の光DLGを出射し、第3位相変調素子54Bはロービームの配光パターンPLの青色成分の光DLBを出射する。
Specifically, in this embodiment, as in the first embodiment, each phase modulation pattern in the modulation units MPR, MPG, and MPB is composed of the first light DLR emitted from the first
位相変調素子集合体54から出射するこれら光DLR,DLG,DLBは、それぞれフロントカバー12を介して車両用前照灯1の外部に照射される。このとき、これら光DLR,DLG,DLBは、車両から所定の距離離れた焦点位置において、それぞれの光が照射される領域が互いに重な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。これら光DLR,DLG,DLBが合成された光はロービームの配光パターンPLとなるため、照射される光はロービームとなる。なお、これら光DLR,DLG,DLBは、この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とが好ましい。
These lights DLR, DLG, and DLB emitted from the phase
ここで、前述の特許文献1では、光源として、例えば、半導体レーザが挙げられている。半導体レーザから出射するレーザ光は概ね楕円形状に広がりながら伝搬するため、このレーザ光の形状が調整されない場合、レーザ光の入射スポットは特定の方向に長尺な概ね楕円形状となる。一方、ホログラム素子は概ね長方形とされており、レーザ光の入射スポットの形状と異なっている。このため、半導体レーザから出射するレーザ光をホログラム素子の全体に入射させる場合、半導体レーザから出射するレーザ光の一部がホログラム素子に照射されずにエネルギー効率が低下するため、エネルギー効率の低下を抑制したいという要請がある。この要請に対しては、例えば、レーザ光の形状を調整して入射スポットの形状をホログラム素子の形状に対応する形状にすることが考えられる。しかし、このような場合、レーザ光の形状を調整するための光学素子が用いられるため、車両用灯具が大型化する虞がある。
Here, in the above-mentioned
そこで、第2の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、光を出射する光源52R,52G,52Bと、第1位相変調素子54Rと第2位相変調素子54Gと第3位相変調素子54Bとを有する位相変調素子集合体54とを備える。第1位相変調素子54Rは、第1光源52Rからの光LRを回折することによりこの光LRを所定の配光パターンとする複数の変調部MPRを有する。第2位相変調素子54Gは、第2光源52Gからの光LGを回折することによりこの光LGを所定の配光パターンとする複数の変調部MPGを有する。第3位相変調素子54Bは、第3光源52Bからの光LBを回折することによりこの光LBを所定の配光パターンとする複数の変調部MPBを有する。第1位相変調素子54Rの入射面、第2位相変調素子54Gの入射面、及び第3位相変調素子54Bの入射面は、それぞれ横方向に長尺な概ね長方形とされる。第1位相変調素子54Rにおける光LRの入射スポットSR、第2位相変調素子54Gにおける光LGの入射スポットSG、及び第3位相変調素子54Bにおける光LBの入射スポットSBは、それぞれ横方向に長尺な概ね楕円形状とされる。入射スポットSRの大きさは、少なくとも1つの変調部MPRを含むことができる大きさとされ、入射スポットSGの大きさは、少なくとも1つの変調部MPGを含むことができる大きさとされ、入射スポットSBの大きさは、少なくとも1つの変調部MPBを含むことができる大きさとされる。第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向と入射スポットSRの長手方向とは非垂直とされ、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向と入射スポットSGの長手方向とは非垂直とされ、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向と入射スポットSBの長手方向とは非垂直とされる。
Therefore, the
第2の態様としての本実施形態の車両用前照灯1では、少なくとも1つの変調部MPRに第1光源52Rからの光LRが入射し得、少なくとも1つの変調部MPGに第2光源52Gからの光LGが入射し得、少なくとも1つの変調部MPBに第3光源52Bからの光LBが入射し得る。このため、これら変調部MPR,MPG,MPBによってロービームの配光パターンPLを形成し得る。また、本実施形態の車両用前照灯1では、上記のように、第1位相変調素子54Rの入射面、第2位相変調素子54Gの入射面、及び第3位相変調素子54Bの入射面は、それぞれ横方向に長尺な概ね長方形とされる。入射スポットSR、入射スポットSG、及び入射スポットSGは、それぞれ横方向に長尺な概ね楕円形状とされる。第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向と入射スポットSRの長手方向とは非垂直とされ、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向と入射スポットSGの長手方向とは非垂直とされ、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向と入射スポットSBの長手方向とは非垂直とされる。このため、本実施形態の車両用前照灯1は、第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向と入射スポットSRの長手方向とが垂直とされる場合と比べて、第1光源52Rからの光LRの形状を調整しなくても、入射スポットSRの一部が第1位相変調素子54Rの入射面からはみ出すことを抑制し得る。また、本実施形態の車両用前照灯1は、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向と入射スポットSGの長手方向とが垂直とされる場合と比べて、第2光源52Gからの光LGの形状を調整しなくても、入射スポットSGの一部が第2位相変調素子54Gの入射面からはみ出すことを抑制し得、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向と入射スポットSBの長手方向とが垂直とされる場合と比べて、第3光源52Bからの光LBの形状を調整しなくても、入射スポットSBの一部が第3位相変調素子54Bの入射面からはみ出すことを抑制し得る。従って、本実施形態の車両用前照灯1は、エネルギー効率の低下を抑制しつつ大型化を抑制し得る。
In the
また、第2の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向と入射スポットSRの長手方向とは概ね平行とされ、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向と入射スポットSGの長手方向とは概ね平行とされ、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向と入射スポットSBの長手方向とは概ね平行とされる。従って、本実施形態の車両用前照灯1は、入射スポットSRの一部が第1位相変調素子54Rの入射面からはみ出すことをより抑制し得る。また、入射スポットSGの一部が第2位相変調素子54Gの入射面からはみ出すことをより抑制し得、入射スポットSBの一部が第3位相変調素子54Bの入射面からはみ出すことをより抑制し得る。
In addition, in the
また、第2の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、複数の光源52R,52G,52Bを有し、位相変調素子集合体54は、第1光源52Rからの光LRが入射する第1位相変調素子54Rと、第2光源52Gからの光LGが入射する第2位相変調素子54Gと、第3光源52Bからの光LBが入射する第3位相変調素子54Bとを有する。つまり、位相変調素子集合体54のこれら位相変調素子54R,54G,54Bは光源52R,52G,52Bごとに設けられている。位相変調素子集合体54は、第2位相変調素子54Gに第1位相変調素子54Rと第3位相変調素子54Bが接続されてこれら位相変調素子54R,54G,54Bが一体に形成された構成とされている。従って、本実施形態の車両用前照灯1では、これら位相変調素子54R,54G,54Bが別個に設けられる場合と比べて、部品点数を減少し得る。
Further, the
(第5実施形態)
次に、本発明の第2の態様としての第5実施形態について図10、図11を参照して詳細に説明する。なお、第4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。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment as a second aspect of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 10 and 11. Note that components that are the same or equivalent to those in the fourth embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図10は、本発明の第2の態様としての第5実施形態における光学系ユニットを概略的に示す図である。なお、図10は、前方側であるカバー36の開口36H側から光学系ユニット50を見る図であり、図10では、理解を容易にするために、ヒートシンク30、カバー36、位相変調素子集合体54から出射する光DLR,DLG,DLB等の記載が省略されている。図10に示すように、本実施形態の光学系ユニット50は、主に導光光学系155を備えない点において、第4実施形態の光学系ユニット50と異なる。
FIG. 10 is a diagram schematically showing an optical system unit in a fifth embodiment as a second aspect of the present invention. Note that FIG. 10 is a view of the
本実施形態の光学系ユニット50では、第4実施形態と同様に、位相変調素子集合体54は、光が入射される入射面EFが鉛直方向に対して概ね45度傾くように配置され、発光光学系51R,51G,51Bは位相変調素子集合体54の下方に配置される。発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBのそれぞれは、直接位相変調素子集合体54に入射される。本実施形態では、光源52R,52G,52Bは左右方向に並列され、光源52R,52G,52Bを含む発光光学系51R,51G,51Bは左右方向に並列されている。このように並列される発光光学系51R,51G,51Bからの光LR,LG,LBは、左右方向に並列した状態で位相変調素子集合体54に入射する。
In the
図11は、図10に示す位相変調素子集合体の正面図である。なお、図11は、光が入射する入射面EF側から見る位相変調素子集合体54の正面図であり、図11では、位相変調素子集合体54は概略的に示されている。図11に示すように、本実施形態の位相変調素子集合体54は、3つの位相変調素子54R,54G,54Bが隣接して並列される方向が異なる点で第4実施形態の位相変調素子集合体54と異なる。
FIG. 11 is a front view of the phase modulation element assembly shown in FIG. 10. Note that FIG. 11 is a front view of the phase
具体的には、本実施形態の位相変調素子集合体54は、正面視において、左右方向である横方向に長尺な概ね長方形に形成される。3つの位相変調素子54R,54G,54Bは横方向に隣接して並列され、第2位相変調素子54Gに第1位相変調素子54Rと第3位相変調素子54Bとが接続されている。これら位相変調素子54R,54G,54Bは、第1実施形態と同様に、それぞれ横方向に長尺な概ね長方形とされ、入射スポットSR,SG,SBは、それぞれ横方向に長尺な概ね楕円形状とされる。このため、第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向と入射スポットSRの長手方向とは非垂直とされ、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向と入射スポットSGの長手方向とは非垂直とされ、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向と入射スポットSBの長手方向とは非垂直とされる。また、これら位相変調素子54R,54G,54Bの入射面の長手方向は、これら位相変調素子54R,54G,54Bが並列される方向である横方向と概ね平行とされる。
Specifically, the phase
第2の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、第4実施形態と同様にして、第1位相変調素子54Rの入射面の長手方向と入射スポットSRの長手方向とが垂直とされる場合と比べて、第1光源52Rからの光LRの形状を調整しなくても、入射スポットSRの一部が第1位相変調素子54Rの入射面からはみ出すことを抑制し得る。また、本実施形態の車両用前照灯1は、第2位相変調素子54Gの入射面の長手方向と入射スポットSGの長手方向とが垂直とされる場合と比べて、第2光源52Gからの光LGの形状を調整しなくても、入射スポットSGの一部が第2位相変調素子54Gの入射面からはみ出すことを抑制し得、第3位相変調素子54Bの入射面の長手方向と入射スポットSBの長手方向とが垂直とされる場合と比べて、第3光源52Bからの光LBの形状を調整しなくても、入射スポットSBの一部が第3位相変調素子54Bの入射面からはみ出すことを抑制し得る。従って、本実施形態の車両用前照灯1は、エネルギー効率の低下を抑制しつつ大型化を抑制し得る。
In the
また、第2の態様としての本実施形態の車両用前照灯1では、3つの位相変調素子54R,54G,54Bは左右方向である横方向に隣接して並列されている。また、光源52R,52G,52Bは、位相変調素子54R,54G,54Bに対応して左右方向に並列され、光源52R,52G,52Bからの光は、導光光学系155を介することなく位相変調素子集合体54に入射される。このため、本実施形態の車両用前照灯1は、導光光学系155を備える場合と比べて、簡易な構成にすることができる。また、本実施形態の車両用前照灯1では、位相変調素子54R,54G,54Bの入射面の長手方向は、これら位相変調素子54R,54G,54Bが並列される方向である横方向と概ね平行とされる。このため、隣接して並列される位相変調素子54R,54G,54Bの入射面のそれぞれの長手方向とこれら位相変調素子54R,54G,54Bが並列される方向とが垂直とされる場合と比べて、第1位相変調素子54Rと第2位相変調素子54Gとの中心間の距離及び第2位相変調素子54Gと第3位相変調素子54Bとの中心間の距離が長くなる。このため、隣接して並列される位相変調素子54R,54G,54Bの入射面のそれぞれの長手方向とこれら位相変調素子54R,54G,54Bが並列される方向とが垂直とされる場合と比べて、第1光源52Rと第2光源52G間の距離及び第2光源52Gと第3光源52B間の距離を長くし得る。このため、本実施形態の車両用前照灯1は、隣接して並列される位相変調素子54R,54G,54Bの入射面のそれぞれの長手方向とこれら位相変調素子54R,54G,54Bが並列される方向とが垂直とされる場合と比べて、光源52R,52G,52Bをより大きくし得る。また、本実施形態の車両用前照灯1は、隣接する第1光源52Rと第2光源52G及び第2光源52Gと第3光源52Bとが干渉し合うことを抑制し得る。また、本実施形態の車両用前照灯1は、隣接する第1光源52Rと第2光源52G間及び第2光源52Gと第3光源52B間における熱干渉によってこれら光源52R,52G,52Bが過加熱されることを抑制し得る。
Further, in the
(第6実施形態)
次に、本発明の第2の態様としての第6実施形態について図12を参照して詳細に説明する。なお、第4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。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment as a second aspect of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 12. Note that components that are the same or equivalent to those in the fourth embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図12は、本発明の第2の態様としての第6実施形態における光学系ユニットを図2と同様に示す図である。なお、図12では、理解を容易にするために、ヒートシンク30、カバー36等の記載が省略されている。図12に示すように、本実施形態の光学系ユニット50は、位相変調素子集合体54に替わって、1つの位相変調素子54Sを備える点において、第4実施形態の光学系ユニット50と主に異なる。
FIG. 12 is a diagram similar to FIG. 2 showing an optical system unit in a sixth embodiment as a second aspect of the present invention. Note that in FIG. 12, the description of the
本実施形態では、位相変調素子54Sの構成は第4実施形態の位相変調素子54R,54G,54Bと同様の構成とされる。位相変調素子54Sは、光が入射する入射面EFS側から見る正面視において横方向に長尺な概ね長方形に形成されている。このため、位相変調素子54Sの入射面EFSの横方向の幅は当該位相変調素子54Sの入射面EFSの縦方向の幅よりも大とされる。位相変調素子54Sには、マトリックス状に配置された複数の変調部が形成され、位相変調素子54Sの入射面EFSの長手方向に並列される変調部の数は、位相変調素子54Sの入射面EFSの長手方向と垂直な方向に並列される変調部の数よりも多い。
In this embodiment, the configuration of the
本実施形態では、第1の態様としての第3実施形態と同様にして、光源52R,52G,52Bに供給される電力が調整されて、これら光源52R,52G,52Bごとに交互にレーザ光が出射され、発光光学系51R,51G,51Bごとに交互に光LR,LG,LBが出射される。このため、これら発光光学系51R,51G,51Bから出射する互いに波長帯域の異なる光LR,LG,LBが順次位相変調素子54Sに入射する。位相変調素子54Sは入射する光LR,LG,LBが回折された光DLR,DLG,DLBを順次出射する。なお、図12では、これら光DLR,DLG,DLBはずらして示されている。
In this embodiment, as in the third embodiment as the first aspect, the power supplied to the
本実施形態では、第4実施形態と同様に、半導体レーザとされる光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBの形状は調整されないため、位相変調素子54Sにおけるこれら光LR,LG,LBの入射スポットの形状は概ね楕円形状とされる。本実施形態では、これら概ね楕円形状の入射スポットの大きさはそれぞれ少なくとも1つの変調部を含むことができる大きさとされ、これら入射スポットの長軸はそれぞれ位相変調素子54Sの入射面EFSの長手方向と概ね平行とされる。また、これら入射スポットは互いに重なっている。
In this embodiment, as in the fourth embodiment, the shapes of the lights LR, LG, and LB from the
本実施形態の位相変調素子54Sは、第1の態様としての第3実施形態と同様にして、このように入射する光LR,LG,LBの波長帯域に応じて位相変調パターンを変更することで、ロービームの赤色成分の光である第1の光DLRと、ロービームの緑色成分の光である第2の光DLGと、ロービームの青色成分の光である第3の光DLBとを順次出射する。これら光DLR,DLG,DLBは、それぞれカバー36の開口36Hから出射し、フロントカバー12を介して車両用前照灯1の外部に順次照射される。そして、本実施形態の車両用前照灯1は、第1の態様としての第3実施形態と同様にして、残像現象によってこれら光DLR,DLG,DLBを合成させることで、ロービームの配光パターンPLの光を出射する。
The
第2の態様としての本実施形態では、上記のように、位相変調素子54Sの入射面EFSの長手方向と、光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBのそれぞれの入射スポットの長手方向とは、非垂直とされる。このため、本実施形態の車両用前照灯1は、第4実施形態と同様にして、光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBの形状を調整しなくても、光LR,LG,LBの入射スポットの一部がそれぞれ位相変調素子54Sの入射面EFSからはみ出すことを抑制し得る。従って、本実施形態の車両用前照灯1は、エネルギー効率の低下を抑制しつつ大型化を抑制し得る。また、本実施形態の車両用前照灯1は、3つの光源52R,52G,52Bからの光LR,LG,LBを回折する位相変調素子を共通の位相変調素子とすることができるため、部品点数を減少したり、小型化したりし得る。
In this embodiment as the second aspect, as described above, the longitudinal direction of the entrance surface EFS of the
なお、第2の態様としての車両用灯具は、光源と、この光源からの光を回折することによりこの光を所定の配光パターンとする少なくとも1つの変調部を有する位相変調素子と、を備え、位相変調素子における光の入射面、及び当該位相変調素子における光の入射スポットは、他の方向よりも所定の方向に長尺な形状とされ、入射スポットの大きさは、少なくとも1つの変調部を含むことができる大きさとされ、位相変調素子の入射面の長手方向と入射スポットの長手方向とが非垂直とされる限りにおいて、特に限定されるものではない。このような構成の車両用灯具は、位相変調素子の入射面の長手方向と入射スポットの長手方向とが垂直とされる場合と比べて、光源からの光の形状を調整しなくても、入射スポットの一部が位相変調素子の入射面からはみ出すことを抑制でき、エネルギー効率の低下を抑制しつつ大型化を抑制し得る。 Note that the vehicle lamp according to the second aspect includes a light source and a phase modulation element having at least one modulation section that diffracts the light from the light source to form a predetermined light distribution pattern. , the light incidence surface of the phase modulation element and the light incidence spot of the phase modulation element have a longer shape in a predetermined direction than in other directions, and the size of the incidence spot is determined by the size of at least one modulation section. There is no particular limitation as long as the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element and the longitudinal direction of the incident spot are non-perpendicular. In a vehicle lamp with such a configuration, the incident light can be adjusted without adjusting the shape of the light from the light source, compared to a case where the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element and the longitudinal direction of the incident spot are perpendicular. It is possible to prevent a part of the spot from protruding from the incident surface of the phase modulation element, and it is possible to suppress the increase in size while suppressing a decrease in energy efficiency.
また、第2の態様としての第4~第6実施形態では、車両用灯具としての車両用前照灯1はロービームを照射するものとされたが、第1の態様としての車両用灯具が照射する光はロービームに限定されない。例えば、車両用灯具は、図5(B)に示されるハイビームの配光パターンPHの光を照射するものとされても良く、画像を構成する光を照射するものとされても良い。つまり、第4及び第5実施形態の位相変調素子集合体54におけるそれぞれの位相変調素子54R,54G,54Bは、合成された光がハイビームの強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ものとされる。また、第6実施形態の位相変調素子54Sは、残像効果によって合成された光がハイビームの強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ものとされる。また、車両用灯具が画像を構成する光を照射するものとされる場合、車両用灯具が出射する光の方向や車両用灯具が車両に取り付けられる位置は特に限定されない。
Further, in the fourth to sixth embodiments as the second aspect, the
また、第2の態様としての第4~第6実施形態では、位相変調素子54R,54G,54B,54Sは、反射型の位相変調素子とされた。しかし、位相変調素子として、例えば、LCD、GLV、回折格子等を用いても良い。
Further, in the fourth to sixth embodiments as the second aspect, the
また、第2の態様としての車両用前照灯は、図6に示される第1の態様としての車両用前照灯1と同様の構成とされてもよい。つまり、光学系ユニット50は、位相変調素子集合体54及び導光光学系155に替わって、互いに離間する3つの位相変調素子54R,54G,54B及び合成光学系55を備える構成としてもよい。この場合、3つの位相変調素子54R,54G,54Bから出射する光DLR,DLG,DLBが合成光学系55によって合成され、この合成された光が車両用前照灯1から出射する。
Further, the vehicle headlamp according to the second embodiment may have the same configuration as the
また、第2の態様としての第4実施形態では、位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rと第2位相変調素子54Gと第3位相変調素子54Bとは縦方向に隣接して並列されていた。また、第2の態様としての第5実施形態では、位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rと第2位相変調素子54Gと第3位相変調素子54Bとは横方向に隣接して並列されていた。しかし、これら位相変調素子54R,54G,54Bが並列される方向は特に限定されるものではなく、例えば、縦方向及び横方向に並列されていても良い。
Further, in the fourth embodiment as the second aspect, the first
また、第2の態様としての第4及び第6実施形態では、導光光学系155は、反射ミラー155m、第1光学素子155f、及び第2光学素子155sを備えていた。しかし、導光光学系155は、それぞれの発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBを位相変調素子集合体54や位相変調素子54Sに導光すれば良く、第4実施形態や第6実施形態の構成に限定されない。例えば、導光光学系155は反射ミラー155mを備えていなくても良い。このような場合、第1発光光学系51Rから出射する光LRを第1光学素子155fに入射させる。また、第4実施形態や第6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155fや第2光学素子155sに用いられても良い。
Further, in the fourth and sixth embodiments as the second aspect, the light guide
また、第2の態様としての第4及び第6実施形態では、光学系ユニット50は、発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBを位相変調素子集合体54や位相変調素子54Sに導く導光光学系155を備えていた。しかし、光学系ユニット50は、導光光学系155を備えていなくても良い。この場合、これら光LR,LG,LBが位相変調素子集合体54や位相変調素子54Sに入射するように、発光光学系51R,51G,51Bを配置する。
Further, in the fourth and sixth embodiments as the second aspect, the
また、第2の態様としての第4及び第5実施形態では、光学系ユニット50は、第1の光DLRと第2の光DLGと第3の光DLBとを合成する合成光学系を備えていなかった。しかし、第4及び第5実施形態の光学系ユニット50は、第1の態様としての第2実施形態と同様に、合成光学系を備えていても良い。
Further, in the fourth and fifth embodiments as the second aspect, the
また、第2の態様としての第5実施形態では、光学系ユニット50は、発光光学系51R,51G,51Bから出射する光LR,LG,LBを位相変調素子集合体54に導く導光光学系を備えていなかった。しかし、第5実施形態の光学系ユニット50は、第4実施形態と同様に、導光光学系を備えていても良い。
Further, in the fifth embodiment as the second aspect, the
また、第2の態様としての第4~第6実施形態では、灯具ユニット20は、結像レンズを含む結像レンズ系を備えていなかった。しかし、灯具ユニット20は、結像レンズ系を備え、光学系ユニット50から出射する光をこの結像レンズ系を介して出射させても良い。このような構成にすることで、出射する光の配光パターンをより広い配光パターンにし易くし得る。なお、ここでの広いとは、車両から所定の距離離れた鉛直面上に形成される配光パターンを比べた際に広いことを表している。
Furthermore, in the fourth to sixth embodiments as the second aspect, the
また、第2の態様としての第4~第6実施形態では、入射スポットSR,SG,SBは、概ね楕円形状とされていた。しかし、入射スポットSR,SG,SBの形状は他の方向よりも所定の方向に長尺な形状とされていれば良い。 Furthermore, in the fourth to sixth embodiments as the second aspect, the incident spots SR, SG, and SB were generally elliptical. However, the shapes of the incident spots SR, SG, and SB only need to be longer in a predetermined direction than in other directions.
また、第2の態様としての第4~第6実施形態では、それぞれの位相変調素子54R,54G,54B,54Sの形状は概ね長方形とされ、それぞれの入射面も概ね長方形とされていた。しかし、位相変調素子54R,54G,54B,54Sの入射面の形状は他の方向よりも所定の方向に長尺な形状とされていれば良い。
Further, in the fourth to sixth embodiments as the second aspect, the shape of each of the
また、第2の態様としての第4~第6実施形態では、それぞれの位相変調素子54R,54G,54B,54Sの入射面の長手方向は、水平方向である横方向とされていた。しかし、位相変調素子54R,54G,54B,54Sの入射面の長手方向は、特に限定されるものではなく、鉛直方向である縦方向とされても良い。
Further, in the fourth to sixth embodiments as the second aspect, the longitudinal direction of the incident surface of each of the
また、第2の態様としての第4及び第5実施形態では、3つの位相変調素子54R,54G,54Bの全てが一体に形成されていた。しかし、部品点数を減少し得る観点では、複数の位相変調素子のうち少なくとも1つの位相変調素子が少なくとも1つの他の位相変調素子に接続されてこの他の位相変調素子と一体に形成されれば良い。
Furthermore, in the fourth and fifth embodiments as the second aspect, all three
また、第2の態様としての第5実施形態では、3つの位相変調素子54R,54G,54Bの全てが隣接して並列されていた。しかし、少なくとも2つの位相変調素子が並列され、この並列される少なくとも2つの位相変調素子の入射面のそれぞれの長手方向とこれら位相変調素子が並列される方向とが平行とされていれば良い。例えば、第5実施形態において、位相変調素子集合体54における第3位相変調素子54Bが位相変調素子集合体54と別体に設けられていても良い。
Further, in the fifth embodiment as the second aspect, all three
また、第2の態様としての第6実施形態では、3つの光源52R,52G,52Bが、これら光源52R,52G,52Bごとに交互に光を出射していた。しかし、部品点数の減少や小型化の観点では、少なくとも2つの光源が、当該光源ごとに交互に光を出射していれば良い。この場合、少なくとも2つの光源から出射する光が入射する位相変調素子から出射する光は残像効果によって合成され、この残像効果によって合成される光と他の位相変調素子から出射する光とが合成されて、所定の配光パターンの光が照射される。
Further, in the sixth embodiment as the second aspect, the three
また、第2の態様としての第4及び第5実施形態では、互いに異なる波長帯域のレーザ光を出射する3つの光源52R,52G,52Bと、3つの位相変調素子54R,54G,54Bが一体とされた1つの位相変調素子集合体54とを備える光学系ユニット50を例に説明した。また、第6実施形態では、互いに異なる波長帯域のレーザ光を出射する3つの光源52R,52G,52Bと、1つの位相変調素子54Sとを備える光学系ユニット50を例に説明した。しかし、光学系ユニットは、少なくとも1つの光源と、この光源に対応する位相変調素子とを備えれば良い。例えば、光学系ユニットは、白色のレーザ光を出射する光源と、この光源から出射する白色のレーザ光を回折して出射する位相変調素子とを備えていても良い。また、光学系ユニットが光源と位相変調素子を複数備える場合、それぞれの位相変調素子には、少なくともの1つの光源が対応していれば良い。例えば、複数の光源から出射する光が合成された光が1つの位相変調素子に入射されても良い。
Further, in the fourth and fifth embodiments as the second aspect, three
(第7実施形態)
次に、本発明の第3の態様としての第7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様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。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment as a third aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図13は、本発明の第3の態様としての第7実施形態における灯具ユニット20の一部を示す図であり、灯具ユニット20の上下方向の断面の一部を示す縦断面図である。図13には、灯具ユニット20における光学系ユニット50が示されている。図13に示すように、本実施形態の光学系ユニット50では、光源52R,52G,52Bと導光光学系155との位置関係が第1実施形態の光学系ユニット50における光源52R,52G,52Bと導光光学系155との位置関係と異なる。本実施形態において、これら光源52R,52G,52Bは、第2光源52Gから上記位相変調素子集合体54までの光路長が最も長くなるように、かつ、第3光源52Bから位相変調素子集合体54までの光路長が最も短くなるように、灯室R内に配置される。第1光源52Rは、赤色レーザ光を上方に出射し、第2光源52Gは、緑色レーザ光を前方に出射し、第3光源52Bは、青色レーザ光を前方に出射する。
FIG. 13 is a diagram showing a part of the
なお、本実施形態において、第1光源52Rから出射する赤色レーザ光の全光束数と、第2光源52Gから出射する緑色レーザ光の全光束数と、第3光源52Bから出射する青色レーザ光の全光束数とは、それぞれ同一とされる。
In addition, in this embodiment, the total number of luminous fluxes of the red laser beam emitted from the first
第1光源52Rの上方には、第1コリメートレンズ53Rが配置されている。第2光源52Gの前方には、第2コリメートレンズ53Gが配置されている。第3光源52Bの前方には、第3コリメートレンズ53Bが配置されている。
A
本実施形態では、導光光学系155は、第1光学素子155fと第2光学素子155sとを有する。第1光学素子155fは、第1コリメートレンズ53Rの上方かつ第2コリメートレンズ53Gの前方に配置されており、前後方向及び上下方向に対して略45°傾いている。この第1光学素子155fは、例えば、ガラス基板上に酸化膜が積層された波長選択フィルタとされ、所定波長よりも長い波長の光を透過し、該所定波長よりも短い波長の光を反射するように上記酸化膜の種類や厚みが調整される。本実施形態において、第1光学素子155fは、第1光源52Rから出射する赤色成分の光を透過し、第2光源52Gから出射する緑色成分の光を反射するように構成される。本実施形態において、第1コリメートレンズ53Rから出射する赤色レーザ光及び第2コリメートレンズ53Gから出射する緑色レーザ光は、第1光学素子155fの出射面の異なる位置から上方に出射する。
In this embodiment, the light guide
第2光学素子155sは、第1光学素子155fの上方かつ第3コリメートレンズ53Bの前方に配置されており、前後方向及び上下方向に対して第1光学素子155fと同一方向に略45°傾いている。この第2光学素子155sは、第1光学素子155fと同様に、波長選択フィルタとされる。本実施形態において、第2光学素子155sは、第1光源52Rから出射する赤色成分の光及び第2光源52Gから出射する緑色成分の光を透過し、第3光源52Bから出射する青色成分の光を反射するように構成される。本実施形態において、第1光学素子155fから出射する赤色レーザ光、第1光学素子155fから出射する緑色レーザ光、及び第3コリメートレンズ53Bから出射する青色レーザ光は、第2光学素子155sの出射面の異なる位置から上方に出射する。
The second
位相変調素子集合体54は、導光光学系155の上方に配置されており、前後方向及び上下方向に対して光学素子155f,155sと同一方向に略45°傾いている。位相変調素子集合体54は、第1実施形態の位相変調素子集合体54と同様に、複数の位相変調素子を含んでいる。具体的に、位相変調素子集合体54は、上記赤色レーザ光の位相を変調して当該赤色レーザ光を所定の配光パターンとする第1位相変調素子54Rと、上記緑色レーザ光の位相を変調して当該緑色レーザ光を所定の配光パターンとする第2位相変調素子54Gと、上記青色レーザ光の位相を変調して当該青色レーザ光を所定の配光パターンとする第3位相変調素子54Bとを含んでおり、これら位相変調素子54R,54G,54Bが一方向に並べられた構成とされる。
The phase
本実施形態において、位相変調素子54R,54G,54Bのそれぞれは、入射する光を反射しつつ回折して出射する反射型の位相変調素子とされ、具体的には、反射型のLCOSとされる。
In this embodiment, each of the
次に、上記位相変調素子集合体54の構成についてより詳細に説明する。
Next, the configuration of the phase
本実施形態の位相変調素子54R,54G,54Bは、第1実施形態の位相変調素子54R,54G,54Bと同様の構成とされる。しかし、位相変調素子54R,54G,54Bの正面視の外形は、第1実施形態の位相変調素子54R,54G,54Bの外形と異なる。図14は、図13に示す位相変調素子54R,54G,54Bを概略的に示す正面図である。図14に示すように、位相変調素子集合体54は、正面視において略長方形に形成されており、最上部に位置する第1位相変調素子54Rと、第1位相変調素子54Rの下方に位置する第2位相変調素子54Gと、第2位相変調素子54Gの下方に位置する第3位相変調素子54Bとを有している。この位相変調素子集合体54には、駆動回路60Rが電気的に接続されている。
The
ここで、図14には、第1位相変調素子54Rに入射する赤色レーザ光の入射スポットSRが実線で、第2位相変調素子54Gに入射する緑色レーザ光の入射スポットSGが破線で、第3位相変調素子54Bに入射する青色レーザ光の入射スポットSBが一点鎖線で示されている。本実施形態では、入射スポットSR,SG,SBのうち、青色レーザ光の入射スポットSBが最も大きく、緑色レーザ光の入射スポットSGが最も小さい。つまり、光源から位相変調素子集合体54までの光路長が長い光ほど上記スポット径が小さくされる。なお、図14では、入射スポットSR,SG,SBが円で示されているが、入射スポットの外形は非円形でもよく、例えば、楕円でもよい。
Here, in FIG. 14, the incident spot SR of the red laser beam incident on the first
本実施形態では、第1位相変調素子54Rの変調部MPRのそれぞれは、赤色レーザ光に対応した同一の位相変調パターンを有している。また、第2位相変調素子54Gの変調部MPGのそれぞれは、緑色レーザ光に対応した同一の位相変調パターンを有している。また、第3位相変調素子54Bの変調部MPBのそれぞれは、青色レーザ光に対応した同一の位相変調パターンを有している。
In this embodiment, each of the modulation units MPR of the first
本実施形態において、入射スポットSRの全体が図14に示すように第1位相変調素子54Rに入射する場合、入射スポットSRには変調部MPRが少なくとも1つ含まれる。上述のように、各変調部MPRは同一の位相変調パターンを有しているため、入射スポットSRの全体が第1位相変調素子54Rに入射する場合、第1位相変調素子54Rから出射する赤色レーザ光の配光パターンは、変調部MPRの位相変調パターンに基づく所定の配光パターンとされる。本実施形態において、この所定の配光パターンは、図5(A)に示すロービームの配光パターンPLが形成され得る配光パターンとされる。以下、位相変調素子集合体54から出射する赤色レーザ光を第1の光DLRということがある。
In this embodiment, when the entire incident spot SR is incident on the first
また、入射スポットSGの全体が図14に示すように第2位相変調素子54Gに入射する場合、入射スポットSGには変調部MPGが少なくとも1つ含まれる。上述のように、各変調部MPGは同一の位相変調パターンを有しているため、入射スポットSGの全体が第2位相変調素子54Gに入射する場合、第2位相変調素子54Gから出射する緑色レーザ光の配光パターンは、変調部MPGの位相変調パターンに基づく所定の配光パターンとされる。本実施形態において、この所定の配光パターンは、ロービームの配光パターンPLが形成され得る配光パターンとされる。以下、位相変調素子集合体54から出射する緑色レーザ光を第2の光DLGということがある。
Furthermore, when the entire incident spot SG is incident on the second
また、入射スポットSBの全体が図14に示すように第3位相変調素子54Bに入射する場合、入射スポットSBには変調部MPBが少なくとも1つ含まれる。上述のように、各変調部MPBは同一の位相変調パターンを有しているため、入射スポットSBの全体が第3位相変調素子54Bに入射する場合、第3位相変調素子54Bから出射する青色レーザ光の配光パターンは、変調部MPBの位相変調パターンに基づく所定の配光パターンとされる。本実施形態において、この所定の配光パターンは、ロービームの配光パターンPLが形成され得る配光パターンとされる。以下、位相変調素子集合体54から出射する青色レーザ光を第3の光DLBということがある。
Furthermore, when the entire incident spot SB is incident on the third
次に、本実施形態の車両用前照灯1における光の出射について説明する。具体的には、車両用前照灯1からロービームが出射される場合を説明する。
Next, light emission from the
第1光源52Rに電力が供給されると、第1光源52Rによって赤色レーザ光が生成される。図13に示すように、この赤色レーザ光は上方に出射し、第1コリメートレンズ53Rでコリメートされる。また、第2光源52Gに電力が供給されると、第2光源52Gによって緑色レーザ光が生成され、この緑色レーザ光が前方に出射する。この緑色レーザ光は、第2コリメートレンズ53Gでコリメートされる。また、第3光源52Bに電力が供給されると、第3光源52Bによって青色レーザ光が生成され、この青色レーザ光が前方に出射する。この青色レーザ光は、第3コリメートレンズ53Bでコリメートされる。
When power is supplied to the first
第1コリメートレンズ53Rから出射する赤色レーザ光は、上述のように、第1コリメートレンズ53Rの上方に配置された第1光学素子155fを透過する。また、第2コリメートレンズ53Gから出射する緑色レーザ光は、上述のように、第2コリメートレンズ53Gの前方に配置された第1光学素子155fで反射する。つまり、この緑色レーザ光は、第1光学素子155fで90度方向転換し、前方に出射する。上述のように、これら赤色レーザ光及び緑色レーザ光は、第1光学素子155fの出射面の異なる位置から出射する。このため、第1光学素子155fから出射する赤色レーザ光及び緑色レーザ光は、概して前後方向に並んだ状態で上方に伝搬する。
As described above, the red laser light emitted from the
上述のように、赤色レーザ光及び緑色レーザ光は、第1光学素子155fの上方に配置された第2光学素子155sを透過する。また、第3コリメートレンズ53Bから出射する青色レーザ光は、上述のように、第3コリメートレンズ53Bの前方に配置された第2光学素子155sで反射する。つまり、この青色レーザ光は、第2光学素子155sで90度方向転換し、前方に出射する。上述のように、これら赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光は、第2光学素子155sの出射面の異なる位置から出射する。このため、第2光学素子155sから出射する赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光は、概して前後方向に並んだ状態で上方に伝搬する。具体的には、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光のうち、赤色レーザ光が最も前方側に位置し、青色レーザ光が最も後方側に位置する。
As described above, the red laser beam and the green laser beam pass through the second
上述のように、赤色レーザ光が最も前方側に位置し、青色レーザ光が最も後方側に位置した状態で、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光が上方に伝搬する結果、赤色レーザ光は、第2光学素子155sの上方に配置された位相変調素子集合体54の第1位相変調素子54Rに入射する。また、緑色レーザ光は、上記位相変調素子集合体54の第2位相変調素子54Gに入射する。また、青色レーザ光は、上記位相変調素子集合体54の第3位相変調素子54Bに入射する。
As described above, with the red laser light located at the frontmost side and the blue laser light located at the rearmost side, the red laser light, green laser light, and blue laser light propagate upward, resulting in the red laser light being The light enters the first
なお、本実施形態では、上述のように、各光源から位相変調素子集合体54までの光路長のうち、第2光源52Gから位相変調素子集合体54までの緑色レーザ光の光路長が最も長くなっており、第3光源52Bから位相変調素子集合体54までの青色レーザ光の光路長が最も短くなっている。
In this embodiment, as described above, among the optical path lengths from each light source to the phase
第1位相変調素子54Rに入射した赤色レーザ光は、第1位相変調素子54Rで回折されて第1の光DLRとなる。この第1の光DLRが第1位相変調素子54Rから前方に出射する。上述のように、この第1の光DLRは、ロービームの配光パターンPLとされる。また、第2位相変調素子54Gに入射した緑色レーザ光は、第2位相変調素子54Gで回折されて第2の光DLGとなる。この第2の光DLGが第2位相変調素子54Gから前方に出射する。上述のように、この第2の光DLGは、ロービームの配光パターンPLとされる。また、第3位相変調素子54Bに入射した青色レーザ光は、第3位相変調素子54Bで回折されて第3の光DLBとなる。この第3の光DLBが第3位相変調素子54Bから前方に出射する。上述のように、この第3の光DLBは、ロービームの配光パターンPLとされる。
The red laser light incident on the first
このように、位相変調素子集合体54から出射する光DLR,DLG,DLBは、いずれもロービームの配光パターンとされる。このため、これらの光DLR,DLG,DLBがカバー36の開口36Hから出射して、所定の距離だけ前方に伝搬することで、光DLR,DLG,DLBが重なり合い、白色光であるロービームが形成され得る。
In this way, the lights DLR, DLG, and DLB emitted from the phase
ここで、前述の特許文献1に記載されたような位相変調素子を用いる車両用灯具では、波長の異なるレーザ光を出射する複数の半導体レーザを用いて所望の色を合成することが考えられる。しかし、複数の半導体レーザを用いる場合、各半導体レーザから、所望の配光パターンを形成する位相変調素子までの距離がそれぞれ異なる場合がある。また、一般的に、複数の半導体レーザ素子から出射する波長の異なるレーザ光の径は互いに異なる傾向にある。この様な場合、レンズやシェードを用いて、位相変調素子に入射するレーザ光のスポット径を揃えることが考えられるが、これでは、部品点数の増加を招いてしまう。
Here, in a vehicle lamp using a phase modulating element as described in
そこで、第3の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、互いに波長の異なる光を出射する複数の光源52R,52G,52Bと、複数の光源52R,52G,52Bのそれぞれから出射する光を回折することにより、複数の光をそれぞれ所定の配光パターンとする位相変調素子54R,54G,54Bと、を備える。波長の異なる光の位相変調素子54R,54G,54Bにおける入射スポットSR,SG,SBの大きさが互いに異なる。このため、本実施形態の車両用前照灯1では、波長の相違する光の入射スポットSR,SG,SBの大きさを調整するための光学部品などを設けなくし得、部品点数の増加が抑制され得る。
Therefore, the
また、車両用前照灯1を搭載する車両が振動して光源52R,52G,52Bが揺れると、光源52R,52G,52Bから出射するレーザ光も揺れるため、上記入射スポットSR,SG,SBが位相変調素子集合体54の入射面上を移動する場合がある。この場合、入射スポットが移動する距離が大きいと、入射スポットが位相変調素子集合体54の外側にはみ出したり、異なる位相変調素子にはみ出したりする場合がある。例えば、所定色のレーザ光の入射スポットが、異なる色のレーザ光に対応する位相変調素子にはみ出した場合を考える。この場合、はみ出した領域の位相変調パターンは、異なる色のレーザ光に対応した位相変調パターンであるため、当該はみ出した領域から出射する上記所定色のレーザ光の配光パターンは、ロービームとは異なる配光パターンとなり得る。そして、このようなロービームとは異なる配光パターンを有する光が車両用前照灯1の出射光に混在することで、ロービームの形成が阻害され得る。
Furthermore, when the vehicle on which the
上述のように光源が揺れると、照射位置までの光路長が長い光ほど、当該光の上記照射位置における入射スポットの揺れ幅も大きくなる傾向がある。本実施形態の車両用前照灯1によれば、上述のように、光源から位相変調素子集合体54までの光路長が長い光ほど上記スポット径が小さくされるため、図14に示すように、緑色レーザ光の入射スポットSGが入射スポットSR,SBに比べて小さくなっている。このため、車両の振動などによって緑色レーザ光の入射スポットSGが大きく移動した場合でも、入射スポットSGが第1位相変調素子54Rや第3位相変調素子54Bにはみ出してしまうことが抑制され得る。したがって、本実施形態の車両用前照灯1によれば、ロービームのような所望の配光パターンが崩れることが抑制され得る。
When the light source fluctuates as described above, the longer the optical path length of the light to the irradiation position is, the larger the fluctuation width of the incident spot of the light at the irradiation position tends to be. According to the
このように照射位置までの光路長に応じて各レーザ光の入射スポットの大きさが相違することによって、入射スポットの大きさを調整する光学系等を設けることなく、スポット径が位相変調素子からはみ出してしまうことが抑制され得、部品点数の増加が抑制され得る。 In this way, the size of the incident spot of each laser beam differs depending on the optical path length to the irradiation position, so the spot diameter can be adjusted from the phase modulation element without installing an optical system etc. to adjust the size of the incident spot. Protrusion can be suppressed, and an increase in the number of parts can be suppressed.
なお、光路長が緑色レーザ光に比べて長い赤色レーザ光及び青色レーザ光の入射スポットSR,SBを同じ大きさとし、入射スポットSGの大きさのみを小さくしてもよい。すなわち、入射スポットの大きさが互いに異なる少なくとも2つの光のうち、位相変調素子までの光路長が長い光ほど入射スポットが小さくされればよい。ただし、上述のように、光源から位相変調素子集合体54までの光路長が長いほど入射スポットを小さくすることで、光路長の長さに応じた入射スポットの大きさとなるため、所望の配光パターンがより得られ易くなり得る。
Incidentally, the incident spots SR and SB of the red laser beam and the blue laser beam, which have longer optical path lengths than the green laser beam, may have the same size, and only the size of the incident spot SG may be reduced. That is, among at least two lights having different incident spot sizes, the longer the optical path length to the phase modulation element, the smaller the incident spot. However, as mentioned above, the longer the optical path length from the light source to the phase
(第8実施形態)
次に、本発明の第3の態様としての第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、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を省略する。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment as the third aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or equivalent to those in the seventh embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図15は、本発明の第3の態様としての第8実施形態における車両用前照灯1の灯具ユニット20の一部を図13と同様に示す図である。なお、図15では、理解を容易にするために、灯具ユニット20のヒートシンク30、カバー36等が省略されている。図15に示すように、第8実施形態における灯具ユニット20は、1つの位相変調素子54Sが設けられる点において、光源ごとに位相変調素子が設けられて位相変調素子集合体54が構成される第7実施形態における灯具ユニット20と相違する。以下、第8実施形態における灯具ユニット20の構成について説明する。
FIG. 15 is a diagram similar to FIG. 13 showing a part of the
本実施形態において、第1光源52Rは赤色レーザ光を上方に出射し、第2光源52Gは緑色レーザ光を前方に出射し、第3光源52Bは青色レーザ光を前方に出射する。これら赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光は、合成光学系55を経由して位相変調素子54Sに入射する。これら光源52R,52G,52Bは、第2光源52Gから位相変調素子54Sまでの光路長が最も長くなるように、かつ、第3光源52Bから位相変調素子54Sまでの光路長が最も短くなるように、灯室R内に配置される。なお、本実施形態における赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光の全光束数は、第7実施形態と同様に同一とされる。
In this embodiment, the first
図16は、図15に示す位相変調素子54Sを当該位相変調素子54Sに入射する光の入射スポットとともに概略的に示す正面図である。図16に示すように、本実施形態では、位相変調素子54Sまでの光路長が最も長い緑色レーザ光の入射スポットSGが最も小さくされ、位相変調素子54Sまでの光路長が最も短い青色レーザ光の入射スポットSBが最も大きくされる。なお、図16では、入射スポットSR,SG,SBが円で示されているが、入射スポットの外形は非円形でもよく、例えば、楕円でもよい。
FIG. 16 is a front view schematically showing the
本実施形態の光源52R,52G,52Bは、不図示の制御システムに接続されている。この制御システムは、光源52Rが赤色レーザ光を出射している間は光源52G,52Bからの光を非出射とし、光源52Gが緑色レーザ光を出射している間は光源52R,52Bからの光を非出射とし、光源52Bが青色レーザ光を出射している間は光源52R,52Gからの光を非出射とする。すなわち、本実施形態における車両用前照灯1は、上記制御システムの制御に基づいて、所定の周期で光源52R,52G,52Bからの光の出射を切り替える。
The
なお、第7実施形態と同様に、光源52R,52G,52Bから出射したレーザ光は、コリメートレンズ53R,53G,53Bでコリメートされる。
Note that, similarly to the seventh embodiment, the laser beams emitted from the
図15に示すように、コリメートレンズ53Rの上方かつコリメートレンズ53G,53Bの前方には、合成光学系55が設けられている。すなわち、コリメートレンズ53Rの上方かつコリメートレンズ53Gの前方に第1光学素子55fが設けられ、第1光学素子55fの上方かつコリメートレンズ53Bの前方に第2光学素子55sが設けられる。これら光学素子55f,55sは、前後方向及び上下方向において同一方向に略45°傾けて配置される。
As shown in FIG. 15, a combining
第2光学素子55sの上方には、1つの位相変調素子54Sが設けられている。この位相変調素子54Sは、合成光学系55を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光が入射可能な位置に配置される。本実施形態における位相変調素子54Sは、例えば反射型のLCOSとされる。この位相変調素子54Sは、前後方向及び上下方向において略45°傾けて配置されており、その傾き方向は光学素子55f,55sと同一方向とされる。
One
次に、本実施形態の灯具ユニット20における光の出射について説明する。具体的には、車両用前照灯1からロービームが出射される場合を説明する。
Next, light emission from the
上述のように、本実施形態における灯具ユニット20は、上記制御システムの制御に基づいて、所定の周期で光源52R,52G,52Bからの光の出射を切り替える。例えば、まず、第1光源52Rから赤色レーザ光が所定時間にわたって出射する。この間、光源52G,52Bからのレーザ光は非出射とされる。この赤色レーザ光は、コリメートレンズ53Rでコリメートされた後、合成光学系55を経由して位相変調素子54Sに入射する。図16に示すように、この赤色レーザ光は、所定の大きさの入射スポットSRで位相変調素子54Sの入射面に入射する。
As described above, the
位相変調素子54Sに赤色レーザ光が入射すると、この赤色レーザ光は位相変調素子54Sで回折されるとともに反射して、ロービームの配光パターンPLを有する第1の光DLRが前方に出射する。
When the red laser light is incident on the
所定の時間が経過すると、光源52Rからの光が非出射の状態になり、光源52Rから光が出射する代わりに、光源52Gから緑色レーザ光が所定の時間にわたって出射する。この緑色レーザ光は、コリメートレンズ53Gでコリメートされた後、合成光学系55を経由して、位相変調素子54Sに入射する。上述のように、この緑色レーザ光は、赤色レーザ光の入射スポットSRよりも小さな入射スポットSGで位相変調素子54Sの入射面に入射する。
After a predetermined period of time has elapsed, the
位相変調素子54Sに緑色レーザ光が入射すると、この緑色レーザ光は位相変調素子54Sで回折されるとともに反射して、ロービームの配光パターンPLを有する第2の光DLGが前方に出射する。
When the green laser light is incident on the
さらに所定の時間が経過すると、光源52Gからの光が非出射の状態になり、光源52Gから光が出射する代わりに、光源52Bから青色レーザ光が所定の時間にわたって出射する。この青色レーザ光は、コリメートレンズ53Bでコリメートされた後、合成光学系55を経由して、位相変調素子54Sに入射する。上述のように、この青色レーザ光は、赤色レーザ光の入射スポットSRよりも大きな入射スポットSBで位相変調素子54Sの入射面に入射する。
After a further predetermined period of time has elapsed, the
位相変調素子54Sに青色レーザ光が入射すると、この青色レーザ光は位相変調素子54Sで回折されるとともに反射して、ロービームの配光パターンPLを有する第3の光DLBが前方に出射する。
When the blue laser light is incident on the
上記制御システムの上記制御により、上記光の出射サイクルが所定の周期で繰り返される。 Under the control of the control system, the light emission cycle is repeated at a predetermined period.
このように、制御システムが光源52R,52G,52Bからの光の出射を所定の周期で切り替えることで、光DLR,DLG,DLBが車両用前照灯1から所定の周期で切り替えられて出射する。この周期が人の視覚の時間分解能よりも短い場合、第1の態様としての第3実施形態と同様に、残像効果が生じ、人は異なる色の光があたかも合成されて照射されていると認識し得る。したがって、本実施形態における上記周期を人の時間分解能よりも短くすることで、人は、白色光であるロービームが車両用前照灯1から出射されていると認識し得る。
In this way, the control system switches the emission of light from the
前述のように、人の視覚の時間分解能は概ね1/30sであるため、上記周期を1/30s以下とすることが好ましく、1/60s以下とすることがさらに好ましい。なお、上記周期が1/30sよりも大きい場合であっても上記残像効果が生じ得る。例えば、上記周期が1/15sであっても上記残像効果が生じ得る。 As mentioned above, the temporal resolution of human vision is approximately 1/30 s, so the period is preferably 1/30 s or less, more preferably 1/60 s or less. Note that even if the period is greater than 1/30 s, the afterimage effect may occur. For example, even if the period is 1/15 seconds, the afterimage effect may occur.
以上のように、本実施形態の車両用前照灯1によれば、赤色レーザ光及び青色レーザ光に比べて位相変調素子集合体54までの光路長が長い緑色レーザ光の入射スポットSGが最も小さくされるため、第7実施形態と同様に、車両の振動などによって緑色レーザ光の入射スポットSGが大きく移動した場合でも、入射スポットSGが位相変調素子54Sからはみ出してしまうことが抑制され得る。したがって、本実施形態の車両用前照灯1によれば、ロービームのような所望の配光パターンが得られ易くなり得る。
As described above, according to the
このように照射位置までの光路長に応じて各レーザ光の入射スポットの大きさが相違することによって、入射スポットの大きさを調整する光学系等を設けることなく、スポット径が位相変調素子からはみ出してしまうことが抑制され得、部品点数の増加が抑制され得る。また、本実施形態における車両用前照灯1によれば、光源52R,52G,52Bからのレーザ光が共通の位相変調素子54Sに入射するため、位相変調素子の数を減らして1つにすることができ、部品点数の増加がより効果的に抑制され得る。
In this way, the size of the incident spot of each laser beam differs depending on the optical path length to the irradiation position, so the spot diameter can be adjusted from the phase modulation element without installing an optical system etc. to adjust the size of the incident spot. Protrusion can be suppressed, and an increase in the number of parts can be suppressed. Moreover, according to the
(第9実施形態)
次に、本発明の第3の態様としての第9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、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を省略する。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment as the third aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or equivalent to those in the seventh embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図17は、本発明の第3の態様としての第9実施形態における車両用前照灯1の灯具ユニット20の一部を図13と同様に示す図である。図17に示すように、第9実施形態における灯具ユニット20は、位相変調素子54R,54G,54Bが互いに離間して配置されている点等において第9実施形態における灯具ユニット20と相違する。以下、第9実施形態における灯具ユニット20について説明する。
FIG. 17 is a diagram similar to FIG. 13 showing a part of the
図17に示すように、本実施形態における灯具ユニット20の光学系ユニット50は、第1光源52Rと、第2光源52Gと、第3光源52Bと、第1位相変調素子54Rと、第2位相変調素子54Gと、第3位相変調素子54Bと、合成光学系55と、を主な構成として備える。本実施形態において、位相変調素子54R,54G,54Bは、入射する光を反射しつつ回折して出射する反射型の位相変調素子とされ、具体的には、反射型のLCOSとされる。
As shown in FIG. 17, the
第1光源52Rは、所定の全光束数の赤色レーザ光を上方に出射する。第2光源52Gは、赤色レーザ光よりも大きな全光束数の緑色レーザ光を後方に出射する。第3光源52Bは、緑色レーザ光よりも大きな全光束数の青色レーザ光を後方に出射する。つまり、本実施形態では、赤色レーザ光の全光束数が最も小さく、青色レーザ光の全光束数が最も大きくなっている。
The first
なお、第7実施形態と同様に、光源52R,52G,52Bから出射したレーザ光は、コリメートレンズ53R,53G,53Bでコリメートされる。
Note that, similarly to the seventh embodiment, the laser beams emitted from the
第1位相変調素子54Rは、第1コリメートレンズ53Rの上方に配置されており、前後方向及び上下方向に対して略45°傾斜している。コリメートレンズ53Rでコリメートされた赤色レーザ光は、この第1位相変調素子54Rの入射面に所定の大きさの入射スポットSRで入射する。
The first
第2位相変調素子54Gは、第2コリメートレンズ53Gの後方に配置されており、前後方向及び上下方向に対して第1位相変調素子54Rとは反対方向に略45°傾斜して配置されている。コリメートレンズ53Gでコリメートされた緑色レーザ光は、上記入射スポットSRよりも大きな入射スポットSGで第2位相変調素子54Gの入射面に入射する。
The second
第3位相変調素子54Bは、第3コリメートレンズ53Bの後方に配置されており、前後方向及び上下方向に対して第1位相変調素子54Rとは反対方向に略45°傾斜して配置されている。コリメートレンズ53Bでコリメートされた青色レーザ光は、上記入射スポットSGよりも大きな入射スポットSBで第3位相変調素子54Bの入射面に入射する。
The third
以上のように、本実施形態では、全光束数が最も小さい赤色レーザ光の入射スポットSRが最も小さく、全光束数が最も大きい青色レーザ光の入射スポットSBが最も大きくなっている。 As described above, in this embodiment, the incident spot SR of the red laser beam with the smallest total number of luminous fluxes is the smallest, and the incident spot SB of the blue laser beam with the largest total number of luminous fluxes is the largest.
次に、車両用前照灯1における光の出射について説明する。具体的には、車両用前照灯1からロービームが出射される場合を説明する。
Next, light emission from the
第1光源52Rから上方に出射した赤色レーザ光は、コリメートレンズ53Rでコリメートされ、所定の大きさの入射スポットSRで第1位相変調素子54Rに入射する。この赤色レーザ光は、第1位相変調素子54Rで回折しつつ反射して、ロービームの配光パターンPLとされた第1の光DLRが前方に出射する。
The red laser beam emitted upward from the first
第2光源52Gから後方に出射した緑色レーザ光は、コリメートレンズ53Gでコリメートされ、入射スポットSRよりも大きな入射スポットSGで第2位相変調素子54Gに入射する。この緑色レーザ光は、第2位相変調素子54Gで回折しつつ反射して、ロービームの配光パターンPLとされた第2の光DLGが上方に出射する。
The green laser beam emitted backward from the second
第3光源52Bから後方に出射した青色レーザ光は、コリメートレンズ53Bでコリメートされ、入射スポットSGよりも大きな入射スポットSBで第3位相変調素子54Bに入射する。この青色レーザ光は、第3位相変調素子54Bで回折しつつ反射して、ロービームの配光パターンPLとされた第3の光DLBが上方に出射する。
The blue laser light emitted backward from the third
第1位相変調素子54Rから出射した第1の光DLRは、第1位相変調素子54Rの前方に配置された合成光学系55の第1光学素子55fを透過する。第2位相変調素子54Gから出射した第2の光DLGは、第2位相変調素子54Gの上方に配置された第1光学素子55fで反射して、当該第1光学素子55fから前方に出射する。こうして、光DLR,DLGからなる第1合成光LS1が前方に伝搬する。
The first light DLR emitted from the first
第1光学素子55fから出射した第1合成光LS1は、第1光学素子55fの前方に配置された合成光学系55の第2光学素子55sを透過する。第3位相変調素子54Bから出射した第3の光DLBは、第3位相変調素子54Bの上方に配置された第2光学素子55sで反射して、当該第2光学素子55sから前方に出射する。こうして、光DLR,DLG,DLBからなる第2合成光LS2が第2光学素子55sから前方に出射する。
The first combined light LS1 emitted from the first
第2合成光を形成する光DLR,DLG,DLBは、上述のように、いずれもロービームの配光パターンを有している。このため、開口36Hから出射する第2合成光LS2が所定の距離だけ前方に伝搬することで、光DLR,DLG,DLBが重なり合い、白色光であるロービームが形成され得る。
As described above, the lights DLR, DLG, and DLB forming the second combined light all have a low beam light distribution pattern. Therefore, when the second combined light LS2 emitted from the
以上のように、本実施形態における車両用前照灯1によれば、全光束数の最も大きな青色レーザ光の入射スポットSBが最も大きくされ、全光束数の最も小さな赤色レーザ光の入射スポットSRが最も小さくされる。このため、位相変調素子54Rに入射する赤色レーザ光の単位面積当たりのエネルギーと、位相変調素子54Gに入射する緑色レーザ光の単位面積当たりのエネルギーと、位相変調素子54Bに入射する青色レーザ光の単位面積当たりのエネルギーとが均等に近くなり得る。そのため、特定の位相変調素子が他の位相変調素子よりも早く劣化してしまうことが抑制され得、長期間にわたって配光パターンの崩れが抑制され得る。したがって、車両用前照灯の耐用期限が短くなることが抑制され得る。
As described above, according to the
このように全光束数に応じて各レーザ光の入射スポットの大きさが相違することによって、入射スポットの大きさを調整する光学系を設けることなく、各レーザ光の単位面積当たりのエネルギーを均等にし得、部品点数の増加が抑制され得る。 In this way, the size of the incident spot of each laser beam differs depending on the total number of light beams, so the energy per unit area of each laser beam can be equalized without the need for an optical system to adjust the size of the incident spot. Therefore, an increase in the number of parts can be suppressed.
(第10実施形態)
次に、本発明の第3の態様としての第10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、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を省略する。
(10th embodiment)
Next, a tenth embodiment as a third aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or equivalent to those in the seventh embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
本発明の第3の態様としての第10実施形態における車両用前照灯1の灯具ユニット20は、3つの第1光源52Rと、2つの第2光源52Gと、1つの第3光源52Bとを備える点において、光源52R,52G,52Bを1つずつ備える第7実施形態における灯具ユニット20と相違する。
The
本実施形態の光源52R,52G,52Bは、縦断面視において図13と視認し得るが、第1光源52Rが前後方向及び上下方向に垂直な奥行方向に沿って3つ配置され、3つの第1光源52Rの上方に第2光源52Gが奥行方向に沿って2つ配置され、2つの第2光源52Gの上方に1つの第3光源52Bが配置されている。なお、本実施形態では、複数の光源のそれぞれから出射する光の各全光束量は概ね同一とされる。
Although the
白色光の明るさ及びホワイトバランスを良好にするためには、例えば、赤色光、緑色光、及び青色光のうち、赤色光の全光束量を最も大きくし、青色光の全光束量を最も小さくすることが好ましい場合がある。このため、本実施形態の灯具ユニット20では、上述のように、赤色光を出射する第1光源52Rを3つ配置して赤色光の全光束量を最も大きくし、緑色光を出射する第2光源52Gを2つ配置して緑色光の全光束量を赤色光の全光束量よりも小さくし、青色光を出射する第3光源52Bを1つ配置して青色光の全光束量を最も小さくしている。
In order to improve the brightness and white balance of white light, for example, among red light, green light, and blue light, the total luminous flux of red light should be the largest, and the total luminous flux of blue light should be the smallest. It may be preferable to do so. Therefore, in the
図18は、本実施形態に係る位相変調素子を当該位相変調素子に入射する光の入射スポットとともに図14と同様の視点で示す正面図である。図18に示すように、本実施形態では、第1光源52Rの数が3つで最も多く、これらの第1光源52Rから出射する赤色光の入射スポットSRのそれぞれが、2つの緑色光の入射スポットSG及び1つの青色光の入射スポットSBに比べて小さくなっている。また、2つの第2光源52Gから出射する緑色光の入射スポットSGのそれぞれが、入射スポットSRよりも小さくなっている。また、第3光源52Bの数が1つで最も少なく、この第3光源52Bから出射する青色光の入射スポットSBが最も大きくなっている。このように、本実施形態では、入射スポットが小さい光ほど、より多数の光源から出射されるようになっている。
FIG. 18 is a front view showing the phase modulation element according to this embodiment along with the incident spot of light incident on the phase modulation element from the same viewpoint as FIG. 14. As shown in FIG. 18, in this embodiment, the number of
こうすることで、第1位相変調素子54Rを他の位相変調素子54G,54Bに比べて大きくしなくても、より多数の光源52Rから出射する赤色光を漏れなく受光することが可能になり得る。
By doing so, it may be possible to receive all the red light emitted from a larger number of
このように、入射スポットが小さい光ほど、より多数の光源から出射されることによって、入射スポットの大きさを調整する光学系等を設けることなく、位相変調素子の大型化を抑制しつつ当該位相変調素子で多数の光源から出射する光を漏れなく受光し得、部品点数の増加が抑制され得る。 In this way, the smaller the incident spot, the more light is emitted from a larger number of light sources, so that the phase modulation element can be controlled without increasing the size of the phase modulation element, without the need for an optical system etc. to adjust the size of the incident spot. The modulation element can receive all the light emitted from a large number of light sources, and an increase in the number of parts can be suppressed.
なお、本実施形態では、第1光源52Rの数(3つ)が最も多く、第3光源52Bの数(1つ)が最も少ない例を説明したが、入射スポットの大きさが互いに異なる少なくとも2つの光のうち、入射スポットが小さい光ほどより多くの光源から出射されればよい。
Note that in this embodiment, an example has been described in which the number of
なお、本発明の第3の態様について、第7~第10実施形態を例に説明したが、本発明の第3の態様はこれらに限定されるものではない。 Note that although the third aspect of the present invention has been described using the seventh to tenth embodiments as examples, the third aspect of the present invention is not limited to these.
例えば、第3の態様としての第7及び第8実施形態では、位相変調素子までの光路長が長いレーザ光ほど位相変調素子における入射スポットが小さくされる例を説明したが、これに限られない。例えば、第9実施形態と同様に、全光束数が大きいレーザ光ほど位相変調素子における入射スポットを大きくしてもよい。この場合、第9実施形態と同様に、位相変調素子54Rに入射する赤色レーザ光の単位面積当たりのエネルギーと、位相変調素子54Gに入射する緑色レーザ光の単位面積当たりのエネルギーと、位相変調素子54Bに入射する青色レーザ光の単位面積当たりのエネルギーとが、それぞれ同一に近くなり得る。このため、特定の位相変調素子が他の位相変調素子よりも早く劣化してしまうこと等が抑制され得る。
For example, in the seventh and eighth embodiments as the third aspect, an example has been described in which the longer the optical path length of the laser beam to the phase modulation element, the smaller the incident spot on the phase modulation element, but the invention is not limited to this. . For example, similarly to the ninth embodiment, the incident spot on the phase modulation element may be made larger as the total number of light beams is larger. In this case, similarly to the ninth embodiment, the energy per unit area of the red laser beam incident on the
また、第3の態様としての第9実施形態では、全光束数の大きなレーザ光ほど位相変調素子における入射スポットが大きくされる例を説明したが、これに限られない。例えば、第7及び第8実施形態と同様に、位相変調素子までの光路長が長いレーザ光ほど位相変調素子における入射スポットが小さくされてもよい。この場合、第9実施形態の車両用前照灯1において、所望の配光パターンが得られ易くなり得る。
Further, in the ninth embodiment as the third aspect, an example has been described in which the incident spot on the phase modulation element becomes larger as the total number of light beams becomes larger, but the invention is not limited to this. For example, similarly to the seventh and eighth embodiments, the longer the optical path length of the laser beam to the phase modulation element, the smaller the incident spot on the phase modulation element. In this case, in the
また、第3の態様としての第7~第10実施形態では、第1光源52Rから出射する赤色光の入射スポットSRと、第2光源52Gから出射する緑色光の入射スポットSGと、第3光源52Bから出射する青色光の入射スポットSBとが、すべて相違する例を説明したが、入射スポットSR,SG,SBのうち少なくとも2つの大きさが相違すればよい。ただし、入射スポットSR,SG,SBの大きさがすべて相違する場合、スポット径の大きさをより効果的に調整し得、部品点数の増加がより効果的に抑制し得る。
Further, in the seventh to tenth embodiments as the third aspect, the incident spot SR of the red light emitted from the first
また、入射スポットSR,SG,SBの大きさをすべて相違させる場合、例えば、波長の長い光ほど大きく屈折する傾向があることを考慮して、波長の長い光の入射スポットほど小さくしてもよい。例えば、図19に示すように、波長の最も長い赤色光の入射スポットSR、波長が赤色光よりも短い緑色光の入射スポットSG、及び波長が最も短い青色光の入射スポットSBの順にスポットの大きさを大きくし、これら入射スポットSR,SG,SBを同心円にする。赤色光、緑色光、及び青色光は、それぞれ位相変調素子54Sで屈折した後、位相変調素子54Sで反射して位相変調素子54Sから出射する。上述のように、波長の長い光ほど大きく屈折する傾向があるため、位相変調素子54Sから出射する赤色光は位相変調素子54S内で最も大きく屈折しており、位相変調素子54Sから出射する青色光は位相変調素子54S内で最も小さく屈折している。ここで、上述のように、同心円をなす入射スポットSR,SG,SBのうち入射スポットSRが最も小さく、入射スポットSBが最も大きいため、位相変調素子54Sから出射する赤色光、緑色光、及び青色光が所定の距離だけ伝搬することで、赤色光、緑色光、及び青色光のそれぞれの外縁が重なり合い、赤色光、緑色光、及び青色光からなる合成光の外縁における色にじみが抑制され得る。
In addition, if the sizes of the incident spots SR, SG, and SB are all different, for example, taking into consideration that light with a longer wavelength tends to be refracted more, the incident spot of light with a longer wavelength may be made smaller. . For example, as shown in FIG. 19, the incident spot SR of red light having the longest wavelength, the incident spot SG of green light having a shorter wavelength than the red light, and the incident spot SB of blue light having the shortest wavelength are arranged in order of size. The incident spots SR, SG, and SB are made concentric circles. The red light, the green light, and the blue light are each refracted by the
また、第3の態様としての第7~第10実施形態では、位相変調素子として反射型のLCOSを用いた例を説明したが、位相変調素子として他のタイプの位相変調素子を用いてもよい。例えば、LCDを用いてもよいし、回折格子を用いてもよいし、GLVを用いてもよい。 Further, in the seventh to tenth embodiments as the third aspect, an example was explained in which a reflective LCOS was used as the phase modulation element, but other types of phase modulation elements may be used as the phase modulation element. . For example, an LCD, a diffraction grating, or a GLV may be used.
また、第3の態様としての第7~第10実施形態では、車両用灯具としての車両用前照灯1はロービームを照射するものとされたが、第3の態様としての車両用灯具が照射する光はロービームに限定されない。例えば、他の実施形態における車両用灯具は、図5(A)示すように、ロービームと標識認識用の光OHSとを照射するように構成されてもよい。また、他の別の実施形態における車両用灯具は、図5(B)に示すようなハイビームの配光パターンPHの光を照射するように構成されてもよい。また、さらに別の実施形態では、本発明の第3の態様としての車両用灯具を、画像を構成するものとして適用してもよい。このような場合、車両用灯具から出射する光の方向や、該車両における車両用灯具の取り付け位置は特に限定されない。
Further, in the seventh to tenth embodiments as the third aspect, the
(第11実施形態)
次に、本発明の第4の態様としての第10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様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。
(Eleventh embodiment)
Next, a tenth embodiment as the fourth aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or similar to those in the first embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図20は、本発明の第4の態様としての第11実施形態における灯具ユニット20の一部を示す図であり、灯具ユニット20の上下方向の断面の一部を示す縦断面図である。図13に示すように、本実施形態における灯具ユニット20は、カバー36に替わってケース40を備える点、で主に第1実施形態の灯具ユニット20と主に異なる。また、本実施形態における光学系ユニット50は、位相変調素子集合体54に替わって複数の位相変調素子54R,54G,54Bを備える点、複数の可動部材57R,57G,57Bを更に備える点、導光光学系155に替わって合成光学系55を備える点において、第1実施形態の光学系ユニット50と主に異なる。
FIG. 20 is a diagram showing a part of the
本実施形態では、ヒートシンク30におけるベース板31の上面にはケース40が配置されている。本実施形態のケース40は、例えばアルミニウム等の金属から成る基台41とカバー42とから構成され、基台41がヒートシンク30におけるベース板31の上面に固定される。基台41は、前部から上部に渡って開口が形成された箱状に形成され、上部側の開口を塞ぐようにカバー42が基台41に固定される。ケース40の前部には基台41の前端部とカバー42の前端部とよって規定される開口40Hが形成されている。ケース40の内側の空間には、光学系ユニット50が配置されている。なお、基台41とカバー42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。基台41とカバー42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基台41の内壁に照射された光が反射して開口40H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。
In this embodiment, a
図20に示すように、本実施形態における光学系ユニット50は、第1光源52Rと、第2光源52Gと、第3光源52Bと、第1位相変調素子54Rと、第2位相変調素子54Gと、第3位相変調素子54Bと、合成光学系55と、を主な構成として備える。本実施形態において、位相変調素子54R,54G,54Bは、入射する光を反射しつつ回折して出射する反射型の位相変調素子とされ、具体的には、反射型のLCOSとされる。
As shown in FIG. 20, the
本実施形態では、第1光源52Rは、赤色レーザ光を上方に出射し、第2光源52Gは緑色レーザ光を後方に出射し、第3光源52Bは青色レーザ光を後方に出射する。
In this embodiment, the first
第1光源52Rは、基台41に固定された可動部材57Rの可動部に固定されている。この可動部材57Rの可動部は、図示しない制御部に接続されており、当該制御部の制御により、前後方向と、前後方向及び上下方向に垂直な奥行方向との2方向に定期的に移動するようになっている。第2光源52Gは、基台41に固定された可動部材57Gの可動部に固定されている。可動部材57Gの可動部は、図示しない制御部に接続されており、当該制御部の制御により、上下方向及び奥行方向に定期的に移動するようになっている。第3光源52Bは、基台41に固定された可動部材57Bの可動部に固定されている。この可動部材57Bの可動部は、図示しない制御部に接続されており、この制御部の制御により、上下方向及び奥行方向に定期的に移動するようになっている。
The first
また、第1光源52Rは、基台41に固定された回路基板59Rに電気的に接続されており、この回路基板59Rを介して電力の供給を受ける。第2光源52Gは、基台41に固定された回路基板59Gに電気的に接続されており、この回路基板59Gを介して電力の供給を受ける。第3光源52Bは、基台41に固定された回路基板59Bに電気的に接続されており、この回路基板59Bを介して電力の供給を受ける。
Further, the first
回路基板59R,59G,59Bのそれぞれは、光源を移動可能に保持する弾性接続部を有している。図21は、このような回路基板59Rの一部を概略的に示す正面図である。なお、回路基板59G,59Bは回路基板59Rと同様の構成を有するため、回路基板59G,59Bの説明を省略する。
Each of the
図21に示すように、回路基板59Rには円形孔90が形成されている。この円形孔90を挟んで一方側と他方側とには、導電層94が形成されている。これら導電層94は、板状の導電部材91を介して電気的に接続される。この導電部材91は、円形孔90の外側に位置する1対の平板部92と、円形孔90の内側に位置する1対の弾性接続部93とを有している。円形孔90の一方側に位置する平板部92は、円形孔90の一方側に位置する導電層94に固定されている。円形孔90の他方側に位置する平板部92は、円形孔90の他方側に位置する導電層94に固定されている。
As shown in FIG. 21, a
1対の弾性接続部93は、全体として略円形に形成されており、1対の弾性接続部93によって形成される円の直径は、光源52Rの端子の直径よりも小さくされる。したがって、光源52Rの端子が、弾性接続部93がなす円の内側にはめ込まれることで、光源52Rと弾性接続部93とが電気的に接続されるととともに、光源52Rが弾性接続部93によって可動的に保持される。このような構成により、可動部材57Rの可動部の能動的な移動に伴って光源52Rも移動し得る。
The pair of
図20に示すように、第1コリメートレンズ53Rは、第1光源52Rの上方に配置されており、第1光源52Rから出射するレーザ光のファスト軸方向及びスロー軸方向をコリメートする。第2コリメートレンズ53Gは、第2光源52Gの後方に配置されており、第2光源52Gから出射するレーザ光のファスト軸方向及びスロー軸方向をコリメートする。第3コリメートレンズ53Bは、第3光源52Bの後方に配置されており、第3光源52Bから出射するレーザ光のファスト軸方向及びスロー軸方向をコリメートする。これらコリメートレンズ53R,53G,53Bは、それぞれ不図示の構成によりケース40に固定されている。
As shown in FIG. 20, the
第1位相変調素子54Rは、第1コリメートレンズ53Rの上方に配置されており、不図示の構成により基台41に固定されている。また、この第1位相変調素子54Rは、前後方向及び上下方向に対して略45°傾斜して配置されている。したがって、第1コリメートレンズ53Rから出射する赤色レーザ光は、この第1位相変調素子54Rに入射して回折されるとともに、略90°方向転換し、前方に位置する合成光学系55に向けて出射する。
The first
第2位相変調素子54Gは、第2コリメートレンズ53Gの後方に配置されており、不図示の構成により基台41に固定されている。また、この第2位相変調素子54Gは、前後方向及び上下方向に対して第1位相変調素子54Rとは反対方向に略45°傾斜して配置されている。したがって、第2コリメートレンズ53Gから出射する緑色レーザ光は、この第2位相変調素子54Gに入射して回折されるとともに、略90°方向転換し、上方に位置する合成光学系55に向けて出射する。
The second
第3位相変調素子54Bは、第3コリメートレンズ53Bの後方に配置されており、不図示の構成により基台41に固定されている。また、この第3位相変調素子54Bは、前後方向及び上下方向に対して第1位相変調素子54Rとは反対方向に略45°に傾斜して配置されている。したがって、第3コリメートレンズ53Bから出射する青色レーザ光は、この第3位相変調素子54Bに入射して回折されるとともに、略90°方向転換し、上方に位置する合成光学系55に向けて出射する。
The third
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位相変調素子54Rの前方かつ第2位相変調素子54Gの上方に配置され、前後方向及び上下方向に対して第1位相変調素子54Rと同一方向に略45°傾いた状態で配置される。この第1光学素子55fは、例えば、ガラス基板上に酸化膜が積層された波長選択フィルタとされ、所定波長よりも長い波長の光を透過し、該所定波長よりも短い波長の光を反射するように上記酸化膜の種類や厚みが調整される。本実施形態において、第1光学素子55fは、第1光源52Rから出射する波長638nmの赤色光を透過し、第2光源52Gから出射する波長515nmの緑色光を反射するように構成される。
The combining
第2光学素子55sは、第1光学素子55fの前方かつ第3位相変調素子54Bの上方に配置され、前後方向及び上下方向に対して第1位相変調素子54Rと同一方向に略45°傾いた状態で配置される。この第2光学素子55sは、第1光学素子と同様に、波長選択フィルタとされる。本実施形態において、第2光学素子55sは、第1光源52Rから出射する波長638nmの赤色光及び第2光源52Gから出射する波長515nmの緑色光を透過し、第3光源52Bから出射する波長445nmの青色光を反射するように構成される。
The second
次に、上記第1位相変調素子54R、第2位相変調素子54G、及び第3位相変調素子54Bの構成について詳細に説明する。
Next, the configurations of the first
本実施形態では、位相変調素子54R,54G,54Bは同様の構成とされる。このため、以下では第1位相変調素子54Rについてのみ詳細に説明し、第2位相変調素子54G及び第3位相変調素子54Bについては説明を適宜省略する。
In this embodiment, the
本実施形態の第1位相変調素子54Rは、第1実施形態の第1位相変調素子54Rと同様の構成とされる。しかし、第1位相変調素子54Rの正面視の外形は、第1実施形態の第1位相変調素子54Rの正面視の外形と異なる。図22は、本実施形態の第1位相変調素子54Rを概略的に示す正面図である。図22に示すように、第1位相変調素子54Rは、正面視において略長方形に形成されている。この第1位相変調素子54Rは、第1実施形態の第1位相変調素子54Rと同様に、マトリックス状に区分けされた複数の変調部MPから構成され、変調部MPのそれぞれは、マトリックス状に配置された複数のドットを含んでいる。なお、図22において実線で示した円及び破線で示した円は、第1位相変調素子54Rの入射面に入射する赤色レーザ光の入射スポットSRを示している。この入射スポットについては、後に詳細に説明する。
The first
第1位相変調素子54Rと同様に、第2位相変調素子54G及び第3位相変調素子54Bは、それぞれマトリックス状に区分けされた複数の変調部MPから構成され、変調部MPのそれぞれは、マトリックス状に配置された複数のドットを含んでいる。
Similar to the first
本実施形態では、第1位相変調素子54Rの変調部MPのそれぞれは、赤色レーザ光に対応した同一の位相変調パターンを有している。この位相変調パターンは出射する光の配光パターンの形状が図5(A)に示すロービームの配光パターンPLと同一の形状となるような位相変調パターンとされる。また、第2位相変調素子54Gの変調部MPのそれぞれは、緑色レーザ光に対応した同一の位相変調パターンを有している。この位相変調パターンは出射する光の配光パターンの形状がロービームの配光パターンPLと同一の形状となるような位相変調パターンとされる。また、第3位相変調素子54Bの変調部MPのそれぞれは、青色レーザ光に対応した同一の位相変調パターンを有している。この位相変調パターンは出射する光の配光パターンの形状がロービームの配光パターンPLと同一の形状となるような位相変調パターンとされる。このため、位相変調素子54R,54G,54Bから出射する光の配光パターンの形状は、ロービームの配光パターンの形状と概ね同一の形状とされる。
In this embodiment, each of the modulation parts MP of the first
次に、車両用前照灯1における光の出射について説明する。本実施形態では、車両用前照灯1からロービームが出射される場合を説明する。
Next, light emission from the
不図示の電源から回路基板59Rを介して第1光源52Rに電力が供給されると、第1光源52Rによって赤色レーザ光が生成され、この赤色レーザ光が上方に出射する。上述のように、この第1光源52Rは、可動部材57Rに固定されており、この可動部材57Rは定期的に前後方向及び奥行方向に移動する。このため、第1光源52Rから出射する赤色レーザ光も、定期的に前後方向及び奥行方向に移動する。このような赤色レーザ光が、上方に配置された第1コリメートレンズ53Rでコリメートされ、位相変調素子54Rに入射する。
When power is supplied from a power source (not shown) to the first
不図示の電源から回路基板59Gを介して第2光源52Gに電力が供給されると、第2光源52Gによって緑色レーザ光が生成され、この緑色レーザ光が後方に出射する。上述のように、この第2光源52Gは、可動部材57Gに固定されており、この可動部材57Gは定期的に上下方向及び奥行方向に移動する。このため、第2光源52Gから出射する緑色レーザ光も、定期的に上下方向及び奥行方向に移動する。このような緑色レーザ光が、後方に配置された第2コリメートレンズ53Gでコリメートされ、位相変調素子54Gに入射する。
When power is supplied from a power supply (not shown) to the second
不図示の電源から回路基板59Bを介して第3光源52Bに電力が供給されると、第3光源52Bによって青色レーザ光が生成され、この青色レーザ光が後方に出射する。上述のように、この第3光源52Bは、可動部材57Bに固定されており、この可動部材57Bは定期的に上下方向及び奥行方向に移動する。このため、第3光源52Bから出射する青色レーザ光も、定期的に上下方向及び奥行方向に移動する。このような青色レーザ光が、後方に配置された第3コリメートレンズ53Bでコリメートされ、位相変調素子54Bに入射する。
When power is supplied from a power supply (not shown) to the third
位相変調素子54Rに入射した赤色レーザ光は、この位相変調素子54Rで反射して位相変調素子54Rから前方に出射する。上述のように、可動部材57Rは2方向に定期的に移動する。このため、図22に示すように、赤色レーザ光の入射スポットSRは、位相変調素子54Rの入射面上を2方向に定期的に移動する。このように、可動部材57Rは、入射スポットSRを位相変調素子54Rに対して相対移動させるスポット移動部として機能する。なお、図22における実線の円は入射スポットSRの移動前の位置を示しており、4つの破線の円は移動後の入射スポットSRの位置を示している。
The red laser beam incident on the
図22に示すように、入射スポットSRには、位相変調素子54Rの入射面における入射スポットSRの位置によらず、変調部MPRが少なくとも1つ含まれる。このため、位相変調素子54Rから出射する赤色レーザ光の配光パターンは、入射スポットSRの相対移動の前後及び相対移動中に関わらず同一とされる。こうして、位相変調素子54Rからは、所定の配光パターンとされた赤色レーザ光が前方に出射する。以下、位相変調素子54Rから出射する赤色レーザ光を第1の光DLRという。上述のように、第1の光DLRの配光パターンの形状はロービームの配光パターンPLと概ね同一の形状とされる。なお、本実施形態において、位相変調素子54Rの入射面における入射スポットSRの移動距離は、入射スポットSRの直径以上とされる。なお、図22では、入射スポットが円で示されているが、入射スポットの外形は円に限定されず、例えば、楕円であってもよい。
As shown in FIG. 22, the incident spot SR includes at least one modulation section MPR regardless of the position of the incident spot SR on the incident surface of the
位相変調素子54Gに入射した緑色レーザ光は、この位相変調素子54Gで反射して位相変調素子54Gから上方に出射する。上述のように、可動部材57Gは2方向に定期的に移動する。このため、緑色レーザ光の入射スポットは、位相変調素子54Gの入射面上を2方向に定期的に移動する。このように、可動部材57Gは、緑色レーザ光の入射スポットを位相変調素子54Gに対して相対移動させるスポット移動部として機能する。
The green laser light incident on the
赤色レーザ光の入射スポットSRと同様に、緑色レーザ光の入射スポットには変調部MPが少なくとも1つ含まれる。このため、位相変調素子54Gから出射する緑色レーザ光の配光パターンは、緑色レーザ光の入射スポットの相対移動の前後及び相対移動中に関わらず同一とされる。こうして、位相変調素子54Gからは、所定の配光パターンとされた緑色光が上方に出射する。以下、位相変調素子54Gから出射する緑色光を第2の光DLGという。上述のように、第2の光DLGの配光パターンの形状はロービームの配光パターンと同一の形状とされる。なお、本実施形態において、位相変調素子54Gの入射面における緑色レーザ光の入射スポットの移動距離は、当該入射スポットの直径以上とされる。
Similar to the incident spot SR of the red laser beam, the incident spot of the green laser beam includes at least one modulation section MP. Therefore, the light distribution pattern of the green laser light emitted from the
位相変調素子54Bに入射した青色レーザ光は、この位相変調素子54Bで反射して位相変調素子54Bから上方に出射する。上述のように、可動部材57Bは2方向に定期的に移動する。このため、青色レーザ光の入射スポットは、位相変調素子54Bの入射面上を2方向に定期的に移動する。このように、可動部材57Bは、青色レーザ光の入射スポットを位相変調素子54Gに対して相対移動させるスポット移動部として機能する。
The blue laser light incident on the
赤色レーザ光の入射スポットSRと同様に、青色レーザ光の入射スポットには変調部MPが少なくとも1つ含まれる。このため、位相変調素子54Bから出射する青色レーザ光の配光パターンは、青色レーザ光の入射スポットの相対移動の前後及び相対移動中に関わらず同一とされる。こうして、位相変調素子54Bからは、所定の配光パターンとされた青色光が上方に出射する。以下、位相変調素子54Bから出射する青色光を第3の光DLBという。上述のように、第3の光DLBの配光パターンの形状はロービームの配光パターンと同一の形状とされる。なお、本実施形態において、位相変調素子54Bの入射面における青色レーザ光の入射スポットの移動距離は、当該入射スポットの直径以上とされる。
Similar to the incident spot SR of the red laser beam, the incident spot of the blue laser beam includes at least one modulation section MP. Therefore, the light distribution pattern of the blue laser light emitted from the
第1位相変調素子54Rの前方には、合成光学系55の第1光学素子55fが配置されている。上述のように、この第1光学素子55fは、赤色の光を透過するように構成されている。したがって、第1位相変調素子から出射する第1の光DLRは、第1光学素子55fを透過して前方に伝搬していく。また、第2位相変調素子54Gの上方には、第1光学素子55fが配置されている。上述のように、この第1光学素子55fは、緑色の光を反射するように構成されており、前後方向及び上下方向に対して略45°傾いているため、第2位相変調素子54Gから出射する第2の光DLGは、第1光学素子55fで反射して、前方に伝搬していく。すなわち、第1の光DLRと第2の光DLGとからなる第1合成光LS1が第2光学素子55sに向かって伝搬していく。
A first
第1光学素子55fの前方には、合成光学系55の第2光学素子55sが配置されている。上述のように、第2光学素子55sは、赤色の光及び緑色の光を透過するように構成されている。したがって、第1合成光LS1は第2光学素子55sを透過する。また、第3位相変調素子54Bの上方には、第2光学素子55sが配置されている。上述のように、第2光学素子55sは、青色の光を反射するように構成されており、前後方向及び上下方向に対して略45°傾いているため、第3位相変調素子54Bから出射する第3の光DLBは、第2光学素子55sで反射して前方に伝搬していく。すなわち、第1の光DLR、第2の光DLG、及び第3の光DLBからなる第2合成光LS2が、ケース40の開口40Hに向かって伝搬していき、開口40Hから外部に出射する。
A second
第2合成光を形成する光DLR,DLG,DLBは、上述のように、いずれもロービームの形状とされる配光パターンを有している。このため、開口40Hから出射する第2合成光LS2が所定の距離だけ前方に伝搬することで、光DLR,DLG,DLBが重なり合い、図5(A)に示すような白色光であるロービームの配光パターンPLが形成され得る。
As described above, the lights DLR, DLG, and DLB forming the second combined light all have a light distribution pattern in the shape of a low beam. Therefore, when the second combined light LS2 emitted from the
ここで、前述の特許文献1に記載の車両用灯具における位相変調素子において、光が特定の領域に集中して入射すると、当該領域が高温となって位相変調素子の特性が変化し、所望の配光パターンが形成されなくなる懸念がある。
Here, in the phase modulation element in the vehicle lamp described in
そこで、第4の態様としての本実施形態の車両用前照灯1は、光源52R,52G,52Bと、位相変調素子54R,54G,54Bと、スポット移動部としての可動部材57R,57G,57Bとを備える。光源52R,52G,52Bは、所定の波長の光を出射する。位相変調素子54R,54G,54Bは、光源52R,52G,52Bから出射する光を回折することにより、光を所定の配光パターンとする。可動部材57R,57G,57Bは、位相変調素子54R,54G,54Bにおける光の入射スポットを当該位相変調素子54R,54G,54Bに対して相対移動させる。位相変調素子54R,54G,54Bは、配光パターンを形成する変調部MPに区分けされており、入射スポット内に少なくとも1つの変調部MPが含まれる。このため、本実施形態における車両用前照灯1によれば、入射スポットが移動した場合でも、同一の配光パターンが形成され得る。また、本実施形態における車両用前照灯1によれば、入射スポットが位相変調素子54R,54G,54Bに対して相対移動するため、位相変調素子54R,54G,54Bの特定の領域に光が集中して入射することが抑制され得、当該特定の領域が高温化することが抑制され得る。したがって、所定の配光パターンが形成されにくい領域が生じることが抑制され、所望の配光パターンが得られ易くなる。
Therefore, the
また、上述のように、第4の態様としての本実施形態における車両用前照灯1によれば、赤色レーザ光の入射スポットが位相変調素子54Rの入射面を移動する距離が、当該入射スポットの直径以上とされる。同様に、緑色レーザ光の入射スポットが位相変調素子54Gの入射面を移動する距離が、当該入射スポットの直径以上とされる。また、同様に、青色レーザ光の入射スポットが位相変調素子54Bの入射面を移動する距離が、当該入射スポットの直径以上とされる。このため、図22に示すように、移動後の入射スポットと移動前の入射スポットとが重なることが抑制され得、位相変調素子54R,54G,54Bの特定の領域が高温化することが効果的に抑制され得る。
Further, as described above, according to the
また、上述のように、第4の態様としての本実施形態における車両用前照灯1によれば、赤色レーザ光の入射スポット、緑色レーザ光の入射スポット、及び青色レーザ光の入射スポットがそれぞれ定期的に移動する。このため、位相変調素子54R,54G,54Bの特定の領域に長時間にわたって光が入射することが効果的に抑制され得、位相変調素子54R,54G,54Bの特定の領域が高温化することがより抑制され得る。なお、入射スポットを移動させる周期は、位相変調素子54R,54G,54Bの耐熱性などを考慮して適宜変更し得る。例えば、入射スポットが1秒周期で2方向に移動するようにしてもよいし、この周期を1分周期としてもよい。
Further, as described above, according to the
また、上述のように、第4の態様としての本実施形態における車両用前照灯1によれば、スポット移動機構である可動部材57R,57G,57Bによって入射スポットが2方向に移動する。このため、入射スポットが1方向にのみ移動する場合に比べて、入射スポットが位相変調素子の入射面をより広範囲に移動し得る。このため、特定の領域が高温化することが効果的に抑制され得る。ただし、入射スポットが1方向にのみ移動してもよい。また、入射スポットが3以上の方向に移動してもよい。入射スポットが3以上の方向に移動する場合、入射スポットが2方向に移動する場合に比べて、位相変調素子の入射面をより広範囲に移動し得る。このため、特定の領域が高温化することがより効果的に抑制され得る。
Further, as described above, according to the
また、上述のように、第4の態様としての本実施形態における車両用前照灯1によれば、光源52R,52G,52Bが回路基板59B,59G,59Bの弾性接続部93に保持されるため、光源52R,52G,52Bのみを移動させることが可能である。
Further, as described above, according to the
また、上述のように、本実施形態における車両用前照灯1によれば、光源52R,52G,52Bごとに位相変調素子54R,54G,54Bが設けられる。すなわち、光源52R,52G,52Bと1対1対応で位相変調素子54R,54G,54Bが設けられるため、光源ごとに配光パターンを調整することが容易になり得る。
Further, as described above, according to the
(第12実施形態)
次に、本発明の第4の態様としての第12実施形態について説明する。なお、第11実施形態と同一又は同等の構成要素について、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を省略する。
(12th embodiment)
Next, a twelfth embodiment as the fourth aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or equivalent to those in the eleventh embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図23は、本発明の第4の態様としての第12実施形態における車両用前照灯1の灯具ユニット20の一部を図20と同様に示す図である。図23に示すように、本実施形態における灯具ユニット20は、光源52R,52G,52Bが弾性部材を介してケース40の基台41に取り付けられている点において、第11実施形態における灯具ユニット20と相違する。具体的には、第1光源52Rは、1対の弾性部材157Rを介して基台41に取り付けられており、第2光源52Gは、1対の弾性部材157Gを介して基台41に取り付けられており、第3光源52Bは、1対の弾性部材157Bを介して基台41に取り付けられている。なお、これらの弾性部材157R,157G,157Bは、例えばバネであってもよい。
FIG. 23 is a diagram similar to FIG. 20 showing a part of the
このような構成によれば、光源52R,52G,52Bが弾性部材157R,157G,157Bを介して基台41に取り付けられているため、車両の走行中の振動に伴って光源52R,52G,52Bが受動的に振動する。このため、光源52R,52G,52Bの振動に伴って、上記入射スポットが位相変調素子54R,54G,54Bに対して相対移動する。したがって、第11実施形態と同様に、位相変調素子の特定の領域に光が集中して入射することが抑制され、所望の配光パターンが得られ易くなる。
According to such a configuration, since the
(第13実施形態)
次に、本発明の第4の態様としての第13実施形態について説明する。なお、第11実施形態と同一又は同等の構成要素について、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を省略する。
(13th embodiment)
Next, a thirteenth embodiment as a fourth aspect of the present invention will be described. Note that components that are the same or equivalent to those in the eleventh embodiment are given the same reference numerals and redundant explanations will be omitted, unless otherwise specified.
図24は、本発明の第4の態様としての第13実施形態における車両用前照灯1の灯具ユニット20の一部を図20と同様に示す図である。なお、図24では、理解を容易にするために、ケース40の一部が省略されて示されている。図24に示すように、第13実施形態における灯具ユニット20は、光学系ユニット50の位相変調素子の数が1つである点において、光学系ユニット50の位相変調素子の数が3つである第11及び第12実施形態における灯具ユニット20と相違する。以下、第13実施形態における灯具ユニット20の構成について説明する。
FIG. 24 is a diagram similar to FIG. 20 showing a part of the
本実施形態において、第1光源52Rは赤色レーザ光を上方に出射するように配置され、第2光源52Gは緑色レーザ光を後方に出射するように配置され、第3光源52Bは青色レーザ光を後方に出射するように配置される。
In this embodiment, the first
第1光源52Rは、基台41に固定された可動部材57Rの可動部に固定されている。本実施形態において、この可動部材57Rの可動部は、前後方向及び奥行方向に定期的に移動する。また、第1光源52Rは、第1実施形態と同様に、回路基板59Rの弾性接続部に保持されている。このため、光源52Rは、可動部材57Rの可動部の移動に伴って前後方向及び奥行方向に移動し得る。
The first
第2光源52Gは、基台41に固定された可動部材57Gの可動部に固定されている。本実施形態において、この可動部材57Gの可動部は、上下方向及び奥行方向に定期的に移動する。また、第2光源52Gは、第1実施形態と同様に、回路基板59Gの弾性接続部に保持されている。このため、光源52Gは、可動部材57Gの可動部の移動に伴って上下方向及び奥行方向に移動し得る。
The second
第3光源52Bは、基台41に固定された可動部材57Bの可動部に固定されている。本実施形態において、この可動部材57Bの可動部は、上下方向及び奥行方向に定期的に移動する。また、第3光源52Bは、第1実施形態と同様に、回路基板59Bの弾性接続部に保持されている。このため、光源52Bは、可動部材57Bの可動部の移動に伴って上下方向及び奥行方向に移動し得る。
The third
上記回路基板59R,59G,59Bは、不図示の制御部に接続されている。この制御部は、光源52Rが赤色レーザ光を出射している間は光源52G,52Bからの光を非出射とし、光源52Gが緑色レーザ光を出射している間は光源52R,52Bからの光を非出射とし、光源52Bが青色レーザ光を出射している間は光源52R,52Gからの光を非出射とする。すなわち、本実施形態において、光源52Rからの赤色レーザ光、光源52Gから緑色レーザ光、及び光源52Bからの青色レーザ光は、上記制御部の制御に基づいて、所定の周期で切り替えられて出射する。
The
なお、第1及び第2実施形態と同様に、光源52R,52G,52Bから出射したレーザ光は、コリメートレンズ53R,53G,53Bでコリメートされる。
Note that, similarly to the first and second embodiments, the laser beams emitted from the
コリメートレンズ53Rの上方かつコリメートレンズ53G,53Bの後方には、合成光学系55が設けられている。すなわち、コリメートレンズ53Rの上方かつコリメートレンズ53Gの後方に第1光学素子55fが設けられ、第1光学素子55fの上方かつコリメートレンズ53Bの後方に第2光学素子55sが設けられる。これら光学素子55f,55sは、前後方向及び上下方向において略45°傾いて配置される。
A combining
第2光学素子55sの上方には、1つの位相変調素子54Sが設けられている。この位相変調素子54Sは、合成光学系55を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光が入射可能な位置に配置される。本実施形態における位相変調素子54Sは、例えば反射型のLCOSとされる。この位相変調素子54Sは、前後方向及び上下方向において略45°傾いて配置されており、その傾き方向は光学素子55f,55sと反対方向とされる。
One
位相変調素子54Sは、第11及び第12実施形態と同様に、複数の変調部に区分けされており、各変調部から、ロービームの配光パターンと概ね同一の形状を有する配光パターンが形成され得る。本実施形態において、赤色レーザ光、緑色レーザ光、及び青色レーザ光のそれぞれの入射スポット内には、少なくとも1つの変調部の全領域が含まれる。
Similar to the eleventh and twelfth embodiments, the
次に、本実施形態の灯具ユニット20における光の出射について説明する。
Next, light emission from the
上述のように、光源52Rからの赤色レーザ光、光源52Gから緑色レーザ光、及び光源52Bからの青色レーザ光は、所定の周期で切り替えられて出射する。例えば、まず、第1光源52Rから赤色レーザ光が所定時間にわたって出射する。なお、赤色レーザ光を出射する第1光源52Rが複数設けられている場合、複数の第1光源52Rから赤色レーザ光が所定時間にわたって出射する。この間、光源52G,52Bからのレーザ光は非出射とされる。この赤色レーザ光は、コリメートレンズ53Rでコリメートされた後、合成光学系55を透過して位相変調素子54Sに入射する。上述のように、第1光源52Rは2方向に移動するため、赤色レーザ光の入射スポットも位相変調素子54Sの入射面上を2方向に移動する。
As described above, the red laser light from the
上述のように、赤色レーザ光の入射スポット内には少なくとも1つの変調部が含まれるため、位相変調素子54Sからは、ロービームの配光パターンと概ね同一形状の配光パターンを有する第1の光DLRが前方に出射する。
As described above, since at least one modulation section is included in the incident spot of the red laser beam, the first light having a light distribution pattern approximately the same shape as the light distribution pattern of the low beam is emitted from the
所定の時間が経過すると、光源52Rからの光が非出射の状態になり、光源52Gから緑色レーザ光が所定の時間にわたって出射する。なお、緑色レーザ光を出射する第2光源52Gが複数設けられている場合、複数の第2光源52Gから緑色レーザ光が所定時間にわたって出射する。この緑色レーザ光は、コリメートレンズ53Gでコリメートされた後、合成光学系55を透過して位相変調素子54Sに入射する。上述のように、第1光源52Rは2方向に移動するため、緑色レーザ光の入射スポットも位相変調素子54Sの入射面上を2方向に移動する。
After a predetermined period of time has elapsed, the
上述のように、緑色レーザ光の入射スポット内には少なくとも1つの変調部が含まれるため、位相変調素子54Sからは、ロービームの配光パターンと概ね同一形状の配光パターンを有する第2の光DLGが前方に出射する。
As described above, since at least one modulation section is included in the incident spot of the green laser beam, the second light having a light distribution pattern approximately the same shape as the light distribution pattern of the low beam is emitted from the
さらに所定の時間が経過すると、光源52Gからの赤色レーザ光が非出射の状態になり、光源52Bから青色レーザ光が所定の時間にわたって出射する。なお、青色レーザ光を出射する第3光源52Bが複数設けられている場合、複数の第3光源52Bから青色レーザ光が所定時間にわたって出射する。この青色レーザ光は、コリメートレンズ53Bでコリメートされた後、合成光学系55を透過して、位相変調素子54Sに入射する。上述のように、第3光源52Bは2方向に移動するため、青色レーザ光の入射スポットも位相変調素子54Sの入射面上を2方向に移動する。
After a further predetermined period of time has elapsed, the red laser beam from the
上述のように、青色レーザ光の入射スポット内には少なくとも1つの変調部が含まれるため、位相変調素子54Sからは、ロービームの配光パターンと概ね同一形状の配光パターンを有する第3の光DLBが前方に出射する。
As described above, since at least one modulation section is included in the incident spot of the blue laser beam, the third light having a light distribution pattern approximately the same shape as the light distribution pattern of the low beam is emitted from the
以上のような光の出射サイクルが所定の周期で繰り返される。前述のように、この出射サイクルの周期が人の視覚の時間分解能よりも短い場合、残像効果が生じ、人は異なる色の光があたかも合成されて照射されていると認識し得る。したがって、上記周期を人の時間分解能よりも短くすることで、人は、赤色光である光DLR、緑色光である光DLG、及び青色光であるDLBが合成された白色光が灯具ユニット20から出射されていると認識し得る。
The light emission cycle as described above is repeated at a predetermined period. As described above, if the period of this emission cycle is shorter than the time resolution of human vision, an afterimage effect occurs, and the person may perceive that different colors of light are being combined and irradiated. Therefore, by making the above-mentioned period shorter than the human time resolution, a person can receive white light, which is a combination of red light DLR, green light DLG, and blue light DLB, from the
なお、前述のように、人の視覚の時間分解能は概ね1/30sであるため、上記周期を1/30s以下とすることが好ましく、1/60s以下とすることがさらに好ましい。なお、上記周期が1/30sよりも大きい場合であっても上記残像効果が生じ得る。例えば、上記周期が1/15sであっても上記残像効果が生じ得る。 Note that, as described above, the temporal resolution of human vision is approximately 1/30 s, so the period is preferably 1/30 s or less, and more preferably 1/60 s or less. Note that even if the period is greater than 1/30 s, the afterimage effect may occur. For example, even if the period is 1/15 seconds, the afterimage effect may occur.
本実施形態における車両用前照灯1によれば、第11及び第12実施形態と同様に、入射スポットが位相変調素子の入射面において移動するため、位相変調素子の特定の領域に光が集中して入射することが抑制され得、ロービームのような所望の配光パターンが得られ易くなる。
According to the
また、本実施形態における車両用前照灯1によれば、位相変調素子が光源ごとに設けられる第11及び第12実施形態と異なり、光学系ユニット50を構成する位相変調素子の数を減らして1つにすることができるため、部品点数を削減し得、コストダウンを図り得る。
Further, according to the
なお、本実施形態では、光源52R,52G,52Bが光の出射を切り替える例を説明したが、光源52R,52G,52Bのうち少なくとも2つが所定の周期で光の出射を切り替えてもよい。例えば、光源52R,52Gのみが所定の周期で光の出射を切り替えるように第13実施形態を変形してもよい。この変形例では、光源52R,52Gからの赤色レーザ光及び緑色レーザ光を受光する位相変調素子と、光源52Bからの青色レーザ光を受光する位相変調素子54Bとの2つの位相変調素子から光学系ユニット50を構成し得る。すなわち、この変形例においても、第11及び第12実施形態に比べて位相変調素子の数を削減し得る。
In this embodiment, an example has been described in which the
なお、本発明の第4の態様について、第11~第13実施形態を例に説明したが、本発明の第4の態様はこれらに限定されるものではない。 Note that although the fourth aspect of the present invention has been described using the eleventh to thirteenth embodiments as examples, the fourth aspect of the present invention is not limited to these.
例えば、第4の態様としての第11~第13実施形態では、位相変調素子を基台に固定して光源を移動させることで、入射スポットを位相変調素子の入射面上で移動させる例を説明した。しかし、光源をケース40に固定して当該光源に対して位相変調素子を移動させてもよい。すなわち、位相変調素子を移動させるスポット移動部を構成してもよい。ただし、光源は位相変調素子に比べて軽い傾向があるため、第11~第13実施形態のように光源を移動させるスポット移動部を構成することで、入射スポットを位相変調素子の入射面上で移動させることがより容易になり得る。
For example, in the eleventh to thirteenth embodiments as the fourth aspect, an example will be described in which the phase modulation element is fixed to a base and the light source is moved to move the incident spot on the entrance surface of the phase modulation element. did. However, the light source may be fixed to the
また、第4の態様としての第11~第13実施形態では、位相変調素子としてLCOSを用いた例を説明したが、位相変調素子として回折格子を用いてもよい。ただし、LCOSは、上述のように、液晶分子の配向パターンを変化させることで液晶層に屈折率差を生じさせる位相変調素子である。このようなLCOSにおいて、特定の領域の温度が上昇すると、その領域における配向パターンの変化が大きくなるため、所望の配光パターンが得られにくくなる懸念が大きい。しかし、第11~第13実施形態によれば、LCOSの特定の領域に光が集中して入射することが抑制され、配光パターンの変化が大きくなることが効果的に抑制されるため、所望の配光パターンが得られ易くなる。また、位相変調素子としてGLVを用いてもよい。 Further, in the eleventh to thirteenth embodiments as the fourth aspect, an example is described in which an LCOS is used as the phase modulation element, but a diffraction grating may be used as the phase modulation element. However, as described above, LCOS is a phase modulation element that produces a refractive index difference in a liquid crystal layer by changing the orientation pattern of liquid crystal molecules. In such an LCOS, when the temperature of a specific region increases, the change in the alignment pattern in that region becomes large, so there is a big concern that it will be difficult to obtain a desired light distribution pattern. However, according to the eleventh to thirteenth embodiments, it is suppressed that light is concentrated and incident on a specific area of the LCOS, and a large change in the light distribution pattern is effectively suppressed. It becomes easier to obtain a light distribution pattern. Further, a GLV may be used as the phase modulation element.
また、第4の態様としての第11~第13実施形態では、位相変調素子が反射型である例を説明したが、位相変調素子を透過型としてもよい。 Further, in the eleventh to thirteenth embodiments as the fourth aspect, an example in which the phase modulation element is a reflective type has been described, but the phase modulation element may be a transmission type.
また、第4の態様としての第11~第13実施形態では、入射スポットの移動距離が当該入射スポットの直径以上である例を説明したが、入射スポットの移動距離が当該入射スポットの直径よりも小さくてもよい。例えば、入射スポットが相対移動する距離が入射スポットの半径以上であってもよい。入射スポットにおける光のパワー分布は一般的に一様でなく、例えば、入射スポットの中心領域等の所定の領域がパワーのピーク領域となる傾向がある。このピーク領域の大きさを考慮すると、入射スポットが位相変調素子に対して相対移動する距離が当該入射スポットの半径以上であれば、上記相対移動の前後において上記ピーク領域が重なり合うことが抑制され得、位相変調素子の特定の領域が高温化することが効果的に抑制され得る。ただし、入射スポットの移動距離が当該入射スポットの直径よりも小さい場合、移動前の入射スポットと移動後の入射スポットとが重なる領域が生じ得、この領域において温度上昇が大きくなるおそれがある。このため、入射スポットの移動距離は当該入射スポットの直径以上であることがより好ましい。 Furthermore, in the eleventh to thirteenth embodiments as the fourth aspect, an example has been described in which the moving distance of the incident spot is greater than or equal to the diameter of the incident spot, but the moving distance of the incident spot is greater than the diameter of the incident spot. It can be small. For example, the distance over which the incident spot moves relative to each other may be greater than or equal to the radius of the incident spot. The power distribution of light in an incident spot is generally not uniform, and for example, a predetermined region such as the central region of the incident spot tends to have a peak power region. Considering the size of this peak area, if the distance that the incident spot moves relative to the phase modulation element is equal to or greater than the radius of the incident spot, it is possible to suppress the peak areas from overlapping before and after the relative movement. , temperature increase in a specific region of the phase modulation element can be effectively suppressed. However, if the moving distance of the incident spot is smaller than the diameter of the incident spot, a region may occur where the incident spot before movement and the incident spot after movement overlap, and there is a risk that the temperature increase will increase in this region. For this reason, it is more preferable that the moving distance of the incident spot is equal to or greater than the diameter of the incident spot.
また、第4の態様としての第11~第13実施形態では、入射スポットが定期的に移動する例を説明したが、入射スポットが不定期に移動してもよい。ただし、入射スポットが不定期に移動する場合、入射スポットが同一の領域に留まっている期間が長くなり得、この領域において温度上昇が大きくなるおそれがある。このため、入射スポットが定期的に移動することが好ましい。 Further, in the eleventh to thirteenth embodiments as the fourth aspect, an example in which the incident spot moves periodically has been described, but the incident spot may move irregularly. However, if the incident spot moves irregularly, the period during which the incident spot remains in the same area may become long, and there is a possibility that the temperature rise in this area will be large. For this reason, it is preferable that the incident spot moves periodically.
また、第4の態様としての第11~第13実施形態では、車両用灯具としての車両用前照灯が3つの光源52R,52G,52Bを備える例を説明したが、この車両用灯具は、光源と、この光源からの光を受光する位相変調素子とを1つずつ備えていればよい。ただし、第11~第13実施形態のように、車両用灯具が、互いに異なる波長の光を出射する光源を複数備えることで、白色光のような所望の色の光を生成し得る。
Further, in the eleventh to thirteenth embodiments as the fourth aspect, an example has been described in which a vehicle headlamp as a vehicle lamp includes three
また、第4の態様としての第11~第13実施形態では、車両用灯具としての車両用前照灯1はロービームを照射するものとされたが、第4の態様としての車両用灯具が照射する光はロービームに限定されない。例えば、他の実施形態における車両用灯具は、図5(A)に示すように、ロービームと標識認識用の光OHSとを照射するように構成されてもよい。また、他の別の実施形態における車両用灯具は、図5(B)に示すようなハイビームの配光パターンPHの光を照射するように構成されてもよい。また、さらに別の実施形態では、本発明における車両用灯具を、画像を構成するものとして適用してもよい。このような場合、車両用灯具から出射する光の方向や、該車両における車両用灯具の取り付け位置は特に限定されない。
Further, in the eleventh to thirteenth embodiments as the fourth aspect, the
本発明の第1の態様によれば、エネルギー効率の低下を抑制しつつ所定の配光パターンを形成し得る車両用灯具が提供され、本発明の第2の態様によれば、エネルギー効率の低下を抑制しつつ大型化を抑制し得る車両用灯具が提供され、本発明の第3の態様によれば、部品点数の増加が抑制され得る車両用灯具が提供され、本発明の第3の態様によれば、所望の配光パターンが得られ易い車両用灯具を提供され、自動車等の車両用灯具の分野において利用可能である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a vehicle lamp that can form a predetermined light distribution pattern while suppressing a decrease in energy efficiency. According to a third aspect of the present invention, there is provided a vehicle light that can suppress increase in the number of parts while suppressing the increase in the number of parts. According to the present invention, a vehicle lamp with which a desired light distribution pattern can be easily obtained is provided, and can be used in the field of vehicle lamps such as automobiles.
1・・・車両用前照灯(車両用灯具)
10・・・筐体
20・・・灯具ユニット
50・・・光学系ユニット
52R・・・第1光源
52G・・・第2光源
52B・・・第3光源
54・・・位相変調素子集合体
54R・・・第1位相変調素子
54G・・・第2位相変調素子
54B・・・第3位相変調素子
54S・・・位相変調素子
55・・・合成光学系
57R,57G,57B・・・可動部材(スポット移動部)
59R,59G,59B・・・回路基板
93・・・弾性接続部
155・・・導光光学系
157R,157G,157G・・・弾性部材
EF,EFR,EFG,EFB・・・入射面
LAR,LAG,LAB・・・長軸
MPR,MPG,MPB,MP・・・変調部
SR,SG,SB・・・入射スポット
H54・・・位相変調素子の縦方向の幅
WR・・・第1位相変調素子の横方向の幅
WG・・・第2位相変調素子の横方向の幅
WB・・・第3位相変調素子の横方向の幅
WS・・・位相変調素子の横方向の幅
1...Vehicle headlights (vehicle lights)
10...
59R, 59G, 59B...
Claims (24)
前記光源からの前記光を回折することにより前記光を所定の配光パターンとする少なくとも1つの変調部を有する位相変調素子と、
を備え、
前記位相変調素子における前記光が入射する入射面、及び当該位相変調素子における前記光の入射スポットは、他の方向よりも所定の方向に長尺な形状とされ、
前記入射スポットの大きさは、少なくとも1つの前記変調部を含むことができる大きさとされ、
前記位相変調素子の前記入射面の長手方向と前記入射スポットの長手方向とが非垂直とされる
ことを特徴とする車両用灯具。 a light source that emits light;
a phase modulation element having at least one modulation section that diffracts the light from the light source to make the light into a predetermined light distribution pattern;
Equipped with
An incident surface on which the light enters the phase modulation element and an incident spot of the light on the phase modulation element have a shape that is longer in a predetermined direction than in other directions,
The incident spot has a size that can include at least one of the modulation parts,
A vehicle lamp characterized in that a longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element and a longitudinal direction of the incident spot are non-perpendicular.
ことを特徴とする請求項1に記載の車両用灯具。 2. The vehicular lamp according to claim 1, wherein a longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element and a longitudinal direction of the incident spot are parallel to each other.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用灯具。 3. The vehicle lamp according to claim 1, wherein the longitudinal direction of the incident surface of the phase modulation element is a horizontal direction.
前記位相変調素子は複数の前記光源ごとに設けられ、
少なくとも1つの前記位相変調素子は、少なくとも1つの他の前記位相変調素子に接続されて当該他の位相変調素子と一体に形成される
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用灯具。 having a plurality of the light sources;
The phase modulation element is provided for each of the plurality of light sources,
4. At least one phase modulation element is connected to at least one other phase modulation element and is formed integrally with the other phase modulation element. Vehicle lights listed.
前記位相変調素子は複数の前記光源ごとに設けられ、
少なくとも2つの前記位相変調素子は、特定の方向に隣接して並列され、
前記少なくとも2つの位相変調素子の前記入射面のそれぞれの長手方向と前記特定の方向とは平行とされる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用灯具。 having a plurality of the light sources;
The phase modulation element is provided for each of the plurality of light sources,
at least two of the phase modulation elements are arranged adjacently in parallel in a specific direction,
4. The vehicle lamp according to claim 1, wherein the longitudinal direction of each of the incident surfaces of the at least two phase modulating elements is parallel to the specific direction.
前記複数の光源のそれぞれから出射する前記光を回折することにより、複数の前記光をそれぞれ所定の配光パターンとする少なくとも1つの位相変調素子と、
を備え、
波長の異なる少なくとも2つの前記光の前記位相変調素子における入射スポットの大きさが互いに異なる
ことを特徴とする車両用灯具。 multiple light sources that emit light of different wavelengths,
at least one phase modulation element that diffracts the light emitted from each of the plurality of light sources to make each of the plurality of lights a predetermined light distribution pattern;
Equipped with
A vehicular lamp characterized in that the sizes of incident spots of at least two lights of different wavelengths on the phase modulation element are different from each other.
ことを特徴とする請求項6に記載の車両用灯具。 The vehicular lamp according to claim 6, wherein the incident spots of the plurality of lights all have different sizes.
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の車両用灯具。 The vehicular lamp according to claim 6 or 7, wherein at least two of the lights are incident on a common phase modulation element.
ことを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の車両用灯具。 9. The vehicle lamp according to claim 6, wherein the phase modulation element is an LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の車両用灯具。 10. The vehicle according to claim 6, wherein among the at least two lights whose incident spot sizes are different from each other, the incident spot of the light having a larger total luminous flux is made larger. Light equipment.
ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の車両用灯具。 Any one of claims 6 to 9, wherein among the at least two lights whose incident spot sizes are different from each other, the incident spot of the light is made smaller as the light has a longer optical path length to the phase modulation element. Vehicle lighting equipment described in section.
ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の車両用灯具。 According to any one of claims 6 to 9, the light having a smaller incident spot among the at least two lights having different incident spot sizes is emitted from more of the light sources. Vehicle lights listed.
ことを特徴とする請求項7から9のいずれか1項に記載の車両用灯具。 The vehicular lamp according to any one of claims 7 to 9, wherein the incident spot of the light having a longer wavelength is smaller.
前記光源から出射する前記光を回折することにより、前記光を所定の配光パターンとする位相変調素子と、
前記位相変調素子における前記光の入射スポットを当該位相変調素子に対して相対移動させるスポット移動部と、
を備え、
前記位相変調素子は、前記配光パターンを形成する変調部に区分けされており、
前記入射スポット内に少なくとも1つの前記変調部が含まれる
ことを特徴とする車両用灯具。 a light source that emits light of a predetermined wavelength;
a phase modulation element that diffracts the light emitted from the light source to form a predetermined light distribution pattern;
a spot moving unit that moves an incident spot of the light on the phase modulation element relative to the phase modulation element;
Equipped with
The phase modulation element is divided into modulation sections that form the light distribution pattern,
A vehicular lamp characterized in that at least one of the modulation sections is included in the incident spot.
ことを特徴とする請求項14に記載の車両用灯具。 15. The vehicular lamp according to claim 14, wherein a distance over which the incident spot moves relative to each other is greater than or equal to a radius of the incident spot.
ことを特徴とする請求項15に記載の車両用灯具。 The vehicular lamp according to claim 15, wherein the distance is greater than or equal to the diameter of the incident spot.
ことを特徴とする請求項14から16のいずれか1項に記載の車両用灯具。 17. The vehicular lamp according to claim 14, wherein the incident spot moves relative to each other periodically.
ことを特徴とする請求項14から17のいずれか1項に記載の車両用灯具。 18. The vehicle lamp according to claim 14, wherein the spot moving unit relatively moves the incident spot in two or more directions.
ことを特徴とする請求項14から18のいずれか1項に記載の車両用灯具。 19. The vehicle lamp according to claim 14, wherein the phase modulation element is an LCOS (Liquid Crystal On Silicon).
ことを特徴とする請求項14から19のいずれか1項に記載の車両用灯具。 The vehicle lamp according to any one of claims 14 to 19, wherein the spot moving section moves the light source.
前記光源が前記回路基板に対して移動する
ことを特徴とする請求項20に記載の車両用灯具。 further comprising a circuit board that supplies power to the light source,
21. The vehicle lamp according to claim 20, wherein the light source moves relative to the circuit board.
ことを特徴とする請求項21に記載の車両用灯具。 The vehicular lamp according to claim 21, wherein the circuit board includes an elastic connection part to which the light source is electrically connected.
前記位相変調素子は、複数の前記光源ごとに設けられる
ことを特徴とする請求項14から22のいずれか1項に記載の車両用灯具。 comprising a plurality of the light sources that emit light of mutually different wavelengths,
23. The vehicle lamp according to claim 14, wherein the phase modulation element is provided for each of the plurality of light sources.
複数の前記光源のうち少なくとも2つの光源は、前記光の出射を所定の周期で切り替え、
前記少なくとも2つの光源から出射する複数の前記光は、共通の前記位相変調素子に入射する
ことを特徴とする請求項14から22のいずれか1項に記載の車両用灯具。
comprising a plurality of the light sources that emit light of mutually different wavelengths,
At least two of the plurality of light sources switch the emission of the light at a predetermined period,
23. The vehicle lamp according to claim 14, wherein the plurality of lights emitted from the at least two light sources enter the common phase modulation element.
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