JP5657357B2 - 車両用灯具 - Google Patents
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Description
本発明は、車両用灯具に関する。
従来、自動車用ヘッドライトなどの車両用灯具として、光源に半導体発光素子と蛍光体を用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の車両用灯具では、半導体発光素子から蛍光体へ励起光（例えば青色光）を照射することによって、蛍光体が励起されて発する光（例えば黄色光）と励起光とを混色させて可視光（例えば白色光）を出射させ、この可視光を投影レンズ等の光学系によって車両前方へ投影している。
しかしながら、上記従来の車両用灯具では、一部の励起光が蛍光体で正反射されるなどして、所定の色に混色されることなくそのまま投影レンズ等から出射されてしまうため、投影像に部分的な色ムラが生じてしまう。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、投影像の色ムラを抑制することのできる車両用灯具の提供を課題とする。
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体から当該反射面に入射した前記励起光を拡散させるか、又は当該励起光を前記蛍光体へ反射させる光学構造を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体を透過した前記励起光を当該反射面の後方へ透過させる光学構造を有することを特徴とする。
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体から当該反射面に入射した前記励起光を拡散させるか、又は当該励起光を前記蛍光体へ反射させる光学構造を有することを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体を透過した前記励起光を当該反射面の後方へ透過させる光学構造を有することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の車両用灯具において、
前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系を備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の一方の面に対向するように配設され、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体で正反射された前記励起光が照射される部分に形成されていることを特徴とする。
前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系を備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の一方の面に対向するように配設され、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体で正反射された前記励起光が照射される部分に形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の車両用灯具において、
前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系を備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の他方の面に対向するように配設され、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体を透過した前記励起光が照射される部分に形成されていることを特徴とする。
前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系を備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の他方の面に対向するように配設され、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体を透過した前記励起光が照射される部分に形成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系をさらに備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の一方の面に対向するように配設されるとともに、前記蛍光体から当該反射面に入射した前記励起光を当該反射面の後方へ透過させる光学構造を有しており、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体で正反射された前記励起光が照射される部分に形成されており、
前記集光光学系は、前記半導体発光素子の上方かつ前記リフレクタの前方に配置され、前記半導体発光素子から上方へ出射された前記励起光を、後方斜め下方に位置する前記蛍光体の上面に向けて集光させることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記半導体発光素子はレーザー光を出射するものであることを特徴とする。
半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系をさらに備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の一方の面に対向するように配設されるとともに、前記蛍光体から当該反射面に入射した前記励起光を当該反射面の後方へ透過させる光学構造を有しており、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体で正反射された前記励起光が照射される部分に形成されており、
前記集光光学系は、前記半導体発光素子の上方かつ前記リフレクタの前方に配置され、前記半導体発光素子から上方へ出射された前記励起光を、後方斜め下方に位置する前記蛍光体の上面に向けて集光させることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用灯具において、
前記半導体発光素子はレーザー光を出射するものであることを特徴とする。
本発明によれば、リフレクタの反射面が、蛍光体から当該反射面に入射した励起光を拡散させるか、当該励起光を蛍光体へ反射させるか、又は当該励起光を当該反射面の後方へ透過させる光学構造を有するので、蛍光体で可視光とされなかった一部の励起光が反射面に入射すると、当該励起光は光学構造によって拡散されるか、蛍光体へ反射されるか、又は後方へ透過される。したがって、励起光が半導体発光素子から出射された強度のまま灯具外へ出射されることを防止でき、ひいては投影像の色ムラを抑制することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［１ 第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態における車両用灯具１を備える車両用前照灯１００の正面図であり、図２は、車両用灯具１の側断面図である。
図１に示すように、車両用前照灯１００は、透光カバー１０１で前方を覆われた灯室内に複数の車両用灯具１，…を備えており、これら複数の車両用灯具１，…から照射される光によって車両前方にすれ違い配光パターンを形成する。
図１は、本発明の第一の実施形態における車両用灯具１を備える車両用前照灯１００の正面図であり、図２は、車両用灯具１の側断面図である。
図１に示すように、車両用前照灯１００は、透光カバー１０１で前方を覆われた灯室内に複数の車両用灯具１，…を備えており、これら複数の車両用灯具１，…から照射される光によって車両前方にすれ違い配光パターンを形成する。
図２に示すように、車両用灯具１は、レーザーダイオード（以下、ＬＤという）１１と、蛍光体１２と、リフレクタ１３と、シェード１４と、投影レンズ１５とを備えている。
このうち、ＬＤ１１は、本発明に係る半導体発光素子であり、蛍光体１２の励起光としての青色のレーザー光を上方へ向けて出射する。また、ＬＤ１１は、左右方向（図２の紙面垂直方向）に長尺なレーザー出射口を有しており、左右方向に幅広なレーザー光を出射する。
このうち、ＬＤ１１は、本発明に係る半導体発光素子であり、蛍光体１２の励起光としての青色のレーザー光を上方へ向けて出射する。また、ＬＤ１１は、左右方向（図２の紙面垂直方向）に長尺なレーザー出射口を有しており、左右方向に幅広なレーザー光を出射する。
蛍光体１２は、ＬＤ１１から出射された青色光を受けることで励起されて黄色光を発する蛍光材料であり、ＬＤ１１の後方やや上方に配置された金属平板１６の上面に凹設されている。この蛍光体１２が青色光を受けると、当該蛍光体１２で散乱した青色光が黄色光と混色される結果、白色光が上方へ放射状に出射される。また、蛍光体１２は、後述するリフレクタ１３の第１反射面１３１によって集光された青色光を受けるようになっており、上面の面積がこの青色光の集光スポット径の面積と略同一となるように形成されている。そのため、この蛍光体１２は、青色光の集光スポット径と略同サイズの点光源のごとく白色光を出射させる。金属平板１６の上面は、蛍光体１２が配設された凹部の内面を含めて、アルミ蒸着が施された鏡面となっており、蛍光体１２から下方へ出射された白色光を上方へ反射させるように構成されている。また、金属平板１６の下面には、冷却フィン１６１，…が設けられている。
リフレクタ１３は、ＬＤ１１及び蛍光体１２の上方を覆うように配設され、後端で金属平板１６に固定されている。このリフレクタ１３は、下方斜め前方に開口する湾曲板状に形成されており、その下面のうち前部が第１反射面１３１を構成し、第１反射面１３１よりも後部が第２反射面１３２を構成している。
このうち、第１反射面１３１は、本発明に係る集光光学系であり、ＬＤ１１の上方に配置されて、当該ＬＤ１１から上方へ出射された青色光を後方斜め下方の蛍光体１２の上面に向けて集光させる。より詳しくは、第１反射面１３１は、ＬＤ１１からの青色光を、蛍光体１２の上面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。この第１反射面１３１は、ＬＤ１１の出射口の位置を第１焦点とし、蛍光体１２の位置を第２焦点とする回転楕円面であり、蛍光体１２へ反射させる青色光の指向軸が４５度の仰角で蛍光体１２に入射するように構成されている。
一方、第２反射面１３２は、蛍光体１２の位置を第１焦点とする回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、離心率が鉛直断面から水平断面に向かって徐々に大きくなるように形成されている。この第２反射面１３２は、蛍光体１２の上面に対向するように配設されており、蛍光体１２から上方へ出射された白色光を、鉛直断面ではシェード１４のやや前方に集光させ、水平断面に向かうにつれて徐々に前方に集光させるように反射させる。
また、第２反射面１３２には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、第２反射面１３２のうち、第１反射面１３１で集光されて蛍光体１２で正反射された青色光が照射される部分に形成されている（図３（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体１２で白色光とされずに正反射されて第２反射面１３２に入射した青色光を拡散させる。
また、第２反射面１３２には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、第２反射面１３２のうち、第１反射面１３１で集光されて蛍光体１２で正反射された青色光が照射される部分に形成されている（図３（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体１２で白色光とされずに正反射されて第２反射面１３２に入射した青色光を拡散させる。
シェード１４は、金属平板１６の前端に一体的に形成された遮光部材である。このシェード１４は、リフレクタ１３の第２反射面１３２で反射された白色光の一部を遮光して、すれ違い配光パターンのカットオフラインを形成する。また、シェード１４の上面は、金属平板１６の上面と同様にアルミ蒸着が施されており、リフレクタ１３の第２反射面１３２で反射された白色光の一部を前方の投影レンズ１５に向けて反射させるように構成されている。
投影レンズ１５は、前面が凸面の非球面平凸レンズであり、前後方向に沿った光軸Ａｘ上に蛍光体１２が位置するように蛍光体１２及びリフレクタ１３の前方に配置されている。この投影レンズ１５は、シェード１４の上端近傍に位置する物側焦点を有しており、リフレクタ１３の第２反射面１３２で反射されて当該投影レンズ１５に入射した白色光を車両前方へ反転投影する。
以上の構成を具備する車両用灯具１では、図３（ａ）に示すように、ＬＤ１１から出射された青色光（励起光）がリフレクタ１３の第１反射面１３１によって蛍光体１２に集光され、その殆どが白色光とされて上方へ出射される。このとき、蛍光体１２に集光された青色光の一部が白色光とされずに蛍光体１２で正反射されて第２反射面１３２に向かうものの、第２反射面１３２の拡散部Ｄに入射して拡散されるため、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま投影レンズ１５から出射されることを防止できる。
蛍光体１２から出射された白色光は、図３（ｂ）に示すように、リフレクタ１３の第２反射面１３２で反射されて投影レンズ１５から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ１５の下部へ入射する白色光の一部がシェード１４によって遮光され、投影レンズ１５で反転投影される結果、カットオフラインより上方への照射光が遮られたすれ違い配光パターンが形成される。
蛍光体１２から出射された白色光は、図３（ｂ）に示すように、リフレクタ１３の第２反射面１３２で反射されて投影レンズ１５から車両前方へ照射される。このとき、投影レンズ１５の下部へ入射する白色光の一部がシェード１４によって遮光され、投影レンズ１５で反転投影される結果、カットオフラインより上方への照射光が遮られたすれ違い配光パターンが形成される。
以上の車両用灯具１によれば、蛍光体１２で白色光とされずに正反射された青色光が拡散部Ｄによって拡散されるので、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま投影レンズ１５から灯具外へ出射されることを防止でき、ひいては投影像（すれ違い配光パターン）の色ムラを抑制することができる。
また、レーザー光である青色光がそのまま灯具外へ出射されてしまうと人体に対する安全性（アイセーフティ）の面でも好ましくないところ、青色光がＬＤ１１から出射された高い強度のまま投影レンズ１５から出射されることを防止できるので、この安全性を確保することができる。
［１．１ 第一の実施形態の第一の変形例］
続いて、上記第一の実施形態における車両用灯具１の第一の変形例である車両用灯具１Ａについて説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、上記第一の実施形態における車両用灯具１の第一の変形例である車両用灯具１Ａについて説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図４は、本第一の変形例における車両用灯具１Ａの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具１Ａは、上記第一の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
この図に示すように、車両用灯具１Ａは、上記第一の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
透過部Ｐは、第２反射面１３２のうち、第１反射面１３１で集光されて蛍光体１２で正反射された青色光が照射される部分に形成された透過孔であり、蛍光体１２で白色光とされずに正反射されて第２反射面１３２に入射した青色光を当該第２反射面１３２の後方へ透過させる。
以上の車両用灯具１Ａによれば、蛍光体１２で白色光とされずに正反射された青色光が透過部Ｐによって第２反射面１３２の後方へ透過されるので、青色光が投影レンズ１５から灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第一の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
［１．２ 第一の実施形態の第二の変形例］
続いて、上記第一の実施形態における車両用灯具１の第二の変形例である車両用灯具１Ｂについて説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、上記第一の実施形態における車両用灯具１の第二の変形例である車両用灯具１Ｂについて説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図５は、本第二の変形例における車両用灯具１Ｂの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具１Ｂは、上記第一の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
この図に示すように、車両用灯具１Ｂは、上記第一の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
反射部Ｒは、第２反射面１３２のうち、第１反射面１３１で集光されて蛍光体１２で正反射された青色光が照射される部分に形成された反射面部分であり、蛍光体１２で白色光とされずに正反射されて第２反射面１３２に入射した青色光を再び蛍光体１２へ反射させる。
以上の車両用灯具１Ｂによれば、蛍光体１２で白色光とされずに正反射された青色光が反射部Ｒによって再び蛍光体１２へ反射されるので、青色光が投影レンズ１５から灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第一の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
また、一度は蛍光体１２で白色光とされずに正反射されてしまった青色光を蛍光体１２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第一の実施形態における車両用灯具１やその第一の変形例における車両用灯具１Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
また、一度は蛍光体１２で白色光とされずに正反射されてしまった青色光を蛍光体１２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第一の実施形態における車両用灯具１やその第一の変形例における車両用灯具１Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
［２ 第二の実施形態］
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、本発明の第二の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１に示すように、車両用前照灯１００は、透光カバー１０１で前方を覆われた灯室内に本第二の実施形態における複数の車両用灯具２，…を備えており、これら複数の車両用灯具２，…から照射される光によって車両前方にすれ違い配光パターンを形成する。
図６は、車両用灯具２の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具２は、上記第一の実施形態と同様に構成されたＬＤ１１，シェード１４及び投影レンズ１５の他、蛍光体２２と、リフレクタ２３と、集光レンズ２７とを備えており、青色光を蛍光体２２の下面から上面へ透過させるように構成されている点で上記第一の実施形態における車両用灯具１と異なっている。
この図に示すように、車両用灯具２は、上記第一の実施形態と同様に構成されたＬＤ１１，シェード１４及び投影レンズ１５の他、蛍光体２２と、リフレクタ２３と、集光レンズ２７とを備えており、青色光を蛍光体２２の下面から上面へ透過させるように構成されている点で上記第一の実施形態における車両用灯具１と異なっている。
集光レンズ２７は、本発明に係る集光光学系であり、ＬＤ１１の上方に配置されて、当該ＬＤ１１から上方へ出射された青色光を更に上方に配置された蛍光体２２の下面に向けて集光させる。より詳しくは、集光レンズ２７は、ＬＤ１１からの青色光を、蛍光体２２の下面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。
蛍光体２２は、上記第一の実施形態における蛍光体１２と同様の蛍光材料であり、上面及び下面を露出させた状態で集光レンズ２７の上方に配置されている。この蛍光体２２は、集光レンズ２７によって集光されたＬＤ１１からの青色光を下方から受けて白色光を上方へ放射状に出射するように構成されており、上面及び下面の面積が青色光の集光スポット径の面積と略同一となるように形成されている。
リフレクタ２３は、下方斜め前方に開口する湾曲板状に形成され、蛍光体２２の上方を覆うように配設されている。リフレクタ２３の下面は、蛍光体２２の上面に対向する反射面２３１を構成している。
反射面２３１は、蛍光体２２の位置を第１焦点とする回転楕円面が基調とされた自由曲面であり、離心率が鉛直断面から水平断面に向かって徐々に大きくなるように形成されている。この反射面２３１は、蛍光体２２から上方へ出射された白色光を、鉛直断面ではシェード１４のやや前方に集光させ、水平断面に向かうにつれて徐々に前方に集光させるように反射させる。
また、反射面２３１には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、反射面２３１のうち、集光レンズ２７で集光されて蛍光体２２を上方へ透過した青色光が照射される部分に形成されている（図７（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体２２で白色光とされずに当該蛍光体２２を透過して反射面２３１に入射した青色光を拡散させる。
また、反射面２３１には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、反射面２３１のうち、集光レンズ２７で集光されて蛍光体２２を上方へ透過した青色光が照射される部分に形成されている（図７（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体２２で白色光とされずに当該蛍光体２２を透過して反射面２３１に入射した青色光を拡散させる。
以上の構成を具備する車両用灯具２では、図７（ａ）に示すように、ＬＤ１１から出射された青色光（励起光）が集光レンズ２７によって蛍光体２２に集光され、その殆どが白色光とされて上方へ出射される。このとき、蛍光体２２に集光された青色光の一部が白色光とされずに蛍光体２２を透過して反射面２３１に向かうものの、反射面２３１の拡散部Ｄに入射して拡散されるため、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま投影レンズ１５から出射されることを防止できる。
蛍光体２２から出射された白色光は、図７（ｂ）に示すように、リフレクタ２３の反射面２３１で反射されて投影レンズ１５から車両前方へ照射され、上記第一の実施形態と同様にすれ違い配光パターンが形成される。
蛍光体２２から出射された白色光は、図７（ｂ）に示すように、リフレクタ２３の反射面２３１で反射されて投影レンズ１５から車両前方へ照射され、上記第一の実施形態と同様にすれ違い配光パターンが形成される。
以上の車両用灯具２によれば、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏することができる。すなわち、蛍光体２２で白色光とされずに当該蛍光体２２を透過した青色光が拡散部Ｄによって拡散されるので、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま投影レンズ１５から灯具外へ出射されることを防止でき、ひいては投影像（すれ違い配光パターン）の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
［２．１ 第二の実施形態の第一の変形例］
続いて、上記第二の実施形態における車両用灯具２の第一の変形例である車両用灯具２Ａについて説明する。なお、上記第二の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、上記第二の実施形態における車両用灯具２の第一の変形例である車両用灯具２Ａについて説明する。なお、上記第二の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図８は、本第一の変形例における車両用灯具２Ａの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具２Ａは、上記第二の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
この図に示すように、車両用灯具２Ａは、上記第二の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
透過部Ｐは、反射面２３１のうち、集光レンズ２７で集光されて蛍光体２２を透過した青色光が照射される部分に形成された透過孔であり、蛍光体２２で白色光とされずに当該蛍光体２２を透過して反射面２３１に入射した青色光を当該反射面２３１の後方へ透過させる。
以上の車両用灯具２Ａによれば、蛍光体２２で白色光とされずに当該蛍光体２２を透過した青色光が透過部Ｐによって反射面２３１の後方へ透過されるので、青色光が投影レンズ１５から灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第二の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
［２．２ 第二の実施形態の第二の変形例］
続いて、上記第二の実施形態における車両用灯具２の第二の変形例である車両用灯具２Ｂについて説明する。なお、上記第二の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、上記第二の実施形態における車両用灯具２の第二の変形例である車両用灯具２Ｂについて説明する。なお、上記第二の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図９は、本第二の変形例における車両用灯具２Ｂの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具２Ｂは、上記第二の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
この図に示すように、車両用灯具２Ｂは、上記第二の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
反射部Ｒは、反射面２３１のうち、集光レンズ２７で集光されて蛍光体１２を透過した青色光が照射される部分に形成された反射面部分であり、蛍光体２２で白色光とされずに当該蛍光体２２を透過して反射面２３１に入射した青色光を再び蛍光体２２へ反射させる。
以上の車両用灯具２Ｂによれば、蛍光体２２で白色光とされずに当該蛍光体２２を透過した青色光が反射部Ｒによって再び蛍光体２２へ反射されるので、青色光が投影レンズ１５から灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第二の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
また、一度は蛍光体２２で白色光とされずに透過してしまった青色光を蛍光体２２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第二の実施形態における車両用灯具２やその第一の変形例における車両用灯具２Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
また、一度は蛍光体２２で白色光とされずに透過してしまった青色光を蛍光体２２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第二の実施形態における車両用灯具２やその第一の変形例における車両用灯具２Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
［３ 第三の実施形態］
続いて、本発明の第三の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、本発明の第三の実施形態について説明する。なお、上記第一の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１０は、本発明の第三の実施形態における車両用灯具３の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具３は、上記第一の実施形態と同様に構成されたＬＤ１１の他、集光レンズ３７と、反射ミラー３８と、蛍光体３２と、リフレクタ３３とを備えている。
この図に示すように、車両用灯具３は、上記第一の実施形態と同様に構成されたＬＤ１１の他、集光レンズ３７と、反射ミラー３８と、蛍光体３２と、リフレクタ３３とを備えている。
このうち、集光レンズ３７及び反射ミラー３８は、本発明に係る集光光学系であり、ＬＤ１１の上方に配置されて、当該ＬＤ１１から上方へ出射された青色光を後方斜め下方の蛍光体３２の上面に向けて集光させる。より詳しくは、集光レンズ３７がＬＤ１１の直上に配置され、反射ミラー３８が集光レンズ３７の上方であってリフレクタ３３の上端近傍に配置されており、ＬＤ１１からの青色光を集光レンズ３７で収束させつつ反射ミラー３８で反射させて、蛍光体３２の上面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。
蛍光体３２は、上記第一の実施形態における蛍光体１２と同様の蛍光材料であり、ＬＤ１１の後方やや上方に配置された金属平板３６の上面に配設されている。この蛍光体３２は、集光レンズ３７及び反射ミラー３８によって集光されたＬＤ１１からの青色光を上面で受けて、この上面から上方へ放射状に白色光を出射するように構成されており、上面の面積が青色光の集光スポット径の面積と略同一となるように形成されている。
リフレクタ３３は、前方に開口する湾曲板状に形成され、蛍光体３２の上方を覆うように配設されている。リフレクタ３３の下面（前面）は、蛍光体３２の上面に対向する反射面３３１を構成している。
反射面３３１は、蛍光体３２の位置を焦点とする回転放物面が基調とされた自由曲面であり、蛍光体３２から上方へ出射された白色光を車両前方へ反射させる。
また、反射面３３１には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、反射面３３１のうち、集光レンズ３７及び反射ミラー３８で集光されて蛍光体３２で正反射された青色光が照射される部分に形成されている（図１１（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体３２で白色光とされずに正反射されて反射面３３１に入射した青色光を拡散させる。
また、反射面３３１には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、反射面３３１のうち、集光レンズ３７及び反射ミラー３８で集光されて蛍光体３２で正反射された青色光が照射される部分に形成されている（図１１（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体３２で白色光とされずに正反射されて反射面３３１に入射した青色光を拡散させる。
以上の構成を具備する車両用灯具３では、図１１（ａ）に示すように、ＬＤ１１から出射された青色光（励起光）が集光レンズ３７及び反射ミラー３８によって蛍光体３２に集光され、その殆どが白色光とされて上方へ出射される。このとき、蛍光体３２に集光された青色光の一部が白色光とされずに蛍光体３２で正反射されて反射面３３１に向かうものの、反射面３３１の拡散部Ｄに入射して拡散されるため、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま灯具外へ出射されることを防止できる。
蛍光体３２から出射された白色光は、図１１（ｂ）に示すように、拡散部Ｄを除くリフレクタ３３の反射面３３１で反射されて車両前方へ照射され、走行ビームなどの所定の配光パターンが形成される。
蛍光体３２から出射された白色光は、図１１（ｂ）に示すように、拡散部Ｄを除くリフレクタ３３の反射面３３１で反射されて車両前方へ照射され、走行ビームなどの所定の配光パターンが形成される。
以上の車両用灯具３によれば、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏することができる。すなわち、蛍光体３２で白色光とされずに正反射された青色光が拡散部Ｄによって拡散されるので、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま灯具外へ出射されることを防止でき、ひいては投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
［３．１ 第三の実施形態の第一の変形例］
続いて、上記第三の実施形態における車両用灯具３の第一の変形例である車両用灯具３Ａについて説明する。なお、上記第三の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、上記第三の実施形態における車両用灯具３の第一の変形例である車両用灯具３Ａについて説明する。なお、上記第三の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１２は、本第一の変形例における車両用灯具３Ａの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具３Ａは、上記第三の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
この図に示すように、車両用灯具３Ａは、上記第三の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
透過部Ｐは、反射面３３１のうち、集光レンズ３７及び反射ミラー３８で集光されて蛍光体３２で正反射された青色光が照射される部分に形成された透過孔であり、蛍光体３２で白色光とされずに正反射されて反射面３３１に入射した青色光を当該反射面３３１の後方へ透過させる。
以上の車両用灯具３Ａによれば、蛍光体３２で白色光とされずに正反射された青色光が透過部Ｐによって反射面３３１の後方へ透過されるので、青色光が車両前方の灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第三の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
［３．２ 第三の実施形態の第二の変形例］
続いて、上記第三の実施形態における車両用灯具３の第二の変形例である車両用灯具３Ｂについて説明する。なお、上記第三の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、上記第三の実施形態における車両用灯具３の第二の変形例である車両用灯具３Ｂについて説明する。なお、上記第三の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１３は、本第二の変形例における車両用灯具３Ｂの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具３Ｂは、上記第三の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
この図に示すように、車両用灯具３Ｂは、上記第三の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
反射部Ｒは、反射面３３１のうち、集光レンズ３７及び反射ミラー３８で集光されて蛍光体３２で正反射された青色光が照射される部分に形成された反射面部分であり、蛍光体３２で白色光とされずに正反射されて反射面３３１に入射した青色光を再び蛍光体３２へ反射させる。
以上の車両用灯具３Ｂによれば、蛍光体３２で白色光とされずに正反射された青色光が反射部Ｒによって再び蛍光体３２へ反射されるので、青色光が灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第三の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
また、一度は蛍光体３２で白色光とされずに正反射されてしまった青色光を蛍光体３２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第三の実施形態における車両用灯具３やその第一の変形例における車両用灯具３Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
また、一度は蛍光体３２で白色光とされずに正反射されてしまった青色光を蛍光体３２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第三の実施形態における車両用灯具３やその第一の変形例における車両用灯具３Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
［４ 第四の実施形態］
続いて、本発明の第四の実施形態について説明する。なお、上記第三の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、本発明の第四の実施形態について説明する。なお、上記第三の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１４は、本発明の第四の実施形態における車両用灯具４の側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具４は、上記第三の実施形態と同様に構成されたＬＤ１１の他、集光レンズ４７と、蛍光体４２と、リフレクタ４３とを備えており、青色光を蛍光体４２の下面から上面へ透過させるように構成されている点で上記第三の実施形態における車両用灯具３と異なっている。
この図に示すように、車両用灯具４は、上記第三の実施形態と同様に構成されたＬＤ１１の他、集光レンズ４７と、蛍光体４２と、リフレクタ４３とを備えており、青色光を蛍光体４２の下面から上面へ透過させるように構成されている点で上記第三の実施形態における車両用灯具３と異なっている。
集光レンズ４７は、本発明に係る集光光学系であり、ＬＤ１１の上方に配置されて、当該ＬＤ１１から上方へ出射された青色光を更に上方に配置された蛍光体４２の下面に向けて集光させる。より詳しくは、集光レンズ４７は、ＬＤ１１からの青色光を、蛍光体４２の下面を通じてその厚さ方向の略中心に集光させる。
蛍光体４２は、上記第一の実施形態における蛍光体１２と同様の蛍光材料であり、透光部材４２１によって下面を支持された状態で集光レンズ４７の上方に配置されている。この蛍光体４２は、集光レンズ４７によって集光されたＬＤ１１からの青色光を下方から受けて白色光を上方へ放射状に出射するように構成されており、上面及び下面の面積が青色光の集光スポット径の面積と略同一となるように形成されている。
リフレクタ４３は、前方に開口する湾曲板状に形成され、蛍光体４２の上方を覆うように配設されている。リフレクタ４３の下面（前面）は、蛍光体４２の上面に対向する反射面４３１を構成している。
反射面４３１は、蛍光体４２の位置を焦点とする回転放物面が基調とされた自由曲面であり、蛍光体４２から上方へ出射された白色光を車両前方へ反射させる。
また、反射面４３１には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、反射面４３１のうち、集光レンズ４７で集光されて蛍光体４２を上方へ透過した青色光が照射される部分に形成されている（図１５（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体４２で白色光とされずに当該蛍光体４２を透過して反射面４３１に入射した青色光を拡散させる。
また、反射面４３１には、表面に荒らし加工が施された拡散部Ｄが形成されている。拡散部Ｄは、反射面４３１のうち、集光レンズ４７で集光されて蛍光体４２を上方へ透過した青色光が照射される部分に形成されている（図１５（ａ）参照）。この拡散部Ｄは、本発明に係る光学構造であり、蛍光体４２で白色光とされずに当該蛍光体４２を透過して反射面４３１に入射した青色光を拡散させる。
以上の構成を具備する車両用灯具４では、図１５（ａ）に示すように、ＬＤ１１から出射された青色光（励起光）が集光レンズ４７によって蛍光体４２に集光され、その殆どが白色光とされて上方へ出射される。このとき、蛍光体４２に集光された青色光の一部が白色光とされずに蛍光体４２を透過して反射面４３１に向かうものの、反射面４３１の拡散部Ｄに入射して拡散されるため、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま灯具外へ出射されることを防止できる。
蛍光体４２から出射された白色光は、図１５（ｂ）に示すように、拡散部Ｄを除くリフレクタ４３の反射面４３１で反射されて車両前方へ照射され、走行ビームなどの所定の配光パターンが形成される。
蛍光体４２から出射された白色光は、図１５（ｂ）に示すように、拡散部Ｄを除くリフレクタ４３の反射面４３１で反射されて車両前方へ照射され、走行ビームなどの所定の配光パターンが形成される。
以上の車両用灯具４によれば、上記第一の実施形態における車両用灯具１と同様の効果を奏することができる。すなわち、蛍光体４２で白色光とされずに当該蛍光体４２を透過した青色光が拡散部Ｄによって拡散されるので、青色光がＬＤ１１から出射された強度のまま灯具外へ出射されることを防止でき、ひいては投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
［４．１ 第四の実施形態の第一の変形例］
続いて、上記第四の実施形態における車両用灯具４の第一の変形例である車両用灯具４Ａについて説明する。なお、上記第四の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
［４．１ 第四の実施形態の第一の変形例］
続いて、上記第四の実施形態における車両用灯具４の第一の変形例である車両用灯具４Ａについて説明する。なお、上記第四の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１６は、本第一の変形例における車両用灯具４Ａの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具４Ａは、上記第四の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
この図に示すように、車両用灯具４Ａは、上記第四の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての透過部Ｐを有している。
透過部Ｐは、反射面４３１のうち、集光レンズ４７で集光されて蛍光体４２を透過した青色光が照射される部分に形成された透過孔であり、蛍光体４２で白色光とされずに当該蛍光体４２を透過して反射面４３１に入射した青色光を当該反射面４３１の後方へ透過させる。
以上の車両用灯具４Ａによれば、蛍光体４２で白色光とされずに当該蛍光体４２を透過した青色光が透過部Ｐによって反射面４３１の後方へ透過されるので、青色光が車両前方の灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第四の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
［４．２ 第四の実施形態の第二の変形例］
続いて、上記第四の実施形態における車両用灯具４の第二の変形例である車両用灯具４Ｂについて説明する。なお、上記第四の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
続いて、上記第四の実施形態における車両用灯具４の第二の変形例である車両用灯具４Ｂについて説明する。なお、上記第四の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１７は、本第二の変形例における車両用灯具４Ｂの側断面図である。
この図に示すように、車両用灯具４Ｂは、上記第四の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
この図に示すように、車両用灯具４Ｂは、上記第四の実施形態における拡散部Ｄに代えて、本発明に係る光学構造としての反射部Ｒを有している。
反射部Ｒは、反射面４３１のうち、集光レンズ４７で集光されて蛍光体４２を透過した青色光が照射される部分に形成された反射面部分であり、蛍光体４２で白色光とされずに当該蛍光体４２を透過して反射面４３１に入射した青色光を再び蛍光体４２へ反射させる。
以上の車両用灯具４Ｂによれば、蛍光体４２で白色光とされずに当該蛍光体４２を透過した青色光が反射部Ｒによって再び蛍光体４２へ反射されるので、青色光が灯具外へ出射されることを防止できる。したがって、上記第四の実施形態と同様に、投影像の色ムラを抑制することができるとともに、人体に対する安全性を確保することができる。
また、一度は蛍光体４２で白色光とされずに透過してしまった青色光を蛍光体４２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第四の実施形態における車両用灯具４やその第一の変形例における車両用灯具４Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
また、一度は蛍光体４２で白色光とされずに透過してしまった青色光を蛍光体４２へ再反射させることで、青色光をより確実に白色光とすることができるため、第四の実施形態における車両用灯具４やその第一の変形例における車両用灯具４Ａに比べ、光束利用率を高めることができる。
なお、本発明は上記実施形態及びその変形例に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
例えば、本発明に係る半導体発光素子としてＬＤ１１を挙げて説明したが、当該半導体発光素子はレーザーダイオードに限定されるものではなく、発光ダイオードなどであってもよい。
また、ＬＤ１１が青色光を出射し、蛍光体１２〜４２が当該青色光により黄色光を発することとしたが、これに限定されず、白色光が得られる他の構成（励起光と蛍光体との組合せ）であってもよい。更に、蛍光体１２〜４２から出射される光は白色光に限定されず、他の色の可視光であってもよい。
また、本発明に係る光学構造（拡散部Ｄ，透過部Ｐ，反射部Ｒ）は、蛍光体１２，３２で正反射された青色光か、或いは蛍光体２２，４２を透過した青色光が照射される部分に形成されることとしたが、当該部分の全範囲に亘って形成されていなくともよい。具体的には、正反射或いは透過された青色光の出力によっては、投影像の色ムラや安全性に及ぼす影響を勘案して、上記青色光が照射される部分よりも小さい範囲だけに光学構造を形成することとしてもよく、例えば、ＬＤ１１から出射される青色光のピークパワーに対して半値まで低減させるように形成することとしてもよい。
１，１Ａ，１Ｂ，２，２Ａ，２Ｂ，３，３Ａ，３Ｂ，４，４Ａ，４Ｂ 車両用灯具
１１ ＬＤ（半導体発光素子）
１２，２２，３２，４２ 蛍光体
１３，２３，３３，４３ リフレクタ
２７，３７，４７ 集光レンズ（集光光学系）
３８ 反射ミラー（集光光学系）
１３１ 第１反射面（集光光学系）
１３２ 第２反射面（反射面）
２３１，３３１，４３１ 反射面
Ｄ 拡散部（光学構造）
Ｐ 透過部（光学構造）
Ｒ 反射部（光学構造）
１１ ＬＤ（半導体発光素子）
１２，２２，３２，４２ 蛍光体
１３，２３，３３，４３ リフレクタ
２７，３７，４７ 集光レンズ（集光光学系）
３８ 反射ミラー（集光光学系）
１３１ 第１反射面（集光光学系）
１３２ 第２反射面（反射面）
２３１，３３１，４３１ 反射面
Ｄ 拡散部（光学構造）
Ｐ 透過部（光学構造）
Ｒ 反射部（光学構造）
Claims (6)
- 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体から当該反射面に入射した前記励起光を拡散させるか、又は当該励起光を前記蛍光体へ反射させる光学構造を有することを特徴とする車両用灯具。 - 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体を透過した前記励起光を当該反射面の後方へ透過させる光学構造を有することを特徴とする車両用灯具。 - 前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系を備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の一方の面に対向するように配設され、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体で正反射された前記励起光が照射される部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。 - 前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系を備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の他方の面に対向するように配設され、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体を透過した前記励起光が照射される部分に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。 - 半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から出射された励起光を受けて可視光を出射する蛍光体と、
前記蛍光体から出射された可視光を反射させる反射面を有するリフレクタと、
を備える車両用灯具において、
前記半導体発光素子から出射された励起光を前記蛍光体の一方の面に向けて集光させる集光光学系をさらに備え、
前記リフレクタの反射面は、前記蛍光体の一方の面に対向するように配設されるとともに、前記蛍光体から当該反射面に入射した前記励起光を当該反射面の後方へ透過させる光学構造を有しており、
前記光学構造は、前記リフレクタの反射面のうち、前記集光光学系で集光されて前記蛍光体で正反射された前記励起光が照射される部分に形成されており、
前記集光光学系は、前記半導体発光素子の上方かつ前記リフレクタの前方に配置され、前記半導体発光素子から上方へ出射された前記励起光を、後方斜め下方に位置する前記蛍光体の上面に向けて集光させることを特徴とする車両用灯具。 - 前記半導体発光素子はレーザー光を出射するものであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用灯具。
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