JP6684674B2 - 車両用灯具及びその駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、光線を走査する光偏向器を備える車両用灯具及びその駆動方法に関する。

車両に搭載される車両用灯具として、レーザ等の光源からの光線をMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）等の光偏向器によって走査して、蛍光板に二次元像を描画し、この二次元像を配光パターンとして前方に投影するものがある（特許文献１参照）。

特許文献１に記載の車両用前照灯では、２個の光源と２個の光偏向器とを備え、第１の光源からの光線を第１の光偏向器で走査し、第２の光源からの光線を第２の光偏向器で走査し、各光偏向器の光偏向ミラーの傾倒角度及び傾倒方向を制御することで、配光パターンを変化させている。

特許第５５７７１３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両用前照灯では、各偏向器の走査により光線が照射される範囲は同一であり、その範囲よりもワイドな配光パターンを形成することができない。また、ハイビーム用配光パターン等では、中心部の光度を最も高くする必要があるが、特許文献１に記載の車両用前照灯では、配光パターンの中心部の光度を高くすることができない。

本発明は、ワイドで且つ中心部の光度が高い配光パターンを形成することができる車両用灯具及びその駆動方法を提供することを目的とする。

本発明の車両用灯具は、所定配光パターンを形成する車両用灯具であって、光を照射する少なくとも３つ以上の光源と、少なくとも１つ以上の前記光源から照射された光線が入射するように配置されて、前記光線を反射する第１光偏向ミラーと、前記第１光偏向ミラーによる前記光線の反射方向を変更することにより、前記光線を走査する第１光偏向器と、複数の前記光源から照射された複数の光線が入射するように配置されて、前記複数の光線を反射する第２光偏向ミラーと、前記第２光偏向ミラーによる前記複数の光線の反射方向を変更することにより、前記複数の光線による走査範囲の中心位置が互いに離反するように走査する第２光偏向器と、前記第１光偏向器及び前記第２光偏向器により走査された複数の光線により前記所定配光パターンを形成する光学系と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、第２光偏向器は、複数の光線による走査範囲の中心位置が互いに離反するように走査するので、１つの光線による走査範囲よりもワイドな配光パターンを形成することができる。また、第１光偏向器により走査された光を、配光パターンの中心部に形成することで、中心部の光度が高い配光パターンを形成することができる。

本発明において、前記第１光偏向ミラーに複数の前記光源から照射された光線が入射する場合、前記第１光偏向ミラーに入射する複数の光線は、単一の光軸を有することが好ましい。

この構成によれば、第１光偏向器により単一の光軸を有する複数の光線を走査することができる。これにより、第１光偏向器による走査範囲の光度を、１つの光線により形成するものに比べて高くすることができる。

本発明において、前記第１光偏向ミラーに複数の前記光源から照射された光線が入射する場合、前記複数の光線は、重ね合った合波状態で前記第１光偏向ミラーに入射することが好ましい。

この構成によれば、複数の光線は、重ね合った合波状態で第１光偏向ミラーに入射するので、複数の光線が重ね合っていない状態で第１光偏向ミラーに入射するものに比べて、綺麗な光を照射することができる。

本発明において、前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線の走査位置が走査範囲の左右端部となる際に、前記第２光偏向ミラーに向けて光線を照射する前記複数の光源の輝度を低下させるように制御する制御手段を備えることが好ましい。

この構成によれば、走査範囲の折り返し部分である左右端部で第２光偏向ミラーの回動が一時的に停止され、左右端部での光線の照射時間が他の部分に比べて長くなるようなものでも、複数の光線の走査位置が走査範囲の左右端部となる際に光源の輝度を低下させるので、走査範囲の左右端部で光度が高くなることを防止することができる。

本発明の車両用灯具の駆動方法は、光を照射する少なくとも３つ以上の光源と、少なくとも１つ以上の前記光源から照射された光線が入射するように配置されて、前記光線を反射する第１光偏向ミラーと、前記第１光偏向ミラーによる前記光線の反射方向を変更することにより、前記光線を走査する第１光偏向器と、複数の前記光源から照射された複数の光線が入射するように配置されて、前記複数の光線を反射する第２光偏向ミラーと、前記第２光偏向ミラーによる前記複数の光線の反射方向を変更することにより、前記複数の光線による走査範囲の中心位置が互いに離反するように走査する第２光偏向器と、前記第１光偏向器及び前記第２光偏向器により走査された複数の光線により所定配光パターンを形成する光学系と、を備える車両用灯具の駆動方法であって、前記第２光偏向ミラーに向けて光線を照射する前記複数の光源は、前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線の走査位置が走査範囲の左右端部となる際に、照射する光線の輝度が低下するように駆動されることを特徴とする。

本発明によれば、第２光偏向ミラーに向けて光線を照射する複数の光源は、複数の光線の走査位置が走査範囲の左右端部となる際に、照射する光線の輝度が低下するように駆動されるので、走査範囲の左右端部で光度が高くなることを防止することができる。

本発明において、前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線による複数の走査範囲の中心位置が左右方向に離反して設定され、前記複数の走査範囲が上下方向において一致していない場合、前記第２光偏向ミラーに向けて光線を照射する前記複数の光源は、前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線の走査位置が走査範囲の上端部又は下端部となる際に、非照射状態となるように駆動されることが好ましい。

この構成によれば、第２光偏向ミラーによる複数の走査範囲が上下方向において一致していない場合でも、複数の光源は、第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線の走査位置が走査範囲の上端部又は下端部となる際に、非照射状態となるので、第２光偏向ミラーによる複数の走査範囲における光線の照射範囲を、上下方向において一致させることができる。

本実施形態の車両用灯具を示す斜視図。 車両用灯具を示す断面図。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図。 車両用灯具の構成を示すブロック図。 上光偏向器を示す斜視図。 ミアンダ構造を有する圧電アクチュエータの動作を説明する図。 仮想鉛直スクリーンＳにおける走査範囲を示す概略図。 楕円形状のハイビーム用配光パターンを示す概略図。 第２実施形態の走査範囲と走査時の輝度とを示す概略図。 第２実施形態の走査時の第２励起光源の駆動状態を示す概略図。 第３実施形態の第２走査範囲と第３走査範囲とを示す概略図。 第３実施形態の走査時の第２励起光源と第３励起光源の駆動状態を示す概略図。 第４実施形態の車両用灯具の内部を示す側面図。

［第１実施形態］
図１に示すように、車両用灯具２は、投影レンズ３と、投影レンズ３を保持するレンズホルダ４と、レンズホルダ４の後端部に取り付けられた本体筒５と、本体筒５の後側の開口を塞ぐ底蓋６とを備える。本実施形態では、車両用灯具２は、例えば車両のヘッドライトとして用いられる。

図２に示すように、車両用灯具２は、第１〜第３励起光源１１〜１３と、第１励起光源１１からの励起光線を二次元的（水平方向及び垂直方向）に走査する上光偏向器１５と、第２，第３励起光源１２，１３からの励起光を二次元的に走査する下光偏向器１６とを備える。なお、以下では、上光偏向器１５と、下光偏向器１６とをまとめて、上下光偏向器１５，１６という。第１〜第３励起光源１１〜１３及び上下光偏向器１５，１６は、詳しくは後述する制御装置１９（図４参照）により駆動が制御される。

また、車両用灯具２は、上下光偏向器１５，１６により走査された光の歪み（詳しくは後述する）を補正する補正ミラー１７と、補正ミラー１７により補正された光線により所定配光パターンに対応する二次元像が描画される蛍光体１８（投影体）とを備える。蛍光体１８に描画された二次元像は、投影レンズ３により前方に投影される。

各励起光源１１〜１３、上下光偏向器１５，１６、補正ミラー１７、蛍光体１８は、本体筒５の内部に配置され、固定部材（図示せず）により固定されている。なお、本体筒５の外周面に放熱用のフィンを設けてもよい。

第１励起光源１１は、例えば、励起光として青色域（例えば、発光波長が４５０ｎｍ）のレーザ光線を放出するレーザダイオード（ＬＤ）等の半導体発光素子１１ａと、半導体発光素子１１ａからの光線を集光（例えばコリメート）する集光レンズ１１ｂとを備える。

各励起光源１２，１３は、第１励起光源１１と同様に、半導体発光素子１２ａ、１３ａと、集光レンズ１２ｂ、１３ｂとを備える。なお、各半導体発光素子１１ａ〜１３ａは、近紫外域（例えば、発光波長が４０５ｎｍ）のレーザ光を放出するレーザダイオード等の半導体発光素子であってもよい。また、各半導体発光素子１１ａ〜１３ａは、ＬＥＤであってもよい。さらに、ＲＧＢで混色させたレーザ光線を照射するレーザ照射器でもよい。

第１励起光源１１は、詳しくは後述する上光偏向器１５の光偏向ミラー２０の回転中心に向けてレーザ光線を照射する。第２励起光源１２及び第３励起光源１３は、詳しくは後述する下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の回転中心に向けてレーザ光線を照射する。

第１励起光源１１の下方に、第２励起光源１２及び第３励起光源１３が配置されている。また、図３に示すように、第２励起光源１２と第３励起光源１３とは、正面視の左右方向において離れた位置に配置されている。これは、詳しくは後述するように、光源１１〜１３からの光線を夫々異なる範囲で走査するためである。第２励起光源１２と第３励起光源１３とは、左右方向において下光偏向器１６との相対的位置関係が異なり、光線の照射角度及び反射光角度も異なる。よって、第２励起光源１２と第３励起光源１３とでは、走査範囲が左右方向で異なることになる。なお、図２では、簡易的に、第２励起光源１２と第３励起光源１３とを上下に配置している。

図２に示すように、上下光偏向器１５，１６により走査された光線は、補正ミラー１７に入射する。この上下光偏向器１５，１６により走査された光線は、光線の光偏向ミラー２０への入射角と、光偏向ミラー２０の回転軸との影響により歪んでいる。

補正ミラー１７は、上下光偏向器１５，１６により走査された光線の歪みを補正して反射するものであり、反射面が湾曲されている。なお、補正ミラー１７の形状は適宜変更可能であり、補正ミラー１７を複数のミラーから構成するようにしてもよい。複数のミラーを設ける場合は、上下光偏向器１５，１６の夫々に、もしくは第１〜第３励起光源１１〜１３の走査光線の夫々に対応するように設けられる。

蛍光体１８は、上光偏向器１５及び下光偏向器１６により二次元的に走査され、補正ミラー１７により補正されたレーザ光線を受けて、当該レーザ光線の少なくとも一部を異なる波長の光線に変換するものであり、外形が矩形形状の板状（又は層状）で形成されている。蛍光体１８は、投影レンズ３の焦点近傍に配置されている。なお、図２では、蛍光体１８の厚みを誇張して描いている。

例えば、各励起光源１１〜１３の半導体発光素子１１ａ〜１３ａとして、青色域のレーザ光線を放出するレーザダイオード（ＬＤ）を用いる場合、蛍光体１８としては、青色域のレーザ光線によって励起されて黄色光線を発光するものが用いられる。蛍光体１８には、上光偏向器１５及び下光偏向器１６により二次元的に走査された後に、補正ミラー１７によって補正された青色域のレーザ光線により、所定配光パターンに対応する二次元像が白色の像として描画される。二次元像が白色の像として描画されるのは、青色域のレーザ光線が照射された場合、蛍光体１８は、これを透過（通過）する青色域のレーザ光線と青色域のレーザ光線による発光（黄色光線）との混色による白色光線（疑似白色光）を放出することによるものである。

一方、半導体発光素子１１ａ〜１３ａとして、近紫外域のレーザ光線を放出するレーザダイオード（ＬＤ）を用いる場合、蛍光体１８としては、近紫外域のレーザ光線によって励起されて赤、緑、青の３色の光を発光するものが用いられる。蛍光体１８には、上光偏向器１５及び下光偏向器１６により二次元的に走査された後に、補正ミラー１７によって補正された近紫外域のレーザ光線により、所定配光パターンに対応する二次元像が白色の像として描画される。二次元像が白色の像として描画されるのは、近紫外域のレーザ光線が照射された場合、蛍光体１８は、近紫外域のレーザ光線による発光（赤、緑、青の３色の光）の混色による白色光線（疑似白色光）を放出することによるものである。なお、近紫外のレーザ光線により、青色の蛍光体と黄色の蛍光体とを励起させて白色光線を放出させてもよい。

投影レンズ３は、４枚のレンズ３ａ〜３ｄからなり、各レンズ３ａ〜３ｄは、レンズホルダ４に保持されている。各レンズ３ａ〜３ｄは、像面が平面になるように収差（像面湾曲）が補正され、且つ色収差が補正されている。この場合、蛍光体１８は、平板形状のものが用いられ、像面（平面）に沿って配置される。

投影レンズ３の焦点は、蛍光体１８近傍に位置している。この投影レンズ３により、一枚の凸レンズを用いる場合と比べ、所定配光パターンに対する収差の影響を除去することができる。また、蛍光体１８が平板形状であるため、蛍光体１８が曲面形状である場合と比べ、その製造が容易となる。さらに、蛍光体１８が平板形状であるため、蛍光体１８が曲面形状である場合と比べ、二次元像の描画が容易となる。

なお、投影レンズ３は、像面が平面になるように収差（像面湾曲）が補正されていない１枚の非球面レンズからなる投影レンズとして構成されていてもよい。この場合、蛍光体１８は、像面湾曲に対応して湾曲した形状のものが用いられ、像面湾曲に沿って配置される。

投影レンズ３は、蛍光体１８に描画された二次元像を前方に投影して、車両用灯具２に正対した仮想鉛直スクリーンＳ（車両用灯具２の前方約２５ｍの位置に配置されている）上に、所定配光パターンとして、例えばハイビーム用配光パターンＨＰを形成する。

上光偏向器１５は、第１励起光源１１の集光レンズ１１ｂで集光された励起光線を水平方向及び垂直方向に走査し、下光偏向器１６は、第２，第３励起光源１２，１３の集光レンズ１２ｂ，１３ｂで集光された励起光を水平方向及び垂直方向に走査する。

図４に示すように、第１〜第３励起光源１１〜１３、上光偏向器１５、及び下光偏向器１６は、車両用灯具２を統括的に制御する制御装置１９に接続され、制御装置１９により駆動が制御される。

上下光偏向器１５，１６は、例えば、ＭＥＭＳスキャナである。光偏光器の駆動方式には大別して圧電方式、静電方式、電磁方式があるが、いずれの方式であってもよい。本実施形態では、圧電方式の光偏光器を代表して説明する。

図５に示すように、上光偏向器１５は、２軸型光偏向器であり、半導体プロセスやMEMS（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用して作製され、一定の方向から入射する光線を回転するマイクロミラーとしての光偏向ミラー２０で反射し、反射光（レーザ光）として出射する。

上光偏向器１５は第１支持部２１を備え、この第１支持部２１は、光偏向ミラー２０、半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂ、及びトーションバー２４ａ，２４ｂ等からなる。第１励起光源１１からのレーザ光線は光偏向ミラー２０で反射され、反射光線（レーザ光線）が補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳ上を走査する。

このとき、制御装置１９は、上光偏向器１５及び第１励起光源１１に制御信号を送信する。当該制御信号により上光偏向器１５の半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂが駆動され、半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂと結合したトーションバー２４ａ，２４ｂがねじれることで、光偏向ミラー２０を回動させる。また、当該制御信号により、各励起光源１１，１２において、レーザ光線のオン・オフ及び輝度が制御される。

本実施形態では、２軸直交座標系において、円形の光偏向ミラー２０の中心を通る水平方向の回転軸をＸ軸、垂直方向の回転軸をＹ軸と定義する。また、図５においては、Ｘ軸を左右方向、Ｙ軸を上下方向、光偏向ミラー２０の厚み方向を前後方向としている。

上光偏向器１５は矩形環状の第２支持部２２を備え、この第２支持部２２の中央に第１支持部２１が配設されている。また、第１支持部２１の中心を通るＹ軸に対して線対称に、蛇腹状の圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂが配設され、第１支持部２１の辺部下端及び第２支持部２２と結合している。なお、図４では、第１，第２支持部２１，２２及び圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂをまとめてＭＥＭＳと称している。

圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂは、複数のカンチレバーを長手方向が隣り合う向きに並べて、上下方向端部で折り返して直列結合したミアンダ構造に形成されている。詳細は後述するが、上記制御信号により圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂを駆動させることで、第１支持部２１が水平方向、すなわち、図中の光偏向ミラー２０の中心を通るＸ軸線回りを往復回動する。

また、上述したように、半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂを駆動させることにより、光偏向ミラー２０がトーションバー２４ａ，２４ｂの軸と一致し、図中の光偏向ミラー２０の中心を通るＹ軸線回りを往復回動する。

この結果、上光偏向器１５は、レーザ光線を光偏向ミラー２０で反射する際、光線を上光偏向器１５の前方に出射して、さらにＸ軸方向とＹ軸方向の２方向に走査することができる。

第２支持部２２の下方には、電極パッド３２ａ〜３２ｅ（以下、電極パッド３２という）と、電極パッド３３ａ〜３３ｅ（以下、電極パッド３３という）とが配設されている。電極パッド３２，３３は、圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂ及び半環状圧電アクチュエータ２３ａ，２３ｂの各電極に駆動電圧を印加できるように電気的に接続されている。

なお、圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂの部分がなくても光偏向器として機能させることができる。この場合、第１支持部２１の部分が支持体の役割を果たし、光偏向ミラー２０がＹ軸線回りを往復回動する１軸型光偏向器を構成する。

次に、図６を参照して、圧電アクチュエータ３１ａを例に動作を説明する。上述したように、上光偏向器１５は、圧電アクチュエータ３１ａ，３１ｂを動作させることにより、光偏向ミラー２０のＸ軸線回りの往復回動を可能としている。

図６Ａは、上光偏向器１５を表側から見たとき、左側に配設される圧電アクチュエータ３１ａを切り出した図である。圧電アクチュエータ３１ａは、圧電カンチレバーを４つ並べた形状であり、第１支持部２１から離れた方より順に、圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（２）、３１ａ（３）、３１ａ（４）である。

例えば、圧電アクチュエータ３１ａにおいて、奇数番目の圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（３）に第１の電圧を印加する。また、偶数番目の圧電カンチレバー３１ａ（２）、３１ａ（４）に、第１の電圧とは逆位相の第２の電圧を印加する。

このように電圧を印加することで、図６Ｂに示すように、奇数番目の圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（３）を図６Ｂ中の上方向に屈曲変位させ、偶数番目の圧電カンチレバー３１ａ（２）、３１ａ（４）を図６Ｂ中の下方向に屈曲変位させることができる。

圧電アクチュエータ３１ｂは、圧電アクチュエータ３１ａと同様に４個の圧電カンチレバーから構成され、第１支持部２１に近い方より順に、１番目，２番目，３番目，４番目の圧電カンチレバーであり、奇数番目の２個の圧電カンチレバーを図５中の後側に屈曲変位させ、偶数番目の２個の圧電カンチレバーを図５中の前側に屈曲変位させることができる。

これにより、光偏向ミラー２０の図５中の上側（トーションバー２４ａ側）より光偏向ミラー２０の図５中の下側（トーションバー２４ｂ側）が図５中の前側になる（上側が図６中のＵ方向に動く）ように、光偏向ミラー２０を変位させることができる。

また、奇数番目の圧電カンチレバー３１ａ（１）、３１ａ（３）に第２の電圧を印加し、偶数番目の圧電カンチレバー３１ａ（２）、３１ａ（４）に、第１の電圧を印加することで、光偏向ミラー２０の図５中の下側（トーションバー２４ｂ側）より光偏向ミラー２０の図５中の上側（トーションバー２４ａ側）が図５中の前側になるように、光偏向ミラー２０を変位させることができる。これらの制御を連続して行うことで、光偏向ミラー２０をＸ軸線回りに回動（揺動）させることができる。

下光偏向器１６は、上光偏向器１５と同様に構成されており、その詳細な説明を省略する。下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の中心に第２，第３励起光源１２，１３の光線が重なるように照射される。よって、光線照射位置は、図５で図示されているものと同様となる。ただし、第２，第３励起光源１２，１３は、それぞれ反射光が図２のように離反する程度、下光偏向器１６の光偏向ミラー２０に対して異なる角度で配置されているため、上光偏向器１５と同様の動作でありながら、２つの光線を走査している。

第１の電圧、第２の電圧の印加方法として、サインカーブや櫛歯上に変化する逆位相の電圧を、奇数番目の圧電カンチレバーと、偶数番目の圧電カンチレバーに印加する方法がある。また、カンチレバーを上下方向に交互に屈曲させる場合に限らず、上下のいずれかの屈曲と屈曲しない状態とを交互に繰り返してもよい。

車両用灯具２を駆動して、仮想鉛直スクリーンＳ上にハイビーム用配光パターンＨＰを形成する場合、先ず、制御装置は、第１〜第３励起光源１１〜１３、上光偏向器１５及び下光偏向器１６に向けて制御信号を送信する。

制御信号により、第１〜第３励起光源１１〜１３からレーザ光線が出力され、且つ、上光偏向器１５及び下光偏向器１６が駆動して各々の光偏向ミラー２０が、Ｘ軸周り及びＹ軸周りに回動する。

図２に示すように、第１励起光源１１から出力されたレーザ光線は、上光偏向器１５の光偏向ミラー２０の回転中心に入射して、回動する光偏向ミラー２０により水平方向及び垂直方向に走査される。図５に示す光偏向ミラー２０の楕円状の点線が、第１励起光源１１から出力されたレーザスポットを示している。

第２，第３励起光源１２，１３から出力されたレーザ光は、下光偏向器１６の光偏向ミラー２０の回転中心に入射して、回動する光偏向ミラー２０により水平方向及び垂直方向に走査される。第２，第３励起光源１２，１３からのレーザスポットは、光偏向ミラー２０上では、同一位置で重なっている。

図７Ａに示すように、第１励起光源１１から照射されたレーザ光線は、上光偏向器１５、補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳのほぼ真中の第１走査範囲ＳＲ１で走査される（二次元像が投影される）。

図７Ｂに示すように、第２励起光源１２から照射されたレーザ光線は、下光偏向器１６、補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの左側の第２走査範囲ＳＲ２で走査される。

図７Ｃに示すように、第３励起光源１３から照射されたレーザ光線は、下光偏向器１６、補正ミラー１７、蛍光体１８及び投影レンズ３を介して仮想鉛直スクリーンＳの右側の第３走査範囲ＳＲ３で走査される。本実施形態では、第２，第３走査範囲ＳＲ２，ＳＲ３は、ほぼ同じ大きさとなっている。

第１走査範囲ＳＲ１と第２，第３走査範囲ＳＲ２，ＳＲ３とは、仮想鉛直スクリーンＳの中心部において重なっている。また、第２走査範囲ＳＲ２と第３走査範囲ＳＲ３とは、仮想鉛直スクリーンＳの左右方向中心部において重なっている。

図７Ｄに示すように、第１〜第３走査範囲ＳＲ１〜ＳＲ３の重なりにより、仮想鉛直スクリーンＳにおけるハイビーム用配光パターンＨＰは、単一の光線が走査される領域Ｐ１と、２つの光線が走査される領域Ｐ２と、３つの光線が走査される領域Ｐ３とに分けられる。

なお、図７Ａ〜図７Ｃに示されている楕円状の点線は、同じ瞬間における第１〜第３励起光源１１〜１３の夫々からのレーザスポットを示している。同じ光偏向ミラー２０上では重なっていたレーザスポットも、仮想鉛直スクリーンＳ上では重ならず分かれている。また、蛍光体１８上でもレーザスポットは分かれている。

第２，第３励起光源１２，１３から出力されたレーザ光線は、分離した状態で蛍光体１８及び仮想鉛直スクリーンＳ上で走査される。よって、全体の光度分布に影響を与えずに所望の位置のみ光線を抜く（走査が所望位置にあるとき光源をオフする）という制御が可能となる。

ハイビーム用配光パターンでは、中心部の光度を最も高くする必要がある。本実施形態では、３つの光線が走査される領域Ｐ３がハイビーム用配光パターンＨＰの中心部にあるので、中心部の光度を最も高くすることができる。

ハイビーム用配光パターンＨＰを、第１〜第３走査範囲ＳＲ１〜ＳＲ３により形成しているので、第１〜第３走査範囲ＳＲ１〜ＳＲ３それぞれは、ハイビーム用配光パターンＨＰに比べて範囲が小さい。これにより、上光偏向器１５及び下光偏向器１６による走査角度を、１つの光線を光偏向器により走査してハイビーム用配光パターンＨＰを形成するものに比べて小さくすることができる。走査角度が小さくなるので、上光偏向器１５及び下光偏向器１６の負担が低減し、寿命を向上することができる。

また、３つの光線が走査される領域Ｐ３をハイビーム用配光パターンＨＰの中心部に位置させているので、第１〜第３励起光源１１〜１３から照射される光線の各々は、１つの励起光源から照射される光線によりハイビーム用配光パターンを形成するものに比べて光量を小さくすることができる。これにより、低出力の励起光源を使用することができ、コストダウンを図ることができる。

なお、図８に示すように、制御装置１９によって第１〜第３励起光源１１〜１３の輝度を制御することにより、楕円形状のハイビーム用配光パターンＨＰを形成することができる。また、第１〜第３励起光源１１〜１３の輝度を制御することにより、中心部から外側に向かうにつれて徐々に光度が減少するようにしてもよい。

また、光偏向器の数は適宜変更可能であり、複数の光偏向器のうちの少なくとも１つは、複数の光が入射されるようにし、その光偏向器に向けて光線を照射する励起光源の数は適宜変更可能である。さらに、補正ミラーを設けないようにしてもよい。

［第２実施形態］
図９及び図１０に示す実施形態では、制御装置１９は、第２走査範囲ＳＲ２及び第３走査範囲ＳＲ３の各左右端部における第２，第３励起光源１２，１３の輝度を制御する。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

第２走査範囲ＳＲ２の左右端部は、光線を左右方向に走査するために下光偏向器１６の光偏向ミラー２０を往復回動させる際の折り返し部分であり、この折り返し部分では、光偏向ミラー２０の回動が一時的に停止される。すなわち、折り返し部分では、他の部分に比べて光線の照射時間が長くなり、光度が高くなる。

制御装置１９は、第２走査範囲ＳＲ２の左右端部であって、光線を左右方向に走査するために下光偏向器１６の光偏向ミラー２０を往復回動させる際の折り返し部分に向けて、第２励起光源１２の輝度を徐々に下げて、第２走査範囲ＳＲ２の左右端部では、第２励起光源１２の駆動を停止する輝度制御を行う。

同様に、制御装置１９は、第３走査範囲ＳＲ３の左右端部であって、光線を左右方向に走査するために下光偏向器１６の光偏向ミラー２０を往復回動させる際の折り返し部分に向けて、第３励起光源１３の輝度を徐々に下げて、第３走査範囲ＳＲ３の左右端部では、第３励起光源１３の駆動を停止する輝度制御を行う。なお、同様に、第２走査範囲ＳＲ２及び第３走査範囲ＳＲ３の各上下端部における第２，第３励起光源１２，１３の輝度を下げる制御を行うようにしてもよい。また、第２，第３励起光源１２，１３の輝度を徐々に下げる際の輝度低下率は、適宜変更可能である。

このように、第２走査範囲ＳＲ２及び第３走査範囲ＳＲ３の各左右端部では、第２，第３励起光源１２，１３の駆動を停止するので、第２走査範囲ＳＲ２及び第３走査範囲ＳＲ３の各左右端部が、他の部分に比べて光度が高くなるのを防止することができる。これにより、第２走査範囲ＳＲ２及び第３走査範囲ＳＲ３での光度ムラを防止することができる。

［第３実施形態］
図１１及び図１２に示す実施形態では、制御装置１９は、第２走査範囲ＳＲ２及び第３走査範囲ＳＲ３の各上下端部における第２，第３励起光源１２，１３の輝度を制御する。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１１Ａに示すように、第２走査範囲ＳＲ２と第３走査範囲ＳＲ３とが上下方向においてズレることがある。この場合、光線の照射範囲において、左側部分と右側部分とで上下位置がズレてしまう。

上記ズレを防止するために、図１１Ｂに示すように、第２走査範囲ＳＲ２における第３走査範囲ＳＲ３の上端よりも上側部分（ΔＬｕ）を非照射範囲とするマスク制御を行い、第３走査範囲ＳＲ３における第２走査範囲ＳＲ２の下端よりも下側部分（ΔＬｄ）を非照射範囲とするマスク制御を行う。

図１２に示すように、制御装置１９は、上記マスク制御として、ΔＬｕの部分では第２励起光源１２の駆動を停止し、ΔＬｄの部分では第３励起光源１３の駆動を停止する。これにより、図１１Ｂに示すように、光線の照射範囲において、左側部分と右側部分とで上下位置のズレのない光線を照射することができる。

また、図１１Ａに示すように、第２走査範囲ＳＲ２の上下方向における描画中心と、第３走査範囲ＳＲ３の上下方向における描画中心とのズレ（ΔＬｃ）を補正するために、制御装置１９は、補正処理を行う。

制御装置１９は、補正処理として、第２走査範囲ＳＲ２の描画タイミングを、ΔＬｃ分だけ下方向にオフセットし、第３走査範囲ＳＲ３の描画タイミングを、ΔＬｃ分だけ上方向にオフセットする。または、第２走査範囲ＳＲ２の描画タイミングを、ΔＬｃ／２分だけ下方向にオフセットし、第３走査範囲ＳＲ３の描画タイミングを、ΔＬｃ／２分だけ上方向にオフセットする。または、第２走査範囲ＳＲ２の描画タイミングを、ΔＬｃ２（ΔＬｃ２＜ΔＬｃ）分だけ下方向にオフセットし、第３走査範囲ＳＲ３の描画タイミングを、ΔＬｃ−ΔＬｃ２分だけ上方向にオフセットする。または、第３走査範囲ＳＲ３の描画タイミングを、ΔＬｃ２（ΔＬｃ２＜ΔＬｃ）分だけ上方向にオフセットし、第２走査範囲ＳＲ２の描画タイミングを、ΔＬｃ−ΔＬｃ２分だけ下方向にオフセットする。

このような補正処理を行うことで、第２走査範囲ＳＲ２の上下方向における描画中心と、第３走査範囲ＳＲ３の上下方向における描画中心とを一致させることができる。

［第４実施形態］
図１３に示す実施形態では、第１走査範囲ＳＲ１を、２個の励起光源から照射された光線により形成する。なお、上記実施形態と同様の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

この実施形態では、第１スポット配光用励起光源５１と、第２スポット配光用励起光源５２と、１／２波長板５３と、プリズム５４と、偏光ビームスプリッタ５５とを備え、偏光ビームスプリッタ５５からの光が、上光偏向器１５に入射する。第１，第２スポット配光用励起光源５１，５２は、第１励起光源１１と同様に構成されている。

第１スポット配光用励起光源５１と、第２スポット配光用励起光源５２とは、偏光状態が一致するように配置されている。１／２波長板５３は、第２スポット配光用励起光源５２からの光線の直線偏光を９０°回転して、プリズム５４に入射させる。プリズム５４は、１／２波長板５３からの光線を反射して、偏光ビームスプリッタ５５に入射させる。

偏光ビームスプリッタ５５は、プリズム５４からの第２光線（第２スポット配光用励起光源５２からの光線）を反射して、第１スポット配光用励起光源５１からの第１光線を透過する。各部材は、第１光線の光軸と第２光線の光軸とが一致するように配置されている。第１光線と第２光線とは重ね合った合波状態で上光偏向器１５の光偏向ミラー２０に入射する。これにより、複数の光線が重ね合っていない状態で上光偏向器１５の光偏向ミラー２０に入射するものに比べて、綺麗な光を照射することができる。なお、第１光線と第２光線とは、同一の光軸、合波状態の少なくとも一方を満たせばよい。

なお、第１スポット配光用励起光源５１の偏光状態と、第２スポット配光用励起光源５２の偏光状態とが直交するようにしてもよい。この場合、１／２波長板５３は不要となる。

上記第１〜第４実施形態を組み合わせて実施するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第２走査範囲ＳＲ２と第３走査範囲ＳＲ３とを左右方向に離反するようにしているが、上下方向に離反するようにしてもよい。また、第１走査範囲ＳＲ１を、横長の走査範囲にしてもよい。

上記実施形態では、ハイビーム用配光パターンＨＰを、仮想鉛直スクリーンＳの中心部に形成しているが、中心部からズレた位置に形成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、１つの光学系で仮想鉛直スクリーンに光線を照射しているが、これに限らず、複数の光学系からの光線を仮想鉛直スクリーンで重ね合わせるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、励起光源を用いているが、光源の色そのものを照射するような光源を用いてもよい。この場合、蛍光体（投影体）は不要となり、光源からの光線がそのまま照射される。また、蛍光体に代えて、透光性の拡散板を用いてもよい。さらに、光源は、１つのまとまった光線を照射すればよく、例えば、ファイバで光線を導くようにしてもよい。ファイバに導く光線は、ＲＧＢで混色された白色光線でもよい。

２…車両用灯具、３…投影レンズ、４…レンズホルダ、５…本体筒、６…底蓋、１１〜１３…第１〜第３励起光源、１１ａ〜１３ａ…半導体発光素子、１１ｂ〜１３ｂ…集光レンズ、１５…上光偏向器、１６…下光偏向器、１７…補正ミラー、１８…蛍光体、１９…制御装置、２０…光偏向ミラー、２１，２２…第１，第２支持部、２３ａ，２３ｂ…半環状圧電アクチュエータ、２４ａ、２４ｂ…トーションバー、３１ａ，３１ｂ…圧電アクチュエータ、３２ａ〜３２ｅ…電極パッド、３３ａ〜３３ｅ…電極パッド、５１，５２…第１，第２スポット配光用励起光源、５３…１／２波長板、５４…プリズム、５５…偏光ビームスプリッタ

Claims (6)

1. 所定配光パターンを形成する車両用灯具であって、
   光を照射する少なくとも３つ以上の光源と、
   少なくとも１つ以上の前記光源から照射された光線が入射するように配置されて、前記光線を反射する第１光偏向ミラーと、
   前記第１光偏向ミラーによる前記光線の反射方向を変更することにより、前記光線を走査する第１光偏向器と、
   複数の前記光源から照射された複数の光線が入射するように配置されて、前記複数の光線を反射する第２光偏向ミラーと、
   前記第２光偏向ミラーによる前記複数の光線の反射方向を変更することにより、前記複数の光線による走査範囲の中心位置が互いに離反するように走査する第２光偏向器と、
   前記第１光偏向器及び前記第２光偏向器により走査された複数の光線により前記所定配光パターンを形成する光学系と、
   を備えることを特徴とする車両用灯具。
2. 請求項１に記載の車両用灯具において、
   前記第１光偏向ミラーに複数の前記光源から照射された光線が入射する場合、前記第１光偏向ミラーに入射する複数の光線は、単一の光軸を有することを特徴とする車両用灯具。
3. 請求項１又は２に記載の車両用灯具において、
   前記第１光偏向ミラーに複数の前記光源から照射された光線が入射する場合、前記複数の光線は、重ね合った合波状態で前記第１光偏向ミラーに入射することを特徴とする車両用灯具。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用灯具において、
   前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線の走査位置が走査範囲の左右端部となる際に、前記第２光偏向ミラーに向けて光線を照射する前記複数の光源の輝度を低下させるように制御する制御手段を備えることを特徴とする車両用灯具。
5. 光を照射する少なくとも３つ以上の光源と、
   少なくとも１つ以上の前記光源から照射された光線が入射するように配置されて、前記光線を反射する第１光偏向ミラーと、
   前記第１光偏向ミラーによる前記光線の反射方向を変更することにより、前記光線を走査する第１光偏向器と、
   複数の前記光源から照射された複数の光線が入射するように配置されて、前記複数の光線を反射する第２光偏向ミラーと、
   前記第２光偏向ミラーによる前記複数の光線の反射方向を変更することにより、前記複数の光線による走査範囲の中心位置が互いに離反するように走査する第２光偏向器と、
   前記第１光偏向器及び前記第２光偏向器により走査された複数の光線により所定配光パターンを形成する光学系と、を備える車両用灯具の駆動方法であって、
   前記第２光偏向ミラーに向けて光線を照射する前記複数の光源は、前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線の走査位置が走査範囲の左右端部となる際に、照射する光線の輝度が低下するように駆動されることを特徴とする車両用灯具の駆動方法。
6. 請求項５に記載の車両用灯具の駆動方法において、
   前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線による複数の走査範囲の中心位置が左右方向に離反して設定され、前記複数の走査範囲が上下方向において一致していない場合、前記第２光偏向ミラーに向けて光線を照射する前記複数の光源は、前記複数の光源から照射されて前記第２光偏向ミラーにより走査される複数の光線の走査位置が走査範囲の上端部又は下端部となる際に、非照射状態となるように駆動されることを特徴とする車両用灯具の駆動方法。