JP6782559B2

JP6782559B2 - 車両用前照灯

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Publication number: JP6782559B2
Application number: JP2016097391A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　典子; 典子佐藤
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2020-11-11
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Description

多彩な配光パターン制御を実現可能な車両用前照灯に関する。

特許文献１には、光源である一対のレーザー装置による出射光を各レーザー光源に対向して配置された二次元的に傾倒可能な一対のＭＥＭＳミラーによって蛍光体パネルに反射しつつ走査して配光パターンを形成する車両用前照灯が開示されている。

特開２０１４−６５４９９号

特許文献１の車両用前照灯の一対のレーザー装置と一対のＭＥＭＳミラーは、それぞれ上下に対称に配置されているため、静止中の上下のＭＥＭＳミラーを介して上下のレーザー装置から蛍光体上に入射する光の最大の入射範囲は、それぞれ等しくなる。蛍光体上に入射する同一形状の複数の光は、多彩な配光パターン制御を実現する上で自在性に乏しくなるため問題になる。

本願は、上記問題に鑑みて、多彩な配光パターン制御を実現可能な車両用前照灯を提供するものである。

まず、励起光源と、蛍光体と、励起光源から出射した光を前記蛍光体に向けて走査する走査機構と、前記蛍光体からの出射光を透過させて配光パターンを形成する投影レンズと、を有する車両用前照灯において、前記励起光源が複数設けられ、前記蛍光体に入射する光の照射範囲を前記励起光源毎に異なるようにした。

（作用）複数の励起光源毎に蛍光体に入射する光の形状が異なる。

また、車両用前照灯において、各励起光源に対向して配置される複数の集光部を備えたレンズアレイを複数の前記励起光源と走査機構との間に設け、それぞれが異なる集光倍率を有するように各集光部を形成した。

（作用）集光部毎に通過する光の集光倍率が異なるため、複数の励起光源毎に異なる形状の光が蛍光体に入射する。

また、車両用前照灯において、各励起光源に対向して配置される複数の集光部を備えたレンズアレイを複数の前記励起光源と走査機構との間に設け、各集光部から対向する各励起光源までの離間距離がそれぞれ異なるように各集光部及び各励起光源を配置するようにした。

（作用）蛍光体上における光の照射範囲は、励起光源とこれに対向する集光部との離間距離、即ち各集光部から出射する光の焦点距離に基づいて決定されるため、複数の励起光源毎に異なる形状の光が蛍光体に入射する。

また、車両用前照灯において、前記離間距離が変化するように前記集光部及びこれに対向する前記励起光源のうち一方を他方に対して移動可能に構成した。

（作用）励起光源とこれに対向する集光部との離間距離を変更することにより、励起光源から蛍光体に入射する光の入射範囲が変化する。

また、車両用前照灯において、各励起光源の光出射部が、それぞれ異なる形状を有するようにした。

（作用）蛍光体上における光の照射範囲は、各励起光源の出射部の出射面積に基づいて決定されるため、複数の励起光源毎に異なる形状の光が蛍光体に入射する。

車両用前照灯によれば、蛍光体に入射する光の形状が複数の励起光源毎に異なるため、多彩な配光パターン制御を実現出来る。

車両用前照灯によれば、各励起光源から蛍光体に入射する光の入射範囲を励起光源毎に変更出来るため、より多彩な配光パターン制御を実現出来る。

第１実施例における車両用前照灯の正面図。（ａ）光透過型の蛍光体を有する第１実施例の車両用前照灯の横断面図。（ｂ）第１実施例の車両用前照灯における光路の説明図。（ａ）光反射型の蛍光体を有する第２実施例の車両用前照灯の横断面図。（ｂ）第２実施例の車両用前照灯における光路の説明図。（ａ）第１及び第２実施例の走査機構を反射鏡の斜め前方から見た斜視図。（ｂ）第１及び第２実施例の車両用前照灯によるハイビーム用配光パターンに関する説明図。（ａ）第３実施例の車両用前照灯とその光路を示す部分横断面図。（ｂ）第４実施例の車両用前照灯とその光路を示す部分横断面図。（ａ）第５実施例の車両用前照灯の縦断面図。（ｂ）第５実施例の車両用前照灯によって形成される光路を左方向から説明図。第５実施例の車両用前照灯によって形成される光路及び光像の説明図。（ａ）第６実施例の車両用前照灯の縦断面図。（ｂ）第６実施例の励起光源アレイの変形例を示す図。

以下、本発明の実施形態を図１から図８に基づいて説明する。各図においては、車両用前照灯の各方向を（上方：下方：左方：右方：前方：後方＝Ｕｐ：Ｌｏ：Ｌｅ：Ｒｉ：Ｆｒ：Ｒｅ）として説明する。

図１及び図２によって第１実施例の車両用前照灯を説明する。第１実施例の車両用前照灯１は、透過型の蛍光体１１を有する。図２（ａ）は、図１をＩ−Ｉの位置で切断した第１実施例の車両用前照灯の横断面図であり、図２（ｂ）は、車両用前照灯１による光路を示す図である。第１実施例の車両用前照灯１は、光透過型の蛍光体を有する右側前照灯の一例を示すものであり、ランプボディ２と、前面カバー３と、前照灯ユニット４と、を備える。ランプボディ２は、車両の前方側に開口部を有し、前面カバー３は、透光性を有する樹脂やガラス等で形成され、ランプボディ２の開口部に取り付けられることによって内側に灯室Ｓを形成する。図１に示す前照灯ユニット４は、ハイビーム用前照灯ユニット５及びロービーム用前照灯ユニット６を金属製の支持部材７で一体化することによって構成され、灯室Ｓの内側に配置される。

ハイビーム用前照灯ユニット５とロービーム用前照灯ユニット６は、図２（ａ）に示す一対の励起光源（８ａ，８ｂ）、一対の集光レンズ（９、１０），蛍光体１１、一対の走査機構（１２，１３）及び投影レンズ１４をそれぞれ有し、これらはいずれも支持部材７に取り付けられる。支持部材７は、水平方向に伸びる板状の底板部７ａと、底板部７ａの先端から前方に伸びるレンズ支持部７ｂと、底板部の基端から鉛直方向に伸びる板状の基礎板部７ｃと、を有する。

図２（ａ）の支持部材７は、金属で形成され、底板部７ａと、底板部７ａの左端部に一体化された側板部（７ｂ、７ｃ）と、側板部（７ｂ、７ｃ）の先端に一体化されたレンズ支持部７ｄと、側板部（７ｂ、７ｃ）の基端に一体化された基礎板部７ｅと、を有する。レンズ支持部７ｄは、投影レンズ１４を内側に保持する円筒部７ｄ１と、円筒部７ｄ１及び側板部（７ｂ、７ｃ）の双方に一体化されるフランジ部７ｄ２によって構成される。基礎板部７ｅは、スクリュー固定部７ｆとスクリュー固定部７ｆよりも前後の奥行きが厚い放熱部７ｇと、放熱部７ｇの前方に突出する角柱状の光源支持部７ｈによって構成される。

図２（ａ）の一対の励起光源（８ａ，８ｂ）は、それぞれ支持部材７の光源支持部７ｈの左右の側面に背中合わせとなるように固定される。その際、図２（ｂ）に示すように一対の励起光源（８ａ，８ｂ）から走査機構（１２，１３）の反射面に至るまでの光（Ｂ１１，Ｂ１２）の光軸は、左右逆向きかつ一致した光軸Ｌｂとなる。蛍光体１１は、板状に形成されて投影レンズ１４に対向するように円筒部７ｄ１の基端部内側に固定される。走査機構（１２、１３）は、放熱部７ｇの前面に固定される。集光レンズ（９，１０）は、底板部７ａまたは基礎板部７ｅのいずれかに固定される。投影レンズ１４は、レンズ支持部７ｄの円筒部７ｄ１の先端部内側に固定される。図１に示す前照灯ユニット４は、図２（ａ）に示す通りランプボディ２に回動自在に保持された３つのエイミングスクリュー１５を支持部材７の基礎板部７ｅのスクリュー固定部７ｆに螺着されることにより、ランプボディ２に対して傾動自在に支持される。

励起光源（８ａ，８ｂ）は、青色または紫色のＬＥＤ光源またはレーザー光源によって構成され、光源支持部７ｈ及び放熱部７ｇを介して点灯中の熱を放熱される。集光レンズ（９，１０）と投影レンズ１４は、光の出射面を凸形状とした透明または半透明の平凸レンズである。

尚、集光レンズ１０は、集光レンズ９と同一の外径を有し、かつ集光レンズ１０よりも大きな曲率を有するように形成されることにより、集光レンズ９よりも大きな集光倍率を有する。

図２（ａ）（ｂ）の集光レンズ（９，１０）は、それぞれ励起光源（８ａ，８ｂ）と走査機構（１２、１３）の反射鏡（１６，１６）との間に配置されるように支持部材７に固定され、励起光源（８ａ，８ｂ）からの光（Ｂ１１，Ｂ１２）を集光して反射鏡（１６，１６）の反射面（１６ａ，１６ａ）にそれぞれ入射させる。集光レンズ１０によって反射面１６ａ上に集光された光Ｂ１２は、集光レンズ９によって反射面１６ａ上に集光された光Ｂ１１よりも狭い範囲、即ち反射面１６ａ上の１点に集光されるため、反射鏡１６によって蛍光体１１に向けて反射された光Ｂ１２は、反射鏡１６によって蛍光体１１に向けて反射された光Ｂ１１よりも拡散される。光Ｂ１２によって蛍光体１１上に表示される光像は、光Ｂ１１による点光像より大きな幅Ｗｄ１を有する光像として蛍光体１１上に表示される。

蛍光体１１は、白色光を発生するように構成される。励起光源（８ａ，８ｂ）が青色である場合、蛍光体１１は、黄色蛍光体として形成され、励起光源８が紫色である場合、蛍光体１１は、黄色かつ青色蛍光体として形成されるか、または赤色かつ緑色かつ青色（ＲＧＢ）の少なくとも３色を有する蛍光体として形成されるようにする。

図２（ａ）（ｂ）の蛍光体１１は、照射範囲の異なる反射光（Ｂ１１、Ｂ１２）をそれぞれ白色光（Ｗ１１、Ｗ１２）として投影レンズ１４に向けて透過させ、更に灯室Ｓ内のエクステンションリフレクター１８の前端開口部１８ａ及び前面カバー３を透過させる。白色光（Ｗ１１、Ｗ１２）は、走査機構（１２，１３）によって走査され、それぞれの照射範囲の大きさに基づいて白色のハイビーム用配光パターンを車両の前方に表示する。

次に図３によって第２実施例の車両用前照灯１’を説明する。第２実施例の車両用前照灯１’は、反射型の蛍光体１１’を有する。図３（ａ）は、第２実施例の車両用前照灯１’を図１のＩ−Ｉの位置で切断したと仮定した横断面図であり、図３（ｂ）は、車両用前照灯１’による光路を示す図である。図３（ｂ）の車両用前照灯１’のハイビーム用前照灯ユニット５’は、支持部材７’の形状が第１実施例の支持部材７と異なることと、励起光源（８ａ，８ｂ）、集光レンズ（９，１０）、蛍光体１１、走査機構（１２，１３）の配置が異なる他、第１実施例の車両用前照灯１と共通する構成を有する。第２実施例の励起光源（８ａ’，８ｂ’）、集光レンズ（９’，１０’）、蛍光体１１’、走査機構（１２’，１３’）は、第１実施例の励起光源（８ａ，８ｂ）、集光レンズ（９，１０）、蛍光体１１、走査機構（１２，１３）とそれぞれ同一の構成を有する。

図３（ａ）（ｂ）に示すように第２実施例の支持部材７’の基礎板部７ｅ’は、第１実施例の支持部材７の基礎板部７ｅに光源支持部７ｈを設けない構成を有し、スクリュー固定部７ｆ’とスクリュー固定部７ｆ’よりも前後の奥行きが厚い放熱部７ｇ’によって構成される。また、第２実施例の蛍光体１１’は、第１実施例と異なりレンズ支持部７ｄ’ではなく支持部材７’の放熱部７ｇ’に固定され、励起光源（８ａ’，８ｂ’）は、それぞれ蛍光体１１’の左右に配置された状態で放熱部７ｇ’に固定され、点灯中の熱を放熱される。その際、一対の励起光源（８ａ’，８ｂ’）から走査機構（１２’，１３’）の反射面に至るまでの光の光軸（Ｌｃ，Ｌｄ）は、同一方向を向きかつ平行になる。

図３（ａ）の第２実施例の走査機構（１２’，１３’）は、放熱部７ｇ’ではなく左右の側板部（７ｂ’、７ｃ’）の内側にそれぞれ固定される。集光レンズ（９’，１０’）は、それぞれ励起光源（８ａ’，８ｂ’）と走査機構（１２’、１３’）の反射鏡（１６'，１６’）との間に配置されるように支持部材７’に固定され、蛍光体１１’は、反射鏡（１６’，１６’）の反射面（１６ａ’，１６ａ’）及びレンズ支持部７ｄ’に取り付けられた投影レンズ１４の双方に対向するように支持部材７’に固定される。

図３（ａ）（ｂ）の励起光源（８ａ’，８ｂ’）を出射して集光レンズ（９’，１０’）を通過した光（Ｂ１１’，Ｂ１２’）は、反射鏡（１６’，１６’）の反射面（１６ａ’，１６ａ’）にそれぞれ集光されつつ拡散反射されて蛍光体１１’に入射する。集光レンズ１０’は、集光レンズ９’よりも集光倍率が大きく、蛍光体１１’に向けて反射された光Ｂ１２’は、光Ｂ１１’よりも拡散された状態で蛍光体１１’に入射するため、光Ｂ１２’によって蛍光体１１’上に表示される光像は、光Ｂ１１’による点光像より大きな幅Ｗｄ１’を有する光像として蛍光体１１上に表示される。

図３（ａ）（ｂ）の蛍光体１１’は、光（Ｂ１１’，Ｂ１２’）を白色光（Ｗ１１’，Ｗ１２’）として投影レンズ１４に向けて再反射し、投影レンズ１４及び前面カバー３を透過した白色光（Ｗ１１’，Ｗ１２’）は、走査機構（１２’，１３’）によって走査され、照射範囲の大きさに基づいて白色のハイビーム用配光パターンを車両の前方に表示する。尚、第１及び第２実施例における一対の励起光源は、共に図示しない点灯制御装置によって独立して点消灯を制御されるようにすることが望ましい。

尚、図２（ａ）及び図３（ａ）に示す第１及び第２実施例の走査機構（１２、１３、１２’、１３’）は、全て同一の構成を有し、反射鏡１６及び反射面１６ａは、反射鏡１６’及び反射面１６ａ’と同一の構成を有する。図４（ａ）に示す走査機構１２は、２軸方向に傾動可能な反射鏡を有するスキャンデバイスである。本実施例の各走査機構には一例としてＭＥＭＳミラーを採用しているが、各走査機構には、ガルバノミラー等の多彩な走査機構を採用出来る。走査機構１２は、いずれも反射鏡１６、ベース１７、回動体１９、一対の第１トーションバー２０、一対の第２トーションバー２１、一対の永久磁石２２，一対の永久磁石２３及び端子部２４を有する。反射鏡１６の前面には、銀蒸着やメッキなど処理等によって反射面１６ａが形成される。

板状の回動体１９は、一対の第１トーションバー２０によって左右に傾動可能な状態でベース１７に支持され、反射鏡１６は、一対の第２トーションバー２１によって上下に回動可能な状体で回動体１９に支持される。一対の永久磁石２２及び一対の永久磁石２３は、ベース１７において一対の第１及び第２トーションバー（２０、２１）の伸びる方向にそれぞれ設けられる。反射鏡１６及び回動体１９にはそれぞれ端子部２４を介して通電される第１及び第２のコイル（図示せず）が設けられる。図示しない前記第１及び第２のコイルは、図示しない制御機構によってそれぞれ独立した通電制御を行われる。

図４（ａ）に示す回動体１９は、第１コイル（図示せず）への通電のオンまたはオフに基づいて第１トーションバー２０の軸線を中心として左右に往復傾動し、反射鏡１６（及び１６’）は、第２コイル（図示せず）への通電のオンまたはオフに基づいて第２トーションバー２１の軸線を中心として上下に往復傾動する。反射面１６ａ（及び１６ａ’）による反射光（Ｂ１１，Ｂ１２、Ｂ１１’、Ｂ１２’）は、回動体１９の左右方向の傾動と反射面１６ａ（及び１６ａ’）の上下方向の傾動に基づき、蛍光体（１１、１１’）に向けて上下左右に走査される。図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すように蛍光体１１を透過し、または蛍光体１１’によって反射されて白色化した光（Ｗ１１，Ｗ１２、Ｗ１１’、Ｗ１２’）は、上下左右に走査されつつ投影レンズ１４と前面カバー３を透過し、車両の前方に走査態様に基づいた所定形状の白色配光パターンを表示する。

図４（ｂ）により、一例としてハイビーム用前照灯ユニット５が行う走査によって車両前方に表示される配光パターンを説明する。符号Ｐｔ１は、図２（ｂ）及び図３（ｂ）の反射光（Ｗ１１，Ｗ１１’）による光像を示し、符号Ｐｔ２は、反射光（Ｗ１２，Ｗ１２’）によって光像Ｐｔ１よりも大きく形成された光像を示す。車両前方の矩形の走査領域（符号Ｓｃ１）内において、走査機構（１２、１３、１２’、１３’）は、反射鏡１６の傾動に基づいて左端Ｓ１１から右端Ｓ１２への走査を行った後、左端Ｓ１１から微小距離ｄ１だけ下方にずれた次の左端Ｓ１３に向けて反射鏡１６を左斜め下方に傾動させ、再び右端Ｓ１４へ走査することを高速で繰り返し行う。励起光源（８ａ，８ｂ、８ａ’，８ｂ’）は、点灯制御装置（図示せず）により、配光パターンを表示する位置でのみ点灯する。具体的には、配光パターンを表示するＰ２からＰ３の区間においてのみ点灯し、配光パターンを表示しないＰ１からＰ２までの区間と、Ｐ３からＰ４までの区間において消灯する。走査機構（１２、１３、１２’、１３’）は、所定の位置で点消灯をしつつ前記走査を高速で繰り返し行い、線像を上下に積層することによってハイビーム用配光パターンＬａを車両前方に表示する。ロービーム用前照灯ユニット６もまた、同様の走査を行うことでロービーム用配光パターンを表示する（図示せず）。

励起光源（８ａ, ８ｂ,８ａ’,８ｂ’）は、点灯制御装置によって独立して点消灯可能に構成される。第１及び第２実施例の車両用前照灯（１，１’）によれば、励起光源（８ａ,８ａ’）のみを点灯させてスポット光像Ｐｔ１を走査した場合、白色細線の積層による描画パターンが車両（図示せず）の前方に表示され、励起光源（８ｂ,８ｂ’）のみを点灯させて光像Ｐｔ１よりも表示面積の大きな光像Ｐｔ２を走査した場合、白色太線の積層による白色の描画パターンが車両の前方に表示される。また、一対の励起光源（８ａ, ８ｂ）及び（８ａ’,８ｂ’）を同時点灯かつ同時走査した細線と太線による白色描画パターンを組み合わせることも出来、いずれにせよ多彩な配光パターン制御が実現される。

次に図５（ａ）により第３実施例の車両用前照灯３０を説明する。図５（ａ）は、第３実施例の車両用前照灯３０を図１のＩ−Ｉの位置で切断したと仮定した横断面図であり、車両用前照灯３０は、励起光源（８ａ，８ｂ）及び集光レンズ（９，１０）の構成が異なる他、第１実施例の車両用前照灯１と共通する構成を有する。第３実施例の車両用前照灯３０は、励起光源（３１，３２）と、同一形状の集光レンズ（３３，３４）とを有する。励起光源３２の光出射部３２ａは、励起光源３１の光出射部３１ａよりも小さく形成される。一対の励起光源（３１，３２）は、支持部材７の光源支持部７ｈの左右の側面に背中合わせとなるように固定され、励起光源（３１，３２）から反射鏡１６に入射する光（Ｂ１３，Ｂ１４）の光軸Ｌｅは、左右逆向きであって共に一致する。金属製の支持部材７の光源支持部７ｈに励起光源３１−集光レンズ３３−反射鏡１６に至る配置間隔は、励起光源３２−集光レンズ３４−反射鏡１６に至る配置間隔と同一にする。

その場合、図５（ａ）に示すように励起光源３２を出射して集光レンズ３４によって反射面１６ａ上に集光された光Ｂ１４は、励起光源３１を出射して集光レンズ３３によって反射面１６ａ上に集光された光Ｂ１３よりも狭い範囲、即ち反射面１６ａ上の１点に集光される。その結果、反射光Ｂ１４は、反射光Ｂ１３よりも蛍光体に向かって広く拡散され、反射光Ｂ１４による蛍光体１１に表示される光像は、反射光Ｂ１３による点光像より大きな幅Ｗｄ２を有する光像として蛍光体１１上に表示される。光（Ｂ１３，Ｂ１４）は、蛍光体１１を通過することで白色光（Ｗ１３，Ｗ１４）となって投影レンズ１４及び前面カバー（図示せず）を透過する。

車両用前照灯３０は、励起光源（３１、３２）を選択的にまたは同時に点灯させた状態で走査機構（１２，１３）の反射鏡（１６、１６）を自在に傾動させ、第１実施例の車両用前照灯１のように上下方向に所定の微小間隔ずつずらしつつ左右方向への白色光（Ｗ１３，Ｗ１４）の走査を図４（ｂ）に示すような車両前方の矩形の走査領域（符号Ｓｃ１）内で高速で繰り返すことにより、光Ｗ１３による白色細線と光Ｗ１４による白色太線を積層し、図示しない車両の前方に所定形状の白色配光パターンを表示する。尚、光出射部（３１ａ，３２ａ）は、双方の断面形状を異なる形状（例えば円形と四角形等）にするように形成されても良い。

次に図５（ｂ）により第４実施例の車両用前照灯４０を説明する。図５（ｂ）は、第４実施例の車両用前照灯４０を図１のＩ−Ｉの位置で切断したと仮定した横断面図であり、車両用前照灯４０は、支持部材７，励起光源（８ａ，８ｂ）及び集光レンズ（９，１０）の構成が異なる他、第１実施例の車両用前照灯１と共通する構成を有する。第４実施例の車両用前照灯４０は、同一形状の励起光源（４１，４２）と、同一形状の集光レンズ（４３，４４）と、支持部材４５を有する。支持部材４５は、光源支持部４５ｈの形状が光源支持部７ｈと異なる他、支持部材７と同一の構成を有する。光源支持部４５ｈは、直方体からなる柱状に形成され左側面４５ａに連続する傾斜支持面４５ｂを有する。傾斜支持面４５ｂは、左側面４５ａに対して傾斜するように形成されて励起光源４１を固定される。励起光源４２は、光源支持部４５ｈの右側面４５ｃに固定される。励起光源４１から反射鏡１６に入射する光Ｂ１５の光軸Ｌｆは、励起光源４２から反射鏡１６に入射する光Ｂ１６の光軸Ｌｇに対して角度θ傾いている。

図５（ｂ）に示すように、反射鏡１６の反射面１６ａに対する光Ｂ１５の入射角は、反射面１６ａに対する光Ｂ１６の入射角と異なるため、励起光源４１を出射し集光レンズ４３に集光されることで反射面１６ａ上に表示された光Ｂ１５の光像は、励起光源４２を出射し集光レンズ４４に集光されることで反射鏡１６の反射面１６ａ上に表示された光Ｂ１６の光像と異なる形状を有する。具体的には、光Ｂ１６によって反射面１６ａ上に表示される光像の水平方向の幅は、光Ｂ１５によって反射面１６ａ上に表示される光像よりも狭くなり、反射光Ｂ１６は、反射光Ｂ１５よりも水平方向に拡散される、その結果、反射光Ｂ１６によって蛍光体１１に表示される光像は、幅Ｗｄ３となる反射光Ｂ１５による光像より大きな幅Ｗｄ４を有する光像として蛍光体１１上に表示される。光（Ｂ１５，Ｂ１６）は、蛍光体１１を通過することで白色光（Ｗ１５，Ｗ１６）となって投影レンズ１４及び前面カバー（図示せず）を透過する。

車両用前照灯４０は、励起光源（４１、４２）を選択的にまたは同時に点灯させた状態で走査機構（１２，１３）の反射鏡（１６、１６）を自在に傾動させ、第１実施例の車両用前照灯１のように上下方向に所定の微小間隔ずつずらしつつ左右方向への白色光（Ｗ１５，Ｗ１６）の走査を図４（ｂ）に示すような車両前方の矩形の走査領域（符号Ｓｃ１）内で高速で繰り返すことにより、光Ｗ１５による白色細線と光Ｗ１６による白色太線を積層し、図示しない車両の前方に所定形状の白色配光パターンを表示する。

次に図６（ａ）（ｂ）により第５実施例の車両用前照灯５０を説明する。図６（ａ）は、第５実施例の車両用前照灯５０を図１のＩI−ＩIの位置で切断したと仮定した縦断面図であり、図６（ｂ）は、車両用前照灯５０による光路を示す図である。車両用前照灯５０は、複数の励起光源を形成する光出射部（５５ａ〜５５ｃ）を備えた励起光源アレイ５５と、集光倍率の異なる複数の集光部（５６ａ〜５６ｃ）を有するレンズアレイ５６と、を有することを特徴とした車両用前照灯である。車両用前照灯５０は、ランプボディ５１と、透光性を有する前面カバー５２の内側の灯室Ｓ内にハイビーム用前照灯ユニット５３と、これと同形状のロービーム用前照灯ユニット（図示せず）を備える。ハイビーム用前照灯ユニット５３は、ロービーム用前照灯ユニット（図示せず）と共に金属製の支持部材５４を介して灯室Ｓ１内に固定される。

ハイビーム用前照灯ユニット５３は、図６（ａ）に示すように励起光源アレイ５５，レンズアレイ５６，蛍光体５７、走査機構５８及び投影レンズ５９をそれぞれ有し、これらはいずれも支持部材５４に取り付けられる。支持部材５４は、水平方向に伸びる板状の底板部５４ａと、底板部５４ａの先端に溶着等で一体化された階段状のレンズ支持部５４ｂと、底板部５４ａの基端から鉛直方向に伸びる板状の基礎板部５４ｃと、底板部５４ａから上方に突設された枠体５４ｄを有する。基礎板部５４ｃは、スクリュー固定部５４ｆとスクリュー固定部５４ｆよりも前後の奥行きが厚い保持部５４ｇによって構成される。

図６（ａ）（ｂ）に示すように励起光源アレイ５５は、青色または紫色のＬＥＤ光源またはレーザー光源からなる励起光源である複数の光出射部を備え、前後に配列された第１光出射部５５ａ、第２光出射部５５ｂ及び第３光出射部５５ｃを有する。第１光出射部から第３光出射部（５５ａ〜５５ｃ）は、全て同一形状を有し、上方に向けて光を出射する。点灯中に励起光源アレイ５５に発生した熱は、金属製の支持部材５４の底板部５４ａを介して放出される。

図６（ａ）（ｂ）に示すようにレンズアレイ５６は、厚さの異なる平凸レンズ形状を備えた透明または半透明の第１集光部５６ａ、第２集光部５６ｂ及び第３集光部５６ｃを前後に連続させた形状を有する。第１から第３集光部（５６ａ〜５６ｃ）のそれぞれの曲率をＱ１、Ｑ２、Ｑ３とし、それぞれの集光倍率をＳｂ１、Ｓｂ２、Ｓｂ３とした場合、レンズアレイ５６は、第１から第３集光部（５６ａ〜５６ｃ）の曲率をＱ１＜Ｑ２＜Ｑ３となるように形成されることにより、Ｓｂ１＜Ｓｂ２＜Ｓｂ３となる集光倍率を有するように形成される。レンズアレイ５６は、第１から第３集光部（５６ａ〜５６ｃ）を対応する第１光出射部から第３光出射部（５５ａ〜５５ｃ）にそれぞれ対向させた状態で支持部材５４の底板部５４ａまたは基礎板部５４ｃのいずれかに固定される。

図６（ａ）（ｂ）に示すように蛍光体５７は、励起光源アレイ５５が青色光を発生させる場合に黄色蛍光体として形成され、紫色光を発生させる場合に黄色かつ青色蛍光体として形成されるか、または赤色かつ緑色かつ青色（ＲＧＢ）の少なくとも３色を有する蛍光体として形成され、支持部材５４の枠体５４ｄに固定される。走査機構５８は、第１実施例の走査機構１２と同様の構成を有し、図６（ａ）に示すような上下方向、及び図７に示すような左右方向に傾動自在に構成された反射鏡６０を有する。反射鏡６０は、レンズアレイ５６蛍光体５７の双方に反射面６０ａを対向させるように配置される。投影レンズ５９は、前方に凸となる平凸レンズであり、後面５９ａを蛍光体５７に対向させた状態でレンズ支持部５４ｂの先端の水平保持部５４ｅに保持される。ハイビーム用前照灯ユニット５３及びロービーム用前照灯ユニット（図示せず）を搭載した支持部材５４は、３つのエイミングスクリュー６１（うち１つは図示せず）を介してランプボディ５１に傾動自在に支持される。

図６（ｂ）に示すように、レンズアレイ５６の第１集光部５６ａ、第２集光部５６ｂ、第３集光部５６ｃは、励起光源アレイ５５の第１出射部５５ａ、第２出射部５５ｂ、第３出射部５５ｃから出射した光（Ｂ１７，Ｂ１８、Ｂ１９）をそれぞれ集光して反射鏡６０の反射面６０ａにそれぞれ入射させる。第３集光部５６ｃによって集光された光Ｂ１９は、第２集光部５６ｂによって集光された光Ｂ１８より狭い範囲に集光され、第２集光部５６ｂによって集光された光Ｂ１８は、第１集光部５６ａによって集光された光Ｂ１７よりも狭い範囲に集光される。反射面６０ａ上の異なる位置に入射した光（Ｂ１７，Ｂ１８，Ｂ１９）は、それぞれ蛍光体５７に向かって反射される。

その結果、図６（ｂ）及び図７に示すように蛍光体５７への反射光Ｂ１９は、反射光Ｂ１８よりも広範囲に拡散され、反射光Ｂ１８は、反射光Ｂ１７より広範囲に拡散される。その結果、光Ｂ１９によって蛍光体５７上に表示される光像の高さｈｄ３は、光１８によって蛍光体上に表示される光像の高さｈｄ２より高く表示され、光Ｂ１８によって蛍光体５７上に表示される光像の高さｈｄ２は、光Ｂ１７によって蛍光体上に表示される光像の高さｈｄ１より高く表示される。

また、図６（ａ）（ｂ）及び図７に示すように光（Ｂ１７，Ｂ１８，Ｂ１９）は、蛍光体５７によってそれぞれ白色光（Ｗ１７，Ｗ１８、Ｗ１９）となり、白色光（Ｗ１７，Ｗ１８、Ｗ１９）は、投影レンズ５９及び前面カバー５２を透過することで車両（図示せず）の前方にそれぞれ光像（Ｐｔ３、Ｐｔ４、Ｐｔ５）
を表示する。その場合、光像（Ｐｔ３、Ｐｔ４、Ｐｔ５）の幅を（Ｗｄ６、Ｗｄ７、Ｗｄ８）とし、高さを（ｈｄ６、ｈｄ７、ｈｄ８）とした場合、光像の幅は、Ｗｄ６＜Ｗｄ７＜Ｗｄ８となり、光像の高さは、ｈｄ６＜ｈｄ７＜ｈｄ８となる。前面カバー５２を通過した白色光（Ｗ１７，Ｗ１８、Ｗ１９）の光像（Ｐｔ３、Ｐｔ４、Ｐｔ５）は、図６（ａ）（ｂ）及び図７に示すように走査機構５８の上下方向の反射鏡６０の傾動に基づいて上下左右に走査される。

図６（ｂ）及び図７によって説明すると、具体的には、車両用前照灯５０は、図６（ｂ）に示す励起光源アレイ５５の第１光出射部〜第３光出射部（５５ａ〜５５ｃ）を選択的にまたは同時に点灯させた状態で反射鏡６０を図７に示す車両前方の矩形の走査領域Ｓｃ２内で左端位置から右方向（符号Ｄｉ１方向）に高速で傾動させて光像（Ｐｔ３、Ｐｔ４、Ｐｔ５）の高さ（ｈｄ６、ｈｄ７、ｈｄ８）に基づく白色線を横方向に描画し、励起光源アレイ５５を消灯した状態で所定の微小間隔だけ下方にずれた左端位置に反射鏡６０を高速で傾動させ、再び励起光源アレイ５５を点灯させて右方向に光像（Ｐｔ３、Ｐｔ４、Ｐｔ５）の走査を高速で行うことを繰り返すことにより、白色光（Ｗ１７，Ｗ１８、Ｗ１９）による白色線を積層し、図示しない車両の前方に所定形状の白色配光パターンを表示する。

次に図８（ａ）により第６実施例の車両用前照灯７０を説明する。図８（ａ）は、第６実施例の車両用前照灯７０を図１のＩI−ＩIの位置で切断したと仮定した縦断面図である。車両用前照灯７０は、励起光源アレイ７１及びレンズアレイ７２の構成が第５実施例の励起光源アレイ５５及びレンズアレイ５６と異なる他、第５実施例の車両用前照灯５０と共通した構成を有する。

図８（ａ）の車両用前照灯７０は、複数の励起光源を形成する光出射部部（７１ａ〜７１ｃ）をそれぞれ異なる高さに配置した階段形状の励起光源アレイ７１と、集光倍率の均等な複数の集光部（７２ａ〜７２ｃ）を前後に配列したレンズアレイ７２を有することを特徴とした車両用前照灯である。

図８（ａ）に示すように励起光源アレイ７１は、同一形状の第１光出射部から第３光出射部（７１ａ〜７１ｃ）を備え、複数の励起光源を形成する第１光出射部から第３光出射部（７１ａ〜７１ｃ）は、青色または紫色のＬＥＤ光源またはレーザー光源である。第１光出射部から第３光出射部（７１ａ〜７１ｃ）は、例えば、それぞれの高さを（ｈｈ１、ｈｈ２，ｈｈ３）とすると、ｈｈ１＜ｈｈ２＜ｈｈ３となるように階段状に形成された台座７１ｄの上面に沿って配置されたＦＰＣ基板（図示せず）等に搭載される。また、レンズアレイ７２は、均一な厚さで同一の曲率を有する透明または半透明の平凸レンズ形状を有する第１集光部７２ａ、第２集光部７２ｂ及び第３集光部７２ｃを前後に連続させた形状を有する。レンズアレイ７２は、第１から第３集光部（７２ａ〜７２ｃ）を対応する第１光出射部から第３光出射部（７１ａ〜７１ｃ）にそれぞれ対向させた状態で第５実施例の支持部材５４に相当する部材に固定される。

図８（ａ）に示すように、レンズアレイ７２の第１から第３集光部（７２ａ〜７２ｃ）は、励起光源アレイ７１の第１から第３出射部（７１ａ〜７１ｃ）から出射した光（Ｂ２０，Ｂ２１、Ｂ２２）をそれぞれ集光して反射鏡６０の反射面６０ａにそれぞれ入射させる。第１から第３集光部（７２ａ〜７２ｃ）の前方焦点距離は、対向する各出射部（７１ａ〜７１ｃ）までの距離に比例し、各出射部（７１ａ〜７１ｃ）から対向する各集光部（７２ａ〜７２ｃ）までの距離は、第１集光部７１ａが最も長く、第３集光部７１ｃが最も短い。従って、第３集光部７２ｃによって集光された光Ｂ２２は、第２集光部７２ｂによって集光された光Ｂ２１より狭い範囲に集光され、第２集光部７２ｂによって集光された光Ｂ２１は、第１集光部７２ａによって集光された光Ｂ２０よりも狭い範囲に集光される。

図８（ａ）に示すように反射面６０ａ上の異なる位置に入射した光（Ｂ２０，Ｂ２１，Ｂ２２）は、それぞれ蛍光体５７に向かって反射され、蛍光体５７への反射光Ｂ２２は、反射光Ｂ２１よりも広範囲に拡散され、反射光Ｂ２１は、反射光Ｂ２０より広範囲に拡散される。その結果、光（Ｂ２０，Ｂ２１，Ｂ２２）による各光像の高さ（ｈｄ９，ｈｄ１０、ｈｄ１１）は、ｈｄ９＜ｈｄ１０＜ｈｄ１１となる。光（Ｂ２０，Ｂ２１，Ｂ２２）は、蛍光体を通過して白色光（Ｗ２０，Ｗ２１，Ｗ２２）となり、投影レンズ５９及び前面カバー（図示せず）を通過し、走査機構５８の反射鏡６０の傾動に基づいて上下左右に走査されることで図示しない車両の前方に所定形状の白色配光パターンを表示する。

尚、本実施例においては、励起光源アレイ７１の第１光出射部から第３光出射部（７１ａ〜７１ｃ）を上下方向にずらして配置すると共にレンズアレイ７２の第１から第３集光部（７２ａ〜７２ｃ）を前後一列に配列することによって各光出射部とこれに対向する集光部の離間距離を異なるものとしているが、励起光源アレイの第１光出射部から第３光出射部を前後一列に配置してレンズアレイの第１から第３集光部を上下方向にずらして配置した形状にすることによって離間距離を異なるものとしてもよい。

尚、図８（ｂ）は、第６実施例の励起光源アレイ７１の変形例である励起光源アレイ７１’を示すものである。励起光源アレイ７１’は、第１光出射部から第３光出射部（７１ａ〜７１ｃ）と同形状の第１光出射部から第３光出射部（７１ａ’〜７１ｃ’）を搭載した基板（７３ａ〜７３ｃ）を上下方向に移動可能に構成したものである。基板（７３ａ〜７３ｃ）は、スライドレール（７４ａ〜７４ｃ）に保持され、例えば、モーターとギヤ機構等（共に図示せず）によってスライドレール（７４ａ〜７４ｃ）に沿って上下動するようにする。第１から第３集光部（７２ａ〜７２ｃ）の前方焦点距離は、基板（７３ａ〜７３ｃ）を移動させて各集光部（７２ａ〜７２ｃ）に第１光出射部から第３光出射部（７１ａ’〜７１ｃ’）を近づけるほど短くなり、反射鏡から蛍光体への光の拡散性が高くなる。尚、本実施例においては、第１光出射部から第３光出射部（７１ａ’〜７１ｃ’）を搭載した基板（７３ａ〜７３ｃ）を上下方向に移動可能させる代わりにレンズアレイ７２の第１から第３集光部（７２ａ〜７２ｃ）を独立して構成し、それぞれスライドレールに保持させて上下にスライドさせ、第１光出射部から第３光出射部（７１ａ’〜７１ｃ’）までの距離を変化させてもよい。

尚、第１実施例から第６実施例の車両用前照灯においては、ハイビーム用光源ユニットに加えて別途ロービーム用光源ユニットを備えているが、１つの光源ユニットで異なる範囲を光源光で走査することにより、ハイビーム用配光パターンとロービーム用配光パターンの双方を選択的にまたは双方同時に表示させてもよい。また、第１実施例から第４実施例においては、励起光源と集光レンズを２つずつ備え、第５実施例及び第６実施例においては、励起光源アレイの光出射部とレンズアレイのレンズを３つずつ備えるようにしているが、各実施例における励起光源、集光レンズ、励起光源アレイの各光出射部、レンズアレイの各集光部の個数はこれらに限られない。

１，１’ 車両用前照灯
１’ 車両用前照灯
８ａ，８ｂ励起光源
８ａ’，８ｂ’ 励起光源
１１蛍光体
１２，１３走査機構
１２’，１３’ 走査機構
１４投影レンズ
３１，３２励起光源
３１ａ，３２ａ光出射部
５０車両用前照灯
５５励起光源アレイ
５５ａ〜５５ｃ第１から第３光出射部
５６レンズアレイ
５６ａ〜５６ｃ第１から第３集光部
５７蛍光体
５８走査機構
７０車両用前照灯
７１励起光源アレイ
７１ａ〜７１ｃ第１から第３光出射部
７１’ 励起光源アレイ
７１ａ’〜７１ｃ’ 第１から第３光出射部
７２レンズアレイ
７２ａ〜７２ｃ第１から第３集光部
Ｌａ配光パターン

Claims

励起光源と、蛍光体と、励起光源から出射した光を前記蛍光体に向けて走査する走査機構と、前記蛍光体からの出射光を透過させて配光パターンを形成する投影レンズと、を有する車両用前照灯において、
前記励起光源が複数設けられ、各励起光源に対向して配置される複数の集光部を備えたレンズアレイを複数の前記励起光源と走査機構との間に設け、
各集光部が、それぞれ異なる集光倍率を有するように形成され、
前記蛍光体に入射する光の照射範囲が、前記励起光源毎に異なることを特徴とする車両用前照灯。
各励起光源に対向して配置される複数の集光部を備えたレンズアレイを複数の前記励起光源と走査機構との間に設け、
各集光部から対向する各励起光源までの離間距離がそれぞれ異なるように各集光部及び各励起光源を配置したこと特徴とする請求項１に記載の車両用前照灯。
前記集光部及びこれに対向する前記励起光源のうち一方は、他方に対して前記離間距離が変化するように移動可能に構成されたことを特徴とする請求項２に記載の車両用前照灯。
各励起光源の光出射部が、それぞれ異なる形状を有することを特徴とする請求項１から３のうちいずれかに記載の車両用前照灯。