JP7244008B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に係り、特に、光偏向器を用いた車両用灯具に関する。

従来、車両用灯具の分野においては、レーザー光源と、レーザー光源から入射するレーザー光を二次元的に走査する光偏向器と、光偏向器によって走査されるレーザー光が照射されることで画像が形成されるスクリーン部材（例えば、蛍光体プレート）と、スクリーン部材に形成された画像を投影して当該画像に対応するヘッドランプ用配光パターンを形成する投影光学系と、を備えた車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記構成の車両用灯具においては、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターンを形成するため、一般的に、高出力のレーザー光源（例えば、マルチモードのレーザー光を出射するマルチモードレーザー光源）が用いられる。

本発明者は、上記構成の車両用灯具を用いてヘッドランプ用配光パターンに加えて車両前方の路面上（例えば、５～１０ｍ程度前方の路面上）に路面描画用パターンを形成することを検討した。

特開２０１６－１３４３５７号公報

しかしながら、本発明者が検討したところ、上記構成の車両用灯具においては、高出力のレーザー光源（例えば、マルチモードレーザー光源）を用いた場合、解像度の低い路面描画用パターン（単純なシンボルキャラクタ等の画像）を形成できるものの、解像度の高い路面描画用パターン（複雑な文字や図形等の画像）を形成できないことが判明した。これは、一般的に、高出力のレーザー光源（例えば、マルチモードレーザー光源）のスポット径が、低出力のレーザー光源（例えば、シングルモードのレーザー光を出射するシングルモードレーザー光源）のスポット径と比べ、大きいことによるものである。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターン及び解像度の高い路面描画用パターン（複雑な文字や図形等の画像）を両立させることができる車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一つの側面は、二次元的に走査される第１スポット径の光が照射されることで第１画像が形成され、かつ、二次元的に走査される前記第１スポット径より小さい第２スポット径の光が照射されることで第２画像が形成されるスクリーン部材と、前記スクリーン部材に形成された画像を投影して当該画像に対応する配光パターンを形成する投影光学系と、前記第１スポット径の光を出射する第１光源と、前記第２スポット径の光を出射する第２光源と、前記第１光源及び前記第２光源それぞれから互いに異なる角度で入射する光を走査するミラー部を含む光偏向器と、を備える車両用灯具であることを特徴とする。

この態様によれば、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターン及び解像度の高い路面描画用パターン（複雑な文字や図形等の画像）を両立させることができる車両用灯具を提供することができる。

これは、第１画像（例えば、ヘッドランプ用配光パターンに対応する画像）が二次元的に走査される第１スポット径の光でスクリーン部材に形成され、第２画像（例えば、路面描画用パターン）が二次元的に走査される第１スポット径より小さい第２スポット径の光でスクリーン部材に形成されることによるものである。

この態様によれば、第１光源から出射される光及び第２光源から出射される光を１つの光偏向器によってスクリーン部材上の２つの領域に照射させることができる。

このように、１つの光偏向器で第１光源から出射されるレーザー光及び第２光源から出射されるレーザー光を制御するため、光偏向器の数を削減することができる。また、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターン及び解像度の高い路面描画用パターンを両立させることができる車両用灯具のコンパクト化が可能となる。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１スポット径の光及び前記第２スポット径の光は、前記スクリーン部材上の互いに異なる領域を照射することを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１光源、前記第２光源及び前記光偏向器の組み合わせを複数組備えることを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、補正光学部材をさらに備え、前記第１光源から出射された前記第１スポット径の光及び前記第２光源から出射された前記第２スポット径の光は、前記光偏向器で二次元的に走査され、前記補正光学部材で補正された後、前記スクリーン部材を照射することを特徴とする。

また、本発明の別の側面は、二次元的に走査される第１スポット径の光が照射されることで第１画像が形成され、かつ、二次元的に走査される前記第１スポット径より小さい第２スポット径の光が照射されることで第２画像が形成されるスクリーン部材と、前記スクリーン部材に形成された画像を投影して当該画像に対応する配光パターンを形成する投影光学系と、前記第１スポット径の光を出射する第１光源と、前記第２スポット径の光を出射する第２光源と、前記第１光源から入射する光を走査するミラー部を含む第１光偏向器と、前記第２光源から入射する光を走査するミラー部を含む第２光偏向器と、を備え、第１補正光学部材と、第２補正光学部材と、をさらに備え、前記第１光源から出射された前記第１スポット径の光は、前記第１光偏向器で二次元的に走査され、前記第１補正光学部材で補正された後、前記スクリーン部材を照射し、前記第２光源から出射された前記第２スポット径の光は、前記第２光偏向器で二次元的に走査され、前記第２補正光学部材で補正された後、前記スクリーン部材を照射することを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１光源は、マルチモードのレーザー光を出射するマルチモードレーザー光源であり、前記第２光源は、シングルモードのレーザー光を出射するシングルモードレーザー光源であることを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記配光パターンは、ヘッドランプ用配光パターン及び路面描画用パターンのうち少なくとも一方であることを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記ヘッドランプ用配光パターンは、ロービーム用配光パターン、ハイビーム用配光パターン又はＡＤＢ用配光パターンであることを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記スクリーン部材は、波長変換部材であることを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第２画像は、前記第１画像より解像度が高いことを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１スポット径の光の波長と前記第２スポット径の光の波長は相互に異なることを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第２スポット径の光の波長は、前記第１スポット径の光の波長より短いことを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１光源の出力は、前記第２光源の出力より高いことを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１光源の出力は、前記第２光源の出力の５倍以上であることを特徴とする。

また、上記発明において、好ましい態様は、前記第１画像及び前記第２画像は、それぞれ、静止画像又は動画像であることを特徴とする。

車両用灯具１０の概略構成図である。 車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置される）上に形成されるヘッドランプ用配光パターンＰ１及び路面描画用パターンＰ２の一例である。 蛍光体プレート２０にヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１（静止画像又は動画像）及び路面描画用パターン画像ｐ２（静止画像又は動画像）が形成されている様子を表す。 車両前方の路面上に形成される路面描画用パターンの一例を表す。 （ａ）ヘッドランプ用光源１２Ａからのレーザー光ＭＬのスポット径ｄ１（蛍光体プレート２０上のスポット径。図３参照）の一例、（ｂ）路面描画用光源１２Ｂからのレーザー光ＳＬのスポット径ｄ２（蛍光体プレート２０上のスポット径。図３参照）の一例である。 制御システム３０の概略構成図である。 路面描画用パターンＰ２の高光度化を実現するための構成例である。 車両用灯具１０Ａ（変形例）の概略構成図である。 車両用灯具１０Ｂ（変形例）の概略構成図である。 車両用灯具１０Ｃ（変形例）の概略構成図である。 車両用灯具１０Ｄ（変形例）の概略図である。車両用灯具１０Ｄ（変形例）の概略図である。

以下、本発明の実施形態である車両用灯具１０及びその制御システム３０について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。

図１は、車両用灯具１０の概略構成図である。

図１に示す車両用灯具１０（車両用灯具ユニット）は、ヘッドランプ用配光パターン及び路面描画用パターンを形成可能な配光可変型の車両用前照灯であり、車両（図示せず）の前端部に搭載される。

図１に示すように、車両用灯具１０は、ヘッドランプ用光源１２Ａ、路面描画用光源１２Ｂ、第１集光レンズ１４Ａ、第２集光レンズ１４Ｂ、光偏向器１６、補正ミラー１８、蛍光体プレート２０、及び、投影レンズ２２を備える。図１中の符号ＡＸが示す車両前後方向に延びる線（一点鎖線）は、車両用灯具１０（及び投影レンズ２２）の光軸を表す。以下、光軸ＡＸと記載する。

まず、ヘッドランプ用配光パターンＰ１について説明する。

図２中の符号Ｐ１は、車両前面に正対した仮想鉛直スクリーン（例えば、車両前面から約２５ｍ前方に配置される）上に形成されるヘッドランプ用配光パターンの一例を表す。以下、ヘッドランプ用配光パターンＰ１と記載する。ヘッドランプ用配光パターンＰ１は、例えば、ＡＤＢ用配光パターンである。ＡＤＢ用配光パターンは、車両前方のマスク対象物（先行車や対向車等の移動体）を照射しない非照射領域を含む。なお、ＡＤＢ用配光パターンを形成するための構成及び処理については、上記先行技術文献等に記載されているため、その説明は省略する。なお、ヘッドランプ用配光パターンＰ１は、ＡＤＢ用配光パターンに限らず、ロービーム用配光パターンやハイビーム用配光パターンであってもよい。

図３は、ヘッドランプ用光源１２Ａから出射されたマルチモードのレーザー光（以下、レーザー光ＭＬと記載する）が光偏向器１６（ミラー部１６ａ）によって二次元的に（水平方向及び鉛直方向に）走査されて、蛍光体プレート２０にヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１（静止画像又は動画像）が形成されている様子を表す。なお、図３中、第１集光レンズ１４Ａ、第２集光レンズ１４Ｂ、補正ミラー１８及び投影レンズ２２は省略されている。

ヘッドランプ用配光パターンＰ１（図２参照）は、蛍光体プレート２０に形成されるヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１が投影レンズ２２によって車両前方に投影（反転投影）されることで形成される。

ヘッドランプ用光源１２Ａの出力は、路面描画用光源１２Ｂの出力より高い（例えば、５倍以上高い）。そのため、路面描画用パターンＰ２(及び路面描画用パターン画像ｐ２)より光度（ＭＡＸ光度）の高いヘッドランプ用配光パターンＰ１(及びヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１)を形成することができる。

次に、路面描画用パターンについて説明する。

図４は、車両前方の路面上に形成される路面描画用パターンＰ２の一例を表す。路面描画用パターンＰ２は、例えば、車両用灯具１０が搭載された車両の進行方向を表す矢印画像である。路面描画用パターンＰ２は、車両前方の路面上（例えば、５～１０ｍ程度前方の路面上）に形成される。路面描画用パターンＰ２は、仮想鉛直スクリーン上においてヘッドランプ用配光パターンＰ１の下方に配置される（図２参照）。

図３は、路面描画用光源１２Ｂから出射されたシングルモードのレーザー光（以下、レーザー光ＳＬと記載する）が光偏向器１６（ミラー部１６ａ）によって二次元的に（水平方向及び鉛直方向に）走査されて、蛍光体プレート２０に路面描画用パターン画像ｐ２（静止画像又は動画像）が形成されている様子を表す。

路面描画用パターンＰ２（図４参照）は、蛍光体プレート２０に形成される路面描画用パターン画像ｐ２が投影レンズ２２によって車両前方に投影（反転投影）されることで形成される。

図５（ａ）はヘッドランプ用光源１２Ａからのレーザー光ＭＬのスポット径ｄ１（蛍光体プレート２０上のスポット径。図３参照）の一例、図５（ｂ）は路面描画用光源１２Ｂからのレーザー光ＳＬのスポット径ｄ２（蛍光体プレート２０上のスポット径。図３参照）の一例である。

図５に示すように、路面描画用光源１２Ｂからのレーザー光ＳＬのスポット径ｄ２は、ヘッドランプ用光源１２Ａからのレーザー光ＭＬのスポット径ｄ１より小さい。レーザー光ＭＬのスポット径ｄ１は４００μｍ程度、レーザー光ＳＬのスポット径ｄ２は４０μｍ程度である。そのため、ヘッドランプ用配光パターンＰ１より解像度の高い路面描画用パターン（複雑な文字や図形等の画像）を形成することができる。

以上のように本実施形態の車両用灯具１０によれば、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターンＰ１及び解像度の高い路面描画用パターンＰ２を両立させることができる。

次に、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターンＰ１及び解像度の高い路面描画用パターンＰ２を両立させることができる車両用灯具１０の構成例について図１を参照しながら説明する。

ヘッドランプ用光源１２Ａは、第１スポット径ｄ１（図４（ａ）参照）のレーザー光を出射するレーザー光源で、例えば、マルチモードのレーザー光を出射するマルチモードレーザー光源である。ヘッドランプ用光源１２Ａは、本発明の第１光源の一例である。マルチモードレーザー光源としては、例えば、マルチモードのレーザー光を出射する半導体レーザー素子（レーザーダイオード）を含むＣＡＮ型のレーザー光源を用いることができる。

ヘッドランプ用光源１２Ａから出射されるレーザー光ＭＬの発光波長は、青色域である。レーザー光ＭＬは、第１集光レンズ１４Ａで集光され（コリメートされ）、光偏向器１６のミラー部１６ａで二次元的に走査され、補正ミラー１８で反射されて、蛍光体プレート２０上のヘッドランプ用領域Ａ１（図３参照）を照射する。

一般的に、マルチモードレーザー光源の出力は、シングルモードレーザー光源の出力より高い。そのため、マルチモードレーザー光源は、ヘッドランプ用光源に適している。一方、マルチモードレーザー光源は、シングルモードレーザー光源と比べ、レーザー素子の発光サイズが大きく、スポット径が大きい。そのため、マルチモードレーザー光源は、複雑な文字や図形等の画像の形成に適さない。

ヘッドランプ用光源１２Ａは、光軸ＡＸより上方に配置される（図１参照）。具体的には、ヘッドランプ用光源１２Ａは、当該ヘッドランプ用光源１２Ａの光軸ＡＸ_１２Ａ（レーザー光ＭＬ）が光軸ＡＸを含む鉛直面に含まれる姿勢で配置される。その際、レーザー光ＭＬが蛍光体プレート２０上のヘッドランプ用領域Ａ１（図３参照）を照射するように、ヘッドランプ用光源１２Ａは、当該ヘッドランプ用光源１２Ａの光軸ＡＸ_１２Ａが前方斜め下方に傾斜した姿勢で配置される（図１参照）。

また、ヘッドランプ用光源１２Ａは、レーザー光ＭＬのスポットＳ１が蛍光体プレート２０上で水平方向に横長の楕円となる姿勢で配置される（図３参照）。なお、図示しないが、ヘッドランプ用光源１２Ａは、レーザー光ＭＬのスポットＳ１が蛍光体プレート２０上で鉛直方向に縦長の楕円となる姿勢で配置してもよい。

路面描画用光源１２Ｂは、第１スポット径ｄ１より小さい第２スポット径ｄ２（図５（ｂ）参照）のレーザー光を出射するレーザー光源で、例えば、シングルモードのレーザー光を出射するシングルモードレーザー光源である。路面描画用光源１２Ｂは、本発明の第２光源の一例である。シングルモードレーザー光源としては、例えば、シングルモードのレーザー光を出射する半導体レーザー素子（レーザーダイオード）を含むＣＡＮ型のレーザー光源を用いることができる。

路面描画用光源１２Ｂから出射されるレーザー光ＳＬの発光波長は、青色域である。レーザー光ＳＬは、第２集光レンズ１４Ｂで集光され（コリメートされ）、光偏向器１６のミラー部１６ａで二次元的に走査され、補正ミラー１８で反射されて、蛍光体プレート２０上の路面描画用領域Ａ２（図３参照）を照射する。

一般的に、シングルモードレーザー光源の出力はマルチモードレーザー光源の出力より低いが、シングルモードレーザー光源は、マルチモードレーザー光源と比べ、レーザー素子の発光サイズが小さく、スポット径が小さい。そのため、路面描画用光源１２Ｂとしてシングルモードレーザー光源を用いることで、路面描画用光源１２Ｂとしてマルチモードレーザー光源を用いる場合と比べ、より解像度の高い路面描画用パターン（複雑な文字や図形等の画像）を形成することができる。

路面描画用光源１２Ｂは、光軸ＡＸより上方に配置される（図１参照）。具体的には、路面描画用光源１２Ｂは、当該路面描画用光源１２Ｂの光軸ＡＸ_１２Ｂ（レーザー光ＳＬ）が光軸ＡＸを含む鉛直面に含まれる姿勢で配置される。その際、レーザー光ＳＬが蛍光体プレート２０上の路面描画用領域Ａ２（図３参照）を照射するように、路面描画用光源１２Ｂは、当該路面描画用光源１２Ｂの光軸ＡＸ_１２Ｂが前方斜め上方に傾斜した姿勢でヘッドランプ用光源１２Ａの下方に配置される（図１参照）。

また、路面描画用光源１２Ｂは、レーザー光ＳＬのスポットＳ２（図５（ｂ）参照）が蛍光体プレート２０上で水平方向に横長の楕円となる姿勢で配置される。なお、図示しないが、路面描画用光源１２Ｂは、レーザー光ＳＬのスポットＳ２が蛍光体プレート２０上で鉛直方向に縦長の楕円となる姿勢で配置してもよい。

ヘッドランプ用光源１２Ａ及び路面描画用光源１２Ｂを上記のように配置した場合、ヘッドランプ用光源１２Ａから出射されたレーザー光ＭＬと路面描画用光源１２Ｂから出射されたレーザー光ＳＬは、交点ＣＰ（図１、図３参照）において交差する。光偏向器１６のミラー部１６ａは、レーザー光ＭＬ及びレーザー光ＳＬが入射するように、この交点ＣＰに配置される。

光偏向器１６は、例えば、ＭＥＭＳスキャナである。光偏向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、圧電方式の光偏向器を代表して説明する。

圧電方式には大別して１軸非共振・１軸共振タイプ、２軸非共振タイプ、２軸共振タイプがあるが、いずれの方式であってもよい。本実施形態では、１軸非共振・１軸共振タイプの光偏向器を代表して説明する。

図３に示すように、光偏向器１６は、第１軸Ｘ１（共振駆動軸）及びこれに直交する第２軸Ｘ２（非共振駆動軸）を中心に揺動可能に支持されたミラー部１６ａ（例えば、ＭＥＭＳミラー）、ミラー部１６ａを第１軸Ｘ１を中心に往復揺動させる第１アクチュエーター１６ｂ、１６ｃ（圧電アクチュエーター）、ミラー部１６ａを第２軸Ｘ２を中心に往復揺動させる第２アクチュエーター１６ｄ、１６ｅ（圧電アクチュエーター）等を含む。

光偏向器１６は、光軸ＡＸより上方に配置される（図１参照）。具体的には、光偏向器１６は、第１軸Ｘ１が光軸ＡＸを含む鉛直面に含まれ、かつ、第２軸Ｘ２が水平面に含まれた状態で配置される（図３参照）。その際、光偏向器１６のミラー部１６ａは、レーザー光ＭＬとレーザー光ＳＬの交点ＣＰに配置される。

光偏向器１６によって走査されるレーザー光ＭＬ、ＳＬは、補正ミラー１８で反射されて、蛍光体プレート２０を照射する（図１参照）。光偏向器１６のミラー部１６ａによって反射されたレーザー光ＭＬ、ＳＬのスポットはそれぞれ蛍光体プレート２０上の離間した位置に照射された状態で走査される。

補正ミラー１８は、ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１及び路面描画用パターン画像ｐ２がそれぞれ歪むことなく蛍光体プレート２０上のヘッドランプ用領域Ａ１及び路面描画用領域Ａ２（図３参照）に形成されるように、当該補正ミラー１８に入射する光偏向器１６（ミラー部１６ａ）からのレーザー光ＭＬ、ＳＬそれぞれの反射方向を制御する反射面として構成される。

補正ミラー１８は、光軸ＡＸより上方に配置される（図１参照）。具体的には、補正ミラー１８は、蛍光体プレート２０の後方、かつ、光偏向器１６より下方の光軸ＡＸ寄りの位置に配置される。なお、補正ミラー１８は、省略される場合がある。補正ミラー１８は、本発明の補正光学系の一例である。

補正ミラー１８に代えて補正レンズをレーザー光ＭＬ、ＳＬの光路上にそれぞれ配置してもよい。補正レンズは補正ミラー１８同様に補正光学系であり、ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１及び路面描画用パターン画像ｐ２がそれぞれ歪むことなく蛍光体プレート２０上のヘッドランプ用領域Ａ１及び路面描画用領域Ａ２（図３参照）に形成されるように、入射する光偏向器１６（ミラー部１６ａ）からのレーザー光ＭＬ、ＳＬそれぞれの透過方向を制御する屈折面を含む。補正ミラー１８、補正レンズいずれであっても歪みの補正に加え、パターン画ｐ１、ｐ２それぞれの鉛直方向及び水平方向を任意の倍率で変化させる機能を有していてもよい。

蛍光体プレート２０は、例えば、光偏向器１６によって走査されるレーザー光ＭＬ、ＳＬを受けて当該レーザー光ＭＬ、ＳＬの少なくとも一部を異なる波長の光（例えば、黄色域の光）に変換する外形が矩形で、かつ、平板状（又は層状）の波長変換部材である。蛍光体プレート２０は、本発明のスクリーン部材の一例である。蛍光体プレート２０は、投影レンズ２２の像面（平面）に沿って配置される（図１参照）。

蛍光体プレート２０は、ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１が形成されるヘッドランプ用領域Ａ１及び路面描画用パターン画像ｐ２が形成される路面描画用領域Ａ２を含む（図３参照）。ヘッドランプ用領域Ａ１は、路面描画用領域Ａ２の下方に配置される。なお、ヘッドランプ用領域Ａ１と路面描画用領域Ａ２は、互いに重複していてもよいし、互いに重複していなくてもよい。

投影レンズ２２は、像面が平面になるように収差（像面湾曲及び色収差）が補正された投影レンズである。投影レンズ２２は、１つのレンズによって構成される場合もあるし、複数のレンズによって構成される場合もある。投影レンズ２２は、本発明の投影光学系の一例である。

次に、上記構成の車両用灯具１０を制御する制御システム３０の構成例について説明する。

図６は、制御システム３０の概略構成図である。

制御システム３０は、制御部３２、記憶装置３４、光偏向器駆動部＆同期信号制御部３６、電流強化レーザー駆動部３８等を備える。

制御部３２は、図示しないが、映像エンジンＣＰＵ等のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備える。制御部３２は映像エンジンＣＰＵ等のＣＰＵがＲＯＭからＲＡＭ等に読み込まれた所定プログラムを実行することにより光偏向器駆動部＆同期信号制御部３６、電流強化レーザー駆動部３８等を以下のとおり制御する。

記憶装置３４には、ヘッドランプ用配光パターンデータ、路面描画用パターンデータ等が予め格納されている。なお、ヘッドランプ用配光パターンデータ等は、所定演算により生成してもよい。例えば、車両前方のマスク対象物（先行車や対向車等の移動体）を照射しない非照射領域を含むＡＤＢ用配光パターンデータを所定演算により生成してもよい。

ヘッドランプ用配光パターンデータは、各々のピクセル（画素）が複数ビット（輝度値）で表される輝度画像（例えば、６４０×３６０ピクセルの輝度画像）である。

路面描画用パターンデータは、各々のピクセル（画素）が複数ビット（輝度値）で表される輝度画像（例えば、８００×６００ピクセルの輝度画像）である。

図６に示すように、ヘッドランプ用光源１２Ａは、電流強化レーザー駆動部３８に接続されており、電流強化レーザー駆動部３８から印加される駆動電流によって制御される。電流強化レーザー駆動部３８は、制御部３２からの制御に従って、ヘッドランプ用配光パターンデータが表す光分布（輝度分布）のヘッドランプ用配光パターンＰ１が形成されるように調整された駆動電流を、ヘッドランプ用光源１２Ａに印加する。

図示しないが、路面描画用光源１２Ｂも、電流強化レーザー駆動部３８に接続されており、電流強化レーザー駆動部３８から印加される駆動電流によって制御される。電流強化レーザー駆動部３８は、制御部３２からの制御に従って、路面描画用パターンデータが表す光分布（輝度分布）の路面描画用パターンＰ２が形成されるように調整された駆動電流を、路面描画用光源１２Ｂに印加する。

光偏向器１６（各アクチュエーター）は、偏向器駆動部＆同期信号制御部３６に接続されており、偏向器駆動部＆同期信号制御部３６から印加される駆動電圧によって制御される。偏向器駆動部＆同期信号制御部３６は、制御部３２からの制御に従って、ミラー部１６ａが所定角度範囲内で揺動するように調整された駆動電圧（共振駆動用の駆動電圧及び非共振駆動用の駆動電圧）を、光偏向器１６（各アクチュエーター）に印加する。

所定角度範囲は、ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１及び路面描画用パターン画像ｐ２の縦幅及び横幅がそれぞれ予め定められた縦幅及び横幅となる、光偏向器１６のミラー部１６ａの揺動範囲のことである。

駆動電圧が印加された光偏向器１６のミラー部１６ａは、各軸Ｘ１、Ｘ２を中心に所定角度範囲内で往復揺動し、これに同期して変調されるヘッドランプ用光源１２Ａからのレーザー光ＭＬ及び路面描画用光源１２Ｂからのレーザー光ＳＬを二次元的に（水平方向及び鉛直方向に）走査する。

二次元的に走査されるレーザー光ＭＬは、補正ミラー１８で反射されて、蛍光体プレート２０上のヘッドランプ用領域Ａ１（図３参照）を照射する。これにより、蛍光体プレート２０（ヘッドランプ用領域Ａ１）に白色（正確には、擬似白色）のヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１が形成される。

一方、二次元的に走査される路面描画用光源１２Ｂからのレーザー光ＳＬは、補正ミラー１８で反射されて、蛍光体プレート２０上の路面描画用領域Ａ２（図３参照）を照射する。これにより、蛍光体プレート２０（路面描画用領域Ａ２）に白色（正確には、擬似白色）の路面描画用パターン画像ｐ２が形成される。

なお、ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１及び路面描画用パターン画像ｐ２は同時に形成される場合もあるし、ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１のみ形成される場合もあるし、路面描画用パターン画像ｐ２のみ形成される場合もある。

そして、蛍光体プレート２０に形成されたヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１及び路面描画用パターン画像ｐ２が投影レンズ２２によって車両前方に投影（反転投影）されることで、ヘッドランプ用配光パターンＰ１（図２参照）及び路面描画用パターンＰ２（図４参照）が形成される。

ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１は、例えば、水平及び垂直方向に格子状に配置された複数ピクセル（例えば、縦６４０×横３６０ピクセル）の画像として構成される。各々のピクセルの明るさ（例えば、輝度）は、ヘッドランプ用配光パターンデータが表す光分布（輝度分布）のヘッドランプ用配光パターンが形成されるように調整された駆動電流がヘッドランプ用光源１２Ａに印加されることで個別に制御される。

路面描画用パターン画像ｐ２は、例えば、水平及び垂直方向に格子状に配置された複数ピクセル（例えば、縦８００×横６００ピクセル）の画像として構成される。各々のピクセルの明るさ（例えば、輝度）は、路面描画用パターンデータが表す光分布（輝度分布）の路面描画用パターンが形成されるように調整された駆動電流が路面描画用光源１２Ｂに印加されることで個別に制御される。

各々のピクセルから出射して投影レンズ２２を透過した光（白色光。正確には擬似白色光）は、光軸ＡＸに対して各々のピクセル位置に応じた角度方向（角度範囲）に照射される。

例えば、蛍光体プレート２０の基準位置（例えば、蛍光体プレート２０の中心位置）から出射されて投影レンズ２２を透過した光は、光軸ＡＸに対して平行の方向に照射されて水平線Ｈと鉛直線Ｖとの交点に向かう。また例えば、各々のピクセルサイズが０．２°×０．２°の場合、基準位置に対して下に隣接するピクセルから出射されて投影レンズ２２を透過した光は、光軸ＡＸに対して０°～上０．２°の角度範囲に照射される。また例えば、基準位置に対して右（車両前方に向かって右）に隣接するピクセルから出射されて投影レンズ２２を透過した光は、光軸ＡＸに対して０°～左０．２°の角度範囲に照射される。他のピクセルから出射されて投影レンズ２２を透過した光についても同様で、各々のピクセル位置に応じた角度方向（角度範囲）に照射される。

以上のようにして、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターンＰ１及び解像度の高い路面描画用パターンＰ２が形成される。

次に、路面描画用パターンＰ２の高光度化を実現するための構成例について説明する。

図７は、路面描画用パターンＰ２の高光度化を実現するための構成例で、第１路面描画用光源１２Ｂ１、第２路面描画用光源１２Ｂ２、偏光ビームスプリッター２４、及び、反射ミラー２６を備える。

第１路面描画用光源１２Ｂ１及び第２路面描画用光源１２Ｂ２は、それぞれのレーザー光ＳＬ１、ＳＬ２が同一方向（例えば、図７中右方向）かつ互いに平行に出射されるように配置される。

偏光ビームスプリッター２４は、第１路面描画用光源１２Ｂ１から出射されるレーザー光ＳＬ１の光路中に配置される。具体的には、偏光ビームスプリッター２４は、レーザー光ＳＬ１（Ｐ偏光）が直進して当該偏光ビームスプリッター２４を透過し、かつ、レーザー光ＳＬ１（Ｓ偏光）が直進方向に対して９０°の方向（例えば、図７中上方向）に反射される姿勢で配置される。偏光ビームスプリッター２４としては、例えば、キューブ型偏光ビームスプリッターを用いることができる。

反射ミラー２６は、第２路面描画用光源１２Ｂ２から出射されるレーザー光ＳＬ２の光路中に配置される。具体的には、反射ミラー２６は、当該反射ミラー２６で反射されるレーザー光ＳＬ２（Ｓ偏光）が、直進方向に対して９０°の方向（例えば、図７中上方向）に反射されて偏光ビームスプリッター２４に入射し、さらに、当該偏光ビームスプリッター２４において直進方向に対して９０°の方向（例えば、図７中右方向）に反射されてレーザー光ＳＬ１（Ｐ偏光）と重なり合うように、４５°傾斜した姿勢で配置される。

この構成によれば、第１路面描画用光源１２Ｂ１から出射されるレーザー光ＳＬ１と第２路面描画用光源１２Ｂ２から出射されるレーザー光ＳＬ２とが重なり合った状態で同一方向（例えば、図７中右方向）照射される。そのため、この構成全体を路面描画用光源１２Ｂとして用いることで、路面描画用パターンＰ２の高光度化が実現される。

以上説明したように、本実施形態によれば、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターンＰ１及び解像度の高い路面描画用パターンＰ２（複雑な文字や図形等の画像）を両立させることができる車両用灯具１０を提供することができる。

これは、ヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１が二次元的に走査される第１スポット径ｄ１のレーザー光ＭＬで蛍光体プレート２０に形成され、路面描画用パターン画像ｐ２が二次元的に走査される第１スポット径ｄ１より小さい第２スポット径ｄ２のレーザー光ＳＬで蛍光体プレート２０に形成されることによるものである。

また、本実施形態によれば、ヘッドランプ用光源１２Ａから出射されるレーザー光ＭＬ及び路面描画用光源１２Ｂから出射されるレーザー光ＳＬを１つの光偏向器１６によって蛍光体プレート２０上の２つの領域Ａ１、Ａ２（図３参照）に照射させることができる。

このように、１つの光偏向器１６でヘッドランプ用光源１２Ａから出射されるレーザー光ＭＬ及び路面描画用光源１２Ｂから出射されるレーザー光ＳＬを制御するため、光偏向器１６の数を削減することができる。また、法規が求める高光度のヘッドランプ用配光パターンＰ１及び解像度の高い路面描画用パターンＰ２を両立させることができる車両用灯具１０のコンパクト化が可能となる。

次に、変形例について説明する。

図８は、車両用灯具１０Ａ（変形例）の概略構成図である。

上記実施形態では、ヘッドランプ用光源１２Ａ、路面描画用光源１２Ｂ及び光偏向器１６（さらに、補正ミラー１８）の組み合わせを１組用いた例について説明したが、これに限らない。

例えば、図８に示すように、ヘッドランプ用光源１２Ａ、路面描画用光源１２Ｂ及び光偏向器１６（さらに、補正ミラー１８）の組み合わせを複数組用いてもよい。

図９は、車両用灯具１０Ｂ（変形例）の概略構成図である。

上記実施形態では、２つの光源（ヘッドランプ用光源１２Ａ及び路面描画用光源１２Ｂ）に対して１つの光偏向器１６を用いた例について説明したが、これに限らない。

例えば、図９に示すように、各々の光源１２Ａ、１２Ｂに対して１つの光偏向器１６を用いてもよい。

図１０は、車両用灯具１０Ｃ（変形例）の概略構成図である。

上記実施形態においては、補正ミラー１８（図１等参照）を用いた例について説明したが、これに限らない。

例えば、図１０に示すように、補正ミラー１８は、省略してもよい。車両用灯具１０Ａ～１０Ｃにおいても同様である。

図１１は、車両用灯具１０Ｄ（変形例）の概略図である。

上記実施形態においては、光偏向器１６によって二次元的に走査されるレーザー光ＭＬ、ＳＬが蛍光体プレート２０の後面２０ａから前面２０ｂに透過するいわゆる透過型の車両用灯具１０について説明したが、これに限らない。

例えば、図１１に示すように、光偏向器１６によって二次元的に走査されるレーザー光ＭＬ、ＳＬが蛍光体プレート２０の前面２０ｂに入射するいわゆる反射型の車両用灯具１０として構成されていてもよい。車両用灯具１０Ａ～１０Ｃにおいても同様である。

また、上記実施形態においては、ヘッドランプ用光源１２Ａ及び路面描画用光源１２Ｂとして発光波長が青色域のレーザー光源を用い、蛍光体プレート２０として波長変換部材を用いることで、蛍光体プレート２０に白色のヘッドランプ用配光パターン画像ｐ１及び白色の路面描画用パターン画像ｐ２を形成する例について説明したが、これに限らない。

例えば、ヘッドランプ用光源１２Ａ及び路面描画用光源１２Ｂとして白色のレーザー光源を用い、蛍光体プレート２０に代えて拡散プレートを用いることで、拡散プレートに白色のヘッドランプ用配光パターン画像及び白色の路面描画用パターン画像を形成してもよい。

白色のレーザー光源、拡散プレートとしては、例えば、上記先行技術文献に記載のものを用いることができる。

上記実施形態及び各変形例で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができる。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０（１０Ａ～１０Ｄ）…車両用灯具、１２Ａ…ヘッドランプ用光源、１２Ｂ…路面描画用光源、１２Ｂ１…第１路面描画用光源、１２Ｂ２…第２路面描画用光源、１４Ａ…第１集光レンズ、１４Ｂ…第２集光レンズ、１６…光偏向器、１６ａ…ミラー部、１８…補正ミラー、２０…蛍光体プレート、２２…投影レンズ、２４…偏光ビームスプリッター、２６…反射ミラー、３０…制御システム、３２…制御部、３４…記憶装置

Claims (15)

1. 二次元的に走査される第１スポット径の光が照射されることで第１画像が形成され、かつ、二次元的に走査される前記第１スポット径より小さい第２スポット径の光が照射されることで第２画像が形成されるスクリーン部材と、
   前記スクリーン部材に形成された画像を投影して当該画像に対応する配光パターンを形成する投影光学系と、
   前記第１スポット径の光を出射する第１光源と、
   前記第２スポット径の光を出射する第２光源と、
   前記第１光源及び前記第２光源それぞれから互いに異なる角度で入射する光を走査するミラー部を含む光偏向器と、を備える車両用灯具。
2. 前記第１スポット径の光及び前記第２スポット径の光は、前記スクリーン部材上の互いに異なる領域を照射する請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記第１光源、前記第２光源及び前記光偏向器の組み合わせを複数組備える請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 補正光学部材をさらに備え、
   前記第１光源から出射された前記第１スポット径の光及び前記第２光源から出射された前記第２スポット径の光は、前記光偏向器で二次元的に走査され、前記補正光学部材で補正された後、前記スクリーン部材を照射する請求項２に記載の車両用灯具。
5. 二次元的に走査される第１スポット径の光が照射されることで第１画像が形成され、かつ、二次元的に走査される前記第１スポット径より小さい第２スポット径の光が照射されることで第２画像が形成されるスクリーン部材と、前記スクリーン部材に形成された画像を投影して当該画像に対応する配光パターンを形成する投影光学系と、
   前記第１スポット径の光を出射する第１光源と、
   前記第２スポット径の光を出射する第２光源と、
   前記第１光源から入射する光を走査するミラー部を含む第１光偏向器と、
   前記第２光源から入射する光を走査するミラー部を含む第２光偏向器と、を備え、
   第１補正光学部材と、第２補正光学部材と、をさらに備え、
   前記第１光源から出射された前記第１スポット径の光は、前記第１光偏向器で二次元的に走査され、前記第１補正光学部材で補正された後、前記スクリーン部材を照射し、
   前記第２光源から出射された前記第２スポット径の光は、前記第２光偏向器で二次元的に走査され、前記第２補正光学部材で補正された後、前記スクリーン部材を照射する車両用灯具。
6. 前記第１光源は、マルチモードのレーザー光を出射するマルチモードレーザー光源であり、
   前記第２光源は、シングルモードのレーザー光を出射するシングルモードレーザー光源である請求項１又は５に記載の車両用灯具。
7. 前記配光パターンは、ヘッドランプ用配光パターン及び路面描画用パターンのうち少なくとも一方である請求項１又は５に記載の車両用灯具。
8. 前記ヘッドランプ用配光パターンは、ロービーム用配光パターン、ハイビーム用配光パターン又はＡＤＢ用配光パターンである請求項７に記載の車両用灯具。
9. 前記スクリーン部材は、波長変換部材である請求項１又は５に記載の車両用灯具。
10. 前記第２画像は、前記第１画像より解像度が高い請求項１又は５に記載の車両用灯具。
11. 前記第１スポット径の光の波長と前記第２スポット径の光の波長は相互に異なる請求項１又は５に記載の車両用灯具。
12. 前記第２スポット径の光の波長は、前記第１スポット径の光の波長より短い請求項１又は５に記載の車両用灯具。
13. 前記第１光源の出力は、前記第２光源の出力より高い請求項１又は５に記載の車両用灯具。
14. 前記第１光源の出力は、前記第２光源の出力の５倍以上である請求項１３に記載の車両用灯具。
15. 前記第１画像及び前記第２画像は、それぞれ、静止画像又は動画像である請求項１又は５に記載の車両用灯具。

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