JPH10125106A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濡れた路面であっても道路標識等の視認対象
物を良好に視認し得るようにすることができる照明装置
を提供することを目的とする。 【解決手段】 可視光を発光する半導体レーザ素子６を
集合させて構成した半導体レーザアレイ１をその発光部
分６ａの長手方向が路面と垂直になるように配設するこ
とによって車両の前照灯を構成し、この前照灯から前方
に照射する光が水面で反射される割合を低減するように
したものである。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は照明装置に関し、特
に自動車，自転車等の前照灯（ヘッドライト及びフォグ
ランプ等）、停止灯，尾灯，点滅灯等の車両用の照明装
置及び信号灯，道路照明灯等の道路上の照明装置として
有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、一般に、車両の前照灯の光源であ
る照明装置には、無偏光の白熱球が使用されている。図
７に示すように、かかる無偏光の白熱球を使用した照明
装置において夜間、路面４９が濡れていないときには、
前照灯からの光５０のうち路面上の道路標示５１に当た
った光は、この道路標示５１の塗料により散乱されて反
射光５２となり、その一部が当該車両の運転者の目に到
達して認識される。 【０００３】無偏光の白熱球は、道路周辺に配設してあ
る車両の灯光、信号灯及び道路照明等の照明装置にも従
来より使用されている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところが無偏向の白熱
球を使用した前照灯では、図８に示すように、雨天時な
どに路面５３が濡れて水膜５４が出来ると、前照灯から
の光５５のかなりの部分が反射光５６のように水膜５４
上で反射されてしまうため、光５７のように水膜中に進
んで道路標示５８の塗料によって反射光５９のように散
乱されて運転者の目に到達する光の割合は非常に少なく
なる。このため、前照灯による路面上の道路標示５８の
視認性は晴天のときと比べて著しく低下する。この視認
性の低下を補うためには、光源である前照灯の出力を増
加させればよいが、これは対向車の運転者を幻惑させる
原因となってしまうので制限がある。 【０００５】また無偏光の白熱球を道路周辺に配設して
ある車両の灯光、信号灯及び道路照明等の照明装置に使
用した場合には、図９に示すように、これらの照明装置
からの光６０は、雨天時など路面６１が濡れた状態で
は、水膜６２で反射して反射光６３となり路面上の白線
のように見えたり、ぎらぎらと路面が光って見える等の
現象を生起し、道路上を運行する車両の運転者の道路状
況の把握に支障を与えている。 【０００６】上述の不具合を改善するためには偏光光源
を用いることが考えられ、実際ゼーマン効果を用いて光
源を偏光光源とする技術が提案されている（特開昭５１
−８２９８５）。しかしながら、この技術では光源の構
造が複雑となりコストが高騰するという問題がある。ま
た一般の光源からの光を偏向板に通し、偏向として照射
することも考えられるが、得られる光量が減少し、効率
が悪いという問題がある。 【０００７】本発明は、上記従来技術に鑑み、濡れた路
面であっても道路標識等の視認対象物を良好に視認し得
るようにすることができる照明装置を提供することを目
的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】 【０００９】上記目的を達成する本発明の構成は次の知
見を基礎とするものである。 【００１０】図１０に水面での反射率の入射角依存性の
偏光による違いを示す。同図を参照すれば水面での反射
率はどの入射角でも水面に垂直な偏光の方が少ないこと
が分かる。したがって、従来無偏光であった光源ではな
く、水面に垂直な偏光成分の多い光源にすれば反射され
てしまう光が減る。すなわち、車両の前照灯の場合、水
面で反射される光が減る分、水膜中の道路標示に到達し
て散乱される光が増し、運転者の目の方向に反射される
の光量が増加する。 【００１１】そこで本発明の構成は次の点を特徴とす
る。 【００１２】１） 一色またはそれ以上の可視光を発光
をする半導体レーザ素子を集合させて構成した半導体レ
ーザアレイを有する一方、各半導体レーザ素子からのレ
ーザ光を前方に照射するように構成するとともに各半導
体レーザ素子の発光部分の長手方向を路面と垂直に設置
することによって路面上に照射されるレーザ光の偏光方
向が路面と垂直な方向になるように構成したこと。 ２） １）の照明装置は前照灯、停止灯、尾灯若しくは
点滅灯等の車両の照明装置であること。 ３） １）の照明装置は信号灯、道路照明灯等の道路上
の照明装置であること。 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態は、光源
として半導体レーザを用い、この半導体レーザを集合さ
せて半導体レーザアレイを構成するとともに、半導体レ
ーザの発光部分の偏光方向が路面と垂直な方向になるよ
うに当該半導体レーザアレイを設置することにより、濡
れた路面（水面）での反射光量を減らすように構成した
ものである。 【００１４】半導体レーザではもともと偏光した光が得
られる。したがって本形態によれば、水面で反射される
光量が少なくなり、水膜中の道路標示に到達して散乱さ
れる光が増加し、その分運転者の目の方向に反射される
光の量が増大する。また対向車の運転者を幻惑する心配
もない。同様に、道路周辺で使われる灯火照明の光源
を、本形態の如き水面に垂直な偏光成分の多い光源にす
れば、無偏光の場合と比べて水面で反射される光量が減
るため、道路上の運転者を惑わすことが減る。 【００１５】以下本発明の実施の形態を図面に基づきさ
らに詳細に説明する。 【００１６】図１は本発明の第一の実施の形態に係る照
明装置である自動車の前照灯を示す構成図である。同図
に示すように，本形態に係る照明装置は、赤、緑、青の
光をそれぞれ発光する半導体レーザをそれぞれ直列（長
手方向）に並べて集合させるとともに、この３種類の集
合体を横方向に並置して半導体レーザアレイ１を構成し
たものである。この半導体レーザアレイ１が透明ガラス
製の容器２に収納してある。このとき半導体レーザ素子
から照射するレーザ光の偏向方向が路面と垂直な方向に
なるように半導体レーザアレイ１の長手方向が路面と垂
直になるように構成する。 【００１７】かかる半導体レーザアレイ１では電流導入
端子３から直流電流を供給することにより各半導体レー
ザからレーザビームが発せられる。ここで赤、緑、青の
光は縦方向及び横方向それぞれに広がり且つ混合され、
全体として指向性をもった白色のレーザビーム４として
当該照明装置から出射される。 【００１８】図２は上記実施の形態に係る半導体レーザ
アレイ１を抽出して示す拡大図である。同図に示すよう
に、半導体レーザアレイ１は、直列に並べた半導体レー
ザ素子６を電極７で両側から挾持して構成してあり、電
極７を介して半導体レーザ素子６に電流を流すことによ
りその発光部分６ａからレーザ光が照射される。照射さ
れるレーザ光の偏光方向は電流を流す向きと直角方向、
すなわち発光部分６ａの長手方向と平行な方向である。 【００１９】電極７は冷却用ヒートシンクを兼ねてい
る。半導体レーザアレイ１は赤を発光する列であるアレ
イ９、緑を発光する列であるアレイ１０及び青を発光す
る列であるアレイ１１の３列を１組として直列に接続
し、自動車のバッテリー１２に接続してある。それぞれ
の列が約４Ｖの電圧降下で、３列一組で乗用車用のバッ
テリの電圧１２Ｖをそのまま、もしくは簡単な回路を介
して有効に用いることができる。 【００２０】本形態では半導体レーザ素子６の赤、緑及
び青の列のｐ型半導体とｎ型半導体との向きをそれぞれ
の組で逆にしてある。このことによりプラスのリード線
１３とマイナスのリード線１４とを三つ目の電極７ごと
に接続するだけで、各半導体レーザアレイ１に電流を供
給することができる。 【００２１】図１のレーザビーム４の広がり角は図２に
示す半導体レーザ素子６の発光部分６ａの形状と透明ガ
ラス製の容器２のレンズ面の形状で決まる。発光部分６
ａの形状は垂直方向に長いため、レーザビーム４の広が
りは垂直方向に小さく、水平方向に大きくなる。これは
前照灯にとって好都合である。またこの広がり角の比
は、発光部分６ａの形状を変化させることにより必要に
応じて変化させることができる。 【００２２】図３は図１に示す照明装置である前照灯の
使用例を概念的に示す説明図である。同図に示すよう
に、自動車１５の前照灯１６から照射されたレーザビー
ム１８は雨で濡れた路面１７に向かい一部が水面で反射
されて反射光１９となり、残りが水膜２０中の入射光２
１となって道路標示２２で散乱され、その一部の反射光
２３が運転者２４に到達して認識される。本形態では半
導体レーザ素子６の発光部分６ａの放出光の偏光方向が
水面に垂直な方向になるように構成したので、放射光が
反射光１９となる割合は、光源が無偏光の場合と比べて
減少する。したがってその分、水膜２０中に入る入射光
２１の割合及び反射光２３が増え、結果として運転者２
４によって認識される割合が増える。 【００２３】本形態において、前照灯から発せられた光
の路面上の水面への入射角は約６０度から８０度程度で
あるが、図１０に示すように、この入射角での水面に垂
直な偏光の反射率は無偏光の光源の場合と比べて大幅に
小さい。 【００２４】すなわ第一の実施の形態では、自動車１５
の前照灯１６の光源は、偏光方向を水面に垂直な方向に
なるように設置した半導体レーザ素子６であるので、そ
の照射光が水面で反射される割合が光源が無偏光の場合
と比べて減る結果、その分道路標示２２に当たって運転
者の方向に散乱される光量が増えて運転者が道路標示２
２を認識しやすくなる。 【００２５】図４は本発明の第二の実施の形態に係る自
動車の停止灯を示す構成図である。同図に示すように、
本形態では赤色を発光する半導体レーザ素子で構成した
半導体レーザアレイ２５がプラスティック製の容器２６
に組み込まれており、電流導入端子２７から直流電流を
半導体レーザアレイ２５に供給することにより半導体レ
ーザアレイ２５を構成する各半導体レーザ素子からレー
ザビームが発せられる。これらの赤色の光は縦方向横方
向それぞれに広がり、混ざりあって、全体として指向性
をもった赤色のレーザビーム２８として出射される。 【００２６】図５は上記実施の形態に係る半導体レーザ
アレイ２５を抽出して示す拡大図である。同図に示すよ
うに、赤色の半導体レーザアレイ２５は、半導体レーザ
素子３０をその発光部分３０ａを縦にして、すなわち発
光部分３０ａの長手方向が路面と垂直になるように配列
（本形態では５個）して集合し、１列の半導体レーザア
レイ３３を構成するとともに、この集合体を電極３２で
挾持し、これを３列直列に組み合わせて１組とし、さら
にこれを２組接続して構成してある。この半導体レーザ
アレイ２５の両端にはバッテリー３４からのプラス側の
リード線３５とマイナス側のリード線３６がそれぞれ接
続してある。かくしてバッテリー３４から半導体レーザ
アレイ２５に電流を供給してこの半導体レーザアレイ２
５を発光させることができる。 【００２７】図４に示す赤色のレーザビーム２８は発光
部分３０ａの形状とプラスティックの容器２６のレンズ
面の形状で決まる。本形態では第一の実施の形態と同様
に発光部分３０ａの形状が垂直方向に長いため、レーザ
ビーム２８の広がりは垂直方向に小さく、水平方向に大
きくなる。これは停止灯にとって好都合である。またこ
の広がり角の比は、発光部分３０ａの形状を変化させる
ことにより必要に応じて変化させることができる。 【００２８】図６は図４に示す照明装置である停止灯の
使用例を概念的に示す説明図である。同図に示すよう
に、自動車４０の停止灯４１から出射される放射光４２
のうち一部が雨で濡れた路面４３に向かって進む光４４
となり、その一部が水面４５で反射光４６となって例え
ば後続の自動車４７の運転者４８の目に入る。このとき
停止灯４１は半導体レーザを光源としてその偏光方向を
水面４５に垂直な方向に設置しているので、反射光４６
のように反射される割合は無偏光光源の場合と比べて少
なく、後続の自動車４７の運転者４８に与える影響が減
少する。 【００２９】本形態においても、停止灯４１から発せら
れた放射光４２の路面４３の水面４５への入射角は約６
０度から８０度程度であり、図１０に示すように水面４
５に垂直な偏光の反射率は無偏光の光源の場合と比べて
大幅に小さい。 【００３０】すなわち第二の実施の形態では、自動車４
０の停止灯４１の光源は、偏光方向を水面に垂直な方向
になるように設置した半導体レーザ素子３０であるの
で、これから放射された光のうち、雨で濡れた路面４３
で反射される割合が光源が無偏光の場合と比べて減り、
他の自動車４７、例えば後続の運転者４８の目に入る不
必要な路面からの反射光が減り後続の自動車４７の運転
者４８は前方の状況を認識し易くなる。 【００３１】図示はしないが、道路上の信号灯や照明が
照射する光も自動車４０の停止灯４１と同様に水面で反
射されて周囲の運転者や歩行者などの目に入り、それが
路面の標示と区別がつかない光り方をすることがある。
この場合でも半導体レーザ素子を光源としてその偏光方
向を水面と垂直な方向に設置することにより、反射する
光の量が減り運転者などに与える影響を減少させること
ができる。このとき半導体レーザ素子で構成する光源か
ら発せられた光の路面上の水面への入射角は０度から８
０度程度であり、図１０に示すように、反射率の大きい
６０度から８０度の範囲で水面に垂直な偏光の反射率は
無偏光の光源の場合と比べて大幅に小さい。 【００３２】 【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
ように、本発明はもともと偏光を照射することができる
半導体レーザを光源とし、その偏光方向が水面に垂直な
方向になるように設置しているので、対抗車の運転者を
幻惑することなく道路表示等を良好に認識させることが
でき、また偏光を実現するために特別なコストは必要な
い。すなわち、従来技術に係るゼーマン効果を用いる場
合のように複雑な光源となったり、複雑な光学系を組む
ためのコストの必要がない。 【００３３】ちなみに、半導体レーザ自体の価格も高価
ではない。計測などに用いられる半導体レーザは高価で
あるが、本発明のように単なる照明用光源として用いる
場合には半導体レーザの構成は単純化することができ、
その価格は従来停止灯などに用いられている赤色発光ダ
イオードと同程度とすることができる。例えば、自動車
の前照灯に１００個の半導体レーザ素子を用いるとし
て、１個あたり２０円程度で作ることは可能で、前照灯
一個で２０００円程度で済む。ここで半導体レーザの電
気から光への変換効率は数十％であり、高発光率で偏光
した光を得ることができる。 【００３４】さらに、半導体レーザの必要電圧は数ボル
トであって、直列接続により自動車などに用いられてい
るバッテリー電源で運転することができ、偏光を得るた
めの特別な電源は必要ない。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の第一の実施の形態に係る照明装置であ
る自動車の前照灯を示す構成図。 【図２】図１の半導体レーザアレイ部分を抽出して示す
拡大図。 【図３】図１に示す照明装置である前照灯の使用例を概
念的に示す説明図。 【図４】本発明の第二の実施の形態に係る自動車の停止
灯を示す構成図。 【図５】図４の半導体レーザアレイ部分を抽出して示す
拡大図。 【図６】図４に示す照明装置である停止灯の使用例を概
念的に示す説明図。 【図７】道路標示での光の散乱の様子を概念的に示す説
明図。 【図８】路面に水膜がある場合の道路標示周辺での光の
散乱の様子を概念的に示す説明図。 【図９】路面に水膜がある場合の水膜での反射の様子を
概念的に示す説明図。 【図１０】水面での反射率の偏光による違いをしめす特
性図。 【符号の説明】 １ 半導体レーザアレイ ６ 半導体レーザ素子 ６ａ 発光部分 １５ 半導体レーザアレイできた前照灯 ２５ 半導体レーザアレイ ３０ 半導体レーザ素子 ３０ａ 発光部分 ４０ 自動車 ４１ 半導体レーザアレイできた停止灯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 賢剛 神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重工業株式会社基盤技術研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 一色またはそれ以上の可視光を発光をす
   る半導体レーザ素子を集合させて構成した半導体レーザ
   アレイを有する一方、各半導体レーザ素子からのレーザ
   光を前方に照射するように構成するとともに各半導体レ
   ーザ素子の発光部分の長手方向を路面と垂直に設置する
   ことによって路面上に照射されるレーザ光の偏光方向が
   路面と垂直な方向になるように構成したことを特徴とす
   る照明装置。 【請求項２】 前照灯、停止灯、尾灯若しくは点滅灯等
   の車両の照明装置であることを特徴とする〔請求項１〕
   に記載する照明装置。 【請求項３】 信号灯、道路照明灯等の道路上の照明装
   置であることを特徴とする〔請求項１〕に記載する照明
   装置。