灯具
【課題】互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能な灯具を提供する。
【解決手段】車両用ランプ１は、光源部１０としてレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを有すると共に、レーザ１１１Ａからのレーザ光ＬＡを拡散反射させる第１リフレクタ１１を有する。テールランプ機能時には、光源部１０からＬＥＤ光ＬＢを取り出し、このＬＥＤ光ＬＢに基づいた点灯を行う。一方、ストップランプ機能時には、レーザ１１１Ａからレーザ光ＬＡを取り出し、このレーザ光ＬＡを第１リフレクタ１１において拡散反射させることで、スペックルを発生させつつ点灯を行う。スペックルは、ぎらついた斑点状の模様として視認されると共に、人間の網膜上に焦点を結ばないという性質を有しているため、ＬＥＤ光ＬＢよりも視認性が高くなる。
【解決手段】車両用ランプ１は、光源部１０としてレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを有すると共に、レーザ１１１Ａからのレーザ光ＬＡを拡散反射させる第１リフレクタ１１を有する。テールランプ機能時には、光源部１０からＬＥＤ光ＬＢを取り出し、このＬＥＤ光ＬＢに基づいた点灯を行う。一方、ストップランプ機能時には、レーザ１１１Ａからレーザ光ＬＡを取り出し、このレーザ光ＬＡを第１リフレクタ１１において拡散反射させることで、スペックルを発生させつつ点灯を行う。スペックルは、ぎらついた斑点状の模様として視認されると共に、人間の網膜上に焦点を結ばないという性質を有しているため、ＬＥＤ光ＬＢよりも視認性が高くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテールランプやストップランプ等の車両用として好適に利用される灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電球や蛍光管に代わる照明用光源として、半導体発光素子を用いた光源が多く製品化されている。半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）と半導体レーザに大別されるが、照明用途や表示用途に利用されているのは主に発光ダイオードである。発光ダイオードが用いられるアプリケーションとしては、例えば、車両用灯具、駅のホーム等に使用される電光表示装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）のバックライト、信号機に使用される表示灯等が挙げられる。一方、半導体レーザは、光ディスク、レーザビームプリンタおよびレーザポインタ等、主に測定用途として用いられている。また最近では、半導体レーザの高出力化が進み、レーザマーカーや溶接等の加工用途や、半導体レーザを光源として用いたプロジェクタ等、高出力半導体レーザを利用したアプリケーションが発表されている。
【０００３】
ところが、半導体レーザから発振するレーザ光には、スペックルと呼ばれる特有の斑点模様が発生することが知られている。レーザ光は、物体面上に照射されると、その面の各点において拡散反射することにより不規則な位相関係で干渉し合う。この現象は、人間の眼にぎらついた斑点状の模様、即ちスペックルとして認識され、絵や文字を視認する際に不快な印象を与えてしまう。このため、半導体レーザについては、照明用途や表示用途として積極的に使用されていないのが実状である。
【０００４】
他方、発光ダイオードは、上述のように照明用や表示用の光源として好適に用いられ、これまでにも様々な提案がなされている。例えば、発光ダイオードを、自動車のテールランプやストップランプ（ブレーキランプ）等の車両用灯具に利用した手法が提案されている（例えば、特許文献１，２）。テールランプは、夜間、追尾のために常時点灯するものであり、ストップランプは、ブレーキを踏んだ際に一時的に点灯するものである。これらのランプにはいずれも、赤色の発光ダイオードが用いられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１５７１０号公報
【特許文献２】特開２００７−４８４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなストップランプは、後続車への警告を促すべく、テールランプよりも目立つように点灯させる必要がある。このためには、例えばテールランプよりもストップランプを高出力とすればよいが、赤色光は視感度が低く、出力の変化を明るさによって認識することが困難である。そのため、赤色光は一般的に視認度が低い。
【０００７】
加えて、ストップランプのような警告用ランプの点灯は、テールランプのような常時灯と異なり、安全上の観点から、遠方であっても、またいずれの角度方向からでも視認し易いことが望ましい。
【０００８】
即ち、例えば通常表示と、何らかの警告や通知等の周囲に対して特に目立たせたい表示とを両立させる光源として、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能な灯具の実現が望まれている。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能な灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の灯具は、第１の光を発生するレーザダイオードおよび第２の光を発生する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を有する光源部と、光出射面となる開口部を有すると共に、光源部から発生した第１の光および第２の光のうちの少なくとも第１の光を拡散反射させるリフレクタとを備えたものである。
【００１１】
本発明の灯具では、光源部としてのレーザダイオードおよび発光ダイオードと、レーザダイオードからの第１の光を拡散反射させるリフレクタとを備えることにより、発光ダイオードからは第２の光、レーザダイオードからは第１の光がそれぞれ取り出される。これらのうち、レーザダイオードからの第１の光が、リフレクタにおいて拡散反射されることにより、第１の光はコヒーレント光であるため、干渉によりスペックルを発生する。このスペックルは、ぎらついた斑点状の模様として視認されると共に、人間の網膜上に焦点を結ばないという性質を有するため、レーザダイオードからの第１の光は、発光ダイオードからの第２の光に比べ視認性が高くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の灯具によれば、光源部としてレーザダイオードおよび発光ダイオードを設け、リフレクタによりレーザダイオードからの第１の光を拡散反射させるようにしたので、第１の光特有の性質を利用して、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ランプの概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した車両用ランプの上面図である。
【図３】レーザおよびＬＥＤにおけるＬ−Ｉ特性を表すものである。
【図４】レーザ光およびＬＥＤ光の発光スペクトルを表すものである。
【図５】拡散反射により視認されるスペックルの一例を表す写真である。
【図６】変形例１に係る車両用ランプの概略構成を表す断面図である。
【図７】図６に示した車両用ランプの上面図である。
【図８】変形例２に係る車両用ランプの概略構成を表す断面図である。
【図９】図８に示した車両用ランプの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態：ベース上にレーザダイオードおよび発光ダイオードを配置し、リフレクタ開口部の平面形状を円形とした例
２．変形例１：ベースの側面にレーザダイオード、上面に発光ダイオードをそれぞれ配置し、リフレクタ開口部の平面形状を円形とした例
３．変形例２：レーザダイオードおよび発光ダイオードを所定の方向に並べ、リフレクタ開口部の平面形状を矩形とした例
【００１５】
＜実施の形態＞
［車両用ランプ１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用ランプ（車両用ランプ１）の断面構造を表すものである。図２は、車両用ランプ１を上面の側（光出射側）からみたものである。車両用ランプ１は、自動車のテールランプとして機能すると共に、ストップランプとしても機能する車両用の灯具である。
【００１６】
車両用ランプ１は、光源部１０と、第１リフレクタ１１（リフレクタ）および第２リフレクタ１２（他のリフレクタ）とを備えたものである。第１リフレクタ１１は、光出射面となる開口部１１Ｓを有している。車両用ランプ１の光出射側には、開口部１１Ｓを覆うようにレンズカバー１３が設けられている。
【００１７】
光源部１０は、ベース１１０上にレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを実装したものである。これらのレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂは、図示しない回路基板に接続されており、この回路基板により発光駆動制御がなされるようになっている。
【００１８】
レーザ１１１Ａは、コヒーレントな誘導放出光（以下、単にレーザ光という）（ＬＡ）を放出するレーザダイオード、例えば赤色レーザダイオードである。ＬＥＤ１１１Ｂは、インコヒーレントな自然放出光（以下、単にＬＥＤ光という）（ＬＢ）を放出する発光ダイオード、例えば赤色発光ダイオードである。詳細は後述するが、本実施の形態では、レーザ１１１Ａは主にストップランプ用光源、ＬＥＤ１１１Ｂは、テールランプ用光源としてそれぞれ機能するようになっている。
【００１９】
第１リフレクタ１１は、光源部１０からの光、レーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢを拡散反射させるために設けられ、例えば逆円錐台形状の基体１１Ａの内側の面に、拡散反射膜１１Ｂが形成されたものである。拡散反射膜１１Ｂは、金属により構成されると共に、その表面形状に依存して、拡散反射膜１１Ｂへの入射光が干渉効果を生じるようになっている。このような拡散反射膜１１Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着膜により構成されることが望ましい。レーザ１１１Ａから放出されるコヒーレントな光が干渉し合い、スペックルがより発生し易くなるためである。この第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓの平面形状は、例えば円形や楕円形（ここでは、円形）となっている。
【００２０】
第２リフレクタ１２は、光源部１０と第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓとの間に設けられると共に、レーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢを第１リフレクタ１１の拡散反射膜１１Ｂに向けて反射させるためのものである。この第２リフレクタ１２は、基体１２Ａが第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓの縁部分に固定（ここでは、図２に示したように４箇所で固定）されると共に、光源部１０に対面して、反射膜１２Ｂを有するものである。基体１２Ａのうちの光源部１０に対面する部分は、レーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢがそれぞれ均等に拡散反射膜１１Ｂへ向けて反射されるような面形状に成形され、この成形された面形状に沿って反射膜１１Ｂが形成されている。
【００２１】
レンズカバー１３は、第１リフレクタ１１において拡散反射されたレーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢを、所望の方向へ屈折させるものである。このレンズカバー１３により、所望の配光特性を形成することができる。
【００２２】
［車両用ランプ１の作用］
車両用ランプ１は、上記のように、テールランプとして機能すると共にストップランプとして機能する。以下、車両用ランプ１が、テールランプ機能を発揮する際と、ストップランプ機能を発揮する際における各作用について説明する。
【００２３】
（１．テールランプ機能）
車両用ランプ１がテールランプとして機能する際には、図示しない回路基板の制御により、光源部１０において、ＬＥＤ１１１Ｂのみを駆動するか、あるいはＬＥＤ１１１Ｂの駆動と同時に、レーザ１１１Ａをレーザ発振に至らない低電流レベルで駆動する。但し、ここでは、ＬＥＤ１１１Ｂと同時にレーザ１１１Ａを駆動する場合を例に挙げる。
【００２４】
（１−１．ＬＥＤ１１１Ｂの発光作用）
ＬＥＤ１１１Ｂでは、図示しない一対の電極からキャリアが注入されると、素子内部においてキャリアは活性層（図示せず）に到達し、バンドギャップエネルギーに基づいた波長で再結合して発光する。このようにして活性層で発生した光は、活性層内を伝播したのち、速やかに素子外へ取り出される。なお、ＬＥＤ１１１Ｂは、素子外部との界面における反射率が低いため、内部に反射されて戻る光はごく僅かである。そのため、ほとんどの光は自然放出によるＬＥＤ光ＬＢとして素子外部へ放出される。このＬＥＤ光は、干渉性の低いインコヒーレント光である。即ち、ＬＥＤ１１１Ｂは、テールランプ機能における主光源となる。
【００２５】
（１−２．レーザ１１１Ａの発光作用）
レーザ１１１Ａでは、図示しない一対の電極からキャリアが注入されると、素子内部においてキャリアは活性層（図示せず）に到達し、バンドギャップエネルギーに基づいた波長で再結合して発光する。ここで、レーザ１１１Ａには、図示しない一対の端面（フロント端面およびリヤ端面）が形成されており、例えばフロント端面に低反射率コート、リヤ端面に高反射率コートがそれぞれ施されている。これにより、活性層で発生した光は、一対の端面同士の間において活性層内を伝播する。このとき、フロント端面に到達した光は、速やかに素子外へ取り出されるが、一部の光は反射されてリヤ端面側へと進行する。一方、リヤ端面に到達した光は、その大部分が反射され、その結果、フロント端面とリヤ端面の間では、幾度もの反射を繰り返すことになる。
【００２６】
このとき、注入される電流量が少ない状態では、活性層内の光密度が低いために、誘導放出には至らず、フロント端面からＬＥＤ光ＬＢが素子外部へ放出される。即ち、レーザ１１１Ａを低電流レベルで駆動することにより、低出力ではあるものの、インコヒーレント光を放出するため、テールランプの副光源として機能することとなる。
【００２７】
上述のようにして、ＬＥＤ１１１Ｂおよびレーザ１１１ＡのそれぞれからＬＥＤ光ＬＢが放出されると、このＬＥＤ光ＬＢは、まず、第２リフレクタ１２に入射し、第２リフレクタ１２の反射膜１２Ｂにより、第１リフレクタ１１に向けて反射される。これにより、ＬＥＤ光ＬＢが、第１リフレクタ１１へ入射し、拡散反射膜１１Ｂによって拡散反射される。この後、拡散反射されたＬＥＤ光ＬＢが、レンズカバー１３を通過することにより、所望の配光分布が形成され、上方へ向けて出射される。以上の作用により、車両用ランプ１は、テールランプとして点灯する。
【００２８】
（２．ストップランプ機能）
車両用ランプ１がストップランプとして機能する際には、図示しない回路基板の制御により、光源部１０において、レーザ１１１Ａをレーザ発振に至る定格電流レベルで駆動する。
【００２９】
レーザ１１１Ａでは、図示しない一対の電極からキャリアが注入されると、上述のテールランプ機能時と同様、活性層において発生した光が、一対の端面間において幾度もの反射を繰り返すことになる。このとき、電流量が一定の値を超えると、注入キャリアが多くなり、伝導体の電子、価電子体のホールが増す。すると、当然再結合発光が多くなり、自然放出光も増えていく。そのため、注入電流が増加するに従って、光密度が高くなり、その光子エネルギーによる伝導体の電子の強制的な遷移、いわゆる誘導放出遷移が始まる。言い換えると、注入キャリアが増大し、伝導体の電子、価電子体のホールが反転分布を形成すると、より誘導放出過程の遷移が多くなり、光の増幅現象を生じる。このとき、一対の端面間で幾度もの反射を繰り返すことによって活性層内の光密度が上昇すると、光の増幅が自然放出に打ち勝ち、誘導放出によるレーザ光ＬＡを放出する。即ち、レーザ１１１Ａは、ストップランプの光源となる。
【００３０】
上述のようにして、レーザ１１１Ａからレーザ光ＬＡが放出されると、このレーザ光ＬＡは、まず、第２リフレクタ１２に入射し、第２リフレクタ１２の反射膜１２Ｂにより、第１リフレクタ１１に向けて反射される。これにより、レーザ光ＬＡが、第１リフレクタ１１へ入射し、拡散反射膜１１Ｂによって拡散反射される。この後、拡散反射されたレーザ光ＬＡが、レンズカバー１３を通過することにより、所望の配光分布が形成され、上方へ向けて出射される。以上の作用により、車両用ランプ１は、ストップランプとして点灯する。
【００３１】
ここで、レーザ光ＬＡは、ＬＥＤ光と異なり、干渉し易いコヒーレント光である。このようなコヒーレント光は、拡散反射膜１１Ｂ上で拡散反射されると、スペックルと呼ばれる斑点模様を生じる。特に、拡散反射膜１１Ｂがアルミニウム蒸着膜である場合には、入射したレーザ光ＬＡは、その表面形状に依存する干渉効果で特に目立つスペックルパターンを発生する。その一例として、アルミニウム蒸着膜上に投影させた像をＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）カメラで撮影したものを図３に示す。このスペックルは、人間の眼には、ぎらついた斑点状の模様として認識される。
【００３２】
また、このようなスペックルは、一点に焦点を結びにくいという性質を有している。即ち、スペックルは、人間の網膜上に焦点を結ぶことができず、近視や遠視等の個人の視力によらず、また遠方や様々な角度方向においても視認され易い。このため、スペックルを生じないＬＥＤ光ＬＢに比べ、スペックルを生じるレーザ光ＬＡの視認性は極めて高くなる。
【００３３】
なお、図４に、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂにおける電流に対する光出力の関係（Ｌ−Ｉ特性）を示す。図４に示したように、ＬＥＤ１１１Ｂでは、電流の増加に伴い、ＬＥＤ光ＬＢの出力がほぼリニアに増加する。これに対し、レーザ１１１Ａでは、電流値が低い状態（ここでは、２００ｍＡ程度以下の状態）では、若干の光出力が見られるだけで、ほとんど光が放出されないことがわかる。この段階では、レーザ１１１Ａから放出される光はＬＥＤ光ＬＢである。ところが、レーザ１１１Ａでは、ある電流値（ここでは、２５０ｍＡ付近）を超えると、急激に光出力が増加する。この段階で放出される光がレーザ光ＬＡである。
【００３４】
図６には、ＬＥＤ光およびレーザ光ＬＡの発光スペクトルを示す。図６に示したように、ＬＥＤ光ＬＢのスペクトルは半値幅（ＦＷＨＭ：full width half maximum）の広いガウシアン状のプロファイル（例えば、ＦＷＨＭ＝３０ｎｍ）となる。これに対し、レーザ光ＬＡのスペクトルは半値幅の狭いデルタ関数状のプロファイル（例えば、ＦＷＨＭ＝２ｎｍ）となっている。このようなプロファイルの違いが、レーザ光ＬＡが拡散反射膜１１Ｂにおいて干渉し、スペックルを生じる要因の一つである。なお、図６では、ＬＥＤ光ＬＢおよびレーザ光ＬＡのそれぞれのスペクトルピークにずれがあるが、これに限らず、スペクトルピークが互いに同じであってもよい。
【００３５】
以上のように、本実施の形態では、光源としてレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを設けると共に、レーザ１１１Ａからのレーザ光ＬＡを拡散反射させる第１リフレクタ１１を設置する。このような構成において、テールランプ機能時には、光源部１０からＬＥＤ光ＬＢを取り出し、このＬＥＤ光ＬＢに基づいた点灯を行う。一方、ストップランプ機能時には、レーザ１１１Ａからレーザ光ＬＡを取り出し、このレーザ光ＬＡを第１リフレクタ１１において拡散反射させることで、スペックルを発生させつつ点灯を行う。このスペックルは、ＬＥＤ光ＬＢに比べ、視認性の高いものであるため、レーザ光特有の性質を利用して、テールランプよりもストップランプの視認性を高めることができる。即ち、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態では、光源部１０の上方に第２リフレクタ１２を設置し、一旦この第２リフレクタ１２においてレーザ光ＬＡあるいはＬＥＤ光を反射させた後、第１リフレクタ１１で拡散反射させるようにしている。これにより、ランプ内での光路長が長くなり、ランプ全体としての発光面積を拡げることができる。
【００３７】
ちなみに、夜間は、テールランプの点灯とストップランプの点灯を同時に行う必要があるが、この場合には、ＬＥＤ１１１Ｂを駆動させると共に、レーザ１１１Ａをレーザ発振に至る電流値以上で駆動させればよい。
【００３８】
次に、上記実施の形態の変形例（変形例１，２）について説明する。以下では、上記実施の形態の車両用ランプ１と同一の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３９】
＜変形例１＞
［車両用ランプ２の構成］
図６は、変形例１に係る車両用ランプ２の断面構造を表すものである。図７は、車両用ランプ２を上面の側（光出射側）からみたものである。車両用ランプ２は、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様、テールランプ機能とストップランプ機能とを両立させると共に、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを有する光源部２０と、光源部２０からの光を拡散反射させる第１リフレクタ１１を備えている。
【００４０】
但し、本変形例では、上記実施の形態の車両用ランプ１と異なり、光源部２０において、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂがそれぞれ複数設けられている。これら複数レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂは、円柱形状のベース２１０に実装されているが、本変形例では、ベース２１０における円柱の側面に複数のレーザ１１１Ａが設置されている。具体的には、図７に示したように、ベース２１０の側面のうち、円周を均等分割する計４つの箇所にそれぞれレーザ１１１Ａが設けられている。この一方、ＬＥＤ１１１Ｂは、ベース２１０の上面に計４つ設けられている。ここで、上記実施の形態では、第２リフレクタ１２を設けることにより、ランプ全体の発光面積を拡大し得る。このため、上記実施の形態では、ＬＥＤ１１１Ｂの個数は一つでもよいが、本変形例では、第２リフレクタ１２を設けていない分、ＬＥＤ１１１ＢからのＬＥＤ光ＬＢは、第１リフレクタ１１で反射されることなく、ほぼそのままの放射角で外部へ取り出される。従って、本変形例では、ＬＥＤ光ＬＢの発光面積を拡大すべく、ＬＥＤ１１１Ｂを複数設けることが望ましい。
【００４１】
このような車両用ランプ２の光出射側には、第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓを覆うように、レンズカバー２１が設けられている。レンズカバー２１は、上記実施の形態のレンズカバー１３と同様、所望の配光特性を形成するものであるが、本変形例では、その中央領域２１Ｂと周縁領域２１Ａとにおいて、面形状（屈折角）が互いに異なっている。レンズカバー２１において、周縁領域２１Ａは、主にレーザ光ＬＡの配光分布、中央領域２１Ｂは、主にＬＥＤ光ＬＢの配光分布をそれぞれ制御するようになっている。
【００４２】
［車両用ランプ２の作用］
車両用ランプ２は、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様、テールランプとして機能すると共にストップランプとして機能する。即ち、テールランプ機能時には、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様のＬＥＤ１１１Ｂおよびレーザ１１１Ａの発光作用により、ＬＥＤ光ＬＢが放出される。ストップランプ機能時には、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様のレーザ１１１Ａの発光作用により、レーザ光ＬＡが放出される。
【００４３】
但し、本変形例では、テールランプ機能時において、ＬＥＤ１１１Ｂから放出されたＬＥＤ光ＬＢは、そのままレンズカバー２１の中央領域２１Ｂを通過する。一方、レーザ１１１Ａから放出されたＬＥＤ光ＬＢは、第１リフレクタ１１により拡散反射された後、レンズカバー２１の周縁領域２１Ａを通過する。このようにして、所望の配光分布が形成され、ＬＥＤ光によるテールランプの点灯がなされる。
【００４４】
また、ストップランプ機能時では、レーザ１１１Ａがベース２１０の側面に設けられていることにより、レーザ光ＬＡは、横方向に放出される。このため、放出されたレーザ光ＬＡは、上記実施の形態における第２リフレクタ１２のような他のリフレクタを介することなく、第１リフレクタ１１へ入射する。第１リフレクタ１１へ入射したレーザ光ＬＡは、上記実施の形態と同様、拡散反射膜１１Ｂによって拡散反射され、これによりスペックルを発生する。この後、レーザ光ＬＡは、レンズカバー２１の周縁領域２１Ａに通過して、所望の配光分布が形成される。このようにして、レーザ光によるストップランプの点灯がなされる。
【００４５】
本変形例のように、光源部２０において、複数のＬＥＤ１１１Ｂをベース２１０の上面、複数のレーザ１１１Ａをベース２１０の側面にそれぞれ設けるようにしてもよく、このようにした場合であっても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとを複数設けることにより、ランプ全体を明るくすることができる。また、レーザ１１１Ａをベース２１０の側面に設けることにより、レーザ光ＬＡを横方向に取り出すことができ、これにより、拡散反射膜１１Ｂを有する第１リフレクタ１１に直接入射させ、上記実施の形態における第２リフレクタ１２のような他のリフレクタが不要となる。
【００４６】
また、レーザ光ＬＡは、ＬＥＤ光ＬＢに比べ放射角が狭いものの、角度強度分布はガウシアンライクに広がる。従って、上記のように、レーザ光ＬＡを横方向に出射させることにより、上記実施の形態の車両用ランプ１に比べ、拡散反射膜１１Ｂに対し、より大きい面積でレーザ光を照射することができる。これにより、スペックルが広い面積で均等に発生し易くなる。
【００４７】
更に、レーザ１１１Ａをベース２１０の側面に円周を均等分割するように複数配置させることにより、上記実施の形態の車両用ランプ１に比べ、ストップランプ点灯時の輝度むらを低減することができる。
【００４８】
なお、上記変形例１では、レーザおよびＬＥＤ毎の配光制御を行うために、レンズカバー２１の周辺領域２１Ａおよび中央領域２１Ｂの面形状（屈折角）が互いに異なるようにしたが、これに限らず、例えば上記２つの領域で屈折率が互いに異なるようにしてもよい。
【００４９】
＜変形例２＞
［車両用ランプ３の構成］
図８は、変形例２に係る車両用ランプ３の車体Ａに実装された状態での断面構造を表すものである。図９は、車両用ランプ３を上面の側（光出射側）からみたものである。車両用ランプ３は、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様、テールランプ機能とストップランプ機能とを両立させると共に、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを有する光源部３０と、光源部３０からの光を拡散反射させる第１リフレクタ３１を備えている。
【００５０】
但し、本変形例では、第１リフレクタ３１の開口部３１Ｓの平面形状が矩形となっている。また、光源部３０が、ベース３１０上に複数のレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを一方向に交互に配列したものとなっている。具体的には、図８に示したように、レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとが、車体Ａの奥行き方向に沿って交互に配列すると共に、図９に示したように、開口部３１Ｓの矩形状の一辺に沿って交互に配列している。
【００５１】
第１リフレクタ３１は、基体３１Ａの面形状に沿って、拡散反射膜３１Ｂが形成されたものである。基体３１Ａの面形状は、レーザ１１１Ａからのレーザ光ＬＡおよびＬＥＤ１１１ＢからのＬＥＤ光ＬＢのそれぞれを、開口部３１Ｓへ向けて反射させることができるように成形されている。具体的には、第１リフレクタ３１の面形状は、主にレーザ光ＬＡを拡散反射させる領域３１０Ａと、主にＬＥＤ光ＬＢを拡散反射させる領域３１０Ｂとに分割された形状となっている。拡散反射膜３１Ｂは、上記実施の形態における拡散反射膜１１Ｂと同様、例えばアルミニウム蒸着膜により構成されていることが望ましい。レンズカバー３２は、上記実施の形態のレンズカバー１３と同様、所望の配光特性を形成するものである。
【００５２】
本変形例のように、第１リフレクタ３１の開口部３１Ｓは矩形であってもよく、光源部３０において、レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとを一方向に交互に配列していてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとを開口部３１Ｓの矩形状の一辺に沿って交互に配置することにより、ランプ全体を明るくすると共に、見かけ上の輝度むらを低減することが可能となる。
【００５３】
また、本変形例においても、上記変形例１と同様、レーザ光ＬＡを、拡散反射膜３１Ｂを有する第１リフレクタ３１に直接入射させることができるため、上記実施の形態における第２リフレクタ１２のような他のリフレクタが不要となる。更に、レーザ光ＬＡは、ＬＥＤ光ＬＢに比べ放射角が狭いものの、角度強度分布はガウシアンライクに広がる。従って、上記変形例１と同様、拡散反射膜３１Ｂに対し、より大きい面積でレーザ光ＬＡを照射することができる。
【００５４】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、テールランプ機能時において、ＬＥＤおよびレーザの双方を駆動してＬＥＤ光を取り出す場合を例に挙げて説明したが、ＬＥＤのみを駆動するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態等では、光源部において、レーザとＬＥＤとを同一のベースに実装した構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、レーザをＬＥＤから離れた別の場所に配置し、レーザ光を光ファイバや導光板等を用いて導くようにしてもよい。一般に、レーザとＬＥＤとが近接していると、互いに熱の影響を受けるが、上記のように、レーザをＬＥＤから離れた場所に配置することにより、この熱の影響を回避することができる。また、レーザは、ＬＥＤに比べ、光ファイバや導光板等の光学素子とのカップリングが極めて良いため、効率良くレーザ光を利用することが可能となる。
【００５６】
更に、これらのレーザおよびＬＥＤは、上記実施の形態等のように、互いに別々のチップとして設けられていても良いが、同一の基板上に同一のエピタキシャル成長工程を経て形成されたものでもよい。即ち、レーザおよびＬＥＤが、基板および半導体層を互いに共通の層として一体的に形成されていてもよい。この場合、レーザに対応する領域とＬＥＤに対応する領域とのそれぞれにおいて、端面における反射率を制御すればよい。
【００５７】
加えて、上記実施の形態等では、レーザ光およびＬＥＤ光の双方が、第１リフレクタに入射して拡散反射されるような構成を例に挙げて説明したが、少なくともレーザ光が第１リフレクタに入射して拡散反射されるような構造となっていればよい。上述のように、レーザ光を拡散反射させることにより、スペックルが生じ、これによりＬＥＤ光よりもレーザ光の視認性を高めることができるためである。
【００５８】
また、上記実施の形態等では、本発明の灯具として、テールランプ機能とストップランプ機能との双方を兼ね備えた車両用ランプを例に挙げて説明したが、本発明の灯具はこれに限定されず、例えば工事現場で使用される表示灯等にも適用可能である。すなわち、通常表示（ＬＥＤ光を用いた表示）と、何らかの警告や通知等の周囲に対して特に目立たせたい表示（レーザ光を用いた表示）とを、同時にあるいは切り替えて表示させることが必要とされる照明装置や表示装置に好適に用いることができる。
【００５９】
更に、上記実施の形態等では、レーザとして、端面（フロント端面）から発光がなされる端面発光型のレーザダイオードを例に挙げて説明したが、これに限定されず、上面発光型のレーザダイオード（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）あるいは固体レーザ等を使用してもよい。いずれの場合であっても、放出されるレーザ光はコヒーレントな光であるため、拡散反射されることにより、スペックルを生じ、これにより本発明と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１，２，３…車両用ランプ、１０，２０，３０…光源部、１１，３１…第１リフレクタ、１２…第２リフレクタ、１３，２１，３２…レンズカバー、１１０，２１０，３１０…ベース、１１１Ａ…レーザ、１１１Ｂ…ＬＥＤ、１１Ａ，１２Ａ…基体、１１Ｂ，３１Ｂ…拡散反射膜、１２Ｂ…反射膜、１１Ｓ，３１Ｓ…開口部、ＬＡ…レーザ光、ＬＢ…ＬＥＤ光。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばテールランプやストップランプ等の車両用として好適に利用される灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電球や蛍光管に代わる照明用光源として、半導体発光素子を用いた光源が多く製品化されている。半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）と半導体レーザに大別されるが、照明用途や表示用途に利用されているのは主に発光ダイオードである。発光ダイオードが用いられるアプリケーションとしては、例えば、車両用灯具、駅のホーム等に使用される電光表示装置、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）のバックライト、信号機に使用される表示灯等が挙げられる。一方、半導体レーザは、光ディスク、レーザビームプリンタおよびレーザポインタ等、主に測定用途として用いられている。また最近では、半導体レーザの高出力化が進み、レーザマーカーや溶接等の加工用途や、半導体レーザを光源として用いたプロジェクタ等、高出力半導体レーザを利用したアプリケーションが発表されている。
【０００３】
ところが、半導体レーザから発振するレーザ光には、スペックルと呼ばれる特有の斑点模様が発生することが知られている。レーザ光は、物体面上に照射されると、その面の各点において拡散反射することにより不規則な位相関係で干渉し合う。この現象は、人間の眼にぎらついた斑点状の模様、即ちスペックルとして認識され、絵や文字を視認する際に不快な印象を与えてしまう。このため、半導体レーザについては、照明用途や表示用途として積極的に使用されていないのが実状である。
【０００４】
他方、発光ダイオードは、上述のように照明用や表示用の光源として好適に用いられ、これまでにも様々な提案がなされている。例えば、発光ダイオードを、自動車のテールランプやストップランプ（ブレーキランプ）等の車両用灯具に利用した手法が提案されている（例えば、特許文献１，２）。テールランプは、夜間、追尾のために常時点灯するものであり、ストップランプは、ブレーキを踏んだ際に一時的に点灯するものである。これらのランプにはいずれも、赤色の発光ダイオードが用いられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２１５７１０号公報
【特許文献２】特開２００７−４８４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のようなストップランプは、後続車への警告を促すべく、テールランプよりも目立つように点灯させる必要がある。このためには、例えばテールランプよりもストップランプを高出力とすればよいが、赤色光は視感度が低く、出力の変化を明るさによって認識することが困難である。そのため、赤色光は一般的に視認度が低い。
【０００７】
加えて、ストップランプのような警告用ランプの点灯は、テールランプのような常時灯と異なり、安全上の観点から、遠方であっても、またいずれの角度方向からでも視認し易いことが望ましい。
【０００８】
即ち、例えば通常表示と、何らかの警告や通知等の周囲に対して特に目立たせたい表示とを両立させる光源として、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能な灯具の実現が望まれている。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能な灯具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の灯具は、第１の光を発生するレーザダイオードおよび第２の光を発生する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を有する光源部と、光出射面となる開口部を有すると共に、光源部から発生した第１の光および第２の光のうちの少なくとも第１の光を拡散反射させるリフレクタとを備えたものである。
【００１１】
本発明の灯具では、光源部としてのレーザダイオードおよび発光ダイオードと、レーザダイオードからの第１の光を拡散反射させるリフレクタとを備えることにより、発光ダイオードからは第２の光、レーザダイオードからは第１の光がそれぞれ取り出される。これらのうち、レーザダイオードからの第１の光が、リフレクタにおいて拡散反射されることにより、第１の光はコヒーレント光であるため、干渉によりスペックルを発生する。このスペックルは、ぎらついた斑点状の模様として視認されると共に、人間の網膜上に焦点を結ばないという性質を有するため、レーザダイオードからの第１の光は、発光ダイオードからの第２の光に比べ視認性が高くなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の灯具によれば、光源部としてレーザダイオードおよび発光ダイオードを設け、リフレクタによりレーザダイオードからの第１の光を拡散反射させるようにしたので、第１の光特有の性質を利用して、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用ランプの概略構成を表す断面図である。
【図２】図１に示した車両用ランプの上面図である。
【図３】レーザおよびＬＥＤにおけるＬ−Ｉ特性を表すものである。
【図４】レーザ光およびＬＥＤ光の発光スペクトルを表すものである。
【図５】拡散反射により視認されるスペックルの一例を表す写真である。
【図６】変形例１に係る車両用ランプの概略構成を表す断面図である。
【図７】図６に示した車両用ランプの上面図である。
【図８】変形例２に係る車両用ランプの概略構成を表す断面図である。
【図９】図８に示した車両用ランプの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態：ベース上にレーザダイオードおよび発光ダイオードを配置し、リフレクタ開口部の平面形状を円形とした例
２．変形例１：ベースの側面にレーザダイオード、上面に発光ダイオードをそれぞれ配置し、リフレクタ開口部の平面形状を円形とした例
３．変形例２：レーザダイオードおよび発光ダイオードを所定の方向に並べ、リフレクタ開口部の平面形状を矩形とした例
【００１５】
＜実施の形態＞
［車両用ランプ１の構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用ランプ（車両用ランプ１）の断面構造を表すものである。図２は、車両用ランプ１を上面の側（光出射側）からみたものである。車両用ランプ１は、自動車のテールランプとして機能すると共に、ストップランプとしても機能する車両用の灯具である。
【００１６】
車両用ランプ１は、光源部１０と、第１リフレクタ１１（リフレクタ）および第２リフレクタ１２（他のリフレクタ）とを備えたものである。第１リフレクタ１１は、光出射面となる開口部１１Ｓを有している。車両用ランプ１の光出射側には、開口部１１Ｓを覆うようにレンズカバー１３が設けられている。
【００１７】
光源部１０は、ベース１１０上にレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを実装したものである。これらのレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂは、図示しない回路基板に接続されており、この回路基板により発光駆動制御がなされるようになっている。
【００１８】
レーザ１１１Ａは、コヒーレントな誘導放出光（以下、単にレーザ光という）（ＬＡ）を放出するレーザダイオード、例えば赤色レーザダイオードである。ＬＥＤ１１１Ｂは、インコヒーレントな自然放出光（以下、単にＬＥＤ光という）（ＬＢ）を放出する発光ダイオード、例えば赤色発光ダイオードである。詳細は後述するが、本実施の形態では、レーザ１１１Ａは主にストップランプ用光源、ＬＥＤ１１１Ｂは、テールランプ用光源としてそれぞれ機能するようになっている。
【００１９】
第１リフレクタ１１は、光源部１０からの光、レーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢを拡散反射させるために設けられ、例えば逆円錐台形状の基体１１Ａの内側の面に、拡散反射膜１１Ｂが形成されたものである。拡散反射膜１１Ｂは、金属により構成されると共に、その表面形状に依存して、拡散反射膜１１Ｂへの入射光が干渉効果を生じるようになっている。このような拡散反射膜１１Ｂは、例えばアルミニウム（Ａｌ）の蒸着膜により構成されることが望ましい。レーザ１１１Ａから放出されるコヒーレントな光が干渉し合い、スペックルがより発生し易くなるためである。この第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓの平面形状は、例えば円形や楕円形（ここでは、円形）となっている。
【００２０】
第２リフレクタ１２は、光源部１０と第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓとの間に設けられると共に、レーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢを第１リフレクタ１１の拡散反射膜１１Ｂに向けて反射させるためのものである。この第２リフレクタ１２は、基体１２Ａが第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓの縁部分に固定（ここでは、図２に示したように４箇所で固定）されると共に、光源部１０に対面して、反射膜１２Ｂを有するものである。基体１２Ａのうちの光源部１０に対面する部分は、レーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢがそれぞれ均等に拡散反射膜１１Ｂへ向けて反射されるような面形状に成形され、この成形された面形状に沿って反射膜１１Ｂが形成されている。
【００２１】
レンズカバー１３は、第１リフレクタ１１において拡散反射されたレーザ光ＬＡおよびＬＥＤ光ＬＢを、所望の方向へ屈折させるものである。このレンズカバー１３により、所望の配光特性を形成することができる。
【００２２】
［車両用ランプ１の作用］
車両用ランプ１は、上記のように、テールランプとして機能すると共にストップランプとして機能する。以下、車両用ランプ１が、テールランプ機能を発揮する際と、ストップランプ機能を発揮する際における各作用について説明する。
【００２３】
（１．テールランプ機能）
車両用ランプ１がテールランプとして機能する際には、図示しない回路基板の制御により、光源部１０において、ＬＥＤ１１１Ｂのみを駆動するか、あるいはＬＥＤ１１１Ｂの駆動と同時に、レーザ１１１Ａをレーザ発振に至らない低電流レベルで駆動する。但し、ここでは、ＬＥＤ１１１Ｂと同時にレーザ１１１Ａを駆動する場合を例に挙げる。
【００２４】
（１−１．ＬＥＤ１１１Ｂの発光作用）
ＬＥＤ１１１Ｂでは、図示しない一対の電極からキャリアが注入されると、素子内部においてキャリアは活性層（図示せず）に到達し、バンドギャップエネルギーに基づいた波長で再結合して発光する。このようにして活性層で発生した光は、活性層内を伝播したのち、速やかに素子外へ取り出される。なお、ＬＥＤ１１１Ｂは、素子外部との界面における反射率が低いため、内部に反射されて戻る光はごく僅かである。そのため、ほとんどの光は自然放出によるＬＥＤ光ＬＢとして素子外部へ放出される。このＬＥＤ光は、干渉性の低いインコヒーレント光である。即ち、ＬＥＤ１１１Ｂは、テールランプ機能における主光源となる。
【００２５】
（１−２．レーザ１１１Ａの発光作用）
レーザ１１１Ａでは、図示しない一対の電極からキャリアが注入されると、素子内部においてキャリアは活性層（図示せず）に到達し、バンドギャップエネルギーに基づいた波長で再結合して発光する。ここで、レーザ１１１Ａには、図示しない一対の端面（フロント端面およびリヤ端面）が形成されており、例えばフロント端面に低反射率コート、リヤ端面に高反射率コートがそれぞれ施されている。これにより、活性層で発生した光は、一対の端面同士の間において活性層内を伝播する。このとき、フロント端面に到達した光は、速やかに素子外へ取り出されるが、一部の光は反射されてリヤ端面側へと進行する。一方、リヤ端面に到達した光は、その大部分が反射され、その結果、フロント端面とリヤ端面の間では、幾度もの反射を繰り返すことになる。
【００２６】
このとき、注入される電流量が少ない状態では、活性層内の光密度が低いために、誘導放出には至らず、フロント端面からＬＥＤ光ＬＢが素子外部へ放出される。即ち、レーザ１１１Ａを低電流レベルで駆動することにより、低出力ではあるものの、インコヒーレント光を放出するため、テールランプの副光源として機能することとなる。
【００２７】
上述のようにして、ＬＥＤ１１１Ｂおよびレーザ１１１ＡのそれぞれからＬＥＤ光ＬＢが放出されると、このＬＥＤ光ＬＢは、まず、第２リフレクタ１２に入射し、第２リフレクタ１２の反射膜１２Ｂにより、第１リフレクタ１１に向けて反射される。これにより、ＬＥＤ光ＬＢが、第１リフレクタ１１へ入射し、拡散反射膜１１Ｂによって拡散反射される。この後、拡散反射されたＬＥＤ光ＬＢが、レンズカバー１３を通過することにより、所望の配光分布が形成され、上方へ向けて出射される。以上の作用により、車両用ランプ１は、テールランプとして点灯する。
【００２８】
（２．ストップランプ機能）
車両用ランプ１がストップランプとして機能する際には、図示しない回路基板の制御により、光源部１０において、レーザ１１１Ａをレーザ発振に至る定格電流レベルで駆動する。
【００２９】
レーザ１１１Ａでは、図示しない一対の電極からキャリアが注入されると、上述のテールランプ機能時と同様、活性層において発生した光が、一対の端面間において幾度もの反射を繰り返すことになる。このとき、電流量が一定の値を超えると、注入キャリアが多くなり、伝導体の電子、価電子体のホールが増す。すると、当然再結合発光が多くなり、自然放出光も増えていく。そのため、注入電流が増加するに従って、光密度が高くなり、その光子エネルギーによる伝導体の電子の強制的な遷移、いわゆる誘導放出遷移が始まる。言い換えると、注入キャリアが増大し、伝導体の電子、価電子体のホールが反転分布を形成すると、より誘導放出過程の遷移が多くなり、光の増幅現象を生じる。このとき、一対の端面間で幾度もの反射を繰り返すことによって活性層内の光密度が上昇すると、光の増幅が自然放出に打ち勝ち、誘導放出によるレーザ光ＬＡを放出する。即ち、レーザ１１１Ａは、ストップランプの光源となる。
【００３０】
上述のようにして、レーザ１１１Ａからレーザ光ＬＡが放出されると、このレーザ光ＬＡは、まず、第２リフレクタ１２に入射し、第２リフレクタ１２の反射膜１２Ｂにより、第１リフレクタ１１に向けて反射される。これにより、レーザ光ＬＡが、第１リフレクタ１１へ入射し、拡散反射膜１１Ｂによって拡散反射される。この後、拡散反射されたレーザ光ＬＡが、レンズカバー１３を通過することにより、所望の配光分布が形成され、上方へ向けて出射される。以上の作用により、車両用ランプ１は、ストップランプとして点灯する。
【００３１】
ここで、レーザ光ＬＡは、ＬＥＤ光と異なり、干渉し易いコヒーレント光である。このようなコヒーレント光は、拡散反射膜１１Ｂ上で拡散反射されると、スペックルと呼ばれる斑点模様を生じる。特に、拡散反射膜１１Ｂがアルミニウム蒸着膜である場合には、入射したレーザ光ＬＡは、その表面形状に依存する干渉効果で特に目立つスペックルパターンを発生する。その一例として、アルミニウム蒸着膜上に投影させた像をＣＣＤ（Charge Coupled Device：電荷結合素子）カメラで撮影したものを図３に示す。このスペックルは、人間の眼には、ぎらついた斑点状の模様として認識される。
【００３２】
また、このようなスペックルは、一点に焦点を結びにくいという性質を有している。即ち、スペックルは、人間の網膜上に焦点を結ぶことができず、近視や遠視等の個人の視力によらず、また遠方や様々な角度方向においても視認され易い。このため、スペックルを生じないＬＥＤ光ＬＢに比べ、スペックルを生じるレーザ光ＬＡの視認性は極めて高くなる。
【００３３】
なお、図４に、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂにおける電流に対する光出力の関係（Ｌ−Ｉ特性）を示す。図４に示したように、ＬＥＤ１１１Ｂでは、電流の増加に伴い、ＬＥＤ光ＬＢの出力がほぼリニアに増加する。これに対し、レーザ１１１Ａでは、電流値が低い状態（ここでは、２００ｍＡ程度以下の状態）では、若干の光出力が見られるだけで、ほとんど光が放出されないことがわかる。この段階では、レーザ１１１Ａから放出される光はＬＥＤ光ＬＢである。ところが、レーザ１１１Ａでは、ある電流値（ここでは、２５０ｍＡ付近）を超えると、急激に光出力が増加する。この段階で放出される光がレーザ光ＬＡである。
【００３４】
図６には、ＬＥＤ光およびレーザ光ＬＡの発光スペクトルを示す。図６に示したように、ＬＥＤ光ＬＢのスペクトルは半値幅（ＦＷＨＭ：full width half maximum）の広いガウシアン状のプロファイル（例えば、ＦＷＨＭ＝３０ｎｍ）となる。これに対し、レーザ光ＬＡのスペクトルは半値幅の狭いデルタ関数状のプロファイル（例えば、ＦＷＨＭ＝２ｎｍ）となっている。このようなプロファイルの違いが、レーザ光ＬＡが拡散反射膜１１Ｂにおいて干渉し、スペックルを生じる要因の一つである。なお、図６では、ＬＥＤ光ＬＢおよびレーザ光ＬＡのそれぞれのスペクトルピークにずれがあるが、これに限らず、スペクトルピークが互いに同じであってもよい。
【００３５】
以上のように、本実施の形態では、光源としてレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを設けると共に、レーザ１１１Ａからのレーザ光ＬＡを拡散反射させる第１リフレクタ１１を設置する。このような構成において、テールランプ機能時には、光源部１０からＬＥＤ光ＬＢを取り出し、このＬＥＤ光ＬＢに基づいた点灯を行う。一方、ストップランプ機能時には、レーザ１１１Ａからレーザ光ＬＡを取り出し、このレーザ光ＬＡを第１リフレクタ１１において拡散反射させることで、スペックルを発生させつつ点灯を行う。このスペックルは、ＬＥＤ光ＬＢに比べ、視認性の高いものであるため、レーザ光特有の性質を利用して、テールランプよりもストップランプの視認性を高めることができる。即ち、互いに視認性の異なる複数種類の光を発生させることが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態では、光源部１０の上方に第２リフレクタ１２を設置し、一旦この第２リフレクタ１２においてレーザ光ＬＡあるいはＬＥＤ光を反射させた後、第１リフレクタ１１で拡散反射させるようにしている。これにより、ランプ内での光路長が長くなり、ランプ全体としての発光面積を拡げることができる。
【００３７】
ちなみに、夜間は、テールランプの点灯とストップランプの点灯を同時に行う必要があるが、この場合には、ＬＥＤ１１１Ｂを駆動させると共に、レーザ１１１Ａをレーザ発振に至る電流値以上で駆動させればよい。
【００３８】
次に、上記実施の形態の変形例（変形例１，２）について説明する。以下では、上記実施の形態の車両用ランプ１と同一の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３９】
＜変形例１＞
［車両用ランプ２の構成］
図６は、変形例１に係る車両用ランプ２の断面構造を表すものである。図７は、車両用ランプ２を上面の側（光出射側）からみたものである。車両用ランプ２は、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様、テールランプ機能とストップランプ機能とを両立させると共に、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを有する光源部２０と、光源部２０からの光を拡散反射させる第１リフレクタ１１を備えている。
【００４０】
但し、本変形例では、上記実施の形態の車両用ランプ１と異なり、光源部２０において、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂがそれぞれ複数設けられている。これら複数レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂは、円柱形状のベース２１０に実装されているが、本変形例では、ベース２１０における円柱の側面に複数のレーザ１１１Ａが設置されている。具体的には、図７に示したように、ベース２１０の側面のうち、円周を均等分割する計４つの箇所にそれぞれレーザ１１１Ａが設けられている。この一方、ＬＥＤ１１１Ｂは、ベース２１０の上面に計４つ設けられている。ここで、上記実施の形態では、第２リフレクタ１２を設けることにより、ランプ全体の発光面積を拡大し得る。このため、上記実施の形態では、ＬＥＤ１１１Ｂの個数は一つでもよいが、本変形例では、第２リフレクタ１２を設けていない分、ＬＥＤ１１１ＢからのＬＥＤ光ＬＢは、第１リフレクタ１１で反射されることなく、ほぼそのままの放射角で外部へ取り出される。従って、本変形例では、ＬＥＤ光ＬＢの発光面積を拡大すべく、ＬＥＤ１１１Ｂを複数設けることが望ましい。
【００４１】
このような車両用ランプ２の光出射側には、第１リフレクタ１１の開口部１１Ｓを覆うように、レンズカバー２１が設けられている。レンズカバー２１は、上記実施の形態のレンズカバー１３と同様、所望の配光特性を形成するものであるが、本変形例では、その中央領域２１Ｂと周縁領域２１Ａとにおいて、面形状（屈折角）が互いに異なっている。レンズカバー２１において、周縁領域２１Ａは、主にレーザ光ＬＡの配光分布、中央領域２１Ｂは、主にＬＥＤ光ＬＢの配光分布をそれぞれ制御するようになっている。
【００４２】
［車両用ランプ２の作用］
車両用ランプ２は、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様、テールランプとして機能すると共にストップランプとして機能する。即ち、テールランプ機能時には、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様のＬＥＤ１１１Ｂおよびレーザ１１１Ａの発光作用により、ＬＥＤ光ＬＢが放出される。ストップランプ機能時には、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様のレーザ１１１Ａの発光作用により、レーザ光ＬＡが放出される。
【００４３】
但し、本変形例では、テールランプ機能時において、ＬＥＤ１１１Ｂから放出されたＬＥＤ光ＬＢは、そのままレンズカバー２１の中央領域２１Ｂを通過する。一方、レーザ１１１Ａから放出されたＬＥＤ光ＬＢは、第１リフレクタ１１により拡散反射された後、レンズカバー２１の周縁領域２１Ａを通過する。このようにして、所望の配光分布が形成され、ＬＥＤ光によるテールランプの点灯がなされる。
【００４４】
また、ストップランプ機能時では、レーザ１１１Ａがベース２１０の側面に設けられていることにより、レーザ光ＬＡは、横方向に放出される。このため、放出されたレーザ光ＬＡは、上記実施の形態における第２リフレクタ１２のような他のリフレクタを介することなく、第１リフレクタ１１へ入射する。第１リフレクタ１１へ入射したレーザ光ＬＡは、上記実施の形態と同様、拡散反射膜１１Ｂによって拡散反射され、これによりスペックルを発生する。この後、レーザ光ＬＡは、レンズカバー２１の周縁領域２１Ａに通過して、所望の配光分布が形成される。このようにして、レーザ光によるストップランプの点灯がなされる。
【００４５】
本変形例のように、光源部２０において、複数のＬＥＤ１１１Ｂをベース２１０の上面、複数のレーザ１１１Ａをベース２１０の側面にそれぞれ設けるようにしてもよく、このようにした場合であっても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとを複数設けることにより、ランプ全体を明るくすることができる。また、レーザ１１１Ａをベース２１０の側面に設けることにより、レーザ光ＬＡを横方向に取り出すことができ、これにより、拡散反射膜１１Ｂを有する第１リフレクタ１１に直接入射させ、上記実施の形態における第２リフレクタ１２のような他のリフレクタが不要となる。
【００４６】
また、レーザ光ＬＡは、ＬＥＤ光ＬＢに比べ放射角が狭いものの、角度強度分布はガウシアンライクに広がる。従って、上記のように、レーザ光ＬＡを横方向に出射させることにより、上記実施の形態の車両用ランプ１に比べ、拡散反射膜１１Ｂに対し、より大きい面積でレーザ光を照射することができる。これにより、スペックルが広い面積で均等に発生し易くなる。
【００４７】
更に、レーザ１１１Ａをベース２１０の側面に円周を均等分割するように複数配置させることにより、上記実施の形態の車両用ランプ１に比べ、ストップランプ点灯時の輝度むらを低減することができる。
【００４８】
なお、上記変形例１では、レーザおよびＬＥＤ毎の配光制御を行うために、レンズカバー２１の周辺領域２１Ａおよび中央領域２１Ｂの面形状（屈折角）が互いに異なるようにしたが、これに限らず、例えば上記２つの領域で屈折率が互いに異なるようにしてもよい。
【００４９】
＜変形例２＞
［車両用ランプ３の構成］
図８は、変形例２に係る車両用ランプ３の車体Ａに実装された状態での断面構造を表すものである。図９は、車両用ランプ３を上面の側（光出射側）からみたものである。車両用ランプ３は、上記実施の形態の車両用ランプ１と同様、テールランプ機能とストップランプ機能とを両立させると共に、レーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを有する光源部３０と、光源部３０からの光を拡散反射させる第１リフレクタ３１を備えている。
【００５０】
但し、本変形例では、第１リフレクタ３１の開口部３１Ｓの平面形状が矩形となっている。また、光源部３０が、ベース３１０上に複数のレーザ１１１ＡおよびＬＥＤ１１１Ｂを一方向に交互に配列したものとなっている。具体的には、図８に示したように、レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとが、車体Ａの奥行き方向に沿って交互に配列すると共に、図９に示したように、開口部３１Ｓの矩形状の一辺に沿って交互に配列している。
【００５１】
第１リフレクタ３１は、基体３１Ａの面形状に沿って、拡散反射膜３１Ｂが形成されたものである。基体３１Ａの面形状は、レーザ１１１Ａからのレーザ光ＬＡおよびＬＥＤ１１１ＢからのＬＥＤ光ＬＢのそれぞれを、開口部３１Ｓへ向けて反射させることができるように成形されている。具体的には、第１リフレクタ３１の面形状は、主にレーザ光ＬＡを拡散反射させる領域３１０Ａと、主にＬＥＤ光ＬＢを拡散反射させる領域３１０Ｂとに分割された形状となっている。拡散反射膜３１Ｂは、上記実施の形態における拡散反射膜１１Ｂと同様、例えばアルミニウム蒸着膜により構成されていることが望ましい。レンズカバー３２は、上記実施の形態のレンズカバー１３と同様、所望の配光特性を形成するものである。
【００５２】
本変形例のように、第１リフレクタ３１の開口部３１Ｓは矩形であってもよく、光源部３０において、レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとを一方向に交互に配列していてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、レーザ１１１ＡとＬＥＤ１１１Ｂとを開口部３１Ｓの矩形状の一辺に沿って交互に配置することにより、ランプ全体を明るくすると共に、見かけ上の輝度むらを低減することが可能となる。
【００５３】
また、本変形例においても、上記変形例１と同様、レーザ光ＬＡを、拡散反射膜３１Ｂを有する第１リフレクタ３１に直接入射させることができるため、上記実施の形態における第２リフレクタ１２のような他のリフレクタが不要となる。更に、レーザ光ＬＡは、ＬＥＤ光ＬＢに比べ放射角が狭いものの、角度強度分布はガウシアンライクに広がる。従って、上記変形例１と同様、拡散反射膜３１Ｂに対し、より大きい面積でレーザ光ＬＡを照射することができる。
【００５４】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、テールランプ機能時において、ＬＥＤおよびレーザの双方を駆動してＬＥＤ光を取り出す場合を例に挙げて説明したが、ＬＥＤのみを駆動するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施の形態等では、光源部において、レーザとＬＥＤとを同一のベースに実装した構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、レーザをＬＥＤから離れた別の場所に配置し、レーザ光を光ファイバや導光板等を用いて導くようにしてもよい。一般に、レーザとＬＥＤとが近接していると、互いに熱の影響を受けるが、上記のように、レーザをＬＥＤから離れた場所に配置することにより、この熱の影響を回避することができる。また、レーザは、ＬＥＤに比べ、光ファイバや導光板等の光学素子とのカップリングが極めて良いため、効率良くレーザ光を利用することが可能となる。
【００５６】
更に、これらのレーザおよびＬＥＤは、上記実施の形態等のように、互いに別々のチップとして設けられていても良いが、同一の基板上に同一のエピタキシャル成長工程を経て形成されたものでもよい。即ち、レーザおよびＬＥＤが、基板および半導体層を互いに共通の層として一体的に形成されていてもよい。この場合、レーザに対応する領域とＬＥＤに対応する領域とのそれぞれにおいて、端面における反射率を制御すればよい。
【００５７】
加えて、上記実施の形態等では、レーザ光およびＬＥＤ光の双方が、第１リフレクタに入射して拡散反射されるような構成を例に挙げて説明したが、少なくともレーザ光が第１リフレクタに入射して拡散反射されるような構造となっていればよい。上述のように、レーザ光を拡散反射させることにより、スペックルが生じ、これによりＬＥＤ光よりもレーザ光の視認性を高めることができるためである。
【００５８】
また、上記実施の形態等では、本発明の灯具として、テールランプ機能とストップランプ機能との双方を兼ね備えた車両用ランプを例に挙げて説明したが、本発明の灯具はこれに限定されず、例えば工事現場で使用される表示灯等にも適用可能である。すなわち、通常表示（ＬＥＤ光を用いた表示）と、何らかの警告や通知等の周囲に対して特に目立たせたい表示（レーザ光を用いた表示）とを、同時にあるいは切り替えて表示させることが必要とされる照明装置や表示装置に好適に用いることができる。
【００５９】
更に、上記実施の形態等では、レーザとして、端面（フロント端面）から発光がなされる端面発光型のレーザダイオードを例に挙げて説明したが、これに限定されず、上面発光型のレーザダイオード（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）あるいは固体レーザ等を使用してもよい。いずれの場合であっても、放出されるレーザ光はコヒーレントな光であるため、拡散反射されることにより、スペックルを生じ、これにより本発明と同等の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１，２，３…車両用ランプ、１０，２０，３０…光源部、１１，３１…第１リフレクタ、１２…第２リフレクタ、１３，２１，３２…レンズカバー、１１０，２１０，３１０…ベース、１１１Ａ…レーザ、１１１Ｂ…ＬＥＤ、１１Ａ，１２Ａ…基体、１１Ｂ，３１Ｂ…拡散反射膜、１２Ｂ…反射膜、１１Ｓ，３１Ｓ…開口部、ＬＡ…レーザ光、ＬＢ…ＬＥＤ光。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光を発生するレーザダイオードおよび第２の光を発生する発光ダイオードを有する光源部と、
光出射面となる開口部を有すると共に、前記光源部から発生した第１の光および第２の光のうちの少なくとも第１の光を拡散反射させるリフレクタと
を備えた灯具。
【請求項２】
前記開口部の平面形状は円形または楕円形である
請求項１に記載の灯具。
【請求項３】
前記レーザダイオードは前記第１の光、前記発光ダイオードは前記第２の光をそれぞれ、前記開口部に向けて発し、
前記光源部と前記開口部との間に、前記第１の光および前記第２の光を前記リフレクタへ向けて反射させる他のリフレクタが設けられている
請求項２に記載の灯具。
【請求項４】
前記リフレクタの開口部を覆って保護部材が設けられている
請求項２に記載の灯具。
【請求項５】
前記保護部材は、前記光源部からの光を所定の方向へ屈折させるレンズにより構成されている
請求項２に記載の灯具。
【請求項６】
前記光源部は、前記レーザダイオードを複数有し、
複数のレーザダイオードはそれぞれ、前記リフレクタの光反射面に向けて前記第１の光を出射するように配置されている
請求項２に記載の灯具。
【請求項７】
前記光源部において、前記発光ダイオードは、前記開口部に向けて光を発するように配置されている
請求項６に記載の灯具。
【請求項８】
前記リフレクタの開口部を覆って、前記開口部の中央領域と周縁領域との間において苦節率が異なるレンズが設けられている
請求項６に記載の灯具。
【請求項９】
前記開口部の平面形状は矩形である
請求項１に記載の灯具。
【請求項１０】
前記光源部において、前記レーザダイオードおよび前記発光ダイオードは、前記矩形の一辺に沿って配置されている
請求項９に記載の灯具。
【請求項１１】
前記第１の光はコヒーレント光であり、前記第２の光はインコヒーレント光である
請求項１に記載の灯具。
【請求項１２】
前記ダイオードレーザおよび前記発光ダイオードは、互いに同一の基板上に、互いに同一の組成および厚みにより形成された半導体層を有する
請求項１に記載の灯具。
【請求項１】
第１の光を発生するレーザダイオードおよび第２の光を発生する発光ダイオードを有する光源部と、
光出射面となる開口部を有すると共に、前記光源部から発生した第１の光および第２の光のうちの少なくとも第１の光を拡散反射させるリフレクタと
を備えた灯具。
【請求項２】
前記開口部の平面形状は円形または楕円形である
請求項１に記載の灯具。
【請求項３】
前記レーザダイオードは前記第１の光、前記発光ダイオードは前記第２の光をそれぞれ、前記開口部に向けて発し、
前記光源部と前記開口部との間に、前記第１の光および前記第２の光を前記リフレクタへ向けて反射させる他のリフレクタが設けられている
請求項２に記載の灯具。
【請求項４】
前記リフレクタの開口部を覆って保護部材が設けられている
請求項２に記載の灯具。
【請求項５】
前記保護部材は、前記光源部からの光を所定の方向へ屈折させるレンズにより構成されている
請求項２に記載の灯具。
【請求項６】
前記光源部は、前記レーザダイオードを複数有し、
複数のレーザダイオードはそれぞれ、前記リフレクタの光反射面に向けて前記第１の光を出射するように配置されている
請求項２に記載の灯具。
【請求項７】
前記光源部において、前記発光ダイオードは、前記開口部に向けて光を発するように配置されている
請求項６に記載の灯具。
【請求項８】
前記リフレクタの開口部を覆って、前記開口部の中央領域と周縁領域との間において苦節率が異なるレンズが設けられている
請求項６に記載の灯具。
【請求項９】
前記開口部の平面形状は矩形である
請求項１に記載の灯具。
【請求項１０】
前記光源部において、前記レーザダイオードおよび前記発光ダイオードは、前記矩形の一辺に沿って配置されている
請求項９に記載の灯具。
【請求項１１】
前記第１の光はコヒーレント光であり、前記第２の光はインコヒーレント光である
請求項１に記載の灯具。
【請求項１２】
前記ダイオードレーザおよび前記発光ダイオードは、互いに同一の基板上に、互いに同一の組成および厚みにより形成された半導体層を有する
請求項１に記載の灯具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１９８８９７（Ｐ２０１０−１９８８９７Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４２０８０（Ｐ２００９−４２０８０）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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